(57)【要約】【課題】単純な金型構造で、かつ、部品点数を増加させることなく吸気抵抗の小さな吸気ポート形状を形成し、容易に高出力の得られる４サイクルエンジンを提供することを目的とする。また、液化した燃料の滞留を確実に防止して、燃焼ガスの燃焼不良や未燃焼ガスの発生を抑制し得る小型４サイクルエンジンを提供することを目的とする。【解決手段】シリンダヘッド４に一体的に形成された吸気ポート基部４ａと、この吸気ポート基部４ａと協働して吸気ポート５を形成する吸気ポート形成部材７とを備えた４サイクルエンジンであって、吸気ポート５の形状は、吸気ポート５の中心線５ａに直交する断面が、吸気側開口から燃焼室１３との連通部まで略同一の断面積に形成され、吸気ポート５の中心線５ａと吸気バルブ軸６ａとの吸気バルブ６側のなす角度θが、直角よりも大きくなるように形成して構成した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドに一体的に形成された吸気ポート基部と、該吸気ポート基部に一部が挿入され、該吸気ポート基部と協働して吸気ポートを形成する吸気ポート形成部材と、を備えた４サイクルエンジンであって、
前記吸気ポートの形状は、該吸気ポートの中心線に直交する断面が、吸気側開口から燃焼室との連通部まで略同一の断面積に形成され、
前記吸気ポートの中心線と吸気バルブ軸との吸気バルブ側のなす角度が、直角よりも大きく形成されてなることを特徴する４サイクルエンジン。
【請求項２】
前記吸気ポートの一部又は全部は、前記吸気ポートの中心線に直交する面と前記吸気ポートが交差する周線部分が、前記吸気ポート基部と前記吸気ポート形成部材の２つの部材で形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の４サイクルエンジン。
【請求項３】
前記吸気ポートの中心線は、前記吸気バルブ軸との前記吸気バルブ側のなす角度が、前記吸気バルブ側に向かって漸次大きくなるように形成されてなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の４サイクルエンジン。
【請求項４】
前記吸気ポート形成部材は、合成樹脂製のヒートインシュレータであることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の４サイクルエンジン。
【請求項５】
前記吸気ポート基部と前記吸気ポート形成部材との前記吸気ポートを形成している部分の接合部は、前記吸気ポートの中心線に対して略平行に形成されてなることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の４サイクルエンジン。
【請求項６】
前記吸気ポート基部の内周面に、前記吸気ポート基部と前記吸気ポート形成部材との前記接合部から前記吸気バルブ側へ延設された溝が形成されてなることを特徴とする請求項５記載の４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、例えば携帯型作業機等の動力源として用いられる小型４サイクルエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ハンドヘルドブロワ等の携帯型作業機にその動力源として搭載される小型の４サイクルエンジンは、エンジン部を含めた作業機の小型化、軽量化が最も優先されるために、エンジンの吸気ポートはシリンダヘッドに一体に構成される。また、低コストを実現するために、シリンダヘッドの形状は、複雑な成型金型を用いることなく容易に成型できるような形状に設計する必要がある。
【０００３】
具体的には、シリンダの中心軸線に対し吸気ポートの入口側の中心線が垂直になるように形成し、吸気ポートの出口側の中心線をシリンダの中心軸線に平行になるように形成して、吸気ポートの入口側の中心線と出口側の中心線が略直角に接続される形状に設計されていた。このような形状とすることで、ダイカストによるシリンダヘッドの製作が容易になり、４サイクルエンジンの低コスト化が図られている（例えば特開平９−１７０４１７号公報図５参照）。
【０００４】
一般に吸気ポートの形状は、燃料混合気の吸気抵抗を小さくするために理想的にはその入口側から出口側まで直線形状であることが望ましく、例えば特開昭５２−６６１０５号公報には、吸気ポートの入口側から出口側にかけて吸気ポート形状が緩やかに湾曲するように形成された４サイクルエンジンが開示されている。
【０００５】
また、液体燃料を気化するキャブレターと吸気ポートの間に介挿されるヒートインシュレータと吸気ポートとの接合部分に液化した燃料が滞留し、燃焼ガスの燃焼不良や未燃焼ガスの発生を起こしやすいことが知られており、その対策として、例えば特開２０００−１３６７６２号公報には、ヒートインシュレータの吸気ポートに挿嵌される突部に吸気ポートの内周面下部と連通する通孔を設け、液化燃料が吸気ポート内に滞留することを防止する発明が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１７０４１７号公報
【特許文献２】特開昭５２−６６１０５号公報
【特許文献３】特開２０００−１３６７６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、例えば上記特許文献１に開示されている４サイクルエンジンでは、エンジンの小型化、軽量化を及び低コスト化を優先するあまり、吸気ポートの形状の検討が十分ではなく、燃料混合気の吸気抵抗が大きくなりエンジン出力を十分に得ることができないという課題があった。従って、携帯型作業機の動力源として使用した場合、エンジン出力に起因する作業性上の課題が残されていた。
【０００８】
特許文献２に開示されている４サイクルエンジンのような形状の吸気ポートをシリンダヘッドと一体的に成型するためには、斜め方向のスライド金型の使用、中子の使用、砂型による成型等、複雑で高価な成型金型を必要とするので、製造コストの増大や生産性の低下を招来するため、携帯型作業機等に搭載される小型４サイクルエンジンには適用し難いという課題があった。
【０００９】
特許文献３に開示されている４サイクルエンジンでは、吸気ポートの形状を設計変更した場合に、液化燃料の吸気ポート内での滞留防止が不十分であるという課題があった。
【００１０】
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、従来装置の部品点数を増加させることなく吸気抵抗の小さな吸気ポート形状を形成し、容易に高出力の得られる４サイクルエンジンを提供することを目的とする。また、液化した燃料の滞留を確実に防止して、燃焼ガスの燃焼不良や未燃焼ガスの発生を抑制し得る小型４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】
【００１１】
このような課題を解決するために請求項１に記載の発明は、シリンダヘッドに一体的に形成された吸気ポート基部と、該吸気ポート基部に一部が挿入され、該吸気ポート基部と協働して吸気ポートを形成する吸気ポート形成部材と、を備えた４サイクルエンジンであって、前記吸気ポートの形状は、該吸気ポートの中心線に直交する断面が、吸気側開口から燃焼室との連通部まで略同一の断面積に形成され、前記吸気ポートの中心線と吸気バルブ軸との吸気バルブ側のなす角度が、直角よりも大きく形成されてなることを特徴する。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明において、前記吸気ポートの一部又は全部は、前記吸気ポートの中心線に直交する面と前記吸気ポートが交差する周線部分が、前記吸気ポート基部と前記吸気ポート形成部材の２つの部材で形成されてなることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記吸気ポートの中心線は、前記吸気バルブ軸との前記吸気バルブ側のなす角度が、前記吸気バルブ側に向かって漸次大きくなるように形成されてなることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、前記請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の発明において、前記吸気ポート形成部材は、合成樹脂製のヒートインシュレータであることを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、前記請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の発明において、前記吸気ポート基部と前記吸気ポート形成部材との前記吸気ポートを形成している部分の接合部は、前記吸気ポートの中心線に対して略平行に形成されてなることを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、前記請求項５に記載の発明において、前記吸気ポート基部の内周面に、前記吸気ポート基部と前記吸気ポート形成部材との前記接合部から前記吸気バルブ側へ延設された溝が形成されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載の発明によれば、シリンダヘッドに一体的に形成された吸気ポート基部とこの吸気ポート基部に一部が挿入され吸気ポート基部と協働して吸気ポートを形成する吸気ポート形成部材とを備えた４サイクルエンジンであって、吸気ポートの形状を、吸気ポートの中心線に直交する断面が吸気側開口から燃焼室との連通部まで略同一の断面積になるように形成し、この吸気ポートの中心線と吸気バルブ軸との吸気バルブ側のなす角度を、直角よりも大きく形成している。
【００１８】
これにより、吸気抵抗が小さく燃料混合気の流通が円滑な吸気ポートの設計が可能となり、複雑な構成の成型金型を使用することなく、シリンダヘッドをダイカスト成型等により容易に製作することができ、小型、軽量、低コストで高出力の４サイクルエンジンを提供することができる。
【００１９】
請求項２に記載の発明によれば、上記請求項１に記載の発明の効果に加えて、吸気ポートの一部又は全部において、吸気ポートの中心線に直交する面と吸気ポートが交差する周線部分が、吸気ポート基部と吸気ポート形成部材の２つの部材で形成されるように構成したので、このような組合せ部材を採用することにより、シリンダヘッドの成型金型を簡単な構造にすることができ、小型、軽量で低コストの４サイクルエンジンを提供ことができる。
【００２０】
請求項３に記載の発明によれば、上記請求項１又は請求項２に記載の発明の効果に加えて、吸気ポートの中心線を、この吸気ポートの中心線と吸気バルブ軸との吸気バルブ側のなす角度が吸気バルブ側に向かって漸次大きくなるように形成しているので、更に吸気抵抗が小さく燃料混合気の流通が円滑な吸気ポートを形成することができる。
【００２１】
請求項４に記載の発明によれば、上記請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の発明の効果に加えて、吸気ポート形成部材を、合成樹脂製のヒートインシュレータで構成しているので、従来装置の部品点数を増加させることなく燃料混合気が円滑に流通し得る吸気ポート形状を形成することができる。また、ヒートインシュレータが軟らかい合成樹脂で形成されているので、吸気ポートの密封性を高めることができる。
【００２２】
請求項５に記載の発明によれば、上記請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の発明の効果に加えて、吸気ポート基部と吸気ポート形成部材との吸気ポートを形成している部分の接合部を、吸気ポートの中心線に対して略平行に形成しているので、接合部に入り込んだ液化した燃料を、常に吸気バルブの下方の燃焼室に送り出すことが可能となり、吸気ポート内で液化した燃料の滞留を防止することができる。これにより、燃焼ガスの燃焼不良や未燃焼ガスの発生を抑制し得る４サイクルエンジンを提供することができる。
【００２３】
請求項６に記載の発明によれば、請求項５に記載の発明の効果に加えて、吸気ポート基部の内周面に、吸気ポート基部と吸気ポート形成部材との接合部から吸気バルブ側へ延設された溝を形成しているので、吸気ポート内で液化した燃料の滞留防止効果を更に高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明に係る４サイクルエンジンの好適な一実施形態について図面を参照して説明する。なお、図１は本発明の一実施形態に係る４サイクルエンジンの要部断面図、図２は本発明の一実施形態に係る４サイクルエンジンに用いられるヒートインシュレータを示す斜視図及び正面図、図３は本発明の一実施形態に係る４サイクルエンジンのシリンダヘッドの断面図、図４は図３のＡ−Ａ線断面図、図５は本発明の一実施形態に係る４サイクルエンジンの一使用例を示す図である。
【００２５】
図１に示すように、アルミニウム合金等をダイカスト成型して作製したシリンダ３の上部には、シリンダ３と同様にアルミニウム合金等をダイカスト成型して作製したシリンダヘッド４が載置され、このシリンダヘッド４はボルト等によってシリンダ３に堅固に締着されている。本実施形態に係る４サイクルエンジン２は、シリンダ３とシリンダヘッド４が分離可能な構成であり、シリンダヘッド４には排気ポート１１と、吸気ポート５を形成する吸気ポート基部４ａが一体的に形成されている。吸気ポート基部４ａの開口側にはこの吸気ポート基部４ａと協働して吸気ポート５を形成する、吸気ポート形成部材としてのヒートインシュレータ７が嵌挿されており、このヒートインシュレータ７の他端にはキャブレター１０が接続されている。
【００２６】
このように構成された４サイクルエンジン２は、図示しない燃料タンクから供給されるガソリン等の燃料は、キャブレター１０で霧化され、吸気ポート５を通じて燃焼室１３に送られる。吸気工程で吸気バルブ６が開弁して燃焼室１３に燃料混合気が送られ、続けて圧縮工程、膨張行程及び排気工程の４つの工程を繰り返す。排気工程では排気バルブ１１ａが開弁し、燃焼室１５から排気ガスが排気ポート１１を通じて図示しないマフラーに送られ、外部に排出される。なお図１中符号８はシリンダヘッド４の吸気ポート基部４ａとヒートインシュレータ７の突出部７ａとの接合部を示し、符号３ａはシリンダ３の中心軸線を示し、符号１２はシリンダ３内を上下に往復動作するピストンを示す。
【００２７】
図２は、本実施形態に係る４サイクルエンジン２に用いられるヒートインシュレータ７の一実施例を示し、図２（ａ）はヒートインシュレータ７の斜視図、図２（ｂ）はヒートインシュレータ７の突出部７ａ側から見た正面図である。図２において、ヒートインシュレータ７は断熱性の合成樹脂を成型して形成されており、前述したシリンダヘッド４の吸気ポート基部４ａと、ガソリン等の液体燃料を霧化するキャブレター１０との間に介挿され、シリンダヘッド４側の熱をキャブレター１０に伝わり難くするとともに吸気ポート５の密閉性を高める機能を有する。ヒートインシュレータ７には、霧化した燃料ガスの流路となる円筒状の貫通孔５ｃと、シリンダヘッド４の吸気ポート基部４ａに嵌挿されて吸気ポート５の一部を形成する突出部７ａとが形成されている。突出部７ａは、貫通孔５ｃの内周面よりも幅広に形成され、図２（ｂ）に示すように外周面は角型に形成され内周面は断面略円弧状に形成されて吸気ポート５の一部を形成する。このような形状にすることにより、突出部７ａの根元の部分を肉厚とすることができるので、剛性の高いヒートインシュレータ７を得ることができる。なお、符号７ｂは、突出部７ａの吸気ポート５を形成する内周面とシリンダヘッド４の吸気ポート基部４ａとを連通する通孔を示し、突出部７ａと吸気ポート基部４ａの間に入り込んだ液化燃料の滞留防止効果がある。
【００２８】
図３は、シリンダヘッド４の吸気ポート基部４ａにヒートインシュレータ７を嵌挿した状態の断面図である。図において、吸気ポート基部４ａと吸気ポート形成部材としてのヒートインシュレータ７とによって形成される吸気ポート５の形状は、この吸気ポート５の中心線５ａに直交する断面が、ヒートインシュレータ７が嵌挿された吸気側開口から燃焼室１３との連通部まで略同一の断面積となるように形成されており、吸気ポート５の中心線５ａと吸気バルブ軸６ａとの吸気バルブ６（図１参照）側のなす角度θが直角よりも大きく形成されている。また、吸気ポート５の中心線５ａに直交する面と吸気ポート５が交差する周線部分５ｄは、吸気ポート基部４ａとヒートインシュレータの２つの部材で形成される。このように吸気ポート５を２つの組合わせ部材で構成することにより、吸気ポート基部４ａを成型するための成型金型を複雑な構成にする必要がないので、シリンダヘッド４の低コスト化を図ることができ、加えて燃料混合気の吸気抵抗が小さい、滑らかな形状の吸気ポート５の設計が可能となる。
【００２９】
本実施形態においては、吸気ポート基部４ａの吸気ポート５を形成する天面部とヒートインシュレータ７の突出部７ａの内周面の形状を、吸気開口側から燃焼室側に向けて滑らかに湾曲させることにより、吸気ポート５の中心線５ａを、この中心線５ａと吸気バルブ軸６ａとの吸気バルブ６側のなす角度θが吸気バルブ６側に向かって漸次大きくなるように形成することができる。このように構成することにより、更に吸気抵抗が小さく燃料混合気の流通が円滑な吸気ポート５を形成することができる。特に、ヒートインシュレータ７の内周面の形状を滑らかに湾曲させているので、燃料混合気の流れが乱れにくい。
【００３０】
本実施形態において、吸気ポート基部４ａとヒートインシュレータ７の突出部７ａとの吸気ポート５を形成している部分の接合部８は吸気ポート５の中心線５ａに対して略平行に形成されている。従って、この接合部８は燃焼室１３側へ向けて下方に傾斜している。このように構成したことにより、吸気ポート５内で液化して接合部８に入り込んだ燃料は、常に下方の燃焼室１３側へ送り出されるので、吸気ポート５内で液化した燃料が吸気ポート５内で滞留することを防止することができ、燃焼ガスの燃焼不良や未燃焼ガスの発生を抑制することができる。
本実施形態において、更に、吸気ポート基部４ａとヒートインシュレータ７の突出部７ａとの接合部８から吸気ポート基部４ａの吸気バルブ６側へ溝４ｂを延設して形成することができる。
【００３１】
図４は、図３のＡ−Ａ線断面図である。図３及び図４において、２つの接合部８から延設される溝４ｂは、キャブレター１０との接続面付近におけるヒートインシュレータ７の貫通孔５ｃ部分の直線状の吸気ポート中心線５ａを吸気ポート基部４ａ側へ直線状に延長した延長線５ｂと、吸気ポート基部４ａとの交点５ｅよりも下方で結合している。このように溝４ｂを形成することにより、吸気ポート５の内周面で液化して接合部８に入り込んだ燃料は、吸気の流れによって接合部８を流下し、更には溝４ｂを伝って結合部で合流し、下部の燃焼室１３側へ流れるので吸気ポート５内で滞留することを防止することができる。また、金属製のシリンダヘッド４と合成樹脂性のヒートインシュレータ７の組合わせであれば、エンジン２の駆動による温度上昇により、材質の差異による熱膨張率の差で接合部８の隙間が広がり、駆動時に溝４ｂと同じ幅で円滑に繋がる様にするなどしておけば、導油溝としての溝４ｂの機能が高まって燃料の滞留防止に効果的である。
【００３２】
図５は、本実施形態に係る４サイクルエンジン２の一使用例を示した図である。４サイクルエンジン２は例えば携帯型作業機であるハンドヘルドブロワ１の動力源として使用され、落ち葉の清掃作業等に用いられる。
【００３３】
本実施形態においては、シリンダ３とシリンダヘッド４が分離可能な構成の４サイクルエンジン２を例に説明したが、本発明はシリンダ３とシリンダヘッド４とが一体的に構成されたものにも適用することが可能である。
【００３４】
以上説明したように本発明によれば、製造性を維持し、部品点数を増加させることなく吸気抵抗の小さな吸気ポート形状を形成し、容易に高出力の得られる４サイクルエンジンを提供することができる。また、液化した燃料の滞留を確実に防止して、燃焼ガスの燃焼不良や未燃焼ガスの発生を抑制し得る小型４サイクルエンジンを提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明に係る４サイクルエンジンはハンドヘルドブロアに限らず、例えばチェーンソー、背負い式ブロワ、刈払機等の携帯型作業機に適用することができるのは勿論、車両等に搭載しても有効である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係る４サイクルエンジンの要部断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るヒートインシュレータの斜視図及び正面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る４サイクルエンジンの要部断面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る４サイクルエンジンの一使用例を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１…携帯型作業機
２…４サイクルエンジン
３…シリンダ
３ａ…シリンダ中心軸
４…シリンダヘッド
４ａ…吸気ポート基部
４ｂ…溝
５…吸気ポート
５ａ…吸気ポートの中心線
５ｂ…延長線
５ｃ…貫通孔
５ｄ…周線部分
５ｅ…交点
６…吸気バルブ
６ａ…吸気バルブ軸
７…ヒートインシュレータ（吸気ポート形成部材）
７ａ…突出部
７ｂ…通孔
８…接合部
１０…キャブレター
１１…排気ポート
１１ａ…排気バルブ
１２…ピストン
１３…燃焼室
【図１】
2007192176.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2007192176.tif 000006
【図５】
2007192176.tif 000007