JPS62214256A - 独立燃焼室型エンジン - 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】 イ　発明の目的 （産業上の利用分野） この考案は、低級な液体または気体燃料を燃焼させて動
力を発生させる往復ピストン型エンジン、ロータリピス
トン型エンジンに利用できる発明である。

（従来の技術） 液体または気体燃料を使用するエンジンとして！＋　ゼ
ソ１）ソ〒ソ・・多ソ　ギノー−Ｗ　＋ｌノエソ・・ブ
・ｌ貢（ｍく使用されている。

ガソリンエンジンは、高級燃料であるガン１ノンと空気
との混合気をシリンダ内で１昇するピストンで圧縮し、
これに点火して燃焼、膨張させ、ピストンを押下げてク
ランク軸を回転させ動力を得るものであり、ディーゼル
エンジンは、圧縮し温度上昇した空気内に重油、軽油の
ような低級燃料を噴射して燃焼、膨張させて動力を得る
ものである。

その他に容積型コンプレッサで空気、燃料の混合気を圧
縮し燃焼させて、その燃焼ガスにより容積型エキスパン
ダを駆動するエンジンもあるが、これらは原理的にはシ
リンダ、ピストンによるエンジンと同じである。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のような従来のエンジンは、混合気また！±室空気
圧縮するシリンダと、燃焼ガスを膨張させるシリンダと
が同一であること、即ち１個のシリンダ内で圧縮、燃焼
、膨張を行なわせる型のものであるため、使用燃料の種
類によるオクタン価、セタン価の相違、圧縮比等に制約
が多かった。

例えば、ガソリンエンジンは特殊処理した高級ガソリン
を使用しても圧縮比は６〜９にしかできず、熱効率を高
めることが難しいと共に燃料費も高くなる欠点がある。

本発明は、オクタン価、セタン価等を顧慮する必要がな
く、廉価な低級燃料が使えて、しかも圧縮比を高くして
熱効率を高めることができるエンジンを得て上記の従来
エンジンの欠点を除こうとしたものである。

（問題を解決するための手段） この発明は、ピストンを摺動させて空気を吸入し圧縮す
る第一シリンダと、第一シリンダで圧縮した空気を供給
されると共に噴射ノズルを設けてこの空気中に低級燃料
を噴射して燃焼させる燃焼室と、燃焼室で出来た燃焼ガ
スを供給されてビスＩ・ンを摺動させトルクを発生させ
る第二シリンダとをそれぞれ別個に設けて構成した独立
燃焼室型エンジンを得て、前記の従来のエンジンの持つ
欠点を除いたものである。

（作　　　用） 第一シリンダは、空気のみを圧縮するから、従来の混合
気を圧縮するガソリンエンジンのようにノンキングを顧
慮する必要がなく、２０〜４０と大きな圧縮比で圧縮し
て高圧空気を得ることができる。

この高圧空気を燃焼室に導き、噴射ノズルによりこの空
気中に灯油、Ｃ重油等の低級燃料を霧状に噴射し燃焼さ
せ、この燃焼ガスを第二シリンダへ導き断熱膨張させて
ピストンを押下げトルクを発生させる。

燃焼室における燃焼は、その容積、構造にもよるが、従
来のシリンダ内での燃焼よりも緩徐に行なわせることが
できるので、ノッキング発生の心配は少ない。従って使
用燃料はガソリンのような高級燃料でなく灯油、Ｃ重油
のような廉価な低級燃料が使え、しかも圧縮比を高めら
れるから、熱効率を高めることができる。

第一シリンダと第二シリンダとのピストンの位相は、適
当な位相角だけずれることになる。

このエンジンのｐｖ線図は、第１図のようなすへテサイ
クル近似のものとなり、燃焼室の容積が十分大きいとき
は、第２図のようなディーゼルサイクルに近いものとな
る。図においてｐｏは大気圧を示す。

（実　施　例） 第３図は本発明の独立燃焼室型エンジンの構成を略示す
る。

第一シリンダｌには、クランク軸２により駆動されてシ
リンダ内を上下に摺動するピストン３が嵌合しており、
吸入弁４を経て吸入管５から大気を吸入し、導出弁６を
設けた導出管７を燃焼室８に通じさせている。

燃焼室８には燃料を霧状に噴射するノズル９を設け、流
出管１０を吸気弁１１を経て第二シリンダ１２に通じさ
せている。

第二シリンダ１２のピストン１３は、クランクＩｋｌ＋
　１４に連結されて、これを駆動する。第二シリンダ１
２に流入した燃焼ガスは、膨張し終った後Ｉ＋　訛　く
１　イＡｔ　　　ら　　Ａン　１く　１−　土１１４ゴ
　＃Ｉ　　　Ｂ　　病、　−１１計　中　七　柄る。

クランク軸２．１４は、一体のものであっても別体のも
のを歯車等で連結してもよい、ピストン３．１３のスト
ロークは不同でよく１例えば第二シリンダのピストン１
３のストロークを第一シリンダのピストン３より長くす
る。

このエンジンの動作状態は次の通りである。

クランク軸２でピストン３を昇降させ、通常のエンジン
のように吸入弁４、導出弁６を操作して、吸入管５から
吸入した空気を例えば圧縮比３０に圧縮して導出管７か
ら燃焼室８へ流入させる。

燃焼室８では、この供給された圧縮空気中に灯油、Ｃ重
油のような低級燃料をノズル９がら露状にして噴射し燃
焼させる。圧縮空気の温度が高くて、ディーゼルエンジ
ンのように噴射燃料がそのままで燃焼するときは、点火
装置は不要であるが、燃料の種類によって若人が不活発
のときは、燃焼室８に点火プラグのような点火装置（図
示せず）を設けて着火する。

燃焼室８において燃焼し体積を増した燃焼ガスは、流出
管１０から吸気弁１１を経て第二シリンダ１２に入り、
ピストン１３を押下げてクランク軸１４を回転させた後
、排気管１６から排出される。

混合気に点火プラグで着火する従来のガソリンエンジン
では、圧縮された混合気が急速に燃焼してノッキングを
起すのを防止するため、ガソリンのオクタン価を高めて
燃焼速度を遅くするような処理をしており、ディーゼル
エンジンでも燃料のセタン価を顧慮する必要があったが
、本発明によるこのエンジンは、第一シリンダで空気の
みを圧縮し、燃焼室でこの中に燃料を噴射して比較的緩
徐に燃焼させるから、ノッキングの心配がない。

第二シリンダのピストン１３のストロークは、十分長く
することができるから、吸気弁１１を開閉して第二シリ
ンダ中に供給した燃焼ガスを、十分に膨張させて、効率
よく熱エネルギを吸収し動力とすることができる。その
結果、ｐｖ線図は第１図または第２図のようなサパテサ
イクルまたはディーゼルサイクルよりもＡＭ分だけ面植
の広いものとなり、即ちエンジンに什・１■量の多い動
作をさせることができる。

第４図は、第一シリンダｌの吸入管５に過給機１７を接
続し、第二シリンダ１２の排気管１６に排気タービン１
８を接続して、第二シリンダ１２への給気圧を高くする
と共に、第二シリンダ１２から排出される燃焼ガスのエ
ネルギを排気タービンで回収するように構成した例を示
し、この場合のエンジンのｐｖ線図は、第５図のように
なる。

第５図においてｐｏは大気圧、Ｐｃは過給機の吐出圧を
示し、Ｂ部は、排気タービン１８とｉａ給機１７とを設
けたことによる仕二バ量の増加分を示す。

第６図は、圧縮機系（第一シリンダまたはこれに過給機
を組合せたもの）の断熱圧縮温度効二（シηＣと、膨張
機系（第二シリンダまたはこれに排気タービンを組合せ
たもの）の断８膨張温度効率ηＴとをそれぞれ９０％と
したときの、圧縮比Ｐｒに対するこのエンジンの理論効
率η憔を計算した結果を示し、従来のエンジンの効率（
２５〜３５％）よりも著しく高くできることが判る。

なお１以上は第一、第二の両シリンダ、燃焼室を各１個
ずつとした例を示したが、ｌ個の第一シリンダ、ｍ個の
第二シリンダ、ｎ個の燃焼室（文１ｍ、ｎは整数）を組
合せて独立燃焼型エンジンを構成することもできる。

ハ　考案の効果 １）燃料の燃焼を、シリンダと独立の燃焼室で行なわせ
るので、シリンダとの関連で燃焼状態を制約されること
がなくなり、自由で有効な燃焼を行なわせることができ
る。

２）燃焼室８では、オクタン価、セタン価等を顧慮する
ことなく灯油、Ｃ重油のような低級燃料を燃焼させるこ
とができるから、燃料費を低減させることができる。

３）　第二シリンダでは、ピストンのストロークを長く
して燃焼ガスを上の膨張させて熱効率を高めることがで
きる。

４）燃焼ガスを十分断熱膨張させた後排出するので、排
気騒音が小さくなる。

【図面の簡単な説明】

第１〜２図は本発明のエンジンによる２種のｐＶ線図を
示し、第３図はエンジン構成の第−例を示す略図、第４
図は同じく第二例を示す略図、第５図は第二例のエンジ
ンのｐｖ線図、第６図は第二例のエンジンの理論効率を
示す線図である。 １：第一シリンダ、２：クランク軸、３：ピストン、４
：吸入弁、５：吸入管、６：導出弁、７：導出管、８：
燃焼室、９：ノズル、１０：流出管、１１：吸気弁、１
２：第二シリンダ、１３：ピストン、１４：クランク軸
、１５：排気弁、１６：排出管、１７：過給機、１８：
排気タービン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ピストンを摺動させて空気を吸入し圧縮する第一シリン
   ダと、第一シリンダで圧縮した空気を供給されると共に
   噴射ノズルを設けてこの空気中に低級燃料を噴射して燃
   焼させる燃焼室と、燃焼室で出来た燃焼ガスを供給され
   てピストンを摺動させトルクを発生させる第二シリンダ
   とをそれぞれ別個に設けて構成した独立燃焼室型エンジ
   ン。