６行程ツインエンジン
【課題】
従来の４行程ツインエンジンを、燃料消費の少ない６行程エンジンに設計変更しようとするとき、６行程エンジンがもつ振動・変動バランス利点を導きいれた構造にして、変更を円滑にできるようにする。
【解決手段】
並列するツインシリンダにおいて、クランク軸とピストンとをコンロッドを介して両ピストンが互いに１８０°の位相を持って往復動する関係に連結し、シリンダヘッドに設けた点火栓へ一方のピストンが点火時期に至ったときに、両点火栓を同時に発火させるように構成することで解決する。
従来の４行程ツインエンジンを、燃料消費の少ない６行程エンジンに設計変更しようとするとき、６行程エンジンがもつ振動・変動バランス利点を導きいれた構造にして、変更を円滑にできるようにする。
【解決手段】
並列するツインシリンダにおいて、クランク軸とピストンとをコンロッドを介して両ピストンが互いに１８０°の位相を持って往復動する関係に連結し、シリンダヘッドに設けた点火栓へ一方のピストンが点火時期に至ったときに、両点火栓を同時に発火させるように構成することで解決する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの３回転につき一回の爆発行程をもつ６行程エンジン、特に、排気行程と吸気行程との間に、吸気弁が閉じ排気弁の開いた状態でピストンを昇降させる冷却と放出との２個の行程を介在させたものの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来からエンジンの運転中にシリンダ内面の温度を下げることを目的として、４行程エンジンの吸気、あるいは排気行程の後に、外気、あるいは排気をシリンダ内へ導入するべく冷却と放出との２個の行程を介在させた６行程エンジンが知られている（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
一般に、４行程の２気筒のエンジン、いわゆる４行程ツインエンジンでは、出力行程を等間隔で行わせるため、２個のピストンを同位相で運動させており、往復質量が大きくなってバランス重錘も重くなることは仕方がない事としていた。また、エンジンの点火回路として分配器を省略するために、クランク軸の１回転毎に、２個のシリンダに設けた点火栓を同時に発火させる構造は、すでに慣用技術となっている。
【０００４】
しかしながら、この構造で点火装置を６行程ツインエンジンに適用しようとすると、上記慣用された点火コイルを用いる場合、点火回路は一方のシリンダが点火時期に至ったときに点火を行う必要から、一方のシリンダの点火から他方のシリンダの点火時期までが、クランク軸の二回転後であったり、一回転後であったりと、等間隔で行えなくなり、不要な振動を発生させてしまう。
【０００５】
また、一方のシリンダが点火時期にあるとき、他方のシリンダが吸気弁の開弁時期に当たるため、吸気弁と排気弁のオーバーラップの設定の仕方によっては、燃焼室へ流入し始めた混合気に点火することとなり、吸気通路へ逆火するおそれを生じる。
【０００６】
もっとも、逆火のおそれは各シリンダごとに点火コイルを用意し、それぞれ適時に点火することによって解消できるが、シリンダごとに点火コイルを準備するか、ディストリビュータが必要となる。そのため重量の大きい点火コイルの数が増えたり、ディストリビュータの消耗の激しさのため、エンジンの品質が低下する。
【特許文献１】特開２００７−７１１９３号公報
【特許文献２】特開平９−２７３４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の４行程ツインエンジンを、燃料消費の少ない６行程エンジンに設計変更しようとするとき、同一のエンジンを種々の車種の車両で共用するときの便宜のため、車両自体や車両に連結されているエンジン部品を交換することなく行えるのが望ましい。そこで、６工程のバランスがよい利点を取り入れ、車両とエンジンとに跨って使用される代表的な部品である点火コイル系等を変更せずに、６行程化することのできるエンジン構造が求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、クランク軸を支持したクランクケースに、互に並設された２個を一対とするシリンダ孔を有するシリンダを設け、そのシリンダ孔にピストンを摺動可能に挿通するとともに、前記シリンダ孔を閉じるシリンダヘッドに点火栓と吸排気通路を開閉する吸気弁と排気弁とを設け、前記ピストンが３往復する間に前記吸気弁と排気弁とを１度づつ開閉させ、吸入、圧縮、燃焼、排気の行程の次に、吸気弁が閉じ排気弁の開いた状態でピストンを昇降させる冷却と放出との２個の行程を介在させた６行程エンジンにおいて、前記クランク軸とピストンとをコンロッドを介して両ピストンが互いに１８０°の位相を持って往復動する関係に連結し、前記シリンダヘッドに設けた点火栓へ一方のピストンが点火時期に至ったときに、両点火栓を同時に発火させるように構成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る６行程ツインエンジンは、従来の４行程ツインエンジンの、クランク軸の位相を変え、２個にシリンダに挿通されたピストンが互いに１８０°の位相を持って往復動する関係に連結したものであるから、エンジンと車両との間に跨って存在する部品を新設あるいは改装する必要がなく、すでに、既存の車両に変更を加えることなく、エンジンの６行程化が可能となる利点がある。しかも、ピストンが互いに反対向きの運動をするようになるから、１次慣性力は静的にも、動的にも小さなバランス重錘でとれ、等間隔出力工程になるから、トルク変動も最小限に抑える事ができる。
【実施例１】
【００１０】
以下、図面によって、本発明の一実施例を説明する。図１中、１０は本発明に係る６行程ツインエンジンである。６行程ツインエンジン１０は、クランク軸１２を回転可能に支持したクランクケース１４と、そのクランクケース１４に結合されたシリンダ１５を有する。１６はクランクケース１４内の圧力を抜くための周知の息抜き管である。息抜き管１６はエアークリーナー（図示していない）に開口することがおおいが、クランクケース１４内の圧力変動が少なくなるため、吸気性能に及ぼす悪影響は低下する。
【００１１】
シリンダ１５は水ジャケット１７の内部に並設された２個のシリンダ孔１８、１８を有し、それらにはピストン２０が摺動可能に挿通されている。前記クランク軸１２は２個のクランクピンが１８０°の位相をもって配置されており、コンロッド２２を介して前記ピストン２０へ連結されている。よって、２個のピストン２０は互に反対方向へ摺動することになる。よって、一方のピストンが上昇行程にあるとき、他方のピストンが下降行程となるから、ピストンの移動に伴うクランクケース内の圧力変化が少なく、前記息抜き管１６の負担が少なくて済むのである。
【００１２】
２３は前記シリンダ孔１８を覆って取り付けられたシリンダヘッドである。前記シリンダ孔１８はピストン２０の上方をシリンダヘッド２３に覆われ、その内面にはピストン２０とシリンダヘッド２３との間に燃焼室２５が形成される。２６は燃焼室２５内に電極を臨ませた点火栓であり、共通の点火コイル（図示してない）によって点火される。
【００１３】
シリンダヘッド２３にはカム軸３０が回転可能に支持されており、タイミングチェーン３１を介してクランク軸１２によって駆動される。カム軸３０を駆動する駆動スプロケット３２の歯数は、従動スプロケット３３の歯数の１／３に設定されている。また、シリンダヘッド２３には吸気通路３５ａと排気通路３６ａとを開閉する吸気弁３５と排気弁３６とが設けられている。かくて、カム軸３０はクランク軸１２の１／３の速度で回転し、前記ピストン２０が３往復する間に一回転する。
【００１４】
前記カム軸３０の軸端には周縁にスリット３７を設けた円形のスリット板３８と、点火時期センサ３９とが設けられており、スリット板３８が回転してスリット３７が点火時期センサ３９を通過する都度、点火信号が発せられる。なお、このスリット板３８と点火時期センサ３９との組み合わせは新規ではなく、光を使ったもの、磁気を使ったものが慣用されている。
【００１５】
この実施例に係る６行程ツインエンジン１０は以上の構成を有するので、その運転中、ピストンが３往復する間に前記吸気弁３５と排気弁３６とを１度づつ開閉させ、吸入、圧縮、燃焼、排気の４個の行程を行った後に、引き続いて吸気弁が閉じ排気弁の開いた状態でピストンを昇降させ、一旦、排気通路へ排出して温度の低下した既燃ガスを再び燃焼室内へ吸入させる冷却行程と、シリンダ内で吸熱した既燃ガスを排気通路へ排出させる放出行程との２個の行程を行う。
【００１６】
これを点火時期との関係で詳述する。図３で示すように、仮に一方のシリンダをＬシリンダ、他のシリンダをＲシリンダとすると、まず、Ｌシリンダが上死点Ｔにあるとき、Ｒシリンダは下死点Ｂとなり、クランク軸１２の回転に伴ってＬシリンダが吸入行程を、Ｒシリンダが排気行程を行う。
【００１７】
さらにクランク軸１２の回転が進むとピストンの進行方向が反転し、Ｌシリンダは圧縮行程をＲシリンダは冷却行程を行い、その行程の終期に点火コイルが発火し、圧縮行程にあったLシリンダが上死点に達すると反転して膨張行程を行い、冷却行程にあったRシリンダでは点火栓で発火が行われるものの、シリンダ内に混合気がないので、燃焼が行われず、ムダ火となる。
【００１８】
以下、同様にして、一方のシリンダが点火時期に至ったとき、他方のシリンダは冷却行程、すなわち、燃焼室２５が拡大して排気通路から既燃ガスを燃焼室２５内へ導入する行程にあり新気を導入する行程にないら、着火するおそれがない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】６行程ツインエンジンの概要を示す概要断面図である。
【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】６行程エンジンの作動行程図である。
【符号の説明】
【００２０】
１０ ６行程ツインエンジン
１２ クランク軸
１４ クランクケース
１５ シリンダ
１６ 息抜き管
１７ 水ジャケット
１８ シリンダ孔
２０ ピストン
２２ コンロッド
２３ シリンダヘッド
２５ 燃焼室
２６ 点火栓
３０ カム軸
３１ タイミングチェーン
３２ 駆動スプロケット
３３ 従動スプロケット
３５ 吸気弁
３５ａ 吸気通路
３６ 排気弁
３６ａ 排気通路
３７ スリット
３８ スリット板
３９ 点火時期センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの３回転につき一回の爆発行程をもつ６行程エンジン、特に、排気行程と吸気行程との間に、吸気弁が閉じ排気弁の開いた状態でピストンを昇降させる冷却と放出との２個の行程を介在させたものの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来からエンジンの運転中にシリンダ内面の温度を下げることを目的として、４行程エンジンの吸気、あるいは排気行程の後に、外気、あるいは排気をシリンダ内へ導入するべく冷却と放出との２個の行程を介在させた６行程エンジンが知られている（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
一般に、４行程の２気筒のエンジン、いわゆる４行程ツインエンジンでは、出力行程を等間隔で行わせるため、２個のピストンを同位相で運動させており、往復質量が大きくなってバランス重錘も重くなることは仕方がない事としていた。また、エンジンの点火回路として分配器を省略するために、クランク軸の１回転毎に、２個のシリンダに設けた点火栓を同時に発火させる構造は、すでに慣用技術となっている。
【０００４】
しかしながら、この構造で点火装置を６行程ツインエンジンに適用しようとすると、上記慣用された点火コイルを用いる場合、点火回路は一方のシリンダが点火時期に至ったときに点火を行う必要から、一方のシリンダの点火から他方のシリンダの点火時期までが、クランク軸の二回転後であったり、一回転後であったりと、等間隔で行えなくなり、不要な振動を発生させてしまう。
【０００５】
また、一方のシリンダが点火時期にあるとき、他方のシリンダが吸気弁の開弁時期に当たるため、吸気弁と排気弁のオーバーラップの設定の仕方によっては、燃焼室へ流入し始めた混合気に点火することとなり、吸気通路へ逆火するおそれを生じる。
【０００６】
もっとも、逆火のおそれは各シリンダごとに点火コイルを用意し、それぞれ適時に点火することによって解消できるが、シリンダごとに点火コイルを準備するか、ディストリビュータが必要となる。そのため重量の大きい点火コイルの数が増えたり、ディストリビュータの消耗の激しさのため、エンジンの品質が低下する。
【特許文献１】特開２００７−７１１９３号公報
【特許文献２】特開平９−２７３４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の４行程ツインエンジンを、燃料消費の少ない６行程エンジンに設計変更しようとするとき、同一のエンジンを種々の車種の車両で共用するときの便宜のため、車両自体や車両に連結されているエンジン部品を交換することなく行えるのが望ましい。そこで、６工程のバランスがよい利点を取り入れ、車両とエンジンとに跨って使用される代表的な部品である点火コイル系等を変更せずに、６行程化することのできるエンジン構造が求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、クランク軸を支持したクランクケースに、互に並設された２個を一対とするシリンダ孔を有するシリンダを設け、そのシリンダ孔にピストンを摺動可能に挿通するとともに、前記シリンダ孔を閉じるシリンダヘッドに点火栓と吸排気通路を開閉する吸気弁と排気弁とを設け、前記ピストンが３往復する間に前記吸気弁と排気弁とを１度づつ開閉させ、吸入、圧縮、燃焼、排気の行程の次に、吸気弁が閉じ排気弁の開いた状態でピストンを昇降させる冷却と放出との２個の行程を介在させた６行程エンジンにおいて、前記クランク軸とピストンとをコンロッドを介して両ピストンが互いに１８０°の位相を持って往復動する関係に連結し、前記シリンダヘッドに設けた点火栓へ一方のピストンが点火時期に至ったときに、両点火栓を同時に発火させるように構成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る６行程ツインエンジンは、従来の４行程ツインエンジンの、クランク軸の位相を変え、２個にシリンダに挿通されたピストンが互いに１８０°の位相を持って往復動する関係に連結したものであるから、エンジンと車両との間に跨って存在する部品を新設あるいは改装する必要がなく、すでに、既存の車両に変更を加えることなく、エンジンの６行程化が可能となる利点がある。しかも、ピストンが互いに反対向きの運動をするようになるから、１次慣性力は静的にも、動的にも小さなバランス重錘でとれ、等間隔出力工程になるから、トルク変動も最小限に抑える事ができる。
【実施例１】
【００１０】
以下、図面によって、本発明の一実施例を説明する。図１中、１０は本発明に係る６行程ツインエンジンである。６行程ツインエンジン１０は、クランク軸１２を回転可能に支持したクランクケース１４と、そのクランクケース１４に結合されたシリンダ１５を有する。１６はクランクケース１４内の圧力を抜くための周知の息抜き管である。息抜き管１６はエアークリーナー（図示していない）に開口することがおおいが、クランクケース１４内の圧力変動が少なくなるため、吸気性能に及ぼす悪影響は低下する。
【００１１】
シリンダ１５は水ジャケット１７の内部に並設された２個のシリンダ孔１８、１８を有し、それらにはピストン２０が摺動可能に挿通されている。前記クランク軸１２は２個のクランクピンが１８０°の位相をもって配置されており、コンロッド２２を介して前記ピストン２０へ連結されている。よって、２個のピストン２０は互に反対方向へ摺動することになる。よって、一方のピストンが上昇行程にあるとき、他方のピストンが下降行程となるから、ピストンの移動に伴うクランクケース内の圧力変化が少なく、前記息抜き管１６の負担が少なくて済むのである。
【００１２】
２３は前記シリンダ孔１８を覆って取り付けられたシリンダヘッドである。前記シリンダ孔１８はピストン２０の上方をシリンダヘッド２３に覆われ、その内面にはピストン２０とシリンダヘッド２３との間に燃焼室２５が形成される。２６は燃焼室２５内に電極を臨ませた点火栓であり、共通の点火コイル（図示してない）によって点火される。
【００１３】
シリンダヘッド２３にはカム軸３０が回転可能に支持されており、タイミングチェーン３１を介してクランク軸１２によって駆動される。カム軸３０を駆動する駆動スプロケット３２の歯数は、従動スプロケット３３の歯数の１／３に設定されている。また、シリンダヘッド２３には吸気通路３５ａと排気通路３６ａとを開閉する吸気弁３５と排気弁３６とが設けられている。かくて、カム軸３０はクランク軸１２の１／３の速度で回転し、前記ピストン２０が３往復する間に一回転する。
【００１４】
前記カム軸３０の軸端には周縁にスリット３７を設けた円形のスリット板３８と、点火時期センサ３９とが設けられており、スリット板３８が回転してスリット３７が点火時期センサ３９を通過する都度、点火信号が発せられる。なお、このスリット板３８と点火時期センサ３９との組み合わせは新規ではなく、光を使ったもの、磁気を使ったものが慣用されている。
【００１５】
この実施例に係る６行程ツインエンジン１０は以上の構成を有するので、その運転中、ピストンが３往復する間に前記吸気弁３５と排気弁３６とを１度づつ開閉させ、吸入、圧縮、燃焼、排気の４個の行程を行った後に、引き続いて吸気弁が閉じ排気弁の開いた状態でピストンを昇降させ、一旦、排気通路へ排出して温度の低下した既燃ガスを再び燃焼室内へ吸入させる冷却行程と、シリンダ内で吸熱した既燃ガスを排気通路へ排出させる放出行程との２個の行程を行う。
【００１６】
これを点火時期との関係で詳述する。図３で示すように、仮に一方のシリンダをＬシリンダ、他のシリンダをＲシリンダとすると、まず、Ｌシリンダが上死点Ｔにあるとき、Ｒシリンダは下死点Ｂとなり、クランク軸１２の回転に伴ってＬシリンダが吸入行程を、Ｒシリンダが排気行程を行う。
【００１７】
さらにクランク軸１２の回転が進むとピストンの進行方向が反転し、Ｌシリンダは圧縮行程をＲシリンダは冷却行程を行い、その行程の終期に点火コイルが発火し、圧縮行程にあったLシリンダが上死点に達すると反転して膨張行程を行い、冷却行程にあったRシリンダでは点火栓で発火が行われるものの、シリンダ内に混合気がないので、燃焼が行われず、ムダ火となる。
【００１８】
以下、同様にして、一方のシリンダが点火時期に至ったとき、他方のシリンダは冷却行程、すなわち、燃焼室２５が拡大して排気通路から既燃ガスを燃焼室２５内へ導入する行程にあり新気を導入する行程にないら、着火するおそれがない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】６行程ツインエンジンの概要を示す概要断面図である。
【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】６行程エンジンの作動行程図である。
【符号の説明】
【００２０】
１０ ６行程ツインエンジン
１２ クランク軸
１４ クランクケース
１５ シリンダ
１６ 息抜き管
１７ 水ジャケット
１８ シリンダ孔
２０ ピストン
２２ コンロッド
２３ シリンダヘッド
２５ 燃焼室
２６ 点火栓
３０ カム軸
３１ タイミングチェーン
３２ 駆動スプロケット
３３ 従動スプロケット
３５ 吸気弁
３５ａ 吸気通路
３６ 排気弁
３６ａ 排気通路
３７ スリット
３８ スリット板
３９ 点火時期センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸を支持したクランクケースに、互に並設された２個を一対とするシリンダ孔を有するシリンダを設け、そのシリンダ孔にピストンを摺動可能に挿通するとともに、前記シリンダ孔を閉じるシリンダヘッドに点火栓と吸排気通路を開閉する吸気弁と排気弁とを設け、前記ピストンが３往復する間に前記吸気弁と排気弁とを１度づつ開閉させ、吸入、圧縮、燃焼、排気の行程の次に、吸気弁が閉じ排気弁の開いた状態でピストンを昇降させる冷却と放出との２個の行程を介在させた６行程エンジンにおいて、前記クランク軸とピストンとをコンロッドを介して両ピストンが互いに１８０°の位相を持って往復動する関係に連結してなる６行程ツインエンジン。
【請求項２】
請求項１において、前記シリンダヘッドに設けた点火栓へ一方のピストンが点火時期に至ったときに、両点火栓を同時に発火させるように構成してなる６行程ツインエンジン。
【請求項１】
クランク軸を支持したクランクケースに、互に並設された２個を一対とするシリンダ孔を有するシリンダを設け、そのシリンダ孔にピストンを摺動可能に挿通するとともに、前記シリンダ孔を閉じるシリンダヘッドに点火栓と吸排気通路を開閉する吸気弁と排気弁とを設け、前記ピストンが３往復する間に前記吸気弁と排気弁とを１度づつ開閉させ、吸入、圧縮、燃焼、排気の行程の次に、吸気弁が閉じ排気弁の開いた状態でピストンを昇降させる冷却と放出との２個の行程を介在させた６行程エンジンにおいて、前記クランク軸とピストンとをコンロッドを介して両ピストンが互いに１８０°の位相を持って往復動する関係に連結してなる６行程ツインエンジン。
【請求項２】
請求項１において、前記シリンダヘッドに設けた点火栓へ一方のピストンが点火時期に至ったときに、両点火栓を同時に発火させるように構成してなる６行程ツインエンジン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−２５５９５４（Ｐ２００８−２５５９５４Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１０１２５７（Ｐ２００７−１０１２５７）
【出願日】平成１９年４月９日（２００７．４．９）
【出願人】（３０３０４８４４４）有限会社ＳＧＧ研究所 (22)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月９日（２００７．４．９）
【出願人】（３０３０４８４４４）有限会社ＳＧＧ研究所 (22)
【Ｆターム（参考）】
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