JP2023124276A

JP2023124276A - エンジン

Info

Publication number: JP2023124276A
Application number: JP2022027947A
Authority: JP
Inventors: 忠美近藤; Tadami Kondo
Original assignee: Nihon Video Center KK
Current assignee: Nihon Video Center KK
Priority date: 2022-02-25
Filing date: 2022-02-25
Publication date: 2023-09-06
Also published as: WO2023163085A1

Abstract

【課題】コンロッド又はクランクアームの長さに制限されずボアとストロークを自在に設計することができるエンジンを提供する。【解決手段】ピストンヘッド１２を左右両端面に備えた略円柱体状のピストン１１と、当該ピストンの周壁部中心に前記ピストンの径方向に沿って形成された所定の内径を有する貫通孔１４の内壁に沿って形成された内歯車１４ａと、当該内歯車と噛合する歯車１５と、当該歯車を軸支するクランクピン１７を先端に有し、基端にクランク軸１９を有する略棒体状のクランクアーム１８と、前記貫通孔の前記内径と略同径で、前記貫通孔内へ回動自在に嵌合され、前記歯車と共に前記クランクピンで軸支された円盤状の偏心フリーローター１６と、前記ピストンが挿嵌される円筒形状のシリンダー２０ａを備え、前記ピストンヘッドが対向する燃焼室２１を前記シリンダー両端に連接してなるシリンダーケース２０と、から構成されたエンジン。【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンに関するものである。

レシプロエンジンは、吸気、圧縮、爆発、排気の各工程によってピストンを動かし、当該ピストンに連結されているコンロッドの往復運動を所定のリンク機構でクランク軸の回転運動に変換して、回転動力を出力するように構成されている。
従来、ピストンはコンロッドの先端で回動自在に軸支され、ピストン及びコンロッド先端部の往復運動が、コンロッド基端部の回転運動に変換され、クランクピン、クランクアームからなるリンク機構を介してクランク軸の回転運動が伝達されている。

また、特開２０１５－２２４７４５号に開示されているレシプロエンジンに於けるピストン運動の回転変換構造は、ピストンに固定したコンロッドと、直線運動を回転運動に変換する遊星歯車機構部と、その内歯車の中心位置で軸支される駆動軸と、から少なくとも構成し、遊星歯車機構部が、一対の内歯車と、各内歯車内で噛合すると共にそのピッチ円直径が内歯車の１／２である遊星歯車と、コンロッドとピンを介して軸支すると共に遊星歯車に固着した連結杆と、遊星歯車に固着すると共に駆動軸に固着した固定杆と、から成され、且つ、ピンの中心が常にコンロッドの軸心線上に位置するように配置されるように構成されている。これによって、ピストンの側圧がシリンダーに殆ど生じないものとなり、摩擦損失が軽減されると共に、エンジンの小型化や軽量化が可能なものとなり、更に振動や騒音の発生が減少するようにしている。

特開２０１５－２２４７４５号公報

従来のクランク構造の場合、コンロッドの基端側大径部がクランクアームの長さを半径とする円周に沿って回転している。そのため、コンロッドの上死点と下死点間の往復距離は、クランクアームの直径と等しい。これによって、往復距離を長くする、すなわち、ロングストローク化した場合、クランクアームを長くしなければならず、クランクケースが大型化する等の問題が生じるため、現状ではエンジンの設計段階でクランクアームの長さに制限がかかってしまうおそれがある。一方、往復距離を短くする、すなわち、ショートストローク化した場合、往復運動を回転運動へ返還するクランク機構を構成するクランクアームの長さとコンロッドの長さに制限がかかってしまうおそれがある。

上記の問題に対して、上記の特開２０１６－０７５２０８号に開示されているピストン運動の回転変換構造は、クランクアームに替えて内歯車と遊星歯車機構からなる変換機構を設けて、従来のクランク構造におけるクランクアームの回転動作を、内歯車に内接して転動する遊星歯車の回転に変換し、ピストンを直線的に往復運動させると共に、当該往復運動にクランクアームの長さが影響しないように構成している。
しかしながら、上記の回転変換構造によれば、内歯車に内接している遊星歯車がピストンに加わる圧力によって内歯車からズレたり、滑ったりして正しく力を変換することができないおそれがある。また、回転返還構造に係る部品点数が多いことから、装置が複雑化して組立に手間暇及びコストがかかるおそれがある。

したがって、本発明が解決しようとする課題は、コンロッド又はクランクアームの長さに制限されずボアとストロークを自在に設計することができるエンジンを提供することを目的とする。

請求項１に記載のエンジンは、左右両端面にそれぞれピストンヘッドを備えた略円柱体状のピストンと、
当該ピストンの周壁部中心に、前記ピストンの径方向に沿って形成された所定の内径を有する貫通孔と、
当該貫通孔の内壁に沿って形成された内歯車と、
当該内歯車と噛合する歯車と、
当該歯車を軸支するクランクピンを先端に有する略棒体状のクランクアームと、
当該クランクアームの基端に固定されたクランク軸と、
前記貫通孔の前記内径と略同径で、前記貫通孔内へ回動自在に嵌合され、前記歯車と共に前記クランクピンで軸支された円盤状の偏心フリーローターと、
前記ピストンが挿嵌される円筒形状のシリンダーを備え、前記ピストンヘッドがそれぞれ対向する燃焼室を前記シリンダー両端にそれぞれ連接してなるシリンダーケースと、から構成され、
当該シリンダー内を、前記ピストンが左右方向へ往復運動するとき、
前記ピストンに従動して往復運動する前記内歯車に噛合された前記歯車が、前記貫通孔内を所定の方向へ回動し、
前記歯車を軸支する前記クランクピンを介して、前記クランクアームが前記クランク軸を所定の方向へ回動させると共に、
前記偏心フリーローターが、前記貫通孔内を前記クランクアームの回転方向と相反する方向へ回動するようにしたことを特徴とする。

請求項２に記載のエンジンは、請求項１に記載の発明において、前記ピストンの直径を、左右両端面の前記ピストンヘッドに連接形成したピストンスカートの径に対して、前記周壁部中心近傍の径を細く形成したことを特徴とする。

請求項３に記載のエンジンは、請求項１に記載の発明において、前記ピストンの直径を、左右両端面の前記ピストンヘッドに連接形成したピストンスカートの径に対して、前記周壁部中心近傍の径を太く、又は当該ピストンスカートの反ピストンヘッド側から前記周壁部中心に向かって漸増させて当該周壁部中心近傍を略球体状に形成したことを特徴とする。

請求項４に記載のエンジンは、請求項１に記載の発明において、左右両端面の前記ピストンヘッドに連接形成したピストンスカートの反ピストンヘッド側を切り欠いて、
前記ピストンの前記周壁部中心近傍に前記貫通孔を備えた平面部を形成したことを特徴とする。

請求項５に記載のエンジンは、請求項１に記載の発明において、前記燃焼室の所定位置に配置される電極を備えた点火プラグを設け、
前記ピストンヘッドが空気と霧状にした燃料を所定の割合で混合して形成された可燃性混合気体を前記燃焼室で圧縮したとき、当該可燃性混合気体が、前記電極から発生したスパークで点火されるようにしたことを特徴とする。

請求項６に記載のエンジンは、請求項１に記載の発明において、前記燃焼室の所定位置に配置される噴霧口を備えた噴射装置を設け、
前記ピストンヘッドが前記燃焼室で空気を急激に圧縮して高温高圧空気を形成したとき、前記噴射装置が所定の燃料を前記噴霧口から霧状に噴霧して、当該燃料を前記高温高圧空気で燃焼させるようにしたことを特徴とする。

請求項７に記載のエンジンは、請求項５若しくは請求項６に記載の発明において、前記可燃性混合気体又は前記空気を前記燃焼室へ供給する吸気口を備えた吸気ポートと、前記可燃性混合気体又は前記燃料が燃焼した後の排気ガスを前記燃焼室から排気する排気口を備えた排気ポートを設け、
前記吸気口と前記排気口を前記燃焼室の所定位置に設けたことを特徴とする。

請求項８に記載のエンジンは、請求項５若しくは請求項６に記載の発明において、前記可燃性混合気体又は前記空気を前記燃焼室へ供給する吸気口を備えた吸気ポートと、前記可燃性混合気体又は前記燃料が燃焼した後の排気ガスを前記燃焼室から排気する排気口を備えた排気ポートを設け、
前記吸気口を前記シリンダーの所定位置に設け、前記排気口を前記燃焼室の所定位置に設け、
前記吸気ポートに、前記シリンダー内に向かって前記可燃性混合気体又は前記空気が一方向で流れるように規制するピストンリードバルブを設けたことを特徴とする。

請求項９に記載のエンジンは、請求項５若しくは請求項６に記載の発明において、前記可燃性混合気体又は前記空気を前記燃焼室へ供給する吸気口を備えた吸気ポートと、前記可燃性混合気体又は前記燃料が燃焼した後の排気ガスを前記燃焼室から排気する排気口を備えた排気ポートを設け、
少なくとも前記クランク軸と前記クランクアームを内包した前記貫通孔を囲橈するようにクランクケースを設けて、
前記吸気ポートに、前記クランクケース内に向かって前記可燃性混合気体又は前記空気が一方向で流れるように規制するクランクケースリードバルブを設け、前記クランク軸を中心とした放射方向に沿った前記クランクケースの所定位置に前記吸気口を配置し、
前記排気口を前記シリンダーの側壁部の所定位置に配置し、
前記クランクケースと前記シリンダーを連通すると共に、前記排気口よりも反燃焼室側にシリンダー側開口端が配置されたバイパスポートを設けたことを特徴とする。

請求項１０に記載のエンジンは、請求項５若しくは請求項６に記載の発明において、前記可燃性混合気体又は前記空気を前記燃焼室へ供給する吸気口を備えた吸気ポートと、前記可燃性混合気体又は前記燃料が燃焼した後の排気ガスを前記燃焼室から排気する排気口を備えた排気ポートを設け、
少なくとも前記クランク軸と前記クランクアームを内包した前記貫通孔を囲橈するようにクランクケースを設けて、
当該クランクケースの前記クランク軸の軸方向に沿った所定位置に前記吸気口を配置し、
当該吸気口は、ローター面周縁部の所定位置を弧状に切り欠いて形成した切欠部を備えた前記偏心フリーローターの前記ローター面周縁近傍と対向配置され、
前記吸気口は、前記偏心フリーローターの回転にしたがって、前記切欠部と重なり合ったとき開放され、前記周縁部と重なり合ったとき閉鎖されるように構成し、
前記排気口を前記シリンダーの側壁部の所定位置に配置し、
前記クランクケースと前記シリンダーを連通すると共に、前記排気口よりも反燃焼室側にシリンダー側開口端が配置されたバイパスポートを設けたことを特徴とする。

請求項１１に記載のエンジンは、一対の略円柱状の小径部と、当該小径部よりも大径の略円柱状で前記小径部に挟まれた大径部とからなり、前記小径部の反大径部側の端面にピストンヘッドと当該ピストンヘッドに連接するピストンスカートが形成され、前記大径部の中心部に所定の内径を有する貫通孔が径方向に沿って形成されたピストンと、
前記貫通孔の内壁に沿って形成された内歯車と、
当該内歯車と噛合する歯車と、
当該歯車を軸支するクランクピンを先端に有する略棒体状のクランクアームと、
当該クランクアームの基端に固定されたクランク軸と、
前記貫通孔の前記内径と略同径で、前記貫通孔内へ回動自在に嵌合され、前記歯車と共に前記クランクピンで軸支された円盤状の偏心フリーローターと、
前記小径部が挿嵌される一対の円筒形状のシリンダーと、当該シリンダーと連接し、前記大径部が嵌合されるハウジングを備え、前記シリンダーの反ハウジング側端部に前記ピストンヘッドが対向する燃焼室を有するシリンダーケースと、から構成され、
前記シリンダー内を、前記小径部が往復運動するとき、
当該小径部に従動して前記大径部が往復運動して、前記内歯車に噛合された前記歯車が、前記貫通孔内を所定の方向へ回動し、
前記歯車を軸支する前記クランクピンを介して、前記クランクアームが前記クランク軸を所定の方向へ回動させると共に、
前記偏心フリーローターが、前記貫通孔内を前記クランクアームの回転方向と相反する方向へ回動するようにしたことを特徴とする。

請求項１２に記載のエンジンは、請求項１１に記載の発明において、前記燃焼室の所定位置に配置される電極を備えた点火プラグを設け、
前記ピストンヘッドが空気と霧状にした燃料を所定の割合で混合して形成された可燃性混合気体を前記燃焼室で圧縮したとき、当該可燃性混合気体が、前記電極から発生したスパークで点火されるようにしたことを特徴とする。

請求項１３に記載のエンジンは、請求項１１に記載の発明において、前記燃焼室の所定位置に配置される噴霧口を備えた噴射装置を設け、
前記ピストンヘッドが前記燃焼室で空気を急激に圧縮して高温高圧空気を形成したとき、前記噴射装置が所定の燃料を前記噴霧口から霧状に噴霧して、当該燃料を前記高温高圧空気で燃焼させるようにしたことを特徴とする。

請求項１４に記載のエンジンは、請求項１２に若しくは請求項１３に記載の発明において、前記可燃性混合気体又は前記空気を前記燃焼室へ供給する吸気口を備えた吸気ポートと、前記可燃性混合気体又は前記燃料が燃焼した後の排気ガスを前記燃焼室から排気する排気口を備えた排気ポートを設け、
前記吸気口と前記排気口を前記燃焼室の所定位置に設けたことを特徴とする。

請求項１５に記載のエンジンは、請求項１２若しくは請求項１３に記載の発明において、前記可燃性混合気体又は前記空気を前記燃焼室へ供給する吸気口を備えた吸気ポートと、前記可燃性混合気体又は前記燃料が燃焼した後の排気ガスを前記燃焼室から排気する排気口を備えた排気ポートを設け、
前記吸気口を前記シリンダーの所定位置に設け、前記排気口を前記燃焼室の所定位置に設け、
前記吸気ポートに、前記シリンダー内に向かって前記可燃性混合気体又は前記空気が一方向で流れるように規制するピストンリードバルブを設けたことを特徴とする。

請求項１６に記載のエンジンは、左右両端面にそれぞれピストンヘッドを備えた略円柱体状のピストンと、
当該ピストンの周壁部中心に、前記ピストンの径方向に沿って形成された所定の内径を有する貫通孔と、
当該貫通孔の内壁に沿って形成された内歯車と、
当該内歯車と噛合する歯車と、
当該歯車を軸支するクランクピンを先端に有する略棒体状のクランクアームと、
当該クランクアームの基端に固定されたクランク軸と、
前記貫通孔の前記内径と略同径で、前記貫通孔内へ回動自在に嵌合され、前記歯車と共に前記クランクピンで軸支された円盤状の偏心フリーローターと、
前記ピストンが挿嵌される円筒形状のシリンダーを備え、当該シリンダーの一端に一の前記ピストンヘッドが対向する燃焼室を連接し、前記シリンダーの他端に他の前記ピストンヘッドが対向する吸排気調圧室を連接してなるシリンダーケースと、
前記燃焼室と前記吸排気調圧室とを連通するバイパスポートと、から構成され、
当該シリンダー内を、前記ピストンが左右方向へ往復運動するとき、
前記ピストンに従動して往復運動する前記内歯車に噛合された前記歯車が、前記貫通孔内を所定の方向へ回動し、
前記歯車を軸支する前記クランクピンを介して、前記クランクアームが前記クランク軸を所定の方向へ回動させると共に、
前記偏心フリーローターが、前記貫通孔内を前記クランクアームの回転方向と相反する方向へ回動するようにしたことを特徴とする。

請求項１７に記載のエンジンは、請求項１６に記載の発明において、前記燃焼室の所定位置に配置される電極を備えた点火プラグを設け、
前記ピストンヘッドが空気と霧状にした燃料を所定の割合で混合して形成された可燃性混合気体を前記燃焼室で圧縮したとき、当該可燃性混合気体が、前記電極から発生したスパークで点火されるようにしたことを特徴とする。

請求項１８に記載のエンジンは、請求項１６に記載の発明において、前記燃焼室の所定位置に配置される噴霧口を備えた噴射装置を設け、
前記ピストンヘッドが前記燃焼室で空気を急激に圧縮して高温高圧空気を形成したとき、前記噴射装置が所定の燃料を前記噴霧口から霧状に噴霧して、当該燃料を前記高温高圧空気で燃焼させるようにしたことを特徴とする。

請求項１９に記載のエンジンは、請求項１７若しくは請求項１８に記載の発明において、前記可燃性混合気体又は前記空気を前記吸排気調圧室へ供給する吸気口を備えた吸気ポートと、前記可燃性混合気体又は前記燃料が燃焼した後の排気ガスを前記燃焼室から排気する排気口を備えた排気ポートを設け、
前記吸気口を前記吸排気調圧室の所定位置に設け、前記排気口を前記燃焼室の所定位置に設け、
前記吸気ポートに、前記吸排気調圧室内に向かって前記可燃性混合気体又は前記空気が一方向で流れるように規制するピストンリードバルブと、当該ピストンリードバルブと前記吸排気調圧室との間に前記バイパスポートの吸排気調圧室側開口端とを設けたことを特徴とする。

請求項２０に記載のエンジンは、請求項１、請求項１１、若しくは請求項１６のいずれかに記載の発明において、前記内歯車の内径と前記歯車の直径の比が２対１であることを特徴とする。

請求項２１に記載のエンジンは、請求項１、請求項１１、若しくは請求項１６のいずれかに記載の発明において、前記偏心フリーローターの軸心を、短径と長径の比が１対３となる位置に設けたことを特徴とする。

本発明に係るエンジンによれば、略円柱体のピストンの左右両端面にピストンヘッドを形成し、周壁部中心にピストンの径方向に沿って所定の内径を備えた貫通孔を設けた。そして、当該貫通孔に内歯車を形成して、当該内歯車と噛合する歯車と、貫通孔の内径と略同径の円盤状偏心フリーローターを歯車に重ね合わせて貫通孔内に配設した。さらに、歯車と偏心フリーローターを回動自在に軸支するクランクピンを先端に備え、基端にクランク軸を備えるクランクアームを設けた。
これによって、ピストンがシリンダー内を往復運動したとき、当該ピストンに従動する内歯車と噛合されている歯車を介して、クランク軸を回転させることができる。
ここで、従来のレシプロエンジンは、ピストンの上死点と下死点間の往復距離がコンロッドの大径部で描かれる円の直径に相当する。そのため、ピストンの往復距離は、当該大径部と接続されるクランクアームの先端で描かれる円の直径に制限されている。
一方、コンロッドの大径部による円の直径、すなわちピストンの往復距離を本発明に係るエンジンに当てはめた場合、内歯車の内径に相当する。このとき、本発明に係るエンジンが備えるクランクアームは、内歯車に噛合する歯車を軸支するクランクピンで描かれる円に沿って回転するように構成されている。したがって、従来のレシプロエンジンにおいてピストンが一往復する間に一回転するクランクアームの動作と同様に、本発明に係るエンジンにおいてピストンが一往復する間にクランクアームを一回転するように設定すると、内歯車の内径と歯車の直径の比は２対１とすることが好ましい。
これによって、ピストンの往復距離を一定にすると、従来のクランクアームの長さに対して、本発明に係るクランクアームの長さは、半分にすることができる。これと併せて、本発明に係るエンジンはコンロッドを有していないことから、大幅に軽量化することできるので、クランク軸の高回転化を容易に行うことができる。
また、本発明に係るクランクアームの長さを従来のクランクアームの長さと同じ長さにした場合は、従来のレシプロエンジンに対して本発明に係るエンジンは、２倍の利得を得ることができ、ピストンを大きく動かすことができる。そのため、ピストンのストローク距離を伸ばして容易にロングストローク化することができる。これによって、エンジンの燃焼効率を改善し、低速トルクを増大して燃費を改善することができる。
そして、本発明によれば、貫通孔内へ回動自在に嵌合された偏心フリーローターを設けた。当該偏心フリーローターは、ピストンの往復運動時にクランクアームの回転方向に対して、相反する方向へ回転するように構成されている。これによって、ピストンの往復運動によって貫通孔へ加わる応力を、偏心フリーローターで受けることができ、貫通孔の歪みを防止することができる。
さらに、貫通孔内に嵌合された偏心フリーローターが、ピストンヘッドから貫通孔へ伝導する衝撃を受け止めるので、内歯車上で歯車が滑ることを防止することができ、内歯車又は歯車の破損を防止することができる。加えて、歯車が内歯車に沿って一回転する間に偏心フリーローターを逆方向へ一回転させるため、クランクピンで軸支される偏心フリーローターの軸心の位置は、内歯車に対する歯車の軸の位置、すなわち、短径と長径の比が１対３となる位置とすることが好ましい。
そして、本発明に係るエンジンは、対向配置されたシリンダー内をピストンが直線的に往復運動するように構成されている。これによって、ピストンがシリンダー内壁に対して押圧することによるピストンの側圧を抑制することができるのでピストンの摩擦損失を軽減させることができる。その結果、ピストンとシリンダーの接触に伴う振動の発生或いは騒音の発生を抑制することができる。さらに、略円柱体のピストンの長さを調整することによって、ロングストロークからショートストロークまで自在に設計することができ、エンジンを備えた車両、船舶、飛行機、ポンプ、発電機、農機具等の用途に合わせて、燃費を向上させたエンジン、低速トルクを増大させたエンジン、又は高出力のエンジン等、最適なエンジンを提供することができる。

また、本発明に係るエンジンによれば、略円柱体のピストンは左右両端面にピストンヘッドを有している。すなわち、従来の水平対向２気筒エンジンに似て、クランク軸を中心にして、左右両端にピストンヘッドと、当該ピストンヘッドに対向する燃焼室を備えたシリンダーを有するエンジンを構成することができる。
ここで、点火プラグが有する電極を燃焼室の所定の位置に設けた場合は、ピストンヘッドで燃焼室へ圧縮した可燃性混合気体へスパークを飛ばして点火爆発させる内燃機関を構成することができ、燃焼室の所定の位置に配置した噴霧口を備える噴射装置を設けた場合は、ピストンヘッドで燃焼室へ圧縮した高温高圧空気に噴霧口から燃料を霧状に噴霧して燃焼させる内燃機関を構成することができる。
また、それらの内燃機関において、可燃性混合気体又は空気を燃焼室へ供給する吸気口を備えた吸気ポートと、燃焼室から排気ガスを排気する排気口を備えた排気ポートを設けて、２ストロークエンジン又は４ストロークエンジンのタイプに合わせて、吸気口と排気口の位置を任意に設定することができる。
このとき、４ストロークエンジンの場合は、吸気口と排気口を燃焼室の所定位置に設ければよい。
一方、２ストロークエンジンの場合は、吸気口を設ける位置によって、エンジンの形式が異なる。たとえば、吸気口をシリンダーの所定位置に設けて、吸気ポート内へシリンダーに向かって気流が一方向で流れるように規制するピストンリードバルブを設けた場合は、ピストンリードバルブ型２ストロークエンジンが構成される。また、吸気口をクランクケースの所定位置に設けて、吸気ポート内にクランクケースに向かって気流が一方向に流れるように規制するクランクケースリードバルブを設けた場合は、クランクケースリードバルブ型２ストロークエンジンが構成される。さらにまた、吸気口をクランクケースの所定位置に設けると共にローター面の周縁部を弧状に切り欠いて形成した切欠部を備えた偏心フリーローターを設けて、吸気口を偏心フリーローターに対向配置し、当該偏心フリーローターの回転にしたがって、吸気口が切欠部と重なり合ったときは開放され、吸気口が周縁部と重なり合ったときは閉鎖されるようにした場合は、ロータリーディスクバルブ型の２ストロークエンジンを構成することができる。
上記のように、本発明に係るエンジンは、ロングストローク化又はショートストローク化を容易に行うことができると共に、４ストローク若しくは２ストロークを自在に選択することができる。これによって、本発明に諮るエンジンは、ストローク長を自在に設計することができ、燃費の効率改善又は高出力化等、エンジンに要求される性能に合わせて自在に設計することができる。

第１実施例に係るエンジンの構成の概略を示す説明図である。第１実施例に係るエンジンが備えるピストンの構成の概略を示す説明図である。第１実施例に係るエンジンの構成の概略を示すピストンの軸方向に沿った断面図である。第１実施例に係るエンジンのピストンの動作例を示す説明図である。第１実施例に係るエンジンのピストンの他の構成の概略を示すピストンの軸方向に沿った断面図である。第１実施例に係るエンジンに基づいた水平対向４気筒エンジンの構成の概略を示す説明図である。第１実施例に係るエンジンのピストンについて、他形状の構成の概略を示す説明図である。第１実施例に係るエンジンのピストンについて、他形状の構成の概略を示す説明図である。第１実施例に係るエンジンのピストンについて、他形状の構成の概略を示す説明図である。第２実施例に係るエンジンの構成の概略を示すピストンの軸方向に沿った断面図である。第２実施例に係るエンジンの他の構成の概略を示すピストンの軸方向に沿った断面図である。第２実施例に係るエンジンの他の構成の概略を示すピストンの軸方向に沿った断面図である。図１１に記載のエンジンに基づいた水平対向４気筒エンジンの構成の概略を示す説明図である。第３実施例に係るエンジンのピストンの構成の概略を示す説明図である。第３実施例に係るエンジンの構成の概略を示すピストンの軸方向に沿った断面図である。第３実施例に係るエンジンに基づいた水平対向４気筒エンジンの構成の概略を示す説明図である。第４実施例に係るエンジンの構成の概略を示すピストンの軸方向に沿った断面図である。第４実施例に係るエンジンに基づいた水平対向４気筒エンジンの構成の概略を示す説明図である。

本発明に係るエンジンの実施例を、添付した図面にしたがって以下説明する。図１は、本実施例に係るエンジンの構成の概略を示した説明図であり、図２は、本実施例に係るエンジンが有するピストンの構成の概略を示した説明図である。

エンジン１０は、図１に示すように、ピストン１１と、シリンダーケース２０を有している。
ピストン１１は、図２に示すように、略円柱体からなり、左右両端面にピストンヘッド１２，１２を有し、略円柱体の周壁部には、ピストンヘッド１２に連接してピストンスカート１３が形成されている。
そして、周壁部の中心には、略円柱体の径方向に沿って所定の内径を有する貫通孔１４が形成されている。

貫通孔１４は、図３に示すように、内歯車１４ａを有している。内歯車１４ａは、貫通孔１４の軸方向に沿って刻まれた歯を、貫通孔１４の内壁の周方向に沿って並設して構成されている。
また、貫通孔１４内には、図１～図３に示すように、歯車１５と偏心フリーローター１６を有している。
歯車１５は、軸方向に沿って歯が刻まれ、内歯車１４ａと噛合して転動可能に構成されている。歯車１５の直径ｒと、内歯車１４ａの内径Ｒとの比は、１：２となるように構成されている。
偏心フリーローター１６は、貫通孔１４の内径と略同径の円盤状に形成され、滑動自在かつ回動自在に貫通孔１４に嵌合されている。偏心フリーローター１６の軸心は、当該偏心フリーローター１６の直径を４等分し、短径と長径の比が１：３となる位置に設けられている。
歯車１５と偏心フリーローター１６は、クランクピン１７で軸支されている。

クランクアーム１８は、先端にクランクピン１７を有し、基端にクランク軸１９を有している。
歯車１５が内歯車１４ａに沿って一周したとき、クランクアーム１８は、クランク軸１９を一回転させるように構成されている。
ここで、歯車１５の直径ｒと、内歯車１４ａの内径Ｒとの比は、１：２となるように構成されていることから、図４に示すように、ピストン１１が一往復したとき、歯車１５は内歯車１４ａ内を２回転して回転開始当初の初期位置に戻り、クランクアーム１８を介してクランク軸１９を一回転させる。
これによって、ピストン１１の往復運動は、歯車１５の周回運動を介してクランク軸１９の回転運動へ変換することができる。
なお、本実施例に係るエンジン１０では、クランクピン１７が軸支している歯車１５を、貫通孔１４の内歯車１４ａと噛合させて転動させる構成としたが、これに限定されるものでは無く、内歯車１４ａと歯車１５との間に１つ又は２つ以上の遊星歯車からなる遊星ギヤを噛ませて内歯車１４ａに対するクランクアーム１８、クランク軸１９のギヤ比を調整自在な構成としても良い。

偏心フリーローター１６は、図３及び図４に示すように、歯車１５と共にクランクピン１７で軸支されている。そして、歯車１５が内歯車１４ａと噛合して貫通孔１４内を転動する構成に対し、偏心フリーローター１６は、偏心させた軸心が、歯車１５の転動、すなわちクランクピン１７の変位に伴って貫通孔１４の軸を中心にして周回する。このとき、図３及び図４に示すように、クランクアーム１８を回転させる歯車１５の回転方向（矢印Ｔ）の方向を順方向としたとき、偏心フリーローター１６の回転方向は、矢印Ｆで示した逆方向となる。また、図示したように、偏心フリーローター１６は、歯車１５と共にクランクピン１７で軸支されていることから、偏心フリーローターの軸心は、偏心フリーローターの直径を４分割したとき、短径と長径との比が１：３となる位置となる。ここに偏心フリーローターの軸心を設けることによって、歯車が矢印Ｔ方向へ２回転する間に、偏心フリーローターを矢印Ｆ方向へ一回転させることができる。

これによって、貫通孔１４に嵌合された偏心フリーローター１６は、ピストン１１の往復運動に伴う歯車１５の転動、すなわちクランクアーム１８の回転を妨げることなく、貫通孔１４内で回転することができる。そして、貫通孔１４へ偏心フリーローター１６を滑動自在かつ回動自在に嵌合したことによって、偏心フリーローター１６は、ピストン１１の往復運動によって貫通孔１４に掛かる応力等を受け止めることができるので、当該貫通孔１４及び当該貫通孔１４の内壁に沿って形成された内歯車１４ａが歪むことを防止することができる。そのため、歯車１５が内歯車１４ａ上で滑ったり、歯が欠けたりすることを防止することができる。

シリンダーケース２０は、図１から図４に示すように、円筒状のシリンダー２０ａを有している。当該シリンダーの両端面には、所定形状の燃焼室２１，２１が連接形成されている。当該燃焼室２１は、所定位置に点火プラグ２２と、吸気ポートの吸気口２３と、排気ポートの排気口２４が形成されている。

点火プラグ２２は、キャブレター又はインジェクションから噴霧された燃料と空気を所定の割合で混合して形成された可燃性混合気体が、燃焼室２１内でピストン１１によって圧縮されたとき、通電され点火して火花を飛ばすように構成されている。当該火花が燃焼室で可燃性混合気体を爆発燃焼させたとき、ピストンヘッド１２に圧力がかかってシリンダー２０内でピストン１１が動作する。
なお、上記の可燃性混合気体は、空気中にガソリン又はアルコールを噴霧して形成されたものであるがこれに限定されたものでは無く、天然ガス、水素ガス或いはバイオマス等から抽出される可燃性ガスを爆発又は燃焼させる内燃機関であっても良い。

また、点火プラグに替えて液体燃料を霧状にして噴霧する噴射装置（図示略）を設け、当該噴射装置と連通する噴霧口を燃焼室２１に設けても良い。この場合は、ピストンヘッド１２で圧縮された高温高圧の空気に軽油等の燃料を噴霧して燃焼させるディーゼル機関を構成することができる。

吸気ポートが備える吸気口２３は、可燃性混合気体を燃焼室２１内へ吸気されるように構成され、当該吸気口２３を吸気バルブ（図示略）が開閉可能に覆蓋している。
排気ポートが備える排気口２４は、燃焼室２１内に残留している爆発燃焼後の排気ガスを燃焼室２１外へ排気するように構成され、当該排気口２４を排気バルブ（図示略）が開閉可能に覆蓋している。
吸気バルブ又は排気バルブは、カム、ロッカーアーム等でクランク軸１９の回転、すなわちピストン１１の動作に従動して吸気口２３又は排気口２４を開閉するように構成されている。
これによって、シリンダー２０の左右両端に設けた燃焼室２１，２１内へ可燃性混合気体を交互に供給して爆発燃焼させることによって、図４に示すように、ピストン１１を左右へ往復運動させることができ、クランク軸１９を回転させることができる。

上記の構成を備えたエンジン１０は、次に説明するように動作する。添付した図面にしたがって以下説明する。
図４は、シリンダー２０ａ内におけるピストン１１の往復運動に伴い、内歯車１４ａに沿って歯車１５が回転するときの両者の位置関係を示す説明図である。

貫通孔１４の内周に形成した内歯車１４ａの内径Ｒと、クランクピン１７が軸支している歯車１５の外径ｒの比は、２対１に構成されている。そのため、以下のように内歯車１４ａ、すなわち貫通孔１４を備えたピストン１１の往復運動に対してクランクアーム１８が回転する。ここで、図４に示すように、ピストン１１の右端側ピストンヘッド１２の移動距離をＬとし、右端側の始端、すなわち上死点の位置をＬ_０、左端側の終端、すなわち下死点の位置をＬ_１とする。
図４（ａ）は、内歯車１４ａ左端と歯車１５の左端が接し、ピストン１１のピストンヘッドが上死点Ｌ０の位置にある場合を示している。これを歯車１５の回転が始まる初期位置とする。ここから、歯車１５は時計回りの矢印Ｔの向きに回転し、偏心フリーローター１６は逆時計回りの矢印Ｆの向きに回転する。
図４（ｂ）は、図４（ａ）から歯車１５が時計回りに半回転し、内歯車１４ａの下端に接している場合である。このとき、右側ピストンヘッド１２の位置は往路途中でＬ／２の位置となる。
図４（ｃ）は、図４（ａ）から歯車１５が時計回りに一回転し、内歯車１４ａの右端に接している場合である。このとき、右側ピストンヘッド１２の位置は、下死点Ｌ_１の位置となり、ここからピストン１１の往復運動は折り返しとなる。
図４（ｄ）は、図４（ｃ）から歯車１５が時計回りに半回転し、内歯車１４ａの上端に接している場合である。このとき、右側ピストンヘッド１２の位置は、復路途中でＬ／２の位置となる。
さらに、図４（ｄ）から歯車１５が半回転したとき、歯車１５は、図４（ａ）の初期位置へ帰還する。このとき、クランクアーム１８が一回転してクランク軸１９を一回転させ、右側ピストンヘッド１２の位置は、上死点Ｌ_０へ帰還する。
上記の動作を繰り返すことによって、ピストン１１の直線的な往復運動を、貫通孔１４内の内歯車１４ａと噛合する歯車１５の回転運動を介して、クランク軸１９の回転運動へ変換することができる。

偏心フリーローター１６は、図４に示すように、歯車１５の回転軸、すなわちクランクピン１７の変位にしたがって、クランク軸１９からクランクピン１７までのクランクアーム１８の長さの位置で偏心フリーローター１６の軸心が変位し、貫通孔１４内を歯車１５の回転方向とは逆方向（矢印Ｆ）の反時計回りに回転する。
これによって、ピストン１１が往復運動するとき、貫通孔１４に嵌合された偏心フリーローター１６は、当該貫通孔１４内で軸心を変位させながら滑動するので、燃焼爆発によってピストンヘッド１２からピストン１１が受ける力を偏心フリーローター１６で受け、貫通孔１４が歪むことを防止することができる。

次に、図４に示したように、シリンダー２０ａ内でピストン１１を往復運動させたとき、燃焼室２１，２１で行われる各工程について説明する。
図１～図４に示したエンジン１０は、４ストロークエンジンであって、吸気工程、圧縮工程、爆発工程、排気工程を繰り返すように構成されている。ここで、図４に示したピストン１１の右側ピストンヘッド１２の動作について説明する。
吸気工程は、図４（ａ）から図４（ｂ）を経て、図４（ｃ）のように、右側ピストンヘッド１２が上死点Ｌ_０から下死点Ｌ_１に向かって移動するときに行われる工程である。これによって、燃焼室２１及びシリンダー２０内へ可燃性混合気体が吸気される。
圧縮工程は、図４（ｃ）から図４（ｄ）を経て、図４（ａ）のように、右側ピストンヘッド１２が下死点Ｌ_１から上死点Ｌ_０に向かって移動するときに行われる工程である。これによって、シリンダー２０内に満たされた可燃性混合気体は、燃焼室２１へ向かって圧縮される。
爆発工程は、図４（ａ）から図４（ｂ）を経て、図４（ｃ）のように、右側ピストンヘッド１２が上死点Ｌ_０から下死点Ｌ_１に向かって移動するときに行われる工程である。これによって、燃焼室２１で圧縮された可燃性混合気体が、点火プラグで点火されて爆発燃焼が発生する。
排気工程は、図４（ｃ）から図４（ｄ）を経て、図４（ａ）のように、右側ピストンヘッド１２が下死点Ｌ_１から上死点Ｌ_０に向かって移動するときに行われる工程である。これによって、燃焼室２１内で発生した爆発燃焼によって下死点Ｌ１まで押圧されたピストン１１が上死点Ｌ０へ向かって運動して、ピストンヘッド１２がシリンダー内に充満している排気ガスを押し出す。
そして、ピストン１１の左側ピストンヘッド１２においても同様に各工程が繰り返される。このとき、右側で吸気工程が行われているとき、左側では圧縮工程が行われ、右側で圧縮工程が行わているとき、左側では爆発工程が行われ、右側で爆発工程が行われているとき、左側では排気工程が行われ、右側で排気工程が行われているとき、左側では吸気工程が行われ、各工程が左右で互い違いに行われるように構成されている。
したがって、図１から図４に示したエンジン１０は、左右で互い違いに各工程を行うように構成した水平対向２気筒エンジンである。

また、図５に示したエンジン１０Ａは、エンジン１０と比べてピストン長を短くしたピストン１１Ａと、当該ピストン１１Ａにあわせてシリンダー長を短くしたシリンダーケース２０Ａとから構成されている。貫通孔１４と、当該貫通孔１４内の内歯車、歯車、クランクピン、クランクアームとクランク軸については、エンジン１０と同様であるから説明を省略する。このように、本実施例に係るエンジン１０，１０Ａでは、コンロッドを省いてピストン１１，１１Ａがシリンダーケース２０，２０Ａのシリンダー内で直線的に往復運動するように構成したことから、コンロッドの傾きによってピストンがピストンピンを中心に首を振ってボア壁面に衝突するピストンスラップの発生を極限まで抑え込むことができる。
そのため、図５に示したピストン１１Ａのように、ピストンスカート長を最小限の長さで設計することができる。これによって、エンジン１０Ａは、ピストン１１Ａの全長を短く構成し、エンジン１０Ａをコンパクトに構成して、軽量化することができ、またピストン保護のためのオイル使用量も減らすことができる。

本実施例に係るエンジン１０によれば、ピストン１１が直線的に往復運動するように構成した。これによって、従来のエンジンのようにピストンがコンロッドでクランクアームとリンクしている構成と比べて、コンロッドを省いたことによる当該コンロッドのモーメントによる揺動、振動を抑制することができる。さらに、ピストンの反対側に設けて、それらの振動を相殺するためのバランスウェイトを省いたり、又は軽量化したりすることができるので、コンロッドを省いたことと合わせてエンジン１０を軽量化することができる。
さらに、ピストン１１が略円柱体からなる簡略な構成としたことから、シリンダー内径、すなわち、ボアとピストン１１のストローク量を自在に設計することができ、エンジン１０の使用目的に合わせて、ショートストロークからロングストロークまで自在に設計することができる。

また、本実施例に係るピストンの形状は、図１～図４及び図５に示したピストン１１，１１Ａに係る構成に限定されるものではなく、たとえば、図６から図８に示したような構成としても良い。
図６に示したピストン１１Ｂは、当該ピストン１１Ｂの直径が、ピストンスカート１３，１３の直径に対して、貫通孔１４近傍の直径を細く構成して、ピストン１１Ｂの貫通孔１４近傍の周壁部中心を挟んでくびれた形状としたものである。
図７に示したピストン１１Ｃは、当該ピストン１１Ｃの直径が、ピストンスカート１３，１３から、貫通孔１４近傍に向かって漸増させて、ピストン１１Ｂの貫通孔１４の周壁部中心が略球体状に膨らんだ形状としたものである。
このように、ピストンヘッド１２，１２に連接するピストンスカート１３，１３の直径に対して、貫通孔１４近傍の径が異なるように構成することによって、たとえば、図６の場合は、内歯車１４と歯車１５の大きさをそのままにボアを大きくしてショートストローク化することができ、図７の場合は、内歯車１４と歯車１５の大きさをそのままにボアを小さくしてロングストローク化することができる。
また、図８に示したピストン１１Ｄは、貫通孔１４の軸方向に沿って前後周壁部を切り欠いて、ピストンスカート１３，１３に連接する平板状の平面部１１ａに貫通孔１４が開けられている形状にしたものである。これによって、略円柱体状のピストン１１と比べて、切り欠いた分ピストン１１Ｄを軽量化することができる。

ここで、図１に示したエンジン１０は、上記したように、対向配置されたピストンヘッド１２，１２が交互に爆発を行う、いわば従来のエンジンでいうところのクランク位相角が１８０度（π）の水平対向２気筒エンジンであって、エンジン１０全体としては左右連続して２回爆発工程を続けた後、爆発工程が左右で行われない工程が続く不等間隔爆発を行うように構成されている。この不等間隔爆発に伴う振動を抑制するためにエンジン１０Ｂを構成した。
図９に示したエンジン１０Ｂは、クランク軸１９を延伸して、図１に示したエンジン１０を一ユニットとし、当該ユニットを２基並設して水平対向４気筒エンジンに構成したものである。各ユニットを第１ユニット３０と、第２ユニット３１と称する。それぞれのピストン１１とシリンダーケース２０の構成については、上記と同様であるから説明を省略する。
ここで、第１ユニット３０のクランクアーム１８に対して、第２ユニット３１のクランクアーム１８が成すクランクの位相角度は１８０度（π）となるように構成されている。これによって、第１ユニット３０側のピストンと第２ユニット３１側のピストンは互い違いに交互に往復運動を行うことができ、水平方向の振動を相殺することができる。また、一方のユニットで行われている不等間隔爆発と、他方のユニットで行われている不等間隔爆発を組み合わせることによって、エンジン１０Ｂ全体では等間隔爆発を行うように構成することができる。当該等間隔爆発については、以下説明する。

上記の構成を備えた水平対向４気筒エンジン１０Ｂは、次に説明するように動作する。添付した図面にしたがって以下説明する。
水平対向４気筒エンジン１０Ｃの第１クランクアーム１３ａと第２クランクアーム１３ｂのクランク角の位相差が１８０度（π）である。
そのため、図９に示すように、第１ユニット３０側のピストン１１の右側ピストンヘッド１２Ｒが下死点Ｌ_１に位置し、左側ピストンヘッド１２Ｌが上死点Ｌ_０に位置している場合に、第２ユニット３１側のピストン１１の右側ピストンヘッド１２Ｒは上死点Ｌ_０に位置し、左側ピストンヘッドＬは下死点Ｌ_１に位置している。このように、エンジン１０Ｂは、第１ユニット３０のピストン１１と第２ユニット３１のピストン１１が互い違いに相反する方向へ入れ替わるように直線的な往復運動で動作する。
各ユニット３０，３１が有するピストンヘッド１２，１２の各工程における関係を下記の表１に表す。表中の矢印は第１ユニット３０のクランクアーム１８と、第２ユニット３１のクランクアーム１８の位相の向きを表し、たとえば、第１ユニット３０で矢印が「→」の場合、位相差が１８０度（π）である第２ユニット３１は反対方向の「←」へ進んでいるものとする。

エンジン１０Ｂは、表１に示したように、項番１行目において、第１ユニット３０の左側ピストンヘッド１２Ｌが吸気工程を行っているとき、第１ユニット３０のピストン１１は、右側ピストンヘッド１２Ｒの方へ向かって水平移動するので、右側ピストンヘッド１２Ｒでは圧縮工程が行われる。このとき、位相差が１８０度（π）である第２ユニット３１では、右側ピストンヘッド１２Ｒで爆発工程が行われて、第２ユニット３１のピストン１１は左側ピストンヘッド１２Ｌの方へ向かって水平移動し、左側ピストンヘッド１２Ｌでは排気工程が行われる。
そして、項番１行目で第２ユニット３１の右側ピストンヘッド１２Ｒが行った爆発工程は、項番２行目では第１ユニット３０の右側ピストンヘッド１２Ｒ、項番３行目で同ユニット３０の左側ピストンヘッド１２Ｌ、項番４行目で第２ユニット３１の左側ピストンヘッド１２Ｌと順次行われる。
このように、爆発工程を４か所のピストンヘッドで順次行うように振り分けることによって、第１ユニット３０と第２ユニット３１の両端に設けた４気筒がそれぞれ実行する各工程において、いずれかの燃焼室２１において常に爆発工程が行われるように構成することができる。そのため、エンジン１０Ｂ全体としてみたとき、等間隔爆発を行うように構成することができる。
また、第１ユニット３０と第２ユニット３１に係るそれぞれのピストン１１が、互いに相反する方向へ交互に直線的な往復運動を行うので、ピストン１１の動作に起因する振動を相殺することができ、ピストンスカートがシリンダー２０内壁を押圧して発生する側圧を抑制し、ピストンスカートがシリンダー内壁を摺動する際の摩擦損失を軽減させることができる。その結果、ピストンとシリンダーの接触に伴う振動の発生或いは騒音の発生を抑制することができる。

続いて、第１実施例に記載したエンジン１０について、使用目的に合わせた他の実施例を添付した図面にしたがっていくつか例示する。
図１０から図１３は、第１実施例で示した４ストロークエンジン１０を２ストロークエンジン１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆとした場合の構成の概略を示した説明図である。

エンジン１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅに係るピストン１１の構成は、第１実施例と同様であるから説明を省略する。また、シリンダーケースについても、円筒形状のシリンダー２０ａの両端に所定形状の燃焼室２１，２１が形成され、当該燃焼室２１の所定位置に点火プラグ２２が配置されている基本的な構成は第１実施例のシリンダーケース２０と同一である。
第１実施例に係るエンジン１０と第２実施例に係るエンジン１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅの相違点は、シリンダー２０ａ周壁部の所定位置に設けた吸気ポートの吸気口と、排気ポートの排気口の位置である。
このように、第２実施例に係るエンジンによれば、シリンダーケース２０の構成を変えることによって、４ストローク型から２ストローク型へ、又はその逆に容易に構成を組み替えることができる。

図１０に示すエンジン１０Ｃは、円筒状のシリンダー２０ｂを備えたシリンダーケース２０Ｂを有している。シリンダー２０ｂは、その両端に燃焼室２１，２１が連接形成されている。またシリンダー２０ｂの周壁部には、吸気ポートが備える吸気口２３ｂと、排気ポートが備える排気口２４ｂが形成されている。
吸気口２３ｂは、ピストン１１の左右両端ピストンヘッド１２，１２の下死点Ｌ_１近傍に形成されている。当該吸気口２３ｂを有する吸気ポートは、左右両端の燃焼室へ可燃性混合気体を吸気可能にＴ字状に枝分かれして構成されている。そして、吸気口２３ｂ近傍にピストンリードバルブ３５が配置されており、可燃性混合気体をシリンダー２０に向かって一方向に吸気できるように構成されている。これによって、シリンダー２０ｂ側から吸気ポート内へ向かって可燃性混合気体又は爆発後の排気ガスの逆流を防止することができる。
また、排気口２４ｂは、燃焼室２１の近傍でピストンヘッド１２，１２の上死点Ｌ_０近傍にそれぞれ形成されている。
このように、図１０に示したエンジン１０Ｃは、いわゆるピストンリードバルブ式の２ストロークエンジンと呼ばれる構成を有している。

なお、図１０では点火プラグ２２の図示を省略したが、第１実施例に記載のエンジンと同様に、キャブレター又はインジェクションから噴霧された燃料と空気を所定の割合で混合して形成された可燃性混合気体が、燃焼室２１内でピストン１１によって圧縮されたとき、点火プラグ２２の電極から火花を飛ばすように構成されている。当該火花が燃焼室で可燃性混合気体を爆発燃焼させたとき、ピストンヘッド１２に圧力がかかってピストン１１が動作する。また、第１実施例に記載したように、可燃性混合気体は、空気中にガソリン又はアルコールを噴霧して形成されたものであるがこれに限定されたものでは無く、天然ガス、水素ガス或いはバイオマス等から抽出される可燃性ガスを爆発又は燃焼させる内燃機関であっても良い。さらに、点火プラグに替えて液体燃料を霧状にして噴霧する噴射装置（図示略）を設け、当該噴射装置と連通する噴霧口を燃焼室２１に設けても良い。この場合は、ピストンヘッド１２で圧縮された高温高圧の空気に軽油等の燃料を噴霧して燃焼させるディーゼル機関を構成することができる。

上記の構成を有するエンジン１０Ｃは、ピストン１１が一往復する間に、吸気・圧縮工程と、燃焼・排気・掃気行程を行って動作する。
吸気・圧縮工程は、シリンダー２０ｂ内及び燃焼室２１，２１内へ可燃性混合気体を吸気して圧縮する工程を言う。当該工程では、ピストン１１が下死点Ｌ_１のとき、吸気口２３ｂと排気口２４ｂがシリンダー２０ｂ内に露出し、ピストンヘッド１２が下死点Ｌ_１へ移動したことによって負圧が発生したシリンダー２０ｂ内へ、吸気ポートから可燃性混合気体が吸気される。
吸気後は、ピストンリードバルブ３５が吸気ポートを閉鎖するので、吸気ポート内へ排気ガスが逆流することを防止することができる。そして、ピストンヘッド１２が下死点Ｌ_１から上死点Ｌ_０へ向かって移動し、吸気口２３ｂ、排気口２４ｂと順次閉じられたとき、ピストンヘッド１２が燃焼室２１へ向かって可燃性混合気体を圧縮する。
燃焼・排気・掃気工程は、圧縮された可燃性混合気体を燃焼爆発させて、爆発後の排気ガスを排気し、可燃性混合気体を新たに吸気する際に、シリンダー２０ｂ内から排気ガスを押し出して掃気する工程を言う。当該工程では、圧縮された可燃性混合気体が燃焼室２１に設けた点火プラグ（図示略）で点火されて爆発燃焼し、この燃焼圧力によって、ピストンヘッド１２が上死点Ｌ_０から下死点Ｌ_１に向かって移動する。このとき、まずシリンダー２０ｂ内で排気口２４ｂが露出し、排気ガスが排気され、なおも容積が拡大するシリンダー２０ｂ内に負圧が発生する。そして、吸気口２３ｂが露出したとき、可燃性混合気体がシリンダー２０ｂ内へ吸気される。吸気後はピストンリードバルブ３５が吸気ポートを閉鎖するので、吸気ポート内へ排気ガスが逆流することを防止することができる。そして、ピストンヘッド１２が下死点Ｌ_１から上死点Ｌ_０に向かって移動する際にシリンダー２０ｂ内の残留排気ガスが排気口から掃気される。

図１１に示すエンジン１０Ｄは、ピストン１１とシリンダー２０ｂの構成が上記したエンジン１０Ｃと同様であるから説明を省略する。エンジン１０Ｃとエンジン１０Ｄの相違点は、クランクケース３６の有無である。クランクケース３６は、クランク軸１９及びクランクアーム１８が収納され、ピストン１１の貫通孔１４近傍をシリンダー２０ｂと共に囲橈するように構成されている。
そして、クランクケース３６は、クランク軸１９の放射方向に沿って吸気口２３ｃを備えた吸気ポートが連通形成されている。これによって、可燃性混合気体は、吸気ポートを介して吸気口２３ｃからクランクケース３６内に吸気されるように構成されている。また、当該吸気ポート内には、クランクケースリードバルブ３７が配置されている。これによって、クランクケース３６側から吸気ポート内へ向かって可燃性混合気体又は爆発後の排気ガスの逆流を防止することができる。
さらに、クランクケース３６と燃焼室２１，２１に連接するシリンダー２０ｂの両端部は一対のバイパスポート３８で連通され、クランクケース３８から燃焼室２１，２１へ可燃性混合気体を供給可能に構成されている。バイパスのシリンダー側開口端３８ａは、ピストンヘッド１２の下死点Ｌ_１近傍に形成されている。
なお、本実施例においては、クランクケース３６の構成の概略を図示しているが、クランクケース３６は、ピストン１１の軸方向に沿って内部を少なくとも２つの部屋に分割してなる吸排気調圧室を有している。当該吸排気調圧室は、シリンダー２０ｂの両端に連接形成した燃焼室２１，２１とバイパスポート３８を通じて連通している。また各吸排気調圧室は、クランク軸１９に沿って回転する偏心フリーローター１６がその回転によって一方の部屋を加圧したとき、他方の部屋は減圧されるように構成されている。これによって、吸排気調圧室では、減圧と加圧が交互に行われ、減圧時に吸気口２３ｃから可燃性混合気体が供給され、その後、加圧された可燃性混合気体はバイパスポート３８を通じて燃焼室２１へ吸気される。
一方、排気ポートが備える排気口２４ｂは、上記のエンジン１０Ｃと同様に、燃焼室２１側でピストンヘッド１２の上死点Ｌ_０近傍に形成されている。
このように、図１１に示したエンジン１０Ｄは、いわゆるクランクケースリードバルブ式の２ストロークエンジンと呼ばれる構成を有している。

なお、図１１では点火プラグ２２の図示を省略したが、第１実施例に記載のエンジンと同様に、キャブレター又はインジェクションから噴霧された燃料と空気を所定の割合で混合して形成された可燃性混合気体が、燃焼室２１内でピストン１１によって圧縮されたとき、点火プラグ２２の電極から火花を飛ばすように構成されている。当該火花が燃焼室で可燃性混合気体を爆発燃焼させたとき、ピストンヘッド１２に圧力がかかってピストン１１が動作する。また、第１実施例に記載したように、可燃性混合気体は、空気中にガソリン又はアルコールを噴霧して形成されたものであるがこれに限定されたものでは無く、天然ガス、水素ガス或いはバイオマス等から抽出される可燃性ガスを爆発又は燃焼させる内燃機関であっても良い。さらに、点火プラグに替えて液体燃料を霧状にして噴霧する噴射装置（図示略）を設け、当該噴射装置と連通する噴霧口を燃焼室２１に設けても良い。この場合は、ピストンヘッド１２で圧縮された高温高圧の空気に軽油等の燃料を噴霧して燃焼させるディーゼル機関を構成することができる。

上記の構成を有するエンジン１０Ｄは、上記のエンジン１０Ｃと同様、ピストン１１が一往復する間に、吸気・圧縮工程と、燃焼・排気・掃気行程を行って動作する。これらの動作についてはエンジン１０Ｃと同様であるから説明を省略する。
図１１に示したエンジン１０Ｄと、上記のエンジン１０Ｃとの間で動作の相違点は、エンジン１０Ｄに設けたクランクケースリードバルブ３７及びバイパスポート３８と、エンジン１０Ｃが有するピストンリードバルブ３５の違いによるものである。
エンジン１０Ｄの場合、可燃性混合気体は、クランクケース３６内で偏心フリーローター１６によって減圧され、負圧が発生している側の吸排気調圧室へ吸気される。一方で、可燃性混合気体が満たされた吸排気調圧室に満たされている可燃性混合気体は、偏心フリーローターによって加圧される。このように交互に減圧と加圧を繰り返すことによって、シリンダー２０ｂの左右両端に連接した燃焼室２１，２１へ交互に可燃性混合気体を送り込むことができる。
そして、吸気・圧縮工程では、ピストンヘッド１２が下死点Ｌ_１に位置しているとき、吸排気調圧室内で加圧された可燃性混合気体が、バイパスポート３８の開口端３８ａを通じて、シリンダー２０ｂ内へ吸気される。その後、ピストンヘッド１２が下死点Ｌ_１から上死点Ｌ_０へ移動して、排気口２４ｂが閉鎖されると、燃焼室２１内で可燃性混合気体が圧縮される。
続いて、燃焼・排気・掃気工程では、圧縮された可燃性混合気体が点火されて爆発燃焼し、ピストンヘッド１２を燃焼圧力で押圧する。ピストンヘッド１２が上死点Ｌ_０から下死点Ｌ_１へ移動するとき、まず排気口２４ｂが露出し、排気ガスが排気される。ここで、ピストンヘッド１２の移動に伴って燃焼室２１内及びシリンダー２０ｂ内は負圧が発生する一方で、クランクケース３６の吸排気調圧室では、偏心フリーローター１６によって可燃性混合気体が加圧される。さらにピストンヘッド１２が移動するとバイパスポート３８の開口端３８ａが露出し、吸排気調圧室で加圧された可燃性混合気体がシリンダー２０ｂ内へ吸気され、当該シリンダー２０ｂ内に残留していた排気ガスを排気口２４ｂから掃気する。
このように、エンジン１０Ｄでは、クランクケース３６内で偏心フリーローター１６が左右のシリンダー２０ｂ及び燃焼室２１，２１内と通じている吸排気調圧室で可燃性混合気体を加圧してシリンダー２０ｂへ送り込み、又は減圧して負圧を発生させて吸気ポートから吸気することができる。これによって、可燃性混合気体に係る吸気効率と、排気ガスに係る排気・掃気効率を向上させて燃費を改善することができる。

図１２に示すエンジン１０Ｅは、上記エンジン１０Ｃ，１０Ｄと偏心フリーローター１６の形状が相違している。当該偏心フリーローター１６は、周縁部１６ａの所定位置を弧状に切り欠いて形成した一対の切欠部１６ｂを有している。
また、エンジン１０Ｅは、クランク軸１９及びクランクアーム１８が収納され、シリンダー２０ｂを囲橈するように構成されたクランクケース３６を有している。当該クランクケース３６は、クランク軸の軸方向に沿って吸気口２３ｄを備えた吸気ポートが接続されている。
吸気口２３ｄは、偏心フリーローター１６の周縁部１６ａ及び切欠部１６ｂと対向するように配置されている。これによって、吸気ポートを介してクランクケース３６内へ吸気される可燃性混合気体は、吸気口２３ｄが周縁部１６ａと重なり合って閉鎖されているとき、吸気ポート内へ向かって可燃性混合気体が逆流することを防止することができる。一方、吸気口２３ｄが切欠部１６ｂと重なり合ってクランクケース３６内に露出しているとき、クランクケース３６内へ可燃性混合気体を吸気することができる。そして、偏心フリーローター１６は、クランク軸１９の回転と同期して回転していることから、吸気口２３ｄを切欠部１６ｂで露出させて開放し、周縁部１６ａで覆蓋して閉鎖することを所定の周期で繰り返すことができる。
さらに、クランクケース３６とシリンダー２０ｂの左右両端に設けた燃焼室２１，２１は一対のバイパスポート３８で接続され、クランクケース３６から燃焼室２１，２１へ可燃性混合気体を供給可能に構成されている。バイパスポート３８のシリンダー側開口端３８ａは、ピストンヘッド１２の下死点Ｌ_１近傍に形成されている。
なお、本実施例においては、クランクケース３６の構成の概略を図示しているが、クランクケース３６は、ピストン１１の軸方向に沿って内部を少なくとも２つの部屋に分割してなる吸排気調圧室を有している。当該吸排気調圧室は、シリンダー２０ｂの両端に連接形成した燃焼室２１，２１とバイパスポート３８を通じて連通している。また各吸排気調圧室は、クランク軸１９に沿って回転する偏心フリーローター１６がその回転によって一方の部屋を加圧したとき、他方の部屋は減圧されるように構成されている。これによって、吸排気調圧室では、減圧と加圧が交互に行われ、減圧時に切欠部１６ｂと重なり合った吸気口２３ｄから可燃性混合気体が供給され、その後、加圧された可燃性混合気体はバイパスポート３８を通じて燃焼室２１へ吸気される。ここで、偏心フリーローター１６が一回転する間、すなわちピストンが一往復する間に、各吸排気調圧室で加圧工程と減圧工程が順次行われ、シリンダー２０ｂの左右両端に設けた各燃焼室２１，２１へ順次可燃性混合気体を送り込むため、切欠部１６ｂを偏心フリーローター１６の周縁の所定位置に対向配置した。これによって、図１２に示したエンジン１０Ｅの左右両端の各燃焼室２１，２１へ交互にバイパスポート３８を通じて可燃性混合気体を順次送り込むことができる。
一方、排気ポートが備える排気口２４ｂは、上記のエンジン１０Ｃ，１０Ｄと同様に、燃焼室２１側でピストンヘッド１２の上死点Ｌ_０近傍に形成されている。
このように、図１２に示したエンジン１０Ｅは、いわゆるロータリーディスクバルブ式の２ストロークエンジンと呼ばれる構成を有している。

なお、図１２では点火プラグ２２の図示を省略したが、第１実施例に記載のエンジンと同様に、キャブレター又はインジェクションから噴霧された燃料と空気を所定の割合で混合して形成された可燃性混合気体が、燃焼室２１内でピストン１１によって圧縮されたとき、点火プラグ２２の電極から火花を飛ばすように構成されている。当該火花が燃焼室で可燃性混合気体を爆発燃焼させたとき、ピストンヘッド１２に圧力がかかってピストン１１が動作する。また、第１実施例に記載したように、可燃性混合気体は、空気中にガソリン又はアルコールを噴霧して形成されたものであるがこれに限定されたものでは無く、天然ガス、水素ガス或いはバイオマス等から抽出される可燃性ガスを爆発又は燃焼させる内燃機関であっても良い。さらに、点火プラグに替えて液体燃料を霧状にして噴霧する噴射装置（図示略）を設け、当該噴射装置と連通する噴霧口を燃焼室２１に設けても良い。この場合は、ピストンヘッド１２で圧縮された高温高圧の空気に軽油等の燃料を噴霧して燃焼させるディーゼル機関を構成することができる。

上記の構成を有するエンジン１０Ｅは、上記のエンジン１０Ｃ，１０Ｄと同様、ピストン１１が一往復する間に、吸気・圧縮工程と、燃焼・排気・掃気行程を行って動作する。これらの動作についてはエンジン１０Ｃと同様であるから説明を省略する。
図１２に示したエンジン１０Ｅと、図１１に示したエンジン１０Ｄとの間で動作の相違点は、偏心フリーローター１６を用いたロータリーディスクバルブとクランクケースリードバルブ、及びクランク軸１９の軸方向に沿って設けられた吸気ポートと、クランク軸の放射方向に沿って設けられた吸気ポートの違いである。
エンジン１０Ｅの場合、偏心フリーローター１６の回転に伴って、切欠部１６ｂと重なり合った吸気口２３ｄが吸排気調圧室に対し露出したとき、当該吸排気調圧室内は、偏心フリーローター１６によって減圧されて負圧が発生している状態となっているので、スムーズに吸排気調圧室内へ可燃性混合気体が吸気される。その後、偏心フリーローター１６の周縁部１６ａが吸気口２３ｄを覆蓋して閉鎖したとき、吸排気調圧室内が加圧され、バイパスポート３８を通じてシリンダー２０ｂ内へ吸気される。この吸排気調圧室内における減圧と加圧のタイミングを２ストローク機関の吸気・圧縮工程と、爆発・排気・掃気工程と重ね合わせると次のようになる。
吸気・圧縮工程では、ピストンヘッド１２が下死点Ｌ_１に位置しているとき、吸排気調圧室内で加圧された可燃性混合気体が、バイパスポート３８の開口端３８ａを通じて、シリンダー内へ吸気される。その後、ピストンヘッド１２が下死点Ｌ_１から上死点Ｌ_０へ移動して、排気口２４ｂが閉鎖されると、燃焼室２１内で可燃性混合気体が圧縮される。
続いて、燃焼・排気・掃気工程では、圧縮された可燃性混合気体が点火されて爆発燃焼し、ピストンヘッド１２を燃焼圧力で押圧する。ピストンヘッド１２が上死点Ｌ_０から下死点Ｌ_１へ移動するとき、まず排気口２４ｂが露出し、排気ガスが排気される。ここで、ピストンヘッド１２の移動に伴って燃焼室２１内及びシリンダー２０ｂ内は負圧が発生する一方で、吸排気調圧室側では、偏心フリーローター１６によって可燃性混合気体が加圧される。さらにピストンヘッド１２が移動するとバイパスポート３８の開口端３８ａが露出し、加圧された可燃性混合気体がシリンダー２０ｂ内へ吸気され、残留していた排気ガスを排気口２４ｂから掃気する。
このようにして、エンジン１０Ｅでは、貫通孔１４内で偏心フリーローター１６が一回転する間に、左右の燃焼室２１，２１へ交互に可燃性混合気体を吸気することができる。これによって、可燃性混合気体に係る吸気効率と、排気ガスに係る排気・掃気効率を向上させて燃費を改善することができる。

そして、図１３に示すエンジン１０Ｆは、上記したクランクケースリードバルブ式の２ストロークエンジン１０Ｄを基に水平対向４気筒化したエンジンである。
エンジン１０Ｆは、上記のエンジン１０Ｄに係る水平対向２気筒エンジンを１ユニットとした第３ユニット４０と第４ユニット４１とから構成されている。各ユニットのピストン１１及びシリンダー２０ｂの構成は、エンジン１０Ｄと同様であるから説明を省略する。
第３ユニット４０と第４ユニット４１は、クランク軸１９方向に沿って並設されて構成されている。エンジン１０Ｆのクランクケース３６Ａは、第３ユニット４０と第４ユニット４１のクランク軸１９近傍をシリンダー２０ｂごと囲橈するように設けられている。
エンジン１０Ｆは、図１３に示すように、第３ユニット４０に係るクランクアーム１８と、第４ユニット３１に係るクランクアーム１８を有している。当該クランクアーム１８は、互いにクランク軸１９を挟んで相反する方向に対向配置され、互いに１８０度（π）のクランク角を成すように構成されている。
そして、クランクケース３６Ａは、第３ユニット４０と第４ユニット４１の間に、クランク軸１９の放射方向に沿って吸気口２３ｃを備えた吸気ポートが設けられ、当該吸気ポートにはエンジン１０Ｄと同様にクランクケースリードバルブ（図示略）が設けられている。さらに、第３ユニット４０と第４ユニット４１の各燃焼室２１，２１と連通するように、クランクケース３６Ａとシリンダー２０ｂとの間にバイパスポート３８が設けられている。
なお、本実施例においては、クランクケース３６Ａの構成の概略を図示しているが、クランクケース３６Ａは、ピストン１１の軸方向に沿って内部を少なくとも４つの部屋に分割してなる吸排気調圧室を有している。当該吸排気調圧室は、各ユニット４０，４１のシリンダー２０ｂの両端に連接形成した燃焼室２１，２１とバイパスポート３８を通じて連通している。また各吸排気調圧室は、クランク軸１９に沿って回転する偏心フリーローター１６がその回転によって一方の部屋を加圧したとき、他方の部屋は減圧されるように構成されている。これによって、吸排気調圧室では、減圧と加圧が交互に行われ、減圧時に吸気口２３ｃから可燃性混合気体が供給され、その後、加圧された可燃性混合気体はバイパスポート３８を通じて燃焼室２１へ吸気される。
一方、排気ポートが備える排気口２４ｂは、上記のエンジン１０Ｄと同様に、燃焼室２１側でピストンヘッド１２の上死点Ｌ_０近傍に形成されている。
また、点火プラグ２２は、第１実施例に記載のエンジンと同様に、キャブレター又はインジェクションから噴霧された燃料と空気を所定の割合で混合して形成された可燃性混合気体が、燃焼室２１内でピストン１１によって圧縮されたとき、点火プラグ２２の電極から火花を飛ばすように構成されている。当該火花が燃焼室で可燃性混合気体を爆発燃焼させたとき、ピストンヘッド１２に圧力がかかってピストン１１が動作する。また、第１実施例に記載したように、可燃性混合気体は、空気中にガソリン又はアルコールを噴霧して形成されたものであるがこれに限定されたものでは無く、天然ガス、水素ガス或いはバイオマス等から抽出される可燃性ガスを爆発又は燃焼させる内燃機関であっても良い。さらに、点火プラグに替えて液体燃料を霧状にして噴霧する噴射装置（図示略）を設け、当該噴射装置と連通する噴霧口を燃焼室２１に設けても良い。この場合は、ピストンヘッド１２で圧縮された高温高圧の空気に軽油等の燃料を噴霧して燃焼させるディーゼル機関を構成することができる。
このように、図１３に示したエンジン１０Ｆは、いわゆるクランクケースリードバルブ式の２ストローク型エンジンを水平対向４気筒に組んだ構成を有している。

上記の構成を備えたエンジン１０Ｆは、次に説明するように動作する。添付した図面にしたがって以下説明する。
第３ユニット４０のクランクアーム１８と第４ユニット４１のクランクアーム１８のクランク角の位相差は、１８０度（π）となるように構成されている。
そのため、図１３に示すように、第３ユニット４０の右側ピストンヘッド１２Ｒが下死点Ｌ_１に位置し、左側ピストンヘッド１２Ｌが上死点Ｌ_０に位置している場合に、第４ユニット４１の右側ピストンヘッド１２Ｒは上死点Ｌ_０に位置し、左側ピストンヘッド１２Ｌは下死点Ｌ_１に位置している。このように、第３ユニット４０と第４ユニット４１に係る各ピストン１１が互い違いに相反する方向へ入れ替わるように直線的な往復運動をすることによって、第３ユニット４０の左右ピストンヘッド１２Ｒ，１２Ｌ、第４ユニット４１の左右ピストンヘッド１２Ｒ，１２Ｌが互い違いに相反する方向へ直線的な往復運動を行うように動作する。
各ユニット４０，４１が有するピストンヘッド１２Ｒ，１２Ｌの各工程における関係を下記の表２に表す。表中の矢印はクランクアーム１８の位相の向きを表し、たとえば、第３ユニット４０で矢印「→」にしたがってピストン１１が動いている場合、位相差が１８０度（π）である第４ユニット４１のピストン１１は反対方向の「←」へ進んでいるものとする。

表２に示すように、項番１行目において、第３ユニット４０の左側ピストンヘッド１２Ｌが吸気・圧縮工程を行っているとき、同ユニット４０のピストン１１は、左側ピストンヘッド１２Ｌの方へ向かって水平移動するので、右側ピストンヘッド１２Ｒ側では燃焼・排気・掃気工程が行われる。このとき、第３ユニット４０との位相差が１８０度（π）である第４ユニット４１では、右側ピストンヘッド１２Ｒで吸気・圧縮工程が行われて、同ユニット４１のピストン１１は右側ピストンヘッド１２Ｒの方へ向かって水平移動し、左側ピストンヘッド１２Ｌでは燃焼・排気・掃気工程が行われる。
そして、項番２行目では逆に、第３ユニット４０の右側ピストンヘッド１２Ｒと第４ユニット４１の左側ピストンヘッド１２Ｌで吸気・圧縮工程が行われ、第３ユニット４０の左側ピストンヘッド１２Ｌと第４ユニット４１の右側ピストンヘッド１２Ｒで燃焼・排気・掃気行程が行われる。
このように、エンジン１０Ｆでは、第３ユニット４０と第４ユニット４１において、いずれかのシリンダー２０内で常に爆発工程が行われるように構成することができる。そのため、エンジン１０Ｆ全体で、等間隔爆発を行わせることができる。
また、第３ユニット４０と第４ユニット４１に係るそれぞれのピストン１１が、互いに相反する方向へ交互に直線的な往復運動を行うので、ピストン１１の動作に起因する振動を相殺することができ、ピストンスカート１３がシリンダー２０内壁を押圧して発生する側圧を抑制し、ピストンスカート１３がシリンダー内壁を摺動する際の摩擦損失を軽減させることができる。その結果、ピストン１１とシリンダー２０ｂの接触に伴う振動の発生或いは騒音の発生を抑制することができる。
なお、説明を省略したが、上記のピストンリードバルブ型エンジン１０Ｃ、ロータリーディスクバルブ型エンジン１０Ｅに基づいて水平対向４気筒エンジンを構成した場合であっても、上記のクランクケースリードバルブ型と同様の効果を得ることができる。

また、上記では水平対向４気筒エンジンについて例示したが、水平対向エンジンに係る気筒数はこれらに限定されるものでは無く、エンジン１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅに係る基本構成の水平２気筒ユニットを増減して６気筒、８気筒、１０気筒、１２気筒、１６気筒等の水平対向エンジンを構成するようにしても良い。この場合、各ユニット間の位相差を、たとえば、１２０度（４π／３）、７２度（π／５）、６０度（π／３）、４５度（π／４）等、所定の角度、好ましくは各ユニットが備えるクランクアーム１８がクランク軸１９を中心に円周に対してバランスよく配置されるように設定することによって、一次振動、偶力振動、二次振動等の振動を各ユニット間で互いに相殺するようにすることができる。
そして、上記のいずれの場合であっても、クランク軸１９にバランスウェイトを取り付けて振動を抑制するようにしても良い。
上記のように構成した各エンジンでは、クランク軸１９を周回するクランクアーム１８の長さを従来のエンジンが備えるクランクアームの長さよりも短くすることができるので、クランク軸１９を周回する慣性モーメントを打ち消すバランスウェイトを軽量化させることができる。さらに、従来、先端が往復運動を行い、基端が回転運動を行うコンロッドには往復運動に因る振動と回転運動に因る振動が発生するが、当該コンロッドを省いた本実施例に係るエンジンによれば、コンロッドの動作を起因とする振動成分、振動原因を除去することができる。これによって、エンジンに生じる一次振動、偶力振動、二次振動等の振動のうち、コンロッドの動作を起因とする影響を除去することができる。

続いて、本発明のエンジンについて、他の実施例を添付した図面にしたがって説明する。
図１４は、第３実施例に係るエンジンが備えるピストンの構成の概略を示した説明図であり、図１５は、第３実施例に係るエンジンの構成の概略を示す平面図である。

エンジン１０Ｇは、図１５に示すように、ピストン１１Ｂとシリンダーケース２０Ｃを有している。
ピストン１１Ｂは、図１４に示すように、一対の小径部５０，５０と、ピストン１１Ｂの軸方向に沿って当該小径部５０，５０に挟まれた大径部５１とからなる。
小径部５０，５０は、反大径部５１側の端面にそれぞれピストンヘッド１２，１２を有し、当該ピストンヘッド１２，１２から大径部５１側にピストンスカート１３が連接形成されている。
大径部５１は、小径部５０，５０とピストン１１Ｂの同一軸上に形成されている。大径部５１の小径部５０，５０と接する両端面には、肩部５２が形成されている。大径部５１の周壁部中心には、当該大径部５１の径方向に沿って所定の内径を有する貫通孔１４が形成されている。

貫通孔１４は、図１４に示すように、内歯車１４ａを有している。内歯車１４ａは、貫通孔１４の軸方向に沿って刻まれた歯を、貫通孔１４の内壁の周方向に沿って並設して構成されている。
また、貫通孔１４内には、図１４に示すように、歯車１５と偏心フリーローター１６が配設されている。
歯車１５は、軸方向に沿って歯が刻まれ、内歯車１４ａと噛合して転動可能に構成されている。歯車１５の直径ｒと、内歯車１４ａの内径Ｒとの比は、１：２となるように構成されている。
偏心フリーローター１６は、貫通孔１４の内径と略同径の円盤状に形成され、滑動自在かつ回動自在に貫通孔１４に嵌合されている。偏心フリーローター１６の軸心は、当該偏心フリーローター１６の直径を４等分し、短径と長径の比が１：３となる位置に設けられている。
歯車１５と偏心フリーローター１６は、クランクピン１７で軸支されている。

クランクアーム１８は、先端にクランクピン１７を有し、基端にクランク軸１９を有している。
歯車１５が内歯車１４ａに沿って一周したとき、クランクアーム１８は、クランク軸１９を一回転させるように構成されている。当該歯車と内歯車との関係は第１実施例のエンジン１０と同様であるから説明を省略する。また、偏心フリーローター１６についても、第１実施例に記載したエンジン１０と同様であるから説明を省略する。

シリンダーケース２０Ｃは、図１５に示すように、ピストン１１Ｂの小径部５０，５０が嵌合する一対のシリンダー２０ｃと大径部５１が嵌合するハウジング５３から構成されている。
シリンダー２０ｃの反ハウジング５３側には、所定形状の燃焼室２１，２１が形成されている。当該燃焼室２１は、所定位置に点火プラグ２２と排気口２４ｃを備えた排気ポートが配設されている。

点火プラグ２２は、キャブレター又はインジェクションから噴霧された燃料と空気を所定の割合で混合して形成された可燃性混合気体が、燃焼室２１内でピストン１１によって圧縮されたとき、通電され点火して火花を飛ばすように構成されている。当該火花が燃焼室で可燃性混合気体を爆発燃焼させたとき、ピストンヘッド１２に圧力がかかってシリンダー２０ｃ内でピストン１１が動作する。
なお、上記の可燃性混合気体は、空気中にガソリン又はアルコールを噴霧して形成されたものであるがこれに限定されたものでは無く、天然ガス、水素ガス或いはバイオマス等から抽出される可燃性ガスを爆発又は燃焼させる内燃機関であっても良い。

排気口２４ｃを備えた排気ポートは、燃焼室２１と連通し、排気口２４ｃを覆蓋する排気バルブ５４を有している。当該排気バルブ５４は、カム、ロッカーアーム等でクランク軸１９の回転、すなわちピストン１１Ｂの動作に従動して排気口２４ｃを周期的に開閉するように構成されている。これによって、排気口２４ｃが閉じているとき、燃焼室２１内の圧力を高めることができ、排気口２４ｃが開放されているとき、シリンダー２０ｃ内及び燃焼室２１内に残留している爆発燃焼後の排気ガスをシリンダー２０ｃ及び燃焼室２１外へ排気及び掃気することができる。

また、図１５に示すように、シリンダー２０ｃ周壁部のハウジング５３側近傍には、吸気口２３ｂを備えた吸気ポートが連通されている。当該吸気ポート内には、左右の各シリンダー２０ｃ内へ向かって一方向に吸気可能なピストンリードバルブ３５がそれぞれ配置されている。これによって、左右両側の各シリンダー２０ｃは、周期的に可燃性混合気体が吸気されるように構成されている。

ハウジング５３は、図１５に示すように、ピストン１１Ｂの大径部５１が直線的に往復運動可能な長さに構成されている。また、ピストン１１Ｂの肩部５２が、ハウジング５３とシリンダー２０ｃの段状に形成された連接部分と対向するように構成されている。これによって、シリンダー２０ｃに嵌合された小径部５０が当該シリンダー２０ｂから抜脱することを防止することができる。
また、ハウジング５３は、引き出された小径部５０との間に空間が形成されることから、シリンダーケース２０Ｃ内を潤滑しているオイルのうち、余分なオイルがピストンスカート１３を通じて当該空間内へ溜まり、また肩部５２は当該空間内に貯留しているオイルを再度ピストンスカート１３側へ供給させることができる。
そして、肩部５２は、シリンダー２０ｃからピストンスカート１３との隙間を通じて漏れ出た可燃性混合気体をシリンダー２０ｃ内へ押し戻すことができる。

上記の構成を備えたエンジン１０Ｇは、上記の図１０に示したピストンリードバルブ型エンジン１０Ｃに準じる構成を有するものであるから、その動作に係る詳細な説明は省略する。

そして、図１６に示すエンジン１０Ｈは、上記したエンジン１０Ｇを基に水平対向４気筒化したエンジンである。
エンジン１０Ｈは、上記のエンジン１０Ｇに係る水平対向２気筒エンジンを１ユニットとした第５ユニット６０と第６ユニット６１とから構成されている。各ユニット６０，６１の構成は、エンジン１０Ｇと同様であるから説明を省略する。
第５ユニット６０と第６ユニット６１は、クランク軸１９方向に沿って並設されて構成されている。
エンジン１０Ｈは、図１６に示すように、第５ユニット６０に係るクランクアーム１８と、第６ユニット６１に係るクランクアーム１８を有している。当該クランクアーム１８は、互いにクランク軸１９を挟んで相反する方向に対向配置され、互いに１８０度（π）のクランク角を成すように構成されている。

ピストン１１Ｂの小径部５０の下死点Ｌ１近傍であって、シリンダー２０ｃの所定位置には吸気口２３ｂが設けられている。当該吸気口２３ｂを備えた吸気ポートは、図１６に示すように、互いに対向する第５ユニット６０と第６ユニット６１の各吸気口２３ｂと連通するようにＴ字状に形成され、ピストンリードバルブ３５を有している。
また同様に、排気口２４ｃ及び排気バルブ５４を備えた排気ポートは、互いに対向する第５ユニット６０と第６ユニット６１の各排気口２４ｃと連通するようにＴ字状に形成されている。
これによって、第５ユニット６０と第６ユニット６１双方のシリンダー２０ｃ及び燃焼室２１へ可燃性混合気体を吸気させることができ、またシリンダー２０ｃから排気ガスを排気、掃気することができる。

また、点火プラグ２２は、第１実施例に記載のエンジンと同様に、キャブレター又はインジェクションから噴霧された燃料と空気を所定の割合で混合して形成された可燃性混合気体が、燃焼室２１内でピストン１１によって圧縮されたとき、点火プラグ２２の電極から火花を飛ばすように構成されている。当該火花が燃焼室で可燃性混合気体を爆発燃焼させたとき、ピストンヘッド１２に圧力がかかってピストン１１が動作する。また、第１実施例に記載したように、可燃性混合気体は、空気中にガソリン又はアルコールを噴霧して形成されたものであるがこれに限定されたものでは無く、天然ガス、水素ガス或いはバイオマス等から抽出される可燃性ガスを爆発又は燃焼させる内燃機関であっても良い。さらに、点火プラグに替えて液体燃料を霧状にして噴霧する噴射装置（図示略）を設け、当該噴射装置と連通する噴霧口を燃焼室２１に設けても良い。この場合は、ピストンヘッド１２で圧縮された高温高圧の空気に軽油等の燃料を噴霧して燃焼させるディーゼル機関を構成することができる。
このように、図１６に示したエンジン１０Ｈは、いわゆるピストンリードバルブ式の２ストローク型エンジンを水平対向４気筒に組んだ構成を有している。

上記の構成を備えたエンジン１０Ｈは、次に説明するように動作する。添付した図面にしたがって以下説明する。
第５ユニット６０のクランクアーム１８と第６ユニット６１のクランクアーム１８のクランク角の位相差は、１８０度（π）となるように構成されている。
そのため、図１６に示すように、第６ユニット６１の右側ピストンヘッド１２Ｒが下死点Ｌ_１に位置し、左側ピストンヘッド１２Ｌが上死点Ｌ_０に位置している場合に、第５ユニット６０の右側ピストンヘッド１２Ｒは上死点Ｌ_０に位置し、左側ピストンヘッド１２Ｌは下死点Ｌ_１に位置している。このように、第５ユニット６０と第６ユニット６１に係る各ピストン１１Ｂが互い違いに相反する方向へ入れ替わるように直線的な往復運動をすることによって、第５ユニット６０の左右ピストンヘッド１２Ｒ，１２Ｌ、第６ユニット６１の左右ピストンヘッド１２Ｒ，１２Ｌが互い違いに相反する方向へ直線的な往復運動を行うように動作する。当該動作については、エンジン１０Ｆの動作に準ずるものであるから詳細な説明は省略する。
このように、エンジン１０Ｈでは、第５ユニット６０と第６ユニット６１において、いずれかのシリンダー２０ｃ内で常に爆発工程が行われるように構成することができる。そのため、エンジン１０Ｈ全体で、等間隔爆発を行わせることができる。
また、第５ユニット６０と第６ユニット６１に係るそれぞれのピストン１１Ｂが、互いに相反する方向へ交互に直線的な往復運動を行うので、ピストン１１Ｂの動作に起因する振動を相殺することができ、ピストンスカート１３がシリンダー２０ｃ内壁を押圧して発生する側圧を抑制し、ピストンスカート１３がシリンダー２０ｃ内壁を摺動する際の摩擦損失を軽減させることができる。その結果、ピストン１１とシリンダー２０ｃの接触に伴う振動の発生或いは騒音の発生を抑制することができる。

なお、上記では水平対向４気筒エンジンについて例示したが、水平対向エンジンに係る気筒数はこれらに限定されるものでは無く、エンジン１０Ｇに係る基本構成の水平２気筒ユニットを増減して６気筒、８気筒、１０気筒、１２気筒、１６気筒等の水平対向エンジンを構成するようにしても良い。この場合、各ユニット間の位相差を、たとえば、１２０度（４π／３）、７２度（π／５）、６０度（π／３）、４５度（π／４）等、所定の角度、好ましくは各ユニットが備えるクランクアーム１８がクランク軸１９を中心に円周に対してバランスよく配置されるように設定することによって、一次振動、偶力振動、二次振動等の振動を各ユニット間で互いに相殺するようにすることができる。
そして、上記のいずれの場合であっても、クランク軸１９にバランスウェイトを取り付けて振動を抑制するようにしても良い。
上記のように構成した各エンジンでは、クランク軸１９を周回するクランクアーム１８の長さを従来のエンジンが備えるクランクアームの長さよりも短くすることができるので、クランク軸１９を周回する慣性モーメントを打ち消すバランスウェイトを軽量化させることができる。さらに、従来、先端が往復運動を行い、基端が回転運動を行うコンロッドには往復運動に因る振動と回転運動に因る振動が発生するが、当該コンロッドを省いた本実施例に係るエンジンによれば、コンロッドの動作を起因とする振動成分、振動原因を除去することができる。これによって、エンジンに生じる一次振動、偶力振動、二次振動等の振動のうち、コンロッドの動作を起因とする影響を除去することができる。

続いて、本発明のエンジンについて、他の実施例を添付した図面にしたがって説明する。
図１７は、第４実施例に係るエンジンの構成の概略を示す説明図である。

エンジン１０Ｉは、図１７に示すように、ピストン１１Ｃと当該ピストン１１Ｃを収納するシリンダーケース２０Ｄとを有している。
ピストン１１Ｃは、ピストンヘッド１２，１２を左右両端に有し、周壁部中心に貫通孔１４を有している。

貫通孔１４は、図１７に示すように、内歯車１４ａを有している。内歯車１４ａは、貫通孔１４の軸方向に沿って刻まれた歯を、貫通孔１４の内壁の周方向に沿って並設して構成されている。
また、貫通孔１４内には、図１７に示すように、歯車１５と偏心フリーローター１６が配設されている。
歯車１５は、軸方向に沿って歯が刻まれ、内歯車１４ａと噛合して転動可能に構成されている。歯車１５の直径ｒと、内歯車１４ａの内径Ｒとの比は、１：２となるように構成されている。
偏心フリーローター１６は、貫通孔１４の内径と略同径の円盤状に形成され、滑動自在かつ回動自在に貫通孔１４に嵌合されている。偏心フリーローター１６の軸心は、当該偏心フリーローター１６の直径を４等分し、短径と長径の比が１：３となる位置に設けられている。
歯車１５と偏心フリーローター１６は、クランクピン１７で軸支されている。

シリンダーケース２０Ｄは、図１７に示すように、一方に燃焼室６５を有し、他方に吸排気調圧室６６を備えたシリンダー２０ｄを有している。そして、シリンダー２０ｄ内に収納されるピストン１１Ｃは、燃焼室６５と吸排気調圧室６６間を滑動して往復運動するように構成されている。
燃焼室６５は、所定の位置に点火プラグ２２と排気口６７を備えた排気ポート６８を有している。

点火プラグ２２は、キャブレター又はインジェクションから噴霧された燃料と空気を所定の割合で混合して形成された可燃性混合気体が、燃焼室６５内でピストン１１Ｃによって圧縮されたとき、通電され点火して火花を飛ばすように構成されている。当該火花が燃焼室で可燃性混合気体を爆発燃焼させたとき、ピストンヘッド１２に圧力がかかってシリンダー２０ｄ内でピストン１１が動作する。
なお、上記の可燃性混合気体は、空気中にガソリン又はアルコールを噴霧して形成されたものであるがこれに限定されたものでは無く、天然ガス、水素ガス或いはバイオマス等から抽出される可燃性ガスを爆発又は燃焼させる内燃機関であっても良い。

また、点火プラグ２２に替えて液体燃料を霧状にして噴霧する噴射装置（図示略）を設け、当該噴射装置と連通する噴霧口を燃焼室６５に設けても良い。この場合は、ピストンヘッド１２で圧縮された高温高圧の空気に軽油等の燃料を噴霧して燃焼させるディーゼル機関を構成することができる。

排気口６７を備えた排気ポート６８は、燃焼室６５と連通し、排気口６７を覆蓋する排気バルブ６９を有している。当該排気バルブ６９は、カム、ロッカーアーム等でクランク軸１９の回転、すなわちピストン１１Ｃの動作に従動して排気口６７を周期的に開閉するように構成されている。これによって、排気口６７が閉じているとき、燃焼室６５内の圧力を高めることができ、排気口６７が開放されているとき、シリンダー２０ｄ内及び燃焼室６５内に残留している爆発燃焼後の排気ガスをシリンダー２０ｄ及び燃焼室６５外へ排気及び掃気することができる。

吸排気調圧室６６は、吸気口７１を備えた吸気ポート７０が連通している。吸気ポート７０は、可燃性混合気体の流れを一方向へ規制するリードバルブ７２を有している。

燃焼室６５と吸排気調圧室６６は、バイパスポート７３によって連通されている。バイパスポート７３の吸排気調圧室６６側の開口端７３ａは、吸気ポート７０の吸気口７１とリードバルブ７２の間に設けられ、燃焼室６５側の開口端７３ｂは、燃焼室６５側ピストンヘッド１２の下死点Ｌ_１近傍の所定位置に形成されている。

上記の構成を有するエンジン１０Ｉは、次に説明するように動作する。添付した図面にしたがって説明する。
エンジン１０Ｉは、吸気・圧縮工程と、爆発・排気・掃気工程とからなる２ストロークエンジンである。
吸気・圧縮工程は、まず吸排気調圧室６６側のピストンヘッド１２が上死点Ｌ_０から下死点Ｌ_１に移動するとき、吸気ポート７０から吸排気調圧室へ吸気される。このとき、バイパスポート７３の燃焼室６５側開口端７３ｂは、ピストン１１Ｃで塞がれているので、吸排気調圧室６６には吸気ポート７０を通じて可燃性混合気体が満たされる。そして、吸排気調圧室６６側のピストンヘッド１２が下死点Ｌ_１から上死点Ｌ_０に向かうとき、吸排気調圧室６６の可燃性混合気体は圧縮され、ピストン１１Ｃがズレてバイパスポート７３の燃焼室６５側開口端７３ｂが開放された瞬間に燃焼室６５側へ圧縮された可燃性混合気体が流入する。このとき流入するガス圧で燃焼室６５側のシリンダー２０ｄ内に残留していた排気ガスは掃気される。
そして、燃焼室６５側のピストンヘッド１２が下死点Ｌ_１から上死点Ｌ_０に向かうとき、燃焼室６５側に満たされた可燃性混合気体は圧縮される。
続いて、爆発・排気・掃気工程は、燃焼室６５内へ圧縮された可燃性混合気体を爆発燃焼させる工程から始まる。当該爆発燃焼後、排気・掃気工程では、排気バルブ６９が開放され、排気ガスが排気口６７から排出される。このとき、燃焼室６５側はピストンヘッド１２が上死点Ｌ_０から下死点Ｌ_１に向かうので負圧が発生する。そしてバイパスポート７３の燃焼室６５側開口端７２ｂが開放された瞬間、吸排気調圧室６６から加圧された可燃性混合気体が一気に流入して、燃焼室６５側のシリンダー２０ｄ内に残留していた排気ガスが一気に掃気される。
このように、エンジン１０Ｉは、吸排気調圧室６６側のピストンヘッド１２が可燃性混合気体を吸気すると共に圧縮し、バイパスポート７３を通じて燃焼室６５側へ一気に押し込む構成とした。これによって、燃焼室６５側の吸気効率及び掃排気効率を上げることができ、燃費を向上させることができる。

そして、図１８に示すエンジン１０Ｊは、上記したエンジン１０Ｉを基に直列４気筒化したエンジンである。
エンジン１０Ｊは、上記のエンジン１０Ｉを基本ユニットとして、図１８に示すように、第７ユニット７５、第８ユニット７６、第９ユニット７７、第１０ユニット７８とクランク軸１９を共有するように直列に並設されて構成されている。各ユニット７５，７６，７７，７８の構成は、エンジン１０Ｉと同様であるから説明を省略する。
エンジン１０Ｊは、図１８に示すように、第７ユニット７５と第１０ユニット７８のクランクアーム１８と、第８ユニット７６と第９ユニット７７のクランクアーム１８が、互いにクランク軸１９を挟んで相反する方向に対向配置され、互いに１８０度（π）のクランク角を成すように構成されている。

エンジン１０Ｊは、図１８に示すように、吸気ポート７０から各ユニット７５，７６，７７，７８の各吸気口７１へ向かって可燃性混合気体を供給可能に枝分かれして構成されている。
また、各ユニット７５，７６，７７，７８の排気口６７から排気された排気ガスは、排気ポート６８を通じてまとめられて排気されるように構成されている。

上記の構成を備えたエンジン１０Ｊは、次に説明するように動作する。添付した図面にしたがって以下説明する。
第７ユニット７５と第１０ユニット７８のクランクアーム１８と、第８ユニット７６と第９ユニット７７のクランクアーム１８が、互いにクランク軸１９を挟んで相反する方向に対向配置され、互いに１８０度（π）のクランク角を成すように構成されている。
そのため、図１８に示すように、第７ユニット７５と第１０ユニット７８の吸排気調圧室６６側ピストンヘッド１２が上死点Ｌ_０に位置し、燃焼室６５側ピストンヘッド１２が下死点Ｌ_１に位置している場合に、第８ユニット７６と第９ユニット７７の吸排気調圧室６６側ピストンヘッド１２は下死点Ｌ_１に位置し、燃焼室６５側ピストンヘッド１２は上死点Ｌ_０に位置している。このように、第７ユニット７５と第１０ユニット７８とからなる組と、第８ユニット７６と第９ユニット７７とからなる組に係る各ピストン１１Ｃが互い違いに相反する方向へ入れ替わるように直線的な往復運動をすることによって、第７ユニット７５と第１０ユニット７８とからなる組のピストン１１Ｃと、第８ユニット７６と第９ユニット７７とからなる組のピストン１１Ｃが互い違いに相反する方向へ直線的な往復運動を行うように動作する。各ユニットの動作については、エンジン１０Ｉの動作に準ずるものであるから詳細な説明は省略する。
このように、エンジン１０Ｊでは、第７ユニット７５と第１０ユニット７８とからなる組と、第８ユニット７６と第９ユニット７７とからなる組において、いずれかのシリンダー２０ｄ内で常に爆発工程が行われるように構成することができる。そのため、エンジン１０Ｊ全体で、等間隔爆発を行わせることができる。
また、第７ユニット７５と第１０ユニット７８とからなる組と、第８ユニット７６と第９ユニット７７とからなる組のピストン１１Ｃが、組ごとに相反する方向へ交互に直線的な往復運動を行うので、ピストン１１Ｃの動作に起因する振動を相殺することができ、ピストン１１Ｃがシリンダー２０ｄ内壁を押圧して発生する側圧を抑制し、ピストン１１Ｃがシリンダー２０ｄ内壁を摺動する際の摩擦損失を軽減させることができる。その結果、ピストン１１Ｃとシリンダー２０ｄの接触に伴う振動の発生或いは騒音の発生を抑制することができる。

なお、上記では直列４気筒エンジンについて例示したが、第７ユニット７５乃至第１０ユニット７８に係る配置方法はこれに限定されるものではなく、燃焼室が交互の位置になるようにＶ型に配置するようにしても良い。また、気筒数はこれらに限定されるものでは無く、エンジン１０Ｉに係る基本構成のユニットを増減して多気筒エンジンを構成するようにしても良い。この場合、各ユニット間の位相差を、たとえば、１２０度（４π／３）、７２度（π／５）、６０度（π／３）、４５度（π／４）等、所定の角度、好ましくは各ユニットが備えるクランクアーム１８がクランク軸１９を中心に円周に対してバランスよく配置されるように設定することによって、一次振動、偶力振動、二次振動等の振動を各ユニット間で互いに相殺するようにすることができる。
そして、上記のいずれの場合であっても、クランク軸１９にバランスウェイトを取り付けて振動を抑制するようにしても良い。
上記のように構成した各エンジンでは、クランク軸１９を周回するクランクアーム１８の長さを従来のエンジンが備えるクランクアームの長さよりも短くすることができるので、クランク軸１９を周回する慣性モーメントを打ち消すバランスウェイトを軽量化させることができる。さらに、従来、先端が往復運動を行い、基端が回転運動を行うコンロッドには往復運動に因る振動と回転運動に因る振動が発生するが、当該コンロッドを省いた本実施例に係るエンジンによれば、コンロッドの動作を起因とする振動成分、振動原因を除去することができる。これによって、エンジンに生じる一次振動、偶力振動、二次振動等の振動のうち、コンロッドの動作を起因とする影響を除去することができる。

本実施例に係るエンジンによれば、左右両端にピストンヘッドを配設した略円柱体からなるピストンの周壁部中心に内歯車１４ａを備えた貫通孔１４を形成し、当該内歯車１４ａをクランクピン１７が軸支する歯車１５が転動するように構成した。これによって、ピストンの往復運動を、内歯車１５ａに沿って転動する歯車の回転運動に変換し、さらに歯車によって回転されるクランクアーム１８を介してクランク軸１９の回転運動へ変換することができる。
そして、本実施例に係るピストンはシリンダー内を直線的に往復運動することから、当該ピストンをシリンダー内で往復させたとき、ピストンの側壁がシリンダー内壁を押圧する側圧を抑制することができ、ピストンがシリンダーの内壁へ偏って接触することを防ぎ、ピストンのシリンダーに対する摩擦損失を軽減することができる。これによって、シリンダーに発生する熱を抑制することができるので、エンジンの熱変換効率を改善することができることから、各エンジンの出力特性を改善し、燃費を改善することができる。

また、本実施例に係るエンジンによれば、シリンダー内でピストンが往復運動する振幅、ボアとストロークの関係を、従来のエンジンのようにコンロッド又はクランクアームの長さに制限されることなく、自在に設計することができる。これによって、たとえば、エンジンをコンパクトにかつ軽量に構成することができる。
加えて、本実施例に係るエンジンによれば、ピストンがシリンダー内を直線的に往復運動するように構成した。ここで、従来のエンジンに係るクランク構造であれば、コンロッドが揺動するために、シリンダーに対してピストンに横方向の力が発生し、ピストンがシリンダーの内壁を打つピストンスラップ現象が発生し、これを抑制するため、ピストンの下方にピストンスカートを形成していた。しかしながら、本実施例に係るエンジンにおいては、その構成上ピストンスラップ現象は発生し難いことから、ピストンスカートの長さを最小限に抑えることができ、ピストンの長さを短くすることができる。さらに、ピストンとシリンダー間のクリアランスをより一層狭くし、ピストンリングの遊びを無くすことができ、ピストン冠部の長さを短くすることができるので、短くしたピストンスカートと合わせて、ピストン自体をコンパクトに構成することができる。

また、本実施例に係るエンジンによれば、コンロッドを省き、ピストンが直線的に往復運動を行うように構成した。これにより、従来のエンジンでは無しえなかったボア×ストロークの新たな設計を取り入れることができ、大径のボアに対して、さらにストローク長を長くして、燃焼室内の燃焼効率を向上させることができ、熱損失に対する大きな改善が見込める。また、従来のエンジンではクランクアームとコンロッドの動きに伴ってピストンがシリンダーの内壁に衝突し、コンロッドとクランクアームに対して互いに応力が加わることによって、可燃性混合気体の爆発に伴う発熱のみならず、エンジンの構造物の動作によってもまた大きく発熱していたが、本実施例に係るエンジンによれば、ピストンがシリンダーの内壁に衝突し、振動することによるシリンダーに対するピストンの摩擦損失を大きく減らすと共に、クランクアームにかかる負荷についても軽減することができることから、摩擦等によるエンジン自体の余計な発熱を抑えて、燃焼効率を向上させることができ、熱損失に対する大きな改善が見込める。

なお、本実施例に係るエンジンは、自動車に搭載される場合に限定されず、船舶、航空機、機関車等、内燃機関を備える乗り物に適用することができ、また、内燃機関を備えたポンプ、発電機等に適用しても良い。いずれの場合であっても、上記の効果を見込めることができ、燃料消費の改善のみならず、環境に対する負担も大きく軽減することができる。

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈ，１０Ｉ，１０Ｊ…エンジン、
１４…貫通孔、１４ａ…内歯車、１５…歯車、１６…偏心フリーローター、１７…クランクピン、１８…クランクアーム、１９…クランク軸。

Claims

左右両端面にそれぞれピストンヘッドを備えた略円柱体状のピストンと、
当該ピストンの周壁部中心に、前記ピストンの径方向に沿って形成された所定の内径を有する貫通孔と、
当該貫通孔の内壁に沿って形成された内歯車と、
当該内歯車と噛合する歯車と、
当該歯車を軸支するクランクピンを先端に有する略棒体状のクランクアームと、
当該クランクアームの基端に固定されたクランク軸と、
前記貫通孔の前記内径と略同径で、前記貫通孔内へ回動自在に嵌合され、前記歯車と共に前記クランクピンで軸支された円盤状の偏心フリーローターと、
前記ピストンが挿嵌される円筒形状のシリンダーを備え、前記ピストンヘッドがそれぞれ対向する燃焼室を前記シリンダー両端にそれぞれ連接してなるシリンダーケースと、から構成され、
当該シリンダー内を、前記ピストンが左右方向へ往復運動するとき、
前記ピストンに従動して往復運動する前記内歯車に噛合された前記歯車が、前記貫通孔内を所定の方向へ回動し、
前記歯車を軸支する前記クランクピンを介して、前記クランクアームが前記クランク軸を所定の方向へ回動させると共に、
前記偏心フリーローターが、前記貫通孔内を前記クランクアームの回転方向と相反する方向へ回動するようにしたことを特徴とするエンジン。
前記ピストンの直径を、左右両端面の前記ピストンヘッドに連接形成したピストンスカートの径に対して、前記周壁部中心近傍の径を細く形成したことを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
前記ピストンの直径を、左右両端面の前記ピストンヘッドに連接形成したピストンスカートの径に対して、前記周壁部中心近傍の径を太く、又は当該ピストンスカートの反ピストンヘッド側から前記周壁部中心に向かって漸増させて当該周壁部中心近傍を略球体状に形成したことを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
左右両端面の前記ピストンヘッドに連接形成したピストンスカートの反ピストンヘッド側を切り欠いて、
前記ピストンの前記周壁部中心近傍に前記貫通孔を備えた平面部を形成したことを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
前記燃焼室の所定位置に配置される電極を備えた点火プラグを設け、
前記ピストンヘッドが空気と霧状にした燃料を所定の割合で混合して形成された可燃性混合気体を前記燃焼室で圧縮したとき、当該可燃性混合気体が、前記電極から発生したスパークで点火されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
前記燃焼室の所定位置に配置される噴霧口を備えた噴射装置を設け、
前記ピストンヘッドが前記燃焼室で空気を急激に圧縮して高温高圧空気を形成したとき、前記噴射装置が所定の燃料を前記噴霧口から霧状に噴霧して、当該燃料を前記高温高圧空気で燃焼させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
前記可燃性混合気体又は前記空気を前記燃焼室へ供給する吸気口を備えた吸気ポートと、前記可燃性混合気体又は前記燃料が燃焼した後の排気ガスを前記燃焼室から排気する排気口を備えた排気ポートを設け、
前記吸気口と前記排気口を前記燃焼室の所定位置に設けたことを特徴とする請求項５若しくは請求項６に記載のエンジン。
前記可燃性混合気体又は前記空気を前記燃焼室へ供給する吸気口を備えた吸気ポートと、前記可燃性混合気体又は前記燃料が燃焼した後の排気ガスを前記燃焼室から排気する排気口を備えた排気ポートを設け、
前記吸気口を前記シリンダーの所定位置に設け、前記排気口を前記燃焼室の所定位置に設け、
前記吸気ポートに、前記シリンダー内に向かって前記可燃性混合気体又は前記空気が一方向で流れるように規制するピストンリードバルブを設けたことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のエンジン。
前記可燃性混合気体又は前記空気を前記燃焼室へ供給する吸気口を備えた吸気ポートと、前記可燃性混合気体又は前記燃料が燃焼した後の排気ガスを前記燃焼室から排気する排気口を備えた排気ポートを設け、
少なくとも前記クランク軸と前記クランクアームを内包した前記貫通孔を囲橈するようにクランクケースを設けて、
前記吸気ポートに、前記クランクケース内に向かって前記可燃性混合気体又は前記空気が一方向で流れるように規制するクランクケースリードバルブを設け、前記クランク軸を中心とした放射方向に沿った前記クランクケースの所定位置に前記吸気口を配置し、
前記排気口を前記シリンダーの側壁部の所定位置に配置し、
前記クランクケースと前記シリンダーを連通すると共に、前記排気口よりも反燃焼室側にシリンダー側開口端が配置されたバイパスポートを設けたことを特徴とする請求項５若しくは請求項６に記載のエンジン。
前記可燃性混合気体又は前記空気を前記燃焼室へ供給する吸気口を備えた吸気ポートと、前記可燃性混合気体又は前記燃料が燃焼した後の排気ガスを前記燃焼室から排気する排気口を備えた排気ポートを設け、
少なくとも前記クランク軸と前記クランクアームを内包した前記貫通孔を囲橈するようにクランクケースを設けて、
当該クランクケースの前記クランク軸の軸方向に沿った所定位置に前記吸気口を配置し、
当該吸気口は、ローター面周縁部の所定位置を弧状に切り欠いて形成した切欠部を備えた前記偏心フリーローターの前記ローター面周縁近傍と対向配置され、
前記吸気口は、前記偏心フリーローターの回転にしたがって、前記切欠部と重なり合ったとき開放され、前記周縁部と重なり合ったとき閉鎖されるように構成し、
前記排気口を前記シリンダーの側壁部の所定位置に配置し、
前記クランクケースと前記シリンダーを連通すると共に、前記排気口よりも反燃焼室側にシリンダー側開口端が配置されたバイパスポートを設けたことを特徴とする請求項５若しくは請求項６に記載のエンジン。
一対の略円柱状の小径部と、当該小径部よりも大径の略円柱状で前記小径部に挟まれた大径部とからなり、前記小径部の反大径部側の端面にピストンヘッドと当該ピストンヘッドに連接するピストンスカートが形成され、前記大径部の中心部に所定の内径を有する貫通孔が径方向に沿って形成されたピストンと、
前記貫通孔の内壁に沿って形成された内歯車と、
当該内歯車と噛合する歯車と、
当該歯車を軸支するクランクピンを先端に有する略棒体状のクランクアームと、
当該クランクアームの基端に固定されたクランク軸と、
前記貫通孔の前記内径と略同径で、前記貫通孔内へ回動自在に嵌合され、前記歯車と共に前記クランクピンで軸支された円盤状の偏心フリーローターと、
前記小径部が挿嵌される一対の円筒形状のシリンダーと、当該シリンダーと連接し、前記大径部が嵌合されるハウジングを備え、前記シリンダーの反ハウジング側端部に前記ピストンヘッドが対向する燃焼室を有するシリンダーケースと、から構成され、
前記シリンダー内を、前記小径部が往復運動するとき、
当該小径部に従動して前記大径部が往復運動して、前記内歯車に噛合された前記歯車が、前記貫通孔内を所定の方向へ回動し、
前記歯車を軸支する前記クランクピンを介して、前記クランクアームが前記クランク軸を所定の方向へ回動させると共に、
前記偏心フリーローターが、前記貫通孔内を前記クランクアームの回転方向と相反する方向へ回動するようにしたことを特徴とするエンジン。
前記燃焼室の所定位置に配置される電極を備えた点火プラグを設け、
前記ピストンヘッドが空気と霧状にした燃料を所定の割合で混合して形成された可燃性混合気体を前記燃焼室で圧縮したとき、当該可燃性混合気体が、前記電極から発生したスパークで点火されるようにしたことを特徴とする請求項１１に記載のエンジン。
前記燃焼室の所定位置に配置される噴霧口を備えた噴射装置を設け、
前記ピストンヘッドが前記燃焼室で空気を急激に圧縮して高温高圧空気を形成したとき、前記噴射装置が所定の燃料を前記噴霧口から霧状に噴霧して、当該燃料を前記高温高圧空気で燃焼させるようにしたことを特徴とする請求項１１に記載のエンジン。
前記可燃性混合気体又は前記空気を前記燃焼室へ供給する吸気口を備えた吸気ポートと、前記可燃性混合気体又は前記燃料が燃焼した後の排気ガスを前記燃焼室から排気する排気口を備えた排気ポートを設け、
前記吸気口と前記排気口を前記燃焼室の所定位置に設けたことを特徴とする請求項１２若しくは請求項１３に記載のエンジン。
前記可燃性混合気体又は前記空気を前記燃焼室へ供給する吸気口を備えた吸気ポートと、前記可燃性混合気体又は前記燃料が燃焼した後の排気ガスを前記燃焼室から排気する排気口を備えた排気ポートを設け、
前記吸気口を前記シリンダーの所定位置に設け、前記排気口を前記燃焼室の所定位置に設け、
前記吸気ポートに、前記シリンダー内に向かって前記可燃性混合気体又は前記空気が一方向で流れるように規制するピストンリードバルブを設けたことを特徴とする請求項１２若しくは請求項１３に記載のエンジン。
左右両端面にそれぞれピストンヘッドを備えた略円柱体状のピストンと、
当該ピストンの周壁部中心に、前記ピストンの径方向に沿って形成された所定の内径を有する貫通孔と、
当該貫通孔の内壁に沿って形成された内歯車と、
当該内歯車と噛合する歯車と、
当該歯車を軸支するクランクピンを先端に有する略棒体状のクランクアームと、
当該クランクアームの基端に固定されたクランク軸と、
前記貫通孔の前記内径と略同径で、前記貫通孔内へ回動自在に嵌合され、前記歯車と共に前記クランクピンで軸支された円盤状の偏心フリーローターと、
前記ピストンが挿嵌される円筒形状のシリンダーを備え、当該シリンダーの一端に一の前記ピストンヘッドが対向する燃焼室を連接し、前記シリンダーの他端に他の前記ピストンヘッドが対向する吸排気調圧室を連接してなるシリンダーケースと、
前記燃焼室と前記吸排気調圧室とを連通するバイパスポートと、から構成され、
当該シリンダー内を、前記ピストンが左右方向へ往復運動するとき、
前記ピストンに従動して往復運動する前記内歯車に噛合された前記歯車が、前記貫通孔内を所定の方向へ回動し、
前記歯車を軸支する前記クランクピンを介して、前記クランクアームが前記クランク軸を所定の方向へ回動させると共に、
前記偏心フリーローターが、前記貫通孔内を前記クランクアームの回転方向と相反する方向へ回動するようにしたことを特徴とするエンジン。
前記燃焼室の所定位置に配置される電極を備えた点火プラグを設け、
前記ピストンヘッドが空気と霧状にした燃料を所定の割合で混合して形成された可燃性混合気体を前記燃焼室で圧縮したとき、当該可燃性混合気体が、前記電極から発生したスパークで点火されるようにしたことを特徴とする請求項１６に記載のエンジン。
前記燃焼室の所定位置に配置される噴霧口を備えた噴射装置を設け、
前記ピストンヘッドが前記燃焼室で空気を急激に圧縮して高温高圧空気を形成したとき、前記噴射装置が所定の燃料を前記噴霧口から霧状に噴霧して、当該燃料を前記高温高圧空気で燃焼させるようにしたことを特徴とする請求項１６に記載のエンジン。
前記可燃性混合気体又は前記空気を前記吸排気調圧室へ供給する吸気口を備えた吸気ポートと、前記可燃性混合気体又は前記燃料が燃焼した後の排気ガスを前記燃焼室から排気する排気口を備えた排気ポートを設け、
前記吸気口を前記吸排気調圧室の所定位置に設け、前記排気口を前記燃焼室の所定位置に設け、
前記吸気ポートに、前記吸排気調圧室内に向かって前記可燃性混合気体又は前記空気が一方向で流れるように規制するピストンリードバルブと、当該ピストンリードバルブと前記吸排気調圧室との間に前記バイパスポートの吸排気調圧室側開口端とを設けたことを特徴とする請求項１７若しくは請求項１８に記載のエンジン。
前記内歯車の内径と前記歯車の直径の比が２対１であることを特徴とする請求項１、請求項１１、若しくは請求項１６のいずれかに記載のエンジン。
前記偏心フリーローターの軸心を、短径と長径の比が１対３となる位置に設けたことを特徴とする請求項１、請求項１１、若しくは請求項１６のいずれかに記載のエンジン。