(57)【要約】【課題】従来の内燃機関の弁装置について、小型化、軽量化、燃料消費量の削減、慣性抵抗の軽減、振動や騒音の軽減を行う。【解決手段】シリンダー内の燃焼室に連通する弁室を設け、これに弁体を設けて回転させ、弁室に設けられた通気口と燃焼室内を弁体の貫通溝を連通させて弁を開き、弁体の回転によって連通された通路を閉じることにより弁を閉じる回転式開閉弁。これを具備した内燃機関。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
球体本体のある１面より球体の重心を通り反対側まで貫通する溝を形成し貫通溝に直交にした線を回転軸とする球体型回転式開閉弁
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、球体型回転式開閉弁を用いた、内燃機関に関するものである
【背景技術】
【０００２】気筒頭の燃焼室に付いている給気弁及び排気弁をカム軸の回転により燃焼室へ押し開き、スプリングの力で閉じることにより給気・排気を行うようにした内燃機関が公知であるが、機関の出力効率を高めるために、より高回転で、安定した出力を得るため、その弁駆動方式は、頭上弁式から頭上カム軸式、更に給気弁と排気弁を別々の専用カム軸で駆動し、一気筒当たりの多弁化に対応した頭上カム軸へと発展するが、反面その構造は複雑かつコスト高につながっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】従来の内燃機関は、その出力効率を高める中、機関のより高回転運転時においても的確な開閉タイミングを得ようとし、頭上弁式はロッド、ロッカーアームの慣性抵抗の問題を持っており、これを解決すべくカム軸を気筒頭の上部に形成し、ロッド、ロッカーアームなしで作動するように、頭上カム式が採用される。この頭上カム式も給気用と排気用別々にされ、また一気筒あたりの給気弁、排気弁の複数化は、よりその給気、排気抵抗を小さくした。しかしこのような機関の構成部品を増やす方法での給気弁、排気弁開閉タイミング精度の追及や、一気筒あたりの多弁化は構造を複雑にしコストの上昇は避けられない。本発明はこれらの欠点を除くため、構造を簡素化し、コストを下げながら機関のより高出力化、高効率化を図るためのものである。
【問題を解決するための手段】
【０００４】上記課題を解決しようとする本発明によれば、給気弁及び排気弁開閉タイミングに係る機械的慣性抵抗を軽減させる為、また高出力化による構造の複雑さ、コスト高、構造の複雑さによる重量増大を避けるため、従来のカム軸とスプリングによって開閉させる弁機構を採らず、球体に貫通溝を形成した弁を用いて給気及び排気もしくは排気のみの機構を行わせる内燃機関である。これを図面について説明すれば、第１図参照にて、この図は、本発明の斜透視断面図であり、球体型回転式開閉弁１個あたりの図である。球体に貫通溝を形成しているため、給気及び排気と、同一形状で形成することが出来る。この球体回転式開閉弁を第２図の様に、給気用、排気用と向かい合わせに形成、または、第３図のように気筒頭に１個もしくは複数個形成し回転させることによって、より円滑、より的確に給気、排気もしくは排気のみを行わせる。
【作用】
【０００５】従来の内燃機関に用いられた、カム軸とスプリングの組み合わせによる複雑な弁機構を採らず、その弁機構の役割を球体回転式開閉弁の回転をもって機能させるため、給気弁及び排気弁の開閉時期が慣性抵抗をほとんど受けることがなくなる。更に、気筒頭通気口（５）及び気筒頭通気口（５ａ）は、従来式弁機構における、燃焼室内へ弁を押し開き、その隙間から給気及び排気を行う構造に比べ、燃焼室内の障害物となるものがないため、給気、排気抵抗をより少なく効率よいものとすることが出来る。尚、これらによって機関の構成部品数は少なく簡単な構造とすることが出来、機関の高さも低くし得ることも可能となる。
【発明実施の形態】
【０００６】本発明の球体型回転式開閉弁、装置及びこれを具備する内燃機関の実施形態は、詳細は以下に述べる実施例により説明するが、その実施例のみならずその類似範囲も含む。
【実施例】
【０００７】本発明の実施例を図２〜５に基づいて説明する。図２〜４に示す様に、ピストン（１０）を内装したシリンダーブロック（１１）の気筒頭の開口部に、両端部を閉塞した弁室（１２）、（１２ａ）をそれぞれシリンダーブロック（１１）に連通させて設け、その中間に点火柱（７）を配役した、球体回転式開閉弁支持部（６）、を一致させる。この状態でシリンダーブロック（１１）の気筒頭の開口部は弁室（１２）、（１２ａ）の開口部、気筒頭通気口（５）、（５ａ）を除いて密閉され、ピストン（１０）と球体回転式開閉弁支持部（６）との空間に燃焼室（９）を形成する。弁室（１２）、（１２ａ）には、気筒頭通気口（５）、（５ａ）に垂直もしくは、弁室（１２）、（１２ａ）の弧に沿った延長線上に通気口（２）、（２ａ）を形成し、通気口（２）、（２ａ）、弁室（１２）、（１２ａ）の空洞部及び気筒頭通気口（５）、（５ａ）を燃焼室（９）にそれぞれ連通させる。（１）、（１ａ）は耐熱処理を施した金属等からなる、又は耐熱性の（１）、（１ａ）の両端面に貫通溝（４）、（４ａ）に直交に交わる線を軸とした軸部を設けた球体型回転式開閉弁である（貫通溝の周囲は中空でもよい）。球体回転式開閉弁（１）、（１ａ）は上記弁室（１２）、（１２ａ）に嵌合わされ、それぞれの両端の軸部は弁室（１２）、（１２ａ）の両端壁部に軸支され、それぞれの一方及び他方の軸部はその壁部を貫通して突出され、その先端は、それぞれ電動モーターやクランク回転運動をベルトもしくはチェーン等の伝動機構を介して連結され（１）、（１ａ）は、回転可能に設けられている。【０００８】このような構造において、球体回転式開閉弁（１）の回転により、球体回転式開閉弁貫通溝（４）が弁室（１２）の通気口（２）、及び気筒頭通気口（５）と一致したときに、燃焼室（９）に連通されて、いわゆる弁が開いた状態となり、例えば、ガソリンと空気の混合気体を外部から給気することが出来る。また、（１）の回転により（４）が弁室（１２）の通気口（２）、及び（５）の何れか一方が閉じられた時に、いわゆる弁が閉じられた状態となる。これと同様に、（１ａ）の回転により（４ａ）が弁室（１２ａ）の通気口（２ａ）、及び（５ａ）と一致したときに弁が開いた状態になり連通された燃焼室（９）の気体を排出することが出来、（１ａ）の回転により（４ａ）が弁室（１２ａ）の（２ａ）、及び（５ａ）の何れか一方が閉じられた時に、いわゆる弁が閉じられた状態となる。このようにして、球体回転式開閉弁（１）、（１ａ）の回転により、従来機構の弁の開閉と同じ運動が出来る。【０００９】上記、球体回転式開閉弁（１）、（１ａ）を作動させて弁を開閉する時は、図４の４サイクル内燃機関の模式図に示す様に、給気、圧縮、爆発、排気の工程を行う中で、給気（ａ）では、球体回転式開閉弁（１）を図示位置で回転させて開き、球体回転式開閉弁（１ａ）を図示位置で閉じ、この状態で例えばガソリンと空気の混合気体を外部から燃焼室（９）へと給気する。ついで圧縮（ｂ）では、（１）、（１ａ）を回転させ図示位置で閉じ、爆発（ｃ）では、その状態で点火柱（７）から点火し圧縮した混合気体を燃焼爆発させる。排気（ｄ）では、（１）を回転させて閉じ、（１ａ）を回転させて開き、燃焼爆発によって発生した燃焼排気ガスを排出する。図４の（ａａ）、（ｂｂ）、（ｃｃ）、（ｄｄ）はそれぞれ、給気（ａ）、圧縮（ｂ）、爆発（ｃ）、排気（ｄ）の中間工程の（１）、（１ａ）及びピストン（１０）の運動位置を図示したものである。
【発明の効果】
【００１０】本発明によれば、弁室に弁体を設け、この弁体により弁の開閉を行うことが出来るので、部品点数も少なく構造が簡素であり、嵩張らない様に出来、そのためシリンダーに支持させる負担も少なく、これによりシリンダーと共に小型、軽量化することが出来、製造費用も安くなる。また、弁体の動作も単なる回転運動でよく、円滑であり、振動や騒音も生じ難く、その動作に伴う機械的損失も少なくすることが出来、長時間の繰り返し使用にも故障が少なくすることが出来る。さらに、弁体が球体であるため環状のローラーベアリングを使用することにより摩擦を軽減してその機械的損失を軽減することが出来るとともに、機密性も確保し、シリンダー内の気体の漏れを防止してピストンを効率的に作動させることが出来、燃料燃焼効率も向上することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の球体回転式開閉弁の一部斜透視断面図である。
【図２】本発明実施の気筒部位の正面断面図である。
【図３】本発明実施の排気のみを行う気筒部位の正面断面図である。
【図４】本発明実施の内燃機関の作動模式図である。
【図５】本発明実施の気筒頭上面図である。
【符号の説明】
【００１２】１、１ａ球体回転式開閉弁
２、２ａ通気口
３シリンダーブロック通気口
４、４ａ球体回転式開閉弁通気溝
５、５ａ気筒頭通気口
６、６ａ球体回転式開閉弁支持部
７点火柱
８点火柱孔
９燃焼室
１０ピストン
１１シリンダーブロック
１２、１２ａ弁室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図４】
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