(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-08-31
(54)【発明の名称】２ストロークエンジン及び手持ち式の電動工具
(51)【国際特許分類】
F02B 25/14 20060101AFI20220824BHJP
F02B 29/00 20060101ALI20220824BHJP
F02D 41/02 20060101ALI20220824BHJP
【ＦＩ】
F02B25/14 Z
F02B29/00 Z
F02B25/14 A
F02D41/02
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021575034
(86)(22)【出願日】2020-06-15
(85)【翻訳文提出日】2022-02-01
(86)【国際出願番号】 SE2020050623
(87)【国際公開番号】W WO2020256624
(87)【国際公開日】2020-12-24
(31)【優先権主張番号】1950754-0
(32)【優先日】2019-06-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】SE
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】511234781
【氏名又は名称】フスクバルナ アクティエボラーグ
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100092624
【弁理士】
【氏名又は名称】鶴田 準一
(74)【代理人】
【識別番号】100114018
【弁理士】
【氏名又は名称】南山 知広
(74)【代理人】
【識別番号】100153729
【弁理士】
【氏名又は名称】森本 有一
(72)【発明者】
【氏名】マルクス ヘードバリ
(72)【発明者】
【氏名】ニクラス エナンデル
(72)【発明者】
【氏名】トビアス スタルフォーシュ
【テーマコード（参考）】
3G301
【Ｆターム（参考）】
3G301HA03
3G301JA26
3G301KA25
3G301LA01
3G301LC01
3G301PE01Z
(57)【要約】
シリンダ２と、シリンダ２内を往復運動するように配置されたピストン３と、クランクケース５と、クランクケース５内に燃料を噴射するように構成された燃料噴射器７と、クランクケース５に接続された空気入口９と、シリンダ２に接続された層状掃気入口１１とを備える２ストロークエンジン１が開示されている。このエンジン１は、空気入口９及び層状掃気入口１１に供給される空気の量を制御するように構成されたスロットル１３を備える。本開示は、さらに、エンジン１を備える手持ち式の電動工具５０に関する。
【選択図】図３
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
２ストロークエンジン（１）において、前記２ストロークエンジン（１）は、
シリンダ（２）と、
前記シリンダ（２）内を往復運動するように配置されたピストン（３）と、
クランクケース（５）と、
前記クランクケース（５）に燃料を噴射するように構成された燃料噴射器（７）と、
前記クランクケース（５）に接続された空気入口（９）と、
前記シリンダ（２）に接続された層状掃気入口（１１）であって、前記２ストロークエンジン（１）は、前記空気入口（９）及び前記層状掃気入口（１１）に供給される空気の量を制御するように構成されたスロットル（１３）を備える、層状掃気入口（１１）とを備える、２ストロークエンジン（１）において、
前記スロットル（１３）は、前記スロットル（１３）が半開位置にあるときに、前記空気入口（９）への空気の流量が、前記層状掃気入口（１１）への空気の流量よりも高くなるように配置される、ことを特徴とする２ストロークエンジン（１）。
【請求項2】
前記２ストロークエンジン（１）が、前記スロットル（１３）と前記空気入口（９）と前記層状掃気入口（１１）との間に配置されたマニホールド（１５）を備える、請求項１に記載の２ストロークエンジン（１）。
【請求項3】
前記２ストロークエンジン（１）が、前記空気入口（９）と前記層状掃気入口（１１）との間の分離壁（１７）を備える、請求項１又は２に記載の２ストロークエンジン（１）。
【請求項4】
前記マニホールド（１５）が前記分離壁（１７）を備える、請求項２及び３に記載の２ストロークエンジン（１）。
【請求項5】
前記マニホールド（１５）を通る意図された空気の流れ方向（ｄ）で測定された、前記分離壁（１７）の長さ（Ｌ１）が、前記マニホールド（１５）を通る前記意図された空気の流れ方向（ｄ）で測定された前記マニホールド（１５）の長さ（Ｌ２）の１０％～５０％の範囲内などの４％～６０％の範囲内にある、請求項３又は４に記載の２ストロークエンジン（１）。
【請求項6】
前記マニホールド（１５）が弾性材料に設けられている、請求項２、４又は５に記載の２ストロークエンジン（１）。
【請求項7】
前記ピストン（３）は、前記シリンダ（２）内の下死点と上死点の間を往復運動するように配置されており、前記２ストロークエンジン（１）は、前記ピストン（３）が下死点の領域にあるときに、前記クランクケース（５）から前記シリンダ（２）に空気燃料混合物を導くように構成された掃気チャネル（１９）を備え、前記ピストン（３）は、前記ピストン（３）が上死点の領域にあるときに、前記層状掃気入口（１１）と前記掃気チャネル（１９）とを重ね合わせるように配置された開口（２３）を有するマントル表面（２１）を備える、請求項１～６のいずれか一項に記載の２ストロークエンジン（１）。
【請求項8】
前記２ストロークエンジン（１）は、前記スロットル（１３）と前記層状掃気入口（１１）との間に配置された弁（２５）を備え、前記弁（２５）は、前記弁（２５）が前記層状掃気入口（１１）への空気の流れを少なくとも部分的に遮断する状態に制御可能である、請求項１～７のいずれか一項に記載の２ストロークエンジン（１）。
【請求項9】
前記弁（２５）がソレノイド制御弁（２５）である、請求項８に記載の２ストロークエンジン（１）。
【請求項10】
前記２ストロークエンジン（１）が、前記２ストロークエンジン（１）の回転速度に基づいて前記弁（２５）を制御するように構成された制御装置（２７）を備える、請求項８又は９に記載の２ストロークエンジン（１）。
【請求項11】
前記スロットル（１３）は、バタフライ弁要素（１３’）を備える、請求項１～１０のいずれか一項に記載の２ストロークエンジン（１）。
【請求項12】
前記バタフライ弁要素（１３’）が、前記空気入口（９）に面する第１の部分（３１）と、前記層状掃気入口（１１）に面する第２の部分（３２）とを備え、前記バタフライ弁要素（１３’）が閉鎖位置から開放位置に向かって回転するとき、前記第１の部分（３１）が前記空気入口（９）に向かう方向に移動し、前記バタフライ弁要素（１３’）の前記第２の部分（３２）が前記層状掃気入口（１１）（１１）から離れる方向に移動するように、前記スロットル（１３）が配置されている、請求項１１に記載の２ストロークエンジン（１）。
【請求項13】
請求項１～１２のいずれか一項に記載の２ストロークエンジン（１）を備える、手持ち式の電動工具（５０）。
【請求項14】
手持ち式の電動工具（５０）がチェーンソー又はパワーカッターである、請求項１３に記載の手持ち式の電動工具（５０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、層状掃気装置を備える２ストロークエンジンに関する。本開示は、さらに、２ストロークエンジンを備える手持ち式の電動工具に関する。
【背景技術】
【0002】
２ストロークエンジンとは、クランク軸の１回転だけの間にピストンの２ストロークで動力サイクルを完結させる、内燃機関の一種である。シリンダ内のピストンの最上位置は、通常、上死点と呼ばれ、シリンダ内のピストンの最下位置は、通常、下死点と呼ばれる。２ストロークエンジンは、４ストロークエンジンと比較して、可動部品点数を大幅に削減し、比較的にコンパクトにし、大幅に軽量化することができる。したがって、２ストロークガソリンエンジンは、機械的簡素性、軽量性、及び、高い出力重量比が主な関心事項である用途で使用される。典型的な用途はチェーンソーなどの手持ち式の工具である。
【0003】
ほとんどの小型の２ストロークエンジンは、ピストンの動力行程中にクランクケース内に圧力を蓄積するために、チャージングポンプとしてピストンの下の領域を使用することを意味する、クランクケース掃気エンジンである。２ストロークエンジンは、通常、クランクケースに空気燃料混合物を供給するように配置された気化器を備えている。２ストロークエンジンの動力行程では、燃料の燃焼によって得られるシリンダ内の増加した圧力と温度が、エンジンのクランク軸に供給される機械的仕事に部分的に変換される。同時に、クランクケース内の圧力は、ピストンが下死点に向かって移動する結果として増加する。ピストンが下死点に向かって移動する時にシリンダに対して第１の位置に達したときに、排気ガスをシリンダから流出させるように、シリンダ壁に配置された排気ポートは開放させられる。ピストンは、下死点に向かって移動を続け、第１の位置より下の第２の位置に到達すると、シリンダ壁内に配置された吸気ポートが開放させられる。吸気ポートは、掃気チャネルを介してクランクケースに流体的に接続されている。クランクケース内の空気燃料混合物は、クランクケース内の過圧によって、吸気ポートを介してシリンダ内に流入するように強いられる。
【0004】
従って、上記から理解されるように、この種のエンジンでは、シリンダ内の排気ポートと吸気ポートとが、エンジンの掃気段階、すなわち、ピストンが下死点の領域にあるときに、同時に開いている。その結果、空気燃料混合物のいくらかは、掃気段階で吸気ポートから排気ポートにシリンダを通って流れうる。従って、小型の２ストロークエンジンに関連する問題は、未燃炭化水素すなわち未燃燃料の放散である。この課題に対処する方法は、層状掃気装置を２ストロークエンジンに提供することである。
【0005】
このようなエンジンでは、ピストンは、ピストンが上死点の領域にあるときに、掃気チャネルとシリンダ壁内の層状掃気入口とを重ね合わせるように配置された開口を備えることができる。ピストンがこの位置にあるとき、清浄な空気、すなわち、追加燃料のない空気は、層状掃気入口から掃気チャネルに流れ込むことができる。その結果、ピストンが、吸気ポートが開放された、上述した第２の位置に到達すると、まず、掃気チャネル内をさらに下降する空気燃料混合物がシリンダに到達する前に、清浄な空気がシリンダに入る。このようにして、掃気段階において排気ポートを通って流出する燃料が少なくなり、未燃炭化水素の放散を著しく低減することができる。
【0006】
層状掃気装置を有する欠点は、２ストロークエンジンにコスト、重量、及び複雑性を付加することである。すなわち、チャネル、入口ダクト、スロットル装置等などの必要な構成要素及び構造により、２ストロークエンジンにコスト、重量及び複雑さを増し、一般に、今日の消費者市場において、２ストロークエンジン及び関連製品などの製品が、コスト効率の良い方法で製造及び組立されるのに適した条件及び／又は特性を有していれば、有利である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明の目的は、上述した問題及び欠点の少なくとも幾つかを克服するか又は少なくとも緩和することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の第１の態様によれば、前記目的は、シリンダと、該シリンダ内を往復運動するように配置されたピストンと、クランクケースと、該クランクケース内に燃料を噴射するように構成された燃料噴射器と、該クランクケースに接続された空気入口と、該シリンダに接続された層状掃気入口とを備える２ストロークエンジンによって達成される。このエンジンは、空気入口及び層状掃気入口に供給される空気の量を制御するように構成されたスロットルをさらに備える。
【0009】
エンジンは、空気入口及び層状掃気入口に供給される空気の量を制御するように構成されたスロットルを備えるので、空気入口及び層状掃気入口に供給される空気の量の簡単で効率的かつ信頼性の高い制御が提供される。さらに、このエンジンは、燃料をクランクケースに噴射するように構成された燃料噴射器を備えるので、スロットルと空気入口と層状掃気入口との間の共有流路を使用するための条件が提供される。
【0010】
さらに、エンジンは、空気入口に供給される空気の量を制御するように構成されておりかつ層状掃気入口に供給される空気の量を制御するように構成されている１つのスロットルを備えるので、層状掃気入口に供給される空気の量を制御するための別個のスロットル装置の必要性が回避される。その結果、運転中に低量の未燃炭化水素を発生させるための条件を有しつつコスト効率の良い方法で製造及び組立されるのに適した条件及び特性を有する、エンジンが提供される。
【0011】
さらに、層状掃気入口に供給される空気の量を制御するための別個のスロットル装置の必要性が回避されるので、軽量化のための条件を有するエンジンが提供される。また、層状掃気入口に供給される空気の量を制御するために別個のスロットル装置の必要性が回避されるので、保守及び修理を簡素化するための条件を有するエンジンが提供される。一例として、別個のスロットル装置及びエンジンスロットル装置を同期させる必要性が回避される。
【0012】
従って、２ストロークエンジンは、上述した問題及び欠点の少なくとも幾つかを克服するか又は少なくとも軽減するように提供される。その結果、上記の目的が達成される。
【0013】
選択的に、エンジンは、スロットルと空気入口と層状掃気入口との間に配置されたマニホールドを備える。これにより、スロットルから空気入口へそして層状掃気入口への、簡単で信頼性の高い空気の移送が提供される。さらに、層状掃気入口への別個のマニホールドの必要性は回避され、これにより、エンジンの更なる軽量化のための条件が提供される。
【0014】
選択的に、エンジンは、空気入口と層状掃気入口との間の分離壁を備える。これにより、スピットバック（spit back）の発生が簡単かつ効率的に低減される。スピットバックとは、燃料及び／又は空気燃料混合物がクランクケースから空気入口を介して層状掃気入口に移送される事象を記述する用語である。層状掃気入口に短絡するスピンバックによって、エンジンのシリンダ内の燃料量が増加し、エンジンの運転中に発生する未燃炭化水素量が増加しうる。
【0015】
選択的に、マニホールドは、分離壁を備える。これにより、スピットバックの発生が簡単かつ効率的に低減される。さらに、マニホールドを通る意図された空気の流れ方向で測定される分離壁の長さは、シリンダの設計を変更することなく、エンジンの異なる用途の間で変更することができる。このように、エンジンの応答及び特性は、シリンダの設計を変更することなく、エンジンの異なる用途の間で変更することができる。従って、このように、異なる応答及び特性を有する異なる用途のエンジンをコスト効率の良い方法で提供することができる。
【0016】
選択的に、マニホールドを通る意図された空気の流れ方向で測定される分離壁の長さは、マニホールドを通る意図された空気の流れ方向で測定されるマニホールドの長さの４％～６０％の範囲、例えば１０％～５０％の範囲内である。これにより、エンジンのより高い回転速度において、スピットバックの発生を簡単かつ効率的に低減することが保証される。さらに、分離壁の長さによって得られる良く設計されたスピットバック量により、エンジン低速トルクと加速を改善できる。
【0017】
選択的に、マニホールドは、弾性材料内に設けられる。これにより、エンジンの運転中に、低量の振動がシリンダからスロットルに伝達され、それにより、スロットルに取り付けることができる空気フィルタ装置にも伝達される。
【0018】
選択的に、ピストンは、シリンダ内の下死点と上死点との間を往復運動するように配置されており、エンジンは、ピストンが下死点の領域にあるときに、クランクケースからシリンダに空気燃料混合物を導くように構成された掃気チャネルを備え、ピストンは、ピストンが上死点の領域にあるときに、層状掃気入口と掃気チャネルとを重ね合わせるように配置された開口を備えたマントル表面を備える。これにより、運転中に低量の未燃炭化水素を発生させるための条件を有しかつコスト効率の良い方法で製造及び組立されるのに適した条件及び特性を有する、エンジンが提供される。
【0019】
選択的に、エンジンは、スロットルと層状掃気入口との間に配置された弁を備え、この弁は、弁が層状掃気入口への空気の流れを少なくとも部分的に遮断する状態に制御可能である。これにより、層状掃気入口に供給される空気の量を簡単かつ効率的に制御できるエンジンが提供される。更なる結果として、エンジンの応答を簡単で効率的な方法で制御することができるエンジンが提供される。一例として、層状掃気入口への空気の流れを弁が少なくとも部分的に遮断する状態に弁を制御するだけで、エンジンの回転速度を制限できるエンジンが提供される。
【0020】
選択的に、弁は、ソレノイド制御弁である。これにより、層状掃気入口に供給される空気の量を簡単かつ効率的に制御できるエンジンが提供される。
【0021】
選択的に、エンジンは、エンジンの回転速度に基づいて弁を制御するように構成された制御装置を備える。これにより、エンジンの応答が簡単かつ効率的に制御されるエンジンが提供される。
【0022】
選択的に、制御装置は、エンジンの回転速度が閾値回転速度を上回るときに、層状掃気入口への空気の流れを弁が少なくとも部分的に遮断する状態に弁を制御するように構成されている。これにより、エンジンの回転速度を簡単かつ環境に優しい形で制限したエンジンが提供される。なぜなら、層状掃気入口への空気の流れの少なくとも部分的な遮断により、シリンダ内のより高い燃料比率をもたらし、シリンダ内の燃焼温度を低下させ、エンジンの出力を低下させるからである。従来、２ストークエンジンの回転速度は、通常、エンジンのスパークプラグの点火を中止することによって制限されていた。このようなエンジンの回転速度の制限は、かなりの量の未燃炭化水素を引き起こす。
【0023】
選択的に、スロットルは、スロットルが半開位置にあるときに、空気入口への空気の流量が、層状掃気入口への空気の流量よりも高くなるように配置される。これにより、エンジン応答を改善するための条件を有しつつ運転中に低量の未燃炭化水素を発生させる、エンジンが提供される。
【0024】
選択的に、スロットルは、バタフライ弁要素を備える。これにより、空気入口及び層状掃気入口へ供給される空気の量の簡単で効率的な制御が提供される。
【0025】
選択的に、バタフライ弁要素は、空気入口に面する第１の部分と、層状掃気入口に面する第２の部分とを備え、バタフライ弁要素が閉鎖位置から開放位置に向けて回転させられるときに、第１の部分が空気入口に向かう方向に移動させられかつバタフライ弁要素の第２の部分が層状掃気入口から離れる方向に移動させられるように、スロットルは配置されている。これにより、エンジン応答を改善するための条件を有しかつ運転中に低量の未燃炭化水素を発生させるエンジンが提供される。さらに、始動を容易にするための条件を有するエンジンが提供される。これは、スロットルが少なくとも部分的に閉鎖された位置にあるとき、層状掃気入口に向かうものよりも多くの空気が空気入口に向かうためである。
【0026】
本発明の第２の態様によれば、本発明の目的は、本開示の幾つかの実施形態に係るエンジンを備える手持ち式の電動工具によって達成される。
【0027】
手持ち式の電動工具は、幾つかの実施形態に係るエンジンを備えるので、運転中に低量の未燃炭化水素を発生させるための条件を有しつつ、コスト効率の良い方法で製造及び組立てされるのに適した条件及び特性を有する、手持ち式の電動工具が提供される。
【0028】
従って、上述の問題及び欠点の少なくとも一部を克服するか又は少なくとも軽減する、手持ち式の電動工具が提供される。その結果、上記目的が達成される。
【0029】
選択的に、手持ち式の電動工具はチェーンソー又はパワーカッターである。
【0030】
本発明の更なる特徴及び利点は、添付の請求項及び以下の詳細な説明を読む際に明らかになる。
【0031】
本発明の特定の特徴及び利点を含む、本発明の様々な態様は、以下の詳細な説明及び添付の図面で論じられる実施例から容易に理解される。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【発明を実施するための形態】
【0033】
ここで、本発明の幾つかの態様をより完全に説明する。同じ参照番号は全体を通して同じ要素を指す。周知の機能又は構造は、簡潔性及び／又は明瞭性のために必ずしも詳細に説明されないであろう。
【0034】
図１は、幾つかの実施形態に係る、２ストロークエンジン１の斜視図を示す。図示の実施形態によれば、２ストロークエンジン１は、小型のクランクケース掃気２ストロークエンジン１である。本明細書でさらに説明するように、エンジン１は、手持ち式の電動工具の工具に動力を供給するように構成されている。簡潔性と明瞭性の理由から、２ストロークエンジン１は、本明細書では「エンジン１」と呼ぶ場所もある。図１において、エンジン１の幾つかの構成要素、例えば、スパークプラグ８と、スロットル１３と、マニホールド１５と、掃気チャネル１９が見える。以下では、これらの構成要素の機能及び特徴についてさらに説明する。
【0035】
図２は図１に示すエンジン１の断面図を示す。エンジン１は、シリンダ２と、シリンダ２内を往復運動するように配置されたピストン３とを備える。エンジン１は、クランクケース５と、クランクケース５内で回転するように配置されたクランク軸１０とをさらに備える。さらに、エンジン１は、ピストン３をクランク軸１０に連結する連接棒１２を備え、クランク軸１０の回転時にピストン３が下死点ＢＤＣと上死点ＴＤＣとの間でシリンダ２内を往復運動するようになっている。図２では、ピストン３が下死点に示されている。
【0036】
エンジン１は、クランクケース５に直接的に燃料を噴射するように構成された燃料噴射器７をさらに備える。燃料噴射器７は、低圧タイプとしうる。さらに、エンジン１は、クランクケース５に接続された空気入口９と、シリンダ２に接続された層状掃気入口１１とを備える。さらに、エンジン１は、空気入口９及び層状掃気入口１１に供給される空気の量を制御するように構成されたスロットル１３を備える。図示の実施形態によれば、エンジン１は、スロットル１３と空気入口９と層状掃気入口１１との間に配置されたマニホールド１５を備える。本明細書でさらに説明するように、図１及び図２に示す掃気チャネル１９は、ピストン３が下死点の領域にあるときに、クランクケース５からシリンダ２に空気燃料混合物を導くように構成されている。
【0037】
図３は、エンジン１のピストン３が上死点に図示されている、図２に図示されているエンジン１の断面を示す。図３に示すように、ピストン３が上死点にあるとき、空気は、スロットル１３からマニホールド１５及び空気入口９を介してクランクケース５に流入することができる。さらに、ピストン３がこの位置にあるとき、燃料噴射器７は、燃料をクランクケース５内に直接的に噴射することができる。さらに、本明細書でさらに説明するように、図３に示すように、ピストン３が上死点の領域にあるとき、空気は、層状掃気入口１１と、ピストン３のマントル表面内の凹部２３と、図２に示す掃気チャネル１９の吸気ポート１９’とを介して、スロットル１３から図２に示す掃気チャネル１９内に流入することができる。図３から分かるように、ピストン３のマントル表面の凹部２３は、ピストン３が上死点の領域にあるときに、層状掃気入口１１と重ね合わさる。
【0038】
図４は、図１～図３に示す実施形態に係るエンジン１のピストン３の斜視図を示す。図４に示すように、ピストン３はピストン頂面１４を備える。ピストン頂面１４は、ピストンがシリンダ２内に配置されたときに、シリンダ２の燃焼室に面する。さらに、ピストンは、マントル表面２１を備える。以下において、図４と図２を同時に参照する。マントル表面２１は、ピストン３がシリンダ２内に配置されているとき、シリンダ２のシリンダ壁２’に面する。マントル表面２１には、ピストン３が上死点の領域にあるときに、層状掃気入口１１と掃気チャネル１９の吸気ポート１９’とを重ね合わさるように配置された開口２３が設けられている。
【0039】
図５は、ピストン３が上死点に図示されている、図２に図示されたエンジン１の第２の断面を図示する。図５から分かるように、ピストン３が上死点の領域にあるとき、ピストン３のマントル表面の凹部２３は、シリンダ２内の掃気チャネル１９を重ね合わさる。
【0040】
以下では、２ストローク中、すなわち、クランク軸１０の１回転中において、図２～図５を併せて参照してエンジン１の運転を説明する。上述したように、図３に示すように、ピストン３が上死点の領域にあるとき、空気は、スロットル１３からマニホールド１５及び空気入口９を介してクランクケース５に流入することができる。さらに、ピストン３が上死点の領域にあるとき、燃料噴射器７は、燃料をクランクケース５に直接的に噴射することができる。幾つかの実施形態によれば、燃料噴射器７は、連続的な方法で燃料をクランクケース５内に噴射することができる。さらに、ピストン３が上死点の領域にあるとき、空気は、スロットル１３から、層状掃気入口１１と、ピストン３のマントル表面の凹部２３と、掃気チャネル１９の吸気ポート１９’とを介して、図２に示す掃気チャネル１９内に流入することができる。
【0041】
ピストン３が上死点から下死点に向かって移動するとき、クランクケース５に面するピストン３の下面が、クランクケース５内の圧力を増加させるポンプとして作用する。さらに、ピストン３が上死点から距離を置いて移動するとき、ピストン３のマントル表面２１が空気入口９と層状掃気入口１１とを塞ぐ。
【0042】
シリンダ２のシリンダ壁２’に配置された排気ポート１６が開放されており、ピストン３が下死点に向かってシリンダ２に対して第１位置に達したときに、排気ガスがシリンダ２から流出するようになっている。ピストン３は、下死点に向かって移動を続け、第１の位置より下の第２の位置に到達するとき、シリンダ壁２’内に配置された吸気ポート１９’が開放される。吸気ポート１９’は、掃気チャネル１９を介してクランクケース５に流体的に接続されている。クランクケース５内の空気燃料混合物は、クランクケース５内の過圧によって、吸気ポート１９’を介してシリンダ２に流入するように強いられる。
【0043】
図２から分かるように、この種のエンジン１では、エンジン１の掃気段階、すなわち、ピストン３が下死点の領域にあるときに、シリンダ２内の排気ポート１６と吸気ポート１９’とが同時に開いている。その結果、空気燃料混合物のいくらかが、掃気段階で、吸気ポート１９’からシリンダ２を通って排気ポート１６に流れることができる。しかしながら、ピストン３が上死点の領域にあったときに、清浄な空気、すなわち、追加燃料のない空気が吸気ポート１９’を介して掃気チャネル１９に流入したので、清浄な空気は、吸気ポート１９’が掃気段階で開放されたときに、まずシリンダ２に入ることになる。このように、エンジン１から発生する未燃炭化水素の量が著しく減少する。これは、掃気段階において、空気燃料混合物のより少ない量が、吸気ポート１９’から排気ポート１６にシリンダ２を通って流れることになるからである。
【0044】
ピストン３が下死点から上死点に向かって移動するとき、ピストン３のマントル表面２１が吸気ポート１９’を閉じ、次いで排気ポート１６を閉じ、ピストン３が上死点に向かう移動によってシリンダ内の空気燃料混合物が圧縮させられる。ピストンがシリンダ２のある位置、通常は上死点の前の数度のクランク角度に到達するとき、空気燃料混合物はスパークプラグ８によって点火させられる。シリンダ２内の増加した圧力及び温度は、ピストン３が上死点から下死点に向かって移動する間において、クランク軸１０に供給される機械的仕事に部分的に変換される。図２及び図３において参照番号１８で示す構成要素は、エンジン１の圧縮を低減することによってエンジン１の始動を容易にするために使用される減圧弁１８である。
【0045】
エンジン１は、空気入口９に供給される空気の量を制御するように構成されておりかつ層状掃気入口１１に供給される空気の量を制御するように構成されている１つのスロットル１３を備えるので、層状掃気入口１１に供給される空気の量を制御するための別個のスロットル装置の必要性が回避される。その結果、運転中に低量の未燃炭化水素を発生させる条件を有しつつコスト効率の良い方法で製造及び組立されるのに適した条件及び特性を有する、エンジン１が提供される。
【0046】
また、層状掃気入口１１に供給される空気の量を制御するための別個のスロットル装置の必要性が回避されるので、軽量化の条件を有するエンジン１が設けられる。さらに、層状掃気入口１１に供給される空気の量を制御するために別個のスロットル装置の必要性が回避されるので、保守及び修理を簡素化するための条件を有するエンジン１が設けられる。
【0047】
図６は、図１～図３に示される実施形態に係る、マニホールド１５の斜視図を示す。以下において、図６と図１～図５を同時に参照する。マニホールド１５は、シリンダ２に接続するための第１のフランジ２０と、図２及び図３に示すスロットル１３に接続するための第２のフランジ２０’とを備えている。第１のフランジ２０は、空気入口開口９’と、２つの層状掃気入口開口１１’とを備える。空気入口開口９’は、エンジン１の空気入口９に面して接続するように配置されており、２つの層状掃気入口開口１１’の各々は、エンジン１の層状掃気入口１１に面して接続するように配置されている。図示の実施形態によれば、エンジン１は、２つの層状掃気入口１１と、ピストン３のマントル表面２１内の２つの凹部２３と、２つの掃気チャネル１９とを備える。これらの構造は、同一であるが、鏡像の設計としうる。簡潔性と明瞭性の理由から、２つの層状掃気入口１１と、２つの凹部２３の内の１つと、２つの掃気チャネル１９の内の１つは、ここで言及される幾つかの場所にある。さらに、本開示のさらなる実施形態によれば、エンジン１は、１つの層状掃気入口１１と、ピストン３のマントル表面２１内の１つの凹部２３と、１つの掃気チャネル１９とを備えることができる。
【0048】
図示の実施形態によれば、マニホールド１５は、例えばニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）などのゴム、又は、当該分野で公知の任意の他の適当な材料などの弾性材料内に設けられる。このように、低量の振動が、シリンダ２からスロットル１３に伝達され、それによって、スロットル１３に取り付けられ得る空気フィルタ装置にも伝達される。
【0049】
さらに、図６に見られるように、マニホールド１５は、空気入口９と層状掃気入口開口１１’との間の分離壁１７を備える。本明細書でさらに説明するように、分離壁１７は、簡単かつ効率的な方法でスピットバックの発生を減少させる。スピットバックは、燃料及び／又は空気燃料混合物がクランクケース５から空気入口９を介して層状掃気入口１１に移送される事象を記述する用語である。スピットバックは、通常、エンジン１のシリンダ２内でより高い燃料比率を引き起こし、これは、今度は、エンジン１の運転中に発生する未燃炭化水素の量を増加させうる。
【0050】
図７は、幾つかの実施形態に係るマニホールド１５の断面を示す。以下において、図７と図１～図６を同時に参照する。図示された実施形態によれば、マニホールド１５を通る意図された空気の流れ方向ｄで測定された、分離壁１７の長さＬ１は、マニホールド１５を通る意図された空気の流れ方向ｄで測定された、マニホールド１５の長さＬ２の約４０％である。さらなる実施形態によれば、マニホールド１５を通る意図された空気の流れ方向ｄで測定された、分離壁１７の長さＬ１は、マニホールド１５を通る意図された空気の流れ方向ｄで測定された、マニホールド１５の長さＬ２の４％～６０％の範囲、例えば１０％～５０％の範囲内としうる。さらに、本開示の幾つかの実施形態によれば、マニホールド１５を通る意図された空気の流れ方向ｄにおいて測定された、分離壁１７の長さＬ１は、マニホールド１５を通る意図された空気の流れ方向ｄにおいて測定された、マニホールド１５の長さＬ２の６０％～１００％の範囲内としうる。したがって、本開示の幾つかの実施形態によれば、分離壁１７は、空気入口９及び層状掃気入口１１からスロットル１３まで完全に延在しうる。
【0051】
分離壁１７の長さＬ１により、スピットバックの量を制御し、スピットバックが起こるであろうエンジン１の回転速度で制御するであろう。本明細書で参照されるマニホールド１５は、分離壁１７の異なる長さＬ１を有する異なる型で設けることができる。すなわち、本明細書で言及されるマニホールド１５は、分離壁１７の短い長さＬ１を有する型で設けることができ、これにより、クランクケース５から層状掃気入口１１へより多くのスピットバックが提供され、これにより、エンジン１のより低い回転速度でより高い燃料比率が得られる。さらに、本明細書で言及されるマニホールド１５は、分離壁１７の長さＬ１がより長い型に設けることができ、これにより、クランクケース５から層状掃気入口１１へのより少ないスピットバックが提供され、これにより、エンジン１のより低い回転速度でより希薄な空気燃料混合物が得られる。このように、エンジン１の応答及び特性は、シリンダ２の設計を変更することなく、エンジン１の異なる用途の間で変更することができる。このように、異なる応答及び特性を有する異なる用途のためのエンジン１をコスト効率の良い方法で提供することができる。
【0052】
本開示のさらなる実施形態によれば、エンジン１は、マニホールド１５内ではないエンジン１の別の位置に配置された、空気入口９と層状掃気入口１１との間の分離壁を備えることができる。
【0053】
図８は、本開示の幾つかの実施形態に係る吸気装置１５’を概略的に示す。図１～図７を参照して説明した実施形態に係るエンジン１は、図８に示す吸気装置１５’を備えることができる。したがって、以下では、図１～図８を同時に参照する。吸気装置１５’は、マニホールド１５及びスロットル１３を備える。図８並びに図２及び図３に示される実施形態によれば、スロットル１３はバタフライ弁要素１３’を備える。図８に示すように、バタフライ弁要素１３’は、回動軸線ａｘの回りに回動可能に配置されている。バタフライ弁要素１３’は、スロットルアクチュエータに接続されており、スロットルアクチュエータの作動を介して閉鎖位置と開放位置との間で変位させることができる。図８において、バタフライ弁要素１３’は、部分的に開放した位置で示されている。
【0054】
バタフライ弁要素１３’は、空気入口９に面する第１の部分３１と、層状掃気入口１１に面する第２の部分３２とを備える。スロットル１３は、バタフライ弁要素１３’が閉鎖位置から開放位置に向かって開放方向Ｏｄに回動させられるとき、第１の部分３１が空気入口９に向かう方向に移動させられ、バタフライ弁要素１３’の第２の部分３２が層状掃気入口１１から離れる方向に移動させられるように配置されている。これにより、エンジン応答を改善するための条件を有しかつ運転中に低量の未燃炭化水素を発生させる、エンジン１が提供される。さらに、始動を容易にするための条件を有するエンジン１が設けられている。これは、バタフライ弁要素１３’が少なくとも部分的に閉鎖された位置にあるとき、層状掃気入口１１に向かうものよりも多くの空気が空気入口９に向かうためである。また、スロットル１３の開度を変化させるとき、空気入口９に供給される空気と層状掃気入口１１に供給される空気の割合が変化する、エンジン１が設けられている。さらなる実施形態によれば、スロットル１３は、スロットルアクチュエータの作動時に直線運動で移動するように配置された弁要素などの、バタフライ弁要素１３’とは別の種の弁要素を備えうる。また、当該実施形態によれば、スロットルが少なくとも部分的に閉鎖された位置にあるときに層状掃気入口１１に向かうものよりも多くの空気が空気入口９に向かうように、かつ／又は、スロットル１３の開度を変更するときに空気入口９に供給される空気と層状掃気入口１１に供給される空気の比率が変更されるように、かつ／又は、スロットル１３が半開位置にあるときに空気入口９への空気の流量が層状掃気入口１１への空気の流量よりも高くなるように、スロットルは配置されうる。さらに、スロットル１３から空気入口９及び層状掃気入口１１までの距離、並びに、分離壁１７の長さは、上述の効果を得るか又は強化するように適合されうる。
【0055】
図８に示す実施形態によれば、エンジン１は、スロットル１３と層状掃気入口１１との間に配置された弁２５を備える。弁２５は、層状掃気入口１１への空気の流れを弁２５が少なくとも部分的に遮断する状態に制御可能である。図示の実施形態によれば、弁２５はソレノイド制御弁２５である。さらに、図８に示す実施形態によれば、エンジン１は、エンジン１の回転速度に基づいて弁２５を制御するように構成された制御装置２７を備える。これにより、エンジン１の応答が簡単かつ効率的に制御される、エンジン１が設けられる。
【0056】
制御装置２７は、エンジン１の回転速度が第１閾値回転速度を上回るときに、層状掃気入口１１への空気の流れを弁２５が少なくとも部分的に遮断する状態に弁２５を制御するように構成することができる。純粋に一例として、第１閾値回転速度は、１００００毎分回転数～１５０００毎分回転数の範囲内、又は、１４０００毎分回転数～１５０００毎分回転数の範囲内とすることができる。このように、エンジン１の回転速度を簡単かつ環境に優しい方法で制限したエンジン１が設けられる。なぜなら、層状掃気入口１１への空気の流れの少なくとも部分的な遮断により、シリンダ２内のより高い燃料比率をもたらし、シリンダ２内の燃焼温度を低下させ、エンジン１の出力を低下させるからである。従来、２ストークエンジンの回転速度は、通常、エンジンのスパークプラグの点火を中止することによって制限されていた。このようなエンジンの回転速度の制限により、かなりの量の未燃炭化水素を引き起こす。
【0057】
上述に代わるものとして又は加えて、制御装置２７は、エンジン１の回転速度が第２閾値回転速度を下回るときに、層状掃気入口１１への空気の流れを少なくとも部分的に弁２５が遮断する状態に弁２５を制御するように構成することができる。純粋に一例として、第２閾値回転速度は、２０毎秒回転数～５０毎秒回転数の範囲内、又は、２５毎秒回転数～４５毎秒回転数の範囲内としうる。このように、エンジン１の始動を容易にすることができるエンジン１の始動時により多くの燃料が得られる。
【0058】
図９は、幾つかの実施形態に係る手持ち式の電動工具５０を示す。手持ち式の電動工具５０は、図１～図８を参照して説明した実施形態に係るエンジン１を備えることができる。図示の実施形態によれば、手持ち式の電動工具５０はチェーンソーである。さらなる実施形態によれば、本明細書で言及される手持ち式の電動工具５０は、電動カッター、ヘッジトリマー、リーフブロワー、マルチツールなどの別の種類の携帯用工具としうる。
【0059】
以上のことは、様々な実施例の例示的な実施形態であり、本発明は添付された請求の範囲によってのみ規定されることを理解されたい。添付された請求の範囲に規定されるように、本発明の技術的範囲から逸脱することなく、例示的な実施形態を修正することができ、かつ、例示的な実施形態の異なる特徴を組み合わせて、本願明細書に記載された実施形態以外の実施形態を作成することができることを当業者は理解するであろう。
【0060】
本明細書で使用される「備える（comprising）」又は「備える（comprises）」という用語は、無制限の意味であり、１つ又は複数の記載された、特徴、要素、ステップ、構成要素又は機能を含むが、１つ又は複数の他の特徴、要素、ステップ、構成要素、機能又はそれらのグループの存在又は追加を除外するものではない。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【国際調査報告】