(57)【要約】【課題】十分な掃気量を確保しながらも混合気の吹き抜けを低減でき、しかも、混合気の霧化を促進して混合気の着火性および燃焼効率の向上を図ることができる２サイクルエンジンを提供する。【解決手段】クランク室１ａ内の混合気Ｍを、シリンダ１の内面における排気ポート２０ａと対向する一側部に向けて噴出することにより、燃焼室１ａ内に供給する掃気通路２１，２２を備える。シリンダ１の内面の一側に、掃気通路２１，２２から噴出された掃気を受け入れる掃気受容室３１が形成されている。この掃気受容室３１は、掃気通路２１，２２からの掃気が進入する進入部３２と、この進入部３２内の掃気を燃焼室１ａの上部に導出する導出部３３とを有している。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク室内の混合気を、シリンダ内面における排気ポートと対向する一側部に向けて噴出することにより、燃焼室内に供給する掃気通路を備えた２サイクルエンジンであって、
前記シリンダ内面の一側部に、前記掃気通路から噴出された掃気を受け入れる掃気受容室が形成されている２サイクルエンジン。
【請求項２】
請求項１において、前記掃気受容室は、掃気通路からの掃気が進入する進入部と、この進入部内の掃気を燃焼室の上部に導出する導出部とを有している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、例えば、刈払機のような小形回転機械の駆動源として用いられる２サイクルエンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の２サイクルエンジンでは、排気ポートの中心線に対し対称位置に１対または複数対の掃気ポートを設け、掃気ポートから排気ポートと反対側に向けて混合気を燃焼室内へ噴出することにより、掃気流（新気）によって排気の排気ポートからの排出を促すようにしている。その場合、通常、掃気ポートから吹き出される混合気の掃気流は、排気ポートに対向するシリンダ内面に衝突する。これに対し、掃気ポートから噴出される掃気流をシリンダ内面の手前で相互に衝突させて、混合気の霧化の促進を図った２サイクルエンジンが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２０００―３４９２４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、混合気の掃気流をシリンダ内壁に衝突させる２サイクルエンジンでは、シリンダ内壁に衝突した掃気流の一部が排気ポートに向けて素早く跳ね返って、そのまま排気ポートから吹き抜けてしまう。一方、対をなす混合気の掃気流を、排気ポートに対向するシリンダ内壁の手前側で衝突点させる２サイクルエンジンは、排気ポートにより近い箇所で掃気流が相互に衝突するので、やはり混合気の一部が排気ポートから吹き抜け易い。そこで、掃気ポートの上端位置を下げることによって、ピストンの下降に伴って排気ポートが開かれたのち掃気ポートが開かれるタイミングを遅らせることにより、混合気の吹き抜けを防止することが考えられる。ところが、そのようにした場合には、掃気量が不十分となって混合気の充填効率が低下し、エンジン出力の低下につながる。
【０００５】
そこで、本発明は、十分な掃気量を確保しながらも混合気の吹き抜けを効果的に低減でき、しかも、混合気の霧化を効率的に促進して混合気の着火性および燃焼効率の向上を図ることができる２サイクルエンジンを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するたの手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る２サイクルエンジンは、クランク室内の混合気を、シリンダ内面における排気ポートと対向する一側部に向けて噴出することにより、燃焼室内に供給する掃気通路を備えた２サイクルエンジンであって、前記シリンダ内面の一側部に、前記掃気通路から噴出された掃気を受け入れる掃気受容室が形成されている。
【０００７】
この２サイクルエンジンによれば、掃気行程時に掃気通路内およびクランク室内の混合気が燃焼室内に噴出されると、この混合気の大部分が、シリンダ内面における排気ポートと対向する一側部の掃気受容室内に一旦入り込んだのちに、排気ポートに向け方向転換しながら流動して、燃焼室内の燃焼ガスを排気ポートから押し出すよう作用する。このように、燃焼室内に噴出された混合気は、排気ポートに対しシリンダの内面よりもさらに離間した掃気受容室内に一旦入り込むことから、排気ポートまでの流動距離が長くなること、および燃焼室内から噴出された直後の衝突により排気ポート側に素早く跳ね返ることがないことにより、混合気の吹き抜けが抑制される。また、燃焼室内に噴出された混合気は、掃気受容室の内面に衝突すること、および掃気受容室内で互いに衝突することにより、効率的に拡散して混合気中の燃焼粒子の霧化が促進されるので、混合気の着火性および燃焼効率が向上する。さらに、掃気受容室内で混合気の掃気流の方向を最適にすることで、燃焼室内における混合気の充填効率が高められて、燃料消費率が向上する。
【０００８】
本発明の好ましい実施形態では、前記掃気受容室が、掃気通路からの掃気が進入する進入部と、この進入部内の掃気を燃焼室の上部に導出する導出部とを有している。この構成によれば、燃焼室内に噴出された掃気を進入部に進入させたのちに燃焼室の上部、つまり排気ポートから外れた方向に向けて強制的に流動方向を転換させることができるので、混合気の吹き抜けを効果的に防止できるとともに、混合気の充填効率を可及的に高めて燃料消費率を一層向上させる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る２サイクルエンジンを切欠いた正面断面図を示す。このエンジンは、内部に燃焼室１ａを形成したシリンダ１がクランクケース２の上部に連結されており、前記燃焼室１ａ内にはシリンダ１の上部に設けた点火プラグＰが臨んでいる。シリンダ１の一側部（右側）には、吸気系を構成する気化器３とエアクリーナ４が接続され、他側部（左側）には掃気系を構成するマフラー７が接続されており、クランクケース２の下部に燃料タンク８が取り付けられている。
【００１０】
前記シリンダ１には、軸方向（この例では上下方向）に往復動するピストン９が挿入されている。前記クランクケース２の内部には、後述するニードル軸受を介してクランク軸１０が回転自在に支持されている。このクランク軸１０の軸心とは変位した位置にクランクピン１１が設けられ、このクランクピン１１と前記ピストン９に設けたピストンピン１２との間が、コンロッド１３により連結されている。クランク軸１０の軸出力は、刈払機のような小型作業機の動力として利用される。
【００１１】
シリンダ１と気化器３の間にはインシュレータ１７が設けられ、これらシリンダ１と気化器３およびインシュレータ１７の内部には、吸気行程において前記ピストン７が上死点付近に至ったときに、混合気ポート１８ａからクランク室２ａ内に混合気Ｍを導入する混合気通路１８が形成されているとともに、混合気通路１８の上方側には、これと平行に空気通路１９が形成されている。混合気Ｍは、空気と燃料の混合物に、必要に応じて潤滑油を加えたものである。気化器３は、混合気通路１８と空気通路１９の両方の通路面積を単一の回転バルブ（図示せず）によって調節する。さらに、前記シリンダ１の周壁には、その内周面に開口する排気ポート２０ａを有する排気通路２０が形成され、この排気通路２０からの排気は、前記マフラー７を経て外部に排出される。
【００１２】
図２および図３はシリンダ１とクランクケース２を拡大して示す側面断面図であって、図２はピストン９が上死点に達した状態、図３はピストン９が下死点に達した状態をそれぞれ示している。なお、図２および図３はそれぞれ、左右非対称位置の断面を示している。図２に示すシリンダ１とクランクケース２には、燃焼室１ａとクランク室２ａとを直接連通させる混合気Ｍ用の第１掃気通路２１が左右１対形成されている（図５参照）。この第１掃気通路２１は、前記シリンダ１の内周面に開口する第１掃気ポート２１ａと、クランク軸１０を回転自在に支持しているニードル軸受２７の上方近傍に開口する流入口２１ｂとを有している。混合気ポート１８ａからクランク室２ａ内に直接導入された混合気Ｍは、掃気行程において、第１掃気通路２１を経て第１掃気ポート２１ａから燃焼室１ａ内に噴出される。
【００１３】
さらに、シリンダ１とクランクケース２の内部には、前記空気通路１９（図１）からの空気Ａを導入する第２掃気通路２２が左右１対形成されており（図５参照）、この第２掃気通路２２は、シリンダ１の燃焼室１ａとクランク室２ａとを連通している。すなわち、第２掃気通路２２は、前記シリンダ１の内周面に開口する第２掃気ポート２２ａと、前記ニードル軸受２７の上方近傍に開口する流入口２２ｂとを有している。空気通路１９（図１）から第２掃気通路２２への空気Ａの導入経路については後述する。
【００１４】
図４はシリンダ１とクランクケース２を拡大して示す正面断面図である。同図のように、前記第１および第２掃気通路２１，２２は、上下方向に互いに隣接して平行に延びており、この両掃気通路２１，２２の各々の上端に設けられた第１および第２掃気ポート２１ａ，２２ａは、この実施形態において、各々の上端が、同じ高さになっており、かつ、排気ポート２０ａの上端よりも低い位置に設定されている。
【００１５】
シリンダ１における空気通路１９に対向する外側部には、空気通路１９の一部を形成する切欠部２３が形成されており、インシュレータ１７の内部における前記切欠部２３との対向箇所に、空気通路１９から切欠部２３を経て第２掃気通路２２への空気流入のみを許す逆止弁であるリードバルブ２４が取り付けられている。
【００１６】
図５は図４のＶ−Ｖ  線に沿った断面図を示し、同図において、シリンダ１における空気用の切欠部２３（図４）の両側に２つの空気導入ポート２８が、また第２掃気通路２２の外側壁に２つの空気排出ポート２９が、それぞれ設けられ、空気導入・排出ポート２８，２９同士が、それぞれ連結パイプ３０により連結されている。したがって、クランク室２ａ（図４）が負圧になって第２掃気通路２２の圧力が所定値以下に低下したときに、リードバルブ２４が開かれて、空気通路１９からの空気Ａが、切欠部２３、両空気導入ポート２８，２８、両連結パイプ３０を通って両空気排出ポート２９，２９から第２掃気通路２２，２２に導入される。
【００１７】
そして、図４に明示するように、シリンダ１の内面における排気ポート２０ａと対向する一側部に、第１および第２掃気ポート２１ａ，２２ａからそれぞれ噴出された掃気を受け入れる掃気受容室３１が、シリンダ内面よりもシリンダ１の径方向外方に突出して設けられている。この掃気受容室３１は、第１および第２掃気通路２１，２２から噴出した混合気Ｍおよび空気Ａの掃気流をそのまま進入させる進入部３２と、この進入部３２内の掃気流を燃焼室１ａの上部における点火プラグＰに向けて導出する導出部３３とを有している。なお、この進入部３２と導出部３３とを有する掃気受容室３１は、シリンダ１のダイカスト法による形成を容易に行うために、掃気受容室３１の径方向外端部を、シリンダ１とは別体の蓋板３４に形成して、この蓋体３４をシリンダ１に固定している。
【００１８】
つぎに、以上の構成とした２サイクルエンジンの作用について説明する。先ず、図２のように、吸気行程においてシリンダ１内のピストン７が上昇すると、クランク室２ａ内が負圧となり、かつ、シリンダ１の内周面に開口する混合気ポート１８ａが開放されて、この混合気ポート１８ａから混合気Ｍがクランク室２ａ内へと導入される。また、クランク室２ａ内が負圧となることで、リードバルブ２４が開放されて、空気通路１９からの空気Ａが切欠部２３および連結パイプ３０を経て第２掃気通路２２に導入される。こうして、第２掃気通路２２内に吹き抜け防止用の十分な空気量が確保される。
【００１９】
つぎに、掃気行程で、図３のようにピストン９が下降すると、第２掃気通路２２内に入っていた空気Ａが第２掃気ポート２２ａから燃焼室１ａ内に噴出されるとともに、混合気Ｍがクランク室２ａから第１掃気通路２１を通って第１掃気ポート２１ａから燃焼室１ａ内に噴出される。１対の第１掃気ポート２１ａ，２１ａから噴出された混合気Ｍの掃気流は、図５に明示するように、シリンダの内面における排気ポート２０ａと対向する一側部の掃気受容室３１の進入部３２に向かう、つまり、進入部３２内にクロスポイントＰ１を持つ。混合気Ｍは進入部３２内に一旦入ったのちに、図４の導出部３３に入って燃焼室１ａの上方に向け強制的に方向転換されながら流動したのち、燃焼室１ａ内における点火プラグＰに向けて導出される。これにより、燃焼室１ａ内の燃焼ガスをシリンダ１の他側部の排気ポート２０ａから押し出す。
【００２０】
他方、図５に示す１対の第２掃気ポート２２ａから燃焼室１ａ内に噴出された空気Ａは、掃気受容室３１よりも若干シリンダ内径よりの箇所のクロスポイントＰ２に向かい、掃気受容室３１付近で転流してシリンダ１の他側部の排気ポート２０ａに向かい、燃焼ガスを排気ポート２０ａから押し出す。このとき、混合気Ｍよりも空気Ａの方が排気ポート２０ａに近い側に存在するので、空気Ａがスクリーンとなって、混合気Ｍが排気ポート２０ａから排出される、いわゆる吹き抜けを防止できる。空気ＡのクロスポイントＰ２は、混合気Ｍの場合と同様に、進入部３２内に設定してもよい。
【００２１】
したがって、燃焼室１ａ内に噴出された混合気Ｍは、排気ポート２０ａに対しシリンダ１の内面よりもさらに径方向外方に離間した掃気受容室３１内に入り込んで方向転換されたのちに燃焼室１ａの上方箇所に向かうことから、排気ポート２０ａまでの流動距離が長くなることと、燃焼室１ａ内から噴出された直後にシリンダ内面との衝突により排気ポート２０ａ側に素早く跳ね返るのが抑制されることとにより、混合気Ｍの吹き抜けが良好に抑制される。また、燃焼室１ａ内に噴出された混合気Ｍは、進入部３２の内面に衝突すること、および掃気受容室３１の進入部３２内で混合気Ｍ同士が互いに衝突することにより、効率的に拡散して混合気Ｍ中の燃焼粒子の霧化が促進されるので、混合気Ｍの着火性および燃焼効率が向上するとともに、混合気Ｍの掃気流を方向転換させることから、燃焼室１ａ内における混合気Ｍの充填効率が高められて燃料消費率が向上する利点がある。
【００２２】
しかも、混合気Ｍの掃気流が導出部３３から、燃焼室１ａの上部に向けて、排気ポート２０ａから外れた方向に導出されるので、混合気Ｍの吹き抜けをさらに効果的に防止できるとともに、混合気Ｍの充填効率を可及的に高めて燃料消費率が向上する。
【００２３】
図６は本発明の第２実施形態に係る２サイクルエンジンのシリンダ１とクランクケース２を拡大して示す正面断面図、図７は同エンジンの側面断面図をそれぞれ示す。この２サイクルエンジンが第１実施形態と相違するのは、図４の進入部３２と導出部３３とを有する掃気受容室３１に代えて、図６に示すシリンダ１の内面に形成された一つの凹部により掃気受容室３７が形成されている構成のみである。この掃気受容室３７は、第１および第２掃気ポート２１ａ，２２ａから燃焼室１ａ内に噴出された混合気Ｍおよび空気Ａの掃気流を一旦受け入れたのち、２点鎖線矢印で示すように、燃焼室１ａ内の点火プラグＰに向けた箇所に導出させる形状になっている。したがって、この掃気受容室３７を備えた２サイクルエンジンでは、簡単な構成としながらも、上述した第１実施形態とほぼ同様の効果を得ることができる。
【００２４】
上記各実施形態では、掃気通路として第１および第２の掃気通路２１，２２を設けたが、場合によっては、混合気用の第１の掃気通路２１のみで掃気通路を形成してもよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、本発明のエンジンによれば、十分な掃気量を確保しながらも混合気の吹き抜けを効果的に低減でき、しかも、混合気の霧化を効率的に促進して混合気の着火性および燃焼効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るエンジンを示す正面断面図である。
【図２】同エンジンのシリンダとクランクケース部分を拡大して示す側面断面図であって、ピストンが上死点に達した状態を示している。
【図３】同エンジンのシリンダとクランクケース部分を拡大して示す側面断面図であって、ピストンが下死点に達した状態を示している。
【図４】同エンジンのシリンダとクランクケースを拡大して示す正面断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ  線に沿った断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る２サイクルエンジンのシリンダとクランクケースの正面断面図である。
【図７】同エンジンの側面断面図である。
【符号の説明】
１…シリンダ、
ａ…燃焼室
２…クランクケース
２ａ…クランク室
２０ａ…排気ポート
２１，２２…掃気通路
３１，３７…掃気受容室
３２…進入部
３３…導出部
Ｍ…混合気
【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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