JPH08338274A - エンジンの燃焼制御装置 - Google Patents
エンジンの燃焼制御装置Info
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- JPH08338274A JPH08338274A JP7143530A JP14353095A JPH08338274A JP H08338274 A JPH08338274 A JP H08338274A JP 7143530 A JP7143530 A JP 7143530A JP 14353095 A JP14353095 A JP 14353095A JP H08338274 A JPH08338274 A JP H08338274A
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 圧縮比を高くし且つ点火時期を進角させて熱
効率の向上を図ってもノッキングを起こし難いエンジン
を提供する。 【構成】 メインピストン４の上面にサブピストン１９
を上下動自在に支持して両ピストン４，１９間に混合気
冷却室２０を形成し、この混合気冷却室２０を燃焼室１
２の周縁部に連通させる。サブピストン１９はサブコネ
クティングロッド２１を介してクランクシャフト７に支
持したカム部材２３に接続しており、混合気冷却室２０
の容積はクランクシャフト７の回転に連動して拡大・縮
小する。混合気冷却室２０の容積は圧縮行程から点火直
後にかけて拡大しており、そこに充填された混合気を冷
却することによりノッキングの発生が防止される。点火
直後から前記容積が縮小し、混合気冷却室２０内の混合
気を燃焼室２０に押し出して燃焼させる。
効率の向上を図ってもノッキングを起こし難いエンジン
を提供する。 【構成】 メインピストン４の上面にサブピストン１９
を上下動自在に支持して両ピストン４，１９間に混合気
冷却室２０を形成し、この混合気冷却室２０を燃焼室１
２の周縁部に連通させる。サブピストン１９はサブコネ
クティングロッド２１を介してクランクシャフト７に支
持したカム部材２３に接続しており、混合気冷却室２０
の容積はクランクシャフト７の回転に連動して拡大・縮
小する。混合気冷却室２０の容積は圧縮行程から点火直
後にかけて拡大しており、そこに充填された混合気を冷
却することによりノッキングの発生が防止される。点火
直後から前記容積が縮小し、混合気冷却室２０内の混合
気を燃焼室２０に押し出して燃焼させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃焼室内で混合気を燃
焼させることによりクランクシャフトを回転駆動するエ
ンジンの燃焼制御装置に関する。
焼させることによりクランクシャフトを回転駆動するエ
ンジンの燃焼制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１５における破線はオットーサイクル
エンジンにおける理論熱効率を示すもので、その熱効率
は圧縮比のみの関数であって、圧縮比の増加に伴って増
加することが知られている。しかしながら、圧縮比を高
めるとノッキングが発生し易くなるため、実際は点火時
期を遅角して最高圧力及び温度を下げることにより、理
論熱効率よりも低い熱効率で運転しているのが実情であ
る。またノッキングは低速回転領域で発生し易いため、
図示されたように低速回転領域における熱効率の低下が
著しいものとなり、これが低速で十分なトルクを発生す
るエンジンの開発を阻害する要因の一つになっている。
エンジンにおける理論熱効率を示すもので、その熱効率
は圧縮比のみの関数であって、圧縮比の増加に伴って増
加することが知られている。しかしながら、圧縮比を高
めるとノッキングが発生し易くなるため、実際は点火時
期を遅角して最高圧力及び温度を下げることにより、理
論熱効率よりも低い熱効率で運転しているのが実情であ
る。またノッキングは低速回転領域で発生し易いため、
図示されたように低速回転領域における熱効率の低下が
著しいものとなり、これが低速で十分なトルクを発生す
るエンジンの開発を阻害する要因の一つになっている。
【０００３】低速回転領域でのノッキングとは、点火後
の火炎面の進行と共に既燃部の燃焼ガスの膨張により未
燃焼混合気が断熱圧縮されて高温・高圧になり、その未
燃焼混合気が正常な火炎面の到着前に自己着火を起こす
現象であり、低速回転数ほど燃焼速度が遅く正常な火炎
面の到着までの時間が長いため、ノッキングが起こり易
くなる。このとき、前述したように点火時期を遅角して
最高圧力及び温度を下げることによりノッキングを回避
すると、熱効率の低下を来すことになる。
の火炎面の進行と共に既燃部の燃焼ガスの膨張により未
燃焼混合気が断熱圧縮されて高温・高圧になり、その未
燃焼混合気が正常な火炎面の到着前に自己着火を起こす
現象であり、低速回転数ほど燃焼速度が遅く正常な火炎
面の到着までの時間が長いため、ノッキングが起こり易
くなる。このとき、前述したように点火時期を遅角して
最高圧力及び温度を下げることによりノッキングを回避
すると、熱効率の低下を来すことになる。
【０００４】そこで熱効率を低下させずにノッキングを
抑制する手段として、できるだけ短時間で正常燃焼が終
了するように燃焼速度の向上を狙ったものが提案されて
おり、例えばスキッシュエリアを設けて混合気に強い流
動を与えたり、吸気にスワールやタンブル流れを与える
ことが行われていた。また、燃焼距離を短くして正常燃
焼を短時間で終了させるべく、点火プラグを燃焼室の中
央部に配置するとともに燃焼室の形状を球形に近づけた
ものも提案されている。
抑制する手段として、できるだけ短時間で正常燃焼が終
了するように燃焼速度の向上を狙ったものが提案されて
おり、例えばスキッシュエリアを設けて混合気に強い流
動を与えたり、吸気にスワールやタンブル流れを与える
ことが行われていた。また、燃焼距離を短くして正常燃
焼を短時間で終了させるべく、点火プラグを燃焼室の中
央部に配置するとともに燃焼室の形状を球形に近づけた
ものも提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ノッキ
ングを抑制すべく混合気の燃焼速度を増加させると、高
温の燃焼ガスが燃焼室の壁面やピストンの上面に高速で
接触するため、熱伝達率の増加により熱損失が増加して
結果的に熱効率を低下させるため、圧縮比を上げた分に
見合うだけの熱効率の向上が得られない問題がある。
ングを抑制すべく混合気の燃焼速度を増加させると、高
温の燃焼ガスが燃焼室の壁面やピストンの上面に高速で
接触するため、熱伝達率の増加により熱損失が増加して
結果的に熱効率を低下させるため、圧縮比を上げた分に
見合うだけの熱効率の向上が得られない問題がある。
【０００６】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもの
で、熱効率を低下させることなくノッキングを確実に抑
制することを目的とする。
で、熱効率を低下させることなくノッキングを確実に抑
制することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載された発明は、シリンダヘッドに形
成した燃焼室に連なって該燃焼室との間で混合気の行き
来が可能な混合気冷却室と、クランクシャフトの回転に
連動して混合気冷却室の容積を拡大・縮小する冷却室容
積変更手段とを備えてなり、冷却室容積変更手段は燃焼
室における混合気の燃焼中に混合気冷却室の容積を縮小
することを特徴とする。
に、請求項１に記載された発明は、シリンダヘッドに形
成した燃焼室に連なって該燃焼室との間で混合気の行き
来が可能な混合気冷却室と、クランクシャフトの回転に
連動して混合気冷却室の容積を拡大・縮小する冷却室容
積変更手段とを備えてなり、冷却室容積変更手段は燃焼
室における混合気の燃焼中に混合気冷却室の容積を縮小
することを特徴とする。
【０００８】また請求項２に記載された発明は、請求項
１の構成に加えて、シリンダボアに摺動自在に嵌合する
メインピストンにサブピストンを上下動自在に支持し、
メインピストンの上面とサブピストンの下面との間に混
合気冷却室を形成したことを特徴とする。
１の構成に加えて、シリンダボアに摺動自在に嵌合する
メインピストンにサブピストンを上下動自在に支持し、
メインピストンの上面とサブピストンの下面との間に混
合気冷却室を形成したことを特徴とする。
【０００９】また請求項３に記載された発明は、請求項
２の構成に加えて、メインピストンとクランクシャフト
とを連接するメインコネクティングロッドの内部にサブ
コネクティングロッドを相対移動自在に収納し、サブコ
ネクティングロッドの上端をサブピストンに接続すると
ともに下端をクランクシャフトに回転自在に支持したカ
ム部材に接続したことを特徴とする。
２の構成に加えて、メインピストンとクランクシャフト
とを連接するメインコネクティングロッドの内部にサブ
コネクティングロッドを相対移動自在に収納し、サブコ
ネクティングロッドの上端をサブピストンに接続すると
ともに下端をクランクシャフトに回転自在に支持したカ
ム部材に接続したことを特徴とする。
【００１０】また請求項４に記載された発明は、請求項
３の構成に加えて、クランクシャフトの回転に連動して
カム部材を回転させるべく、カム部材とケーシングとを
ギヤ列を介して接続したことを特徴とする。
３の構成に加えて、クランクシャフトの回転に連動して
カム部材を回転させるべく、カム部材とケーシングとを
ギヤ列を介して接続したことを特徴とする。
【００１１】また請求項５に記載された発明は、請求項
４の構成に加えて、カム部材はクランクシャフトの２回
転につき１回転し、混合気冷却室の容積はクランクシャ
フトの２回転につき１回拡大・縮小することを特徴とす
る。
４の構成に加えて、カム部材はクランクシャフトの２回
転につき１回転し、混合気冷却室の容積はクランクシャ
フトの２回転につき１回拡大・縮小することを特徴とす
る。
【００１２】また請求項６に記載された発明は、請求項
２の構成に加えて、メインピストンとクランクシャフト
とを連接するメインコネクティングロッドの内部に相対
移動自在に収納したサブコネクティングロッドの上端を
サブピストンに接続するとともに、メインコネクティン
グロッドの下端部近傍にクランクシャフトの回転に連動
して揺動する揺動部材を枢支し、この揺動部材にサブコ
ネクティングロッドの下端を接続したことを特徴とす
る。
２の構成に加えて、メインピストンとクランクシャフト
とを連接するメインコネクティングロッドの内部に相対
移動自在に収納したサブコネクティングロッドの上端を
サブピストンに接続するとともに、メインコネクティン
グロッドの下端部近傍にクランクシャフトの回転に連動
して揺動する揺動部材を枢支し、この揺動部材にサブコ
ネクティングロッドの下端を接続したことを特徴とす
る。
【００１３】また請求項７に記載された発明は、請求項
６の構成に加えて、揺動部材はクランクシャフトにカム
係合して揺動することを特徴とする。
６の構成に加えて、揺動部材はクランクシャフトにカム
係合して揺動することを特徴とする。
【００１４】また請求項８に記載された発明は、請求項
７の構成に加えて、揺動部材はクランクシャフトの１回
転につき１回揺動し、混合気冷却室の容積はクランクシ
ャフトの１回転につき１回拡大・縮小することを特徴と
する。
７の構成に加えて、揺動部材はクランクシャフトの１回
転につき１回揺動し、混合気冷却室の容積はクランクシ
ャフトの１回転につき１回拡大・縮小することを特徴と
する。
【００１５】また請求項９に記載された発明は、請求項
１の構成に加えて、燃焼室の略中央部に点火プラグを配
置するとともに、燃焼室の周縁部において該燃焼室と混
合気冷却室とを連通させたことを特徴とする。
１の構成に加えて、燃焼室の略中央部に点火プラグを配
置するとともに、燃焼室の周縁部において該燃焼室と混
合気冷却室とを連通させたことを特徴とする。
【００１６】また請求項１０に記載された発明は、請求
項９の構成に加えて、混合気冷却室はメインピストンの
上面とサブピストンの下面との間に略一定の隙間を存し
て形成されることを特徴とする。
項９の構成に加えて、混合気冷却室はメインピストンの
上面とサブピストンの下面との間に略一定の隙間を存し
て形成されることを特徴とする。
【００１７】また請求項１１に記載された発明は、請求
項１の構成に加えて、ピストンの上面に臨む仕切板をシ
リンダヘッドに上下動自在に支持し、ピストンの上面と
仕切板の下面との間に燃焼室を形成するとともに、仕切
板の上面に混合気冷却室を形成したことを特徴とする。
項１の構成に加えて、ピストンの上面に臨む仕切板をシ
リンダヘッドに上下動自在に支持し、ピストンの上面と
仕切板の下面との間に燃焼室を形成するとともに、仕切
板の上面に混合気冷却室を形成したことを特徴とする。
【００１８】また請求項１２に記載された発明は、請求
項１１の構成に加えて、燃焼室の直径方向一端部に点火
プラグを配置するとともに、燃焼室の直径方向他端部に
おいて該燃焼室と混合気冷却室とを連通させたことを特
徴とする。
項１１の構成に加えて、燃焼室の直径方向一端部に点火
プラグを配置するとともに、燃焼室の直径方向他端部に
おいて該燃焼室と混合気冷却室とを連通させたことを特
徴とする。
【００１９】
【作用】請求項１の構成によれば、燃焼室内で混合気が
圧縮されるとき、容積が拡大した状態にある混合気冷却
室内に圧入された高温・高圧の未燃焼混合気が該混合気
冷却室の壁面との間の熱伝達により冷却される。燃焼室
の混合気が着火して火炎面が伝播する間、混合気冷却室
内に存在する混合気は冷却により温度低下しているため
に自己着火を起こし難く、ノッキングの発生が抑制され
る。燃焼室において着火した混合気の火炎面が伝播する
過程で、混合気冷却室の容積が縮小することにより該混
合気冷却室内の混合気が燃焼室に押し出され、そこで前
記火炎面に接触して燃焼する。このように、混合気の自
己着火によるノッキングが抑制されるため、ノッキング
を発生させることなく圧縮比の増加と点火時期の進角を
行うことが可能となり、これにより熱効率の向上が達成
される。
圧縮されるとき、容積が拡大した状態にある混合気冷却
室内に圧入された高温・高圧の未燃焼混合気が該混合気
冷却室の壁面との間の熱伝達により冷却される。燃焼室
の混合気が着火して火炎面が伝播する間、混合気冷却室
内に存在する混合気は冷却により温度低下しているため
に自己着火を起こし難く、ノッキングの発生が抑制され
る。燃焼室において着火した混合気の火炎面が伝播する
過程で、混合気冷却室の容積が縮小することにより該混
合気冷却室内の混合気が燃焼室に押し出され、そこで前
記火炎面に接触して燃焼する。このように、混合気の自
己着火によるノッキングが抑制されるため、ノッキング
を発生させることなく圧縮比の増加と点火時期の進角を
行うことが可能となり、これにより熱効率の向上が達成
される。
【００２０】請求項２の構成によれば、メインピストン
にサブピストンを上下動自在に支持することにより、メ
インピストンの上面とサブピストンの下面との間に混合
気冷却室が形成される。
にサブピストンを上下動自在に支持することにより、メ
インピストンの上面とサブピストンの下面との間に混合
気冷却室が形成される。
【００２１】請求項３の構成によれば、クランクシャフ
トに回転自在に支持したカム部材が回転すると、このカ
ム部材に下端を接続されたサブコネクティングロッドが
駆動され、サブコネクティングロッドの上端に接続され
たサブピストンがメインピストンに対して上下動するこ
とにより、混合気冷却室の容積が拡大・縮小する。
トに回転自在に支持したカム部材が回転すると、このカ
ム部材に下端を接続されたサブコネクティングロッドが
駆動され、サブコネクティングロッドの上端に接続され
たサブピストンがメインピストンに対して上下動するこ
とにより、混合気冷却室の容積が拡大・縮小する。
【００２２】請求項４の構成によれば、クランクシャフ
トが回転すると、クランクシャフトに回転自在に支持し
たカム部材が、ケーシングとの間に設けたギヤ列を介し
て回転駆動される。
トが回転すると、クランクシャフトに回転自在に支持し
たカム部材が、ケーシングとの間に設けたギヤ列を介し
て回転駆動される。
【００２３】請求項５の構成によれば、クランクシャフ
トが２回転するとカム部材が１回転して混合気冷却室の
容積が１回拡大・縮小するので、４サイクルエンジンの
点火時期に合わせて混合気冷却室の容積を制御すること
ができる。
トが２回転するとカム部材が１回転して混合気冷却室の
容積が１回拡大・縮小するので、４サイクルエンジンの
点火時期に合わせて混合気冷却室の容積を制御すること
ができる。
【００２４】請求項６の構成によれば、クランクシャフ
トが回転するとメインコネクティングロッドの下端部近
傍に枢支した揺動部材が揺動し、この揺動部材に下端を
接続されたサブコネクティングロッドが駆動されるた
め、サブコネクティングロッドの上端に接続されたサブ
ピストンがメインピストンに対して上下動して混合気冷
却室の容積が拡大・縮小する。
トが回転するとメインコネクティングロッドの下端部近
傍に枢支した揺動部材が揺動し、この揺動部材に下端を
接続されたサブコネクティングロッドが駆動されるた
め、サブコネクティングロッドの上端に接続されたサブ
ピストンがメインピストンに対して上下動して混合気冷
却室の容積が拡大・縮小する。
【００２５】請求項７の構成によれば、クランクシャフ
トが回転すると、クランクシャフトにカム係合する揺動
部材が揺動する。
トが回転すると、クランクシャフトにカム係合する揺動
部材が揺動する。
【００２６】請求項８の構成によれば、クランクシャフ
トが１回転すると揺動部材が１回揺動して混合気冷却室
の容積が１回拡大・縮小するので、２サイクルエンジン
の点火時期に合わせて混合気冷却室の容積を制御するこ
とができる。
トが１回転すると揺動部材が１回揺動して混合気冷却室
の容積が１回拡大・縮小するので、２サイクルエンジン
の点火時期に合わせて混合気冷却室の容積を制御するこ
とができる。
【００２７】請求項９の構成によれば、燃焼室の周縁部
に滞留する高温状態の未燃焼混合気を混合気冷却室に効
率良く圧入することができる。
に滞留する高温状態の未燃焼混合気を混合気冷却室に効
率良く圧入することができる。
【００２８】請求項１０の構成によれば、混合気冷却室
の容積に対する表面積を最大限に確保して混合気の冷却
効果を高めることができる。
の容積に対する表面積を最大限に確保して混合気の冷却
効果を高めることができる。
【００２９】請求項１１の構成によれば、ピストンの上
面に臨むようにシリンダヘッドに仕切板を上下動自在に
支持することにより、ピストンの上面と仕切板の下面と
の間に燃焼室が、また仕切板の上面に混合気冷却室が形
成される。
面に臨むようにシリンダヘッドに仕切板を上下動自在に
支持することにより、ピストンの上面と仕切板の下面と
の間に燃焼室が、また仕切板の上面に混合気冷却室が形
成される。
【００３０】請求項１２の構成によれば、燃焼室の直径
方向他端部に滞留する高温状態の未燃焼混合気を混合気
冷却室に効率良く圧入することができる。
方向他端部に滞留する高温状態の未燃焼混合気を混合気
冷却室に効率良く圧入することができる。
【００３１】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。
する。
【００３２】図１〜図９は本発明の第１実施例を示すも
ので、図１はエンジンの要部縦断面図、図２は図１の２
−２線断面図、図３は図２の３−３線断面図、図４は図
２の要部拡大図、図５は図２の要部拡大図、図６はクラ
ンク角と混合気冷却室の高さとの関係を示すグラフ、図
７は作用の説明図、図８はクランク角に対する熱発生率
を示すグラフ、図９はＰ−Ｖ線図である。
ので、図１はエンジンの要部縦断面図、図２は図１の２
−２線断面図、図３は図２の３−３線断面図、図４は図
２の要部拡大図、図５は図２の要部拡大図、図６はクラ
ンク角と混合気冷却室の高さとの関係を示すグラフ、図
７は作用の説明図、図８はクランク角に対する熱発生率
を示すグラフ、図９はＰ−Ｖ線図である。
【００３３】図１〜図３に示すように、４サイクル単気
筒エンジンＥはクランクケース１、シリンダブロック２
及びシリンダヘッド３を備える。シリンダブロック２に
形成したシリンダボア２1 に摺動自在に嵌合するメイン
ピストン４が、メインコネクティングロッド５の小端部
に２分割されたピストンピン６，６を介して枢支され
る。クランクシャフト７は第１クランクシャフト半部８
及び第２クランクシャフト半部９に２分割されており、
各クランクシャフト半部８，９のジャーナル部８ 1 ，９
1 、がクランクケース１のベアリング支持部１1 ，１1
及び該ベアリング支持部部１1 ，１1 にボルト１０…で
固定されたベアリングキャップ１１，１１間にベアリン
グを介して回転自在に支持される。クランクシャフト７
の第１クランクシャフト半部８に設けたピン部８2 に、
前記メインコネクティングロッド５の大端部が枢支され
る。
筒エンジンＥはクランクケース１、シリンダブロック２
及びシリンダヘッド３を備える。シリンダブロック２に
形成したシリンダボア２1 に摺動自在に嵌合するメイン
ピストン４が、メインコネクティングロッド５の小端部
に２分割されたピストンピン６，６を介して枢支され
る。クランクシャフト７は第１クランクシャフト半部８
及び第２クランクシャフト半部９に２分割されており、
各クランクシャフト半部８，９のジャーナル部８ 1 ，９
1 、がクランクケース１のベアリング支持部１1 ，１1
及び該ベアリング支持部部１1 ，１1 にボルト１０…で
固定されたベアリングキャップ１１，１１間にベアリン
グを介して回転自在に支持される。クランクシャフト７
の第１クランクシャフト半部８に設けたピン部８2 に、
前記メインコネクティングロッド５の大端部が枢支され
る。
【００３４】シリンダヘッド３には燃焼室１２に開口す
る吸気ポート１３及び排気ポート１４が形成されてお
り、吸気弁孔１３1 及び排気弁孔１４1 がそれぞれ吸気
弁１５及び排気弁１６で開閉される。シリンダヘッド３
には燃焼室１２の中央部に臨むように点火プラグ１７が
装着される。
る吸気ポート１３及び排気ポート１４が形成されてお
り、吸気弁孔１３1 及び排気弁孔１４1 がそれぞれ吸気
弁１５及び排気弁１６で開閉される。シリンダヘッド３
には燃焼室１２の中央部に臨むように点火プラグ１７が
装着される。
【００３５】図４を併せて参照すると明らかなように、
メインピストン４の中心軸線に沿って装着された円筒状
のブッシュ１８に、サブピストン１９の脚部１９1 が上
下摺動自在に支持される。脚部１９1 の上端にはメイン
ピストン４と略同一の直径を有する傘部１９2 が一体に
形成されており、この傘部１９2 の下面はメインピスト
ン４の上面に対して接離可能である。サブピストン１９
がメインピストン４に対して上昇したとき、サブピスト
ン１９とメインピストン４との間に、斜め上方に拡開し
て燃焼室１２の周縁部に連通する円錐状の混合気冷却室
２０が形成される。
メインピストン４の中心軸線に沿って装着された円筒状
のブッシュ１８に、サブピストン１９の脚部１９1 が上
下摺動自在に支持される。脚部１９1 の上端にはメイン
ピストン４と略同一の直径を有する傘部１９2 が一体に
形成されており、この傘部１９2 の下面はメインピスト
ン４の上面に対して接離可能である。サブピストン１９
がメインピストン４に対して上昇したとき、サブピスト
ン１９とメインピストン４との間に、斜め上方に拡開し
て燃焼室１２の周縁部に連通する円錐状の混合気冷却室
２０が形成される。
【００３６】次に、図４及び図５に基づいて、前記混合
気冷却室２０の容積を拡大・縮小する冷却室容積変更手
段３１の構造を説明する。
気冷却室２０の容積を拡大・縮小する冷却室容積変更手
段３１の構造を説明する。
【００３７】図４に示すように、メインコネクティング
ロッド５は中空であり、その内部に遊嵌するサブコネク
ティングロッド２１の上端が、サブピストン１９の脚部
１９ 1 にピン２２を介して枢支される。
ロッド５は中空であり、その内部に遊嵌するサブコネク
ティングロッド２１の上端が、サブピストン１９の脚部
１９ 1 にピン２２を介して枢支される。
【００３８】図５に示すように、クランクシャフト７の
ピン部８2 の外周にリング状のカム部材２３が回転自在
に支持される。メインコネクティングロッド５を挟むカ
ム部材２３の両側面には、半径方向外側に位置する一対
の内周カム面２３1 ，２３1と、半径方向内側に位置す
る一対の外周カム面２３2 ，２３2 とが形成される。サ
ブピストン１９の下端に固着したピン２４の両端にカム
フォロワとしての一対のローラ２５，２５が支持されて
おり、これら一対のローラ２５，２５は前記一対の内周
カム面２３1 ，２３1 に沿って転動する。また、前記ピ
ン２４にはカムフォロワとしての一対のスリッパ２６，
２６が支持されており、これら一対のスリッパ２６，２
６は前記一対の外周カム面２３2 ，２３2 に沿って摺動
する。
ピン部８2 の外周にリング状のカム部材２３が回転自在
に支持される。メインコネクティングロッド５を挟むカ
ム部材２３の両側面には、半径方向外側に位置する一対
の内周カム面２３1 ，２３1と、半径方向内側に位置す
る一対の外周カム面２３2 ，２３2 とが形成される。サ
ブピストン１９の下端に固着したピン２４の両端にカム
フォロワとしての一対のローラ２５，２５が支持されて
おり、これら一対のローラ２５，２５は前記一対の内周
カム面２３1 ，２３1 に沿って転動する。また、前記ピ
ン２４にはカムフォロワとしての一対のスリッパ２６，
２６が支持されており、これら一対のスリッパ２６，２
６は前記一対の外周カム面２３2 ，２３2 に沿って摺動
する。
【００３９】尚、各スリッパ２６はメインコネクティン
グロッド５の側面に突設した一対のガイド部５1 ，５1
（図３参照）に案内されて上下動する。またカム部材２
３とメインコネクティングロッド５の大端部との摺接部
には、ブッシュ２７が装着される。図５における符号２
９は、第１クランクシャフト半部８及び第２クランクシ
ャフト半部９を結合するキーであり、符号３０は、２部
材に分割されたカム部材２３を一体に結合するキーであ
る。
グロッド５の側面に突設した一対のガイド部５1 ，５1
（図３参照）に案内されて上下動する。またカム部材２
３とメインコネクティングロッド５の大端部との摺接部
には、ブッシュ２７が装着される。図５における符号２
９は、第１クランクシャフト半部８及び第２クランクシ
ャフト半部９を結合するキーであり、符号３０は、２部
材に分割されたカム部材２３を一体に結合するキーであ
る。
【００４０】図１及び図２から明らかなように、クラン
クシャフト７の第２クランクシャフト半部９のジャーナ
ル部９1 の外周を囲繞するように、クランクケース１に
第１ギヤＧ1 が固定される。第２クランクシャフト半部
９のバランスウエイト部９2に、ボルト２８で一体に結
合された第２ギヤＧ2 及び第３ギヤＧ3 が回転自在に支
持される。第２ギヤＧ2 は前記第１ギヤＧ1 に噛合する
とともに、第３ギヤＧ 3 は前記カム部材２３に一体に形
成された第４ギヤＧ4 に噛合する。
クシャフト７の第２クランクシャフト半部９のジャーナ
ル部９1 の外周を囲繞するように、クランクケース１に
第１ギヤＧ1 が固定される。第２クランクシャフト半部
９のバランスウエイト部９2に、ボルト２８で一体に結
合された第２ギヤＧ2 及び第３ギヤＧ3 が回転自在に支
持される。第２ギヤＧ2 は前記第１ギヤＧ1 に噛合する
とともに、第３ギヤＧ 3 は前記カム部材２３に一体に形
成された第４ギヤＧ4 に噛合する。
【００４１】第１ギヤＧ1 、第２ギヤＧ2 、第３ギヤＧ
3 及び第４ギヤＧ4 の歯数Ｚ1 ，Ｚ 2 ，Ｚ3 ，Ｚ4 は、
Ｚ1 ＝４５、Ｚ2 ＝３６、Ｚ3 ＝２８、Ｚ4 ＝７０に設
定されている。従って、クランクシャフト７が図１の矢
印Ａ方向に回転すると、第２ギヤＧ2 及び第３ギヤＧ3
は矢印Ｂ方向に回転し、第４ギヤＧ4 は矢印Ｃ方向に回
転する。このとき、（Ｚ2 ／Ｚ1 ）×（Ｚ4 ／Ｚ3 ）＝
２であるため、カム部材２３はクランクシャフト７の２
回転につき１回転する。
3 及び第４ギヤＧ4 の歯数Ｚ1 ，Ｚ 2 ，Ｚ3 ，Ｚ4 は、
Ｚ1 ＝４５、Ｚ2 ＝３６、Ｚ3 ＝２８、Ｚ4 ＝７０に設
定されている。従って、クランクシャフト７が図１の矢
印Ａ方向に回転すると、第２ギヤＧ2 及び第３ギヤＧ3
は矢印Ｂ方向に回転し、第４ギヤＧ4 は矢印Ｃ方向に回
転する。このとき、（Ｚ2 ／Ｚ1 ）×（Ｚ4 ／Ｚ3 ）＝
２であるため、カム部材２３はクランクシャフト７の２
回転につき１回転する。
【００４２】而して、カム部材２３が回転すると、内周
カム面２３1 ，２３1 にローラ２５，２５を案内され、
外周カム面２３2 ，２３2 にスリッパ２６，２６を案内
されたサブコネクティングロッド２１がメインコネクテ
ィングロッド５に対して相対的に上下動することによ
り、ブッシュ１８に脚部１９1 を案内されたサブピスト
ン１９の傘部１９2 が、メインピストン４に対して接離
し、サブピストン１９の傘部１９2 の下面とメインピス
トン４の上面との間に形成された混合気冷却室２０の高
さが、例えば０ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲で変化する。
カム面２３1 ，２３1 にローラ２５，２５を案内され、
外周カム面２３2 ，２３2 にスリッパ２６，２６を案内
されたサブコネクティングロッド２１がメインコネクテ
ィングロッド５に対して相対的に上下動することによ
り、ブッシュ１８に脚部１９1 を案内されたサブピスト
ン１９の傘部１９2 が、メインピストン４に対して接離
し、サブピストン１９の傘部１９2 の下面とメインピス
トン４の上面との間に形成された混合気冷却室２０の高
さが、例えば０ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲で変化する。
【００４３】図６のグラフに示すように、圧縮行程が開
始される下死点におけるクランク角θをθ＝０°とする
と、前記混合気冷却室２０はクランク角θ＝０°〜１８
０°の圧縮行程では開いており、点火直後の上死点近傍
から閉じ始めて膨張行程におけるクランク角θ＝２２０
°の近傍で完全に閉じられる。膨張行程の後半部分及び
排出行程では混合気冷却室２０は閉じられており、吸入
行程に入るとクランク角θ＝５４０°〜６２０°の間に
混合気冷却室２０は再び開かれる。
始される下死点におけるクランク角θをθ＝０°とする
と、前記混合気冷却室２０はクランク角θ＝０°〜１８
０°の圧縮行程では開いており、点火直後の上死点近傍
から閉じ始めて膨張行程におけるクランク角θ＝２２０
°の近傍で完全に閉じられる。膨張行程の後半部分及び
排出行程では混合気冷却室２０は閉じられており、吸入
行程に入るとクランク角θ＝５４０°〜６２０°の間に
混合気冷却室２０は再び開かれる。
【００４４】次に、前述の構成を備えた本発明の実施例
の作用について説明する。
の作用について説明する。
【００４５】クランクシャフト７が図１の矢印Ａ方向に
回転すると、前述したようにクランクシャフト７の２回
転につきカム部材２３は矢印Ｃに１回転する。図６のグ
ラフを参照すると明らかなように、クランク角θ＝０°
〜１８０°の圧縮行程において、カム部材２３の内周カ
ム面２３1 ，２３1 にローラ２５，２５を案内され、外
周カム面２３2 ，２３2 にスリッパ２６，２６を案内さ
れたサブコネクティングロッド２１がメインコネクティ
ングロッド５に対して押し上げられる。その結果、サブ
コネクティングロッド２１の上端に接続されたサブピス
トン１９がメインピストン４に対して相対的に上昇し、
メインピストン４の上面とサブピストン１９の傘部１９
2 の下面との間に例えば高さ０．７ｍｍの混合気冷却室
２０が形成される。
回転すると、前述したようにクランクシャフト７の２回
転につきカム部材２３は矢印Ｃに１回転する。図６のグ
ラフを参照すると明らかなように、クランク角θ＝０°
〜１８０°の圧縮行程において、カム部材２３の内周カ
ム面２３1 ，２３1 にローラ２５，２５を案内され、外
周カム面２３2 ，２３2 にスリッパ２６，２６を案内さ
れたサブコネクティングロッド２１がメインコネクティ
ングロッド５に対して押し上げられる。その結果、サブ
コネクティングロッド２１の上端に接続されたサブピス
トン１９がメインピストン４に対して相対的に上昇し、
メインピストン４の上面とサブピストン１９の傘部１９
2 の下面との間に例えば高さ０．７ｍｍの混合気冷却室
２０が形成される。
【００４６】膨張行程が開始される上死点（θ＝１８０
°）の近傍から、カム部材２３にローラ２５，２５及び
スリッパ２６，２６を案内されたサブコネクティングロ
ッド２１がメインコネクティングロッド５に対して引き
下げられ、前記混合気冷却室２０の高さは次第に減少
し、θ＝２２０°の近傍でメインピストン４の上面にサ
ブピストン１９の傘部１９2 の下面に当接して混合気冷
却室２０の高さは０ｍｍになる。その後、膨張行程の後
半から排出行程を経て吸入行程が開始されるまでの間
（２２０°＜θ＜５４０°）、混合気冷却室２０の高さ
は０ｍｍに保持される。そして、吸入行程の前半部分
（５４０°＜θ＜６００°）において混合気冷却室２０
の高さは０ｍｍから０．７ｍｍまで次第に増加した後、
圧縮行程が終了するまでその高さに保持される。
°）の近傍から、カム部材２３にローラ２５，２５及び
スリッパ２６，２６を案内されたサブコネクティングロ
ッド２１がメインコネクティングロッド５に対して引き
下げられ、前記混合気冷却室２０の高さは次第に減少
し、θ＝２２０°の近傍でメインピストン４の上面にサ
ブピストン１９の傘部１９2 の下面に当接して混合気冷
却室２０の高さは０ｍｍになる。その後、膨張行程の後
半から排出行程を経て吸入行程が開始されるまでの間
（２２０°＜θ＜５４０°）、混合気冷却室２０の高さ
は０ｍｍに保持される。そして、吸入行程の前半部分
（５４０°＜θ＜６００°）において混合気冷却室２０
の高さは０ｍｍから０．７ｍｍまで次第に増加した後、
圧縮行程が終了するまでその高さに保持される。
【００４７】而して、吸入行程において吸気ポート１３
から燃焼室１２に吸入された混合気の一部は、容積が拡
大した前記混合気冷却室２０にも充填される。混合気冷
却室２０は容積が極めて小さいにも関わらず、メインピ
ストン４の上面の表面積とサブピストン１９の下面の表
面積との和に略等しい極めて大きな表面積を有してい
る。従って、圧縮行程において混合気が断熱圧縮される
とき、混合気冷却室２０内の混合気からサブピストン１
９及びメインピストン４への熱伝達が促進され、混合気
温度の過度の上昇が抑制される。
から燃焼室１２に吸入された混合気の一部は、容積が拡
大した前記混合気冷却室２０にも充填される。混合気冷
却室２０は容積が極めて小さいにも関わらず、メインピ
ストン４の上面の表面積とサブピストン１９の下面の表
面積との和に略等しい極めて大きな表面積を有してい
る。従って、圧縮行程において混合気が断熱圧縮される
とき、混合気冷却室２０内の混合気からサブピストン１
９及びメインピストン４への熱伝達が促進され、混合気
温度の過度の上昇が抑制される。
【００４８】図７（Ａ）に示すように、上死点の近傍で
燃焼室１２の中央部に設けた点火プラグ１７が火花を発
生すると、燃焼室１２の中央部で着火した混合気の火炎
面は燃焼室１２の周縁部に向かって伝播する。このと
き、混合気冷却室２０内の混合気はサブピストン１９及
びメインピストン４への熱伝達により冷却されているた
め、前記火炎面の到着を待たずに自己着火することはな
く、ノッキングの発生が未然に抑制される。
燃焼室１２の中央部に設けた点火プラグ１７が火花を発
生すると、燃焼室１２の中央部で着火した混合気の火炎
面は燃焼室１２の周縁部に向かって伝播する。このと
き、混合気冷却室２０内の混合気はサブピストン１９及
びメインピストン４への熱伝達により冷却されているた
め、前記火炎面の到着を待たずに自己着火することはな
く、ノッキングの発生が未然に抑制される。
【００４９】上述したように、点火プラグ１７から離れ
た位置（即ち、混合気冷却室２０の内部や燃焼室１２の
周縁部）に存在する混合気の自己着火を防止しているの
で、圧縮比を高めに設定しても、或いは点火時期を特別
に遅角しなくともノッキングの発生を回避することがで
きるため、熱効率の向上とノッキングの発生防止とを効
果的に両立させることができる。
た位置（即ち、混合気冷却室２０の内部や燃焼室１２の
周縁部）に存在する混合気の自己着火を防止しているの
で、圧縮比を高めに設定しても、或いは点火時期を特別
に遅角しなくともノッキングの発生を回避することがで
きるため、熱効率の向上とノッキングの発生防止とを効
果的に両立させることができる。
【００５０】図７（Ｂ）に示すように、着火した混合気
の火炎面が燃焼室１２の中央部から周縁部に向かって伝
播する間、混合気冷却室２０の容積が縮小することによ
り、該混合気冷却室２０内の混合気は燃焼室１２の周縁
部に押し出されて燃焼する。このように、混合気の燃焼
は混合気冷却室２０では行われず、容積に対して表面積
が小さい燃焼室１２でのみ行われるため、燃焼ガスの冷
却損失を最小限に抑えて熱効率を向上させることができ
る。また、混合気冷却室２０から燃焼室１２に噴出する
混合気の量及び噴出タイミングの設定を変えることによ
り、図８に示すように、全ての混合気が燃焼が完了する
までの燃焼継続時間や、時間の経過に伴う混合気の熱発
生率を任意にコントロールすることができる。
の火炎面が燃焼室１２の中央部から周縁部に向かって伝
播する間、混合気冷却室２０の容積が縮小することによ
り、該混合気冷却室２０内の混合気は燃焼室１２の周縁
部に押し出されて燃焼する。このように、混合気の燃焼
は混合気冷却室２０では行われず、容積に対して表面積
が小さい燃焼室１２でのみ行われるため、燃焼ガスの冷
却損失を最小限に抑えて熱効率を向上させることができ
る。また、混合気冷却室２０から燃焼室１２に噴出する
混合気の量及び噴出タイミングの設定を変えることによ
り、図８に示すように、全ての混合気が燃焼が完了する
までの燃焼継続時間や、時間の経過に伴う混合気の熱発
生率を任意にコントロールすることができる。
【００５１】これにより、燃焼を緩やかに行わせて燃焼
室１２内の最高温度を低下させて排気ガス中のＮＯｘを
減少させるとともに、燃焼室１２内の圧力変動を低下さ
せて振動や騒音の発生を防止することができる。
室１２内の最高温度を低下させて排気ガス中のＮＯｘを
減少させるとともに、燃焼室１２内の圧力変動を低下さ
せて振動や騒音の発生を防止することができる。
【００５２】図７（Ｃ）に示すように、排出行程におい
て混合気冷却室２０は完全に閉じられるため、その混合
気冷却室２０に燃焼ガスが残留することはなく、次の吸
気行程において混合気冷却室２０が開かれるときに混合
気のみを充填することができる。
て混合気冷却室２０は完全に閉じられるため、その混合
気冷却室２０に燃焼ガスが残留することはなく、次の吸
気行程において混合気冷却室２０が開かれるときに混合
気のみを充填することができる。
【００５３】図９のＰ−Ｖ線図において、鎖線は圧縮比
の減少や点火時期の遅角によってノッキングの発生を防
止した従来のエンジンに対応するものである。この従来
のエンジンに本発明を適用せずに圧縮比だけを増加させ
ると、破線で示すように最大圧力がＰ1 まで上昇してノ
ッキングが発生する。しかしながら、実線で示す本発明
によれば、混合気冷却室２０に退避した混合気の燃焼が
遅れ、しかも燃焼室２０が圧力の緩衝室として機能する
ために燃焼による最大圧力がＰ2 までしか上昇せず、混
合気冷却室２０による混合気の冷却効果と相俟ってノッ
キングの発生が確実に防止される。その後、燃焼室２０
に退避していた混合気の燃焼が継続することにより、デ
ィーゼルエンジンの定圧燃焼に近い形で圧力を上昇させ
ずに圧力が高めに維持される。
の減少や点火時期の遅角によってノッキングの発生を防
止した従来のエンジンに対応するものである。この従来
のエンジンに本発明を適用せずに圧縮比だけを増加させ
ると、破線で示すように最大圧力がＰ1 まで上昇してノ
ッキングが発生する。しかしながら、実線で示す本発明
によれば、混合気冷却室２０に退避した混合気の燃焼が
遅れ、しかも燃焼室２０が圧力の緩衝室として機能する
ために燃焼による最大圧力がＰ2 までしか上昇せず、混
合気冷却室２０による混合気の冷却効果と相俟ってノッ
キングの発生が確実に防止される。その後、燃焼室２０
に退避していた混合気の燃焼が継続することにより、デ
ィーゼルエンジンの定圧燃焼に近い形で圧力を上昇させ
ずに圧力が高めに維持される。
【００５４】ところで、上述した緩やかな燃焼に伴う有
効圧力の低下により、本発明のエンジンのサイクルは理
想的なオットーサイクルから逸脱することになるが、ノ
ッキングが防止されることにより圧縮比を増加させるこ
とが可能となり、且つ点火時期を最適点火時期に近く設
定することが可能となるために熱効率が大幅に向上し、
前記オットーサイクルからの逸脱によるデメリットを補
って余り有るメリットを得ることができる。
効圧力の低下により、本発明のエンジンのサイクルは理
想的なオットーサイクルから逸脱することになるが、ノ
ッキングが防止されることにより圧縮比を増加させるこ
とが可能となり、且つ点火時期を最適点火時期に近く設
定することが可能となるために熱効率が大幅に向上し、
前記オットーサイクルからの逸脱によるデメリットを補
って余り有るメリットを得ることができる。
【００５５】図１０〜図１２は本発明の第２実施例を示
すもので、図１０はエンジンの要部縦断面図、図１１は
図１０の１１−１１線断面図、図１２はクランク角と混
合気冷却室の高さとの関係を示すグラフである。尚、こ
の第２実施例において、第１実施例の部材に相当する部
材には、第１実施例と同じ符号が付してある。
すもので、図１０はエンジンの要部縦断面図、図１１は
図１０の１１−１１線断面図、図１２はクランク角と混
合気冷却室の高さとの関係を示すグラフである。尚、こ
の第２実施例において、第１実施例の部材に相当する部
材には、第１実施例と同じ符号が付してある。
【００５６】図１０及び図１１に示すように、このエン
ジンＥはケースリードバルブ式の２サイクル単気筒エン
ジンであって、クランクケース１の壁面に該クランクケ
ース１の内外を連通するリードバルブ３５を備えるとと
もに、シリンダブロック２の壁面に、シリンダボア２1
に開口する一対の掃気ポート２2 ，２2 とクランク室と
を接続する一対の掃気通路２3 ，２3 を備える。
ジンＥはケースリードバルブ式の２サイクル単気筒エン
ジンであって、クランクケース１の壁面に該クランクケ
ース１の内外を連通するリードバルブ３５を備えるとと
もに、シリンダブロック２の壁面に、シリンダボア２1
に開口する一対の掃気ポート２2 ，２2 とクランク室と
を接続する一対の掃気通路２3 ，２3 を備える。
【００５７】この第２実施例は第１実施例と同様に、脚
部１９1 を介してメインピストン４に上下動可能支持さ
れたサブピストン１９を備えており、メインピストン４
の上面とサブピストン１９の傘部１９2 の下面との間
に、燃焼室１２の周縁部に連なる混合気冷却室２０が形
成される。
部１９1 を介してメインピストン４に上下動可能支持さ
れたサブピストン１９を備えており、メインピストン４
の上面とサブピストン１９の傘部１９2 の下面との間
に、燃焼室１２の周縁部に連なる混合気冷却室２０が形
成される。
【００５８】次に、混合気冷却室２０の容積を拡大・縮
小する冷却室容積変更手段３１の構造を説明する。メイ
ンコネクティングロッド５の内部にはサブコネクティン
グロッド２１が相対移動可能に収納されており、このサ
ブコネクティングロッド２１の上端はピン２２を介して
サブピストン１９の脚部１９1 に接続される。メインコ
ネクティングロッド５の大端部の近傍にピン３６を介し
て二股フォーク状の揺動部材３７の上部が枢支されてお
り、この揺動部材３７にピン３８を介してサブコネクテ
ィングロッド２１の下端が枢支される。
小する冷却室容積変更手段３１の構造を説明する。メイ
ンコネクティングロッド５の内部にはサブコネクティン
グロッド２１が相対移動可能に収納されており、このサ
ブコネクティングロッド２１の上端はピン２２を介して
サブピストン１９の脚部１９1 に接続される。メインコ
ネクティングロッド５の大端部の近傍にピン３６を介し
て二股フォーク状の揺動部材３７の上部が枢支されてお
り、この揺動部材３７にピン３８を介してサブコネクテ
ィングロッド２１の下端が枢支される。
【００５９】クランクシャフト７のピン部７1 外周には
カム溝７2 が刻設されており、このカム溝７2 に揺動部
材３７の下端に設けた一対のカムフォロワ３９，３９が
当接する。
カム溝７2 が刻設されており、このカム溝７2 に揺動部
材３７の下端に設けた一対のカムフォロワ３９，３９が
当接する。
【００６０】而して、この第２実施例によれば、クラン
クシャフト７が１回転する毎にカム溝９2 及びカムフォ
ロワ３９，３９を介して揺動部材３７がピン３６回りに
１往復揺動し、この揺動部材３７にサブコネクティング
ロッド２１を介して接続されたサブピストン１９がメイ
ンピストン４に対して１往復上下動することにより、混
合気冷却室２０の容積がクランクシャフト７の回転に伴
って変化する。
クシャフト７が１回転する毎にカム溝９2 及びカムフォ
ロワ３９，３９を介して揺動部材３７がピン３６回りに
１往復揺動し、この揺動部材３７にサブコネクティング
ロッド２１を介して接続されたサブピストン１９がメイ
ンピストン４に対して１往復上下動することにより、混
合気冷却室２０の容積がクランクシャフト７の回転に伴
って変化する。
【００６１】図１２から明らかなように、下死点におけ
るクランク角θをθ＝０°としたとき、θ＝９０°近傍
で混合気冷却室２０の容積が拡大し始め、上死点のやや
手前のθ＝１４０°近傍で混合気冷却室２０の容積が最
大になり、そこから上死点を僅かに越えたθ＝１９０°
近傍まで混合気冷却室２０の容積は漸減するように設定
されている。このようにして、クランクシャフト７の１
回転につき１回の爆発が行われる２サイクルエンジンに
おいては、各上死点の近傍において混合気冷却室２０の
容積の拡大・縮小が行われる。
るクランク角θをθ＝０°としたとき、θ＝９０°近傍
で混合気冷却室２０の容積が拡大し始め、上死点のやや
手前のθ＝１４０°近傍で混合気冷却室２０の容積が最
大になり、そこから上死点を僅かに越えたθ＝１９０°
近傍まで混合気冷却室２０の容積は漸減するように設定
されている。このようにして、クランクシャフト７の１
回転につき１回の爆発が行われる２サイクルエンジンに
おいては、各上死点の近傍において混合気冷却室２０の
容積の拡大・縮小が行われる。
【００６２】その結果、前述した第１実施例と同様に、
燃焼室１２内の混合気の圧縮時に、混合気冷却室２０内
に退避した混合気を該混合気冷却室２０の壁面からの熱
伝達で冷却することにより、熱効率を高めるべく圧縮比
を高めてもノッキングの発生を回避することができる。
そして、点火プラグ１７により着火した混合気の火炎面
の伝播中に、容積が縮小する混合気冷却室２０から混合
気を排出して燃焼させることにより、混合気の燃焼を従
来よりも長時間に亘って緩やかに行わせ、ＮＯｘの低減
や騒音・振動の低減に寄与することができる。
燃焼室１２内の混合気の圧縮時に、混合気冷却室２０内
に退避した混合気を該混合気冷却室２０の壁面からの熱
伝達で冷却することにより、熱効率を高めるべく圧縮比
を高めてもノッキングの発生を回避することができる。
そして、点火プラグ１７により着火した混合気の火炎面
の伝播中に、容積が縮小する混合気冷却室２０から混合
気を排出して燃焼させることにより、混合気の燃焼を従
来よりも長時間に亘って緩やかに行わせ、ＮＯｘの低減
や騒音・振動の低減に寄与することができる。
【００６３】図１３及び図１４は本発明の第３実施例を
示すもので、図１３はエンジンの要部縦断面図、図１４
は図１３の１４−１４線断面図である。尚、この第３実
施例においても、第１、第２実施例の部材に相当する部
材には、第１、第２実施例と同じ符号が付してある。
示すもので、図１３はエンジンの要部縦断面図、図１４
は図１３の１４−１４線断面図である。尚、この第３実
施例においても、第１、第２実施例の部材に相当する部
材には、第１、第２実施例と同じ符号が付してある。
【００６４】第３実施例はサイドバルブ式の４サイクル
エンジンに本発明を適用したもので、このエンジンＥは
燃焼室１２がシリンダボア２1 の外縁からその直径方向
一端側に延出しており、その延出部に吸気弁１５、排気
弁１６及び点火プラグ１７が設けられる。シリンダヘッ
ド３には燃焼室１２に臨むように仕切板４１が上下動自
在に配置されており、ピストン４２の上面と仕切板４１
の下面との間に燃焼室１２が形成されるとともに、仕切
板４１の上面側に高さの低い混合気冷却室２０が形成さ
れる。点火プラグ１７から最も離れた仕切板４１の端部
に、燃焼室１２と混合気冷却室２０とを連通させる円弧
状の切欠４１1 が形成される（図１４参照）。仕切板４
１はガイドロッド４３を介してシリンダヘッド３に上下
動自在に支持されており、戻しばね４４によって上方に
付勢される。
エンジンに本発明を適用したもので、このエンジンＥは
燃焼室１２がシリンダボア２1 の外縁からその直径方向
一端側に延出しており、その延出部に吸気弁１５、排気
弁１６及び点火プラグ１７が設けられる。シリンダヘッ
ド３には燃焼室１２に臨むように仕切板４１が上下動自
在に配置されており、ピストン４２の上面と仕切板４１
の下面との間に燃焼室１２が形成されるとともに、仕切
板４１の上面側に高さの低い混合気冷却室２０が形成さ
れる。点火プラグ１７から最も離れた仕切板４１の端部
に、燃焼室１２と混合気冷却室２０とを連通させる円弧
状の切欠４１1 が形成される（図１４参照）。仕切板４
１はガイドロッド４３を介してシリンダヘッド３に上下
動自在に支持されており、戻しばね４４によって上方に
付勢される。
【００６５】仕切板４１の上方には、図示せぬ伝動機構
を介してクランクシャフトに接続され、そのクランクシ
ャフトの２分の１の回転数で回転するカムシャフト４５
が設けられており、カムシャフト４５に固定したカム４
６が前記ガイドロッド４３の上端に固定したカムフォロ
ワ４７に当接する。而して、クランクシャフトが２回転
する間に、混合気冷却室２０の容積は、前記図６のグラ
フに示すように１回拡大・縮小する。
を介してクランクシャフトに接続され、そのクランクシ
ャフトの２分の１の回転数で回転するカムシャフト４５
が設けられており、カムシャフト４５に固定したカム４
６が前記ガイドロッド４３の上端に固定したカムフォロ
ワ４７に当接する。而して、クランクシャフトが２回転
する間に、混合気冷却室２０の容積は、前記図６のグラ
フに示すように１回拡大・縮小する。
【００６６】この第３実施例によれば、前記第１実施例
の作用効果を奏することができるばかりか、第１実施例
の如くメインピストン４の上面に混合気冷却室２０を形
成する場合に比べて、混合気冷却室２０の容積を拡大・
縮小するための冷却室容積変更機構３１の構造を大幅に
簡素化することができる。
の作用効果を奏することができるばかりか、第１実施例
の如くメインピストン４の上面に混合気冷却室２０を形
成する場合に比べて、混合気冷却室２０の容積を拡大・
縮小するための冷却室容積変更機構３１の構造を大幅に
簡素化することができる。
【００６７】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行う
ことが可能である。
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行う
ことが可能である。
【００６８】例えば、混合気冷却室２０の容積を拡大・
縮小するタイミングや容積の変化量は、実施例に限定さ
れるものではなく、エンジンＥの特性に応じて任意に変
更することが可能である。
縮小するタイミングや容積の変化量は、実施例に限定さ
れるものではなく、エンジンＥの特性に応じて任意に変
更することが可能である。
【００６９】
【発明の効果】以上のように、請求項１に記載された発
明によれば、燃焼室の混合気が着火して火炎面が伝播す
る間、混合気冷却室内の混合気は冷却されて温度低下し
ているため、その混合気が自己着火を起こし難くなって
ノッキングの発生が抑制される。これにより、ノッキン
グを発生させることなく圧縮比の増加と点火時期の進角
を行うことが可能となって熱効率が向上し、特にノッキ
ングが発生し易い低速回転領域におけるトルクの増大を
図ることができる。しかも、燃焼室において着火した混
合気の火炎面が伝播する過程で、容積が縮小する混合気
冷却室から燃焼室に押し出された混合気が時間遅れをも
って燃焼するため、混合気の燃焼を緩やかに行わせてＮ
Ｏｘの発生を抑制するとともに、振動や騒音を軽減する
ことができる。
明によれば、燃焼室の混合気が着火して火炎面が伝播す
る間、混合気冷却室内の混合気は冷却されて温度低下し
ているため、その混合気が自己着火を起こし難くなって
ノッキングの発生が抑制される。これにより、ノッキン
グを発生させることなく圧縮比の増加と点火時期の進角
を行うことが可能となって熱効率が向上し、特にノッキ
ングが発生し易い低速回転領域におけるトルクの増大を
図ることができる。しかも、燃焼室において着火した混
合気の火炎面が伝播する過程で、容積が縮小する混合気
冷却室から燃焼室に押し出された混合気が時間遅れをも
って燃焼するため、混合気の燃焼を緩やかに行わせてＮ
Ｏｘの発生を抑制するとともに、振動や騒音を軽減する
ことができる。
【００７０】また請求項２に記載された発明によれば、
シリンダボアに摺動自在に嵌合するメインピストンにサ
ブピストンを上下動自在に支持し、メインピストンの上
面とサブピストンの下面との間に混合気冷却室を形成し
たので、燃焼室に連なる混合気冷却室を容易に形成する
ことができる。
シリンダボアに摺動自在に嵌合するメインピストンにサ
ブピストンを上下動自在に支持し、メインピストンの上
面とサブピストンの下面との間に混合気冷却室を形成し
たので、燃焼室に連なる混合気冷却室を容易に形成する
ことができる。
【００７１】また請求項３に記載された発明によれば、
メインピストンとクランクシャフトとを連接するメイン
コネクティングロッドの内部にサブコネクティングロッ
ドを相対移動自在に収納し、サブコネクティングロッド
の上端をサブピストンに接続するとともに下端をクラン
クシャフトに回転自在に支持したカム部材に接続したの
で、シリンダボア内で移動するメインピストンに支持し
たサブピストンを、クランクシャフトに連動して上下動
させることができる。
メインピストンとクランクシャフトとを連接するメイン
コネクティングロッドの内部にサブコネクティングロッ
ドを相対移動自在に収納し、サブコネクティングロッド
の上端をサブピストンに接続するとともに下端をクラン
クシャフトに回転自在に支持したカム部材に接続したの
で、シリンダボア内で移動するメインピストンに支持し
たサブピストンを、クランクシャフトに連動して上下動
させることができる。
【００７２】また請求項４に記載された発明によれば、
クランクシャフトの回転に連動してカム部材を回転させ
るべく、カム部材とケーシングとをギヤ列を介して接続
したので、クランクシャフトの回転に正確に連動してカ
ム部材を回転させることができる。
クランクシャフトの回転に連動してカム部材を回転させ
るべく、カム部材とケーシングとをギヤ列を介して接続
したので、クランクシャフトの回転に正確に連動してカ
ム部材を回転させることができる。
【００７３】また請求項５に記載された発明によれば、
カム部材はクランクシャフトの２回転につき１回転し、
混合気冷却室の容積はクランクシャフトの２回転につき
１回拡大・縮小するので、４サイクルエンジンの点火時
期に合わせて混合気冷却室の容積を制御することができ
る。
カム部材はクランクシャフトの２回転につき１回転し、
混合気冷却室の容積はクランクシャフトの２回転につき
１回拡大・縮小するので、４サイクルエンジンの点火時
期に合わせて混合気冷却室の容積を制御することができ
る。
【００７４】また請求項６に記載された発明によれば、
メインピストンとクランクシャフトとを連接するメイン
コネクティングロッドの内部に相対移動自在に収納した
サブコネクティングロッドの上端をサブピストンに接続
するとともに、メインコネクティングロッドの下端部近
傍にクランクシャフトの回転に連動して揺動する揺動部
材を枢支し、この揺動部材にサブコネクティングロッド
の下端を接続したので、シリンダボア内で移動するメイ
ンピストンに支持したサブピストンを、クランクシャフ
トに連動して上下動させることができる。
メインピストンとクランクシャフトとを連接するメイン
コネクティングロッドの内部に相対移動自在に収納した
サブコネクティングロッドの上端をサブピストンに接続
するとともに、メインコネクティングロッドの下端部近
傍にクランクシャフトの回転に連動して揺動する揺動部
材を枢支し、この揺動部材にサブコネクティングロッド
の下端を接続したので、シリンダボア内で移動するメイ
ンピストンに支持したサブピストンを、クランクシャフ
トに連動して上下動させることができる。
【００７５】また請求項７に記載された発明によれば、
揺動部材はクランクシャフトにカム係合して揺動するの
で、クランクシャフトの回転に正確に連動して揺動部材
を揺動させることができる。
揺動部材はクランクシャフトにカム係合して揺動するの
で、クランクシャフトの回転に正確に連動して揺動部材
を揺動させることができる。
【００７６】また請求項８に記載された発明によれば、
揺動部材はクランクシャフトの１回転につき１回揺動
し、混合気冷却室の容積はクランクシャフトの１回転に
つき１回拡大・縮小するので、２サイクルエンジンの点
火時期に合わせて混合気冷却室の容積を制御することが
できる。
揺動部材はクランクシャフトの１回転につき１回揺動
し、混合気冷却室の容積はクランクシャフトの１回転に
つき１回拡大・縮小するので、２サイクルエンジンの点
火時期に合わせて混合気冷却室の容積を制御することが
できる。
【００７７】また請求項９に記載された発明によれば、
燃焼室の略中央部に点火プラグを配置するとともに、燃
焼室の周縁部において該燃焼室と混合気冷却室とを連通
させたので、燃焼室の周縁部に滞留する高温状態の未燃
焼混合気を混合気冷却室に効率良く圧入することができ
る。
燃焼室の略中央部に点火プラグを配置するとともに、燃
焼室の周縁部において該燃焼室と混合気冷却室とを連通
させたので、燃焼室の周縁部に滞留する高温状態の未燃
焼混合気を混合気冷却室に効率良く圧入することができ
る。
【００７８】また請求項１０に記載された発明によれ
ば、混合気冷却室はメインピストンの上面とサブピスト
ンの下面との間に略一定の隙間を存して形成されるの
で、混合気冷却室の容積に対する表面積を最大限に確保
して混合気の冷却効果を高めることができる。
ば、混合気冷却室はメインピストンの上面とサブピスト
ンの下面との間に略一定の隙間を存して形成されるの
で、混合気冷却室の容積に対する表面積を最大限に確保
して混合気の冷却効果を高めることができる。
【００７９】また請求項１１に記載された発明によれ
ば、ピストンの上面に臨む仕切板をシリンダヘッドに上
下動自在に支持し、ピストンの上面と仕切板の下面との
間に燃焼室を形成するとともに、仕切板の上面に混合気
冷却室を形成したので、ピストンの様な可動部材に仕切
板を設ける場合に比べて該仕切板の駆動機構の構造を簡
素化することができる。
ば、ピストンの上面に臨む仕切板をシリンダヘッドに上
下動自在に支持し、ピストンの上面と仕切板の下面との
間に燃焼室を形成するとともに、仕切板の上面に混合気
冷却室を形成したので、ピストンの様な可動部材に仕切
板を設ける場合に比べて該仕切板の駆動機構の構造を簡
素化することができる。
【００８０】また請求項１２に記載された発明によれ
ば、燃焼室の直径方向一端部に点火プラグを配置すると
ともに、燃焼室の直径方向他端部において該燃焼室と混
合気冷却室とを連通させたので、燃焼室の直径方向他端
部に滞留する高温状態の未燃焼混合気を混合気冷却室に
効率良く圧入することができる。
ば、燃焼室の直径方向一端部に点火プラグを配置すると
ともに、燃焼室の直径方向他端部において該燃焼室と混
合気冷却室とを連通させたので、燃焼室の直径方向他端
部に滞留する高温状態の未燃焼混合気を混合気冷却室に
効率良く圧入することができる。
【図１】第１実施例に係るエンジンの要部縦断面図
【図２】図１の２−２線断面図
【図３】図２の３−３線断面図
【図４】図２の要部拡大図
【図５】図２の要部拡大図
【図６】クランク角と混合気冷却室の高さとの関係を示
すグラフ
すグラフ
【図７】作用の説明図
【図８】クランク角に対する熱発生率を示すグラフ
【図９】Ｐ−Ｖ線図
【図１０】第２実施例に係るエンジンの要部縦断面図
【図１１】図１０の１１−１１線断面図
【図１２】クランク角と混合気冷却室の高さとの関係を
示すグラフ
示すグラフ
【図１３】第３実施例に係るエンジンの要部縦断面図
【図１４】図１３の１４−１４線断面図
【図１５】オットーサイクルエンジンにおける理論熱効
率を示すグラフ
率を示すグラフ
１ クランクケース（ケーシング） ２1 シリンダボア ３ シリンダヘッド ４ メインピストン ５ メインコネクティングロッド ７ クランクシャフト １２ 燃焼室 １７ 点火プラグ １９ サブピストン ２０ 混合気冷却室 ２１ サブコネクティングロッド ２３ カム部材 ３１ 冷却室容積変更手段 ３７ 揺動部材 ４１ 仕切板 ４２ ピストン Ｇ1 〜Ｇ4 第１ギヤ〜第４ギヤ（ギヤ列）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｂ 75/30 Ｆ０２Ｂ 75/30 Ｆ０２Ｄ 45/00 ３４５ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３４５Ｂ
Claims (12)
- 【請求項１】 シリンダヘッド（３）に形成した燃焼室
（１２）に連なって該燃焼室（１２）との間で混合気の
行き来が可能な混合気冷却室（２０）と、クランクシャ
フト（７）の回転に連動して混合気冷却室（２０）の容
積を拡大・縮小する冷却室容積変更手段（３１）とを備
えてなり、冷却室容積変更手段（３１）は燃焼室（１
２）における混合気の燃焼中に混合気冷却室（２０）の
容積を縮小することを特徴とする、エンジンの燃焼制御
装置。 - 【請求項２】 シリンダボア（２1 ）に摺動自在に嵌合
するメインピストン（４）にサブピストン（１９）を上
下動自在に支持し、メインピストン（４）の上面とサブ
ピストン（１９）の下面との間に混合気冷却室（２０）
を形成したことを特徴とする、請求項１記載のエンジン
の燃焼制御装置。 - 【請求項３】 メインピストン（４）とクランクシャフ
ト（７）とを連接するメインコネクティングロッド
（５）の内部にサブコネクティングロッド（２１）を相
対移動自在に収納し、サブコネクティングロッド（２
１）の上端をサブピストン（１９）に接続するとともに
下端をクランクシャフト（７）に回転自在に支持したカ
ム部材（２３）に接続したことを特徴とする、請求項２
記載のエンジンの燃焼制御装置。 - 【請求項４】 クランクシャフト（７）の回転に連動し
てカム部材（２３）を回転させるべく、カム部材（２
３）とケーシング（１）とをギヤ列（Ｇ1 〜Ｇ 4 ）を介
して接続したことを特徴とする、請求項３記載のエンジ
ンの燃焼制御装置。 - 【請求項５】 カム部材（２３）はクランクシャフト
（７）の２回転につき１回転し、混合気冷却室（２０）
の容積はクランクシャフト（７）の２回転につき１回拡
大・縮小することを特徴とする、請求項４記載のエンジ
ンの燃焼制御装置。 - 【請求項６】 メインピストン（４）とクランクシャフ
ト（７）とを連接するメインコネクティングロッド
（５）の内部に相対移動自在に収納したサブコネクティ
ングロッド（２１）の上端をサブピストン（１９）に接
続するとともに、メインコネクティングロッド（５）の
下端部近傍にクランクシャフト（７）の回転に連動して
揺動する揺動部材（３７）を枢支し、この揺動部材（３
７）にサブコネクティングロッド（２１）の下端を接続
したことを特徴とする、請求項２記載のエンジンの燃焼
制御装置。 - 【請求項７】 揺動部材（３７）はクランクシャフト
（７）にカム係合して揺動することを特徴とする、請求
項６記載のエンジンの燃焼制御装置。 - 【請求項８】 揺動部材（３７）はクランクシャフト
（７）の１回転につき１回揺動し、混合気冷却室（２
０）の容積はクランクシャフト（７）の１回転につき１
回拡大・縮小することを特徴とする、請求項７記載のエ
ンジンの燃焼制御装置。 - 【請求項９】 燃焼室（１２）の略中央部に点火プラグ
（１７）を配置するとともに、燃焼室（１２）の周縁部
において該燃焼室（１２）と混合気冷却室（２０）とを
連通させたことを特徴とする、請求項１記載のエンジン
の燃焼制御装置。 - 【請求項１０】 混合気冷却室（２０）はメインピスト
ン（４）の上面とサブピストン（１９）の下面との間に
略一定の隙間を存して形成されることを特徴とする、請
求項９記載のエンジンの燃焼制御装置。 - 【請求項１１】 ピストン（４２）の上面に臨む仕切板
（４１）をシリンダヘッド（３）に上下動自在に支持
し、ピストン（４２）の上面と仕切板（４１）の下面と
の間に燃焼室（１２）を形成するとともに、仕切板（４
１）の上面に混合気冷却室（２０）を形成したことを特
徴とする、請求項１記載のエンジンの燃焼制御装置。 - 【請求項１２】 燃焼室（１２）の直径方向一端部に点
火プラグ（１７）を配置するとともに、燃焼室（１２）
の直径方向他端部において該燃焼室（１２）と混合気冷
却室（２０）とを連通させたことを特徴とする、請求項
１１記載のエンジンの燃焼制御装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7143530A JPH08338274A (ja) | 1995-06-09 | 1995-06-09 | エンジンの燃焼制御装置 |
| US08/973,825 US5908012A (en) | 1995-06-09 | 1996-06-07 | Combustion control device for an engine |
| PCT/JP1996/001558 WO1996041939A1 (fr) | 1995-06-09 | 1996-06-07 | Dispositif de gestion de combustion pour un moteur |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7143530A JPH08338274A (ja) | 1995-06-09 | 1995-06-09 | エンジンの燃焼制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08338274A true JPH08338274A (ja) | 1996-12-24 |
Family
ID=15340891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7143530A Pending JPH08338274A (ja) | 1995-06-09 | 1995-06-09 | エンジンの燃焼制御装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5908012A (ja) |
| JP (1) | JPH08338274A (ja) |
| WO (1) | WO1996041939A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008115815A (ja) * | 2006-11-07 | 2008-05-22 | Yung-Ching Chen | エンジン |
| JP2010090794A (ja) * | 2008-10-08 | 2010-04-22 | Nissan Motor Co Ltd | 内燃機関およびその燃焼制御方法 |
| CN110118126A (zh) * | 2019-06-03 | 2019-08-13 | 郑州航空工业管理学院 | 活塞高度连续可变自锁的节能发动机 |
Families Citing this family (8)
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|---|---|---|---|---|
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| US6752105B2 (en) * | 2002-08-09 | 2004-06-22 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The United States Environmental Protection Agency | Piston-in-piston variable compression ratio engine |
| EP1424473A1 (en) * | 2003-03-24 | 2004-06-02 | Siegfried Meyer | Dual-piston engine |
| US7389755B2 (en) * | 2005-07-21 | 2008-06-24 | Ronald Dean Noland | Tandem-piston engine |
| CN100460638C (zh) * | 2006-06-30 | 2009-02-11 | 陈永清 | 引擎 |
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