JPH01305111A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、内燃機関の構造に係り、特に吸排気系の弁機
構を改良し、小形化と点検や修理の容易化を図った構造
に関するものである。

（従来の技術） 例えば自動車の駆動源となる内燃機関（以下。

エンジンという）は、吸気弁や排気弁をシリンダーブロ
ックの側部に設ける側弁式もあるが、エンジンの高性能
化を達成するために吸気弁や排気弁をシリンダーブロッ
クの上部に設ける頭上弁式が多く採用され、しかもこの
頭上弁式でピストン１個に対し複数の吸気弁、複数の排
気弁を設けた構造のものが次第に多くなりつつある。以
上の弁機構を説明の都合上第１の弁機構という。

一方、このような弁機構と全く構造を異らせた弁機構を
採用したエンジンも過去に実用化された例もある。この
弁機構は、ピストンと同心で円筒状とした構造のスリー
ブ弁を設け、このスリーブ弁をピストンの往復動方向と
同方向に往復動させ、シリンダーに設けた穴とスリーブ
弁に設けた穴が重なったときに吸気または排気させるよ
うにした構造である。以上の弁機構を説明の都合上第２
の弁機構という。

（発明が解決しようとする課題） しかし、上記した第１の弁機構は、シリンダーヘッドの
上部に大きな空間が必要となってエンジンの外形を小さ
くすることが容易でなく、エンジンを設置するエンジン
ルームの機器配置も複雑となって点検や修理を困難とし
ていた。一方、慣性やスプリングの戻り作用に限界があ
る等からエンジンの高速化が制約され、高速化によるエ
ンジン外形の縮小を実現することも困難であり、カム。

タペット、スプリング、バルブ等の組合せで吸気や排気
を行うから、これに必要とするパワーのロスも大きくな
ってエンジン効率を低下する原因となり、タペット間隙
の存在による打撃音、スプリングやバルブ軸の破損、カ
ムの摩耗等の欠点もあった。

また、上記した第２の弁機構は、直線運動をする関係上
吸排気口の位置がエンジンの外形に大きな影響を与え、
単一弁のものもあるが、二重スリーブ弁としてそれぞれ
が独立した運動をするようにするか、または上記したよ
うに１個のスリーブ弁を分割した構造とし、それぞれ独
立した動作をさせる等の必要があり、やはり第１の弁機
構と同様に複雑な構造となるだけでなく、この場合も上
記した第１の弁機構と同様に慣性のためエンジンの高速
化が制約されていた。

〔発明の目的〕

そこで、本発明の目的は、ピストンと同心円状のロータ
リシリンダーバルブを設け、ピストンの上部から吸気弁
や排気弁をなくすことによってエンジンの外形を小さく
することができ、また、回転動作をさせることによって
駆動機構も簡単な構造とすることができ、エンジンの設
置空間の縮小と点検や修理を容易にし、かつ高速化にも
容易に対応できる内燃機関を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、シリンダーブロックの側部に、同じ高さ位置
で吸入口９点火プラグおよび排気口を設け、シリンダー
ブロックの内部に、ピストンと同心で円筒状に形成し、
かつ吸入口の高さ位置に対応した側部に開口部を設けた
ロータリシリンダーバルブを取付け、このロータリシリ
ンダーバルブを歯車機構を介してクランクシャフトと所
定の回転比で回転させるようにしたものである。

（作　用） ロータリシリンダーバルブの回転動作中において、開口
部がシリンダーブロックの吸入口に重なると混合ガスを
吸入し、開口部が点火プラグに重なると圧縮されている
混合ガスに点火し、開口部がシリンダーブロックの排気
口に重なるとピストンを動作させた後の燃焼ガスを排気
する。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。第
１図は本発明の一実施例の要部を示す側面図、第２図は
第１図のＡ−Ａ線に沿った断面図。

第３図は第１図のＢ−Ｂ線に沿った断面図、第４図は本
発明の一実施例のロータリシリンダーバルブの正面図、
第５図は第３図のＡ−Ａ線に沿った断面図、第６図は本
発明の一実施例の要部を分離して示す説明図である。

第１図乃至第６図において、シリンダーブロック１には
、上部にヘッドカバー２がボルト３により取付けられ、
下部にクランク室を構成するケース４がボルト５により
取付けられ、冷却水の流路（ウォタージャケット）　ｌ
ａ、　２ａが設けられでいる。

また、シリンダーブロックｌには、上部に図示しないエ
アクリーナを通じて塵埃を除かれた空気にノズルから燃
料が噴射された混合ガスを吸入する吸入口６と、この吸
入口６から吸入した混合ガスが圧縮され点火されて燃焼
し、ピストンを動作させた後に排気する排気ロアと１点
火プラグ８を取付けた部分のボアの内面に点火時のアー
クを導くための溝９とを設け、ボアに同心円状としたロ
ータリシリンダーバルブ１０をベアリング１１と１２に
よって回転自在に取付ける。ここで、ベアリング１１と
１２は、少なくとも一方をラジアルとスラストの組合せ
とし、吸入ロ６９点火プラグ８および排気口９は、同じ
高さ位置に配置され、かつ吸入口６と排気ロアは、ボア
側の形状をロータリシリンダーバルブ１０の開口部の形
状と同じにする。

ロータリシリンダーバルブ１０は、上端が塞がれ下端を
開いた円筒状とし、ボアにはピストン１３を往復動自在
に収容し、下端にはベベルギア１４を一体に取付は上部
の側面に開口部１５を設ける。

この開口部１５は、エンジン効率を向上し、吸入工程で
は吸入口６との重なりの中間位置で吸入量が最大となり
、排気工程では排気ロアとの重なりの中間位置で排気量
が最大となる形状が好ましい。

この形状として平行四辺形状の変形菱形を示すが、他の
形状でもよい。そこで、開口部１５は、高さＨをピスト
ン１３が上死点に到達したときに形成される圧縮飽和状
態の隙間と等しくする。すなわち。

開口部１５の下辺１５ａを上死点に到達したときのピス
トン１３の上面に一致させ、開口部１５の上辺１５ｂを
ロータリシリンダーバルブ１０の上部内側面に一致させ
、水平方向の寸法りはピストン１３の外周長さの１７８
にする。　また、開口部１５の位置は、シリンダーブロ
ック１に取付けたとき吸入口６．排気ロアおよび点火プ
ラグ８と高さ方向が揃うような位置に設ける。

なお、シリンダーブロック１には、冷却水を流通するの
でこのシール構造、ロータリシリンダーバルブ１０を支
持するベアリング１１と１２へ潤滑油（ただし、流路は
図示しない）を供給するのでこのシール構造等が必要と
なるが、このためにリング（複数位置に配置する）６を
取付ける。

ピストン１３は、従来のエンジンのものと同様の構造で
あり、上部にピストンリング１７によるシール構造を設
け、コネクチングロッド１８によりクランクシャフト１
９と連結する。

一方、クランクシャフト１８には、第５図に示すように
ロータリシリンダーバルブ１０のベベルギア１４と噛み
合うミツトギア２０を一体に形成する。このミツトギア
２０は、４サイクルエンジンの場合、ロータリシリンダ
ーバルブ１０側のベベルギア１４との歯数比が１：２と
なる（すなわち、ミツトギア２０の２回転に対しベベル
ギア１４が１回転）となるような歯数とする。

なお１以上説明した以外の部分は、従来のエンジンと同
様の構造であるから説明を省略する。

次に、以上の構造としたエンジンを回転させる場合につ
いて説明する。従来のエンジンと同様にスタータ　（図
示しない）でクランクシャフト１９を回転させると、ピ
ストン１３の往復動と共にミツトギア２０とベベルギア
１４を介してロータリシリンダーバルブｌＯが回転する
。そこで、以下にこのロータリシリンダーバルブ１０の
回転と混合ガスの吸入、混合ガスの圧縮後の点火燃焼お
よびこの燃焼ガスの動作後の排気を、４サイクルエンジ
ンの場合について第７図を参照して説明する。

まず、ピストン１３が下死点に向って移動しているとき
に、ロータリシリンダーバルブ１０の開口部１５がシリ
ンダーブロック１の吸入口６に重なり始めると、混合ガ
スが矢印３０で示すように吸入口６から吸入を始める。

この吸入は９重なりの中間で最大量と外り、重なりが終
りに近ずくにつれて減少し、重なりが終ったとき吸入も
終る。このようにして吸入された混合ガスは、ピストン
１３の下死点を経由した後の上死点への移動によって圧
縮される。また、この間のロータリシリンダーバルブ１
０も回転を続け、開口部１５が点火プラグ８の位置、す
なわち、ピストン１３が上死点直前まで移動してきたと
きに点火が行われて焼燃し、膨張してピストン１３を動
作させる。ピストン１３は、この動作によって上死点を
経由した後再び下死点に向いクランクシャフト１９を回
転させ、下死点を経由した後再び上死点に向って移動す
る。この間ロータリシリンダーバルブ１０も回転を続け
、開口部１５がシリンダーブロック１の排気ロアに重な
り始めると、燃焼ガスが矢印３１で示すように排気ロア
から排気を始める。この排気は１重なりの中間で最大量
となり、重なりが終りに近ずくにつれて減少し１重なり
が終ったとき排気も終る。以後はこの動作を繰返す。

以上説明したように、ロータリシリンダーバルブ１０は
、従来のエンジンの吸入弁や排気弁のように往復動作に
よって混合ガスの吸入や燃焼ガスの排気を行うものでは
なく、同方向への回転動作によって混合ガスの吸入や燃
焼ガスの排気を行うから、衝撃に伴う騒音の発生もなく
、衝撃による破損等のトラブルをなくシ、高速回転に対
する障害が除かれる。

なお１以上説明した実施例は、ミツトギア２０をクラン
クシャフト１９に一体に形成したが、別体で割形構造と
したものをクランクシャフト１９に組合せて取付るよう
にしてもよい、また、ロータリシリンダーバルブ１０の
ボアにピストン１３を往復動自在に収容する代りに、シ
リンダーブロック１の中心側にピストン１３を往復動自
在に収容するボアを設け、このボアの外側に同心でロー
タリシリンダーバルブ１０が回転自在となる空間部を設
け、この空間部にロータリシリンダーバルブ１０を取付
けるようにしてもよい、ただし、この場合のロータリシ
リンダーバルブ１０は、ピストン１３を同じ直径とした
とき上述した実施例のロータリシリンダーバルブ１０よ
り直径が大きい円筒形となる。

一方１以上説明した実施例は１点火プラグ８によって点
火する火花点火機関を対象としたが、燃料噴射系を備え
た圧縮点火機関（ヂーゼルエンジン）にも適用でき、こ
の場合は前記した点火プラグは燃料噴射弁となる。

（発明の効果〕 本発明は１以上のように構成されているから。

ピストンの上部に吸気弁や排気弁が配置されず、当然こ
れらの駆動機構も配置する必要がないので、従来のエン
ジンのようにシリンダーヘッドの上部に大きな空間を必
要とせず、外形が大幅に小さくなり、エンジンルーム内
における機器配置を容易にすると共に、点検や修理も容
易となる。

また、混合ガスの吸入や燃焼ガスの排気は、ロータリシ
リンダーバルブの回転動作により行われるので、従来の
エンジンのような吸入弁や排気弁の衝撃を伴うことがな
く、騒音の発生や衝撃によって起こる破損等をなくすこ
とができる。高速回転への対応が容易にできる６ さらに、単一のロータリシリンダーバルブにより混合ガ
スの吸入と燃焼ガスの排気を行うので。

従来のスリーブ弁構造のように複雑な駆動機構を必要と
せず１点検や修理が容易となる。

【図面の簡単な説明】

第°１図は本発明の一実施例の要部を示す側面図、第２
図は第１図のＡ−Ａ線に沿った断面図、第３図は第１図
のＢ−Ｂ線に沿った断面図、第４図は本発明の一実施例
のロータリシリンダーバルブの正面図、第５図は第３図
のＡ−Ａ線に沿った断面図、第６図は本発明の一実施例
の要部を分離して示す説明図、第７図は本発明の一実施
例の混合ガスの吸入２点火および燃焼ガスの排気過程を
示す説明図である。 １・・・シリンダーブロック ２・・・ヘッドカバー、　　４・・・ケース６・・・吸
入口、　　　　　　７・・・排気口８・・・点火プラグ
（燃料噴射弁） １０・・・ロータリシリンダーバルブ １３・・・ピストン、　　　　１４・・・ベベルギア１
５・・・開口部、　　　　　１９・・・クランクシャフ
ト２０・・・ミツトギア （８７３３）代理人弁理士　猪　股　祥　晃（ほか１名
）９　Ｖ２　へ Ａ 第３図 第４図 第６図 第７図 手続補正＠（自発）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）シリンダーブロックにピストンを往復動自在に収
   容すると共に、このピストンとコネクチングロッドを介
   して連結したクランクシャフトを回転自在に取付け、吸
   入した空気と燃料の混合ガスを圧縮した後燃焼させて前
   記ピストンを動作させ、この後燃焼ガスを排気する内燃
   機関において、前記シリンダーブロックの側部の同じ高
   さの位置に吸入口、点火プラグおよび排気口を設け、前
   記シリンダーブロックの内部に円筒状に形成すると共に
   前記吸入口の高さ位置に対応した側部に開口部を設けた
   ロータリシリンダーバルブを回転自在に取付け、このロ
   ータリシリンダーバルブを歯車機構を介して前記クラン
   クシャフトと所定の回転比で回転させるようにしたこと
   を特徴とする内燃機関。
2. （２）ロータリシリンダーバルブの開口部を、変形菱形
   状とした特許請求の範囲第１項記載の内燃機関。
3. （３）歯車機構を、ベベルギアとミットギアで構成し、
   このミッドギアをクランクシャフトから直接駆動する特
   許請求の範囲第１項記載の内燃機関。