JP2015519510A - 内燃機関用の直接タイミングシステム - Google Patents

Abstract

本発明の目的は、すべての型式の内燃機関のタイミングシステムを単純化することである。本システムは、既存の従来のタイミングトレインを排除する。本発明の主題を形成する油圧式、機械式、又は電気／電子式の直接タイミングシステムは、最小の抵抗及び最小の伝達を提供する。ピストン行程は、クランクシャフトに固定されたシステムによりクランクシャフトによって直接付与され、当該システムは、機械式又は油圧式又は電気式又は電子式のシステムを介して行程をシリンダ弁に伝達する。本システムは、すべての型式の間接伝達装置に接続することができ、本システムをすべての型式の内燃機関に合うように本システムを適合させることを可能にする調整システムを有する。

Description

本発明の主題は、すべての型式の内燃機関のタイミングシステムを単純化することによってより効率的に燃料を使用するエンジンシステムである。本システムは、カムシャフト又はタペット、伝達ホイールも、又は伝達チェーン、ギヤも、デスモドロミックタイミングも、中間機械的軸受又はベルトタイミングも必要としない。本システムは、より高い効率を有するより軽量のエンジンを可能にする。本システムは、現在、内燃機関に存在する従来のタイミング伝達システムを排除する。本発明の主題である油圧式直接タイミングシステム（又は以下に記載した他の２つの型式）は、最小の抵抗及び最小の伝達を有する。

本システムは、クランクシャフトの運動を利用して、エンジンタイミングを提供する情報システムと考えることが可能である。これは、様々な型式の装置、特に、ケーシングに収容され、型式に応じて、クランクシャフトの運動によってプランジャを作動するか又は電気センサを誘発する当該クランクシャフトに取り付けられかつ結合されたロータ装置のお蔭であり、電気センサは、それらのタイミングをピストン弁に伝達する。

現在のエンジンと比較して、本システムは、性能の改良、すなわち、より少ないシリンダで加速度の増大及び燃料消費の低減の達成を可能にする。本システムと同一の作業量を生成するために必要な燃料量は、はるかに小さい。

問題及び技術分野：内燃機関のタイミング。
現在の内燃機関は、比較的複雑、高価な及び嵩高なタイミングシステム、例えばカムシャフト、タペット、伝達ホイール、伝達チェーン、ギヤ、デスモドロミックタイミング、中間機械的軸受、ベルトタイミングを必要とする。

現在の最新技術に対する直接タイミングシステムの利点。
エンジンは、スタータモータのより少ない回転により始動する。エンジンは、現在のエンジンよりも迅速に始動する。これにより、バッテリ、電気の節減が可能になる。これにより、より小さくかつより強力でないバッテリの使用が可能になり、エンジン始動時の電気消費の低減が達成される。ピストンは、カムシャフトは本システムに存在しないのでカムシャフトを駆動する必要がなく、これにより摩擦の発生は少なくなり、機構の数が低減され、機構はより自由となる。エンジンは、既存のシステムよりも大きな動力（馬力）を生成する。エンジンは、より少ない伝達可動部品を有する。伝達の低減により、タイミングはより速くなる。吸入、圧縮、動力、排気サイクルはより速い。このことは、燃料消費の観点の節減を意味する。直接タイミングシステムが油圧回路の故障を受ける場合、弁は弁ばねによって自動的に閉じられ、対応するサイクルから弁を排除する。本システムは３気筒で動作することができる。故障の位置は、パイプ内の液体損失を受けることが自明であろう。修理には、エンジンの再チューニングは必要ないであろう。

シリンダヘッドの利点。
本システムは、現存するエンジンと比較してより低い位置にシリンダヘッドを配置することを可能にする。シリンダヘッドがより低いので、冷却液はより高い圧力で入ることができ、これにより冷却の改良がもたらされる。シリンダヘッドのより低い位置は、シリンダヘッドの損傷をより困難にする。本システムは、より小さい弁及びばねの使用を可能にする。これにより、シリンダヘッド、ばね及び弁の構造内の材料の節減が可能になる。

１ 請求の範囲のカッコ内の番号及び参照記号は、図中の囲まれた参照記号に戻って参照される。

本システムの構成要素
直接タイミング構成要素
ロータ（１）
ロータ（１）は弁を開閉する機構を作動する。ロータは、４つの貫通ボルト（２Ａ）によってクランクシャフト（２）に直接固定された機構から成る。前記機構は、ピストンの運動がエンジンタイミング（吸入、圧縮、動力、排気）に対するシリンダヘッド弁（３）の開放を参照して計時される２つの重ね合わせたカム（１Ａ、１Ｂ）の端部において曲げられる当該の重ね合わせたカム（１Ａ、１Ｂ）から構成される。２つのカム（１Ａ、１Ｂ）の接触部分は減摩材から成る。ロータはねじ型の調整ガイド（１Ｃ）を有する。ロータ（１）はまた、ロータの運動によってロータとロータプランジャ（５）との間の接触領域にオイルを分布させる潤滑ポンプとして働く。

ロータケーシング（４）
ロータケーシングは、２つの密封されたカバー、すなわち前部カバー（４Ａ）と、ロータ（１）が収納される後部カバー（４Ｂ）とから構成されたケーシング（４）それ自体から成る。位置合わせ部（４Ｃ）は、４つの４Ｆ型のねじ（４Ｆ）と、２つの密封されたカバー（４Ａと４Ｂ）をロータ（４）の周りに接合する１６のねじ（４Ｄ）とによって前部カバー（４Ａ）に取り付けられる。４つのねじ（４Ｅ）が、ロータケーシング（４）をエンジンブロックに保持する。２つのねじ（４Ｆ）は、オイルを満たすために、またオイルを充填しかつ排出するために使用される。２つの密封シール（４Ｇと４Ｈ）は、それぞれ、前部カバー（４Ａ）及び後部カバー（４Ｂ）をロータケーシング（４）に接合する。位置合わせシール（４Ｉ）は、位置合わせ部（４Ｃ）をロータのケーシング（４）に接合する。オイルシール（４Ｊ）は、密封された後部カバー（４Ｂ）に位置する。前記ケーシング（４）は８つのプランジャ（５）を収容する。プランジャは、クランクシャフトに接続されたロータによって押圧されて、伝達パイプ（７）を介してシリンダヘッド弁（３）に運動を伝達する。ロータケーシング（４）には、その体積の約１５％〜２５％の量が充填される。位置合わせ部（４Ｃ）は、オイルポンプ及び間接伝達システム（ウォータポンプ、オルタネータ、空調装置、パワーステアリング、サーボモータ）を取り付けるために使用される。

ロータプランジャ（５）
プランジャは、ピストン（５Ａ）、プランジャ（５Ｂ）、ばね（５Ｃ）、２つの座金（５Ｄ）、及び２つのピストンリング（５Ｆ）が収納される２つの空洞（５Ｅ）を備える。プランジャ（５Ｂ）のピストンの接触部分は減摩材から製造される。

弁プランジャ（６）
弁プランジャはロータプランジャと同じであり、プランジャ（６Ａ）の頭部の形状が異なるのみである。プランジャ（６Ａ）の接触部分は減摩材から製造される。

伝達パイプ（７）
伝達パイプは、可撓性チューブ（７Ａ）及び調整座金（７Ｂ）から成る。同一の型式の８つのパイプがあり、各々のパイプは、弁プランジャ（６）の弁をロータプランジャ（５）に接続する。伝達パイプにはオイルが充填される。

パイプは、次の３つの異なるプランジャシステムを使用することが可能である。

１．油圧プランジャ：パイプにはオイルのみが充填される。

２．ボールプランジャ：パイプには、オイル、及びパイプの内径に対応する直径を有するボール（７Ｃ）が充填される。

３．弾丸プランジャ：パイプには、オイル、弾丸形状の部材（７Ｄ）及びパイプの内径に対応する直径を有するボール（７Ｃ）が充填される。

ストリップ（８）
ストリップは、弁プランジャ（６）が収納される８つの空洞（８Ａ）から構成され、空洞の各々は、２つのねじ（６Ｂ）によって１６の穴（８Ｂ）を含むストリップ（８）に取り付けられる。ストリップ（８）は、それをシリンダヘッドに締結する６つのねじ（８Ｃ）によって固定される。ストリップは、弁プランジャ（６）を潤滑する機能を有する潤滑システム（８Ｄ）によって貫通される。

油圧式直接タイミングシステムのチューニング
現在のエンジンは、油圧式直接タイミングシステムに保持される次の順序で概ねチューニングされる。

ピストン順序（図面に図示せず）：１、３、４、２。

我々は、同一の順序で弁を開放することによって同一の点火順序を使用する。

油圧式直接タイミングサイクル
弁を開放するサイクルはロータによって規定される。サイクルは、従来の４行程エンジンのサイクルと同じである。クランクシャフトの第１の４分の１回転（０〜９０°）において、２つの弁、すなわち、ピストン１の吸気弁及びピストン３の排気弁がシリンダヘッドで開放する。クランクシャフトの第２の４分の１回転（９０〜１８０°）において、２つの弁、すなわち、ピストン３の吸気弁及びピストン４の排気弁がシリンダヘッドで開放する。クランクシャフトの第３の４分の１回転（１８０〜２７０°）において、２つの弁、すなわち、ピストン４の吸気弁及びピストン２の排気弁がシリンダヘッドで開放する。クランクシャフトの第４の４分の１回転（２７０〜３６０°）において、２つの弁、すなわち、ピストン２の吸気弁及びピストン１の排気弁がシリンダヘッドで開放する。これによりサイクルが完了する。

適合
直接タイミングシステムは、従来の間接伝達システム、例えばオルタネータ、ウォータポンプ、空調装置、パワーステアリング、サーボモータ及びオイルサンプに連結されるように設計される。直接タイミングシステムに連結されたオイルポンプは、クランクシャフトから離れて位置する。これにより、クランクケースのサイズを低減することが可能であり、オイルポンプはクランクケースから離れて位置する。

電気式直接タイミングシステム
電気ロータシステムは次の観点で異なる。

８つのシリンダヘッド弁に対応する８つの電気センサが、ロータケーシングに配置される。

電気システムでは、８つのシリンダヘッド弁は電磁弁である。

８つの電気センサは、ロータプランジャに取って代わる。

この電気システムでは、ロータは、その接触面に、装置がセンサから所定距離にあるときにセンサによって検出することができる装置を含む。

センサは、中央ユニット（コンピュータ、電子システム等であることができる）に接続され、中央ユニットは、センサによって送られた情報を集中することによってロータの位置を決定し、結果として電磁シリンダヘッド弁の開放をリアルタイムで命令し、電磁シリンダヘッド弁も中央ユニットに接続される。

前文：現在の内燃機関は、様々な複合タイミングシステム、すなわち、カムシャフト、タペット、伝達ホイール、伝達チェーン、ギヤ、デスモドロミックタイミング、中間機械的軸受、ベルトタイミングを使用し、請求対象のシステムは、上に引用した構成要素のいずれも必要としない。

Claims (10)

1. クランクシャフトに取り付けられかつ前記クランクシャフトと結合された機械システムによって前記クランクシャフトの運動を直接参照してシリンダのタイミングを付与するタイミングシステムを特徴とする任意の内燃機関に適用可能な直接タイミングシステムであって、前記タイミングシステムが、ロータケーシングに収容されかつ電気システム又は電子システム又は油圧システム又は機械システムによって弁に接続されたロータを備え、前記ロータが、エンジンタイミングを前記弁に伝達するために前記クランクシャフトの回転運動を利用し、前記油圧システム及び前記機械システムが、調整座金と、ストリップに固定されたロータプランジャ及び弁プランジャとが設けられた情報及び力伝達チューブを備え、前記ロータがねじ型の調整ガイドを有しかつオイルポンプとしても働き、前記システムが位置合わせ部によって従来の任意の間接伝達システムに連結することが可能であることを特徴とする、直接タイミングシステム。
2. 請求項１に記載の任意の内燃機関に適用可能な直接タイミングシステムにおいて、ザブシステムとして、前記クランクシャフトに直接締結されかつ連結された装置によって前記シリンダのタイミングを伝達するために前記クランクシャフトを使用するシステムを特徴とする請求項１に記載の情報伝達システムを含み、前記装置が、電気システム又は電子システム又は油圧システム又は機械システムによって前記弁に接続された前記クランクシャフトに取り付けられかつ結合されたロータであり得、前記ロータが、前記エンジンタイミングを前記弁に伝達するために前記クランクシャフトの回転運動を利用し、例示した前記システムにおいて、前記クランクシャフトの各々の４分の１回転が、前記ロータ、前記伝達チューブ及び前記プランジャを介して２つの弁を開放し、１つの吸気弁及び１つの排気弁が、前記ロータが直接取り付けられる前記クランクシャフトの固有運動によってシリンダのタイミングを調整することを特徴とする、直接タイミングシステム。
3. 請求項１に記載の任意の内燃機関に適用可能な直接タイミングシステムにおいて、ザブシステムとして、請求項１又は２に記載のロータを含み、前記ロータ（１）が、前記弁を開閉する機構を作動し、前記ロータが、４つの貫通ボルト（２Ａ）によって前記クランクシャフト（２）に直接固定された機構から成り、前記機構が、前記ピストンの運動が前記エンジンタイミング（吸入、圧縮、動力、排気）に対する前記シリンダヘッド弁（３）の開放を参照して計時される２つの重ね合わせたカム（１Ａ、１Ｂ）の端部において曲げられる前記重ね合わせたカム（１Ａ、１Ｂ）から構成され、前記２つのカム（１Ａ、１Ｂ）の接触部分が減摩材から成り、前記ロータがねじ型の調整ガイド（１Ｃ）を有し、前記ロータ（１）がまた、前記ロータの運動によって前記ロータと前記ロータプランジャ（５）との間の接触領域にオイルを分布させる潤滑ポンプとして働き、前記ロータがロータケーシングに収容され、前記ロータケーシングが前記ロータプランジャを収容し、前記位置合わせ部が前記ロータケーシングに取り付けられることを特徴とする、直接タイミングシステム。
4. 請求項１に記載の任意の内燃機関に適用可能な直接タイミングシステムにおいて、ザブシステムとして、伝達チューブを備える請求項１、２又は３に記載の油圧式又は半油圧式の半機械的情報伝達システムを含み、伝達チューブが可撓性チューブ（７Ａ）及び調整座金（７Ｂ）から成り、同一の型式の８つのパイプがあり、各々のパイプが弁プランジャ（６）の弁をロータプランジャ（５）に接続し、前記パイプの型式に応じて、前記伝達パイプにオイル、ボール、弾丸状の部材が充填されることを特徴とする、直接タイミングシステム。
5. 請求項１に記載の任意の内燃機関に適用可能な直接タイミングシステムにおいて、ザブシステムとして、様々な異なるプランジャシステムを使用するために適合された可撓性又は剛性のパイプを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載のプランジャ及び情報伝達システムと、油圧プランジャとを含み、前記パイプにオイルのみが充填され、ボールプランジャを含み、前記パイプに、オイル、及び前記パイプの内径に対応する直径を有するボール（７Ｃ）が充填され、弾丸プランジャを含み、前記パイプに、オイル、弾丸形状の部材（７Ｄ）及び前記パイプの内径に対応する直径を有するボール（７Ｃ）が充填され、前記チューブを充填するための他の型式及び組み合わせの対象物を考え出すことが可能であり、前記プランジャシステムが２つの効果を有し、すなわち、前記プランジャシステムが、前記パイプを充填する物の運動によって情報、さらには力を２つの反対方向に伝達することができ、請求項１又は２に記載のシステムにおいて、ロータからの情報が前記シリンダに伝達され、前記力がバルブプランジャを介して前記シリンダヘッド弁を実際に開放し、前記押圧／力が情報伝達に関する請求項１又は２に対応することを特徴とする、直接タイミングシステム。
6. 請求項１に記載の任意の内燃機関に適用可能な直接タイミングシステムにおいて、ザブシステムとして、請求項１、２、３又は５に記載のロータ及び弁プランジャを含み、前記ロータプランジャ（５）が、ピストン（５Ａ）、プランジャ（５Ｂ）、ばね（５Ｃ）、２つの座金（５Ｄ）、及び２つのピストンリング（５Ｆ）が収納される２つの空洞（５Ｅ）を備え、前記プランジャ（５Ｂ）の前記ピストンの接触部分が減摩材から製造され、前記プランジャが、前記ロータの運動によって押圧されて、前記機械又は油圧情報伝達システム、すなわち前記伝達チューブで押圧を伝達し、前記弁プランジャ（６）が前記ロータプランジャと同じであり、前記プランジャ（６Ａ）の前記頭部の形状が異なるのみであり、前記プランジャ（６Ａ）の前記接触部分が減摩材から製造され、前記弁プランジャが、前記エンジンタイミングを生成するために前記弁の開閉運動を生成することを特徴とする、直接タイミングシステム。
7. 請求項１に記載の任意の内燃機関に適用可能な直接タイミングシステムにおいて、ザブシステムとして、請求項１、２又は３に記載の電気的又は電子的直接タイミングシステムを含み、前記シリンダヘッド弁の開閉を決定する中央ユニットに前記ロータの位置を示すために、前記ロータのレベルにおけるセンサの使用を特徴とし、前記シリンダヘッド弁が電気及び電子システムの電磁弁であり、請求項１又は３に記載の電気ロータシステムを含み、前記ロータケーシングに、前記８つのシリンダヘッド弁に対応する８つの電気センサを含み、前記電気又は電子システムにおいて、前記８つのシリンダヘッド弁が電磁弁であり、前記８つの電気センサが前記ロータプランジャに取って代わり、前記電気システムにおいて、前記ロータが、前記ロータの接触面に、前記装置が前記センサから所定距離にあるときに前記センサによって検出することができる装置を含み、前記センサが、中央ユニット（コンピュータ、電子システム等であることができる）に接続され、前記中央ユニットが、前記センサによって送られた情報を集中することによって前記ロータの位置を決定し、結果として前記電磁シリンダヘッド弁の開放をリアルタイムで命令し、前記電磁シリンダヘッド弁も前記中央ユニットに接続されることを特徴とする、直接タイミングシステム。
8. 請求項１に記載の任意の内燃機関に適用可能な直接タイミングシステムにおいて、ザブシステムとして、請求項１又は３に記載のアダプタシステム及び位置合わせ部を含み、前記直接タイミングシステムが、従来の間接伝達システム、例えばオルタネータ、ウォータポンプ、空調装置、パワーステアリング、サーボモータ及びオイルサンプに連結することができ、前記直接タイミングシステムに連結された前記オイルポンプは、前記オイルポンプ及び前記間接伝達システムを取り付けるために使用される位置合わせ部によって前記クランクシャフトから離れて位置することを特徴とする、直接タイミングシステム。
9. 請求項１に記載の任意の内燃機関に適用可能な直接タイミングシステムにおいて、ザブシステムとして、請求項１に記載の及び同様に請求項５又は６に記載の調整／チューニング装置を含み、前記伝達チューブの長さを調整するためのストリップを特徴とする、直接タイミングシステム。
10. 請求対象の任意の方法及びシステムを使用することを特徴とする任意のエンジン。
    

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