JP2019214941A - Internal combustion engine - Google Patents

Internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP2019214941A
JP2019214941A JP2018111157A JP2018111157A JP2019214941A JP 2019214941 A JP2019214941 A JP 2019214941A JP 2018111157 A JP2018111157 A JP 2018111157A JP 2018111157 A JP2018111157 A JP 2018111157A JP 2019214941 A JP2019214941 A JP 2019214941A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cylinder
rotation axis
cam
piston
outer peripheral
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2018111157A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
桂樹 友田
Keiki Tomoda
桂樹 友田
墾 窪田
Kon Kubota
墾 窪田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2018111157A priority Critical patent/JP2019214941A/en
Publication of JP2019214941A publication Critical patent/JP2019214941A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

To make an internal combustion engine more compact while sealing a combustion chamber in a reliable manner.SOLUTION: An internal combustion engine 1 includes a cylinder 10 that can rotate around a rotation axis L, an outer peripheral member 20 arranged fixed to the periphery of the cylinder, a combustion chamber defined in the cylinder, and a driving unit. The driving unit includes a piston that is housed in the cylinder so as to slide in a rotation axis direction, and defines the combustion chamber, a slot formed on a peripheral surface of the cylinder, a cam arranged fixed to the periphery of the slot, a follower extending from the piston to the cam through the slot, and a communication hole 90a formed on the peripheral surface of the cylinder so as to communicate with the combustion chamber. The internal combustion engine 1 further includes seal members 100 and 100 for generating a dynamic pressure effect when the cylinder rotates, between the cylinder and an outside member 20.SELECTED DRAWING: Figure 21

Description

本発明は内燃機関に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine.

ピストンの往復運動をクランク機構により回転運動に変換して出力する内燃機関が公知である(例えば、特許文献1参照)。このような内燃機関では、ストローク長をシリンダボア径よりも大きく設定すると、燃料消費率が低減されることも知られている。   2. Description of the Related Art An internal combustion engine that converts a reciprocating motion of a piston into a rotary motion by a crank mechanism and outputs the converted motion is known (for example, see Patent Document 1). It is also known that in such an internal combustion engine, when the stroke length is set larger than the cylinder bore diameter, the fuel consumption rate is reduced.

特開2017−207053号公報JP 2017-207053 A

しかしながら、例えばストローク長をシリンダボア径よりも大きくすると、クランク半径が大きくなり、内燃機関の寸法が大きくなってしまう。したがって、クランク機構を用いる限り内燃機関のコンパクト化には限界がある。   However, for example, when the stroke length is larger than the cylinder bore diameter, the crank radius increases, and the size of the internal combustion engine increases. Therefore, there is a limit in downsizing the internal combustion engine as long as the crank mechanism is used.

クランク機構を用いない新たな構成を採用することで内燃機関をコンパクトにできるかもしれないけれども、この新たな構成を採用したことで燃焼室のシール性能が低下するのは好ましくない。   Although it may be possible to make the internal combustion engine compact by adopting a new configuration that does not use a crank mechanism, it is not preferable that the adoption of this new configuration lowers the sealing performance of the combustion chamber.

本発明によれば、内燃機関であって、回転軸線回りに回転可能なシリンダと、前記シリンダ内に画定された燃焼室と、駆動部と、を備え、前記駆動部は、前記回転軸線方向に摺動可能に前記シリンダ内に収容され、前記燃焼室を画定するピストンと、前記ピストンに関し前記燃焼室と反対側の前記シリンダの周面に形成されたスロットと、前記スロットの周囲に定置されたカムであって、前記回転軸線の周方向に環状をなしつつ前記回転軸線方向に振動するプロフィールを有するカムと、前記ピストンから前記スロットを通過して前記カムまで延び、前記ピストンとともに前記カムのプロフィールに従い移動するように構成されたフォロワと、を備え、前記スロットは、前記フォロワが前記ピストンとともに前記シリンダに対し前記回転軸線方向に相対移動するのを許容しつつ前記シリンダに対し前記回転軸線の周方向に相対移動するのを制限するように構成されており、前記燃焼室で燃焼が行われると、前記ピストンが前記フォロワとともに前記カムのプロフィールに従い移動され、それにより前記シリンダが前記回転軸線回りに回転され、前記シリンダの回転が機関出力として取り出され、前記内燃機関が更に、前記燃焼室に連通するように前記シリンダの周面に形成された連通孔と、前記シリンダの周囲に定置された外周部材と、前記シリンダの回転角があらかじめ定められた吸気角範囲内にあるときに前記連通孔に連通するように前記外周部材に形成された吸気孔と、前記シリンダの回転角があらかじめ定められた排気角範囲内にあるときに前記連通孔に連通するように前記外周部材に形成された排気孔と、前記シリンダの外周面と前記外周部材の内周面との間でかつ前記回転軸線方向に関し前記連通孔、前記吸気孔及び前記排気孔の両側に配置されたシール部材と、を備え、前記シール部材は、前記シリンダが前記外周部材に対し回転したときに動圧効果を発生するように構成されている、内燃機関が提供される。   According to the present invention, there is provided an internal combustion engine, comprising: a cylinder rotatable around a rotation axis; a combustion chamber defined in the cylinder; and a drive unit, wherein the drive unit is arranged in the direction of the rotation axis. A piston slidably received in the cylinder and defining the combustion chamber, a slot formed in a peripheral surface of the cylinder opposite to the combustion chamber with respect to the piston, and fixed around the slot; A cam having a profile that vibrates in the rotation axis direction while forming an annular shape in a circumferential direction of the rotation axis; and a cam profile extending from the piston through the slot to the cam, and the piston and the cam. And a follower configured to move along the axis of rotation with respect to the cylinder along with the piston. In the circumferential direction of the rotation axis with respect to the cylinder while permitting relative movement in the direction of rotation, and when combustion is performed in the combustion chamber, the piston moves the follower. With the profile of the cam, whereby the cylinder is rotated about the rotation axis, the rotation of the cylinder is taken out as the engine output, and the internal combustion engine is further moved to communicate with the combustion chamber. A communicating hole formed in a peripheral surface, an outer peripheral member fixed around the cylinder, and the outer peripheral member communicating with the communicating hole when a rotation angle of the cylinder is within a predetermined intake angle range. When the rotation angle of the cylinder is within a predetermined exhaust angle range, the suction hole formed in the member is connected to the communication hole so as to communicate with the communication hole. An exhaust hole formed in an outer peripheral member, between the outer peripheral surface of the cylinder and the inner peripheral surface of the outer peripheral member, and disposed on both sides of the communication hole, the intake hole, and the exhaust hole in the rotation axis direction. And a seal member, wherein the seal member is configured to generate a dynamic pressure effect when the cylinder rotates with respect to the outer peripheral member.

燃焼室を確実にシールしつつ、内燃機関をよりコンパクトにすることができる。   The internal combustion engine can be made more compact while reliably sealing the combustion chamber.

本発明による実施例の内燃機関の概略全体斜視図である。1 is a schematic overall perspective view of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. 本発明による実施例の内燃機関の概略分解図である。1 is a schematic exploded view of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. 本発明による実施例の内燃機関の回転軸線に沿った概略断面図である。1 is a schematic sectional view taken along a rotation axis of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. 本発明による実施例の内燃機関の回転軸線に沿った概略部分断面図である。1 is a schematic partial sectional view along an axis of rotation of an internal combustion engine of an embodiment according to the present invention. 本発明による実施例の内燃機関の対称面に沿った概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view along a plane of symmetry of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. 本発明による実施例のピストンの概略斜視図である。1 is a schematic perspective view of a piston according to an embodiment of the present invention. 本発明による実施例のカム及びフォロワの概略拡大図である。FIG. 3 is a schematic enlarged view of a cam and a follower according to the embodiment of the present invention. 本発明による実施例のピストンの挙動を表す線図である。FIG. 4 is a diagram illustrating the behavior of a piston according to an embodiment of the present invention. 吸気行程における本発明による実施例の内燃機関の概略図であって、(A)は連通孔と吸気孔等との位置関係を示す断面図、(B)はカムとフォロワとの位置関係を示す側面図、(C)はスロットとフォロワとの位置関係を示す側面図である。1 is a schematic view of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention in an intake stroke, in which (A) is a cross-sectional view illustrating a positional relationship between a communication hole and an intake hole, and (B) illustrates a positional relationship between a cam and a follower. FIG. 4C is a side view showing a positional relationship between the slot and the follower. 圧縮行程における本発明による実施例の内燃機関の概略図であって、(A)は連通孔と吸気孔等との位置関係を示す断面図、(B)はカムとフォロワとの位置関係を示す側面図、(C)はスロットとフォロワとの位置関係を示す側面図である。1 is a schematic view of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention in a compression stroke, in which (A) is a cross-sectional view showing a positional relationship between a communication hole and an intake hole, and (B) shows a positional relationship between a cam and a follower. FIG. 4C is a side view showing a positional relationship between the slot and the follower. シリンダの回転角が点火角範囲内にあるときの本発明による実施例の内燃機関の概略図であって、(A)は連通孔と吸気孔等との位置関係を示す断面図、(B)はカムとフォロワとの位置関係を示す側面図、(C)はスロットとフォロワとの位置関係を示す側面図である。It is a schematic diagram of an internal-combustion engine of an example by the present invention when a rotation angle of a cylinder is in an ignition angle range, (A) is a sectional view showing a positional relationship between a communication hole and an intake hole, and (B). FIG. 4 is a side view showing a positional relationship between a cam and a follower, and FIG. 4C is a side view showing a positional relationship between a slot and a follower. シリンダの回転角が点火角範囲内にあるときの本発明による実施例の内燃機関の概略図であって、ピストンの切り欠きと連通孔と点火プラグとの位置関係を示す側面図である。FIG. 2 is a schematic view of the internal combustion engine of the embodiment according to the present invention when the rotation angle of the cylinder is within the ignition angle range, and is a side view showing the positional relationship between the notch of the piston, the communication hole, and the ignition plug. 膨張行程における本発明による実施例の内燃機関の概略図であって、(A)は連通孔と吸気孔等との位置関係を示す断面図、(B)はカムとフォロワとの位置関係を示す側面図、(C)はスロットとフォロワとの位置関係を示す側面図である。It is a schematic diagram of an internal-combustion engine of an example by the present invention in an expansion stroke, (A) is a sectional view showing a positional relationship between a communication hole and an intake hole, etc., and (B) shows a positional relationship between a cam and a follower. FIG. 4C is a side view showing a positional relationship between the slot and the follower. 排気行程における本発明による実施例の内燃機関の概略図であって、(A)は連通孔と吸気孔等との位置関係を示す断面図、(B)はカムとフォロワとの位置関係を示す側面図、(C)はスロットとフォロワとの位置関係を示す側面図である。1 is a schematic view of an internal combustion engine of an embodiment according to the present invention in an exhaust stroke, in which (A) is a cross-sectional view showing a positional relationship between a communication hole and an intake hole, and (B) shows a positional relationship between a cam and a follower. FIG. 4C is a side view showing a positional relationship between the slot and the follower. 膨張行程にある本発明による実施例の内燃機関を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the internal combustion engine of the embodiment according to the present invention in an expansion stroke. 圧縮行程及び排気行程にある本発明による実施例の内燃機関を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention in a compression stroke and an exhaust stroke. 吸気行程にある本発明による実施例の内燃機関を示す概略図である。1 is a schematic view showing an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention during an intake stroke. 本発明による別の実施例の内燃機関の回転軸線に沿った概略断面図である。FIG. 4 is a schematic sectional view taken along a rotation axis of an internal combustion engine of another embodiment according to the present invention. フォロワの別の実施例を示す概略図であって、(A)は回転軸線に沿った部分断面図、(B)は図19(A)の線B−Bに沿った断面図である。FIG. 20 is a schematic view showing another embodiment of the follower, in which (A) is a partial cross-sectional view along a rotation axis, and (B) is a cross-sectional view along line BB in FIG. 19 (A). カム及びフォロワの別の実施例を示す概略図であって、(A)は回転軸線に沿った部分断面図、(B)は図20(A)の線BB−BBに沿った断面図である。20A and 20B are schematic views showing another embodiment of a cam and a follower, wherein FIG. 20A is a partial cross-sectional view along a rotation axis, and FIG. 20B is a cross-sectional view along line BB-BB in FIG. . シール部材周りの内燃機関の概略部分拡大断面図である。FIG. 3 is a schematic partial enlarged cross-sectional view of the internal combustion engine around a seal member. シール部材の凹凸パターンの一実施例を示す概略平面図である。FIG. 4 is a schematic plan view showing one embodiment of a concavo-convex pattern of a seal member. シール部材の機能を説明する概略平面図である。It is a schematic plan view explaining the function of a seal member. シール部材の凹凸パターンの他の実施例を示す概略平面図である。FIG. 9 is a schematic plan view showing another embodiment of the concavo-convex pattern of the seal member.

図1から図7は本発明による実施例の内燃機関1を示している。この内燃機関1は全体として、長手中心軸線を有する円筒状又は円柱状をなす(例えば、図1,3,4参照)。この長手中心軸線は後述する回転軸線Lに一致する。また、本発明による実施例の内燃機関1は、回転軸線Lに垂直な対称面Pに関し概ね対称的に形成される(例えば、図3,4参照)。   1 to 7 show an internal combustion engine 1 according to an embodiment of the present invention. The internal combustion engine 1 has a cylindrical shape or a cylindrical shape having a longitudinal center axis as a whole (for example, see FIGS. 1, 3, and 4). This longitudinal center axis coincides with a rotation axis L described later. Further, the internal combustion engine 1 of the embodiment according to the present invention is formed substantially symmetrically with respect to a symmetry plane P perpendicular to the rotation axis L (for example, see FIGS. 3 and 4).

本発明による実施例の内燃機関1は4ストローク機関である。本発明による別の実施例(図示しない)では内燃機関1は2ストローク機関である。一方、本発明による実施例の内燃機関1では火花着火燃焼が行われる。本発明による別の実施例(図示しない)の内燃機関では、圧縮着火燃焼又は予混合圧縮着火燃焼(HCCIもしくはPCCI)が行われる。燃料として、ガソリン、軽油、アルコールのような液体燃料、液化石油ガス(LPG)、圧縮天然ガス(CNG)、水素のようなガス燃料が用いられる。   The internal combustion engine 1 of the embodiment according to the present invention is a four-stroke engine. In another embodiment (not shown) according to the invention, the internal combustion engine 1 is a two-stroke engine. On the other hand, in the internal combustion engine 1 according to the embodiment of the present invention, spark ignition combustion is performed. In another embodiment (not shown) of the internal combustion engine according to the present invention, compression ignition combustion or homogeneous charge compression ignition combustion (HCCI or PCCI) is performed. As the fuel, a liquid fuel such as gasoline, light oil or alcohol, a gas fuel such as liquefied petroleum gas (LPG), compressed natural gas (CNG), or hydrogen is used.

本発明による実施例の内燃機関1は、回転軸線L回りに回転可能な単一のシリンダ10を備える(例えば、図2から4参照)。シリンダ10は全体として、中空円筒状をなす。シリンダ10の円筒状の内周面11及び円筒状の外周面12の長手中心軸線はそれぞれ回転軸線Lに一致する。本発明による実施例では、シリンダ10はR方向に回転可能である(例えば、図3,4参照)。   The internal combustion engine 1 according to the embodiment of the present invention includes a single cylinder 10 rotatable around the rotation axis L (for example, see FIGS. 2 to 4). The cylinder 10 has a hollow cylindrical shape as a whole. The longitudinal center axes of the cylindrical inner peripheral surface 11 and the cylindrical outer peripheral surface 12 of the cylinder 10 coincide with the rotation axis L, respectively. In the embodiment according to the present invention, the cylinder 10 is rotatable in the R direction (for example, see FIGS. 3 and 4).

本発明による実施例の内燃機関1は更に、外周部材20を備える(例えば、図2から4参照)。この外周部材20は全体として、中空円筒状をなす。外周部材20の円筒状の内周面21の長手中心軸線は回転軸線Lに一致する。上述のシリンダ10はこの外周部材20内に、回転軸線L回りに回転可能に収容され、したがって外周部材20はシリンダ10の周囲に位置する。一方、本発明による実施例の外周部材20は定置される。すなわち、外周部材20は回転軸線L回りに回転不能に、かつ、回転軸線L方向に移動不能に、設置又は搭載される。   The internal combustion engine 1 according to the embodiment of the present invention further includes an outer peripheral member 20 (see, for example, FIGS. 2 to 4). The outer peripheral member 20 has a hollow cylindrical shape as a whole. The longitudinal center axis of the cylindrical inner peripheral surface 21 of the outer peripheral member 20 coincides with the rotation axis L. The above-described cylinder 10 is housed in the outer peripheral member 20 so as to be rotatable around the rotation axis L. Therefore, the outer peripheral member 20 is located around the cylinder 10. On the other hand, the outer peripheral member 20 of the embodiment according to the present invention is fixed. That is, the outer peripheral member 20 is installed or mounted such that it cannot rotate around the rotation axis L and cannot move in the direction of the rotation axis L.

本発明による実施例の外周部材20は、複数の部材から構成される。具体的には、外周部材20は、中央部分22、2つの端部分23,23、及び、2つのハウジング24,24を備える(例えば、図2から4参照)。中央部分22は回転軸線L方向両端が開放した中空円筒状をなし、対称面P上に配置される。端部分23,23はそれぞれ、回転軸線L方向外端が閉鎖され、回転軸線L方向内端が開放された中空円筒状をなし、中央部分22から回転軸線L方向に間隙25をもって配置される(例えば、図2,4参照)。この間隙25は回転軸線Lの周方向に環状をなす。ハウジング24,24はそれぞれ、回転軸線L方向両端が開放した中空円筒状をなし、中央部分22とそれぞれ対応する端部分23,23とに例えばボルト26,26によって固定される(例えば、図3,4参照)。その結果、中央部分22と端部分23,23とがハウジング24,24によってそれぞれ互いに連結されるとともに、間隙25,25がハウジング24,24によって外部から隔離される。この場合、外周部材20の内周面21は、中央部分22の内周面及び端部分23,23の内周面から構成される。別の実施例(図示しない)では、外周部材20は一体部材から構成される。   The outer peripheral member 20 according to the embodiment of the present invention includes a plurality of members. Specifically, the outer peripheral member 20 includes a central portion 22, two end portions 23, 23, and two housings 24, 24 (for example, see FIGS. 2 to 4). The central portion 22 has a hollow cylindrical shape whose both ends in the rotation axis L direction are open, and is disposed on the symmetry plane P. Each of the end portions 23, 23 has a hollow cylindrical shape in which the outer end in the direction of the rotation axis L is closed and the inner end in the direction of the rotation axis L is open, and is disposed with a gap 25 in the direction of the rotation axis L from the central portion 22 ( For example, see FIGS. The gap 25 has an annular shape in the circumferential direction of the rotation axis L. The housings 24, 24 each have a hollow cylindrical shape with both ends opened in the direction of the rotation axis L, and are fixed to the central portion 22 and the corresponding end portions 23, 23 by, for example, bolts 26, 26 (see, for example, FIGS. 4). As a result, the central portion 22 and the end portions 23, 23 are connected to each other by the housings 24, 24, and the gaps 25, 25 are isolated from the outside by the housings 24, 24. In this case, the inner peripheral surface 21 of the outer peripheral member 20 is constituted by the inner peripheral surface of the central portion 22 and the inner peripheral surfaces of the end portions 23, 23. In another embodiment (not shown), the outer peripheral member 20 is formed from an integral member.

本発明による実施例では、シリンダ10の外周面12が中央部分22の内周面に対し摺動するように、シリンダ10が外周部材20内に収容される(例えば、図3,4参照)。また、シリンダ10の回転軸線L方向両端にそれぞれ設けられた突出部13,13が、外周部材20の回転軸線L方向両端にそれぞれ設けられた貫通孔27,27内に、回転軸線L回りに回転可能に保持される(例えば、図2から4参照)。このようにして、シリンダ10が外周部材20に、回転軸線L回りに回転可能に保持される。なお、本発明による実施例では、シリンダ10の外周面12と端部分23,23の内周面とは互いに離間される。また、本発明による実施例では、一方の突出部13に出力軸(図示しない)が連結される。   In the embodiment according to the present invention, the cylinder 10 is housed in the outer peripheral member 20 so that the outer peripheral surface 12 of the cylinder 10 slides against the inner peripheral surface of the central portion 22 (for example, see FIGS. 3 and 4). Further, the projections 13, 13 provided at both ends of the cylinder 10 in the rotation axis L direction are respectively rotated around the rotation axis L in through holes 27, 27 provided at both ends of the outer peripheral member 20 at the rotation axis L direction. Held possible (see, for example, FIGS. 2 to 4). In this manner, the cylinder 10 is held by the outer peripheral member 20 so as to be rotatable around the rotation axis L. In the embodiment according to the present invention, the outer peripheral surface 12 of the cylinder 10 and the inner peripheral surfaces of the end portions 23 are separated from each other. In the embodiment according to the present invention, an output shaft (not shown) is connected to one of the protrusions 13.

本発明による実施例の内燃機関1は更に、シリンダ10内に画定された単一の燃焼室30を備える(例えば、図3,4参照)。燃焼室30は、シリンダ10内に画定される。この燃焼室30は対称面P上に位置する。   The internal combustion engine 1 of the embodiment according to the present invention further includes a single combustion chamber 30 defined in the cylinder 10 (see, for example, FIGS. 3 and 4). The combustion chamber 30 is defined in the cylinder 10. This combustion chamber 30 is located on the symmetry plane P.

本発明による実施例の内燃機関1は更に、回転軸線Lに沿って並べられた2つの駆動部40,40を備える(例えば、図1から4参照)。   The internal combustion engine 1 according to the embodiment of the present invention further includes two driving units 40, 40 arranged along the rotation axis L (for example, see FIGS. 1 to 4).

本発明による実施例の駆動部40,40はそれぞれ、単一のピストン50を備える(例えば、図2から4参照)。ピストン50は回転軸線L方向に摺動可能にシリンダ10内に収容される。この場合、一方の駆動部40のピストン50と他方の駆動部40のピストン50とは、シリンダ10内において互いに対向し、これらピストン50,50同士の間のシリンダ10内に上述の燃焼室30が画定される。なお、ピストン50の長手中心軸線は回転軸線Lに一致する。   The drives 40, 40 in embodiments according to the invention each comprise a single piston 50 (see, for example, FIGS. 2 to 4). The piston 50 is housed in the cylinder 10 so as to be slidable in the direction of the rotation axis L. In this case, the piston 50 of one drive unit 40 and the piston 50 of the other drive unit 40 face each other in the cylinder 10, and the above-described combustion chamber 30 is provided in the cylinder 10 between the pistons 50. Is defined. The longitudinal center axis of the piston 50 coincides with the rotation axis L.

本発明による実施例では、ピストン50の頂面51に凹部52が形成される(例えば、図6参照)。この凹部52はピストン50の直径方向に延び、ピストン50の周面に到る。その結果、ピストン50の頂面51に隣接するピストン50の周面には、回転軸線Lの周方向に180度離間した2つの切り欠き52a,52bが形成される。また、本発明による実施例では、一方のピストン50の凹部52と他方のピストン50の凹部52とは、回転軸線Lの周方向に関し互いに整列される。したがって、一方のピストン50の切り欠き52a,52bと他方のピストン50の切り欠き52a,52bも、回転軸線Lの周方向に関し互いにそれぞれ整列される。   In an embodiment according to the present invention, a recess 52 is formed in the top surface 51 of the piston 50 (see, for example, FIG. 6). The recess 52 extends in the diameter direction of the piston 50 and reaches the peripheral surface of the piston 50. As a result, two cutouts 52a and 52b are formed on the peripheral surface of the piston 50 adjacent to the top surface 51 of the piston 50 and separated by 180 degrees in the circumferential direction of the rotation axis L. In the embodiment according to the present invention, the concave portion 52 of one piston 50 and the concave portion 52 of the other piston 50 are aligned with each other in the circumferential direction of the rotation axis L. Therefore, the notches 52a and 52b of one piston 50 and the notches 52a and 52b of the other piston 50 are also aligned with each other in the circumferential direction of the rotation axis L.

また、本発明による実施例の駆動部40,40はそれぞれ、回転軸線Lの周方向に等間隔に離間されつつシリンダ10の周面に形成された複数のスロット60を更に備える(例えば、図2から4参照)。本発明による実施例では、スロット60は、回転軸線Lの周方向に互いに180度離間された2つのスロット60a,60bを備える。スロット60a,60bはそれぞれ、ピストン50に関し燃焼室30と反対側のシリンダ10の周面に形成される(例えば、図2から4参照)。すなわち、燃焼室30はピストン50に関し回転軸線L方向内側に位置し、スロット60a,60bはピストン50に関し回転軸線L方向外側に位置する。なお、スロット60a,60bは回転軸線L方向に互いに整列される。   Further, each of the driving units 40, 40 of the embodiment according to the present invention further includes a plurality of slots 60 formed on the peripheral surface of the cylinder 10 while being equally spaced in the circumferential direction of the rotation axis L (for example, FIG. 2). To 4). In the embodiment according to the present invention, the slot 60 includes two slots 60a and 60b which are separated from each other by 180 degrees in the circumferential direction of the rotation axis L. Each of the slots 60a and 60b is formed on the peripheral surface of the cylinder 10 on the side opposite to the combustion chamber 30 with respect to the piston 50 (for example, see FIGS. 2 to 4). That is, the combustion chamber 30 is located on the inner side in the rotation axis L direction with respect to the piston 50, and the slots 60a and 60b are located on the outer side with respect to the piston 50 in the rotation axis L direction. The slots 60a and 60b are aligned with each other in the direction of the rotation axis L.

本発明による実施例のスロット60a,60bはそれぞれ、回転軸線L方向に細長い長方形状をなし、回転軸線Lの周方向に互いに離間しつつ回転軸線L方向に拡がる2つの係合面61u,61dを備える(例えば、図4,7参照)。この場合、回転軸線L回りの回転方向Rに関し、係合面61uは上流側に位置し、係合面61dは下流側に位置する。   Each of the slots 60a and 60b of the embodiment according to the present invention has a rectangular shape elongated in the direction of the rotation axis L, and has two engagement surfaces 61u and 61d which are separated from each other in the circumferential direction of the rotation axis L and spread in the direction of the rotation axis L. (For example, see FIGS. 4 and 7). In this case, in the rotation direction R about the rotation axis L, the engagement surface 61u is located on the upstream side, and the engagement surface 61d is located on the downstream side.

本発明による実施例の駆動部40,40はそれぞれ、単一のカム70を更に備える(例えば、図3,4参照)。このカム70は、スロット32の周囲に定置される。また、カム70は回転軸線Lの周方向に環状をなしつつ回転軸線L方向に振動するプロフィールを有する。更に、本発明による実施例では、2つの駆動部40,40のピストン50,50が互いに同期するように、カム70,70のプロフィールがそれぞれ形成されている。   The drives 40, 40 in embodiments according to the present invention each further comprise a single cam 70 (see, for example, FIGS. 3 and 4). The cam 70 is fixed around the slot 32. The cam 70 has a profile that vibrates in the direction of the rotation axis L while forming an annular shape in the circumferential direction of the rotation axis L. Furthermore, in an embodiment according to the invention, the profiles of the cams 70, 70 are respectively formed such that the pistons 50, 50 of the two drives 40, 40 are synchronized with each other.

本発明による実施例では、カム70は、溝カムから構成される。具体的には、カム70は、中央部分22の回転軸線L方向外端面22oと、端部分23の回転軸線L方向内端面23iと、これら端面22o,23iにより画定される外周部材20の間隙25と、を備える(例えば、図3,4,7参照)。これら端面22o,23iはカム70のカム面として機能する。この場合、カム70が外周部材20によって保持されていると見ることもできる。また、一方の駆動部40のカム70と他方の駆動部40のカム70とが共通の外周部材20によって保持されていると見ることもできる。   In an embodiment according to the present invention, cam 70 comprises a grooved cam. Specifically, the cam 70 includes an outer end surface 22o of the central portion 22 in the rotation axis L direction, an inner end surface 23i of the end portion 23 in the rotation axis L direction, and a gap 25 between the outer peripheral members 20 defined by these end surfaces 22o and 23i. (For example, see FIGS. 3, 4, and 7). These end surfaces 22o and 23i function as cam surfaces of the cam 70. In this case, it can be seen that the cam 70 is held by the outer peripheral member 20. In addition, it can be seen that the cam 70 of the one driving unit 40 and the cam 70 of the other driving unit 40 are held by the common outer peripheral member 20.

本発明による実施例の駆動部40,40はそれぞれ、回転軸線Lの周方向に等間隔に離間されつつピストン50と一体に設けられた複数のフォロワ80を備える(例えば、図2から4参照)。本発明による実施例のフォロワ80では、フォロワ80は、回転軸線Lの周方向に互いに180度離間された2つのフォロワ80a,80bを備える。なお、フォロワ80a,80bは回転軸線L方向には互いに整列される。フォロワ80a,80bはそれぞれ、ピストン50からスロット60a,60bを通過してカム70まで延び、カム70のプロフィールに従い移動するように構成されている(例えば、図3,4参照)。   Each of the driving units 40, 40 according to the embodiment of the present invention includes a plurality of followers 80 provided integrally with the piston 50 while being equally spaced in the circumferential direction of the rotation axis L (for example, see FIGS. 2 to 4). . In the follower 80 according to the embodiment of the present invention, the follower 80 includes two followers 80a and 80b that are separated from each other by 180 degrees in the circumferential direction of the rotation axis L. The followers 80a and 80b are aligned with each other in the direction of the rotation axis L. Followers 80a, 80b extend from piston 50 through slots 60a, 60b to cam 70, respectively, and are configured to move according to the profile of cam 70 (see, for example, FIGS. 3, 4).

具体的には、本発明による実施例のフォロワ80a,80bはそれぞれ、スライダ81と、アーム82と、ローラ83と、を備える(例えば、図3,4,6参照)。スライダ81は、ピストン50の周壁に形成された貫通穴53内に嵌合される。また、スライダ81は、回転軸線L方向に延びる2つの係合面81u,81dを有する。一方、アーム82は、スライダ81を貫通して半径方向外向きに延びる。本発明による実施例では、一方のフォロワ80aのアーム82と、他方のフォロワ80bのアーム82とは一体的に形成される。アーム82の先端には、ローラ83がアーム82の長手中心軸線L1回りに回転可能に取り付けられる。フォロワ80a,80bは固定スリーブ84によってピストン50に固定される。   More specifically, each of the followers 80a and 80b of the embodiment according to the present invention includes a slider 81, an arm 82, and a roller 83 (see, for example, FIGS. 3, 4, and 6). The slider 81 is fitted into a through hole 53 formed in the peripheral wall of the piston 50. The slider 81 has two engagement surfaces 81u and 81d extending in the direction of the rotation axis L. On the other hand, the arm 82 extends radially outward through the slider 81. In the embodiment according to the present invention, the arm 82 of one follower 80a and the arm 82 of the other follower 80b are formed integrally. A roller 83 is attached to the tip of the arm 82 so as to be rotatable around the longitudinal center axis L1 of the arm 82. The followers 80a and 80b are fixed to the piston 50 by the fixing sleeve 84.

組立状態において(例えば、図3,4,7参照)、ローラ83はカム70と係合する。すなわち、ローラ83の周面がカム70のカム面22o,23iに当接する。その結果、フォロワ80a,80bがピストン50とともに、カム70のプロフィールに従い移動することが可能になる。   In the assembled state (for example, see FIGS. 3, 4, and 7), the roller 83 is engaged with the cam 70. That is, the peripheral surface of the roller 83 comes into contact with the cam surfaces 22o and 23i of the cam 70. As a result, the followers 80a and 80b can move together with the piston 50 according to the profile of the cam 70.

また、組立状態において(例えば、図3,4,7参照)、スライダ81,81はスロット60a,60b内に収容される。その結果、スライダ81の係合面81uがスロット60a,60bの係合面61uに係合し、スライダ81の係合面81dがスロット60a,60bの係合面61dに係合する。このため、スライダ81がシリンダ10に対し、回転軸線Lの周方向に相対移動するのがスロット60a,60bにより制限される。このことは、フォロワ80a,80bが回転軸線L回りに回転するとシリンダ10がフォロワ80a,80bとともに回転軸線L回りに回転され、シリンダ10が回転軸線L回りに回転するとフォロワ80a,80bがシリンダ10とともに回転軸線L回りに回転される、ということを意味している。一方、スライダ81がシリンダ10に対し回転軸線L方向に相対移動するのが許容される。すなわち、本発明による実施例のスロット60は、フォロワ80がピストン50とともにシリンダ10に対し回転軸線L方向に相対移動するのを許容しつつシリンダ10に対し回転軸線Lの周方向に相対移動するのを制限するように構成されている。   In an assembled state (for example, see FIGS. 3, 4, and 7), the sliders 81 are accommodated in the slots 60a and 60b. As a result, the engaging surface 81u of the slider 81 engages with the engaging surface 61u of the slots 60a and 60b, and the engaging surface 81d of the slider 81 engages with the engaging surface 61d of the slots 60a and 60b. For this reason, the relative movement of the slider 81 relative to the cylinder 10 in the circumferential direction of the rotation axis L is restricted by the slots 60a and 60b. This means that when the followers 80a and 80b rotate around the rotation axis L, the cylinder 10 rotates around the rotation axis L together with the followers 80a and 80b, and when the cylinder 10 rotates around the rotation axis L, the followers 80a and 80b move together with the cylinder 10. It means that it is rotated around the rotation axis L. On the other hand, the slider 81 is allowed to move relative to the cylinder 10 in the direction of the rotation axis L. That is, the slot 60 of the embodiment according to the present invention moves relative to the cylinder 10 in the circumferential direction of the rotation axis L while allowing the follower 80 to move relative to the cylinder 10 in the direction of the rotation axis L together with the piston 50. Is configured to limit the

本発明による実施例の内燃機関1は更に、回転軸線Lの周方向に等間隔に離間されつつ、燃焼室30に連通するようにシリンダ10の周面に形成された複数の連通孔90を備える。本発明による実施例では、連通孔90は、回転軸線Lの周方向に互いに180度離間された2つの連通孔90a,90bを備える(例えば、図3,5参照)。これら連通孔90a,90bは回転軸線L方向に互いに整列され、例えば対称面P上に配置される(例えば、図3,4参照)。   The internal combustion engine 1 according to the embodiment of the present invention further includes a plurality of communication holes 90 formed on the peripheral surface of the cylinder 10 so as to communicate with the combustion chamber 30 while being equally spaced in the circumferential direction of the rotation axis L. . In the embodiment according to the present invention, the communication hole 90 includes two communication holes 90a and 90b separated from each other by 180 degrees in the circumferential direction of the rotation axis L (see, for example, FIGS. 3 and 5). These communication holes 90a and 90b are aligned with each other in the direction of the rotation axis L, and are arranged, for example, on the plane of symmetry P (for example, see FIGS. 3 and 4).

本発明による実施例の内燃機関1は更に、外周部材20の中央部分22に形成された単一の吸気孔90iを備える(例えば、図5参照)。吸気孔90iは回転軸線L方向に連通孔90a,90bに整列される。また、本発明による実施例の吸気孔90iは、シリンダ10の回転軸線L回りの回転角θがあらかじめ定められた吸気角範囲内にあるときに吸気孔90iが連通孔90a,90bに連通するように、外周部材20に形成される。本発明による実施例では上述したように、シリンダ10の外周面12は、外周部材20の中央部分22の内周面21と摺接する。このため、連通孔90a,90bが外周部材20の内周面21に対面しているときには、連通孔90a,90bはこの内周面21により閉鎖され、したがって燃焼室30は封止される。これに対し、シリンダ10が回転軸線L回りに回転して連通孔90a,90bが吸気孔90iに対面すると、連通孔90a,90bが吸気孔90iと連通し、したがって燃焼室30が連通孔90a,90bを介して吸気孔90iと連通する。この吸気孔90iには吸気管91iが連結される。(例えば、図1,5参照)吸気管91i内には、例えば、吸気管91i内に燃料を噴射するための燃料噴射弁(図示しない)、吸気管91i内を流れる吸気量を制御するためのスロットル弁(図示しない)、などが配置される。   The internal combustion engine 1 according to the embodiment of the present invention further includes a single intake hole 90i formed in the central portion 22 of the outer peripheral member 20 (see, for example, FIG. 5). The intake holes 90i are aligned with the communication holes 90a and 90b in the direction of the rotation axis L. In addition, the intake hole 90i of the embodiment according to the present invention communicates with the communication holes 90a and 90b when the rotation angle θ of the cylinder 10 about the rotation axis L is within a predetermined intake angle range. Then, the outer peripheral member 20 is formed. In the embodiment according to the present invention, as described above, the outer peripheral surface 12 of the cylinder 10 is in sliding contact with the inner peripheral surface 21 of the central portion 22 of the outer peripheral member 20. Therefore, when the communication holes 90a, 90b face the inner peripheral surface 21 of the outer peripheral member 20, the communication holes 90a, 90b are closed by the inner peripheral surface 21, and the combustion chamber 30 is sealed. On the other hand, when the cylinder 10 rotates around the rotation axis L and the communication holes 90a, 90b face the intake holes 90i, the communication holes 90a, 90b communicate with the intake holes 90i, and therefore, the combustion chamber 30 connects the communication holes 90a, 90a, 90b. It communicates with the intake hole 90i via 90b. An intake pipe 91i is connected to the intake hole 90i. (See, for example, FIGS. 1 and 5) Inside the intake pipe 91i, for example, a fuel injection valve (not shown) for injecting fuel into the intake pipe 91i, and for controlling the amount of intake air flowing through the intake pipe 91i. A throttle valve (not shown) and the like are arranged.

本発明による実施例の内燃機関1は更に、外周部材20の中央部分22に形成された単一の排気孔90eを備える(例えば、図5参照)。排気孔90eは回転軸線L方向に連通孔90a,90bに整列され、したがって吸気孔90iにも整列される。また、本発明による実施例の排気孔90eは、シリンダ10の回転角θがあらかじめ定められた排気角範囲内にあるときに排気孔90eが連通孔90a,90bに連通するように、外周部材20に形成され又は位置決めされる。シリンダ10が回転軸線L回りに回転して連通孔90a,90bが排気孔90eに対面すると、連通孔90a,90bが排気孔90eと連通し、したがって燃焼室30が連通孔90a,90bを介して排気孔90eと連通する。この排気孔90eには排気管91eが連結される(例えば、図1,5参照)。排気管91e内には、例えば、排気を浄化するための触媒(図示しない)などが配置される。   The internal combustion engine 1 according to the embodiment of the present invention further includes a single exhaust hole 90e formed in the central portion 22 of the outer peripheral member 20 (for example, see FIG. 5). The exhaust holes 90e are aligned with the communication holes 90a and 90b in the direction of the rotation axis L, and are also aligned with the intake holes 90i. Further, the exhaust hole 90e of the embodiment according to the present invention is provided with the outer peripheral member 20 such that the exhaust hole 90e communicates with the communication holes 90a and 90b when the rotation angle θ of the cylinder 10 is within a predetermined exhaust angle range. Formed or positioned. When the cylinder 10 rotates around the rotation axis L and the communication holes 90a, 90b face the exhaust holes 90e, the communication holes 90a, 90b communicate with the exhaust holes 90e, and therefore, the combustion chamber 30 is connected via the communication holes 90a, 90b. It communicates with the exhaust hole 90e. An exhaust pipe 91e is connected to the exhaust hole 90e (for example, see FIGS. 1 and 5). In the exhaust pipe 91e, for example, a catalyst (not shown) for purifying exhaust gas is disposed.

本発明による実施例の内燃機関1は更に、外周部材20に形成された単一の点火プラグ収容孔90sを備える(例えば、図5参照)。点火プラグ収容孔90sは回転軸線L方向に連通孔90a,90bに整列され、したがって吸気孔90i及び排気孔90eにも整列される。この点火プラグ収容孔90sには、点火プラグ91sが封密に収容される。本発明による実施例の点火プラグ収容孔90sは、シリンダ10の回転角θがあらかじめ定められた点火角範囲内にあるときに点火プラグ91sが連通孔90a,90bに対面するように、外周部材20に形成され又は位置決めされる。   The internal combustion engine 1 according to the embodiment of the present invention further includes a single spark plug receiving hole 90s formed in the outer peripheral member 20 (for example, see FIG. 5). The ignition plug housing hole 90s is aligned with the communication holes 90a and 90b in the direction of the rotation axis L, and thus also aligned with the intake hole 90i and the exhaust hole 90e. The ignition plug 91s is hermetically accommodated in the ignition plug accommodation hole 90s. The ignition plug housing hole 90s of the embodiment according to the present invention is provided with the outer peripheral member 20 so that the ignition plug 91s faces the communication holes 90a and 90b when the rotation angle θ of the cylinder 10 is within a predetermined ignition angle range. Formed or positioned.

図8は、本発明による実施例のピストン50の挙動を示している。図8において、横軸は、或る上死点TDCeを基準としたシリンダ10の回転角θを、縦軸は、対称面Pを基準としたピストン50の頂面51の回転軸線L方向変位量を、それぞれ表している。上述したように、ピストン50はフォロワ80とともにカム70のプロフィールに従って移動する。したがって、図8に示されるピストン50の挙動はカム70のプロフィールを示している。図8からわかるように、シリンダ10が回転軸線L回りに回転するにつれて、ピストン50が回転軸線L方向に往復動する。   FIG. 8 shows the behavior of the piston 50 of the embodiment according to the present invention. 8, the horizontal axis represents the rotation angle θ of the cylinder 10 with respect to a certain top dead center TDCe, and the vertical axis represents the displacement of the top surface 51 of the piston 50 with respect to the symmetry plane P in the rotation axis L direction. , Respectively. As described above, the piston 50 moves with the follower 80 according to the profile of the cam 70. Therefore, the behavior of the piston 50 shown in FIG. As can be seen from FIG. 8, as the cylinder 10 rotates around the rotation axis L, the piston 50 reciprocates in the direction of the rotation axis L.

上述したように、本発明による実施例の内燃機関1は4ストローク機関である。4ストローク機関では、1燃焼サイクルを構成する吸気行程、圧縮行程、膨張行程、及び排気行程が順次繰り返し行われる。本発明による実施例では、吸気行程は上死点TDCeから下死点BDCcまでに相当する。圧縮行程は下死点BDCcから上死点TDCcまでに相当する。膨張行程は上死点TDCcから下死点BDCeまでに相当する。排気行程は下死点BDCeから上死点TDCeまでに相当する。したがって、本発明による実施例では、上死点TDCeは排気上死点であり、下死点BDCcは圧縮下死点であり、上死点TDCcは圧縮上死点であり、下死点BDCeは排気下死点である、ということになる。   As described above, the internal combustion engine 1 of the embodiment according to the present invention is a four-stroke engine. In a four-stroke engine, an intake stroke, a compression stroke, an expansion stroke, and an exhaust stroke constituting one combustion cycle are sequentially and repeatedly performed. In the embodiment according to the present invention, the intake stroke corresponds to from top dead center TDCe to bottom dead center BDCc. The compression stroke corresponds to from the bottom dead center BDCc to the top dead center TDCc. The expansion stroke corresponds to from top dead center TDCc to bottom dead center BDCE. The exhaust stroke corresponds to the operation from the bottom dead center BDCE to the top dead center TDCe. Therefore, in the embodiment according to the present invention, the top dead center TDCe is the exhaust top dead center, the bottom dead center BDCc is the compression bottom dead center, the top dead center TDCc is the compression top dead center, and the bottom dead center BDCE is This means that it is the bottom dead center of exhaust.

また、本発明による実施例では、シリンダ10が回転軸線L回りに180度回転すると、1燃焼サイクルが行われる。言い換えると、シリンダ10が回転軸線L回りに1回転するごとに2燃焼サイクルが行われるように、カム70のプロフィールが形成されている。したがって、シリンダ10の回転角θが0から180度までのカム70のプロフィールと、シリンダ10の回転角θが180から360度までのカム70のプロフィールと、は互いに等しい。言い換えると、或る回転角θ(0≦θ≦180度)におけるピストン50又はフォロワ80a,80bの回転軸線L方向位置と、回転角θ+180度におけるピストン50又はフォロワ80a,80b回転軸線L方向位置と、が互いに等しい。更に言い換えると、本発明による実施例では、カム70のプロフィールは、回転軸線L回りに180度対称に形成される。ただし、本発明による実施例のカム70のプロフィールは、回転軸線L回りに90度対称でない。   Further, in the embodiment according to the present invention, when the cylinder 10 rotates 180 degrees around the rotation axis L, one combustion cycle is performed. In other words, the profile of the cam 70 is formed such that two combustion cycles are performed each time the cylinder 10 makes one rotation about the rotation axis L. Therefore, the profile of the cam 70 when the rotation angle θ of the cylinder 10 is 0 to 180 degrees is equal to the profile of the cam 70 when the rotation angle θ of the cylinder 10 is 180 to 360 degrees. In other words, the position of the piston 50 or the followers 80a, 80b in the rotation axis L direction at a certain rotation angle θ (0 ≦ θ ≦ 180 degrees), and the position of the piston 50 or the followers 80a, 80b in the rotation axis L direction at a rotation angle θ + 180 degrees. , Are equal to each other. In other words, in an embodiment according to the present invention, the profile of the cam 70 is formed 180 degrees symmetric about the rotation axis L. However, the profile of the cam 70 of the embodiment according to the present invention is not 90 degree symmetric about the rotation axis L.

更に、本発明による実施例では、上述した吸気角範囲INは排気上死点TDCeから圧縮下死点BDCcまで、すなわち吸気行程に設定される(例えば、図8参照)。別の実施例(図示しない)では、吸気角範囲INは排気上死点TDCeとは異なるシリンダ10の回転角θから始まる。また、別の実施例(図示しない)では、吸気角範囲INは圧縮下死点BDCcとは異なるシリンダ10の回転角θで終わる。また、本発明による実施例では、排気角範囲EXは排気下死点BDCeから排気上死点TDCeまで、すなわち排気行程に設定される(例えば、図8参照)。別の実施例(図示しない)では、排気角範囲EXは排気下死点BDCeとは異なるシリンダ10の回転角θから始まる。また、別の実施例(図示しない)では、排気角範囲EXは排気上死点TDCeとは異なるシリンダ10の回転角θで終わる。   Further, in the embodiment according to the present invention, the above-described intake angle range IN is set from the exhaust top dead center TDCo to the compression bottom dead center BDCc, that is, the intake stroke (see, for example, FIG. 8). In another embodiment (not shown), the intake angle range IN starts from the rotation angle θ of the cylinder 10 which is different from the exhaust top dead center TDCe. Further, in another embodiment (not shown), the intake angle range IN ends at the rotation angle θ of the cylinder 10 different from the compression bottom dead center BDCc. Further, in the embodiment according to the present invention, the exhaust angle range EX is set from the exhaust bottom dead center BDCe to the exhaust top dead center TDCe, that is, the exhaust stroke (for example, see FIG. 8). In another embodiment (not shown), the exhaust angle range EX starts from the rotation angle θ of the cylinder 10 different from the exhaust bottom dead center BDCE. Further, in another embodiment (not shown), the exhaust angle range EX ends at the rotation angle θ of the cylinder 10 different from the exhaust top dead center TDCo.

本発明による実施例では更に、点火角範囲SPは圧縮上死点TDCc周りに設定される(例えば、図8参照)。別の実施例(図示しない)では、点火角範囲SPは圧縮上死点TDCc周りとは異なるシリンダ10の回転角θに設定される。   Further, in the embodiment according to the present invention, the ignition angle range SP is set around the compression top dead center TDCc (for example, see FIG. 8). In another embodiment (not shown), the ignition angle range SP is set to a rotation angle θ of the cylinder 10 different from that around the compression top dead center TDCc.

図9(A),9(B),9(C)には吸気行程における本発明による実施例の内燃機関1が概略的に示される。吸気行程では、ピストン50,50は互いに離れるように移動する。その結果、燃焼室30の容積が増大する。このとき、連通孔90aは吸気孔90iに連通している。その結果、吸気管91iから吸気ガス(例えば、混合気)が燃焼室30内に流入する。   9 (A), 9 (B) and 9 (C) schematically show the internal combustion engine 1 of the embodiment according to the present invention in the intake stroke. In the intake stroke, the pistons 50, 50 move away from each other. As a result, the volume of the combustion chamber 30 increases. At this time, the communication hole 90a communicates with the intake hole 90i. As a result, intake gas (for example, air-fuel mixture) flows into the combustion chamber 30 from the intake pipe 91i.

図10(A),10(B),10(C)には圧縮行程における本発明による実施例の内燃機関1が概略的に示される。圧縮行程では、ピストン50,50は互いに近づくように移動する。このとき、連通孔90a,90bは閉鎖されており、したがって燃焼室30内の吸気ガスが圧縮される。   10 (A), 10 (B) and 10 (C) schematically show the internal combustion engine 1 according to the embodiment of the present invention in the compression stroke. In the compression stroke, the pistons 50, 50 move closer to each other. At this time, the communication holes 90a and 90b are closed, so that the intake gas in the combustion chamber 30 is compressed.

図11(A),11(B),11(C)には、シリンダ10の回転角θが点火角範囲SP内又は圧縮上死点TDCc周りにあるときの本発明による実施例の内燃機関1が概略的に示される。点火角範囲SPが設定される圧縮上死点TDCc周りでは、燃焼室30は主として、互いに対向するピストン50,50の凹部52,52内に画定される。一方、本発明による実施例では、シリンダ10の回転角θが点火角範囲SP内にあるときに、ピストン50の切り欠き52a,52bが連通孔90a,90bとそれぞれ対面するように、ピストン50,50がそれぞれ形成されている。その結果、シリンダ10の回転角θが点火角範囲SP内に到達すると、点火プラグ91sが連通孔90a及び切り欠き52a又は連通孔90b及び切り欠き52bを介して、燃焼室30に対面する(図11,12参照)。このとき、点火プラグ91sによる点火作用が行われる。その結果、燃焼室30内の混合気が着火燃焼される。   FIGS. 11A, 11B, and 11C show the internal combustion engine 1 according to the embodiment of the present invention when the rotation angle θ of the cylinder 10 is within the ignition angle range SP or around the compression top dead center TDCc. Is shown schematically. Around the compression top dead center TDCc where the ignition angle range SP is set, the combustion chamber 30 is mainly defined in the recesses 52, 52 of the pistons 50, 50 facing each other. On the other hand, in the embodiment according to the present invention, when the rotation angle θ of the cylinder 10 is within the ignition angle range SP, the pistons 50, 52b are arranged such that the notches 52a, 52b of the piston 50 face the communication holes 90a, 90b, respectively. 50 are respectively formed. As a result, when the rotation angle θ of the cylinder 10 reaches the ignition angle range SP, the ignition plug 91s faces the combustion chamber 30 via the communication hole 90a and the notch 52a or the communication hole 90b and the notch 52b (FIG. 11, 12). At this time, an ignition action is performed by the ignition plug 91s. As a result, the air-fuel mixture in the combustion chamber 30 is ignited and burned.

図13(A),13(B),13(C)には、膨張行程における本発明による実施例の内燃機関1が概略的に示される。膨張行程では、連通孔90a,90bは閉鎖されている。したがって、燃焼により、ピストン50,50は互いに離れるように移動する。   FIGS. 13A, 13B and 13C schematically show the internal combustion engine 1 according to the embodiment of the present invention in the expansion stroke. In the expansion stroke, the communication holes 90a and 90b are closed. Therefore, the pistons 50 and 50 move away from each other by combustion.

図14(A),14(B),14(C)には、排気行程における本発明による実施例の内燃機関1が概略的に示される。排気行程では、ピストン50,50は互いに近づくように移動する。このとき、連通孔90bが排気孔90eに連通している。その結果、燃焼室30から排気ガスが排気管91e内に流入する。   14 (A), 14 (B) and 14 (C) schematically show the internal combustion engine 1 according to the embodiment of the present invention in the exhaust stroke. In the exhaust stroke, the pistons 50, 50 move closer to each other. At this time, the communication hole 90b communicates with the exhaust hole 90e. As a result, exhaust gas flows from the combustion chamber 30 into the exhaust pipe 91e.

次の燃焼サイクルでは、吸気行程において吸気孔90iは連通孔90bと連通し、圧縮上死点TDCc周りにおいて点火プラグ91sは連通孔90bを介して燃焼室30に対面し、排気行程において排気孔90eは連通孔90aと連通する。   In the next combustion cycle, the intake hole 90i communicates with the communication hole 90b in the intake stroke, the ignition plug 91s faces the combustion chamber 30 through the communication hole 90b around the compression top dead center TDCc, and the exhaust hole 90e in the exhaust stroke. Communicates with the communication hole 90a.

ここで、シリンダ10が回転軸線L回りに1回転するごとに行われる燃焼サイクルの数を燃焼サイクル数と称すると、本発明による実施例の燃焼サイクル数は2に設定される(例えば、図8参照)。別の実施例(図示しない)では、燃焼サイクル数は1又は3以上に設定される。また、本発明による実施例では、単一の吸気孔90i、単一の排気孔90e、及び単一の点火プラグ収容孔90sが設けられるとともに、燃焼サイクル数の連通孔が回転軸線Lの周方向に等間隔に離間して設けられる。別の実施例(図示しない)では、燃焼サイクル数の吸気孔、燃焼サイクル数の排気孔、及び燃焼サイクル数の点火プラグ収容孔90sが回転軸線Lの周方向に等間隔に離間して設けられるとともに、単一の連通孔が設けられる。   Here, if the number of combustion cycles performed each time the cylinder 10 makes one rotation around the rotation axis L is referred to as the number of combustion cycles, the number of combustion cycles in the embodiment according to the present invention is set to 2 (for example, FIG. 8). reference). In another embodiment (not shown), the number of combustion cycles is set to one or more. Further, in the embodiment according to the present invention, a single intake hole 90i, a single exhaust hole 90e, and a single ignition plug accommodating hole 90s are provided, and the communication holes of the number of combustion cycles are formed in the circumferential direction of the rotation axis L. Are provided at equal intervals. In another embodiment (not shown), an intake hole having the number of combustion cycles, an exhaust hole having the number of combustion cycles, and a spark plug receiving hole 90s having the number of combustion cycles are provided at equal intervals in the circumferential direction of the rotation axis L. In addition, a single communication hole is provided.

次に、図15から図17を参照しながら、本発明による実施例の内燃機関1を更に説明する。なお、図15から図17は、例えば図3及び図4における右方の駆動部40を示している。また、回転軸線L方向外向きは上死点から下死点に向かう向きを、回転軸線L方向内向きは下死点から上死点に向かう向きを、それぞれ意味する。   Next, the internal combustion engine 1 according to the embodiment of the present invention will be further described with reference to FIGS. 15 to 17 show, for example, the right driving unit 40 in FIGS. 3 and 4. Further, outward in the direction of the rotation axis L indicates a direction from the top dead center to the bottom dead center, and inward in the direction of the rotation axis L indicates a direction from the bottom dead center to the top dead center.

膨張行程では、燃焼室30内で生じた燃焼により、図15に示されるように、回転軸線L方向外向きの力F11がピストン50及びこれと一体のフォロワ80a,80bに作用する。その結果、フォロワ80a,80bのローラ83,83と、カム70のカム面23iとの間の係合を介し、カム面23iに垂直方向の抗力F12がフォロワ80a,80bに作用する。その結果、フォロワ80a,80bのスライダ81,81の係合面81d,81dと、シリンダ10のスロット60a,60bの係合面61d,61dとの間の係合を介し、回転軸線Lの周方向の力F13がシリンダ10に作用する。したがって、シリンダ10が回転軸線Lの周方向Rに回転される。すなわち、燃焼室30で燃焼が行われると、ピストン50がフォロワ80a,80bとともにカム70のプロフィールに従い移動され、それによりシリンダ10が回転軸線L回りに回転される。このようにして、ピストン50の回転軸線L方向の運動が回転軸線L回りの回転運動に変換される。この回転運動は、シリンダ10の突出部13(例えば、図2から4参照)に連結された出力軸(図示しない)により、機関出力として取り出される。   In the expansion stroke, as shown in FIG. 15, a force F11 directed outward in the direction of the rotation axis L acts on the piston 50 and the followers 80a and 80b integrated therewith, due to the combustion generated in the combustion chamber 30. As a result, through the engagement between the rollers 83, 83 of the followers 80a, 80b and the cam surface 23i of the cam 70, a drag F12 in the direction perpendicular to the cam surface 23i acts on the followers 80a, 80b. As a result, through the engagement between the engagement surfaces 81d, 81d of the sliders 81, 81 of the followers 80a, 80b and the engagement surfaces 61d, 61d of the slots 60a, 60b of the cylinder 10, the circumferential direction of the rotation axis L is Force F13 acts on the cylinder 10. Therefore, the cylinder 10 is rotated in the circumferential direction R of the rotation axis L. That is, when the combustion is performed in the combustion chamber 30, the piston 50 is moved according to the profile of the cam 70 together with the followers 80a and 80b, whereby the cylinder 10 is rotated around the rotation axis L. In this way, the movement of the piston 50 in the direction of the rotation axis L is converted into a rotation about the rotation axis L. This rotational movement is taken out as an engine output by an output shaft (not shown) connected to the protrusion 13 of the cylinder 10 (for example, see FIGS. 2 to 4).

一方、圧縮行程及び排気行程では、図16に示されるように、シリンダ10の回転軸線Lの周方向Rの回転により、シリンダ10のスロット60a,60bの係合面61u,61uと、フォロワ80a,80bのスライダ81,81の係合面81uとの間の係合を介し、回転軸線Lの周方向の力F21がフォロワ80a,80bに作用する。その結果、フォロワ80a,80bのローラ83,83と、カム70のカム面23iとの間の係合を介し、カム面23iに垂直方向の抗力F22がフォロワ80a,80bに作用する。その結果、回転軸線L方向内向きの力F23がフォロワ80a,80b及びピストン50に作用する。したがって、ピストン50が回転軸線L方向内向きに移動される。   On the other hand, in the compression stroke and the exhaust stroke, as shown in FIG. 16, the rotation of the rotation axis L of the cylinder 10 in the circumferential direction R causes the engagement surfaces 61u, 61u of the slots 60a, 60b of the cylinder 10 and the follower 80a, The force F21 in the circumferential direction of the rotation axis L acts on the followers 80a and 80b via the engagement between the sliders 80 and the engagement surfaces 81u of the sliders 81. As a result, through the engagement between the rollers 83, 83 of the followers 80a, 80b and the cam surface 23i of the cam 70, a drag F22 in a direction perpendicular to the cam surface 23i acts on the followers 80a, 80b. As a result, an inward force F23 in the direction of the rotation axis L acts on the followers 80a, 80b and the piston 50. Therefore, the piston 50 is moved inward in the direction of the rotation axis L.

吸気行程では、図17に示されるように、シリンダ10の回転軸線Lの周方向Rの回転により、シリンダ10のスロット60a,60bの係合面61u,61uと、フォロワ80a,80bのスライダ81,81の係合面81uとの間の係合を介し、回転軸線Lの周方向の力F31がフォロワ80a,80bに作用する。その結果、フォロワ80a,80bのローラ83,83と、カム70のカム面22oとの間の係合を介し、カム面22oに垂直方向の抗力F32がフォロワ80a,80bに作用する。その結果、回転軸線L方向外向きの力F33がフォロワ80a,80b及びピストン50に作用する。したがって、ピストン50が回転軸線L方向外向きに移動される。   In the intake stroke, as shown in FIG. 17, the rotation of the rotation axis L of the cylinder 10 in the circumferential direction R causes the engagement surfaces 61u, 61u of the slots 60a, 60b of the cylinder 10 and the sliders 81, of the followers 80a, 80b. The force F31 in the circumferential direction of the rotation axis L acts on the followers 80a, 80b via the engagement between the engagement surface 81u and the engagement surface 81u. As a result, through the engagement between the rollers 83, 83 of the followers 80a, 80b and the cam surface 22o of the cam 70, a drag F32 in a direction perpendicular to the cam surface 22o acts on the followers 80a, 80b. As a result, an outward force F33 in the direction of the rotation axis L acts on the followers 80a and 80b and the piston 50. Therefore, the piston 50 is moved outward in the direction of the rotation axis L.

このように本発明による実施例では、リンク機構を用いることなく、ピストン50の往復運動が回転運動に変換される。したがって、内燃機関1を、よりコンパクトにすることができる。また、リンク機構を用いる従来の内燃機関とは異なり、ピストンにスラスト力が発生しない。更に、シリンダ10自体が回転されるので、部品点数が減少される。   Thus, in the embodiment according to the present invention, the reciprocating motion of the piston 50 is converted into the rotary motion without using the link mechanism. Therefore, the internal combustion engine 1 can be made more compact. Further, unlike a conventional internal combustion engine using a link mechanism, no thrust force is generated in the piston. Further, since the cylinder 10 itself is rotated, the number of parts is reduced.

また、本発明による実施例では、上述したように、2つの駆動部40,40、したがって2つのピストン50,50が設けられ、これらピストン50,50の位相が互いに同期するようにカム70,70のプロフィールが形成されている。その結果、吸気行程及び膨張行程ではピストン50,50が互いに離れるように移動し、圧縮行程及び排気行程ではピストン50,50が互いに近づくように移動する。したがって、ピストン50,50の往復運動による振動が打ち消される。   Further, in the embodiment according to the present invention, as described above, the two driving units 40, 40, and thus the two pistons 50, 50 are provided, and the cams 70, 70 are synchronized so that the phases of the pistons 50, 50 are synchronized with each other. Is formed. As a result, the pistons 50, 50 move away from each other in the intake stroke and the expansion stroke, and move closer to each other in the compression stroke and the exhaust stroke. Therefore, the vibration due to the reciprocating motion of the pistons 50, 50 is canceled.

再び図8を参照すると、本発明による実施例では、圧縮下死点BDCcから圧縮上死点TDCcまでのストローク長STcが、圧縮上死点TDCcから排気下死点BDCeまでのストローク長STeよりも短くなるように、カム70,70のプロフィールが形成されている。その結果、内燃機関1において、膨張比が圧縮比よりも大きいミラーサイクルが実現される。したがって、内燃機関1の運転効率がより高められる。別の実施例(図示しない)では、圧縮下死点BDCcから圧縮上死点TDCcまでのストローク長STcと、圧縮上死点TDCcから排気下死点BDCeまでのストローク長STeとが互いに等しくなるように、カム70,70のプロフィールが形成される。この場合、内燃機関1では、膨張比と圧縮比とが互いに等しいオットーサイクルが実現される。   Referring again to FIG. 8, in the embodiment according to the present invention, the stroke length STc from the compression bottom dead center BDCc to the compression top dead center TDCc is larger than the stroke length STe from the compression top dead center TDCc to the exhaust bottom dead center BDDCe. The profiles of the cams 70, 70 are formed so as to be shorter. As a result, in the internal combustion engine 1, a Miller cycle in which the expansion ratio is larger than the compression ratio is realized. Therefore, the operation efficiency of the internal combustion engine 1 is further improved. In another embodiment (not shown), the stroke length STc from the compression bottom dead center BDCc to the compression top dead center TDCc is equal to the stroke length STe from the compression top dead center TDCc to the exhaust bottom dead center BDCE. Then, a profile of the cams 70, 70 is formed. In this case, in the internal combustion engine 1, an Otto cycle in which the expansion ratio and the compression ratio are equal to each other is realized.

本発明による実施例の内燃機関1は、電子制御ユニット(図示しない)を備える。この電子制御ユニットは、デジタルコンピュータからなり、互いに接続されたプロセッサ、メモリ、入力ポート、及び出力ポートを備える。入力ポートには、例えば、シリンダ10の回転角を検出する回転角センサ(図示しない)、内燃機関1の負荷を検出する負荷センサが接続され、出力ポートには、例えば、点火プラグ91s、燃料噴射弁、スロットル弁が接続される。電子制御ユニットのメモリに記憶されたプログラムが電子制御ユニットのプロセッサで実行されることにより、種々の制御が実行される。   The internal combustion engine 1 according to the embodiment of the present invention includes an electronic control unit (not shown). The electronic control unit comprises a digital computer and includes a processor, a memory, an input port, and an output port connected to each other. For example, a rotation angle sensor (not shown) for detecting the rotation angle of the cylinder 10 and a load sensor for detecting the load of the internal combustion engine 1 are connected to the input port, and the output port is connected to, for example, a spark plug 91s, fuel injection A valve and a throttle valve are connected. Various controls are executed by executing the program stored in the memory of the electronic control unit by the processor of the electronic control unit.

図18は、本発明による別の実施例の内燃機関1を示している。別の実施例の内燃機関1は、単一の駆動部40を備える点で、上述の実施例の内燃機関1と構成を異にしている。この場合、燃焼室30は、ピストン50の頂面と、シリンダ10の回転軸線L方向端面14との間に画定される。内燃機関1xの他の構成は内燃機関1の構成と同様であるので、その説明を省略する。   FIG. 18 shows an internal combustion engine 1 according to another embodiment of the present invention. The internal combustion engine 1 of another embodiment differs from the internal combustion engine 1 of the above-described embodiment in that a single drive unit 40 is provided. In this case, the combustion chamber 30 is defined between the top surface of the piston 50 and the end surface 14 of the cylinder 10 in the rotation axis L direction. The other configuration of the internal combustion engine 1x is the same as the configuration of the internal combustion engine 1, and a description thereof will be omitted.

図19(A),19(B)は、フォロワ80aの別の実施例を示している。図19(A),19(B)に示される実施例では、フォロワ80aのアーム82は2つの分岐部82a,82aを備え、分岐部82a,82aはそれぞれローラ83a,83aを回転可能に保持する。一方のローラ83aはカム70の一方のカム面22oに係合し、他方のローラ83aは他方のカム面23iに係合する。   FIGS. 19A and 19B show another embodiment of the follower 80a. In the embodiment shown in FIGS. 19A and 19B, the arm 82 of the follower 80a includes two branch portions 82a, 82a, and the branch portions 82a, 82a rotatably hold the rollers 83a, 83a, respectively. . One roller 83a is engaged with one cam surface 22o of the cam 70, and the other roller 83a is engaged with the other cam surface 23i.

図20(A),20(B)は、カム70及びフォロワ80aの別の実施例を示している。図20(A),20(B)に示される実施例でも、フォロワ80aのアーム82は2つの分岐部82a,82aを備え、分岐部82a,82aはそれぞれローラ83a,83aを回転可能に保持する。一方、カム70は、外周部材20の内周面21から突出する突起の形をなす。この突起の両側面はカム面を構成する。一方のローラ83aはカム70の一方のカム面に係合し、他方のローラ83aは他方のカム面に係合する。   FIGS. 20A and 20B show another embodiment of the cam 70 and the follower 80a. Also in the embodiment shown in FIGS. 20A and 20B, the arm 82 of the follower 80a includes two branch portions 82a, 82a, and the branch portions 82a, 82a rotatably hold the rollers 83a, 83a, respectively. . On the other hand, the cam 70 has a shape of a protrusion protruding from the inner peripheral surface 21 of the outer peripheral member 20. Both side surfaces of the projection constitute a cam surface. One roller 83a is engaged with one cam surface of the cam 70, and the other roller 83a is engaged with the other cam surface.

これまで述べてきた本発明による種々の実施例では、吸気管91iに取り付けられた燃料噴射弁から、吸気管91i内に燃料が噴射される。本発明による別の実施例(図示しない)では、外周部材20に取り付けられた燃料噴射弁から、燃焼室30内に燃料が直接噴射される。この場合、燃料噴射弁は、外周部材20に形成された燃料噴射弁収容孔内に収容され、シリンダ10の回転角があらかじめ定められた噴射角範囲内にあるときに連通孔90a,90bに対面するように外周部材20の内周面21に配置される。   In the various embodiments according to the present invention described above, fuel is injected into the intake pipe 91i from a fuel injection valve attached to the intake pipe 91i. In another embodiment (not shown) according to the present invention, fuel is directly injected into the combustion chamber 30 from a fuel injection valve attached to the outer peripheral member 20. In this case, the fuel injection valve is housed in a fuel injection valve housing hole formed in the outer peripheral member 20, and faces the communication holes 90a and 90b when the rotation angle of the cylinder 10 is within a predetermined injection angle range. So that it is arranged on the inner peripheral surface 21 of the outer peripheral member 20.

また、これまで述べてきた本発明による種々の実施例では、カム70のプロフィールは、回転軸線Lの周方向に90度対称ではなく180度対称に形成される。本発明による別の実施例(図示しない)では、カム70のプロフィールは、回転軸線Lの周方向にあらかじめ定められた設定角度対称に形成される。一例では、設定角度の一例は90度である。更に別の実施例(図示しない)では、カム70のプロフィールは、回転軸線Lの周方向に非対称に形成される。   Also, in the various embodiments according to the invention described thus far, the profile of the cam 70 is formed symmetrically with respect to the rotation axis L in the circumferential direction but not with 90 degrees but with 180 degrees. In another embodiment (not shown) according to the invention, the profile of the cam 70 is formed with a predetermined set angle symmetry in the circumferential direction of the rotation axis L. In one example, one example of the set angle is 90 degrees. In yet another embodiment (not shown), the profile of the cam 70 is formed asymmetrically in the circumferential direction of the rotation axis L.

一方、これまで述べてきた本発明による種々の実施例では、駆動部40は2つのスロット60a,60bを備える。本発明による別の実施例(図示しない)では、駆動部40は、単一又は3つ以上のスロット60を備える。   On the other hand, in the various embodiments according to the present invention described above, the driving unit 40 includes two slots 60a and 60b. In another embodiment (not shown) according to the invention, the drive 40 comprises one or more slots 60.

また、これまで述べてきた本発明による種々の実施例では、駆動部40は2つのフォロワ80a,80bを備える。本発明による別の実施例(図示しない)では、駆動部40は、単一又は3つ以上のフォロワ80を備える。ここで、フォロワ80の数はスロット60の数と同じかこれよりも少ない。   In the various embodiments according to the present invention described above, the driving unit 40 includes two followers 80a and 80b. In another embodiment (not shown) according to the invention, the drive 40 comprises a single or three or more followers 80. Here, the number of followers 80 is equal to or less than the number of slots 60.

ただし、カム70のプロフィールが回転軸線L回りに90度対称でなく180度対称の場合には、フォロワ80の数は1又は2である。カム70のプロフィールが回転軸線L回りに90度対称の場合には、フォロワ80の数は1、2、又は4である。したがって、包括的に表現すると、カム70のプロフィールが、回転軸線Lの周方向にあらかじめ定められた設定角度対称に形成されており、フォロワ80が、回転軸線Lの周方向に互いに等間隔に離間された複数のフォロワを備え、フォロワの数は設定角度に応じて定まる、ということになる。フォロワ80の数が多くなると、それぞれのフォロワ80に作用する荷重が低減され、抑制される。   However, if the profile of the cam 70 is 180 degrees symmetric about the rotation axis L instead of 90 degrees, the number of followers 80 is one or two. If the profile of the cam 70 is 90 degrees symmetric about the rotation axis L, the number of followers 80 is one, two, or four. Therefore, when expressed comprehensively, the profile of the cam 70 is formed at a predetermined set angle symmetry in the circumferential direction of the rotation axis L, and the followers 80 are equally spaced from each other in the circumferential direction of the rotation axis L. A plurality of followers are provided, and the number of followers is determined according to the set angle. When the number of followers 80 increases, the load acting on each of the followers 80 is reduced and suppressed.

本発明による別の実施例(図示しない)では、フォロワ80のスライダ81が省略される。この場合、例えば、アーム82がスロット60aの係合面61u,61dと係合する。本発明による更に別の実施例(図示しない)では、フォロワ80のローラ83が省略される。この場合、例えば、アーム82がカム70のカム面に係合する。   In another embodiment (not shown) according to the present invention, the slider 81 of the follower 80 is omitted. In this case, for example, the arm 82 is engaged with the engagement surfaces 61u and 61d of the slot 60a. In yet another embodiment (not shown) according to the present invention, the rollers 83 of the follower 80 are omitted. In this case, for example, the arm 82 engages with the cam surface of the cam 70.

再び図3及び4を参照すると、本発明による実施例の内燃機関1は、シール部材100,100を備える。シール部材100,100はそれぞれ、シリンダ10の外周面12と外周部材20の内周面21との間を、回転軸線Lの周方向に環状に延びる。また、シール部材100,100は、回転軸線L方向に関し連通孔90a,90b、吸気孔90i及び排気孔90eの両側に配置される。図18に示される別の実施例でも同様である。   Referring again to FIGS. 3 and 4, the internal combustion engine 1 according to the embodiment of the present invention includes seal members 100, 100. The seal members 100 and 100 each extend between the outer peripheral surface 12 of the cylinder 10 and the inner peripheral surface 21 of the outer peripheral member 20 in an annular direction in the circumferential direction of the rotation axis L. Further, the seal members 100, 100 are arranged on both sides of the communication holes 90a, 90b, the intake hole 90i, and the exhaust hole 90e in the direction of the rotation axis L. The same applies to another embodiment shown in FIG.

図21は、本発明による実施例のシール部材100周りの概略部分拡大断面図である。図21に示されるように、本発明による実施例では、シリンダ10の外周面12に、回転軸線Lの周方向に環状に延びる凹溝101が形成されており、シール部材100はこの凹溝101内に収容され、シリンダ10に固定される。この場合、シール部材100の外周面102が外周部材20の内周面21に対する摺動表面を提供する。なお、図21において、SCはシール部材100に関し連通路90a,90b側、すなわち燃焼室30側の領域を、SOはシール部材100に関し外気側の領域を、それぞれ示している。   FIG. 21 is a schematic partial enlarged sectional view around the seal member 100 of the embodiment according to the present invention. As shown in FIG. 21, in the embodiment according to the present invention, a concave groove 101 extending annularly in the circumferential direction of the rotation axis L is formed on the outer peripheral surface 12 of the cylinder 10. And is fixed to the cylinder 10. In this case, the outer peripheral surface 102 of the seal member 100 provides a sliding surface against the inner peripheral surface 21 of the outer peripheral member 20. In FIG. 21, SC indicates a region on the side of the communication passages 90a and 90b with respect to the seal member 100, that is, a region on the combustion chamber 30 side, and SO indicates a region on the outside air side with respect to the seal member 100.

本発明による実施例では、摺動表面を提供するシール部材100の外周面102に、凹凸パターン又はテクスチャが形成される。図21に示される例では、凹凸パターンは、シール部材100の長手方向又は進行方向に沿いつつ互いに離間された複数のV字状の凹部103を備え、凹部103はそれぞれの突出部がシール部材100の進行方向、すなわちシリンダ10の回転方向Rに関し下流側を指向するようそれぞれ配置される。このような凹凸パターンはヘリンボーンとも称される。別の実施例(図示しない)では凹凸パターンはV字状の凸部を備える。   In an embodiment according to the present invention, a concavo-convex pattern or texture is formed on the outer peripheral surface 102 of the seal member 100 that provides a sliding surface. In the example shown in FIG. 21, the concavo-convex pattern includes a plurality of V-shaped recesses 103 that are separated from each other along the longitudinal direction or the traveling direction of the seal member 100, and each of the recesses 103 , That is, the rotation direction R of the cylinder 10 is directed downstream. Such a concavo-convex pattern is also called a herringbone. In another embodiment (not shown), the concavo-convex pattern has a V-shaped protrusion.

このような凹凸パターンは、シリンダ100が回転軸線L回りに回転したときに動圧効果を発生する。すなわち、図21に示される例では、シリンダ10が回転方向Rに回転されると、シール部材100の外周面102と外周部材20の内周面21との間に動圧が発生する。その結果、図23に矢印で示されるように、シール部材100からシール部材100の周囲へ向けて圧力が作用する。したがって、燃焼室側領域SCと外気側領域SOとの間の連通がシール部材100により確実に制限される。すなわち、燃焼室30が確実にシールされる。   Such a concavo-convex pattern generates a dynamic pressure effect when the cylinder 100 rotates around the rotation axis L. That is, in the example shown in FIG. 21, when the cylinder 10 is rotated in the rotation direction R, a dynamic pressure is generated between the outer peripheral surface 102 of the seal member 100 and the inner peripheral surface 21 of the outer peripheral member 20. As a result, pressure acts from the seal member 100 toward the periphery of the seal member 100, as indicated by arrows in FIG. Therefore, communication between the combustion chamber side area SC and the outside air side area SO is reliably restricted by the seal member 100. That is, the combustion chamber 30 is reliably sealed.

例えば吸気行程では、外気側領域SOの圧力が燃焼室側領域SCの圧力よりも高く、したがってシリンダ10と外周部材20との間の隙間から燃焼室30内にガスが流入するおそれがある。一方、例えば膨張行程では、燃焼室側領域SCの圧力が外気側領域SOの圧力よりも高く、したがってシリンダ10と外周部材20との間の隙間から燃焼室30内のガスが流出するおそれがある。この点、本発明による実施例では、上述のように、シリンダ10と外周部材20との間にシール部材100が設けられているので、燃焼室30を確実にシールすることができる。   For example, in the intake stroke, the pressure in the outside air side region SO is higher than the pressure in the combustion chamber side region SC, and therefore, gas may flow into the combustion chamber 30 from the gap between the cylinder 10 and the outer peripheral member 20. On the other hand, for example, in the expansion stroke, the pressure in the combustion chamber side region SC is higher than the pressure in the outside air side region SO, and therefore, the gas in the combustion chamber 30 may flow out of the gap between the cylinder 10 and the outer peripheral member 20. . In this regard, in the embodiment according to the present invention, as described above, since the seal member 100 is provided between the cylinder 10 and the outer peripheral member 20, the combustion chamber 30 can be reliably sealed.

図24には凹凸パターンの種々の別の実施例が示される。図24(A)に示される例では、凹凸パターンは、シール部材100の長手方向に沿いつつ互いに離間された複数の直線状の凹部103を備え、凹部113はシール部材100の長手方向に対し傾斜するようそれぞれ配置される。このようなパターンはスパイラルとも称される。図24(B)に示される例では、凹凸パターンは、シール部材100の幅方向に並べられた2つのヘリンボーン104,104を備える。図24(C)に示される例では、凹凸パターンは、シール部材100の幅方向に並べられた2つのスパイラル105,105と、これらスパイラル105,105の間をシール部材100の長手方向に延びる凹部106,106と、を備える。凹溝106,106は、動圧効果をほとんど発生しない。このように、シール部材100の凹凸パターンは、動圧効果を生ずる種々のパターンと、動圧効果を生じない種々のパターンとを互いに組み合わせることで得られる。   FIG. 24 shows various alternative embodiments of the concavo-convex pattern. In the example shown in FIG. 24A, the concave / convex pattern includes a plurality of linear concave portions 103 that are separated from each other along the longitudinal direction of the seal member 100, and the concave portions 113 are inclined with respect to the longitudinal direction of the seal member 100. Respectively. Such a pattern is also called a spiral. In the example shown in FIG. 24B, the uneven pattern includes two herringbones 104, 104 arranged in the width direction of the seal member 100. In the example shown in FIG. 24C, the concavo-convex pattern includes two spirals 105, 105 arranged in the width direction of the seal member 100, and a concave portion extending between the spirals 105, 105 in the longitudinal direction of the seal member 100. 106, 106. The concave grooves 106 generate almost no dynamic pressure effect. As described above, the concavo-convex pattern of the seal member 100 can be obtained by combining various patterns that produce a dynamic pressure effect with various patterns that do not produce a dynamic pressure effect.

本発明による別の実施例(図示しない)では、シール部材100は外周部材20に固定され、シール部材100の内周面がシリンダ10の外周面12に対する摺動表面を提供する。更に別の実施例(図示しない)では、上述の凹部の一部又はすべてが凸部に置換される。更に別の実施例(図示しない)では、シール部材100は、動圧効果だけでなく、ラビリンス効果を発生するように構成される。   In another embodiment (not shown) according to the present invention, the seal member 100 is fixed to the outer peripheral member 20, and the inner peripheral surface of the seal member 100 provides a sliding surface for the outer peripheral surface 12 of the cylinder 10. In yet another embodiment (not shown), some or all of the recesses described above are replaced with protrusions. In yet another embodiment (not shown), seal member 100 is configured to generate a labyrinth effect as well as a dynamic pressure effect.

1 内燃機関
10 シリンダ
20 外周部材
30 燃焼室
40 駆動部
50 ピストン
60 スロット
70 カム
80 フォロア
90a,90b 連通孔
90i 吸気孔
90e 排気孔
100 シール部材
L 回転軸線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 10 Cylinder 20 Peripheral member 30 Combustion chamber 40 Drive unit 50 Piston 60 Slot 70 Cam 80 Follower 90a, 90b Communication hole 90i Intake hole 90e Exhaust hole 100 Seal member L Rotation axis

Claims (1)

内燃機関であって、
回転軸線回りに回転可能なシリンダと、
前記シリンダ内に画定された燃焼室と、
駆動部と、
を備え、
前記駆動部は、
前記回転軸線方向に摺動可能に前記シリンダ内に収容され、前記燃焼室を画定するピストンと、
前記ピストンに関し前記燃焼室と反対側の前記シリンダの周面に形成されたスロットと、
前記スロットの周囲に定置されたカムであって、前記回転軸線の周方向に環状をなしつつ前記回転軸線方向に振動するプロフィールを有するカムと、
前記ピストンから前記スロットを通過して前記カムまで延び、前記ピストンとともに前記カムのプロフィールに従い移動するように構成されたフォロワと、
を備え、
前記スロットは、前記フォロワが前記ピストンとともに前記シリンダに対し前記回転軸線方向に相対移動するのを許容しつつ前記シリンダに対し前記回転軸線の周方向に相対移動するのを制限するように構成されており、
前記燃焼室で燃焼が行われると、前記ピストンが前記フォロワとともに前記カムのプロフィールに従い移動され、それにより前記シリンダが前記回転軸線回りに回転され、
前記シリンダの回転が機関出力として取り出され、
前記内燃機関が更に、
前記燃焼室に連通するように前記シリンダの周面に形成された連通孔と、
前記シリンダの周囲に定置された外周部材と、
前記シリンダの回転角があらかじめ定められた吸気角範囲内にあるときに前記連通孔に連通するように前記外周部材に形成された吸気孔と、
前記シリンダの回転角があらかじめ定められた排気角範囲内にあるときに前記連通孔に連通するように前記外周部材に形成された排気孔と、
前記シリンダの外周面と前記外周部材の内周面との間でかつ前記回転軸線方向に関し前記連通孔、前記吸気孔及び前記排気孔の両側に配置されたシール部材と、
を備え、
前記シール部材は、前記シリンダが前記外周部材に対し回転したときに動圧効果を発生するように構成されている、
内燃機関。
An internal combustion engine,
A cylinder rotatable about a rotation axis,
A combustion chamber defined in the cylinder;
A drive unit;
With
The drive unit is
A piston that is slidably accommodated in the cylinder in the direction of the rotation axis and that defines the combustion chamber;
A slot formed in a peripheral surface of the cylinder opposite to the combustion chamber with respect to the piston;
A cam fixed around the slot, the cam having a profile that vibrates in the rotation axis direction while forming an annular shape in the circumferential direction of the rotation axis;
A follower extending from the piston through the slot to the cam and configured to move with the piston according to the profile of the cam;
With
The slot is configured to limit relative movement in the circumferential direction of the rotation axis with respect to the cylinder while allowing the follower to move relative to the cylinder in the rotation axis direction with the piston. Yes,
When combustion takes place in the combustion chamber, the piston moves with the follower according to the profile of the cam, thereby rotating the cylinder about the rotation axis,
The rotation of the cylinder is taken out as an engine output,
The internal combustion engine further comprises:
A communication hole formed in the peripheral surface of the cylinder so as to communicate with the combustion chamber;
An outer peripheral member fixed around the cylinder;
An intake hole formed in the outer peripheral member so as to communicate with the communication hole when the rotation angle of the cylinder is within a predetermined intake angle range;
An exhaust hole formed in the outer peripheral member so as to communicate with the communication hole when the rotation angle of the cylinder is within a predetermined exhaust angle range;
A seal member disposed between the outer peripheral surface of the cylinder and the inner peripheral surface of the outer peripheral member and on both sides of the communication hole, the intake hole and the exhaust hole in the rotational axis direction,
With
The seal member is configured to generate a dynamic pressure effect when the cylinder rotates with respect to the outer peripheral member,
Internal combustion engine.
JP2018111157A 2018-06-11 2018-06-11 Internal combustion engine Pending JP2019214941A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018111157A JP2019214941A (en) 2018-06-11 2018-06-11 Internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018111157A JP2019214941A (en) 2018-06-11 2018-06-11 Internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2019214941A true JP2019214941A (en) 2019-12-19

Family

ID=68919739

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018111157A Pending JP2019214941A (en) 2018-06-11 2018-06-11 Internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2019214941A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5000136A (en) Internal combustion engine with rotary valve assembly
US20090194065A1 (en) Rotary Piston Type Internal Combustion Engine
US9091204B2 (en) Internal combustion engine having piston with piston valve and associated method
US4548560A (en) Seal system in rotary engine
JPWO2014010018A1 (en) Internal combustion engine
US3911753A (en) Connecting rod and connecting rod systems for internal combustion engine and compressors and partitioned cylinder for internal combustion engine
CA2569844C (en) Reciprocating and rotary piston engine
JP2019214943A (en) Internal combustion engine
US3987767A (en) Expansible chamber device
JP2015124703A (en) Two-stroke engine
JP2008516142A (en) V-twin structure having an assembly in the field of rotating machinery
JP2019214941A (en) Internal combustion engine
EP1039113A2 (en) Two-cycle internal combustion engine and scavenging pump for use in the same
AU2007218986A1 (en) Sealing system for an oscillating-piston engine
JP2019214940A (en) Internal combustion engine
JP2019214942A (en) Internal combustion engine
JP2008190365A (en) Uniflow two-stroke cycle internal combustion engine
US11879381B2 (en) Two-stroke engine, and handheld power tool
JP2011501032A (en) Piston machine
WO2004001215A1 (en) Reciprocating engine
US4154199A (en) Reciprocating and rotary internal combustion engine
JP4133200B2 (en) Reciprocating engine
KR20110017364A (en) An improved combustion engine
WO2007053857A1 (en) A reciprocating internal combustion engine with a cam groove-connecting rod type transmission mechanism
KR970001461B1 (en) Internal combustion engine of oscillating piston engines