JPS608417A - 二サイクル内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、エアプロアまたはターボチャージャーとの組
合せを直列に接続し、新規な改良された設計の内部可動
部品を備えた二行程またをまニサイクル高トルクー高速
、ガスまたはディーゼル多シリンダ内燃機関の新規な改
良された運転方法に関するものであり、更に詳しくは、
カム軸のカムローブの比較的巾広いカム面積とシリンダ
ヘッドの中に組込まれたすべての関連構造によって開閉
される排気弁の設計に関するものである。また重要なの
は新規の設計特色を有するピストン組立体である。また
すべての重要な可動部品を潤滑するために循環型の圧力
潤滑システムが使用され、これが本発明の装置を効率的
なものとして（・る。また各シリンダ内部の排気口の設
計と位置がこの機械の最も効率的な運転を可能とする。

従って本発明の目的は、前記の機械の設計、新規な特色
、その利点、その効率および運転方法を開示するにある
。

本発明の目的のうちには、特に圧力潤滑方式を使用した
場合の多くの二行程エンジスの種々の欠点、制限、難点
および不能率な運転状態を除去する方法が含まれる。

本発明の他の目的は、掃気弁の開放時間を長（するため
に比較的巾広い接触面積を有する特殊設計のカムローブ
によって開閉される掃気弁の新規な改良設計を含む前記
の性質の装置を開示し提供するにある。弁と関連の機構
はシリンダヘッドの中に組立てられ設置されている。

本発明の更に他の目的は、圧力潤滑の問題を制御し減少
する新規な特色を有する改良設計のピストン組立体を含
む前記の型の装置を開示し提供するにある。

本発明の更に他の目的は、ピストン組立体の新規な改良
設計、掃気弁と関連機構の設計、多シリンダの中におけ
る排気口の設計と配置、およびこれらと共に比較的清浄
な排気ガスの放出特性をもたらすニアプロアの使用を開
示するにある。

本発明の更に他の目的は、可動部分が少なくまたコンパ
クトな組立体の故に高トルクと高ｒ、ｐ、ｍ。

を生じることのできるエンジンを提供するにある。

本発明の更に他の目的は、スコップ型のインペラとコン
プレッサロータとを有し、これらの共通軸上にボルト締
され、この軸が玉軸受によって支持され、貨車またはベ
ルト滑車によって駆動されるようにしたエアプロア組立
体の設計を含む前記の型の装置を提供するにある。

本発明によれば、並列型またはＶ型の、圧力潤滑システ
ムを含む二行程過給型多シリンダ内燃機関において、シ
リンダ内径を有するシリンダブロックと、前記シリンダ
内径の上端に配置されてシリンダ内径を閉鎖し各シリン
ダ内径の上端に燃焼室を限定するシリンダヘッドと、ド
ーム状ヘッドを有するピストン、並びに上死点と下死点
との間において前記ピストンを往復運動させるように前
記ピストンに作動的に連結された連接棒を含む前記の各
シリンダ内径中のピストン組立体と、前記シリンダブロ
ックの下部に回転自在に取付けられ前記連接棒と作動的
に連結されたクランク軸と、前記シリンダ内径の下端部
と前記クランク軸を包囲する油受とを含み、前記シリン
ダヘッドは、その上に回転自在に取付けられまた前記ク
ランク軸に対して作動的に連結されたカム軸と、前記シ
リンダヘッドに取付けられまた前記の各シリンダ内径の
前記燃焼室と作動的に接続された少なくとも１個の空気
取入れ／掃気弁と、前記シリンダへッドートに取付けら
れまた一端によって前記空気取入れ／掃気弁と作動的に
係合する揺れうでと、前記の各揺れうでの他端に作動的
に連結されるように前記カム軸上に形成されたカムロー
プとを含み、前記のカムロープは、前記空気取入れ／掃
気弁の開閉および開放時間の制御のため前記揺れうでと
接触する比較的巾広い接触面積を有し、また前記シリン
ダ内径のシリンダ壁体の下側に、外向き下方に仲斜して
シリンダ壁体を通して配置され往復動ピストンの通過に
よって開閉される排気口を含む、並列型またはＶ型の、
圧力潤滑システムを備えた二行程過給型多シリンダ内燃
機関が提供される。

各図において、同一の参照数字は対応部分を示す。

本発明の詳細な説明に入る前に、まず第１図〜第４図に
ついて説明する。これらの図において参照数字ｌＯは全
体としてシリンダを示し、このシリンダはシリンダ壁１
１、その内部に形成された水冷路１２、およびシリンダ
の上側に通常手段（図示されず）によって固着されたシ
リンダヘッド組立体１３を含む。

弁ケーシング１４がシリンダヘッド上に載置され、これ
も図示されない通常手段によって連結されている。

ピストン組立体が前記シリンダ内部を往復運動し、この
ピストン組立体は全体として参照数字１５によって示さ
れ、この組立体はピストン１６および連接棒１７を含み
、その詳細については後述する。

シリンダ１１の一側の壁体の中に排気口１８が形成され
、この排気口は長方形の形状であって、第１〜第４図１
で見られるように壁体を通して外向き下方に伸斜してい
る。

排気マニホルド２０（第６図参照）に達する排グ管１９
が、前記排気口１８の外側に対してフランジ２１とポル
ト２２とによって固着され、この排気管Ｉ９は、円筒壁
体１１の中の排気口１８の伸斜角度と同一の仰斜角度を
もって外側下方に延びて、後述のように排気ガスの排出
を容易に成す。

少なくとも１個、好ましくは２＠または２個以上の吸気
／掃グ弁２３がシリンダヘッド１３の内部に備えられ、
この弁２３は常態において弁座Ｕの上に着座し、弁棒の
上端２６上に備えられたバネ２５によって弁座の中へ保
持されている。弁棒は通常のようにシリンダヘッド１３
の内部に備えられた案内部２７の中に係合している。

これらの弁は好ましくはオーバヘッドカム軸四によって
作動される。このカム軸部は通常のように回転自在に支
持され（図示されず）、また同じく通常のようにクラン
ク軸（図示されず）に対して作動的に連結されている。

しかしながらカム軸のカムロープ２９は、空気取入弁３
３の開口持続時間と、開閉時間を制御するために比較的
巾広い接触面積３０Ａを有する形状とする。

カムロープ２９は揺れうで３０に係合し、この揺れうで
は、通常のもののように一端において支持体３１に枢着
され、他端３２ムにおいて弁棒の上端２６に係合してい
る。

第１図〜第４図において、全体として３２で示されたエ
アプロア組立体が備えられ、この組立体は通常のように
エンジンに対して作動的に連結されて、空気通路３３を
介して空気取入弁２３に対し紹気圧の空気を供給する。

空気通路３３は、もし複数のピストンとシリンダが使用
される場合、取入れマニホルドに対して連結することが
できる。

ニアブロア組立体の好ましい実施態様を第８図と第９図
に示す。この組立体は円筒形ケーシング３４を含み、そ
の内部にファン羽根組立体３５が軸３６回りに回転自在
に支持され、この軸３６は軸受３７によって支持され、
またエンジンから歯車３８またはギヤベルト（図示され
ず）によって駆動される。

そのいずれも、通常のように、ギヤチェーンまたはコッ
クベルトによってカム軸に対して作動的に連結される。

プロア３２の前記のファン組立体３５は、インベラ羽根
３９の外側セットと、スクリューバネまたはコンプレッ
サバネ４０の内側セットとを含む。このファン絹立体が
矢１：１１４１の方向に回転すれば、ケーシングの前壁
の中心に備えられた中心取入口４２を通して空気を吸引
し、この空気を圧縮して、排出端部４３から排出する。

この空気排出端は後述のように空り取入弁２３に対して
作動的に接続されている。

第５図において詳細に示したピストン組立体について説
明する。このピストンは好ましくはアルミニウム合金に
よって形成され、ピストンヘッド４４と、ピストンヘッ
ドクラウン４５と、外周円筒形スカート部４６とを含む
。

ピストンクラ、ラン４５は図示のようにドーム状を成し
、突出彎曲して、シリンダ排気口１Ｂ側のクラウン側面
４８は、クラウンの反対側におけるヘッドとクラウンと
の接合点５０より低い点４９まで下降しているので、ド
ームの頂点５１はピストンの垂直中心線から、クラウン
の反対側５０の方に片寄らされている。

これは、フ頴ア組立体３２から入る空気によって燃焼室
５２から出る排気ガスの流れを助長する。

ピストン壁体の中に通常のように一対の対向ピストンピ
ンボス５３が形成され、ピストンピン５４がこれらのボ
スの中に係合支持され、またこのピストンピンは連接棒
１７の端部５５を係合支持ｌ−ている。

ピストンピンボス５３の外側から潤滑油が漏れることを
防止するためにシールを備えることが望ましく、そのた
め、中空のピストンピン５４の内部にタイロッドまたは
ピン５６が自由に挿通され、両端の凹形シールエンドキ
ャップ５７に対してロウ付けによって固着されている。

各エンドキャップは図示のようにピストンピンのボスの
各外端５８の少し内部に挿入されている。

ピストンヘッドの上端に隣接してピストンの周囲に備え
られたピストンリンググループ６０の中に、一対または
一対以上の圧縮ピストンリング５９が着座させられ、ま
たピストンのスカート最下部に隣接した環状グループ６
２の中に油かきリング６１が配置され、また通常のよう
にこのグループの底部に、スカートを通して一連の油も
どしアパチュア６３がが形成されている。

重要なことは、ピストンが第４図に図示のように上死点
位置にあるとき、油かきリング６１が常に排気口１８の
下側１８Ａの下方にあることである。

排気口１８は、シリンダの壁体に対して外向き下方に傾
斜するように設計され、また取付けられた排気管は長方
形断面とし、またピストンリングが排気口を限定するシ
リンダ壁体の縁部に引っかがらないよ５に排気口の上を
通過させるための１個または複数の垂直案内バー６４を
備えることができる。

この点の動作については、第１図〜第４図を参照しなけ
ればならない。

第１図において、ピストン１５は出力行程の下端に近付
きつつあり、また掃気弁おは開き始めたところである。

第２同においてピストンは出力行程の下端にあり、排気
口１８が開かれ、また今や完全に開かれた掃気弁即ち空
気取入弁を通して空気が流れ、排気ガスを排気０五８か
ら完全に掃気するのに十分量の空気がニアブロア船立体
３２によって供給されている。この掃気は、この点にお
けるピストンヘッドのクラウンの共通の傾斜角度と、排
気口１８および排気管１９の下向き傾斜によって容易に
成される。

ピストンはこの位置においては下死点にあり、第３図に
おいては圧縮行程のため上方に動き始め−ている。この
圧縮行程により排気口１８は閉じられているが、掃気弁
２３はなお少し開かれていて、燃焼室５２の内部に十分
に空気を装入する。

ピストンが圧縮行程に際して上死点に達するまで上方に
移動しつづけるに従って、掃気弁即ち取入弁２３が第４
図に図示のように閉じる。ピストンがこの位置にある時
、前記の油かきリング６１は常に排気口１８の下縁ｔＳ
Ａの下方に留まるので、潤滑油がこの排気口から脱出で
きないことを注意しよう。

第４図に図示のようにピストンが上死点に達する数度の
間に、燃料の噴霧が通常の噴射器組立体６５によって噴
射され、ドーム型ピストンのクラウンと、シリンダヘッ
ドの燃焼室との間に圧縮された空気によって点火される
。この点にお０て掃気弁２３は完全に閉鎖されている。

点火された燃料と圧縮空気の混合物が膨張して、ピスト
ンを下方に押圧し、第１図に示す位置まで出力行程、即
ち膨張行程を実施し、この操作サイクルが繰返される。

掃気弁２３は、ピストンがその下死点に達するたびに、
シリンダ５２に供給される空気がこのシリンダを完全に
掃気して充填することができるように比較的大なる直径
を有することを注意しよう。

また、掃気弁２３はピストンの進度に対応して正確に同
期して開閉することも注意しなければならない。そのた
めに、カム軸部のカムローブ２９は比較的巾広い接触面
積３０Ａを有し、ピストンの進度に対応して掃気弁２３
の開閉時間を正確に同期させるように設計されている。

掃気弁２３と、揺れうで３０と、カム軸のカムローブ２
９は相互に機械的に接触し、すべてシリンダヘッドの上
に組立てられている。カム軸路は、通常のように歯車と
チェーンベルトまたはコツグベルトを介してクランク軸
によって機械的に駆動される。

第５図に詳細に図示されたピストン組立体の新規構造に
ついて説明する。このピストンは好ましくはアルミニウ
ム合金によって形成され、ピストンヘッド４４、ピスト
ンヘッドクラウン４５および円筒形外周スカート部４６
とを含む。

先に述べたように、もう１つの非常に重要な点は、第５
図に部分的に示したピストン組立体は、特にニサイクル
エンジンにおいて圧力潤滑システムが使用される場合の
潤滑油の問題点を制御し減少させる新規な構造を備える
ことである。このピストン組立体の新規な構造上の特色
は、ピストンヘッド４５が排気ガスの掃気流を容易にす
るためにドーム状を成していること、およびピストンボ
スの両端に一対の圧縮リング５９と一対の密封キャップ
５７が備えられていることである。運転の安全のため、
前記のシールキャップ５７は、中空ピストンピン５４の
中に自由に挿通されたピン５６にロウ付けすることによ
って固着されている。これらのシールキャップ５７は、
潤滑油がピストンボス５８を通して流出することを防止
するために、ピストンボス５８の各外端に設置されて（
・る。

このピストン組立体の注意すべきもう１つの重要点は、
油かきリング６１が油もどし穴６３を備えたピストンス
カートの下部に隣接して設けられ、潤滑油が排気口１８
に排出されることを防止することであり、また前記の油
かきリング６１ヲま、ピストンがその行程の上死点にあ
るときＫも排気口１８の下側１８Ａの下方にとどまるこ
とである。

ＩＦ気０１Ｂはピストンの下死点に隣接してシ１］ンダ
壁体の側面に配置され、その設計は下向き外（１１１１
に頼斜し、ピストンによって開閉され、また外気中へ排
気ガスを自由に流出させるように設計されている。

先に述べたように、本発明は、単シリンダ型についても
多シリンダについても使用することカーでき、また第６
図と第７図にそれぞれ示す並列型とＶ型にも使用するこ
とができる。

またエアプロア絹立体３２は、任意の形状とすることが
でき、あるいは第７図にお１．）て６６で示すように、
　ターＭｆヤージャとニアブロアの直列組合せを使用す
ることもできる。

最後に空気を人弁−排気口ダイヤグラムを示す第１０図
について説明する。

カムローブ３０Ａの巾は、空気取入れ／排気弁が上死点
ののち約１０５°〜１１００で開き、下死点ののち約７
０°で閉じ、従ってこの弁が約１４０°の間、開いてい
るように定められる。

ピストンに対する排気口の位置は、ピストンが上死点の
のち約１１５°で排気口を開き、下死点ののち約６５°
で排気口を閉じ、従って排気口は約１３０゜の間、開か
れているように定められる。排気口の開放と弁の開放と
の関係について言えば、両端に約５°づつの重なりがあ
って、排気口が開かれる前に弁が約５°開き、排気口が
閉じたあとに約５°開いているように成される。

これにより、空気取入れ／掃気弁の開閉および開放時間
を制御し、また排気口に対するピストンの位置によって
排気口の開閉と開放時間を制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１個のシリンダとピストン組立体の一部断面を
示す側面図であって、掃気弁または空気取入弁が常に部
分的に開かれている出力行程の最後の段階におけるピス
トン位置を示す図、第２図は第１図と類似の図であるが
、空気取入弁が全開された下死点のピストン位置を示す
図、第３図は第１図と類似の図であるが、圧縮行程の初
期において排気口がピストンによって閉じられているが
空気取入弁がまだ部分的に開かれている段階を示す図、
第４図は第１図と類似の図であるが、圧縮行程の上死点
にあるピストン位置を示す図、第５図はピストン／連接
棒組立体そのものの部分断面図、８６図はエンジンに接
続されたターボチャージャを示す部分断面側面図、第７
図は第６図と類似の図であるが、Ｖ型エンジンを示す図
、第８図は好ましいニアブロア構造を示す部分断面図、
第９図は第８図の左側から見た側面図、また第１０図は
エンジンの弁／排気ロダイヤグラムの一例である。 ｌＯ・・・シリンダ、１１・・・シリンダ壁体、１３・
・・シリンダヘッド、１６・・・ピストン、１７・・・
連接棒、１８・・・排気口、２３・・・掃気弁、四・・
・カム軸、２９・・・カムロープ、３０・・・揺れうで
、３２・・・エアプロワ、４２・・・取入口、４３・・
・排出口、４５川クランク、４６・・・ピストンスカー
ト、５３・・・ピストンピンボス、５４川ピストンピン
、５６・・・保持ピン（タイロッド）、５７・・・シー
ルキャップ、５９・・・ピストンリング、６１・・・油
かきリング、６３川油もどじ穴、６６・・・ターボチャ
ージャ。 出願人代理人　猪　股　清

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、並列型またはＶ型の、圧力循環システムを含む二行
   程過給型多シリンダ内燃機関において、シリンダ内径を
   有するシリンダブロックと、前記シリンダ内径の上端に
   配置されてこのシリンダ内径を閉鎖し各シリンダ内径の
   上端に燃焼室を限定するシリンダヘッドと、ドーム状ヘ
   ッドを有するピストン並びに上死点と下死点との間にお
   いて前記ピストンを往復運動させるように前記ピストン
   に作動的に連結された連接棒を含み、前記の各シリンダ
   内径中に備えられたピストン紹立体と、前記ブロックの
   下部に回転自在に取付けられ前記連接棒と作動的に連結
   されたクランク軸と、前記シリンダ内径の下端部と前記
   クランク軸を包囲する油受とを含み、前記シリンダヘッ
   ドは、その上に回転自在に取付けられまた前記クランク
   軸に対して作動的に連結されたカム軸と、前記シリンダ
   ヘッドに取付けられまた前記の各シリンダ内径の前記燃
   焼室と作動的に接続される少なくとも１個の空気取入れ
   ／掃気弁と、前記シリンダヘッド上に取付けられまた一
   端によって前記慶大れ／掃気弁と作動的に係合する揺れ
   うでと、前記の各揺れうでの他端に作動的に連結される
   ように前記カム軸上に形成されたカムロープとを含み、
   前記のカムロープは、前記空気取入れ／掃気弁の開閉お
   よびその開放時間の制御のため前記揺れうでと接触する
   比較的巾広い接触面積を有し、また前記シリンダ内径の
   シリンダ壁体の下側に配置された排気口を含み、この排
   気口はシリンダ壁体を通して外向下方に怖斜しまた往復
   動ピストンの通過によって開閉されるようにした二行程
   内燃機関。 ２、前記カムロープは前記ガス取入れ／掃気弁を上死点
   ののち約１１０°で開き、また前記ガス取入れ／掃気弁
   を下死点ののち約７０°で閉じることによって、前記弁
   を約１４００の間、開放状態に保持する特許請求の範囲
   第１項によるニサイクル内燃機関。 ３、前記ピストンは前記排気口を上死点ののち約１１５
   °で開き、また前記排気口を下死点ののち約６５°で閉
   じることにより、前記排気口は約１３０゜の間、開放さ
   れている特許請求の範囲第１項、第２項によるニサイク
   ル内燃機関。 ４、前記空気取入れ／掃気弁と前記排気口とのオーバラ
   ップは約１０°であって、空気取入れ／掃気弁は排気口
   が開く約５°前に開き、排気口が閉じたのち約５°で閉
   じる特許請求の範囲第３項によるニサイクル内燃機関。 ５、前記のピストン組立体は潤滑油の暖出を制御し減少
   させる手段を含み、この手段は前記ピストン組立体を含
   み、このピストン組立体は、ドーム状ピストンヘッドク
   ラウンと、このクラウンから下方に延びたピストンスカ
   ートと、前記ドームの下方において前記“スカートの中
   に形成されたピストンピンボスと、前記の各ピストンピ
   ンボスの外端に隣接して潤滑油の脱出を防止するために
   配設されたシールキャップと、前記のピストンピンボス
   の中に載置され前記連接棒を前記ピストンに作動的に連
   結するためのピストンピンと、前記ピストンピンボスの
   上方において前記ピストンヘッドの中に相互に離間して
   備えられた平行グループの中に配置された少なくとも２
   個の圧縮ピストンリングと、前記のピストンピンボスの
   下方において、前記ピストンスカートの周囲の環状グル
   ープの中に取付けられた少なくとも１個の油かきリング
   とを含み、前記排気口を通しての潤滑油の脱出を減少す
   るために前記ピストンスカートを通してそのグループか
   ら延びる油もどし穴を備え、また前記油かきリングは、
   前記ピストンがその上死点にあるときも常に前記排気口
   の最下縁より下方に留まるようにした特許請求の範囲第
   １項乃至第４項のいずれかによる装置。 ６、前記排気口は長方形輪郭を有し、前記シリンダ壁体
   の下部において下向外側に仰斜し、前記排気口は、前記
   ピストンが前記シリンダ内径の中を上死点と下死点の間
   を移動する鮫にこのピストンによって開閉される特許請
   求の範囲第１項乃至第５項のいずれかによるニサイクル
   内燃機関。 ７、前記エンジスに対して作動的に連結され、また空気
   取入口と空気排出口とを有するエアプロア成分を含み、
   前記の空気排出口は前記の空気を入れ／掃気弁に対して
   作動的に連結されて、前記シリンダに空気を装入しまた
   掃気するのに十分な量の空気を供給するようにした特許
   請求の範囲第１項乃至第６項のいずれかｋよるニサイク
   ル内燃機関。 ８、ターボチャージャとニアプロアが直列に接続され、
   前記ニアブロアは前記エンジンの排気ガスによって作動
   され、また前記ターボチャージャとエアプロアは前記空
   気取入れ／掃気弁と作動的に接続されて、前記シリンダ
   の空気装入と掃気に十分な空気量を供給する特許請求の
   範囲第１項乃至第６頂のいずれかＫよるニサイクル内燃
   機関。 ９、前記のピストンピンは中空であって前記のピストン
   ピンボスの内部に係合支持され、前記シールキャップの
   中間ＩＣ保持ピンが固着され、この保持ビンは前記の中
   空ピストンピンの中を自由に延びて前記シールキャップ
   を前記ピストンピンボスの外端から少し内側に入った位
   置に保持するようにした特許請求の範囲第５項によるニ
   サイクル内燃機関。 １０、循環型圧力潤滑系統を含み、この潤滑系統の中に
   おいて、潤滑油は油受の中に貯蔵され、また歯車を介し
   てクランク軸によって駆動される圧力潤滑ポンプによっ
   てすべての主要可動部品に対して給油され、また前記潤
   滑系統は、主要可動部品に対して常に正常な潤滑油が供
   給されるようにミクロン油こしを使用する特許請求の範
   囲第１項乃至第９項のいずれかによるニサイクル内燃機
   関。 １１、前記のカムローブは前記空気取入れ／掃気弁と係
   合する外周接触面部分を含み、この接触面部分は約１４
   ０°のクランク軸回転角度に亘って、排気口を開閉する
   前記ピストンの進度に対応して前記弁の開閉とその開放
   時間および閉鎖時間を制御し、前記排気口はクランク軸
   の回転の約１３０°開かれ、約２３０°閉じられる特許
   請求の範囲第１項乃至第１０項のいずれかによるニサイ
   クル内燃機関。 １２、ガソリンエンジンのモデルに従って、エンジンに
   ボルト締された燃料噴射システムまたは燃料噴射器によ
   ってガソリンが噴射され、前記の燃料噴射器は一定量に
   燃料を、ピストンの進度に対して適時に１各シリンダの
   空気取入れ／掃気弁ボートに噴射し、前記燃料は各シリ
   ンダの弁ボートに対して、各掃気弁が圧縮行程に際して
   閉じる１０秒前に噴射されるようにした特許請求の範囲
   第１項乃至第１１項のいずれかによる二サイクル内燃機
   関。