JP3616339B2 - ２サイクル内燃エンジン - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば携帯型動力作業機等に使用される２サイクル内燃エンジンに係り、特に、燃焼に供せられることなく排出される混合気量、いわゆる吹き抜け量を可及的に少なくできるようにすべく、燃焼作動室（燃焼室、作動室、シリンダ室等とも呼ばれるが、本明細書ではこれらを総称して燃焼作動室と称する）にエアーを混合気に先行して導入するようにされた２サイクル内燃エンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、刈払機やチェーンソー等の携帯型動力作業機に使用されている一般的な２サイクルガソリンエンジンは、通常、シリンダの頭部には点火プラグが配設され、前記シリンダの胴部にはピストンにより開閉される吸気口、掃気口、排気口が形成され、吸気、排気のためだけの独立した行程はなく、前記ピストンの２行程で機関の１サイクルを完了するようになっている。
【０００３】
より詳細には、前記ピストンの上昇行程により、前記吸気口から前記ピストン下方のクランク室に混合気を吸入するとともに、該混合気を前記ピストンの下降行程により予圧縮し、前記掃気口から前記予圧縮された混合気を前記ピストン上方の燃焼作動室に吹き出すことにより、燃焼廃ガスの前記排気口への排出を行う、言い換えれば、混合気のガス流動を利用して燃焼廃ガスの掃気を行うようになっている関係上、燃焼廃ガス（排ガス）中に未燃混合気が混入しやすく、燃焼に供せられることなくそのまま大気中へ排出される混合気量、いわゆる吹き抜け量が大きく、４サイクルエンジンに比して燃費が悪いだけでなく、排ガス中に有害成分であるＨＣ（燃料の未燃成分）やＣＯ（燃料の不完全燃焼成分）等が多く含まれ、小型とはいえ、環境汚染が懸念されている。
【０００４】
そこで、従来、例えば、掃気通路等に外部のエアーを導くエアー導入通路を設け、ピストンの下降行程において、前記燃焼作動室に混合気に先行してエアーを導入するようになし、これによって、排出されるべき燃焼廃ガスと未燃混合気との間にエアーの層を形成し、このエアー層により、混合気と燃焼廃ガスとが混合することを防ぎ、もって、前記混合気の吹き抜け量を低減するようにした、エアー先行導入（層状掃気）式の２サイクル内燃エンジンが種々提案されている（例えば、特開平９−１２５９６６号公報、特開平５−３３６５７号公報、特許第３０４０７５８号公報等を参照）。
【０００５】
また、本発明の出願人も、下記例の如くの基本構成を有するエアー先行導入式の２サイクル内燃エンジンを先に提案している（特願平２０００−３１８８４１号参照）。
【０００６】
すなわち、前記提案のものは、シリンダにおけるピストンの上方に形成される燃焼作動室とクランク室とを連通するように排気口を二分割する縦断面を挟んで対称的にシュニューレ掃気式をとる一対又は複数対の掃気通路が設けられ、該掃気通路にエアーを導くとともに、前記クランク室に混合気を導くようにされ、前記ピストンの下降行程において、前記排気口が開かれた後、前記掃気通路の下流端に設けられた掃気口が開かれ、前記燃焼作動室に前記掃気通路を通じてエアーを混合気に先行して導入するようにされた２サイクル内燃エンジンである。
【０００７】
かかる提案の２サイクル内燃エンジンでは、ピストンの上昇行程において、外部のエアーが、エアー導入通路及びそこに介装されたエアー用逆止弁等を介して掃気通路及びクランク室にも吸入されて貯留され、また、気化器等の混合気生成手段からの混合気が、混合気供給通路及び混合気導入口を介してクランク室に吸入されて貯留される。
【０００８】
そして、前記ピストン上方の燃焼作動室内の混合気が点火せしめられて爆発燃焼すると、前記ピストンが燃焼ガスにより押し下げられる。このピストンの下降行程においては、前記掃気通路及び前記クランンク室のエアー及び混合気が前記ピストンにより圧縮せしめられるとともに、まず最初に、排気口が開かれ、さらに前記ピストンが下降すると、前記掃気通路下流端の掃気口が開かれる。この掃気口が開かれる掃気期間においては、前記掃気口から、まず、前記掃気通路内の、前記ピストンにより圧縮されたエアーのみが、前記燃焼作動室内に導入される。
【０００９】
続いて、さらに前記ピストンが下降すると、前記掃気口からの前記燃焼作動室へのエアーの導入は完了し、エアーに続いて、前記クランク室内で予圧縮された混合気が前記掃気通路を介して前記燃焼作動室に掃気期間が完了するまでの間、導入される。
【００１０】
したがって、前記ピストンの下降行程においては、前記掃気口から前記燃焼作動室に、エアーが混合気に先行して導入されるので、このエアーにより、燃焼廃ガスは、前記排気口とは反対側のシリンダ内壁近くの部位を含めて、ほとんど前記燃焼作動室に残留することなく前記排気口から押し出されて掃気され、その後、マフラーを介して外部に排出される。
【００１１】
この場合、燃焼廃ガスと、前記掃気口から前記燃焼作動室に遅れて導入される混合気と、の間には、前記掃気口から先行して前記燃焼作動室に導入されたエアーによる層が形成され、このエアーの層により、混合気が燃焼廃ガスと混合することが効果的に防がれて、層状掃気が可能となり、燃焼に供せられることなく排出される混合気量、いわゆる吹き抜け量を可及的に低減できるとともに、混合気の点火をより確実かつ完全にでき、燃費の向上、排ガス中の有害成分の低減等を図ることができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来提案のエアー先行導入（層状掃気）式の２サイクル内燃エンジンにおいては、通常、掃気通路におけるクランク室側の端部（上流端＝掃気入口）の実効通路断面積が下流側と略等しいか、乃至は下流側より広くされているので、掃気期間（の特に中期〜終期）に、燃焼作動室に先行導入されるエアー中に混合気が混じりやすく、不完全な層状掃気になる嫌いがあった。
【００１３】
本発明は、前記課題を改善すべくなされたもので、その目的とするところは、掃気期間に燃焼作動室に先行導入されるエアー中に混合気を混じり難くして、完全な層状掃気を行えるようにされたエアー先行導入式の２サイクル内燃エンジンを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成すべく、本発明に係る２サイクル内燃エンジンは、基本的には、シリンダにおけるピストンの上方に形成される燃焼作動室とクランク室とを連通するように排気口を二分割する縦断面を挟んで対称的にシュニューレ掃気式をとる掃気通路が設けられ、該掃気通路にエアーを導くとともに、前記クランク室に混合気を導くようにされ、前記ピストンの下降行程において、前記排気口が開かれた後、前記掃気通路の下流端に設けられた掃気口が開かれ、前記燃焼作動室に前記掃気通路を通じてエアーを混合気に先行して導入するようにされる。
【００１５】
そして、前記掃気通路は、複数対とし、該複数対の掃気通路の各々は、前記クランク室側の端部付近に絞り部が設けられ、該絞り部の各々は、前記掃気通路の各々の下流側部分より実効通路断面積を狭く、かつ該実効通路断面積を互いに略等しくして、前記燃焼作動室にエアーに続いて混合気が必要量分送り込まれる大きさに設定されることを特徴としている。
好ましい態様では、前記対をなす掃気通路は、その容積を大きくすべく、前記クランク室側で合流せしめられて、下流側より実効通路断面積を狭くするための共通の絞り部を介して前記クランク室に連通せしめられる。
【００１６】
他の好ましい態様では、前記掃気通路にエアーを導くエアー導入通路が設けられ、該エアー導入通路にエアー用逆止弁が配設される。
この場合、前記掃気通路の容積は、好ましくは、先行導入すべきエアー量と同等又は若干小さく設定される。
また、前記絞り部の実効通路断面積は、好ましくは、前記燃焼作動室にエアーに続いて混合気が必要量分だけ送り込まれる大きさに設定される。
【００１７】
このような構成とされた本発明に係る２サイクル内燃エンジンの好ましい態様では、ピストンの上昇行程において、前記クランク室が負圧になるに伴い、外部のエアーが、前記エアー導入通路及び前記掃気通路に吸入貯留され（前記絞り部を介して前記クランク室にも多少は入る）、また、気化器等の混合気生成手段からの混合気が、混合気供給通路及び混合気導入口を介してクランク室に吸入されて貯留される。
【００１８】
そして、前記ピストン上方の燃焼作動室内の混合気が点火せしめられて爆発燃焼すると、前記ピストンが燃焼ガスにより押し下げられる。このピストンの下降行程においては、前記エアー導入通路、前記掃気通路、及び前記クランンク室のエアー及び混合気が前記ピストンにより圧縮せしめられるとともに、まず最初に、排気口が開かれ、さらに前記ピストンが下降すると、前記掃気通路下流端の掃気口が開かれる。この掃気口が開かれる掃気期間においては、前記掃気口から、まず、前記掃気通路内の、前記ピストンにより圧縮されたエアーのみが、前記燃焼作動室内に導入される。
【００１９】
続いて、さらに前記ピストンが下降すると、前記掃気口からの前記燃焼作動室へのエアーの導入は完了し、エアーに続いて、前記クランク室内で予圧縮された混合気が前記絞り部が設けられた前記掃気通路を介して前記燃焼作動室に掃気期間が完了するまでの間、導入される。
【００２０】
したがって、前記ピストンの下降行程においては、前記掃気口から前記燃焼作動室に、エアーが混合気に先行して導入されるので、このエアーにより、燃焼廃ガスは、前記排気口とは反対側のシリンダ内壁近くの部位を含めて、ほとんど前記燃焼作動室に残留することなく前記排気口から押し出されて掃気され、その後、マフラーを介して外部に排出される。
【００２１】
この場合、燃焼廃ガスと、前記掃気口から前記燃焼作動室に遅れて導入される混合気と、の間には、前記掃気口から先行して前記燃焼作動室に導入されたエアーによる層が形成され、このエアーの層により、混合気が燃焼廃ガスと混合することが効果的に防がれて、層状掃気が可能となり、燃焼に供せられることなく排出される混合気量、いわゆる吹き抜け量を可及的に低減できるとともに、混合気の点火をより確実かつ完全にでき、燃費の向上、排ガス中の有害成分の低減等を図ることができる。
【００２２】
そして、本発明の２サイクル内燃エンジンでは、前記掃気通路におけるクランク室側の端部（上流端＝掃気入口）付近に絞り部が設けられているので、前記掃気通路内に吸入されたエアーに混合気が混じり難くされ、そのため、確実にエアーの先導が行われることになり、より完全な層状掃気が可能となる。
【００２３】
また、前記絞り部が存在していることで、混合気は、前記クランク室の圧力がある程度高まってから前記クランク室から前記掃気通路に導入されることになる。言い換えれば、混合気が前記クランク室から前記掃気通路に導入される時期が、前記絞り部が無い場合に比して若干遅れることになるので、さらに完全な層状掃気が可能となる。
【００２４】
その結果、より一層完全な層状掃気を行うことが可能となり、燃焼に供せられることなく排出される混合気量、いわゆる吹き抜け量を大幅に低減できるとともに、混合気の点火をより確実かつ完全にでき、燃費の向上、排ガス中の有害成分の低減等を一層図ることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る２サイクル内燃エンジンの実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る２サイクル内燃エンジンの第一実施形態を示すピストン上死点時の縦断面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図、図３は図１に対応するピストン下死点時の拡大縦断面図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ矢視断面図である。
【００２６】
なお、説明の都合上、図２におけるＦ−Ｆ線の左側は、ピストン下死点時の第一掃気口を通る縦断面を、右側は、ピストン上死点時の第二掃気口を通る縦断面を、合成して図示している。
【００２７】
図示実施形態の２サイクル内燃エンジン１は、携帯型動力作業機等に使用される四流掃気式の小型空冷式２サイクルガソリンエンジンであり、ピストン２０が嵌挿されるシリンダ１０を有し、該シリンダ１０の下側には、左右二分割構成のクランクケース１２が、それらの四隅に通された四本の通しボルト２７（図４参照）により密封状態で締結されている。前記クランクケース１２は、前記シリンダ１０の下方にクランク室１８を画成するとともに、前記ピストン２０をコンロッド２４を介して往復昇降させるクランクシャフト２２を回転自在に支持するようになっており、前記シリンダ１０と前記クランクケース１２とでエンジン本体部２が構成されている。
【００２８】
前記クランクケース１２の左右端部には、リコイルスタータケースの基体部１３及びファンケースの基体部１９が一体に設けられている。
前記シリンダ１０の外周部には、多数の冷却フィン１６が設けられ、その頭部には、燃焼作動室１５を構成するスキッシュドーム形（半球形）の燃焼室部１５ａが設けられ、該燃焼室部１５ａには、点火プラグ１７が臨設されている。
【００２９】
また、前記シリンダ１０の胴部一側（図１で見て右側）には排気口３４が設けられ、、前記排気口３４を二分割する縦断面Ｆ−Ｆ（図２参照）を挟んで左右対称的に、シュニューレ掃気式をとる、前記排気口３４と反対側に位置する一対の第一掃気通路３１、３１と、前記排気口３４側に位置する一対の第二掃気通路３２、３２と、が設けられている。前記第一掃気通路３１、３１及び前記第二掃気通路３２、３２の上端（下流端）には、前記燃焼作動室１５に開口する第一掃気口３１ａ、３１ａ及び第二掃気口３２ａ、３２ａが設けられている。
【００３０】
ここでは、前記第一掃気口３１ａ、３１ａと前記第二掃気口３２ａ、３２ａの高さ位置は同一とされていて、それらの上端の高さ位置は、前記排気口３４の上端より所定の距離ｈだけ低くされている（図３参照）。したがって、前記第一掃気口３１ａ、３１ａと前記第二掃気口３２ａ、３２ａとは、前記ピストン２０の下降時に、前記排気口３４より若干遅れて二対同時に開くようになっている。なお、前記第一及び前記第二の掃気通路３１、３１、３２、３２の外周側は、前記シリンダ１０の壁部１０Ａ外周の同一平面に加工された平面部１０ｂ、１０ｂに取り付けられた左右一対の蓋状部材６０、６０により塞がれている（図４参照）。
【００３１】
そして、本実施形態では、前記シリンダ１０における前記排気口３４とは反対側（図１で見て左側）の壁部１０Ａに、前記二対の掃気通路３１、３１、３２、３２にエアーＡを導くエアー導入通路５０が設けられている。
【００３２】
該エアー導入通路５０は、前記シリンダ１０における高さ方向中央部付近に設けられたエアー導入口５１と、該エアー導入口５１に対して左右に所定の交差角度をもって連なる左右一対の直線状の分岐通路部５２、５２と、該分岐通路部５２、５２と前記第一及び前記第二の掃気通路３１、３１、３２、３２とを連通する左右一対の連通部５４、５４と、からなっている。
【００３３】
該左右一対の連通部５４、５４は、前記シリンダ１０に取り付けられた前記蓋状部材６０、６０で形成されている。該蓋状部材６０は、横断面がＵ字状で縦断面が９字状の通路形成部６１と、該通路形成部６１の開口側を塞ぐ盲蓋部材６３と、からなっており、前記通路形成部６１における前記分岐通路部５２側にはエアー入口５５が、また、前記掃気通路３１、３２側にはエアー出口５６が形成されるとともに、前記エアー出口５６における前記掃気通路３１、３２側に、前記エアー出口５６を開閉すべくエアー逆止弁としてのストッパ付きのエアーリード弁６２が取り付けられている。
【００３４】
一方、前記シリンダ１０における前記エアー導入口５１の下側に、前記ピストン１５により開閉される混合気導入口３０が設けられており、前記エアー導入口５０及び前記混合気導入口３０に、通路付きヒートインシュレータ４５を介して、混合気生成手段としての気化器４０が取り付けられ、該気化器４０の上流側には、エアークリーナ４６が取り付けられている。
【００３５】
前記エアー導入口５１及び前記混合気導入口３０には、前記エアークリーナ４６、前記気化器４０、及び前記インシュレータ４５を介してエアーＡ及び混合気Ｍが供給される。
【００３６】
前記気化器４０には、前記エアークリーナ４６により浄化された外部のエアーＡを前記エアー導入口５１に導くためのエアー供給通路４２、及び、前記気化器４０により生成された混合気Ｍを前記インシュレータ４５及び前記混合気導入口３０を介して前記クランク室１８に導く混合気供給通路４１が隣合わせに設けられるとともに、前記エアー供給通路４２及び前記混合気供給通路４１にそれぞれリンク部材（図示せず）を介して相互に連動するスロットル弁４４、４３が配設されている。
【００３７】
前記の構成に加え、本実施形態の２サイクル内燃エンジン１では、図２に示す如く、前記第一掃気通路３１、３１及び前記第二掃気通路３２、３２における前記クランク室側１８の端部（上流端＝掃気入口）付近に絞り部３１ｅ、３１ｅ、３２ｅ、３２ｅが設けられている。
【００３８】
ここでは、前記第一掃気通路３１、３１及び前記第二掃気通路３２、３２の容積は、互いに略等しくされており、それらは、前記ピストン２０の上昇行程において、外部のエアーＡが前記掃気通路３１、３１、３２、３２内に吸入されて充満するとともに、前記クランク室１８にも少しだけ吸入される程度の大きさ、言い換えれば、前記燃焼作動室１５内に先行導入すべきエアー量と同等又は若干小さく設定されている。
【００３９】
また、前記絞り部３１ｅ、３１ｅ、３２ｅ、３２ｅは、前記第一及び前記第二掃気通路３１、３１、３２、３２の下流側部分より実効通路断面積を狭くするように設けられ、該絞り部３１ｅ、３１ｅ、３２ｅ、３２ｅの実効通路断面積は、互いに略等しくされており、それらは、前記燃焼作動室１５にエアーＡに続いて混合気Ｍが必要量分（所定の空燃比が得られる量）だけ送り込まれる大きさに設定されている。
【００４０】
前記の如くの構成とされた本実施形態の２サイクル内燃エンジン１０においては、前記ピストン２０の上昇行程において、外部のエアーＡが前記エアー供給通通路４２、前記エアー導入通路５０及び前記エアーリード弁６２を介して前記第一及び前記第二の掃気通路３１、３１、３２、３２に吸入貯留され（前記絞り部３１ｅ、３１ｅ、３２ｅ、３２ｅを介して前記クランク室１８にも多少は入る）、また、前記気化器４０からの混合気Ｍが前記混合気供給通路４１及び混合気導入口３０を介して、前記クランク室１８に吸入されて貯留される（図１、図２参照）。この場合、前記第一及び前記第二の掃気通路３１、３１、３２、３２にはエアーＡのみが充満し、混合気Ｍは全く入り込まない。
【００４１】
そして、前記ピストン２０が上昇して前記燃焼作動室１５内の圧縮された混合気Ｍが前記点火プラグプラグ１７によって点火せしめられて爆発燃焼すると、前記ピストン２０が燃焼ガスにより押し下げられる。このピストン２０の下降行程においては、前記掃気通路３１、３１、３２、３２、及び、前記クランンク室１８のエアーＡ及び混合気Ｍが、前記ピストン２０により圧縮せしめられるとともに、まず最初に、前記排気口３４が開かれ、さらに前記所定の距離ｈだけ前記ピストン２０が下降すると、前記第一及び前記第二の掃気通路３１、３１、３２、３２の下流端の前記第一及び前記第二の掃気口３１ａ、３１ａ、３２ａ、３２ａが開かれる。この掃気口３１ａ、３１ａ、３２ａ、３２ａが開かれる掃気期間においては、前記掃気口３１ａ、３１ａ、３２ａ、３２ａから、まず、前記第一及び前記第二の掃気通路３１、３１、３２、３２内の、前記ピストン２０の下降行程により圧縮されたエアーＡのみが、前記燃焼作動室１５内に先行導入される。
【００４２】
続いて、さらに前記ピストン２０が下降すると、前記掃気口３１ａ、３１ａ、３２ａ、３２ａからの前記燃焼作動室１５へのエアーＡの導入は完了し、エアーＡに続いて、前記クランク室１８内で予圧縮された混合気Ｍが、前記第一及び前記第二の掃気通路３１、３１、３２、３２を介して前記燃焼作動室１５に掃気期間が完了するまで導入される。
【００４３】
したがって、前記ピストン２０の下降行程においては、前記掃気口３１ａ、３１ａ、３２ａ、３２ａから前記燃焼作動室１５に、エアーＡが混合気Ｍに先行して導入されるので、このエアーＡにより、燃焼廃ガスＥは、前記排気口３４とは反対側のシリンダ内壁近くの部位を含めて、ほとんど前記燃焼作動室１５内に残留することなく前記排気口３４から押し出されて掃気され、その後、マフラー９０を介して外部に排出される。
【００４４】
この場合、燃焼廃ガスＥと、前記掃気口３１ａ、３１ａ、３２ａ、３２ａから前記燃焼作動室１５に、エアーＡに遅れて導入される混合気Ｍと、の間には、前記掃気口３１ａ、３１ａ、３２ａ、３２ａから先行して前記燃焼作動室１５に導入されたエアーＡによる層が形成され、このエアーＡの層により、混合気Ｍが燃焼廃ガスＥと混合することが効果的に防がれて層状掃気が可能となり、燃焼に供せられることなく排出される混合気量、いわゆる吹き抜け量を可及的に低減できるとともに、混合気の点火をより確実かつ完全にでき、燃費の向上、排ガス中の有害成分の低減等を図ることができる。
【００４５】
特に、本実施形態の２サイクル内燃エンジン１では、前記掃気通路３１、３１、３２、３２の前記クランク室１８側の端部（上流端）付近に前記絞り部３１ｅ、３１ｅ、３２ｅ、３２ｅが設けられているので、前記掃気通路３１、３１、３２、３２内に吸入されたエアーＡに混合気Ｍが混じり難くされ、そのため、確実にエアーＡの先導が行われることになり、より完全な層状掃気が可能となる。
【００４６】
また、前記絞り部３１ｅ、３１ｅ、３２ｅ、３２ｅが存在していることで、混合気Ｍは前記クランク室１８の圧力がある程度高まってから前記クランク室１８から前記掃気通路３１、３１、３２、３２に導入されることになる。言い換えれば、混合気Ｍが前記クランク室１８から前記掃気通路３１、３１、３２、３２に導入される時期が、前記絞り部３１ｅ、３１ｅ、３２ｅ、３２ｅが無い場合に比して若干遅れる。これにより、さらに完全な層状掃気が可能となる。
【００４７】
その結果、より一層完全な層状掃気を行うことが可能となり、燃焼に供せられることなく排出される混合気量、いわゆる吹き抜け量を大幅に低減できるとともに、混合気の点火をより確実かつ完全にでき、燃費の向上、排ガス中の有害成分の低減等を一層図ることができる。
【００４８】
また、前記作用効果に加えて、本実施形態の２サイクル内燃エンジン１では、エアー導入通路５０がシリンダ１０の壁部１０Ａ内に設けられるので、従来のもののように、エンジン本体部（シリンダ及びクランクケース）の外部にそれらとは別体の二股状のエアー導入通路を設けた場合等に比して、エンジン周りを合理的にかつコンパクトに纏めることができて、部品点数の削減、軽量化、低コスト化、加工、組立て性の向上等を図ることができる。
【００４９】
この場合、前記エアー導入通路５０の主要部を構成する左右一対の分岐通路部５２、５２をそれぞれ直線状とすることで、該分岐通路部５２、５２を型抜きだけでなくドリル加工によっても形成することが可能となり、掃気通路３１、３１、３２、３２も外周側開放成形として蓋状部材６０で覆って形成でき、これよっても、生産性が格段に向上する。
【００５０】
また、前記シリンダ１０の前記壁部１０Ａ内に前記エアー導入通路５０を設けることで、該エアー導入通路５０の実効長を従来のものより短くすることが可能となり、これによって、応答性等の性能アップも期待できる。
さらに、エアー供給を外部のポンプ等を用いることなく、ピストンポンピングで行っているので、構造が簡単となり、製造コストを低く抑えることもできる。
【００５１】
次に、本件発明の別の実施形態について説明する。
図５は、本発明に係る２サイクル内燃エンジンの第二実施形態を示す縦断面図、図６は図５のＶＩ−ＶＩ矢視断面図、図７は図５のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視断面図、図８は図５のＶＩＩＩ− ＶＩＩＩ矢視断面図である。
【００５２】
なお、説明の都合上、図６におけるＦ−Ｆ線の左側は、ピストン下死点時の第一掃気口側端部を通る縦断面を、右側は、ピストン上死点時の第二掃気口側端部を通る縦断面を、合成して図示している。
各図において、前述した第一実施形態の各部に対応する部分ないし同一機能部分には同一の符号を付している。
【００５３】
図示第二実施形態の２サイクル内燃エンジン２は、携帯型動力作業機等に使用される四流掃気式の小型空冷２サイクルガソリンエンジンであり、ピストン２０が嵌挿されるシリンダ１０と、前記ピストン２０をコンロッド２４を介して往復昇降させるクランクシャフト２２を軸支するクランクケース１２と、を有している。前記シリンダ１０の外周部には多数の冷却フィン１６が設けられ、その頭部には、燃焼作動室１５を構成するスキッシュドーム形（半球形）の燃焼室部１５ａが設けられ、該燃焼室１５ａには点火プラグ１７が臨設されている。
【００５４】
また、前記シリンダ１０の胴部一側（図５で見て右側）には排気口３４が設けられ、前記ピストン２０上方の前記燃焼作動室１５と前記クランク室１８とを連通するように、前記排気口３４を二分割する縦断面Ｆ−Ｆ（図６）を挟んで左右対称的に、シュニューレ掃気式をとる、前記排気口３４と反対側に位置する一対の第一掃気通路３１、３１と、前記排気口３４側に位置する一対の第二掃気通路３２、３２と、が設けられている。前記第一掃気通路３１、３１の上端（下流端）には、前記燃焼作動室１５に開口する第一掃気口３１ａ、３１ａが設けられ、前記第二掃気通路３２、３２の上端（下流端）にも、前記燃焼作動室１５に開口する第二掃気口３２ａ、３２ａが設けられている。
【００５５】
ここでは、前記第一掃気口３１ａ、３１ａと前記第二掃気口３２ａ、３２ａの高さ位置は同一とされていて、それらは、前記ピストン２０の下降時に略同時に開くようにされている。
また、前記一対の第一掃気通路３１、３１及び前記第二掃気通路３２、３２は、前記燃焼作動室１５側がシリンダ内壁により閉じられている壁付掃気通路とされている。
【００５６】
図５、図６に加えて図７及び図８を参照すればよくわかるように、前記一対の第二掃気通路３２、３２の中流部分は、前記第一掃気通路３１、３１と略平行にシリンダ高さ方向上下に伸びているが、その上流部分３２ｂ（前記クランク室１８側）は、前記中流部分に対して直交する面内において、前記燃焼作動室１５を包囲するように円弧状に伸び、前記排気口３４側に位置する前記クランク室１８側の上流側端部で合流せしめられて、その全長が長くされており、当該第一掃気通路３１、３１の容積は、前記第二掃気通路３２、３２の容積より相当大きくされている。
【００５７】
さらに、前記第二掃気通路３２の前記クランク室１８側の前記排気口３４側に位置する上流側端部には、下流側より実効通路断面積を狭くする共通の絞り部３２ｅ’が設けられ、この共通の絞り部３２ｅ’を介して前記クランク室１８に連通せしめられている。
また、前記第一掃気通路３１、３１の前記クランク室１８側の端部にも、下流側より実効通路断面積を狭くする絞り部３１ｅ、３１ｅが設けられている。
【００５８】
前記シリンダ１０における前記排気口３４とは反対側（図５で見て左側）には、通路付きヒートインシュレータ４５、パッキン４９を介して、混合気生成手段としての気化器４０が取り付けられ、該気化器４０の上流側には、エアークリーナ４６が取り付けられている。
【００５９】
前記気化器４０には、前記第一及び第二掃気通路３１、３１、３２、３２に前記エアークリーナ４６により浄化されたエアーＡを導くエアー供給通路（上流部）４２及び前記気化器４０により生成された混合気Ｍを前記燃焼作動室１５に導く混合気供給通路（上流部）４１が設けられるとともに、前記エアー供給通路４２及び前記混合気供給通路４１にそれぞれリンク部材４５を介して相互に連動するスロットル弁４４、４３が配設されている。
【００６０】
ここでは、前記エアー供給通路４２と前記混合気供給通路４１とが上下隣り合わせに設けられ、前記エアー供給通路４２の下流側は、図６及び図７を参照すればよくわかるように、二股に分かれるエアー導入通路部４２Ａ、４２Ａとされていて、このエアー導入通路部４２Ａ、４２Ａの下流端のエアー導出口３６、３６が、前記第一掃気通路３１、３１及び前記第二掃気通路３２、３２の両方に跨がって連通せしめられており、前記エアー導出口３６、３６には、前記ピストン２０の下降時にエアーＡが前記エアー導入通路部４２Ａ、４２Ａ側へ逃げるのを防止する逆止弁としてのストッパ付きのリード弁５２、５２がそれぞれ配設されている。
【００６１】
なお、本実施形態では、コスト低減のため、前記第一掃気通路３１と前記第二掃気通路３２に対して単一の逆止弁（前記リード弁５２）を共用しているが、それらの両通路３１、３２に対してそれぞれ別個に逆止弁を設けてもよい。
また、前記混合気通路４１の下流側の前記ヒートインシュレータ４５にも、混合気Ｍが前記気化器４０側に逆流するのを防止する逆止弁としてのストッパ付きリード弁４７が配設されている。
【００６２】
前記に加え、前記混合気供給通路４１の下流端に、前記クランク室１８と前記燃焼作動室１５とを連通する連通路４１Ａが設けられ、この連通路４１Ａの下流端（上端）は、前記ピストン２０上方の前記燃焼作動室１５に開口する混合気供給口３３となっており、該混合気供給口３３と前記第一及び第二掃気通路３１、３１、３２、３２の下流端に設けられた前記第一及び第二掃気口３１ａ、３１ａ、３２ａ、３２ａから混合気Ｍが前記燃焼作動室１５内の前記燃焼室１５ａに向けて吹き出されるようにされ、さらに、前記混合気通路４１及び前記連通路４１Ａを通じて混合気Ｍがクランク室口３７を介して前記クランク室１８にも導入されるようになっている。
【００６３】
前記の如くの構成とされた本第二実施形態の２サイクル内燃エンジン２においては、ピストン２０の上昇行程において、外部のエアーＡがエアー通路４２から第一掃気通路３１、３１及び第二掃気通路３２、３２（前記絞り部３１ｅ、３１ｅ、３２ｅ’を介して前記クランク室１８にも多少は入る）に吸入されて貯留され、また、混合気通路４１及び前記クランク室１８には、前記気化器４０からの混合気Ｍが吸入貯留される。この場合、前記第一及び前記第二の掃気通路３１、３１、３２、３２にはエアーＡのみが充満し、混合気Ｍは全く入り込まない。
【００６４】
そして、前記ピストン２０上方の前記燃焼作動室１５内の混合気Ｍが点火せしめられて爆発燃焼すると、前記ピストン２０が燃焼ガスにより押し下げられる。このピストン２０の下降行程においては、前記クランンク室１８内、前記第一掃気通路３１、３１内、及び、前記第二掃気通路３２、３２内のエアーＡ及び混合気Ｍが、前記ピストン２０により圧縮せしめられるとともに、まず最初に、排気口３４が開かれ、さらに前記ピストン２０が下降すると、前記第一掃気通路３１、３１及び前記第二掃気通路３２、３２の下流端の前記第一掃気口３１ａ、３１ａ及び前記第二掃気口３２ａ、３２ａが同時に開かれる。この第一掃気口３１ａ、３１ａ及び第二掃気口３２ａ、３２ａが開かれる掃気期間の初期においては、前記第一掃気口３１ａ、３１ａ及び前記第二掃気口３２ａ、３２ａから、前記第一掃気通路３１、３１内及び前記第二掃気通路３２、３２内の、前記ピストン２０により圧縮されたエアーＡのみが前記燃焼作動室１５内に導入される。
【００６５】
続いて、さらに前記ピストン２０が下降すると、前記第二掃気口３２ａ、３２ａからは、前記第二掃気通路３２、３２内のエアーＡが前記燃焼作動室１５に継続して導入される（掃気期間の略全域にわたって導入される）のに対し、前記第一掃気口３１ａ、３１ａからの前記燃焼作動室１５へのエアーＡの導入は完了する。つまり、前記第一掃気通路３１、３１の容積より前記第二掃気通路３２、３２の容積の方が大きくされている関係上、前記第一掃気口３１ａ、３１ａが開き始めてある期間が経過すると、前記第一掃気通路３１、３１内のエアーは全て前記第一掃気口３１ａ、３１ａから前記燃焼作動室１５に導入されてしまうので、その後は、前記第一掃気口３１ａ、３１ａからは、エアーＡに続いて前記クランク室１８内で予圧縮された混合気Ｍが前記第一掃気通路３１、３１を介して前記燃焼作動室１５に掃気期間が完了するまで導入される。
【００６６】
したがって、前記ピストン２０の下降行程においては、前記第一掃気口３１ａ、３１ａから前記燃焼作動室１５に、エアーＡが混合気Ｍ（図５、図７において実線矢印で示す）に先行して導入されるとともに、前記第二掃気口３２ａ、３２ａから前記燃焼作動室１５に、エアーＡ（図５、図７において一点鎖線矢印で示す）が前記第一掃気口３１ａ、３１ａより長い期間にわたって多量に導入されることになる。
【００６７】
また、前記第一掃気口３１ａ、３１ａ及び前記第二掃気口３２ａ、３２ａが開かれた後、さらに前記ピストン２０が下降すると、言い換えれば、前記第一掃気口３１ａ、３１ａ及び前記第二掃気口３２ａ、３２ａより若干遅れて（クランク角度で見て、例えば１０°前後遅れて）、前記混合気供給口３３が開かれ、該混合気供給口３３から前記燃焼作動室１５の前記燃焼室部１５ａに向けて、前記混合気通路４１内（及び前記クランク室１８内）の比較的リッチな混合気Ｍ（図５、図７において実線矢印で示す）が、掃気期間が完了するまで吹き出され、前記燃焼室部１５ａ近辺で旋回する。
【００６８】
従来提案されている（例えば、特願平１１−１３４０９１号参照）、第一掃気口をエアー専用とし、第二掃気口を混合気専用とした四流掃気式の２サイクル内燃エンジンにおいては、排気口とは反対側のシリンダ内壁面近くの部位に燃焼廃ガスが残留しがちであったが、本実施形態の２サイクル内燃エンジン２では、掃気期間の初期においては、前記第一掃気口３１ａ、３１ａ及び前記第二掃気口３２ａ、３２ａの両方からエアーＡのみが前記燃焼作動室１５内に導入されることから、このエアーＡにより、燃焼廃ガスＥ（図５、図７において破線矢印で示す）は、前記排気口３４とは反対側のシリンダ内壁近くの部位を含めて、ほとんど残留することなく前記排気口３４に押し出されて掃気され、その後、排気浄化装置を内蔵したマフラー９０を介して外部に排出される。
【００６９】
この場合、燃焼廃ガスＥと、前記混合気供給口３３及び前記第二掃気口３２ａ、３２ａから前記燃焼作動室１５に遅れて導入される混合気Ｍと、の間には、前記第一掃気口３１ａ、３１ａ及び前記第二掃気口３２ａ、３２ａから先行して前記燃焼作動室１５に導入されたエアーＡによる層が形成され、このエアーＡの層により、混合気Ｍが燃焼廃ガスＥと混合することが効果的に防がれ、略完全な層状掃気が可能となる。
【００７０】
すなわち、本実施形態の２サイクル内燃エンジン２では、前記第二掃気通路３２、３２は実質的にエアー専用の通路として用いられ、前記第一掃気通路３１、３１は掃気期間の最初はエアー用であるが、その後は混合気用の通路として用いられ、かつ、前記第一掃気口３１ａ、３１ａ及び前記第二掃気口３２ａ、３２ａより若干遅れて前記混合気供給口３３が開かれ、掃気期間の中期以降は、前記第一掃気口３１ａ、３１ａ及び前記混合気供給口３３から前記燃焼作動室１５の前記燃焼室部１５ａに向けて、比較的リッチな混合気Ｍが吹き出され、この吹き出された混合気Ｍは、先行して導入されたエアーＡの層によって燃焼廃ガスＥと混合することが効果的に防がれて前記燃焼室部１５ａ近辺で旋回するようにされるので、略完全な層状燃焼が可能となって、燃焼に供せられることなく排出される混合気量、いわゆる吹き抜け量を可及的に低減できるとともに、混合気の点火をより確実かつ完全にでき、燃費の向上、排ガス中の有害成分の低減等を図ることができる。
【００７１】
そして、この第二実施形態の２サイクル内燃エンジン２においても、前記第一実施形態と同様に、前記掃気通路３１、３１、３２、３２の前記クランク室１８側の端部付近に前記絞り部３１ｅ、３１ｅ、３２ｅ’が設けられているので、前記掃気通路３１、３１、３２、３２内に吸入されたエアーＡに混合気Ｍが混じり難くされ、そのため、確実にエアーＡの先導が行われことになり、より完全な層状掃気が可能となる。
【００７２】
また、前記絞り部３１ｅ、３１ｅ、３２ｅ’が存在していることで、混合気Ｍは前記クランク室１８の圧力がある程度高まってから前記クランク室１８から前記掃気通路３１、３１、３２、３２に導入されることになる。言い換えれば、混合気Ｍが前記クランク室１８から前記掃気通路３１、３１、３２、３２に導入される時期が、前記絞り部３１ｅ、３１ｅ、３２ｅ’が無い場合に比して若干遅れる。これにより、さらに完全な層状掃気が可能となる。
【００７３】
その結果、より一層完全な層状掃気を行うことが可能となり、燃焼に供せられることなく排出される混合気量、いわゆる吹き抜け量を大幅に低減できるとともに、混合気の点火をより確実かつ完全にでき、燃費の向上、排ガス中の有害成分の低減等を一層図ることができる。
【００７４】
また、前記エアー通路４２と前記混合気通路４１とが隣り合わせに設けられること等により、エンジン廻りを合理的にかつコンパクトに纏めることができ、携帯型動力作業機等に容易に搭載できる。
さらに、エアー供給を外部のポンプ等を用いることなく、ピストンポンピングで行っているので、構造が簡単となり、製造コストを低く抑えることができる。
【００７５】
以上、本発明の二つの実施形態について詳述したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の精神を逸脱しない範囲で、設計において、種々の変更ができるものである。
【００７６】
例えば、前記二つの実施形態においては、前記第一掃気口３１ａ、３１ａと前記第二掃気口３２ａ、３２ａの高さ位置は同一とされていて、それらは、前記ピストン２０の下降時に略同時に開くようにされているが、前記第一掃気口３１ａ、３１ａと前記第二掃気口３２ａ、３２ａの高さ位置は、必ずしも同一に設定する必要はなく、それらに高低差を付けてもよい。また、前記高さ位置だけでなく、前記第一掃気口３１ａ、３１ａ及び前記第二掃気口３２ａ、３２ａの形状、開口面積、水平掃気角等は、層状掃気を可能とするとともに、残留燃焼廃ガスＥの掃気効果を高められるものであれば、どのように設定してもよい。
【００７７】
また、前記第一掃気通路３１、３１及び前記第二掃気通路３２、３２の容積や前記絞り部３１ｅ、３１ｅ、３２ｅ、３２ｅ、３２ｅ’の実効通路断面積等も、前記燃焼作動室１５で燃焼に供せられる混合気Ｍの目標空燃比等を勘案して、適宜設定することができる。
【００７８】
【発明の効果】
以上の説明から理解されるように、本発明によれば、掃気通路のクランク室側の端部付近に絞り部が設けられるので、掃気期間に燃焼作動室に先行導入されるエアー中に混合気が混じり難くされ、そのため、より完全な層状掃気を行うことが可能となり、燃焼に供せられることなく排出される混合気量、いわゆる吹き抜け量を可及的に低減して、燃費、出力の向上、排ガス中の有害成分の低減等を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る２サイクル内燃エンジンの第一実施形態を示すピストン上死点時の縦断面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図。
【図３】図１に対応するピストン下死点時の拡大縦断面図。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ矢視断面図。
【図５】本発明に係る２サイクル内燃エンジンの第二実施形態を示すピストン下死点時の縦断面図。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ矢視断面図。
【図７】図５のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視断面図。
【図８】図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視断面図。
【符号の説明】
１ ２サイクル内燃エンジン（第一実施形態）
２ ２サイクル内燃エンジン（第二実施形態）
１０ シリンダ
１５ 燃焼作動室
１８ クランク室
２０ ピストン
３１ 第一掃気通路
３２ 第二掃気通路
３１ａ 第一掃気口
３１ｅ 絞り部
３２ａ 第二掃気口
３２ｅ 絞り部
３２ｅ’ 共通の絞り部
３４ 排気口
５０ エアー導入通路
６２ エアー用リード弁（逆止弁）
Ｆ 排気口の縦断面
Ａ エアー
Ｍ 混合気

Claims (5)

1. シリンダ（１０）におけるピストン（２０）の上方に形成される燃焼作動室（１５）とクランク室（１８）とを連通するように排気口（３４）を二分割する縦断面（Ｆ−Ｆ）を挟んで対称的にシュニューレ掃気式をとる掃気通路（３１、３１、３２、３２）が設けられ、該掃気通路（３１、３１、３２、３２）にエアー（Ａ）を導くとともに、前記クランク室（１８）に混合気（Ｍ）を導くようにされ、前記ピストン（２０）の下降行程において、前記排気口（３４）が開かれた後、前記掃気通路（３１、３１、３２、３２）の下流端に設けられた掃気口（３１ａ、３１ａ、３２ａ、３２ａ）が開かれ、前記燃焼作動室（１５）に前記掃気通路（３１、３１、３２、３２）を通じてエアー（Ａ）を混合気（Ｍ）に先行して導入するようにされた２サイクル内燃エンジン（１）において、
   前記掃気通路（３１、３１、３２、３２）は、複数対とし、該複数対の掃気通路（３１、３１、３２、３２）の各々は、前記クランク室（１８）側の端部付近に絞り部（３１ｅ、３１ｅ、３２ｅ、３２ｅ）が設けられ、該絞り部（３１ｅ、３１ｅ、３２ｅ、３２ｅ）の各々は、前記掃気通路（３１、３１、３２、３２）の各々の下流側部分より実効通路断面積を狭く、かつ該実効通路断面積を互いに略等しくし、前記燃焼作動室（１５）にエアー（Ａ）に続いて混合気（Ｍ）が必要量分送り込まれる大きさに設定されることを特徴とする２サイクル内燃エンジン。
2. 前記対をなす掃気通路（３２、３２）は、その容積を大きくすべく、前記クランク室（１８）側で合流せしめられて、共通の絞り部（３２ｅ’）を介して前記クランク室（１８）に連通せしめられていることを特徴とする請求項１に記載の２サイクル内燃エンジン。
3. 前記掃気通路（３１、３１、３２、３２）にエアー（Ａ）を導くエアー導入通路（５０）が設けられるとともに、該エアー導入通路（５０）にエアー用逆止弁（６２）が配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の２サイクル内燃エンジン。
4. 前記掃気通路（３１、３１、３２、３２）の容積は、先行導入すべきエアー量と同等又は若干小さく設定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の２サイクル内燃エンジン。
5. 前記絞り部（３１ｅ、３１ｅ、３２ｅ、３２ｅ）の実効通路断面積は、前記燃焼作動室（１５）にエアー（Ａ）に続いて混合気（Ｍ）が必要量分だけ送り込まれる大きさに設定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の２サイクル内燃エンジン。

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