【発明の詳細な説明】
回転ディストリビュータを備える圧縮空気点火式内燃エンジン
本発明は、一般的には内燃ピストンエンジンに関し、より詳細には、燃焼空気
により点火されるピストンおよび回転ディストリビュータを備える内燃エンジン
に関する。
本発明の目的は、無添加物燃料を含む任意のタイプのモータ燃料を使用し、自
己点火の恐れを除きながら圧縮レベルを高くし、かつガソリン燃料エンジンの周
知の利点の他に、ディーゼルエンジンのすべての実用上の利点、例えば熱力学的
出力係数の利点をエンジンに与えることができる、ピストン駆動式内燃エンジン
を提供することにある。
燃焼を改善するか、または圧縮率を高めるかのいずれかにより、ピストン駆動
式内燃エンジンの有効動力を高める試みが、これまで種々なされてきた。
ユーゴスラビア国特許第23766号は、シリンダヘッドを予熱する内燃エンジン
について開示している。この発明は、爆発性混合気の圧縮率を高めることなく、
燃焼をより完全にすることにより、エンジン出力を高めようとするものである。
現在のところ、特に２サイクル内燃エンジンでは、燃焼が不完全な状態にある。
実験によれば、爆発力、従ってエンジンの動力は、圧縮率によって決まるので、
シリンダ内部の爆発性混合気の圧縮率に特別な注意を払うことにより、燃料の経
済性を高めることができることが証明されている。
上記の特許によれば、公知の内燃エンジンを用いる場合よりも、エンジン作動
中における温度をより低温にすることができるので、アルミニウム製のピストン
を使用できる。これにより、慣性、振動などは低減される。これらは、いずれも
燃焼室の形状を球状にし、垂直シリンダ軸からオフセットした結果によるもので
ある。
燃焼室の非冷却部分がそのまま残った場合には、冷却用導管は、垂直シリンダ
軸線と一致し、予熱シリンダヘッドを交換しなければならない場合、冷却導管を
容易に取り外すことができる。ピストンの上部表面は凸状であり、シリンダの表
面は、このピストンの上部表面に適合するようになっている。理想的な予熱温度
は、約５５０℃であり、この温度では、燃料に化学的変化は生ぜず、点火は確実
となる。
ユーゴスラビア国特許第23564号は、発明の名称を「ディーゼルエンジンにお
ける熱制御された燃焼室」とするものであり、この燃焼室の原理は、冷却システ
ムにおいて補助的な制御装置を用いることなく、所定のエンジン速度に対する最
低の内側表面温度を保証するものである。
この燃焼室は、円筒形をした別個の要素であり、シリンダヘッド内まで延び、
シリンダヘッド材料よりも膨張係数がかなり低い材料で製造される。この燃焼室
は、シリンダヘッドにねじ込まれたねじ切りされたリングにより、狭い部分に軸
方向に固定されている。このような方法により、ほとんど熱接触がなく、往復熱
接触が徐々に改善されるため、高速での燃焼室の温度は低下し、適当な温度では
、燃焼室の温度を相当に高くできる。
ユーゴスラビア国特許第P-125/83号は、向きの定まった回転空気循環を行う排
気バルブよりも下に位置するシリンダ室について述べている。特に軽量車両用の
高速内燃エンジンの場合、シリンダ室の形状の問題は極めて重要である。より高
い圧縮率で、低グレードの燃料と空気との混合気（空気過剰係数が１よりを小さ
い）を消費する高速内燃エンジンでは、この形状が重要である。このことは、高
速内燃ディーゼルエンジン、特に燃料噴射エンジンに当てはまる。しかし、この
問題はまだ解決されていない。
上記引用した発明は、基本的には、吸気段階中にシリンダ軸線を中心として乱
流空気が集中的に循環することを保証するための螺旋吸気導管を含む、シリンダ
ヘッド内に設けられた開放シリンダ室から、基本的に成っている。インジェクタ
ヘッドを収容するキャビティが設けられており、かつシリンダ室内には、スパー
クプラグが設けられている。
フランス国特許第716.783号は、爆発性混合気を圧縮するために、特殊なポン
プを使用する内燃エンジンに使用される装置の新規な形状について述べている。
このポンプは、水素または酸素ガスを吸引し、ピストンがその上死点に達する直
前に、燃焼室内の爆発性混合気を圧縮する。このポンプは、シリンダヘッド内部
に設置されており、機械的に制御される吸気バルブおよび排気バルブを含んでい
る。この発明の利点は、燃費を減少させるとともに、爆発力を高めることができ
るという点にあり、公知の装置と比較した場合、最大量の混合気を消費できる。
英国特許第721.025号には、内燃エンジンの点火の別の改良方法が記載され、
図示されている。この発明の新規な特徴は、エンジンが低速回転している時のよ
うな低速時に、電気的に点火すること、またはクランクシャフトのより高い速度
で圧縮点火を行うことができることであり、このいずれも、ノイズレベルを低下
させる。
しかし、内燃エンジンに関して提案された上記の改善案のいずれも、自己点火
の恐れを生じることなく、高い圧縮率を得るのに、種々のタイプのモータオイル
を使用できる可能性を提供するものではない。
本発明は、これらの問題に対する解決案を提供するものである。
本発明の基礎は、自己点火の恐れを生じることなく、高い圧縮率を発生するた
めに、無添加物燃料を含む任意のタイプの燃料を使用できる、４サイクルピスト
ンエンジンに関するものである。従って、この内燃エンジンは、ディーゼルエン
ジンのすべての好ましい特徴、例えば、熱出力の係数とガソリンを燃料とするエ
ンジンの公知の利点とを組み合わせたものである。
本発明によれば、４サイクルピストンエンジンは、電気ではなく、燃焼空気を
使用して、爆発性混合気の点火が生じる１つ以上のシリンダを有することができ
る。この目的のため、燃焼室は、予燃焼室と主燃焼室とに分割されており、これ
ら燃焼室は、爆発段階および排気段階の間で周期的に連通するが、吸気段階およ
び圧縮段階の間では互いにブロックされている。
このエンジンには、２ステージ圧縮機が設けられており、この圧縮機は、まず
圧力を使って気化器内に低圧の空気を送り込み、この気化器内で、比較的濃い燃
焼空気と燃料とを混合する。次に気化器は、圧縮を利用して、特殊な補助バルブ
を通して予燃焼室に向けて爆発性混合機を送る。第２段階では、空気はかなり圧
縮され、爆発性混合気が点火する程度まで、空気温度をかなり高くするよう、空
気を圧縮する。従って、圧縮機によって加圧された空気は、主燃焼室内に注入さ
れ、この段階の間では、主燃焼室は上記のように予燃焼室から分離された状態の
ままである。
２つの回転円筒ディストリビュータを使って分配が行われる。２つのディスト
リビュータのうちの第１ディストリビュータは、予燃焼室と主燃焼室とを連通す
るのに使用され、第２ディストリビュータは、点火のための加熱空気を通過させ
るのに使用される。これら２つの分配器は、歯付きリムを有し、同一速度で反対
方向に回転するが、２つの分配器のうちの一方は、カムシャフトと噛合している
。従って、カムシャフトの回転速度は、２つの分配器が回転する速度を制御する
。
分配器が回転し続けるにつれ、２つの燃焼室の間の連通が徐々に行われる。ま
ず当然ながら、より高い圧力に圧縮されている少量の燃焼空気が予燃焼室に進入
し、爆発性混合気を点火する。少量の空気が注入される時間は、予点火装置に自
動的に制御される予点火強度に応じて決まる。点火された爆発性混合気の波が膨
張し、主燃焼室内の高度に圧縮された燃焼空気に接触するので、すべての空気が
燃焼に関係する。
本発明によれば、添加物を含まない燃料を使用し、７：１または８：１に等し
い圧縮率を発生するエンジンは、自己点火の恐れがない。シリンダ内の空気圧縮
率が２０：１に達する場合、予燃焼室における量と主燃焼室における量の適正な
組み合わせが判れば、共通の圧縮率を発生できるが、この共通の圧縮率は、約１
５：１〜１６：１の限度内に入ることとなる。従って、達成される圧縮率が高ま
ると、新しいエンジンの動力は、同じ特性を備えた従来のガソリンエンジンより
、１０％以上大きくなる。
本発明による、圧縮空気点火用および回転ディストリビュータを備えた、ピス
トン駆動式内燃エンジンは、いくつかの利点を提供するものである。そのうち、
最も重要な利点は、次のとおりである。
・同様な特徴を備えた従来のガソリンエンジンよりも、エンジン動力が１０％
以上増すこと。
・圧縮空気点火のほうが、電気による点火よりも信頼性が高いこと。
・スパークプラグ、ケーブルまたは点火システムが不要であるので、構造が簡
略化され、電気的な誤動作によりエンジンが故障する恐れが少ないこと。
・無添加物燃料を含む任意のタイプの燃料を使用できること。
・爆鳴がないこと。
・自己点火が発生しないこと。
・エンジンを任意のタイプの燃料に適合できること。
・エンジンが静粛かつスムーズに機能すること。
単なる例として示す実施例に関する次の説明、および添付図面から、本発明の
上記以外の特徴は、より明らかとなると思う。
・図１は、横方向に投影したエンジンの一部の縦断面図である。
・図２は、水平方向に投影した平面図であり、単一シリンダにおけるバルブと
２つの燃焼室の配置を示す。
・図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線における縦断面図である。
・図４は、回転ディストリビュータシステムの長手方向の断面図である。
・図５は、図４の回転ディストリビュータを、矢印Ｆの方向に見てアウトライ
ン状に投影した正面図である。
・図６は、下部ディストリビュータの予燃焼室と主燃焼室との間の連通導管を
示す縦断面図である。
・図７は、図６の導管の平面図である。
・図８は、上部ディストリビュータに形成された燃焼空気用区画室の縦断面図
である。
・図９は、図８の燃焼空気区画室の平面図である。
・図１０は、予燃焼室と主燃焼室とを連通させるための導管の配置を示す図で
ある。
・図１１は、ロッカーアームの平面図である。
・図１２は、予点火装置の長手方向の縦断面図である。
・図１３は、図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線における部分横断面図である。
・図１４は、垂直方向に投影された予点火装置のシューを示す図である。
・図１５〜図１９は、予燃焼室と主燃焼室とを連通する導管に対して、回転デ
ィストリビュータがどのように配置されているかを示す図である。
・図２０は、図１と類似する図である。
図面に示すように、燃焼空気点火および回転ディストリビュータを備える本発
明のピストン駆動式内燃エンジンは、燃焼室と、バルブと、回転ディストリビュ
ータと、予点火装置のシステムを含んでいる。
まず、ピストン−ベアリング−クランクシャフト−フライホイールのシステム
だけでなく、カムシャフト−クランクシャフトのシステム、ならびにクランクケ
ース−オイルポンプのシステム、および排気出口は、当業者に知られている従来
のピストン駆動内燃エンジンと同じままであることを強調したい。従って、本発
明の理解を容易とするため、図には、これら同じシステムについては示していな
い。
また、燃焼空気により点火する原理は、電気的な点火、スパークプラグおよび
電気ケーブルを不要にするものであることも強調したい。
この新規なエンジンは、１つまたは複数のシリンダを有するものとすることが
できることも強調したい。
本発明に関する説明および図面は、単一シリンダについてのものである。しか
し、図面には示されていないが、エンジン内の他のシリンダは、同じ構造である
ことは言うまでもない。
このエンジンは、予燃焼室４と称される上部燃焼室と、特別に設計された形状
の鋳製されたシリンダヘッド１内に設置された、主燃焼室５と称される下部燃焼
室とを含んでいる。これらの燃焼室は、シリンダ２およびピストン３の上方に位
置している。主燃焼室５は、シリンダ２の内部およびピストン３のヘッドに向か
って開口している。
シリンダヘッド内には、通常の吸気バルブ６および排気バルブ７の他に、小型
の吸気バルブおよび狭いキャリバーの排気バルブ９が設けられている。これら小
型バルブ８および７のベースは、予燃焼室４の天井部に孔開けされており、この
ヘッドは、予燃焼室内に位置している。
ロッカーアーム１２には、可撓性スプリング１０および螺旋スプリング１１お
よび１１'により吸気バルブ６および８が固定されている
（図３および図４参照）。ロッカーアーム１２の中心は、クランクシャフト１３
に接触しており、ロッカーアーム１２の他端は、アーム内の横方向または軸方向
の遊びに反作用するよう、バー１２に接触しうる。ロッカーアーム１２が、カム
シャフトのカムに対する通路となるノッチを含む場合、パー１４は不要となる。
このディストリビュータシステムは、スプリング１０、１１および１１’の作
用により、小型吸気バルブ８と従来の吸気バルブ６が同時に閉じるように設計さ
れている（図１）。
小型排気バルブ９と通常の排気バルブ７とは、同じようにロッカーアーム１２
’に取り付けられており、ロッカーアーム１２’の中心は、カムシャフト１３上
の次のカムに接触している。
回転ディストリビュータのシステムは、ボールベアリングによって接続された
２つの環状回転ディストリビュータ１５、１６から成り、上部ディストリビュー
タ１５は、爆発性混合気に点火するのに必要な圧縮空気の吸気および燃焼ガスの
排気用に使用される。下部ディストリビュータ１６は、予燃焼室４と主燃焼室５
とを連通させるようになっている。
双方のディストリビュータ１５および１６には、互いに係合する同一のピニオ
ン１７および１８が設けられている（図４および図５参照）。ディストリビュー
タのうちの一方、例えば上部ディストリビュータ１５は、ノッチの付いたギアホ
イール１９を使用するカムシャフトに噛合し、この噛合により、２つのディスト
リビュータ１５と１６とは反対方向に、かつカムシャフト１３と同じ速度で回転
できる。
下部ディストリビュータ１６の内部には、開放区画室２１と閉区画室２２とを
分離する壁２０が設けられている。これにより、区画室２１は導管２３を介して
予燃焼室４と連通し、かつ導管２４を介して、主燃焼室５と連通している（図６
および図７参照）。
圧縮空気吸気ポケット２７、およびこのポケットに対抗するディストリビュー
タの外側表面に位置する開口部２８が、ディストリビュータ１５に設けられてい
る。
吸気ポケット２７は、長手方向導管３１から延びる燃焼空気導管３０を介して
、予燃焼室４と連通し、長手方向導管３１は、２段階コンプレッサ（図示せず）
および反対側で、長手方向排気導管３３を介して燃焼ガスを排気する排気導管３
２と連通している。長手方向排気導管は、排気回路（図示せず）と連通している
（図８および図９参照）。
２ステージ圧縮機は、種々の公知の機械システムによってエンジンに接続しう
る。圧縮機の第１段階では、低圧力の空気を、圧縮作用（ここには図示せず）に
より気化器に送り、この気化器で、低圧空気は適当な燃料と混合される。
適合化を計ることにより、従来の気化器を使用することもできる。気化器は燃
料を吸引する代わりに、長手方向導管３４を介し、吸気導管３５に向けて燃料を
推進しなければならない。爆発性混合気のための吸気導管３５は、小型吸気バル
ブ８の下方部分を保持する環状区画室３６と連通している。吸気バルブ８が開く
と、爆発性混合気が区画室３６から予燃焼室４に進入し、予燃焼室を満たす。
予燃焼室４の容積は、圧縮率を約８：１とするようになっており、主燃焼室５
の容積は、圧縮率を２０：１にするようになっている。平均圧縮率の範囲は、約
１５：１〜１６：１である。
ディストリビュータ１５と１６との間の角度を変える予点火装置３５によって
自動予点火が可能となっている（図１２参照）。この予点火装置３７は、ピニオ
ン３８およびノッチ付きギア１９を使用するカムシャフト１３によって駆動され
る。
ピニオン３８は、シュー４１上のセグメント状突起４０を収容する長手方向溝
３９を有する。これにより、シューはピニオンに沿って双方の方向に変位するこ
とが可能となっている。シュー４１には、ポイント４２が取り付けられており、
このポイントは、上部回転ディストリビュータ１５上に形成されたヘリコイド状
開口部４３を貫通している。このようにして、カムシャフト１３とディストリビ
ュータ１５との間の角度が変化する。この予点火角度はシュー４１に間接的に接
続されているフォーク４４および軸４５を介し、遠心レギュレータ（図示せず）
によって制御されている。
予点火装置３７は、ディストリビュータ１５上のリング４７とシュー５との間
で、ディストリビュータ１５の一部の上に設けられた螺旋ス予ング４６の作用に
より復帰させられる。
エンジンの作動は、原理的には簡単であり、図１に、またより詳しくは、図１
５〜図１９に示してある。カムシャフト１３は、エンジンのクランクシャフトの
速度の半分で回転する。
吸気段階および圧縮段階中、クランクシャフトは１回転するが、他方、カムシ
ャフト１３は、回転ディストリビュータ１５および１６と共に半回転（１８０度
）するだけである。このことは、膨張段階および排気段階にも当てはまる。クラ
ンクシャフトは、再び１回転を完了し、ディストリビュータ１５および１６は、
第２の半回転を行う。全サイクルでは、クランクシャフトは２回転を完了するが
、ディストリビュータ１５および１６は１回転を完了するだけである。
カムシャフト１３が吸気バルブ６および８を開ける短い時間の間に、ロッカー
アーム１２に一旦圧力を加えると、シリンダ２は空気で満たされた状態となる。
長手方向導管３０を通って運ばれ、導管３５を通過する圧縮された爆発性混合気
は予燃焼室４を満たす。ディストリビュータ１５および１６の連続的な回転によ
り、爆発性混合気の流入が終了し、圧縮段階が開始する。
図１〜図１５に示された時間は、圧縮終了時、すなわち点火および膨張の開始
時を示す。この段階では、予燃焼室４と主燃焼室５とは連通していない。予燃焼
室４は、低圧力の爆発性混合気によって満たされており、区画室２７は、燃焼空
気で満たされており、主燃焼空気５内の空気は高圧力に圧縮されている。次の時
間では、区画室２７は爆発性混合気も含む導管２９と連通する。区画室２７内の
燃焼空気は、まず導管２９内、次に予燃焼室４内で点火を生じさせる。まさにこ
の瞬間には、ピストンは上死点に位置している。
これと同時に、ディストリビュータ１６は、その開放区画室２１を介し、導管
２４も開口するので、燃焼室４と５とは連通するように位置する。予燃焼室４内
の点火された爆発混合気と主燃焼室５内の圧縮空気とは互いに混合し、爆発を生
じさせ、この爆発により、ピストン３は下方に強制的に移動させられ、所望の作
業を行う。
爆発段階および排気段階中、燃焼室４と５とは連通したままである。燃焼室４
と５との間の連通が遮断されると、吸気段階および圧縮段階が開始し、これらの
段階は圧縮が完了するまで続く。
このようにしてエンジンの作動サイクルが完全に完了し、その後、爆発性混合
気の点火、および膨張の開始により、これまで述べたサイクルと同じ次の作動サ
イクルが開始される（図１５〜図１９参照）。
区画室２７は、２段階圧縮機の第２段階によって発生された燃焼空気により満
たされている。この空気は、圧縮機に直接連通する長手方向導管３１を介し、導
管３０を通って区画室に到達している。燃焼空気は、排気バルブ７を介し、通常
の態様でシリンダ２から排気される。
予燃焼室４内の燃焼ガスは、導管３０および３１を介してディストリビュータ
１５の開放区画室に進入する燃焼空気により推進され、この燃焼空気は、ディス
トリビュータ１５上の開口部２８を通って予燃焼室４に達し、燃焼ガスを排除す
る。この燃焼ガスは、導管４８を開始排気出口４９に向け、図面に示されていな
いエンジンの排気回路に向けて排気される。
この燃焼ガスは、区画室２７から排気導管３２および３３内に押し出される。
区画室２１および２７内に少量の排気ガスが残留する場合は、このことは重要で
ないので、エンジンの性能に悪影響を与えるものではない。
ピストンで点火される内燃エンジンを使用することが絶対に必要な状況下で、
本発明は有用である。道路車両、例えば軽量自動車、ユーティリティ車両、バス
、軍事およびその他の特殊車両で本発明のエンジンを使用できるので、本発明は
自動車の分野に特に適している。
燃料の選択に応じて、重要な設計上の特徴、例えば予燃焼室４と主燃焼室５と
の相対的容積、圧縮率、区画室２１および２７の寸法、ならびに回転ディストリ
ビュータ１５および１６内の開口部２８の寸法、小型バルブ８および９の直径な
どが決定される。これらの特徴のすべては、有効動力、トルク、平均有効圧力お
よび燃料を、点火および爆発から防止する圧縮率を増す上で重要な役割を果たす
。
本発明によるあるピストン駆動内燃エンジンは、上記用途の他に、工業用エン
ジン、ポンプ、発電機などを駆動するためのエンジンとして使用できる。
すべての内燃エンジンが同じ規格で設計されるわけではない。内燃エンジンは
、適当な平均的動力のエンジン、または大動力エンジン、更にクランクシャフト
の回転速度に応じて、高速エンジンまたは低速エンジンとして分類される。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Compressed air ignition internal combustion engine with rotating distributor
The present invention relates generally to internal combustion piston engines, and more particularly to combustion air
Internal combustion engine having a piston and a rotating distributor ignited by an engine
About.
It is an object of the present invention to use any type of motor fuel, including
Increase the compression level while eliminating the risk of self-ignition, and
Apart from the advantages of knowledge, all the practical advantages of diesel engines, such as thermodynamics
A piston driven internal combustion engine that can give the engine the advantage of a power coefficient
Is to provide.
Piston drive, either to improve combustion or increase compression
Attempts have been made to increase the effective power of an internal combustion engine.
Yugoslavia Patent No. 23766 describes an internal combustion engine that preheats a cylinder head
Is disclosed. This invention does not increase the compressibility of explosive mixtures,
The aim is to increase engine output by making combustion more complete.
At present, especially in two-stroke internal combustion engines, combustion is incomplete.
According to experiments, the explosive power, and thus the power of the engine, is determined by the compression ratio,
By paying special attention to the compressibility of the explosive mixture inside the cylinder,
Has been proven to be more economical.
According to the above patents, the engine operation is better than with the known internal combustion engine.
Because the temperature inside can be lower, the aluminum piston
Can be used. Thereby, inertia, vibration, and the like are reduced. These are all
This is due to the shape of the combustion chamber being spherical and offset from the vertical cylinder axis.
is there.
If the uncooled part of the combustion chamber remains, the cooling conduit is
If it is aligned with the axis and the preheating cylinder head must be replaced, replace the cooling conduit.
Can be easily removed. The upper surface of the piston is convex,
The surface is adapted to conform to the upper surface of the piston. Ideal preheating temperature
Is about 550 ° C, at which temperature there is no chemical change in the fuel and ignition is reliable.
Becomes
Yugoslavia Patent No. 23564 states that the title of the invention is "Diesel Engine
The principle of the combustion chamber is based on the cooling system.
The maximum engine speed for a given engine speed is
It guarantees a low inside surface temperature.
This combustion chamber is a separate element with a cylindrical shape, which extends into the cylinder head,
Manufactured from a material that has a significantly lower coefficient of expansion than the cylinder head material. This combustion chamber
Is screwed into a narrow section by a threaded ring screwed into the cylinder head.
The direction is fixed. With this method, there is almost no thermal contact and reciprocating heat
As the contact gradually improves, the temperature of the combustion chamber at high speeds decreases, and at appropriate temperatures
The temperature of the combustion chamber can be considerably increased.
Yugoslavia Patent No.P-125 / 83 describes a waste air with a directed rotating air circulation.
The cylinder chamber located below the air valve is described. Especially for lightweight vehicles
For high-speed internal combustion engines, the problem of the shape of the cylinder chamber is very important. Higher
Mixture of low-grade fuel and air at high compression ratios (air excess factor less than 1)
This shape is important for a high-speed internal combustion engine that consumes (i). This is high
This applies to high speed internal combustion diesel engines, especially fuel injection engines. But this
The problem has not been solved yet.
Basically, the above cited invention basically disturbs around the cylinder axis during the intake phase.
Cylinder, including a helical intake conduit to ensure that the flowing air circulates intensively
It basically consists of an open cylinder chamber provided in the head. Injector
A cavity for accommodating the head is provided, and a spur is provided in the cylinder chamber.
A cup plug is provided.
French Patent No. 716.783 uses a special pump to compress explosive mixtures.
A novel configuration of a device used in an internal combustion engine using a pump is described.
This pump draws hydrogen or oxygen gas, and the piston reaches its top dead center.
Prior to compressing the explosive mixture in the combustion chamber. This pump is located inside the cylinder head
Is installed in the factory and includes mechanically controlled intake and exhaust valves
You. The advantage of this invention is that it can increase explosive power while reducing fuel consumption
In that the maximum amount of air-fuel mixture can be consumed when compared to known devices.
GB 721.025 describes another method of improving the ignition of an internal combustion engine,
Is shown. A novel feature of the present invention is that it can be used when the engine is running at low speed.
Electrical ignition at lower speeds or higher crankshaft speeds
Compression ignition can be performed at any of these, all of which reduce the noise level
Let it.
However, none of the above proposed improvements for internal combustion engines have
Various types of motor oils can be used to achieve high compression ratios without fear of
It does not offer the possibility of using.
The present invention provides a solution to these problems.
The basis of the present invention is to generate high compression ratios without the risk of self-ignition.
4 cycle piste that can use any type of fuel, including additive-free fuels
Engine. Therefore, this internal combustion engine is
All the desirable features of gin, such as the coefficient of heat output and the gasoline-fueled
It combines the well-known advantages of engines.
According to the present invention, a four-stroke piston engine uses combustion air instead of electricity.
Use can have one or more cylinders where ignition of an explosive mixture occurs
You. For this purpose, the combustion chamber is divided into a pre-combustion chamber and a main combustion chamber,
The combustion chamber communicates periodically between the explosion and exhaust phases, but the intake and exhaust phases.
And are blocked from each other during the compression phase.
This engine is equipped with a two-stage compressor.
Low pressure air is sent into the carburetor using pressure, and a relatively dense fuel
Mix the burning air and fuel. Next, the vaporizer uses a special auxiliary valve that utilizes compression.
Sends the explosive mixer through to the pre-combustion chamber. In the second stage, the air is
The air temperature should be high enough to compress the compressed air and ignite the explosive mixture.
Compress Qi. Therefore, the air pressurized by the compressor is injected into the main combustion chamber.
During this phase, the main combustion chamber is separated from the pre-combustion chamber as described above.
Remains.
The distribution is performed using two rotating cylindrical distributors. Two dist
The first of the distributors communicates the pre-combustion chamber with the main combustion chamber.
Used to pass heated air for ignition.
Used to These two distributors have toothed rims and are opposite at the same speed
But one of the two distributors is engaged with the camshaft
. Thus, the rotation speed of the camshaft controls the speed at which the two distributors rotate.
.
As the distributor continues to rotate, communication between the two combustion chambers takes place gradually. Ma
Of course, a small amount of combustion air compressed to a higher pressure enters the pre-combustion chamber
And ignites an explosive mixture. The time during which a small amount of air is injected is automatically determined by the preignition device.
It depends on the pre-ignition intensity which is dynamically controlled. The wave of the ignited explosive mixture expands
All the air as it contacts the highly compressed combustion air in the main combustion chamber.
Related to combustion.
According to the invention, a fuel without additives is used, equal to 7: 1 or 8: 1.
Engines that produce high compression rates are not at risk of self-ignition. Air compression in cylinder
If the ratio reaches 20: 1, the proper amount of the quantity in the pre-combustion chamber and the quantity in the main combustion chamber
If the combination is known, a common compression ratio can be generated.
5: 1 to 16: 1. Therefore, the achieved compression ratio increases.
Then, the power of the new engine is higher than that of a conventional gasoline engine with the same characteristics.
, 10% or more.
Pis with compressed air ignition and rotary distributor according to the invention
Ton-drive internal combustion engines offer several advantages. Of which
The most important advantages are:
-10% more engine power than conventional gasoline engines with similar features
More than that.
-Compressed air ignition is more reliable than electric ignition.
・ Since no spark plug, cable or ignition system is required, the structure is simple.
It is abbreviated and there is little risk of engine failure due to electrical malfunction.
-Can use any type of fuel, including additive-free fuels.
・ There must be no bang.
・ No self-ignition occurs.
The engine can be adapted to any type of fuel;
-The engine works quietly and smoothly.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The following description of an embodiment, given by way of example only, and the accompanying drawings in which:
Other features will be more apparent.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a part of the engine projected in a horizontal direction.
FIG. 2 is a plan view projected in the horizontal direction.
2 shows an arrangement of two combustion chambers.
FIG. 3 is a vertical sectional view taken along line III-III in FIG.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the rotating distributor system.
FIG. 5 shows the outline of the rotary distributor of FIG.
FIG.
FIG. 6 shows the communication conduit between the pre-combustion chamber and the main combustion chamber of the lower distributor.
FIG.
FIG. 7 is a plan view of the conduit of FIG.
FIG. 8 is a longitudinal sectional view of a combustion air compartment formed in the upper distributor.
It is.
FIG. 9 is a plan view of the combustion air compartment of FIG.
FIG. 10 is a diagram showing an arrangement of conduits for communicating the pre-combustion chamber with the main combustion chamber.
is there.
FIG. 11 is a plan view of the rocker arm.
FIG. 12 is a longitudinal sectional view of the pre-ignition device in the longitudinal direction.
FIG. 13 is a partial cross-sectional view taken along line XIII-XIII in FIG.
FIG. 14 is a view showing the shoe of the pre-ignition device projected in the vertical direction.
FIGS. 15 to 19 show the rotation of the conduit connecting the pre-combustion chamber and the main combustion chamber.
FIG. 3 is a diagram showing how distributors are arranged.
FIG. 20 is a view similar to FIG.
As shown in the drawing, the invention comprises a combustion air ignition and a rotating distributor.
Ming's piston-driven internal combustion engine consists of a combustion chamber, valves and rotating distribution
Data and a pre-ignition system.
First, a piston-bearing-crankshaft-flywheel system
Not only camshaft-crankshaft systems,
The source-oil pump system, and exhaust outlet, are
I want to emphasize that the piston-driven internal combustion engine remains the same. Therefore,
For the sake of clarity, the figures do not show these same systems.
No.
The principle of ignition by combustion air is electrical ignition, spark plug and
I also emphasize that it eliminates the need for electrical cables.
This new engine may have one or more cylinders
I want to emphasize what I can do.
The description and drawings relating to the invention are for a single cylinder. Only
And, although not shown in the drawings, the other cylinders in the engine have the same structure
Needless to say.
This engine has an upper combustion chamber, called pre-combustion chamber 4, and a specially designed shape.
Lower combustion called main combustion chamber 5 installed in cylinder head 1 made of
And room. These combustion chambers are located above the cylinder 2 and the piston 3.
It is location. The main combustion chamber 5 is directed toward the inside of the cylinder 2 and the head of the piston 3.
It is open.
Inside the cylinder head, in addition to the normal intake valve 6 and exhaust valve 7,
And a narrow caliber exhaust valve 9 are provided. These small
The bases of the mold valves 8 and 7 are perforated in the ceiling of the pre-combustion chamber 4.
The head is located in the pre-combustion chamber.
The rocker arm 12 has a flexible spring 10 and a spiral spring 11 and
And 11 'fix intake valves 6 and 8
(See FIGS. 3 and 4). The center of the rocker arm 12 is the crankshaft 13
, And the other end of the rocker arm 12 is in the lateral or axial direction within the arm.
May contact the bar 12 to counteract play. Rocker arm 12
The par 14 is not required if the shaft includes a notch that is a passage for the cam.
This distributor system is made up of springs 10, 11 and 11 '.
Designed to close the small intake valve 8 and the conventional intake valve 6 simultaneously.
(Figure 1).
Similarly, the small exhaust valve 9 and the normal exhaust valve 7
, And the center of the rocker arm 12 ′ is located on the camshaft 13.
Is in contact with the next cam.
Rotating distributor system connected by ball bearings
Upper annular distributor consisting of two annular rotating distributors 15, 16
The compressor 15 receives the compressed air and the combustion gas required to ignite the explosive mixture.
Used for exhaust. The lower distributor 16 includes a pre-combustion chamber 4 and a main combustion chamber 5.
And communicate with each other.
Both distributors 15 and 16 have the same pinion engaging each other.
17 and 18 are provided (see FIGS. 4 and 5). Distribution
One of the gears, for example the upper distributor 15, is provided with a notched gear wheel.
The wheel 19 meshes with the camshaft to be used.
Rotate in the opposite direction to the tributors 15 and 16 and at the same speed as the camshaft 13
it can.
Inside the lower distributor 16, an open compartment 21 and a closed compartment 22 are provided.
A separating wall 20 is provided. Thereby, the compartment 21 is connected via the conduit 23.
It communicates with the pre-combustion chamber 4 and with the main combustion chamber 5 via a conduit 24 (FIG. 6).
And FIG. 7).
Compressed air intake pocket 27 and distribution against this pocket
An opening 28 located in the outer surface of the distributor is provided in the distributor 15.
You.
The intake pocket 27 is connected via a combustion air conduit 30 extending from the longitudinal conduit 31.
, Communicating with the pre-combustion chamber 4 and the longitudinal conduit 31 being a two-stage compressor (not shown)
And on the opposite side, an exhaust conduit 3 for exhausting combustion gases via a longitudinal exhaust conduit 33
Communicates with 2. The longitudinal exhaust conduit is in communication with an exhaust circuit (not shown)
(See FIGS. 8 and 9).
A two-stage compressor may connect to the engine by various known mechanical systems.
You. In the first stage of the compressor, low pressure air is passed through a compression action (not shown here).
To a carburetor where the low pressure air is mixed with a suitable fuel.
By adapting, conventional vaporizers can also be used. The vaporizer burns
Instead of aspirating the fuel, fuel is directed through a longitudinal conduit 34 to an intake conduit 35.
Must be promoted. The intake conduit 35 for the explosive mixture is a small intake valve.
It communicates with an annular compartment 36 which holds the lower part of the valve 8. The intake valve 8 opens
Then, the explosive air-fuel mixture enters the pre-combustion chamber 4 from the compartment 36 and fills the pre-combustion chamber.
The volume of the pre-combustion chamber 4 is set so that the compression ratio is about 8: 1.
Is designed to provide a compression ratio of 20: 1. The range of average compression ratio is about
15: 1 to 16: 1.
By means of a preignition device 35 which changes the angle between distributors 15 and 16
Automatic pre-ignition is possible (see FIG. 12). This preignition device 37 is a pinion
Driven by camshaft 13 using gear 38 and notched gear 19.
You.
The pinion 38 has a longitudinal groove for accommodating the segment-shaped protrusion 40 on the shoe 41.
39. This allows the shoe to displace in both directions along the pinion.
And it is possible. A point 42 is attached to the shoe 41,
This point corresponds to the helicoid formed on the upper rotating distributor 15.
It passes through the opening 43. Thus, the camshaft 13 and the discharge
The angle with the computer 15 changes. This pre-ignition angle is indirectly connected to the shoe 41.
A centrifugal regulator (not shown) via a fork 44 and a shaft 45
Is controlled by
The preignition device 37 is provided between the ring 47 on the distributor 15 and the shoe 5.
And the action of the spiral spring 46 provided on a part of the distributor 15
It will be restored more.
The operation of the engine is simple in principle and is illustrated in FIG. 1 and more particularly in FIG.
5 to 19 are shown. The camshaft 13 is provided for the crankshaft of the engine.
Spin at half the speed.
During the intake and compression phases, the crankshaft makes one revolution, while the camshaft rotates.
The shaft 13 rotates half a turn (180 degrees) together with the rotating distributors 15 and 16.
Just do). This is also true for the expansion and exhaust phases. Kula
The link shaft completes one revolution again, and distributors 15 and 16
A second half turn is performed. In every cycle, the crankshaft completes two revolutions,
, Distributors 15 and 16 only complete one revolution.
During the short time when the camshaft 13 opens the intake valves 6 and 8, the rocker
Once pressure is applied to the arm 12, the cylinder 2 is filled with air.
Compressed explosive mixture carried through longitudinal conduit 30 and passing through conduit 35
Fills the pre-combustion chamber 4. Due to the continuous rotation of distributors 15 and 16
Then, the inflow of the explosive mixture ends, and the compression phase starts.
The time shown in FIGS. 1 to 15 is at the end of compression, i.e. the start of ignition and expansion.
Indicates time. At this stage, the pre-combustion chamber 4 and the main combustion chamber 5 are not in communication. Pre-combustion
Chamber 4 is filled with a low pressure explosive mixture and compartment 27 is filled with combustion air.
The air in the main combustion air 5 is compressed to a high pressure. Next time
In between, the compartment 27 communicates with a conduit 29 that also contains an explosive mixture. In compartment 27
The combustion air causes ignition first in the conduit 29 and then in the pre-combustion chamber 4. Exactly
At the moment, the piston is located at the top dead center.
At the same time, the distributor 16 communicates via its open compartment 21 with a conduit
Since the opening 24 is also open, the combustion chambers 4 and 5 are positioned so as to communicate with each other. In pre-combustion chamber 4
And the compressed air in the main combustion chamber 5 mix with each other to generate an explosion.
Due to this explosion, the piston 3 is forcibly moved downward, and the desired operation is performed.
Do business.
During the explosion and exhaust phases, the combustion chambers 4 and 5 remain in communication. Combustion chamber 4
When the communication between and is interrupted, the intake and compression phases begin,
The steps continue until the compression is completed.
In this way, the complete working cycle of the engine is completed, after which the explosive mixing
With the ignition of the air and the start of expansion, the next actuation support is the same as in the previous cycle.
A cycle is started (see FIGS. 15 to 19).
The compartment 27 is filled with the combustion air generated by the second stage of the two-stage compressor.
Has been done. This air is conducted via a longitudinal conduit 31 which communicates directly with the compressor.
It reaches the compartment through the tube 30. The combustion air passes through an exhaust valve 7 and is normally
Is exhausted from the cylinder 2 in the manner described above.
The combustion gases in the pre-combustion chamber 4 are distributed via conduits 30 and 31 to the distributor.
15 of the open compartments are propelled by the combustion air, which
The pre-combustion chamber 4 reaches the pre-combustion chamber 4 through the opening 28 on the tributor 15 and removes combustion gas.
You. This combustion gas directs the conduit 48 to the starting exhaust outlet 49 and is not shown in the drawing.
Exhaust to the exhaust circuit of a cold engine.
This combustion gas is pushed out of the compartment 27 into the exhaust conduits 32 and 33.
This is important if small amounts of exhaust gas remain in compartments 21 and 27.
There is no negative impact on engine performance.
In situations where it is absolutely necessary to use a piston-ignited internal combustion engine,
The present invention is useful. Road vehicles, such as light vehicles, utility vehicles, buses
The invention can be used in military and other special vehicles,
Particularly suitable for the automotive sector.
Depending on the choice of fuel, important design features, such as pre-combustion chamber 4 and main combustion chamber 5,
Relative volume, compressibility, dimensions of compartments 21 and 27, and rotating
The dimensions of the opening 28 in the viewers 15 and 16 and the diameter of the small valves 8 and 9
Is determined. All of these features include available power, torque, average available pressure and
Plays an important role in increasing compression, preventing fuel and fuel from ignition and explosion
.
Certain piston driven internal combustion engines according to the present invention may be used in industrial
It can be used as an engine to drive gin, pump, generator, etc.
Not all internal combustion engines are designed to the same standard. Internal combustion engine
Suitable average power or high power engine, plus crankshaft
Is classified as a high-speed engine or a low-speed engine depending on the rotation speed of the engine.
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