JP2007177774A - ２サイクルエンジン - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、小型化を一層促進させることができる層状掃気式で、かつ片持型の２サイクルエンジンを提供することにある。
【解決手段】クランクシャフト３０が片持ち型の層状掃気式２サイクルエンジン１において、クランクケース２０には、クランクシャフト３０組込用の開口２３が設けられ、クランクケース２０の肉厚部分には、クランクケース空気通路２４が設けられている。前記開口２３にはキャブレタ７０が取り付け可能に設けられたキャブマウント５０が嵌合される。このため、クランクケース２０の開口２３を塞ぐキャブマウント５０が従来のインシュレータとしても機能するので、別途インシュレータを用意する必要が無く、部品点数を低減できる。しかも、クランクケース２０は内部で燃焼が生じるシリンダ１０よりも低温であるから、インシュレータとして機能するキャブマウント５０の厚みも薄くでき、エンジン１を小型化できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、２サイクルエンジンに係り、特には、クランクシャフトがクランクケースに一端のみで支持された片持ち型で、かつ層状掃気式の２サイクルエンジンに関する。

従来、小排気量の２サイクルエンジンでは、駆動中のクランクシャフトへの負荷が小さいので、よりエンジンを小型化するためにクランクシャフトがクランクケースに一端のみで支持される構造が採用されることがある。また、２サイクルエンジンとしては、層状掃気式のものが知られている（例えば、特許文献１）。
層状掃気式の２サイクルエンジンは、掃気通路に連通した空気通路を備え、これにより掃気に先立って、掃気通路内に先導空気を供給でき、掃気の際には、この先導空気がシリンダ内の燃焼ガスを最初に掃気する。こうすることで、燃焼ガスを混合気で掃気することによる混合気中の未燃燃料の排出がほとんどなくなるので、燃費の改善が図られるというメリットがある。

国際公開番号WO98/57053（第５〜１１頁）

ところで、一般的に小排気量の２サイクルエンジンは、携帯型の作業機などに用いられることも多く、より小型化されることが望まれている。しかし、エンジンには、キャブレタや、このキャブレタへの熱伝導を抑制するインシュレータ等が取り付けられるので、片持型のエンジンにしても全体としての小型化感は少なく、これらを含めて小型化することが強く望まれている。特に、今後主流となるであろう層状掃気式の２サイクルエンジンの小型化が急務である。

本発明の目的は、小型化を一層促進させることができる層状掃気式で、かつ片持型の２サイクルエンジンを提供することにある。

本発明の請求項１にかかる２サイクルエンジンは、クランクシャフトが片持ち状態でクランクケースに支持されている片持ち型の層状掃気２サイクルエンジンであって、シリンダに設けられてシリンダ室とクランクケース内とを連通させる掃気通路と、前記クランクケースに設けられたクランクシャフト組込用の開口を塞ぐとともに、キャブレタが取り付け可能に設けられたキャブマウントと、前記キャブマウントに設けられた先導空気流通用のキャブマウント空気通路と前記掃気通路とを連通させる空気通路とを備えていることを特徴とする。

本発明の請求項２にかかる２サイクルエンジンは、請求項１に記載の２サイクルエンジンにおいて、前記空気通路は、一体に組み立てられた前記キャブマウント、前記クランクケース、および前記シリンダの各肉厚部分を通るように連通していることを特徴とする。

本発明の請求項３にかかる２サイクルエンジンは、請求項２に記載の２サイクルエンジンにおいて、前記クランクケースの肉厚部分での空気通路は、前記クランクケースおよび前記シリンダのうちの一方に設けられた溝状部分と、他方に設けられて前記溝状部分を覆う壁状部分とで形成されていることを特徴とする。

本発明の請求項４にかかる２サイクルエンジンは、請求項２または請求項３に記載の２サイクルエンジンにおいて、前記クランクケースの肉厚部分での空気通路は、前記クランクケースおよび前記キャブマウントのうちの一方に設けられた溝状部分と、他方に設けられて前記溝状部分を覆う壁状部分とで形成されていることを特徴とする。

本発明の請求項５にかかる２サイクルエンジンは、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の２サイクルエンジンにおいて、前記シリンダには掃気通路の前記シリンダ室内に開口した掃気ポートを形成するための掃気通路用中子孔が当該シリンダの外部に向けて開口して設けられ、かつ当該シリンダの肉厚部分での空気通路の前記シリンダ室内に開口した空気用吸気ポートを形成するための空気通路用中子孔が当該シリンダの外部に向けて開口して設けられ、これら掃気通路用中子孔および空気通路用中子孔は互いに近接して設けられて１つの蓋部材で塞がれていることを特徴とする。

本発明の請求項６にかかる２サイクルエンジンは、請求項１に記載の２サイクルエンジンにおいて、前記空気通路は、前記クランクケースおよびシリンダの外側にはわされたチューブを備えて形成されていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、クランクケースの開口を塞ぐキャブマウントが従来のインシュレータとしても機能するので、別途インシュレータを用意する必要がなく、部品点数を減らして小型化できる。しかも、クランクケースは内部で燃焼が生じるシリンダよりも低温であるから、インシュレータとして機能するキャブマウントの厚みも薄くでき、エンジンを確実に小型化できる。また、キャブマウント空気通路と掃気通路とを空気通路で連通させるので、層状掃気２サイクルエンジンとしての機能をも良好に維持できる。

請求項２の発明によれば、エンジンにはシリンダ、クランクケース、およびキャブマウントの各肉厚部分を通るように連通している空気通路が形成されているため、空気通路がエンジン外部に露出することなくエンジンと一体にできてよりコンパクトにできる。

請求項３および請求項４の発明によれば、クランクケースの肉厚部分での空気通路は、クランクケース、シリンダ、あるいはキャブマウントに設けられた溝状部分と、この溝状部分を覆う壁状部分とで形成されているので、肉厚部分に貫通孔を設ける場合に比して構造が簡素化されて、製作を容易にできる。

請求項５の発明によれば、シリンダには、掃気ポートを形成するための掃気通路用中子孔、および空気用吸気ポートを形成するための空気通路用中子孔が互いに近接して設けられ、これらの中子孔が１つの蓋部材で塞がれているので、各中子孔を別々の蓋部材で塞ぐ必要がなく、部品点数が増加するのを防止できる。

請求項６の発明によれば、空気通路はクランクケースおよびシリンダの外側にはわされたチューブを備えて形成されているために、キャブマウント空気通路と掃気通路とを直接チューブで連通接続でき、シリンダやクランクケースの肉厚部分に空気通路を設ける必要がなく、空気通路の構造がより簡素化されて製作が容易になる。

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本実施形態に係る層状掃気式２サイクルエンジン１の分解斜視図が示されている。図２には、２サイクルエンジン１を別方向から見た分解斜視図が示されている。

図１および図２に示されるように、層状掃気式の２サイクルエンジン１は、冷却フィンを有するシリンダ１０と、シリンダ１０の図中下側に設けられるクランクケース２０と、クランクケース２０内に配置されて一端のみが支持されるクランクシャフト３０と、クランクシャフト３０にコネクティングロッド３５を介して連結されてシリンダ１０に摺動自在に挿入されるピストン４０と、クランクケース２０の前記クランクシャフト３０が支持される側とは反対側に取り付けられるキャブマウント５０とを備え、キャブマウント５０にはキャブレタ７０が取り付けられる。

図３には、シリンダ１０の斜視図が示され、図４には、半割に断面したシリンダ１０の斜視図が示され、図５には、図４でのシリンダ１０を内周面側から見た斜視図が示されている。
シリンダ１０は、図３に示されるように、クランクケース２０(図１、図２)との接続面１７から突出したライナー１１を備えているとともに、このライナー１１の周りに２箇所に仕切られて開口している掃気通路１３と、同じくライナー１１周りに開口している一対のシリンダ空気通路１４と、さらに１箇所で開口しているシリンダ混合気通路１５と、図５に示されるように、シリンダ１０内周面に排気ポート１６０として開口している排気通路１６とを備えている。なお、シリンダ空気通路１４は、シリンダ１０の径方向に対向した位置にも設けられているが、図３では、ライナー１１で隠れるため、図示が省略されている。

図３ないし図５において、掃気通路１３は、シリンダ１０内周面では、掃気ポート１３０として開口しており、その途中は掃気通路用中子孔１３１としてシリンダ１０の外部に開口している。この掃気通路用中子孔１３１は、掃気ポート１３０を形成するための中子用の孔である。
シリンダ空気通路１４は、シリンダ１０内周面で空気用吸気ポート１４０として開口している。シリンダ空気通路１４の途中は、空気通路用中子孔１８を通してシリンダ１０の外部に開口している。この空気通路用中子孔１８は、空気用吸気ポート１４０を形成するための中子用の孔である。
シリンダ混合気通路１５は、シリンダ１０内周面で、混合気用吸気ポート１５０として開口している。本実施形態のエンジン１は、この混合気用吸気ポート１５０がピストン４０の往復動によって閉開されるピストンバルブ方式になっている。また、シリンダ混合気通路１５の途中は、混合気通路用中子孔１９を通してシリンダ１０の外部に開口している。この混合気通路用中子孔１９も、混合気用吸気ポート１５０を形成するための中子用の孔である。

そして、シリンダ１０の一方側において、空気通路用中子孔１８、混合気通路用中子孔１９、および掃気通路用中子孔１３１は、１個の蓋部材６０Ａによって塞がれている。また、図２に示されるように、シリンダ１０の他方側では、空気用吸気ポート１４０と連通した空気通路用中子孔１８のみが掃気通路用中子孔１３１の隣に設けられ、空気通路用中子孔１８と掃気通路用中子孔１３１とが、１個の蓋部材６０Ｂによって塞がれる。これは、シリンダ１０の他方側の内周面では、掃気ポート１３０および空気用吸気ポート１４０が設けられているだけであり、混合気用吸気ポート１５０やこれに連通したシリンダ混合気通路１５、および混合気通路用中子孔１９が設けられていないからである。

このように、本実施形態のシリンダ１０の一方側においては、その各中子孔１８，１９が掃気通路用中子孔１３１を挟んで両隣に設けられているので、従来には存在しなかった各中子孔１８，１９ではあるが、これらの各中子孔１８，１９と従来から存在する掃気通路用中子孔１３１とを１個の蓋部材６０Ａで塞ぐことができ、各中子孔１８，１９を個別に塞ぐ専用の蓋部材を不要にでき、部品点数が増加するのを防止できる。また、シリンダ１０の他方側においても、空気通路用中子孔１８が掃気通路用中子孔１３１の隣に設けられているので、空気通路用中子孔１８と掃気通路用中子孔１３１とを１個の蓋部材６０Ｂで塞ぐことができ、やはり部品点数が増加するのを防止できる。

クランクケース２０でのキャブマウント５０との接続面２２に設けられた開口２３は、エンジン１組み立て時にクランクシャフト３０を組込み可能な大きさに形成されており、クランクケース２０内部にクランクシャフト３０が配置された後に、キャブマウント５０に突設された突部５１が嵌合された状態で塞がれる。また、クランクケース２０でのシリンダ１０との接続面２６には、シリンダ１０のライナー１１下端が嵌合される開口２７が設けられている。このようなクランクケース２０には、各接続面２２，２６の開口２３，２７周りに両端が開口するようにクランクケース空気通路２４およびクランクケース混合気通路２５が設けられている。クランクケース空気通路２４の接続面２６側の開口部分は、シリンダ空気通路１４と連通し、クランクケース混合気通路２５の接続面２６側の開口部分は、シリンダ混合気通路１５と連通する。また、接続面２６にはシリンダ１０の掃気通路１３と連通接続する凹部２８Ａ、２８Ｂが形成されている。

ピストン４０において、その外周には一対の溝４１が設けられている。これらの溝４１は、図１および図５に２点鎖線で示されるように、空気用吸気ポート１４０と掃気ポート１３０とに跨って互いを連通させる大きさに形成されている。

キャブマウント５０は、図２に示されるように、前述した突部５１と、エアクリーナケースとして機能する外枠部５２と、キャブレタ７０が取り付けられてエンジン１からキャブレタ７０への熱伝導を抑制する断熱部５３とを備え、このキャブマウント５０には、キャブマウント空気通路５４およびキャブマウント混合気通路５５が設けられている。

図２に示されるように、キャブマウント空気通路５４は、クランクケース空気通路２４の軸線上に沿って形成されて当該クランクケース空気通路２４と連通接続する。キャブマウント混合気通路５５は、キャブマウント５０内部で屈曲して形成され、クランクケースとの接続面５６でクランクケース混合気通路２５の開口に対応する位置に開口して、当該クランクケース混合気通路２５と連通接続する。
そして、本実施形態では、前記キャブマウント空気通路５４と、クランクケース空気通路２４と、シリンダ空気通路１４と、ピストン４０の溝４１とから空気通路４が構成され、前記キャブマウント混合気通路５５と、クランクケース混合気通路２５と、シリンダ混合気通路１５とから混合気通路５が構成される。すなわち、空気通路４および混合気通路５は、シリンダ１０、クランクケース２０、ピストン４０の肉厚部分を利用して形成されており、特にシリンダ１０、クランクケース２０ではその肉厚部分を貫通して形成されているといえる。

以上説明したように、エンジン１にはシリンダ１０およびクランクケース２０の内部を通る各通路４，５が形成されているため、キャブマウント５０に取り付けられたキャブレタ７０から先導空気や混合気を確実に供給できる。この際、クランクケース２０の開口２３を塞ぐキャブマウント５０が従来のインシュレータとしても機能するので、別途インシュレータを用意する必要がなく、部品点数を低減できる。しかも、クランクケース２０は内部で燃焼が生じるシリンダ１０よりも低温であるから、インシュレータとして機能するキャブマウント５０の厚みも薄くでき、エンジン１を小型化できる。

以下には、エンジン１の動きについて説明する。
前述のように構成された層状掃気式の２サイクルエンジン１においては、ピストン４０が下死点から上死点側に移動することによって、クランク室の圧力が低下し始めるとともにシリンダ室の圧力が上昇し始め、シリンダ室内に開口していた掃気ポート１３０および排気ポート１６０が順次閉じる。そして、空気用吸気ポート１４０が上死点に向かうまでの間に、空気用吸気ポート１４０がピストン４０の溝４１を介して掃気ポート１３０に連通された状態になるとともに、クランクケース２０内では混合気用吸気ポート１５０が開口してクランク室に連通された状態になる。このため、掃気用の先導空気がシリンダ空気通路１４から空気用吸気ポート１４０、溝４１を通って掃気通路１３の掃気ポート１３０に近い側に入り込む。また、混合気は混合気通路５を通って混合気用吸気ポート１５０からクランク室内に吸入される。

そして、さらにピストン４０が上昇し上死点付近に達すると、シリンダ１０内の混合気が点火されて燃焼し、その際の爆発によってピストン４０が下降をし始める。そうすると、クランク室の圧力が上昇し始めるとともに、混合気用吸気ポート１５０がピストン４０によって閉じた状態になり、掃気ポート１３０と空気用吸気ポート１４０との連通状態が解除される。

さらに、ピストン４０が下降すると、排気ポート１６０および掃気ポート１３０が順次シリンダ室に開口された状態になり、排気ポート１６０から燃焼ガスが排出されると同時に、掃気通路１３内にとどまっていた先導空気がクランク室内の上昇した圧力によってシリンダ室内に流入して、シリンダ１０内に残留している燃焼ガスを排気ポート１６０に押し出す。ついで、クランク室内の混合気が、凹部２８、掃気通路１３を通ってシリンダ室内に流入する。そしてまた、ピストン４０が下死点から上昇し始めることによって、クランク室内の圧力が低下し始めるとともに、掃気ポート１３０および排気ポート１６０が順次閉じ、上記サイクルを再び繰り返すことになる。

〔第２実施形態〕
図６には、本発明の第２実施形態に係る２サイクルエンジンの分解斜視図が示されている。なお、本実施形態以降においては、第１実施形態と同一部材および同一機能部位には同一符号を付し、本実施形態以降でのそれらの説明を省略または簡略化する。

本実施形態では、第１実施形態とは異なり、混合気通路５は、キャブマウント５０の突部５１から直接クランク室内に開口している点が特徴である。つまり、本実施形態での混合気通路５は、キャブマウント混合気通路５５のみによって構成されているのである。また、キャブマウント５０の突部５１には、キャブマウント混合気通路５５を開平するリードバルブ５７が設けられており、このリードバルブ５７は圧縮行程時にのみクランクケース内の負圧によって開かれ、混合気をクランクケース２０内に引き入れる。従って、本実施形態のエンジン１はリードバルブ方式である。

このような本実施形態でも、前述した第１実施形態と同様な構成により、同様な作用効果を得ることができる。また、混合気通路５は、キャブマウント５０から直接クランク室と連通するので、シリンダ１０やクランクケース２０に第１実施形態のようなシリンダ混合気通路１５、クランクケース混合気通路２５を設ける必要がなく、シリンダ１０やクランクケース２０の構造を簡素化できるうえ、混合気通路５内で圧力損失をなくすことができ、エンジン１の動作をより安定化させることができる。

〔第３実施形態〕
図７に示す第３実施形態のエンジン１では、空気通路４および混合気通路５のうちクランクケース２０の肉厚部分を通る部位が、接続面２６に開口した溝状部分と、これらの溝状部分を塞ぐシリンダ１０の接続面１７からなる壁状部分とで管状に形成される点が特徴である。そして、これらの管状部分がクランクケース空気通路２４およびクランクケース混合気通路２５となる。
このような本実施形態でも、キャブマウント５０の各通路５４，５５とシリンダの各通路１４，１５とを連通接続できるので、前述した第１実施形態と同様な作用効果を得ることができるとともに、貫通孔を設ける場合に比べて構造がより簡素化されて製作を容易にできる。

〔第４実施形態〕
図８に示す第４実施形態のエンジン１では、空気通路４のうち、クランクケース２０の肉厚部分を通る部位が、キャブマウント５０でのクランクケース２０との接続面５６に開口した溝状部分と、この溝状部分を覆うようにクランクケース２０の開口２３周りにフランジ状に設けられた壁状部分とで形成されている点が特徴である。
このような本実施形態でも、キャブマウント５０側に設けられた溝状部分は、クランクケース２０に設けられた壁状部分によって塞がれて管状になるので、前述した第３実施形態と同様な構成により、同様な効果を得ることができる。

〔第５実施形態〕
図９に示す第５実施形態のエンジン１は、リードバルブ方式のエンジンであり、キャブマウント５０の外枠部５２と各蓋部材６０Ａ,６０Ｂとにわたって取り付けられてシリンダ１０の外側にはわされたチューブ５８が、キャブマウント空気通路５４と掃気通路１３とを直接連通接続している点が特徴である。すなわち、チューブ５８は、その途中で分岐しており、キャブマウント空気通路５４からの先導空気を各掃気通路１３に送り込むことが可能になっている。
このような本実施形態でも、前述した第１実施形態と同様な構成により、同様な作用効果を得ることができるとともに、キャブマウント空気通路５４はチューブ５８を介して掃気通路１３と直接連通するので、クランクケース２０およびシリンダ１０の肉厚部分に空気通路を設けることなく、空気通路４の構造がより簡素化されて製作が容易になる。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記第５実施形態では、チューブ５８がキャブマウント５０と各蓋部材６０Ａ,６０Ｂとに接続され、これによりキャブマウント空気通路５４と掃気通路１３とが連通されていたが、このようなチューブ５８をクランクケース２０と蓋部材６０とを接続するようにしてクランクケース空気通路２４と掃気通路１３とを連通させたり、キャブマウント５０とシリンダ１０とを接続させるようにしてキャブマウント空気通路５４とシリンダ空気通路１４とを連通させてもよく、チューブ５８をはわす形態はその実施にあたって任意に決められてよい。

本発明は、クランクシャフトがクランクケースに一端のみで支持された層状掃気式の２サイクルエンジンとして、ブロワーや、刈払機、チェンソー等の携帯作業機などに利用できる。

本発明の第１実施形態に係る２サイクルエンジンの分解斜視図。 前記２サイクルエンジンを別方向から見た分解斜視図。 シリンダの斜視図。 半割に断面したシリンダの斜視図。 図４でのシリンダを内周面側から見た斜視図。 本発明の第２実施形態に係る２サイクルエンジンの分解斜視図。 本発明の第３実施形態に係る２サイクルエンジンの分解斜視図。 本発明の第４実施形態に係る２サイクルエンジンの分解斜視図。 本発明の第５実施形態に係る２サイクルエンジンの分解斜視図。

符号の説明

１…２サイクルエンジン、４…空気通路、１０…シリンダ、１３…掃気通路、１８…空気通路用中子孔、２０…クランクケース、２３…開口、３０…クランクシャフト、５０…キャブマウント、５４…キャブマウント空気通路、５８…チューブ、６０Ａ，６０Ｂ…蓋部材、１３０…掃気ポート、１３１…掃気通路用中子孔、１４０…空気用吸気ポート。

Claims (6)

1. クランクシャフトが片持ち状態でクランクケースに支持されている片持ち型の層状掃気２サイクルエンジンであって、
   シリンダに設けられてシリンダ室とクランクケース内とを連通させる掃気通路と、
   前記クランクケースに設けられたクランクシャフト組込用の開口を塞ぐとともに、キャブレタが取り付け可能に設けられたキャブマウントと、
   前記キャブマウントに設けられた先導空気流通用のキャブマウント空気通路と前記掃気通路とを連通させる空気通路とを備えている
   ことを特徴とする２サイクルエンジン。
2. 請求項１に記載の２サイクルエンジンにおいて、
   前記空気通路は、一体に組み立てられた前記キャブマウント、前記クランクケース、および前記シリンダの各肉厚部分を通るように連通している
   ことを特徴とする２サイクルエンジン。
3. 請求項２に記載の２サイクルエンジンにおいて、
   前記クランクケースの肉厚部分での空気通路は、前記クランクケースおよび前記シリンダのうちの一方に設けられた溝状部分と、他方に設けられて前記溝状部分を覆う壁状部分とで形成されている
   ことを特徴とする２サイクルエンジン。
4. 請求項２または請求項３に記載の２サイクルエンジンにおいて、
   前記クランクケースの肉厚部分での空気通路は、前記クランクケースおよび前記キャブマウントのうちの一方に設けられた溝状部分と、他方に設けられて前記溝状部分を覆う壁状部分とで形成されている
   ことを特徴とする２サイクルエンジン。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の２サイクルエンジンにおいて、
   前記シリンダには、前記掃気通路の前記シリンダ室内に開口した掃気ポートを形成するための掃気通路用中子孔が当該シリンダの外部に向けて開口して設けられ、かつ当該シリンダの肉厚部分での空気通路の前記シリンダ室内に開口した空気用吸気ポートを形成するための空気通路用中子孔が当該シリンダの外部に向けて開口して設けられ、
   これら掃気通路用中子孔および空気通路用中子孔は互いに近接して設けられて１つの蓋部材で塞がれている
   ことを特徴とする２サイクルエンジン。
6. 請求項１に記載の２サイクルエンジンにおいて、
   前記空気通路は、前記クランクケースおよびシリンダの外側にはわされたチューブを備えて形成されている
   ことを特徴とする２サイクルエンジン。

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