(57)【要約】シリンダ（１２）と、シリンダ（１２）に可動に装着されたピストン（１４）とを備えた二サイクル内燃機関。シリンダ（１２）は、一つの排気口（３４）と複数の移送口（３６）とを備えている。移送口（３６）は、排気口（３４）から離れて配置された第２対の移送口（４６、５０）より排気口（３４）の近くに配置された、第１対の移送口（４４、４８）を備えている。第１対の移送口（４４、４８）同士は、互いに約７０〜約８５°の第１角度で角度が付いており、第２対の移送口（４６、５０）同士は、互いに約１２０〜１５０°の第２角度で角度が付いている。移送口（３６）から排出される一定方向の掃気は、新鮮な未燃焼燃料が排気口（３４）へ流出する量を最小化するように、掃気用流路を形成している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダと、前記シリンダ内に可動に装着されたピストンとを備えた二サイクル内燃機関において、
前記シリンダは、一つの排気口と複数の移送口とを備え、前記複数の移送口は、前記排気口から離れて配置された第２対の移送口より前記排気口の近くに配置された第１対の移送口を備え、前記第１対の移送口同士は、互いに約７０〜約８５°の第１角度で角度が付いており、前記第２対の移送口同士は、互いに約１２０〜１５０°の第２角度で角度が付いており、
前記複数の移送口から排出される一定方向の掃気は、新鮮な未燃焼燃料が排気口へ流出する量を最小化するように、掃気用流路を形成している、二サイクル内燃機関。
【請求項２】
前記第２対の移送口が、少なくとも部分的に前記第１対の移送口の上面より高くなっている上面を備え、ピストンがその下死点の方に移動する際に、前記第２対の移送口が前記第１対の移送口より前に開くようになっている請求項１に記載の二サイクル内燃機関。
【請求項３】
前記第２対の移送口の上面が、それぞれ、前記排気口に最も近い側面において下向きに角度の付いた傾斜面である請求項２に記載の二サイクル内燃機関。
【請求項４】
前記第１対の移送口の上面が、それぞれ、前記排気口に最も近い側面において下向きに角度の付いた傾斜面である請求項３に記載の二サイクル内燃機関。
【請求項５】
前記第１対の移送口の上面が、前記排気口の方へ傾斜していない請求項３に記載の二サイクル内燃機関。
【請求項６】
前記複数の移送口の中の二つが、前記シリンダの底部の側壁まで延びている共通の底部チャンネルと、分離された二つの上部チャンネルとを備え、前記シリンダは、前記分離された二つの上部チャンネルの間に延びて前記二つの移送口を形成している仕切り壁を備えている請求項１に記載の二サイクル内燃機関。
【請求項７】
前記排気口が、段付きの流れ領域を有するほぼ山形形状の上部壁を備えている請求項１に記載の二サイクル内燃機関。
【請求項８】
前記排気口が、段付きの流れ領域を有するほぼ山形形状を備えている請求項２に記載の二サイクル内燃機関。
【請求項９】
前記第１角度が約７９°である請求項１に記載の二サイクル内燃機関。
【請求項１０】
前記第２角度が約１４１°である請求項１に記載の二サイクル内燃機関。
【請求項１１】
前記第２対の移送口の最大面積が、ピストンが下死点に位置している場合の前記第１対の移送口の最大面積の９０％よりも小さい請求項１に記載の二サイクル内燃機関。
【請求項１２】
前記第２対の移送口の最大面積が、ピストンが下死点に位置している場合の前記第１対の移送口の最大面積の６５〜９０％の間にある請求項１に記載の二サイクル内燃機関。
【請求項１３】
前記第２対の移送口の最大面積が、ピストンが下死点に位置している場合の前記第１対の移送口の最大面積の８０〜９０％の間にある請求項１に記載の二サイクル内燃機関。
【請求項１４】
前記第２対の移送口が、前記第１対の移送口より前にクランクシャフトの３°の角度にわたって開く請求項２に記載の二サイクル内燃機関。
【請求項１５】
前記第２対の移送口が、前記第１対の移送口より前にクランクシャフトの３〜１０°の角度にわたって開く請求項２に記載の二サイクル内燃機関。
【請求項１６】
前記第２対の移送口が、前記第１対の移送口より前にクランクシャフトの４〜８°の角度にわたって開く請求項２に記載の二サイクル内燃機関。
【請求項１７】
吸入されたチャージの流れが、前記シリンダの横断中心線に沿って、シリンダ孔の軸線と前記排気口の反対側にある前部領域のシリンダ壁との間に位置する中心収束域に収束する請求項１に記載の二サイクル内燃機関。
【請求項１８】
前記移送口収束域の中心が、シリンダ孔の中心軸線から前記シリンダの半径の４倍より大きい距離だけ離間している請求項１７に記載の二サイクル内燃機関。
【請求項１９】
前記移送口収束域の中心が、シリンダ孔の中心軸線から前記シリンダの半径の０．４〜０．９倍に等しい距離だけ離間している請求項１７に記載の二サイクル内燃機関。
【請求項２０】
前記移送口収束域の中心が、シリンダ孔の中心軸線から前記シリンダの半径の０．５〜０．８倍に等しい距離だけ離間している請求項１７に記載の二サイクル内燃機関。
【請求項２１】
シリンダと、前記シリンダ内に可動に装着されたピストンとを備えた二サイクル内燃機関において、
前記シリンダは、一つの排気口と、前記排気口の反対側に位置し、かつ横断するシリンダ軸線の方に前記排気口から離れるように、取り入れたチャージを指向させる、対向している少なくとも一対の移送口とを有し、前記少なくとも一対の移送口からのチャージが、シリンダ軸線と前記排気口の反対側のシリンダの前壁との間に位置する移送口収束域において接触するようになっている、二サイクル内燃機関。
【請求項２２】
前記移送口収束域は、シリンダ軸線からシリンダ半径の０．４倍より大きく離れている請求項２１に記載の二サイクル内燃機関。
【請求項２３】
前記移送口収束域は、シリンダ軸線からシリンダ半径の０．５〜０．８倍の範囲で離れている請求項２１に記載の二サイクル内燃機関。
【請求項２４】
前記排気口が、上死点の後、１１６〜１２１°で開く請求項２１に記載の二サイクル内燃機関。
【請求項２５】
前記排気口が、上死点の後、１１７〜１２０°で開く請求項２１に記載の二サイクル内燃機関。
【請求項２６】
前記移送口が、前記排気口が開いた後、８〜１５°で開く請求項２１に記載の二サイクル内燃機関。
【請求項２７】
前記移送口が、前記排気口が開いた後、１０〜１２°で開く請求項２１に記載の二サイクル内燃機関。
【請求項２８】
前記排気口が、前記排気口の全面積の２０〜３０％を占める最初に開くブローダウン領域を有し、前記ブローダウン領域は、全排気口面積の２０〜３０％であり、かつ前記排気口の残りの部分の平均外周長さより実質的に短い、シリンダ壁に沿った外周長さを有し、それにより、効率的な排気のブローダウンと流れを可能にすると共に、エンジンのパワーを著しく犠牲にすることなく、取り入れたチャージを効果的に捕捉することができる請求項２１に記載の二サイクル内燃機関。
【請求項２９】
前記排気口のブローダウン領域が、排気口外周長さの約５０％の外周長さを有している請求項２８に記載の二サイクル内燃機関。
【請求項３０】
シリンダと、前記シリンダ内に可動に装着されたピストンとを備えた二サイクル内燃機関において、
前記シリンダは一つの排気口と複数の移送口を備え、前記複数の移送口の中の二つは、シリンダの底部の側壁まで延びている共通の底部チャンネルと、分離された二つの上部チャンネルを備え、前記シリンダは、前記分離された二つの上部チャンネルの間に延びて前記分離された二つの移送口を形成している仕切り壁を備えている、二サイクル内燃機関。
【請求項３１】
前記複数の移送口は、前記排気口に接近して配置された第１対の移送口を備え、前記第１対の移送口は互いに約７０〜８５°の第１角度で角度が付いており、第２対の移送口は互いに約１２０〜１５０°の第２角度で角度が付いており、前記複数の移送口からの掃気の方向性を有する排出は、新鮮な未燃焼燃料が排気口へ出て行く損失を最小化するように、掃気用流路を形成し、前記二つの移送口は、前記二つの対の移送口のそれぞれからの一つの移送口を備えている請求項３０に記載の二サイクル内燃機関。
【請求項３２】
前記二つの移送口の中の第２の移送口は、前記二つの移送口の中の第１の移送口の上面より少なくとも一部が高い上面を備え、前記第２の移送口は、ピストンが下死点に向かって移動する際に前記第１の移送口より先に開くように構成されている請求項３０に記載の二サイクル内燃機関。
【請求項３３】
前記第２の移送口の上面が、前記排気口に最も近い側に下向きに角度の付いた傾斜面を備えている請求項３２に記載の二サイクル内燃機関。
【請求項３４】
前記第１の移送口の上面が、前記排気口に最も近い側に下向きに角度の付いた傾斜面を備えている請求項３２に記載の二サイクル内燃機関。
【請求項３５】
前記第１の移送口の上面が、前記排気口の方に傾斜していない請求項３３に記載の二サイクル内燃機関。
【請求項３６】
前記排気口が、段付きの流れ領域を有するほぼ山形形状の上部壁を備えている請求項３０に記載の二サイクル内燃機関。
【請求項３７】
二サイクル内燃機関のシリンダに掃気を導入する方法において、
一つの排気口と、二対の移送口の中の第１対の移送口が二対の移送口の中の第２対の移送口よりも排気口の近くに配置されている、二対の移送口をシリンダに設けるステップと、
ピストンが下死点に向かって移動する際に、ピストンが前記第１対の移送口を開く前にピストンによってエンジンの燃焼室へ前記第２対の移送口を開くステップと、
ピストンによって前記第１対の移送口をエンジンの燃焼室へ開くステップであって、前記第１対の移送口が燃焼室へ開かれる前に、前記排気口から離れて配置された前記第２対の移送口が燃焼室へ開かれる、ステップとを備えている二サイクル内燃機関のシリンダに掃気を導入する方法。
【請求項３８】
前記シリンダに排気口と移送口を設けるステップは、前記第１対の移送口を互いに約７０〜約８５°の角度をなすように設け、前記第２対の移送口を互いに約１２０〜１５０°の角度をなすように設けるステップである請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記シリンダに排気口と移送口を設けるステップは、前記排気口に向かう方向に下向きに傾斜した上面を前記第２対の移送口に設けるステップである請求項３７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関、特に移送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許第６３６７４３２号明細書には、一対の第２掃気通路の容積が一対の第１掃気通路の容積よりも大きくなるように構成された四元シュニューレ型掃気システムを有する二サイクル内燃機関が開示されている。この内燃機関では、ピストンの下降ストロークの際に、空気が空気／燃料混合物の導入に先立って第２掃気通路から燃焼室に導入され、同時に比較的大量の空気が、空気が第２掃気通路から導入される時間に比べて更に長い時間にわたって第１掃気通路から燃焼室に導入されるようになっている。
【０００３】
米国特許第６２２３７０５号明細書には、シュニューレ型掃気システムを有する二サイクル内燃機関が開示されている。この内燃機関では、一対の第１掃気口と一対の第２掃気口とを有している。一対の第１掃気口から吹き出される一対の掃気流によって排気口の近くに形成された内側水平掃気角と、排気口から離れて形成された外側水平掃気角は、両方とも１１６〜１２４°の範囲に設定されている。一対の第２掃気口から吹き出される一対の掃気流によって排気口の近くに形成された内側水平掃気角と、排気口から離れて形成された外側水平掃気角は、それぞれ、１１６〜１２４°の範囲と、１４６〜１５４°の範囲に設定されている。
【０００４】
政府の汚染排出基準が益々厳しくなっているので、二サイクルエンジンにおけるエンジンからの排出物を減少させる必要性が続いている。排出問題の原因の一つは、排気口が閉じる前に、燃料の短絡に起因してピストンの上昇行程において排気口から未燃焼炭化水素が排出されることにある。したがって、排気口から排出される新鮮な短絡燃料の損失を少なくすることが必要である。この損失が減少すれば、炭化水素の排出が減って高い燃料効率が得られる。
【発明の開示】
【０００５】
本発明の一つによれば、シリンダと、前記シリンダ内に可動に装着されたピストンとを備えた二サイクル内燃機関が提供される。このシリンダは、一つの排気口と複数の移送口とを備え、複数の移送口は、前記排気口から離れて配置された前記第２対の移送口より前記排気口の近くに配置された前記第１対の移送口を備えている。前記第１対の移送口同士は互いに約７０〜約８５°の第１角度で角度が付いており、前記第２対の移送口同士は互いに約１２０〜１５０°の第２角度で角度が付いている。前記移送口から排出される一定方向の掃気は、新鮮な未燃焼燃料が排気口へ流出する量を最小化するように、掃気用流路を形成している。
【０００６】
本発明のもう一つの態様によれば、シリンダと、前記シリンダ内に可動に装着されたピストンとを備えた二サイクル内燃機関が提供される。このシリンダは一つの排気口と複数の移送口を備えている。前記複数の移送口の中の二つは、シリンダの底部の側壁まで延びている共通の底部チャンネルと、分離された二つの上部チャンネルとを備えている。前記シリンダは、前記分離された二つの上部チャンネルの間に延びて前記分離された二つの移送口を形成している仕切り壁を備えている。
【０００７】
本発明の一方法によれば、次のステップを含んでいる二サイクル内燃機関のシリンダに掃気を導入する方法が提供され、この方法は、シリンダに一つの排気口と、前記第１対の移送口は前記第２対の移送口よりも排気口の近くに配置されている、二対の移送口を設けるステップと、ピストンが下死点に向かって移動する際に、ピストンが前記第１対の移送口を開く前にエンジンの燃焼室へピストンによって前記第２対の移送口を開くステップと、前記ピストンによって第１対の移送口を開くステップを有する。前記第１対の移送口が燃焼室へ開かれる前に、排気口から離れて配置された前記第２対の移送口が燃焼室に開かれる。
【０００８】
本発明の別の態様によれば、シリンダと、前記シリンダ内に可動に装着されたピストンとを備えた二サイクル内燃機関が提供される。このシリンダは、一つの排気口と、前記排気口から対向しているシリンダ壁に向かって中心軸線の方に内側に向いた、対向している少なくとも一対の移送口とを形成し、少なくとも一対の移送口からのチャージは、シリンダの中心軸線と前壁との間に位置する小さい収束域内で接触する。好ましくは、この収束域は、シリンダ軸線からシリンダ半径の０．４倍よりも離れており、最も好ましくはシリンダ半径の０．５〜０．８だけ倍離れている。
【０００９】
本発明の他の態様によれば、シリンダと、前記シリンダ内に可動に装着されたピストンとを備えた二サイクル内燃機関が提供される。このシリンダは、一つの排気口と、吸引されたチャージを内向きに前記排気口から遠ざけるように向ける、両側に離れた少なくとも一対の移送口を備え、前記排気口は上死点の後で１１６〜１２１°の位相で開き、最も好ましくは上死点の後で１１７〜１２０°の位相で開く。
【００１０】
本発明の他の態様によれば、シリンダと、前記シリンダ内に可動に装着されたピストンとを備えた二サイクル内燃機関が提供される。このシリンダは一つの排気口と、吸引されたチャージを内向きに前記排気口から遠ざけるように向ける、両側に離れた少なくとも一対の移送口を備え、前記移送口は排気口が開いた後に８〜１５°で開き、好ましくは排気口が開いた後に１０〜１２°で開く。
【００１１】
本発明の他の態様によれば、シリンダと、前記シリンダ内に可動に装着されたピストンとを備えた二サイクル内燃機関が提供される。このシリンダは一つの排気口と、吸引されたチャージを内向きに前記排気口から遠ざけるように向ける、両側に離れた少なくとも一対の移送口を備え、排気口は、排気口の全面積の２０〜３０％を占める最初に開く限定されたブローダウン領域を有し、このブローダウン領域は実質的に最大排気口外周長さより実質的に短い外周長さ、好ましくは最大排気口外周長さの約５０％の外周長さを有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１を参照すると、本発明の特徴を組み込んでいる内燃機関の部分的概略図が示されている。本発明は図面に示される例に基づいて以下に説明されるが、本発明は多くの別の実施形態に具体化可能なことが理解されるはずである。更に、任意の適宜な大きさ、形状又はタイプの要素や材料も使用可能である。
【００１３】
エンジン１０は、シリンダ１２と、ピストン１４と、クランクシャフト１６と、クランクケース１８と、燃料供給システム２０と、点火システム２２とを有する二サイクルエンジンである。このエンジン１０の特別な用途の一つは、例えばリーフブロワー、線条切断機、バリカン、チェーンソー等の手持ち型の動力工具に用いられる小型の高速二サイクルエンジンである。
【００１４】
点火システム２２は、一般的に、点火プラグ２４と、この点火プラグ２４に接続された発電システム２６とを備えている。しかし、別の実施形態においては、任意の適宜なタイプの点火システムを使用することが可能である。点火システム２２は当業界において周知の技術である。
【００１５】
燃料供給システム２０は、一般的に、気化器２８と、エアフィルタ３０と、シリンダ１２への主空気入口３２と、シリンダ１２の底部への燃料・空気入口３３とを備えている。しかし、別の実施形態においては、任意の適宜なタイプの燃料供給システムを使用することが可能である。例えば、燃料供給システム２０は、当業界において周知の従来型の燃料供給システムであってもよい。別の例では、燃料供給システムは、米国特許第６２９５９５７号、第６２９３２３５号、第６２８６４６９号及び第６３８２１７６号明細書に開示された燃料噴射システムや新規なタイプの効率的な燃料供給システムであってもよく、これらは参照として本明細書中に組み入れられている。
【００１６】
ピストン１４はシリンダ１２内に可動的に装着され、かつ公知の方法でクランクシステム１６に機能的に連結されている。更に図２を参照すると、シリンダ１２の底部４０は、クランクケース１８に連結されている。シリンダ１２は、前記空気入口３２の他に、排気口３４と移送口３６も備えている。マフラー（図示しない）をこの排気口３４に取付けることができる。シリンダ１２は、ピストン１４がその中で往復運動する主内部領域３８を有し、この主内部領域３８は燃焼室４２を形成している。
【００１７】
図３を参照すると、この実施形態においては、シリンダは、二組４４、４６の移送口３６を備えている。第１の組４４の移送口は、一対の第１移送口４８を備えている。第２の組４６の移送口は、一対の第２移送口５０を備えている。しかし、別の実施形態においては、シリンダは、二組より多くの移送口を備え、各組が二つより多い又は少ない移送口を備えてもよい。第１の組４４の移送口は、第２の組４６の移送口よりも排気口３４に近く配置され、一方、第２の組４６の移送口は排気口３４より遠くに配置されている。
【００１８】
図３に最も良く示されているように、移送口３６の移送通路壁は、シリンダ軸線６０対して角度が付いており、仮想平面の交差点６１は、前記移送通路壁から延びている。第１移送口４８同士は互いに第１角度５２だけ角度が付いている。好適な実施形態においては、この第１角度５２は約７０〜約８５°である。実施形態の一つの特別な形態においては、第１角度５２は約７９°である。第２移送口５０同士は互いに第２角度だけ角度が付いている。好適実施形態においては、この第２角度は約１２０〜約１５０°である。実施形態の一つの特別な形態においては、第２角度は約１４１°である。
【００１９】
一つのタイプの実施形態においては、シリンダ１２の主内部領域３８は約３．４９ｃｍ（約１．３７５インチ）の直径を有している。移送口３６からの流れは、シリンダ軸線６０から距離６６だけ離れた交差点の最内領域全体６１の方に向けることができる。約３．４９ｃｍ（約１．３７５インチ）の直径の場合、この距離６６は、約７．６ｍｍ（約０．３インチ）〜約１０．５ｍｍ（約０．４１２インチ）である。
【００２０】
移送口３６は、排気口３４から離れる方向にシリンダの前部の方に角度が付いている。移送口３６はシリンダの底部４０から上方に延びてシリンダの中央部分まで達している。移送口３６は、主内部領域３８からシリンダ１２の内部側壁内まで延びている。移送口３６は底部４０に近いその基部において広く、その上端部５６、５８において狭くなっている。上端部５６と５８は実質的に平坦になっている。しかし、別の実施形態においては、これらの上端部は任意の適宜なタイプの形状であってもよい。
【００２１】
図２に最も良く見られるように、第１移送口４８の上端部５６は第２移送口５０の上端部５８よりも短い。移送口３６は、ピストン１４がシリンダ１２の主内部領域３８内で上下に移動するにつれて、燃焼室４２に対して開閉する。第１及び第２移送口４８、５０の上端部５６、５８の間に高さの差があるために、ピストンがシリンダ内で下死点の方に下降するにつれて、第１移送口４８に対して第２移送口５０の開放のタイミングに差が生じる。更に詳しくは、ピストン１４がシリンダ１２内で下方に移動すると、第２対の移送口５０が、第１対の移送口４８が開く前に、燃焼室４２内に開かれる。ピストン１４がその下死点に向かって移動し続けると、続いて、第２対の移送口５０が開く。第２移送口５０が第１移送口４８よりも排気口３４から離れて配置されているので、排気口３４から離れて配置された移送口が最初に開く。異なるタイプの移送口が順次に開くことと、移送口が角度が付いた形状をなしていることの組合せによって、新鮮な未燃焼燃料が排気口３４を出て行くという短絡現象が防がれる。
【００２２】
従来の二サイクルエンジンとは異なって、前後の対の移送口同士がその開放のタイミングに位相差を有している。ピストンが下死点に向かって下降すると、ピストンは、前部移送口、即ち、第２対の移送口５０を、後部移送口、即ち、第１対の移送口４８より約４〜８°早く開く。この早期掃気プロセスの際に、早く開かれた前部移送口５０は、移送口の方向的排出特性によって新鮮なチャージ（燃料と空気）を、排気口３４から遠くのシリンダ内に排出する。排気口から最も遠くに排出されたチャージは、先ず、シリンダに入り、次に、最も長い距離を移動する。最も早く入るチャージは、排気口３４内に最も失われ易い全チャージの一部でもある。第２移送口５０を通じて入るチャージが最初に入っても、このチャージは最も長い距離を通過する必要があり、二組の移送口４４、４６からは最少量のチャージしか入らない。このように、部分的な損失も最少となる。
【００２３】
これら四つの移送口の中の前部の二つの移送口５０を早期に開放することによって、チャージのための流路が形成され易くなり、完全に近い掃気が行われる。こうして、新鮮なチャージの流れのパターンと断続的な排気とによって、排気口への新鮮な燃料の損失が少なくなり、燃料の放出が減り、燃料効率が向上する。
【００２４】
第２移送口５０の上端部５８は、排気口３４の上端部の下方に配置されている。第２移送口５０の幅は、第１移送口４８の幅より小さい。第２移送口５０は高さに沿って傾斜した形状をなしているので、第２移送口５０がピストン１４によって開かれた時に、第２移送口の開口の側面も小さくなる。ブローダウン・プロセスの遅い時期における前部移送口の開きが小さいと、排気速度が増加してよく混合されるものと考えられる。新鮮なチャージの短絡による損失が減ることで、混合が改善されることと組み合わされて、排気放出を著しく減少させる。
【００２５】
図４を参照すると、図示の実施形態において、排気口３４はほぼ山形の壁を備えている。更に詳しくは、図示の実施形態において、排気口３４の上側部分６２は山形形状を有し、底側部分６４は反対の山形形状を有している。ピストン１４が排気口３４を開く際には、最初は上部山形壁の頂点が開かれるだけなので排気口３４の初期開口は比較的小さい。ピストン１４が続いて排気口３４を更に開くと、排気口への開口は大きくなる。山形の排気口は段付きの流れ領域を提供するので、最適なブローダウン性能が得られる。エンジンは上述の移送口の特徴のみを備えていてもよいし、或いは図４に示されているような山形形状の排気口と組合せられてもよい。
【００２６】
本発明の特徴を組み込んでいるエンジンのテストが、触媒コンバーターを使用せずに、２００４ＥＰＡフェーズＩＩの排出レベル以下の排出量で行われた。従来のエンジン構成で本発明を実施するのは比較的簡単であり、現存のハードウェア（ピストン等）を前述の再構成されたシリンダと共に使用できる。本発明の実施に関する加工コストは少なくてすむ。次の表はこのようなテストの結果と、３０ｃｃエンジンの種々の移送口の構成とを示す。２５ｃｃエンジンにおける同じようなテストが低い放出レベルで行われた。
【表１】
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【００２７】
図５〜７を参照して、本発明の別の実施形態を説明する。この実施形態においては、エンジン７０は、エアフィルタ７４とシリンダ７８内に延びている入口７６とを有する燃料供給システム７２を備えている。シリンダ７８は一つの排気口３４と四つの移送口８０も備えている。この移送口８０は、第１の組の移送口８２と、第２の組の移送口８４を備えている。
【００２８】
シリンダの各側にある、複数対の移送口は、シリンダの底部におけるシリンダの側壁内に延びている共通の底部チャンネル８６と、二つの移送口８２、８４を形成している、分離された二つの上部チャンネルとを備えている。シリンダ７８は、前記二つの移送口８２と８４の間に延びている仕切り壁８８を備えている。図示の実施形態においては、仕切り壁８８はほぼ三角形状の断面を有している。しかし、別の実施形態においては、この壁８８は任意の適宜な断面形状であってもよい。この壁８８は、移送口８２、８４の高さの約２／３の高さを有する。図示の実施形態においては、底部チャンネル８６の前後側は互いに角度９４と角度９６で角度が付いている。一実施形態においては、角度９４は約８０°であり、角度９６は約１３０°である。しかし、別の実施形態では、任意の適宜な角度が設けられうる。この実施形態は、図３の実施形態に示されたのと同じ角度５２、５４に形成されている。上端部９０、９２は、排気口３４の方向に下向きに角度が付いた上面を備えている。各第２移送口８４は、上端部９０の第１移送口８２の上面よりも少なくとも一部において高い上端部９２に上面を有し、ピストンが下死点に向かって移動して第１移送口８２に達する前に、第２移送口８４が開くようになっている。
【００２９】
ピストンの湾曲に起因して排出角度９８が変化している。仕切り壁８８はピストン１４まで完全に延びていなくてもよい。この実施形態の特徴の一つは、対の移送口８２、８４が比較的狭い領域に設けられることができる点にある。これによって、比較的小さいサイズのシリンダ内に使用されるという本発明の特徴が得られる。別の実施形態では、移送口の上端部は実質的に真っ直ぐで水平であり、ピストンの上面は、チャージが燃焼室に徐々に入ることができるように角度が付いて構成されている。別の実施形態では、移送口の上面は真っ直ぐではなくて、非直線的でもよい。
【００３０】
図８を参照すると、別の実施形態が示されている。この実施形態では、シリンダ１００は、第１のタイプの移送口１０２と第２のタイプの移送口８４とを備え、これら第１、第２の移送口１０２と８４は、共通の底部チャンネル８６を備えている。仕切り壁８８が底部チャンネル８６の上部に位置し、これら二つの移送口１０２、８４を互いに分離している。この実施形態は、第１移送口１０２の上端部１０４が実質的に真っ直ぐで水平である点が図５に示された実施形態と異なっている。しかし、第２移送口８４の上端部９２は下方に傾斜している。
【００３１】
図９を参照すると、本発明の別の実施形態が示されている。この実施形態においては、エンジン１１０は、シリンダの両側に設けられたほとんど二つの移送口１１２を備えている。これらの移送口１１２のそれぞれは、角度が付いた上面１１４を備えている。
【００３２】
次の表は、クランク角度０°をピストンの上死点としかつ１８０°を下死点としたピストン位置の関数として排気・移送口面積を表したものである。２５〜４０ｃｃの排気量の範囲の図１〜図４に示された構成の四つの移送口を有する四台のエンジンＷ〜Ｚが評価された。３０ｃｃの排気量を有する従来の標準型の２サイクルエンジンが比較のために用意された。
【表２】
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【表３】
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【表４】
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【表５】
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【表６】
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【００３３】
従来技術と比較した本発明の移送口と排気口の面積の相対サイズ及びタイミングをより明らかに示すために、移送口・排気口の面積対クランク角度のタイミングのダイアグラムが図１０に示されている。標準の従来型二サイクルエンジンは、排気口面積曲線１２０と移送口面積曲線１２２で表されている。エンジンＹは、本発明で使用したこれに対応するサイズのエンジンである。エンジンＹは、排気口面積対クランク角度曲線１２４を有している。標準型排気口面積の曲線１２０に対して、本発明は、最大面積において僅かに小さいだけでなく、タイミングで約１０°遅れている。非常に微妙ではあるが重要なのは、排気口が開き始める時の排気口面積曲線の形状である。前述の山形の排気口に起因して、排気口面積は最初は従来技術より緩やかに増加する。
【００３４】
エンジンＹの排気口は、残りの排気口領域に対して短い外周長さを有する全面積の２０〜３０％のブローダウン領域を有し、その結果、排気口の開閉がより緩やかになる。この小さなサイズのブローダウン領域は、吸い込まれたチャージを効果的に捕捉し、しかも排気のブローダウンと排出を効率的に行って、エンジンのパワーを最大限に発揮させることができる。好ましくは、排気ブローダウン領域は、排気口の残りの部分から最大外周長の約５０％の外周長さを有している。
【００３５】
図１０に示されているように、エンジンＷ〜Ｚのタイミングチャートでは、好ましい排気口の開口は上死点の後の１１６〜１２１°の間、好ましくは上死点の後の１１７〜１２０°の間で起こっている。最も好ましくは、上死点の後の１１８〜１１９°の間で排気口が開いている。
【００３６】
排気口の開口の遅れと排気口の開口の幾何形状に加えて、本発明のエンジンは移送口を比較的早く開く。移送口の面積を組み合わせることによって、更に緩やかな移送口の開きが得られる。図１０では、曲線１２６に示されているように先ず第２移送口が開き、一方、第１移送口の面積は曲線１２８で示されている。これら二つの移送口の組合せ面積は、曲線１３０で示されている。図１０にグラフで示されているように、エンジンＷ〜Ｚの表と同様に、下死点における第１移送口の最大面積は、下死点における第２移送口の最大面積よりも大きい。好ましくは、第２移送口は、下死点における第１移送口の面積の９０％未満の下死点面積を有している。更に好ましくは、第２移送口面積は、下死点における第１移送口の面積の６５〜９０％であり、最も好ましくは、下死点における第２移送口の面積の８０〜９０％である。
【００３７】
第１及び第２移送口の開口の相対的タイミングも、同様に図１０のグラフに示され、かつ表Ｗ〜Ｚに示されている。第２移送口は、第１移送口に３°以上、好ましくは３〜１０°、最も好ましくは４〜８°先立って開く。
【００３８】
四個の移送口を有する実施形態におけるシリンダへのチャージの吸気流は、先ず図３に示されている互いに１２０〜１５０°の開き角度で配向されている第２移送口から来る。移送口の中心線に対して第１移送口同士のなす開き角度が図３に示されているように７０〜８５°の範囲にある場合に、ピストンが下降して第１移送口を開くと、吸気されたチャージがさらにシリンダに導入される。四つの全ての移送口を通る流れは、移送口収束域６３に収束される。移送口収束域６３は、シリンダ軸線６０と排気口３４の反対側のシリンダ前壁との間の横断中心線に沿って位置している。理想的には、図１〜図４の四つの移送口を有する実施形態においては、この収束域はシリンダ孔の軸線６０からシリンダ半径の０．４倍より大きい距離、好ましくはシリンダの半径の０．５〜０．９倍、最も好ましくはシリンダ半径の０．５〜０．８倍の距離だけ離れている。
【００３９】
図６と図７に示されている別の実施形態においては、移送口収束域は、排気口の反対側のシリンダ壁に極めて接近して位置している。図３に示された四つの移送口を有する構成が使用されるか、或いは図６と図７に示された別の移送口の構成が使用されるかのいずれにしても、最初、シリンダに入るチャージは、対向している移送口同士の間の大きい開き角度で導入され、次いで移送口が充分に開いた時に吸気サイクルに導入される。この構成は、掃気効率と吸気乱流を最大になし、かつ吸い込まれたチャージの短絡による損失を少なくするのに役立つ。排気・移送口のタイミングと形状を組合せた利点によって、放出修正用の高価なさらなるハードウェアを用いなくても、放出を著しく改善することができる。
【００４０】
本発明の実施形態が示されて説明されたが、これらの実施形態は本発明のすべての可能な構成が述べられているものではない。この明細書で使用されている用語は説明のためのもので、限定するためのものではない。本発明の要旨と範囲から逸脱することなく、種々の変更が可能なことを理解するべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の特徴を組み込んだ内燃機関の概略図である。
【図２】図１に示された機関のシリンダの断面図である。
【図３】図２に示されたシリンダの線３−３に沿った断面図である。
【図４】排気口を示す図２のシリンダの側面の部分図である。
【図５】本発明の別の実施形態を構成している内燃機関の一部の概略図である。
【図６】図５に示されたシリンダの線６−６に沿った断面図である。
【図７】図５に示されたシリンダの線７−７に沿った断面図である。
【図８】本発明の更に別の実施形態を構成している内燃機関の一部の概略図である。
【図９】本発明の更に別の実施形態を構成している内燃機関の一部の概略図である。
【図１０】従来技術と比較した、本発明の場合のクランク角度におけるピストン位置に対する排気・移送口の開放面積を示したタイミング・チャートである。
【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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【国際調査報告】
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