JPH07158464A - ４サイクルピストン式内燃機関 - Google Patents
４サイクルピストン式内燃機関Info
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- JPH07158464A JPH07158464A JP6183207A JP18320794A JPH07158464A JP H07158464 A JPH07158464 A JP H07158464A JP 6183207 A JP6183207 A JP 6183207A JP 18320794 A JP18320794 A JP 18320794A JP H07158464 A JPH07158464 A JP H07158464A
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- combustion chamber
- internal combustion
- combustion engine
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- 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
- F01B3/00—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
- F01B3/0079—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having pistons with rotary and reciprocating motion, i.e. spinning pistons
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F01B3/04—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis the piston motion being transmitted by curved surfaces
- F01B3/06—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis the piston motion being transmitted by curved surfaces by multi-turn helical surfaces and automatic reversal
- F01B3/08—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis the piston motion being transmitted by curved surfaces by multi-turn helical surfaces and automatic reversal the helices being arranged on the pistons
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
- F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
- F02B2075/027—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle four
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 構造が簡単で、軽量であると共に、燃料消費
率が最小の４サイクルピストン式の内燃機関を提供す
る。 【構成】 ピストン１０が軸方向の運動及び回転運動を
行うように、シリンダ２中に取付けてあり、蛇行状の案
内手段２２がピストンとシリンダとの間に取付けてあ
り、それによりピストンが内燃機関の４サイクルに従っ
て各々の回転について約３６０に亘って、４往復行程を
行うようにされ、シリンダ及びピストンは、互に向い合
う端壁に隣接してそれぞれの円周に形成された燃焼室半
部分３２，３４を各々含み、これらの燃焼室半部分は、
燃焼ガスの点火時に燃焼室中において膨張する燃焼ガス
が前記ピストンに回転力を及ぼすように、燃焼ガスの点
火時に相互に補完して１つの燃焼室を形成するようにさ
れ、ピストンはピストンの回転運動を出力手段に伝達す
るために同軸的に配された軸部材１４ａ，１４ｂを含む
４サイクルピストン式内燃機関。
率が最小の４サイクルピストン式の内燃機関を提供す
る。 【構成】 ピストン１０が軸方向の運動及び回転運動を
行うように、シリンダ２中に取付けてあり、蛇行状の案
内手段２２がピストンとシリンダとの間に取付けてあ
り、それによりピストンが内燃機関の４サイクルに従っ
て各々の回転について約３６０に亘って、４往復行程を
行うようにされ、シリンダ及びピストンは、互に向い合
う端壁に隣接してそれぞれの円周に形成された燃焼室半
部分３２，３４を各々含み、これらの燃焼室半部分は、
燃焼ガスの点火時に燃焼室中において膨張する燃焼ガス
が前記ピストンに回転力を及ぼすように、燃焼ガスの点
火時に相互に補完して１つの燃焼室を形成するようにさ
れ、ピストンはピストンの回転運動を出力手段に伝達す
るために同軸的に配された軸部材１４ａ，１４ｂを含む
４サイクルピストン式内燃機関。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、円筒状のピストンを封
止状−摺動状に受けいれる少くとも１つのシリンダと、
該シリンダの一つの端壁と該ピストンの隣接した端壁と
の間に画定された仕事スペースと、燃焼ガスを該仕事ス
ペースに供給するために入口通路に連結された入口開口
と、該仕事スペースから排出ガスを排出するために出口
通路に連結された排出開口と、該入口開口及び排出開口
をサイクル式に開閉するための弁手段とを備えた、４サ
イクルピストン式内燃機関に関する。
止状−摺動状に受けいれる少くとも１つのシリンダと、
該シリンダの一つの端壁と該ピストンの隣接した端壁と
の間に画定された仕事スペースと、燃焼ガスを該仕事ス
ペースに供給するために入口通路に連結された入口開口
と、該仕事スペースから排出ガスを排出するために出口
通路に連結された排出開口と、該入口開口及び排出開口
をサイクル式に開閉するための弁手段とを備えた、４サ
イクルピストン式内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】往復ピストン式の内燃機関は、高度に開
発されている。しかし、クランク軸機構によって駆動軸
にピストンの往復運動を伝達しなければならない点が不
具合である。そのため、往復ピストン式の機関は、構造
が比較的複雑で、重量が大きく、スペース要求が高く、
それによりコスト及び燃料消費率が高くなる。
発されている。しかし、クランク軸機構によって駆動軸
にピストンの往復運動を伝達しなければならない点が不
具合である。そのため、往復ピストン式の機関は、構造
が比較的複雑で、重量が大きく、スペース要求が高く、
それによりコスト及び燃料消費率が高くなる。
【０００３】回転ピストン式の内燃機関は、回転ピスト
ンの回転運動が直接に出力軸に伝達されうるため、カム
軸機構を必要としない。しかし、回転ピストン式の内燃
機関は、封止上の問題、３倍の負荷変動による過大な燃
料消費率その他の欠陥のため、成功が制限される。
ンの回転運動が直接に出力軸に伝達されうるため、カム
軸機構を必要としない。しかし、回転ピストン式の内燃
機関は、封止上の問題、３倍の負荷変動による過大な燃
料消費率その他の欠陥のため、成功が制限される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の一目的は、新
しい原理に従って作動する４サイクルピストン式のユニ
ークな内燃機関を提供することにある。
しい原理に従って作動する４サイクルピストン式のユニ
ークな内燃機関を提供することにある。
【０００５】本発明の別の目的は、構造が簡単で、軽量
であると共に、燃料消費率が最小の、４サイクルピスト
ン式の内燃機関を提供することにある。
であると共に、燃料消費率が最小の、４サイクルピスト
ン式の内燃機関を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の内燃機関によれ
ば、ピストンは、次の４サイクル即ちａ）吸引、ｂ）圧
縮、ｃ）膨張及びｄ）ピストンが約３６０°回転する間
の排出、の各サイクルに従って、４行程即ち４回の往復
運動を行う。ピストンの回転運動は、回転出力手段に直
接に伝達することができる。シリンダ及びピストンの円
周壁に形成されて点火時に互に補完して燃焼室を形成す
る燃焼室半部分は、ピストンの外周部に膨張する燃焼ガ
スによってトルクが及ぼされることを確実にする。従っ
てピストンに及ぼされる回転力は、ピストンに加えられ
る軸方向力を実質的に超過する。
ば、ピストンは、次の４サイクル即ちａ）吸引、ｂ）圧
縮、ｃ）膨張及びｄ）ピストンが約３６０°回転する間
の排出、の各サイクルに従って、４行程即ち４回の往復
運動を行う。ピストンの回転運動は、回転出力手段に直
接に伝達することができる。シリンダ及びピストンの円
周壁に形成されて点火時に互に補完して燃焼室を形成す
る燃焼室半部分は、ピストンの外周部に膨張する燃焼ガ
スによってトルクが及ぼされることを確実にする。従っ
てピストンに及ぼされる回転力は、ピストンに加えられ
る軸方向力を実質的に超過する。
【０００７】本発明による内燃機関は、往復ピストン式
の機関と回転ピストン式の機関とのそれぞれの利点を兼
備している。クランク軸機構は不要なので、本発明の機
関は、比較的簡単な構造とし、また軽量とすることがで
きる。膨張する燃焼ガスによって及ぼされる力が一義的
に回転方向に、そしてピストンの外面上に作用するの
で、機関が高効率とされ、それにより燃料の消費率を低
くできる。これは、ピストンの回転運動に主に起因する
燃焼室中においての燃料ガスの完全な旋回作用によって
助長される。内燃機関は、その簡単な構造のため、高信
頼性で長寿命である。
の機関と回転ピストン式の機関とのそれぞれの利点を兼
備している。クランク軸機構は不要なので、本発明の機
関は、比較的簡単な構造とし、また軽量とすることがで
きる。膨張する燃焼ガスによって及ぼされる力が一義的
に回転方向に、そしてピストンの外面上に作用するの
で、機関が高効率とされ、それにより燃料の消費率を低
くできる。これは、ピストンの回転運動に主に起因する
燃焼室中においての燃料ガスの完全な旋回作用によって
助長される。内燃機関は、その簡単な構造のため、高信
頼性で長寿命である。
【０００８】本発明の内燃機関は、オットー式にもディ
ーゼル式にも適用できる。本発明の内燃機関は、限定的
にではないが、好ましくは自動車用の機関として用いら
れる。
ーゼル式にも適用できる。本発明の内燃機関は、限定的
にではないが、好ましくは自動車用の機関として用いら
れる。
【０００９】以下に本発明の構成を列挙する。
【００１０】１．円筒状のピストンを封止状且つ摺動状
に受けいれる少くとも１つのシリンダと、該シリンダの
一つの端壁と該ピストンの隣接した端壁との間に画定さ
れた仕事スペースと、燃焼ガスを該仕事スペースに供給
するために入口通路に連結された入口開口と、該仕事ス
ペースから排出ガスを排出するために排出通路に連結さ
れた排出開口と、該入口開口及び排出開口をサイクル式
に開閉するための弁手段とを備えた、４サイクルピスト
ン式内燃機関であって、（ａ）前記ピストンは、軸方向
の運動及び回転運動を行うように、前記シリンダ中に取
付けてあり、蛇行状の案内手段が、前記ピストンと前記
シリンダとの間に取付けてあり、それにより前記ピスト
ンが、内燃機関の４サイクルに従って、各々の回転につ
いて約３６０°に亘って、４往復行程を行うようにさ
れ、（ｂ）前記シリンダ及び前記ピストンは、互に向い
合う端壁に隣接して、それぞれの円周に形成された燃焼
室半部分を各々含み、これらの燃焼室半部分は、燃焼ガ
スの点火時に燃焼室中において膨張する燃焼ガスが前記
ピストンに回転力を及ぼすように、燃焼ガスの点火時に
相互に補完して１つの燃焼室を形成するようにされ、
（ｃ）前記ピストンは、前記ピストンの回転運動を出力
手段に伝達するために同軸的に配された軸部材を含む４
サイクルピストン式内燃機関。
に受けいれる少くとも１つのシリンダと、該シリンダの
一つの端壁と該ピストンの隣接した端壁との間に画定さ
れた仕事スペースと、燃焼ガスを該仕事スペースに供給
するために入口通路に連結された入口開口と、該仕事ス
ペースから排出ガスを排出するために排出通路に連結さ
れた排出開口と、該入口開口及び排出開口をサイクル式
に開閉するための弁手段とを備えた、４サイクルピスト
ン式内燃機関であって、（ａ）前記ピストンは、軸方向
の運動及び回転運動を行うように、前記シリンダ中に取
付けてあり、蛇行状の案内手段が、前記ピストンと前記
シリンダとの間に取付けてあり、それにより前記ピスト
ンが、内燃機関の４サイクルに従って、各々の回転につ
いて約３６０°に亘って、４往復行程を行うようにさ
れ、（ｂ）前記シリンダ及び前記ピストンは、互に向い
合う端壁に隣接して、それぞれの円周に形成された燃焼
室半部分を各々含み、これらの燃焼室半部分は、燃焼ガ
スの点火時に燃焼室中において膨張する燃焼ガスが前記
ピストンに回転力を及ぼすように、燃焼ガスの点火時に
相互に補完して１つの燃焼室を形成するようにされ、
（ｃ）前記ピストンは、前記ピストンの回転運動を出力
手段に伝達するために同軸的に配された軸部材を含む４
サイクルピストン式内燃機関。
【００１１】２．前記蛇行状の案内手段が、前記ピスト
ンの円周壁中に形成された半円形の断面形状の蛇行状の
溝と、該シリンダの該円周壁中の直径上に向い合った個
所において、該ピストンの前記溝に係合するように取付
けられた一対の球体とを有する上記１に記載の内燃機
関。
ンの円周壁中に形成された半円形の断面形状の蛇行状の
溝と、該シリンダの該円周壁中の直径上に向い合った個
所において、該ピストンの前記溝に係合するように取付
けられた一対の球体とを有する上記１に記載の内燃機
関。
【００１２】３．前記燃焼室半部分が、前記シリンダの
軸線に対して直交する平面内において実質的に三角形の
形状をもち、互に補完して１つの実質的に矩形の燃焼室
を形成し、この燃焼室が、前記ピストンの回転方向と実
質的に横方向に延長する、前記ピストン中の駆動面と、
該駆動面と実質的に平行な、前記シリンダ中の反力面と
を含む上記１に記載の内燃機関。
軸線に対して直交する平面内において実質的に三角形の
形状をもち、互に補完して１つの実質的に矩形の燃焼室
を形成し、この燃焼室が、前記ピストンの回転方向と実
質的に横方向に延長する、前記ピストン中の駆動面と、
該駆動面と実質的に平行な、前記シリンダ中の反力面と
を含む上記１に記載の内燃機関。
【００１３】４．前記軸部材が駆動軸中に、ピストンの
往復運動及び該駆動軸への前記ピストンの回転運動の伝
達を許容するように、軸方向に可動に、また該駆動軸に
対して回動不可能に取付けてあり、前記駆動軸は、回動
可能に、また軸方向には静止しているように前記シリン
ダ中に取付けてある上記１に記載の内燃機関。
往復運動及び該駆動軸への前記ピストンの回転運動の伝
達を許容するように、軸方向に可動に、また該駆動軸に
対して回動不可能に取付けてあり、前記駆動軸は、回動
可能に、また軸方向には静止しているように前記シリン
ダ中に取付けてある上記１に記載の内燃機関。
【００１４】５．前記軸部材及び前記駆動軸が多角形の
断面形状を有する上記４に記載の内燃機関。
断面形状を有する上記４に記載の内燃機関。
【００１５】６．軸部材と駆動軸とが前記ピストンの各
々の軸方向側に配設されている上記４に記載の内燃機
関。
々の軸方向側に配設されている上記４に記載の内燃機
関。
【００１６】７．前記弁手段が弁フランジを含み、該弁
フランジにはそれを貫通する弁オリフィスが形成してあ
り、該弁フランジは、前記シリンダの一方の端壁中に回
動可能に取付けてあり、前記入口開口及び排出開口をサ
イクル式に開閉するように前記ピストンと共に回動しう
るように該ピストンに連結されている上記１に記載の内
燃機関。
フランジにはそれを貫通する弁オリフィスが形成してあ
り、該弁フランジは、前記シリンダの一方の端壁中に回
動可能に取付けてあり、前記入口開口及び排出開口をサ
イクル式に開閉するように前記ピストンと共に回動しう
るように該ピストンに連結されている上記１に記載の内
燃機関。
【００１７】８．ガスの漏洩を防止もしくは低減させる
ために、封止ディスクオリフィスを貫通形成した封止デ
ィスクが、軸方向に可動に、前記弁フランジの凹み中に
取付けてあり、該弁フランジに対して支持された弾性手
段が、前記シリンダの隣接する端壁に向って該封止ディ
スクを付勢するように配置してあり、前記弁オリフィス
を囲む前記弁フランジの軸方向の突起が前記封止ディス
クの前記封止ディスクオリフィス中に摺動自在に取付け
てある上記４又は７に記載の内燃機関。
ために、封止ディスクオリフィスを貫通形成した封止デ
ィスクが、軸方向に可動に、前記弁フランジの凹み中に
取付けてあり、該弁フランジに対して支持された弾性手
段が、前記シリンダの隣接する端壁に向って該封止ディ
スクを付勢するように配置してあり、前記弁オリフィス
を囲む前記弁フランジの軸方向の突起が前記封止ディス
クの前記封止ディスクオリフィス中に摺動自在に取付け
てある上記４又は７に記載の内燃機関。
【００１８】９．前記仕事スペースから遠隔のピストン
の軸方向側において該ピストンと該シリンダとの間に別
のスペースを配設した上記１に記載の内燃機関。
の軸方向側において該ピストンと該シリンダとの間に別
のスペースを配設した上記１に記載の内燃機関。
【００１９】１０．前記別のスペースがそれぞれの再供
給導管手段によって前記入口通路及び前記排出通路に連
結され、それにより排出ガスのある部分が該排出通路か
ら前記別のスペースに、更にそこから新しい燃焼ガスと
共に該入口通路を経て前記仕事スペースに再供給される
上記９に記載の内燃機関。
給導管手段によって前記入口通路及び前記排出通路に連
結され、それにより排出ガスのある部分が該排出通路か
ら前記別のスペースに、更にそこから新しい燃焼ガスと
共に該入口通路を経て前記仕事スペースに再供給される
上記９に記載の内燃機関。
【００２０】１１．前記駆動軸が別のシリンダのピスト
ンに連結されている上記４に記載の内燃機関。
ンに連結されている上記４に記載の内燃機関。
【００２１】１２．内燃機関がオットー式であり、点火
手段が前記シリンダの前記燃焼室半部分中に配設されて
いる上記１に記載の内燃機関。
手段が前記シリンダの前記燃焼室半部分中に配設されて
いる上記１に記載の内燃機関。
【００２２】
【実施例】各図には、オットープロセスに従って作動す
る４サイクル形式の内燃機関のシリンダ−ピストン組立
体が示されている。図示してない内燃機関の各部例えば
燃料空気混合手段（気化器手段又は燃料噴射手段）、電
子制御手段、潤滑手段、点火手段その他は、従来の形式
のものとすることができる。従って、これらは本発明の
理解にとって必要でないため、ここでは説明しない。
る４サイクル形式の内燃機関のシリンダ−ピストン組立
体が示されている。図示してない内燃機関の各部例えば
燃料空気混合手段（気化器手段又は燃料噴射手段）、電
子制御手段、潤滑手段、点火手段その他は、従来の形式
のものとすることができる。従って、これらは本発明の
理解にとって必要でないため、ここでは説明しない。
【００２３】図１に示したシリンダ−ピストン組立体
は、円筒形の円周壁４及び一対の端壁６ａ、６ｂを備え
た、シリンダ２として形成されたハウジングを備えてい
る。端壁６ａ、６ｂは、シリンダ２中に円筒形のスペー
スを画定するように周囲壁４に固定的に、また封止状に
連結されている。
は、円筒形の円周壁４及び一対の端壁６ａ、６ｂを備え
た、シリンダ２として形成されたハウジングを備えてい
る。端壁６ａ、６ｂは、シリンダ２中に円筒形のスペー
スを画定するように周囲壁４に固定的に、また封止状に
連結されている。
【００２４】円筒状のピストン１０は、この円筒状のス
ペースが図１の左側の仕事スペース８（仕事側）と右側
の別のスペース９（再供給側）とに区画されるように、
ピストンリング１２によって、前記円筒形スペース中に
封止状に、また摺動自在に取付けられている。
ペースが図１の左側の仕事スペース８（仕事側）と右側
の別のスペース９（再供給側）とに区画されるように、
ピストンリング１２によって、前記円筒形スペース中に
封止状に、また摺動自在に取付けられている。
【００２５】図１に示したシリンダ−ピストン組立体
は、ある点では、中心面III−IIIに関して対称である。
従って、ピストン１０の両側に配置されて互に対応して
いる部分は、同一の参照番号に英小文字ａ、ｂを付した
記号により示されている。
は、ある点では、中心面III−IIIに関して対称である。
従って、ピストン１０の両側に配置されて互に対応して
いる部分は、同一の参照番号に英小文字ａ、ｂを付した
記号により示されている。
【００２６】ピストン１０は、その対向端面に、同軸的
に延在している軸部材１４ａ、１４ｂを有し、これらの
軸部材は、駆動軸１６ａ、１６ｂに、これらに対し回動
不可能に、また軸方向に移動可能にそれぞれ連結されて
いる。この目的のために、軸部材１４ａ、１４ｂは、多
角形特に６角形もしくは８角形の横断面をもち、駆動軸
１６ａ、１６ｂの嵌合形状の内側の多角形の凹み中に延
在している。駆動軸１６ａ、１６ｂは、それぞれ前面壁
６ａ、６ｂ中に、それぞれ軸受１８ａ、１８ｂによっ
て、回動可能に、しかし軸方向には静止しているように
取付けられている。
に延在している軸部材１４ａ、１４ｂを有し、これらの
軸部材は、駆動軸１６ａ、１６ｂに、これらに対し回動
不可能に、また軸方向に移動可能にそれぞれ連結されて
いる。この目的のために、軸部材１４ａ、１４ｂは、多
角形特に６角形もしくは８角形の横断面をもち、駆動軸
１６ａ、１６ｂの嵌合形状の内側の多角形の凹み中に延
在している。駆動軸１６ａ、１６ｂは、それぞれ前面壁
６ａ、６ｂ中に、それぞれ軸受１８ａ、１８ｂによっ
て、回動可能に、しかし軸方向には静止しているように
取付けられている。
【００２７】ピストン１０は、その結果として、回動運
動と軸方向の往復運動とを行うことができる。ピストン
１０は、図１に示すように、比較的大径である。円筒形
スペースの軸方向の長さは、ピストン１０の軸方向の長
さを約５０％超過している。
動と軸方向の往復運動とを行うことができる。ピストン
１０は、図１に示すように、比較的大径である。円筒形
スペースの軸方向の長さは、ピストン１０の軸方向の長
さを約５０％超過している。
【００２８】案内手段２０は、ピストン１０に回転運動
と往復運動とを同時に行わせる（らせん運動）ように、
ピストン１０とシリンダ２の周囲壁４との間に配設され
ている。案内手段２０は、ピストン１０の周囲壁に形成
された蛇行状の溝２２を備えている。この溝２２は、半
円形の断面形状をもち、ほぼ半正弦波の形状のらせん部
分を備えている（図５の展開図参照）。一対の球体２４
は、１対のボルト２６によって、シリンダ２の円周壁４
中に、直径上に向い合った１対の個所に取付けてあり、
球体２４は、各々の球体２４の半部分がピストン１０の
溝２２中に係合するように、ピストン１０の溝２２に嵌
合されている。そのためピストン１０は、以下に詳述す
るように、ピストン１０が１完全回転を行う間に、内燃
機関の４サイクル、即ち吸引、圧縮、膨張及び排出行程
の各サイクルに従って４往復行程を行う。
と往復運動とを同時に行わせる（らせん運動）ように、
ピストン１０とシリンダ２の周囲壁４との間に配設され
ている。案内手段２０は、ピストン１０の周囲壁に形成
された蛇行状の溝２２を備えている。この溝２２は、半
円形の断面形状をもち、ほぼ半正弦波の形状のらせん部
分を備えている（図５の展開図参照）。一対の球体２４
は、１対のボルト２６によって、シリンダ２の円周壁４
中に、直径上に向い合った１対の個所に取付けてあり、
球体２４は、各々の球体２４の半部分がピストン１０の
溝２２中に係合するように、ピストン１０の溝２２に嵌
合されている。そのためピストン１０は、以下に詳述す
るように、ピストン１０が１完全回転を行う間に、内燃
機関の４サイクル、即ち吸引、圧縮、膨張及び排出行程
の各サイクルに従って４往復行程を行う。
【００２９】シリンダ−ピストン組立体の仕事側（図１
で左側）において、シリンダ２の円周壁４とピストン１
０の円周壁とは、それぞれシリンダ２とピストン１０と
のそれぞれの端面に隣接して、燃焼室半部分３２、３４
を各々備えている。燃焼室半部分３２、３４は、ピスト
ン１０が図３ｂに破線によって示した位置にある時に、
相互に補完して、燃焼室３０を形成する。図３ａ、図３
ｂからわかるように、各々の燃焼室半部分３２、３４
は、シリンダ軸線と直交する平面内において、実質的に
三角形の形状を有する。燃焼室半部分３２、３４は、そ
の内側の長手方向の側面において、仕事スペース８に開
放され、また燃焼室半部分３４は、その軸方向の一方の
端面に沿っても、仕事スペース８に開放されている。シ
リンダ２中の燃焼室半部分３２には、点火スパーク３５
を含む点火手段が組合されている。燃焼室３０の作用に
ついては以下に一層詳細に説明する。
で左側）において、シリンダ２の円周壁４とピストン１
０の円周壁とは、それぞれシリンダ２とピストン１０と
のそれぞれの端面に隣接して、燃焼室半部分３２、３４
を各々備えている。燃焼室半部分３２、３４は、ピスト
ン１０が図３ｂに破線によって示した位置にある時に、
相互に補完して、燃焼室３０を形成する。図３ａ、図３
ｂからわかるように、各々の燃焼室半部分３２、３４
は、シリンダ軸線と直交する平面内において、実質的に
三角形の形状を有する。燃焼室半部分３２、３４は、そ
の内側の長手方向の側面において、仕事スペース８に開
放され、また燃焼室半部分３４は、その軸方向の一方の
端面に沿っても、仕事スペース８に開放されている。シ
リンダ２中の燃焼室半部分３２には、点火スパーク３５
を含む点火手段が組合されている。燃焼室３０の作用に
ついては以下に一層詳細に説明する。
【００３０】シリンダ２の端壁６ａは、燃焼ガスを仕事
スペース８に供給するために仕事スペース８に対して開
放された入口開口３８を有する入口通路３６を備えてい
る（図３ａ、図３ｂ、図４参照）。更に、端壁６ａは、
排出ガスを排出するために仕事スペース８に連結された
排出開口４２を備えた排出通路４０を備えている。
スペース８に供給するために仕事スペース８に対して開
放された入口開口３８を有する入口通路３６を備えてい
る（図３ａ、図３ｂ、図４参照）。更に、端壁６ａは、
排出ガスを排出するために仕事スペース８に連結された
排出開口４２を備えた排出通路４０を備えている。
【００３１】入口開口３８と排出開口４２とを開閉する
ために、弁手段が設けられており、この弁手段は、図示
した実施例では、駆動軸１６ａに配設された弁フランジ
４８ａと、弁フランジ４８ａを貫通している弁オリフィ
ス５４ａとを備えている（図１、図３ａ、図３ｂ、図
６、図７参照）。端壁６ａの凹み中に回動可能に取付け
られた弁フランジ４８ａは、駆動軸１６ａとピストン１
０との間の駆動連結によって、ピストン１０と同一の回
転運動を行うので、弁オリフィス５４ａは、４サイクル
機関の４サイクルに従って入口開口３８と排出開口４２
とを開閉するように、入口開口３８及び排出開口４２と
順次整列される。
ために、弁手段が設けられており、この弁手段は、図示
した実施例では、駆動軸１６ａに配設された弁フランジ
４８ａと、弁フランジ４８ａを貫通している弁オリフィ
ス５４ａとを備えている（図１、図３ａ、図３ｂ、図
６、図７参照）。端壁６ａの凹み中に回動可能に取付け
られた弁フランジ４８ａは、駆動軸１６ａとピストン１
０との間の駆動連結によって、ピストン１０と同一の回
転運動を行うので、弁オリフィス５４ａは、４サイクル
機関の４サイクルに従って入口開口３８と排出開口４２
とを開閉するように、入口開口３８及び排出開口４２と
順次整列される。
【００３２】弁フランジ４８ａと端壁６ａとの間の漏れ
による損失を防止又は減少させるために、封止ディスク
５０ａが弁フランジ４８ａの凹み中に軸方向に摺動自在
に取付けられている。封止ディスク５０ａは、弁オリフ
ィス５４ａと同じ形状の、封止ディスク５０ａを貫通し
て延長する封止ディスクオリフィス５２ａを有し、弁フ
ランジ４８ａの弁オリフィス５４ａを囲む軸方向の突部
に対して、摺動状に案内される（図６、図７参照）。封
止ディスク５０ａは、弁フランジ４８ａに対して支持さ
れた複数（例えば３個）の円弧状の板ばね５６ａによっ
て、端壁６ａの端面に押付けられているため、封止ディ
スク５０ａは、漏れを防止するように、その封止機能を
逐行することができる。
による損失を防止又は減少させるために、封止ディスク
５０ａが弁フランジ４８ａの凹み中に軸方向に摺動自在
に取付けられている。封止ディスク５０ａは、弁オリフ
ィス５４ａと同じ形状の、封止ディスク５０ａを貫通し
て延長する封止ディスクオリフィス５２ａを有し、弁フ
ランジ４８ａの弁オリフィス５４ａを囲む軸方向の突部
に対して、摺動状に案内される（図６、図７参照）。封
止ディスク５０ａは、弁フランジ４８ａに対して支持さ
れた複数（例えば３個）の円弧状の板ばね５６ａによっ
て、端壁６ａの端面に押付けられているため、封止ディ
スク５０ａは、漏れを防止するように、その封止機能を
逐行することができる。
【００３３】以上に説明した４サイクルオットー式内燃
機関のシリンダ−ピストン組立体の操作は次の通りであ
る。
機関のシリンダ−ピストン組立体の操作は次の通りであ
る。
【００３４】ピストン１０がその吸引行程を今開始した
ものと想定する。ピストン１０は、この時には、オリフ
ィス５２ａ、５４ａが入口開口３８と互に重なり始めた
図３に示す回転位置にある。ピストン１０は、この時に
は、（図１において）左端の死位置にあるため、仕事ス
ペース８の容積は、−燃焼室半部分３２、３４の容積を
考慮しない場合−零となる。次にピストン１０が（図３
でみて）時計方向に９０°回転すると、ピストン１０
は、案内手段２０によって、（図１において）右端の、
その死位置に向って同時に移動する。燃焼ガスは、それ
によって、開放された入口開口３８を経て、入口通路３
６から仕事スペース８中に吸引される。
ものと想定する。ピストン１０は、この時には、オリフ
ィス５２ａ、５４ａが入口開口３８と互に重なり始めた
図３に示す回転位置にある。ピストン１０は、この時に
は、（図１において）左端の死位置にあるため、仕事ス
ペース８の容積は、−燃焼室半部分３２、３４の容積を
考慮しない場合−零となる。次にピストン１０が（図３
でみて）時計方向に９０°回転すると、ピストン１０
は、案内手段２０によって、（図１において）右端の、
その死位置に向って同時に移動する。燃焼ガスは、それ
によって、開放された入口開口３８を経て、入口通路３
６から仕事スペース８中に吸引される。
【００３５】燃焼ガスは、気化器手段（図示せず）が設
けられている場合、燃焼−空気混合物とすることができ
る。また、別の方法として、仕事スペース８に組合され
た燃料噴射手段（図示せず）があれば、燃焼ガスを空気
としても良い。
けられている場合、燃焼−空気混合物とすることができ
る。また、別の方法として、仕事スペース８に組合され
た燃料噴射手段（図示せず）があれば、燃焼ガスを空気
としても良い。
【００３６】ピストン１０は、次の９０°に亘って回転
すると、（図１において）左端のその死位置に向って軸
方向の行程を行うので、仕事スペース８及び燃焼室半部
分３２、３４中の燃焼ガスは圧縮される。圧縮行程の終
了時には、ピストン１０は、燃焼室半部分３２、３４が
互に補完して燃焼室３０を形成する図３ｂ中破線で示し
た回転位置となっている。この時点では燃焼ガスの最大
の圧縮が実現されている。実質的に全部の燃焼ガスは、
燃焼室３０中にあり、点火スパーク３５によって点火さ
れる。
すると、（図１において）左端のその死位置に向って軸
方向の行程を行うので、仕事スペース８及び燃焼室半部
分３２、３４中の燃焼ガスは圧縮される。圧縮行程の終
了時には、ピストン１０は、燃焼室半部分３２、３４が
互に補完して燃焼室３０を形成する図３ｂ中破線で示し
た回転位置となっている。この時点では燃焼ガスの最大
の圧縮が実現されている。実質的に全部の燃焼ガスは、
燃焼室３０中にあり、点火スパーク３５によって点火さ
れる。
【００３７】燃焼室３０ｂは、図３ａに示すように、実
質的に矩形の形状を有する。ピストン１０の燃焼室半部
分３４は、回転方向に対してほぼ直交する駆動面３４’
を有し、シリンダ２の燃焼室半部分３２は、駆動面３
４’とほぼ平行の反力面３２’を有する。膨張する燃焼
ガスは、燃焼室３０の構造及び配置形態のため、ピスト
ン１０に回転力を作用させ、これらの回転力は、実質的
なトルクを供与するように、ピストン１０の外周面に対
して作用する。
質的に矩形の形状を有する。ピストン１０の燃焼室半部
分３４は、回転方向に対してほぼ直交する駆動面３４’
を有し、シリンダ２の燃焼室半部分３２は、駆動面３
４’とほぼ平行の反力面３２’を有する。膨張する燃焼
ガスは、燃焼室３０の構造及び配置形態のため、ピスト
ン１０に回転力を作用させ、これらの回転力は、実質的
なトルクを供与するように、ピストン１０の外周面に対
して作用する。
【００３８】ピストン１０は、その結果として、燃焼ガ
スによって回転方向に駆動されると同時に、（図１の右
方に向って）膨張行程を行う。ピストン１０の回転運動
は、軸部材１４ａを経て駆動軸１６ａに直接伝達され、
内燃機関のより効率的な作動を行わせる。
スによって回転方向に駆動されると同時に、（図１の右
方に向って）膨張行程を行う。ピストン１０の回転運動
は、軸部材１４ａを経て駆動軸１６ａに直接伝達され、
内燃機関のより効率的な作動を行わせる。
【００３９】ピストン１０が９０°回転すると、その膨
張行程（仕事行程）が終了するので、排出ガスを排出さ
せることができる。ピストン１０は、排出サイクルの間
に、案内手段２０によって再び（図１において）左方に
移動し、弁オリフィス５２ａ、５４ａはその間に排出開
口４２上において掃引する。そのため排出ガスはピスト
ン１０によって排出通路４０中に排出される。排出行程
の終了時点では、ピストン１０は、再び図３に破線で示
した角度位置となり、オリフィス５２ａ、５４ａは、排
出開口４２と入口開口３８との間の位置となる。
張行程（仕事行程）が終了するので、排出ガスを排出さ
せることができる。ピストン１０は、排出サイクルの間
に、案内手段２０によって再び（図１において）左方に
移動し、弁オリフィス５２ａ、５４ａはその間に排出開
口４２上において掃引する。そのため排出ガスはピスト
ン１０によって排出通路４０中に排出される。排出行程
の終了時点では、ピストン１０は、再び図３に破線で示
した角度位置となり、オリフィス５２ａ、５４ａは、排
出開口４２と入口開口３８との間の位置となる。
【００４０】ピストン１０は、従って、４サイクル機関
の特徴である４つの仕事サイクル即ち吸引、圧縮、膨張
（仕事）及び排出の各サイクルを逐行し、各々のサイク
ルは、ピストン１０の約９０°の回転とその軸方向の行
程とによって関連付けられている。ピストン１０は、４
つの仕事サイクルの間に、約３６０°の１完全回転と、
軸方向の４行程とを行う。
の特徴である４つの仕事サイクル即ち吸引、圧縮、膨張
（仕事）及び排出の各サイクルを逐行し、各々のサイク
ルは、ピストン１０の約９０°の回転とその軸方向の行
程とによって関連付けられている。ピストン１０は、４
つの仕事サイクルの間に、約３６０°の１完全回転と、
軸方向の４行程とを行う。
【００４１】開口６４、６６を介して前記別のスペース
９と連通する再供給導管６０、６２は、排出通路４０及
び入口通路３６の各々から分岐している。開口６４、６
６の開閉を制御するために、仕事側のものと同様の構成
及び作用をもった弁フランジ４８ｂ、封止ディスク５０
ｂ、オリフィス５２ｂ、５４ｂ、及びばね５６ｂから成
る組立体が、再供給側に設けられている。
９と連通する再供給導管６０、６２は、排出通路４０及
び入口通路３６の各々から分岐している。開口６４、６
６の開閉を制御するために、仕事側のものと同様の構成
及び作用をもった弁フランジ４８ｂ、封止ディスク５０
ｂ、オリフィス５２ｂ、５４ｂ、及びばね５６ｂから成
る組立体が、再供給側に設けられている。
【００４２】そのため、排出通路４０を通って流れる排
出ガスの一部（例えば排出ガス容積の１／３ないし１／
４）は、排出サイクルの間に、再供給導管６０を経て、
前記別のスペース９に吸引される。次の吸引サイクルの
間に、別のスペース９中の排出ガスは、再供給導管６２
を経て入口通路３６に導かれ、新しい燃焼ガスと共に、
入口開口３８を経て仕事スペース８に流入する。
出ガスの一部（例えば排出ガス容積の１／３ないし１／
４）は、排出サイクルの間に、再供給導管６０を経て、
前記別のスペース９に吸引される。次の吸引サイクルの
間に、別のスペース９中の排出ガスは、再供給導管６２
を経て入口通路３６に導かれ、新しい燃焼ガスと共に、
入口開口３８を経て仕事スペース８に流入する。
【００４３】そのため燃焼ガスは予加熱され、機関はす
みやかにその作動温度に到達するように加熱されるた
め、最適の点火及び燃焼が得られ、汚染物質の放出量が
対応して減少する。
みやかにその作動温度に到達するように加熱されるた
め、最適の点火及び燃焼が得られ、汚染物質の放出量が
対応して減少する。
【００４４】再供給側で分流されるガスの比率は、再供
給導管６０、６２のそれぞれの寸法決めによって計量す
ることができる。なおこの計量は、それぞれの制御され
る弁手段（図示せず）によって行うことができることに
留意すべきである。後者の場合、機関の冷機起動時のよ
うな不十分な温度の作動条件に排出ガスの再供給が制限
されるという利点が得られる。
給導管６０、６２のそれぞれの寸法決めによって計量す
ることができる。なおこの計量は、それぞれの制御され
る弁手段（図示せず）によって行うことができることに
留意すべきである。後者の場合、機関の冷機起動時のよ
うな不十分な温度の作動条件に排出ガスの再供給が制限
されるという利点が得られる。
【００４５】ピストン１０には、圧縮行程の間前記別の
スペース９中に過度の真空が生ずることを防止するため
に、別のスペース９の容積を増すための凹み（図示せ
ず）を設けることができる。その他に、又はそれに代る
ものとして、入口通路３６から空気を供給したり、直接
に大気から空気を供給したりするための弁手段を用意し
ても良い。
スペース９中に過度の真空が生ずることを防止するため
に、別のスペース９の容積を増すための凹み（図示せ
ず）を設けることができる。その他に、又はそれに代る
ものとして、入口通路３６から空気を供給したり、直接
に大気から空気を供給したりするための弁手段を用意し
ても良い。
【００４６】なお、別のシリンダの駆動軸を、直接にか
又は伝動手段を介して、駆動軸１６ａ、１６ｂに連結し
ても良い。
又は伝動手段を介して、駆動軸１６ａ、１６ｂに連結し
ても良い。
【００４７】図３ａ、図３ｂ、図４には、シリンダを冷
却するための冷却流体通路６８が示されている。本発明
の理解にとって必要ではない内燃機関の詳細な構造部
分、例えば潤滑方式については、特に説明は行わない。
却するための冷却流体通路６８が示されている。本発明
の理解にとって必要ではない内燃機関の詳細な構造部
分、例えば潤滑方式については、特に説明は行わない。
【００４８】しかし、案内手段２０即ち球体２４及び溝
２２並びにピストン１０の正確な潤滑を可能とするため
に、長手方向の潤滑孔（図示せず）をボルト２６に形成
しても差支えない。
２２並びにピストン１０の正確な潤滑を可能とするため
に、長手方向の潤滑孔（図示せず）をボルト２６に形成
しても差支えない。
【図１】図１は、４サイクル式の内燃機関のシリンダ−
ピストン組立体の概略的な縦断面図である。
ピストン組立体の概略的な縦断面図である。
【図２】図２は、図１に示したシリンダ−ピストン組立
体の立面図である。
体の立面図である。
【図３】図３ａ、図３ｂは、図１の矢印IIIの方向にみ
た断面図であり、破線で示したピストンが互に対して１
８０°ずらされた２つの位置にある状態を示す図であ
る。
た断面図であり、破線で示したピストンが互に対して１
８０°ずらされた２つの位置にある状態を示す図であ
る。
【図４】図４は、図１の矢印IVの方向にみた断面図であ
る。
る。
【図５】図５は、ピストンの円周面の縮小尺による展開
図である。
図である。
【図６】図６は、図１〜５のシリンダ−ピストン組立体
の弁手段を示す展開斜視図である。
の弁手段を示す展開斜視図である。
【図７】図７は、図６に示した弁手段の弁フランジを示
す端面図である。
す端面図である。
２ シリンダ ８ 仕事スペース １０ ピストン １４ａ，１４ｂ 軸部材 ２２ 溝（案内手段） ３０ 燃焼室 ３２，３４ 燃焼室半部分 ３８ 入口開口 ４２ 排出開口
Claims (1)
- 【請求項１】 円筒状のピストンを封止状且つ摺動状に
受けいれる少くとも１つのシリンダと、該シリンダの一
つの端壁と該ピストンの隣接した端壁との間に画定され
た仕事スペースと、燃焼ガスを該仕事スペースに供給す
るために入口通路に連結された入口開口と、該仕事スペ
ースから排出ガスを排出するために排出通路に連結され
た排出開口と、該入口開口及び排出開口をサイクル式に
開閉するための弁手段とを備えた、４サイクルピストン
式内燃機関であって、（ａ）前記ピストンは、軸方向の
運動及び回転運動を行うように、前記シリンダ中に取付
けてあり、蛇行状の案内手段が、前記ピストンと前記シ
リンダとの間に取付けてあり、それにより前記ピストン
が、内燃機関の４サイクルに従って、各々の回転につい
て約３６０°に亘って、４往復行程を行うようにされ、
（ｂ）前記シリンダ及び前記ピストンは、互に向い合う
端壁に隣接して、それぞれの円周に形成された燃焼室半
部分を各々含み、これらの燃焼室半部分は、燃焼ガスの
点火時に燃焼室中において膨張する燃焼ガスが前記ピス
トンに回転力を及ぼすように、燃焼ガスの点火時に相互
に補完して１つの燃焼室を形成するようにされ、（ｃ）
前記ピストンは、前記ピストンの回転運動を出力手段に
伝達するために同軸的に配された軸部材を含む４サイク
ルピストン式内燃機関。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4326463.8 | 1993-08-06 | ||
| DE4326463A DE4326463A1 (de) | 1993-08-06 | 1993-08-06 | Viertakt-Verbrennungsmotor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07158464A true JPH07158464A (ja) | 1995-06-20 |
| JP3677058B2 JP3677058B2 (ja) | 2005-07-27 |
Family
ID=6494617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18320794A Expired - Fee Related JP3677058B2 (ja) | 1993-08-06 | 1994-08-04 | ４サイクルピストン式内燃機関 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0637677B1 (ja) |
| JP (1) | JP3677058B2 (ja) |
| KR (1) | KR100313162B1 (ja) |
| DE (2) | DE4326463A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19920564C2 (de) * | 1999-05-05 | 2003-06-05 | Bernd Pfalz | Drehkolben-Verbrennungsmotor |
| DE10121036B4 (de) * | 2001-04-28 | 2007-08-02 | Pfalz, Thomas, Dipl.-Ing. | Verdichtungsraum für einen Drehkolbenmotor |
| WO2010022478A1 (en) * | 2008-09-01 | 2010-03-04 | Are Engines Limited | Internal combustion rotary piston engine |
| AU2009287355B2 (en) * | 2009-09-01 | 2015-03-26 | Are Engines Limited | Internal combustion rotary piston engine |
| RU2551717C1 (ru) * | 2014-06-10 | 2015-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) | Двухтактная бескривошипная поршневая тепловая машина-двигатель |
| BG112149A (bg) * | 2015-11-16 | 2016-03-31 | "Ксиметро - Татяна Николова" Ет | Устройство за преобразуване на възвратно-постъпателно движение във въртеливо движение и обратно при аксиално-бутални механични системи |
| WO2018016973A1 (en) * | 2016-07-18 | 2018-01-25 | Shepherd Inventor Limited | Reciprocating engines and compressors |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| DE822176C (de) * | 1949-12-09 | 1951-11-22 | Dr Med Vet Paul Wenzel | Brennkraftmaschine mit um die Laengsachse rotierendem Zylinder |
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| DE1169195B (de) * | 1962-03-22 | 1964-04-30 | Heinrich Franke | Kolbenmaschine mit hin- und hergehendem und sich drehendem Kolben |
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- 1993-08-06 DE DE4326463A patent/DE4326463A1/de not_active Withdrawn
-
1994
- 1994-07-29 EP EP94111859A patent/EP0637677B1/de not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
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