(57)【要約】　　【課題】空気蓄積型２サイクルエンジンの作動方法において、すべての可動部材を効果的に潤滑できて良好な排ガス値が得られるように前記方法を構成する。　　【解決手段】２サイクルエンジン（１）の部分負荷範囲および全負荷範囲において、クランクケース（４）内に蓄積される燃料・空気混合気の空気比（λ）をほぼ０．２ないし０．６の範囲に設定する。　　【選択図】図６
2004100696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２サイクルエンジン（１）がシリンダ（２）内に形成される燃焼室（３）を有し、燃焼室（３）が上下動するピストン（５）によって画成され、ピストン（５）がクランクケース（４）内に回転可能に支持されたクランク軸（７）を連接棒（６）を介して駆動させ、エンジンの吸気段階の間に吸気部（１１）を介してクランクケース（４）内へ吸込まれた燃料・空気混合気がクランクケース（４）から搬送通路（１２，１５）を介して燃焼室（３）に供給され、吸気段階で燃料に乏しい流体または燃料を含んでいない流体を搬送通路（１２，１５）内へ吸込んで蓄積させるための流体通路（１７）が設けられている２サイクルエンジン、特にパワーチェーンソー、切断研削機、刈払い機、送風機等の手で操縦される作業機の２サイクルエンジンの作動方法において、
　２サイクルエンジン（１）の部分負荷範囲および全負荷範囲において、クランクケース（４）内に蓄積される燃料・空気混合気の空気比（λ）をほぼ０．２ないし０．６の範囲に設定することを特徴とする作動方法。
【請求項２】
燃料・空気混合気の空気比（λ）を０．３ないし０．５の範囲に設定することを特徴とする、請求項１に記載の作動方法。
【請求項３】
空気比（λ）がアイドリング時には０．６よりも大きく、負荷が増大するとほぼ０．３の値まで下降させることを特徴とする、請求項１または２に記載の作動方法。
【請求項４】
空気比（λ）を負荷に対しほぼ連続的に下降させることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一つに記載の作動方法。
【請求項５】
空気比（λ）を、アイドリングに続く部分負荷範囲（５０）でほぼ一定に保持することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一つに記載の作動方法。
【請求項６】
吸込まれた流体の体積をほぼ完全に搬送通路（１２，１５）の体積で蓄積させることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一つに記載の作動方法。
【請求項７】
燃料室（３）に開口する流入窓（１３，１６）とクランクケース（４）へ連通している搬送窓（２２，２３）との間にある搬送通路（１２，１５）の全体積を、全負荷で吸込まれる流体の体積よりも大きく構成することを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一つに記載の作動方法。
【請求項８】
搬送通路（１２，１５）の全体積がエンジン（１）の行程容積のほぼ１５%ないし３５%であることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一つに記載の作動方法。
【請求項９】
燃焼室（３）の負荷範囲全体にわたって、燃焼に関与する混合気の空気比（λ）をほぼ０．７０ないし０．９５に設定することを特徴とする、請求項１から８までのいずれか一つに記載の作動方法。
【請求項１０】
エンジンがスリット制御される空気予備蓄積型エンジンであることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか一つに記載の作動方法。
【請求項１１】
エンジンがダイヤフラム制御される空気予備蓄積型エンジンであることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか一つに記載の作動方法。
【請求項１２】
エンジンがダイヤフラム制御またはスリット制御される混合気吸気部と、スリット制御される流体吸込み部とを有していることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか一つに記載の作動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、２サイクルエンジンがシリンダ内に形成される燃焼室を有し、燃焼室が上下動するピストンによって画成され、ピストンがクランクケース内に回転可能に支持されたクランク軸を連接棒を介して駆動させ、エンジンの吸気段階の間に吸気部を介してクランクケース内へ吸込まれた燃料・空気混合気がクランクケースから搬送通路を介して燃焼室に供給され、吸気段階で燃料に乏しい流体または燃料を含んでいない流体を搬送通路内へ吸込んで蓄積させるための流体通路が設けられている２サイクルエンジン、特にパワーチェーンソー、切断研削機、刈払い機、送風機等の手で操縦される作業機の２サイクルエンジンの作動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
　特許文献１から知られている、ダイヤフラム制御される２サイクルエンジンは、吸気部を介して燃料・空気混合気をクランクケース内へ吸込み、ダイヤフラム制御される流体通路を介して清浄空気のような燃料を含んでいない流体を搬送通路内へ吸込む構成になっている。この場合、搬送通路のクランクケース側端部において流体、すなわち清浄空気は搬送窓からクランクケース内へ侵入し、これにより、クランクケース内に蓄積されている混合気は希薄になる。クランクケース内の可動部材の十分な潤滑を保証するため、燃料とともに適当量のオイルをクランクケースに供給せねばならない。これにより消音器および燃焼室に炭素化が生じて、排ガス値が悪化する。
【０００３】
　特許文献２から知られている、クランクケース掃気型内燃エンジンでは、必要な燃焼空気がクランクケースを介して吸込まれ、作動に必要な燃料は流入窓の領域に設けた噴射ノズルを介して燃焼室内へ噴射される。しかしこのような２サイクルエンジンの作動態様は、クランクケース内に潤滑システムを別個に設けねばならないので高コストであり、燃焼室内へのオイル供給量が増大する。
【０００４】
【特許文献１】ドイツ連邦共和国特許公開第１９９００４４５Ａ１号公報
【特許文献２】欧州特許第０３０２０４５Ｂ１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
　本発明の課題は、冒頭で述べた空気蓄積型２サイクルエンジンの作動方法において、すべての可動部材を効果的に潤滑できて良好な排ガス値が得られるように構成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
　本発明は、上記課題を解決するため、２サイクルエンジンの部分負荷範囲および全負荷範囲において、クランクケース内に蓄積される燃料・空気混合気の空気比をほぼ０．２ないし０．６の範囲に設定することを特徴とするものである。
【０００７】
　クランクケース内に蓄積されている混合気は、２サイクルエンジンの部分負荷時および全負荷時において非常に濃厚に設定され、この場合の空気比λはほぼ０．２ないし０．６の範囲にある。濃厚な混合気はクランクケース内の可動部材の上に沈殿して蒸発し、その際この蒸発過程によりクランクケースから熱が奪われる。これによって内燃エンジンが好適に冷却される。クランクケース内で燃料が蒸発するので、気化器のアイシングの危険は低下する。
【０００８】
　さらに、クランクケース内で燃料・オイル壁膜が沈殿するので、熱伝導が改善される。というのは、たとえばアルミニウムから製造されたクランクケースから壁膜への熱伝導はガス状の混合気への熱伝導よりも優れているからである。
【０００９】
　燃料・オイル壁膜が形成されるので、潤滑も著しく改善され、その結果可動部材の潤滑不足が回避される。
　潤滑の改善に伴ってクランクケース内での燃料の調製が改善されるので、燃料とオイルの配量比を少なくさせることができ、その結果消音室および燃焼室内の炭素化を少なくさせることができる。
【００１０】
　燃料・空気混合気の空気比λを０．３ないし０．５の範囲に設定するのが有利であり、この場合空気比λがアイドリング時には０．６よりも大きく、負荷が増大するとほぼ０．３の値まで下降させるのが有利である。その際、空気比λを負荷に対しほぼ連続的に下降させるのが有利である。
【００１１】
　本発明の特に有利な構成では、吸込まれた、燃料に乏しい流体または燃料を含んでいない流体（たとえば清浄空気）の体積をほぼ完全に搬送通路に蓄積させ、或いはマルチダクトエンジン(Mehrkanalmotor)の場合には複数の搬送通路に蓄積させる。この場合、燃料室に開口する流入窓とクランクケースへ連通している搬送窓との間にある搬送通路の体積またはこの種の複数個の搬送通路の全体積の総和は、全負荷で吸込まれる、燃料に乏しい流体または燃料を含んでいない流体の体積よりも大きい。これにより、クランクケース内への搬送通路の侵入が回避されるので、気化器を介して小さな空気比の設定が難なく可能である。搬送通路の全体積がエンジンの行程容積のほぼ１５%ないし３５%であるのが有利である。
【００１２】
　本発明の他の構成は他の請求項から明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
　次に、本発明による方法の実施形態を添付の図面を用いて詳細に説明する。
　図１に図示した、手で操縦される可搬式作業機はパワーチェーンソー６０であり、図２と図６に図示したように、そのケーシング６１内には内燃エンジンが配置されている。内燃エンジンは作業工具を駆動し、作業工具は、図示したパワーチェーンソーの場合、ガイドレール６２上を周回するソーチェーン６３である。ガイドレール６２はスプロケットホイールカバー６４により内燃エンジンのケーシング６１に締め付け固定されている。作業機を担持し操縦するため、後部グリップ６５と上部グリップ６６とが設けられている。後部グリップ６５には内燃エンジンを作動させるためのスロットルレバー６７が設けられ、前部グリップ６６の前方には手保護体６８が支持されている。
【００１４】
　図２に図示した内燃エンジン１は、空気予備蓄積型２サイクルエンジンである。内燃エンジン１は、シリンダ２と、シリンダ２の底部に配置されるクランクケース４とを有している。シリンダ２内には燃焼室３が形成され、燃焼室３は上下動するピストン５によって画成されている。ピストン５は、連接棒６を介して、クランクケース４内に配置されたクランク軸７を駆動する。
【００１５】
　内燃エンジン１を作動させるため、本実施形態ではスリット制御される吸気部１１を介して燃料・空気混合気がクランクケース４内へ吸込まれる。燃料・空気混合気は気化器８内で調製される。気化器８は吸気通路９を介して吸気部１１と連通している。
【００１６】
　吸気部１１には、シリンダ２の長手中心軸線１９に関し高さがずれるように排気部１０が対向している。排気部１０を介して燃焼ガスが燃焼室３から排出される。
　クランクケース４から燃焼室３への混合気の供給は、シリンダ壁１４に形成されている少なくとも１つの搬送通路１２，１５を介して行なう。搬送通路１２，１５は外側通路として設けてもよい。
【００１７】
　図示した実施形態では全部で４つの搬送通路１２，１５が配置されており、そのうち２つの搬送通路は、吸気部１１と排気部１０とを通り且つ長手中心軸線１９を含んでいる面の片側に配置されている。図２には、シリンダ２の片側に設けた２つの搬送通路１２，１５が示してある。各搬送通路１２，１５は流入窓１３，１６によって燃焼室３に開口し、クランクケース４内に設けた搬送窓２２，２３で終わっている。搬送通路１２，１５はシリンダ内部空間に対し通路壁２４によって画成されている。通路壁２４はシリンダ壁１４の面内に配置されている。
【００１８】
　図２に図示したようにピストン５が下方へ運動している場合、クランクケース４内に吸い込まれた燃料・空気混合気が圧縮され、搬送窓２２と２３を介して、搬送通路１２，１５および流入窓１３，１６により燃焼室３内へ流入する。ピストン５が上方へ運動すると、流入窓１２，１５も排気部１０も閉鎖され、同時にピストンスカート３０によって吸気部１１が開放される。ピストン５の上昇運動に伴ってクランクケース４内に負圧が生じるため、気化器８内で調製された燃料・空気混合気が吸気通路９を介して吸い込まれる。
【００１９】
　本発明によれば、クランクケース４に供給される燃料・空気混合気は、負荷に対しほぼ０．２ないし０．６の範囲の空気比λが生じるように設定される。有利には、空気比λを０．３ないし０．５の範囲に設定するのがよい。この場合、アイドリング時には空気比λは０．６よりも大きいのが有利であり、負荷が増大するにつれて下降して、全負荷時（図４の曲線５１）にはほぼ０．３の値まで特に連続的に下降するのが有利である。アイドリングに続く部分負荷範囲（図４の曲線５０）では、空気比λはほぼ一定に保持される。
【００２０】
　これに対して燃焼室３内では、有利には排気部が閉じた後であって且つ搬送通路が開口する前に、負荷範囲全体にわたってほぼ０．７ないし０．９５の空気比λが設定される。このため流体通路１７を介して燃料に乏しい流体或いは燃料を含んでいない流体が、特に新気が搬送通路１２，１５内へ吸込まれる。図３には、排気部に近い側の搬送通路１５が断面で示してある。搬送通路１５はシリンダ２の壁に形成されており、シリンダ壁１４の一部である内壁２４は搬送通路１５をシリンダ内部空間に対し画成している。搬送通路１５は、半径方向外側において、シリンダ２に装着されたカバー２５によって閉鎖されており、カバー２５は固定要素２７によりシリンダ２に固定されている。カバー２５には、流体窓１８を介して搬送通路１５と連通している流体通路１７の一部が形成されている。ダイヤフラム２６ａは図示した開口位置において、剛性のあるダイヤフラムホールダ２６ｂによって支持され、該ダイヤフラムホールダ２６ｂとともに、流体窓１８を制御するダイヤフラム弁２６を形成している。
【００２１】
　ピストン５が長手中心軸線１９の長手方向へ上昇運動すると、クランクケース４内に負圧が発生し、負圧は吸気部１１に作用するばかりでなく、搬送通路１２と１５の搬送窓２２と２３にも作用する。この負圧のためにダイヤフラム弁２６が流体窓１８を開口させ、燃料に乏しい流体または燃料を含んでいない流体、特に清浄空気が矢印２８に沿って流体窓１８を通り、搬送通路１５内へ流入し、場合によってはこのなかに存在している前回の搬送サイクルの燃料・空気混合気を排出させる。
【００２２】
　搬送通路１５は、吸込まれた流体空気体積または清浄空気体積がほぼ完全に搬送通路１５内に蓄積されるように構成されている。このため、燃焼室３内へ至る流入窓１６とクランクケース４へ至る搬送窓２３との間にある搬送通路１５の全体積は、全負荷時に内燃エンジン１によって吸込まれた流体体積または清浄空気体積に等しいか、或いはこれよりも大きいのが有利である。なお図２の実施形態では、吸込まれた流体体積が両搬送通路１２と１５を合成した全体積部内に蓄積されるように構成されている。排気部側の搬送通路１５のみを、吸込まれる流体用の蓄積部として利用するのが合目的である。
【００２３】
　吸い込まれた、燃料に乏しい流体体積または燃料を含んでいない流体体積、特に清浄空気体積は、搬送通路１５内だけに蓄積され、よって燃料に乏しい流体または燃料を含んでいない流体、特に清浄空気は搬送窓２３からクランクケース４内へ侵入するので、クランクケース４内では、吸気部１１を介して吸込まれた燃料濃厚な燃料・空気混合気の成分は実質的に不変であり、その結果クランクケース４内での空気比λを０．２ないし０．６に設定することは、気化器８を介して難なく可能である。
【００２４】
　燃料に乏しい流体または燃料を含んでいない流体、特に清浄空気が搬送通路１２，１５からクランクケース４内へ搬送される場合、搬送量を搬送通路１２，１５の通路体積の２０%ないし３０%を越えないように設定するのが合目的である。搬送体積をこのように設定すると、クランクケース内では負荷に対しほぼ０．２ないし０．６の空気比λの設定が保証されている。
【００２５】
　空気比λと負荷との関係を図４に示す。ｙ軸は空気比λであり、ｘ軸は気化器８内に配置されたスロットルバルブ（図２）のスロットルバルブ角度（゜ＤＫ）である。アイドリングに続く第１の部分負荷範囲５０では、クランクケース内の空気比は比較的大きく、燃焼室内に生じている空気比０．７５にほぼ対応している。部分負荷範囲５０を越えると、クランクケース内の空気比λは、負荷またはスロットルバルブ角度が増大するにつれて、全負荷範囲５１の終端においてスロットルバルブが完全に開いている（９０゜）ときの全負荷時の値０．２までほぼ連続的に降下する。
【００２６】
　クランクケース内に設定された空気比λと回転数／分との関係は、負荷時の回転数が低いときに空気比λが０．３であり、負荷時の高回転数ではほぼ０．６へ上昇するように選定されている。このような挙動は、ダイヤフラムで制御される流体窓１８において特徴的である。
【００２７】
　図２と図３に図示した、ダイヤフラムで制御される空気予備蓄積型エンジンとは異なり、図６と図７には、スリット制御される空気予備蓄積型エンジン１が図示されている。この空気予備蓄積型エンジンは、流体通路１７が搬送通路１２，１５と連通していることを除いては、基本的には図２と図３に図示したダイヤフラムで制御される空気予備蓄積型エンジンの構成に対応している。したがって同一の部材には同一の符号を付している。
【００２８】
　図６と図７からわかるように、流体通路１７はシリンダ内壁１４に設けた、有利には流体通路１２，１５の流入窓１３，１６の下方に設けた流体窓１８（図７）によって燃焼室３に開口している。ピストン側面３０にはピストンポケット２１が形成されており、ピストンポケット２１は、対応するピストン位置において、流体窓１７を本実施形態では２つの搬送通路１２，１５と連通させる。この点を図７においては、吸気段階でのピストン位置に対し図示してある。
【００２９】
　スリット制御される吸気窓１８を備えた、図６および図７に図示した２サイクルエンジンの作動態様は、基本的には図２および図３に図示した、ダイヤフラム制御される２サイクルエンジンのそれに対応している。ピストン５が上昇運動している間、吸気部１１がピストン側面３０から開放されるので、クランクケース４内に発生する負圧が吸気通路９を介して燃料・空気混合気の吸い込みを生じさせる。搬送通路２２と２３がクランクケース４に対し開口しているため、負圧はこれら搬送通路１２と１５にも作用する。ピストンポケット２１が流体窓１８および流入窓１３と１６を覆うと、流体通路１７と流体窓１８とを介して、燃料に乏しい流体または燃料を含んでいない流体、特に清浄空気または新気がピストンポケット２１内へ流入し、そこからさらに流入窓１３と１６を介して搬送通路１２と１５内へ流入する。このように流体は搬送通路１２と１５を全く逆方向へ流動するので、前回の搬送サイクルによってまだ搬送通路内に残っている燃料・空気混合気の成分がクランクケース４内へ排出される。この場合、搬送通路１２と１５の体積は、クランクケース４内への流体の搬送または溢流が生じないように、或いは生じてもわずかであるように選定されている。したがってクランクケース４は、空気比λが０．２ないし０．６の濃厚な燃料・空気混合気で作動させることができる。
【００３０】
　負荷（スロットルバルブの開度　゜ＤＫ）に対する空気λの変化は、図４に図示した、ダイヤフラム制御される２サイクルエンジンでの変化にほぼ対応している。
　回転数に対する空気比λは、図５において実線で示したようにほぼ０．３の値に一定に維持される。
【００３１】
　空気比λが０．２ないし０．６の濃厚な燃料・空気混合気を設定することにより、気化器内ばかりでなくクランクケース内にも燃料の放熱性蒸発過程が生じるので、内燃エンジンの冷却が改善される。気化器のアイシングの危険が低下する。
【００３２】
　総じて、クランクケースには少量の燃料、オイルが供給され、それにもかかわらず冷却が改善される。すなわち、空気比λが低いので燃料・オイル壁膜がクランクケースに形成されるからである。この壁膜のためにクランクケースの材料から混合気への熱伝導が改善され、対応的に公知の噴射オイル冷却が達成される。燃料・オイル壁膜の形成により比較的厚い潤滑膜が得られるので、可動部材の潤滑も改善される。燃料とオイルの必要量が少ないので、消音器および燃焼室の炭素化が低下する。
【００３３】
　上記実施形態では、クランクケース４へ至る吸気部１１はスリット制御されるが、スリット制御される吸気部１１の代わりに、ダイヤフラム制御されるクランクケース吸気部または回転すプール弁で制御される吸気部も合目的である。ダイヤフラム制御されるクランクケース吸気部のダイヤフラム弁としては、構成の点で図３のダイヤフラム弁２６に対応するような弁を使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】手で操縦されるパワーチェーンソーの概略図である。
【図２】図１のパワーチェーンソーに設けられる内燃エンジンの断面図である。
【図３】図２の内燃エンジンの搬送通路の断面図である。
【図４】クランクケース内の空気比λとスロットルバルブ角度との関係を示すグラフである。
【図５】クランクケース内の空気比λと回転数/分との関係を示すグラフである。
【図６】スリット制御される内燃エンジンの断面図である。
【図７】図６の線ＶＩＩ−ＶＩＩによる断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
　１　　　　　　　　　内燃エンジン
　２　　　　　　　　　シリンダ
　３　　　　　　　　　燃焼室
　４　　　　　　　　　クランクケース
　５　　　　　　　　　ピストン
　６　　　　　　　　　連接棒
　７　　　　　　　　　クランク軸
　１１　　　　　　　　吸気部
　１２，１５　　　　　搬送通路
　１３，１６　　　　　流入窓
　１７　　　　　　　　流体通路
　２２，２３　　　　　搬送通路
　５０　　　　　　　　部分負荷範囲
　５１　　　　　　　　全負荷範囲
　λ　　　　　　　　　空気比
　゜ＤＫ　　　　　　　スロットルバルブの開度　
【図１】
2004100696.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004100696.tif 000006
【図５】
2004100696.tif 000007
【図６】
2004100696.tif 000008
【図７】
2004100696.tif 000009