JPH0357286B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は２サイクルエンジンの排気時期制御装
置に係わり、特にシリンダ内周面に開口する排気
口を有する排気通路の該排気口近傍上面に排気口
の上縁として機能する弁体を設けた２サイクルエ
ンジンの排気時期制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の排気時期制御装置は、シリンダの内周面
に開口する排気通路のシリンダヘツド側縁部に回
転型の弁体を設けたものであつた。前記弁体は、
その周面がシリンダの内周面に沿うように鼓形を
なし、且これを軸方向に沿つて半割にした形状を
なしている。前記弁体は排気通路のシリンダヘツ
ド側縁部に形成された凹部内にその回転軸方向が
シリンダの軸方向と直交するように回転自在に設
けられている。前記弁体を回動させることにより
シリンダの内面側に対向する周面の縁部が、シリ
ンダの軸方向に移動し、排気通路の開口高さを変
えて排気時期を変更するように構成されていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら前記従来の２サイクルエンジンの
排気時期制御装置は弁体が鼓形をしていることか
ら弁体の両端の径が中間部の径に比べて極めて大
きくなり、従つて弁体自体大型化の傾向をまぬが
れ得なかつた。その結果前記弁体を収容する凹部
もこれに対応して大きくなり、その分シリンダ本
体の肉が削ずられ強度的に不利となる。特に弁体
とシリンダ内周面とで挟まれたシリンダ本体の肉
厚は弁体が回転形ということもあり薄肉となつて
しまいやはり強度的に不利となる。以上のことか
らシリンダが熱変形等を生じる虞れがあつた。ま
た前記従来の２サイクルエンジンの排気時期制御
装置は、弁体の回転軸がシリンダの軸方向と直交
するように配置されており弁体をシリンダ本体の
収容部に組付けるに際しては鼓形の中央部で左右
に分割された弁体をシリンダ側方からシリンダの
軸方向と直交する方向に挿入している。従つて並
列多気筒エンジンの場合には、弁体の挿入組付け
に際して隣りの気筒が邪魔にならぬよう各気筒別
体にせざるを得ず多気筒一体シリンダを採用する
ことができない問題があつた。

かかる従来の事情に鑑み、弁体として板状のス
ライド弁を用いた２サイクルエンジンの排気装置
が本願出願人と同一出願人により提案されている
（実開昭51−39112号公報参照）。

この提案の装置は、第５図に示すように、シリ
ンダ１０１壁にピストンにより開閉される排気口
１０２が設けられ、該排気口１０２から下傾斜す
るように排気通路１０３が設けられた２サイクル
エンジンにおいて、排気口１０２の上部に開閉す
るための板状のスライド弁１０４を排気通路１０
３の上方に排気口１０２に向けてほぼシリンダの
径方向に水平にスライドするように設け、該スラ
イド弁１０４の進退により排気口１０２の上部を
エンジンの低速運転時に閉じる高速運転時に開く
ようにしたもので、高速運転時及び低速運転時の
いずれにおいても高い出力を得ることができる。

ところでこの装置では、スライド弁１０４を水
平スライドとしとことにより、次のような問題が
残されていた。

即ち、後述する第６図Ｂに示すように、弁体の
進退と排気のタイミングが対応せず排気タイミン
グが不連続となり、エンジンの出力特性がオン・
オフ制御に近いものになること〔第６図Ｂ−イ，
ロ，ハ参照〕、スライド弁１０４のストロークL₂
が大きくなり全体として大型化すること〔同図Ｂ
−ニ参照〕、スライド弁１０４に作用する排気圧
力によるモーメントM₂が大きくなり弁厚を大き
くする必要があること〔同図Ｂ−ホ参照〕などが
問題として残されていた。

本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、その目的は、排気タイミングを連続
的に変えられると共に、高速運転時の出力の低下
や弁体の摺動不良がなく、全体としてコンパクト
化を図ることのできる２サイクルエンジンの排気
時期制御装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕 上記目的を達成するために本発明は、シリンダ
内周面に開口する排気口を有する排気通路のその
排気口近傍上面に排気口の上縁として機能する弁
体が設けられ、弁体がシリンダの排気通路の排気
口近傍に開口する孔内に摺動自在に嵌挿された２
サイクルエンジンの排気時期制御装置に於いて、
前記の孔は排気口に向けて下降するようにシリン
ダの軸線に対して傾斜して穿設され、前記弁体は
その長手方向断面に関して先端部が鋭角状に形成
され、高速運転時弁体が孔内に避退したとき弁体
の先端部が排気通路の上側内壁面とほぼ同一面と
なるようにしたと共に、低速運転時弁体が孔から
排気通路内に突出したとき、弁体の先端部がピス
トンの側壁面に近接するようにした構成を特徴と
するものである。

〔作用〕

このような構成とすれば、シリンダの軸線に対
して傾斜して穿設された孔内に弁体が嵌挿され、
該弁体がシリンダの軸線に対して斜めにスライド
することで排気タイミングが連続的に変えられ、
ほぼ全運転域にわたり効率よく高い出力を得るこ
とが可能となる。また、弁体の進退のストローク
が小さくなると共に、該弁体に作用する排気圧力
によるモーメントも小さくなつて弁厚を小さくで
きることにより、全体としてのコンパクト化が可
能となる。

なお、上記構成とその作用の顕著性は以下の説
明から一層明確に理解されよう。

第６図Ａ及びＢは、本発明に於ける斜めスライ
ドの弁体及び前記従来装置に於ける水平スライド
の弁体の作用を対比して説明する図である。

なお、第６図Ａに於いて、１０はシリンダ本
体、３０は排気通路、３４は排気口、３６は孔、
３８は弁体、L₁は弁体３８を孔３６内に完全に
没入させるまでのストローク、Ｈは排気タイミン
グを変化させる排気口上縁として機能する部分で
あり、排気口の開度を示す。ピストン上端周縁が
Ｈを通過したときにシリンダ内の燃焼ガス圧力を
急激に下げ排気タイミングを定める。ｌは弁体先
端部とシリンダ内周面との間隔、Ｐは弁体先端部
に作用する排気圧力、R₁は最大突出位置におけ
る弁体先端部の孔３６開口部からの長さ、M₁は
弁体３８に作用する排気圧力によるモーメントで
ある。

また、第６図Ｂに於いて、１０１はシリンダ、
１０２は排気口、１０３は排気通路、１０４はス
ライド弁、１０６はスライド弁先端部と排気通路
内壁面との間に生じる空隙、L₂，R₂，M₂は前記
図ＡのL₁R，₁M₁に対応するストローク、長さ、
モーメントである。

本発明では、第６図に於いて図Ａ−イに示すよ
うに斜めスライドの弁体としたことにより、図Ａ
−ロに示すようにある開度Ｈのとき間隔ｌが生じ
る。従つて、ピストンの上端周縁がＨを通過する
以前から間隔ｌを通つて燃焼ガスが流出するから
弁は排気口上縁として機能しなくなる。なお、排
気口上縁をピストン周縁に沿つて垂直に動かせれ
ばｌは０となり、排気口の開度と排気タイミング
は１対１に対応するが、このような構造とするこ
とは極めて困難で複雑なものとなる。しかし、弁
体の先端部を鋭角状としたので、間隔ｌを通過す
るガスの流線は弁体先端部を迂回してピストン周
壁に押し付けられ収縮するので、通過面積が小さ
くなり流量が制限される。そして、ピストン上端
周縁部がＨを越えたとき流量が増大し急激に圧力
を下げるので、開度Ｈと排気タイミングの関係
は、間隔ｌのある範囲内においては対応し、弁体
が上昇すると排気タイミングも早くなり排気タイ
ミングを図Ａ−ロに示すように連続的に変えら
れ、図Ａ−ハに示すようにほぼ全運転域にわたり
効率よく高い出力が得られる。

一方、前記従来装置では、図Ｂ−イに示すよう
に水平スライドの弁体としたことにより、弁体は
進退してもそれに対応して排気口の開度Ｈは変化
せず、図Ｂ−ロに示すように間隔ｌがある範囲以
上になると排気口上縁はH₁から突然H₂に変化す
るから、排気タイミングは不連続となり、図Ｂ−
ハに示すようにエンジンの出力特性はオン・オフ
制御に近いものとなる。このような出力特性で
は、Ｑ点において出力が急に変化するので走行が
滑らかとならず好ましくない。

また、図Ａ−ニ及び図Ｂ−ニから明らかなよう
に、弁体のストロークはL₁＜L₂の関係となり、
本発明に於ける斜めスライドの弁体はストローク
L₁が小さくそれだけコンパクト化が図れると共
に、更に、弁体が孔内に退避したときその先端部
が排気通路の上側内壁面とほぼ同一面となるよう
に形成したので、高温の排気ガスが大量に流れる
高速運転時でも弁体が排気流の障害とならないた
め出力低下が防止され、かつ、弁体にカーボンが
付着しにくいので弁体の摺動不良を生ずることが
ない。図Ｂ−ニにおけるような空〓１０６がある
とこの部分にカーボンが堆積し易く、弁体の摺動
への影響や、渦流の発生による排気流への影響が
生じる。

また、図Ａ−ホ及び図Ｂ−ホから明らかなよう
に、弁体に作用する排気圧によるモーメントは
M₁＜M₂の関係となり、本発明に於ける斜めスラ
イドの弁体はモーメントM₁が小さくそれだけ弁
厚を小さくすることができ、前記ストロークL₁
が小さいことと相俟つて全体として一層のコンパ
クト化が可能となる。

〔実施例〕

以下添付図面に従つて本発明に係わる２サイク
ルエンジンの排気時期制御装置の好ましい実施例
を詳説する。

第１図はシリンダの内部構造が示されている断
面図である。第１図に於いて１０はシリンダ本体
で、シリンダ本体１０の上部にはシリンダヘツド
１２が取付けられ、またシリンダ本体１０の下部
にはクランクケース１４が取付けられている。更
にシリンダ本体１０の内部にはピストン１６が摺
動自在に配置されており、シリンダヘツド１２の
下面の一部、シリンダ本体１０の内周面、並びに
ピストン１６の上面によつて燃焼室１８が形成さ
れる。２０，２２Ａ，２２Ｂはシリンダ本体１０
並びにシリンダヘツド１２に形成された冷却水ジ
ヤケツトを示し、冷却水ジヤケツト２２Ａと冷却
水ジヤケツト２２Ｂとは連通して共通の冷却水ジ
ヤケツトを形成する。冷却水ジヤケツト２０，２
２Ａ，２２Ｂは連結管２４を介して図示しない水
ポンプ、ラジエータ等に連通されており、これに
より冷却水が循環されるようになつている。冷却
水ジヤケツト２０，２２Ａ，２２Ｂは第１図では
その一部のみが示されており、第２図に示すよう
に冷却水ジヤケツト２２Ｂは全周にわたつて設け
られる。なお第２図はシリンダ本体１０の上面か
らシリンダヘツド１２を取り除いてシリンダ本体
１０を上面から見た平面図である。

第１図に於いて示すようにシリンダヘツド１２
の中央部には点火プラグ２６が装着されており、
更にシリンダ本体１０の側面には吸気通路２８並
びに排気通路３０が形成されている。吸気通路２
８には吸気口３２が形成されて吸気行程にはここ
からクランクケース内へ混合気が供給される。更
に排気通路３０には排気口３４が形成されて燃焼
室１８に開口している。またシリンダ本体１０の
側面には第１図に示すように掃気口３５，３５が
形成されており、この掃気口３５は図示しない掃
気通路によつてクランクケース１４内と連通され
ている。

第１図に於いて示されるようにシリンダ本体１
０の排気口３４近傍には後述する弁体が摺動自在
に配置される孔３６がシリンダの直線に対して
55゜の傾斜をなして穿設されている。孔３６は第
２図に並びに第３図にその形状が示されているよ
うにほぼ矩形断面即ち本実施例では断面が細長の
長円形状に形成されている。なお第３図は後述す
る弁体並びにカバーを取り去りシリンダ本体に穿
設された孔３６の上面から見た平面図である。長
円形状の孔３６には第１図並びに第２図に示すよ
うに板状の弁体３８が摺動自在に挿入されてい
る。弁体３８の断面形状は図示しないがこの弁体
３８が挿入される孔３６の形状に対応して長円形
状にその断面が形成されている。第４図は第１図
に於いてＡ方向から見たシリンダ内周面の図面
で、弁体３８の先端部４０の形状が示されてい
る。即ち先端部４０はやや彎曲させた凹部形状に
形成されており、この先端部４０はピストン１６
の外周面と一致すると共に排気通路３０の上端部
の内壁面とほぼ同一面をなすように形成されてい
る。従つて弁体３８の先端部４０は、第１図並び
に第４図に示すように孔３６内で最も後退した位
置に於いては実線で示されるように排気通路３０
の上縁部の内壁面と滑らかにつながり、また弁体
３８の先端部４０は最も突出した位置に於いては
図の２点鎖線で示されるようにピストン外周面と
接する。このように弁体３８は孔３６内に於いて
その位置を変え、排気口３４の上縁部の位置を実
質的に変化させ、その結果排気タイミングを変化
させることができる。

特に本実施例では、上記のごとくシリンダの軸
線に対して傾斜して穿設された孔３６内に弁体３
８が嵌挿され、該弁体３８がシリンダの軸線に対
して斜めにスライドすることにより時期タイミン
グが連続的に変えられるため、ほぼ全運転域にわ
たり効率よく高い出力を得ることができる。ま
た、弁体３８の進退のストロークが前記従来装置
の水平スライドの弁体に比べて小さくなると共
に、該弁体３８に作用する排気圧力によるモーメ
ントも小さくなつて弁厚を小さくできることによ
り、全体としてのコンパクト化を図ることができ
る。また、高速運転時弁体３８が孔３６内に没入
して弁体３８の先端部４０が排気通路３０の内壁
面と滑らかにつながり、排気流量の多い高速運転
時に弁体３８が排気流の障害（排気抵抗の増加）
となることがないため出力低下が防止されると共
に、カーボン堆積による弁体３８の摺動不良を生
じることもなく弁体３８の作動性が良好に維持さ
れる。

弁体３８の後端部には軸４２が形成されてお
り、この軸４２の端部はリンク機構等を介して機
関速度、出力に応じて作動する図示しないアクチ
ユエータ等に連結される。即ち弁体３８は機関速
度、出力に応じて摺動し、高速運転時に於いては
第１図並びに第４図に示すように孔３６内に最も
後退した位置に位置し、排気口３４の開放時期を
早くし、高速運転から低速運転にいくに従い弁体
３８は孔３６から排気通路３０内に突出し、実質
的に排気口３４の開放時期を遅らせるように機能
する。なお孔３６の上面にはシール４４並びにカ
バー４６が装着されて機密性を保つようになつて
いる。

シリンダ本体１０、シリンダヘツド１２並びに
クランクケース１４は第１図に示されているよう
にクランクケースに植設されたスタツドボルト４
８によつて連結される。従来の鼓形の弁体を採用
したものにあつては弁体がシリンダ本体を横方向
に貫通しているためシリンダヘツド、シリンダ本
体、クランクケースを一本の通しボルトで連結す
ることができずシリンダヘツドとシリンダ本体、
シリンダ本体とクランクケースをそれぞれ別々の
ボルトで連結していたが本実施例では横方向にス
ペースを取らずスタツドボルト４８は、その通し
孔５０が第２図に示されるように弁体３８の位置
を外して形成することができるため、シリンダ本
体１０、シリンダヘツド１２、並びにクランクケ
ース１４を連結する通しボルトを採用することが
でき、３つの部材を強固に連結する。スタツドボ
ルト４８の上部には第１図に示すように袋ナツト
５２が締着される。

本実施例の作用は次の通りである。先ず弁体３
８の軸４２はリンク機構等を介して機関速度、出
力に応じて作動する図示しないアクチユエータ等
に連結されているため、機関速度、出力に応じて
孔３６内に於いて第１図で示す実線の位置から２
点鎖線の示す位置まで移動する。即ち高速運転時
に於いては弁体３８は実線で示すように孔３６内
に最も後退した位置にあり、排気口３４の開放時
期を早める。この場合弁体３８の先端部４０は排
気通路３０の内壁面とほぼ同一面をなし、排気通
路３０の内壁面と滑らかにつながつている。一
方、機関が低速運転に移行するにつれて、第１図
並びに第４図に於いて実線位置にあつた弁体３８
の先端部４０は徐々に排気通路３０内に突出す
る。弁体３８が排気通路３０内に於いて２点鎖線
で示す位置に向けて突出すると、実質的に排気口
３４の上端部の位置が下がることになり排気タイ
ミングが下がることになる。

以上説明したように本実施例によれば、シリン
ダの軸線に対して傾斜して穿設された孔３６内に
弁体３８が嵌挿され、該弁体３８がシリンダの軸
線に対して斜めにスライドすることにより排気タ
イミングが連続的に変えられるため、ほぼ全運転
域にわたり効率よく高い出力を得ることができ
る。また、弁体３８の進退のストロークが前記従
来装置の水平スライドの弁体に比べて小さくなる
と共に、該弁体３８に作用する排気圧力によるモ
ーメントも小さくなつて弁厚を小さくできること
により、全体としてのコンパクト化を図ることが
できる。また、本実施例では、弁体３８が板状に
形成され。従来の鼓型弁体に比べ小型に形成でき
るので、シリンダ１０に形成される弁体３８の収
容部は小さくて済み、シリンダ強度上優利であ
る。また、本実施例においては弁体３８は回転運
動ではなく傾斜した直線運動をするので、弁体３
８とシリンダ内周面とで挟まれたシリンダ本体１
０の肉圧が極度に薄くなることはない。この結
果、シリンダ本体１０が熱変形するおそれはな
い。また、本実施例では、弁体３８をシリンダ本
体１０の横方向から挿入、組付けるのではなく上
方から挿入するだけであるので、組付けが容易と
なる。特に多気筒エンジンの場合には隣接する気
筒に邪魔されることなく組付けることができるの
で、多気筒一体シリンダが可能となる。更に、本
実施例ではシリンダ軸線に対し斜めにスライドす
る板状の弁体３８を用いているので、構成が簡単
となり、エンジンをコンパクトに形成することが
できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、弁体の先端部を鋭角状にした
から、ピストン上端周縁部が先端部位置を越えた
とき急激に排気ガス流量が増大し圧力を下げるの
で、排気口の開度と排気タイミングがほぼ１対１
の対応となり、またシリンダの軸線に対して傾斜
して穿設された孔内に弁体が摺動自在に嵌挿さ
れ、該弁体がシリンダの軸線に対し斜め方向に摺
動するので、排気時期のタイミングが連続的に変
えられ、ほぼ全運転域にわたり効率よく高い出力
を得ることができる。また、弁体の進退のストロ
ークが従来の水平方向に摺動する弁体に比べて小
さくなると共に該弁体に作用する排気圧力による
モーメントも小さくなつて弁厚を小さくできるの
で、全体としてのコンパクト化を図ることができ
る。さらに、弁体が孔内に避退したとき先端部が
排気通路の上側内壁面とほぼ同一面になるように
したから、高速運転時弁体が排気流の障害となら
ないため出力低下が防止され、かつ弁体にカーボ
ンが付着しにくいので弁体の摺動不良を生じるこ
とがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる実施例が適用されるシ
リンダ内部構造を示す断面図、第２図は第１図に
於いて示したシリンダのシリンダヘツド部分を取
り除いて示した平面図、第３図は第１図に於いて
示したシリンダに於いて弁体が挿入される孔のカ
バーを取り除いて示した孔の形状を示す平面図、
第４図は第１図上のＡ矢視図、第５図は従来例の
縦断面図、第６図Ａ及びＢは本発明に於ける斜め
方向に摺動する弁体及び前記従来例に於ける水平
方向に摺動する弁体の作用を対比して説明する図
である。 １０……シリンダ本体、１２……シリンダヘツ
ド、１４……クランクケース、１６……ピスト
ン、３０……排気通路、３４……排気口、３６…
…弁体が挿入される孔、３８……弁体、４０……
弁体の先端部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シリンダ内周面に開口する排気口を有する排
   気通路の該排気口近傍上面に排気口の上縁として
   機能する弁体が設けられ、弁体が前記シリンダの
   排気通路の排気口近傍に開口する孔内に摺動自在
   に嵌挿された２サイクルエンジンの排気時期制御
   装置に於いて、前記孔は前記排気口に向けて下降
   するようにシリンダの軸線に対して傾斜して穿設
   され、前記弁体はその長手方向断面に関して先端
   部が鋭角状に形成され、高速運転時前記弁体が前
   記孔内に避退したとき前記弁体の先端部が前記排
   気通路の上側内壁面とほぼ同一面となるようにし
   たと共に、低速運転時前記弁体が孔から排気通路
   内に突出したとき、前記弁体の先端部がピストン
   の側壁面に近接するようにしたことを特徴とする
   ２サイクルエンジンの排気時期制御装置。