TWI598501B

TWI598501B - 二衝程引擎

Info

Publication number: TWI598501B
Application number: TW103112796A
Authority: TW
Inventors: 五十嵐俊介
Original assignee: 杭斯伐納公司
Priority date: 2014-04-07
Filing date: 2014-04-07
Publication date: 2017-09-11
Also published as: TW201538840A

Description

二衝程引擎

本發明係關於一種二衝程引擎(2-stroke engine)，尤其係關於一種搭載於無線操縱式模型等之業餘(hobby)用二衝程引擎。

先前，於二衝程引擎中，自進氣口流入曲柄室內之混合氣隨著向活塞之下止點側之移動，於形成於氣缸壁內之掃氣通路中流動，自與掃氣通路連通之掃氣口被供給至缸膛(cylinder bore)內(例如參照專利文獻1：日本專利特開2010-084623號公報)。此時，進行使流入之混合氣將缸膛內之廢氣擠出之掃氣。若使一次循環中流入缸膛之混合氣之量增加，則可使***力上升而獲得高輸出。

於要求高輸出之業餘用二衝程引擎中，作為於維持著對引擎特性影響較大之掃氣口之開閉時序或掃氣方向之狀態下擴大掃氣口之方法，由購入二衝程引擎之使用者進行將掃氣口擴大至進氣口側而使其於周向上延長之追加工作(以下，將該追加工作稱為「掃氣口之延長加工」)。將掃氣口擴大至進氣口側而非排氣口側之理由在於為了抑制所謂漏氣。於二衝程引擎中，存在因於排氣步驟時及掃氣步驟時未燃燒之混合氣向排氣口洩漏而導致低輸出之問題，因此欲藉由將掃氣口配置於靠進氣口處，使掃氣口遠離排氣口，從而抑制混合氣之漏氣而獲得高輸出。於掃氣口之延長加工中，於缸膛之軸線方向觀察時，使掃氣口延長至與進氣口重疊為止。

若於氣缸之量產時預先實現掃氣口延長至與進氣口重疊之構造，則無需藉由追加工作進行掃氣口之延長加工，並可保持市售狀態地發揮高輸出。然而，於先前之二衝程引擎中，掃氣通路係利用向下止點側引伸之模具(衝孔模具)而成形，因此於模具成形上無法實現於缸膛之軸線方向觀察時掃氣口延長至與進氣口重疊。因此，存在需要上述掃氣口之延長加工，而使加工耗費工時之問題。

本發明之目的在於提供一種可發揮高輸出、且可應對量產化之二衝程引擎。

本發明之二衝程引擎之特徵在於：其在形成於氣缸之缸膛之壁面對向地設置有進氣口與排氣口，且包含：一對掃氣口，其等分別設置於上述進氣口與上述排氣口之間，且隔著上述缸膛之軸線大致對向；掃氣窗，其與上述掃氣口連通，並且於上述氣缸之外側開口；及掃氣蓋，其自上述氣缸之外側封堵上述掃氣窗；且於各個上述掃氣口分別設置有延設部，該延設部延伸設置至上述進氣口側，且於上述缸膛之軸線方向觀察時與上述進氣口之端部重疊。

根據本發明，由於在掃氣口設置有延伸設置於進氣口側且於缸膛之軸線方向觀察時與進氣口之端部重疊之延設部，因此可使掃氣口之面積多出相當於延設部所占面積。藉此，可於一循環中燃燒較多之混合氣，從而可使二衝程引擎發揮高輸出。

又，氣缸具備與掃氣口連通且於氣缸之外側開口之掃氣窗，因此於製作氣缸時，可自掃氣窗側而非缸膛側拉抽衝孔模具，從而形成設置有延設部之掃氣口。藉此，可於製作氣缸時預先形成延設部，從而可無需進行先前由使用者進行之追加工作即延長加工。

如上所述，根據本發明之二衝程引擎，可發揮高輸出，且可應對量產化。

於本發明之二衝程引擎中，較佳為上述掃氣口於上述缸膛之周向上，位於靠上述進氣口之位置。

根據本發明，由於掃氣口於缸膛之周向上位於靠進氣口之位置，因此可使掃氣口遠離排氣口。藉此，可抑制當混合氣自掃氣口流入缸膛內時，未燃燒之混合氣向排氣口洩漏(漏氣)，從而可使更多之混合氣燃燒，因此可使二衝程引擎更加確實地發揮高輸出。

於本發明之二衝程引擎中，較佳為上述延設部之周向之長度之合計為進氣口之周向之長度之5%~26%。

根據由發明者進行之實驗確認，當延設部之周向之長度之合計為進氣口之周向之長度之5%~26%時，二衝程引擎之輸出較高。根據本發明，由於掃氣口係以延設部之周向之長度之合計成為上述範圍內之方式形成，因此可使二衝程引擎發揮高輸出。

進而，如上所述，本發明之二衝程引擎具備可應對量產化之構成，因此可藉由自動化工具機，於滿足經發明者確認之上述條件之位置準確地形成掃氣口。藉此，可確實地消除在使用者側進行之延長加工中容易產生之二衝程引擎之個體差異。

於本發明之二衝程引擎中，較佳為上述掃氣口包含設置於周向上遠離上述進氣口之位置之第1掃氣口、設置於周向上接近上述進氣口之位置之第2掃氣口、及分隔上述第1掃氣口與上述第2掃氣口之分隔件。

根據本發明，由於在掃氣口中間設置有分隔件而將該掃氣口於周向上分割，因此即便於掃氣口之周向之長度較長之情形時，亦使分隔件成為增強件而防止因燃燒熱等導致之掃氣口之變形。藉此，可使二衝程引擎穩定地發揮高輸出。

又，由於掃氣口被分隔為第1掃氣口與第2掃氣口，因此可於第1掃氣口與第2掃氣口單獨設定混合氣向缸膛之吹出角度。

於本發明之二衝程引擎中，較佳為於上述掃氣蓋之面向上述掃氣口之面，突出設置有將朝向上述掃氣口之混合氣之流動方向調整為特定方向之整流部。

根據本發明，由於在掃氣蓋之面向掃氣口之面突出設置有整流部，因此可將混合氣之流動方向調整為特定方向後使其朝向掃氣口13。又，於二衝程引擎1之試製時或改良時，當尋找如可發揮高輸出之混合氣之流動方向時，只要變更與氣缸為不同零件之掃氣蓋之整流部即可，從而能夠以較少之成本與較短之時間實現二衝程引擎之高輸出化。

1‧‧‧引擎

2‧‧‧氣缸

2A‧‧‧缸膛

2B‧‧‧插孔

3‧‧‧曲柄箱

11‧‧‧進氣口

11A‧‧‧短邊

12‧‧‧排氣口

13‧‧‧掃氣口

13A‧‧‧第1掃氣口

13B‧‧‧第2掃氣口

13C‧‧‧分隔件

13D‧‧‧延設部

13E‧‧‧短邊

13F‧‧‧短邊

21‧‧‧進氣通路

22‧‧‧排氣通路

23‧‧‧掃氣通路

23A‧‧‧壁

23B‧‧‧壁

24‧‧‧掃氣窗

25‧‧‧螺孔

26‧‧‧掃氣蓋

26A‧‧‧整流部

27‧‧‧螺釘

L1‧‧‧長度

L2‧‧‧長度

X‧‧‧方向

Y‧‧‧方向

Z‧‧‧方向

圖1係本發明之實施形態之二衝程引擎之立體圖。

圖2係二衝程引擎之俯視圖。

圖3係自圖2之箭頭III方向觀察之氣缸之側視圖。

圖4係沿圖2之IV-IV線之剖面圖。

圖5係沿圖2之V-V線之剖面圖。

圖6係沿圖2之VI-VI線之剖面圖。

以下，一面參照圖1~圖6，一面對本發明之一實施形態之二衝程引擎1進行說明。二衝程引擎1為活塞閥(piston valve)式引擎。

於以下之說明中，將二衝程引擎1簡稱為「引擎1」。又，為了便於理解，將相互正交之三個方向分別定義為「X方向」「Y方向」「Z方向」，一面適當參照，一面進行說明。「X方向」為引擎1之左右方向，將箭頭側設為右側。「Y方向」為引擎1之前後方向，將箭頭側設為後側。「Z方向」為引擎1之上下方向，將箭頭側設為上側。

引擎1包含氣缸2，於氣缸2之下側安裝有曲柄箱3。氣缸2具有為大致圓柱狀空間之缸膛2A，未圖示之活塞於缸膛2A內沿上下方向往返移動。曲柄箱3構成為可沿左右方向分割，使未圖示之曲柄軸插通於分割方向上。活塞經由連桿(未圖示)而連結於與曲柄軸一體地旋轉之曲柄(未圖示)，將活塞之上下方向之往返運動轉換為曲柄軸之旋轉。

以下，對氣缸2之詳細構成進行說明。

氣缸2由鋁合金之鑄造品構成。於氣缸2之缸膛2A中，分別於前側之壁面設置有進氣口11，於後側之壁面設置有排氣口12，於左右兩側之壁面設置有隔著缸膛2A之軸線而大致對向之一對掃氣口13、13。掃氣口13、13相對於通過缸膛2A之中心之YZ平面呈面對稱地設置。於缸膛2A之頂部，形成有用以安裝火花塞(未圖示)之插孔2B。

如圖4所示，掃氣口13於周向之大致中心具有分隔件13C，藉由分隔件13C而被分隔為排氣口12側之第1掃氣口13A與進氣口11側之第2掃氣口13B。掃氣口13於缸膛2A之周向上位於靠進氣口11之位置。

進氣口11、排氣口12、及掃氣口13分別隨著活塞之上下方向之移動而開閉。又，進氣口11、排氣口12、及掃氣口13分別被設置於能夠以特定之時序開閉之高度。

又，如圖4、圖5所示，於各個第2掃氣口13B，分別設置有延設部13D，該延設部13D延伸設置於進氣口11側，且於自上方向觀察時跨及長度L1而與進氣口11之端部重疊。因此，於包含中心軸線(圖5之一點鏈線)之XZ俯視時，第2掃氣口13B之進氣口11側之鉛垂之短邊13E位於較進氣口11之鉛垂之短邊11A更靠缸膛2A之中心軸線之位置。

較佳為延設部13D之周向之長度L1之合計(=L1+L1)為進氣口11之周向之長度L2之5%~26%。根據由發明者進行之實驗確認，當進氣口11與第2掃氣口13B、13B之重疊位於上述範圍內時，引擎1之輸出較高。於本實施形態之引擎1中，以滿足該條件之方式形成掃氣口 13、13。

又，於氣缸2中，設置有於前後方向上貫通且連通於進氣口11之進氣通路21(參照圖4、圖5)、於前後方向上貫通且連通於排氣口12之排氣通路22(參照圖4、圖6)、及於上下方向上延伸之一對掃氣通路23、23(參照圖4~圖6)。於氣缸2之鑄造步驟中，進氣口11與進氣通路21係利用向前側引伸之衝孔模具而成形，排氣口12與排氣通路22係利用向後側引伸之衝孔模具而成形，掃氣通路23、23係利用向下側引伸之衝孔模具而成形。進氣通路21連結於將燃料與空氣混合而產生混合氣之汽化器(未圖示)。排氣通路22連接於消除排氣音之消音器(未圖示)。

掃氣通路23於上端部經由下述掃氣窗24而連通於第1掃氣口13A及第2掃氣口13B，於下端部連通於形成於曲柄箱3內之曲柄室(未圖示)。如圖4所示，於側視時，掃氣通路23之最後側之壁23A位於第1掃氣口13A之後側之鉛垂短邊13F之延長線上。又，掃氣通路23之最前側之壁23B配置於較第2掃氣口13B之前側之鉛垂短邊13E更後側。如此，掃氣通路23周向之長度短於掃氣口13，掃氣口13相對於掃氣通路23向前側(進氣口11側)偏移而設置。

又，於氣缸2之左右兩側，於與各掃氣口13對應之位置形成有掃氣窗24。掃氣窗24形成為包圍第1掃氣口13A與第2掃氣口13B之矩形，朝向外側開口。掃氣窗24於其裏側之缸膛2A側連通於第1掃氣口13A及第2掃氣口13B。

於氣缸2之鑄造步驟中，掃氣窗24與第1掃氣口13A及第2掃氣口13B一併利用沿左右方向引伸之衝孔模具而形成。於掃氣窗24之附近形成有兩個有底之螺孔25、25，使用該螺孔25、25而利用兩根螺釘27、27固定封堵掃氣窗24之掃氣蓋26。

於掃氣蓋26之面向掃氣口13之面，突出設置有整流部26A。整流部26A將自掃氣通路23供給之混合氣之流動方向調整為適當之方向後使其朝向第1掃氣口13A與第2掃氣口13B，並且以使流入第2掃氣口13B之混合氣之量變得少於流入第1掃氣口13A之混合氣之量之方式進行限制。經整流部26A調整過之混合氣之流動方向亦被賦予至自第1掃氣口13A及第2掃氣口13B流入缸膛2A內之混合氣。

根據以上構成之引擎1，當位於下止點之活塞朝向上止點向上方向移動時，曲柄室內成為負壓，並且於活塞到達上止點附近之時點，由活塞之裙部(skirt)封堵之進氣口11打開，自進氣通路21供給之混合氣自進氣口11流入曲柄室。與此同時，於缸膛2A內，位於活塞之上側(上止點側)之混合氣隨著活塞之上升而被壓縮。當活塞通過上止點而自上升轉為下降時，藉由火花塞對壓縮之混合氣進行點火，燃燒之混合氣膨脹而將活塞向下方推壓。隨著活塞之下降，首先由活塞封堵之排氣口12開口，燃燒之混合氣成為廢氣而通過排氣通路22被排出。當活塞進一步下降時，第1掃氣口13A與第2掃氣口13B開口，大致與此同時，於活塞之下端側，進氣口11開口。於是，曲柄室內之混合氣藉由活塞向下方之移動而被擠出，通過掃氣通路23而自第1掃氣口13A與第2掃氣口13B流入缸膛2A內，隨著該流入而進行缸膛2A內之掃氣。然後，活塞自下止點朝向上止點再次向上方向移動。藉由重複該一連串循環，而持續地驅動引擎1。

[實施形態之效果]

根據以上構成之引擎1，由於在進氣口11側之第2掃氣口13B，設置有延伸設置至進氣口11側且於自上方觀察時跨及長度L1而與進氣口11之端部重疊之延設部13D，因此可使掃氣口13之面積多出相當於延設部13D所占面積。藉此，可於一循環中燃燒較多之混合氣，從而可使二衝程引擎1發揮高輸出。

又，由於氣缸2具備連通於掃氣口13且於氣缸2之外側開口之掃氣窗24，因此可於製作氣缸2時，自掃氣窗24側而非缸膛2A側引伸衝孔模具，從而可形成設置有延設部13D之第2掃氣口13B。藉此，可於製作氣缸2時預先形成延設部13D，而無需進行先前由使用者進行之追加工作即延長加工。

如上所述，根據本發明之引擎1，可發揮高輸出且應對量產化。

由於掃氣口13於缸膛2A之周向上位於靠進氣口11之位置，因此可使掃氣口13遠離排氣口12。藉此，當混合氣自掃氣口13流入缸膛2A內時，可抑制未燃燒之混合氣向排氣口12洩漏(漏氣)，從而可使更多之混合氣燃燒，因此可使引擎1更確實地發揮高輸出。

以滿足由發明者確認之使引擎1發揮高輸出之條件、即延設部13D之周向之長度L1之合計(=L1+L1)成為進氣口11之周向之長度L2之5%~26%之條件之方式，形成有掃氣口13，因此可使二衝程引擎發揮高輸出。

進而，如上所述，引擎1具備可應對量產化之構成，因此可利用自動化工具機，於滿足由發明者確認之上述條件之位置準確地形成掃氣口13。藉此，可確實地消除由使用者進行之延長加工中容易產生之引擎1之個體差異。

由於在掃氣口13中間設置有分隔件13C而將該掃氣口13於周向上分割，因此即便於掃氣口13之周向之長度較長之情形時，亦使分隔件13C成為增強件而防止因燃燒熱等導致之掃氣口13之變形。藉此，可使引擎1穩定地發揮高輸出。

又，由於掃氣口13被分隔為第1掃氣口13A與第2掃氣口13B，因此可於第1掃氣口13A與第2掃氣口13B分別設定混合氣向缸膛2A之吹出角度。

由於在掃氣蓋26之面向掃氣口13之面突出設置有整流部26A，因此可將混合氣之流動方向調整為適當之方向後使其朝向掃氣口13。

又，於引擎1之試製時或改良時，當尋找如可發揮高輸出之混合氣之流動方向時，只要變更與氣缸2為不同零件之掃氣蓋26之整流部26A即可。進而，只要拆卸掃氣蓋26，便可自圓周方向外側加工氣缸2，而可容易地變更氣缸2之進氣時序(port timing)。藉由該等，能夠以較少之成本與較短之時間實現引擎1之高輸出化。

[變化例]

本發明並不限定於上述實施形態，可達成本發明之目的之範圍內之變形、改良等包含於本發明中。

例如，於實施形態中，於掃氣口13設置有分隔件13C，但亦可省略分隔件13C。於該情形時，較佳為使掃氣蓋26之整流部26A突出至缸膛2A之內周面附近。

又，實施形態係引擎1為活塞閥式之例，但引擎1亦可為簧片閥(reed valve)式或旋轉閥(rotary valve)式。又，實施形態係引擎1為單氣缸之例，但引擎1亦可為多氣缸。