JPS6325331A - 油圧弾性要素付きピストンを備えるデイ−ゼル機関 - 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】 イ、産業上の利用分野 本発明は、上死点でのピストンとシリンダヘッドとの間
の距離を可変にするように連接棒の小端とピストンとの
間に弾性要素が備えられる如きピストン型内燃機関に関
する。本礪関で用いられる弾性要素は油の圧縮可能性に
よって操作する一種の液体ばねである。

口、従来の技術と問題点 ピストンと出力軸との間に油圧伝動装置を備えた内燃ｍ
関は従来から様々な型式のものが提示されている。例え
ば米国特許第４．３１９，５４６号は、駆動ピストン（
即ち燃焼室側の第１ピストン）と従動ピストン（叩ち動
力出力礪構側の第２ピストン）との間で油圧伝動をさせ
るようにした「油圧内燃エンジン」を開示している。様
々な内燃機関に採用されているそれらの油圧伝動装置と
本発明における油圧弾性要素との間には成る程度の類似
性はあるものの、それら油圧伝動装置には油の圧縮可能
性を利用して機能する液体ばねとして設計されたものは
ない。更にそれら機関は常にピストンの上死点があらゆ
る意味で不変であるように構成されており、そこでそれ
ら機関の上死点におけるピストンとシリンダヘッドとの
間の距離路も不変である。従ってそれら機関においてピ
ストンから出力軸への油圧伝導が行われるようになって
いるにしても、それはシリンダ内の熱力学的プロセスに
対して実質的な効果を及ぼすものでなく、即らシリンダ
内の熱力学的プロセスを改良することによってａｍの性
能を高めるといったものではない。

本発明により近い従来技術は日本の中村等の米国特許第
３．９６４．４５２号である。この特許で開示されてい
る［希薄混合気を使用する高圧縮内燃機関Ｊは、ピスト
ンと連接棒小端との間に金属つる巻きばねを組込んだ一
種の火花点火ガソリン機関である。燃焼プロセスにおけ
るガスの圧力が成る所定値に達するとばねが圧縮し始め
てピストンを動かし、シリンダの容積を大きくし、そし
てシリンダ内のガス圧力を下げる。そのばねの役目は、
シリンダ内のガスの最高圧）Ｊの限度を設定し、その最
高圧力が成る所定値を超えない状態でより高い圧縮比が
得られるようにすることである。

上記特許の記述によれば、その高圧縮比内燃機関に希薄
混合気を使用した場合、熱効率を下げることなく排気の
有害成分を少なくすることができる。しかしその内燃機
関の圧縮比を大きくすることの目的はただ、シリンダ内
の最高圧力が比較的低い値に抑えられることによる熱効
率の低下を補償することである。更に、ピストンと連接
棒との間に設けられる該ばねは、機関の低負荷操作時あ
るいは圧縮ストローク時には作用しない。従ってそのよ
うなばねを備えた機関では、圧縮比は常に一定であり、
また低負荷における燃焼ブＯセスの圧力上昇比も常に一
定である。そこでそれらのパラメータを制御することに
より熱効率その他の性能を改良するということはできな
い。その上、金属ばねが担持し得る荷重は専らそのばね
自体の寸法によって決まり、また高頻度で変化する荷重
の下でばねを長期間使用すれば疲労破損が生じる。

上記特許の明細用に添付のインジケータ線図によれば、
中負荷及び高負荷における該機関のシリンダ内の最高ガ
ス圧力は約２５に９／Ｊである。

このような条件では、ばねには低荷重しか掛からず、従
ってばねの寸法を大きくする必要はない。

しかしディーゼル機関のシリンダ内の最高ガス圧力は６
０〜１４０ｑ／ｃ１１２である。この場合にもし金属ば
ねを使用するなら、そのばねの寸法は機関内に組込むに
は不適当な大きなものにしなければなるまい。

ハ０発明の目的 そこで本発明の主要な目的は、全負荷においてより高い
圧縮比を作ることができ、また圧縮比（排気ターボ過給
ディーゼル機関の場合の）と低負荷時の燃焼プロセスに
おける圧力上昇比とを自助的に増大することにより機関
の熱効率を顕著に高めることができるディーゼル機関を
提供することである。

本発明の第２の目的は、低負荷操作時に良好な安定性を
保ち、そして高給気圧の排気ターボ過給が使用される場
合の良好な始動性能を保つディーゼル機関を提供するこ
とである。

本発明の第３の目的は、何等かの補助装置または特別な
手段を用いることなく点火性の低い様々な燃料を使用で
きるディーゼル機関を提供することである。

本発明の第４の目的は、ピストンと連接棒小端との間に
設置するに適切なものであり且つ広い範囲の機関負荷と
シリンダ圧力とにおいて機能できる弾性要素を提供する
ことである。

上述のそれら目的に従って本発明は、ピストンと連接棒
小端との間に油圧弾性要素（液体ばね）を設置したディ
ーゼル機関、即ち、油りッション付きピストンをもった
ディーゼル８１開をｌ１７ｉｌ示するものである。この
ディーゼル８１開は２サイクル型と４サイクル型のいず
れにすることもでき、また全く新規なものと既存の機関
を改造したものとのいずれにすることもできる。この開
開のシリンダヘッド、シリンダ、連接棒、クランク軸、
機関体部、燃料噴射システム、吸気と排気システム、及
びその他の補助システムは従来のディーゼル機関のそれ
と同じである。ピストンと連接棒小端との間に弾性要素
を３Ｑ置した場合ピストンに案内装置（即もピストンス
カート）を使用する必要はないが、ピストン型であって
もクロスヘッド型であっても連接棒小端に案内装置が必
要である。弾性要素の取付けを容易にするためシリンダ
ケースとクランクケースは別個に製作される。シリンダ
ブロックの長さと構造は弾性要素の取付けに適合するよ
うに設計しなければならない。また油りッション付きピ
ストンをもったディーゼル機関には、機関の操作と共に
油圧弾性要素の剛性度を変更する装置、及び機関の操作
と共に漏洩する油を補償するため油圧弾性要素に成る圧
力の油を補充するシステムが備えられる。

この油圧弾性要素は、シリンダブロックに固定の１つの
油圧シリンダと、この油圧シリンダの両端部から挿入さ
れる２つのプランジャを歯える。

その一方のプランジャ（駆動プランジャ）はピストンと
結合され、他方のプランジャ（従動プランジャ）は連接
棒の小端に結合される。それら２つのプランジャは油圧
シリンダのボア内で減封状態で摺動できるようにされる
。それら２つのプランジャと油圧シリンダ壁とで画成さ
れ堅く緘封されたスペース内に圧力油が充填される。デ
ィーゼル機関の操作中、それら２つのプランジャの間の
その油が力を伝達する。同時にその力によって油は圧縮
され、これによって弾性作用（体積変形）を行う。この
油の変形の結果、２つのプランジャの間の距離、及びピ
ストンの頂面とシリンダヘッドの底面との間の距離が変
化し、これによりシリンダの容積が変化する。シリンダ
内の圧力が大きくなると、ピストン及び駆動プランジャ
を介して油に加えられる圧力も大きくなるから、その油
の体積が収縮して２つのプランジャ間はより近付き、こ
の結果シリンダ容積は増大する。またシリンダ内の圧力
が小さくなればシリンダ容積も小さくなる。従って、上
述のような油圧弾性要素が、シリンダ内圧力の変化に応
じて自動的にシリンダ容積を制御できることは明らかで
ある。現在のディーゼル機関においては、過給圧力の間
断ない増大によってシリンダ内の最高ガス圧はより高い
ものになっていく。シリンダ内最高圧力を許容限度内に
保つためにはどうしても圧縮比を小さくしなｔプればな
らない。しかしながらそれは機関の熱効率を悪くする。

その場合に上記のような油圧弾性要素が存在すれば、シ
リンダ内圧力の増大と共に自動的にシリンダ容積が大き
くされ、そしてこのシリンダ容積の増大がまたシリンダ
内圧力を下げるようになる。そのような弾性要素の機能
によって、油りッション付きピストンをもったディーゼ
ル機関では、給気圧力を高くしても圧縮比を小さくする
必要なしに、シリンダ内最高圧力を成る特定の限界内に
保つことができる。換言すれば、シリンダ内最高圧力を
特定限度内に保った状態で同じ給気圧力に対しより大き
い圧縮比を採ることができる。従って油りッション付き
ピストンをもったディーゼル機関では同じ従来のディー
ゼル機関よりも高い熱効率が得られる。即ちこの機関は
その過給圧力が高ければ高いほど従来の機関より優れた
ちのになるのである。

ディーゼル機関が低負荷で操作するとき、低い給気圧力
（排気ターボ過給ディーゼル機関における）のために圧
縮ストローク時のシリンダ内圧力は低くなる。このとき
、油りッション付きビス１−ンを備えたディーゼル機関
の場合には、油圧弾性要素に掛かる力及びこの力による
弾性要素の圧縮変形がそれに対応して小さくなる。そこ
で、上記シリンダ内圧力低下の分だけ油圧弾性要素が自
助的にピストンの相対位置を持Ｆげることになり、これ
によりシリンダ容積が相対的に小さくさく、圧縮比が相
対的に大きくされる。従って、油りッション付きピスト
ンをもったディーゼル機関はその低負荷操作時の熱効率
を従来の同様なディーゼル機関よりも良好にすることが
できるのである。

従来の低圧縮比排気ターボ過給ディーゼル機関の場合、
低負荷及び始動時の給気圧力が全負荷におけるよりずっ
と低いために、低負荷時の操作が不安定になったり、ま
た始動がうまく行われなくなってすすることがある。こ
れに対し油りッション付きピストンのディーピル機関で
は、シリンダ内圧力が低ければ自動的に圧縮比を大きく
し、これによって圧縮ストローク終端における圧力と温
度を高くするので、シリンダ内へ噴射された燃料の信頼
性のある点火と正常の燃焼を行わじる。この結果、低負
荷でもｍ関は安定して操作し、また始動も容易に行われ
る。

従来のディーゼル機関の場合、点火性の悪い燃料を使用
できるようにするためには、点火誘導燃料供給装置や電
気火花点火器のような補助装置、あるいはまたセタン価
増進剤を加えたり、吸気温度を上げたりするような手段
を使うことが必要である。油りッション付きピストンを
もったディーゼル機関では全負荷における圧縮比がより
大きく、また低負荷における圧縮比は更に大きいから、
何等かの補助装置または特別の手段を用いなくとも点火
性の悪い燃料を使用できる。

従来のディーゼルｌ１ｆＩｌ、特に高い給気圧力の排気
ターボ過給ディーゼル機関においては、全負荷条件下の
シリンダ内の最＾圧力を限定するためには圧縮比及び燃
焼プロセスにおける圧力上昇比を小さくすることが必要
であり、また熱効率を高くし且つ操作の安定性をよくす
るためには圧縮比及び燃焼プロセスにおける圧力上昇比
を大きくすることが必要である。これら２つの相反する
問題点は両方とも従来のディーゼル機関では解決できな
い。しかし油りッション付きピストンを備えたディーゼ
ル機関ではシリンダ容積に対する油圧弾性要素の作用を
自動的に制御することで、上記問題点を成る程度まで解
決できる。油圧弾性要素に更に剛性度変更装置が追加さ
れれば、それら問題点はより一層大きく解決されよう。

ディーゼル機関が全負荷で操作しているとき、その装置
によって油圧弾性要素の剛性度を小さくすることにより
、駆動力が増大による弾性要素の収縮率をより大きくす
ることができる。この結果、シリンダ内圧力が高くなっ
たときシリンダ容積はより大きく変化（増大）し、従っ
て圧縮比と燃焼プロセスの圧力上昇比が小さくされ、そ
してシリンダ内最高圧力が低くされる。反対にディーゼ
ル機関が低負荷で操作するときには、その装置によって
油圧弾性要素の剛性を大きくできる。この場合同じ理由
で圧縮比と燃焼プロセスにおける圧力上昇比とは大きく
され、従って熱効率と操作安定性を良くするという目的
が達せられるのである。またディーゼル機関を始動させ
るとき、その装置で油圧弾性要素の剛性を大きくするこ
とにより圧縮比を大きくすれば、機関の始動を良好に行
わせることができる。

更にその装置により油圧弾性要素の剛性度を可変なもの
にすることによって、ディーゼル機関が点火性の異なる
様々な燃料を使用できるようになるという利点がある。

剛性度変更装置を備えた場合、既述の熱効率その他の性
能が更に高いレベルになることはいうまでもない。

前出の中村の特許に記載のピストンと連接棒小端との間
に設置される金属ばねと、本発明における油圧弾性要素
と比較すれば、本発明が広い操作範囲と多くの１ＩＩＩ
御成能をもつだけでなく、より大きい負荷能力とより高
い作動の信頼性をもつことが分かる（本発明では弾性材
料が油であるから金属材料に不可避な疲労破損の危険は
ない）。従って本型式の弾性要素はディーゼル１ｆｆｌ
Ｉｌで使用するのに最適のものである。

二、実施例 以下、添付図面と実施例によって本発明のより詳細な説
明を続ける。

１１図に示されるように、本発明による油りッション付
きピストンを備えるディーゼル機関の主要要素は、機関
体部１２、シリンダブロック２１とシリンダライナー２
とシリンダカバー１を備える動力シリンダ２１、このシ
リンダ内で往復運動するピストン２２、案内ピストン（
または案内プレート）９と接連棒１０とクランク軸１１
を備えるシリンダ動力とピストン運動を伝達するため伝
動装置、油圧シリンダ９と駆動プランジャ３と従動プラ
ンジャ７を備える油圧弾性′Ｊ５索を含む。シリンダブ
ロック２１は４本のボルト１４によってｍｒＩＪ体部１
２に結合される。案内シリンダライナー８が、これの軸
方向動きを阻止する下方向保持プレート１３と一緒に機
関体部１２の中に設置される。またこのディーゼル機関
には下記の補助システム、即ち、燃料噴射システム、吸
気及び排気システム、潤滑システム、及び冷加システム
が備えられる。２サイクルデイ一ゼル機関の場合吸排気
システムは掃気ポンプを備え、そして過給ディーゼル機
関の場合吸排気システムは過給機を備える。

油圧弾性要素の駆動プランジャ３はピストン２２に結合
され、そして従動プランジャ７は案内ピストン９を介し
て連接棒１０に結合される。それら２つのプランジャは
端部どうしが対向するようにして油圧シリンダ６内に嵌
合される。この油圧シリンダはシリンダライナー２と同
軸整合するようにして４本のボルト４によってシリンダ
ブロック２１内に固定される。油圧シリンダの内面と２
つのプランジャの端部とによって画成される堅く緘封さ
れたスペースは仕事媒質である油によって充満される。

油圧弾性要素の２つのプランジャの直径はシリンダ内の
ピストンのそれより小さく、従って油圧弾性要素内の油
の圧力はシリンダ内のガスの圧力より大きくなる。プラ
ンジャとピストンとの直径比は、シリンダとピストンの
構造、プランジャの強度、及び油の所要圧力のような諸
ファクタに従って決められる。プランジャの直径を可及
的に小さくすることで仕事油の圧力を高くすれば、その
油の体積が小さくても油圧弾性要素の弾性変形（即ち、
２つのプランジャ間の距離の変化）を十分なものにする
ことができる。

油圧弾性要素の構造の詳細を第２図に示す。油圧シリン
ダ６の中の駆動プランジャ３と従動プランジャ７は中空
に作られ、その各一方の端部がそれぞれに端カバー３４
と２８で閉塞される。両１ランジャと油圧シリンダ壁と
の間のスペースは間隙をもって緘封される（あるいは、
プランジャ直径がより大きい場合にはピストンリングに
よって緘封される）。良好な緘封を行うためプランジャ
と油圧シリンダとの間の間隙は、プランジャの自由摺動
を阻害しない範囲で可及的に小さくされる。

駆動プランジャ３は自己調節ジヨイントによってピスト
ン２２に結合される。そのジヨイントは、球面座金３５
、着座ボウル２３、カバープレー１へ２４．２つくまた
はそれ以上）のねじ２０．及び駆動プランジャの端カバ
ー３４で構成される。球面の頂プレートを有る端カバー
３４を球面座金３５は、カバープレート２４上に着座ボ
ウル２３を被せたときに作られるケーシングスペースの
中で適当な半径方向及び軸方向間隙を備えるようにされ
る。

駆動プランジャとピストンとの間に自己調節ジヨイント
を高えることによって、そのプランジャの軸心が油圧シ
リンダの軸心と自助的に整合するので、それら両軸心間
のずれることが無くなる。

従動プランジャ７と案内ピストン９との間にも同様な自
己調節ジヨイントが備えられる。このジヨイントは、端
カバー２８、球面座金２９、着座ボウル３０、カバープ
レート３１、及び４本（またはそれ以上）のねじ３２で
構成される。端カバー２８の頂プレートと球面座金もそ
のケーシングスペース内で適当な半径方向及び軸方向間
隙をもたされる。

２つのプランジャの間の位置限定ボルト３３は円筒形の
頭部とねじ付きステムを有する。そのボルト頭部を横切
って、ねじドライバのためのスロットが付けられる。ボ
ルトステムの端部から、錠止装置と結合するための短い
コラムが突出する。

その端部には３つの相互に交差するスロットが切られる
。位置限定ボルト３３の頭部は駆動プランジャ３のボア
の中に置かれ、そしてそのボルトのステムはそのプラン
ジャの盲端部の孔を貫通し、そして最後に従動プランジ
ャ７の端プレートに螺着される。ボルト３３は２つのプ
ランジャの間の最大距離を限定でき、従って、ピストン
がこれの上死点において到達する所の頂位置、そして上
死点におけるピストンとシリンダカバーとの間の最小距
離を限定できる。更に上死点におけるピストンとシリン
ダヘッドとの間の最小距離もそのボルトによって調部で
きる。

位置限定ボルトは錠止スピンドル２６、クロスビン２５
、及び錠止ねじ２７を含む錠止装置を有する。錠止スピ
ンドルは中空で、その壁を厚くされた上端部に２つの孔
が直径線に沿って明けられ、これら孔にクロスビンが打
込まれる。錠止スピンドルの弛端部も壁が厚くされ、そ
の円周に８個の孔が等間隔で明けられる。この錠止位置
はこれの上部が、錠止スピンドルに打込まれたクロスピ
ンを位置限定ボルトの端部のスロットの１つに嵌込むこ
とによってそのボルトと連結され、そして下部が、錠止
ねじ２７を従動プランジャ７に貫通して錠止スピンドル
２６の錠止孔の１つに差込むことによりその従動プラン
ジャと連結され、これによって従動プランジャと位置限
定ボルトとの間にはどんな相対回転運動もできなくされ
る。位置限定ボルト３３の端部の３つの交差するスロッ
トは相互に６０”ずらして設けられ、モして錠止スピン
ドル２６の下端部の厚くされた壁の８個の錠止孔は相互
に４５°離して設けられる。上死点のピストンとシリン
ダカバーとの間の最小距離を調節するとき、上記のよう
なスロットと孔の構成により位置限定ボルトを１回に１
５°または１５°の整数倍だけ回転させられるから、そ
れに対応して上記最小距離の１回の調節量もボルトの１
ねじピッチの２４分の１または２４分の１の整数倍にな
る。

油圧シリンダ６の７ランジの周面上に補償油コネクショ
ン５が設けられる（第１図参照）。油補充システムから
供給される油が、成る圧力を掛けられて、コネクション
５と油圧シリンダ６内の油通路とを通して、油圧弾性要
素の油スペース内へ流され、これによって、そのスペー
スから漏洩した分の油が補償される。

油圧弾性要素に付属される油圧システムが第３図に示さ
れる。この油圧システムは、油補充システムと、油圧弾
性要素の剛性度を変更するための装置を含む。部品番号
６と３と７はそれぞれに弾性要素の油圧シリンダと駆動
プランジャと従動プランジャを示す。

油圧弾性要素の油補充システムは、油ポンプ４０、溢流
弁４３、アキュムレータ３８、逆止弁３６のような主要
成分と、油タンク４２、粗フィルタ４１、細フィルタ３
９、圧力計３７のような補助成分を備える。

各仕事サイクルにおいて油圧弾性要素の内部スペースか
ら僅かな邑でも油が婦洩すれば、直ぐに油補充システム
が、次のサイクルの始まる前に、各弾性要素の逆止弁３
６を通して同温の油を弾性要素の内部スペースの中へ補
充するので、そのスペースは成る圧力の油で充満される
。この補充油の圧力は、弾性要素の内部スペースの中の
各仕事サイクルにおける最低油圧力よりも高くなければ
ならず、そして所要に応じ溢流弁４３によって制御且つ
設定することができる。上記機能の他に油補充システム
は、油圧弾性要素内の各仕事サイクルの最低油圧力が成
る特定の限界以下にならないように維持する。

油圧弾性要素の剛性度を変更する装置は、追加の容積可
変圧縮油受容器で形成される（第１図参照）。この受容
器は、油シリンダ１５、油シリンダカバー１６、調節ピ
ストン１９、及びこの［Ｔピストンと結合する調節ねじ
棒１７を備える。油シリンダ１５は、油圧弾性要素の緘
封された内部油スペースと通じる油通路を有する。調節
ピストンは２つの異なる直径をもった中実の体部を有し
、その大径部分に３つのシールリング溝が、そして小径
部分にねＵ条が設けられる。調節ピストン１９の３つの
リング溝には２つの金属リングと１つつのゴムリングが
嵌められる。ゴムリングは油シリンダの油スペースから
最も遠い側の溝の中に装着される。調節ねじ捧１７は球
頂面をもった頭部とねじ付きステムを有し、このステム
はナツト１８によって調節ピストン１９に結合される。

調節ねじ棒の頭部は、調節ピストンの底部とナツトの穴
とによって形成されるケーシングスペース内で適当な半
径方向及び軸方向間隙を備えられ、これによって調節ピ
ストンが締付けられることなく適正な嵌合間隙を保持し
、そして調節ねじ棒が抵抗なく回転できるようにされる
。

油シリンダ１５内の調節ピストン１９の位置は、自動的
または手動的にｉｌＪ　ＩＩＩされる調節＠置により調
節ねじ棒１７を介して調節することができる。

：１Ｍ節ピストンの位置を変えることによって、油シリ
ンダ１５の油の追加体積だけでな（、油圧弾性要素内の
仕事油の全体積が変えられる。その剛性変更装置と同調
して、油補充システムが、油シリンダ内の調節ピストン
の位置の変化に応じて、油１弾性要素へ送る油の憬を増
減し、こうして油圧弾性要素内の仕事油の最も変えられ
るのである。

原理的に、油の体積弾性係数（即ち、油の中位体積変化
に対する油圧力の変化の比）が一定であれば、同じ圧力
を掛けても、仕事油の全体積が大きいほど体積圧縮は大
きくなり、またその逆が成立する。そこで、既述のよう
な構造の油圧弾性要素においては、駆動プランジャ３に
よって同じ力を加えても、仕事油の全体積が大きいほど
、その油の体積はより大きく収縮されることになり、従
って弾性要素の長さの変形もより大きく行われることに
なる（即ち、駆動ピストンと従動ピストンとの間の距離
の変化がより大きいものになる）。逆も同じである。普
通のばねと同様に、油圧弾性要素の長さの変形に対する
、それに掛かる力の比がその質素のばね剛性度になる。

既知の良さの弾性要素に同じ力を加えたとき、その長さ
の変化が大ぎいほど弾性要素の剛性が小さいことを示し
、またその逆も成立する。従って油圧弾性要素内の油の
帆を増せば、その剛性は小さくなり、逆も同じである。

そこで、前述のような装置により、機関の操作に応じて
油圧弾性要素の剛性度を容易に変更することができる。

油りッション付きピストンをもったディーゼル機関のシ
リンダ内の理論的熱プロセスはその理想的サイクルによ
つ説明することができる。第４図はそのようなディーゼ
ル機関の理想的サイクルを示す。普通のディーゼル機関
の複合サイクルと同様に、各サイクルにおいて供給され
る熱の全量の一部分が圧縮プロセスの終端において瞬間
的に供給され、そして他の部分が膨張プロセスの開始時
に一定の圧力のもとで供給されるものとする。第４図に
おいて、ａ−Ｃは断熱圧縮プロセスを示し、ｃ−ｙは瞬
間熱供給プロセスを示し、ｙ−ｚは一定圧力供給熱ロセ
スを示し、ｚ−ｂは断熱膨張プロセスを示し、そしてｂ
−ａは一定容積熱アウドプツトプロセスを示す。ｃ−ｙ
プロセスにおいて、熱の瞬間供給により仕事媒質の圧力
は急速に上昇し、そして同時に弾性要素の圧縮変形によ
りピストン位置が下がるのでシリンダ容積は大きくなる
。従ってそのプロセスにおける仕事媒質の圧力上昇は、
シリンダ容積が大きくなる間に行われる。成る圧力範囲
では油の体積弾性係数は非常に僅かしか変化しないから
それは実質的に不変と見做してよく、従って、仕事油の
体積が一定に保たれていれば弾性要素の剛性も不変と見
做してよい。

この条件において、第４図のｃ−ｙ線は、弾性要素の剛
性の大きさによって決まる成る傾斜をもった直線になる
。弾性要素の剛性が小さくなると、その直線の傾斜も同
図の破線ｃ’−ｙで示されるように小さくなる。弾性要
素の剛性が成る値まで連続的に小ざくなっていくと、そ
の直線の傾斜は零まで次第に小さくなり、これによって
熱供給プロセスのその部分は第４図の水平破線で示され
るように一定圧力プロセスに近付く。もし弾性要素の剛
性が次第に大きくなると、直線の傾斜は無限に近付くま
で大きくなり、そこで熱供給プロセスのその部分は第４
図の垂直破線で示されるように一定容積プロセスに近付
く。第４図の実線と破線で示される各サイクルの共通条
件は、１サイクル内で供給される熱の全」で、そのサイ
クルにおける最高圧力、及び瞬間供給熱と一定圧力供給
熱との間の比が、それぞれに全て同じであることである
。それらの条件のもとで、各サイクルの圧縮プロセスの
終端点ｒｃＪは明らかに異なった個所になる。しかしそ
の他の終端点、即ち、瞬間熱供給プロセスの終端点「ｙ
」、一定圧力熱供給プロセスの終端点「２」、及び膨張
プロセスの終端点ｒｂＪについては、それらは異なった
個所にあるといっても相互に非常に近く（４算によって
確かめられている）、従ってそれらはインジケータ線図
に明瞭に識別してプロットすることはできない。

第４図に示されるように、油りッション付きピストンを
備えたディーゼル機関の理想的サイクルは、複合サイク
ル（一定容積熱供給プロセスを含む）と一定圧力サイク
ルとの間にある特殊なサイクルである。前記諸条件のも
とで、このサイクルにおいて採ることができる圧縮比の
値も上記２つのサイクルの間にある。弾性要素の剛性が
小さいほどそのサイクルは一定圧力サイクルにより近く
なり、そしてより大きな圧縮比を採ることができる。熱
力学で説明される内燃機関のサイクルに関する理論から
知られるように、熱量が同じで且つ最高圧力が同じであ
れば、一定圧力サイクルは複合サイクルに比較して圧縮
比をより高（することができ、従ってより高い熱効率を
得ることができる。同じ条件のもとで、複合サイクルと
一定圧力サイクルとの間に位置するこの特別のサイクル
では、その熱効率も明らかに上記２つのサイクルの熱効
率の間にある。弾性要素の剛性が小さくされるとこのサ
イクルは一定圧力サイクルに近くなり、従ってその熱効
率を高くすることができる。

全熱量、圧縮比、及び瞬間熱供給と一定圧力熱供給との
間の比がそれぞれに同じであるとずれば、この特別なサ
イクルの瞬間熱供給プロセスｃ−ｙにおける圧力上昇比
は、シリンダ容積増大のために通常の複合サイクルのそ
れに比較してより小さくなり、この結果ナイクルの最高
圧力もより低くなる。弾性要素の剛性が小さいほどサイ
クルの最高圧力は低くなる。しかし熱供給プロセスにお
ける圧力上昇比の低下は熱効率の損失になる。従って、
本発明の主要な目的とするように、サイクルの最高圧力
を低くしない限り、熱効率を高くするために圧縮比を大
きくすることが好適なのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は油りッション付きピストンを協えたディーゼル
機関の断面図、 第２図は油圧弾性要素の構造を示す断面図、第３図は油
圧弾性要素に付属する油圧システムの概略図、 第４図は油りッション付きピストンを儀えたディーゼル
機関の理想的サイクル（理想的熱プロセス）を示す線図
である。 １・・・ディーゼル機関シリンダカバー、２・・・シリ
ンダライナー、３・・・油圧弾性要素駆動プランジャ、
５・・・補償油コネクション、６・・・油圧シリンダ、
７・・・従動プランジャ、９・・・案内ピストン、１０
・・・連接環、１２・・・Ｉ！関体部、１５・・・剛性
度変更装置油シリンダ、１９・・・調節ピストン、２２
・・・機関ピストン、２９．３５・・・球面座金、３３
・・・位置限定ボルト、３６・・・油補充システム逆止
弁、４０・・・油ポンプ、４２・・・油タンク、４３・
・・溢流弁。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）上死点でのピストンとシリンダヘッドとの間の距
   離が可変なディーゼル機関であつて、 その中に往復運動ピストン（２２）が置かれる、シリン
   ダブロック（２１）、シリンダライナー（２）、及びシ
   リンダヘッド（１）で構成される動力シリンダを備える
   機関体部（１２）、 連接棒（１０）、クランク軸（１１）、及び該ピストン
   と該連接棒の小端との間に設けられる弾性要素で構成さ
   れる、シリンダ動力とピストン運動とを伝達するための
   装置 を備えるディーゼル機関において、 該弾性要素が、圧縮比と燃焼プロセス時の圧力上昇比と
   を自動的に制御するために該シリンダ内のガス圧力の変
   化に応答してシリンダ容積とピストン位置とを自動的に
   制御できる油圧型弾性要素、即ち油の圧縮可能性によつ
   て操作する液圧ばねであり、 該油圧弾性要素が、機関の操作と共に該油圧弾性要素の
   剛性度を変更できる剛性度変更装置を備え、 該油圧弾性要素が、これから油が漏洩した場合直ぐにそ
   の油圧弾性要素に或る圧力の油を補充できる油補充シス
   テムを備える ことを特徴とするディーゼル機関。
2. （２）特許請求の範囲第１項のディーゼル機関において
   、該油圧弾性要素が、 該シリンダブロック（２１）内に固定される油圧シリン
   ダ（６）、 該ピストン（２２）に結合され且つ該ピストンより小さ
   い直径を有する駆動プランジャ（３）、該連接棒（１０
   ）の小端に案内ピストン（９）を介して結合され且つ該
   駆動プランジャと同じ直径を有する従動プランジャ（７
   ）、 該駆動プランジャの頂位置を限定するための装置を備え
   ることを特徴とするディーゼル機関。
3. （３）特許請求の範囲第２項のディーゼル機関において
   、該駆動プランジャ（３）と該ピストン（２２）との間
   、及び該従動プランジャ（７）と該案内ピストン（９）
   との間に、自己調節ジョイントが備えられ、これによつ
   て両該プランジャの軸心を該油圧シリンダ（６）の軸心
   と整合状態に保つことができることを特徴とするディー
   ゼル機関。
4. （４）特許請求の範囲第３項のディーゼル機関において
   、 該駆動プランジャ（３）と該ピストン（２２）との間の
   該自己調節ジョイントが、球面頂部プランジャ端カバー
   （３４）、球面座金（３５）、着座ボウル（２３）、カ
   バープレート（２４）、及び少なくても２つのねじ（２
   ０）を備え、 該従動プランジャ（７）と該案内ピストン（９）との間
   の該自己調節ジョイントが、プランジャ端カバー（２８
   ）、球面座金（２９）、着座ボウル（３０）、カバープ
   レート（３１）、及び少なくても４つのねじ（３２）を
   備える ことを特徴とするディーゼル機関。
5. （５）特許請求の範囲第１項または第２項のディーゼル
   機関において、上死点での該ピストンとシリンダヘッド
   との間の最小距離が限定され、そして、該駆動プランジ
   ャ（３）と該従動プランジャ（７）との間、あるいは該
   ピストン（２２）と該案内ピストン（９）との間に設け
   られる位置限定装置によつて調節できることを特徴とす
   るディーゼル機関。
6. （６）特許請求の範囲第５項のディーゼル機関において
   、該駆動プランジャ（３）と該従動プランジャ（７）と
   の間に設けられる該位置限定装置が、位置限定ボルト（
   ３３）とこれの錠止装置を備え、該位置限定ボルトの円
   筒形頭部が該駆動プランジャ（３）のボアの中に置かれ
   、そして該ボルトの他端部が該従動プランジャ（７）の
   頂部に結合され、該錠止装置の錠止スピンドル（２６）
   の上部が該ボルトの延長端部に結合され且つその下部が
   錠止ねじ（２７）によつて該従動プランジャ（７）に固
   定され、これによつて該ボルトと該プランジャとの間の
   相対回転運動が阻止されることを特徴とするディーゼル
   機関。
7. （７）特許請求の範囲第１項のディーゼル機関において
   、該油圧弾性要素の該剛性度変更装置が、別に追加とし
   て備えられる圧縮油の容積可変受容器として設計され、
   そして、該油圧弾性要素内の油スペースに通じる油通路
   をもつた油シリンダ（１５）、油シリンダカバー（１６
   ）、及び調節ねじ棒（１７）によつて動かせる調節ピス
   トン（１９）を備えることを特徴とするディーゼル機関
   。
8. （８）特許請求の範囲第１項のディーゼル機関において
   、油ポンプ（４０）、溢流弁（４３）、アキュムレータ
   （３８）、及び逆止弁（３６）を含む該油圧弾性要素の
   油補充システムを備え、該補充システムの油圧が操作の
   必要に従つて該溢流弁により制御され、そして上げられ
   ることができることを特徴とするディーゼル機関。