JPH07174025A - ４サイクル内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 [目的] 本発明は、燃焼効率が極めて良い４サイクル内
燃機関を提供することが目的である。[構成] ピストン
２が吸気行程において下降する際、慣性により開口して
燃焼室８とクランク室３とを連通し、燃焼室８に空気を
導入せしめるピストン弁９をピストン２の頂面に設けた
エンジンであり、このピストン弁９から燃焼室８に導入
される空気により燃焼室８内は完全燃焼状態が実現され
ることになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、可及的に完全燃焼を行
なわしめる４サイクル内燃機関に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、例えば４サイクルガソリンエ
ンジンにおいて、可及的に完全燃焼を行なわしめる為種
々の提案がなされている。

【０００３】例えば、自動車の場合、自動車のスピード
が高くなり、多量の燃料が消費されるようになると完全
燃焼の為には当然その分多量の空気(酸素)が必要とな
る。

【０００４】そこで、吸気バルブ,排気バルブを増やす
ことで燃焼室への空気の取り込み量を多くする手段が一
般的に採用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この吸気バル
ブ,排気バルブを増やす手段の場合、吸気バルブ,排気バ
ルブの作動はカムにより行なうものである為適正なバル
ブタイミングを取るにはカム曲線の決定,カム曲線に基
づくカムの形成(バルブタイミング・ダイヤグラム)等非
常に設計・製作が厄介であるとともにバルブの数が増え
ることもあいまって製造コストが高くなってしまうとい
う問題がある。

【０００６】本発明は、このような問題点をすべて解決
したこれまでにない画期的なものにして極めて簡単な構
造で可及的に完全燃焼を実現し得る４サイクル内燃機関
を提供することを技術的課題とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】添付図面を参照して本発
明の要旨を説明する。

【０００８】シリンダー１,ピストン２,クランク室３,
吸気バルブ４,排気バルブ５,点火部６とから成る４サイ
クル内燃機関において、ピストン２の頂面にピストン弁
９により開閉するピストン弁口７を穿設し、ピストン弁
口７が開口した際燃焼室８とクランク室３とが通気可能
状態となるように設け、クランク室３の周壁にクランク
室弁16により開閉するクランク室弁口15を穿設し、クラ
ンク室弁16が閉じた際クランク室３が気密状態となるよ
うに設け、ピストン弁９を、吸気行程においてはピスト
ン弁口７を開口し、圧縮行程,爆発行程,排気行程におい
てはピストン弁口７を閉塞するタイミングに設定し、一
方、クランク室弁16を、吸気行程及び爆発行程において
はクランク室弁口15を閉塞し、圧縮行程及び排気行程に
おいてはクランク室弁口15を開口するタイミングに設定
したことを特徴とする４サイクル内燃機関に係るもので
ある。

【０００９】

【作用】吸気行程において、ピストン弁口７が開口し、
クランク室弁口15が閉塞している為、クランク室３内の
空気が燃焼室８に導入され、従って、このピストン弁口
７からの導入分だけ燃焼室８に余剰な空気が導入される
ことになる。

【００１０】

【実施例】図面は、本発明を４サイクルガソリンエンジ
ンに採用した場合を図示しおり、第１,２図は第一実施
例、第３図は第二実施例、第４図は第三実施例、第５図
は第四実施例、第７図は第五実施例である。

【００１１】第一実施例について説明する。

【００１２】第１図は、吸気行程を図示しており、第２
図は排気行程を図示している。

【００１３】第一実施例はピストン２の頂面にテーパー
状のピストン弁口７を穿設し、このピストン弁口７に同
形状のピストン弁９を嵌着し、ピストン弁９に付設した
受け板13付の支持杆10の下端をピストン２の頂面の裏側
に形成した受部11で支承し、支持杆10に抗縮発条12を被
嵌し、この抗縮発条12を受け板13とピストン２の頂面の
裏側とで支承した構造である。

【００１４】また、クランク室３の側壁にはクランク室
弁口15が穿設されており、このクランク室弁口15はクラ
ンク室弁16により開閉自在に設けられている。

【００１５】図中符号14は通気孔、符号17はクランクシ
ャフト、符号18はリング部材、符号19はコンロッド、符
号20はカム、符号21はクランクウェイトである。

【００１６】次に第一実施例の作用について説明する。

【００１７】ピストン２が降下する吸気行程において。

【００１８】ピストン弁９の慣性でピストン弁口７が開
口する。そして、ピストン２の降下に伴いクランク室３
の内圧が高まる為クランク室弁口15はクランク室弁16に
より閉塞され、高圧のクランク室３からクランク室３よ
り低圧の燃焼室８へ空気が流れる。勿論、吸気バルブ４
からも燃焼室８に混合気が導入される為、ピストン弁口
７からの導入される分だけ、余分に燃焼室８に空気が導
入されることになる。ピストン２が上昇する圧縮行程に
おいて。

【００１９】ピストン弁９の慣性でピストン弁口７が閉
口する。そして、ピストン２の上昇によりクランク室３
内が減圧される為、クランク室弁16が開き、クランク室
弁口15から外気がクランク室３内に導入される。

【００２０】ピストン２が降下する爆発行程において。

【００２１】ピストン弁９の慣性でピストン弁口７が開
口しようとするが、燃焼室８内の爆発によりピストン弁
９は下方に押圧される為ピストン弁口７は閉塞状態であ
る。この行程においても吸気行程と同様の理由によりク
ランク室弁口15はクランク室弁16により閉塞されてい
る。

【００２２】ピストン２が上昇する排気行程において。

【００２３】ピストン弁９の慣性でピストン弁口７が閉
塞する。そして、ピストン２の上昇によりクランク室３
内が減圧されている為クランク室弁16が開きクランク室
弁口15から外気がクランク室３内に導入される。

【００２４】従って、第一実施例は爆発行程において余
剰の空気がピストン弁口７より導入される為可及的に完
全燃焼に近い状態が得られる４サイクルエンジンとな
る。

【００２５】以上のことを第６図のグラフで考察する。

【００２６】第一実施例に係るエンジンの理想出力(１
００％:第６図中のイ線)を維持する為にはクランクシャ
フト17の回転数が高くなればなる程、消費燃料,消費空
気量が多くならなければならない。

【００２７】ところが、現実には第６図中のロ線の如
く、回転数の増加に伴い吸気バルブ４からの吸気量が理
想状態から次第に離れてくる為理想出力が発揮されなく
なるのが一般である。

【００２８】このように、回転数の増加に伴い吸気量が
減少するのは、消費空気量の増加がカム機構による吸気
バルブ４の開閉である為、クランクシャフト17が高回転
になるとそれだけ吸気バルブ４の開閉時間が短くなり、
従って、取り込み吸気量が減少するからである。

【００２９】そこで、吸気バルブ４の数を増やすことで
消費空気量を増加せしめる手段が多用されて来た。

【００３０】第一実施例は、この消費空気量の不足分を
ピストン２のピストン弁口７から補充することで完全燃
焼に近い状態を実現しようとするものである。

【００３１】実験の結果、第一実施例によれば、第６図
中のロ線はほぼイ線に一致することが確認された。

【００３２】以上から第一実施例によれば吸気バルブ４
等を増やす必要がなく、非常に簡単な手段により完全燃
焼に近い状態が実現でき、また、完全燃焼に近い状態が
実現できる為、結果として排ガス中のＣＯの量が減少
し、公害防止にも役立つエンジンが提供されることにな
る。

【００３３】該第一実施例の場合においては、抗縮発条
12の張力,ピストン弁９の質量等は適宜設定することに
なる。即ち、クランクシャフト17が高速回転になってき
た時消費空気量が多量となるから、この点を考慮して抗
縮発条12の張力,ピストン弁９の質量等は適宜設定する
ことになる。

【００３４】尚、第一実施例に係るエンジンはディーゼ
ルエンジンにも採用し得ることは勿論である。

【００３５】第３図の第二実施例は、抗縮発条12の形状
を変えた場合、第４図の第三実施例はピストン弁９の数
を三つに増やし、クランクシャフト1７が低速回転(１０
０rpm程度)、中速回転(１５００rpm程度)、高速回転(２
０００rpm程度)になるにつれて、一つ,二つ,三つとピス
トン弁口７の開口数が増加するように設けた場合、第５
図の第四実施例はピストン弁口７,ピストン弁９の形状
を変えた場合を図示しており、その余の構造,作用は第
一実施例と同様である。

【００３６】また、第７図の第五実施例は、クランク室
３にクランク室弁口15の他にクランク室３内の空気を導
出する導出口22を設け、更に、排気孔23の近傍に導入孔
24をその開口部が排気孔23とは反対の方向を向くように
設け、導出口22と導入孔24とを制御部25を介して連結
し、制御部25と排気バルブ５を作動させるカム20とを連
結せしめ、クランク室３内の空気圧が爆発行程において
高められることを利用してクランク室３内の空気を排気
行程時に排気孔23の近傍に供給しようとするものであ
る。

【００３７】従って、該実施例は、排ガスに空気が供給
されることになる為、排ガスが該空気を消費し、それだ
けクリーンな排ガスを現出させることが可能となる。

【００３８】尚、その余は第一実施例と同様である。

【００３９】

【発明の効果】本発明は上述のように構成したから、極
めて燃焼効率の良い４サイクル内燃機関を提供すること
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の説明断面図である。

【図２】本発明の説明断面図である。

【図３】本発明の別例の要部の断面図である。

【図４】本発明の別例の要部の断面図である。

【図５】本発明の別例の要部の断面図である。

【図６】本発明を説明するグラフである。

【図７】本発明の別例の要部の説明断面図である。

【符号の説明】

１ シリンダー ２ ピストン ３ クランク室 ４ 吸気バルブ ５ 排気バルブ ６ 点火部 ７ ピストン弁口 ８ 燃焼室 ９ ピストン弁 15 クランク室弁口 16 クランク室弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダー,ピストン,クランク室,吸気
   バルブ,排気バルブ,点火部とから成る４サイクル内燃機
   関において、ピストンの頂面にピストン弁により開閉す
   るピストン弁口を穿設し、ピストン弁口が開口した際燃
   焼室とクランク室とが通気可能状態となるように設け、
   クランク室の周壁にクランク室弁により開閉するクラン
   ク室弁口を穿設し、クランク室弁が閉じた際クランク室
   が気密状態となるように設け、ピストン弁を、吸気行程
   においてはピストン弁口を開口し、圧縮行程,爆発行程,
   排気行程においてはピストン弁口を閉塞するタイミング
   に設定し、一方、クランク室弁を、吸気行程及び爆発行
   程においてはクランク室弁口を閉塞し、圧縮行程及び排
   気行程においてはクランク室弁口を開口するタイミング
   に設定したことを特徴とする４サイクル内燃機関。