JPH08232675A

JPH08232675A - 無カム式行程分離エンジン

Info

Publication number: JPH08232675A
Application number: JP7808295A
Authority: JP
Inventors: Osamu Kunida; 治國田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-02-27
Filing date: 1995-02-27
Publication date: 1996-09-10

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明のエンジンは、（１）完全燃焼をはかり
つつ、出力を効率良く引き出し、（２）カムを無くして
軽量化をはかり、（３）爆発膨脹の行程に平行して圧縮
行程を行ない、エンジンを円滑にまわす、などのことを
目標としている。【構成】２個で１組のシリンダーがあり、それぞれにピ
ストンや往復運動を円運動に変換する装置が装備されて
おり、１本のクランクシャフトを共有している。そし
て、シリンダー１には空気を吸入、圧縮する働きだけを
させ、シリンダー２には爆発・膨脹、排気の働きだけを
させる。本発明のエンジンでは、カムを用いないで、空
気圧、ピストン、バネなどで弁を制御する。また、シリ
ンダー２が爆発膨脹の行程にあるとき、シリンダー１の
ピストン１２は空気を圧縮する行程となるよう設定され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】「請求項１」の装置は、自動車や
機関車などの、内燃機関に利用される。

【０００２】

【従来の技術】従来の４行程エンジンや２行程エンジン
では、空気吸入および圧縮の行程が、爆発膨脹の行程を
おこなうシリンダーと同一のシリンダー内で行なわれて
きた。

【０００３】また、空気を圧縮したり、排出したりする
ことは、カム装置を通じて弁を制御することにより行な
われてきた。

【０００４】また、従来のエンジンは同一のシリンダー
内で４つの行程を、順番に行なうので、エンジンが爆発
膨脹を終わり、惰性でまわる時に空気を圧縮せざるを得
なかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本来、「爆発膨脹の力
を上手に引き出すための口径、及びストローク」と、
「燃料の種類に応じ完全燃焼ができる圧縮比および空気
量を造るための口径及びストローク」とは必ずしも一致
しないのに、従来の技術では、同一のシリンダーで爆発
膨脹と空気圧縮の両方を行ってきており、これが、不完
全燃焼または、エネルギーロスをもたらす、ひとつの原
因となっていた。本発明は、ふたつのシリンダーを使っ
て、一方を吸気、圧縮専用とし、他方を爆発膨脹、排気
専用に使用する。これにより、爆発膨脹の力を最大限に
ひきだすシリンダーの組合せを選択でき、完全燃焼に最
適の空気の圧力と空気量の供給をおこなうことが可能と
なっている。

【０００６】従来のように同一のシリンダーを使って、
爆発膨脹と空気圧縮を行なう場合は、爆発膨脹の行程が
終わったあとで、惰力で空気を圧縮する行程を行なうの
でいわゆる息つき現象がおこる。本発明は、ふたつのシ
リンダーをつかって、一方を吸気・圧縮専用とし、多方
を爆発膨脹、排気専用とするので、位相を調節すること
ができ、爆発膨脹の行程と圧縮行程の時期を一致させる
ことができる。このため、エンジンを滑らかに回すこと
ができる。

【０００７】従来のようにカム装置を使うと、エンジン
が重くならざるを得ず、自動車の軽量化に困難があっ
た。また装置が複雑であるので、エンジンの価格も高く
ならざるを得なかった。本装置は、従来一つのシリンダ
ーで行なってきた圧縮と爆発膨脹の行程を２つのシリン
ダーに分離したので、カム装置が無くてもバルブを操作
できるようになった。その結果、無カムのエンジンが実
現でき、重量を減らしたり、価格の低減が可能となっ
た。

【０００８】

【課題を解決するための手段】２個で１組のシリンダー
があり、それぞれにピストンや往復運動を円運動に変換
する装置が装備されており、１本のクランクシャフトを
共有している。そして、シリンダー１は空気を吸入し、
圧縮する働きだけをし、シリンダー２は爆発・膨脹と排
気の働きだけをする。シリンダー１とシリンダー２の内
径とピストンストロークの組合せは、「爆発の力を最大
限に引き出す」ことができ、かつ「完全燃焼に必要な空
気量と圧力を与える」ことができる組合せとする。ま
た、この装置には、カム装置を設けず、空気圧、バネ、
ピストンなどで、弁を制御する。本装置における弁の働
きと、ピストンの動きは、次のようになっている。ま
ず、シリンダー１では、弁３と弁４の作用により、クラ
ンクが１回転してピストンが１往復するあいだに、空気
を吸入し、圧縮する。いっぽう、シリンダー２の側で
は、弁５が空気の逆流防止のため設置されており、弁６
と弁７が内圧の高い側を止めるための双方向バルブとし
て設置されている。ピストン１３の上死点付近では、弁
９を介してピストン１３が棒８を押し、棒８は圧力のか
かっているバルブ６を押し開ける。また、その反作用に
より、弁９は棒８によって閉じられる。そして、ピスト
ン１３が、なおも上死点に向かって進むとき、ピストン
１３は軸８をさらに押し上げるので弁７が閉じられる。
この時に、点火がおこなわれ、爆発膨脹行程に移る。ピ
ストン１３の下死点付近では、止め金具１１によって押
し棒１０が押され、弁９が開かれ、排気が始まる。な
お、ピストン１３が上死点付近に進むまで、弁９はバネ
などの作用により開いたままとなっているので、ピスト
ン１３は空気を逃がしつつ進むことができる。このよう
な弁の配置により、シリンダー２ではクランクシャフト
が１回転するあいだに、爆発膨脹と排気の行程をおこな
う。一方、双方のシリンダー内のピストンの行程の関係
は、シリンダー２のピストン１３が爆発膨脹の行程にあ
るとき、シリンダー１のピストン１２は空気を圧縮する
行程をおこなう。

【０００９】

【作用】本発明のエンジンは、ふたつのシリンダーを使
って、一方を、吸気、圧縮専用とし、他方を爆発・膨
脹、排気専用に使用する。このため、２つのシリンダー
の内径とストロークを適切に組み合わせることができ、
爆発・膨脹の力を最大限にひきだしつつ、燃料の種類に
応じて、完全燃焼に最適の空気の圧力と空気量を供給す
ることができる。

【００１０】そして、従来１つのシリンダーで行なって
きた４つの行程を、本エンジンは、２つのシリンダーに
分離したので、カム装置を無くすことが可能となってい
る。

【００１１】また、本発明のエンジンは、ふたつのシリ
ンダーをつかって、一方を吸気・圧縮専用とし、他方を
爆発膨脹、排気専用とするので、位相を調整することに
より、爆発膨脹の行程と同じ時期に、圧縮行程を行なう
ことができる。このため、エンジンが滑らかに回転でき
る。

【００１２】本発明のエンジンにおける弁の働きを、シ
リンダー１の内部のピストン１２の動きに即して見る
と、まずピストン１２が空気を圧縮する行程にあるとき
は、弁４がとじられており、弁３、弁５、及び弁６は開
いている。このとき、シリンダー２が爆発膨脹行程にあ
るので、その圧力によって、弁７は閉まっている。この
ために空気を圧縮できる。また、ピストン１２が後退す
るときは、圧力差によって弁３が閉じられ、弁４が開く
ので、空気を吸入できる。

【００１３】シリンダー２の内部のピストン１３の動き
に即して、弁の働きをみると、１３のピストンがシリン
ダー内をシリンダーヘッドにむかって進む時、弁９はバ
ネの力で開かれている。このため、ピストン１３が空気
を逃がしながら進むことができる。ピストン１３が上死
点付近になると、ピストン１３が弁６、弁７を押し上
げ、このとき、反作用により弁９が閉じられるから、燃
焼室は気筒１からの圧縮空気で満たされる。また、空気
が燃焼室に入るタイミングに、燃量は噴射されて、混合
気となり燃焼室に入る。さらにピストンが進むと、弁７
がピストンに押されて閉じるので、このとき混合気に点
火する。ピストン１３が爆発膨脹の過程にあるときは、
弁７と弁９は、シリンダーの内部の圧力が高いために、
その圧力によって閉まっている。ピストン１３が下死点
付近にくると、弁９に接続されている軸１０が止め金具
によって押されるから、シリンダー内の圧力に逆らって
弁９が開く。この時、排気の行程が始まる。

【００１４】

【実施例】シリンダー２の内径、ストローク、燃焼室の
容積、及び空気圧力は、燃料の種類に応じて出力を最大
限に発揮でき、かつ完全燃焼がはかれるよう、適切に設
定される。

【００１５】シリンダー１の内径、ストローク、圧縮す
る空気の量、及び空気圧力等は、シリンダー２の、内
径、燃焼室の容積、燃焼室の必要圧力、および途中のパ
イプの容積などを考慮して定められる。

【００１６】このようにすると、シリンダー１は常に最
適の空気量と圧力をシリンダー２に提供し、シリンダー
２では、理想の燃焼を行ないつつ、出力を最大限発揮す
ることができる。

【００１７】弁は、エンジンの回転数が早い場合には、
それぞれの場所に複数配置され、空気の移動をすばやく
行なうことができるように配備される。

【００１８】燃料は、噴射装置によって供給される。燃
料が供給されるタイミングは、ピストンが上死点付近に
きて、弁６が開いて、空気が燃焼室に勢い良く移動する
ときとする。

【００１９】ふたつのシリンダーの一方が爆発膨脹、排
気専用となっていて、他方が吸気・圧縮専用となってい
るので、双方のシリンダー内のピストンの行程の位相を
調整できる。そこで、シリンダー２が爆発膨脹の行程に
ある時に、シリンダー１では圧縮行程が行なわれるよう
行程を設定する。これにより、爆発のエネルギーを効率
よく利用し、エンジンを滑らかに回転させる。

【００２０】

【発明の効果】本発明のエンジンは、ふたつのシリンダ
ーを使い、一方を吸気・圧縮専用のシリンダーとし、他
方を爆発・膨脹、排気専用のシリンダーとして使用され
る。そのため、別々の口径とストロークを選べるから、
爆発膨脹の力を最大限にひきだしつつ、完全燃焼に最適
の空気の圧力と空気量を供給することができる。

【００２１】吸入圧縮と爆発膨脹の行程を、２つのシリ
ンダーに分離したことによって、カム装置が無くてもバ
ルブ操作ができるようになり、重量軽減が可能となって
いる。

【００２２】ふたつのシリンダーをつかって、一方を吸
気・圧縮専用とし、他方を爆発・膨脹、排気専用とした
ので、従来不可能であった「爆発膨脹の行程と同じタイ
ミングに、圧縮行程を行なう」ことができるようになっ
た。このことによって、従来よりもエンジンを滑らかに
回転させることが可能となっっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のエンジンの断面図である。

【符号の説明】

１吸入圧縮専用のシリンダー２爆発膨脹、排気専用のシリンダー３弁４弁５弁６弁７弁８弁の軸９弁１０弁の軸１１止め金具１２シリンダー１のなかのピストン１３シリンダー２のなかのピストン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２個で１組のシリンダーがあり、それぞれ
にピストンや往復運動を円運動に変換する装置が装備さ
れており、１本のクランクシャフトを共有している。こ
こで、シリンダー１は空気を吸入・圧縮する働きだけを
し、シリンダー２は爆発・膨脹・排気の働きだけをす
る。また、この装置には弁があるが、カム装置はない。
シリンダー１では、弁３と弁４の作用により、クランク
が１回転してピストンが１往復するあいだに、空気を吸
入し、圧縮する。いっぽう、シリンダー２の側には、弁
５が空気逆流防止のため設置されており、弁６と弁７が
内圧の高い側を止めるための双方向バルブとして設置さ
れている。ピストン１３の上死点付近では、弁９を介し
てピストン１３が棒８を押し、棒８は圧力のかかってい
るバルブ６を押し開ける。また、その反作用により、弁
９は棒８によって閉じられる。そして、ピストン１３
が、なおも上死点のま近まで進むとき、ピストン１３は
軸８をさらに押し上げるので弁７が閉じられる。この時
に、点火を行ない、爆発膨脹行程に移る。ピストン１３
の下死点付近では、止め金具１１によって軸１０が押さ
れ、弁９が開かれ、排気が始まる。なお、弁９は、ピス
トンが上死点付近に進むまでバネなどの作用により開い
たままとなっているので、ピストン１３が空気を逃がし
つつ進むことができる。一方、双方のシリンダー内のピ
ストンの行程の関係は、シリンダー２が爆発膨脹の行程
にあるとき、シリンダー２は空気を圧縮する行程にある
ものとする。以上のごとく構成されたエンジン。