JPH063145Y2 - 排気時期制御装置を備えた２サイクルエンジン - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本考案は、シリンダの内面に開口する排気ポートに連続
した排気通路の内壁に、前記排気ポートの上部を開閉す
ることにより、この排気ポートの上縁を前記シリンダ内
に嵌装されたピストンの摺動方向に変化させる制御弁を
揺動自在に設けてなる排気時期制御装置を備えた２サイ
クルエンジンに係わり、特に、シリンダの鋳込みの際に
円筒状のスリーブを一体に嵌装して前記ピストンの摺動
面を形成するようにした２サイクルエンジンに関するも
のである。

「従来の技術」 一般に、車両等に搭載されているエンジンは、低回転域
における動力特性に重点をおいた低回転型と、高回転域
における動力特性に重点をおいた高回転型とに大略２分
されており、前者はエンジン出力のピークが低回転域に
おいて得られるように、また、後者はエンジン出力のピ
ークが高回転域で得られるようになっている。

しかしながら、前者にあっては、高回転域での出力が頭
打ちとなり、また、後者にあっては、低回転域での出力
が前者に比して低くなってしまうといった特性をも合わ
せ持っていることから、高回転域における高い出力を維
持しつつ低回転域での出力を高めることにより、低回転
域から高回転域に至る全回転域において出力特性を向上
させることが検討されている。

その具体的な一解決手段として、低回転域と高回転域と
でエンジンの排気時期を変えることが挙げられている
が、この手段を２サイクルエンジンに適用せんとした場
合、２サイクルエンジンにおける排気が、ピストンによ
る排気ポートの開放によって行われることから、排気時
期を変化させるためには、この排気ポートの上縁（すな
わちピストンの上死点側の縁）をピストンの摺動方向に
変化させる必要がある。

そこで本願出願人は、前述した２サイクルエンジンにお
ける排気ポートの上縁を変化させるための一手段とし
て、第１図および第２図に示す構造を提案した。

この提案は、第１図に示すように、シリンダ１に形成さ
れた排気通路２の上部（以下、上とはピストンの上死点
側を、また、下とはピストンの下死点側を示すものとし
て説明する）であって、この排気通路２のシリンダ１内
面への開口部である排気ポート2aの近傍に、排気通路２
の長さ方向に対して直交するように軸３を回動自在に設
け、この軸３に、前記排気ポート2aの上部を開閉するた
めの制御弁４の一端部を固定して、この制御弁４を揺動
自在に支持し、この制御弁４に相対する排気通路２の上
部壁に、前記軸３および制御弁４を収容するための収容
部としての凹部５を形成し、かつ、第２図に示すよう
に、前記軸３の一端部をシリンダ１の外部に突出させる
とともに、その突出側の端部に、この軸３を回動させる
ことにより、軸３に取り付けられた前記制御弁４を揺動
させるための駆動機構６を装着した構成としたものであ
る。

そして、エンジンが低回転で運転されている場合には、
前記制御弁４を凹部５から突出させる方向に揺動させ
て、第１図に実線で示すように、制御弁４の揺動側の端
部によって排気ポート2aの上部を閉塞することにより、
この排気ポート２ａの上縁２ｂを、見掛け上、前記制御
弁４の揺動端部の下縁4aまで移動させることにより、こ
の制御弁４の下縁4aと前記排気ポート2aの上縁2bとの距
離Ｌ分、ピストン７の下降に伴う排気ポート2aの開放時
期すなわち排気時期を遅延させ、また、エンジンの回転
が高回転域に至った場合には、前記制御弁４を前述した
方向と逆方向に揺動させるとともに、第１図に鎖線で示
すように、前記凹部５内に収容することにより前記排気
ポート2aの上部を開放して排気時期を早め、これらの操
作によって、全回転域における排気時期を適切なものと
するとともに出力特性の向上を図っている。

これは、排気時に排気通路２内に生じる圧力の脈動と、
排気ポート2aの開閉時期をとを制御することにより、前
記排気ポート2aが閉じる直前において排気ポート2a近傍
の圧力を高め、これによって、排気ポート2aから排気通
路２内へ吹き抜ける混合気量を減少させて混合気の充填
効率を高めることができることによるものである。

「考案が解決しようとする問題点」 ところで、前述した構成の排気時期制御装置において
は、制御弁４を凹部５から排気通路２内に突出させる方
向に揺動させて、この制御弁４の下縁4aによって排気の
開始点を設定することにより、排気時期を遅延させるよ
うにしているが、制御弁４が突出させられて空洞状態に
ある凹部５とシリンダ１の内部との間の遮蔽が不十分で
あると、前述した正規の排気開始点に至る前に、シリン
ダ１内の燃焼ガスが凹部５を経て排気通路２へ排出され
てしまい、この排出量の程度によっては排気時期の制御
精度が低下してしまうおそれがあり、これを抑制するた
めに、前記制御弁４と凹部５の内壁面との隙間を極力狭
めるとともにその隙間の寸法を精度よく設定する必要が
ある。

しかしながら、前記凹部５の内壁面の平滑度を後加工に
よって高めんとした場合、前記凹部５が排気通路２の最
も奥まった位置にあり、かつ、排気通路２が上流に行く
にしたがい漸次狭まる特殊な形状となされて加工用の工
具の挿入が困難であって十分な加工が行えないこと等の
理由から、凹部５の内壁面の粗さに起因して、凹部５の
内壁面と制御弁４の揺動端部の端面との隙間を狭めるこ
とのできる範囲が制限され、あるいは、寸法の管理精度
が制限されてしまうといった改善すべき点が残されてい
る。

「問題点を解決するための手段」 本考案は、前述した提案において残されている改善すべ
き点を有効に解消し、さらなる動力特性の向上を図るこ
とを目的とし、この目的を達成するために、本考案に係
わる排気時期制御装置を備えた２サイクルエンジンは、
特に、シリンダ内に一体に鋳込まれた円筒状のスリーブ
に排気ポートを形成するとともに、前記シリンダに前記
排気ポートに連続する排気通路を形成し、この排気通路
の内壁に、前記排気ポートの上縁を可変とするための制
御弁が収容される収容部を、排気通路の上端部の前記シ
リンダとスリーブとの接合面が前記収容部の内壁面の一
部となるよう形成し、この接合面において、前記スリー
ブを前記シリンダよりも一定寸法下方に延出させて段差
を設けるとともに、この段差の下端に連続して、前記制
御弁の揺動側の端面と対向するシール面を形成したこと
を特徴とする。

「作用」 本考案に係わる排気時期制御装置を備えた２サイクルエ
ンジンは、制御弁の収容部を、排気通路の上端部のシリ
ンダとスリーブとの接合面がこの収容部の内壁面の一部
となるよう形成することにより、前記制御弁の揺動端部
の端面が対向させられる収容部の内壁面を、シリンダの
鋳込みに先立ちスリーブへの外面加工によって行い得る
ようにして、その平滑度の確保を容易にし、また、前記
接合面において、スリーブをシリンダよりも一定寸法下
方に延出させて設けた段差により、シリンダを鋳込む際
の湯（すなわちアルミ等の溶融金属）の染み出し位置
を、制御弁が対向させられる収容部の内壁面から離間し
た位置に設定して、鋳込み時における前記内壁面の荒れ
を防止するとともにその平滑度の確保を容易にするもの
である。

「実施例」 以下、本考案の一実施例を第３図および第４図に基づき
説明する。

なお、以下の説明中、第１図および第２図と共通する部
分については同一符号を用いて説明を簡略化する。

第３図中、符号10は本実施例に係わる２サイクルエンジ
ン（以下、エンジンと略称する）を示し、シリンダ１の
内面に開口する排気ポート2aに連続した排気通路２の内
壁に、前記排気ポート2a近傍から下流側へ向かって凹部
11を形成し、この凹部11を収容部として、その内部に、
前記排気ポート2aの上部を開閉することにより、排気ポ
ート2aの上縁2bを前記シリンダ１内に嵌装されたピスト
ン７の摺動方向に変化させる制御弁12を揺動自在に設け
てなる排気時期制御装置13を備え、かつ、前記ピストン
７が摺動自在に嵌装されるとともに前記排気ポート2aを
構成する貫通孔14aが形成された円筒状のスリーブ14
が、前記シリンダ１の鋳込みの際にこのシリンダ１内に
一体に取り付けられてなり、前記スリーブ14の外側部
に、前記凹部11の内壁面の一部を構成するとともに、前
記制御弁12の揺動側の端面12aが対向させられるシール
面14bを形成することにより、前記凹部11をシリンダ１
とスリーブ14との接合面Ｘ・Ｙを介して形成し、これら
の接合面Ｘ・Ｙ間に、シール面14bの上端に連続し、か
つ、前記凹部11の内壁面の一部を構成する段部14cを形
成した概略構成となっている。

次いで、これらの詳細について説明すれば、前記凹部11
は本実施例では、前記シリンダ１の内周面（スリーブ14
の内周面）近傍に形成された深底部11aと、この深底部1
1aに連続し排気通路２の下流側へ向かって形成された浅
底部11bとによって構成され、この浅底部11bの下流側の
端部に、前記制御弁12を支持するための軸３が貫通させ
られている。 前記制御弁12は、
その揺動側の端部に、上方に向かう突出部12bが形成さ
れており、制御弁12を前記凹部11内に収容した状態にお
いて、前記突出部12bが凹部11の深底部11a内に挿入され
るようになされ、また、この突出部12bのシリンダ１の
内部側に位置する端面（すなわち揺動側の端面）12aが
前記軸３を中心として円弧状に、かつ、シリンダ１の内
周面に沿うように湾曲した形状に形成されている。

前記スリーブ14は、第３図に示すように、薄肉の円筒状
に形成されており、その長さ方向の中間部に厚肉部15が
全周に亙って形成されているとともに、この厚肉部15
に、前記排気通路２に対応して、この排気通路２のシリ
ンダ１内への開口部である前記排気ポート2aを形成する
貫通孔14aが、スリーブ14の半径方向に沿って形成さ
れ、また、この貫通孔14aから周方向に間隔をおいた複
数箇所に、前記シリンダ１に形成された掃気通路16へ連
通させられて、この掃気通路16のシリンダ１内への開口
部である排気ポート16aとなる貫通孔17が形成されてい
る。

そして、前記シール面14bは、第３図および第４図に示
すように、前記貫通孔14aの上端部から上方へ向かって
形成されており、前記制御弁12の揺動側の端面12aと同
様に、前記軸３を中心とした円弧面となされているとと
もに、シリンダ１の内面すなわちスリーブ14の内面に沿
うように湾曲した形状となされ、制御弁12の揺動位置に
拘わらず、この制御弁12の揺動側の端面12aとの重量部
分において所定の間隔を形成するように、両者の曲率が
設定されている。

一方、前記段部14cは、本考案例では、前記スリーブ14
の厚肉部１５の外面、すなわち接合面Ｙによって形成さ
れており、前記シリンダ１の鋳込みに際して、鋳型内に
装着される中子（図示略）により、前記接合面Ｙをシー
ル面14bの上端から所定距離覆うことによって形成され
る。

したがって、シリンダ１を鋳込んだのちにおいて、この
段部14cにより、凹部11内に収容された状態にある制御
弁11の突出部12bの上方に空洞部が形成される。

しかしてこのような構成を有する本実施例のエンジン10
は、スリーブ14の周壁に、貫通孔14a・17を穿設して排
気ポート2aおよび掃気ポート16aを形成し、次いで、前
者の貫通孔14aの上部に前記シール面14bを形成するとと
もに、このシール面14bに仕上げ加工を施し、しかるの
ちに、前記スリーブ14を鋳型内に設置するとともに、こ
の鋳型内に前記排気通路２や凹部11を形成するとともに
前記シール面14bの上部に位置するスリーブ14の厚肉部1
5を所定量覆う中子や、前記掃気通路16等を形成する中
子を取り付け、これらのまわりに溶融金属（アルミある
いはその合金）を鋳込んで固化させることにより前記シ
リンダ１内にスリーブ14を一体に嵌装し、さらに、前記
鋳型や中子を取り除いたのちに洗浄等を行い、次いで、
前記凹部11内に制御弁12を装着するとともに、シリンダ
１にその他の構成部材を取り付けることによって形成さ
れる。

このような鋳込みによって、前記スリーブ14のまわりに
シリンダ１が一体に形成されて全体としてシリンダブロ
ックが形成されるとともに、第４図に示すように、排気
通路２の上部壁に、深底部11aとこの深底部11aに連続し
た浅底部11bとによって凹部11が形成され、前記深底部1
1aのシリンダ１の内部側の内壁面の一部が、前記シール
面14bと段部14cとによって構成される。

そして、前述した鋳込みに際して、前記シール面14bや
段部14cが中子によって覆われていることから、これら
の面14b・14cが、鋳込まれる溶融金属から保護され、そ
の平滑度が前工程における加工の状態のまま保持され
る。

一方、鋳込の際には、製品の品質を向上させるために、
押し湯により鋳込まれる溶融金属（湯）に圧力を加える
ことが行われていることから、スリーブ14と中子との当
接面間に前記溶融金属が染み込んでばかりを形成するこ
とが想定される。

しかしながら、本実施例においては、前述したように、
前記接合面Ｘ・Ｙ間にシール面14bの上端に連続した段
部14cが形成されているから、溶融金属の染み込みが発
生したとしても、その染み込みの進行がシール面14bに
至る前に段部14cによって抑えられる。

したがって、前述した染み込み現象が発生したとして
も、シール面14bが保護され、その平滑性が保たれる。

ここで、前記段部14cは制御弁12の突出部12bの上方に位
置させられていて、制御弁12とスリーブ14との間のシー
ル特性には何等関与せず、かつ、制御弁12の作動範囲外
に位置させられているから、この段部14cに溶融金属の
染み込みによるばかりが発生したとしても、排気時期の
精度や制御弁12の作動に影響がでることはない。したが
って、前述したばかりの除去を行う必要もない。

このように、鋳造によって形成されるシリンダ１内にス
リーブ14を装着するに際し、制御弁12の揺動側の端面12
aへ対向させられるシール面14aが高精度の加工状態のま
ま維持されて、その平滑度が十分に確保され、これによ
って前記制御弁12とシール面14aとの隙間の管理が容易
となる。

一方、エンジン10が低回転域において運転されている場
合には、駆動機構６によって軸３を回動させることによ
り、前記制御弁12を揺動させて、第３図に示すように、
凹部11から排気通路２内へ突出させるとともに、この制
御弁12の端面12aによって、排気ポート2aの上部を閉塞
する。

このとき、前記制御弁12は、前記端面12aの下縁12cが排
気ポート2aの上縁2aとほぼ平行となる位置に停止させら
れる。

このような制御弁12の揺動によって、前記排気ポート2a
の上縁2bが、見掛け上、前記端面12aの下縁12cまでピス
トン７の下死点側へ移動させられ、この移動距離Ｌ分エ
ンジン10の排気時期が遅延させられて、低回転域におけ
る排気が適切に行われる。

また、エンジン10が高回転に至った場合においては、駆
動機構６により前記制御弁12を前述した方向と逆方向に
揺動させて、この制御弁12を前記凹部11内に収容する。

このようにして、制御弁12を凹部11内に収容することに
より、閉塞されていた排気ポート2aの上部が開放される
とともに、排気ポート2aの上縁がピストン７の上死点側
へ移動させられて、この分、エンジン10の排気時期が早
められ、これによって、高回転域における排気が適切に
行われる。

したがって、低回転域から高回転域に至る回転域におい
て適切な排気が行われ、全回転域における出力特性の向
上が図られる。

そして、前述したような排気時期の制御時において、前
述したように、スリーブ14に形成されたシール面14aが
高精度に加工された状態に維持されているとともに、前
記制御弁12の端面12aとの間の隙間も同様に高精度に管
理されていることから、両者間の隙間からの燃焼ガスの
漏れが設定範囲内に維持されて、制御の確実性や信頼性
の向上が図られる。

なお、前述した各実施例において示した各構成部材の諸
形状や寸法等は一例であって、適用するエンジンの種類
や設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、前記制御弁12の設置数は、１個あるいは複数個
と任意に設定することができる。

また、前記駆動軸３を回転させるための駆動手段として
は、ワイヤやリンク等の機械的な接続構造を有するも
の、あるいは、流体圧アクチュエータや電気的なアクチ
ュエータによって直接駆動する構造のもの等適宜用いる
ことができる。

「考案の効果」 以上説明したように、本考案に係わる排気時期制御装置
を備えた２サイクルエンジンは、シリンダ内に一体に鋳
込まれた円筒状のスリーブに排気ポートを形成するとと
もに、前記シリンダに前記排気ポートに連続する排気通
路を形成し、この排気通路の内壁に、前記排気ポートの
上縁を可変とするための制御弁が収容される収容部を、
排気通路の上端部の前記シリンダとスリーブとの接合面
が前記収容部の内壁面の一部となるよう形成し、この接
合面において、前記スリーブを前記シリンダよりも一定
寸法下方に延出させて段差を設けるとともに、この段差
の下端に連続して、前記制御弁の揺動側の端面と対向す
るシール面を形成したことを特徴とするもので、次のよ
うな優れた効果を奏する。

制御弁の揺動端部の端面が対向させられる収容部の内壁
面を、シリンダの鋳込みに先立つスリーブへの外面加工
によって高精度に仕上げることができる。

前記スリーブのまわりにシリンダを鋳込む際に、溶融金
属の染み込みの進行を前記段部によって抑制して、溶融
金属が前述した収容部の内壁面に染み込むことを防止
し、これによって、前記内壁面の荒れを防止するととも
に、前述した効果と相俟って、この内壁面に対向させら
れる制御弁との間の隙間を極力狭めて、両者間の隙間か
らの燃焼ガスの漏れを許容範囲内に容易に抑えることが
できる。

したがって、排気時期の制御の精度向上が図られる。

仮に溶融金属の染み込み現象が段部において生じたとし
ても、この段部が、制御弁の突出部を避けて位置させら
れていて、制御弁と収容部の内壁面との間のシール特性
には何等関与せず、かつ、制御弁の作動範囲外に位置さ
せられるから、排気時期の制御精度や制御弁の作動に影
響ができることはない。

これによって、前述したばりの除去を行う必要がなく、
制作性の向上が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本願出願人の先の提案に係わる排
気時期制御装置を備えた２サイクルエンジン示すもの
で、第１図は一部を省略した縦断面図、第２図は横断面
図、第３図および第４図は本考案の一実施例を示すもの
で、第３図は縦断面図、第４図は要部を拡大した縦断面
図である。 １……シリンダ、２……排気通路、 ２ａ……排気ポート、２ｂ……上縁、 ３……軸、７……ピストン、 10……（２サイクル）エンジン、 11……凹部（収容部）、11a……深底部、 11b…浅底部、12………制御弁、 12a…端面、12b……突出部、 12c……下縁、 13……排気時期制御装置、14………スリーブ、 14a…貫通孔、14b……シール面、 14c…段部、15………厚肉部、 16……掃気通路、16a……掃気ポート、 17……貫通孔、Ｘ・Ｙ…接合面。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダ内に一体に鋳込まれた円筒状のス
   リーブに排気ポートを形成するとともに、前記シリンダ
   に前記排気ポートに連続する排気通路を形成し、この排
   気通路の内壁に、前記排気ポートの上縁を可変とするた
   めの制御弁が収容される収容部を、排気通路の上端部の
   前記シリンダとスリーブとの接合面が前記収容部の内壁
   面の一部となるよう形成し、この接合面において、前記
   スリーブを前記シリンダよりも一定寸法下方に延出させ
   て段差を設けるとともに、この段差の下端に連続して、
   前記制御弁の揺動側の端面と対向するシール面を形成し
   たことを特徴とする排気時期制御装置を備えた２サイク
   ルエンジン。