JP3016777B1 - Multi-cylinder two-cycle engine - Google Patents
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Abstract
【要約】
【課題】 多気筒2サイクルエンジンにおいて、排気系
のコンパクト化と同時に、エンジン全体の出力向上を図
ることを目的としている。
【解決手段】 120°位相差を有する3つの気筒を有
する多気筒2サイクルエンジンにおいて、各気筒11,
12,13の排気孔23,24,25を1つの集合部3
6に集合して共通の排気系に接続する。集合部36に
は、各気筒11,12,13の排気孔23,24,25
のうち1つを排気系に連通する状態と、2つを排気系に
連通する状態とに切り替える切換弁38を設けている。
また、各気筒11,12,13の排気孔23,24,2
5から集合部36までの距離を、等長とし,切換弁38
を回転式とすると共にクランク軸19と同期回転させ
る。An object of the present invention is to improve the output of the entire engine while making the exhaust system more compact in a multi-cylinder two-cycle engine. SOLUTION: In a multi-cylinder two-cycle engine having three cylinders having a phase difference of 120 °, each cylinder 11, 11,
The exhaust holes 23, 24, 25 of 12, 13 are combined into one
6 and connected to a common exhaust system. In the collecting part 36, the exhaust holes 23, 24, 25 of the cylinders 11, 12, 13 are provided.
A switching valve 38 is provided for switching one of the two to a state communicating with the exhaust system and the other two to a state communicating with the exhaust system.
The exhaust holes 23, 24, 2 of the cylinders 11, 12, 13 are also provided.
The distance from 5 to the collecting part 36 is made equal, and the switching valve 38
Is rotated, and is rotated synchronously with the crankshaft 19.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本願発明は多気筒2サイクル
エンジンに関し、特に、小型滑走艇あるいはスノーモー
ビル等のように跨式シートを備えた乗物に適した多気筒
2サイクルエンジンに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-cylinder two-stroke engine, and more particularly to a multi-cylinder two-stroke engine suitable for a vehicle having a straddle-type seat such as a personal watercraft or a snowmobile.
【0002】[0002]
【従来の技術】図3は小型滑走艇の全体略図を示してお
り、デッキ1の上側に跨式(鞍式)のシート3及びハン
ドル4等を装備しており、一般に、前記シート3の下側
にエンジン収納室を形成し、エンジン10を収納してい
る。このような小型滑走艇において、近年、二人乗りあ
るいは三人乗り等の大型化が進んでおり、この大型化に
必要な性能を確保するために、搭載エンジンの排気量も
増加しつつあるが、エンジン排気量の増加に対し、ピス
トン・スピード及びボアの大型化の制約のために、多気
筒化も図られている。2. Description of the Related Art FIG. 3 shows a general plan view of a personal watercraft, which is equipped with a straddle-type (saddle-type) seat 3 and a handle 4 on the upper side of a deck 1. An engine storage room is formed on the side, and the engine 10 is stored. In recent years, such small planing boats have been increasing in size such as two-seaters or three-seaters, and the displacement of an onboard engine has also been increasing in order to secure the performance required for the increase in size. In order to increase the engine displacement, the number of cylinders has been increased due to the restriction on the enlargement of the piston speed and bore.
【0003】現在では前記多気筒化の要望に応え、二人
乗りあるいは三人乗りの滑走艇用のエンジンとして、図
2に示すように3気筒の2サイクルエンジン10を搭載
することも多くなり、このような3気筒のエンジンを搭
載する場合には、シート下の限られたスペースに配置で
きるように、各気筒11,12,13を前後方向に一列
配置したタンデム型が適している。[0003] At present, in response to the demand for multi-cylinders, a three-cylinder two-cycle engine 10 as shown in FIG. 2 is often mounted as an engine for a two-seater or three-seater planing boat. When such a three-cylinder engine is mounted, a tandem type in which the cylinders 11, 12, and 13 are arranged in a line in the front-rear direction so as to be arranged in a limited space below the seat is suitable.
【0004】ところが、上記のようにタンデム型のエン
ジン10を搭載しても、図13に示すようにエンジン本
体の左右には、排気マフラ16のような排気系備品並び
にエアクリーナ109のような吸気系部品が配置されて
おり、これら備品は、仮に各気筒に独自のマフラー等排
気系を備える場合には、前記多気筒化に伴って増えた気
筒数だけ部品点数も増加し、大型化する。なお、図13
において、105はステップ面、109は吸気管であ
る。However, even if the tandem engine 10 is mounted as described above, exhaust system equipment such as an exhaust muffler 16 and an intake system such as an air cleaner 109 are provided on the left and right sides of the engine body as shown in FIG. If parts are arranged and these equipments are provided with their own exhaust systems such as mufflers, the number of parts is increased by the number of cylinders accompanying the multi-cylinder, and the size of these equipments is increased. Note that FIG.
In the figure, 105 is a step surface, and 109 is an intake pipe.
【0005】一方、シート幅Wは、人間工学上一定幅以
上に大きくすることが困難であるため、多気筒化した場
合に、上記のように各気筒独立の排気系を備えている
と、排気系装備品の配置が困難になる。On the other hand, it is difficult to increase the seat width W to a certain width or more due to ergonomics. Therefore, when a multi-cylinder system is used, if the exhaust system independent of each cylinder is provided as described above, the exhaust gas will be exhausted. It becomes difficult to arrange system equipment.
【0006】その対策として、3気筒エンジン等の多気
筒エンジンを採用する場合には、図11に示すように各
気筒11,12,13の排気孔23,24,25を排気
マニホールド100により集合し、共通の排気マフラ1
6を有する排気系に連通し、排気系のコンパクト化を図
っている。As a countermeasure, when a multi-cylinder engine such as a three-cylinder engine is adopted, the exhaust holes 23, 24, and 25 of the cylinders 11, 12, and 13 are gathered by an exhaust manifold 100 as shown in FIG. , Common exhaust muffler 1
6. The exhaust system is connected to the exhaust system to reduce the size of the exhaust system.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところで2サイクルエ
ンジンは排気系の制御を工夫することにより、出力向上
が可能であり、このことを2サイクルエンジンの簡略図
である図9により簡単に説明する。気筒101の排気孔
120に接続された排気マフラ16は、排気下流側に行
く従い緩やかに拡径するディフューザ部16aと、下流
側に行くに従い比較的急激に縮径するコーン部16bを
有している。排気孔120においてはディフューザ部1
6aの膨張作用により負圧が発生し、コーン部16bの
圧縮作用により正圧が発生し、これら負圧と正圧を利用
して、燃焼ガスの排気、新気の吸出し及び新気の押込み
による一種の過給効果を生み出させることができる。こ
の現象を排気孔120内の圧力変化曲線で表すと、図1
0の中段に示す圧力波形P2が、上記過給作用を効果的
に発揮できる理想的(同調時)な波形となる。The output of the two-stroke engine can be improved by devising the control of the exhaust system. This will be described briefly with reference to FIG. 9, which is a simplified diagram of the two-stroke engine. The exhaust muffler 16 connected to the exhaust hole 120 of the cylinder 101 has a diffuser portion 16a whose diameter gradually increases as it goes downstream of the exhaust gas, and a cone portion 16b whose diameter decreases relatively sharply as it goes downstream. I have. In the exhaust hole 120, the diffuser portion 1
A negative pressure is generated by the expansion action of 6a, and a positive pressure is generated by the compression action of the cone portion 16b. These negative and positive pressures are used to discharge combustion gas, suck out fresh air, and push in fresh air. It can create a kind of supercharging effect. When this phenomenon is represented by a pressure change curve in the exhaust hole 120, FIG.
The pressure waveform P2 shown in the middle stage of 0 is an ideal (at the time of tuning) waveform capable of effectively exhibiting the supercharging effect.
【0008】すなわち、図10の中段の圧力波形では、
掃気孔が開いている区間TO−TC内の負圧(クロス線
領域Y1)により新気を排気系へ吸い出し、掃気孔の閉
時TCから排気孔の閉時ECまでの区間の正圧(斜線領
域Y2)により、排気系に吸い出された新気を気筒10
1内に押し込む(押し戻す)ようになっており、この過
給作用により高出力が得られるのである。That is, in the middle pressure waveform of FIG.
Fresh air is sucked into the exhaust system by the negative pressure (cross-line area Y1) in the section TO-TC in which the scavenging holes are open, and the positive pressure (hatched line) in the section from TC when the scavenging holes are closed to EC when the scavenging holes are closed. In the region Y2), fresh air sucked into the exhaust system is
1 (pushed back), and a high output is obtained by this supercharging action.
【0009】上記過給効果は、排気系長M1が、上記同
調時の排気系長より長くなっても短くなっても,得られ
ないものである。たとえば排気系長が短いと図10の上
段に示すような圧力波形P1となり、区間TO−TC内
で、負圧−正圧−負圧と変化すると共に、区間TC−E
C内では負圧となり、新気の吸出し及び押込み作用が期
待できない。また、排気系長が長いと図10の下段に示
すような圧力波形P3となり、掃気孔閉区間TO−TC
の負圧と連続して区間TC−ECも負圧となり、新気の
押込み作用が期待できない。The above supercharging effect cannot be obtained even if the exhaust system length M1 is longer or shorter than the exhaust system length at the time of tuning. For example, if the length of the exhaust system is short, a pressure waveform P1 as shown in the upper part of FIG. 10 is obtained.
In C, the pressure becomes negative, so that the fresh air sucking and pushing action cannot be expected. If the exhaust system length is long, the pressure waveform P3 becomes as shown in the lower part of FIG. 10, and the scavenging hole closed section TO-TC
The section TC-EC also becomes a negative pressure continuously with the negative pressure of, and the pushing action of fresh air cannot be expected.
【0010】図11に示す従来の3気筒2サイクルエン
ジンの排気系において、図12に示すように各気筒1
1,12,13の各排気孔23,24,25から排気マ
ニホールド100の集合部111までの距離L1,L
2,L3は異なっている。ここで、たとえば第2の気筒
12の排気孔24から集合部111までの通路長L2
を、図10の中段に示される同調時の圧力波形P2が得
られる長さに設定するとすれば、第1及び第3の気筒1
1,13の排気孔24,25の圧力波形は、図10の上
段あるいは下段のような非同調の波形P1,P3にな
り、過給効果が薄く、3気筒全体としての出力向上には
つながらない。[0010] In the exhaust system of the conventional three-cylinder two-stroke engine shown in FIG.
The distances L1, L from the exhaust holes 23, 24, 25 of the exhaust manifolds 1, 12, 13 to the collecting portion 111 of the exhaust manifold 100.
2 and L3 are different. Here, for example, the passage length L2 from the exhaust hole 24 of the second cylinder 12 to the collecting portion 111
Is set to a length at which the pressure waveform P2 at the time of tuning shown in the middle part of FIG. 10 is obtained, the first and third cylinders 1
The pressure waveforms of the exhaust holes 24 and 25 of the exhaust valves 13 and 13 are non-tuned waveforms P1 and P3 as shown in the upper and lower sections of FIG. 10, and the supercharging effect is thin and does not lead to the improvement of the output of the three cylinders as a whole.
【0011】図8は性能曲線を示しているが、図11の
ような排気マニホールドを備えた3気筒2サイクルエン
ジンによると、破線で示すような性能曲線X3となり、
理想的な性能曲線X1と比較すると全体的に出力が低く
なっている。FIG. 8 shows a performance curve. According to a three-cylinder two-cycle engine having an exhaust manifold as shown in FIG. 11, a performance curve X3 shown by a broken line is obtained.
The output is lower overall as compared to the ideal performance curve X1.
【0012】ちなみに、出力向上を図るために、前述の
ように3つの気筒毎に独立の排気系を接続しようとすれ
ば、前述のように図2及び図3のシート3の下方に大き
な配置スペースを確保しなければならず、操縦者の搭乗
位置を確保することが困難である。また、仮に狭いスペ
ース内に独立型排気系を配置したとしても、図8に示す
ように同調回転域N1付近では高出力がえられるが、非
同調回転域N2付近では非同調となり、一点鎖線の性能
曲線X2で示すように、理想曲線X1よりも回転域N2
付近で出力は低下し、加速性を期待できない。By the way, if an independent exhaust system is to be connected for each of the three cylinders as described above in order to improve the output, a large arrangement space is provided below the seat 3 in FIGS. 2 and 3 as described above. And it is difficult to secure the boarding position of the pilot. Even if the independent exhaust system is arranged in a narrow space, a high output is obtained near the tuned rotation region N1 as shown in FIG. 8, but becomes non-tuned near the non-tuned rotation region N2. As shown by the performance curve X2, the rotation range N2 is larger than the ideal curve X1.
In the vicinity, the output decreases, and acceleration cannot be expected.
【0013】3つの気筒を縦列にタンデム配列し、か
つ、排気マニホールドを備えた2サイクルエンジンが記
載された先行技術文献としては、特許2767386号
公報があるが、排気マニホールド内の排気通路形状を工
夫することにより、気筒間相互の干渉を減らし、出力の
維持を図ったものである。As a prior art document describing a two-cycle engine in which three cylinders are arranged in tandem in tandem and provided with an exhaust manifold, there is Japanese Patent No. 2767386, but the shape of the exhaust passage in the exhaust manifold is devised. By doing so, the mutual interference between the cylinders is reduced, and the output is maintained.
【0014】[0014]
【発明の目的】本願発明は、3気筒あるいは3の倍数の
気筒を有する多気筒2サイクルエンジンにおいて、排気
マフラ等排気系のコンパクト性を保ちつつ、エンジン全
体の出力向上を図ることを目的としている。特に、水上
滑走艇あるいはスノーモービル等のように、排気系に対
して十分なスペースを確保することが困難な乗物に搭載
するのに適した2サイクル多気筒エンジンを提供するも
のである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to improve the output of the entire engine while maintaining compactness of an exhaust system such as an exhaust muffler in a multi-cylinder two-cycle engine having three cylinders or a multiple of three cylinders. . In particular, the present invention provides a two-stroke multi-cylinder engine suitable for mounting on a vehicle such as a watercraft or a snowmobile where it is difficult to secure a sufficient space for an exhaust system.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本願請求項1記載の発明は、120°位相差を有する
3つの気筒を備えた多気筒2サイクルエンジンにおい
て、各気筒の排気孔を1つの集合部に集合して共通の排
気系に接続し、集合部には、各気筒の排気孔のうち1つ
を排気系に連通する状態と、各気筒の排気孔のうち2つ
を排気系に連通する状態とに切り替える切換弁を設けて
いることを特徴としている。これにより、排気系備品の
大部分が3気筒共通化されて排気系のコンパクト性を確
保できると同時に、各気筒毎に、排気系による過給作用
を発揮できる理想的な圧力波形で排気孔内を圧力変化さ
せることができ、かつ、1つの気筒の新気押し込み行程
において、次の気筒の正圧を利用して、過給効果を増強
することができ、エンジン出力が向上する。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, an invention according to claim 1 of the present application is directed to a multi-cylinder two-cycle engine having three cylinders having a phase difference of 120 °, and having an exhaust hole of each cylinder. A single collecting portion is connected to a common exhaust system, and the collecting portion has a state in which one of the exhaust holes of each cylinder communicates with the exhaust system, and a state in which two of the exhaust holes of each cylinder are exhausted. It is characterized in that a switching valve for switching to a state communicating with the system is provided. As a result, most of the exhaust system equipment is made common to the three cylinders, so that the exhaust system can be kept compact. At the same time, each cylinder has an ideal pressure waveform that can exhibit the supercharging effect of the exhaust system. Can be changed, and the supercharging effect can be enhanced by utilizing the positive pressure of the next cylinder in the fresh air pushing stroke of one cylinder, and the engine output is improved.
【0016】請求項2記載の発明は、請求項1記載の多
気筒2サイクルエンジンにおいて、各気筒の排気孔から
集合部までの距離を等長としている。これにより、各気
筒の排気孔圧力の変化を、同様な圧力波形に統一するこ
とができる。According to a second aspect of the present invention, in the multi-cylinder two-stroke engine according to the first aspect, the distance from the exhaust hole of each cylinder to the collecting portion is made equal. As a result, changes in the exhaust hole pressure of each cylinder can be unified into a similar pressure waveform.
【0017】請求項3記載の発明は、請求項1又は2記
載の多気筒2サイクルエンジンにおいて、集合部の切換
弁を回転式としたことを特徴としている。これにより、
繰り返しの切り換え動作を円滑に行える。According to a third aspect of the present invention, in the multi-cylinder two-cycle engine according to the first or second aspect, the switching valve of the collecting portion is of a rotary type. This allows
Repeated switching operation can be performed smoothly.
【0018】請求項4記載の発明は、請求項1,2又は
3記載の多気筒2サイクルエンジンにおいて、切換弁を
クランク軸と同期作動させるようにしたことを特徴とし
ている。これにより、エンジンの回転速度が変化して
も、高出力を維持することができる。According to a fourth aspect of the present invention, in the multi-cylinder two-cycle engine according to the first, second or third aspect, the switching valve is operated in synchronization with the crankshaft. Thus, high output can be maintained even when the rotation speed of the engine changes.
【0019】また、3の倍数の気筒を備えた多気筒2サ
イクルエンジンにも、3つの気筒毎に請求項1,2,3
又は4記載の構成を備えることができる。Also in a multi-cylinder two-stroke engine having a multiple of three cylinders, the present invention is also applicable to a three-cylinder two-cycle engine.
Or the configuration described in 4 can be provided.
【0020】[0020]
【発明の実施の形態】図3は本願発明に係る3気筒2サ
イクルエンジンが搭載される小型水上滑走艇を示してお
り、艇本体は、上部のデッキ1と下部のハル2から構成
され、デッキ1の上側には前側から順にハンドル4と開
閉自在なシート3が備えられ、該シート3の下側にはエ
ンジン室が形成され、エンジン室に3気筒2サイクルエ
ンジン10が収納されている。ハル2の後端部には推進
用のジェットポンプ5が配置されている。FIG. 3 shows a small personal watercraft equipped with a three-cylinder two-stroke engine according to the present invention. The boat body is composed of an upper deck 1 and a lower hull 2, and a deck is provided. A handle 4 and an openable / closable seat 3 are provided in order from the front side on the upper side of 1, an engine room is formed below the seat 3, and a three-cylinder two-cycle engine 10 is housed in the engine room. A jet pump 5 for propulsion is disposed at the rear end of the hull 2.
【0021】図2はシート3を取り外して示す小型滑走
艇の平面図であり、エンジン10はタンデム型であっ
て、前から順に第1、第2及び第3の気筒11,12,
13が前後方向に一列配置されており、点火順もこの順
番となっている。3つの気筒11,12,13は、前の
気筒11から後方へと順に、クランク角度で120°ず
つ位相が遅れるように設定されている。エンジン10の
後端部からはクランク軸19が突出し、継手20を介し
て推進軸21が接続しており、該推進軸21によりジェ
ットポンプ5を駆動するようになっている。FIG. 2 is a plan view of the personal watercraft shown with the seat 3 removed. The engine 10 is of a tandem type and has first, second and third cylinders 11, 12, and
13 are arranged in a line in the front-back direction, and the ignition order is also in this order. The three cylinders 11, 12, and 13 are set such that the phase is delayed by 120 ° in crank angle in order from the front cylinder 11 to the rear. A crankshaft 19 projects from the rear end of the engine 10, and a propulsion shaft 21 is connected via a joint 20, and the jet pump 5 is driven by the propulsion shaft 21.
【0022】図1はエンジン10を取り出して示す左側
面図であり、一体型のクランクケース22の上側に前記
各気筒(シリンダ)11,12,13が締結されてお
り、各気筒11,12,13の左側面にそれぞれ排気孔
23,24,25が形成され、それぞれ排気管28,2
9,30が接続している。各排気管28,29,30は
等長に形成されると共に、切換弁内蔵の集合部36に接
続している。集合部36の前端排気出口36aには3つ
の気筒共有の単1の排気マフラ16が接続している。該
排気マフラ16は上方後向きに湾曲すると共にシリンダ
ヘッド26の左側方を後方へと延びており、下流側端部
は水マフラー32に上方から突入している。排気マフラ
16の途中には、下流側に行くに従い拡径するテーパー
状のディフューザ部16aと、下流側へ行くに従い縮径
するコーン部16bが順次形成されている。水マフラ3
2の排出管33は図示しないが艇外に至っている。FIG. 1 is a left side view showing the engine 10 taken out. The cylinders 11, 12, 13 are fastened to the upper side of an integrated crankcase 22, and the cylinders 11, 12, 13 are fastened. Exhaust holes 23, 24, 25 are formed on the left side surface of the exhaust pipe 13, and exhaust pipes 28, 2, respectively.
9, 30 are connected. Each of the exhaust pipes 28, 29, 30 is formed to have the same length, and is connected to the collecting part 36 with a built-in switching valve. A single exhaust muffler 16 shared by three cylinders is connected to a front end exhaust outlet 36a of the collecting portion 36. The exhaust muffler 16 is curved upward and rearward, and extends rearward on the left side of the cylinder head 26. The downstream end of the exhaust muffler 16 projects into the water muffler 32 from above. In the middle of the exhaust muffler 16, a tapered diffuser portion 16a whose diameter increases as it goes downstream and a cone portion 16b whose diameter decreases as it goes downstream are sequentially formed. Water muffler 3
Although not shown, the second discharge pipe 33 extends outside the boat.
【0023】本願発明においては、各排気孔23,2
4,25から排気管28,29,30、集合部36、排
気マフラ16、水マフラ32及び排出管33の出口端に
至るまでの排気経路を排気系と称しており、したがって
前記のように各排気管28,29,30の長さが等しい
ことから、各気筒11,12,13の排気系長も等しく
なっている。In the present invention, each exhaust hole 23, 2
The exhaust path from 4, 25 to the exhaust pipes 28, 29, 30, the collecting section 36, the exhaust muffler 16, the water muffler 32, and the outlet end of the exhaust pipe 33 is called an exhaust system. Since the lengths of the exhaust pipes 28, 29, 30 are equal, the exhaust system lengths of the cylinders 11, 12, 13 are also equal.
【0024】図6は集合部36をクランク軸19と直角
な面で切断した断面図であり、集合部36のケース42
は、円筒状内周面を有すると共に周方向に120°間隔
で3つのポート44,45,46を有しており、第1の
ポート44は排気管28を介して第1の気筒11の排気
孔23に連通し、第2のポート45は排気管29を介し
て第2の気筒12の排気孔24に連通し、第3のポート
46は排気管30を介して第3の気筒13の排気孔25
に連通している。ケース42の円筒状内周面には、図4
に示すように円柱部材に排気通路用切欠き43を形成し
てなる切換弁38がシールリング41を介して回転自在
に嵌合している。FIG. 6 is a sectional view of the collecting portion 36 taken along a plane perpendicular to the crankshaft 19.
Has a cylindrical inner peripheral surface and three ports 44, 45, 46 at 120 ° intervals in the circumferential direction. The first port 44 is configured to exhaust the first cylinder 11 through the exhaust pipe 28. The second port 45 communicates with the exhaust hole 24 of the second cylinder 12 via the exhaust pipe 29, and the third port 46 communicates with the exhaust of the third cylinder 13 via the exhaust pipe 30. Hole 25
Is in communication with As shown in FIG.
As shown in FIG. 7, a switching valve 38 formed by forming a cutout 43 for an exhaust passage in a cylindrical member is rotatably fitted via a seal ring 41.
【0025】図5のAは図6のAのVa-Va断面図、図5
のBは図6のBのVb-Vb断面図であり、切換弁38の
下流側の端部(前端部)は、排気マフラ16の入口に対
して常時連通するように開口しており、切欠き43は途
中で径方向の外方へと湾曲し、円筒状外周面に開口して
いる。すなわち、切換弁38が回転することにより、図
5のAに示すように1つのポート44等のみに連通する
状態と、図5のBに示すように、2つのポート44,4
5に同時に連通する状態とに、連続的に切り換えること
ができるようになっている。FIG. 5A is a sectional view taken along line Va-Va of FIG.
6B is a cross-sectional view taken along line Vb-Vb of FIG. 6B. The downstream end (front end) of the switching valve 38 is open so as to always communicate with the inlet of the exhaust muffler 16. The notch 43 is bent radially outward on the way, and is opened on the cylindrical outer peripheral surface. That is, as the switching valve 38 rotates, a state is established in which only one port 44 and the like communicate with each other as shown in FIG. 5A, and two ports 44 and 4 as shown in FIG.
5 can be continuously switched to a state in which they are simultaneously communicated.
【0026】具体的には、図6のAの状態から、切換弁
38がR方向へとへ1回転することにより、図6のB,
C,D,E,Fの状態似順次変化してAの状態に戻るよ
うになっている。すなわち、排気マフラ16(図5)に
対して、図6のAの状態は第1のポート44のみが連通
し、Bの状態は第1,第2のポート44,45が連通
し、Cの状態は第2のポート45のみが連通し、Dの状
態は第2,第3のポート45,46が連通し、Eの状態
は第3のポート46のみが連通し、Fの状態は第3,第
1のポ‐ト46,44が連通しており、一回転して再び
図6のAの状態に戻る。Specifically, the switching valve 38 makes one rotation in the direction R from the state shown in FIG.
The states of C, D, E, and F change sequentially and return to the state of A. That is, in the state of FIG. 6A, only the first port 44 communicates with the exhaust muffler 16 (FIG. 5), and in the state of B, the first and second ports 44 and 45 communicate with each other. In the state, only the second port 45 communicates, in the state D, the second and third ports 45 and 46 communicate, in the state E, only the third port 46 communicates, and in the state F, the third port 45 communicates. , And the first ports 46 and 44 are in communication with each other, and return to the state shown in FIG.
【0027】切換弁38はまたクランク軸19と同期回
転するようになっており、該実施の形態では、図5の切
換弁38に連結された弁駆動軸37が、図1に示すよう
に1対の同径の伝動ギヤ40を介してクランク軸19に
連動連結している。したがって、クランク角度360°
で上記切換弁38は1回転する。The switching valve 38 is also adapted to rotate synchronously with the crankshaft 19. In this embodiment, the valve driving shaft 37 connected to the switching valve 38 in FIG. It is linked to the crankshaft 19 via a pair of transmission gears 40 having the same diameter. Therefore, the crank angle is 360 °
Thus, the switching valve 38 makes one rotation.
【0028】各気筒11,12,13の排気系は、集合
部36より下流側が共通であり、かつ、排気管28,2
9,30の長さが等しいので、各気筒11,12,13
の排気孔23,24,25の圧力波形は略同じとなる
が、それらの圧力波形が単独の気筒と仮定した場合に図
10の中段に示す理想波形P2となるように、排気系長
を設定している。The exhaust system of each of the cylinders 11, 12, 13 is common on the downstream side of the collecting section 36, and the exhaust pipes 28, 2
Since the lengths of 9, 30 are equal, each cylinder 11, 12, 13
Although the pressure waveforms of the exhaust holes 23, 24, and 25 are substantially the same, the exhaust system length is set such that the pressure waveform becomes the ideal waveform P2 shown in the middle part of FIG. are doing.
【0029】図7の下段は、図6のように変化する切換
弁38の各ポート44,45,46の開閉変化を示した
図である。図7のS1は第1のポート44が開いている
範囲を示し、第1の気筒11の下死点BDC(1)に対
し前後各120°ずつ開いている。S2は第2のポート
45が開いている範囲を示し、第2の気筒12の下死点
BDC(2)に対し前後各120°ずつ開いている。S
3は第3のポート46が開いている範囲を示し、第3の
気筒13の下死点BDC(3)に対し前後各120°ず
つ開いている。S1+S2は、第1、第2のポート4
4,45が同時に開いている範囲を示し、第1、第2の
気筒11,12の下死点BDC(1),(2)間に相当
する。S2+S3は、第2、第3のポート45,46が
同時に開いている範囲を示し、第2、第3の気筒12,
13の下死点BDC(2),(3)間に相当する。S3
+S1は第3、第1のポート46,44が同時に開いて
いる範囲を示し、第3、第1の気筒13,11の下死点
BDC(3),(1)間に相当する。The lower part of FIG. 7 is a diagram showing the opening / closing change of each port 44, 45, 46 of the switching valve 38 which changes as shown in FIG. S1 in FIG. 7 indicates a range in which the first port 44 is open, and the first cylinder 11 is open 120 ° before and after each of the bottom dead center BDC (1) of the first cylinder 11. S2 indicates a range in which the second port 45 is open, and the second cylinder 12 is open 120 ° before and after each of the lower dead center BDC (2) of the second cylinder 12. S
Reference numeral 3 denotes a range in which the third port 46 is open, and the third port 13 is opened 120 ° before and after the bottom dead center BDC (3) of the third cylinder 13. S1 + S2 is the first and second port 4
4 and 45 indicate a range in which the cylinders are simultaneously open, and correspond to the area between the bottom dead centers BDC (1) and (2) of the first and second cylinders 11 and 12. S2 + S3 indicates a range in which the second and third ports 45 and 46 are simultaneously opened, and the second and third cylinders 12 and
13 corresponds to a position between the bottom dead center BDCs (2) and (3). S3
+ S1 indicates a range in which the third and first ports 46 and 44 are simultaneously open, and corresponds to between the bottom dead centers BDC (3) and (1) of the third and first cylinders 13 and 11.
【0030】図7の上段は、前記のように各気筒11,
12,13の排気孔部の単独圧力波形が図10の中段に
示す理想波形となるように排気系長を設定し、かつ、切
換弁38による排気通路の切り換えを図7の下段に示す
ように設定した時において、実際に発生する各気筒の排
気孔部の圧力波形を示している。ただし、各排気孔2
3,24,25の開閉タイミング(EO−EC区間)
は、各気筒の下死点BDCに対し前後略90°ずつの範
囲である。なお、周知のことではあるが、EOは排気孔
開時、ECは排気孔閉時、TOは掃気孔開時、TCは掃
気孔閉時、TDCは上死点、BDCは下死点である。第
1の気筒11で新気押込み作用が働く区間(TC−E
C)及びその直前区間は、第2の気筒12の排気孔23
は正圧となっている。同様に第2の気筒で新気押込み作
用が働く区間(TO−EC)及びその直前区間は第3の
気筒13の排気孔25は正圧となり、第3の気筒13で
新気押込み作用が働く区間(TO−EC)は、第1の気
筒11の排気孔24は正圧となっている。The upper part of FIG. 7 shows each cylinder 11, 11 as described above.
The exhaust system length is set so that the independent pressure waveforms of the exhaust holes 12 and 13 become the ideal waveforms shown in the middle part of FIG. 10, and the switching of the exhaust passage by the switching valve 38 is performed as shown in the lower part of FIG. FIG. 9 shows pressure waveforms actually generated in the exhaust holes of the respective cylinders when set. However, each exhaust hole 2
Opening / closing timing of 3, 24, 25 (EO-EC section)
Is a range of approximately 90 ° before and after the bottom dead center BDC of each cylinder. It is well known that EO is when the exhaust hole is open, EC is when the exhaust hole is closed, TO is when the scavenging hole is open, TC is when the scavenging hole is closed, TDC is at top dead center, and BDC is at bottom dead center. . In the section (TC-E) where the fresh air pushing action works in the first cylinder 11
C) and the immediately preceding section are the exhaust holes 23 of the second cylinder 12.
Is positive pressure. Similarly, in the section (TO-EC) where the fresh air pushing action works in the second cylinder and the section immediately before that, the exhaust hole 25 of the third cylinder 13 has a positive pressure, and the fresh air pushing action works in the third cylinder 13. In the section (TO-EC), the exhaust port 24 of the first cylinder 11 has a positive pressure.
【0031】[0031]
【作用】エンジン運転中、図6の切換弁38は矢印R方
向にクランク軸19と同期回転し、クランク角度360
°の範囲で、図6のA−Fに示す順に各ポート44,4
5,46を開閉し、その開閉タイミングは前述のように
図7の下段に示す通りである。During operation of the engine, the switching valve 38 shown in FIG. 6 rotates synchronously with the crankshaft 19 in the direction of arrow R, and the crank angle 360
In the range of °, each port 44, 4 in the order shown in AF of FIG.
5 and 46 are opened and closed, and the opening and closing timing is as shown in the lower part of FIG. 7 as described above.
【0032】エンジン運転中の排気孔の圧力変化を第1
の気筒11を基準として説明すると、図7の上段におい
て、排気孔開(EO)後、排気孔内圧力は上昇するが、
排気マフラ16のディフューザ部16aにより掃気孔閉
(TO)後に減圧を開始し、第1の気筒11の下死点B
DC付近で、下段のS1+S2で示すように第1、第2
ポート44,45が連通し、その後は第2の気筒12の
排気孔開EO後の正圧の影響により、第1の気筒11の
排気孔内圧力は第1の気筒11の掃気孔閉TCの直前よ
り急激に上昇を開始し、第1の気筒11のTC−EC間
では斜線で示すように十分高い正圧となる。このように
して、第1の気筒11において、理想的な排気の吸出し
と、第2の気筒12の正圧による理想的な新気の押込み
が達成できる。上記関係は、切換弁38がクランク軸1
9と同期回転していることにより、エンジン回転数が変
化しても殆ど影響は受けない。The change in the pressure of the exhaust hole during operation of the engine is determined by the first
Explaining with reference to the cylinder 11 described above, in the upper part of FIG. 7, after the exhaust hole is opened (EO), the pressure in the exhaust hole increases,
After the scavenging holes are closed (TO) by the diffuser section 16a of the exhaust muffler 16, pressure reduction is started, and the bottom dead center B of the first cylinder 11 is reduced.
In the vicinity of DC, as shown by S1 + S2 at the bottom, the first and second
The ports 44 and 45 communicate with each other. After that, due to the positive pressure after the exhaust hole opening EO of the second cylinder 12, the pressure in the exhaust hole of the first cylinder 11 becomes smaller than the scavenging hole closing TC of the first cylinder 11. The pressure suddenly starts rising immediately before, and the positive pressure between TC and EC of the first cylinder 11 becomes sufficiently high as indicated by oblique lines. In this way, in the first cylinder 11, ideal exhaust air suction and ideal fresh air pushing by the positive pressure of the second cylinder 12 can be achieved. The above relationship indicates that the switching valve 38 is connected to the crankshaft 1
Due to the synchronous rotation with No. 9, even if the engine speed changes, there is almost no effect.
【0033】第2、第3の気筒12,13に関しても、
第3、第1の気筒13,11の正圧がそれぞれ作用する
ことにより、理想的な新気の押込みができる。したがっ
てエンジン全体として、図8の性能曲線X1で示すよう
な理想的な出力性能を得ることができる。Regarding the second and third cylinders 12 and 13,
Ideal fresh air can be pushed in by the positive pressures of the third and first cylinders 13 and 11 respectively acting. Therefore, an ideal output performance as shown by a performance curve X1 in FIG. 8 can be obtained for the entire engine.
【0034】[0034]
【その他の実施の形態】(1)本願発明は3気筒2サイ
クルエンジンの他に、6気筒等、3の倍数の気筒を有す
る多気筒エンジンに適用できる。この場合は3気筒毎に
集合部を設けて排気を集合し、1つの排気マフラに接続
する。したがって、6気筒では2つの集合部及び2つの
排気マフラを装備することになる。[Other Embodiments] (1) The present invention is applicable to a multi-cylinder engine having a multiple of three cylinders such as a six-cylinder engine, in addition to a three-cylinder two-cycle engine. In this case, a collecting portion is provided for each of the three cylinders to collect the exhaust gas and connect it to one exhaust muffler. Therefore, the six cylinders are equipped with two collecting parts and two exhaust mufflers.
【0035】(2)図示の実施の形態は、第1、第2及
び第3の気筒11,12,13が、この順番で120°
ずつの位相差を有する構成であるが、第1,第3及び第
2の気筒の順に位相が120°ずつずれている3気筒2
サイクルエンジンにも適用できる。この場合は、切換弁
の開閉順序も上記順(すなわち点火順)に合わせて開閉
するように構成する。(2) In the illustrated embodiment, the first, second, and third cylinders 11, 12, and 13 are rotated by 120 ° in this order.
The three cylinders 2 have a phase difference of 120 ° in the order of the first, third, and second cylinders.
Applicable to cycle engines. In this case, the switching valve is opened and closed according to the above order (that is, the ignition order).
【0036】(3)切換弁の駆動機構としては、図1の
ようにクランク軸19によって駆動する機構の他に、電
動モータあるいは油圧モータ等を利用することもでき
る。この場合は、クランク軸19の回転速度を検知する
検知機構を備え、上記モータがクランク軸と同期回転す
るように構成することが好ましい。(3) As a drive mechanism of the switching valve, an electric motor or a hydraulic motor can be used in addition to the mechanism driven by the crankshaft 19 as shown in FIG. In this case, it is preferable to provide a detection mechanism for detecting the rotation speed of the crankshaft 19, and to configure the motor to rotate synchronously with the crankshaft.
【0037】(4)切換弁は回転弁には限定されず、た
とえば軸方向に直線状に摺動するスプール式とすること
も可能である。(4) The switching valve is not limited to a rotary valve, and may be, for example, a spool type that slides linearly in the axial direction.
【0038】[0038]
【発明の効果】以上説明したように本願発明によると、 (1)120°位相差を有する3つの気筒の排気孔を集
合する集合部を備え、該集合部より下流側の排気マフラ
等排気系を3気筒共通とすることにより、排気系用の備
品数を削減して、排気系をコンパクトにしている。これ
により小型滑走艇などのようにエンジン配置スペースが
制限されている乗物でも、容易に搭載することができ
る。As described above, according to the present invention, (1) an exhaust system such as an exhaust muffler, which is provided with a collecting portion for collecting the exhaust holes of three cylinders having a phase difference of 120 ° and is downstream of the collecting portion; Is common to three cylinders, thereby reducing the number of equipment for the exhaust system and making the exhaust system compact. This makes it possible to easily mount a vehicle such as a personal watercraft with a limited engine arrangement space.
【0039】(2)集合部には、3つの気筒の排気孔の
うち、1つの排気孔を排気系に連通する状態と、2つの
排気孔を同時に排気系に接続する状態とに切り換える切
換弁を設けているので、各気筒について、それらの排気
孔内圧が、新気吸出しと新気押込みによる過給作用が期
待できる理想の圧力波形となるように設定でき、しか
も、1つの気筒の新気押込み作用に対して、次の気筒の
正圧が影響するようにして、上記過給作用を増強するこ
とができ、排気系の制御による出力向上が達成できる。(2) A switching valve for switching between a state in which one of the exhaust holes of the three cylinders communicates with the exhaust system and a state in which the two exhaust holes are simultaneously connected to the exhaust system. Therefore, for each cylinder, the exhaust port internal pressure can be set so as to have an ideal pressure waveform in which a supercharging effect by fresh air suction and fresh air intrusion can be expected. The supercharging action can be enhanced by affecting the positive pressure of the next cylinder on the pushing action, and the output can be improved by controlling the exhaust system.
【0040】(3)集合部までの各気筒の排気管を等長
とすることにより、各気筒の排気孔内圧の変化を、統一
的に理想的な波形とすることができ、一層の出力向上が
達成できる。(3) By making the exhaust pipes of the respective cylinders up to the converging portion equal in length, the change in the exhaust hole internal pressure of each of the cylinders can be uniformly changed to an ideal waveform, thereby further improving the output. Can be achieved.
【0041】(3)切換弁をクランク軸と同期作動する
ように構成すると、エンジン回転の低速及び高速にかか
わらず、上記過給効果を常に発揮できる。(3) When the switching valve is configured to operate synchronously with the crankshaft, the above-described supercharging effect can always be exerted regardless of the low and high engine speeds.
【0042】(4)切換弁を回転式とすることにより、
集合部内の排気通路の切換を連続的に円滑に行えると共
に、構造も簡素化され、騒音の発生も少ない。また、ク
ランク軸回転と容易に同期させることができる。(4) By making the switching valve a rotary type,
The switching of the exhaust passage in the collecting portion can be continuously and smoothly performed, the structure is simplified, and the generation of noise is reduced. Further, it can be easily synchronized with the rotation of the crankshaft.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】 本願発明を適用した3気筒2サイクルエンジ
ンの側面図である。FIG. 1 is a side view of a three-cylinder two-stroke engine to which the present invention is applied.
【図2】 本願発明によるエンジンが搭載される小型滑
走艇の平面図である。FIG. 2 is a plan view of a personal watercraft equipped with an engine according to the present invention.
【図3】 図2と同じ水上滑走艇の左側面図である。FIG. 3 is a left side view of the same personal watercraft shown in FIG.
【図4】 切換弁の斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of a switching valve.
【図5】 集合部の縦断面拡大図であり、Aは1つの排
気孔に連通した状態、Bは2つの排気孔に連通した状態
を示している。FIG. 5 is an enlarged vertical cross-sectional view of the collecting portion, in which A shows a state communicating with one exhaust hole, and B shows a state communicating with two exhaust holes.
【図6】 図5のVI-VI断面図であり、AからFは、切
換弁の1回転分の回転位置の変化を順に示している。6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI of FIG. 5, in which A to F sequentially show changes in the rotational position for one rotation of the switching valve.
【図7】 上段はクランク角度に対する各気筒の排気孔
内圧力の変化を示し、下段はクランク角度に対する切換
弁の各気筒用ポートの開閉変化を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a change in the exhaust port pressure of each cylinder with respect to the crank angle, and a lower diagram illustrating a change in opening and closing of each cylinder port of the switching valve with respect to the crank angle.
【図8】 エンジンの出力特性線図である。FIG. 8 is an output characteristic diagram of an engine.
【図9】 単気筒の場合の排気系の断面図である。FIG. 9 is a sectional view of an exhaust system in the case of a single cylinder.
【図10】 図9の排気系において、排気系長の長短に
より異なる圧力波形を示す図である。10 is a diagram showing different pressure waveforms depending on the length of the exhaust system in the exhaust system of FIG. 9;
【図11】 従来エンジンの側面図である。FIG. 11 is a side view of a conventional engine.
【図12】 図11のXII-XII断面拡大図である。FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view taken along the line XII-XII of FIG. 11;
【図13】 従来例のエンジンを搭載した小型滑走艇の
垂直断面図である。FIG. 13 is a vertical sectional view of a personal watercraft equipped with a conventional engine.
10 エンジン 11,12,13 第1、第2、第3の気筒 16 排気マフラ 19 クランク軸 23,24,25 排気孔 28、29,30 排気管 36 集合部 38 切換弁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Engine 11, 12, 13 1st, 2nd, 3rd cylinder 16 Exhaust muffler 19 Crankshaft 23, 24, 25 Exhaust hole 28, 29, 30 Exhaust pipe 36 Collecting part 38 Switching valve
Claims (5)
えた多気筒2サイクルエンジンにおいて、各気筒の排気
孔を1つの集合部に集合して共通の排気系に接続し、集
合部には、各気筒の排気孔のうち1つを排気系に連通す
る状態と、各気筒の排気孔のうち2つを排気系に連通す
る状態とに切り替える切換弁を設けていることを特徴と
する多気筒2サイクルエンジン。In a multi-cylinder two-stroke engine having three cylinders having a phase difference of 120 °, the exhaust holes of each cylinder are gathered into one gathering part and connected to a common exhaust system. A switching valve for switching between a state in which one of the exhaust holes of each cylinder communicates with the exhaust system and a state in which two of the exhaust holes of each cylinder communicate with the exhaust system. Cylinder 2-cycle engine.
ンにおいて、各気筒の排気孔から集合部までの距離を、
等長としたことを特徴とする多気筒2サイクルエンジ
ン。2. The multi-cylinder two-stroke engine according to claim 1, wherein the distance from the exhaust hole of each cylinder to the collecting portion is
A multi-cylinder two-stroke engine characterized by being of equal length.
エンジンにおいて、集合部の切換弁を回転式としたこと
を特徴とする多気筒2サイクルエンジン。3. The multi-cylinder two-stroke engine according to claim 1, wherein the switching valve at the collecting part is a rotary type.
クルエンジンにおいて、切換弁をクランク軸と同期作動
させるようにしたことを特徴とする多気筒2サイクルエ
ンジン。4. The multi-cylinder two-stroke engine according to claim 1, wherein the switching valve is operated in synchronization with the crankshaft.
請求項1,2,3又は4記載の構成を備えたことを特徴
とする多気筒2サイクルエンジン。5. A multi-cylinder two-stroke engine comprising a multiple of three cylinders and the configuration according to claim 1, 2, 3, or 4 provided for every three cylinders.
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- 1999-01-22 JP JP11014252A patent/JP3016777B1/en not_active Expired - Lifetime
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