JPH09112228A - 内燃エンジンのロータリ弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ポペット弁と異り高速域でも弁の作動が確実
なロータリ弁装置を提供すること。 【解決手段】 互いに向かい合う状態に配置された回転
剛性面を有するロータリ弁８をシリンダーヘッド４に備
える。回転剛性面９（１０）とこれに近接するシリンダ
ーヘッド４側の固定対置壁面１１（１２）との内のいず
れか一方の面、例えば回転剛性面９（１０）に注目する
と、回転剛性面９（１０）に開口する弁内連通路１３
（１４）、１５（１６）の開口部の内側と外側にシール
リング１７、１８を溝内に備えると共にシールリング１
７の所定部からシールリング１８の所定部まで延びる棧
シール１９（１９′）を溝内に前記開口部を挟む如く備
え、かつシールリング１７，１８、及び棧シール１９
（１９′）を固定対置壁面１１（１２）に密着させて燃
焼室内圧力をシールする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃エンジンのロータリ
弁装置に係わり、往復運動部分を廃して各部の運動を純
粋な回転運動としたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に内燃エンジンの弁装置としてはポ
ペット弁が用いられ、弁はカムにより開かれると共にバ
ネにより閉じられる様になっている。従って、弁等の往
復慣性力がバネの反発力を上廻る事は許されない。又、
高温の燃焼ガスと接する弁の熱膨張による作動不良を避
ける為、弁とこれを駆動する部分（ロッカーアーム、タ
ペットなど）との間には若干の弁クリアランスが与えら
れている。従来はこの様な構造の為、高速域では弁のジ
ャンプやバウンス等の不具合を起し易く、騒音や振動が
大きく、弁座が磨耗すると弁クルアランスの再調整が必
要となるなどの欠点があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】本発明の目的は、従
来のカムやロッカーアーム、バネ等を廃し、ポペット弁
などの往復運動部を除去して、騒音や振動を減らすと共
に弁クリアランスの再調整等の手間を省き、高速域でも
弁作動が確実なロータリ弁装置を提供する事にある。

【０００４】

【問題点を解決する為の手段】本発明は従来の欠点を解
決する為、互いに向かい合う状態に配置された回転剛性
面を有するロータリ弁を備え、回転剛性面とこれに近接
するシリンダーヘッド側の固定対置壁面の内のいずれか
一方の面に注目し、同面に開口する開口部の内側と外側
にシールリングを溝内に備えると共に内側のシールリン
グの所定部と外側のシールリングの所定部とを結ぶ棧シ
ールを溝内に前記開口部を挾む如く備え、かつシールリ
ング及び棧シールを同面に近接する他方の面に密着させ
てシールし、エンジンの主軸と同期して回転するロータ
リ弁の回転に従って回転剛性面に開口する弁内連通路が
燃焼室に連絡する事によって動作流体を移動させ、以っ
てシリンダー内の動作流体を圧縮の後に燃焼・膨張させ
る様に構成したのである。

【０００５】

【実施例】図１（イ）は本発明による内燃エンジンのロ
ータリ弁装置の一実施例で、シリンダーヘッド４に備え
られたロータリ弁８は互いに向かい合う状態に配置され
た回転剛性面９、１０を有しており、エンジンの主軸
（クランク軸）により例えばチェーン、スプロケット５
を介して同期的に駆動される（１／２又は１／４に減速
して駆動。図では前者）。６、７はロータリ弁８を支持
する軸受で、オイルシールを備え、ロータリ弁８の組み
付けの関係上、シリンダーヘッド４はＡ−Ａ′線で上下
に分割されている。ロータリ弁８には図１（ロ）の如く
弁内連通路１３（１４）、１５（１６）の回転剛性面９
（１０）に開口する開口部の内側にシールリング１７、
１８が回転剛性面に形成された溝内に備えられ、かつ内
側のシールリング１７の所定部から外側のシールリング
１８の所定部まで延びる棧シール１９が回転剛性面に形
成された溝内に弁内連通路１３（１４）、１５（１６）
の回転剛性面９（１０）に開口する開口部を挟む如く備
えられている。シールリング１７、１８、及び棧シール
１９（１９′）はこれらが嵌り込む溝との間には間隙が
あるが、選択嵌合などにより出来る限り微小ギャップと
する（但し、溝の底との間にはバネの為の十分な間隙が
ある）。棧シール１９（１９′）の長手方向の間隙も熱
膨張を考慮しつつ出来る限り微小として、圧力を有効に
シールする構成とする。棧シール１９′はシール性向上
の為に備えたが、効果は僅少であるから、なくても良
い。シールリング１７、１８、棧シール１９（１９′）
は回転剛性面９（１０）に近接するシリンダーヘッド４
側の固定対置壁面１１（１２）にバネにより押圧をされ
ている。以上により燃焼室内圧力をシールする事ができ
る。尚、固定対置壁面１１（１２）は摺動面となるか
ら、厳密な平面度が求められ、シリンダーヘッド４を上
下に分割する合わせ面を図示しないノックピンにより正
しく合わせた後に一体的に加工（硬質クロムメッキ等の
加工も含む）する事が望ましい。この場合、軸受ブロッ
ク６′、７′を取り外して加工する。又、図１（ハ）の
如くロータリ弁８の回転方向を左回転として斜線の部分
Ｓを極めて僅かに低くなる程度に（５〜１０μ位）形成
しておけば、棧シール１９（１９′）の通過がスムーズ
になる（棧シールを中心から偏心して備える事も効果が
ある）。次に、ロータリ弁８に形成された弁内連通路１
３、１４が燃焼室３に連絡すると弁内連通路１３、１４
を介して吸気がシリンダー１内に導入され、ロータリ弁
８に形成された弁内連通路１５、１６が燃焼室３に連絡
するとシリンダー１内の排気が弁内連通路１５、１６を
介して排出される様になっている。いずれの弁内連通路
も回転剛性面に開口している。弁内連通路１３、１４に
は例えば気化器からの燃料と空気との混合気が供給され
る（この混合気中に混入された油によりロータリ弁８の
潤滑を行なうのが良い）。弁内連通路１５、１６は図示
しないシリンダーヘッド４に形成された排気通路へ連絡
しており、かくして吸気・圧縮・膨張・排気の各行程を
行なう。燃焼室内圧力をシールするに当り、シールリン
グ１７、１８、及び棧シール１９を回転剛性面９（１
０）側に備えていたが、図１（ニ）の如く固定対置壁面
１１（１２）側に備えても良い。この場合、棧シール１
９は燃焼室３の固定対置壁面１１（１２）に開口する開
口部を挾む如く備える事は当然であるが、回転剛性面９
（１０）がシールリング１７、１８、及び棧シール１９
の摺動面となるから、硬質クロムメッキ（多孔質）など
の表面処理を行なう様にする。２０はシール板で、固定
対置壁面１１（１２）に同じ形状に形成された溝に嵌め
込まれ、バネにより回転剛性面９（１０）に押圧されて
おり、弁内連通路１３（１４）と１５（１６）との相互
間の連絡を断ち、燃料の素通りを防止する。シールリン
グ１７、１８を嵌め込む溝は段差はあってはならず、従
ってシリンダーヘッド４を上下に分割する合わせ面を図
示しないノックピンにより正しく合わせた後に一体的に
加工するのが良い。尚、図１（ホ）の如く左側のロータ
リ弁８を嵌め込み式とし、ナット２１で締め付け、固定
する様にすれば、シリンダーヘッド４を分割式としなく
ても組み付けに支障はない。シールリング１７、１８、
及び棧シール１９（１９′）のシール性を高めるには図
２（イ）の如く穴２２を形成し、この穴２２に精密嵌合
する栓シール２３（図２（ハ）参照）をバネによりシー
ルリング１７、１８、及び棧シール１９（１９′）の各
底面に密着させる様にするのが良く（図はこれらのシー
ル類が嵌合していない図である）、これによりシールリ
ング１７、１８の底を通って円周方向に流れる漏洩を防
止できる。又、図２（ロ）の如く段付合い口型棧シール
１９（分割式）を使用すれば、ガス圧により各棧シール
はシールリング１７、１８に共に接触するから、漏洩は
更に減少する。次に図３（イ）は図１（イ）で弁内連通
路１５を除去したものに相当し、排気は弁内連通路１６
のみを介して為されるから、十分な通過断面積を持つ様
にする。又、図３（ロ）は図３（イ）で弁内連通路１４
を除去したものに相当し、同様に十分な通過断面積を持
つ様にする。更に図３（ハ）は図３（ロ）で回転剛性面
９、１０を球面状としたものに相当し、逆に言えば図３
（イ）、図１（イ）の回転剛性面９、１０を球面状とす
る事もできる。但し、回転剛性面９、１０を軸心に対し
て垂直として平面状とした方がロータリ弁８にラジアル
荷重が働かず、有利である。図３（ニ）、（ホ）は２サ
イクルエンジンに本発明を実施したもので、先ず図３
（ニ）ではロータリ弁８を掃気用としており（図ではエ
ンジンの主軸の１／２に減速して駆動）、ロータリ弁８
に形成された弁内連通路２６、２７が燃焼室３に連絡す
ると掃気通路２５から弁内連通路２６、２７を介して新
気が流入し、シリンダー１内を掃気して既燃ガスを排気
口２４から追い出す。ピストン２が上昇して排気口２４
が閉鎖されると（弁内連通路２６、２７と燃焼室３との
連通も遮断）、シリンダー１内の新気は圧縮され、上死
点付近で点火されて燃焼し、ピストン２を押し下げ、毎
回転爆発力が得られる。図３（ホ）はロータリ弁８を排
気用としたもので、ピストン２の下降に従って弁内連通
路２８、２９と燃焼室３との連通が開始するとシリンダ
ー１内の既燃ガスは弁内連通路２８、２９を介して排出
され、続いてピストン２により掃気口３０が開かれると
新気がシリンダー１内に流入し、既燃ガスを更に追い出
し、掃気過程が終了する様になっている。図３（ニ）、
（ホ）では従来はロータリ弁８の代りにポペット弁を使
用する事が考えられていた。図３（ヘ）は図３（ロ）の
吸気系と排気系を逆としたもので、排気は弁内連通路１
６を通って軸方向に流出する軸流式となっている。以
上、図３では燃焼室内圧力をシールする為、図１、で詳
述した様にシールリング１７、１８、及び図では描かれ
ていないが棧シール１９を使用している事は言うまでも
ない。

【０００６】

【発明の効果】従来のものはポペット弁等の往復運動部
品を有する弁装置であり、ポペット弁の熱膨張による作
動不良を避ける弁クリアランスが必要であった。本発明
ではロータリ弁装置全体が純粋な回転運動を行なう為、
高速域でも弁の作動が確実で、高速回転が可能であり、
弁クリアランスに相当するものがない為、その再調整な
どの手間が省けて保守が容易であり、騒音・振動も小さ
くなる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による内燃エンジンのロータリ弁装置の
図である。

【図２】燃焼室内圧力をシールする装置を示す図であ
る。

【図３】本発明による内燃エンジンのロータリ弁装置の
各種実施態様の図である。

【符号の説明】

１はシリンダー、２はピストン、３は燃焼室、４はシリ
ンダーヘッド、５はスプロケット、６・７は軸受、８は
ロータリ弁、９・１０は回転剛性面、１１・１２は固定
対置壁面、１３・１４・１５・１６・２６・２７・２８
・２９は弁内連通路、１７・１８はシールリング、１９
・１９′は棧シール、２０はシール板、２１はナット、
２２は穴、２３は栓シール、２４は排気口、２５は掃気
通路、３０は掃気口、６′・７′は軸受ブロックであ
る。Ｓは極めて僅か低く形成された部分である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに向かい合う状態に配置された回転剛
   性面を有するロータリ弁をシリンダーヘッドに備え、前
   記回転剛性面とこれに近接するシリンダーヘッド側の固
   定対置壁面との内のいずれか一方の面に注目し、同面に
   開口する開口部の内側と外側にシールリングを同面に形
   成された溝内に備えると共に前記内側のシールリングの
   所定部からの外側のシールリングの所定部まで延びる棧
   シールを同面に形成された溝内に前記開口部を挟む如く
   備え、かつ前記シールリング及び棧シールを同面に近接
   する他方の面に密着させて燃焼室内圧力をシールし、エ
   ンジンの主軸と同期して回転するロータリ弁の回転に従
   って前記回転剛性面に開口するロータリ弁の弁内連通路
   が燃焼室に連絡する事によって前記弁内連通路を介して
   動作流体を移動させ、以ってシリンダー内の動作流体を
   圧縮した後に燃焼・膨張させる様にした事を特徴とする
   内燃エンジンのロータリ弁装置。