JP2004520520A - 内燃機関 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
【0001】
本発明は、内燃機関に関するもので、特に、オットーエンジンに関連する4行程エンジンに関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来のオットーエンジンは、4行程エンジン(すなわち、フォーストロークエンジン)で操作され、言い換えれば、a)ピストンがクラフトシャフトの方へ移動し、燃料と空気の混合気を、単数または複数の吸気バルブの開口を通してシリンダーに吸入する、吸入行程(すなわち、インダクションストローク)、b)単数または複数の吸気バルブは閉じ、ピストンがクランクシャフトから離れて移動するに従い、混合気は圧縮され、可燃ガスの点火が続く圧縮行程(すなわち、コンプレッションストローク)、c)ピストンが前もって生じた膨張したガスにより押し下げられる仕事行程(すなわち、パワーストローク)、d)ピストンがクランクシャフトから離れて移動し、単数または複数の排気バルブは開き、燃焼混合気をシリンダーの外に押し出す、排気行程(すなわち、エキゾーストストローク)である。ここで、シリンダーは、次のサイクルの準備が出来ている。
【0003】
一つのクランクシャフトの周囲のシリンダの多くの異なる配列が、提案されてきている。最も伝統的なエンジンは、直列型、V型、水平対向型、放射型等の様々な形状に配置された多数のピストンを有する。
【0004】
より近年には、エンジンの移動部分は、バランスの欠如から生じる問題を減少させる軽量になり、高速(r.p.m.)エンジンを発達させている。
例えば、米国3710 767,DE 3921 581において、複数のダブルアクティングピストンを有する4行程内燃機関を開示している。「ダブルアクティング」によりとは、ピストンの両方向の移動で、仕事行程をするピストンを意味する。開示されている異なるピストンは、従来のコネクティングロッドを介してクランクシャフトに順に連結されている同軸のピストンロッドに堅く固定されているピストンという不利益を有している。これは、より大きな移動部分と延びているサンプを有するより大きく重いエンジンを生み出す。
【特許文献1】米国特許3710767号
【特許文献2】ドイツ3921581号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、より良い重力比出力を有する内燃機関を作り出すことである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に従った4行程内燃機関であって、該4行程内燃機関は、ダブルアクティングピストンを有する少なくとも1つのシリンダーを有し、該ダブルアクティングピストンは、前記シリンダーを2つの燃焼室に分割し、前記シリンダー内で往復運動可能であり、クランクシャフトに向かうもしくは離れて移動する間、前記クランクシャフトで仕事が生じる仕事行程を成すことができ、前記ピストンは、コネクティングロッドに直接枢着されており、順に前記クランクシャフトに直接連結されている。
【0007】
従来の方法でクランクシャフトに直接連結されたピストンは、小さいサンプの使用を許容する。
好ましくは、コネクティングロッドは、エンジンサンプを隣接する燃焼室から分離する分離板を密閉状態で貫通し、分離板は、コネクティングロッドの横方向の動きを許容する。
【0008】
いくつかのケースにおいては、ピストンが往復運動するとき、分離板は、シリンダーに対して横方向もしくは半径方向に移動することができ、関連したコネクティングロッドの横の動きを許容し、あるいは、分離板は、円柱軸線の実質的に横方向及び/もしくは半径方向に密閉状態で摺動するスライド部材を含むことができる。
【0009】
別の実施例においては、前記1つの燃焼室は、クランクシャフトハウジングの密閉された部分を含むことができ、複数のシリンダーエンジンは、他の各々のシリンダーと関連する密閉された部分から、密閉することができる。
【0010】
エンジンの作動サイクルの間、前記燃焼室は、他の燃焼室に1つ先立ったステップである。
また、本発明に従った内燃機関であって、該内燃機関は、コネクティングロッドによりクランクシャフトに連結されたピストンを有する少なくとも1つのシリンダーを有し、前記ピストンは、前記シリンダーを2つの燃焼室に分割し、前記ピストンは、両方向の移動のため、前記ピストンのどちらかの側面にある前記燃焼室のうちの1つにおいて、爆発による混合物を圧縮することができ、前記燃焼室のうちの1つは、前記クランクシャフトのハウジングの密閉された部分を含む。
【0011】
上記の発明は、ガソリン、ディーゼル、灯油、炭化水素ガスもしくは液体、アルコール、水素が挙げられる、内燃オットーサイクル/4行程エンジンの全ての形態に適応できる。
【実施例】
【0012】
図1を参照して、本発明に従った内燃機関110が示されており、ガソリン、アルコール、燃料油、炭化水素ガス、水素等、全ての従来の燃料で作動可能な4行程エンジンである。エンジン110は、サンプ12に取り付けられたシリンダーブロック11を備える。便宜のため、1つのシリンダー13のみを示しているが、ブロック11は、特定のエンジンの配列で望ましいどんな数のシリンダーも収容することが出来る。
【0013】
シリンダー13は、往復運動可能なピストン16により、2つの燃焼室14、15に分割される。ピストン16は、ダブルアクティングピストンであり、コネクティングロッド17に直接連結されている。該コネクティングロッド17は、燃焼室15をサンプ12から分離する分離板18を密閉状態で貫通している。
【0014】
「ダブルアクティング」という文言は、エンジンのための仕事行程が、ピストンの両方向の移動で成されることを意味する。
ピストン16は、ピン30を介してコネクティングロッド17に連結され、該コネクティングロッド17は、従来の方式で、次いで直接クランクシャフト21に連結されている。下側の燃焼室15は、分離板18によりサンプ12から分離され、該分離板18は、開口部113(図4a参照)を含み、ロッド17の横の動きを許容することが出来る。開口部は、分離板18の半径方向及び/もしくは横方向に移動することができるスライド部分118によって閉じられており、それによって密閉される。ロッド17は、また、スライド部分118で垂直に移動し、そのような動きを許容するように、シール115によってそこに密閉されている。
【0015】
ピストン16の各々の側面にある2つの燃焼室14、15は、それぞれの吸引バルブ22、23、排気バルブ24、25及び点火プラグ26、27が設けられている。
この例のエンジン110は、1つのピストン16を使用するオットーサイクルエンジンであり、ピストンの両方向の移動(クランクシャフトに向かう及び遠ざかる)での仕事行程を生じさせ、これは、後述するように、ダブルストロークサイクルと呼ばれる。
【0016】
2つの燃焼室14、15の1つの作動サイクルは、図2を参照して説明される。:
ステップ1:圧縮行程にある下側の燃焼室15と吸入行程にある上側の燃焼室14を有し、
ステップ2:仕事行程にある下側の燃焼室15と圧縮行程にある上側の燃焼室14を有し、
ステップ3:排気行程にある下側の燃焼室15と仕事行程にある上側の燃焼室14を有し、
ステップ4:吸入行程にある下側の燃焼室15と排気行程にある上側の燃焼室14を有し、
その後、サイクルは、ステップ1を再び繰り返す。
【0017】
サイクルのどんな段階も本質的に、下側の燃焼室15の行程は、次に続く行程の間、上側の燃焼室14で繰り返される。
2つの燃焼室の別の作動サイクルを、図3を参照して説明する。
【0018】
ステップ1:圧縮行程にある下側の燃焼室15と仕事行程にある上側の燃焼室14を有し、
ステップ2:仕事行程にある下側の燃焼室15と排気行程にある上側の燃焼室14を有し、
ステップ3:排気行程にある下側の燃焼室15と吸入行程にある上側の燃焼室14を有し、
ステップ4:吸入行程にある下側の燃焼室15と圧縮行程にある上側の燃焼室14を有し、
その後、サイクルは、ステップ1を再び繰り返す。サイクルのどんな段階も本質的に、下側の燃焼室15の行程は、上側の燃焼室14の行程の1ステップ後である。
【0019】
どんな数のシリンダーも、エンジンシステムに組み込まれることができ、各々のシリンダーは、図1もしくは3で示した作動サイクルの1つを使用し、あるエンジンシステムにおいては、いくつかのシリンダーは、1つのサイクルで作動することができ、一方、他のシリンダーは他のサイクルで同時に作動している。
【0020】
異なる密閉された配置が、図4、4Aで示されており、1対のスプリングローデッドシール(ばねで留められたシール)41、42が、分離板18の開口部113に配置されている。コネクティングロッド17は、シールに圧接又は押圧させることができ、もしくはシール41、42のそれぞれに圧接するように取り付けられた軸受ガイド43に当接させることができる。シール41、42は、移動しているコネクティングロッドの周囲を密封するため、開口部113で往復運動する。
【0021】
さらに、本発明に従ったエンジン120の他の構造を、図5、6で示す。
このエンジンは、下側の燃焼室15が、壁にバルブ23、25及び点火プラグ27が配置されたサンプ12の一部を含んでいるということを除いて、エンジン110に近似している。図1で与えられた構成要素は、同じ参照符号が付けられている。各下側の燃焼室15は、サンプの一部213にのみ延びている。そして、燃焼室15は、クランクシャフト21のそれぞれの部分の周囲で、軸受/シール212により密封された状態となっている。好ましい状態では、サンプのそれぞれの部分213を含む燃焼室15の拡大された容量(容積)の全体は、燃焼室14の有効な作動容量(有効な作動容積)と一致する。
【0022】
エンジンは、好ましくは、セラミックス、チタニウム等の高温に耐久性のある材料から構成され、好ましくは、コネクティングロッドの配置及び/もしくはクランクシャフトにおいて、衝突及び/もしくは爆発に抵抗ある受軸を有するべきである。
【0023】
上記のエンジンの潤滑は、加えられた潤滑油を備える自動注油を行う燃料(自身が潤滑油の役もする燃料)の使用を含むことができる。
代わりのもしくは追加の潤滑は、クランクシャフト21、ロッド17、113、結合するピン及び軸受の、内部ボアに沿って潤滑油を圧送する(押し出す)高圧潤滑システムにより達成されることができる。油は、ピストンピンへの供給から、ピストンの円筒形の表面に開口している孔もしくはピストンリングの下に開口している穴を通して、ピストンの周囲の表面に送ることができる。
【0024】
エンジンは、油用の多孔質の壁を有するスリーブ付きシリンダーを使用することができ、余分な油を取り除くために、油の通路を設けることができる。
予め油をしみこませた油用の多孔の金属の使用は、短い寿命のエンジン、例としてしかしこれに制限されない、レースの間に取り除かれる又は分解されるレーシングエンジンにために可能である。
【0025】
油は、エンジンの冷却剤としても働くことができる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】図1は、本発明に従った第1のエンジンの形態におけるシリンダーの概略図である。
【図2】図2は、図1、4、5のいずれかで示されたシリンダーの作動サイクルの概略表示である。
【図3】図3は、図1、4、5のいずれかで示されたシリンダーの別の作動サイクルの概略表示である。
【図4】図4は、図4Aの平面図でも示された別のスライド配列を有する、図1で示されたものに近似しているエンジンの概略表示である。
【図4A】図4Aは、別のスライド配列を有する図4に示されたエンジンの平面図である。
【図5】図5は、本発明に従った第2のエンジンの形態におけるシリンダーの概略図である。
【図6】図6は、図5におけるシリンダーとエンジンの形態の矢印Aの方向の図である。
Claims (18)
- 4行程内燃機関であって、
前記4行程内燃機関は、ダブルアクティングピストンを有する少なくとも1つのシリンダーを有し、
前記ダブルアクティングピストンは、前記シリンダーを2つの燃焼室に分割し、前記シリンダー内で往復運動可能であり、これによって、クランクシャフトに向かうもしくは離れて移動する間、前記クランクシャフト上で仕事が生じる仕事行程を成すことができ、
前記ピストンは、コネクティングロッドに直接枢着されており、コネクティングロッドは次いで前記クランクシャフトに直接連結されていることを特徴とする4行程内燃機関。 - 請求項1に記載の4行程内燃機関おいて、
前記コネクティングロッドは、エンジンサンプを隣接する前記燃焼室から分離する分離板を密閉状態で貫通しており、
前記分離板は、前記コネクティングロッドの横方向の動きを許容することを特徴とする4行程内燃機関。 - 請求項2に記載の4行程内燃機関において、
前記コネクティングロッドは、スライド部材が前記コネクティングロッドを密閉し、円柱軸線の半径方向もしくは横方向に前記分離板に対して密閉して摺動する状態で、前記分離板の開口部を貫通することを特徴とする4行程内燃機関。 - 請求項2もしくは3に記載の4行程内燃機関において、
前記スライド部材は、前記開口部に配置された複数のシールを備え、前記シールは、前記開口部の中で移動して前記ロッドを密閉することができることを特徴とする4行程内燃機関。 - 請求項4に記載の4行程内燃機関において、
前記シールは、前記コネクティングロッドを密閉するように弾性的に付勢されていることを特徴とする4行程内燃機関。 - 請求項5に記載の4行程内燃機関において、
複数の軸受ガイドが、前記シールと前記コネクティングロッドの間で、接触表面を形成することを特徴とする4行程内燃機関。 - 請求項3に記載の4行程内燃機関において、
前記スライド部材は、前記分離板の上を摺動し、前記分離板を密閉することを特徴とする4行程内燃機関。 - 請求項2に記載の4行程内燃機関において、
前記シリンダーは、シリンダーブロック内に配置され、前記分離板は、前記シリンダーブロックに対して密封状態で移動可能であることを特徴とする4行程内燃機関。 - 請求項1に記載の4行程内燃機関において、
前記1つの燃焼室は、前記クランクシャフトのハウジングの密閉部分を含むことを特徴とする4行程内燃機関。 - 請求項1乃至9のうちのいずれか一項に記載の4行程内燃機関において、
オットーサイクルの間、前記燃焼室のうちの1つが、前記燃焼室のうちの他の燃焼室に1つ先立ったステップであることを特徴とする4行程内燃機関。 - 請求項10に記載の4行程内燃機関において、
前記下側の燃焼室は、前記上側の燃焼室に先立っていることを特徴とする4行程内燃機関。 - 請求項10に記載の4行程内燃機関において、
前記上側の燃焼室は、前記下側の燃焼室に先立っていることを特徴とする4行程内燃機関。 - 請求項10に記載の4行程内燃機関において、
前記4行程内燃機関は、複数のシリンダーを有し、前記各々のシリンダーの作動サイクルは、請求項10及び/もしくは請求項11に従うことを特徴とする4行程内燃機関。 - 請求項1乃至13のうちのいずれか一項に記載の4行程内燃機関において、
前記ピストン及び/もしくはシリンダーのボアは、予め油をしみこませた油用の多孔の材料から形成されることを特徴とする4行程内燃機関。 - 請求項1乃至14のうちのいずれか一項に記載の4行程内燃機関において、
油は、圧力の下、前記ピストンに圧送され、前記ピストンの孔及び/もしくは他の穴を通じて前記円筒形の表面に滲み出ることを特徴とする4行程内燃機関。 - 請求項1乃至15のうちのいずれか一項に記載の4行程内燃機関において、
前記シリンダーのボアはスリーブを備え、前記ピストンは前記スリーブ内で往復運動し、前記スリーブは潤滑油を浸透させることができるように多孔であることを特徴とする4行程内燃機関。 - 請求項1乃至16のうちのいずれか一項に記載の4行程内燃機関において、
前記4行程内燃機関は、互いに対して望ましいように方向決めされた複数のシリンダーを含むことを特徴とする4行程内燃機関。 - 内燃機関であって、
前記内燃機関は、コネクティングロッドによりクランクシャフトに連結されたピストンを有する少なくとも1つのシリンダーを有し、
前記ピストンは、前記シリンダーを2つの燃焼室に分割し、
前記ピストンは、両方向の移動のうちの各方向の移動により、前記ピストンのどちらかの側面にある前記燃焼室のうちの1つにおいて、爆発性の混合物を圧縮することができ、前記燃焼室のうちの1つは、前記クランクシャフトのハウジングの密閉された部分を含むことを特徴とする内燃機関。
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