WO2023176435A1 - ２サイクルエンジン - Google Patents

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WO2023176435A1
WO2023176435A1 PCT/JP2023/007374 JP2023007374W WO2023176435A1 WO 2023176435 A1 WO2023176435 A1 WO 2023176435A1 JP 2023007374 W JP2023007374 W JP 2023007374W WO 2023176435 A1 WO2023176435 A1 WO 2023176435A1
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fuel
crank
piston
stroke engine
large end
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PCT/JP2023/007374
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輝毅 安田
良多 松澤
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Maruyama Manufacturing Co Ltd
Maruyama Manufacturing Co Inc
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Maruyama Manufacturing Co Ltd
Maruyama Manufacturing Co Inc
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    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present disclosure relates to a piston-valve two-stroke engine.
  • a fuel injection type two-stroke engine in which a main scavenging passage and an auxiliary scavenging passage are formed in a cylinder block.
  • a fuel injection device is attached to the crankcase.
  • the fuel injector is oriented to inject fuel toward the scavenging inlet of the auxiliary scavenging passage.
  • Other known fuel injection methods include a method in which fuel is injected into an intake path leading to the crank chamber, and a method in which fuel is directly injected into a combustion chamber.
  • the present inventors have discovered that in a piston-valve type two-stroke engine, lubrication and cooling at the large end of the connecting rod located in the crankcase are important. Fuel such as gasoline is mixed with oil and supplied (injected) as a mixed fuel. From the viewpoint of low fuel consumption and environmental considerations, a two-stroke engine that can perform lubrication and cooling with a small amount of mixed fuel is desired.
  • This disclosure describes a two-stroke engine that can provide big end lubrication and cooling with a small amount of mixed fuel.
  • One aspect of the present disclosure is a piston-valve two-stroke engine (1) in which an intake port is opened and closed by a piston (4) that reciprocates along the axial direction within a bore (3) of a cylinder (2).
  • a crankcase connected to a cylinder (2) and having a crank chamber (6a), a crank mechanism (7) arranged in the crank chamber (6a) and rotating around a crankshaft (7a), and a piston (4).
  • a connecting rod having a connected small end (21) and a large end (22) connected to the crank mechanism (7); It includes a fuel injector (30) that injects mixed fuel in the tangential direction of the orbit and sprays the mixed fuel onto the large end (22).
  • the fuel injector (30) attached to the crankcase sprays the mixed fuel onto the large end (22) of the connecting rod.
  • the fuel injector (30) injects the mixed fuel in the tangential direction of the circumferential trajectory of the large end (22).
  • the oil contained in the mixed fuel lubricates and cools the big end (22).
  • the large end (22) is also cooled by the fuel (eg, gasoline) contained in the mixed fuel. Thereby, the large end (22) can be lubricated and cooled with a small amount of mixed fuel.
  • the mixed fuel is injected into the crankcase rather than into the combustion chamber or the bore portion (3), there is no need to consider pressure resistance and heat resistance with respect to the peripheral configuration of the fuel injector (30).
  • the injection port (31) of the fuel injector (30) may protrude into the crank chamber (6a). According to this configuration, the mixed fuel can be injected from a position closer to the large end (22), making it easier to obtain the desired lubrication and cooling effects described above.
  • the crank mechanism (7) has a pair of crank webs (7b) connected to the crankshaft (7a) and spaced apart in the axial direction of the crankshaft (7a), and includes an injection port (31) of the fuel injector (30). may be disposed at a position passing through the gap (G) between the pair of crank webs (7b). According to this configuration, the injection port (31) can be brought closer to the large end (22), and the large end (22) can be cooled more reliably and effectively.
  • the fuel injector (30) may be configured to inject the mixed fuel into the big end (22) at least when the piston (4) is located at top dead center. According to this configuration, since the fuel injection is timed with the scavenging timing, it is easy to introduce the fuel sprayed onto the large end (22) into the scavenging hole.
  • a scavenging hole (14) is formed in the cylinder (2), and the inlet (14a) of the scavenging hole (14) that opens toward the crank chamber (6a) is connected to the injection hole of the fuel injector (30) in the axial direction. It may be located at the same height as the mouth (31). According to this configuration, the fuel sprayed onto the large end (22) is easily introduced into the scavenging hole (14). Since the mixed fuel remains near the entrance (14a) of the scavenging hole (14), the fuel is easily introduced into the scavenging hole (14). This makes it possible to reduce wasted fuel that is not introduced into the scavenging hole (14), and also provides the effect of reducing fuel consumption. Furthermore, transient response and startability are improved.
  • lubrication and cooling at the big end can be performed with a small amount of mixed fuel.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a two-stroke engine according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a state in which the piston is located at the bottom dead center.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.
  • FIG. 5(a) is an exploded perspective view showing the crank mechanism and the connecting rod
  • FIG. 5(b) is a side view showing the crank mechanism and the connecting rod.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a schematic configuration related to injection control of mixed fuel in a fuel injector.
  • FIG. 7(a) is a diagram showing the injection timing of the mixed fuel in the two-stroke engine of FIG. 1
  • FIG. 7(b) is a diagram showing the injection timing of the mixed fuel in the two-stroke engine according to a modification.
  • an engine (2-cycle engine) 1 is a 2-stroke engine that employs a cinere system as a scavenging method, and is installed, for example, in brush cutters, backpack power spreaders, etc. .
  • the engine 1 includes a cylinder 2, a piston 4 that reciprocates within a bore 3 within the cylinder 2, a crankcase 6 connected below the cylinder 2 and having a crank chamber 6a, and a crankcase 6 having a crank chamber 6a.
  • a crank mechanism 7 is provided.
  • a piston pin 8 provided within the piston 4 and a crank pin 9 of a crank mechanism 7 provided within the crankcase 6 are connected by a connecting rod 10.
  • the piston 4 is disposed within the bore portion 3 and is capable of reciprocating along the axis L direction between the combustion chamber 11 and the crank chamber 6a.
  • the connecting rod 10 will be referred to as a connecting rod 10.
  • the cylinder 2 includes a combustion chamber 11, a cylindrical bore part 3 that is connected to the combustion chamber 11 and into which the piston 4 is inserted, an intake port 12 and an exhaust port 13 that communicate with the bore part 3, and a pair of intake sides.
  • a scavenging hole 14 and a pair of exhaust side scavenging holes 16 are formed.
  • the cylinder 2 has a cylinder body 2a and a pair of scavenging cassettes 2b fitted into the lower part of the cylinder body 2a.
  • the pair of scavenging cassettes 2b are fitted into two openings formed to face each other in the radial direction of the bore portion 3 and are fixed.
  • the pair of intake side scavenging holes 14 and the pair of exhaust side scavenging holes 16 are formed by, for example, the cylinder body 2a and the pair of scavenging cassettes 2b (see FIG. 2).
  • the bore portion 3 has a cylindrical bore surface 3a and extends inside the cylinder 2 along the axis L direction.
  • the bore portion 3 is open at its bottom dead center side (lower side in the figure) and communicates with the crank chamber 6a.
  • a recessed combustion chamber 11 is formed at the end of the bore portion 3 on the top dead center side, and a discharge electrode such as a spark plug 18 is disposed inside the combustion chamber 11.
  • a spark plug mounting hole 19 into which a spark plug 18 is mounted is provided near the combustion chamber 11 of the cylinder body 2a.
  • the intake port 12 and the exhaust port 13 are each communicated with the bore portion 3, and the exhaust port 13 is arranged slightly closer to the top dead center than the intake port 12 in the direction of the axis L.
  • the intake port 12 and the exhaust port 13 are arranged to be offset from each other by approximately 180° in the circumferential direction of the bore portion 3 so as to face each other in the radial direction of the bore portion 3 .
  • the intake side scavenging hole 14 is for introducing fresh gas containing fuel into the bore portion 3 and the combustion chamber 11 during the scavenging process, and extends inside the side wall of the cylinder 2 along the axis L direction. ing.
  • Fresh air gas is a fuel mixture for engine operation, which is a mixture of air and a fuel mixture consisting of gasoline and oil.
  • the ends of the intake side scavenging holes 14 on the top dead center side communicate with the bore portions 3 at substantially the same positions as the exhaust ports 13 in the axis L direction.
  • the intake side scavenging holes 14 are spaced apart from each other in the circumferential direction of the bore portion 3 .
  • the intake side scavenging holes 14 are arranged approximately symmetrically with respect to a virtual line connecting the intake port 12 and the exhaust port 13 in the radial direction.
  • the intake side scavenging hole 14 is provided so that fresh gas introduced into the bore portion 3 is directed toward the intake port 12.
  • An end of the intake side scavenging hole 14 on the bottom dead center side communicates with the crank chamber 6a.
  • An end (not shown) on the bottom dead center side of the exhaust side scavenging hole 16 communicates with the above-mentioned crank chamber 6a.
  • the exhaust side scavenging hole 16 is for introducing EGR (Exhaust Gas Recirculation) gas, which is exhaust gas after combustion with a lower fuel content than the working gas, into the bore part 3 and the combustion chamber 11 during the scavenging process. It extends inside the side wall of the cylinder 2 along the axis L direction. The ends of the exhaust scavenging holes 16 on the top dead center side communicate with the bore portion 3 at substantially the same positions as the exhaust ports 13 in the direction of the axis L. The exhaust scavenging holes 16 are spaced apart from each other in the circumferential direction of the bore portion 3 .
  • EGR exhaust Gas Recirculation
  • the exhaust side scavenging holes 16 are arranged approximately symmetrically with respect to a virtual line connecting the intake port 12 and the exhaust port 13 in the radial direction.
  • the exhaust side scavenging hole 16 is provided so that the EGR gas introduced into the bore portion 3 is directed toward the intake port 12.
  • the exhaust port 13 and the exhaust side scavenging hole 16 are connected, and the exhaust gas after combustion is passed from the exhaust port 13 as EGR gas to the exhaust side scavenging hole. 16 may be provided.
  • the engine 1 is a piston-valve type two-stroke engine in which the intake port 12 is opened and closed by the piston 4 that reciprocates within the bore portion 3.
  • air is introduced from the intake port 12, while a mixed fuel containing gasoline and oil is introduced into the crank chamber 6a for cooling the large end 22 of the connecting rod 10. Injected inside.
  • air and the mixed fuel are mixed in the crank chamber 6a of the crankcase 6, and the fuel mixture is generated.
  • the crank mechanism 7 includes a crankshaft 7a, a pair of crank webs 7b connected to the crankshaft 7a, and a pair of crank webs 7b provided on opposite sides of the crank webs 7b in the radial direction. It has a connecting part 7c.
  • the connecting rod 10 has a small end 21 rotatably connected to the piston 4 via the piston pin 8 by inserting the piston pin 8 into the pin insertion hole 21a, and a crank pin 9 into the pin insertion hole 22a. It has a large end 22 that is inserted through and rotatably connected to the connecting part 7c of the crank mechanism 7 via the crank pin 9, and a rod body 23 that connects the small end 21 and the large end 22. .
  • crank web 7b, the connecting portion 7c, and the crankshaft 7a are integrally molded.
  • the crank pin 9 inserted through the pair of connecting portions 7c is joined and fixed to these connecting portions 7c, and the crank mechanism 7 as a whole forms a rigid body.
  • the pair of crank webs 7b have a fan shape centered around the crankshaft 7a, and rotate around the crankshaft 7a while being guided by the cylindrical wall surface of the crank chamber 6a.
  • the pair of crank webs 7b extend parallel to each other and are spaced apart in the axial direction of the crankshaft 7a.
  • a gap G is formed between the pair of crank webs 7b.
  • the engine 1 includes a fuel injection nozzle (fuel injector) 30 that sprays mixed fuel toward the large end 22 of the connecting rod 10.
  • the fuel injection nozzle 30 is attached to the upper part of the crankcase 6 near the position where it is connected to the cylinder body 2a.
  • a tip portion of a fuel injection nozzle 30 including an injection port 31 through which mixed fuel is injected is fitted into the crankcase 6 from the outside to the inside.
  • the injection port 31 of the fuel injection nozzle 30 is oriented, for example, in a direction that intersects both the axis L direction of the bore portion 3 and the axial direction of the crankshaft 7a. More specifically, the injection port 31 of the fuel injection nozzle 30 is oriented in a direction perpendicular to both the axis L direction of the bore portion 3 and the axial direction of the crankshaft 7a.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 1.
  • the fuel injection nozzle 30 is arranged in the diametrical direction of the bore portion 3 (bore surface 3a) in plan view.
  • the injection port 31 of the fuel injection nozzle 30 slightly protrudes into the crank chamber 6a.
  • the injection port 31 is arranged at a position that passes through a gap G between the pair of crank webs 7b (see FIG. 5(b)) while the crank mechanism 7 is rotating. Due to this structure in which the injection port 31 faces (faces) the gap G, there is a positional relationship in which no other member exists between the injection port 31 and the pin insertion hole 22a.
  • the inlets 14a of the pair of intake side scavenging holes 14 are located near the side of the injection port 31.
  • the pair of inlets 14a are open toward the crank chamber 6a.
  • the pair of inlets 14a also communicate with a pair of exhaust side scavenging holes 16.
  • the distance between the injection port 31 and the inlet 14a along the circumferential direction is shorter than one quarter of the length of the circumferential surface of the bore surface 3a (inner circumferential surface of the bore portion 3). That is, the injection port 31 and one of the intake side scavenging holes 14 are arranged within a range of 90° in terms of central angle with respect to the axis L of the bore portion 3 as a reference.
  • the injection port 31 and the other intake-side scavenging hole 14 are arranged within a range of 90° in terms of central angle with respect to the axis L of the bore portion 3 .
  • the inlet 14a of the intake side scavenging hole 14 is located at the same height as the injection port 31 of the fuel injection nozzle 30 in the direction of the axis L. In other words, the injection port 31 of the fuel injection nozzle 30 is located at the height of the upper end of the crankcase 6.
  • the fuel injection nozzle 30 injects the mixed fuel in the tangential direction of the circumferential trajectory of the large end 22.
  • the period during which the mixed fuel is injected from the fuel injection nozzle 30 includes at least the time when the piston 4 is located at the top dead center (at that time, the pin large end 22 is also located at the uppermost position). Injection of the mixed fuel from the fuel injection nozzle 30 may be continued until, for example, 30 degrees after top dead center. In other words, the period during which the mixed fuel is injected from the fuel injection nozzle 30 is when the piston 4 is located at the top dead center (at 0°) or slightly before it (about several degrees to 15 degrees). It may start at 30° after top dead center.
  • the fuel injection nozzle 30 is configured to spray mixed fuel onto the large end 22 of the connecting rod 10 . The fuel injection nozzle 30 injects the mixed fuel while the large end 22 passes in front of the injection port 31 .
  • the injection timing of the mixed fuel in the fuel injection nozzle 30 is controlled by the ECU 40 that controls the engine 1, as shown in FIG.
  • the ECU 40 controls the valve 50 and the fuel injection nozzle 30 to open and close the intake path to the intake port 12 based on the throttle opening information input from the throttle sensor S1 and the rotation angle information of the crank mechanism 7 input from the angle sensor S2. control.
  • the above-described injection timing (injection period) can be adjusted as appropriate by the ECU 40 based on the state of the engine 1.
  • the fuel injection nozzle 30 is an electronically controlled injector, and can adjust the injection amount of the mixed fuel with high precision.
  • the ECU 40 causes the fuel injection nozzle 30 to inject a mixed fuel corresponding to a controllable limit value (minimum amount).
  • the fuel injection nozzle 30 is configured to spray the mixed fuel onto the large end portion 22 at least when the piston 4 is located at the top dead center.
  • the mixed fuel line (path) connected to the fuel injection nozzle 30 is omitted.
  • the mixed fuel injected from the injection port 31 may be radial or linear.
  • the type of nozzle may be selected as appropriate.
  • the injection direction (center axis direction of injection) of the fuel injection nozzle 30 intersects the axis L and crosses the bore portion 3 in plan view.
  • the central axis direction of the injection of the fuel injection nozzle 30 is perpendicular to the axis L, for example.
  • the central axis direction of the injection of the fuel injection nozzle 30 is also perpendicular to the axial direction of the crankshaft 7a.
  • the crank chamber 6a when the piston 4 is located near the top dead center, the mixed fuel is injected from the fuel injection nozzle 30 under the control of the ECU 40. The mixed fuel is sprayed onto the large end 22 of the connecting rod 10, thereby lubricating and cooling the large end 22. The injection of the mixed fuel is stopped immediately after the piston 4 starts descending (at the latest by 30° after the above-mentioned top dead center). Air and mixed fuel are mixed in the crank chamber 6a to generate fresh air gas.
  • the exhaust port 13 is opened and the combustion gas is exhausted (see FIG. 3). Then, a little later than the opening of the exhaust port 13, the intake side scavenging hole 14 and the exhaust side scavenging hole 16 are exposed in the bore portion 3, and the scavenging stroke is started.
  • the injection of the mixed fuel is close to the timing of the start of the scavenging process. Further, the distance from the injection port 31 to the inlet 14a of the intake side scavenging hole 14 is also short.
  • the mixed fuel fresh air gas
  • the exhaust side scavenging holes 16 are filled with EGR gas
  • the intake side scavenging holes 14 are filled with fresh air gas.
  • the fuel injection nozzle 30 attached to the crankcase 6 sprays the mixed fuel onto the large end 22 of the connecting rod 10. At this time, the fuel injection nozzle 30 injects the mixed fuel in the tangential direction of the circumferential trajectory of the large end portion 22 .
  • the oil contained in the mixed fuel lubricates and cools the big end 22.
  • the large end portion 22 is also cooled by the gasoline contained in the mixed fuel. Thereby, the large end portion 22 can be lubricated and cooled with a small amount of mixed fuel. Further, since the mixed fuel is injected into the crankcase 6 rather than into the combustion chamber 11 or the bore portion 3, there is no need to consider pressure resistance and heat resistance regarding the peripheral configuration of the fuel injection nozzle 30.
  • the injection port 31 of the fuel injection nozzle 30 projects into the crank chamber 6a. This allows the mixed fuel to be injected from a position closer to the large end 22, making it easier to obtain the desired lubrication and cooling effects described above.
  • the injection port 31 of the fuel injection nozzle 30 is arranged at a position passing through the gap G between the pair of crank webs 7b. Thereby, the injection port 31 can be brought closer to the large end 22, and the large end can be cooled more reliably and effectively.
  • the fuel injection nozzle 30 is configured to inject the mixed fuel into the large end portion 22 at least when the piston 4 is located at the top dead center. As a result, the fuel injection is synchronized with the scavenging timing, so that the fuel sprayed onto the large end portion 22 can be easily introduced into the intake side scavenging hole 14.
  • the inlet 14a of the intake side scavenging hole 14 is located at the same height as the injection port 31 of the fuel injection nozzle 30 in the direction of the axis L. This makes it easy to introduce the fuel sprayed onto the large end portion 22 into the intake side scavenging hole 14. Since the mixed fuel remains near the inlet 14a of the intake side scavenging hole 14, the fuel is easily introduced into the intake side scavenging hole 14. Thereby, it is possible to reduce wasted fuel that is not introduced into the intake side scavenging hole 14, and it is also possible to obtain the effect of reducing fuel consumption. Furthermore, transient response and startability are improved.
  • the fuel injection nozzle 30 is not limited to a configuration in which the fuel injection nozzle 30 injects the mixed fuel to the large end portion 22 at least when the piston 4 is located at the top dead center.
  • the fuel injection nozzle 30 may spray the mixed fuel onto the large end portion 22 of the connecting rod 10 while the piston 4 is on its way to the top dead center.
  • the fuel injection nozzle 30 may be attached to the lower part of the crankcase 6, for example, in order to inject the mixed fuel in the tangential direction of the circumferential orbit of the large end portion 22.
  • the injection port 31 may be directed upward.
  • the cylinder 2 is not limited to the case where four scavenging holes, ie, a pair of intake side scavenging holes 14 and a pair of exhaust side scavenging holes 16, are provided, and one intake side scavenging hole 14 and one exhaust side scavenging hole are provided. 16 may be provided.
  • the present invention is not limited to the configuration in which the intake side scavenging hole 14 introduces fresh gas and the exhaust side scavenging hole 16 introduces EGR gas.
  • the present invention is also applicable to stratified scavenging engines of the type that use air. Further, only a pair of scavenging holes facing each other in the radial direction may be provided between the intake port 12 and the exhaust port 13. Only one scavenging hole may be provided for the cylinder 2.

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Abstract

２サイクルエンジン（１）は、シリンダ（２）と、ボア部（３）内を軸線方向に沿って往復動するピストン（４）とを備える。ピストン（４）により、吸気口（１２）が開閉される。２サイクルエンジン（１）は、シリンダ（２）に連結され、クランク室（６ａ）を有するクランクケース（６）と、クランク室（６ａ）に配置され、クランクシャフト（７ａ）を中心に回転するクランク機構（７）と、ピストン（４）に連結された小端部（２１）とクランク機構（７）に連結された大端部（２２）とを有するコネクティングロッド（１０）と、クランクケース（６）に取り付けられ、大端部（２２）の円周状の軌道の接線方向に向けて混合燃料を噴射して大端部（２２）に混合燃料を吹き付ける燃料噴射器（３０）と、を備える。

Description

２サイクルエンジン
　本開示は、ピストンバルブ方式の２サイクルエンジンに関する。
　従来、特許文献１に記載されるように、シリンダブロックに主掃気通路と補助掃気通路とが形成された燃料噴射式２サイクルエンジンが知られている。この２サイクルエンジンでは、クランクケースに燃料噴射装置が取り付けられている。燃料噴射装置は、補助掃気通路の掃気入口に向けて燃料を噴射するように指向されている。燃料の噴射方式としては、この他に、クランク室へと至る吸気経路に燃料を噴射する方式や、燃焼室内に燃料を直接噴射する方式等が知られている。
特開平７－２２４７４１号公報
　上記した特許文献１に記載の噴射方式によれば、始動性及び応答性に優れた２サイクルエンジンが提供される。しかしながら、クランクシャフトやベアリング部に対する潤滑油の供給については、特に検討がなされていない。従来は、クランクシャフトやベアリング部の潤滑を行うために、潤滑油のための別の通路を設けたり、オイルポンプ等を装備したりする必要があった。潤滑不足に至った場合には、焼き付きなどの問題が発生する虞もある。
　本発明者らは、ピストンバルブ方式の２サイクルエンジンにおいて、クランクケース内に配置されるコネクティングロッドの大端部における潤滑及び冷却が重量であることを見出した。ガソリン等の燃料は、オイルと混合され、混合燃料として供給（噴射）される。低燃費化及び環境への配慮の観点から、少量の混合燃料で潤滑及び冷却を行うことのできる２サイクルエンジンが望まれている。
　本開示は、少量の混合燃料で大端部における潤滑及び冷却を行うことができる２サイクルエンジンを説明する。
　本開示の一態様は、シリンダ（２）のボア部（３）内を軸線方向に沿って往復動するピストン（４）により吸気口が開閉されるピストンバルブ方式の２サイクルエンジン（１）において、シリンダ（２）に連結され、クランク室（６ａ）を有するクランクケースと、クランク室（６ａ）に配置され、クランクシャフト（７ａ）を中心に回転するクランク機構（７）と、ピストン（４）に連結された小端部（２１）と、クランク機構（７）に連結された大端部（２２）とを有するコネクティングロッドと、クランクケースに取り付けられ、大端部（２２）の円周状の軌道の接線方向に向けて混合燃料を噴射して大端部（２２）に混合燃料を吹き付ける燃料噴射器（３０）と、を備える。
　この２サイクルエンジン（１）によれば、クランクケースに取り付けられた燃料噴射器（３０）は、コネクティングロッドの大端部（２２）に混合燃料を吹き付ける。燃料噴射器（３０）は、この際、大端部（２２）の円周状の軌道の接線方向に向けて混合燃料を噴射する。混合燃料に含まれるオイルにより、大端部（２２）の潤滑及び冷却が行われる。混合燃料に含まれる燃料（ガソリン等）によっても、大端部（２２）の冷却が行われる。これにより、少量の混合燃料で、大端部（２２）における潤滑及び冷却を行うことができる。また燃焼室やボア部（３）内ではなくクランクケース内に混合燃料を噴射するので、燃料噴射器（３０）の周辺構成に関して耐圧性及び耐熱性を考慮する必要がない。
　燃料噴射器（３０）の噴射口（３１）はクランク室（６ａ）内に突出していてもよい。この構成によれば、大端部（２２）により近い位置から混合燃料を噴射できるので、上記した所望の潤滑効果及び冷却効果を得やすくなる。
　クランク機構（７）は、クランクシャフト（７ａ）に連結されてクランクシャフト（７ａ）の軸方向に離間する一対のクランクウェブ（７ｂ）を有し、燃料噴射器（３０）の噴射口（３１）は、一対のクランクウェブ（７ｂ）の間の隙間（Ｇ）を通る位置に配置されていてもよい。この構成によれば、噴射口（３１）をより大端部（２２）に近づけることができ、より確実かつ効果的に大端部（２２）を冷却することができる。
　燃料噴射器（３０）は、少なくともピストン（４）が上死点に位置するときに大端部（２２）に混合燃料を噴射するように構成されていてもよい。この構成によれば、燃料の噴射が掃気のタイミングと合わさるので、大端部（２２）に吹き付けた燃料を掃気孔に導入させやすい。
　シリンダ（２）には掃気孔（１４）が形成されており、クランク室（６ａ）に向けて開口する掃気孔（１４）の入口（１４ａ）は、軸線方向において燃料噴射器（３０）の噴射口（３１）と同じ高さに位置していてもよい。この構成によれば、大端部（２２）に吹き付けた燃料を掃気孔（１４）に導入させやすい。混合燃料が掃気孔（１４）の入口（１４ａ）付近に滞留するため、燃料が掃気孔（１４）に容易に導入される。これにより、掃気孔（１４）に導入されない無駄な燃料を減らすことができ、燃費を低減させる効果も得られる。さらには過渡応答性、及び始動性が向上する。
　本開示によれば、少量の混合燃料で、大端部における潤滑及び冷却を行うことができる。
図１は本開示の実施形態に係る２サイクルエンジンの縦断面図である。 図２は図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。 図３はピストンが下死点に位置する状態を示す縦断面図である。 図４は図１のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図である。 図５（ａ）はクランク機構及びコネクティングロッドを示す分解斜視図、図５（ｂ）はクランク機構及びコネクティングロッドを示す側面図である。 図６は燃料噴射器における混合燃料の噴射制御に係る概略構成を示すブロック図である。 図７（ａ）は図１の２サイクルエンジンにおける混合燃料の噴射タイミングを示す図、図７（ｂ）は変形例に係る２サイクルエンジンにおける混合燃料の噴射タイミングを示す図である。
　以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。以下の説明で「上下」を用いる場合、ピストン４が挿入される開口部を下側にしてシリンダ２のボア部３が鉛直方向に延びるようにシリンダ本体２ａを立てた場合を基準とする。「上方」は、ボア部３の軸線Ｌ方向の一方に相当し、「下方」は軸線Ｌ方向の下方に相当する。
　図１、図２及び図３に示されるように、エンジン（２サイクルエンジン）１は、掃気方法としてシニューレ方式を採用した２サイクルエンジンであり、例えば刈払機や背負動力散布機等に装備される。エンジン１は、シリンダ２と、シリンダ２内のボア部３内を往復動するピストン４と、シリンダ２の下方に連結され、クランク室６ａを有するクランクケース６と、クランクケース６のクランク室６ａに配置されたクランク機構７とを備える。ピストン４内に設けられたピストンピン８と、クランクケース６内に設けられたクランク機構７のクランクピン９とは、コネクティングロッド１０によって連結されている。ピストン４は、ボア部３内に配置されて、燃焼室１１とクランク室６ａとの間で、軸線Ｌ方向に沿って往復動可能とされている。以下の説明において、コネクティングロッド１０はコンロッド１０と称される。
　シリンダ２には、燃焼室１１と、燃焼室１１に連接してピストン４が挿入される円筒形状のボア部３と、ボア部３に連通する吸気口１２及び排気口１３と、一対の吸気側掃気孔１４及び一対の排気側掃気孔１６とが形成されている。シリンダ２は、シリンダ本体２ａと、シリンダ本体２ａの下部に嵌め込まれた一対の掃気カセット２ｂとを有している。一対の掃気カセット２ｂは、ボア部３の径方向において互いに対向するように形成された２つの開口内に嵌入され、固定されている。一対の吸気側掃気孔１４及び一対の排気側掃気孔１６は、例えば、シリンダ本体２ａと一対の掃気カセット２ｂとによって形成されている（図２参照）。
　ボア部３は、円柱形状のボア面３ａを有しており、シリンダ２内を軸線Ｌ方向に沿って延在している。ボア部３は、その下死点側（図示下側）が開放されており、クランク室６ａと連通されている。ボア部３の上死点側の端部には窪んだ形状の燃焼室１１が形成されており、燃焼室１１の内部には点火プラグ１８等の放電電極が配置される。シリンダ本体２ａの燃焼室１１近傍には、点火プラグ１８が取り付けられる点火プラグ取付孔１９が設けられている。
　吸気口１２及び排気口１３は、それぞれボア部３と連通されており、軸線Ｌ方向において、排気口１３が吸気口１２よりもやや上死点側に配置されている。吸気口１２及び排気口１３は、ボア部３の径方向において互いに対向するように、ボア部３の周方向に互いに略１８０°ずらされて配置されている。
　吸気側掃気孔１４は、掃気工程において、燃料を含有する新気ガスをボア部３及び燃焼室１１に導入するためのものであり、シリンダ２の側壁内部を軸線Ｌ方向に沿って延在している。新気ガスとは、ガソリン及びオイルからなる混合燃料と、空気とが混ざったエンジン作動のための燃料混合気である。吸気側掃気孔１４の上死点側の端部は、軸線Ｌ方向において、排気口１３と略同様な位置でボア部３にそれぞれ連通している。吸気側掃気孔１４は、ボア部３の周方向に互いに離間して配置されている。より詳しくは、吸気側掃気孔１４は、径方向において吸気口１２と排気口１３とを結ぶ仮想線に対して略線対称に配置されている。吸気側掃気孔１４は、ボア部３に導入される新気ガスが吸気口１２寄りに向かうように設けられている。
　吸気側掃気孔１４の下死点側の端部（後述する入口１４ａ）は、クランク室６ａと連通されている。排気側掃気孔１６の下死点側の端部（図示せず）は、上述のクランク室６ａと連通されている。
　排気側掃気孔１６は、掃気工程において、作動ガスよりも燃料の含有率が低い燃焼後の排気ガスであるＥＧＲ（Exhaust　Gas　Recirculation）ガスをボア部３及び燃焼室１１に導入するためのものであり、シリンダ２の側壁内部を軸線Ｌ方向に沿って延在している。排気側掃気孔１６の上死点側の端部は、軸線Ｌ方向において、排気口１３と略同様な位置でボア部３にそれぞれ連通している。排気側掃気孔１６は、ボア部３の周方向に互いに離間して配置されている。より詳しくは、排気側掃気孔１６は、径方向において吸気口１２と排気口１３とを結ぶ仮想線に対して略線対称に配置されている。排気側掃気孔１６は、ボア部３に導入されるＥＧＲガスが吸気口１２寄りに向かうように設けられている。ピストン４には、例えば、ピストン４が上死点近傍となったときに排気口１３と排気側掃気孔１６とを連通し、燃焼後の排気ガスがＥＧＲガスとして排気口１３から排気側掃気孔１６に取り入れられる連通路が設けられてもよい。
　上記したとおり、エンジン１は、ボア部３内を往復動するピストン４により吸気口１２が開閉されるピストンバルブ方式の２サイクルエンジンである。エンジン１では、新気ガスを構成する成分のうち、空気は吸気口１２から導入される一方、ガソリン及びオイルを含んだ混合燃料は、コンロッド１０の大端部２２の冷却のため、クランク室６ａ内に噴射される。これにより、クランクケース６のクランク室６ａ内において、空気と混合燃料とが混合され、上記燃料混合気が生成される。
　図５（ａ）及び図５（ｂ）を参照して、クランク機構７及びコンロッド１０の構成について説明する。図５（ａ）に示されるように、クランク機構７は、クランクシャフト７ａと、クランクシャフト７ａに連結された一対のクランクウェブ７ｂと、径方向においてクランクウェブ７ｂの反対側に設けられた一対の連結部７ｃとを有する。コネクティングロッド１０は、ピン挿通孔２１ａにピストンピン８が挿通されることでピストンピン８を介してピストン４に回動可能に連結された小端部２１と、ピン挿通孔２２ａにクランクピン９が挿通されることでクランクピン９を介してクランク機構７の連結部７ｃに回動可能に連結された大端部２２と、小端部２１及び大端部２２を接続するロッド本体２３とを有する。
　クランクウェブ７ｂ、連結部７ｃ及びクランクシャフト７ａは一体に成形されている。一対の連結部７ｃに挿通されたクランクピン９は、これら連結部７ｃに接合及び固定されており、クランク機構７全体が剛体を形成している。一対のクランクウェブ７ｂは、クランクシャフト７ａを中心とする扇形状をなしており、クランク室６ａの円筒状の壁面に案内されてクランクシャフト７ａを中心に回転する。ピストン４の往復動に伴ってコンロッド１０が上下動するとき、コンロッド１０の大端部２２はクランクピン９及び連結部７ｃと共に円周状の軌道を移動し（回転し）、ピストン４の往復運動がクランクシャフト７ａの回転運動に変換される。
　図５（ｂ）に示されるように、一対のクランクウェブ７ｂは、互いに平行に延在しており、クランクシャフト７ａの軸方向に離間している。一対のクランクウェブ７ｂの間には隙間Ｇが形成されている。クランク機構７の回転中、コンロッド１０の大端部２２と、クランクウェブ７ｂ間の隙間Ｇとは、径方向において常に反対側に位置する。大端部２２の円周状の軌跡と、隙間Ｇの円周状の軌跡とは重なっている。
　図１に示されるように、エンジン１は、コンロッド１０の大端部２２に向けて混合燃料を吹き付ける燃料噴射ノズル（燃料噴射器）３０を備えている。燃料噴射ノズル３０は、クランクケース６の上部であってシリンダ本体２ａとの連結位置の近傍に取り付けられている。混合燃料が噴射される噴射口３１を含む燃料噴射ノズル３０の先端部分が、クランクケース６の外側から内側へ向けて嵌め込まれている。燃料噴射ノズル３０の噴射口３１は、例えば、ボア部３の軸線Ｌ方向とクランクシャフト７ａの軸方向の両方に交わる方向に向けられている。より詳細には、燃料噴射ノズル３０の噴射口３１は、ボア部３の軸線Ｌ方向とクランクシャフト７ａの軸方向の両方に直交する方向に向けられている。
　図４は、図１のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図である。図４に示されるように、燃料噴射ノズル３０は、平面視においてボア部３（ボア面３ａ）の直径方向に向けて配置されている。燃料噴射ノズル３０の噴射口３１は、僅かにクランク室６ａ内に突出している。噴射口３１は、クランク機構７の回転中、一対のクランクウェブ７ｂの間の隙間Ｇ（図５（ｂ）参照）を通る位置に配置されている。このように噴射口３１が隙間Ｇを臨む（面する）構造により、噴射口３１とピン挿通孔２２ａの間には他の部材が存在しない位置関係となっている。
　さらに図１及び図４に示されるように、噴射口３１の側方近傍には、一対の吸気側掃気孔１４の入口１４ａが位置している。一対の入口１４ａは、クランク室６ａに向けて開口している。また一対の入口１４ａは、一対の排気側掃気孔１６にも連通している。噴射口３１と入口１４ａとの周方向に沿った距離は、ボア面３ａの周面（ボア部３の内周面）の長さの４分の１よりも短い。すなわち、ボア部３の軸線Ｌを基準として中心角で９０°の範囲内に、噴射口３１と一方の吸気側掃気孔１４とが配置されている。ボア部３の軸線Ｌを基準として中心角で９０°の範囲内に、噴射口３１と他方の吸気側掃気孔１４とが配置されている。吸気側掃気孔１４の入口１４ａは、軸線Ｌの方向において燃料噴射ノズル３０の噴射口３１と同じ高さに位置する。言い換えれば、燃料噴射ノズル３０の噴射口３１は、クランクケース６の上端の高さ位置に位置する。
　図１及び図７（ａ）に示されるように、燃料噴射ノズル３０は、大端部２２の円周状の軌道の接線方向に向けて混合燃料を噴射する。燃料噴射ノズル３０から混合燃料が噴射される期間は、少なくとも、ピストン４が上死点に位置するときを含んでいる（そのときピン大端部２２も最も上に位置する）。燃料噴射ノズル３０からの混合燃料の噴射は、例えば、上死点後３０°の時点まで継続されてもよい。言い換えれば、燃料噴射ノズル３０から混合燃料が噴射される期間は、ピストン４が上死点に位置するとき（０°のとき）又はそれより僅かに手前に位置するとき（数°～１５°程度手前）に開始され、上死点後３０°の時点で終了してもよい。燃料噴射ノズル３０は、コンロッド１０の大端部２２に混合燃料を吹き付けるように構成されている。燃料噴射ノズル３０は、大端部２２が噴射口３１の前を通過する間に混合燃料を噴射する。
　燃料噴射ノズル３０における混合燃料の噴射タイミングは、図６に示されるように、エンジン１を制御するＥＣＵ４０によって制御される。ＥＣＵ４０は、スロットルセンサＳ１から入力するスロットルの開度情報、及び、角度センサＳ２から入力するクランク機構７の回転角度情報に基づき、吸気口１２への吸気経路を開閉するバルブ５０及び燃料噴射ノズル３０を制御する。上記した噴射タイミング（噴射期間）は、ＥＣＵ４０によって、エンジン１の状態に基づいて適宜に調整され得る。燃料噴射ノズル３０は、電子制御用のインジェクタであり、混合燃料の噴射量を高精度に調整可能である。ＥＣＵ４０は、例えば、必要とされる混合燃料（ガソリン量）が最小である場合も、制御上可能な限界値（最小の量）に相当する混合燃料を燃料噴射ノズル３０から噴射させる。本実施形態では、燃料噴射ノズル３０は、少なくともピストン４が上死点に位置するときに大端部２２に混合燃料を吹き付けるように構成されている。なお、図６では、燃料噴射ノズル３０に接続された混合燃料のライン（経路）は省略されている。
　噴射口３１から噴射される混合燃料は、放射状であってもよく、直線状であってもよい。ノズルの形式は、適宜に選定されてよい。燃料噴射ノズル３０の噴射方向（噴射の中心軸線方向）は、軸線Ｌに交差しており、平面視においてボア部３を横切る。燃料噴射ノズル３０の噴射の中心軸線方向は、例えば、軸線Ｌに直交する。燃料噴射ノズル３０の噴射の中心軸線方向は、例えば、クランクシャフト７ａの軸方向にも直交する。
　続いて、エンジン１における動作について説明する。まず、ピストン４の下死点から上死点へ向けての上昇に伴い、吸気側掃気孔１４、排気側掃気孔１６及び排気口１３はピストン４により閉じられ、燃焼室１１内の新気ガスは圧縮される。ピストン４の更なる上昇によって、吸気口１２がボア部３を介してクランク室６ａと連通し、空気がクランク室６ａ内に導入される（図１及び図２参照）。
　ピストン４が上死点近傍に達すると燃焼室１１において混合気が爆発し、ピストン４は下死点側に下降する。一方、クランク室６ａ内では、ピストン４が上死点近傍に位置するとき、ＥＣＵ４０の制御によって燃料噴射ノズル３０から混合燃料が噴射される。混合燃料は、コンロッド１０の大端部２２に吹き付けられ、これによって大端部２２の潤滑及び冷却が行われる。混合燃料の噴射は、ピストン４の下降開始直後に（遅くとも上記の上死点後３０°の時点までに）停止される。空気と混合燃料とが、クランク室６ａ内で混合され、新気ガスが生成される。
　ピストン４の下降が更に進むと、排気口１３が開口され、燃焼ガスが排気される（図３参照）。そして、排気口１３の開口からやや遅れて、吸気側掃気孔１４および排気側掃気孔１６がボア部３内に露出し、掃気行程が開始される。混合燃料の噴射は、掃気工程開始のタイミングに近い。また噴射口３１から吸気側掃気孔１４の入口１４ａまでの距離も短い。混合燃料（新気ガス）は確実かつ容易に吸気側掃気孔１４内に導入される。掃気工程の前半において、排気側掃気孔１６の中にはＥＧＲガスが充填されており、吸気側掃気孔１４の中には新気ガスが充填されている。
　吸気側掃気孔１４がボア部３に開口すると、吸気側掃気孔１４からボア部３へ新気ガスの導入が開始される。ピストン４の下降に伴って、新気ガスが吸気側掃気孔１４からボア部３内に流入する。これと同時に、排気側掃気孔１６が開口されることで、ＥＧＲガスと新気ガスとがこの順番で排気側掃気孔１６から流入する。これにより、層状掃気が行われる。
　ピストン４が下死点に達する過程においてクランク機構７の一対のクランクウェブ７ｂが燃料噴射ノズル３０の近傍を通過するが、噴射口３１は、一対のクランクウェブ７ｂの間の隙間Ｇを通るので、これらは干渉しない。
　本実施形態のエンジン１によれば、クランクケース６に取り付けられた燃料噴射ノズル３０は、コンロッド１０の大端部２２に混合燃料を吹き付ける。燃料噴射ノズル３０は、この際、大端部２２の円周状の軌道の接線方向に向けて混合燃料を噴射する。混合燃料に含まれるオイルにより、大端部２２の潤滑及び冷却が行われる。また混合燃料に含まれるガソリンによっても、大端部２２の冷却が行われる。これにより、少量の混合燃料で、大端部２２における潤滑及び冷却を行うことができる。また燃焼室１１やボア部３内ではなくクランクケース６内に混合燃料を噴射するので、燃料噴射ノズル３０の周辺構成に関して耐圧性及び耐熱性を考慮する必要がない。
　燃料噴射ノズル３０の噴射口３１はクランク室６ａ内に突出している。これにより、大端部２２により近い位置から混合燃料を噴射できるので、上記した所望の潤滑効果及び冷却効果を得やすくなる。
　燃料噴射ノズル３０の噴射口３１は、一対のクランクウェブ７ｂの間の隙間Ｇを通る位置に配置されている。これにより、噴射口３１をより大端部２２に近づけることができ、より確実かつ効果的に大端部を冷却することができる。
　燃料噴射ノズル３０は、少なくともピストン４が上死点に位置するときに大端部２２に混合燃料を噴射するように構成される。これにより、燃料の噴射が掃気のタイミングと合わさるので、大端部２２に吹き付けた燃料を吸気側掃気孔１４に導入させやすい。
　吸気側掃気孔１４の入口１４ａは、軸線Ｌの方向において燃料噴射ノズル３０の噴射口３１と同じ高さに位置する。これにより、大端部２２に吹き付けた燃料を吸気側掃気孔１４に導入させやすい。混合燃料が吸気側掃気孔１４の入口１４ａ付近に滞留するため、燃料が吸気側掃気孔１４に容易に導入される。これにより、吸気側掃気孔１４に導入されない無駄な燃料を減らすことができ、燃費を低減させる効果も得られる。さらには過渡応答性、及び始動性が向上する。
　以上、本開示の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られない。例えば、燃料噴射ノズル３０が、少なくともピストン４が上死点に位置するときに大端部２２に混合燃料を噴射する構成に限られない。例えば、図７（ｂ）に示されるように、ピストン４が上死点に向かう途中において、燃料噴射ノズル３０がコンロッド１０の大端部２２に混合燃料を吹き付けてもよい。燃料噴射ノズル３０は、大端部２２の円周状の軌道の接線方向に向けて混合燃料を噴射するため、例えばクランクケース６の下部に取り付けられてもよい。噴射口３１は、上方に向けられてもよい。
　シリンダ２に、一対の吸気側掃気孔１４と一対の排気側掃気孔１６との４本の掃気孔が設けられる場合に限られず、１本の吸気側掃気孔１４と１本の排気側掃気孔１６とが設けられた構成でもよい。吸気側掃気孔１４が新気ガスを導入し、排気側掃気孔１６がＥＧＲガスを導入する構成に限られない。本発明は、空気を使用するタイプの層状掃気エンジンにも適用できる。また、吸気口１２と排気口１３との間に、径方向で対向する一対の掃気孔のみが設けられてもよい。シリンダ２に対して掃気孔が１本のみ設けられてもよい。
　１…エンジン（２サイクルエンジン）、２…シリンダ、３…ボア部、４…ピストン、６…クランクケース、６ａ…クランク室、７…クランク機構、７ａ…クランクシャフト、７ｂ…クランクウェブ、９…クランクピン、１１…燃焼室、１２…吸気口、１３…排気口、１４…吸気側掃気孔（掃気孔）、１６…排気側掃気孔（掃気孔）、２１…小端部、２２…大端部、３０…燃料噴射ノズル（燃料噴射器）、３１…噴射口、Ｇ…隙間、Ｌ…（ボア部の）軸線。

Claims (5)

  1. 　シリンダ（２）と、前記シリンダ（２）のボア部（３）内を軸線方向に沿って往復動するピストン（４）とを備え、前記ピストン（４）により吸気口が開閉されるピストンバルブ方式の２サイクルエンジン（１）において、
    　前記シリンダ（２）に連結され、クランク室（６ａ）を有するクランクケースと、
    　前記クランク室（６ａ）に配置され、クランクシャフト（７ａ）を中心に回転するクランク機構（７）と、
    　前記ピストン（４）に連結された小端部（２１）と、前記クランク機構（７）に連結された大端部（２２）とを有するコネクティングロッドと、
    　前記クランクケースに取り付けられ、前記大端部（２２）の円周状の軌道の接線方向に向けて混合燃料を噴射して前記大端部（２２）に前記混合燃料を吹き付ける燃料噴射器（３０）と、を備える２サイクルエンジン。
  2. 　前記燃料噴射器（３０）の噴射口（３１）は前記クランク室（６ａ）内に突出している、請求項１に記載の２サイクルエンジン。
  3. 　前記クランク機構（７）は、前記クランクシャフト（７ａ）に連結されて前記クランクシャフト（７ａ）の軸方向に離間する一対のクランクウェブ（７ｂ）を有し、
    　前記燃料噴射器（３０）の噴射口（３１）は、前記一対のクランクウェブ（７ｂ）の間の隙間（Ｇ）を通る位置に配置されている、請求項２に記載の２サイクルエンジン。
  4. 　前記燃料噴射器（３０）は、少なくとも前記ピストン（４）が上死点に位置するときに前記大端部（２２）に前記混合燃料を吹き付けるように構成されている、請求項１～３の何れか一項に記載の２サイクルエンジン。
  5. 　前記シリンダ（２）には掃気孔（１４）が形成されており、
    　前記クランク室（６ａ）に向けて開口する前記掃気孔（１４）の入口（１４ａ）は、前記軸線方向において前記燃料噴射器（３０）の噴射口（３１）と同じ高さに位置している、請求項１～４の何れか一項に記載の２サイクルエンジン。
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