JP6883072B2

JP6883072B2 - 吸、排気室兼用４サイクルヂーゼルエンジン

Info

Publication number: JP6883072B2
Application number: JP2019148094A
Authority: JP
Inventors: 康治野口
Original assignee: 康治野口
Priority date: 2019-07-23
Filing date: 2019-07-23
Publication date: 2021-06-09
Anticipated expiration: 2039-07-23
Also published as: JP2021017883A

Description

本発明は、シリンダーヘッドの内部に、吸、排気室を設ける。この室は排ガスと空気が混ざり合う室で、兼用バルブの構造により必要。この室の容積は、シリンダー内の容積と、何らかの比率が必要。吸、排気室は、ヘッドバルブの開閉で、空気及び、燃焼ガスが、シリンダー内に流れる構造。また、吸、排気室の吸気側にフリーバルブを設け、ピストンが排気行程に入ると、排圧の作用でフリーバルブは閉じる構造になると同時に排ガスは排気口に向かう。あとの３行程は（圧縮、燃焼、吸入）フリーバルブは常時、送風機（ブロア、過給機）によって開いている状態になる。

このエンジンは、新しい空気と排出した燃焼ガスをもう一度シリンダー内に取り入れる構造になり、燃焼効率は一段と高くなる。ヘッドバルブは、吸、排兼用バルブとなる。以前出願した、吸、排兼用バルブエンジンとは、かなり吸、排気効率があがる。ヘッドバルブの直径とシリンダーボアーの直径の比率は３対５〜３，４対５［図１１］

吸気口のフリーバルブは、送風機の空気圧とピストンの排圧によって、自由に開閉するバルブで精度は高くなくてよい。バルブの径は、ヘッドバルブより小さいがかなり大きくする。材質は、軽合金で軽くしガイドとシャフトのギャップは０，２前後ガタがあること。ストロークは、７，０ミリ前後。［図１］

吸気口の吸気ポート［図１］は、４箇所ほど設け常時、送風機によって空気は吸、排気室に送りこまれている状態。

カムシャフトのカムの形状は［図９］となり、吸気のカムと排気のカムが一体となる。排気カムの凸（最高点）と吸気カム凸（最高点）の角度は約１１５度前後とする。［図１０］排気カムの作用始めから（タペットリフタ）、吸気カムの作用終わり（タペットリフタ）までの角度は１８０度以下とする。［図１０］

送風機（ブロアー、過給機）のシャフトはカムシャフトの駆動軸から繋ぎ送風圧力は強いものとする。

動弁機構の作動順序として、カム、タペットリフタ、プッシュロッド、ロッカーアーム、ヘッドバルブと作動する流れは、従来のエンジンと変わりない。

従来のエンジンはシリンダー内で燃やしたガスは、１回きりで排出する構造である。そのために無駄な燃料を使用することになる。従来のエンジンの排気バルブは常時高熱にさらされる構造であり、損傷が避けられない。

従来のエンジンは、部品点数が多く機械損失とエンジン音が大となる。本発明によって、吸気バルブと排気バルブが兼用（吸入作用と排気作用が両方作用する）となるために、部品点数が少なくてすむ。

本発明に係るエンジンは、吸気と排気によるバルブを、兼用（吸入作用と排気作用が両方作用する）にしたところにある。それに伴い、吸、排気室も兼用（吸入作用と排気作用がつながっている［図１２］−１２と［図１２］−１３）となり１回出したガスをもう一度燃やすことが可能となる。

本発明によって燃費の向上、排ガス問題の解決、部品点数の削減、エンジン音の削減、空冷ヂーゼルの発達などが考えられる。

シリンダーブロック、シリンダーヘッドの断面図で、噴射始めの爆発行程でピストンは下死点に向かう図１と同じで、燃焼行程でピストンは下死点に向かう図１と同じで、燃焼終わり、排気始め、ピストンは上死点に向かう図１と同じで、排気行程でピストンは上死点に向かう図１と同じで、排気終わり吸入始め、ピストンは下死点に向かう図１と同じで、吸入行程でピストンは下死点に向かう図１と同じで、吸入終わり圧縮始め、ピストンは上死点に向かう図１と同じで、圧縮行程ピストンは上死点に向かうカムからロッカアームまで作用する図カムとピストンの作用する分割角図ヘッド下面のバルブが占める面積図各部名称

図１ないし図８は、クランクシャフト２回転でカムシャフト１回転したときのピストンの動きとヘッドバルブの開閉時期、フリーバルブの開閉時期を示した図である。

図１は、圧縮終わり、噴射初めの図となり、ピストンは下降に向かう。同時にフリーバルブは、送風機（ブロアー、過給機）の圧力で開いた状態にあり空気は排気口に向かう。同時にカムに接触しているタペットリフターとカムの位置は（Ａ）時点にある。［図１０］

図２は、燃焼行程で、ピストンは下降に向かい、フリーバルブも開いた状態と同時にカムに接触しているタペットリフターとカムの位置は（Ａ）時点にある。［図１０］

図３は、燃焼終わり排気始めの図となり、ピストンは、上死点に向かう。同時にフリーバルブは、ピストンの排圧で閉じる方向に向かう。同時にカムに接触しているタペットリフターとカムの位置は（Ｂ）時点にある。［図１０］

図４は、排気行程で、上死点に向かうピストンと吸気ポートから出る空気の圧力で排ガスは排気口に押し出す。同時にフリーバルブは、排圧の作用で閉じる。同時にカムに接触しているタペットリフターとカムの位置は（Ｂ）時点にある。［図１０］

図５は、排気終わり、吸入始めの図となり、ピストンは下降に向かう。同時にフリーバルブは、ピストンの負圧と送風機（ブロアー、過給機）の圧力で開き、吸気ポートから空気と排気口からのガスがシリンダー内に流れ込む。同時にカムに接触しているタペットリフターとカムの位置は（Ｃ）時点にある。［図１０］

図６は、吸入行程でヘッドバルブは大きく開き、フリーバルブも開き空気と排ガスはシリンダー内に入りピストンは下死点に向かう。同時にカム接触しているタペットリフターとカムの位置は（Ｃ）時点にある。［図１０］

図７は、吸入終わり圧縮始めの図となりピストンは、上死点に向かいヘッドバルブは、閉じる方向に向かう。フリーバルブは、送風機（ブロアー、過給機）の圧力とシリンダー内の圧縮圧で中間の動きでヘッドバルブが閉じればフリーバルブは、完全に開く。同時にカムに接触しているタペットリフターとカムの位置は（Ｄ）時点にある。［図１０］

図８は、圧縮行程でピストンは上死点に向かう。同時にカムに接触しているタペットリフタ―とカムの位置は（Ｄ）時点にある。フリーバルブは送風機の圧力で開き空気は排気口に向かう。吸気ポートの空気も排気口に向かう［図１０］

図９は、吸、排兼用カム（３０）がロッカーアームまで作用する図である。

図１０は、カムの断面図で、吸、排気兼用カム（３０）がタペットリフターに作用する、分割角度の図でありそれに伴うピストンの４行程の分割角度の図である。（ただしクランクシャフト２回転でカムシャフト１回転、左まわり）
（Ａ）燃焼行程
（Ｂ）排気行程
（Ｃ）吸入行程
（Ｄ）圧縮行程
（Ｅ）上死点
（Ｆ）下死点
（Ｇ）上死点
（Ｈ）下死点
（Ｉ）噴射始め
（Ｊ）角度１１５度
（ｋ）角度１８０度

図１１は、ヘッド下面の図でボアー径の面積とバルブが占める面積の比率

図１２は、エンジンの各部名称

１ピストン
２シリンダー
３シリンダーヘッド
４吸、排兼用ヘッドバルブ
５フリーバルブ
６フリーバルブシャフト
７フリーバルブガイド
８フリーバルブストッパー
９送風機
１０送風機シャフト
１１吸排兼用室
１２吸排兼用室吸気側
１３吸排兼用室排気側
１４吸気口
１５排気口
１６インテイクークマニホールド
１７吸気ポート
１８バルブガイド
１９バルブスプリング
２０ロアーバルブシート
２１アッパーバルブシート
２２バルブキャップ
２３ヘッドガスケット
２４ピストンピン
２５ピストンリング溝
２６コンロッド
２７燃焼室
２８バルブシート
２９バルブシート（フリーバルブ）
３０吸、排兼用カム
３１排気カム
３２吸気カム
３３タペットリフター
３４プッシュロッド
３５アジャストボルト
３６ロックナット
３７ロッカーアーム
３８ロッカアームシャフト
３９バルブガイド

Claims

４サイクル、レシプロ（ピストン）エンジンの動弁機構であって、シリンダーヘッドに、吸、排気兼用室を設け、空気がインテークマニホールドから前記吸、排気兼用室を通りエキゾーストマニホールドに流れる構造であり、前記吸、排気兼用室に、吸、排気兼用バルブを設け、さらに、吸、排気兼用カムの作用でバルブを開閉させ、ピストンの行程で、空気および燃焼したガスを吸入、排出し、前記吸、排気兼用室の吸気側にフリーバルブと、吸気ポートを設けたことを特徴する動弁機構。
インテークマニホールド内に送風機を設けた請求項１記載の動弁機構。