JPS5963345A - 内燃スタ−リング機関 - 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】 本発明は内燃スターリング機関に閂するちのζある。

内燃スターりング１ず１間は蓄熱体が燃焼前に吸気を熱
再生し、燃焼ｉ所（二燃焼カスの熱を蓄熱体に蓄える円
生四閂である。従来の例えば特開昭５７−２８８４８月
公報などに示されるスターリング間開では、燃焼ガスの
熱を再生するためにピストンと燃焼室との間に蓄熱体と
してのディスプレーリを配置しているが、これを駆動す
るＩ８１構が？！雄で機械損失が避１）られないため、
高い効率を１ｑることができない嬬いがｄ５る。

これに対して、特開昭５６−５２５４７Ｑ公報などにお
いて、シリンダ本体の周壁部に蓄熱体を配置し、かつデ
ィスプレーｔｆを（）を用するものもあるが、従来のも
のは吸気の充填効率が低く、かつ良い燃焼が１９られす
、十分な熱効率を１りることができなかった。充填効率
が低い主な理由は、ディスプレーりを用いるため吸気行
程の前半“Ｃシリンタｆ＼入った吸気が、吸気行程の１
す」′で再生されて熱膨張し、続く吸気をＩＪｊ′Ｊ害
していることによる。

本発明の目的は、ディスプレー（）を１駆動するための
４ｉ１械損失をなく丈とともに、燃焼ガスの熱を有効に
蓄積し、再生するようにした内燃スターリング機関を提
供づることにある。

このｉ４　ｉＪ）、本発明の椙成はシリンクｌ＼ツド【
ご燃焼室を形成し、シリンダ本体と前記シリング“ｌ＼
ツ１〜との間に蓄熱式熱交１角器のフランジ部をｊ宍ん
て結合し、前記蓄熱式熱交換器は前記シリンタｌ＼ツド
の燃焼室の内部に配置され、かつ前記燃焼室と前記シリ
ツタ本体の内部とを連通ずる？！ｉｉ数周の通路を備え
たものであり、これによっ゛Ｃビス１−ンの上死点前で
燃す８１が噴射されるまでに吸気が蓄熱式熱交換器を通
過して十分加熱され、熱効率を向上させることができる
。

本発明を実施例に基づい−Ｃ説明すると、第１図に示す
よう゛に、内燃スターリング店開はシリツタ本体２の上
部に、シリンダ本体２の内部を閉鎖するシリンタｌ＼ツ
ド８が結合され、シリンダ本体２の内部にピストン゛１
７を気密かっ摺動可能に嵌装してシリンダヘッド８の内
側に燃焼室９を形成する。

シリンダ本体２の下端部にはクランクケースが結合され
、これに回転可能に支持したクランク軸２１にクランク
アーム２０が一体に結合され、この先端にビン１９をも
ってコネクティングロッド１８の基端部が連結される。

コネクティングロッド１８め先端部はビス１−ン１７に
ビン１６をちって連結される。シリンダヘッド８に燃料
噴射ノズル７が支持されるとともに、始動を容易にづる
グロープラグ６が配設される。このような構成は従来の
一般的な内燃機関とほぼ同様である。

本発明によれば、ノリツタ・１（休２の上端部に吸気ボ
ー１−４が設けられ、吸気弁３によって開閉されるよう
になっている。同様に、排気弁′１４によつで開閉され
る排気ボー１〜１３が設けられる。ぞし−（、シリツタ
本体２の上端壁に蓄熱式熱交換器１５のフランジ部″１
５ａが重ね合され、がっカスケラ１〜１Ｑをヂｔし’、
Ｕシリングヘッド８とともにシリツタ本体２（ご結合さ
れる。

蓄熱式熱交換器１５は燃焼±９の内部に配設されるもの
（°、ビス１−ン゛１７の上死点においてピストン１７
に最接近するようＩＪ促回置６る。そしＣ１熱容貧の人
さな金属から構成され、燃焼室９とシリンダ本体２の内
部とを連通ずる多数の通路５が設けられる。しかし、第
２図に示ｊように、例えばセラミックスなどの耐熱材料
をもってフランジ１５ａと一体的にシース２３を構成し
、この上下端壁に多数の通路５を設Ｕかっ内部に金属ボ
ールなどの蓄熱体２２を収容するようにしてもよい。

本発明は上述のように構成することによって、ビス）・
ン頭部の断面積の２．１（８以上の表面積をもつ蓄熱式
熱交換器をシリンダヘッド部に設け、これによって吸気
に対して再生するものである。

また、蓄熱式熱交換器の上側の燃焼室の容積が、ビス１
〜ンか上死点にある時の蓄熱式熱交８器との間の体積に
比べ、３．５器以上となるように、蓄熱式熱交換器が配
置される。

第１図にホラのは４サイクル機関であり、ビス１〜ン１
７が図示の上死点から下降づるとき、吸気弁３が開いて
新鮮空気がシリンダ本体２の内部へ吸い込まれる。ビス
１−ン１７の下死点付近で吸気弁３が閉じられ、ピスト
ン１７の上行に伴つ−Ｃシリンダ本体２の内部の空気は
蓄熱式熱交換器１５０通路５を経て燃焼室９へ送り込Ｊ
、れる。吸気が蓄熱体１５を通過する内に熱再生される
。そして、ピストン１７が上死点で蓄熱式熱交換器１５
に最接近づるのて、吸気の殆どが高温とされて燃焼室９
へ押し込まれる。

ビス１−ン１７の上死点前で燃料噴射ノズル７から燃料
が噴射され、燃焼・膨張行程に入る。燃焼室９の燃焼カ
スは蓄熱式熱交換器１５の通路５を通ってシリンダ本体
２の内部へ入る。この際に燃焼ガスは蓄熱式熱交換器１
５に熱を蓄えながらビスＩ−ン１７を押し下げる。この
ビス１−ン′１７の下降運動はクランクアーム２０を介
してクランク軸２１に回転力を与える。

ピストン１７が下死点に至ったところで排気弁１４が開
き、ピストン１７の上昇に伴って燃焼ガスが排気ボー１
〜１３から外部へ排出される。

ヒスＩ・ン１７が上死点に至ったところで排気弁１４が
閉じ、かつ吸気弁３が聞ぎ、吸気行程が始まり、以下前
述と同様の行程を繰り返す。

本発明によれば、燃焼ガスの熱を蓄熱する蓄熱式熱交換
器１５が燃焼室９の内部に臨むように、シリンダヘッド
とシリツタ本体との間に介駅されているので、その取付
（づが簡単である、またピストン１７が上死点で蓄熱式
熱交換器１５に最接近するので吸気の殆どが燃焼室９へ
送り込まれる。

ぞして、燃料噴射ノズルから燃１’ｌが噴射されるまて
の間に蓄熱式熱交換器１５て十分に熱再生されるので、
熱効率を向上させることができる。

燃焼室９におＬＪる燃焼ガスはその殆どが蓄熱式熱交換
器１５を通過し、同峙にビス１〜ン゛１７に圧力を及ぼ
１ので、燃焼ガスの熱を有効に利用づることがてき、Ｐ
ｉ　Ｉｌ＋としての正味熱効率を大幅に向上することが
できる、 上死点で燃焼期間の中心を迎えることができる。

すなわち、上死点前１０６ｆＪ近までは燃焼室に多嬶の
吸気は必要でなく、燃焼の最盛期を迎える上死点で蓄熱
式熱交換器はビス！−ンに接するぐらいの位置にある。

すなわち、全ての吸気が再生後に燃焼に使用される。

本発明ではディスプレーりを用いないので、普通の内燃
機関と同様の充填効率を得ることができ、従来の内燃ス
ターリング機関に比べて圧縮比を大幅に高めることがで
きる。すなわら、ディスプレーサを用いたものに比べて
デッドスペースが小さいため、圧縮比を高くし、掃気効
率を高めることができる。

また、吸気行稈で最初の空気が後続する吸気の邪麿をし
ないので充填効率が高くなり、燃焼空ｌ＼噴射された燃
料を完全に燃焼させることができ、従来と同様の燃ｔｅ
ｌ消′Ｐ！率でも蓄熱式熱交換器ににる熱再生によって
熱効率を向上させることができる。

なお、燃焼室の形状は上述の実施例に限定されるもので
なくどのような形状でもよい。また、使用する燃料とし
′Ｃは種々のガスまたは液体群１′１１を用いることが
できる。

第３図は２ザイクル機関の例を示すもので、吸気ボー１
〜４および排気ボート１３がビス１〜ン゛１７の下死点
付近に配設され、カｆましくは過給機３０によって新鮮
空気がシリンダ本体２の内部へ供給される。図示の実施
例では、過給機３０は駆動軸３１によって回転される楕
円形のロータ３２が円筒状のハウジング３３の内部に収
容され、取入口３４から吸気ボー１〜４へ新鮮空気を送
り込むように構成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る内燃スターリング別間の正面断面
図、第２図は同機閘に用いらｉする蓄熱式熱交換器につ
いての正面断面図、第３図は２４ノイクルＩ幾関の場合
の正面断面図である。 ２ニジリンダ本体　３：吸気弁　４：吸気ボー１−５：
通路　７：燃料噴剖ノズル　８ニジリンダｌ＼ツド　９
：燃焼室　１３：排気ポー＋−’＋４二排気弁　１５：
蓄熱式熱交換器　１７：ビス１〜ン２１：クランク軸　
２２：蓄熱体 特許出願人　デーピル数器株式会社 代理人　　弁理士　山本俊夫

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シリングヘッドに燃焼室を形成し、シリング本体と前記
   シリングヘッドとの間に蓄熱式熱交換器のフランジ部を
   挾んで結合し、前記蓄熱式熱交換器は前記シリングヘッ
   トの燃焼室の内部に配置され、かつ前記燃焼室と前記シ
   リング本体の内部とを連通する？！数個の通路を備えて
   いることを特徴とづる内燃スターリング内凹７