JPH06288253A

JPH06288253A - エンジン

Info

Publication number: JPH06288253A
Application number: JP9676393A
Authority: JP
Inventors: Osamu Hirao; 収平尾; Norimasa Iida; 訓正飯田
Original assignee: Kanagawa Academy of Science and Technology
Current assignee: Kanagawa Academy of Science and Technology
Priority date: 1993-03-31
Filing date: 1993-03-31
Publication date: 1994-10-11

Abstract

(57)【要約】【目的】従来の内燃エンジンよりも潤滑を円滑に行うこ
とができ、かつ高効率で該内燃エンジンから取出すこと
ができるような新規な機構を提供すること。【構成・作用】内燃エンジンにおいて、シリンダ内を上
下動するピストンは、ガイド機構により回転もする。こ
の動作によりシリンダ内壁の潤滑油は、シリンダ内壁に
万遍無く行き渡る。なた、ピストンに結合されたリニア
発電機はピストンの上下動により生じるエネルギを効率
よく電気に変換する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃エンジンの構造に関
し、特にピストンの往復動を直接動力として取出すこと
ができる内燃エンジンの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃エンジンは発明されて以来、ピスト
ンの往復動作をクランク機構により回転力として取出す
構造のものが殆どである。このような構造を有する内燃
エンジンは、シリンダ内をピストンが往復動し、エンジ
ン下部に溜めてあるオイルをシリンダ方向に吹き上げ
て、オイルをシリンダとピストンの間に供給してピスト
ンとシリンダ間の潤滑を図っており、２サイクルエンジ
ンに至っては、燃焼オイルに混合した潤滑油の供給によ
りピストンとシリンダ間の潤滑を図っている。またピス
トンの上下動をクランク機構により回転動作に変換して
動力を取り出している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この種のエンジンにお
いては、ピストンがシリンダ内壁を上下動し、ピストン
に嵌められたピストンリングがオイルを上下方向に掻き
上げたり、掻き下ろしたりしてオイルをシリンダ内壁に
万遍無く行き渡るようにしているが、このようにピスト
ンが上下動するだけでは、円滑にオイルがシリンダの内
壁に行き渡らないという欠点があった。また、摩擦の多
いクランク機構を介して動力を取出していたので、エン
ジンの効率も良くないという欠点もある。

【０００４】本発明は上述のような従来の欠点を改善し
ようとするもので、その目的は、従来の内燃エンジンよ
りも潤滑を円滑に行うことができ、かつ高効率で該内燃
エンジンから取出すことができるような新規な機構を提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記のような本発明の目
的を達成するために、本発明は、円筒形のシリンダ内を
上下動すると共に回転自在なピストンと、該ピストンが
シリンダ内を上下動する時該上下動作により該ピストン
を回転動作させるガイド機構と、を具備することを特徴
とするエンジンを提供するものであり、また円筒形のシ
リンダ内を上下動すると共に回転自在なピストンと、該
ピストンがシリンダ内を上下動する時該上下動作により
該ピストンを回転動作させるガイド機構と、該ピストン
に連結され、該ピストンの上下動作により電力を発生す
るリニア発電機と、を具備することを特徴とするエンジ
ンをも提供するものである。

【０００６】

【作用】内燃エンジンにおいて、シリンダ内を上下動す
るピストンは、ガイド機構により回転もする。この動作
によりシリンダ内壁の潤滑油は、シリンダ内壁に万遍無
く行き渡る。なた、ピストンに結合されたリニア発電機
はピストンの上下動により生じるエネルギを電気として
変換する。

【０００７】

【実施例】次に本発明の一実施例を、図面を用いて詳細
に説明する。図１は本発明の一実施例を示すブロック図
であり、この実施例のエンジンは２サイクルユニフロー
型エンジンに本発明を適用したものである。同図におい
て、１はシリンダヘッドである。シリンダヘッド１の中
央には、副燃焼室２が形成されている。副燃焼室２には
燃料噴射ノズル３が貫通して取り付けられている。４は
シリンダヘッド１の下部方向に設けられたシリンダであ
る。該シリンダ４は円筒状に形成されている。シリンダ
４の側面には、新気の吸入孔５と排気孔６が設けられて
いる。７はピストンである。ピストン７の下方中心部に
はロッド８が固定されている。ロッド８はピストンと共
に上下軸方向に移動自在であり、またピストン７と共に
回転もする。９はロッド８に固定された長細状の歯車で
ある。シリンダ４の下方内側には、２本の溝１０、１１
が設けられている。

【０００８】ロッド８からは、ロッドの軸中心から２本
のガイドバー１２、１３が放射方向に取り付けられてお
り、ガイドバー１２の先端は溝１０に嵌合しており、ガ
イドバー１３の先端は溝１１に嵌合している。図２はシ
リンダ４の、溝１０及び溝１１が設けられている内側部
分の展開図である。図２から分かるように、これ等の溝
１０、１１は互いに１８０度位置がずれて設けられてい
る。ロッドに設けられた歯車９には内側に歯車が切られ
たフライホイール板１４が嵌め込まれている。フライホ
イール板１４はスラスト軸受１５、１６によりスラスト
方向に軸承されている。歯車９とフライホイール板１４
はスプライン結合されているので、ロッド８が上下動し
ながら回転した時、フライホイール板１４はロッド８と
共に回転する。フライホイール板１４の下面端縁には、
その円周に沿って３６００個の細かいＮ極とＳ極の永久
磁石が交互に着磁されたマグネット板１７が形成されて
おり、該マグネット板１７の下面には磁気検知部１８が
配置されており、これ等マグネット板１７と磁気検知部
１８で位置検出器１９を形成する。なお、この位置検出
器の構成は周知であるので、その詳細な説明は省略す
る。

【０００９】フライホイール板１４の周辺には歯車２０
が切られている。この歯車２０にはピニオン２１が噛合
している。ピニオン２１はクラッチ２２を介してスター
タモータ２３と結合している。２４はロッド８を支える
軸受であり、ロッド８の長手方向と回転方向を支える。
２５はリニア発電機であり、ロッド８に固定された永久
磁石２６が上下動することにより交流電力を発生する。
２７はピストン式の過給機である。過給機２７は円筒状
のシリンダ２８を持ち、シリンダの中を、ロッド８の先
端に固定されたピストン２９が上下動する。３１と３２
は、吸入する空気の逆流を防止する逆止弁である。ピス
トン２９が上下動すると、シリンダ内の圧縮室３０で空
気が圧縮される。ピストン２９の１サイクルで送気され
る空気量は、ピストン７の上下動で生じる主燃焼室３４
の最大容量少し大きい。圧縮された空気は、送気管３３
を通って吸入孔５に達し、主燃焼室３４に新気として送
り込まれる。３５はアキュムレータ、３６は送気管３３
の中の圧力が設定値より高くなった時に送気管３３内の
空気を外部に放出するためのものである。３７はマイク
ロコンピュータからなるコントローラである。コントロ
ーラ３７は、ＣＰＵ、内部記憶装置、動作プログラムを
記憶しているプログラムメモリ、Ｉ／Ｏ装置など、マイ
クロコンピュータが具備する構成要素を備えている。

【００１０】次に本発明の作用を説明する。図１におい
て、スタータモータ２３に駆動電力が印加されると、ま
ずクラッチ２２がオンとなり、ピニオン２１とスタータ
モータ２３とが結合されると共に、スタータモータ２３
が回転する。このため、フライホイール板２４が回転す
る。この回転力は歯車９に伝えられるため、ロッド８も
回転を始める。ロッド８に固定されたガイドバー１２、
１３の先端が溝１０、１１に沿って移動するので、ロッ
ド８はその回転と共に上に移動する。従ってピストン７
も回転しながら上に移動する。燃焼室内の新気は、ピス
トンの上動により圧縮され、ピストンが上死点より少し
手前にくると、コントローラ３７からの指令により燃料
噴射ノズル３から燃料が副燃焼室２内に噴射される。噴
射された燃料は副燃焼室２内で燃焼し、燃焼した高圧ガ
スは主燃焼室３４に導かれて主燃焼室内で燃焼・膨張
し、ピストン７を押し下げる。このためロッド８も下方
に移動するがガイドバー１２、１３が溝１０、１１に沿
って移動するため、ロッド８とピストン７をも回転させ
る。燃料内に含まれる潤滑油はシリンダ４の内壁に付着
しているが、この潤滑油はピストンの上下動と回転動に
より万遍無くシリンダ内壁に行き渡り、極めて円滑な潤
滑作用が行われる。

【００１１】ピストン７が下死点に到達すると、これま
でピストン７の側壁により塞がれていた吸気孔５と排気
孔６とが開き、排気ガスが排気孔６から外気方向に排出
されると共に、ピストン２９の下方移動により圧縮され
た新気は吸気孔５から燃焼室３４内に導入され、排気ガ
スが掃気される。フライホイール板１４は大きなイナー
シャで回転しているため、歯車９を回転させるとともに
ロッド８をも回転させる。このため、ピストン７は回転
しながら上方に移動し、燃焼室３４内の空気を圧縮す
る、という２サイクルエンジン動作を繰り返す。

【００１２】ロッド８には永久磁石２６が取り付けられ
ている。ロッド８が上下動すると、この永久磁石が固定
子３８内を移動するため、固定子を構成するコイル（図
には示されていない）に交流電力が発生し、電力として
外部に取出される。

【００１３】なお、上記実施例では、燃焼室３４内の空
気の圧縮に、フライホイール板１４のイナーシャを利用
しているが、このイナーシャが不足して新規を圧縮する
圧縮力が不足する時は、点線で示すようなダッシュポッ
ト型式の圧縮助成装置３９をピストン２９に取り付けて
もよい。また、実施例は２サイクルディーゼルエンジン
の例であるが、４サイクルディーゼルエンジンにも適用
できるし、点火栓を持った２サイクル或いは４サイクル
のエンジンにも適用できることは言うまでもないことで
ある。更に多気筒型のエンジンにも適用できる。

【００１４】上記実施例のガイドバーと溝によるガイド
機構は、ピストンを回転させるためのガイド機構の一実
施例であり、このほか、ガイド機構を、ピストンのスカ
ート最下部に設けたボスを、シリンダの内側に設けたガ
イド用の溝に嵌合させるような構成とすることもできる
し、リニア発電機２５にモータを付設してこの回転力を
持ってピストンを回転させてもよい。

【００１５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は、
内燃エンジンにおいて、シリンダ内を上下動するピスト
ンは、ガイド機構により回転もする。この動作によりシ
リンダ内壁の潤滑油は、シリンダ内壁に万遍無く行き渡
るので、従来のものと比較して更に円滑な潤滑動作を実
現することができる。また、ピストンに結合されたリニ
ア発電機はピストンの上下動により生じるエネルギを電
気として変換するので、従来のように一旦ピストンの上
下動を回転動作に変換するという動作を省略できるの
で、内燃エンジンから高効率で電力を取出すことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す模式図

【図２】ガイド機構を説明する展開図

【符号の説明】

１・・・・・シリンダヘッド２・・・・・副燃焼室３・・・・・燃料噴射ノズル４・・・・・シリンダ５・・・・・吸入孔６・・・・・排気孔７・・・・・ピストン８・・・・・ロッド９・・・・・歯車１０・・・・・溝１１・・・・・溝１２・・・・・ガイドバー１３・・・・・ガイドバー１４・・・・・フライホイール板１５・・・・・スラスト軸受１６・・・・・スラスト軸受１７・・・・・マグネット板１８・・・・・磁気検知部１９・・・・・位置検出器２０・・・・・歯車２１・・・・・ピニオン２２・・・・・クラッチ２３・・・・・スタータモータ２４・・・・・軸受２５・・・・・リニア発電機２６・・・・・永住磁石２７・・・・・過給機２８・・・・・シリンダ２９・・・・・ピストン３０・・・・・圧縮室３１・・・・・逆止弁３２・・・・・逆止弁３３・・・・・送気管３４・・・・・主燃焼室３５・・・・・アキュムレータ３６・・・・・安全弁３７・・・・・コントローラ３８・・・・・固定子３９・・・・・圧縮助成装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒形のシリンダ内を上下動すると共に回
転自在なピストンと、該ピストンがシリンダ内を上下動する時該上下動作によ
り該ピストンを回転動作させるガイド機構と、を具備す
ることを特徴とするエンジン。
【請求項２】円筒形のシリンダ内を上下動すると共に回
転自在なピストンと、該ピストンがシリンダ内を上下動する時該上下動作によ
り該ピストンを回転動作させるガイド機構と、該ピストンに連結され、該ピストンの上下動作により電
力を発生するリニア発電機と、を具備することを特徴と
するエンジン。