(57)【要約】  【課題】  空気を燃焼室に供給することができる層状掃気２サイクルエンジンを提供する。  【解決手段】  層状掃気２サイクルエンジンは、一以上の掃気ポート及び空気ポートを持つボアを有するシリンダブロックを備える。ボアはクランクケースに延在している。エンジンのピストンは、シリンダボアの燃焼室とクランクエリアとを分離しており、ボアに嵌挿され、クランクエリアに最も近接した第１の位置と第２の位置との間で摺動自在に設けられている。空気ポート及びピストンは、ピストンが第１の位置に位置する場合において、空気が空気ポートから燃焼室へ流入するよう形成されている。一例として、掃気ポート及び空気ポートは、ピストンの摺動に応じて選択的に開口及び遮断するエッジを有し、空気ポートは、クランクエリアから最も離隔した位置に上端部を有し、空気ポートの上端部は、ピストンが第１の位置に位置する場合に一部のみが開口されるような形状を持つ。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ側壁によって形成されたシリンダボアと、混合気を流すための掃気ポートと、空気を流すための空気ポートとを有するシリンダブロックと、
前記シリンダブロックに接続され、前記シリンダボアに延在するクランクエリアを有するクランクケースと、
前記シリンダボアに嵌挿され、前記シリンダボアの燃焼室と前記クランクエリアとを分離し、前記クランクエリアに最も近接した第１の位置と第２の位置との間を摺動するピストンとを備え、
前記ピストンが前記第１の位置に位置する場合に空気が前記空気ポートから前記シリンダの燃焼室に流入されるよう、前記空気ポート及び前記ピストンが形成配置されたことを特徴とする層状掃気２サイクルエンジン。
【請求項２】
前記空気ポートが、前記クランクエリアから最も離隔した部分にエッジを有し、前記エッジは、前記ピストンが前記第１の位置に位置する場合に、一部のみが開口するような形状を持つことを特徴とする請求項１に記載の層状掃気２サイクルエンジン。
【請求項３】
前記エッジが、切欠きを有することを特徴とする請求項２に記載の層状掃気２サイクルエンジン。
【請求項４】
前記エッジが、傾斜部分を有することを特徴とする請求項２に記載の層状掃気２サイクルエンジン。
【請求項５】
前記エッジが、段状部分を有することを特徴とする請求項２に記載の層状掃気２サイクルエンジン。
【請求項６】
混合気を前記クランクエリアから前記掃気ポートに伝送する通路を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の層状掃気２サイクルエンジン。
【請求項７】
前記ピストンが前記第１の位置に位置する場合、前記空気ポートが、前記掃気ポート及び前記クランクエリアと連通されるよう、前記空気ポート及び前記ピストンが配置されたことを特徴とする請求項２に記載の層状掃気２サイクルエンジン。
【請求項８】
シリンダ側壁によって形成されたシリンダボアと、混合気を流すための掃気ポートと、空気を流すための空気ポートとを有するシリンダブロックと、
前記シリンダブロックに接続され、前記シリンダボアに延在するクランクエリアを有するクランクケースと、
前記シリンダボアに嵌挿され、前記シリンダボアの燃焼室と前記クランクエリアとを分離し、前記クランクエリアに最も近接した第１の位置と第２の位置との間を摺動するピストンとを備え、
前記掃気ポート及び前記空気ポートは、前記ピストンの摺動に応じて選択的に開口及び遮断するエッジを有し、
前記空気ポートは、前記クランクエリアから最も離隔した位置に上端部を有し、前記空気ポートの上端部は、前記ピストンが前記第１の位置に位置する場合に一部のみが開口されるような形状を持つことを特徴とする層状掃気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し、特に、空気が燃焼室に供給される構成を有する２サイクルエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、層状掃気２サイクルエンジンは、同等の排気量を有し層状掃気機構を有しない２サイクルエンジンに比べ、排気ガスの生成量が少ない。したがって、層状掃気２サイクルエンジンは有用である。
【０００３】
一般に２サイクルエンジンは、一以上の掃気通路を介してエンジンのクランクエリアからシリンダの燃焼室に混合気を供給するようになっている。ピストンは、シリンダ壁に開設された少なくとも１つの掃気ポートを周期的に開口及び遮断することにより、混合気の供給を制御するようになっている。しかしながら、燃焼ガスがエンジンから排出されている間に、混合気が供給されてしまうという問題がある。層状掃気機構では、燃焼ガスとともにエンジンから外部に排出される未燃焼の混合気を減らしたり阻止したりするために、空気が供給されるようになっている。また、ピストンは、シリンダ壁に開設された少なくとも１つの空気ポートを周期的に開口及び遮断することにより、空気の供給を制御するようになっている。
【０００４】
層状掃気エンジンのシリンダは、空気ポート及び空気ポートに接続された空気供給通路を備えるために長くする必要がある。追加長は、一例として８ｍｍになるが、様々な追加長が考えられている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以下に、本発明の課題を解決するための手段を示すが、発明のすべてを示すものではない。また、発明の不可欠な構成要素を明確にしたり、発明の範囲を記したりするものではない。課題を解決するための手段における記載は、後に示される詳細な説明の前置きとして発明の概念を示すことを目的とする。
【０００６】
本発明の一実施例は、層状掃気２サイクルエンジンに係るものである。シリンダブロックの内部には、シリンダの側壁によってシリンダボアが形成されている。シリンダボアは、混合気を流すための掃気ポート及び空気を流すための空気ポートとを備えるようになっている。シリンダブロックには、エンジンのクランクケースが接続されており、クランクケースには、シリンダボアに延在したクランクエリアが形成されている。シリンダボアには、エンジンのピストンが嵌挿されている。ピストンは、シリンダボアの燃焼室とクランクエリアとを分離するようになっており、クランクエリアに最も近接した第１の位置と、第２の位置との間で摺動自在に設けられている。空気ポート及びピストンは、ピストンが第１の位置に位置する場合において、空気が空気ポートから燃焼室へ流入するよう形成されている。
【０００７】
本発明の他の実施例は、層状掃気２サイクルエンジンに係るものである。シリンダブロックの内部には、シリンダの側壁によってシリンダボアが形成されている。シリンダボアは、混合気を流すための掃気ポート及び空気を流すための空気ポートとを備えるようになっている。シリンダブロックには、エンジンのクランクケースが接続されており、クランクケースには、シリンダボアに延在したクランクエリアが形成されている。シリンダボアには、エンジンのピストンが嵌挿されている。ピストンは、シリンダボアの燃焼室とクランクエリアとを分離するようになっており、クランクエリアに最も近接した第１の位置と、第２の位置との間で摺動自在に設けられている。掃気ポート及び空気ポートは、ピストンの動きに応じて選択的に開口されるエッジを夫々有している。空気ポートは、クランクエリアから最も離隔した場所に位置する上端部を有している。空気ポートの上端部は、ピストンが第１の位置に位置する場合、上端部の一部が開口するような形状になっている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、ピストンの第１の位置への摺動に応じてシリンダブロック及び少なくとも１つの空気ポートが連携する構成を有することによって、シリンダボアの端から端までの長さを短くすることができるという効果を有し、エンジンの小型化、パワーの増大及び炭化水素の排出の削減が可能な層状掃気２サイクルエンジンとして有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。同じ構成要素には同じ参照符号を付して説明する。図面の参照を容易にするために、各々の図面及び同一図面内の縮尺、特に構成要素の大きさは任意に示されている。以下、本発明の実施例をするために多数の詳細な説明が記載されている。しかしながら、本発明は、以下に示す詳細な説明以外における実施の形態によって実施することも可能である。
【００１０】
本発明は、層状掃気２サイクルエンジンに関するものである。エンジンは、本発明に直接関係しない多数の構成要素や構造を備えていてもよい。構成要素や構造は必ずしも以下に示されているわけではない。しかしながら、本発明に係る実施の形態は、本発明に直接関係しない多数の構成要素や構造を備えていてもよい。
【００１１】
図１及び図２は、層状掃気２サイクルエンジン１０の断面図及び外観図を夫々示している。エンジンは、シリンダブロック１２を備えており、シリンダブロックの内部には、シリンダの側壁１６によってシリンダボア１４が形成されている。シリンダ軸１８は、シリンダボア１４に沿って延びている。
【００１２】
エンジン１０のクランクケース２０は、シリンダブロック１２に接続されている。シリンダボア１４はクランクケース２０が有するクランクエリア２２に延在している。シリンダボア１４は、クランクエリア２２から掃気ポート（例えば、３２）に延びる少なくとも１つの掃気通路（例えば、２８）を有している。図には２つの掃気通路２８、３０及び２つの掃気ポート３２、３４が夫々示されている。掃気通路２８、３０は、混合気（例えば、ガソリンと空気）をクランクエリア２２からシリンダボア１４に流すようになっている。掃気通路２８、３０及び掃気ポート３２、３４は、図に示された構成あるいは形状と異なっていてもよい。
【００１３】
各々の掃気ポート（例えば、３２）は、シリンダ軸１８の方向においてクランクエリア２２から最も離隔した位置にエッジ（例えば、３８）を有する。このようなエッジ３８、４０は、タイミングエッジと呼ばれる。以下、エッジ３８、４０は上端部という。
【００１４】
エンジン１０のピストン５０は、シリンダボア１４内に嵌挿されている。ピストン５０は、シリンダボア１４の燃焼室５２とクランクエリア２２とを分離するようになっている。ピストン５０は、不図示のリストピン、ピストンロッド等によって、クランクケース２０内の不図示のクランクシャフトと接続されており、クランクエリアに最も近接する第１の位置（図１及び図２）と第２の位置との間を、シリンダボア１４の軸に沿って摺動するようになっている。第１の位置は、下死点とも呼ばれるが、以下、単に第１の位置という。
【００１５】
ピストン５０は、クランクエリア２２からシリンダ軸１８に沿って最も離隔したところに、燃焼室に面した表面５４を有している。以下、クランクエリア２２から最も離隔した位置の表面５４を単に上面という。燃焼室５２の体積は、ピストンの上面５４が境界を形成しているので、ピストン５０の摺動に従って変化する。
【００１６】
ピストン５０は、燃焼室５２の掃気ポート３２、３４を摺動によって周期的に開口及び遮断するようになっている。図１に示すように、ピストン５０が第１の位置あるいは第１の位置の近傍に位置する場合、混合気が燃焼室５２に供給されるようになっている。より詳しくは、ピストン５０の上面５４に属する部分が、シリンダ軸１８の方向において掃気ポートのエッジ（例えば、３８）よりもクランクエリア２２に近づき、掃気ポートが燃焼室５２内において開口した場合に、各々の掃気ポート（例えば、３２）から混合気が流れるようになっている。従って、燃焼室５２への混合気の供給は、ピストンの摺動に応じるようになっている。混合気は、従来の技術（例えば、不図示の点火プラグ等）によって、ピストン５０が第２の位置あるいは第２の位置の近傍に位置する場合に点火されるようになっている。混合気の点火によって、ピストンがクランクエリア２２の方向に摺動されるようになっている。
【００１７】
シリンダブロック１２は、空気を供給するための空気通路６０を有しており、空気通路６０は、シリンダ側壁１６の一以上の空気ポート（例えば、６２）によって終端されている。空気ポート６２、６４は、例えば、図に示すように、クランクエリア２２から離れた場所で、掃気ポート３２の近傍に位置するようになっている。
ここで、空気ポートは２つに限定されるものではなく、例えば１つだけでもよい。
【００１８】
つまり、少なくとも１つの空気ポート（例えば、６２）及びピストン５０は、ピストンが第１の位置に位置する場合において空気ポートからシリンダボア１４の燃焼室５２に空気が流入するよう配置されている。各々の空気ポートは、シリンダ軸１８の方向において、クランクエリア２２にから最も離隔した位置にエッジ（例えば、６６Ａ）を有している。以下、エッジ６６Ａ、６８Ａは、単に上端部という。ピストン５０は、空気ポート６２、６４を摺動によって周期的に燃焼室５２に対して開口及び遮断するようになっている。
【００１９】
図１が示すように、ピストン５０が第１の位置あるいは第１の位置の近傍に位置する場合、空気が燃焼室５２へ供給されるようになっている。ピストン５０の上面５４に属する部分が、シリンダ軸１８の方向において、空気ポートの上端部（例えば、６６Ａ）よりもクランクエリア２２に近づくことにより、空気ポートが燃焼室５２内において開口した場合に、各々の空気ポート（例えば、６２）から空気が流れるようになっている。従って、燃焼室５２への空気の供給は、ピストンの摺動に応じるようになっている。
【００２０】
各々の空気ポート（例えば、６２）と、空気ポートに属する上端部（例えば、６６Ａ）に関して更に詳しく説明すると、空気ポートの上端部は、ピストンが第１の位置に位置する場合において、上端部の一部のみが開口するように形成されている。図１乃至図３においては、上端部（例えば、６６Ａ）は、中央部においてクランクエリア２２から最も離隔するよう、円形を有している。従って、ピストンがクランクに向かって摺動した場合、上端部の中央部が最初に開口するようになっている。ピストンが更に第１の位置に向かって摺動した場合、ピストンの摺動に従って上端部の中央部周辺も徐々に開口するようになっている。
【００２１】
開口された上端部（例えば、６６Ａ）の大きさ、つまり開口された空気ポート（例えば、６２）の大きさは、シリンダブロック１２とピストン５０の構造、形状及び関係に依存する。上端部（例えば、６６Ａ）は、ピストン５０が第１の位置から離れた場所に位置する場合に開口する。ピストン５０が、更に第１の位置（すなわち、クランクエリア２２）に向かって摺動するに従って、上端部（例えば、６６Ａ）及び、空気ポート（例えば、６２）の開口が拡大するようになっている。
【００２２】
空気ポート（例えば、６２）の上端部（例えば６６Ａ）は、ピストン５０がクランクエリア２２に向かって摺動した場合に、上端部の一部のみが最初に開口されるような形状を有している。図４は、中央部に尖端を持つ上端部６６Ｂ、６８Ｂを有する空気ポート６２、６４を示している。各々の中央部の尖端の両側の上端部（例えば、６６Ｂ）はシリンダボア１４の軸１８に対して傾斜している。
【００２３】
図５は、一端がクランクエリア２２から離れるよう傾斜した上端部６６Ｃ、６８Ｃを有する空気ポート６２、６４を示している。各々の上端部（例えば、６６Ｃ）は空気ポート（例えば、６２）の側面間において連続的な傾斜になっている。図６は、各々の上端部６６Ｄ、６８Ｄが切欠きを有する空気ポート６２、６４を示している。図６は、切欠きを片側にのみ持つ上端部を示しているが、切欠きは上端部（例えば、６６Ｄ）のどこにあってもよい。切欠きは段に置き換えてもよく、上端部（例えば、６６Ｄ）が段を複数持っていてもよい。また、段が連続的になっていてもよい。
【００２４】
空気通路６０とピストン５０は、ピストン５０が第１の位置から離れた場所にある場合において、空気通路６０と掃気通路２８、３０とが連通するよう配置されている。ピストン５０が第１の位置から離れた位置にある場合、混合気（すなわち、空気と燃料）は、シリンダ側壁１６のポート７２からクランクエリア２２に直接流入するようになっている。例えば、ピストン５０が第２の位置あるいは第２の位置の近傍に位置する場合において、混合気がクランクエリア２２に流入するようになっている。
【００２５】
本発明は、ピストン５０が第１の位置へ摺動する時、シリンダブロック１２及び少なくとも１つの空気ポート（例えば、６２）とピストンとの連携によって、シリンダボア１４の端から端までの長さを短くすることが可能となる。例えば、本発明は、エンジンを小型化することが可能となる。また、本発明は、エンジンのパワーを増大させたり、炭化水素の排出を減少させたりすることが可能となる。一例として、従来の同等のエンジンと比較して、エンジンパワーが１２％増大し、排出が１６％減少した。従来の同等のエンジンは、本発明の形状を持たない（例えば、箱型の）ポートを備えている。
【００２６】
発明の更なる効果として、空気ポート６２、６４の位置において、リング溝８０に位置する不図示のピストンリングの摺動が改善される。とりわけ、上端部が円形の場合において改善が顕著になる。本発明の形状を有する上端部は、インレット管におけるノイズの低減にも関係する。
【００２７】
以上のように本発明の実施例を示したが、本発明を説明するために、すべての構成及び方法を示すことは不可能である。しかしながら、当業者であれば、本発明に基づいて多くの組み合わせや入れ替えを認識することは容易である。本発明は、付記した特許請求の範囲がこのようなすべての交換、修正、変形を包含するものである。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
以上のように、本発明にかかる層状掃気２サイクルエンジンは、ピストンの第１の位置への摺動に応じてシリンダブロック及び少なくとも１つの空気ポートが連携するという構成を有することによって、シリンダボアの端から端までの長さを短くすることができるという効果を有し、エンジンの小型化、パワーの増大及び炭化水素の排出の削減が可能な層状掃気２サイクルエンジンとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態の層状掃気２サイクルエンジンを示す断面図であり、エンジンのピストンがシリンダブロックに対して第１の位置に位置する状態を示すものである。
【図２】図２は、図１のエンジンの構成の一部の外観図である。
【図３】図３は、シリンダブロックの空気ポートを示すためピストンを不図示にした状態におけるエンジンのシリンダブロックの断面図である。
【図４】図４は、図３に類似する断面図であり、本発明の第２の実施の形態のシリンダブロックを示すものである。
【図５】図５は、図３に類似する断面図であり、本発明の第３の実施の形態のシリンダブロックを示すものである。
【図６】図６は、図３に類似する断面図であり、本発明の第４の実施の形態のシリンダブロックを示すものである。
【符号の説明】
【００３０】
１０  層状掃気２サイクルエンジン（エンジン）
１２  シリンダブロック
１４  シリンダボア
１６  シリンダ側壁
１８  シリンダ軸
２０  クランクケース
２２  クランクエリア
２８、３０  掃気通路
３２、３４  掃気ポート
３８、４０  エッジ
５０  ピストン
５２  燃焼室
５４  表面、上面
６０  空気通路
６２、６４  空気ポート
６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃ、６６Ｄ、６８Ａ、６８Ｂ、６８Ｃ、６８Ｄ  上端部
７２  ポート
８０  リング溝
【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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