JPH0432204B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、シリンダ内で空気と混合した燃料を
爆発的に燃焼させピストンに往復運動を与える内
燃機関に係り、特にシリンダに対し吸気、排気を
行なわせる弁の改良に関する。

（従来の技術） 従来、この種の内燃機関において、シリンダと
吸気管またはシリンダと排気管とを連通する通路
の開閉は、弁体が往復運動をする弁によつて行な
つていた。すなわち、その弁体は常にスプリング
によつて上記通路を閉とするように押圧されてお
り、クランク軸の回転に応じて回転するカムによ
りスプリングに抗して移動し、上記通路を開とす
るものである。

（発明が解決しようとする問題点） この従来の弁によると、弁体が往復運動をする
ため振動や騒音が発生し、しかも弁体がカムによ
り押圧されたときスプリングに抗して移動するた
めパワーロスが大きいという問題があつた。ま
た、従来の弁は構造が複雑であり、吸気、排気を
行なう際に、ガス通路に弁体があるため流動抵抗
が大きく、吸気及び排気効率が悪いという問題も
あつた。

本発明はこのような従来の問題点を解消するた
めになされたもので、その目的は振動や騒音が少
なく、吸気及び排気効率が良く、簡単な構造であ
つてしかもパワーロスの少ない内燃機関を提供す
ることである。

（問題点を解決するための手段） 本発明では、シリンダ内で空気と混合した燃料
を爆発的に燃焼させてピストンに往復運動を与え
る内燃機関において、前記シリンダの開口部を一
端とする通路の他端に周面が隣接する状態で回動
自在に保持された円筒状の弁体と、クランク軸の
回転角度に応じて前記弁体を回転させる回転駆動
手段とを具備し、前記弁体は、前記通路の他端に
隣接する前記周面において周方向に並設された２
つの開口部と、この２つの開口部がそれぞれ異な
る２つの部屋の開口部となるように内部を仕切る
隔壁とを有し、前記２つの部屋の一方は吸気管か
ら空気を混合した燃料が与えられ、前記２つの部
屋の他方は排気管を介して外部と連通するように
されている構成となつている。

（作用） 回転駆動手段が弁体を回転させると、クランク
軸の回転角度に応じて弁体はシリンダの内部と吸
気管との接続、シリンダの内部と排気管との接続
を交互に行なう。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明
する。第２図は本発明の内燃機関の外観を示す斜
視図、第３図は第２図のＡ−Ａ断面図、第４図は
この内燃機関の組立斜視図、第５図は第４図に示
す部品の一部を組立てた後の状態を示す平面図、
第１図は本内燃機関の機構の要部を示す斜視図で
ある。この実施例は４サイクル機関であり、４気
筒の内燃機関である。

第２図において、１はハウジングである。ハウ
ジング１からは回動自在とされた軸２，３，４が
突出しており、これらの軸２，３，４にはギヤ
５，６，７が取付けられている。ギヤ５，６，７
にはタイミングベルト８が掛けられており、これ
らは連動して同一方向に回転するようになつてい
る。軸２に対する軸３，４の減速比は1/2となつ
ている。ハウジング１にはまた排気管９，１０、
吸気管１１，１２が取付けられている。ハウジン
グ１の上面は軸２，３，４方向に溝状の凹部が形
成されており、その凹部には点火プラグ１３が取
付けられている。軸３，４、ギヤ６，７、排気筒
９，１０、吸気筒１１，１２は夫々対称的に設け
られているものである。尚、本実施例は４気筒の
内燃機関であり、第２図はハウジング１の最端に
ある１気筒に相当する部分を示したものである。

次に、本内燃機関の要部を第１図を参照して説
明する。第２図に示した軸２はクランク軸であり
ピストン２０の往復運動によつて回転する。軸
３，４はピストン２０の移動方向に対し直角方向
に配置された円筒状の弁体２１，２２に同軸的に
固着されている。弁体２１は第６図〜第８図（第
６図は弁体２１の一部切欠斜視図、第７図は第１
図に示す弁体２１のＢ−Ｂ断面図、第８図は弁体
２１の側面図）に示すように、開口部２３ａ〜２
３ｄを有している。開口部２３ａ，２３ｂはこの
弁体２１が回転したときにシリンダ３０の側壁上
部に設けられている開口部３１ａに対向する位置
に至るように設けられている。そして開口部２３
ａ，２３ｂは第７図の断面図に示すように夫々の
中心と弁体２１の中心とを結ぶ線分が90゜をなす
位置に設けられている。また弁体２１の内部は隔
壁２４によつて仕切られており、この隔壁２４に
より、開口部２３ａと開口部２３ｃとを連通する
通路と、開口部２３ｂと開口部２３ｄとを連通す
る通路が形成されている。弁体２２については第
１図に示すように弁体２１と同様の開口部２５ａ
〜２５ｄが設けられている。そして開口部２５
ａ，２５ｂは、この弁体２２が回転したときにシ
リンダ３０の開口部３１ａと対称的な位置にある
開口部３１ｂに対向するように配設されている。
弁体２１の隔壁２４に相当する弁体２２の隔壁
（図示せず）は開口部２５ａと開口部２５ｃを連
通する通路、開口部２５ｂと開口部２５ｄを連通
する通路を夫々形成するように設けられている。

尚、この実施例は４気筒の内燃機関であるから
第１図には示されていないが軸２（クランク軸）
に回転力を与えるピストンとそのシリンダを他に
３組備えている。それら各シリンダは弁体２１と
弁体２２の間においてシリンダ３０と同様にして
弁体２１，２２の軸方向に配設されている。そし
て第１図に示す弁体２１，２２の延長上には各シ
リンダに対応する開口部と隔壁が設けられてい
る。以下の構成の説明において、各シリンダとそ
れに対応する構成は同様であるので、第１図およ
び第２図に示す１気筒について説明し、他は省略
する。

次に、第４図の組立斜視図を参照して本内燃機
関の詳細な構成を説明する。第４図に示すように
ギヤ６を取付けられた軸３を有する弁体２１は、
開口部２３ａ，２３ｂを含む部分を円筒状のシー
ルド部材３５によつてシールドされる。シールド
部材３５の側面図を第９図ａに示し、その正面図
を第９図ｂに示す。これらの図に示すようにシー
ルド部材３５の正面には開口部３６が設けられて
おり、この開口部３６の周縁部３７は突出してい
る。また、開口部３６に対向する側には３つの突
起部３８が軸方向に配設されている。このシール
ド部材３５は第１０図〜第１３図に示す板状の部
材を湾曲して形成したものである。第１０図は平
面図、第１１図は側面図、第１２図は第１０図の
Ｃ−Ｃ断面図、第１３図は第１０図のＤ−Ｄ断面
図である。これらの図に示すようにシールド部材
３５は、その板状の部材の両端に相当する部分が
重なつた状態となつている。従つてシールド部材
３５に弁体２１を挿入すれば、弁体２１はシール
ド部材３５の内壁と弾力的に接触する。このシー
ルド部材３５は硬質の金属で形成された本体４０
とその本体４０の内側に複数の帯状に形成された
凹部に嵌め込まれたオイルメタル部材４１とから
成つている。オイルメタル部材４１が密着する本
体４０の部分には複数の貫通孔４２が設けられて
いる。再び第４図を参照して説明する。４５，４
６はころがり軸受である。ころがり軸受４５，４
６はシールド部材３５をその両端から挟持する状
態に設けられ、弁体２１を滑らかに回転させる。
尚、ころがり軸受４５，４６のカバーと弁体２１
との間隙はシールドリング４７によつて塞がれて
いる。第４図中５０はハウジング１の本体部であ
り、シリンダ３１を形成する円筒状部材５１が嵌
め込まれている。５２は、シールド部材３５の開
口部３６とシリンダ３１との間でガスを流通させ
る通路を形成する接続部材である。接続部材５２
は貫通した穴部５３を有しており、その穴部５３
のシールド部材３５側の周縁は段部が形成されて
おり、その段部にシールド部材３５の周縁部３７
が嵌合する構成となつている。接続部材５２は、
シリンダ３１を形成する円筒部材５１と同材質で
ある。尚、弁体２１とギヤ６との間で軸３に取付
けられたシールド部材５５は、ハウジング１と弁
体２１との間隙に注入されるオイルをシールする
ものである。ハウジング１の本体部５０には、軸
３、シールド部材５５、弁体２１、シールドリン
グ４７、ころがり軸受４５，４６、シールド部材
５５および接続部材５２から成る組立体の下部に
対応する凹部が形成されている。尚、シリンダ３
０を形成する円筒部材５１も上記凹部に対応して
切欠かれており、上記組立体が上記凹部に嵌合し
たとき、接続部材５２はその切欠部分に嵌合する
構成となつている。そして接続部材５２のシリン
ダ３０側の面は円筒部材５１の内壁面と同一の曲
面をなすように形成されている。第４図に示す５
６はハウジング１の蓋部である。蓋部５６の下面
は図示せぬが、本体部５０に設けられた凹部と対
称的な凹部が形成されている。更に第４図に示す
５７は第１図および第２図に示した排気筒１０に
接続される管であり、ハウジング１に嵌め込まれ
ている。管５７のハウジング１の内側端部は弁体
２１の外周面に沿う形状となつている。また、第
４図に示す５８は波状に形成された板ばねであ
る。この板ばね５８はシールド部材３５の上側外
周面に沿つて３本、下側外周面に沿つて３本（図
示せず）夫々ハウジング１（本体部５０あるいは
蓋部５６）との間に挿入されて配置されるもので
ある。

第４図に示した各部を組み立て、蓋部５６を除
いた状態の平面図を第５図に示し、蓋部５６を含
めて組み立て、第２図に示すＡ−Ａ方向の断面図
を第３図に示す。第５図に示す６０、第３図に示
す６１は冷却水用通路であり、第５図に示す６２
はボルト穴である。第４図に示す蓋部５６を本体
部５０に、取付けるボルトはこのボルト穴６２に
螺合する。第３図に示す６３はオイル用通路であ
る。尚、オイルは第４図に示した組立体とハウジ
ング１との間を常時満たすように供給されてい
る。第３図に示すようにシールド部材３５と接続
部材５２との間には間隙６５が設けられている。
この間隙６５は、シールド部材３５の径が変化し
たときに、シールド部材３５を軸方向に直角に移
動させ、弁体２１とシールド部材３５とを均一な
力で接触させるために設けたものである。

次に、本内燃機関の動作を説明する。前述した
ように、本内燃機関は４気筒であるが、各気筒の
動作はタイミングが異なるだけで他は同様である
ので第１図に示した１気筒について説明する。

本内燃機関は、吸気、圧縮、膨張、排出の各行
程をくり返し行なう４サイクル機関である。この
実施例において、軸２（クランク軸）に対する弁
体２１，２２の回転の減速比は前述したように1/
２である。

まず、吸気行程において、弁体２１，２２は第
１４図に示す位置にある。すなわち弁体２１の開
口部２３ｂはシリンダ３０の開口部３１ａに対向
する位置に、そして、弁体２２の開口部２５ｂは
シリンダ３０の開口部３１ｂに対向する位置にあ
る。また弁体２１の開口部２３ｄは吸気管１１の
出口に、弁体２２の開口部２５ｄは吸気管１２の
出口に夫々対向する位置にある。このとき、吸気
管１１，１２はシリンダ３０と連通し、空気と混
合した燃料がシリンダ３０内に導かれる。次の圧
縮、膨張（点火爆発）行程において、弁体２１，
２２はシリンダ３０の開口部３１ａ，３１ｂを閉
塞する位置にある。次に、排気行程において、弁
体２１，２２は第１５図に示す位置にある。すな
わち、弁体２１の開口部２３ａはシリンダ３０の
開口部３１ａに対向する位置に、そして弁体２２
の開口部２５ａはシリンダ３０の開口部３１ｂに
対向する位置にある。また弁体２１の開口部２３
ｃは排気管１０の入口に、弁体２２の開口部２５
ｃは排気管９の入口に夫々対向する位置にある。
このとき排気管９，１０はシリンダ３０と連通し
排気ガスはシリンダ３０から排気管９，１０に導
かれる。以上の行程をくり返し行ない、軸２（ク
ランク軸）は回転する。シリンダ３０の開口部３
１ａに対する弁体２１の回転角度と、各行程との
関係を第１６図に示す。

第１７図はこの内燃機関全体の吸気、排気時の
ガスの流れを模式的に示した図である。この図に
示す矢印Ａは吸気ガスの流れを示し、矢印Ｂは排
気ガスの流れを示す。また図中〜はシリンダ
を示している。シリンダが上記の説明のシリン
ダ３０に相当する。この図に示すように、本内燃
機関の吸気管または排気管は、隣接するシリンダ
については共用となつている。

すなわち、シリンダとシリンダの吸気管、
シリンダとシリンダの排気管、シリンダと
シリンダの吸気管は共用となつている。そして
弁体２１，２２には、シリンダ〜内の各ピス
トンが通常の４気筒の内燃機関の場合と同じ動作
を行なうことができるように、各シリンダに対応
する開口部および隔壁が設けられている。

本実施例によれば弁体の開口部を被覆するシー
ルド部材が弁体の周面と弾力的に接触するのでそ
の周囲の摩滅を少なくすることができると共にガ
スの漏れを十分に防ぐことができる。またそのシ
ールド部材にはオイルメタルが用いられており、
外側から内部にオイルを浸透させることができ、
弁体の周面の摩滅を更に少なくすることができる 上記実施例は１つのシリンダに対し吸気、排気
を行なわせるための２つの弁を有する例である。
この弁は１つのシリンダに対し１つであつても良
いし、また３以上であつても良い。またシリンダ
に２つの開口部を設け、一方の開口部と吸気管と
を連通する通路および他方の開口部と排気管とを
連通する通路を設け、夫々の通路をクランク軸の
回転に応じて回転する弁体で開閉しても良い。

（発明の効果） 本発明によれば回転する弁体によつてシリンダ
と吸気管または排気管とを連通する通路の開閉を
行なうようにしたので、簡単な構造で効率のよい
吸排気が可能となり、振動や騒音の発生も少な
く、パワーロスも少なくすることができる。更に
本発明では１の回転弁体でシリンダと吸気管、シ
リンダと排気管、それぞれを結ぶ通路の開閉を行
なつているので、シリンダに設けられている開口
部は吸気時、排気時のいずれの場合にも用いられ
ている。このため弁体が占めるスペースを小さく
することができると共に、部品点数を少なくする
ことができる。更にこのような弁体と開口部を複
数個設けた場合、全ての開口部がそれぞれ吸気お
よび排気に用いられるので吸気時にはシリンダ内
に燃料を短時間で均等に拡散させることができ、
排気も短時間で効率良く行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の内燃機関の要部構成図、第２
図は本発明の内燃機関の外観を示す斜視図、第３
図は第２図のＡ−Ａ断面図、第４図は本発明の内
燃機関の組立斜視図、第５図は第４図に示す部品
の一部を組立てた後の状態を示す平面図、第６図
〜第８図は第１図に示す弁体の夫々、切欠斜視
図、横断面図、平面図、第９図ａ，ｂは夫々第４
図に示すシールド部材の側面図、正面図、第１０
図〜第１３図は同じくシールド部材を展開した状
態を示す図、第１４図〜第１７図は本発明の内燃
機関の動作説明図である。 ２，３，４……軸、５，６，７……ギヤ、２
１，２２……弁体、３０……シリンダ、２０……
ピストン、９，１０……排気管、１１，１２……
吸気管、３５……シールド部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シリンダ内で空気と混合した燃料を爆発的に
   燃焼させてピストンに往復運動を与える内燃機関
   において、前記シリンダの開口部を一端とする通
   路の他端に周面が隣接する状態で回動自在に保持
   された円筒状の弁体と、クランク軸の回転角度に
   応じて前記弁体を回転させる回転駆動手段とを具
   備し、前記弁体は、前記通路の他端に隣接する前
   記周面において周方向に並設された２つの開口部
   と、この２つの開口部がそれぞれ異なる２つの部
   屋の開口部となるように内部を仕切る隔壁とを有
   し、前記２つの部屋の一方は吸気管から空気を混
   合した燃料が与えられ、前記２つの部屋の他方は
   排気管を介して外部と連通するようにされている
   ことを特徴とする内燃機関。