JP2002256830A - 内燃機関における吸排気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリンダ２内への吸排気の共通ポート７の開
口部を、ポペット型弁８にて、吸気及び排気行程で開く
ように構成し、前記共通ポート７を、排気行程のときシ
リンダからの排気通路１５に連通する状態と、吸気行程
のときシリンダへの吸気通路１４に連通する状態とに切
換弁にて切り換えるようにした内燃機関において、前記
切換弁による切換えの応答性を向上して高速回転化に適
合するとともに、吸気の充填率と排気ガスの排気率とを
向上する。 【解決手段】 前記切換弁を、常時一定の方向に回転す
るロータリー弁体１３にして、その外周面に切換え通路
２０を凹み溝の形態にして設けて、このロータリー弁体
１３の回転によって前記の切換え行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、四サイクルの内燃
機関において、吸気及び排気を行う装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】一般の四サイクル内燃機関において、一
つのシリンダに、吸気ポートと、排気ポートとを別々に
開口するように設け、吸気ポートの開口部をポペット型
の吸気弁により、排気ポートの開口部をポペット型の排
気弁により各々開閉することによって、吸気と排気とを
行うように構成しているが、これでは、構造が複雑化す
ることに加えて、一つのシリンダに吸気ポートと排気ポ
ートとの両方を開口することのために、その各々の内径
を大きくすることには、互いに干渉により限度が存在す
るから、吸気及び排気の抵抗が大きいのであった。

【０００３】そこで、先行技術としての特開昭５７−６
５８０８号公報及び特開昭６３−１６４４３号公報は、
シリンダに開口するポートを、吸排気の共通ポートと
し、この共通ポートのシリンダへの開口部を、ポペット
型弁にて、吸気行程及び排気行程において開くように構
成する一方、前記共通ポートのうち前記ポペット型弁よ
り下流側の部位に切換弁機構を設け、前記共通ポート
を、この切換弁機構にて、吸気行程のときシリンダへの
吸気通路に連通し、排気行程のときシリンダからの排気
通路に連通し、吸気及び排気行程以外の圧縮及び爆発燃
焼行程のとき当該共通ポートの前記吸気通路及び排気通
路への連通を遮断する状態に切り換えることにより、前
記共通ポートから吸気及び排気を行うことを提案してい
る。

【０００４】この場合において、前記切換弁機構には、
前記特開昭５７−６５８０８号公報における第２図、第
３図及び第６図に記載されているように、バタフライ弁
をカム軸に連動して往復回動することによって、共通ポ
ートを吸気通路に連通する状態と排気通路に連通する状
態とに切り換える形式にしたものと、前記特開昭５７−
６５８０８号公報における第５図（ｃ）に記載されてい
るように、ポペット型弁のステムに回転自在に被嵌した
ロータリー弁体を、内燃機関の行程に応じて往復回転す
ることによって、共通ポートを吸気通路に連通する状態
と排気通路に連通する状態とに切り換える形式にしたも
のと、前記特開昭６３−１６４４３号公報における第１
図に記載されているように、ポペット型弁のステムに摺
動自在に被嵌したスリーブ弁体を、内燃機関の行程に応
じて往復摺動することによって、共通ポートを吸気通路
に連通する状態と排気通路に連通する状態とに切り換え
る形式にしたものとが存在する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これら従来に
おける切換弁機構のうち第１番目のバタフライ弁形式の
ものは、切り換えの途中で、吸気通路と排気通路とが互
いに大きく連通する状態が存在するから、吸気及び排気
を明確に切り換えることができないという問題がある。

【０００６】また、第２番目のロータリー弁形式のもの
は、ロータリー弁体の内部に、共通ポートと吸気通路及
び排気通路との切換え通路を設けることにより、切り換
えの途中で吸気通路と排気通路とが互いに大きく連通し
ないように構成することができるものの、前記ロータリ
ー弁体を、内燃機関における各行程に応じて往復回転す
るときにおいて大きな慣性が発生し、この慣性に抗して
往復回転しなければならないことにより、各行程に対す
る切り換えの応答性が悪く、内燃機関の高速回転化に適
合しないのであり、しかも、前記ロータリー弁体をポペ
ット型弁のステムに被嵌していることにより、ポペット
型弁のステムを、前記ロータリー弁体を被嵌する分だけ
長くしなければならないから、全体の高さが大幅に高く
なるという問題がある。

【０００７】更にまた、第３番目のスリーブ弁形式のも
のは、前記前記第２番目のロータリー弁形式のものと同
様に、切り換えの途中で吸気通路と排気通路とが互いに
大きく連通しないように構成することができるものの、
前記スリーブ弁体を、内燃機関における各行程に応じて
往復摺動するときにおいて大きな慣性が発生し、このこ
の慣性に抗して往復摺動しなければならないことによ
り、各行程に対する切り換えの応答性が悪く、内燃機関
の高速回転化に適合しないのであり、しかも、前記スリ
ーブ弁体をポペット型弁のステムに被嵌していることに
より、ポペット型弁のステムを、これにスリーブ弁体を
被嵌する分だけ長くしなければならないから、全体の高
さが大幅に高くなるという問題がある。

【０００８】本発明は、これらの問題を解消することに
加えて、吸気の充填効率及び排気ガスの排気効率を向上
することを技術的課題とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この技術的課題を達成す
るため本発明の請求項１は、「シリンダ内へのポート
を、吸排気の共通ポートとし、この共通ポートのシリン
ダへの開口部を、ポペット型弁にて、吸気行程及び排気
行程において開くように構成する一方、前記共通ポート
のうち前記ポペット型弁より下流側の部位に、前記共通
ポートを、排気行程のとき前記シリンダからの排気通路
に連通する状態と、吸気行程のとき前記シリンダへの吸
気通路に連通する状態とに切り換えるようにした切換弁
を設けて成る内燃機関において、前記ポペット型弁の側
方の部位に、丸型断面のボアを設けて、このボア内に、
前記共通ポート、前記吸気通路及び前記排気通路の各々
を開口する一方、前記切換弁を、クランク軸の回転に同
期して一定の方向に常時回転するロータリー弁体に構成
して、このロータリー弁体を、前記ボア内に、当該ロー
タリー弁体によって前記共通ポート、吸気通路及び排気
通路の各開口部を塞ぐように回転自在に挿入し、更に、
前記ロータリー弁体の外周面に、排気行程のとき前記共
通ポートを排気通路に、吸気行程のとき前記吸気通路を
共通ポートに各々連通するようにした切換え通路を、凹
み溝の形態にして設けた。」ことを特徴としている。

【００１０】請求項２は、「前記請求項１の記載におい
て、前記ロータリー弁体における切換え通路を、前記吸
気通路及び排気通路の両方に対して共通の一つの切換え
通路にした。」ことを特徴としている。

【００１１】請求項３は、「前記請求項１の記載におい
て、前記吸気通路と排気通路とを、ロータリー弁体の軸
線方向に並べて配設する一方、前記ロータリー弁体にお
ける切換え通路を、前記吸気通路に対する吸気用切換え
通路と、前記排気通路に対する排気用切換え通路とにし
た。」ことを特徴としている。

【００１２】請求項４は、「前記請求項１の記載におい
て、前記吸気通路を、二つの吸気通路に構成して、この
二つの吸気通路及び前記排気通路を、前記ロータリー弁
体の軸線方向に沿って両吸気通路が排気通路を挟んでそ
の両側に位置するように並べて配設する一方、前記ロー
タリー弁体における切換え通路を、前記両吸気通路に対
する二つの吸気用切換え通路と、前記排気通路に対する
排気用切換え通路とにした。」ことを特徴としている。

【００１３】そして、請求項５は、「前記請求項３又は
４の記載において、前記ロータリー弁体の回転に伴って
その各切換え通路によって前記共通ポート、前記排気通
路及び前記吸気通路の相互間を連通する方向を、排気用
の切換え通路が共通ポートから排気通路に連通し、次い
で、吸気用の切換え通路が吸気通路から共通ポートに連
通するように構成した。」ことを特徴としている。

【００１４】

【発明の作用・効果】前記請求項１の構成において、圧
縮行程及び爆発燃焼行程において、前記ポペット型弁が
閉じる一方、ロータリー弁体の回転に伴ってこれに設け
た切換え通路が、共通ポートと吸気通路及び排気通路と
の連通を遮断するから、圧縮吸気及び燃焼ガスが外に漏
れること、及び爆発等による高い圧力が前記ローリター
弁体に作用することをポペット型弁にて阻止できる。

【００１５】次いで、排気行程に移行すると、前記ポペ
ット型弁が開く一方、ロータリー弁体の回転に伴ってこ
れに設けた切換え通路が前記共通ポートを排気通路に連
通し、同時に吸気通路の共通ポートへの連通が遮断され
るから、シリンダ内からの排気ガスの排気が排気通路よ
り行われる。

【００１６】この排気行程に次いで、吸気行程に移行す
ると、ポペット型弁が開いた状態に保持される一方、ロ
ータリー弁体の回転に伴ってこれに設けた切換え通路が
前記吸気通路を前記共通ポートに連通し、同時に排気通
路の共通ポートへの連通が遮断されるから、吸気通路か
らシリンダ内への吸気が行われる。

【００１７】このように、前記ロータリー弁体を、クラ
ンク軸の回転に同期して一定の方向に常時回転すること
で前記した切り換えを行うことにより、その切り換え
を、前記した先行技術の場合のように慣性が作用するこ
となく、迅速に高い応答性で行うことができるから、高
速回転化に適合できるのである。

【００１８】しかも、前記ボア内に前記共通ポート、排
気通路及び吸気通路の各々を開口する一方、このボア内
に各開口部を塞ぐように挿入した前記ロータリー弁体の
回転に伴い、このロータリー弁体に設けた切換え通路に
て、排気行程のとき前記共通ポートを排気通路に、吸気
行程のとき前記吸気通路を共通ポート各々連通するよう
に構成したことにより、各行程での切り換えの途中にお
いて、吸気通路と排気通路との両方が前記切換え通路を
介して互いに大きく連通する状態ができることを回避で
きるから、前記した吸気及び排気の切り換えを明確にし
て確実に行うことができるのである。

【００１９】加えて、前記ロータリー弁体を、前記共通
ポートに対するポペット型弁におけるステムの側方の部
位に設けたボア内に挿入したことにより、前記ポペット
型弁のステムの長さを、前記従来のように、このステム
にロータリー弁体又はスリーブ弁体を被嵌する場合より
も短くすることができるから、全体の高さ寸法を大幅に
低くできて、内燃機関を小型化・軽量できるのである。

【００２０】また、請求項２に記載した構成にすること
により、ロータリー弁体の切換え通路における通路断面
積を、吸気側と排気側とを共用した一つにした分だけ大
きくできるから、吸気及び排気の流れを抵抗を低減でき
る利点がある。

【００２１】更にまた、請求項３に記載した構成にする
ことにより、吸気通路から共通ポートへの吸気用切換え
経路と、共通ポートから排気通路への排気用切換え通路
とを各々別々に独立することができるから、排気が吸気
によって冷やされるとか、吸気用の切換え通路に排気ガ
スのカーボン等の付着する等を招来することを回避でき
るとともに、両切換え通路の各々における共通ポート、
吸気通路及び排気通路に対する開閉の時期を別々に任意
に設定することができる利点がある。

【００２２】そして、請求項４に記載した構成にするこ
とにより、ロータリー弁体における排気用切換え通路内
からロータリー弁体の外周面を伝って外側に漏れようと
する排気ガスを、この排気用切換え通路の左右両側に位
置する両吸気用切換え通路及び両吸気通路内に導入する
ことができ、これにより、排気ガスにおけるロータリー
弁体の両端部方向への漏れを少なくできるから、前記ロ
ータリー弁体の両端に設けることが必要なシール構造を
簡略化できるとともに、ロータリー弁体の両端を回転自
在に軸支する軸受け部に対する熱害を低減でき、しか
も、前記請求項３の構成による効果をも有する利点があ
る。

【００２３】更に、請求項５に記載したように構成する
ことにより、前記ロータリー弁体における各切換え通路
の底面が、当該ロータリー弁体の回転により、排気行程
においては共通ポートから排気通路への排気ガスの流れ
を加速し、吸気行程においては吸気通路から共通ポート
への吸気の流れを加速するというポンプ羽根の作用をす
ることになり、換言すると、外周面に各切換え通路を凹
み溝の形態にして設けたロータリー弁体は、同じ方向へ
の回転により、排気及び吸気を加速するというポンプの
働きをなすから、シリンダ内への吸気の充填率の向上
と、シリンダ内からの排気ガスの排気率の向上とを大幅
に達成できるのである。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面について説明する。

【００２５】図１〜図４は、第１の実施の形態を示す。

【００２６】この図において、符号１は、往復動のピス
トン２を内蔵したシリンダ３を有するシリンダブロック
を、符号４は、前記シリンダブロック１の上面にそのシ
リンダ３の頂部を塞ぐように締結したシリンダヘッドを
各々示し、前記シリンダヘッド４の下面には、前記シリ
ンダ３内に開口する燃焼室５が凹み形成され、この燃焼
室５の内部には、前記シリンダヘッド４に着脱可能に螺
着した点火栓６がのぞんでいる。

【００２７】前記シリンダヘッド４には、二つの共通ポ
ート７が、前記燃焼室５に対して下向きに開口するよう
に形成され、この両共通ポート７の燃焼室５への開口部
には、ばね９にて常閉に保持されるポペット型弁８が設
けられ、この両ポペット型弁８は、クランク軸（図示せ
ず）に連動して回転するカム軸１０上のカム１１によ
り、吸気行程及び排気行程のときにおいてのみそのばね
９に抗して開くように構成されている。

【００２８】また、前記シリンダヘッド４には、前記両
ポペット型弁８におけるステム８ａの側方の部位に、後
述するロータリー弁体１３を収容する丸型断面のボア１
２が、前記ステム８ａの軸線に対して横向きに略直角に
交差する方向に延びるように形成されているとともに、
前記シリンダ３内への一つの吸気通路１４と、前記シリ
ンダ３内からの一つの排気通路１５とが形成されてい
る。

【００２９】前記ボア１２内には、スリーブ体１６が回
転不能に挿入され、このスリーブ体１６内には、前記ロ
ータリー弁体１３が、回転自在に挿入され、このロータ
リー弁体１３は、その両端が前記シリンダヘッド４に対
してボールベアリング等の軸受け部１７，１８にて回転
自在に軸支され、前記クランク軸からその一端に嵌着し
たプリー１９又はスプロケット等の動力伝達輪への動力
伝達により、前記クランク軸に同期して、当該クランク
軸の回転数の半分の回転数で矢印Ａで示す一定の方向に
常時回転するように構成されている。

【００３０】そして、前記ロータリー弁体１３が嵌まる
ボア１２のうち前記ポペット型弁８側の側面に、前記共
通ポート７のボア１２内への開口部７ａを位置する一
方、前記ボア１２における略上面の部分に前記吸気通路
１４のボア１２内への開口部１４ａを、前記ボア１２に
おける略下面の部分に前記排気通路１５のボア１２内へ
の開口部１５ａを各々位置するというように、前記共通
ポート７、吸気通路１４及び排気通路１５における前記
ロータリー弁体１３が嵌まるボア１２内への開口部７
ａ，１４ａ，１５ａを、ロータリー弁体１３における軸
線方向から見て当該ロータリー弁体１３の円周方向に適
宜間隔を隔てて配設することに加えて、これら各開口部
７ａ，１４ａ，１５ａを、前記スリーブ体１６内に挿入
した前記ロータリー弁体１３にて塞ぐように構成する。

【００３１】なお、本第１の実施の形態の場合、前記共
通ポート７、吸気通路１４及び排気通路１５の開口部７
ａ，１４ａ，１５ａは、前記スリーブ体１６に穿設する
という構成にしている。

【００３２】一方、前記ロータリー弁体１３の外周面に
は、当該ロータリー弁体１３の回転に伴い、排気行程の
とき前記共通ポート７を前記排気通路１５に連通し、吸
気行程のとき前記吸気通路１４を前記共通ポート７に連
通するようにした一つの共通の切換え通路２０が凹み溝
の形態にして設けられており、且つ、前記ロータリー弁
体１３を回転する方向を、当該ロータリー弁体１３の回
転に伴い、その外周面における前記切換え通路２０に
て、先ず前記排気通路１５が前記共通ポート７に連通
し、次いで前記共通ポート７が前記吸気通路１４に連通
するような方向、つまり、図に矢印Ａで示すように、時
計方向に設定する。

【００３３】この構成において、前記ピストン２が上昇
動する圧縮行程のとき、図１に示すように、前記ポペッ
ト型弁８が閉じる一方、ロータリー弁体１３の回転に伴
ってこれに設けた切換え通路２０が、共通ポート７と吸
気通路１４及び排気通路１５との連通を遮断した状態に
なるから、圧縮吸気が外に漏れること、及び高い圧力が
前記ローリター弁体１３に作用することをポペット型弁
８にて阻止できる。

【００３４】次いで、前記ピストン２が上死点から下降
動する爆発燃焼行程に移行すると、同様に図１に示すよ
うに、前記ポペット型弁８の閉を維持する一方、ロータ
リー弁体１３の回転に伴ってこれに設けた切換え通路２
０が、共通ポート７と吸気通路１４及び排気通路１５と
の連通を遮断した状態になるから、燃焼ガスが外に漏れ
ること、及び爆発等による高い圧力が前記ロータリー弁
体１３に作用することをポペット型弁にて阻止できる。

【００３５】次いで、前記ピストン２が上昇動する排気
行程に移行すると、図３に示すように、前記ポペット型
弁８が開く一方、ロータリー弁体１３の回転に伴ってこ
れに設けた切換え通路２０が前記排気通路１５を共通ポ
ート７に連通し、同時に共通ポート７の吸気通路１４へ
の連通が遮断されることになるから、シリンダ３内から
の排気ガスの排気が前記排気通路１５から行われる。

【００３６】そして、シリンダ３内のピストン２が下降
動する吸気行程に移行すると、図４に示すように、両共
通ポート７におけるポペット型弁８がカム軸１０上のカ
ム１１にて開く状態を保持する一方、ロータリー弁体１
３が９０度する回転することに伴ってこれに設けた切換
え通路２０が前記共通ポート７を吸気通路１４に連通
し、同時に排気通路１５の共通ポート７への連通が遮断
されることになるから、シリンダ３内への吸気が前記吸
気通路１４から行われる。

【００３７】このように、前記ロータリー弁体１３を、
内燃機関のクランク軸からの動力伝達にて矢印Ａで示す
ように一定の方向に常時回転することで前記した切り換
えを行うことにより、その切り換えを、各行程に対して
応答性よく迅速に行うことができる。

【００３８】また、前記ロータリー弁体１３の回転に伴
い、先ず前記排気通路１５を前記共通ポート７に連通し
次いで前記共通ポート７を前記吸気通路１４に連通する
ように構成されていることにより、各行程での切り換え
の途中において、吸気通路１４と排気通路１５との両方
が前記切換え通路２０を介して互いに大きく連通する状
態ができることを回避できるから、前記した吸気及び排
気の切り換えを明確にして確実に行うことができる。

【００３９】なお、前記排気通路１５の共通ポート７に
対する連通が終わる時期と、吸気通路１４が共通ポート
７に対して連通を開始する時期とを、通常の内燃機関に
おいて吸気弁と排気弁との間に設けられている上死点で
のオーバーラップと同様に、若干オーバーラップするよ
うに構成しても良いのである。

【００４０】次に、図５〜図９は、第２の実施の形態を
示す。

【００４１】この第２の実施の形態を示す図５〜図９に
おいて、符号１′は、往復動のピストン（図示せず）を
内蔵したシリンダ３′を有するシリンダブロックを、符
号４′は、前記シリンダブロック１′の上面にそのシリ
ンダ３′の頂部を塞ぐように締結したシリンダヘッドを
各々示し、前記シリンダヘッド４′の下面には、前記シ
リンダ３′内に開口する燃焼室５′が凹み形成され、こ
の燃焼室５′の内部には、前記シリンダヘッド４′に着
脱可能に螺着した点火栓６′がのぞんでいる。

【００４２】前記シリンダヘッド４′には、一つの共通
ポート７′が、前記燃焼室５′に対して下向きに開口す
るように形成され、この共通ポート７′の燃焼室５′へ
の開口部には、ばね９′にて常閉に保持されるポペット
型弁８′が設けられ、このポペット型弁８′は、クラン
ク軸（図示せず）に連動して回転するカム軸１０′上の
カム１１′により、吸気行程及び排気行程のときにおい
てのみそのばね９′に抗して開くように構成されてい
る。

【００４３】また、前記シリンダヘッド４′には、前記
ポペット型弁８′におけるステム８ａ′の側方の部位
に、後述するロータリー弁体１３′を収容する丸型断面
のボア１２′が、前記ステム８ａ′の軸線に対して横向
きに略直角に交差して延びるように形成されているとと
もに、前記シリンダ３′内への一つの吸気通路１４′
と、前記シリンダ３′内からの一つの排気通路１５′と
が形成されている。

【００４４】前記ボア１２′内には、前記共通ポート
７′、前記吸気通路１４′及び前記排気通路１５′の各
々が開口しており、このボア１２′内への前記共通ポー
ト７′、前記吸気通路１４′及び前記排気通路１５′の
開口部７ａ′，１４ａ′，１５ａ′は、ボア１２′の軸
線方向から見て円周方向に沿って略１２０度の位相間隔
で配設され、且つ、前記吸気通路１４′と前記排気通路
１５′とは、ボア１２′の軸線方向に互いに重なること
なく並べて配設されている。

【００４５】前記ボア１２′内には、前記共通ポート
７′、前記吸気通路１４′及び前記排気通路１５′の開
口部７ａ′，１４ａ′，１５ａ′を塞ぐようにした前記
ロータリー弁体１３′が、回転自在に挿入され、このロ
ータリー弁体１３′は、その両端が前記シリンダヘッド
４′に対して軸受け部１７′，１８′にて回転自在に軸
支され、前記クランク軸からの動力伝達により、前記ク
ランク軸に同期して、当該クランク軸の回転数の半分の
回転数で矢印Ａ′で示す一定の方向（時計方向）に常時
回転するように構成されている。

【００４６】そして、前記ロータリー弁体１３′の外周
面のうち前記吸気通路１４′の部位には、当該ロータリ
ー弁体１３′の回転に伴い、ピストンが上昇動する排気
行程のとき前記共通ポート７′を前記排気通路１５′に
連通するようにした排気用の切換え通路２０b ′と、ピ
ストンが下降動する吸気行程のとき前記吸気通路１４′
を前記共通ポート７′に連通するようにした吸気用の切
換え通路２０ａ′とが、各々凹み溝の形態にして設けら
れている。

【００４７】更に、前記ロータリー弁体１３′を回転す
る方向を、当該ロータリー弁体１３′の回転に伴い、先
ず、その外周面における排気用の切換え通路２０b ′に
て先ず前記共通ポート７′が排気通路１５′に連通し、
次いで、吸気用の切換え通路２０ａ′にて前記共通ポー
ト７′が前記吸気通路１４′に連通するような方向、つ
まり、図に矢印Ａ′で示すように、時計方向に設定する
ことにより、前記ロータリー弁体１３′の回転に伴って
その切換え通路２０ａ′，２０ｂ′によって前記共通ポ
ート７′、前記排気通路１５′及び前記吸気通路１４′
の相互間を連通する方向を、排気用の切換え通路２０
ｂ′が共通ポート７′から排気通路１５′に連通し、次
いで、吸気用の切換え通路２０ａ′が吸気通路１４′か
ら共通ポート７′に連通するように構成する。

【００４８】この構成において、圧縮行程及び爆発燃焼
行程のとき、図５及び図７に示すように、前記ポペット
型弁８′が閉じている一方、ロータリー弁体１３′の回
転に伴ってこれに設けた両切換え通路２０ａ′，２０
ｂ′が、共通ポート７′と吸気通路１４′及び排気通路
１５′との連通を遮断した状態になる。

【００４９】次いで、排気行程に移行すると、図８
（Ａ），（Ｂ）に示すように、前記ポペット型弁８′が
開く一方、ロータリー弁体１３′の回転に伴ってこれに
設けた排気用の切換え通路２０ｂ′が、図８（Ｂ）に示
すように、前記共通ポート７′を排気通路１５′に連通
し、同時に、図８（Ａ）に示すように、吸気通路１４′
の共通ポート７′への連通が遮断されるから、シリンダ
３′内からの排気ガスの排気が前記排気通路１５′から
行われる。

【００５０】そして、シリンダ３′内のピストンが下降
動する吸気行程のとき、図９（Ａ），（Ｂ）に示すよう
に、共通ポート７′におけるポペット型弁８′がカム軸
１０′上のカム１１′にて開く一方、ロータリー弁体１
３′の回転に伴ってこれに設けた吸気用の切換え通路２
０ａ′が、図９（Ａ）に示すように、前記吸気通路１
４′を前記共通ポート７′に連通し、同時に、図９
（Ｂ）で示すように、排気通路１５′の共通ポート７′
への連通が遮断されることになるから、シリンダ３′内
への吸気を前記吸気通路１４′から行うことができる。

【００５１】この第２の実施の形態においては、前記第
１の実施の形態と同様の構成であることにより、同様の
効果を奏することに加えて、吸気通路１４′と排気通路
１５′とを軸線方向に並べて配設する一方、ロータリー
弁体１３′における切換え通路を、吸気用の切換え通路
２０ａ′と、排気用の切換え通路２０ｂ′とに別々に構
成したことにより、排気が吸気によって冷やされると
か、吸気用の切換え通路２０ａ′に排気ガスのカーボン
等の付着する等を招来することを回避できるとともに、
両切換え通路２０ａ′，２０ｂ′を、その各々における
開閉時期を別々に任意に設定することができる利点があ
る。

【００５２】しかも、この第２の実施の形態において
は、前記したように、前記ロータリー弁体１３′の回転
に伴ってその切換え通路２０ａ′，２０ｂ′によって前
記共通ポート７′、前記排気通路１５′及び前記吸気通
路１４′の相互間を連通する方向を、排気用の切換え通
路２０ｂ′が共通ポート７′から排気通路１５′に連通
し、次いで、吸気用の切換え通路２０ａ′が吸気通路１
４′から共通ポート７′に連通するように構成されてい
ることにより、前記ロータリー弁体１３′における両切
換え通路２０ａ′，２０ｂ′の底面Ｂ１′，Ｂ２′が、
当該ロータリー弁体１３′の回転により、排気行程にお
いては、共通ポート７′から排気通路１５′への排気ガ
スの流れを加速し、また、吸気行程においては、吸気通
路１４′から共通ポート７′への吸気の流れを加速する
というポンプ羽根の作用をすることになる。

【００５３】特に、この第２の実施の形態のように、前
記共通ポート７′、前記吸気通路１４′及び前記排気通
路１５′の開口部７ａ′，１４ａ′，１５ａ′を、ボア
１２′の軸線方向から見て円周方向に沿って略１２０度
の位相間隔にして、ロータリー弁体１３′を、矢印Ａ′
の回転するとうい構成にすることにより、前記シリンダ
ヘッド４′のうち前記ロータリー弁体１３′の下側で、
且つ、前記排気通路１５′に近接する部分に、図５及び
図７に二点鎖線で示すように、冷却水通路４ａ′を設け
て、排気側の冷却を図ることができる（なお、このこと
は、後述する第３の実施の形態についても同様であ
る）。

【００５４】そして、図１０〜図１４は、第３の実施の
形態を示す。

【００５５】この第３の実施の形態を示す図１０〜図１
４において、符号１″は、往復動のピストン（図示せ
ず）を内蔵したシリンダ３″を有するシリンダブロック
を、符号４″は、前記シリンダブロック１″の上面にそ
のシリンダ３″の頂部を塞ぐように締結したシリンダヘ
ッドを各々示し、前記シリンダヘッド４″の下面には、
前記シリンダ３″内に開口する燃焼室５″が凹み形成さ
れ、この燃焼室５″の内部には、前記シリンダヘッド
４″に着脱可能に螺着した点火栓（図示せず）がのぞん
でいる。

【００５６】前記シリンダヘッド４″には、二つの共通
ポート７″が、前記燃焼室５″に対して下向きに開口す
るように形成され、この両共通ポート７″の燃焼室５″
への開口部には、ばね９″にて常閉に保持されるポペッ
ト型弁８″が各々設けられ、この両ポペット型弁８″
は、クランク軸（図示せず）に連動して回転するカム軸
１０″上のカム１１″により、吸気行程及び排気行程の
ときにおいてのみそのばね９″に抗して開くように構成
されている。

【００５７】また、前記シリンダヘッド４″には、前記
ポペット型弁８″におけるステム８ａ″の側方の部位
に、後述するロータリー弁体１３″を収容する丸型断面
のボア１２″が、前記ステム８ａ″の軸線に対して横向
きに略直角に交差して延びるように形成されているとと
もに、前記シリンダ３″内への二つの吸気通路１４″
と、前記シリンダ３″内からの一つの排気通路１５″と
が形成されている。

【００５８】前記ボア１２″内には、前記共通ポート
７″、前記両吸気通路１４″及び前記排気通路１５″の
各々が開口しており、このボア１２″内への前記共通ポ
ート７″、前記両吸気通路１４″及び前記排気通路１
５″の開口部７ａ″，１４ａ″，１５ａ″は、ボア１
２″の軸線方向から見て円周方向に沿って略１２０度の
位相間隔で配設され、且つ、前記二つの吸気通路１４″
と前記排気通路１５″とは、排気通路１５″の左右両側
に二つの吸気通路１４″が位置し、換言すると、二つの
吸気通路１４″が排気通路１５″を挟んでその両側に位
置するように軸線方向に互いに重ならないように並べて
配設されている。

【００５９】前記ボア１２″内には、前記共通ポート
７″、前記両吸気通路１４″及び前記排気通路１５″の
開口部７ａ″，１４ａ″，１５ａ″を塞ぐようにした前
記ロータリー弁体１３″が、回転自在に挿入され、この
ロータリー弁体１３″は、その両端が前記シリンダヘッ
ド４″に対して軸受け部１７″，１８″にて回転自在に
軸支され、前記クランク軸からの動力伝達により、前記
クランク軸に同期して、当該クランク軸の回転数の半分
の回転数で矢印Ａ″で示す一定の方向に常時回転するよ
うに構成されている。

【００６０】そして、前記ロータリー弁体１３″の外周
面のうち前記両吸気通路１４″の部分には、当該ロータ
リー弁体１３′の回転に伴い、ピストンが上昇動する排
気行程のとき前記共通ポート７″を前記排気通路１５″
に連通するようにした排気用の切換え通路２０ｂ″と、
ピストンが下降動する吸気行程のとき前記両吸気通路１
４″を前記共通ポート７″に連通するようにした吸気用
の二つの切換え通路２０ａ″とが、各々凹み溝の形態に
して設けられている。

【００６１】更に、前記ロータリー弁体１３″を回転す
る方向を、当該ロータリー弁体１３″の回転に伴い、先
ず、その外周面における排気用の切換え通路２０b ″に
て先ず前記共通ポート７″が排気通路１５″に連通し、
次いで、吸気用の両切換え通路２０ａ″にて前記共通ポ
ート７″が前記両吸気通路１４″に連通するような方
向、つまり、図に矢印Ａ″で示すように、時計方向に設
定することにより、前記ロータリー弁体１３″の回転に
伴ってその切換え通路２０ａ″，２０ｂ″によって前記
共通ポート７″、前記排気通路１５″及び前記吸気通路
１４″の相互間を連通する方向を、排気用の切換え通路
２０ｂ″が共通ポート７″から排気通路１５″に連通
し、次いで、吸気用の両切換え通路２０ａ″が両吸気通
路１４″から共通ポート７″に連通するように構成す
る。

【００６２】この構成において、圧縮行程及び爆発燃焼
行程のとき、図１０及び図１２に示すように、前記ポペ
ット型弁８″が閉じている一方、ロータリー弁体１３″
の回転に伴ってこれに設けた各切換え通路２０ａ″，２
０ｂ″が、共通ポート７″と両吸気通路１４″及び排気
通路１５″との連通を遮断した状態になる。

【００６３】次いで、排気行程に移行すると、図１３
（Ａ），（Ｂ）に示すように、前記ポペット型弁８″が
開く一方、ロータリー弁体１３″の回転に伴ってこれに
設けた排気用の切換え通路２０ｂ″が、図１３（Ｂ）に
示すように、前記共通ポート７″を排気通路１５″に連
通し、同時に、図１３（Ａ）に示すように、両吸気通路
１４″の共通ポート７″への連通が遮断されるから、シ
リンダ３″内からの排気ガスの排気が前記排気通路１
５′から行われる。

【００６４】そして、シリンダ３″内のピストンが下降
動する吸気行程のとき、図１４（Ａ），（Ｂ）に示すよ
うに、共通ポート７″におけるポペット型弁８″がカム
軸１０″上のカム１１″にて開く一方、ロータリー弁体
１３″の回転に伴ってこれに設けた吸気用の両切換え通
路２０ａ″が、図１４（Ａ）に示すように、前記両吸気
通路１４″を前記共通ポート７″に連通し、同時に、図
１４（Ｂ）で示すように、排気通路１５″の共通ポート
７″への連通が遮断されることになるから、シリンダ
３″内への吸気を前記両吸気通路１４″から行うことが
できる。

【００６５】この第３の実施の形態においては、前記第
１の実施の形態及び第２の実施の形態と同様の効果を奏
することに加えて、前記吸気通路１４″を、二つの吸気
通路に構成して、この二つの吸気通路１４″及び前記排
気通路１５″を、前記ロータリー弁体１３″の軸線方向
に沿って両吸気通路１４″が排気通路１５″を挟んでそ
の両側に位置するように並べて配設する一方、前記ロー
タリー弁体１３″における切換え通路を、前記両吸気通
路１４″に対する二つの吸気用切換え通路２０ａ″と、
前記排気通路１５″に対する排気用切換え通路２０ｂ″
とにしたことにより、ロータリー弁体１３″における排
気用切換え通路２０ｂ″内からロータリー弁体１３の外
周面を伝って外側に漏れようとする排気ガスを、この排
気用切換え通路２０ｂ″の左右両側に位置する両吸気用
切換え通路２０ａ″及び両吸気通路１４″内に導入する
ことができるから、ロータリー弁体１３″の両端の方向
への排気ガスのもれを少なくできる利点がある。

【００６６】また、この第３の実施の形態においても、
前記したように、前記ロータリー弁体１３″の回転に伴
ってその各切換え通路２０ａ″，２０ｂ″によって前記
共通ポート７″、前記排気通路１５″及び前記両吸気通
路１４″の相互間を連通する方向を、排気用の切換え通
路２０ｂ″が共通ポート７″から排気通路１５″に連通
し、次いで、吸気用の切換え通路２０ａ″が両吸気通路
１４″から共通ポート７″に連通するように構成されて
いることにより、前記第２の実施の形態の場合と同様
に、前記ロータリー弁体１３″における両切換え通路２
０ａ″，２０ｂ″の底面Ｂ１″，Ｂ２″が、当該ロータ
リー弁体１３″の回転により、排気行程においては、共
通ポート７″から排気通路１５″への排気ガスの流れを
加速し、吸気行程においては、両吸気通路１４″から共
通ポート７″への吸気の流れを加速するというポンプ羽
根の作用をすることになる。

【００６７】なお、前記各実施の形態は、共通ポートを
一つ又は二つにした場合と、ロータリー弁体１３，１
３′，１３″をクランク軸に同期して半分の減速して一
定の方向に回転する場合とであったが、本発明は、これ
に限らず、共通ポートを三つ以上の複数個にしたり、ロ
ータリー弁体を、電動モータ等の別の動力源からの動力
伝達によりクランク軸に同期して同じ速度で一定の方向
に回転したりすることができることはいうまでもない。

【００６８】また、本発明において共通ポートに対する
ポペット型弁は、前記各実施の形態にように、カム軸の
回転によって開閉作動することに変えて、電磁機構にて
開閉作動するように構成するようにしても良い。

【００６９】更にまた、図１〜図４に示す第１の実施の
形態においては、排気通路１５と吸気通路１４とを、排
気通路を吸気通路に、吸気通路を排気通路にするように
互いに入れ換える一方、ロータリー弁体１３を、矢印Ａ
とは逆の方向に回転することにより、第２及び第３の実
施の形態と同様にロータリー弁１３の回転によるポンプ
を得るように構成することができる。

【００７０】一方、図５〜図９に示す第２の実施の形
態、及び図１０〜図１４に示す第３の実施の形態におい
ては、その排気通路１５′，１５″と吸気通路１４′，
１４″とを、排気通路を吸気通路に、吸気通路を排気通
路にするように互いに入れ換えることにより、ロータリ
ー弁体１３′，１３″を、矢印Ａ′，Ａ″と逆方向に回
転する構成とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す縦断正面図で
図２のＩ−Ｉ視断面図である。

【図２】図１のII−II視平断面図である。

【図３】排気行程の状態を示す図である。

【図４】吸気行程の状態を示す図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態を示す縦断正面図で
図６のＶ−Ｖ視断面図である。

【図６】図５のVI−VI視平断面図である。

【図７】図６のVII −VII 視断面図である。

【図８】排気行程の状態を示す図である。

【図９】吸気行程の状態を示す図である。

【図１０】本発明の第３の実施の形態を示す縦断正面図
で図１１のＸ−Ｘ視断面図である。

【図１１】図１０のXI−XI視平断面図である。

【図１２】図１１のXII −XII 視断面図である。

【図１３】排気行程の状態を示す図である。

【図１４】吸気行程の状態を示す図である。

【符号の説明】

１，１′，１″ シリンダブロック ２ ピストン ３，３′，３″ シリンダ ４，４′，４″ シリンダヘッド ５，５′，５″ 燃焼室 ６，６′ 点火栓 ７，７′，７″ 共通ポート ７ａ，７ａ′，７ａ″ 共通ポートの開口部 ８，８′，８″ ポペット型弁 １０，１０′，１０″ カム軸 １２，１２′，１２″ ボア １３，１３′，１３″ ロータリー弁体 １４，１４′，１４″ 吸気通路 １４ａ，１４ａ′，１４ａ″ 吸気通路の開口部 １５，１５′，１５″ 排気通路 １５ａ，１５ａ′，１５ａ″ 排気通路の開口部 ２０，２０ａ′，２０ｂ′，２０ａ″，２０ｂ″ 切
換え通路 Ｂ１′，Ｂ２′，Ｂ１″，Ｂ２″ 切
換え通路の底面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G016 AA02 AA06 AA19 BA10 CA10 CA12 CA14 CA16 CA18 CA24 CA25 CA28 CA29 CA33 CA37 CA41 CA42 CA44 CA46 CA51 CA52

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダ内へのポートを、吸排気の共通ポ
   ートとし、この共通ポートのシリンダへの開口部を、ポ
   ペット型弁にて、吸気行程及び排気行程において開くよ
   うに構成する一方、前記共通ポートのうち前記ポペット
   型弁より下流側の部位に、前記共通ポートを、排気行程
   のとき前記シリンダからの排気通路に連通する状態と、
   吸気行程のとき前記シリンダへの吸気通路に連通する状
   態とに切り換えるようにした切換弁を設けて成る内燃機
   関において、 前記ポペット型弁の側方の部位に、丸型断面のボアを設
   けて、このボア内に、前記共通ポート、前記吸気通路及
   び前記排気通路の各々を開口する一方、前記切換弁を、
   クランク軸の回転に同期して一定の方向に常時回転する
   ロータリー弁体に構成して、このロータリー弁体を、前
   記ボア内に、当該ロータリー弁体によって前記共通ポー
   ト、吸気通路及び排気通路の各開口部を塞ぐように回転
   自在に挿入し、更に、前記ロータリー弁体の外周面に、
   排気行程のとき前記共通ポートを排気通路に、吸気行程
   のとき前記吸気通路を共通ポートに各々連通するように
   した切換え通路を、凹み溝の形態にして設けたことを特
   徴とする内燃機関における吸排気装置。
2. 【請求項２】前記請求項１の記載において、前記ロータ
   リー弁体における切換え通路を、前記吸気通路及び排気
   通路の両方に対して共通の一つの切換え通路にしたこと
   を特徴とする内燃機関における吸排気装置。
3. 【請求項３】前記請求項１の記載において、前記吸気通
   路と排気通路とを、ロータリー弁体の軸線方向に並べて
   配設する一方、前記ロータリー弁体における切換え通路
   を、前記吸気通路に対する吸気用切換え通路と、前記排
   気通路に対する排気用切換え通路とにしたことを特徴と
   する内燃機関における吸排気装置。
4. 【請求項４】前記請求項１の記載において、前記吸気通
   路を、二つの吸気通路に構成して、この二つの吸気通路
   及び前記排気通路を、前記ロータリー弁体の軸線方向に
   沿って両吸気通路が排気通路を挟んでその両側に位置す
   るように並べて配設する一方、前記ロータリー弁体にお
   ける切換え通路を、前記両吸気通路に対する二つの吸気
   用切換え通路と、前記排気通路に対する排気用切換え通
   路とにしたことを特徴とする内燃機関における吸排気装
   置。
5. 【請求項５】前記請求項３又は４の記載において、前記
   ロータリー弁体の回転に伴ってその各切換え通路によっ
   て前記共通ポート、前記排気通路及び前記吸気通路の相
   互間を連通する方向を、排気用の切換え通路が共通ポー
   トから排気通路に連通し、次いで、吸気用の切換え通路
   が吸気通路から共通ポートに連通するように構成したこ
   とを特徴とする内燃機関における吸排気装置。