JPH0674742B2 - ２サイクルエンジンの排気時期制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明はエンジンの排気時期制御装置に係わり、特に、
２サイクルエンジンに適用される排気時期制御装置に関
するものである。

「従来の技術」 一般に、車両等に用いられるエンジンは、低速走行時
（低回転域）における動力特性に重点をおいた低回転型
と、高速走行時（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におい
て得られるようになっているが、前者の場合には、高回
転域ので出力が頭打ちとなり、また、後者の場合には、
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。

そこで、高回転域での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、低速走行時（低回転時）
から高速走行時（高回転時）に至る広い回転域で出力特
性を向上させることが検討されており、その具体的な解
決手段の一例として、低回転時と高回転時とで、エンジ
ンの排気時期を変化させることが挙げられている。

ところで、２サイクルエンジンにおいては、その排気操
作が、ピストンの下死点側への移動によって排気ポート
が開放されることによる、排気通路とシリンダ内部との
連通によって行なわれることから、前述したように排気
時期を変化させるためには、排気通路のシリンダ内への
開口部である排気ポートの上縁（以降、ピストンの上死
点側を上とし、下死点側を下とする）の位置を、ピスト
ンの移動方向に変化させる必要がある。

そして、前述したような２サイクルエンジンの排気ポー
ト上縁の位置変更を行なうために、従来では、例えば、
米国特許第4391234号に示される技術が既に提案されて
いる。

この技術は、第１図に示すように、２サイクルエンジン
１のシリンダ２の内面に開口した排気ポート３に連続す
る排気通路４の上部壁に、前記排気ポート３の近傍から
下流側へ向けて凹部５を形成し、該凹部５の下流側の端
部に、前記シリンダ２および排気通路４の中心線とほぼ
直交するように、回動自在な駆動軸６を設け、該駆動軸
６に、該駆動軸６によって揺動させられることにより、
前記凹部５に収納され、また、該凹部５から排気通路４
内に突出させられる板状の弁体７を一体に設けた構成を
有し、弁体７を凹部５から突出させた状態において、該
弁体７の揺動端部によって前記排気ポート３の上部を閉
塞することにより、第１図に示すように、ピストン８の
下降に伴うシリンダ２内部と排気通路４との連通時期、
すなわち排気時期を、排気ポート３の上縁3aと弁体７の
揺動端部の下端縁7aとの距離分遅延させ、また、弁体７
を凹部５内に収納して排気ポート３の上部を開放するこ
とにより、前述した排気時期を早めるようにしたもので
ある。

「発明が解決しようとする問題点」 本発明は、前述した従来の技術における次のような問題
点を解決せんとするものである。

すなわち、前述した従来の技術にあっては、板状の弁体
７を揺動させて、その揺動端部によって排気ポート３の
上縁3aを開閉することにより、排気時期の変更を行なう
ようにしているが、このような弁体７の揺動に際して、
前記弁体７の揺動端部が円弧状の移動軌跡を描き、か
つ、弁体７を排気通路４内に突出させた状態において、
燃焼ガスの漏洩を防止するために、該弁体７の揺動端部
を極力シリンダ２の内面に接近させる必要があることか
ら、該弁体７を収納する凹部５の内面とシリンダ２の内
面との間のシリンダ壁がエッジ状となされてしまい、熱
はけが低下してしまうといった問題点である。

特に、前述したエッジ部が、排気ポート３の上部といっ
た温度上昇の最も高い部分に形成されることから、その
対策が必要とされている。

一方、このような問題点を解消すための一手段として、
前記弁体７を薄肉化して、凹部５を浅くすることによ
り、前述したエッジ部を小さくすることが考えられる
が、この手段によると、排気時期の変更量すなわち弁体
７の突出量が予め設定されていることから、弁体７を排
気通路４内に設定量突出させた際に、弁体７の揺動端部
が凹部５から完全に離間し、該凹部７と弁体７の上部と
の間に形成される空間部が、前記シリンダ２の内部、す
なわち、燃焼室に連通させられて、いわゆるデッドスペ
ースが形成されてしまい、この結果、弁体７によって設
定された正規の排気時期に至る前に、燃焼ガスの一部が
前記空間部に流れ込み、排気時期の制御精度が低下して
しまうおそれがあるために、有効な解決手段とはなりえ
ていない。

「問題点を解決するための手段」 本発明は、前述した従来の問題点を有効に解消し得る２
サイクルエンジンの排気時期制御装置を提供せんとする
もので、特に、２サイクルエンジンのシリンダに形成さ
れた排気通路の上部壁に、該排気通路のシリンダへの開
口である排気ポートの近傍から排気通路の下流側へ向か
って凹部を形成し、該凹部に、前記シリンダの中心線と
ほぼ直交する回動軸を設け、該回動軸に、該回動軸によ
って揺動させられる弁体を設け、該弁体を揺動させるこ
とにより、その揺動端部によって前記排気ポートの上部
を閉塞して、前記排気通路とシリンダの内部との連通時
期を変化させるようにした排気時期制御装置であって、
前記弁体は、前記凹部のシリンダの内部側の壁面に摺接
させられるシール面が形成された基部と、該基部に、前
記シール面の下端部から弁体の揺動半径方向外方へ向か
って突設されるとともに、突出側の端部に向かって漸次
肉薄となる制御部とから構成されていることを特徴とす
る。

「作用」 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
は、弁体が排気通路内に突出させられた状態において、
弁体の基部に設けたシール面と凹部の内面とを重畳させ
ることにより、弁体の上面と凹部との間に形成される空
間部とシリンダの内部との連通を遮断し、また、前記基
部から弁体の揺動半径方向外方に向けて突設した制御部
により、前記シール面を弁体の揺動中心側への位置変更
を可能にし、これによって、前記凹部の内面とシリンダ
の内面とを離間させて、排気ポート上方のシリンダ壁の
肉厚を大きくするものである。

「実施例」 以下、本発明の一実施例を第２図ないし第４図に基づき
説明する。

第２図および第３図中、符号10は、一実施例が適用され
た２サイクルエンジンを示すもので、シリンダブロック
11aと、該シリンダブロック11aの上部に取り付けられた
シリンダヘッド11bとによって構成されたシリンダ11、
前記シリンダブロック11a内に摺動自在に嵌装されたピ
ストン12、該ピストン12と前記シリンダブロック11aお
よびシリンダヘッド11bとによって形成される燃焼室1
3、前記シリンダブロック11aに形成された複数の掃気通
路14および単一の排気通路15、これらの燃焼室13への開
口である掃気ポート16および排気ポート17とを備え、前
記排気通路15の上部壁で前記排気ポート17の近傍に、本
実施例に係わる排気時期制御装置18が設けられている。

該排気時期制御装置18は、前記排気通路15の上部壁に、
前記排気ポート17の近傍から下流側へ向かって凹部19を
形成し、該凹部19に、前記シリンダ11の中心線とほぼ直
交する回動軸20を設け、該回動軸20に、該回動軸20によ
って揺動させられる弁体21を設け、該弁体21を、前記凹
部19の燃焼室13側の壁面19aに摺接させられるシール面2
2が形成された基部22と、該基部22に、前記シール面22a
の下端部から弁体21の揺動半径方向外方へ向かって突設
されるとともに、突出側の端部に向かって漸次肉薄とな
る制御部23とによって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19
は、本実施例では、第３図に示すように、前記シリンダ
11の周方向に沿いかつ燃焼室13の内面から半径方向に所
定距離離間して形成された第１の凹部19bと、該第１の
凹部19bから排気通路15の長さ方向に沿って形成された
第２の凹部19cとによって構成されており、前記第１の
凹部19bは、前記排気ポート17の幅よりも若干大きく形
成されているとともに、前記燃焼室13側の壁面19aは、
第３図に示すように、前記回動軸20の軸心線を中心とし
て湾曲されていて、前述したように、第１の凹部19bが
燃焼室13の内面に沿って形成されていることと相まっ
て、３次元的な曲面となされている。そして、前記壁面
19aと燃焼室13の内面の距離は、両者間のシリンダ壁に
おける熱ひけ性を考慮して設定される。

前記回動軸20は、シリンダ11の上部壁に回動自在に支持
される円柱部24aおよび該円柱部24aの一端から長さ方向
に延設された非真円形状の取り付け部24bを備えた第１
の軸構成体24と、該第１の軸構成体24の取り付部24bが
嵌合させられる非真円形状の貫通孔25aが形成されてい
るとともに、前記排気通路15の上部壁に回動自在に支持
される第２の軸構成体25とから構成されている。

該第２の軸構成体25は、前記取り付け部24bの一端部に
螺着されたナット26によって係止されたストッパ27へ当
接させられることにより、第１の軸構成体24からの離脱
が阻止されているとともに、前記ストッパ27に当接させ
られた状態において、前記第１の軸構成体24の円柱部24
aと取り付け部24bとの境界部分に形成された段部24cと
の間に、前記取り付け部24bを所定長さ露出させ得るよ
うに、その長さが設定されている。

また、前記第１の軸構成体24のシリンダ11の外部に突出
する部分には、第３図に示すように、小径部24dが形成
されており、該小径部24dには、前記シリンダ11に固定
されるストッパ28が相対回動自在に被嵌させられている
とともに、一端部に向けて一体回動可能な操作レバー2
9、カラー30が順次被嵌され、これらのストッパ28、操
作レバー29およびカラー30が、小径部24dの端部に螺着
されたナット31によって係止されている。

したがって、このような構成により、前記第１の軸構成
体24および第２の軸構成体25が、シリンダ11に対して位
置決めされているとともに、該シリンダ11からの離脱が
阻止されている。

さらに、前記第１の軸構成体24の円柱部24aおよび第２
の軸構成体25の外部に突出する部分とシリンダ11の外壁
面との間には、これらを気密に閉塞するシール部材32・
33が介装されている。

前記弁体21は、本実施例では、第３図および第４図に示
すように、前記回動軸20の長さ方向に２分割されて、前
記排気ポート17から排気通路15の下流側に向かって設け
られた補強用のリブ34をはさむように設けられている。

そして、これらの弁体21を構成する前記基部22は、第２
図および第３図に示すように、その一端部に、前記第１
の軸構成体24の取り付け部24bの断面形状と同様の非真
円状の貫通孔35が形成されており、これらの貫通孔35内
に取り付け部24bが嵌合させられることによって、各弁
体21が回動軸20に一体的に取り付けられるとともに、該
回動軸20によって所定角度の範囲内で往復回動させられ
るようになっている。

また、前記基部22は、第３図に示すように、シリンダ11
の中心線方向からみて、前記凹部19とほぼ同様の形状と
なるように形成されて、該凹部19内に収納され得るよう
になされており、凹部19内に収納された状態において、
下面（排気通路15内に露出する面）が、該排気通路15の
内壁面と連続してその一部を構成するようになされてい
るとともに、前記第１の凹部19bに収納される部分の燃
焼室13側の端面が前記シール面22aとなされ、該シール
面22aは、前記第１の凹部19bの壁面19aと同様に３次元
的な曲面に形成されている。

そして、両弁体21は、第１の軸構成体24の取り付け部24
bが貫挿されるとともに、該第１の軸構成体24の段部24c
と第２の軸構成体25の内方端面とによってはさみこまれ
ることにより、回動軸20に取り付けられるとともに、シ
リンダ11や排気通路15、排気ポート17および凹部19に対
して位置決めされるようになっている。また、このよう
に、両弁体21を回動軸20に取り付けた状態において、第
２図に示すように、それぞれのシール面22aが前記第１
の凹部19bの壁面19aに摺接させられるようになってい
る。

前記制御部23は、第３図に示すように、前記シール面22
aの幅方向（シリンダ11の周方向）いっぱいに設けられ
ており、その下面が基部22の下面と連続させられ、ま
た、上面23aが、燃焼室13の中心線上の１点を頂点とし
た円錐面の一部に沿うような湾曲面となされている。そ
して、前記上面23aは、弁体21が凹部19内に収納された
状態において、第２図に示すように、前記燃焼室13の内
面と第１の凹部19bの壁面19aとの間のシリンダ壁の下面
に、ほぼ全面に亙って接触するようになされている。

一方、前記回動軸20には、操作レバー29を介してアクチ
ュエータ（図示略）が連設されており、該アクチュエー
タは、エンジン10の回転数に基づいて作動させられるも
ので、例えば、エンジン10のクランク軸によって作動さ
せられるガバナであり、あるいは、電気的に作動させら
れるサーボモータであって、前記回動軸20を往復回動さ
せることにより、弁体21を所定角度の範囲内で揺動させ
るようになっている。

しかして、エンジン10の始動に伴い、燃焼ガスが排気ポ
ート17および排気通路15を経て外部へ継続して排出さ
れ、この排出された燃焼ガスによって、排気ポート17の
上方のシリンダ壁が、他の部分に比較して、特に加熱さ
れる現象がみられるが、本実施例の排気時期制御装置18
が適用されたエンジン10にあっては、弁体21を収納する
凹部19の壁面19aが燃焼室13の内面から離間させられ
て、前述した排気ポート17の上方のシリンダ壁の肉厚が
大きくなれていることから、燃焼ガスによって与えられ
る熱がシリンダ11の他の部分に速やかに伝達されて、過
加熱が防止される。したがってエンジン10の熱に対する
耐久性能が向上する。また、前記制御部23は、排気通路
15の下流側へ向かって漸次厚くなるように形成されてい
るから、温度の低い部分に向けて熱の伝達が良好に行な
われて、弁体21自体の過度の温度上昇が抑制される。

そして、エンジン10が低回転域で運転されている場合に
は、回動軸20がアクチュエータによって回動させられる
とともに、第２図に鎖線で示すように、該回動軸20によ
って弁体21が揺動させられて凹部19から排気通路15内に
突出させられることにより、該弁体21の揺動端部によっ
て排気ポート17の上縁部が閉塞されて、ピストン12の下
降に伴う排気ポート17の開口時期、すなわち排気時期
が、弁体21の制御部23と排気ポート17の上縁17aとの距
離分遅延させられる。

このような、排気時期の遅延操作に際して、突出状態に
ある弁体21のシール面22aと凹部19の壁面19aとの重畳部
分において、燃焼室13と凹部19との連通が遮断され、こ
れによって、制御部23による前述した排気時期の遅延操
作が確実に行なわれるとともに、低回転域における排気
が適性に行なわれて、低回転域における出力特性の向上
がなされる。

ここで、突出状態にある弁体21と排気通路15の内面およ
び制御部23の上面との間に、若干の空間部が形成される
が、該空間部の容積が前記燃焼室13のそれに比して極め
て小さく、前述した排気時期の制御に与える影響は軽微
なものである。

さらに、エンジン10が高回転域に至った場合には、その
情報に基づき作動させられるアクチュエータによって、
第２図に実線で示すように、弁体21が凹部19内に収納さ
れることにより、排気ポート17の上部が開放されて排気
時期が早められ、高回転域における排気が適切に行なわ
れるとともに、高回転域における出力特性の向上が図ら
れる。

なお、前記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。

「発明の効果」 以上説明したように、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は、シリンダ内に摺動自在に嵌装
されたピストンによって開閉される排気ポートに連続し
て形成された排気通路の上部壁に、前記排気ポートの近
傍から排気通路の下流側へ向かって凹部を形成し、該凹
部に、前記シリンダの中心線とほぼ直交する回動軸を設
け、該回動軸に、該回動軸によって揺動させられる弁体
を設け、該弁体を揺動させることにより、その揺動端部
によって前記排気ポートの上部を閉塞して、前記排気通
路とシリンダの内部との連通時期を変化させるようにし
た排気時期制御装置であって、前記弁体は、前記凹部の
シリンダの内部側の壁面に摺接させられるシール面が形
成された基部と、該基部に、前記シール面の下端部から
弁体の揺動半径方向外方へ向かって突設されるととも
に、突出該の端部に向かって漸次肉薄となる制御部とか
ら構成されている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。

排気時期を設定する制御部と、燃焼室と凹部との連通
を遮断するシール面とを離間させることにより、特に、
加熱熱量の大きい箇所である、凹部と燃焼室内面との間
に位置するシリンダ壁の厚みを極力大きくして、該シリ
ンダ壁の熱ひけを良好にし、もって、熱に対する耐久性
を大幅に向上させることできる。

制御部をシール面から突出して設けることにより、制
御部を燃焼室の内面の延長線上に極力接近させて、排気
ポートの開閉を精度よく行なうとともに、前記シール面
によって、凹部と燃焼室との連通を確実に防止し、前記
の効果を維持しつつ排気時期の制御を確実に行なうこ
とができる。

各構成部材を低回転域側に設定した場合において、燃
焼室と連通させられる排気ポートの上部に発生する空間
部、いわゆる、デッドスペースの容積を極力小さくし
て、該デッドスペースが排気時期の制御操作に与える影
響を軽微なものとすることでき、前記効果と相まって、
排気時期の制御精度を大幅に高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は排気時期制御装置を備えた２サイクルエンジン
の一従来例を示す縦断面図、第２図ないし第４図は本発
明の一実施例を示すもので、第２図は要部の縦断面図、
第３図は第２図のIII−III線に沿う矢視断面図、第４図
は弁体の外観斜視図である。 10……２サイクルエンジン、11……シリンダ、 11a……シリンダブロック、 11b……シリンダヘッド、12……ピストン、 15……排気通路、17……排気ポート、 17a……上縁、 18……排気時期制御装置、19……凹部、 19a……壁面、19b……第１の凹部、 19c……第２の凹部、20……回動軸、 21……弁体、22……基部、 22a……シール面、23……制御部、 23a……上面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２サイクルエンジンのシリンダ内に摺動自
   在に嵌装されたピストンによって開閉される排気ポート
   に連続して形成された排気通路の上部壁に、前記排気ポ
   ートの近傍から排気通路の下流側へ向かって凹部を形成
   し、該凹部に、前記シリンダの中心線とほぼ直交する回
   動軸を設け、該回動軸に、該回動軸によって揺動させら
   れる弁体を設け、該弁体を揺動させることにより、その
   揺動端部によって前記排気ポートの上部を閉塞して、前
   記排気通路とシリンダの内部との連通時期を変化させる
   ようにした排気時期制御装置であって、前記弁体は、前
   記凹部のシリンダの内部側の壁面に摺接させられるシー
   ル面が形成された基部と、該基部に、前記シール面の下
   端部から弁体の揺動半径方向外方へ向かって突設される
   とともに、突出側の端部に向かって漸次肉薄となる制御
   部とから構成されていることを特徴とする２サイクルエ
   ンジンの排気時期制御装置。