JPS61126331A - 内燃機関の始動装置 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は内燃焼機関に関するもので、ｆＦに往復運動力
を出力するフリーピストン式の内燃機関の始動装置に関
するものである。

〈従来技術とその問題点〉 従来、往復動力を出力するフリーピストン式の内燃機関
として、電磁石を用いたものが知られている。

即ち、軸方向に離れた２つの電磁石を有するシリンダ内
にピストンを交互に石磁することによってピストンを軸
方向に往復動させるようにしピストンと連結したピスト
ンロッドをシリンダ外に導出して出力軸としている。こ
の型の機関は例えば真空ポンダ等の駆動源として用いら
れて、駆動エネルギーとして電力を用いるため、エネル
ギー効率の点で不経済である。特にピスト／の始動時に
は特に多大な電気エネルギーを必要とするだめ小型大出
力のものは得にくい。

く問題点を解決するための手段〉 本発明は、往復動力を直接出力することのできるフリー
ピストン式の内燃機関の始動装置を提供することを目的
とする。

本発明の始動装置は、主ピストンを有する主内燃焼機関
部と副ピストンを有する副内燃機関部とを有し１両ピス
トンを直結するとともに主内燃機関からの排ガスを副内
燃機関の燃焼ガスとして利用し、しかも主シリンダの頂
部に弁機構を設は主ピストンの移動と連動して前記弁機
構を開閉し。

主燃焼室への圧縮ガスの噴出を制御したものである。

即ち２本発明の始動装置は、主ンリング内に軸方向に移
動可能に主ピストンを配置するとともに該主ピストンの
一方の側の７す／ダに対して空気と燃料との混合気の吸
入用の吸気ポートと点火プラグと排ガス用の排気ポート
と圧縮がスの噴出ノズルとを設けて主燃焼室を形成した
主内燃機関部と、同様津副シリンダ内に軸方向に移動可
能に副゛ピストンを配置するとともに該副ピストンの一
方の側のシリンダ室に対して吸気ポートと点火プラグと
排気ポートを設けて副燃焼室を形成した副内燃機関部と
を有している。

上記の主内燃機関部と副内燃機関部とは同一軸上で前記
主燃焼室と副燃焼室とは互に反対の側に位置し、しかも
主内燃機関部の排気ポートと副内燃機関部の吸気ポート
は接続されている。

前記主ピストンと副ピストンとは連結杆で結合されてお
り、主ビス）ｙの主燃焼室側頂部には弁機構が設けられ
ていて、前記主ピストンの移動に伴って、弁機構が開閉
され、該開閉によって圧縮ガスの主燃焼室への噴出を制
御している。

〈発明の作用〉 上記の構成によれば、主ピストンの始動前の状態におい
て開かれている弁機構を介して外部圧縮ガス容器から圧
縮ガスが噴出ノズルから主燃焼室内に噴出される。この
結果、主ピストンは副ピストンと共に副ンリング側に移
動する。

この移動によって混合気が吸気ポートから主燃焼室内に
吸入される。

同時に、排気ポートが主燃焼室に接続され、圧縮がスが
排気ポートから流出し、副燃焼室内に圧送される。

この時に主ピストンは２元の状態に復帰し、同時に排気
ｙｌ？−トと主燃焼室との接続を遮断する。

この＾を燃焼室内の圧力が高くなりこの状態で混合気の
濃度が適切な状態になった時点火グラグで。

混合気を爆発させて、主ピストンを可能させることによ
って往復動力を得る。しかも内燃機関の始動は主燃焼室
へ弁機構の制御によって圧縮ガスを噴出することによっ
て容易に達成し得る。

〈実施列〉 以下２本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。

本発明の始動装置を備えた内燃機関は、第１図に示すよ
うに、主シリンダ１と２これに、同一軸上で隣設して配
置固定された副シリンダ２とを有している。両シリンダ
１，２内には主ピストン３と副ピストン４がそれぞれ軸
方向に可動可能に設けられている。

両ピストン３と４とは両シリンダ室の隔壁を貫通して延
在する連結杆５で結合されており、同時にそれぞれの７
す／ダ内を同一方向に移動するように構成されている。

また、副ピストン４には、連結杆５と反対の向きに副シ
リンダ２の外部迄軸方向に延びる出力軸６が設けられて
いる。

主／す／ダ１内の主ピストン３の一方のシリンダ室、即
ち、副シリンダ２側とは反対側の７す／ダ室を主燃焼室
７として形成している。この主燃焼室７には、主燃焼室
７に空気と燃料の混合気を吸入させるための吸気ポート
８と、燃焼ガスを排出するだめの排気ポート９と、主燃
焼室７内で圧縮された混合気に点火するための点火回路
３９ｔ有する点火プラグ１０と、後に詳述する本発明の
始動装置を構成する噴出ノズル２９が設けられている。

吸気イード８は主ピストン３が後退して主燃焼室が最大
となる位置（以下、主ピストン、のこの位置を下死点と
呼ぶ）近くに達した時に主燃焼室７と連通ずる位置に、
また、排気ポート９と点火プラグ１０はシリンダへ、ド
部に位置されている。

前述の噴出ノズル２９は点火プラグ１０の下方に隣設し
て配置されている。

なお、主ピストン３の主燃焼室７と反対側の７リンダ室
１１を混合気圧送用ボンデとして使用し。

主ピストン３が主燃焼室７の容積を最も狭める位置（以
下、主ピストンのこの位置を上死点と呼ぶ）近くに達し
た時シリンダ室１１に連通する気化器１２の出口側と、
吸入ボート８に連通管１４を介して一連通する開口１３
が形成されている。

気化器１２は、燃料夕／り（図示しない）から送られて
来る燃料を噴出するノズル１２１を給気管４３の途中に
配設されている。

本発明の始動装置は、前述した内燃機構の主シリンダ１
に連設され、噴出ノズル２９と、外部圧縮ガス容器３０
と、ノぐイブ３１と、コ、り３２並。

弁機構Ｖを備えている。

即ち、主シリンダＬのシリンダ室ｌｌ内にはピストンロ
ッド５の周囲に圧縮スプリング２８が配置され、主ピス
トン３を常時上死点方向へ偏寄させている。

主シリンダ１のヘッド部には主燃焼室７中へ開口した圧
縮ガス（圧縮空気）の噴出ノズル２９が設けられ、この
噴出ノズル２９には、外部圧縮がス容器３０がノクイア
３１で接続されている。ノーイブ３１は、その途中にコ
、り３２を有するとともに、ノーイア”３１のコ、り３
２と噴出ノズル２９との間に主ピストン３の移動と連動
して開閉する弁機構が設けられている。

この弁機構Ｖは、第１図、第２図に示すように。

ツク１ａの中の穴を利用して形成されている。

主ピストン３の移動によって、燃焼ガスを排気Ｉ−ト９
からパイプ２３へ圧送する作用を制御する゛　大径部１
６ｍを受ける穴１７に続いて、小径部１６ｂが貫装する
小径穴３３が形成されており。

パイプ３１は途中でこの小径穴３３に開口している。こ
の開口を第２図で３１ｍ　、３１ｂで示す。この小径穴
３３中の小径部１６ｂには、軸方向に沿った切欠き部３
４が形成されている。即ち、主ピストン３が上死点から
下死点方向に所定の距離間にあるときは、上記小径穴３
３に開口したノクイデ３１の上流側および下流側の開口
３１ａ、３１ｂ間がこの切欠き部３４を通して連通され
ている。

従って、この内燃機関の始動は、第１図の状態でコック
３２を開くと、圧縮ガス容器３０から。

圧縮ガスが・５イデ３１とその途中の弁機構Ｖを構成す
る段付棒１６の切欠き部３４を通して噴出ノズル２９へ
流れ、主燃焼室７中へ噴出する。この結果、この圧縮ガ
スの圧力で主ピストン３は下死点側へ圧縮スプリング２
８に抗して移動する。この移動によって段付棒１６の切
欠き部３４がノクイｆ３１の開口部を通シ過ぎると１段
付棒１６の小径部でツヤイア’３１の開口３１ａ、３１
ｂ間が閉じられ、主燃焼室７への圧縮ガスの供給が停止
される。

一方、主ピストン３の下死点方向への移動で段付棒１６
の段差部１６ｃが主燃焼室７内に引き込まれ、排気ポー
ト９が穴１７を介して主燃焼室７内で接続される。この
結果、主燃焼室７内の圧縮ガスが排気ポート９を通して
・蓼イア２３に圧送され副燃焼室１８内に送シ込まれる
。そうすると、主燃焼室７は空となり、主ピストン３は
圧縮゛スプリング２８の作用によって上死点側へ移動す
る。これによシ段付棒１６の切欠き部３４が再び／４’
イグ３１の両開口３１ａ、３１ｂに対向する位置に戻る
と、圧縮ガスが再び噴出ノズル２９へ供給される。

一方、主ピストン３の上死点側の移動で段付棒１６の大
径部１６ａが穴１７中に貫装し、排気−一ト９と主燃焼
室７との連通を遮断する。従りて。

主燃焼室内の圧力が急激に上昇する。かくして。

主ピストン７の往復動が圧縮ガスの作用によって繰り返
される。この間、吸気ポート８から主燃焼室７へ混合気
が吸入される。この混合気は、主ピストン３の移動に連
動して移動する副ピスト／４によって副燃焼室１８と反
対側の副シリンダ中のボン７Ｄ室２２が作用し、外気を
エアクリーナー４０を介してポンプ室２２内に吸入し、
給気管４３と冷却装置４４を過ぎて気化器１２によって
燃料と混合されンリンダ室１１内に送り込まれ。

主ピストン３の移動によって、シリンダ１１内から開口
１３を介して連通管１４へ送り込まれ吸気ポート８から
主燃焼室７内に送り込まれる。そして、上記主ピストン
の往復動に応じて点火プラグ】０に通電すれば、主燃焼
室７内の混合気の濃度が一定濃度に達したとき点火して
爆発燃焼する。

この燃焼した排ガスが排気ポート９　ｒ−’４イグ２３
を通じて、副燃焼室１８内に送り込まれ、副ピストン４
の移動によって圧縮され１点火グラブ２１の点火によっ
て爆発燃焼し初める。この時点で、内燃機関の始動が完
結するので、コック３２を閉じ、その後、内燃機関は、
主燃焼室と副燃焼室の交互の爆発燃焼によって動作し続
ける。

尚、副燃焼室１８の排ガスは、排気ポート’２０゜マフ
ラー２５を経て外気中に放出される。

又２本内燃機関も通常の内燃機関と同様に７リンダ壁内
および摺動部に潤滑し冷却のために潤滑油を供給してい
る。

この潤滑油の供給は、ピストンの往復動で潤滑油を圧送
するポンプ機構をシリンダへラドプロ。

り１ａに構成している。即ち、第１図に示した段付棒１
６の小径部１６ｂの先端部が嵌合しているシリンダブロ
ックｌａ中の穴１７を外部から７−ルし、この穴１７に
オイルタンク４５から給油管４６を逆止弁４７を介して
接続するとともに、前記穴１７をオイル溜め４８へ逆止
弁４９を介して給油管５０によって接続している。そし
て給油管４６および５０と穴１７との接続位置は、主ビ
ス、トン３が図示の上死点にあるとき段付棒１６の小径
部先端で接続が遮断され、主ぎストンが下死点側へ移動
すると接続が行なわれる。又逆止弁４７と４９は穴１７
が高圧となると逆上弁４７は閉じ。

逆止弁４９は開く、又穴１７が低圧となると逆止弁・１
７が開き、逆上弁４９が閉じる。

従って主ピスト／が図示の上死点の状態から下死点方向
に移動すると段付棒１６の小径部１６ｂの先端が穴１７
から後退し、穴１７内が低圧となりて逆ＩＥ井４７が開
き、オイルタ／り４５から潤滑油が穴１７内に吸入され
る。次に主ピストン３が上死点方向に移動すると、穴１
７が縮小され高圧となり、逆止弁４７が閉じ、逆止弁４
９が開き。

穴１７内の潤滑油が給油管５０を介してオイル分配置ｓ
ｔに接続されそこからエンジン各部へｉｌｌ！油を供給
する。供給された潤滑油は戻り管５３全通してオイルタ
ンク４５へ戻される。

尚、気化器１２へ供給された潤滑油はその一部が混合気
中に混入し、／リンダ内に入りピスト／の階動面を潤滑
する一方、混合気と一緒に燃焼し過剰がか戻り管５３を
通してオイルタンク４５へ戻る。

〈発明の効果〉 上記の実施例から明らかなように１本発明のフリーピス
トン式内燃機関の始動装置は主ンリ／ダと副シリンダを
同一軸上に並置固定し、それぞれの７リンダ内に摺動す
る主ピストンと副ピストンを連結杆で連結し、主燃焼室
とし副シリンダ中の副ピストンに関して逆方向と反対側
を副燃焼室として、主燃焼室と副燃焼室とで爆発燃焼が
交互に行なわれるようにしたので両ピストンの往復動が
確実に維持され、しかも内燃機関の始動は、主ピストン
に設けられた弁機構を介して主燃焼室へ圧縮ガスを噴出
することによってきわめて簡単・な構造で内燃機関の始
動を容易に達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の一実施例を示す断面図、第２図は、
始動装置の弁機構を示す要部断面図である。 １　・主／す／ダ、２・・副シリンダ、３　主ピストン
、４・・・副ピストン、５・・連結杆、６・・出力軸。 ７・・主燃焼室、８　・吸気ポート、９・・排気ポート
。 １０．２１　　・点火プラグ、１２・・・気化器、１６
・・段付棒、１８・・副燃焼室、１９・・吸気４−ト。 ２０・・排気ポート、２３・・・パイプ、２９・噴出ノ
ズル、３０・・圧縮ガス容器、３１・・ノｇイア、３２
・・コック。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、主シリンダ内に軸方向に移動可能に主ピストンを配
   置するとともに、該主ピストンの一方の側のシリンダ室
   に対して空気と燃料との混合気の吸入用の吸気ポートと
   、点火プラグと、排ガス用の排気ポートと圧縮ガスの噴
   出ノズルとを設けて主燃焼室を形成した主内燃機関部と
   、同様に副シリンダ内に軸方向に移動可能に副ピストン
   を配置するとともに該副ピストンの一方の側のシリンダ
   室に対して吸気ポートと点火プラグと排気ポートを設け
   て副燃焼室を形成した副内燃機関部とを有し、前記主内
   燃焼機関部と副燃焼とが互いに反対の側に位置するよう
   に隣設して配置固定すると共に、上記主内燃焼機関部の
   排気ポートが前記副内燃機関の吸気ポートに接続されて
   おり、かつ前記主ピストンを副ピストンと連結杆で結合
   するとともに主ピストンの主燃焼室側頂部に弁機構を設
   け、前記主ピストンの移動に伴って、前記弁機構を開閉
   せしめもって、圧縮ガスの主燃焼室への噴出を制御して
   成ることを特徴とする内燃機関の始動装置。