JP6548308B2 - 対向ピストン型エンジン - Google Patents
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Description
本発明は、対向ピストン型エンジンに関し、特に、対向して配置される各エンジン部が独立したシリンダ等を有する対向ピストン型エンジンに関する。
従来から、低振動等の効果を有する対向ピストン型エンジンが開発されている。この種の対向ピストン型エンジンでは、互いに対向するように対置された２つのピストンが、直線的に往復運動するように構成されることで、エンジン運転時の制振効果を発揮している。
特許文献１に、上記した対向ピストン型エンジンの一例が記載されている。具体的には、この対向ピストン型エンジンでは、エンジンブロックに１つのシリンダを形成し、このシリンダの内部で、２つのピストンヘッドが互いに対向するように往復運動する。また、このシリンダに連続する容積空間が形成されており、この容積空間に、吸気用バルブ、排気用バルブおよびスパークプラグが配設されている。このようにすることで、シリンダの組立加工を容易とし、シリンダの鋳造効率を向上することができる。
しかしながら、上記した特許文献１に記載されたエンジンでは、高出力を達成しづらく、また燃焼室形状が複雑であることから燃焼タフネスを改善する余地があった。
具体的には、上記したように、背景技術に係るエンジンでは、シリンダから側方に向かって延出するように形成された容積空間に、吸気ポート、排気ポートが配設されていたため、吸気ポートおよび排気ポートとシリンダとの繋がり形状が複雑と成り、吸気効率および排気効率が低くなる。よって、エンジンからの出力を高くすることが簡単でない、という課題があった。
また、上記したように、シリンダおよび容積空間から成る燃焼室の形状が複雑化することで、例えば、低温時においてＨＣ（炭化水素）の排出量が増大し、燃焼時のタフネスが低下してしまう課題があった。更に、シリンダおよび容積空間から成る燃焼室は、一般的なエンジンが有するシリンダと比較すると異型形状を呈するため、エンジン運転時に於いて、熱の授受が一様でないことから、シリンダの局所変形が生じてしまう課題があった。
更に、特許文献１に記載されたエンジンでは、一方側のクランクシャフトと、他方側のクランクシャフトとを反転同期させるために、複数のギアおよびタイミングベルト等から成るクランク軸反転同期機構を有していたが、そのための専用部分を備えていることで、エンジン全体の構成が複雑化すると共に重量が増大してしまう課題があった。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、大きな出力を得ることができ、燃焼タフネスが改善され、且つ、各エンジン部が備えるクランクシャフトを反転同期するクランクシャフト反転同期機構の構成が簡素化された対向ピストン型エンジンを提供することにある。
本発明の対向ピストン型エンジンは、第１シリンダと、前記第１シリンダの内部で往復運動する第１ピストンと、前記第１ピストンの往復運動を回転運動に変換する第１クランクシャフトと、前記第１ピストンと前記第１クランクシャフトとを運動可能に連結する第１コネクティングロッドと、前記第１シリンダに設けられた第１バルブと、を有する第１エンジン部と、前記第１シリンダとは別体として対向する第２シリンダと、前記第２シリンダの内部で往復運動する第２ピストンと、前記第２ピストンの往復運動を回転運動に変換する第２クランクシャフトと、前記第２ピストンと前記第２クランクシャフトとを運動可能に連結する第２コネクティングロッドと、前記第２シリンダに設けられた第２バルブと、を有する第２エンジン部と、前記第１クランクシャフトまたは前記第２クランクシャフトの回転運動で、前記第１バルブおよび前記第２バルブを駆動するバルブ駆動機構と、前記第１エンジン部の前記第１クランクシャフトの回転方向と、前記第２エンジン部の前記第２クランクシャフトの回転方向と、を逆とするクランクシャフト反転同期機構と、を具備し、前記バルブ駆動機構が、前記クランクシャフト反転同期機構として機能し、前記第１シリンダおよび前記第２シリンダは個別の燃焼室を形成し、前記バルブ駆動機構を、前記第１シリンダと、前記第２シリンダとの間に配置したことを特徴とする。
本発明の対向ピストン型エンジンでは、前記第１エンジン部は、前記第１シリンダおよび前記第２シリンダが配列される方向に於いて、一方側の側方に配置された第１吸気バルブ、および、他方側の側方に配置された第１排気バルブを有し、前記第２エンジン部は、前記第１シリンダおよび前記第２シリンダが配列される方向に於いて、一方側の側方に配置された第２吸気バルブ、および、他方側の側方に配置された第２排気バルブを有し、前記バルブ駆動機構は、前記第１クランクシャフトの駆動力で前記第１吸気バルブおよび前記第２吸気バルブの開閉を制御し、前記第２クランクシャフトの駆動力で前記第１排気バルブおよび前記第２排気バルブの開閉を制御することを特徴とする。
本発明の対向ピストン型エンジンでは、前記クランクシャフト反転同期機構は、前記第１クランクシャフトの駆動力で回転すると共に、前記第１バルブまたは前記第２バルブを動作させるカムと共に第１カムシャフトに接続する第１反転ギアと、前記第２クランクシャフトの駆動力で回転すると共に、前記第１バルブまたは前記第２バルブを動作させるカムと共に第２カムシャフトに接続する第２反転ギアと、を歯合させることで構成されることを特徴とする。
本発明の対向ピストン型エンジンでは、前記第１シリンダおよび前記第２シリンダの近傍中央部に、前記第１エンジン部および前記第２エンジン部を流通するオイルが貯留されるオイルパンを具備することを特徴とする。
本発明の対向ピストン型エンジンでは、前記第１シリンダおよび前記第２シリンダの近傍に、前記バルブ駆動機構で駆動されるオイルポンプを具備することを特徴とする。
本発明の対向ピストン型エンジンは、第１シリンダと、前記第１シリンダの内部で往復運動する第１ピストンと、前記第１ピストンの往復運動を回転運動に変換する第１クランクシャフトと、前記第１ピストンと前記第１クランクシャフトとを運動可能に連結する第１コネクティングロッドと、前記第１シリンダに設けられた第１バルブと、を有する第１エンジン部と、前記第１シリンダとは別体として対向する第２シリンダと、前記第２シリンダの内部で往復運動する第２ピストンと、前記第２ピストンの往復運動を回転運動に変換する第２クランクシャフトと、前記第２ピストンと前記第２クランクシャフトとを運動可能に連結する第２コネクティングロッドと、前記第２シリンダに設けられた第２バルブと、を有する第２エンジン部と、前記第１クランクシャフトまたは前記第２クランクシャフトの回転運動で、前記第１バルブおよび前記第２バルブを駆動するバルブ駆動機構と、前記第１エンジン部の前記第１クランクシャフトの回転方向と、前記第２エンジン部の前記第２クランクシャフトの回転方向と、を逆とするクランクシャフト反転同期機構と、を具備し、前記バルブ駆動機構が、前記クランクシャフト反転同期機構として機能し、前記第１シリンダおよび前記第２シリンダは個別の燃焼室を形成し、前記バルブ駆動機構を、前記第１シリンダと、前記第２シリンダとの間に配置したことを特徴とする。従って、第１クランクシャフトで第１吸気バルブおよび第２吸気バルブの開閉を制御し、第２クランクシャフトで第１排気バルブおよび第２排気バルブの開閉を制御することで、第１エンジン部および第２エンジン部に於いて、吸気効率および排気効率を向上することができる。
本発明の対向ピストン型エンジンでは、前記第１エンジン部は、前記第１シリンダおよび前記第２シリンダが配列される方向に於いて、一方側の側方に配置された第１吸気バルブ、および、他方側の側方に配置された第１排気バルブを有し、前記第２エンジン部は、前記第１シリンダおよび前記第２シリンダが配列される方向に於いて、一方側の側方に配置された第２吸気バルブ、および、他方側の側方に配置された第２排気バルブを有し、前記バルブ駆動機構は、前記第１クランクシャフトの駆動力で前記第１吸気バルブおよび前記第２吸気バルブの開閉を制御し、前記第２クランクシャフトの駆動力で前記第１排気バルブおよび前記第２排気バルブの開閉を制御することを特徴とする。従って、第１クランクシャフトで第１吸気バルブおよび第２吸気バルブの開閉を制御し、第２クランクシャフトで第１排気バルブおよび第２排気バルブの開閉を制御することで、第１エンジン部および第２エンジン部に於いて、吸気効率および排気効率を向上することができる。
本発明の対向ピストン型エンジンでは、前記クランクシャフト反転同期機構は、前記第１クランクシャフトの駆動力で回転すると共に、前記第１バルブまたは前記第２バルブを動作させるカムと共に第１カムシャフトに接続する第１反転ギアと、前記第２クランクシャフトの駆動力で回転すると共に、前記第１バルブまたは前記第２バルブを動作させるカムと共に第２カムシャフトに接続する第２反転ギアと、を歯合させることで構成されることを特徴とする。従って、第１反転ギアおよび第２反転ギアを歯合させることで、第１クランクシャフトと第２クランクシャフトとを反転させることができ、多くの専用の部品を追加することなく、クランクシャフト反転同期機構を構成することができる。
本発明の対向ピストン型エンジンでは、前記第１シリンダおよび前記第２シリンダの近傍中央部に、前記第１エンジン部および前記第２エンジン部を流通するオイルが貯留されるオイルパンを具備することを特徴とする。従って、各々のエンジンクランクケース部より接合されるオイルパンを備える場合と比較して、エンジンの構成を簡略化でき、小型、軽量化が可能となる。
本発明の対向ピストン型エンジンでは、前記第１シリンダおよび前記第２シリンダの近傍に、前記バルブ駆動機構で駆動されるオイルポンプを具備することを特徴とする。従って、オイルポンプを、第１エンジン部および第２エンジン部で共有できることから、エンジンの構成を簡素化でき、小型、軽量化が可能となる。
以下、図を参照して本形態の対向ピストン型エンジン１０の構成および動作を説明する。
以下の説明では、前後上下左右の各方向を適宜用いる。ここで、前方とは対向ピストン型エンジン１０を構成する第１エンジン部１１の第１ピストン１３が往復運動する方向であり、後方とは第２エンジン部２１の第２ピストン２３が往復運動する方向である。また、上方とは後述するクランクプーリ３４等が第１クランクシャフト１４等に対して配置される方向であり、下方とは上方に対向する方向である。更に、左方および右方とは、対向ピストン型エンジン１０を前方から見た場合の左方および右方を示している。
図１を参照して、対向ピストン型エンジン１０の基本構成を説明する。図１（Ａ）は対向ピストン型エンジン１０を上方から見た上面図であり、図１（Ｂ）は対向ピストン型エンジン１０を右方側から見た側面図である。
図１（Ａ）および図１（Ｂ）を参照して、対向ピストン型エンジン１０は、前方側に配置された第１エンジン部１１と、後方側に配置された第２エンジン部２１と、を有している。
第１エンジン部１１は、第１シリンダ１２と、第１シリンダ１２の内部で往復運動する第１ピストン１３と、第１ピストン１３の往復運動を回転運動に変換する第１クランクシャフト１４と、第１ピストン１３と第１クランクシャフト１４とを運動可能に連結する第１コネクティングロッド１５と、シリンダヘッド５２（図３参照）に設けられた第１バルブ１６と、を有する。第１バルブ１６は、第１吸気バルブ１７と、第１排気バルブ１８とを有する。また、第１クランクシャフト１４は、例えば発電機である第１負荷４０に接続している。
第２エンジン部２１は、第２シリンダ２２と、第２シリンダ２２の内部で往復運動する第２ピストン２３と、第２ピストン２３の往復運動を回転運動に変換する第２クランクシャフト２４と、第２ピストン２３と第２クランクシャフト２４とを運動可能に連結する第２コネクティングロッド２５と、シリンダヘッド５２（図３参照）に設けられた第２バルブ２６と、を有する。第２バルブ２６は、第２吸気バルブ２７と、第２排気バルブ２８とを有する。また、第２クランクシャフト２４は、例えば発電機である第２負荷４１に接続している。
ここで、上記した第１エンジン部１１と第２エンジン部２１とは、鋳造により一体的に形成されたエンジンブロックに収納されても良いし、第１エンジン部１１と第２エンジン部２１とは個別にエンジンブロックに収納されても良い。第１エンジン部１１と第２エンジン部２１とが個別にエンジンブロックに収納される場合は、両エンジンブロックは一体に接合される。
対向ピストン型エンジン１０では、第１エンジン部１１および第２エンジン部２１を構成する主要な構成部品が、前後方向に沿って規定された仮想線５３上に配置されている。具体的には、第１エンジン部１１の第１シリンダ１２、第１ピストン１３、第１クランクシャフト１４および第１コネクティングロッド１５が、仮想線５３上に配置されている。更に、第２エンジン部２１の第２シリンダ２２、第２ピストン２３、第２クランクシャフト２４および第２コネクティングロッド２５も、仮想線５３上に配置されている。このように、各エンジン部の各構成要素を仮想線５３上に配置することで、各エンジン部が動作することで発生する振動が相殺され、制振効果を向上することができる。
更に、第１エンジン部１１と第２エンジン部２１とは、左右方向に規定された仮想線５４に対して、線対称に配置されている。かかる構成によっても、各エンジン部が動作することで発生する振動が互いに相殺され、制振効果を向上することができる。
図１（Ａ）および図１（Ｂ）を参照して、第１エンジン部１１には、上記した第１吸気バルブ１７および第２吸気バルブ２７の動作を制御する第１バルブ駆動機構１９を有している。
第１バルブ駆動機構１９は、クランクプーリ３４と、カムプーリ４２と、クランクプーリ３４とカムプーリ４２とに掛け渡されたタイミングベルト３０と、を有している。クランクプーリ３４は、第１クランクシャフト１４の外部に導出する部分に接続している。カムプーリ４２は、第１吸気バルブ１７に接してその進退運動を制御する第１吸気カム３６と、第２吸気バルブ２７に接してその進退運動を制御する第２吸気カム３８と共に、カムシャフト４４に接続している。第１吸気カム３６と第２吸気カム３８とは、第１吸気カム３６が第１吸気バルブ１７を押圧するタイミングと、第２吸気カム３８が第２吸気バルブ２７を押圧するタイミングが同時となるように、位相差をもってカムシャフト４４に接続されている。また、タイミングベルト３０にテンションを与えるためのテンショナー３２が配設されている。
第２バルブ駆動機構２０は、クランクプーリ３５と、カムプーリ４３と、クランクプーリ３４とカムプーリ４２とに掛け渡されたタイミングベルト３１と、を有している。クランクプーリ３５は、第２クランクシャフト２４の外部に導出する部分に接続している。カムプーリ４３は、第１排気バルブ１８に接してその進退運動を制御する第１排気カム３７と、第２排気バルブ２８に接してその進退運動を制御する第２排気カム３９と共に、カムシャフト４５に接続している。第１排気カム３７と第２排気カム３９とは、第１排気カム３７が第１排気バルブ１８を押圧するタイミングと、第２排気カム３９が第２排気バルブ２８を押圧するタイミングが同時となるように、位相差をもってカムシャフト４５に接続されている。また、タイミングベルト３１にテンションを与えるためのテンショナー３３が配設されている。
ここで、上記した第１吸気バルブ１７および第１排気バルブ１８は、第１シリンダ１２から遠ざかる方向に図示しないバネ等の付勢手段で付勢されている。同様に、第２吸気バルブ２７および第２排気バルブ２８は、第２シリンダ２２から遠ざかる方向に図示しないバネ等の付勢手段で付勢されている。
上記のように、カムシャフト４４に第１吸気カム３６および第２吸気カム３８を接続し、カムシャフト４５に第１排気カム３７と第２排気カム３９を接続することで、カムシャフトの本数を減らし、対向ピストン型エンジン１０の部品点数を削減し、更に小型化、軽量化を実現することができる。
図１（Ｂ）に示すように、第１排気カム３７等が取り付けられるカムシャフト４５には、第２反転ギア４７が接続している。第２反転ギア４７は、第１クランクシャフト１４の回転方向と、第２クランクシャフト２４の回転方向を逆とするクランクシャフト反転同期機構２９の一部であり、クランクシャフト反転同期機構２９は図２を参照して後述する。
図２を参照して、クランクシャフト反転同期機構２９を説明する。図２（Ａ）は対向ピストン型エンジン１０に備えられる第１バルブ駆動機構１９および第２バルブ駆動機構２０を示す上面図であり、図２（Ｂ）はクランクシャフト反転同期機構２９を前方から見た前面図である。
図２（Ａ）に示すように、対向ピストン型エンジン１０では、振動を低減するために、ここでは図示しない第１クランクシャフト１４の回転方向と、第２クランクシャフト２４の回転方向とを、逆としている。
ここでは、対向ピストン型エンジン１０を上方から見た場合、図示しない第１クランクシャフト１４に接続されたクランクプーリ３４は時計回りに回転し、タイミングベルト３０を介してクランクプーリ３４と接続されているカムプーリ４２も時計回りに回転する。更に、第１吸気カム３６および第２吸気カム３８も、時計回りに回転する。
一方、図示しない第２クランクシャフト２４に接続されたクランクプーリ３５は反時計回りに回転し、タイミングベルト３１を介してクランクプーリ３５と接続されているカムプーリ４３も反時計回りに回転する。更に、第１排気カム３７および第２排気カム３９も、反時計回りに回転する。
即ち、第１バルブ駆動機構１９を構成する各部材は時計回りに回転し、第２バルブ駆動機構２０を構成する各部材は反時計回りに回転する。
図２（Ｂ）を参照して、カムシャフト４４には第１反転ギア４６が接続されており、カムシャフト４５には第２反転ギア４７が接続さている。第１反転ギア４６と第２反転ギア４７とは、直径および歯数が同一とされている。このような構成の第１反転ギア４６と第２反転ギア４７とが歯合することで、第１反転ギア４６の回転方向と第２反転ギア４７の回転方向とが反転する。よって、カムシャフト４４を経由して第１反転ギア４６と接続しているカムプーリ４２の回転方向と、カムシャフト４５を経由して第２反転ギア４７と接続しているカムプーリ４３の回転方向も、反転する。更に、図２（Ａ）に示すように、カムプーリ４２とクランクプーリ３４との間にはタイミングベルト３０が架け渡されており、カムプーリ４３とクランクプーリ３５との間にはタイミングベルト３１が架け渡されているので、クランクプーリ３４の回転方向と、クランクプーリ３５の回転方向も、逆転する。上記のことから、第１反転ギア４６と第２反転ギア４７とを歯合させることで、図１（Ａ）に示す、第１クランクシャフト１４の回転方向と、第２クランクシャフト２４の回転方向とを、反転させ、運転時に於いてカウンターローテーションを実現し、第１クランクシャフト１４から発生する回転反力と、第２クランクシャフト２４から発生する回転反力とを相殺し、低振動化を図ることができる。
図１（Ａ）を参照して、第１エンジン部１１の第１シリンダ１２と、第２エンジン部２１の第２シリンダ２２とは、連続した空間ではなく、個別の燃焼室として形成されている。このようにすることで、先ず、第１シリンダ１２および第２シリンダ２２が、略円筒状の空間として形成されることから、複雑な形状を呈していた背景技術に係るエンジンのシリンダと比較すると、燃焼室の形状がシンプルに成り、吸気効率および排気効率を高くすることで出力を増大させることができる。また、第１シリンダ１２および第２シリンダ２２は、略円筒形状を呈しているため、対向ピストン型エンジン１０が運転される際に、第１シリンダ１２および第２シリンダ２２に於ける熱の授受が略一様に成るので、運転時に於ける第１シリンダ１２および第２シリンダ２２の変形が抑止されている。
更に、本形態では、第１エンジン部１１の第１シリンダ１２と、第２エンジン部２１の第２シリンダ２２とが、個別に吸気バルブおよび排気バルブを有している。具体的には、第１エンジン部１１の第１シリンダ１２の後方端部左方に第１吸気バルブ１７が配設され、第１シリンダ１２の後方端部右方に第１排気バルブ１８が配設されている。従って、エンジン運転時に於いて、第１シリンダ１２を流通する混合気および排ガスの流路５５が簡素化され、これと燃焼室形状のシンプル化により燃焼タフネスを向上することができる。同様に、第２エンジン部２１の第２シリンダ２２の前方端部左方に第２吸気バルブ２７が配設され、第１シリンダ１２の前方端部右方に第２排気バルブ２８が配設されている。従って、エンジン運転時に於いて、第２シリンダ２２を流通する混合気および排ガスの流路５６が簡素化され、第１シリンダ１２と同様に燃焼タフネスを向上することができる。
また、本形態の対向ピストン型エンジン１０では、各バルブ駆動機構がクランクシャフト反転同期機構２９を兼ねている。具体的には、対向ピストン型エンジン１０の運転時に於ける振動を低減するためには、第１クランクシャフト１４と第２クランクシャフト２４とを反転させる反転機構が必要になるが、反転のための専用機構を対向ピストン型エンジン１０に備えると、対向ピストン型エンジン１０を構成する部品定数が増大し、対向ピストン型エンジン１０の構成が複雑化すると共に、コストアップを招く。そこで本形態では、図２（Ａ）に示す第１バルブ駆動機構１９および第２バルブ駆動機構２０が、第１クランクシャフト１４と第２クランクシャフト２４とを反転させるクランクシャフト反転同期機構２９の一部を構成している。
具体的には、図２（Ａ）を参照して、第１バルブ駆動機構１９の、クランクプーリ３４、タイミングベルト３０、テンショナー３２、カムプーリ４２およびカムシャフト４４が、クランクシャフト反転同期機構２９の一部を構成している。更に、第２バルブ駆動機構２０の、クランクプーリ３５、タイミングベルト３１、テンショナー３３、カムプーリ４３およびカムシャフト４５も、クランクシャフト反転同期機構２９の一部を構成している。これらの部材と、図２（Ｂ）に示す第１反転ギア４６および第２反転ギア４７で、クランクシャフト反転同期機構２９が構成されている。従って、クランクシャフト反転同期機構２９を構成する部材の大部分は、第１バルブ駆動機構１９および第２バルブ駆動機構２０を構成する部材であり、クランクシャフト反転同期機構２９の専用部品は第１反転ギア４６および第２反転ギア４７のみである。よって、クランクシャフト反転同期機構２９を備えることよる部品点数の増加等は抑止されている。
上記したカウンターローテーションを実現する第１反転ギア４６および第２反転ギア４７は、第１クランクシャフト１４および第２クランクシャフト２４の位相を同期させるだけで、第１クランクシャフト１４および第２クランクシャフト２４から発生する大きな回転トルクを伝達しない。よって、第１反転ギア４６および第２反転ギア４７には高い強度は要求されないので、第１反転ギア４６および第２反転ギア４７の幅は薄くて良く、第１反転ギア４６および第２反転ギア４７の材料として、要求強度の低い安価なものを採用することができる。このことから、第１反転ギア４６および第２反転ギア４７を採用することによるコストアップおよび重量増加を抑止できる。
ここで、上記した各図を参照して、対向ピストン型エンジン１０の動作を説明する。対向ピストン型エンジン１０を構成する第１エンジン部１１および第２エンジン部２１は、４ストロークエンジンであるため、吸気行程、圧縮行程、燃焼行程および排気行程を繰り返す。ここで、第１エンジン部１１および第２エンジン部２１は、吸気行程、圧縮行程、燃焼行程および排気行程を同時に行う。
図１（Ａ）を参照して、第１エンジン部１１の各行程に於ける動作は次の通りである。先ず、吸込行程では、第１吸気カム３６で押圧された第１吸気バルブ１７を進出させ、且つ、第１排気カム３７で押圧されない第１排気バルブ１８を退出させた状態で、第１ピストン１３が第１シリンダ１２の内部で前方に向かって移動する。これにより、燃料（例えばガソリン）と空気との混合物である混合気を第１シリンダ１２の内部に導入する。圧縮行程では、第１吸気カム３６に押圧されない第１吸気バルブ１７が退出した状態となり、更に、第１排気カム３７に押圧されない第１排気バルブ１８も退出した状態となる。この状態で、回転する第１クランクシャフト１４の慣性により、第１ピストン１３が後方に向かって押し出され、第１シリンダ１２の内部で混合気が圧縮される。次に、燃焼行程では、図示しない点火プラグが第１シリンダ１２の内部で点火することで、第１シリンダ１２の内部で混合気が燃焼し、これにより第１ピストン１３が下死点である前方の端部まで押し出される。その後、排気行程では、第１吸気カム３６で押圧されない第１吸気バルブ１７を退出させ、且つ、第１排気カム３７で押圧される第１排気バルブ１８を進出させた状態で、回転する第１クランクシャフト１４の慣性により第１ピストン１３が後方に押し出され、第１シリンダ１２の内部に存在する燃焼後のガスは、外部に排出される。
第２エンジン部２１の各行程に於ける動作は次の通りである。先ず、吸込行程では、第２吸気カム３８で押圧された第２吸気バルブ２７を進出させ、且つ、第２排気カム３９で押圧されない第２排気バルブ２８を退出させた状態で、第２ピストン２３が第２シリンダ２２の内部で後方に向かって移動する。これにより、燃料（例えばガソリン）と空気との混合物である混合気を第２シリンダ２２の内部に導入する。圧縮行程では、第２吸気カム３８に押圧されない第２吸気バルブ２７が退出した状態となり、更に、第２排気カム３９に押圧されない第２排気バルブ２８も退出した状態となる。この状態で、回転する第２クランクシャフト２４の慣性により、第２ピストン２３が前方に向かって押し出され、第２シリンダ２２の内部で混合気が圧縮される。次に、燃焼行程では、図示しない点火プラグが第２シリンダ２２の内部で点火することで、第２シリンダ２２の内部で混合気が燃焼し、これにより第２ピストン２３が下死点である後方の端部まで押し出される。その後、排気行程では、第２吸気カム３８で押圧されない第２吸気バルブ２７を退出させ、且つ、第２排気カム３９で押圧される第２排気バルブ２８を進出させた状態で、回転する第２クランクシャフト２４の慣性により第２ピストン２３が前方に押し出され、第２シリンダ２２の内部に存在する燃焼後のガスは、外部に排出される。
上記のように、各行程を繰り返す際に、図２（Ｂ）に示したように、カムシャフト４４に接続された第１反転ギア４６と、カムシャフト４５に接続された第２反転ギア４７とは歯合しているので、第１反転ギア４６と第２反転ギア４７とは反転する。例えば、第１反転ギア４６と第２反転ギア４７とを上方から見た場合、第１反転ギア４６は時計回りに回転し、第２反転ギア４７は反時計回りに回転する。従って、図１（Ａ）に示すように、第１反転ギア４６と共にカムシャフト４４に接続しているカムプーリ４２、第１吸気カム３６および第２吸気カム３８は、上方から見た場合、時計回りに回転する。同様に、第２反転ギア４７と共にカムシャフト４５に接続しているカムプーリ４３、第１排気カム３７および第２排気カム３９は、上方から見た場合、反時計回りに回転する。
カムプーリ４２とクランクプーリ３４との間にはタイミングベルト３０が架け渡されているので、クランクプーリ３４は時計回りに回転し、これにより第１クランクシャフト１４は、上方から見て時計回りに回転するようになる。一方、カムプーリ４３とクランクプーリ３５との間にはタイミングベルト３１が架け渡されているので、クランクプーリ３５も反時計回りに回転し、これにより第２クランクシャフト２４は、上方から見て反時計回りに回転するようになる。
即ち、上記した第１反転ギア４６および第２反転ギア４７を歯合させることにより、対向ピストン型エンジン１０を運転する際に、第１クランクシャフト１４と第２クランクシャフト２４とを逆転させることができ、カウンターローテーションを実現して低振動化を図ることができる。
図３を参照して、対向ピストン型エンジン１０の他の形態を説明する。図３は、他の形態に係る対向ピストン型エンジン１０を右方から見た側面図である。この図に示す対向ピストン型エンジン１０の基本的構成は、図１等を参照して説明したものと基本的には同様であり、オイルパン４８等を有している点が異なる。また、この図では、オイルが流通する経路を矢印で示している。
本形態では、第１エンジン部１１および第２エンジン部２１が互いに向きあうように配設されていることから、対向ピストン型エンジン１０の前後方向中央部に、第１エンジン部１１および第２エンジン部２１で共用可能な機器を集約することができる。
具体的には、対向ピストン型エンジン１０の前後方向中央部に配設されたシリンダヘッド５２を、第１エンジン部１１および第２エンジン部２１で共用することができる。シリンダヘッド５２には、後述する排気ポート５０および吸気ポートが形成され、これらは、第１エンジン部１１および第２エンジン部２１で共用される。また、このようなシリンダヘッド５２を配置することで、カムシャフト４４、４５を、第１エンジン部１１および第２エンジン部２１で共用することができる。
また、対向ピストン型エンジン１０の前後方向中央部の下部に、オイルパン４８を配設している。オイルパン４８は、対向ピストン型エンジン１０の各部位に供給される潤滑冷却用のオイルが貯留される。また、対向ピストン型エンジン１０の前後方向中央部に、オイルパン４８に貯留したオイルを、対向ピストン型エンジン１０の各部に流通させるためのオイルポンプ４９が配置されている。オイルポンプ４９は、カムシャフト４５の駆動力で運転される。対向ピストン型エンジン１０の内部には、オイルを流通される流通経路が形成されている。よって、オイルポンプ４９で輸送されたオイルは、この流通経路を介して、第１エンジン部１１および第２エンジン部２１を構成する各部材に供給された後に、オイルパン４８に帰還する。
ここで、オイルポンプ４９に追加して、エンジン冷却用の冷却水を輸送するウォーターポンプが配設される適用例もある。ウォーターポンプは、対向ピストン型エンジン１０を冷却するための冷却水を循環させるためのポンプである。
また、対向ピストン型エンジン１０の前後方向中央部には、第１エンジン部１１および第２エンジン部２１からの排気ガスが、まとめて系外に放出される排気ポート５０が形成されている。さらに、排気ポート５０に対向する位置に、第１エンジン部１１および第２エンジン部２１に導入される空気が、まとめて系外から導入される図示しない吸気ポートが形成されている。
上記のように、対向ピストン型エンジン１０の前後方向中央部にオイルパン４８等の各機能機器を集約して配置することで、各機能機器を第１エンジン部１１および第２エンジン部２１で共用することができるので、対向ピストン型エンジン１０を構成する部品点数を削減することができる。
以上、本発明の実施形態を示したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、図１（Ａ）等に示したタイミングベルト３０、３１に替えて、チェーンまたはギア列を採用することもできる。
１０ 対向ピストン型エンジン
１１ 第１エンジン部
１２ 第１シリンダ
１３ 第１ピストン
１４ 第１クランクシャフト
１５ 第１コネクティングロッド
１６ 第１バルブ
１７ 第１吸気バルブ
１８ 第１排気バルブ
１９ 第１バルブ駆動機構
２０ 第２バルブ駆動機構
２１ 第２エンジン部
２２ 第２シリンダ
２３ 第２ピストン
２４ 第２クランクシャフト
２５ 第２コネクティングロッド
２６ 第２バルブ
２７ 第２吸気バルブ
２８ 第２排気バルブ
２９ クランクシャフト反転同期機構
３０ タイミングベルト
３１ タイミングベルト
３２ テンショナー
３３ テンショナー
３４ クランクプーリ
３５ クランクプーリ
３６ 第１吸気カム
３７ 第１排気カム
３８ 第２吸気カム
３９ 第２排気カム
４０ 第１負荷
４１ 第２負荷
４２ カムプーリ
４３ カムプーリ
４４ カムシャフト
４５ カムシャフト
４６ 第１反転ギア
４７ 第２反転ギア
４８ オイルパン
４９ オイルポンプ
５０ 排気ポート
５２ シリンダヘッド
５３ 仮想線
５４ 仮想線
５５ 流路
５６ 流路
１１ 第１エンジン部
１２ 第１シリンダ
１３ 第１ピストン
１４ 第１クランクシャフト
１５ 第１コネクティングロッド
１６ 第１バルブ
１７ 第１吸気バルブ
１８ 第１排気バルブ
１９ 第１バルブ駆動機構
２０ 第２バルブ駆動機構
２１ 第２エンジン部
２２ 第２シリンダ
２３ 第２ピストン
２４ 第２クランクシャフト
２５ 第２コネクティングロッド
２６ 第２バルブ
２７ 第２吸気バルブ
２８ 第２排気バルブ
２９ クランクシャフト反転同期機構
３０ タイミングベルト
３１ タイミングベルト
３２ テンショナー
３３ テンショナー
３４ クランクプーリ
３５ クランクプーリ
３６ 第１吸気カム
３７ 第１排気カム
３８ 第２吸気カム
３９ 第２排気カム
４０ 第１負荷
４１ 第２負荷
４２ カムプーリ
４３ カムプーリ
４４ カムシャフト
４５ カムシャフト
４６ 第１反転ギア
４７ 第２反転ギア
４８ オイルパン
４９ オイルポンプ
５０ 排気ポート
５２ シリンダヘッド
５３ 仮想線
５４ 仮想線
５５ 流路
５６ 流路
Claims (5)
- 第１シリンダと、前記第１シリンダの内部で往復運動する第１ピストンと、前記第１ピストンの往復運動を回転運動に変換する第１クランクシャフトと、前記第１ピストンと前記第１クランクシャフトとを運動可能に連結する第１コネクティングロッドと、前記第１シリンダに設けられた第１バルブと、を有する第１エンジン部と、
前記第１シリンダとは別体として対向する第２シリンダと、前記第２シリンダの内部で往復運動する第２ピストンと、前記第２ピストンの往復運動を回転運動に変換する第２クランクシャフトと、前記第２ピストンと前記第２クランクシャフトとを運動可能に連結する第２コネクティングロッドと、前記第２シリンダに設けられた第２バルブと、を有する第２エンジン部と、
前記第１クランクシャフトまたは前記第２クランクシャフトの回転運動で、前記第１バルブおよび前記第２バルブを駆動するバルブ駆動機構と、
前記第１エンジン部の前記第１クランクシャフトの回転方向と、前記第２エンジン部の前記第２クランクシャフトの回転方向と、を逆とするクランクシャフト反転同期機構と、を具備し、
前記バルブ駆動機構が、前記クランクシャフト反転同期機構として機能し、
前記第１シリンダおよび前記第２シリンダは個別の燃焼室を形成し、
前記バルブ駆動機構を、前記第１シリンダと、前記第２シリンダとの間に配置したことを特徴とする対向ピストン型エンジン。 - 前記第１エンジン部は、前記第１シリンダおよび前記第２シリンダが配列される方向に於いて、一方側の側方に配置された第１吸気バルブ、および、他方側の側方に配置された第１排気バルブを有し、
前記第２エンジン部は、前記第１シリンダおよび前記第２シリンダが配列される方向に於いて、一方側の側方に配置された第２吸気バルブ、および、他方側の側方に配置された第２排気バルブを有し、
前記バルブ駆動機構は、
前記第１クランクシャフトの駆動力で前記第１吸気バルブおよび前記第２吸気バルブの開閉を制御し、
前記第２クランクシャフトの駆動力で前記第１排気バルブおよび前記第２排気バルブの開閉を制御することを特徴とする請求項１に記載の対向ピストン型エンジン。 - 前記クランクシャフト反転同期機構は、
前記第１クランクシャフトの駆動力で回転すると共に、前記第１バルブまたは前記第２バルブを動作させるカムと共に第１カムシャフトに接続する第１反転ギアと、
前記第２クランクシャフトの駆動力で回転すると共に、前記第１バルブまたは前記第２バルブを動作させるカムと共に第２カムシャフトに接続する第２反転ギアと、を歯合させることで構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の対向ピストン型エンジン。 - 前記第１シリンダおよび前記第２シリンダの近傍中央部に、前記第１エンジン部および前記第２エンジン部を流通するオイルが貯留されるオイルパンを具備することを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の対向ピストン型エンジン。
- 前記第１シリンダおよび前記第２シリンダの近傍に、前記バルブ駆動機構で駆動されるオイルポンプを具備することを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の対向ピストン型エンジン。
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2017
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