説明

2サイクルエンジン

【課題】ガス交換の効率化を図りつつ、吹き抜けを効果的に低減できる2サイクルエンジンを提供することを課題とする。
【解決手段】クランクシャフト1にコンロッド2を介して連結されたピストン3が、クランクシャフト1の回転駆動に従い燃焼室4内を往復動することにより、掃気孔11及び排気孔10の開閉を制御する2サイクルエンジン100であって、クランクシャフト1の回転中心Rを通りピストン3の往復動方向に平行な直線A1に対し、ピストン3が下死点から上死点に移動し排気孔10が閉となるときのクランクシャフト1のコンロッド2との連結中心Pの位置と同じ側にピストン3のコンロッド2との連結位置CをオフセットDし、混合気の導入と排気ガスの排出とを十分に行い、ガス交換の効率化を図ると共に、吹き抜けの原因となる掃気行程後の排気孔10の閉口までの時間を短くし、吹き抜けを効果的に減少する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、2サイクルエンジンに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、燃焼室に燃料を含有する作動ガスを導入する掃気孔と、燃料室内のガスを排出する排気孔とを備える2サイクルエンジンであって、クランクシャフトにコンロッドを介して連結されたピストンが、クランクシャフトの回転駆動に従い燃焼室内を往復動することにより、掃気孔及び排気孔の開閉を制御して、ピストンが上死点から下死点に至る場合には、排気孔、掃気孔の順で開とし、ピストンが下死点から上死点に至る場合には、掃気孔、排気孔の順で閉とする2サイクルエンジンが知られている。
【0003】
ところで、上記従来の2サイクルエンジンにあっては、ピストンが上死点から下死点に至る掃気行程の終了後で、ピストンの上昇に伴い掃気孔が閉じ、追って排気孔が閉じて圧縮行程が開始されるまでの間、燃焼室と排気孔との圧力差はほとんどないため、燃焼室内の新気ガス(混合ガス)が容易に排気孔から流れ出てしまう。これにより、掃気孔より燃焼室へ導入された新気ガス全てが燃焼室へ留まらず、そのまま排気孔へ抜け出るいわゆる「吹き抜け」が生じ、この吹き抜けた新気ガスが、未燃ガスとして浄化されずに大気中へと放出されてしまっていた。この未燃ガスは、主成分が燃料であるため、炭化水素成分を多く含み、排気ガス中の総炭化水素量(THC:Total Hydro Carbon)が増大してしまう。
【0004】
そこで、例えば以下の特許文献1に記載の2サイクルエンジンにあっては、掃気行程において新気ガスの導入の前に、まず第1の掃気孔から吹き抜けのための排気ガスを燃料室へ導入し、その後に第2の掃気孔から新気ガスを導入し、燃料室を掃気することで、新気ガスの吹き抜けの防止を図り、排気ガス内のTHC量を抑制するようにしている。
【特許文献1】特開2001−140651号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記特許文献1にあっては、掃気行程時において新気ガスの導入前に排気ガスを導入するため、ガス交換の効率が低いといった問題があった。
【0006】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、ガス交換の効率化を図りつつ、吹き抜けを効果的に低減できる2サイクルエンジン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】
【0007】
本発明による2サイクルエンジン(100)は、燃焼室(4)に燃料を含有する作動ガスを導入する掃気孔(11)と、燃焼室(4)内のガスを排出する排気孔(10)とを備える2サイクルエンジン(100)であって、クランクシャフト(1)にコンロッド(2)を介して連結されたピストン(3)が、クランクシャフト(1)の回転駆動に従い燃焼室(4)内を往復動することにより、掃気孔(11)及び排気孔(10)の開閉を制御して、ピストン(3)が上死点から下死点に至る場合には、排気孔(10)、掃気孔(11)の順で開とし、ピストン(3)が下死点から上死点に至る場合には、掃気孔(11)、排気孔(10)の順で閉とする2サイクルエンジン(100)において、ピストン(3)のコンロッド(2)との連結位置(C)は、クランクシャフト(1)の回転中心(R)を通りピストン(3)の往復動方向に平行な直線(A1)に対し、ピストン(3)が下死点から上死点に移動し排気孔(10)が閉となるときのクランクシャフト(1)のコンロッド(2)との連結中心(P)の位置と同じ側にオフセットされていることを特徴とする。
【0008】
このような2サイクルエンジン(100)によれば、ピストン(3)のコンロッド(2)との連結位置(C)は、クランクシャフト(1)の回転中心(R)を通りピストン(3)の往復動方向に平行な直線(A1)に対し、ピストン(3)が下死点から上死点に移動し排気孔(10)が閉となるときのクランクシャフト(1)のコンロッド(2)との連結中心(P)の位置と同じ側にオフセットされているので、ピストン(3)が上死点に向かい排気孔(10)が閉口する場合において、コンロッド(2)のクランクシャフト(1)との連結中心(P)とクランクシャフト(1)の回転中心(R)とを結ぶ線分(L1)と、ピストン(3)が下死点のときのコンロッド(2)のクランクシャフト(1)との連結中心(P1)とクランクシャフト(1)の回転中心(R)とを結ぶ線分(L2)とが成す角度であるクランク角(θ1)が、ピストン(3)が下死点に向かい排気孔(10)が開口する場合において、コンロッド(2)のクランクシャフト(1)との連結中心(P)とクランクシャフト(1)の回転中心(R)とを結ぶ線分(L1)と、ピストン(3)が下死点のときのコンロッド(2)のクランクシャフト(1)との連結中心(P1)とクランクシャフト(1)の回転中心(R)とを結ぶ線分(L2)とが成す角度であるクランク角(θ2)よりも小さくなる。そのため、ピストン(3)の下降時において排気孔(10)が開口している時間に対して、ピストン(3)が下死点からの上昇時において排気孔(10)が閉口するまでの時間を短くすることができる。これにより、排気孔(10)が開口してからピストン(3)が至る下死点までの時間が長くなるので、新気ガスの導入と排気ガスの排出とを十分に行うことができ、ガス交換の効率化を図ることができると共に、吹き抜けの原因となる掃気行程後の排気孔(10)の閉口までの時間が短くなるので、吹き抜けを効果的に減少することができる。
【0009】
ここで、ピストン(3)とコンロッド(2)との連結位置(C)は、ピストン(3)の中心軸(A2)上にあり、排気孔(10)は、上記直線(A1)を挟んで連結位置(C)のオフセットしている側と反対側に設けられていることが好ましい。このような構成を採用した場合、ピストン(3)自体がクランクシャフト(1)の回転中心(R)に対して排気孔(10)と反対側にオフセットされているため、ピストン(3)を収容するシリンダブロック(5)がクランクシャフト(1)を収容するクランクケース(6)に対して排気孔(10)の反対側寄りに配置されることになり、2サイクルエンジン(100)全体の幅を変えることなく、シリンダブロック(5)の排気孔(10)側に設けられる冷却フィン(14)の長さを大きくでき、冷却効率を高めることができる。
【発明の効果】
【0010】
このように本発明によれば、ガス交換の効率化を図りつつ、吹き抜けを効果的に低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
以下、本発明に係る2サイクルエンジンの好適な実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図1〜図3は、本発明の一実施形態に係る2サイクルエンジンを示す縦断面図であり、図1は、ピストンが上死点に向かう状態を示し、図2は、ピストンが下死点に向かう状態を示し、図3は、ピストンが下死点に達した状態を各々示している。
【0012】
図1〜図3に示すように、2サイクルエンジン100は、クランクシャフト1にコンロッド2を介して連結されたピストン3が、クランクシャフト1の回転駆動に従い燃焼室4内を往復動する2サイクルエンジンである。この2サイクルエンジン100は、図示上部のシリンダブロック5と、このシリンダブロック5に連結された図示下部のクランクケース6とにより外形が構成されている。
【0013】
シリンダブロック5には、上述のようにピストン3が往復動する燃焼室(シリンダ)4が形成され、この燃焼室4の先端側の窪みに点火プラグ7の放電電極が配置されている。このシリンダブロック5には、後述するクランク室13に混合気(作動ガス)を導入するための吸気孔8、及び、燃焼室4内のガスをマフラ9に排出するための排気孔10が、燃焼室4に連通するように設けられている。この吸気孔8及び排気孔10は、燃焼室4の周方向へ180°離れた位置で、吸気孔8よりも排気孔10が上死点側寄りとなるように、それぞれシリンダブロック5に設けられている。
【0014】
また、図3に示すように、シリンダブロック5の内部には、燃焼室4に燃料を含有する混合気を導入する掃気孔11が設けられている。この掃気孔11は、燃焼室4の軸方向に延びる掃気通路12の先端部に形成されており、ピストン3が下死点に近づくと燃焼室4内に開口する位置に設けられている。
【0015】
このシリンダブロック5にあっては、その外面で排気孔10側の位置及び吸気孔8側の位置に、放熱用の複数個の冷却フィン14が外側に張り出すようにして上下方向に並設されている。
【0016】
一方、クランクケース6には、上述した掃気通路12と連通するクランク室13が形成され、このクランク室13にピストン3の駆動部を構成するクランクシャフト1と、クランクシャフト1に回転可能に連結されたコンロッド2が配置され、このクランクシャフト1が回転することによってコンロッド2を介して、ピストン3が燃焼室4内を図示上下方向に往復動し、掃気孔11及び排気孔10の開閉を制御する。
【0017】
具体的には、クランクシャフト1が回転中心Rを中心に回転駆動すると、コンロッド2のクランクシャフト1に対する連結中心Pがクランクシャフト1の回転中心Rの周囲を円運動し、図1に示すように、ピストン3が上死点に向かって移動することによって、シリンダブロック5に設けられた掃気孔11及び排気孔10がこの順で各々閉となり、燃焼室4内の混合気が圧縮されていき、ピストン3の更なる上死点への移動によって、吸気孔8がクランク室13と連通し、混合気がクランク室13に導入され、ピストン3が燃焼室4の上死点近傍に達すると、点火プラグ7の放電が起こり、燃焼室4内の混合気中の燃料が着火・爆発し、その爆発力によってピストン3が下死点側に移動される(圧縮行程)。
【0018】
そして、混合気への点火後、図2に示すように、ピストン3が下死点に向かって移動することによって、燃焼室4の容積が増大し、排気孔10及び掃気孔11がこの順で各々開となり、排気ガスが排気孔10からマフラ9に排出されると共に、新気ガス(混合気)が掃気孔11から燃焼室4内に導入され、ガス交換が行われる(掃気行程)。
【0019】
ここで、特に本実施形態においては、ピストン3とコンロッド2との連結位置(ピストンピンの中心位置)Cは、クランクシャフト1の回転中心Rを通りピストン3の往復動方向に平行な直線A1に対し、ピストン3が下死点から上死点に移動し排気孔10が閉となるときのクランクシャフト1のコンロッド2との連結中心Pの位置と同じ側にオフセットDされている。
【0020】
上記のようにピストン1とコンロッド2との連結位置CをオフセットDすることにより、ピストン3が上死点に向かい排気孔10が閉口する場合において、コンロッド2のクランクシャフト1との連結中心Pとクランクシャフト1の回転中心Rとを結ぶ線分L1と、ピストン3が下死点のときのコンロッド2のクランクシャフト1との連結中心P1とクランクシャフト1の回転中心Rとを結ぶ線分L2とが成す角度であるクランク角θ1(図1参照)が、ピストン3が下死点に向かい排気孔10が開口する場合において、コンロッド2のクランクシャフト1との連結中心Pとクランクシャフト1の回転中心Rとを結ぶ線分L1と、ピストン3が下死点のときのコンロッド2のクランクシャフト1との連結中心P1とクランクシャフト1の回転中心Rとを結ぶ線分L2とが成す角度であるクランク角θ2(図2参照)よりも小さく(θ1<θ2)なる。
【0021】
そして、ここでは、ピストン3とコンロッド2との連結位置Cは、ピストン3の中心軸A2上にあり、排気孔10は、直線A1を挟んでピストン3とコンロッド2との連結位置Cのオフセットしている側と反対側に設けられている。すなわち、ピストン3自体が、直線A1に対して図示左側にオフセットDされており、排気孔10が、直線A1に対して図示右側に設けられている。
【0022】
このように、本実施形態にあっては、ピストン3のコンロッド2との連結位置Cは、クランクシャフト1の回転中心Rを通りピストン3の往復動方向に平行な直線A1に対し、ピストン3が下死点から上死点に移動し排気孔10が閉となるときのクランクシャフト1のコンロッド2との連結中心Pの位置と同じ側にオフセットされているので、ピストン3が上死点に向かい排気孔10が閉口する場合において、コンロッド2のクランクシャフト1との連結中心Pとクランクシャフト1の回転中心Rとを結ぶ線分L1と、ピストン3が下死点のときのコンロッド2のクランクシャフト1との連結中心P1とクランクシャフト1の回転中心Rとを結ぶ線分L2とが成す角度であるクランク角θ1が、ピストン3が下死点に向かい排気孔10が開口する場合において、コンロッド2のクランクシャフト1との連結中心Pとクランクシャフト1の回転中心Rとを結ぶ線分L1と、ピストン3が下死点のときのコンロッド2のクランクシャフト1との連結中心P1とクランクシャフト1の回転中心Rとを結ぶ線分L2とが成す角度であるクランク角θ2よりも小さくなる。そのため、ピストン3の下降時において排気孔10が開口している時間に対して、ピストン3が下死点からの上昇時において排気孔10が閉口するまでの時間を短くすることができる。これにより、排気孔10が開口してからピストン3が至る下死点までの時間が長くなるので、新気ガスの導入と排気ガスの排出とを十分に行うことができ、ガス交換の効率化を図ることができると共に、吹き抜けの原因となる掃気行程後の排気孔10の閉口までの時間が短くなるので、吹き抜けを効果的に減少することができる。
【0023】
また、本実施形態にあっては、ピストン3とコンロッド2との連結位置Cをピストン3の中心軸A2上とし、排気孔10を直線A1を挟んで連結位置CのオフセットDしている側と反対側に設けているため、ピストン3を収容するシリンダブロック5がクランクシャフト1を収容するクランクケース6に対して排気孔10の反対側寄りに配置されることになり、2サイクルエンジン100全体の幅(図示左右方向)を変えることなく、シリンダブロック5の排気孔10側に設けられる冷却フィン14の長さを大きくでき、冷却効率を高めることができる。
【0024】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、オフセット量は適宜変更することができる。そして、オフセット量を増加した場合には、クランク角θ1とクランク角θ2との差を増大できる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】本発明の一実施形態に係る2サイクルエンジンにおいてピストンが上死点に向かう状態を示す縦断面図である。
【図2】2サイクルエンジンにおいてピストンが下死点に向かう状態を示す縦断面図である。
【図3】2サイクルエンジンにおいてピストンが下死点に達した状態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【0026】
1…クランクシャフト、2…コンロッド、3…ピストン、4…燃焼室、10…排気孔、11…掃気孔、100…2サイクルエンジン、A1…クランクシャフトの回転中心を通りピストンの往復動方向に平行な直線、A2…中心軸、C…ピストンとコンロッドとの連結位置、D…オフセット、P…コンロッドのクランクシャフトとの連結中心、P1…ピストンが下死点のときのコンロッドのクランクシャフトとの連結中心、R…クランクシャフトの回転中心、θ1,θ2…クランク角。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
燃焼室(4)に燃料を含有する作動ガスを導入する掃気孔(11)と、前記燃焼室(4)内のガスを排出する排気孔(10)とを備える2サイクルエンジン(100)であって、クランクシャフト(1)にコンロッド(2)を介して連結されたピストン(3)が、前記クランクシャフト(1)の回転駆動に従い前記燃焼室(4)内を往復動することにより、前記掃気孔(11)及び前記排気孔(10)の開閉を制御して、前記ピストン(3)が上死点から下死点に至る場合には、前記排気孔(10)、前記掃気孔(11)の順で開とし、前記ピストン(3)が下死点から上死点に至る場合には、前記掃気孔(11)、前記排気孔(10)の順で閉とする2サイクルエンジン(100)において、
前記ピストン(3)の前記コンロッド(2)との連結位置(C)は、前記クランクシャフト(1)の回転中心(R)を通り前記ピストン(3)の往復動方向に平行な直線(A1)に対し、前記ピストン(3)が下死点から上死点に移動し前記排気孔(10)が閉となるときの前記クランクシャフト(1)の前記コンロッド(2)との連結中心(P)の位置と同じ側にオフセットされていることを特徴とする2サイクルエンジン(100)。
【請求項2】
前記ピストン(3)と前記コンロッド(2)との前記連結位置(C)は、前記ピストン(3)の中心軸(A2)上にあり、
前記排気孔(10)は、前記直線(A1)を挟んで前記連結位置(C)のオフセットしている側と反対側に設けられていることを特徴とする請求項1記載の2サイクルエンジン(100)。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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