JPH0240854B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、排気口を備えた燃焼室内にそれぞれ
可動自在に配置された少くとも２個のピストン段
を有し、かつその燃焼室が溝を介して予圧室に連
通されている対称形自由差動ピストンを備えた２
サイクルエンジンに関するものである。

この種燃焼機関は、すでに知られているところ
である（ドイツ公開番号第1451662号）。この燃焼
機関においては、２つに分離された予圧室がピス
トン段上の軸方向内側に配置されているのに対し
ピストン段を受け入れる燃焼室は軸方向外側に配
置されている。燃焼室と予圧室はそれぞれ共通の
中空シリンダー内に配置され、その中空内をピス
トン段が移動するようになつている。予圧室と燃
焼室との間には、シリンダー内に通ずる排気構が
設けられている。

本発明は、極めて簡単な構造で有効にガス交換
作用を行うことのできるように前述の機関を改良
した２サイクルエンジンを提供することを目的と
する。

本発明によれば、２つのピストン段を各々２つ
の燃焼室内に軸承配置し、その２つの燃焼室間に
もう一つチヤンバーを設け、そのチヤンバー内に
センターロツド上に設けられた差動ピストンの別
のピストン段を配置し、そのピストン段にてチヤ
ンバーを２つの圧縮室に分け、その圧縮室より燃
焼室へ連通する溝を燃焼室の前面まで設け、セン
ターロツドに連結されたバルブによつて、燃焼室
内の媒体の膨張の際にその溝を閉じたり、あるい
は媒体の交換のために開いたりするように構成す
ることによつて上述の目的を達成できる。このよ
うに配置されたチヤンバーと別のピストン段の大
きさは、燃焼室の大きさとは関係なく設定され
る。従つて、チヤンバーの寸法を排気の際に生ず
る背圧を和らげるために必要な圧縮荷重に最も適
するようにすることができる。更に、その種の溝
口や排気口によつて掃気作用を行うことができる
という利点がある。これによつて、殆んど全ての
シリンダー空間を掃気に用いることができる。こ
の構成では掃気口を備えていないので、より大き
なシリンダー表面を排気口のために利用すること
ができる。従つて、短く且つ大径の排気口を設け
ることができ、これにより実効ピストンストロー
クを増加させることができる。

上述の構造は、その駆動部分をコンプレツサー
として構成することができる。２個のピストン段
は、同時に実質的なピストンとして用いることが
できる。ピストンの格づけはここにおいては必要
ない。本発明によるこの様な動力兼作業機は簡単
な構造であるので比較的安く製造することができ
るという利点がある。

より好ましくは、予圧室と燃焼室間に連通され
た溝をセンターロツドの周囲を実質的に囲むよう
に中空円筒状にした方がよい。そうすることによ
つて、燃焼室内におけるより効率的な掃気作用を
可能にすることができるという利点がある。

更に適切な例としては、溝の横断面に対して相
応しい径を有する部材にてセンターロツド上バル
ブ機構を構成し、各ピストン段が下死点位置に在
るとき、ガス流を掃気す開口が部材の環状前面と
溝の壁面との間に位置するように設けるようにす
るとよい。このような構成により、簡単な構造の
ピストンバルブでガス交換をコントロールするこ
とができる。

好ましくは、部材の環状前面近傍の円筒状外周
壁上にピストンリングを設けるとよい。

更に好ましくは、各燃焼室の前面と、予圧室か
ら各燃焼室前面近傍まで連通している溝の壁との
間に、開口部を設け、ピストン段が下死点位置に
在るとき、開口されていない壁に接するピストン
バルブにより上記開口部が開放されるようにする
とよい。こうすることにより、ピストンバルブを
そのピストンの全ストロークに亘つて溝壁を通じ
て確実に案内することができる利点があることは
明らかである。

また好ましくは、２つの燃焼室前面間中央部に
あるチヤンバーの円筒状壁に吸気口を設けるとよ
い。この吸気口は、２つの予圧室に対して利用す
ることができる。追加のピストン段が吸気あるい
は圧縮の位置にあるかによつて、各予圧室は、排
気口方向で開かれ、あるいは密閉されるようにな
つている。

更に好ましくは、燃焼室に排気溝に実質的に連
通する排気口を設けるとよい。これによつて、長
さ方向での掃気を行うことができる。

以下、図示実施例を用いて本発明を詳細に説明
することにより、その特徴及び利点を明らかにす
る。

図は、２サイクルエンジンの縦断面図である。
シリンダー壁１２で形成されたシリンダー１０内
には、軸方向に可動自在な自由差動ピストン１４
が配置されている。

その差動ピストン１４は、２個のピストン段１
６，１８とセンターロツド２０と別のピストン段
２２と２個のバルブ手段としてのピストン部バル
ブ２４，２６とから成る。ピストン段１６，１８
は同径のものである。センターロツド２０の直径
は、ピストン段１６，１８の直径より可成り小さ
く成形されている。２個のピストン段１６，１８
間の中央に在るセンターロツド２０上に配置され
ているピストン段２２の直径は、ピストン段１
６，１８のそれと同じか、あるいはそれ以上の大
きさであつてもよい。２個のピストン段２４，２
６は同径で、センターロツド２０の直径より幾分
大きめに形成されている。更にピストンバルブ部
２４，２６の前面２１は環状を呈している。

シリンダー１０は、２個のシリンダーチヤンバ
ー２８，３０を備えており、その内部にピストン
段１６，１８が軸承配置されている。２個のシリ
ンダーチヤンバー２８，３０の間にはチヤンバー
３２が配置されている。そのチヤンバー３２内に
はピストン段２２が可動自在に配置されている。
そのピストン段２２は、センターロツドと一体成
形され、チヤンバー３２内を予圧室３４と予圧室
３６とに２分しており、その予圧室３４，３６は
各々連通路３８，４０によりシリンダーチヤンバ
ー２８，３０に連通されている。チヤンバー３２
はシリンダーチヤンバー２８，３０の中間に設け
られており、かつ夫々壁４２，４４でそれらとは
仕切られている。その壁４２，４４には各々円筒
状の連通路３８，４０が設けられている。連通路
３８，４０の設けられたシリンダー壁は各々セン
ターロツド２０の一部を同心状に取り囲んでい
る。センターロツド２０の円筒状外壁と各連通路
３８，４０のシリンダー壁との間には間隙があ
り、ガス媒体が予圧室３４あるいは３６からその
間隙を通つて隣のシリンダーチヤンバー２８ある
いは３０へと流れることができ、そのシリンダー
チヤンバー内で、ガスと空気との混合気を燃焼さ
せるエンジンピストンの一行程によつて、ピスト
ン段１６あるいは１８は移動し、その結果熱エネ
ルギーは機械運動へと変えられる。

各シリンダーチヤンバー２８，３０には、各ピ
ストン段１６，１８の下死点位置の前面に排気口
が設けられている。シリンダー壁１２には、排気
口より外方へ排気溝４８が穿設されている。図示
燃焼機関においては排気溝が差動ピストン１４の
軸方向に対し垂直に穿設されている。然しなが
ら、排気溝４８を同様に軸方向を横切るように設
け、溝４８の中心軸がピストンバルブ部２４，２
６の中心軸上あるいはセンターロツド２０の中心
軸上を横切る様にしてもよい。更に、溝４８の終
端がシリンダーチヤンバーに近接或いは接した状
態とすることもできる。これにより、シリンダー
チヤンバー２８，３０の前面にある溝３８，４０
の排気口とともにシリンダーチヤンバー２８，３
０の長さ方向での掃気を効果的に行うことができ
る。

チヤンバー３２の２つの前面壁４２，４４間中
央のシリンダー壁１２には吸気口５０が設けられ
ている。

この燃焼機関がオツト機関として設計される場
合には、円筒形状等の吸気口５０の前面にシリン
ダー１０に隣接して気化器５２が設けられてい
る。図において、絞り弁５４を有する気化器５２
の一部のみを図示した。

ピストンバルブ部２４，２６の直径は、連通路
３８，４０の横巾に適合した大きさになつてい
る。その直径は、ピストンバルブ部２４，２６が
連通路３８，４０を可能なかぎり密閉できる程度
の大きさに寸法付けられるが、ピストンバルブ部
２４，２６が連通路３８，４０内に軸方向に移動
できる程度の大きさでなければならない。各ピス
トンバルブ部２４，２６はピストン段１６，１８
の前面より突出している。ピストンバルブ部２
４，２６の長さは、ピストン段１６，１８の下死
点位置に基づいて決められる。ピストン段１６，
１８が下死点位置に在るとき、シリンダーチヤン
バー２８，３０へガス媒体を供給するため、各ピ
ストンバルブ部２４，２６は整合された連通路３
８，４０を開けた状態となつている。ピストン段
１６，１８は下死点から上死点へ上昇しつつ排気
口４６を閉じ、その連通路３８，４０を密閉状態
にできるようになつている。より完全な気密状態
はピストン部材２４，２６の前面近傍の円筒状壁
上にピストンリング５６を設けることによつて得
られる。ピストン段１６，１８にも同様にピスト
ンリング５８が設けられている。

シリンダーチヤンバー２８，３０の前面と連通
路３８，４０の円筒状外壁との間には、横断面三
角形の開口６０が設けられている。これら開口６
０は互に向き合つて対をなした状態にて設けられ
ており、シリンダーチヤンバー２８，３０方向へ
拡がりつつそのシリンダーチヤンバーと境を接し
ている。この燃焼機関がオツト機関として設計さ
れる場合には、点火プラグ６２の端部を開口６０
内に突出させることができる。

ピストン段１６，１８が下死点位置に在る場
合、ピストンリング５６は、今だ各連通路３８，
４０の開口６０間の壁に接している。ガス媒体は
筒状溝壁と開口６０との間の空隙６４を通り開口
６０へと流れ、そこから更にシリンダーチヤンバ
ー２８，３０へと流れる。その結果、ピストン部
材２４，２６がある程度の長さを有することから
して、ピストン段１６，１８が下死点位置にある
場合でも、ピストンリング５６と連通路３８，４
０の壁との係合が妨げられることはない。それに
よつて、連通路３８，４０の開口部に対してピス
トンバルブとして機能するピストン部材２４，２
６を確実に案内することができる。

図中においては、ピストン段１６，１８は一部
しか図示していない。シリンダーチヤンバー２
８，３０内に在るピストン段１６，１８の省略さ
れた端部は、駆動機構室（図示せず）内に配置す
ることができる。そうすることにより、断面を縮
少する必要がなくなり、駆動機構部を同一シリン
ダー断面の同一ピストンロークとなし得る。シリ
ンダーチヤンバー２８，３０と駆動機構室が同径
の共通のシリンダー空間をもつように構成するこ
ともできる。この様な構成は、低廉に得ることが
できる。

図面においては、燃焼ガスを黒く塗り潰した小
丸６８で表わし、シリンダーチヤンバーに供給さ
れるガス媒体を黒い縁取りの小丸６６で表わし
た。

このように構成される燃焼機関は次の様に作動
する。図示した如く、左側のシリンダーチヤンバ
ー２８内においてピストン段１６は圧縮位置に在
り、上死点位置に来ると同時にガス媒体は点火さ
れる。その結果、燃焼ガス６８が発生する。右側
のピストン段１８は下死点位置に在つて、排気口
４６を開けた状態になつている。連通路４０はシ
リンダーチヤンバー３０に向けて開放されてい
る。ピストン段２２は、チヤンバー３２の右方向
に位置し、ガス媒体６６に背圧以上の圧力を与え
ている。チヤンバー３２の大きさとピストン段２
２の直径を適当に定めることによつて、予圧室３
６内の圧力を掃気作用を行うのに特に好ましい圧
力に設定することができる。掃気行程は実際には
シリンダーチヤンバー３０内で完了される。連通
路３４，４０が上述の様に配置されているので、
シリンダーチヤンバー全体を広く掃気作用のため
に使用することができる。予圧室３４には吸気口
５０を通じてガス媒体６６が吸入される。ピスト
ン段２２が図示の位置にあるとき、予圧室３４の
容積は最大となり、一方予圧室３６の容積は最小
となる。シリンダーチヤンバー２８，３０の側壁
には、排気口のみを設けて差動ピストン１４の長
手軸方向での長さをより小さく維持しているの
で、行程のロスを少なくすることができる。従つ
てこの様な構成により、極めて有効なピストン行
程を遂行することが可能となる。

ガス媒体が燃焼されると、ピストン段１６は左
側へ移動する。ピストン段２２とピストン段１８
もそれに従つて移動する。そのため、ピストン段
２２が吸気口５０を塞ぎつつ、その後予圧室３４
内のガス媒体を圧縮することとなる。ピストン段
１８は排気口４６を越えて通過し、一方ピストン
バルブ部２６は空隙６４を塞ぐようになる。その
後、ガス媒体はシリンダーチヤンバー３０内で圧
縮される。ピストン段２２は予圧室３６方向に吸
気口５０を開け、その結果ガス媒体がそこに吸入
される。ピストン段１６が排気口上を通過する
と、燃焼ガス６８の膨張が止まる。溝４８の後方
の背圧により、シリンダーチヤンバー２８内の圧
力は急降下する。シリンダーチヤンバー２８内に
おいて、この背圧が優勢になるや否や、ピストン
バルブ部２４がシリンダーチヤンバー２８を予圧
室３４に向けて開放させるようになる。その時、
シリンダーチヤンバー２８内に燃焼し尽したガス
６８に代わつてガス媒体６６が流入しつつ掃気作
用が行なわれる。その間、ガス媒体はシリンダー
チヤンバー３０内で圧縮され、点火される。この
行程終了後に、同様にまた逆の動作が連続的に繰
り返される。

燃焼により発生する力は、ピストン段１６，１
８により仕事に変えることができ、例えば、他の
チヤンバー（図示せず）内で、周期的に別の媒体
を吸入排気するようなこともできる。上記の媒体
はその時別のサイクルで、タービンのような動力
機械を駆動させることができる。

【図面の簡単な説明】

図は、２サイクルエンジンの縦断面図である。 １０：シリンダー、１２：壁、１４：差動ピス
トン、１６，１８，２２：ピストン段、２０：セ
ンターロツド、２１：環状の前面部、２４，２
６：ピストンバルブ部（バルブ手段）、２８，３
０：シリンダーチヤンバー、３２：チヤンバー、
３４，３６：予圧室、３８，４０：連通路、４
２，４４：壁、４６：排気口、４８：排気溝、５
０：吸気口、５２：気化器、、５４：絞り弁、５
６，５８：ピストンリング、６０：開口、６２：
点火プラグ、６６：混合ガス、６８：燃焼ガス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも２個のピストン段１６，１８を有
   する差動ピストン１４を、夫々のピストン段１
   ６，１８と対応するシリンダーチヤンバー２８，
   ３０が両端側に形成されたシリンダー１０内にス
   ライド自在に配置して該シリンダー１０の両端に
   互いに逆位相で作動する２サイクルエンジンを構
   成する対称形２サイクルエンジンであつて、前記
   シリンダー１０の前記シリンダーチヤンバー２
   ８，３０間にもう一つのチヤンバー３２を設け、
   該チヤンバー３２内に前記差動ピストン１４の前
   記２個のピストン段１６，１８の間に設けた別の
   ピストン段２２を配置して前記チヤンバー３２内
   を該別のピストン段２２によつて予圧室３４，３
   ６に２分し、その夫々の予圧室３４，３６と隣接
   する前記夫々のシリンダーチヤンバー２８，３０
   とを連通路３８，４０で夫々連通すると共に、該
   連通路３８，４０に、前記差動ピストン１４のス
   ライドに伴つて対応する前記シリンダーチヤンバ
   ー２８，３０が圧縮乃至爆発行程の際に閉じ、吸
   入掃気行程時には開くバルブ手段２４，２６を
   夫々設けて構成したこと、を特徴とする２サイク
   ルエンジン。 ２ 圧縮室３４，３６と燃焼室との間に設けられ
   た溝３８，４０をセンターロツド２０を同心的に
   囲む如く中空円筒状に穿設したことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の２サイクルエンジ
   ン。 ３ 溝の横断面に対して相応しい径の部材２４，
   ２６にてセンターロツド２０上にバルブ機構を構
   成し、各ピストン段１６，１８が下死点位置に在
   るとき、ガス流を掃気する開口が部材２４，２６
   の環状前面２１と溝３８，４０の壁との間に位置
   するように設けたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項および第２項記載の２サイクルエンジ
   ン。 ４ 円筒状部材２４，２６の環状前面２１近傍の
   外周面上にピストンシリンシリング５６を設けた
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項及び下記
   項記載の２サイクルエンジン。 ５ 各燃焼室２８，３０の前面と、圧縮室３４，
   ３６から燃焼室前面近傍まで連通されている溝３
   ６，４０の壁面との間に、ピストン段１６，１８
   が下死点位置に在るとき、開口部を有さない壁面
   に接触するピストンパルブ２４，２６によつて放
   される開口部６０を設けたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項及び下記項記載の２サイクルエ
   ンジン。 ６ ２つの燃焼室前面間の中央部にあるチヤンバ
   ー３２の円筒状壁に吸気口５０を設けたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項及び下記項記載の
   ２サイクルエンジン。 ７ 燃焼室２８，３０に排気溝４８と実質的に連
   通するところの排気口４６を設けたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項及び下記項記載の２サ
   イクルエンジン。 ８ ピストン段１６，１８が燃焼室２８，３０及
   びそれに続く駆動機構室の両室内において、同じ
   直径を有するように形成したことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の２サイクルエンジン。