JP4927157B2 - Hybrid engine - Google Patents
Hybrid engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP4927157B2 JP4927157B2 JP2009278761A JP2009278761A JP4927157B2 JP 4927157 B2 JP4927157 B2 JP 4927157B2 JP 2009278761 A JP2009278761 A JP 2009278761A JP 2009278761 A JP2009278761 A JP 2009278761A JP 4927157 B2 JP4927157 B2 JP 4927157B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure gas
- engine
- air
- valve
- supply source
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 91
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 39
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 23
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 109
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 15
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 7
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 7
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010892 electric spark Methods 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 2
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Hybrid Electric Vehicles (AREA)
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.
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.
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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)
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.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009278761A JP4927157B2 (en) | 2009-12-08 | 2009-12-08 | Hybrid engine |
CN201010561561.0A CN102086779B (en) | 2009-12-08 | 2010-11-24 | Motor |
HK11112027.9A HK1157839A1 (en) | 2009-12-08 | 2011-11-08 | Engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009278761A JP4927157B2 (en) | 2009-12-08 | 2009-12-08 | Hybrid engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011122475A JP2011122475A (en) | 2011-06-23 |
JP4927157B2 true JP4927157B2 (en) | 2012-05-09 |
Family
ID=44098755
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009278761A Active JP4927157B2 (en) | 2009-12-08 | 2009-12-08 | Hybrid engine |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4927157B2 (en) |
CN (1) | CN102086779B (en) |
HK (1) | HK1157839A1 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101373726B1 (en) | 2012-02-14 | 2014-03-13 | 한국기계연구원 | Method for Operating Air Compression Mode of Air Hybrid Vehicles |
CN103967606A (en) * | 2013-01-24 | 2014-08-06 | 曾礼 | Fuel-fired pneumatic motor |
KR101801499B1 (en) * | 2013-11-20 | 2017-11-24 | 리차드 더블유. 쥬니어 도치 | Isothermal compression based combustion engine |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60501370A (en) * | 1983-05-20 | 1985-08-22 | ポ−ル,モ−リス・エイ | internal combustion engine |
JPH06346701A (en) * | 1993-06-14 | 1994-12-20 | Tai-Her Yang | Multi-piston phase-difference variable displacement type power generator |
FR2708970A1 (en) * | 1993-08-09 | 1995-02-17 | Dorges Pierre Edouard | Internal combustion engine with at least two opposite cylinders. |
FR2731472B1 (en) * | 1995-03-06 | 1997-08-14 | Guy Negre | METHOD AND DEVICES FOR CLEANING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH AN INDEPENDENT COMBUSTION CHAMBER |
DE10219549B4 (en) * | 2002-04-25 | 2004-03-11 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Free-piston combustion device with electric linear drive |
US7353786B2 (en) * | 2006-01-07 | 2008-04-08 | Scuderi Group, Llc | Split-cycle air hybrid engine |
US7513224B2 (en) * | 2006-09-11 | 2009-04-07 | The Scuderi Group, Llc | Split-cycle aircraft engine |
CN100470012C (en) * | 2007-04-06 | 2009-03-18 | 浙江大学 | hybrid engine |
CN101413403A (en) * | 2008-11-05 | 2009-04-22 | 周登荣 | Air power engine assembly |
-
2009
- 2009-12-08 JP JP2009278761A patent/JP4927157B2/en active Active
-
2010
- 2010-11-24 CN CN201010561561.0A patent/CN102086779B/en active Active
-
2011
- 2011-11-08 HK HK11112027.9A patent/HK1157839A1/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
HK1157839A1 (en) | 2012-07-06 |
CN102086779B (en) | 2015-11-25 |
JP2011122475A (en) | 2011-06-23 |
CN102086779A (en) | 2011-06-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8613269B2 (en) | Internal combustion engine with direct air injection | |
US8443769B1 (en) | Internal combustion engines | |
JP2004521216A (en) | Variable compression ratio air supply variable efficiency engine (VCRC engine) | |
US9353681B2 (en) | Internal combustion engine | |
JP4927157B2 (en) | Hybrid engine | |
JP4980314B2 (en) | Internal combustion engine and drive system | |
WO2001048359A9 (en) | O-ring type rotary engine | |
US20220154604A1 (en) | Internal combustion engine system | |
EP0668962B1 (en) | Engine | |
US20060196455A1 (en) | Linear fluid engine | |
WO2010081284A1 (en) | Internal combustion engine without compression stroke for independently supplying gas | |
JP2019534974A (en) | Spark ignition internal combustion engine | |
US9303559B2 (en) | Internal combustion engines | |
US11808231B2 (en) | Negative pressure operating method | |
US20130228149A1 (en) | Rotary Internal Combustion Engine | |
WO2008018845A1 (en) | Operating method for pneumatic hybrid engine (working with compressed air) | |
US20070084424A1 (en) | Methods for controlling valves of an internal combustion engine, devices for controlling the valves, and engines employing the methods | |
US7188598B2 (en) | Rotary mechanical field assembly | |
US410193A (en) | Hydrocarbon-motor | |
KR101196447B1 (en) | Air/fuel double pre-mix self-supercharging internal combustion engine with freewheeling mechanism | |
KR100241371B1 (en) | One body device for intake-exhaust valve of a vehicle engine | |
JP2019027311A (en) | Four-cycle engine | |
US20160290192A1 (en) | Two-stroke compression ignition engine | |
WO2004065762A1 (en) | Engine | |
RU2005111916A (en) | TWO-CYCLE ROTARY-VAN VEHICLE INTERNAL COMBUSTION ENGINE OF DOUBLE ACTION WITH CRANK-SLIDER DRIVE AND METHOD FOR CARRYING OUT THE OPERATING CYCLE IN THIS ENGINE |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110802 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20110915 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20111004 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20111018 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111219 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120117 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120208 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150217 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4927157 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |