JPH02136508A - エンジンおよびエンジンバルブシステム - 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） 本発明は自動車またはバイ９のエンジンおよびエンジン
バルブシステムに間するものである。

（従来の技術） 従来の技術では２サイクルエンジンと４サイクルエンジ
ンを兼用することはできなかった。２サイクルエンジン
は２ストローク毎の爆発により出力し、４サイクルエン
ジンの４ストローク毎の爆発に較べて２倍に近い出力を
生じる。従って特にエンジン回転が低い範囲や加速時に
威力を発揮するが、燃費が悪い欠点がある。一方、４サ
イクルエンジンでは低回転での出力は低いが、低燃費で
ある。ところが従来のエンジンでは走行中に２サイクル
と４サイクルを自在に切り替えることができなかった。

２サイクルエンジンと４サイクルエンジンを兼用できな
かった主な理由は２両者を同時に適用できるエンジンバ
ルブシステムがなかったことである。

また従来のエンジンバルブシステムにはカムやカムシャ
フトやスプリングやロッカーアムやオートアジャスター
やカムシャフトへの回転伝達機構としての歯車列など可
動部分が多く、これらの高速作動部分の軽量化や故障の
減少が望まれており。

特にエンジン頭部構造の単純化が望まれていた。

さらにエンジンバルブは高温にさらされ、寿命と気密精
度の向上のために冷却が望まれていたが。

効果的な方法は提案されていなかった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は以上のような従来技術の問題点を克服するため
に、２サイクルと４サイクルの兼用エンジンを提供する
ことを第１の目的とする。また本発明は作動タイミング
が容易に変更できるエンジンバルブシステムを提供する
ことを第２の目的とする。さらに本発明はエンジンバル
ブを冷却するバルブ冷却システムを提供することを第３
の目的とする。

（問題点を解決するための手段・作用）本発明は次のよ
うに構成する。すなはち第１図に示すように、エンジン
シリンダ上端部に主吸気バルブ１と主排気バルブ４と点
火プラグ３を設け。

かつピストン下死点直上のエンジンシリンダ側壁に下吸
気バルブ２と下排気バルブ５を設け、これらのエンジン
バルブを液圧により操作することを特徴とするエンジン
である。このエンジンは２サイクルエンジン（２ストロ
ークサイクルエンジン）と４サイクルエンジン（４スト
ロークサイクルエンジン）として走行中に自在に切り替
えて用いることができる。

本発明のエンジンを２サイクルエンジンとして用いる場
合には、第２図に示すように、矢印８の方向に時間が経
過するとすれば、ピストン７が下死点にあるとき、主排
気バルブ４と下排気バルブ５をそれぞれＥｌと８２時間
開き、これより僅かに遅れて主吸気バルブｌと下吸気バ
ルブ２とをそれぞれＡ１とＡ２時間開いて、燃焼廃ガス
を排気しながら燃料混合気を圧入してこれらのバルブを
閉じ、密閉したエンジンシリンダ６内でピストン７の上
昇に伴って燃料混合気を圧縮い　ピストン上死点に至る
直前で点火プラグ３により燃料混合気に点火し、爆発す
なはち高速燃焼させ、気体の圧力上昇によりピストン７
を押し下げ、そのピストンが下死点に至る前に主排気バ
ルブ４と下排気バルブ５をそれぞれＥｌと８２時間開き
、これより僅かに遅れて主吸気バルブ１と下吸気バルブ
２をそれぞれＡ１とＡ２時間開いて燃料混合気を圧入し
てこれらのバルブを閉じ、同様の工程を繰り返す、すな
はち第２図では、主吸気バルブ１が開いているのはＡ１
の時間、下吸気バルブ２が開いているのはＡ２の時間、
下排気バルブが開いているのはＥｌの時間、主排気バル
ブが開いているのはＥ２の時間である。第２図の例では
排気バルブが閉じ終る前に吸気バルブが開き始め十分な
吸気と燃焼廃ガスの掃気を行う、第２図の例では主吸気
バルブ１は下吸気バルブ２よりも開いている時間が長く
、主排気バルブ４は下排気バルブ５よりも開いている時
間が長いが、従来の２サイクルエンジンの場合よりもバ
ルブの数が多いので、これらのバルブの開き時間は従来
の２サイクルエンジンの場合よりも短くでき、その分、
燃料混合気を十分圧縮でき、出力を大きくすることがで
きる。

燃料混合気をエンジンシリンダ６内に十分に圧入するた
めに、公知の過給機のいずれか、すなはちタービン型、
ルーツ型、ベーン型、バンケル型。

軸流コンプレッサ型、またはピストン型過給機。

によって加圧し、シリンダに圧入するのが良い。

本発明のエンジンを２サイクルエンジンとして作動させ
る場合に、上記第２図の例のように、全てのバルブを開
閉するのが出力を最大限に引き出すために重要であるが
、低回転の場合には前記のバルブのいずれかを閉じたま
まにしても１時間的余裕によって必要な出力が得られる
場合がある。

本発明のエンジンにおいて、エンジンバルブの一つまた
は二つを閉じたままににして運転する絹合せは８通りが
可能である。それらは下記のバルブを閉じたままにする
場合である。

（１）下吸気バルブ２ （２）下排気バルブ５ （３）主吸気バルブ１ （４）主排気バルブ４ （５）下吸気バルブ２と主排気バルブ４（６）下吸気バ
ルブ２と下排気バルブ５（７）下吸気バルブｌと主排気
バルブ４（８）下吸気バルブ１と下排気バルブ５゜上述
の場合のバルブの開閉のタイミングは、概念的には第２
図から開閉しないバルブを消去し。

同じ機能の他のバルブの開き時間を長くするのが良い。

本発明のエンジンを４サイクルエンジンとして用いる場
合には、第３図に示すように、ピストンがほぼピストン
上死点にあるとき下吸気バルブ１を開いて燃料混合気を
圧入し始め、ピストンがその下死点に至る直前に下吸気
バルブ５を開いて燃料混合気を圧入した後２両者をそれ
ぞれＡ１とＡ２時間開いたのちこれらを閉じ、密閉した
エンジンシリンダ６内でピストン７の上昇に伴って燃料
混合気を圧縮し、ピストン上死点に至る直前で点火プラ
グ３により燃料混合気に点火し、爆発すなはち高速燃焼
させ、気体の圧力上昇によりピストン７を押し下げ、そ
のピストンが下死点に至る産油に主排気バルブ４と下排
気バルブ５を開いて燃暁廃ガスを両者を通じて排気した
後、下排気バルブ５はピストンが下死点から反転すると
すぐに閉じ、その開いている時間はＥ２であり、主排気
バルブはこれより遅れてピストンが上死点で反転した後
に閉じ、その開いている時間はＥｌである。

主排気バルブ４を閉じ終る前に下吸気バルブ１を開き始
め、十分な吸気と燃焼廃ガスの掃気を行うのが良い、燃
料混合気を十分に圧入するために。

前述の過給機のいづれかを用いるのが良い、４サイクル
エンジンの場合に下吸気バルブ２．または下排気バルブ
５．または下吸気バルブ２と下排気バルブ５の両方を閉
じたままにすることができるが、２サイクルの場合と同
じ理由によって、高速回転では全てのバルブを開閉させ
るのが最も望ましく、低・中速回転ではいづれかのバル
ブを閉じたままとしても２時間的余裕によって十分な吸
気能力と排気能力を保つことも可能である。

本発明のエンジンを走行時に２サイクルと４サイクルを
切り換える場合には、エンジンバルブシステムに特別の
工夫がいる。すなはち第２図と第３図の対比から明らか
なように２両者は各々のバルブの開閉タイミングが全く
異なり、従来の一種類のカム機構では両者を満足させる
ことはできない。

本発明では機構が単純でエンジンバルブの冷却機能を持
つエンジンバルブシステムを提案する。

すなはち第１図と第４図に示すように、エンジンバルブ
軸９，１０，１１．１２をその液圧駆動システムの液圧
ピストンと液圧ピストンロッドとし。

この液圧ピストンすなはちバルブ軸の径大部とこれと対
となる液圧シリンダ１３．　１４．　１５．　１６との
間に加圧液体を循環せしめる間隙を設け。

電磁弁２０，２１，２２．２３により液流方向を制御す
る加圧液体によってエンジンバルブｌ、２゜４．５を開
閉し、かつ冷却することを特徴とする。

この作動液体にはエンジンオイルやエンジン冷却水を用
いることができる。

第４図に本発明のエンジンバルブシステムとしての液圧
駆動システム例を示す、液圧ポンプ１７によって発生し
た液体は２元圧調節リリーフ弁１８によって圧力を調節
され、また背圧調節リリーフ弁１９によって背圧を調節
され２両者の差圧が作動圧力として利用される。この背
圧は作動液体の気化を防ぎ、エンジンバルブの迅速な作
動と冷却効率を向上する。各々の液圧シリンダ１３，１
４．１５．１６はそれぞれ独立に複コイル形電磁弁２０
，２１．２２．２３によって作動方向を切り替えられ、
それに従って各々のエンジンバルブ１．２，４．５は独
立に操作される。電磁弁のスプールの操作はエンジンバ
ルブ制御用コンピュータ２４０指令によって行うのが良
い。

本発明のエンジンにおいては、吸気バルブおよび排気バ
ルブを効率よく冷却することができる。

これらのバルブの冷却のために、第１図と第４図に示す
ように、バルブ開閉のピストンロッドとピストンである
バルブ軸９，１０，１１．１２と液圧シリンダ１３，１
４，１５．１６の内径との間に隙間を設けて、その隙間
を作動液体を流し、バルブ軸を冷却し続ける。バルブを
閉じている時間とバルブを開いている時間とは異なるた
め２作動液体は往復しながら循環して、エンジンバルブ
の冷却効果を発揮する。

２サイクルエンジンと４サイクルエンジンの切換やエン
ジン回転数に応じた最適なエンジンバルブ開閉は、単に
電磁弁すなはち液圧駆動システムの方向切換弁のスプー
ルを電磁力によって位置決めずことによって行うので、
エンジンバルブの開閉タイミングは任意に選定できる。

この切換タイミングは種々の情報をとりこんでコンピュ
ータ制御するのが良い。

本発明の２サイクルと４サイクル兼用エンジンのバルブ
のバルブシステムとして、エンジンバルブ軸を直接電磁
力によって駆動することはできるが、この場合にはエン
ジンバルブの冷却効果は生しない。

（発明の効果） 本発明のエンジンは低速走行時または加速時に２サイク
ルエンジンとして、中速ないし高速走行時に４サイクル
エンジンとして切り換えて用いることができる６　２サ
イクルエンジンでは２ストローク毎に爆発により出力し
、４サイクルエンジンの４ストローク毎の爆発に較べて
２倍に近い出力を生じる。従って特にエンジン回転が低
い場合や加速時に威力を発揮するが、燃費が悪い欠点が
ある。一方、４サイクルエンジンでは低回転での出力は
低いが、低燃費である０本発明のエンジンでは走行中に
２サイクルと４サイクルを自在に切り替えるために、こ
の両者の長所を享受することができる。

本発明のエンジンバルブシステムでは、エンジンバルブ
の開閉タイミングを任意に設定変更することが容易にで
きるため、上述のように同じエンジンを２サイクルと４
サイクルが兼用できるエンジンが可能になった。このよ
うなエンジンバルブシステムはコンピュータ制御を導入
しやすく、エンジン運転の最適制御を一層進めることが
可能になる。

本発明のエンジンバルブシステムではバルブ開閉に用い
る作動液体によってバルブ軸を直接冷却するため、その
冷却性能は優れており、エンジンバルブの寿命向上や気
密精度が向上できる。

また本発明のバルブ開閉機構は従来装置で用いでいるカ
ムやカムシャフトやスプリングやロツカーアムやオート
アジャスターやカムシャフトへの回転伝達機構としての
歯車列など省略できるため高速作動部分の軽量化や故障
の減少が可能であり。

特にエンジン頭部が単純な構造にできるため整備が容易
になる。また２サイクルエンジンでは４サイクルエンジ
ンよりも低速でのエンジン回転数を低下できるため、低
速側の減速比を従来の４サイクルエンジンの装置よりも
減速する必要がないために、減速機の小型化や軽量化も
可能である。

さらに本発明のエンジンでは吸気バルブと排気バルブの
数がエンジンキャップの面積に制限されずに増加してい
るため、燃料混合気の圧入や廃ガスの排出が十分にでき
、エンジン出力を増大することができろ。

本発明のエンジンおよびエンジンバルブシステムはエン
ジンバルブの数が前述の説明よりも多い場合や、シリン
ダ数が複数の場合にも前述の説明と同様に適用でき、同
様の効果をあげることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明装置の概念図であって、第
１図はエンジンの概念図、第２図は２サイクルエンジン
の工程説明図、第３図は４サイクルエンジンの工程説明
図、第４図はエンジンバルブシステムの概念図である。 に主吸気バルブ、２：下吸気バルブ。 ３：点火プラグ、４：上排気バルブ。 ５：下排気バルブ、６：エンジンシリンダ。 ７：　ピストン、８：時間経過図示方向。 ９：上吸気バルブ軸、１０：下吸気バルブ軸。 １１：主排気バルブ軸、１２：下排気バルブ軸。 １３二上吸気バルブ液圧シリンダ。 １４：下吸気バルブ液圧シリンダ。 １５：上排気バルブ液圧シリンダ。 １６：下排気バルブ液圧シリンダ。 １７：液圧ポンプ、１８：元圧調節リリーフ弁。 １９：背圧調節リリーフ弁。 ２０：上吸気バルブ用電磁弁。 ２１：下吸気バルブ用電磁弁。 ２２：主排気バルブ用電磁弁。 ２３：下排気バルブ用電磁弁。 ２４：エンジンバルブ制御用コンピュータ。 Ａ１：上吸気バルブ間、Ａ２：下吸気バルブ開。 Ｂ：圧縮工程、Ｃ：点火プラグ点火。 Ｄ：爆発（燃焼工程）、Ｅｌ：主排気バルブ間。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、エンジンシリンダ上端部に上吸気バルブと上排気バ
   ルブと点火プラグを設け、かつピストン下死点直上のエ
   ンジンシリンダ側壁に下吸気バルブと下排気バルブを設
   け、これらのエンジンバルブを液圧により操作すること
   を特徴とするエンジン。 ２、エンジンバルブ軸をその液圧駆動システムの液圧ピ
   ストンと液圧ピストンロッドとし、この液圧ピストンと
   これと対となる液圧シリンダとの間に加圧液体を循環せ
   しめる間隙を設け、電磁弁により液流方向を制御する加
   圧液体によってエンジンバルブを開閉し、かつ冷却する
   ことを特徴とするエンジンバルブシステム。