JP2001329844A - ２サイクルエンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シニューレ式２サイクルエンジン１０におい
て簡単な構造で層状掃気を行い排気中のＨＣ量を低減す
る。 【解決手段】 シリンダブロック１１の内周面１２に
は、吸気側掃気口１８、排気側掃気口１９、空気流入口
５０が形成される。排気側掃気口１９は、掃気行程にお
いて吸気側掃気口１８よりも遅れて燃焼室１４へ開口す
る。空気流入口５０は大気空間に連通する。ピストン３
３の外周面には、ピストン３３が上死点付にきたとき空
気流入口５０と吸気側掃気口１８を連通させる溝４０が
形成される。溝４０を通じて吸気側掃気口１８に導入さ
れた空気は、掃気行程時に排気側掃気口１９から流入す
る混合気に先んじて燃焼室１４に流入し、混合気の排気
口１６からの吹き抜けを減少させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば刈払機等
に装備される２サイクルエンジンに係り、詳しくは排気
中のＴＨＣ（Ｔｏｔａｌ Ｈｙｄｒｏ Ｃａｒｂｏｎ：
総炭化水素量）を低減する２サイクルエンジンに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】２サイクルエンジンでは、掃気行程時に
おいて、掃気口から燃焼室に導入された混合気が燃焼室
内に留まらずにそのまま排気口から流出してしまう吹き
抜けが起こり、この吹き抜けた混合気が、ＨＣ（炭化水
素）を含んだ未燃ガスとして大気中へ放出され、大気汚
染の原因となっている。

【０００３】実開平５７−５３０２６号公報の２サイク
ルエンジンは、混合気の導入されるクランク室に連通す
る通常の掃気口の他に、この通常の掃気口よりも早いタ
イミングで開口する副掃気口を備えている。副掃気口
は、クランク室とは連通せずに、この２サイクルエンジ
ンに装備された空気ポンプに接続されている。空気ポン
プは、空気制御弁及び閉止弁を介して大気中の空気を吸
入し、副掃気口へと空気を圧送する。

【０００４】掃気行程時においては、通常の掃気口に先
立って副掃気口が開口し、空気ポンプに圧送された空気
によって燃焼室の掃気が行われ、続いて、通常の掃気口
が開口して混合気による掃気が行われる。こうした層状
掃気を行うことによって、実開平５７−５３０２６号公
報の２サイクルエンジンでは、混合気の吹き抜けによる
排気中のＨＣ量が低減されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】実開平５７−５３０２
６号公報の２サイクルエンジンでは、層状掃気を行うた
めに、空気ポンプや燃焼室内の混合気が空気ポンプを介
して大気中へ逆流するのを防止する閉止弁を必要とし、
構造が複雑となる。

【０００６】この発明の目的は、簡単な構造で層状掃気
が行え排気中のＨＣ量を低減できる２サイクルエンジン
を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の２サイクルエ
ンジン（１０）によれば、シリンダ（１１）内を往復動
するピストン（３３）の往復方向両側に燃焼室（１４）
及び燃料含有ガス室（２８）がそれぞれ画設され、燃料
含有ガス室（２８）には燃料含有ガスを導入する吸気口
（１５）が、燃焼室（１４）には内部のガスを排出する
排気口（１６）がそれぞれ設けられ、シリンダ（１１）
の内周面（１２）には、燃料含有ガス室（２８）に連通
しつつピストン（３３）の往復動により燃焼室（１４）
への開閉を制御される第一の掃気口（１８）が形成され
るとともに、大気空間に連通する空気導入口（５０）が
形成され、第一の掃気口（１８）が燃焼室（１４）に対
して閉じられる位置にピストン（３３）があるときに空
気導入口（５０）及び第一の掃気口（１８）へ臨む連通
路（４０）がピストン（３３）及び／又はシリンダ（１
１）に形成されている。

【０００８】連通路（４０）は、ピストン（３３）のみ
に形成されていても良いし、ピストン（３３）及びシリ
ンダ（１１）の双方に形成されていても良い。また、連
通路（４０）は、空気導入口（５０）及び第一の掃気口
（１８）へ臨むことができるのであれば形状は問わず、
ピストン（３３）の外周面に形成される溝（４０）の
他、端部がピストン（３３）の外周面に開口する通孔等
でも良い。

【０００９】吸気行程においては、第一の掃気口（１
８）は燃焼室（１４）に対して閉じられ、燃焼室（１
４）及び燃料含有ガス室（２８）は容積をそれぞれ減少
及び増大される。燃料含有ガス室（２８）の容積増大に
より燃料含有ガス室（２８）及び第一の掃気口（１８）
は負圧となり、吸気口（１５）より燃料含有ガスが燃料
含有ガス室（２８）へ導入される。連通路（４０）が空
気導入口（５０）及び第一の掃気口（１８）へ臨む位置
にピストン（３３）が来ると、大気空間に存在する空気
が、燃料含有ガス室（２８）及び第一の掃気口（１８）
の負圧により、空気導入口（５０）から連通路（４０）
を通じて第一の掃気口（１８）へと吸引される。ピスト
ン（３３）がこの位置を過ぎると、連通路（４０）が空
気導入口（５０）及び第一の掃気口（１８）へ臨まなく
なり第一の掃気口（１８）への空気の吸引はされなくな
る。第一の掃気口（１８）が燃焼室（１４）に対して開
き、掃気行程に入ると、最初に第一の掃気口（１８）内
に滞留していた空気が燃焼室（１４）へと導入され、続
いて燃料含有ガス室（２８）内の燃料含有ガスが第一の
掃気口（１８）を通じて燃焼室（１４）へと導入され
る。燃料含有ガスに先んじて空気が燃焼室（１４）へ導
入されることによって、排気口（１６）から吹き抜ける
燃料含有ガスの量を少なくなる。このように、ピストン
（３３）の移動によって層状掃気を行うための空気の導
入が制御されることから、簡単な構造で２サイクルエン
ジン（１０）の排気中のＨＣ量を低減することができ
る。

【００１０】さらに、この発明の２サイクルエンジン
（１０）によれば、シリンダ（１１）の内周面（１２）
には、燃料含有ガス室（２８）に連通しつつピストン
（３３）の往復動により燃焼室（１４）への開閉を制御
され、掃気行程において第一の掃気口（１８）よりも遅
れて燃焼室（１４）に開口する第二の掃気口（１９）が
形成される。

【００１１】掃気行程において、最初に第一の掃気口
（１８）内に滞留していた空気が燃焼室（１４）へと導
入され、続いて第二の掃気口（１９）を通じて燃料含有
ガス室（２８）内の燃料含有ガスが燃焼室（１４）へと
導入される。第一の掃気口（１８）内に滞留していた空
気がなくなると、第一の掃気口（１８）を通じても燃料
含有ガス室（２８）内の燃料含有ガスが燃焼室（１４）
へと導入される。第二の掃気口を設けることにより、層
状掃気における、燃焼室（１４）への燃料含有ガスの導
入タイミングと導入量を適切なものに設定することがで
き、２サイクルエンジン（１０）の出力を向上させるこ
とができる。

【００１２】さらに、この発明の２サイクルエンジン
（１０）によれば、空気導入口（５０）及び吸気口（１
５）はシリンダ（１１）の内周面（１２）において隣り
合う位置に形成され、空気導入口（５０）及び吸気口
（１５）にはそれぞれ第一の流量制御弁（５４）及び第
二の流量制御弁（５６）が配設される。

【００１３】吸気口から燃料含有ガス室（２８）へ供給
される燃料含有ガス量は、第二の流量制御弁（５６）に
より制御され、供給される燃料含有ガス量の大小に応じ
て２サイクルエンジン（１０）の出力回転数は制御され
る。空気導入口（５０）から第一の掃気口（１８）に導
入される空気量は、第一の流量制御弁（５４）により制
御されるが、２サイクルエンジン（１０）の回転数に応
じて制御されることが望ましい。空気導入口（５０）及
び吸気口（１５）をシリンダ（１１）の内周面（１２）
において隣り合う位置に形成することにより、第一の流
量制御弁（５４）及び第二の流量制御弁（５６）を隣接
した位置に配置することができ、第一の流量制御弁（５
４）及び第二の流量制御弁（５６）の連動を容易に行う
ことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。図１はシニューレ式２サ
イクルエンジン１０においてピストン３３が上死点付近
の位置にあるときの状態を示す縦断面図である。図１で
は、ピストン３３はほぼ上死点にある。シニューレ方式
２サイクルエンジン１０は例えば刈払機に装備される。
シリンダブロック１１において、円筒状の内周面１２
は、シリンダブロック１１の中心線に沿ってシリンダブ
ロック１１内を延び、シリンダブロック１１の下端面に
開口している。頂部凹所１３は、内周面１２の頂部に形
成され、図示しない点火プラグ等の放電電極を配置され
る。ピストン３３の上面、内周面１２、及び、頂部凹所
１３は、燃焼室１４を画定する。排気口１６は、シリン
ダブロック１１の周壁を貫通し、シリンダブロック１１
の外部と内周面１２とを連通させている。空気導入口５
０及び吸気口１５は、排気口１６から内周面１２の周方
向へ１８０°離れた位置で、シリンダブロック１１の周
壁を貫通し、シリンダブロック１１の外部と内周面１２
とを連通させている。空気導入口５０は、内周面１２の
高さ方向へは、上端部が排気口１６の上端部より少し低
い位置に形成されており、吸気口１５は、内周面１２の
高さ方向へ空気導入口５０よりも低い位置に形成されて
いる。複数個の冷却フィン１７は、シリンダブロック１
１の外面の上半部においてシリンダブロック１１の放射
方向へ相互に平行に外方へ張出している。吸気側掃気口
１８及び排気側掃気口１９は、ピストン３３が下死点へ
近づくと、燃焼室１４へ開口する位置に形成される。ク
ランクケース２７は、その上面をシリンダブロック１１
の下面へ接合されている。ピストン３３の下面、内周面
１２、及び、クランクケース２７の内側壁は、クランク
室２８を画定する。クランク室２８は、吸気側掃気口１
８及び排気側掃気口１９へは常時、連通しているととも
に、ピストン３３が上死点の方へ接近すると、吸気口１
５へ連通する。クランク軸２９はクランクケース２７の
両端壁に回転自在に軸支され、ピストン３３は、内周面
１２内へ摺動自在に嵌挿され、往復動により燃焼室１４
及びクランク室２８の容積を増減する。コンロッド３５
は、小端部においてピストン３３へピストンピン３６に
より回転自在に結合し、大端部においてクランク軸２９
のクランクピン３７へ回転自在に結合している。

【００１５】吸気側掃気口１８及び排気側掃気口１９
は、内周面１２の高さ方向へは、上端部が排気口１６の
上端部よりも低い位置に形成され、また、吸気側掃気口
１８の上端部が排気側掃気口１９の上端部よりも高い位
置になるよう形成されている。

【００１６】溝４０は、ピストン３３の外周面における
下端部に形成され、周方向へは、空気導入口５０から吸
気側掃気口１８までの範囲に延びている。ピストン３３
が上死点に近い所定のクランク角範囲では、溝４０は、
両端をそれぞれ空気導入口５０及び吸気側掃気口１８へ
臨ませ、空気導入口５０及び吸気側掃気口１８を相互に
連通させる。

【００１７】キャブレタ５２は、空気導入口５０及び吸
気口１５の間隔にほぼ等しいピッチの通孔５８及び通孔
６０を備えている。キャブレタ５２は、通孔５８及び通
孔６０をそれぞれ空気導入口５０及び吸気口１５に合わ
せ、それぞれを連通させた状態でシリンダブロック１１
の側部に固定されている。通孔５８は大気空間に開放さ
れており、通孔６０へは気化された燃料と空気との混合
気が供給される。流量制御弁５４は、通孔５８に配設さ
れ通孔５８を通過する空気量を制御している。流量制御
弁５６は、通孔６０に配設され通孔６０を通過する混合
気量を制御している。流量制御弁５４は、流量制御弁５
６に固定又は連結され、流量制御弁５６の操作により通
孔５８を通過する混合気量を増大及び減少させたときに
それぞれ、通孔６０を通過する空気量を増大及び減少さ
せる。

【００１８】図２は、吸気側掃気口１８及び排気側掃気
口１９の位置におけるシリンダブロック１１の横断面と
溝４０の位置におけるピストン３３の横断面とを合わせ
て示す図である。排気口１６及び空気流入口５０は、内
周面１２の円形横断面の直径上においてそれそれ反対の
位置に開口中心を置いている。吸気口１５の開口中心
は、内周面１２の円形横断面上では空気流入口５０の開
口中心上に位置している。内周面１２の円形横断面にお
いて、排気口１６及び空気流入口５０の各開口中心を結
ぶ線を、横断面におけるシリンダブロック１１の中心線
と定義する。吸気側掃気口１８及び排気側掃気口１９
は、共に横断面におけるシリンダブロック１１の中心線
を挟んで対称な位置に対で形成されている。吸気側掃気
口１８及び排気側掃気口１９は、内周面１２の周方向へ
は排気側掃気口１９が吸気側掃気口１８よりも排気口１
６に近い側に配置されている。吸気側掃気口１８及び排
気側掃気口１９共に横断面上において排気口１６から遠
ざかる側に向けられている。

【００１９】シニューレ式２サイクルエンジン１０の作
用について説明する。以下、シニューレ式２サイクルエ
ンジン１０の運転の位相はクランク軸２９の回転角、す
なわちクランク角に換算して説明する。

【００２０】ピストン３３がその下死点から上死点の方
へ移動する行程では、燃焼室１４の容積が減少し、クラ
ンク室２８の容積が増大する。クランク角がＣ１になる
と、排気口１６はピストン３３により閉じられ、燃料含
有ガスである混合気は、燃焼室１４に密封状態になっ
て、圧縮される。さらに、クランク角がＣ２（Ｃ２＞Ｃ
１）になると、吸気口１５はクランク室２８へ連通し、
燃焼室１４における混合気の圧縮に並行して、キャブレ
タ５２からの混合気は吸気口１５を介してクランク室２
８へ導入される。

【００２１】ピストン３３が上死点近くになると、点火
プラグの放電が起こり、燃焼室１４内の混合気中の燃料
は、着火されて、爆発し、ピストン３３を下方へ駆動す
る。一方、ピストン３３が上死点近辺において、ピスト
ン３３の下端は空気導入口５０及び吸気側掃気口１８の
高さに達し、溝４０が空気導入口及び吸気側掃気口１８
を相互に連通する。吸気側掃気口１８は、この時、吸気
行程のクランク室２８と同圧状態にあり、負圧となって
いるので、大気中の空気は、キャブレタ５２の通孔５
８、空気導入口５０、及び、溝４０を介して吸気側掃気
口１８へ導入され、吸気側掃気口１８に所定量充填され
る。

【００２２】ピストン３３が上死点から下死点の方へ移
動し、クランク角がＣ３（Ｃ３＞Ｃ２）になると、排気
口１６が燃焼室１４へ開口し、燃焼済みガスは、排気ガ
スとして排気口１６からマフラ（図示せず）へ排出され
る。さらに、クランク角がＣ４（Ｃ４＞Ｃ３）になる
と、吸気側掃気口１８が燃焼室１４へ開口開始する。こ
れに伴い、吸気側掃気口１８に充填されていた空気が燃
焼室１４へ導入される。対で存在する２つの吸気側掃気
口１８から燃焼室１４内への空気の流れは、排気口１６
とは逆の方へ向かい、燃焼室１４において相互に衝突
し、反転渦となって、今度は排気口１６の方へ向かい、
燃焼室１４内の燃焼済みガスを掃気して排気口１６から
追い出す。吸気側掃気口１８から燃焼室１４へ導入され
る空気の大部分は、吹き抜けガスとして、燃焼済みガス
と共に排気口１６から排出される。クランク角がＣ５
（Ｃ５＞Ｃ４）になると、排気側掃気口１９が、燃焼室
１４へ開口開始し、今度は、クランク室２８内の混合気
が、対で存在する２つの排気側掃気口１９から燃焼室１
４内へ、排気口１６とは逆の方へ向かって燃焼室１４内
へ流入し、相互に衝突し、反転渦となる。この混合気の
反転渦は、排気口１６側に既に吸気側掃気口１８からの
空気流が存在するので、排気口１６からの吹き抜けが抑
制され、燃焼室１４内に留まる。吸気側掃気口１８に充
填されていた空気がすべて燃焼室１４に導入されてしま
うと、クランク室２８内の混合気が吸気側掃気口１８か
ら燃焼室１４へ流入する。このように、燃焼室１４を掃
気して吹き抜けるガスを、最初に空気、この後に混合気
とする層状掃気を用いることにより、排気中のＨＣは大
幅に低減される。

【００２３】シニューレ式２サイクルエンジン１０の出
力回転数（クランク軸２９の回転数）は、流量制御弁５
６により制御される吸気口１５への混合気の供給量によ
って変更される。空気導入口５０から吸気側掃気口１８
に導入される空気量は、出力回転数が小さければ少量し
か必要とされず、出力回転数が大きければ多量に必要と
される。流量制御弁５６を操作し、出力回転数を制御す
ると、流量制御弁５４は、流量制御弁５６に連動して作
動し、空気導入口５０から吸気側掃気口１８に導入され
る空気量は出力回転数に応じた適切な量に調節される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 シニューレ式２サイクルエンジンにおいてピ
ストンが上死点付近の位置にあるときの状態を示す縦断
面図である。

【図２】 吸気側掃気口及び排気側掃気口の位置におけ
るシリンダブロックの横断面と溝の位置におけるピスト
ンの横断面とを合わせて示す図である。

【符号の説明】

１０ シニューレ式２サイクルエンジン（２サイクル
エンジン） １１ シリンダブロック（シリンダ） １２ 内周面 １４ 燃焼室 １５ 吸気口 １６ 排気口 １８ 吸気側掃気口（第一の掃気口） １９ 排気側掃気口（第二の掃気口） ２８ クランク室（燃料含有ガス室） ３３ ピストン ４０ 溝（連通路） ５０ 空気導入口 ５４ 流量制御弁（第一の流量制御弁） ５６ 流量制御弁（第二の流量制御弁）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダ（１１）内を往復動するピスト
   ン（３３）の往復方向両側に燃焼室（１４）及び燃料含
   有ガス室（２８）がそれぞれ画設され、前記燃料含有ガ
   ス室（２８）には燃料含有ガスを導入する吸気口（１
   ５）が、前記燃焼室（１４）には内部のガスを排出する
   排気口（１６）がそれぞれ設けられ、前記シリンダ（１
   １）の内周面（１２）には、前記燃料含有ガス室（２
   ８）に連通しつつ前記ピストン（３３）の往復動により
   前記燃焼室（１４）への開閉を制御される第一の掃気口
   （１８）が形成されるとともに、大気空間に連通する空
   気導入口（５０）が形成され、前記第一の掃気口（１
   ８）が前記燃焼室（１４）に対して閉じられる位置に前
   記ピストン（３３）があるときに前記空気導入口（５
   ０）及び前記第一の掃気口（１８）へ臨む連通路（４
   ０）が前記ピストン（３３）及び／又は前記シリンダ
   （１１）に形成されていることを特徴とする２サイクル
   エンジン。
2. 【請求項２】 前記シリンダ（１１）の内周面（１２）
   には、前記燃料含有ガス室（２８）に連通しつつ前記ピ
   ストン（３３）の往復動により前記燃焼室（１４）への
   開閉を制御され、掃気行程において前記第一の掃気口
   （１８）よりも遅れて前記燃焼室（１４）に開口する第
   二の掃気口（１９）が形成されることを特徴とする請求
   項１記載の２サイクルエンジン。
3. 【請求項３】 前記空気導入口（５０）及び前記吸気口
   （１５）は前記シリンダ（１１）の内周面（１２）にお
   いて隣り合う位置に形成され、前記空気導入口（５０）
   及び前記吸気口（１５）にはそれぞれ第一の流量制御弁
   （５４）及び第二の流量制御弁（５６）が配設されるこ
   とを特徴とする請求項１又は請求項２記載の２サイクル
   エンジン。