JP7699896B2

JP7699896B2 - エンジン

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Publication number: JP7699896B2
Application number: JP2021130734A
Authority: JP
Inventors: 政己種村
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Priority date: 2021-08-10
Filing date: 2021-08-10
Publication date: 2025-06-30
Anticipated expiration: 2041-08-10
Also published as: JP2023025468A

Description

本発明は、給気機構によりピストン機構のシリンダー内に空気を圧送して燃料と衝突燃焼または圧縮燃焼させこの燃焼圧を動力として取得するエンジンに関するものである。

従来、様々なエンジンが開発されてきているが、給気機構によりピストン機構のシリンダー内に空気を圧送導入して燃料と衝突燃焼または圧縮燃焼させて出力を高めることができるとともに、この圧送空気の圧力を高めてもその導入と遮断とをスムーズに行うことができ効率性の高い構造のエンジンは未だ開発されていない。

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、給気機構によりピストン機構のシリンダー内に空気を圧送導入して燃料と衝突燃焼または圧縮燃焼させて出力を高めることができるとともに、この圧送空気の圧力を高めてもその導入と遮断とをスムーズに行うことができ効率性の高い構造のエンジンを提供することを目的としている。

添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。

ピストン機構のシリンダー１内に圧送導入される空気と燃料とを衝突燃焼またはピストン２により圧縮燃焼させてその力を動力とし伝達させるエンジンであって、圧送される空気を前記シリンダー１内に圧送導入する圧送空気導入部３に、多数の導入開口部４と、この導入開口部４を圧送導入時には一斉に開口した開口状態とし燃焼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、多数の前記導入開口部４が設けられている外側壁部７と、この外側壁部７の多数の前記導入開口部４と連通状態となる位置に多数の前記導入開口部４が設けられている内側壁部８との間に、前記開閉部５としての開閉用可動壁部５が可動自在に設けられていて、この開閉用可動壁部５には、連通状態の前記外側壁部７の多数の前記導入開口部４と前記内側壁部８の多数の前記導入開口部４との間で双方それぞれの多数の前記導入開口部４と連通状態となる位置に多数の開閉用導入開口部９が設けられていて、この開閉用可動壁部５が可動することで多数の前記開閉用導入開口部９が、連通状態の前記外側壁部７の多数の前記導入開口部４と前記内側壁部８の多数の前記導入開口部４の双方それぞれの多数の前記導入開口部４と位置ずれてこの双方それぞれの多数の前記導入開口部４を一斉に閉塞する閉塞状態となり、且つ前記開閉用可動壁部５が可動するとともに前記外側壁部７または内側壁部８に接近する方向に移動することで、前記開閉用可動壁部５が前記外側壁部７または前記内側壁部８に圧接する圧接状態となって圧接閉塞状態となり、この圧接閉塞状態から前記開口状態に切り替える際には、前記開閉用可動壁部５を離反方向に移動することで、この開閉用可動壁部５と前記外側壁部７または前記内側壁部８との前記圧接状態が解除されるとともに、この開閉用可動壁部５を可動することで多数の前記開閉用導入開口部９が、連通状態の前記外側壁部７の多数の前記導入開口部４と前記内側壁部８の多数の前記導入開口部４との間で双方それぞれの多数の前記導入開口部４と連通状態となり前記開口状態となる構成に設けられていることを特徴とするエンジンに係るものである。

また前記開口閉塞切替え機構６は、前記圧送空気導入部３のシリンダー連通開口部１０を覆う囲み部１１に設けられている前記外側壁部７と、この内側に間隔をおいて設けられている前記内側壁部８と、この外側壁部７と内側壁部８との間に、前記開閉部５としての前記開閉用可動壁部５がその間で回動自在にして前記外側壁部７または前記内側壁部８へ接近離反移動自在に設けられていて、この開閉用可動壁部５には、連通状態の前記外側壁部７の多数の前記導入開口部４と多数の前記内側壁部８の前記導入開口部４との間で双方それぞれの多数の前記導入開口部４と連通状態となり前記開口状態となる多数の前記開閉用導入開口部９と、回動することでこの多数の開閉用導入開口部９が位置ずれて、連通状態の前記外側壁部７の多数の前記導入開口部４と前記内側壁部８の多数の前記導入開口部４との間で双方それぞれの多数の前記導入開口部４を一斉に閉塞した前記閉塞状態とする閉塞部１２とが設けられていて、
この開閉用可動壁部５が回動することで多数の前記開閉用導入開口部９が、連通状態の前記外側壁部７の多数の前記導入開口部４と前記内側壁部８の多数の前記導入開口部４の双方それぞれの多数の前記導入開口部４と位置ずれてこの双方それぞれの多数の前記導入開口部４を一斉に閉塞する前記閉塞状態となり、
且つ前記開閉用可動壁部５が回動するとともに前記外側壁部７または前記内側壁部８に接近する方向に移動することで、前記開閉用可動壁部５が前記外側壁部７または前記内側壁部８に圧接する前記圧接状態となって前記圧接閉塞状態となり、
この圧接閉塞状態から前記開口状態に切り替える際には、前記開閉用可動壁部５を離反方向に移動することで、この開閉用可動壁部５と前記外側壁部７または前記内側壁部８との前記圧接状態が解除されるとともに、この開閉用可動壁部５を回動することで多数の前記開閉用導入開口部９が、連通状態の前記外側壁部７の多数の前記導入開口部４と前記内側壁部８の多数の前記導入開口部４との間で双方それぞれの多数の前記導入開口部４と連通状態となり前記開口状態となる構成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。

また前記開口閉塞切替え機構６は、前記圧送空気導入部３の前記シリンダー連通開口部１０を覆う前記囲み部１１の周面壁部または上面部に設けられている前記外側壁部７と、この内側に間隔に設けられている前記内側壁部８と、この外側壁部７と内側壁部８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７および前記内側壁部８に、間隔をおいて多数の前記導入開口部４が外側内側連通状態に設けられていて、前記開閉部５としての前記開閉用可動壁部５には、多数の前記開閉用導入開口部９が前記外側内側連通状態の前記外側壁部７の多数の前記導入開口部４と前記内側壁部８の多数の前記導入開口部４との間で双方それぞれの多数の前記導入開口部４と連通状態に設けられているとともに、この連通状態の双方それぞれの多数の前記導入開口部４間でこの開閉用可動壁部５を水平回動することでこの多数の前記導入開口部４を一斉にすべて閉塞する前記閉塞部１２とが設けら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。

また前記ピストン２の動きに同期して、前記開閉用可動壁部５を一方向に可動するとともに前記外側壁部７または前記内側壁部８の他方側から一方側に接近移動することで、前記他方側に圧接した前記圧接閉塞状態から前記開口状態、前記一方側に圧接した前記圧接閉塞状態となり、且つ前記開閉用可動壁部５を反対方向に可動するとともに前記外側壁部７または前記内側壁部８の前記一方側から前記他方側に接近移動することで、前記一方側に圧接した前記圧接閉塞状態から前記開口状態、前記他方側に圧接した前記圧接閉塞状態とな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。

また前記ピストン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、前記内側壁部８に圧接していて前記圧送空気を遮断しこの圧送空気圧を受ける前記開閉用可動壁部５をこの内側壁部８で受けている前記圧接閉塞状態から、前記開閉用可動壁部５を一方向に可動するとともにこの内側壁部８から離反移動することで前記開口状態となって前記圧送空気が強制給気されて燃料の噴射により燃焼するように構成されているとともに、この燃焼時には前記開閉用可動壁部５がさらにこの一方向にそのまま可動して前記外側壁部７に接近移動しこの外側壁部７に圧接した前記圧接閉塞状態となることで、この燃焼時の燃焼圧を受ける前記開閉用可動壁部５をこの外側壁部７で受けるように構成されていることを特徴とする請求項４記載のエンジンに係るものである。

また前記圧送空気導入部３に設けられている前記開口閉塞切替え機構６の前記開閉用可動壁部５を前記外側壁部７と前記内側壁部８との間で可動させる開閉用駆動部１３と、前記開閉用可動壁部５を前記外側壁部７または前記内側壁部８に接近離反可動させる圧接離反用駆動部１４とが備え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。

また前記圧送空気導入部３に設けられている前記開口閉塞切替え機構６の前記外側壁部７を覆うケース部１５内に圧送空気を導入しこの外側壁部７および前記内側壁部８の多数の前記導入開口部４および前記開閉用可動壁部５の多数の前記開閉用導入開口部９を介して前記シリンダー１内に空気を圧送させる空気圧送部１６が備え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。

また前記空気圧送部１６には、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１７が備えられていることを特徴とする請求項７記載のエンジンに係るものである。

本発明は上述のように構成したから、給気機構によりピストン機構のシリンダー内に空気を圧送導入して燃料と衝突燃焼または圧縮燃焼させて出力を高めることができるとともに、この圧送空気の圧力を高めてもその導入と遮断とをスムーズに行うことができ効率性の高い構造のエンジンとなる。

実施例１の概略構成説明図である。実施例１の要部の圧接閉塞状態の概略構成説明断面図である。実施例１の要部の開口状態の概略構成説明断面図である。実施例１の要部の爆発時での圧接閉塞状態の概略構成説明断面図である。実施例２の概略構成説明図である。実施例２の要部の概略構成説明図である。実施例２の要部の圧接閉塞状態の概略構成説明断面図である。実施例２の要部の開口状態の概略構成説明断面図である。実施例２の要部の爆発時での圧接閉塞状態の概略構成説明断面図である。

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。

ピストン機構のシリンダー１内に、圧送給気機構により圧送導入される空気と燃料とが衝突燃焼またはピストン機構のピストン２により圧縮燃焼してその力を動力とし伝達(取得)するエンジンであって、圧送される空気を前記シリンダー１内に圧送導入する圧送給気部としての圧送空気導入部３に、その給気口としての多数の導入開口部４と、この多数の導入開口部４を圧送導入時には一斉に開口した開口状態とし、燃焼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(開閉式圧送給気機構)を設けた構成としている。

この開口閉塞切替え機構６は、前記多数の導入開口部４が設けられている外側壁部７と、この多数の導入開口部４と連通状態となる位置に前記多数の導入開口部４が設けられている内側壁部８との間に、前記開閉部５としての開閉用可動壁部５を可動自在(たとえば回動自在)に設け、この開閉用可動壁部５には、前記外側内側の連通状態の双方の前記多数の導入開口部４と連通状態となる位置に多数の開閉用導入開口部９を設けた構成としている。

たとえば、スリット状の多数の給気口(前記多数の開閉用導入開口部９)を設けた円盤状あるいはラッパ状の給気弁(前記開閉用開閉部５)を、同じくスリット状の多数の上部給気口(前記多数の導入開口部４)を設けた外側壁部７と下部給気口(前記多数の導入開口部４)を設けた内側壁部８とに挟まれた位置で回動自在(多数の導入開口部４を開閉自在)にして、上下動自在(圧接閉塞・解除回動自在)に設けた開閉式の圧送給気機構を設けた構成としている。

この給気弁(開閉部)である開閉用可動壁部５が可動する(たとえば前述のようにこの外側壁部７と内側壁部８との間で回動する)ことで、前記多数の開閉用導入開口部９が外側内側の前記多数の導入開口部４と位置ずれてこの多数の導入開口部４を一斉に閉塞する閉塞状態となり、且つこの開閉用可動壁部５が可動するとともに前記外側壁部７または内側壁部８に接近する方向に移動する(たとえば回動するとともに上下いずれかの方向に移動する)ことで、前記開閉用可動壁部５が前記外側壁部７または前記内側壁部８に圧接する圧接閉塞状態となる構成としている。

またこの圧接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を離反方向に移動することで、この開閉用可動壁部５と前記外側壁部７または内側壁部８との前記圧接状態が解除されるとともに、この開閉用可動壁部５を可動する(たとえば回動する)ことで前記前記多数の開閉用導入開口部９が前記連通状態の多数の導入開口部４とこの間で連通状態となり開口状態となる構成としている。

たとえば、前記ピストン２の動きに同期して、圧送空気を強制給気し燃料と衝突燃焼または圧縮燃焼させる燃焼時には、一方向に可動するとともに一方向に接近離反移動させる瞬時の一方向動作により、瞬時に圧送空気の導入が行えるとともに、燃焼時の高い燃焼圧に耐え燃焼気の給気側への逆流を確実に防ぐことができる。

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、前記内側壁部８に圧接していて前記圧送空気を遮断しこの圧送空気圧を受ける前記開閉用可動壁部５をこの内側壁部８で受けている前記圧接閉塞状態から、前記開閉用可動壁部５を一方向に可動するとともにこの内側壁部８から離反移動することで前記開口状態となって前記圧送空気が強制給気されて燃料の噴射により燃焼するように構成している。

そして、この燃焼時には前記開閉用可動壁部５がさらにこの一方向にそのまま可動して前記外側壁部７に接近移動しこの外側壁部７に圧接した前記圧接閉塞状態となることで、この燃焼時の燃焼圧を受ける前記開閉用可動壁部５をこの外側壁部７で受けるように構成している。

すなわち、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を一方向に可動するとともに前記内側壁部８から離反移動することで前記開口状態となるが、圧接状態から解かれることでこの開口のための可動がスムーズにして容易に行える。そしてさらにこの方向に可動させることで瞬時に再び閉塞できるとともに圧接閉塞状態にできるため燃焼時の燃焼圧にも耐える構成となる。

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る。また高出力に設計でき排気ガスも綺麗である。

また給気遮断時は前記開閉用可動壁部５を反対方向に可動するとともに前記外側壁部７から離反し前記内側壁部８に接近移動することで前記内側壁部８に圧接した前記圧接閉塞状態となり、給気圧(圧送空気圧)に耐え圧送空気がシリンダー１内に漏れ出るのを封止できる。

このように、たとえばピストン機構のピストン２に同期させて往復可動(たとえば往復回動)することで、連通状態の導入開口部４の間で開閉用導入開口部９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る。

さらにこの可動に加えて、接近離反方向に移動するため、中間の開閉用可動壁部５は閉塞時には外側壁部７または内側壁部８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給気圧および燃焼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することが実現できる。

本発明の具体的な実施例１について図面に基づいて説明する。

本実施例では、ピストン機構のシリンダー１内に圧送給気機構により圧送導入される空気と燃料とを衝突燃焼させるとともにこのピストン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、通常の給気弁(吸気口)１９とは別の圧送空気強制導入口(本発明の給気口)からシリンダー１内に空気を圧送する圧送給気機構を備えたエンジンに本発明を適用したものである。

この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吸気口１９から空気を吸入するとともに、前記圧送給気機構により給気口からも空気を圧送導入供給し、この圧送空気と燃料噴射部２１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時の力をピストン２を介して動力として取得し、燃焼後は排気口２０から排気ガスを排気するガソリンエンジンに本発明を適用している。

本実施例のこの圧送給気機構は、前記圧送空気を前記シリンダー１内に圧送導入する圧送空気導入部３(給気口)に、多数の導入開口部４と、この導入開口部４を圧送導入時には一斉に開口した開口状態とし、燃焼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。

本実施例のこの開口閉塞切替え機構６は、多数の前記導入開口部４が設けられている外側壁部７と、この多数の導入開口部４と連通状態となる位置に前記多数の導入開口部４が設けられている内側壁部８との間に、前記開閉部５としての開閉用可動壁部５を可動自在に設け、この開閉用可動壁部５には、前記外側内側の連通状態の双方の多数の前記導入開口部４と連通状態となる位置に多数の開閉用導入開口部９を設けた構成として、この開閉用可動壁部５が可動することで多数の前記開閉用導入開口部９が多数の前記導入開口部４と位置ずれてこの多数の導入開口部４を一斉に閉塞する閉塞状態となり、且つこの開閉用可動壁部５が可動するとともに前記外側壁部７または内側壁部８に接近する方向に移動することで、前記開閉用可動壁部５が前記外側壁部７または前記内側壁部８に圧接する圧接閉塞状態となり、この圧接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を離反方向に移動することで、この開閉用可動壁部５と前記外側壁部７または内側壁部８との前記圧接状態が解除されるとともに、この開閉用可動壁部５を可動することで多数の前記開閉用導入開口部９が前記連通状態の多数の導入開口部４とこの間で連通状態となり開口状態となる構成としている。

具体的には、この実施例１の圧送給気機構は、前記圧送空気導入部３の前記給気口であるシリンダー連通開口部１０を覆う円筒状の囲み部１１を設け、この囲み部１１内にたとえばコンプレサーなどを採用する空気圧送部１６により空気を圧送導入する構成とし、この円筒状の囲み部１１内上部に円盤状の前記外側壁部７を設け、この下側でシリンダー連通開口部１０を塞ぎ連通させるようにして上下間隔をおいて円盤状の前記内側壁部８を設け、この外側壁部７と内側壁部８との間に、前記開閉部５としての円盤状の開閉用可動壁部５がその間で水平回動自在にして前記外側壁部７および前記内側壁部８へ接近離反往復移動自在に設けた構成としている。

この円盤状の外側壁部７には、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導入開口部４を設け、その下側の内側壁部８には、これと対向するようにスリット状の多数の導入開口部４を設け、これがシリンダー連通開口部１０となるように構成している。

またこの上部の外側壁部７と下部の内側壁部８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、上下連通状態の給気口である(外側内側双方の)多数の前記導入開口部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開閉用導入開口部９を設けて、水平回動することでこの多数の開閉用導入開口部９が位置ずれて多数の前記導入開口部４を一斉に閉塞した前記閉塞状態とする閉塞部１２をそのスリット間に設けた構成としている。

したがって、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するとともに、上下の前記外側壁部７または前記内側壁部８の一方側に接近移動することで、他方側に圧接した前記圧接閉塞状態から、前記開口状態、そして前記一方側に圧接した前記圧接閉塞状態となり、且つ前記開閉用可動壁部５を反対方向に水平回動するとともに前記外側壁部７または前記内側壁部８の前記他方側に接近移動することで、前記一方側に圧接した前記圧接閉塞状態から、開口状態、そして前記他方側に圧接した前記圧接閉塞状態となる構成としている。

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、前記内側壁部８に圧接していて前記圧送空気を遮断しこの圧送空気圧を受ける前記開閉用可動壁部５をこの内側壁部８で受けている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とともにこの内側壁部８から離反移動することで前記開口状態となって前記圧送空気が強制給気されて燃料の噴射により燃焼するように構成している。

そして、本実施例では、この爆発時には前記開閉用可動壁部５がさらにこの一方向にそのまま回動して前記外側壁部７に接近移動しこの外側壁部７に圧接した前記圧接閉塞状態となることで、この燃焼時の燃焼圧を受ける前記開閉用可動壁部５をこの外側壁部７で受けるように構成している。

すなわち、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とともに前記内側壁部８から離反移動することで前記開口状態となるが、圧接状態から解かれることでこの開口のための回動がスムーズにして容易に行える。

そしてさらにこの方向に回動させることで瞬時に再び閉塞できるとともに圧接閉塞状態にできるため燃焼時の燃焼圧にも耐える構成としている。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。

また給気遮断時は前記開閉用可動壁部５を反対方向に回動するとともに前記外側壁部７から離反し前記内側壁部８に接近移動することで前記内側壁部８に圧接した前記圧接閉塞状態となり、給気圧(圧送空気圧)に耐え圧送空気がシリンダー１内に漏れ出るのを封止できる構成としている。

さらに説明すると、本実施例では、ピストン機構のピストン２が上死点となる上死点付近で、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、前記内側壁部８に圧接していて前記圧送空気を遮断し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８で受けている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とともにこの内側壁部８から離反移動することで前記開口状態となって前記圧送空気が強制給気されて燃料の噴射により燃焼するように構成している。

すなわち、前記内側壁部８に圧接していて遮断している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８で受けている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とともにこの内側壁部８から離反移動することで前記開口状態となって前記圧送空気が強制給気されて燃料の噴射により燃焼するように構成している。

そして、この燃焼時には前記開閉用可動壁部５がさらにこの一方向にそのまま回動して前記外側壁部７に接近移動しこの外側壁部７に圧接した前記圧接閉塞状態となることで、この燃焼時の燃焼圧を受ける前記開閉用可動壁部５をこの外側壁部７で受けるように構成している。

すなわち、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とともに前記内側壁部８から離反移動することで前記開口状態となるが、圧接状態から解かれることでこの開口のための回動がスムーズにして容易に行える。そしてさらにこの方向に可動させることで瞬時に再び閉塞できるとともに圧接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なる。

このようにピストン２の上死点付近で圧送空気の導入と燃焼が瞬時に起きた後、ピストン２が再び下降した下死点付近では、前記上死点付近での燃焼時に上側の外側壁部７に開閉用可動壁部５が圧接し燃焼圧に耐える圧接閉塞状態から、開閉用可動壁部５が往復可動可能な駆動機構により反対方向に回動するとともに下方へ離反移動することで、すなわち圧接解除移動して回転することで、瞬時に給気口となる多数の導入開口部４が一斉に開口した状態となりさらに内側壁部８に圧接した圧接閉塞状態となる。

そして、再びピストン２が上昇するに際して排気口２０から燃焼ガスは排気され、この上死点で排気口２０は閉じ導入開口部４(圧送空気の給気口)は閉じたまま、通常のエンジンのようにこれとは別に設けた吸気口１９が開きピストン２の下降にともなって空気が吸気導入され、この新しい空気の吸気により燃焼後のシリンダー１内が冷却されるとともに、再びの上昇により圧縮もされ出力が向上することとなる。

そしてこの下死点から再びピストン２が上昇し上死点付近で、前記圧送空気の導入と燃焼が行われることとなるように構成している。

また本実施例の圧送給気機構は、前記圧送空気導入部３に設けられている前記開口閉塞切替え機構６の前記開閉用可動壁部５を前記外側壁部７と前記内側壁部８との間で水平回動させる開閉用駆動部１３(回動アクチェーター)と、前記開閉用可動壁部５を前記外側壁部７および前記内側壁部８に接近離反可動させる圧接離反用駆動部１４(上下動アクチェーター)とを備えているが、本実施例の前記開閉用駆動部１３(回動アクチェーター)は、前記開閉用可動壁部５の中心回転軸を上方に突設しこの中心回転軸を往復回動させるための回動用腕部を設け、この回動用腕部を前後に往復揺動させる駆動部(回動アクチェーター)を設けた構成としている。

また圧接離反用駆動部１４(上下動アクチェーター)は、前記中心回転軸を上下に往復微動させるように設けた構成としている。

また前述のとおり、前記圧送空気導入部３に設けられている前記開口閉塞切替え機構６のシリンダー連通開口部１０を囲む円筒状の囲み部１１内部に円盤状の前記外側壁部７が設けられていて、この外側壁部７の上部の囲み部１１をこの外側壁部７を覆うケース部１５として設け、このケース部１５内に圧送空気を導入しこの外側壁部７および前記内側壁部８の前記スリット状の多数の導入開口部４および前記開閉用可動壁部５のスリット状の多数の前記開閉用導入開口部９を介して前記シリンダー１内に空気を圧送させる空気圧送部１６(コンプレッサー)が備えられている構成としている。

また本実施例ではこの空気圧送部１６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１８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１７を設けている。これによりたとえば空気圧送部１６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。

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導入開口部４および多数の開閉用導入開口部９の断面は給気方向には空気流入抵抗が少なく逆に燃焼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形状に形成してもよい。

また、実施例２では、囲み部１１を台錐形状としその内部に同形の外側壁部７と内側壁部８を設け、それぞれの周壁部に上下に長く周方向に間隔をおいて多数の導入開口部４を設けた構成とし、その間に同形の開閉用可動壁部５を水平回動自在にして上下動自在に設け、この開閉用可動壁部５に実施例１と同様にこの多数の導入開口部４を水平回動することで連通すると一斉開口状態となり、水平回動して位置ずれると一斉閉塞状態に切り替えることができるように構成している。

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。

１シリンダー
２ピストン
３圧送空気導入部
４導入開口部
５開閉部、開閉用可動壁部
６開口閉塞切替え機構
７外側壁部
８内側壁部
９開閉用導入開口部
10 シリンダー連通開口部
11 囲み部
12 閉塞部
13 開閉用駆動部
14 圧接離反用駆動部
15 ケース部
16 空気圧送部
17 排気ガス熱交換部
18 貯圧タンク
19 吸気口
20 排気口
21 燃料噴射部

Claims

ピストン機構のシリンダー内に圧送導入される空気と燃料とを衝突燃焼またはピストンにより圧縮燃焼させてその力を動力とし伝達させるエンジンであって、
圧送される空気を前記シリンダー内に圧送導入する圧送空気導入部に、多数の導入開口部と、この導入開口部を圧送導入時には一斉に開口した開口状態とし燃焼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、多数の前記導入開口部が設けられている外側壁部と、この外側壁部の多数の前記導入開口部と連通状態となる位置に多数の前記導入開口部が設けられている内側壁部との間に、前記開閉部としての開閉用可動壁部が可動自在に設けられていて、この開閉用可動壁部には、連通状態の前記外側壁部の多数の前記導入開口部と前記内側壁部の多数の前記導入開口部との間で双方それぞれの多数の前記導入開口部と連通状態となる位置に多数の開閉用導入開口部が設けられていて、
この開閉用可動壁部が可動することで多数の前記開閉用導入開口部が、連通状態の前記外側壁部の多数の前記導入開口部と前記内側壁部の多数の前記導入開口部の双方それぞれの多数の前記導入開口部と位置ずれてこの双方それぞれの多数の前記導入開口部を一斉に閉塞する閉塞状態となり、
且つ前記開閉用可動壁部が可動するとともに前記外側壁部または内側壁部に接近する方向に移動することで、前記開閉用可動壁部が前記外側壁部または前記内側壁部に圧接する圧接状態となって圧接閉塞状態となり、
この圧接閉塞状態から前記開口状態に切り替える際には、前記開閉用可動壁部を離反方向に移動することで、この開閉用可動壁部と前記外側壁部または前記内側壁部との前記圧接状態が解除されるとともに、この開閉用可動壁部を可動することで多数の前記開閉用導入開口部が、連通状態の前記外側壁部の多数の前記導入開口部と前記内側壁部の多数の前記導入開口部との間で双方それぞれの多数の前記導入開口部と連通状態となり前記開口状態となる構成に設けられていることを特徴とするエンジン。
前記開口閉塞切替え機構は、前記圧送空気導入部のシリンダー連通開口部を覆う囲み部に設けられている前記外側壁部と、この内側に間隔をおいて設けられている前記内側壁部と、こ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その間で回動自在にして前記外側壁部または前記内側壁部へ接近離反移動自在に設けられていて、
この開閉用可動壁部には、連通状態の前記外側壁部の多数の前記導入開口部と前記内側壁部の多数の前記導入開口部との間で双方それぞれの多数の前記導入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開閉用導入開口部と、回動することでこの多数の開閉用導入開口部が位置ずれて、連通状態の前記外側壁部の多数の前記導入開口部と前記内側壁部の多数の前記導入開口部との間で双方それぞれの多数の前記導入開口部を一斉に閉塞した前記閉塞状態とする閉塞部とが設けられていて、
この開閉用可動壁部が回動することで多数の前記開閉用導入開口部が、連通状態の前記外側壁部の多数の前記導入開口部と前記内側壁部の多数の前記導入開口部の双方それぞれの多数の前記導入開口部と位置ずれてこの双方それぞれの多数の前記導入開口部を一斉に閉塞する前記閉塞状態となり、
且つ前記開閉用可動壁部が回動するとともに前記外側壁部または前記内側壁部に接近する方向に移動することで、前記開閉用可動壁部が前記外側壁部または前記内側壁部に圧接する前記圧接状態となって前記圧接閉塞状態となり、
この圧接閉塞状態から前記開口状態に切り替える際には、前記開閉用可動壁部を離反方向に移動することで、この開閉用可動壁部と前記外側壁部または前記内側壁部との前記圧接状態が解除されるとともに、この開閉用可動壁部を回動することで多数の前記開閉用導入開口部が、連通状態の前記外側壁部の多数の前記導入開口部と前記内側壁部の多数の前記導入開口部との間で双方それぞれの多数の前記導入開口部と連通状態となり前記開口状態となる構成に設けられていることを特徴とすることを特徴とする請求項１記載のエンジン。
前記開口閉塞切替え機構は、前記圧送空気導入部の前記シリンダー連通開口部を覆う前記囲み部の周面壁部または上面部に設けられている前記外側壁部と、この内側に間隔に設けられている前記内側壁部と、こ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、間隔をおいて多数の前記導入開口部が外側内側連通状態に設けられていて、
前記開閉部としての前記開閉用可動壁部には、多数の前記開閉用導入開口部が前記外側内側連通状態の前記外側壁部の多数の前記導入開口部と前記内側壁部の多数の前記導入開口部との間で双方それぞれの多数の前記導入開口部と連通状態に設けられているとともに、この連通状態の双方それぞれの多数の前記導入開口部間でこの開閉用可動壁部を水平回動することで多数の前記導入開口部を一斉にすべて閉塞する前記閉塞部とが設けられていることを特徴とする請求項２記載のエンジン。
前記ピストンの動きに同期して、前記開閉用可動壁部を一方向に可動するとともに前記外側壁部または前記内側壁部の他方側から一方側に接近移動することで、前記他方側に圧接した前記圧接閉塞状態から前記開口状態、前記一方側に圧接した前記圧接閉塞状態となり、且つ前記開閉用可動壁部を反対方向に可動するとともに前記外側壁部または前記内側壁部の前記一方側から前記他方側に接近移動することで、前記一方側に圧接した前記圧接閉塞状態から前記開口状態、前記他方側に圧接した前記圧接閉塞状態とな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。
前記ピストンの動きに同期して、このピストンの上死点付近で前記圧送空気を前記シリンダー内に導入給気するために、前記内側壁部に圧接していて前記圧送空気を遮断しこの圧送空気圧を受ける前記開閉用可動壁部をこの内側壁部で受けている前記圧接閉塞状態から、前記開閉用可動壁部を一方向に可動するとともにこの内側壁部から離反移動することで前記開口状態となって前記圧送空気が強制給気されて燃料の噴射により燃焼するように構成されているとともに、この燃焼時には前記開閉用可動壁部がさらにこの一方向にそのまま可動して前記外側壁部に接近移動しこの外側壁部に圧接した前記圧接閉塞状態となることで、この燃焼時の燃焼圧を受ける前記開閉用可動壁部をこの外側壁部で受けるように構成されていることを特徴とする請求項４記載のエンジン。
前記圧送空気導入部に設けられている前記開口閉塞切替え機構の前記開閉用可動壁部を前記外側壁部と前記内側壁部との間で可動させる開閉用駆動部と、前記開閉用可動壁部を前記外側壁部または前記内側壁部に接近離反可動させる圧接離反用駆動部とが備えられていることを特徴とする請求項１記載のエンジン。
前記圧送空気導入部に設けられている前記開口閉塞切替え機構の前記外側壁部を覆うケース部内に圧送空気を導入しこの外側壁部および前記内側壁部の多数の前記導入開口部および前記開閉用可動壁部の多数の前記開閉用導入開口部を介して前記シリンダー内に空気を圧送させる空気圧送部が備えられていることを特徴とする請求項１記載のエンジン。
前記空気圧送部には、前記シリンダー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が備えられていることを特徴とする請求項７記載のエンジン。