JP7694464B2 - ２ストローク機関 - Google Patents

Description

本発明は、リードバルブ式の２ストローク機関に関するものである。

従来、リードバルブ式の２ストローク機関が知られている（例えば特許文献１）。
特許文献１に記載の２ストローク機関は、クランクケースに接続される吸気通路と、同吸気通路に設けられたリードバルブとを有している。リードバルブは、機関運転時におけるクランクケース内圧の低下に伴い開弁する。このとき、吸気通路およびリードバルブを介して、クランクケース内にガス（空気または混合気）が吸入される。リードバルブは、その後におけるクランクケース内圧の上昇に伴い閉弁する。これにより、クランクケースから吸気通路へのガス（燃料を含む）の逆流が防止される。

また、特許文献１には、リードバルブの弁体を閉弁方向に常時押圧する押圧部を設けることが提案されている。

特開昭６２－９９６２２号公報

２ストローク機関では、その構造上、クランクケース内に吸入された空気に燃料（例えば、ガソリン燃料や、水素燃料）が混入した状態になる。そのため、２ストローク機関には、機関停止時においてクランクケースの内部から機関外部にガス（燃料を含む）が漏れることを抑えることが要求される。

特許文献１に記載のように、リードバルブの弁体を閉弁方向に常時押圧することで、機関停止時においてリードバルブを閉弁状態で保持することが可能になる。これにより、機関停止時におけるガスの漏れを抑えることが可能になる。

ただし、この場合にはリードバルブが常時閉弁方向に押圧されるため、機関運転時においては、押圧部による押圧力に抗して、リードバルブを大きな力で開弁させる必要がある。そのため、上記２ストローク機関では、リードバルブの開弁速度の低下を招くなどして、吸気効率の低下を招くおそれがある。

上記課題を解決するための２ストローク機関は、クランクケースに接続された吸気通路と、前記吸気通路に設けられて機関運転時における前記クランクケースの内圧の低下に伴い開弁するリードバルブとを有する２ストローク機関において、前記リードバルブの弁体を閉弁方向に付勢する付勢部を有し、前記付勢部は、機関停止時における付勢力が機関運転時における付勢力よりも大きくなる態様で、前記弁体を付勢するものである。

上記構成によれば、機関停止時においては、付勢部による付勢力によってリードバルブを閉弁状態で保持することができるため、クランクケース内のガスが２ストローク機関の外部に漏れることを抑えることができる。しかも機関運転時においては、機関停止時と比較して、リードバルブの弁体を閉弁方向に付勢する付勢力を小さくすることができる。そのため、機関運転時におけるリードバルブの開弁のために必要となる力を小さくすることができる。これにより、機関運転時におけるリードバルブの開弁速度の低下を抑えることが可能になるため、吸気効率の低下を抑えることができる。

上記２ストローク機関において、前記付勢部は、機関運転時における付勢力を「０」にするものであることが好ましい。
上記構成によれば、リードバルブの弁体を閉弁方向に付勢する付勢部が設けられているとはいえ、機関運転時においては付勢部の付勢力が弁体に作用しないようにすることができる。そのため、吸気効率の低下を好適に抑えることができる。

上記２ストローク機関において、前記リードバルブは、弁口および弁座を有するバルブ本体と、前記弁口を開閉する前記弁体と、前記バルブ本体との間に前記弁体を挟む位置に設けられるストッパ部材と、を備えており、前記付勢部は、前記ストッパ部材の位置を変更する位置変更部と、前記位置変更部の作動を制御する制御部と、を備えており、前記位置変更部は、前記ストッパ部材の位置を、前記ストッパ部材が前記弁体を間に挟む態様で前記バルブ本体に押し付けられる閉位置、および、前記ストッパ部材が前記弁体から離れる開位置のいずれかに切り替える態様で作動するものであり、前記制御部は、機関停止時において前記ストッパ部材を前記閉位置にするとともに、機関運転時において前記ストッパ部材を前記開位置にするものであることが好ましい。

上記構成によれば、機関停止時においては、ストッパ部材を利用して、リードバルブの弁体をバルブ本体の弁座に押し付けることができる。これにより、リードバルブを閉弁状態で保持することができる。機関運転時においては、ストッパ部材をリードバルブの弁体から離間した状態にすることができる。これにより、付勢部が設けられているとはいえ、機関運転時において付勢部の付勢力が弁体に作用しないようにすることができる。

上記２ストローク機関において、前記リードバルブは、弁口および弁座を有するバルブ本体と、前記弁口を開閉する前記弁体と、を備えており、前記付勢部は、前記バルブ本体に設けられて前記弁体を吸引する磁力を発生する電磁石と、機関停止時には前記電磁石に磁力を発生させるとともに、機関運転時には前記電磁石に磁力を発生させない態様で、前記電磁石への通電を制御する制御部と、を備えることが好ましい。

上記構成によれば、機関停止時においては、電磁石の発生磁力によって、リードバルブの弁体をバルブ本体の弁座に押し付けることができる。これにより、リードバルブを閉弁状態で保持することができる。機関運転時においては、電磁石が磁力を発生しないため、リードバルブの開弁のために必要となる力を小さくすることができる。

上記２ストローク機関は、水素を燃料とする内燃機関であることが好ましい。
上記構成によれば、水素を燃料とする２ストローク機関において、吸気効率の低下を抑えつつ、水素を含むガスがクランクケース内から漏れることを抑えることができる。

第１実施形態の２ストローク機関の下死点であるときの概略構成図である。 同実施形態の２ストローク機関の上死点であるときの概略構成図である。 同実施形態のリードバルブの分解斜視図である。 同実施形態のリードバルブの斜視図である。 同実施形態のストッパ部材が開位置のときのリードバルブの側面図である。 同実施形態のストッパ部材が閉位置のときのリードバルブの側面図である。 第２実施形態の２ストローク機関のリードバルブの分解斜視図である。 同実施形態のリードバルブの斜視図である。 同実施形態のリードバルブの側断面である。 第３実施形態の２ストローク機関のリードバルブの低温時における側面図である。 同実施形態のリードバルブの高温時における側面図である。

（第１実施形態）
以下、２ストローク機関の第１実施形態について、図１～図６を参照しつつ説明する。
図１および図２に示すように、２ストローク機関（以下、内燃機関２０）はシリンダボア２１を有する。シリンダボア２１の内周面は円筒状をなしている。シリンダボア２１の内部には、同シリンダボア２１の軸線方向において往復移動可能な態様で、ピストン２２が設けられている。内燃機関２０の内部には、シリンダボア２１の内周面とピストン２２の頂面とシリンダヘッド２３の下面とによって燃焼室２４が区画形成されている。燃焼室２４には点火プラグ２５が設けられている。

内燃機関２０は、クランクケース２６を有する。クランクケース２６の内部には、クランクシャフト２７が回転可能に設けられている。内燃機関２０は、コンロッド２８を有する。コンロッド２８によりクランクシャフト２７とピストン２２とが連結されている。

内燃機関２０は、吸気通路２９を有している。吸気通路２９の一端は、クランクケース２６の内壁面において開口する態様で、同クランクケース２６に接続されている。吸気通路２９の他端には、内燃機関２０の吸気系を構成する吸気管（図示略）が接続される。本実施形態では、吸気管の途中に、空気と水素燃料とを混合して混合気を生成するための混合気生成装置が設けられる。混合気生成装置としては、例えば、吸気管内に水素燃料を噴射する燃料噴射弁が採用される。本実施形態では、上記吸気通路２９を介してクランクケース２６の内部に空気および水素燃料を含む混合ガスが吸入される。吸気通路２９にはリードバルブ４０が設けられている。リードバルブ４０は、機関運転時におけるクランクケース２６の内圧の低下に伴い開弁するものである。リードバルブ４０の具体構造については、後に詳述する。

内燃機関２０は、燃焼室２４とクランクケース２６とを連通する吸気ポート３１を有する。吸気ポート３１は、シリンダボア２１の内周面とクランクケース２６の内壁面とにおいて開口している。吸気ポート３１を介して、クランクケース２６内の混合気が燃焼室２４内に導入される。

内燃機関２０は、排気ポート３２を有している。排気ポート３２の一端は、シリンダボア２１の内周面において開口する態様で、同シリンダボア２１に接続されている。排気ポート３２の他端には、内燃機関２０の排気系を構成する排気管（図示略）が接続される。この排気ポート３２を介して、燃焼室２４内の燃焼ガスが排気管に排出される。

内燃機関２０は、以下のように作動する。
吸気圧縮工程において、ピストン２２が上死点に向かって上昇すると、燃焼室２４内において混合気が圧縮される。また、ピストン２２の上昇に伴いクランクケース２６の内部が減圧されて、同クランクケース２６の内圧が低くなる。これにより、リードバルブ４０が開弁する。このときには、リードバルブ４０および吸気通路２９を介して、クランクケース２６内に前記混合ガスが吸入されるようになる。

その後において、ピストン２２が上死点に近づいて減速すると、クランクケース２６の内部が減圧され難くなる。これにより、クランクケース２６の内圧が高くなることで、リードバルブ４０は閉弁される。このときには、クランクケース２６内への混合ガスの吸入が停止される。その後、所定の点火タイミングで、点火プラグ２５による点火動作がなされる。これにより、燃焼室２４内で混合気が着火および燃焼する。

排気掃気工程においては、燃焼室２４内における燃焼ガスの膨張力を受けてピストン２２が下死点に向かって下降するようになる。そして、燃焼室２４と排気ポート３２とを連通する位置までピストン２２が下降すると、排気ポート３２を介して燃焼ガスが燃焼室２４から排気管に排出される。このようにして燃焼室２４の掃気がなされる。

ピストン２２の下降時においては、基本的に、クランクケース２６の内圧は高くなる。そのため、このときリードバルブ４０は閉弁状態のままで保持される。一方、燃焼室２４の掃気が進むことで同燃焼室２４の内圧が低下する。そして、燃焼室２４の内圧がクランクケース２６の内圧よりも低くなると、この圧力差により、吸気ポート３１を介してクランクケース２６内の混合ガスが燃焼室２４に導入されるようになる。そして、ピストン２２が下死点に到達すると、その後においてピストン２２は上昇するようになる。

（リードバルブ）
以下、リードバルブ４０の構造について説明する。
図３および図４に示すように、リードバルブ４０は、バルブ本体４１と、２つの弁体４３と、２つのストッパ部材４４とを備える。

（バルブ本体）
バルブ本体４１は、金属材料（例えば、アルミニウム合金）によって形成されている。バルブ本体４１は、吸気通路２９（図１参照）の流路に直交する断面が略二等辺三角形状をなしている。バルブ本体４１は、二等辺三角形の頂部が吸気通路２９の下流側（図１の左下側）に突出する態様で、同吸気通路２９に取り付けられている。バルブ本体４１の内部は、前記混合ガスが通過するガス通路４１１になっている。ガス通路４１１の上流側の端部は、バルブ本体４１における上記二等辺三角形の底辺にあたる部分において開口している。バルブ本体４１における上記二等辺三角形の斜辺にあたる２つの側壁４５には、それぞれ３つの弁口４５１と３つの弁座４５２とが設けられている。

（弁体）
２つの弁体４３の各々は、金属材料（例えば、鉄系材料）によって薄板状に形成されている。各弁体４３は、バルブ本体４１の側壁４５に沿って延びる態様で、同側壁４５に設けられている。弁体４３は、対向する側壁４５に設けられた３つの弁口４５１を塞ぐ態様で、同側壁４５に固定されている。弁体４３は、一端（以下、基端部４３１）がバルブ本体４１に固定された片持ち構造になっている。

本実施形態では、機関運転時においてリードバルブ４０の下流側圧力Ｐ１（図１参照）が低くなると、同リードバルブ４０の上流側圧力Ｐ２との差によって、弁体４３が弁口４５１から離間する方向に弾性変形するようになる。これにより、弁体４３が弁座４５２から離間した状態になるため、このときリードバルブ４０は開弁状態になる。

一方、機関運転時において下流側圧力Ｐ１がさほど低くならないときや高くなるときには、弁体４３がバルブ本体４１に押し付けられた状態になるため、同弁体４３は弾性変形しない。このときには、弁体４３が弁座４５２に着座した状態、すなわち弁体４３が弁口４５１を塞いだ状態になるため、リードバルブ４０は閉弁状態になる。このように、リードバルブ４０は、下流側圧力Ｐ１と上流側圧力Ｐ２との差に応じて開閉するようになる。

（ストッパ部材）
２つのストッパ部材４４の各々は、金属材料（例えば、アルミニウム合金）によって板状に形成されている。ストッパ部材４４は、バルブ本体４１の２つの側壁４５に各別に設けられている。各ストッパ部材４４は、バルブ本体４１の側壁４５との間に弁体４３を挟む位置に設けられる。ストッパ部材４４は、一端（以下、基端部４４１）がバルブ本体４１に支持された片持ち構造になっている。各ストッパ部材４４は、３つの貫通孔４４２を有している。ストッパ部材４４は、基本的に、弁体４３の最大開度を規制するためのものである。ストッパ部材４４は、弁体４３との接触を通じて、弁体４３のそれ以上の変形を抑える。

（付勢装置）
図５および図６に示すように、本実施形態の内燃機関２０は、リードバルブ４０の弁体４３を閉弁方向に付勢する付勢部としての付勢装置５０を有している。以下、付勢装置５０について説明する。

付勢装置５０は、ストッパ部材４４の位置を変更する位置変更部５１と、同位置変更部５１の作動を制御する制御部５２とを備えている。
（位置変更部）
位置変更部５１は、２つの回転軸５１１と連結機構５１２とを有している。

図３および図４に示すように、回転軸５１１は円柱状をなしている。回転軸５１１は、ストッパ部材４４の基端部４４１に沿って延びる態様で同基端部４４１に一体に設けられている。回転軸５１１は、２つのストッパ部材４４に各別に設けられている。

また、回転軸５１１は、取付部材５１３を介して、同回転軸５１１の軸線を回転中心に回転可能な態様で、バルブ本体４１の側壁４５に取り付けられている。
図５および図６に示すように、リードバルブ４０は、回転軸５１１を回転させることで、同回転軸５１１の軸線を回転中心にストッパ部材４４を回動させることが可能になっている。具体的には、図６中に矢印Ａで示すように、回転軸５１１を一方に回転させることで、ストッパ部材４４の回動位置は、弁体４３を間に挟む態様でバルブ本体４１に押し付けられる位置（以下、閉位置）になる。また、図５中に矢印Ｂで示すように、回転軸５１１を他方に回転させることで、ストッパ部材４４の回動位置は、同ストッパ部材４４が弁体４３から離れる位置（以下、開位置）になる。

図５および図６に示すように、連結機構５１２は、２つの回転軸５１１とアクチュエータ５２１との間に介設されている。本実施形態では、連結機構５１２を介して、２つの回転軸５１１とアクチュエータ５２１とが連結されている。連結機構５１２は、アクチュエータ５２１の発生動力を２つの回転軸５１１に伝達する動力伝達機構である。本実施形態では、連結機構５１２として、歯車機構が採用されている。

（制御部）
制御部５２は、上記アクチュエータ５２１と、制御装置５２２とを有している。
アクチュエータ５２１は連結機構５１２の入力軸に連結されている。本実施形態では、アクチュエータ５２１として、回転機が採用されている。本実施形態では、アクチュエータ５２１の作動制御を通じて、位置変更部５１の作動を制御することで、リードバルブ４０の２つのストッパ部材４４の位置を「閉位置」および「開位置」のいずれかに切り替え可能になっている。

制御装置５２２は、演算処理装置や記憶装置を有する電子制御装置である。制御装置５２２には、運転スイッチ５３の出力信号など、各種センサ類の出力信号が取り込まれている。運転スイッチ５３は、内燃機関２０の運転を開始させるときにオン操作されるとともに同内燃機関２０の運転を停止させるときにオフ操作されるスイッチである。制御装置５２２は、センサ類の出力信号をもとに各種の演算を行い、その演算結果をもとに、位置変更部５１（詳しくは、アクチュエータ５２１）の作動制御を実行する。

本実施形態では、機関停止時にはストッパ部材４４を閉位置にする一方で、機関運転時にはストッパ部材４４を開位置にするといったように、アクチュエータ５２１の作動制御が実行される。

（機関停止時）
本実施形態では、以下のようにして、機関停止時にストッパ部材４４が閉位置に制御される。すなわち、内燃機関２０の運転が停止されると、ストッパ部材４４の位置を「閉位置」にする態様（図６に示す態様）で、アクチュエータ５２１の作動制御が実行される。これにより、ストッパ部材４４の位置が「閉位置」になる。なお本実施形態では、内燃機関２０の運転が停止されたことは、運転スイッチ５３がオフ操作されたことをもって判断される。このように、本実施形態では、内燃機関２０の運転が停止されている期間、いわゆる機関停止時において、ストッパ部材４４の位置が閉位置になる。

本実施形態によれば、機関停止時において、ストッパ部材４４とバルブ本体４１との間に弁体４３を挟み込んだ状態で、同ストッパ部材４４が弁体４３およびバルブ本体４１に押し付けられるようになる。これにより、リードバルブ４０の弁体４３を弁座４５２に押し付けて密着させることができる。このように本実施形態によれば、機関停止時において、ストッパ部材４４を利用することで、リードバルブ４０を閉弁状態で保持することができる。そのため、機関停止時において、クランクケース２６内の混合ガスが、リードバルブ４０の弁体４３と弁座４５２との隙間を介して、内燃機関２０の外部に漏れることを抑えることができる。

ここで、リードバルブ４０の弁体４３は、その開閉に伴って繰り返し弾性変形する。そのため、弁体４３における基端部４３１と反対側の部分である先端部分がバルブ本体４１の側壁４５から離間する方向に反る態様で変形するといったように、弁体４３の経時変化が生じることがある。そして、こうした経時変化が生じると、機関停止時において弁体４３の先端部分とバルブ本体４１との隙間が生じるおそれがある。この場合には、上記隙間を介して、クランクケース２６の内部から内燃機関２０の外部への混合ガスの漏れが生じるおそれがある。

この点、本実施形態によれば、機関停止時において、ストッパ部材４４とバルブ本体４１との間に弁体４３を挟み込んだ状態で、同ストッパ部材４４によって弁体４３がバルブ本体４１に押し付けられる。そのため、経時変化によって変形した弁体４３の先端部分が、バルブ本体４１の外面に沿う形状に変形（矯正）されつつ同バルブ本体４１に押し付けられるようになる。これにより、リードバルブ４０の弁体４３を弁座４５２に密着させることができる。このように本実施形態によれば、弁体４３が経時変化によって変形している場合であっても、リードバルブ４０を閉弁状態にするとともに、同閉弁状態で保持することができる。

（機関運転時）
本実施形態では、以下のようにして、機関運転時にストッパ部材４４を開位置にする。すなわち、内燃機関２０の運転が開始されると、ストッパ部材４４の位置を「開位置」にする態様（図５に示す態様）で、アクチュエータ５２１の作動制御が実行される。これにより、ストッパ部材４４の位置が「閉位置」になる。なお本実施形態では、内燃機関２０の運転が開始されたことは、運転スイッチ５３がオン操作されたことをもって判断される。このように、本実施形態では、内燃機関２０が運転されている期間、いわゆる機関運転時において、ストッパ部材４４の位置が開位置になる。

本実施形態では、機関運転時において、リードバルブ４０が閉弁しているときには、ストッパ部材４４が弁体４３から離間した状態にされる。これにより、ストッパ部材４４によって弁体４３を付勢する付勢力を「０」にすることができる。本実施形態によれば、ストッパ部材４４によって弁体４３を閉弁方向に付勢することが可能になっているとはいえ、機関運転時においては、ストッパ部材４４による付勢力が弁体４３に作用しないようにすることができる。そのため、機関運転時におけるリードバルブ４０の開弁のために必要となる力を小さくすることができる。これにより、機関運転時におけるリードバルブ４０の開弁速度の低下を抑えることができるため、吸気効率の低下を抑えることができる。

本実施形態によれば、以下に記載する作用効果が得られる。
（１）機関停止時においては、ストッパ部材４４の位置を、同ストッパ部材４４が弁体４３を間に挟む態様でバルブ本体４１に押し付けられる閉位置にするようにした。機関運転時においては、ストッパ部材４４の位置を、同ストッパ部材４４が弁体４３から離れる開位置にするようにした。そのため、機関運転時における吸気効率の低下を抑えつつ、機関停止時におけるクランクケース２６内から内燃機関２０の外部への混合ガスの漏れを抑えることができる。

（２）機関運転時において、ストッパ部材４４によって弁体４３を付勢する付勢力を「０」にすることができる。そのため、機関運転時における吸気効率の低下を好適に抑えることができる。

（第２実施形態）
以下、２ストローク機関の第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に、図７～図９を参照しつつ説明する。

本実施形態の２ストローク機関は、ストッパ部材がバルブ本体に固定されている点、およびバルブ本体に弁体を吸引する電磁石が設けられている点が、第１実施形態の２ストローク機関と異なる。

以下、本実施形態にかかるストッパ部材および電磁石について説明する。なお以下では、先の図１～図６に例示した第１実施形態の２ストローク機関と同様の構成については同一の符号（若しくは対応する符号）を付すとともに、それら構成についての詳細な説明は割愛する。

図７～図９に示すように、本実施形態のリードバルブ６０は、２つのストッパ部材６４、および２つの電磁石７０を有している。
（ストッパ部材）
２つのストッパ部材６４の各々は、金属材料（例えば、アルミニウム合金）によって板状に形成されている。ストッパ部材６４は、バルブ本体６１の２つの側壁４５に各別に設けられている。各ストッパ部材６４は、バルブ本体６１の側壁４５との間に弁体４３を挟む位置に設けられる。ストッパ部材６４は、一端（基端部６４１）がバルブ本体６１に固定されている。ストッパ部材６４は、基端部６４１が支持された片持ち構造になっている。ストッパ部材６４は、基端部６４１から同基端部６４１と反対側の部分である先端部分に向かうに連れて弁体４３から離れる態様で延びている。ストッパ部材６４は、弁体４３との接触を通じて、弁体４３のそれ以上の変形を抑えるためのものである。

なお、本実施形態のリードバルブ６０は、位置変更部５１（図５参照）、詳しくは回転軸５１１および連結機構５１２を有していない。本実施形態のストッパ部材６４は、位置が変化しない構造になっている。

（電磁石）
電磁石７０は、バルブ本体６１の２つの側壁４５に各別に設けられている。
具体的には、バルブ本体６１の各側壁４５には、取付溝４５３が設けられている。この取付溝４５３は、３つの周囲部６６と、２つの連結部６７とを有する。各周囲部６６は、側壁４５の弁口４５１の内縁に沿って延びる環状をなしている。各連結部６７は、隣り合う周囲部６６同士を繋ぐ態様で延びている。

電磁石７０は、３つのコイル部７１と２つの接続部７２とを有している。コイル部７１は、側壁４５の弁口４５１の内縁に沿って延びる環状をなしている。接続部７２は、隣り合うコイル部７１同士を繋ぐ形状をなしている。２つの電磁石７０の各々は、上記側壁４５の取付溝４５３に取り付けられている。詳しくは、取付溝４５３の周囲部６６には電磁石７０のコイル部７１が嵌まっている。また、取付溝４５３の連結部６７には電磁石７０の接続部７２が嵌まっている。

（制御装置）
内燃機関２０は、制御部としての制御装置７３を有している。制御装置７３は、センサ類の出力信号をもとに各種の演算を行い、その演算結果をもとに、電磁石７０の作動制御（通電制御）を実行する。

本実施形態では、機関停止時には電磁石７０を「オン（通電）」する一方で、機関運転時には電磁石７０を「オフ（非通電）」にするといったように、電磁石７０の通電制御が実行される。

（機関停止時）
本実施形態では、以下のようにして、機関停止時に電磁石７０が「オン」される。すなわち、内燃機関２０の運転が停止されると、電磁石７０が「オン」される。なお本実施形態では、内燃機関２０の運転が停止されたことは、運転スイッチ５３がオフ操作されたことをもって判断される。このように、本実施形態では、内燃機関２０の運転が停止されている期間、いわゆる機関停止時において、電磁石７０が「オン」される。

このときには、電磁石７０が「オン」されることで、電磁石７０が磁力を発生する。そして、電磁石７０の発生磁力によって弁体４３がバルブ本体６１側に吸引されることで、弁体４３がバルブ本体６１の弁座４５２に押し付けられる。これにより、リードバルブ４０を閉弁状態で保持することができる。そのため、クランクケース２６内の混合ガスが、リードバルブ４０の弁体４３と弁座４５２との隙間を介して、内燃機関２０の外部に漏れることを抑えることができる。

また本実施形態によれば、機関停止時において、電磁石７０の発生磁力によって生じる吸引力によって、弁体４３がバルブ本体６１に押し付けられる。そのため、経時変化によって変形した弁体４３の先端部分を、バルブ本体６１の外面に沿う形状に矯正しつつ同バルブ本体６１に押し付けることができる。したがって本実施形態によれば、弁体４３が経時変化によって変形している場合であっても、リードバルブ４０を閉弁状態にするとともに、同閉弁状態で保持することができる。

（機関運転時）
本実施形態では、以下のようにして、機関運転時に電磁石７０が「オフ」される。すなわち、内燃機関２０の運転が開始されると、電磁石７０が「オフ」される。なお本実施形態では、内燃機関２０の運転が開始されたことは、運転スイッチ５３がオン操作されたことをもって判断される。このように、本実施形態では、内燃機関２０が運転されている期間、いわゆる機関運転時において、電磁石７０が「オフ」される。

本実施形態では、機関運転時においては、電磁石７０が磁力を発生しない。このときには、電磁石７０によって弁体４３が吸引されないため、電磁石７０によって弁体４３を閉弁方向に付勢する付勢力が「０」になる。このように本実施形態によれば、電磁石７０の発生磁力によって弁体４３を閉弁方向に付勢することが可能になっているとはいえ、機関運転時においては、電磁石７０による吸引力、すなわち閉弁方向への付勢力が弁体４３に作用しないようにすることができる。そのため、機関運転時におけるリードバルブ４０の開弁のために必要となる力を小さくすることができる。これにより、機関運転時におけるリードバルブ４０の開弁速度の低下を抑えることができるため、吸気効率の低下を抑えることができる。

本実施形態によれば、以下に記載する作用効果が得られる。
（３）弁体４３を吸引する磁力を発生する電磁石７０をバルブ本体６１に設けるようにした。機関停止時においては電磁石７０に磁力を発生させるとともに、機関運転時には電磁石７０に磁力を発生させない態様で、電磁石７０への通電を制御するようにした。そのため、機関運転時における吸気効率の低下を抑えつつ、機関停止時におけるクランクケース２６内から内燃機関２０の外部への混合ガスの漏れを抑えることができる。

（４）機関運転時において、電磁石７０によって弁体４３を閉弁方向に付勢する付勢力を「０」にすることができる。そのため、機関運転時における吸気効率の低下を好適に抑えることができる。

（第３実施形態）
以下、２ストローク機関の第３実施形態について、第１実施形態および第２実施形態との相違点を中心に、図１０および図１１を参照しつつ説明する。

本実施形態の２ストローク機関は、ストッパ部材の材質と同ストッパ部材の周辺構造とが、第１実施形態の２ストローク機関および第２実施形態の２ストローク機関とは異なる。

以下、本実施形態のストッパ部材について、詳しく説明する。なお以下では、先の図１～図６に例示した第１実施形態の２ストローク機関と同様の構成、および先の図７～図９に例示した第２実施形態の２ストローク機関と同様の構成については同一の符号（若しくは対応する符号）を付す。そして、以下でのそれら構成についての詳細な説明は割愛する。

（ストッパ部材）
図１０および図１１に示すように、本実施形態のリードバルブ８０は、２つのストッパ部材８４を有している。２つのストッパ部材８４の各々は、バイメタルによって板状に形成されている。バイメタルは、熱膨張率が互いに異なる２枚の金属をはり合わせて形成されたものである。ストッパ部材８４は、バルブ本体８１の２つの側壁４５に各別に設けられている。各ストッパ部材８４は、バルブ本体８１の側壁４５との間に弁体４３を挟む位置に設けられる。ストッパ部材８４は、一端（基端部８４１）がバルブ本体８１に固定されている。ストッパ部材８４は、基端部８４１が支持された片持ち構造になっている。

なお本実施形態では、ストッパ部材８４が付勢部に相当する。また本実施形態のリードバルブ８０は、位置変更部５１（回転軸５１１および連結機構５１２）、アクチュエータ５２１、および制御装置５２２（図５参照）を有していない。本実施形態のリードバルブ８０は、電磁石７０および制御装置７３（図９参照）を有していない。

本実施形態では、発明者による各種の実験やシミュレーションの結果をもとに、ストッパ部材８４を構成するバイメタルの温度特性が、以下の（条件イ）および（条件ロ）を共に満たす態様で定められている。

（条件イ）機関停止時においてストッパ部材８４の温度が十分に低下したときに、ストッパ部材８４は弁体４３を間に挟む態様でバルブ本体８１の側壁４５に押し付けられる形状（図１０に示す形状）になる。

（条件ロ）機関運転時においてストッパ部材８４の温度がある程度高くなったときに、ストッパ部材８４は弁体４３から離間する方向に曲がった形状（例えば図１１に示す形状）になる。

また本実施形態では、発明者による各種の実験やシミュレーションの結果をもとに、ストッパ部材８４を構成するバイメタルの弾性率が、以下の（条件ハ）を満たす態様で定められている。

（条件ハ）内燃機関２０の冷間始動時や暖機運転時など、ストッパ部材８４の温度が低い状態で内燃機関２０が運転されるときに、ストッパ部材８４は、下流側圧力Ｐ１（図１参照）と上流側圧力Ｐ２との差に応じて弁体４３ともども開弁可能になる。

（低温時）
図１０に示すように、ストッパ部材８４は、低温時においては、弁体４３を間に挟む態様でバルブ本体８１の側壁４５に押し付けられる形状になる。機関停止時においては、内燃機関２０の温度が低くなるため、リードバルブ４０のストッパ部材４４の温度も低くなる。本実施形態によれば、そうした機関停止時において、バイメタルによって構成されたストッパ部材４４の変形を利用して、同ストッパ部材４４を弁体４３ともどもバルブ本体８１の弁座４５２に押し付けることができる。このときには、リードバルブ４０が閉弁状態で保持される。これにより、リードバルブ４０を閉弁状態で保持することができる。そのため、クランクケース２６内の混合ガスが、リードバルブ８０の弁体４３と弁座４５２との隙間を介して、内燃機関２０の外部に漏れることを抑えることができる。

（高温時）
図１１に示すように、ストッパ部材８４は、高温時においては、弁体４３から離間する方向に曲がった形状になる。これにより、機関運転時においてストッパ部材８４の温度がある程度高くなったとき、且つリードバルブ４０の閉弁時においては、同ストッパ部材８４による付勢力が弁体４３に作用しないようにすることができる。

本実施形態によれば、低温時においてはストッパ部材８４によって弁体４３を閉弁方向に付勢することが可能になっているとはいえ、高温時においてはストッパ部材８４による付勢力が弁体４３に作用しないようにすることができる。そのため、機関運転時におけるリードバルブ８０の開弁のために必要となる力を小さくすることができる。これにより、機関運転時におけるリードバルブ８０の開弁速度の低下を抑えることができるため、吸気効率の低下を抑えることができる。

本実施形態によれば、以下に記載する作用効果が得られる。
（５）ストッパ部材８４を、バイメタルによって構成するようにした。ストッパ部材８４は、低温時には弁体４３を間に挟む態様でバルブ本体８１に押し付けられる形状になる。ストッパ部材８４は、高温時には弁体４３から離間する方向に曲がった形状になる。そのため、機関運転時における吸気効率の低下を抑えつつ、機関停止時におけるクランクケース２６内から内燃機関２０の外部への混合ガスの漏れを抑えることができる。

（６）機関運転時において、ストッパ部材８４によって弁体４３を閉弁方向に付勢する付勢力を「０」にすることができる。そのため、機関運転時における吸気効率の低下を好適に抑えることができる。

（変更例）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記各実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・各実施形態において、弁体４３を閉弁方向に付勢する付勢部の構成は、第１実施形態における付勢装置５０や、第２実施形態における電磁石７０、第３実施形態におけるバイメタル製のストッパ部材８４に限らず、任意に変更することができる。要は、機関停止時における付勢部の付勢力が機関運転時における付勢部の付勢力よりも大きくなる態様で、弁体４３を付勢することの可能な構成であればよい。

例えば、第１実施形態におけるアクチュエータ５２１として、回転機を設けることに代えて、直動型モータを設けるようにしてもよい。この構成によれば、直動モータによって、ストッパ部材４４を厚さ方向に押圧することで、同ストッパ部材４４を弁体４３とともにバルブ本体４１に押し付けることができる。

その他、付勢部として、ストッパ部材の貫通孔に挿通される制御棒を設けるようにしてもよい。この構成では、機関停止時においては、上記貫通孔に挿通された制御棒によって弁体４３が閉弁方向に押圧される。これにより、弁体４３がバルブ本体の弁座４５２に押し付けられる。そのため、リードバルブを閉弁状態で保持することができる。一方、機関運転時においては、制御棒による弁体４３の押圧が解除される。これにより、制御棒による弁体４３の閉弁方向への付勢力が「０」になる。したがって、制御棒によって弁体４３を閉弁方向に付勢することが可能になっているとはいえ、機関運転時においては、制御棒による付勢力が弁体４３に作用しないようにすることができる。そのため、機関運転時におけるリードバルブの開弁のために必要となる力を小さくすることができる。これにより、機関運転時におけるリードバルブの開弁速度の低下を抑えることができるため、吸気効率の低下を抑えることができる。

・各実施形態において、機関運転時における付勢部の付勢力は、必ずしも「０」じゃなくてもよい。機関停止時における付勢部の付勢力が機関運転時における付勢部の付勢力よりも大きくなるのであれば、機関運転時においても、弁体４３を付勢部によって付勢するようにしてもよい。

この構成によれば、機関停止時において、リードバルブを閉弁状態で保持することができるため、クランクケース内のガスが内燃機関の外部に漏れることを抑えることができる。しかも機関運転時においては、機関停止時と比較して、リードバルブの弁体を閉弁方向に付勢する付勢力を小さくすることができる。そのため、機関運転時におけるリードバルブの開弁のために必要となる力を小さくすることができる。これにより、機関運転時におけるリードバルブの開弁速度の低下を抑えることが可能になるため、吸気効率の低下を抑えることができる。

・上記各実施形態にかかる２ストローク機関は、燃焼室内に燃料（水素燃料や、ガソリン燃料など）を直接噴射する直噴タイプの内燃機関や、クランクケース内に水素燃料を噴射するタイプの内燃機関にも、適用することができる。

２０ 内燃機関（２ストローク機関）
２９ 吸気通路
４０，６０，８０ リードバルブ
４１，６１，８１ バルブ本体
４３ 弁体
４４，６４，８４ ストッパ部材
４５１ 弁口
４５２ 弁座
５０ 付勢装置
５１ 位置変更部
５１１ 回転軸
５２ 制御部
５２１ アクチュエータ
５２２ 制御装置
５３ 運転スイッチ
７０ 電磁石
７３ 制御装置

Claims (4)

1. クランクケースに接続された吸気通路と、前記吸気通路に設けられて機関運転時における前記クランクケースの内圧の低下に伴い開弁するリードバルブとを有する２ストローク機関において、
   前記リードバルブの弁体を閉弁方向に付勢する付勢部を有し、
   前記付勢部は、機関停止時における付勢力が機関運転時における付勢力よりも大きくなる態様で、前記弁体を付勢するものであり、且つ、機関運転時における付勢力を「０」にするものである２ストローク機関。
2. クランクケースに接続された吸気通路と、前記吸気通路に設けられて機関運転時における前記クランクケースの内圧の低下に伴い開弁するリードバルブとを有する２ストローク機関において、
   前記リードバルブは、弁口および弁座を有するバルブ本体と、前記弁口を開閉する弁体と、前記バルブ本体との間に前記弁体を挟む位置に設けられるストッパ部材と、を備えており、
   前記リードバルブの前記弁体を閉弁方向に付勢する付勢部を有し、
   前記付勢部は、前記ストッパ部材の位置を変更する位置変更部と、前記位置変更部の作動を制御する制御部と、を備えており、
   前記位置変更部は、前記ストッパ部材の位置を、前記ストッパ部材が前記弁体を間に挟む態様で前記バルブ本体に押し付けられる閉位置、および、前記ストッパ部材が前記弁体から離れる開位置のいずれかに切り替える態様で作動するものであり、
   前記制御部が、機関停止時において前記ストッパ部材を前記閉位置にするとともに、機関運転時において前記ストッパ部材を前記開位置にすることで、機関停止時における前記付勢部の付勢力が機関運転時における前記付勢部の付勢力よりも大きくなる２ストローク機関。
3. クランクケースに接続された吸気通路と、前記吸気通路に設けられて機関運転時における前記クランクケースの内圧の低下に伴い開弁するリードバルブとを有する２ストローク機関において、
   前記リードバルブは、弁口および弁座を有するバルブ本体と、前記弁口を開閉する弁体と、を備えており、
   前記リードバルブの前記弁体を閉弁方向に付勢する付勢部を有し、
   前記付勢部は、
   前記バルブ本体に設けられて前記弁体を吸引する磁力を発生する電磁石と、
   機関停止時には前記電磁石に磁力を発生させるとともに、機関運転時には前記電磁石に磁力を発生させない態様で、前記電磁石への通電を制御することで、機関停止時における前記付勢部の付勢力を機関運転時における前記付勢部の付勢力よりも大きくする制御部と、を備える２ストローク機関。
4. 前記２ストローク機関は、水素を燃料とする内燃機関である
   請求項１～３のいずれか一項に記載の２ストローク機関。

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