JPH1162649A - ピストンピン・クランクピン間の距離が変わる内燃機関 - Google Patents
ピストンピン・クランクピン間の距離が変わる内燃機関Info
- Publication number
- JPH1162649A JPH1162649A JP26261197A JP26261197A JPH1162649A JP H1162649 A JPH1162649 A JP H1162649A JP 26261197 A JP26261197 A JP 26261197A JP 26261197 A JP26261197 A JP 26261197A JP H1162649 A JPH1162649 A JP H1162649A
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- JP
- Japan
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- crank
- eccentric shaft
- shaft
- piston
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- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】近年に於いて４サイクルレシプロ型内燃機関は
熱効率の良いものが出てきたようである（一部高速時と
低速時に於いて圧縮比が異なる。）が、熱効率向上の課
題があった。２サイクル機関も同様（性能向上）の課題
があった。 【解決手段】機関の運転状態によるピストンの往復動の
動きからクランクアーム（２１）部に切られたクランク
アーム固定歯車（２０）と噛み合うことによって回転力
を取り出し、ピストンピン偏心軸（６）とクランクピン
偏心軸（１８）をクランクシャフト（２２）１回転に付
き１／２回転させ、結果的に排気ストロークを短くして
ポンプ損失を減らし、膨張ストロークを長くして有効仕
事を増大させる可変ストローク４サイクル内燃機関と膨
張時にクランクアーム長さを最大としてトルクを増大さ
せる２サイクル機関を提案する。
熱効率の良いものが出てきたようである（一部高速時と
低速時に於いて圧縮比が異なる。）が、熱効率向上の課
題があった。２サイクル機関も同様（性能向上）の課題
があった。 【解決手段】機関の運転状態によるピストンの往復動の
動きからクランクアーム（２１）部に切られたクランク
アーム固定歯車（２０）と噛み合うことによって回転力
を取り出し、ピストンピン偏心軸（６）とクランクピン
偏心軸（１８）をクランクシャフト（２２）１回転に付
き１／２回転させ、結果的に排気ストロークを短くして
ポンプ損失を減らし、膨張ストロークを長くして有効仕
事を増大させる可変ストローク４サイクル内燃機関と膨
張時にクランクアーム長さを最大としてトルクを増大さ
せる２サイクル機関を提案する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術の分野】本発明は従来のレシプロ型
内燃機関（オットーサイクル、ディーゼルサイクル、サ
バティサイクル、アトキンソンサイクル、ウォルカーサ
イクル）分野とは別の新しい分野のレシプロ型４サイク
ル機関の機関本体の構造に関すると共にレシプロ型２サ
イクル機関の構造に関する。（各図参照）
内燃機関（オットーサイクル、ディーゼルサイクル、サ
バティサイクル、アトキンソンサイクル、ウォルカーサ
イクル）分野とは別の新しい分野のレシプロ型４サイク
ル機関の機関本体の構造に関すると共にレシプロ型２サ
イクル機関の構造に関する。（各図参照）
【０００２】
【従来の技術】近年高速時と低速時で圧縮比の異なるも
のがあり効率が良くなっているようであるが、大部分の
レシプロ機関はウォルカーサイクルより効率の悪いオッ
トーサイクル、ディーゼルサイクル、サバティサイクル
のものが殆どである。又、２サイクルレシプロ型機関に
於いては種々のソフトはあるようであるが、実用化され
ていない。
のがあり効率が良くなっているようであるが、大部分の
レシプロ機関はウォルカーサイクルより効率の悪いオッ
トーサイクル、ディーゼルサイクル、サバティサイクル
のものが殆どである。又、２サイクルレシプロ型機関に
於いては種々のソフトはあるようであるが、実用化され
ていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】全ての４サイクル型レ
シプロ機関に於いて、ウォルカーサイクルより効率の良
いと思われる本機関提唱のサイクルとすることで熱効率
の向上に貢献できると期待する。つまり排気上死点の位
置を圧縮上死点より低くすることでポンプ損失が小さく
なり、又膨張下死点を吸気下死点より低くすることで有
効仕事を増すようにしたものである。この他ピストンピ
ン偏心軸（６）かクランクピン偏心軸（１８）の位相を
ずらして排気上死点を上記と逆に圧縮上死点より高くし
排気効率を通常より良くすることも可能かと思われる。
この場合も膨張下死点の位置は吸気終了下死点の位置よ
り低くすることが可能である。尚、本機関提唱のサイク
ルは低速回転でも高速回転でも同じである。又、レシプ
ロ型２サイクル本機関はトルクの増加を目的とする。
シプロ機関に於いて、ウォルカーサイクルより効率の良
いと思われる本機関提唱のサイクルとすることで熱効率
の向上に貢献できると期待する。つまり排気上死点の位
置を圧縮上死点より低くすることでポンプ損失が小さく
なり、又膨張下死点を吸気下死点より低くすることで有
効仕事を増すようにしたものである。この他ピストンピ
ン偏心軸（６）かクランクピン偏心軸（１８）の位相を
ずらして排気上死点を上記と逆に圧縮上死点より高くし
排気効率を通常より良くすることも可能かと思われる。
この場合も膨張下死点の位置は吸気終了下死点の位置よ
り低くすることが可能である。尚、本機関提唱のサイク
ルは低速回転でも高速回転でも同じである。又、レシプ
ロ型２サイクル本機関はトルクの増加を目的とする。
【０００４】
【課題を解決する為の手段】上記目的を達成する為に本
発明のピストンピン・クランクピン間の距離が変わる内
燃機関の内の可変ストローク４サイクル内燃機関は通常
レシプロ型内燃機関のピストンピン部とクランクピン部
に偏心軸をつくり、クランクアーム部に設けたクランク
アーム固定歯車（２０）と噛み合ったクランク側可変ス
トロークシャフト歯車（１３）によって、連接棒（１
４）周囲のピストン側可変ストロークシャフト（９）と
クランク側可変ストロークシャフト（１０）をピストン
の往復動の動きを利用して回転させ、最終的に２つの偏
心軸を回転させることにより吸気、圧縮、膨張、排気の
各ストロークを変化させるものである。（図１、図２、
図３、図６参照）
発明のピストンピン・クランクピン間の距離が変わる内
燃機関の内の可変ストローク４サイクル内燃機関は通常
レシプロ型内燃機関のピストンピン部とクランクピン部
に偏心軸をつくり、クランクアーム部に設けたクランク
アーム固定歯車（２０）と噛み合ったクランク側可変ス
トロークシャフト歯車（１３）によって、連接棒（１
４）周囲のピストン側可変ストロークシャフト（９）と
クランク側可変ストロークシャフト（１０）をピストン
の往復動の動きを利用して回転させ、最終的に２つの偏
心軸を回転させることにより吸気、圧縮、膨張、排気の
各ストロークを変化させるものである。（図１、図２、
図３、図６参照）
【０００５】クランクシャフト１回転に付きピストンピ
ン偏心軸（６）とクランクピン偏心軸（１８）を１／２
回転とした。理由は上死点の高低をピストンピン偏心軸
（６）でつくり、下死点の高低をクランクピン偏心軸
（１８）でつくるためである。（図６参照）
ン偏心軸（６）とクランクピン偏心軸（１８）を１／２
回転とした。理由は上死点の高低をピストンピン偏心軸
（６）でつくり、下死点の高低をクランクピン偏心軸
（１８）でつくるためである。（図６参照）
【０００６】上記理由の為ピストンピン偏心軸（６）と
クランクピン偏心軸（１８）は１８０度ずらした位相を
もたしてある。
クランクピン偏心軸（１８）は１８０度ずらした位相を
もたしてある。
【０００７】ピストン側可変ストロークシャフト（９）
とクランク側可変ストロークシャフト（１０）はスプラ
イン部（１１）で、ピストンピン（３）とクランクピン
（１９）の中心距離が変化しても回転力が伝達できるよ
うにスプラインを継手として利用している（上下にスラ
イドしながら回転）。（図１、図２、図３参照）
とクランク側可変ストロークシャフト（１０）はスプラ
イン部（１１）で、ピストンピン（３）とクランクピン
（１９）の中心距離が変化しても回転力が伝達できるよ
うにスプラインを継手として利用している（上下にスラ
イドしながら回転）。（図１、図２、図３参照）
【０００８】上記ピストン側可変ストロークシャフト
（９）とクランク側可変ストロークシャフト（１０）は
連接棒（１４）が偏心軸の動きにつられて左右の最大偏
心位置に偏心しても当らないように内側に隙間を設けて
ある。（図２参照）
（９）とクランク側可変ストロークシャフト（１０）は
連接棒（１４）が偏心軸の動きにつられて左右の最大偏
心位置に偏心しても当らないように内側に隙間を設けて
ある。（図２参照）
【０００９】ピストン側可変ストロークシャフト
（９）、及びクランク側可変ストロークシャフト（１
０）が上下にスライドできるのは、ピストンピン側ホル
ダー（４）とクランクピン側ホルダー（１６）の存在で
あり、重要な役割を果たす部品である。ピストンピン側
ホルダー（４）及びクランクピン側ホルダー（１６）の
ピストンピン側ホルダーツバ（７）及びクランクピン側
ホルダーツバ（１５）によりピストン側可変ストローク
シャフト（９）とクランク側可変ストロークシャフト
（１０）をそれぞれピストンピン（３）とクランクピン
（１９）に固定している。（図１、図２、図３、図４、
図５参照）
（９）、及びクランク側可変ストロークシャフト（１
０）が上下にスライドできるのは、ピストンピン側ホル
ダー（４）とクランクピン側ホルダー（１６）の存在で
あり、重要な役割を果たす部品である。ピストンピン側
ホルダー（４）及びクランクピン側ホルダー（１６）の
ピストンピン側ホルダーツバ（７）及びクランクピン側
ホルダーツバ（１５）によりピストン側可変ストローク
シャフト（９）とクランク側可変ストロークシャフト
（１０）をそれぞれピストンピン（３）とクランクピン
（１９）に固定している。（図１、図２、図３、図４、
図５参照）
【００１０】基本的に歯車は、かさ歯車とした。平歯車
と冠歯車でも回転すると思われるが伝達力が劣るため、
かさ歯車とした。（図１、図２、図３、図４参照）
と冠歯車でも回転すると思われるが伝達力が劣るため、
かさ歯車とした。（図１、図２、図３、図４参照）
【００１１】この機関の最大の難点は連接棒（１４）の
ピストンピン側小端部付け根の材料力学的強度である。
図１では細くなっているため、図３の形式を考案した。
材料の許容応力の高いものを使用する必要がある。
ピストンピン側小端部付け根の材料力学的強度である。
図１では細くなっているため、図３の形式を考案した。
材料の許容応力の高いものを使用する必要がある。
【００１２】又、クランクピン（１９）の長さをできる
だけ短くすると通常のレシプロ型機関と大差ない機関の
大きさとなる。
だけ短くすると通常のレシプロ型機関と大差ない機関の
大きさとなる。
【００１３】尚、本発明の２サイクル機関は図４のごと
く、偏心軸はクランクピン偏心軸（１８）１つである。
膨張行程時にクランクアーム（２１）のトルク関連長さ
が最大になるよう偏心させる。クランクアーム固定歯車
（２０）とクランクピン偏心軸回転用歯車（１７）は同
数の歯数とする。
く、偏心軸はクランクピン偏心軸（１８）１つである。
膨張行程時にクランクアーム（２１）のトルク関連長さ
が最大になるよう偏心させる。クランクアーム固定歯車
（２０）とクランクピン偏心軸回転用歯車（１７）は同
数の歯数とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】連接棒（１４）の部品の作り方、
組立方に於いて種々の方法があるが、強度に依る。連接
棒（１４）をピストンピン（３）側ジャーナル付け根で
分割した分割型とするか、通常レシプロ機関と同じく一
体成形型とするかで大別できる。通常レシプロ機関と同
じく一体成形型を考える。
組立方に於いて種々の方法があるが、強度に依る。連接
棒（１４）をピストンピン（３）側ジャーナル付け根で
分割した分割型とするか、通常レシプロ機関と同じく一
体成形型とするかで大別できる。通常レシプロ機関と同
じく一体成形型を考える。
【００１５】最初に連接棒（１４）のピストン側ジャー
ナルにピストンピン偏心軸（６）を差し込む。この時ピ
ストンピン偏心軸（６）のピストンピン偏心軸回転用歯
車（５）とのはめ合い部分にはスプライン加工を施して
あり、ピストンピン偏心軸回転用歯車（５）は外してお
く。（上記スプラインはキーでも良い。）
ナルにピストンピン偏心軸（６）を差し込む。この時ピ
ストンピン偏心軸（６）のピストンピン偏心軸回転用歯
車（５）とのはめ合い部分にはスプライン加工を施して
あり、ピストンピン偏心軸回転用歯車（５）は外してお
く。（上記スプラインはキーでも良い。）
【００１６】次にピストンピン偏心軸の両側から左右に
分割されたピストンピン側ホルダー（４）を取り付け、
ネジで締め付ける。（図５参照）
分割されたピストンピン側ホルダー（４）を取り付け、
ネジで締め付ける。（図５参照）
【００１７】そして竹を割ったように分割されたピスト
ン側可変ストロークシャフト（９）を左右から連接棒
（１４）とピストンピン側ホルダー（４）を挟み込むよ
うに合わせネジ締めを行う。（図１、図２、図３、図４
参照）
ン側可変ストロークシャフト（９）を左右から連接棒
（１４）とピストンピン側ホルダー（４）を挟み込むよ
うに合わせネジ締めを行う。（図１、図２、図３、図４
参照）
【００１８】次にピストンピン偏心軸回転用歯車（５）
を取り付け、ピストン（２）にピストンピン（３）で組
付ける。
を取り付け、ピストン（２）にピストンピン（３）で組
付ける。
【００１９】クランクピン側も同じ要領で行うのだが、
クランクシャフト（２２）を分割型にするか否かでクラ
ンクピン側ホルダー（１６）、及びクランクピン偏心軸
（１８）・クランクピン偏心軸回転用歯車（１７）を分
割型にするか否かが決まり、組立て方が少し異なるがい
ずれにしても通常のレシプロ機関とその辺は大差ない。
（図１、図２、図３、図５参照）
クランクシャフト（２２）を分割型にするか否かでクラ
ンクピン側ホルダー（１６）、及びクランクピン偏心軸
（１８）・クランクピン偏心軸回転用歯車（１７）を分
割型にするか否かが決まり、組立て方が少し異なるがい
ずれにしても通常のレシプロ機関とその辺は大差ない。
（図１、図２、図３、図５参照）
【００２０】尚、連接棒（１４）の左右両側から挟み込
むように取り付けるピストンピン側ホルダー（４）とク
ランクピン側ホルダー（１６）はネジ止めとしているが
溶接でもよい。（図５参照）
むように取り付けるピストンピン側ホルダー（４）とク
ランクピン側ホルダー（１６）はネジ止めとしているが
溶接でもよい。（図５参照）
【００２１】２サイクル機関は４サイクル機関と同様と
する。（図４参照）
する。（図４参照）
【００２２】
【発明の効果】少し通常のレシプロ機関と比べ重くなっ
ているが、４サイクル機関は指圧線図で見る限りポンプ
損失が減り、膨張ストロークが長くなった為、熱効率は
良い。２サイクル機関はトルクが増加した。
ているが、４サイクル機関は指圧線図で見る限りポンプ
損失が減り、膨張ストロークが長くなった為、熱効率は
良い。２サイクル機関はトルクが増加した。
【図１】本機関の機関部の組図（一部、部分的に断面
図）である。
図）である。
【図２】図１の右側面図である。
【図３】本機関の連接棒（１４）小端部付け根部分を太
くする為に考案した一形式の機関図である。（図１に同
じ）
くする為に考案した一形式の機関図である。（図１に同
じ）
【図４】本機関の２サイクル機関図である。
【図５】クランクピン側ホルダー（１６）の概略図であ
る。（ピストン側ホルダー（４）も外観は類似。）
る。（ピストン側ホルダー（４）も外観は類似。）
【図６】本機関のサイクル図である。
【符号の説明】 １ シリンダ ２ ピストン ３ ピストンピン ４ ピストンピン側ホルダー ５ ピストンピン偏心軸回転用歯車 ６ ピストンピン偏心軸 ７ ピストンピン側ホルダーツバ ８ ピストン側可変ストロークシャフト歯車 ９ ピストン側可変ストロークシャフト １０ クランク側 〃 １１ スプライン部 １２ クランク側可変ストロークシャフト歯車 １３ 〃 １４ 連接捧 １５ クランクピン側ホルダーツバ １６ クランクピン側ホルダー １７ クランクピン偏心軸回転用歯車 １８ クランクピン偏心軸 １９ クランクピン ２０ クランクアーム固定歯車 ２１ クランクアーム ２２ クランクシャフト
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ１６Ｃ 7/06 Ｆ１６Ｃ 7/06 // Ｆ０２Ｆ 3/00 Ｆ０２Ｆ 3/00 Ｅ
Claims (11)
- 【請求項１】通常レシプロ型４サイクル内燃機関の効率
向上の為にクランクアーム固定歯車（２０）・クランク
側可変ストロークシャフト歯車（１３）・クランク側
可変ストロークシャフト歯車（１２）・クランクピン
偏心軸回転用歯車（１７）、スプライン部（１１）・ピ
ストン側可変ストロークシャフト歯車（８）・ピストン
ピン偏心軸回転用歯車（５）の各々の歯車列で、クラン
クシャフト（２２）１回転で、クランクピン偏心軸（１
８）とピストンピン偏心軸（６）を排気上死点が圧縮上
死点より低くなるように、また膨張下死点が吸気下死点
より低くなるように各々１／２回転させるようにした機
関の構造。（図１、図２、図３、図５、図６参照） - 【請求項２】クランクアーム（２１）部にクランクピン
（１９）を同心としたクランクアーム固定歯車（２０）
をもつ構造。 - 【請求項３】クランクアーム固定歯車（２０）との噛み
合わせより得られる回転力をクランクピン偏心軸回転用
歯車（１７）とピストンピン偏心軸回転用歯車（５）に
伝えるクランク側可変ストロークシャフト（１０）とピ
ストン側可変ストロークシャフト（９）の構造。（図
１、図２、図３参照） - 【請求項４】ピストン側可変ストロークシャフト（９）
とクランク側可変ストロークシャフト（１０）のストロ
ーク調整用のスプライン部（１１）の存在と構造。（図
１、図２、図３参照） - 【請求項５】クランクシャフト（２２）１回転に付きピ
ストンピン偏心軸（６）とクランクピン偏心軸（１８）
が１／２回転する速度比。（図１、図２、図３参照） - 【請求項６】ピストンピン側ホルダー（４）とクランク
ピン側ホルダー（１６）の存在と構造。（図５参照） - 【請求項７】ピストンピン偏心軸（６）とクランクピン
偏心軸（１８）が偏心した時、ピストン側可変ストロー
クシャフト（９）とクランク側可変ストロークシャフト
（１０）の内側に連接棒（１４）が当らないように隙間
を設けること。（図２参照） - 【請求項８】熱力学でいうところのウォルカーサイクル
はピストンピン偏心軸（６）かクランクピン偏心軸（１
８）のどちらか一方を取り除くことによってＰ−Ｖ線図
上では可能だがそのウォルカーサイクルにすること。
（実際にはクランクピン偏心軸（１８）を取り除く場合
は出力・トルクには関係ないと思われる。）（図６参
照） - 【請求項９】排気効率向上の為にピストンピン偏心軸
（６）、もしくはクランクピン偏心軸（１８）の位相を
１８０度ずらして排気上死点が圧縮上死点より高くする
こと。（図６参照） - 【請求項１０】ピストンピン偏心軸回転用歯車（５）の
代わりにスプロケットを用いてクランクピン偏心軸（１
８）と同軸のスプロケットより回転力をチェーンで取り
出すこと。 - 【請求項１１】図４は２サイクル機関に応用したもので
あるが、本機構を、２サイクル機関に応用すること。
（図４参照）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26261197A JPH1162649A (ja) | 1997-08-19 | 1997-08-19 | ピストンピン・クランクピン間の距離が変わる内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26261197A JPH1162649A (ja) | 1997-08-19 | 1997-08-19 | ピストンピン・クランクピン間の距離が変わる内燃機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1162649A true JPH1162649A (ja) | 1999-03-05 |
Family
ID=17378203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26261197A Pending JPH1162649A (ja) | 1997-08-19 | 1997-08-19 | ピストンピン・クランクピン間の距離が変わる内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1162649A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0980727A3 (de) * | 1998-08-20 | 2000-06-21 | WAFIOS Aktiengesellschaft | Einrichtung an einer Schubkurbel, zum Erzeugen einer Bewegung eines am Schieber gelagerten Teiles relativ zu diesem |
| WO2000058612A1 (en) * | 1999-03-25 | 2000-10-05 | Bresland C N | Coupling arrangement for reciprocating piston engine |
| WO2001051234A1 (de) * | 2000-01-12 | 2001-07-19 | Wafios Aktiengesellschaft | Einrichtung an einer schubkurbel, zum erzeugen einer bewegung eines am schieber gelagerten teiles relativ zu diesem |
| WO2006059100A2 (en) * | 2004-11-30 | 2006-06-08 | David John Mason | Improvements to reciprocating machines |
| CN110043364A (zh) * | 2019-04-11 | 2019-07-23 | 同济大学 | 一种发动机压缩比调节机构 |
-
1997
- 1997-08-19 JP JP26261197A patent/JPH1162649A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0980727A3 (de) * | 1998-08-20 | 2000-06-21 | WAFIOS Aktiengesellschaft | Einrichtung an einer Schubkurbel, zum Erzeugen einer Bewegung eines am Schieber gelagerten Teiles relativ zu diesem |
| WO2000058612A1 (en) * | 1999-03-25 | 2000-10-05 | Bresland C N | Coupling arrangement for reciprocating piston engine |
| WO2001051234A1 (de) * | 2000-01-12 | 2001-07-19 | Wafios Aktiengesellschaft | Einrichtung an einer schubkurbel, zum erzeugen einer bewegung eines am schieber gelagerten teiles relativ zu diesem |
| US6745638B1 (en) | 2000-01-12 | 2004-06-08 | Wafios Aktiengesellschaft | Device mounted onto a slider crank for generating a displacement of a part mounted onto the slide in relation to the latter |
| WO2006059100A2 (en) * | 2004-11-30 | 2006-06-08 | David John Mason | Improvements to reciprocating machines |
| WO2006059100A3 (en) * | 2004-11-30 | 2006-08-10 | David John Mason | Improvements to reciprocating machines |
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