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公開番号2021139326
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210916
出願番号2020036972
出願日20200304
発明の名称内燃機関
出願人株式会社豊田自動織機
代理人特許業務法人深見特許事務所
主分類F02B 53/00 20060101AFI20210820BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】運転中の損失を低減できる内燃機関を提供する。
【解決手段】圧縮行程にある燃焼室C1内の圧力上昇が先行ロータPRを回転駆動する場合において、先行ロータPRおよび後追ロータFRの回転中心を中心とした所定の径の位置での、後追ロータFRが先行ロータPRの移動開始前の元位置OPに到達するまでの先行ロータPRの移動量が、先行ロータPRのロータ幅Wよりも大きいように、先行ロータPRの移動量とロータ幅Wとが設定されている。
【選択図】図8
特許請求の範囲【請求項1】
円筒形状のハウジングと、
前記ハウジング内に回転中心を中心に一方向に回転可能に支持される第1ピストン部材と、
前記ハウジング内に前記回転中心を中心に前記一方向に回転可能に支持される第2ピストン部材とを備え、
前記ハウジング、前記第1ピストン部材および前記第2ピストン部材は、燃料を燃焼させるための燃焼室を形成し、複数の前記燃焼室内において吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなるサイクルが繰り返され、
圧縮行程にある前記燃焼室内の圧力上昇が前記第1ピストン部材および前記第2ピストン部材のうちのいずれか一方のピストン部材を回転駆動する場合において、前記回転中心を中心とした所定の径の位置での、前記第1ピストン部材および前記第2ピストン部材のうちのいずれか他方のピストン部材が前記一方のピストン部材の移動開始前の位置に到達するまでの前記一方のピストン部材の移動量が、前記一方のピストン部材の前記一方向の寸法よりも大きいように、前記一方のピストン部材の前記移動量と前記寸法とを設定した、内燃機関。
続きを表示(約 350 文字)【請求項2】
前記一方のピストン部材の前記一方向の後方面に作用する圧力と、前記一方のピストン部材の前記一方向の前方面に作用する圧力との差を調整することにより、前記一方のピストン部材の前記移動量を設定した、請求項1に記載の内燃機関。
【請求項3】
前記一方のピストン部材のイナーシャを調整することにより、前記一方のピストン部材の前記移動量を設定した、請求項1または請求項2に記載の内燃機関。
【請求項4】
前記一方のピストン部材の前記一方向の前方面と後方面とは、前記一方のピストン部材の回転の径方向に延び、
前記前方面と前記後方面との成す角度が5°以上であるように前記一方のピストン部材の前記寸法を設定した、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の内燃機関。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、内燃機関に関する。
続きを表示(約 4,600 文字)【背景技術】
【0002】
特開平6−2559号公報(特許文献1)には、回転軸と、回転軸上で回転する第1ロータおよび第2ロータと、第1ロータおよび第2ロータの動力を回転軸へ伝達する動力伝達手段とを備えるロータリエンジンが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開平6−2559号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
複数のピストン部材が独立して回転可能な回転ピストン型のエンジンにおいては、エンジンの運転中の損失を低減して燃費を向上するため、外部からの動力供給をすることなくピストン部材の回転を継続できることが望まれる。
【0005】
本開示では、運転中の損失を低減できる内燃機関が提案される。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示に従うと、円筒形状のハウジングと、ハウジング内に回転中心を中心に一方向に回転可能に支持される第1ピストン部材および第2ピストン部材とを備える、内燃機関が提案される。ハウジング、第1ピストン部材および第2ピストン部材は、燃料を燃焼させるための燃焼室を形成する。複数の燃焼室内において吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなるサイクルが繰り返される。圧縮行程にある燃焼室内の圧力上昇が第1ピストン部材および第2ピストン部材のうちのいずれか一方のピストン部材を回転駆動する場合において、第1ピストン部材および第2ピストン部材の回転中心を中心とした所定の径の位置での、第1ピストン部材および第2ピストン部材のうちのいずれか他方のピストン部材が一方のピストン部材の移動開始前の位置に到達するまでの一方のピストン部材の移動量が、一方のピストン部材の一方向の寸法よりも大きいように、一方のピストン部材の移動量と寸法とが設定されている。
【0007】
このように一方のピストン部材の移動量と寸法とを設定することで、ピストン部材に外部から動力を供給しなくても内燃機関の運転を継続でき、内燃機関の運転中の損失を低減することができる。
【0008】
上記の内燃機関において、一方のピストン部材の一方向の後方面に作用する圧力と、一方のピストン部材の一方向の前方面に作用する圧力との差を調整することにより、一方のピストン部材の移動量を設定してもよい。
【0009】
上記の内燃機関において、一方のピストン部材のイナーシャを調整することにより、一方のピストン部材の移動量を設定してもよい。
【0010】
上記の内燃機関において、一方のピストン部材の一方向の前方面と後方面とは、一方のピストン部材の回転の径方向に延び、前方面と後方面との成す角度が5°以上であるように一方のピストン部材の寸法を設定してもよい。
【発明の効果】
【0011】
本開示に係る内燃機関に従えば、運転中の損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
実施形態の内燃機関の構成を示す斜視図である。
エンジン内部に設けられるピストン部材の構成の一例を示す図である。
燃焼室およびエンジンの動作を説明するための模式図である。
燃焼室およびエンジンの動作を説明するための模式図である。
燃焼室およびエンジンの動作を説明するための模式図である。
燃焼室およびエンジンの動作を説明するための模式図である。
圧縮圧力によるピストン部材の移動を説明するための模式図である。
圧縮圧力によるピストン部材の移動を説明するための模式図である。
圧縮圧力によるピストン部材の移動を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【0014】
<エンジン2の概略構成>
図1は、実施形態の内燃機関の構成を示す斜視図である。実施形態の内燃機関は、回転ピストン型のエンジン2である。エンジン2の燃料には、たとえば、水素、ガソリン、ガス(液化天然ガス、液化石油ガスなど)または軽油などが用いられる。エンジン2は、ハウジング4と、吸気管6と、排気管8と、燃料供給装置10と、スロットルモータ14と、第1出力軸16と、第2出力軸18とを含む。
【0015】
吸気管6の一方端は、ハウジング4の吸気ポート(図示せず)に接続される。吸気管6の他方端には、たとえば、エアクリーナ(図示せず)が接続される。エアクリーナは、エンジン2の外部から吸入される空気から異物を除去する。エンジン2の作動中において、吸気管6には、エアクリーナから吸入された空気が流通する。吸気管6を流通する空気は、ハウジング4の吸気ポートに流通する。
【0016】
吸気管6には、吸気管6を流通する空気の流量を制限するスロットルバルブが設けられている。スロットルモータ14は、スロットルバルブの開度を調整する。
【0017】
燃料供給装置10は、吸気管6のスロットルバルブ12よりも上流側に設けられる。燃料供給装置10は、燃料(たとえば、ガス)を吸気管6内に供給する。吸気管6内に供給された燃料は、吸気管6内で空気と混合されて、ハウジング4の吸気ポートに流通する。
【0018】
ハウジング4の外周部分は、図1に示すように円筒形状によって形成されており、その内周部分も円筒形状に形成されている。ハウジング4は、その内部に、第1出力軸16に接続される第1ピストン部材と、第2出力軸18に接続される第2ピストン部材とを収納する。
【0019】
排気管8の一方端は、ハウジング4の排気ポート(図示せず)に接続される。排気管8の他方端には、たとえば、排気処理装置(図示せず)が接続される。エンジン2の作動中において、ハウジング4内での燃焼により生じた排気は、ハウジング4の排気ポートから排気管8に流通する。排気管に流通する排気は、排気処理装置によって浄化されて、エンジン2の外部に排出される。
【0020】
第1出力軸16および第2出力軸18は、いずれもハウジング4内での燃料の燃焼によって回転する。第1出力軸16および第2出力軸18は、たとえば、モータジェネレータ(図示せず)の回転軸に接続される。このモータジェネレータは、たとえば、三相交流回転電機であり、第1出力軸16および第2出力軸18の回転により回生発電可能に構成されている。
【0021】
<エンジン2の内部構造>
図2は、エンジン2内部に設けられるピストン部材の構成の一例を示す図である。図2を参照して、エンジン2の内部構造の一例について説明する。
【0022】
図2に示すように、ハウジング4内には、第1ピストン部材24と、第2ピストン部材28とが組み合わされて収納される。第1ピストン部材24は、第1回転体24aと、第1壁面部材24bとを含む。第2ピストン部材28は、第2回転体28aと、第2壁面部材28bとを含む。
【0023】
第1ピストン部材24と、第2ピストン部材28とは、ハウジング4によって支持されており、ハウジング4内で回転可能とされている。第1ピストン部材24と第2ピストン部材28とは、図2中に一点鎖線で図示される回転中心AXが一致している。第1ピストン部材24は、回転中心AXを中心に回転可能である。第2ピストン部材28は、回転中心AXを中心に回転可能である。
【0024】
なお本明細書中の説明では、回転中心AXと平行な方向を軸方向と称し、回転中心AXを中心とする円周に沿う方向を周方向と称し、回転中心AXと直交する方向を径方向と称する。径方向において、回転中心AXに近い側を内側と称し、回転中心AXから離れる側を外側と称する。
【0025】
第1回転体24aと第2回転体28aとは、第1回転体24aの一方の端面と第2回転体28aの一方の端面とが軸方向に対向するように設けられる。第1回転体24aは、その回転中心AXを含む断面に斜面部分24cを有するように形成される。第2回転体28aは、その回転中心AXを含む断面に斜面部分28cを有するように形成される。これにより、第1回転体24aと第2回転体28aとが組み合わされた状態において、第1回転体24aと第2回転体28aとの間には、V字形状の断面を有する凹部が周方向に形成される。
【0026】
第1壁面部材24bは、第1回転体24aの斜面部分24cから、径方向外側に向けて延在し、第2回転体28aの斜面部分28cに向けて軸方向に延在するように、設けられている。第1壁面部材24bは、2つの三角形の板状部材によって構成される。第1壁面部材24bの2つの三角形の板状部材は、回転中心AXについて互いに対称となる位置に配置されている。図2には、第1壁面部材24bの2つの板状部材のうちの一方のみが図示されている。
【0027】
第2壁面部材28bは、第2回転体28aの斜面部分28cから、径方向外側に向けて延在し、第1回転体24aの斜面部分24cに向けて軸方向に延在するように、設けられている。第2壁面部材28bは、上述の第1壁面部材24bを構成する板状部材と同形状となる、2つの三角形の板状部材によって構成される。第2壁面部材28bの2つの三角形の板状部材は、回転中心AXについて互いに対称となる位置に配置されている。
【0028】
第1壁面部材24bおよび第2壁面部材28bの三角形の板状部材は、いずれも、第1ピストン部材24と第2ピストン部材28がハウジング4に収納されている状態において第1回転体24aと第2回転体28aとの間のV字形状の凹部とハウジング4の内周面とによって形成される三角形の断面形状に合致するように、形成される。
【0029】
第1壁面部材24bは、三角形の一辺において、第1回転体24aの斜面部分24cに固定されている。第1壁面部材24bの三角形の一辺は、ハウジング4の内周面に対向している。第1壁面部材24bの三角形の一辺は、第2回転体28aの斜面部分28cに対向している。
【0030】
第2壁面部材28bは、三角形の一辺において、第2回転体28aの斜面部分28cに固定されている。第2壁面部材28bの三角形の一辺は、ハウジング4の内周面に対向している。第2壁面部材28bの三角形の一辺は、第1回転体24aの斜面部分24cに対向している。
(【0031】以降は省略されています)

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