(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ側部に設けられて該シリンダ内に開口する排気ポートと、シリンダ側部に前記排気ポートと周方向にずらして設けられ該シリンダ内に開口する掃気ポートと、ピストンの往復動により開口されてクランク室内に混合気を供給する吸気ポートと、前記クランク室と掃気ポートとを接続する掃気通路とを備え、前記掃気通路より掃気用空気を用いて先行掃気を行なうようにした空気先導式層状掃気２サイクルエンジンにおいて、
前記掃気通路は、前記掃気ポートに連なる上壁面とシリンダ中心に直角方向線とがなす吹上げ角(α)がシリンダの周方向において異なるように構成され、前記排気ポート寄りの部位における前記吹上げ角をα１、前記吸気ポート寄りの部位における前記吹上げ角をα２とすると、α１＜α２に構成するとともに、前記掃気通路の上壁面は、吸気ポート寄りの部位の吹上げ角(α２)から排気ポート寄りの部位の吹上げ角 (α１)に、１段または複数段の段差を有して変化するように形成したシリンダを備え、該シリンダは該段差部を境にして前記のような吹上げ角の異なる２つの型を組み合わされて鋳造されたシリンダであることを特徴とする空気先導式層状掃気２サイクルエンジンの掃気通路構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クランク室圧縮掃気式２サイクルエンジン、特に掃気用空気を用いて先行掃気を行なうようにした空気先導式層状掃気２サイクルエンジンにおける、掃気ポートに連なる掃気通路構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
クランク室圧縮式２サイクルエンジンにおいては、ピストンが上死点へ移動するときにクランクケース内に形成されたクランク室が負圧になることを利用して、吸気ポートからクランク室に混合気を吸い込み、ピストンが下死点方向に移動するときに該クランク室で圧縮された混合気が掃気ポート開口時にクランク室から掃気通路及び掃気ポートを通って燃焼室内に導入され、燃焼ガスを押し出しながら燃焼室内に充填される。かかる２サイクルエンジンにあっては、前記掃気行程では掃気ポートと排気ポートとの開いている区間が広範囲でオーバーラップしているため、燃焼ガスとともに混合気が吹き抜けられるのを防止するとともに、燃焼室内に均一に混合気を充填する手段が従来より種々提供されている。
【０００３】
かかる手段の１つに実公平１−４４７４０号の考案がある。
かかる考案においては、クランク室から立ち上がって、上端部がシリンダ中心方向へ湾曲してシリンダ内に開口する掃気通路を左右に１個ずつ備えた２サイクルエンジンであって、前記湾曲する掃気通路上端の上壁面がシリンダ内に開口する角度を、その一側から他側に向かって連続的に変化させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
かかるクランク室圧縮掃気式２サイクルエンジンは、燃焼ガスとともに吹き抜ける混合気の量を減らし、過大なＴＨＣ（全炭化水素）の排出をなくし、燃料の浪費を抑制することが要求される。
【０００５】
しかしながら、実公平１−４４７４０号にて提案されているクランク室圧縮掃気式２サイクルエンジンにあっては、シリンダ内に開口する掃気通路上端の上壁面の角度つまり吹上げ角を掃気ポートの一側から他側に向かって連続的に変化させているが、これの第３図に示されるように、該吹上げ角θは、第３図(ａ)に示す排気ポート寄りの部位(θａ)の方が、同図(ｃ)に示す吸気ポート寄りの部位(θｃ)よりも大きく形成されている。
【０００６】
従ってかかる従来技術にあっては、排気ポート寄りの部位の吹上げ角θを最大としているため、掃気通路の排気ポート寄りの部位から燃焼室内に吹き出された混合気は、燃焼室の上方に上がった後、排気ポートに向かって流れる燃焼ガスの流れに巻き込まれ易くなる。このため、該排気ポート寄りの部位から供給された混合気が燃焼ガス即ち排気ガスとともに排気ポートに吹き抜け易くなり、前記ＴＨＣ（全炭化水素）の排出量が多くなり、燃料の浪費が増大するとともに、掃気効率が低下して、燃焼室内に充填される混合気濃度が低くなり、エンジンの出力低下をもたらす。
【０００７】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、クランク室掃気圧縮式２サイクルエンジン、特に、混合気の排気ポートへの吹き抜けを回避して、ＴＨＣ（全炭化水素）の排出量を低減するとともに、掃気効率を上昇させて燃焼室内に充填される混合気濃度を高め、燃焼を改善してエンジン出力を上昇せしめることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するため、請求項１記載の発明として、シリンダ側部に設けられて該シリンダ内に開口する排気ポートと、シリンダ側部に前記排気ポートと周方向にずらして設けられ該シリンダ内に開口する掃気ポートと、ピストンの往復動により開口されてクランク室内に混合気を供給する吸気ポートと、前記クランク室と掃気ポートとを接続する掃気通路とを備え、前記掃気通路より掃気用空気を用いて先行掃気を行なうようにした空気先導式層状掃気２サイクルエンジンにおいて、
前記掃気通路は、前記掃気ポートに連なる上壁面とシリンダ中心に直角方向線とがなす吹上げ角(α)がシリンダの周方向において異なるように構成され、前記排気ポート寄りの部位における前記吹上げ角をα１、前記吸気ポート寄りの部位における前記吹上げ角をα２とすると、α１＜α２に構成するとともに、前記掃気通路の上壁面は、吸気ポート寄りの部位の吹上げ角(α２)から排気ポート寄りの部位の吹上げ角 (α１)に、１段または複数段の段差を有して変化するように形成したシリンダを備え、該シリンダは該段差部を境にして前記のような吹上げ角の異なる２つの型を組み合わされて鋳造されたシリンダであることを特徴とする空気先導式層状掃気２サイクルエンジンの掃気通路構造を提案する。
【０００９】
【００１０】
【００１１】
かかる発明によれば、ピストンの往復動により排気ポートが開かれ、次いで前記排気ポートと周方向にずらして設けられた掃気ポートが開かれると、クランク室から掃気通路に送られた混合気は該掃気ポートから燃焼室内に流入する。
【００１２】
この際において、前記掃気通路は、掃気ポートに連なる上壁面の吸気ポート寄りの部位における吹上げ角が排気ポート寄りの部位における吹上げ角よりも大きく構成されているので、排気ポート寄りの部位から流入した混合気はピストン頂面に沿って拡散せずに流れるため流速が速く、燃焼ガスとの混合が回避され、排気ポートへの吹き抜けが低減される。また、前記吸気ポート寄りの部位から、前記排気ポート寄りの部位よりも低い流速で流入した混合気は、燃焼室上部の点火プラグ周辺に送られることとなって効率良く着火燃焼に供される。
【００１３】
従ってかかる発明によれば、混合気の排気ポートへの吹き抜けが回避され、掃気効率が上昇せしめられて燃焼室内に充填される混合気濃度が高められる。これにより、燃焼が改善されてエンジン出力を上昇せしめることができる。また前記混合気吹き抜けの回避により、ＴＨＣ（全炭化水素）の排出量が低減される。
【００１４】
また、本発明によれば、前記掃気通路の上壁面を、吸気ポート寄りの部位の大きな吹上げ角(α２)から排気ポート寄りの部位の小さな吹上げ角(α１)に、段差を付けて変化するように形成したので、シリンダ鋳造の際には該段差部を境にして前記のような吹上げ角の異なる２つの型を組み合わせれば良く、型抜きが容易となって、シリンダの製造工数が低減される。
また、吹上げ角の異なる２つの型を組み合わせて掃気通路を構成するので、吹上げ角の管理を正確にかつ容易になすことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載される構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００１６】
図１は本発明の実施形態の参考例に係る層状掃気２サイクルエンジンのシリンダを示すシリンダ中心線に沿う断面図、図２は本発明の実施例を示す図１対応図である。図３は前記シリンダの掃気通路の断面図で、(Ａ)は図１及び図２のＡ−Ａ線断面図、(Ｂ)はＢ−Ｂ線断面図である。図４は前記第２実施例における掃気ポート部の斜視図、図５は本発明が適用される層状掃気２サイクルエンジンのシリンダ中心線に沿う断面図である。
【００１７】
本発明が適用される層状掃気２サイクルエンジンを示す図５において、２はシリンダ、４２はシリンダ内面、４はピストン、６はクランク軸、６ａは該クランク軸６を構成するクランクウェブ、５はクランクケース、３はピストン４とクランク軸６とを連結するコネクティングロッド、７はシリンダヘッド、８は点火プラグ、１１はエアクリーナ、１２は気化器である。
また、２５は燃焼室、５ａはクランクケース５の内部に形成されたクランク室、１５ｂ、１５は前記気化器１２とクランク室５ａとを接続する混合気通路である。１３はシリンダ２の側部に開口した排気ポートで、排気通路４１を経て排気管に接続される。
【００１８】
９はシリンダ２の排気ポート１３の周方向左右に該排気ポート１３とほぼ直角方向の部位に２個対向するように設けられた掃気ポートである。対をなす該掃気ポート９の夫々は、シリンダ２に斜め方向に設けられた対をなす掃気分岐通路１０９ｅ、クランクケース５の両側面の壁内に弧状に形成された対をなす掃気通路１０９ｄ及び対をなす掃気通路開口部１０９ｂ、１０９ｂを介して前記クランク室５ａと連通されている。
【００１９】
１０はシリンダ２の側部の内部に設けられた空気供給室で、上流側がインシュレータ３０内の空気通路１０ｂに接続され、下流側が対をなす空気分岐通路１０ａに接続されている。該空気分岐通路１０ａは、対をなす掃気分岐通路１０９ｅに連通している。
また、該空気供給室１０には、左右の空気分岐通路１０ａ、１０ａへの開口部に、空気分岐通路１０ａ、１０ａ側に向かう流れのみを許容する逆止弁１６が設けられている。
【００２０】
前記インシュレータ３０は、エンジン本体側と吸気系とを熱的に遮断するもので、シリンダ２の側面にボルト締めされている。該インシュレータ３０内部の上側には前記空気通路１０ｂ、下側には混合気通路１５ｂが形成されている。
該混合気通路１５ｂの上流側は、気化器１２内の混合気流量制御用の絞り弁１４に連通され、下流側は吸気ポート１５ａを介してシリンダ内（燃焼室２５）と連通されている。
１１０はエアクリーナ１１とインシュレータ３０を接続する気化器１２と一体の空気通路管で、該空気通路管１１０には空気通路面積を変化させる空気制御弁２０が設けられており、該空気制御弁２０は気化器１２の絞り弁１４と連動するようになっている。
【００２１】
本発明は、以上に示された層状掃気２サイクルエンジンの掃気通路構造の改良に関するものである。
即ち本発明の実施例を示す図２及び図３において、２はシリンダ、２５は該シリンダ内に形成された燃焼室、４３は前記点火プラグ８用の点火プラグ穴、１５は混合気通路、１５ａは該混合気通路１５の燃焼室２５への開口部である吸気ポート、１３は排気ポート、４１は該排気ポート１３に連通される排気通路である。４２はシリンダ内面を示す。
【００２２】
９は掃気ポートで、前記掃気通路１０９ｄの燃焼室２５への開口部を構成している。該掃気ポート９及び掃気通路１０９ｄは、図５と同様に対をなして２個設けられている。
前記掃気ポート９に連なる前記掃気通路１０９ｄは、図３示すように、前記掃気ポート９に連なる上壁面９ａ、９ｂと、シリンダ中心５０に直角方向線即ち水平方向線４５とがなす吹上げ角(α)がシリンダの周方向において異なるように構成されている。
【００２３】
図２に示される実施例においては、前記掃気通路１０９ｄは、図３に示されるように、前記排気ポート１３寄りの部位における前記上壁面９ｂの吹上げ角をα１(図３のＢ)、前記吸気ポート１５ａ寄りの部位における前記上壁面９ａの吹上げ角をα２(図３のＡ)とすると、α１＜α２に構成され、かつ該吹上げ角(α)は、吸気ポート１５ａ寄りの部位(α２)から排気ポート１３寄りの部位(α１)に向けて連続的に小さくなるように構成されている。
【００２４】
また、図２、４及び３に示される実施例においては、前記掃気通路１０９ｄは、その上壁面９ａ、９ｂが、吸気ポート１５ａ寄りの部位の所定長さａの範囲における吹上げ角α２から、排気ポート１３寄りの部位の所定長さｂの範囲の吹上げ角α１に、段差部４４を付けて変化するように形成されている。
この場合、前記所定長さａの範囲内では一定の吹上げ角α２、また所定長さｂの範囲では一定の吹上げ角α１に夫々構成する。また、前記段差部４４を２個以上設けて、吹上げ角を３段階以上変化させてもよい。
【００２５】
かかる構成からなる層状掃気２サイクルエンジンの運転時において、燃焼室２５内の燃焼圧力によりピストン４が下降し、排気ポート１３が開くと、該燃焼室２５内の燃焼ガス（排気ガス）は排気ポート１３及び排気通路４１を通って排気管へ排出され、マフラ（図示省略）を通って外気中へ放出される。
ピストン４がさらに下降すると、左右の掃気ポート９、９が開口し、掃気分岐通路１０９ｅに溜められていた空気が、燃焼室２５内に流入して燃焼ガスを排気ポート１３側へ押し出す。
【００２６】
次いで、クランク室５ａ内に溜められていた混合気がそれぞれ対をなす掃気通路開口部１０９ｂ及び１０９ｂ、掃気通路１０９ｄ及び１０９ｄ、掃気分岐通路１０９ｅ及び１０９ｅを経て、掃気ポート９、９から燃焼室２５内に流入する。
ピストン４が下降して下死点にある状態では、排気ポート１３、２つの掃気ポート９、９は開口していて、燃焼室２５内への空気及び混合気の供給は終了、あるいは終了しようとしている。そして、ピストン４が下死点から上昇すると、該ピストン４によって掃気ポート９、９が閉じられクランク室５ａ内が密閉空間となり、膨張即ち圧力の低下が始まる。
【００２７】
ピストン４がさらに上昇すると、排気ポート１３が閉じられ、燃焼室２５内の混合ガスの圧縮が始まる一方、ピストン４の上昇によるクランク室５ａの容積増大により該クランク室５ａ内の圧力はさらに低下する。ピストン４がさらに上昇するとシリンダ２側面に形成された吸気ポート１５ａが開口し、気化器１２で生成され、絞り弁１４で流量制御された混合気が混合気通路１５を経てクランク室５ａ内に供給される。
【００２８】
前記クランク室５ａ内の圧力の低下は、掃気通路開口部１０９ｂ、１０９ｂ、掃気通路１０９ｄ、１０９ｄ、及び掃気分岐通路１０９ｅ、１０９ｅを経て左右の空気分岐通路１０ａ、１０ａにも伝わるので、逆止弁１６が開弁し、該逆止弁１６を経て空気供給室１０内に供給された空気が掃気通路１０９ｄ、１０９ｄに充填される。
【００２９】
ピストン４が圧縮上死点近傍に達すると、点火プラグ８によって燃焼室２５内に火花放電され、圧縮された混合気に着火、燃焼が行なわれる。この燃焼により、発生する圧力でピストン４が押し下げられ、クランク軸６に回転トルクが生じる。
ピストン４が下降して排気ポート１３が開口すると、燃焼室２５内の燃焼ガスは排気ポート１３から排気管に流れ、次いでマフラ（図示省略）を経て外部に排出される。
【００３０】
前記掃気作用時において、前記掃気通路１０９ｄは、掃気ポート９に連なる上壁面９ａ、９ｂの吸気ポート１５ａ寄りの部位における吹上げ角α２が排気ポート１３寄りの部位における吹上げ角α１よりも大きく構成されているので、該排気ポート１３寄りの部位から流入した混合気はピストンの頂面に沿って拡散せずに流れるため流速が速く、これにより燃焼ガスとの混合が回避され、排気ポート１３への混合気の吹き抜けが低減される。
【００３１】
また、前記掃気通路１０９ｄの、前記吸気ポート１５ａ寄りの部位から、前記排気ポート１３寄りの部位よりも低い流速で流入した混合気は、燃焼室２５上部の点火プラグ８周辺に送られることとなって、効率良く着火燃焼に供される。
【００３２】
従って、かかる実施例によれば、燃焼室２５内に供給された混合気の排気ポート１３への吹き抜けが回避され、掃気効率が上昇せしめられて燃焼室２５内に充填される混合気濃度が高められる。
【００３３】
また、前記実施例のように構成すれば、前記掃気通路１０９ｄの上壁面９ａ、９ｂを、吸気ポート１５ａ寄りの部位の大きな吹上げ角(α２)から排気ポート１３寄りの部位の小さな吹上げ角(α１)に、段差部４４を付けて変化するように形成したので、シリンダ２鋳造の際には該段差部４４を境にして前記のような吹上げ角αの異なる２つの型を組み合わせれば良く、型抜きが容易となる。
また、吹上げ角の異なる２つの型を組み合わせて掃気通路１０９ｄを構成するので、吹上げ角の管理を正確にかつ容易になすことができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上記載のごとく本発明によれば、掃気通路を、掃気ポートに連なる上壁面の吸気ポート寄りの部位における吹上げ角が排気ポート寄りの部位における吹上げ角よりも大きく構成しているので、排気ポート寄りの部位から流入した混合気はピストンの頂面に沿って拡散せずに流れるため流速が速く、これにより燃焼ガスとの混合が回避され、排気ポートへの吹き抜けが低減される。また、前記吸気ポート寄りの部位から低い流速で流入した混合気は点火プラグ周辺に送られることとなって効率良く着火燃焼に供されることとなり、これにより、掃気効率が上昇せしめられて燃焼室内に充填される混合気濃度が高められ、燃焼が改善されてエンジン出力を上昇せしめることができる。また前記混合気吹き抜けの回避により、ＴＨＣ（全炭化水素）の排出量を低減できる。
【００３５】
また、本発明によれば、前記掃気通路の上壁面を、吸気ポート寄りの部位の大きな吹上げ角から排気ポート寄りの部位の小さな吹上げ角に、段差を付けて変化するように形成したので、シリンダ鋳造の際には該段差部を境にして前記のような吹上げ角の異なる２つの型を組み合わせれば良く、型抜きが容易となって、シリンダの製造工数が低減される。
また、吹上げ角の異なる２つの型を組み合わせて掃気通路を構成するので、吹上げ角の管理を正確にかつ容易になすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は本発明の参考例に係る層状掃気２サイクルエンジンのシリンダを示すシリンダ中心線に沿う断面図である。
【図２】  本発明の実施例を示す図１対応図である。
【図３】  前記シリンダの掃気通路の断面図で、(Ａ)は図１及び図２のＡ−Ａ線断面図、(Ｂ)はＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】  前記実施例における掃気ポート部の斜視図である。
【図５】  本発明が適用される層状掃気２サイクルエンジンのシリンダ中心線に沿う断面図である。
【符号の説明】
２        シリンダ
３        コネクティングロッド
４        ピストン
５        クランクケース
５ａ      クランク室
６        クランク軸
６ａ      クランクウェブ
７        シリンダヘッド
８        点火プラグ
９        掃気ポート
９ａ     上壁面
１０      空気供給室
１０ａ    空気分岐通路
１０ｅ    気体通路
１１      エアクリーナ
１２      気化器
１３      排気ポート
１４      絞り弁
１５、１５ｂ  混合気通路
１５ａ    吸気ポート
１６      逆止弁
２０      空気制御弁
２５      燃焼室
３０      インシュレータ
４１      排気通路
４２      シリンダ内面
４５      水平方向線
５０      シリンダ中心
６０      クランク軸心
１０９ｂ
掃気通路開口部
１０９ｄ
掃気通路
１０９ｅ
掃気分岐通路
【図１】
0004160708.tif 000002
【図２】
0004160708.tif 000003
【図３】
0004160708.tif 000004
【図４】
0004160708.tif 000005
【図５】
0004160708.tif 000006