JPH09209725A

JPH09209725A - 内燃機関

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Publication number: JPH09209725A
Application number: JP8262037A
Authority: JP
Inventors: Louis Szuba; シューバルイス
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-10-02
Filing date: 1996-10-02
Publication date: 1997-08-12
Also published as: AU711150B2; EP0767294A1; AU6795696A; MX9604534A; US5596955A; KR970021677A; CA2186548C; DE69612254D1; DE69612254T2; KR100443153B1; EP0767294B1; CA2186548A1

Abstract

(57)【要約】【課題】吸気および排気弁を使用することなく、許容す
ることができる性能と信頼性とを有する４サイクル内燃
機関を提供する。【解決手段】４サイクル内燃機関即ちエンジン１０は、
エンジンの燃焼室２５に隣接して配置された吸気および
排気シリンダ３０，３４内で往復動を行う吸気ピストン
３２および排気ピストン３６を有する。パワーピストン
１６がシリンダ１４内で往復動を行う。吸気ポート４４
が吸気シリンダ３０内に開口し、排気ポート４６が排気
シリンダ３４内に開口する。吸気および排気ピストン３
２，３６の往復動により、吸気および排気ポート４４，
４６がピストン３２，３６に覆われたり覆われなくなっ
たりする。【効果】パワーピストン１６と吸気ピストン３２は吸気
行程においては互いに離隔する方向へ動くので、燃焼室
２５への流入量を増加できる。排気工程においては、パ
ワーピストン１６と排気ピストン３６はいずれも上方へ
動くので有効な排気作用が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関、特に、
４サイクル内燃機関における可燃混合気の吸気と排気を
制御する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の４サイクル内燃機関においては、
パワーピストンがシリンダ内において往復動することが
できるように配置されている。シリンダの上端は、少な
くとも１つの吸気弁と少なくとも１つの排気弁とを担持
するシリンダヘッドにより閉止されている。吸気弁を開
くとともに、パワーピストンをシリンダ内で下方へ動か
すことにより、可燃混合気はシリンダに導入される。燃
焼後は、吸気弁を閉止した状態で排気弁を開くととも
に、ピストンを上方へ動かすと、燃焼した混合気は燃焼
室から排出される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記構造は、４サイク
ル内燃機関において長年に亘って使用されている。しか
しながら、かかる構造においては、吸気弁と排気弁とを
使用して燃焼室に対する気体の流れを制御することに関
連して重大な欠点が生じている。本明細書において使用
されている「弁」あるいは「バルブ」なる語は、別に特
定しない限り、ポペット弁を意味するものである。吸気
および排気弁の欠点は周知であるので、簡単に説明する
に止める。弁、特に排気弁に関連する一般的な問題は、
弁の周囲を流れる気体の熱に弁が耐える能力にある。弁
は、高温ガスにより素早く磨耗を来すとともに、ほとん
どの場合、修理不能の故障を引き起こす。弁は比較的高
価な材料から作らなければならず、しかも適宜の時点で
気密シールを行うことができるように、精密許容差をも
って作成しなければならない。従来の吸気および排気弁
に関する別の問題として、流体密シールを行う弁の能力
が、弁の温度と弁を囲むエンジン部品とにより変化する
問題が挙げられる。更に別の問題は、エンジンの動作の
際に弁が迅速に開閉されるときに弁から生ずる騒音にあ
る。エンジンの速度が速いときには、弁の慣性により弁
はフロートを起こし即ち完全に閉止し得ず、エンジンの
性能を低下させるとともにエンジンに突発的な損傷を及
ぼす可能性がある。

【０００４】吸気および排気弁を内燃機関に関して使用
する必要性をなくす種々の技術が知られているが、かか
る技術はエンジン自身を著しく変更することを必要とす
る。例えば、２サイクルエンジンは、吸気および排気弁
を必要としない往復動パワーピストンを使用している。
吸気および排気弁はパワーシリンダ内に形成されるポー
トにより置き換えられている。かかるエンジンにおい
て、燃焼室は、点火プラグ用の開口だけを有するシリン
ダヘッドにより閉止されている。２サイクルエンジンは
首尾よく動作するが、騒音を生ずるとともに、非効率的
であり、しかも過剰の汚染源となる。従って、これは、
チェーンソー、リーフブロア、芝刈り機などのような小
形で安価なエンジンを必要とする用途にのみ使用されて
いる。

【０００５】別の弁なし内燃機関として、ワンケル（Ｗ
ａｎｋｅｌ）エンジンがある。ワンケルエンジンの場合
には、トリローブロータ（ｔｒｉ−ｒｏｂｅｄｒｏｔ
ｏｒ）が狭い室内で偏心して動くように配置されてい
る。ロータの端部は、負圧と正圧の領域を形成するよう
に室の壁と係合するとともに、室の周囲を移動する際に
燃焼室と係合するようになっている。かかる構成は首尾
よく利用されているが、ワンケルエンジンは燃料効率が
著しく低く、しかも過剰の汚染源となっている。かかる
特性は２サイクルエンジンと同様のものであり、従っ
て、ワンケルエンジンの有用性を制限している。

【０００６】吸気および排気弁を使用することなく、許
容することができる性能と信頼性とを有する４サイクル
内燃機関を入手可能とすることが待望されている。かか
るエンジンは動作が静かで、燃料効率がよく、汚染が少
なく、しかも強力であるのが好ましい。

【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、本発明によれば、吸気および排気弁の必要性をなく
すことができる４サイクルタイプの新規かつ改良された
内燃機関が提供される。

【０００８】本発明の内燃期間は、第１のシリンダと、
第１のシリンダ内で往復動するように第１のシリンダ内
に配設された第１のピストンと、第１のシリンダと連通
するように配設された第２のシリンダと、第２のシリン
ダ内で往復動するように第２のシリンダ内に配設された
第２のピストンと、第２のシリンダ内に開口しかつ第２
のピストンの往復動により覆われたり覆われなくなった
りする吸気ポートと、第１のシリンダと連通するように
配設された第３のシリンダと、第３のシリンダ内におい
て往復動するように第３のシリンダ内に配設された第３
のピストンと、第３のシリンダ内に開口しかつ第３のピ
ストンの往復動により覆われたり覆われなくなったりす
る排気ポートと、吸気ポートを介して第１のシリンダに
導入された可燃混合気の点火を行う手段と、可燃混合気
を第１のシリンダ内に引き入れ、可燃混合気を前記第１
のシリンダ内で圧縮し、第１のシリンダ内で可燃混合気
の点火を行いかつ燃焼した可燃混合気を第１のシリンダ
から排出するために第１のピストンと関連して（より具
体的には同期して）第２および第３のピストンを往復動
させる手段とを備えている。

【０００９】なお第２および第３のシリンダは互いに隣
接して配設されかつ互いに平行に整列されているのが好
ましい。また第１，第２および第３のシリンダは互いに
平行に配置されている。即ち、第１，第２および第３の
シリンダの中心線が互いに並行になるように、第１，第
２および第３のシリンダは互いに平行に配置されてい
る。

【００１０】第１のピストンは第１のクランクシャフト
に連結されかつ第１のクランクシャフトを駆動する。そ
して第２および第３のピストンは、第２のクランクシャ
フトに連結され、第２のクランクシャフトは第１のクラ
ンクシャフトと同期して駆動される。

【００１１】吸気ポートは第２のピストンの上死点位置
に隣接して配置され、排気ポートは第３のピストンの上
死点位置に隣接して配置されるのが好ましい。

【００１２】点火プラグが螺挿される開口が形成されか
つ第１のシリンダを第２および第３のシリンダから分離
するスペーサを更に備えているのが好ましい。

【００１３】第２および第３のピストンを第１のピスト
ンと関連して（具体的には同期して）往復動させる手段
は、第１のピストンに連結されかつ第１のピストンによ
り駆動される第１のクランクシャフトと、第２および第
３のピストンに連結されかつ第２および第３のピストン
を駆動する第２のクランクシャフトと、第１および第２
のクランクシャフトを相互連結する駆動部材である。

【００１４】第２および第３のピストンはそれぞれ後面
から延びるステムを有し、ばねがステムと係合してステ
ムの周囲に配設され、ばねはピストンを下死点位置へ付
勢し、内燃機関は更にステムと係合する回転自在のカム
を備え、カムは回転によりピストンを往復動させる。

【００１５】また第２および第３のピストンを第１のピ
ストンと同期して往復動させる手段は、第１のピストン
に連結されかつ第１のピストンにより駆動される第１の
クランクシャフトと、第１のクランクシャフトおよびス
テムと係合するカムを相互連結する駆動部材である。

【００１６】本発明を別の面から表現すると、本発明
は、パワーシリンダ内で往復動を行うようにパワーシリ
ンダ内に配置されかつクランクシャフトに連結された、
４サイクル内燃機関のパワーピストンの吸気および排気
制御機構である。そしてパワーシリンダと連通する吸気
シリンダと、吸気シリンダ内で往復動するように吸気シ
リンダ内に配置された吸気ピストンと、吸気シリンダ内
に開口しかつ吸気ピストンの往復動により覆われたり覆
われなくなったりする吸気ポートと、パワーシリンダと
連通する排気シリンダと、排気シリンダ内で往復動する
ように排気シリンダ内に配置された排気ピストンと、排
気シリンダ内に開口しかつ排気ピストンの往復動により
覆われたり覆われなくなったりする排気ポートと、可燃
混合気をパワーシリンダに引き入れ、混合気をパワーシ
リンダ内で圧縮し、パワーシリンダ内で混合気の点火を
行いかつ燃焼した混合気をパワーシリンダから排出する
ようにパワーピストンと関連して（具体的には同期し
て）吸気および排気ピストンを往復動させる手段とを備
える。

【００１７】本発明に係る内燃機関即ちエンジンは、パ
ワーシリンダ内で往復動するように配設されかつクラン
クシャフトに連結されたパワーピストンを有している。
エンジンには、燃焼室を形成するようにパワーシリンダ
の上端を閉止するシリンダヘッドが設けられている。シ
リンダヘッドは、燃焼室と連通する吸気シリンダと排気
シリンダとを有している。吸気ピストンと排気ピストン
が、吸気シリンダおよび排気シリンダ内で往復動するよ
うにそれぞれ吸気シリンダおよび排気シリンダ内に配設
されている。

【００１８】吸気ポートが吸気シリンダ内に開口すると
ともに排気ポートが排気シリンダ内に開口し、吸気ポー
トおよび排気ポートが吸気ピストンおよび排気ピストン
の往復動の際に該吸気ピストンおよび排気ピストンによ
り覆われたりまたは塞がれたり（ｃｏｖｅｒｅｄ）覆わ
れなくなったりまたは開放されたり（ｕｎｃｏｖｅｒｅ
ｄ）する。

【００１９】吸気および排気ピストンの往復動をパワー
ピストンの往復動と関連させる（ｃｏｏｒｄｉｎａｔ
ｅ）［具体的には同期させる］とともに、吸気ポートと
排気ポートを吸気ピストンおよび排気ピストンに対して
適正に位置決めすることにより、可燃混合気（ｃｏｍｂ
ｕｓｔｉｂｌｅｆｅｕｌ−ａｉｒｍｉｘｔｕｒｅ）
を燃焼室に導入し、それを燃焼させかつ排出する。本発
明によれば、吸気弁および排気弁の必要性をなくすとと
もに、これらの弁に関連する不利益を全てなくすことが
できる。吸気および排気ピストンをクランクシャフトに
より制御する場合には、これらのピストンはそれぞれの
シリンダの内部で円滑かつ迅速に往復動を行う。吸気ピ
ストンおよび排気ピストンをカムにより制御する場合に
は、これらの弁は円滑かつ迅速に往復動を行うだけでな
く、パワーシリンダに対する気体の流れの制御を一層効
率よく行うことができる。吸気および排気弁をなくした
ことによる利点のほかに、吸気および排気ピストンの往
復動を利用することにより、燃焼室内の圧力を高めるこ
とができるとともに、エンジンを通る気体の流れを多く
することができるという利点も有する。

【００２０】本発明の上記および他の特徴と利点は、添
付図面に関してなされている以下の説明および特許請求
の範囲の記載から明らかになるものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１乃至図３について説明する
と、４サイクル内燃機関が参照番号１０により全体的に
示されている。内燃機関即ちエンジン１０は、パワーシ
リンダ即ちシリンダ１４が取り付けられたクランクケー
ス１２を有している。図示のように、シリンダ１４は空
冷であるが、水冷も可能であり、水冷は多くの用途にお
いて使用されている。

【００２２】パワーピストン（第１のピストン）１６
が、往復動を行うように第１のシリンダ１４内に配置さ
れている。クランクピン１９を有するクランクシャフト
１８がクランクケース１２内に回転自在に取り付けられ
ている。クランクピン１９は、連結ロッド２０によりピ
ストン１６に連結されている。フライホイール２２がク
ランクシャフト１８に取り付けられている。

【００２３】スペーサ２４が、燃焼室２５の一部を画定
して形成するようにシリンダ１４の上部に取り付けられ
ている。点火プラグ２６が燃焼室２５内へ延びるように
スペーサ２４の中の開口に螺挿されている。

【００２４】シリンダヘッド２８がスペーサ２４の上部
に取り付けられている。シリンダヘッド２８は、内部に
吸気ピストン（第２のピストン）３２が往復動するよう
に配置されている吸気シリンダ（第２のシリンダ）３０
を有している。シリンダヘッド２８はまた、内部に排気
ピストン（第３のピストン）３６が往復動するように配
置されている排気シリンダ（第３のシリンダ）３４を有
している。シリンダ３０および３４は、互いに隣接して
配置されかつ燃焼室２５と連通している。シリンダ３０
および３４の長手方向の軸線は、シリンダ１４の軸線と
平行をなしている。

【００２５】クランクシャフト３８が、シリンダヘッド
２８内で回転することができるようにシリンダヘッド２
８内に配置されている。連結ロッド４０が、吸気ピスト
ン３２をクランクシャフト３８のクランクピン４１に連
結するように配設されているとともに、連結ロッド４２
が排気ピストン３６をクランクシャフト３８のクランク
ピン４３に連結するように配設されている。

【００２６】複数のポートからなる吸気ポート４４が、
吸気シリンダ３０の側部に形成されている。また複数の
ポートからなる排気ポート４６が排気シリンダ３４の側
部に形成されている。流入ライン４８が混合気を吸気シ
リンダ３０に供給するように吸気ポート４４に接続され
ている。排気パイプ５０が、排気ガスを排気シリンダ３
４から移送するように排気ポート４６に接続されてい
る。マフラ５２が排気パイプ５０内にインラインで配置
されている。

【００２７】図１および図３に示すように、複数の吸気
ポート４４と複数の排気ポート４６が配設されている。
ポート４４，４６の数とサイズは、構造上の配慮と適宜
のマニホールドを構成する能力とによってのみ制限を受
けるものである。複数のポート４４，４６を使用するこ
とにより、エンジンに対する空気流を著しく多くするこ
とができるので、従来のバルブ付エンジンと比べて有意
の利点が得られる。

【００２８】図１〜図３に示すように、ポート４４，４
６は互いに同じ垂直方向の位置に設けられているととも
に、同じ垂直方向の寸法を有している。かくして、ピス
トン３２，３６によりポート４４，４６が選択的に覆わ
れたり覆われなくなったりするように、クランクシャフ
ト３８が同程度に回転する。ポート４４，４６は、クラ
ンクシャフト３８の約２０度回転の間は少なくとも部分
的に開いていることが予定される。

【００２９】第１のスプロケット５４がクランクシャフ
ト１８に取り付けられている。第２のスプロケット５６
がクランクシャフト３８に取り付けられている。第２の
スプロケット５６の直径は、クランクシャフト３８がク
ランクシャフト１８の回転速度のちょうど半分の速度で
回転するように、第１のスプロケット５４の直径の２倍
に形成されている。第２のスプロケット５６は、スプロ
ケット５４，５６を巻回して延びる駆動チェーン５８に
より駆動される。

【００３０】次に、内燃機関即ちエンジン１０の動作
を、図４（Ａ）乃至図４（Ｄ）に関して説明する。クラ
ンクシャフト１８が（図１乃至図３において左側から見
た場合に）時計廻り方向に回転されると、クランクシャ
フト３８もまた時計廻り方向に回転する。クランクピン
４１，４３は互いに対して約１５度の角度離隔して配置
され、クランクピン４３が回転方向に先行する。クラン
クピン４１，４３が１５乃至２０度の範囲内で互いに離
隔して配置される場合には、許容することができる結果
が得られることがわかった。以下の説明においては、ピ
ストン３２，３６が下死点位置にある場合に、ポート４
４，４６は覆われていない。。

【００３１】図４（Ａ）とともに図１に示すように、ピ
ストン１６が吸気行程の下死点位置に接近しようとする
際に、排気ピストン３６は下死点位置を長時間かけて通
過し（下死点から測定してクランクシャフト３８の回転
で約１００度）、一方、吸気ピストン３２もまた下死点
位置を通過する（下死点から測定してクランクシャフト
３８の回転で約８０度）。パワーピストン１６が吸気行
程の下死点を通過すると、吸気ピストン３２は吸気ポー
ト４４を覆うようになって、混合気が更に吸引されるの
を阻止する。

【００３２】図２および図４（Ｂ）について説明する
と、パワーピストン１６が圧縮行程の上死点に近づく
と、吸気ピストン３２もまた上死点に接近し（クランク
シャフト３８の回転で１７０度）、一方、排気ピストン
３６は上死点位置を通過した直後にある（クランクシャ
フト３８の回転で１９０度）。圧縮行程の実質的な部分
において、ピストン１６と、ピストン３２，３６は互い
の方向に向けて動く。可燃混合気は燃焼室２５内に導入
され、ポート４４とポート４６の双方が覆われる。従っ
て、点火プラグ４６が混合気に点火を行い、出力行程を
開始することができる。

【００３３】次に図４（Ｃ）について説明すると、パワ
ーピストン１６は出力行程の下死点に戻り、一方、吸気
ピストン３２は上死点を通過する（クランクシャフト３
８の回転で２６０度）とともに、排気ピストン３６は下
死点に近づき（クランクシャフト３８の回転で２８０
度）、排気ポート４６は覆われなくなったりする。しか
しながら、行程のこの時点では、ポート４４，４６はい
ずれも覆われている。

【００３４】図３および図４（Ｄ）について説明する
と、排気ピストン３６は下死点位置に近づくと排気ポー
ト４６を覆わなくなり、燃焼ガスを排気するように上方
への移動を継続する。ピストン１６が上死点位置に再び
到達すると、吸気ピストン３２は下死点位置に近づき
（クランクシャフト３８の回転で３５０度、吸気ポート
４４はまもなく覆われなくなり）、一方、排気ピストン
３６は下死点を通過した直後にあるので（クランクシャ
フト３８の回転で１０度）、排気ポート４６を覆い、排
気ポート４６を介して気体が更に排出されるのを防止す
る。

【００３５】ピストン３２，３６をクランクシャフトで
駆動することにより、ピストン３２，３６はそれぞれの
シリンダ３０，３４内で円滑かつ静かに、しかも力強く
往復動を行う。更に、ピストン３２，３６およびパワー
ピストン１６は圧縮行程において互いの方向へ向けて動
くので、エンジン１０の有効圧縮率は高まる。ピストン
３２，３６およびピストン１６は、吸気行程においては
互いに離れる方向へ動くので、逆（ｅｘｃｅｐｔｉｏ
ｎ）真空が形成されて、混合気を燃焼室に引き入れる。
排気行程においては、パワーピストン１６と排気ピスト
ン３６はいずれも上方へ動くので、極めて有効な掃気作
用が行われる。

【００３６】図５および図６に示すピストン作動機構に
よれば、ピストン３２，３６の動作を制御する上で融通
性を発揮することができる。図５、特に、ピストン３６
について説明すると、ピストン３６には、後面から突出
するようにステム６２が設けられている。ステム６２
は、シリンダヘッド２８と一体をなすドライバプレート
６６により包囲されるブッシュ６４内を案内され、摺動
することができるようになっている。ワッシャ６８がス
テム６２の上端に取り付けられており、ステム６２を包
囲しかつ他端がシリンダヘッド２８に当接する圧縮コイ
ルばね７０の当接素子として作用するように配設されて
いる。圧縮ばね７０は、ピストン３６を退却位置即ち下
死点位置へ向けて付勢している。

【００３７】シリンダヘッド２８に取り付けられかつク
ランクシャフト１８と平行をなすシャフト７６に一端が
枢支されたＬ字状ロッカーアーム７４が配設されてい
る。ロッカーアーム７４の他端はカムフォロア７８を担
持しており、ローラ７８はカム８０の周囲に位置してい
る。ロッカーアーム７４の短い方の脚は、ステム６２の
端部と係合するローラ８２を担持している。

【００３８】カム８０は、同期駆動体、例えば、上記し
たスプロケット５４，５６および駆動チェーン５８のよ
うなチェーン／スプロケット構成体を介してカムシャフ
ト８４により回転される。カム８０は、クランクシャフ
ト１８の速度の半分の速度で回転されるとともに、クラ
ンクシャフト１８と同じ方向に駆動される。カムシャフ
ト８４はシリンダヘッド２８内に軸受けされ、クランク
シャフト１８と平行に配設されている。

【００３９】カム８０は、カムシャフト８４に偏心して
取り付けられた円形のディスクからなる。従って、カム
フォロア７８は、カムシャフト８４が回転すると上下に
動く。カムフォロア７８がカムシャフト８４に最も接近
したカム８０の部分まで動くと、ピストン３６はばね７
０により図３に示す完全に退却した位置即ち下死点の位
置まで付勢される。カムフォロア７８がカムシャフト８
４から最も離隔したカム８０の部分まで動くと、ピスト
ン３６は図１に示す上死点まで動く。当業者であれば理
解することができるように、カム８０の形状は、ピスト
ン３２，３６の動きを制御するように所望により変更す
ることができる。

【００４０】次に、図６について説明すると、図５に示
す技術と同様の、ピストン３６を作動させる技術が示さ
れている。図６に示す本発明の実施例においては、ロッ
カーアーム１００はシャフト１０２を中心に回転自在と
なっている。ロッカーアーム１００は、第１の長い脚１
０４と、第２の短い脚１０６とを有している。短脚１０
６は、カムシャフト１１２により回転されるカム１１０
と接触するローラ１０８を担持している。図６に示す実
施例の動作は、図５に示す実施例と略同様の態様で行わ
れ、カムシャフト１１２の回転およびその後のカム１１
０の回転により、ロッカーアーム１００はシャフト１０
２を中心に揺動する。次に、ピストン３６はシリンダ３
０内を上下動する。ピストン３６の上下動のタイミング
と程度は、カム８０と同様の形状をなすカム１１０の形
状による。

【００４１】上記の説明から明らかなように、本発明に
係るエンジン１０は弁の必要性をなくすことができる４
サイクル内燃機関を提供するものである。吸気ピストン
３２と排気ピストン３６は、極めて効率的かつ静かな態
様で弁機能を行う。図５および図６に示す本発明の実施
例を選択する場合には、エンジン１０の性能特性は、異
なる形状のカム８０，１１０に交換するだけで容易に変
更することができる。

【００４２】以下本願明細書に記載した複数の発明の幾
つかについて発明の構成要件を列挙する。

【００４３】（１）第１のシリンダと、第１のシリンダ
内で往復動するように第１のシリンダ内に配設された第
１のピストンと、第１のシリンダと連通するように配設
された第２のシリンダと、第２のシリンダ内で往復動す
るように第２のシリンダ内に配設された第２のピストン
と、第２のシリンダ内に開口しかつ第２のピストンの往
復動により覆われたり覆われなくなったりする吸気ポー
トと、第１のシリンダと連通するように配設された第３
のシリンダと、第３のシリンダ内において往復動するよ
うに第３のシリンダ内に配設された第３のピストンと、
第３のシリンダ内に開口しかつ第３のピストンの往復動
により覆われたり覆われなくなったりする排気ポート
と、前記吸気ポートを介して前記第１のシリンダに導入
された混合気の点火を行う手段と、可燃混合気を前記第
１のシリンダ内に引き入れ、前記混合気を前記第１のシ
リンダ内で圧縮し、前記第１のシリンダ内で前記混合気
の点火を行いかつ燃焼した前記混合気を前記第１のシリ
ンダから排出するために前記第１のピストンと同期して
前記第２および第３のピストンを往復動させる手段とを
備えることを特徴とする内燃機関。

【００４４】（２）第１，第２および第３のシリンダ
は、それぞれの中心線が互いに平行になるように配置さ
れていることを特徴とする上記（１）に記載の内燃機
関。

【００４５】（３）前記吸気ポートは前記第２のピスト
ンの上死点位置に隣接して配置されていることを特徴と
する上記（１）に記載の内燃機関。

【００４６】（４）前記排気ポートは前記第３のピスト
ンの上死点位置に隣接して配置されていることを特徴と
する上記（１）に記載の内燃機関。

【００４７】（５）前記吸気ポートは前記第２のシリン
ダの周方向に並ぶ複数のポートからなる上記（１）に記
載の上記（１）に記載の内燃機関。

【００４８】（６）前記排気ポートは前記第３のシリン
ダの周方向に並ぶ複数のポートからなる上記（１）に記
載の上記（１）に記載の内燃機関。

【００４９】（７）パワーシリンダ内で往復動を行うよ
うに前記パワーシリンダ内に配置されかつクランクシャ
フトに連結された、４サイクル内燃機関のパワーピスト
ンの吸気および排気制御機構であって、前記パワーシリ
ンダと連通する吸気シリンダと、前記吸気シリンダ内で
往復動するように前記吸気シリンダ内に配置された吸気
ピストンと、前記吸気シリンダ内に開口しかつ前記吸気
ピストンの往復動により覆われたり覆われなくなったり
する吸気ポートと、前記パワーシリンダと連通する排気
シリンダと、前記排気シリンダ内で往復動するように前
記排気シリンダ内に配置された排気ピストンと、前記排
気シリンダ内に開口しかつ前記排気ピストンの往復動に
より覆われたり覆われなくなったりする排気ポートと、
可燃混合気を前記パワーシリンダに引き入れ、前記混合
気を前記パワーシリンダ内で圧縮し、前記パワーシリン
ダ内で混合気の点火を行いかつ燃焼した前記混合気をパ
ワーシリンダから排出するように前記パワーピストンと
同期して前記吸気および排気ピストンを往復動させる手
段とを備えることを特徴とする吸気および排気制御機
構。

【００５０】本発明を好ましい実施例に関してある程度
詳細に説明したが、特許請求の範囲に記載の本発明の精
神と範囲において本発明の構成について種々の態様で変
更を行うことができる。

【００５１】

【発明の効果】本発明に係るエンジンは、圧縮行程にお
いて互いの方向へ向けて動く吸気および排気ピストン
と、パワーピストンとによりエンジンの有効圧縮率を高
めるという予期し得ない効果を奏することができる。パ
ワーピストンと吸気ピストンは吸気行程においては互い
に離隔する方向へ動くとともに、吸気ポートの横断面積
が従来の吸気弁と比べて実質上大きく形成されているの
で、従来の弁付エンジンと比較して、燃焼室への流入量
を有意に増加させることができる。同様の効果が、排気
ポートにより得られる大きな面積と、パワーピストンが
上方へ動くときの排気ピストンの上方への動きとによ
り、排気行程においても得ることができる。更に、本発
明に係るエンジンは空気流を増加させることができると
ともに、圧縮を大きくすることができるので、同様のサ
イズのエンジンと比べて一層強力であるとともに、汚染
物質の発生を少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】パワーピストン、開放位置にある吸気ピストン
および閉止位置にある排気ピストンを示す本発明に係る
内燃機関の横断面図である。

【図２】中間位置にある排気ピストンおよび吸気ピスト
ンを示す図１と同様の横断面図である。

【図３】閉止位置にある吸気ピストンと開放位置にある
排気ピストンを示す図１と同様の横断面図である。

【図４】（Ａ）は本発明に係る内燃機関の動作の際のパ
ワーピストン、吸気ピストンおよび排気ピストンの好ま
しい関係を示す内燃機関の概略図、（Ｂ）は本発明に係
る内燃機関の動作の際のパワーピストン、吸気ピストン
および排気ピストンの好ましい関係を示す内燃機関の概
略図、（Ｃ）は本発明に係る内燃機関の動作の際のパワ
ーピストン、吸気ピストンおよび排気ピストンの好まし
い関係を示す内燃機関の概略図、（Ｄ）は本発明に係る
内燃機関の動作の際のパワーピストン、吸気ピストンお
よび排気ピストンの好ましい関係を示す内燃機関の概略
図である。

【図５】吸気ピストンと排気ピストンの作動を行う別の
実施例を示す横断面図である。

【図６】吸気ピストンと排気ピストンの作動を行う更に
別の実施例を示す横断面図である。

【符号の説明】

１０内燃機関１２クランクケース１４シリンダ（第１のシリンダ）１６パワーピストン（第１のピストン）１８クランクシャフト１９クランクピン２０連結ロッド２２フライホイール２４スペーサ２５燃焼室２６点火プラグ２８シリンダヘッド３０吸気シリンダ（第２のシリンダ）３２吸気ピストン（第２のピストン）３４排気シリンダ（第３のシリンダ）３６排気ピストン（第３のピストン）３８クランクシャフト４０連結ロッド４１クランクピン４２連結ロッド４３クランクピン４４吸気ポート４６排気ポート４８流入ライン５０排気パイプ５２マフラ５４第１のスプロケット５６第２のスプロケット５８駆動チェーン６２ステム６４ブッシュ６６ドライバプレート６８ワッシャ７０圧縮コイルばね７４ロッカーアーム７６シャフト７８カムフォロア８０カム８２ローラ８４カムシャフト１００ロッカーアーム１０２シャフト１０４長脚１０６短脚

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１のシリンダと、前記第１のシリンダ内
で往復動するように第１のシリンダ内に配設された第１
のピストンと、前記第１のシリンダと連通するように配設された第２の
シリンダと、前記第２のシリンダ内で往復動するように前記第２のシ
リンダ内に配設された第２のピストンと、前記第２のシリンダ内に開口しかつ前記第２のピストン
の往復動により覆われたり覆われなくなったりする吸気
ポートと、前記第１のシリンダと連通するように配設された第３の
シリンダと、前記第３のシリンダ内において往復動するように前記第
３のシリンダ内に配設された第３のピストンと、前記第３のシリンダ内に開口しかつ前記第３のピストン
の往復動により覆われたり覆われなくなったりする排気
ポートと、前記吸気ポートを介して前記第１のシリンダに導入され
た混合気の点火を行う手段と、可燃混合気を前記第１のシリンダ内に引き入れ、前記混
合気を前記第１のシリンダ内で圧縮し、前記第１のシリ
ンダ内で前記混合気の点火を行いかつ燃焼した前記混合
気を前記第１のシリンダから排出するために前記第１の
ピストンと関連して前記第２および第３のピストンを往
復動させる手段とを備えることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】前記第２および第３のシリンダは互いに隣
接して配設されかつ互いに平行に整列されていることを
特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】前記第１、第２および第３のシリンダは互
いに平行に配置されていることを特徴とする請求項１に
記載の内燃機関。
【請求項４】前記第１のピストンは第１のクランクシャ
フトに連結されかつ第１のクランクシャフトを駆動する
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項５】前記第２および第３のピストンは第２のク
ランクシャフトに連結され、前記第２のクランクシャフ
トは前記第１のクランクシャフトと同期して駆動される
ことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関。
【請求項６】前記吸気ポートは前記第２のピストンの下
死点位置に隣接して配置されていることを特徴とする請
求項１に記載の内燃機関。
【請求項７】前記排気ポートは前記第３のピストンの下
死点位置に隣接して配置されていることを特徴とする請
求項１に記載の内燃機関。
【請求項８】前記混合気の点火を行う手段は点火プラグ
であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項９】前記点火プラグがねじ込まれる開口が形成
されかつ前記第１のシリンダを前記第２および前記第３
のシリンダから分離するスペーサを更に備えることを特
徴とする請求項８に記載の内燃機関。
【請求項１０】前記第２および前記第３のピストンを前
記第１のピストンと関連して往復動させる手段は前記第
１のピストンに連結されかつ前記第１のピストンにより
駆動される第１のクランクシャフトと、前記第２および
第３のピストンに連結されかつ前記第２および第３のピ
ストンを駆動する第２のクランクシャフトと、前記第１
および第２のクランクシャフトを相互連結する駆動部材
であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項１１】前記第２および第３のピストンはそれぞ
れ後面から延びるステムを有し、ばねが前記ステムと係
合して前記ステムの周囲に配設され、前記ばねはピスト
ンを下死点位置へ付勢し、内燃機関は更に前記ステムと
係合する回転自在のカムを備え、前記カムは回転により
前記ピストンを往復動させることを特徴とする請求項１
に記載の内燃機関。
【請求項１２】前記第２および第３のピストンを前記第
１のピストンと同期して往復動させる手段は前記第１の
ピストンに連結されかつ前記第１のピストンにより駆動
される第１のクランクシャフトと、前記第１のクランク
シャフトおよび前記ステムと係合する前記カムを相互連
結する駆動部材であることを特徴とする請求項１１に記
載の内燃機関。
【請求項１３】パワーシリンダ内で往復動を行うように
前記パワーシリンダ内に配置されかつクランクシャフト
に連結された、４サイクル内燃機関のパワーピストンの
吸気および排気制御機構であって、前記パワーシリンダと連通する吸気シリンダと、前記吸気シリンダ内で往復動するように前記吸気シリン
ダ内に配置された吸気ピストンと、前記吸気シリンダ内に開口しかつ前記吸気ピストンの往
復動により覆われたり覆われなくなったりする吸気ポー
トと、前記パワーシリンダと連通する排気シリンダと、前記排気シリンダ内で往復動するように前記排気シリン
ダ内に配置された排気ピストンと、前記排気シリンダ内に開口しかつ前記排気ピストンの往
復動により覆われたり覆われなくなったりする排気ポー
トと、可燃混合気を前記パワーシリンダに引き入れ、前記混合
気を前記パワーシリンダ内で圧縮し、前記パワーシリン
ダ内で混合気の点火を行いかつ燃焼した前記混合気をパ
ワーシリンダから排出するように前記パワーピストンと
関連して前記吸気および排気ピストンを往復動させる手
段とを備えることを特徴とする吸気および排気制御機
構。
【請求項１４】前記吸気および排気ピストンを往復動さ
せる手段は前記吸気および排気ピストンが連結されるク
ランクシャフトであることを特徴とする請求項１３に記
載の機構。
【請求項１５】パワークランクシャフトと制御クランク
シャフトを連結する駆動機構を更に備えることを特徴と
する請求項１４に記載の機構。
【請求項１６】前記駆動機構はパワークランクシャフト
に連結された第１のスプロケットと、前記制御クランク
シャフトに連結された第２のスプロケットと、前記第１
および第２のスプロケットを相互連結する駆動チェーン
とを備え、前記第２のスプロケットは前記制御クランク
シャフトが前記パワークランクシャフトの速度の半分の
速度で回転するように前記第１のスプロケットの２倍の
直径を有することを特徴とする請求項１５に記載の機
構。
【請求項１７】前記吸気および排気ピストンはそれぞれ
後面から延びるステムを有し、ばねが前記ステムと係合
して前記ステムの周囲に配設され、前記ばねは前記第２
および第３のピストンを下死点位置へ付勢し、前記吸気
および排気ピストンを前記パワーピストンと同期して往
復動させる手段は複数のカムを有するカムシャフトを備
え、前記カムは前記吸気および排気ピストンの一部とし
て含まれる前記ステムと係合することを特徴とする請求
項１３に記載の機構。
【請求項１８】前記第１のスプロケットが前記パワーク
ランクシャフトに連結され、前記第２のスプロケットが
前記カムシャフトに連結され、前記駆動チェーンが前記
第１と第２のスプロケットを相互連結し、前記第２のス
プロケットは前記カムシャフトが前記パワークランクシ
ャフトの速度の半分の速度で回転するように前記第１の
スプロケットの２倍の直径を有することを特徴とする請
求項１７に記載の機構。