(57)【要約】【課題】内燃機関において、燃料消費量率の向上、重量軽減を図った内燃機関を提供することを目的とする。【解決手段】上記課題を解決しようとする本発明によれば、内燃機関の低負荷時、一定負荷時には弁の開閉時間を可変させクランク軸２回転に付き１度燃焼つまり、４サイクル運転させ、内燃機関が高負荷時には、弁の開閉時間を可変させ４サイクルに比べ、排気量比約２倍の出力を発生するクランク軸１回転に付き１度燃焼、つまり２サイクルの弁の開閉動作をし運転する。２サイクル運転時には、前記クランク軸１回転にてカム軸１／２回転で排気弁を交互作用させる（特許出願中）を使用して２サイクル運転中、高回転時のカム軸の問題を解決する。球状回転式開閉弁（特許出願中）を使用して、カム軸を形成せず、機械的慣性抵抗を軽減させ更に高効率を狙っても良い。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダー側壁下部に給掃気口を形成し、シリンダー内に過給機によってシリンダー側壁に形成された給掃気口から過給され、気筒頭に設けられた弁を全て排気弁として燃焼ガスを排出する内燃機関において、前記内燃機関の排気弁開閉時期を可変式にし、内燃機関の運転中に低負荷、一定負荷の場合、４サイクルで運転し、高負荷の状態に２サイクルの排気弁開閉時期で開閉動作し２サイクル運転することを特徴とした可変サイクル内燃機関である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、内燃機関運転時において、低負荷、一定負荷の状態に４サイクルを選択し、高負荷の状態に２サイクル運転をすることにより、出力向上と、燃料消費量率の向上を図った可変サイクル内燃機関に関するものである。
【背景技術】
【０００２】内燃機関には、クランク軸１回転中において給気、圧縮、爆発、排気を行いクランク軸１回転に付き１爆発をする２サイクル内燃機関と、クランク軸２回転中において給気、圧縮、爆発、排気を行いクランク軸２回転に付き１爆発をする４サイクル内燃機関が公知であるが、前記２サイクル内燃機関は、その構造から４サイクルに比べて排気量比約２倍の出力が得られるものの給掃気効率が悪く、また、クランク室で混合気を一次圧縮することによりオイルミストが混合気に混ざり燃焼されるため白煙等発生する燃焼ガスの改善を求めてピストン弁排気口を持つものから、気筒頭に給掃気弁、排気弁を構成するもの、より給掃気効率を向上させるため過給機を備えるものへと進化した。しかし、気筒頭に茸型弁を構成する２サイクル内燃機関は、クランク軸１回転に付き１度、茸型弁を開閉しなければならず、したがって茸型弁を開閉するカム軸もクランク軸と同じ回転数でなければならず、高回転時の追従性、耐久性が問題となっていた。しかし、カム軸を４サイクルと同じクランク軸２回転に付きカム軸１回転、すなわち、クランク軸１回転に付きカム軸１／２回転をし、気筒頭に構成される複数の茸型弁を交互に作用させる（特許出願中）があるが、燃料消費量率の向上には余地があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】前記内燃機関において、燃料消費量率の向上、重量軽減を図った内燃機関を提供することを目的とする。
【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、内燃機関の低負荷時、一定負荷時には弁の開閉時間を可変させクランク軸２回転に付き１度燃焼つまり、４サイクル運転させ、内燃機関が高負荷時には、弁の開閉時間を可変させ４サイクルに比べ、排気量比約２倍の出力を発生するクランク軸１回転に付き１度燃焼、つまり２サイクルの弁の開閉動作をし運転する。２サイクル運転時には、前記クランク軸１回転にてカム軸１／２回転で排気弁を交互作用させる（特許出願中）を使用して２サイクル運転中、高回転時のカム軸の問題を解決する。球状回転式開閉弁（特許出願中）を使用して、カム軸を形成せず、機械的慣性抵抗を軽減させ更に高効率を狙っても良い。
【作用】
【０００５】内燃機関の低負荷、一定負荷状態において弁の開閉時間を可変させ４サイクル運転し、高負荷状態において２サイクルの弁開閉時期、動作をし２サイクル運転させることにより、低負荷、一定負荷状態において燃料消費量を低減させ、燃料消費量率を向上させる。２サイクル運転時には４サイクルよりもその構造から排気量比約２倍の出力が得られるため、４サイクルと同等の出力であれば、排気量は約半分で済み、つまり、重量も約半分程度で済む。また、球状回転式開閉弁（特許出願中）を使用することにより、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。
【発明実施の形態】
【０００６】本発明の可変サイクル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１〜図２について説明する。図１について、本発明実施の内燃機関の一部断面図である。燃料消費を極力少なくし、燃焼効率を高めるためにシリンダー筒内噴射を採る。機械的慣性抵抗を軽減させ更に燃料消費量率の向上を図るため従来のカム軸を形成し、カム軸の回転とスプリングによって茸型弁を気筒内へ押出し、弁の開閉運動をする機構を採らず球状回転式開閉弁（特許出願中）を使用する。【０００８】図２は本発明の内燃機関の動作を表すフローチャートである。図１の内燃機関の運転について、シリンダー９内にて燃焼爆発をし、内燃機関に内装されるピストン１０を下降させる。ついで、ピストン１０が下死点の位置に運動したとき、シリンダー側壁下部に形成される給掃気口１３から過給機１２にて十分圧縮された空気が供給され気筒頭に設けられた球状回転式開閉弁３を回転させ通気口１と燃焼室８を連通させ燃焼爆発により発生した燃焼ガスを排気する。慣性運動によりピストン１０が上昇するが、運転中の内燃機関が、高負荷以外つまり、低負荷、一定負荷状態にあるとき、シリンダー筒内に設けられた燃料噴射装置１１からは燃料は噴射されず、球状回転式開閉弁３を回転させず通気口１と燃焼室８は連通した状態を保ち、４サイクルの排気工程と同じ運動をする。ピストンが上死点を通過し再び下降運動をしているときも球状回転式開閉弁３は通気口と連通し開放状態であるが、過給機１２により十分圧縮された空気によって排気、給掃気されるので、燃焼ガスを再びシリンダー内に吸入することはなく、ピストン１０が下死点まで運動したときシリンダー側壁下部に設けられた給掃気口１３から給掃気され、給掃気、排気工程を行いピストン上昇に伴いシリンダー側壁下部に設けられた給掃気口１３はピストン１０により遮蔽され気筒頭に設けられた球状回転式開閉弁３は回転し通気口１と燃焼室８は閉じられ圧縮工程を開始する。ピストン上死点前の適切な位置でシリンダー筒内に設けられた燃料噴射装置１１から燃料が噴射され適切な位置で点火され燃焼爆発を起こす。つまり、ピストン１０がシリンダー内を２回往復する間、クランク軸は２回転し燃焼爆発、給掃気、排気、圧縮工程を繰り返し行う４サイクル運転をする。【０００９】上記内燃機関が高負荷状態にあるとき、燃焼爆発に伴いピストン１０が下降し、ピストン１０が下死点まで運動したときシリンダー側壁下部に設けられた給掃気口１３から給掃気され、給掃気、排気工程を行いピストン上昇に伴いシリンダー側壁下部に設けられた給掃気口１３はピストン１０により遮蔽され、気筒頭に設けられた球状回転式開閉弁３は回転し通気口１と燃焼室８は閉じられ圧縮工程を開始する。ピストン上死点前の適切な位置でシリンダー筒内に設けられた燃料噴射装置１１から燃料が噴射され適切な位置で点火され燃焼爆発を起こす。つまり、ピストンがシリンダー内を１回往復する間、クランク軸１回転し燃焼爆発、給掃気、排気、圧縮を繰り返し行う２サイクル運転を行う。【００１０】内燃機関の運転中について、内燃機関の低負荷、一定負荷、高負荷状態は、図示されないスロットル開度センサー、クランク軸出力センサー、または、トラクションコントロール装置などその他内燃機関の状態を把握する装置により判断され球状回転式開閉弁３に連結された弁体回転装置６により弁の開閉時期が可変され即時に２サイクル、４サイクルの切替えが行われ運転を継続する。
【発明の効果】
【００１１】内燃機関の低負荷、一定負荷状態において弁の開閉時間を可変させ４サイクル運転し、高負荷状態において２サイクルの弁開閉時期、動作をし２サイクル運転させることにより、低負荷、一定負荷状態において燃料消費量を低減させ、燃料消費量率を向上させる。２サイクル運転時には４サイクルよりもその構造から排気量比約２倍の出力が得られるため、４サイクルと同等の出力であれば、排気量は約半分で済み、つまり、重量も約半分程度で済む。また、従来の弁機構を２サイクル運転時のカム軸の問題をクランク軸１回転にてカム軸１／２回転で排気弁を交互作用させる（特許出願中）を使用して解決し、用いても効果は十分望めるが、球状回転式開閉弁（特許出願中）を使用することにより、機械的構造を簡素化し重量を軽減し慣性抵抗も軽減させることによって、効果は更に期待できる。また、球状回転式開閉弁（特許出願中）を使用すれば、カム軸を形成しないためカム軸の動きに囚われず、自由に開弁時期を変更できるため、極低負荷時には６サイクル運転をしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明実施の内燃機関の一部正面断面図である。
【図２】本発明実施の内燃機関運転動作を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００１３】  １  通気口
２  シリンダーヘッド
３  球状回転式開閉弁
４  連通路
５  気筒頭通気口
６  弁体回転装置
７  点火柱
８  燃焼室
９  シリンダー
１０  ピストン
１１  燃料噴射装置
１２  過給機
１３  給掃気口
【図１】
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【図２】
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