JPH07501120A - 流体エネルギー装置を具備する自由ピストンエンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 流体エネルギー装置を具備する自由ピストンエンジン本発明は、流体エネルギー 装置を具備する自由ピストンエンジンに関する。

この種の自由ビス［・ンエンジンは、燃焼・爆発により燃焼室内を往復移動する ピストンと、このピストンに連結されるとともにそれぞれ流体室内を往復移動自 在に設けられた２つのプランジャ一部を具備し、かつ２つの流体室に接続された 流体の供給および排出装置とを具備している。

そして、上記流体室への流体の供給および排出装置は、逆止弁を備える供給およ び排出路から構成されている。ピストンの上死点がら下死点への運動が終了した 時、つまり膨張行程が終了した時、排出路の逆止弁が閉じ、各流体室内の圧力が 逆止弁のばね圧およびアキュムレータの圧力より低くなる。

上記逆止弁の閉動作は急速に行われる必要がある。これは、作動液体が流体室側 に流れて、ピストンを、ある距離だけ上死点側に戻すのを防止するためであり、 また次の圧縮行程および膨張行程が開始されるまでは、ピストンをその下死点に 保持させる必要があるからである。逆止弁の急速な閉動作のためには、逆止弁の ばね圧を強くする必要がある。

しかし、逆止弁のばね圧を強くすると、ピストンの膨張行程において、作動液体 がこの逆止弁を流れる際、流動抵抗が高くなり、したがって大きなエネルギー損 失が生じる。

本発明の目的は、このようなエネルギー損失を除去し得る流体エネルギー装置を 具備した自由ピストンエンジンを提供することにある。

この目的のため、本発明による流体エネルギー装置を備える自由ピストンエンジ ンは、請求項１の特徴とする部分の特徴をもつ。

本発明による特徴のために、膨張行程における第１位置部分の間、生じる液圧の 損失を少なくするため流動抵抗の低い排出路手段を使用する。膨張行程が終了し 、ピストンの速度がかなり減少した時、第１排出路手段を作用しないようにし、 作動液体の流体室からの排出は、急速逆止弁を備える第２排出手段を介してのみ 行なう。

このようして、流動抵抗が低いことと、ピストンの下死点からのはね返りを小さ くするという互いに反目し合う矛盾が、効果的な方法で解消される。

ピストンの下死点からのはね返りをさらに減少することは、上記急速に閉じる逆 止弁を流体室に近い夫々の排出路手段に配置することにより達成される。

このようにして、ピストンのはね返り原因となる加圧された作動液体の体積を最 小限にし、その結果、この作動液体の膨張により、ピストンはごく僅かにはね返 るだけである。

以下、本発明を、自由ピストンエンジンの実施例を示す図面に基づき説明する。

図１は一番目の実施例における自由ピストンエンジンを示す断面図である。

図２は、図１の液圧エネルギー装置を備える自由ピストンエンジンの具体的な構 造を示す断面図である。

図３は、図１に対応するが、液圧エネルギー装置とともに自由ピストンエンジン の二番目の実施例を示す断面図である。

図４は、時間の関数としてピストンの変位を示す線図である。

図５Ａ、図５Ｂは、ピストンの膨張行程が終わった時の流体室での作動液体の排 出体積を示す。

図１は、液圧エネルギー装置（流体エネルギー装置）を具備する自由ピストンエ ンジンの一番目の実施例を示す断面図である。

この自由ピストンエンジンは、シリンダｌと、このシリンダ１に形成された燃焼 室３内に配置されたピストン２を有している。このピストン２は、燃焼室３の容 積が最大となる第１位置［以下、下死点（ＢＤＣ）という］、燃焼室３の容積が 最小となる第２位置［以下、上死点（ＴＤＣ＞という］との間を往復移動する。

上記自由ピストンエンジンはディーゼルエンジンとして作動する。すなわち、圧 縮燃焼空気で満たされた燃焼室３に燃料が噴射され、燃料−空気混合物が自己燃 焼により点火する。そのシリンダヘッド４には、ディーゼル油のような液体燃料 を間接的または直接的に噴射するための噴射装置５が設けられている。

また、空気を吸い込むため、逆止弁６が設けられた吸気路７がピストン２の下方 の燃焼室３に接続されており、圧縮行程の間でピストン２が下死点から上死点に 移動することにより燃焼用空気が吸い込まれる。

そして、接続路すなわち掃気路８により、吸気路７を介して吸い込まれた空気が 、ピストン２が上死点から下死点になる膨張行程の間にピストン２の下方の燃焼 室３からピストン２の上方の燃焼室３に、確実に導かれるとともに、燃料−空気 混合物が燃焼した後生成した燃焼ガスが排気路９を介して燃焼室Ｓ外に排出され る。

燃焼室３の下死点側のピストン２の端面には、プランジャー形のピストン伸長体 １０が形成されている。このピストン伸長体１０は、ピストン２をその直線往復 運動に案内するが、最も重要な機能は、燃焼室Ｓ内で燃料−空気混合物が燃焼す る間にピストン２に与えれらた機械的エネルギーを液圧エネルギー（流体エネル ギー）に変換するとともに、ピストン２の圧縮行程を行なうために液圧エネルギ ーを機械的エネルギーに変換することである。

これらの機能を果たすために、ピストン伸長体１０には、直径の小さい第１０ツ ド部１１と、この第１０ツド部１１に結合された直径の大きい第１プランジャ一 部１２と、この第１プランジャ一部１２に結合されるとともにその直径が第１０ ツド部１１と第１プランジャ一部１２との直径の間の大きさにされた第２０ツド 部１３と、この第２０ツド部１３に結合される（ピストン伸長体１０の自由端に ある）とともに直径が第２０ツド部１３の直径より僅かに大きくされた第２プラ ンジャ一部１４とが設けられている。

上記ピストン２に圧縮行程を行なわせるための液圧エネルギー装置の駆動機構部 ２０は、下記のように構成されている。

すなわち、シリンダ１内には駆動流体室１５が形成され、この駆動流体室１５の 第１プランジャ一部１２の第１軸方向面１７側部分は圧縮側空間部（流体空間部 ）１６とされ、また反対側の第１プランジャ一部１２の軸方向面１９側部分は膨 張側空間部１８とされている。

したがって、圧縮側空間部１６の容積は、ピストン２が下死点から上死点に変位 する間、すなわち圧縮行程において、増加することになる。

液圧エネルギー装置における駆動機構部２０には、駆動圧用アキュムレータ（圧 縮圧力アキュムレータ）２１が設けられている。この駆動圧用アキュムレータ２ １には、多数の流路またはラインを介して、圧縮側空間部１６および膨張側空間 部１８が接続されている圧縮側空間部１６と駆動圧用アキュムレータ２１とにお ける有効な連通（接続）が、ピストン２の上死点に隣接するピストン位置でのみ 可能となるような位置で、第１接続路２２が駆動流体室１５に接続されている。

すなわち、ピストン２の膨張行程の最後の部分およびピストン２の圧縮行程の始 めの部分において、第１接続路２２は、駆動流体室１５内に嵌入された第１プラ ンジャ一部１２の周壁で閉じられることになる。この第１接続路２２における流 動抵抗は低く、また好ましくは弁が備えられておらず、したがって圧縮側空間部 １６と駆動圧用アキュムレータ２１とにおける連通状態は、プランジャー形伸長 体１ｏの第１プランジャ一部１２により完全に制御される。

また、駆動圧用アキュムレータ２１と圧縮側空間部１６とを連通ずる第２接続路 ２３には電磁切換弁（二位置切換用）２４が設けられており、その第１位置で第 ２接続路２３が閉じられ（図１参照）、その第２位置で駆動液体が駆動圧用アキ ュムレータ２１から圧縮側空間部１６内に流れるようにされている。

上記第１および第２接続路２２．２３間には中間ライン２５が設けられるととも に、この中間ライン２５の途中には、圧縮側空間部１６から駆動圧用アキュムレ ータ２１に駆動液体を流し得るようにする急速に閉じるタイプの逆止弁２６が設 けられている。この逆止弁２６は、公知のものでもよく、またばね力が強く急速 に閉動作を行い得るものを使用してもよい。また、図２に示すように、上記逆止 弁２６は、圧縮側空間部１６に可能な限り近づけて配置される。

エンジンを始動させて、ピストン２をその下死点に動かすべき場合、または所謂 ”不点火パで、ピストン２に十分な膨張行程を行なわせるには燃焼室３での燃焼 が十分でなく、駆動圧用アキュムレータ２１からの駆動圧力を用いてピストン２ を下死点に動かすべき場合、膨張側空間部１８と駆動圧用アキュムレータ２１と を接続する第３接続路２７を介して、駆動液体を膨張側空間部１８内に供給する 。

すなわち、第３接続路２７の途中に設けられた電磁切換弁（二位置切換用）２８ を、第１位置から第２位置に切り変えると、駆動圧用アキュムレータ２１内の駆 動液体が膨張側空間部１８内に流入し、ピストン２を膨張側に移動させることが できる。なお、上記電磁切換弁２８は、自由ピストンエンジンの通常の作動位置 では、図１に示すように、第１位置側に切り換えられており、膨張側空間部１８ が低圧タンク（図示せず）側に連通した状態にされている。

また、上記圧縮側空間部１６には、第２接続路２３とほぼ同一位置で、排出路が 接続されるとともに、この排出路には逃し弁５４が設けられている。この逃し弁 ５４はピストン２の圧縮行程の間、駆動圧用アキュムレータ２１からの駆動圧力 により、圧縮側空間部１６からの駆動液体の排出を防ぐ逆止弁として機能する位 置に切り換えらでおり、ピストン２が停止している時にのみ、戻しばねにより強 制的に切り換えられて、圧縮側空間部１６からの駆動液体の排出を許すようにさ れている。

次に、自由ピストンエンジンにおける液圧エネルギー装置の作動機構部について 説明する。

第２０ツド部１３およびと第２プランジャ一部１４は、ロッド部側の第１作動空 間部（流体空間部）３１とプランジャ一部側の第２作動空間部３２とに分けられ た作動流体室３０内を移動することができ、また第１作動空間部３１の直径は第 ２プランジャ一部１４の直径より大きくされ（または等しくされ）ており、第２ 作動空間部３２の直径は、第２プランジャ一部１４が第２作動空間部８２に丁度 嵌合するように第２プランジャ一部１４の直径に対応する大きさにされている。

なお、上記第２プランジャ一部１４には、作動流体室３０の第１作動空間部３１ の圧力を受ける第１軸方向面４９と、この第１軸方向面４９と反対側で、ピスト ン２の下死点で第２作動空間部３２の境界を成す第２軸方向面５０とが設けられ ている。

液圧エネルギー装置の作動機構部２９には、２台の圧力アキュムレータ、すなわ ち高圧アキュムレータ３３と低圧アキュムレータ（流体供給部）３４とが設けら れている。高圧アキュムレータ３３は、接続部３５を介して他の作業部に接続し 得るようにされており、使用者のための作業圧力用アキュムレータとして使用す るためのものである。例えば、使用者は、液圧エネルギー装置を介して自由ピス トンエンジンにより、乗り物の車輪を駆動することができる。

上記使用者用の接続部３５は、ピストン２の膨張行程の間、作動液体を作動流体 室３０から高圧アキュムレータ３３に排出するための排出ライン３６の途中に接 続されている。第１排出路３７は、作動流体室３０の第１作動空間部３１に接続 され、一方策２排出路３８は、第２作動空間部３２に接続されている。

上記第１排出路３７は第２排出路３８側に接続され、そして第１排出路８７と第 ２排出路３８との接続箇所と第２作動空間部３２との間の第２排出路３８の途中 で、かつ第２作動空間部３２に近い位置で、第１逆上弁３９が設けられている。

上記第１排出路３７における接続箇所より高圧アキュムレータ３３寄り位置の第 ２排出路３８には、第２逆止弁４０が設けられている。第１排出路３７および第 ２逆止弁４０における流動抵抗は低く、また上記第１逆止弁３９は急速に閉じる ようにされた逆止弁である。このため、第１逆止弁３９に設けられるばね力は、 好ましくは第２逆止弁４０のばね力よりも強くされている。

接続部４１で使用者の排出装置を接続してよい低圧アキュムレータ３４は、作動 液体の供給ライン４２が備えられ、この供給ライン４２は、作動流体室３０の第 １作動空間部３１に接続された第１供給路４３と、第２作動空間部３２に接続さ れた第２供給路４４とに分かれている。第１供給路４３は、流動抵抗が低い逆止 弁４５が備えられ、また第２供給路４４は急速に閉じる逆止弁４６が備えられて いる。これら両逆止弁４５．４６は、作動液体が低圧アキュムレータ３４から作 動流体室３０に流れることだけを許すものである。

また、バイパスライン４７には、第２供給路４４の逆止弁４６を迂回して、通常 は逆止弁として作用するとともに、駆動圧用アキュムレータ２１によりピストン ２がその下死点に移動した場合に、第２作動空間部３２内の作動液体を逃がすた めの逃し弁として作用する電磁切換弁（三方位置切換用）４８が設けられている 。

上記の液圧エネルギー装置を備える自由ピストンエンジンの動作は、下記の通り である。

図１は、ピストン２が下死点（第１位置）にある状態を示しており、ピストン２ の圧縮行程の開始状態である。

圧縮工程を行うため、電磁切換弁２４がその開位置に切り換わり、駆動圧用アキ ュムレータ２１内の駆動液体が駆動流体室１５の圧縮側空間部１６に流入する。

この時、駆動液体がピストン伸長体１０の第１プランジャ一部１２の第１軸方向 端面１７に作用し、ピストン２をその下死点から上死点に向かって移動させる。

そして、第２作動空間部３２の容積が増すことにより、作動液体が低圧アキュム レータ３４から第２供給路４４および逆止弁４６を経て、第２作動空間部３２内 に吸い込まれる。

次に、ピストン伸長体１０の第１プランジャ一部１２が十分に移動して、ピスト ン２が圧縮行程の一部分を行なってしまうと、直ちに、第１プランジャ一部１２ が第１接続路２２を開き、したがって駆動液体が流動抵抗の低い第１接続路２２ を通って駆動流体室１５の圧縮側空間部１６に入り、高速でもってピストン２に 圧縮行程の残りの工程を行わせる。その間、第２プランジャ一部１４は、作動流 体室３ｏの第２作動空間部３２から出て、作動液体が低圧アキュムレータ３４か ら第１供給路４３および第２供給路４４を介して作動流体室３０に吸い込まれる 。

液圧エネルギー装置の制御は、下記のように行われる。

吸気路７および掃気路８を介して燃焼室３に入った燃焼用空気を十分に圧縮する ため、ピストン２が十分なエネルギーを受けて必要な長さの圧縮行程を行ない、 噴射装置５から燃料が噴射されて、燃料−空気混合物の適切な自己燃焼が行われ る。

そして、ピストン２の膨張行程の間、駆動流体室１５の圧縮側空間部１６の容積 はプランジャ一部１２の移動により減少し、したがって作動液体は、この圧縮側 空間部１６から流動抵抗が低い第１接続路２２を介して駆動圧用アキュムレータ ２１側に強制的に戻される。

この時、第１接続路２２の流動抵抗が低いため、第１プランジャ一部１２および ピストン２は最小限の損失しか受けない。液圧エネルギー装置の作動機構部２９ では、逆止弁４５と４６とは膨張行程が開始した時既に閉じており、また作動流 体室３０の容積が減少することにより、作動液体が主として第１排出路８７と逆 止弁４０を介して、高圧アキュムレータ３３および／または接続部８５から使用 者側に供給される。この場合も、第１排出路３７および逆止弁４０における流動 抵抗が低いため、やはり、ピストン２が受けるエネルギー損失は小さい。

ピストン２とピストン伸長体１０の速度がかなり減少するピストン２の下死点近 傍の膨張行程の終了付近では、第１接続路２２がピストン伸長体１０の第１プラ ンジャ一部１２の周壁により閉じられ、その結果、作動液体は、駆動流体室１５ の圧縮側空間部１６から第２接続路２３および中間ライン２５の逆止弁２６を介 してのみ駆動圧用アキュムレータ２１に戻ることができる。なお、この経路にお ける流動抵抗が大きいことは、ピストン２の速度がかなり減少しているので大き な問題ではない。

液圧エネルギー装置の作動機構部２９において、ピストン２の膨張行程の終わり 近くでは、第２プランジャ一部１４が作動流体室３０の第２作動空間部３２に到 っており、したがって作動流体室３０からの作動液体の排出は、第２排出路３８ および逆止弁３９，４０を介してのみ行なわれる。第１作動空間部８１内は、第 ２作動空間部３２から第１排出路３７を通って供給された作動液体による圧力に 保たれている。

本発明の構成による自由ピストンエンジンは断続的なタイプのものであり、ピス トン２が下死点に到達した時、使用者の要求によって必要となるか、または高圧 アキュムレータ３３の圧力がその最大に達していなければ新しい圧縮および膨張 行程が行なわれる。

このことは、新しい圧縮および膨張行程を行なう準備ができている位置で、ピス トン２が保たれているということを意味する。したがって、この開始位置をより 正確に制御できれば、続く圧縮および膨張行程をそれだけより正確に実行できる 。

本発明の構成によると、下死点におけるピストン２の開始位置は、第２プランジ ャ一部１４の第１軸方向面４９に作用する第１作動空間部３】の圧力により、保 持される。これにより、ピストン２全体が保持される。膨張行程が終わった時、 その作動圧力は第２プランジャ一部１４の反対側の第２軸方向面５０にまだ作用 しているが、ピストン２がごく僅かにはね返り、第２作動空間部３２の作動液体 が膨張するので、ここでの圧力は急速に低下し、逆止弁４６が開く場合もある。

第２作動空間部３２における作動液体のこの急速な膨張とそれに伴う圧力降下は 、逆止弁３９が閉じられることによって可能となり、そうしなければ、高圧の作 動液体が第２作動空間部３２側に流れ込んでしまう。これを防止するため、逆止 弁３９は急速に閉じるタイプのものが使用され、最も好ましい場合には、この逆 止弁３９が、ピストン２がその下死点に到達したとき既に殆ど閉じているのがよ い。好ましくは、逆止弁４６もまた急速に閉じることができるものとすべきであ り、もしそうしなければ第２プランジャ一部１４の力の均衡がくずれるので（そ の時、第１作動空間部３１内は高圧になる）、ピストン２が再び下死点に動き、 それを越えて移動する危険性があるからである。これを図４に示す。図中、実線 は液圧エネルギー装置が図１または図３にしたがって設計された場合のピストン 運動（時間の関数として）を示し、他方、Ａで示した破線は、供給および排出装 置に低流動抵抗の流路および急速逆止弁を備える小さい流路を分割して設けてい なければ生じるであろうピストン運動を図示する。単独の、大きい、急速でない 逆止弁は、閉める動作が遅すぎるので、ピストン２の下死点において、圧縮側空 間部１６および第２作動空間部３２と各アキコムレータ２１．３３との間の接続 路が非常に長く保たれ、その結果、ピストン伸長体１０がはね返りが大きい場合 には、第１接続路２２が開き、望ましくないピストン２の新しい圧縮行程が開始 してしまう。

図４の破線Ｂは、低圧の作動液体の供給手段が、低流動抵抗の、大きい逆止弁４ ５を備える第１供給路４３と急速逆止弁４６を備える小さい第２供給路４４を分 割して含まなければ、生じるであろうピストンの変位を示す。ピストン２の下死 点でピストン伸長体１０がはね返る間、第２作動空間部３２の圧力が低いので逆 止弁４６が開き、その後、第１作動空間部３１の高圧によってピストン伸長体１ ０が再び下死点に押しつけられるが、この逆止弁４６は急速に閉じない。その結 果、ピストン２は下死点を通過してしまい、したがって次の膨張行程のための適 切な開始位置が得られない。

しかし、本発明の構成による特徴のため、力の均衡は第２プランジャ一部１４の ごく小さな変位により自動的に保たれる。このような動きおよび特に最初のはね 返りは、急速に閉じる逆止弁２６．３９および４６により、また圧縮側空間部１ ６と第２作動空間部３２の容積、特に、それぞれに接続される接続路２３、排出 路８８および供給路４４の容積を最小限にすることによって最も小さく保たれる 。これは、図２に示すように、逆止弁２６．３９および４６をそれぞれの空間部 に出来るだけ近付けて配置することにより得られる図５Ａ、５Ｂに、それに関わ る体積を図示する。図５Ａに、第２プランジャ一部１４が丁度第２作動空間部３ ２を閉じ、その結果、第２排出路３８の逆止弁３９を介してのみ液体を排出でき る第２プランジャ一部１４の位置を示す。図５Ａにおいて、機械的に停止するま で変位できる第２プランジャ一部１４の下方の体積ＶＩが破線で示されている。

この体積■、は構造によって決定され、本発明の構成により殆ど影響されないも のである。しかし、影響されつるものは、図５Ｂに示す体積Ｖ２であり、それは 体積Ｖ、の他に、この第２プランジャ一部１４の突出部の外側で、第２排出路３ ８．第２供給路４４における逆止弁３９．４６までの空間部を含む全体積である 。

したがって、逆止弁３９．４６が閉じた時、作動液体の膨張によるピストンのは ね返りを最小限にするためには、（体積ｖ２一体積Ｖ＋）をできるだけ小さくす る必要がある。この体積の差（体積Ｖ２一体積■１）は、好ましくは体積■１の ３００％より小さい。これは、出来るだけ小さい直径の、第２排出路３８、第２ 供給路４４とそれに配置した逆止弁３９．４６とを設計し、およびこれら逆止弁 ３９，４６を、第２作動空間部３２に対し出来るだけ近くに位置させることによ り得られる。

図４に示すように、ピストン２の下死点からの最初のはね返りは、好ましくは出 来るだけ小さくするだけでなく、もしこのはね返りが高圧アキュムレーター３３ の作動圧力から独立していれば有利である。しかし、一番目の実施例の場合はそ うでない。なぜなら、第１軸方向面４９に対する第２プランジャ一部１４の背圧 は、変動する高圧アキュムレータ３３の作動圧力によって決定され、その結果、 軸方向面上の保持力は変動し、またその作動圧力が低い時、力の平衡が得られる 前に大きいはね返りを受けるからである。

使用者からの要求があるか、または高圧アキュムレータ３３の圧力が低すぎるな ら、電磁切換弁２４を開いてピストン２に、下死点近傍の保持位置から、新しい 圧縮行程を開始させる。この時、逃し弁５４を直ちに液体の排出を防止する逆止 弁側に切り換える。

次に、本発明の上記実施例を改良した二番目の実施例における液圧エネルギー装 置を備える自由ピストンエンジンを、図３に基づき説明する。

なお、一番目の実施例と同様の構成部品には、同一部品番号を付して、その説明 を省略する。

図３に示すように、プランジャ一部１２と１４、および駆動機構部２０と作動機 構部２９は、互いにその配置場所が変えられているこのため、駆動流体室１５は 、第１プランジャ一部１２の直径に等しいかまたはこの場合大きい直径の第１駆 動空間部（第１流体空間部）５１と、第１プランジャ一部１２の直径に対応した 直径を有する第２駆動空間部（第２流体空間部）５２とに分けられている。

この第１プランジャ一部１２の直径は、駆動流体室１５の第２駆動空間部５２に 正確に嵌合するような大きさにされている。

図示したピストン２の下死点において、駆動流体室１５の第２駆動空間部５２は 、駆動圧用アキュムレータ２１に連通しており、その結果、圧縮行程の後、下死 点でピストン２がはね返った時、第１プランジャ一部１２は、その軸方向面４９ に、駆動圧用アキュムレータ２１からの駆動圧力による背圧を受ける。

駆動圧用アキュムレータ２１の駆動圧力は実質的に一定なので、下死点から戻る 際のその背圧も実質的に一定であり、その結果、高圧アキュムレータ８３の作業 圧力とは無関係に、実質的に一定の力で戻ることになる。勿論、軸方向面４９の 寸法は駆動圧力に対応して決定される。

作動流体室３０の第２プランジャ一部１４のピストン２側にあって第３排出路２ ７に連通ずる空間部は、電磁切換弁（三方位置切換用）２８を介して、外部また は低圧タンクに連通させることにより、非加圧状態にされる。

この二番目の実施例における液圧エネルギー装置を備える自由ピストンエンジン の残りの動作については、一番目の実施例とほぼ同一であるため、その説明を省 略する。

また、上記各実施例において、さらに以下のような構成を付加してもよい。

すなわち、図２に示すように、シリンダ１のハウジングに、ピストン２またはピ ストン伸長体１０に取り付けたカウンタ装置と協働するようにされたセンサ（検 出手段）５３を取り付けたものであるこのセンサ５３は、ピストン２が十分な膨 張行程を行なったがどうか、また”不点火”が起きたがどうがを検知するもので ある。なお、後者の場合、電磁切換弁２８および４８に、その膨張行程を液圧的 に終了させるように動作させられる。

本発明によると、センサ５３とカウンタ装置（図示せず）とは、第１プランジャ 一部１２が下死点ではね返った後にも、そのはね返りのストロークが、圧縮側空 間部１６と第１接続路２２とが接続しないような十分な位置に移動させられた場 合に、そのストロークだけを記録するように、配置されている。その結果、はね 返りの後、意図しない圧縮行程が開始することはない。

本発明は、図面に示した上記の各実施例に限定されるものではなく、本発明の目 的の範囲内で、種々、変更することができる。例えば、液圧エネルギー装置の駆 動機構部を空気圧式にすることも可能であり、供給および排出装置を分割しても よく、またしなくてもよい。

ＴＤＣ 国際調査報告　。ＰＴＡｌ、。、／Ｉ’ｌ、、つ。。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．シリンダ（１）と、このシリンダ（１）内に形成された燃焼室（３）の一面 を制限するとともに上記燃焼室（３）の容積が最大となる第１位置と燃焼室（３ ）の容積が最小となる第２位置との間を往復するピストン（２）と、このピスト ン（２）に取り付けられて、その第２位置から第１位置までの膨張行程が燃焼室 （３）内の膨張圧力により行なわれるとともに、膨張圧力によりピストン（２） に与えられた機械的エネルギーが流体エネルギーに変換され、さらに容積がピス トン（２）の膨張行程時に減少する流体室（１６、３１、３２）を制限する軸方 向面（１７、５０）が形成されたピストン伸長体（１０）と、上記各流体室（１ ６、３１、３２）に流体を供給および流体室から流体を排出するための供給およ び排出手段（２２、２３、３７、３８、４３、４４）とを有する流体エネルギー 装置を具備する自由ピストンエンジンであって、上記流体室（１６、３１、３２ ）に接続される供給および排出手段が、第１流路手段（２２、３７、４３）およ び第２流路手段（２３、３８、４４）を有し、この第１流路手段（２２、３７、 ４３）が、流体室（１６、３１、３２）からの流体の排出または流体室（１６、 ３１、３２）への流体の供給がピストン（２）の膨張工程における第１位置部分 およびピストン（２）の圧縮行程における第２位置部分だけでそれぞれ行なわれ ることができるように、上記流体室（１６、３１、３２）に接続されており、上 記第１流路手段（２２、３７、４３）は低流動抵抗を有し、第２流路手段（２３ 、３８、４４）は、液体の排出および供給のそれぞれがピストンの膨張行程の最 終部分およびピストン（２）の圧縮行程の第１位置部分でそれぞれ行われること ができるように接続されており、上記第２流路手段は急速に閉じる逆止弁（２６ 、３９、４６）を有し、かつピストン（２）の膨張行程の終了部分において第２ 流路手段（２３、３８、４４）から少量の流体を排出し得るように構成したこと を特徴とする流体エネルギー装置を具備する自由ピストンエンジン。 ２．シリンダ（１）と、このシリンダ（１）内に形成された燃焼室（３）の一面 を制限するとともに上記燃焼室（８）の容積が最大となる第１位置と燃焼室（３ ）の容積が最小となる第２位置との間を往復するピストン（２）と、このピスト ン（２）に取り付けられて、その第２位置から第１位置までの膨張行程が燃焼室 （３）内の膨張圧力により行なわれるとともに、膨張圧力によりピストン（２） に与えられた機械的エネルギーを流体エネルギーに変換し、さらに容積がピスト ン（２）の圧縮工程時に減少する流体室（３０）内を移動する軸方向面（５０） を有するプランジャー形のピストン伸長体１０と、上記流体室（３０）に流体供 給部（３４）から流体を供給するための流体供給手段（４２〜４８）および上記 流体室（３０）からアキュムレータ（３３）に流体を排出するための排出手段（ ３６〜４０）が接続されており、かつ上記ピストン伸長体（１０）の軸方向面（ ５０）とは反対方向に向いた、ピストン（２）の第２位置で加圧される流体室（ ３１）の境界を成す軸方向面（４９）が上記ピストン伸長体（１０）に設けられ ており、流体室（１５）への流体供給によりピストン（２）の圧縮行程を行わせ るために、ピストン（２）を第１位置から第２位置に移動させるための駆動機構 部（２０）を有する流体エネルギー装置を具備する自由ピストンエンジンであっ て、流体室（３０）に接続される排出手段（３６〜４０）が、第１および第２排 出路手段（３７、３８）を含み、第１排出路手段（３７）は、流体室（３０）か らアキュムレータ（３３）への流体の排出がピストン（２）の圧縮行程の第１位 置部分でのみ行なわれることができるように流体室（３０）に接続されており、 上記第１排出路手段（３７、４０）は低流動抵抗を有し、第２排出路手段（３８ ）は、加圧された流体室（３０）からアキュムレータ（３３）への流体の排出が ピストン（２）の圧縮行程の最後の部分で行なわれることができるように、流体 室（３０）に接続されており、上記第２排出路手段は、流体がこの流体室（３０ ）に流入するのを防ぐための、急速に閉じる逆止弁を有することを特徴とする流 体エネルギー装置を具備する自由ピストンエンジン。 ３．急速に閉じる逆止弁（３９）を、流体室（３０）に近い第２排出路手段（３ ８）に配置したことを特徴とする請求項２記載の自由ピストンエンジン。 ４．流動抵抗が低いさらなる逆止弁（４０）を流体室（３０）の第１排出路手段 （３７）に配置したことを特徴とする請求項２または３記載の自由ピストンエン ジン。 ５．駆動機構部（２０）に、プランジャー部（１２）の軸方向面（１７）に駆動 圧力を及ぼすため流体室（１５、１６）に接続可能な駆動圧用アキュムレータ（ ２１）を含み、接続手段（２２〜２６）が駆動圧用アキュムレータ（２１）と流 体室（１５、１６）との間に配置されており、この接続手段（２２〜２６）は第 １および第２接続路手段（２２、２３）を含み、上記第１接続路手段（２２）は 、流体室（１５、１６）と駆動圧用アキュムレータ（２１）との有効な接続が、 ピストン（２）がその第２位置と流動抵抗の低い第１接続路手段（２２）とに隣 接した位置にある時にのみ可能となるように構成し、第２接続路手段（２３、２ ５）は、駆動圧用アキュムレータ（２１）との有効な接続が、ピストン（２）が その第１位置の隣接した位置にある時に可能となるように、流体室（１５）に接 続されており、上記第２接続路手段（２３、２５）は、駆動圧有用キュムレータ （２１）から流体室（１５）に流体が流れるのを防ぐ急速に閉じる逆止弁（２６ ）を含むことを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の自由ピストンエ ンジン。 ６．駆動圧用アキュムレータ（２１）が、軸方向面（１７）を有するプランジャ ー部（１２）が配置された流体室（１５）に接続されており、この流体室（１５ ）は、第１流体空間部（５１）と、これよりも小さい直径を有する第２流体空間 部（５２）とからなり、第１接続路手段（２２）が流体室（１５）の第１流体空 間部（５１）に接続されており、上記第２接続路手段（２３）が第２流体空間部 （５２）に接続されており、上記プランジャー部（１２）の軸方向面（１７）が 、第２流体空間部（５２）の直径に対応した直径を有することを特徴とする請求 項５記載の自由ピストンエンジン。 ７．軸方向面（４９）は、ピストン（２）が第１位置にある時、駆動圧用アキュ ムレータ（２１）に連通する流体空間部（３１）の境界を成すことを特徴とする 請求項６記載の自由ピストンエンジン。 ８．ピストン（２）またはピストン伸長体（１０）に設けられたカウンタ手段と 協働して作動する検出手段（５３）を有し、この検出手段（５３）はピストン（ ２）が第２位置から第１位置まで十分な行程を行なったかどうか検出するもので あり、上記検出手段（５３）とカウンタ手段とは、プランジャー部が第１位置か らはね返った後、第１接続路手段が流体空間部（１６）に接続しないような十分 な位置に移動した時、その十分なストロークだけを記録し得るように、配置され ていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の自由ピストンエン ジン。