JPS6022182B2 - ２−サイクル式エンジン用可変圧縮比ピストン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は２−サイクル式エンジン用可変圧縮比ピストン
に関するものである。

従来から内燃機関の圧縮比を可変的にすることによりよ
り効率的なエンジンを得ようとする試みがなされており
、それらのものはいずれもシリンダー内に於けるピスト
ンの、上下動方向の長さを種々のメカニズムにより変更
することによって目的を達成しようとしている。

しかしながらそのようなメカニズムを内燃機関に適用す
るためには、極めて複雑な構造が必要となり、ピストン
に対する加工が誠に困難であるとともに、作動の確実性
が保障されず、価格のみが高価なものになるためなかな
か実用化がむずかしいのが現状である。本発明はそのよ
うな問題点を除去すべく案出されたもので、その概念を
説明すると、ピストン１０は上方部１６と下方部１２と
からなり、下方部１２の頂部に固定した頂板２２を上下
移動の制止案内として上方部１６が下方部１２に対して
ピストンの上下動方向に摺動可能とし、頂板２２の頂面
と上方部１６の内腔壁面により上方油室３６を形成する
。この上方油室３６には頂板２２に埋設された一方弁装
置を経てポンプ機構を介して潤滑油が直接供給され、上
方油室３６からの潤滑油の排出は、頂板２２の通孔７６
及び下方部１２の通孔７８を介して頂板２２内に設置さ
れた反転弁７４の制御下に行なわれる。ポンプ機構は潤
滑油を上方油室３６内へ供給し上方部１６を下方部１２
から遠ざける。ポンプ機構は下方部１２内にピストンの
略軸方向に沿って穿設されたプランジャー孔９０とその
内部を上下摺動するプランジャー９４とにより構成され
る。プランジャー孔９０の底部の油室１０２は一方弁１
０４を介してクランクケースに接続されるとともに、他
方に於て通孔６５を介して頂板２２内の一方弁装置し連
結される。エンジンの作動中に、ピストンが上昇し上死
点に達すると、プランジャ−９４はプランジャー孔９０
内で惰性により上昇し、潤滑油は一方弁１０４を経てク
ランクケースからプランジャー孔９０の下部に形成され
た油室１０２へ吸入される。

引き続きピストンが下降し下死点に達するとプランジャ
ー９４が惰性によりプランジャー孔９０内を下降し、そ
れによって油室１０２内の潤滑油は通孔６５・頂板２２
内の一方弁装置を経て上方油室３６内へ送給され、上方
油室３６の容積を押し広げることにより上方部１６を下
方部１２から押し上げて両者を互いに他から遠ざける。
反転弁７４は頂板２２の通孔７６内に設置されており、
ピストンの下死点‘こ於て上方油室３６内に潤滑油が供
尊給された状態にあるピストンが上死点に向って上昇す
る際に、上方油室３６内の油圧が予め定められた圧力に
達すると急速に反転し、それまで閉鎖していた通孔７６
・通孔７８を開放し、それによって上方油室３６内の潤
滑油は通孔７６・通孔７８を通ってクランクケース内に
排出される。

このように、反転弁７４が上方油室３６内の潤滑油の予
め定められた圧力下で反転して、それをクランクケース
へ排出すると、上方油室３６の容積が縮小され、ピスト
ンの鞠方向の長さが短くなることになるので、エンジン
シリンダーの燃焼室内のガス圧が減少せしめられること
になる。下方部１２と上方部１６の頂板２２を移動範囲
の制止案内とした上下摺動は、下方部１２の上端付近に
設けられた上方縦径部１４に鉄装された環片２４を上方
緒蓬部１４に沿って、下方部１２の非縮径部と下方部１
２の頂部に固定された頂板２２の間で上下動できるよう
にし、上方部１６の内腔に頂板２２を収容する形で上方
部１６を環片２４に固定して完成する。

そのため環片２４が上方縮蓬部１４に沿って下降た場合
には、上方縮径部１４の外周面・頂面２２の下方部１２
より突出した下面。環片２４の側面及び上方部１６内腔
の内周面によて容積の小な下方油室３８が形成される。
この下方油室３８と上方油室３６は頂面２２に穿設され
た細い通孔４０‘こより連結され、上方油室３６内の潤
滑油は下方油室３８へ流入する。下方油室３８に蓄えら
れた油圧は、上方部１６の惰性による過剰な移動を抑制
するもので、この抑制が無い場合はキャビテーションや
エンジン作動の不安定を生じることがある。図面に従い
実施例の具体的構造を説明すると、１０は本発明のピス
トンで、下方部１２と下方部１２の上端近くに設けた上
方縦軽部１４に上下に可動的に鉄装した上方部１６の二
部材から成り「上方部１６の頂面はエンジンのシリンダ
ー内にあって燃焼室の底面となる。

下方部１２の頂面にはその上方縦径部１４よりもやや径
の大きい頂板２２がボルト２３により固定されており、
又、上方部１６内腔の下方内周にはリング上の環片２４
が螺着されている。３０１ま環片２４の上方部１６に対
する回動を防止するためのピンである。

環片２４は下方部１２の上方縦軽部１４に沿って、下方
部１２の非縞隆部と頂板２２の間で移動することができ
、これに固定された上方部１６の移動範囲もこれと同等
である。頂板２２に鉄袋されたオイルリング３２と上方
縮蓬部１４に鉄愛されたシール環３４はいずれも本発明
構造内部からの不必要な潤滑油の流出を防止する。頂板
２２の上方部１６の内腔によって上方油室３６が、また
、頂板２２・環片２４及び上方部１６内隆内壁によって
下方油室３８が形成される。頂板２２に穿設された細い
通孔４０は上方油室３６と下方油室３８の間の潤滑油の
流通を許す。下方部１２はピストンピン４４により蓮杵
４２に連結され、通孔５８は蓮杵４２を介しエンジンの
クランクケース等の潤滑系に連結される。

６０は頂板２２に埋設された一方弁装置で、頂板２２の
内腔６２内に装置され、上方油室３６と通孔６５の間に
位置し、そのボール６８は通常は座７０上に置かれ、潤
滑油が上方油室３６から上方運孔６６を経て通孔６５へ
流入するのを阻止しているが、ボール６８に下方から圧
力が加えられると座７０から離れて、通孔６５から上方
油室３６への潤滑油の流入を許す。

一方弁装置６０の座板７２には反転弁７４が装置され、
それが閉鎖位置にあるときは、頂板２２の通孔７６、下
方部１２の通孔７８を閉鎖し、上方油室３６から通孔７
６、頂板２２の内腔６２、下方部１２の通孔７８を経由
した潤滑油のクランクケースへの排出を阻止する。下方
部１２内には略軸方向のプランジャー孔９０が穿設され
ており、その下端はネジ蓋９２で閉鎖されている。

このプランジャー孔９川こ挿入されたプランジャー９４
は重量が大きく、ピストンの上下動の惰性によってプラ
ンジャー孔９０内を上下に摺動する。プランジャー孔９
０の上方には下方部１２の外部と連結する通孔９８が穿
設されており、プランジャー孔９０のその部分に流入し
た潤滑油とクランクケースガスはプランジャー９４の上
昇によって外部に排出される。プランジャー孔９０内の
プランジャー９４の下端とネジ蓋９２の間に油室１０２
が形成され、これに一方弁１０４を介して通孔５８を連
結する。一方弁１０４のボール１０６は、通常は座１０
８に当綾し、油室１０２から通孔５８への潤滑油の流出
を阻止しているが、ボール１０６が移動するとクランク
ケースの潤滑油は通孔５８・一方弁１０４を経て油室１
０２へ流入する。通孔６５は油室１０２と頂板２２の一
方弁装置６０を連結する。エンジンの作動時にピストン
１０はシリンダーの内部を上下に往復する。

その際、上方部１６は環片２４に許された範囲を上下動
する。ピストンが上死点１こ達した時、プランジャー孔
９０内のプランジャー９４は惰性により第２図に示す如
く上方へ摺鰯し、油室１０２の容積を増大させ、クラン
クケースから通孔５８一方弁１０４を経て潤滑油を吸入
する。しかしながらこの場合は一方弁装置６０が閉じて
いるため、上方油室３６への潤滑油の流入は無い。これ
と同時に、プランジャー９４は上昇した状態で通孔９８
を閉じているので、プランジャー孔９０の頂部空間に閉
じ込められた少量の潤滑油とクランクケ−スガスがプラ
ンジャー９４の上昇に対してクッション作用を行なう。
爆発行程に於ては、シリンダー内の増加圧力が上方部１
６を経て上方油室３６へ伝達され、予め定められた圧力
に於て反転弁７４が反転して開となり、上方油室３６内
の潤滑油は通孔７６・内腔６２・通孔７８を経ててクラ
ンクケース内へ排出される。このようにして予定されて
いた最大効率の燃焼圧力が達成される。爆発行程に続き
、ピストン１０は下降し、その下死点でプランジャー９
４が惰性によりプランジャー孔９０内を下降し、油室１
０２内の潤滑油を通孔６５・一方弁装置６０を経て上方
油室３６へ送給し、上方部１６と頂板２２の間隔を押し
広げる。

この際、油室１０２の内部圧力の増加が一方弁１０４の
ボール１０６を座１０８に押し付けてこれを閉鎖するの
で、油室１０２と通孔５８間の潤滑油の流通は完全に阻
止される。上方油室３６と下方油室３８を連結する通孔
４０は弁を備えていないので、両者の間の潤滑油の交流
は自由であるが、通孔４０は充分に径が小かし、ので、
下方油室３８内の潤滑油は上方部１６に作用する惰性を
相殺し各行程毎のピストンの過大な動作を制限する。

本発明に於ては反転弁７４の使用により、上方油室３６
内の潤滑油排出を極めて迅速に行い得るのみならず。

一方弁装置６０・反転弁７４を頂板２２内にコンパクト
に収容しているので、ピストン１０の全高を小さくでき
るとともに、製造用材料を節約でき、製造のための工程
も大幅に簡単化することができる。更に、反転弁７４の
面積は大であるので必要な調節を予め正確に行い得ると
ともに、ピストンの動作による惰性の影響を受け驚くす
ることができる。以上から明らかな如く、プランジャー
９４とその関連部品は、ピストン１０の往復運動中に下
方部１２から上方部１６を分離させる作用達成のための
簡単且つ経済的な機構である。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも本発明ピストンの断面図で、第１図はシ
リンダー内で下死点を通過後上死点に向う際の状態、、
第２図は上死点を通過後下死点に向う際の状態を示して
いる。 １０・・・…ピストン、１２……下方部、１４・・・・
・・上方縮蓬部、１６・・…・上方部、１８・・・・・
・上方部の頂面、２２・・・・・・頂板、２４・・・・
・・環片、３０・・・ピン、３６・・・・・・上方油室
、３８…・・・下方油室、４０…・・・通孔、４２…・
・・運杵、４４・・・・・・ピストンピン、５８，６５
，７６，７８，９８，１０５…．．．通孔、６０・・・
・・・一方弁装置、６２・・・・・・内腔、６６…・・
・上方通孔、６８・・・・・・ボール、７０・・…・座
、７４・・・・・・反転弁、９０・・・・・・プランジ
ャー孔、９２・・・…ヌジ蓋、９４……プランジャー、
１０２……油室、１０４・…・・一方弁、１０６・・・
・・・ボール、１０８・・・・・・座。 の／夕−ノ の／夕‐夕

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ピストンピン４４により連杆４２に枢着された下方
   体１２の上端付近を上方縮径部１４とし、下方体１２の
   上面にそれよりもやや大径の頂板２２をボルト２３によ
   り固定するとともに、上方縮径部１４に上下摺動自在に
   嵌装した環片２４に内腔を有する上方部１６をピン３０
   により固定し、上方部１６の内腔内壁と頂板２２により
   上方油室３６を形成し、頂板２２の下縁、環片２４の上
   側縁及び上方体１６の内壁により下方油室３８を形成せ
   しめ、下方部１２にピストン１０の上下動方向に沿つて
   穿設したプランジヤー孔９０にプランジヤー９４を上下
   摺動自在に内装しその下端をネジ蓋９２により閉鎖し、
   一方弁１０４を介してプランジヤー９４の上昇時にプラ
   ンジヤー孔９０の下方部分に形成される油室１０２内に
   クランクケースから潤滑油を吸入できるようにし、同時
   に、上昇したプランジヤー９４によりプランジヤー孔９
   ０から上方縮径部１４へ開口しているオイルとクランク
   ガス排出用の通孔９８が閉鎖されるべくし、頂板２２に
   穿設した通孔７６とこれに連続すべく下方体１２に穿設
   された通孔７８により、上方油室３６内の潤滑油をクラ
   ンクケース内へ排出できるようにし且つその排出が頂板
   ２２内に埋設した反転弁７４により上方油室３６内の油
   圧が所定の圧力より高くなつた場合にのみ行なわれるよ
   うにし、頂板２２内に埋設した座７０、ボール６８、上
   方通孔６６から成る一方弁装置を通孔６５を介してプラ
   ンジヤー孔９０の油室１０２に接続し、プランジヤー９
   ４がプランジヤー孔９０内を下降した時にのみそこに貯
   留されている潤滑油を上方油室３６に送給できるように
   し、更に、頂板２２に穿設した孔４０により上方油室３
   ６と下方油室３８を連結してなる２−サイクル式エンジ
   ン用可変圧縮比ピストン。