JP4927157B2 - Hybrid engine - Google Patents

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Description

本発明は、ピストン機構を有するエンジンの改良に関する。   The present invention relates to an improvement in an engine having a piston mechanism.

従来から、燃焼室内の混合気を燃焼させることで生じる熱エネルギを運動エネルギに変換して出力する内燃機関が知られている。この内燃機関のエネルギ源である混合気は、空気に燃料が混ざったものであり、この燃料には、通常、化石燃料である石油(例えばガソリン)や天然ガスが使用される。   2. Description of the Related Art Conventionally, an internal combustion engine that converts thermal energy generated by burning an air-fuel mixture in a combustion chamber into kinetic energy and outputs the kinetic energy is known. The air-fuel mixture, which is an energy source of the internal combustion engine, is a mixture of air and fuel. For this fuel, oil (for example, gasoline) or natural gas, which is fossil fuel, is usually used.

下記特許文献1には、燃焼ガスの燃焼で作動するピストン機構で構成される内燃機関と、水蒸気の圧力を利用して作動するピストン機構で構成されるスチーム機関とを有するエンジンが開示されている。そして、この特許文献1には、内燃機関の排熱を利用して、スチーム機関に供給される水蒸気を発生させることにより、エンジンの熱効率が向上することが記載されている。   Patent Document 1 listed below discloses an engine having an internal combustion engine configured by a piston mechanism that operates by combustion of combustion gas and a steam engine configured by a piston mechanism that operates by using the pressure of water vapor. . And this patent document 1 describes that the thermal efficiency of an engine improves by generating the water vapor | steam supplied to a steam engine using the exhaust heat of an internal combustion engine.

下記特許文献2には、作動チャンバ内に供給される圧縮空気の圧力エネルギによりピストンを移動させて運動エネルギを出力する空気圧ピストンエンジンが開示されている。   Patent Document 2 below discloses a pneumatic piston engine that outputs kinetic energy by moving a piston by pressure energy of compressed air supplied into an operation chamber.

特開2006−200476号公報JP 2006-200476 A 特表2004−534173号公報JP-T-2004-534173

従来の内燃機関は、運動エネルギを生み出す原動機として様々な装置、例えば自動車に用いられてきた。しかしながら、近年、地球温暖化防止のために二酸化炭素排出量を抑制しようとする運動の高まりなどを背景に、原動機として電力で駆動するモータを用いる装置、例えば電気自動車やハイブリッド自動車が増大しつつある。   Conventional internal combustion engines have been used in various devices such as automobiles as prime movers that generate kinetic energy. However, in recent years, devices such as electric vehicles and hybrid vehicles using a motor driven by electric power as a prime mover have been increasing against the background of an increase in movement to suppress carbon dioxide emissions to prevent global warming. .

このように、装置の原動機が、化石燃料で駆動する内燃機関から電力で駆動するモータへと移行すれば、その装置の運転時における二酸化炭素排出量が低減されるので、地球温暖化防止という観点では地球環境の悪化を抑制することができる。しかしながら、原動機のモデルを単に変更するだけでは、限られた地球資源が消費されてしまうので、資源保全の観点では地球環境が悪化してしまう。また、原動機のモデルの変更に伴い装置全体を変更しなければならないので、コストがかかってしまうという問題がある。   In this way, if the prime mover of the apparatus shifts from an internal combustion engine driven by fossil fuel to a motor driven by electric power, the carbon dioxide emission during operation of the apparatus is reduced, and thus the viewpoint of preventing global warming Then, deterioration of the global environment can be suppressed. However, simply changing the model of the prime mover consumes limited earth resources, so the global environment is deteriorated from the viewpoint of resource conservation. Moreover, since the entire apparatus must be changed with the change of the model of the prime mover, there is a problem that costs are increased.

本発明の目的の一つは、内燃機関のピストン機構を利用しかつ低コストで、化石燃料で駆動する内燃機関を、その燃料とは異なるエネルギ源で駆動させることができる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 an engine that uses a piston mechanism of an internal combustion engine and can drive an internal combustion engine driven by fossil fuel with an energy source different from that of the fuel. is there.

また、本発明の目的の一つは、内燃機関のピストン機構を利用しかつ低コストで、内燃機関を、化石燃料と、この燃料とは異なるエネルギ源との一方で駆動させることができるエンジンを提供することにある。   Another object of the present invention is to provide an engine that uses the piston mechanism of the internal combustion engine and can drive the internal combustion engine with one of fossil fuel and an energy source different from the fuel at low cost. It is to provide.

さらに、別の発明のハイブリッドエンジンは、燃焼室内の混合気を燃焼させて生じる熱エネルギを運動エネルギに変換して出力する内燃機関のピストン機構と、混合気を生成するための空気を燃焼室に供給する空気供給源と、圧力ガスを燃焼室に供給する圧力ガス供給源と、ピストン機構に形成された、燃焼室に通じる通路の末端に設けられ、空気供給源と圧力ガス供給源にそれぞれ接続される中間コネクタと、を有し、中間コネクタは、前記通路と、前記2つの供給源の一方とを選択的に連通させる切替バルブを含み、切替バルブにより圧力ガス供給源と前記通路とが連通された場合、ピストン機構は、圧力ガス供給源から燃焼室内に供給される圧力ガスの圧力エネルギを運動エネルギに変換して出力し、空気供給源は、外部から取り入れた空気の流量を調整するスロットルバルブを含み、圧力ガス供給源は、空気を圧縮して圧縮ガスである圧縮空気を生成する圧縮機であることを特徴とする。 Furthermore, a hybrid engine according to another invention is a piston mechanism of an internal combustion engine that converts thermal energy generated by burning an air-fuel mixture in a combustion chamber into kinetic energy and outputs it, and air for generating the air-fuel mixture in the combustion chamber. Air supply source to supply, pressure gas supply source to supply pressure gas to the combustion chamber, and provided at the end of the passage leading to the combustion chamber formed in the piston mechanism, connected to the air supply source and the pressure gas supply source, respectively The intermediate connector includes a switching valve that selectively communicates the passage and one of the two supply sources, and the pressure gas supply source communicates with the passage by the switching valve. If it is, the piston mechanism, and converts the pressure energy of pressure gas supplied to the combustion chamber from the pressure gas source to the kinetic energy, the air supply source is introduced from the outside Includes a throttle valve for adjusting the flow rate of air, the pressure gas source, characterized in that it is a compressor that generates compressed air which is compressed gas is compressed air.

本発明のエンジンによれば、内燃機関のピストン機構を利用しかつ低コストで、化石燃料で駆動する内燃機関を、その燃料とは異なるエネルギ源で駆動させることができる。   According to the engine of the present invention, an internal combustion engine that is driven by fossil fuel can be driven by an energy source different from that of the fuel using the piston mechanism of the internal combustion engine and at low cost.

また、別の発明のエンジンによれば、内燃機関のピストン機構を利用しかつ低コストで、内燃機関を、化石燃料と、この燃料とは異なるエネルギ源との一方で駆動させることができる。   Further, according to the engine of another invention, the internal combustion engine can be driven by one of the fossil fuel and the energy source different from the fuel by using the piston mechanism of the internal combustion engine and at low cost.

本実施形態に係るエンジンの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the engine which concerns on this embodiment. 別の実施形態に係るエンジンの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the engine which concerns on another embodiment. 圧力ガスエンジンの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a pressure gas engine. クランクシャフトが正回転する場合におけるピストン機構の状態を示す図である。It is a figure which shows the state of a piston mechanism in case a crankshaft rotates forward. クランクシャフトが逆回転する場合におけるピストン機構の状態を示す図である。It is a figure which shows the state of a piston mechanism in case a crankshaft rotates reversely.

以下、本発明に係るエンジンの実施形態について、図を用いて説明する。一例として、車両に搭載されるエンジンを挙げ、このエンジンについて説明する。なお、本発明は、車両に搭載されるエンジンに限らず、他の移動体に搭載されるエンジン、または他の用途で使用される原動機にも適用することができる。   Hereinafter, embodiments of an engine according to the present invention will be described with reference to the drawings. As an example, an engine mounted on a vehicle will be described, and this engine will be described. The present invention can be applied not only to an engine mounted on a vehicle but also to an engine mounted on another moving body or a prime mover used for other purposes.

図1は、本実施形態に係るエンジン10の構成を示す図である。エンジン10は、燃焼室12内の混合気を燃焼させることで生じる熱エネルギを運動エネルギに変換して出力する内燃機関14を有する。本実施形態の内燃機関14は、燃焼室12内の混合気を点火プラグ16により点火することで燃焼させる火花点火内燃機関である。しかし、本発明はこの構成に限定されず、内燃機関14が圧縮着火内燃機関であってもよい。   FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an engine 10 according to the present embodiment. The engine 10 includes an internal combustion engine 14 that converts thermal energy generated by burning the air-fuel mixture in the combustion chamber 12 into kinetic energy and outputs the kinetic energy. The internal combustion engine 14 of the present embodiment is a spark ignition internal combustion engine that burns the air-fuel mixture in the combustion chamber 12 by igniting it with a spark plug 16. However, the present invention is not limited to this configuration, and the internal combustion engine 14 may be a compression ignition internal combustion engine.

内燃機関14はピストン機構17を有する。ピストン機構17は、ピストン18と、ピストン18が往復運動する気筒20と、ピストン18にコンロッド22を介して接続され、ピストン18の往復運動を回転運動に変換するクランクシャフト24とを有する。気筒20には、これの内部にある燃焼室12の混合気に点火する点火装置として、点火プラグ16が設けられている。   The internal combustion engine 14 has a piston mechanism 17. The piston mechanism 17 includes a piston 18, a cylinder 20 in which the piston 18 reciprocates, and a crankshaft 24 that is connected to the piston 18 via a connecting rod 22 and converts the reciprocating motion of the piston 18 into rotational motion. The cylinder 20 is provided with an ignition plug 16 as an ignition device for igniting the air-fuel mixture in the combustion chamber 12 inside the cylinder 20.

また、ピストン機構17は、燃焼室12に通じ、この燃焼室12内の吸排気を行う通路である吸気ポート26と排気ポート28とを有する。吸気ポート26には、燃料を噴射する燃料噴射弁30が設けられる。ここで、燃料とは、ガソリンや天然ガスなどの化石燃料のことである。   The piston mechanism 17 has an intake port 26 and an exhaust port 28 that communicate with the combustion chamber 12 and are intake and exhaust passages in the combustion chamber 12. The intake port 26 is provided with a fuel injection valve 30 for injecting fuel. Here, the fuel is a fossil fuel such as gasoline or natural gas.

気筒20には、吸気ポート26を開閉する吸気バルブ32と、排気ポート28を開閉する排気バルブ34とが設けられる。吸気及び排気バルブ32,34は、カムやバルブスプリングなどで構成されるバルブシステム36の駆動により開閉される。本実施形態のバルブシステム36は、混合気によって内燃機関14が駆動する場合、4ストローク1サイクルになるように吸気及び排気バルブ32,34を作動させる。しかし、本発明はこの構成に限定されず、バルブシステム36は、2ストローク1サイクルになるように吸気及び排気バルブ32,34を作動させることもできる。   The cylinder 20 is provided with an intake valve 32 for opening and closing the intake port 26 and an exhaust valve 34 for opening and closing the exhaust port 28. The intake and exhaust valves 32 and 34 are opened and closed by driving a valve system 36 composed of cams, valve springs, and the like. When the internal combustion engine 14 is driven by the air-fuel mixture, the valve system 36 of the present embodiment operates the intake and exhaust valves 32 and 34 so that four strokes and one cycle are achieved. However, the present invention is not limited to this configuration, and the valve system 36 can also operate the intake and exhaust valves 32 and 34 so as to have two strokes and one cycle.

本実施形態におけるエンジン10は、吸気ポート26の末端に設けられるコネクタ38を有する。このコネクタ38は、燃焼室12へ圧力ガスを供給する圧力ガス供給源40に接続される。圧力ガスは、大気圧より高圧のガスであり、圧縮空気または水蒸気である。圧力ガス供給源40は、これらのガスを発生させる装置、例えば圧縮機または蒸気発生器(例えばボイラ)である。   The engine 10 in the present embodiment has a connector 38 provided at the end of the intake port 26. The connector 38 is connected to a pressure gas supply source 40 that supplies pressure gas to the combustion chamber 12. The pressure gas is a gas having a pressure higher than atmospheric pressure, and is compressed air or water vapor. The pressure gas supply source 40 is a device that generates these gases, such as a compressor or a steam generator (for example, a boiler).

このように構成されるエンジン10のピストン機構17の動作について説明する。なお、この動作のおいては、バルブシステム36が、4ストローク1サイクルから、吸気行程と排気行程の2ストローク1サイクルになるように吸気及び排気バルブ32,34を作動させることが好適である。具体的には、4ストローク用のカムから2ストローク用のカムに変更することで、各弁の開閉のタイミングを変更することができる。すなわち、2ストローク用のカムに変更することで、吸気行程においては、吸気バルブ32が開状態、排気バルブ34が閉状態になるように、排気行程においては、吸気バルブ32が閉状態、排気バルブ34が開状態になるようにタイミングを変更する。また、この動作では、燃焼室12内における混合気の燃焼を必要としないので燃料噴射弁30と点火プラグ16を停止させる。   Operation | movement of the piston mechanism 17 of the engine 10 comprised in this way is demonstrated. In this operation, it is preferable to operate the intake and exhaust valves 32 and 34 so that the valve system 36 changes from one 4-stroke cycle to two-stroke one cycle of the intake stroke and the exhaust stroke. Specifically, the timing of opening and closing each valve can be changed by changing from a 4-stroke cam to a 2-stroke cam. That is, by changing to a two-stroke cam, the intake valve 32 is closed and the exhaust valve 34 is closed during the exhaust stroke so that the intake valve 32 is open and the exhaust valve 34 is closed during the intake stroke. The timing is changed so that 34 is open. In this operation, the fuel injection valve 30 and the spark plug 16 are stopped because the combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber 12 is not required.

圧力ガス供給源40から吸気ポート26に導入された圧力ガスは、吸気バルブ32の開弁に伴って燃焼室12に吸入される。燃焼室12に吸入された圧力ガスの膨張しようとする圧力に伴うピストン18の直線運動が、クランクシャフト24により回転運動に変換される。すなわち、内燃機関14において、圧力ガスによる圧力エネルギが運動エネルギに変換される。体積の膨張により低圧となった圧力ガスは、排気になり、排気バルブ34の開弁に伴って排出され、排気ポート28を介し外部に放出される。このように、圧力ガス供給源40と内燃機関14のピストン機構17とがコネクタ38を介して接続された場合、エンジン10は、空気圧エンジンまたはスチームエンジンとして機能する。ここで、空気圧エンジンまたはスチームエンジンは、ピストン機構17の作動により、ともに圧力エネルギを運動エネルギに変換して出力するエンジンであるので、これらのエンジンのことを、以降、圧力ガスエンジンと記す。   The pressure gas introduced into the intake port 26 from the pressure gas supply source 40 is sucked into the combustion chamber 12 when the intake valve 32 is opened. The linear motion of the piston 18 due to the pressure to expand the pressure gas sucked into the combustion chamber 12 is converted into rotational motion by the crankshaft 24. That is, in the internal combustion engine 14, the pressure energy by the pressure gas is converted into kinetic energy. The pressure gas that has become low pressure due to the expansion of the volume becomes exhaust, is discharged when the exhaust valve 34 is opened, and is discharged to the outside through the exhaust port 28. Thus, when the pressure gas supply source 40 and the piston mechanism 17 of the internal combustion engine 14 are connected via the connector 38, the engine 10 functions as a pneumatic engine or a steam engine. Here, since the pneumatic engine or the steam engine is an engine that both outputs pressure energy converted into kinetic energy by the operation of the piston mechanism 17, these engines are hereinafter referred to as a pressure gas engine.

本実施形態のエンジン10、すなわち圧力ガスエンジンによれば、内燃機関14に通常用いられるエネルギ源(化石燃料)とは異なるエネルギ源である圧力ガスにより内燃機関14を駆動させることができる。このように、化石燃料とは異なるエネルギ源を内燃機関14に供給可能な構造にすることにより、二酸化炭素排出量を低減する運転、すなわち化石燃料を使用しない運転が可能になるので、地球温暖化防止という観点で地球環境の保全に貢献することができる。また、既存の内燃機関14のピストン機構17をそのまま利用することにより、原動機のモデルの変更による資源の消費が防止されるので、資源保全の観点で地球環境の保全に貢献することができる。   According to the engine 10 of this embodiment, that is, the pressure gas engine, the internal combustion engine 14 can be driven by a pressure gas that is an energy source different from the energy source (fossil fuel) normally used for the internal combustion engine 14. As described above, by adopting a structure that can supply the internal combustion engine 14 with an energy source different from fossil fuel, it is possible to perform an operation that reduces carbon dioxide emissions, that is, an operation that does not use fossil fuel. It can contribute to the conservation of the global environment in terms of prevention. Further, by using the piston mechanism 17 of the existing internal combustion engine 14 as it is, the consumption of resources due to the change of the model of the prime mover is prevented, so that it is possible to contribute to the conservation of the global environment from the viewpoint of resource conservation.

次に、内燃機関14のピストン機構17に、複数の異なるエネルギ源を選択的に供給可能な構造を有するエンジン10、すなわちハイブリッドエンジンについて説明する。   Next, an engine 10 having a structure capable of selectively supplying a plurality of different energy sources to the piston mechanism 17 of the internal combustion engine 14, that is, a hybrid engine will be described.

本実施形態のコネクタ38は、空気が流れる吸気管(図示せず)に対して着脱可能であるとともに、圧力ガスが流れる圧力ガス管(図示せず)に対して着脱可能であることを特徴とする。コネクタ38はフランジ38aを有する。フランジ38aと、吸気管または圧力ガス管のフランジ(図示せず)とを、パッキンを挟んで突合せて、締結部材により締結することにより、コネクタ38と、吸気管または圧力ガス管とが着脱可能に接続される。   The connector 38 of the present embodiment is detachable from an intake pipe (not shown) through which air flows, and is detachable from a pressure gas pipe (not shown) through which pressure gas flows. To do. The connector 38 has a flange 38a. The flange 38a and a flange (not shown) of an intake pipe or a pressure gas pipe are brought into contact with each other with a packing and fastened by a fastening member, so that the connector 38 and the intake pipe or the pressure gas pipe can be attached and detached. Connected.

吸気管がコネクタ38に接続された場合、エンジン10は、火花点火内燃機関として機能する。以下、この場合におけるエンジン10の動作について説明する。   When the intake pipe is connected to the connector 38, the engine 10 functions as a spark ignition internal combustion engine. Hereinafter, the operation of the engine 10 in this case will be described.

ピストン18の動作により、吸気管を介して吸気ポート26に導入された空気は、燃料噴射弁30により噴射された燃料と混合して混合気になり、吸気バルブ32の開弁に伴って燃焼室12に吸入される。燃焼室12に吸入された混合気は、点火プラグ16から発生される電気火花により点火されて爆発燃焼する。この爆発燃焼に伴うピストン18の直線運動が、クランクシャフト24により回転運動に変換される。すなわち、内燃機関14において、混合気の燃焼による熱エネルギが運動エネルギに変換される。燃焼した混合気は、排気になり、排気バルブ34の開弁に伴って排出され、排気ポート28を介し外部に放出される。このように、吸気管がコネクタ38に接続された場合、エンジン10は、火花点火内燃機関として機能する。   The air introduced into the intake port 26 through the intake pipe by the operation of the piston 18 is mixed with the fuel injected by the fuel injection valve 30 to become an air-fuel mixture, and the combustion chamber is opened as the intake valve 32 is opened. 12 is inhaled. The air-fuel mixture sucked into the combustion chamber 12 is ignited by an electric spark generated from the spark plug 16 and explosively burns. The linear motion of the piston 18 accompanying the explosion combustion is converted into rotational motion by the crankshaft 24. That is, in the internal combustion engine 14, the heat energy generated by the combustion of the air-fuel mixture is converted into kinetic energy. The combusted air-fuel mixture becomes exhaust gas, is discharged when the exhaust valve 34 is opened, and is discharged to the outside through the exhaust port 28. Thus, when the intake pipe is connected to the connector 38, the engine 10 functions as a spark ignition internal combustion engine.

圧力ガス管がコネクタ38に接続された場合、エンジン10は、圧力ガスエンジンとして機能する。なお、圧力ガスエンジンの動作については、上述したので、詳細な説明は省略する。   When the pressure gas pipe is connected to the connector 38, the engine 10 functions as a pressure gas engine. Since the operation of the pressure gas engine has been described above, a detailed description thereof will be omitted.

本実施形態のエンジン10は、上述のように、複数の異なるエネルギ源、すなわち化石燃料を含む混合気と圧力ガスとにより駆動するハイブリッドエンジンである。このハイブリッドエンジンによれば、複数の異なるエネルギ源と接続可能なコネクタを設けるという簡易な構造および低コストで、化石燃料で内燃機関14を駆動させる、すなわちピストン機構17を作動させることができるとともに、圧力ガスでも内燃機関14を駆動させる、すなわちピストン機構17を作動させることができる。このように、内燃機関14のピストン機構17に、複数の異なるエネルギ源を選択的に供給可能な構造にすることにより、必要に応じて、二酸化炭素排出量を低減する運転、すなわち化石燃料を使用しない運転が可能になるので、地球温暖化防止という観点で地球環境の保全に貢献することができる。また、既存の内燃機関14のピストン機構17を利用することにより、原動機のモデルの変更による資源の消費が防止されるので、資源保全の観点で地球環境の保全に貢献することができる。   As described above, the engine 10 of the present embodiment is a hybrid engine that is driven by a plurality of different energy sources, that is, an air-fuel mixture containing fossil fuel and a pressure gas. According to this hybrid engine, the internal combustion engine 14 can be driven by the fossil fuel, that is, the piston mechanism 17 can be operated with a simple structure and a low cost of providing a connector that can be connected to a plurality of different energy sources. The internal combustion engine 14 can be driven by pressure gas, that is, the piston mechanism 17 can be operated. In this way, the structure that can selectively supply a plurality of different energy sources to the piston mechanism 17 of the internal combustion engine 14 is used, so that an operation that reduces carbon dioxide emissions, that is, fossil fuel is used as necessary. This makes it possible to contribute to the conservation of the global environment from the viewpoint of preventing global warming. Further, by using the piston mechanism 17 of the existing internal combustion engine 14, the consumption of resources due to the change of the model of the prime mover is prevented, so that it can contribute to the conservation of the global environment from the viewpoint of resource conservation.

次に、別の実施形態のエンジン110について、図2を用いて説明する。図2は、別の態様のエンジン110の構成を示す図である。このエンジン110も、上述のような、内燃機関14のピストン機構17に、複数の異なるエネルギ源を選択的に供給可能な構造を有するハイブリッドエンジンである。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, an engine 110 according to another embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the engine 110 according to another aspect. The engine 110 is also a hybrid engine having a structure capable of selectively supplying a plurality of different energy sources to the piston mechanism 17 of the internal combustion engine 14 as described above. 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110は、燃焼室12に圧力ガスを供給する圧力ガス供給源40と、燃焼室12に空気を供給する空気供給源42とを有する。圧力ガス供給源40は、圧力ガスが圧縮空気である場合、圧縮機であり、圧力ガスが蒸気である場合、蒸気発生器(例えばボイラ)である。圧力ガス供給源40は、これらの装置で発生させた圧力ガスを内燃機関14の燃焼室12に供給する。空気供給源42は、空気を濾過するフィルタと、空気の流量を調整するスロットルバルブ(ともに図示せず)とを有し、外部から取り入れた空気を、これらの部材を通して内燃機関14の燃焼室12に供給する。   The engine 110 according to this embodiment includes a pressure gas supply source 40 that supplies pressure gas to the combustion chamber 12 and an air supply source 42 that supplies air to the combustion chamber 12. The pressure gas supply source 40 is a compressor when the pressure gas is compressed air, and is a steam generator (for example, a boiler) when the pressure gas is steam. The pressure gas supply source 40 supplies the pressure gas generated by these devices to the combustion chamber 12 of the internal combustion engine 14. The air supply source 42 has a filter for filtering air and a throttle valve (both not shown) for adjusting the flow rate of air, and the air taken in from the outside is passed through these members to the combustion chamber 12 of the internal combustion engine 14. To supply.

また、エンジン110は、コネクタ38に接続される中間コネクタ44を有する。コネクタ38と中間コネクタ44は、コネクタ38のフランジ38aと中間コネクタ44aとを、パッキンを挟んで突合せて、ボルトなどの締結部材により締結することにより着脱可能に接続される。なお、本実施形態においては、中間コネクタ44がコネクタ38に接続される場合について説明したが、この構成に限定されず、中間コネクタ44が、コネクタ38を介さずに、吸気ポート26の末端に直接設けられてもよい。   The engine 110 has an intermediate connector 44 connected to the connector 38. The connector 38 and the intermediate connector 44 are detachably connected by abutting the flange 38a of the connector 38 and the intermediate connector 44a with the packing therebetween and fastening them with a fastening member such as a bolt. In the present embodiment, the case where the intermediate connector 44 is connected to the connector 38 has been described. However, the present invention is not limited to this configuration, and the intermediate connector 44 is directly connected to the end of the intake port 26 without using the connector 38. It may be provided.

中間コネクタ44は、圧力ガス供給源40と空気供給源42にそれぞれ接続される。具体的には、中間コネクタ44と、圧力ガス供給源40及び空気供給源42とは、上述の実施形態のような吸気管と圧力ガス管を介してそれぞれ接続される。   The intermediate connector 44 is connected to the pressure gas supply source 40 and the air supply source 42, respectively. Specifically, the intermediate connector 44, the pressure gas supply source 40, and the air supply source 42 are connected to each other via an intake pipe and a pressure gas pipe as in the above-described embodiment.

本実施形態における中間コネクタ44は、吸気ポート26と、2つの供給源40,42の一方とを選択的に連通させる切替バルブを有することを特徴とする。切替バルブは、二方弁構造であり、圧力ガスの流れを制御する圧力ガス系バルブ46と、空気の流れを制御する空気系バルブ48とを有する。圧力ガス系バルブ46は、アクチュエータ46aの駆動により弁の開閉が行われ、空気系バルブ48は、アクチュエータ48aの駆動により弁の開閉が行われる。なお、本実施形態の切替バルブは、二方弁構造である場合について説明したが、この構成に限定されない。吸気ポート26と、2つの供給源40,42の一方とを選択的に連通させることができるのであれば、切替バルブが、一個の弁体で切替可能な三方弁構造であってもよい。   The intermediate connector 44 in this embodiment has a switching valve that selectively communicates the intake port 26 with one of the two supply sources 40 and 42. The switching valve has a two-way valve structure, and includes a pressure gas system valve 46 that controls the flow of pressure gas, and an air system valve 48 that controls the flow of air. The pressure gas system valve 46 is opened and closed by driving the actuator 46a, and the air system valve 48 is opened and closed by driving the actuator 48a. In addition, although the switching valve of this embodiment demonstrated the case where it was a two-way valve structure, it is not limited to this structure. As long as the intake port 26 and one of the two supply sources 40 and 42 can be selectively communicated with each other, the switching valve may have a three-way valve structure that can be switched by one valve body.

本実施形態のエンジン110の動作について、このエンジン110が火花点火内燃機関として機能する場合と圧力ガスエンジンとして機能する場合に分けて説明する。   The operation of the engine 110 of this embodiment will be described separately for the case where the engine 110 functions as a spark ignition internal combustion engine and the case where it functions as a pressure gas engine.

まず、エンジン110が火花点火内燃機関として機能する場合について説明する。中間コネクタ44の切替バルブにより空気供給源42と吸気ポート26とを連通させる。すなわち、空気系バルブ48を開弁させて、圧力ガス系バルブ46を閉弁させる。ピストン18の動作により、空気供給源42から吸気管を介して吸気ポート26に導入された空気は、燃料噴射弁30により噴射された燃料と混合して混合気になり、吸気バルブ32の開弁に伴って燃焼室12に吸入される。燃焼室12に吸入された混合気は、点火プラグ16から発生される電気火花により点火されて爆発燃焼する。この爆発燃焼に伴うピストン18の直線運動が、クランクシャフト24により回転運動に変換される。すなわち、内燃機関14において、混合気の燃焼による熱エネルギが運動エネルギに変換される。燃焼した混合気は、排気になり、排気バルブ34の開弁に伴って排出され、排気ポート28を介し外部に放出される。このように、中間コネクタ44の切替バルブにより空気供給源42と吸気ポート26とを連通させた場合、エンジン110は、火花点火内燃機関として機能する。   First, the case where the engine 110 functions as a spark ignition internal combustion engine will be described. The air supply source 42 and the intake port 26 are communicated with each other by a switching valve of the intermediate connector 44. That is, the air system valve 48 is opened and the pressure gas system valve 46 is closed. The air introduced into the intake port 26 from the air supply source 42 through the intake pipe by the operation of the piston 18 is mixed with the fuel injected by the fuel injection valve 30 to become an air-fuel mixture, and the intake valve 32 is opened. As a result, it is sucked into the combustion chamber 12. The air-fuel mixture sucked into the combustion chamber 12 is ignited by an electric spark generated from the spark plug 16 and explosively burns. The linear motion of the piston 18 accompanying the explosion combustion is converted into rotational motion by the crankshaft 24. That is, in the internal combustion engine 14, the heat energy generated by the combustion of the air-fuel mixture is converted into kinetic energy. The combusted air-fuel mixture becomes exhaust gas, is discharged when the exhaust valve 34 is opened, and is discharged to the outside through the exhaust port 28. As described above, when the air supply source 42 and the intake port 26 are communicated with each other by the switching valve of the intermediate connector 44, the engine 110 functions as a spark ignition internal combustion engine.

次に、エンジン110が圧力ガスエンジンとして機能する場合について説明する。なお、この動作では、燃焼室12内における混合気の燃焼を必要としないので燃料噴射弁30と点火プラグ16を停止させる。   Next, the case where the engine 110 functions as a pressure gas engine will be described. In this operation, since the combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber 12 is not required, the fuel injection valve 30 and the spark plug 16 are stopped.

中間コネクタ44の切替バルブにより圧力ガス供給源40と吸気ポート26とを連通させる。すなわち、圧力ガス系バルブ46を開弁させて、空気系バルブ48を閉弁させる。圧力ガス供給源40から圧力ガス管を介して吸気ポート26に導入された圧力ガスは、吸気バルブ32の開弁に伴って燃焼室12に吸入される。燃焼室12に吸入された圧力ガスの膨張しようとする圧力に伴うピストン18の直線運動が、クランクシャフト24により回転運動に変換される。すなわち、内燃機関14において、圧力ガスによる圧力エネルギが運動エネルギに変換される。体積の膨張により低圧となった圧力ガスは、排気になり、排気バルブ34の開弁に伴って排出され、排気ポート28を介し外部に放出される。このように、中間コネクタ44の切替バルブにより圧力ガス供給源40と吸気ポート26とを連通させた場合、エンジン110は、圧力ガスエンジンとして機能する。   The pressure gas supply source 40 and the intake port 26 are communicated with each other by a switching valve of the intermediate connector 44. That is, the pressure gas system valve 46 is opened and the air system valve 48 is closed. The pressure gas introduced into the intake port 26 from the pressure gas supply source 40 via the pressure gas pipe is sucked into the combustion chamber 12 when the intake valve 32 is opened. The linear motion of the piston 18 due to the pressure to expand the pressure gas sucked into the combustion chamber 12 is converted into rotational motion by the crankshaft 24. That is, in the internal combustion engine 14, the pressure energy by the pressure gas is converted into kinetic energy. The pressure gas that has become low pressure due to the expansion of the volume becomes exhaust, is discharged when the exhaust valve 34 is opened, and is discharged to the outside through the exhaust port 28. As described above, when the pressure gas supply source 40 and the intake port 26 are communicated with each other by the switching valve of the intermediate connector 44, the engine 110 functions as a pressure gas engine.

本実施形態のエンジン110によれば、複数の異なるエネルギ源にそれぞれ接続し且つ切替機構を備えるコネクタを設けるという簡易な構造で、化石燃料で内燃機関14を駆動させる、すなわちピストン機構17を作動させることができるとともに、圧力ガスでも内燃機関14を駆動させる、すなわちピストン機構17を作動させることができる。このように、内燃機関14のピストン機構17に、複数の異なるエネルギ源を選択的に供給可能な構造にすることにより、必要に応じて、二酸化炭素排出量を低減する運転、すなわち化石燃料を使用しない運転が可能になるので、地球温暖化防止という観点で地球環境の保全に貢献することができる。また、既存の内燃機関14のピストン機構17を利用することにより、原動機のモデルの変更による資源の消費が防止されるので、資源保全の観点で地球環境の保全に貢献することができる。   According to the engine 110 of the present embodiment, the internal combustion engine 14 is driven by fossil fuel, that is, the piston mechanism 17 is operated, with a simple structure in which a connector having a switching mechanism is connected to each of a plurality of different energy sources. In addition, the internal combustion engine 14 can be driven by pressure gas, that is, the piston mechanism 17 can be operated. In this way, the structure that can selectively supply a plurality of different energy sources to the piston mechanism 17 of the internal combustion engine 14 is used, so that an operation that reduces carbon dioxide emissions, that is, fossil fuel is used as necessary. This makes it possible to contribute to the conservation of the global environment from the viewpoint of preventing global warming. Further, by using the piston mechanism 17 of the existing internal combustion engine 14, the consumption of resources due to the change of the model of the prime mover is prevented, so that it can contribute to the conservation of the global environment from the viewpoint of resource conservation.

上述した2つの実施形態においては、燃料噴射弁30が吸気ポート26に設けられる場合について説明したが、この構成に限定されない。ハイブリッドエンジン10が火花点火内燃機関として機能するときに、燃焼室12内に混合気を供給することができるのであれば、燃料噴射弁30が吸気ポート26より更に上流側、たとえば吸気管に設けられてもよい。   In the two embodiments described above, the case where the fuel injection valve 30 is provided in the intake port 26 has been described. However, the present invention is not limited to this configuration. When the hybrid engine 10 functions as a spark ignition internal combustion engine, if the air-fuel mixture can be supplied into the combustion chamber 12, the fuel injection valve 30 is provided further upstream from the intake port 26, for example, in the intake pipe. May be.

次に、別の態様の圧力ガスエンジンについて、図3を用いて説明する。図3は、圧力ガスエンジン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す。   Next, another embodiment of the pressure gas engine will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the pressure gas engine 50. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same component as the said embodiment.

圧力ガスエンジン50は、圧力エネルギを運動エネルギに変換して出力するエンジンである。圧力ガスエンジン50はピストン機構17を有する。ピストン機構17は、ピストン18と、ピストン18が往復運動する気筒20と、ピストン18にコンロッド22を介して接続され、ピストン18の往復運動を回転運動に変換するクランクシャフト24とを有する。ピストン18と気筒20によりチャンバ52が形成される。   The pressure gas engine 50 is an engine that converts pressure energy into kinetic energy and outputs the kinetic energy. The pressure gas engine 50 has a piston mechanism 17. The piston mechanism 17 includes a piston 18, a cylinder 20 in which the piston 18 reciprocates, and a crankshaft 24 that is connected to the piston 18 via a connecting rod 22 and converts the reciprocating motion of the piston 18 into rotational motion. A chamber 52 is formed by the piston 18 and the cylinder 20.

また、ピストン機構17は、チャンバ52に通じ、このチャンバ52内の吸排気を行う通路である吸気ポート26と排気ポート28とを有する。吸気及び排気ポート26,28の末端は、外部に開放されている。   Further, the piston mechanism 17 has an intake port 26 and an exhaust port 28 that communicate with the chamber 52 and are passages for intake and exhaust in the chamber 52. The ends of the intake and exhaust ports 26 and 28 are open to the outside.

気筒20には、吸気ポート26を開閉する吸気バルブ32と、排気ポート28を開閉する排気バルブ34とが設けられる。吸気及び排気バルブ32,34は、カムやバルブスプリングなどで構成されるバルブシステム(図示せず)の駆動により開閉される。本実施形態のバルブシステムは、2ストローク1サイクルになるように吸気及び排気バルブ32,34を作動させる。   The cylinder 20 is provided with an intake valve 32 for opening and closing the intake port 26 and an exhaust valve 34 for opening and closing the exhaust port 28. The intake and exhaust valves 32 and 34 are opened and closed by driving a valve system (not shown) constituted by cams, valve springs, and the like. The valve system of this embodiment operates the intake and exhaust valves 32 and 34 so as to be two strokes and one cycle.

また、圧力ガスエンジン50は、チャンバ52に圧力ガスを供給する圧力ガス供給源40を有する。圧力ガス供給源40は、圧力ガスが圧縮空気である場合、圧縮機であり、圧力ガスが蒸気である場合、蒸気発生器(例えばボイラ)である。圧力ガス供給源40は、これらの装置で発生させた圧力ガスをピストン機構17のチャンバ52に供給する。   Further, the pressure gas engine 50 includes a pressure gas supply source 40 that supplies pressure gas to the chamber 52. The pressure gas supply source 40 is a compressor when the pressure gas is compressed air, and is a steam generator (for example, a boiler) when the pressure gas is steam. The pressure gas supply source 40 supplies the pressure gas generated by these devices to the chamber 52 of the piston mechanism 17.

本実施形態の圧力ガスエンジン50は、圧力ガス供給源40からチャンバ52へ供給される圧力ガスが吸気及び排気ポート26,28の一方を流れるように選択的に切り替える切り替え構造54を有することを特徴とする。以下、切り替え機構54の構成について詳細に説明する。   The pressure gas engine 50 of this embodiment has a switching structure 54 that selectively switches so that the pressure gas supplied from the pressure gas supply source 40 to the chamber 52 flows through one of the intake and exhaust ports 26 and 28. And Hereinafter, the configuration of the switching mechanism 54 will be described in detail.

切り替え構造54は、圧力ガス供給源40と吸気ポート26とを接続する第一の流路56と、圧力ガス供給源40と排気ポート28とを接続する第二の流路58とを有する。また、切り替え構造54は、圧力ガス供給源40と、吸気及び排気ポート26,28の一方とを選択的に連通させる切替バルブを有する。切替バルブは、二方弁構造であり、吸気ポート系統と排気ポート系統にそれぞれ設けられる。吸気ポート系統においては、第一の流路56にバルブ60aと、吸気ポート26であって、第一の流路56との接続部より末端側にバルブ60bとが設けられる。一方、排気ポート系統においては、第二の流路58にバルブ60cと、排気ポート58であって、第二の流路58との接続部より末端側にバルブ60dとが設けられる。これらのバルブは、アクチュエータ(図示せず)の駆動により弁の開閉がそれぞれ行なわれる。   The switching structure 54 includes a first flow path 56 that connects the pressure gas supply source 40 and the intake port 26, and a second flow path 58 that connects the pressure gas supply source 40 and the exhaust port 28. The switching structure 54 includes a switching valve that selectively communicates the pressure gas supply source 40 with one of the intake and exhaust ports 26 and 28. The switching valve has a two-way valve structure and is provided in each of the intake port system and the exhaust port system. In the intake port system, a valve 60 a is provided in the first flow path 56, and a valve 60 b is provided at the end side of the intake port 26 and connected to the first flow path 56. On the other hand, in the exhaust port system, a valve 60 c is provided in the second flow path 58, and a valve 60 d is provided on the end side of the connection portion with the second flow path 58. These valves are opened and closed by driving an actuator (not shown).

切り替え構造54の動作であって、圧力ガス供給源40の圧力ガスを、第一の流路56と吸気ポート26とを介してチャンバ52に供給する場合の動作について説明する。吸気ポート系統の切替バルブにおいては、バルブ60aを開弁させて、バルブ60bを閉弁させる。そして、排気ポート系統の切替バルブにおいては、バルブ60cを閉弁させて、バルブ60dを開弁させる。これにより、圧力ガス供給源40の圧力ガスが、第一の流路56と吸気ポート26とを介してチャンバ52に供給され、チャンバ52からの排気が排気ポート28を介して外部に排出される。   An operation of the switching structure 54 when supplying the pressure gas of the pressure gas supply source 40 to the chamber 52 via the first flow path 56 and the intake port 26 will be described. In the switching valve of the intake port system, the valve 60a is opened and the valve 60b is closed. In the exhaust port system switching valve, the valve 60c is closed and the valve 60d is opened. Thereby, the pressure gas of the pressure gas supply source 40 is supplied to the chamber 52 via the first flow path 56 and the intake port 26, and the exhaust from the chamber 52 is discharged to the outside via the exhaust port 28. .

一方、切り替え構造54の動作であって、圧力ガス供給源40の圧力ガスを、第二の流路58と排気ポート28とを介してチャンバ52に供給する場合の動作について説明する。吸気ポート系統の切替バルブにおいては、バルブ60aを閉弁させて、バルブ60bを開弁させる。そして、排気ポート系統の切替バルブにおいては、バルブ60cを開弁させて、バルブ60dを閉弁させる。これにより、圧力ガス供給源40の圧力ガスが、第二の流路58と排気ポート28とを介してチャンバ52に供給され、チャンバ52からの排気が吸気ポート26を介して外部に排出される。   On the other hand, an operation of the switching structure 54 when supplying the pressure gas of the pressure gas supply source 40 to the chamber 52 via the second flow path 58 and the exhaust port 28 will be described. In the switching valve of the intake port system, the valve 60a is closed and the valve 60b is opened. Then, in the switching valve of the exhaust port system, the valve 60c is opened and the valve 60d is closed. Thereby, the pressure gas of the pressure gas supply source 40 is supplied to the chamber 52 via the second flow path 58 and the exhaust port 28, and the exhaust from the chamber 52 is discharged to the outside via the intake port 26. .

なお、吸気及び排気ポート系統の各切替バルブは、二方弁構造である場合について説明したが、この構成に限定されない。圧力ガス供給源40と、吸気及び排気ポート26,28の一方とを選択的に連通させることができるのであれば、切替バルブが、一個の弁体で切替可能な三方弁構造であってもよい。この場合、三方弁は、第一の流路56と吸気ポート26の接続部と、第二の流路58と排気ポート28の接続部とにそれぞれ設けられる。   In addition, although each switching valve of intake and exhaust port system demonstrated the case where it was a two-way valve structure, it is not limited to this structure. As long as the pressure gas supply source 40 and one of the intake and exhaust ports 26 and 28 can be selectively communicated with each other, the switching valve may have a three-way valve structure that can be switched by a single valve body. . In this case, the three-way valve is provided at the connection portion between the first flow path 56 and the intake port 26 and at the connection portion between the second flow path 58 and the exhaust port 28.

このような切り替え構造54を有する圧力ガスエンジン50のピストン機構17の動作について、図4,5を用いて説明する。図4は、クランクシャフト24が正回転する場合におけるピストン機構17の状態を示す図であり、図5は、クランクシャフト24が逆回転する場合におけるピストン機構17の状態を示す図である。本実施形態の圧力ガスエンジン50は2ストローク1サイクルのエンジンであるので、図4,5では、吸気行程(左側)と排気行程(右側)のピストン機構17の状態をそれぞれ示す。ここで、本実施形態においては、一例として、正回転が図中の反時計回り方向であり、逆回転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 piston mechanism 17 of the pressure gas engine 50 having such a switching structure 54 will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a diagram illustrating a state of the piston mechanism 17 when the crankshaft 24 rotates forward, and FIG. 5 is a diagram illustrating a state of the piston mechanism 17 when the crankshaft 24 rotates reversely. Since the pressure gas engine 50 of this embodiment is a two-stroke one-cycle engine, FIGS. 4 and 5 show the states of the piston mechanism 17 in the intake stroke (left side) and the exhaust stroke (right side), respectively. Here, in the present embodiment, as an example, a case where the forward rotation is the counterclockwise direction in the drawing and the reverse rotation is the clockwise direction in the drawing will be described.

まず、クランクシャフト24が正回転する場合におけるピストン機構17の状態について、図4を用いて説明する。このとき、圧力ガスエンジン50は、切り替え構造54により、圧力ガスが、圧力ガス供給源40から第一の流路56と吸気ポート26とを介してチャンバ52に供給され、チャンバ52からの排気が排気ポート28を介して外部に排出される状態になっている。   First, the state of the piston mechanism 17 when the crankshaft 24 rotates forward will be described with reference to FIG. At this time, in the pressure gas engine 50, the pressure gas is supplied from the pressure gas supply source 40 to the chamber 52 via the first flow path 56 and the intake port 26 by the switching structure 54, and the exhaust from the chamber 52 is discharged. It is in a state of being discharged to the outside through the exhaust port 28.

吸気行程においては、吸気バルブ32が開弁状態であり、排気バルブ34が閉弁状態である。そして、クランクシャフト24の回転角度は0から180度の間に位置する。圧力ガスが吸気バルブ32の開弁に伴ってチャンバ52に供給される。チャンバ52に供給された圧力ガスの膨張しようとする圧力に伴い、ピストン18が矢印62方向に下降する。このピストン18の直線運動により、クランクシャフト24が正回転する。   In the intake stroke, the intake valve 32 is in an open state and the exhaust valve 34 is in a closed state. The rotation angle of the crankshaft 24 is located between 0 and 180 degrees. Pressure gas is supplied to the chamber 52 as the intake valve 32 is opened. The piston 18 descends in the direction of arrow 62 with the pressure of the pressure gas supplied to the chamber 52 to expand. The crankshaft 24 rotates forward by the linear motion of the piston 18.

排気行程においては、吸気バルブ32が閉弁状態であり、排気バルブ34が開弁状態である。そして、クランクシャフト24の回転角度は180から360度の間に位置する。この範囲内の位置においては、クランクシャフト24の回転に伴い、ピストン18が矢印64方向に上昇する。このピストン18の運動により、チャンバ52内の圧力ガスは、排気バルブ34の開弁に伴って外部に排出される。   In the exhaust stroke, the intake valve 32 is closed and the exhaust valve 34 is opened. The rotation angle of the crankshaft 24 is located between 180 and 360 degrees. At a position within this range, the piston 18 rises in the direction of arrow 64 as the crankshaft 24 rotates. Due to the movement of the piston 18, the pressure gas in the chamber 52 is discharged to the outside as the exhaust valve 34 is opened.

次に、クランクシャフト24が逆回転する場合におけるピストン機構17の状態について、図5を用いて説明する。このとき、圧力ガスエンジン50は、切り替え構造54により、圧力ガスが、圧力ガス供給源40から第二の流路58と排気ポート28とを介してチャンバ52に供給され、チャンバ52からの排気が吸気ポート26を介して外部に排出される状態になっている。   Next, the state of the piston mechanism 17 when the crankshaft 24 rotates in the reverse direction will be described with reference to FIG. At this time, in the pressure gas engine 50, the pressure gas is supplied from the pressure gas supply source 40 to the chamber 52 via the second flow path 58 and the exhaust port 28 by the switching structure 54, and the exhaust from the chamber 52 is discharged. The air is discharged to the outside through the intake port 26.

吸気行程においては、吸気バルブ32が閉弁状態であり、排気バルブ34が開弁状態である。そして、クランクシャフト24の回転角度は180から360度の間に位置する。すなわち、吸気及び排気バルブ32,34と、クランクシャフト24とは、ともに、クランクシャフト24の正回転時における排気行程と同じ状態である。圧力ガスが排気バルブ34の開弁に伴ってチャンバ52に供給される。チャンバ52に供給された圧力ガスの膨張しようとする圧力に伴い、ピストン18が矢印62方向に下降する。このピストン18の直線運動により、クランクシャフト24が逆回転する。   In the intake stroke, the intake valve 32 is closed and the exhaust valve 34 is opened. The rotation angle of the crankshaft 24 is located between 180 and 360 degrees. That is, the intake and exhaust valves 32 and 34 and the crankshaft 24 are both in the same state as the exhaust stroke when the crankshaft 24 is rotating forward. Pressure gas is supplied to the chamber 52 as the exhaust valve 34 is opened. The piston 18 descends in the direction of arrow 62 with the pressure of the pressure gas supplied to the chamber 52 to expand. Due to the linear movement of the piston 18, the crankshaft 24 rotates in the reverse direction.

排気行程においては、吸気バルブ32が開弁状態であり、排気バルブ34が閉弁状態である。そして、クランクシャフト24の回転角度は0から180度の間に位置する。すなわち、吸気及び排気バルブ32,34と、クランクシャフト24とは、ともに、クランクシャフト24の正回転時における吸気行程と同じ状態である。クランクシャフト24の回転角度が0から180度の間に位置する場合においては、クランクシャフト24の回転に伴い、ピストン18が矢印64方向に上昇する。このピストン18の運動により、チャンバ52内の圧力ガスは、排気バルブ34の開弁に伴って外部に排出される。   In the exhaust stroke, the intake valve 32 is open and the exhaust valve 34 is closed. The rotation angle of the crankshaft 24 is located between 0 and 180 degrees. That is, the intake and exhaust valves 32 and 34 and the crankshaft 24 are both in the same state as the intake stroke when the crankshaft 24 is rotating forward. When the rotation angle of the crankshaft 24 is between 0 and 180 degrees, the piston 18 rises in the direction of the arrow 64 as the crankshaft 24 rotates. Due to the movement of the piston 18, the pressure gas in the chamber 52 is discharged to the outside as the exhaust valve 34 is opened.

この実施形態の圧力ガスエンジン50によれば、切り替え構造54を用いた圧力ガスの吸気と排気のルート変更という簡易な構成により、バルブシステムによる吸気及び排気バルブ32,34の動作のタイミングとクランクシャフト24の回転角度を全く変更することなく、クランクシャフト24の正回転と逆回転を容易に変更することができる。したがて、この圧力ガスエンジン50においては、これの出力側でクランクシャフト24の正回転及び逆回転を制御する機構、例えば歯車機構を省くことができる。   According to the pressure gas engine 50 of this embodiment, the operation timing of the intake and exhaust valves 32 and 34 by the valve system and the crankshaft are changed by a simple configuration of changing the route of intake and exhaust of the pressure gas using the switching structure 54. The forward rotation and the reverse rotation of the crankshaft 24 can be easily changed without changing the rotation angle of 24 at all. Therefore, in the pressure gas engine 50, a mechanism for controlling forward rotation and reverse rotation of the crankshaft 24 on the output side thereof, for example, a gear mechanism can be omitted.

10,110 エンジン、12 燃焼室、14 内燃機関、17 ピストン機構、18 ピストン、20 気筒、24 クランクシャフト、26 吸気ポート、28 排気ポート、32 吸気バルブ、34 排気バルブ、38 コネクタ、40 圧力ガス供給源、42 空気供給源、44 中間コネクタ、46 圧力ガス系バルブ、48 空気系バルブ、50 圧力ガスエンジン、52 チャンバ、54 切り替え構造、56 第一の流路、58 第二の流路、60 バルブ。   10, 110 engine, 12 combustion chamber, 14 internal combustion engine, 17 piston mechanism, 18 piston, 20 cylinder, 24 crankshaft, 26 intake port, 28 exhaust port, 32 intake valve, 34 exhaust valve, 38 connector, 40 pressure gas supply Source, 42 air supply source, 44 intermediate connector, 46 pressure gas system valve, 48 air system valve, 50 pressure gas engine, 52 chamber, 54 switching structure, 56 first flow path, 58 second flow path, 60 valve .

Claims (1)

燃焼室内の混合気を燃焼させて生じる熱エネルギを運動エネルギに変換して出力する内燃機関のピストン機構と、
混合気を生成するための空気を燃焼室に供給する空気供給源と、
圧力ガスを燃焼室に供給する圧力ガス供給源と、
ピストン機構に形成された、燃焼室に通じる通路の末端に設けられ、空気供給源と圧力ガス供給源にそれぞれ接続される中間コネクタと、
を有し、
中間コネクタは、前記通路と、前記2つの供給源の一方とを選択的に連通させる切替バルブを含み、
切替バルブにより圧力ガス供給源と前記通路とが連通された場合、ピストン機構は、圧力ガス供給源から燃焼室内に供給される圧力ガスの圧力エネルギを運動エネルギに変換して出力し、
空気供給源は、外部から取り入れた空気の流量を調整するスロットルバルブを含み、
圧力ガス供給源は、空気を圧縮して圧縮ガスである圧縮空気を生成する圧縮機である、
ことを特徴とするハイブリッドエンジン。
A piston mechanism of an internal combustion engine that converts thermal energy generated by burning an air-fuel mixture in a combustion chamber into kinetic energy and outputs the kinetic energy;
An air supply source for supplying the combustion chamber with air for generating an air-fuel mixture;
A pressure gas supply source for supplying pressure gas to the combustion chamber;
An intermediate connector formed at the end of a passage formed in the piston mechanism and leading to the combustion chamber, and connected to an air supply source and a pressure gas supply source;
Have
The intermediate connector includes a switching valve for selectively communicating the passage and one of the two supply sources,
When the pressure gas supply source communicates with the passage by the switching valve, the piston mechanism converts the pressure energy of the pressure gas supplied from the pressure gas supply source into the combustion chamber into kinetic energy and outputs the kinetic energy .
The air supply source includes a throttle valve that adjusts the flow rate of air taken from outside,
The pressure gas supply source is a compressor that compresses air to generate compressed air that is compressed gas.
A hybrid engine characterized by that.
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