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JP2003307132A - 段付ピストンを有する２サイクルエンジン - Google Patents

段付ピストンを有する２サイクルエンジン

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Publication number
JP2003307132A
JP2003307132A JP2002109886A JP2002109886A JP2003307132A JP 2003307132 A JP2003307132 A JP 2003307132A JP 2002109886 A JP2002109886 A JP 2002109886A JP 2002109886 A JP2002109886 A JP 2002109886A JP 2003307132 A JP2003307132 A JP 2003307132A
Authority
JP
Japan
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air
passage
fuel mixture
chamber
check valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002109886A
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English (en)
Inventor
Tsuneyoshi Yuasa
常由 湯浅
Yoshiro Yamane
芳郎 山根
Masanori Kobayashi
正典 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Heavy Industries Ltd filed Critical Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority to JP2002109886A priority Critical patent/JP2003307132A/ja
Priority to US10/411,858 priority patent/US6895909B2/en
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Abstract

(57)【要約】 【課題】簡単で安価な構成としながらも、混合気の吹き
抜け現象を効果的に防止できる段付ピストンを有する２
サイクルエンジンを提供する。 【解決手段】小径部１ａと大径部１ｂを有する２段シリ
ンダ１に、小径部１０ａと大径部１０ｂを備えた２段ピ
ストン１０を嵌合してシリンダ１とピストン１０の小径
部１０ａとの間に環状の副室１１を形成する。クランク
室２９にオイルが混入された空気を導入する空気通路２
４と、副室１１に混合気を導入する混合気通路２１と、
クランク室２９内の空気を燃焼室２へ供給する掃気通路
３０と、副室１１内の混合気をシリンダ１の内周面から
燃焼室２へ斜め上方に向けて噴射する噴射通路７０とを
備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、２段シリンダに２
段ピストンを嵌合した構造を有し、例えば刈払機のよう
な小型回転機械の動力源として用いられる空気掃気型の
２サイクルエンジンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般の２サイクルエンジンでは、クラン
ク室に吸入した燃料と空気の混合気を燃焼室に送り込む
ことにより、この混合気で燃焼室の燃焼ガスの掃気を行
うので、混合気の一部が燃焼室から排気孔を通して燃焼
ガスと共に流出する、いわゆる吹き抜け現象を起こすの
で、排ガス中にＨＣなどの未燃成分を含む。そこで、従
来より、前記吹き抜け現象の防止を図るものとして、小
径部と大径部を有する２段シリンダに、小径部と大径部
を有する２段ピストンを嵌合した２サイクルエンジンが
知られている。
【０００３】すなわち、上述したタイプの２サイクルエ
ンジンとして、２段シリンダの大径部と２段ピストンの
小径部との間に形成したポンプ室に取り入れた混合気
を、２段ピストンの上昇行程時にポンプ室から連通路を
介して燃焼室内に圧送し、この燃焼室の吸気孔を開閉す
る吸気弁を、上昇する２段ピストンの小径部により排気
孔がほぼ閉止されるタイミングで開弁することにより、
吸気孔から燃焼室に導入した混合気が排気孔から流出す
るのを防止したもの（特開平５−１１８２２５号公報参
照）がある。また、排気通路内に空気を吹き込む噴射ノ
ズルを設けると共に、２段シリンダの大径部と２段ピス
トンの小径部との間に形成した環状の副吸入室に、２段
ピストンの下降行程時に逆止弁を開いて空気を導入し、
つぎに、２段ピストンが上昇して排気孔が徐々に閉じら
れていく排気行程の末期に同期させて、副吸入室内で加
圧されている空気を噴射ノズルから排気通路内に吹き込
むことにより、排気孔から排気通路内に一旦出た混合気
をシリンダ内に押し戻すようにしたもの（特公昭５７−
４５８９０号公報参照）も知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
２サイクルエンジンでは、燃焼室内に混合気を導入する
吸気孔を開閉する吸気弁をカムシャフトやクランクシャ
フトによって開閉駆動するための機構が必要であり、さ
らに、ポンプ室に混合気を供給する気化器と、クランク
室に空気を供給するエアクリーナと、ポンプ室からの混
合気を燃焼室内に導入する吸気孔を開閉する吸気弁と
は、個々に離間した配置になっているため、構成が複雑
化してコスト高となる。また、混合気は、排気孔が完全
に閉止される前に吸気弁の開弁によって燃焼室内に導入
されるので、混合気の吹き抜け現象を確実に防止するこ
とができない。
【０００５】一方、後者の２サイクルエンジンでは、噴
射ノズルから噴射された空気により、排気孔から排気通
路内に一旦出た混合気をシリンダ内に押し戻すので、吹
き抜け現象を防止する効率が悪く、また、大量の空気と
高い空気圧力が必要であるために副吸入室が大型化す
る。さらに、加圧空気を噴射させるタイミングを排気行
程末期に設定する必要があるため、排気通路内に出た混
合気をシリンダ内に押し戻す前に上昇中の２段ピストン
で排気孔が閉止されて、混合気を燃焼室内へ押し戻せな
い場合がある。そのため、この２サイクルエンジンにお
いても混合気の吹き抜け現象を効果的に防止することが
できない。
【０００６】本発明は、前記従来の課題に鑑みてなされ
たもので、簡単で安価な構成としながらも、混合気の吹
き抜け現象を効果的に防止することのできる段付ピスト
ンを有する２サイクルエンジンを提供することを目的と
するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明に係る段付ピストンを有する２サイクルエン
ジンは、小径部と大径部を有する２段シリンダに、小径
部と大径部を備えた２段ピストンを嵌合して前記シリン
ダとピストンの小径部との間に環状の副室を形成した２
サイクルエンジンであって、クランク室に空気を導入す
る空気通路と、前記副室に混合気を導入する混合気通路
と、クランク室内の前記空気を燃焼室へ供給する掃気通
路と、前記副室内の混合気を前記シリンダの内周面から
前記燃焼室へ斜め上方に向けて噴射する噴射通路とを備
えている。
【０００８】この段付ピストンを有する２サイクルエン
ジンによれば、２段ピストンが上死点から下降するのに
伴って排気孔が開かれたときに、燃焼室内の燃焼ガスが
排気孔から排気通路内に排出されるとともに、２段ピス
トンの下降に伴ってクランク室内の圧力が上昇し、その
クランク室内で圧縮された空気が、掃気通路を通って圧
力低下している燃焼室内に噴出され、燃焼室内の燃焼ガ
スを排気通路に追い出す。この掃気行程時には、副室が
２段ピストンの下降に伴い負圧となり、その副室内に混
合気通路から混合気が導入される。したがって、２段ピ
ストンの下降時には、燃焼ガスが圧縮空気によって掃気
されるとともに、燃焼室に混合気が導入されないので、
混合気の吹き抜け現象が防止される。つぎに、２段ピス
トンが上昇する場合には、この２段ピストンの上昇に伴
って副室の圧力が予め設定した所定値に達した時点で、
副室内の混合気が噴射通路を通って燃焼室内へ斜め上方
に向けて噴射されるので、排気孔が閉じる直前に混合気
を燃焼室内に導入しても、混合気が排気孔に到達するま
でに排気孔が閉じられるので、燃焼室内に噴射された混
合気が排気通路に吹き抜けるのを防止できる。しかも、
副室内の混合気を燃焼室に噴射する噴射通路を設けるだ
けであるから、簡単で安価な構成となる。
【０００９】本発明の好ましい実施形態では、エアクリ
ーナを通った空気に燃料を混合して前記混合気を生成す
る気化器が、前記混合気通路の一部に加えて前記空気通
路の一部を有し、さらに、前記混合気通路と空気通路の
両方の開度を調整する単一の弁体を有している。この構
成によれば、従来の２サイクルエンジンのような気化
器、エアクリーナおよび吸気弁が個々に独立的に配置さ
れている構造とは異なり、エアクリーナから気化器を通
って混合気と空気の双方を供給することができ、しか
も、混合気通路と空気通路の両方の開度を単一の弁体で
調整するので、全体構造をコンパクト化することができ
る。
【００１０】本発明の好ましい実施形態では、さらに、
前記空気通路を開閉する第１逆止弁と、前記混合気通路
を開閉する第２逆止弁と、前記噴射通路を開閉する第３
逆止弁とを備えている。この構成によれば、空気通路、
混合気通および噴射通路のそれぞれを、所定圧力以上と
なった時のみ流体の通過を許容する簡単な逆止弁で開閉
制御するので、従来の２サイクルエンジンに設けられて
いたカムシャフトやクランクシャフトで開閉駆動する複
雑な構造の吸気弁などを用いる場合に比較して、構成を
簡素化してコストダウンを実現できる。
【００１１】本発明の好ましい実施形態では、前記気化
器がインシュレータを介してエンジン本体に取り付けら
れ、前記インシュレータに、前記空気通路を開閉する第
１逆止弁と、前記混合気通路を開閉する第２逆止弁と、
前記噴射通路を開閉する第３逆止弁とが取り付けられて
いる。この構成によれば、第１ないし第３逆止弁をイン
シュレータに集約して設けるので、製造が容易になり、
一層のコストダウンを図れる。
【００１２】本発明の好ましい実施形態では、さらに、
前記噴射通路の所定以上の圧力を開放する第４逆止弁か
らなる逃がし弁を備え、前記逃がし弁の開弁圧力が第３
逆止弁の開弁圧力よりも高く設定されている。この構成
によれば、逃がし弁の開弁圧力に達するまでは噴射通路
内の混合気を燃焼室内に噴射し続けることができるか
ら、所要量の燃料を燃焼室に確実に供給することができ
る。しかも、噴射通路の出口がピストンで閉塞されたの
ち、ピストンの上昇によって噴射通路内の混合気の圧力
が上昇しても、逃がし弁の開弁圧力まで上昇した時に混
合気が逃がし弁を通って排出されるので、噴射通路の圧
力が２段ピストンの上昇時の大きな抵抗となるのを防止
できる。
【００１３】本発明の好ましい実施形態では、前記噴射
通路からの混合気の噴射方向が点火プラグに向かってい
る。この構成によれば、燃焼ガスの掃気用の圧縮空気が
掃気通路から燃焼室内に多少過剰に供給されて点火プラ
グの近傍に存在していても、点火プラグに向けて混合気
が噴射されるので、混合気が点火プラグにより容易に点
火される。
【００１４】本発明の好ましい実施形態では、さらに、
前記噴射通路の所定以上の圧力を開放する逃がし弁を備
え、前記逃がし弁からの混合気を燃料タンクへ回収する
回収通路が、前記インシュレータを通っている。この構
成によれば、回収通路を通る混合気によってインシュレ
ータを冷却することができるから、インシュレータによ
ってエンジン本体と気化器との熱的絶縁を一層確実に行
える。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の
第１実施形態に係る段付ピストンを有する２サイクルエ
ンジンにおけるピストンが下死点に達した状態の一部破
断した正面図である。同図には刈払機に適用した場合を
例示してある。この２サイクルエンジンのエンジン本体
Ｅは、内部に燃焼室２を有するシリンダ１が、これとは
別体のクランクケース３の上部に連結されている。シリ
ンダ１の一側部（図の左側）には、吸気系を構成する気
化器４とエアクリーナ７が接続され、他側部（図の右
側）には排気系を構成するマフラ８が接続されており、
クランクケース３の下部には燃料タンク９が装着されて
いる。シリンダ１とマフラ８はシュラウド８０により覆
われて、冷却風のガイド、遮熱および防音が図られてい
る。
【００１６】前記シリンダ１は、内径が小さい小径部１
ａと内径が大きい大径部１ｂを同心状の配置で上下に有
する２段シリンダになっている。この２段シリンダ１に
は、外径が小さい小径部１０ａと外径が大きい大径部１
０ｂを同心状の配置で上下に備えた２段ピストン１０が
摺動自在に嵌合している。２段ピストン１０は、コンロ
ッド７１を介してクランクシャフト７２に連結されてい
る。２段シリンダ１の大径部１ｂと２段ピストン１０の
小径部１０ａとの間には、環状の副室１１が形成されて
いる。また、２段ピストン１０の小径部１０ａの上端縁
部の外周面は、ピストンリング１２が装着されて、２段
シリンダ１の小径部１ａの内周面に対しシールされてい
るとともに、前記ピストン１０の大径部１０ｂの下端縁
部の外周面には溝１３が形成されて、２段シリンダ１の
大径部１ｂとの間にラビリンスシール構造が設けられて
いる。なお、溝１３に代えて、ピストンリングを装着し
てもよい。
【００１７】前記２段シリンダ１には、前記気化器４に
おいて空気に燃料を混合して生成された混合気を前記副
室１１内に導入する混合気導入孔１４と、前記副室１１
内の混合気をシリンダ内周面から燃焼室２内に斜め上方
に向けて噴射するための１つの噴出路１７が形成されて
いる。具体的には、混合気が点火プラグ６０に向けて噴
射される。前記気化器４は、樹脂製のインシュレータ１
８を介して前記エンジン本体Ｅの２段シリンダ１に取り
付けられている。この気化器４とインシュレータ１８に
はそれぞれ、２段シリンダ１の混合気導入孔１４に連通
する混合気供給孔１９，２０が連らなって設けられてお
り、これら混合気供給孔１９，２０と混合気導入孔１４
とにより、混合気通路２１が構成されている。さらに、
気化器４とインシュレータ１８にはそれぞれ空気供給孔
２２および空気導入孔２３が連らなって設けられてお
り、この空気供給孔２２と空気導入孔２３は、エアクリ
ーナ７から取り込んだ空気をクランクケース３内部のク
ランク室２９に導入する空気通路２４を構成している。
【００１８】前記インシュレータ１８の空気導入孔２３
にはオイル供給孔２７が連通しており、このオイル供給
孔２７には、図４の平面図に示すように、エアクリーナ
７の後方側に配設されたオイルタンク２８に貯蔵されて
いるオイルが、オイルポンプ（図示せず）により供給さ
れる。これにより、クランク室２９（図１）内には、オ
イルが混入された空気が導入される。なお、クランクケ
ース３の前面にはリコイルスタータ５８が装着されてい
る。
【００１９】２段シリンダ１の内面には、前記クランク
室２９内に導入された空気を燃焼室２へ供給する掃気通
路３０が形成されている。さらに、２段シリンダ１に
は、マフラ８に連通する排気通路３１が形成されてい
る。この排気通路３１の入口の排気孔３１ａの上縁は、
掃気通路３０の出口の掃気孔３０ａの上縁よりも僅かに
高い位置に設定されている。噴出路１７のシリンダ内周
面に開口した噴射孔１７ａは、掃気孔３０ａよりも高い
位置に設定されている。また、シリンダ１の軸心回り
に、噴射孔１７ａは排気孔３１ａとほぼ１８０°離間
し、２つの掃気孔３０ａは、噴射孔１７ａおよび排気孔
３１ａからほぼ９０°離間している。
【００２０】前記気化器４には、混合気供給孔１９と空
気供給孔２２をそれぞれ通る混合気と空気の供給量を同
時に制御するための単一の回転弁体３２が設けられてい
る。この回転弁体３２は、円柱状の弁本体３３の上部側
に前記混合気供給孔１９の一部を形成する吸気孔３４
が、且つ下部側に前記空気供給孔２２の一部を形成する
空気孔３７が、それぞれ径方向に貫通して設けられてお
り、気化器ケーシングの上下方向の軸心周りに回転自在
に取り付けられている。吸気孔３４には、燃料を吸気孔
３４内に噴出するメインノズル３８が設けられている。
この回転弁体３２は、エンジン本体Ｅの運転時に、気化
器４に取り付けられた回転機構３６により回転されて、
混合気通路２１および空気通路２４に対する吸気孔３４
と空気孔３７の開度、つまり通路面積を調整して、これ
ら両通路２１，２４から副室１１およびクランク室２９
にそれぞれ至る混合気と空気の量を同時に調整制御す
る。
【００２１】前記インシュレータ１８には、空気通路２
４の空気導入孔２３を開閉する第１逆止弁４０および混
合気通路２１の混合気供給孔２０を開閉する第２逆止弁
４１が取り付けられている。これら両逆止弁４０，４１
はいずれもリード弁からなり、第１逆止弁４０は、シリ
ンダ１の外周部に設けた第１弁室３９内に設けられ、オ
イルが混入された空気の下流側への通過、つまりクラン
ク室２９への流入を許容し、且つ上流側への逆流を阻止
する。第２逆止弁４１は、混合気の下流側への通過、つ
まりインシュレータ１８と２段シリンダ１との間に形成
された第２弁室４２および混合気導入孔１４を介して副
室１１への流入を許容し、且つ上流側への逆流を阻止す
る。
【００２２】さらに、インシュレータ１８には、前記第
２弁室４２に連通した連通路４３と、この連通路４３か
ら分岐して第３弁室４８および第４弁室４９にそれぞれ
連通する取込孔４４および排出孔４７が設けられてい
る。連通路４３、取込孔４４、第２弁室４２および第３
弁室４８は、噴出路１７と共に混合気を燃焼室２内に噴
射する噴射通路７０を構成する。この噴射通路７０に設
けられている前記第３弁室４８には、噴射通路７０を開
閉するリード弁からなる第３逆止弁５０が取り付けられ
ている。この第３逆止弁５０は、連通路４３および取込
孔４４を通って供給される混合気の下流側への通過、つ
まり噴出路１７を通って燃焼室２への噴射を許容し、且
つ上流側への逆流を阻止する。
【００２３】前記第４弁室４９には排出孔４７を開閉す
るリード弁からなる第４逆止弁５１が取り付けられてい
る。この第４逆止弁５１の開弁圧力は第３逆止弁５０の
開弁圧力よりも高く設定されている。すなわち、第４逆
止弁５１は逃がし弁であり、前記噴射通路７０内の混合
気の圧力が所定以上になったときに開弁して、混合気を
排出孔４７から第４弁室４９内へ排出することにより前
記所定以上の圧力を開放する。インシュレータ１８に
は、前記第４逆止弁５１の開弁により前記第４弁室４９
内に排出された混合気を燃料タンク９へ回収するための
回収通路５２が設けられている。この回収通路５２は、
インシュレータ１８の内部を、上部の第４弁室４９から
混合気供給孔２０および空気導入孔２３を避けながら下
端近傍まで通っており、下端出口が燃料回収チューブ５
３を介して燃料タンク９に連通されている。
【００２４】なお、燃料タンク９内の燃料は、気化器４
の燃料供給口（図示せず）に連結されている燃料供給チ
ューブ５４を通じて気化器４に供給される。また、始動
開始前に循環ポンプ（図示せず）の手動操作部５９が押
圧操作されたときには、燃料タンク９内の燃料が、燃料
供給チューブ５４を通じて気化器４に吸い上げられ、余
剰の燃料は、気化器４の燃料排出口（図示せず）から燃
料戻しチューブ５７を通って燃料タンク９内に戻される
ように循環する。
【００２５】つぎに、前記２サイクルエンジンの作用に
ついて説明する。２段ピストン１０が図１に示す下死点
に向けて下降したときには、副室１１が負圧となるの
で、第２逆止弁４１が開いて、気化器４からの混合気が
混合気供給孔１９，２０および混合気導入孔１４からな
る混合気通路２１を通って副室１１内に導入される。
【００２６】２段ピストン１０の下降行程において、ま
ず、排気孔３１ａが開いて、燃焼室２内の燃焼ガスが排
気通路３１内へ排出され始める。他方、２段ピストン１
０の下降によってクランク室２９内の圧力が上昇するの
で、第１逆止弁４０が閉状態を保持する。つづいて、掃
気孔３０ａが開放されると、オイルと共にクランク室２
９内に導入されていた空気は、掃気通路３０を通って掃
気孔３０ａから燃焼室２内に放出され、燃焼ガスを排気
孔３１ａに追い出すよう作用する。すなわち、燃焼ガス
の掃気はクランク室２９から圧送される空気によって促
進され、この時点で混合気が燃焼室２内に導入されない
から、混合気の吹き抜け現象が生じない。
【００２７】前記副室１１内に導入されている混合気
は、２段ピストン１０が下死点から上昇するにしたがっ
て副室１１の体積が減少することにより、混合気導入孔
１４から第２弁室４２を通って連通路４３に送られ、第
３逆止弁５０の開弁圧力に達するまで圧縮されていく。
この連通路４３内の混合気の圧力が第３逆止弁５０の開
弁圧力よりも高くなったときに、第３逆止弁５０が開い
て、連通路４３内の混合気が取込孔４４、第３弁室４８
および噴出路１７を通って燃焼室２内に噴射される。こ
の混合気は、燃焼室２内の斜め上方へ向けて噴射される
ので、噴射孔１７ａと反対側の下方に開口する排気孔３
１ａから排気通路３１内に直接吹き抜けるのが防止され
る。
【００２８】さらに、この２サイクルエンジンでは、上
昇する２段ピストン１０によって排気孔３１ａがほぼ閉
塞される排気行程終期に合致したタイミングで混合気を
噴出するように第３逆止弁５０の開弁圧力が設定されて
いる。これにより、混合気の吹き抜けが効果的に防止さ
れるので、排ガス中の未燃ＨＣガスの増加を防止でき
る。
【００２９】２段ピストン１０が図２の図示位置まで上
昇したときには、噴射孔１７ａが２段ピストン１０によ
って閉塞され、この時点から２段ピストン１０が上昇す
ると、連通路４３内の混合気の圧力が急激に高くなって
第４逆止弁５１の開弁圧力を越える。それにより、第４
逆止弁５１が開いて、連通路４３内の混合気は、排出孔
４７から第４弁室４９、インシュレータ１８内の回収通
路５２および燃料回収チューブ５３を通って燃料タンク
９内に回収される。インシュレータ１８は、回収通路５
２を通る混合気によって冷却されることにより、気化器
４をエンジン本体Ｅから熱的に絶縁する効果が大きくな
り、気化器４の性能が安定化される。また、上述のよう
に、圧縮行程では、連通路４３内の混合気の所定以上の
圧力を第４逆止弁５１を開いて開放するので、噴射通路
７０内の混合気の圧力、つまり副室１１の圧力が２段ピ
ストン１０の上昇時の大きな抵抗とならない。
【００３０】一方、２段ピストン１０の上昇により、ク
ランク室２９が負圧になるので、第１逆止弁４０が開い
て、オイルが混入された空気が空気通路２４からクラン
ク室２９内に導入される。クランク室２９内に導入され
たオイルは、クランクシャフト７２の軸受７３、コンロ
ッド７１の大端部と小端部の軸受７４，７５および２段
ピストン１０の外周面などを潤滑する。
【００３１】そして、２段ピストン１０が図２の図示位
置からさらに上昇することによって燃焼室２内の混合気
が圧縮されていき、２段ピストン１０が図３に示す上死
点の手前まで上昇したときに、燃焼室２内の混合気が点
火プラグ６０により点火されて爆発燃焼し、２段ピスト
ン１０が下降を開始する。ここで、噴射孔１７ａからの
混合気が点火プラグ６０に向けた方向に噴射するよう設
定されている。したがって、掃気通路３０から掃気用の
圧縮空気が燃焼室２内に多少過剰に供給されて点火プラ
グ６０の近傍に存在しても、点火プラグ６０に向けて混
合気が噴射されるので、点火プラグ６０付近で空気と混
ざった混合気は点火プラグ６０により容易に点火され
る。なお、図３に示すように、２段ピストン１０が上死
点に達したときには、２段ピストン１０の下端から突設
された閉止片１５が混合気導入孔１４を閉塞して、混合
気が２段ピストン１０の下方箇所に漏れでるのを防止す
る。
【００３２】この実施形態の２サイクルエンジンは、上
述したように、２段ピストン１０の上昇時の圧縮行程お
よび下降時の掃気行程のいずれにおいても混合気の吹き
抜け現象が防止されるので、低燃費となり、また、ＨＣ
排出濃度が軽減される効果を得られるのに加えて、以下
のような利点がある。すなわち、気化器４は、混合気通
路２１の一部である混合気供給孔１９に加えて、空気通
路２４の一部である空気供給孔２２を有しているととも
に、エンジンの運転時に単一の回転弁体３２を回転させ
ることにより、その吸気孔３４と空気孔３７の、混合気
通路２１および空気通路２４に対する開度が調整され
て、混合気と空気の供給量が同時に調整制御される。そ
のため、この２サイクルエンジンでは、従来の２サイク
ルエンジンのような気化器、エアクリーナおよび吸気弁
が個々に独立的に配置されている構造とは異なり、全体
構造をコンパクト化することができる。
【００３３】また、この２サイクルエンジンでは、空気
通路２４、混合気通路２１および噴射通路７０のそれぞ
れを、所定圧力以上となった時のみ流体の通過を許容す
る簡単な逆止弁４０，４１，５０で開閉制御するととも
に、その各逆止弁４０，４１，５０がインシュレータ１
８に集約して設けられているので、従来の２サイクルエ
ンジンに設けられていたカムシャフトやクランクシャフ
トで開閉駆動する複雑な構造の吸気弁を用いる場合と比
較して、構成が簡素化されて、コストダウンが可能にな
る。しかも、インシュレータ１８は、噴射通路７０の所
定以上の圧力を開放するために排出された混合気を回収
通路５２に通すことによって冷却されるので、気化器４
をエンジン本体Ｅから熱的に絶縁する機能が高まる。
【００３４】図５は本発明の第２の実施形態に係る段付
ピストンを有する２サイクルエンジンを異なる２つの箇
所で切断した２段シリンダの横断面図、図６は図５のVI
−VI線断面図である。これらの図において、図１ないし
図３と同一若しくは相当するものには同一の符号を付し
てある。図５に示すように、この第２実施形態では、２
つの噴射通路７０Ａ，７０Ｂを副室１１に連通させて設
けている。両噴射通路７０Ａ，７０Ｂは、排気通路３１
を挟む形で排気通路３１の近傍両側に配設されている。
すなわち、シリンダ１の排気通路３１の両側近傍で、副
室１１に連通する混合気導入孔１４が形成されており、
各混合気導入孔１４に対応する位置で、通路形成部材６
１，６２がシリンダ１に取り付けられている。各通路形
成部材６１，６２には、連通路４３および取込孔４４が
形成され、シリンダ１との間に第３弁室４８を形成して
いる。
【００３５】さらに、一方の通路形成部材６１には、排
出孔４７、第４弁室４９および排出口６４が形成され、
第４弁室４９に第４逆止弁５１が設けられている。第４
逆止弁５１が開いて第４弁室４９に排出された混合気
は、図６に示す第４弁室４９の排出口６４から燃料回収
チューブ（図示せず）を通して図１ないし図３の燃料タ
ンク９に直接回収される。各噴射孔１７ａからの混合気
の噴射方向は、点火プラグ６０に向くように設定されて
いる。したがって、噴射孔１７ａからの混合気の噴射方
向は、図５から明らかなように、排気通路３１から流出
する燃焼ガスの流出方向Ｐとは逆方向の成分を持つ。
【００３６】この第２実施形態によれば、混合気が排気
通路３１の排気孔３１ａから離れる方向に向けて噴射さ
れるので、混合気の充填効率を上げるために、排気孔３
１ａが２段ピストン１０の上昇によって閉塞される前に
混合気を燃焼室２内に噴射するように設定した場合であ
っても、混合気の吹き抜け現象が防止される。また、第
１実施形態と同様に、噴射孔１７ａからの混合気を点火
プラグ６０に向けた方向に噴射するので、燃焼ガスの掃
気用の圧縮空気が燃焼室２内に多少過剰に供給されて点
火プラグ６０の近傍に存在していても、点火プラグ６０
に向けて混合気が噴射されるので、点火プラグ６０付近
で空気と混ざった混合気は点火プラグ６０により容易に
点火される。
【００３７】なお、この第２実施形態では、２つの噴射
通路７０Ａ，７０Ｂを設けたが、噴射通路は１つのみと
してもよい。
【００３８】図７に本発明の第３実施形態を示す。この
実施形態では、混合気が入る第２弁室４２に連通した連
通路４３の圧力を逃がす構造が、前記第１および第２実
施形態と相違する。すなわち、第１実施形態（第２実施
形態も同じ）では、図２の噴射孔１７ａが２段ピストン
１０の上昇によって閉塞されて連通路４３内の混合気の
圧力が高くなると、第４逆止弁５１が開いて、混合気
を、第４弁室４９、回収通路５２および燃料回収チュー
ブ５３を通って燃料タンク９内に回収することにより、
連通路４３内の高圧を逃がしていた。これに対し、この
第３実施形態では、図７の連通路４３の高圧をクランク
室２９内に逃がしている。
【００３９】この逃がし構造として、図８に示すよう
に、２段ピストン１０の下部の大径部１０ｂ，この例で
は大径部１０ｂの下端に突設された閉止片１５に、大径
部１０ｂを貫通する逃がし孔７７を形成し、２段ピスト
ン１０が噴射孔１７ａを閉塞する位置から上死点位置に
かけての範囲内で、逃がし孔７７がシリンダ３の混合気
導入孔１４に連通するように設定している。この例で
は、２段ピストン１０が噴射孔１７ａを閉塞したのち若
干上昇して上死点の手前に達した位置から上死点位置に
かけて、逃がし孔７７を混合気導入孔１４に連通させて
いる。これにより、ピストン上昇時に図７の２段ピスト
ン１０によって噴射孔１７ａが閉塞されても、第２弁室
４２および連通路４３内の混合気が逃がし孔７７を通っ
てクランク室２９内に噴射されることで、連通路４３の
圧力上昇が抑制されるから、連通路４３の高い圧力、つ
まり副室１１の高い圧力が２段ピストン１０の上昇時の
大きな抵抗となるのが防止される。
【００４０】逃がし孔７７からクランク室２９に入った
混合気は、掃気通路３０を通って早いタイミングで燃焼
室２に供給されるので、排気通路３１に吹き抜けること
もあるが、この混合気の量は僅かであるから、排気ガス
の濃度はさほど悪化しない。逃がし孔７７の内径は、例
えば、混合気導入孔１４の１／２以下とされるが、排気
ガスの濃度が所定の範囲内に収まるような大きさに適宜
設定すればよい。
【００４１】また、燃料として、ガソリンにオイルを混
合した混合油を使用する場合、逃がし孔７７からクラン
ク室２９に入った混合気による潤滑効果が得られるの
で、空気通路２４にオイルを供給するオイルポンプを省
略することも可能になる。
【００４２】
【発明の効果】以上のように、本発明の段付きピストン
を有する２サイクルエンジンによれば、２段ピストンの
下降時には、燃焼ガスが圧縮空気によって掃気されると
ともに、燃焼室に混合気が導入されないので、混合気の
吹き抜け現象が生じない。一方、２段ピストンの上昇時
には、副室内の混合気が噴射通路７０を通って燃焼室内
へ斜め上方、つまり排気孔から離れた方向に向けて噴射
されるので、排気孔が閉じる直前に混合気を燃焼室内に
導入しても、燃焼室内に噴射された混合気が排気通路に
吹き抜けるのが防止される。したがって、２段ピストン
の上昇時および下降時のいずれにおいても混合気の吹き
抜け現象が防止される。しかも、副室内の混合気を燃焼
室に噴射する噴射通路を設けるだけであるから、簡単で
安価な構成となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る段付ピストンを有
する２サイクルエンジンにおけるピストンが下死点に達
した状態を示す一部破断した正面図である。
【図２】同上の２サイクルエンジンにおけるピストンが
上死点の近傍まで上昇した状態を示す一部破断した正面
図である。
【図３】同上の２サイクルエンジンにおけるピストンが
上死点に達した状態を示す一部破断した正面図である。
【図４】同上の２サイクルエンジンの平面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る段付ピストンを有
する２サイクルエンジンを異なる２つの箇所で切断した
２段シリンダの横断面図である。
【図６】図５のVI−VI線断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る段付ピストンを有
する２サイクルエンジンを示す一部破断した正面図であ
る。
【図８】図７の２サイクルエンジンの逃がし孔の近傍を
示す縦断面図である。
【符号の説明】
１…２段シリンダ １ａ…シリンダの小径部 １ｂ…シリンダの大径部 ２…燃焼室 ３…クランクケース ４…気化器 ７…エアクリーナ １０…２段ピストン １０ａ，１０ｂ…ピストンの小径部と大径部 １１…副室 １５…閉止片 １７ａ…噴射孔 １８…インシュレータ １９…混合気供給孔（気化器の混合気通路） ２１…混合気通路 ２２…空気供給孔（気化器の空気通路） ２４…空気通路 ２９…クランク室 ３０…掃気通路 ３２…回転弁体（弁体） ４０…第１逆止弁 ４１…第２逆止弁 ５０…第３逆止弁 ５１…逃がし弁（第４逆止弁） ５２…回収通路 ６０…点火プラグ ７０，７０Ａ，７０Ｂ…噴射通路 ７７…逃がし孔 Ｅ…エンジン本体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｂ 33/14 Ｆ０２Ｂ 33/14 Ｆ０２Ｆ 1/22 Ｆ０２Ｆ 1/22 Ｚ 3/00 3/00 Ｍ (72)発明者 小林 正典 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工業 株式会社明石工場内 Ｆターム(参考） 3G023 AA04 AA16 AB01 AC01 AD03 AD05 3G024 AA09 AA22 AA32 AA41 AA42 CA19 DA01 DA12 DA13 DA16 EA14 FA14

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 小径部と大径部を有する２段シリンダ
    に、小径部と大径部を備えた２段ピストンを嵌合して前
    記シリンダとピストンの小径部との間に環状の副室を形
    成した２サイクルエンジンであって、 クランク室に空気を導入する空気通路と、 前記副室に混合気を導入する混合気通路と、 クランク室内の前記空気を燃焼室へ供給する掃気通路
    と、 前記副室内の混合気を前記シリンダの内周面から前記燃
    焼室へ斜め上方に向けて噴射する噴射通路とを備えた段
    付ピストンを有する２サイクルエンジン。
  2. 【請求項２】 請求項１において、エアクリーナを通っ
    た空気に燃料を混合して前記混合気を生成する気化器
    が、前記混合気通路の一部に加えて前記空気通路の一部
    を有し、さらに、前記混合気通路と空気通路の両方の開
    度を調整する単一の弁体を有している段付ピストンを有
    する２サイクルエンジン。
  3. 【請求項３】 請求項１または２において、さらに、前
    記空気通路を開閉する第１逆止弁と、前記混合気通路を
    開閉する第２逆止弁と、前記噴射通路を開閉する第３逆
    止弁とを備えた段付ピストンを有する２サイクルエンジ
    ン。
  4. 【請求項４】 請求項２において、前記気化器がインシ
    ュレータを介してエンジン本体に取り付けられ、前記イ
    ンシュレータに、前記空気通路を開閉する第１逆止弁
    と、前記混合気通路を開閉する第２逆止弁と、前記噴射
    通路を開閉する第３逆止弁とが取り付けられている段付
    ピストンを有する２サイクルエンジン。
  5. 【請求項５】 請求項３において、さらに、前記噴射通
    路の所定以上の圧力を開放する第４逆止弁からなる逃が
    し弁を備え、前記逃がし弁の開弁圧力が第３逆止弁の開
    弁圧力よりも高く設定されている段付ピストンを有する
    ２サイクルエンジン。
  6. 【請求項６】 請求項１から５のいずれかにおいて、前
    記噴射通路からの混合気の噴射方向が点火プラグに向か
    っている段付ピストンを有する２サイクルエンジン。
  7. 【請求項７】 請求項２において、さらに、前記噴射通
    路の所定以上の圧力を開放する逃がし弁を備え、前記逃
    がし弁からの混合気を燃料タンクへ回収する回収通路
    が、前記インシュレータを通っている段付ピストンを有
    する２サイクルエンジン。
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