JPH06200762A - 2サイクルエンジンの排気時期制御装置 - Google Patents

2サイクルエンジンの排気時期制御装置

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JPH06200762A
JPH06200762A JP4349118A JP34911892A JPH06200762A JP H06200762 A JPH06200762 A JP H06200762A JP 4349118 A JP4349118 A JP 4349118A JP 34911892 A JP34911892 A JP 34911892A JP H06200762 A JPH06200762 A JP H06200762A
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exhaust timing
exhaust
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actuator
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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Abstract

(57)【要約】 【目的】コストの掛かる減速機構を用いることなく、小
型のアクチュエータでもスムーズに排気時期制御バルブ
を作動させることができるようにする。 【構成】シリンダボア6内壁面に開口する排気ポート1
9の上死点側開口縁部の高さを変化させる排気時期制御
バルブ25をアクチュエータ22の動力によってシリン
ダボア6の軸方向沿いに昇降させ、エンジン回転数が上
昇するに従って排気時期を早めるようにした2サイクル
エンジンの排気時期制御装置において、上記アクチュエ
ータ22の動力を偏心カム39によって排気時期制御バ
ルブ25の昇降ストロークに変換させたことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの回転数に応
じて排気時期を変化させるようにした2サイクルエンジ
ンの排気時期制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、2サイクルエンジンにおいて
は、低速回転時に排気時期を遅くし、回転数の上昇に応
じて排気時期を早めてゆけば、全回転数域に亘って高出
力が得られることが知られている。
【0003】排気時期を変化させる排気時期制御装置と
して一般的なものに、シリンダボアの内壁面に開口する
排気ポートの開口部近傍に排気時期制御バルブを設け、
この排気時期制御バルブをサーボモータ等のアクチュエ
ータによって駆動し、上記排気ポートの開口上縁部(上
死点側の縁部)の高さを変化させるようにしたものがあ
る。
【0004】このような排気時期制御装置の場合、排気
ポート開口上縁部の高さが高くなる(上死点側に移る)
と、排気時期が早められてエンジン特性は高速回転向き
となり、反対に排気ポート開口上縁部の高さが低くなる
(下死点側に移る)と、排気時期が遅められてエンジン
特性が低速回転向きとなる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の排気
時期制御装置における排気時期制御バルブの駆動様式
は、アクチュエータの動力によって排気時期制御バルブ
を直接(あるいはロッド等を介して直接的に)駆動する
か、もしくは減速ギアを用いてアクチュエータの動力を
低速して排気時期制御バルブを駆動させるようにしたも
のが一般的である。
【0006】しかしながら、排気時期制御バルブをアク
チュエータによって直接あるいは直接的に駆動する様式
の場合、例えば2サイクルエンジンの高負荷低速回転時
におけるように排気時期制御バルブに高い排気圧が掛か
った時などでも排気時期制御バルブをスムーズに起動さ
せられるだけの駆動力が必要となるため、必然的にアク
チュエータが大型化してしまう難点がある。
【0007】一方、アクチュエータの動力を減速して排
気時期制御バルブを駆動させる様式の場合は、アクチュ
エータの駆動力が増大するためにアクチュエータを小型
化することが可能となるが、減速ギアのバックラッシュ
によって排気時期制御バルブの動きにガタが生じ易く、
特に排気時期制御バルブの昇降ストローク両端部(起動
部)における位置が不正確になりがちな上、減速ギアそ
の他の部品加工に多大なコストが掛かるという問題があ
った。
【0008】加えて、従来の排気時期制御装置では、2
サイクルエンジンの低速回転時に排気時期制御バルブが
排気ポート内に大きく突出するため、排気時期制御バル
ブの下流側に段差が形成されて排気ガスの流れに大きな
乱れが生じ、このために排気ガスが流れにくくなって出
力が低下する懸念があった。
【0009】本発明は、これらの問題点を解決するため
になされたものであり、コストの掛かる減速機構を用い
ることなく小型のアクチュエータでもスムーズに排気時
期制御バルブを作動させることができる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を目的とする。
【0010】さらに本発明は、2サイクルエンジンの低
速回転時において排気ポート内に突出する排気時期制御
バルブの下流側に排気ガス流の乱れが生じることを防止
可能な2サイクルエンジンの排気時期制御装置を提供す
ることを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る2サイクルエンジンの排気時期制御装
置は、シリンダボア内壁面に開口する排気ポートの上死
点側開口縁部の高さを変化させる排気時期制御バルブを
アクチュエータの動力によってシリンダボアの軸方向沿
いに昇降させ、エンジン回転数が上昇するに従って排気
時期を早めるようにした2サイクルエンジンの排気時期
制御装置において、上記アクチュエータの動力を偏心カ
ムによって排気時期制御バルブの昇降ストロークに変換
させたことを特徴とするものである。
【0012】また、上記偏心カムと排気時期制御バルブ
との間に偏心カムの偏心運動を面接触によって排気時期
制御バルブに伝達するスライダ機構を設けたことを特徴
とするものである。
【0013】さらに、排気時期制御バルブが排気ポート
内に出没する部分に、この部分から排気ポートの下流側
へ滑かに延びる形状に形成した整流部材を設け、この整
流部材の上流側端部を排気時期制御バルブに回動自在に
枢着する一方、整流部材の下流側端部を排気ポートの内
壁部にスライド自在に、かつ回動自在に係着させたこと
を特徴とするものである。
【0014】そして、上記整流部材の下流側端部と排気
ポート内壁部との間にスライダ機構を設けたことを特徴
とするものである。
【0015】
【作用】上記構成を持つ2サイクルエンジンの排気時期
制御装置では、上記アクチュエータの動力によって偏心
カムが回転駆動され、偏心カムの偏心量に合せて排気時
期制御バルブが昇降し、排気ポートの上死点側開口縁部
の高さが変化して2サイクルエンジンの排気タイミング
が変更される。
【0016】このように、偏心カムを用いて排気時期制
御バルブを昇降させた場合、減速ギアを用いた時のよう
なバックラッシュが無くなるため、排気時期制御バルブ
がガタつくことなくスムーズに作動する上、排気時期制
御バルブを小さな力で起動可能となるためアクチュエー
タを小型化することができ、さらに昇降ストロークの両
端部における排気時期制御バルブの位置がより正確に決
められ、しかも安いコストで排気時期制御装置を構成す
ることができる。
【0017】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。
【0018】図1は、本発明が適用された2サイクルエ
ンジンの縦断面図である。この2サイクルエンジン1
は、例えば自動2輪車に搭載される水冷単気筒型のもの
で、クランクケース2の上部にシリンダブロック3とシ
リンダヘッド4とが順次組み付けられた構成となってい
る。
【0019】上記シリンダブロック3内にはシリンダラ
イナ5が設けられ、このシリンダライナ5内にシリンダ
ボア6が形成されている。また、前記シリンダヘッド4
には上記シリンダボア6に整合する燃焼室7が形成さ
れ、その中央部には点火プラグ8が螺合される。なお、
シリンダボア6の周囲と燃焼室7の周囲とには冷却水が
循環するウォータジャケット9が形成されている。
【0020】シリンダボア6にはピストン11が摺動自
在に挿入され、このピストン11に設けられたピストン
ピン12と、前記クランクケース2内で回転自在に軸支
されたクランクシャフト13のクランクピン14とがコ
ンロッド15によって連結されている。
【0021】クランクケース2には吸気口16が設けら
れており、その内部にはリードバルブ17が設置されて
いる。この吸気口16には図示しないキャブレタが連結
される。
【0022】クランクケース2の内部からは複数の掃気
ポート18がシリンダライナ5沿いに立ち上がってお
り、これらの掃気ポート18はそれぞれシリンダボア6
の内壁面に開口している。
【0023】シリンダボア6の内壁面には、上記掃気ポ
ート18よりもやや高い位置で排気ポート19が開口し
ている。この排気ポート19はシリンダブロック3を貫
通して外部に通じており、その出口には排気マフラ20
が接続される。
【0024】上記排気ポート18には、本発明に係る排
気時期制御装置21が備えられている。この排気時期制
御装置21は、サーボモータ等のアクチュエータ22
と、上記アクチュエータ22の動力を伝達するケーブル
機構23とを含んで構成されている。
【0025】図2(a),(b)は本発明の一実施例を
示すもので、上記排気時期制御装置21の拡大図であ
る。また、図3は図1のIII −III 線に沿う断面図、図
4は図2(a)のIV矢視図、図5は図2(a)のV−V
矢視図、そして図6は図2(a)のVI−VI線に沿う断面
図である。さらに、図7は本発明の要部を示す分解斜視
図、図8は図7の組立斜視図である。
【0026】排気時期制御装置21には、排気ポート1
9の上死点側開口縁部の高さを変化させる排気時期制御
バルブ25が組み込まれている。この排気時期制御バル
ブ25は、平板状に構成された摺動体26と、この摺動
体26に一体もしくは一体的に設けられた弁体27とを
備えている。
【0027】上記摺動体26は、側面視(図1、図2参
照)でシリンダボア6の軸方向に平行しており、かつ平
面視(図3参照)で排気ポート19に直交していて、シ
リンダボア6の軸方向沿いに昇降自在とされている。
【0028】一方、上記弁体27は、摺動体26の下縁
部から排気ポート19の開口部に向って延びており、そ
の先端部形状はシリンダボア6の曲面に沿うR形状とさ
れている。図3および図4に示すように、排気ポート1
9はセンタブリッジ28によって左右に2分割されてい
るため、これに合せて弁体27も左右一対に設けられて
おり、その断面形状はそれぞれ左右の排気ポート19の
通路上面形状に沿うものとされ、図2(a)および図4
に示すように摺動体26が最も上方に位置した際に弁体
27が排気ポート19の通路上面に密着する態様となっ
ている。
【0029】弁体27の上面には、シリンダボア6の曲
面に平行するフランジ29が一体成型されており、この
フランジ29は図2(b)に示すようにシリンダブロッ
ク3に設けられた凹部30に出入りする。ここで、フラ
ンジ29の高さは摺動体26の昇降ストロークと同じか
それ以上とされ、図2(b)のように摺動体26が最も
下方に位置した際にフランジ29が凹部30から抜け切
らないようにされている。
【0030】シリンダブロック3には、上記摺動部26
より僅かに厚い厚みを持ったバルブホルダ32がガスケ
ット33を介して固定され、このバルブホルダ32にガ
スケット34を介してバルブハウジング35が固定され
ている。上記バルブホルダ32とバルブハウジング3
5、およびガスケット33,34には排気ポート19が
貫通している。そして、バルブハウジング35には、プ
ーリカバー36とキャップ37とが順に固定されてい
る。
【0031】前記排気時期制御バルブ25の摺動体26
は、その厚みが上記バルブホルダ32よりも僅かに薄く
なっていることによってシリンダブロック3とバルブハ
ウジング35との間で摺動自在となっており、摺動体2
6の摺動とともに弁体27がシリンダ軸方向に沿って移
動し、これにより排気ポート19開口部の上死点側縁部
の高さが変化して2サイクルエンジン1の排気時期が変
更される。ちなみに、図2(a)は排気時期が最も早め
られた高速回転状態を示し、図2(b)は排気時期が最
も遅められた低速回転状態を示している。
【0032】このように昇降する排気時期制御バルブ2
5は、前記アクチュエータ22の動力によって駆動さ
れ、2サイクルエンジン1のエンジン回転数が上昇する
に従って排気時期制御バルブ25が上昇し、排気時期が
早められるように制御される。ここで、アクチュエータ
22の動力は偏心カム39によって排気時期制御バルブ
25の昇降ストロークに変更されるようになっている。
【0033】前記バルブハウジング35内には、上記偏
心カム39の回転軸40が回転自在に軸支されている。
上記回転軸40の一端には円形のカム部41が回転軸4
0の軸心に対し偏心して形成されており、他端にはプー
リ42がナット43等によって回転一体に固定されてい
る。
【0034】上記プーリ42には図5に示すうに前記ケ
ーブル機構23のケーブル44が巻回されており、前記
アクチュエータ22の動力がケーブル44を介してプー
リ42に伝えられ、偏心カム39が回転駆動される。
【0035】図6および図7に示すように、偏心カム3
9と排気時期制御バルブ25との間にはスライダ機構4
5が設けられている。このスライダ機構45は、偏心カ
ム39の偏心運動を面接触によって排気時期制御バルブ
25に伝達するもので、以下の如く構成されている。
【0036】排気時期制御バルブ25の摺動体26には
スライダ室46が凹設されており、このスライダ室46
内にはスライダ47が左右方向へ摺動自在に、かつ上下
方向にはガタが無いように嵌入されている。上記スライ
ダ47には円形のカム穴48が穿設されていて、このカ
ム穴48内に前記偏心カム39のカム部41が回転自在
に、しかもガタ無く挿入される。
【0037】このため、アクチュエータ22の動力によ
って偏心カム39が回転駆動されると、カム部41がス
ライダ47のカム穴48内で回転し、カム部41の偏心
量の倍のストロークで排気時期制御バルブ25が昇降す
る。
【0038】ところで、摺動体26の下端部には左右方
向に延びる溝49が前記スライダ室46と同じ側に形成
されており、この溝49には後述する整流部材50の枢
着軸51が回動自在に嵌め込まれる。そして、摺動体2
6のカム室46および溝49が形成された側の面にはバ
ックシム52が例えば4本のビス53によって締着さ
れ、摺動体26の両側面にはそれぞれサイドシム54が
例えば2本のビス55によって締着される。
【0039】上記バックシム52には縦長の長円孔56
が穿設されており、この長円孔56に偏心カム39が挿
通する。このため偏心カム39およびスライダ47はバ
ックシム52によってスライダ室46内に組み込まれる
形となる。また、前記枢着軸51はバックシム52によ
って溝49内に保持されると同時に、左右のサイドシム
54によって軸方向への滑動を規制される。
【0040】排気時期制御バルブ25が排気ポート19
内に出没する部分、すなわち摺動体26の下縁部には前
述した整流部材50が設けられている。この整流部材5
0は、摺動体26の下縁部から排気ポート19の下流側
へ滑かに延びる形状に形成されており、整流部材50の
上流側端部は前記枢着軸51によって摺動体26に枢着
され、整流部材50の下流側端部はスライダ機構58を
介して排気ポート19の内壁部にスライド自在に、かつ
回動自在に係着されている。
【0041】図2(a),(b)および図3に示すよう
に、排気ポート19の内壁部上面には整流部材収納凹部
59が形成されている。前記スライダ機構58は、上記
整流部材収納凹部59の下流側端部にて左右方向沿いに
突設された支軸60,61と、その支軸60,61に回
転自在に軸支された角型断面のスライダ62と、図7お
よび図8にも示すように整流部材50の下流側端部に設
けられた左右一対の把持部63とから構成されている。
上記把持部63は、上記スライダ62の左右端部をスラ
イド自在に、但しガタ無く把持する構成となっている。
【0042】図2(a)に示すように排気時期制御バル
ブ25が最も上方に位置している時において、前記整流
部材50は整流部材収納凹部59内に完全に収納され、
排気ポート19の通路上面は弁体27の下面と整流部材
50の下面とが滑かに続いた面とされる。この時、排気
ポート19の通路断面積は最大となり、多量の排気ガス
が流通可能となる。
【0043】また、図2(b)に示すように排気時期制
御バルブ25が最も下方に位置している時には、整流部
材50の上流側端部が整流部材収納凹部59から引き出
される。この際、整流部材50の下流側端部はスライダ
62とともに前記支軸60,61廻りに回動し、これと
同時に枢着軸51と支軸60,61との間の軸間距離が
図2(a)の状態より短かくなるため、整流部材50の
把持部63とスライダ62とが相対摺動して上記軸間距
離の差を吸収する。
【0044】この状態では、排気ポート19内に大きく
突出した排気時期制御バルブ25の下流側に整流部材5
0が滑かに続いているため、従来のように排気時期制御
バルブ25の下流側に段差が形成されることがなく、排
気ガスの流れに乱れが無くなる。このため排気ガスの流
れが良くなって2サイクルエンジン1の低速回転時にお
ける出力の向上を図ることができる。
【0045】なお、図2(b)のように排気時期制御バ
ルブ25が下降している時には、弁体27の上面に設け
られた前記フランジ29が排気ガスのストッパとなり、
排気ガスが排気時期制御バルブ25の摺動部付近に流れ
込むことが防止される。
【0046】以上のように構成された排気時期制御装置
21では、アクチュエータ22の動力が偏心カム39に
よって排気時期制御バルブ25の昇降ストロークに変換
されるため、本実施例のように偏心カム39を180°
回転させることによって排気時期制御バルブ25を全ス
トローク分昇降させるように設定すれば、排気時期制御
バルブ25の昇降ストローク上下端部付近においては偏
心カム39の回転角の大きさに比較して排気時期制御バ
ルブ25の移動量が小さいものとなる。
【0047】したがって、排気時期制御バルブ25はそ
の昇降ストロークの上下端部付近において減速的に駆動
されることになり、アクチュエータ22を小型化しても
充分な起動力を得ることができる。このため、特に2サ
イクルエンジン1が高負荷で低速回転している時のよう
に排気時期制御バルブ25に高い排気圧が掛かっている
場合でも、小さい駆動力で排気時期制御バルブ25をス
ムーズに起動させることが可能となる。
【0048】よって、従来のように減速ギアを用いてア
クチュエータ22の駆動力を増大させる必要が無くな
り、排気時期制御装置21を非常に低コストに構成する
ことができる。しかも、減速ギアを用いた場合のように
ギア同士のバックラッシュが存在しないため、排気時期
制御バルブ25の動きにガタが無く、特に昇降ストロー
クの両端部における排気時期制御バルブ25の位置を正
確に出すことができる(エンジン組立時のバラツキが少
ない)。
【0049】また、偏心カム39と排気時期制御バルブ
25との間にスライダ機構45が介在しているため、偏
心カム39のカム部41とスライダ47と排気時期制御
バルブ25との間が全て面接触となっている。したがっ
て、上記各部材41,47,25間の接触圧力を小さく
することができ、カジリ付きなどが効果的に防止され
る。
【0050】このため、排気時期制御バルブ25の動き
をスムーズに保つことができる上、排気時期制御バルブ
25(摺動体26および弁体27)の材質を軽合金等の
材料に置き換えることが可能となり、2サイクルエンジ
ン1の軽量化に貢献することができる。
【0051】しかも、スライダ47の材質に含油材を適
用可能となるので、高温化する排気時期制御バルブ25
の動きを一層スムーズにできると同時に摺動部の耐久性
を飛躍的に向上させることができる。
【0052】一方、排気時期制御バルブ25に整流部材
50を設けたことにより、2サイクルエンジン1の低速
回転時における排気ポート19内の排気ガスの流れが非
常に滑かになり、排気効率が向上して出力アップが図ら
れる。
【0053】また、上記整流部材50とスライダ62と
支軸60,61との間が全て面接触し、これによって耐
摩耗性が大幅に向上することから、整流部材50に軽合
金等の材料を用いることが可能となり、軽量化に寄与す
ることができる。なお、上記スライダ62に含油材を適
用すれば耐久性をより一層向上させることができる。
【0054】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る2サ
イクルエンジンの排気時期制御装置は、シリンダボア内
壁面に開口する排気ポートの上死点側開口縁部の高さを
変化させる排気時期制御バルブをアクチュエータの動力
によってシリンダボアの軸方向沿いに昇降させ、エンジ
ン回転数が上昇するに従って排気時期を早めるようにし
た2サイクルエンジンの排気時期制御装置において、上
記アクチュエータの動力を偏心カムによって排気時期制
御バルブの昇降ストロークに変換させたことを特徴とす
るため、従来のように排気時期制御バルブをアクチュエ
ータによって直接駆動させる場合に比較して小さな力で
排気時期制御バルブを起動させることができ、アクチュ
エータを小型化(省力化)することが可能となる。
【0055】さらに、減速ギアを用いてアクチュエータ
の動力を排気時期制御バルブに伝達させた場合のような
バックッシュが無いため、排気時期制御バルブがガタつ
くことなくスムーズに昇降することができる上に、昇降
ストロークの両端部における排気時期制御バルブの位置
を正確に定めることができ、かつ低コストにて排気時期
制御装置を構成することが可能となる。
【0056】また、偏心カムと排気時期制御バルブとの
間に、偏心カムの偏心運動を面接触によって排気時期制
御バルブに伝達するスライダ機構を設けたため、偏心カ
ムのカム部と上記スライダ機構のスライダと排気時期制
御バルブとの間が全て面接触することになり、上記カム
部やスライダ廻りにおける摺動部の耐久性が向上すると
ともに、カジリ付きなどが防止される。
【0057】そして、排気時期制御バルブが排気ポート
内に出没する部分に、この部分から排気ポートの下流側
へ滑かに延びる形状に形成した整流部材を設け、この整
流部材の上流側端部を排気時期制御バルブに回動自在に
枢着する一方、整流部材の下流側端部を排気ポートの内
壁部にスライド自在に、かつ回動自在に係着させたこと
を特徴とするため、2サイクルエンジンの低速回転時に
おいて排気ポート内の排気ガスの流れが非常に滑かにな
り、排気効率が向上して出力がアップする。
【0058】さらに、上記整流部材の下流側端部と排気
ポート内壁部との間にスライダ機構を設けたため、整流
部材下流側端部と排気ポートの内壁部に設けた支持部
(支軸60,61)との間が面接触となり、整流部材の
動きが非常にスムーズになると同時に、回動部あるいは
摺動部の耐摩耗性が大幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用された2サイクルエンジンの縦断
面図。
【図2】本発明の一実施例を示すもので、(a)は排気
時期制御装置の高速状態を示す図、(b)は排気時期制
御装置の低速状態を示す図。
【図3】図1のIII −III 線に沿う断面図。
【図4】図2(a)のIV矢視図。
【図5】図2(a)のV−V線矢視図。
【図6】図2(a)のVI−VI線に沿う断面図。
【図7】本発明の要部を示す分解斜視図。
【図8】図7の組立斜視図。
【符号の説明】
1 2サイクルエンジン 6 シリンダボア 19 排気ポート 21 排気時期制御装置 22 アクチュエータ 23 ケーブル機構 25 排気時期制御バルブ 26 摺動体 27 弁体 39 偏心カム 45 スライダ機構 47 スライダ 50 整流部材 58 スライダ機構 62 スライダ 63 把持部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリンダボア内壁面に開口する排気ポー
    トの上死点側開口縁部の高さを変化させる排気時期制御
    バルブをアクチュエータの動力によってシリンダボアの
    軸方向沿いに昇降させ、エンジン回転数が上昇するに従
    って排気時期を早めるようにした2サイクルエンジンの
    排気時期制御装置において、上記アクチュエータの動力
    を偏心カムによって排気時期制御バルブの昇降ストロー
    クに変換させ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。
  2. 【請求項2】 上記偏心カムと排気時期制御バルブとの
    間に偏心カムの偏心運動を面接触によって排気時期制御
    バルブに伝達するスライダ機構を設けたことを特徴とす
    る請求項1記載の2サイクルエンジンの排気時期制御装
    置。
  3. 【請求項3】 排気時期制御バルブが排気ポート内に出
    没する部分に、この部分から排気ポートの下流側へ滑か
    に延びる形状に形成した整流部材を設け、この整流部材
    の上流側端部を排気時期制御バルブに回動自在に枢着す
    る一方、整流部材の下流側端部を排気ポートの内壁部に
    スライド自在に、かつ回動自在に係着させたことを特徴
    とする請求項1記載の2サイクルエンジンの排気時期制
    御装置。
  4. 【請求項4】 上記整流部材の下流側端部と排気ポート
    内壁部との間にスライダ機構を設けたことを特徴とする
    請求項3記載の2サイクルエンジンの排気時期制御装
    置。
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