JP2011111894A - 可変圧縮比装置を持つエンジン - Google Patents

Abstract

【課題】 エンジンの低負荷時の効率を向上させる事です。
【解決手段】 副シリンダー２内に摺動する弁本体６を設け、摺動する弁本体６内に副燃焼室７を設ける。副シリンダー２の内壁に、第一圧縮リング８と第二圧縮リング１２を設ける。二つの圧縮リング８と１２の間の副シリンダー２の一部分に、開口部１１を設ける。摺動する弁本体６を移動させる駆動装置９を設ける。高負荷時に、副シリンダー２の開口部１１と副燃焼室７の開口部１０とが面する位置に、駆動装置９が摺動する弁本体６を移動する。すると、副燃焼室７と主燃焼室１が連通する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、可変圧縮比装置を持つエンジンに関するものである。

図４に示す特許文献１は、可変圧縮比エンジンに関する。特許文献１のエンジンは、番号１８で示すコンロッドの分割部とコンロッドの長さを変化させる為のコントロールロッドの支軸位置の位置を変化させる装置を持っている。コントロールロッドは、コンロッドの分割部に接続している。
この為、燃焼ガス圧力が、コンロッドの分割部とコンロッドの長さを変化させる為の装置に加わる。この力は、高負荷時に増大する。この為、支軸位置を変位させる装置とコンロッドの分割部に耐久性の問題が発生する。
図５の番号４で示す副室可動体には、燃焼ガス圧力が加わる。この特許文献２の例では、燃焼ガス圧力に抗して可変装置が動く。この為、この可変装置に耐久性の問題が発生する。
図６に示す例は、東京都新宿区にある三栄書房が発行した“内燃機関の歴史”の２３７ページに記載されている第３．２４８図です。
この例で、ピストンの外側に二重にスリーブが設置されている。スリーブの内側に接して、シリンダーヘッドにピストンリングが設置される。スリーブの内側に頭上茸弁を設置する場合は、ピストンリングが設置される溝が、頭上茸弁の設置面積を制限する。この結果、頭上茸弁の吸・排気効率が低下する。

特許文献３に記載された図７と８図は、可変圧縮比装置を示している。摺動する弁本体は、番号６で示される。副シリンダー内を摺動する弁本体に圧縮リングが設置されている。従って、特許文献３では、摺動する弁本体の重量が増加し、回転数の上限が制限される。

特願２００３−１９３８０５（Ｐ２００３-１９３８０５，Ｐ２００５−３０２３５Ａ） 特許公開番号平成０７−３１０５５１ 特願２００８−１２０８０１（特許番号４２３０５２９）

第一目的は、可変圧縮比装置の耐久性を向上させる。
第二目的は、低負荷時の熱効率を向上させる。
第一態様を説明する。
主シリンダーの外側に副シリンダーを設ける。前記副シリンダーに開口部を設け、ピストンの上面に面した主燃焼室と前記副シリンダーの前記開口部を連絡する。前記副シリンダーの中心軸方向に摺動する円柱状の弁本体を前記副シリンダー内に設ける。前記円柱状の弁本体は筒状側面を持つ。前記円柱状の弁本体の内側に副燃焼室を設ける。前記筒状側面の前記主燃焼室側に、前記副燃焼室の開口部を設ける。負荷量の変化に応じて前記円柱状の弁本体を前記副シリンダーの中心軸方向に移動させる駆動装置を設ける。
以上のピストン式エンジンに、以下の構成を加える。
前記副シリンダーの内壁に、第一圧縮リングおよび第二圧縮リングを設ける。
前記二つの圧縮リングの間の前記副シリンダーの一部分に、前記副シリンダーの前記開口部を設ける。
前記円柱状の弁本体と前記副燃焼室の前記開口部と前記副シリンダーの前記開口部と前記二つの圧縮リングが、切替弁を構成する。

第二態様を説明する。
第二態様は、第一態様との相違点を説明する。
前記副シリンダー内に設ける摺動する弁本体として、円筒状のスリーブを使用する。
上部固定部分と下部固定部分と前記二つの固定部分に挟まれる副燃焼室が前記スリーブの内側に設置される。
前記スリーブの前記主燃焼室側に、前記副燃焼室の開口部を設ける。
前記上部固定部分と前記スリーブの間に、第三圧縮リングを設ける。
前記下部固定部分と前記スリーブの間に、第四圧縮リングを設ける。
前記スリーブと前記副燃焼室の前記開口部と前記副シリンダーの前記開口部と前記第一圧縮リングと前記第二圧縮リングが、切替弁を構成する。

高負荷時と低負荷時に、燃焼ガスの圧力が前記駆動装置と摺動する弁本体の副シリンダーの中心軸方向に加わらない。従って、特許文献１と特許文献２よりも、本発明の前記駆動装置の耐久性が優れる。従って、本発明は、第一の目的を達成できる。
低負荷時に圧縮比を増加し、熱効率を向上できる。従って、本発明は、第二の目的を達成できる。
前記エンジンは、２サイクル式または４サイクル式のピストン式エンジンであり得て、火花点火式エンジンまたは圧縮着火式エンジンであり得る。

前記駆動装置と前記摺動する弁は、可変圧縮比装置を構成する。
特許文献３に記載した可変圧縮比装置では、一つの圧縮リングだけが高負荷時と低負荷時に兼用される。これに対して、第一態様と第二態様では、前記二つの圧縮リングが高負荷時と低負荷時に兼用される。従って、特許文献３に記載した可変圧縮比装置の為の圧縮リングの数よりも、第一態様と第二態様の可変圧縮比装置の為の圧縮リングの数が少ない。
第一態様と第二態様では、前記副シリンダーの前記開口部付近に設ける二つの圧縮リングとリング溝の重量だけ、特許文献３に記載したエンジンの摺動する弁本体の重量よりも、摺動する弁本体の重量が軽くできる。従って、高速化できる。

第一実施形態を説明する。
ピストン４は、主燃焼室１内空間に接して設置される。
副シリンダー２は、主シリンダー３の外側に設置される。副シリンダー２の設置場所は、シリンダーブロックに限定されず、シリンダーヘッド５にも設置できる。
１図と２図は、２サイクル式エンジンの場合です。４サイクル式エンジンの場合は、吸気バルブと吸気マニホールドと排気バルブと排気マニホールドがシリンダーヘッド５に追加される。
副シリンダー２に開口部１１を設け、主燃焼室１と開口部１１を連絡する。
副シリンダー２内に、副シリンダー２の中心軸方向に摺動する弁本体６を設ける。摺動する弁本体６を円柱状に形成して、内部に副燃焼室７を形成する。
摺動する弁本体６は、筒状側面を持つ。
副シリンダー２の内壁に、第一圧縮リング８と第二圧縮リング１２を設ける。二つの圧縮リング８と１２の間の副シリンダー２に、副シリンダー２の開口部１１を設ける。
副燃焼室７の開口部１０は、摺動する弁本体６の筒状側面の主燃焼室１側に設置する。
駆動装置９を設ける。駆動装置９は、副シリンダーの中心軸方向に摺動する弁本体６を移動させる。スプリング１３と駆動装置９の間に、摺動する弁本体６が設置される。

１図に示す様に、低負荷時に開口部１０以外の筒状側面と副シリンダー２の開口部１１が対面する位置に、駆動装置９が摺動する弁本体６を移動させる。それによって、副燃焼室７と主燃焼室１が隔離される。この時、二つの圧縮リング８と１２が主燃焼室１内の燃焼ガスをシールして、燃焼ガスの圧力が摺動する弁本体６の上面と駆動装置９に加わらない。
２図に示す様に、高負荷時に副燃焼室７の開口部１０と副シリンダー２の開口部１１が対面する位置に、駆動装置９が摺動する弁本体６を移動させる。それによって、副シリンダー２の開口部１１と副燃焼室７の開口部１０とを介して、副燃焼室７と主燃焼室１が連通する。
２図に示す高負荷時に、副燃焼室７内の上方向と下方向に同じ大きさの力が働く。二つの力は、バランスしている。この為、燃焼ガスの圧力が駆動装置９に加わらない。従って、第一実施形態は第一の目的を達成できる。
円柱状の弁本体６と副燃焼室７の開口部１０と副シリンダー２の開口部１１と二つの圧縮リング８と１２が、切替弁を構成する。
駆動装置９と摺動する弁は、副燃焼室７と主燃焼室１の両者の連通と隔離を行う可変圧縮比装置を構成する。

従来例の欄に示した７図の可変圧縮比装置の圧縮リングは、番号８と番号９と番号１２で示される。７図の可変圧縮比装置の圧縮リングの数は三個です。番号８で示される圧縮リングが兼用される。これに対して、第一実施形態の可変圧縮比装置が必要とする圧縮リングは、番号８と番号１２で示される。第一実施形態の可変圧縮比装置が必要とする圧縮リングの数は二個です。従って、第一実施形態では、７図の可変圧縮比装置よりも、圧縮リングの数が少ない。従って、第一実施形態では、摩擦損失量が減少し、熱効率が向上する。

第二実施形態を説明する。
第二実施形態では、第一実施形態との相違点を説明する。
３図に示す様に、副シリンダー２内に設ける摺動する弁本体として円筒状のスリーブ１４を使用する。
スリーブ１４の内側に、上部固定部分１５と下部固定部分１６と前記二つの固定部分に挟まれる副燃焼室７が設置される。スリーブ１４の壁面の主燃焼室１側に、副燃焼室７の開口部１０が設置される。
上部固定部分１５は、シリンダーヘッド５に固定される。下部固定部分１６は、シリンダーブロックに固定される。
上部固定部分１５とスリーブ１４の間に、第三圧縮リング１７を設ける。
下部固定部分１６とスリーブ１４の間に、第四圧縮リング１８を設ける。
スリーブ１４の主燃焼室側に、副燃焼室７の開口部１０を設ける。
スリーブ１４と副燃焼室７の開口部１０と副シリンダー２の開口部１１と第一圧縮リング８と第二圧縮リング１２が、切替弁を構成する。
３図では、副燃焼室７と主燃焼室１が連通している。
副燃焼室７と主燃焼室１を隔離させる為には、副燃焼室７の開口部１０を第一圧縮リング８よりも下方に、駆動装置９がスリーブ１４を移動させる。すると、スリーブ１４が副燃焼室７と主燃焼室１を隔離し、圧縮比が増加する。

従来例の欄に示した８図の可変圧縮比装置の圧縮リングは、番号８と番号９と番号１２と番号２９と番号３０で示される。７図の可変圧縮比装置の圧縮リングの数は５個です。これに対して、第二実施形態の可変圧縮比装置が必要とする圧縮リングの数は４個です。従って、第二実施形態では、８図の可変圧縮比装置よりも、摩擦損失量が減少する。

主燃焼室と副燃焼室が隔離される低負荷時の第一実施形態の図。 主燃焼室と副燃焼室が連通される高負荷時の第一実施形態の図。 スリーブを使用する第二実施形態の高負荷時の図。 特願２００３−１９３８０５の図。 特許公開番号平成０７−３１０５５１の図。 二重スリーブ弁を持つ従来例の図。 特許文献３の２図。 特許文献３の７図。

１・・・主燃焼室
２・・・副シリンダー
３・・・主シリンダー
４・・・ピストン
５・・・リンダーヘッド
６・・・円柱状の弁本体
７・・・副燃焼室
８・・・第一圧縮リング
９・・・摺動する弁本体の駆動装置
１０・・・副燃焼室の開口部
１１・・・副シリンダーの開口部
１２・・・第二圧縮リング
１３・・・スプリング
１４・・・スリーブ
１５・・・上部固定部分
１６・・・下部固定部分
１７・・・第三圧縮リング
１８・・・第四圧縮リング

Claims (2)

1. 主シリンダーの外側に副シリンダーを設け、前記副シリンダーに開口部を設け、ピストンの上面に面した主燃焼室と前記副シリンダーの前記開口部を連絡し、前記副シリンダーの中心軸方向に摺動する円柱状の弁本体を前記副シリンダー内に設け、前記円柱状の弁本体は筒状側面を持ち、前記円柱状の弁本体の内側に副燃焼室を設け、前記筒状側面の前記主燃焼室側に前記副燃焼室の開口部を設け、負荷量の変化に応じて前記円柱状の弁本体を前記副シリンダーの中心軸方向に移動させる駆動装置を設け、以上の構成要素を持つピストン式エンジンにおいて、
   前記副シリンダーの内壁に第一圧縮リングおよび第二圧縮リングを設け、
   前記二つの圧縮リングの間の前記副シリンダーの一部分に前記副シリンダーの前記開口部を設け、
   前記円柱状の弁本体と前記副燃焼室の前記開口部と前記副シリンダーの前記開口部と前記二つの圧縮リングが切替弁を構成する事を特徴とする可変圧縮比装置を持つピストン式エンジン。
2. 主シリンダーの外側に副シリンダーを設け、前記副シリンダーに開口部を設け、ピストンの上面に面した主燃焼室と前記副シリンダーの前記開口部を連絡し、前記副シリンダーの中心軸方向に摺動する円筒状のスリーブを前記副シリンダー内に設け、上部固定部分と下部固定部分と前記二つの固定部分に挟まれる副燃焼室が前記スリーブの内側に設置され、前記上部固定部分と前記スリーブの間に第三圧縮リングが設けられ、前記下部固定部分と前記スリーブの間に第四圧縮リングが設けられ、前記スリーブの前記主燃焼室側に前記副燃焼室の開口部を設け、負荷量の変化に応じて前記スリーブを前記副シリンダーの中心軸方向に移動させる駆動装置を設け、以上の構成要素を持つピストン式エンジンにおいて、
   前記副シリンダーの内壁に第一圧縮リングおよび第二圧縮リングを設け、
   前記第一圧縮リングと前記第二圧縮リングの間の前記副シリンダーの一部分に前記副シリンダーの前記開口部を設け、
   前記スリーブと前記副燃焼室の前記開口部と前記副シリンダーの前記開口部と前記第一圧縮リングと前記第二圧縮リングが切替弁を構成する事を特徴とする可変圧縮比装置を持つピストン式エンジン。
   

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