JP7688615B2 - engine - Google Patents
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Description
本発明は、給気機構および排気機構を介してピストン機構のシリンダー内に導入した空気と燃料とを圧縮燃焼または衝突燃焼させこの燃焼爆発を動力として取得するエンジンに関するものである。 The present invention relates to an engine that compresses and combusts air and fuel introduced into a cylinder of a piston mechanism via an air intake mechanism and an exhaust mechanism, and obtains the resulting combustion and explosion as power.
従来、様々なエンジンが開発されてきているが、瞬時に給気機構を大きく開いて(給気部の開口部を大きく開口し)ピストン機構のシリンダー内に瞬時に多量の空気を導入し、また瞬時に開口部を閉塞して給気を遮断し、燃料ともに圧縮して圧縮燃焼または衝突燃焼させ、出力を高めることができるとともに、たとえば給気部から導入する空気の量を高めるため開口面積を大きくしてもまた圧送する圧力を高めてもその導入と遮断とをスムーズにして瞬時に行うことができる効率性の高い構造のエンジンは未だ開発されていない。 Although various engines have been developed in the past, an engine with a highly efficient structure has not yet been developed that can instantly open the intake mechanism wide (open the intake opening wide) to instantly introduce a large amount of air into the cylinder of the piston mechanism, and then instantly close the opening to cut off the intake, compressing it together with the fuel for compression combustion or collision combustion, thereby increasing output, and that can smoothly and instantly introduce and cut off the air, for example, even if the opening area is increased to increase the amount of air introduced from the intake section or the pressure to be pumped is increased.
またこのように給排気が瞬時にスムーズに行うことが実現できれば、4ストロークエンジン(4サイクルエンジン)に比して小型化が可能であってパワーがあり加速性がよい2ストロークエンジン(2サイクルエンジン)としても、たとえ給気時の開口期間が短くても瞬時に開口状態として多量の空気を導入でき、且つ瞬時に圧接状態の閉塞状態に切り替えることができれば、十分な給気、排気や掃気がおこなえ、効率のよいエンジンとなり、また耐久性に優れ、燃費も向上することとなり、またこのような2ストロークエンジン(2サイクルエンジン)を並設することで、さらに優れた動力機構を実現できることになるが、未だ開発されていない。 Furthermore, if it were possible to realize instantaneous and smooth intake and exhaust in this way, even if a two-stroke engine (two-cycle engine) could be made smaller than a four-stroke engine (four-cycle engine) and have more power and better acceleration, if it could instantly open and introduce a large amount of air even if the open period during intake was short, and could instantly switch to a closed state with pressure contact, sufficient intake, exhaust and scavenging could be achieved, resulting in an efficient engine with excellent durability and improved fuel efficiency. Furthermore, by installing two such two-stroke engines (two-cycle engines) side by side, an even better power mechanism could be realized, but this has not yet been developed.
本発明は、このような現状に鑑み、前記課題を解決し実現したもので、たとえ給気のタイミングが短い(開口期間が短い)制約がある構成であっても、瞬時に給気機構を大きく開いて(給気部の開口部を大きく開口し)ピストン機構のシリンダー内に瞬時に多量の空気を導入し、また瞬時に開口部を閉塞して給気を遮断し、燃料ともに圧縮して圧縮燃焼または衝突燃焼させ、出力を高めることができるとともに、たとえば給気部から導入する空気の量を高めるため開口面積を大きくしてもまた圧送する圧力を高めても、その導入と遮断とを瞬時にしてスムーズに行うことができる効率性の高い構造のエンジンであって、たとえば2ストロークエンジン(2サイクルエンジン)の利点を維持しつつ欠点を解消できる画期的な2ストロークエンジン(2サイクルエンジン)を実現することもできる実用性に優れた画期的なエンジンを提供することを目的としている。 In light of the current situation, the present invention has been made to solve the above problems, and aims to provide an engine with excellent practicality that can instantly open the intake mechanism wide (widen the opening of the intake section) to instantly introduce a large amount of air into the cylinder of the piston mechanism, and instantly close the opening to block the intake, compressing it together with the fuel for compression combustion or collision combustion, thereby increasing output, even if the opening area is increased to increase the amount of air introduced from the intake section or the pressure to pump it is increased, and can instantly and smoothly introduce and block the air, for example, even if the opening area is increased to increase the amount of air introduced from the intake section, and the pumping pressure is increased.
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。 The gist of the present invention will be explained with reference to the attached drawings.
ピストン機構のシリンダー1内に導入される空気と燃料とをピストン2により圧縮し燃焼させて爆発させまたは衝突燃焼させて爆発させ、その力を動力とし伝達させるエンジンであって、空気を前記シリンダー1内に導入する給気部3に、多数の開口部4と、この開口部4を導入時には一斉に開口した開口状態とし圧縮時および爆発時にはすべて閉塞した閉塞状態とする開閉自在な開閉部5とからなる開口閉塞切替え機構6が設けられていて、この開口閉塞切替え機構6は、多数の前記開口部4が設けられている固定壁部7と、この固定壁部7に沿って可動自在に設けられていて、可動することで多数の前記開口部4と連通状態となる多数の連通開口部8および可動することで多数の前記開口部4を閉塞する閉塞部9が設けられている前記開閉部5としての開閉用可動壁部5とからなり、この開閉用可動壁部5が可動することで多数の前記連通開口部8が多数の前記開口部4と位置ずれて前記閉塞部9により多数の前記開口部4が一斉にすべて閉塞された閉塞状態となり、且つこの開閉用可動壁部5が前記可動とともに前記固定壁部7に接近する方向に接近移動することで、前記開閉用可動壁部5が前記固定壁部7に圧接する圧接状態となり、この圧接状態の閉塞状態から開口状態に切り替える際には、前記開閉用可動壁部5を可動することで多数の前記連通開口部8が多数の前記開口部4と連通状態となり開口された開口状態となり、且つ前記開閉用可動壁部5が前記可動とともに前記固定壁部7から離反する方向に離反移動することで、この開閉用可動壁部5と前記固定壁部7との前記圧接状態が解除された圧接解除状態となる構成とされていて、前記開口閉塞切替え機構6は、前記給気部3のシリンダー連通開口部10を覆う前記固定壁部7に、この固定壁部7に沿って前記開閉部5としての前記開閉用可動壁部5が回動自在にして前記固定壁部7へ接近離反移動自在に設けられている構成とされていて、前記固定壁部7にはスリット状の前記開口部4が周方向に多数設けられていて、前記開閉用可動壁部5には、この開閉用可動壁部5を前記固定壁部7に沿って回動可動することでこの固定壁部7の多数の前記開口部4と連通状態となり前記開口状態となる多数の前記連通開口部8と、回動可動することでこの多数の連通開口部8と多数の前記開口部4とが位置ずれるとともにこの開口部4を一斉にすべて閉塞して前記閉塞状態とする前記閉塞部9とが周方向に交互に設けられている構成とされていて、前記ピストン2の動きに同期して、前記開閉用可動壁部5を開口方向に回動可動するとともに前記固定壁部7から離反する方向に離反移動することで、この固定壁部7に圧接した前記圧接状態の前記閉塞状態から、この固定壁部7から離反して圧接が解除された前記圧接解除状態の前記開口状態となり、且つ前記開閉用可動壁部5を閉塞方向に回動可動するとともに前記固定壁部7に接近する方向に接近移動することで、前記圧接解除状態の前記開口状態から前記固定壁部7に圧接した前記圧接状態の前記閉塞状態に戻る構成とされていて、前記開口閉塞切替え機構6は、前記開閉用可動壁部5を正・逆回動することでこの開閉用可動壁部5が前記固定壁部7に接近・離反移動してこの固定壁部7への圧接・解除が切り替わるテーパ面11からなる回動連動圧接解除切替え機構12が備えられている構成であることを特徴とするエンジンに係るものである。
An engine in which air and fuel introduced into a
また前記開口閉塞切替え機構6は、前記シリンダー連通開口部10を覆う前記固定壁部7が、外側壁部とこの内側に間隔をおいて設けられている内側壁部とからなり、この外側壁部と内側壁部との双方に連通状態に多数の前記開口部4が設けられていて、この固定壁部7の外側壁部と内側壁部との間に、前記開閉部5としての前記開閉用可動壁部5が水平方向に回動自在にして上下方向に接近離反移動自在に設けられていて、前記外側壁部および前記内側壁部に、周方向に間隔をおいて多数のスリット状の前記開口部4が外側内側連通状態に設けられていて、前記開閉用可動壁部5には、前記外側内側連通状態の多数の前記開口部4とその間で連通状態に設けられている多数の前記連通開口部8と、この開閉用可動壁部5を水平回動することで多数の前記開口部4を一斉にすべて閉塞する前記閉塞部9とが周方向に交互に設けられていることを特徴とする請求項1記載のエンジンに係るものである。
The opening/
また前記テーパ面11からなる前記回動連動圧接解除切替え機構12は、前記固定壁部7の前記外側壁部または前記内側壁部と前記開閉用可動壁部5との摺動面に前記テーパ面11が設けられていて、この前記開閉用可動壁部5を正逆回動可動することでこのテーパ面11によりこの開閉用可動壁部5が固定壁部7に対して接近離反移動する構成とされていることを特徴とする請求項2記載のエンジンに係るものである。
The rotation-linked pressure
また前記シリンダー1内から燃焼後空気を排気する排気部13が設けられていて、この排気部13にも前記開口閉塞切替え機構6が備えられていて、前記給気部3の前記開口閉塞切替え機構6と前記排気部13の前記開口閉塞切替え機構6とを開閉制御して前記シリンダー1内の給排気を制御する構成とされていることを特徴とする請求項1記載のエンジンに係るものである。
The engine according to
本発明は上述のように構成したから、たとえ給気のタイミングが短い(開口期間が短い)制約がある構成であっても、瞬時に給気機構を大きく開いて(給気部の開口部を大きく開口し)ピストン機構のシリンダー内に瞬時に多量の空気を導入し、また瞬時に開口部を閉塞して給気を遮断し、燃料ともに圧縮して圧縮燃焼または衝突燃焼させ、出力を高めることができるとともに、たとえば給気部から導入する空気の量を高めるため開口面積を大きくしてもまた圧送する圧力を高めても、その導入と遮断とを瞬時にしてスムーズに行うことができる効率性の高い構造のエンジンであって、たとえば2ストロークエンジン(2サイクルエンジン)の利点を維持しつつ欠点を解消できる画期的な2ストロークエンジン(2サイクルエンジン)を実現することもできる実用性に優れた画期的なエンジンとなる。 Since the present invention is configured as described above, even if there is a restriction that the timing of the air intake is short (the opening period is short), the air intake mechanism can be instantly opened wide (the opening of the air intake section is opened wide) to instantly introduce a large amount of air into the cylinder of the piston mechanism, and the opening can be instantly closed to cut off the air intake, and the air can be compressed together with the fuel for compression combustion or collision combustion, thereby increasing output.In addition, even if the opening area is increased to increase the amount of air introduced from the air intake section or the pressure to pump the air is increased, the engine has a highly efficient structure that can instantly and smoothly introduce and cut off the air, and it can also realize an innovative two-stroke engine (two-cycle engine) that maintains the advantages of a two-stroke engine (two-cycle engine) while eliminating its disadvantages, making it an innovative engine with excellent practicality.
本発明の最適な実施形態を図面に基づいて本発明の作用を示し簡単に説明する。 The optimal embodiment of the present invention will be briefly explained below, showing its function based on the drawings.
本発明は、ピストン機構のシリンダー1内に、たとえば導入される空気と噴射される燃料とがピストン機構のピストン2により圧縮燃焼して爆発し、または衝突燃焼して爆発し、その力が動力とし伝達(取得)されるエンジンであって、前記シリンダー1内に空気を導入する給気部3に、その給気口としての多数の開口部4と、この多数の開口部4を導入時に一斉に開口した開口状態とし、爆発時にはすべて閉塞した閉塞状態とする給気弁としての開閉自在な開閉部5とからなる開口閉塞切替え機構6(開閉式給気機構)を設けた構成としている。
The present invention is an engine in which, for example, air introduced and fuel injected into a
また本発明のこの開口閉塞切替え機構6は、多数の前記開口部4を設けた固定壁部7と、この固定壁部7に沿って可動自在に設けた前記開閉部5としての開閉用可動壁部5とからなる構成であって、この開閉用可動壁部5には、可動することで多数の前記開口部4と連通状態となる多数の連通開口部8および可動することで多数の前記開口部4を閉塞する閉塞部9とを設けた構成としている。
The opening/
また本発明は、この開閉用可動壁部5が可動することで多数の前記連通開口部8が多数の前記開口部4と位置ずれて前記閉塞部9により多数の前記開口部4が一斉に閉塞した閉塞状態となり、また本発明はさらにこの開閉用可動壁部5が前記可動とともに前記固定壁部7に接近する方向に接近移動することで、前記開閉用可動壁部5が前記固定壁部7に圧接する圧接状態となる構成としている。
The present invention also provides a configuration in which the opening/closing
また本発明は、この圧接状態の閉塞状態から開口状態に切り替える際には、前記開閉用可動壁部5を可動することで多数の前記連通開口部8が多数の前記開口部4と連通状態となり開口した開口状態となり、且つこの開閉用可動壁部5がこの可動とともに前記固定壁部7から離反する方向に離反移動することで、この開閉用可動壁部5と前記固定壁部7との前記圧接状態が解除された圧接解除状態となる構成としている。
In addition, the present invention is configured such that when switching from the closed pressed state to the open state, the opening/closing
したがって、たとえば、前記ピストン2の動きに同期して、空気を導入するときは、前記開閉用可動壁部5を一方向に可動させるとともにこの可動により離反移動させることで、瞬時に圧接状態の閉塞状態からスムーズに全開開口状態にして多量の空気導入が行えるとともに、燃料とともに圧縮燃焼または衝突燃焼して燃焼爆発する時には、前記可動させるとともに接近移動させることで瞬時に圧接状態の閉塞状態に戻すことができ、高い燃焼圧に耐え燃焼気の給気側への逆流を瞬時にして確実に防ぐことができることとなる。
Therefore, for example, when air is introduced in sync with the movement of the
具体的にはたとえば、前記ピストン2の動きに同期して、このピストン2の上死点付近で空気を前記シリンダー1内に導入し給気するために、前記固定壁部7に圧接していて空気を遮断している前記圧接状態での閉塞状態から、前記開閉用可動壁部5を一方向に可動するとともにこの固定壁部7から離反移動することで、容易にしてスムーズに且つ瞬時に前記開口状態となって多量の空気が瞬時に導入給気され、またたとえば燃料の噴射や着火により爆発するが、この燃焼爆発圧に十分耐え得ることができることとなる。
Specifically, for example, in order to introduce and supply air into the
すなわち、この爆発時には前記開閉用可動壁部5を再び可動して前記固定壁部7に接近移動させることでこの固定壁部7に圧接した前記圧接状態の閉塞状態となり、この爆発時の爆発圧を受ける前記開閉用可動壁部5をこの固定壁部7で受けることができ、漏れもなく耐久性に優れることとなる。
In other words, in the event of an explosion, the opening/closing
またこの圧接状態の閉塞状態から、可動して再び開口状態とする際には離反移動して圧接が解除され開口状態となるため、瞬時にしてスムーズに開口できる構成であることから、たとえば駆動力の小さなアクチェーターでも開閉可動させて十分に爆発圧に耐え得る閉塞状態でありながら瞬時にしてスムーズに開口状態に切り替えることができ、また高出力に設計でき排気ガスも綺麗である。 In addition, when moving from this closed pressed state to the open state again, the valve moves away from the opening, releasing the pressure and returning to the open state, so that the valve can be opened instantly and smoothly. For example, even an actuator with a small driving force can be used to open and close the valve, and while the valve is in a closed state that can fully withstand explosion pressure, it can be switched instantly and smoothly to the open state. It can also be designed for high output and produces clean exhaust gases.
このように本発明は、たとえばピストン機構のピストン2に同期させて往復回動することで、固定壁部7の開口部4に対して開閉用可動壁部5の連通開口部8を位置ずれさせて、一斉閉塞状態、一斉開口状態、一斉閉塞状態と切り替えることができ、逆方向のこの動作で再び一斉開口状態、一斉閉塞状態と切り替えることができる。
In this way, the present invention can shift the communicating
さらにこの可動に加えて、接近離反方向に移動させるため、開閉用可動壁部5は閉塞時には固定壁部7に圧接し、開口時には離れてこの圧接が解除されるため、一斉圧接閉塞状態、一斉圧接解除開口状態、一斉圧接閉塞状態と小さな力で瞬時に切り替えることができ、給気の導入と遮断並びに燃焼爆発圧に耐える圧接閉塞状態による遮断と開口導入とをスムーズにして確実に切り替えることが実現できることとなる。
In addition to this mobility, the opening and closing
言い換えると、本発明は、このようにたとえ2サイクルエンジンのように給気のタイミングが短い開口期間に制約される構成であっても、たとえばスリット状の開口部4を多数設けた構成とすることで簡易な可動操作で且つ短い可動ストロークで瞬時に開口面積の大きい開口状態に切り替えることができるから、瞬時に多量の空気を導入給気でき、またたとえばさらに圧送給気機構を設ければさらに短期間で多量の空気を導入できることとなる。
In other words, even in a configuration where the timing of air intake is restricted to a short opening period, such as in a two-stroke engine, the present invention can be configured, for example, with multiple slit-
また本発明は、閉塞時には圧接状態の閉塞状態となり十分に燃焼爆発圧に耐え得る構成でありながら、開口時には離反移動によって圧接状態が解除され摩擦抵抗が軽減されて可動が容易となるため、瞬時にしてスムーズに開口状態に切り替えることができる。また、排気部13にも同様の開口閉塞切替え機構6を設ければ、排気も短い期間内に瞬時におこなえ、排気途中で給気の開口部4も開口すれば、さらにシリンダー内1がこの空気の導入給気によって掃気もされ、一層給排気が瞬時にしてスムーズにおこなわれ、効率のよいエンジンを実現できることとなる。
In addition, the present invention is configured such that when closed, the cylinder is in a pressed closed state and can fully withstand the pressure of combustion explosion, but when open, the pressed state is released by the separation movement, frictional resistance is reduced, and movement becomes easy, so that the state can be instantly switched to the open state. If a similar opening/
このように本発明によれば、開口部4の総開口面積を容易に大きくとれる構成であって、速やかに多量の給気、速やかに排気、掃気がおこなえる構成を容易に実現でき、2サイクルエンジンの性能を容易に高めることができ、また給気部3に過給機構(たとえば圧送給気機構)を設けることも容易で、また排気期間を長く設定することで、ミラーアトキンソンサイクルも実現可能となる。
In this way, the present invention allows the total opening area of the
本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。 Specific examples of the present invention will be described with reference to the drawings.
本実施例では、ピストン機構のシリンダー1内に、たとえば圧送給気機構により圧送導入される空気と、噴射される燃料とをこのピストン2により圧縮燃焼させ、点火装置がなくても燃焼できこの燃焼爆発時の力を動力とし伝達させるエンジン(内燃機関)であって、2サイクルエンジンに本発明を適用したものである。
In this embodiment, the air that is pumped into the
すなわち、エンジンには様々な構成を採用可能であるが、本実施例では、シリンダー1内に上下動するピストン2を設け、このピストン2の上下往復動により給気部3から空気を導入する構成とするが、本実施例では、圧送給気機構により空気を圧送導入給気し、この圧送空気と燃料噴射部からシリンダー1内に噴射される燃料と衝突燃焼させるとともにこのピストン2で圧縮燃焼してその燃焼爆発の力をピストン2を介して動力として取得し、燃焼後は排気部13から排気ガスを排気する2サイクルのガソリンエンジンに本発明を適用している。
In other words, while various configurations can be used for the engine, in this embodiment, a
具体的には本実施例では、この給気部3に、スリット状の多数の開口部4と、この開口部4を導入時には一斉に開口した開口状態とし圧縮時および爆発時にはすべて閉塞した閉塞状態とする開閉自在な開閉部5とからなる開口閉塞切替え機構6を設けた構成としている。
Specifically, in this embodiment, the
本実施例のこの開口閉塞切替え機構6は、多数の前記開口部4を設けた固定壁部7と、この固定壁部7に沿って可動自在に設けた前記開閉部5としての開閉用可動壁部5とからなる構成であって、この開閉用可動壁部5には、可動することで多数の前記開口部4と連通状態となる多数の連通開口部8および可動することで多数の前記開口部4を閉塞する閉塞部9を設けた構成としている。
The opening/
また本実施例では、この開閉用可動壁部5を可動することで多数の前記連通開口部8が多数の前記開口部4と位置ずれて前記閉塞部9により多数の前記開口部4が一斉にすべて閉塞した閉塞状態となり、且つこの開閉用可動壁部5が前記可動とともに前記固定壁部7に接近する方向に接近移動することで、前記開閉用可動壁部5が前記固定壁部7に圧接した圧接状態となり、またこの圧接状態の閉塞状態から開口状態に切り替える際には、前記開閉用可動壁部5を可動することで多数の前記連通開口部8が多数の前記開口部4と連通状態となりすべて開口した開口状態となり、且つ前記開閉用可動壁部5が前記可動とともに前記固定壁部7から離反する方向に離反移動することで、この開閉用可動壁部5と前記固定壁部7との前記圧接状態が解除した圧接解除状態となる構成としている。
In this embodiment, by moving the opening/closing
さらに説明すると本実施例の開口閉塞切替え機構6は、前記給気部3のシリンダー連通開口部10を覆う前記固定壁部7に、この固定壁部7に沿って前記開閉部5としての前記開閉用可動壁部5を回動自在にして前記固定壁部7へ接近離反移動自在に設けた構成とし、前記固定壁部7にスリット状の前記開口部4を周方向に多数設け、前記開閉用可動壁部5には、この開閉用可動壁部5を前記固定壁部7に沿って回動可動することでこの固定壁部7の多数の前記開口部4と連通状態となり前記開口状態となる多数の前記連通開口部8と、回動可動することでこの多数の連通開口部8と多数の前記開口部4とが位置ずれるとともにこの開口部4を一斉にすべて閉塞して前記閉塞状態となる前記閉塞部9とを周方向に交互に設けた構成としている。
To explain further, the opening/
そしてさらに本実施例では、前記ピストン2の動きに同期して、前記開閉用可動壁部5を開口方向に回動可動するとともに前記固定壁部7から離反する方向に離反移動することで、この固定壁部7に圧接した前記圧接状態の前記閉塞状態から、この固定壁部7から離反して圧接が解除された前記圧接解除状態の前記開口状態となり、且つ前記開閉用可動壁部5を閉塞方向に回動可動するとともに前記固定壁部7に接近する方向に接近移動することで、前記圧接解除状態の前記開口状態から前記固定壁部7に圧接した前記圧接状態の前記閉塞状態に戻る構成としている。
Furthermore, in this embodiment, the opening/closing
さらに説明すると、本実施例の前記開口閉塞切替え機構6は、前記開閉用可動壁部5を正・逆水平回動することで、この開閉用可動壁部5が前記固定壁部7に接近・離反移動してこの固定壁部7への圧接・解除が切り替わるテーパ面11からなる回動連動圧接解除切替え機構12を備えた構成としている。
To explain further, the opening
またさらに本実施例の前記開口閉塞切替え機構6は、給気部3のシリンダー連通開口部10を覆う円盤状の前記固定壁部7が、円盤状の外側壁部とこの内側に間隔に設けられている円盤状の内側壁部とからなる構成であって、この外側壁部と内側壁部との双方に連通状態に多数のスリット状の前記開口部4を放射状に間隔を置いて設けた構成とし、この固定壁部7の外側壁部と内側壁部と間に、中心軸を軸にして前記開閉部5としての円盤状の前記開閉用可動壁部5を水平方向に回動自在にして上下方向にわずかに接近離反移動自在に設けた構成とし、前記外側壁部および前記内側壁部に、放射方向に長いスリット状で周方向に間隔をおいて多数の前記開口部4を外側内側連通状態(上下対向状態)に設けた構成としている。
Furthermore, in the opening
すなわち、円盤状の前記開閉用可動壁部5には、前記外側内側連通状態の多数の前記開口部4とその間でこの上下の開口部4と連通する位置に設けた多数の前記連通開口部8と、この開閉用可動壁部5を水平回動することで多数の前記開口部4を一斉にすべて閉塞する前記閉塞部9とを周方向に交互に設けた構成としている。
That is, the disk-shaped
また本実施例では、開閉用可動壁部5を水平回動可動することで自動的に上下方向の接近離反移動させることになるテーパ面11からなる回動連動圧接解除切替え機構12を設けている。
In addition, this embodiment is provided with a rotation-linked pressure
具体的には、前記固定壁部7の下部の内側壁部と前記開閉用可動壁部5の下部との摺動面に、開閉用可動壁部5が水平回動することで、この開閉用可動壁部5が登り上がることによりわずかに上昇して上部の固定壁部7の外側壁部に圧接することになる前記テーパ面11を設けて、この前記開閉用可動壁部5を正逆回動可動することでこのテーパ面11によりこの開閉用可動壁部5が固定壁部7の上部の外側壁部に対して接近離反移動する構成としている。
Specifically, the
また本実施例では、前記シリンダー1内から燃焼後空気を排気する排気部13にも、前記開口閉塞切替え機構6を備えていて、前記給気部3の前記開口閉塞切替え機構6と前記排気部13の前記開口閉塞切替え機構6とを別々に開閉制御して前記シリンダー1内の給排気を制御する構成としている。
In this embodiment, the
具体的には、前述したように、この円盤状の固定壁部7の上側の外側壁部と下側壁部の双方に、放射方向に長さを有し、周方向に間隔をおいて多数のスリット状の開口部4を双方連通状態(連通する対向位置に)設けて、この間で水平回動する開閉用可動部5の連通開口部8が連通した開口状態では、シリンダー内連通開口部10と連通して給気部3が開口状態となるように構成し、この固定壁部7の上部の外側壁部と下部の内側壁部との間で、回動自在にして上下動自在に設けた開閉用可動壁部5には、上下連通状態の多数の開口部4と連通状態となり前記開口状態となる同じくスリット状の多数の前記連通開口部8を設けて、水平回動可動することでこの多数の連通開口部8が位置ずれてこの連通開口部8間の閉塞部9により多数の開口部4が一斉に閉塞し前記閉塞状態となるように構成している。なお、各所に耐熱グリースやラビリンスパッキンなどを設けて封止している。
Specifically, as described above, a number of slit-
また本実施例は、前述したように、前記ピストン2の動きに同期して、前記開閉用可動壁部5を一方向に水平回動可動することで、この回動方向に徐々に登り傾斜している前記テーパ面11からなる回動連動圧接解除切替え機構12により、本実施例では固定壁部7の上部の前記外側壁部に徐々に接近移動し圧接した前記圧接状態の閉塞状態となり、前記開閉用可動壁部5を反対方向に水平回動可動することで、前記固定壁部7の上部の外側壁部から徐々に下がるように離反移動して、前記圧接状態が解除されスムーズにして瞬時に前記圧接閉塞状態から、全開開口状態となり、そして前記下部の内側壁部に接近移動して圧接することで、開口状態での空気圧にも耐え得る構成としている。
As described above, in this embodiment, the opening/closing
具体的には、ピストン2の動きに同期して、このピストン2の上死点付近でたとえば前記圧送空気を前記シリンダー1内に導入給気するために、前記固定壁部7の内側壁部に圧接していてこの圧送空気圧を受ける前記可動壁部5をこの内側壁部で受けている前記圧接状態の開口状態から、前記開閉用可動壁部5を一方向に回動することで、前記テーパ面11からなる回動連動圧接解除切替え機構12により、この内側壁部から離反移動するとともに外側壁部に接近移動してこの外側壁部に圧接した圧接状態での前記閉塞状態となって前記圧送空気が強制給気され給気での圧送空気圧を受ける開口状態のときも、また燃料の噴射により爆発してこの爆発圧を受ける閉塞状態のときでも、この圧力に耐え得る圧接状態となる構成としていて、且つ開閉可動する際にはこの開閉可動により自動的に離反移動して圧接状態が解除されてスムーズにして瞬時に大きく一斉開口しまた瞬時に一斉に圧接状態の閉塞状態に戻るように構成している。
Specifically, in order to introduce and supply the compressed air into the
すなわち、たとえば前記圧送空気を前記シリンダー1内に導入する時(圧送給気時)には、前記圧接閉塞状態から前記開閉用可動壁部5を一方向に回動することで自動的に前記固定壁部7から離反移動することで前記開口状態となるから、開口可動時には圧接状態から解かれることで、摩擦が解消されこの開口のための回動可動が瞬時にしてスムーズに且つ容易に行える構成としている。
That is, for example, when the compressed air is introduced into the cylinder 1 (when supplying compressed air), the movable opening and
そして本実施例では、この開口状態でも反対側の固定壁部7の内側壁部に圧接する圧接状態となる構成としているため、給気時でも給気時空気圧に耐え得る構成となる。
In this embodiment, the opening is pressed against the inner wall of the fixed
そしてさらに逆方向に回動可動させることで、瞬時に再び閉塞できるとともに圧接状態の閉塞状態にできるため燃焼時の爆発圧にも耐える構成としている。 Furthermore, by rotating it in the opposite direction, it can be instantly closed again and can be put into a pressure-welded closed state, making it capable of withstanding the explosive pressure of combustion.
そのため圧接閉塞できる構成でありながら、たとえば駆動力の小さなアクチェーターでも開閉可動させて開口状態に切り替えることができ、また高出力に設計でき排気ガスも綺麗である。 As a result, even though it has a structure that allows for pressure sealing, it can be opened and closed using an actuator with a small driving force, and can be designed for high output and produces clean exhaust gases.
また本実施例では、前記開口閉塞切替え機構6の前記開閉用可動壁部5を前記固定壁部7の外側壁部と内側壁部との間で水平回動させる開閉用駆動部(回動アクチェーター)と、前記開閉用可動壁部を前記外側壁部および前記内側壁部に接近離反可動させる圧接離反用駆動部(上下動アクチェーター)とを備えてもよいが、開閉用可動壁部5に設けた回動レバーをカム機構などにより往復動させる前記開閉用駆動部(回動アクチェーター)のみとし、またこの回動により回動連動圧接解除切り替え機構12のテーパ面11のテーパ面作用による上昇下降によって自動的に上下方向の接近離反方向に移動させて、圧接・解除が切り替わるように構成している。
In this embodiment, the opening/closing drive unit (rotating actuator) that rotates the opening/closing
また前述のとおり、本実施例ではこの空気圧送部により圧送される空気をシリンダー1内に圧送する給気経路に等圧圧縮する貯圧タンクを設け、熱が逃げ損失はあるが小さい力で多くの圧縮気を得ることができるようにしている。またこの経路に前記シリンダー1から燃焼後排気される排気ガスと熱交換して前記圧送空気を加熱する排気ガス熱交換部を設けている。これによりたとえば空気圧送部として設けた圧縮機によって圧縮される空気が、通常のコンプレッサーのように等温圧縮に近い状態で圧縮され、断熱圧縮に比べて同じ仕事量で多くの圧縮気を得ることができ、排ガスとの熱交換により熱を与えることで等圧膨張して一種の外燃機関として働き総合熱効率を高めることができるように構成している。
As mentioned above, in this embodiment, a pressure storage tank that compresses the air compressed by the air compression unit into the
またたとえば、前記連通させて開口給気口とし空気をシリンダー1内に導入する多数の開口部4および多数の連通開口部8の断面は給気方向には空気流入抵抗が少なく逆に燃焼爆発時の逆流を受ける逆方向の空気流入抵抗が大きくなる開口断面形状に形成してもよい。すなわちたとえば、開口部が給気側となる上部側は大きく、内部に行くほどゆるやかに開口径が小さくなり下部側の開口部は小さくなる流線形に形成してもよい。
For example, the cross section of the
尚、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。 The present invention is not limited to this embodiment, and the specific configuration of each component can be designed as appropriate.
1 シリンダー
2 ピストン
3 給気部
4 開口部
5 開閉部、開閉用可動壁部
6 開口閉塞切替え機構
7 固定壁部
8 連通開口部
9 閉塞部
10 シリンダー連通開口部
11 テーパ面
12 回動連動圧接解除切り替え機構
13 排気部
REFERENCE SIGNS
10 Cylinder communication opening
11 Tapered surface
12 Rotation-linked pressure release switching mechanism
13 Exhaust section
Claims (4)
空気を前記シリンダー内に導入する給気部に、多数の開口部と、この開口部を導入時には一斉に開口した開口状態とし圧縮時および爆発時にはすべて閉塞した閉塞状態とする開閉自在な開閉部とからなる開口閉塞切替え機構が設けられていて、
この開口閉塞切替え機構は、多数の前記開口部が設けられている固定壁部と、この固定壁部に沿って可動自在に設けられていて、可動することで多数の前記開口部と連通状態となる多数の連通開口部および可動することで多数の前記開口部を閉塞する閉塞部が設けられている前記開閉部としての開閉用可動壁部とからなり、
この開閉用可動壁部が可動することで多数の前記連通開口部が多数の前記開口部と位置ずれて前記閉塞部により多数の前記開口部が一斉にすべて閉塞された閉塞状態となり、且つこの開閉用可動壁部が前記可動とともに前記固定壁部に接近する方向に接近移動することで、前記開閉用可動壁部が前記固定壁部に圧接する圧接状態となり、この圧接状態の閉塞状態から開口状態に切り替える際には、前記開閉用可動壁部を可動することで多数の前記連通開口部が多数の前記開口部と連通状態となり開口された開口状態となり、且つ前記開閉用可動壁部が前記可動とともに前記固定壁部から離反する方向に離反移動することで、この開閉用可動壁部と前記固定壁部との前記圧接状態が解除された圧接解除状態となる構成とされていて、
前記開口閉塞切替え機構は、前記給気部のシリンダー連通開口部を覆う前記固定壁部に、この固定壁部に沿って前記開閉部としての前記開閉用可動壁部が回動自在にして前記固定壁部へ接近離反移動自在に設けられている構成とされていて、
前記固定壁部にはスリット状の前記開口部が周方向に多数設けられていて、
前記開閉用可動壁部には、この開閉用可動壁部を前記固定壁部に沿って回動可動することでこの固定壁部の多数の前記開口部と連通状態となり前記開口状態となる多数の前記連通開口部と、回動可動することでこの多数の連通開口部と多数の前記開口部とが位置ずれるとともにこの開口部を一斉にすべて閉塞して前記閉塞状態とする前記閉塞部とが周方向に交互に設けられていて、
前記ピストンの動きに同期して、前記開閉用可動壁部を開口方向に回動可動するとともに前記固定壁部から離反する方向に離反移動することで、この固定壁部に圧接した前記圧接状態の前記閉塞状態から、この固定壁部から離反して圧接が解除された前記圧接解除状態の前記開口状態となり、且つ前記開閉用可動壁部を閉塞方向に回動可動するとともに前記固定壁部に接近する方向に接近移動することで、前記圧接解除状態の前記開口状態から前記固定壁部に圧接した前記圧接状態の前記閉塞状態に戻る構成とされていて、
前記開口閉塞切替え機構は、前記開閉用可動壁部を正・逆回動することでこの開閉用可動壁部が前記固定壁部に接近・離反移動してこの固定壁部への圧接・解除が切り替わるテーパ面からなる回動連動圧接解除切替え機構が備えられている構成であることを特徴とするエンジン。 An engine in which air and fuel introduced into a cylinder of a piston mechanism are compressed by a piston, combusted and exploded, or combusted and exploded by collision, and the resulting force is used as power to transmit the engine,
an air supply section for introducing air into the cylinder is provided with an opening/closing switching mechanism consisting of a number of openings and an opening/closing section which can be freely opened and closed to open and close all of the openings at the time of introduction and close all of the openings at the time of compression and explosion,
This opening closure switching mechanism includes a fixed wall portion in which the multiple openings are provided, and a movable opening/closing wall portion as the opening/closing portion that is movably provided along the fixed wall portion and has multiple communication openings that are in communication with the multiple openings when moved, and a closing portion that closes the multiple openings when moved,
When this opening/closing movable wall portion is movable, the multiple communicating openings become misaligned with the multiple openings, resulting in a closed state in which the multiple openings are all blocked simultaneously by the blocking portion, and when this opening/closing movable wall portion moves toward the fixed wall portion as it moves, it becomes a pressed state in which it is pressed against the fixed wall portion, and when switching from the pressed closed state to an open state, when the opening/closing movable wall portion is moved, the multiple communicating openings become in communication with the multiple openings, resulting in an open open state, and when the opening/closing movable wall portion moves away from the fixed wall portion as it moves, it becomes a pressed released state in which the pressed state between the opening/closing movable wall portion and the fixed wall portion is released ,
the opening closure switching mechanism is configured such that the opening/closing movable wall portion as the opening/closing portion is provided on the fixed wall portion covering the cylinder communication opening of the air supply portion and is rotatable along the fixed wall portion so as to be movable toward and away from the fixed wall portion,
The fixed wall portion is provided with a large number of slit-shaped openings in a circumferential direction,
the opening/closing movable wall portion is provided with a number of communicating openings that are in a communicating state with the number of openings in the fixed wall portion by rotating the opening/closing movable wall portion along the fixed wall portion to achieve the open state, and a closing portion that is in a circumferentially alternating state with the number of communicating openings and the number of openings by rotating the opening/closing movable wall portion, so that the number of communicating openings and the number of openings are misaligned and all of the openings are simultaneously closed to achieve the closed state,
In synchronization with the movement of the piston, the opening/closing movable wall portion is rotated in an opening direction and moves away from the fixed wall portion, thereby changing from the closed state of the pressed state in which it is pressed against the fixed wall portion to the open state of the pressed-off state in which it is moved away from the fixed wall portion and the pressure is released, and the opening/closing movable wall portion is rotated in a closing direction and moves toward the fixed wall portion, thereby returning from the open state of the pressed-off state to the closed state of the pressed state in which it is pressed against the fixed wall portion,
The engine is characterized in that the opening closure switching mechanism is equipped with a rotation-linked pressure-contact release switching mechanism consisting of a tapered surface that moves the opening/closing movable wall portion toward or away from the fixed wall portion by rotating the opening/closing movable wall portion forward or backward, thereby switching between being pressed against or released from the fixed wall portion .
この固定壁部の外側壁部と内側壁部との間に、前記開閉部としての前記開閉用可動壁部が水平方向に回動自在にして上下方向に接近離反移動自在に設けられていて、前記外側壁部および前記内側壁部に、周方向に間隔をおいて多数のスリット状の前記開口部が外側内側連通状態に設けられていて、
前記開閉用可動壁部には、前記外側内側連通状態の多数の前記開口部とその間で連通状態に設けられている多数の前記連通開口部と、この開閉用可動壁部を水平回動することで多数の前記開口部を一斉にすべて閉塞する前記閉塞部とが周方向に交互に設けられていることを特徴とする請求項1記載のエンジン。 The opening closure switching mechanism is configured such that the fixed wall portion covering the cylinder communication opening portion includes an outer wall portion and an inner wall portion provided inside the outer wall portion at a distance therefrom, and a large number of the opening portions are provided in communication with both the outer wall portion and the inner wall portion,
Between the outer wall portion and the inner wall portion of the fixed wall portion, the opening/closing movable wall portion as the opening/closing portion is provided so as to be rotatable in the horizontal direction and movable toward and away from each other in the vertical direction, and a large number of slit-shaped openings are provided at intervals in the circumferential direction in the outer wall portion and the inner wall portion so as to communicate with the outer side and the inner side,
2. The engine according to claim 1, wherein the opening/closing movable wall portion is provided with a plurality of the openings in the outer-inner communicating state, a plurality of the communicating openings provided in a communicating state between them, and a closing portion that closes all of the plurality of openings at once by horizontally rotating the opening/closing movable wall portion, which are alternately provided in a circumferential direction.
3. The engine according to claim 2, characterized in that the rotation-linked pressure release switching mechanism consisting of the tapered surface is provided on a sliding surface between the outer wall portion or the inner wall portion of the fixed wall portion and the opening/closing movable wall portion, and the opening/closing movable wall portion is rotated forwards and backwards by the tapered surface, thereby moving the opening/closing movable wall portion toward and away from the fixed wall portion.
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