JP3851288B2 - 内燃機関 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関に関する。
【0002】
【特許文献】
調査された範囲の特許文献(特許公開公報、実用新案公開公報など)に公知文献はありませんでした。
【非特許文献】
非特許文献(書籍、雑誌、学会発表レポート、インターネットサイト等)のうち刊行物である商品大辞典(昭和51年6月15日東洋経済新聞社発行)第178頁にはロータリー機関の説明がある。
【0003】
【従来の技術】
往復動内燃機関の直線運動を回転運動に変換する変換機構構をなくしたロータリ機関が知られている。従来のロータリ機関はロータはいわゆる「おむすび(等幅歪円)」に近い形状をしており、ほぼ長円形中において遊星運動をするように構成されている。ロータリ機関はエンジン自体が直線運動を回転運動に変換する運動変換機構を用いないで直接回転力を得る直接回転型の内燃機関である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来のロータリ内燃機関は主として自動車に採用され、出力が大きく、応答が早く静かである点ですぐれたものとされている。しかし乍、従来の技術によればロータの加工に格別な技術が必要である。ロータとハウジング間に設けるアペックスシールは曲率の常に変化するハウジング内面に摺擦するため密封に格段の工夫が必要とされる。ハウジング内面が非円形となる部分があるので加工に格別な技術が必要である。アペックスシールを設ける部分は幅を大きくできず、アペックスシールが不可欠である。
【0005】
上述の理由から、エンジンの耐久性を保障するには格別なメンテナンスを必要としている。
【0006】
これらの点を勘案すると製造、保守共高コストとなるのが否がめない。
【0007】
本発明は直接回転型の内燃機関の特徴を生かした加工が容易な内燃機関を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本出願に係る第1の発明は a .平行に、かつ軸間距離がその直径の合計の半分よりも小なる如く互いに重なり合って設けられた円筒状の第1、第2のボアを有し各ボアの交線がロータ離脱側稜線及びロータ進入側稜線となっている内燃機部のケーシングと、
第1のボアの中心において内燃機部のケーシングに回転可能に支持されたボア軸に固定された第1のボアと同直径の基円部と、基円部に設けられた凹部であって、第2のロータの突起部が係合可能な凹部を有し第1のボアに収容された第1のロータと、
第2のボアの中心において内燃機部のケーシングに回転可能に支持されたボア軸に固定されこの軸を中心とする基円部であって、第1のロータの基円部に接する基円部と、この基円部から放射方向に突出して先端が第2のボアの内周に密接し第1のロータの凹部と係合可能な突起部を有し第2のボアに収容された第2のロータと、
ケーシング外でボア軸の夫々に固定されて互いに噛み合う歯車対と、
を有し、
更に、各ロータが回転する際に
(1)第1のロータの凹部がロータ進入側稜線を通過して第1のロータの基円部がロータ進入側稜線から第1のボアの内周に接し、第2のロータの突起部先端がロータ進入側稜線から第2のボアの内周に接して、第1のロータの基円部と第2のロータの突起部の進行方向背面との間の空間と、吸込み口が燃料供給部材を介して大気に通じている圧縮機部とを連通させる燃料供給制御手段と、
(2)続く第2のロータの回転により圧縮燃料が供給されて燃料供給制御手段が燃料供給を停止した後に点火を行う点火栓であって、第2のボアにのぞんで内燃機部のケーシングに設けられた点火栓と、
(3)点火後の圧縮燃料の膨張により突起部が押されて第2のロータに回転力を加えて第2のロータが回転する際に突起部の回転方向前面側の空間の気体を排出するための排気口と、
を有する内燃機部と、
b.内燃機部のケーシングと共通のサイドケーシングを介して内燃機部のケーシングに固定され、内燃機部の第 1 のボアの中心と同一中心に設けた圧縮機部の第1のボアと、内燃機部の第 1 のボアの中心と同一中心に設けた圧縮機部の第2のボアを有し、内燃機部のケーシングと同形状の圧縮機部のケーシングと、
内燃機部の第1のロータを反転した形状を有し、更に位相差を設け共通のサイドケーシングを貫通させた内燃機部のボア軸に固定され圧縮機部の第1のボアに収容された圧縮機部の第1のロータと、
内燃機部の第2のロータを反転した形状を有し、更に前記位相差と同位相差を設けて共通のサイドケーシングを貫通させた内燃機部のボア軸に固定され圧縮機部の第2のボアに収容された圧縮機部の第2のロータと、
を有し、
更に、圧縮機部の各ロータが回転する際に
(1)圧縮機部の第1のロータの凹部がロータ進入側稜線を通過して圧縮機部の第1、第2のロータの基円部が接した状態で圧縮機部の第1のロータの基円部が圧縮機部の第1のボアの内周に接し、圧縮機部の第2のロータの突起部先端が圧縮機部の第2のボアの内周に接して、圧縮機部の第1ロータの基円部と圧縮機部の第2のロータの突起部の進行方向背面との間の空間の拡大につれて外気を吸込む吸込口と、
(2)圧縮機部の第2のロータの突起部が吸込口を通過した後に、圧縮機部の第2のロータの突起部の進行方向前面と圧縮機部の第1のロータの基円部との間の空間の縮小につれて、該空間の気体を圧縮して吐出するための吐出口であって圧縮燃料供給制御手段を介して内燃機部の吸気口に通ずる吐出口と、
を有する圧縮機部と、
c.大気と圧縮機部の吸込口の間に介装した燃料供給部材と、
を有することを特徴とする内燃機関である。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
【0010】
理解を容易とするため、初めに構成は概略のみ説明し、次に作用を説明し、最後に実施の形態を示す。
【0011】
(概略構成)
図1、図2はこの発明の内燃機関の内燃機部を説明するための摸式図である。
【0012】
この発明の実施の形態の内燃機関の構成は、以下のとおりである。
【0013】
平行に、かつ軸間距離CDがその直径D1,D2の合計の半分よりも小なる如く互いに重なり合って設けられた円筒状の第1、第2のボア2,3を有し各ボア2,3内周の交線がロータ離脱側稜線4及びロータ進入側稜線5となっているケーシング1と、
第1のボア2の中心においてケーシング1に回転可能に支持されたボア軸6に固定された第1のボア2と同直径の基円部7aと、基円部7aに設けられた凹部7bであって、第2のロータ8の突起部8bが係合可能な凹部7bを有し第1のボア2に収容された第1のロータ7と、
第2のボア3の中心においてケーシング1に回転可能に支持されたボア軸9に固定されこの軸9を中心とする基円部8aであって、第1のロータ7の基円部7aに接する基円部8aと、第2のロータ8の基円部8aから放射方向に突出して先端が第2のボア3の内周に密接する突起部8bであって第1のロータ7の凹部7bと係合可能な突起部8bを有し第2のボア3に収容された第2のロータ8と、
ケーシング1外でボア軸6,9の夫々に固定されて互いに噛み合い、夫々が同歯数を有する歯車11,12対と、
圧縮燃料供給手段13と、
を有し、
更に、各ロータ7,8が回転する際に
(1)第1のロータ7の凹部7bがロータ進入側稜線5を通過して第1のロータ7の基円部7aがロータ進入側稜線5から第1のボア2の内周に接し、第2のロータ8の突起部8b先端がロータ進入側稜線5から第2のボア3の内周に接して、第1のロータ7の基円部7aと第2のロータ8の突起部8bの進行方向背面との間の空間14(図4参照)と圧縮燃料供給手段13を連通させる燃料供給制御手段15と、ここで空間14には吸気口10が開口しており、吸気口10は燃料供給制御手段15と通じている。
(2)続く第2のロータ8の回転により圧縮燃料が供給されて燃料供給制御手段15が燃料供給を停止した後に点火を行う点火栓16と、
(3)点火後の圧縮燃料の膨張により突起部8bが押されて第2のロータ8に回転力を加えて第2のロータ8が回転する際に突起部8bの回転方向前面側の空間19の気体を排出するための排気口17と、
をケーシング1に有する。ケーシング1は図の紙面に平行な側板を両側に有する(後述する)。
【0014】
図1では説明を分り易くするためにD1=D2としてあるがD1≠D2であってもよい。何れの場合も歯車11,12の歯数は等しい。また、突起部8b先端は線として鋭っているとして説明する。
【0015】
図3から図13に作用及び構成の一部を示す。
【0016】
今図3のように凹部7bと突起部8bとが係合している状態をこの内燃機関の始点とする。ただし、この内燃機関は始点で定位置停止する必要はないので始点は説明のためのものである。
【0017】
図3の状態から図示されない始動装置によりロータ7,8が図示矢印の方向に回転する。即ち、第1のロータ7は反時計回りに、第2のロータ8は時計回りに回転する。各ロータ7,8の回転速度は同一で回転方向は互いに反対である。ボア軸9側が始動装置に係合されている場合は第2のロータ8はボア軸9で直接駆動され、第2のロータ7は歯車11,12対を介して駆動されるボア軸6と共に回転する。始点では両基円部7a,8aは接触の始めの位置である。図3の位置及び図3の位置から第1、第2のロータ7,8が回転を始めた位置では第2のロータ8回りの空間18と凹部7bとは連なった一つの空間となっている。凹部7bを形成する第1のロータ7周面の進行方向の後面(凹部後面という)7cはボア軸6,9を結ぶ直線L1と一致しロータ7の半径方向の面である。突起部8bは第2のロータ8の周面の移動方向で見て後方へ倒れている。凹部7bの前面(凹部前面という)7dは突起部8bの先端と一致する凹部7bの底の位置から第2のロータの外周へ向っている。
【0018】
図4に示すように第1のロータ7の凹部7bがケーシング1の進入側稜線5を通過して、凹部後面7cと第2のロータの基円部7aが交わる角部7eが進入側稜線5と一致する。同時に第2のロータ8の突起部8b先端が進入側稜線5と一致する。その後第1、第2のロータ7,8が少しく回転してロータ進入側稜線5から角部7eまでの基円部7aと第1のボア2との接触部の周方向の幅が大きくなると共に突起部8bはロータ進入側稜線5よりやや遠ざかる。これによって第1のロータ7の基円部7aと第2のロータ8の突起部8bの進行方向背面との間の空間14が図4から第1、第2のロータ7,8がわずかに回転した位置に相当して拡大される。
【0019】
このときに、燃料供給制御手段15が圧縮燃料供給手段13と吸気口10を連通させる。燃料供給制御手段15としては、例えば出力軸であるボア軸9に設けたカムでもって開閉する弁装置が採用できる。圧縮燃料供給手段13は吸気側に空気と燃料例えばガソリンの混合気を作成する気化器を設けた圧縮機である。圧縮燃料供給手段13の吐出側は燃料供給制御手段15を介して吸気口10に連通している。なお、圧縮機については後述する。
【0020】
空間14に圧縮燃料が送り込まれてロータ7,8が少しく回転すると燃料供給制御手段15は閉じる。
【0021】
図5に示すように突起部8bが点火栓16の位置をとおり過ぎると点火栓16は付勢されて第2のロータ8の回転による突起部8bの進行方向背面と第1のロータ7の基円部7a間の空間14aの燃料は火花点火される。これによって、空間14aの燃料は爆発燃焼して昇圧され突起部8bの進行方向背面が加圧されて第2のロータ8は回転力を得る。
【0022】
図6に示すように燃焼した燃料の膨張により第2のロータ8は回転する。このとき、突起部8bの進行方向の前面側の空間19の気体は排気口17から排出される。尚この空間19の気体は燃焼ガスではなく始動装置で内燃機関が回転し最初の爆発があった際のみで、その後は爆発後の排気となる。
【0023】
図7に示すように第2のロータ8の突起部8bの先端が稜線4に達する直前には突起部8bの進行方向背部の空間14b中の爆発膨張した燃焼ガスは圧力が低下しているが若干の圧力を有する。そこでこのガスは排気口17から排出される。
【0024】
図8に示すようにロータが始点に来ると、以下は、図9から始まる排気と吸気が同時に開始される。図9では図4と同様であるが、図9の突起部8bの進行方向前面の空間19aには前回の爆発工程後の膨張した気体の排出残りが滞留している。
【0025】
図10に示すように爆発工程では突起部8bの進行方向背部に面する空間14aでは圧縮混合気の爆発が行われる。
【0026】
図11に示すように図10の爆発工程後の膨張工程ではこの回転の前回の回転時の膨張工程における排気が排気口17から排出される。
【0027】
図12の突起部8b先端がロータ離脱側稜線4に達する直前に図11に示す縮小する空間19aによって排気は排気口17から排気された後は、膨張工程によって生じた空間14bの燃焼ガスが排気口17を通じて排気される。
【0028】
図13のように始点に戻る。以下、同様の工程をくり返すことによりボア軸6,9は連続した回転出力を得る。燃料供給を停止または及び火花点火の停止により、ボア軸6,9の回転は停止する。
【0029】
図14から図17は圧縮燃料供給手段としての圧縮機を示す。図14に示すように前述のケーシング1とは異なるが同様な形状のシリンダ100の第1のボア102の中心には内燃機関のボア軸6が延出されている。シリンダ100の第2のボア103の中心にはボア軸9が延出されている。シリンダ100内においてボア軸6には第1のロータ107が固定されている。シリンダ100内においてボア軸9には第2のロータ108が固定されている。
【0030】
第1、第2のロータ107,108の形状は図1においてボア軸6,9の中心を結ぶ直線L1を中心にしてロータ7,8を180度回転して裏返した形状となっている。ただし、ロータ7,8とロータ107,108の取付けの位相(ボア軸6,9に対するロータの取付角は異なっており、図1と図14は対応していない。
【0031】
シリンダ100には吸込口110、吐出口117が設けられている。吸込口110は稜線105の近くで空間118に向って開口している。この吸込口110はまた第1のロータ107によって閉塞されない位置にある。吐出口117は稜線104の近くで空間118に向かって開口している。吐出口117は第1のロータ107によって閉塞されない位置にある。
【0032】
吸込口110は図示されないエアフィルタ及び気化器又は燃料噴射装置を介して大気に通じている。吐出口117は燃料供給制御手段15を介して内燃機関の吸気口10に通じている。吐出口117と吸気口10を通ずる燃料の通路はケーシング1,100内を通ずるように設ける。又は、ケーシング1,100内を通ずる燃料通路と併せて配管により設けるようにしてもよい。
【0033】
図3、図15が内燃機部と圧縮機のロータの相当関係位置を示している。即ち、ボア軸6に対して図示位置に第1のロータ7,107が固定されている。また、ボア軸9に対して図示位置に第2のロータ8,108が固定されている。内燃機部のロータ7が始点位置(図3の位置)にあるときは、凹部7bの半径方向の凹部後面7cはボア軸6,9を結ぶ直線L1上にあり、突起部8bの先端は直線L1上にある。内燃機部直線L1と、ボア軸9と稜線5を結ぶ直線L2とのなす角をθとする。このとき、圧縮機の第2のロータ108は図15の位置にある。図15においてはボア軸9と稜線104を結ぶ直線をL3とする。突起部108bの先端が稜線104よりも突起部108bの進行方向手前側にあって、突起部108bの先端とボア軸9を結ぶ直線をL4とする。線L3とL4のなす角はθ+αとなっている。ここで角αは小さな角度である。本例では、第2のロータ8,108の回転方向に関し、突起部108bは突起部8bの位置よりも中心角で約90度遅れた位置にある。内燃機部と圧縮機はロータが夫々同軸で結合されている。この圧縮機は内燃機部が膨張工程を行っているときに圧縮工程を行って圧縮燃料を得るものである。
【0034】
内燃機関が図3の始点にあり、圧縮機が図3に対応する図15の始点にある状態で内燃機関が停止している位置から始動したとして説明する。ただし、始動装置があるのでロータの位置にかかわらず内燃機関は始動できる。
【0035】
始動装置により、第2のロータ8が回転し、角θ回転すると、図4に示すように内燃機部の第2のロータ8の突起部8bの先端が稜線5に達すると、圧縮機の突起部108bは稜線104に近ずく。このとき、圧縮機の突起部108bの先端及び稜線104夫々がボア軸9と結ぶ線が挟む角度はαである。この直後に燃料供給制御手段15が開いて内燃機関の空間14と、圧縮機の突起部108bの前進側に面する空間は連通するが上記始点位置からの圧縮では圧縮機での燃料気体の加圧が不足しているため空間14には火花点火の条件に合わない燃料気体が送られる。
【0036】
第2のロータ108の突起部108bが図14に示すように直線L1をとおりすぎて、その後稜線105に到る。
【0037】
突起部108bの先端が稜線105を過ぎて第2のボア103に接し、且つ両基円部107a,108aが接した後は第2のボア103と第1、第2のロータ107,108間には空間ができる。そして突起部108bが逆止弁を介装した吸込口110を通過した後は、図17に示すように空間114は拡大して行き空間114へは吸込口110を通じて燃料気体が吸い込まれる。同時に突起部108bの進行方向の前面側の空間119の気体は空間119の縮小につれて圧縮される。空間119のこのときの気体は図15における空間118を始点として拡大した空間の気体であり、燃料気体は所定の濃度のものではない。尚、空間119の気体は第2のロータ108が始点から1回転以上回転し更に回転して突起部108bが吸込口110を通過した後に始めて吸込口110から吸い込まれた燃料気体が有効な混合比となっている。この燃料気体は突起部108bが始点から更に1回転して始点に達したとき、図15に示すように空間119に圧縮される。
【0038】
そして、図15において、第2のロータ108の回転により、所定の混合気が空間119から図16に示すように空間119aに圧縮される過程で、燃料供給制御手段15が開いて吐出口117から図示されない通路を介して図4に示す状態にある第1、第2のロータ7,8によって閉じられた空間14に吸気口10から燃料気体が送り込みが始まり、図4の位置から第2のロータ8が角α回転するにつれて空間14の混合気の圧力が高まる。その直後に燃料供給制御手段15は吐出口117を閉じる。
【0039】
その後は圧縮機の1回転毎に図16の状態となり、図16の状態の少し前の状態から内燃機部は図4の状態となり圧縮燃料が圧縮機から内燃機部へ送り込まれる。
【0040】
上述のように内燃機部は爆発、膨張と排気が同時に進行し、圧縮機は吸込と圧縮が同時に進行するサイクルが行われる。
【0041】
図18は前述した圧縮機を備えた内燃機即ち内燃機関を示す。
【0042】
図に示すようにケーシング1,100は一体化されている。即ち、内燃機のケーシング1は本体1a、サイドケーシング1b,1cを有する。圧縮機のケーシング100は本体100aとサイドケーシング100bを有し、サイドケーシング1bを借用している。そして、これら本体1a,100a、サイドケーシング1b,1c,100bは夫々側面を密接して周辺の2個所で各ケーシングを密に貫通する位置決めピン21で位置決めし、各ケーシングのボルト穴を挿通する通しボルト22とナットにより締結されている。各ケーシングの接触面には、例えば液体シール等が施行され気密が計られている。
【0043】
各サイドケーシング1b,1c,100b及び第1のロータ7,107を貫通してボア軸6が設けられている。ボア軸6はサイドケーシング1b,1c,100bに設けた軸受穴1d,1e,100cに回転自在に支持されている。既にのべたように第1のロータ7,107はボア軸6に固定されている。
【0044】
各サイドケーシング1b,1c,100b及び第2のロータ8,108を貫通してボア軸9が設けられている。ボア軸9はサイドケーシング1b,1c,100bに設けた軸受穴1f,1g,100dに回転自在に支持されている。既にのべたように第2のロータ8,108はボア軸9に固定されている。
【0045】
ケーシング1,100は本体1a,100aの外周が図1、図14に示したように各ボア2,3,102,103からほぼ一定の肉厚を有している。サイドケーシング1b,1c,100bの外周は本体1a,100aの外周と一致する形状である。尚、ケーシング1,100、サイドケーシング1b,1c,100bの第2のボア3,103回りは水冷式の場合はウォータージャケット1hに構成され、冷却水装置により冷却水を循環させる。この冷却水の循環水路中にはラジエータ34等の熱交換器が介装される。なお、本例では第1のボア2,102回りにも一部ウオータージャケット1hを設けてある。
【0046】
サイドケーシング1b,1cと第1、第2のロータ7,8の側面は気密性があり、且つ、摺動可能となっている。尚、気密性を保つために基円部7a,8aに沿って第1、第2のロータ7,8夫々の側面に気密性を保つための円弧形のリング溝を設け、リング溝に気密リングを嵌め込み、該リング溝底と気密リング間に該リングを押し出すばねを介装してもよい。
【0047】
サイドケーシング1b,100bと第1、第2のロータ107,108の側面は気密性があり、且つ、摺動可能となっている。ロータ107,108とサイドケーシング1b,100b間に気密リングを設けることは、ロータ7,8の場合と同様である。
【0048】
内燃機のサイドケーシング1cには点火栓16が設けられれてる。点火栓16をタイミングを計って付勢するための高圧発生装置23はボア軸9に連結されると共にその出力は点火栓16に供給される。高圧発生装置23は周知の往復動内燃機関に採用されているものを用いることが出来る。即ち、所定の点火時にカムにより、接点開閉又は無接点による誘起電圧を高圧コイルで増圧して点火栓16を付勢するものである。ボア軸9のサイドケーシング100b外へ延出した部分には歯車12,24が固定され、先端は、出力部9aであって、例えばスプライン軸となっている。
【0049】
(始動装置)
始動装置25は上述の歯車24と始動電動機26を備える。始動電動機26は周知されているようにモータ軸端に設けたピニオン26aを有する。始動電動機26は電源装置のバッテリ28から不図示の始動スイッチを介して給電されると、モータ軸が突出してモータ軸端のピニオン26aが歯車24と噛合い、ピニオン26aが回転して歯車24を回転してボア軸9、第2のロータ8,108を回転する。
【0050】
同時に歯車12と噛合っている歯車11が回転して歯車11が固定されているボア軸6、第1のロータ7,107を回転する。これによって、この内燃機関は先にのべたように始動状態から運転状態になる。
【0051】
(点火装置)
サイドケーシング1cには点火栓16がねじ込まれている。点火栓16は放電電極がケーシング1内で露出している。ボア軸9にはケーシング1外において、デイストリビュータ付の高圧発生装置23が設けてある。高圧発生装置23は周知のものでバッテリ29に接続された回路を断続する接点式、無接点式であり、この回路に介装した高圧コイルで昇圧し、デイストリビュータロータから、このロータに対極する電極と点火栓16を結合したものである。もちろん、進角装置を有する。尚、本例は回転力を発生する第2のロータ8が1個であるのでデイストリビュータは一つの点火栓のみに高電圧を加えるものであるが第2のロータが2個の場合はデイストリビュータロータに対極する電極は2個で点火栓は2個である。
【0052】
(充電装置)
ボア軸6にはケーシング100外において直接又はベルト装置29を介し発電機27が連結されている。発電機27はケーシング100に支持されている。発電機27はバッテリ28及び高圧発生装置23に配線されており、直流電気出力はバッテリ28及び高圧発生装置23に供給される。尚、バッテリ28と高圧発生装置23間にも配線されている。
【0053】
発電機27はダイオードによる整流器を有し、交流発電機で発電した電力を直流に変換している。また、発電機28はI.C.レギュレータを内蔵し定電圧を出力する。
【0054】
(燃料供給装置)
燃料供給装置は一方が大気に開放され他方が気化器又は燃料噴射装置31に連結されている。気化器又は燃料噴射装置31は負圧又は正圧を用いて燃料、この場合はガソリンを気化して所要の混合気を得るものである。
【0055】
気化器又は燃料噴射装置31はエアフィルタ32と圧縮機の吸込口110を結ぶ配管に介装されている。作用は圧縮機の吸入工程において、その負圧を用いてエアフィルタ32を通じて大気を吸込み、エアフィルタ32で除塵し、気化器又は燃料噴射装置31でエアフィルタ32を通過した空気に燃料を供給して混合気を得る。この燃料供給装置により、混合気の混合比、混合気量を調節して内燃機関の負荷に対応させる。なお、気化器31と吸込口110間には図示されない逆止弁が介装され吸込口110からの逆流を防止している。なお、図18の吸込口110の位置は実際は第2のボア103に開口しているものであり、図はこの点を摸式的に示した。
【0056】
(冷却装置)
冷却装置は少なくともケーシング1に設けたウオータージャケット1hに冷却水が循環するように設けた閉管路中に冷却水ポンプ33、ラジエータ34を介装したものである。ラジエータファン34aは電動又は何れかのボア軸6,9からベルト装置を介して駆動される。
【0057】
(排気装置)
排気装置は内燃機関の排気口17に連結され、空気清浄化用の触媒、消音器等よりなる(図示されない)。
【0058】
実施の形態は回転力を発生する第2のロータが1個の場合であるがボア軸9上にシリンダ室を軸方向異なる位置に設けて複数の回転力を発生する第2のロータを設けてもよい。そして、この場合に回転力を発生する第2のロータ夫々に圧縮機を夫々設けてもよい。また、回転力を発生する第2のロータと圧縮機の数が一致しない場合において、圧縮機で得られた加圧混合気をリザーブタンクに一旦貯蔵して用いるようにしてもよい。
【0059】
実施の形態は内燃機と圧縮機のロータを夫々のボア軸を結ぶ線を中心にして引くり返した形状とした。これによって、製造上利点が大きい。
【0060】
(潤滑装置)
第1、第2のロータの基円部7a,8a,及び107a,108aが互いに接触するニップ部の気密を計ると共に基円部の耐摩耗性を向上するために潤滑装置を設ける。この潤滑装置はサイドケーシング1b,1c,100bの上述のニップ部の近くの空間へ向って給油口を設けて行う。この給油口は基円部7a,8a,及び107a,108aの周面の移動方向に関しニップ部よりも上流側のニップ部近くに配置される。これらの給油口には高圧の潤滑油を噴射して行う(図示されない)。
【0061】
上述の実施の形態の内燃機関は内燃機部と圧縮機部を有する。圧縮機部の構成は次のとおりである。
【0062】
平行に、かつ軸間距離CDがその直径D1,D2の合計の半分よりも小なる如く互いに重なり合って設けられた円筒状の第1、第2のボア102,103を有し各ボアの交線がロータ離脱側稜線104及びロータ進入側稜線105となっているケーシング100と、
第1のボア102の中心においてケーシング100に回転可能に支持されたボア軸6に固定された第1のボア102と同直径の基円部107aと、基円部107aに設けられた凹部107bであって、第2のロータ108の突起部108bが係合可能な凹部107bを有し第1のボア102に収容された第1のロータ107と、
第2のボア103の中心においてケーシング100に回転可能に支持されたボア軸9に固定されこの軸9を中心とする基円部108aであって、第1のロータ107の基円部107aに接する基円部108aと、この基円部108aから放射方向に突出して先端に第2のボア103の内周に密接する突起部108bであって第1のロータ107の凹部107bと係合可能な突起部108bを有し第2のボア103に収容された第2のロータ108と、
ケーシング100外でボア軸6,9の夫々に固定されて互いに噛み合い、夫々が同歯数を有する歯車11,12対と、
を有し、
更に、各ロータ107,108が回転する際に
(1)第1のロータ107の凹部107bがロータ進入側稜線105を通過して第1、第2のロータ107,108の基円部107a,108aが接した状態で第1のロータ107の基円部107aが第1のボア102の内周に接し、第2のロータ108の突起部108b先端が第2のボア103の内周に接して、第1のロータ107の基円部107aと第2のロータ108の突起部108bの進行方向背面との間の空間114の拡大につれて外気を吸込む吸込口110と、
(2)第2のロータ108の突起部108bが吸込口110を通過した後に、第2のロータ108の突起部108bの進行方向前面と第1のロータ107の基円部107aとの間の空間119の縮小につれて、該空間の気体を圧縮して吐出するための吐出口117をケーシング100に有する圧縮機である。
【0065】
実施の形態において、第1、第2のロータ7,107、8,108の夫々の幅を等しくするとロータの種類が半減し製造上有利である。
【0066】
実施の形態は、ケーシング100のボア102,103の直径を等しくしたが等しい場合に限定されない。第1のロータ7,107の基円部7a,107aと第2のロータ8,108の基円部8a,108aの直径を等しくしてもよい。こうすると、基円部7a,107a,8a,108aが接触する部分においては、両基円部が転動する。転動することにより、基円部7a,107a,8a,108aの摩耗を少なくすることができる。
【0067】
また、突起部8b,108bの先端は気密性を高めるために、ボア3の円周に沿う方向の幅を大きくしてもよい。このためボアとロータ間の気密性を向上するのは難しくない。
【0069】
実施の形態では吸気口、排気口、点火栓吐出口のボア内への開口はサイドケーシングに設けてあるがボア内周に開口するようにケーシング本体に設けてもよい。
【0070】
実施の形態は火花点火機関としたが、ディーゼル機関同様圧縮機で作った圧縮空気を内燃機に吸込み、点火に代えて内燃機に燃料噴射を行うようにしてもよい。
【0071】
【発明の効果】
本発明によれば、内燃機部のロータが回転することにより直接出力軸に回転力を得ることが出来る内燃機関となる。爆発後の膨張工程の容積の拡大が内燃機部のロータの回転角に比例するので、燃料空気サイクルは膨張エネルギーを効率よく回転力に変換できるものとなる。
【0072】
平行に、かつ軸間距離がその直径の合計の半分よりも小なる如く互いに重なり合って設けられた円筒状の第1、第2のボアを有し各ボアの交線がロータ離脱側稜線及びロータ進入側稜線となっているケーシングは、ケーシングのボアの加工が円筒加工のみであるので加工が容易で精度よく加工できる。
【0073】
第1のボアの中心においてケーシングに回転可能に支持されたボア軸に固定された第1のボアと同直径の基円部と、基円部に設けられた凹部であって、第2のロータの突起部が係合可能な凹部を有し第1のボアに収容された第1のロータは、外周が円筒加工部分に凹部を設けるだけであるので加工が容易で精度よく加工できる。
【0074】
第2のボアの中心においてケーシングに回転可能に支持されたボア軸に固定されこの軸を中心とする基円部であって、第1のロータの基円部に接する基円部と、この基円部から放射方向に突出して先端に第2のボアの内周に密接する突起部であって第1のロータの凹部と係合可能な突起部を有し第2のボアに収容された第2のロータは、精度を要する基円部と突起部先端はボア軸中心を中心とする円筒面であるので加工が容易で精度よく加工できる。
【図面の簡単な説明】
図面は何れも本発明の実施の形態を示し
【図1】内燃機の縦断面図である。
【図2】図1の摸式的側面図である。
【図3】内燃機の作用を示す始点における縦断面図である。
【図4】内燃機の吸気工程を示す縦断面図である。
【図5】内燃機の爆発工程を示す縦断面図である。
【図6】内燃機の膨張工程を示す縦断面図である。
【図7】内燃機の膨張工程の終了直後を示す縦断面図である。
【図8】内燃機の排気開始を示す縦断面図である。
【図9】内燃機の吸気工程を示す縦断面図である。
【図10】内燃機の爆発工程を示す縦断面図である。
【図11】内燃機の膨張・排気工程を示す縦断面図である。
【図12】内燃機の膨張工程の終了を示す縦断面図である。
【図13】内燃機の排気開始を示す縦断面図である。
【図14】圧縮機の形状を示す縦断面図である。
【図15】圧縮機の吸気・圧縮工程を示す縦断面図である。
【図16】圧縮機の圧縮・吸気工程の終了を示す縦断面図である。
【図17】圧縮機の圧縮・吸気工程を示す縦断面図である。
【図18】内燃機関の縦断面図である。
【符号の説明】
D1,D2…直径
L1,L2,L3,L4…直線
1…ケーシング 1a…本体 1b,1c…サイドケーシング 1d,1e,1f,1g…軸受穴 1h…ウオータージャケット
2…第1のボア
3…第2のボア
4…ロータ離脱側稜線
5…ロータ進入側稜線
6…ボア軸
7…第1のロータ 7a…基円部 7b…凹部 7c…凹部後面 7d…凹部前面 7e…角部
8…第2のロータ 8a…基円部 8b…突起部
9…ボア軸 9a…出力軸
10…吸気口
11,12…歯車
13…圧縮燃料供給手段
14,14a,14b…空間
15…燃料供給制御手段
16…点火栓
17…排気口
18,19,19a…空間
21…位置決めピン
22…通しボルト
23…高圧発生装置
24…歯車
25…始動装置
26…始動電動機 26a…ピニオン
27…発電機
28…バッテリ
29…ベルト装置
31…燃料噴射装置
32…エアフィルタ
33…冷却水ポンプ
34…ラジエータ 34a…ラジエータファン
100…ケーシング 100a…本体 100b…サイドケーシング 100c,100d…軸受穴
102…第1のボア
103…第2のボア
104,105…稜線
107…第1のロータ 107a…基円部 107b…凹部
108…第2のロータ 108a…基円部 108b…突起部
110…吸込口
114…空間
117…吐出口
118,119,119a…空間
Claims (1)
- a .平行に、かつ軸間距離がその直径の合計の半分よりも小なる如く互いに重なり合って設けられた円筒状の第1、第2のボアを有し各ボアの交線がロータ離脱側稜線及びロータ進入側稜線となっている内燃機部のケーシングと、
第1のボアの中心において内燃機部のケーシングに回転可能に支持されたボア軸に固定された第1のボアと同直径の基円部と、基円部に設けられた凹部であって、第2のロータの突起部が係合可能な凹部を有し第1のボアに収容された第1のロータと、
第2のボアの中心において内燃機部のケーシングに回転可能に支持されたボア軸に固定されこの軸を中心とする基円部であって、第1のロータの基円部に接する基円部と、この基円部から放射方向に突出して先端が第2のボアの内周に密接し第1のロータの凹部と係合可能な突起部を有し第2のボアに収容された第2のロータと、
ケーシング外でボア軸の夫々に固定されて互いに噛み合う歯車対と、
を有し、
更に、各ロータが回転する際に
(1)第1のロータの凹部がロータ進入側稜線を通過して第1のロータの基円部がロータ進入側稜線から第1のボアの内周に接し、第2のロータの突起部先端がロータ進入側稜線から第2のボアの内周に接して、第1のロータの基円部と第2のロータの突起部の進行方向背面との間の空間と、吸込み口が燃料供給部材を介して大気に通じている圧縮機部とを連通させる燃料供給制御手段と、
(2)続く第2のロータの回転により圧縮燃料が供給されて燃料供給制御手段が燃料供給を停止した後に点火を行う点火栓であって、第2のボアにのぞんで内燃機部のケーシングに設けられた点火栓と、
(3)点火後の圧縮燃料の膨張により突起部が押されて第2のロータに回転力を加えて第2のロータが回転する際に突起部の回転方向前面側の空間の気体を排出するための排気口と、
を有する内燃機部と、
b.内燃機部のケーシングと共通のサイドケーシングを介して内燃機部のケーシングに固定され、内燃機部の第 1 のボアの中心と同一中心に設けた圧縮機部の第1のボアと、内燃機部の第 1 のボアの中心と同一中心に設けた圧縮機部の第2のボアを有し、内燃機部のケーシングと同形状の圧縮機部のケーシングと、
内燃機部の第1のロータを反転した形状を有し、更に位相差を設け共通のサイドケーシングを貫通させた内燃機部のボア軸に固定され圧縮機部の第1のボアに収容された圧縮機部の第1のロータと、
内燃機部の第2のロータを反転した形状を有し、更に前記位相差と同位相差を設けて共通のサイドケーシングを貫通させた内燃機部のボア軸に固定され圧縮機部の第2のボアに収容された圧縮機部の第2のロータと、
を有し、
更に、圧縮機部の各ロータが回転する際に
(1)圧縮機部の第1のロータの凹部がロータ進入側稜線を通過して圧縮機部の第1、第2のロータの基円部が接した状態で圧縮機部の第1のロータの基円部が圧縮機部の第1のボアの内周に接し、圧縮機部の第2のロータの突起部先端が圧縮機部の第2のボアの内周に接して、圧縮機部の第1ロータの基円部と圧縮機部の第2のロータの突起部の進行方向背面との間の空間の拡大につれて外気を吸込む吸込口と、
(2)圧縮機部の第2のロータの突起部が吸込口を通過した後に、圧縮機部の第2のロータの突起部の進行方向前面と圧縮機部の第1のロータの基円部との間の空間の縮小につれて、該空間の気体を圧縮して吐出するための吐出口であって圧縮燃料供給制御手段を介して内燃機部の吸気口に通ずる吐出口と、
を有する圧縮機部と、
c.大気と圧縮機部の吸込口の間に介装した燃料供給部材と、
を有することを特徴とする内燃機関。
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