(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023025468
(43)【公開日】2023-02-22
(54)【発明の名称】エンジン
(51)【国際特許分類】
F02B 29/02 20060101AFI20230215BHJP
F02B 67/00 20060101ALI20230215BHJP
F02M 31/08 20060101ALI20230215BHJP
【FI】
F02B29/02 E
F02B67/00 E
F02M31/08 301
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021130734
(22)【出願日】2021-08-10
(71)【出願人】
【識別番号】592179355
【氏名又は名称】種村 政己
(74)【代理人】
【識別番号】100097065
【弁理士】
【氏名又は名称】吉井 雅栄
(72)【発明者】
【氏名】種村 政己
(57)【要約】
【課題】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。
【解決手段】開閉用可動壁部5が可動することで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るように構成した開閉式圧送給気機構を備えたエンジン。
【選択図】
図3
【特許請求の範囲】
【請求項1】
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、
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、前記多数の導入開口部が設けられている外側壁部と、この多数の導入開口部と連通状態となる位置に前記多数の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、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前記多数の開閉用導入開口部が前記多数の導入開口部と位置ずれてこの多数の導入開口部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前記前記多数の開閉用導入開口部が前記連通状態の多数の導入開口部とこの間で連通状態となり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。
【請求項2】
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、連通状態の外側内側双方の前記多数の導入開口部とその間で連通状態となり前記開口状態となる前記多数の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前記多数の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を回動することで前記多数の開閉用導入開口部が前記多数の導入開口部と位置ずれて前記閉塞部により前記多数の導入開口部を一斉に閉塞した前記閉塞状態となり、
且つこの開閉用可動壁部を回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は前記外側壁部または前記内側壁部に圧接する前記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前記外側壁部または内側壁部との圧接状態が解除されるとともに、前記開閉用可動壁部を回動することで前記多数の開閉用導入開口部が前記連通状態の多数の導入開口部とその間で連通して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。
【請求項3】
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、間隔をおいて前記多数の導入開口部が外側内側連通状態に設けられていて、
前記開閉用可動壁部には、前記多数の開閉用導入開口部が前記外側内側連通状態の前記多数の導入開口部とその間で連通状態に設けられているとともに、この連通状態の多数の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この多数の導入開口部を一斉にすべて閉塞する前記閉塞部とが前記多数の開閉用導入開口部間に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。
【請求項4】
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、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、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1~3のいずれか1項に記載のエンジン。
【請求項5】
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1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爆発するように構成されているとともに、この爆発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、この爆発時の爆発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。
【請求項6】
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1~5のいずれか1項に記載のエンジン。
【請求項7】
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前記多数の導入開口部および前記開閉用可動壁部の前記多数の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1~6のいずれか1項に記載のエンジン。
【請求項8】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
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。
【課題を解決するための手段】
【0004】
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。
【0005】
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、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、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、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が可動することで前記多数の開閉用導入開口部9が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。
【0006】
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、連通状態の外側内側双方の前記多数の導入開口部4とその間で連通状態となり前記開口状態となる前記多数の開閉用導入開口部9と、回動することでこの多数の開閉用導入開口部9が位置ずれて前記多数の導入開口部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を回動することで前記多数の開閉用導入開口部9が前記多数の導入開口部4と位置ずれて前記閉塞部12により前記多数の導入開口部4を一斉に閉塞した前記閉塞状態となり、且つこの開閉用可動壁部5を回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は前記外側壁部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前記外側壁部7または内側壁部8との圧接状態が解除されるとともに、前記開閉用可動壁部5を回動することで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とその間で連通して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。
【0007】
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、間隔をおいて前記多数の導入開口部4が外側内側連通状態に設けられていて、前記開閉用可動壁部5には、前記多数の開閉用導入開口部9が前記外側内側連通状態の前記多数の導入開口部4とその間で連通状態に設けられているとともに、この連通状態の多数の導入開口部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導入開口部4を一斉にすべて閉塞する前記閉塞部11とが前記多数の開閉用導入開口部9間に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。
【0008】
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、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、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1~3のいずれか1項に記載のエンジンに係るものである。
【0009】
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爆発するように構成されているとともに、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、この爆発時の爆発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。
【0010】
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1~5のいずれか1項に記載のエンジンに係るものである。
【0011】
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の前記多数の導入開口部4および前記開閉用可動壁部5の前記多数の開閉用導入開口部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1~6のいずれか1項に記載のエンジンに係るものである。
【0012】
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。
【発明の効果】
【0013】
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。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【
図2】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。
【
図3】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。
【
図4】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。
【
図7】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。
【
図8】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。
【
図9】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。
【発明を実施するための形態】
【0015】
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。
【0016】
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爆発し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、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(開閉式圧送給気機構)を設けた構成としている。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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爆発時には、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、燃焼爆発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。
【0022】
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爆発するように構成している。
【0023】
そして、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、この爆発時の爆発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。
【0024】
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爆発圧にも耐える構成となる。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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することが実現できる。
【実施例0029】
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。
【0030】
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、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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
本実施例の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、この開閉用可動壁部5が可動することで前記多数の開閉用導入開口部9が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。
【0034】
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。
【0035】
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、これがシリンダー内連通開口部10となるように構成している。
【0036】
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)前記多数の導入開口部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前記多数の開閉用導入開口部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が位置ずれて前記多数の導入開口部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。
【0037】
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。
【0038】
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爆発するように構成している。
【0039】
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、この爆発時の爆発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。
【0040】
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。
【0041】
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爆発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。
【0042】
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。
【0043】
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爆発するように構成している。
【0044】
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爆発するように構成している。
【0045】
そして、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、この爆発時の爆発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。
【0046】
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。
【0047】
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爆発が瞬時に起きた後、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。
【0048】
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。
【0049】
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爆発が行われることとなるように構成している。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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の前記スリット状の多数の開閉用導入開口部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。
【0053】
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。
【0054】
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、囲い部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。