(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内に掃気ガスを供給するための掃気通路として、シリンダ側掃気通路とクランクケース側掃気通路とを有する２サイクルエンジンにおいて、シリンダ側掃気通路が、掃気ポートの開口面積と略同じ大きさの内径を有するようにシリンダ側壁内に設けられた通路からなっており、クランクケース側掃気通路は、ピストンが下死点付近にある時に、クランクケースの上端内周面とピストン外周面との間に設けられて、混合気がシリンダ側掃気通路からシリンダ内へ急激に流入することを抑制するための隙間と、この隙間の上端と前記シリンダ側掃気通路の下端との間に設けられた連通部とからなっている２サイクルエンジン。
【請求項２】
クランクケースの上端内周面とピストン外周面との間に設けられる隙間が、クランクケースの上端内周面の内径をピストンの外径に対し２〜４％大きくしたものからなっている請求項１の２サイクルエンジン。
【請求項３】
クランクケースの上端内周面とピストン外周面との間に隙間を設けたクランクケース側掃気通路とは別に、クランクケース内の混合気をクランクケースの側壁内に設けた通路を通して、クランクケースの上端とシリンダ下端との接合部に設けられた水平掃気通路から前記シリンダ側掃気通路に供給する補助掃気通路を備えている請求項１の２サイクルエンジン。
【請求項４】
クランクケースの上端内周面とピストン外周面との間に隙間を設けたクランクケース側掃気通路とは別に、混合気をピストン外周面に貫通した孔と、ピストンが下死点にある時に前記孔と連通するようにシリンダ内周面からシリンダ側壁内に設けた通路とを通して、クランクケース上端とシリンダ下端との接合部に設けられた水平掃気通路から前記シリンダ側掃気通路に供給する補助掃気通路を備えている請求項１の２サイクルエンジン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２サイクルエンジン、詳細には、掃気通路を改良した反転掃気式２サイクルエンジンの構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より知られるこの種の反転掃気式２サイクルエンジンとしては、図１２に示すエンジン１のように、シリンダ３の側壁内にクランク室５の上部から延びる掃気通路６を形成すると共に、この掃気通路６をシリンダ３内の掃気ポート７と連通させ、吸気ポートからクランク室５内に供給された混合気をピストン４の下降により掃気通路６を経由して掃気ポート７からシリンダ３内へ供給するようにした構造が例えば、特公昭６０−４８６０９号などにより知られている。
【０００３】
また、実開昭５７−１３２１７号に開示される２サイクルエンジンの場合は、クランク室の底部からクランクケースの側壁内を通ってクランクケースの上端面に到る通路を形成し、この通路をシリンダ側掃気通路に連通させることにより、クランク室内の混合気をシリンダ内に供給するものである。
【０００４】
【発明が解決すべき課題】
しかしながら、図１２に示したエンジンの場合、クランク室の上部からシリンダ３に略垂直に形成した掃気通路６の内径（水平方向の断面積）が、掃気ポート７の開口面積と略同じ大きさであることから、クランク室５から押し出された混合気が急激に掃気ポート７からシリンダ３内へ流入するので、この掃気ガスの一部が未燃焼ガスとして排気ガスと共に排気ポート９から大気中に放出されてしまうことになり、その量はシリンダ３内に流入した掃気ガスの３０％余りにも達することから、自然環境の保護の面から課題とされていた。
【０００５】
また、実開昭５７−１３２１７号のエンジンでは、エンジンの回転速度が上がると、掃気通路が共振して掃気ガスの供給にムラが生じたり掃気通路内が負圧状態になって掃気ガスがシリンダに供給されなくなるという不都合があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記のような従来における２サイクルエンジンの課題に鑑み、掃気ガスが未燃焼ガスのまま排出される現象を抑制すると共に、燃焼効率を向上することにより、省資源及び自然環境に適合したエンジンの提供を目的とするものである。
【０００７】
請求項１の発明は、そのための具体的手段として、シリンダ内に掃気ガスを供給するための掃気通路として、シリンダ側掃気通路とクランクケース側掃気通路とを有する２サイクルエンジンにおいて、シリンダ側掃気通路が、掃気ポートの開口面積と略同じ大きさの内径を有するようにシリンダ側壁内に設けられた通路からなっており、クランクケース側掃気通路が、クランクケースの上端内周面とピストン外周面との間に設けられた隙間と、この隙間の上端と前記シリンダ側掃気通路の下端との間に設けられた連通部とからなっていることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２の発明は、クランクケースの上端内周面とピストン外周面との間に設けられ隙間が、クランクケースの上端内周面の内径をピストンの外径に対して２〜４％大きくしたものからなっていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、クランクケースの上端内周面とピストン外周面との間に隙間を設けたクランクケース側掃気通路とは別に、クランクケース内の混合気をクランクケースの側壁内に設けた通路を通して、クランクケースの上端とシリンダ下端との接合部に設けられた水平掃気通路から前記シリンダ側掃気通路に供給する補助掃気通路を備えていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、クランクケースの上端内周面とピストン外周面との間に隙間を設けたクランクケース側掃気通路とは別に、混合気をピストン外周面に貫通した孔と、ピストンが下死点にある時に前記孔と連通するようにシリンダ内周面からシリンダ側壁内に設けた通路とを通して、クランクケース上端とシリンダ下端との接合部に設けられた水平掃気通路から前記シリンダ側掃気通路に供給する補助掃気通路を備えていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明に係る２サイクルエンジンの構成を、図１乃至図４に示す第１の実施例について説明すると、このエンジン１は、クランクケース２の上端内周面をピストン４の外径よりも若干大きくして、クランクケース２とピストン４との間に隙間１２を形成すると共に、シリンダ３の排出ポート９の両側に対応するクランクケース２の上端部を夫々切欠いて連通部１３を設けたクランクケース側掃気通路１０を有している。
【００１２】
一方、シリンダ３は、図４に示すように、排出ポート９の反対側に吸気ポート８を有すると共に、このシリンダ３の左右両側の側壁内に、この側壁内に穿設された穴からなる前記クランクケース側掃気通路１０の連通部１３と通ずる一対のシリンダ側掃気通路１１が設けられている。
【００１３】
前記シリンダ側掃気通路１１は、上端にシリンダ３内へ開口する掃気ポート７を有しているが、前記通路１１は長さ方向に沿った内部中央部分に仕切り壁３０を設けることで、排気ポート９から離れた側の通路１１ａと排気ポート９に近い側の通路１１ｂとに仕切られていると共に、夫々の通路上端の掃気ポート７も前記仕切り壁３０の上端により仕切られて排気ポート９から離れた側の掃気ポート７ａと排気ポート９に近い側の掃気ポート７ｂとに分けられている。
【００１４】
なお、仕切り壁３０により仕切られた通路１１ａ及び通路１１ｂからなる前記シリンダ側掃気通路１１の内径（水平方向の断面積）は、仕切り壁３０により仕切られた掃気ポート７ａ及び７ｂの開口面積と略同じ大きさに設定されており、吸気ポート８からクランク室５内に供給された混合気が、前記クランクケース側掃気通路１０からこれらのシリンダ側掃気通路１１ａ及び１１ｂを通って、掃気ポート７ａ，７ｂからシリンダ３内に送られるようになっている。
【００１５】
前記クランクケース側掃気通路１０を形成するクランクケース２の上端内周面とピストン４の外周面との間の隙間１２は、ピストン４がクランクケース２側に下降して下死点付近にある時に、クランクケース２の内周面とピストン４の外周面との間に形成されるものであり、クランクケース２の上端内周面の内径をピストンの外径に対して２〜４％大きくしたもの、具体的には、ピストン４の外径が４０ｍｍの場合、約０．５ｍｍ程度の隙間１２が形成される。
【００１６】
また、前記シリンダ側掃気通路１１の下端に対応するクランクケース２の上端に形成した連通部１３は、クランクケース２の上端面を０．５〜１ｍｍ程度の深さに切欠いたものであって、クランク室５の混合気が隙間１２から連通部１３を通ってシリンダ側掃気通路１１ａ，１１ｂに流入するようになっている。
【００１７】
なお、連通部１３を設ける手段としては、図２ａのように、前記クランクケース２の上端面を切欠く方法以外に、図２ｂに示すように、クランクケース２とシリンダ３の合わせ面に厚さ０．５ｍｍ程度のパッキング２０を介装し、このパッキング２０における内周部の前記クランクケース側掃気通路１０に通ずる一部を部分的に切欠くことで連通部１３を形成してもよい。さらに、パッキング２０がクランクケース２の上端面に埋め込まれる場合には、パッキング２０の一部を切欠くと共に、クランクケース２の上端面を切欠くことで前記連通部１３を設けるようにしてもよい。
【００１８】
図５及び図６は、本発明の第２の実施例であり、この場合は、クランクケース側掃気通路１０とは別に、クランク室５の所定箇所からクランクケース２の側壁内に通路１４を形成し、この通路１４を上方の水平掃気通路１５を介して前記シリンダ側掃気通路１１に連通させた補助掃気通路１６を設けることにより、この補助掃気通路１６と前記クランクケース側掃気通路１０とにより２系統の掃気通路が形成されている。
【００１９】
さらに、図７乃至図１０は補助掃気通路を併用する第３の実施例であり、この場合は、前記クランクケース側掃気通路１０とは別に、ピストン４の外周面の所定箇所、例えば、シリンダ３の排気ポート９に近い部分にピストン４の内側へ貫通する孔１７を開設すると共に、図７に示すように、シリンダ３の排気ポート９に近い部分の側壁内に、ピストン４が下降して下死点付近に達した時に、前記孔１７に対応するシリンダ３内周面から側壁内を通ってシリンダ３の下端面に通ずる通路１８を設け、さらにこの通路１８の下端をクランクケース２上端とシリンダ下端との接合部分に形成した水平掃気通路１５に接続することで、シリンダ側掃気通路１１に連通する補助掃気通路１９を形成し、この補助掃気通路１９と前記クランクケース側掃気通路１０とにより２系統の掃気通路が形成されるようになっている。
【００２０】
第１の実施例のエンジンでは、ピストン４が上昇してシリンダ３内の上死点付近に達した時に、シリンダ３の下部に開口されている吸気ポート８から混合気がクランク室５内に供給される。
【００２１】
ピストン４が上死点に達して、シリンダ３内で圧縮された混合気が爆発燃焼し、ピストン４がクランクケース２側へ下降すると、クランク室５内が圧縮されて、該クランク室５内の混合気がクランクケース側掃気通路１０を形成するピストン４との間の隙間１２と連通部１３とを通してシリンダ側掃気通路１１へ供給される。
【００２２】
第２の実施例のエンジンでは、ピストン４の下降によりクランク室５内が圧縮されて、該クランク室５内の混合気が、隙間１２と連通部１３とからなるクランクケース側掃気通路１０よりシリンダ側掃気通路１１へ供給される時、この混合気の供給ルートとは別に、クランク室５内の混合気が、クランクケース２の側壁内通路１４から上方の水平掃気通路１５へ通ずるようにした補助掃気通路１６を介してシリンダ側掃気通路１１に供給されることになり、混合気が２つの掃気通路１０，１６を介して効率よくシリンダ側掃気通路１１へ供給される。
【００２３】
第３の実施例のエンジンでは、同様にピストン４の下降によりクランク室５内が圧縮されて、該クランク室５内の混合気が、隙間１２と連通部１３とからなるクランクケース側掃気通路１０からシリンダ側掃気通路１１へ供給される時、この混合気の供給ルートとは別に、ピストン４の孔１７とシリンダ３側壁内に設けた通路１８とが連通して、この通路１８から下方の水平掃気通路１５へ通ずるようにした補助掃気通路１９が開口するので、クランク室５内の混合気が、ピストン４の内側から孔１７を経由して補助掃気通路１９を通り、シリンダ側掃気通路１１へ供給されることになり、混合気が２つの掃気通路１０，１９を介して効率よくシリンダ側掃気通路１１へ供給される。
【００２４】
【発明の効果】
第１の実施例のエンジンでは、ピストン４がクランクケース２側へ下降すると、クランク室５内の混合気がクランクケース側掃気通路１０を形成するピストン４との間の隙間１２と連通部１３とを通してシリンダ側掃気通路１１へ供給されるが、このクランクケース側掃気通路１０は、狭い隙間１２と連通部１３とにより形成されているので、混合気はシリンダ側掃気通路１１からシリンダ３内へ急激に流入することを抑制されることになる。
【００２５】
図１２に示すように、従来のエンジンでは、掃気通路６のクランクケース側開口部及び掃気ポート７の開口面積と掃気通路６の内径とが略同じ大きさからなっていることから、ピストン４が下降してシリンダ３内を掃気する時間帯において、シリンダ３内に掃気ガスが急激に流入し、このシリンダ３内に流入した掃気ガスの約３０％程度が排気ガスと共に未燃焼ガスとして排出されてしまうことになる。
【００２６】
このような問題に対し、本発明のエンジンでは、前記のようにクランク室５内の混合気が狭い隙間１２と連通部１３とにより形成されたクランクケース側掃気通路１０を通ってシリンダ側掃気通路１１へ流入することで、図１１に示すように、混合気がシリンダ３内へ急激に流入することを抑制して徐々に供給され、混合気の供給が掃気時間帯の後半まで低下することなく持続される。その結果、混合気の供給がスムーズに行えるだけでなく、排気ガスの混入を抑えて、排気ガスと共に排出される未燃焼ガスの量を従来の重に比較して半分以下に低下させることができる。
【００２７】
なお、混合気が隙間１２と連通部１３を通してシリンダ３内へ供給されることで混合気の量が規制され、従来のエンジンに較べて、シリンダ３内への混合気の流入量が若干減少するので、高速回転時のエンジン出力は多少低下することにはなるが、作業機を運転するのに必要な常用回転速度では、特に問題となるような出力の低下はみられず、作業機としての性能に影響を与えることはない。
【００２８】
また、クランクケース側掃気通路１０の隙間１２はクランクケース２の上端内周面とピストン４の外周面との間に形成され、混合気がピストン４の外周面に沿って集中して通過するので、この混合気によりピストン４に冷却効果をもたらすことができ、高負荷の運転条件下においてピストン４が加熱した際に、特に有効な冷却効果を与えることができる。
【００２９】
さらに、混合気は、ピストン４の外周面に沿って通過することで熱交換され、ピストン４から受けた熱で混合気中に含まれる液体部分の気化が促進されるので燃焼効率を高めることができる。
【００３０】
第２の実施例のエンジンでは、ピストン４の下降により、クランク室５内の混合気をクランクケース側掃気通路１０からシリンダ側掃気通路１１を通してシリンダ３内へ供給するのと同時に、クランクケース２の側壁内を通る補助掃気通路１６からシリンダ側掃気通路１１を通してシリンダ３内へ供給することができ、シリンダ３内に十分な量の掃気ガスを供給して、エンジンの出力低下を防ぐことができる。
【００３１】
また、このエンジンでは、クランクケース側掃気通路１０と補助掃気通路１６の２系統の掃気通路を備えるので、従来のような、この補助掃気通路１６に相当する掃気通路だけをもつエンジンのように、エンジン１の高速回転の際に補助掃気通路１６に共振や負圧状態が発生することを防止でき、シリンダ３内への掃気ガスの供給ムラや供給不能などによる不都合を回避することができる。
【００３２】
さらに、このエンジンでは、補助掃気通路１６の水平掃気通路１５を通して混合気をシリンダ側掃気通路１１の底部に水平に流入させることで、質量の大きい燃料粒子を含む濃い混合気を、水平方向の運動エネルギーによりシリンダ側掃気通路１１の底部内奥部分、つまり仕切り壁３０により仕切られた排気ポート９から離れた側の通路１１ａの下端部分にまで飛ばして、排気ポート９より離れた側の掃気ポート７ａからシリンダ３内へ放出することができるため、クランクケース側掃気通路１０と、この補助掃気通路１６を併せ持つことで、濃度の高い混合気をシリンダ３内へ供給して燃焼効率を高めることができる。
【００３３】
なお、図２ａ，図６では、クランクケース側掃気通路１０の連通部１３の幅を、通路１１ａ，１１ｂからなるシリンダ掃気通路１１の幅と略同じ大きさに設定したが、この連通部１３の幅を、例えば、図９に示したような、シリンダ側掃気通路１１のうちの排気ポート９から離れた側の通路１１ａにのみ連通するような小さい幅に設定した場合には、シリンダ側掃気通路１１の底部に流入する質量の大きい燃料粒子を含む濃い混合気を、通路１１ａを通して排気ポート９より離れた側の掃気ポート７ａからシリンダ３内へ放出すると共に、排気ポート９に近い側の通路１１ｂからは比較的薄い混合気を送って、通路１１ａと１１ｂとでは混合気の濃薄の差を大きくすることができ、排気ポート９に近い側の通路１１ｂから濃い混合気を供給しないことにより、未燃焼ガスが排気ポート９から排出することを的確に防止できる。
【００３４】
第３の実施例のエンジンでは、ピストン４の下降により、クランク室５内の混合気をクランクケース側掃気通路１０からシリンダ側掃気通路１１を通してシリンダ３内へ供給するのと同時に、ピストン４の孔１７とシリンダ３側壁内を通る補助掃気通路１９からシリンダ側掃気通路１１を通してシリンダ３内へ供給するので、前述の第２の実施例の場合と同様な効果がえられる外に、クランクケース２内の混合気が、温度の高いピストン４の内側から孔１７を介して同様に温度の高いシリンダ３の側壁内に設けられた補助掃気通路１９内へ送られることで、混合気の気化が促進され、燃焼効率を高めて、有害な排気成分を低減することができる。
【００３５】
しかも、このエンジンでは、クランクケース２側からピストン４の内側に常に新たな混合気が流れるので、ピストン４の冷却効果を高めることができ、特にコネクティングロッドの端部やシリンダ３の排気ポート９側が冷却されることで、焼付きや出力低下などのトラブルを回避でき耐久性の向上を図れる。
【００３６】
また、このエンジンでは、ピストン４に開設する孔１７及びシリンダ３の側壁内に設けた通路１８の開口位置、大きさ、形状等を適宜設定することで、掃気ポート７が開口する時や開口している時間を可変し、掃気ガスの量やタイミングを調整することができる。
【００３７】
例えば、ピストン４の孔１７とシリンダ３の通路１８とが連通して、掃気ポート７が開口している時間を短く設定した場合には、ピストン４が下降して孔１７と通路１８が連通する時までは、クランク室５内の圧力が上がっても補助掃気通路１９からシリンダ側掃気通路１１に混合気が流れないことから、掃気ポート７からシリンダ３内へ供給される掃気ガスの勢いは弱いが、ピストン４が下降して孔１７と通路１８とが一致して補助掃気通路１９が導通した時点では、掃気ガスの供給量がいっきに増大するので、シリンダ３内の掃気作用を効率よく行えると共に、掃気ガスが未燃焼ガスとして排気ポート９から放出されることを適切に防止できる。
【００３８】
また、この第３の実施例の場合には、ピストン４の孔１７と通路１８とからなる補助掃気通路１９の長さを、第２の実施例の補助掃気通路１６よりも短くすることができ、しかもピストン４の孔１７と通路１８とが連通するタイミングを適切に調整することで、掃気工程の中間で補助掃気通路１９から混合気を集中的に供給でき、シリンダ３内のガス交換を効率的に行え、出力の向上を期待することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る２サイクルエンジンの第１の実施例の構成を示す縦断面図。
【図２】ａは図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図を示し、ｂはこの断面部分の表面にパッキングを介装した場合の平面図。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線における断面図。
【図５】本発明に係る２サイクルエンジンの第２の実施例の構成を示す縦断面図。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線における断面図。
【図７】本発明に係る２サイクルエンジンの第３の実施例の構成を示す縦断面図。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における断面図。
【図９】図７のＩＸ−ＩＸ線における断面図。
【図１０】ピストンの斜視図。
【図１１】本発明のエンジンと従来型エンジンとの、シリンダ内へ供給される混合気の流量と時間の関係を比較したグラフ図。
【図１２】従来のエンジンの構成を示す断面図。
【符号の説明】
１：エンジン
２：クランクケース
３：シリンダ
４：ピストン
５：クランク室
６：掃気通路
７：掃気ポート
８：吸気ポート
９：排気ポート
１０：クランクケース側掃気通路
１１：シリンダ側掃気通路
１２：隙間
１３：連通部
１４：通路
１５：水平掃気通路
１６：補助掃気通路
１７：孔
１８：通路
１９：補助掃気通路
２０：バッキング
３０：仕切り壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0003583632.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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