(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状のボア部（３）と、前記ボア部（３）の軸線（Ｌ）方向の一方側に連接する燃焼室（１１）とが設けられたシリンダ（２）と、前記シリンダ（２）の前記軸線（Ｌ）方向の他方側に配置されて、前記ボア部（３）の前記他方側に連接するクランク室（６ａ）が設けられたクランクケース（６）と、前記ボア部（３）内に配置されて、前記燃焼室（１１）と前記クランク室（６ａ）との間で前記軸線（Ｌ）方向に沿って往復動可能なピストン（４）と、を備えた２サイクルエンジン（１，１Ａ，１Ｂ）であって、
前記ピストン（４）は、前記燃焼室（１１）に対向するクラウン部（３０）と、前記クラウン部（３０）に連設されて前記ボア部（３）のボア面（３ａ）に沿って延びる円筒状の周壁部（３１）と、を有し、前記周壁部（３１）には、前記周壁部（３１）を貫通する少なくとも１つの貫通孔（３６）が設けられており、
前記シリンダ（２）には、前記ボア面（３ａ）に開口する第１開口部（２１，２２）を有し前記ボア部（３）と前記クランク室（６ａ）とを連通する少なくとも１つの掃気通路（１４，１６）と、前記第１開口部（２１，２２）よりも前記他方側で前記ボア面（３ａ）に開口する第２開口部（４１）を有し前記ボア部（３）と前記掃気通路（１４，１６）とを連通する少なくとも１つの連通路（４０）と、が設けられており、
前記連通路（４０）は、前記シリンダ（２）の前記他方側に延びて前記掃気通路（１４，１６）の前記クランク室（６ａ）側の端部に連通しており、
前記第２開口部（４１）は、前記ボア部（３）の周方向において前記ピストン（４）の前記貫通孔（３６）に対応する位置に配置されており、
前記ピストン（４）の往復動に伴って前記ピストンの前記一方側で前記第１開口部（２１，２２）が前記ボア面（３ａ）に開口する掃気行程のうち少なくとも一部の区間において、前記貫通孔（３６）は、前記第２開口部（４１）に重なって前記連通路（４０）に連通することを特徴とする２サイクルエンジン。
【請求項２】
前記連通路（４０）の前記第２開口部（４１）は、前記軸線（Ｌ）方向において前記貫通孔（３６）よりも長くなっていることを特徴とする請求項１に記載の２サイクルエンジン。
【請求項３】
前記シリンダ（２）には、前記ボア部（３）を介して前記クランク室（６ａ）に連通する吸気孔（１２）と、前記ボア部（３）に連通し前記ボア部（３）の径方向において前記吸気孔（１２）と対向するように配置された排気孔（１３）と、が設けられており、
前記掃気通路（１４，１６）は、前記ボア部（３）の周方向に互いに離間して配置された一対の吸気側掃気通路（１４）と、前記ボア部（３）の周方向に互いに離間し前記吸気側掃気通路（１４）よりも前記排気孔（１３）側に配置された一対の排気側掃気通路（１６）と、を含み、
前記一対の吸気側掃気通路（１４）は、前記掃気行程において、燃料を含有する作動ガスを前記ボア部（３）に導入し、
前記一対の排気側掃気通路（１６）は、前記掃気行程において、前記作動ガスよりも燃料の含有率が低い非作動ガスを前記ボア部（３）に導入し、
前記連通路（４０）は、前記ボア部（３）と前記吸気側掃気通路（１４）とを連通することを特徴とする請求項１または２に記載の２サイクルエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２サイクルエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
２サイクルエンジンに関する技術として、下記の特許文献１〜３に記載された技術が知られている。特許文献１に記載されたエンジンでは、排気孔および掃気孔が閉塞される特定位置にピストンが位置するときにのみ排気孔と掃気孔とを連通させる帯状の溝が、ピストンの側面に設けられている。これにより、燃焼済みガスの一部をＥＧＲ（Exhaust  Gas  Recirculation）ガスとして掃気孔へ取り込み、新気よりも先のタイミングで燃焼室へ循環させている。その結果として、燃焼効率を向上させ、かつ排気ガス中のＴＨＣ（炭化水素の総量）を低減させている。
【０００３】
特許文献２に記載されたエンジンでは、掃気方式に４流のシニューレ掃気が用いられた層状掃気を採用している。シニューレ掃気とは、対向する掃気孔から出てきた掃気流がぶつかり合い、反転渦となって燃料室内を掃気する掃気方法である。具体的には、シリンダの排気孔側に位置する一対の掃気孔がＥＧＲガス用であり、シリンダの吸気孔側に位置する一対の掃気孔が新気ガス用である。掃気方向が厳密に定められた４本の掃気通路は、掃気行程時に新気ガスやＥＧＲガスを燃焼室内の任意の方向へ噴き出させるための案内通路の役割と、新気ガス層とＥＧＲガス層とが混ざり合わないための仕切りの役割とを持っている。ＥＧＲガスは、燃焼室の掃気後に排気孔へ吹き抜け、新気ガスは吹き抜けずに燃焼室内に留まる構成となっている。
【０００４】
特許文献３に記載されたエンジンでは、ピストンクラウンの球面の中心を、ピストンの中心軸線から横方向へ所定寸法だけオフセットさせている。この構成により、燃焼室内での掃気流の反転に対するデフレクタ的効果および案内作用をクラウン球面に持たせ、掃気効率の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２８７１２４号公報
【特許文献２】特開２００１−１４０６５１号公報
【特許文献３】実公平３−５２９８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般的な２サイクルエンジンでは、掃気行程時に燃焼室内へ導入された新気ガスが燃焼室内の熱を奪って、そのまま燃焼行程を経ないでシリンダの外へ吹き抜ける。このような吹き抜けガス（ショートカットガス）がシリンダの燃焼室内とピストンの温度の低減に寄与していたが、吹き抜けガスが多いと排ガスの悪化に直結するので、排気ガス低減２サイクルエンジンでは、吹き抜けガスを減らすようにしている。したがって、吹き抜けガスが少なければ少ないほど、燃焼室の温度とピストンの温度は上昇し易い。
【０００７】
そのため、排気ガス低減２サイクルエンジンにおいては、燃焼室とピストンの温度上昇に伴う異常燃焼の発生や、ランオンの発生を防ぐことはできなかった。空冷エンジンではシリンダの冷却フィンの面積を増やし、冷却風を増加させるために冷却ファンの径を大きくして大量の風を大きな冷却フィンに当てても、燃焼室やピストン等のシリンダ内部の温度低減には効果が少なかった。
【０００８】
本発明は、ピストンのクラウン部の冷却を可能とする２サイクルエンジンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、円筒形状のボア部（３）と、ボア部（３）の軸線（Ｌ）方向の一方側に連接する燃焼室（１１）とが設けられたシリンダ（２）と、シリンダ（２）の軸線（Ｌ）方向の他方側に配置されて、ボア部（３）の他方側に連接するクランク室（６ａ）が設けられたクランクケース（６）と、ボア部（３）内に配置されて、燃焼室（１１）とクランク室（６ａ）との間で軸線（Ｌ）方向に沿って往復動可能なピストン（４）と、を備えた２サイクルエンジン（１，１Ａ，１Ｂ）であって、ピストン（４）は、燃焼室（１１）に対向するクラウン部（３０）と、クラウン部（３０）に連設されてボア部（３）のボア面（３ａ）に沿って延びる円筒状の周壁部（３１）と、を有し、周壁部（３１）には、周壁部（３１）を貫通する少なくとも１つの貫通孔（３６）が設けられており、シリンダ（２）には、ボア面（３ａ）に開口する第１開口部（２１，２２）を有しボア部（３）とクランク室（６ａ）とを連通する少なくとも１つの掃気通路（１４，１６）と、第１開口部（２１，２２）よりも他方側でボア面（３ａ）に開口する第２開口部（４１）を有しボア部（３）と掃気通路（１４，１６）とを連通する少なくとも１つの連通路（４０）と、が設けられており、第２開口部（４１）は、ボア部（３）の周方向においてピストン（４）の貫通孔（３６）に対応する位置に配置されており、ピストン（４）の往復動に伴ってピストンの一方側で第１開口部（２１，２２）がボア面（３ａ）に開口する掃気行程のうち少なくとも一部の区間において、貫通孔（３６）は、第２開口部（４１）に重なって連通路（４０）に連通することを特徴とする。
【００１０】
この２サイクルエンジン（１，１Ａ，１Ｂ）によれば、シリンダ（２）には、ボア部（３）と少なくとも１つの掃気通路（１４，１６）とを連通する少なくとも１つの連通路（４０）が設けられる。掃気通路（１４，１６）の第１開口部（２１，２２）がボア面（３ａ）に開口する掃気行程のうち少なくとも一部の区間において、ピストン（４）の周壁部（３１）に設けられた貫通孔（３６）は、第２開口部（４１）に重なって連通路（４０）に連通する。掃気行程では、掃気通路（１４，１６）を通じて、クランク室（６ａ）からボア部（３）に掃気ガスが導入されるため、掃気通路（１４，１６）における圧力よりもピストン（４）のクランク室（６ａ）側の圧力が高くなっている。この圧力差により、ピストン（４）の周壁部（３１）内すなわちクラウン部（３０）の裏面側の作動ガスが、貫通孔（３６）および連通路（４０）を通って少なくとも１つの掃気通路（１４，１６）に流入する。このように、クラウン部（３０）の裏面側の作動ガスが移動するため、ピストン（４）のクラウン部（３０）が冷却される。クランク室（６ａ）からボア部（３）に向けて導入される本流の掃気流に対して、貫通孔（３６）および連通路（４０）を通って掃気通路（１４，１６）に合流するのは支流の掃気流である。上記構成によれば、連通路（４０）が本流の掃気ガスの入口となる端部に連通しているため、ボア部（３）への掃気ガスの導入方向を決めるボア部（３）側の端部から、支流の掃気流の合流箇所は離れている。よって、連通路（４０）から合流する作動ガスは、ボア部（３）への掃気ガスの導入方向に影響しない。
【００１１】
連通路（４０）の第２開口部（４１）は、軸線（Ｌ）方向において貫通孔（３６）よりも長くなっている。この構成によれば、連通路（４０）の開口部（４１）が軸線（Ｌ）方向に長いため、掃気行程において、ピストン（４）内部と少なくとも１つの掃気通路（１４，１６）との連通状態を比較的長く維持できる。よって、上記の圧力差が生じた際に、作動ガスの流れによる冷却期間を長くすることができる。一方で、ピストン（４）の周壁部（３１）の貫通孔（３６）は、軸線（Ｌ）方向に一定の長さを有するだけで済む。貫通孔（３６）の大きさを適宜設定することで、支流の掃気流の大きさを調整することもできる。
【００１５】
シリンダ（２）には、ボア部（３）を介してクランク室（６ａ）に連通する吸気孔（１２）と、ボア部（３）に連通しボア部（３）の径方向において吸気孔（１２）と対向するように配置された排気孔（１３）と、が設けられており、掃気通路（１４，１６）は、ボア部（３）の周方向に互いに離間して配置された一対の吸気側掃気通路（１４）と、ボア部（３）の周方向に互いに離間し吸気側掃気通路（１４）よりも排気孔（１３）側に配置された一対の排気側掃気通路（１６）と、を含み、一対の吸気側掃気通路（１４）は、掃気行程において、燃料を含有する作動ガスをボア部（３）に導入し、一対の排気側掃気通路（１６）は、掃気行程において、作動ガスよりも燃料の含有率が低い非作動ガスをボア部（３）に導入し、連通路（４０）は、ボア部（３）と吸気側掃気通路（１４）とを連通する。
【００１６】
この構成によれば、掃気行程では、一対の吸気側掃気通路（１４）を通じて、クランク室（６ａ）からボア部（３）に作動ガスが導入され、一対の排気側掃気通路（１６）を通じて、クランク室（６ａ）からボア部（３）に非作動ガスが導入される。上記した圧力差により、ピストン（４）の周壁部（３１）内すなわちクラウン部（３０）の裏面側の作動ガスが、貫通孔（３６）および連通路（４０）を通って少なくとも一方の吸気側掃気通路（１４）に流入する。このように、クラウン部（３０）の裏面側の作動ガスが移動するため、クラウン部（３０）が冷却される。作動ガスは、吸気側掃気通路（１４）に流入するため、排気側掃気通路（１６）を通じての非作動ガスの供給に影響を与えることはなく、層状掃気ひいては吹き抜けガスの低減効果が維持される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ピストン（４）のクラウン部（３０）が冷却される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る２サイクルエンジンの縦断面図である。
【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】（ａ）はピストンの正面図、（ｂ）はピストンの側面図である。
【図４】第１実施形態に係る２サイクルエンジンのシリンダの縦断面図である。
【図５】第１実施形態に係る２サイクルエンジンの縦断面図であり、（ａ）はピストンが上死点に位置する状態を示す図、（ｂ）はピストンが下死点に位置する状態を示す図である。
【図６】第１実施形態に係る２サイクルエンジンの図２中のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、ピストンの往復動に伴う各状態を示す図である。
【図７】第１参考形態に係る２サイクルエンジンのシリンダの縦断面図である。
【図８】第１参考形態に係る２サイクルエンジンの縦断面図であり、（ａ）はピストンが上死点に位置する状態を示す図、（ｂ）はピストンが下死点に位置する状態を示す図である。
【図９】第１参考形態に係る２サイクルエンジンの図２中のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、ピストンの往復動に伴う各状態を示す図である。
【図１０】第２参考形態に係る２サイクルエンジンのシリンダの縦断面図である。
【図１１】第２参考形態に係る２サイクルエンジンの縦断面図であり、（ａ）はピストンが上死点に位置する状態を示す図、（ｂ）はピストンが下死点に位置する状態を示す図である。
【図１２】第２参考形態に係る２サイクルエンジンの図２中のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、ピストンの往復動に伴う各状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。以下の説明で「上下」を用いる場合、ピストン４が挿入される開口部を下側にしてシリンダ２のボア部３が鉛直方向に延びるようにシリンダ本体２ａを立てた場合を基準とする。「上方」は、ボア部３の軸線Ｌ方向の一方に相当し、「下方」は軸線Ｌ方向の下方に相当する。
【００２０】
図１および図２に示されるように、エンジン（２サイクルエンジン）１は、掃気方法としてシニューレ方式を採用した２サイクルエンジンであり、例えば刈払機や背負動力散布機等に装備される。エンジン１は、シリンダ２と、シリンダ２内のボア部３を往復動するピストン４と、シリンダ２の下方に連結されたクランクケース６と、クランクケース６のクランク室６ａに配置されたクランク機構７とを備える。ピストン４内に設けられたピストンピン８と、クランクケース６内に設けられたクランク機構７のクランクピン９とは、コネクティングロッド１０によって連結されている。ピストン４は、ボア部３内に配置されて、燃焼室１１とクランク室６ａとの間で、軸線Ｌ方向に沿って往復動可能とされている。
【００２１】
シリンダ２には、燃焼室１１と、燃焼室１１に連接してピストン４が挿入される円筒形状のボア部３と、ボア部３に連通する吸気孔１２（図４参照）および排気孔１３と、一対の吸気側掃気通路１４，１４および一対の排気側掃気通路１６，１６とが形成されている。シリンダ２は、シリンダ本体２ａと、シリンダ本体２ａの下部に嵌め込まれた掃気カセット２ｂ，２ｂとを有している。掃気カセット２ｂ，２ｂは、ボア部３の径方向において互いに対向するように形成された２つの開口内に嵌入され、固定されている。一対の吸気側掃気通路１４，１４および一対の排気側掃気通路１６，１６は、シリンダ本体２ａと掃気カセット２ｂ，２ｂとによって形成されている。
【００２２】
ボア部３は、円柱状のボア面３ａを有しており、シリンダ２内を軸線Ｌ方向に沿って延在している。ボア部３は、その下死点側（図１において下側）が開放されており、クランク室６ａと連通されている。ボア部３の上死点側の端部には窪んだ形状の燃焼室１１が形成されており、燃焼室１１の内部には点火プラグ１８等の放電電極が配置される。燃焼室１１には、点火プラグ１８が取り付けられる点火プラグ取付孔１９が設けられている。
【００２３】
吸気孔１２及び排気孔１３は、それぞれボア部３と連通されており、軸線Ｌ方向において、排気孔１３が吸気孔１２よりもやや上死点側に配置されている。吸気孔１２及び排気孔１３は、ボア部３の径方向において互いに対向するように、ボア部３の周方向に互いに略１８０°ずらされて配置されている。
【００２４】
吸気側掃気通路１４，１４は、掃気工程において、燃料を含有する新気ガス（作動ガス）をボア部３および燃焼室１１に導入するためのものであり、シリンダ２の側壁内部を軸線Ｌ方向に沿って延在している。新気ガスとは、燃料であるガソリン等と空気とが混ざったエンジン作動のための燃料混合気である。吸気側掃気通路１４，１４の上死点側の端部は、軸線Ｌ方向において、排気孔１３と略同様な位置でボア部３にそれぞれ連通している。図２に示されるように、ボア部３に開口する吸気側掃気通路１４，１４の上死点側の端部は、吸気側掃気開口部（第１開口部）２１，２１とされている。吸気側掃気通路１４，１４は、ボア部３の周方向に互いに離間して配置されている。より詳しくは、吸気側掃気通路１４，１４は、径方向において吸気孔１２と排気孔１３とを結ぶ仮想線に対して略線対称に配置されている。吸気側掃気通路１４，１４は、ボア部３に導入される新気ガスが吸気孔１２寄りに向かうように設けられている。吸気側掃気通路１４，１４の下死点側の端部は、上述のクランク室６ａと連通されている。
【００２５】
排気側掃気通路１６，１６は、掃気工程において、作動ガスよりも燃料の含有率が低い燃焼後の排気ガスであるＥＧＲガス（非作動ガス）をボア部３および燃焼室１１に導入するためのものであり、シリンダ２の側壁内部を軸線Ｌ方向に沿って延在している。排気側掃気通路１６，１６の上死点側の端部は、軸線Ｌ方向において、排気孔１３と略同様な位置でボア部３にそれぞれ連通している。ボア部３に開口する排気側掃気通路１６，１６の上死点側の端部は、排気側掃気開口部（第１開口部）２２，２２とされている。排気側掃気通路１６，１６は、ボア部３の周方向に互いに離間して配置されている。より詳しくは、排気側掃気通路１６，１６は、径方向において吸気孔１２と排気孔１３とを結ぶ仮想線に対して略線対称に配置されている。排気側掃気通路１６，１６は、ボア部３に導入されるＥＧＲガスが吸気孔１２寄りに向かうように設けられている。排気側掃気通路１６，１６の下死点側の端部は、上述のクランク室６ａと連通されている。
【００２６】
層状掃気を行うため、吸気側掃気通路１４，１４および排気側掃気通路１６，１６の方向および形状は、厳密に定められている。吸気側掃気通路１４，１４および排気側掃気通路１６，１６は、掃気助走路の役割を持っている。また、吸気側掃気通路１４，１４の上死点側の端部には、新気ガスを所定の導入方向に案内するための案内部１４ａ（図４参照）が設けられている。排気側掃気通路１６，１６の上死点側の端部には、ＥＧＲガスを所定の導入方向に案内するための案内部１６ａ（図４参照）が設けられている。
【００２７】
図３を参照して、ピストン４について説明する。ピストン４は、ピストン４の頂部を構成する円柱状のクラウン部３０と、クラウン部３０の周縁に連設された円筒状の周壁部３１とを有する。クラウン部３０の外周部には、燃焼室１１およびボア部３内の気密を維持するための２本のピストンリング３２（図１参照）が固定されている。ピストンリング３２は、リング用溝部３３に嵌め込まれている。ピストン４は、ボア部３内に配置されて往復動する。クラウン部３０は燃焼室１１に対向し、周壁部３１はボア部３のボア面３ａに沿って延びる。
【００２８】
周壁部３１の下端部には、周壁部３１の外周上において排気孔１３から排気側掃気開口部２２の範囲にまで延びている溝状の凹部３４が形成されている。この凹部３４は、ピストン４が上死点近傍の位置にあるときに排気孔１３と排気側掃気通路１６とを連通させる。この連通路２０により、ピストン４が上死点近傍となったときには排気孔１３と排気側掃気通路１６とが連通され、燃焼後の排気ガスがＥＧＲガスとして排気孔１３から排気側掃気通路１６に取り入れられる構成となっている。すなわち、排気側掃気通路１６は、その上部にＥＧＲガスが充填可能とされ、ＥＧＲガスの下側には新気ガスが充填可能とされる。ピストン４の下降に伴う掃気の際にはまず、ＥＧＲガスがシリンダ２内に流入し、その後新気ガスがシリンダ２内に流入する。このような構成により、エンジン１におけるいわゆる層状掃気が可能とされている。
【００２９】
ピストン４の周壁部３１の上部には、ボア部３の周方向の吸気側掃気通路１４，１４に対応する位置において、２つの貫通孔３６が設けられている。貫通孔３６は、周壁部３１を周壁部３１の径方向に貫通している。貫通孔３６は、たとえば長方形状をなしている。貫通孔３６は、たとえば、上部（燃焼室１１側）において幅広とされており、下部（クランク室６ａ側）において幅狭とされている。貫通孔３６は、２本のピストンリング３２の直下に設けられる。すなわち、貫通孔３６は、ピストン４の外部空間と、ピストン４の内部空間であってクラウン部３０の裏面側の空間とを連通している。
【００３０】
図４を参照して、新気ガスの支流通路について説明する。図４に示されるように、シリンダ２には、吸気側掃気通路１４の吸気側掃気開口部２１の下方において、ボア部３に開口する溝状の連通路４０が設けられている。連通路４０は、所定の幅を有して軸線Ｌ方向に略平行に延びている。連通路４０の周方向の幅は、吸気側掃気開口部２１の周方向の幅よりも小さく、貫通孔３６の周方向の幅よりも大きい。連通路４０は、ボア部３に開口する長方形状の開口部（第２開口部）４１を有する。周方向において、開口部４１の吸気孔１２側の端辺の位置は、吸気側掃気開口部２１の吸気孔１２側の端辺の位置に一致している。周方向において、開口部４１の排気孔１３側の端辺は、吸気側掃気開口部２１の吸気孔１２側の端辺よりも僅かに吸気孔１２側に位置している。連通路４０の上端部は、吸気孔１２が設けられた高さの範囲内で終端している。連通路４０の下端部４０ａは、シリンダ本体２ａの下端部で開放されて拡がっており、クランク室６ａと吸気側掃気通路１４の下端部（クランク室６ａ側の端部）とに連通している。言い換えれば、連通路４０は、下端部においてのみ、吸気側掃気通路１４の下端部と連通している。このようにして、連通路４０は、ボア部３と吸気側掃気通路１４とに連通している。
【００３１】
図５および図６に示されるように、開口部４１は、軸線Ｌ方向において、ピストン４の貫通孔３６よりも長くなっている。上記のような連通路４０を備えたシリンダ本体２ａは、公知の成型方法によって成形され得る。
【００３２】
続いて、エンジン１における動作について説明する。まず、ピストン４の下死点から上死点へ向けての上昇に伴い、吸気側掃気開口部２１、排気側掃気開口部２２及び排気孔１３はピストン４により閉じられ、燃焼室１１内の新気ガスは圧縮される。ピストン４の更なる上昇によって、吸気孔１２がボア部３を介してクランク室６ａと連通し、新気ガスがクランク室６ａ内に導入される（図５（ａ）および図６（ｄ）参照）。
【００３３】
ピストン４が上死点近傍に達すると燃焼室１１において混合気が爆発し、ピストン４は下死点側に下降する。ここで、ピストン４が上死点近傍となったときには、ピストン４の凹部３４によって排気孔１３と排気側掃気開口部２２とが連通され（図５（ａ）参照）、１サイクル前の燃焼後の排ガスがＥＧＲガスとして排気側掃気通路１６内に充填される。
【００３４】
ピストン４の下降が更に進むと、排気孔１３が開口され、燃焼ガスが排気される（図６（ａ）参照）。そして、排気孔１３の開口からやや遅れて、吸気側掃気開口部２１および排気側掃気開口部２２の上端縁がボア部３内に露出し、掃気行程が開始される。このとき排気側掃気通路１６の中にはＥＧＲガスが充填されており、吸気側掃気通路１４の中には新気ガスが充填されている。次いで、排気側掃気開口部２２が開口されると、燃焼室１１およびボア部３と排気側掃気通路１６との圧力差によりＥＧＲガスがボア部３へ導入される。同様に吸気側掃気開口部２１が開口されると、燃焼室１１およびボア部３と吸気側掃気通路１４との圧力差により、新気ガスがボア部３へ導入される（図６（ｂ）参照）。
【００３５】
吸気側掃気通路１４の吸気側掃気開口部２１がボア部３に開口すると、吸気側掃気通路１４の本流からボア部３へ新気ガスの導入が開始されて掃気行程が始まる（図６（ｂ）参照）。ピストン４の下降に伴って、新気ガスが吸気側掃気通路１４を通って吸気側掃気開口部２１からボア部３内に流入する。これと同時に、排気側掃気通路１６が開口されることで、ＥＧＲガスと新気ガスとがこの順番で排気側掃気開口部２２から流入する。これにより、いわゆる層状掃気が行われる。
【００３６】
ここで、ピストン４のピストンリング３２下部に設けられた貫通孔３６とシリンダ２に設けられた開口部４１とが重なることで、貫通孔３６が連通路４０に連通し、新気ガスの支流が吸気側掃気通路１４の下端部に合流するように形成される。この支流の連通タイミングは、エンジン１の性能要件として必須である掃気タイミングとは異なっている。すなわち、貫通孔３６の位置と連通路４０の位置によって決まる任意のタイミングで、これらを連通させることができる。
【００３７】
次いで、吸気側掃気開口部２１がボア部３へ開口して新気ガスの本流が流れ始めたことに伴う吸気側掃気通路１４と連通路４０との圧力差に起因して、貫通孔３６および連通路４０により形成された支流から、本流である吸気側掃気通路１４の下端部に新気ガスの移動を伴う僅かな流れが形成される（図６（ｃ）参照）。このとき、ピストン４の内部すなわちクラウン部３０の裏面側の新気ガスを移動させ、これに連動して、ピストン４内部に滞留していた新気ガスが入れ替わり、クラウン部３０を冷却する。
【００３８】
エンジン１では、従来は外部から風を当てて冷やしても冷却が難しかったシリンダ２内部に対し、温度低減効果が得られる。さらには、新気ガスの一部がボア部３への導入前にピストン４のクラウン部３０の裏面側に沿って移動しながらクラウン部３０の熱を奪うことができるので、新気ガスの霧化促進および本流である吸気側掃気通路１４内の新気ガスと支流である連通路４０内の新気ガスとの合流時に、吸気側掃気通路１４内の新気ガスの温度を高めて新気ガスを燃焼し易くする。これにより、排気ガス中に含まれる未燃ガス成分（ＴＨＣ）を低減しつつ、エンジン１の出力を増大できる。
【００３９】
また、ピストン４の温度低減に伴うシリンダ２内部の温度の低減効果により、必要とするシリンダ２の冷却量が少なくて済む。シリンダ２の冷却フィンの面積を減少することができ、これによって軽量化が図られ、さらには冷却ファンの直径を小型化でき、これによってエンジン１の軽量化が図られる。
【００４０】
また、連通路４０のボア部３に対する開口部４１は、軸線Ｌ方向において、貫通孔３６よりも長くなっている。連通路４０の開口部４１が軸線Ｌ方向に長いため、ピストン４が下死点付近を移動する間、ピストン４内部と吸気側掃気通路１４との連通状態を比較的長く維持できる。よって、上述した圧力差が生じた際に、新気ガスの流れによる冷却期間を長くすることができる。一方で、ピストン４の周壁部３１の貫通孔３６は、軸線Ｌ方向に一定の長さを有するだけで済む。貫通孔３６の大きさを適宜設定することで、支流の掃気流の大きさを調整することもできる。
【００４１】
さらに、エンジン１では、クランク室６ａからボア部３に向けて導入される本流の掃気流に対して、貫通孔３６および連通路４０を通って吸気側掃気通路１４に合流するのは支流の掃気流である。よって、連通路４０から合流する新気ガスは、吸気側掃気通路１４によって定められる本来の掃気方向すなわちボア部３への導入方向にほとんど影響しない。特に、連通路４０が吸気側掃気通路１４の下端部に連通しているため、ボア部３への新気ガスの導入方向を決めるボア部３側の端部である案内部１４ａから、支流の掃気流の合流箇所は離れている（図６（ｂ）、（ｃ）参照）。よって、連通路４０から合流する新気ガスは、ボア部３への新気ガスの導入方向に影響しない。さらには、連通路４０の下端部４０ａは、シリンダ本体２ａの下端部で開放されているため、シリンダ２の成型時に下方からの型抜きができるようになっており、追加工や型の複雑化の問題がなく、成型容易である。
【００４２】
しかも、新気ガスは、吸気側掃気通路１４に合流するため、排気側掃気通路１６を通じてのＥＧＲガスの供給に影響を与えることはなく、層状掃気ひいては吹き抜けガスの低減効果が維持される。すなわち、ＥＧＲガス用の排気側掃気通路１６と新気ガス用の吸気側掃気通路１４の独立した掃気通路形状を保つことができるので、ＥＧＲガスを使用した層状掃気のエミッション低減手法の特性が損なわれることなく、クラウン部３０の温度を低減することができる。
【００４３】
このように、新気ガスを導入する一対の吸気側掃気通路１４，１４と、ＥＧＲガスを導入する一対の排気側掃気通路１６，１６とによる吹き抜けガスの低減効果は維持されており、吸気効率の低下を伴わない。したがって、エミッション性能の悪化を招くことがない。また、ピストン４のクラウン部３０が冷却されることで、異常燃焼の発生やランオンが防止される。なお、吸気効率とは、排気孔１３が閉じた時点で燃焼室１１内に導入されている燃料重量を、エンジン１に供給された燃料重量で除した値である。ランオンとは、エンジンのスイッチをオフにしてスパークプラグの点火を止めても、エンジンが回転し続けることをいう。
【００４４】
図７〜図９を参照して、第１参考形態のエンジン１Ａについて説明する。エンジン１Ａが第１実施形態のエンジン１と違う点は、吸気側掃気通路１４の下端部に連通する溝状の連通路４０に代えて、吸気側掃気通路１４の上端部（ボア部３側の端部）に連通する溝状の連通路４０Ａを備えた点である。
【００４５】
図７に示されるように、シリンダ２には、吸気側掃気通路１４の吸気側掃気開口部２１の下方において、ボア部３に開口する溝状の連通路４０Ａが設けられている。連通路４０Ａは、所定の幅を有して軸線Ｌ方向に略平行に延びている。連通路４０Ａの周方向の幅は、エンジン１の連通路４０と同様である。連通路４０Ａの上端部は、吸気側掃気通路１４の案内部１４ａに連通している。連通路４０Ａの下端部は、シリンダ本体２ａの下端部よりも上部で終端している。言い換えれば、連通路４０Ａは、上端部においてのみ、吸気側掃気通路１４の上端部と連通している。このようにして、連通路４０Ａは、ボア部３と吸気側掃気通路１４とに連通している。図８および図９に示されるように、開口部４１は、軸線Ｌ方向において、ピストン４の貫通孔３６よりも長くなっている。
【００４６】
このような連通路４０Ａを備えたエンジン１Ａによっても、貫通孔３６と連通路４０Ａとが図８（ａ）および（ｂ）、図９（ａ）〜（ｄ）に示されるタイミングで連通することにより、エンジン１と同様の作用・効果が奏される。
【００４７】
図１０〜図１２を参照して、第２参考形態のエンジン１Ｂについて説明する。エンジン１Ｂが第１実施形態のエンジン１と違う点は、吸気側掃気通路１４の下端部に連通する溝状の連通路４０に代えて、吸気側掃気通路１４の中央部に連通する角柱状の連通路４０Ｂを備えた点である。
【００４８】
図１０に示されるように、シリンダ２には、吸気側掃気通路１４の吸気側掃気開口部２１の下方において、ボア部３に開口する溝状の連通路４０Ｂが設けられている。連通路４０Ｂは、所定の幅および軸線Ｌ方向の長さを有している。連通路４０Ｂの周方向の幅は、エンジン１の連通路４０と同様である。連通路４０Ｂの基端はボア部３にのみ連通しており、連通路４０Ｂの先端は、吸気側掃気通路１４の中央部にのみ連通している。このようにして、連通路４０Ｂは、ボア部３と吸気側掃気通路１４とに連通している。図１１および図１２に示されるように、開口部４１は、軸線Ｌ方向において、ピストン４の貫通孔３６よりも長くなっている。
【００４９】
このような連通路４０Ｂを備えたエンジン１Ｂによっても、貫通孔３６と連通路４０Ｂとが図１１（ａ）および（ｂ）、図１２（ａ）〜（ｄ）に示されるタイミングで連通することにより、エンジン１と同様の作用・効果が奏される。なお、連通路４０Ｂは、吸気側掃気通路１４の中央部で合流するが、合流箇所と案内部１４ａとの間には十分な距離があるため、吸気側掃気通路１４によって定められる本来の掃気方向すなわちボア部３への導入方向にほとんど影響しない。
【００５０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られない。周壁部３１に設けられる貫通孔３６は、いずれか一方の吸気側掃気通路１４のみに対応して、１つのみが形成されてもよい。上記したように、貫通孔３６の形状、大きさ、および位置や、連通路４０，４０Ａ，４０Ｂの形状、大きさ、および位置は、エンジン１の掃気タイミングとは別個かつ独立に設定することができ、任意の連通タイミングを実現することができる。
【００５１】
連通路４０、４０Ａ，４０Ｂは、吸気側掃気開口部２１の下方に形成される場合に限られず、排気側掃気開口部２２の下方に形成されてもよい。連通路４０、４０Ａ，４０Ｂは、貫通孔３６を介して、ピストン４内と排気側掃気通路１６とを連通する構成とされてもよい。連通路４０、４０Ａ，４０Ｂの位置および形状、開口部４１の位置および形状は、特に限定されない。
【００５２】
シリンダ２に、一対の吸気側掃気通路１４と一対の排気側掃気通路１６との４本の掃気通路が設けられる場合に限られず、１本の吸気側掃気通路１４と１本の排気側掃気通路１６とが設けられた構成でもよい。吸気側掃気通路１４が新気ガスを導入し、排気側掃気通路１６がＥＧＲガスを導入する構成に限られない。本発明は、空気を使用するタイプの層状掃気エンジンにも適用できる。また、吸気孔１２と排気孔１３との間に、径方向で対向する一対の掃気通路のみが設けられてもよい。シリンダ２に対して掃気通路が１本のみ設けられてもよい。その場合、連通路４０、４０Ａ，４０Ｂは、少なくとも１本の掃気通路に連通していればよい。
【００５３】
貫通孔３６は、ピストン４の往復動に伴う掃気行程のうち、少なくとも一部の区間において、連通路４０，４０Ａ，４０Ｂの開口部４１に連通すればよい。
【符号の説明】
【００５４】
１，１Ａ，１Ｂ…エンジン（２サイクルエンジン）、２…シリンダ、３…ボア部、３ａ…ボア面、４…ピストン、６…クランクケース、６ａ…クランク室、１１…燃焼室、１２…吸気孔、１３…排気孔、１４…吸気側掃気通路、１６…排気側掃気通路、２１…吸気側掃気開口部（第１開口部）、２２…排気側掃気開口部（第１開口部）、３０…クラウン部、３１…周壁部、３６…貫通孔、４０，４０Ａ，４０Ｂ…連通路、４１…開口部（第２開口部）、Ｌ…軸線。
【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】
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【図１１】
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【図１２】
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