JP2012177361A - 新型内燃機関におけるエネルギーの伝達機関 - Google Patents

Abstract

【課題】 エンジン機構においてのエネルギー損失を従来のエンジン機構より少なく抑える為の機構であって、特にエネルギー伝達機構（従来の機構では、ロータリー・エンジン機構、又ジャドソン過給機構造に近い）の構成及び形状、配置を提供する。
【解決手段】 燃焼室で生成されるエネルギーをコンロット等の伝達機構を経由させずに直接ローターに伝える。吸入、圧縮、膨張、排気の各工程において摺動ベーンと軸の回転による遠心力を有効に利用する。これにより混合気の燃焼エネルギーは直接軸に伝道され間接経路において吸収されるエネルギー損失がなくなりエネルギー伝達効率が良くなる。
【選択図】図２

Description

エンジン機構においてのエネルギー損失を従来のエンジン機構より少なく抑える為の機構である。

図１に示す様にピストンのエネルギーをコンロットで伝え、そのコンロットのエネルギーをクランク軸で回転エネルギーに変換しエネルギー伝達を行うという機構を採用している。

図１によって構成を説明する。ピストンが吸入された混合ガスに点火され爆発した反動で下へ押し下げられる作用力Ｆｐｉがコンロットに伝えられる。

この時コンロットとピストンのなす角をＡとするとコンロットに働く作用力Ｆｃｒは数３と表される。

この時のピストンの軌道軸に対しての水平方向に働く分力Ｆｃｖを数４で表わす。

クランク・シャフトと，コンロットとのなす角をＢとすると，数２よりクランク・シャフトに伝えられる作用力Ｆｃｓは数５となりＦｐｉの作業力はＦｃｓの作用力まで押し下げられる。

次にピストンを押し上げる機構であるがＦｃｓで押し下げられた半動力を利用してカウンター・ウエイトを跳ね上げそれが持つ回転エネルギーによってコンロットを押し上げピストンを上昇させる。

Ｆｃｓの作用力で出来る限り大きな値を得られれば得られるほど伝達効率が良くなり、そのエンジンの性能的なポテンシャルが高くなると考えられる。

ローターの側面に摺動ベーンを埋め込み遠心力により、ローター外部に用意した楕円筒状の壁（これよりフレームと呼ぶ）との間の機密性を高める。

ローターの回転中心とフレームの楕円筒の中心を一致させ、もしくは楕円短径線上にローターの回転中心をずらし、空気の圧縮・膨張等の変化をローターの回転運動に潤滑に反映するように設計する。

ローターの壁面に対してフレームの最も近い距離にある位置の反対側に点火プラグ設置位置を設け、点火プラグのヘットは決してフレームのローター側壁面よりローター側に飛び出した位置に設計しない。

摺動ベーンはローターに対して偏心して取り付け、摺動ベーンの長さ及び厚さに対して充分に余裕をもって設計できるように、又、点火時のエネルギー伝達に置いてはその伝達効率がなるべく高くなるように設定する。

点火プラグは摺動ベーンのスライド側壁面（回転中心に対して外側の面）に対して垂直に設定する。

摺動ベーンとローターの間の溝（これよりガイド・デイシュと呼ぶ）に耐熱バネ（ＪＩＳ（Ｇ４３１１）参照）を埋め込みフレームとの気密性を高める。
また、バネ鋼オイルランバー合金弁バネ鋼線（ＶＤＳｉＣｒ）を参照のこと。

吸気口、排気口及び点火プラグはその一瞬一瞬に置いて摺動ベーンとローターフレームが囲んで作る燃焼室一つに対し、吸気口、排気口及び点火プラグの内どれか一つのみに対応するように設計する。尚、それぞれの軸心方向における中心は燃焼室の軸心方向における中心と一致しなければならない。

ローターの半径とローターの回転中心からフレームのローター側壁面までの距離、摺動ベーンの長さの関係は数１に示すとおりである。

摺動ベーンのフレーム接触部にアペックス・シールを取り付け、燃焼室の気密性をより高いものにする。

点火タイミングはローターの回転速度に比例させ、潤滑なエネルギー供給を獲られる様に設定する。

シャフトの外部動力伝達部を除き、フレームとローターの回転方向に対して垂直に機関を包む壁を設け燃焼室の機密性を高める。これをサイド・ウオールと名づける。

摺動ベーンのサイド・ウオールとの接触面に、耐ガス用機密シールを貼り燃焼室の機密性を高める。

ガイド・デイシュの開口部分には摺動ベーンとの間の気密性を高める為、耐ガス用気密シールを貼り付けておく。

摺動ベーンの滑らかな運動を助ける為、又、ローターの連結部のギヤ等の滑らかな運動を助ける為にローターに油溝を設け、常に不燃性のオイルを摺動ベーン等に供給する。

摺動ベーンが次の摺動ベーンとの間に成す角は数２で表せる。

フレームのサイド・ウオールとの接触面に、耐ガス用気密シールを貼り燃焼室の機密性を高める。

ローターの中心はシャフトの中心と一致させローターの回転エネルギーを効率的にシャフトに伝える。直接ローターをシャフトとして用いてもよい。シャフトはローターに同化する場合を除きガイド・デイシュ部に接してはいけない。

吸気口と排気口はサイド・ウオールに設け、ローターとフレームに接しないようにする。

Ｆｃｓの作用力で出来る限り大きな値を得られれば得られるほど伝達効率が良くなり、そのエンジンの性能的なポテンシャルが高くなると考えられる。

従来のエンジン機構を示した断面図である。 新型内燃機関におけるエネルギー伝達機構を示した概略断面図（摺動ベーン４枚使用時）である。

数式

１ ピストン
２ コンロット
３ クランク・シャフト
４ ローター
５ フレーム
６ 摺動ベーン
７ シャフト
８ アペックス・シール
９ ガイド・デイシュ
１０ 点火プラグ
１１ 摺動ベーン用耐熱バネ
１２ 吸気口
１３ 排気口
１４ サイド・ウオール
Ｆｐｉ 爆発により押し下げられるピストンの作用力
Ｆｃｒ ピストンよりコンロットに伝達される作用力
Ｆｃｖ ピストンの軌道軸に対しての水平方向に働く分力
Ｆｃｓ クランク・シャフトに伝えられる作用力
Ａ コンロットとピストンの成す角
Ｂ コンロットとクランク・シャフトの成す角
Ｃ ガイド・デイシュの燃焼室側壁面とガイド・デイシュの開口部（燃焼室側）とローターの回転中心を結ぶ線との成す角
Ｄ 摺動ベーンが次の摺動ベーンとの成す角
Ｒ ローターの回転中心からフレームのローター側壁面までの距離
π 円周率
ｌ 摺動ベーンの外側壁面の長さ
ｒ ローターの半径
ｎ 摺動ベーンの枚数
矢印 ローターの回転方向を示す

Claims (18)

1. ローターの側面に摺動ベーンを埋め込み遠心力により、ローター外部に用意した楕円筒状の壁（これよりフレームと呼ぶ）との間の機密性を高める。
2. ローターの回転中心とフレームの楕円筒の中心を一致させ、もしくは楕円短径線上にローターの回転中心をずらし、空気の圧縮・膨張等の変化をローターの回転運動に潤滑に反映するように設計する。
3. ローターの壁面に対してフレームの最も近い距離にある位置の反対側に点火プラグ設置位置を設け、点火プラグのヘットは決してフレームのローター側壁面よりローター側に飛び出した位置に設計しない。
4. 摺動ベーンはローターに対して偏心して取り付け、摺動ベーンの長さ及び厚さに対して充分に余裕をもって設計できるように、又、点火時のエネルギー伝達に置いてはその伝達効率がなるべく高くなるように設定する。
5. 点火プラグは摺動ベーンのスライド側壁面（回転中心に対して外側の面）に対して垂直に設定する。
6. 摺動ベーンとローターの間の溝（これよりガイド・デイシュと呼ぶ）に耐熱バネ（ＪＩＳ（Ｇ４３１１）参照）を埋め込みフレームとの気密性高める。また、バネ鋼オイルランバー合金弁バネ鋼線（ＶＤＳｉＣｒ）を参照のこと。
7. 吸気口、排気口及び点火プラグはその一瞬一瞬に置いて摺動ベーンとローター、フレームが囲んで作る燃焼室一つに対し、吸気口、排気口及び点火プラグの内どれか一つのみに対応するように設計する。尚、それぞれの軸心方向における中心は燃焼室の軸心方向における中心と一致しなければならない。
8. ローターの半径とローターの回転中心からフレームのローター側壁面までの距離、摺動ベーンの長さの関係は数１に示すとおりである。
9. 摺動ベーンのフレーム接触部にアペックス・シールを取り付け、燃焼室の気密性をより高いものにする。
10. 点火タイミングはローターの回転速度に比例させ、潤滑なエネルギー供給を獲られる様に設定する。
11. シャフトの外部動力伝達部を除き、フレームとローターの回転方向に対して垂直に機関を包む壁を設け燃焼室の機密性を高める。これをサイドウオールと名づける。
12. 摺動ベーンのサイド・ウオールとの接触面に、耐ガス用機密シールを貼り燃焼室の機密性を高める。
13. ガイド・デイシュの開口部分には摺動ベーンとの間の気密性を高める為、耐ガス用気密シールを貼り付けておく。
14. 摺動ベーンの滑らかな運動を助ける為、又、ローターの連結部のギヤ等の滑らかな運動を助ける為にローターに油溝を設け、常に不燃性のオイルを摺動ベーン等に供給する。
15. 摺動ベーンが次の摺動ベーンとの間に成す角は数２で表せる。
16. フレームのサイド・ウオールとの接触面に、耐ガス用気密シールを貼り燃焼室の機密性を高める。
17. ローターの中心はシャフトの中心と一致させローターの回転エネルギーを効率的にシャフトに伝える。直接ローターをシャフトとして用いてもよい。シャフトはローターに同化する場合を除きガイド・デイシュ部に接してはいけない。
18. 吸気口と排気口はサイド・ウオールに設け、ローターとフレームに接しないようにする。

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