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WO2021176813A1 - ２サイクル内燃エンジン及びエンジン作業機 - Google Patents

２サイクル内燃エンジン及びエンジン作業機 Download PDF

Info

Publication number
WO2021176813A1
WO2021176813A1 PCT/JP2020/048093 JP2020048093W WO2021176813A1 WO 2021176813 A1 WO2021176813 A1 WO 2021176813A1 JP 2020048093 W JP2020048093 W JP 2020048093W WO 2021176813 A1 WO2021176813 A1 WO 2021176813A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fuel
air
injection valve
fuel injection
crank chamber
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/048093
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
祐則 野口
元一 佐藤
昌実 内田
Original Assignee
株式会社やまびこ
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 株式会社やまびこ filed Critical 株式会社やまびこ
Priority to JP2022504985A priority Critical patent/JPWO2021176813A1/ja
Priority to US17/759,723 priority patent/US11946408B2/en
Priority to EP20922750.3A priority patent/EP4116551A4/en
Publication of WO2021176813A1 publication Critical patent/WO2021176813A1/ja

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B33/00—Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
    • F02B33/02—Engines with reciprocating-piston pumps; Engines with crankcase pumps
    • F02B33/04—Engines with reciprocating-piston pumps; Engines with crankcase pumps with simple crankcase pumps, i.e. with the rear face of a non-stepped working piston acting as sole pumping member in co-operation with the crankcase
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B25/00—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders
    • F02B25/14—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders using reverse-flow scavenging, e.g. with both outlet and inlet ports arranged near bottom of piston stroke
    • F02B25/16—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders using reverse-flow scavenging, e.g. with both outlet and inlet ports arranged near bottom of piston stroke the charge flowing upward essentially along cylinder wall opposite the inlet ports
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/04—Pumps peculiar thereto
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/14—Arrangements of injectors with respect to engines; Mounting of injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a two-stroke internal combustion engine and an engine working machine powered by a two-cycle internal combustion engine.
  • Two-stroke internal combustion engines are often used as a power source for portable work machines such as brush cutters, chainsaws, and power blowers.
  • a carburetor produces an air-fuel mixture with fuel and air, and this air-fuel mixture is sucked into the crank chamber.
  • the two-stroke internal combustion engine has a scavenging passage that connects the crank chamber and the combustion chamber. When the piston operates in the cylinder, the air-fuel mixture precompressed in the crank chamber is introduced into the combustion chamber through the scavenging passage, and the scavenging is performed by this air-fuel mixture.
  • Two-stroke internal combustion engines have the well-known problem of "air-fuel mixture (fresh air) atrium". That is, the scavenging air-fuel mixture introduced into the combustion chamber is discharged as it is from the exhaust port of the cylinder.
  • the atrium of the air-fuel mixture is a waste of fuel and causes air pollution.
  • the intake passage of the vaporizer is divided into the air-fuel mixture passage and the air passage by a partition wall.
  • the structure becomes complicated due to the formation, the cost increases, and even if the partition wall is provided, the air-fuel mixture enters the air passage through the gap.
  • the air-fuel mixture passage and the air passage are formed separately from each other, but in that case, there are problems that the structure becomes complicated, the cost increases, and two throttle valves are required. be.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and has two cycles in which it is possible to prevent the air-fuel mixture from blowing through during scavenging and to supply the air-fuel mixture suitable for the operating state of the engine to the combustion chamber. It seeks to provide an internal combustion engine.
  • the present invention also provides an engine working machine powered by the two-stroke internal combustion engine.
  • the two-cycle internal combustion engine includes a cylinder that defines a combustion chamber and has an exhaust port, an ignition device that ignites an air-fuel mixture in the combustion chamber, and combustion in the combustion chamber.
  • Fuel is supplied to the piston that reciprocates in the cylinder due to expansion, the crank chamber that communicates with the inside of the cylinder, the crankshaft that is arranged in the crank chamber and is operatively connected to the piston, and the crank chamber.
  • the fuel injection valve is provided with an intake passage for sucking only air by a negative pressure when the piston is operated, and a scavenging passage for communicating the crank chamber and the combustion chamber, and the intake passage is the first intake passage.
  • the second intake passage the first intake passage is communicated with the crank chamber, the second intake passage is communicated with the scavenging passage, and the fuel injection valve is the first intake passage and the crank. It is characterized in that fuel is injected toward at least one of the chambers, and the air staying in the scavenging passage at the end of intake is involved in scavenging as leading air.
  • fuel is supplied to the crank chamber by a fuel injection valve. Further, a part of the air passing through the intake passage is introduced into the crank chamber through the first intake passage, and the other part of the air is introduced into the crank chamber through the second intake passage and the scavenging passage. At the end of intake, air stays in the scavenging passage.
  • the air introduced into the crank chamber mixes with the fuel to form an air-fuel mixture.
  • the air-fuel mixture in the crank chamber is introduced into the combustion chamber through the scavenging passage by the operation of the piston.
  • the air-fuel mixture in the combustion chamber is compressed by a piston and ignited by an igniter to burn and expand. Exhaust and scavenging are performed in the process of pushing back the piston by this combustion expansion.
  • the combustion gas is exhausted by opening the exhaust port, and then the air staying in the scavenging passage is pumped to the combustion chamber and participates in the scavenging as the leading air, and the scavenging causes the combustion gas to be discharged from the exhaust port. Will be done.
  • the present invention since fuel is supplied to the crank chamber by the fuel injection valve, it becomes easy to control the timing of fuel supply, and it is possible to supply an air-fuel mixture suitable for the operating state of the engine. .. Further, since a part of the air is introduced into the crank chamber through the second intake passage and the scavenging passage, the air stays in the scavenging passage at the end of the intake. Since this air is involved in scavenging as leading air, the air-fuel mixture is prevented from blowing through during scavenging, and the exhaust gas component is improved.
  • the intake passage sucks only air, unlike the intake passage of a conventional vaporizer, there is no need to provide a partition wall or a plurality of throttle valves for partitioning the intake passage into the air-fuel mixture passage and the air passage.
  • the structure is simple. By sucking only air through the intake passage, it becomes easy to control the intake air and it can contribute to the improvement of the reliability of the air control.
  • the fuel injection valve may inject fuel in a direction in which the fuel does not face the scavenging passage. In this way, fuel is less likely to enter the scavenging passage.
  • the fuel injection valve may be a high-pressure fuel injection valve in which at least one of an electric fuel pump and a pump operated by rotation of the crankshaft enjoys fuel pressure. In this way, fuel can be injected at the target location.
  • the fuel injection valve may inject fuel at a high pressure toward a cooling-required portion in the cylinder or the crank chamber. In this way, the cooling-required portion is effectively cooled by the fuel injected at high pressure from the fuel injection valve.
  • the fuel injection valve may be a high-pressure fuel injection valve capable of injecting fuel even under the maximum internal pressure of the crank chamber in the operating process of the piston.
  • the timing of fuel injection into the crank chamber can be optimized, so that the exhaust gas component can be improved, such as suppressing the mixing of gasoline with the leading air.
  • the engine working machine is characterized by including the two-cycle internal combustion engine as a power source.
  • This engine working machine has the following advantages. Work machines, especially portable work machines such as hand-held type and backpack type, are desired to be miniaturized and lightweight from the viewpoint of workability and handleability.
  • the vaporizer is provided with a partition wall or the air-fuel mixture passage and the air passage are separately formed, there is a limit to the miniaturization and weight reduction of the working machine.
  • the engine working machine of the present embodiment uses a two-cycle internal combustion engine having a simple structure as a power source, it can contribute to the miniaturization and weight reduction of the working machine.
  • the fuel injection valve may be installed on the side where the fuel tank is arranged with respect to a plane including the axis of the cylinder and the axis of the crankshaft.
  • the distance between the electric fuel pump and the injection valve is short, so it is relatively easy to supply fuel to the fuel injection valve at the time of starting. , Good startability.
  • the fuel injection valve may be provided with a fuel inlet at the rear end to inject fuel upward, and the fuel tank may be arranged below the crank chamber. In this case as well, the same effect as described above can be obtained.
  • FIG. 6 is an exploded view showing the arrangement relationship between the engine and the fuel tank of the power blower of FIG. 6 from the front.
  • the two-cycle internal combustion engine (hereinafter, simply referred to as "engine") according to the present invention is an air-cooled engine mainly mounted as a power source in a portable engine work machine.
  • Examples of the working machine in which the engine of the present invention is used include a handheld type, a shoulder-mounted type, a backpack type, and other portable working machines such as a chainsaw, a brush cutter, a power cutter, a hedge trimmer, and a power blower.
  • the engine 1 includes a cylinder block 2 and a piston 4 that reciprocates in the cylinder 3 constituting the cylinder block 2.
  • the combustion chamber 6 is defined by the cylinder head 5 and the piston 4 which form one end side of the cylinder block 2
  • the crankcase 8 is defined by the crankcase 7 and the piston 4 which form the other end side of the cylinder block 2.
  • An ignition plug 9 constituting an ignition device is fixed to the cylinder head 5, and the spark plug 9 rushes into the combustion chamber 6.
  • a crankshaft 10 is rotatably supported in the crankcase 7, and the crankshaft 10 and the piston pin 4a of the piston 4 are connected by a connecting rod 11.
  • crankshaft 10 When the piston 4 slides back and forth in the cylinder 3 due to combustion expansion (explosion) in the combustion chamber 6, the crankshaft 10 is rotationally driven via the connecting rod 11 and rotates to an output shaft (not shown) connected to the crankshaft 10. The driving force is output.
  • An exhaust port 12, an intake port 13, and at least one scavenging port 14 are opened on the inner wall of the cylinder 3, and these ports 12, 13, and 14 are controlled to open and close at predetermined timings by the reciprocating movement of the piston 4. ..
  • the exhaust port 12 communicates with the muffler 15a via the exhaust pipe 15.
  • the intake port 13 communicates with the intake passage 17 via the intake pipe 16.
  • the scavenging port 14 communicates with the crank chamber 8 via the scavenging passage 18.
  • the intake port 13 may be opened in the crankcase 7 instead of the cylinder 3.
  • a check valve is provided to prevent the air-fuel mixture in the crank chamber 8 from flowing back toward the intake pipe 16 when the piston 4 is lowered.
  • the intake passage 17 sucks only air by the negative pressure when the piston 4 operates.
  • a butterfly type throttle valve 19 is arranged in the intake passage 17, and an air cleaner 20 is arranged on the upstream side of the throttle valve 19.
  • the opening degree of the throttle valve 19 is adjusted by the operator operating an output operating member (throttle trigger, throttle lever, etc.) of the working machine.
  • the intake passage 17 is branched into a first intake passage 21 and a second intake passage 22 on the downstream side of the throttle valve 19.
  • the first intake passage 21 communicates with the crank chamber 8 via the intake pipe 16.
  • the second intake passage 22 communicates with the scavenging passage 18 via the air passage 23.
  • a check valve 23a for preventing backflow of air from the scavenging passage 18 is provided on the air passage 23.
  • the air passage 23 is connected to an air suction port 24 formed at the end of the scavenging passage 18 on the scavenging port 14 side. Then, the air passage 23 guides the air purified by the air cleaner 20 to the scavenging passage 18.
  • the air purified by the air cleaner 20 branches from the intake passage 17 into the first intake passage 21 and the second intake passage 22 and is sucked into the crank chamber 8 in the suction stroke in which the crank chamber 8 becomes a negative pressure.
  • a part of the air passing through the intake passage 17 is sucked into the crank chamber 8 through the first intake passage 21 and the intake pipe 16, and the other part of the air is taken into the second intake passage 22, the air passage 23 and the scavenging passage. It is sucked into the crank chamber 8 through 18.
  • air stays in the scavenging passage 18. In the scavenging stroke, this stagnant air flows into the cylinder 3 from the scavenging port 14 as leading air prior to the air-fuel mixture in the crank chamber 8.
  • the combustion gas in the combustion chamber 6 is discharged from the exhaust port 12.
  • the engine 1 includes a fuel injection valve 25 for supplying fuel into the crank chamber 8.
  • the fuel mixes with air in the crank chamber 8 to form an air-fuel mixture.
  • the fuel injection valve 25 injects fuel toward at least one of the crank chamber 8 and the first intake passage 21.
  • a first fuel injection valve 25a is arranged in the lower part of the crankcase 7, and fuel is injected from the first fuel injection valve 25a into the crank chamber 8.
  • a second fuel injection valve 25b that injects fuel toward the first intake passage 21 may be provided.
  • a second fuel injection valve 25b is arranged toward the intake pipe 16 communicating with the first intake passage 21.
  • the first and second fuel injection valves 25a and 25b may be arranged together.
  • a fuel tank 26 and a fuel pump 27 are connected to the fuel injection valve 25.
  • the fuel in the fuel tank 26 is supplied to the fuel injection valve 25 by the operation of the fuel pump 27, and the fuel injection is controlled by opening and closing the fuel injection valve 25.
  • the fuel injection valve 25 is opened and closed by a control device 28 including a microcomputer.
  • a detection signal of at least one sensor 29 (29a to 29g) for detecting the operating status of the engine 1 is input to the control device 28.
  • the control device 28 controls the fuel supply to the crank chamber 8 by the fuel injection valve 25 based on the detection of the sensor 29.
  • an intake air temperature sensor 29a that detects an intake air temperature and emits a signal
  • an intake pressure sensor 29b that detects an intake pressure and emits a signal
  • a signal that detects the opening degree of a throttle valve 19.
  • Throttle valve opening sensor 29c that emits a signal
  • crank chamber pressure sensor 29d that detects the pressure of the crank chamber 8 and emits a signal
  • crank chamber temperature sensor 29e that detects the temperature of the crank chamber 8 and emits a signal
  • the number of revolutions of the engine 1 examples include an engine rotation speed sensor 29f that detects and emits a signal, and a crank angle sensor 29g that detects a crank angle and emits a signal.
  • the signals of these sensors 29a to 29g are input to the control device.
  • the control device 28 emits a fuel injection signal to the fuel injection valve 25 at an appropriate timing based on various signals from the sensors 29a to 29g according to a predetermined program, and also to the spark plug 9 constituting the ignition device. And emits an ignition signal at a predetermined timing. As a result, fuel is supplied to the crank chamber 8 and the air-fuel mixture in the combustion chamber 6 is ignited.
  • FIG. 2 (a) is an explanatory diagram at the time of scavenging, (b) is at the time of suction and compression, (c) is at the time of combustion expansion (explosion), and (d) is an explanatory diagram at the time of exhaust.
  • the fuel injection into the crank chamber 8 may be performed in a timely manner, but as an example, it is assumed that the fuel is injected at the end of the suction stroke.
  • the spark plug 9 ignites when the piston 4 reaches top dead center.
  • the air-fuel mixture burns and expands (explodes) in the combustion chamber 6, and the piston 4 is pushed down to the bottom dead center, so that the crankshaft 10 rotates and power is generated.
  • the intake port 13 is closed by the descending piston 4, the air-fuel mixture in the crank chamber 8 is precompressed.
  • FIG. 3 shows the flow of air and fuel in the engine 1 of FIG. 1 briefly.
  • the timing of the fuel supply can be easily controlled, and the air-fuel mixture suitable for the operating state of the engine 1 can be controlled. Supply becomes possible. Further, at the end of intake air, air stays in the scavenging passage 18, and the stagnant air participates in scavenging as leading air, so that the air-fuel mixture is prevented from blowing through during scavenging, and the exhaust gas component is improved. Further, since the intake passage 17 sucks only air, unlike the intake passage of the conventional vaporizer, it is not necessary to provide a partition wall or a plurality of throttle valves for partitioning the intake passage into the air-fuel mixture passage and the air passage.
  • the structure is simple. Since the intake passage 17 sucks only air, the intake air can be easily controlled, and the reliability of the air control can be improved. Further, since the second intake passage 22 communicates with the scavenging passage 18 via the check valve 23a, it can contribute to the simplification of the piston 4 and the scavenging passage 18.
  • the arrangement mode and type of the fuel injection valve 25 may be, for example, as follows.
  • the fuel injection valve 25 may inject fuel into the scavenging passage 18 in a direction in which the fuel does not face. In this way, fuel is less likely to be mixed into the stagnant air in the scavenging passage 18.
  • the fuel injection valve 25 may be a high-pressure fuel injection valve in which at least one of an electric fuel pump and a pump operated by rotation of a crankshaft enjoys fuel pressure. In this way, fuel can be injected at the target location. For example, it is possible to inject the engine 1 at a place where seizure is likely to occur.
  • the fuel injection valve 25 may inject fuel at a high pressure toward a cooling-required portion in the cylinder 3 or the crank chamber 8.
  • the portion requiring cooling is effectively cooled by the fuel injected from the fuel injection valve 25 at a high pressure.
  • the cooling required portion include a portion where frictional heat is generated, such as a connecting portion between the connecting rod 11 and the piston pin 4a and a connecting portion between the connecting rod 11 and the crankshaft 10.
  • fuel may be injected into the inner wall of the piston 4 at a high pressure.
  • the fuel for a two-stroke internal combustion engine is a mixed fuel in which gasoline is mixed with lubricating oil. Therefore, when the fuel (mixed fuel) is supplied into the crank chamber 8, the lubricating oil contained in the fuel lubricates the piston 4 and the cylinder 3 promptly and quickly. As a result, seizure of the engine 1 is prevented.
  • fuel may be injected by using at least one of a temperature signal, a rotation speed signal, an intake pressure signal, and an opening degree signal to prevent seizure of the engine 1.
  • fuel may be injected when a high temperature is detected during high-speed operation. It is also conceivable to inject fuel to prevent seizure even when the vehicle suddenly stops during high-speed operation.
  • the fuel injection valve 25 may be a high-pressure injection valve capable of injecting fuel even under the maximum internal pressure of the crank chamber 8 in the operating process of the piston 4.
  • the timing of fuel injection into the crank chamber can be optimized, so that the exhaust gas component can be improved, such as suppressing the mixing of gasoline with the leading air.
  • the fuel injection valve 25a is located on the side where the fuel tank 26 is arranged with respect to a plane including the axis X of the cylinder 3 and the axis Y of the crankshaft 10. It may be installed. With this configuration, the positions of the fuel tank 26 and the fuel injection valve 25 are close to each other, so that the piping between the fuel tanks 26 and the fuel injection valve 25 can be shortened, which can contribute to the miniaturization and weight reduction of the work equipment. Further, by disposing the fuel injection valve 25a so that the fuel inlet 25c of the fuel injection valve 25a faces the fuel tank 26, it becomes easy to form a pipe from the fuel tank 26 to the fuel injection valve 25a.
  • the fuel injection valve 25a may include a fuel inlet at the rear end, inject fuel upward, and the fuel tank 26 may be located below the crank chamber 8. In this case as well, the same effect as described above can be obtained.
  • the fuel injection valve 25 one that can be electrically controlled or one that is mechanically controlled may be adopted.
  • a fuel injection valve that can be opened and closed mechanically may be operatively connected to the crankshaft 10 so that the fuel injection valve is opened and closed at a predetermined timing in the operation stroke of the piston 4.
  • FIG. 1 a modified example of FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
  • components that are the same as or equivalent to the example of FIG. 1 are designated by the same reference numerals as those of FIG. 1, and duplicate description will be omitted.
  • the piston 101 of FIG. 4 is provided with a piston groove 106 on the peripheral surface, and the air passage 102 (see FIG. 5) and the scavenging passage 104 (see FIG. 5) are communicated with each other at a predetermined timing through the piston groove 106. It's a type.
  • reference numeral 103 indicates a piston pin hole, and the piston 101 is connected to the connecting rod 11 (see FIG. 1) by a piston pin (see reference numeral 4a in FIG. 1) inserted into the piston pin hole 103.
  • FIG. 5 shows a cylinder 105 used with the piston 101 of FIG.
  • An air port 102a is opened in the cylinder wall 100 of the cylinder 105 in addition to an intake port, an exhaust port (all not shown), and at least one scavenging port 104a.
  • the air port 102a communicates with the air passage 102.
  • the air passage 102 has the same configuration as the air passage 23 of FIG.
  • the scavenging port 104a communicates with the crank chamber 8 (see FIG. 1) via the scavenging passage 104. Both the air port 102a and the scavenging port 104a are opened and closed by the piston 101.
  • FIGS. 5A to 5C show the relationship between the piston groove 106, the air port 102a, and the scavenging port 104a in chronological order in the process of ascending the piston 101.
  • FIG. 5 (b) shows a state in which the piston 101 is raised more than in FIG. 5 (a)
  • FIG. 5 (c) shows a state in which the piston 101 is further raised than in FIG. 5 (b).
  • the outline of the piston 101 is omitted in order to avoid complication of the diagram, and only the piston groove 106 extending in the circumferential direction of the piston 101 is shown in a simplified manner.
  • the piston groove 106 is mixed with the blowback gas from the previous scavenging. ing.
  • This blowback gas contains an air-fuel mixture component.
  • the blowback gas remaining in the piston groove 106 is indicated by dots.
  • FIG. 5B in a state where the piston 101 is further raised shows a state in which the piston groove 106 communicates with the air port 102a.
  • the piston groove 106 does not communicate with the scavenging port 104a. Therefore, even if the piston groove 106 communicates with the air port 102a, no air flow from the air port 102a to the piston groove 106 occurs at this point.
  • FIG. 5C in which the piston 101 is further raised, shows a state in which the piston groove 106 communicates with both the air port 102a and the scavenging port 104a.
  • air is filled in the scavenging passage 104 through the piston groove 106.
  • the air sucked through the air passage 102 reaches the scavenging passage 104 through the piston groove 106. That is, since the air comes into direct contact with the peripheral surface of the piston 101, the cooling performance of the piston 101 is improved.
  • the power blower 40 will be illustrated as an example of the engine working machine.
  • the power blower is a suitable working machine for blowing fallen leaves, pruned branches and leaves, and the like.
  • the power blower 40 of FIG. 6 includes a backpack-type main body frame 41 having an L-shape in a side view, and a blower 42, an engine 1 for driving the blower 42, a fuel tank 26, and the like are arranged on the main body frame 41. Will be done.
  • a blower pipe is connected to the L-shaped blower pipe 43 of the blower 42 via a bellows hose (not shown).
  • An engine output operating member (not shown) such as a throttle lever or a throttle trigger is arranged at an appropriate position on the blower pipe.
  • the blower 42 is arranged immediately behind the main body frame 41 when viewed from the operator carrying the main body frame 41 on his back.
  • the engine 1 is arranged immediately behind the blower 42, the cylinder 3 is oriented vertically, the crank chamber 8 is located below, and the crankshaft 10 extends in the front-rear direction.
  • the fuel tank 26 is arranged below the crank chamber 8. In this case, the power blower 40 can be formed compactly.
  • the fuel pump 27 is integrally arranged at one left and right end (in the example of FIG. 6, the right end when viewed from the operator carrying the main body frame 41 on his back).
  • the fuel injection valve 25a is attached to the crankcase 7 and injects fuel into the crankcase 8 diagonally upward.
  • the fuel inlet 25c of the fuel injection valve 25a and the fuel outlet 27a of the fuel pump 27 are located close to each other.
  • the piping between the two can be shortened, which can contribute to the miniaturization and weight reduction of the power blower 40.

Landscapes

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

２サイクル内燃エンジンは、クランク室８内に燃料を供給する燃料噴射弁２５と、ピストン４の作動時の負圧によって空気のみを吸入する吸気通路１７と、クランク室８と燃焼室６とを連通する掃気通路１８と、を備える。吸気通路１７は第一吸気通路２１と第二吸気通路２２とに分岐される。第一吸気通路２１はクランク室８に連通される。第二吸気通路２２は掃気通路１８に連通される。燃料噴射弁２５は、第一吸気通路２１とクランク室８の少なくとも一つに向けて燃料を噴射する。そして、吸気の終了時に掃気通路１８内に滞留する空気が先導エアとして掃気に関与する。

Description

２サイクル内燃エンジン及びエンジン作業機
本発明は、２サイクル内燃エンジンと、２サイクル内燃エンジンを動力源とするエンジン作業機に関するものである。
刈払機、チェーンソー、パワーブロアなどの携帯式作業機には、動力源として２サイクル内燃エンジンが多用されている。２サイクル内燃エンジンにおいては、気化器で燃料と空気により混合気が生成され、この混合気がクランク室へと吸入される。２サイクル内燃エンジンは、クランク室と燃焼室とを連通する掃気通路を有する。シリンダ内をピストンが作動することにより、クランク室で予圧縮された混合気が掃気通路を通じて燃焼室に導入され、この混合気によって掃気が行われる。
２サイクル内燃エンジンは、周知の「混合気（新気）の吹き抜け」の問題を有する。すなわち、燃焼室に導入される掃気用の混合気がそのままシリンダの排気ポートから排出されてしまうことである。混合気の吹き抜けは燃料の無駄使いであり、大気汚染の原因にもなる。
また、混合気の吹き抜けを防止するものとして、特開２００９－２０９９３９で開示されているように、気化器の吸気通路を隔壁によって混合気通路と空気通路とに仕切るものが挙げられるが、隔壁を形成するために構造が複雑になったり、コストが上がったり、隔壁を設けても隙間から混合気が空気通路へ侵入したりする問題がある。また、混合気通路と空気通路とが別個に離れて形成されたものもあるが、その場合には、構造が複雑になったり、コストが上がったり、スロットルバルブが二個必要であったりする問題がある。
また、他のエンジンと同様に２サイクル内燃エンジンにおいても、エンジンの運転状態に最も適する混合気を燃焼室へ供給することが望ましい。
本発明は、前記のような事情に鑑みてなされたもので、掃気時の混合気の吹き抜けを防止可能であり、且つ、エンジンの運転状態に適した混合気を燃焼室に供給可能な２サイクル内燃エンジンを提供しようとするものである。
本発明はまた、前記２サイクル内燃エンジンを動力源とするエンジン作業機を提供しようとするものである。
前記課題を解決するため、本発明に係る２サイクル内燃エンジンは、燃焼室を画成し且つ排気ポートを有するシリンダと、前記燃焼室の混合気に点火する点火装置と、前記燃焼室での燃焼膨張により前記シリンダ内を往復動するピストンと、前記シリンダの内部と連通するクランク室と、該クランク室内に配設されて前記ピストンと作動上連結されるクランクシャフトと、前記クランク室内に燃料を供給する燃料噴射弁と、前記ピストンの作動時の負圧によって空気のみを吸入する吸気通路と、前記クランク室と前記燃焼室とを連通する掃気通路と、を備え、前記吸気通路が第一吸気通路と第二吸気通路とに分岐され、前記第一吸気通路は前記クランク室に連通され、前記第二吸気通路は前記掃気通路に連通され、前記燃料噴射弁は、前記第一吸気通路と前記クランク室の少なくとも一つに向けて燃料を噴射し、吸気の終了時に前記掃気通路内に滞留する空気が先導エアとして掃気に関与することを特徴とする。
本発明によれば、燃料噴射弁によってクランク室内に燃料が供給される。また、吸気通路を通過する空気の一部は、第一吸気通路を通してクランク室に導入され、空気の他の一部は、第二吸気通路と掃気通路とを通してクランク室に導入される。吸気の終了時には掃気通路に空気が滞留する。クランク室内に導入された空気は燃料と混合して混合気となる。クランク室内の混合気は、ピストンの作動によって掃気通路を通って燃焼室へと導入される。燃焼室の混合気は、ピストンによって圧縮され、点火装置によって点火されて燃焼膨張する。この燃焼膨張でピストンが押し戻される過程で、排気と掃気が行われる。すなわち、排気ポートが開くことで燃焼ガスが排気され、次いで、掃気通路内に滞留する空気が燃焼室へと圧送されて先導エアとして掃気に関与し、この掃気により、排気ポートから燃焼ガスが排出される。
以上のように、本発明によれば、燃料噴射弁によってクランク室内に燃料が供給されるので、燃料供給のタイミングの制御が容易となり、エンジンの運転状態に適した混合気の供給が可能となる。また、空気の一部は第二吸気通路と掃気通路とを通してクランク室に導入されるので、吸気の終了時には掃気通路に空気が滞留する。この空気が先導エアとして掃気に関与するので、掃気時の混合気の吹き抜けが防止され、排気ガスの成分が改善される。さらに、吸気通路は空気のみを吸入するので、従来の気化器の吸気通路とは異なり、吸気通路を混合気通路と空気通路とに仕切るための隔壁や複数のスロットルバルブを設ける必要が無く、したがって構造が簡易である。吸気通路が空気のみを吸入することで、吸入空気の制御が容易となるほか、空気制御の信頼性の向上にも貢献できる。
実施の一形態として、前記燃料噴射弁は、掃気通路へ燃料が向かわない方向に向けて燃料を噴射する態様としてもよい。このようにすれば、掃気通路に燃料が混入しにくい。
実施の一形態として、前記燃料噴射弁が、電動燃料ポンプと、前記クランクシャフトの回転により動作するポンプの、少なくとも一つに燃圧を享受される高圧式燃料噴射弁としてもよい。このようにすれば、狙ったところに燃料を噴射できる。
実施の一形態として、前記燃料噴射弁が、前記シリンダ内又は前記クランク室内の要冷却部位に向けて高圧で燃料を噴射する態様としてもよい。このようにすれば、燃料噴射弁から高圧で噴射される燃料により、要冷却部位が効果的に冷却される。
実施の一形態として、前記燃料噴射弁が、前記ピストンの作動過程における前記クランク室の最高内圧下においても燃料を噴射可能な高圧式燃料噴射弁とされる態様としてもよい。このようにすれば、クランク室内への燃料噴射のタイミングが最適化できるため、先導エアへのガソリン混合を抑止するなど排気ガスの成分を改善できる。
実施の一形態として、エンジン作業機は、前記２サイクル内燃エンジンを動力源として備えることを特徴とする。このエンジン作業機は次の利点を有する。作業機、特に、手持式や背負式等の携帯式作業機は、作業性や取扱性の観点から、小型化、軽量化が望まれる。しかし、気化器に隔壁を設けたり、混合気通路と空気通路を別個に離して形成したりする従来の構成では、作業機の小型化、軽量化に限界があった。これに対し、本実施の一形態のエンジン作業機は、構造が簡易な２サイクル内燃エンジンを動力源とするので、作業機の小型化、軽量化に貢献できる。
実施の一形態として、前記燃料噴射弁は、前記シリンダの軸線と前記クランクシャフトの軸線とを含む平面に対して、燃料タンクが配置される側に設置されてもよい。この構成により、燃料タンクと燃料噴射弁の位置が近くなるので、相互間の配管が短くて済み、作業機の小型化、軽量化に一層貢献できる。また、この場合、燃料タンクと燃料噴射弁との距離が短いので、燃料噴射弁に早急に燃料を送ることができ、エンジン１の始動が良好に行える。特に電動の燃料ポンプが燃料タンクに配置された高圧式燃料噴射弁では、電動の燃料ポンプと噴射弁との距離が近くなるので、始動時に燃料噴射弁への燃料供給が比較的に簡単に行え、始動性が良い。
実施の一形態として、前記燃料噴射弁は、後端に燃料入口を備え、上側に向けて燃料を噴射し、燃料タンクは前記クランク室の下側に配置されてもよい。この場合も、前記と同様の作用効果が得られる。
本発明の実施の一形態に係る２サイクル内燃エンジンの概略図である。 図１のエンジンの作動行程の説明図である。 図１のエンジンにおける空気と燃料の流れを示すブロック図である。 図１のエンジンを構成するピストンの変形例を示す斜視図である。 図４のピストンの上昇過程での吸気通路から掃気通路への空気の流入を説明する説明図である。 図１のエンジンを動力源として搭載したエンジン作業機の一例（パワーブロア）の後面図である。 図６のパワーブロアのエンジンと燃料タンクの配置関係を前方から示した分解図である。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
本発明に係る２サイクル内燃エンジン（以下、単に「エンジン」という。）は、主に携帯式のエンジン作業機に動力源として搭載される空冷式のものである。本発明のエンジンが用いられる作業機としては、チェーンソー、刈払機、動力カッター、ヘッジトリマー、パワーブロワ等の、手持式、肩掛式又は背負式等の携帯式作業機が挙げられる。
図１に示すように、本発明の実施の一形態に係るエンジン１は、シリンダブロック２と、このシリンダブロック２を構成するシリンダ３内を往復摺動するピストン４と、を備える。シリンダブロック２の一端側を構成するシリンダヘッド５とピストン４とによって燃焼室６が画成され、シリンダブロック２の他端側を構成するクランクケース７とピストン４とによってクランク室８が画成される。シリンダヘッド５には点火装置を構成する点火プラグ９が固着され、この点火プラグ９は燃焼室６に突入している。クランクケース７内にはクランクシャフト１０が回動自在に支持され、このクランクシャフト１０とピストン４のピストンピン４ａとが連接棒１１によって連結される。燃焼室６での燃焼膨張（爆発）によりピストン４がシリンダ３内を往復摺動することにより、連接棒１１を介してクランクシャフト１０が回転駆動され、クランクシャフト１０に繋がる図示しない出力軸に回転駆動力が出力される。
シリンダ３の内壁には、排気ポート１２と吸気ポート１３と少なくとも一つの掃気ポート１４が開口しており、これらのポート１２，１３，１４がピストン４の往復動によって所定のタイミングで開閉制御される。排気ポート１２は排気管１５を介してマフラ１５ａに連通する。吸気ポート１３は吸気管１６を介して吸気通路１７に連通する。掃気ポート１４は、掃気通路１８を介してクランク室８に連通する。
図示してはいないが、吸気ポート１３は、シリンダ３に代えてクランクケース７に開口形成することもできる。この場合には、ピストン４の下降時にクランク室８内の混合気が吸気管１６側へ逆流するのを阻止する逆止弁を配設する。
吸気通路１７は、ピストン４の作動時の負圧によって空気のみを吸入する。吸気通路１７内にはバタフライ式等のスロットルバルブ１９が配設され、スロットルバルブ１９の上流側にはエアクリーナ２０が配設される。スロットルバルブ１９の開度は、作業者が作業機の出力操作部材（スロットルトリガやスロットルレバー等）を操作することで調整される。
吸気通路１７は、スロットルバルブ１９の下流側で、第一吸気通路２１と第二吸気通路２２とに分岐される。第一吸気通路２１は、吸気管１６を介してクランク室８に連通される。第二吸気通路２２は、エア通路２３を介して掃気通路１８に連通される。エア通路２３上には、掃気通路１８からの空気の逆流を防止する逆止弁２３ａが配設される。エア通路２３は、掃気通路１８の掃気ポート１４側の端部に形成されるエア吸入口２４に連結される。そして、エア通路２３は、エアクリーナ２０で浄化された空気を掃気通路１８へと導く。
エアクリーナ２０で浄化された空気は、クランク室８が負圧となる吸入行程で、吸気通路１７から第一吸気通路２１と第二吸気通路２２とに分岐してクランク室８へと吸入される。吸気通路１７を通過する空気の一部は、第一吸気通路２１と吸気管１６とを通してクランク室８に吸入され、空気の他の一部は、第二吸気通路２２とエア通路２３と掃気通路１８とを通してクランク室８に吸入される。吸入行程の終了時には、掃気通路１８に空気が滞留する。この滞留空気は、掃気行程において、クランク室８内の混合気に先立って、先導エアとして掃気ポート１４からシリンダ３内へと流入する。これにより、燃焼室６の燃焼ガスが排気ポート１２から排出される。
エンジン１は、クランク室８内に燃料を供給するための燃料噴射弁２５を備える。燃料は、クランク室８内で空気と混合して混合気となる。燃料噴射弁２５は、クランク室８と第一吸気通路２１の少なくとも一つに向けて燃料を噴射する。図示例では、クランクケース７の下部に第一の燃料噴射弁２５ａが配設され、この第一の燃料噴射弁２５ａからクランク室８内へと燃料が噴射される。第一の燃料噴射弁２５ａに代えて、第一吸気通路２１に向けて燃料を噴射する第二の燃料噴射弁２５ｂを配設してもよい。図示例では、仮想線で示すように、第一吸気通路２１に連通する吸気管１６へ向けて第二の燃料噴射弁２５ｂが配設されている。第一及び第二の燃料噴射弁２５ａ，２５ｂを共に配設する構成としてもよい。
燃料噴射弁２５には、燃料タンク２６と燃料ポンプ２７が連結される。燃料ポンプ２７の作動によって燃料タンク２６内の燃料が燃料噴射弁２５に供給され、燃料噴射弁２５の開閉によって燃料の噴射が制御される。
燃料噴射弁２５は、マイクロコンピュータを含む制御装置２８によって開閉制御される。制御装置２８には、エンジン１の運転状況を検知する少なくとも一つのセンサ２９（２９ａ～２９ｇ）の検知信号が入力される。制御装置２８は、センサ２９の検知に基づいて、燃料噴射弁２５によるクランク室８への燃料供給を制御する。
少なくとも一つのセンサ２９を例示すると、例えば、吸気温度を検知して信号を発する吸気温度センサ２９ａ、吸気圧を検知して信号を発する吸気圧センサ２９ｂ、スロットルバルブ１９の開度を検知して信号を発するスロットルバルブ開度センサ２９ｃ、クランク室８の圧力を検知して信号を発するクランク室圧力センサ２９ｄ、クランク室８の温度を検知して信号を発するクランク室温度センサ２９ｅ、エンジン１の回転数を検知して信号を発するエンジン回転数センサ２９ｆ、クランク角を検知して信号を発するクランク角センサ２９ｇが挙げられる。これらのセンサ２９ａ～２９ｇの信号は制御装置に入力される。
制御装置２８は、センサ２９ａ～２９ｇからの種々の信号に基づき、所定のプログラムにしたがって、燃料噴射弁２５へと適宜のタイミングで燃料噴射信号を発し、また、点火装置を構成する点火プラグ９へと所定のタイミングで点火信号を発する。これにより、クランク室８への燃料供給と、燃焼室６の混合気への点火が行われる。
次に、図２を参照して、図１のエンジン１の動作について説明する。図２において、（ａ）は掃気時、（ｂ）は吸入及び圧縮時、（ｃ）は燃焼膨張（爆発）時、（ｄ）は排気時の説明図である。なお、クランク室８への燃料噴射は適時に行われればよいが、一例として、吸入行程の終盤に行われるものとする。
図２（ａ）、（ｂ）を参照して、ピストン４が下死点から上昇する過程でピストン４により掃気ポート１４が閉じると、ピストン４の上昇によりクランク室８内が負圧になる。これにより、エア通路２３から掃気通路１８へと空気が吸入され、続いて、吸気ポート１３が開くと同時に、空気が吸気管１６からクランク室８へと吸入される。一例として、吸入行程の終盤で燃焼噴射弁２５から燃料が噴射される。燃焼室６では、ピストン４が上死点に達するまで混合気の圧縮が行われる。ピストン４が上死点に達すると、クランク室８への空気の吸入が終了する。この時点で、クランク室８内には燃料と空気が混合した混合気が充満し、掃気通路１８内には空気が滞留する。
図２（ｃ）を参照して、ピストン４が上死点に達した時に点火プラグ９による点火が行われる。これにより燃焼室６で混合気が燃焼膨張（爆発）し、ピストン４が下死点へと押し下げられることで、クランクシャフト１０が回転して動力が発生する。下降するピストン４により吸気ポート１３が閉じると、クランク室８内の混合気が予圧縮される。
図２（ｄ）を参照して、ピストン４の下降により排気ポート１２が開くと、燃焼ガスが排気管１５へと流出する。続いて、図２（ａ）に示すように掃気ポート１４が開き、予圧縮されたクランク室８内の混合気が掃気通路１８を通って燃焼室６へと送り込まれる。このとき、クランク室８内の混合気に先立って、掃気通路１８内に滞留していた空気が先導エアとして燃焼室６へと流入し、排気ポート１２へと燃焼ガスを追い出す。このため、掃気時における混合気の吹き抜けが低減される。ピストン４は、クランクシャフト１０の回転により再び上死点へ向けて移動し、以後、同様の作用が繰り返される。
なお、図１のエンジン１における空気と燃料の流れを簡潔に示すと、図３のブロック図のようになる。
本実施の一形態のエンジン１によれば、燃料噴射弁２５によってクランク室８内に燃料が供給されるので、燃料供給のタイミングの制御が容易となり、エンジン１の運転状態に適した混合気の供給が可能となる。また、吸気の終了時には掃気通路１８に空気が滞留し、この滞留空気が先導エアとして掃気に関与するので、掃気時の混合気の吹き抜けが防止され、排気ガスの成分が改善される。さらに、吸気通路１７は空気のみを吸入するので、従来の気化器の吸気通路とは異なり、吸気通路を混合気通路と空気通路とに仕切るための隔壁や複数のスロットルバルブを設ける必要が無く、したがって構造が簡易である。吸気通路１７が空気のみを吸入することで、吸入空気の制御が容易となるほか、空気制御の信頼性の向上にも貢献できる。また、第二吸気通路２２が逆止弁２３ａを介して掃気通路１８に連通するので、ピストン４や掃気通路１８の簡素化に貢献できる。
なお、燃料噴射弁２５の配設態様や種類は、例えば次のようにしてもよい。
好適な実施の一形態として、燃料噴射弁２５は、掃気通路１８へ燃料が向かわない方向に向けて燃料を噴射する態様としてもよい。このようにすれば、掃気通路１８の滞留空気に燃料が混入しにくい。
好適な実施の一形態として、燃料噴射弁２５は、電動燃料ポンプと、クランクシャフトの回転により動作するポンプの、少なくとも一つに燃圧を享受される高圧式燃料噴射弁としてもよい。このようにすれば、狙ったところに燃料を噴射できる。例えば、エンジン１の焼き付きが起こりやすい場所へ狙って噴射することも可能である。
好適な実施の一形態として、燃料噴射弁２５は、シリンダ３内又はクランク室８内の要冷却部位に向けて高圧で燃料を噴射する態様としてもよい。このようにすれば、燃料噴射弁２５から高圧で噴射される燃料により、要冷却部位が効果的に冷却される。要冷却部位として、例えば、連接棒１１とピストンピン４ａとの連結部や、連接棒１１とクランクシャフト１０との連結部等の、摩擦熱の発生部位が挙げられる。また、ピストン４を冷却するために、ピストン４の内壁に高圧で燃料を噴射してもよい。
２サイクル内燃エンジンの燃料は、ガソリンに潤滑用オイルを混合した混合燃料である。このため、クランク室８内に燃料（混合燃料）が供給されると、燃料に含まれる潤滑用オイルにより、ピストン４とシリンダ３との潤滑が即応的且つ迅速に行われる。これによって、エンジン１の焼き付きが防止される。この場合、温度信号、回転数信号、吸気圧信号、及び開度信号の少なくとも一つを利用して燃料を噴射してエンジン１の焼き付きを防止してもよい。例えば、高速運転時に高温を検知した際に燃料を噴射すればよい。また、高速運転時に急停止する際にも燃料を噴射して焼き付きを防止することも考えられる。
好適な実施の一形態として、燃料噴射弁２５は、ピストン４の作動過程におけるクランク室８の最高内圧下においても燃料を噴射可能な高圧噴射弁としてもよい。このようにすれば、クランク室内への燃料噴射のタイミングが最適化できるため、先導エアへのガソリン混合を抑止するなど排気ガスの成分を改善できる。
好適な実施の一形態として、図１に示すように、燃料噴射弁２５ａは、シリンダ３の軸線Ｘとクランクシャフト１０の軸線Ｙとを含む平面に対して、燃料タンク２６が配置される側に設置されてもよい。この構成により、燃料タンク２６と燃料噴射弁２５の位置が近くなるので、相互間の配管が短くて済み、作業機の小型化、軽量化に貢献できる。また、燃料噴射弁２５ａの燃料入口２５ｃが燃料タンク２６へ向くように燃料噴射弁２５ａを配設することで、燃料タンク２６から燃料噴射弁２５ａへの配管の形成が容易となる。また、この場合、燃料タンクと燃料噴射弁との距離が短いので、燃料噴射弁に早急に燃料を送ることができ、エンジン１の始動が良好に行える。特に、燃料タンク内に電動の燃料ポンプが設置された高圧式燃料噴射弁の場合に、電動の燃料ポンプと燃料噴射弁との距離が近いので、早急に燃料を送ることができ、エンジン１の始動が良好に行える。
好適な実施の一形態として、燃料噴射弁２５ａは、後端に燃料入口を備え、上側に向けて燃料を噴射し、燃料タンク２６はクランク室８の下側に配置されてもよい。この場合も、前記と同様の作用効果が得られる。
燃料噴射弁２５は、電気的に制御可能なもののほか、機械的に制御されるものを採用してもよい。後者の場合には、例えば、機械的に開閉可能な燃料噴射弁をクランクシャフト１０に作動上連結し、ピストン４の作動行程における所定のタイミングで燃料噴射弁が開閉されるようにしてもよい。
次に、図４及び図５を参照して、図１の変形例を説明する。以下の説明において、図１の例と同一又は均等な構成要素については、図１と同様の符号を付して、重複する説明を省略する。
図４のピストン１０１は、周面にピストン溝１０６を備え、このピストン溝１０６を介して、所定のタイミングでエア通路１０２（図５参照）と掃気通路１０４（図５参照）とが連通されるタイプのものである。図４において、符号１０３はピストンピン孔を示し、このピストンピン孔１０３に挿入されるピストンピン（図１の符号４ａ参照）によってピストン１０１が連接棒１１（図１参照）に連結される。
図５には、図４のピストン１０１と共に用いられるシリンダ１０５が示されている。このシリンダ１０５のシリンダ壁１００には、吸気ポートと排気ポート（いずれも図示省略）と少なくとも一つの掃気ポート１０４ａに加えて、空気ポート１０２ａが開口している。この空気ポート１０２ａは、エア通路１０２に連通する。このエア通路１０２は、図１のエア通路２３と同様の構成である。また、掃気ポート１０４ａは、掃気通路１０４を介してクランク室８（図１参照）に連通する。空気ポート１０２ａと掃気ポート１０４ａは、共にピストン１０１によって開閉される。
図５の（ａ）～（ｃ）は、ピストン１０１が上昇する過程における、ピストン溝１０６と空気ポート１０２ａと掃気ポート１０４ａとの関係を時系列で示したものである。図５（ｂ）は、図５（ａ）よりもピストン１０１が上昇した状態であり、図５（ｃ）は、図５（ｂ）よりもさらにピストン１０１が上昇した状態を示している。なお、図５においては、線図の錯綜を避けるためにピストン１０１の輪郭の図示を省略し、ピストン１０１の周方向に延びるピストン溝１０６のみを単純化して示してある。
図５（ａ）を参照して、ピストン１０１が下死点から上昇し、ピストン溝１０６が空気ポート１０２ａに達する直前までは、ピストン溝１０６には、前回の掃気の際の吹き返しガスが混在している。この吹き返しガスは混合気成分を含んでいる。ピストン溝１０６に残留している吹き返しガスをドットで示す。
ピストン１０１が更に上昇した状態の図５（ｂ）は、ピストン溝１０６が空気ポート１０２ａに連通した状態を示す。この図５（ｂ）の状態では、ピストン溝１０６は掃気ポート１０４ａと連通していない。このため、ピストン溝１０６が空気ポート１０２ａと連通しても、この時点では、空気ポート１０２ａからピストン溝１０６への空気の流動は起こらない。
ピストン１０１が更に上昇した状態の図５（ｃ）は、ピストン溝１０６が、空気ポート１０２ａと掃気ポート１０４ａの双方に連通した状態を示す。この図５（ｃ）の状態になると、ピストン溝１０６を介して掃気通路１０４に空気が充填される。
図４及び図５のピストン１０１とシリンダ１０５の組み合わせを含むエンジンによれば、エア通路１０２を通して吸入される空気が、ピストン溝１０６を介して掃気通路１０４に到達する。つまり、空気がピストン１０１の周面に直接接触するので、ピストン１０１の冷却性能が向上する。
次に、図６及び図７を参照して、本発明の実施の一形態に係るエンジン１を動力源とするエンジン作業機について説明する。ここでは、エンジン作業機の一例として、パワーブロア４０を例示する。パワーブロアは、周知の通り、落ち葉や剪定された枝葉等の吹き寄せ作業に用いて好適な作業機である。
図６のパワーブロア４０は、側面視Ｌ字状の背負式の本体フレーム４１を備え、この本体フレーム４１上に、送風機４２と、送風機４２を駆動するエンジン１と、燃料タンク２６等が配設される。送風機４２のＬ字状の吐風管４３には、図示しないベローズホースを介してブロアパイプが接続される。ブロアパイプの適宜の位置には、スロットルレバー又はスロットルトリガ等のエンジン出力操作部材（図示せず）が配設される。
送風機４２は、本体フレーム４１を背負う作業者から見て本体フレーム４１のすぐ後ろに配設される。エンジン１は、送風機４２のすぐ後ろに配設され、シリンダ３が縦向きでクランク室８が下に位置し、クランクシャフト１０が前後方向に延びる。燃料タンク２６は、クランク室８の下側に配設される。この場合、パワーブロワ４０をコンパクトに形成することができる。燃料タンク２６には、左右の一端（図６の例では本体フレーム４１を背負う作業者から見て右端）に燃料ポンプ２７が一体に配設されている。
図６及び図７の例では、燃料噴射弁２５ａがクランクケース７に取り付けられ、クランク室８内に斜め上向きに燃料を噴射する。燃料噴射弁２５ａの燃料入口２５ｃと、燃料ポンプ２７の燃料出口２７ａは、互いに近接して位置する。これにより、相互間の配管が短くて済み、パワーブロア４０の小型化、軽量化に貢献できる。また、燃料噴射弁２５ａの燃料入口２５ｃが燃料ポンプ２７へ向くように燃料噴射弁２５ａを配設することで、燃料ポンプ２７から燃料噴射弁２５ａへの配管の形成が容易となる。
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。

Claims (8)

  1. 燃焼室を画成し且つ排気ポートを有するシリンダと、前記燃焼室の混合気に点火する点火装置と、前記燃焼室での燃焼膨張により前記シリンダ内を往復動するピストンと、前記シリンダの内部と連通するクランク室と、該クランク室内に配設されて前記ピストンと作動上連結されるクランクシャフトと、前記クランク室内に燃料を供給する燃料噴射弁と、前記ピストンの作動時の負圧によって空気のみを吸入する吸気通路と、前記クランク室と前記燃焼室とを連通する掃気通路と、を備え、前記吸気通路が第一吸気通路と第二吸気通路とに分岐され、前記第一吸気通路は前記クランク室に連通され、前記第二吸気通路は前記掃気通路に連通され、前記燃料噴射弁は、前記第一吸気通路と前記クランク室の少なくとも一つに向けて燃料を噴射し、吸気の終了時に前記掃気通路内に滞留する空気が先導エアとして掃気に関与する、２サイクル内燃エンジン。
  2. 前記燃料噴射弁は、掃気通路へ燃料が向かわない方向に向けて燃料を噴射する、請求項１に記載の２サイクル内燃エンジン。
  3. 前記燃料噴射弁が、電動燃料ポンプと、前記クランクシャフトの回転により動作するポンプの、少なくとも一つに燃圧を享受される高圧式燃料噴射弁である、請求項１又は２に記載の２サイクル内燃エンジン。
  4. 前記燃料噴射弁が、前記シリンダ内又は前記クランク室内の要冷却部位に向けて高圧で燃料を噴射する、請求項３に記載の２サイクル内燃エンジン。
  5. 前記燃料噴射弁が、前記ピストンの作動過程における前記クランク室の最高内圧下においても燃料を噴射可能な高圧式燃料噴射弁である、請求項３又は４に記載の２サイクル内燃エンジン。
  6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の２サイクル内燃エンジンを動力源として備えるエンジン作業機。
  7. 前記燃料噴射弁は、前記シリンダの軸線と前記クランクシャフトの軸線とを含む平面に対して、燃料タンクが配置される側に設置される、請求項６に記載のエンジン作業機。
  8. 前記燃料噴射弁は、後端に燃料入口を備え、上側に向けて燃料を噴射し、燃料タンクは前記クランク室の下側に配置される、請求項６に記載のエンジン作業機。
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