JPS6232331B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6232331B2 JPS6232331B2 JP57205193A JP20519382A JPS6232331B2 JP S6232331 B2 JPS6232331 B2 JP S6232331B2 JP 57205193 A JP57205193 A JP 57205193A JP 20519382 A JP20519382 A JP 20519382A JP S6232331 B2 JPS6232331 B2 JP S6232331B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piston
- cylinder
- cylindrical surface
- cycle engine
- compression
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
- F01B9/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts, not specific to groups F01B1/00 - F01B7/00
- F01B9/04—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts, not specific to groups F01B1/00 - F01B7/00 with rotary main shaft other than crankshaft
- F01B9/06—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts, not specific to groups F01B1/00 - F01B7/00 with rotary main shaft other than crankshaft the piston motion being transmitted by curved surfaces
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
- F01B15/00—Reciprocating-piston machines or engines with movable cylinders other than provided for in group F01B13/00
- F01B15/007—Reciprocating-piston machines or engines with movable cylinders other than provided for in group F01B13/00 having spinning cylinders, i.e. the cylinders rotating about their longitudinal axis
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
- Supercharger (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は四サイクル機関に関するものであ
る。
る。
従来の四サイクル機関の多くはクランクとコネ
クテイングロツドの機構により、ピストンの往復
運動と出力軸の回転運動の相互変換をして、ほぼ
同一なクランク角度180゜（π）ごとの周期で圧
縮、膨張、排出、吸入の各工程が繰返される。こ
の機構では形状が大きくなり、不釣合質量が大き
くなるだけでなく、回転速度が一定なために容積
変化の速度はコネクテイングロツドとクランクア
ームの各長さの関係からほぼ定まつて、燃焼速度
やシリンダ内流体の作動条件など各行程の機能を
考慮した容積変化の速度パターンを設定すること
が困難で、かつ、機関が大型・重量化し、振動も
大きい。
クテイングロツドの機構により、ピストンの往復
運動と出力軸の回転運動の相互変換をして、ほぼ
同一なクランク角度180゜（π）ごとの周期で圧
縮、膨張、排出、吸入の各工程が繰返される。こ
の機構では形状が大きくなり、不釣合質量が大き
くなるだけでなく、回転速度が一定なために容積
変化の速度はコネクテイングロツドとクランクア
ームの各長さの関係からほぼ定まつて、燃焼速度
やシリンダ内流体の作動条件など各行程の機能を
考慮した容積変化の速度パターンを設定すること
が困難で、かつ、機関が大型・重量化し、振動も
大きい。
本発明は、クランク機構が省かれて小型化さ
れ、往復動する質量が減少できるだけでなく、円
滑な回転と各行程の機能を調和させた理想的な容
積変化パターンを実現することができ、さらに比
較的容易に可変圧縮比機関とすることができ、ま
たピストンとシリンダ及びシリンダ底部で構成さ
れるクランク室相当のスペースを圧縮室として過
給に用い得る転がり球と案内溝によりピストンを
往復動させる四サイクル機関を提供することを目
的とするものである。
れ、往復動する質量が減少できるだけでなく、円
滑な回転と各行程の機能を調和させた理想的な容
積変化パターンを実現することができ、さらに比
較的容易に可変圧縮比機関とすることができ、ま
たピストンとシリンダ及びシリンダ底部で構成さ
れるクランク室相当のスペースを圧縮室として過
給に用い得る転がり球と案内溝によりピストンを
往復動させる四サイクル機関を提供することを目
的とするものである。
以下、本発明を第１図、第２図、及び第３図に
示す２往復１周期の案内溝を有する四サイクル火
花点火機関の例について説明する。なお、１回転
１周期すなわち、１往復１周期の案内溝の場合も
ほぼ同様な構造であり、説明は省略する。
示す２往復１周期の案内溝を有する四サイクル火
花点火機関の例について説明する。なお、１回転
１周期すなわち、１往復１周期の案内溝の場合も
ほぼ同様な構造であり、説明は省略する。
出力軸１はスラスト軸受２により支持されて、
ピストン６及びシリンダ８の中心軸を中心として
回転し、シリンダ内部の端部に円筒３を取りつけ
てある。円筒３の外筒面には複数個の転がり球
５，５′……の各々が転動して案内される断面円
弧状の複数条の案内溝４，４′……が円周に対し
てほぼ平衡する位置円周をほぼ等分する位置に設
けられている。各転がり球５，５′……はピスト
ン６の内側面の適当な位置に回転自由にピストン
の周方向の位置を拘束されて保持され、ピストン
６と案内溝４，４′……の間にあつて相互の軸方
向の力の授受を行ない双方に接して転動する。ピ
ストン６の外側面にはピストンリング７が配され
て気密を保つと共に、ばね３６に押されて外側に
張り出す球３４を保持して、シリンダ８に設けた
軸方向の案内溝３５により、回転を拘束されてシ
リンダ内を摺動する。ピストン６とシリンダ８及
びシリンダヘツド９で形成する燃焼室１０には、
作動流体の吸排気のために吸気弁１２と排気弁１
３が設けられ、出力軸の回転に同期して油圧やカ
ム等適切な手段で吸入行程、排気行程に開かれ
る。また混合気の点火のために点火プラグ３０が
装着され圧縮行程後の適当な時期に点火される。
燃料は吸気弁直前の吸気管１５に燃料噴射弁１４
から噴射され、可燃混合気を形成する。吸入空気
流量は絞り弁１６で調節され、燃料噴射量の制御
と連携して、出力を制御する。シリンダ底部２１
には大きなスラスト力に耐えられるねじ２３が設
けられ、スラスト軸受２の外周側に設けたねじ２
２と組合せて出力軸のスラストを受けながらねじ
２２の回転により、スラスト軸受２及び円筒３を
軸方向に移動させ得るように構成する。ねじ２２
を回転させるためにはウオーム２５に噛合う歯車
２４が取りつけられ、小型電動機等で可逆回転出
来るウオーム２５の回転・停止により歯車２４の
回転位置を変更及び設定して、大きなスラスト力
に抗して運転中にスラスト軸受２及び円筒３の軸
方向位置を可変できる構造とする。
ピストン６及びシリンダ８の中心軸を中心として
回転し、シリンダ内部の端部に円筒３を取りつけ
てある。円筒３の外筒面には複数個の転がり球
５，５′……の各々が転動して案内される断面円
弧状の複数条の案内溝４，４′……が円周に対し
てほぼ平衡する位置円周をほぼ等分する位置に設
けられている。各転がり球５，５′……はピスト
ン６の内側面の適当な位置に回転自由にピストン
の周方向の位置を拘束されて保持され、ピストン
６と案内溝４，４′……の間にあつて相互の軸方
向の力の授受を行ない双方に接して転動する。ピ
ストン６の外側面にはピストンリング７が配され
て気密を保つと共に、ばね３６に押されて外側に
張り出す球３４を保持して、シリンダ８に設けた
軸方向の案内溝３５により、回転を拘束されてシ
リンダ内を摺動する。ピストン６とシリンダ８及
びシリンダヘツド９で形成する燃焼室１０には、
作動流体の吸排気のために吸気弁１２と排気弁１
３が設けられ、出力軸の回転に同期して油圧やカ
ム等適切な手段で吸入行程、排気行程に開かれ
る。また混合気の点火のために点火プラグ３０が
装着され圧縮行程後の適当な時期に点火される。
燃料は吸気弁直前の吸気管１５に燃料噴射弁１４
から噴射され、可燃混合気を形成する。吸入空気
流量は絞り弁１６で調節され、燃料噴射量の制御
と連携して、出力を制御する。シリンダ底部２１
には大きなスラスト力に耐えられるねじ２３が設
けられ、スラスト軸受２の外周側に設けたねじ２
２と組合せて出力軸のスラストを受けながらねじ
２２の回転により、スラスト軸受２及び円筒３を
軸方向に移動させ得るように構成する。ねじ２２
を回転させるためにはウオーム２５に噛合う歯車
２４が取りつけられ、小型電動機等で可逆回転出
来るウオーム２５の回転・停止により歯車２４の
回転位置を変更及び設定して、大きなスラスト力
に抗して運転中にスラスト軸受２及び円筒３の軸
方向位置を可変できる構造とする。
出力軸１の回転に応じて、ピストン６は円筒３
の案内溝の波形により、その軸方向変位だけ軸方
向に移動してシリンダ８の中で往復運動をする。
燃焼室１０の容積は第２図に示すように変化し、
圧縮後、燃焼膨張した後に排気弁が開きほぼ完全
に排出し、吸入弁が開いて燃焼室内に吸気管１５
内の混合気が流入する。混合気は燃焼室１０で圧
縮され、点火、燃焼し、膨張して排気管１７に排
出される。シリンダ底部２１とシリンダ８及びピ
ストン６で形成する圧縮室１１は死容積を行程容
積のほぼ0.8程度にするようにすると共に内部の
空気の流通を良くするようにし、シリンダ底部ま
たは側部に流入管２６及び吐出管２７を接続し、
これに自動的な逆止弁（リード弁）２８，２９を
それぞれ取りつけ、吐出管にはオイルセパータ３
７を設けて潤滑油等の少ない空気を吸気管に送入
する。圧縮室１１の容積が増加する排出及び圧縮
行程でリード弁２８を経て流入管２６から吸入さ
れた空気は、膨張及び吸入行程で圧縮されほぼ大
気圧力の1.5倍程度に昇圧され吐出管２７の圧力
より大きくなつた時期にリード弁２９を経て吐出
管に流出する。吐出管ではオイルセパレータ３７
で油分等を除いた後に絞り弁１６の上流でほぼ大
気圧の1.5倍程度に加圧された空気が吸気管に供
給できるよう用意される。この圧力は圧縮室１１
の死容積、流量などにより影響されるが、最大流
量において吸入大気圧力の約1.5倍を維持するた
めには圧縮室死容積を行程容積の0.8以下にする
ことが望ましい。
の案内溝の波形により、その軸方向変位だけ軸方
向に移動してシリンダ８の中で往復運動をする。
燃焼室１０の容積は第２図に示すように変化し、
圧縮後、燃焼膨張した後に排気弁が開きほぼ完全
に排出し、吸入弁が開いて燃焼室内に吸気管１５
内の混合気が流入する。混合気は燃焼室１０で圧
縮され、点火、燃焼し、膨張して排気管１７に排
出される。シリンダ底部２１とシリンダ８及びピ
ストン６で形成する圧縮室１１は死容積を行程容
積のほぼ0.8程度にするようにすると共に内部の
空気の流通を良くするようにし、シリンダ底部ま
たは側部に流入管２６及び吐出管２７を接続し、
これに自動的な逆止弁（リード弁）２８，２９を
それぞれ取りつけ、吐出管にはオイルセパータ３
７を設けて潤滑油等の少ない空気を吸気管に送入
する。圧縮室１１の容積が増加する排出及び圧縮
行程でリード弁２８を経て流入管２６から吸入さ
れた空気は、膨張及び吸入行程で圧縮されほぼ大
気圧力の1.5倍程度に昇圧され吐出管２７の圧力
より大きくなつた時期にリード弁２９を経て吐出
管に流出する。吐出管ではオイルセパレータ３７
で油分等を除いた後に絞り弁１６の上流でほぼ大
気圧の1.5倍程度に加圧された空気が吸気管に供
給できるよう用意される。この圧力は圧縮室１１
の死容積、流量などにより影響されるが、最大流
量において吸入大気圧力の約1.5倍を維持するた
めには圧縮室死容積を行程容積の0.8以下にする
ことが望ましい。
出力軸１の回転に対するピストン６の軸方向変
位は円筒３の外周面に設けた案内溝により定まる
が、正弦波に限らず滑かな任意の曲線を選定する
ことも不可能ではない。１回転で１往復し２回転
で１サイクルを形成する四サイクル機関では単純
な正弦波もしくはこれを僅かに変形した波形を用
いることが適しているが、第２図及び第３図に例
示する１回転２往復の案内溝を用いる場合には、
圧縮行程と排気行程の死容積、行程の長さを同一
にしないことも可能である。例示では圧縮行程で
行程の長さを短くして死容積を増し、排出行程で
は死容積を減じ、角度範囲も正弦波より圧縮後か
ら膨脹にかけての時間を長く、吸入及び圧縮の時
間を短くしている。この案内溝は円周に対してほ
ぼ平衡する位置に複数条設けて、負荷能力の増加
や平滑さ、釣合などの向上を図つているが、各条
の位相差を同一に揃えないことや、軸方向にも転
がり球と共に同一にしないことなどによつて、
各々の転がり球が同時には各案内溝の交差部に入
らないようにしまた軸に対する平衡度を確保する
などの配慮をすることができる。
位は円筒３の外周面に設けた案内溝により定まる
が、正弦波に限らず滑かな任意の曲線を選定する
ことも不可能ではない。１回転で１往復し２回転
で１サイクルを形成する四サイクル機関では単純
な正弦波もしくはこれを僅かに変形した波形を用
いることが適しているが、第２図及び第３図に例
示する１回転２往復の案内溝を用いる場合には、
圧縮行程と排気行程の死容積、行程の長さを同一
にしないことも可能である。例示では圧縮行程で
行程の長さを短くして死容積を増し、排出行程で
は死容積を減じ、角度範囲も正弦波より圧縮後か
ら膨脹にかけての時間を長く、吸入及び圧縮の時
間を短くしている。この案内溝は円周に対してほ
ぼ平衡する位置に複数条設けて、負荷能力の増加
や平滑さ、釣合などの向上を図つているが、各条
の位相差を同一に揃えないことや、軸方向にも転
がり球と共に同一にしないことなどによつて、
各々の転がり球が同時には各案内溝の交差部に入
らないようにしまた軸に対する平衡度を確保する
などの配慮をすることができる。
本発明による四サイクル機関ではクランク機構
がなく、往復動する部分はピストンだけであり、
不釣合い質量が少ないため振動が少なく小型化も
可能である。またピストンとシリンダ底部及びシ
リンダで構成する圧縮室の死容積を行程容積と同
等以下になし得るので、過給用の圧縮機として利
用でき、さらに燃焼室の死容積を出力軸のスラス
ト軸受けの軸方向位置の調節により変化させて可
変圧縮比機関とすることができる。
がなく、往復動する部分はピストンだけであり、
不釣合い質量が少ないため振動が少なく小型化も
可能である。またピストンとシリンダ底部及びシ
リンダで構成する圧縮室の死容積を行程容積と同
等以下になし得るので、過給用の圧縮機として利
用でき、さらに燃焼室の死容積を出力軸のスラス
ト軸受けの軸方向位置の調節により変化させて可
変圧縮比機関とすることができる。
第４図に示すｐ−Ｖ線図は本発明により可変圧
縮比、過給方式併用のガソリン機関の場合の例で
ある。実線で示す低圧縮比、高吸気圧の場合には
高出力（高トルク）にでき、鎖線で示す高圧縮
比、低吸気圧の場合には低出力（低トルク）に制
御しながら、十分な排気ができるので前サイクル
の残留ガスを少なくできかつ高圧縮比のために高
い熱効率が実現できる。圧縮比は吸気圧力、吸気
温度、機関温度、ノツキング等の諸因子から電気
的にウオーム１５を制御して、最適値に自動的に
運転中に調整できる。
縮比、過給方式併用のガソリン機関の場合の例で
ある。実線で示す低圧縮比、高吸気圧の場合には
高出力（高トルク）にでき、鎖線で示す高圧縮
比、低吸気圧の場合には低出力（低トルク）に制
御しながら、十分な排気ができるので前サイクル
の残留ガスを少なくできかつ高圧縮比のために高
い熱効率が実現できる。圧縮比は吸気圧力、吸気
温度、機関温度、ノツキング等の諸因子から電気
的にウオーム１５を制御して、最適値に自動的に
運転中に調整できる。
本発明によれば、ガソリン機関及びデイーゼル
機関のいずれにおいても小型・軽量化ができ、振
動の減少だけでなく、運転条件に最適な高出力化
及び高熱効率化が可能となる。
機関のいずれにおいても小型・軽量化ができ、振
動の減少だけでなく、運転条件に最適な高出力化
及び高熱効率化が可能となる。
第１図は本発明による四サイクル可変圧縮比、
過給式、ガソリン機関の本体部分の断面説明図で
ある。第２図は転がり球の案内溝の軸方向変位と
ピストンの変位、それによる燃焼室及び圧縮室の
各容積変化を示す例示である。第３図は円筒３の
外筒面に設けられた転がり球案内溝の展開図の例
である。第４図は本発明によるガソリン機関のシ
リンダ内圧力と容積の変化を示すｐ−Ｖ線図の例
示である。 １……出力軸、２……スラスト軸受、３……円
筒、４，４′……案内溝、５，５′……転がり球、
６……ピストン、７……ピストンリング、８……
シリンダ、９……シリンダヘツド、１０……燃焼
室、１１……圧縮室、１２……吸気弁、１３……
排気弁、１４……燃料噴射弁、１５……吸気管、
１６……絞り弁、２１……シリンダ底部、２２…
…ねじ、２３……ねじ、２４……歯車、２５……
ウオーム。
過給式、ガソリン機関の本体部分の断面説明図で
ある。第２図は転がり球の案内溝の軸方向変位と
ピストンの変位、それによる燃焼室及び圧縮室の
各容積変化を示す例示である。第３図は円筒３の
外筒面に設けられた転がり球案内溝の展開図の例
である。第４図は本発明によるガソリン機関のシ
リンダ内圧力と容積の変化を示すｐ−Ｖ線図の例
示である。 １……出力軸、２……スラスト軸受、３……円
筒、４，４′……案内溝、５，５′……転がり球、
６……ピストン、７……ピストンリング、８……
シリンダ、９……シリンダヘツド、１０……燃焼
室、１１……圧縮室、１２……吸気弁、１３……
排気弁、１４……燃料噴射弁、１５……吸気管、
１６……絞り弁、２１……シリンダ底部、２２…
…ねじ、２３……ねじ、２４……歯車、２５……
ウオーム。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ シリンダの軸を中心に回転可能でかつ軸方向
位置が可変の円筒面に、断面弧状の案内溝を１回
転に１周期または振幅が必ずしも同一でない２周
期の軸方向変位をする滑かな閉曲線状に複数組円
周をほぼ等分する位置に設けて、各溝に転がり球
を導入嵌合させると共に、各転がり球は回転自由
にかつ周方向の位置を拘束してピストンの内筒面
に保持させて、ピストンを回転する円筒面に転が
り球を介して嵌合しシリンダ内で軸方向にだけ摺
動し得るようにして、回転する円筒面の軸を出力
軸とし出力軸１回転または２回転ごとに圧縮、膨
張、排出、吸入を行なわせる転がり球と案内溝に
よりピストンを往復動させる四サイクル機関。 ２ 前記四サイクル機関において、円筒面の案内
溝の軸方向位置を、出力軸のスラスト軸受の保持
位置により調節して、ピストンとシリンダの相対
軸方向位置を変えて圧縮比を可変とした特許請求
の範囲第１項記載の転がり球と案内溝によりピス
トンを往復動させる四サイクル機関。 ３ 前記四サイクル機関において、ピストンとシ
リンダ及びシリンダ底部で形成する圧縮室の死容
積をピストンの平均行程容積のほぼ0.8倍以下と
なし、この室に空気の吸入及び吐出の管制弁を設
けて圧縮室として作用させ、吐出圧力が吸入空気
圧力のほぼ1.5倍以上で吐出容積が２往復でほぼ
ピストンの吸入容積と同等な過給機を構成して燃
焼室に加圧された空気または混合気を供給する特
許請求の範囲第１項または第２項記載の転がり球
と案内溝によりピストンを往復動させる四サイク
ル機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20519382A JPS5996436A (ja) | 1982-11-22 | 1982-11-22 | 転がり球と案内溝によりピストンを往復動させる四サイクル機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20519382A JPS5996436A (ja) | 1982-11-22 | 1982-11-22 | 転がり球と案内溝によりピストンを往復動させる四サイクル機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5996436A JPS5996436A (ja) | 1984-06-02 |
| JPS6232331B2 true JPS6232331B2 (ja) | 1987-07-14 |
Family
ID=16502940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20519382A Granted JPS5996436A (ja) | 1982-11-22 | 1982-11-22 | 転がり球と案内溝によりピストンを往復動させる四サイクル機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5996436A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2777596A1 (fr) * | 1998-04-16 | 1999-10-22 | Jean Marc Chuinard | Chemise mecanique rotative transmettant le couple et/ou le travail |
| US6289872B1 (en) * | 1999-02-04 | 2001-09-18 | Dimitrios Dardalis | Rotating sleeve engine |
| FR2819016B1 (fr) * | 2001-01-03 | 2003-05-02 | Michel Petit | Moteur thermique a cylindre tournant |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3973532A (en) * | 1973-11-09 | 1976-08-10 | Harold Litz | Crankcase-scavenged four stroke engine |
| JPS5810570B2 (ja) * | 1973-12-28 | 1983-02-26 | ジヨセフ ビ− プレブヤツク | ニシツガタフクドウピストンナイネンキカン |
-
1982
- 1982-11-22 JP JP20519382A patent/JPS5996436A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5996436A (ja) | 1984-06-02 |
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