JP2004257371A

JP2004257371A - 時間差掃気２サイクルエンジン

Info

Publication number: JP2004257371A
Application number: JP2003099745A
Authority: JP
Inventors: Tomoko Shimamura; 智子島村
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-02-25
Filing date: 2003-02-25
Publication date: 2004-09-16

Abstract

【課題】掃気を行うための空気Ａまたは混合気Ｍの圧力を高めて、燃焼室２内の掃気を確実かつ十分に行うことができる２サイクルエンジンを提供する。
【解決手段】クランクケース３内の混合気第１予圧室１２と、シリンダ１の周壁に設けられた混合気第２予圧室１０と、シリンダ１の周壁に設けられて前記混合気第２予圧室１０の下方に隣接する空気予圧室１１と、前記混合気第１予圧室１２に混合気Ｍを供給する混合気供給通路１６と、前記空気予圧室１１に空気Ａを供給する空気供給通路１４と、前記混合気第１予圧室１２の混合気Ｍを混合気第２予圧室１０に導入する混合気連通路２３と、ピストン７の下降行程で開放され始め、前記空気予圧室１１からの空気Ａを燃焼室２に導入する空気掃気ポート２０と、ピストン７の上昇行程で前記混合気第２予圧室１０の混合気Ｍを燃焼室２に導入する混合気掃気ポート１９と、前記ピストン７に取り付けられて、前記混合気第２予圧室１２と空気予圧室１１とを仕切る仕切板９とを備えている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気と混合気による時間差を持った掃気を行う時間差掃気型の２サイクルエンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般の２サイクルエンジンでは、クランク室に吸入した燃料と空気の混合気を燃焼室に送り込むことにより、この混合気で燃焼室の燃焼ガスの掃気を行う。このため、混合気の一部が燃焼室から排気ポートを通って燃焼ガスと共に流出する、いわゆる吹き抜け現象が起こり、排ガス中にＨＣなどの未燃成分を含むことになる。
【０００３】
そこで、従来より、前記吹き抜け現象の防止を図れるものとして、空気と混合気を分離して、この空気により燃焼室の掃気を行うものが知られている（特許文献１参照）。その内容は、シリンダの内周面に、掃気通路に連通してピストンの移動により開閉される空気用吸気ポートと混合気用吸気ポートとを設け、ピストンが下死点近くに至って前記空気用吸気ポートが閉じられた状態で混合気用吸気ポートが開口されたとき、この混合気用吸気ポートからの混合気が掃気通路を経て燃焼室に送られる。続いて、ピストンが上死点付近に達したとき、燃焼室内の混合気に点火され、ピストンが下降して、燃焼室内の燃焼ガスがシリンダの排気ポートから外部に排出される。また、ピストンが下死点近くに至って前記混合気用吸気ポートが閉じられた状態で空気用吸気ポートが開かれたときには、この空気用吸気ポートからの空気が掃気通路に送り込まれて、この空気で掃気通路内に残る混合気がクランク室内に戻されて、掃気通路内には空気が充満される。そして、前記燃焼室の燃焼ガスが排気ポートから外部に排出されるとき、前記掃気通路が燃焼室に開口されて、掃気通路内に充満されている空気が燃焼室内に噴出されて、燃焼ガスの掃気が行われる。
【０００４】
【特許文献１】
ＰＣＴ／ＪＰ９８／０２４７８号
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、以上の構成では、燃焼室内の掃気を行うための空気の圧力が低いため、確実かつ十分な掃気が行えない。
【０００６】
そこで、本発明は、掃気を行うための空気または混合気の圧力を高めて、燃焼室内の掃気を確実かつ十分に行うことができる２サイクルエンジンを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するたの手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１のエンジンは、クランクケース内の混合気第１予圧室と、シリンダ周壁に設けられた混合気第２予圧室と、シリンダ周壁に設けられて前記混合気第２予圧室の下方に隣接する空気予圧室と、前記混合気第１予圧室に混合気を供給する混合気供給通路と、前記空気予圧室に空気を供給する空気供給通路と、前記混合気第１予圧室の混合気を混合気第２予圧室に導入する混合気連通路と、ピストンの下降行程で開放され始め、前記空気予圧室からの空気を燃焼室に導入する空気掃気ポートと、ピストンの上昇行程で前記混合気第２予圧室の混合気を燃焼室に導入する混合気掃気ポートと、前記ピストンに取り付けられて、前記混合気第２予圧室と空気予圧室とを仕切る仕切板とを備えている。ここで、混合気は、空気と燃料を混合したもの、またはこれに潤滑油を加えたものである。
【０００８】
このエンジンによれば、ピストンの上昇に伴いクランクケースの容積が増大して、その内部の混合気第１予圧室の圧力が低くなることにより、混合気供給通路から混合気第１予圧室内に混合気が供給される。また、ピストンの上昇行程でこれに追従する仕切板の上昇に伴って、混合気第２予圧室内の混合気が加圧され、その内部の混合気が混合気掃気ポートから燃焼室内に送られて燃焼される。
【０００９】
さらに、前記ピストンの上昇行程で仕切板が上方に追従して移動し、空気予圧室内の容積が増大して内部圧力が空気供給通路側よりも低くなることにより、この空気供給通路から空気が空気予圧室に導入される。この空気予圧室に導入された空気は、ピストンの下降行程で仕切板が下方に移動することにより加圧される。そして、前記ピストンの下降行程で燃焼室内の排気ガスがシリンダの排気ポートから外部に排出されるとき、前記混合気第２予圧室から燃焼室内への混合気の供給よりも前に、前記空気予圧室で加圧された高圧の空気が空気掃気ポートから燃焼室内に噴出されて掃気される。
【００１０】
このように、混合気と空気とを分離して、この空気を時間差をおいて燃焼室内に噴出して燃焼室内の掃気を行うことにより吹き抜け現象が防止され、しかも加圧された高圧の空気で掃気することにより燃焼室内の確実かつ十分な掃気を行える。また、混合供給通路からクランクケース内の混合気第１予圧室に混合気が導入されるので、この混合気に含まれる油分、つまり潤滑油分または燃料分によりクランクケース内の潤滑が行える。
【００１１】
請求項２のエンジンは、請求項１の構成において、さらに、前記混合気供給通路の混合気を前記混合気第２予圧室に導入する混合気導入通路を備えている。この構造によれば、混合気供給通路からの混合気の一部が混合気第１予圧室を経て混合気第２予圧室へと導入され、また、他の一部は混合気導入通路から混合気第２予圧室に直接導入されて、この混合気第２予圧室には２つの経路で混合気が導入されるので、混合気第２予圧室への混合気の供給が円滑に行える。
【００１２】
請求項３のエンジンは、シリンダ周壁に設けられた混合気予圧室と、シリンダ周壁に設けられて前記混合気予圧室の下方に隣接する空気予圧室と、前記混合気予圧室に混合気を供給する混合気供給通路と、前記空気予圧室に空気を供給する空気供給通路と、ピストンの下降行程で開放され始め、前記空気予圧室からの空気を燃焼室に導入する空気掃気ポートと、ピストンの上昇行程で前記混合気予圧室の混合気を燃焼室に導入する混合気掃気ポートと、前記ピストンに取り付けられて、前記混合気予圧室と空気予圧室とを仕切る仕切板とを備えている。
【００１３】
このエンジンは、請求項１のエンジンに対し、前記混合気供給通路からの混合気を混合気第１予圧室を経ることなく、混合気予圧室に直接導入するようにしたことに特徴があり、その他の基本構成は同様である。このエンジンによれば、請求項１のエンジンの場合と同様に、混合気と空気とが分離され、この空気がピストンの下降により空気予圧室で加圧されて、燃焼室内への混合気の供給よりも前に燃焼室内に噴出されるので、吹き抜け現象を防止しながら燃焼室内の確実かつ十分な掃気を行え、しかも混合気供給通路からの混合気を混合気予圧室に円滑に導入させられる。
【００１４】
請求項４のエンジンは、請求項３の構成において、さらに、前記混合気供給通路とクランク室とを連通させる潤滑用通路を備えている。この潤滑用通路を通ってクランク室内へ供給される混合気中の油分、すなわち潤滑油分または燃料分によりクランク室内の潤滑が行える。
【００１５】
請求項５のエンジンは、クランクケース内の空気予圧室と、シリンダ周壁に設けられた混合気予圧室と、前記混合気予圧室に混合気を供給する混合気供給通路と、前記空気予圧室に空気を供給する空気供給通路と、ピストンの下降行程で開放され始め、前記空気予圧室からの空気を燃焼室に導入する空気掃気ポートと、ピストンの上昇行程で前記混合気予圧室の混合気を燃焼室に導入する混合気掃気ポートと、前記ピストンに取り付けられて、前記混合気予圧室の下壁を形成する仕切板とを備えている。
【００１６】
このエンジンは、請求項１のエンジンに対し、前記空気予圧室をクランクケース内に設けたことに特徴があり、その他の基本構成は同様である。このエンジンによっても、前記ピストンの下降行程でクランクケース内の空気予圧室の内部圧力が高められ、その内部に導入された空気が加圧されて、燃焼室内の排気ガスがシリンダの排気ポートから外部に排出されるとき、混合気掃気ポートから燃焼室内への混合気の供給よりも前に噴出されるので、加圧された高圧の空気により吹き抜け現象を防止しながら、燃焼室内の確実かつ十分な掃気が行われる。
【００１７】
請求項６のエンジンは、請求項５の構成において、前記空気供給通路内の空気が潤滑油を含んでいる。このようにすれば、前記空気供給通路から空気とともに潤滑油がクランクケース内に送られるので、このクランクケース内の潤滑が行える。
【００１８】
請求項７のエンジンは、クランクケース内の混合気第１予圧室と、シリンダ周壁に設けられた混合気第２予圧室と、前記混合気第１予圧室に混合気を供給する混合気供給通路と、前記混合気第１予圧室の混合気を混合気第２予圧室に導入する混合気連通路と、ピストンの上昇行程で前記混合気第２予圧室の混合気を燃焼室に導入する混合気掃気ポートと、前記ピストンに取り付けられて、前記混合気第２予圧室の下壁を形成する仕切板とを備えている。
【００１９】
このエンジンは、請求項１のエンジンに対し、空気による掃気を行うことなく、混合気だけで掃気することに特徴がある。このエンジンによれば、ピストンの上昇行程で仕切板が上方に追従して移動し、クランクケース内の混合気第１予圧室内の容積が増大して内部圧力が混合気供給通路側よりも低くなることにより、この混合気供給通路から混合気が混合気第１予圧室に導入される。また、ピストンの下降行程で混合気第１予圧室の内部圧力が高められ、かつ、ピストンに追従する仕切板の下降に伴い混合気第２予圧室内の容積が増大して、その内部圧力が前記混合気第１予圧室よりも低くなることにより、この混合気第１予圧室内の混合気が混合気連通路を経て混合気第２予圧室内に導入される。この混合気第２予圧室内に導入された混合気は、前記ピストンの上昇によって加圧される。そして、前記ピストンの下降行程で燃焼室内の排気ガスをシリンダの排気ポートから外部に排出するとき、前記混合気第２予圧室内の加圧された混合気が燃焼室に導入される。つまり、クランク室内の混合気をピストン下降行程で掃気通路を経て直接燃焼室へ導入する従来の２サイクルエンジンとは異なり、混合気を一旦混合気第１予圧室（クランク室）から混合気第２予圧室内へ入れたのち、この混合気第２予圧室から燃焼室へと導入する。こうして加圧および遅角された混合気により、燃焼室内の確実かつ十分な掃気が行われる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る２サイクルエンジンにおけるピストンが上死点近くに位置するときの一部破断した正面図、図２はそのＩＩ−ＩＩ線方向から見た側断面図である。図１に示す２サイクルエンジンのエンジン本体Ｅは、内部に燃焼室２を有するシリンダ１が、これとは別体のクランクケース３の上部に連結されている。前記シリンダ１の側部位置（図１の右側）には、吸気系を構成する２バレル式のキャブレタ４とエアクリーナ５が接続されており、他側部（図１の左側）には排気系を構成するマフラ６が接続されている。
【００２１】
前記シリンダ１には、軸方向（この例では上下方向）に往復動するピストン７が設けられ、一方、前記クランクケース３の内部には、図２に示す軸受８１を介してクランク軸８が支持されている。このクランク軸８の軸心とは変位した位置に図１のクランクピン８２が設けられ、このピン８２と前記ピストン７に設けたピストンピン７１との間が、コンロッド８３により連結されている。図中、８４はクランク軸８に設けたウェブである。また、Ｐはシリンダ１の上部に設けた点火プラグである。
【００２２】
前記シリンダ１は、上下に分割された２つの第１および第２シリンダ部材１ａ，１ｂからなり、この上部側の第１シリンダ部材１ａはボア径が小径とされ、下部側の第２シリンダ部材１ｂはボア径が大径とされている。この第２シリンダ部材１ｂの内壁面と前記ピストン７の外周面との間に形成される空間は、このピストン７の外周面で上下方向ほぼ中間位置に取り付けた仕切板９により、上下２つに仕切られ、この上部側の空間に混合気第２予圧室１０が、下部側の空間に空気予圧室１１が互いに上下隣接して形成されている。前記第２シリンダ部材１ｂの下端には隔壁１ｃが取り付けられ、この隔壁１ｃにより前記空気予圧室１１とクランクケース３内のクランク室３１とが区画されている。こうしてシリンダ１の周壁に混合気第２予圧室１０と空気予圧室１１とが形成され、クランク室３１の内部が混合気第１予圧室１２とされている。
【００２３】
前記第２シリンダ部材１ｂとクランクケース３およびキャブレタ４の間にはアダプタ１３が取り付けられ、これら第２シリンダ部材１ｂとアダプタ１３の内部に、前記空気予圧室１１にキャブレタ４からの空気Ａを導入する空気供給通路１４が形成されている。この空気供給通路１４における第２シリンダ部材１ｂ側には、前記ピストン７に追従する仕切板９の上昇により空気予圧室１１の容積が増大して、その内部圧力がキャブレタ４側よりも低くなったときに開く第１リードバルブ１５が配置されている。この第１リードバルブ１５が開くことにより、前記キャブレタ４からの空気Ａが空気供給通路１４を経て空気予圧室１１に導入される。
【００２４】
前記アダプタ１３の内部と、前記第２シリンダ部材１ｂの下端および隔壁１ｃとクランクケース３の一部とで囲まれる空間には、前記空気供給通路１４の下部側に隣接するように混合気供給通路１６が形成されている。この混合気供給通路１６は、前記クランク室３１内の混合気第１予圧室１２に開口され、前記キャブレタ４からの混合気Ｍを混合気供給通路１６を経て混合気第１予圧室１２に導入する構成としている。この混合気供給通路１６における混合気第１予圧室１２への入口側には、前記ピストン７の上昇に伴い混合気第１予圧室１２内の容積が増大して、その内部圧力がキャブレタ４側よりも低くなったときに開く第２リードバルブ１７が配置されている。この第２リードバルブ１７が開くことにより、前記キャブレタ４からの混合気Ｍが混合気供給通路１６を経て混合気第１予圧室１２に導入される。
【００２５】
また、前記第２シリンダ部材１ｂの周壁内で混合気第２予圧室１０と空気予圧室１１の外周側には、前記混合気供給通路１６から混合気第１予圧室１２に至った混合気Ｍを混合気第２予圧室１０に導入する混合気連通路２３が形成されている。図１の実施形態では、この混合気連通路２３として、下端が前記混合気第１予圧室１２に開口する上下方向の溝２３ａを設けるとともに、この溝２３ａの内周側の壁の上端を切り欠いて、混合気第２予圧室１０への連通路出口２３ｂを形成している。前記溝２３ａにおける連通路出口２３ｂの近傍には、第３リードバルブ１８が配置されている。この第３リードバルブ１８は、前記ピストン７の下降に伴い混合気第２予圧室１０の内部圧力が低くなり、かつ、混合気第１予圧室１２が加圧されて、この混合気第１予圧室１２の圧力が混合気第２予圧室１０よりも大きくなったときに開いて、前記混合気第１予圧室１２内の混合気Ｍを混合気第２予圧室１０に導入する。
【００２６】
一方、前記第２シリンダ部材１ｂの上部側に設けられるボア径が小径とされた第１シリンダ部材１ａの周壁内には、前記燃焼室２に開口する混合気掃気ポート１９および空気掃気ポート２０（図２）と、燃焼室２内をマフラ６に連通させる排気ポート２１とが形成されている。前記混合気掃気ポート１９は、その上端位置が前記排気ポート２１の上端よりも高い位置に設定され、また、前記空気掃気ポート２０は、その上端位置が前記排気ポート２１の上端よりも低い位置に設定されている。
【００２７】
図２に示すように、前記第２シリンダ部材１ｂの混合気第２予圧室１０と空気予圧室１１の外周側に、空気予圧室１１と前記空気掃気ポート２０とを連通する空気連通路２２が形成されている。この空気連通路２２は、上下方向の溝２２ａからなり、この溝２２ａの内周の壁の下端を切り欠いて連通路入口２２ｂが形成されている。これら溝２２ａおよび連通路入口２２ｂを介して、ピストン７の上昇に伴い空気予圧室１１内で加圧された空気Ａを、空気掃気ポート２０から燃焼室２に噴出する。
【００２８】
また、図１に示す混合気掃気ポート１９の混合気第２予圧室１０側に、第４リードバルブ２４が配置されている。この第４リードバルブ２４は、前記燃焼室２の内部圧力が混合気第２予圧室１０よりも高いときには閉じ、ピストン７の下降行程で排気ポート２１から燃焼ガスが排出され、下死点を越えて上昇行程に入って、混合気第２予圧室１０の圧力が燃焼室２よりも高くなったときに開いて、前記混合気第２予圧室１０内の混合気Ｍを燃焼室２に導入する。また、図１の実施形態では、前記ピストン７の周壁上部に、前記混合気第２予圧室１０の内部圧力を調整する調整孔７０が開設されている。
【００２９】
以上のように、シリンダ１を上下２つの第１および第２シリンダ部材１ａ，１ｂに分割することにより、各シリンダ部材１ａ，１ｂへの各リードバルブ１５，１７，１８，２２の取り付け、およびリング付きピストンの組付けが容易に行える。また、第２シリンダ部材１ｂのボア径を大径として、その外側に混合気第２予圧室１０に至る混合気連通路２３を形成することにより、この混合気連通路２３を通る混合気Ｍによるシリンダの冷却面積が大となって冷却効果が高められる。
【００３０】
つぎに、以上の構成とした第１実施形態にかかる２サイクルエンジンの作用について説明する。図３は、このエンジンの各室での圧力変動を示すグラフである。同図のように、燃焼室２内で混合気Ｍが燃焼されて、ピストン７が図１の上死点位置（Ｔ．Ｄ．Ｃ）から下死点（Ｂ．Ｄ．Ｃ）に向かって下降するとき、まず排気ポート２１が開き、燃焼室２内の燃焼ガスが排気ポート２１からマフラ６を通って大気へ放出されて燃焼圧（燃焼室２の内部圧力）が下がる。このとき、混合気掃気ポート１９は、排気ポート２１よりも高い上死点側に設けられているので、ピストン７が排気ポート２１の位置に下降するまでの間に開口するが、この時点では燃焼室２の燃焼圧が、混合気第２予圧室１０の混合気掃気圧（混合気第２予圧室の内部圧力）よりも高く、混合気掃気ポート１９に配置した第４リードバルブ２４が閉じられた状態にあるので、前記混合気第２予圧室１０内の混合気Ｍは燃焼室２内に流入しない。つまり、燃焼ガスとともに未燃焼の混合気Ｍが燃焼室２から外部に排出されることはなく、吹き抜け現象は起こらない。
【００３１】
この後、さらにピストン７が下降して空気掃気ポート２０が開いたときに、空気予圧室１１の空気Ａが空気掃気ポート２０から燃焼室２に噴出されて、燃焼ガスを排気ポート２１から排出する。空気掃気ポート２０は、ピストン７の下降行程で排気ポート２１よりも後に開放され始め、上昇行程の初期に、排気ポート２１よりも前に閉止される。この下降行程で混合気第１予圧室１２内の圧力が増大して混合気第２予圧室１０よりも高くなったとき、第３リードバルブ１８が開かれて、混合気第１予圧室１２内の混合気Ｍが混合気第２予圧室１０へと流入する。
【００３２】
次に、ピストン７が下死点（Ｂ．Ｄ．Ｃ）から上死点位置（Ｔ．Ｄ．Ｃ）に向かって移動することにより、クランクケース３内の容積が増大してクランクケース圧が負圧となり、その混合気第１予圧室１２の圧力が低くなる。これに伴い第２リードバルブ１７が開かれて、混合気供給通路１６から混合気第１予圧室１２内に混合気Ｍが流入する。また、下死点では燃焼室２の圧力は燃焼ガスの排出によって既に大気圧（正圧ゼロ）になっているから、ピストン７の上昇行程でこれに追従する仕切板９の上昇により、混合気第２予圧室１０が加圧されて、燃焼室２の圧力（大気圧）よりも高くなったとき、第４リードバルブ２４が開かれて、混合気が混合気掃気ポート１９から燃焼室２内へ噴出される。混合気掃気ポート１９は上昇行程で下死点から開放され始め、上死点よりも手前で閉止される。
【００３３】
前記ピストン７がさらに上昇することにより、混合気掃気ポート１９がピストン７によって閉じられたとき、ピストン７の調整孔７０が混合気掃気ポート１９に連通して、混合気第２予圧室１０内の混合気Ｍが、調整孔７０からクランクケース３の内部に流入することで、混合気第２予圧室１０の内部圧力がそれ以上高くなるのが阻止される。これにより、その時点からさらに上昇するピストン７の圧力抵抗が抑制される。
【００３４】
以上のように、混合気Ｍと空気Ａとが分離され、爆発燃焼後に空気Ａが燃焼室２内への混合気Ｍの供給よりも前に燃焼室２内に噴出されて、この燃焼室２内が空気Ａだけで掃気されるので、新規の未燃焼ガスが排気ポート２１から吹き抜けるのを防止できる。しかも、前記ピストン７に追従する仕切板９の下降により空気予圧室１１が加圧されて空気掃気圧が高められ、この圧力が高められた空気により燃焼室２内の確実かつ十分な掃気が行われる。以上のエンジンにおいては、前記混合気供給通路１６からクランク室３１内の混合気第１予圧室１２に導入される混合気Ｍに混じる油分により、クランク室３１内の潤滑、つまりクランク軸８の軸受８１，クランクピン８２，ピストンピン７１等の潤滑が行われる。
【００３５】
さらに、燃焼室２内には、空気掃気ポート２０から空気Ａが先に導入され、つづいて空気掃気ポート２０よりも上方の混合気掃気ポート１９から混合気Ｍが導入されるので、燃焼室２内は、点火プラグＰの近傍の上層が混合気Ｍで、下層が空気Ａで構成された二層状態となる。したがって、二層を合わせた全体として淡い混合気であっても、プラグＰの近傍に濃い混合気が存在するから、点火により確実に燃焼が起こり、この面からも燃焼ガスの排出が抑制される。しかも、全体として淡い混合気を使用できるので、燃費が向上する。
【００３６】
以上の２サイクルエンジンは、次の構成とすることもできる。図４はピストンが上死点近くに位置するときの一部破断した正面図、図５はそのＶ−Ｖ線に沿った側断面図、図６は空気供給通路１４と混合気供給通路１６の部分を示す平断面図である。このエンジンは、前述したエンジンとは異なり、図５に示すように、両供給通路１４，１６が同一高さ位置で並設されており、後述するように、混合気供給通路１６からの混合気Ｍの一部を図４の混合気第２予圧室１０に直接導入させ、混合気Ｍの残部を前記クランクケース３内の混合気第１予圧室１２に分けて導入させるようにしており、その他の基本構成は同様である。また、図１の場合と同様に、シリンダ１の第２シリンダ部材１ｂの外側に２バレル式のキャブレタ４に連通する空気供給通路１４を形成し、この空気供給通路１４を空気予圧室１１に連通させている。
【００３７】
また、前記第２シリンダ部材１ｂの外側位置には、前記混合気供給通路１６に連通する混合気導入通路３０を形成し、この混合気導入通路３０を第２シリンダ内の混合気第２予圧室１０に連通させる。さらに、前記混合気導入通路３０の下部側に連通路３０ｃを形成し、この連通路３０ｃをクランクケース３内の混合気第１予圧室１２に連通させる。これにより、混合気供給通路１６からの混合気Ｍの一部を混合気導入通路３０を経て混合気第２予圧室１０に直接導入させ、また、混合気供給通路１６からの混合気Ｍの残部を、前記通路３０ｃを経てクランク室３１内の混合気第１予圧室１２に導入させる。
【００３８】
前記混合気導入通路３０には、ピストン７の上昇に伴い混合気第２予圧室１２の内部圧力がキャブレタ４側よりも低くなったときに開く第５リードバルブ２５を配置する。また、前記連通路３０ｃには、前記混合気第２予圧室１０の内部圧力が高いときには閉じ、この内部圧力がピストン７の上昇によりキャブレタ４側の圧力よりも低くなったときに開く第２リードバルブ１７を配置する。
【００３９】
このように構成すれば、混合気供給通路１６からの混合気Ｍの一部が、第２リードバルブ１７が開くことにより混合気第１予圧室１２へと導入され、この混合気第１予圧室１２から第３リードバルブ１８が開くことにより混合気第２予圧室１０へと供給され、また、第５リードバルブ２５が開くことにより、混合気Ｍの残部が混合気導入通路３０から混合気第２予圧室１０に直接導入される。こうして、混合気第２予圧室１０には２つの経路で混合気Ｍが円滑に導入される。
【００４０】
図７は、この変形例のエンジンの各室での圧力変動を示すグラフである。この変形例では、混合気供給通路１６からの混合気Ｍを混合気第２予圧室１０と混合気第１予圧室１２に分けて供給するようにしているので、ピストン７が上昇したときのクランクケース圧（混合気第１予圧室１２の圧力）が図３に較べて若干低くなる。
【００４１】
次に、図８ないし図１０を用いて、本発明の好ましい第２実施形態にかかる２サイクルエンジンについて説明する。このエンジンは、前述した第１実施形態のエンジンが、図１の混合気供給通路１６からの混合気Ｍをクランクケース３内の混合気第１予圧室１２に導入していたのとは異なり、混合気Ｍを、図８に示す第２シリンダ部材１ｂの周壁上部位置に形成した混合気予圧室４０（第１実施形態の第２混合気予圧室１０に相当）に直接導入させるようにしたことに特徴があり、その他の基本構成は同様である。
【００４２】
シリンダ１の第２シリンダ部材１ｂの外側面で下部位置に、２バレル式のキャブレタ４に連通する空気供給通路１４を形成し、この空気供給通路１４を空気予圧室１１に連通させている。前記空気供給通路１４には、第１実施形態の場合と同じく、ピストン７の上昇に伴い空気予圧室１１の内部圧力がキャブレタ４側よりも低くなったときに開く第１リードバルブ１５が配置されている。
【００４３】
前記空気供給通路１４の上部位置には、キャブレタ４に連通する混合気供給通路１６を形成し、この混合気供給通路１６を、混合気導入通路３０を介して、空気予圧室１１の上部に形成した混合気予圧室４０に直接連通させる。前記混合気供給通路１６には、第１実施形態の場合と同様に、前記混合気予圧室４０の内部圧力が高いときに閉じ、この内部圧力が混合気供給通路１６側よりも低くなったときに開く第２リードバルブ１７を配置する。
【００４４】
前記混合気供給通路１６とクランク室３１との間には、図８の破線で示すように、潤滑用通路４１を設けることが好ましい。この例では、混合気供給通路１６における第２リードバルブ１７の上流側とクランク室３１との間を、潤滑用通路４１によって接続している。このようにすれば、前記混合気通路１６内の混合気Ｍが潤滑用通路４１からクランク室３１内に導入され、この混合気Ｍに含まれる潤滑油分または燃料分によりクランク室３１内の潤滑が確実に行える。このとき、クランク室３１の内底部は油貯めとされる。前記潤滑用通路４１を設けない場合、クランク室３１に潤滑油を貯留しておくのがよい。その場合、混合気Ｍは空気と燃料のみの混合物とする。
【００４５】
また、図９のように、前記第２シリンダ部材１ｂにおける混合気予圧室４０と空気予圧室１１の外周側には、図２の場合と同様に、上端が前記空気掃気ポート２０に開口する上下方向の溝２２ａからなる空気連通路２２を形成するとともに、この溝２２ａの内周の壁の下端を切り欠いて連通路入口２２ｂを形成し、これら溝２２ａおよび連通路入口２２ｂを介して、ピストン７の上昇に伴い空気予圧室１１内で加圧された空気Ａを、空気掃気ポート２０から燃焼室２に噴出する。
【００４６】
以上の構成とした第２実施形態にかかる２サイクルエンジンによっても、混合気Ｍと空気Ａとが分離され、この空気Ａが燃焼室２内への混合気Ｍの供給に先立って燃焼室２内に噴出されて、この燃焼室２内が空気Ａだけで掃気されるので、未燃焼ガスの吹き抜けは起こらない。また、前記ピストン７の下降により空気予圧室１１が加圧されて空気掃気圧（空気圧）が高められ、この圧力が高められた空気により燃焼室２内の確実かつ十分な掃気が行われる。しかも、混合気供給通路１６からの混合気Ｍは混合気予圧室４０に直接導入されるので、一旦クランク室内へ導入する場合とは異なり、クランク室内でのかき混ぜによる混合気Ｍの温度上昇がなくなる結果、出力が向上する。さらに、燃焼室２内で上層の混合気層と下層の空気層とが形成されるので、全体として淡い混合気でも確実に燃焼させて、未燃焼ガスの排出を抑制できるとともに、燃費も向上する。
【００４７】
図１０は、このエンジンの各室での圧力変動を示すグラフである。このエンジンでは、キャブレタ４からの混合気Ｍが混合気予圧室４０に直接導入されるので、ピストン７の上下動による混合気掃気圧が図３に較べて上下に大きく変動し、またクランクケース圧も大きく変動する。
【００４８】
次に、図１１ないし図１３を用いて、本発明の好ましい第３実施形態にかかる２サイクルエンジンについて説明する。このエンジンは、前述した第１実施形態のエンジンとは異なり、空気予圧室を図１１に示すクランクケース３内のクランク室３１に設けたことに特徴があり、その他の基本構成は同様である。この第３実施形態では、第１実施形態で用いた図１の第２シリンダ部材１ｂの下部側の空気予圧室１１とクランク室３１を区画する隔壁１ｃと、混合気第２予圧室１０と空気予圧室１１を区画する、ピストン外周の仕切板９が取り除かれている。
【００４９】
図１１の第２シリンダ部材１ｂの内周壁とピストン７との間に混合気予圧室４０を形成するとともに、第２シリンダ部材１ｂの外側上部位置にキャブレタ４に連通する混合気供給通路１６を形成して、この混合気供給通路１６を前記混合気予圧室４０に連通させている。前記第２シリンダ部材１ｂの外側で混合気供給通路１６の下部位置には、キャブレタ４に連通する空気供給通路１４が形成されている。
【００５０】
また、前記クランク室３１の内部に前記空気供給通路１４に連通する空気予圧室５０を形成し、これら空気予圧室５０と前記混合気予圧室４０とを、前記ピストン７の下端に設けられて混合気予圧室４０の下壁を形成する仕切板７１により区画している。前記第２シリンダ部材１ｂには、図１２のように、空気予圧室５０と第１シリンダ部材１ａの空気掃気ポート２０とを連通させる空気連通路５２が形成されている。
【００５１】
さらに、図８の場合と同様に、図１１の空気供給通路１４には第１リードバルブ１５を、混合気供給通路１６には第２リードバルブ１７を、この混合気供給通路１６に連通する第１シリンダ部材１ａの混合気掃気ポート１９には第４リードバルブ２４を、それぞれ配置している。また、この第３実施形態にかかるエンジンにおいては、前記空気供給通路１４を通る空気Ａに潤滑油を混合させることが好ましい。このようにすれば、前記空気供給通路１４から空気Ａとともに潤滑油がクランクケース３内に送られるので、このクランクケース３内の潤滑が行える。
【００５２】
このエンジンによれば、前記ピストン７の下降行程でこれに追従してピストン下端の仕切板７１が下方に移動することにより、混合気予圧室４０の内部圧力が混合気供給通路１６よりも低くなったとき、第２リードバルブ１７が開かれて混合気供給通路１６から混合気Ｍが混合気予圧室４０に導入される。また、前記ピストン７の上昇行程でこれに追従する仕切板７１の上方への移動により、クランク室３１内の空気予圧室５０の内部圧力が空気供給通路１４よりも低くなったとき、第１リードバルブ１５が開かれ、空気供給通路１４から空気Ａが空気予圧室５０に導入される。この空気予圧室５０に導入された空気Ａは、前記ピストン７の下降により加圧される。
【００５３】
ピストン７の下降行程で燃焼室２内の排気ガスがシリンダ１の排気ポート２１から外部に排出されるとき、前記空気予圧室５０で加圧された高圧の空気Ａが、図１２の第２シリンダ部材１ｂの空気連通路５２を通って空気掃気ポート２０から燃焼室２内に噴出される。このため、前記第１および第２実施形態の場合と同様に、混合気Ｍと空気Ａとが分離され、この空気Ａが燃焼室２内への混合気Ｍの供給よりも前に燃焼室２内に噴出されて、この燃焼室２内が空気Ａだけで掃気されるので、未燃焼ガスの吹き抜けは起こらない。また、前記ピストン７の下降により空気予圧室５０が加圧されて空気掃気圧（空気圧）が高められ、この圧力が高められた空気により燃焼室２内の確実かつ十分な掃気が行われる。さらに、この第４実施形態の場合は、前記ピストン７の下端に設けた仕切板７１により前記空気予圧室５０と混合気予圧室４０とを区画しているので、前記実施形態の場合に較べてピストン７のストローク寸法を短くできて、エンジンの小型化が可能となる。また、さらに、燃焼室２内で上層の混合気層と下層の空気層とが形成されるので、全体として淡い混合気でも確実に燃焼させて、未燃焼ガスの排出を抑制できるとともに、燃費も向上する。
【００５４】
図１３は、このエンジンの各室での圧力変動を示すグラフである。このエンジンでは、キャブレタ４からの空気Ａがクランク室３１の空気予圧室５０に直接導入されるので、ピストン７の上下動によるクランクケース圧（空気圧）が図３に較べて上下に大きく変動し、また混合気予圧室４０での混合気掃気圧も大きく変動する。
【００５５】
ついで、図１４ないし図１６を用いて、本発明の第４実施形態にかかる２サイクルエンジンについて説明する。このエンジンは、前述した第１実施形態のエンジンとは異なり、空気Ａによる掃気を行うことなく、圧力が高められた混合気Ｍによって掃気を行うことに特徴があり、前述した２バレル式のキャブレタ４に変えて１バレル式のものが用いられており、その他の基本構成は同様である。
【００５６】
図１４に示すクランクケース３の内部に混合気第１予圧室６０を、前記第２シリンダ部材１ｂの周壁に混合気第２予圧室６１をそれぞれ形成している。前記混合気第１予圧室６０は、１バレル式のキャブレタ４に連通する混合気供給通路１６に連通しており、この混合気供給通路１６における混合気第１予圧室６０への入口側には、図１の場合と同様に、ピストン７の上昇に伴い混合気第１予圧室６０内の容積が増大して、その内部圧力がキャブレタ４側よりも低くなったときに開く第２リードバルブ１７が配置されている。
【００５７】
また、前記ピストン７の下端には、第３実施形態（図１１）の場合と同様に、仕切板７１を設けて、この仕切板７１により前記混合気第１予圧室６０と混合気第２予圧室６１を区画して、これら２つの混合気予圧室６０，６１を、図１５のように、混合気連通路６２により連通させている。この混合気連通路６２には、リードバルブ６３が配置されている。このリードバルブ６３は、前記ピストン７と一体に動く仕切板７１の下降により、混合気第２予圧室６１内の圧力がクランク室３１内の混合気第１予圧室６０よりも低くなったときに開く。前記混合気第１予圧室６０と混合気第２予圧室６１とは、混合気連通路６２の内周側の壁の上端を切り欠いて形成した連通孔１ｄを介して連通させている。また、この連通孔１ｄを介して、前記混合気第２予圧室６１と第１シリンダ部材１ａの混合気掃気ポート１９とを連通させる。この混合気掃気ポート１９には、第１実施形態の場合と同様に、第４リードバルブ２４が配置されている。この第４リードバルブ２４の開弁圧力はリードバルブ６３よりも高く設定されている。
【００５８】
このエンジンによれば、図１４に示すピストン７の上昇行程で仕切板７１が追従して上昇することにより、クランクケース３内の混合気第１予圧室６０内の容積が増大して内部圧力が混合気供給通路１６側よりも低くなったとき、第２リードバルブ１７が開いて混合気供給通路１６から混合気Ｍが混合気第１予圧室６０に導入される。また、ピストン７の下降行程で混合気第１予圧室６０の内部圧力が高められ、かつ、ピストン７と一体に動く仕切板７１の下降により混合気第２予圧室６１内の容積が増大して、その内部圧力が前記混合気第１予圧室６０よりも低くなったとき、図１５に示すリードバルブ６３が開いて混合気第１予圧室６０内の混合気Ｍが混合気連通路６２を経て混合気第２予圧室６１内に導入される。この混合気第２予圧室６１内に導入された混合気Ｍは、前記ピストン７の上昇によって加圧される。
【００５９】
前記ピストン７の下降行程で燃焼室２内の排気ガスをシリンダ１の排気ポート２１から外部に排出するとき、第４リードバルブ２４が開いて、混合気掃気ポート１９から、混合気第２予圧室６１内の加圧された混合気Ｍが燃焼室２内に噴出される。つまり、クランク室内の混合気をピストン下降行程で掃気通路を経て直接燃焼室へ導入する従来の２サイクルエンジンとは異なり、混合気Ｍを一旦混合気第１予圧室（クランク室）６０から混合気第２予圧室６１内へ入れたのち、この混合気第２予圧室６１から燃焼室２へと導入する。こうして加圧された混合気Ｍにより燃焼室２内の確実かつ十分な掃気が行われる。この第４実施形態の場合は、混合気Ｍだけで燃焼室２の掃気が行われるので、前述した２バレル式のキャブレタ４よりも構造が簡単な１バレル式のものを採用できる。
【００６０】
図１６は、このエンジンの各室での圧力変動を示すグラフである。このエンジンでは、第１実施形態の場合に較べて空気掃気圧がないだけで、各室での圧力変動は同様に推移する。このエンジンにおいては、混合気Ｍに混じった潤滑油によりクランク室３１内の潤滑が行われる。
【００６１】
上記第１および第２実施形態（図１〜１０）では、ピストン７のスカート部（下部）が長くなるために、ピストン７の軸方向寸法が増大する。そこで、図１７に示す第５実施形態では、シリンダ１の第２シリンダ部材１ｂに仕切り筒９０を固定し、この仕切り筒９０の下端に設けた外方に突出するつば部により、混合気第１予圧室１２と空気予圧室１１との区画する仕切り板９Ａを形成している。この仕切り筒９０は、その筒部９１がピストン７の周壁７ａの内側に嵌まり込んで、空気予圧室１１とピストン７内方、つまり混合気第１予圧室１２との間をシールする。したがって、筒部９１の軸方向寸法にほぼ合致する寸法だけピストン７の軸方向寸法を小さくすることができるので、重いピストン７の重量が軽減されて、エンジン全体の軽量化を図ることができる。その他の構成は、第１実施形態（図１および図２）と同一である。また、図示していないが、ウエブ８４を削除し、クランク軸８に設けたフライホイールにバランサを取り付けてもよい。
【００６２】
この第５実施形態の動作は、第１実施形態と同一であり、同一の効果を奏する。なお、この第５実施形態の仕切り筒９０は、図８および９に示した第２実施形態にも使用できる。
【００６１】
【発明の効果】
以上のように、本発明の２サイクルエンジンによれば、掃気を行うための空気または混合気の圧力を高めて、燃焼室内の掃気を確実かつ十分に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる２サイクルエンジンの第１実施形態を示す一部破断した正面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】この第１実施形態によるエンジンの各室での圧力変動を示すグラフである。
【図４】この第１実施形態の変形例を示す２サイクルエンジンの一部破断した正面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【図６】同実施形態の空気供給通路と混合気供給通路の部分を示す平断面図である。
【図７】同実施形態によるエンジンの各室での圧力変動を示すグラフである。
【図８】本発明の第２実施形態にかかる２サイクルエンジンを示す一部破断した正面図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図である。
【図１０】第２実施形態によるエンジンの各室での圧力変動を示すグラフである。
【図１１】本発明の第３実施形態にかかる２サイクルエンジンを示す一部破断した正面図である。
【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿った断面図である。
【図１３】第３実施形態によるエンジンの各室での圧力変動を示すグラフである。
【図１４】本発明の第４実施形態にかかる２サイクルエンジンを示す一部破断した正面図である。
【図１５】図１４のＸＶ−ＸＶ線に沿った断面図である。
【図１６】第４実施形態によるエンジンの各室での圧力変動を示すグラフである。
【図１７】本発明の第５実施形態にかかる２サイクルエンジンを示す一部破断した正面図である。
【符号の説明】
１…シリンダ、２…燃焼室、３…クランクケース、３１…クランク室、７…ピストン、９，７１…仕切板、１０…混合気第２予圧室、１１…空気予圧室、１２…混合気第１予圧室、１４…空気供給通路、１６…混合気供給通路、１９…混合気掃気ポート、２０…空気掃気ポート、２２，５２…空気連通路、２３，６２…混合気連通路、３０…混合気導入通路、４０…混合気第１予圧室、４１…潤滑用通路、６０…混合気第１予圧室、６１…混合気第２予圧室、Ａ…空気、Ｍ…混合気

Claims

クランクケース３内の混合気第１予圧室１２と、
シリンダ周壁に設けられた混合気第２予圧室１０と、
シリンダ周壁に設けられて前記混合気第２予圧室１０の下方に隣接する空気予圧室１１と、
前記混合気第１予圧室１２に混合気Ｍを供給する混合気供給通路１６と、
前記空気予圧室１１に空気Ａを供給する空気供給通路１４と、
前記混合気第１予圧室１２の混合気Ｍを混合気第２予圧室１０に導入する混合気連通路２３と、
ピストン７の下降行程で開放され始め、前記空気予圧室１１からの空気Ａを燃焼室２に導入する空気掃気ポート２０と、
ピストン７の上昇行程で前記混合気第２予圧室１０の混合気Ｍを燃焼室２に導入する混合気掃気ポート１９と、
前記ピストン７に取り付けられて、前記混合気第２予圧室１０と空気予圧室１１とを仕切る仕切板９とを備えた２サイクルエンジン。
請求項１において、さらに、前記混合気供給通路１６の混合気Ｍを前記混合気第２予圧室１０に導入する混合気導入通路３０を備えた２サイクルエンジン。
シリンダ周壁に設けられた混合気予圧室４０と、
シリンダ周壁に設けられて前記混合気予圧室４０の下方に隣接する空気予圧室１１と、
前記混合気予圧室４０に混合気Ｍを供給する混合気供給通路１６と、
前記空気予圧室１１に空気Ａを供給する空気供給通路１４と、
ピストン７の下降行程で開放され始め、前記空気予圧室１１からの空気を燃焼室２に導入する空気掃気ポート２０と、
ピストン７の上昇行程で前記混合気予圧室４０の混合気Ｍを燃焼室２に導入する混合気掃気ポート１９と、
前記ピストン７に取り付けられて、前記混合気予圧室４０と空気予圧室１１とを仕切る仕切板９とを備えた２サイクルエンジン。
請求項３において、さらに、前記混合気供給通路１６とクランク室３１とを連通させる潤滑用通路４１を備えた２サイクルエンジン。
クランクケース３内の空気予圧室５０と、
シリンダ周壁に設けられた混合気予圧室４０と、
前記混合気予圧室４０に混合気Ｍを供給する混合気供給通路１６と、
前記空気予圧室５０に空気Ａを供給する空気供給通路１４と、
ピストン７の下降行程で開放され始め、前記空気予圧室５０からの空気Ａを燃焼室２に導入する空気掃気ポート２０と、
ピストン７の上昇行程で前記混合気予圧室４０の混合気Ｍを燃焼室２に導入する混合気掃気ポート１９と、
前記ピストン７に取り付けられて、前記混合気予圧室４０の下壁を形成する仕切板７１とを備えた２サイクルエンジン。
請求項５において、前記空気供給通路１４内の空気Ａは、潤滑油を含んでいる２サイクルエンジン。
クランクケース３内の混合気第１予圧室６０と、
シリンダ周壁に設けられた混合気第２予圧室６１と、
前記混合気第１予圧室６０に混合気Ｍを供給する混合気供給通路１６と、
前記混合気第１予圧室６０の混合気Ｍを混合気第２予圧室６１に導入する混合気連通路６２と、
ピストン７の上昇行程で前記混合気第２予圧室６１の混合気Ｍを燃焼室２に導入する混合気掃気ポート１９と、
前記ピストン７に取り付けられて、前記混合気第２予圧室６１の下壁を形成する仕切板７１とを備えた２サイクルエンジン。