JP2017193994A - 対向ピストン型エンジン - Google Patents

Abstract

【課題】主燃焼室の容積空間に連通した吸排気用バルブがそれぞれ並列してシリンダ外に配設されて混合気体の吸気、排気を行うものであり、２個のバルブを連通する容積空間は二個のバルブの二個のポペットが横並びに位置するだけの幅員を有していなければならない。勢い容積空間が大容積となり、エンジン圧縮比は低下して効率的な圧縮比の９を得ることが困難となっていた。【解決手段】左右のピストンヘッドを左右のエンジンブロックの合体により形成したシリンダ内で対峙させた対向ピストン型エンジンにおいて、両ピストンヘッド端面に形成した扁平凹部により構成した接合空間と、接合空間と連通した状態でシリンダの中途部側壁の周方向外側にシリンダ軸線方向に直交して略扁平状に膨出した容積空間と、容積空間の両側面にそれぞれ下方傾斜状に対向して連通した吸気用バルブ及び排気用バルブと、により構成した。【選択図】図１

Description

この発明は、水平シリンダ中に対向した２個のピストンを摺動自在に収納し、シリンダの外側壁にシリンダ内のピストン対向空間と連通した主燃焼室の容積空間を膨出させた対向ピストン型エンジンに関する。

従来、対向ピストン型エンジンは、例えば、下記の特許文献１や特許文献２に開示されているように、いずれも水平横向きの一個のシリンダ内の左右側にピストンをヘッドが互いに対峙した状態でピストンを直線的に往復動するように構成されている。そして、シリンダ内においてピストンヘッドの対峙した中間部が燃焼室となり、燃料と空気の混合ガス（以下、単に混合ガスという）の点火爆発によりピストンを作動させて出力し発電機等の外部アクチュエータの動力源とするものである。

特開２００７−４６５３４号公報 特開平８−９３４９８号公報 特開２００８−２８０９８８号公報

かかる構造の先行技術は多数見受けられるが、一部を除いて主に、水平の一個のシリンダであること、ピストンが互いに対向して離反、近接するものであること、対峙したピストンヘッドの間の空間を燃焼室として燃焼室側面に吸排気口を形成するものであること等において共通した典型的な水平の対向型ピストンエンジンであった。

ユンカース社の様な２ストロークサイクルエンジンの場合は、シリンダ内周部に設けた掃気排気口とピストンによる適切なポートタイミングを得るためにストローク方向の往復動による吸気排気行程制御の燃焼を行うものであるが、オイル消費や燃焼制御の課題があり、従って、４ストロークサイクルの吸気弁、排気弁を用いた駆動制御をする方がその課題解決の対応としては有効である。しかし、かかる４ストロークサイクルのエンジンを示す特許文献１，２，３の構造事例では、燃焼室容積が小さくならないため、高圧縮比化が望めなく、エンジンの熱効率向上化には難しいものである。
また、一般的に知られている１クランク軸で駆動する水平対向エンジンの場合は、シリンダをオフセットする必要があり、偶力の発生に課題がある。また熱効率向上の一つとして燃焼室の断熱化を図るには、両端にシリンダヘッドが存在するため、それぞれに断熱化を施す必要があり、エンジンのサイズ及び重量が増加する。
これらは、水平対向エンジンにおいてエンジンの高圧縮比化や断熱化等による熱効率向上及び低振動化を両立させてよりコンパクトな構成にするという技術的思想は全く開示も示唆もされていなかった。
しかも、これらのシリンダに連通する吸排気用バルブはシリンダ内の燃焼室に直接に開放されて先端ポペット部の開閉作動により混合ガスの吸気、燃焼ガスの排気を行うものであった。
従って、吸排気用バルブの先端ポペット部を燃焼室に連通するための場所取りを行うためにシリンダ側壁に複数のポートを形成しなければならない。その分、燃焼室の容積は必然的に大きくなり圧縮比が劣ることになる。

そこで、本発明者はこれらの欠点をなくし、エンジンの高圧縮比を構造的変更により達成できる対向ピストン型エンジンを開発し、特許第５５０８６０４号として特許を取得した。
この特許発明は基本的にシリンダ外に主燃焼室を形成し、シリンダ内のピストン対峙空間を副燃焼室として両燃焼室を連通したことに特徴を有し、従来の対向ピストン型の水平シリンダに比し、エンジンの高圧縮比を得ることができるものであったが、主燃焼室の容積空間に連通した吸排気用バルブがそれぞれ並列してシリンダ外に配設されて混合気体の吸気、排気を行うものであった。
従って、２個のバルブを連通する容積空間は二個のバルブの二個のポペットが横並びに位置するだけの幅員を有していなければならない。
従って、勢い容積空間が大容積となり、容積空間の肉厚（吸気口高さ）を約８mmとして混合気体を吸入しやすくするとエンジン圧縮比は低下して効率的な圧縮比の９を得ることが困難となっていた。
そこで、本発明では上記課題を解決すべく、主燃焼室としての容積空間の吸気終端部の肉厚（吸気口高さ）を約８mmとしながらも、二個の吸排気用バルブを対向状態で容積空間の両側面に連通配設することにした。このように構成することにより容積空間の扁平幅員を吸排気用バルブの外径と同等か或いはそれよりやや大きい幅員としてその分容積空間の容積を可及的に小さくすることができ、その効果として、エンジンの高圧縮比を得ることができるようにした対向ピストン型エンジンを提供せんとする。

この発明は、左右のピストンヘッドを左右のエンジンブロックの合体により形成したシリンダ内で対峙させた対向ピストン型エンジンにおいて、両ピストンヘッド端面に形成した扁平凹部により構成した接合空間と、接合空間と連通した状態でシリンダの中途部側壁の周方向外側にシリンダ軸線方向に直交して略扁平状に膨出した容積空間と、容積空間の両側面にそれぞれ下方傾斜状に対向して連通した吸気用バルブ及び排気用バルブと、により構成したことを特徴とする対向ピストン型エンジンを提供するものである。

また、略扁平状に膨出して形成した容積空間の吸気口高さを約７〜９mmとすると共に、容積空間の幅員を吸排気用バルブのポペット部の径と略同一かやや大きく形成することによりエンジン圧縮比を略９以上としたことを特徴とする。

また、容積空間は外形略放物線状の頂部に向って容積空間の両外側面が漸次薄くなる断面テーパー形状とし、かかる容積空間の傾斜外側面に吸排気用バルブのポペット部をそれぞれ連通当接したことを特徴とする。

本発明によれば、容積空間が主燃焼室としてシリンダ外に配設されているため吸排気用バルブを対向状態で配設しやすくなり、特に容積空間の燃焼効率を向上すべく吸気口高さを７〜９mmとし、外形放物線状の頂部に向って容積空間の外側面を漸次薄くした場合に容積空間の両側面に対向して傾斜状に吸排気用バルブを連通することができることになる。
従って、容積空間の幅員は吸排気用バルブを連通当接することができる長さ（すなわち、バルブ先端外径）だけ確保すればよいため、その分幅員を可及的に短くして容積空間の内容積を小さくして圧縮比を向上することができる効果がある。

対向ピストン型エンジンの内部構成を示す断面図。 対向ピストン型エンジンの燃焼室の形状の概略を示す拡大図。 対向ピストン型エンジンの燃焼室の形状の概略を示す断面図。 対向ピストン型エンジンの燃焼室の形状の概略を示す断面図。 対向ピストン型エンジンの燃焼室の形状の概略を示す断面図。 対向ピストン型エンジンの燃焼室の形状の概略を示す断面図。 対向ピストン型エンジンの燃焼室の形状の概略を示す断面図。 対向ピストン型エンジンの２軸出力型の構成を示す斜視図。 対向ピストン型エンジンの構成を示す外観図。 対向ピストン型エンジンの構成を示す外観図。 対向ピストン型エンジンの構成を示す外観図。 対向ピストン型エンジンの構成を示す外観図。 対向ピストン型エンジンの構成を示す外観図。 対向ピストン型エンジンの構成を示す外観図。 対向ピストン型エンジンの構成を示す外観図。 対向ピストン型エンジンの構成を示す外観図。 対向ピストン型エンジンの構成を示す外観図。 マルチコプターの構成を示す斜視図。 燃焼室の構成を示す概略図。 対向ピストンの燃焼室の構成を示す概略図。

本発明の実施の形態は、水平シリンダ内に独立した左右ピストンを互いにヘッドが対峙した状態で収納すると共に、主燃焼室を左右ピストンヘッド間に連通して水平シリンダ外に形成し、燃焼室内における点火爆発による左右ピストンの近接、離反作動を介して出力を取出すように構成した対向ピストン型エンジンに関する。

そして、水平シリンダは、左右シリンダ単体を接合することにより構成すると共に、左右シリンダ単体の接合部はガスケット等のシール構成部材でシーリングし、しかも、水平シリンダ内に連通して形成した燃焼室は断熱材で形成している。

そして、水平シリンダの両側方には吸排気用バルブを対峙して配設すると共に、吸排気用バルブのバルブ作動軸芯は水平シリンダの水平軸芯に対して下向きに傾斜するように構成し、しかも、吸排気用バルブ及び混合ガス点火用のスパークプラグは燃焼室内に配置し可及的に燃焼室容積が小さくなるように構成している。

このように、吸気用バルブと排気用バルブは互いに対峙した状態で配置され、従って、各バルブの作動軸芯も互いに対峙して配置されている。

そして、左右ピストンのボトム部にそれぞれ左右クランク機構を連動連設し、左右ピストンからの出力を左右クランク機構における左右クランク出力軸から、または左右クランク出力軸にそれぞれ隣接する左右隣接軸から２軸で取出し、各２軸のそれぞれに外部アクチュエータ、例えば発電機などを独立して連動連設すると共に各２軸はそれぞれ反対方向に回転するように構成することにより各２軸の回転反力を互いに打ち消して低振動化を図る様に構成している。

そして、左右ピストンのボトム部にそれぞれ左右クランク機構を連動連設し、左右クランク機構の間に連動ギヤ群を介設することにより左右クランク機構からのそれぞれのクランク出力を連動ギヤ群に設けた出力軸に合流して取出すべく構成し、しかも、連動ギヤ群のギヤ出力軸は、左右ピストンの対峙中心軸からオフセットして配置している。

以下、本発明の実施例を図１〜図１７を用いて具体的に詳説する。

本発明の実施例の対向ピストン型エンジンＡは、図５に示すように、エンジンブロック１５１を主体に、横方向の内収容シリンダの左右側方にはギヤボックス１５２を、その下方にオイルパン１５０をそれぞれ積層して配置することにより構成している。エンジンブロック１５１の外周面には放熱冷却効率を向上するために多数のフィンを突設した空冷式エンジンとしている。

図１に示すように、エンジンブロック１５１は、左右に分割した左右エンジンブロック１５１−１，２、及び左右エンジンブロック１５１−１，２より構成している。左右エンジンブロック１５１−１，２は、鋳造によりそれぞれ一体成形するものであり、内部の中心部には、それぞれ左右シリンダ（左右シリンダブロック）単体１４８，１４９を形成し、その周辺に後述する燃焼室Ｓや、燃焼室Ｓに連通する吸排気用バルブ１０７，１３５を取付けるためのバルブ設置孔１３５ａ，１０７ａや、スパークプラグ１０６を取付けるためのプラグ設置孔１０６ａや、左右ピストン１０２，１０３に連動連設した左右クランク機構１１７，１１８等を構成している。
このように鋳造成形した左右エンジンブロック１５１−１，２をガスケットを介在して一体に接合することにより水平シリンダ１０１や燃焼室Ｓを形成すると共に、左右エンジンブロック１５１−１，２のそれぞれの外端部に左右クランク機構１１７，１１８を連動配設するように構成する。

また、左シリンダ（左シリンダブロック）単体１４８と右シリンダ（右シリンダブロック）単体１４９とは接合して一つの水平シリンダ１０１を形成している。水平に形成された水平シリンダ１０１内には、独立して左右ピストン１０２，１０３を互いに左右ピストンヘッド１０４，１０５が対峙した状態で摺動自在に収納している。
このように、左右シリンダ単体１４８，１４９を接合して一つの水平シリンダ１０１を形成する分割構造とすることにより、水平シリンダ１０１の加工組立てが容易となり、水平シリンダ１０１の外に燃焼室Ｓを形成する場合の加工（例えば、燃焼室Ｓに付設される後述の吸気用バルブ１０７及び排気用バルブ１３５周辺の加工）が容易となり、一本のシリンダで形成した場合と比べて左右シリンダ単体１４８，１４９の鋳造効率化が良好となる等の各種の効果がある。

このようなシリンダ構造とすることにより、１個の水平シリンダ１０１に対して左右ピストン１０２，１０３を備えるため、水平シリンダ１０１内で左右ピストン１０２，１０３のストロークを分割することができ、通常のエンジンに比べて、燃焼室Ｓ内で点火された混合ガスの高膨張比を取ることができる。

左右ピストンヘッド１０４，１０５間の接合空間を含む燃焼室Ｓは、混合ガスを充填してその中で点火爆発させることにより左右ピストン１０２，１０３を互いに離反近接する方向に摺動させ、かかるピストン作動から後述するクランク機構を介してピストン出力を取出すように構成している。

燃焼室Ｓは、具体的には図２に示すように、一部左右ピストンヘッド１０４，１０５の近接部分にそれぞれ形成した傾斜面１０４ａ，１０５ａからなる接合空間Ｓ−１（副燃焼室）と、水平シリンダ１０１の中途部側壁を膨出して接合空間Ｓ−１に連通して形成した容積空間Ｓ−２（主燃焼室）とから構成されている。
ここで、容積空間Ｓ−２とは、燃焼室Ｓを構成する空間から対向する左右ピストンヘッド１０４，１０５間のクリアランス（例えば、構成部品精度公差、熱膨張、ピストンヘッドの挙動を考慮した空間等）と上述した接合空間Ｓ−１と、後述のスパークプラグ１０６、吸気用バルブ１０７及び排気用バルブ１３５等の占有空間とを除いた空間である。このように容積空間Ｓ−２は、水平シリンダ１０１の側壁外方に水平シリンダ１０１の断面方向に形成されている。

図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃに示すように、燃焼室Ｓは、左右ピストンヘッド１０４，１０５が近接した状態で、両ピストンヘッド端面に下縁部から中心部上方にかけて略放物線形状の扁平凹部１０４ａ’，１０５ａ’を形成し、両ピストンヘッドの近接状態において、この扁平凹部１０４ａ’，１０５ａ’により形成される空間を接合空間Ｓ−１（副燃焼室）としている。

接合空間Ｓ−１は、水平シリンダ１０１の中途部側壁を水平シリンダ１０１の断面方向に沿った略扁平状に膨出して水平シリンダ１本体の外方に形成した容積空間Ｓ−２に連通している。

容積空間Ｓ−２（主燃焼室）の形状は、先端に向って幅員が漸次小さくなる放物線形状の平坦面外形とすると共に、この肉厚空間の基部は、左右ピストンヘッド１０４，１０５の対峙間隔空間たる接合空間Ｓ−１と連通しており、その連通部分、すなわち、容積空間の吸気口高さは全体約８mmとしている。
換言すれば、容積空間の吸気終端部の空間肉厚を吸気口高さとして約７mm〜９mmの範囲で設定する。

すなわち、左右ピストンヘッド１０４，１０５の対峙面は、図１６に示すように、当接時に容積空間と連通する過半部分を容積空間の吸気口高さの約８mmと略同じ空間肉厚となるような副燃焼凹部としており、他残部分は、対峙面を当接した場合に約１mmのクリアランスとなる接合凹部としている。

このように、容積空間Ｓ−２は上記のように形成されているものであり、特に本発明では、燃焼効率化、高圧縮比化等の要請により、燃焼室Ｓの容積空間Ｓ−２を可及的に小さくするために、水平シリンダ１０１の外周壁から突出した略扁平形状の容積空間Ｓ−２を外形放物線形状とし、しかも、外形放物線の頂部に向って空間外側面が漸次薄くなるように構成しており、従って、容積空間の両側外面はテーパー形状の傾斜面としている。この頂部両側面に吸排気用バルブのポペット部を当接連通して、組付け外形も可及的に小さくすることができるように構成している。

特に、容積空間Ｓ−２のケース外側面は、吸気用バルブを連通する側面を円形に膨出形状として、この膨出円形部は容積空間の先端に向って下り傾斜状としている。従って、吸気用バルブのステム方向を下り傾斜状に配設することにより正確に容積空間に連通密着させることができる。また、その反対側面は、やや傾斜状の平坦面とし、その平坦面に円形のバルブ当接面を形成して排気用バルブの連通側面としている。従って、容積空間の両側面に形成したバルブ当接連通面は円形とすると共に、その円形面は双方とも傾斜面として容積空間先端に向ったテーパー面としていることに特徴を有する。

かかる容積空間の外形側面形状は吸排気用バルブの下り傾斜配設を可能とし、エンジン周りの関連部材占拠空間を可及的に小さくしている。
なお、接合空間Ｓ−１から容積空間Ｓ−２に連通する開口部面積Ｓ−４は、吸気用バルブ７及び排気用バルブ３５による混合ガスの吸排気抵抗にならないように設定されている。

さらに、図４Ｄの部分拡大図に示すように、左右ピストンヘッド１０４，１０５が最接近した状態の、左右ピストンヘッド１０４，１０５間のクリアランスｘは、シール構成部材としての後述のガスケット１４１を介して接合された左右シリンダ単体１４８，１４９の接合面のクリアランスｙよりも狭くなるようにして、燃焼室Ｓの接合空間Ｓ−１を可及的に小さくすることができるように構成している。

特に本発明においては、上記したエンジン１の基本的構成に対して可及的に軽量で、かつ出力パワーを最大限に生起することができる機能を有するエンジン１としたことに特徴を有する。

すなわち、前述のとおり１気筒シリンダ内に２個のピストンヘッドが互いに対向して摺動する２気筒エンジンとすると共に、シリンダの中途部側壁を外部に略扁平の放物線形状に膨出してシリンダ内の左右ピストンヘッドの接合空間に連通した略扁平状の容積空間を設けた。

しかも、吸気用バルブと排気用バルブとの吸排気開口部をシリンダ外部膨出部分の略扁平状の容積空間両側面に互いに対向して配設した。

次に、本発明のように吸排気用バルブを対向バルブとして配設した場合に、吸気開口部の開口高さ（以下、吸気口高さという）、すなわちシリンダ外側膨出の容積空間（主燃焼室）の吸気終端部の空間肉厚を約８mmとした場合に圧縮比９以上を得ることができる理由について説明する。
なお、説明中においては、吸排気バルブが図６から図１４に示すように従前の並列配置されたエンジン構造である場合と対比して説明している。

(1)一般的に燃料としての混合ガスの吸気に際して吸気用バルブのバルブ設置孔から充分燃料を効率的に吸気可能とするためには少なくとも吸気口高さ約８mm以上を必要とすることを基本構成とする。

(2)吸排気用バルブを従前の並列配置した場合に対向するピストンヘッド間の距離を約１mmとして吸気口高さを４、５、６、７、８mmの５段階に区分した各段階での燃焼室容積、吸気口断面積、圧縮比、流速、速度比をそれぞれ対比して一覧表とした。

この一覧表を見ると、吸気口高さを８mmとした場合に圧縮比は「７．１３」であり、圧縮比「９．０」を達成することはできなかった。

この知見を基礎として、前提条件の吸排気バルブを並列配置ではなく、バルブ開口端を対向させて容積空間の両側面に当接連通する対向配置とした。

(3)次に示すのは、並列の吸排気用バルブとして並列したバルブの占拠場所を左右に拡大する、すなわち、容積空間の主燃焼室を左右に拡大し、吸気口高さ８mmとした場合における圧縮比、流速等の数値を示す一覧表であり、(2)で上記したように圧縮比９を満たすのは困難であることが判明する。
この状態での接合空間外形と容積空間外形とバルブポペット部当接位置外形の関係を示す図を図１６に示す。

(4)次に示すのは、吸排気バルブの開口端を容積空間両側面で対向させた場合、容積空間は対向したバルブの開口端外径の大きさだけ幅員を形成しておけばよく、従って、容積空間を可及的に小さくすることができ、この幅員において吸気口高さ８mmとした場合の圧縮比、流速等の数値を示す。
この状態での接合空間外形と容積空間外形とポペット部当接位置外形の関係を示す図を図１６に示す。

この数値から両バルブの対向配置と吸気口高さの選択により燃焼室容積を大幅にダウンして圧縮比、流速共に所定の条件をクリアしていることが判明する。

すなわち、上記した対向バルブの条件のもとでボア径φ４０×ストローク行程３６mm、排気量４５cc、吸気用バルブ径φ２４、排気用バルブ径φ２１、吸気口断面積３９×８とすることにより、圧縮比９を確保でき、流速は音速の半分以下とすることができ、エンジン容積を可及的に小さくして効果的に最大の燃焼効率を得ることができる。

(5)上記の検討の結果、次のように結論することができる。
吸気用バルブをφ２４とした場合の開口面積３．２ｃｍ^２に対して対向するピストンヘッド間の距離を約８mmとした場合（すなわち、容積空間の最大肉厚を約８mmとした場合）、吸気口断面積は３．１６ｃｍ^２であり、３．１６／３．２＝０．９８となり、約９８％をカバーしている。

次にバルブの作動機構について具体的に説明する。すなわち、シリンダの外部膨出部たる容積空間Ｓ−２（主燃焼室）には互いに対向状態で連通した吸排気用バルブ３１３，３１４が配設されている。

左右ピストンヘッド３０４，３０５の先端部にはクランク機構３０８Ｌ，３０８Ｒの左右クランク出力軸３０８Ｌ’，３０８Ｒ’を介して発電機７の回転子軸７ａ’が連動連設されており、回転子軸７ａ’は、その伸延軸に左右駆動ギヤ３１５Ｌ，３１５Ｒを設け、左右駆動ギヤ３１５Ｌ，３１５Ｒにはそれぞれ左右従動ギヤ３１６Ｌ，３１６Ｒを噛合し、左右従動ギヤ３１６Ｌ，３１６Ｒの各ギヤ軸はカムシャフト３１８，３１８となりバルブ駆動用カム３１９，３１９を設けている。

バルブ駆動用カム３１９，３１９は、対向配設したポペットバルブ機構の吸排気用バルブ３１３，３１４を進退作動して吸排気口の開閉を行い混合ガスの吸気と燃焼ガスの排気を行う。

すなわち、エンジン１の左右ピストンヘッド３０４，３０５のストローク作動に応じて左右クランク機構３０８Ｌ，３０８Ｒを介して、駆動ギヤ３１５Ｌ，３１５Ｒ、従動ギヤ３１６Ｌ，３１６Ｒ、カムシャフト３１８，３１８を連動し、最終的にバルブ駆動用カム３１９，３１９のカム作動により吸排気用バルブ３１３，３１４による混合ガスの吸排気作動を行う。

なお、シリンダ外壁の容積空間Ｓはエンジンの上方向に突出して設けられており、外形略放物線形状とした容積空間の燃焼ケース３２１には左右側扁平面にバルブ設置孔３２２，３２２を設けバルブ設置孔３２２，３２２に吸排気用バルブ３１３，３１４のポペット部３２３，３２３が弁機構として設けられている。

すなわち、当該バルブ３１３，３１４は、ステムとキノコ型のバルブ本体と、バルブシートと閉塞用の付勢スプリングより構成され、バルブ全体がステムの軸方向に摺動することによりバルブシートとバルブ本体との間隔が変化してバルブ設置孔３２２への混合ガスの流量を制御するように構成されている。

容積空間Ｓを形成する燃焼ケース３２１は、左右側扁平面であるが、外形放物線形状の頂部方向に向かって外側面が薄くなるテーパー形状の傾斜面としている。なお、容積空間の外形放物線形状の本体部分外側面は吸気用バルブ連通側を大きく膨出させて円形のバルブ連通部とし、反対側の排気用バルブ連通側はやや小さく膨出させて円形のバルブ連通部とし、両膨出面はテーパー状の傾斜面として各バルブを先端下り傾斜姿勢に配設可能としている。

従って、図１４に示すように、吸排気用バルブ３１３，３１４のポペット部３２３，３２３が互いに対向してこの傾斜したテーパー扁平面に当接するため吸排気用バルブ３１３，３１４のステムをやや下方傾斜して配設することにより、その先端部のポペット部３２３を燃焼ケース３２１に開口したバルブ設置孔３２２に当接密着するように構成することができる。

ピストンヘッドや容積空間や吸排気用バルブのポペット部等に関連する位置空間の大きさの数値は次の通りである。

すなわち、図１７に示すようにポペット部３２３，３２３のバルブ設置孔開閉のための摺動範囲、すなわちバルブリフト長は約６mmとしており、吸気用バルブ３１３のバルブ本体は約φ２４とし、排気用バルブ３１４のバルブ本体は約φ２１とし、左右ピストンヘッド３０４，３０５の対向端面に形成したスキッシュ部（突面部）の間隔は約１mmとし、シリンダ外側壁に膨出した主燃焼室としての容積空間Ｓの吸気口高さ（膨出空間の肉厚）は約８mmとし、ピストンヘッドの外周から吸排気用バルブのポペット部３２３に至る間隔は約３mmとしている。

なお、上記した数値は、一定の圧縮比９を得るための許容範囲を有しており吸気用バルブリフト長は５〜７mm、バルブはφ２２〜φ２６、排気用バルブはφ２０〜φ２３、スキッシュ部の間隔は約０．５mm〜１．５mm、容積空間の吸気口高さは約７〜９mm、ピストンヘッド外周から吸排気用バルブポペット部の間隔は２．５mm〜３．５mmとすることが可能である。

図中、１０６はスパークプラグを示し、容積空間Ｓの一側壁に形成されている。

次に、本発明のエンジン１を中心としてエンジン１からの出力を受けて稼働する外部アクチュエーターとしての発電機７及びエンジン１の主燃焼室Ｓ−２に連通する吸排気用バルブ３１３，３１４に関連する連動機構について説明する。

左右シリンダ３０１Ｌ，３０１Ｒは水平左右に伸延して配設されており、左右シリンダ３０１Ｌ，３０１Ｒの左右ピストン３０２Ｌ，３０２Ｒ基部にはクランク機構３０８Ｌ，３０８Ｒを連動連設しており、クランクシャフト３０９，３０９の先端には左右発電機７，７が連結されている。このようにクランク機構３０８Ｌ，３０８Ｒの機械エネルギーを発電機７の電気エネルギーに変換してエンジン１の周辺に配したローター４に通電して伝動モータ５を介してサイドファン４−１を駆動するように構成することによりマルチコプターＡを構成して遠隔操作によるエンジン搭載型の無人飛行（図１５参照）を可能としている。

クランクシャフト３０９の先端回転軸３１０には、発電機７のマグネット回転子７ａが一体に連動されている。

図中、７は発電機，７ｂはコイル部、７ｃは発電機ケースを示す。
左右発電機７，７において各マグネット回転子７ａ，７ａはそれぞれ反対方向に回転するようにクランク機構３０８Ｌ，３０８Ｒを調整しており、互いに回転トルクの反動を打ち消して気体の飛行時の偏奇荷重が生起しないように構成し振動や騒音を可及的に小さくしている。

また、図中、３１１は反転ベルト、３１２はプーリーを示しており、左右クランク機構３０８Ｌ，３０８Ｒの左右クランク出力軸３０８Ｌ’，３０８Ｒ’の回転出力を反対方向に回転するように構成して、反転ベルト３１１とプーリー３１２により回転方向を反転させるカウンタローテーションを実現することで左右クランク出力軸３０８Ｌ’，３０８Ｒ’からの回転反力を互いに打ち消して低振動化を図っている。図中、３３１はオイルタンクである。
また、発電機７の前方には発電機７の回転子軸７ａ’に連動した冷却ファン３３０，３３３０がそれぞれ設けられている。
なお、エンジンの冷却は基本的には空冷式としている。

以上、実施例や変形例を説明したが、本発明の具体的な構成は上述した実施例や変形例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。

Ａ マルチコプター
ａ 機体フレーム

１ エンジン
２ 燃料タンク
３ ペイロード積載部
４ ロータ
４−１ サイドファン
５ 電動モータ
６ 制御部
７ 発電機

Claims (3)

1. 左右のピストンヘッドを左右のエンジンブロックの合体により形成したシリンダ内で対峙させた対向ピストン型エンジンにおいて、両ピストンヘッド端面に形成した扁平凹部により構成した接合空間と、接合空間と連通した状態でシリンダの中途部側壁の周方向外側にシリンダ軸線方向に直交して略扁平状に膨出した容積空間と、容積空間の両側面にそれぞれ下方傾斜状に対向して連通した吸気用バルブ及び排気用バルブと、により構成したことを特徴とする対向ピストン型エンジン。
2. 略扁平状に膨出して形成した容積空間の吸気口高さを約７〜９mmとすると共に、容積空間の幅員を吸排気用バルブのポペット部の径と略同一かやや大きく形成することによりエンジン圧縮比を略９以上とした
   ことを特徴とする請求項１に記載の対向ピストン型エンジン。
3. 容積空間は外形略放物線状の頂部に向って容積空間の両外側面が漸次薄くなる断面テーパー形状とし、かかる容積空間の傾斜外側面に吸排気用バルブのポペット部をそれぞれ連通当接した
   ことを特徴とする請求項１に記載の対向ピストン型エンジン。