JPH04507273A - 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】 内燃機関 技術分野 本発明は内燃機関、特にそれのみに限定されることはないが２ストロークサイク ルで動作する内燃機関に関する。

従来技術の背景 ２ストロークサイクルで動作する往復ピストンエンジンに関して、圧縮および膨 張ストロークの部分は排気および導入の目的のために使用される。ピストンは一 般に吸気ポートおよび排気ポートを開閉するために使用される。ピストンの上方 運動の際に、クランクケースは減圧され、空気または可燃混合気の給気は自動バ ルブを通ってクランクケース中に導入される。膨張ストローク中、クランクケー ス内の空気または可燃混合気の給気は圧縮され、このストロークの終了間際に排 気ポートは燃焼生成物を燃焼室から放出できるようにカバーされていない。ピス トンがさらに運動すると吸気ポートをカバーせず、クランクケースから圧縮され た給気は燃焼室中に流れる。排気ポートおよび吸気ポートは短時間同時に開口す るので、到来給気は燃焼生成物の燃焼室を清浄にすることを助けることが可能で ある。サイクルは燃焼室で閉込められた給気の圧縮およびそれに続く点火によっ て完了する。

２ストロ一ク機関のこの共通装置の効率の低さは燃焼室からの燃焼生成物を清浄 にし再給気する過程であり、それは導入および排気に利用できる少しの時間によ って制限され、この時間に吸気ポートおよび排気ポートは両方共開口するので、 到来給気燃料は排気している燃焼生成物と共に漏れる。

本発明の開示 ２ストロークエンジンとして適用される本発明は、前述の通常の装置と比較して 燃焼室からの燃焼生成物を清浄にする改良された過程を有する内燃機関を提供す ることを目的とする。

１つの形態において、本発明は、シリンダと、そのシリンダ中に往復運動するよ うに取付けられたピストンとを具備し、ピストンおよびシリンダはシリンダ中の ピストンの往復運動の際に容積を変化する燃焼室およびポンプ室を限定するため に共働し、流体をポンプ室に流し込む吸気口手段と、ポンプ室からの流体を受入 れそれを含むピストン内に限定された移送室と、移送室から燃焼室への流体の放 出を制御する制御手段とを具備する内燃機関に関する。

ピストンはポンプ室の容積収縮の際にポンプ室から転送室への流体の供給を許容 するために逆止め弁によって制御された移送路を含むどとが好ましい。

制御手段は燃焼室に開口する放出部分を含む放出路および放出路を通る流体を制 御するバルブ手段のような任意の適切な形態からなることができる。バルブ手段 は放出ポートを開閉するために自動動作バルブまたは外部制御下で動作可能なバ ルブを具備することができる。バルブが自動動作バルブである場合、例えば燃焼 室と転送室との間の予め定められた圧力差に反応して動作するように配置される ことができる。バルブが外部制御下で動作できる場合、例えば制御機構はシリン ダのピストンの相対位置にしたがいバルブを動作するように設けられることがで きる。そのような制御機構はピストンが動作的に接続されるクランク軸のカムに 動作的に接続されてバルブを動作させるブツシュ・ロッドを具備することができ る。

以下本発明の好ましい構成を説明する。

（ａ）シリンダは１端部分に壁を有し、他端部分にシリンダポンプ部分に開口し ているシリンダ作動部分とそれよりも断面積が大きいシリンダポンプ部分からな る２つのシリンダ部分およびシリンダ作動、およびポンプ部分の隣接する端部分 を相互接続する別の壁を具備する。

（ｂ）ピストンはシリンダ作動部分に受入れられるピストン作動部分、およびシ リンダポンプ部分に受入れられるピストンポンプ部分を具備する。

（ｃ）前記ピストン作動部分と前記シリンダ作動部分は前記燃焼室を限定するた めに共働し、前記別の壁と、前記シリンダポンプ部分と、前記ピストンポンプお よび作動部分は前記ポンプ室を限定するために共働する。

この装置に関して、ポンプ室は環状であり、環状ポンプ室の外周壁はシリンダポ ンプ部分の周囲壁によって限定され、環状ポンプ室の内周壁はピストン作動部分 の周囲壁によって限定される。

本発明は２ストロ一ク内燃機関として適用される場合、ピストン中の転送室から 燃焼室へ導入された空気の給気は燃焼室の清掃機能を実行する。可燃混合気はバ ルブにより連続的に開閉する吸気ポートのような任意の適切な装置によって燃焼 室に導入されることが可能である。同様に、燃焼生成物はバルブにより連続的に 開閉される排気ポートによって排気されることが可能である。この装置に関して 、層状給気は多燃料の可燃混合気を吸気ポートを通り室に導入することによって 燃焼室に生成されることが可能である。多燃料含有混合物が点火時間に点火手段 付近に生成されるためにピストンの移送室を介して導入された空気と結合する。

別の導入および排気装置において、吸気ポートおよび排気ポートはピストンによ って開閉されることができる。

さらに別の装置において、可燃混合気は移送室から燃焼室に導入されることがで きる。この可燃混合気は燃焼室中の単一の可燃混合気であるか、或いは吸気ポー トを通って室に導入された付加的な混合物または噴射された燃料のいずれかによ って補足されることができる。

本発明は特に２ストロ一ク内燃機関として使用されるために発明されたが、４ス トロ一ク内燃機関として適用されることもできる。本発明が４ストロ一ク内燃機 関として適用される場合、可燃混合気または少なくとも燃料用空気の給気はボ： ／プ室からピストンの移送室を介して燃焼室に導入されることができる。

図面の簡単な説明 本発明は添付図面に示されているような幾つかの以下の特定の実施例の説明によ ってより理解されるであろう。

第１図は、第１の実施例のエンジンの断面図である。

第２図は、上部カバーを取外した第１図のエンジンの概略的な平面図。

第３図乃至第７図は、エンジンの動作シーケンスを示す一連の概略的な断面図で ある。

第８図乃至第１１図は、第２の実施例のエンジンの動作シーケンスを示す一連の 概略的な断面図である。

第１２図は、第３の実施例のエンジンの１部分の概略的な断面図である。

好ましい実施例の説明 第１図乃至第７図に示された実施例はブロック部分３、ヘッド部分５、および空 間９を限定する取外し可能なカバー７を有するハウジング１を具備する内燃機関 を示している。

複数のシリンダ１１はハウジング１内に限定され、往復運動のために取付けられ たピストン１３をそれぞれ有する。各ピストン１３は強固な接続ロッド１７およ び斜板Ｉ８によって駆動軸１５に動作的に接続される。接続ロッド１７は１端部 分においてピストン１３に固定され、他端部分において脚部１９を設けられる。

脚部１９は斜板１８上のシュー２０に受けられている。

シリンダ１１はシリンダ作動部分２１およびシリンダポンプ部分２２の２つの部 分から構成されるように段部を有する形態からなる。シリンダポンプ部分２２は 図示のようにシリンダ作動部分２１よりも大きい断面積からなる。シリンダ作動 部分２１はその１端部分において壁２３を有し、２つのシリンダ部分はシリンダ 作動部分２１の他端部分において互いに開口する。２つのシリンダ部分は互いを 開口する場所で、それらはシリンダの段部を設ける別の璧２５によって相互接続 される。

ピストン１３もまたピストン作動部分３１およびピストンポンプ部分３２の２つ の部分から構成されるように段状の形態からなる。ピストン作動部分３１はシリ ンダ作動部分２１に受けられ、ピストンポンプ部分３２はシリンダポンプ部分２ ２に受けられる。

燃焼室３５はピストン作動部分３１およびシリンダ作動部分２１によって共働し て限定される。

環状ポンプ室３７は前記別の璧２５と、シリンダポンプ部分２２と、ピストン作 動およびポンプ部分によって共働して限定される。

燃焼室３５およびポンプ室３７はピストン１３がシリンダ１１中で往復運動する ときに容積を変化させる。

吸気口手段４１は容積が膨張するときに空気をポンプ室３７に導入するために設 けられ、ポンプ室に開口する吸気口ダクト４３および吸気口ダクトと関連して、 ポンプ室の容積収縮の際に流れて戻ることを阻止し、空気がポンプ室の膨張の際 に吸気口ダクトに沿ってポンプ室に流動できるように動作可能なバルブ４５を含 む。

転送システム４４はポンプ室３７から燃焼室３５に空気を選択的に移送するため に設けられ、ポンプ室３７からの圧力下の空気を受け、容積が収縮するときにそ のような空気を含むためにピストン１３内に移送室４７を具備する。移送室４７ は空気をポンプ室からピストン１３内に形成された複数の移送路４９を通って受 入れる。各移送路はピストンを通って延在する孔の形態をとる。孔の１端はポン プ室３７に開口し、他端はピストン内の移送室４７に開口する。１方向のバルブ ５０は移送路４９に関連して設けられ、流れの戻りを阻止しながら、空気が移送 路に沿ってポンプ室から移送室へ流れることが可能である。１方向バルブ５０は 移送室内に限定され移送路４９に接近して隣接しているバルブシート５２と結合 し開閉動作可能なバルブ部材５Ｉを具備する。バルブ部材５１はバルブスプリン グ５３の影響下でバルブシートとの密閉結合するようにされる。バルブ部材５１ は空気がポンプ室から移送室に流動できるようにポンプ室３７の圧縮時で発生さ れた空気圧の影響下でバルブシート５２との結合が外れて偏向されるように配置 される。バルブ部材は空気流の終了時にバルブシートと密閉結合に戻るので、流 れの戻りを阻止できる。

制御手段５４は移送室４７内の燃焼室３５への空気形態の放出を制御するために 設けられ、ピストン中に形成されて、燃焼室に開口する放出ポート５７で終端す る複数の放出路５５を具備する。制御手段５４はさらに放出ポートを開閉する放 出バルブ５９を具備する。この実施例において、バルブ５９は移送室と燃焼室の 間の予め定められた圧力差にしたがい開閉する自動作動バルブである。スプリン グ手段（図示せず）は放出バルブ５９を放出ポート５７を閉じる位置にバイアス するために設けられる。

ポンプ室３７から燃焼室３５に導入された空気は以下説明されるように、掃気す るように作用し、また燃焼のために使用さ多燃料の可燃混合気は空間９内の駆動 軸に取付けられたカム６６を用いて動作されたバルブ６５によって順次に開閉す る吸気ボート６３を含む放出システム６１を通って燃焼室に導入される。同様に 、燃焼生成物はカムにより動作するバルブ７１によって順次に開閉する排出口６ ９を含む適切な排出システム６７によって燃焼室から放出する。

放出システム６１はポンプ室３７の影響下で空気作用により動作可能な放出ポン プ６３をさらに含む。放出ポンプ６３は放出シリンダ６５およびシリンダに沿っ て往復運動するために取付けられた放出ピストン６７を具備する。ピストンはピ ストンヘッド６９およびピストンロッド７１を具備する。ピストンヘッド６９は シリンダ６５を吸気室７３および放出室７５に分ける。放出ピストン６７は以下 説明されるように多燃料含有混合気を吸気室７３から放出室７５に通過できるよ うに逆止め弁７９によってそれぞれ制御された複数の軸方向通路７７を形成され ている。

放出室７５は放出路７６を通り吸気ポート６３と連通している。

１方向バルブ７４は放出路に設けられる。

吸気口通路７８を含む吸気口手段７７は多燃料含有混合気を吸気室７３に導入す るために設けられている。逆止め弁８０は流れの戻りを阻止するために設けられ ている。

放出ピストン６７はそれに作用する流体圧力の差に応答してシリンダに沿って移 動可能である。これに関して、ピストンロッド７１は案内手段８０によって滑動 可能に支持および案内される。案内手段８０は放出ピストン６７をポンプ室の流 体圧に露出するために導管８１を限定する。この装置に関して、ポンプ室の容積 収縮の際にポンプ室に生成された流体圧は放出シリンダ６５に沿って運動させる ように放出ピストンに作用し、放出室７５の容積を収縮し、そこに含まれた多燃 料含有混合気を圧縮する。ポンプ室の容積膨張の後に起こる放出ピストンの圧力 差の反転は放出室７５の容積を膨張させ吸気室７３の容積を収縮させるために放 出ピストンを逆方向に運動させる。吸気室７３の容積収縮のときに、そこに含ま れた多燃料含有混合気はピストンヘッド６９の軸方向通路７７を通って放出室７ ５に流れる。バルブ７９は放出室の次の容積収縮のときに流れが戻るのを阻止す る。

本発明の実施例のエンジンの動作が第３図乃至第７図を参照に説明される。

第３図において、ピストン１３はシリンダ１１中での降下を完了し、底部の死点 に位置されている。この段階において、ポンプ室３７は最大容積状態に膨張され ている。ポンプ室がこの状態に膨張されるとき、バルブ４５は開口し、空気は吸 気ポート４３を通ってポンプ室に導入された。同時に、放出ピストン６７に作用 する流体圧は吸気室７３の容積収縮を行うために放出ピストン６７を放出シリン ダ、に沿って運動させる。これは吸気室７３に前もって導入された多燃料含有混 合気が放出室に移送される効果がある。

駆動軸１５の回転を続けるとき、ピストン１３はシリンダ中において上昇し始め るので、第４図のように、ポンプ室および燃焼室はそれぞれ容積を順次収縮され る。ポンプ室の容積が順次収縮することによってそこに含まれた空気を移送路４ ９を通って移送室４７に押込む。この段階において、燃焼室は圧縮ストロークを 経験し、燃焼室内の流体圧は放出バルブ５９の開口を阻止するので、空気は移送 室に累積する。ポンプ室３７が順次収縮することによって放出ピストンに流体圧 が生成される。したがって、放出シリンダに沿って運動し、放出室７５の容積収 縮を生じさせる。この段階において、吸気ポート６３はバルブ６５によって閉じ られるので、多燃料含有混合気は放出室および放出路７６において圧縮される。

ピストン１３は第５図では上部の死点に到達した状態で示されている。吸気ポー トは圧力下で多燃料含有混合気を燃焼室に放出するために開口する。多燃料含有 混合気は層状給気を生成するために燃焼室に前もって導入され圧縮された燃焼空 気と結合する。

第６図に示されているように、吸気口バルブは閉じ、点火手段８９（点火プラグ のような）の動作下で燃焼室に点火が生じ、燃焼室中の膨張する燃焼ガスはシリ ンダにおいてピストンを強制的に降下させる。

排出口６９は第７図に示されているようにピストンの降下中に燃焼生成物を燃焼 室から排出することができるように開口する。

燃焼室が膨張し、燃焼生成物は燃焼室から排出するとき、燃焼室中の流体圧が減 少する。慣性効果と共に燃焼室中の圧力とピストン中の移送室中の圧力との差は 、放出バルブ５９を開かせ、圧力下で移送室中に含まれた空気を膨張する燃焼室 に導入することを許容する。燃焼室に導入される空気はその室を掃気する。排出 口６９はピストンが最も低い位置に達するときに閉じる。

下降中にポンプ室３７は容積を膨張し、空気は給気ボート４３を通って導入され る。このサイクルは反復される。

ピストン中の移送室から燃焼室に導入される空気は燃焼室を掃気するのに非常に 有効である。さらに、掃気が完了またはほとんど完了された後に燃料が別々に導 入されるので、燃料損失は掃気中にほとんどまたは全く生じない。

第１の実施例はピストンが斜板エンジンを介して駆動軸に動作可能に接続される ようなエンジンに関して説明されたが、エンジンはそのような目的のために通常 のクランク組立体を使用することができることを理解すべきである。

添付図面の第８図乃至第１１図を参照すると、第２の実施例の内燃機関は放出バ ルブ５９の動作およびクランク機構の使用を除いて第１の実施例のエンジンと類 似している。

この実施例において、第１の実施例の場合のように放出バルブ５９は自動ではな く、外部制御下で動作される。具体的に、放出バルブ５９はスプリング９１によ って閉じた位置にバイアスされ、バルブに作用するブツシュロッド９３によって 順次開放する。ブツシュロッドは接続ロッド１７内の通路に形成され、クランク 軸１５に取付けられたカム９５によって動作される。

第２の実施例のエンジンは図示のように第１の実施例のエンジンと同様に動作す る。

第１２図を参照すると、燃焼室３５が多燃料含有混合気が放出される補助領域９ ７を含むことを除いて第１の実施例と類似している別の実施例が示されている。

それ故、可燃混合気は点火時に点火手段９９の付近において燃料の多い状態にな るように制御される。

本発明の技術的範囲は記載された種々の実施例の技術的範囲に制限されないこと を認識すべきである。

国際調査報告

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. １．シリンダと、そのシリンダ中に往復運動するように取付けられたピストンと を具備し、ピストンおよびシリンダはシリンダ中のピストンの往復運動のときに 容積がそれぞれ変化する燃焼室およびポンプ室を限定するために共働し、流体を ポンプ室に導入する吸気口手段と、ポンプ室から流体を受入れそれを含むピスト ン内に限定された移送室と、移送室から燃焼室への流体の放出を制御する制御手 段とを具備している内燃機関。
2. ２．ピストンはポンプ室の容積収縮のときポンプ室から移送室への流体の放出を 許容するために逆止め弁によって制御された移送路を含む請求項１記載の内燃機 関。
3. ３．制御手段は燃焼室に開口する放出ポートおよび放出路を通る流体限制御する バルブ手段を含む放出路を具備している請求項１または２記載の内燃機関。
4. ４．バルブ手段は自動動作バルブである請求項３記載の内燃機関。
5. ５．自動動作バルブは燃焼室と移送室との間の予め定められた圧力差に反応して 動作するように構成されている請求項４記載の内燃機関。
6. ６．バルブ手段は放出ポート限開閉するために外部制御下で動作可能なバルブを 具備している請求項３記載の内燃機関。
7. ７．シリンダはその１端部分において壁を有しその他端部分においてシリンダポ ンプ部分に開口しているシリンダ作動部分および、それよりも断面面積が大きい シリンダポンプ部分の２つのシリンダ部分とを具備し、シリンダ作動およびポン プ部分の隣接する端部分を相互接続する別の壁をさらに具備し、ピストンはシリ ンダ作動部分に受入れられるピストン作動部分および、シリンダポンプ部分受入 れられるピストンポンプ部分を具備し、前記ピストン作動部分および前記シリン ダ作動部分は前記燃焼室を限定するために共働し、前記別の壁、前記シリンダポ ンプ部分および、前記ピストンポンプおよび作動部分は前記ポンプ室を限定する ために共働することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の内燃機関 。
8. ８．前記移送路はピストンポンプ部分に隣接する位置においてピストン作動部分 の側壁に開口している吸気口端部分を含む請求項７記載の内燃機関。
9. ９．複数の前記移送路が設けられている請求項１乃至８のいずれか１項記載の内 燃機関。
10. １０．逆止め弁は全ての移送路に共通している請求項９記載の内燃機関。
11. １１．燃料または可燃混合気を燃焼室に導入し、バルブによって連続的に開閉さ れるように構成されている吸気ポートを含む吸気口手段を具備している請求項１ 乃至１０のいずれか１項記載の内燃機関。
12. １２．前記吸気口手段は燃料または可燃混合気を吸気ポートに放出し、ポンプ室 の影響下において空気作用により動作可能である放出ポンプを具備している請求 項１１記載の内燃機関。
13. １３．添付図面を参照してここに実質上説明される内燃機関。