JP4431245B2 - Internal combustion engine - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、オートバイ、自動車、小型船舶等に用いる内燃機関に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車等のエンジンは、ほとんどがレシプロピストン式であるが、このタイプはもともと振動が大きく、シリンダの数を多くするなどの振動対策に多くの費用がかかる。これに対して、ロータリピストン式のエンジンがあるが、これは振動が少ないが、ピストンとシリンダの間のシールが破損しやすい欠点がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、振動が少なく、しかも、シール構造が簡単なピストン式の内燃機関を提供することを課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
この発明のエンジンは、中空固定軸の周りに、少なくとも一対の対向するシリンダを回転自在に支持し、各シリンダの内部にピストンを往復動自在に嵌装する。中空固定軸に対し偏心した位置に支持軸を支持し、この軸に、ピストンロッドの一端を回動自在に支持し、ピストンロッドの先をピストンピンを介してピストンに結合する。したがって、シリンダが中空固定軸周りに回転すると、シリンダの中のピストンもシリンダと一緒に回転するが、ピストンロッドの一端は、中空固定軸から偏心した支持軸に支持されているので、ピストンはシリンダの中を往復動する。そこで、シリンダ容積が増加する行程でシリンダに空気と燃料の混合ガスを導入し、これを充分圧縮してから点火燃焼させ、生じた排ガスを排出するようにすれば、連続的に回転し、これから回転エネルギーを取り出すことができる。
【0005】
このものでは、シリンダもピストンも共に、それぞれ固有の軸の周りに回転するので、従来のレシプロエンジンに比べて振動が少ないと特徴がある。シリンダは、中空回転軸を挟んで対向するように配置すると、ピストンが正反対の動きをするので、振動が特に少なくなる。したがって、シリンダの数は2またはその倍数とすることが好ましい。このエンジンは、2ストロークサイクルでも、4ストロークサイクルでも運転可能である。
【0006】
シリンダに給排気するために、各シリンダの側部から、先端が中空固定軸に摺接するように給気管27と排気管28とを導く。この給気管27を中空固定軸内に形成された給気路38と連通するために、中空固定軸10に給気ポート35を穿設する。同様に、排気管28を中空固定軸内に形成された排気路39と連通するために、中空固定軸10に排気ポート36を穿設する。このようにすれば、中空固定軸の中から、シリンダへの給排気が可能になり、シリンダに可動弁を設ける必要がない。したがって、構造がシンプルになり、維持管理も容易である。
【0007】
なお、支持軸の周りに、ピストンロッドといっしょに回る送風羽根車を設け、羽根車で給気をシリンダの中に押し込むようにすれば、シリンダから排気が逆流するのを防止することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
図1、2に示すように、中空の固定軸10の周りにシリンダブロック11を回転自在に支持する。符号12はシリンダブロックを支えるローラベアリングである。シリンダブロック11は、中空固定軸10を挟んで対向する一対のシリンダ13を備えており、各シリンダにピストン15を摺動自在に嵌装する。各ピストンにはピン16を介してピストンロッド17の上端を枢支する。
【0009】
中空固定軸10の内部に間隔をあけて2枚の支持板18、19を固定し、それら支持板の間に、中空固定軸に対し偏心して支持軸20を固定する。この支持軸に送風機としての羽根車21を回転自在に支持し、この羽根車の外筒21aに前記ピストンロッド17の下端を固定する。符号22は羽根車21を支えるニードルベアリングである。
【0010】
2枚の支持板のうち右側のもの19には羽根車21の吸込口21bと吐出口21cを穿設し、これらの2つの口を分離する仕切壁23を中空固定軸10の内部に設ける。各シリンダ13の両側にあけた給排気ポート25、26から給気管27と排気管28がそれぞれ延びており、それらの先は、中空固定軸10の周りに摺動自在に支持されたリング30、31に結合する。一方、リング30、31が摺接する個所の中空固定軸10には、円周方向に細長い給気ポート35および排気ポート36をそれぞれ穿設する。給気ポート35は羽根車21の出口に繋がる給気路38に繋がっており、排気ポート36は支持板18左側の排気路39に繋がっている。
【0011】
中空固定軸10の端に燃料気化器40を設ける。燃料には潤滑油を混合したものを用いる。中空固定軸の左側にあるのはマフラー41である。各シリンダ13には点火プラグ42を設ける。点火コイル43はシリンダ側に固定し、対するマグネット44は中空固定軸側に固定し、点火プラグにタイミングよく電流を流すようにする。
【0012】
左側のリング31に平歯車46を固定し、これに噛合するピニオン47を出力軸48に取り付ける。符号は始動モータ50であり、その軸に取り付けられたピニオン51も平歯車46に噛合する。
【0013】
このエンジンの作用を説明する。シリンダブロック11は中空固定軸10の周りを回転する。各シリンダ13のピストン15から延びるピストンロッド17は支持軸20に支持されており、支持軸は中空固定軸から偏心しているので、シリンダブロック11が回転すると、各シリンダの中でピストンが往復動する。そして、2つのシリンダでは、ピストンが常に正反対の動きをする。図において、上のシリンダはピストンが中にいっぱいに入った上死点にあり(A状態)、下のシリンダはピストンが最も抜けて下死点にある(C状態)。図2において、AからCへ至る行程の中間をB状態、CからAに至る行程の中間をD状態として示す。
【0014】
A状態(上死点)では、その前の圧縮行程において圧縮されたシリンダ13内の混合気に点火プラグ42で着火される。混合気体は爆発的に燃焼、膨張し、ピストン15を押し下げながら当該シリンダはB、さらにはCに向って回転する。当該シリンダがC状態に近づくと、ピストンが抜けてシリンダの給排気ポート25、26が開く。さらに、給気管27の管端が中空固定軸10の給気ポート35の上に乗り、給気管27を介してシリンダ内部と中空固定軸内の給気路38が連通する。こうなると、キャブレター40で作られた気化燃料と空気の混合気は吸込口21bから羽根車21の中に吸い込まれる。羽根車21はシリンダブロック11と共に回転しており、羽根車に吸い込まれた混合気は勢いを増して反対側から送り出される。送り出された混合気は羽根車の外側に回り込んで給気路38に達し、ここから、中空固定軸10に穿たれた給気ポート35を通って給気管27の中に達し、当該シリンダの中に吸込まれる。
【0015】
さらに、少し遅れて、排気管28の管端が中空固定軸の排気ポート36の上に乗り、排気管28を介してシリンダ内部と中空固定軸内の排気路39が連通する。そして、シリンダ容積が徐々に小さくなるので、シリンダ内の排気ガスが押し出され、排気管28を通って中空固定軸内の排気路39に入り、マフラー41を通って外部に排出される。
【0016】
こうして、シリンダ内は排ガスが混合気に置き換わり、D状態を過ぎるころから、エンジンは圧縮行程に入り、A状態で点火される。こうして、エンジンは連続的に回転し、その出力は出力軸48から取り出される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 エンジンの縦断面図である。
【図2】 エンジンの動作を示す横断面図である。
【符号の説明】
10 中空固定軸
13 シリンダ
15 ピストン
16 ピストンピン
17 ピストンロッド
20 支持軸
21 送風機としての羽根車
27 給気管
28 排気管
35 給気ポート
36 排気ポート
38 給気路
39 排気路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an internal combustion engine used for motorcycles, automobiles, small ships, and the like.
[0002]
[Prior art]
Most engines such as automobiles are of reciprocating piston type, but this type of vibration is inherently high in vibration, and a lot of cost is required for vibration countermeasures such as increasing the number of cylinders. On the other hand, there is a rotary piston type engine, which has less vibration, but has a drawback that the seal between the piston and the cylinder is easily broken.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a piston-type internal combustion engine that has less vibration and a simple seal structure.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The engine according to the present invention rotatably supports at least a pair of opposed cylinders around a hollow fixed shaft, and a piston is reciprocally fitted inside each cylinder. A support shaft is supported at a position eccentric with respect to the hollow fixed shaft, and one end of the piston rod is rotatably supported on this shaft, and the tip of the piston rod is coupled to the piston via a piston pin. Therefore, when the cylinder rotates around the hollow fixed shaft, the piston in the cylinder also rotates together with the cylinder. However, since one end of the piston rod is supported by a support shaft that is eccentric from the hollow fixed shaft, the piston is Reciprocates inside. Therefore, if a mixed gas of air and fuel is introduced into the cylinder in the process of increasing the cylinder volume, and this is compressed sufficiently and ignited and burned, and the exhaust gas generated is discharged, it will rotate continuously, Rotational energy can be extracted.
[0005]
This is characterized in that both the cylinder and the piston rotate about their own axes, so that there is less vibration than conventional reciprocating engines. When the cylinders are arranged so as to face each other with the hollow rotating shaft interposed therebetween, vibrations are particularly reduced because the piston moves in the opposite direction. Therefore, the number of cylinders is preferably 2 or a multiple thereof. This engine can be operated in either a 2-stroke cycle or a 4-stroke cycle.
[0006]
In order to supply / exhaust the cylinder, an air supply pipe 27 and an exhaust pipe 28 are guided from the side of each cylinder so that the tip is in sliding contact with the hollow fixed shaft. An air supply port 35 is formed in the hollow fixed shaft 10 so that the air supply pipe 27 communicates with an air supply passage 38 formed in the hollow fixed shaft. Similarly, an exhaust port 36 is formed in the hollow fixed shaft 10 so that the exhaust pipe 28 communicates with an exhaust passage 39 formed in the hollow fixed shaft. In this way, the cylinder can be supplied and exhausted from the hollow fixed shaft, and there is no need to provide a movable valve in the cylinder. Therefore, the structure is simple and maintenance is easy.
[0007]
If a blower impeller that rotates together with the piston rod is provided around the support shaft and the supply air is pushed into the cylinder by the impeller, it is possible to prevent the exhaust gas from flowing backward from the cylinder.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As shown in FIGS. 1 and 2, a cylinder block 11 is rotatably supported around a hollow fixed shaft 10. Reference numeral 12 denotes a roller bearing that supports the cylinder block. The cylinder block 11 includes a pair of cylinders 13 facing each other with the hollow fixed shaft 10 interposed therebetween, and a piston 15 is slidably fitted to each cylinder. Each piston pivotally supports the upper end of a piston rod 17 via a pin 16.
[0009]
Two support plates 18 and 19 are fixed at an interval inside the hollow fixed shaft 10, and the support shaft 20 is fixed between the support plates eccentrically with respect to the hollow fixed shaft. An impeller 21 as a blower is rotatably supported on the support shaft, and a lower end of the piston rod 17 is fixed to an outer cylinder 21a of the impeller. Reference numeral 22 denotes a needle bearing that supports the impeller 21.
[0010]
The right support 19 of the two support plates is provided with a suction port 21b and a discharge port 21c of the impeller 21, and a partition wall 23 for separating these two ports is provided inside the hollow fixed shaft 10. An air supply pipe 27 and an exhaust pipe 28 extend from air supply / exhaust ports 25, 26 opened on both sides of each cylinder 13, respectively, and their tips are attached to a ring 30 slidably supported around the hollow fixed shaft 10, 31. On the other hand, an air supply port 35 and an exhaust port 36 that are elongated in the circumferential direction are formed in the hollow fixed shaft 10 where the rings 30 and 31 are in sliding contact with each other. The air supply port 35 is connected to an air supply path 38 connected to the outlet of the impeller 21, and the exhaust port 36 is connected to an exhaust path 39 on the left side of the support plate 18.
[0011]
A fuel vaporizer 40 is provided at the end of the hollow fixed shaft 10. The fuel is a mixture of lubricating oil. A muffler 41 is on the left side of the hollow fixed shaft. Each cylinder 13 is provided with a spark plug 42. The ignition coil 43 is fixed to the cylinder side, and the corresponding magnet 44 is fixed to the hollow fixed shaft side so that current flows through the ignition plug with good timing.
[0012]
A spur gear 46 is fixed to the left ring 31, and a pinion 47 that meshes with the spur gear 46 is attached to the output shaft 48. Reference numeral 50 denotes a starting motor 50, and a pinion 51 attached to the shaft also meshes with the spur gear 46.
[0013]
The operation of this engine will be described. The cylinder block 11 rotates around the hollow fixed shaft 10. The piston rod 17 extending from the piston 15 of each cylinder 13 is supported by a support shaft 20, and the support shaft is eccentric from the hollow fixed shaft. Therefore, when the cylinder block 11 rotates, the piston reciprocates in each cylinder. . In the two cylinders, the piston always moves in the opposite direction. In the drawing, the upper cylinder is at the top dead center where the piston is fully inserted (A state), and the lower cylinder is the bottom dead center where the piston is most removed (C state). In FIG. 2, the middle of the process from A to C is shown as the B state, and the middle of the process from C to A is shown as the D state.
[0014]
In the A state (top dead center), the air-fuel mixture in the cylinder 13 compressed in the previous compression stroke is ignited by the spark plug 42. The mixed gas burns and expands explosively, and the cylinder rotates toward B and further toward C while pushing down the piston 15. When the cylinder approaches the C state, the piston comes out and the cylinder air supply and exhaust ports 25 and 26 open. Further, the pipe end of the air supply pipe 27 rides on the air supply port 35 of the hollow fixed shaft 10, and the air supply path 38 in the cylinder and the hollow fixed shaft communicate with each other through the air supply pipe 27. When this happens, the mixture of vaporized fuel and air produced by the carburetor 40 is sucked into the impeller 21 from the suction port 21b. The impeller 21 rotates together with the cylinder block 11, and the air-fuel mixture sucked into the impeller increases in momentum and is sent out from the opposite side. The air-fuel mixture sent out circulates outside the impeller and reaches the air supply path 38, from here through the air supply port 35 bored in the hollow fixed shaft 10 and into the air supply pipe 27, It is sucked in.
[0015]
Further, with a slight delay, the pipe end of the exhaust pipe 28 rides on the exhaust port 36 of the hollow fixed shaft, and the exhaust passage 39 communicates with the inside of the cylinder and the hollow fixed shaft through the exhaust pipe 28. Since the cylinder volume gradually decreases, the exhaust gas in the cylinder is pushed out, enters the exhaust passage 39 in the hollow fixed shaft through the exhaust pipe 28, and is discharged to the outside through the muffler 41.
[0016]
Thus, the exhaust gas is replaced with the air-fuel mixture in the cylinder, and the engine enters the compression stroke and is ignited in the A state after passing the D state. In this way, the engine rotates continuously, and its output is taken from the output shaft 48.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an engine.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the operation of the engine.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Hollow fixed shaft 13 Cylinder 15 Piston 16 Piston pin 17 Piston rod 20 Support shaft 21 Impeller 27 as an air blower 27 Supply pipe 28 Exhaust pipe 35 Supply port 36 Exhaust port 38 Supply path 39 Exhaust path

Claims (2)

中空の固定軸と、該中空固定軸の周りに回転自在に支持され、該中空固定軸を挟んで対向する少なくとも一対のシリンダと、各シリンダの内部に往復動自在に嵌装されたピストンと、該中空固定軸に支持され、該中空固定軸に対して偏心している支持軸と、該支持軸の周りに一端が回動自在に支持されたピストンロッドと、該ピストンロッドと該ピストンを繋ぐピストンピンと、該支持軸の周りに設けられた、該ピストンロッドといっしょに回る送風羽根車からなる内燃機関。A hollow fixed shaft, at least a pair of cylinders that are rotatably supported around the hollow fixed shaft, and that face each other with the hollow fixed shaft interposed therebetween; A support shaft supported by the hollow fixed shaft and eccentric with respect to the hollow fixed shaft; a piston rod having one end rotatably supported around the support shaft; and a piston connecting the piston rod and the piston An internal combustion engine comprising a pin and a blowing impeller provided around the support shaft and rotating together with the piston rod . さらに、該シリンダの側部から導かれ、先端が該中空固定軸に摺接する給気管と、同じく、該シリンダの側部から導かれ、先端が該中空固定軸に摺接する排気管と、該中空固定軸内に形成された給気路と該給気管を連通する、該中空固定軸に穿設された給気ポートと、該中空固定軸内に形成された排気路と該排気管を連通する、該中空固定軸に穿設された排気ポートを有する請求項1に記載の内燃機関。  Further, an air supply pipe led from the side of the cylinder and having a tip slidably contacting the hollow fixed shaft, and an exhaust pipe led from the side of the cylinder and having a tip slidably contacting the hollow fixed shaft, and the hollow An air supply port formed in the hollow fixed shaft, an air supply port formed in the hollow fixed shaft, and an exhaust pipe communicate with the air supply passage formed in the fixed shaft. The internal combustion engine according to claim 1, further comprising an exhaust port formed in the hollow fixed shaft.
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