(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンの往復動で開閉する排気ポートの排気タイミングを可変する制御弁体と、
この制御弁体の軸部側に連設されエンジンの作動圧によって該制御弁体の駆動制御を行う駆動部とを備えた２サイクルエンジンの排気制御装置において、
上記駆動部は、上記制御弁体の軸部が摺動自在に貫設されたアンダーケースと、
凹部を有する下面の周部が上記アンダーケースの上面周部に固着されて内部に大気室を形成するアッパーケースと、
上記大気室の内部で、一端側が上記軸部の先端側に装着されるとともに他端側が上記アンダーケースと上記アッパーケースとの固着部分に装着されて該大気室を区画し、エンジンからの作動圧が導入される圧力室を形成するダイヤフラムと、を備え、
上記ダイヤフラムをエンジンからの作動圧により膨張された際に上記アッパーケースの凹部に沿う形状に形成したことを特徴とする２サイクルエンジンの排気制御装置。
【請求項２】
上記駆動部は、上記軸部の先端にワッシャを介して螺合される螺合部材を備え、
上記ダイヤフラムの一端側が上記ワッシャと上記螺合部材とに挟持されたことを特徴とする請求項１に記載の２サイクルエンジンの排気制御装置。
【請求項３】
上記ダイヤフラムの他端側が上記アンダーケースの上面周部と上記アッパーケースの下面周部とに挟持されたことを特徴とする請求項１に記載の２サイクルエンジンの排気制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、排気ポートの排気タイミングを制御弁体によって可変する２サイクルエンジンの排気制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、２サイクルエンジンではピストンの往復運動によって排気ポートが開閉されるため、固定位置にある排気ポートの排気タイミングは、クランク角に対して常に一定である。
【０００３】
従って、高速回転時に高出力が得られるように排気ポートの開閉タイミングを設定すると、低速回転では排気ポートの開閉時間が相対的に長くなり、吹抜けが生じる。また、逆に、排気ポートの開閉タイミングを低速回転で滑らかな運転性能を得られるように設定すると、高速運転での排気効率が低下して出力不足が生じる。
【０００４】
このため、最近では、排気タイミングを積極的に制御することで、全運転領域で安定した出力を得られるようにした排気制御装置の技術が種々提案されている。
【０００５】
この種の排気制御装置には、排気ポートのシリンダヘッド側上壁部でシリンダ内壁面に進退移動自在な制御弁体を備え、この制御弁体を進退移動自在に支持する軸部側に大気室を設け、この大気室内にダイヤフラム等から構成され排気圧等のエンジンの作動圧を導入自在な圧力室を設け、この圧力室内へ導入される作動圧によって上記制御弁体の進退移動を制御して排気制御を行うものがある。
【０００６】
ところで、上記圧力室は、一般に、大気室内の固定部材と制御弁体の軸部との間にダイヤフラムを介装し、ダイヤフラムの装着部をスプリングリング等で押圧してシールすることによって構成されている。このような構成により、上記制御弁体に圧力室を、簡単な構造で、容易に組付けることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のように構成された圧力室は、低圧では問題ないが、エンジンが高速回転となり導入される作動圧が高圧のものとなると、シール部分からのガス漏れやタール漏れが発生したり、ダイヤフラム自体の過剰な膨張によりシール部分が外れてしまう等の虞がある。
【０００８】
一方、これに対処し、上記圧力室へ導入される作動圧を制限すると、エンジンが低速回転となり低圧となった際等に、エンジン回転に対する制御弁体の応答性が低下する虞がある。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、圧力室に導入されるエンジンの作動圧に応じて動作する２サイクルエンジンの排気制御装置において、簡単な構造で、高圧の作動圧にも対応可能な２サイクルエンジンの排気制御装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、第１の発明による２サイクルエンジンの排気制御装置は、ピストンの往復動で開閉する排気ポートの排気タイミングを可変する制御弁体と、この制御弁体の軸部側に連設されエンジンの作動圧によって該制御弁体の駆動制御を行う駆動部とを備えた２サイクルエンジンの排気制御装置において、上記駆動部は、上記制御弁体の軸部が摺動自在に貫設されたアンダーケースと、凹部を有する下面の周部が上記アンダーケースの上面周部に固着されて内部に大気室を形成するアッパーケースと、上記大気室の内部で一端側が上記軸部の先端側に装着されるとともに他端側が上記アンダーケースと上記アッパーケースとの固着部分に装着されて該大気室を区画しエンジンからの作動圧が導入される圧力室を形成するダイヤフラムと、を備え、上記ダイヤフラムをエンジンからの作動圧により膨張された際に上記アッパーケースの凹部に沿う形状に形成したことを特徴とする。
【００１１】
また、第２の発明による２サイクルエンジンの排気制御装置は、上記第１の発明において、上記駆動部は、上記軸部の先端にワッシャを介して螺合される螺合部材を備え、上記ダイヤフラムの一端側が上記ワッシャと上記螺合部材とに挟持されたことを特徴とする。
【００１２】
また、第３の発明による２サイクルエンジンの排気制御装置は、上記第１の発明において、上記ダイヤフラムの他端側が上記アンダーケースの上面周部と上記アッパーケースの下面周部とに挟持されたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１〜図４は本発明の実施の一形態に係わり、図１はエンジンの高速回転時における排気制御装置の状態を示す説明図、図２はエンジンの低速回転時における排気制御装置の状態を示す説明図、図３は図１のＩ−Ｉ断面図、図４は排気制御装置の上面図である。
【００１４】
図１，図２において、符号１はエンジンのシリンダブロックであり、このシリンダブロック１のシリンダ内壁面１ａにピストン２の往復運動によって開閉される排気ポート４が開口されている。
【００１５】
上記排気ポート４のシリンダヘッド側上壁部には、シリンダ内壁面１ａ方向に近接離間して排気タイミングを制御するための制御弁体６を収納する弁体収納部５が形成され、この弁体収納部５下部に、弁体収納部５内部に開口する排気共鳴室７が形成されている。
【００１６】
本形態では、制御弁体６をシリンダ内壁面１ａ方向に進退動作させて排気タイミングを可変する。このため、制御弁体６は、図３に示すように、先端がシリンダ内壁面１ａとほぼ同じ曲率で湾曲形成されて排気タイミング制御面を形成する板状の弁体部６ａと、この弁体部６ａの動きを案内するガイド軸６ｂと、このガイド軸６ｂより小径に形成されて端部に雄ネジが螺設された小径部６ｃと、を備えて構成されている。
【００１７】
また、この板状の弁体部６ａに対応して、弁体収納部５の排気ポート４側形状は板状の弁体部６ａを摺動自在に収納する形状となっており、弁体収納部５内部で排気共鳴室７に対峙する弁体部６ａの面には、進退動作に伴って排気共鳴室７を排気ポート４に連通させるための凹部６ｄが設けられている。
【００１８】
上記制御弁体６は、弁体収納部５上部でシリンダブロック１外部に設けられた駆動部８によって進退動作させられる。この駆動部８は、シリンダブロック１側に取り付けられたアンダーケース９と、このアンダーケース９の上面９ａに冠着されて内部に大気室１１を形成するアッパーケース１０と、この大気室１１の内部を区画して燃焼圧が導入される圧力室１３を形成するダイヤフラム１２と、を有して構成されている。
【００１９】
上記アンダーケース９の中央には、弁体収納部５と連通されたガイド孔９ｂが設けられている。このガイド孔９ｂには、上記制御弁体６のガイド軸６ｂが摺動自在に挿通され、小径部６ｃの先端側がアンダーケース９の上面９ａから露呈されいる。
【００２０】
また、上記小径部６ｃ先端の雄ネジには、ワッシャ１４を介して、螺合部材としてのスプリング受１５が螺合されている。
【００２１】
上記アッパーケース１０底部には上方になだらかに湾曲した湾曲部を有する凹部１０ａが形成され、この凹部１０ａ下方の開放端の周部にはアンダーケース９の上面９ａ周部に対応するフランジ１０ｂが設けられている。
【００２２】
このアッパーケース１０は、フランジ１０ｂがアンダーケース９の上面９ａに当接され、ボルト締結（図４参照）されることによって固定され、これらアンダーケース９の上面９ａとアッパーケース１０の凹部１０ａとによって内部に大気室１１が形成される。
【００２３】
また、上記アッパーケース１０の上面には、中央にネジ孔１０ｃが設けられ、さらに、このネジ孔１０ｃの周囲に外部と連通され大気室１１内の気圧を大気圧に維持するための空気孔１０ｄが所定間隔毎に設けられている。
【００２４】
上記ダイヤフラム１２は、上記アッパーケース１０の凹部１０ａに設けられた湾曲部に沿って上方になだらかに湾曲された丸形の部材に形成されている。このダイヤフラム１２の頂部には開口部が設けられ、この開口部の内周にビード部１２ａが周設されている。また、上記ダイヤフラム１２の裾部の外周にはビード部１２ｂが周設されている。
【００２５】
そして、上記ビード部１２ａがワッシャ１４とスプリング受１５とで挟持され、上記ビード部１２ｂがアンダーケース９の上面９ａとアッパーケース１０のフランジ１０ｂとで挟持されることによって、大気室１１の内部はダイヤフラム１２によって区画され、ダイヤフラム１２とアンダーケース９の上面９ａとで囲まれた部分が圧力室１３として形成される。
【００２６】
ここで、上記ダイヤフラム１２の取付部について詳しく説明すると、ワッシャ１４の上面には、このワッシャ１４の内周に沿って第１の段部１４ａが周設され、さらに、この第１の段部１４ａの外周には、第２の段部１４ｂが周設されている。
【００２７】
また、上記スプリング受１５の底面には、上記第２の段部１４ｂに対応する位置に溝部１５ａが周設され、さらに、この溝部１５ａの内周に沿って、先端部が上記第２の段部１４ａに嵌合された凸部１５ｂが周設されている。
【００２８】
そして、上記ダイヤフラム１２のビード部１２ａは、第２の段部１４ｂと、溝部１５ａと、凸部１５ｂとに当接された３点シールによって保持されている。
【００２９】
一方、上記アンダーケース９の上面９ａの外周寄りには、溝部９ｃが周設されている。
【００３０】
また、上記アッパーケース１０のフランジ１０ｂには、上記溝部９ｃと対応する溝部１０ｅが周設されている。
【００３１】
そして、上記ダイヤフラム１２のビード部１２ｂは、溝部９ｃと、溝部１０ｅとに当接された２点シールによって保持されている。
【００３２】
このように構成された駆動部８の圧力室１３はエンジンの燃焼圧によって拡張，収縮動作されるもので、図１及び図３に破線で示すように、シリンダブロック１には、シリンダ内と圧力室１３とを連通し、シリンダ内から圧力室１３に燃焼圧を導入するための圧力孔１ｂが穿設されている。
【００３３】
また、上記アッパーケース１０の上面中央に設けられたネジ孔１０ｃには、調整ネジ１６が螺合され、この調整ネジ１６とスプリング受１５との間に、制御弁体６をシリンダ方向に付勢するスプリング１７が介装されている。
【００３４】
この調整ネジ１６の頂部外周には、アッパーケース１０の上面及び側面上方の形状に沿って屈曲形成され、該調整ネジ１６がネジ孔１０ｃに螺合された際に、アッパーケース１０の上面及び側面上方を所定の間隙を有して被覆する傘部１６ａが設けられている。
【００３５】
そして、上記傘部１６ａによってアッパーケース１０の上部には迷路状の空気通路１８が形成され、上記空気孔１０ｄは、この空気通路１８を介して外部と連通されている。
【００３６】
次に、上述の構成によるエンジンの排気タイミング制御について説明する。  エンジン低中回転域で、シリンダ内から圧力孔１ｂを通して駆動部８の圧力室１２に導入される燃焼圧がスプリング１７の付勢力よりも小さい領域では、図２に示すように、制御弁体６の弁体部６ａが排気ポート４内に斜め上方から突出され、排気ポート４の上部を狭めて有効開口面積を小さくする低速タイミングでの制御となる。
【００３７】
この低速タイミング制御では、弁体部６ａの排気ポート４内への突出量が大きくなる程、排気ポート４上部（シリンダヘッド側）の有効開口位置が下側（クランクケース側）に移動するため、排気ポート４の開弁するタイミングが遅くなり、且つ開弁するタイミングが早くなる。すなわち、エンジン回転数が低いときにはピストン２の往復周期が長いため、それに応じて排気ポート４の開くタイミングを遅らせ、排気ポート４からの吹き抜けを防止する。
【００３８】
さらに、エンジン回転数が上昇し、燃焼圧が上昇すると、制御弁体６の弁体部６ａが後退して弁体収納部５に徐々に没入し、その結果、ピストン２の往復周期が短くなるに従って排気ポート４の開くタイミングが次第に早くなる。やがて、高速回転に達し、駆動部８の圧力室１３に導入される燃焼圧がスプリング１７の付勢力よりも大きくなると、制御弁体６の弁体部６ａが、図１に示すように、排気ポート４の上壁まで後退する。これにより、排気ポート４が全開状態になり、排気効率が向上する。
【００３９】
上記構成による２サイクルエンジンの排気制御装置は、圧力室１３に導入される作動圧をエンジンの燃焼圧に設定することにより、高圧の作動圧を得ることができる。従って、制御弁体６をエンジンの低中回転域（低中スロットル開度）でも確実に作動させることができる。
【００４０】
また、制御弁体６は、燃焼圧によって強力に作動されるので、該制御弁体６の摺動部にカーボン等が膠着された場合にも確実に作動させることができる。
【００４１】
ここで、排気ポート４が全開状態のとき、図１，図３に示すように、ダイヤフラム１２は、アッパーケース１０に形成された凹部１０ａの湾曲部に沿って当接される。このため、エンジンが高速回転となり燃焼圧が必要以上に高圧なものとなってもダイヤフラム１２の過剰な膨張を制限することができ、該ダイヤフラム１２のシール部分が外れたり、破損したりすることを防止できる。
【００４２】
また、ダイヤフラム１２の頂部開口部はワッシャ１４とスプリング受１５とでビード部１２ａを挟持した３点シール構造であり、また、ダイヤフラム１２の裾部はアンダーケース９とアッパーケース１０とでビード部１２ｂを挟持した２点シール構造であるので、ダイヤフラム１２の取付部のシール性を向上することができ、圧力室１３からのガス漏れやタール漏れ等を確実に防止することができる。
【００４３】
さらに、上記ダイヤフラム１２の取付をワッシャ１４とスプリング受１５，アンダーケース９とアッパーケース１０によって挟持する構造としたので、簡単な構造で容易に圧力室１３を構成することができる。
【００４４】
従って、上記圧力室１３を構成するダイヤフラム１２は、簡単な構造で、高圧に対応し、取付強度及びシール性を向上することができるので、エンジンから流入される燃焼圧を制限する必要がなく、エンジン回転に対する制御弁体６の高いレベルでの応答性を得ることができる。
【００４５】
また、調整ネジ１６の頂部外周に傘部１６ａを設け、この傘部１６ａとアッパーケース１０の上面及び側面上方との間隙によって迷路状の空気通路１８を形成し、この迷路状の空気通路１８を介して空気孔１０ｄを外部と連通させることにより、雨水や微細な雪等が空気孔１０ｄを介して大気室１１内に進入することを防止できる。
【００４６】
すなわち、空気孔１０ｄから大気室１１内への雨水や雪等の進入を防止することにより、大気室１１に排水用の孔を設けることなく低温時における大気室１１内の氷着を防止することができる。従って、構造上、大気室１１の下方に排水用の孔を設けることが困難な駆動部８においても、低温時に大気室１１内でダイヤフラム１２等が氷着されることに起因する駆動部８の作動不良を防止し、排気制御装置の良好な作動を維持することができる。
【００４７】
ここで、上記傘部１６ａは調整ネジ１６と一体に形成されたものなので、部品点数を増加させることなく、迷路状の空気通路１８による空気孔１０ｄの防水機構を構成することができる。
【００４８】
なお、上述の実施形態では、駆動部８がエンジンの燃焼圧によって動作する例を示したが、本発明はこれに限らず、駆動部８が例えばエンジンの排気圧によって動作するように構成してもよい。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、簡単な構造で、高圧の作動圧にも対応可能な２サイクルエンジンの排気制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジンの高速回転時における排気制御装置の状態を示す説明図
【図２】エンジンの低速回転時における排気制御装置の状態を示す説明図
【図３】図１のＩ−Ｉ断面図
【図４】排気制御装置の上面図
【符号の説明】
２      …    ピストン
４      …    排気ポート
６      …    制御弁体
６ｂ    …    ガイド軸（軸部）
６ｃ    …    小径部（軸部）
８      …    駆動部
９      …    アンダーケース
１０    …    アッパーケース
１０ａ  …    凹部
１０ｂ  …    フランジ（アッパーケースの下面周部）
１１    …    大気室
１２    …    ダイヤフラム
１３    …    圧力室
１４    …    ワッシャ
１５    …    螺合部材（スプリング受）
【図１】
0003769127.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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