JP2019531434A

JP2019531434A - エンジンシリンダアセンブリ及びそれを用いて構築された逆回転燃焼エンジン

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Publication number: JP2019531434A
Application number: JP2019512220A
Authority: JP
Inventors: ガイ−ヤブロンスキ，ウォイチェフ
Original assignee: ガイ−ヤブロンスキ，ウォイチェフ
Priority date: 2016-09-02
Filing date: 2017-09-01
Publication date: 2019-10-31
Also published as: PL418544A1; US10718210B2; WO2018044184A1; EP3555424A1; CA3074422C; CA3074422A1; US20190186263A1; EP3555424A4; PL239838B1; EP3555424B1; JP2022136136A

Abstract

シリンダアセンブリは、圧縮空気の入口流路（１０９）と、ヘッド（１０２）及び隔壁（１０４）により閉じられた中央に配置された排気ガスの出口流路（１１０）とを有するシリンダ（１０１）を含む。プッシュロッド（１０７）の一端は、隔壁（１０４）内に配置された隔壁の線形滑り軸受（１０５）を貫通する。プッシュロッド（１０７）上へ堅固に埋め込まれた作動ピストン（１０８）が存在する。さらに、ボトム補償ピストン（１１５）とトップ補償ピストン（１１８）とは、螺旋状補正ばね（１１６）及び（１１９）により作動ピストン（１０８）から分離される。逆回転燃焼エンジンは、エンジンケース（２０２）を介し２つの逆向き同一シリンダアセンブリ（２０３ａ）及び（２０３ｂ）へ接続されたクランク機構（２０１）を含む。クランク機構（２０１）は、２つのクランクハーフシャフト（２０５ａ）及び（２０５ｂ）からなるクランクシャフト（２０４）を構成する。これらは、互いに対向して配置され、距離軸受（２０８）の支援により回転可能に接続される。クランク機構（２０１）は、その端部が回転シャフト（２０７）を介しクランクハーフシャフト（２０５ａ）及び（２０５ｂ）の一方へ回転可能に接続された２対の連結ロッド（２１０ａ）及び（２１０ｂ）を含む。連結ロッドの他端は２つのシャフト（２１１）の一方へ接続され、連結ロッドのそれぞれは、その構造が上述のシリンダアセンブリのケースと同じである２つのシリンダアセンブリ（２１３ａ）及び（２１３ｂ）の一方のシリンダアセンブリのプッシュロッド（２１２）へ接続される。プッシュロッド（２１２）の他端上には発電機（２３５）が存在する。【選択図】図２

Description

本発明の分野は、エンジンシリンダアセンブリと、様々な種類の機械だけでなく陸上車両、空中輸送手段及び水上車両を駆動することにも向けられた前記アセンブリを用いて構築された逆回転燃焼エンジンとに関する。

ポーランド国特許出願第Ｐ４０７３６５号から知られた内燃エンジンは、エンジンケースに固定されたシリンダを含み、隔壁により下から閉じられ、圧縮空気の入口流路及び排気ガスの出口流路は前記シリンダの中央に配置される。シリンダのトップ壁内には、燃料噴射器と、スパークプラグ又は予熱プラグの形式の点火素子とが対で存在する。高温に耐性がある線形滑り軸受が隔壁の中央に埋め込まれており、シーリング素子を下方から装備する。鋼鉄グラウンドシャフトの形式のプッシュロッドがシーリング素子と共に線形滑り軸受を介し導かれる。前記シャフトのトップ端は複動式（double-acting）往復動ピストンへ堅固に接続され、そのボトム端はクランクケース内に配置された連結ロッドへ振動的やり方で接続される。連結ロッドの他端はクランクシャフトの溝へ振動的やり方で接続される。

米国特許第６８５４４２９号から知られた複動式ピストンを有する燃焼エンジンは、シリンダの自由空間を２つの燃焼室に分割するその中に配置された二重対称ピストン（double symmetrical piston）を有する少なくとも１つのシリンダを含む。シリンダを閉じる双方向ヘッドは、燃料進入弁、排気弁、及びスパークプラグ又は予熱プラグの形式の点火素子を備えている。二重ピストンの一方の側へ堅固に埋め込まれたプッシュロッドが存在する。前記プッシュロッドは、シリンダをエンジンケースから分離する隔壁内の密閉孔を介しシリンダから突出される。前記ロッドの一端は、動力伝達ヨークへ接続されたスタビライザヨークへ接続され、一方、前記ヨークが接続される場所には、その反対側によりエンジンケースに取り付けられる振動的やり方で固定された安定化リミッタのアームが存在する。動力伝達ヨークは、クランクアセンブリの部品を構成するクランクシャフトへその他端により接続される。前記クランクシャフトの一端にはフライホイールが、そして他端にはタイミングホイールが存在し、他端はタイミングベルトを介しカム軸へ接続される。潤滑系内のオイル循環系は、ピストンの中央の円筒状くびれ部分とシリンダの中心部分との間に形成された空間へオイルを供給する。その後、オイルはピストン内に配置された流路の系を通りオイル溜りへ供給される。次に、オイルはピストンロッドの軸内に配置された溝を通る。シリンダを閉じるヘッドの弁は、スパークプラグの働きと連動してプッシュロッドを用いてタイミングホイール上に埋め込まれたカムにより操舵される。エンジンはクランクシャフト回転の１８０度毎に燃焼室毎に交互に４行程サイクルで動作する。

さらに、ＰＣＴ下の特許出願第０１／８１７４３号から知られた逆回転内燃エンジン内のクランク機構は、同軸上に配置され反対方向に回転するクランクシャフトの２つのハーフシャフトを含む。各ハーフシャフトは２つの対向シリンダの１つへ接続される。クランクシャフトの両ハーフシャフトの運動の同期は、その端において適切に選択された歯車を含む補助シャフトを用いて実現される。補助シャフトは、２つの同一円筒ホイールの支援によりその一方の側によりクランクシャフトの１つのハーフシャフトと結合され、一方、その反対側により３つのより小さな円筒ホイールを含む変速機を介しクランクシャフトの第２のハーフシャフトと結合される。クランクハーフシャフトの補助シャフト軸と共通軸との並列性が維持される。

さらに、ＰＣＴ下の国際公開第９８／４９４３４号の内燃エンジンの特許明細書によると、蒸気が加圧下で特定のエンジン室へ導入される。その後、蒸気は、適切な物理的条件が存在するという条件で、白金を用いて水素と酸素に分離される。次に、水素と酸素は、基準燃料混合物の追加成分としてエンジンの燃焼室へ導入される。

先の解決策における内燃エンジンの構造を所与として、混合気の燃焼から導出される気体の膨張が、機械エネルギーに変換するために発生する。燃焼の過程は、比較的遅く、混合気中の多量の酸素だけでなく燃料の種類にも依存する。そのため、多気筒エンジンが、クランクシャフト上の大きな力を取得するように生成される。これは次の事実による：高容量の１つのシリンダ内の燃焼の制限速度の結果とし大量の燃料を収集することが、不完全燃焼だけを必然的に伴い、完全燃焼されない燃料混合物の大気中への放出を生じ、環境に対する悪影響を有するだけではなくまた経済的に無意味である。したがって、大量の燃料は相当な力を得るために多くの小さなシリンダへ供給される小量燃料部分へ分割される。燃料の爆燃は、短期間に多量のエネルギーをトリガする一種の急速燃焼であるということ考えれば、前述の問題に対する解決策として役立つ可能性がある。しかし、これまで構築されたエンジンでは燃料の爆燃はエンジンの破壊又は深刻な損傷を引き起こす。エンジンケースは極端な場合（例えば、水素が酸素雰囲気中で爆発する場合）ではばらばらになる可能性が高い。これは、なぜ爆燃が回避されるかの論理的根拠である。従来技術の内燃エンジンでは、混合気の点火は完全燃焼の過程を十分に利用するようにＴＤＣの前に発生しなければならなく、このことは時にエンジン動作サイクルの障害となり比較的遅い過程の燃焼に寄与する。ガソリンエンジンにおける初期圧縮は１：１０〜１：１４の範囲の比を使用し、一方、ディーゼルエンジンでは、圧縮比は１：１９〜１：２３の間である。このようなエンジンにおける動作とクランクシャフトの回転運動を強いるピストンの圧力の開始との両方は、クランクシャフト上の力の腕が最小である（このことは、連結ロッドがＴＤＣ近くに配置されるということを意味する）と発生し、力の腕は燃焼過程の気体が放出されると減少し、これは通常、１５０°の角度で発生し、クランクシャフト回転の最長時の１８０°の角度で終わる。したがって、このエネルギーは、燃焼過程の気体の膨張に続くクランクシャフト回転の約１５０°の角度で急激に低下し、クランクシャフト上の圧力の欠如に至る。

本発明の目的は上述の障害の無い燃焼エンジンを構築することである。これは、水素燃料の爆燃を容易にする本発明によるエンジンシリンダアセンブリの構築において達成され得る。

本発明によるエンジンシリンダアセンブリは、一方の側ではヘッドにより閉じられるとともにエンジンケース側では中央に配置された隔壁の線形滑り軸受を有する隔壁により閉じられるシリンダを含む。プッシュロッドの一端は、隔壁の滑り軸受を貫通し、シリンダから突出し、振動的やり方で連結ロッドへ接続される。作動ピストンはシリンダの内部の前記プッシュロッド上へ堅固に埋め込まれる。圧縮空気の入口流路とシリンダの中央の排気ガスの出口流路とが存在する。さらに、トップ燃料噴射器、トップ蒸気噴射器、及びトップ点火素子がヘッド内に配置され、一方、ボトム燃料噴射器、ボトム蒸気噴射器、及びスパークプラグの形式のボトム点火素子が隔壁内に配置される。シリンダへ密閉されたボトム補償ピストンが、線形ボトム滑り軸受を介し作動ピストンと隔壁との間のプッシュロッド部上に配置される。作動ピストンとボトム補償ピストンとの間には隣接するボトム螺旋バネが存在する。ボトム補償ピストンは、作動ピストンと隔壁との間のシリンダの空間をボトム補償室とボトム燃焼室とに分割する。シリンダへ密閉されたトップ補償ピストンは、線形トップ滑り軸受を介し作動ピストンとヘッドとの間のプッシュロッド部上に配置される。作動ピストンとトップ補償ピストンとの間には隣接するトップ螺旋バネが存在する。トップ補償ピストンは、作動ピストンとヘッドとの間のシリンダの空間をトップ補償室とトップ燃焼室とに分割する。ボトム補償ピストンとトップ補償ピストンはそれらの全外周上に冷却溝を有し、一方、作動ピストンはその全外周上に通気溝を有する。

排気管上に配置された蒸気発生器から動力を供給される蒸気噴射器は、それらに割り当てられた２つの同一蒸気ドーズ装置へそれらの蒸気配管により接続される。前記蒸気発生器にはタンクから水が供給される。

本発明による逆回転燃焼エンジンは、クランク機構と、エンジンケースを介しそれへ接続された２つの逆向き同一シリンダアセンブリとを含む。クランク機構は、２つの同一クランクハーフシャフトからなるエンジンケース内に配置される二部（bipartite）クランクシャフトを構成する。各クランクハーフシャフトは、同軸上に配置された円筒ディスクの形式の奇数の（少なくとも３つの）クランク素子を有する。クランク素子同士は一対の回転シャフトを介し端部上で結合される。前記一対の回転シャフトは交互に配置され、それらの軸はそれらに割り当てられた面内にある。面はクランク素子の回転の共通軸を通る。クランクハーフシャフト同士は距離軸受の支援により回転可能に結合される。駆動力を提供するドライブシャフトはクランクハーフシャフトの自由端部上に突出される。クランク機構は、クランク素子の数に依存した偶数の同一連結ロッド対を有する。所与対の各連結ロッドは、それに割り当てられた回転シャフトを介しその一端によりクランクハーフシャフトの１つへ回転可能に接続される。連結ロッド対の他端は２つの横断シャフトの１つへ振動的やり方で接続される。各横断シャフトは、２つの逆向きシリンダアセンブリのうちの１つのシリンダアセンブリの垂直プッシュロッドへ堅固に接続される。各シリンダアセンブリは、一方の側ではヘッドにより閉じられるとともにエンジンケース側では中央に配置された線形滑り軸受を有する隔壁により閉じられたエンジンケースへ固定されたシリンダを含む。プッシュロッド端は、隔壁の滑り軸受を通りシリンダから突出し、連結ロッドへ振動的やり方で接続される。作動ピストンは、シリンダの内部の前記プッシュロッド上へ堅固に埋め込まれる。シリンダの中央には圧縮空気の入口流路と排気ガスの出口流路とが存在する。さらに、トップ燃料噴射器、トップ蒸気噴射器、及びトップ点火素子がヘッド内に配置され、一方、ボトム燃料噴射器、ボトム蒸気噴射器、及びボトム点火素子が隔壁内に配置される。シリンダへ密閉されたボトム補償ピストンは、線形ボトム滑り軸受を介し作動ピストンと隔壁との間のプッシュロッド部上に配置される。作動ピストンとボトム補償ピストン間には隣接するボトム螺旋バネが存在する。ボトム補償ピストンは、作動ピストンと隔壁との間のシリンダの空間をボトム補償室とボトム燃焼室とに分割する。トップ補償ピストンは、線形トップ滑り軸受を介し作動ピストンとヘッドとの間のプッシュロッド部上に配置される。作動ピストンとトップ補償ピストンとの間には隣接するトップ螺旋バネが存在する。トップ補償ピストンは、作動ピストンとヘッドとの間のシリンダの空間をトップ補償室とトップ燃焼室とに分割する。ボトム補償ピストンとトップ補償ピストンはそれらの全外周上に冷却溝を有し、一方、作動ピストンはその全外周上に通気溝を有する。一対の連結ロッドへ接続されないプッシュロッド端はヘッド内に配置されたヘッドの線形滑り軸受を貫通する。プッシュロッド上に配置されるネオジム磁石の形式の磁石が、インダクタと誘導結合され、併せて発電機を形成する。排気管上に配置された蒸気発生器から動力を供給される蒸気噴射器は、それらに割り当てられた２つの同一蒸気ドーズ装置へそれらの蒸気配管により接続される。前記蒸気発生器にはタンクから水が供給される。

本発明の目的は図面内の実施形態に提示される。

エンジンアセンブリの概要図を示す。本発明によるシリンダアセンブリに基づき構築された逆回転エンジンの概要図である。二部クランクシャフトの概要図を示す。

エンジンのシリンダアセンブリは、一方の側ではヘッド１０２により閉じられるとともにエンジンケース側１０３では中央に配置された隔壁の線形滑り軸受１０５を有する隔壁１０４により閉じられるシリンダ１０１を含む。

エンジンケース１０３は、釣り合いおもりと共にクランクシャフト１０３ｂが配置されるクランクケース１０３ａの空間を閉じる。プッシュロッド１０７の端は、隔壁の線形滑り軸受１０５を介しシリンダ１０１から突出し、連結ロッド１０６へ振動的やり方で接続される。シリンダ１０１へ密閉された作動ピストン１０８はシリンダ１０１の内部の前記プッシュロッド１０７上へ堅固に埋め込まれる。シリンダ１０１の中央には圧縮空気の入口流路１０９と排気ガスの出口流路１１０とが存在する。さらに、トップ燃料噴射器１１１ａ、トップ蒸気噴射器１１２ａ、及びトップ点火素子１１３ａはヘッド１０２内に配置され、一方、ボトム燃料噴射器１１１ｂ、ボトム蒸気噴射器１１２ｂ、及びボトム点火素子１１３ｂは隔壁１１４内に配置される。シリンダ１０１へ密閉されたボトム補償ピストン１１５は、線形ボトム滑り軸受１１４を介し作動ピストン１０８と隔壁１０４との間のプッシュロッド１０７部上に配置される。作動ピストン１０８とボトム補償ピストン１１５との間には隣接するボトム螺旋バネ１１６が存在する。ボトム補償ピストン１１５は、作動ピストン１０８と隔壁１０４との間のシリンダ１０１の空間をボトム補償室１ＫＤとボトム燃焼室１ＳＤとに分割する。シリンダ１０１へ密閉されたトップ補償ピストン１１８は、線形トップ滑り軸受１１７を介し作動ピストン１０８とヘッド１０２との間のプッシュロッド１０７部上に配置される。作動ピストン１０８とトップ補償ピストン１１８との間には隣接するトップ螺旋バネ１１９が存在する。トップ補償ピストン１１８は、作動ピストン１０８とヘッド１０２との間のシリンダ１０１の空間をトップ補償室１ＫＧとトップ燃焼室１ＳＧとに分割する。ボトム補償ピストン１１５とトップ補償ピストン１１８はそれらの全外周上に冷却溝１２０を有し、一方、作動ピストンはその全外周上に通気溝１２１を有する。蒸気噴射器１１２ａ、１１２ｂは、排気管１２４上に配置された蒸気発生器１２４から動力を供給されるそれらに割り当てられた２つの同一蒸気ドーズ装置１２３へそれらの蒸気配管１２２により接続される。前記蒸気発生器１２４はタンク１２６から水が供給される。

シリンダアセンブリの動作
水素ガスと空気との混合物の形式の燃料混合物は、トップ燃焼室１ＳＧがトップ補償ピストン１１８により圧縮空気の入口流路１０９及び排気ガスの出口流路１１０から分離された時点で、ヘッド１０２方向に、作動ピストンアセンブリ１０８、トップ補償ピストン１１８、及びボトム補償ピストン１１５と共にプッシュロッド１０７の強制ストロークの過程でトップ燃料噴射器１１ｌａを介しトップ燃焼室１ＳＧの空間に加圧下で供給される。ピストンアセンブリのさらなる上方運動中に、圧力は、トップ補償ピストン１１８がそのＴＤＣに到達するまでトップ燃焼室１ＳＧ内で増加する。トップスパークプラグ１１３ａのスパークは、ピストンアセンブリがトップ燃焼室１ＳＧ内のＴＤＣに到達する直前に燃料混合物を発火させる。トップ燃焼室１ＳＧ内の温度は、圧力が急速に増加すると高エネルギー水素の燃焼の結果として７０００°Ｃまで上昇する。従来の燃料の燃焼中に出現する温度及び圧力は多くのエンジン部品（特にシリンダとピストン）の耐久性にとって有害である。この現象を回避するために、少量の蒸気が、燃料混合物発火に続き、トップ蒸気噴射器１１２ａにより加圧下でトップ燃焼室１ＳＧへ供給される。蒸気のタイミング及び量は、前記注入器へ割り当てられた蒸気ドーズ装置１２３内で判断される。排気管１２４の熱を使用する蒸気発生器１２５が動力を蒸気ドーズ装置１２３へ供給する。これにより、トップ燃焼室１ＳＧ内の混合物の３５００°Ｃの温度への冷却に至る。同時に、蒸気は高温のために酸素と水素とに分割される。このようにして取得された燃料の追加部分の発生が、燃焼室１ＳＧ内の圧力の成長だけでなくその自己発火も引き起こす。上述の燃焼プロセスの過程で、トップ燃焼室１ＳＧでは、トップ補償ピストン１１８の動力ストロークがトップ螺旋バネ１１９を介し作動ピストン１０８に作用する。同時に、ボトム補償ピストン１１５は、前記ボトム補償ピストン１１５を押すボトム螺旋バネ１１６の支援によりボトム燃焼室１ＳＤ内の圧縮ストローク段階を開始する。トップ燃焼室１ＳＧ内の水素燃焼の生産物を構成する高圧ガスは、プッシュロッド１０７に対し可動であるトップ補償ピストン１１８及びそれらの間に配置されたトップ螺旋バネ１１９を介し作動ピストン１０８に作用する。この場合、トップ補償ピストン１１８に対する排気ガスの押圧力は、トップ補償ピストン１１８の運動の過程で漸進的曲げを受けるトップ螺旋バネ１１９の復原力より高く、トップ補償ピストン１１８へ印可される排気ガスの押圧力の急激な成長の部分的補償を引き起こす。トップ補償ピストン１１８と作動ピストン１０８との間のトップ補償室１ＫＧ内で形成される空気クッションの力が補償を強化する。結果として、作動ピストン１０８は、作動ピストン１０８へ堅固に接続されたプッシュロッド１０７からクランクシャフト１０３ｂへの運動のより滑らかな転送だけでなくトップ燃焼室１ＳＧ内の水素燃焼の爆燃過程に対するより穏やかな反応も有する。ボトム燃焼室１ＳＤは、プッシュロッド１０７と共にピストンアセンブリのクランクシャフト１０３ｂ方向のさらなる下方運動の過程で圧縮空気の入口流路１０９及び排気ガスの出口流路１１０から分離される。その後、空気との水素混合物は、ボトム燃料噴射器１１１ａの支援によりボトム燃焼室１ＳＤの空間へ加圧下で供給される。クランクシャフト１０３ｂ方向に下方に動くプッシュロッド１０７と共にピストンアセンブリは、ボトム燃焼室１ＳＤの圧縮空気の入口流路１０９及び排気ガスの出口流路１１０からの分離を生じる。その後、空気との水素混合物は、ボトム燃料噴射器１１１ｂの支援によりボトム燃焼室１ＳＤの空間へ加圧下で供給される。ピストンアセンブリのさらなる下方運動の過程で、圧力は、ボトム補償ピストン１１５がそのＴＤＣ近くまで到達するまで、ボトム燃焼室１ＳＤ内で増加する。同時に、トップ燃焼室１ＳＧは、トップ補償ピストン１１８のＢＤＣ位置への変位の結果として圧縮空気の入口流路１０９及び排気ガスの出口流路１１０へ接続される。トップ燃焼室１ＳＧは、圧縮空気により掃気され、次のサイクルの準備がなされる。ボトムスパークプラグ１１３ｂのスパークは、ピストンアセンブリがボトム燃焼室１ＳＤにおいてＴＤＣに到達する直前に燃料混合物を発火させる。その後、少量の蒸気が、ボトム蒸気噴射器１１２ｂの支援によりボトム燃焼室１ＳＤの空間へ加圧下で供給され、トップ燃焼室１ＳＧの場合と同様な結果をもたらす。作動ピストンアセンブリ１０８、トップ補償ピストン１１８、及びボトム補償ピストン１１５と共にプッシュロッド１０７の運動は反対方向に変位する。ボトム補償ピストン１１５の動力ストロークがボトム燃焼室１ＳＤ内で発生し、ボトム螺旋バネ１１６を介し作動ピストン１０８に働く。同時に、トップ補償ピストン１１８は、トップ螺旋バネ１１９を介しトップ燃焼室１ＳＧ内の圧縮ストローク段階を開始する。このようにして、シリンダアセンブリの全動作サイクルは完了する。プッシュロッド１０７の線形可逆的ストロークがこのサイクル中に発生する。プッシュロッド１０７のボトム端は、隔壁１０４内に配置された隔壁の密着滑り軸受１０５を介しクランクケース１０３に入り、連結ロッド１０６を介しクランクシャフト１０３ｂの回転運動を引き起こす。空気コンプレッサ（図示せず）が圧縮空気の入口流路１０９へ接続される。前記空気コンプレッサからの空気の強い流れが、連続的やり方で、シリンダ１０１を通り排気ガスの出口流路１１０へ流れる。シリンダ１０１内の作動ピストンアセンブリ１０８、トップ補償ピストン１１８、及びボトム補償ピストン１１５の現在位置に依存して、空気は、排気ガスを放出するように燃焼室１ＳＧ又は１ＳＤのうちの１つを掃気し、それを冷却する。作動ピストン１０８の中央位置において、空気は、その通気溝１２１を、又は補償室１ＫＧ若しくは１ＫＤの一方を及び補償ピストン１１５若しくは１１８の一方の冷却溝１２０を貫流することにより前記ピストンを冷却する。掃気はピストンアセンブリの特定部品を冷却する。

逆回転燃焼エンジンは、クランク機構２０１と、エンジンケース２０２を介しそれへ接続された２つの逆向き同一シリンダアセンブリ２０３ａ、２０３ｂとを含む。クランク機構２０１は、２つの同一クランクハーフシャフト２０５ａ、２０５ｂからなるエンジンケース２０２内に配置された二部クランクシャフト２０４を構成する。各クランクハーフシャフト２０５ａ、２０５ｂは、一対の回転シャフト２０７によりそれらの端部上で結合された円筒ディスクの形式で同軸上に配置された３つのクランク素子２０６を有する。一対の前記回転シャフト２０７は交互に配置され、それらの軸はそれらへ割り当てられた面である。面はクランク素子２０６の回転の共通軸を通る。クランクハーフシャフト２０５ａ、２０５ｂは距離軸受２０８の支援により回転可能に結合される。駆動力を提供するドライブシャフト２０９ａ、２０９ｂはクランクハーフシャフト２０５ａ、２０５ｂの自由端部上に突出される。クランク機構２０１は２つの同一連結ロッド対２１０ａ、２１０ｂを有する。所与の対の各連結ロッド２１０ａ、２１０ｂは、それへ割り当てられた回転シャフト２０７を介しその一端によりクランクハーフシャフト２０５ａ、２０５ｂのうちの１つへ回転可能に接続される。連結ロッド対２１０、２１０ｂの他端は２つの横断シャフト２１１のうちの１つへ振動的やり方で接続される。各横断シャフト２０７は、２つの逆向きシリンダアセンブリ２１３ａ、２１３ｂのうちの１つのシリンダアセンブリの垂直プッシュロッド２１２へ堅固に接続される。各シリンダアセンブリ２１３ａ、２１３ｂは、一方の側ではヘッド２１５により閉じられるとともにエンジンケース２０２側では中央に配置された隔壁２１７の線形滑り軸受を有する隔壁２１６により閉じられたエンジンケース２０２へ固定されたシリンダ２１４を含む。プッシュロッド２１２端は、隔壁２１７の滑り軸受を介しシリンダ２１４から突出し、連結ロッド２１０ａ、２１０ｂへ振動的やり方で接続される。作動ピストン２１８はシリンダ２１４の内部の前記プッシュロッド２１２上へ堅固に埋め込まれる。シリンダ２１４の中央には圧縮空気の入口流路２１９と排気ガスの出口流路２２０とが存在する。さらに、トップ燃料噴射器２２１ａ、トップ蒸気噴射器２２２ａ、及びスパークプラグの形式のトップ点火素子２２３ａはヘッド２１５内に配置され、一方、ボトム燃料噴射器２２１ｂ、ボトム蒸気噴射器２２２ｂ、及びボトム点火素子２２３ｂは隔壁２１６内に配置される。シリンダ２１４へ密閉されたボトム補償ピストン２２５は、線形ボトム滑り軸受２２４を介し作動ピストン２１８と隔壁２１６との間のプッシュロッド２１２部上に配置される。作動ピストン２１８とボトム補償ピストン２２５との間には隣接するボトム螺旋バネ２２６が存在する。ボトム補償ピストン２２５は、作動ピストン２１８と隔壁２１６との間のシリンダ２１４の空間をボトム補償室２ＫＤとボトム燃焼室２ＳＤとに分割する。シリンダ２１４へ密閉されたトップ補償ピストン２２８は、線形トップ滑り軸受２２７を介し作動ピストン２１８とヘッド２１５との間のプッシュロッド２１２部上に配置される。作動ピストン２１８とトップ補償ピストン２２８との間には隣接するトップ螺旋バネ２２９が存在する。トップ補償ピストン２２８は、作動ピストン２１８とヘッド２１５との間のシリンダ２１４の空間をトップ補償室２ＫＧとトップ燃焼室２ＳＧとに分割する。ボトム補償ピストン２２５ｂとトップ補償ピストン２２８はそれらの全外周上に冷却溝２３０を有し、一方、作動ピストン２１８はその全外周上に通気溝２３１を有する。一対の連結ロッド２１０ａ、２１０ｂへ接続されないプッシュロッド２１２端は、ヘッド２１５内に配置されたヘッド２３２の線形滑り軸受を貫通する。プッシュロッド２１２上に配置されるネオジム磁石の形式の磁石２３３は、インダクタ２３４と誘導結合され、併せて発電機２３５を形成する。シリンダアセンブリ２１３ａ、２１３ｂへ割り当てられたトップ蒸気噴射器２２２ａとボトム蒸気噴射器２２２ｂは、排気管２３８上に配置された蒸気発生器２３９から動力を供給される蒸気ドーズ装置２３７へそれらの蒸気配管２３６により接続される。前記蒸気発生器２３９にはタンク２４０から水が供給される。

逆回転燃焼エンジンの動作（特に作業段階における）は、クランク機構２０１を介し連結された２つの逆向きシリンダアセンブリ２０３ａ、２０３ｂに関するものと同一である。したがって、説明を簡単にするために、逆回転エンジンの全構築を補完する第２のシリンダアセンブリ２０３ｂの存在を考慮して、クランク機構２０１の動作に関連した１つのシリンダアセンブリ２０３ａの動作を詳細に論述することで十分である。水素ガスと空気との混合物の形式の燃料混合物は、トップ燃焼室２ＳＧがトップ補償ピストン２２８により圧縮空気の入口流路２１９及び排気ガスの出口流路２２０から分離された時点で、ヘッド２１５方向に、作動ピストンアセンブリ２１８、トップ補償ピストン２２８、及びボトム補償ピストン２２５と共にプッシュロッド２１２の強制ストロークの過程でトップ燃料噴射器２２１ａを介しトップ燃焼室２ＳＧの空間に加圧下で供給される。ピストンアセンブリのさらなる上方運動中に、圧力は、トップ補償ピストン２２８がそのＴＤＣに到達するまでトップ燃焼室２ＳＧ内で増加する。トップスパークプラグ２２３ａのスパークは、ピストンアセンブリがトップ燃焼室２ＳＧ内のＴＤＣに到達する少し前に燃料混合物を発火させる。トップ燃焼室２ＳＧ内の温度は高エネルギーの水素の燃焼の結果として７０００°Ｃまで上昇し、同時に、圧力は急速に増加する。従来の燃料の燃焼中に出現する温度及び圧力は、多くのエンジン部品（特にシリンダとピストン）の耐久性にとって有害である。この現象を回避するために、少量の蒸気が、燃料混合物発火に続き、トップ蒸気噴射器２２２ａにより加圧下でトップ燃焼室２ＳＧへ供給される。蒸気のタイミング及び量は、前記注入器へ割り当てられた蒸気ドーズ装置２３７内で判断される。排気管２３７の熱を使用する蒸気発生器２３８が動力を蒸気ドーズ装置２３７へ供給する。これにより、トップ燃焼室２ＳＧ内の混合物の３５００°Ｃの温度への冷却に至る。同時に、蒸気は高温のために酸素と水素とに分割される。このようにして取得された燃料の追加部分の発生が、燃焼室２ＳＧ内の圧力の成長だけでなくその自己発火も引き起こす。上述の燃焼プロセスの過程で、トップ燃焼室２ＳＧでは、トップ補償ピストン２２８の動力ストロークがトップ螺旋バネ２２９を介し作動ピストン２１８に作用する。同時に、ボトム補償ピストン２２５は、前記ボトム補償ピストン２２５を押すボトム螺旋バネ２２６の支援によりボトム燃焼室２ＳＤ内の圧縮ストローク段階を開始する。トップ燃焼室２ＳＧ内の水素燃焼の生産物を構成する高圧ガスは、プッシュロッド２１２に対し可動であるトップ補償ピストン２２８及びそれらの間に配置されたトップ螺旋バネ２２９を介し作動ピストン２１８に作用する。この場合、トップ補償ピストン２２８に対する排気ガスの押圧力は、トップ補償ピストン２２８の運動の過程で漸進的曲げを受けるトップ螺旋バネ２２９の復原力より高く、トップ補償ピストン２２８へ印可される排気ガスの押圧力の急激な成長の部分的補償を引き起こす。トップ補償ピストン２２８と作動ピストン２１８との間のトップ補償室２ＫＧ内で形成される空気クッションの力が補償を強化する。結果として、作動ピストン２１８は、作動ピストン２１８へ堅固に接続されたプッシュロッド２１２からクランクシャフト２０４への運動のよりスムーズな転送だけでなくトップ燃焼室２ＳＧ内の水素燃焼の爆燃過程に対するより穏やかな反応も有する。ボトム燃焼室２ＳＤは、プッシュロッド２１２と共にピストンアセンブリのクランクシャフト２０４方向のさらなる下方運動の過程で圧縮空気の入口流路２１９及び排気ガスの出口流路２２０から分離される。その後、空気との水素混合物は、ボトム燃料噴射器２２１ａの支援によりボトム燃焼室２ＳＤの空間へ加圧下で供給される。ピストンアセンブリのさらなる下方運動の過程で、圧力は、ボトム補償ピストン２２５がそのＴＤＣ近くまで到達するまで、ボトム燃焼室２ＳＤ内で増加する。同時に、トップ燃焼室２ＳＧは、トップ補償ピストン２２８のＢＤＣ位置への変位の結果として圧縮空気の入口流路２１９及び排気ガスの出口流路２２０へ接続される。トップ燃焼室２ＳＧは、圧縮空気により掃気され、次のサイクルの準備がなされる。ボトムスパークプラグ２２３ｂのスパークは、ピストンアセンブリがボトム燃焼室２ＳＤにおいてＴＤＣに到達する直前に燃料混合物を発火させる。その後、少量の蒸気が、ボトム蒸気噴射器２２２ｂの支援によりボトム燃焼室２ＳＤの空間へ加圧下で供給され、トップ燃焼室２ＳＧの場合と同様な結果をもたらす。作動ピストンアセンブリ２１８、トップ補償ピストン２２８、及びボトム補償ピストン２２５と共にプッシュロッド２１２の運動は反対方向に変位する。ボトム補償ピストン２２５の動力ストロークがボトム燃焼室２ＳＤにおいて発生し、ボトム螺旋バネ２２６を介し作動ピストン１０８に働く。同時に、トップ補償ピストン２２８は、トップ螺旋バネ２２９を介しトップ燃焼室２ＳＧ内の圧縮ストローク段階を開始する。このようにして、シリンダアセンブリの全作業サイクルは完了する。プッシュロッド２１２の線形可逆的ストロークがこのサイクル中に発生する。プッシュロッド２１２のボトム端は、隔壁２１６内に配置された隔壁２１７の密着滑り軸受を介しクランクケース２０２に入り、次に、横断シャフト２１１と一対の連結ロッド２１０ａ、２１０ｂとを介し二部クランクシャフト２０４の回転運動を引き起こす。エンジン作業の初期段階において、外部スタータの支援によるクランクシャフト２０４の活性化に続いて、シリンダアセンブリ２１３ａ及びシリンダアセンブリ２１４ｂ両方内のピストンの逆回転運動と同期する異なる方向の回転が、距離軸受２０８を介し結合されたクランクハーフシャフト２０５ａ、２０５ｂそれぞれへ適用される。例えば、隔壁２１６方向のピストンのストロークの第１の段階では、シリンダアセンブリ２１３ａ及びシリンダアセンブリ２１３ｂ両方の各プッシュロッド２１２が横断シャフト２１１を介し連結ロッド２１０ａと連結ロッド２１０ｂとを圧迫する。これは、連結ロッド２１０ｂが反対方向に動いている間に一方向の連結ロッド２１０ａ端の撓みと前進動作とを引き起こす。同様に、ヘッド２１５方向のピストンのストロークの第２の段階では、連結ロッド２１０ａ、２１０ｂは横断シャフト２１１を介しプッシュロッド２１２により上方に引っ張られる。連結ロッド２１０ａ、２１０ｂの端はクランクシャフト２０４の軸周囲の円運動を続ける。その後、これらの運動は、反対方向に突出するドライブシャフト２０９ａ、２０９ｂと共にクランクハーフシャフト２０５ａとクランクハーフシャフト２０５ｂとの両方のクランク素子２０６の逆向き回転運動に変換される。外部空気コンプレッサ（図示せず）は、排気ガスを放出するように掃気するとともにシリンダアセンブリ２１３ａ、２１３ｂを冷却するために使用される。連続的空気流が、圧縮空気の入口流路２１９へ供給され、次に、シリンダ２１４を通って排気ガスの出口流路２２０へ行く。シリンダ２１４内の作動ピストンアセンブリ２１８、トップ補償ピストン２２８、及びボトム補償ピストン２２５の現在位置に依存して、空気は、排気ガスを放出するように燃焼室２ＳＧ又は２ＳＤのうちの１つを掃気し、それを冷却する。作動ピストン２１８の中央位置において、空気は、その通気溝２３１を、又は補償室２ＫＧ若しくは２ＫＤの一方を及び補償ピストン２２５若しくは２２８の一方の補償ピストンの冷却溝２３０を貫流することにより前記ピストンを冷却する。掃気はピストンアセンブリの特定部品を冷却する。プッシュロッド２１２の端に配置されインダクタ２３４と誘導結合されたネオジム磁石２３３からなる発電機２３５の基本タスクは、水素の補足的源として電流によりＨＨＯ発生器（図示せず）を給電することである。さらに、発電機２３５の出力の交互方向の受信電圧を所与として、この交互方向の受信電圧は、エンジンの点火と燃料及び蒸気の燃焼室２ＳＤ及び２ＳＧ内への噴射とを同期させるインパルスを形成するために使用され得る。

本発明による解決策に基づくエンジン構築は、それらの重量に対して比較的大きな力により特徴付けられる。これは、シリンダの単純で無弁な構築と、特に水素中の高エネルギー燃料の爆燃を可能にする３つのピストンのアセンブリとに関する。これらの特徴のおかげで、これらの構築及びアセンブリは、軽航空機、超軽量三輪車及びドローンなどの小型機に特に有用である。本発明による逆回転エンジンに関し、力に関する有利な特性とは別に、逆回転エンジンは、特に２つの逆回転ドライブシャフトのおかげで２つのロータを有するヘリコプターに利用され得る。この場合、ロータを逆回転クランク素子の２つのシャフト上に直接固定することが可能であり、これによりロータのジャイロモーメントを無くす。

Ｉエンジンシリンダアセンブリ
１０１シリンダ
１０２ヘッド
１０３エンジンケース
１０３ａクランクケース
１０３ｂクランクシャフト
１０４隔壁
１０５隔壁の滑り軸受
１０６連結ロッド
１０７プッシュロッド
１０８作動ピストン
１０９圧縮空気の入口流路
１１０排気ガスの出口流路
１１１ａトップ燃料噴射器
１１１ｂボトム燃料噴射器
１１２ａトップ蒸気噴射器
１１２ｂボトム蒸気噴射器
１１３ａトップスパークプラグ
１１４ボトム滑り軸受
１１５ボトム補償ピストン
１１６ボトム螺旋バネ
１１７トップ滑り軸受
１１８トップ補償ピストン
１１９トップ螺旋バネ
１２０冷却溝
１２１通気溝
１２２蒸気配管
１２３蒸気ドーズ装置
１２４排気管
１２５蒸気発生器
１２６タンク
１ＫＤボトム補償室
１ＫＧトップ補償室
１ＳＤボトム燃焼室
１ＳＧトップ燃焼室
ＩＩ逆回転内燃エンジン
２０１クランク機構
２０２エンジンケース
２０３ａシリンダアセンブリ
２０３ｂシリンダアセンブリ
２０４クランクシャフト
２０５ａクランクハーフシャフト
２０５ｂクランクハーフシャフト
２０６クランク素子
２０７回転シャフト
２０８距離軸受
２０９ａドライブシャフト
２０９ｂドライブシャフト
２１０ａ連結ロッド
２１０ｂ連結ロッド
２１１横断シャフト
２１２プッシュロッド
２１３ａシリンダアセンブリ
２１３ｂシリンダアセンブリ
２１４シリンダ
２１５ヘッド
２１６隔壁
２１７隔壁の線形軸受
２１８作動ピストン
２１９圧縮空気の入口流路
２２０排気ガスの出口流路
２２１ａトップ燃料噴射器
２２１ｂボトム燃料噴射器
２２２ａトップ蒸気噴射器
２２２ｂボトム蒸気噴射器
２２３ａトップスパークプラグ
２２３ｂボトムスパークプラグ
２２４ボトム滑り軸受
２２５ボトム補償ピストン
２２６ボトム螺旋バネ
２２７トップ滑り軸受
２２８トップ補償ピストン
２２９トップ螺旋バネ
２３０冷却溝
２３１通気溝
２３２ヘッド滑り軸受
２３３磁石
２３４インダクタ
２３５発電機
２３６蒸気配管
２３７蒸気ドーズ装置
２３８排気管
２３９蒸気発生器
２４０タンク
２ＫＤボトム補償室
２ＫＧトップ補償室
２ＳＤボトム燃焼室
２ＳＧトップ燃焼室

Claims

一方の側ではヘッドにより閉じられるとともにエンジンケース側では中央に配置された隔壁の線形滑り軸受を有する前記隔壁により閉じられる２つ燃焼室を有するシリンダを含むエンジンのシリンダアセンブリであって、プッシュロッドの一端が、前記隔壁の滑り軸受を貫通し、前記シリンダから突出し、振動的やり方で連結ロッドへ接続され、作動ピストンが前記シリンダの内部の前記プッシュロッド上へ堅固に埋め込まれ、前記シリンダの中央には圧縮空気の入口流路と排気ガスの出口流路とが存在し、さらに、燃料噴射器、蒸気噴射器及び点火素子が前記ヘッド内及び前記隔壁内に配置され、前記シリンダ（１０１）へ密閉されたボトム補償ピストン（１１５）が、前記線形ボトム滑り軸受（１１４）を介し前記作動ピストン（１０８）と前記隔壁（１０４）との間の前記プッシュロッド（１０７）部上に配置され、さらに、前記作動ピストン（１０８）と前記ボトム補償ピストン（１１５）との間には隣接するボトム螺旋バネ（１１６）が存在し、一方、前記ボトム補償ピストン（１１５）は、前記作動ピストン（１０８）と前記隔壁（１０４）との間の前記シリンダ（１０１）の空間をボトム補償室（１ＫＤ）とボトム燃焼室（１ＳＤ）とに分割し、さらに、トップ補償ピストン（１１８）が、前記線形トップ滑り軸受（１１７）を介し前記作動ピストン（１０８）と前記ヘッド（１０２）との間の前記プッシュロッド（１０７）部上に配置され、さらに前記作動ピストン（１０８）と前記トップ補償ピストン（１１８）との間には隣接するトップ螺旋バネ（１１９）が存在し、一方、前記トップ補償ピストン（１１８）は、前記作動ピストン（１０８）と前記ヘッド（１０２）との間の前記シリンダ（１０１）の空間をトップ補償室（１ＫＧ）とトップ燃焼室（１ＳＧ）とに分割し、さらに前記ボトム補償ピストン（１１５）と前記トップ補償ピストン（１１８）とはそれらの全外周上に冷却溝（１２０）を有し、一方、前記作動ピストン（１０８）はその全外周上に通気溝（１２１）を有する、エンジンのシリンダアセンブリ。
トップ蒸気噴射器（１１２ａ）とボトム蒸気噴射器（１１２ｂ）とが、排気管（１２４）上に配置された蒸気発生器（１２５）から動力を供給されるそれらに割り当てられた２つの同一蒸気ドーズ装置（１２３）へそれらの蒸気配管（１２２）により接続され、一方、前記蒸気発生器（１２５）にはタンク（１２６）から水が供給される、請求項１に記載のエンジン。
回転の共通軸に沿って突出するクランクシャフトの両端を有するクランク機構と、それへ接続された２つの逆向きシリンダアセンブリとを含む逆回転燃焼エンジンであって、各シリンダアセンブリは、一方の側ではヘッドにより閉じられるとともにエンジンケース側へ固定された側では中央に配置された線形滑り軸受を有する隔壁により閉じられた２つの燃焼室を有するシリンダを含み、プッシュロッド端が、前記隔壁の前記滑り軸受を通り前記シリンダから突出し、連結ロッドへ振動的やり方で接続され、一方、前記シリンダへ密閉された作動ピストンが前記シリンダの内部の前記プッシュロッド上へ堅固に埋め込まれ、一方、前記シリンダの前記中央には、圧縮空気の入口流路と排気ガスの出口流路とが存在し、さらに、燃料噴射器、蒸気噴射器、及び点火素子が前記ヘッド内及び前記隔壁内に配置され、前記クランク機構（２０１）は、２つの同一クランクハーフシャフト（２０５ａ）及び（２０５ｂ）からなる前記エンジンケース（２０２）内に配置された二部クランクシャフト（２０４）を構成し、前記２つの同一クランクハーフシャフト（２０５ａ）及び（２０５ｂ）は、一対の回転シャフト（２０７）によりそれらの端部上で結合された円筒ディスクの形式で同軸上に配置された少なくとも３つのクランク素子（２０６）を有し、一方、前記一対の回転シャフト（２０７）は互いに交互に配置され、それらの軸はそれらへ割り当てられた面であり、前記面はクランク素子（２０６）の回転の共通軸を通り、一方、クランクハーフシャフト（２０５ａ）及び（２０５ｂ）は距離軸受（２０８）の支援により回転可能に結合され、さらに、駆動力を提供するドライブシャフト（２０９ａ）及び（２０９ｂ）は、クランクハーフシャフト（２０５ａ）及び（２０５ｂ）の自由端部上に突出され、さらに、前記クランクメカニズム（２０１）は、クランク素子（２０６）の数に依存して偶数の同一連結ロッド対（２１０ａ）及び（２１０ｂ）を有し、一方、所与の対の各連結ロッド（２１０ａ）及び（２１０ｂ）は、それへ割り当てられた回転シャフト（２０７）を介しその一端によりクランクハーフシャフト（２０５ａ）及び（２０５ｂ）のうちの１つへ回転可能に接続され、一方、前記連結ロッド対の他端は２つの横断シャフト（２１１）のうちの１つへ振動的やり方で接続され、一方、前記２つの横断シャフト（２１１）のそれぞれは、２つの逆向きシリンダアセンブリ（２１３ａ）及び（２１３ｂ）のうちの１つの逆向きシリンダアセンブリの垂直プッシュロッド（２１２）へ堅固に接続され、さらに、前記シリンダ（２１４）へ密閉されたボトム補償ピストン（２２５）は、前記線形ボトム滑り軸受（２２４）を介し前記作動ピストン（２１８）と前記隔壁（２１６）との間の前記プッシュロッド（２１２）部上に配置され、さらに、前記作動ピストン（２１８）と前記ボトム補償ピストン（２２５）との間には、隣接するボトム螺旋バネ（２２６）が存在し、一方、前記ボトム補償ピストン（２２５）は前記作動ピストン（２１８）と各シリンダアセンブリ（２１３ａ）及び（２１３ｂ）の前記隔壁（２１６）との間の前記シリンダ（２１４）の空間をボトム補償室（２ＫＤ）とボトム燃焼室（２ＳＤ）に分割し、これとは別に、前記シリンダ（２１４）へ密閉されたトップ補償ピストン（２２８）は、前記線形トップ滑り軸受（２２７）を介し前記作動ピストン（２１８）と前記ヘッド（２１５）との間の前記プッシュロッド（２１２）部上に配置され、さらに前記作動ピストン（２１８）と前記トップ補償ピストン（２２８）との間には隣接するトップ螺旋バネ（２２９）が存在し、一方、前記トップ補償ピストンは前記作動ピストン（２１８）と前記ヘッド（２１５）との間の前記シリンダ（２１４）の空間をトップ補償室（２ＫＧ）とトップ燃焼室（２ＳＧ）とに分割し、さらに、前記ボトム補償ピストン（２２５）と前記トップ補償ピストン（２２８）はそれらの全外周上に冷却溝（２２９）を有し、一方、前記作動ピストン（２１８）はその全外周上に通気溝（２３０）を有する、逆回転燃焼エンジン。
各シリンダアセンブリ（２１３ａ）及び（２１３ｂ）へ割り当てられたトップ蒸気噴射器（２２２ａ）とボトム蒸気噴射器（２２２ｂ）とは、排気管（２３８）上に配置されタンク（２４０）からの水が供給される対応するシリンダアセンブリ（２１３ａ）及び（２１３ｂ）の蒸気発生器（２３９）から動力を供給される蒸気ドーズ装置（２３７）へそれらの蒸気配管（２３６）により接続される、請求項３に記載のエンジン。
一対の連結ロッド（２１０ａ）及び（２１０ｂ）へ接続されないプッシュロッド（２１２）端は、各シリンダアセンブリ（２１３ａ）及び（２１３ｂ）のヘッド（２１５）内に配置されたヘッド（２３２）の線形滑り軸受を貫通し、一方、前記プッシュロッドの端には、好適にはネオジム磁石の形式の磁石（２３３）が存在し、前記磁石（２３３）はそれを囲むインダクタ（２３４）と誘導結合され、併せて発電機（２３５）を形成する、請求項３又は４に記載のエンジン。