(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２ストロークエンジンであって、
シリンダボア内に往復動可能に収容されたピストンと、
クランク室と前記シリンダボアの側部とを連通し、前記ピストンの位置に応じて開閉される掃気ポートと、
前記掃気ポートを形成する部材に燃料噴射孔が前記掃気ポートに臨むように設けられ、前記掃気ポートから前記ピストンの裏面側及び前記シリンダボアを形成するシリンダ壁の前記ピストンよりもクランク室側部分の少なくとも一方に向けて燃料を噴射する燃料噴射装置とを有し、
前記燃料噴射装置は、前記ピストンの上昇行程における前記ピストンの外周下縁が前記掃気ポートの前記シリンダボア側の開口端をなす掃気孔の下縁と一致するときから、前記ピストンの下降行程における前記ピストンの外周下縁が前記掃気孔の下縁と一致するときまでの範囲で燃料を噴射することを特徴とする２ストロークエンジン。
【請求項２】
前記燃料噴射装置は、前記ピストンの上昇行程における前記ピストンの外周下縁が前記掃気孔の上縁と一致するときから、前記ピストンの下降行程における前記ピストンの外周下縁が前記掃気孔の上縁と一致するときまでの範囲で燃料を噴射することを特徴とする請求項１に記載の２ストロークエンジン。
【請求項３】
前記燃料噴射装置は、その燃料噴射軸線が、斜め上方を向き、かつ前記シリンダボアに向けて開口する前記掃気孔を通過するように配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の２ストロークエンジン。
【請求項４】
前記燃料噴射装置は、液体燃料を噴射することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つの項に記載の２ストロークエンジン。
【請求項５】
前記液体燃料は、潤滑性能を有することを特徴とする請求項４に記載の２ストロークエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２ストロークエンジンに関し、詳細には２ストロークエンジンの燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、汎用機等に使用される２ストロークエンジンは、４ストロークエンジンに比べて構成が簡素であり、潤滑油の循環装置を備えていないものが多い。このような２ストロークエンジンでは、吸気又は燃料に潤滑油を混合し、潤滑油を含む混合気を燃焼室に供給する前にクランク室に流すことによって、ピストンとシリンダとの摺動部等のエンジンの内部を潤滑している。このような潤滑方式では、潤滑油の循環装置を備える４ストロークエンジンに対して、各部に供給される潤滑油量が少ないため、潤滑油による冷却効果が小さい。そのため、２ストロークエンジンでは、特にピストン及びシリンダの冷却が問題となることがある。
【０００３】
このような２ストロークエンジンにおいて、ピストンの裏側に向けて開口する通路を形成し、通路を介してポンプで圧縮した空気をピストンの裏側に吹き付けるようにしたものがある（例えば、特許文献１）。また、ピストンの裏側にシリンダ軸線に対して傾斜した案内板を設け、ピストンの下降時に案内板によってガスをピストンの裏側に導き、ピストンを冷却するようにしたものがある（例えば、特許文献２）。また、特許文献２に係る２ストロークエンジンでは、ピストンのスカート部に開口を形成し、ピストンの下降時に吸気ポートと連通するようにし、吸気ポートにおいて燃料が混合された混合気を、吸気ポート、開口、ピストンの裏側空間、クランク室の順に流し、ピストンを冷却している。また、ピストンのスカート部に開口を形成し、ピストンの下降時に、クランク室、ピストンの裏側空間、開口、掃気ポート、燃焼室の順に混合気が流れるようにしたものがある（例えば、特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−２３７８１５号公報
【特許文献２】特開昭６１−１０１６５５号公報
【特許文献３】特開平３−２６９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に係る発明では、エンジンに通路を形成すると共に、ポンプを設けなければならないため、エンジンが大型化すると共に、構成が複雑になる。また、特許文献２及び３に係る発明では、スカート部に開口を有する特殊な形状のピストンを使用しなければならず、汎用性が低く、製造コストが増加するという問題がある。
【０００６】
本発明は、以上の背景を鑑み、２ストロークエンジンにおいて、簡素な構成でピストンの冷却を可能にすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、２ストロークエンジン（Ｅ１、Ｅ２）であって、シリンダボア（３ａ）内に往復動可能に収容されたピストン（２２）と、クランク室（２ａ）と前記シリンダボアの側部とを連通し、前記ピストンの位置に応じて開閉される掃気ポート（４３ｂ）と、前記掃気ポートを形成する部材に燃料噴射孔が前記掃気ポートに臨むように設けられ、前記掃気ポートから前記ピストンの裏面側及び前記シリンダボアを形成するシリンダ壁（４２）の前記ピストンよりも前記クランク室側部分の少なくとも一方に向けて燃料を噴射する燃料噴射装置（７１）とを有し、前記燃料噴射装置は、前記ピストンの上昇行程における前記ピストンの外周下縁が前記掃気ポートの前記シリンダボア側の開口端をなす掃気孔の下縁と一致するときから、前記ピストンの下降行程における前記ピストンの外周下縁が前記掃気孔の下縁と一致するときまでの範囲で燃料を噴射することを特徴とする。また、前記燃料噴射装置は、前記ピストンの上昇行程における前記ピストンの外周下縁が前記掃気孔の上縁と一致するときから、前記ピストンの下降行程における前記ピストンの外周下縁が前記掃気孔の上縁と一致するときまでの範囲で燃料を噴射するとよい。
【０００８】
この構成によれば、燃料噴射装置からピストンの裏側及びシリンダ壁のピストンよりもクランク室側部分の少なくとも一方に向けて燃料が噴射され、燃料とピストン及びシリンダの少なくとも一方とが熱交換をし、ピストン及びシリンダが冷却される。
【００１０】
この構成によれば、燃料噴射装置は掃気ポートからピストンの裏側及びシリンダ壁のピストンよりもクランク室側部分の少なくとも一方に向けて燃料を噴射するため、噴射される燃料は、クランクシャフトを避け、ピストンの裏側等の噴射目標に到達し易くなる。また、燃料噴射装置と噴射目標との距離を比較的短くすることができるため、燃料を確実に噴射目標に吹き付けることが可能になる。
【００１２】
この構成によれば、燃料噴射装置から噴射される燃料は、ピストンの裏側及びシリンダ壁のピストンよりもクランク室側部分の少なくとも一方に到達することができる。
【００１３】
また、上記の発明において、前記燃料噴射装置は、その燃料噴射軸線（７１Ｘ）が、斜め上方を向き、かつ前記シリンダボアに向けて開口する前記掃気孔を通過するように配置されているとよい。
【００１４】
この構成によれば、燃料噴射装置は、ピストンの裏側に向けて燃料を噴射することができる。
【００１５】
また、上記の発明において、前記燃料噴射装置は、液体燃料を噴射するとよい。
【００１６】
この構成によれば、ピストン及びシリンダの表面において液体燃料が気化するため、気化熱によってピストン及びシリンダの冷却が一層促進される。また、噴射される燃料の気化が促進され、クランク室内での混合気の均質性が向上し、燃焼室における燃焼状態が安定する。
【００１７】
また、上記の発明において、前記液体燃料は、潤滑性能を有するとよい。
【００１８】
この構成によれば、シリンダボアの壁面に付着した燃料がピストンとシリンダ壁との間の潤滑剤として機能する。
【発明の効果】
【００２１】
以上の構成によれば、２ストロークエンジンにおいて、簡素な構成でピストンの冷却を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態に係るエンジンの縦断面図（図２中のＩ−Ｉ断面図）
【図２】図１中のII-II断面図
【図３】図２中のIII−III断面図
【図４】複リンク機構の動作説明図
【図５】第１実施形態に係る燃料噴射タイミングを示す説明図
【図６】第２実施形態に係るエンジンの縦断面図
【図７】第１実施形態に係る燃料噴射タイミングを示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、本発明をユニフロー型単気筒２ストロークエンジン（以下、単にエンジンＥ１と称する。）に適用した第１実施形態について詳細に説明する。
【００２４】
図１および図２に示すように、エンジンＥ１の機関本体１は、内部にクランク室２ａを画成するクランクケース２と、クランクケース２の上部に起立状態で接合され、内部にシリンダボア３ａを画成するシリンダブロック３と、シリンダブロック３の上部に接合されるシリンダヘッド４と、シリンダヘッド４の上部に接合されてシリンダヘッド４との間に上部動弁室６を画成するヘッドカバー５とを有している。
【００２５】
クランクケース２は、図２に示すように、シリンダ軸線３Ｘを通る面で左右に分割された一対のクランクケース半体７、７によって構成される。左右のクランクケース半体７、７は、適所に配置された本実施形態では７本のボルト９（図１、図３）によって互いに締結されて一体となっている。各クランクケース半体７の側壁７Ｓには、クランクシャフト８を支持する第１ベアリングＢ１がそれぞれ設けられている。クランクシャフト８は、クランク室２ａにクランクスローが収容された状態で第１ベアリングＢ１を介してクランクケース２によって回転自在に支持される。
【００２６】
クランクシャフト８は、第１ベアリングＢ１によって支持される一対のジャーナル１１、１１と、両ジャーナル１１、１１の互いに近接する側の端部に結合された一対のウェブ１２、１２と、両ウェブ１２、１２によってジャーナル１１から偏心した位置に支持されたクランクピン１３と、各ジャーナル１１から同軸に延びる一対の延出部１４、１４とを有している。各ウェブ１２は、クランク軸線８Ｘを中心としてクランクピン１３までの距離よりも大きな半径を有する円盤状に形成されており、クランクシャフト８の回転を安定化させるフライホイールの役割を果たしている。
【００２７】
クランクシャフト８の各延出部１４は、各クランクケース半体７の側壁７Ｓに形成された貫通孔１５、１５を通ってクランクケース２の外部に延出している。クランクケース２の両側壁７Ｓにおける第１ベアリングＢ１の外側には、クランク室２ａの気密性を確保するための第１シール部材Ｓ１、Ｓ１がそれぞれ設けられている。図２および図３に示すように、右側のクランクケース半体７の側壁７Ｓには、クランクシャフト８の右側の延出部１４を取り囲むように突出する下部動弁ケース本体１７が一体に形成されている。
【００２８】
下部動弁ケース本体１７は、突出端が開放された有底筒状に形成されており、内部に下部動弁室１８を画成する。下部動弁ケース本体１７の突出端には、下部動弁室１８を塞ぐように動弁室カバー１９が取り付けられる。下部動弁ケース本体１７の突出端面にはシール溝１７ａが形成されており、シール溝１７ａに装着された第２シール部材Ｓ２によって下部動弁ケース本体１７と動弁室カバー１９とが気密性をもって接合される。
【００２９】
クランクシャフト８の右側の延出部１４は、動弁室カバー１９を貫通してさらに外方に延出している。動弁室カバー１９のクランクシャフト８を貫通させる貫通孔１９ａの内面には、下部動弁室１８の気密性を確保し、ひいてはクランク室２ａの気密性を確保するための第３シール部材Ｓ３が設けられている。
【００３０】
図１に示すように、クランクシャフト８は、クランクピン１３の回転中心となるクランク軸線８Ｘ、すなわちジャーナル１１の軸心がシリンダ軸線３Ｘに対して一側方（図１の左側方）にオフセットした位置に配置される。以下、説明の便宜上、クランク軸線８Ｘの延在方向をエンジンＥ１の左右方向とし、クランク軸線８Ｘに対してシリンダ軸線３Ｘが配置された側を前方と規定する。クランクピン１３には、３つの支点（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）を有するトリゴナルリンク２０の中間支点をなす筒状の中間筒部２０ａが第２ベアリングＢ２を介して回動自在に連結されている。
【００３１】
本実施形態では、トリゴナルリンク２０は、中間筒部２０ａによって互いに平行に延在するように連結された２つの板状部２０ｄ、２０ｄと、両端部近傍で両板状部２０ｄ、２０ｄによってそれぞれ両軸端を支持されてそれぞれ支点をなす第１連結ピン２０ｂおよび第２連結ピン２０ｃとを有しており、３つの支点（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）が略直線上に概ね等間隔に配置されている。
【００３２】
トリゴナルリンク２０のシリンダ軸線３Ｘ側の第１連結ピン２０ｂ（一端部）には、コネクティングロッド（以下、コンロッド２１と略称する。）の大端部２１ａが第３ベアリングＢ３を介して回動自在に連結されている。コンロッド２１の小端部２１ｂは、シリンダボア３ａ内を往復動するピストン２２にピストンピン２２ａおよび第４ベアリングＢ４を介して連結されている。
【００３３】
クランク軸線８Ｘに対してシリンダ軸線３Ｘと相反する側、かつクランク軸線８Ｘよりも下側には、クランク軸線８Ｘと平行な軸線を有する支点軸２３が配置されている。支点軸２３は、図２に示すように両端部がクランクケース２に形成された有底孔２４に圧入されることによってクランクケース２に固定されている。支点軸２３には揺動リンク２５の基端部２５ａが第５ベアリングＢ５を介して回動可能に連結されている。揺動リンク２５は基端部２５ａから概ね上方に向けて延び、その上端となる揺動端部２５ｂがトリゴナルリンク２０のシリンダ軸線３Ｘから遠い側の第２連結ピン２０ｃ（他端部）に第６ベアリングＢ６を介して回動可能に連結される。
【００３４】
このように、エンジンＥ１は、コンロッド２１に加えてトリゴナルリンク２０および揺動リンク２５を備えた複リンク機構３０を有している。複リンク機構３０は、ピストン２２の往復運動をクランクシャフト８の回転運動に変換する。そして複リンク機構３０を構成する部材は、予混合された混合気の自着火が適切に行われるように燃料の特性に応じて設定された圧縮比（有効２次圧縮比およびこれに対応する幾何学的圧縮比）が実現されるように、その配置や寸法などが設定される。
【００３５】
エンジンＥ１が複リンク機構３０を備えることにより、エンジンＥ１の大型化を抑制しつつ、大きなピストンストロークＬによって燃焼エネルギーの取出量を増やすことが可能になり、熱効率が大幅に向上する。すなわち、図４（Ａ）に示すように、ピストン２２の上死点では、コンロッド２１の大端部２１ａが、トリゴナルリンク２０の右端の第１連結ピン２０ｂによってクランクピン１３よりも上方へ第１距離Ｄ１だけ押し上げられる。一方、図４（Ｂ）に示すように、ピストン２２の下死点では、コンロッド２１の大端部２１ａは、トリゴナルリンク２０の右端の第１連結ピン２０ｂによってクランクピン１３よりも下方へ第２距離Ｄ２だけ押し下げられる。その結果、ピストンストロークＬは、コンロッド２１の大端部２１ａをクランクピン１３に直接連結した同一クランク半径Ｒを有する通常のレシプロエンジンに比べ、上記距離の和（Ｄ１＋Ｄ２）だけ伸長することになる。従って、本実施形態のエンジンＥ１では、クランクケース２の大型化やエンジンＥ１の全高の増大を抑制しつつ、ピストンストロークＬを増大させることが可能である。
【００３６】
また、このエンジンＥ１では、コンロッド２１の大端部２１ａの軌跡Ｔが図４に示すように円形ではなく縦長な形状になる。すなわち、同一クランク半径Ｒを有する通常のレシプロエンジンに比べ、コンロッド２１の揺動角度が小さくなる。そのため、シリンダボア３ａの小径化を可能にしながら、シリンダ下端部（後述するシリンダスリーブ４２の下端部）とコンロッド２１との干渉を回避することができる。また、コンロッド２１の揺動角度が小さくなることから、ピストン２２がスラスト側および反スラスト側でシリンダに与える荷重が低減される。
【００３７】
図１に示すように、旋回するトリゴナルリンク２０や揺動する揺動リンク２５、縦長の軌跡Ｔをもって回転運動するコンロッド２１の大端部２１ａなどが干渉しないように、クランク室２ａは、揺動リンク２５側では幅方向に長く、ピストン２２の直下では上下方向に長く形成される。クランクケース２の上部には、クランク室２ａに接続する円形断面の開口部３１が鉛直に延在するように形成されている。開口部３１は、シリンダスリーブ４２の下部の外径よりも大きな内径を有し、シリンダスリーブ４２の下部の周囲にクランク室２ａに繋がる環状の空間を形成する。
【００３８】
また、クランクケース２の上部における開口部３１に隣接した位置には、吸気ポート３２が斜め上方からクランクシャフト８に向けてクランク室２ａに接続するように形成されている。吸気ポート３２には、吸気ポート３２側からクランク室２ａ側への流体の流れを許容する一方で、クランク室２ａ側から吸気ポート３２側への流体の流れを阻止するリード弁３３が設けられている。リード弁３３は、ベース部材３３ａと、ベース部材３３ａに取り付けられた板状の一対の弁体３３ｂ、３３ｂと、各弁体３３ｂの背面側に設けられる一対のストッパ３３ｃ、３３ｃとを有している。弁体３３ｂはストッパ３３ｃとともにベース部材３３ａに固定されている。リード弁３３は、通常は閉弁しており、ピストン２２の上昇によってクランク室２ａ内の圧力が低下すると開弁する。
【００３９】
クランクケース２には、リード弁３３を介して通路部材３４が取り付けられている。通路部材３４は、鉛直に延在して吸気ポート３２に接続する吸気通路３４ａを画成するとともに、吸気通路３４ａを開閉するスロットル弁３４ｂを水平な軸心をもって軸支している。通路部材３４の上流側には、上方に向けて延びた後に屈曲して水平に延在するＬ字状の吸気管３６が接続されている。
【００４０】
クランクケース２の上面には、上方に向けて突出する４本のスタッドボルト３８がシリンダボア３ａを取り囲むように四隅に植設されている（図１参照）。シリンダブロック３およびシリンダヘッド４は、これら４本のスタッドボルト３８およびそれぞれに螺合する袋ナット３９によってクランクケース２に共締めされている。
【００４１】
図１および図２に示すように、シリンダブロック３には上下方向に延在する円形断面の貫通孔４１が形成されており、この貫通孔４１に円筒状のシリンダスリーブ４２が下端を突出させるように圧入されている。シリンダブロック３の貫通孔４１は、上部において中間部よりも大きな径を有する段付孔となっており、この段部には上向きの環状肩面４１ａが形成される。貫通孔４１の上部における下部に対して拡径した部分（正確には、後述する環状突起４２ｂよりも上方の部分）には、環状空間４１ｂが形成される。
【００４２】
シリンダスリーブ４２は、面取りされた下端を除き、軸方向の全長にわたって同一の内径を有しており、シリンダスリーブ４２の内周面４２ａによってシリンダボア３ａが画成される。また、シリンダスリーブ４２の外周面における環状肩面４１ａに対応する位置には環状突起４２ｂが形成されており、環状突起４２ｂが環状肩面４１ａに係止されることによってシリンダブロック３に対するシリンダスリーブ４２の下方への位置決めがなされる。シリンダスリーブ４２は、シリンダブロック３の高さよりも大きな高さを有しており、上端面をシリンダブロック３の上端面と同一平面上に配置するとともに、下部をシリンダブロック３よりも下方に突出させるとともにクランクケース２の開口部３１に突入させている。
【００４３】
シリンダスリーブ４２には、周壁を厚み方向（径方向）に貫通する複数の掃気孔４２ｃ、４２ｄが形成されている。本実施形態では、シリンダスリーブ４２の左右両側部に１つずつ第１掃気孔４２ｃが設けられ、シリンダスリーブ４２の前側部（クランク軸線８Ｘと直交する方向においてクランクシャフト８と相反する側の側部）に１つの第２掃気孔４２ｄが設けられている。両第１掃気孔４２ｃは、同一の形状および同一の大きさに形成されている。第２掃気孔４２ｄは、第１掃気孔４２ｃに比べてシリンダ軸線３Ｘ方向に長く形成されている。第２掃気孔４２ｄの上縁は第１掃気孔４２ｃの上縁と同じ高さに配置され、第２掃気孔４２ｄの下縁は第１掃気孔４２ｃの下縁よりも低い位置に配置されている。
【００４４】
シリンダスリーブ４２の前側部の下端には、切欠部４２ｅが形成されている。切欠部４２ｅは、シリンダスリーブ４２を厚み方向（径方向）に貫通すると共に、下部がシリンダスリーブ４２の下縁に開口している。切欠部４２ｅは、第２掃気孔４２ｄの下方に配置されている。
【００４５】
シリンダブロック３の下面における貫通孔４１の開口端の周囲には、貫通孔４１の内周面を軸線方向に延びるように凹設された複数の通路３ｂが形成されている。各通路３ｂは、各掃気孔４２ｃ、４２ｄに対応して形成され、貫通孔４１の左右側部及び前側部に形成されている。各通路３ｂは、上下に延び、その下端部はシリンダブロック３の下面に開口し、クランクケース２の開口部３１と接続している。各通路３ｂの上端部は各掃気孔４２ｃ、４２ｄの上縁と同じ位置まで延びている。
【００４６】
クランクケース２の開口部３１、シリンダブロック３の各通路３ｂ、及びシリンダスリーブ４２の各掃気孔４２ｃ、４２ｄによって形成される一連の掃気ポート４３ａ、４３ｂは、クランク室２ａとシリンダボア３ａとを連通する。第１掃気孔４２ｃを含む掃気ポートを第１掃気ポート４３ａとし、第２掃気孔４２ｄを含む掃気ポートを第２掃気ポート４３ｂとする。掃気孔４２ｃ、４２ｄは、掃気ポート４３ａ、４３ｂのシリンダボア３ａ側の開口端をなす。通路３ｂの上端部は、通路３ｂを下から上に流れる混合気を側方に配置される掃気孔４２ｃに円滑に流すように、上方に進むほどシリンダスリーブ４２側に進むように曲面状に湾曲した壁面によって形成されている。
【００４７】
シリンダヘッド４の下面におけるシリンダボア３ａに対応する位置には、ドーム状のヘッド側燃焼室４ａが凹設されており、ピストン２２の頂面とシリンダヘッド４との間に燃焼室４４が形成される。また、シリンダヘッド４の下面におけるヘッド側燃焼室４ａの周囲には、前述したシリンダブロック３に形成された環状空間４１ｂと接続する環状溝４ｂが形成されている。環状空間４１ｂおよび環状溝４ｂによって、ヘッド側燃焼室４ａおよびシリンダボア３ａの上部を囲繞するウォータージャケット４５が構成される。
【００４８】
シリンダヘッド４には、排気ポート４６が燃焼室４４の頂部に開口するように形成されるとともに、点火プラグ４７が燃焼室４４に臨むように螺着されている。点火プラグ４７は、エンジン始動時に点火駆動され、燃焼室４４内の混合気に火花点火を行う。また、シリンダヘッド４には、排気ポート４６を開閉するポペット型の排気弁４８が、クランク軸線８Ｘ方向に傾斜した状態でステムエンドを上部動弁室６に配置して摺動可能に設けられている。上部動弁室６には、排気弁４８を開閉駆動する動弁機構５０の一部が配置されている。
【００４９】
動弁機構５０は、排気弁４８を閉弁方向（上方）に付勢するバルブスプリング５１と、シリンダヘッド４に設けられた支柱５２によってクランクシャフト８と直交する方向に支持された上部ロッカシャフト５３と、上部ロッカシャフト５３によって揺動自在に支持された上部ロッカアーム５４とを含んでいる。上部ロッカアーム５４は、クランクシャフト８と概ね平行に延在しており、一端にはプッシュロッド５５の上端５５ａに当接する受け部５４ａが形成され、他端には排気弁４８のステムエンドに当接するスクリュアジャスタ５４ｂが設けられている。プッシュロッド５５の上端５５ａは半球状とされており、上部ロッカアーム５４の受け部５４ａは、プッシュロッド５５に対応する球状に凹陥した座面を形成してプッシュロッド５５の上端５５ａを摺動可能に受容する。
【００５０】
図２および図３に示すように、プッシュロッド５５は、シリンダブロック３に対してクランク軸線８Ｘ方向の一側に概ね鉛直に延在するように配置され、シリンダヘッド４に接続された上端を有する中空のロッドケース５６に収容されている。ロッドケース５６はシリンダヘッド４と下部動弁ケース本体１７とに掛け渡され、ロッドケース５６の下端は下部動弁ケース本体１７の上壁に接続している。
【００５１】
ロッドケース５６の下端は、クランクシャフト８がシリンダ軸線３Ｘからオフセットしていることから、下部動弁ケース本体１７の上壁におけるクランクシャフト８から側方にオフセットした部位に接続される。下部動弁室１８にも動弁機構５０の一部が配置される。下部動弁ケース本体１７の下壁には、下部動弁室１８内の潤滑油を排出するためのドレン孔５７が形成されており、ドレンプラグ５８によってドレン孔５７は閉塞される。
【００５２】
動弁機構５０は、クランクシャフト８の下部動弁室１８内に延在する部位に設けられたカム６１と、クランクケース２の側壁７Ｓと動弁室カバー１９とによってクランクシャフト８と平行に支持された下部ロッカシャフト６３と、下部ロッカシャフト６３によってカム６１に対応する位置に揺動自在に支持された下部ロッカアーム６４とを含んでいる。すなわちクランクシャフト８の一方（図２の右側）の延出部１４がカムシャフト６６を構成している。
【００５３】
図３に示すように、下部ロッカアーム６４は、下部ロッカシャフト６３によって支持される筒部６４ａと、筒部６４ａからクランクシャフト８側に延びる第１アーム６４ｂと、第１アーム６４ｂの端部に軸支され、カム６１に転接するローラ６４ｃと、筒部６４ａから第１アーム６４ｂと反対側に延びる第２アーム６４ｄと、第２アーム６４ｄの端部に形成されてプッシュロッド５５の下端５５ｂを支持する受け部６４ｅとを有している。プッシュロッド５５の下端５５ｂは半球状とされており、受け部６４ｅはこれに対応する球面状に凹陥する座面を形成してプッシュロッド５５の下端５５ｂを摺動可能に受容する。
【００５４】
図１に示すように、クランクケース２の前上部における開口部３１の外周部には、クランクケース２の外面から開口部３１に貫通するインジェクタ孔７０が形成されている。インジェクタ孔７０の開口部３１側の開口端は、第２掃気ポート４３ｂに対応する部分に連通している。インジェクタ孔７０の軸線は、前側から後側に進むにつれて上方に進むように傾斜している。インジェクタ孔７０の軸線を延長した直線は、第２掃気孔４２ｄを通過するように配置されている。
【００５５】
インジェクタ孔７０には、燃料噴射装置７１が挿入されている。燃料噴射装置７１は、公知の燃料噴射装置であり、内部に形成された燃料通路（不図示）と、先端部に設けられ、燃料通路に連通したノズル７２と、燃料通路を開閉する弁体（不図示）と、弁体を駆動するアクチュエータ（不図示）とを有している。アクチュエータは、ソレノイドやピエゾ素子等であり、電子制御装置（不図示）から供給される電力に応じて駆動し、弁体を開閉制御する。ノズル７２は、筒状をなし、先端部に燃料噴射孔（不図示）を有している。ノズル７２は、インジェクタ孔７０に挿入され、先端部の燃料噴射孔が第２掃気ポート４３ｂ（開口部３１）に臨むように配置される。燃料噴射装置７１は、ボルトによってクランクケース２の外面に固定される押さえ部材７４に係止され、インジェクタ孔７０からの抜け止めがなされている。
【００５６】
燃料噴射装置７１は、燃料噴射孔から燃料噴射軸線７１Ｘに沿った方向に、所定の噴射角をもって燃料を噴射する。これにより、燃料は、燃料噴射軸線７１Ｘを中心とした円錐状に噴射される。燃料噴射軸線７１Ｘは、インジェクタ孔７０の軸線及びノズル７２の軸線と同軸に配置され、前側から後側に進むにつれて上側に進むように傾斜し、第２掃気孔４２ｄを通過するように配置されている。これにより、燃料噴射装置７１は、開口部３１、通路３ｂ、掃気孔４２ｄを通過し、シリンダスリーブ４２の内周面４２ａに向けて燃料を噴射する。また、ピストン２２の外周下縁が掃気孔４２ｄの上縁近傍に位置し、燃料噴射軸線７１Ｘがピストン２２の裏面を通過するときには、燃料噴射装置７１は、開口部３１、通路３ｂ、掃気孔４２ｄを通過し、ピストン２２の裏面側に向けて燃料を噴射する。
【００５７】
燃料噴射装置７１が噴射する燃料は、ガソリン、軽油、灯油、バイオ燃料等の液体燃料や、都市ガスやＬＰガス等の気体燃料であってよい。液体燃料は、気化熱によってピストン２２やシリンダスリーブ４２から熱を奪うことができるため、好ましい。また、液体燃料は、軽油のように潤滑性能を有することが好ましい。燃料が潤滑性能を有することで、シリンダスリーブ４２の内周面４２ａに付着した燃料は、ピストン２２とシリンダスリーブ４２との間の潤滑剤として機能する。
【００５８】
このように構成されたエンジンＥ１は、始動後、次のように動作する。図１を参照すると、まず、ピストン２２の上昇行程では、これに伴ってクランク室２ａの減圧によってリード弁３３が開弁し、スロットル弁３４ｂによって流量を制御された新気がリード弁３３および吸気ポート３２を通過してクランク室２ａに吸入される。燃料噴射装置７１は、クランク室２ａ内に燃料を噴射し、吸入された新気と燃料とが混合されて混合気が生成される。なお、シリンダボア３ａ内の混合気はピストン２２によって圧縮され、ピストン２２の上死点近傍で点火プラグ４７が火花点火を行うことにより燃料が着火する。
【００５９】
その後、ピストン２２が下降行程に移ると、リード弁３３が閉じることからスロットル弁３４ｂ側への逆流が阻止され、クランク室２ａ内の混合気は圧縮される。ピストン２２の下降が進んでピストン２２が掃気ポート４３ａ、４３ｂを開放する前に、カム６１のプロファイルにしたがって動弁機構５０によって駆動された排気弁４８が排気ポート４６を開放する。次いで、ピストン２２が掃気ポート４３ａ、４３ｂを開放すると、圧縮された混合気が掃気ポート４３ａ、４３ｂを通ってシリンダボア３ａ内（燃焼室４４内）に送り込まれる。燃焼室４４内の既燃焼ガス（排気ガス）は混合気によって押し出されるようにして排気ポート４６から排出され、その一部は内部ＥＧＲガスとして燃焼室４４内に残留する。排気弁４８の閉弁タイミングは、燃焼室４４内に残留するＥＧＲガス量が比較的多くなり、ＥＧＲガス量の増大に伴って上昇する混合気の圧縮時温度の上昇によって自着火が容易になるように設定されている。
【００６０】
ピストン２２が再び上昇行程に移ると、ピストン２２が掃気ポート４３ａ、４３ｂを閉じた後、カム６１によって駆動された排気弁４８が排気ポート４６を閉じ、ピストン２２の上昇に伴ってシリンダボア３ａ内（燃焼室４４）内の混合気を圧縮しつつ、クランク室２ａ内を減圧してリード弁３３から混合気を吸入させる。エンジンＥ１の回転が安定してくると、ピストン２２が上死点近傍に到達したときに混合気が自着火して燃焼、膨張し、ピストン２２を下降させるようになる。
【００６１】
このようにして、エンジンＥ１は２サイクル動作を行い、始動時には点火プラグ４７によって火花点火を行いながらも、回転が安定してくると、予混合圧縮自着火による２サイクル動作を行う。そして、掃気ポート４３ａ、４３ｂからシリンダボア３ａを経由して排気ポート４６へと流れる掃排気の流れは、曲がりの少ないユニフローとなる。
【００６２】
図５は、燃料噴射装置７１が燃料噴射を行うタイミングをピストン２２の位置を基準として表したものである。ピストン位置は、角度で表され、上死点を０度とし、下死点を１８０°として表す。ピストン２２は、ピストン位置が０度〜１８０度の範囲で下降し、１８０度〜３６０度（０度）の範囲で上昇する。
【００６３】
ピストン位置が０度（上死点）のときに燃焼室４４で燃料の燃焼が発生すると、燃焼室４４内のガスが膨張し、ピストン２２は上死点から下降する。ピストン位置がＡ１に達するまでは、ピストン２２の外周下縁は掃気孔４２ｄの上縁より上方に位置し、掃気ポート４３ｂはシリンダボア３ａのピストン２２より下側部分と連通する。そして、ピストン位置がＡ１のときにおいて、ピストン２２の外周下縁が掃気孔４２ｄの上縁と一致する。その後、ピストン位置がＡ１〜Ａ２の範囲では、ピストン２２の下降によって掃気孔４２ｄが閉じられていき、ピストン位置がＡ２のときにピストン２２の外周下縁が掃気孔４２ｄの下縁と一致して掃気ポート４３ｂとシリンダボア３ａのピストン２２より下側部分との連通が遮断される。
【００６４】
その後、ピストン２２の下降が進み、ピストン位置がＡ３に達すると排気弁４８が開かれて既燃焼ガスの排出が始まる。そして、ピストン位置がＡ４に達すると、ピストン２２の外周上縁が掃気孔４２ｄの上縁と一致し、その後、掃気ポート４３ｂとシリンダボア３ａのピストン２２より上側部分とが連通する。
【００６５】
ピストン２２は、１８０度（下死点）を越えると再び上昇し、ピストン位置がＡ５のときに、ピストン２２の外周上縁が掃気孔４２ｄの上縁と一致し、掃気ポート４３ｂとシリンダボア３ａのピストン２２より上側部分との連通が遮断される。ピストン位置がＡ４からＡ５の範囲は、掃気ポート４３ａ、４３ｂが開いた掃気ポート開範囲である。
【００６６】
その後、ピストン２２の上昇により、ピストン位置がＡ６に達すると排気弁４８が閉じられる。ピストン位置がＡ３からＡ６の範囲は、排気ポート４６が開いた排気ポート開範囲である。
【００６７】
その後、ピストン２２の上昇により、ピストン位置がＡ７に達するとピストン２２の外周下縁が掃気孔４２ｄの下縁と一致し、その後、掃気ポート４３ｂはシリンダボア３ａのピストン２２より下側部分と連通を開始する。Ａ７〜Ａ８の範囲では、ピストン２２の上昇によって掃気孔４２ｄが開かれていき、ピストン位置がＡ８に達するとピストン２２の外周下縁が掃気孔４２ｄの上縁と一致し、掃気孔４２ｄが完全に開かれた状態となる。
【００６８】
燃料噴射装置７１は、ピストン２２の上昇行程（圧縮行程）におけるピストン２２の外周下縁が掃気孔４２ｄの下縁と一致するＡ７から、ピストン２２の下降行程（膨張行程）におけるピストン２２の外周下縁が掃気孔４２ｄの下縁と一致するＡ２までの範囲で燃料を噴射することができる。この第１噴射可能範囲（Ａ７〜Ａ２）では、掃気ポート４３ｂはシリンダボア３ａのピストン２２より下側部分と連通するため、燃料はシリンダボア３ａのピストン２２よりも下側に噴射され、燃焼室４４に噴射されることがない。
【００６９】
また、燃料噴射装置７１は、ピストン２２の上昇行程（圧縮行程）におけるピストン２２の外周下縁が掃気孔４２ｄの上縁と一致するＡ８から、ピストン２２の下降行程（膨張行程）におけるピストン２２の外周下縁が掃気孔４２ｄの上縁と一致するＡ１までの範囲で燃料を噴射することができる。この第２噴射可能範囲（Ａ８〜Ａ１）では、掃気ポート４３ｂはシリンダボア３ａのピストン２２より下側部分と連通し、かつピストン２２の外周下縁が掃気孔４２ｄの上縁よりも上方に位置するため、燃料はシリンダボア３ａのピストン２２よりも下側に噴射され、燃焼室４４やピストン２２の外周面に噴射されることがない。
【００７０】
また、第２噴射可能範囲（Ａ８〜Ａ１）の内で、ピストン２２の外周下縁が掃気孔４２ｄの上縁近傍に位置する第３噴射可能範囲（図中の黒塗り矢印で示す範囲）で噴射すると、燃料噴射装置７１の燃料噴射軸線７１Ｘの上にピストン２２の裏面側が位置するため、ピストン２２の裏面側に向けて燃料を噴射することができる。第３噴射可能範囲は、燃料噴射装置７１の燃料噴射軸線７１Ｘが障害物（ピストン２２の外周面）を通過することなく、ピストン２２の裏面に直接に交わる範囲として規定される。
【００７１】
燃料噴射装置７１は、少なくとも第１噴射可能範囲において燃料を噴射し、好ましくは第２噴射可能範囲において燃料を噴射し、更に好ましくは第３噴射可能範囲において燃料を噴射する。
【００７２】
本実施形態に係るエンジンＥ１は、ピストン２２の裏面側及びシリンダスリーブ４２の内周面４２ａのピストン２２よりも下側部分に燃料を噴射するため、ピストン２２及びシリンダスリーブ４２は噴射される燃料によって冷却される。特に、燃料が液体燃料である場合には、燃料の気化熱によってピストン２２及びシリンダスリーブ４２の冷却効果が一層向上する。一方、燃料側から見ると、燃料はエンジンＥ１の中で高温であるピストン２２及びシリンダスリーブ４２から熱を受けて気化が促進され、クランク室２ａ内の混合気の均質性が向上する。
【００７３】
また、ピストン２２の裏面側及びシリンダスリーブ４２の内周面４２ａのピストン２２よりも下側に噴射された燃料は、ピストン２２の下降によって、クランク室２ａに押し出され、クランク室２ａ内の混合気との攪拌が促進される。
【００７４】
燃料噴射装置７１は掃気ポート４３ｂからピストン２２の裏側及びシリンダスリーブ４２に向けて燃料を噴射するため、噴射される燃料は、クランクシャフト８を避け、ピストン２２の裏側及びシリンダスリーブ４２の内周面４２ａの噴射目標に到達し易くなる。また、燃料噴射装置７１と噴射目標との距離が比較的短いため、噴射される燃料は噴射目標に到達し易くなる。
【００７５】
本実施形態では、第２掃気孔４２ｄが第１掃気孔４２ｃよりも上下に長く形成されているため、第２掃気孔４２ｄを通過する燃料噴射軸線７１Ｘの水平方向に対する上方への傾斜角を大きく設定することができる。これにより、燃料噴射装置７１は、ピストン２２の裏面側に燃料を到達させ易くなる。
【００７６】
次に、上記の実施形態の一部を変更した第２実施形態を、図６及び図７を参照して説明する。第２実施形態に係るエンジンＥ２では、燃料噴射装置７１の機関本体１への取付位置が異なる。以下の説明では、第１実施形態と同様の構成は、同一の符号を付して説明を省略する。
【００７７】
図６に示すように、エンジンＥ２では、インジェクタ孔８０は、クランクケース２の前上部における開口部３１の外周部であって、上下方向においてシリンダスリーブ４２の下端よりも下方に配置されている。インジェクタ孔８０は、クランクケース２の外面から開口部３１に貫通し、開口部３１側の開口端は、第２掃気ポート４３ｂに対応する部分に連通している。インジェクタ孔８０の軸線は、前側から後側に進むにつれて上方に進むように傾斜している。インジェクタ孔８０の軸線を延長した直線は、シリンダスリーブ４２の下端開口又は切欠部４２ｅを通過するように配置されている。
【００７８】
燃料噴射装置７１は、インジェクタ孔８０に挿入されている。燃料噴射装置７１のノズル７２は、インジェクタ孔８０に挿入され、先端部の燃料噴射孔が第２掃気ポート４３ｂ（開口部３１）を臨むように配置される。
【００７９】
燃料噴射軸線７１Ｘは、インジェクタ孔８０の軸線と同軸に配置され、前側から後側に進むにつれて上側に進むように傾斜し、シリンダスリーブ４２の下端開口又は切欠部４２ｅを通過するように配置されている。これにより、燃料噴射装置７１は、開口部３１からシリンダスリーブ４２の下端開口又は切欠部４２ｅを通過し、シリンダスリーブ４２の内周面４２ａに向けて燃料を噴射する。また、ピストン２２が下死点付近に位置するときには、燃料噴射装置７１は、開口部３１からシリンダスリーブ４２の下端開口又は切欠部４２ｅを通過し、ピストン２２の裏面側に向けて燃料を噴射する。
【００８０】
図７は、第２実施形態において燃料噴射装置７１が燃料噴射を行うタイミングをピストン２２の位置を基準として表したものである。
【００８１】
第２実施形態に係るエンジンＥ２では、燃料噴射装置７１がシリンダスリーブ４２の下端開口側からピストン２２及びシリンダスリーブ４２に向けて燃料を噴射する。シリンダスリーブ４２の下端開口は、常時クランク室側に向けて開口しており、かつピストン２２によって燃焼室４４と連通が遮断されているため、燃料噴射装置７１は任意のタイミングで燃料を噴射することができる。また、ピストン２２が下死点近傍に位置する範囲（図中の黒塗り矢印で示す範囲）で噴射すると、燃料噴射装置７１の燃料噴射軸線７１Ｘの上にピストン２２の裏面側が位置するため、ピストン２２の裏面側に向けて燃料を噴射することができる。燃料噴射装置７１がピストン２２の裏面側に向けて燃料を噴射可能な範囲は、燃料噴射装置７１の燃料噴射軸線７１Ｘが障害物（ピストン２２の外周面）を通過することなく、ピストン２２の裏面に直接に交わる範囲として規定される。
【００８２】
シリンダスリーブ４２の下縁に切欠部４２ｅが形成されているため、燃料噴射装置７１は燃料噴射軸線７１Ｘが切欠部４２ｅを通過するように配置することができ、燃料噴射装置７１の配置の自由度が向上する。切欠部４２ｅによって、燃料噴射軸線７１Ｘをシリンダスリーブ４２の下端開口を通過させながら、水平に近づけることができ、また上下方向においてシリンダスリーブ４２の下端側に近づけることができる。これにより、燃料噴射装置７１を、クランクシャフト８やトリゴナルリンク２０から離れた位置に配置し、これらとの干渉を避けることができる。
【００８３】
エンジンＥ２は、トリゴナルリンク２０を含む複リンク機構３０を有し、クランクシャフト８がシリンダボア３ａに対して後方に偏倚した位置に配置される。これにより、クランクケース２の前側に配置される燃料噴射装置７１を、クランクシャフト８との干渉を避けながら、前後方向においてシリンダスリーブ４２に一層近接した位置に配置することができる。
【００８４】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、燃料噴射装置７１は、ノズル７２の軸線と角度を有する燃料噴射軸線７１Ｘを有してもよい。この場合には、燃料噴射装置７１のレイアウト自由度が大きくなる。
【符号の説明】
【００８５】
１      機関本体
２      クランクケース
２ａ    クランク室
３      シリンダブロック
３ａ    シリンダボア
３ｂ    通路
２２    ピストン
４２    シリンダスリーブ（シリンダ壁）
４２ｃ  第１掃気孔
４２ｄ  第２掃気孔
４２ｅ  切欠部
４３ａ  第１掃気ポート
４３ｂ  第２掃気ポート
４４    燃焼室
７０、８０      インジェクタ孔
７１    燃料噴射装置
７１Ｘ  燃料噴射軸線
７２    ノズル
Ｅ１、Ｅ２      エンジン
【図１】
0006025705.tif 000002
【図２】
0006025705.tif 000003
【図３】
0006025705.tif 000004
【図４】
0006025705.tif 000005
【図５】
0006025705.tif 000006
【図６】
0006025705.tif 000007
【図７】
0006025705.tif 000008