エンジン用シリンダ及びエンジン用シリンダの製造方法
【課題】掃気通路の形状の自由度を高めつつ、所望の掃気効率を得ることができるエンジン用シリンダ及びエンジン用シリンダの製造方法を提供すること。
【解決手段】エンジン用シリンダ１では、シリンダ本体６と掃気カセット１０ａ，１０ｂとを各々備え、これらの間に掃気通路２３，２４を形成させることで、シリンダ本体６と掃気カセット１０ａ，１０ｂとを個々に鋳造して掃気カセット１０ａ，１０ｂにおける掃気通路２３，２４を形成する部分の形状の制約を少なくし、掃気通路２３，２４の形状の自由度を高める。また、シリンダ本体６の開口部に嵌入される掃気カセット１０ａ，１０ｂの先端をシリンダボア３の円筒面３ａと一致させ、円筒面３ａと先端との間に段差をなくし、掃気通路２３，２４から流入するガスをスムーズにシリンダボア３内に案内し、所望の掃気効率を得る。
【解決手段】エンジン用シリンダ１では、シリンダ本体６と掃気カセット１０ａ，１０ｂとを各々備え、これらの間に掃気通路２３，２４を形成させることで、シリンダ本体６と掃気カセット１０ａ，１０ｂとを個々に鋳造して掃気カセット１０ａ，１０ｂにおける掃気通路２３，２４を形成する部分の形状の制約を少なくし、掃気通路２３，２４の形状の自由度を高める。また、シリンダ本体６の開口部に嵌入される掃気カセット１０ａ，１０ｂの先端をシリンダボア３の円筒面３ａと一致させ、円筒面３ａと先端との間に段差をなくし、掃気通路２３，２４から流入するガスをスムーズにシリンダボア３内に案内し、所望の掃気効率を得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン用シリンダ及びエンジン用シリンダの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ピストンにより開閉される吸気口及び排気口が向かい合うようにシリンダ内の燃焼室に形成され、これら吸気口及び排気口と周方向に約９０°ずれた位置に、互いに対向する掃気口が設けられた２サイクルエンジンが知られている。この掃気口は、吸気口寄りの位置と排気口寄りの位置とに一対ずつ設けられ、混合気等を燃焼室内に流入させるための掃気通路が、各掃気口につながるようにしてシリンダの側部に複数形成されている。そして、このように吸気口寄りと排気口寄りとにそれぞれ掃気口を有する構成により、排気口から直接排出されてしまう混合気を低減するための層状掃気を行うようにしている。
【０００３】
下記特許文献１に記載された２サイクルエンジンでは、内部に燃焼室を有し、この燃焼室と外部とを連通する開口部が形成されたシリンダ本体と、このシリンダ本体の開口部に嵌め込まれるシリンダカバーとを備えており、排気口寄りのメイン通路と吸気口寄りのサブ通路とから構成される掃気通路が、シリンダ本体とシリンダカバーとの間に形成されている。そして、サブ通路内の吸気口側の位置には、流入する混合気を所定の方向に案内する案内面がシリンダカバーにより形成されており、この案内面と燃焼室の内周面との間には、混合気がぶつかる段差部がシリンダ本体の開口部の内面により形成されている。そして、このような段差部に混合気がぶつかり渦流を発生させることにより、メイン通路からの混合気の流れを変化させるようにしている。
【０００４】
また、下記特許文献２に記載された２サイクルエンジンでは、燃焼室に開口して燃料を含有する作動ガスを充填する吸気口寄りの掃気通路と、この掃気通路と連通孔を介して連通され、掃気行程に先立って作動ガスよりも燃料重量濃度の小さい非作動ガスが充填される排気口寄りの掃気通路である掃気充填室とを備えている。そして、掃気行程において、掃気通路及び掃気充填室が燃焼室に開口され、掃気充填室内の非作動ガスが、連通孔を介して掃気通路内の作動ガスによって燃焼室内に押し出されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１２１４６１号公報
【特許文献２】特開２００５−２３３０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１ではシリンダ本体とは別体とされたシリンダカバーにより案内面を形成しているため複雑な形状の案内面或いは掃気通路を形成することができるものの、案内面と燃焼室の内周面との間に形成された段差部に混合気がぶつかり渦流が発生するため層状掃気が好適に行われず、所望の掃気効率が得られないという問題があった。
【０００７】
一方、上記特許文献２では燃焼室、掃気通路、及び掃気充填室等がシリンダの成型時に一体に形成されるが、金型の離型を可能とするため、アンダーカットとなるような形状の掃気通路は形成し難く、掃気通路の形状の自由度を高めることは難しかった。
【０００８】
本発明は、掃気通路の形状の自由度を高めつつ、所望の掃気効率を得ることができるエンジン用シリンダ及びエンジン用シリンダの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るエンジン用シリンダは、ピストン（２）が挿入される円筒形状のボア部（３）と、ボア部（３）内に連通しピストン（２）の往復動により開閉される掃気口（１７，１８）と、掃気口（１７，１８）につながる掃気通路（２３，２４）とを有するエンジン用シリンダ（１）であって、ボア部（３）が内部に形成されると共に、ボア部（３）内と外部とを連通する開口部（１１，１１）を有するシリンダ本体部（６）と、シリンダ本体部（６）の開口部（１１，１１）に嵌入されてシリンダ本体部（６）との間に掃気通路（２３，２４）を形成する掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）と、を備え、開口部（１１，１１）に嵌入される掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）の嵌入部（１３ａ，１３ｂ）の先端（３１）は、ボア部（３）の円筒面（３ａ）と一致していることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係るエンジン用シリンダによれば、シリンダ本体部（６）と掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）とを各々備え、これらの間に掃気通路（２３，２４）が形成される。よって、シリンダ本体部（６）と掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）とを個々に鋳造することができ、従って、掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）において、シリンダ本体部（６）との間で掃気通路（２３，２４）を形成する部分の形状の制約を少なくすることができ、掃気通路（２３，２４）の形状の自由度を高めることができる。また、シリンダ本体部（６）の開口部（１１，１１）に嵌入される掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）の先端（３１）がボア部（３）の円筒面（３ａ）と一致しているため、円筒面（３ａ）と先端（３１）との間に段差は形成されず、掃気通路（２３，２４）から流入するガスをスムーズにボア部（３）内に案内でき、所望の掃気効率を得ることができる。
【００１１】
ここで、先端（３１）を有する嵌入部（１３ａ，１３ｂ）の端部（３０）には、先端（３１）の上端縁（３１ａ）に連設されると共に、円錐を逆さにした形状の一部をなす第１円錐面（３２）が形成され、開口部（１１，１１）のボア部（３）側の端部には、第１円錐面（３２）に合わさる第２円錐面（２６）が形成されていると、開口部（１１，１１）に嵌入部（１３ａ，１３ｂ）を嵌入させて掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）をシリンダ本体部（６）に組み付ける際、円錐面同士を合わせることにより掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）の位置決めができるため、掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）の位置合わせを容易に行うことができる。
【００１２】
また、第１円錐面（３２）と第２円錐面（２６）との合わせ面が円筒面（３ａ）に現れるライン（４０）は、掃気口（１７，１８）の上端縁（１７ａ，１８ａ）を形成していると、ピストン（２）の下降に伴い掃気口（１７，１８）がボア部（３）に向けて開口されるまでの間に掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）の先端（３１）とシリンダ本体部（６）との境目がボア部（３）に露出するようなことがなく、掃気口（１７，１８）が開口され始めるのと略同時に、その境目のうち上端に位置する合わせ面のライン（４０）がボア部（３）に露出する。よって、先端（３１）とシリンダ本体部（６）との境目が掃気口（１７，１８）が開口する前の高い圧力の燃焼ガスに晒されることを防止でき、燃焼ガスが境目から掃気通路（２３，２４）へと進入して掃気前の掃気通路（２３，２４）内のガスの状態を乱すことが防止される。
【００１３】
また、第１円錐面（３２）と第２円錐面（２６）とは、各々円筒面（３ａ）と同軸に形成されていると、シリンダ本体部（６）に対して掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）を組み付ける際、ボア部（３）の円筒面（３ａ）に対する嵌入部（１３ａ，１３ｂ）の端部（３０）の位置合わせを容易且つ確実に行うことができ、その結果、端部（３０）の先端（３１）とボア部（３）の円筒面（３ａ）とを確実に一致させることができる。
【００１４】
また、掃気通路（２３，２４）は断面四角形状を成しており、掃気通路（２３，２４）の上面壁（４３）及び側面壁（４５）は、掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）のみにより形成されていると、掃気通路（２３，２４）の形状は掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）の形状によって概ね決まるため、掃気通路（２３，２４）の形状の自由度を一層高めることができる。
【００１５】
また、本発明に係るエンジン用シリンダの製造方法は、ピストン（２）が挿入される円筒形状のボア部（３）と、ボア部（３）内に連通しピストン（２）の往復動により開閉される掃気口（１７，１８）と、掃気口（１７，１８）につながる掃気通路（２３，２４）と、ボア部（３）が内部に形成されると共にボア部（３）内と外部とを連通する開口部（１１，１１）を有するシリンダ本体部（６）と、シリンダ本体部（６）の開口部（１１，１１）に嵌入されてシリンダ本体部（６）との間に掃気通路（２３，２４）を形成する掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）と、を備えるエンジン用シリンダ（１）の製造方法であって、シリンダ本体部（６）と掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）とを各々成型する成型ステップと、成型ステップでの成型後、シリンダ本体部（６）に掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）を組み付ける組み付けステップと、組み付けステップによりシリンダ本体部（６）に掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）が嵌入された状態で、ボア部（３）の円筒面（３ａ）の機械加工を行う機械加工ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明に係るエンジン用シリンダの製造方法によれば、シリンダ本体部（６）に掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）が組み付けられた状態で、機械加工ステップにおいてボア部（３）の円筒面（３ａ）が機械加工されるため、掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）の端部（３０）の先端（３１）とボア部（３）の円筒面（３ａ）とが一致する上記のエンジン用シリンダ（１）を容易且つ確実に製造することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、掃気通路の形状の自由度を高めつつ、所望の掃気効率を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係るエンジン用シリンダを示す斜視図である。
【図２】図１のエンジン用シリンダを吸気口側から見た分解斜視図である。
【図３】図１のエンジン用シリンダを排気口側から見た分解斜視図である。
【図４】図１のエンジン用シリンダの吸気口及び排気口を含む位置の縦断面図である。
【図５】図４のV−V線に沿った断面図である。
【図６】図４のVI−VI線に沿った断面図である。
【図７】図１中のシリンダ本体部を示す斜視図である。
【図８】図１中のシリンダ本体部を示す正面図である。
【図９】図８のIX-IX線に沿った断面図である。
【図１０】掃気カセットを示す斜視図である。
【図１１】掃気カセットを示す六面図である。
【図１２】図１のエンジン用シリンダの製造方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。図１は、本発明の実施形態に係るエンジン用シリンダを示す斜視図、図２は、エンジン用シリンダを吸気口側から見た分解斜視図、図３は、エンジン用シリンダを排気口側から見た分解斜視図である。
【００２０】
図１〜図３に示すように、エンジン用シリンダ１は、例えば排ガスエミッション低減型の空冷２サイクルエンジンに適用されるシリンダであって、図１に仮想線で示す円柱形状のピストン２が摺動可能に挿入される円筒形状のシリンダボア（ボア部）３が内部に形成されると共に、シリンダボア３内と外部とをシリンダボア３の両側の側部において連通する略直方体形状の開口部１１，１１を有するシリンダ本体（シリンダ本体部）６を備えている。更に、このシリンダ本体６は、シリンダボア３を形成する略円筒形状の胴部の外側面からシリンダボア３の半径方向外方に向けて延出し上下方向に互いに離間して並設される複数の冷却フィン４を有している。なお、エンジン用シリンダ１についての「上下」は、ピストン２が挿入される開口部を下側にしてシリンダボア３が鉛直方向に延びるようにシリンダ本体６を立てた場合を基準とする。
【００２１】
ピストン２は、シリンダ本体６の下部に設けられるクランクケース内のクランクシャフト（いずれも図示せず）に連結されて、シリンダボア３内で上死点（図４に示す位置Ｐ１）と下死点（図５に示す位置Ｐ２）との間を往復動可能に配置されている。また、シリンダ本体６には、ピストン２の上昇に伴い外部から混合気を導入し、シリンダボア３内を通してクランクケース内へ流れ方向Ａに沿って流入させるための吸気口７と、シリンダボア３の上方に形成された燃焼室１６で燃焼した排気ガスを、ピストン２の下降に伴い流れ方向Ｃに沿って排出するための排気口８とが、シリンダボア３を挟んで１８０°ずれた位置に形成されている。排気口８は、吸気口７よりも高い位置（図４の上死点の位置Ｐ１寄り）に形成されている。
【００２２】
更に、エンジン用シリンダ１は、シリンダ本体６とは別体に成形されシリンダ本体６の吸気口７及び排気口８とは約９０°ずれた位置に対向するように連結された掃気カセット１０ａ，１０ｂを備えている。掃気カセット１０ａ，１０ｂは、シリンダボア３の開口部１１，１１の内周面に対応した形状の外周面を成すように裏面側（内側）に突出した嵌入部１３ａ，１３ｂが、当該開口部１１，１１に各々嵌入され、締結によりシリンダ本体６に取り付けられている。
【００２３】
図２及び図３に示すように、シリンダ本体６における掃気カセット１０ａ，１０ｂの取り付け位置には、掃気カセット１０ａ，１０ｂの裏面側で嵌入部１３ａ，１３ｂの周囲に形成された接合面１５ａ，１５ｂに対するシール面となる長方形環状の接合面１２ａ，１２ｂが各々形成されており、掃気カセット１０ａ，１０ｂの接合面１５ａ，１５ｂとシリンダ本体６の接合面１２ａ，１２ｂとの間には、長方形環状で所定の厚みを有するガスケットＧが挟まれている。
【００２４】
図４は、エンジン用シリンダ１の吸気口７及び排気口８を含む位置の縦断面図、図５は、図４のV−V線に沿った断面図、図６は、図４のVI−VI線に沿った断面図である。
【００２５】
図４〜図６に示すように、掃気カセット１０ａ，１０ｂの各々は、シリンダ本体６との間において、吸気口７及び排気口８とはシリンダボア３の周方向に約９０°ずれた位置であってシリンダボア３の上下方向略中央の位置でシリンダボア３内に連通する四角形状の第１掃気口１７と、この第１掃気口１７と略等しい高さであって第１掃気口１７よりも吸気口７側に所定長ずれた位置でシリンダボア３内に連通する四角形状の第２掃気口１８とを形成している。第１掃気口１７と第２掃気口１８とは、吸気口７及び排気口８の軸線を含む平面に対して対称となるようにして一対ずつ形成されている。以下、これらの第１掃気口１７及び第２掃気口１８を、単に「掃気口１７，１８」ともいう。
【００２６】
掃気口１７，１８は、排気口８よりも若干低い位置に形成されている（図４、図５参照）。すなわち、掃気口１７，１８は、ピストン２の下降に伴って排気口８がシリンダボア３内に開口すると、その直後にシリンダボア３内に開口する位置に形成されている。より詳しくは、掃気口１７，１８は、排気口８の開口後、クランク角にして１３〜２０ｄｅｇで開口する位置に形成されている。ここで、クランク角とは、ピストン２が上死点から下死点を過ぎ再び上死点に戻るまでのクランクシャフトの角度を３６０分割した角度である。
【００２７】
更に、掃気カセット１０ａ，１０ｂの各々は、シリンダ本体６との間において、第１掃気口１７及び第２掃気口１８の各々につながる第１掃気通路２３及び第２掃気通路２４（以下、単に「掃気通路２３，２４」ともいう）を形成している。これらの掃気通路２３，２４は、流れ方向Ａに沿ってクランクケース内へ流入した混合気を、ピストン２の下降に伴い掃気口１７，１８からシリンダボア３内に流入させ、流れ方向Ｂ（Ｂ１，Ｂ２）に沿って燃焼室１６へ導入するための流路である。各掃気通路２３，２４は、シリンダボア３内の空間と、シリンダ本体６の下面でピストン２の半径方向外方に設けられた開口９０（図３参照）とを連通するようにして、吸気口７及び排気口８の軸線を含む平面に対して対称に形成されている。
【００２８】
より詳しくは、掃気通路２３，２４は、各々断面四角形状を成し、下方から上方に向けていずれも吸気口７側に傾斜するように湾曲しながら延びている。よって、シリンダボア３内に流入する混合気は、排気口８から遠ざかる方向に向けてシリンダボア３内に流入する構成とされている（流れ方向Ｂ１，Ｂ２参照）。
【００２９】
ここで、ピストン２の周辺の下端部には、ピストン２の外周上において排気口８から第１掃気口１７の範囲にまで延びている溝状の凹部２１が形成されている（図４参照）。この凹部２１は、シリンダボア３との間において、ピストン２が上死点近傍の位置Ｐ１にあるときに排気口８と第１掃気口１７につながる第１掃気通路２３とを連通させるための連通路２０を形成する。そして、この連通路２０により、ピストン２が上死点近傍となったときには排気口８と第１掃気通路２３とが連通され、燃焼後の排気ガスがＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）ガスとして排気口８から第１掃気通路２３に取り入れられる構成となっている。すなわち、第１掃気通路２３は、その上部にＥＧＲガスが充填可能とされると共にＥＧＲガスの下側には混合気が充填可能とされ、ピストン２の下降に伴う掃気の際にはまず、ＥＧＲガスがシリンダボア３内に流入し、その後混合気がシリンダボア３内に流入する。このような構成により、エンジン用シリンダ１におけるいわゆる層状掃気が可能とされている。
【００３０】
以下、シリンダ本体６及び掃気カセット１０ａ，１０ｂの形状について、図７〜図１１も参照しながらより詳しく説明する。まずシリンダ本体６について説明すると、図２〜図４及び図７〜図９に示すように、開口部１１のシリンダボア３内に連通する内端面は、掃気口１７，１８と等しい高さで掃気口１７の排気口８側から掃気口１８の吸気口７側まで周方向に延びる孔部２２とされている。そして、開口部１１のシリンダボア３側の端部で孔部２２の上側には、シリンダボア３の中心軸Ｘ（図９参照）と同軸の円錐を逆さにした形状の一部をなし、シリンダボア３の周方向に延びる本体側円錐面（第２円錐面）２６が形成されている。
【００３１】
また、孔部２２の下側には、シリンダ本体６の下面に形成された開口９０の内端縁から孔部２２の下端縁にかけて、シリンダボア３の半径方向外方に膨らむ形状とされた膨出面２７が形成されている。
【００３２】
次に掃気カセット１０ａ，１０ｂについて掃気カセット１０ａを例として説明する。なお、図１１（ａ）は掃気カセット１０ａの裏面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）の右側面図、図１１（ｃ）は図１１（ａ）の左側面図、図１１（ｄ）は図１１（ａ）の上面図、図１１（ｅ）は図１１（ａ）の下面図、図１１（ｆ）は掃気カセット１０ａの正面図である。
【００３３】
図１０及び図１１に示すように、掃気カセット１０ａの嵌入部１３ａの端部３０には、高さがシリンダ本体６の孔部２２と等しくされ（すなわち掃気口１７，１８と等しくされ）、シリンダボア３の円筒面３ａと等しい曲率をもって湾曲しシリンダボア３の周方向に互いに離間する２面の先端３１，３１と、先端３１，３１の上端縁３１ａに連設されると共に、円錐を逆さにした形状の一部をなし、本体側円錐面２６に対面し合致する形状とされたカセット側円錐面（第１円錐面）３２とが形成されている。このカセット側円錐面３２は、本体側円錐面２６に合わさることで、シリンダボア３の中心軸Ｘと同軸となる。カセット側円錐面３２の上記先端３１の上端縁３１ａを除く下端縁３２ａは、シリンダ本体６に形成された孔部２２の上端縁と等しい円弧状の形状となっている。
【００３４】
また、掃気カセット１０ａの嵌入部１３ａの内面側には、いずれも略コ字状の断面をなす排気口８寄りの掃気通路形成溝３３と吸気口７寄りの掃気通路形成溝３４とが一本ずつ形成されている。掃気通路形成溝３３，３４は、下方から上方に向けていずれも吸気口７側且つ内方に傾斜するように湾曲しながら延びている。掃気通路形成溝３３，３４は、その上端においてカセット側円錐面３２の下端縁３２ａと円弧状につながっている。そして、掃気通路形成溝３３，３４のうちの掃気口形成縁３３ａ，３４ａは、円筒面３ａに沿う形状に形成されている。また、掃気通路形成溝３３と掃気通路形成溝３４との間には隔壁３６が配置されており、隔壁３６の終端面は、上記先端３１を形成している。掃気通路形成溝３３，３４を左右から囲むように配置される排気口８側の外壁３７及び吸気口７側の外壁３８は、隔壁３６と共にシリンダ本体６に形成された膨出面２７と合わさる形状となっている。
【００３５】
なお、掃気カセット１０ｂの嵌入部１３ｂは、掃気カセット１０ａの嵌入部１３ａとは外形形状が面対称となるように成形されている。
【００３６】
ここで、本実施形態のエンジン用シリンダ１にあっては、シリンダ本体６の開口部１１，１１に形成された本体側円錐面２６と、掃気カセット１０ａ，１０ｂの嵌入部１３ａ，１３ｂの端部３０に形成されたカセット側円錐面３２とは各々合わせ面となって互いに合わさっている（図５参照）。すなわち、本体側円錐面２６とカセット側円錐面３２とは、円筒面３ａと同軸に形成されている。そして、本体側円錐面２６とカセット側円錐面３２との合わせ面がシリンダボア３の円筒面３ａに現れるライン４０は、掃気口１７，１８の上端縁１７ａ，１８ａを形成している（図４参照）。このようにして、嵌入部１３ａ，１３ｂの先端３１は、円筒面３ａと一致している。言い換えれば、嵌入部１３ａ，１３ｂの先端３１は、円筒面３ａに到達している。
【００３７】
更には、シリンダ本体６と掃気カセット１０ａ，１０ｂとの間で形成される掃気通路２３，２４の上面壁４３（図５参照）及び側面壁４５（図６参照）は、掃気カセット１０ａ，１０ｂの掃気通路形成溝３３，３４のみにより形成されている。
【００３８】
上記の構成を有するエンジン用シリンダ１は、以下に説明する方法によって製造される。図１２は、エンジン用シリンダ１の製造方法を示すフローチャートである。エンジン用シリンダ１のシリンダ本体６及び掃気カセット１０ａ，１０ｂは、各々別の金型により成型される。まず、シリンダ本体６がシリンダ本体成型用の金型により成型される（Ｓ１）。ここでは、複数の冷却フィン４を成型するための多層金型、シリンダボア３を成型するための金型、接合面１２ａ，１２ｂを成型するための金型、及び吸気口７及び排気口８のそれぞれを成型するための金型等が組み合わされて用いられることにより、シリンダ本体６が成型される。
【００３９】
次に、掃気カセット１０ａ，１０ｂの各々が成型される（Ｓ２）。ここでは、掃気カセット１０ａ，１０ｂの嵌入部１３ａ，１３ｂを成型するための金型及び表面側を成型するための金型を用いて掃気カセット１０ａ，１０ｂの各々が成型される。これらのステップ１及びステップ２は、成型ステップに相当する。
【００４０】
次に、掃気カセット１０ａ，１０ｂの各々がシリンダ本体６へ組み付けられる（Ｓ３；組み付けステップ）。ここでは、掃気カセット１０ａ，１０ｂの嵌入部１３ａ，１３ｂが、ガスケットＧを挟んだ状態でシリンダ本体６の開口部１１，１１に各々嵌入され、本体側円錐面２６にカセット側円錐面３２が突き当てられた状態でボルト等により固定される。
【００４１】
そして、シリンダ本体６に掃気カセット１０ａ，１０ｂが組み付けられた状態で、シリンダボア３の円筒面３ａが機械加工される（Ｓ４；機械加工ステップ）。ここでは、機械加工により、掃気カセット１０ａ，１０ｂの嵌入部１３ａ，１３ｂの先端３１が、円筒面３ａと一致するように加工される。以上の工程を経て、上述したエンジン用シリンダ１が製造される。
【００４２】
続いて、本実施形態のエンジン用シリンダ１における動作について説明する。まず、ピストン２の下死点から上死点へ向けての上昇に伴い、吸気口７及び排気口８はピストン２により閉じられ、燃焼室１６内の混合気は圧縮される。ピストン２の更なる上昇によって、吸気口７がクランクケースと連通して混合気がクランクケース内に導入される（図４の流れＡ参照）。
【００４３】
ピストン２が上死点近傍に達すると燃焼室１６において混合気が爆発し、ピストン２は下死点側に下降する。ここで、ピストン２が上死点近傍となったときには、連通路２０によって排気口８と第１掃気口１７とが連通され（図４参照）、１サイクル前の燃焼後の排ガスがＥＧＲガスとして第１掃気口１７内に充填される。
【００４４】
ピストン２の下降が更に進むと、排気口８が開口され、燃焼ガスが排気される。そして、排気口８の開口からやや遅れて、掃気口１７，１８の上端縁１７ａ，１８ａ（すなわち合わせ面のライン４０）が円筒面３ａ内に露出し、次いで掃気口１７，１８が開口される（図５参照）。掃気口１７，１８が開口されると、ピストン２の下降に伴って、混合気が第２掃気通路２４を通って第２掃気口１８からシリンダボア３内に流入する。また、これと同時に、第１掃気口１７が開口されることで、ＥＧＲガスと混合気とがこの順番で第１掃気口１７から流入する。これにより、いわゆる層状掃気が行われる。
【００４５】
このような本実施形態のエンジン用シリンダ１によれば、シリンダ本体６と掃気カセット１０ａ，１０ｂとを各々備え、これらの間に掃気通路２３，２４が形成されるため、シリンダ本体６と掃気カセット１０ａ，１０ｂとを個々に鋳造することができ、従って、掃気カセット１０ａ，１０ｂにおいて、シリンダ本体６との間で掃気通路２３，２４を形成する部分の形状の制約を少なくすることができ、掃気通路２３，２４の形状の自由度を高めることができる。また、シリンダ本体６の開口部１１，１１に嵌入される掃気カセット１０ａ，１０ｂの先端３１がシリンダボア３の円筒面３ａと一致しているため、円筒面３ａと先端３１との間に段差は形成されず、掃気通路２３，２４から流入するガスをスムーズにシリンダボア３内に案内でき、所望の掃気効率を得ることができる。
【００４６】
また、開口部１１，１１に嵌入部１３ａ，１３ｂを嵌入させて掃気カセット１０ａ，１０ｂをシリンダ本体６に組み付ける際、本体側円錐面２６とカセット側円錐面３２との円錐面同士を合わせることにより掃気カセット１０ａ，１０ｂの位置決めができるため、掃気カセット１０ａ，１０ｂの位置合わせを容易に行うことができる。
【００４７】
また、カセット側円錐面３２と本体側円錐面２６との合わせ面が円筒面３ａに現れるライン４０は、掃気口１７，１８の上端縁１７ａ，１８ａを形成しているため、ピストン２の下降に伴い掃気口１７，１８がシリンダボア３に向けて開口されるまでの間に掃気カセット１０ａ，１０ｂの先端３１とシリンダ本体６との境目がシリンダボア３に露出するようなことがなく、掃気口１７，１８が開口され始めるのと略同時に、その境目のうち上端に位置する合わせ面のライン４０がシリンダボア３に露出する。よって、先端３１とシリンダ本体６との境目が掃気口１７，１８が開口する前の高い圧力の燃焼ガスに晒されることを防止でき、燃焼ガスが境目から掃気通路２３，２４へと進入して掃気前の掃気通路２３，２４内のガスの状態を乱すことが防止される。これにより、層状掃気が支障なく行われ、エンジンの性能が保たれる。
【００４８】
また、カセット側円錐面３２と本体側円錐面２６とは、各々円筒面３ａと同軸に形成されているため、シリンダ本体６に対して掃気カセット１０ａ，１０ｂを組み付ける際、シリンダボア３の円筒面３ａに対する嵌入部１３ａ，１３ｂの端部３０の位置合わせを容易且つ確実に行うことができ、その結果、端部３０の先端３１とシリンダボア３の円筒面３ａとを確実に一致させることができる。
【００４９】
また、掃気通路２３，２４は断面四角形状を成しており、掃気通路２３，２４の上面壁４３及び側面壁４５は、掃気カセット１０ａ，１０ｂのみにより形成されているため、掃気通路２３，２４の形状を掃気カセット１０ａ，１０ｂの形状によって概ね決めることができ、掃気通路２３，２４の形状の自由度を一層高めることができる。
【００５０】
また、本実施形態のエンジン用シリンダ１の製造方法によれば、シリンダ本体６に掃気カセット１０ａ，１０ｂが組み付けられた状態で、機械加工ステップにおいてシリンダボア３の円筒面３ａが機械加工（追加工）されるため、掃気カセット１０ａ，１０ｂの端部３０の先端３１とシリンダボア３の円筒面３ａとが一致するエンジン用シリンダ１を容易且つ確実に製造することができる。
【００５１】
また、前述したように、燃焼ガスの排気口８からの排気が開始された後の十分に低下した圧力下において合わせ面がシリンダボア３に露出するので、シリンダ本体と掃気カセットとの合わせ面が高圧の燃焼ガスに晒されて掃気効率に影響を及ぼすようなことを防止できる。
【００５２】
なお、シリンダ本体６と掃気カセット１０ａ，１０ｂとの間に配置されるガスケットＧは、掃気カセット１０ａ，１０ｂの締結強さが四箇所の各締結点で変化して面圧が変化することにより、厚みが変化することがある。このような場合であっても、シリンダ本体６と掃気カセット１０ａ，１０ｂとは、本体側円錐面２６とカセット側円錐面３２との円錐面同士で合わさっているので、掃気カセット１０ａ，１０ｂの出入り方向の位置が変化しても、掃気カセット１０ａ，１０ｂは本体側円錐面２６に対して斜めに移動するのみで合わせ面の隙間の拡大を抑えることができる。よって、合わせ面の隙間を最小限に保つことができる。
【００５３】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では、層状掃気を行うエンジン用シリンダについて説明したが、本発明は、層状掃気を行わずに通常の掃気を行うエンジン用シリンダにも適用可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１…エンジン用シリンダ、２…ピストン、３…シリンダボア（ボア部）、３ａ…円筒面、６…シリンダ本体（シリンダ本体部）、１０ａ，１０ｂ…掃気カセット、１１…開口部、１３ａ，１３ｂ…嵌入部、１７…第１掃気口（掃気口）、１８…第２掃気口（掃気口）、２３…第１掃気通路（掃気通路）、２４…第２掃気通路（掃気通路）、２６…本体側円錐面（第２円錐面）、３０…端部、３１…先端、３１ａ…上端縁、３２…カセット側円錐面（第１円錐面）、４０…ライン、４３…上面壁、４５…側面壁。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン用シリンダ及びエンジン用シリンダの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ピストンにより開閉される吸気口及び排気口が向かい合うようにシリンダ内の燃焼室に形成され、これら吸気口及び排気口と周方向に約９０°ずれた位置に、互いに対向する掃気口が設けられた２サイクルエンジンが知られている。この掃気口は、吸気口寄りの位置と排気口寄りの位置とに一対ずつ設けられ、混合気等を燃焼室内に流入させるための掃気通路が、各掃気口につながるようにしてシリンダの側部に複数形成されている。そして、このように吸気口寄りと排気口寄りとにそれぞれ掃気口を有する構成により、排気口から直接排出されてしまう混合気を低減するための層状掃気を行うようにしている。
【０００３】
下記特許文献１に記載された２サイクルエンジンでは、内部に燃焼室を有し、この燃焼室と外部とを連通する開口部が形成されたシリンダ本体と、このシリンダ本体の開口部に嵌め込まれるシリンダカバーとを備えており、排気口寄りのメイン通路と吸気口寄りのサブ通路とから構成される掃気通路が、シリンダ本体とシリンダカバーとの間に形成されている。そして、サブ通路内の吸気口側の位置には、流入する混合気を所定の方向に案内する案内面がシリンダカバーにより形成されており、この案内面と燃焼室の内周面との間には、混合気がぶつかる段差部がシリンダ本体の開口部の内面により形成されている。そして、このような段差部に混合気がぶつかり渦流を発生させることにより、メイン通路からの混合気の流れを変化させるようにしている。
【０００４】
また、下記特許文献２に記載された２サイクルエンジンでは、燃焼室に開口して燃料を含有する作動ガスを充填する吸気口寄りの掃気通路と、この掃気通路と連通孔を介して連通され、掃気行程に先立って作動ガスよりも燃料重量濃度の小さい非作動ガスが充填される排気口寄りの掃気通路である掃気充填室とを備えている。そして、掃気行程において、掃気通路及び掃気充填室が燃焼室に開口され、掃気充填室内の非作動ガスが、連通孔を介して掃気通路内の作動ガスによって燃焼室内に押し出されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１２１４６１号公報
【特許文献２】特開２００５−２３３０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１ではシリンダ本体とは別体とされたシリンダカバーにより案内面を形成しているため複雑な形状の案内面或いは掃気通路を形成することができるものの、案内面と燃焼室の内周面との間に形成された段差部に混合気がぶつかり渦流が発生するため層状掃気が好適に行われず、所望の掃気効率が得られないという問題があった。
【０００７】
一方、上記特許文献２では燃焼室、掃気通路、及び掃気充填室等がシリンダの成型時に一体に形成されるが、金型の離型を可能とするため、アンダーカットとなるような形状の掃気通路は形成し難く、掃気通路の形状の自由度を高めることは難しかった。
【０００８】
本発明は、掃気通路の形状の自由度を高めつつ、所望の掃気効率を得ることができるエンジン用シリンダ及びエンジン用シリンダの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るエンジン用シリンダは、ピストン（２）が挿入される円筒形状のボア部（３）と、ボア部（３）内に連通しピストン（２）の往復動により開閉される掃気口（１７，１８）と、掃気口（１７，１８）につながる掃気通路（２３，２４）とを有するエンジン用シリンダ（１）であって、ボア部（３）が内部に形成されると共に、ボア部（３）内と外部とを連通する開口部（１１，１１）を有するシリンダ本体部（６）と、シリンダ本体部（６）の開口部（１１，１１）に嵌入されてシリンダ本体部（６）との間に掃気通路（２３，２４）を形成する掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）と、を備え、開口部（１１，１１）に嵌入される掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）の嵌入部（１３ａ，１３ｂ）の先端（３１）は、ボア部（３）の円筒面（３ａ）と一致していることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係るエンジン用シリンダによれば、シリンダ本体部（６）と掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）とを各々備え、これらの間に掃気通路（２３，２４）が形成される。よって、シリンダ本体部（６）と掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）とを個々に鋳造することができ、従って、掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）において、シリンダ本体部（６）との間で掃気通路（２３，２４）を形成する部分の形状の制約を少なくすることができ、掃気通路（２３，２４）の形状の自由度を高めることができる。また、シリンダ本体部（６）の開口部（１１，１１）に嵌入される掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）の先端（３１）がボア部（３）の円筒面（３ａ）と一致しているため、円筒面（３ａ）と先端（３１）との間に段差は形成されず、掃気通路（２３，２４）から流入するガスをスムーズにボア部（３）内に案内でき、所望の掃気効率を得ることができる。
【００１１】
ここで、先端（３１）を有する嵌入部（１３ａ，１３ｂ）の端部（３０）には、先端（３１）の上端縁（３１ａ）に連設されると共に、円錐を逆さにした形状の一部をなす第１円錐面（３２）が形成され、開口部（１１，１１）のボア部（３）側の端部には、第１円錐面（３２）に合わさる第２円錐面（２６）が形成されていると、開口部（１１，１１）に嵌入部（１３ａ，１３ｂ）を嵌入させて掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）をシリンダ本体部（６）に組み付ける際、円錐面同士を合わせることにより掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）の位置決めができるため、掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）の位置合わせを容易に行うことができる。
【００１２】
また、第１円錐面（３２）と第２円錐面（２６）との合わせ面が円筒面（３ａ）に現れるライン（４０）は、掃気口（１７，１８）の上端縁（１７ａ，１８ａ）を形成していると、ピストン（２）の下降に伴い掃気口（１７，１８）がボア部（３）に向けて開口されるまでの間に掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）の先端（３１）とシリンダ本体部（６）との境目がボア部（３）に露出するようなことがなく、掃気口（１７，１８）が開口され始めるのと略同時に、その境目のうち上端に位置する合わせ面のライン（４０）がボア部（３）に露出する。よって、先端（３１）とシリンダ本体部（６）との境目が掃気口（１７，１８）が開口する前の高い圧力の燃焼ガスに晒されることを防止でき、燃焼ガスが境目から掃気通路（２３，２４）へと進入して掃気前の掃気通路（２３，２４）内のガスの状態を乱すことが防止される。
【００１３】
また、第１円錐面（３２）と第２円錐面（２６）とは、各々円筒面（３ａ）と同軸に形成されていると、シリンダ本体部（６）に対して掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）を組み付ける際、ボア部（３）の円筒面（３ａ）に対する嵌入部（１３ａ，１３ｂ）の端部（３０）の位置合わせを容易且つ確実に行うことができ、その結果、端部（３０）の先端（３１）とボア部（３）の円筒面（３ａ）とを確実に一致させることができる。
【００１４】
また、掃気通路（２３，２４）は断面四角形状を成しており、掃気通路（２３，２４）の上面壁（４３）及び側面壁（４５）は、掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）のみにより形成されていると、掃気通路（２３，２４）の形状は掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）の形状によって概ね決まるため、掃気通路（２３，２４）の形状の自由度を一層高めることができる。
【００１５】
また、本発明に係るエンジン用シリンダの製造方法は、ピストン（２）が挿入される円筒形状のボア部（３）と、ボア部（３）内に連通しピストン（２）の往復動により開閉される掃気口（１７，１８）と、掃気口（１７，１８）につながる掃気通路（２３，２４）と、ボア部（３）が内部に形成されると共にボア部（３）内と外部とを連通する開口部（１１，１１）を有するシリンダ本体部（６）と、シリンダ本体部（６）の開口部（１１，１１）に嵌入されてシリンダ本体部（６）との間に掃気通路（２３，２４）を形成する掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）と、を備えるエンジン用シリンダ（１）の製造方法であって、シリンダ本体部（６）と掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）とを各々成型する成型ステップと、成型ステップでの成型後、シリンダ本体部（６）に掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）を組み付ける組み付けステップと、組み付けステップによりシリンダ本体部（６）に掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）が嵌入された状態で、ボア部（３）の円筒面（３ａ）の機械加工を行う機械加工ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明に係るエンジン用シリンダの製造方法によれば、シリンダ本体部（６）に掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）が組み付けられた状態で、機械加工ステップにおいてボア部（３）の円筒面（３ａ）が機械加工されるため、掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）の端部（３０）の先端（３１）とボア部（３）の円筒面（３ａ）とが一致する上記のエンジン用シリンダ（１）を容易且つ確実に製造することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、掃気通路の形状の自由度を高めつつ、所望の掃気効率を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係るエンジン用シリンダを示す斜視図である。
【図２】図１のエンジン用シリンダを吸気口側から見た分解斜視図である。
【図３】図１のエンジン用シリンダを排気口側から見た分解斜視図である。
【図４】図１のエンジン用シリンダの吸気口及び排気口を含む位置の縦断面図である。
【図５】図４のV−V線に沿った断面図である。
【図６】図４のVI−VI線に沿った断面図である。
【図７】図１中のシリンダ本体部を示す斜視図である。
【図８】図１中のシリンダ本体部を示す正面図である。
【図９】図８のIX-IX線に沿った断面図である。
【図１０】掃気カセットを示す斜視図である。
【図１１】掃気カセットを示す六面図である。
【図１２】図１のエンジン用シリンダの製造方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。図１は、本発明の実施形態に係るエンジン用シリンダを示す斜視図、図２は、エンジン用シリンダを吸気口側から見た分解斜視図、図３は、エンジン用シリンダを排気口側から見た分解斜視図である。
【００２０】
図１〜図３に示すように、エンジン用シリンダ１は、例えば排ガスエミッション低減型の空冷２サイクルエンジンに適用されるシリンダであって、図１に仮想線で示す円柱形状のピストン２が摺動可能に挿入される円筒形状のシリンダボア（ボア部）３が内部に形成されると共に、シリンダボア３内と外部とをシリンダボア３の両側の側部において連通する略直方体形状の開口部１１，１１を有するシリンダ本体（シリンダ本体部）６を備えている。更に、このシリンダ本体６は、シリンダボア３を形成する略円筒形状の胴部の外側面からシリンダボア３の半径方向外方に向けて延出し上下方向に互いに離間して並設される複数の冷却フィン４を有している。なお、エンジン用シリンダ１についての「上下」は、ピストン２が挿入される開口部を下側にしてシリンダボア３が鉛直方向に延びるようにシリンダ本体６を立てた場合を基準とする。
【００２１】
ピストン２は、シリンダ本体６の下部に設けられるクランクケース内のクランクシャフト（いずれも図示せず）に連結されて、シリンダボア３内で上死点（図４に示す位置Ｐ１）と下死点（図５に示す位置Ｐ２）との間を往復動可能に配置されている。また、シリンダ本体６には、ピストン２の上昇に伴い外部から混合気を導入し、シリンダボア３内を通してクランクケース内へ流れ方向Ａに沿って流入させるための吸気口７と、シリンダボア３の上方に形成された燃焼室１６で燃焼した排気ガスを、ピストン２の下降に伴い流れ方向Ｃに沿って排出するための排気口８とが、シリンダボア３を挟んで１８０°ずれた位置に形成されている。排気口８は、吸気口７よりも高い位置（図４の上死点の位置Ｐ１寄り）に形成されている。
【００２２】
更に、エンジン用シリンダ１は、シリンダ本体６とは別体に成形されシリンダ本体６の吸気口７及び排気口８とは約９０°ずれた位置に対向するように連結された掃気カセット１０ａ，１０ｂを備えている。掃気カセット１０ａ，１０ｂは、シリンダボア３の開口部１１，１１の内周面に対応した形状の外周面を成すように裏面側（内側）に突出した嵌入部１３ａ，１３ｂが、当該開口部１１，１１に各々嵌入され、締結によりシリンダ本体６に取り付けられている。
【００２３】
図２及び図３に示すように、シリンダ本体６における掃気カセット１０ａ，１０ｂの取り付け位置には、掃気カセット１０ａ，１０ｂの裏面側で嵌入部１３ａ，１３ｂの周囲に形成された接合面１５ａ，１５ｂに対するシール面となる長方形環状の接合面１２ａ，１２ｂが各々形成されており、掃気カセット１０ａ，１０ｂの接合面１５ａ，１５ｂとシリンダ本体６の接合面１２ａ，１２ｂとの間には、長方形環状で所定の厚みを有するガスケットＧが挟まれている。
【００２４】
図４は、エンジン用シリンダ１の吸気口７及び排気口８を含む位置の縦断面図、図５は、図４のV−V線に沿った断面図、図６は、図４のVI−VI線に沿った断面図である。
【００２５】
図４〜図６に示すように、掃気カセット１０ａ，１０ｂの各々は、シリンダ本体６との間において、吸気口７及び排気口８とはシリンダボア３の周方向に約９０°ずれた位置であってシリンダボア３の上下方向略中央の位置でシリンダボア３内に連通する四角形状の第１掃気口１７と、この第１掃気口１７と略等しい高さであって第１掃気口１７よりも吸気口７側に所定長ずれた位置でシリンダボア３内に連通する四角形状の第２掃気口１８とを形成している。第１掃気口１７と第２掃気口１８とは、吸気口７及び排気口８の軸線を含む平面に対して対称となるようにして一対ずつ形成されている。以下、これらの第１掃気口１７及び第２掃気口１８を、単に「掃気口１７，１８」ともいう。
【００２６】
掃気口１７，１８は、排気口８よりも若干低い位置に形成されている（図４、図５参照）。すなわち、掃気口１７，１８は、ピストン２の下降に伴って排気口８がシリンダボア３内に開口すると、その直後にシリンダボア３内に開口する位置に形成されている。より詳しくは、掃気口１７，１８は、排気口８の開口後、クランク角にして１３〜２０ｄｅｇで開口する位置に形成されている。ここで、クランク角とは、ピストン２が上死点から下死点を過ぎ再び上死点に戻るまでのクランクシャフトの角度を３６０分割した角度である。
【００２７】
更に、掃気カセット１０ａ，１０ｂの各々は、シリンダ本体６との間において、第１掃気口１７及び第２掃気口１８の各々につながる第１掃気通路２３及び第２掃気通路２４（以下、単に「掃気通路２３，２４」ともいう）を形成している。これらの掃気通路２３，２４は、流れ方向Ａに沿ってクランクケース内へ流入した混合気を、ピストン２の下降に伴い掃気口１７，１８からシリンダボア３内に流入させ、流れ方向Ｂ（Ｂ１，Ｂ２）に沿って燃焼室１６へ導入するための流路である。各掃気通路２３，２４は、シリンダボア３内の空間と、シリンダ本体６の下面でピストン２の半径方向外方に設けられた開口９０（図３参照）とを連通するようにして、吸気口７及び排気口８の軸線を含む平面に対して対称に形成されている。
【００２８】
より詳しくは、掃気通路２３，２４は、各々断面四角形状を成し、下方から上方に向けていずれも吸気口７側に傾斜するように湾曲しながら延びている。よって、シリンダボア３内に流入する混合気は、排気口８から遠ざかる方向に向けてシリンダボア３内に流入する構成とされている（流れ方向Ｂ１，Ｂ２参照）。
【００２９】
ここで、ピストン２の周辺の下端部には、ピストン２の外周上において排気口８から第１掃気口１７の範囲にまで延びている溝状の凹部２１が形成されている（図４参照）。この凹部２１は、シリンダボア３との間において、ピストン２が上死点近傍の位置Ｐ１にあるときに排気口８と第１掃気口１７につながる第１掃気通路２３とを連通させるための連通路２０を形成する。そして、この連通路２０により、ピストン２が上死点近傍となったときには排気口８と第１掃気通路２３とが連通され、燃焼後の排気ガスがＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）ガスとして排気口８から第１掃気通路２３に取り入れられる構成となっている。すなわち、第１掃気通路２３は、その上部にＥＧＲガスが充填可能とされると共にＥＧＲガスの下側には混合気が充填可能とされ、ピストン２の下降に伴う掃気の際にはまず、ＥＧＲガスがシリンダボア３内に流入し、その後混合気がシリンダボア３内に流入する。このような構成により、エンジン用シリンダ１におけるいわゆる層状掃気が可能とされている。
【００３０】
以下、シリンダ本体６及び掃気カセット１０ａ，１０ｂの形状について、図７〜図１１も参照しながらより詳しく説明する。まずシリンダ本体６について説明すると、図２〜図４及び図７〜図９に示すように、開口部１１のシリンダボア３内に連通する内端面は、掃気口１７，１８と等しい高さで掃気口１７の排気口８側から掃気口１８の吸気口７側まで周方向に延びる孔部２２とされている。そして、開口部１１のシリンダボア３側の端部で孔部２２の上側には、シリンダボア３の中心軸Ｘ（図９参照）と同軸の円錐を逆さにした形状の一部をなし、シリンダボア３の周方向に延びる本体側円錐面（第２円錐面）２６が形成されている。
【００３１】
また、孔部２２の下側には、シリンダ本体６の下面に形成された開口９０の内端縁から孔部２２の下端縁にかけて、シリンダボア３の半径方向外方に膨らむ形状とされた膨出面２７が形成されている。
【００３２】
次に掃気カセット１０ａ，１０ｂについて掃気カセット１０ａを例として説明する。なお、図１１（ａ）は掃気カセット１０ａの裏面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）の右側面図、図１１（ｃ）は図１１（ａ）の左側面図、図１１（ｄ）は図１１（ａ）の上面図、図１１（ｅ）は図１１（ａ）の下面図、図１１（ｆ）は掃気カセット１０ａの正面図である。
【００３３】
図１０及び図１１に示すように、掃気カセット１０ａの嵌入部１３ａの端部３０には、高さがシリンダ本体６の孔部２２と等しくされ（すなわち掃気口１７，１８と等しくされ）、シリンダボア３の円筒面３ａと等しい曲率をもって湾曲しシリンダボア３の周方向に互いに離間する２面の先端３１，３１と、先端３１，３１の上端縁３１ａに連設されると共に、円錐を逆さにした形状の一部をなし、本体側円錐面２６に対面し合致する形状とされたカセット側円錐面（第１円錐面）３２とが形成されている。このカセット側円錐面３２は、本体側円錐面２６に合わさることで、シリンダボア３の中心軸Ｘと同軸となる。カセット側円錐面３２の上記先端３１の上端縁３１ａを除く下端縁３２ａは、シリンダ本体６に形成された孔部２２の上端縁と等しい円弧状の形状となっている。
【００３４】
また、掃気カセット１０ａの嵌入部１３ａの内面側には、いずれも略コ字状の断面をなす排気口８寄りの掃気通路形成溝３３と吸気口７寄りの掃気通路形成溝３４とが一本ずつ形成されている。掃気通路形成溝３３，３４は、下方から上方に向けていずれも吸気口７側且つ内方に傾斜するように湾曲しながら延びている。掃気通路形成溝３３，３４は、その上端においてカセット側円錐面３２の下端縁３２ａと円弧状につながっている。そして、掃気通路形成溝３３，３４のうちの掃気口形成縁３３ａ，３４ａは、円筒面３ａに沿う形状に形成されている。また、掃気通路形成溝３３と掃気通路形成溝３４との間には隔壁３６が配置されており、隔壁３６の終端面は、上記先端３１を形成している。掃気通路形成溝３３，３４を左右から囲むように配置される排気口８側の外壁３７及び吸気口７側の外壁３８は、隔壁３６と共にシリンダ本体６に形成された膨出面２７と合わさる形状となっている。
【００３５】
なお、掃気カセット１０ｂの嵌入部１３ｂは、掃気カセット１０ａの嵌入部１３ａとは外形形状が面対称となるように成形されている。
【００３６】
ここで、本実施形態のエンジン用シリンダ１にあっては、シリンダ本体６の開口部１１，１１に形成された本体側円錐面２６と、掃気カセット１０ａ，１０ｂの嵌入部１３ａ，１３ｂの端部３０に形成されたカセット側円錐面３２とは各々合わせ面となって互いに合わさっている（図５参照）。すなわち、本体側円錐面２６とカセット側円錐面３２とは、円筒面３ａと同軸に形成されている。そして、本体側円錐面２６とカセット側円錐面３２との合わせ面がシリンダボア３の円筒面３ａに現れるライン４０は、掃気口１７，１８の上端縁１７ａ，１８ａを形成している（図４参照）。このようにして、嵌入部１３ａ，１３ｂの先端３１は、円筒面３ａと一致している。言い換えれば、嵌入部１３ａ，１３ｂの先端３１は、円筒面３ａに到達している。
【００３７】
更には、シリンダ本体６と掃気カセット１０ａ，１０ｂとの間で形成される掃気通路２３，２４の上面壁４３（図５参照）及び側面壁４５（図６参照）は、掃気カセット１０ａ，１０ｂの掃気通路形成溝３３，３４のみにより形成されている。
【００３８】
上記の構成を有するエンジン用シリンダ１は、以下に説明する方法によって製造される。図１２は、エンジン用シリンダ１の製造方法を示すフローチャートである。エンジン用シリンダ１のシリンダ本体６及び掃気カセット１０ａ，１０ｂは、各々別の金型により成型される。まず、シリンダ本体６がシリンダ本体成型用の金型により成型される（Ｓ１）。ここでは、複数の冷却フィン４を成型するための多層金型、シリンダボア３を成型するための金型、接合面１２ａ，１２ｂを成型するための金型、及び吸気口７及び排気口８のそれぞれを成型するための金型等が組み合わされて用いられることにより、シリンダ本体６が成型される。
【００３９】
次に、掃気カセット１０ａ，１０ｂの各々が成型される（Ｓ２）。ここでは、掃気カセット１０ａ，１０ｂの嵌入部１３ａ，１３ｂを成型するための金型及び表面側を成型するための金型を用いて掃気カセット１０ａ，１０ｂの各々が成型される。これらのステップ１及びステップ２は、成型ステップに相当する。
【００４０】
次に、掃気カセット１０ａ，１０ｂの各々がシリンダ本体６へ組み付けられる（Ｓ３；組み付けステップ）。ここでは、掃気カセット１０ａ，１０ｂの嵌入部１３ａ，１３ｂが、ガスケットＧを挟んだ状態でシリンダ本体６の開口部１１，１１に各々嵌入され、本体側円錐面２６にカセット側円錐面３２が突き当てられた状態でボルト等により固定される。
【００４１】
そして、シリンダ本体６に掃気カセット１０ａ，１０ｂが組み付けられた状態で、シリンダボア３の円筒面３ａが機械加工される（Ｓ４；機械加工ステップ）。ここでは、機械加工により、掃気カセット１０ａ，１０ｂの嵌入部１３ａ，１３ｂの先端３１が、円筒面３ａと一致するように加工される。以上の工程を経て、上述したエンジン用シリンダ１が製造される。
【００４２】
続いて、本実施形態のエンジン用シリンダ１における動作について説明する。まず、ピストン２の下死点から上死点へ向けての上昇に伴い、吸気口７及び排気口８はピストン２により閉じられ、燃焼室１６内の混合気は圧縮される。ピストン２の更なる上昇によって、吸気口７がクランクケースと連通して混合気がクランクケース内に導入される（図４の流れＡ参照）。
【００４３】
ピストン２が上死点近傍に達すると燃焼室１６において混合気が爆発し、ピストン２は下死点側に下降する。ここで、ピストン２が上死点近傍となったときには、連通路２０によって排気口８と第１掃気口１７とが連通され（図４参照）、１サイクル前の燃焼後の排ガスがＥＧＲガスとして第１掃気口１７内に充填される。
【００４４】
ピストン２の下降が更に進むと、排気口８が開口され、燃焼ガスが排気される。そして、排気口８の開口からやや遅れて、掃気口１７，１８の上端縁１７ａ，１８ａ（すなわち合わせ面のライン４０）が円筒面３ａ内に露出し、次いで掃気口１７，１８が開口される（図５参照）。掃気口１７，１８が開口されると、ピストン２の下降に伴って、混合気が第２掃気通路２４を通って第２掃気口１８からシリンダボア３内に流入する。また、これと同時に、第１掃気口１７が開口されることで、ＥＧＲガスと混合気とがこの順番で第１掃気口１７から流入する。これにより、いわゆる層状掃気が行われる。
【００４５】
このような本実施形態のエンジン用シリンダ１によれば、シリンダ本体６と掃気カセット１０ａ，１０ｂとを各々備え、これらの間に掃気通路２３，２４が形成されるため、シリンダ本体６と掃気カセット１０ａ，１０ｂとを個々に鋳造することができ、従って、掃気カセット１０ａ，１０ｂにおいて、シリンダ本体６との間で掃気通路２３，２４を形成する部分の形状の制約を少なくすることができ、掃気通路２３，２４の形状の自由度を高めることができる。また、シリンダ本体６の開口部１１，１１に嵌入される掃気カセット１０ａ，１０ｂの先端３１がシリンダボア３の円筒面３ａと一致しているため、円筒面３ａと先端３１との間に段差は形成されず、掃気通路２３，２４から流入するガスをスムーズにシリンダボア３内に案内でき、所望の掃気効率を得ることができる。
【００４６】
また、開口部１１，１１に嵌入部１３ａ，１３ｂを嵌入させて掃気カセット１０ａ，１０ｂをシリンダ本体６に組み付ける際、本体側円錐面２６とカセット側円錐面３２との円錐面同士を合わせることにより掃気カセット１０ａ，１０ｂの位置決めができるため、掃気カセット１０ａ，１０ｂの位置合わせを容易に行うことができる。
【００４７】
また、カセット側円錐面３２と本体側円錐面２６との合わせ面が円筒面３ａに現れるライン４０は、掃気口１７，１８の上端縁１７ａ，１８ａを形成しているため、ピストン２の下降に伴い掃気口１７，１８がシリンダボア３に向けて開口されるまでの間に掃気カセット１０ａ，１０ｂの先端３１とシリンダ本体６との境目がシリンダボア３に露出するようなことがなく、掃気口１７，１８が開口され始めるのと略同時に、その境目のうち上端に位置する合わせ面のライン４０がシリンダボア３に露出する。よって、先端３１とシリンダ本体６との境目が掃気口１７，１８が開口する前の高い圧力の燃焼ガスに晒されることを防止でき、燃焼ガスが境目から掃気通路２３，２４へと進入して掃気前の掃気通路２３，２４内のガスの状態を乱すことが防止される。これにより、層状掃気が支障なく行われ、エンジンの性能が保たれる。
【００４８】
また、カセット側円錐面３２と本体側円錐面２６とは、各々円筒面３ａと同軸に形成されているため、シリンダ本体６に対して掃気カセット１０ａ，１０ｂを組み付ける際、シリンダボア３の円筒面３ａに対する嵌入部１３ａ，１３ｂの端部３０の位置合わせを容易且つ確実に行うことができ、その結果、端部３０の先端３１とシリンダボア３の円筒面３ａとを確実に一致させることができる。
【００４９】
また、掃気通路２３，２４は断面四角形状を成しており、掃気通路２３，２４の上面壁４３及び側面壁４５は、掃気カセット１０ａ，１０ｂのみにより形成されているため、掃気通路２３，２４の形状を掃気カセット１０ａ，１０ｂの形状によって概ね決めることができ、掃気通路２３，２４の形状の自由度を一層高めることができる。
【００５０】
また、本実施形態のエンジン用シリンダ１の製造方法によれば、シリンダ本体６に掃気カセット１０ａ，１０ｂが組み付けられた状態で、機械加工ステップにおいてシリンダボア３の円筒面３ａが機械加工（追加工）されるため、掃気カセット１０ａ，１０ｂの端部３０の先端３１とシリンダボア３の円筒面３ａとが一致するエンジン用シリンダ１を容易且つ確実に製造することができる。
【００５１】
また、前述したように、燃焼ガスの排気口８からの排気が開始された後の十分に低下した圧力下において合わせ面がシリンダボア３に露出するので、シリンダ本体と掃気カセットとの合わせ面が高圧の燃焼ガスに晒されて掃気効率に影響を及ぼすようなことを防止できる。
【００５２】
なお、シリンダ本体６と掃気カセット１０ａ，１０ｂとの間に配置されるガスケットＧは、掃気カセット１０ａ，１０ｂの締結強さが四箇所の各締結点で変化して面圧が変化することにより、厚みが変化することがある。このような場合であっても、シリンダ本体６と掃気カセット１０ａ，１０ｂとは、本体側円錐面２６とカセット側円錐面３２との円錐面同士で合わさっているので、掃気カセット１０ａ，１０ｂの出入り方向の位置が変化しても、掃気カセット１０ａ，１０ｂは本体側円錐面２６に対して斜めに移動するのみで合わせ面の隙間の拡大を抑えることができる。よって、合わせ面の隙間を最小限に保つことができる。
【００５３】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では、層状掃気を行うエンジン用シリンダについて説明したが、本発明は、層状掃気を行わずに通常の掃気を行うエンジン用シリンダにも適用可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１…エンジン用シリンダ、２…ピストン、３…シリンダボア（ボア部）、３ａ…円筒面、６…シリンダ本体（シリンダ本体部）、１０ａ，１０ｂ…掃気カセット、１１…開口部、１３ａ，１３ｂ…嵌入部、１７…第１掃気口（掃気口）、１８…第２掃気口（掃気口）、２３…第１掃気通路（掃気通路）、２４…第２掃気通路（掃気通路）、２６…本体側円錐面（第２円錐面）、３０…端部、３１…先端、３１ａ…上端縁、３２…カセット側円錐面（第１円錐面）、４０…ライン、４３…上面壁、４５…側面壁。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストン（２）が挿入される円筒形状のボア部（３）と、前記ボア部（３）内に連通し前記ピストン（２）の往復動により開閉される掃気口（１７，１８）と、前記掃気口（１７，１８）につながる掃気通路（２３，２４）とを有するエンジン用シリンダ（１）であって、
前記ボア部（３）が内部に形成されると共に、前記ボア部（３）内と外部とを連通する開口部（１１，１１）を有するシリンダ本体部（６）と、
前記シリンダ本体部（６）の前記開口部（１１，１１）に嵌入されて前記シリンダ本体部（６）との間に前記掃気通路（２３，２４）を形成する掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）と、を備え、
前記開口部（１１，１１）に嵌入される前記掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）の嵌入部（１３ａ，１３ｂ）の先端（３１）は、前記ボア部（３）の円筒面（３ａ）と一致していることを特徴とするエンジン用シリンダ。
【請求項２】
前記先端（３１）を有する前記嵌入部（１３ａ，１３ｂ）の端部（３０）には、前記先端（３１）の上端縁（３１ａ）に連設されると共に、円錐を逆さにした形状の一部をなす第１円錐面（３２）が形成され、
前記開口部（１１，１１）の前記ボア部（３）側の端部には、前記第１円錐面（３２）に合わさる第２円錐面（２６）が形成されていることを特徴とする請求項１記載のエンジン用シリンダ。
【請求項３】
前記第１円錐面（３２）と前記第２円錐面（２６）との合わせ面が前記円筒面（３ａ）に現れるライン（４０）は、前記掃気口（１７，１８）の上端縁（１７ａ，１８ａ）を形成していることを特徴とする請求項２記載のエンジン用シリンダ。
【請求項４】
前記第１円錐面（３２）と前記第２円錐面（２６）とは、各々前記円筒面（３ａ）と同軸に形成されていることを特徴とする請求項２又は３記載のエンジン用シリンダ。
【請求項５】
前記掃気通路（２３，２４）は断面四角形状を成しており、
前記掃気通路（２３，２４）の上面壁（４３）及び側面壁（４５）は、前記掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）のみにより形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載のエンジン用シリンダ。
【請求項６】
ピストン（２）が挿入される円筒形状のボア部（３）と、前記ボア部（３）内に連通し前記ピストン（２）の往復動により開閉される掃気口（１７，１８）と、前記掃気口（１７，１８）につながる掃気通路（２３，２４）と、前記ボア部（３）が内部に形成されると共に前記ボア部（３）内と外部とを連通する開口部（１１，１１）を有するシリンダ本体部（６）と、前記シリンダ本体部（６）の前記開口部（１１，１１）に嵌入されて前記シリンダ本体部（６）との間に前記掃気通路（２３，２４）を形成する掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）と、を備えるエンジン用シリンダ（１）の製造方法であって、
前記シリンダ本体部（６）と前記掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）とを各々成型する成型ステップと、
前記成型ステップでの成型後、前記シリンダ本体部（６）に前記掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）を組み付ける組み付けステップと、
前記組み付けステップにより前記シリンダ本体部（６）に前記掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）が組み付けられた状態で、前記ボア部（３）の円筒面（３ａ）の機械加工を行う機械加工ステップと、を含むことを特徴とするエンジン用シリンダの製造方法。
【請求項１】
ピストン（２）が挿入される円筒形状のボア部（３）と、前記ボア部（３）内に連通し前記ピストン（２）の往復動により開閉される掃気口（１７，１８）と、前記掃気口（１７，１８）につながる掃気通路（２３，２４）とを有するエンジン用シリンダ（１）であって、
前記ボア部（３）が内部に形成されると共に、前記ボア部（３）内と外部とを連通する開口部（１１，１１）を有するシリンダ本体部（６）と、
前記シリンダ本体部（６）の前記開口部（１１，１１）に嵌入されて前記シリンダ本体部（６）との間に前記掃気通路（２３，２４）を形成する掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）と、を備え、
前記開口部（１１，１１）に嵌入される前記掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）の嵌入部（１３ａ，１３ｂ）の先端（３１）は、前記ボア部（３）の円筒面（３ａ）と一致していることを特徴とするエンジン用シリンダ。
【請求項２】
前記先端（３１）を有する前記嵌入部（１３ａ，１３ｂ）の端部（３０）には、前記先端（３１）の上端縁（３１ａ）に連設されると共に、円錐を逆さにした形状の一部をなす第１円錐面（３２）が形成され、
前記開口部（１１，１１）の前記ボア部（３）側の端部には、前記第１円錐面（３２）に合わさる第２円錐面（２６）が形成されていることを特徴とする請求項１記載のエンジン用シリンダ。
【請求項３】
前記第１円錐面（３２）と前記第２円錐面（２６）との合わせ面が前記円筒面（３ａ）に現れるライン（４０）は、前記掃気口（１７，１８）の上端縁（１７ａ，１８ａ）を形成していることを特徴とする請求項２記載のエンジン用シリンダ。
【請求項４】
前記第１円錐面（３２）と前記第２円錐面（２６）とは、各々前記円筒面（３ａ）と同軸に形成されていることを特徴とする請求項２又は３記載のエンジン用シリンダ。
【請求項５】
前記掃気通路（２３，２４）は断面四角形状を成しており、
前記掃気通路（２３，２４）の上面壁（４３）及び側面壁（４５）は、前記掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）のみにより形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載のエンジン用シリンダ。
【請求項６】
ピストン（２）が挿入される円筒形状のボア部（３）と、前記ボア部（３）内に連通し前記ピストン（２）の往復動により開閉される掃気口（１７，１８）と、前記掃気口（１７，１８）につながる掃気通路（２３，２４）と、前記ボア部（３）が内部に形成されると共に前記ボア部（３）内と外部とを連通する開口部（１１，１１）を有するシリンダ本体部（６）と、前記シリンダ本体部（６）の前記開口部（１１，１１）に嵌入されて前記シリンダ本体部（６）との間に前記掃気通路（２３，２４）を形成する掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）と、を備えるエンジン用シリンダ（１）の製造方法であって、
前記シリンダ本体部（６）と前記掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）とを各々成型する成型ステップと、
前記成型ステップでの成型後、前記シリンダ本体部（６）に前記掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）を組み付ける組み付けステップと、
前記組み付けステップにより前記シリンダ本体部（６）に前記掃気カセット（１０ａ，１０ｂ）が組み付けられた状態で、前記ボア部（３）の円筒面（３ａ）の機械加工を行う機械加工ステップと、を含むことを特徴とするエンジン用シリンダの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１９６２１９（Ｐ２０１１−１９６２１９Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６２４８１（Ｐ２０１０−６２４８１）
【出願日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【出願人】（０００１４１１７４）株式会社丸山製作所 (134)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【出願人】（０００１４１１７４）株式会社丸山製作所 (134)
【Ｆターム（参考）】
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