JPH07150920A - 4ストローク内燃エンジンの改良 - Google Patents
4ストローク内燃エンジンの改良Info
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- JPH07150920A JPH07150920A JP6111748A JP11174894A JPH07150920A JP H07150920 A JPH07150920 A JP H07150920A JP 6111748 A JP6111748 A JP 6111748A JP 11174894 A JP11174894 A JP 11174894A JP H07150920 A JPH07150920 A JP H07150920A
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Abstract
工具等の駆動に最適な装置を提供する。 【構成】 エンジンは、エンジンブロック111とヘッ
ド113とからなり、エンジンブロック111は、シリ
ンダー114とクランクケース112とからなる。燃料
インレットポート128は、ダクト132でヘッド内の
インテーク通路に結ばれる。燃料インレットポート12
8は、液体燃料、潤滑油及び空気からなる可燃混合体の
供給源に連通している。気筒への混合体の流入及び流出
は、バルブとバルブ作動機構によりコントロールされ
る。又ダクトは、プレナム又はサージタンクの構造をと
り、混合体を加圧状態で貯溜するのが好ましい形態とす
る。エンジンは、単気筒又は複数の気筒の何れでもよ
く、クランクケースコンプレッションを得るピストンを
夫々内蔵の2気筒エンジンでもよい。
Description
そして、特に、手持ち、携帯(ポータブル)可能のツー
ルとしての使用に好適である内燃機関に関するものであ
る。
チェーンソー、送風機、ライントリマーなどのような動
力工具に一般に用いられている。そのような工具は、通
常、人一人で運ばれ、使用されているから、該エンジン
は、軽量で、手持ちで使える方向(例えば、横向き、ま
たは縦向き)で動作できるものでなければならない。
2ストローク空冷エンジンであり、これは、それらが馬
力対重量および大きさの比率が良好で、構造が複雑でな
く、どのような位置または向きでも使用できる理由から
である。後者の特徴は、該エンジンがダイアフラム形式
の気化器を用い、エンジン潤滑が潤滑油を燃料に添加す
る(通例、40:1の燃料とオイル混合比)ことによっ
てなされる理由で可能となる。
ジンは、良好に動作するが、ある種の欠点を有してい
る。燃料消費率が比較的高く、運転騒音レベルも高い。
極めて重要な欠点は、そのようなエンジンの排気レベル
が異常に高く、排気物にかなりの量のフレッシュな燃料
が含まれる。近々施行される米国カリフォルニア州の規
制は、発生する炭化水素と一酸化炭素の量を制限するも
ので、現在使用されている大部分またはすべての2スト
ロークエンジンは、カリフォルニア州の基準に合格しな
くなるものである。これらの基準は、米国の他州および
他の国においても採用されるであろう。
のであって、それらは、2ストロークエンジンに較べ、
炭化水素と一酸化炭素の排出が少ない。このことは、真
実であって、何故ならば、4ストロークエンジンは、バ
ルブの使用で、より積極的に排気とフレッシュな燃料/
空気混合体との入れ替えを行っているからである。ま
た、4ストロークエンジンは一般にいって騒音レベルが
低い。
用可能で、例えば、模型や模型飛行機に使用されてい
る。このようなエンジンは、ポータブルのツールに使用
するに充分な大きさのものであるが、構造が複雑で、堅
牢でない点から満足されるものではない。4ストローク
エンジンは、通常、オーバーヘッドバルブとバルブ作動
機構のような可動部分へオイルを送るために、エンジン
の底部のクランクケース内のオイルサンプとオイルポン
プとを有している。このような潤滑システムが全位置使
用に不向きである。
月5日付け米国特許第5,176,116号および19
93年5月25日付け同第5,213,074号は、ポ
ータブルの4ストロークエンジン用の潤滑システムを記
載しており、該システムにおいては、エンジンパーツの
あるものは、クランクケース内のオイルで潤滑され、他
のパーツは、可動パーツまわりにパックされたグリース
で潤滑される。果たしてグリースが、使用中、高熱にな
るエンジンパーツに満足できる潤滑作用を与えるか疑問
である。とにかく、グリースが農園や庭園で使用される
エンジンの長期使用に満足のゆくものか、グリースは、
定期的にきれいに取り除き、再充填しなければならない
点から、疑わしいものである。これは、例えば、家庭庭
園道具に使用されるエンジンには、実用的でない。
日付け米国特許第5,241,932号およびワイ.イ
マガワ他の1993年12月7日付けの米国特許第5,
267,536は、同第5,213,074号に記載さ
れたエンジンに概ね類似したエンジンを記載している。
両特許は、クランクケースサンプにおけるオイルとスプ
ラッシャーを含む4ストロークエンジン用の潤滑システ
ムを記載する。特許第5,241,932号もまたバル
ブとロッカーアームとを潤滑するために、”ミストを積
んだ空気”をクランクケースからバルブガイドチューブ
を経てバルブカバーへ送ることを述べている。
年11月24日付け米国特許第4,708,107号
は、クランクケース−コンプレッション・アレンジメン
トを含む4ストロークエンジンを記載している。気化器
が空気・ガソリン混合気のような”燃焼作動流体”をク
ランクケースへ供給し、該混合気は、”ブーストプレナ
ムまたは貯留器”を介してポンプされ、スロットルバル
ブを介してシリンダーインテークバルブへ送られる。吸
気弁と排気弁のためのカムシャフトとカムフォロワー
は、ブーストプレナム内に装着されているものである。
された4ストロークエンジンの提供にある。
成されたエンジンは、ブロック部分とヘッド部分とを含
むエンジンフレームからなり、ブロック部分は、少なく
とも一つのシリンドリカルなシリンダーとクランクケー
スを構成する。ピストンは、シリンダーに往復運動する
よう装着されており、クランクと連接棒は、クランクケ
ースに装着されて、ピストンに連接している。ヘッド部
分は、シリンダーの一端を形成し、ピストンが他端を形
成し、吸気と排気は、ヘッド部分に形成した吸気通路と
排気通路を流れる。クランクケースは、燃料インレット
ポートとアウトレットポートを含み、ダクトがアウトレ
ットポートとヘッド部分内の吸気通路とを結ぶ。インレ
ットポートは、燃料、潤滑油および空気からなる可燃混
合体の供給源に接続している。
ットポートからクランクケースを通り、アウトレットポ
ートへ流れ、ピストンは、ポンプとして機能して、混合
体を動かす。混合体のオイルがクランクケース内のエン
ジンパーツを潤滑する。潤滑油を含む混合気がアウトレ
ットポートからフローパスにそってダクトを通り、ヘッ
ド部分におけるインテーク通路へ動く。バルブおよびバ
ルブ作動機構は、可燃混合体で潤滑されるように位置さ
れている。
のオイルで潤滑され、該混合体は、絶えず補給され、エ
ンジンの動作中、可動部分まわりを流れる。
アウトレットポートに設けることができ、ダクトが加圧
下での混合体のプレナムまたは貯留器を形成する。エン
ジンは、クランクケースまたはシリンダーヘッドに向け
同時に動く二つのピストンをもつ2気筒エンジン(また
は二つのシリンダーの倍数をもつエンジン)のような一
つより以上のシリンダーとピストンを含む。
潤滑される混合体フローパス内に位置している。作動機
構は、エンジンのヘッド部分内に位置するか、または、
クランクケース内に位置している。
ドバルブ内燃エンジン110を示し、図1は、圧縮スト
ロークを示し、図2は、膨張またはパワーストロークを
示し、図3は、排気ストロークを示し、図4は、吸気ス
トロークを示す。該エンジンは、ブロック部分111、
クランクケース部分112およびヘッド部分113を示
す。ブロック部分111は、シリンダー114を形成
し、ピストン116は、シリンダー114にレシプロカ
リーに装着されている。クランクシャフト117は、ブ
ロック部分111内に回転自由に装着され、連接棒11
8は、ピストン116をシャフト117に連結する。バ
ルブカバー122によって包まれている吸気弁119と
排気弁120がヘッド部分113に装着されている。排
気管123が排気弁120を囲み、排気をシリンダー1
14からマフラー(図示せず)へ運ぶ。また、ヘッド部
分113には、スパークプラグ124が装着され、該プ
ラグは、ピストン116のクラウン、シリンダー114
の側壁およびヘッド部分113の間に形成された燃焼室
126へ延びているポイント125を有している。
ース112の側壁に形成されていて、エンジン動作の
間、符号129で示された気化器から可燃混合体を受け
る。気化器は、ダイアフラム気化器のような全位置タイ
プのものが好ましい。ワンウエイバルブまたはチェッキ
バルブ130がインレットポート128を横切るように
接続されていて、混合体が気化器129からクランクケ
ース112の内部チャンバ115へ一方向にのみ流れる
のを許す。気化器129の取り入れ側は、ガソリンとオ
イルが40:1の混合になっているような燃料とオイル
の混合体の供給タンク127に接続している。ガスとオ
イルの混合体は、さらに気化器129内で空気と混合さ
れ、前記した可燃の混合体になって、気化器129から
クランクケース115へ流れる。
成されたアウトレットポート131を有し、ダクト13
2の一端がクランクケース112のアウトレットポート
131に接続しており、他端134がヘッド部分113
に形成されたエンクロージャ136とカバー122に接
続している。このようにダクト132は、混合体をクラ
ンクケース112のチャンバ115からカバー122内
のエンクロージャ136へ運ぶ。図1から図4には示さ
れていないが、エンジンには、混合体の流れの中に位置
して、潤滑されるバルブ動作または作動機構が含まれ
る。例えば、ここに記載される実施例のすべてのバルブ
とバルブ作動機構は、バルブを動作するロッカーアーム
を駆動するカムとプッシュロッド機構を含み、該カムと
プッシュロッドは、チャンバ115および/またはダク
ト132内に位置し、ロッカーアームは、エンクロージ
ャ132内に位置する。または、図13と図14に示さ
れているように、タイミングベルトがクランクシャフト
117とエンクロージャ136内に装着されたカム機構
との間に接続されてもよい。更に他の構成が図15から
図17に示めさてれいて、そこでは、カムシャフト、プ
ッシュロッドおよびバルブ画クランクケースと流通関係
にあるブロック部分に形成されたチャンバ内に装着され
ている。図5から図8、図9から図10および図11か
ら図12に示されたエンジンのバルブとバルブ作動機構
もまた前記の形式の一つである。
ジンの動作について考えると、二つのバルブ119,1
20が閉じ、ピストン116は、ヘッド部分113へ向
かって動き、これによって燃焼室126内の混合体が圧
縮される。ピストン116が上方へ動くにつれ、クラン
クケース112とピストン116の下面によりで形成さ
れるクランクケース115の内部空間または内部容積が
増え、これによって、気化器129からインレットポー
ト128を通って混合体が引かれる。勿論、チェッキバ
ルブ130は、図1に示すように開放しており、この方
向への流れを許す。圧縮ストロークの終期近くで、スパ
ークプラグ124が火花を発し、チャンバ126内の混
合体を着火し、これによって、図2に示されるように、
ピストン116を下方へ駆動し、二つのバルブ119,
120は、閉じられる。ピストン116は下降するの
で、クランクケース112内のチャンバ115の容積は
減少し、これによって、チャンバ115内の混合体の圧
力を増す。この作用がバルブ130を閉止させ、チャン
バ115、ダクト132およびエンクロージャ136内
の可燃混合体を圧縮する。
と、ピストン116は、図3に示すように、排気ストロ
ークとして再び上昇し、この時点で、バルブ作動機構が
排気バルブ120を開く。先行のパワーストロークから
のシリンダー内の排気ガスは、ピストン116の上昇運
動により燃焼室126から排気されるもので、該ピスト
ンは、前記排気ガスを開放された排気バルブ120と排
気ダクト123を介して燃焼室126から追い出す。
うに、ピストン116は、燃料インテークストロークで
再び下降する。バルブ作動機構により、排気バルブ12
0は、閉じられ、インテークバルブ119は、開く。ピ
ストン116の下降運動により、混合体は、燃焼室12
6へ吸引され、クランクケースチャンバ115からダク
ト132、開放のインテークバルブ119を通り、燃焼
室126へ押し込まれる。ピストン116のインテーク
ストロークの終期において、インテークバルブ119
は、閉止し、ついで、ピストンは、次の燃焼ストローク
において、再び上昇を開始し(図1)、これでエンジン
の1サイクルが完了する。
29からの可燃混合体は、クランクケース112、バル
ブカバー112を通って流れ、該混合体は、潤滑が必要
な全ての可動パーツに接触する。該混合体は、クランク
ケース115とカバー122内でオイルミストを形成
し、このオイルミストは、混合体がフローパス内に位置
しているパーツまわりをまわってインテークバルブへ流
れるので、絶えず補給される。バルブとバルブ作動機構
まわりのエンクロージャー136とクランクケースに
は、パーツ類をオイリーのミストが存在する。該ミスト
内のオイルは、可動パーツ類にくっつき、これらのパー
ツ類を潤滑する。
は、図1から図4に示されたエンジンとほぼ同じもの
で、図1から図4に対応する部分には、符号の100の
桁を200の桁とし、10桁ならびに1桁の数字を同じ
にしたものを使用する。
おいては、ダクト232によりクランクケース212と
バルブカバー222とが接続している。ダクト232
は、一部が拡張されていて、これによって、ダクト23
2には、プレナムまたはサージタンク240が構成され
ている。さらに、エンジン210は、クランクケース2
12のアウトレットポート231を横切るワンウエイま
たはチェッキバルブ241を備えている。図示のよう
に、バルブ241によって、可燃混合体は、クランクケ
ースチャンバ115からプレナム240への方向のみに
流れる。
ンとほぼ同様であるが、プレナム240内の混合体の圧
力がダクト232における混合体の圧力よりも高い点が
異なる。これは、図5,図6に示すように、ピストン2
16が圧縮ストロークで上昇するとき、混合体は、気化
器からクランクケースチャンバ115へ吸引され、チェ
ッキバルブ241は、閉止されている理由から真実であ
る。図6に示すパワーストロークの間、ピストン216
は、下降し、インレットバルブ230は、閉じ、その結
果、ピストンの力で混合体は、プレナム240へ押し込
まれ、圧縮される。混合体は、図7に示す排気ストロー
クの間、閉止されたバルブ219、241によりプレナ
ムチャンバ内に閉じ込められ、図8に示すように、ピス
トンが再び下降する後続のインテークストロークの間、
混合体が付加的にプレナムへ圧入され、バルブ219が
開く。インテークストロークの終りの時点で、プレナム
内の圧力は増え、これは、クランクケースチャンバ11
5の容積、プレナム240の容積およびピストン216
の移動のファンクションであり、例えば、約8%から約
15%分、雰囲気圧を上回る。この増大した圧力または
スーパーチャージングは、勿論、エンジンの容積効率を
改善し、所定のサイズのエンジンを一層強力なパワーの
ものにすることができる。
の濃度が高まり、その結果、可動パーツ類まわりを流れ
る潤滑剤(オイル)が潤沢になり、潤滑効率が高まる。
エンジン310を示す。このエンジンの他の構造は、図
1から図4に示されたエンジンと類似している。二つの
シリンダーは、同期してピストン運動するピストンを有
し、それぞれクランクケースへ、または、シリンダーヘ
ッドへ向けて同時に動く。この実施例においては、一対
のシリンダーが示されているが、複数対のものも含まれ
る。図示されたシリンダーは、水平対向のものである
が、例えば、平行であってもV型であってもよい。エン
ジン310のクランクケース312は、チェッキバルブ
330でカバーされたインレットポート328を有し、
該ポート328によりクランクケース315と気化器3
29とが接続している。さらにクランクケース315
は、二つのダクト332a,332bに接続している二
つのアウトレットポート333a,333bを有してい
る。
シリンダー311a,311bと、該シリンダーにおい
てレシプロ運動するピストン316a,316bとを含
む。二つのピストンは、連接棒318a,318bによ
りクランクシャフト317により連結されていて、この
連結によって、エンジンが作動中、二つのピストンが互
いに相手に向かって近づき、または、離れるように動く
ようにしてある。しかしながら、二つのピストンの着火
順序は、リバースされていて、その結果、ピストン31
6aが排気ストロークで外方へ動くと(図9)、ピスト
ン316bは、圧縮ストロークで外方へ動き、ピストン
316aがインテークストロークで内方へ動くと(図1
0)、他方のピストン316bは、パワーまたは膨張ス
トロークで内方へ動く。さらに各シリンダーは、インテ
ークバルブと排気バルブ、前記したような形式のものの
ようなバルブ作動機構(図示せず)およびエンジンフレ
ームのヘッド部分に装着された点火プラグを含む。これ
らのパーツ類の構造と動作は、図1から図4に示したエ
ンジンのそれらと同じである。図9に示すように、前記
一対のピストンが同時に外方へ動くと、気化器329か
ら混合体がクランクケースチャンバ315へ吸引され、
対のピストンが同時に内方へ動くと、混合体は、二つの
ダクト332a,332bの一方とインテークバルブ3
19a,319bの一方を介してチャンバ315から圧
送される。
ように、二つの対向したシリンダー411a,411b
と二つのピストン416a,416bを有するエンジン
410を示す。エンジン410は、さらに、プレナム4
40とアウトレットチェッキバルブ441を有し、これ
らは、二つのシリンダーに共通のもので、ここで、クラ
ンクケースチャンバ415からの混合体が二つのダクト
432a,432bへ二手に分かれて供給される。エン
ジン310とエンジン410との動作は、類似している
が、インテークダクトにおけるスーパーチャージ圧力
(図5のエンジンに関連して記載したように)がより高
く、エンジン410の効率を高める点で相違する。しか
しながら、プレナム440におけるスーパーチャージ圧
力は、プレナム240におけるそれよりも高い。これ
は、二つのピストンでスイープされる全ヴォリュウムが
一つのシリンダーの移動の倍であり、各回転に充填する
ヴォリュウム(一つの燃焼室)は、一つのシリンダーの
移動に相当する。インテークストロークの終わりの時点
における圧力は、図9,図10に示すようなプレナム
(またはサージタンクなしの)2シリンダーエンジンに
おける雰囲気圧を約16〜25%上回り、図11,図1
2に示すプレナム付きのエンジンにおける雰囲気圧を約
21〜45%上回る。
ンジン510を示すもので、図1から図4に示された部
分と同じ部分には、100桁の部分を500に替えた符
号を付す。図14に示すように、エンジンフレームは、
ブロック511、クランクケース512、バルブカバー
522を構成するヘッド513を含む。この実施例にお
いては、エンジンは、空冷であり、放熱フィン540が
ブロック511とヘッド513の外側に形成されている
ものである。
プロ運動するように内蔵され、このピストンは、コンロ
ッド518により常法でクランクシャフト517に連結
している。クランクアーム541がクランクシャフト5
17に装着され、ロッド518に連結し、該アーム54
1は、カウンターバランサー542を含む。図14に示
すように、クランクケース512のチャンバ515は、
比較的小さく、クランクシャフト517とクランクアー
ム541とをぴったり閉じ込めているもので、これは、
クランクケース512に潤滑油のためのサンプを設ける
必要がないことから可能になったものである。ブロック
511とクランクケース512は、緊密に接続されてイ
ンテリアチャンバ515を形成するもので、該チャンバ
は、インレットポート528とアウトレットポート53
1を除き、シールされている。
ン、シリンダー514の壁およびヘッド513の内側の
間に形成されている。ブロック511とヘッド513と
の間のヘッドガスケット543がそれらの間の連結部分
をシールしている。ヘッド513の内側は、壁544と
なり、シリンダー514のアッパーサイド(図14参
照、但し、エンジンは、どのような方向にも向けられる
もので、図の例は、一例で、エンジンの向きを変えれ
ば、アッパーサイドとは言わないが)を横切る。壁54
4には、インテークポート、排気ポート(図示せず)お
よび点火プラグ524装着のための開口が形成されてい
る。インテークバルブ519と排気バルブ(図示せず)
が常法により4ストロークエンジンのそれぞれのポート
を開閉するために設けられている。各バルブは、バルブ
ステム547を含み、これは、バルブガイド548にス
ライド自由に装着され、バルブスプリング549が該バ
ルブを閉止位置に向け上方へ付勢している。
2に枢支されているロッカーアーム551を含む。各ア
ーム551の一端は、バルブの外端に係合し、他端は、
カムシャフト554に固着のバルブカム553に係合し
ている。この構成は、コンベンショナルなオーバーヘッ
ドバルブ、オーバーヘッドカム構成であって、ヘッドの
バルブカバー部分552によって形成されたエンクロー
ジャー536内に包含されている。
は、ギザギザのタイミングベルト558で回転され、該
ベルトは、クランクシャフト517に装着された駆動ス
プロケット(図示せず)により駆動される。クランクシ
ャフト517は、ブロック511の少なくとも一つのベ
アリング559(図14)とクランクケース512によ
り支持されている。図13と図14に示された実施例に
おいては、シャフト517の両端は、ブロックの外側へ
突き出ており、図面に示されていない端部には、駆動す
るツールまたは器具類が取り付けられるようになってい
る。図13に示されている端部には、フライホイールと
ファンを形成するホイール562がナット561により
取り付けられている。フィンまたは翼563がホイール
562に設けられていて、冷却空気がフィン540まわ
りに循環するようになっている。前記した駆動スプロケ
ットは、また、シャフト517によっても駆動され、ホ
イール562の一部を構成する。ベルト558は、カム
シャフト554の一端に固着された被駆動スプロケット
564とも噛み合う。該スプロケットレシオは、カムシ
ャフト554が一回転するとクランクシャフト517が
2回転(1回の運転サイクル)するようになっている。
カムシャフト554は、ヘッド513のベアリング(図
示せず)により回転自由に支持されている。カムシャフ
トのベアリングとクランクシャフトのベアリングの両者
に対しては、エンクロージャー536とチャンバ515
内でアクセスでき、潤滑することができるが、この点
は、後記する。
ンレットポート528とアウトレットポート531が設
けられている。インレットポート528は,シリンダー
514の側壁に位置していて、図14に示すように、該
ポートが開放のとき、ピストン516は、上死点(TD
C、トップ・デッド・センター)にある。ピストン51
6が下死点(BDC、ボトム・デッド・センター)に向
け動くと、ピストンのスカート566が各運転サイクル
において2回にわたりポート528を徐々に覆い、つい
で閉止する。
レットポート528に接続し、ブロックに固定のブレス
568で支持されている。気化器529のエアーインテ
ークがエアークリーナー569に接続し、燃料インテー
クがチューブ571により燃料供給タンク527に接続
している。気化器529は、コンベンショナルなダイア
フラム形式のもので、タンク527とエアークリーナー
569もコンベンショナルなものである。通路572に
よりクランクケースチャンバ515と気化器529とが
接続し、常法で燃料を気化器へ圧送する。
がチューブ533と一方弁541とにより接続されてい
る。この実施例では、バルブ541は、ダクト532の
方向へのみ流れを許すリードバルブ形式のものである。
たは他のフレキシブルな素材から作られ、その一端がバ
ルブ541アウトレットへ接続し、他端は、バルブカバ
ー522に形成されたポート573に接続している。ダ
クト532は、概ねU形状でブロック511から離れて
位置している。図14に示すように、ポート573は、
バルブカバーエンクロージャー536と、インテークバ
ルブ519のためのヘッド513のバルブポートとに直
結している。
(図13,図14に図示されず)は、エンジン110,
210,310,410におけるものと類似のものであ
って、例えば、排気ダクト123は、エンクロージャー
136から離れている。したがって、排気ガスは、エン
クローシャー536に入らずに、排気管を経てマフラー
574へ流れる。インテークバルブと排気バルブ両者の
バルブガイド548とバルブスプリング549は、エン
クロージャー536内の空気・ガス・オイル混合体の流
れに触れて、潤滑される。
・オイル混合油576(2ストロークエンジン仕様の混
合比率40:1のガソリンとオイル)をタンク527に
充填する。該混合油は、チューブ571から気化器52
9へ入り、空気と混合されて、可燃混合体(オイルが添
加されている混気)となる。ガソリンは、気化し、オイ
ルは、極めて微細なミストになる。
クランクケースチャンバ515の容積が増え、これによ
ってエンクロージャー515内の圧力が低下し、ピスト
ンスカート566は、図示の位置へ動き、インレットポ
ート528が開く。前記可燃混合体は、気化器529か
らチャンバ515へ流入し、エンクロージャー515内
の圧力低下でアウトレットバルブ541が閉じる。この
ような作用は、圧縮ならびに排気ストローク両者のとき
に行われる。
動くと、ピストンスカートがインレットポート528を
閉じ、ピストンの移動でクランクケースチャンバ515
の容積が減少する。結果として、チャンバ515内で可
燃混合体が圧縮されて、バルブ541が開き、該混合体
をダクト532へ圧送する。パワーストロークにおい
て、ダクト532内の前記可燃混合体は、インテークバ
ルブ519の閉止で圧縮され、前記ダクト内の増加圧力
は、ピストンの再上昇のときのリードバルブ541の閉
止で保持される。インテークストロークにおいては、圧
縮された前記可燃混合体は、シリンダーへ吸引され、付
加の混合体がピストンによりダクト内へ強制的に送られ
る。 このように、クランクケースコンプレッション
は、スーパーチャージャーとして機能し、所定サイズの
エンジンのパワー出力を増加する。前記コンプレッショ
ンは、またオイルミストの濃さを高め、オイルミストに
よるパーーツ類の潤滑効率を高める。
の混合体は、クランクケースチャンバ515、ダクト5
32およびバルブカバー522のエンクロージャー53
6内を流れる。該混合体は、チャンバ515とエンクロ
ージャー536内でオイルミストを形成し、潤滑注油が
必要なパーツ類すべてのまわりを流れ、潤滑、注油す
る。各運転サイクルにおいては、4ストロークであるか
ら、そして、前記混合体は、ただ1回のストローク8エ
アーインテークストロークにおいて)においてのみエン
クロージャー536から離れるだけであるから、オイル
ミストは、チャンバ515とエンクロージャー536に
比較的安住している。チャンバ515とエンクロージャ
ー536は、捕捉可能の量のオイルミストを含み、この
ような量のオイルミストが可動のパーツ類を囲み、付着
するので、パーツ類の回りのオイルサンプやグリース充
填を必要としない。
が比較的大きな内部容積をもつことから、それがプレナ
ムまたはサージタンクとして機能する利点を有してい
る。ダクトは、前記のようにU字形をしており、それが
内部容積を増やすことにつながっている。ポート528
と、該ポートを開閉するピストン516の位置も別個の
チェッキバルブを必要としない点で利点があり、この構
成は、また、気化器の配置位置の点で有利である。この
ことは、例えば、チェーンソウのような小型で手持ちで
使用する工具または道具用のエンジンにとり重要なこと
である。ピストンを過ぎるブローバイガスは、クランク
ケースチャンバ515へ流入し、燃焼室へ戻る。
ンは、図13と図14に示されたエンジンとほぼ同じも
のであるが、ヘッド部分の構造とバルブおよびバルブ作
動機構とを異にする。
ランクケース又はパン612およびヘッド613を含
む。この場合、ヘッド613の形状は、”L”ヘッド
(またはフラットヘッド)になっており、ガスケット6
43は、ヘッドとブロックとの間にある。ヘッド613
とブロック611の両者は、外側に空冷フィン640を
有している。ブロック611は、装着フランジ680に
取り付けられており、該フランジによりエンジンをポー
タブルの工具または道具に取り付ける。
内蔵され、コンロッド618によってピストン616が
クランクシャフト617に連結されている。カウンター
バランス642がまたクランクシャフトに取り付けられ
ていて、これらのパーツは、クランクケースチャンバ6
15内を回転する。点火プラグ624がヘッド613の
開口部625に取り付けられている。
化器629を有し、この気化器は、図15に示したよう
なダイアフラムキャブレータのような全方向(取り付け
位置、方向が限定されない)タイプのものが好ましい。
気化器は、手動調節できるスロットル681を含み、こ
れでエンジンスピードをコントロールするもので、コン
ベンショナルなエアークリーナから空気が供給される。
タンク527に類似した燃料(ガソリンなど)供給タン
クが設けられ、前記したように、燃料・オイル混合体
(ガソリン・オイル混合油)の供給源となる。
る混合体の可燃混気が生成され、潤滑油(オイル)は、
微細なミストまたは霧滴となる。前記実施例と同様に、
前記可燃混合体は、クランクケースおよびプレナムチャ
ンバまたはサージタンクを経て燃焼室へ入り、その間、
潤滑を必要とするエンジンパーツ類を効率良く潤滑す
る。
リンダーの側壁に形成されたインレットポート628を
経てクランクケースチャンバ615へ流れる。該ポート
628は、シリンダーの壁の下位位置にあって、図5B
に示したエンジンに関して記載したように、ピストンが
上死点にあるときを除いて、ピストン616のスカート
でカバーされる。
れ、前記ブロックに形成されたチャンバ682を経てプ
レナムチャンバまたはサージタンク683へ流れる。該
チャンバ683は、ブロック611により形成された一
方の側面684と、ブロックの側面に固定のカバー68
6により形成された外方の側面とを有する(図15,図
17参照)。前記混合体は、ポート687とチェッキバ
ルブ688によりチャンバ682からチャンバ683へ
の方向のみに流れる。プレナムチャンバ683は、ブロ
ック内に形成された部分689を含み、該部分689
は、エアーインテークバルブ692のポート691につ
ながっている。バルブポート691の上側面(図15)
は、ヘッド613の下面に形成されたキャビティ693
につながり、該キャビティが燃焼室の部分を構成する。
動する作動機構694が設けられている。該作動機構6
94は、カムシャフト696を含み、該カムシャフト
は、ブロック611に回転自由に取り付けられ、クラン
クシャフト617と歯車結合している(図示せず)。カ
ムシャフト696は、フォロワとプッシュロッド698
との一端に係合するカム697を含む。プッシュロッド
698の他端は、バルブ692のステム699の下端部
(図15参照)と係合する。プッシュロッド698とス
テム699は、ブロックに装着のベアリング700にス
ライド自由に装着される。圧縮リターンスプリング70
1がブロックの棚部702とバルブ699のクリップ7
03の間に位置し、該スプリング701がカム697に
対しロッド698をホールドし、バルブ692を閉止位
置に付勢する。
気バルブ706を含む。この排気バルブは、シリンダー
614とインテークポート691に隣接のブロックに形
成された排気ポート707に可動自由に装着されてい
る。排気バルブ706は、インテークバルブの作動機構
に類似した構造と配置位置のバルブ作動機構(図示せ
ず)により作動される。カムシャフト696は、カム6
97に似ていて、該カムから角度を付けてオフセットさ
れた、バルブ706の作動機構の第2のカム(図示せ
ず)を支持し、バルブ706のステムは、ブロック61
1に可動自由に装着されている。バルブ706が開く
と、排気ガスは、シリンダー614とヘッドキャビティ
693から開放の排気ポート707、ブロック611に
形成された排気ガス通路708を経て、ブロックの側面
に装着のマフラー709へ流れる。
造は、潤滑の必要なエンジンパーツ類のすべてがクラン
クケースチャンバ615,682に内蔵されている点
で、特に効果のあるものである。クランクシャフトに取
り付けられた回転するパーツ類およびピストンの動きに
よって、クランクケース内で燃料・オイル・空気の混合
体に乱流を生じさせ、そのような乱流により、前記混合
体は潤滑を必要とするパーツ類のまわりをよく流れ、潤
滑作用が効率よく行われる。このように、パーツ類に対
する潤滑作用は、極めて良好に行われるもので、例え
ば、パーツ類の一部がプレナムやヘッドにあれば、潤滑
作用は,これに劣るものである。さらに、図15、図1
6のエンジンは、極めてコンパクトなものとして構成で
きる利点をもつ。
図15から図17に示されているような単気筒エンジン
においては、サージタンクの容積と、クランクケースの
容積は、圧縮ストロークの初期において、シリンダー内
のガス圧力にかなりの影響を与えるものである。単気筒
エンジンについてみれば、ガス転移が等温とすると:
圧 Pt=下死点におけるサージタンク内の最大圧力 Pc=下死点におけるクランクケース内の最大圧力 V =トータルエンジンディスプレースメント Vc=クランクケースクリアランス・ボリュウム Vt=サージタンクのボリュウム Vcc=シリンダークリアランスのボリュウム
1,図12に示されたようなもの)についてみれば、再
び等温ガストランスフォーメーションとして:
されていることが、前記から明らかとなる。エンジンの
可動部分は、燃料・オイル・空気の混合体により、すべ
て効率よく潤滑され、別個の潤滑系統を設ける必要がな
く、4ストロークエンジンでありながら、エンジンの設
置の向きが限定されず、どのような向きにエンジンを置
いても問題がなく、手持ち動力工具、手持ち動力道具の
駆動源であるエンジンに最適であり、前記混合体は、別
個にスーパーチャージャーを設けずとも、スーパーチャ
ージャー化され、小型高馬力のエンジンとなり、さら
に、排気は、前記混合体にオイルが含まれていてもクリ
ーンであり、排気公害の問題がなく、排気規制を充分ク
リアーするものである。
ローク示す略図である。
ローク示す略図である。
ローク示す略図である。
ローク示す略図である。
ある。
をなす部分を示すために、ある部分が切断されたもの。
る。
る。
ジン 111 エンジンのブロック部分 112 クランクケース部分 113 ヘッド部分 114 シリンダー 115 内部チャンバ 116 ピストン 117 クランクシャフト 118 連接棒 119 吸気バルブ 120 排気バルブ 122 バルブカバー 123 排気管 124 スパークプラグ 125 ポイント 126 燃焼室 127 供給タンク 128 燃料インレットポート 129 気化器 130 ワンウエイバルブまたはチェッキバルブ 131 アウトレットポート 132 ダクト 134 ダクトの他端 136 エンクロージャ
Claims (22)
- 【請求項1】 空気、燃料および潤滑油からなる可燃混
合体を用いる4ストローク内燃エンジンであって、以下
の構成を有するもの: a)シリンダーおよびクランクケースチャンバを構成す
るブロック部とヘッド部とを備えたエンジンフレーム; b)前記クランクケースチャンバに回転自由に装着され
たクランクシャフトおよび前記シリンダーに内蔵された
ピストンで、前記ピストンは、前記クランクシャフトに
ロッドで連結され、前記シリンダー、前記ヘッド部およ
び前記ピストンが構成する燃焼室; c)前記エンジンには、インテークバルブ、排気バルブ
および前記バルブ類を作動する作動機構が含まれ、前記
作動機構は、前記ピストンと同期して動作し、前記ピス
トンのインテークストロークの間前記インテークバルブ
を開き、前記ピストンの排気ストロークの間前記排気バ
ルブを開放する; d)燃料、空気およびオイルミストの可燃混合体を発生
する気化器; e)前記クランクケースと前記インテークバルブとを接
続するダクト; f)前記混合体を前記気化器から前記燃焼室へ送る流路
を形成する前記気化器、前記クランクケースチャンバ、
前記ダクトおよび前記インテークバルブ、さらに前記流
路に位置し、前記オイルミストにより潤滑される前記ク
ランクシャフト、前記ロッドおよび前記作動機構。 - 【請求項2】 前記気化器と前記クランクケースの間に
あって、前記混合体を前記クランクケースの方向へ流す
第1のワンウエイバルブを含む請求項1のエンジン。 - 【請求項3】 前記クランクケースと前記ダクトの間に
あって、前記混合体を前記ダクトの方向へ流す第2のワ
ンウエイバルブを含む請求項2のエンジン。 - 【請求項4】 前記バルブと前記作動機構とが前記クラ
ンクケースチャンバ内に設けられている請求項1,2、
3の何れかに記載のエンジン。 - 【請求項5】 前記ヘッド部がキャビティを有し、前記
流路が前記キャビティを含み、前記バルブ類と前記作動
機構とが前記キャビティ内に設けられている請求項1,
2、3の何れかに記載のエンジン。 - 【請求項6】 前記気化器が設置位置、設置向きに限定
のない全方向タイプのもので、前記エンジンそれ自体比
較的小型で軽量かつ持ち運び、手持ち可能のものである
請求項1,2、3の何れかに記載のエンジン。 - 【請求項7】 前記ダクトがサージタンクを形成する請
求項3のエンジン。 - 【請求項8】 前記作動機構が前記クランクケース内に
回転自由に設けられたカムシャフトを備え、前記カムシ
ャフトを前記クランクシャフトに連接するギヤを含む請
求項4のエンジン。 - 【請求項9】 前記作動機構は、前記ヘッド内に回転自
由に取り付けられたカムシャフトを備え、前記カムシャ
フトを前記クランクケースに連結するベルトを含む請求
項5のエンジン。 - 【請求項10】 前記ダクトの一側は、前記ブロックの
一部により形成され、他方の側面は、前記ブロック部の
前記側面に固定のカバーにより形成されている請求項7
のエンジン。 - 【請求項11】 前記ダクトは、U字状で、前記ブロッ
ク部から離れている請求項7のエンジン。 - 【請求項12】 第2のエンジンフレーム、前記クラン
クシャフトに連結の第2のピストンおよび第2のインテ
ークバルブ、排気バルブそしてバルブ作動機構を含み、
前記気化器、前記クランクケースおよび前記ダクトが前
記両エンジンに共通のものである請求項1のエンジン。 - 【請求項13】 前記第1のワンウエイバルブは、前記
シリンダーのポートおよび前記ピストンのスカート部分
を備え、前記ピストンのスカート部分が前記ポートを開
閉する請求項2のエンジン。 - 【請求項14】 前記ワンウエイバルブが前記気化器と
前記クランクケースチャンバの間のエンジンフレームに
あるポートと、前記ポートにあるワンウエイフローバル
ブを備えている請求項2のエンジン。 - 【請求項15】 燃料、オイル、空気の可燃混合体を燃
料とする複数気筒4ストロークエンジンで、以下の構成
を有するもの: a)クランクケースチャンバと、第1、第2のシリンダ
ーを形成するエンジンフレーム; b)前記第1と第2のシリンダー内でピストン運動し、
前記フレームと共に第1と第2の燃焼室を構成する第1
と第2のピストンであって、前記クランクケースに向か
い、また、クランクケースから離れる方向へ同期運動
し、これによって前記クランクケースチャンバの容積を
交互に増加、減少させる第1と第2のピストン; c)前記第1と第2の燃焼室に近接した第1と第2のバ
ルブエンクロージャーを構成する前記フレームと、前記
第1と第2のバルブエンクロージャーに設けられている
第1と第2のバルブ機構; d)燃料インテークバルブ、排気バルブおよびバルブ作
動機構を備えている前記各バルブ機構; e)前記クランクケースチャンバへ通じる少なくとも一
つのインレットポートと前記クランクケースチャンバへ
通じている少なくとも一つのアウトレットポートを備
え、前記少なくとも一つのインレットポートが前記混合
体を受けるようになっている前記フレーム;および f)前記少なくとも一つのアウトレットポートを前記第
1と第2のバルブエンクロージャーおよび前記燃料イン
テークバルブへ連結するダクト、そして、前記クランク
ケースチャンバと前記バルブエンクロージャーを流れ、
エンジン運転中、これらのパーツを潤滑する前記混合
体。 - 【請求項16】 前記インレットポートに第1のワンウ
エイバルブを有し、前記クランクケースへの前記混合体
の流れを許す請求項15のエンジン。 - 【請求項17】 前記ダクトがサージタンクを構成する
請求項15のエンジン。 - 【請求項18】 前記アウトレットポートに第2のワン
ウエイバルブを有し、前記クランクケースチャンバから
の前記混合体の流れを許す請求項17のエンジン。 - 【請求項19】 前記エンジンは、前記クランクケース
内に位置し、前記フレームに回転自由に取り付けられて
いるクランクシャフトを備え、前記第1と第2のピスト
ンは、前記クランクシャフトに連結し、前記クランクシ
ャフトの2回転でエンジンの動作サイクルとなり、前記
ピストンは、交互の回転でパワーストロークになる請求
項15のエンジン。 - 【請求項20】 前記シリンダーが対向して配置され、
前記ピストンが対となって互いに接近、離間するレシプ
ロ運動を行う請求項19のエンジン。 - 【請求項21】 前記クランクケースチャンバと前記バ
ルブエンクロージャーに、充分な量の前記混合体が流入
して、内部のエンジンパーツ類まわりを流れ、前記パー
ツ類を潤滑する請求項15のエンジン。 - 【請求項22】 前記ダクトは、U字状で、端部が前記
クランクケースと前記バルブエンクロージャーに連結
し、ダクト中央部分は、前記エンジンフレームから離れ
ている請求項15のエンジン。
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