JP5957217B2 - ２サイクルエンジン - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の２サイクルエンジンに関するものである。

特許文献１から、吸気通路内に空気通路および混合気通路に共通のスロットルバルブを配置した層状掃気２サイクルエンジンが知られている。空気通路を遅れて開口させるため、空気通路の、スロットルバルブの縁に隣接して配置されている通路壁は、湾曲して実施され、且つスロットルバルブに対し密封されている。空気通路と混合気通路とは互いに完全に密封して仕切られている。

特開２００１−２９５６５２号公報

本発明の課題は、構成が簡潔で、低回転数時に安定な回転挙動を有する、この種の２サイクルエンジンを提供することである。

この課題は、請求項１の構成によって解決される。

空気誘導要素は、スロットルバルブと通路壁との間を流動する空気を混合気通路の方向に誘導する。その際、空気通路内に達した燃料も混合気通路へ戻るように搬送することができる。これにより空気通路内での燃料堆積を回避することができる。

有利には、空気誘導要素はスロットルバルブのアイドリング位置で該スロットルバルブの縁に隣接して配置されている。スロットルバルブの縁と空気誘導要素との間には、有利には隙間が形成されている。この隙間の幅は特にスロットルバルブの径のほぼ３％ないしほぼ１０％である。この場合、隙間の大きさは、不都合な公差がある場合もスロットルバルブの固着が生じないように選定されている。

有利には、空気通路と混合気通路とは少なくとも部分的に仕切り壁によって互いに仕切られている。スロットルバルブはスロットル軸により回動可能に支持されている。空気通路と混合気通路とは、スロットルバルブのアイドリング位置でスロットル軸の下流側に位置するように仕切り壁に配置される開口部を介して互いに連通している。この開口部を、空気誘導要素によって転向した空気が流動する。これにより、スロットルバルブがわずかしか開弁していないときに流入する空気が混合気通路を介してクランクケースへ十分に供給されることを簡単に達成できる。これにより、アイドリング時および低回転数時に燃料が空気通路内に堆積することが避けられる。本発明によれば、空気誘導要素は流動剥離エッジを有し、該流動剥離エッジでの接線は仕切り壁の開口部と交わっている。これにより、空気誘導要素によって混合気通路の方向に誘導された燃焼空気が仕切り壁の開口部を通じて混合気通路内へ流動することを簡単に達成できる。

気化器の下流側に中間リングが配置され、該中間リングに空気誘導要素が一体成形されていれば、簡潔な構成が得られる。これにより、気化器での構造的変化を回避することができる。中間リングが空気通路を画成している側に肉厚に形成され、空気誘導要素が肉厚部に形成されていれば、簡潔な構成が得られる。有利には、中間リングに仕切り壁部分が形成されている。この場合、中間リングに形成された仕切り壁は有利には中間リングの端面を越えて気化器の領域にも下流側にも突出している。特に、気化器の下流側に連通接続部材が配置され、中間リングは気化器と連通接続部材との間に配置されている。この場合、中間リングに形成された仕切り壁部分は有利には連通接続部材内へ突出している。有利には、空気誘導要素は横断面にて湾曲して形成されている。特に、空気誘導要素は半径部として前記肉厚部に形成されている。この場合、半径部はスロットルバルブの回動半径に従う必要はなく、かなり小さく選定されていてよく、その結果構成が簡潔になる。この場合、スロットルバルブの縁と空気誘導要素との間に形成された隙間の隙間幅は流動方向において一定でない。

次に、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
２サイクルエンジンの概略断面図である。 図１の２サイクルエンジンの気化器と連通接続部材との断面斜視図である。 図２の連通接続部材の部分断面斜視図である。 連通接続部材の側面図である。 連通接続部材の側面図である。 図５の線ＶＩ−ＶＩによる連通接続部材の断面図である。 中間リングの斜視図である。 中間リングの側面図である。 図８の線ＩＸ−ＩＸによる断面図である。 図８の矢印Ｘの方向に見た側面図である。

図１は、たとえばパワーソー、砥石切断機、刈払い機等の手で操縦される作業機の工具を駆動するために使用できる２サイクルエンジン１を示している。２サイクルエンジン１はシリンダ２を有し、シリンダ２内には燃焼室３が形成されている。燃焼室３はシリンダ２内を往復動するように支持されているピストン５によって画成され、ピストン５は、連接棒６を介して、クランクケース４内に回転可能に支持されているクランク軸７を駆動する。ピストン５の下死点でクランクケース４の内部空間は、掃気窓１５でもって燃焼室３に開口している掃気通路１４を介して燃焼室３と連通する。

２サイクルエンジン１は吸気通路６１を有し、吸気通路６１はエアフィルタ１８と連通し、該吸気通路６１を介して燃焼空気が吸い込まれる。吸気通路６１の一部分は気化器１７内に形成されている。本実施形態ではダイヤフラム気化器として構成されている気化器１７内には、チョークバルブ２４がチョーク軸２５により回動可能に支持されているとともに、該チョークバルブ２４の下流側にはスロットルバルブ２２がスロットル軸２３により回動可能に支持されている。スロットルバルブ２２の代わりに他のスロットル要素を設け。チョークバルブ２４の代わりに他のチョーク要素を設けてもよい。吸気通路６１はスロットルバルブ２２の下流側で仕切り壁１０によって混合気通路８と空気通路９とに仕切られている。スロットルバルブ２２とチョークバルブ２４との間には仕切り壁部分２６が配置されている。混合気通路８には、気化器１７内で１つの主燃料穴２０と複数個のアイドリング燃料穴２１とが開口している。アイドリング燃料穴２１は主燃料穴２０の下流側で混合気通路８に開口している。主燃料穴２０の領域には、ベンチュリー部１９が吸気通路６１内に形成されている。

混合気通路８は混合気取り込み口１１でもってシリンダ２に開口し、ピストン５によって開閉制御される。空気通路９は空気取り込み口１２でもってシリンダ２に開口している。ピストン５は１個または複数個のピストンポケット１３を有し、該ピストンポケット１３はピストン５の上死点の範囲で空気取り込み口１２を掃気窓１５と連通させる。空気通路９は、それぞれ別個の空気取り込み口１２でもってシリンダ２に開口する２つの枝部に分割されていてもよい。

運転中、ピストン５の上昇行程の際に燃料空気混合気は混合気取り込み口１１を介してクランクケース４内に吸い込まれる。上死点の範囲では、燃料をほとんど含んでいない燃焼空気が空気通路８から掃気通路１４内に予蓄積される。ピストン５の下降工程の際にクランクケース４内の燃料空気混合気が圧縮され、ピストン５の下死点範囲で燃焼室３に流入する。その際、まず、掃気通路１４内に予め蓄積されていた空気が燃焼室３に流入する。その後のピストン５の上昇行程の際に、燃焼室３内の燃料空気混合気がもう一度圧縮されて、ピストン５の上死点範囲で点火される。その後のピストン５の下降工程の際に排気口１６が開き、排ガスが燃焼室から流出し、掃気通路１４を介して順次流れてくる燃焼空気によって掃気される。

燃焼空気は、吸気通路６１内で流動方向５８にエアフィルタ１８からシリンダ２へ流れる。気化器１７とシリンダ２との間には連通接続部材２８が配置され、該連通接続部材２８はたとえばゴムまたはエラストマープラスチックのような弾性材料から成り、この連通接続部材２８内で混合気通路８と空気通路９の双方が案内されている。混合気通路８内には、スロットルバルブ２２に隣接して遮蔽要素２７が配置され、遮蔽要素２７は副通路３７を画成している。少なくとも１つのアイドリング燃料穴２１はこの副通路３７に開口している。副通路３７は混合気通路８内に配置され、遮蔽要素２７によって混合気通路８から仕切られている。

図２は構成詳細図である。気化器１７と連通接続部材２８との間には中間リング３６が配置され、中間リング３６は気化器１７内および連通接続部材２８内にそれぞれ密封して保持されている。中間リング３６には前記遮蔽要素２７が一体成形されている。中間リング３６は有利には形状安定なプラスチックから成る。図２が示すように、気化器１７は制御室２９を有し、制御室２９はダイヤフラム３０を介して補償室３１から仕切られている。補償室２９を介して燃料が吸気通路６１に配量される。
また、図２が示すように、仕切り壁部分２６は、チョークバルブ２４が当接している空気通路９側に繰り抜き部４１を有している。チョークバルブ２４は完全に開いた位置で仕切り壁部分２６にほぼ面一に接続する。仕切り壁部分２６はチョーク軸２５付近まで延在している。スロットル軸２３に対し仕切り壁部分２６は間隔をもっている。仕切り壁部分２６は混合気通路８側に繰り抜き部４０を有し、該繰り抜き部４０は仕切り壁部分２６の幅狭縁に形成され、繰り抜き部４０にはスロットルバルブ２２が完全開弁位置で当接する。仕切り壁部分２６とスロットル軸２３との間には開口部５３が形成され、該開口部５３を介して空気通路９と混合気通路８とはスロットルバルブ２２が閉じて部分的に開弁している位置で互いに連通する。

スロットルバルブ２２は開口部５９を有し、その縁はスロットルバルブ２２の閉弁位置で遮蔽要素２７にほぼ面一に位置し、その結果燃焼空気はスロットルバルブ２２の上流領域から開口部５９を通じて副通路３７に流入することができる。また、図２が示しているように、遮蔽要素２７は気化器１７内にも連通接続部材２８内にも突出している。

図２が示すように、吸気通路６１は連通接続部材２８内で仕切り壁１０によって空気通路９と混合気通路８とり仕切られている。空気通路９内にも混合気通路８内にも、連通接続部材８の中央領域に隆起部３８が配置され、該隆起部３８はほぼピラミッド状に形成され、該隆起部３８には沈殿した燃料が集積することができる。燃料は隆起部３８によって再び漸次、通過する燃焼空気に放出され、その結果２サイクルエンジン１を旋回させるときに燃料が大波のごとく溢れるのが避けられる。この場合、空気通路９内の隆起部は混合気通路８内の隆起部の上流側に配置されている。空気通路９内の隆起部３８と混合気通路８内の隆起部３８とは流動方向５８に互いにオーバーラップしておらず、その結果縦中心軸線６５に対し垂直などの横断面においても隆起部３８が混合気通路８内または空気通路９内に設けられており、または、隆起部３８は設けられておらず、しかし空気通路９内にも混合気通路８内にも隆起部３８が設けられている横断面はない。

また、図２が示すように、混合気通路８内には、仕切り壁１０に対向する通路側に、ほぼ吸気通路縦軸線６５の方向に延在している誘導リブ３９が配置されている。図１および図２では、混合気通路８は空気通路９の下方に配置されている。しかし、実際の取り付け位置では、混合気通路８は重力の作用方向に関し空気通路９の上方にあるのが有利である。

連通接続部材２８は気化器接続フランジ３２を有し、該気化器接続フランジ３２により連通接続部材２８が気化器１７で保持されている。気化器接続フランジ３２は図示していないクランプ要素を介して気化器１７の端面で保持されている。連通接続部材２８は、シリンダ２との結合のため、エンジン接続フランジ３３を有している。エンジン接続フランジ３３はたとえばねじのような固定手段用の固定穴４３を有し、前記固定手段を用いてエンジン接続フランジ３３をシリンダフランジに螺着させることができる。エンジン接続フランジ３３は、強度を高めるため、連通接続部材２８の材料に噴射成形される補強要素３５を有している。前記端面には、周回するように延在するパッキン３４が射出成形され、該パッキン３４は空気通路９と混合気通路８の連通穴を完全に取り囲み、従って良好な密封を生じさせている。連通接続部材２８には２つの接続部材４４が一体成形されており、そのうち図２の断面図には一方の接続部材４４のみが図示されている。接続部材４４はエンジン接続フランジ３３を越えてシリンダフランジ内へ突出し、空気通路９を画成している。これによって好ましい形状が付与され、シリンダ２をダイカスト方式で製造する際にシリンダフランジを簡単に脱型することができる。

図３が示すように、誘導リブ３９は上流側にある気化器側の端部４６を有し、この端部４６は気化器接続フランジ３２から連通接続部材２８の内側へずれている。誘導リブ３９は、さらに、下流側にあるエンジン側の端部５５を有し、この端部５５はエンジン接続フランジ３３の面内にある。気化器側の端部４６はほぼ遮蔽要素２７の端部の高さにある。

誘導リブ３９は、混合気通路８の周壁を、第１の周部分６２と第２の周部分６３とに分割している。遮蔽要素２７は誘導リブ３９に対し周方向にずらして配置されており、その結果副通路３７は第１の周部分６２に開口している。誘導リブ３９は、流動を吸気通路縦軸線６５の方向においてシリンダ２へ誘導するために用いる。同時に、第１の周部分６２に沈積している燃料の壁膜が第２の周部分６３へ変位するのが阻止される。これは特にアイドリング時に有利である。燃料と燃焼空気とは誘導リブ３９によってダイレクトにシリンダ２へ誘導される。これにより、燃料が連通接続部材２８全体に配分されることが阻止される。よって、燃料が空気流動のないデッドゾーンに到達することがなく、その結果燃料の堆積と、クランクケース４内への燃料の大波のような一定でない進入とが回避される。さらに、混合気通路８内へ突出している誘導リブ３９は混合気通路８内での流動を均一化し、流動の乱れを阻止する。

図４が示すように、気化器接続フランジ３２には、連通接続部材２８に一体成形されているパッキン４５が設けられている。

図５が示すように、吸気通路６１は気化器接続フランジ３２において径ｄを有している。従って、径ｄは連通接続部材２８の気化器側端部６４において測ったものである。誘導リブ３９の高さｈは吸気通路６１の径ｄよりもかなり小さい。有利には、高さｈは吸気通路６１の径ｄのほぼ５％ないしほぼ２５％、特にほぼ１５％ないしほぼ２０％である。連通接続部材２８は気化器接続フランジ３２に受容部５６を有し、該受容部５６内に中間リング３６を位置固定するための要素が突出している。

図６は、誘導リブ３９の構成と隆起部３８の配置とを示している。誘導リブ３９の気化器側端部４６は、気化器接続フランジ３２の接続面４７に対し間隔ａを有している。隆起部３８は、ピラミッド状の隆起部３８の間に、それぞれ吸気通路縦軸線６５（図２）に対し傾斜し且つ互いに交差する通路６４が形成されている。これにより、集積した燃料を、そばを通過する燃焼空気に向けて均一に排出させることができる。同時に、比較的大量の燃料が受容され、中間蓄積される。

図７ないし図１０は中間リング３６の詳細構成図である。中間リング３６は外側へ突出する位置決め突起５４を有し、該位置決め突起５４は連通接続部材２８の受容部５６内に配置されている（図５）。これらの図が示すように、遮蔽要素２７は湾曲して形成され、この場合凹状側面は副通路３７を画成している。副通路３７は、遮蔽要素２７とは反対の側で、混合気通路８の外壁によって画成される。これにより、副通路３７の非常に小さな流動横断面積が生じる。副通路３７は中間リング３６に一体成形された遮蔽要素２７のみによって混合気通路８から仕切られている。遮蔽要素２７は中間リング３６のリング状部分を両側で越えて気化器１７内および連通接続部材２８内へ突出している。図が示すように、中間リング３６には仕切り壁部分５０が一体成形されている。図９が示すように、仕切り壁部分５０には、スロットルバルブ２２のための当接面５７が形成されている。仕切り壁部分５０は、連通接続部材２８内へ突出している部分で平坦に形成されており、その結果仕切り壁部分５０は連通接続部材２８内で仕切り壁１０の一部分に当接して安定性を向上させる。

中間リング３６は、空気通路９を画成している側に肉厚部５１を有している。図９に図示したように、スロットルバルブ２２がわずかに開いている場合、たとえばアイドリングの場合、スロットルバルブ２２の縁６７と中間リング３６との間に隙間６６が形成され、この隙間６６を通じて燃焼空気が流動する。肉厚部５１のスロットルバルブ２２側は半径部５２内に形成され、その結果スロットルバルブ２２と中間リング２６との間を流れる空気は混合気通路８の方向に転向する。従って、肉厚部５１に設けた半径部５２は空気誘導要素６８を形成している。半径部５２は有利には肉厚部５１の厚さにほぼ相当している。半径部５２がスロットルバルブ２２の半径よりもかなり小さいことにより、隙間６６は一定幅を有していない。しかしながら隙間６６の幅は小さく、平均して有利にはスロットルバルブ２２の径ｃのほぼ３％とほぼ１０％の間である。

図９に図示したアイドリング位置でスロットルバルブ２２の縁６７と通路壁との間を貫流する燃焼空気は、空気誘導要素６８によって転向されて、スロットルバルブ２２と仕切り壁部分５０との間に形成されている開口部５３を貫流する。空気誘導要素６８から通路壁への移行部には流動剥離エッジ６９が形成されている。流動剥離エッジ６９の空気誘導要素６８での接線７０は仕切り壁１０の開口部５３を通っている。本実施形態では、接線７０は吸気通路縦軸線６５に対しほぼ垂直に延びている。これにより、スロットルバルブ２２と空気誘導要素６８との間を貫流する燃焼空気が開口部５３を通って混合気通路８内へ誘導される。

通常の取り付け位置では混合気通路８は有利には空気通路９の上に配置され、図面の図示に関しては１８０゜だけ回転されている。これにより、燃料はアイドリング時に壁膜としてスロットルバルブ２２に沿って空気通路９へ流れることができる。この燃料は隙間６６を貫流する燃焼空気によって連行されて混合気通路８内へ搬送される。

本実施形態では、開口部５３はスロットル軸２３の上流側にも下流側にも延在している。しかし、開口部５３をスロットル軸２３と仕切り壁部分５０との間にだけ形成してもよく、すなわちスロットル軸２３の下流側のみに形成してもよい。

図９が示すように、中間リング３６は第１の固定部分４８を有し、該第１の固定部分４８は気化器１７内へ突出し、周回するように延在して外側へ突出している細条部４２を担持している。この細条部４２により固定部分４８は気化器１７内で密封して保持されている。細条部４２は公差を補償するために設けられており、組み立ての際に変形または剪断され、その結果固定部分４８は公差が重なって不都合になった場合も常に密封状態で気化器１７内に着座する。下流側にあって、連通接続部材２８内へ突出している第２の固定部分４９は、部分的に円錐状に先細りに形成され、その結果連通接続部材２８を中間リング３６上に良好な密封状態で取り付けることができる。

図９が示すように、中間リング３６は連通接続部材２８内への挿入長さｂを有している。この挿入長さｂは誘導リブ３９の気化器側端部４６の前記間隔ａにほぼ相当している。遮蔽要素２７は、よって副通路３６は長さｌを有し、この長さｌはスロットルバルブ２２の径ｃのほぼ２５％ないしほぼ１５０％である。特に有利には、副通路３７の長さｌはスロットルバルブ２２の径ｃのほぼ４０％ないしほぼ１００％である。図９は、副通路３７の上流側端部にある副通路３７への入口６０も示している。図９に図示したスロットルバルブ２２のアイドリング位置では、スロットルバルブ２２は入口６０に隣接している。その際開口部５９は入口６０に配置され、その結果燃焼空気は開口部５９を通って副通路３７内へ流入することができる。

１ ２サイクルエンジン
２ シリンダ
３ 燃焼室
４ クランクケース
５ ピストン
７ クランク軸
８ 混合気通路
９ 空気通路
１４ 掃気通路
１７ 気化器
２２ スロットルバルブ
６１ 吸気通路
６８ 空気誘導要素

Claims (7)

1. シリンダ（２）と吸気通路（６１）とを備え、前記シリンダ（２）内に燃焼室（３）が形成され、該燃焼室（３）がピストン（５）によって画成され、該ピストン（５）がクランクケース（４）内に回転可能に支持されているクランク軸（７）を駆動し、前記クランクケース（４）が前記ピストン（５）の下死点範囲で少なくとも１つの掃気通路（１４）を介して前記燃焼室（３）と連通し、前記吸気通路（６１）の一部分が気化器（１７）内に形成され、且つ前記吸気通路（６１）が少なくとも部分的に空気通路（９）と混合気通路（８）とに分割され、該混合気通路（８）が前記クランクケース（４）に開口し、前記空気通路（９）が燃焼空気を前記掃気通路（１４）へ供給し、前記空気通路（９）と前記混合気通路（８）とが少なくとも部分的に仕切り壁（１０）によって互いに仕切られ、前記気化器（１７）内に、前記空気通路（９）と前記混合気通路（８）とに供給される燃焼空気量を制御するスロットルバルブ（２２）がスロットル軸（２３）により回動可能に支持され、前記空気通路（９）の通路壁に、前記スロットルバルブ（２２）のアイドリング位置で該スロットルバルブ（２２）と前記通路壁との間を貫流する燃焼空気を前記混合気通路（８）の方向に誘導する空気誘導要素（６８）が配置され、前記空気通路（９）と前記混合気通路（８）とが、前記スロットルバルブ（２２）のアイドリング位置で前記スロットル軸（２３）の下流側に位置するように前記仕切り壁（１０）に配置される開口部（５３）を介して互いに連通し、該開口部（５３）を、前記空気誘導要素によって転向した空気が流動するようにした２サイクルエンジンにおいて、
   前記空気誘導要素が流動剥離エッジ（６９）を有し、該流動剥離エッジ（６９）での接線（７０）が前記仕切り壁（１０）の前記開口部（５３）と交わっていることを特徴とする２サイクルエンジン。
2. 前記気化器（１７）が中間リング（３６）を有し、該中間リング（３６）に前記空気誘導要素（６８）が一体成形されていることを特徴とする、請求項１に記載の２サイクルエンジン。
3. 前記空気誘導要素（６８）が前記中間リング（３６）の上流側に形成されていることを特徴とする、請求項２に記載の２サイクルエンジン。
4. 前記中間リング（３６）が前記空気通路（９）を画成している側に肉厚に形成され、前記空気誘導要素（６８）が肉厚部（５１）に形成されていることを特徴とする、請求項２または３に記載の２サイクルエンジン。
5. 前記中間リング（３６）に仕切り壁部分（５０）が形成されていることを特徴とする、請求項２から４までのいずれか一つに記載の２サイクルエンジン。
6. 前記気化器（１７）の下流側に連通接続部材（２８）が配置され、前記中間リング（３６）が前記気化器（１７）と前記連通接続部材（２８）との間に配置されていることを特徴とする、請求項２から５までのいずれか一つに記載の２サイクルエンジン。
7. 前記空気誘導要素（６８）が横断面にて湾曲して形成されていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一つに記載の２サイクルエンジン。
   

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