(57)【要約】【課題】従来の層状掃気２サイクルエンジンは、リードバルブやピストンの溝を使用して空気導入をしていたため、吸入抵抗が大きく導入時間も短かった。すなわち、層状掃気のための空気導入が十分でなかった。【解決手段】掃気流路（５０）と掃気ポート（５１）の間に制御バルブシリンダ（５２）を設け、そこに挿入される制御バルブにより空気導入を制御する。そのため、吸入抵抗を減らし、導入時間も増やすことが可能となった。つまり、本発明により流入する空気量を増やし層状掃気の効果を高めることができる。【選択図】図１
2009115070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのシリンダ室（１０）に接続する、掃気ポート（５１）、および排気ポート（１３）と、クランク室（２０）に接続する混合気用吸気ポート（１２）と、シリンダ室（１０）とクランク室（２０）とを接続する掃気流路（５０）とを備える２サイクルエンジンにおいて、掃気流路（（５０）と掃気ポートの間に制御バルブシリンダ（５２）を備え、制御バルブシリンダ（５２）軸線の上方に空気用吸気流路（１１）が連結し吸入行程の際に、空気用吸気流路（１１）からに制御バルブシリンダ（５２）を通り掃気流路（５０）に空気を供給する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】
請求の範囲１記載の層状掃気２サイクルエンジンにおいて、制御バルブシリンダ（５２）に挿入された、制御バルブ（５３）により吸入行程の際に掃気流路（５０）への空気の供給の制御を行うことを特徴とする層状掃気２サイクルエンジン。
【請求項３】
請求の範囲１又は２記載の層状掃気２サイクルエンジンにおいて、制御バルブシリンダ（５２）に挿入された制御バルブ（５３）により掃気行程の際にピストン（３）の下降による掃気ポートのシリンダ室（１０）への開口とは異なる任意のタイミングで掃気流路（５０）の掃気ポート（５１）への接続を行うことを特徴とする層状掃気２サイクルエンジン。
【請求項４】
請求の範囲１又は２又は３記載の層状掃気２サイクルエンジンにおいて、制御バルブ（５３）は、クランクシャフト（４２）に設けられた、カム（６０）により動作させるよう構成された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、層状掃気２サイクルエンジンに関し、特には、混合気と掃気のための空気とを分けて吸気するよう構成した層状掃気２サイクルエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】  従来のこの種の層状掃気２サイクルエンジンは、シリンダ室（１０）とクランク室（２０）とを接続する掃気流路（８３）を有し、混合気を供給する混合気流路がクランク室（２０）に接続され、空気を供給する空気流路（８１）が設けられている。そして、シリンダ室（１０）には、掃気ポート（８２）が開口しているとともに、排気管の排気ポート（１３）が開口している。また、上記空気流路（８１）におけるエンジン側の端には、吸気行程の際に掃気流路（８３）側への空気の供給のためにリードバルブ（逆止弁）（８４）、又はピストンに溝（９１）を設けてある。
リードバルブによる層状掃気２サイクルエンジンを例にその動作について説明する。
まずピストン（３）が上昇することによって、クランク室２０内の圧力が低下し始めるとともに、シリンダ室（１０）の圧力が上昇し始め、また、ピストン（３）の上昇により掃気ポート（８２）及び排気ポート（１３）が順次閉じている。この際、圧力の低下したクランク室（２０）内には混合気が流入するとともに、空気流路（８１）からリードバルブ（８４）を押し開き、掃気流路（８３）を通って空気が流入している。そして、ピストン（３）が上死点付近に達すると、シリンダ室（１０）内の混合気に点火された後、ピストン（３）が下降することになる。ピストン（３）が下降することによって、クランク室（２０）内の圧力が上昇し始めるとともに、ピストン（３）の下降の途中で排気ポート（１３）及び掃気ポート（８２）が順次開き、まず排気ポート（１３）から燃焼ガスが排出される。
次に、掃気ポート（８２）が開くと、まず掃気流路（８３）内に溜まっていた空気がクランク室（２０）内の圧力によってシリンダ室（１０）内に噴出する。これにより、シリンダ室（１０）内に残っている燃焼ガスが追い出されることになる。次いでクランク室（２０）内の混合気が掃気流路（８３）を通ってシリンダ室（１０）内に充填される。そしてまた、ピストン（３）が下死点から上昇し始めると、クランク室（２０）内の圧力が低下し始め、前述したようなサイクルを再び繰り返すことになる。
上記のように構成された層状掃気２サイクルエンジンによれば、まず空気によってシリンダ室（１０）内を掃気することができるから、混合気の吹き抜けによって未燃焼ガスが排出されるのを防止することができ、排気ガスが綺麗になるという利点がある。
ピストンの溝を使用するタイプでは、リードバルブではなくピストンの溝（９１）を使用し、吸気行程の際に掃気ポート（９２）と空気流路（９３）をピストンの溝（９１）を介して連通させることで、クランク室の圧力の低下により空気を掃気流路（９４）に流入させるよう構成されている。
上記のような層状掃気２サイクルエンジンは排気ガスを綺麗にするために空気導入を行っているが、その効果は空気の導入量によって比例するので、より多くの空気を導入する必要がある。
しかしながら、リードバルブを使用する物においては、負圧によって動作させられるため吸入抵抗が大きいという問題があり、ピストンに溝を設けるタイプにおいてはピストンの大きさから連通させる溝の大きさに制限され吸入抵抗が大きいという問題とピストンの上下動に伴い連通させるという構成から連通時間が制限され通路が絞られることで、吸入時間が短かいという問題があった。
また、掃気行程においては、噴出する空気をできるだけ遅らせることにより混合気の吹き抜けを低減する効果があるが、シリンダ室に開口する掃気ポートのタイミングはピストンの上下動に伴い連通させるという構造上の問題からその開口タイミングは下死点を中心に対称の角度になってしまい、開口時間を減らさないで空気、混合気の噴出を遅らせるということが構造上できない。
【特許文献１】特許公開平７−１３９３５８
【特許文献２】国際公開番号（ＷＯ１９９８／０５７０５３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  本発明は、上記の問題点に着目してなされたものであり、混合気と、掃気のための空気とを分けて吸気するとともに、掃気流路内を空気で充満させて混合気の大気中への排出をなくし、かつ、空気の吸入抵抗を低減することができる。またカムにより任意のタイミングで制御バルブ（５３）を動かすことが可能となるため、吸入行程における空気の導入と、掃気行程における掃気のタイミングを最適に設定でき、層状掃気の効果を高めることが可能となる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  上記の目的を達成するために、本発明に係る層状掃気２サイクルエンジンは、掃気流路（５０）の制御バルブ軸線の上側に接続する空気用吸気流路（１１）を持ち、制御バルブシリンダ（５２）から繋がりシリンダ室に接続された掃気ポート（５１）、シリンダ室（１０）に接続された排気ポート（１３）と、クランク室（２０）に接続する混合気用吸気ポート（１２）と、シリンダ室（１０）とクランク室（２０）とを接続する掃気流路（５０）とを備え、掃気流路（５０）と掃気ポート（５１）の間の制御バルブシリンダ（５２）はシリンダ室（１０）軸線と平行に配置され、そのシリンダ内に配置された制御バルブ（５３）が配置されている。制御バルブ（５３）は、クランク両端に設置されたカム（６０）によりクランクの回転に伴い上下させられるよう構成されている。制御バルブ（５３）の形状は、吸気行程の際、下降し空気流路（１１）と掃気流路（５０）を連通させ、掃気行程時は上昇し、制御バルブ（５３）の上部の部分で空気流路（１１）を閉じ、切り欠き部（５４）にて掃気流路（５０）と掃気ポート（５１）のみを連通させるよう形成されている。かかる構成によれば、吸入行程の際に空気流路（１１）と掃気流路（５０）が連通しているからクランク室（２０）におけるピストン（３）上昇に伴う負圧により空気を流入させ掃気流路（５０）内を空気で充満させることができる。
したがって、掃気流路（５０）内の空気で掃気行程においては、まず空気によってシリンダ室（１０）の燃焼ガスを掃気することができ、混合気の大気中への流出を少なくできる。
また、制御バルブ（５３）はクランクシャフト（８）に設けられたカム（６０）により任意のクランク角度で駆動させることができるから、吸入行程ではクランク室（２０）の負圧の状況により空気流路（１１）と掃気流路（５０）を連通させる時間を調整できるため、掃気流路（５０）への空気の充満の割合を高めることができ、層状掃気の効果を高めることができる。
また、かかる構成によれば掃気行程においても、従来はピストン側壁のみで行っていた掃気ポート（５１）のシリンダ室（１０）への開口に伴う空気、混合気の噴出を、制御バルブ（５３）により任意に遅らせることが可能になるから、混合気の大気中への流出をさらに抑えることが可能となる。
【発明の効果】
【０００５】  本発明の層状掃気２サイクルエンジンによれば、空気の掃気流路への流入において、連通通路の拡大、連通時間の最適化により層状掃気に使用される空気の流入量の増加が可能となる。  また掃気時間の制御により、空気量の増大と合わせて混合気の吹き抜け量が従来の層状掃気２サイクルエンジンと比べて削減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】以下、この発明の実施の形態を図１〜図８を参照して説明する。
図１において、シリンダ（１）の下側にはクランクケース（２）が設けられている。シリンダ（１）には、ピストン（３）が摺動自在で、かつ、枢密に挿入されて設けられており、このピストン（３）はコネクティングロッド（４１）を介してクランクケース（２）内のクランク（４２）に連結されている。そして、シリンダ（１）内におけるピストン（３）の上側の容積が変化する空間部分がシリンダ室（１０）になっており、ピストン（３）の下側のシリンダ（１）及びクランクケース（２）によって囲まれた空間部分がクランク室（２０）になっている。シリンダ（１）及びクランクケース（２）には、図３に示すように、シリンダ室（１０）とクランク室（２０）とを接続する掃気流路（５０）が２つ設けられている。そして、シリンダ室（１０）には、掃気ポート（５１）として開口している。
掃気流路と掃気ポートの間の制御バルブシリンダはシリンダ室軸線と平行に配置されている。制御バルブ（５３）は、図１のように、制御バルブシリンダ（５２）に枢密に挿入される円筒形状となっており、図２のように掃気行程の際、掃気流路と掃気ポートを連通させるよう、軸の一部が、切り欠き部（５４）となっている。この切り欠き部（５４）は、図１のように制御バルブ（５３）のカムとの接触面の耐久性を高めるための制御バルブの回転を許容するように円周状に形成されるのが望ましい。ただしエンジンレイアウトの関係上、制御パルブを回転させず制御バルブ軸の片側のみ切り欠くように構成することもできる。また、制御バルブ（５３）は、図１の吸入行程の際、制御バルブシリンダ（５２）軸線方向に下降し、空気流路（と掃気流路を連通するような高さとなるよう上端の高さが設定してある。
本実施例の場合は制御バルブ（５３）上端にて空気流路と掃気流路の連通を行っているが、掃気行程用の切り欠き部と同様に空気流路の連通にあたっても同様な切り欠きにて構成しても良い。
制御バルブ（５３）は、図１のように、クランクシャフト（８）に設置されたカム（６０）の上方に設置され、カム（６０）によって制御バルブシリンダ（５２）内を上下するように構成されている。またその際に、制御バルブ（５３）がカム面に密着し運転されるよう、カム（６０）に押し付ける方向にスプリング（６１）が設置されている。
本実施例では、コイルスプリングを使用しているが、エンジンレイアウト上、ねじりバネを使用しても良い。
図３から図７は、本発明のエンジン行程ごとの、動作状況を示したものである。
図３は、ピストンの下降により掃気ポートがシリンダ面に開口したタイミングを表している。  従来技術ではこの時点で、空気がシリンダ室に噴出するが、実施例では制御バルブが閉じているため、この時点での噴出が抑えられている。
図４は、図３から進んでピストンが下死点に達したタイミングを示したものである。
実施例では、この時点から制御バルブによって掃気通路と掃気ポートが連通している。
図５は掃気行程がさらに進んで、ピストンにより掃気ポートが閉塞される寸前のタイミングを示している。  この時点では制御バルブによって掃気通路と掃気ポートが連通している。つまり、掃気行程の図３から図５をみれば従来技術では、掃気の噴出が下死点を中心に前後に同じ角度だけ行われていたものが、実施例では制御バルブによって下死点以降に遅らせることが可能となっているのがわかる。
図６から図８は吸気行程の様子を示したものである。
これによると、従来技術では吸気抵抗の大きいリードバルブや、連通する時間が制約されるピストンに溝を設けたものと異なり、カムにより任意に制御バルブの位置を決められるため、図６から図８の実施例では、従来より多くの時間と開口面積を確保できている。
これにより、多くの空気を掃気流路に流入させることができるから、層状掃気の効果を従来より高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に係わる実施形態の層状掃気２サイクルエンジンのピストン上死点位置における断面図である。
【図２】本発明に係わる実施形態の層状掃気２サイクルエンジンのピストン下死点位置における断面図である。
【図３】本発明に係わる実施形態の層状掃気２サイクルエンジンの掃気行程の初期の動作を示す説明図。
【図４】本発明に係わる実施形態の層状掃気２サイクルエンジンの掃気行程の下死点の動作を示す説明図。
【図５】本発明に係わる実施形態の層状掃気２サイクルエンジンの掃気行程の後期の動作を示す説明図。
【図６】本発明に係わる実施形態の層状掃気２サイクルエンジンの吸気行程の初期の動作を示す説明図。
【図７】本発明に係わる実施形態の層状掃気２サイクルエンジンの吸気行程の上死点の動作を示す説明図。
【図８】本発明に係わる実施形態の層状掃気２サイクルエンジンの吸気行程の後期の動作を示す説明図。
【図９】従来のリードバルブによる層状掃気２サイクルエンジンの一部断面による構造説明図。
【図１０】従来のピストンの溝を使用した層状掃気２サイクルエンジンの一部断面による構造説明図。
【符号の説明】
【０００８】１    シリンダ
２    クランクケース
３    ピストン
１０  シリンダ室
１１  空気流路
１２  吸気ポート
１３  排気ポート
２０  クランク室
４１  コンロッド
４２  クランクシャフト
５０  掃気流路
５１  掃気ポート
５２  制御バルブシリンダ
５３  制御バルブ
５４  切り欠き部
６０  カム
６１  スプリング
８１  空気流路
８２  掃気ポート
８３  掃気流路
８４  リードバルブ
９１  ピストンの溝
９２  掃気ポート
９３  空気流路
９４  掃気流路
【図１】
2009115070.tif 000003
【図２】
2009115070.tif 000004
【図３】
2009115070.tif 000005
【図４】
2009115070.tif 000006
【図５】
2009115070.tif 000007
【図６】
2009115070.tif 000008
【図７】
2009115070.tif 000009
【図８】
2009115070.tif 000010
【図９】
2009115070.tif 000011
【図１０】
2009115070.tif 000012