JP5780888B2 - ２サイクルエンジン - Google Patents
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Description
本発明は、小型作業機械に用いられる２サイクルエンジンに関する。
チェンソー、刈払機、ブロワなどの小型作業機械に用いられる２サイクルエンジンのシリンダブロックには、クランク室に通じる吸入通路と、シリンダ上部の燃焼室に通じる排気通路と、クランク室と燃焼室とを連通させる掃気通路と、が形成されている。
２サイクルエンジンでは、吸入通路からクランク室内に流入した混合ガスを、掃気通路を通じて燃焼室内に流入させ、燃焼室内で混合ガスを燃焼させたときの膨張力によって、ピストンをシリンダ内で往復動させている（例えば、特許文献１参照）。
２サイクルエンジンでは、吸入通路からクランク室内に流入した混合ガスを、掃気通路を通じて燃焼室内に流入させ、燃焼室内で混合ガスを燃焼させたときの膨張力によって、ピストンをシリンダ内で往復動させている（例えば、特許文献１参照）。
前記した２サイクルエンジンでは、混合ガスの燃焼後にピストンが下降すると、排気通路の排気ポートがシリンダ上部に開口し、燃焼室内の既燃焼ガスが排気通路に排気される（排気行程）。さらにピストンが下降すると、掃気通路の掃気ポートがシリンダ上部に開口し、クランク室内の混合ガスが掃気通路を通じて燃焼室内に流入する（掃気行程）。
従来より、２サイクルエンジンの掃気行程では、排気ポートと掃気ポートの両方がシリンダに開口しているため、燃焼室内の既燃焼ガスとともに、掃気ポートから燃焼室内に流入した未燃焼の混合ガスも、排気ポートに排気される。そして、排気ガスに含まれる未燃焼ガスが増加すると、排気ガスに含まれる炭化水素量（ＨＣ）が増加することになる。
また、従来の２サイクルエンジンでは、掃気効率および燃焼効率が低い場合には、排気ガスに含まれる一酸化炭素（ＣＯ）が増加するという問題がある。
また、従来の２サイクルエンジンでは、掃気効率および燃焼効率が低い場合には、排気ガスに含まれる一酸化炭素（ＣＯ）が増加するという問題がある。
本発明は、前記した問題を解決し、排気ガスに含まれる未燃焼ガスを低減させるとともに、掃気効率および燃焼効率を向上させることができる２サイクルエンジンを提供することを課題とする。
前記課題を解決するため、本発明は、シリンダおよびクランク室が形成されたシリンダブロックと、前記シリンダ内に摺動自在に装着されたピストンと、を備え、前記シリンダブロックには、前記シリンダの内周面に開口した排気ポートを通じて、前記シリンダ内の燃焼室に通じる排気通路と、前記シリンダの内周面に開口した掃気ポートと、前記掃気ポートから前記シリンダの径方向に形成された連通路と、前記シリンダの軸方向に形成され、前記クランク室に通じるとともに、前記連通路の底面に開口部が形成された掃気通路と、が形成された２サイクルエンジンである。前記連通路を形成する反排気ポート側の側面が、前記燃焼室内の反排気ポート側に向かうように形成されている。また、前記連通路の底部に、前記掃気通路の開口部と、前記掃気通路の開口部の周囲に形成された棚部と、が形成され、前記棚部は、前記掃気通路の開口部と、前記連通路の反排気ポート側の側面との間に入り込んでおり、前記棚部は、前記連通路の反排気ポート側の側面を、前記掃気通路に対して反排気ポート側にオフセットさせることで形成されている。
この構成では、掃気ポートから燃焼室内に流入する混合ガスが反排気ポート側へ指向されるため、排気ポートに排気される未燃焼の混合ガスの量を大幅に低減することができる。
また、掃気通路の開口部の周囲に棚部を形成することで、連通路内において開口部周辺の空間が拡張されるため、掃気通路内で圧縮された混合ガスが、連通路内で膨張して燃焼室内に噴出される。これにより、混合ガスの霧化や混合を促進させるとともに、混合ガスの圧力および速度に変化を持たせることができる。より詳細には、混合ガスがシリンダへ流入する際の圧力および速度を一定程度低下させる効果がある。また、燃焼室内の反排気ポート側に流入した混合ガスによって、燃焼室内の既燃焼ガスが排気ポートに押し出される。したがって、掃気効率および燃焼効率を向上させることができる。
また、掃気通路の開口部の周囲に棚部を形成することで、連通路内において開口部周辺の空間が拡張されるため、掃気通路内で圧縮された混合ガスが、連通路内で膨張して燃焼室内に噴出される。これにより、混合ガスの霧化や混合を促進させるとともに、混合ガスの圧力および速度に変化を持たせることができる。より詳細には、混合ガスがシリンダへ流入する際の圧力および速度を一定程度低下させる効果がある。また、燃焼室内の反排気ポート側に流入した混合ガスによって、燃焼室内の既燃焼ガスが排気ポートに押し出される。したがって、掃気効率および燃焼効率を向上させることができる。
また、掃気効率および燃焼効率が向上することで、掃気通路の断面積を小さくしても燃焼に必要な量の混合ガスをシリンダ内に導入することができ、クランク室内および掃気通路内における混合ガスの圧縮比（一次圧縮比）を大きくすることができるため、エンジンの出力性能を向上させることができる。
また、掃気通路の断面積が小さくなることで、シリンダブロックの設計の自由度を高めることができる。例えば、シリンダブロックの側壁部の厚さを大きくし、クランクシャフトのクランクジャーナルを回転自在に支持するベアリングの受け面を大きくすることで、ベアリングの供回りを防ぐとともに、ベアリングの耐久性を高めることができる。
また、掃気通路の断面積が小さくなることで、シリンダブロックの設計の自由度を高めることができる。例えば、シリンダブロックの側壁部の厚さを大きくし、クランクシャフトのクランクジャーナルを回転自在に支持するベアリングの受け面を大きくすることで、ベアリングの供回りを防ぐとともに、ベアリングの耐久性を高めることができる。
また、前記棚部は、前記掃気通路の開口部と、前記連通路の排気ポート側の側面との間に入り込むように形成してもよい。さらに、掃気通路の開口部と、連通路の反排気ポート側および排気ポート側の両側面との間にそれぞれ棚部を形成してもよい。
前記棚部を、前記掃気通路の開口部と、前記連通路の反排気ポート側の側面との間に入り込むように形成した場合には、棚部によって、掃気通路の開口部が反排気ポート側の側面から離れ、掃気通路の開口部から連通路に流入した混合ガスが反排気ポート側の側面に当たり難くなるため、混合ガスが反排気ポート側の側面に当たって、排気ポート側に反射するのを防ぐことができる。
したがって、掃気ポートから燃焼室内に流入する混合ガスを反排気ポート側へ確実に指向することができるため、排気ポートに排気される未燃焼の混合ガスの量を大幅に低減することができる。
したがって、掃気ポートから燃焼室内に流入する混合ガスを反排気ポート側へ確実に指向することができるため、排気ポートに排気される未燃焼の混合ガスの量を大幅に低減することができる。
また、前記連通路の反排気ポート側の側面を、前記掃気通路に対して反排気ポート側にオフセットさせることで、前記棚部を形成することができる。したがって、シリンダブロックを鋳造などによって成形する際に、連通路内に棚部を形成することができるため、既存のエンジンの基本構造や製造工程を変更することなく、エンジンの性能を大幅に向上させることができる。
前記した２サイクルエンジンにおいて、前記連通路における前記シリンダの軸線方向の断面積を前記掃気通路における前記シリンダの径方向の断面積よりも大きくすることが好ましい。
この構成では、掃気通路内で圧縮された混合ガスを、連通路内でより効果的に膨張させることができるため、混合ガスの霧化や混合を促進させるとともに、混合ガスの圧力および速度に変化を持たせることができ、掃気効率および燃焼効率を大幅に向上させることができる。
この構成では、掃気通路内で圧縮された混合ガスを、連通路内でより効果的に膨張させることができるため、混合ガスの霧化や混合を促進させるとともに、混合ガスの圧力および速度に変化を持たせることができ、掃気効率および燃焼効率を大幅に向上させることができる。
さらに、前記連通路において前記シリンダの周方向の開口幅を、前記掃気通路の開口部側から前記掃気ポート側に向かうに従って拡大したり、前記連通路の天井面を前記掃気通路側から前記掃気ポート側に向かうに従って、シリンダヘッド側に傾斜させたりすることで、掃気ポートをダイバージェント形状に形成した場合には、掃気ポートから燃焼室内に噴出された混合ガスが効果的に拡散されるため、掃気効率および燃焼効率をより向上させることができる。
前記した２サイクルエンジンにおいて、前記排気ポートの両側に二つの前記掃気ポートを形成した場合には、排気ポートの両側から燃焼室内の反排気ポート側に流入した混合ガスによって既燃焼ガスが排気ポートに押し出されるため、掃気効率をより向上させることができる。
また、両掃気ポートから燃焼室内に流入した混合ガスが、燃焼室内で衝突することで、混合ガスの混合および拡散が促進されるため、燃焼効率をより向上させることができる。
また、両掃気ポートから燃焼室内に流入した混合ガスが、燃焼室内で衝突することで、混合ガスの混合および拡散が促進されるため、燃焼効率をより向上させることができる。
本発明の２サイクルエンジンでは、既存のエンジンの基本構造や製造工程を変更することなく、排気ガスに含まれる炭化水素量（ＨＣ）を大幅に低減するとともに、掃気効率および燃焼効率を向上させることができ、排気ガスに含まれる一酸化炭素（ＣＯ）を大幅に低減することができる。
特に、掃気ポートをダイバージェント形状に形成した場合には、掃気ポートから燃焼室内に噴出された混合ガスが効果的に拡散されるため、掃気効率および燃焼効率をより向上させることができる。
特に、掃気ポートをダイバージェント形状に形成した場合には、掃気ポートから燃焼室内に噴出された混合ガスが効果的に拡散されるため、掃気効率および燃焼効率をより向上させることができる。
本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、各実施形態の説明において、同一の構成要素に関しては同一の符号を付し、重複した説明は省略するものとする。
なお、各実施形態の説明において、同一の構成要素に関しては同一の符号を付し、重複した説明は省略するものとする。
（第一実施形態）
図１に示す第一実施形態のエンジン１は、チェンソー、刈払機、ブロワなどの小型作業機械に用いられるもの２サイクルエンジンである。
エンジン１は、図２に示すように、シリンダ６１ａおよびクランク室６２ａが形成されたシリンダブロック６０と、シリンダ６１ａ内に摺動自在に装着されたピストン５０と、クランク室６２ａに通じる吸入通路７０と、燃焼室４０に通じる排気通路８０と、クランク室６２ａと燃焼室４０とを連通させる掃気通路１０Ａ，１０Ｂ（図５参照）と、クランク室６２ａ内に収容されたクランクシャフト９０と、を主に備えている。
第一実施形態のエンジン１における各種の動力機構は、公知の２サイクルエンジンと同様の構成であるため、本発明を構成する特徴的な構成以外は詳細な説明を省略している。
図１に示す第一実施形態のエンジン１は、チェンソー、刈払機、ブロワなどの小型作業機械に用いられるもの２サイクルエンジンである。
エンジン１は、図２に示すように、シリンダ６１ａおよびクランク室６２ａが形成されたシリンダブロック６０と、シリンダ６１ａ内に摺動自在に装着されたピストン５０と、クランク室６２ａに通じる吸入通路７０と、燃焼室４０に通じる排気通路８０と、クランク室６２ａと燃焼室４０とを連通させる掃気通路１０Ａ，１０Ｂ（図５参照）と、クランク室６２ａ内に収容されたクランクシャフト９０と、を主に備えている。
第一実施形態のエンジン１における各種の動力機構は、公知の２サイクルエンジンと同様の構成であるため、本発明を構成する特徴的な構成以外は詳細な説明を省略している。
前記したエンジン１では、シリンダ６１ａ内でピストン５０が上昇すると、クランク室６２ａ内が負圧となり、気化器（図示せず）において生成された燃料と空気の混合ガスが吸入通路７０を通じてクランク室６２ａ内に充填される。
ピストン５０が上死点に達すると、前回の掃気行程でシリンダ６１ａ内に流入していた混合ガスが燃焼室４０内で圧縮される。そして、点火プラグ４１によって混合ガスに着火されると、その膨張力によってピストン５０が押し下げられる。
ピストン５０が上死点に達すると、前回の掃気行程でシリンダ６１ａ内に流入していた混合ガスが燃焼室４０内で圧縮される。そして、点火プラグ４１によって混合ガスに着火されると、その膨張力によってピストン５０が押し下げられる。
ピストン５０が下降すると、図４に示すように、排気通路８０が燃焼室４０に通じた状態となり、既燃焼ガスが排気通路８０に排気される。また、図３に示すように、ピストン５０が下降することで、クランク室６２ａに充填された混合ガスが圧縮される。
ピストン５０が下死点に達すると、図５に示すように、掃気通路１０Ａ，１０Ｂが燃焼室４０に通じた状態となり、混合ガスが掃気通路１０Ａ，１０Ｂを通じて燃焼室４０内に流入する。
図３に示すように、下死点に達したピストン５０は、クランクシャフト９０の回転力によって再び上昇し、吸入・圧縮行程が繰り返される。
ピストン５０が下死点に達すると、図５に示すように、掃気通路１０Ａ，１０Ｂが燃焼室４０に通じた状態となり、混合ガスが掃気通路１０Ａ，１０Ｂを通じて燃焼室４０内に流入する。
図３に示すように、下死点に達したピストン５０は、クランクシャフト９０の回転力によって再び上昇し、吸入・圧縮行程が繰り返される。
シリンダブロック６０は、図１に示すように、シリンダ６１ａおよびクランク室６２ａ上部が形成された上部ブロック６１と、クランク室６２ａ下部が形成された下部ケース６２とに分割されており、上部ブロック６１と下部ケース６２とが上下に組み付けられている。
クランクシャフト９０には、下部ケース６２に回転自在に軸支されるクランクジャーナル９１と、クランクジャーナル９１に形成されたクランクウェブ９２と、が形成されている。
下部ケース６２の側壁部６２ｂに形成された挿通孔６２ｃの内周面には、ベアリング６２ｄが内嵌されている。すなわち、挿通孔６２ｃの内周面は、ベアリング６２ｄの受け面となっている。
クランクジャーナル９１は、ベアリング６２ｄに挿通されており、その先端部は下部ケース６２の外部に突出している。
クランクウェブ９２は、コンロッド５１を介してピストン５０に連結されており、ピストン５０の往復動に連動して、クランクウェブ９２がクランクジャーナル９１の軸回りに回転するように構成されている。
下部ケース６２の側壁部６２ｂに形成された挿通孔６２ｃの内周面には、ベアリング６２ｄが内嵌されている。すなわち、挿通孔６２ｃの内周面は、ベアリング６２ｄの受け面となっている。
クランクジャーナル９１は、ベアリング６２ｄに挿通されており、その先端部は下部ケース６２の外部に突出している。
クランクウェブ９２は、コンロッド５１を介してピストン５０に連結されており、ピストン５０の往復動に連動して、クランクウェブ９２がクランクジャーナル９１の軸回りに回転するように構成されている。
吸入通路７０は、図２に示すように、上部ブロック６１の側部（図２における右側部）に形成されており、一端はシリンダ６１ａの下部に開口し、他端は図示しない燃料供給通路に接続されている。
吸入通路７０のシリンダ６１ａ側の開口部７１は、図４に示すように、ピストン５０が下死点に位置したときには、ピストン５０の側面によって閉塞され、図２に示すように、ピストン５０が上死点に位置したときには、シリンダ６１ａの下部に開口してクランク室６２ａ内に通じる。
吸入通路７０のシリンダ６１ａ側の開口部７１は、図４に示すように、ピストン５０が下死点に位置したときには、ピストン５０の側面によって閉塞され、図２に示すように、ピストン５０が上死点に位置したときには、シリンダ６１ａの下部に開口してクランク室６２ａ内に通じる。
排気通路８０は、図２に示すように、上部ブロック６１の側部（図２の左側部）において、吸入通路７０の反対側となる位置に形成されている。排気通路８０の一端には、シリンダ６１ａの内周面に開口した排気ポート８１が形成され、他端は図示しない排気管に接続されている。
排気ポート８１は、図４に示すように、ピストン５０が下死点に位置したときには、燃焼室４０に通じた状態となり、図２に示すように、ピストン５０が上死点に位置したときには、ピストン５０の側面によって閉塞される。
排気ポート８１は、図４に示すように、ピストン５０が下死点に位置したときには、燃焼室４０に通じた状態となり、図２に示すように、ピストン５０が上死点に位置したときには、ピストン５０の側面によって閉塞される。
掃気通路１０Ａ，１０Ｂは、図５に示すように、上部ブロック６１においてシリンダ６１ａの側方（図５における上下側方）となる位置に、シリンダ６１ａの軸方向に沿って形成されている（図１参照）。
シリンダ６１ａの中心位置Ｐ１よりも排気ポート８１側には、二つの第一掃気通路１０Ａ，１０Ａがシリンダ６１ａを挟んで、図５において上下対称となる位置に形成されている。また、シリンダ６１ａの中心位置Ｐ１よりも吸入通路７０側には、二つの第二掃気通路１０Ｂ，１０Ｂがシリンダ６１ａを挟んで、図５において上下対称となる位置に形成されている。
第一掃気通路１０Ａは、図１に示すように、下端部がクランク室６２ａに通じている。また、第一掃気通路１０Ａの上端部には、後記する第一連通路３０Ａの底面３１に開口した矩形断面の開口部１１が形成されている。
なお、図１および図３では、第一掃気通路１０Ａ、第一連通路３０Ａおよび第一掃気ポート２０Ａの構成を分かり易く説明するために、シリンダブロック６０の中心位置の断面に第一掃気通路１０Ａ、第一連通路３０Ａおよび第一掃気ポート２０Ａを図示している。
また、図５に示す第二掃気通路１０Ｂも第一掃気通路１０Ａと同様に、下端部がクランク室６２ａ（図１参照）に通じるとともに、上端部には後記する第二連通路３０Ｂの底面３１に開口した開口部１１が形成されている。
なお、図１および図３では、第一掃気通路１０Ａ、第一連通路３０Ａおよび第一掃気ポート２０Ａの構成を分かり易く説明するために、シリンダブロック６０の中心位置の断面に第一掃気通路１０Ａ、第一連通路３０Ａおよび第一掃気ポート２０Ａを図示している。
また、図５に示す第二掃気通路１０Ｂも第一掃気通路１０Ａと同様に、下端部がクランク室６２ａ（図１参照）に通じるとともに、上端部には後記する第二連通路３０Ｂの底面３１に開口した開口部１１が形成されている。
掃気ポート２０Ａ，２０Ｂは、図５に示すように、シリンダ６１ａの内周面に開口した矩形断面の開口部である（図４参照）。
シリンダ６１ａの中心位置Ｐ１よりも排気ポート８１側で、排気ポート８１の両側（図５における上下両側）となる位置には、シリンダ６１ａを挟んで対向している二つの第一掃気ポート２０Ａ，２０Ａが形成されている。また、中心位置Ｐ１よりも吸入通路７０側で、排気ポート８１の両側となる位置には、シリンダ６１ａを挟んで対向している二つの第二掃気ポート２０Ｂ，２０Ｂが形成されている。
シリンダ６１ａの中心位置Ｐ１よりも排気ポート８１側で、排気ポート８１の両側（図５における上下両側）となる位置には、シリンダ６１ａを挟んで対向している二つの第一掃気ポート２０Ａ，２０Ａが形成されている。また、中心位置Ｐ１よりも吸入通路７０側で、排気ポート８１の両側となる位置には、シリンダ６１ａを挟んで対向している二つの第二掃気ポート２０Ｂ，２０Ｂが形成されている。
各掃気ポート２０Ａ，２０Ｂは、図４に示すように、排気ポート８１と略同じ高さでシリンダ６１ａの内周面に開口している。したがって、掃気ポート２０Ａ，２０Ｂは、ピストン５０が下死点に位置したときには、シリンダ６１ａの上部に開口して燃焼室４０に通じた状態となり、図２に示すように、ピストン５０が上死点に位置したときには、ピストン５０の側面によって閉塞される。
連通路３０Ａ，３０Ｂは、図５に示すように、シリンダ６１ａの径方向に形成された通路であり、この連通路３０Ａ，３０Ｂの底部３５に、掃気通路１０Ａ，１０Ｂの開口部１１と、開口部１１の周囲に形成された棚部３６と、が形成されている。連通路３０Ａ，３０Ｂは、底部３５の底面３１に開口した開口部１１，１１と、シリンダ６１ａの内周面に開口した掃気ポート２０Ａ，２０Ｂとを連通する通路である。
連通路３０Ａ，３０Ｂは、底面３１に形成された開口部１１から燃焼室４０（シリンダ６１ａ）内において排気ポート８１の反対側（吸入通路７０側）となる反排気ポート側に向けて形成されている。
したがって、開口部１１から連通路３０Ａ，３０Ｂ内に流入した混合ガスは、連通路３０Ａ，３０Ｂによって反排気ポート側に向けて案内され、掃気ポート２０Ａ，２０Ｂから燃焼室４０内の反排気ポート側に向けて噴出される。
したがって、開口部１１から連通路３０Ａ，３０Ｂ内に流入した混合ガスは、連通路３０Ａ，３０Ｂによって反排気ポート側に向けて案内され、掃気ポート２０Ａ，２０Ｂから燃焼室４０内の反排気ポート側に向けて噴出される。
連通路３０Ａ，３０Ｂは、図４に示すように、底面３１、両側面３２，３３、天井面３４が形成された矩形断面となっている。
連通路３０Ａ，３０Ｂを形成する両側面３２，３３のうち反排気ポート側の側面３３は、図５に示すように、上部ブロック６１においてシリンダ６１ａの径方向の外側から掃気ポート２０Ａ，２０Ｂに向かうに従って、排気ポート８１側の側面３２から離れるように傾斜している。つまり、連通路３０Ａ，３０Ｂの反排気ポート側の側面３３は、燃焼室４０（シリンダ６１ａ）内の反排気ポート側に向かうように形成されている。そして、連通路３０Ａ，３０Ａにおいてシリンダ６１ａの周方向（水平方向）の開口幅は、開口部１１から掃気ポート２０Ａ，２０Ｂに向かうに従って拡大されている。
連通路３０Ａ，３０Ｂを形成する両側面３２，３３のうち反排気ポート側の側面３３は、図５に示すように、上部ブロック６１においてシリンダ６１ａの径方向の外側から掃気ポート２０Ａ，２０Ｂに向かうに従って、排気ポート８１側の側面３２から離れるように傾斜している。つまり、連通路３０Ａ，３０Ｂの反排気ポート側の側面３３は、燃焼室４０（シリンダ６１ａ）内の反排気ポート側に向かうように形成されている。そして、連通路３０Ａ，３０Ａにおいてシリンダ６１ａの周方向（水平方向）の開口幅は、開口部１１から掃気ポート２０Ａ，２０Ｂに向かうに従って拡大されている。
また、連通路３０Ａ，３０Ｂの天井面３４は、図１に示すように、開口部１１から掃気ポート２０Ａ，２０Ｂ（図５参照）に向かうに従って、シリンダヘッド側（図１における上側）に傾斜している。すなわち、連通路３０Ａ，３０Ａの高さは、上部ブロック６１においてシリンダ６１ａの径方向の外側から掃気ポート２０Ａ，２０Ｂに向かうに従って大きくなっている。
このように、連通路３０Ａ，３０Ｂは、開口部１１から掃気ポート２０Ａ，２０Ｂに向かうに従って、断面積が大きくなるダイバージェント形状に形成されている。また、連通路３０Ａ，３０Ｂにおけるシリンダ６１ａの軸線方向の断面積は、開口部１１におけるシリンダ６１ａの径方向の断面積よりも大きくなっている。
連通路３０Ａの底部３５に形成された棚部３６は、図６に示すように、開口部１１の縁部と、反排気ポート側の側面３３との間に入り込んでいる。棚部３６は、開口部１１側から第一掃気ポート２０Ａ側に向かうに従って幅が広くなる平面視で三角形状の部位であり、底部３５の底面３１と同じ高さで、底面３１の一部を構成する平面３６ａを有している。
棚部３６は、連通路３０Ａの反排気ポート側の側面３３を、開口部１１の反排気ポート側の縁部（第一掃気通路１０Ａの反排気ポート側の内面）に対して、反排気ポート側にオフセットさせることで形成された部位である。
連通路３０Ａ内には、第一掃気通路１０Ａの内周面、棚部３６および反排気ポート側の側面３３によって段差部が形成されている。
このように、開口部１１の縁部と反排気ポート側の側面３３とは、棚部３６を挟んで横方向（シリンダ６１ａの周方向）に離れている。そして、開口部１１の周囲において、棚部３６の上方には、反排気ポート側に拡張された空間が形成されている。
棚部３６は、連通路３０Ａの反排気ポート側の側面３３を、開口部１１の反排気ポート側の縁部（第一掃気通路１０Ａの反排気ポート側の内面）に対して、反排気ポート側にオフセットさせることで形成された部位である。
連通路３０Ａ内には、第一掃気通路１０Ａの内周面、棚部３６および反排気ポート側の側面３３によって段差部が形成されている。
このように、開口部１１の縁部と反排気ポート側の側面３３とは、棚部３６を挟んで横方向（シリンダ６１ａの周方向）に離れている。そして、開口部１１の周囲において、棚部３６の上方には、反排気ポート側に拡張された空間が形成されている。
以上のように構成された第一実施形態のエンジン１は、次のような作用効果を奏する。
図３に示すように、ピストン５０が下死点に達すると、第一掃気ポート２０Ａ，２０Ａが燃焼室４０に通じた状態となる。これにより、クランク室６２ａ内に充填されていた混合ガスが第一掃気通路１０Ａ，１０Ａ、第一連通路３０Ａ，３０Ａおよび第一掃気ポート２０Ａ，２０Ａを通じて燃焼室４０内に流入する。なお、混合ガスはクランク室６２ａから第一掃気通路１０Ａに流入した際に圧縮される。
図３に示すように、ピストン５０が下死点に達すると、第一掃気ポート２０Ａ，２０Ａが燃焼室４０に通じた状態となる。これにより、クランク室６２ａ内に充填されていた混合ガスが第一掃気通路１０Ａ，１０Ａ、第一連通路３０Ａ，３０Ａおよび第一掃気ポート２０Ａ，２０Ａを通じて燃焼室４０内に流入する。なお、混合ガスはクランク室６２ａから第一掃気通路１０Ａに流入した際に圧縮される。
図５に示すように、第一掃気通路１０Ａの開口部１１と、第一連通路３０Ａの反掃気ポート側の側面３３との間に形成された棚部３６によって、第一連通路３０Ａ内において開口部１１周辺の空間が拡張されており、第一連通路３０Ａにおけるシリンダ６１ａの軸線方向の断面積は、第一掃気通路１０Ａの開口部１１におけるシリンダ６１ａの径方向の断面積よりも大きいため、開口部１１から第一連通路３０Ａ内に流入した混合ガスは、第一連通路３０Ａ内で膨張する。
連通路３０Ａは、図３に示すように、開口部１１から第一掃気ポート２０Ａに向かうに従って、断面積が大きくなるダイバージェント形状に形成されているため、第一掃気ポート２０Ａから燃焼室４０内に噴出される混合ガスが効果的に拡散される。
したがって、混合ガスの霧化や混合を促進させるとともに、混合ガスの圧力および速度に変化を持たせることができるため、混合ガスの掃気効率および燃焼効率を大幅に向上させることができる。
連通路３０Ａは、図３に示すように、開口部１１から第一掃気ポート２０Ａに向かうに従って、断面積が大きくなるダイバージェント形状に形成されているため、第一掃気ポート２０Ａから燃焼室４０内に噴出される混合ガスが効果的に拡散される。
したがって、混合ガスの霧化や混合を促進させるとともに、混合ガスの圧力および速度に変化を持たせることができるため、混合ガスの掃気効率および燃焼効率を大幅に向上させることができる。
図５に示すように、開口部１１の縁部と反排気ポート側の側面３３とは、棚部３６を挟んで離れているため（図６参照）、開口部１１から第一連通路３０Ａ内に流入した混合ガスが反排気ポート側の側面３３に当たり難くなっている。
したがって、混合ガスが反排気ポート側の側面３３に当たって、排気ポート８１側に反射するのを防ぐことができ、第一掃気ポート２０Ａから燃焼室４０内に流入する混合ガスを反排気ポート側へ確実に指向することができる。これにより、排気ポート８１に排気される未燃焼の混合ガスの量が大幅に低減される。
したがって、混合ガスが反排気ポート側の側面３３に当たって、排気ポート８１側に反射するのを防ぐことができ、第一掃気ポート２０Ａから燃焼室４０内に流入する混合ガスを反排気ポート側へ確実に指向することができる。これにより、排気ポート８１に排気される未燃焼の混合ガスの量が大幅に低減される。
なお、ピストン５０が下死点に達したときには、第一掃気ポート２０Ａと同様に、第二掃気ポート２０Ｂからも燃焼室４０内に混合ガスが流入する。第二掃気ポート２０Ｂから燃焼室４０内に流入した混合ガスは、第二掃気ポート２０Ｂよりも排気ポート８１側で、第一掃気ポート２０Ａから反排気ポート側に流入した混合ガスによって、反排気ポート側へ指向される。
したがって、第一実施形態の第二連通路３０Ｂには、第一連通路３０Ａのように棚部３６が形成されていないが、第二連通路３０Ｂに棚部を形成した場合には、各掃気ポート２０Ａ，２０Ｂから燃焼室４０内に流入する混合ガスを、よりスムーズに反排気ポート側に流すことができる。
したがって、第一実施形態の第二連通路３０Ｂには、第一連通路３０Ａのように棚部３６が形成されていないが、第二連通路３０Ｂに棚部を形成した場合には、各掃気ポート２０Ａ，２０Ｂから燃焼室４０内に流入する混合ガスを、よりスムーズに反排気ポート側に流すことができる。
また、排気ポート８１の両側に配置された各掃気ポート２０Ａ，２０Ｂから、燃焼室４０内の反排気ポート側に流入した混合ガスによって、既燃焼ガスが排気ポート８１に押し出されるため、混合ガスの掃気効率を向上させることができる。
また、各掃気ポート２０Ａ，２０Ｂから燃焼室４０内に流入した混合ガスが、燃焼室４０内で衝突することで、混合ガスの混合および拡散が促進されるため、混合ガスの燃焼効率を向上させることができる。
また、各掃気ポート２０Ａ，２０Ｂから燃焼室４０内に流入した混合ガスが、燃焼室４０内で衝突することで、混合ガスの混合および拡散が促進されるため、混合ガスの燃焼効率を向上させることができる。
以上のように、第一実施形態のエンジン１では、排気ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）を大幅に低減するとともに、掃気効率および燃焼効率を向上させることができ、排気ガスに含まれる一酸化炭素（ＣＯ）を大幅に低減することができる。
また、図６に示すように、反排気ポート側の側面３３を、開口部１１の縁部に対して、反排気ポート側にオフセットさせることで、棚部３６を形成することができる。したがって、シリンダブロック６０を鋳造する際に、第一連通路３０Ａ内に棚部３６を形成することができるため、既存のエンジンの基本構造や製造工程を変更することなく、エンジン１の性能を大幅に向上させることができる。
第一実施形態のエンジン１は、第一連通路３０Ａ内に棚部３６が形成されていない従来のエンジンと比較して、排気ガスに含まれる炭化水素を約７５％低減するとともに、排気ガスに含まれる一酸化炭素を約３１％低減することが確認された。
また、第一実施形態のエンジン１は、前記した従来のエンジンと比較して、燃料消費量が約２２％低減されるとともに、熱効率が向上することで、燃料消費率が約２６％低減された。
また、第一実施形態のエンジン１は、前記した従来のエンジンと比較して、燃料消費量が約２２％低減されるとともに、熱効率が向上することで、燃料消費率が約２６％低減された。
また、掃気効率および燃焼効率が向上することで、図５に示すように、掃気通路１０Ａ，１０Ｂの断面積を小さくしても燃焼に必要な量の混合ガスをシリンダ６１ａ内に導入することができる。これにより、クランク室６２ａ（図３参照）および掃気通路１０Ａ，１０Ｂにおける混合ガスの圧縮比（一次圧縮比）が大きくなるため、エンジン１の出力性能を向上させることができる。
具体的には、第一実施形態のエンジン１では、前記した従来のエンジンと比較して、掃気通路１０Ａ，１０Ｂの断面積を約１７％低減することができ、出力が約４％向上することが確認された。
具体的には、第一実施形態のエンジン１では、前記した従来のエンジンと比較して、掃気通路１０Ａ，１０Ｂの断面積を約１７％低減することができ、出力が約４％向上することが確認された。
また、掃気通路１０Ａ，１０Ｂの断面積が小さくなることで、図３に示すように、下部ケース６２の側壁部６２ｂの厚みを大きくすることができる。したがって、クランクジャーナル９１を回転自在に支持するベアリング６２ｄの受け面を大きくすることができるため、ベアリング６２ｄの共回りを防ぐとともに、ベアリング６２ｄの耐久性を高めることができる。
以上、本発明の第一実施形態について説明したが、本発明は前記第一実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。
第一実施形態では、図５に示すように、四つの掃気ポート２０Ａ，２０Ｂが形成されているが、その数は限定されるものではなく、二つの第一掃気ポート２０Ａ，２０Ａのみが形成されていてもよい。
第一実施形態では、図５に示すように、四つの掃気ポート２０Ａ，２０Ｂが形成されているが、その数は限定されるものではなく、二つの第一掃気ポート２０Ａ，２０Ａのみが形成されていてもよい。
また、図６に示すように、棚部３６が平面視で三角形状となっているが、その形状は限定されるものではなく、例えば、側面３３の下縁部に沿って長方形に形成してもよく、側面３３を二次曲線状に湾曲させてもよい。
また、図５に示すように、開口部１１が矩形断面となっているが、その形状は限定されるものではなく、例えば、円形状や三角形状の断面であってもよい。
また、図５に示すように、開口部１１が矩形断面となっているが、その形状は限定されるものではなく、例えば、円形状や三角形状の断面であってもよい。
（第二実施形態）
第二実施形態のエンジン２は、図７に示すように、連通路３０Ａの底部３５の棚部３７が、開口部１１の縁部と、排気ポート８１側の側面３２との間に入り込んでいる点が、第一実施形態のエンジン１（図５参照）と異なっている。
第二実施形態のエンジン２は、図７に示すように、連通路３０Ａの底部３５の棚部３７が、開口部１１の縁部と、排気ポート８１側の側面３２との間に入り込んでいる点が、第一実施形態のエンジン１（図５参照）と異なっている。
図８に示すように、第二実施形態の棚部３７は、連通路３０Ａの奥側から第一掃気ポート２０Ａ側に向かうに従って幅が狭くなる平面視で略三角形状の部位であり、底面３１の一部を構成する平面３７ａを有している。
棚部３７は、図７に示すように、排気ポート８１側の側面３２の奥側の一部を、開口部１１の排気ポート８１側の縁部（第一掃気通路１０Ａの排気ポート８１側の内面）に対して、排気ポート８１側にオフセットさせることで形成された部位である。
連通路３０Ａ内には、図８に示すように、第一掃気通路１０Ａの内周面、棚部３７および排気ポート８１側（図７参照）の側面３２によって段差部が形成されており、開口部１１の縁部と排気ポート８１側の側面３２とは、棚部３７を挟んで横方向（シリンダ６１ａの周方向）に離れている。そして、開口部１１の周囲において、棚部３７の上方には、排気ポート８１側に拡張された空間が形成されている。
棚部３７は、図７に示すように、排気ポート８１側の側面３２の奥側の一部を、開口部１１の排気ポート８１側の縁部（第一掃気通路１０Ａの排気ポート８１側の内面）に対して、排気ポート８１側にオフセットさせることで形成された部位である。
連通路３０Ａ内には、図８に示すように、第一掃気通路１０Ａの内周面、棚部３７および排気ポート８１側（図７参照）の側面３２によって段差部が形成されており、開口部１１の縁部と排気ポート８１側の側面３２とは、棚部３７を挟んで横方向（シリンダ６１ａの周方向）に離れている。そして、開口部１１の周囲において、棚部３７の上方には、排気ポート８１側に拡張された空間が形成されている。
また、第二実施形態の連通路３０Ａは、第一実施形態の連通路３０Ａ（図１参照）と同様に、開口部１１から掃気ポート２０Ａに向かうに従って、断面積が大きくなるダイバージェント形状に形成されている。また、連通路３０Ａにおけるシリンダ６１ａの軸線方向の断面積は、開口部１１におけるシリンダ６１ａの径方向の断面積よりも大きくなっている。
以上のように構成された第二実施形態のエンジン２は、次のような作用効果を奏する。
図７に示すように、第一掃気通路１０Ａの開口部１１と、第一連通路３０Ａの掃気ポート側の側面３２との間に形成された棚部３７によって、第一連通路３０Ａ内において開口部１１周辺の空間が拡張されている。つまり、第一連通路３０Ａにおけるシリンダ６１ａの軸線方向の断面積は、第一掃気通路１０Ａの開口部１１におけるシリンダ６１ａの径方向の断面積よりも大きくなっている。これにより、ピストンの下降に伴って、開口部１１から第一連通路内３０Ａに流入した混合ガスは、第一連通路３０Ａ内で膨張する。
また、連通路３０Ａは、開口部１１から第一掃気ポート２０Ａに向かうに従って、断面積が大きくなるダイバージェント形状に形成されているため、第一掃気ポート２０Ａから燃焼室４０内に噴出される混合ガスが効果的に拡散される。
したがって、混合ガスの霧化や混合を促進させるとともに、混合ガスの圧力および速度に変化を持たせることができるため、混合ガスの掃気効率および燃焼効率を大幅に向上させることができる。
図７に示すように、第一掃気通路１０Ａの開口部１１と、第一連通路３０Ａの掃気ポート側の側面３２との間に形成された棚部３７によって、第一連通路３０Ａ内において開口部１１周辺の空間が拡張されている。つまり、第一連通路３０Ａにおけるシリンダ６１ａの軸線方向の断面積は、第一掃気通路１０Ａの開口部１１におけるシリンダ６１ａの径方向の断面積よりも大きくなっている。これにより、ピストンの下降に伴って、開口部１１から第一連通路内３０Ａに流入した混合ガスは、第一連通路３０Ａ内で膨張する。
また、連通路３０Ａは、開口部１１から第一掃気ポート２０Ａに向かうに従って、断面積が大きくなるダイバージェント形状に形成されているため、第一掃気ポート２０Ａから燃焼室４０内に噴出される混合ガスが効果的に拡散される。
したがって、混合ガスの霧化や混合を促進させるとともに、混合ガスの圧力および速度に変化を持たせることができるため、混合ガスの掃気効率および燃焼効率を大幅に向上させることができる。
また、第一掃気ポート２０Ａから燃焼室４０内に流入する混合ガスが、反排気ポート側へ指向されるため、排気ポート８１に排気される未燃焼の混合ガスの量を大幅に低減することができる。
また、排気ポート８１の両側に配置された各掃気ポート２０Ａ，２０Ｂから、燃焼室４０内の反排気ポート側に流入した混合ガスによって、既燃焼ガスが排気ポート８１に押し出されるため、混合ガスの掃気効率を向上させることができる。
また、各掃気ポート２０Ａ，２０Ｂから燃焼室４０内に流入した混合ガスが、燃焼室４０内で衝突することで、混合ガスの混合および拡散が促進されるため、混合ガスの燃焼効率を向上させることができる。
また、各掃気ポート２０Ａ，２０Ｂから燃焼室４０内に流入した混合ガスが、燃焼室４０内で衝突することで、混合ガスの混合および拡散が促進されるため、混合ガスの燃焼効率を向上させることができる。
以上のように、第二実施形態のエンジン２では、排気ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）を大幅に低減するとともに、掃気効率および燃焼効率を向上させることができ、排気ガスに含まれる一酸化炭素（ＣＯ）を大幅に低減することができる。
また、図７に示すように、排気ポート８１側の側面３２を、開口部１１の縁部に対して、排気ポート８１側にオフセットさせることで、棚部３７を形成することができる。
また、掃気効率および燃焼効率が向上することで、掃気通路１０Ａ，１０Ｂの断面積を小さくすることができ、クランク室および掃気通路１０Ａ，１０Ｂにおける混合ガスの圧縮比が大きくなるため、エンジン２の出力性能を向上させることができる。
また、掃気通路１０Ａ，１０Ｂの断面積が小さくなることで、下部ケースの側壁部の厚みを大きくすることができ、クランクジャーナルを回転自在に支持するベアリングの受け面を大きくすることができるため、ベアリングの共回りを防ぐとともに、ベアリングの耐久性を高めることができる。
また、掃気通路１０Ａ，１０Ｂの断面積が小さくなることで、下部ケースの側壁部の厚みを大きくすることができ、クランクジャーナルを回転自在に支持するベアリングの受け面を大きくすることができるため、ベアリングの共回りを防ぐとともに、ベアリングの耐久性を高めることができる。
以上、本発明の第二実施形態について説明したが、本発明は前記第二実施形態に限定されることなく、第一実施形態と同様に、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。
第二実施形態では、図７に示すように、四つの掃気ポート２０Ａ，２０Ｂが形成されているが、その数は限定されるものではない。また、図８に示すように、棚部３７が平面視で三角形状となっているが、その形状は限定されるものではない。また、図７に示すように、開口部１１が矩形断面となっているが、その形状は限定されるものではない。
第二実施形態では、図７に示すように、四つの掃気ポート２０Ａ，２０Ｂが形成されているが、その数は限定されるものではない。また、図８に示すように、棚部３７が平面視で三角形状となっているが、その形状は限定されるものではない。また、図７に示すように、開口部１１が矩形断面となっているが、その形状は限定されるものではない。
（他の実施形態）
本発明のエンジンの他の構成としては、図９（ａ）に示すように、第一掃気通路１０Ａの開口部１１の縁部と、第一連通路３０Ａの反排気ポート側および排気ポート側の両側面３２，３３との間にそれぞれ棚部３６，３７を形成してもよい。
本発明のエンジンの他の構成としては、図９（ａ）に示すように、第一掃気通路１０Ａの開口部１１の縁部と、第一連通路３０Ａの反排気ポート側および排気ポート側の両側面３２，３３との間にそれぞれ棚部３６，３７を形成してもよい。
１ エンジン（第一実施形態）
２ エンジン（第二実施形態）
１０Ａ 第一掃気通路
１０Ｂ 第二掃気通路
１１ 開口部
２０Ａ 第一掃気ポート
２０Ｂ 第二掃気ポート
３０Ａ 第一連通路
３０Ｂ 第二連通路
３１ 底面
３２ 排気ポート側の側面
３３ 反排気ポート側の側面
３４ 天井面
３５ 底部
３６ 棚部（第一実施形態）
３７ 棚部（第二実施形態）
３８ 棚部（他の実施形態）
４０ 燃焼室
５０ ピストン
５１ コンロッド
６０ シリンダブロック
６１ 上部ブロック
６１ａ シリンダ
６２ 下部ケース
６２ａ クランク室
６２ｂ 側壁部
６２ｄ ベアリング
７０ 吸入通路
８０ 排気通路
８１ 排気ポート
９０ クランクシャフト
９１ クランクジャーナル
９２ クランクウェブ
２ エンジン（第二実施形態）
１０Ａ 第一掃気通路
１０Ｂ 第二掃気通路
１１ 開口部
２０Ａ 第一掃気ポート
２０Ｂ 第二掃気ポート
３０Ａ 第一連通路
３０Ｂ 第二連通路
３１ 底面
３２ 排気ポート側の側面
３３ 反排気ポート側の側面
３４ 天井面
３５ 底部
３６ 棚部（第一実施形態）
３７ 棚部（第二実施形態）
３８ 棚部（他の実施形態）
４０ 燃焼室
５０ ピストン
５１ コンロッド
６０ シリンダブロック
６１ 上部ブロック
６１ａ シリンダ
６２ 下部ケース
６２ａ クランク室
６２ｂ 側壁部
６２ｄ ベアリング
７０ 吸入通路
８０ 排気通路
８１ 排気ポート
９０ クランクシャフト
９１ クランクジャーナル
９２ クランクウェブ
Claims (6)
- シリンダおよびクランク室が形成されたシリンダブロックと、
前記シリンダ内に摺動自在に装着されたピストンと、を備え、
前記シリンダブロックには、
前記シリンダの内周面に開口した排気ポートを通じて、前記シリンダ内の燃焼室に通じる排気通路と、
前記シリンダの内周面に開口した掃気ポートと、
前記掃気ポートから前記シリンダの径方向に形成された連通路と、
前記シリンダの軸方向に形成され、前記クランク室に通じるとともに、前記連通路の底面に開口部が形成された掃気通路と、が形成された２サイクルエンジンであって、
前記連通路を形成する反排気ポート側の側面が、前記燃焼室内の反排気ポート側に向かうように形成され、
前記連通路の底部に、前記掃気通路の開口部と、前記掃気通路の開口部の周囲に形成された棚部と、が形成され、
前記棚部は、前記掃気通路の開口部と、前記連通路の反排気ポート側の側面との間に入り込んでおり、
前記棚部は、前記連通路の反排気ポート側の側面を、前記掃気通路に対して反排気ポート側にオフセットさせることで形成されていることを特徴とする２サイクルエンジン。 - シリンダおよびクランク室が形成されたシリンダブロックと、
前記シリンダ内に摺動自在に装着されたピストンと、を備え、
前記シリンダブロックには、
前記シリンダの内周面に開口した排気ポートを通じて、前記シリンダ内の燃焼室に通じる排気通路と、
前記シリンダの内周面に開口した掃気ポートと、
前記掃気ポートから前記シリンダの径方向に形成された連通路と、
前記シリンダの軸方向に形成され、前記クランク室に通じるとともに、前記連通路の底面に開口部が形成された掃気通路と、が形成された２サイクルエンジンであって、
前記連通路を形成する反排気ポート側の側面が、前記燃焼室内の反排気ポート側に向かうように形成され、
前記連通路の底部に、前記掃気通路の開口部と、前記掃気通路の開口部の周囲に形成された棚部と、が形成され、
前記棚部は、前記掃気通路の開口部と、前記連通路の排気ポート側の側面との間に入り込んでいることを特徴とする２サイクルエンジン。 - 前記連通路における前記シリンダの軸線方向の断面積は、前記掃気通路における前記シリンダの径方向の断面積よりも大きく形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の２サイクルエンジン。
- 前記連通路において前記シリンダの周方向の開口幅は、前記掃気通路の開口部側から前記掃気ポート側に向かうに従って拡大されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の２サイクルエンジン。
- 前記連通路の天井面は、前記掃気通路側から前記掃気ポート側に向かうに従って、シリンダヘッド側に傾斜していることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の２サイクルエンジン。
- 前記排気ポートの両側に二つの前記掃気ポートが形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の２サイクルエンジン。
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