JP4286679B2 - Piston of a stratified scavenging two-cycle engine - Google Patents
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Description
本発明は、ピストン外周面に形成されたピストン溝を有する層状掃気2サイクルエンジンのピストンに関するものである。 The present invention relates to a piston of a stratified scavenging two-cycle engine having a piston groove formed on an outer peripheral surface of a piston.
従来から、エアクリーナ等から供給された先導空気をシリンダ内に形成した吸気ポートと、シリンダ室とクランク室とを接続する掃気流路のシリンダ室側の開口部である掃気ポートとを連通させる先導空気通路として、ピストン外周面にピストン溝を形成した層状掃気2サイクルエンジンが用いられている。 Conventionally, leading air that communicates an intake port formed in the cylinder with leading air supplied from an air cleaner or the like, and a scavenging port that is an opening on the cylinder chamber side of the scavenging flow path connecting the cylinder chamber and the crank chamber As the passage, a stratified scavenging two-cycle engine having a piston groove formed on the outer peripheral surface of the piston is used.
先導空気通路としてのピストン溝をピストン外周面に形成した層状掃気2サイクルエンジンとしては、二行程式内燃機関(特許文献1参照。)、成層給気を用いた2サイクル機関(特許文献2参照。)、層状掃気2サイクルエンジン(特許文献3参照。)やピストンバルブ式層状掃気2サイクルエンジン(特許文献4参照。)などが提案されている。 As a stratified scavenging two-cycle engine in which a piston groove as a leading air passage is formed on the outer peripheral surface of the piston, a two-stroke internal combustion engine (see Patent Document 1) and a two-stroke engine using stratified charge (see Patent Document 2). ), A stratified scavenging two-cycle engine (see Patent Document 3), a piston valve type stratified scavenging two-cycle engine (see Patent Document 4), and the like have been proposed.
特許文献1に記載された二行程式内燃機関ではピストン30に形成された凹所31、31’ (本願発明で言うところのピストン溝)の形状として、図9に示す二行程式内燃機関の平面断面図にその断面形状が示されている。即ち、エアクリーナ36に連通したシリンダ32内に形成した先導空気の接続ポート33、33’(本願発明で言うところの吸気ポート)と、図示せぬシリンダ室とクランク室とを連通する移送ダクト34、34’(本願発明で言うところの掃気流路)のシリンダ室側の開口部である移送ダクト34、34’のポート35、35’(本願発明で言うところの掃気ポート)とが、ピストン30の外周面に形成した凹所31、31’ (本願発明で言うところのピストン溝)により連通することができる構成となっている。ピストン30の作動位置に応じて接続ポート33、33’とポート35、35’とが、凹所31、31’による連通状態と非連通状態とになる。
In the two-stroke internal combustion engine described in
特許文献2に記載された成層給気を用いた2サイクル機関では、図10に示すようにピストン40の外周面にZ字状の周溝41(本願発明で言うところのピストン溝)が形成されている。Z字状の周溝41の下端側が図示せぬ先導空気の吸気ポートと接続することができ、Z字状の周溝41の上端側が図示せぬ掃気ポートと接続することができる構成となっている。
In the two-cycle engine using the stratified charge air described in
特許文献3に記載された層状掃気2サイクルエンジンでは、図11に示すようにT字状の溝51(本願発明で言うところのピストン溝)がピストン50の外周面に形成されている。同溝51はピストン50の作動位置に応じて、空気用吸気ポート52と掃気ポート53とを連通させることができる。空気用吸気ポート52は、図示せぬエアクリーナ等に接続し、掃気ポート53は、シリンダ室とクランク室とを連通する掃気流路54におけるシリンダ室側の開口部として形成されている。
In the stratified scavenging two-cycle engine described in
特許文献4に記載されたピストンバルブ式層状掃気2サイクルエンジンでは、図12、図13に示すようにピストン60にピストン溝61が形成され、先導空気ポート62(本願発明で言うところの吸気ポート)と掃気ポート63とをピストン60の作動位置に応じて連通状態及び非連通状態とする先導空気通路として構成されている。
一般に層状掃気2サイクルエンジンでは、ピストンが下死点から上死点に上昇する間に、先導空気の吸気ポートからの先導空気が、ピストン溝を通って掃気ポート及び掃気流路内に充填される。点火栓による点火後においては、シリンダ内への掃気が始まる前にピストン溝と先導空気の吸気ポートとが繋がるため、掃気ポート及び掃気流路内に充填されていた空気が、ある程度掃気ポートから先導空気通路であるピストン溝にリターンされ、リターンされた空気が吸気ポートに流出してしまうことが発生する。 Generally, in a stratified scavenging two-cycle engine, while the piston rises from the bottom dead center to the top dead center, the leading air from the intake port of the leading air is filled into the scavenging port and the scavenging flow path through the piston groove. . After ignition by the spark plug, before the scavenging into the cylinder starts, the piston groove and the intake air intake port are connected, so that the air filled in the scavenging port and the scavenging flow path is led to some extent from the scavenging port. Returning to the piston groove, which is an air passage, causes the returned air to flow out to the intake port.
特許文献1〜特許文献4に記載されたピストン外周部に形成したピストン溝は、吸気ポートと掃気ポートとを連通する先導空気通路として構成されてはいるが、同ピストン溝の構成において掃気ポートからリターンされた空気を吸気ポートに流出するのを減少させる対策は、特に何も講じられていなかった。そのため、ピストン溝の形状としては、基本的には吸気ポートと掃気ポートとを連通することのできる形状として構成されているだけであった。
The piston groove formed in the outer peripheral portion of the piston described in
本願発明では、点火栓による点火後において、シリンダ内への掃気が始まる前にピストン溝と先導空気の吸気ポートとが繋がったときに、ある程度掃気ポートから先導空気通路であるピストン溝にリターンされる空気が、吸気ポートに流出してしまう量を減少させることのできる形状としたピストン溝を備えた、層状掃気2サイクルエンジンのピストンを提供することにある。 In the present invention, after the ignition by the spark plug, when the piston groove and the intake air intake port are connected before scavenging into the cylinder starts, the air is returned from the scavenging port to the piston groove which is the leading air passage to some extent. It is an object of the present invention to provide a piston for a stratified scavenging two-cycle engine having a piston groove having a shape capable of reducing the amount of air flowing out to an intake port.
本願発明の課題は請求項1〜7に記載された各発明により達成することができる。
即ち、本願発明では請求項1に記載したように、シリンダ室とクランク室とを接続する掃気流路のシリンダ室側の開口部である掃気ポートと、先導空気が供給される吸気ポートとを繋げる先導空気通路としてのピストン溝を外表面に形成した、層状掃気2サイクルエンジンのピストンにおいて、前記ピストン溝が、同ピストン溝の底面から突出した前記先導空気通路を横切る所定高さの堰を有し、 前記堰が、空気抵抗を減少させて前記吸気ポートからの先導空気を前記掃気ポートに導く傾斜面形状と、空気抵抗を増大させて前記掃気ポートからリターンする空気が前記吸気ポート側に流れ出るのを邪魔する形状と、を備えてなることを最も主要な特徴となしている。
The object of the present invention can be achieved by the inventions described in
That is, in the present invention, as described in
また、本願発明では請求項2に記載したように、前記掃気ポートが複数形成され、かつ前記堰が少なくとも1以上形成され、前記吸気ポートからの先導空気を前記堰により分岐して各掃気ポートに供給してなることを主要な特徴となしている。
更に、本願発明では請求項3に記載したように、前記ピストン溝が、前記ピストンの左右対称部位に一対形成されてなることを主要な特徴となしている。
Further, in the present invention, as described in
Furthermore, in the present invention, as described in
更にまた、本願発明では請求項4に記載したように、前記ピストン溝を含むピストンの横断面において、線対称として配した前記一対のピストン溝の中心線に対して直交する前記ピストンの直径方向における前記ピストン溝の入口幅のうち最大入口幅が、ピストン直径に対して0.4以上であることを主要な特徴となしている。
Furthermore, in the present invention, as described in
また、本願発明では請求項5に記載したように、前記ピストン溝を含むピストンの横断面において、前記ピストン溝の底面形状が、前記掃気ポート側の端部と前記吸気ポート側の端部とを結んだ弦に略近似した形状を備え、前記弦よりピストン外周側に突出した前記ピストン溝の底面の範囲が、同弦よりピストンの中心側に窪んだ前記ピストン溝の底面の範囲より狭いことを主要な特徴となしている。
Further, in the present invention, as described in
更に、本願発明では請求項6に記載したように、前記ピストンの下方向における前記ピストン溝の下部側面において、吸気ポート側から前記堰が形成された部位に向かって上り傾斜でピストン溝の開口部側に向って下り傾斜となった鼓状の傾斜面が形成されてなることを主要な特徴となしている。
Further, in the present invention, as described in
更にまた、本願発明では請求項7に記載したように、前記ピストンの下方向における前記ピストン溝の下部側面において、前記ピストン溝の底面側と開口部側との間に開口部側が低部となった段差部が形成されてなること主要な特徴となしている。
Furthermore, in the present invention, as described in
本願発明では、ピストンの外表面に形成したピストン溝の底面に、底面から突出した所定高さの堰を形成し、同堰をピストン溝により構成した先導空気流路を横切る形で形成するとともに、同堰の形状として、空気抵抗を減少させて吸気ポートからの先導空気を掃気ポートに導く傾斜面を備えた形状と、空気抵抗を増大させて掃気ポートからリターンする空気が吸気ポート側に流れ出るのを邪魔する形状とを備えたことを特徴としている。 In the present invention, on the bottom surface of the piston groove formed on the outer surface of the piston, a weir with a predetermined height protruding from the bottom surface is formed, and the weir is formed in a shape crossing the leading air flow path constituted by the piston groove, As the shape of the weir, there is a shape with an inclined surface that reduces the air resistance and leads the leading air from the intake port to the scavenging port, and the air that increases the air resistance and returns from the scavenging port flows out to the intake port side. It is characterized by having a shape that disturbs.
ピストン溝の底面に形成した堰により、吸気ポートからの先導空気は堰に邪魔されることなく掃気ポートに導入することができるようになる。しかも、掃気ポートからリターンされる掃気ポート及び掃気流路に充填されていた空気は、吸気ポート側に流出するのを堰により邪魔され、ピストン溝である先導空気流路内に滞留することができるようになる。 Due to the weir formed on the bottom surface of the piston groove, the leading air from the intake port can be introduced into the scavenging port without being obstructed by the weir. In addition, the air filled in the scavenging port and the scavenging flow path returned from the scavenging port is blocked by the weir from flowing out to the intake port side, and can stay in the leading air flow path that is the piston groove. It becomes like this.
これにより、掃気ポートからリターンされた空気が、吸気ポート側に流出する量を減少させることができるようになり、ピストンの排気行程において排気ガスをシリンダ室から排出する先導空気を十分に掃気ポートからシリンダ室内に導入することができるようになる。しかも、先導空気のシリンダ室内への導入時間を短縮して行わせることができるようになる。また、十分な量の先導空気をシリンダ内に導入することができるので、シリンダ内の排気ポートから排気される排気ガス中に含まれるTHCやNOxの割合を減少させることができるようになる。 As a result, the amount of air returned from the scavenging port can be reduced to the intake port side, and the leading air that exhausts exhaust gas from the cylinder chamber during the exhaust stroke of the piston can be sufficiently discharged from the scavenging port. It can be introduced into the cylinder chamber. Moreover, the introduction time of the leading air into the cylinder chamber can be shortened. In addition, since a sufficient amount of leading air can be introduced into the cylinder, the ratio of THC and NOx contained in the exhaust gas exhausted from the exhaust port in the cylinder can be reduced.
堰の高さは、吸気ポートからの先導空気の流れを妨げずに、しかも掃気ポートからリターンされる空気が吸気ポート側に流れ出るのを邪魔することができる高さとすることが望ましい。堰の形状としては、吸気ポートからの先導空気の流れを妨げないような傾斜面形状と、掃気ポートからリターンされる空気が吸気ポート側に流れ出るのを邪魔する立壁等の形状を備えた形状とすることができる。 It is desirable that the height of the weir is a height that does not hinder the flow of the leading air from the intake port and can prevent the air returned from the scavenging port from flowing out to the intake port side. The shape of the weir is an inclined surface shape that does not obstruct the flow of the leading air from the intake port, and a shape that has a shape such as a standing wall that prevents the air returned from the scavenging port from flowing out to the intake port side. can do.
傾斜面形状としては、平面状または凸状及び凹状の曲面により構成することができる。凸状及び凹状の曲面形状としては、鼓型、鞍型等の形状とすることができる。また、掃気ポートからリターンされる空気が吸気ポート側に流れ出るのを邪魔する形状としては、ピストン溝の底部から直立した衝立状の形状とすることも、前記傾斜面よりも急峻な傾斜面形状等により形成することができる。 The inclined surface shape can be constituted by a flat surface or convex and concave curved surfaces. The convex and concave curved surface shapes may be a drum shape, a saddle shape, or the like. In addition, as a shape that hinders the air returned from the scavenging port from flowing out to the intake port side, it may be a screen-like shape erecting from the bottom of the piston groove, an inclined surface shape steeper than the inclined surface, etc. Can be formed.
本発明では請求項2に記載したように、ピストン溝から先導空気を導入することのできる掃気ポートを複数形成した場合には、ピストン溝の底部に上述の堰を少なくとも1以上形成し、同堰を用いて吸気ポートからの先導空気を各掃気ポートに導入できるように分岐させることができる。堰の配設数としては、少なくとも掃気ポートの設置数から1の数減じた数とすることができる。
In the present invention, as described in
これにより、各堰によって対応した掃気ポートに先導空気を導入することができる。このとき、各堰に形成した傾斜面のそれぞれの傾斜角度は、堰を設置した位置が吸気ポートから遠ざかる毎に同堰の傾斜面の傾斜角度が順次立ち上がるように構成することが望ましい。また、各堰の高さを吸気ポートから遠ざかる毎に順次高く形成しておくこともできる。 Thereby, the leading air can be introduced into the scavenging port corresponding to each weir. At this time, it is desirable that the inclination angles of the inclined surfaces formed on the respective weirs are configured such that the inclination angle of the inclined surface of the weir sequentially rises every time the position where the weir is installed moves away from the intake port. It is also possible to increase the height of each weir sequentially as the distance from the intake port increases.
これにより、吸気ポートからの先導空気を各掃気ポートに対して、同掃気ポートの開口面積等に対応した先導空気の導入量となるよう、あるいは予め設定した導入量となるように割り振ることができる。また、各掃気ポートからリターンする空気を各堰に形成した空気の流れを邪魔する形状によりピストン溝内に滞留させておくことができ、吸気ポートに流出する空気量を減少させることができる。 As a result, the leading air from the intake port can be allocated to each scavenging port so that the amount of leading air introduced corresponds to the opening area of the scavenging port or the like, or a preset amount of introduction. . Further, the air returning from each scavenging port can be retained in the piston groove by the shape that obstructs the air flow formed in each weir, and the amount of air flowing out to the intake port can be reduced.
本発明では請求項3に記載したように、ピストン溝をピストンの左右対称部位に一対形成することができる。これにより、掃気ポートをシリンダ室内において左右対称の位置に形成することができ、左右に配した掃気ポートから均一の量の先導空気及びクランク室内で圧縮した混合気をシリンダ室内に導入することができる。
In the present invention, as described in
この場合、吸気ポートとしては単一の吸気ポートをシリンダに形成して、同単一の吸気ポートから左右のピストン溝に先導空気を供給することも、左右のピストン溝に対応してそれぞれ一対の吸気ポートをシリンダに形成して、同一対の吸気ポートから先導空気を各ピストン溝に供給することもできる。また、各ピストン溝に対応した掃気ポートを請求項2に記載したように複数配設しておくこともできる。
In this case, as the intake port, a single intake port is formed in the cylinder, and leading air is supplied from the single intake port to the left and right piston grooves. An intake port may be formed in the cylinder, and leading air may be supplied to each piston groove from the same pair of intake ports. Further, a plurality of scavenging ports corresponding to each piston groove can be provided as described in
本発明では請求項4に記載したように、ピストン溝を含むピストンの横断面において、線対称として配した一対のピストン溝における線対称線である中心線を考え、同中心線に対して直交するピストンの直径方向の線を考えたとき、図6に示すように左右の各ピストン溝の入口幅L1、L2の和(L1+L2)をピストン溝の入口幅として、ピストンの軸方向に沿って切ったピストン溝を含むピストンの各横断面において入口幅が最大となる最大入口幅が、ピストン直径に対して0.4以上であることを限定したことを特徴としている。
In the present invention, as described in
従来のものにおいては、ピストン直径に対する最大入口幅が0.3前後であった。これに対して本願発明ではピストン直径に対する最大入口幅を0.4以上としたことにより、ピストン溝における先導空気通路の容積量が広くなり、掃気ポートに導入する先導空気の量を増大させることができる。また、掃気ポートからリターンされる空気を多くピストン溝内に滞留させておくことができるようになり、ピストンの排気工程においてシリンダ室内に導入する先導空気の量を十分に確保することができるようになる。このため、排出ガスに含まれるTHCやNOxの量を減少させることができるようになる。 In the prior art, the maximum inlet width relative to the piston diameter was around 0.3. In contrast, in the present invention, by setting the maximum inlet width with respect to the piston diameter to 0.4 or more, the volume of the leading air passage in the piston groove is widened, and the amount of leading air introduced into the scavenging port can be increased. it can. In addition, a large amount of air returned from the scavenging port can be retained in the piston groove, so that a sufficient amount of the leading air introduced into the cylinder chamber can be secured in the piston exhaust process. Become. For this reason, the amount of THC and NOx contained in the exhaust gas can be reduced.
本発明では請求項5に記載したように、ピストン溝を含むピストンの横断面において、ピストン溝の底面形状が、ピストン溝における掃気ポート側の端部と吸気ポート側の端部とを結んだ弦に略近似した形状を備えるとともに、同弦よりピストン外周側に突出したピストン溝の底面の範囲が、同弦よりピストンの中心側に窪んだピストン溝の底面の範囲より狭いことを特徴としている。
In the present invention, as described in
これにより、所定の肉厚によりピストン溝を形成したピストンの内周面内における断面積をコネクティングロッドが作動することのできる最小の断面積とすることができ、ピストン溝の容積量を増大させることができる。このため、上述の請求項4の効果として説明した効果を請求項5における構成においても奏することができるようになる。
Thereby, the cross-sectional area in the inner peripheral surface of the piston in which the piston groove is formed with a predetermined thickness can be made the minimum cross-sectional area that the connecting rod can operate, and the volume of the piston groove can be increased. Can do. For this reason, the effect demonstrated as the effect of the above-mentioned
本発明では請求項6に記載したように、ピストンの下方向側におけるピストン溝の下部側面に、吸気ポート側から堰が形成された部位に向かって上り傾斜でピストン溝の開口部側に向かって下り傾斜となった鼓状の傾斜面を形成したことを特徴としている。
In the present invention, as described in
これにより、吸気ポートからの先導空気の流れをスムーズに堰に向かって流すことができ、掃気ポートを複数形成した場合においては、吸気ポートからの先導空気をスムーズに堰に向かって流すことができるので、堰から各掃気ポートへの分岐を滑らかに行わせることができる。 Thereby, the flow of the leading air from the intake port can be smoothly flowed toward the weir, and when a plurality of scavenging ports are formed, the leading air from the intake port can be smoothly flowed toward the weir. Therefore, the branch from the weir to each scavenging port can be performed smoothly.
また、請求項7に記載した、ピストンの下方向におけるピストン溝の下部側面において、ピストン溝の底面側と開口部側との間に開口部側が低部となった段差部を形成することと合わせて、所定肉厚のピストンを一体成形する場合において、吸気ポート側から堰が形成された部位に向かって上り傾斜でピストン溝の開口部に向かって下り傾斜となった傾斜面と段差部とが形成されていることによって、成形型から成形したピストンを取り出すことがスムーズ行うことができるようになる。即ち、鼓状の傾斜面と段差部とによって、成形型からピストンを取り出すときに、取り出し方向に対する干渉部が少なくなり、ピストンの取り出しをスムーズに行うことができる。
In addition, in the lower side surface of the piston groove in the downward direction of the piston according to
本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて以下において具体的に説明する。以下で説明する層状掃気2サイクルエンジン等の構成は、本願発明のピストンにおける特徴的な構成を成すものではなく、層状掃気2サイクルエンジンについての代表的な構成として説明するものである。層状掃気2サイクルエンジンとしては、従来から用いられている多様な構成の層状掃気2サイクルエンジンに対して本願発明のピストンを適用することができるものである。 Preferred embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the accompanying drawings. The configuration of the stratified scavenging two-cycle engine and the like described below does not constitute a characteristic configuration of the piston of the present invention, but is described as a typical configuration of the stratified scavenging two-cycle engine. As the stratified scavenging two-cycle engine, the piston of the present invention can be applied to a stratified scavenging two-cycle engine having various configurations conventionally used.
また、本願発明のピストンに形成したピストン溝がピストンの左右外周面に一対形成した例を用いて説明するが、ピストン溝はピストンの左右に一対形成されるものに限定されるものではなく、一つのピストン溝あるいは複数のピストン溝としてピストン外周面に形成することができるものである。 Further, although an example in which a pair of piston grooves formed in the piston of the present invention is formed on the left and right outer peripheral surfaces of the piston will be described, the piston grooves are not limited to those formed on the left and right sides of the piston. One piston groove or a plurality of piston grooves can be formed on the outer peripheral surface of the piston.
更に、一対のピストン溝に対応して各ピストン溝と連通する先導空気の吸気ポートを一対設けた例を用いて説明を行うが、一つの吸気ポートが複数のピストン溝と連通する構成とすることもできる。更にまた、各ピストン溝に対してピストン溝の底部に形成した一つの堰と、一対の掃気ポートとを配した例を用いて説明を行うが、堰の設置数、掃気ポートの設置数が以下で説明する例に限定されるものではなく、必要数設置することができるものである。 Further, the description will be given using an example in which a pair of leading air intake ports communicating with each piston groove corresponding to a pair of piston grooves is provided. However, one intake port is configured to communicate with a plurality of piston grooves. You can also. Furthermore, the explanation will be made using an example in which one weir formed at the bottom of the piston groove and a pair of scavenging ports are arranged for each piston groove. The number of weirs installed and the number of scavenging ports installed are as follows. However, the present invention is not limited to the example described in FIG.
本願発明のピストンの構成としては、以下で説明する形状、配置構成以外にも本願発明の課題を解決することができる形状、配置構成であれば、それらの形状、配置構成を採用することができるものである。このため、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではなく、多様な変更が可能である。 As the configuration of the piston of the present invention, in addition to the shape and arrangement described below, the shape and arrangement can be adopted as long as they can solve the problems of the present invention. Is. For this reason, this invention is not limited to the Example demonstrated below, A various change is possible.
図1は、本発明の実施形態に係わる層状掃気2サイクルエンジンの要部破断斜視図である。図2〜図6は、ピストンの要部を示す図である。図1において、クランクケース5の上部に取付けられたシリンダ2には、ピストン3が摺動自在に嵌入され、クランクケース5に回転自在に取付けられたクランクシャフト7とピストン3とはコネクティングロッド4により連結されている。
FIG. 1 is a fragmentary perspective view of a stratified scavenging two-cycle engine according to an embodiment of the present invention. 2-6 is a figure which shows the principal part of a piston. In FIG. 1, a
そして、シリンダ2内におけるピストン3の上側の容積が変化する空間部分がシリンダ室になっており、ピストン3の下側のシリンダ2及びクランクケース5によって囲まれた空間部分がクランク室になっている。シリンダ3の頂部には図示せぬ点火プラグが取付けられている。
A space portion where the volume of the upper side of the
シリンダ2及びクランクケース5には、シリンダ室とクランク室とを接続する掃気流路10a、10bがシリンダ2の左右にそれぞれ2個設けられている。シリンダ室(シリンダ2の内周面)には、各掃気流路10a、10bの開口部としてそれぞれ掃気ポート9a、9bが形成されている。また、シリンダ2の内周面には、先導空気用の吸気ポート8、8及び図示せぬ混合気用の吸気ポートが設けられている。
The
掃気ポート9a、9bが開口している位置は、図6に示すピストン3の横断面における中心線を線対称とした位置に、それぞれ2個設けられている。しかし、シリンダ内周面に配した左右の掃気ポート9a、9bの位置は、必ずしも上述の中心線に対して左右対称に配されることに限定されるものではなく、先導空気用の吸気ポート8、ピストン溝12及び排気ポートとの間での位置関係により適宜選択することができるものであり、左右非対称に配することもできる。
Two positions where the scavenging
先導空気用の吸気ポート8、8は、ピストン3の移動によって開閉し、同ピストン3の外周に形成されたピストン溝12、12(先導空気通路)との接続、遮断がなされるようになっている。一対のピストン溝12、12は、互いに左右対称の形状を備え、図2〜図6に示すようにピストン3の外周面に形成されている。
The
図3は、図2におけるI方向から見たピストン3の正面図であり、図4は、図2におけるII方向から見たピストン3の側面図である。また、図5は、図2におけるIII方向から見たピストン3の背面図であり、図6は、図2におけるIV−IV断面図である。
3 is a front view of the
図6に示すように、ピストン溝12、12を含むピストンの横断面において、一対のピストン溝12、12の端部18、18間における距離の短い方が、吸気ポート8、8側に来るように配され、一対のピストン溝12、12の端部19、19間における距離の長い方が、吸気ポート8、8とは反対側となるように、ピストン3はシリンダ2で配される。この位置関係にピストンがシリンダ2内に配された状態が図1に示している状態である。
As shown in FIG. 6, in the cross section of the piston including the
一対のピストン溝12、12は、互いに左右対称の形状を備えているので、図2における右側に形成したピストン溝12について、その形状を説明することとして、左側のピストン溝12については、同一の部材符号を用いることでその説明を省略する。
Since the pair of
図1〜図4及び図6に示すように、ピストン溝12の底面13には堰15が底面から突出した形状で形成されている。堰15の両端部は、ピストン溝12の上部側面14aと下部側面14bとに接続している。堰15の吸気ポート8(図1、参照。)側には、傾斜面15aが形成され、吸気ポート8から供給された先導空気に対して、堰15による空気抵抗が少なくなるように構成されている。
As shown in FIGS. 1 to 4 and 6, a
図1において先導空気の流れ状況について矢印を用いて示しているように、傾斜面15aにより流れ方向を変えられた先導空気の一部は、一方の掃気ポート9a側に案内され掃気ポート9a内に導入される。また、堰15を乗り越えた先導空気は、堰15を越えた後にピストン溝12の底面13に沿って案内され他方の掃気ポート9b側に導入される。
As shown by the arrows in FIG. 1 about the flow state of the leading air, a part of the leading air whose flow direction has been changed by the
これにより、堰15が形成されていない場合に比べて、2個の掃気ポート9a、9bに対してそれぞれ必要量の先導空気を導入することができるようになる。また、掃気ポートが1個しか形成されていない場合であっても、同掃気ポートから導入される先導空気が掃気ポートの部位によって流速差を生じることなく、掃気ポートの開口部全面からほぼ均等の速度となった先導空気を導入することができる。
Thereby, compared with the case where the
また、掃気ポート9a、9bからリターンする空気は、堰15の傾斜面15aに対する裏面側の邪魔部15bの形状により、ピストン溝12内に滞留させることができ、しかも掃気ポート9a、9bからリターンした空気が吸気ポート8から流出するのを減少させることができる。邪魔部15bの形状としては、リターンした空気の流れを邪魔することのできる衝立等の形状であればよく、凹状に窪んだ形状、底面13から直立した形状、あるいは前記傾斜面15aより急峻な傾斜角度を有した傾斜面等から構成することができる。
Further, the air returning from the scavenging
これにより、図1において点線で示すリターン空気の流れのように、掃気ポート9a、9bからピストン溝12内にリターンした空気が渦を巻くようにして、ピストン溝12内に滞留させておくことができる。
As a result, the air returned from the scavenging
ピストン溝12の底面形状は、図6に示すようにピストン溝12の掃気ポート9b側の端部19と吸気ポート8側の端部18とを結んだ線分としての、ピストン円における弦に略近時した形状とすることができる。このとき、一対のピストン溝12、12において、各吸気ポート8側の端部18、18間の第1間隔部20は、第1間隔部20とは反対側の第2間隔部21より狭い構成となるようにピストン溝12、12を構成することが望ましい。
As shown in FIG. 6, the bottom surface shape of the
このように構成することにより、上記ピストン円における弦よりピストン外周側に突出したピストン溝12、12の範囲が、同弦よりピストンの中心側に窪んだピストン溝12、12の範囲より狭くすることができる。このとき、所定肉厚で形成したピストン3の内部空間22をコネクティングロッド4が作動するのに必要な空間部として確保することができ、ピストン溝12、12の容積量を大きくすることが可能となる。
By configuring in this way, the range of the
これにより、先導空気を掃気ポート9a、9bに十分導入することができるとともに、掃気ポート9a、9bからリターンした空気の大部分をピストン溝12、12内に滞留させておくことができるようになる。したがって、ピストン3の排気工程において、シリンダ室内に導入する先導空気の空気量を十分に確保することができ、排気ガス中に含まれるTHCやNOxの濃度を低減することができる。 特に、排気ガス中に含まれるTHCの濃度は、約5〜7%も低減することができるようになる。
Thereby, the leading air can be sufficiently introduced into the scavenging
また、図6において、左右対称に配した一対のピストン溝12、12の対象線である中心線23に対して直交するピストン3の直径線を考えたとき、直径線上における各ピストン溝12、12の入口幅L1、L2を和した値を、ピストン溝の入口幅とした入口幅(L1+L2)の最大入口幅が、ピストン3の直径Dに対して0.4以上に構成することでピストン溝12、12の容積量を大きくすることができる。
Further, in FIG. 6, when considering the diameter line of the
ピストン3に形成したピストン溝の入口幅(L1+L2)のうち最大入口幅は、ピストン3の軸方向に沿って求めたピストン3の横断面のうち、各横断面での入口幅(L1+L2)の中から最大の値となった入口幅(L1+L2)を最大入口幅としている。ピストン溝の最大入口幅(L1+L2)をピストン3の直径dに対して0.4以上とすることによって、ピストン溝12、12の容積量を大きくすることができ、シリンダ内に導入する先導空気の量を増大させることができるようになる。
Among the inlet widths (L1 + L2) of the piston groove formed in the
一般に従来タイプのピストン3においては、図7に示すような直線状のピストン溝25、25が形成されている。図7におけるV−V断面図である図8から分かるように、ピストン3の直径に対するピストン溝25、25の最大入口幅の比は、0.3以下であり、このためピストン溝25、25の容積量は少ないものとなっている。これに対して、本願発明に係わるピストン3では、図6に示すように、ピストン3の直径に対するピストン溝12、12の最大入口幅の比は、0.4以上となっているので、ピストン溝12、12の容積量を大きくすることになる。
Generally, in the
ピストン溝12の下部側面14bの形状を、上向きに凸状となり、ピストン3の外周面側、即ち、ピストン溝12における開口部側に向かって下り傾斜した鼓形状としている。また、下部側面14bの底面13側からピストン外周面側との間に、ピストン外周面側が底部とした段差部17を形成している。
The shape of the lower side surface 14b of the
これにより、吸気ポート8から供給される先導空気が、下部側面に沿って案内されながらピストン溝12内を通過することができるので、ピストン溝12内での空気抵抗を少なくすることができる。また、一体成形によりピストン3を成形するとき、成形型から成形後のピストン3を取り出すことが容易となる。
Thereby, since the leading air supplied from the
ピストン溝12の上部側面14aに対しても、下部側面14bと同様の鼓状形状を形成しておくこともできる。この場合には、成形型からピストン溝12部をい抜き出すのがより効率的に行うことができるようになる。また、ピストン3に所望の肉厚を持たせるとともに、ピストン3の一体成形時に成形型から成形したピストン3を抜き出し易い形状に、ピストン3の内部形状を形成させることができるようになる。
A drum-like shape similar to that of the lower side surface 14b can also be formed on the upper side surface 14a of the
本願発明は、本願発明の技術思想を適用することができる装置等に対しては、本願発明の技術思想を適用することができる。 The present invention can apply the technical idea of the present invention to an apparatus or the like to which the technical idea of the present invention can be applied.
1 層状掃気2サイクルエンジン
2 シリンダ
3 ピストン
5 クランクケース
6 ピストンピン
6a ピストンピン用の孔
7 クランクシャフト
8 吸気ポート
9a、b 掃気ポート
10a、b 掃気流路
12 ピストン溝
13 底面
14a 上部側面
14b 下部側面
15 堰
15a 傾斜面
15b 邪魔部
16 鼓状の傾斜面
17 段差部
18 吸気ポート側の端部
19 掃気ポート側の端部
20 第1間隔部
21 第2間隔部
22 空間部
23 中心線
25 ピストン溝
30 ピストン
31 凹所
32 シリンダ
33 接続ポート
34 移送ダクト
35 ポート
36 エアクリーナ
40 ピストン
41 周溝
50 ピストン
51 溝
52 空気用吸気ポート
53 掃気ポート
54 掃気流路
60 ピストン
61 ピストン溝
62 先導空気ポート
63 掃気ポート
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記ピストン溝が、同ピストン溝の底面から突出した前記先導空気通路を横切る所定高さの堰を有し、
前記堰が、空気抵抗を減少させて前記吸気ポートからの先導空気を前記掃気ポートに導く傾斜面形状と、
空気抵抗を増大させて前記掃気ポートからリターンする空気が前記吸気ポート側に流れ出るのを邪魔する形状と、
を備えてなることを特徴とする層状掃気2サイクルエンジンのピストン。 A piston groove as a leading air passage connecting the scavenging port which is the opening on the cylinder chamber side of the scavenging flow path connecting the cylinder chamber and the crank chamber and the intake port to which the leading air is supplied is formed on the outer surface. In the piston of a stratified scavenging two-cycle engine,
The piston groove has a weir having a predetermined height across the leading air passage protruding from the bottom surface of the piston groove;
The weir has an inclined surface shape that reduces the air resistance and guides the leading air from the intake port to the scavenging port;
A shape that increases air resistance and prevents air returning from the scavenging port from flowing out toward the intake port;
A piston of a stratified scavenging two-cycle engine characterized by comprising:
The lower side surface of the piston groove in the downward direction of the piston is characterized in that a step portion having a lower opening portion is formed between the bottom surface side of the piston groove and the opening portion side. 6. The piston according to 6.
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