(57)【要約】      （修正有）【課題】内燃機関の省エネルギーの総合効率を飛躍的に増大する。【解決手段】内燃機関のピストン直線運動を、ピストンに固定したスライドシャフトを、シリンダーヘッドを貫通し、上部に引き出し、ピストン上部に設けた、Ｗクランクにスライドシャフトに設けたコンロッドピンとＷクランクピンを連結、ピストンの直線運動を、回転運動に変換し、トルク出力をＷクランク軸より、取り出す機構。シングルクランクでは直線運動を回転運動に変換する場合、トルク成分の変換吸収効率が悪く、Ｗクランクでは、コンロッドが左右に開くトグル効果とコンロッドの傾斜が早く傾斜角度が大きい理論から直線運動をトルク変換効果大きく、エネルギーロスが小さい。エンジンは通常クランク一本で、出力軸と同一であるが、本発明はピストンを滑らかに往復運動するクランク軸と、出力するＷクランク軸を、分離してトルク発生効率を高めた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一個のピストンに、ストローク方向にスライドするロッドをピストンと一体となるよう固定して、シリンダーヘッドにこのロッドが往復スライドする貫通穴を設け、ピストンの直線往復運動をシリンダー外部に、往復運動として、爆発エネルギーを取り出す構造のエンジン。
【請求項２】
請求項１に記載のピストンより直接外部にとりだした、直線往復運動エネルギーを、回転エネルギーに変換する場合、シリンダーヘッド上部の、左右に装備したＷクランクに回転可能な、コンロッドを、ピストンに固定した往復運動するスライドロッドに、左右コンロッドを連結して、Ｗクランクを回転運動に変換、Ｗクランク軸からトルク出力を取り出すエンジン。
【請求項３】
エンジンの下部にある、シングルクランクは、爆発エネルギーを取り出す目的でなくピストンをなめらかに、往復運動させるための手段として装備し、負荷を連結しないエンジン。
【請求項４】
一本のシリンダーに対して、クランク軸三本以上とコンロッド三本以上を装備しピストンを滑らかに往復運動するクランク軸と、トルク出力を取り出すＷクランク軸を目的別に分離したことを特徴とするエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は一個のピストンに、上下運動するスライド  ロッドをピストンに固定、ピストンの発生する爆発エネルギー上下運動を、三つ以上のクランクに回転可能に連結して  トルクエネルギーに変換するものである。通常ピストンの下部に装備したクランクはエンジンを滑らかに回す、目的に使用して、トルク負荷成分はシリンダーヘッド上部に装備した、Ｗクランク軸からトルク成分エネルギーを取り出す構造とした。
【背景技術】
【０００２】従来、内燃機関おいて、ピストンの上下運動は、コンロッドを介したシングルクランクシャフトの回転運動によって、クランクシャフトから出力回転が取り出される、現在までの内燃機関の構造は、一本で構成されたクランクシャフトの回転運動で回転出力となり、ピストンの上下運動はピストン一個にたいし、一本のコンロッドと、  一本のクランクで構成されている。
ガソリンエンジンでも、テイゼルエンジンでも同様である。
これらの内燃機関では、圧縮後の、爆発エネルギーをピストンに受け、ピストンは下方に直線運動し、ピストンの圧力は一本の  コンロッドを下方に加圧する力が大きく、コンロッドの加圧力をクランクピンに受けて  クランクのトルク成分に変換  回転出力となっていた。
エンジンの出力は全て、クランクシャフトより直接トルクトとして、取り出され、上死点近と下死点近くでは、爆発エネルギーをトルク成分変換する効率は、良くないものであった【０００３】従来のクランク軸からトルクを出力している場合では、燃料を多く消費して無駄な場合でも、クランク軸から出力を取り出して負荷に連結しているので、可変動する負荷に対して、エネルギーの供給を最適にコントロールするのは困難で、  アクセルで燃料の供給コントロールするのが主であったから、無駄な燃料消費もあった。【０００４】爆発エネルギーの蓄積方法がなく、爆発エネルギーの蓄積はフライホイールであるが、シングルクランクの場合、爆発力を一度トルクエネルギーに変換してそのトルク成分を蓄積していたので、シングルクランクとピストンの直線運動をトルクエネルギーに変換する効率に問題があった。トルク成分蓄積率がシングルクランクでは変換効率が小さく、エネルギー変換ロスが大きかった。
Ｗクランクの場合直線運動から、回転運動に変換するトルク変換効率の改善が大きくできた。
最適回転で作ったトルクエネルギーを蓄積して、蓄積エネルギーを消費する方法が最適コントロールの方法で、過大で無駄な廃棄ガス排出も少なく、適量の出力取り出しが容易である。
また通常エンジンの場合、エンジンから得られる回転出力は  クランク軸に一個のピストンとコンロッド一本でトルク変換出力を発生させ、  同一線上に連結されて出力するものであった。多気筒エンジンでも、上記システムの多重連続化しているので、それぞれの気筒で考えると同じ様なシステムの連続にすぎない。多気筒でもトルク変換効率も軽微であった。【０００５】通常ガソリンエンジン、またはデーゼルエンジンも、シングルクランクに比べて総合効率はＷクランクで良くなることが可能になった。
通常エンジン車は加速の場合、トルク変換効率がわるいので、アクセルを必要以上にふみこみ、燃料多く消費して加速することも多くあった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】従来の内燃機関によると、ピストンの上死点近くてクランクシャフトとコンロッドとピストンが一直線になった時、爆発力はクランクシャフトを加圧するのみでトルクにはならない。
上死点を過ぎて初めてトルク成分が発生するが、コンロッドが一定の角度になるまでは、力の分散力学上、トルク成分は微小にしか出ず、エネルギーロスが、大きいと言う問題があった。【０００７】他方、これまでの内燃機関の場合、燃料の効率燃焼化、バルブタイミングコントール、減速時のブレーキエネルギーの回収、充電利用のハイブリッド方式等の技術で省燃費効果を図って来たが、その効果はゆるやかなものであった。【０００８】本発明は、内燃機関等のピストン爆発エネルギーを吸収トルクに、変換する伝達構造において、ピストン圧力を、シリンダーヘッド上部に装備した、Ｗクランクにより、トルクエネルギーに変換、出力トルクを飛躍的に増大させてエネルギーロスを、最大限低減することが可能となった。【０００９】この発明では内燃機関の高効率化の達成目的で、爆発エネルギーを、Ｗクランクで、トルクに変換利用し、Ｗクランクの高効率の応用で、省エネルギーの総合効率を、飛躍的に増大することを、目的としたものである【００１０】本発明ではエンジンの爆発をＷクランクを使って、トルクに変換することで、エンジンのトルク発生機能を大きくし、フライホイールにエネルギーをトルクとして、一度蓄えて、蓄えたエネルギーを、高効率に利用することで高効率を可能にしたものである。【００１１】本発明は、従来エンジンの形状を残し、シリンダーヘッドより上部の追加改良で大きいエネルギー利用効率の改善が達成したので、ハイブリッド方式などのリチュウムバッテリー、ネオジュウム発電機、モーター、制御コンピューター他高価な物、利用方法でなく改善ができた。ローコスト高トルク改善である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】本発明は、従来クランクはピストンの下部に装備して、一個のピストンには、コンロッド一本である  との従来概念を、払拭し、敢えて  コンロッド三本装備してトルクを分離発生すれば、爆発エネルギーをシングルクランクにトルク変換するより、トルク成分変換効率が良い。シングルクランクに変換する場合上死点近くでは、シングルクランクをクランク軸受けに、加圧する加圧量が多く、トルク成分に変換する吸収トルクが少ない。トルクへの変換率は、軽微である。
このクランク軸三本式では、爆発力をコンロッドを使って、ピストンの直線運動を上部に装備した二本のコンロッドで受け、コンロッドから出る圧力を、上部二本のクランクにトルク成分として、吸収効率が大きい効果に着目した。
Ｗクランクに圧力を伝達し、トルク成分を大きく変換吸収、フライホイールにトルクエネルギーとして蓄積し、必要に応じて蓄積したフライホイールトルクを出力する方が、摩擦損失を考慮しても、エネルギー変換効率が、増大する理論を適用し、本発明を完成させた。
シングルクランクにくらべて、Ｗクランクが大きくトルク成分を吸収することで爆発力を直線運動に変換し、直線運動を回転運動に変換する伝達ロスは最小に構成される。
連結された、二本のコンロッドは、クランク進角による圧力をトルクに変換するトルク変換効率がよい。コンロッドの傾斜角がはやく大きくなる理論が成立した上死点近くで瞬時に起こる爆発エネルギーを、多く吸収してトルクに変換する場合爆発圧力が最大である上死点近くで、コンロッドの倒れ角が大きいとエネルギー吸収は効率が高い。【００１３】シングルクランク軸はピストンを滑らかに、回転させる目的のみに使用して、動力の取り出しには使わない、ことを、特徴とする。
動力即ちトルクの取り出しは、別途用意した上部二本のコンロッドとクランク軸で出力を行えば、発電機などに大きいトルク伝達が可能となった。
エンジンの発生した爆発エネルギーは、トルク伝達ロスの多い  シングルクランクに負荷をかけない方法が効率が良い、変換効率の良いＷクランクに負荷をかけることで効率をよくすることを特長とする。【００１４】本発明の、三本クランク式トルク発生構造は、エンジンの燃費効率の改善と共に自動車に利用するだけでなく、たとえば発電モーターに連結利用すると高効率の発電システムが可能となる。【００１５】本発明は、高効率トルク発生エンジンが可能となったので、圧力エネルギーを、フライホイールトルクエネルギーとして一度貯蔵する方式なので、エンジンは常に最適燃焼効率回転が確保する方式を利用すると、不効率回転は削除することが、可能となり、大トルクエンジンは、制御コントローラの、プログラムで負荷出力変動が多くてもすべて、個々に最適運転も容易である。
トルクのおきいエンジンは、負荷変動による、不効率回転が削除できたので、一定の最適エンジン回転が選択できて、不快エンジン音は、大幅に低減することが、可能となった。【００１６】高トルクエンジンなので、
エンジンは最適回転に設定、無段回転方式でなく、ＯＮ＆ＯＦＦの運転にする。
一定の好条件運転が可能になったことで、排気ガスの成分でも  回転数変動等による従来改善のないものまで、排気ガスクリーン化が容易になった。
【発明の効果】
【００１７】ピストン一個にコンロッド三本で、一本を従来のシングルクランクエンジンに利用、他の二本を、Ｗクランク出力に利用することで、ピストンをサインカーブのなめらかな運動をさせることと、トルク出力を目的にする、Ｗクランクに分離したことで、高効率トルク変換エンジン出力が確保できた。
クランクの上死点近くの、トルク吸収不効率がなくなり、爆発直後のピークパワーエネルギー吸収が効率良く回収できて、トルク貯蔵効率の改善ができ、総合エネルギー変換効率が改善できた。
シングルクランクはトルクを目的にしないで、シングルクランクはピストンのサインカーブ運動に利用するだけなので、シングルクランク軸は無負荷でよく、変動の大きい負荷に対応する必要が無くなり、エンジンの最適回転を常時確保できるので、排気ガスのクリーン化達成と、燃費高効率運転が容易になった。【００１８】エンジンにかかる負荷トルク変動を制御しないシステムなので、エンジンは一定の負荷を想定した  設計で良く、一度貯蔵したトルク消費のコントロールはエンジン出力に関係なく、消費のみのコントロールでよい。
自動車の様に負荷変動の激しいものでも、エンジンのコントロールは一度トルクをプールしたものを、引き出してエネルギーを消費する方式なので電子的プログラムのみで対応できることが可能となり、最適エネルギー消費のエンジンを最適回転にする選択が容易になった。  排気ガスのコントロールも最適回転で固定回転が可能となったことで、クリーンな排気ガスにできる可能性は容易になり、従来変動の激しい不安定な排気ガス処理も容易になった。【００１９】通常エンジンは静粛性に問題があって、騒音が大きく、利用が不便であった。
電気部品と、電気的センサーと、制御コントローラーと、出力軸先端と、エヤー吸入口等、全てエンジン上部より、高い位置に配置したので、エンジンブロック等騒音発生源は、液体防音材の中で運転作動することができて、騒音は大きく低減できた。【００２０】エンジンの回転数は  最適値を予め設定して、トルク消費と補充はエンジンのＯＮとＯＦＦで行うので、自動エンジン管理システムすると、高効率発電が可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】以下に、本発明を実施するための最良の形態を実施例によって説明する。
【実施例】
【００２２】クランクシャフト３０からエンジン用コンロッド２９が  回転可能にピストン２８に連結され他のコンロッッド６と１４は、ピストンに固定したスライドシャフト１２に連結され  二本のコンロッド６と１３が  Ｗクランク軸５と１６に連結している。【００２３】二本のコンロッド  ６と１３は左右互いにスライドシャフト１２を中心にして反対方向に配置して、クランク軸３０は無負荷状態で運転して、エンジンピストン２８の爆発圧力を、上方のスライドシャフト１２に直接伝わり中間のコンロッドピン１０を介して、コンロッド６とコンロッド１３に圧力を伝達し、クランク軸５とクランク軸１６にトルク成分が発生する。この場合大きいトルク変換は、クランク軸５とクランク軸１６が、上死点到達後、左右に開く方向へ、すなわち矢印３７のクランク回転のみ、トルクの増大がある。【００２４】クランク軸３０は無負荷運転を目的として、この場合のクランク３０はピストン２８の運動をなめらかに、サインカーブ運動をする目的にしたクランク３０である。【００２５】クランクシャフトから出力エネルギーを取り出さないので、エンジンより発生する出力エネルギーは、すべてクランク軸５又はクランク軸１６のトルクに変換され、一度、同期ギヤー付きフライホイール４と、同期ギヤー付きフライホイール１９にトルクエネルギーは蓄積される、蓄積したトルクを出力チエーン７と１７を介して、発電機メインシャフト１８に伝達する。
たとえば自動車の場合、電気モーター出力軸には直接タイヤホイールを取り付けることで、ミッションギャーとかデフギャーが削除できる。
減速時は完全にブレーキとして作用し、ブレーキエネルギーの蓄積も容易である【００２６】電気部品とか液体防音剤を完全に遮断した点火プラグなどすべて、液体防音剤レベル線より、上から挿入パイプを使用配置した。
セルモーター１８とか発電モーター１８等も同様に、液体防音剤レベル線２１より上に配置したので下記の方法が可能になった。
エンジンクランク軸から出力を、取り出さない方式だから、エンジン全体を防音剤タンク２の中に沈めて、運転できるので、大幅に騒音が低減できた。【００２７】防音材注入タンク２の内部には液体防音剤３をエンジン上部まで充填されている。【００２８】エンジンの制御と電子の制御はすべて、外部に設置した電気制御ＢＯＸ２０により、集中制御される。【００２９】ガソリンエンジンの場合  高電圧のプラグは液体防音剤の侵入を完全に遮断したプラグ挿入パイプを液面の上から配置することで、高電圧のスパークが完全に防止できて目的が達成された。【００３０】エンジンに供給するエヤー又は混合ガスは完全に液体防音剤を遮断したエヤー供給口１を通して通り安全に供給できた。【００３１】以上本実施例では、内燃機関の三本コンロッドを設けた、トルク出力増大エンジン構造説明と騒音低減方式説明について説明したが、本発明はガソリンエンジンに限らず、ディゼルエンジンについても同様の効果が期待でき、自動車の動力源  のみならず、負荷被動力体は発電機でも建設機械でもあるいはダイレクトに産業の動力源ともなり、高効率動力の実現が容易になった。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明による、一本のピストンから三本のクランクエンジンにして一度トルク蓄積後  エンジンから直接出力を取り出さないで、別途出力取り出し専用クランク軸二本により、トルクを取り出す方式の、騒音低減方法と高効率エネルギートルク取り出しと、蓄積の一部断面図と組み立て図である。
【００３３】
【図２】本発明の利用実施例である、この実施例は基本はバッテリー電気自動車に、モーター駆動式フライホイールエネルギー蓄積装置と、本発明の三本クランク式高効率発電エンジンの組み合わせ例である。
【符号の説明】
【００３４】  １    エンジン空気、燃料ガス吸入口
２    騒音防止剤プールタンク
３    液体防音剤
４    同期ギヤー付フライホイール
５    左出力用クランク
６    左コンロッド
７    出力駆動チエーン
８    出力軸
９    出力コンロッドピンブロック
１０    出力コンロッドピン
１１    ピストンヘッドケース
１２    ピストン連結スライドロッド
１３    右コンロッド
１４    Ｗクランク下死点
１５    Ｗクランク上死点
１６    右出力用クランク
１７    発電機、セルモーター駆動チエーン
１８    発電機、セルモーターセンター軸
１９    同期ギヤー付きフライホイール
２０    電気制御ＢＯＸ
２１    防音剤喫水液面
２２    排気ガス口
２３    排気ガスパイプ
２４    バルブカム
２５    カムシャフト
２６    吸入バルブ
２７    ピストン連結外部出力スライドシャフト
２８    ピストン
２９    シングルクランク用コンロッド
３０    シングルクランク
３１    排気バルブ
３２    排気バルブスプリング
３３    バルブカム駆動チエーン
３４    排気バルブカム軸
３５    カム軸駆動スプロケット
３６    カム軸駆動チエーン
３７    トルク増大回転方向矢印
３８    シングルクランクケース
３９    シリンダー
４０    三本クランク式高効率エンジン発電機断面図
４１    液体防音剤充填上面図
４２    エンジンと発電機の駆動ベルト
４３    発電と駆動モーター共用機
４４    同上
４５    同上
４６    発電と駆動モーター共用機連動ベルト
４７    連結クラッチ
４８    エネルギー蓄積フライホイール
４９    中央コントロール制御ＢＯＸ
５０    インホイールモーター前輪
５１    インホイールモーター後輪
５２    インホイールモーター前輪
５３    インホイールモーター後輪
５４    エンジンスタターモーター兼用発電機
５５    エネルギー蓄積用バッテリー
【図１】
2008309142.tif 000003
【図２】
2008309142.tif 000004