WO1998057053A1 - Moteur deux-temps stratifie a balayage - Google Patents

Moteur deux-temps stratifie a balayage Download PDF

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WO1998057053A1
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scavenging
air
port
intake port
piston
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PCT/JP1998/002478
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Masanori Noguchi
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Komatsu Zenoah Co.
Petroleum Energy Center
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    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
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    • 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
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    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a stratified scavenging two-stroke engine, and more particularly to a stratified scavenging two-stroke engine configured to separately inhale a mixture and air for scavenging.
  • This type of conventional stratified scavenging two-stroke engine has a scavenging flow path that connects a cylinder chamber and a crank chamber, and a mixture flow path that supplies a mixture is connected to the crank chamber, and an air flow path that supplies air. Is connected to the scavenging flow path.
  • the scavenging port of the scavenging flow path is open and the exhaust port of the exhaust pipe is open.
  • the air flow path is provided with a reed valve (check valve) 80 shown in FIG. 12 that allows only the flow of air to the scavenging flow path side.
  • the air-fuel mixture in the cylinder chamber 10 is ignited, and then the piston 3 descends.
  • the pressure in the crank chamber 20 starts to rise, and the exhaust port and the scavenging port 81 are opened sequentially while the piston 3 descends, and the combustion gas is discharged from the exhaust port first. Is done.
  • the scavenging port 81 opens, firstly, The blown air is blown into the cylinder chamber 10 by the pressure in the crank chamber 20. As a result, the combustion gas remaining in the cylinder chamber 10 is expelled.
  • the air-fuel mixture in the crank chamber 20 is charged into the cylinder chamber 10 through the scavenging flow passage 85.
  • the inside of the cylinder chamber 10 can be first scavenged by air, so that the unburned gas is prevented from being discharged by the blow-by of the air-fuel mixture.
  • the advantage is that the exhaust gas is cleaner.
  • the reed valve 80 is provided in the air passage 83, there is a drawback that the lead valve 80 becomes a suction resistance when sucking air into the scavenging passage 85.
  • the reed valve 80 increases the number of parts, complicates the structure, and raises the cost. Disclosure of the invention
  • the present invention has been made in view of the above problems, and separates the mixture and the air for scavenging to take in air, and fills the scavenging flow path with air to form an air mixture.
  • the objective is to provide an inexpensive stratified scavenging two-stroke engine that eliminates exhaust into the interior, reduces air intake resistance, and reduces the number of parts.
  • a stratified scavenging two-stroke engine comprises: An air intake port, a scavenging port, and an exhaust port connected to the engine cylinder chamber; an air-fuel mixture intake port connected to the crank chamber; and a scavenging flow path connecting the cylinder chamber and the crank chamber.
  • a stratified scavenging two-stroke engine equipped with an air intake port a predetermined distance from the scavenging port is located on the crank chamber side in the axial direction of the cylinder, and the scavenging port and the air are An intake port is connected to supply air from the air intake port to the scavenging flow path via the scavenging port during the intake stroke.
  • the intake port for air is connected to the cylinder chamber, the intake port for air-fuel mixture is separately connected to the crank chamber, and the scavenging flow path that connects the cylinder chamber and the crank chamber is connected to each other. Since the air is supplied through the piston, at least the cylinder chamber side in the scavenging flow path can be filled with air during the suction stroke. Also, since the air intake port is located a predetermined distance below the scavenging port on the crankcase side, during the scavenging stroke, when the top of the piston opens the scavenging port, the air intake port is already open. Since the intake port is closed, air or air-fuel mixture does not flow back into the air flow path, and a lead valve is not required.
  • the combustion gas in the cylinder chamber can be first scavenged by the air in the scavenging passage, and the mixture does not flow into the atmosphere.
  • a reed valve for sucking air into the scavenging flow path is not required, the air suction resistance can be reduced and the number of parts can be reduced.
  • the piston has a groove on the outer periphery, and the groove connects the scavenging port and the air intake port during the suction stroke, and disconnects the mixture gas intake port and the scavenging port. It is characterized by the following.
  • the mixture intake port and the scavenging port are not connected, so that the mixture does not accumulate in the scavenging passage, and the scavenging passage can be filled with air. it can.
  • the combustion gas in the cylinder chamber is removed by the air in the scavenging flow path.
  • the gas can be scavenged and the mixture does not escape to the atmosphere.
  • the mixture intake port is opened and closed by a piston. According to such a configuration, in the scavenging stroke, when the top of the piston opens the scavenging port, the intake port for the air-fuel mixture is already closed, so that the air-fuel mixture does not flow back to the air-fuel mixture flow path, and the reed valve Can be eliminated.
  • FIG. 1 is a cutaway perspective view of a main part of a stratified scavenging two-cycle engine according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the stratified scavenging two-cycle engine of the first embodiment according to the present invention, and is a cross-sectional view taken along line 2-2 of FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the stratified scavenging two-cycle engine of the first embodiment according to the present invention, and is a cross-sectional view taken along line 3-3 in FIG.
  • FIG. 4 is a plan cross-sectional view of the stratified scavenging two-cycle engine according to the first embodiment of the present invention, and shows a cross-sectional view along line 4-4 in FIG.
  • FIG. 5 is a side cross-sectional view near the top dead center of the stratified scavenging two-cycle engine according to the first embodiment of the present invention, and shows a cross-sectional view along line 5-5 in FIG.
  • FIG. 6 shows a side cross-sectional view of the stratified scavenging two-stroke engine of FIG. 5 in the vicinity of the bottom dead center.
  • FIG. 7 is a cutaway perspective view of a main part of a layered scavenging two-cycle engine according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a plan cross-sectional view of a stratified scavenging two-cycle engine according to a second embodiment of the present invention, and shows a cross-sectional view along line 8-8 in FIG.
  • FIG. 9 is a side cross-sectional view near the top dead center of the stratified scavenging two-cycle engine according to the second embodiment of the present invention, and shows a cross-sectional view taken along line 9-1 of FIG.
  • FIG. 10 is a cutaway perspective view of a main part of a stratified scavenging two-cycle engine according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a cutaway perspective view of a main part of a stratified scavenging two-cycle engine according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a partial cross-sectional view of a conventional stratified scavenging two-cycle engine, showing a cross-sectional view of a lead valve provided in an air passage and a scavenging passage.
  • FIGS. the stratified scavenging two-stroke engine shown in the first embodiment is shown in FIGS.
  • a crankcase 2 is provided below a cylinder 1.
  • a piston 3 is slidably and pivotally inserted into the cylinder 1, and the piston 3 is connected to a crank 42 in the crankcase 2 via a connecting rod 41.
  • the space in the cylinder 1 where the volume above the piston 3 changes is the cylinder chamber 10, and the space surrounded by the cylinder 1 and the crankcase 2 below the piston 3 is the crank chamber. It is 20.
  • a clearance is provided and illustrated in FIGS. 4 to 6 for easy explanation.
  • the cylinder 1 and the crankcase 2 are provided with two scavenging passages 50 connecting the cylinder chamber 10 and the crank chamber 20.
  • a scavenging flow path 50 is opened as a scavenging port 51 in the cylinder chamber 10 (the inner peripheral surface of the cylinder 1).
  • an air intake port 11 and an air-fuel mixture intake port 12 are provided on the inner peripheral surface of the cylinder 1.
  • the intake port 11 for air and the intake port 12 for air-fuel mixture are vertically arranged at a predetermined distance La along the axial direction of the cylinder 1 as shown in FIG.
  • the opening position of the air intake port 11 is provided at a position lower than the opening position of the scavenging boat 51 by a predetermined distance Lb in the axial direction of the cylinder 1.
  • Scavenging port 5 has 1 open As shown in FIG. 4, two positions are provided at positions displaced by 90 degrees in the circumferential direction as shown in FIG.
  • the position of the scavenging port 51 is not necessarily limited to an angle of 90 degrees, but can be appropriately selected depending on the relationship between the positions of the air intake port 11 and the exhaust port 13 and may be left-right asymmetric. Also, the number is not limited to two but may be one.
  • the width B a opened along the axial direction of the scavenging port 51 is formed to be smaller than the predetermined distance La separated from the air intake port 11 1 and the mixture intake port 12 ( It has a width B a and a predetermined distance L a).
  • the air intake port 11 is opened and closed by the movement of the piston 3, and is connected to and blocked from a groove (passage) 30 formed on the outer periphery of the piston 3.
  • a groove (passage) 30 formed on the outer periphery of the piston 3.
  • the groove 30 is formed on the outer periphery of the piston 3 in a T shape in a side view, has a predetermined depth in a plan view, and has a piston shape.
  • the outer circumference of 3 is formed in a semicircle.
  • the T-shaped groove 30 formed on the outer periphery of the piston 3 connects the air intake port 11 which is provided at a position lower than the scavenging port 51 by a predetermined distance Lb, During the intake stroke, the air intake port 11 and the two scavenging ports 51 are connected, so that air can be supplied to the air intake port 11, the groove 30, and the two scavenging channels 50.
  • the crank chamber 20 (indicated by the solid line arrow Y).
  • the air intake port 11 is located a predetermined distance Lb lower than the scavenging port 51 at the crank chamber 20 side, so the top of the piston 3 is The air intake port 11 is already closed when the scavenging port 51 is opened.
  • the piston 3 closes the air intake port 11 to prevent the air or air-fuel mixture from flowing back into the air flow path.
  • the reed valve 80 is not required.
  • the scavenging port 51 opens and the width B a becomes the intake port 11 for air and the intake air for air-fuel mixture.
  • the end 30 a of the groove 30 is not connected to the scavenging port 51, and is not connected to the scavenging port 51, as shown in FIG. 1 closed by piston 3 Have been.
  • the mixture does not flow into the scavenging passage 50 through the groove 30 during the suction stroke.
  • the groove 30 disconnects the air intake port 11 and the two scavenging ports 51 during the scavenging process (piston 3 is slightly lowered in FIG. 6). Position). This prevents air from flowing back to the air intake port 11 side, and disconnects the mixture intake port 12 from the scavenging port 51.
  • the air intake port 11 and the groove 30 constitute an air flow path for supplying air to the scavenging flow path 50.
  • the air-fuel mixture intake port 12 is formed in a substantially rectangular shape on the inner peripheral surface of the cylinder 1 and is opened and closed by the skirt portion of the piston 3.
  • the piston 3 rises and the crank chamber 2 rises. Opened during the suction stroke when the pressure in 0 becomes low, allowing the mixture to be sucked into crank chamber 20 (indicated by dotted arrow W), piston 3 descends and cranks It is closed during the scavenging stroke in which the pressure in the chamber 20 becomes high, so as to prevent the air-fuel mixture from being blown back to the cable side. Therefore, when supplying the air-fuel mixture to the crank chamber 20, a reed valve for preventing backflow is not required.
  • an exhaust port 13 opening to the cylinder chamber 10 is provided at a position higher than the scavenging port 51 in the axial direction of the cylinder 1. Have been.
  • the piston 3 rises from the bottom dead center (near the position shown in FIG. 6), so that the pressure in the crank chamber 20 starts to decrease, and The pressure in the chamber 10 starts to rise, and the scavenging port 51 and the exhaust port 13 are sequentially closed.
  • the air intake port 11 is connected to the scavenging passage 50 via the groove 30 and the scavenging port 51 at a position near the top dead center as shown in FIG.
  • the air-fuel mixture intake port 12 is opened and connected to the crank chamber 20. Therefore, air is sucked from the air intake port 11 through the groove 30 and the scavenging flow path 50 into the crank chamber 20. It is.
  • the air-fuel mixture stored in the scavenging passage 50 is flushed into the crank chamber 20 by the air, and the scavenging passage 50 is filled with air.
  • the piston 3 further rises, and when the piston 3 reaches near the top dead center, the mixture in the cylinder chamber 10 is ignited and explodes, and the piston 3 starts to descend. Then, as the pressure in the crank chamber 20 starts to rise, the groove 30 is cut off from the air intake port 11 and the scavenging port 51, and the air-fuel mixture intake port 12 is closed. While being closed by the piston 3, it is lowered and the pressure in the crank chamber 20 rises. At this time, even if the pressure in the crank chamber 20 rises, the air in the scavenging flow path 50 is blown back to the air intake port 11 side, or the air-fuel mixture in the crank chamber 20 is blown back to the carburetor side. Or not.
  • the exhaust port 13 and the scavenging port 51 are sequentially opened to the cylinder chamber 10, and first, the combustion gas is discharged from the exhaust port 13. Then, when the scavenging port 51 is opened to the cylinder chamber 10, first, the air accumulated in the scavenging passage 50 is increased by the increased pressure in the crank chamber 20. Spouts into 0. As a result, the combustion gas remaining in the cylinder chamber 10 is expelled from the exhaust port 13 to the atmosphere via the silencer. Next, the air-fuel mixture in the crank chamber 20 is charged into the cylinder 20 chamber through the scavenging flow path 50.
  • the groove 30 is connected to the scavenging port 51 when the air is sucked, it is possible to prevent the mixture from remaining in the scavenging flow path 50. Therefore, in the exhaust stroke, unlike the conventional case where a reed valve is used, the cylinder chamber 10 is filled with air filled in the scavenging flow path 50. The combustion gas remaining inside can be expelled to the atmosphere, so that the mixture is not released to the atmosphere. Furthermore, since the groove 30 can be formed at the same time when the piston 3 is manufactured from an animal, the provision of the groove 30 does not increase, for example, the burden on manufacturing.
  • FIG. 7 a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7, 8, and 9.
  • the second embodiment is different from the first embodiment in that the air intake port 11 and the air-fuel mixture intake port 12 are vertically arranged in the first embodiment. Is that two air intake ports 11 A and 11 B are provided on the left and right sides of the air-fuel mixture intake port 12.
  • the opening positions of the air intake ports 11A and 11B are in the axial direction of the cylinder 1 as shown in FIG. It is provided at a position lower than the current position by a predetermined distance Lb.
  • the positions where the scavenging ports 51 are opened are set at positions displaced by 90 degrees in the circumferential direction as shown in FIG. I have.
  • the piston 3 is formed with one through hole 31 for air-fuel mixture and two L-shaped grooves 30A and 30B for air at left and right symmetry with respect to the through hole 31. .
  • the intake port 12 for the air-fuel mixture is connected to the crank chamber 20 through a through hole 31 provided in the piston 3 in the suction stroke.
  • the two left and right air intake ports 11 A and 11 B are connected to L-shaped grooves 30 A and 30 B, respectively, extending left and right along the outer circumference of piston 3 during the intake stroke. Is being done.
  • the third embodiment is different from the first embodiment in that the air intake port 11 and the air-fuel mixture intake port 12 are arranged vertically in the first embodiment.
  • the air intake port 11 is constituted by piping, and the position of the air intake port 11 is lower than the position of the scavenging port 51 by a predetermined distance Lb.
  • it is connected to a groove 30 extending left and right along the outer periphery of the piston 3. Therefore, the position of the air intake port 11 can be provided at any position in the circumferential direction.
  • the stratified scavenging two-cycle engine configured as described above also has the same operation and effect as the first embodiment.
  • a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the same elements as those of the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
  • the difference between the fourth embodiment and the first embodiment is that, in the first embodiment, the air intake port 11 and the air-fuel mixture intake port 12 are arranged vertically, and The intake port 12 was opened and closed by the piston 3, but in the fourth embodiment, the intake port 12A for the air-fuel mixture is directly connected to the crank chamber 20 to control the reverse flow of the air-fuel mixture. This is performed by a known reed valve (check valve) not shown.
  • the stratified scavenging two-cycle engine configured as described above also has the same operation and effect as the first embodiment.
  • the combustion gas in the cylinder chamber 10 can be scavenged by air, and It is possible to prevent the mixture remaining in the scavenging flow path 50 from being discharged as in the case where the conventional reed valve 80 is used.
  • the passage connecting the air intake port 11 and the scavenging port 51 is formed by the groove 30. It may be a hole configured to connect the air intake port 11 and the scavenging port 51. Also, the passage (groove 30) is configured to be connected to the scavenging flow passage 50 via the scavenging port 51, but the passage (groove 30) is connected to the middle of the scavenging flow passage 50. It may be configured as follows. Industrial applicability
  • the air-fuel mixture and the air for scavenging are separately suctioned, and the air-fuel mixture is prevented from being discharged into the atmosphere, the air intake resistance is reduced, and the number of parts is reduced. It is useful as an inexpensive stratified scavenging two-cycle engine.

Description

明 細 書 層状掃気 2サイ 技 術 分 野
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に構成した層状掃気 2サイクルエンジンに関す る。 背 景 技 術
従来のこの種の層状掃気 2サイクルエンジンは、 シリンダ室とクランク室とを 接続する掃気流路を有し、 混合気を供給する混合気流路がクランク室に接続され 、 空気を供給する空気流路が掃気流路に接続されている。 そして、 シリンダ室に は、 掃気流路の掃気ポートが開口しているとともに、 排気管の排気ポー卜が開口 している。 また、 上記空気流路には、 掃気流路側への空気の流れのみを許容する 図 1 2に示すリードバルブ （逆止弁） 8 0が設けられている。
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おいては、 ピストン 3 が上昇することによって、 クランク室 2 0内の圧力が低下し始めるとともに、 シ リンダ室 1 0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 8 1及び排気ポートが順次閉じている。 この際、 圧力の低下したクランク室 2 0内 には、 混合気が流入するとともに、 空気流路 8 3からリードバルブ 8 0を押し開 き、 掃気流路 8 5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 1 0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 つて、 クランク室 2 0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 中で排気ポート及び掃気ポート 8 1が順次開き、 まず排気ポートから燃焼ガスが 排出される。 次に、 掃気ポ一卜 8 1が開くと、 まず掃気流路 8 5内に溜まってい た空気がクランク室 2 0内の圧力によってシリンダ室 1 0内に噴出する。 これに より、 シリンダ室 1 0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 2 0内の混合気が掃気流路 8 5を通ってシリンダ室 1 0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 2 0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 つてシリ ンダ室 1 0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。
しかしながら、 上記層状掃気 2サイクルエンジンにおいては、 図 1 2に示すよ うに、 リードバルブ 8 0から掃気流路 8 5に流れる空気は、 掃気ポート 8 1 の近 傍位置 8 1 Aを流れないため、 この箇所に混合気が残ってしまう。 この混合気は 、 ピストン 3の下降時の排気行程において、 掃気ポ一卜 8 1が開く と、 掃気流路 8 5内に溜まっていた空気とともに、 シリ ンダ室 1 0内を経て排気ポー卜から燃 焼ガスとともに大気中に排出されるという問題があった。 また、 リードバルブ 8 0を空気流路 8 3に設けているから、 このリ一ドバルブ 8 0が空気を掃気流路 8 5内に吸入する際の吸入抵抗になるという欠点があった。 また、 リードバルブ 8 0によって部品点数が増加するとともに、 構造が複雑になり、 コス トアップにな るという問題があった。 発 明 の 開 示
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、 部品点 数の低減を図って安価な層状掃気 2サイクルエンジンを提供することを目的とし ている。
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， エンジンのシリンダ室に接続する空気用吸気ポート、 掃気ポ一卜、 および排気ポ 一卜と、 クランク室に接続する混合気用吸気ポートと、 シリ ンダ室とクランク室 とを接続する掃気流路とを備える層状掃気 2サイクルエンジンにおいて、 シリンダの軸線方向で、 掃気ポ一トよりも所定距離だけクランク室側の位置に空 気用吸気ポートに設けるとともに、 ビス トンを介して掃気ポー卜と空気用吸気ポ 一卜とを接続し、 吸入行程の際に、 空気用吸気ポー卜から掃気ポートを経て掃気 流路に空気を供給することを特徴とする。
かかる構成によれば、 空気用吸気ポートはシリ ンダ室に、 混合気用吸気ポート はクランク室に、 それぞれ分けて接続し、 かつ、 シリ ンダ室とクランク室とを接 続する掃気流路に、 ピス トンを介して空気を供給するように構成しているから、 吸入行程の際に掃気流路内の少なく ともシリ ンダ室側を空気で充満させることが できる。 また、 空気用吸気ポートが掃気ポートよりも所定距離だけクランク室側 の低い位置にあけられているため、 掃気行程の際に、 ピス トンの頂部が掃気ポ一 トを開口したとき、 既に空気用吸気ポー卜が閉じているので、 空気あるいは混合 気が空気流路に逆流することがなくなり、 リ一ドバルブが不要になっている。 したがって、 掃気流路内の空気で、 掃気行程においては、 まず空気によってシ リンダ室の燃焼ガスを掃気することができ、 混合気が大気中に流出することがな くなる。 また、 空気を掃気流路に吸入させるためのリードバルブが不要であるか ら、 空気の吸入抵抗を低減することができるとともに、 部品点数の低減を図るこ とができる。
また、 ピス トンは外周に溝を有し、 溝は、 吸入行程の際に、 掃気ポートと空気 用吸気ポートとを接続し、 かつ、 混合気用吸気ポー卜と掃気ポートとが非接続と することを特徴とする。
かかる構成によれば、 吸入行程において、 混合気用吸気ポートと掃気ポートと が非接続となっているため、 掃気流路に混合気が溜まることがなくなり、 掃気流 路は空気によって充満することができる。
したがって、 掃気行程において、 掃気流路内の空気でシリ ンダ室の燃焼ガスを 掃気することができ、 混合気が大気中に流出することがなくなる。
また、 混合気用吸気ポー卜は、 ピストンにより開閉されることを特徴とする。 かかる構成によれば、 掃気行程において、 ピストンの頂部が掃気ポー卜を開口 したとき既に混合気用吸気ポ一卜が閉じているので、 混合気が混合気流路に逆流 することがなくなり、 リードバルブを不要にすることができる。
また、 混合気をクランク室に供給するためのリ一ドバルブが不要であるから、 部品点数の低減を図ることができる。 図面の簡単な説明
図 1は本発明に係わる第 1実施形態の層状掃気 2サイクルエンジンの要部破断 斜視図である。
図 2は本発明に係わる第 1実施形態の層状掃気 2サイクルエンジンの断面図で あって図 1の 2— 2線に沿う断面図を示す。
図 3は本発明に係わる第 1実施形態の層状掃気 2サイクルエンジンの断面図で あって図 1の 3— 3線に沿う断面図を示す。
図 4は本発明に係わる第 1実施形態の層状掃気 2サイクルエンジンの平面断面 図であって図 5の 4— 4線に沿う断面図を示す。
図 5は本発明に係わる第 1実施形態の層状掃気 2サイクルエンジンの上死点近 傍の側面断面図であって図 4の 5— 5線に沿う断面図を示す。
図 6は図 5の層状掃気 2サイクルエンジンが下死点近傍となる状態での側面断 面図を示す。
図 7は本発明に係わる第 2実施形態の層状掃気 2サイクルエンジンの要部破断 斜視図である。
図 8は本発明に係わる第 2実施形態の層状掃気 2サイクルエンジンの平面断面 図であって図 9の 8— 8線に沿う断面図を示す。
図 9は本発明に係わる第 2実施形態の層状掃気 2サイクルエンジンの上死点近 傍の側面断面図であって図 8の 9 一 9線に沿う断面図を示す。 図 1 0は本発明に係わる第 3実施形態の層状掃気 2サイクルエンジンの要部破 断斜視図である。
図 1 1は本発明に係わる第 4実施形態の層状掃気 2サイクルエンジンの要部破 断斜視図である。
図 1 2は従来の層状掃気 2サイクルエンジンの一部断面図であって、 空気通路 と掃気通路に設けたリ一ドバルブ部の断面図を示す。 発明を実施するための最良の形態
以下、 この発明の実施の形態を図 1〜図 1 1を参照して説明する。 まず、 この 第 1実施例の形態で示す層状掃気 2サイクルエンジンを、 図 1〜図 6に示す。 図 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 4 1を介してクランクケース 2内のクラン ク 4 2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 1 0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 2 0になつ ている。 なお、 前記 「枢密に挿入」 に関し、 図 4〜図 6では、 説明を容易にする ためスキマを設けて図示している。
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 1 0と クランク室 2 0とを接続する掃気流路 5 0が 2つ設けられている。 そして、 シリ ンダ室 1 0 (シリンダ 1の内周面） には、 掃気流路 5 0が掃気ポー卜 5 1 として 開口している。 また、 シリンダ 1の内周面には、 空気用吸気ポート 1 1及び混合 気用吸気ポート 1 2が設けられている。 この空気用吸気ポート 1 1及び混合気用 吸気ポート 1 2は、 図 5に示すように、 シリンダ 1の軸線方向に沿って所定距離 L aだけ離れて上下に並べられている。 また、 空気用吸気ポー卜 1 1の開口して いる位置は、 シリンダ 1の軸線方向で、 掃気ボート 5 1の開口している位置より も所定距離 L bだけ低い位置に設けられている。 掃気ポート 5 1の開口している 位置は、 図 4に示すように円周方向で、 それぞれ 9 0度の角度だけズレた位置に 2個設けられている。 しかし、 この掃気ポート 5 1 の位置は必ずしも 9 0度の角 度に限定されることなく、 空気用吸気ポート 1 1および排気ポート 1 3の位置の 関係により適宜選択でき、 左右非対称でも良い。 また、 個数も 2個に限定される ことなく 1個でも良い。 掃気ポート 5 1の軸線方向に沿って開口して幅 B aは、 空気用吸気ポート 1 1及び混合気用吸気ポート 1 2の離間している所定距離 L a よりも、 小さく開口して形成 （幅 B aく所定距離 L a ) されている。
空気用吸気ポー卜 1 1は、 ピス トン 3の移動によって開閉し、 同ピス トン 3の 外周に形成された溝 （通路） 3 0への接続、 遮断がなされるようになつている。 この溝 3 0は、 図 4の平面図及び図 5の側面図で示すごとく、 側面視で T字形状 でピス トン 3の外周に形成され、 平面視で所定の深さで、 かつ、 ピス トン 3の外 周にほぼ半円周に形成されている。
ピス トン 3の外周に形成された T字形状の溝 3 0は、 掃気ポ一卜 5 1よりも所 定距離 L bだけ低い位置にあけられている空気用吸気ポー卜 1 1 を接続し、 吸入 行程の際に、 空気用吸気ポート 1 1 と 2つの掃気ポー卜 5 1 とを接続し、 これに より空気が空気用吸気ポー卜 1 1、 溝 3 0、 および 2つの掃気流路 5 0を通って クランク室 2 0内に吸入 （実線の矢印 Yで示す） されるのを許容するようになつ ている。 掃気行程の際に、 空気用吸気ポー卜 1 1が掃気ポ一卜 5 1よりも所定距 離 L bだけクランク室 2 0側の低い位置にあけられているため、 ピス トン 3の頂 部が掃気ポ一ト 5 1 を開口したときに既に空気用吸気ポート 1 1が閉じている。 このため、 従来ではリードバルブ 8 0により逆流を防止していたが、 本発明では 、 ピス トン 3が空気用吸気ポー卜 1 1を閉じ、 空気あるいは混合気が空気流路に 逆流するのを防止しているので、 リードバルブ 8 0が不要になる。 さらに、 丁字 形状の溝 3 0が下方の混合気用吸気ポート 1 2に開口するときには、 掃気ポ一卜 5 1の開口して幅 B aが空気用吸気ポ一ト 1 1及び混合気用吸気ポート 1 2の離 間している所定距離 L aよりも小さいため、 図 6に示すように、 溝 3 0の端部 3 0 aは掃気ポート 5 1 に接続せずに、 掃気ポ一ト 5 1はピス トン 3により閉じら れている。 したがって、 吸入行程の際に、 混合気が溝 3 0を通って掃気流路 5 0 に流れ込むことはない。 上記のように、 溝 3 0は、 上記掃気行程の際に、 空気用 吸気ポ一ト 1 1 と 2つの掃気ポ一ト 5 1 との接続を断つ状態 （図 6でピス トン 3 が若干下がった位置の状態） になるようになつている。 これにより、 空気が空気 用吸気ポート 1 1側に逆流するのを防止するとともに、 混合気用吸気ポート 1 2 は、 掃気ポ一ト 5 1 との接続を断つ状態になるようになっている。
上記において、 上記空気用吸気ポー卜 1 1 と溝 3 0によって、 掃気流路 5 0 に 空気を供給する空気流路が構成されている。
混合気用吸気ポート 1 2は、 シリ ンダ 1の内周面にほぼ長方形形状に形成され 、 ピス トン 3のスカート部によって開閉するようになっており、 ピス トン 3が上 昇してクランク室 2 0内の圧力が低くなる吸入行程の際に開いて、 混合気がクラ ンク室 2 0内に吸入 （点線の矢印 Wで示す） されるのを許容し、 ピス トン 3が下 降してクランク室 2 0内の圧力が高くなる掃気行程の際に閉じて、 混合気がキヤ ブレター側に吹き返されるのを防止するようになっている。 このため、 混合気を クランク室 2 0に供給するとき、 逆流を防止するリードバルブが不要となってい る。
また、 シリンダ 1 には、 図 2および図 6に示すように、 シリ ンダ室 1 0に開口 する排気ポート 1 3がシリ ンダ 1の軸線方向で、 掃気ポ一 卜 5 1 よりも高い位置 に設けられている。
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おいては、 ピス トン 3 が下死点 （図 6に示す位置の近傍） から上昇することによって、 クランク室 2 0 の圧力が低下し始めるとともに、 シリ ンダ室 1 0の圧力が上昇し始め、 掃気ポー ト 5 1及び排気ポート 1 3が順次閉じる。 そして、 この際に図 5に示すように上 死点の下方の近傍の位置で、 空気用吸気ポート 1 1 が溝 3 0及び掃気ポ一ト 5 1 を介して掃気流路 5 0に接続された状態になるとともに、 混合気用吸気ポー卜 1 2が開口してクランク室 2 0 に接続された状態になる。 このため、 空気が空気用 吸気ポート 1 1から溝 3 0及び掃気流路 5 0 を通ってクランク室 2 0内に吸入さ れる。 この際、 掃気流路 5 0に溜まっていた混合気は空気によってクランク室 2 0内に押し流され、 掃気流路 5 0内は空気が充満した状態になる。
そして、 さらにピストン 3が上昇し、 ピストン 3が上死点付近に達するとシリ ンダ室 1 0内の混合気に点火され爆発し、 ピストン 3が下降を始めることになる 。 そうすると、 クランク室 2 0の圧力が上昇し始めるとともに、 溝 3 0が空気用 吸気ポート 1 1及び掃気ポ一ト 5 1に対して遮断された状態になり、 かつ混合気 用吸気ポート 1 2がピストン 3によって閉じた状態になるとともに、 下降してク ランク室 2 0の圧力が上昇する。 このとき、 クランク室 2 0の圧力が上昇しても 、 掃気流路 5 0内の空気が空気用吸気ポート 1 1側に吹き返されたり、 クランク 室 2 0内の混合気がキャブレター側に吹き返されたりすることがない。
さらに、 ピストン 3の下降の途中で排気ポート 1 3及び掃気ポート 5 1が順次 シリンダ室 1 0に開口された状態になり、 まず、 排気ポート 1 3から燃焼ガスが 排出されることになる。 そして次に、 掃気ポ一ト 5 1がシリンダ室 1 0に開口さ れた状態になると、 まず掃気流路 5 0内に溜まっていた空気がクランク室 2 0内 の上昇した圧力によってシリンダ室 1 0内に噴出する。 これにより、 シリンダ室 1 0内に残っていた燃焼ガスが排気ポー卜 1 3から消音器を経て大気中に追い出 されることになる。 次いで、 クランク室 2 0内の混合気が掃気流路 5 0を通って シリンダ 2 0室内に充填される。
そしてまた、 ピストン 3が下死点から上昇し始めることによって、 クランク室 2 0内の圧力が低下し始めるとともに、 掃気ポ一ト 5 1および排気ポート 1 3が 順次閉じ、 上記サイクルを再び繰り返すことになる。
したがって、 空気を掃気流路 5 0に吸入させるために従来用いていたリ一ドバ ルブが不要になるから、 空気の吸入抵抗を低減することができるとともに、 部品 点数の低減を図ることができる。 また、 空気の吸入時に、 溝 3 0が掃気ポート 5 1に接続されるようになっているから、 掃気流路 5 0に混合気が残るのを防止す ることができる。 したがって、 排気行程において、 従来のようにリードバルブを 用いていたときと異なり、 掃気流路 5 0内に充満した空気によりシリンダ室 1 0 内に残っていた燃焼ガスを大気中に追い出すことができるので、 混合気が大気中 に放出されることがなくなる。 さらに、 ピストン 3を鍩物によって製造する際に 溝 3 0も同時に形成することができるから、 溝 3 0を設けることによって、 例え ば製造上において負担が増加するようなことがない。
また、 リードバルブを用いていないから、 リードバルブに関する故障が皆無と なり、 信頼性の向上を図ることができる。 しかも、 リードバルブを設けるスぺー スを必要としないから、 小形化することが容易である。 さらに、 空気導入夕イミ ングをピストン 3に設けた溝 3 0によって制御できるので、 空気の量と混合気の 量との最適化を容易に図ることができる。
次ぎに、 この発明の第 2実施例を図 7、 図 8および図 9を参照して説明する。 ただし、 上記第 1実施例の構成要素と共通する要素には同一の符号を付し、 その 説明を省略する。 この第 2実施例が第 1実施例と異なる点は、 第 1実施例は空気 用吸気ポート 1 1と混合気用吸気ポー卜 1 2とが上下に配列していたが、 第 2実 施例は、 混合気用吸気ポート 1 2を挟んで左右に 2つの空気用吸気ポー卜 1 1 A 、 1 1 Bが設けられている点である。 また、 空気用吸気ポート 1 1 A、 1 1 Bの 開口している位置は、 第 1実施例と同様に、 図 9に示すようにシリンダ 1の軸線 方向で、 掃気ポート 5 1の開口している位置よりも所定距離 L bだけ低い位置に 設けられている。 また、 掃気ポー卜 5 1の開口している位置は、 第 1実施例と同 様に、 図 8に示すように円周方向で、 それぞれ 9 0度の角度だけズレた位置に設 けられている。 ピストン 3には、 一つの混合気用の貫通孔 3 1 と、 貫通孔 3 1を 挟んで左右対称位置に二つの空気用の L字形状の溝 3 0 A、 3 0 Bが形成されて いる。 そして、 混合気用吸気ポート 1 2は、 吸入行程において、 ピストン 3に設 けた貫通孔 3 1を介してクランク室 2 0に接続されるようになっている。 また、 左右 2つの空気用吸気ポート 1 1 A、 1 1 Bは、 吸入行程において、 それぞれピ ストン 3の外周に沿って左右に延在する L字形状の溝 3 0 A、 3 0 Bに接続され るようになっている。
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おいても、 上記第 1実 施例と同様の作用効果を奏する。
次ぎに、 この発明の第 3実施例を図 1 0を参照して説明する。 ただし、 上記第 1実施例の構成要素と共通する要素には同一の符号を付し、 その説明を省略する 。 この第 3実施例が第 1実施例と異なる点は、 第 1実施例では空気用吸気ポート 1 1と混合気用吸気ポー卜 1 2とが上下に配列していたが、 第 3実施例では、 空 気用吸気ポート 1 1が配管によって構成されており、 その空気用吸気ポー卜 1 1 の位置が掃気ポ一ト 5 1の開口している位置よりも所定距離 L bだけ低い位置に あり、 かつ、 ピストン 3の外周に沿って左右に延在する溝 3 0に接続されるよう になっている。 したがって、 空気用吸気ポー卜 1 1の位置は円周方向に任意の位 置に設けることができる。
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おいても、 上記第 1実 施例と同様の作用効果を奏する。
次ぎに、 この発明の第 4実施例を図 1 1を参照して説明する。 ただし、 上記第 3実施例の構成要素と共通する要素には同一の符号を付し、 その説明を省略する 。 この第 4実施例が第 1実施例と異なる点は、 第 1実施例では、 空気用吸気ポー ト 1 1と混合気用吸気ポー卜 1 2とが上下に配列しており、 また混合気用吸気ポ —ト 1 2の開閉をピストン 3によって行っていたが、 第 4実施例では、 混合気用 吸気ポート 1 2 Aがクランク室 2 0に直接接続され、 混合気の供給の逆流の制御 を図示しない公知のリードバルブ （逆止弁） によって行っている。
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おいても、 上記第 1実 施例と同様の作用効果を奏する。
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おいては、 掃気ポート 5 1にピストン 3の溝 3 0を介して空気を供給することができるから、 掃気流路 5 0内の少なくともシリンダ室 1 0側を空気で充満させることができる。 好まし くは、 掃気流路 5 0内、 あるいは掃気流路 5 0に接続するシリンダ室 1 0の一部 を空気によって満たして燃焼ガスを掃気すると良い。 したがって、 掃気行程にお いては、 まず空気によってシリンダ室 1 0の燃焼ガスを掃気することができ、 従 来のリードバルブ 8 0を用いていたときのように掃気流路 5 0内に留まっていた 混合気の排出を防止することができる。
なお、 上記各実施例においては、 空気用吸気ポー卜 1 1 と掃気ポ一ト 5 1 とを 接続する通路を溝 3 0によって構成したが、 この通路は例えばビス卜ン 3を貫通 して空気用吸気ポー卜 1 1と掃気ポート 5 1 とを接続するように構成した穴状の ものであってもよい。 また、 通路 （溝 3 0 ) を、 掃気ポー卜 5 1を介して掃気流 路 5 0に接続するように構成したが、 通路 （溝 3 0 ) を、 掃気流路 5 0の途中に 接続するように構成してもよい。 産業上の利用可能性
本発明は、 混合気と、 掃気のための空気とを分けて吸気し、 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、 部品点数の低減 を図って安価な層状掃気 2サイクルエンジンとして有用である。

Claims

請 求 の 範 囲
1. エンジンのシリンダ室 （ 1 0) に接続する空気用吸気ポー卜 （ 1 1 ) 、 掃気 ポート （5 1 ) 、 および排気ポ一ト （ 1 3) と、
クランク室 （2 0) に接続する混合気用吸気ポー卜 （ 1 2) と、
シリンダ室 （ 1 0) とクランク室 （2 0 ) とを接続する掃気流路 （ 5 0 ) と を備える層状掃気 2サイクルエンジンにおいて、
シリンダ （ 1 ) の軸線方向で、 掃気ポート （ 5 1 ) よりも所定距離だけクラン ク室 （2 0) 側の位置に空気用吸気ポート （ 1 1 ) に設けるとともに、 ビス トン ( 3) を介して掃気ポ一卜 （ 5 1 ) と空気用吸気ポート （ 1 1 ) とを接続し、 吸 入行程の際に、 空気用吸気ポー卜 （ 1 1 ) から掃気ポート （ 5 1 ) を経て掃気流 路 （5 0) 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。
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、
ピス トン （3) は外周に溝 （ 3 0 ) を有し、 溝 （ 3 0 ) は、 吸入行程の際に、 掃気ポート （ 5 1 ) と空気用吸気ポート （ 1 1 ) とを接続し、 かつ、 混合気用吸 気ポート （ 1 2) と掃気ポート （ 5 1 ) とが非接続とすることを特徴とする層状 掃気 2サイクルエンジン。
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、
混合気用吸気ポート （ 1 2) は、 ピス トン （ 3) により開閉されることを特徴 とする層状掃気 2サイクルエンジン。
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