JP2018096233A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】 内燃機関の潤滑装置において、簡素な構成で潤滑油を供給すると共に、内部空間等に残留した潤滑油を回収する。【解決手段】 シリンダ２２内を往復動するピストン２３によって内部空間６０の圧力が脈動する内燃機関Ｅの潤滑装置９５であって、オイルタンク５５と、内部空間の下部とオイルタンクの気相部分とを接続する第１通路６６と、第１通路において内部空間側からオイルタンク側への流れを許容する第１一方向弁６９と、オイルタンクの気相部分と内部空間とを接続する第２通路７２と、第２通路においてオイルタンク側から内部空間側への流れを許容する第２一方向弁４７と、オイルタンクの液相部分と第２通路とを接続する第３通路７５と、第３通路においてオイルタンク側から第２通路側への流れを許容する第３一方向弁８１と、第３通路を流れる潤滑油の流量を調節する流量調節弁８２とを有する。【選択図】 図３

Description

本発明は、内燃機関に関し、詳細には内燃機関の潤滑装置に関する。

内燃機関の潤滑装置として、２ストロークエンジンにおいて、混合気中に潤滑油をミスト状にして含ませ、混合気が通過するエンジンの各摺動部に潤滑油を供給するものがある。混合気中に潤滑油を含ませる方法としては、ガソリン等の燃料に潤滑油を予め混合した混合油を吸気に噴射する方法や、潤滑油及び燃料を別々に吸気に噴射する方法等がある。例えば、オイルタンクに貯留された潤滑油を、ダイヤフラム式のオイルポンプによって吸気通路に圧送し、吸気通路から潤滑油を吸気に含ませるものがある（例えば、特許文献１）。

特開２０１４−２０３１４号公報

しかしながら、潤滑油を供給するためにオイルポンプを用いると、エンジンが大型化及び複雑化するため、汎用エンジンとしての商品性が低下する。また、吸気にミスト状の潤滑油を含ませる方法では、吸気が流れる通路（クランク室や掃気通路等）の壁面等に潤滑油が付着し、残留する。この付着した潤滑油が偶発的に燃焼室に多量に吸引されると、ＴＨＣ（全炭化水素）の増加や白煙の発生、燃焼異常等が生じる虞がある。そのため、吸気にミスト状の潤滑油を含ませる場合、壁面等に付着した潤滑油が適切に回収されることが望ましい。

本発明は、以上の背景を鑑み、内燃機関において、簡素な構成で潤滑油の供給を可能にすると共に、クランク室等に残留した潤滑油を回収することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、内燃機関本体に形成されたシリンダ内を往復動するピストンによってクランク室を含む前記内燃機関本体の内部空間の圧力が脈動する内燃機関であって、前記内部空間と分離され、潤滑油が貯留されたオイルタンクと、前記内部空間の鉛直方向における下部と前記オイルタンクの気相部分とを接続するための第１通路と、前記第１通路に設けられ、前記内部空間側から前記オイルタンク側への流れを許容する一方、逆の流れを阻止する第１一方向弁と、前記オイルタンクの気相部分と前記内部空間とを接続するための第２通路と、前記第２通路に設けられ、前記第２通路側から前記内部空間側への流れを許容する一方、逆の流れを阻止する第２一方向弁と、前記オイルタンクの液相部分と前記第２通路とを接続する第３通路と、前記第３通路に設けられ、前記オイルタンク側から前記第２通路側への流れを許容する一方、逆の流れを阻止する第３一方向弁と、前記第３通路における前記第３一方向弁よりも前記第２通路側に設けられ、前記第３通路を流れる潤滑油の流量を調節する流量調節弁とを有することを特徴とする。

この構成によれば、クランク室を含む内部空間の圧力脈動によって、内部空間の下部に溜まった潤滑油がオイルタンクに回収され、オイルタンクに貯留された潤滑油がミスト化されて内部空間に再び供給される。ピストンの下降によって内部空間が正圧になり、オイルタンクの気相部分よりも圧力が高くなるときには、第１一方向弁が開かれ、内部空間の下部に溜まった潤滑油と内部空間内のガスとが第１通路を通過してオイルタンクに流れる。また、オイルタンクの気相部分のガスは、内部空間の圧力を受けて、第２通路を吸気通路側に圧送される。このとき、オイルタンクの液相部分の潤滑油が気相部分から圧力を受け、第３通路を通過して第２通路に供給される。第２通路と第３通路との接続部では加圧されたガスと潤滑油とが混合されることによって、潤滑油がミスト化し、オイルミストが生成される。オイルミストは、ピストンの上昇によって内部空間が負圧になり、第２一方向弁が開かれたときに、ガスと共に内部空間に流れる。このように、本発明に係る２ストロークエンジンは、オイルポンプを使用しない簡単な構成で潤滑油を内部空間内から回収することができると共に、潤滑油をミスト化して内部空間に戻すことができる。

また、上記の発明において、前記シリンダと連通する排気通路を開閉するバルブを駆動するための動弁機構が配置された動弁室と、前記内部空間の鉛直方向における下部と前記動弁室とを接続するための第４通路と、前記第４通路に設けられ、前記内部空間側から前記動弁室側への流れを許容する一方、逆の流れを阻止する第４一方向弁と、前記動弁室と、前記内部空間又は前記オイルタンクとを接続するための第５通路と、前記第５通路に設けられ、前記第５通路側から前記内部空間側又は前記オイルタンク側への流れを許容する一方、逆の流れを阻止する第５一方向弁とを更に有するとよい。

この構成によれば、内部空間の圧力脈動によって、内部空間の下部に溜まった潤滑油が動弁室に供給され、動弁機構の潤滑が可能になる。

また、上記の発明において、前記第４通路と前記内部空間との接続部は、前記第１通路と前記内部空間との接続部よりも下方に配置されているとよい。

この構成によれば、内部空間の下部に溜まった潤滑油は、オイルタンクに優先して動弁室に供給される。

また、上記の発明において、当該内燃機関は、２ストロークエンジンであり、前記内部空間に接続された吸気通路と、前記内部空間と前記シリンダの側部とを連通し、前記ピストンによって開閉される掃気通路とを更に有し、前記第２通路及び前記第５通路は、前記吸気通路を介して前記内部空間に接続され、前記第２一方向弁及び前記第５一方向弁は、互いに共通の弁であり、前記吸気通路に設けられているとよい。

この構成によれば、第２通路及び第５通路から供給されるオイルは吸気に混合され、内燃機関内の各摺動部に供給される。また、第２一方向弁及び第５一方向弁は吸気の内部空間への流れを制御する吸気弁を兼ねる共通の弁とすることができ、部品点数を削減することができる。

また、上記の発明において、前記内部空間内に配置され、前記内燃機関本体に回転可能に支持されたクランクシャフトと、前記内燃機関本体に形成され、前記クランクシャフトとの摺動部に延びる第６通路と、前記第２通路における前記第３通路との接続部よりも前記内部空間側の部分又は前記第５通路と前記第６通路とを接続する第７通路と、前記第７通路に設けられ、前記第６通路側への流れを許容する一方、逆の流れを阻止する第６一方向弁とを更に有するとよい。

この構成によれば、クランクシャフトの摺動部にオイルが確実に供給される。

以上の構成によれば、内燃機関において、簡素な構成で潤滑油の供給を可能にすると共に、クランク室等に残留した潤滑油を回収することができる。

実施形態に係るユニフロー２ストロークエンジンの縦断面図 図１のII-II断面図 潤滑装置を示す模式図 一部変形実施形態に係る潤滑装置を示す模式図 一部変形実施形態に係る潤滑装置を示す模式図 変形実施形態に係る第２通路及び第３通路の接続部を示す断面図 変形実施形態に係る第２通路及び第３通路の接続部を示す断面図

以下、図面を参照して、本発明を単気筒のユニフロー２ストロークエンジン（以下、エンジンＥという）に適用した実施形態について詳細に説明する。本実施形態では、エンジンＥは、発電機の駆動源として使用される。

図１及び図２に示すように、エンジンＥの機関本体１は、内部にクランク室２Ａを画成するクランクケース２と、クランクケース２の前部に結合されたシリンダブロック３と、シリンダブロック３の前部に結合されたシリンダヘッド４と、シリンダヘッド４の前部に結合され、シリンダヘッド４との間に動弁室７を画成するヘッドカバー５とを有する。機関本体１は、前後に延び、シリンダ軸線Ａが前後に略水平に配置されている。クランクケース２の下部外面には、機関本体１を所定の姿勢に維持する台座６が結合されている。

クランクケース２は、上下に延びる面（シリンダ軸線Ａを通る面）で左右に分割された一対のクランクケース半体によって構成される。左右のクランクケース半体は、ボルトによって互いに締結され、両半体間にクランク室２Ａを形成する。クランクケース２の左右の側壁２Ｂ、２Ｃには、軸受を介してクランクシャフト８が回転可能に支持されている。

クランクシャフト８は、クランクケース２の側壁２Ｂ、２Ｃに支持される一対のジャーナルと、両ジャーナル間に設けられた一対のウェブと、両ウェブによってジャーナルから偏心した位置に支持されたクランクピンとを有する。

クランクシャフト８の左端部はクランクケース２の左側壁２Ｂを貫通して左方に突出し、クランクシャフト８の右端部はクランクケース２の右側壁２Ｃを貫通して右方へと突出している。クランクシャフト８の左端部が左側壁２Ｂを貫通する部分、右端部が右側壁２Ｃを貫通する部分には、クランク室２Ａの気密性を確保するためのシール部材がそれぞれ設けられている。

クランクケース２の前部には、前後に延び、前端がクランクケース２の前端面に開口すると共に、後端がクランク室２Ａに向けて開口する断面円形の第１スリーブ受容孔１６が形成されている。

シリンダブロック３は、前後に延び、後端面においてクランクケース２の前端面に締結されている。シリンダブロック３には、前端面から後端面に上下に貫通する第２スリーブ受容孔１８が形成されている。第２スリーブ受容孔１８の後端開口は、シリンダブロック３の第１スリーブ受容孔１６の前端開口と同軸に対向し、互いに接続される。第１スリーブ受容孔１６及び第２スリーブ受容孔１８の後部の内径は等しく、連続した孔を形成する。

第１及び第２スリーブ受容孔１６、１８には、円筒状のシリンダスリーブ１９が圧入される。シリンダスリーブ１９の後端は、第１スリーブ受容孔１６の後端開口から下方に突出し、クランク室２Ａの内部において突出端となっている。シリンダスリーブ１９の前端はシリンダブロック３の前端面と面一となる位置に配置され、シリンダブロック３に結合されるシリンダヘッド４の後端面に当接する。シリンダスリーブ１９の内孔は、シリンダ２２を形成する。

シリンダ２２には、往復動可能にピストン２３が受容されている。ピストン２３は、クランクシャフト８と平行に延びるピストンピンを有し、ピストンピンにはコンロッド２６の小端部が回動可能に支持される。コンロッド２６の大端部は、軸受を介してクランクピンに回動可能に支持される。ピストン２３とクランクシャフト８とがコンロッド２６によって連結されることによって、ピストン２３の往復動がクランクシャフト８の回転運動に変換される。

図１及び図２に示すように、シリンダヘッド４の後端面におけるシリンダスリーブ１９に対応する位置には、半球状の燃焼室凹部２８が形成されている。シリンダ２２の前部は、燃焼室凹部２８及びピストン２３の頂面と共に燃焼室２９を形成する。

シリンダヘッド４には、点火プラグ（不図示）が燃焼室２９に臨むように設けられている。また、シリンダヘッド４には、排気ポート３１（排気通路）が燃焼室２９の頂部に開口するように形成されると共に、排気ポート３１を開閉するポペット型の排気弁３２が設けられている。排気弁３２は、そのステムエンドが動弁室７に配置され、バルブスプリング３３によって閉方向に付勢されている。排気弁３２は、動弁機構３４によって、クランクシャフト８の回転に同期して開閉駆動される。

図１に示すように、動弁機構３４は、カムシャフト３６と、ロッカアーム３７とを有する。カムシャフト３６は、クランクシャフト８と平行に、かつシリンダヘッド４に回転可能に支持され、その右端部がシリンダヘッド４の外方に突出している。カムシャフト３６は、伝達機構３８によってクランクシャフト８と連結されている。伝達機構３８は、クランクシャフト８の右端部に結合されたクランクプーリ３８Ａと、カムシャフト３６の右端部に設けられたカムプーリ３８Ｂと、クランクプーリ３８Ａ及びカムプーリ３８Ｂに架け渡されたタイミングベルト３８Ｃとを有する。伝達機構３８によって、カムシャフト３６は、クランクシャフト８と同じ速度で回転する。

カムシャフト３６がシリンダヘッド４を貫通する部分には、動弁室７の気密性を確保するためのシール部材が設けられており、動弁室７は密閉されている。ロッカアーム３７は、シリンダヘッド４に支持されたロッカシャフト３９に回動可能に支持されている。ロッカシャフト３９は、カムシャフト３６と平行に延びている。ロッカアーム３７は、一端において排気弁３２のステムエンドに接触しており、カムシャフト３６に押されたときに回動してバルブスプリング３３に抗して排気弁３２を開側に押す。排気弁３２は、クランクシャフト８が１回転する間に一度開かれる。

クランクケース２、シリンダブロック３、及びシリンダヘッド４の右側面は、エンドプレート４１が結合されている。エンドプレート４１は、周縁部においてクランクケース２、シリンダブロック３、及びシリンダヘッド４の外面に締結され、伝達機構３８を覆っている。

図１に示すように、クランクケース２の上壁２Ｄには、前方に突出した突出部２Ｆが形成されている。突出部２Ｆの内部は、上下に延びる吸気ポート４３を形成し、下端においてクランク室２Ａに連通し、上端において外部に開口している。吸気ポート４３の外端には、吸気通路４４を形成する吸気管４５の下流端が接続される。吸気通路４４は、上流側から順に、エアインレット（不図示）、エアクリーナ（不図示）、スロットルバルブ４６を有する。吸気ポート４３と吸気通路４４との間には、吸気弁（第２一方向弁、第５一方向弁）４７が介装されている。吸気弁４７は、吸気通路４４側から吸気ポート４３（クランク室２Ａ）側への流体の流れを許容する一方、吸気ポート４３（クランク室２Ａ）側から吸気ポート４３側への流体の流れを阻止する一方向弁である。吸気弁４７は、クランク室２Ａ側に突出する山形のベースと、ベースを貫通するように形成された貫通孔と、貫通孔のクランク室２Ａ側の端部を覆うように設けられた可撓性を有するリードとによって構成されたリード弁である。吸気弁４７は、通常は閉弁しており、ピストン２３の上昇によってクランク室２Ａ内の圧力が、吸気通路４４内の圧力より所定値以上低下すると、リードが屈曲して開弁する。

クランクケース２及びシリンダスリーブ１９には、クランク室２Ａとシリンダスリーブ１９の内部とを連通する掃気通路５０が形成されている。掃気通路５０は、シリンダスリーブ１９に形成された掃気口５０Ａと、掃気口５０Ａからクランク室２Ａに延びる通路部５０Ｂとを含む。通路部５０Ｂは、クランクケース２の前部であって、第１スリーブ受容孔１６の周囲に形成されている。本実施形態では、通路部５０Ｂは、シリンダスリーブ１９の上方及び下方をクランク室２Ａから前方に延びる２つの直線部と、シリンダスリーブ１９の外周に沿って環状に延び、２つの直線部の前端に接続された環状部とを有している。通路部５０Ｂは、環状部において掃気口５０Ａと接続している。本実施形態では、掃気口５０Ａはシリンダスリーブ１９の左右側部に形成されている。掃気口５０Ａの前後長さは、ピストン２３の外周面の前後長さよりも小さく設定されている。

掃気口５０Ａ（掃気通路５０）は、ピストン２３の往復動によって開閉される。具体的には、ピストン２３が掃気口５０Ａと対応する位置にあるときには、掃気通路５０はピストン２３の外周部によって閉じられ、ピストン２３の後縁が掃気口５０Ａの後縁よりも上前方（上死点側）にあるときには、掃気通路５０がシリンダ２２のピストン２３よりも後側部分（クランク室２Ａ）と連通するように開かれ、ピストン２３の前縁が掃気口５０Ａの前縁よりも後方（下死点側）にあるときには、掃気通路５０がシリンダ２２のピストン２３よりも前側部分（燃焼室２９）と連通するように開かれる。

クランクケース２の左方にはＡＣジェネレータ５２が配置されている。クランクシャフト８の左端は、ＡＣジェネレータ５２のロータ５２Ａに接続されている。ＡＣジェネレータ５２のステータ５２Ｂは、図示しない構成によってクランクケース２に対して回転不能に配置されている。クランクシャフト８が回転することによって、ロータ５２Ａがステータ５２Ｂに対して回転し、発電が行われる。

クランクケース２及びシリンダブロック３の左方かつＡＣジェネレータ５２の前方には、オイルタンク５５が設けられている。オイルタンク５５は、クランク室２Ａと分離して設けられている。オイルタンク５５の内部は、所定量の潤滑油が貯留され、液体の潤滑油による液相部分と、液相部分の上方に存在するガス（空気）による気相部分と有する。気相部分のガスには、潤滑油がミスト化（霧化）したオイルミストが含まれていてもよい。オイルタンク５５は、上下に所定の高さを有し、上端部に補給口５５Ａを有する。補給口５５Ａは、キャップ５５Ｂによって開閉可能に閉塞されている。オイルタンク５５の上部には、第１接続口５７及び第２接続口５８が形成されている。オイルタンク５５の下部には、第３接続口５９が形成されている。第１接続口５７及び第２接続口５８は、オイルタンク５５内に貯留される潤滑油の液面の上限値よりも上方に配置され、常に液面よりも上方に配置されている。第３接続口５９は、オイルタンク５５内に貯留される潤滑油の液面の下限値よりも下方に配置され、常に液面よりも下方に配置されている。

クランク室２Ａ及び掃気通路５０によってエンジンＥの内部空間６０が形成される。内部空間６０の鉛直方向における下部は、クランク室２Ａの下面及び掃気通路５０の下面によって画定される。掃気通路５０の通路部５０Ｂの鉛直方向における下部である掃気通路下部５０Ｃと、クランク室２Ａの鉛直方向における下部であるクランク室下部２Ｇとの間には、上方に向けて隆起した隆起部６１が形成されている。隆起部６１によって、掃気通路下部５０Ｃと、クランク室下部２Ｇとは、互いに区画されている。掃気通路下部５０Ｃは、クランク室下部２Ｇよりも上方に配置されている。掃気通路下部５０Ｃ及びクランク室下部２Ｇには、それぞれ潤滑油が溜まる。掃気通路下部５０Ｃから溢れた潤滑油は隆起部６１を越えてクランク室下部２Ｇに流れ、クランク室下部２Ｇから溢れた潤滑油は隆起部６１を越えて掃気通路下部５０Ｃに流れる。

図３に示すように、掃気通路下部５０Ｃとオイルタンク５５の第１接続口５７とは、第１通路６６によって互いに連通されている。第１通路６６は、クランクケース２に形成された貫通孔やクランクケース２の外方に配設された管部材等を含む通路部材６６Ａによって形成されている。

第１通路６６の経路上には、クランク室２Ａ側からオイルタンク５５側への流体の流れを許容し、逆の流れを遮断する第１一方向弁６９が設けられている。第１一方向弁６９は、初期状態においては閉じており、クランク室２Ａ側の圧力がオイルタンク５５の内部の気相部分の圧力よりも所定値以上高くなった場合に開く。本実施形態では、第１一方向弁６９はリード弁である。

吸気通路４４のスロットルバルブ４６よりも下流側かつ吸気弁４７よりも上流側の部分には、第１オイル導入口７１Ａ及び第２オイル導入口７１Ｂが形成されている。第１オイル導入口７１Ａ及び第２オイル導入口７１Ｂは、吸気管４５を厚み方向に貫通する通路である。第１オイル導入口７１Ａ及び第２オイル導入口７１Ｂは、吸気通路４４の中央部に向けて突出した筒部材によって形成されてもよい。

第１オイル導入口７１Ａは、管部材等を含む通路部材７２Ａによって形成された第２通路７２によってオイルタンク５５の第２接続口５８に接続されている。第２通路７２は、吸気通路４４の第１オイル導入口７１Ａより下流側部分と、吸気弁４７とを介してクランク室２Ａに接続されている。換言すると、吸気通路４４の第１オイル導入口７１Ａより下流側部分は第２通路７２の一部をなすといえる。

第３接続口５９には、管部材等を含む通路部材７５Ａによって形成された第３通路７５の一端が接続されている。第３通路７５の他端は、第２通路７２の中間部に設けられた接続部７８に接続されている。接続部７８は、例えばＴ字管によって形成され、第２通路７２と第３通路７５とが互いに接続されている。

第３通路７５には、第３接続口５９から順に第３一方向弁８１及び流量調節弁８２が設けられている。第３一方向弁８１は、第３接続口５９側から接続部７８側への流れを許容する一方、逆の流れを禁止する弁であり、公知のチェックバルブであってよい。流量調節弁８２は、ニードルバルブ等の公知の絞り弁であってよい。

クランク室下部２Ｇと動弁室７の上部とは、第４通路８４によって互いに連通されている。第４通路８４は、クランクケース２に形成された貫通孔やクランクケース２の外方に配設された管部材等を含む通路部材８４Ａによって形成されている。第４通路８４の経路上には、クランク室２Ａ側から動弁室７側への流体の流れを許容し、逆の流れを遮断する第４一方向弁８５が設けられている。第４一方向弁８５は、初期状態においては閉じており、クランク室２Ａ側の圧力が動弁室７の内部の圧力よりも所定値以上高くなった場合に開く。本実施形態では、第４一方向弁８５はリード弁である。

動弁室７の下部と第２オイル導入口７１Ｂとは、管部材等を含む通路部材８７Ａによって形成された第５通路８７によって接続されている。第５通路８７は、吸気通路４４の第２オイル導入口７１Ｂより下流側部分と吸気弁４７とを介してクランク室２Ａに接続されている。換言すると、吸気通路４４の第２オイル導入口７１Ｂより下流側部分は第５通路８７の一部をなすといえる。吸気弁４７は、第５通路８７及び第２通路７２からクランク室２Ａへ流体の流れを許容する一方、クランク室２Ａから第５通路８７及び第２通路７２への流体の流れを阻止する共通の一方向弁をなす。

クランクケース２には、クランクシャフト８の軸受部に延びる第６通路９１が形成されている。第６通路９１は、管部材等を含む通路部材７２Ａによって形成された第７通路９２によって第２通路７２における接続部７８よりも第１オイル導入口７１Ａ側の部分と接続されている。第７通路９２には、第６通路９１側への流れを許容する一方、逆の流れを阻止する第６一方向弁９３が設けられている。

以上のように構成した、第１一方向弁６９、第１通路６６、オイルタンク５５、第２通路７２、及び第３通路７５は、エンジンＥの潤滑装置９５を構成する。また、潤滑装置９５は、第３一方向弁８１及び流量調節弁８２を含むことが好ましい。また、潤滑装置９５は、第４一方向弁８５、第４通路８４、及び第５通路８７を含むことが好ましい。また、潤滑装置９５は、第６通路９１、第７通路９２、及び第６一方向弁９３を含むことが好ましい。

図１に示すように、クランクケース２の上壁２Ｄには、燃料噴射弁１０１が取り付けられている。燃料噴射弁１０１の先端は、掃気通路５０の通路部５０Ｂを向き、通路部５０Ｂに向けて燃料を噴射する。より好ましくは、燃料噴射弁１０１は、掃気通路５０の掃気口５０Ａにより近い位置で噴射することが好ましい。燃料噴射弁１０１は、所定のタイミングでクランク室２Ａに燃料を噴射する。

このように構成されたエンジンＥは、始動後、次のように動作する。図１を参照すると、まず、ピストン２３の上昇行程では、ピストン２３の上昇（前進）に伴って、掃気通路５０が閉じられる。また、ピストン２３の前進に伴うクランク室２Ａの膨張によって、クランク室２Ａの圧力が低下する。これにより、吸気弁４７が開弁し、新気が吸気ポート４３を介してクランク室２Ａに流入する。同時に、シリンダ２２の前部（燃焼室２９）内の混合気はピストン２３によって圧縮される。ピストン２３が上死点近傍にあるときに、点火プラグや自着火による点火が行われ、燃料が燃焼する。

その後、ピストン２３が下降行程に移ると、ピストン２３の下降（後退）に伴うクランク室２Ａの収縮によって、クランク室２Ａの圧力が上昇する。これにより、吸気弁４７が閉じられ、クランク室２Ａ内のガスが圧縮される。ピストン２３の下降が進むと、動弁機構３４に駆動された排気弁３２が排気ポート３１を開く。これにより、燃焼室２９内の膨張した排気ガス（既燃焼ガス）がブローダウン流となって排気ポート３１に流れる。

その後、ピストン２３の下降が進み、ピストン２３の前端縁が掃気口５０Ａの上縁より下がると（ピストン２３が掃気通路５０を開くと）、燃焼室２９と掃気通路５０とが連通する。このとき、燃焼室２９内の既燃焼ガスの圧力は十分に低下し、クランク室２Ａの圧力よりも低くなり、掃気通路５０から燃焼室２９にガスが流れる。このとき、燃料噴射弁１０１は、掃気通路５０を流れるガスに燃料を噴射する。

ピストン２３が再び上昇行程に移ると、掃気通路５０がピストン２３によって閉じられる。その後、ピストン２３が更に上昇すると、排気弁３２が排気ポート３１を閉じ、ピストン２３の上昇に伴って燃焼室２９内の混合気が圧縮される。同時に、クランク室２Ａ内が減圧され、吸気弁４７が開かれて新気が吸気ポート４３からクランク室２Ａ内に吸入される。

このようにして、エンジンＥは２サイクル動作を行う。掃気通路５０からシリンダ２２を経由して排気ポート３１へと流れる掃気及び排気の流れは、曲がりの少ないユニフローとなる。

次に、図３を参照して潤滑装置９５の作動について説明する。エンジンＥの停止時には、潤滑油は主にオイルタンク５５に貯留され、一部がクランク室下部２Ｇや掃気通路下部５０Ｃ、第１通路６６、第２通路７２、第３通路７５、第４通路８４、動弁室７、第５通路８７、第６通路９１、第７通路９２に存在する。エンジンＥが駆動してピストン２３が往復動すると、クランク室２Ａを含む内部空間６０に圧力脈動が生じ、この圧力脈動を駆動力として潤滑装置９５は、掃気通路下部５０Ｃに溜まった潤滑油をオイルタンク５５に圧送すると共に、オイルタンク５５内の潤滑油をオイルミストとして吸気通路４４に供給する。また、潤滑装置９５は、クランク室２Ａの圧力脈動を利用してクランク室下部２Ｇに溜まった潤滑油を、動弁室７を介して吸気通路４４に供給する。

ピストン２３の下降時には、クランク室２Ａの体積が収縮して内部空間６０の圧力が上昇し、オイルタンク５５の気相部分及び吸気通路４４の圧力よりも高くなる。これにより、第１一方向弁６９及び第４一方向弁８５が開かれ、吸気弁４７が閉じられる。

第１一方向弁６９が開かれることによって、掃気通路下部５０Ｃに溜まった潤滑油及び内部空間６０内のガスが、第１通路６６を通ってオイルタンク５５の気相部分に圧送される。クランク室２Ａ内のガスには、ミスト化した潤滑油や燃料が一部含まれている。第１通路６６を通過してオイルタンク５５の気相部分に導入された潤滑油及びガスは、重力によって液体成分が分離され、液体成分はオイルタンク５５の下部に貯留された液相部分に混合される。

また、第１一方向弁６９が開かれることによって、クランク室２Ａの正圧がオイルタンク５５の気相部分に伝達され、オイルタンク５５の気相部分の圧力が吸気通路４４の圧力より高くなる。これにより、オイルタンク５５の気相部分のガスが第２通路７２を通過して吸気通路４４に圧送される。このとき、オイルタンク５５の液相部分の潤滑油は、気相部分の圧力を受けて第３通路７５を通過して接続部７８に流れる。接続部７８では、第２通路７２を通って流れるガスと、第３通路７５を通って流れる液体の潤滑油とが混合され、オイルミストが生成される。

接続部７８で生成されたオイルミストは、オイルタンク５５の気相部分と吸気通路４４の圧力差によって吸気通路４４に流れ、吸気通路４４を流れる吸気に混合される。オイルミストを含む吸気は、ピストン２３が上昇して吸気弁４７が開かれたときにクランク室２Ａに流れ、クランクシャフト８やコンロッド２６、ピストン２３、シリンダ等の摺動部を潤滑する。吸気に含まれるオイルミストの一部は、各摺動部やクランクケース２の内壁、掃気通路５０の内壁、各種構成の表面に付着し、残りは吸気と共に燃焼室２９に流れる。各摺動部やクランクケース２の内壁、各種構成の表面に付着した潤滑油は、重力によってクランク室下部２Ｇ又は掃気通路下部５０Ｃに流れる。

また、第２通路７２を流れるオイルミストの一部は、第７通路９２、第６一方向弁９３、第６通路９１を通過して、クランクシャフト８の軸受部に直接に供給され、クランクシャフト８の摺動部を潤滑する。

また、ピストン２３の下降による内部空間６０の圧力上昇によって、第４一方向弁８５が開かれ、クランク室２Ａのクランク室下部２Ｇに溜まった潤滑油及び内部空間６０内のガスが、第４通路８４を通って動弁室７に圧送される。第４通路８４を流れる潤滑油は、動弁室７の上部から動弁機構３４に滴下され、動弁機構３４の摺動部を潤滑する。動弁機構３４を潤滑した潤滑油は、重力によって動弁室７の下部に捕集され、第４通路８４を介して動弁室７に供給される内部空間６０の圧力によって第５通路８７を介して吸気通路４４に供給される。

以下、本実施形態に係るエンジンＥの効果を説明する。エンジンＥの潤滑装置９５は、クランク室２Ａの圧力脈動を利用して、クランク室２Ａの下部に形成された掃気通路下部５０Ｃに溜まった潤滑油をオイルタンク５５に回収すると共に、オイルタンク５５に貯留された潤滑油をミスト化して吸気通路４４に供給する。ピストン２３の下降によってクランク室２Ａが正圧になり、オイルタンク５５の気相部分の圧力より高くなるときには、第１一方向弁６９が開かれて、掃気通路下部５０Ｃに溜まった潤滑油とガスが第１通路６６を通過してオイルタンク５５に流れる。また、オイルタンク５５の気相部分のガスは、クランク室２Ａの正圧を受けて、第２通路７２を通過して吸気通路４４に圧送される。このとき、オイルタンク５５の液相部分の潤滑油が気相部分から圧力を受け、第３通路７５を通過して第２通路７２との接続部７８に供給される。接続部７８ではガスと潤滑油とが混合されることによって、潤滑油がミスト化する。ミスト化した潤滑油は、ガスと共に吸気通路４４に流れ、吸気に混合される。このように、本発明に係る２ストロークエンジンは、オイルポンプを使用しない簡単な構成で潤滑油を輸送すると共に、潤滑油をミスト化して吸気中に含ませることができる。また、第２通路７２を流れるガスに、第３通路７５から液体の潤滑油を供給することによって、ガスと潤滑油とを混合し、オイルミストを生成する構成としたため、オイルスリンガ等の動力を必要とするミスト発生装置を省略することができ、燃費が向上する。

第３通路７５を介して接続部７８に供給される潤滑油の量は、流量調節弁８２によって調節することができる。そのため、流量調節弁８２を調節することによって、オイルミスト中の潤滑油の濃度や潤滑油の霧滴の粒子径を調節することができる。

第３通路７５には、第３一方向弁８１が設けられているため、運転状態によって吸気通路４４側の圧力が上昇する場合にも、潤滑油が第３通路７５を逆流する（オイルタンク５５側に流れる）ことが防止される。

本実施形態では、潤滑油はミスト化され、吸気中に保持されてエンジン内部の各摺動部に供給されるため、エンジンＥの姿勢に関係なく、各摺動部に到達することができる。そのため、シリンダ軸線Ａが略水平に配置されたエンジンＥにおいても、各摺動部が適切に潤滑される。

また、第２通路７２から分岐した第７通路９２及び第６通路９１を介して潤滑油がクランクシャフト８の摺動部に直接に供給されるため、クランクシャフト８の潤滑が確実に行われる。

また、第４一方向弁８５、第４通路８４、動弁室７、第５通路８７、及び吸気通路４４によって形成される通路によって、内部空間６０の圧力脈動を利用して動弁機構３４の潤滑がなされる。動弁室７を通過した潤滑油は、オイルタンク５５ではなく内部空間６０に戻されるため、動弁室７において潤滑油の温度が低下し、水が凝縮したとしても水は内部空間６０に戻され、再び蒸発するため、オイルタンク５５に凝縮水が蓄積することが抑制される。

第２通路７２の吸気通路４４への接続部分は、スロットルバルブ４６の下流側かつ吸気弁４７の上流側に設けられているため、スロットルバルブ４６の下流側に生じる吸気負圧を利用して、第２通路７２内のミスト化された潤滑油を吸気通路側に輸送することができる。また、第２通路７２から供給される潤滑油がスロットルバルブ４６に付着し難くなる。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば図４に示すように、第７通路９２は、第２通路７２に代えて第５通路８７に接続されてもよい。また、図５に示すように、第５通路８７は、吸気通路４４に代えてオイルタンク５５に接続されてもよい。この場合、第５通路８７には、動弁室７側からオイルタンク５５側への流れを許容する一方、逆向きの流れを阻止する第７一方向弁１０５が設けられているとよい。

また、他の実施形態では、図６に示すように、接続部７８は第２通路７２の流路断面積を絞る絞り部１１１を有し、第３通路７５の端部は、絞り部１１１において第２通路７２に接続されているとよい。この場合、絞り部１１１を通過するガスの流速が増加すると共に、絞り部１１１に発生する負圧によって第３通路７５側から潤滑油が吸い出され、ガスと潤滑油との混合が促進される。また、図７に示すように、接続部７８をエジェクターとして構成してもよい。この場合、接続部７８は、第２通路７２の流路を絞るノズル部１１３を有し、第３通路７５の端部はノズル部１１３の出口付近に開口しているとよい。この場合、ノズル部１１３を通過するガスの流速が増加すると共に、ノズル部１１３の出口付近に発生する負圧によって第３通路７５側から潤滑油が吸い出され、ガスと潤滑油との混合が促進される。

上記実施形態では、クランク室２Ａの下面と掃気通路５０の通路部５０Ｂの下面との境界に隆起部６１が形成された構成としたが、他の実施形態では隆起部６１を省略し、通路部５０Ｂの下面を後方に進むほど下方に進む傾斜面に形成してもよい。このようにすると、通路部５０Ｂの下面に存在する液体の潤滑油は重力によって後方に流れ、クランク室２Ａのクランク室下部２Ｇに集められる。この場合には、オイル戻し通路６３を省略することができる。

上記実施形態では、吸気がクランク室２Ａを通過する２ストロークエンジンに本発明を適用したが、吸気がクランク室２Ａを通過せずに直接に燃焼室２９に供給される２ストロークエンジンや４ストロークエンジンにも本発明を適用することができる。単気筒エンジンや、クランクピンの位相が３６０°又は２７０°の２気筒エンジン等は、クランク室２Ａに比較的大きな圧力脈動が発生するため、本発明に適している。吸気通路４４を省略する場合には、第２通路７２を直接にクランク室２Ａに接続し、第２通路７２に、オイルタンク５５側からクランク室２Ａ側への流れを許容する一方、逆の流れを阻止する一方向弁を設けるとよい。

２ ：クランクケース
２Ａ ：クランク室
２２ ：シリンダ
２３ ：ピストン
２９ ：燃焼室
４４ ：吸気通路
４６ ：スロットルバルブ
４７ ：吸気弁（第２一方向弁、第５一方向弁）
５０ ：掃気通路
５５ ：オイルタンク
５７ ：第１接続口
５８ ：第２接続口
５９ ：第３接続口
６６ ：第１通路
６９ ：第１一方向弁
７２ ：第２通路
７５ ：第３通路
７８ ：接続部
８１ ：第３一方向弁
８２ ：流量調節弁
８４ ：第４通路
８５ ：第４一方向弁
８７ ：第５通路
９１ ：第６通路
９２ ：第７通路
９３ ：第６一方向弁
９５ ：潤滑装置
Ａ ：シリンダ軸線
Ｅ ：エンジン

Claims (5)

1. 内燃機関本体に形成されたシリンダ内を往復動するピストンによってクランク室を含む前記内燃機関本体の内部空間の圧力が脈動する内燃機関であって、
   前記内部空間と分離され、潤滑油が貯留されたオイルタンクと、
   前記内部空間の鉛直方向における下部と前記オイルタンクの気相部分とを接続するための第１通路と、
   前記第１通路に設けられ、前記内部空間側から前記オイルタンク側への流れを許容する一方、逆の流れを阻止する第１一方向弁と、
   前記オイルタンクの気相部分と前記内部空間とを接続するための第２通路と、
   前記第２通路に設けられ、前記第２通路側から前記内部空間側への流れを許容する一方、逆の流れを阻止する第２一方向弁と、
   前記オイルタンクの液相部分と前記第２通路とを接続する第３通路と、
   前記第３通路に設けられ、前記オイルタンク側から前記第２通路側への流れを許容する一方、逆の流れを阻止する第３一方向弁と、
   前記第３通路における前記第３一方向弁よりも前記第２通路側に設けられ、前記第３通路を流れる潤滑油の流量を調節する流量調節弁とを有することを特徴とする内燃機関。
2. 前記シリンダと連通する排気通路を開閉するバルブを駆動するための動弁機構が配置された動弁室と、
   前記内部空間の鉛直方向における下部と前記動弁室とを接続するための第４通路と、
   前記第４通路に設けられ、前記内部空間側から前記動弁室側への流れを許容する一方、逆の流れを阻止する第４一方向弁と、
   前記動弁室と、前記内部空間又は前記オイルタンクとを接続するための第５通路と、
   前記第５通路に設けられ、前記第５通路側から前記内部空間側又は前記オイルタンク側への流れを許容する一方、逆の流れを阻止する第５一方向弁とを更に有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
3. 前記第４通路と前記内部空間との接続部は、前記第１通路と前記内部空間との接続部よりも下方に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関。
4. 当該内燃機関は、２ストロークエンジンであり、前記内部空間に接続された吸気通路と、前記内部空間と前記シリンダの側部とを連通し、前記ピストンによって開閉される掃気通路とを更に有し、
   前記第２通路及び前記第５通路は、前記吸気通路を介して前記内部空間に接続され、
   前記第２一方向弁及び前記第５一方向弁は、互いに共通の弁であり、前記吸気通路に設けられていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の内燃機関。
5. 前記内部空間内に配置され、前記内燃機関本体に回転可能に支持されたクランクシャフトと、
   前記内燃機関本体に形成され、前記クランクシャフトとの摺動部に延びる第６通路と、
   前記第２通路における前記第３通路との接続部よりも前記内部空間側の部分又は前記第５通路と前記第６通路とを接続する第７通路と、
   前記第７通路に設けられ、前記第６通路側への流れを許容する一方、逆の流れを阻止する第６一方向弁とを更に有することを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか１つの項に記載の内燃機関。

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