４サイクルエンジンおよびそれを備えたエンジン作業機
【課題】出力を確保しながら確実な潤滑を実現して信頼性、耐久性を高めた４サイクルエンジンおよびそれを備えたエンジン作業機を提供する。
【解決手段】４サイクルエンジン１は、吸気ポート２１とキャブレター２４とを連通する上方吸気通路３５および下方吸気通路３６と、上方吸気通路３５と動弁機構室５０とを連通する動弁機構室接続通路４５と、動弁機構室接続通路４５より吸気ポート２１側で上方吸気通路３５に接続し、上方吸気通路３５と動弁機構室５０とを連通するブローバイガス排出通路４９と、クランク室４０と下方吸気通路３６とを連通するクランク室接続通路４２と、動弁機構室５０とクランク室４０とを連通するブリーザ通路とを備え、動弁機構室接続通路４５が動弁機構室５０に接続する第２混合気導入開口４７を、ブローバイガス排出通路４９が動弁機構室５０に接続するブローバイガス排出開口４８から、離間して配置する。
【解決手段】４サイクルエンジン１は、吸気ポート２１とキャブレター２４とを連通する上方吸気通路３５および下方吸気通路３６と、上方吸気通路３５と動弁機構室５０とを連通する動弁機構室接続通路４５と、動弁機構室接続通路４５より吸気ポート２１側で上方吸気通路３５に接続し、上方吸気通路３５と動弁機構室５０とを連通するブローバイガス排出通路４９と、クランク室４０と下方吸気通路３６とを連通するクランク室接続通路４２と、動弁機構室５０とクランク室４０とを連通するブリーザ通路とを備え、動弁機構室接続通路４５が動弁機構室５０に接続する第２混合気導入開口４７を、ブローバイガス排出通路４９が動弁機構室５０に接続するブローバイガス排出開口４８から、離間して配置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、４サイクルエンジン、特に刈払い機、チェンソー、およびブロア等の携帯型エンジン作業機に好適な潤滑油が混合された燃料を用いる４サイクルエンジンおよびそれを備えたエンジン作業機に関する。
【背景技術】
【０００２】
刈払機やチェンソー等の携帯型エンジン作業機に用いられるエンジンには４ストロークエンジンを搭載するものがある。このようなエンジン作業機では、作業者がエンジン作業機を様々な方向に傾けて作業を行うことが多く、エンジンが傾いた状態でも安定して作動するために、エンジンの姿勢に影響されることなくクランク室内部の構成部品やシリンダヘッドの動弁機構室内にある動弁機構の潤滑や冷却を行う必要がある。エンジン作業機に用いられる４ストロークエンジンとしては、例えば、特許文献１に示すように、潤滑油を混合した燃料と空気の混合気を吸気通路に設けた分岐通路からクランク室に導いてピストン、シリンダを潤滑した後に混合気を動弁機構室に導いて動弁機構室内にある動弁機構を潤滑するものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１９２８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１の４サイクルエンジンでは、吸気通路に設けた分岐通路からクランク室に導入される潤滑油を含んだ混合気の量が限られるため、動弁機構室内にある動弁機構の燃料の気化熱による冷却と潤滑油による潤滑とが不足することがあるという課題があった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、出力を確保しながら確実な潤滑を実現して信頼性、耐久性を高めた４サイクルエンジンおよびそれを備えたエンジン作業機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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点にかかる４サイクルエンジンは、
シリンダブロックに形成されるシリンダボアに摺動可能に収容されるピストンの頂面と、前記シリンダボアと、シリンダヘッドとの間に形成される燃焼室と、
前記シリンダヘッドに形成され前記燃焼室に連通する吸気ポートおよび排気ポートと、
前記吸気ポートの前記燃焼室側の開口を開閉する吸気弁および前記排気ポートの前記燃焼室側の開口を開閉する排気弁と、
前記シリンダヘッドに設けられ、前記吸気弁および前記排気弁を開閉駆動する動弁機構が収容される動弁機構室と、
潤滑油が混合された燃料を供給する気化器と、
前記吸気ポートと前記気化器の吸気通路とを連通する第１通路と、
該第１通路と前記動弁機構室とを連通する第２通路と、
該第２通路より前記吸気ポート側で前記第１通路に接続し、前記第１通路と前記動弁機構室とを連通する、第３通路と、
前記シリンダブロックに取付けられるクランクケースに形成されるクランク室と前記第１通路とを連通する第４通路と、
前記動弁機構室と前記クランク室とを連通する第５通路と、を備え、
前記第２通路が前記動弁機構室に接続する第１接続口を、前記第３通路が前記動弁機構室に接続する第２接続口から、離間して配置する、
ことを特徴とする。
【０００７】
また、前記シリンダボアの軸線方向視において、前記第１接続口および前記第２接続口の一方を、前記第１接続口および前記第２接続口の他方より、前記吸気弁の近くに配置する、ことが好ましい。
【０００８】
さらに、前記シリンダボアの軸線方向視において、前記第１接続口と前記第２接続口との間を結ぶ線上に、前記動弁機構および前記吸気弁および前記排気弁の少なくとも１つを設けてもよい。
【０００９】
また、前記第２通路には、前記第１通路から前記動弁機構室に向かう流れを許容する第１の一方向弁を設け、
前記第３通路には、前記動弁機構室から前記第１通路に向かう流れを許容する第２の一方向弁を設けてもよい。
【００１０】
さらに、前記気化器には、前記吸気通路の内壁側に偏在して前記燃料を供給する燃料供給口が設けられ、
前記第１通路には、前記第１通路を流路方向に、前記気化器側の端部において前記燃料供給口側に偏在して開口する第１通路部と第２通路部とに２分割する仕切り壁が設けられ、
前記第２通路が前記第２通路部に接続され、前記第４通路が前記第１通路部に接続されてもよい。
【００１１】
また、前記シリンダボアの軸線方向視において、前記動弁機構室の外周近傍に前記第１接続口と前記第２接続口とを設け、
前記第１接続口及び前記第２接続口の一方を、他方より、前記第５通路が前記動弁機構室に接続する第５通路接続開口の近くに配置する、ことが好ましい。
【００１２】
本発明の第２の観点にかかるエンジン作業機は、上述の４サイクルエンジンを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明による４サイクルエンジンによれば、第２通路が前記動弁機構室に接続する第１接続口を、第３通路が前記動弁機構室に接続する第２接続口から、離間して配置するので、潤滑油が混合された燃料を動弁機構室内に適切に供給することが可能となり、出力を確保しながら確実な潤滑を実現して信頼性、耐久性を高めた４サイクルエンジンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の４サイクルエンジンを搭載した刈払機を示す図。
【図２】図１のエンジン部分の拡大断面図。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図。
【図４】図２の要部拡大図。
【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図。
【図６】図１のエンジンのシリンダブロックの側面図。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図。
【図８】本発明に係るシリンダブロックの変形例の図６に対応する図。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線断面図。
【図１０】本発明に係るインシュレータの変形例の拡張室部分の拡大断面図。
【図１１】本発明に係るインシュレータの別の変形例の拡張室部分の拡大断面図。
【図１２】本発明に係るインシュレータのさらに別の変形例の拡張室部分の拡大断面図。
【図１３】図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図。
【図１４】本発明に係るエンジンの変形例を示す要部拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を添付図面に沿って説明する。図１に示すように、本発明の第１実施形態に係る４サイクルエンジン１（以下エンジン）を搭載した刈払機１００１は、操作桿１００２の先端に回転刃１００３が取り付けられ、操作桿１００２の後端には、エンジン１が取り付けられている。エンジン１の出力は、操作桿１００２内に挿通させたドライブシャフトを介して回転刃１００３に供給される。作業者は操作桿１００２に取り付けられたハンドル１００４を把持して刈払機１００１を操作する。なお、作業者が刈払機１００１を把持する通常の正立状態では、エンジン１のシリンダ（図示せず）の軸線方向すなわちピストン（図示せず）の往復動方向が鉛直方向を向くように、エンジン１は操作桿１００２に取り付けられている。
【００１６】
図２に示すように、エンジン１は空冷ＯＨＶエンジンであり、シリンダヘッド２がシリンダブロック３の上部に一体に形成され、シリンダブロック３の下部にはクランクケース４が取り付けられている。シリンダブロック３の周囲にはエンジン１を冷却するための冷却フィン３１が形成され、シリンダブロック３のシリンダ（シリンダボア）５内では、図２中で下死点点に位置しているピストン６がシリンダ軸線７の方向（図２中の上下方向）に上下動する。ピストン６はピストンピン８、コンロッド９を介してクランクケース４の内側に形成されるクランク室４０に回転可能に支持されたクランクウエイト１４を有するクランクシャフト１０に接続される。シリンダヘッド２の左側の側部には、吸気ポート２１に接続するインシュレータ２３を介してエンジン１に混合気を供給するキャブレター（気化器）２４が取付けられている。キャブレター２４の上流（図２中の左側）にはエアクリーナ２５が取付けられる。また、シリンダヘッド２の右側の側部には排気ポート２２に接続されるマフラ２６が取付けられる。エンジン１およびマフラ２６はエンジンカバー２７により覆われている。さらに、エンジン１の下方には、潤滑油を混合した燃料を貯蔵する燃料タンク２８が設けられ、燃料タンク２８は燃料パイプ２９を介してキャブレター２４に潤滑油を混合した燃料を供給する。
【００１７】
図３に示すように、クランクシャフト１０の一方の端部には、エンジン１を始動するためのスタータ機構１１が取り付けられ、他方の端部にはフライホイールマグネト１２が取り付けられている。フライホイールマグネト１２にはエンジン１を冷却するための冷却ファン３２が一体に形成されている。また、フライホイールマグネト１２にはクラッチ機構（図示せず）が接続されている。クラッチ機構はエンジン１の出力を操作桿内のドライブシャフト（図示せず）に伝達して回転刃を駆動する。また、クランクシャフト１０にはカム駆動ギヤ１５が取付けられ、カム駆動ギヤ１５はカムシャフト１３に取付けられた被動ギヤ６１に噛合してカムシャフト１３を駆動する。
【００１８】
シリンダヘッド２には燃焼室２０に混合気を供給する吸気ポート２１と燃焼室２０から燃焼ガスを排出する排気ポート２２とが形成され、吸気ポート２１は吸気弁１８により開閉され、排気ポート２２は排気弁１９により開閉される。シリンダヘッド２の上部には動弁機構室５０が設けられ、動弁機構室５０には吸気弁１８、排気弁１９をそれぞれ開閉駆動する吸気用ロッカーアーム１６および排気用ロッカーアーム１７が収容される。また、シリンダヘッド２には点火コイル３０に接続された点火プラグ５３が取付けられる。
【００１９】
クランク室４０に設けられたカムシャフト１３にはカム（図示せず）が形成され、カムはタペット（図示せず）を介して吸気用プッシュロッド（図示せず）と排気用プッシュロッド５１を駆動する。そして、吸気用プッシュロッドと排気用プッシュロッド５１はそれぞれ、動弁機構室５０内に設けられた吸気用ロッカーアーム１６（図２参照）と排気用ロッカーアーム１７を駆動し、吸気用ロッカーアーム１６と排気用ロッカーアーム１７は吸気弁１８（図２参照）、排気弁１９をそれぞれ開閉駆動する。
【００２０】
図２、図４に示すように、キャブレター２４は吸気通路３３を有し、吸気通路３３の下方の内壁近傍には燃料タンク２８から供給される潤滑油が混合された燃料を供給する燃料供給口３４が設けられている。インシュレータ２３は、上方吸気通路（第１通路）３５と下方吸気通路（第１通路）３６とに内部を上下に分割する仕切壁３７を有している。上方吸気通路３５と下方吸気通路３６はそれぞれ左端でキャブレター２４の吸気通路３３に接続され、下方吸気通路３６のキャブレター２４との接続位置は燃料供給口３４に近い下方に位置し、上方吸気通路３５のキャブレター２４との接続位置は燃料供給口３４から離れた上方に位置している。上方吸気通路３５のキャブレター２４側の流路の断面積は、下方吸気通路３６のキャブレター２４側の流路の断面積より大きい。上方吸気通路３５はキャブレター２４側の端部から下流（図の右側の吸気ポート２１側）に向かって斜め上方に傾斜して延びている。下方吸気通路３６には下方に向かって凹んで形成された拡張室３８が形成されている。下方吸気通路３６のキャブレター２４側の端部から拡張室３８に延びる気化器側通路部３９は下流（図の右側の吸気ポート２１側）に向かって水平より斜め下方に傾斜して延び、下方吸気通路３６の拡張室３８から吸気ポート２１に向かって延びる吸気ポート側通路部４１は下流に向かって斜め上方に傾斜して延びている。拡張室３８の下端には、下方吸気通路３６とクランク室４０とを連通するクランク室接続通路（第４通路）４２の一方の端部が接続されている。クランク室接続通路４２の他方の端部は、シリンダ５の側部のピストン６が所定の位置より上死点側に位置する場合に開口しピストン６が所定の位置より下死点側に位置する場合にはピストン６の側壁によって閉鎖される位置に設けられた第１混合気導入開口４３に接続され、第１混合気導入開口４３が開口すると下方吸気通路３６（拡張室３８）とクランク室４０とが連通する。下方吸気通路３６との接続位置における拡張室３８の通路断面積（図２中のシリンダ軸線７方向の下方に向かう通路の断面積）は、吸気ポート側通路部４１の通路断面積より大きい。
【００２１】
図３に示すように、シリンダブロック３には、動弁機構室５０からシリンダ軸線７方向にクランクケース４に向かって延びてクランク室４０に連通するブリーザ通路（第５通路）４４が設けられている。吸気用プッシュロッドと排気用プッシュロッド５１とはブリーザ通路４４を貫通して設けられている。図５に示すように、ブリーザ通路４４と動弁機構室５０とは、動弁機構室５０の下方（図５中の動弁機構室５０の下方の側壁の近傍）に設けられ排気用プッシュロッド５１が貫通する排気側連通孔（第５通路接続開口）４４１と吸気用プッシュロッド５２が貫通する吸気側連通孔（第５通路接続開口）４４２を介して連通している。また、図４に示すように、シリンダブロック３に形成される吸気ポート２１には、インシュレータ２３側（図の左側）において、上方吸気通路３５が接続する上方吸気ポート通路部２１１と下方吸気通路３６の吸気ポート側通路部４１が接続する下方吸気ポート通路部２１２とに吸気ポート２１を上下に隔てる吸気ポート側仕切壁２１３が設けられている。吸気ポート側仕切壁２１３はシリンダ軸線７に向かってシリンダ軸線７方向の幅（上下の幅）が減少するように伸びてシリンダ５の側壁よりインシュレータ２３側（左側）で終端し、上方吸気ポート通路部２１１と下方吸気ポート通路部２１２とはシリンダ５の側壁より吸気弁１８側で合流する。また、シリンダ軸線７方向において、上方吸気ポート通路部２１１は上方吸気通路３５との接続部から吸気弁１８に向かって水平からやや下方（下死点向かう方向）に向かって傾斜して延びており、下方吸気ポート通路部２１２は吸気ポート側通路部４１との接続部から吸気弁１８に向かって吸気ポート側通路部４１と略同じ角度で斜め上方に傾斜して延びている。そして、図６、７に示すように、吸気ポート２１の上方吸気ポート通路部２１１と下方吸気ポート通路部２１２とは、シリンダ軸線７方向視において、略重なるように位置している。
【００２２】
図２、図４に示すように、上方吸気通路３５の上部には、上方吸気通路３５と動弁機構室５０とを連通する動弁機構室接続通路（第２通路）４５の一方の端部が接続されている。動弁機構室接続通路４５の内部には、上方吸気通路３５から動弁機構室５０へ向かう流れを許容する一方向弁（第１の位置方向弁）４６が設けられている。図５に示すように、動弁機構室接続通路４５の他方の端部は、シリンダ軸線７方向視において、動弁機構室５０のシリンダ軸線７方向に延びる右側（排気ポート２２側、あるいは排気弁１９側）の側壁の排気用プッシュロッド５１に対向する位置（図５中の右側の側壁の下側）に設けられた第２混合気導入開口（第１接続口）４７に接続されている。また、シリンダ軸線７方向視において、動弁機構室５０のシリンダ軸線７方向に延びる左側（吸気ポート２１側、あるいは吸気弁１８側）の側壁の吸気弁１８の近傍にはブローバイガス排出開口（第２接続口）４８が設けられている。図５に示すように、第２混合気導入開口４７とブローバイガス排出開口４８とはシリンダ軸線７方向視において動弁機構室５０の右下端部近傍と左上端部近傍とに離間して配置されている。そして、第２混合気導入開口４７は、ブローバイガス排出開口４８より下方、つまり、ブリーザ通路４４の排気側連通孔４４１と吸気側連通孔４４２の近くに配置されている。そして、第２混合気導入開口４７とブローバイガス排出開口４８との間（例えば、第２混合気導入開口４７とブローバイガス排出開口４８とを結ぶ線５５方向における第２混合気導入開口４７とブローバイガス排出開口４８の間）には、吸気弁１８、吸気用ロッカーアーム１６、吸気用プッシュロッド５２、排気弁１９、排気用ロッカーアーム１７、排気用プッシュロッド５１、および、ブリーザ通路４４の排気側連通孔４４１と吸気側連通孔４４２、が配置されている。図２、図４に示すように、ブローバイガス排出開口４８には、ブローバイガス排出開口４８からシリンダヘッド２をシリンダ軸線７方向下方に延びて動弁機構室５０と吸気ポート２１とを連通するブローバイガス排出通路（第３通路）４９が接続されている。ブローバイガス排出通路４９の内部には、動弁機構室５０から吸気ポート２１へ向かう流れを許容する一方向弁（第２の位置方向弁）５４が設けられている。
【００２３】
このように構成されたエンジン１によれば、エンジン１が作動するとエアクリーナ２５から流入する空気とともにキャブレター２４の燃料供給口３４から潤滑油を含んだ燃料が下流（インシュレータ２３側）に向かって噴出する。ここで、燃料供給口３４は吸気通路３３の下方の内壁に偏って配置されているので、インシュレータ２３の燃料供給口３４の近くに入口を有する下方吸気通路３６の気化器側通路部３９には、上方吸気通路３５に比べて潤滑油を含んだ燃料を多く流入させることができ、これはエンジン１の姿勢が変化した場合でも燃料供給口３４と気化器側通路部３９との位置が変わらないので保たれる。つまり、エンジン１の姿勢に係わらず、上方吸気通路３５には希薄な混合気が流入し、下方吸気通路３６には濃厚な混合気が流入するので、下方吸気通路３６の流路の断面積が上方吸気通路３５の流路の断面積より小さくても潤滑油を含んだ燃料を十分流すことが可能となる。また、上方吸気通路３５の流路の断面積が下方吸気通路３６の流路の断面積より大きく構成されているため、潤滑油の含有量は少ないが燃料を多く流すことができる。
【００２４】
気化器側通路部３９に流入した混合気の一部は拡張室３８に流入し、残りは下流の吸気ポート側通路部４１に流入する。ここで、気化器側通路部３９は拡張室３８に向かって斜め下方に傾斜して延びているので、潤滑油を含んだ燃料の一部が液状となって気化器側通路部３９に流入した場合でも、気化器側通路部３９の下方の内壁を伝って拡張室３８に燃料を導くことができる。また、下方吸気通路３６との接続位置における拡張室３８の通路断面積が吸気ポート側通路部４１の通路断面積より大きいので、混合気が下方吸気通路３６から拡張室３８に流入すると流速が低下して混合気中の空気と燃料の分離を促進することが可能となる。そして、拡張室３８から燃料および燃料をより多く含む濃い混合気をクランク室接続通路４２に流入させることが可能となる。拡張室３８に流入した混合気はクランク室接続通路４２を通ってピストン６が上死点方向に移動して所定の位置を越えると第１混合気導入開口４３が開口し、負圧となったピストン６より下方のシリンダ５内に流入する。このため、エンジン１の姿勢に係わらず混合気をシリンダ５内に導くことができる。また、ピストン６が下降してクランク室４０内の圧力が高い状態では第１混合気導入開口４３閉鎖されるので、混合気が拡張室３８に逆流することを防止することができる。第１混合気導入開口４３からシリンダ５内に流入した混合気は、ピストン６やシリンダ５に接触し、燃料が気化することで冷却を行うとともに燃料中の潤滑油がシリンダ５の内壁やピストン６のピストンピン８に付着して潤滑を行う。また、混合気はクランク室４０内に流入してクランク室４０内部のクランクシャフト１０やカムシャフト１３のカム等に対しても同様に冷却および潤滑を行う。クランク室４０内の混合気は、ピストン６の下降によってクランク室４０内の圧力が高まると、ブローバイガスとともに、ブリーザ通路４４から排気側連通孔４４１、吸気側連通孔４４２を通って動弁機構室５０へ流入する。排気側連通孔４４１、吸気側連通孔４４２を通って動弁機構室５０に流入した混合気は、排気用プッシュロッド５１と吸気用プッシュロッド５２が突出する動弁機構室５０の図５中の下方の側壁近傍位置から、動弁機構室５０の図５中の左上の吸気弁１８近傍のブローバイガス排出開口４８に向かって移動するので、その間に高温の吸・排気弁１８、１９、吸・排気用ロッカーアーム１６、１７の近傍を通過する。このため、混合気中の燃料が気化して吸・排気弁１８、１９、吸・排気用ロッカーアーム１６、１７の冷却を行うことができるとともに、混合気中の潤滑油が付着して吸・排気弁１８、１９、吸・排気用ロッカーアーム１６、１７の潤滑を行うことができる。すなわち、第２混合気導入開口４７とブローバイガス排出開口４８とは、開口４７と４８の間に弁、アーム等が位置するように互いに離れた位置に設けられているため、弁等の冷却及び潤滑を確実に行うことができる。そして、ブローバイガス排出開口４８からブローバイガス排出通路４９に流入した混合気は一方向弁５４を通過して逆流することなく吸気ポート２１に流入する。この時、吸気ポート２１に流入する混合気中の燃料は気化が促進しているので、燃焼室２０内での燃焼を効率的に行なうことができる。
【００２５】
また、上方吸気通路３５に流入した混合気の一部は動弁機構室接続通路４５に流入し、残りは吸気ポート２１に向かって流れる。動弁機構室接続通路４５に流入した混合気は、一方向弁４６を通過して逆流することなく第２混合気導入開口４７から動弁機構室５０へ流入する。第２混合気導入開口４７から動弁機構室５０へ流入した混合気は、排気用プッシュロッド５１に対向する動弁機構室５０の図５中の右側下方の側壁から、動弁機構室５０の図５中の左上の吸気弁１８近傍のブローバイガス排出開口４８に向かって移動するので、その間に高温の吸・排気弁１８、１９、吸・排気用ロッカーアーム１６、１７の近傍を通過する。上方吸気通路３５から流入した混合気中の燃料の濃度はブリーザ通路４４から流入する混合気より高いため、混合気中の燃料が気化して吸・排気弁１８、１９、吸・排気用ロッカーアーム１６、１７の冷却をより効果的に行うことができるとともに、混合気中の潤滑油が付着して吸・排気弁１８、１９、吸・排気用ロッカーアーム１６、１７の潤滑をより効果的に行うことができる。そして、ブローバイガス排出開口４８からブローバイガス排出通路４９に流入した混合気は一方向弁５４を通過して吸気ポート２１に流入する。この時、吸気ポート２１に流入する混合気中の燃料は気化が促進しているので、燃焼室２０内での燃焼を効率的に行なうことができる。
【００２６】
吸気ポート２１では、インシュレータ２３の上方吸気通路３５から上方吸気ポート通路部２１１を通って流入する混合気と、インシュレータ２３の吸気ポート側通路部４１から下方吸気ポート通路部２１２を通って流入する混合気と、ブローバイガス排出通路４９から流入する混合気とが合流する。ここで、シリンダ軸線７方向において、上方吸気ポート通路部２１１は下流に向かって水平からやや下方に傾斜して延び、下方吸気ポート通路部２１２は下流に向かって斜め上方に傾斜して延びるので、合流部より下流ではそれぞれの通路２１１、２１２から流入する混合気がブローバイガス排出通路４９から流入する混合気とともに衝突して燃料の濃度の均一化を促進することができる。そして、吸気弁１８が開いて混合気が燃焼室２０内に流入する際にも混合気が混合されるので燃焼室２０内では十分に燃料の濃度が均一になり、燃焼を効率的に行うことが可能となり、エンジン１の出力を向上させることができるうえ、燃焼後の排気ガス中のＣＯ、ＨＣ、ＮＯＸ等の濃度を低下させることもできる。燃焼後の排気ガスは排気弁１９が開くと排気ポート２２を通ってマフラ２６に流入し、大気中に排出される。また、ブローバイガス排出通路４９は、一方向弁５４を介して、下方吸気通路３６より潤滑油が少ない燃料が流れる上方吸気通路３５に開口している。下方吸気通路３６には上方吸気通路３５より潤滑油を多く含んだ燃料が流れるが、ブローバイガス排出通路４９に戻ってきた燃料は、ロッカーアーム等の潤滑のために潤滑油が消費されて潤滑油の含有率が少なくなった燃料となる。従って、もともと潤滑油の含有率が少ない燃料が流れる上方吸気通路３５に、潤滑油の含有率が少なくなった燃料を戻すことにより、吸気ポート２１で潤滑油の少ない燃料同士を混ざり易くすることができる。
【００２７】
このように、エンジン１は、エンジン１の姿勢に係わらず、効率的に潤滑油を混合した燃料をクランク室４０および動弁機構室５０内に供給することができるので、クランク室４０および動弁機構室５０内の構成部品の冷却および潤滑を実現するとともに、エンジン１の出力を向上させる一方で、排出ガス特性の悪化を抑制し、エンジン１の信頼性と耐久性を向上することができる。
【００２８】
なお、上述の実施形態では、インシュレータ２３の上方吸気通路３５と下方吸気通路３６と、およびシリンダブロック３の上方吸気ポート通路部２１１と下方吸気ポート通路部２１２とは、それぞれシリンダ軸線７方向視において略重なるように構成されているが、このような構成に限られるものでは無い。例えば、図８、図９に示すように、シリンダブロック３の下方吸気ポート通路部２１２の下方吸気通路３６との接続位置を水平方向に、例えば図８中で右側に移動し、図９に点線で示すように吸気弁１８に向かって斜め（右斜め上）に延ばすとともに、インシュレータ２３の下方吸気通路３６も下方吸気ポート通路部２１２と滑らかに接続するよう水平方向に移動してもよい。このように構成されたエンジン１によれば、下方吸気ポート通路部２１２とから流入する混合気は、図９中で点線の矢印で示すようにスワールを発生させることができ、上方吸気ポート通路部２１１から流入する混合気との混合をより強化して燃料濃度をより均一にして、燃焼室２０内での混合気をより燃焼しやすくすることができる。
【００２９】
また、拡張室３８は上述の構成に限られるものでは無く、例えば、図１０乃至図１３に示すような構成としてもよい。図１０に示す構成では、下方吸気通路３６の気化器側通路部３９の途中に拡張室３８と接続する拡張室接続開口５６を設け、拡張室接続開口５６から拡張室３８の内部に向かう（図の下方に向かう）にしたがって、通路の断面積が拡張室接続開口５６の断面積に比べて広がっている。このように構成された拡張室３８の場合も、上述の場合と同様、混合気が拡張室３８に流入することで流速が低下して混合気中の空気と燃料の分離を促進することが可能となる。そして、拡張室３８から燃料および燃料をより多く含む濃い混合気をクランク室接続通路４２に流入させることが可能となる。
【００３０】
さらに、図１１に示す構成では、下方吸気通路３６の気化器側通路部３９の拡張室３８との接続位置を、吸気ポート側通路部４１の拡張室３８との接続位置より、下方（図の下方であって、上死点から下死点に向かう方向）に設けている。そして、吸気ポート側通路部４１の断面積を気化器側通路部３９の断面積より小さくし、拡張室３８の吸気ポート側通路部４１側に気化器側通路部３９より上下方向（図の下方であって、上死点から下死点に向かう方向）の長さが長い垂直壁部５７を形成している。このような構成よれば、上述の場合と同様、混合気が拡張室３８に流入することで流速が低下して混合気中の空気と燃料の分離を促進することが可能となるうえ、気化器側通路部３９から流入する混合気が垂直壁部５７に衝突するため、空気と燃料の分離をより促進することが可能となる。そして、拡張室３８から燃料および潤滑油をより多く含む濃い混合気をクランク室接続通路４２に流入させることが可能となる。
【００３１】
また、図１２、図１３に示す構成では、下方吸気通路３６の気化器側通路部３９と拡張室３８とが接続する気化器側通路部開口５８の位置を、吸気ポート側通路部４１と拡張室３８とが接続する吸気ポート側通路部開口５９の接続位置より、下方（図１２中の下方であって、上死点から下死点に向かう方向）に設けている。また、吸気ポート側通路部４１および吸気ポート側通路部開口５９の断面積は、気化器側通路部３９および気化器側通路部開口５８の断面積より小さくしている。そして、図１３に示すように、拡張室３８の上下方向視（シリンダ軸線７方向視）において、気化器側通路部３９はインシュレータ２３の長手方向の軸（インシュレータ２３の上方吸気通路３５が延びる軸）６２に対して傾斜して配置されている。このような構成よれば、上述の場合と同様、混合気が拡張室３８に流入することで流速が低下して混合気中の空気と燃料の分離を促進することが可能となる。加えて、傾斜して配置された気化器側通路部３９の気化器側通路部開口５８から流入する混合気が拡張室３８内で旋回して上側の吸気ポート側通路部開口５９に向かうため、旋回により、空気と燃料の分離をより促進することが可能となる。そして、拡張室３８から燃料および燃料をより多く含む濃い混合気をクランク室接続通路４２に流入させることが可能となる。さらに、気化器側通路部開口５８の延長上に拡張室３８の壁が位置するため、開口５８から拡張室３８に流入した燃料が拡張室３８の壁に衝突するため、燃料に含まれる潤滑油が液化し易くなり、潤滑油をより多く含む濃い混合気をクランク室接続通路４２に流入させることが可能となる。なお、拡張室３８の壁をクランク室接続通路４２に向けて斜め下方に傾斜させても良い。
【００３２】
なお、上述の実施形態では、動弁機構室５０のブローバイガス排出開口４８から延びるブローバイガス排出通路４９は吸気ポート２１に接続するように構成されているが、このような構成に限られるものでは無い。例えば、図１４に示すように、動弁機構室５０のブローバイガス排出開口４８から延びる一方向弁（図示せず）を有するブローバイガス排出通路４９を下方吸気通路３６の拡張室３８より下流の吸気ポート側通路部４１の吸気ポート側通路部接続開口６３に接続するように構成してもよい。このような構成よれば、燃料をより多く含む濃い混合気が拡張室３８からクランク室接続通路４２に流れることで燃料の濃度が希薄になった吸気ポート側通路部４１内に、動弁機構室５０から燃料を含んだ混合気が戻すことができる。このため、安定した濃度の混合気を燃焼室２０に供給することが可能となり、エンジン１の回転の追従性が向上するうえ、排気ガスの特性の悪化を抑制することが可能となる。なお、吸気ポート側通路部接続開口６３をインシュレータ２３の上方吸気通路３５の動弁機構室接続通路４５との接続位置より下流側に設けるような構成にしても、上述の効果を得ることができる。
【００３３】
また、上述の実施形態では、インシュレータ２３が仕切壁３７により上方吸気通路３５と下方吸気通路３６に隔てられるだけでなく、シリンダブロック３の吸気ポート２１とキャブレター２４の吸気通路３３も部分的に上下に隔てられる構成となっている。しかし、必ずしもこのような構成に限られるものではなく、例えば、通路が全く仕切られていない構成、インシュレータ２３のみが仕切壁３７を有する構成、インシュレータ２３の仕切壁３７が部分的に上下に隔てる構成、インシュレータ２３と吸気ポート２１の一部とが上下に隔てられる構成、あるいは、吸気通路３３の一部とインシュレータ２３とが上下に隔てられる構成であってもよく、この場合にも上述と同様の効果を得ることができる。
【００３４】
なお、上述の実施形態では、エンジン１は刈払機１００１に搭載されているが、このエンジン１は刈払機１００１への搭載に限られるものでは無く、チェンソー、ブロワ、ヘッジトリマ等のエンジン工具に搭載されていてもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１ エンジン
２ シリンダヘッド
３ シリンダブロック
５ シリンダ
６ ピストン
７ シリンダ軸線
１８ 吸気弁
１９ 排気弁
２０ 燃焼室
２１ 吸気ポート
２２ 排気ポート
２３ インシュレータ
２４ キャブレター
３３ 吸気通路
３４ 燃料供給口
３５ 上方吸気通路
３６ 下方吸気通路
３７ 仕切壁
３８ 拡張室
３９ 気化器側通路部
４１ 吸気ポート側通路部
４２ クランク室接続通路
４３ 第１混合気導入開口
４５ 動弁機構室接続通路
４６ 一方向弁
４７ 第２混合気導入開口
４８ ブローバイガス排出開口
４９ ブローバイガス排出通路
５０ 動弁機構室
５１ 排気用プッシュロッド
５２ 吸気用プッシュロッド
５４ 一方向弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、４サイクルエンジン、特に刈払い機、チェンソー、およびブロア等の携帯型エンジン作業機に好適な潤滑油が混合された燃料を用いる４サイクルエンジンおよびそれを備えたエンジン作業機に関する。
【背景技術】
【０００２】
刈払機やチェンソー等の携帯型エンジン作業機に用いられるエンジンには４ストロークエンジンを搭載するものがある。このようなエンジン作業機では、作業者がエンジン作業機を様々な方向に傾けて作業を行うことが多く、エンジンが傾いた状態でも安定して作動するために、エンジンの姿勢に影響されることなくクランク室内部の構成部品やシリンダヘッドの動弁機構室内にある動弁機構の潤滑や冷却を行う必要がある。エンジン作業機に用いられる４ストロークエンジンとしては、例えば、特許文献１に示すように、潤滑油を混合した燃料と空気の混合気を吸気通路に設けた分岐通路からクランク室に導いてピストン、シリンダを潤滑した後に混合気を動弁機構室に導いて動弁機構室内にある動弁機構を潤滑するものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１９２８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１の４サイクルエンジンでは、吸気通路に設けた分岐通路からクランク室に導入される潤滑油を含んだ混合気の量が限られるため、動弁機構室内にある動弁機構の燃料の気化熱による冷却と潤滑油による潤滑とが不足することがあるという課題があった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、出力を確保しながら確実な潤滑を実現して信頼性、耐久性を高めた４サイクルエンジンおよびそれを備えたエンジン作業機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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点にかかる４サイクルエンジンは、
シリンダブロックに形成されるシリンダボアに摺動可能に収容されるピストンの頂面と、前記シリンダボアと、シリンダヘッドとの間に形成される燃焼室と、
前記シリンダヘッドに形成され前記燃焼室に連通する吸気ポートおよび排気ポートと、
前記吸気ポートの前記燃焼室側の開口を開閉する吸気弁および前記排気ポートの前記燃焼室側の開口を開閉する排気弁と、
前記シリンダヘッドに設けられ、前記吸気弁および前記排気弁を開閉駆動する動弁機構が収容される動弁機構室と、
潤滑油が混合された燃料を供給する気化器と、
前記吸気ポートと前記気化器の吸気通路とを連通する第１通路と、
該第１通路と前記動弁機構室とを連通する第２通路と、
該第２通路より前記吸気ポート側で前記第１通路に接続し、前記第１通路と前記動弁機構室とを連通する、第３通路と、
前記シリンダブロックに取付けられるクランクケースに形成されるクランク室と前記第１通路とを連通する第４通路と、
前記動弁機構室と前記クランク室とを連通する第５通路と、を備え、
前記第２通路が前記動弁機構室に接続する第１接続口を、前記第３通路が前記動弁機構室に接続する第２接続口から、離間して配置する、
ことを特徴とする。
【０００７】
また、前記シリンダボアの軸線方向視において、前記第１接続口および前記第２接続口の一方を、前記第１接続口および前記第２接続口の他方より、前記吸気弁の近くに配置する、ことが好ましい。
【０００８】
さらに、前記シリンダボアの軸線方向視において、前記第１接続口と前記第２接続口との間を結ぶ線上に、前記動弁機構および前記吸気弁および前記排気弁の少なくとも１つを設けてもよい。
【０００９】
また、前記第２通路には、前記第１通路から前記動弁機構室に向かう流れを許容する第１の一方向弁を設け、
前記第３通路には、前記動弁機構室から前記第１通路に向かう流れを許容する第２の一方向弁を設けてもよい。
【００１０】
さらに、前記気化器には、前記吸気通路の内壁側に偏在して前記燃料を供給する燃料供給口が設けられ、
前記第１通路には、前記第１通路を流路方向に、前記気化器側の端部において前記燃料供給口側に偏在して開口する第１通路部と第２通路部とに２分割する仕切り壁が設けられ、
前記第２通路が前記第２通路部に接続され、前記第４通路が前記第１通路部に接続されてもよい。
【００１１】
また、前記シリンダボアの軸線方向視において、前記動弁機構室の外周近傍に前記第１接続口と前記第２接続口とを設け、
前記第１接続口及び前記第２接続口の一方を、他方より、前記第５通路が前記動弁機構室に接続する第５通路接続開口の近くに配置する、ことが好ましい。
【００１２】
本発明の第２の観点にかかるエンジン作業機は、上述の４サイクルエンジンを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明による４サイクルエンジンによれば、第２通路が前記動弁機構室に接続する第１接続口を、第３通路が前記動弁機構室に接続する第２接続口から、離間して配置するので、潤滑油が混合された燃料を動弁機構室内に適切に供給することが可能となり、出力を確保しながら確実な潤滑を実現して信頼性、耐久性を高めた４サイクルエンジンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の４サイクルエンジンを搭載した刈払機を示す図。
【図２】図１のエンジン部分の拡大断面図。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図。
【図４】図２の要部拡大図。
【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図。
【図６】図１のエンジンのシリンダブロックの側面図。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図。
【図８】本発明に係るシリンダブロックの変形例の図６に対応する図。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線断面図。
【図１０】本発明に係るインシュレータの変形例の拡張室部分の拡大断面図。
【図１１】本発明に係るインシュレータの別の変形例の拡張室部分の拡大断面図。
【図１２】本発明に係るインシュレータのさらに別の変形例の拡張室部分の拡大断面図。
【図１３】図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図。
【図１４】本発明に係るエンジンの変形例を示す要部拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を添付図面に沿って説明する。図１に示すように、本発明の第１実施形態に係る４サイクルエンジン１（以下エンジン）を搭載した刈払機１００１は、操作桿１００２の先端に回転刃１００３が取り付けられ、操作桿１００２の後端には、エンジン１が取り付けられている。エンジン１の出力は、操作桿１００２内に挿通させたドライブシャフトを介して回転刃１００３に供給される。作業者は操作桿１００２に取り付けられたハンドル１００４を把持して刈払機１００１を操作する。なお、作業者が刈払機１００１を把持する通常の正立状態では、エンジン１のシリンダ（図示せず）の軸線方向すなわちピストン（図示せず）の往復動方向が鉛直方向を向くように、エンジン１は操作桿１００２に取り付けられている。
【００１６】
図２に示すように、エンジン１は空冷ＯＨＶエンジンであり、シリンダヘッド２がシリンダブロック３の上部に一体に形成され、シリンダブロック３の下部にはクランクケース４が取り付けられている。シリンダブロック３の周囲にはエンジン１を冷却するための冷却フィン３１が形成され、シリンダブロック３のシリンダ（シリンダボア）５内では、図２中で下死点点に位置しているピストン６がシリンダ軸線７の方向（図２中の上下方向）に上下動する。ピストン６はピストンピン８、コンロッド９を介してクランクケース４の内側に形成されるクランク室４０に回転可能に支持されたクランクウエイト１４を有するクランクシャフト１０に接続される。シリンダヘッド２の左側の側部には、吸気ポート２１に接続するインシュレータ２３を介してエンジン１に混合気を供給するキャブレター（気化器）２４が取付けられている。キャブレター２４の上流（図２中の左側）にはエアクリーナ２５が取付けられる。また、シリンダヘッド２の右側の側部には排気ポート２２に接続されるマフラ２６が取付けられる。エンジン１およびマフラ２６はエンジンカバー２７により覆われている。さらに、エンジン１の下方には、潤滑油を混合した燃料を貯蔵する燃料タンク２８が設けられ、燃料タンク２８は燃料パイプ２９を介してキャブレター２４に潤滑油を混合した燃料を供給する。
【００１７】
図３に示すように、クランクシャフト１０の一方の端部には、エンジン１を始動するためのスタータ機構１１が取り付けられ、他方の端部にはフライホイールマグネト１２が取り付けられている。フライホイールマグネト１２にはエンジン１を冷却するための冷却ファン３２が一体に形成されている。また、フライホイールマグネト１２にはクラッチ機構（図示せず）が接続されている。クラッチ機構はエンジン１の出力を操作桿内のドライブシャフト（図示せず）に伝達して回転刃を駆動する。また、クランクシャフト１０にはカム駆動ギヤ１５が取付けられ、カム駆動ギヤ１５はカムシャフト１３に取付けられた被動ギヤ６１に噛合してカムシャフト１３を駆動する。
【００１８】
シリンダヘッド２には燃焼室２０に混合気を供給する吸気ポート２１と燃焼室２０から燃焼ガスを排出する排気ポート２２とが形成され、吸気ポート２１は吸気弁１８により開閉され、排気ポート２２は排気弁１９により開閉される。シリンダヘッド２の上部には動弁機構室５０が設けられ、動弁機構室５０には吸気弁１８、排気弁１９をそれぞれ開閉駆動する吸気用ロッカーアーム１６および排気用ロッカーアーム１７が収容される。また、シリンダヘッド２には点火コイル３０に接続された点火プラグ５３が取付けられる。
【００１９】
クランク室４０に設けられたカムシャフト１３にはカム（図示せず）が形成され、カムはタペット（図示せず）を介して吸気用プッシュロッド（図示せず）と排気用プッシュロッド５１を駆動する。そして、吸気用プッシュロッドと排気用プッシュロッド５１はそれぞれ、動弁機構室５０内に設けられた吸気用ロッカーアーム１６（図２参照）と排気用ロッカーアーム１７を駆動し、吸気用ロッカーアーム１６と排気用ロッカーアーム１７は吸気弁１８（図２参照）、排気弁１９をそれぞれ開閉駆動する。
【００２０】
図２、図４に示すように、キャブレター２４は吸気通路３３を有し、吸気通路３３の下方の内壁近傍には燃料タンク２８から供給される潤滑油が混合された燃料を供給する燃料供給口３４が設けられている。インシュレータ２３は、上方吸気通路（第１通路）３５と下方吸気通路（第１通路）３６とに内部を上下に分割する仕切壁３７を有している。上方吸気通路３５と下方吸気通路３６はそれぞれ左端でキャブレター２４の吸気通路３３に接続され、下方吸気通路３６のキャブレター２４との接続位置は燃料供給口３４に近い下方に位置し、上方吸気通路３５のキャブレター２４との接続位置は燃料供給口３４から離れた上方に位置している。上方吸気通路３５のキャブレター２４側の流路の断面積は、下方吸気通路３６のキャブレター２４側の流路の断面積より大きい。上方吸気通路３５はキャブレター２４側の端部から下流（図の右側の吸気ポート２１側）に向かって斜め上方に傾斜して延びている。下方吸気通路３６には下方に向かって凹んで形成された拡張室３８が形成されている。下方吸気通路３６のキャブレター２４側の端部から拡張室３８に延びる気化器側通路部３９は下流（図の右側の吸気ポート２１側）に向かって水平より斜め下方に傾斜して延び、下方吸気通路３６の拡張室３８から吸気ポート２１に向かって延びる吸気ポート側通路部４１は下流に向かって斜め上方に傾斜して延びている。拡張室３８の下端には、下方吸気通路３６とクランク室４０とを連通するクランク室接続通路（第４通路）４２の一方の端部が接続されている。クランク室接続通路４２の他方の端部は、シリンダ５の側部のピストン６が所定の位置より上死点側に位置する場合に開口しピストン６が所定の位置より下死点側に位置する場合にはピストン６の側壁によって閉鎖される位置に設けられた第１混合気導入開口４３に接続され、第１混合気導入開口４３が開口すると下方吸気通路３６（拡張室３８）とクランク室４０とが連通する。下方吸気通路３６との接続位置における拡張室３８の通路断面積（図２中のシリンダ軸線７方向の下方に向かう通路の断面積）は、吸気ポート側通路部４１の通路断面積より大きい。
【００２１】
図３に示すように、シリンダブロック３には、動弁機構室５０からシリンダ軸線７方向にクランクケース４に向かって延びてクランク室４０に連通するブリーザ通路（第５通路）４４が設けられている。吸気用プッシュロッドと排気用プッシュロッド５１とはブリーザ通路４４を貫通して設けられている。図５に示すように、ブリーザ通路４４と動弁機構室５０とは、動弁機構室５０の下方（図５中の動弁機構室５０の下方の側壁の近傍）に設けられ排気用プッシュロッド５１が貫通する排気側連通孔（第５通路接続開口）４４１と吸気用プッシュロッド５２が貫通する吸気側連通孔（第５通路接続開口）４４２を介して連通している。また、図４に示すように、シリンダブロック３に形成される吸気ポート２１には、インシュレータ２３側（図の左側）において、上方吸気通路３５が接続する上方吸気ポート通路部２１１と下方吸気通路３６の吸気ポート側通路部４１が接続する下方吸気ポート通路部２１２とに吸気ポート２１を上下に隔てる吸気ポート側仕切壁２１３が設けられている。吸気ポート側仕切壁２１３はシリンダ軸線７に向かってシリンダ軸線７方向の幅（上下の幅）が減少するように伸びてシリンダ５の側壁よりインシュレータ２３側（左側）で終端し、上方吸気ポート通路部２１１と下方吸気ポート通路部２１２とはシリンダ５の側壁より吸気弁１８側で合流する。また、シリンダ軸線７方向において、上方吸気ポート通路部２１１は上方吸気通路３５との接続部から吸気弁１８に向かって水平からやや下方（下死点向かう方向）に向かって傾斜して延びており、下方吸気ポート通路部２１２は吸気ポート側通路部４１との接続部から吸気弁１８に向かって吸気ポート側通路部４１と略同じ角度で斜め上方に傾斜して延びている。そして、図６、７に示すように、吸気ポート２１の上方吸気ポート通路部２１１と下方吸気ポート通路部２１２とは、シリンダ軸線７方向視において、略重なるように位置している。
【００２２】
図２、図４に示すように、上方吸気通路３５の上部には、上方吸気通路３５と動弁機構室５０とを連通する動弁機構室接続通路（第２通路）４５の一方の端部が接続されている。動弁機構室接続通路４５の内部には、上方吸気通路３５から動弁機構室５０へ向かう流れを許容する一方向弁（第１の位置方向弁）４６が設けられている。図５に示すように、動弁機構室接続通路４５の他方の端部は、シリンダ軸線７方向視において、動弁機構室５０のシリンダ軸線７方向に延びる右側（排気ポート２２側、あるいは排気弁１９側）の側壁の排気用プッシュロッド５１に対向する位置（図５中の右側の側壁の下側）に設けられた第２混合気導入開口（第１接続口）４７に接続されている。また、シリンダ軸線７方向視において、動弁機構室５０のシリンダ軸線７方向に延びる左側（吸気ポート２１側、あるいは吸気弁１８側）の側壁の吸気弁１８の近傍にはブローバイガス排出開口（第２接続口）４８が設けられている。図５に示すように、第２混合気導入開口４７とブローバイガス排出開口４８とはシリンダ軸線７方向視において動弁機構室５０の右下端部近傍と左上端部近傍とに離間して配置されている。そして、第２混合気導入開口４７は、ブローバイガス排出開口４８より下方、つまり、ブリーザ通路４４の排気側連通孔４４１と吸気側連通孔４４２の近くに配置されている。そして、第２混合気導入開口４７とブローバイガス排出開口４８との間（例えば、第２混合気導入開口４７とブローバイガス排出開口４８とを結ぶ線５５方向における第２混合気導入開口４７とブローバイガス排出開口４８の間）には、吸気弁１８、吸気用ロッカーアーム１６、吸気用プッシュロッド５２、排気弁１９、排気用ロッカーアーム１７、排気用プッシュロッド５１、および、ブリーザ通路４４の排気側連通孔４４１と吸気側連通孔４４２、が配置されている。図２、図４に示すように、ブローバイガス排出開口４８には、ブローバイガス排出開口４８からシリンダヘッド２をシリンダ軸線７方向下方に延びて動弁機構室５０と吸気ポート２１とを連通するブローバイガス排出通路（第３通路）４９が接続されている。ブローバイガス排出通路４９の内部には、動弁機構室５０から吸気ポート２１へ向かう流れを許容する一方向弁（第２の位置方向弁）５４が設けられている。
【００２３】
このように構成されたエンジン１によれば、エンジン１が作動するとエアクリーナ２５から流入する空気とともにキャブレター２４の燃料供給口３４から潤滑油を含んだ燃料が下流（インシュレータ２３側）に向かって噴出する。ここで、燃料供給口３４は吸気通路３３の下方の内壁に偏って配置されているので、インシュレータ２３の燃料供給口３４の近くに入口を有する下方吸気通路３６の気化器側通路部３９には、上方吸気通路３５に比べて潤滑油を含んだ燃料を多く流入させることができ、これはエンジン１の姿勢が変化した場合でも燃料供給口３４と気化器側通路部３９との位置が変わらないので保たれる。つまり、エンジン１の姿勢に係わらず、上方吸気通路３５には希薄な混合気が流入し、下方吸気通路３６には濃厚な混合気が流入するので、下方吸気通路３６の流路の断面積が上方吸気通路３５の流路の断面積より小さくても潤滑油を含んだ燃料を十分流すことが可能となる。また、上方吸気通路３５の流路の断面積が下方吸気通路３６の流路の断面積より大きく構成されているため、潤滑油の含有量は少ないが燃料を多く流すことができる。
【００２４】
気化器側通路部３９に流入した混合気の一部は拡張室３８に流入し、残りは下流の吸気ポート側通路部４１に流入する。ここで、気化器側通路部３９は拡張室３８に向かって斜め下方に傾斜して延びているので、潤滑油を含んだ燃料の一部が液状となって気化器側通路部３９に流入した場合でも、気化器側通路部３９の下方の内壁を伝って拡張室３８に燃料を導くことができる。また、下方吸気通路３６との接続位置における拡張室３８の通路断面積が吸気ポート側通路部４１の通路断面積より大きいので、混合気が下方吸気通路３６から拡張室３８に流入すると流速が低下して混合気中の空気と燃料の分離を促進することが可能となる。そして、拡張室３８から燃料および燃料をより多く含む濃い混合気をクランク室接続通路４２に流入させることが可能となる。拡張室３８に流入した混合気はクランク室接続通路４２を通ってピストン６が上死点方向に移動して所定の位置を越えると第１混合気導入開口４３が開口し、負圧となったピストン６より下方のシリンダ５内に流入する。このため、エンジン１の姿勢に係わらず混合気をシリンダ５内に導くことができる。また、ピストン６が下降してクランク室４０内の圧力が高い状態では第１混合気導入開口４３閉鎖されるので、混合気が拡張室３８に逆流することを防止することができる。第１混合気導入開口４３からシリンダ５内に流入した混合気は、ピストン６やシリンダ５に接触し、燃料が気化することで冷却を行うとともに燃料中の潤滑油がシリンダ５の内壁やピストン６のピストンピン８に付着して潤滑を行う。また、混合気はクランク室４０内に流入してクランク室４０内部のクランクシャフト１０やカムシャフト１３のカム等に対しても同様に冷却および潤滑を行う。クランク室４０内の混合気は、ピストン６の下降によってクランク室４０内の圧力が高まると、ブローバイガスとともに、ブリーザ通路４４から排気側連通孔４４１、吸気側連通孔４４２を通って動弁機構室５０へ流入する。排気側連通孔４４１、吸気側連通孔４４２を通って動弁機構室５０に流入した混合気は、排気用プッシュロッド５１と吸気用プッシュロッド５２が突出する動弁機構室５０の図５中の下方の側壁近傍位置から、動弁機構室５０の図５中の左上の吸気弁１８近傍のブローバイガス排出開口４８に向かって移動するので、その間に高温の吸・排気弁１８、１９、吸・排気用ロッカーアーム１６、１７の近傍を通過する。このため、混合気中の燃料が気化して吸・排気弁１８、１９、吸・排気用ロッカーアーム１６、１７の冷却を行うことができるとともに、混合気中の潤滑油が付着して吸・排気弁１８、１９、吸・排気用ロッカーアーム１６、１７の潤滑を行うことができる。すなわち、第２混合気導入開口４７とブローバイガス排出開口４８とは、開口４７と４８の間に弁、アーム等が位置するように互いに離れた位置に設けられているため、弁等の冷却及び潤滑を確実に行うことができる。そして、ブローバイガス排出開口４８からブローバイガス排出通路４９に流入した混合気は一方向弁５４を通過して逆流することなく吸気ポート２１に流入する。この時、吸気ポート２１に流入する混合気中の燃料は気化が促進しているので、燃焼室２０内での燃焼を効率的に行なうことができる。
【００２５】
また、上方吸気通路３５に流入した混合気の一部は動弁機構室接続通路４５に流入し、残りは吸気ポート２１に向かって流れる。動弁機構室接続通路４５に流入した混合気は、一方向弁４６を通過して逆流することなく第２混合気導入開口４７から動弁機構室５０へ流入する。第２混合気導入開口４７から動弁機構室５０へ流入した混合気は、排気用プッシュロッド５１に対向する動弁機構室５０の図５中の右側下方の側壁から、動弁機構室５０の図５中の左上の吸気弁１８近傍のブローバイガス排出開口４８に向かって移動するので、その間に高温の吸・排気弁１８、１９、吸・排気用ロッカーアーム１６、１７の近傍を通過する。上方吸気通路３５から流入した混合気中の燃料の濃度はブリーザ通路４４から流入する混合気より高いため、混合気中の燃料が気化して吸・排気弁１８、１９、吸・排気用ロッカーアーム１６、１７の冷却をより効果的に行うことができるとともに、混合気中の潤滑油が付着して吸・排気弁１８、１９、吸・排気用ロッカーアーム１６、１７の潤滑をより効果的に行うことができる。そして、ブローバイガス排出開口４８からブローバイガス排出通路４９に流入した混合気は一方向弁５４を通過して吸気ポート２１に流入する。この時、吸気ポート２１に流入する混合気中の燃料は気化が促進しているので、燃焼室２０内での燃焼を効率的に行なうことができる。
【００２６】
吸気ポート２１では、インシュレータ２３の上方吸気通路３５から上方吸気ポート通路部２１１を通って流入する混合気と、インシュレータ２３の吸気ポート側通路部４１から下方吸気ポート通路部２１２を通って流入する混合気と、ブローバイガス排出通路４９から流入する混合気とが合流する。ここで、シリンダ軸線７方向において、上方吸気ポート通路部２１１は下流に向かって水平からやや下方に傾斜して延び、下方吸気ポート通路部２１２は下流に向かって斜め上方に傾斜して延びるので、合流部より下流ではそれぞれの通路２１１、２１２から流入する混合気がブローバイガス排出通路４９から流入する混合気とともに衝突して燃料の濃度の均一化を促進することができる。そして、吸気弁１８が開いて混合気が燃焼室２０内に流入する際にも混合気が混合されるので燃焼室２０内では十分に燃料の濃度が均一になり、燃焼を効率的に行うことが可能となり、エンジン１の出力を向上させることができるうえ、燃焼後の排気ガス中のＣＯ、ＨＣ、ＮＯＸ等の濃度を低下させることもできる。燃焼後の排気ガスは排気弁１９が開くと排気ポート２２を通ってマフラ２６に流入し、大気中に排出される。また、ブローバイガス排出通路４９は、一方向弁５４を介して、下方吸気通路３６より潤滑油が少ない燃料が流れる上方吸気通路３５に開口している。下方吸気通路３６には上方吸気通路３５より潤滑油を多く含んだ燃料が流れるが、ブローバイガス排出通路４９に戻ってきた燃料は、ロッカーアーム等の潤滑のために潤滑油が消費されて潤滑油の含有率が少なくなった燃料となる。従って、もともと潤滑油の含有率が少ない燃料が流れる上方吸気通路３５に、潤滑油の含有率が少なくなった燃料を戻すことにより、吸気ポート２１で潤滑油の少ない燃料同士を混ざり易くすることができる。
【００２７】
このように、エンジン１は、エンジン１の姿勢に係わらず、効率的に潤滑油を混合した燃料をクランク室４０および動弁機構室５０内に供給することができるので、クランク室４０および動弁機構室５０内の構成部品の冷却および潤滑を実現するとともに、エンジン１の出力を向上させる一方で、排出ガス特性の悪化を抑制し、エンジン１の信頼性と耐久性を向上することができる。
【００２８】
なお、上述の実施形態では、インシュレータ２３の上方吸気通路３５と下方吸気通路３６と、およびシリンダブロック３の上方吸気ポート通路部２１１と下方吸気ポート通路部２１２とは、それぞれシリンダ軸線７方向視において略重なるように構成されているが、このような構成に限られるものでは無い。例えば、図８、図９に示すように、シリンダブロック３の下方吸気ポート通路部２１２の下方吸気通路３６との接続位置を水平方向に、例えば図８中で右側に移動し、図９に点線で示すように吸気弁１８に向かって斜め（右斜め上）に延ばすとともに、インシュレータ２３の下方吸気通路３６も下方吸気ポート通路部２１２と滑らかに接続するよう水平方向に移動してもよい。このように構成されたエンジン１によれば、下方吸気ポート通路部２１２とから流入する混合気は、図９中で点線の矢印で示すようにスワールを発生させることができ、上方吸気ポート通路部２１１から流入する混合気との混合をより強化して燃料濃度をより均一にして、燃焼室２０内での混合気をより燃焼しやすくすることができる。
【００２９】
また、拡張室３８は上述の構成に限られるものでは無く、例えば、図１０乃至図１３に示すような構成としてもよい。図１０に示す構成では、下方吸気通路３６の気化器側通路部３９の途中に拡張室３８と接続する拡張室接続開口５６を設け、拡張室接続開口５６から拡張室３８の内部に向かう（図の下方に向かう）にしたがって、通路の断面積が拡張室接続開口５６の断面積に比べて広がっている。このように構成された拡張室３８の場合も、上述の場合と同様、混合気が拡張室３８に流入することで流速が低下して混合気中の空気と燃料の分離を促進することが可能となる。そして、拡張室３８から燃料および燃料をより多く含む濃い混合気をクランク室接続通路４２に流入させることが可能となる。
【００３０】
さらに、図１１に示す構成では、下方吸気通路３６の気化器側通路部３９の拡張室３８との接続位置を、吸気ポート側通路部４１の拡張室３８との接続位置より、下方（図の下方であって、上死点から下死点に向かう方向）に設けている。そして、吸気ポート側通路部４１の断面積を気化器側通路部３９の断面積より小さくし、拡張室３８の吸気ポート側通路部４１側に気化器側通路部３９より上下方向（図の下方であって、上死点から下死点に向かう方向）の長さが長い垂直壁部５７を形成している。このような構成よれば、上述の場合と同様、混合気が拡張室３８に流入することで流速が低下して混合気中の空気と燃料の分離を促進することが可能となるうえ、気化器側通路部３９から流入する混合気が垂直壁部５７に衝突するため、空気と燃料の分離をより促進することが可能となる。そして、拡張室３８から燃料および潤滑油をより多く含む濃い混合気をクランク室接続通路４２に流入させることが可能となる。
【００３１】
また、図１２、図１３に示す構成では、下方吸気通路３６の気化器側通路部３９と拡張室３８とが接続する気化器側通路部開口５８の位置を、吸気ポート側通路部４１と拡張室３８とが接続する吸気ポート側通路部開口５９の接続位置より、下方（図１２中の下方であって、上死点から下死点に向かう方向）に設けている。また、吸気ポート側通路部４１および吸気ポート側通路部開口５９の断面積は、気化器側通路部３９および気化器側通路部開口５８の断面積より小さくしている。そして、図１３に示すように、拡張室３８の上下方向視（シリンダ軸線７方向視）において、気化器側通路部３９はインシュレータ２３の長手方向の軸（インシュレータ２３の上方吸気通路３５が延びる軸）６２に対して傾斜して配置されている。このような構成よれば、上述の場合と同様、混合気が拡張室３８に流入することで流速が低下して混合気中の空気と燃料の分離を促進することが可能となる。加えて、傾斜して配置された気化器側通路部３９の気化器側通路部開口５８から流入する混合気が拡張室３８内で旋回して上側の吸気ポート側通路部開口５９に向かうため、旋回により、空気と燃料の分離をより促進することが可能となる。そして、拡張室３８から燃料および燃料をより多く含む濃い混合気をクランク室接続通路４２に流入させることが可能となる。さらに、気化器側通路部開口５８の延長上に拡張室３８の壁が位置するため、開口５８から拡張室３８に流入した燃料が拡張室３８の壁に衝突するため、燃料に含まれる潤滑油が液化し易くなり、潤滑油をより多く含む濃い混合気をクランク室接続通路４２に流入させることが可能となる。なお、拡張室３８の壁をクランク室接続通路４２に向けて斜め下方に傾斜させても良い。
【００３２】
なお、上述の実施形態では、動弁機構室５０のブローバイガス排出開口４８から延びるブローバイガス排出通路４９は吸気ポート２１に接続するように構成されているが、このような構成に限られるものでは無い。例えば、図１４に示すように、動弁機構室５０のブローバイガス排出開口４８から延びる一方向弁（図示せず）を有するブローバイガス排出通路４９を下方吸気通路３６の拡張室３８より下流の吸気ポート側通路部４１の吸気ポート側通路部接続開口６３に接続するように構成してもよい。このような構成よれば、燃料をより多く含む濃い混合気が拡張室３８からクランク室接続通路４２に流れることで燃料の濃度が希薄になった吸気ポート側通路部４１内に、動弁機構室５０から燃料を含んだ混合気が戻すことができる。このため、安定した濃度の混合気を燃焼室２０に供給することが可能となり、エンジン１の回転の追従性が向上するうえ、排気ガスの特性の悪化を抑制することが可能となる。なお、吸気ポート側通路部接続開口６３をインシュレータ２３の上方吸気通路３５の動弁機構室接続通路４５との接続位置より下流側に設けるような構成にしても、上述の効果を得ることができる。
【００３３】
また、上述の実施形態では、インシュレータ２３が仕切壁３７により上方吸気通路３５と下方吸気通路３６に隔てられるだけでなく、シリンダブロック３の吸気ポート２１とキャブレター２４の吸気通路３３も部分的に上下に隔てられる構成となっている。しかし、必ずしもこのような構成に限られるものではなく、例えば、通路が全く仕切られていない構成、インシュレータ２３のみが仕切壁３７を有する構成、インシュレータ２３の仕切壁３７が部分的に上下に隔てる構成、インシュレータ２３と吸気ポート２１の一部とが上下に隔てられる構成、あるいは、吸気通路３３の一部とインシュレータ２３とが上下に隔てられる構成であってもよく、この場合にも上述と同様の効果を得ることができる。
【００３４】
なお、上述の実施形態では、エンジン１は刈払機１００１に搭載されているが、このエンジン１は刈払機１００１への搭載に限られるものでは無く、チェンソー、ブロワ、ヘッジトリマ等のエンジン工具に搭載されていてもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１ エンジン
２ シリンダヘッド
３ シリンダブロック
５ シリンダ
６ ピストン
７ シリンダ軸線
１８ 吸気弁
１９ 排気弁
２０ 燃焼室
２１ 吸気ポート
２２ 排気ポート
２３ インシュレータ
２４ キャブレター
３３ 吸気通路
３４ 燃料供給口
３５ 上方吸気通路
３６ 下方吸気通路
３７ 仕切壁
３８ 拡張室
３９ 気化器側通路部
４１ 吸気ポート側通路部
４２ クランク室接続通路
４３ 第１混合気導入開口
４５ 動弁機構室接続通路
４６ 一方向弁
４７ 第２混合気導入開口
４８ ブローバイガス排出開口
４９ ブローバイガス排出通路
５０ 動弁機構室
５１ 排気用プッシュロッド
５２ 吸気用プッシュロッド
５４ 一方向弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダブロックに形成されるシリンダボアに摺動可能に収容されるピストンの頂面と、前記シリンダボアと、シリンダヘッドとの間に形成される燃焼室と、
前記シリンダヘッドに形成され前記燃焼室に連通する吸気ポートおよび排気ポートと、
前記吸気ポートの前記燃焼室側の開口を開閉する吸気弁および前記排気ポートの前記燃焼室側の開口を開閉する排気弁と、
前記シリンダヘッドに設けられ、前記吸気弁および前記排気弁を開閉駆動する動弁機構が収容される動弁機構室と、
潤滑油が混合された燃料を供給する気化器と、
前記吸気ポートと前記気化器の吸気通路とを連通する第１通路と、
該第１通路と前記動弁機構室とを連通する第２通路と、
該第２通路より前記吸気ポート側で前記第１通路に接続し、前記第１通路と前記動弁機構室とを連通する、第３通路と、
前記シリンダブロックに取付けられるクランクケースに形成されるクランク室と前記第１通路とを連通する第４通路と、
前記動弁機構室と前記クランク室とを連通する第５通路と、を備え、
前記第２通路が前記動弁機構室に接続する第１接続口を、前記第３通路が前記動弁機構室に接続する第２接続口から、離間して配置する、
ことを特徴とする４サイクルエンジン。
【請求項２】
前記シリンダボアの軸線方向視において、前記第１接続口および前記第２接続口の一方を、前記第１接続口および前記第２接続口の他方より、前記吸気弁の近くに配置する、
ことを特徴とする請求項１に記載の４サイクルエンジン。
【請求項３】
前記シリンダボアの軸線方向視において、前記第１接続口と前記第２接続口との間を結ぶ線上に、前記動弁機構および前記吸気弁および前記排気弁の少なくとも１つを設ける、
ことを特徴とする請求項２に記載の４サイクルエンジン。
【請求項４】
前記第２通路には、前記第１通路から前記動弁機構室に向かう流れを許容する第１の一方向弁を設け、
前記第３通路には、前記動弁機構室から前記第１通路に向かう流れを許容する第２の一方向弁を設ける、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の４サイクルエンジン。
【請求項５】
前記気化器には、前記吸気通路の内壁側に偏在して前記燃料を供給する燃料供給口が設けられ、
前記第１通路には、前記第１通路を流路方向に、前記気化器側の端部において前記燃料供給口側に偏在して開口する第１通路部と第２通路部とに２分割する仕切り壁が設けられ、
前記第２通路が前記第２通路部に接続され、前記第４通路が前記第１通路部に接続される、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の４サイクルエンジン。
【請求項６】
前記シリンダボアの軸線方向視において、前記動弁機構室の外周近傍に前記第１接続口と前記第２接続口とを設け、
前記第１接続口及び前記第２接続口の一方を、他方より、前記第５通路が前記動弁機構室に接続する第５通路接続開口の近くに配置する、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の４サイクルエンジン。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の４サイクルエンジンを備える、
ことを特徴とするエンジン作業機。
【請求項１】
シリンダブロックに形成されるシリンダボアに摺動可能に収容されるピストンの頂面と、前記シリンダボアと、シリンダヘッドとの間に形成される燃焼室と、
前記シリンダヘッドに形成され前記燃焼室に連通する吸気ポートおよび排気ポートと、
前記吸気ポートの前記燃焼室側の開口を開閉する吸気弁および前記排気ポートの前記燃焼室側の開口を開閉する排気弁と、
前記シリンダヘッドに設けられ、前記吸気弁および前記排気弁を開閉駆動する動弁機構が収容される動弁機構室と、
潤滑油が混合された燃料を供給する気化器と、
前記吸気ポートと前記気化器の吸気通路とを連通する第１通路と、
該第１通路と前記動弁機構室とを連通する第２通路と、
該第２通路より前記吸気ポート側で前記第１通路に接続し、前記第１通路と前記動弁機構室とを連通する、第３通路と、
前記シリンダブロックに取付けられるクランクケースに形成されるクランク室と前記第１通路とを連通する第４通路と、
前記動弁機構室と前記クランク室とを連通する第５通路と、を備え、
前記第２通路が前記動弁機構室に接続する第１接続口を、前記第３通路が前記動弁機構室に接続する第２接続口から、離間して配置する、
ことを特徴とする４サイクルエンジン。
【請求項２】
前記シリンダボアの軸線方向視において、前記第１接続口および前記第２接続口の一方を、前記第１接続口および前記第２接続口の他方より、前記吸気弁の近くに配置する、
ことを特徴とする請求項１に記載の４サイクルエンジン。
【請求項３】
前記シリンダボアの軸線方向視において、前記第１接続口と前記第２接続口との間を結ぶ線上に、前記動弁機構および前記吸気弁および前記排気弁の少なくとも１つを設ける、
ことを特徴とする請求項２に記載の４サイクルエンジン。
【請求項４】
前記第２通路には、前記第１通路から前記動弁機構室に向かう流れを許容する第１の一方向弁を設け、
前記第３通路には、前記動弁機構室から前記第１通路に向かう流れを許容する第２の一方向弁を設ける、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の４サイクルエンジン。
【請求項５】
前記気化器には、前記吸気通路の内壁側に偏在して前記燃料を供給する燃料供給口が設けられ、
前記第１通路には、前記第１通路を流路方向に、前記気化器側の端部において前記燃料供給口側に偏在して開口する第１通路部と第２通路部とに２分割する仕切り壁が設けられ、
前記第２通路が前記第２通路部に接続され、前記第４通路が前記第１通路部に接続される、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の４サイクルエンジン。
【請求項６】
前記シリンダボアの軸線方向視において、前記動弁機構室の外周近傍に前記第１接続口と前記第２接続口とを設け、
前記第１接続口及び前記第２接続口の一方を、他方より、前記第５通路が前記動弁機構室に接続する第５通路接続開口の近くに配置する、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の４サイクルエンジン。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の４サイクルエンジンを備える、
ことを特徴とするエンジン作業機。
【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１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−２３１７５３（Ｐ２０１１−２３１７５３Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０５７５７（Ｐ２０１０−１０５７５７）
【出願日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
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