JPH07217442A - ピストン組立体 - Google Patents
ピストン組立体Info
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- JPH07217442A JPH07217442A JP6325974A JP32597494A JPH07217442A JP H07217442 A JPH07217442 A JP H07217442A JP 6325974 A JP6325974 A JP 6325974A JP 32597494 A JP32597494 A JP 32597494A JP H07217442 A JPH07217442 A JP H07217442A
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- bore
- piston member
- cooling device
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/28—Engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F3/00—Pistons
- F02F3/16—Pistons having cooling means
- F02F3/18—Pistons having cooling means the means being a liquid or solid coolant, e.g. sodium, in a closed chamber in piston
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 複式ピストン組立体を有するエンジンにおい
て、ピストン内部の冷却を効果的に行う装置を提供す
る。 【構成】 エンジンブロック１２の作動室２０内に往復
運動自在に設けられたピストン組立体のための冷却装置
が開示される。この冷却装置は、第１ボア８４が貫通形
成された第１ピストン部材２８を有する。第１ボア内に
は一対の第２ピストン部材３０、３２が往復運動自在に
配置される。第１ピストン部材には、第１ボアをほぼ囲
むように空洞１１４が形成される。この空洞は、所定量
の冷媒を受入れ、保持するのに十分なものである。
て、ピストン内部の冷却を効果的に行う装置を提供す
る。 【構成】 エンジンブロック１２の作動室２０内に往復
運動自在に設けられたピストン組立体のための冷却装置
が開示される。この冷却装置は、第１ボア８４が貫通形
成された第１ピストン部材２８を有する。第１ボア内に
は一対の第２ピストン部材３０、３２が往復運動自在に
配置される。第１ピストン部材には、第１ボアをほぼ囲
むように空洞１１４が形成される。この空洞は、所定量
の冷媒を受入れ、保持するのに十分なものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】 本発明は、ピストン組立体の冷
却装置に関する。特に本発明は、エンジン内で往復運動
するようになっており、第２のピストンが作動的に取り
付けられる少なくとも１つのシリンダが形成されたピス
トンのための冷却装置に関する。
却装置に関する。特に本発明は、エンジン内で往復運動
するようになっており、第２のピストンが作動的に取り
付けられる少なくとも１つのシリンダが形成されたピス
トンのための冷却装置に関する。
【０００２】
【従来技術】 従来のエンジンでは、エンジンの作動に
より発生する熱を放散するために、種々のエンジン部品
に、水その他の適当な冷媒のような冷却媒体を循環させ
る冷却装置を採用することが極めて普通である。さらに
詳細に述べると、エンジンブロックには計画的に配置さ
れた空洞すなわち水ジャケットが形成され、この水ジャ
ケットに冷媒が循環させられる。通常は、冷媒はエンジ
ンブロックとラジエータとの間をエンジン駆動ポンプに
より循環させられて、エンジンブロック内に発生した熱
を放散させる。１つの主要な熱源は、シリンダ内でのピ
ストンの運動と、その運動を生じさせる燃焼である。こ
の冷却方法は、通常のエンジンブロックのシリンダ回り
の領域を冷却するのに非常に有効であることが知られて
いるが、この冷却方法は、エンジンブロックの静止部分
の冷却を行うに過ぎない。エンジンの往復動部材を特に
冷却するための手段を提供するものではない。エンジン
のピストンを冷却する方法も知られている。その方法の
一つは、1969年12月23日に特許された米国特許第3,485,
143 号に開示されている。この米国特許は、熱が過大に
なるピストンの上部領域に密閉した空洞を設けることを
教示する。この空洞には冷媒が充填されており、この冷
媒が熱交換器となってピストンがシリンダ内を往復運動
したとき該ピストンのクラウン部分を冷却する。しかし
ながら、この構造は、静止シリンダ内を往復運動するよ
うに配置されたピストンについてのみ適用できるもので
ある。
より発生する熱を放散するために、種々のエンジン部品
に、水その他の適当な冷媒のような冷却媒体を循環させ
る冷却装置を採用することが極めて普通である。さらに
詳細に述べると、エンジンブロックには計画的に配置さ
れた空洞すなわち水ジャケットが形成され、この水ジャ
ケットに冷媒が循環させられる。通常は、冷媒はエンジ
ンブロックとラジエータとの間をエンジン駆動ポンプに
より循環させられて、エンジンブロック内に発生した熱
を放散させる。１つの主要な熱源は、シリンダ内でのピ
ストンの運動と、その運動を生じさせる燃焼である。こ
の冷却方法は、通常のエンジンブロックのシリンダ回り
の領域を冷却するのに非常に有効であることが知られて
いるが、この冷却方法は、エンジンブロックの静止部分
の冷却を行うに過ぎない。エンジンの往復動部材を特に
冷却するための手段を提供するものではない。エンジン
のピストンを冷却する方法も知られている。その方法の
一つは、1969年12月23日に特許された米国特許第3,485,
143 号に開示されている。この米国特許は、熱が過大に
なるピストンの上部領域に密閉した空洞を設けることを
教示する。この空洞には冷媒が充填されており、この冷
媒が熱交換器となってピストンがシリンダ内を往復運動
したとき該ピストンのクラウン部分を冷却する。しかし
ながら、この構造は、静止シリンダ内を往復運動するよ
うに配置されたピストンについてのみ適用できるもので
ある。
【０００３】もっと進んだ技術を有するエンジンでは、
複数のピストンが互いに相対的に往復運動するようにな
った複ピストン配列が採用される。この概念に基づく一
例が1971年12月28日に特許された米国特許第3,630,178
号に開示されている。この特許は、２次燃焼室部材内を
可動な１次ピストンすなわち作動ピストンを使用するこ
とを教示する。この２次燃焼室部材は、静止ハウジング
に形成されたシリンダ内に往復運動自在に配置されてい
る。この特許の開示から明らかなように、相互作用する
ピストンと燃焼室部材内の燃焼とガスの膨張とが、両方
の可動部材に大量の熱を発生する。エンジンブロック内
には、該ブロックを冷却するために水を循環させる通路
が形成されているが、これら可動部材のいずれかを冷却
するための手段は設けられていない。
複数のピストンが互いに相対的に往復運動するようにな
った複ピストン配列が採用される。この概念に基づく一
例が1971年12月28日に特許された米国特許第3,630,178
号に開示されている。この特許は、２次燃焼室部材内を
可動な１次ピストンすなわち作動ピストンを使用するこ
とを教示する。この２次燃焼室部材は、静止ハウジング
に形成されたシリンダ内に往復運動自在に配置されてい
る。この特許の開示から明らかなように、相互作用する
ピストンと燃焼室部材内の燃焼とガスの膨張とが、両方
の可動部材に大量の熱を発生する。エンジンブロック内
には、該ブロックを冷却するために水を循環させる通路
が形成されているが、これら可動部材のいずれかを冷却
するための手段は設けられていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】 本発明は、上述した
問題点の一又はそれ以上を解決するするものである。
問題点の一又はそれ以上を解決するするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】 本発明の一態様におい
ては、エンジンブロックの作動室内に往復運動自在に設
けられたピストン組立体のための冷却装置が提供され
る。この装置は、第１ボアが貫通形成された第１のピス
トン部材を有する。第１ボア内には第２ピストン部材が
往復運動自在に配置される。第１ピストン部材には、第
１ボアをほぼ囲むように空洞が形成される。この空洞
は、所定量の冷媒を受入れ、保持するのに十分なもので
ある。本発明の他の態様によれば、エンジンブロックの
作動室内に往復運動自在に設けられたピストン組立体の
ための冷却装置が提供される。この冷却装置は、第１ボ
アが貫通形成された第１ピストン部材を有する。第１ボ
ア内には一対の第２ピストン部材が往復運動自在に配置
される。第１ピストン部材には、第１ボアをほぼ囲むよ
うに空洞が形成される。この空洞は、所定量の冷媒を受
入れ、保持するのに十分なものである。上述した冷却装
置においては、第１ピストン部材内に収容された第２ピ
ストン部材の燃焼力により第１ピストン部材に発生した
熱は、該第１ピストン部材の外の周囲に伝達される。こ
れは、第２ピストン部材が作動するボアすなわちシリン
ダの回りに密閉した空洞を配置することにより達成され
る。この空洞は冷媒で充填されており、この冷媒が第１
ピストン部材の内部に発生した熱を該第１ピストン部材
の外表面に導く熱交換機として作用する。空洞は第１ピ
ストン部材とともに上下運動するので、冷媒が攪拌さ
れ、冷却効果が増進される。さらに、第２ピストン部材
が往復運動するボアに平行に該空洞が配置されているこ
とに加えて、空洞の一部はピストンの運動方向とは直角
な方向に延びる。この配置により、冷媒は、第２ピスト
ン部材の燃焼室に近い領域、すなわち発熱が強い領域に
到達することができるようになる。
ては、エンジンブロックの作動室内に往復運動自在に設
けられたピストン組立体のための冷却装置が提供され
る。この装置は、第１ボアが貫通形成された第１のピス
トン部材を有する。第１ボア内には第２ピストン部材が
往復運動自在に配置される。第１ピストン部材には、第
１ボアをほぼ囲むように空洞が形成される。この空洞
は、所定量の冷媒を受入れ、保持するのに十分なもので
ある。本発明の他の態様によれば、エンジンブロックの
作動室内に往復運動自在に設けられたピストン組立体の
ための冷却装置が提供される。この冷却装置は、第１ボ
アが貫通形成された第１ピストン部材を有する。第１ボ
ア内には一対の第２ピストン部材が往復運動自在に配置
される。第１ピストン部材には、第１ボアをほぼ囲むよ
うに空洞が形成される。この空洞は、所定量の冷媒を受
入れ、保持するのに十分なものである。上述した冷却装
置においては、第１ピストン部材内に収容された第２ピ
ストン部材の燃焼力により第１ピストン部材に発生した
熱は、該第１ピストン部材の外の周囲に伝達される。こ
れは、第２ピストン部材が作動するボアすなわちシリン
ダの回りに密閉した空洞を配置することにより達成され
る。この空洞は冷媒で充填されており、この冷媒が第１
ピストン部材の内部に発生した熱を該第１ピストン部材
の外表面に導く熱交換機として作用する。空洞は第１ピ
ストン部材とともに上下運動するので、冷媒が攪拌さ
れ、冷却効果が増進される。さらに、第２ピストン部材
が往復運動するボアに平行に該空洞が配置されているこ
とに加えて、空洞の一部はピストンの運動方向とは直角
な方向に延びる。この配置により、冷媒は、第２ピスト
ン部材の燃焼室に近い領域、すなわち発熱が強い領域に
到達することができるようになる。
【０００６】
【実施例】 図を参照すると、ハウジング１２により形
成される内燃エンジン１０が示されている。ハウジング
１２は、第１部分すなわち上部部分１４と第２部分すな
わち下部部分１６とを備える。こさら２つのハウジング
部分は複数のファスナー又はボルト１８により互いに固
定されている。ハウジング１２は作動詩句２０を形成し
ており、この作動室２０内に、図１に示すほぼ垂直平面
内を往復運動自在なように複式ピストン組立体２２が配
置されている。この複式ピストン組立体２２は、第１及
び第２クランク軸２４、２６と、比較的大きな第１低圧
ピストン部材２８と、一対の第２高圧ピストン部材３
０、３２とを備える。第１クランク軸２４は、長手方向
に間隔をもって中央軸線３６に同軸に配置された複数の
主支持ジャーナル３４と、円筒形のクランクピン３８と
を有する。クランクピン３８は主支持ジャーナル３４の
軸線３６から半径方向にオフセットして配置される。第
１クランク軸２４の主支持ジャーナル３４の各々は、通
常の方法でハウジングの上部部分１４と下部部分１６と
の間に回転自在に支持されている。ハウジング１２の外
側において、第１クランク軸２４の後部動力取り出し端
４２に、第１後部タイミング・バランス歯車４０が結合
されている。ハウジング１２の外側において、第１クラ
ンク軸２４の反対側の端、すなわち前端４６に、第２前
部タイミング・バランス歯車４４が結合されている。
成される内燃エンジン１０が示されている。ハウジング
１２は、第１部分すなわち上部部分１４と第２部分すな
わち下部部分１６とを備える。こさら２つのハウジング
部分は複数のファスナー又はボルト１８により互いに固
定されている。ハウジング１２は作動詩句２０を形成し
ており、この作動室２０内に、図１に示すほぼ垂直平面
内を往復運動自在なように複式ピストン組立体２２が配
置されている。この複式ピストン組立体２２は、第１及
び第２クランク軸２４、２６と、比較的大きな第１低圧
ピストン部材２８と、一対の第２高圧ピストン部材３
０、３２とを備える。第１クランク軸２４は、長手方向
に間隔をもって中央軸線３６に同軸に配置された複数の
主支持ジャーナル３４と、円筒形のクランクピン３８と
を有する。クランクピン３８は主支持ジャーナル３４の
軸線３６から半径方向にオフセットして配置される。第
１クランク軸２４の主支持ジャーナル３４の各々は、通
常の方法でハウジングの上部部分１４と下部部分１６と
の間に回転自在に支持されている。ハウジング１２の外
側において、第１クランク軸２４の後部動力取り出し端
４２に、第１後部タイミング・バランス歯車４０が結合
されている。ハウジング１２の外側において、第１クラ
ンク軸２４の反対側の端、すなわち前端４６に、第２前
部タイミング・バランス歯車４４が結合されている。
【０００７】図２に示すように、第２クランク軸２６
は、長手方向に間隔をもって中央軸線５０に同軸に配置
された複数の主支持ジャーナル４８と、円筒形のクラン
クピン５２とを有する。クランクピン５２は通常のよう
に主支持ジャーナル４８に対して軸線方向にオフセット
されている。第２クランク軸２６の主支持ジャーナル４
８の各々は、通常の方法でハウジングの上部部分１４と
下部部分１６との間に回転自在に支持されている。第
１、第２クランク軸２４、２６の軸線３６、５０は互い
にほぼ平行である。ハウジング１２の外側において、第
２クランク軸２６の後端５６に第３後部タイミング・バ
ランス歯車５４が結合され、第１後部タイミング歯車４
０に噛み合っている。ハウジング１２の外側において、
第２クランク軸２６の反対側の端、すなわち前端６０
に、第４前部タイミング・バランス歯車５８が結合さ
れ、第２前部タイミング歯車４４と噛み合っている。後
部の第１及び第３歯車４０、５４が互いに噛み合い、前
部の第２及び第４歯車４４、５８が互いに噛み合うこと
により、第１及び第２クランク軸２４、２６に位相的に
反対の回転が生じる。後部カバー６２がハウジング１２
の後部に取り外し自在に固定されて第１及び第３歯車４
０、５４を囲み、前部カバー６４がハウジング１２の前
部に取り外し自在に固定されて第２及び第４歯車４４、
５８を囲むようになっている。
は、長手方向に間隔をもって中央軸線５０に同軸に配置
された複数の主支持ジャーナル４８と、円筒形のクラン
クピン５２とを有する。クランクピン５２は通常のよう
に主支持ジャーナル４８に対して軸線方向にオフセット
されている。第２クランク軸２６の主支持ジャーナル４
８の各々は、通常の方法でハウジングの上部部分１４と
下部部分１６との間に回転自在に支持されている。第
１、第２クランク軸２４、２６の軸線３６、５０は互い
にほぼ平行である。ハウジング１２の外側において、第
２クランク軸２６の後端５６に第３後部タイミング・バ
ランス歯車５４が結合され、第１後部タイミング歯車４
０に噛み合っている。ハウジング１２の外側において、
第２クランク軸２６の反対側の端、すなわち前端６０
に、第４前部タイミング・バランス歯車５８が結合さ
れ、第２前部タイミング歯車４４と噛み合っている。後
部の第１及び第３歯車４０、５４が互いに噛み合い、前
部の第２及び第４歯車４４、５８が互いに噛み合うこと
により、第１及び第２クランク軸２４、２６に位相的に
反対の回転が生じる。後部カバー６２がハウジング１２
の後部に取り外し自在に固定されて第１及び第３歯車４
０、５４を囲み、前部カバー６４がハウジング１２の前
部に取り外し自在に固定されて第２及び第４歯車４４、
５８を囲むようになっている。
【０００８】第１ピストン部材２８はほぼ長方形であ
り、ハウジング１２の作動室２０内に往復運動自在に、
かつシール状態で配置されている。第１ピストン部材２
８は、左右端部６８、７０を有する本体６６を備える。
各端部は形状が半円筒形で、外向きに延びるフランジ７
２、７４を形成する。第１ピストン部材２８の本体６６
は、さらに上部作動面７６と下部作動面７８とを備え
る。第１ハウジング部分１４内に上部作動面７６を配置
することより可変容積の吸気室８０が形成される。第２
ハウジング部分１６内に下部作動面７８を配置すること
により可変容積の排気室８２が形成される。第１ピスト
ン部材２８は、作動室２０内で、下向き第１方向に動い
て吸気室８０の容積を増加させ、排気室８２の容積を減
少させる。逆に、第１ピストン部材２８が上向きの第２
方向に動くと、吸気室の容積が減少し、排気室の容積が
増加する。第１ピストン部材２８は、さらに中心軸線８
６に沿って、上下作動室７６、７８に平行で、これら作
動室７６、７８から等距離の位置に第１ボア８４を形成
する。この第１ボアは、さらに第１、第２ピストンボア
８８、９０を形成する。第１ピストンボア８８は、図１
でみて第１ピストン部材２８の左端部６８と第１ピスト
ンボア８８の端壁９２との間に形成される。第２ピスト
ンボア９０は、第１ピストン部材２８の右端部と、第１
端壁９２に平行な半径方向に延びる第１ボア８４の第２
端壁９４との間に形成される。第２ピストン部材の一方
３０は第１ピストンボア８８内に、他方３２は第２ピス
トンボア９０内に配置される。第２ピストン部材３０、
３２はともに通常の形状であり、それぞれ円筒形のヘッ
ド部９６、９８を備え、これらヘッド部９６、９８がそ
れぞれピストンボア８８、９０内に配置される。これら
ピストンは互いに対向する関係に配置され、ヘッド部９
６、９８がそれぞれ端壁６８、７０に向き合っている。
第２ピストン部材の各々は、それぞれのヘッド部９６、
９８から反対方向に延びる端キャップ１００、１０２を
有する。端キャップ１００は通常の方法で第１クランク
軸２４のクランクピン３８に直接にピボット結合され、
端キャップ１０２は同様な方法で第２クランク軸２６の
クランクピン５２に直接にピボット結合されている。
り、ハウジング１２の作動室２０内に往復運動自在に、
かつシール状態で配置されている。第１ピストン部材２
８は、左右端部６８、７０を有する本体６６を備える。
各端部は形状が半円筒形で、外向きに延びるフランジ７
２、７４を形成する。第１ピストン部材２８の本体６６
は、さらに上部作動面７６と下部作動面７８とを備え
る。第１ハウジング部分１４内に上部作動面７６を配置
することより可変容積の吸気室８０が形成される。第２
ハウジング部分１６内に下部作動面７８を配置すること
により可変容積の排気室８２が形成される。第１ピスト
ン部材２８は、作動室２０内で、下向き第１方向に動い
て吸気室８０の容積を増加させ、排気室８２の容積を減
少させる。逆に、第１ピストン部材２８が上向きの第２
方向に動くと、吸気室の容積が減少し、排気室の容積が
増加する。第１ピストン部材２８は、さらに中心軸線８
６に沿って、上下作動室７６、７８に平行で、これら作
動室７６、７８から等距離の位置に第１ボア８４を形成
する。この第１ボアは、さらに第１、第２ピストンボア
８８、９０を形成する。第１ピストンボア８８は、図１
でみて第１ピストン部材２８の左端部６８と第１ピスト
ンボア８８の端壁９２との間に形成される。第２ピスト
ンボア９０は、第１ピストン部材２８の右端部と、第１
端壁９２に平行な半径方向に延びる第１ボア８４の第２
端壁９４との間に形成される。第２ピストン部材の一方
３０は第１ピストンボア８８内に、他方３２は第２ピス
トンボア９０内に配置される。第２ピストン部材３０、
３２はともに通常の形状であり、それぞれ円筒形のヘッ
ド部９６、９８を備え、これらヘッド部９６、９８がそ
れぞれピストンボア８８、９０内に配置される。これら
ピストンは互いに対向する関係に配置され、ヘッド部９
６、９８がそれぞれ端壁６８、７０に向き合っている。
第２ピストン部材の各々は、それぞれのヘッド部９６、
９８から反対方向に延びる端キャップ１００、１０２を
有する。端キャップ１００は通常の方法で第１クランク
軸２４のクランクピン３８に直接にピボット結合され、
端キャップ１０２は同様な方法で第２クランク軸２６の
クランクピン５２に直接にピボット結合されている。
【０００９】燃焼室１０４は第２ピストン部材３０、３
２の対向するヘッド部９６、９８の間に位置するように
第１ピストン部材２８の本体６６に形成されている。燃
焼室１０４は可変容積で、ピストン部材２８の本体６６
の水平な上面１０６と、水平な下面１０８と、一対の凹
形の側面１１０、１１２と、高圧ピストン３０、３２の
対向するヘッド部９６、９８とにより形成されている
（図２参照）。ピストン本体６６内に、第１ボア８４を
囲むように冷媒空洞１１４が形成されている。この空洞
は、ピストン本体の上部作動面７６と下部作動面７８に
平行な第１部分１１６を有する。図１に最も良く示すよ
うに、空洞には、該空洞の第１部分１１６から内方に燃
焼室１０４に向かって、放射方向の端壁９２、９４の各
々に近接する位置まで、該端壁にほぼ平行な第２部分１
１８が形成される。図２及び図３に示すように、空洞の
第１部分は、ピストン本体の形状のために幅が大きく縮
小されており、燃焼室１０４に形成される凹形の側面１
１０、１１２の回りに配置される。冷媒空洞１１４はシ
ールされた室であり、水その他適当な液体のような所定
量の冷媒を受入れ、保持することができる。図１に示す
ように、ハウジング１２の第１部分１４は吸気通路を形
成する一対の吸気マニホルド１２０、１２２を備える。
壁部材１２４がこれらの吸気通路を作動室２０の第１部
分１４から隔離する。自動的に開く形式のポペット型吸
気バルブ組立体１２６が壁部材１２４に形成された複数
の吸気ポート１２８内に配置される。各ポペット型吸気
バルブは通常の形状で、バルブスプリング１３０を用い
てバルブを閉状態に維持し、選択的に開いて吸気通路か
ら吸気を吸気室に流通させる。
２の対向するヘッド部９６、９８の間に位置するように
第１ピストン部材２８の本体６６に形成されている。燃
焼室１０４は可変容積で、ピストン部材２８の本体６６
の水平な上面１０６と、水平な下面１０８と、一対の凹
形の側面１１０、１１２と、高圧ピストン３０、３２の
対向するヘッド部９６、９８とにより形成されている
（図２参照）。ピストン本体６６内に、第１ボア８４を
囲むように冷媒空洞１１４が形成されている。この空洞
は、ピストン本体の上部作動面７６と下部作動面７８に
平行な第１部分１１６を有する。図１に最も良く示すよ
うに、空洞には、該空洞の第１部分１１６から内方に燃
焼室１０４に向かって、放射方向の端壁９２、９４の各
々に近接する位置まで、該端壁にほぼ平行な第２部分１
１８が形成される。図２及び図３に示すように、空洞の
第１部分は、ピストン本体の形状のために幅が大きく縮
小されており、燃焼室１０４に形成される凹形の側面１
１０、１１２の回りに配置される。冷媒空洞１１４はシ
ールされた室であり、水その他適当な液体のような所定
量の冷媒を受入れ、保持することができる。図１に示す
ように、ハウジング１２の第１部分１４は吸気通路を形
成する一対の吸気マニホルド１２０、１２２を備える。
壁部材１２４がこれらの吸気通路を作動室２０の第１部
分１４から隔離する。自動的に開く形式のポペット型吸
気バルブ組立体１２６が壁部材１２４に形成された複数
の吸気ポート１２８内に配置される。各ポペット型吸気
バルブは通常の形状で、バルブスプリング１３０を用い
てバルブを閉状態に維持し、選択的に開いて吸気通路か
ら吸気を吸気室に流通させる。
【００１０】第１ピストン本体６６は、図３に示すよう
に、ピストンを挟んで横方向に並んだ一対の吸気ポート
１３２を有する。吸気ポート１３２は第１ピストン部材
２８の上部作動面７６と燃焼室１０４の上面１０６との
間に延びる。各吸気ポート１３２は自動的に開く形式の
ポペット型吸気バルブ組立体１３４を受ける。各吸気バ
ルブ組立体１３４は通常の設計のものであり、バルブス
プリング１３６を用いて、吸気室８０を燃焼室１０４に
連通させるのが望ましい時になるまで閉状態を維持す
る。第１ピストンの本体６６は、さらに一対の排気ポー
ト１３８を備える。吸気ポート１３２の場合と同様に、
排気ポートは第１ピストン部材を挟んで横方向に並んで
配置される。排気ポート１３８は、図１でみて、燃焼室
１０４と、第１ピストン部材２８の下部作動室７８の下
側に形成される排気室８２との間を連通させる。一対の
排気バルブ組立体１４０が排気ポート１３８に作動的に
設けられ、燃焼室１０４と排気室８２との間を選択的に
連通させる。排気バルブ組立体１４０は通常の設計のも
ので、バルブスプリング１４２を使用してバルブを閉位
置に保持し、通常は上述の連通を絶つ。他のエンジン部
品の運動と作動に応答しタイミングをとって必要な作動
を行うように、排気バルブ駆動手段（図示せず）が使用
される。
に、ピストンを挟んで横方向に並んだ一対の吸気ポート
１３２を有する。吸気ポート１３２は第１ピストン部材
２８の上部作動面７６と燃焼室１０４の上面１０６との
間に延びる。各吸気ポート１３２は自動的に開く形式の
ポペット型吸気バルブ組立体１３４を受ける。各吸気バ
ルブ組立体１３４は通常の設計のものであり、バルブス
プリング１３６を用いて、吸気室８０を燃焼室１０４に
連通させるのが望ましい時になるまで閉状態を維持す
る。第１ピストンの本体６６は、さらに一対の排気ポー
ト１３８を備える。吸気ポート１３２の場合と同様に、
排気ポートは第１ピストン部材を挟んで横方向に並んで
配置される。排気ポート１３８は、図１でみて、燃焼室
１０４と、第１ピストン部材２８の下部作動室７８の下
側に形成される排気室８２との間を連通させる。一対の
排気バルブ組立体１４０が排気ポート１３８に作動的に
設けられ、燃焼室１０４と排気室８２との間を選択的に
連通させる。排気バルブ組立体１４０は通常の設計のも
ので、バルブスプリング１４２を使用してバルブを閉位
置に保持し、通常は上述の連通を絶つ。他のエンジン部
品の運動と作動に応答しタイミングをとって必要な作動
を行うように、排気バルブ駆動手段（図示せず）が使用
される。
【００１１】図１に最も良く示されるように、ハウジン
グ１２の第２部分１６は一対の掃気ポート１４４、１４
６を備える。掃気ポートは、それぞれ通路１５２、１５
４を介して排気室８２を一対の掃気マニホルド１４８、
１５０に接続する。そさぞれの掃気ポート１４４、１４
６内に一対の掃気バルブ組立体１５６、１５８が配置さ
れ、選択的に作動させられて排気室８２を排気マニホル
ド１４８、１５０にそれぞれ連通させる。掃気バルブ組
立体１５６、１５８には、該バルブを閉状態に維持する
バルブスプリング１６０が設けられる。掃気バルブを選
択的に駆動することにより該バルブに適当なタイミング
の作動を行わせるために、掃気駆動手段（図示せず）使
用する。図３に最も良く示されるように、ポンプ本体１
６４を有する燃料インジェクタ手段１６２が設けられ、
この燃料インジェクタ手段のポンプ本体１６４がハウジ
ング１２の壁部材１２４に取り付けられる。壁部材１２
４と第１ピストン部材２８の各々に整列状態に形成され
た一対のボア１６８、１７０を通って延び、燃焼室１０
４に通じるように燃料インジェクタ１６６が設けられ
る。燃料は、離れた位置にある燃料槽（図示せず）から
加圧状態で燃料ポンプ本体１６４に送られ、次いで第１
ピストン部材２８の往復運動に応答して順にタイミング
をとって燃焼室１０４に供給される。ここで燃料は周知
の方法で着火され、クランク軸２４、２６を回転させ、
後部動力取り出し軸４２に動力を与える。
グ１２の第２部分１６は一対の掃気ポート１４４、１４
６を備える。掃気ポートは、それぞれ通路１５２、１５
４を介して排気室８２を一対の掃気マニホルド１４８、
１５０に接続する。そさぞれの掃気ポート１４４、１４
６内に一対の掃気バルブ組立体１５６、１５８が配置さ
れ、選択的に作動させられて排気室８２を排気マニホル
ド１４８、１５０にそれぞれ連通させる。掃気バルブ組
立体１５６、１５８には、該バルブを閉状態に維持する
バルブスプリング１６０が設けられる。掃気バルブを選
択的に駆動することにより該バルブに適当なタイミング
の作動を行わせるために、掃気駆動手段（図示せず）使
用する。図３に最も良く示されるように、ポンプ本体１
６４を有する燃料インジェクタ手段１６２が設けられ、
この燃料インジェクタ手段のポンプ本体１６４がハウジ
ング１２の壁部材１２４に取り付けられる。壁部材１２
４と第１ピストン部材２８の各々に整列状態に形成され
た一対のボア１６８、１７０を通って延び、燃焼室１０
４に通じるように燃料インジェクタ１６６が設けられ
る。燃料は、離れた位置にある燃料槽（図示せず）から
加圧状態で燃料ポンプ本体１６４に送られ、次いで第１
ピストン部材２８の往復運動に応答して順にタイミング
をとって燃焼室１０４に供給される。ここで燃料は周知
の方法で着火され、クランク軸２４、２６を回転させ、
後部動力取り出し軸４２に動力を与える。
【００１２】作動においては、一対の対向配置された第
２ピストン部材３０、３２が、反対方向に回転するクラ
ンク軸２４、２６の対のクランクピン３８、５２上に直
接に取り付けられる。第２ピストン部材３０、３２は第
１ピストン部材２８のピストンボア８８、９２内で往復
運動自在であり、かつシール状態に配置されており、燃
焼室１０４内での燃料の燃焼により駆動されてクランク
軸を回転させる。第２ピストン部材の軌道運動と排気室
８２内での膨張ガスの圧力が組み合わされて第１ピスト
ン部材２８の下部作動面７８に作用し、作動室２０内で
第１ピストン部材２０を往復運動させる。通常の直列エ
ンジンにおけるシリンダ配列と同様に、クランク軸２
４、２６に沿ってクランクピンと他の制御手段を追加し
て、さらに他の複式ピストンサブ組立体を加えることが
できる。説明のために、上部作動面７６が壁部材１２４
に接近した位置から第１ピストン部材２８が下器の移動
を行うことでエンジン１０の作動が始まるものとする。
第１ピストン部材２８が下器の方向に動くと、吸気室８
０が膨張し、該吸気室内の圧力が吸気マニホルド１２
０、１２２の圧力以下に低下する。そのために、吸気通
路の圧力の方が高くなり、吸気バルブのバルブスプリン
グ１３０に打ち勝って吸気バルブ１２６を開く。同時
に、第２ピストン部材３０、３２が互いに接近するよう
に動くため、燃焼室１０４内で空気が圧縮される。その
結果、燃焼室１０４内の高い圧力が吸気バルブ１３４を
閉位置に保持する。第２ピストン部材が互いに最も接近
する位置に達すると、燃料インジェクタ手段１６２から
燃料が燃焼室に噴射され、燃焼室内で点火と膨張を生じ
る。第１ピストン部材２８が下向きの移動を続けると、
掃気バルブ組立体１５６、１５８が開かれて排気室８２
内のガスが掃気ポンプ１４４、１４６からそれぞれのマ
ニホルド１４８、１５０に押し出される。第１ピストン
部材２８が最大ストロークまで下降すると、該第１ピス
トン部材２８内に配置された排気バルブ１４０が開かれ
て、燃焼室１０４内の排気ガスを加圧状態で排気室８２
に排出できるようにする。この排気室内の圧力は、第１
ピストン部材を上方に押す。第１ピストン部材が作動室
２０内で上方に動くと、該第１ピストン部材２８は吸気
室８０内の空気を圧縮する。第１ピストン部材２８の上
方の動きが続くと、吸気室内の圧力が圧縮により増加す
る。ある点で、吸気室８０内の圧力が吸気バルブを閉位
置に保持するバルブスプリング１３６の圧力を越える。
すると、吸気バルブ１３４が押し開かれ、吸気室８０内
で予め圧縮された空気が燃焼室１０４内に流入するよう
になる。次いでクランク軸２４、２６の回転により第２
ピストン部材３０、３２が互いに接近する方向に移動す
ると、燃焼室内の空気が圧縮される。燃料が燃焼室に再
び噴射され、空燃混合気の燃焼と膨張を生じさせ、上述
したサイクルが繰り返される。
２ピストン部材３０、３２が、反対方向に回転するクラ
ンク軸２４、２６の対のクランクピン３８、５２上に直
接に取り付けられる。第２ピストン部材３０、３２は第
１ピストン部材２８のピストンボア８８、９２内で往復
運動自在であり、かつシール状態に配置されており、燃
焼室１０４内での燃料の燃焼により駆動されてクランク
軸を回転させる。第２ピストン部材の軌道運動と排気室
８２内での膨張ガスの圧力が組み合わされて第１ピスト
ン部材２８の下部作動面７８に作用し、作動室２０内で
第１ピストン部材２０を往復運動させる。通常の直列エ
ンジンにおけるシリンダ配列と同様に、クランク軸２
４、２６に沿ってクランクピンと他の制御手段を追加し
て、さらに他の複式ピストンサブ組立体を加えることが
できる。説明のために、上部作動面７６が壁部材１２４
に接近した位置から第１ピストン部材２８が下器の移動
を行うことでエンジン１０の作動が始まるものとする。
第１ピストン部材２８が下器の方向に動くと、吸気室８
０が膨張し、該吸気室内の圧力が吸気マニホルド１２
０、１２２の圧力以下に低下する。そのために、吸気通
路の圧力の方が高くなり、吸気バルブのバルブスプリン
グ１３０に打ち勝って吸気バルブ１２６を開く。同時
に、第２ピストン部材３０、３２が互いに接近するよう
に動くため、燃焼室１０４内で空気が圧縮される。その
結果、燃焼室１０４内の高い圧力が吸気バルブ１３４を
閉位置に保持する。第２ピストン部材が互いに最も接近
する位置に達すると、燃料インジェクタ手段１６２から
燃料が燃焼室に噴射され、燃焼室内で点火と膨張を生じ
る。第１ピストン部材２８が下向きの移動を続けると、
掃気バルブ組立体１５６、１５８が開かれて排気室８２
内のガスが掃気ポンプ１４４、１４６からそれぞれのマ
ニホルド１４８、１５０に押し出される。第１ピストン
部材２８が最大ストロークまで下降すると、該第１ピス
トン部材２８内に配置された排気バルブ１４０が開かれ
て、燃焼室１０４内の排気ガスを加圧状態で排気室８２
に排出できるようにする。この排気室内の圧力は、第１
ピストン部材を上方に押す。第１ピストン部材が作動室
２０内で上方に動くと、該第１ピストン部材２８は吸気
室８０内の空気を圧縮する。第１ピストン部材２８の上
方の動きが続くと、吸気室内の圧力が圧縮により増加す
る。ある点で、吸気室８０内の圧力が吸気バルブを閉位
置に保持するバルブスプリング１３６の圧力を越える。
すると、吸気バルブ１３４が押し開かれ、吸気室８０内
で予め圧縮された空気が燃焼室１０４内に流入するよう
になる。次いでクランク軸２４、２６の回転により第２
ピストン部材３０、３２が互いに接近する方向に移動す
ると、燃焼室内の空気が圧縮される。燃料が燃焼室に再
び噴射され、空燃混合気の燃焼と膨張を生じさせ、上述
したサイクルが繰り返される。
【００１３】
【効果】 以上述べた作動説明から分かるように、第
１ピストン部材２８は燃焼室１０４内の燃焼とガスの膨
張によるだけでなく、第１ボア８４内での第２ピストン
部材３０、３２の往復運動で生じる内部摩擦によっても
多大の熱に曝される。また、第１ピストン部材２８自体
がハウジング１２の作動室２０内で往復運動するように
なっているので、第１ピストン部材の冷却に通常の方法
を適用できないことは明らかである。ボア８４回りに、
特に第１、第２ピストンボア８８、９０回りにシール状
態の空洞１１４を設けることにより、水のような冷媒を
第１ピストン部材２８の発熱部回りに常時配置すること
ができ、熱を該冷媒に放出して等温状態とすることがで
きる。さらに、第１ピストン部材の往復運動が空洞内の
冷媒を攪拌し、空洞内の熱伝動を高めることができる。
これは、第１ピストン部材の回りへの熱伝達率を高める
結果となる。また、空洞の第２部分１１８がピストンボ
ア８８、９０の端壁９２、９４に沿って放射方向に燃焼
室１０４に近接した領域まで延びる。この領域は通常の
エンジンに比較して離れた位置にあるので、この領域を
冷却することでエンジン作動中に金属にとって安全な温
度を保証することができる。第１ピストン部材２８内に
空洞１１４を設けることの他の利点は、エンジンの往復
運動部材である第１ピストン部材の質量を軽減すること
ができることである。この質量減少は、エンジンの過渡
的応答性を高めるとともに、クランク軸の速度変動の最
大値と最大角変位を減少させ、通常生じる問題を軽減す
ることとなる。
１ピストン部材２８は燃焼室１０４内の燃焼とガスの膨
張によるだけでなく、第１ボア８４内での第２ピストン
部材３０、３２の往復運動で生じる内部摩擦によっても
多大の熱に曝される。また、第１ピストン部材２８自体
がハウジング１２の作動室２０内で往復運動するように
なっているので、第１ピストン部材の冷却に通常の方法
を適用できないことは明らかである。ボア８４回りに、
特に第１、第２ピストンボア８８、９０回りにシール状
態の空洞１１４を設けることにより、水のような冷媒を
第１ピストン部材２８の発熱部回りに常時配置すること
ができ、熱を該冷媒に放出して等温状態とすることがで
きる。さらに、第１ピストン部材の往復運動が空洞内の
冷媒を攪拌し、空洞内の熱伝動を高めることができる。
これは、第１ピストン部材の回りへの熱伝達率を高める
結果となる。また、空洞の第２部分１１８がピストンボ
ア８８、９０の端壁９２、９４に沿って放射方向に燃焼
室１０４に近接した領域まで延びる。この領域は通常の
エンジンに比較して離れた位置にあるので、この領域を
冷却することでエンジン作動中に金属にとって安全な温
度を保証することができる。第１ピストン部材２８内に
空洞１１４を設けることの他の利点は、エンジンの往復
運動部材である第１ピストン部材の質量を軽減すること
ができることである。この質量減少は、エンジンの過渡
的応答性を高めるとともに、クランク軸の速度変動の最
大値と最大角変位を減少させ、通常生じる問題を軽減す
ることとなる。
【００１４】本発明の他の特徴、目的及び利点は、図面
と発明の詳細な説明及び特許請求の範囲の記載から明ら
かになるであろう。
と発明の詳細な説明及び特許請求の範囲の記載から明ら
かになるであろう。
【図１】 本発明による内燃エンジンの横断面図であ
る。
る。
【図２】 図１の２−２線における断面図である。
【図３】 図１の３−３線における断面図である。
１０はエンジン、 １２はハウジング、 ２０は作動室、 ２２は複式ピストン組立体、 ２８は第１ピストン部材、 ３０、３２は第２ピストン部材、 ８０は吸気室、 ８２は排気室、 ８４は第１ボア、 １１４は空洞。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 パドマナバン アール ランガナタン アメリカ合衆国 テキサス州 76133 フ ォート ワース サウス リッジ トレイ ル 7201
Claims (7)
- 【請求項１】 エンジンの作動室内に往復運動自在に設
けられたピストン組立体のための冷却装置であって、 貫通形成された第１ボアを有する第１ピストン部材と、 前記第１ボア内に往復運動自在に配置された少なくとも
１つの第２ピストン部材と、 前記第１ボアをほぼ囲むように前記第１ピストン部材内
に形成され、流体を含む空洞と、を備えることを特徴と
する冷却装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載した冷却装置であって、
前記第１ボア内に少なくとも１対の第２ピストン部材が
往復運動自在に配置されたことを特徴とする冷却装置。 - 【請求項３】 請求項２に記載した冷却装置であって、
前記第１ボア内に軸方向に互いに間隔をもって、対をな
す第１及び第２放射方向端壁が設けられて前記第２ピス
トン部材間に燃焼室を形成するようになったことを特徴
とする冷却装置。 - 【請求項４】 請求項３に記載した冷却装置であって、
前記空洞は、前記第１ボアに対し平行に延びて前記第２
ピストン部材の各々を囲む第１部分と、前記第１部分か
ら前記放射方向端壁に隣接する位置まで延び該端壁にほ
ぼ平行な１対の第２部分を形成するようになったことを
特徴とする冷却装置。 - 【請求項５】 請求項４に記載した冷却装置であって、
前記第１ピストン部材内に前記燃焼室に選択的に連通す
る吸気バルブが設けられ、該吸気バルブは、前記空洞の
前記第２部分の各々の間にあって、これら第２部分に近
接していることを特徴とする冷却装置。 - 【請求項６】 請求項５に記載した冷却装置であって、
前記第１ピストン部材内に前記燃焼室に選択的に連通す
る排気バルブが設けられ、該排気バルブは、前記空洞の
前記第２部分の各々の間にあって、該第２部分に近接
し、前記第１ボアに対し前記吸気バルブとは反対側に配
置されたことを特徴とする冷却装置。 - 【請求項７】 請求項５に記載した冷却装置であって、
流体が水であることを特徴とする冷却装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/176,928 US5339775A (en) | 1994-01-03 | 1994-01-03 | Cooling arrangement for a piston assembly |
| US08/176928 | 1994-01-03 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07217442A true JPH07217442A (ja) | 1995-08-15 |
Family
ID=22646475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6325974A Pending JPH07217442A (ja) | 1994-01-03 | 1994-12-27 | ピストン組立体 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5339775A (ja) |
| EP (1) | EP0661435A1 (ja) |
| JP (1) | JPH07217442A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013046466A1 (ja) * | 2011-09-30 | 2013-04-04 | 株式会社石川エナジーリサーチ | 対向ピストン型エンジン |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8381691B2 (en) * | 2009-11-03 | 2013-02-26 | Motiv Engines, LLC | Fuel injection system |
| US8397685B2 (en) | 2010-04-21 | 2013-03-19 | Motiv Engines, LLC | Fuel injection system |
| US8955486B2 (en) | 2012-02-10 | 2015-02-17 | Federal Mogul Corporation | Piston with enhanced cooling gallery |
| EP3070279B1 (en) | 2015-03-20 | 2020-08-12 | FPT Motorenforschung AG | System for detecting a failure in a combustion engine lubricating oil system provided with an adjustable oil source |
Family Cites Families (11)
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| US1820628A (en) * | 1927-11-07 | 1931-08-25 | Continental Motors Corp | Cylinder head |
| US1905582A (en) * | 1928-04-23 | 1933-04-25 | Gazda Anton | Piston with cooling effect |
| US1878566A (en) * | 1929-02-01 | 1932-09-20 | Packard Motor Car Co | Internal combustion engine |
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| US2153501A (en) * | 1936-04-29 | 1939-04-04 | H B Motor Corp | Piston for internal combustion engines |
| US3485143A (en) * | 1967-10-09 | 1969-12-23 | Caterpillar Tractor Co | Friction welded internally cooled piston |
| US3630178A (en) * | 1970-06-01 | 1971-12-28 | Frederick L Erickson | Engine having migrating combustion chamber |
| GB1475765A (en) * | 1974-11-22 | 1977-06-10 | Lassota M | Engine with gyratory piston and cylinder movement |
| EP0892162B1 (en) * | 1991-04-01 | 2002-02-20 | Caterpillar Inc. | Dual compression and dual expansion internal combustion engine |
| US5238372A (en) * | 1992-12-29 | 1993-08-24 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Cooled spool piston compressor |
-
1994
- 1994-01-03 US US08/176,928 patent/US5339775A/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-11-16 EP EP94308482A patent/EP0661435A1/en not_active Withdrawn
- 1994-12-27 JP JP6325974A patent/JPH07217442A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013046466A1 (ja) * | 2011-09-30 | 2013-04-04 | 株式会社石川エナジーリサーチ | 対向ピストン型エンジン |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0661435A1 (en) | 1995-07-05 |
| US5339775A (en) | 1994-08-23 |
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