JPH0466729A - ２―４サイクル切換エンジン - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、エンジンの回転数及び負荷の変換に応じて２
サイクル運転と４サイクル運転とを切換える２−４サイ
クル切換エンジンに関する。

（従来の技術） 従来のピストン往復式エンジンは、ピストンの１往復、
すなわちクランク軸１回転にて吸入、圧縮、爆発、排気
の行程を行う２サイクルエンジンと、ピストンの２往復
、すなわちクランク軸２回転の間に前記の４行程を行う
４サイクルエンジンとに大別される。

そして、２サイクルエンジンではシリンダスリーブの下
方に吸気ボート（吸気口）を配置し、ピストンの下降時
に圧送された空気により、吸入と排気とを同時に平行し
て行い、クランク軸の１回転毎に爆発が行われるため、
出力軸の回転変動が少なく、高トルクを発生ずることが
できる。

一方、４サイクルエンジンでは、吸入と排気とがそれぞ
れ独立した行程にて行われるので、充分にガス交換され
るため２サイクルエンジンに比して低負荷低速運転時に
おける排気ガスが清浄であり、特にエンジン回転速度が
高速時における燃料消費率が少ないという利点がある。

ところで、一つのエンジンを２サイクル運転または４サ
イクル運転に自在に変化させてそれぞれの特性に適合し
た運転を行う場合、上述のように２サイクル運転時に使
用する吸気ボートを有するため、４サイクル運転の際は
ピストン下降時にシリンダの内外が連通することになり
、エンジンの運転に支障をきたすという問題が生じる。

そこで本願出願人は、シリンダスリーブの外周面に該吸
気ボートを開閉するスリーブ弁を設け、該スリーブ弁を
リンク等の機構を介して電磁ソレノイドにより駆動し、
該吸気ボートを必要に応じ開閉するサイクル可変エンジ
ンを、特願平１−１１２５０７号として既に出願した。

また、上記スリーブ弁に永久磁石を連結し、該永久磁石
を固定電磁石により吸引反発させ、スリーブ弁を駆動す
るサイクル可変エンジンを、特願平１−３２２４２５号
として既に出願した。

（発明が解決しようとする課題） しかし、上記のようにスリーブ弁をリンク等の機構を介
してｔｌｉＨソレノイドにより駆動する場合には、駆動
装置が複雑となり、また駆動機構の完成や稼動部のガタ
のため応答速度が遅いという問題がある。

また、スリーブ弁に永久磁石を連結したものでは、エン
ジンから伝達される熱により該永久磁石が減磁し上記吸
気ボートの開閉制御が不能になるおそれがあるという問
題がある。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、
その目的はエンジンの回転速度及び負荷の変化に応じて
２サイクル運転または４サイクル運転を切換える際の応
答が俊敏で、かつ高信頼性を有する２−４サイクル切換
エンジンを提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明によれば、エンジンの運転状態に応じて２サイク
ル作動と４サイクル作動との選択が自在であり、２サイ
クル作動時にはシリンダの下部に設けられた吸入口から
吸気を行なう２−４サイクル切換エンジンにおいて、上
記シリンダの外周部に設けられ上記吸入口を閉塞開放自
在にするスライドバルブと、上記スライドバルブにて吸
入口を閉塞する方向に該スライドバルブをバイアスする
バイアス手段と、２サイクル作動時に上記バイアス手段
のバイアス力に抗してスライドバルブを吸入口開放方向
に駆動する空気圧利用のスライドバルブ駆動手段とを有
することを特徴とする２−４サイクル切換エンジンを提
供できる。

（作用） 本発明の２−４サイクル切換エンジンでは、スライドバ
ルブをスプリングにより常時吸入口が閉鎖する状態で保
持し、２サイクル運転時には該スライドバルブの端面に
空気圧を作用させ、該スライドバルブを駆動し吸入口を
開放する。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に従って詳細に説明する。

第１図は、本発明によりエンジンの断面図である。また
、第２図は、■−■断面図である。尚、第１図は第２図
におけるＩ−Ｉ断面図に相当するものである。

１はエンジン本体であり、該エンジン本体１の内部には
シリンダスリーブ１１が嵌合されている。該シリンダス
リーブ１１の下部には、該エンジンが２サイクル作動す
る際に燃焼室内に吸気を導入する吸入口１２が貫設され
ている。そして、上記エンジン本体１の吸入口１２に対
応する位置には、該吸入口１２へ吸気を導く吸気管１３
が設けられている。上記エンジン本体１には更に、シリ
ンダヘッド部に燃焼室へ吸気を導く吸気管路１４と燃焼
室からの排気ガスを外部へ導く排気管路１５とが設けら
れている。

２は、上記シリンダスリーブ１１の内部を往復するピス
トンである。第１図は、該ピストン２が上死点近傍位置
にある状態を示しており、該ピストン２の側面によって
上記吸入口１２は閉鎖されているが、該ピストン２が下
死点まで移動すると吸入口１２は燃焼室側に露出し開口
することになる。

３は、上記シリンダスリーブ１１の外周面に沿って湾曲
した帯状のスライドバルブであり、シリンダスリーブ１
１の外周に摺動自在に２個配設されている。該スライド
バルブ３は窒化珪素等のセラミック焼結体のように耐熱
性に優れ、変形がなく、かつ軽量である材料で形成され
ており、上記吸入口１２と同一ピッチで窓部３１が貫設
されている。

該２個のスライドバルブ３は互いの間に気室３２と気室
３３とを形成し、該気室３３には該気室３３を拡張する
方向、すなわち気室３２を減縮する方向に上記スライド
バルブ３を付勢するスプリング３４が配設されている。

そして、上記エンジン本体１には該気室３２と連通する
送気管３５と、気室３３と連通ずる送気管３６とが設け
られている。

そして、上記送気管３５には、外部からの信号により上
記気室３２に圧縮空気を供給し、また該気室３２を外部
に対して開放する圧力タンク４１が接続されている。

また、上記送気管３６には外部からの信号により上記気
室３３を外部に対して開放する電磁バルブ４２が接続さ
れている。

５は、上記吸気管路１４と燃焼室との間に配設された吸
気バルブであり、該吸気バルブ５は外部からの信号によ
り該吸気バルブ５を自在に開閉駆動する吸・気バルブ駆
動装置５１に連結されている。

６は、上記排気管路１５と燃焼室との間に配設された排
気バルブであり、該排気バルブ６は外部からの信号によ
り該排気バルブ６を自在に開閉駆動する排気バルブ駆動
装置６１に連結されている。

尚、上記吸気バルブ駆動装置５１及び排気バルブ駆動装
置６１は共に、吸気バルブ５及び排気バルブ６に連結さ
れた磁性体を固定電磁石にて吸弓あるいは排斥して各バ
ルブを駆動するものであり、例えば特願昭６３−３３４
９６０号等に記載されているものと同様の構成を有して
いる。

７は、ターボチャージャであり、上記排気管路１５から
の排気ガスにより駆動されるタービン７２と、該タービ
ン７２の回転力により吸気を圧縮し上記吸気管１３及び
吸気管路１４に供給するコンプレッサ７１と、該コンプ
レッサ７１とタービン７２を連結する回転軸に配設され
た回転電機７３とを有している。また、該回転電機７３
はインバータ／コンバータ７４が接続されており、外部
からの信号により電動機として、あるいは発電機として
作動する。

８はコントローラであり、上記圧力タンク４１、電磁バ
ルブ４２、吸気バルブ駆動装置５１、排気バルブ駆動装
置６１、インバータ／コンバータ７４に連結し、これら
に対して制御信号を出力する。

尚、該コントローラ８はマイクロコンピュータからなり
、演算処理を行う中央制御装置、演算処理手順や制御手
順などを格納する各種メモリ、入／出力ボートなどを備
えている。

次に、上記構成によるエンジンの作動について説明する
。

第３図は、スライドバルブの作動を示す斜視図である。

エンジンの回転速度が所定速度以下で、かつエンジンへ
の負荷が所定値以上の場合、すなわち低速高負荷状態の
場合には、上記コントローラ８はエンジンを２サイクル
作動させるため、吸気バルブ駆動装置５１の作動を停止
させ吸気バルブ５を閉鎖状態にて保持すると共に、排気
バルブ駆動装置６１を制御し排気バルブを１回転毎に開
放する。

更にコントローラ８は、第３図のＡにて示す圧力タンク
４１からの圧縮空気を気室３２に供給する。また、ｉ磁
バルブ４２を開放し気室３３を外部に対して開放する。

すると、気室３２内部の圧力により２個のスライドバル
ブ３はスプリング３４の拡張力に抗して気室３３を減縮
する方向に移動する。このとき気室３３内部の空気は第
３図のＢに示すように排出される。

そして、スライドバルブ３が停止すると吸入口１２と窓
部３１とが一致するためターボチャージャ７によって圧
縮された吸気は、該吸入口１２から燃焼室へと供給され
る。

よって、本エンジンはユニフロー式の２サイクルエンジ
ンとして作動することになる。

次に、エンジンの運転状態が低速低負荷時もしくは高速
時には、圧力タンク４１から気室３２への圧縮空気の供
給を停止し該気室３２を外部に開放する。すると、スプ
リング３４の拡張力によりスライドバルブ３を摺動させ
吸入口１２と窓部３１とが一致しない状態にし、吸入口
１２を閉鎖する。そして、上記吸気バルブ駆動装置５１
と排気バルブ駆動装置６１とにより通常の４サイクル作
動を行う。

尚、上記回転電機７３は、急加速時等、エンジンに高出
力が要求される際には電動機として作動し過給作動を付
勢すると共に、高速運転時等の場合には発電機として作
動し、排気ガスの熱エネルギを電気エネルギに変換して
回収する。

上記において、本発明の実施例について詳細に説明した
が、本発明の精神から逸れないかぎりで、種々の異なる
実施例は容易に構成できるから、本発明は上記特許請求
の範囲において記載した限定以外、特定の実施例に制約
されるのものではない。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、本発明の２−４
サイクル切換エンジンでは、スライドバルブをスプリン
グにより常時吸入口が閉鎖する状態で保持し、２サモ ルブの端面に空気圧を作用させ、該スライドバルブを駆
動し吸入口を開放するので、エンジンの回転速度及び負
荷の変化に応じて２サイクル運転または４サイクル運転
を切換える際の応答が俊敏で、かつ高信頼性を有する２
−４サイクル切換エンジンを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によりエンジンの断面図、第２図は、
■−■断面図、第３図は、スライドバルブの作動を示す
斜視図である。 １・・・エンジン本体、２・・・ピストン、３・・・ス
ライドバルブ、５・・・吸気バルブ、６・・・排気バル
ブ、７・・・ターボチャージャ、８・・・コントローラ
、１２・・・吸入口、３１・・・窓部、３４・・・スプ
リング。 特許出願人　株式会社いすヌセラミックス研究所代　　
理　　人　　弁理士　　　辻　　　　　　　　實第２ 図

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンの運転状態に応じて２サイクル作動と４
   サイクル作動との選択が自在であり、２サイクル作動時
   にはシリンダの下部に設けられた吸入口から吸気を行な
   う２−４サイクル切換エンジンにおいて、上記シリンダ
   の外周部に設けられ上記吸入口を閉塞開放自在にするス
   ライドバルブと、上記スライドバルブにて吸入口を閉塞
   する方向に該スライドバルブをバイアスするバイアス手
   段と、２サイクル作動時に上記バイアス手段のバイアス
   力に抗してスライドバルブを吸入口開放方向に駆動する
   空気圧利用のスライドバルブ駆動手段とを有することを
   特徴とする２−４サイクル切換エンジン。
2. （２）上記スライドバルブは上記シリンダの外周面に沿
   って湾曲した曲板形状であることを特徴とする請求項（
   １）記載の２−４サイクル切換エンジン。
3. （３）上記バイアス手段は、上記スライドバルブの一方
   の端面に押接されたスプリングであることを特徴とする
   請求項（２）記載の２−４サイクル切換エンジン。
4. （４）上記スライドバルブ駆動手段は、上記スライドバ
   ルブの他方の端面に空気圧を直接作用せしめ該スライド
   バルブを駆動することを特徴とする請求項（２）記載の
   ２−４サイクル切換エンジン。
5. （５）上記スライドバルブはセラミックからなることを
   特徴とする請求項（１）記載の２−４サイクル切換エン
   ジン。
6. （６）上記セラミックは窒化珪素であることを特徴とす
   る請求項（５）記載の２−４サイクル切換エンジン。
7. （７）上記スライドバルブは上記シリンダの外周面に沿
   って湾曲した２枚の曲板からなることを特徴とする請求
   項（１）記載の２−４サイクル切換エンジン。