JPH03199625A - ２サイクル・エンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〉 本発明は、ピストン圧縮時における混合気の圧縮抜けを
防ぐことができるようにした２サイクル　エンジンに関
する。

（従来の技術） ２サイクル・エンジンは、シリンダー壁面に吸気（ｔ！
気〉ポートと排気ポートとを有し、ピストンの上下動に
よって各ポートが開閉して、そこからガスが出入りする
ようになっている。そして、吸気ポートと排気ポートと
の位置は排気ポートの方が吸気ポートよりも大きく上側
へずらされて設けられており、またピストンが上昇する
ときが吸入行程となるように設定されている。

さらに説明すると、２サイクル・エンジンではピストン
が上昇すると吸気ポートがクランクケース内につながり
、ピストンが上昇したことで負圧となったクランクケー
ス内に吸気ポートから混合気が吸い込まれる。一方、吸
気ポートの上側では、この上昇したピストンで排気ポー
トがふさがれるとともに燃焼室内に入れられた混合気が
圧縮され、次いでスパークプラグで着火される。すると
、爆発し、ｉ張ガスがピストンを押し下げ、この行程が
出力となる。そして、ピストンの下降運動が終りに近づ
くころ、それまでピストンによってふさがれていたシリ
ンダー下部の排気ポートが姿を現し、そこから爆発の終
った廃ガスが吹き出し始める。また、ピストンがもう少
し下がるとやはりピストンによってふさがれていた吸気
ポートが現れる。すると、既にクランクケース側に吸い
込まれていた混合気がピストンの下降運動で圧縮されて
シリンダー内に向がって噴出する。また、シリンダー内
に噴出された混合気がシリンダーの天井となる燃焼室内
面に衝突した後に反転し、その勢いで残った廃ガスを排
気ポートがら押し出す、この一連動作を繰り返すことで
、２サイクル・エンジンの駆動が連続して行われる。

このように、２サイクル・エンジンの排気は、吸気ポー
トからの混合気によって廃ガスが押し出されるが、この
とき混合気の一部が廃ガスと一緒に排気ポートから出て
しまう。

この問題を解決するため、一般に２サイクル・エンジン
では、排気管の途中に出口を小さくした空洞状のｌｌｊ
張室を設けて、排気ポートから出た廃ガスの多くをこの
膨張室の部分でストップ、反転させ、その逆流によって
排気ポートがら廃ガスを追って出てきた未燃焼の混合気
を再びシリンダー内に戻す方法が採られている。

この膨張室は、内部空間が排気ポートにつながる入口側
から後側へ進むに従って序々に広がって膨らみ、途中か
ら出口側へ向かって再び狭められて行く形状になってい
る。そして、この膨張室の形状、すなわち入口側から広
がって行くまでのテーパー形状と出口側まで狭まって行
くテーパー形状や、容ｘ１テールパイプの径、長さなど
は、エンジンの出力特性に影響を与える要因となってお
り、このことは−船釣に良く知られている。

そこで、エンジンの出力特性をコントロールするため、
エンジン本体の排気ポートに回転バルブや、上下にスラ
イドするバルブを設けて排気のタイミングに変化を持た
せ、ピストン圧縮時における混合気抜けを防ぐようにし
たものもある。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した従来構造のようにエンジン本体
の排気ポートにパルプ機構を設けて排気のタイミングを
変化させるようにしたものでは、シリンダー内に混合気
を完全に押し留めておくことができないという問題点が
あった。

また、エンジンの回転数に応じて排気のタイミングを変
化させるものだが、後述する第３図（ｂ）の如きエンジ
ン特性（急激に出力、トルクがある回転にて増大する〉
を解消するに至っていない。

このため、例えば排気ポートをクランクケース側に寄っ
た下側の位置に設けて低回転型のエンジン本体として形
成するとともに、このエンジン本体の特性に合った膨張
室を装着した場合における軸出力Ｌ　（ｐｓ＞と軸トル
クＴ（ｋｇ・■〉とエンジン回転数Ｎ　（ｒｐＩＩ）と
の関係は第３図（ａ）に示すような特性となる。すなわ
ち、この第３図（ａ）に示す特性では、軸出力りと軸ト
ルクＴとが共に緩やかに上昇するが、回転数Ｎ、で得ら
れる最高軸出力り、および回転数Ｎ１で得られる最高軸
トルクＬｌが少ない。

これに対して、排気ポートをシリンダヘッド側に寄った
上側の位置に設けて高回転型のエンジン本体として形成
するとともに、このエンジン本体の特性に合った１１張
室を装着した場合における軸出力りと軸トルクＴとエン
ジン回転数Ｎとの関係は第３図（ｂ）に示すような特性
となる。この第３図（ｂ＞に示す特性では回転数Ｎ５で
得られる最高出力Ｌ２および回転数Ｎ４で得られる最高
軸トルクＴ２は共に大きくなるが、その上昇曲線はなだ
らかに得られず、あるエンジン回転数以上で急激に増大
するという問題点があった。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その
目的はピストン圧縮時における混合気の圧縮抜けをなく
し、エンジンの低速回転から高速回転までにわたって軸
出力と軸トルクとをなだらかで高い値を得ることができ
る２サイクル・エンジンを提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明は、排気ポートにつなが
る入口側から序々に内部空間が広がり途中から出口側へ
向かって狭められた形状で膨らんだ膨張室を排気管の途
中に設けてなる２サイクル　エンジンであって、前記膨
張室内に設けられて排気脈動波で前記膨張室内に生ずる
反射波のりイミングを１１整する調整手段と、ピストン
の作動タイミングを検出し前記調整手段による調整量を
制御する制御手段とを備えたものである。

（作用〉 この構成によれば、調整手段の調整で膨張室内の見掛は
上の容積を変化させると、膨張室内がらの反射波圧力の
大きさを変えることができる。そして、この調整は制御
手段によりピストンの作動タイミング、すなわち排気脈
動波に応じて制御するので、反射波圧力も回転数に比例
して調整することができ、ピストン圧縮時に混合気がシ
リンダー排気ポートから圧縮抜けとなって流れ出すのを
この反射波圧力でシリンダー内に押し留めておくことが
できる。したがって、膨張室の見掛は上の容積を大きく
するとエンジン特性が高回転、高出力、高トルクになり
、逆に見掛は上の容積を小さくするとエンジン特性が低
回転、低出力、低トルクになり、エンジンの回転数の高
低によらず、常に最大の効率で、軸出力、軸トルク共に
なだらかで高い値を得ることができる。

〈実施例） 以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明
する。

第１図は、本発明の一実施例に係る２サイクル・エンジ
ンを概略的に示した側面図である。

図において、このエンジン１は、エンジン本体２の下部
にクランクケース３を設けるとともに、上部にクランク
ケース３と連接したシリンダー４を設けている。そして
、シリンダー４内にピストン５が配設され、このピスト
ン５がクランクケース３内へ伸びたコンロッド６を介し
てクランクシャフト７とリンク結合されている。なお、
このクランクシャフト７にはエンジン回転センサ８が取
り付けられていて、エンジン回転数を検出できるように
なっている。

さらに、シリンダー４は、シリンダー本体４Ａと、この
シリンダー本体４Ａの上部に取り付けられたシリンダー
ヘッド４Ｂとで構成されている。

また、シリンダー本体４Ａの壁面には吸気ポート９と排
気ポート１０とが設けられている。このうち、吸気ポー
ト９は排気ポート１０よりも下側に形成されている。そ
して、この吸気ポート９からは不図示のキャブレターを
通った混合気が導入され、排気ポート１０からは燃焼後
の廃ガスを排気管１１を通して排出できるようになって
いる。

方、シリンダーヘッド４Ｂは、シリンダー４の内側に燃
焼室１２を形成するようにしてシリンダー本体４Ａの上
部に取り付けられている。また、このシリンダーヘッド
４Ｂには、燃焼室１２の頂点に電極が位置するようにし
て点火プラグ１３が取り付けられている。

次に、排気ポート１０に接続された排気管１１のテール
バイブ１４にはマフラー１５が取り付けられ、また排気
ポート１０とテールバイブ１４との間には膨張室１６が
形成されている。

この膨張室１６は空洞状で、出口１７側の内径寸法が入
口１８１１ｔｌｌの内径寸法よりも小さく形成されてい
る。この膨張室１６の形状は、入口１８側から後部へ進
むに従って序々に内径寸法が広がって行くテーパー形状
をした第１の領域１９と、この第１の領域１９における
後端側の内径寸法とほぼ同じ内径寸法で後側へ向かう第
２の領域２０と、この第２の領域２０における後端から
出口１７に向かって序々に内径寸法が狭まって行くテー
パー形状をした第３の領域２１とが連続して設けられた
状態で作られている。また、膨張室１６の内部には、出
口１７を通って抜は出す排気ガス量を調整する調整手段
となる中子２２が設けられている。

この中子２２は、膨張室１６における第３の領域２１内
に対応して配設されており、図に示すように第３の領域
２１の内面寸法よりも小さい外形寸法で後方へ向かうに
従って径寸法が小さくなるようにして略ロート状に形成
されている。さらに、中子２２の中心には出口１７の内
径寸法と略等しい寸法で形成された貫通孔２２ａが設け
られている。そして、中子２２は、この中子２２と一体
化されて膨張室１６の外側へ延ばされているスライドプ
レート２３を介して膨張室１６の外側から支持されてお
り、制御手段２６の制御で前後方向に移動調整可能にな
っている。なお、膨張室１６の外側には、スライドプレ
ート２３の移動を案内するための中子スライドガイド２
４が膨張室１６と一体に形成されている。また、中子ス
ライドガイド２４とスライドプレート２３との間にはシ
ール用のガスケット２５が介装されている。

次に、制御手段２６は、上記エンジン回転センサ８とモ
ータ２７と動力伝達機ｔ１１２８などで構成されている
とともに、モータ２７がエンジン回転センサ８とワイヤ
ーハーネス２９を介して接続されエンジン回転センサ８
の出力に応じて正逆二方向に回転できるようになってい
る。また、動力伝達機構２８は、モータ２７の出力軸に
一体回転可能に取り付けられたプーリー３０と、アイド
ラーブー３１と、プーリー３０とプーリー３１との間に
掛は渡されたワイヤー３２とを有している。そして、モ
ータ２７でプーリー３０が回転されると、このプーリー
３０と一体的にワイヤー３２゜プーリー３１がそれぞれ
回転するようになっている。さらに、ワイヤー３２には
スライドプート２３が取り付けられており、このワイヤ
ー３２が回転するときに中子２２も、スライドプレート
２３を介して膨張室１６内で前後方向へ一体的に移動で
きるようになっている。なお、第１図中で符号１、ｎ、
Ｉｌｌ、ＩＶで示す位置は、中子２２と共にスライドプ
レート２３がそれぞれ移動した位置を示している。

そして、このように槽底された２サイクル・エンジンで
は、エンジンの回転数が低いときには符号Ｉの位置に配
置され、回転数が高くなって行くとエンジン回転数セン
サ８からの信号でモータ２７が回転し、ワイヤー３２を
介して中子２２をスライドプレート２３と共に符号Ｉの
位置から符号ｎ、ｍ、ｒｖの位置へ順次変化させる。す
ると、膨張室１６の出口１７を通って抜は出す排気ガス
量が調整され、膨張室１６内の見掛は上の容積が変化す
る。また、これに件って膨張室１６内に生ずる反射波圧
力がエンジンの回転に応じた状態Ｃ二制御され、ピスト
ン圧縮時における混合気の圧縮抜けを押さえることがで
きる。

第２図は、この実施例による構造を適用した場合におけ
る軸出力りと軸トルクＴとエンジン回転数Ｎとの関係を
第３図（ａ＞、（ｂ）に示した従来における特性と実測
値に基づいて比較して示したものである。そして、出力
値ＬＬ、Ｌ２．ＴＩ、Ｔ２１回転数Ｎ１〜Ｎ５は、第３
図および第４図に対応しているものである。この特性図
でも判るように、この実施例のように構成することによ
って本発明では、エンジンの回転数が従来の高回転型の
エンジンの場合において最高軸出力Ｌ２が得られた回転
数と同じＮ５のときに同じ最大軸出力Ｌ２が得られ、従
来の低回転型のエンジンの場合において最高軸トルクＴ
２が得られた回転数と同じ回転数Ｎ２のときに同じ最大
軸トルクＴ２がなだらかに得られ、エンジン回転数の高
低によらず、最大の効率で軸出力、軸トルクを得ること
ができた。

なお、上記構造で示した中子２２および制御手段２６と
しての動力伝達機構２８は、上記実施例のｉ造に限るこ
となく色々と変形して実施しても良いものである。

（発明の効果） 以上説明したとおり、本発明に係る２サイクル　エンジ
ンによれば、膨張室内からの反射波圧力の大きさを調整
手段の調整によって変えることができる。そして、この
調整は制御手段によりピストンの作動タイミング、すな
わち排気脈動波に応じて制御するので、反射波圧力も回
転数に比例して調整することができ、ピストン圧縮時に
混合気がシリンダー排気ポートから圧縮抜けとなって流
れ出すのをこの反射波圧力でシリンダー内に押し留めて
おくことができる。この結果、エンジンの回転数の高低
によらず、最大の効率で、軸出力　軸トルク共になだら
かで高い値を得ることができ、エンジン性能の向上が図
れる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る２サイクル・エンジン
の一部を破断して示した概略側面図、第２図は同上２サ
イクル・エンジンにおける軸出力と軸トルクおよびエン
ジン回転数との関係を示した特性図、第３図（ａ）、（
ｂ）は従来の低回転型の２サイクル・エンジンと高回転
型の２サイクル・エンジンとにおける軸出力と軸トルク
およびエンジン回転数との関係を各々示した特性図であ
る。 １・・・エンジン、２・・・エンジン本体、４・・・シ
リンダー、５・・・ピストン、８・・・エンジンの回転
センサ、９・・・吸気ポート、１０・・・排気ポート、
１１・・・排気管、１６・・・膨張室、１７・・・膨張
室の出口、１８・・・膨張室の入口、２２・・・中子（
調整手段）、２６・・・制御手段、２７・・・モータ、
２９・・・ワイヤーハーネス、３２・・・ワイヤー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）排気ポートにつながる入口側から序々に内部空間
   が広がり途中から出口側へ向かって狭められた形状で膨
   らんだ膨張室を排気管の途中に設けてなる２サイクル・
   エンジンであつて、前記膨張室内の見掛け上の容積を可
   変可能に設けられて排気脈動波で前記膨張室内に生ずる
   反射波のタイミングを調整する調整手段と、ピストンの
   作動タイミングを検出し前記調整手段による調整量を制
   御する制御手段とを備えたことを特徴とする２サイクル
   ・エンジン。