JP2015038319A - One-cycle engine - Google Patents

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久慶 ▲ふく▼楊
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the operation efficiency of an engine by introducing a compressed gas into a cylinder chamber in good timing and exhausting the residual gas in the cylinder chamber.SOLUTION: A one-cycle engine 10 makes, as one cycle, one reciprocal movement of a piston comprising a compressed air introduction stroke in which compressed air is introduced into a cylinder chamber 14 and an exhaust stroke in which residual air in the cylinder chamber 14 is exhausted. The engine 10 has an introduction passage 22 connected to the cylinder chamber 14 and introducing the compressed air into the cylinder chamber 14, an exhaust passage 24 connected to the cylinder chamber 14 and exhausting the residual air in the cylinder chamber 14, and an opening/closing mechanism opening and closing the introduction passage 22 and exhaust passage 24 respectively based upon the two strokes.

Description

本発明は、圧縮気体によりピストン機構を動作させるエンジンの改良に関する。   The present invention relates to an improvement in an engine that operates a piston mechanism with compressed gas.

従来から、シリンダ内に形成されるシリンダ室に導入される圧縮気体、例えば圧縮空気のエネルギを運動エネルギに変換して出力するピストン機構を有するエンジンが知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, an engine having a piston mechanism that converts the energy of compressed gas, for example, compressed air introduced into a cylinder chamber formed in a cylinder, into kinetic energy and outputs the same is known.

下記特許文献1には、シリンダ内に導入された圧縮空気でピストンを下降させてクランク軸を回転させる気圧機関が記載されている。この気圧機関においては、シリンダ内に圧縮空気を給気する給気口と、シリンダ内から圧縮空気を排気する排気口とがシリンダに接続され、これらの口に開閉装置がそれぞれ設けられている。   Patent Document 1 below discloses a pneumatic engine that lowers a piston with compressed air introduced into a cylinder to rotate a crankshaft. In this atmospheric pressure engine, an air supply port for supplying compressed air into the cylinder and an exhaust port for exhausting compressed air from the cylinder are connected to the cylinder, and an opening / closing device is provided at each of these ports.

特開2001−132403号公報JP 2001-132403 A

上記特許文献1に記載される機関においては、シリンダ内に導入された圧縮空気でピストンを1ストローク分作動させてクランク軸を回転させることができる。しかしながら、シリンダ内の圧縮空気を、残留空気として排出するタイミングが設定されていないので、その機関の運転効率が低下してしまう可能性がある。また、上述の機関においては、給気口と排気口の両方に開閉装置がそれぞれ設けられるので、部品点数が多くなり、構造が複雑になってしまう。そうすると、故障の発生回数の増加、装置の大型化および重量化、さらに製造コストの増大を招いてしまうという問題がある。   In the engine described in Patent Document 1, the crankshaft can be rotated by operating the piston for one stroke with compressed air introduced into the cylinder. However, since the timing for discharging the compressed air in the cylinder as residual air is not set, there is a possibility that the operating efficiency of the engine will be reduced. Further, in the above-described engine, since opening / closing devices are provided at both the air supply port and the exhaust port, the number of parts increases and the structure becomes complicated. In this case, there are problems that the number of occurrences of failures increases, the size and weight of the apparatus increase, and the manufacturing cost increases.

本発明の目的の一つは、タイミング良く圧縮気体をシリンダ室に導入して、その圧縮気体を残留気体として排気することで、運転効率を向上させることができる1サイクルエンジンを提供することにある。   One of the objects of the present invention is to provide a one-cycle engine that can improve the operating efficiency by introducing compressed gas into the cylinder chamber in a timely manner and exhausting the compressed gas as a residual gas. .

また、本発明の目的の一つは、排気に対応する開閉装置を無くして構造の簡素化を図ることができる1サイクルエンジンを提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a one-cycle engine capable of simplifying the structure by eliminating an opening / closing device corresponding to exhaust.

本発明は、シリンダ内に形成されるシリンダ室に圧縮気体を導入する圧縮気体導入ストロークと、シリンダ室に導入された圧縮気体を、残留気体として排気する排気ストロークとからなる、ピストンの1往復運動を1サイクルとする1サイクルエンジンにおいて、シリンダ室に接続され、圧縮気体をシリンダ室に導入する導入路と、シリンダ室に接続され、シリンダ室の残留気体を排気する排気路と、前記2つのストロークに基づいて導入路と排気路をそれぞれ開閉する開閉機構と、を有することを特徴とする。   The present invention relates to a reciprocating motion of a piston comprising a compressed gas introduction stroke for introducing a compressed gas into a cylinder chamber formed in the cylinder and an exhaust stroke for exhausting the compressed gas introduced into the cylinder chamber as a residual gas. In the one-cycle engine having one cycle, the two strokes are connected to the cylinder chamber and introduces a compressed gas into the cylinder chamber, the exhaust passage is connected to the cylinder chamber and exhausts the residual gas in the cylinder chamber, and the two strokes. And an opening / closing mechanism that opens and closes the introduction path and the exhaust path, respectively.

また、別の発明は、シリンダ内に形成されるシリンダ室に圧縮気体を導入する圧縮気体導入ストロークと、シリンダ室に導入された圧縮気体を、残留気体として排気する排気ストロークとからなる、ピストンの1往復運動を1サイクルとする1サイクルエンジンにおいて、シリンダ室に接続され、圧縮気体をシリンダ室に導入する導入路と、シリンダ室に接続され、シリンダ室の残留気体を排気する排気路と、前記2つのストロークに基づいて導入路を開閉する導入バルブと、を有し、排気路は、シリンダ室への圧縮気体の導入が完了して導入バルブが閉じたとき、ピストンの移動によってシリンダ室と導通するようにシリンダ室の側壁に接続されることを特徴とする。   Another invention is a piston comprising a compressed gas introduction stroke for introducing a compressed gas into a cylinder chamber formed in the cylinder, and an exhaust stroke for exhausting the compressed gas introduced into the cylinder chamber as a residual gas. In a one-cycle engine in which one reciprocating motion is one cycle, an introduction path that is connected to a cylinder chamber and introduces compressed gas into the cylinder chamber, an exhaust path that is connected to the cylinder chamber and exhausts residual gas in the cylinder chamber, An introduction valve that opens and closes the introduction path based on two strokes, and the exhaust path is electrically connected to the cylinder chamber by movement of the piston when the introduction of the compressed gas to the cylinder chamber is completed and the introduction valve is closed. It connects to the side wall of a cylinder chamber so that it may do.

本発明の1サイクルエンジンによれば、タイミング良く圧縮気体をシリンダ室に導入して、シリンダ室の残留気体を排気することで、運転効率を向上させることができる。   According to the one-cycle engine of the present invention, the operation efficiency can be improved by introducing the compressed gas into the cylinder chamber with good timing and exhausting the residual gas in the cylinder chamber.

また、別の発明の1サイクルエンジンによれば、排気に対応する開閉装置を無くして構造の簡素化を図ることができる1サイクルエンジンを提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a one-cycle engine capable of simplifying the structure by eliminating an opening / closing device corresponding to exhaust.

本実施形態に係る1サイクルエンジンの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the 1 cycle engine which concerns on this embodiment. ピストンのストローク毎のエンジンの状態を示す図である。It is a figure which shows the state of the engine for every stroke of a piston. クランクシャフトの回転角度と開閉機構の動作タイミングとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the rotation angle of a crankshaft, and the operation timing of an opening / closing mechanism. 別の実施形態に係る1サイクルエンジンの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the 1 cycle engine which concerns on another embodiment. ピストンのストローク毎のエンジンの状態を示す図である。It is a figure which shows the state of the engine for every stroke of a piston. クランクシャフトの回転角度と導入バルブの動作タイミングとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the rotation angle of a crankshaft, and the operation timing of an introduction valve.

以下、本発明に係る1サイクルエンジンの実施形態について、図を用いて説明する。このエンジンは、車両などの移動体に搭載される原動機、または他の用途で使用される原動機に適用することができる。本実施形態の1サイクルエンジンには、圧縮気体として、圧縮空気が使用される。しかし、本発明はこの構成に限定されず、大気圧より高圧状態の気体であれば、圧縮気体として水蒸気またはその他の気体を用いることができる。   Hereinafter, an embodiment of a one-cycle engine according to the present invention will be described with reference to the drawings. This engine can be applied to a prime mover mounted on a moving body such as a vehicle or a prime mover used for other purposes. In the one-cycle engine of the present embodiment, compressed air is used as the compressed gas. However, the present invention is not limited to this configuration, and water vapor or other gas can be used as the compressed gas as long as it is a gas at a pressure higher than atmospheric pressure.

図1は、本実施形態に係る1サイクルエンジン10の構成を示す図である。1サイクルエンジン10は、シリンダ12内に形成されるシリンダ室14に圧縮空気を導入する圧縮空気導入ストロークと、シリンダ室14の残留空気を排気する排気ストロークとからなる2ストローク、言い換えればピストン16の1往復運動を1サイクルとするエンジンであり、圧縮空気のエネルギを運動エネルギに変換して出力するピストン機構を含む装置である。残留空気とは、シリンダ室14の膨張により圧力が低下した、シリンダ室14の圧縮空気のことである。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a one-cycle engine 10 according to the present embodiment. The one-cycle engine 10 has two strokes consisting of a compressed air introduction stroke for introducing compressed air into a cylinder chamber 14 formed in the cylinder 12 and an exhaust stroke for exhausting residual air in the cylinder chamber 14, in other words, the piston 16. It is an engine which makes 1 reciprocating motion 1 cycle, and is an apparatus including a piston mechanism that converts compressed air energy into kinetic energy and outputs it. The residual air is compressed air in the cylinder chamber 14 whose pressure has decreased due to expansion of the cylinder chamber 14.

1サイクルエンジン(以下、単に「エンジン」と記す)10は、シリンダ12と、シリンダ12に収容されて往復運動するピストン16と、ピストン16にコンロッド18を介して接続され、ピストン16の往復運動を回転運動に変換するクランクシャフト20とを有する。クランクシャフト20には、これに回転角度を検出する回転角度センサ(図示せず)が設けられる。シリンダ12内部には、これとピストン16の頂面とにより囲まれたシリンダ室14が形成される。   A one-cycle engine (hereinafter simply referred to as “engine”) 10 is connected to a cylinder 12, a piston 16 accommodated in the cylinder 12 and reciprocating, and connected to the piston 16 via a connecting rod 18. And a crankshaft 20 for converting into rotational motion. The crankshaft 20 is provided with a rotation angle sensor (not shown) for detecting the rotation angle. A cylinder chamber 14 surrounded by this and the top surface of the piston 16 is formed inside the cylinder 12.

また、エンジン10は、シリンダ室14に通じ、このシリンダ室14に圧縮空気を導入する導入路22と、同じくシリンダ室14に通じ、このシリンダ室14の残留空気を排気する排気路24とを有する。圧縮空気は、コンプレッサー(図示せず)などにより生成され、このコンプレッサーから導入路22を介してシリンダ室14に供給される。   The engine 10 also has an introduction path 22 that leads to the cylinder chamber 14 and introduces compressed air into the cylinder chamber 14, and an exhaust path 24 that also leads to the cylinder chamber 14 and exhausts residual air in the cylinder chamber 14. . The compressed air is generated by a compressor (not shown) or the like, and is supplied from the compressor to the cylinder chamber 14 via the introduction path 22.

また、エンジン10は、導入路22と排気路24をそれぞれ開閉する開閉機構を有する。開閉機構は、上述した圧縮空気導入ストロークと排気ストロークに基づいて導入路22と排気路24をそれぞれ開閉する。このように、各ストローク応じて開閉機構を動作させてタイミング良く圧縮空気をシリンダ室14に導入して、かつシリンダ室14の残留空気を排気することで、エンジン10の運転効率を向上させることができる。   The engine 10 has an opening / closing mechanism that opens and closes the introduction path 22 and the exhaust path 24. The opening / closing mechanism opens and closes the introduction path 22 and the exhaust path 24 based on the above-described compressed air introduction stroke and exhaust stroke, respectively. Thus, the operating efficiency of the engine 10 can be improved by operating the opening / closing mechanism according to each stroke to introduce the compressed air into the cylinder chamber 14 with good timing and exhaust the residual air in the cylinder chamber 14. it can.

開閉機構は、導入路22を開閉する導入バルブ26と、排気路24を開閉する排気バルブ28と、これらのバルブ26,28の動作を制御するバルブシステム30とを有する。バルブシステム30は、導入バルブ26を動作させるカム32及びスプリング34と、排気バルブ28を動作させるカム36及びスプリング38とを有する。カム32,36は、カムシャフト40,42にそれぞれ同期して回転するように設けられ、カムシャフト40,42はタイミングベルトまたは歯車などの動力伝達機構(図示せず)を介してクランクシャフト20に接続される。この動力伝達機構は、エンジン10のサイクルが2ストローク1サイクルであるので、クランクシャフト20が1回転するうちに、カムシャフト40,42が1回転するように構成され、その1サイクル内で、導入及び排気バルブ26,28の開閉動作がそれぞれ1回行なわれる。   The opening / closing mechanism includes an introduction valve 26 that opens and closes the introduction path 22, an exhaust valve 28 that opens and closes the exhaust path 24, and a valve system 30 that controls the operation of these valves 26 and 28. The valve system 30 includes a cam 32 and a spring 34 that operate the introduction valve 26, and a cam 36 and a spring 38 that operate the exhaust valve 28. The cams 32 and 36 are provided so as to rotate in synchronization with the camshafts 40 and 42, respectively. The camshafts 40 and 42 are connected to the crankshaft 20 via a power transmission mechanism (not shown) such as a timing belt or a gear. Connected. This power transmission mechanism is configured so that the camshafts 40 and 42 make one rotation while the crankshaft 20 makes one rotation since the cycle of the engine 10 is two strokes and one cycle. And the opening / closing operation of the exhaust valves 26 and 28 is performed once.

本実施形態においては、バルブシステム30が2本のカムシャフト40,42を有するシステム、すなわちDOHC式である場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されず、バルブシステム30が、1本のカムシャフトを介して導入及び排気バルブ26,28を動作させるSOHC式であってもよい。   In the present embodiment, the case where the valve system 30 is a system having two camshafts 40 and 42, that is, a DOHC type has been described. However, the present invention is not limited to this configuration, and the valve system 30 includes one valve system 30. An SOHC type in which the introduction and exhaust valves 26 and 28 are operated via the camshaft may be used.

このように構成されるエンジン10の動作および、そのときの開閉機構の動作について、図2,3を用いて説明する。図2は、ピストン16のストローク毎のエンジン10の状態を示す図であり、図3は、クランクシャフト20の回転角度と開閉機構の動作タイミングとの関係を示す図である。これらの図においては、一例として、サイクルが図中の時計回り方向である場合について説明する。   The operation of the engine 10 configured as described above and the operation of the opening / closing mechanism at that time will be described with reference to FIGS. 2 is a diagram showing the state of the engine 10 for each stroke of the piston 16, and FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the rotation angle of the crankshaft 20 and the operation timing of the opening / closing mechanism. In these drawings, as an example, the case where the cycle is the clockwise direction in the drawings will be described.

本実施形態のエンジン10は、上述したように2ストローク1サイクルのエンジンであるので、図2では、圧縮空気導入ストローク(左側)時と排気ストローク(右側)時におけるエンジン10の状態をそれぞれ示す。また、図3においては、クランクシャフト20の回転角度が0度のとき、ピストン16が上死点であり、その回転角度が180度のとき、ピストン16が下死点である。そして、上述のように、サイクルが時計回り方向であるので、図3においては、クランクシャフト20の回転角度が0から180度のとき、圧縮空気導入ストロークであり、その回転角度が180から360度のとき、排気ストロークである。   Since the engine 10 of the present embodiment is a two-stroke / one-cycle engine as described above, FIG. 2 shows the state of the engine 10 during a compressed air introduction stroke (left side) and an exhaust stroke (right side). In FIG. 3, when the rotation angle of the crankshaft 20 is 0 degree, the piston 16 is a top dead center, and when the rotation angle is 180 degrees, the piston 16 is a bottom dead center. Since the cycle is clockwise as described above, in FIG. 3, when the rotation angle of the crankshaft 20 is 0 to 180 degrees, it is a compressed air introduction stroke, and the rotation angle is 180 to 360 degrees. Is the exhaust stroke.

まず、圧縮空気導入ストローク時におけるエンジン10の状態について説明する。このストローク時においては、導入バルブ26は、所定の期間、開弁状態になり、排気バルブ28は閉弁状態である。導入バルブ26の開弁に伴って圧縮空気がシリンダ室14に導入される。シリンダ室14に導入された圧縮空気の圧力により、ピストン16が矢印44方向に押圧され下降する。このピストン16の直線運動により、クランクシャフト20が時計回り方向に回転する。   First, the state of the engine 10 during the compressed air introduction stroke will be described. During this stroke, the introduction valve 26 is opened for a predetermined period, and the exhaust valve 28 is closed. Compressed air is introduced into the cylinder chamber 14 as the introduction valve 26 is opened. Due to the pressure of the compressed air introduced into the cylinder chamber 14, the piston 16 is pressed in the direction of the arrow 44 and descends. Due to the linear movement of the piston 16, the crankshaft 20 rotates in the clockwise direction.

この圧縮空気導入ストロークにおける導入バルブ26の開弁状態は、図3に示されるように、クランクシャフト20の回転角度が30から105度の間のみであることが好適である。このようなタイミングで導入バルブ26を開弁状態とすることで、エンジン10の出力の低下を抑制しつつ、導入される圧縮空気量を低減することができ、結果として運転効率の向上を図ることができる。   In the open state of the introduction valve 26 in this compressed air introduction stroke, it is preferable that the rotation angle of the crankshaft 20 is only between 30 and 105 degrees as shown in FIG. By opening the introduction valve 26 at such a timing, it is possible to reduce the amount of compressed air introduced while suppressing a decrease in the output of the engine 10, and as a result, improve the operation efficiency. Can do.

次に、排気ストローク時におけるエンジン10の状態について説明する。このストローク時においては、導入バルブ26が閉弁状態であり、排気バルブ28が、所定の期間、開弁状態になる。残留空気は、排気バルブ28の開弁に伴って外部に排気される。さらに、排気バルブ28が開弁状態であるとき、クランクシャフト20の回転(慣性)に伴い、矢印46方向に上昇するピストン16の運動により、残留空気が押し出されるようにして外部に排気される。   Next, the state of the engine 10 during the exhaust stroke will be described. During this stroke, the introduction valve 26 is closed, and the exhaust valve 28 is opened for a predetermined period. Residual air is exhausted to the outside as the exhaust valve 28 opens. Further, when the exhaust valve 28 is in the open state, the residual air is exhausted to the outside as it is pushed out by the movement of the piston 16 rising in the direction of the arrow 46 as the crankshaft 20 rotates (inertia).

この排気ストロークにおける排気バルブ28の開弁状態は、図3に示されるように、クランクシャフト20の回転角度が185から355度の間であることが好適である。このようなタイミングで排気バルブ28を開弁状態とすることで、ピストン16の運動に対する抵抗を低減することができ、結果として運転効率の向上を図ることができる。   As shown in FIG. 3, the open state of the exhaust valve 28 in this exhaust stroke is preferably such that the rotation angle of the crankshaft 20 is between 185 and 355 degrees. By opening the exhaust valve 28 at such timing, the resistance to the movement of the piston 16 can be reduced, and as a result, the operation efficiency can be improved.

本実施形態によれば、各ストロークにおいて、クランクシャフト20の回転角度に基づく適切なタイミングで開閉機構を動作させることで、エンジン10の運転効率の向上を図ることができる。   According to the present embodiment, the operating efficiency of the engine 10 can be improved by operating the opening / closing mechanism at an appropriate timing based on the rotation angle of the crankshaft 20 in each stroke.

本実施形態においては、導入バルブ26の開弁状態は、クランクシャフト20の回転角度が30から105度の間である場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。圧縮空気導入ストロークにおいては、圧縮空気の圧力によりピストン16を駆動させるので、導入バルブ26の開弁状態の期間をより長くし、より多くの圧縮空気をシリンダ室14に導入することもできる。   In the present embodiment, the open state of the introduction valve 26 has been described for the case where the rotation angle of the crankshaft 20 is between 30 and 105 degrees, but the present invention is not limited to this configuration. In the compressed air introduction stroke, the piston 16 is driven by the pressure of the compressed air, so that the period of the open state of the introduction valve 26 can be lengthened and more compressed air can be introduced into the cylinder chamber 14.

また、本実施形態では、排気バルブ28の開弁状態は、クランクシャフト20の回転角度が185から355度の間である場合について説明したが、この回転角度の範囲は一例であり、本発明はこの回転角度の範囲、185から355度に限定されない。例えば、圧縮空気導入ストローク中に、クランクシャフト20の回転角度が105度を過ぎてから、すなわち導入バルブ26が閉じてから排気バルブ28を開弁することもできる。   Further, in the present embodiment, the exhaust valve 28 is in the open state when the rotation angle of the crankshaft 20 is between 185 and 355 degrees. However, this rotation angle range is an example, and the present invention This rotation angle range is not limited to 185 to 355 degrees. For example, during the compressed air introduction stroke, the exhaust valve 28 can be opened after the rotation angle of the crankshaft 20 exceeds 105 degrees, that is, after the introduction valve 26 is closed.

次に、別の実施形態の1サイクルエンジン(これも、以下、単に「エンジン」と記す)50について、図4を用いて説明する。図4は、別の態様のエンジン50の構成を示す図である。なお、上記実施形態と同じ構成要素については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。   Next, a one-cycle engine (hereinafter also simply referred to as “engine”) 50 according to another embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of an engine 50 according to another aspect. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same component as the said embodiment, and detailed description is abbreviate | omitted.

この実施形態のエンジン50には、上記実施形態のエンジン10のような、排気路24を開閉する開閉機構、すなわち排気バルブ28と、これを動作させる機構に相当する構成が設けられていない。このように、排気路24に対応する開閉装置を無くすことで、エンジン50の構造の簡素化を図ることができる。その結果、故障の発生回数の減少、装置の小型化および軽量化、さらに製造コストの低下を実現することができる。以下、排気路24の構成について説明する。   The engine 50 of this embodiment is not provided with an opening / closing mechanism that opens and closes the exhaust passage 24, that is, the exhaust valve 28 and the structure corresponding to the mechanism that operates the engine 50 as in the engine 10 of the above embodiment. Thus, the structure of the engine 50 can be simplified by eliminating the opening / closing device corresponding to the exhaust passage 24. As a result, it is possible to reduce the number of occurrences of failures, reduce the size and weight of the device, and further reduce the manufacturing cost. Hereinafter, the configuration of the exhaust passage 24 will be described.

排気路24は、シリンダ室14の側壁14aであって、ピストン16の側面16aに接触する領域の側壁14aに接続される。ピストン16の側面16aに接触する領域とは、上死点および下死点において側面16aに接触する側壁14aの各部分を結ぶ領域のことであり、ピストン16の可動域に対応する領域のことである。   The exhaust passage 24 is connected to the side wall 14 a of the cylinder chamber 14 in a region that contacts the side surface 16 a of the piston 16. The region that contacts the side surface 16a of the piston 16 is a region that connects the portions of the side wall 14a that contacts the side surface 16a at the top dead center and the bottom dead center, and is a region corresponding to the movable range of the piston 16. is there.

具体的には、排気路24は、シリンダ室14への圧縮空気の導入が完了して導入バルブ26が閉じたとき、ピストン16の移動によってシリンダ室14と導通するように側壁14aに接続される。この構成により、上述したように、排気路24に対応する開閉装置が無くなるので、エンジン50の構造の簡素化を図ることができる。   Specifically, the exhaust passage 24 is connected to the side wall 14a so as to be electrically connected to the cylinder chamber 14 by the movement of the piston 16 when the introduction of the compressed air into the cylinder chamber 14 is completed and the introduction valve 26 is closed. . With this configuration, as described above, since the opening / closing device corresponding to the exhaust passage 24 is eliminated, the structure of the engine 50 can be simplified.

このように構成されるエンジン50の動作および、そのときの導入バルブ26の動作について、図5,6を用いて説明する。図5は、ピストン16のストローク毎のエンジン50の状態を示す図であり、図6は、クランクシャフト20の回転角度と導入バルブ26の動作タイミングとの関係を示す図である。また、これらの図においては、一例として、サイクルが図中の時計回り方向である場合について説明する。   The operation of the engine 50 configured as described above and the operation of the introduction valve 26 at that time will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a diagram showing the state of the engine 50 for each stroke of the piston 16, and FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the rotation angle of the crankshaft 20 and the operation timing of the introduction valve 26. In these figures, a case where the cycle is in the clockwise direction in the figures will be described as an example.

この実施形態のエンジン50は、上述した実施形態と同様に、2ストローク1サイクルのエンジンであるので、図5では、圧縮空気導入ストローク(左側)時と排気ストローク(右側)時におけるエンジン50の状態をそれぞれ示す。また、図6においては、クランクシャフト20の回転角度が0度のとき、ピストン16が上死点であり、その回転角度が180度のとき、ピストン16が下死点である。そして、上述のように、サイクルが時計回り方向であるので、図6においては、クランクシャフト20の回転角度が0から180度のとき、圧縮空気導入ストロークであり、その回転角度が180から360度のとき、排気ストロークである。   Since the engine 50 of this embodiment is a two-stroke / one-cycle engine as in the above-described embodiment, the state of the engine 50 during the compressed air introduction stroke (left side) and the exhaust stroke (right side) is shown in FIG. Respectively. In FIG. 6, when the rotation angle of the crankshaft 20 is 0 degrees, the piston 16 is at the top dead center, and when the rotation angle is 180 degrees, the piston 16 is at the bottom dead center. Since the cycle is clockwise as described above, in FIG. 6, when the rotation angle of the crankshaft 20 is 0 to 180 degrees, it is a compressed air introduction stroke, and the rotation angle is 180 to 360 degrees. Is the exhaust stroke.

まず、圧縮空気導入ストローク時におけるエンジン50の状態について説明する。このストローク時においては、導入バルブ26は、所定の期間、開弁状態になり、導入バルブ26の開弁に伴って圧縮空気がシリンダ室14に導入される。この導入バルブ26の開弁期間、排気路24は、図5に示されるように、シリンダ16の側面16aにより塞がれており、シリンダ室14との導通が遮断されている。シリンダ室14に導入された圧縮空気の圧力により、ピストン16が矢印44方向に押圧され下降する。このピストン16の直線運動により、クランクシャフト20が時計回り方向に回転する。   First, the state of the engine 50 during the compressed air introduction stroke will be described. During this stroke, the introduction valve 26 is opened for a predetermined period, and compressed air is introduced into the cylinder chamber 14 as the introduction valve 26 is opened. During the valve opening period of the introduction valve 26, the exhaust passage 24 is closed by the side surface 16a of the cylinder 16, as shown in FIG. Due to the pressure of the compressed air introduced into the cylinder chamber 14, the piston 16 is pressed in the direction of the arrow 44 and descends. Due to the linear movement of the piston 16, the crankshaft 20 rotates in the clockwise direction.

この圧縮空気導入ストロークにおける導入バルブ26の開弁状態は、図6に示されるように、クランクシャフト20の回転角度が30から105度の間であることが好適である。このようなタイミングで導入バルブ26を開弁状態とすることで、エンジン50の出力の低下を抑制しつつ、導入される圧縮空気量を低減することができ、結果として運転効率の向上を図ることができる。   In the open state of the introduction valve 26 in this compressed air introduction stroke, the rotation angle of the crankshaft 20 is preferably between 30 and 105 degrees as shown in FIG. By opening the introduction valve 26 at such a timing, it is possible to reduce the amount of compressed air introduced while suppressing a decrease in the output of the engine 50, and as a result, improve the operation efficiency. Can do.

そして、この圧縮空気導入ストロークの後半においては、残留空気の排気が行なわれる。すなわち、クランクシャフト20の回転角度が105度になり導入バルブ26が閉じた後、ピストン16の下降によって側面16aに塞がれていた排気路24がシリンダ室14に導通する。この導通により、シリンダ室14の残留空気が外部に排気される。   In the latter half of the compressed air introduction stroke, residual air is exhausted. That is, after the rotation angle of the crankshaft 20 reaches 105 degrees and the introduction valve 26 is closed, the exhaust passage 24 that is blocked by the side surface 16 a by the lowering of the piston 16 is conducted to the cylinder chamber 14. By this conduction, residual air in the cylinder chamber 14 is exhausted to the outside.

次に、排気ストローク時におけるエンジン50の状態について説明する。このストローク時においては、導入バルブ26が閉弁状態である。クランクシャフト20の回転(慣性)に伴い、ピストン16が矢印46方向に上昇する。このピストン16の移動で、排気路24が側面16aによって塞がれるまでの間、排気路24とシリンダ室14は導通しているので、その間、シリンダ室14の残留空気が外部に排気される。   Next, the state of the engine 50 during the exhaust stroke will be described. During this stroke, the introduction valve 26 is closed. With the rotation (inertia) of the crankshaft 20, the piston 16 rises in the direction of the arrow 46. The exhaust passage 24 and the cylinder chamber 14 are electrically connected until the exhaust passage 24 is blocked by the side surface 16a due to the movement of the piston 16, so that the residual air in the cylinder chamber 14 is exhausted to the outside.

つまり、排気路24がシリンダ室14に導通して残留空気を排気可能な状態は、図6に示されるように、クランクシャフト20の回転角度が105から255度の間である。なお、この回転角度の範囲は一例であり、本発明はこの角度の範囲、105から255度に限定されない。排気路24とシリンダ室14とが、導入バルブ26が閉じた後に導通するのであれば、例えば、排気路24と側壁14aの接続位置をより下方(下死点側)にすることもできる。この場合には、排気可能な状態がより短時間になってしまうが、導入バルブ26の開弁時間を長くすることができる。一方、排気路24と側壁14aの接続位置をより上方(上死点側)にすることもできる。この場合には、排気可能な状態を長くすることができるが、導入バルブ26の開弁時間が短くなってしまう。   That is, the state in which the exhaust passage 24 is conducted to the cylinder chamber 14 and the residual air can be exhausted is, as shown in FIG. 6, the rotation angle of the crankshaft 20 is between 105 and 255 degrees. Note that this range of rotation angles is an example, and the present invention is not limited to this range of angles, 105 to 255 degrees. If the exhaust path 24 and the cylinder chamber 14 are electrically connected after the introduction valve 26 is closed, for example, the connection position of the exhaust path 24 and the side wall 14a can be further lowered (bottom dead center side). In this case, the exhaustable state becomes shorter, but the valve opening time of the introduction valve 26 can be lengthened. On the other hand, the connection position of the exhaust path 24 and the side wall 14a can be further upward (top dead center side). In this case, the exhaustable state can be lengthened, but the opening time of the introduction valve 26 is shortened.

この実施形態によれば、排気に対応する開閉装置を無くすことで、エンジン50の構造の簡素化を図ることができる。その結果、上述したように、故障の発生回数の減少、装置の小型化および軽量化、さらに製造コストの低下を実現することができる。   According to this embodiment, the structure of the engine 50 can be simplified by eliminating an opening / closing device corresponding to exhaust. As a result, as described above, it is possible to reduce the number of failures, reduce the size and weight of the device, and reduce the manufacturing cost.

10,50 1サイクルエンジン、12 シリンダ、14 シリンダ室、16 ピストン、20 クランクシャフト、22 導入路、24 排気路、26 導入バルブ、28 排気バルブ。   10, 50 1-cycle engine, 12 cylinders, 14 cylinder chambers, 16 pistons, 20 crankshafts, 22 introduction paths, 24 exhaust paths, 26 introduction valves, 28 exhaust valves.

発明は、シリンダ内に形成されるシリンダ室に圧縮空気を導入する圧縮空気導入ストロークと、シリンダ室に導入された圧縮空気を、残留空気として排気する排気ストロークとからなる、ピストンの1往復運動を1サイクルとする1サイクルエンジンにおいて、シリンダ室に接続され、圧縮空気をシリンダ室に導入する導入路と、シリンダ室に接続され、シリンダ室の残留空気を排気する排気路と、前記2つのストロークに基づいて導入路を開閉する導入バルブと、を有し、排気路は、圧縮空気導入ストロークの途中でシリンダ室への圧縮空気の導入が完了して導入バルブが閉じた時点からシリンダ室導通が開始するようにシリンダ室の側壁に接続されることを特徴とする。 The present invention provides a single reciprocating motion of a piston comprising a compressed air introduction stroke for introducing compressed air into a cylinder chamber formed in the cylinder and an exhaust stroke for exhausting the compressed air introduced into the cylinder chamber as residual air. In the one-cycle engine having one cycle, the two passages are connected to the cylinder chamber and introduces compressed air into the cylinder chamber, the exhaust passage is connected to the cylinder chamber and exhausts residual air in the cylinder chamber, and the two strokes. anda inlet valve to open and close the introduction passage based on the exhaust path, conductive cylinder chamber from the middle when the introduction of compressed air to the cylinder chamber is completed to inlet valve is closed the compressed air introduction stroke Is connected to the side wall of the cylinder chamber so as to start .

Claims (2)

シリンダ内に形成されるシリンダ室に圧縮気体を導入する圧縮気体導入ストロークと、シリンダ室に導入された圧縮気体を、残留気体として排気する排気ストロークとからなる、ピストンの1往復運動を1サイクルとする1サイクルエンジンにおいて、
シリンダ室に接続され、圧縮気体をシリンダ室に導入する導入路と、
シリンダ室に接続され、シリンダ室の残留気体を排気する排気路と、
前記2つのストロークに基づいて導入路と排気路をそれぞれ開閉する開閉機構と、
を有することを特徴とする1サイクルエンジン。
One reciprocating motion of the piston, consisting of a compressed gas introduction stroke for introducing compressed gas into a cylinder chamber formed in the cylinder and an exhaust stroke for exhausting the compressed gas introduced into the cylinder chamber as a residual gas, is defined as one cycle. In a one-cycle engine that
An introduction path connected to the cylinder chamber for introducing compressed gas into the cylinder chamber;
An exhaust passage connected to the cylinder chamber for exhausting residual gas in the cylinder chamber;
An opening and closing mechanism for opening and closing the introduction path and the exhaust path based on the two strokes, respectively.
1 cycle engine characterized by having.
シリンダ内に形成されるシリンダ室に圧縮気体を導入する圧縮気体導入ストロークと、シリンダ室に導入された圧縮気体を、残留気体として排気する排気ストロークとからなる、ピストンの1往復運動を1サイクルとする1サイクルエンジンにおいて、
シリンダ室に接続され、圧縮気体をシリンダ室に導入する導入路と、
シリンダ室に接続され、シリンダ室の残留気体を排気する排気路と、
前記2つのストロークに基づいて導入路を開閉する導入バルブと、
を有し、
排気路は、シリンダ室への圧縮気体の導入が完了して導入バルブが閉じたとき、ピストンの移動によってシリンダ室と導通するようにシリンダ室の側壁に接続される、
ことを特徴とする1サイクルエンジン。
One reciprocating motion of the piston, consisting of a compressed gas introduction stroke for introducing compressed gas into a cylinder chamber formed in the cylinder, and an exhaust stroke for exhausting the compressed gas introduced into the cylinder chamber as a residual gas, is defined as one cycle. In a one-cycle engine that
An introduction path connected to the cylinder chamber for introducing compressed gas into the cylinder chamber;
An exhaust passage connected to the cylinder chamber for exhausting residual gas in the cylinder chamber;
An introduction valve for opening and closing the introduction path based on the two strokes;
Have
The exhaust path is connected to the side wall of the cylinder chamber so as to be electrically connected to the cylinder chamber by the movement of the piston when the introduction of the compressed gas into the cylinder chamber is completed and the introduction valve is closed.
A one-cycle engine characterized by that.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1447078A (en) * 1965-09-20 1966-07-22 Method of distributing engine cycles, in particular of a piston engine as well as the engines for the implementation of this method or similar method
JPS5198451A (en) * 1975-02-26 1976-08-30
JPS5543081B2 (en) * 1971-10-11 1980-11-04
JP2006299978A (en) * 2005-04-21 2006-11-02 Motoki Fujita Heat engine
JP2008215268A (en) * 2007-03-06 2008-09-18 Shin Kagaku Kaihatsu Kenkyusho:Kk Circulating type internal pressure engine and power generation system
JP2009275633A (en) * 2008-05-15 2009-11-26 Ikehata:Kk Motive power generator

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2464704B (en) * 2008-10-23 2013-11-06 Univ Brunel Air motor
CN101699035A (en) * 2009-06-23 2010-04-28 白凯军 High-pressure air motor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1447078A (en) * 1965-09-20 1966-07-22 Method of distributing engine cycles, in particular of a piston engine as well as the engines for the implementation of this method or similar method
JPS5543081B2 (en) * 1971-10-11 1980-11-04
JPS5198451A (en) * 1975-02-26 1976-08-30
JP2006299978A (en) * 2005-04-21 2006-11-02 Motoki Fujita Heat engine
JP2008215268A (en) * 2007-03-06 2008-09-18 Shin Kagaku Kaihatsu Kenkyusho:Kk Circulating type internal pressure engine and power generation system
JP2009275633A (en) * 2008-05-15 2009-11-26 Ikehata:Kk Motive power generator

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