JPH07150955A - ２サイクルエンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンパクトな構造で、高いエンジン出力及び
良好な燃費を確保する。 【構成】 シリンダ１２の上部に隣接する位置にレゾネ
ートサブチャンバ２８を形成し、その下方にロータリデ
バイス３０を設ける。このロータリデバイス３０をクラ
ンク軸と同期して回転させ、この回転に伴い、圧縮行程
及び爆発行程では上記排気ポート２３を閉じてレゾネー
トサブチャンバ２８を排気通路２４に連通し、その後レ
ゾネートサブチャンバ２８内を密閉してから掃気行程で
上記排気ポート２３を排気通路２４に連通し、次いで上
記排気ポート２３と排気通路２４とを遮断し、その後、
吸気行程中に上記レゾネートサブチャンバ２８を排気ポ
ート２３に連通するように上記ロータリデバイス３０を
構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動二輪車等に用いら
れる２サイクルエンジンに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、上記のような２サイクルエンジ
ンでは、爆発後、シリンダ内の既燃焼ガスが吸気ポート
から導入される混合気によって押し出されることによ
り、いわゆる掃気が行われる。この掃気の際、混合気の
一部は上記既燃焼ガスとともに排気ポートから抜け出る
ことになるが、この混合気の抜けが多いほど、エンジン
出力、燃費の双方において大きな損失を招くことにな
る。

【０００３】その対策として、従来は、エンジンの排気
管にエクスパンジョンチャンバ（膨張室）を形成するこ
とが行われている。この膨張室は、排気ポートから流入
してきた排ガスの多くをストップさらには反転させ、そ
の逆流によって、排気ポートから抜け出ようとする未燃
焼の混合気を再びシリンダ内に押し戻す役割を果たすと
同時に、混合気を加圧してシリンダ内に送りこむことで
過給機としての役割も果たしている。このような膨張室
の形成により、排気脈動を利用してエンジン出力及び燃
費の双方を向上することが可能となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記２サイクルエンジ
ンの大きな利点の一つに、エンジン全体の小型化が挙げ
られる。しかしながら、上記膨張室は、排気ポートから
出たガスを一旦膨張させ、その後に圧縮してガス圧を反
転させるものであるため、エンジン本体に負けないぐら
いの大きな体積が必要であり、このような大型の膨張室
を排気管に形成することは、上記２サイクルエンジンの
利点を大幅に失うことになる。

【０００５】本発明は、このような事情に鑑み、コンパ
クトな構造で、高いエンジン出力及び良好な燃費を確保
することができる２サイクルエンジンを提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、本発明は、ピストンが所定位置よりも低
い位置にある状態でシリンダ内に開口する吸気ポート
と、上記シリンダ内に開口する排気ポートとを有する２
サイクルエンジンにおいて、上記シリンダと隣接する位
置に副室を形成し、上記排気ポート及び副室と隣接する
位置にクランク軸と同期して回転する回転部材を設ける
とともに、この回転部材の回転に伴い、上記吸気ポート
が閉じた後の圧縮行程及び爆発行程では上記排気ポート
を閉じて副室を排気通路に連通し、上記吸気ポートが開
かれる掃気行程の前に上記副室内を密閉し、上記掃気行
程では上記排気ポートを排気通路に連通し、次いで上記
排気ポートと排気通路とを遮断し、その後、吸気行程中
に上記副室を排気ポートに連通するように上記回転部材
の形状及び回転位相を設定したものである。

【０００７】このエンジンでは、エンジン回転数が高い
ほど上記吸気ポートの開時期に対する上記排気ポートと
排気通路との連通時期の進角度を増加させるように上記
回転部材の回転位相を変化させる進角調整手段を備える
ことが、より好ましい。

【０００８】

【作用】上記装置によれば、回転部材がクランク軸と同
期して回転することにより、次のような作用が得られ
る。

【０００９】まず、上記吸気ポートが閉じた後の圧縮行
程及び爆発行程では、回転部材によって上記排気ポート
が閉じられることにより、シリンダ内の圧力が保持され
る。この時、副室は排気通路に連通されているが、この
副室内のガスは後述の掃気行程終了時に排気通路に発生
した負圧によって排気側に引張られ、副室内は負圧にな
る。そして、この負圧が保たれたまま副室内が密閉され
た後、吸気ポートが開かれて次の掃気行程に移行する。

【００１０】この掃気行程では、上記排気ポートが排気
通路に連通されているため、上記吸気ポートから導入さ
れた混合気が既燃焼ガスを排気ポートから排気通路へ押
し出すことにより、掃気が行われる。その後、回転部材
がその回転とともに排気ポートと排気通路とを徐々に閉
じていくことにより、混合気の抜けが規制される。そし
て、上記排気ポートと排気通路との遮断により掃気が終
了するが、この遮断時、排気通路は排気慣性流によって
負圧となる。

【００１１】上記掃気終了後は専ら吸気のみが行われ、
この吸気行程中に、上記副室が排気ポートに連通され
る。この連通時点まで副室内は負圧に保たれているた
め、吸気ポートからシリンダ内に導入された混合気は一
旦副室内に取り込まれる。このような混合気の取込みに
よって副室内の圧力が高まる一方で、ピストンの下降に
伴いシリンダ内の圧力は下がっていき、これら副室内圧
力とシリンダ内圧力とが逆転した時点から、副室内に取
り込まれていた混合気がシリンダ内に逆流し、吸気ポー
トからの混合気とともにシリンダ内に充填される。これ
は、従来の排気管膨張室の作用による混合気の押し戻し
に相当するものであり、これにより有効な過給が行われ
る。

【００１２】このエンジンにおいて、エンジン回転数が
低い状態、すなわち１サイクル当たりの所要時間が長い
状態では、上記吸気ポートが開かれる前に排気ポートが
早めに開かれると、吸気ポートから混合気が導入される
前に多くの既燃焼ガスが既に排気ポートから抜けてしま
い、その分排気通路の負圧が減って十分な掃気作用が得
られにくくなり、逆に、エンジン回転数が高い状態、す
なわち１サイクル当たりの所要時間が短い状態では、吸
気ポートの開時期に対する排気ポートの開時期の進角度
合いが小さいと（すなわち排気ポートが開く時期が遅い
と）、十分な排気効率が得られにくくなるが、上記進角
調整手段を備えたエンジンでは、エンジン回転数が高い
ほど、上記吸気ポートの開時期に対する上記排気ポート
と排気通路との連通時期の進角度が増加されるため、低
回転状態では既燃焼ガスの抜けを抑制する一方で、高回
転状態では十分な排気効率を確保することができる。

【００１３】

【実施例】本発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。

【００１４】図１〜図３に示す２サイクルエンジン１０
は、シリンダ１２を備え、その頂部に設けられたプラグ
装着孔１４に点火プラグ１６が装着されている。シリン
ダ１２内にはピストン１８が昇降可能に収納され、この
ピストン１８は図略のコンロッドを介して図２のクラン
ク軸２０に連結されている。

【００１５】シリンダ１２内には複数の吸気ポート２１
が開口しており、各吸気ポート２１は吸気通路２２を介
して図略のクランク室に連通されている。上記吸気ポー
ト２１は、ピストン１８が上位置にある状態ではこのピ
ストン１８で塞がれ、このピストン１８が吸気ポート２
１の上端位置よりも下降した時点から開かれるようにな
っている。また、上記シリンダ１２内には排気ポート２
３も開口し、この排気ポート２３につながる排気通路２
４に排気管２６が接続されている。

【００１６】さらに、この装置の特徴として、上記排気
通路２４の上方であって上記シリンダ１２の上部に隣接
する位置に、レゾネートサブチャンバ（副室）２８が形
成されており、このレゾネートサブチャンバ２８、上記
排気ポート２３、及び排気通路２４の三者に囲まれる位
置にロータリデバイス（回転部材）３０が設けられてい
る。

【００１７】このロータリデバイス３０は、図３に示す
ように基本的に円柱状をなし、その一部に連通ポート３
２が切欠かれている。このロータリデバイス３０の中心
軸は排気方向と直交する略水平方向を向いており、この
中心軸回りに回転可能にロータリデバイス３０が構成さ
れている。

【００１８】図２に示すように、このロータリデバイス
３０の回転軸３４の端部には図２に示すようなタイミン
グプーリ３６が設けられている。上記クランク軸２０の
端部の周囲にもタイミングプーリ３８が設けられ、両タ
イミングプーリ３６，３８間にタイミングチェーン３９
が掛け渡されており、このため上記ロータリデバイス３
０はクランク軸２０と同期して回転するようになってい
る。

【００１９】さらに、上記クランク軸２０とタイミング
プーリ３８との間には、両者間の相対回転位相を変化さ
せる遠心ガバナ式進角調整ユニット（進角調整手段）４
０が設けられている。この進角調整ユニット４０は、一
般のエンジンのディストリビュータ等に設けられている
ガバナ進角機構等と同等のものであり、エンジン回転数
の上昇に伴ってロータリデバイス３０の回転位相を進角
させる（図１（ａ）（ｂ）では時計回りに進ませる）よ
うに構成されている。この進角調整ユニット４０として
は、エンジン回転により発生する遠心力を利用してユニ
ット内のウエイトボールを径方向外側に押し出し、通常
はアウターにより押え込んでいるスプリングを上記ウエ
イトボールで押し出してクランク軸２０に切り込まれた
螺旋状のスプラインをスライドさせることにより進角を
作り出すもの等が好適であるが、この進角調整ユニット
４０には従来から知られている種々のガバナ進角機構が
適用可能である。

【００２０】上記ロータリデバイス３０の回転位相、及
び進角調整ユニット４０によるロータリデバイス３０の
進角度合いは、次のような作用が得られるように設定さ
れている。

【００２１】Ａ）爆発行程（図４（ａ）） この爆発行程では、ロータリデバイス３０により排気ポ
ート２３が塞がれ、レゾネートサブチャンバ２８は排気
通路２４に連通される。ここで、排気通路２４内は後述
の掃気行程の終了時に負圧となっているため、この負圧
によって上記レゾネートサブチャンバ２８内のガスが引
張られ、排気通路２４内が負圧となる（図５参照）。そ
して、この負圧が保たれたままロータリデバイス３０の
回転によってレゾネートサブチャンバ２８内が密閉さ
れ、次に掃気行程に移る。

【００２２】Ｂ）掃気行程（図４（ｂ）） 上記爆発行程終了後、ピストン１８が下降し、吸気ポー
ト２１が開かれた時点から掃気行程が開始される。ここ
で、エンジン回転数が低い状態では、図１（ａ）に示す
ように、上記ピストン１８の下降で吸気ポート２１が開
かれるのとほぼ同時にシリンダ１２内が排気ポート２３
及びロータリデバイス３０の連通ポート３２を介して排
気通路２４に連通される。これに対し、エンジン回転数
が高い状態では、同図（ｂ）に示すように、上記ピスト
ン１８の下降で吸気ポート２１が開かれるよりも前の時
点からシリンダ１２内が排気ポート２３及びロータリデ
バイス３０の連通ポート３２を介して排気通路２４に連
通されるように、進角調整ユニット４０によってロータ
リデバイス３０が図１時計回り方向に進角される。

【００２３】この行程では、吸気ポート２１からシリン
ダ１２内に導入された混合気が同シリンダ１２内の既燃
焼ガスを上記排気ポート２３及び連通ポート３２を通じ
て排気通路２４へ押し出すことにより、掃気が行われ
る。この掃気行程の後半ではロータリデバイス３０の回
転に伴って排気ポート２３の開口面積が次第に削減さ
れ、最終的に閉じられる。これにより、上記吸気ポート
２１からの混合気の抜けが抑制される。また、排気ポー
ト２３が閉じられた時点で、排気通路２４には慣性によ
る排気流が残るため、この排気流により排気通路２４内
は負圧となる。

【００２４】Ｃ）過給行程（図４（ｃ）） 上記ロータリデバイス３０によって排気ポート２３と排
気通路２４とが遮断されると、掃気が終了して専ら吸気
が行われることになる。この吸気行程中に、ロータリデ
バイス３０の連通ポート３２によってレゾネートサブチ
ャンバ２８と排気ポート２３とが連通されるが、この時
点でレゾネートサブチャンバ２８内は負圧であるため、
吸気ポート２１からシリンダ１２内に導入された混合気
は上記負圧によって積極的にレゾネートサブチャンバ２
８内に取り込まれる。

【００２５】その後、上記混合気の取込みによって図５
破線に示されるようにレゾネートサブチャンバ２８内の
圧力が上昇する一方、ピストン１８の下降に伴ってシリ
ンダ１２内の圧力は下がっていくため、ある時点からレ
ゾネートサブチャンバ２８内圧とシリンダ１２内圧とが
逆転し、この逆転時からはレゾネートサブチャンバ２８
内の混合気がシリンダ１２内に逆流する。すなわち、シ
リンダ１２内に吸気ポート２１からの混合気とレゾネー
トサブチャンバ２８内の混合気とが同時に導入されるこ
とになる（図４（ｃ））。この逆流は、従来の排気管膨
張室の圧力反転作用による混合気の押し戻しに相当する
ものであり、これにより過給が果たされ、シリンダ１２
内の充填効率が高められる。

【００２６】Ｄ）圧縮行程（図４（ｄ）） 上記吸気行程終了後、ロータリデバイス３０によって排
気ポート２３が閉じられ、さらに、ピストン１８の上昇
によって吸気ポート２１が閉じられた時点から、シリン
ダ１２内の本格的な圧縮が開始されて、上述の爆発行程
に至る。一方、レゾネートサブチャンバ２８内は負圧の
排気通路２４に連通され、これによりレゾネートサブチ
ャンバ２８内が上述のように負圧となる。

【００２７】以上のように、このエンジンでは、シリン
ダ１２に隣接する位置にレゾネートサブチャンバ２８を
設け、このレゾネートサブチャンバ２８を排気バルブを
兼ねるロータリデバイス３０で開閉するといった極めて
コンパクトな構造で、従来のように排気管に巨大な膨張
室を設けたエンジンと同様に、掃気時の混合気の吹き抜
けの抑制、及び十分な過給効果を得ることができる。

【００２８】また、このエンジンでは、エンジン回転数
が低い状態、すなわち１サイクル当たりの所要時間が長
い状態では、上記吸気ポート２１が開かれる前に排気ポ
ート２３が早めに開かれると、吸気ポート２１から混合
気が導入される前に多くの既燃焼ガスが既に排気ポート
２３から抜けてしまい、その分排気通路２４の負圧が減
って十分な掃気作用が得られにくくなり、逆に、エンジ
ン回転数が高い状態、すなわち１サイクル当たりの所要
時間が短い状態では、吸気ポート２１の開時期に対する
排気ポート２３の開時期の進角度合いが小さいと（すな
わち排気ポート２３が開く時期が遅いと）、十分な排気
効率が得られにくくなるが、この実施例では、図１
（ａ）（ｂ）に示すように、エンジン回転数が高いほど
上記吸気ポート２１の開時期に対する上記排気ポート２
３と排気通路２４との連通時期の進角度を増加させる進
角調整ユニット４０を設けているので、低回転状態では
既燃焼ガスの抜けを抑制する一方、高回転状態で十分な
排気効率を確保することが可能となっている。

【００２９】なお、本発明において吸気ポート２１の開
閉手段は特に問わず、上記実施例に示したピストンバル
ブ方式の他、専用のロータリバルブを用いて開閉を行う
ものでもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、シリンダ
に隣接する位置に副室を設け、この副室を排気バルブを
兼ねる回転部材で開閉するといった極めてコンパクトな
構造で、従来のように排気管に巨大な膨張室を設けたエ
ンジンと同様に、掃気時の混合気の吹き抜けの抑制、及
び十分な過給効果を確保できる。従って、小型化という
２サイクルエンジンの利点を損なうことなく、高いエン
ジン出力及び良好な燃費を得ることができる効果があ
る。

【００３１】さらに、進角調整手段を備えたエンジンで
は、この進角調整手段により、エンジン回転数が高いほ
ど吸気ポートの開時期に対する上記排気ポートと排気通
路との連通時期の進角度を増加させるようにしているの
で、低回転状態では既燃焼ガスの抜けを抑制する一方、
高回転状態で十分な排気効率を確保することができる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）（ｂ）は本発明の一実施例における２サ
イクルエンジンの要部を示す断面図である。

【図２】上記エンジンのロータリデバイスとクランク軸
との間に設けられた駆動伝達機構を示す正面図である。

【図３】上記２サイクルエンジンの破断斜視図である。

【図４】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は上記エンジンにお
ける各行程を示す断面図である。

【図５】上記エンジンにおけるレゾネートサブチャンバ
内圧のサイクル変化を示す図である。

【符号の説明】 １０ ２サイクルエンジン １２ シリンダ １８ ピストン ２０ クランク軸 ２１ 吸気ポート ２３ 排気ポート ２４ 排気通路 ２８ レゾネートサブチャンバ（副室） ３０ ロータリデバイス（回転部材） ３２ 連通ポート ４０ 進角調整ユニット（進角調整手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピストンが所定位置よりも低い位置にあ
   る状態でシリンダ内に開口する吸気ポートと、上記シリ
   ンダ内に開口する排気ポートとを有する２サイクルエン
   ジンにおいて、上記シリンダと隣接する位置に副室を形
   成し、上記排気ポート及び副室と隣接する位置にクラン
   ク軸と同期して回転する回転部材を設けるとともに、こ
   の回転部材の回転に伴い、上記吸気ポートが閉じた後の
   圧縮行程及び爆発行程では上記排気ポートを閉じて副室
   を排気通路に連通し、上記吸気ポートが開かれる掃気行
   程の前に上記副室内を密閉し、上記掃気行程では上記排
   気ポートを排気通路に連通し、次いで上記排気ポートと
   排気通路とを遮断し、その後、吸気行程中に上記副室を
   排気ポートに連通するように上記回転部材の形状及び回
   転位相を設定したことを特徴とする２サイクルエンジ
   ン。
2. 【請求項２】 請求項１記載の２サイクルエンジンにお
   いて、エンジン回転数が高いほど上記吸気ポートの開時
   期に対する上記排気ポートと排気通路との連通時期の進
   角度を増加させるように上記回転部材の回転位相を変化
   させる進角調整手段を備えたことを特徴とする２サイク
   ルエンジン。