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技術 ピストンバルブ式層状掃気2サイクルエンジン

出願人 小松ゼノア株式会社
発明者 座間亮二渡辺武志
出願日 1999年12月15日 (21年6ヶ月経過) 出願番号 1999-355884
公開日 2001年6月26日 (20年0ヶ月経過) 公開番号 2001-173447
状態 特許登録済
技術分野 過給機 内燃機関のシリンダブロック、ケーシング 燃焼機関のピストン 新気により掃気を行うもの
主要キーワード ボス外周 軽量コンパクト ピストン溝 掃気流路 混合気用 正面断面 先導空気 ピストンバルブ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2001年6月26日)のものです。
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図面 (10)

課題

ピストン高さを低くし、エンジン高さの低い軽量コンパクトピストンバルブ式層状掃気2サイクルエンジンを提供する。

解決手段

シリンダ10の内壁に設けた先導空気ポート14の上縁14aと吸気ポート15の上縁15aとをほぼ同一高さに位置させる。ピストン30の先導空気ポート14に対向する位置の下端部に、吸気ポート15に対向する位置のピストン下縁31よりも下方に延伸した延伸部32を設ける。左右の延伸部32,32の間隔W1をクランク軸20のバランスウエイト23の外幅W2より大きくする。延伸部32の外周面に、吸入行程の際に先導空気ポート14と掃気ポート12とを接続するピストン溝34を設ける。

概要

背景

ピストンバルブ式層状掃気2サイクルエンジン混合気用吸気ポート先導空気ポート等の配置については、一例として国際公開番号WO98/57053号に開示されたものがある。同開示内容によれば、図9に示すように、シリンダ室11(シリンダ10の内周面)には、掃気ポート12、先導空気ポート14、及び図示しない排気ポートが開口しており、またシリンダ10には、クランク室3に接続する混合気用の吸気ポート15と、シリンダ室11及びクランク室3の間を接続する掃気流路16とを備えている。先導空気ポート14は、吸気ポート15を挟んで左右に2つ設けられている。先導空気ポート14は、掃気ポート12よりもシリンダ10の軸線方向のクランク室3側に所定距離だけ離れた位置に設けられるとともに、ピストン30aの外周部に設けたピストン溝34aを介して掃気ポート12と先導空気ポート14とが接続され、吸入行程の際に先導空気ポート14から掃気ポート12を経て掃気流路16に空気を吸入するようにしている。ピストン30aの全ストロークにおいて先導空気ポート14は直接シリンダ室11に開口しないようにするため、ピストン下縁31は、実線にて示すピストン上死点位置において先導空気ポート14の下方に位置し、ピストン上縁35は、細い2点鎖線にて示すピストン下死点位置において先導空気ポート14の上方に位置している。また、ピストン下縁31はピストン下死点位置において、クランク軸に設けられたバランスウエイト23の外周部23aに干渉しない最もクランク軸寄りの位置に定められる。吸気ポート15は先導空気ポート14と左右方向に並んで設けられているため、ピストン下縁31部には、ピストン上死点位置において吸気ポート15とクランク室3とを連通させるために、所定長さ(図中、長さF)の縦溝40が設けられている。上記のように構成された層状掃気2サンイクルエンジンによれば、排気時に先ず先導空気によってシリンダ室11内が掃気されるので、混合気吹き抜けによる未燃焼ガスの排出を防止でき、排気ガス清浄化されるという効果がある。

概要

ピストン高さを低くし、エンジン高さの低い軽量コンパクトなピストンバルブ式層状掃気2サイクルエンジンを提供する。

シリンダ10の内壁に設けた先導空気ポート14の上縁14aと吸気ポート15の上縁15aとをほぼ同一高さに位置させる。ピストン30の先導空気ポート14に対向する位置の下端部に、吸気ポート15に対向する位置のピストン下縁31よりも下方に延伸した延伸部32を設ける。左右の延伸部32,32の間隔W1をクランク軸20のバランスウエイト23の外幅W2より大きくする。延伸部32の外周面に、吸入行程の際に先導空気ポート14と掃気ポート12とを接続するピストン溝34を設ける。

目的

本発明は上記の課題を解決するために、ピストンのシリンダ軸方向の長さを短くしてエンジンの高さを低くし、よって場積を小さくし、重量を低減できるピストンバルブ式層状掃気2サイクルエンジンを提供することを目的としている。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

クランクケース(2) の上部に取着したシリンダ(10)の内壁に開口し、かつシリンダ室(11)に接続する掃気ポート(12)、排気ポート(13)及び先導空気ポート(14)と、シリンダ(10)の内壁に開口し、かつクランク室(3) に接続する混合気用吸気ポート(15)と、掃気ポート(12)とクランク室(3) とを接続する掃気流路(16)と、ピストン(30)の外周部に設けられ、吸入行程の際に掃気ポート(12)と先導空気ポート(14)とを接続するピストン溝(34)とを有し、掃気ポート(12)、排気ポート(13)、先導空気ポート(14)及び吸気ポート(15)がピストン(30)の上下動により開閉されるピストンバルブ式層状掃気2サイクルエンジン(1) において、先導空気ポート(14)の下縁(14b) を吸気ポート(15)の上縁(15a) よりもクランク室(3) 側に位置させ、ピストン(30)の先導空気ポート(14)に対向する位置の下端部に、ピストン(30)の吸気ポート(15)に対向する位置のピストン下縁(31)よりも下方に延伸した延伸部(32)を設け、この延伸部(32)は、クランク軸(20)のウエブ(21)に付設したバランスウエイト(23)よりクランク軸方向の外側に位置するとともに、外周面に前記ピストン溝(34)を有することを特徴とするピストンバルブ式層状掃気2サイクルエンジン。

請求項2

請求項1記載のピストンバルブ式層状掃気2サイクルエンジンにおいて、前記吸気ポート上縁(15a) と先導空気ポート上縁(14a) とをほぼ同一高さに位置させたことを特徴とするピストンバルブ式層状掃気式2サイクルエンジン。

技術分野

0001

本発明は、ピストンバルブ式層状掃気2サイクルエンジン吸気ポート先導空気ポートの配置、及びピストンスカート部の形状に関する。

背景技術

0002

ピストンバルブ式層状掃気2サイクルエンジンの混合気用の吸気ポートと先導空気ポート等の配置については、一例として国際公開番号WO98/57053号に開示されたものがある。同開示内容によれば、図9に示すように、シリンダ室11(シリンダ10の内周面)には、掃気ポート12、先導空気ポート14、及び図示しない排気ポートが開口しており、またシリンダ10には、クランク室3に接続する混合気用の吸気ポート15と、シリンダ室11及びクランク室3の間を接続する掃気流路16とを備えている。先導空気ポート14は、吸気ポート15を挟んで左右に2つ設けられている。先導空気ポート14は、掃気ポート12よりもシリンダ10の軸線方向のクランク室3側に所定距離だけ離れた位置に設けられるとともに、ピストン30aの外周部に設けたピストン溝34aを介して掃気ポート12と先導空気ポート14とが接続され、吸入行程の際に先導空気ポート14から掃気ポート12を経て掃気流路16に空気を吸入するようにしている。ピストン30aの全ストロークにおいて先導空気ポート14は直接シリンダ室11に開口しないようにするため、ピストン下縁31は、実線にて示すピストン上死点位置において先導空気ポート14の下方に位置し、ピストン上縁35は、細い2点鎖線にて示すピストン下死点位置において先導空気ポート14の上方に位置している。また、ピストン下縁31はピストン下死点位置において、クランク軸に設けられたバランスウエイト23の外周部23aに干渉しない最もクランク軸寄りの位置に定められる。吸気ポート15は先導空気ポート14と左右方向に並んで設けられているため、ピストン下縁31部には、ピストン上死点位置において吸気ポート15とクランク室3とを連通させるために、所定長さ(図中、長さF)の縦溝40が設けられている。上記のように構成された層状掃気2サンイクルエンジンによれば、排気時に先ず先導空気によってシリンダ室11内が掃気されるので、混合気吹き抜けによる未燃焼ガスの排出を防止でき、排気ガス清浄化されるという効果がある。

発明が解決しようとする課題

0003

しかしながら、上記国際公開番号WO98/57053号に開示されたピストンバルブ式層状掃気2サイクルエンジンの構成においては、ピストン上死点位置で吸気ポート15とクランク室3とを連通させるために、ピストン下縁31から吸気ポート上縁15aまでの長さFの縦溝40を設けている。そのため、ピストン下縁31は吸気ポート上縁15aから長さFだけ下方に位置することとなる。前述のように、ピストン下死点時において、ピストン上縁35は吸気ポート上縁15aよりも上方に位置し、ピストン下縁31はクランク軸20のバランスウエイト外周部23aよりも上方に位置するように定められている。このため、ピストン上死点において、吸気ポート上縁15aからピストン上縁35までの高さをHとすると、ピストン下縁31からピストン上縁35までのピストン高さは「H+F」とする必要がある。ところが、従来からエンジンの高さをさらに低くして場積をできるだけ小さくすることが要求されており、上記のようにピストン高さに伴ってコネクティングロッドの長さが長くなり、エンジンの高さも高くなって場積が大きくなり、重量も重くなり、コストも高くなるという問題を解決することが強く要望されている。

0004

本発明は上記の課題を解決するために、ピストンのシリンダ軸方向の長さを短くしてエンジンの高さを低くし、よって場積を小さくし、重量を低減できるピストンバルブ式層状掃気2サイクルエンジンを提供することを目的としている。

0005

上記の目的を達成するために、本発明に係るピストンバルブ式層状掃気2サイクルエンジンの第1発明は、クランクケースの上部に取着したシリンダの内壁に開口し、かつシリンダ室に接続する掃気ポート、排気ポート及び先導空気ポートと、シリンダの内壁に開口し、かつクランク室に接続する混合気用の吸気ポートと、掃気ポートとクランク室とを接続する掃気流路と、ピストンの外周部に設けられ、吸入行程の際に掃気ポートと先導空気ポートとを接続するピストン溝とを有し、掃気ポート、排気ポート、先導空気ポート及び吸気ポートがピストンの上下動により開閉されるピストンバルブ式層状掃気2サイクルエンジンにおいて、先導空気ポートの下縁を吸気ポートの上縁よりもクランク室側に位置させ、ピストンの先導空気ポートに対向する位置の下端部に、ピストンの吸気ポートに対向する位置のピストン下縁よりも下方に延伸した延伸部を設け、この延伸部は、クランク軸のウエブ付設したバランスウエイトよりクランク軸方向の外側に位置するとともに、外周面に前記ピストン溝を有する構成としている。

0006

上記構成によれば、先導空気ポートの下縁を吸気ポートの上縁よりクランク室側に位置させたため、先導空気ポートの上縁をクランク室側に寄せることができる。したがって、ピストン下死点時におけるピストン上縁の位置をクランク室側に寄せることができる。また、クランク軸のバランスウエイトより軸方向外側のピストン下縁部分を延伸し、この部分に先導空気ポートと掃気ポートとを接続するピストン溝を設けている。このため、ピストン下縁をピストン下死点時にバランスウエイト外周部に干渉しない位置まで下げることができる。したがって、ピストン上縁からピストン下縁までのピストン高さを低くすることができ、エンジン高さが低く、軽量コンパクトで、コストの安い層状掃気2サイクルエンジンが得られる。

0007

第2発明は、第1発明の構成に基づき、前記吸気ポート上縁と先導空気ポート上縁とをほぼ同一高さに位置させた構成としている。

0008

上記構成によれば、ピストン下死点時におけるピストン上縁を吸気ポート上縁近傍までクランク室側に寄せることができ、ピストンのシリンダ軸方向長さを一層短くすることができる。したがって、コネクティングロッドの長さを短くし、エンジンの高さを低くして軽量化を図り、コストを安くすることができる。

発明を実施するための最良の形態

0009

以下に、本発明に係るピストンバルブ式層状掃気2サイクルエンジンの実施形態について、図面を参照して詳述する。

0010

図1はピストンバルブ式層状掃気2サイクルエンジン1の正面断面図、図2図1のA−A矢視の側面断面図であり、ピストン上死点位置の状態を示している。図1図2において、クランクケース2の上部にはシリンダ10が取着されている。シリンダ10にはピストン30がシリンダ10の軸方向に摺動自在に挿入され、ピストン30のヘッド側にシリンダ室11を形成し、ボトム側にクランク室3を形成している。クランクケース2に軸受4を介して回転自在に取着されたクランク軸20と、ピストン30とはコネクティングロッド5により連結されている。クランク軸20のウエブ21のクランクピン22の反対側にはバランスウエイト23が設けられており、その外周部23aは円弧形状をなしている。シリンダ10の内壁面にはシリンダ室11に接続する掃気ポート12、排気ポート13、先導空気ポート14が設けられるとともに、クランク室3に接続する混合気用の吸気ポート15が設けられている。また、シリンダ10には掃気ポート12とクランク室3とを接続する掃気流路16が設けられている。図3は、シリンダ10の断面図であり、図1のA−A矢視断面図である。同図に示すように、吸気ポート15の両側には2個の先導空気ポート14,14が設けられており、それぞれの先導空気ポート下縁14b,14bは吸気ポート上縁15aよりも下方に位置しており、本実施形態においては、吸気ポート上縁15aと先導空気ポート上縁14a,14aとは同一高さに位置している。先導空気ポート14,14の上方には所定の間隔で掃気ポート12,12が設けられており、それぞれ掃気流路16,16に接続している。

0011

図4は、ピストン下死点位置におけるピストンバルブ式層状掃気2サイクルエンジンの側面断面図である。ピストン下縁31は従来のものと同様に、クランク軸20の両バランスウエイト23,23の外周部23aに干渉しない最もクランク軸20寄りの位置に設定されており、この部分はピストン30が上下動したときに吸気ポート15に対向する位置となっている。ピストン30のクランク軸20の軸方向の両端部の下端部にはピストン下縁31より下方に延伸して延伸部32,32が設けられ、延伸部32の外周部にはピストン溝34がそれぞれ設けられている。延伸部32の内幅W1は、クランク軸20の両バランスウエイト23,23間のクランク軸方向の外幅W2より大きく設定されている。また、図3に示す2つの先導空気ポート14,14の間隔W3は、延伸部32の内幅W1より大きく設定されている。延伸部下縁33はクランク室3に設けられた、軸受4を内設しているボス6の外周部6aに干渉しない位置に設定されている。延伸部32はピストン30が上下動したときに先導空気ポート14に対向する位置に設けられており、延伸部32に設けられたピストン溝34は、図2に示すように、ピストン上死点位置において掃気ポート12と先導空気ポート14とを接続する。またピストン上縁35は、図4に示すように、ピストン下死点位置で吸気ポート上縁15a及び先導空気ポート上縁14aよりも上方に位置するように設定されている。

0012

図5はピストン30の正面図であり、図6図5のB−B矢視図である。前述のように、ピストン30の下端部にはピストン下縁31より下方に延伸して延伸部32が設けられている。延伸部32の外周面には、ピストン溝34が設けられている。また、ピストン下縁31はバランスウエイト外周部23aに干渉しない位置に、延伸部下縁33はクランク室3のボス6の外周部6aに干渉しない位置にそれぞれ設定されている。このとき、ピストン上縁35からピストン下縁31までのピストン高さはHである。

0013

図7図1のC−C矢視図である。吸気ポート15の反対側には排気ポート13が設けられ、吸気ポート15の両側には先導空気ポート14,14が設けられている。吸気ポート15と排気ポート13とを結ぶ中心線E−Eに対して直角方向の両側には掃気ポート12,12と掃気流路16,16とが設けられている。ピストン上死点位置において、2つのピストン溝34,34は、それぞれ先導空気ポート14,14と掃気ポート16,16とを接続している。

0014

図8図7のD−D矢視図であり、シリンダ内壁面に設けられた各ポートとピストンとの関係位置を示す展開図である。実線はシリンダ10の内壁面に設けられた掃気ポート12,12、排気ポート13、先導空気ポート14,14及び吸気ポート15を示している。細い破線は上死点位置のピストン上縁35、ピストン下縁31及びピストン溝34を示し、細い2点鎖線は下死点位置のピストン上縁35及びピストン下縁31をそれぞれ示している。ピストン上死点位置において、ピストン溝34は先導空気ポート14と掃気ポート12とを接続している。ピストン下縁31は吸気ポート15の上方に位置している。またピストン下死点位置においては、ピストン上縁35は、掃気ポート12及び排気ポート13の下方に位置するとともに、先導空気ポート14及び吸気ポート15の上方に位置している。このとき、ピストン上縁35からピストン下縁31までの距離は、図5に示すピストン高さHである。

0015

本発明に係るピストンバルブ式層状掃気2サイクルエンジン1は上記のような構成としたため、ピストン30の高さを低くすることができる。すなわち、図9に示す従来のピストン30aに比して、長さFだけ吸気ポート15及び先導空気ポート14の位置をクランク室3寄りにずらすことができるとともに、ピストン上縁35の位置をFだけクランク室3寄りにずらすことができる。これにより、従来のピストン高さは「H+F」であったのに対し、本発明に係るピストン高さはHであり、長さFだけ小さくできる。したがって、これに伴ってコネクティングロッド5を短くできるので、高さが低く、軽量コンパクトで、かつコストの安いピストンバルブ式層状掃気2サイクルエンジンが得られる。

図面の簡単な説明

0016

図1本発明の層状掃気2サイクルエンジンのピストン上死点時の正面断面図である。
図2本発明の層状掃気2サイクルエンジンのピストン上死点時の側面断面図である。
図3図1のA−A矢視のシリンダの断面図である。
図4本発明の層状掃気2サイクルエンジンのピストン下死点時の側面断面図である。
図5本発明に係るピストンの正面図である。
図6図5のB−B矢視図である。
図7図1のC−C矢視図である。
図8図7のD−D矢視図である。
図9従来技術に係る層状掃気2サイクルエンジンのシリンダ部側面断面図である。

--

0017

1:ピストンバルブ式層状掃気2サイクルエンジン、2:クランクケース、3:クランク室、6:ボス、6a:ボス外周部、10:シリンダ、11:シリンダ室、12:掃気ポート、13:排気ポート、14:先導空気ポート、14a:先導空気ポート上縁、14b:先導空気ポート下縁、15:吸気ポート、15a:吸気ポート上縁、16:掃気流路、20:クランク軸、21:ウエブ、23:バランスウエイト、23a:外周部、30:ピストン、31:ピストン下縁、32:延伸部、33:延伸部下縁、34:ピストン溝、35:ピストン上縁。

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