JPH05163958A

JPH05163958A - ピストンストローク長の可変型エンジン

Info

Publication number: JPH05163958A
Application number: JP36087391A
Authority: JP
Inventors: 茂 ▲高▼田; Shigeru Takada
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-12-11
Filing date: 1991-12-11
Publication date: 1993-06-29

Abstract

(57)【要約】【目的】エンジンにおける排気ガスの減量化とエネルギ
ー効率の向上【構成】ストローク長可変ピストン（１）より伸び
た、スライド溝（７）を有する螺旋翼（５）を、コネク
ティングロッド（３）を介してクランクシャフト（４）
と連結している主ピストン（２）の螺旋溝（６）にはめ
込む。カム（１２）に追動するキックアーム（１０）と
歯合している回動リング（８）に突設した突起（９）を
スライド溝（７）に挿着する。また、カムシャフト（１
３）を軸方向等へ移動することで、キックアーム（１
０）の追動量を最大変位から無変位まで可変制御する。【効果】カム（１２）の作用で、ピストンストローク
長を、吸入圧縮行程時は短くし爆発排気行程時は全スト
ローク長とし、不要な排気ガスを減らすと同時にエネル
ギーを有効に取り出すことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ピストンストローク
長の可変型エンジンに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のレシプロエンジンのピストンは、
１シリンダーあたり１ピストンであるため、吸入、圧
縮、爆発、排気の各行程とも同一ストローク長で構成さ
れていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】吸入、圧縮、爆発、排
気の各行程が同一ストローク長であるとエンジンのアイ
ドリング、渋滞中の微速走行及び定速走行時のような大
きなエネルギーが不要な時も吸入量はシリンダー内容積
で決まっていた。省エネルギー及び排気ガス量を減らす
ため希薄燃料方式が取り入れられているが、より一層の
排気ガスの減量及びエネルギー効率の向上が求められて
いる。この発明が解決しようとする課題は、不必要な排
気ガスを減らすと同時にエネルギーを有効に取り出し効
率を良くすることである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】吸入、圧縮行程における
ピストンストローク長を爆発、排気行程のピストンスト
ローク長より短くすることにより、例えば２０００ｃｃ
の排気量のエンジンが吸入時のストローク長を短くする
ことによりシリンダー内容積を１０００ｃｃとし、爆発
時のストローク長を長くしてシリンダー内容積を２００
０ｃｃとすることができれば排気ガスの低減とエネルギ
ー効率の向上の両面で解決策となる。この発明は、その
ような発想を基にして１シリンダー内にピストンを二つ
組み込むことで解決するものである。すなわち、ストロ
ーク長可変ピストン（１）の下端より複数の螺旋翼
（５）を伸ばし、これを主ピストン（２）に削成された
複数の螺旋溝（６）にはめ込み、主ピストン（２）を従
来どおりコネクティングロッド（３）を介してクランク
シャフト（４）と連結する。螺旋翼（５）は、主ピスト
ン（２）の運動方向と同方向のスライド溝（７）を有
し、シリンダー側に環装された回動リング（８）より突
設された突起（９）がスライド溝（７）に挿着される。
スライド溝（７）及び突起（９）は複数でもよい。キッ
クアーム（１０）は、カムシャフト（１３）にあるカム
（１２）に追動するカム受け突起又はカム受けローラー
（１１）を有し、軸ピン（１５）により軸着され、回動
リング（８）と歯合させる。エンジンの吸入行程当初、
ストローク長可変ピストン（１）と主ピストン（２）は
密接状態にあり行程の進行に合わせ、回転しているカム
シャフト（１３）にあるカム（１２）に追動したカム受
け突起又はカム受けローラー（１１）が軸ピン（１５）
で軸着されたキックアーム（１０）を回動させ、それと
歯合している回動リング（８）が円滑に回動する。回動
リング（８）より突設された突起（９）がスライド溝
（７）の側壁を押すことで螺旋翼（５）が回動しながら
螺旋溝（６）に沿って滑動し、主ピストン（２）とスト
ローク長可変ピストン（１）が開離する。これにより吸
入行程のストローク長を短くし、吸気量を減少させる。
圧縮行程時はシリンダー内の圧力及びキックアームスプ
リング（１４）によりキックアーム（１０）が逆の回動
をし、上死点に達したときにはストローク長可変ピスト
ン（１）と主ピストン（２）が密接状態となり、そのま
まの状態で爆発、排気行程へ移行し、吸入行程に戻ると
いうことを連続的に繰り返す。また、カム（１２）の作
用によるカム受け突起又はカム受けローラー（１１）の
追動量についてはカムシャフト（１３）を軸方向等へ可
変制御することで、吸入行程時の主ピストン（２）とス
トローク長可変ピストン（１）の開離を最大開離状態か
ら密接状態又は密接に近い状態若しくは中間開離状態に
可変制御するができる。

【０００５】

【作用】ピストンをストローク長可変ピストン（１）と
主ピストン（２）に分割された二つのピストンとし、主
ピストン（２）はコネクティングロッド（３）を介して
クランクシャフト（４）と連結され、直接的に力及び運
動のやり取りを行う。これに対してストローク長可変ピ
ストン（１）は吸入行程時にシリンダー内の負圧と主ピ
ストン（２）の運動に伴う力の双方より影響を受け、さ
らに、回転しているカム（１２）から間接的に力が伝え
られ、回動力を得て、当初密接していた両ピストンは開
離し、ストローク長可変ピストン（１）のストローク長
は主ピストン（２）のストローク長より短くなる。これ
は混合ガスの吸気量を減少させることになる。圧縮行程
時はシリンダー内の圧力の増大と主ピストン（２）の運
動に伴う力の双方の影響、また、回転しているカム（１
２）から間接的に受けている力が吸入時とは逆の方向と
なり、螺旋翼（５）と螺旋溝（６）の相互作用等により
ストローク長可変ピストン（１）は逆の回動力を得て、
当初開離していた両ピストンは密接状態となる。爆発、
排気行程時はストローク長可変ピストン（１）と主ピス
トン（２）が密接状態で運動する。ピストンのストロー
ク長は、このような一連の運動の中で吸入、圧縮行程は
短く、爆発排気行程は全ストローク長とするように変化
をする。また、カムシャフト（１３）及びカム（１２）
を単に回転運動させることの他にカムシャフト（１３）
を可変シャフトとすることで、カム（１２）を軸方向等
へ可変させることで、カム（１２）の作用によるカム受
け突起又はカム受けローラー（１１）の追動量を可変制
御し、吸入行程時の主ピストン（２）とストローク長可
変ピストン（１）の開離を最大開離状態から密接状態又
は密接に近い状態若しくは中間開離状態に可変制御す
る。

【０００６】

【実施例】本発明を図面について説明すれば、エンジン
の吸入行程時は当初、主ピストン（２）とストローク長
可変ピストン（１）は密接状態にあるが次のように変化
していく。回転するカムシャフト（１３）上のカム（１
２）がカム受け突起又はカム受けローラー（１１）を無
変位から最大変位量まで動かし軸ピン（１５）により軸
着されたキックアーム（１０）を回動させる。このと
き、ストローク長可変ピストン（１）と主ピストン
（２）はシリンダー内を負圧にしながらシリンダー内容
積を増大させている状態であり、さらに、キックアーム
（１０）の回動により、歯合している回動リング（８）
が回動し、回動リング（８）より突設した突起（９）が
ストローク長可変ピストン（１）の下端より伸びた螺旋
翼（５）のスライド溝（７）を横方向へ押し回す。この
動きとシリンダー内容積を増大させている動きにより螺
旋翼（５）は主ピストン（２）に削成された螺旋溝
（６）に沿って滑らかに回動する。螺旋翼（５）とス
トローク長可変ピストン（１）は一体であるため滑らか
に回動した螺旋翼（５）によってストローク長可変ピス
トン（１）は主ピストン（２）から引き離されて吸入行
程が完了する。これは吸入行程のストローク長を短くす
ることで、混合ガスの吸気量を減少させることになる。
圧縮行程に入るとキックアーム（１０）はキックアーム
スプリング（１４）により、カム受け突起又はカム受け
ローラー（１１）を介してカム（１２）を押しながら最
大変位量から無変位まで逆に回動する。これによりスラ
イド溝（７）は回動リング（８）及び、それから突設し
た突起（９）を介して吸入行程時とは逆の横方向力を受
ける。また、シリンダー内は加圧状態になるため、螺旋
翼（５）は主ピストン（２）に削成された螺旋溝（６）
を滑らかに逆回りし、ストローク長可変ピストン（１）
と主ピストン（２）は接近し、最終的に密接状態となっ
て圧縮行程が完了する。爆発行程時はカム（１２）がカ
ム受け突起又はカム受けローラー（１１）を変位させな
い状態を保持するため、ストローク長可変ピストン
（１）と主ピストン（２）は密接状態のまま最大ストロ
ーク長まで爆発圧を受け、爆発行程を完了する。排気行
程も爆発行程と同様に、カム（１２）がカム受け突起又
はカム受けローラー（１１）を変位させない状態を保持
するためストローク長可変ピストン（１）と主ピストン
（２）は密接状態のままシリンダー内のガスを排出し、
完了する。この一連の運動の中で、カムシャフト（１
３）を軸方向等へ可変させることのできる可変カムシャ
フトとすることにより、カム（１２）に追動するカム受
け突起又はカム受けローラー（１１）の追動量を可変制
御し、吸入行程時の主ピストン（２）とストローク長可
変ピストン（１）の開離を最大開離状態から密接状態又
は密接に近い状態若しくは中間開離状態に可変制御する
ができる。

【０００７】

【発明の効果】従来のエンジンはシリンダー内容積とし
て、吸入量と爆発量が等しいため爆発エネルギーがまだ
十分あるうちに排気してしまいエネルギー効率が悪く排
気ガス量も多くなる。本発明は吸入、圧縮行程によるシ
リンダー内容積に対して爆発、排気行程のシリンダー内
容積を大きくすることで、エネルギーを有効に取り出す
ことができ効率が良くなる。また、排気ガス量は吸入量
が少ない分だけ減少する。さらに、カムシャフト（１
３）を可変カムシャフトとし、要求エネルギーに対して
吸気量を制御することで、例えば、同じ２０００回転／
分でも吸気量を１５００ｃｃ、１６００ｃｃ、１７００
ｃｃ等とその運動に必要な最良の状態で回転させること
ができ、エネルギー効率の向上と排気ガスの低減が可能
となる。これらの効果はエネルギーをさほど必要としな
い運動状態の時で、特に停車時、渋滞の微速走行及び定
速走行時に大きなものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の斜視図

【図２】ストローク長可変ピストンの斜視図

【図３】ストローク長可変ピストンを取り除いた斜視図

【符号の説明】

１ストローク長可変ピストン２主ピストン３コネクティングロッド４クランクシャフト５螺旋翼６螺旋溝７スライド溝８回動リング９突起１０キックアーム１１カム受け突起又はカム受けローラー１２カム１３カムシャフト１４キックアームスプリング１５軸ピン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主ピストン（２）は従来どおりコネクテ
ィングロッド（３）を介してクランクシャフト（４）と
連結し、ストローク長可変ピストン（１）は下端より複
数の螺旋翼（５）を伸ばし、これを主ピストン（２）に
削成された複数の螺旋溝（６）にはめ込み、また螺旋翼
（５）は、主ピストン（２）の運動方向と同方向のスラ
イド溝（７）を有し、そして回動リング（８）に突設し
た突起（９）がスライド溝（７）に挿着し、さらにキッ
クアーム（１０）は、カムシャフト（１３）にあるカム
（１２）に追動するようにし、回動リング（８）と歯合
させた機構を有するピストンストローク長の可変型エン
ジン。
【請求項２】カムシャフト（１３）を軸方向等へ可変
制御することで、主ピストン（２）とストローク長可変
ピストン（１）の開離を最大開離状態から密接状態又は
密接に近い状態若しくは中間開離状態に可変制御できる
機構を有する請求項１に記載したピストンストローク長
の可変型エンジン。