JP7082962B2 - engine - Google Patents

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Description

本開示は、エンジンに関する。 This disclosure relates to an engine.

従来、例えば、特許文献１に示されるように、ピストンのストローク方向に移動可能な可動体が掃気ポートに設けられたエンジンが提案されている。特許文献１に示されるエンジンでは、シリンダの内周面に可動体が設けられ、ピストンとの間に生じる摩擦により、可動体がストローク方向に移動する。 Conventionally, for example, as shown in Patent Document 1, an engine in which a movable body movable in the stroke direction of a piston is provided in a scavenging port has been proposed. In the engine shown in Patent Document 1, a movable body is provided on the inner peripheral surface of the cylinder, and the movable body moves in the stroke direction due to friction generated between the movable body and the piston.

この構成によれば、膨張行程において、可動体が下死点側に移動するため、掃気ポートが開くタイミングを遅くすることができる。一方で、給気（掃気）工程においては、可動体が上死点側に移動しているため、掃気ポートが開口している期間が確保され、シリンダ内に掃気ガスを十分に供給することができる。 According to this configuration, since the movable body moves to the bottom dead center side in the expansion stroke, the timing at which the scavenging port opens can be delayed. On the other hand, in the air supply (scavenging) process, since the movable body is moved to the top dead center side, the period during which the scavenging port is open is secured, and the scavenging gas can be sufficiently supplied into the cylinder. can.

特開２０１８－５９４５３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-59453

上記の構成によれば、可動体を移動させる動力源として、ピストンとの間に生じる摩擦を利用することから、掃気ポートを適切に開閉させるための設計が煩雑となる。 According to the above configuration, since the friction generated between the movable body and the piston is used as the power source for moving the movable body, the design for appropriately opening and closing the scavenging port becomes complicated.

本開示は、掃気ポートを適切に開閉することが可能なエンジンを提供することを目的としている。 The present disclosure is intended to provide an engine capable of properly opening and closing a scavenging port.

上記課題を解決するために、本開示の一態様に係るエンジンは、ピストンと、ピストンが収容されるシリンダと、シリンダに設けられ、シリンダの内周面から外周面まで貫通する掃気ポートと、掃気ポートよりも上死点側のシリンダ内部と連通する圧力室と、圧力室に対して下死点側から臨む受圧面、および、受圧面よりも下死点側に位置する下端部を有し、下端部が、掃気ポートの上死点側の端部よりも下死点側に突出する閉位置、および、下端部が閉位置よりも上死点側に位置する開位置に変位可能な可動体と、を備える。 In order to solve the above problems, the engine according to one aspect of the present disclosure includes a piston, a cylinder in which the piston is housed, a scavenging port provided in the cylinder and penetrating from the inner peripheral surface to the outer peripheral surface of the cylinder, and scavenging air. It has a pressure chamber that communicates with the inside of the cylinder on the top dead center side of the port, a pressure receiving surface facing the pressure chamber from the bottom dead center side, and a lower end portion located on the bottom dead center side of the pressure receiving surface. A movable body that can be displaced to a closed position where the lower end protrudes toward the bottom dead center side from the end on the top dead center side of the scavenging port, and an open position where the lower end is located on the top dead center side from the closed position. And.

また、シリンダに設けられ、掃気ポートの上死点側に連続し、可動体が移動可能に収容される収容室をさらに備え、収容室は、掃気ポートよりも上死点側のシリンダ内部と連通し、圧力室として機能してもよい。 Further, a storage chamber provided in the cylinder, which is continuous with the top dead center side of the scavenging port and in which a movable body is movably accommodated is further provided, and the accommodation chamber communicates with the inside of the cylinder on the top dead center side of the scavenging port. However, it may function as a pressure chamber.

また、可動体に対して下死点側から上死点側に付勢力を作用させる付勢部材をさらに備えてもよい。 Further, an urging member that exerts an urging force on the movable body from the bottom dead center side to the top dead center side may be further provided.

上記課題を解決するために、本開示の一態様に係るエンジンは、ピストンと、ピストンが収容されるシリンダと、シリンダに設けられ、シリンダの内周面から外周面まで貫通する掃気ポートと、シリンダに設けられ、掃気ポートの上死点側に連続する収容室と、収容室に設けられ、下死点側に設けられる下端部が、掃気ポートの上死点側の端部よりも下死点側に突出する閉位置、および、下端部が閉位置よりも上死点側に位置する開位置に変位可能な可動体と、掃気ポートよりも上死点側のシリンダ内部と連通する圧力室と、可動体に接続され、圧力室に対して下死点側から臨む受圧面を有し、ピストンのストローク方向に移動可能な作動部材と、を備える。 In order to solve the above problems, the engine according to one aspect of the present disclosure includes a piston, a cylinder in which the piston is housed, a scavenging port provided in the cylinder and penetrating from the inner peripheral surface to the outer peripheral surface of the cylinder, and a cylinder. The accommodation chamber provided in the scavenging port and continuous to the top dead center side and the lower end portion provided in the accommodation chamber on the bottom dead center side are lower dead center than the end on the top dead center side of the scavenging port. A movable body that can be displaced to a closed position that protrudes to the side and an open position where the lower end is located on the top dead center side of the closed position, and a pressure chamber that communicates with the inside of the cylinder on the top dead center side of the scavenging port. A working member that is connected to a movable body, has a pressure receiving surface facing the pressure chamber from the bottom dead center side, and can move in the stroke direction of the piston.

また、圧力室は、収容室よりもピストンのストローク方向に直交する断面の面積が大きくてもよい。 Further, the pressure chamber may have a larger cross-sectional area orthogonal to the stroke direction of the piston than the accommodating chamber.

また、収容室は、掃気ポートよりも上死点側のシリンダ内部と連通してもよい。 Further, the accommodation chamber may communicate with the inside of the cylinder on the top dead center side of the scavenging port.

また、掃気ポートおよび可動体は、シリンダの周方向に離隔して複数設けられ、複数の可動体を連結する連結部材をさらに備えてもよい。 Further, the scavenging port and the movable body may be provided apart from each other in the circumferential direction of the cylinder, and may further include a connecting member for connecting the plurality of movable bodies.

本開示のエンジンによれば、掃気ポートを適切に開閉することが可能となる。 According to the engine of the present disclosure, it is possible to appropriately open and close the scavenging port.

エンジンの全体構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the whole structure of an engine. 第１の実施形態の開閉機構を説明する図である。It is a figure explaining the opening and closing mechanism of 1st Embodiment. 図２のＩＩＩ矢視展開図である。FIG. 3 is a development view of the arrow III in FIG. 図２のＩＶ－ＩＶ断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line IV-IV of FIG. 第１の実施形態における開閉機構の動作を説明する図である。It is a figure explaining the operation of the opening / closing mechanism in 1st Embodiment. 掃気ポートの開閉タイミングを説明する図である。It is a figure explaining the opening / closing timing of a scavenging port. 掃気量を説明する図である。It is a figure explaining the scavenging amount. 第２の実施形態の開閉機構を説明する図である。It is a figure explaining the opening and closing mechanism of the 2nd Embodiment.

以下に添付図面を参照しながら、本開示の実施形態について詳細に説明する。実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating understanding, and the present disclosure is not limited unless otherwise specified. In the present specification and the drawings, elements having substantially the same function and configuration are designated by the same reference numerals, so that duplicate description will be omitted. In addition, elements not directly related to the present disclosure are not shown.

図１は、エンジン１の全体構成を示す説明図である。図１に示すように、エンジン１は、シリンダ１０を備える。シリンダ１０内には、ピストン１２が設けられる。ピストン１２は、上端に設けられる冠面１２ａと、外周に設けられるピストンリング１２ｂとを含む。ピストン１２は、シリンダ１０内を往復移動する。ピストン１２には、ピストンロッド１４の一端が取り付けられている。ピストンロッド１４の他端には、クロスヘッド１６のクロスヘッドピン１８が連結される。クロスヘッド１６は、ピストン１２とともに往復移動する。ガイドシュー１６ａによって、クロスヘッド１６の図１中、左右方向（ピストン１２のストローク方向に垂直な方向）の移動が規制される。 FIG. 1 is an explanatory diagram showing the overall configuration of the engine 1. As shown in FIG. 1, the engine 1 includes a cylinder 10. A piston 12 is provided in the cylinder 10. The piston 12 includes a crown surface 12a provided at the upper end and a piston ring 12b provided on the outer periphery. The piston 12 reciprocates in the cylinder 10. One end of the piston rod 14 is attached to the piston 12. The crosshead pin 18 of the crosshead 16 is connected to the other end of the piston rod 14. The crosshead 16 reciprocates together with the piston 12. The guide shoe 16a restricts the movement of the crosshead 16 in the left-right direction (direction perpendicular to the stroke direction of the piston 12) in FIG. 1.

クロスヘッドピン１８は、連接棒２０の一端に設けられたクロスヘッド軸受２０ａに軸支される。クロスヘッドピン１８は、連接棒２０の一端を支持している。ピストンロッド１４の他端と連接棒２０の一端は、クロスヘッド１６を介して接続される。 The crosshead pin 18 is pivotally supported by a crosshead bearing 20a provided at one end of the connecting rod 20. The crosshead pin 18 supports one end of the connecting rod 20. The other end of the piston rod 14 and one end of the connecting rod 20 are connected via a crosshead 16.

連接棒２０の他端は、クランクシャフト２２に連結される。連接棒２０に対してクランクシャフト２２が回転可能である。ピストン１２の往復移動に伴いクロスヘッド１６が往復移動すると、クランクシャフト２２が回転する。 The other end of the connecting rod 20 is connected to the crankshaft 22. The crankshaft 22 is rotatable with respect to the connecting rod 20. When the crosshead 16 reciprocates with the reciprocating movement of the piston 12, the crankshaft 22 rotates.

クランクシャフト２２には、フライホイール２４が取り付けられる。フライホイール２４の慣性によってクランクシャフト２２などの回転が安定化する。シリンダカバー２６は、シリンダ１０の上端に設けられる。シリンダカバー２６には、排気弁箱２８が挿通される。 A flywheel 24 is attached to the crankshaft 22. The inertia of the flywheel 24 stabilizes the rotation of the crankshaft 22 and the like. The cylinder cover 26 is provided at the upper end of the cylinder 10. An exhaust valve box 28 is inserted through the cylinder cover 26.

排気弁箱２８の一端は、ピストン１２に臨んでいる。排気弁箱２８の一端には、排気ポート２６ａが開口する。排気ポート２６ａは、燃焼室３０に開口する。燃焼室３０は、ピストン１２の冠面１２ａに面する。燃焼室３０は、シリンダカバー２６とシリンダ１０とピストン１２に囲繞されてシリンダ１０の内部に形成される。 One end of the exhaust valve box 28 faces the piston 12. An exhaust port 26a opens at one end of the exhaust valve box 28. The exhaust port 26a opens into the combustion chamber 30. The combustion chamber 30 faces the crown surface 12a of the piston 12. The combustion chamber 30 is surrounded by the cylinder cover 26, the cylinder 10 and the piston 12 and is formed inside the cylinder 10.

燃焼室３０には、排気弁３２の弁体が位置する。排気弁３２のロッド部には、排気弁駆動装置３４が取り付けられる。排気弁駆動装置３４は、排気弁箱２８に配される。排気弁駆動装置３４は、排気弁３２をピストン１２のストローク方向（以下、単にストローク方向と呼ぶ）に移動させる。 The valve body of the exhaust valve 32 is located in the combustion chamber 30. An exhaust valve drive device 34 is attached to the rod portion of the exhaust valve 32. The exhaust valve drive device 34 is arranged in the exhaust valve box 28. The exhaust valve drive device 34 moves the exhaust valve 32 in the stroke direction of the piston 12 (hereinafter, simply referred to as the stroke direction).

排気弁３２がピストン１２側に移動して開弁すると、シリンダ１０内で生じた燃焼後の排気ガスが、排気ポート２６ａから排気される。排気後、排気弁３２が排気弁箱２８側に移動して、排気ポート２６ａが閉弁される。 When the exhaust valve 32 moves to the piston 12 side and opens, the exhaust gas after combustion generated in the cylinder 10 is exhausted from the exhaust port 26a. After exhausting, the exhaust valve 32 moves to the exhaust valve box 28 side, and the exhaust port 26a is closed.

排気管３６は、排気弁箱２８および過給機Ｃに取り付けられる。排気管３６の内部は、排気ポート２６ａおよび過給機Ｃのタービンに連通する。排気ポート２６ａから排気された排気ガスは、排気管３６を通って過給機Ｃのタービン（不図示）に供給された後、外部に排気される。 The exhaust pipe 36 is attached to the exhaust valve box 28 and the turbocharger C. The inside of the exhaust pipe 36 communicates with the exhaust port 26a and the turbine of the turbocharger C. The exhaust gas exhausted from the exhaust port 26a is supplied to the turbine (not shown) of the turbocharger C through the exhaust pipe 36, and then exhausted to the outside.

また、過給機Ｃのコンプレッサ（不図示）によって、活性ガスが加圧される。ここで、活性ガスは、例えば、空気である。加圧された活性ガスは、掃気溜３８において、冷却器４０によって冷却される。シリンダ１０の下端は、シリンダジャケット４２で囲繞される。シリンダジャケット４２の内部には、掃気室４２ａが形成される。冷却後の活性ガスは、掃気室４２ａに圧入される。 Further, the active gas is pressurized by the compressor (not shown) of the turbocharger C. Here, the active gas is, for example, air. The pressurized active gas is cooled by the cooler 40 in the scavenging reservoir 38. The lower end of the cylinder 10 is surrounded by a cylinder jacket 42. A scavenging chamber 42a is formed inside the cylinder jacket 42. The cooled active gas is press-fitted into the scavenging chamber 42a.

シリンダ１０の下端側には、掃気ポート１０ａが設けられる。掃気ポート１０ａは、シリンダ１０の内周面から外周面まで貫通する孔である。掃気ポート１０ａは、シリンダ１０の周方向に離隔して複数設けられている。ピストン１２が掃気ポート１０ａより下死点側に移動すると、掃気室４２ａとシリンダ１０内の差圧によって、掃気ポート１０ａからシリンダ１０内に活性ガスが吸気される。 A scavenging port 10a is provided on the lower end side of the cylinder 10. The scavenging port 10a is a hole penetrating from the inner peripheral surface to the outer peripheral surface of the cylinder 10. A plurality of scavenging ports 10a are provided apart from each other in the circumferential direction of the cylinder 10. When the piston 12 moves from the scavenging port 10a to the bottom dead center side, the active gas is sucked into the cylinder 10 from the scavenging port 10a due to the differential pressure between the scavenging chamber 42a and the cylinder 10.

また、シリンダカバー２６には、燃料噴射弁４４が設けられる。燃料噴射弁４４の先端は燃焼室３０側に向けられる。燃料噴射弁４４は、燃焼室３０に液体燃料（燃料油）を噴出する。液体燃料が燃焼し、その膨張圧によってピストン１２が往復移動する。 Further, the cylinder cover 26 is provided with a fuel injection valve 44. The tip of the fuel injection valve 44 is directed toward the combustion chamber 30 side. The fuel injection valve 44 ejects liquid fuel (fuel oil) into the combustion chamber 30. The liquid fuel burns, and the piston 12 reciprocates due to the expansion pressure.

ピストン１２が上死点から下死点に向けて下降する行程が膨張行程となる。また、ピストン１２が下死点から上死点に向けて上昇する行程が圧縮行程となる。膨張行程では、排気弁３２が開弁するが、膨張行程において排気弁３２の開弁タイミングを遅らせ、圧縮行程よりも膨張行程を長くとることで熱効率を向上させる所謂ミラーサイクルが知られている。 The stroke in which the piston 12 descends from the top dead center to the bottom dead center is the expansion stroke. Further, the stroke in which the piston 12 rises from the bottom dead center to the top dead center is the compression stroke. In the expansion stroke, the exhaust valve 32 is opened, but a so-called Miller cycle is known in which the valve opening timing of the exhaust valve 32 is delayed in the expansion stroke and the expansion stroke is made longer than the compression stroke to improve the thermal efficiency.

詳しくは後述するが、ミラーサイクルの適用にあたり、排気弁３２の開弁タイミングを遅らせると、シリンダ１０内における圧力降下のタイミングも遅くなる。そのため、掃気ポート１０ａのストローク方向の位置によっては、シリンダ１０内の圧力が高い状態で、掃気ポート１０ａが開口してしまう。この場合、掃気ポート１０ａが開口すると、掃気ポート１０ａから掃気室４２ａに向けて燃焼ガスが流出する（ブローバック）おそれがある。 As will be described in detail later, when the Miller cycle is applied, if the valve opening timing of the exhaust valve 32 is delayed, the timing of the pressure drop in the cylinder 10 is also delayed. Therefore, depending on the position of the scavenging port 10a in the stroke direction, the scavenging port 10a may open while the pressure in the cylinder 10 is high. In this case, when the scavenging port 10a is opened, the combustion gas may flow out (blowback) from the scavenging port 10a toward the scavenging chamber 42a.

そこで、ブローバックの発生を抑制するために、掃気ポート１０ａのストローク方向の位置を下死点側にずらし、掃気ポート１０ａの開口タイミングを遅らせることが考えられる。しかしながら、掃気ポート１０ａの開口タイミングを遅らせると、ピストン１２の上昇時における掃気ポート１０ａの閉鎖タイミングが早くなってしまう。その結果、掃気ポート１０ａの開口時間が短くなり、シリンダ１０内への活性ガスの吸気量（以下、掃気量と呼ぶ）が低下し、掃気効率が低下する。 Therefore, in order to suppress the occurrence of blowback, it is conceivable to shift the position of the scavenging port 10a in the stroke direction toward the bottom dead center side and delay the opening timing of the scavenging port 10a. However, if the opening timing of the scavenging port 10a is delayed, the closing timing of the scavenging port 10a when the piston 12 rises becomes earlier. As a result, the opening time of the scavenging port 10a is shortened, the amount of intake gas of the active gas into the cylinder 10 (hereinafter referred to as the scavenging amount) is reduced, and the scavenging efficiency is lowered.

以下に説明する各実施形態では、エンジン１が、掃気ポート１０ａを開閉する開閉機構を備える。開閉機構により、掃気ポート１０ａを最適なタイミングで開閉させ、熱効率および掃気効率の向上を実現する。 In each embodiment described below, the engine 1 includes an opening / closing mechanism for opening / closing the scavenging port 10a. The opening / closing mechanism opens and closes the scavenging port 10a at the optimum timing to improve thermal efficiency and scavenging efficiency.

図２は、第１の実施形態の開閉機構１００を説明する図である。図２には、掃気ポート１０ａを通るシリンダ１０のストローク方向の断面を示す。図２において、シリンダ１０を境にして図中左側がシリンダ１０の内側であり、図中右側がシリンダ１０の外側である。また、図２中上側が上死点側であり、図２中下側が下死点側である。 FIG. 2 is a diagram illustrating the opening / closing mechanism 100 of the first embodiment. FIG. 2 shows a cross section of the cylinder 10 passing through the scavenging port 10a in the stroke direction. In FIG. 2, the left side in the figure is the inside of the cylinder 10 with the cylinder 10 as a boundary, and the right side in the figure is the outside of the cylinder 10. Further, the upper center of FIG. 2 is the top dead center side, and the lower center of FIG. 2 is the bottom dead center side.

図２に示すように、シリンダ１０は、内周面１０ｂから外周面１０ｃまで径方向に厚みを有する。掃気ポート１０ａは、シリンダ１０を径方向に貫通し、内周面１０ｂから外周面１０ｃまで延在する。シリンダ１０には、全ての掃気ポート１０ａの上方に収容穴１０ｄが形成されている。収容穴１０ｄは、ストローク方向に直交する方向の断面形状が円形の穴で構成される。収容穴１０ｄは、ストローク方向に延在する。 As shown in FIG. 2, the cylinder 10 has a thickness in the radial direction from the inner peripheral surface 10b to the outer peripheral surface 10c. The scavenging port 10a penetrates the cylinder 10 in the radial direction and extends from the inner peripheral surface 10b to the outer peripheral surface 10c. The cylinder 10 is formed with accommodating holes 10d above all the scavenging ports 10a. The accommodating hole 10d is composed of a hole having a circular cross-sectional shape in a direction orthogonal to the stroke direction. The accommodating hole 10d extends in the stroke direction.

収容穴１０ｄのストローク方向の下死点側は、掃気ポート１０ａに連続する。換言すれば、収容穴１０ｄは、掃気ポート１０ａの上死点側から、ストローク方向に延在する。また、シリンダ１０には、収容穴１０ｄの上部から内周面１０ｂまで貫通する連通孔１０２が形成されている。 The bottom dead center side of the accommodating hole 10d in the stroke direction is continuous with the scavenging port 10a. In other words, the accommodating hole 10d extends in the stroke direction from the top dead center side of the scavenging port 10a. Further, the cylinder 10 is formed with a communication hole 102 that penetrates from the upper part of the accommodating hole 10d to the inner peripheral surface 10b.

収容穴１０ｄにより収容室１０４が形成される。収容室１０４には、可動体１１０がストローク方向に移動可能に収容される。すなわち、可動体１１０は、シリンダ１０の内周面１０ｂよりも径方向外側に設けられる。可動体１１０は、ストローク方向に直交する方向の断面形状が円形の中空部材で構成される。可動体１１０の内部には、下死点側の下端部１１０ａに開口する内部穴１１０ｂが形成されている。 The accommodation chamber 104 is formed by the accommodation hole 10d. The movable body 110 is housed in the storage chamber 104 so as to be movable in the stroke direction. That is, the movable body 110 is provided radially outside the inner peripheral surface 10b of the cylinder 10. The movable body 110 is composed of a hollow member having a circular cross-sectional shape in a direction orthogonal to the stroke direction. Inside the movable body 110, an internal hole 110b that opens at the lower end portion 110a on the bottom dead center side is formed.

図３は、図２のＩＩＩ矢視展開図である。なお、図３では、図２のＩＩＩ矢視における３つの掃気ポート１０ａのみを示している。また、図３において、（ａ）は、可動体１１０を取り外した状態を示しており、（ｂ）および（ｃ）は、シリンダ１０の外観を模式的に示している。なお、図３では、可動体１１０をクロスハッチングで示している。また、図４は、図２のＩＶ－ＩＶ断面図である。 FIG. 3 is a development view of FIG. 2 taken from the arrow III. Note that FIG. 3 shows only the three scavenging ports 10a in the arrow III of FIG. 2. Further, in FIG. 3, (a) shows a state in which the movable body 110 is removed, and (b) and (c) schematically show the appearance of the cylinder 10. In FIG. 3, the movable body 110 is shown by cross-hatching. Further, FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV of FIG.

図３および図４に示すように、掃気ポート１０ａおよび可動体１１０は、シリンダ１０の周方向に離隔して複数設けられる。複数の可動体１１０は、連結部材１１２により連結される。図４に示すように、連結部材１１２は、シリンダ１０の外周面１０ｃよりも径が大きい環状のリング部１１２ａと、リング部１１２ａから掃気ポート１０ａ内に突出する連結部１１２ｂとを備える。連結部１１２ｂは、可動体１１０の下端部１１０ａに接続される。このようにして、複数の可動体１１０が連結部材１１２によって連結されることとなる。 As shown in FIGS. 3 and 4, a plurality of scavenging ports 10a and the movable body 110 are provided apart from each other in the circumferential direction of the cylinder 10. The plurality of movable bodies 110 are connected by the connecting member 112. As shown in FIG. 4, the connecting member 112 includes an annular ring portion 112a having a diameter larger than that of the outer peripheral surface 10c of the cylinder 10 and a connecting portion 112b protruding from the ring portion 112a into the scavenging port 10a. The connecting portion 112b is connected to the lower end portion 110a of the movable body 110. In this way, the plurality of movable bodies 110 are connected by the connecting member 112.

図２に示すように、連結部１１２ｂにより、可動体１１０の内部穴１１０ｂが閉塞されている。可動体１１０は、下端部１１０ａが、掃気ポート１０ａの上死点側の端部１０ａ１よりも下死点側に突出する閉位置、および、下端部１１０ａが閉位置よりも上死点側に位置する開位置に変位可能である。 As shown in FIG. 2, the internal hole 110b of the movable body 110 is closed by the connecting portion 112b. The movable body 110 has a closed position in which the lower end portion 110a protrudes toward the bottom dead center side from the end portion 10a 1 on the top dead center side of the scavenging port 10a, and the lower end portion 110a is on the top dead center side from the closed position. It can be displaced to the open position where it is located.

なお、連結部１１２ｂの突出方向の先端は、シリンダ１０の内周面１０ｂよりも僅かに径方向外側に位置している。これにより、ピストン１２と連結部１１２ｂとの接触が回避される。また、連結部１１２ｂの突出方向の先端は、可動体１１０よりもシリンダ１０の内周面１０ｂ側に突出する。これにより、可動体１１０が閉位置にあるときに、可動体１１０よりもシリンダ１０の内周面１０ｂ側であって、掃気ポート１０ａの端部１０ａ１と、可動体１１０の下端部１１０ａとの間の空間が、連結部１１２ｂによってストローク方向に仕切られる。 The tip of the connecting portion 112b in the protruding direction is located slightly outside the inner peripheral surface 10b of the cylinder 10 in the radial direction. As a result, contact between the piston 12 and the connecting portion 112b is avoided. Further, the tip of the connecting portion 112b in the protruding direction protrudes from the movable body 110 toward the inner peripheral surface 10b of the cylinder 10. As a result, when the movable body 110 is in the closed position, the end portion 10a 1 of the scavenging port 10a and the lower end portion 110a of the movable body 110 are located on the inner peripheral surface 10b side of the cylinder 10 with respect to the movable body 110. The space between them is partitioned in the stroke direction by the connecting portion 112b.

図３に示すように、掃気ポート１０ａの周方向の幅Ｗ１は、収容室１０４の直径Ｗ２と等しい。また、可動体１１０の外径は、掃気ポート１０ａの周方向の幅Ｗ１、および、収容室１０４の直径Ｗ２よりも僅かに小さい。これにより、可動体１１０は、収容室１０４内をストローク方向に摺動可能となる。ただし、可動体１１０と掃気ポート１０ａとの間に形成される周方向の隙間は極めて小さい。したがって、可動体１１０が閉位置にあるとき、掃気ポート１０ａの上死点側が、可動体１１０により閉塞される。 As shown in FIG. 3, the circumferential width W1 of the scavenging port 10a is equal to the diameter W2 of the containment chamber 104. Further, the outer diameter of the movable body 110 is slightly smaller than the width W1 in the circumferential direction of the scavenging port 10a and the diameter W2 of the accommodation chamber 104. As a result, the movable body 110 can slide in the accommodation chamber 104 in the stroke direction. However, the circumferential gap formed between the movable body 110 and the scavenging port 10a is extremely small. Therefore, when the movable body 110 is in the closed position, the top dead center side of the scavenging port 10a is blocked by the movable body 110.

図２に示すように、可動体１１０の上死点側には受圧面１１０ｃが設けられている。受圧面１１０ｃにより、内部穴１１０ｂの上死点側が閉塞されている。収容室１０４の上部には、受圧面１１０ｃと、収容穴１０ｄの内壁面とに囲繞された圧力室１０６が形成される。したがって、受圧面１１０ｃは、圧力室１０６に対して下死点側から臨んでいる（面している）。このように、収容室１０４は、掃気ポート１０ａよりも上死点側のシリンダ１０の内部と連通し、圧力室１０６として機能する。 As shown in FIG. 2, a pressure receiving surface 110c is provided on the top dead center side of the movable body 110. The pressure receiving surface 110c closes the top dead center side of the internal hole 110b. A pressure chamber 106 surrounded by a pressure receiving surface 110c and an inner wall surface of the accommodation hole 10d is formed in the upper part of the accommodation chamber 104. Therefore, the pressure receiving surface 110c faces (faces) the pressure chamber 106 from the bottom dead center side. In this way, the accommodation chamber 104 communicates with the inside of the cylinder 10 on the top dead center side of the scavenging port 10a and functions as a pressure chamber 106.

圧力室１０６は、連通孔１０２を介してシリンダ１０の内部に連通する。より詳細には、圧力室１０６は、連通孔１０２を介して、掃気ポート１０ａよりも上死点側のシリンダ１０の内部と連通する。 The pressure chamber 106 communicates with the inside of the cylinder 10 through the communication hole 102. More specifically, the pressure chamber 106 communicates with the inside of the cylinder 10 on the top dead center side of the scavenging port 10a via the communication hole 102.

受圧面１１０ｃには、挿通孔１１０ｃ１が形成されている。挿通孔１１０ｃ１は、受圧面１１０ｃをストローク方向に貫通する。挿通孔１１０ｃ１には、固定部材１１２が挿通される。固定部材１１２は、ストローク方向に延在するガイド部１１２ａと、ガイド部１１２ａよりも径が大きいフランジ部１１２ｂとを備える。 An insertion hole 110c 1 is formed in the pressure receiving surface 110c. The insertion hole 110c 1 penetrates the pressure receiving surface 110c in the stroke direction. A fixing member 112 is inserted through the insertion hole 110c 1 . The fixing member 112 includes a guide portion 112a extending in the stroke direction and a flange portion 112b having a diameter larger than that of the guide portion 112a.

フランジ部１１２ｂは、ガイド部１１２ａの基端に設けられ、可動体１１０の内部穴１１０ｂ内に位置している。ガイド部１１２ａの先端は、収容穴１０ｄの上死点側の面に形成されたネジ溝に螺合され、収容室１０４内に固定されている。つまり、固定部材１１２のガイド部１１２ａは、内部穴１１０ｂ、挿通孔１１０ｃ１および圧力室１０６に亘って、ストローク方向に延在している。 The flange portion 112b is provided at the base end of the guide portion 112a and is located in the internal hole 110b of the movable body 110. The tip of the guide portion 112a is screwed into a screw groove formed on the surface of the accommodation hole 10d on the top dead center side, and is fixed in the accommodation chamber 104. That is, the guide portion 112a of the fixing member 112 extends in the stroke direction over the internal hole 110b, the insertion hole 110c1 and the pressure chamber 106.

内部穴１１０ｂ内には、付勢部材１１４が設けられる。付勢部材１１４は、例えば圧縮ばねで構成され、内部穴１１０ｂの上死点側の底面（受圧面１１０ｃ）と、フランジ部１１２ｂとの間に配される。付勢部材１１４は、可動体１１０に対して下死点側から上死点側に付勢力を作用させる。 An urging member 114 is provided in the internal hole 110b. The urging member 114 is composed of, for example, a compression spring, and is arranged between the bottom surface (pressure receiving surface 110c) on the top dead center side of the internal hole 110b and the flange portion 112b. The urging member 114 exerts an urging force on the movable body 110 from the bottom dead center side to the top dead center side.

なお、ここでは、内部穴１１０ｂ内に、圧縮ばねからなる付勢部材１１４が設けられるが、付勢部材１１４の構成は特に限定されない。例えば、圧力室１０６に引張ばねからなる付勢部材１１４が設けられてもよい。この場合、可動体１１０は、中空ではなく中実であってもよい。いずれにしても、付勢部材１１４は、可動体１１０に対して下死点側から上死点側に付勢力を作用させれば、その配置、形状、構造は適宜設計変更可能である。 Here, the urging member 114 made of a compression spring is provided in the internal hole 110b, but the configuration of the urging member 114 is not particularly limited. For example, the pressure chamber 106 may be provided with an urging member 114 made of a tension spring. In this case, the movable body 110 may be solid instead of hollow. In any case, the arrangement, shape, and structure of the urging member 114 can be appropriately redesigned by applying an urging force to the movable body 110 from the bottom dead center side to the top dead center side.

可動体１１０は、圧力室１０６内の圧力と、付勢部材１１４の付勢力とのバランスによってストローク方向に移動する。以下に、開閉機構１００の動作について説明する。 The movable body 110 moves in the stroke direction by the balance between the pressure in the pressure chamber 106 and the urging force of the urging member 114. The operation of the opening / closing mechanism 100 will be described below.

図５は、第１の実施形態における開閉機構１００の動作を説明する図である。ピストン１２は、膨張行程において上死点側から下死点側に移動する。図５（ａ）に示すように、ピストン１２の冠面１２ａが連通孔１０２よりも上死点側に位置するとき、ピストン１２により連通孔１０２が閉じられ、圧力室１０６は、シリンダ１０の内部との連通が遮断される。このとき、付勢部材１１４の付勢力により、可動体１１０が上死点側に押し上げられている。 FIG. 5 is a diagram illustrating the operation of the opening / closing mechanism 100 in the first embodiment. The piston 12 moves from the top dead center side to the bottom dead center side in the expansion stroke. As shown in FIG. 5A, when the crown surface 12a of the piston 12 is located closer to the top dead center side than the communication hole 102, the communication hole 102 is closed by the piston 12, and the pressure chamber 106 is inside the cylinder 10. Communication with is cut off. At this time, the movable body 110 is pushed up toward the top dead center by the urging force of the urging member 114.

ここで、第１の実施形態においては、掃気ポート１０ａの上死点側が、ストローク方向に直交する方向に延在する平面形状である。したがって、可動体１１０が上死点側に押し上げられた状態では、連結部１１２ｂが掃気ポート１０ａの上死点側の面に面接触する。このとき、可動体１１０は、最も上死点側に移動した開位置となり、可動体１１０の全体が収容室１０４内に収容され、掃気ポート１０ａの開口面積が最大となる。 Here, in the first embodiment, the top dead center side of the scavenging port 10a has a planar shape extending in a direction orthogonal to the stroke direction. Therefore, when the movable body 110 is pushed up toward the top dead center, the connecting portion 112b comes into surface contact with the surface of the scavenging port 10a on the top dead center side. At this time, the movable body 110 is in the open position moved to the top dead center side, the entire movable body 110 is housed in the storage chamber 104, and the opening area of the scavenging port 10a is maximized.

なお、可動体１１０が最も上死点側に位置した状態でも、受圧面１１０ｃが連通孔１０２よりも下死点側に位置するように、可動体１１０のストローク方向の長さが設計されている。つまり、連通孔１０２は、可動体１１０の位置に拘わらず、常に圧力室１０６と連通している。 The length of the movable body 110 in the stroke direction is designed so that the pressure receiving surface 110c is located on the bottom dead center side of the communication hole 102 even when the movable body 110 is located on the top dead center side. .. That is, the communication hole 102 always communicates with the pressure chamber 106 regardless of the position of the movable body 110.

そして、膨張行程において、ピストン１２の冠面１２ａが連通孔１０２よりも下死点側に移動すると、図５（ｂ）に示すように、圧力室１０６が連通孔１０２を介してシリンダ１０の内部（燃焼室３０）と連通する。その結果、圧力室１０６の内部の圧力は、シリンダ１０の内圧まで上昇する。このとき、排気弁３２が開弁しているが、付勢部材１１４の弾性力は、受圧面１１０ｃに作用するシリンダ１０の内圧よりも小さく設定されている。したがって、可動体１１０は、下死点側に押し下げられ、掃気ポート１０ａ内に突出する閉位置となる。この可動体１１０の閉位置では、掃気ポート１０ａの上部側が閉塞され、掃気ポート１０ａの開口面積が最小となる。 Then, in the expansion stroke, when the crown surface 12a of the piston 12 moves toward the bottom dead center side of the communication hole 102, the pressure chamber 106 passes through the communication hole 102 to the inside of the cylinder 10 as shown in FIG. 5 (b). Communicate with (combustion chamber 30). As a result, the pressure inside the pressure chamber 106 rises to the internal pressure of the cylinder 10. At this time, the exhaust valve 32 is opened, but the elastic force of the urging member 114 is set to be smaller than the internal pressure of the cylinder 10 acting on the pressure receiving surface 110c. Therefore, the movable body 110 is pushed down toward the bottom dead center side and becomes a closed position protruding into the scavenging port 10a. At the closed position of the movable body 110, the upper side of the scavenging port 10a is closed, and the opening area of the scavenging port 10a is minimized.

その後、ピストン１２がさらに下死点側に移動すると、シリンダ１０の内圧、すなわち、圧力室１０６内の圧力は徐々に低下する。ただし、付勢部材１１４の弾性力は、図５（ｃ）に示すように、冠面１２ａが可動体１１０の下端部１１０ａ（連結部１１２ｂ）に到達したときの圧力室１０６内の圧力よりも小さく設定されている。したがって、膨張行程において、冠面１２ａが可動体１１０の下端部１１０ａ（連結部１１２ｂ）に到達しても、可動体１１０は閉位置に保持されている。 After that, when the piston 12 further moves to the bottom dead center side, the internal pressure of the cylinder 10, that is, the pressure in the pressure chamber 106 gradually decreases. However, as shown in FIG. 5C, the elastic force of the urging member 114 is higher than the pressure in the pressure chamber 106 when the crown surface 12a reaches the lower end portion 110a (connecting portion 112b) of the movable body 110. It is set small. Therefore, even if the crown surface 12a reaches the lower end portion 110a (connecting portion 112b) of the movable body 110 in the expansion stroke, the movable body 110 is held in the closed position.

そして、ピストン１２がさらに下死点側に移動すると、図５（ｄ）に示すように、掃気ポート１０ａが開口し、シリンダ１０の内部が掃気室４２ａと連通する。したがって、掃気室４２ａからシリンダ１０内に活性ガスが吸気される。そして、シリンダ１０の内圧が下がると、圧力室１０６内の圧力も低下する。その結果、図５（ｄ）、（ｅ）に示すように、付勢部材１１４の付勢力により、可動体１１０は、上死点側に移動して再び開位置となる。 Then, when the piston 12 further moves to the bottom dead center side, the scavenging port 10a opens and the inside of the cylinder 10 communicates with the scavenging chamber 42a, as shown in FIG. 5D. Therefore, the active gas is taken into the cylinder 10 from the scavenging chamber 42a. Then, when the internal pressure of the cylinder 10 decreases, the pressure in the pressure chamber 106 also decreases. As a result, as shown in FIGS. 5 (d) and 5 (e), the movable body 110 moves to the top dead center side due to the urging force of the urging member 114 and is re-opened.

以上説明したように、第１の実施形態の開閉機構１００によれば、膨張行程では、可動体１１０が閉位置に保持される。その結果、掃気ポート１０ａの開口タイミングが遅くなる。一方で、冠面１２ａが可動体１１０の下端部１１０ａを通過すると、掃気ポート１０ａが開口する。このとき、可動体１１０が開位置に移動するため、掃気ポート１０ａの開口面積が大きくなる。 As described above, according to the opening / closing mechanism 100 of the first embodiment, the movable body 110 is held in the closed position in the expansion stroke. As a result, the opening timing of the scavenging port 10a is delayed. On the other hand, when the crown surface 12a passes through the lower end portion 110a of the movable body 110, the scavenging port 10a opens. At this time, since the movable body 110 moves to the open position, the opening area of the scavenging port 10a becomes large.

図６は、掃気ポート１０ａの開閉タイミングを説明する図である。図６において、ＴＤＣはピストン１２の上死点位置を示し、ＢＤＣはピストン１２の下死点位置を示す。また、図６に示す破線の円は、クランク角を示しており、ここでは、上死点位置を基準の０度とし、図中時計回り方向にクランク角が変移していくものとする。図６では、一般的なエンジンにおいて、排気弁３２が開弁（ＥＶＯ）するタイミングをｔ７とし、排気弁３２が閉弁するタイミングをｔ８とする。 FIG. 6 is a diagram illustrating the opening / closing timing of the scavenging port 10a. In FIG. 6, the TDC indicates the top dead center position of the piston 12, and the BDC indicates the bottom dead center position of the piston 12. Further, the broken line circle shown in FIG. 6 indicates the crank angle, and here, the top dead center position is set to 0 degrees as a reference, and the crank angle is assumed to shift in the clockwise direction in the figure. In FIG. 6, in a general engine, the timing at which the exhaust valve 32 opens (EVO) is t7, and the timing at which the exhaust valve 32 closes is t8.

上記したように、第１の実施形態では、膨張行程において排気弁３２の開弁タイミングを遅らせることで、圧縮行程よりも膨張行程を長くとり、熱効率を向上させるミラーサイクルを採用する。そのため、第１の実施形態では、図６に示すように、排気弁３２の開弁タイミングを、ｔ７よりも遅いｔ９とする。 As described above, in the first embodiment, the Miller cycle is adopted, in which the opening timing of the exhaust valve 32 is delayed in the expansion stroke to make the expansion stroke longer than the compression stroke and improve the thermal efficiency. Therefore, in the first embodiment, as shown in FIG. 6, the valve opening timing of the exhaust valve 32 is set to t9, which is later than t7.

このように、排気弁３２の開弁タイミングをｔ９とすることで、膨張行程が長くなる。ただし、排気弁３２の開弁タイミングを遅らせると、シリンダ１０内における圧力降下のタイミングも遅くなる。図６に示すｔ１は、膨張行程において、ピストン１２の冠面１２ａが掃気ポート１０ａの端部１０ａ１に到達するクランク角を示している。上記したように、排気弁３２がｔ９で開弁する場合、ｔ１におけるシリンダ１０内の圧力はまだ高い。そのため、ｔ１で掃気ポート１０ａが開口すると、掃気ポート１０ａから掃気室４２ａに向けて燃焼ガスが流出する（ブローバック）おそれがある。 In this way, by setting the valve opening timing of the exhaust valve 32 to t9, the expansion stroke becomes long. However, if the opening timing of the exhaust valve 32 is delayed, the timing of the pressure drop in the cylinder 10 is also delayed. T1 shown in FIG. 6 indicates the crank angle at which the crown surface 12a of the piston 12 reaches the end portion 10a 1 of the scavenging port 10a in the expansion stroke. As mentioned above, when the exhaust valve 32 opens at t9, the pressure in the cylinder 10 at t1 is still high. Therefore, when the scavenging port 10a opens at t1, there is a possibility that the combustion gas will flow out (blowback) from the scavenging port 10a toward the scavenging chamber 42a.

第１の実施形態では、ピストン１２の下降時において、可動体１１０が閉位置に保持されている。そのため、掃気ポート１０ａが開口するタイミングは、ピストン１２の冠面１２ａが、閉位置にある可動体１１０の下端部１１０ａを通過するタイミングとなる。したがって、第１の実施形態における掃気ポート１０ａの開口タイミングはｔ１０となる。ｔ１０では、シリンダ１０内の圧力が十分に低下している。これにより、掃気ポート１０ａからのブローバックを抑制することができる。 In the first embodiment, the movable body 110 is held in the closed position when the piston 12 is lowered. Therefore, the timing at which the scavenging port 10a opens is the timing at which the crown surface 12a of the piston 12 passes through the lower end portion 110a of the movable body 110 in the closed position. Therefore, the opening timing of the scavenging port 10a in the first embodiment is t10. At t10, the pressure in the cylinder 10 is sufficiently reduced. As a result, blowback from the scavenging port 10a can be suppressed.

ここで、例えば、開閉機構１００を有さない比較例のエンジンにおいて、ピストン１２の冠面１２ａがｔ１０において掃気ポート１０ａの端部１０ａ１に到達するように設計されているとする。この比較例のエンジンにおいては、ピストン１２の上昇時、ｔ１１において掃気ポート１０ａが閉じられる。つまり、比較例のエンジンでは、掃気ポート１０ａの開口タイミングを遅らせた結果、ピストン１２の上昇時における掃気ポート１０ａの閉鎖タイミングが早くなる。その結果、掃気ポート１０ａは、ｔ１０からｔ１１の間でのみ開口することとなる。この場合、掃気ポート１０ａの開口時間が短く、掃気量が低下し、掃気効率が低下する。 Here, for example, in a comparative engine having no opening / closing mechanism 100, it is assumed that the crown surface 12a of the piston 12 is designed to reach the end portion 10a 1 of the scavenging port 10a at t10. In the engine of this comparative example, the scavenging port 10a is closed at t11 when the piston 12 rises. That is, in the engine of the comparative example, as a result of delaying the opening timing of the scavenging port 10a, the closing timing of the scavenging port 10a when the piston 12 rises becomes earlier. As a result, the scavenging port 10a opens only between t10 and t11. In this case, the opening time of the scavenging port 10a is short, the amount of scavenging decreases, and the scavenging efficiency decreases.

これに対して、第１の実施形態では、ピストン１２の下降時において、掃気ポート１０ａが開口するのと同時に、可動体１１０が開位置に変位する。その結果、掃気ポート１０ａの閉鎖タイミングはｔ２となる。 On the other hand, in the first embodiment, when the piston 12 is lowered, the scavenging port 10a is opened and at the same time, the movable body 110 is displaced to the open position. As a result, the closing timing of the scavenging port 10a is t2.

図７は、掃気量を説明する図である。図７では、横軸にクランク角を示し、縦軸に掃気ポート１０ａの開口面積を示す。上記した比較例のエンジンでは、ピストン１２の下降に伴い、ｔ１０から下死点（ＢＤＣ）に向けて徐々に掃気ポート１０ａの開口面積が大きくなる。そして、ピストン１２の上昇に伴い、下死点（ＢＤＣ）からｔ１１に向けて徐々に掃気ポート１０ａの開口面積が小さくなる。したがって、比較例における掃気ポート１０ａの単位時間当たりの開口面積の合計（以下、合計開口面積と呼ぶ）は、図中クロスハッチングで示す部分となる。 FIG. 7 is a diagram illustrating the amount of scavenging. In FIG. 7, the horizontal axis shows the crank angle, and the vertical axis shows the opening area of the scavenging port 10a. In the engine of the comparative example described above, the opening area of the scavenging port 10a gradually increases from t10 toward the bottom dead center (BDC) as the piston 12 descends. Then, as the piston 12 rises, the opening area of the scavenging port 10a gradually decreases from the bottom dead center (BDC) toward t11. Therefore, the total opening area of the scavenging port 10a per unit time (hereinafter referred to as the total opening area) in the comparative example is a portion shown by cross-hatching in the figure.

これに対して、第１の実施形態では、ｔ１０において掃気ポート１０ａが開口すると、可動体１１０が上死点側に移動する。そのため、掃気ポート１０ａの面積がストローク方向に拡大し、掃気ポート１０ａの合計開口面積は、図７の下段にハッチングで示すとおりとなる。これにより、第１の実施形態では、ブローバックを抑制しながらも、十分な掃気量を確保することができる。 On the other hand, in the first embodiment, when the scavenging port 10a opens at t10, the movable body 110 moves to the top dead center side. Therefore, the area of the scavenging port 10a expands in the stroke direction, and the total opening area of the scavenging port 10a is as shown by hatching in the lower part of FIG. Thereby, in the first embodiment, it is possible to secure a sufficient amount of scavenging while suppressing blowback.

以上説明したように、第１の実施形態によれば、シリンダ１０の内圧を用いて掃気ポート１０ａが開閉される。そのため、付勢部材１１４の弾性力と、受圧面１１０ｃの面積とを考慮すれば、適切に可動体１１０を移動させることができる。したがって、設計作業を簡素化しながらも、掃気ポート１０ａを適切に開閉することができる。 As described above, according to the first embodiment, the scavenging port 10a is opened and closed by using the internal pressure of the cylinder 10. Therefore, if the elastic force of the urging member 114 and the area of the pressure receiving surface 110c are taken into consideration, the movable body 110 can be appropriately moved. Therefore, the scavenging port 10a can be appropriately opened and closed while simplifying the design work.

また、第１の実施形態によれば、可動体１１０を移動させるための駆動装置を設ける必要がない。つまり、可動体１１０は、閉位置と開位置との間を自動的に、かつ、最適なタイミングで移動する。したがって、駆動装置が不要となる分だけ、部品点数を削減し、製造コストを抑制することができる。 Further, according to the first embodiment, it is not necessary to provide a drive device for moving the movable body 110. That is, the movable body 110 automatically moves between the closed position and the open position at the optimum timing. Therefore, the number of parts can be reduced and the manufacturing cost can be suppressed by the amount that the drive device becomes unnecessary.

また、開閉機構１００では、可動体１１０が、シリンダ１０の内周面１０ｂよりも径方向外側に設けられる。そのため、ピストン１２やピストンリング１２ｂと可動体１１０との接触による衝撃が生じることがない。また、可動体１１０とピストン１２との間で摩擦や抵抗が生じることがなく、耐久性を向上させることができる。 Further, in the opening / closing mechanism 100, the movable body 110 is provided radially outside the inner peripheral surface 10b of the cylinder 10. Therefore, no impact is generated due to the contact between the piston 12 or the piston ring 12b and the movable body 110. Further, friction and resistance do not occur between the movable body 110 and the piston 12, and the durability can be improved.

また、複数の可動体１１０が連結部材１１２により連結される。そのため、曲げモーメントによる可動体１１０の変形や傾きが抑制され、可動体１１０がスムーズに移動することができる。 Further, the plurality of movable bodies 110 are connected by the connecting member 112. Therefore, the deformation and inclination of the movable body 110 due to the bending moment are suppressed, and the movable body 110 can move smoothly.

さらには、図２に示すように、連結部材１１２の連結部１１２ｂは、可動体１１０よりもシリンダ１０の内周面１０ｂ側まで突出する。これにより、可動体１１０が閉位置にあるとき、ピストン１２の下降時において、可動体１１０よりも内周面１０ｂ側であって、下端部１１０ａと掃気ポート１０ａの端部１０ａ１との間の空間が閉塞される。したがって、ピストン１２の冠面１２ａが連結部１１２ｂを通過するまで、活性ガスがシリンダ１０内に吸気されることがなく、適切なタイミングで活性ガスの吸気を開始することができる。 Further, as shown in FIG. 2, the connecting portion 112b of the connecting member 112 projects from the movable body 110 to the inner peripheral surface 10b side of the cylinder 10. As a result, when the movable body 110 is in the closed position, when the piston 12 is lowered, it is on the inner peripheral surface 10b side of the movable body 110 and is between the lower end portion 110a and the end portion 10a 1 of the scavenging port 10a. The space is blocked. Therefore, the active gas is not sucked into the cylinder 10 until the crown surface 12a of the piston 12 passes through the connecting portion 112b, and the intake of the active gas can be started at an appropriate timing.

なお、ここでは、掃気ポート１０ａの上死点側が平面状であるとしたが、掃気ポート１０ａの上死点側は円弧状であってもよい。この場合、連結部１１２ｂを、掃気ポート１０ａの上死点側の面に沿って湾曲させ、連結部１１２ｂと掃気ポート１０ａの上死点側の面とが面接触可能に構成されてもよい。 Although the top dead center side of the scavenging port 10a is flat here, the top dead center side of the scavenging port 10a may be arcuate. In this case, the connecting portion 112b may be curved along the surface on the top dead center side of the scavenging port 10a so that the connecting portion 112b and the surface on the top dead center side of the scavenging port 10a can be in surface contact with each other.

図８は、第２の実施形態の開閉機構２００を説明する図である。なお、第２の実施形態の説明にあたり、第１の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。図８には、掃気ポート１０ａを通るシリンダ１０のストローク方向の断面を示す。図８において、シリンダ１０を境にして図中左側がシリンダ１０の内側であり、図中右側がシリンダ１０の外側である。また、図８中上側が上死点側であり、図８中下側が下死点側である。 FIG. 8 is a diagram illustrating the opening / closing mechanism 200 of the second embodiment. In the description of the second embodiment, the same components as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. FIG. 8 shows a cross section of the cylinder 10 passing through the scavenging port 10a in the stroke direction. In FIG. 8, the left side in the figure is the inside of the cylinder 10 with the cylinder 10 as a boundary, and the right side in the figure is the outside of the cylinder 10. Further, the upper side in FIG. 8 is the top dead center side, and the lower side in FIG. 8 is the bottom dead center side.

図８に示すように、シリンダ１０は、内周面１０ｂから外周面１０ｃまで径方向に厚みを有する。掃気ポート１０ａは、シリンダ１０を径方向に貫通し、内周面１０ｂから外周面１０ｃまで延在する。シリンダ１０には、全ての掃気ポート１０ａの上方に収容穴１０ｄが形成されている。収容穴１０ｄは、ストローク方向に直交する方向の断面形状が円形の穴で構成される。収容穴１０ｄは、ストローク方向に延在する。収容穴１０ｄのストローク方向の下死点側は、掃気ポート１０ａに連続する。換言すれば、収容穴１０ｄは、掃気ポート１０ａの上死点側から、ストローク方向に延在する。また、シリンダ１０には、収容穴１０ｄの上部から内周面１０ｂまで貫通する連通孔１０２が形成されている。 As shown in FIG. 8, the cylinder 10 has a thickness in the radial direction from the inner peripheral surface 10b to the outer peripheral surface 10c. The scavenging port 10a penetrates the cylinder 10 in the radial direction and extends from the inner peripheral surface 10b to the outer peripheral surface 10c. The cylinder 10 is formed with accommodating holes 10d above all the scavenging ports 10a. The accommodating hole 10d is composed of a hole having a circular cross-sectional shape in a direction orthogonal to the stroke direction. The accommodating hole 10d extends in the stroke direction. The bottom dead center side of the accommodating hole 10d in the stroke direction is continuous with the scavenging port 10a. In other words, the accommodating hole 10d extends in the stroke direction from the top dead center side of the scavenging port 10a. Further, the cylinder 10 is formed with a communication hole 102 that penetrates from the upper part of the accommodating hole 10d to the inner peripheral surface 10b.

収容穴１０ｄにより収容室１０４が形成される。収容室１０４には、可動体２１０がストローク方向に移動可能に収容される。可動体２１０は、円柱形状の部材で構成される。ただし、可動体２１０は、中空形状で構成されてもよい。可動体２１０の下端部２１０ａには、連結部材１１２の連結部１１２ｂが取り付けられている。可動体２１０は、下死点側に設けられる下端部２１０ａが、掃気ポート１０ａの上死点側の端部１０ａ１よりも下死点側に突出する閉位置、および、下端部２１０ａが閉位置よりも上死点側に位置する開位置に変位可能である。 The accommodation chamber 104 is formed by the accommodation hole 10d. The movable body 210 is housed in the storage chamber 104 so as to be movable in the stroke direction. The movable body 210 is composed of a cylindrical member. However, the movable body 210 may be configured in a hollow shape. A connecting portion 112b of the connecting member 112 is attached to the lower end portion 210a of the movable body 210. The movable body 210 has a closed position in which the lower end portion 210a provided on the bottom dead center side protrudes toward the bottom dead center side from the end portion 10a 1 on the top dead center side of the scavenging port 10a, and the lower end portion 210a is in the closed position. It can be displaced to the open position located on the top dead center side.

可動体２１０は、シリンダ１０の内周面１０ｂよりも径方向外側に設けられる。可動体２１０の外径は、掃気ポート１０ａの周方向の幅よりも僅かに小さい。可動体２１０が掃気ポート１０ａ内に突出した状態では、掃気ポート１０ａの上部が閉塞される。また、可動体２１０の上死点側には受圧面２１０ｃが設けられている。収容室１０４の上部には、受圧面２１０ｃと、収容穴１０ｄの内壁面とに囲繞された圧力室１０６が形成される。したがって、受圧面２１０ｃは、圧力室１０６に対して下死点側から臨んでいる（面している）。また、収容室１０４は、掃気ポート１０ａよりも上死点側のシリンダ１０の内部と連通し、圧力室１０６として機能する。 The movable body 210 is provided on the outer side in the radial direction with respect to the inner peripheral surface 10b of the cylinder 10. The outer diameter of the movable body 210 is slightly smaller than the circumferential width of the scavenging port 10a. When the movable body 210 protrudes into the scavenging port 10a, the upper part of the scavenging port 10a is blocked. Further, a pressure receiving surface 210c is provided on the top dead center side of the movable body 210. A pressure chamber 106 surrounded by a pressure receiving surface 210c and an inner wall surface of the accommodation hole 10d is formed in the upper part of the accommodation chamber 104. Therefore, the pressure receiving surface 210c faces (faces) the pressure chamber 106 from the bottom dead center side. Further, the accommodation chamber 104 communicates with the inside of the cylinder 10 on the top dead center side of the scavenging port 10a and functions as a pressure chamber 106.

圧力室１０６は、連通孔１０２を介してシリンダ１０の内部に連通する。より詳細には、圧力室１０６は、連通孔１０２を介して、掃気ポート１０ａよりも上死点側のシリンダ１０の内部と連通する。 The pressure chamber 106 communicates with the inside of the cylinder 10 through the communication hole 102. More specifically, the pressure chamber 106 communicates with the inside of the cylinder 10 on the top dead center side of the scavenging port 10a via the communication hole 102.

また、シリンダ１０の外周面１０ｃには、駆動装置２２０が設けられる。ここでは、駆動装置２２０が可動体２１０と同数設けられることとする。ただし、駆動装置２２０は、可動体２１０よりも多く設けられてもよいし少なく設けられてもよい。駆動装置２２０は、エアシリンダ２２２を備える。エアシリンダ２２２は、シリンダ１０の外周面１０ｃに取り付けられる。 Further, a drive device 220 is provided on the outer peripheral surface 10c of the cylinder 10. Here, it is assumed that the same number of drive devices 220 as the movable bodies 210 are provided. However, the drive device 220 may be provided more or less than the movable body 210. The drive device 220 includes an air cylinder 222. The air cylinder 222 is attached to the outer peripheral surface 10c of the cylinder 10.

エアシリンダ２２２は、中空のシリンダ本体２２４と、作動部材２２６とを含む。作動部材２２６は、シリンダ本体２２４内に位置するピストン部２２６ａと、ピストン部２２６ａから延在し、シリンダ本体２２４の外部に突出するロッド部２２６ｂとを備える。作動部材２２６すなわちロッド部２２６ｂは、シリンダ本体２２４の外側において連結部材１１２に接続される。つまり、作動部材２２６は、連結部材１１２を介して可動体２１０に接続される。 The air cylinder 222 includes a hollow cylinder body 224 and an actuating member 226. The actuating member 226 includes a piston portion 226a located inside the cylinder body 224 and a rod portion 226b extending from the piston portion 226a and projecting to the outside of the cylinder body 224. The actuating member 226, or rod portion 226b, is connected to the connecting member 112 on the outside of the cylinder body 224. That is, the operating member 226 is connected to the movable body 210 via the connecting member 112.

シリンダ本体２２４の内部には、ピストン部２２６ａによって区画される２つの空間が形成される。ここでは、シリンダ本体２２４の内部において、ピストン部２２６ａよりもロッド部２２６ｂ側にロッド側室２２４ａが設けられ、ピストン部２２６ａを境にしてロッド部２２６ｂとは反対側にピストン側室２２４ｂが設けられる。 Inside the cylinder body 224, two spaces partitioned by the piston portion 226a are formed. Here, inside the cylinder body 224, a rod side chamber 224a is provided on the rod portion 226b side of the piston portion 226a, and a piston side chamber 224b is provided on the side opposite to the rod portion 226b with the piston portion 226a as a boundary.

ロッド側室２２４ａには弾性部材２２８が設けられている。弾性部材２２８は、例えば圧縮ばねで構成され、作動部材２２６に対して下死点側から上死点側に付勢力を作用させる。なお、ここでは、ロッド側室２２４ａ内に、圧縮ばねからなる弾性部材２２８が設けられるが、弾性部材２２８の構成は特に限定されない。例えば、ピストン側室２２４ｂに引張ばねからなる弾性部材２２８が設けられてもよい。いずれにしても、弾性部材２２８は、作動部材２２６に対して下死点側から上死点側に付勢力を作用させれば、その配置、形状、構造は適宜設計変更可能である。 An elastic member 228 is provided in the rod side chamber 224a. The elastic member 228 is composed of, for example, a compression spring, and exerts an urging force on the operating member 226 from the bottom dead center side to the top dead center side. Here, the elastic member 228 made of a compression spring is provided in the rod side chamber 224a, but the configuration of the elastic member 228 is not particularly limited. For example, an elastic member 228 made of a tension spring may be provided in the piston side chamber 224b. In any case, the arrangement, shape, and structure of the elastic member 228 can be appropriately redesigned by applying an urging force to the operating member 226 from the bottom dead center side to the top dead center side.

また、シリンダ１０およびシリンダ本体２２４には、収容穴１０ｄの上部からピストン側室２２４ｂまで貫通する第２連通孔２３０が形成されている。第２連通孔２３０により、ピストン側室２２４ｂと圧力室１０６とが連通する。圧力室１０６は、連通孔１０２を介してシリンダ１０の内部と連通するため、ピストン側室２２４ｂは、シリンダ１０の内部と連通することとなる。つまり、ピストン側室２２４ｂは、掃気ポート１０ａよりも上死点側のシリンダ１０の内部と連通し、シリンダ１０の内圧が導かれる圧力室２３２として機能する。また、ピストン部２２６ａのうち、圧力室２３２に対して下死点側から臨む面は、受圧面２２６ａ１として機能する。 Further, the cylinder 10 and the cylinder body 224 are formed with a second communication hole 230 penetrating from the upper portion of the accommodating hole 10d to the piston side chamber 224b. The piston side chamber 224b and the pressure chamber 106 communicate with each other through the second communication hole 230. Since the pressure chamber 106 communicates with the inside of the cylinder 10 through the communication hole 102, the piston side chamber 224b communicates with the inside of the cylinder 10. That is, the piston side chamber 224b communicates with the inside of the cylinder 10 on the top dead center side of the scavenging port 10a, and functions as a pressure chamber 232 to which the internal pressure of the cylinder 10 is guided. Further, the surface of the piston portion 226a facing the pressure chamber 232 from the bottom dead center side functions as the pressure receiving surface 226a 1 .

ここで、圧力室２３２は、収容室１０４（圧力室１０６）よりもストローク方向に直交する断面の面積が大きい。また、作動部材２２６の受圧面２２６ａ１は、可動体２１０の受圧面２１０ｃよりも面積が大きい。したがって、シリンダ１０の内圧により下死点側に作用する力は、作動部材２２６の方が、可動体２１０よりも大きくなる。 Here, the pressure chamber 232 has a larger cross-sectional area orthogonal to the stroke direction than the accommodation chamber 104 (pressure chamber 106). Further, the pressure receiving surface 226a 1 of the operating member 226 has a larger area than the pressure receiving surface 210c of the movable body 210. Therefore, the force acting on the bottom dead center side due to the internal pressure of the cylinder 10 is larger in the operating member 226 than in the movable body 210.

上記の第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、ピストン１２の移動に伴って、可動体２１０が閉位置と開位置との間を自動的に移動する。したがって、第１の実施形態と同様の作用効果が実現される。しかも、可動体２１０に接続される作動部材２２６には、可動体２１０よりも大きな力が下死点側に向けて作用する。したがって、収容室１０４内を可動体２１０がストローク方向に摺動する際に生じる摩擦抵抗が大きくなったとしても、確実に可動体２１０を移動させることができる。 According to the second embodiment described above, as in the first embodiment, the movable body 210 automatically moves between the closed position and the open position as the piston 12 moves. Therefore, the same effect as that of the first embodiment is realized. Moreover, a force larger than that of the movable body 210 acts on the operating member 226 connected to the movable body 210 toward the bottom dead center side. Therefore, even if the frictional resistance generated when the movable body 210 slides in the stroke direction in the accommodation chamber 104 becomes large, the movable body 210 can be reliably moved.

なお、ここでは、圧力室２３２の方が、収容室１０４に比べて、ストローク方向に直交する断面の面積が大きい場合について説明した。つまり、第２の実施形態では、受圧面２２６ａ１の面積が、受圧面２１０ｃの面積よりも大きい。ただし、圧力室２３２の方が、収容室１０４に比べて、ストローク方向に直交する断面の面積が小さくてもよい。同様に、受圧面２２６ａ１の面積が、受圧面２１０ｃの面積よりも小さくてもよい。この場合であっても、作動部材２２６により、可動体２１０のストローク方向の移動が補助される。 Here, the case where the pressure chamber 232 has a larger cross-sectional area orthogonal to the stroke direction than the accommodation chamber 104 has been described. That is, in the second embodiment, the area of the pressure receiving surface 226a 1 is larger than the area of the pressure receiving surface 210c. However, the pressure chamber 232 may have a smaller cross-sectional area orthogonal to the stroke direction than the accommodation chamber 104. Similarly, the area of the pressure receiving surface 226a 1 may be smaller than the area of the pressure receiving surface 210c. Even in this case, the actuating member 226 assists the movement of the movable body 210 in the stroke direction.

また、ここでは、圧力室１０６がシリンダ１０の内部に連通することとした。ただし、圧力室１０６は、シリンダ１０の内部と非連通であってもよい。つまり、圧力室２３２が、圧力室１０６を介さずに、シリンダ１０の内部と連通してもよい。この場合、可動体２１０は、作動部材２２６に作用する付勢力によってのみストローク方向に移動することとなる。 Further, here, it is decided that the pressure chamber 106 communicates with the inside of the cylinder 10. However, the pressure chamber 106 may not communicate with the inside of the cylinder 10. That is, the pressure chamber 232 may communicate with the inside of the cylinder 10 without passing through the pressure chamber 106. In this case, the movable body 210 moves in the stroke direction only by the urging force acting on the operating member 226.

以上、添付図面を参照しながら実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。 Although the embodiments have been described above with reference to the accompanying drawings, it goes without saying that the present disclosure is not limited to the above embodiments. It is clear that a person skilled in the art can come up with various modifications or modifications within the scope of the claims, and it is understood that these also naturally belong to the technical scope of the present disclosure. Will be done.

上記各実施形態では、可動体１１０、２１０が連結部材１１２によって連結されることとした。ただし、連結部材１１２は必須ではなく、可動体１１０、２１０がそれぞれ個別に移動してもよい。 In each of the above embodiments, the movable bodies 110 and 210 are connected by the connecting member 112. However, the connecting member 112 is not essential, and the movable bodies 110 and 210 may move individually.

また、上記各実施形態では、可動体１１０、２１０が、シリンダ１０の径方向の厚みの範囲内に設けられている。ただし、可動体１１０、２１０の一部または全部が、シリンダ１０の外周面１０ｃよりも外側に位置してもよい。また、可動体１１０、２１０は、シリンダ１０の内周面１０ｂと面一となる位置に設けられてもよい。 Further, in each of the above embodiments, the movable bodies 110 and 210 are provided within the range of the radial thickness of the cylinder 10. However, a part or all of the movable bodies 110 and 210 may be located outside the outer peripheral surface 10c of the cylinder 10. Further, the movable bodies 110 and 210 may be provided at positions flush with the inner peripheral surface 10b of the cylinder 10.

本開示は、エンジンに利用することができる。 The present disclosure can be used for the engine.

１ エンジン
１０ シリンダ
１０ａ 掃気ポート
１０ｂ 内周面
１０ｃ 外周面
１２ ピストン
１０４、２０４ 収容室
１０６、２３２ 圧力室
１１０、２１０ 可動体
１１０ａ、２１０ａ 下端部
１１０ｃ、２１０ｃ 受圧面
１１２ 連結部材
１１４ 付勢部材
２２６ 作動部材 1 Engine 10 Cylinder 10a Scavenging port 10b Inner peripheral surface 10c Outer peripheral surface 12 Piston 104, 204 Storage chamber 106, 232 Pressure chamber 110, 210 Movable body 110a, 210a Lower end 110c, 210c Pressure receiving surface 112 Connecting member 114 Bounce member 226 Operation Element

Claims (7)

ピストンと、
前記ピストンが収容されるシリンダと、
前記シリンダに設けられ、前記シリンダの内周面から外周面まで貫通する掃気ポートと、
前記掃気ポートよりも上死点側の前記シリンダ内部と連通する圧力室と、
前記圧力室に対して下死点側から臨む受圧面、および、前記受圧面よりも下死点側に位置する下端部を有し、前記下端部が、前記掃気ポートの上死点側の端部よりも下死点側に突出する閉位置、および、前記下端部が前記閉位置よりも上死点側に位置する開位置に変位可能な可動体と、
を備えるエンジン。 With the piston
The cylinder in which the piston is housed and
A scavenging port provided on the cylinder and penetrating from the inner peripheral surface to the outer peripheral surface of the cylinder.
A pressure chamber communicating with the inside of the cylinder on the top dead center side of the scavenging port,
It has a pressure receiving surface facing the pressure chamber from the bottom dead center side and a lower end portion located on the bottom dead center side of the pressure receiving surface, and the lower end portion is an end on the top dead center side of the scavenging port. A movable body that can be displaced to a closed position that protrudes toward the bottom dead center side of the portion, and an open position where the lower end portion is located on the top dead center side of the closed position.
Engine equipped with. 前記シリンダに設けられ、前記掃気ポートの上死点側に連続し、前記可動体が移動可能に収容される収容室をさらに備え、
前記収容室は、前記掃気ポートよりも上死点側の前記シリンダ内部と連通し、前記圧力室として機能する請求項１に記載のエンジン。 Further provided in the cylinder, a storage chamber continuous with the top dead center side of the scavenging port and in which the movable body is movably housed.
The engine according to claim 1, wherein the accommodation chamber communicates with the inside of the cylinder on the top dead center side of the scavenging port and functions as the pressure chamber. 前記可動体に対して下死点側から上死点側に付勢力を作用させる付勢部材をさらに備える請求項１または２に記載のエンジン。 The engine according to claim 1 or 2, further comprising an urging member that exerts an urging force on the movable body from the bottom dead center side to the top dead center side. ピストンと、
前記ピストンが収容されるシリンダと、
前記シリンダに設けられ、前記シリンダの内周面から外周面まで貫通する掃気ポートと、
前記シリンダに設けられ、前記掃気ポートの上死点側に連続する収容室と、
前記収容室に設けられ、下死点側に設けられる下端部が、前記掃気ポートの上死点側の端部よりも下死点側に突出する閉位置、および、前記下端部が前記閉位置よりも上死点側に位置する開位置に変位可能な可動体と、
前記掃気ポートよりも上死点側の前記シリンダ内部と連通する圧力室と、
前記可動体に接続され、前記圧力室に対して下死点側から臨む受圧面を有し、前記ピストンのストローク方向に移動可能な作動部材と、
を備えるエンジン。 With the piston
The cylinder in which the piston is housed and
A scavenging port provided on the cylinder and penetrating from the inner peripheral surface to the outer peripheral surface of the cylinder.
A storage chamber provided in the cylinder and continuous to the top dead center side of the scavenging port,
A closed position where the lower end portion provided in the accommodation chamber and provided on the bottom dead center side protrudes toward the bottom dead center side from the end portion on the top dead center side of the scavenging port, and the lower end portion is the closed position. A movable body that can be displaced to an open position located closer to top dead center,
A pressure chamber communicating with the inside of the cylinder on the top dead center side of the scavenging port,
An operating member connected to the movable body, having a pressure receiving surface facing the pressure chamber from the bottom dead center side, and movable in the stroke direction of the piston.
Engine equipped with. 前記圧力室は、前記収容室よりも前記ピストンのストローク方向に直交する断面の面積が大きい請求項４に記載のエンジン。 The engine according to claim 4, wherein the pressure chamber has a larger cross-sectional area orthogonal to the stroke direction of the piston than the accommodation chamber. 前記収容室は、前記掃気ポートよりも上死点側の前記シリンダ内部と連通する請求項４または５に記載のエンジン。 The engine according to claim 4 or 5, wherein the accommodation chamber communicates with the inside of the cylinder on the top dead center side of the scavenging port. 前記掃気ポートおよび前記可動体は、前記シリンダの周方向に離隔して複数設けられ、
複数の前記可動体を連結する連結部材をさらに備える請求項１から６のいずれか１項に記載のエンジン。 A plurality of the scavenging port and the movable body are provided apart from each other in the circumferential direction of the cylinder.
The engine according to any one of claims 1 to 6, further comprising a connecting member for connecting the plurality of movable bodies.
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