JPS62155762A - 内燃式往復動発電装置 - 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、２サイクルエンジン等の内燃機関におけるピ
ストンロッドの直線往復運動により発電を行なう内燃式
往復動発電装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、２サモ 装置としては第３図に示すようなものがあり、内燃式シ
リンダ１２のピストン１１（±フンロッド１４を介しク
ランク袖１５に接続されてピストン１１の往復運動がク
ランク紬１５の回転運動に変換されるようになっていて
、同りランク紬１５は回転式の発電槻３０に接続される
。

一方、シリンダ１２に形成され同シリンダ１２の燃焼室
２０に１３１０しうる排気孔２１によび掃気孔２７には
それぞれ排気管２２および掃気管２６か接続され、これ
らの排気管２２　Ｉ；よび掃気管２６は、それぞれ、排
気ターボ過給（茂２３の排気タービン２４およびフンプ
レッサ２５に接続されるとともに、ピストン１１の往復
動１こ応じ排気孔２１および掃気７Ｌ２７を介してシリ
ンダ１２内の燃焼室２０と連通するようｔこなっている
。

また、シリンダ１２に取り付けられ燃焼室２０内へ燃料
を噴射する噴射弁１つは、高圧噴射パイプ１８を介して
燃料噴射ポンプ１７に接続されている。この燃料噴射ポ
ンプ１７は、カム釉１６および歯車列１６１）を介しク
ランク軸１５に接続されて同りランク紬１５により回転
駆動されるカムＩＧａによって、ピストン１１の往復動
に応じ作動する。

上述の構成により、ピストン１１は、シリンダ１２内を
往復運動し、コンロッド１４を介してクランクＮ１１５
を駆動する。このクランク軸１５は歯車列１６（Ｊを介
してカム柚１Ｇを回転駆動し、同カム軸１６に取り付け
られたカム１ｆ３ａにより燃料噴射ポンプ１７を作動さ
せる。

そして、燃料噴射ポンプ１７は、高圧噴射バイブ１８を
経て噴射か１９から高圧の燃料針燃焼室２０内に噴射し
燃焼させる。燃焼した作動ガスは、ピストン１１を駆動
し、排気孔２１がピストン１１の下降により間口すると
排気管２２へ排気がスとして排出され、排気ターボ過給
機２３の排気タービン２４を駆動した後、火気中・＼排
出される。

一方、排気タービン２４は、同軸上のフンプレンサ２５
を駆動し、大気を圧縮して高圧の掃気を掃気管２６へ供
給する。

また、掃気管２６内の掃気は、ピストン１１の下降によ
り開口している掃気孔２７から燃焼室２０内へ流入し、
＠焼室２０内の前サイクルによる作動ガスを排気孔２１
から排気ｆｆ２２へ流出させて、燃焼室２０内は新しい
掃気で満たされ、この結果、次のサイクルが実施できる
。

このようにして、ピストン１１は往復運動を行ない、そ
の運動はコンロッド１４を介しクランク軸１５の回転運
動に変換される。

そして、クランクＭ１５の回転により発電は３０は駆動
されて発電を行ない、その出力端３１から電気出力を供
給するのである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述のような従来の２サモ往復動式内燃
磯閃による発電装置では、ピストン１１は往復運動をす
るのに対して回転式の発電機３０を使用するため、往復
運動を回転運動に変換するコンロッド１４およびクラン
ク軸１５からなるクランク機構が必要であるほか、燃料
噴射ポンプ１７を駆動するための歯車列１ｆ３ｂも必要
であり、装置において重量増加とともにコスト高を招い
ている。

また、従来の発電装置に用いられる２サモ往復動式内燃
機関ではクランク軸１５を等速回転運動させるため、第
２図に実線で示すように、ピストン１１の動きはほぼ正
弦曲線に近い動きに設定されており、特にピストン１１
の上死点ＴＤＣから下死点ｌ３ＤＣへ向かう燃焼室２０
の膨張行程の初期すなわち燃焼期間の絶対時間を長くと
ることができない、このため膨張行程の後半まで燃焼が
行なわれること（こなリサイクルの効率が低下して、＠
費の悪化を生じている。

本発明は、これらの問題点の解決をはかろうとするもの
で、往復運動を回転運動に変換せずに往復運動により発
電を行なえるようにして、装置の軽量化およびコスト低
減をはかった、内燃式往復動発電装置を提供することを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

このため、本発明の内燃式往復Ａ１発電装置は、互いに
対向して同−軸線上に配設された一対の内燃式シリンダ
をそなえ、同シリンダの各ピストンを相互に連結して直
線往復運動を行なうピストンロッドが設けられるととも
に、同ピストンロッドに装；ａされた往復動発電部材と
、同往復動発電部材に近接して配にされた固定発電部材
とが設けられて、上記の往復動発電部材および固定発電
部材の一方が発電用コイルとして構成されるとともに能
力が界磁コイルとして構成されたことを特徴としている
。

〔作　用〕

上述の本発明の内燃式往復動発電￥Ｃ置では、ピストン
ロッドが一対の内燃式シリンダの相互間にす３いて直線
往復運動することにより、上記ピストンロッドに装着さ
れた往復動発電部材が固定発電部材に対して動き、これ
らの往復動発電部材および固定発電部材のうちのいずれ
が一方をｈη成する発電用コイルに電流が生じる。

〔実施例４〕 以下、図面により本発明の一実施例としての内燃式往復
動発電装置について現明すると、第１図はその模式図、
第２図はそのピストン位置と時間との関係を従来のもの
と比較して示すグラフである。

第１図に示すように、一対の内燃式シリンダ１１２゜１
１２が互いに対向して同一軸線上に配設され、これらの
シリンダ１１２，１１２の各ピストン１１１は、一方の
ピストン１１１が上死点にあるとき他方のピストン１１
１が下死点にあるように、ピストンロッド１４０により
相互に連結されている。

また、従来と同様、各シリンダ１１２においては、シリ
ンダ１１２の燃焼室１２０に開口しうる排気孔１２１お
よび掃気孔１２７が形ｒｆｔされそれぞれ排気管２２お
よび掃気管２６に接続され、これらの排気管２２および
掃気管２６は、それぞれ、排気ターボ過給機２３の排気
タービン２４およびコンプレ・７す２５に接続されると
ともに、ピストン１１１の往復動に応じ排気孔１２１お
よび掃気孔１２７を介して燃焼室１２０と連通するよう
になっている。

さらに、燃焼室１２０内へ燃料を噴射する噴射弁１１９
が各シリンダ１１２に取り付けられており、この噴射弁
１１っは、高圧噴射パイプ１１８を介して燃料噴射ポン
プ１１７に接続されている。

この燃料噴射ポンプ１１７は、対応するピストン１１１
が上死点に到達した時点で、ピストンロッド１４０に突
設されたカム面１４１に当接して作動する。

一力、ピストンロッド１４０には往復動発電部材として
の発電用コイル１４２が装着すれ、シリンダ１１２．１
１２相互間には発電用コイル１４２に近接して固定発電
部材としての界磁コイル１４３が配設されている。

そして、発電用コイル１４２は摺動器１４６を介して出
力端１３１に接続されるほか、摺動器１４Ｇには、各ピ
ストン１１１の位置を検出するための図示しない検出器
がそなえられ、同検出は結線１４７を介し制御器１４８
に接続されるとともに、同制御器１４８は結線１４４を
介し界磁電流変更器１４５に接続される。

制御器１４８は、図示しない検出器からのピストン１１
１の位置検出信号に基づき界磁電流変更器１４５を制御
して、界磁コイル１４３における界磁電流を変化させる
機能を有している。

なお、一対のうちの一方のシリンダ１１２には、発電装
置の始動時に燃焼室１２０内に高圧空気を噴射する図示
しない始動弁が取り付けられている。

本発明の一実施例としての内燃式往復動発電装置は上述
のごとく構成されているので、本装置の始動時には、一
方のピストン１１１をその上死点位置にセットし、図示
しない始動弁から上記一方のピストン１１１に対応する
燃焼室１２０内に高圧空気を噴射して、この高圧空気の
膨張により上記一方のピストン１１１を駆動する。これ
に伴い、ピストンロッド１４０を介して他方のピストン
１１１が駆動され、同他方のピストン１１１に対応する
燃焼室１２０内の作動ガスが圧縮されて、本装置はその
作動を開始する。

そして、各内燃式シリンダ１１２においては、ピストン
１１１が上死点に到達した時点で、ピストンロッド１４
０に突設されたカム面１４１により燃料噴射ポンプ１１
７が作動し、高圧噴射パイプ１１８を経て噴射１２ｉｉ
９から高圧の燃料が燃焼室１２０内に噴射され燃焼する
。

燃焼した１ヤ動〃スは、ピストン１１１を駆動し、排気
孔１２１がピストン１１１の移動により開口すると徘７
．管２２へ排気ガスとして排出され、排気ターボ過給機
２３の排気タービン２４を駆動した後、火気中へ排出さ
れる。

また、偵、気タービン２４は、同軸上のコンプレンサ２
５を駆動して、火気を圧、晶して高圧の掃気を１？＋）
気管２６・＼０（給する。この掃気は、ピストン１１１
の移動により開口し′Ｃいろ掃気孔１２７から燃焼室１
２０内へ流入し、燃焼室１２０内の前サイクルによる作
動ガスを排気孔１２１から排気管２２へ流出させて、燃
焼室１２０内は所しい掃気で満たされる。

このような燃焼サイクルは、一対の内燃式シリンダ１１
２．１１２において、交互につまり１８０゜位相がずれ
た状態で進行するので、ピストン１１１゜１１１を連結
するピストンロッド１４０は、シリンダ１１２，１１２
相互間において連続的に直線往復運動を行なう。

このとき、固定発電部材としての界磁コイル１４３に界
磁電流を流すことにより、ピストンロッド１４０に装着
され界磁コイル１４３に近接して往復運動を行なう往復
動発電部材としての発電用コイル１４２１こは電流が生
じ、Ｗｊ動器１４６を介し出力端１３１から電力を得る
ことができる。

したがって、本実施例によれば、従来、往復運動を回転
運動に変換するために必要であったコンロッドやクラン
ク軸が不要となるほか、燃料噴射ポンプを駆動するだめ
の歯車列も不要となるので、発電装置を軽くすることが
できるとともに、装置自体に要するコストも大幅に低減
されるのである。

一方、クランク軸の省略によりピストン１１１゜１１１
の動きはクランク軸の等速回転とは無関係になるので、
図示しない検出器からのピストン１１１の位置検出信号
に基づいて制御器１４８により界磁電流変更器１４５を
制御し、１サイクル中に界磁コイル１４３を流れる界磁
電流を変化させて、第２図に点線で示ｒように、ピスト
ン１１１の上死点ＴＤＣからの膨張行程初期の動トを遅
くすることが可能になる。

これにより、従来に比べ燃焼時間が十分に得られるよう
になって、膨張行程前半で燃焼が終了し、燃費が極めて
良くなる。

なお、本実施例においては、往復動発電部材を発電用コ
イルとして（！７成し、固定発電部材を界磁フィルとし
て構成しているが、逆に往復動発電部材を界磁コイルと
して構成し、固定発電部材を発電用コイルとして構成し
てもよく、この場合も上述と同様の作用効果が得られる
。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明の内燃式往復動発電装置に
よれば、互いに対向して同一軸線上に配設された一対の
内燃式シリンダをそなえ、同シリンダの各ピストンを相
互に連結して直線往復運動を行なうピストンロッドが設
けられるとともに、同ピストンロッドに装着された往復
動発電部材と、同往復動発電部材に近接して配置された
固定発電部材とが設けられて、上記の往復動発電部材お
よび固定発電部材の一方が発電用コイルとして構成され
るとともに他方が界磁コイルとして構成されるという簡
素な構成で、ピストンロッドの直線往復運動から直接発
電を行なえるようになるので、従来、往復運動を回転運
動に変換するために必要としたコンロッドやクランク軸
などが不要となり、装置を軽くすることができるととも
に、装置自体に要するコストも大幅に低減されるのであ
る。

また、界磁コイルを流れる界磁電流を制御することによ
り、ピストンの上死点からの膨張行程初期の動きを遅く
することが可能となるので、従来に比べ＠絞時間が十分
に得られるようになって、装置における燃費が極めて良
くなる利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１．２図は本発明の一実施例としての内燃式往復動発
電装置を示すもので、第１図はその模式図、第２図はそ
のピストン位置と時間との関係を従来のものと比較して
示すグラフであり、第３図は従来の２サイクル内燃ｔＰ
１関による発電装置を示す模式図である。 ２２・・排気管、２３・・排気ターボ過給磯、２４・φ
排気タービン、２５・・コンプレッサ、２６・・掃気管
、１１１・・ピストン、１１２・・内燃式シリンダ、１
１７・・燃料噴射ポンプ、１１８・・高圧噴射パイプ、
１１９・・噴射弁、１２０・・燃焼室、１２１・・排気
孔、１２７・・掃気孔、１３１・・出力端、１４０・・
ピストンロッド、１４１・・カム面、１４２・・往復動
発電部材としての発電用コイル、１４３・・固定発電部
材としての界磁フィル、１・ｔ・ｔ・・結線、１４５・
・界磁電流変更器、１４６・・摺！ＩＩ！ＪＪ器、１４
７・・結線、１・ｔ３・・制御器８復代理人　弁理士　
飯　沼　義　彦 第１図 第２図 日吉１昌

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 互いに対向して同一軸線上に配設された一対の内燃式シ
   リンダをそなえ、同シリンダの各ピストンを相互に連結
   して直線往復運動を行なうピストンロッドが設けられる
   とともに、同ピストンロッドに装着された往復動発電部
   材と、同往復動発電部材に近接して配置された固定発電
   部材とが設けられて、上記の往復動発電部材および固定
   発電部材の一方が発電用コイルとして構成されるととも
   に他方が界磁コイルとして構成されたことを特徴とする
   、内燃式往復動発電装置。