JPH05502707A - ポンプシリンダと動力シリンダを備えたレシプロエンジン - 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】 ポンプシリンダと動力シリンダを備えたレシプロエンジン〔技術分野〕 本発明はポンプシリンダ及び動力シリンダか２ストロークサイクルで動作するタ イプのレシプロ内燃エンジンに関する。

〔背景技術〕

このタイプのエンジンは、エンジン効率やエンジンの出力対重量比の改善を意図 した多数の先行技術中に開示されている。米国特許１，８８１，５８２が示す設 計においては、ポンプシリンダは、動力シリンダのサイクル速度の２倍の速度で 駆動され、動力シリンダの下部シリンダ壁に連絡しているトランスファポートを 介しティンテーク・スカベンジング・チャージを各動力シリンダに交互に供給す るようになっており、それゆえ、動力ビストンに連動させられている。この設計 は、掃気効率を最大限まで増大させることができ、クランクケース圧縮形２スト ロークエンジンに匹敵するものであるが、通常の２ストロークエンジンの基本的 な掃気効率の非効率性を含み、また通常の２ストロークエンジンの多くの効率問 題を有している。前記非効率性は、トランスファポートが下部シリンダ壁中へ開 放されていることからもたらされ、膨張に際して容積の減少を招き、この容積減 少は掃気段階の半分に使われてしまう。さらに、この設計は、下部シリンダ壁へ の移送ゆえに、バルブ制御の定容積形燃焼室であれば達成できる有意の効率ゲイ ンを達成できる可能性を持たない。

２ストロークサイクルで動作するポンプシリンダと動力シリンダを有し、前記の 好ましくない点の克服を意図した第２のタイプのエンジンの典形が、米国特許３ ，８８０，１２６及び４，４５８．６３５に開示されている。それらの設計は、 動力シリンダのヘッド部に開口しているバルブ制御のポートを介して吸気を移送 するポンプシリンダを備えている。

米国特許３，８８０，１２６は、動力シリンダと常時連通している燃焼室を利用 しているが、前記燃焼室は、部品数が過度に多く、総合効率と出力は、主として 、その設計の要求する掃気経路の長さからもたらされる掃気効率の悪さにより厳 しく限定される。

この事実は、さらに、その設計の見掛けの出力対重量比を悪化させる。

米国特許４，４５８，６３５は、同様に前記の基本的非効率性と同様な非効率性 を生じる従来のスーパーチャージシステムに先行してバルブ制御の定容積燃焼室 を利用しており、掃気と燃焼の効率を増大させているので、総合効率も僅かに増 大している。その結果、平均出力対重量比だけは改善されたが、部品数が過大で あることは依然として大きな問題である。

典形的には英国特許２０７１２１０に示された別のエンジン設計は、シリンダ、 ポート、及びバルブ等を本発明のものに類似した位置としているが、動力シリン ダが４ストロークサイクルで動作するという点で、本発明の技術分野には属さな い。すなわち、このような４ストロークサイクルの場合にはポンプシリンダは、 スーパーチャージ装置としてのみ使用され、本発明において要求されるようなエ ンジンの制御のためには必要とされない。

〔発明の開示〕

本発明は、前記すべての形のエンジンの熱効率と出力対重力比を有意に増大させ 、また本発明の分野に属する前記すべての形のエンジンの掃気効率を増大させ、 さらに前記第２の形のエンジンのために必要とされる部品数を減少させる、新規 な設計のエンジンを開示する。

したがって、本発明の主たる目的は、その内部でポンプピストンが往復するポン プシリンダ１個、及びそれぞれの内部で動力ビストンが往復運動する動力シリン ダ２個を有するユニットを１個または複数有するエンジンを開示することである 。

前記シリンダは、すべて２ストロークサイクルで動作し、ポンプピストンは、周 期的駆動手段により動力ビストンの２倍のサイクルで往復運動し、連続したポン ピングサイクルによる吸気は、ポンプシリンダのヘッド部分と各動力シリンダの ヘット部分を連絡させるトランスファポートを介して各動力シリンダに交互に移 送される。前記各トランスファポートは、開放光である動力シリンダと各トラン スファポートの連絡を随時的に制御する切換バルブにより制御されて前記各シリ ンダに連絡している。

ポンプシリンダは、そのヘッドを貫通しており吸気バルブで制御される吸気ポー トを介して、少なくとも吸気の大部分を減容ストロークに先立つ増容ストローク においてその内部に吸入し、このポンプシリンダによる連続サイクル吸気は、前 記の切換バルブで随時的に制御されたトランスファポートを介して、各動カシリ ンダ乃及び動力シリンダの燃焼室に、交互に移送される。

吸気は、燃焼に使われる空気の少なくとも６０％であり、一方ヘッドセクション （ピストンの上端より上方の空間；行程容積）はシリンダ壁の上部（シリンダヘ ッド）を含み得るし、そこ（シリンダヘッド）はシリンダ容積（行程容積）の３ 分の１以下である。

動力メインシャフトは、各動力ビストンを相互に１ストロークずらして同期乃至 はぼ同期させて往復動させ、一方ポンプメインシャフトは、前記の速度でポンプ ピストンを往復動させる。

また、バルブ制御の排気ポートが、ヘッド部分において各動力シリンダに設けら れており、燃焼ガスを動力シリンダから排気させる。

各燃焼室は、それぞれの動力シリンダと常に連絡させることもできるし、または 、燃焼のための時間の少なくとも一部分について定容積燃焼となるようにタイミ ング調整された二次バルブによる制御に基づいてそれぞれの動力シリンダと連絡 させることもできる。以上及び以下のすべての場合において、特定の動力シリン ダのトランスファバルブの開放は、その動力シリンダへの開放を意味する。

好ましくは、ユニットのポンプピストンは、当該ユニットの各動力シリンダから 等距離であり、そして、このポンプピストンは、動力ビストンのメインシャフト または出力シャフトにより駆動され、吸入された吸気乃至吸入されつつある吸気 を動力シリンダへ移送するが、この吸気の移送は、動力ビストンが上死点に至る 工程の少なくとも６０％について行なわれる。さらに、動力シリンダ中で燃焼が 開始される前に各トランスファバルブが閉じることが好ましく、前記エンジンの 効率的な動作を可能にする好ましいバルブ制御タイミングについても開示される 。

本発明の別の目的は、上記で説明したエンジンを、下記の様々な改善を加えるこ とによってさらに改良することである。すなわち、ポンプシリンダメインシャフ トを動力シリンダメインシャフトの上部に同軸方向で置くこと、及び／または、 ポンプシリンダメインシャフト上もしくは動力シリンダ間の動力シリンダメイン シャフト上に設は乃至配置される手段により駆動されるバルブの連続作動手段も しくはその他の補助装置を設けること、そしてこれらによりユニット及びエンジ ンの簡素化を達成すること、及び、過渡的動作条件下において効率的な動作を行 うことができるように排気バルブの閉鎖時間を変動させるために、少なくとも排 気バルブの閉鎖タイミングを変動させる可変タイミングバルブ機構を導入するこ と。移送バルブと二次バルブがポペット形バルブであり、移送バルブと二次バル ブの好ましい配置及び好ましい制御タイミングを持つ、前記各燃焼室タイプの望 ましい燃焼室の設計を提供することも、本発明の別の目的である。本発明のまた 別の目的は、より優れたＶ形構成とターボチャージ設計を有する新規なエンジン を提供することであり、また、エンジンのチャージ効果を改善するためにクラン クケースでの圧縮を利用するポンプシリンダを有するエンジンを提供することも 本発明の別の目的である。

〔図面の簡単な説明〕

第１図は、インライン形シングルユニットである好ましい設計の平面図であり、 ユニットのシリンダ、ポート、燃焼室及びバルブ開放位置を示す。

第２図は、第１図のＡ−Ａ線に沿って描かれた断面図であるが、ピストンクラン クシャフト機構の周囲と下部クランクケースは削除されている。

第３図は、動力シリンダクランクの角度で示された、好ましい設計のバルブ制御 ダイアグラムであり、線はバルブの開放時間を示し、そこに示されたＴＤＣ位置 は第１動カビストンのＴＤＣ位置である。

第４図は、２個のユニットを有するＶ形であり、ターボチャージ及びポンプシリ ンダのクランクケース圧縮を利用する代替設計を示す。一方のユニットすなわち シリンダのバンクは側面図として示されており、他方のユニットは第５図のＢ− Ｂ線に沿う断面図として示されているが、ピストンクランクシャフト機構の周囲 は除かれ、隠された詳細か部分的に示され、下部動力クランクケースと下部ＲＨ 側ポンプシリンダクランクケースは削除されている。

第５図は、第４図の断面ユニットの平面図であり、そのユニットのシリンダ、孔 、燃焼室及びバルブ開放位置を示す。

第６図は、第４図及び第５図に示された代替設計のバルブ調時ダイアグラムであ り、第３図についての上記の説明と同じ表現を使用している。

第７図は、代替Ｖ形構成の端面図であり、代替Ｖ形構成のシリンダとクランクシ ャフト位置を示す。

〔本発明を実行するためのモード〕

本発明を実行するためのすべてのモードを見るに、各ユニットには、内部でポン プピストン１６が往復運動するポンプシリンダ５、及びそれぞれの内部で往復運 動する第１及び第２の動力ビストン１３．１４を有する動力シリンダ３．４を備 える。

一つのユニットのすべてのシリンダは、平行な軸及び共通ブロック１８及び共通 ヘッド１９を共用しており、一方、ポンプシリンダは各動力シリンダから均等に 隔たっている。

ポンプクランクシャフト２及びポンプコンロッド１７は、ポンプピストン１６を 往復運動させ、動力クランクシャフトｌ及び動力コンロッドＩ５は、動力ビスト ンを往復運動させる。各クランクシャフトは、回転のための支持手段により支持 されており、−方、図面に示されていないジャーナル手段は、コンロッドのクラ ンタンヤフトピボット軸受における旋回動及びコンロッドのピストンピボット軸 受における旋回動を与える。

各ポンプクランクシャフト２に固定されたポンプ駆動ギア７は、動力クランクシ ャフト１に固定された動力クランクシャフトギア６と連動してこのクランクシャ フトギア６によって駆動され、その直径はクランクシャフトギア６の直径の半分 である。したがって、このギア配列は、ポンプピストン１６が動力ビストンの速 度の２倍の速度で周期的に往復運動することができるようにする。

一つのユニットの動力ビストンの相互の位相関係は、動力クランクシャフトの回 転角（クランクアングル：以下、ＣＡという）で１８０°となるようにされてい る。

第１及び第２トランスフアポート２１．２４は、ポンプシリンダと常に連絡して いる。

本発明のすべてのモードを実行するためのクランクシャフトは単体形であり、ま たすべてのコンロッドは、２ピース形であって、クランクシャフトの周囲を旋回 動させるためにその下側においてボルト締めされている。

もちろん、本発明を実行するためのすべての方法には、エンジンの効率的な動作 のために要求される、図示または言及されないすへての部品と補助部品が含まれ 、一方、冷却水の通路は図２及び４の壁の断面内に示されているが、番号の混乱 を減少させるため、番号は付されていない。さらに、第１及び第２の動力シリン ダの各部品は、それぞれ、前記第１及び第２の部品として言及される、または、 説明がなされる動力シリンダのそれぞれの部品として言及される。

〔好適な実施例の詳細な説明〕

図１〜３に示すのは、本発明を自然吸気式のインライン形のエンジンに適用した 場合の実施例であり、ポンプシリンダ５は、第１及び第２動カンリンダ３．４の 中間に配置される。ポンプクランクシャフト２は、エンジンブロック１８のポン プクランクシャフトキャップ３８によって定位置に保持される。一方、動力クラ ンクシャフト１は、図２には示されていない下部クランクケースによって定位置 に保持される。動力ビストン１３．１４に対するポンプピストン１６の位相は、 ポンプピストンを各動力シリンダのピストンの動作に合わせて動作させる特別な ポンプシリンダサイクルによって吸気を行うために、動力ビストンの上死点の手 前、動力ＣＡ４０°で上死点に至るようになっている。

この好ましい設計において、すべての吸気バルブ、移送バルブおよび排気バルブ はポペット形バルブである。

第１および第２燃焼室２２．２５はそれぞれの動力シリンダと常時連絡を保持し 、燃焼室内の可燃性混合気を点火させるスパークプラグ３５が、それぞれの燃焼 室に実装される。

燃料噴射手段３６は各移送ポート中に実装され、吸気が動力シリンダ内に移送さ れるとき、所定量の燃料を移送ポート中に噴射する。

第１移送バルブ８は、第１移送ポート２１と第１動カシリンダ３との間の連絡の タイミングを調節し、一方、第２移送バルブ１０は第２移送ポート２４と第２動 カシリンダ４との間の連絡のタイミングを調節する。

２個の吸気バルブ１２．１２は、吸気ポート２０．２０とポンプシリンダ５との 間の連絡のタイミングを調節する。

第１排気バルブ９は、第１動カシリンダ３と第１排気ポート２３との間の連絡の タイミングを調節し、一方、第２排気バルブ１１は、第２動カシリンダ４と第２ 排気ポート２６との間の連絡のタイミングを調節する。

前記排気ポートは排気マニホールドを介して排気管に通じ、一方、前記吸気ポー トは吸気マニホールドに通しており、この吸気ポートの中に空気計量手段が備え られる。

前記のバルブは、すべてクランクケースの軸と平行な軸を有するようにしてバル ブすべての直上に置かれた１個のオーバーヘッドカムシャフトによって直接作動 させられる。尚、図面が繁雑となるのを避けるため、前記カムシャフトは図２に 示されていない。

前記カムシャフトは、ポンプクランクシャフト２に設けられたカムシャフト駆動 スプロケット３９によりチェーン手段４６を介して駆動される。チェーン手段４ ６に連結されて駆動する、前記カムシャフトに設けられたスプロケットの直径は 、カムシャフト駆動スプロケット３９の直径の倍であり、動力シリンダと同じサ イクル速度で前記カムシャフトを動作させる。

移送バルブと排気バルブは１個のカムで作動する。一方、吸気バルブは２個のカ ムにより作動し、このカムは、前記カムシャフトの吸気バルブを作動させる部分 に均等な間隔で配置されており、したがって、ポンプシリンダにおける増加され たサイクルスピードにともなって吸気バルブは他のバルブの２倍の頻度で開閉す る。

可変タイミング排気バルブの閉鎖動作は、可変タイミングバルブメカニズムのタ ーニングブロックタイプによって行われる。この可変タイミングバルブメカニズ ムは、図を不当に複雑にしないため図示されていないが、エンジンの負荷と速度 に応じて、上死点の手前、動力ＣＡ３０°から７０°の範囲で排気バルブを閉鎖 することができるようにする。この可変閉鎖時期を図３に点線で示す。

エンジンにオイルを供給するエンジンオイルポンプは、２個の動力シリンダの間 の動力クランクアングル１に設けられたオイルポンプ駆動ギア４０によって駆動 される。

好ましい設計のバルブタイミングを含んだ動作を説明する。ポンプピストン１６ が上死点を通過後、ポンプＣＡ６０°まで運動したとき、吸気バルブ１２が開（ 。これにより、前サイクル後の吸気は、吸気バルブ１２が開く前に、事実上膨張 する。そして吸気バルブ１２か開き、ポンプピストン１６が下死点（ＢＤＣ）に 向かって運動すると、新しい吸気がポンプシリンダ５内に誘導される。ポンプピ ストン１６が今度は下死点を通過後ポンプＣＡ４０°まで運動すると、吸気バル ブ１２が閉じて吸気の誘導は止まる。吸気バルブ１２が閉じると同時に、移送バ ルブ８又はＩＯのいずれかが開き始め、前記移送バルブが開いている方の動力シ リンダに吸気を移送し始める。前記移送バルブは、図３に示されているように、 ポンプピストン１６が上死点通過後ポンプＣＡｌ００に達するまで開いており、 このとき前記動力シリンダのピストンは上死点の手前、動力ＣＡ３５°である。

ポンプシリンダのピストン１６は、その後下死点に向かって運動し続け、吸気バ ルブ１２が上死点の後ポンプＣＡ６０℃において再び開いたとき、上述と同様の 新しいサイクルを開始する。この新しいサイクルの吸気は今度は他の動力シリン ダに移送され、そしてこれに続くサイクルの吸気はまた別の動力シリンダに移送 されて、その動力シリンダの新しいサイクルを開始する。

前記各動力シリンダへの吸気移送の前半部分の間、前記動力シリンダの排気バル ブは開いており、前記各動力シリンダの排気工程後半部分において、吸気の移送 によって残存排気を前記各動力シリンダから掃気する。前記各動力シリンダの排 気バルブは、前記各動力シリンダのピストンが上死点の手前、動力ＣＡ３０°〜 ７０°まで運動する間、開いている。

高負荷および／または高速度の運転である場合、吸気移送工程の間に前記移送ポ ート中で燃料が噴射さる。低負荷および／または低速度の運転である場合、燃料 の大部分は当該動力シリンダの排気バルブか閉じた後に噴射される。燃料が噴射 されると、各スパークプラグ３５のスパークにより上死点付近で燃焼が開始する 。

すると、前記各動力シリンダのピストンが下死点に向かって運動して前記各動力 シリンダ内のガスが事実上膨張し、前記ピストンが下死点の手前、動力ＣＡ４５ ″に達すると、排気バルブが開き始める。これにより排気工程の前半部分でブロ ーダウンし、前記各動力シリンダのピストンが上死点に向かって運動する間、当 該シリンダの移送バルブが開くまで積極的な掃気が行われ、その後、前述のよう な当該シリンダの別のサイクルが始まる。他の動力シリンダの動作も上述の動作 と同じであるが、その動作は、前記当該動力シリンダの動作が発生する前または 後に動力ＣＡ１８０゜程位相をずらして発生することは明白である。

図４〜６に示すのは、本発明を２個のユニットをＶ形に構成したエンジンに適用 した場合の実施例であり、各ユニットは■形エンジンのシリンダの１９のバンク である。各ユニットの動力シリンダの間隔は狭く、したがって各ユニットのポン プシリンダ５は動力シリンダ間の中心の各ユニットの外側に配置される。　この 実施例においては、それぞれの動力シリンダと連絡されると共に、タイミング調 整された二次バルブが設けられた定容積燃焼室が使用される。前記二次バルブの 第に二次バルブが２７、第２二次バルブが２８である。

そしてターボチャージャ４１がこのＶ形ユニットの中央に置かれ、すべての動ノ Ｊノリンダの排気マニホールドはターボチャージャ４１に連絡する。尚、排気ポ ートおよび排気マニホールドは同じ番号で表す。

ターボチャージャ４１から導かれた過給気マニホールド４２は両ポンプシリンダ の吸気ポート２０に連絡している。一方、両ポンプシリンダのクランクケースに はクランクケース吸気ポート３３か設けられており、ここからの吸気は無過給で ある。　すべての動力ビストンが１個の動力クランクケース内１に連結しており 、一方、各ポンプシリンダ５にはそれぞれポンプクランクシャフト２が備わる。

動力クランクシャフトｌに設けられた１個の動力クランクシャフトギア６は、各 ポンプクランクシャフトに設けられたポンプシリンダ駆動ギア７を駆動する。各 ユニットの動力シリンダに対するポンプピストンの位相は、前記動力ビストンの 上死点の手前、動力ＣＡ３０°で上死点に至る位相である。尚、図４における非 断面ユニットの動力ビストンの前記動力ビストンに対する位相は、動力ＣＡ９０ ’ずれている。

動力クランクシャフト１は、図面には示されていない動力クランクケースによっ て定位置に保持される。一方、各ポンプクランクシャフト２は、図４の非断面ユ ニットに示されるポンプクランクケース４７によって定位置に保持される。

この実施例における吸気バルブ、移送バルブ、排気バルブ、二次バルブはすべて ポペットバルブであり、クランクケース吸気バルブはリードバルブである。第１ 燃焼室２２と第１動カツリンダ３との間の連絡は第に二次バルブ２７によって制 御され、一方、第２燃焼室２５と第２動カシリンダ４との間の連絡は第２二次ノ くルブ２８によって制御される。

燃料噴射手段３７は前記各燃焼室に実装されており、前記各燃焼室中における点 火は、前記各燃焼室内における混合気の温度および圧力によって行われる。

各動力ビストンの頭頂部にある突起３Ｉは、少なくとも各二次ポート２９．３０ の容積を縮めるように上方に延伸されているので、その結果、エンジンの効率が 増大する。

この実施例において各ユニットは、上述の自然吸気式のインライン形のエンジン に適用した実施例で説明したのと同じ吸気ノくルブ、移送バルブ、排気バルブ、 各ポートの配列および機能を有するが、一部のバルブとポートの位置が変更され ている。

また、各ユニットには２個のオーバーヘッドカムシャフトがある。この２個のオ ーバーヘッドカムシャフト（図示しない）は、ポンプシリンダ駆動ギア７からギ ア手段を介して駆動される。２個のアイドルギア４３．４４の内の１個は前記ギ ア７と噛合し、もう一方のアイドルギア４４は、アイドルギア４３と、動力クラ ンクシャフトギア６と同じ直径であるカムシャフトギア４５とに噛合する。カム シャフトギア４５は、移送バルブ、二次ノくルブ、排気バルブのそれぞれを作動 させるカムを有する動力カムシャフトに固定されている。一方、前記動力カムシ ャフトには別のギア記ポンプカムシャフトには吸気バルブを作動させるカムが設 けられており、関連するギアの直径の相違は、吸気バルブのサイクル速度を増大 させるようになっている。

１個のユニットについて、この実施例のバルブタイミングを含む動作を説明する 。

ポンプピストンが上死点を通過後、ポンプＣＡ７０°まで運動したとき、吸気バ ルブ１２は開き始める。このため、前のサイクル後の吸気は、吸気バルブが開か れる前に、事実上、膨張する。

吸気バルブＩ２が開き、ポンプピストンがその下死点まで運動する間に、吸気は ポンジンリンダ５中に誘導される。

動力ビストン１６が下死点に向かって運動している間、クランクケース内の吸気 は圧縮される。負荷が５０％以上またはその周辺でエンジンが動作している場合 、ターボチャージャ４１は効率的に動作し、前記ポンプピストンが下死点前のポ ンプＣＡ３０゜に達し、クランクケース移送ポート３４が開放されたとき、ター ボチャージャ４１からもたらされる前記シリンダ内の圧力が前記クランクケース 内の圧力と同じかあるいはそれより高いので、前記クランクケースからの吸気移 送は生じない。その結果、前記クランクケースでの吸気圧縮は、エンジン負荷が 低い場合は利用されるが、負荷が高い場合は利用されず、したがって、前記クラ ンクケース内での最大圧力を低く抑えられる。このため、前記クランクケースの 密閉度はあまり高くする必要がなく、しかも動作圧力が低いので、前記リードバ ルブの材料を軽量にすることができる。

ポンプピストン１６が下死点を通過後、ポンプＣＡ３０°まで運動すると、吸気 バルブ１２が閉じ、吸気ポートを介した吸気の誘導は終わる。ここで、エンジン が低負荷で動作し、ポンプピストンが上昇ストロークにある場合、吸気は、クラ ンクケース吸気バルブ３２を介してクランクケース内に誘導される。

前記移送バルブが開いている先の動力シリンダに吸気移送工程を開始するため、 ポンプピストンの下死点で、移送バルブの内の一方か開く。その後、この移送バ ルブはポンプピストンが上死点を通過後ポンプＣＡ１．０°になるまで開いてい る。これは、図６に示すとおり、前記各動力シリンダのピストンが上死点に達す る手前、動ツノＣＡ４５°である。

その後、前記ポンプピストンは下死点に向かって運動を続け、上死点を通過後、 ポンプＣＡ　７．０°において吸気バルブが開くと、そのポンプシリンダの新し いサイクルが始まる。そして、このサイクルの吸気は、上述と同様にして他の動 力シリンダに移送される。以下、このような過程が反復される。

各動力シリンダに対する吸気移送工程の前半部分の間、各動力シリンダの二次バ ルブは開いており、各動力シリンダの燃焼室から排気ガスが掃気される。そして 、各動力シリンダのピストンが上死点の手前、動力ＣＡ１１５°まで運動したと き、前記二次バルブは閉じる。この間、前記各動力シリンダの排気バルブは開い ており、そして前記各動力シリンダのピストンが上死点の手前、動力ＣＡ３５° まで運動したとき前記各動力シリンダの排気バルブは閉じる。これにより、極微 量が残留するのを除き、前記シリンダからほとんどすべての排気が掃気される。

このとき残留排気は高圧力に維持されるので、前記動力シリンダのピストンが上 死点の手前、動力ＣＡ５°に達して二次バルブが再び開いたときに、得られる熱 効率か減少するような、動力シリンダ内の圧力が燃焼室の圧力より低くなる現象 は、厳密に起きない。

前記動力ビストンが上死点の手前、約動力ＣＡ４０°に位置するとき、前記燃焼 室中に燃料か噴射される。その結果、燃焼は前記関連移送バルブが閉じた直後に 発生し、前記二次バルブが開いたとき、可燃性質量の約５０パーセントが燃焼し 終わっている。

燃焼が終わり、前記動力ビストンが下死点に向かって運動し、ピストンが下死点 の手前、動力ＣＡ４０°に達して前記シリンダの排気バルブか開放する前に、燃 焼室からのガスは二次ポートと開放したバルブを介して流れ、事実上、膨張する 。

その後、前記シリンダ排気工程が開始され、ピストンが上死点に向かって運動す ると、前述と同様な次の吸気移送工程が開始されて次のサイクルか始まるまで前 記シリンダは積極的に掃気される。

他の動力シリンダの動作は、上記の説明のような前記バルブおよびサイクル動作 と同じであるが、明白であるとおり、他の動力シリンダの動作は、前記シリンダ の動作の発生の前または後に動力ＣＡ１８０°ずれて発生する。

図７にＶ形の他の実施例を示す。前記と同様に２個のユニットがあり、この実施 例の構造において、前記各ユニットは前記エンジン用シリンダの１個のバンクで あり、そして、当該ユニットのポンプシリンダ５は、このＶ形バンクの内側すな わち動力シリンダの内側に位置している。１個のポンプクランクシャフト２が前 記両方のポンプピストン１６を往復運動させ、一方、１個の動力クランクシャフ ト１が前記すべての動力ビストンを往復運動させる。

本発明に多数の修正と変化を加えることができることは明らかである。したかっ て、添付請求の範囲内で、具体的に記載した方法以外の方法で本発明を実行する ことかできることを理解しなければならない。

国際調査報告 ＡＮＮＥＸ冗Ｔ）ＩＥＩＮπＲ込−α記、舒λＲＯＩＲＥアασ１ｆｉＴＩＯａ Ｌ　ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＧＩ　ＮＯ，ＦＣＴ　ＡＵ　９　１ＥＮＤ　ＯＦ　ＡＮ ＮＥＩＣ

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．１個または複数個のユニットから構成され、各ユニットが、すべてが２スト ロークサイクルで動作し、往復運動ピストンを内部にそれぞれ有する１個のポン プシリンダと２個の動力シリンダを含み、前記ポンプシリンダは、ポンプピスト ンを往復運動させるメインシャフトを有し、動力シリンダの１サイクル当たり２ サイクルを実行するように駆動され、前記各動力シリンダは、動力ピストンを往 復運動させるメインシャフトをそれぞれ有し、各動力ピストンは、１ストローク 乃至約１ストロークずらされており； メインシャフトが置かれた端と反対の端において、前記すべてのシリンダの端部 を閉鎖させるシリンダヘッドを備え、このシリンダヘッドは、シリンダ中の壁を 、それぞれのシリンダ容積の３分の１が用意されている場所まで延伸して下るこ とができ；前記シリンダヘッド中には各動力シリンダのための燃焼室が設けられ 、前記燃焼室は、その中で発生する燃焼の少くとも大部分を保持し、それぞれの 動力シリンダと常時連絡することができ、または、二次バルブ手段によって各動 力シリンダに随時的に連絡することができ、いずれの場合においても、前記燃焼 室は、他の方法で記載される場合を除き、それぞれの動力シリンダと呼ばれる； 前記ヘッドには２個のトランスファポートがあり、そのトランスファポートを通 して、各動力シリンダはヘッド部分においてポンプシリンダと連絡し、少なくと も、前記トランスファポートとそれぞれの動力シリンダとの間を随時的に連絡す るバルブ手段によって制御され、； 前記ヘッドには前記ヘッドを貫通する２個またはそれ以上の排気ポートがあり、 前記排気ポートの１個または複数は各動力シリンダから出ており、エンジンの動 作によって要求されるとおり、前記動力シリンダから排気ガスが流れることがで きるようにするため、排気ポートと他の排気ポートとの間の連絡は排気バルブ手 段によって調時され； 前記ヘッドには、前記ヘッドを貫通してポンプシリンダに至る１個または複数の 吸気ポートがあり、吸気ポート間、及び、吸入ポートとポンプシリンダとの連絡 を随時的に制御するする吸入バルブがあり； 前記シリンダの容積を増大させるために前記シリンダのピストンが運動するとき 、前記吸入バルブが開放し、少なくとも吸入チャージの大部分が、事実上、ポン プシリンダ中に誘導され、前記吸入チャージは、空気、燃料及び燃焼過程におい て使用された排気ガスのいずれかの組合わせとすることができるが、前記燃焼に おいて使用された吸気の少なくとも６０パーセント以上を保持し、ポンプシリン ダ中に誘導された前記吸入チャージは、各トランスファポートを介して、トラン スファバルブが開放された各動力シリンダに交互に移送され、シリンダの容積を 減少させるために、ポンプピストンが少なくとも事実上運動したとき、前記動力 シリンダ中に誘導され、燃焼の後、動力ピストンは下死点を経て運動し、ピスト ンが前記位置の上または前に運動したとき、動力シリンダの各排気バルブは開放 し、排気相を開始させ、るようにしてなることを特徴とする内燃エンジン。
2. ２．ポンプピストンは、前記動力ピストンが前記位置に向かって運動する時間の ６０％未満で、吸気チャージが移送されようとしている動力シリンダのピストン を上死点位置に導くこと、および、ポンプピストンを増大されたサイクル速度で 作動させる前記手段が動力シリンダのアウトプットシャフトまたはエンジンの出 力シャフトから駆動されることをさらに特徴とする請求の範囲１記載の内燃エン ジン。
3. ３．ポンプピストンが少なくとも各々動力シリンダと事実上等距離に置かれるこ と；ポンプピストンがそのポンプピストンの上死点位置に到達し、前記位置の後 前記時間の２０〜４８％の間に閉鎖した後、動力シリンダサイクルのために要求 される時間の０〜２０％の間に前記吸気バルブが開放し始めること；特定のポン プシリンダサイクルの吸入チャージを動力シリンダ中に移送することができるよ うにするために各トランスファポートを調時する移送バルブが、前記位置の前に 前記時間の２５〜５５％の間の時間で開放し始め、前記各動力ピストンが上死点 に到達した後は、前記時間５５〜９７％の間の時間で閉鎖すること；および、動 力シリンダの移送バルブが、少なくとも、その動力シリンダの可燃性質量の３０ ％が燃焼される前に閉鎖することをさらに特徴とする請求の範囲２記載の内燃エ ンジン。
4. ４．前記移送バルブと二次バルブとの間に定容積燃焼室が備わること；前記燃焼 室は、少なくとも、可燃性チャージの燃焼のために要求される時間の大部分の間 、定容積燃焼を提供すること；前記二次バルブが、燃焼室と動力シリンダとの間 の連絡を調時すること；前記動力シリンダのそれぞれの二次バルブが、ポンプピ ストンがポンプピストンの上死点位置に達する前の動力シリンダサイクルのため に要求される時間１０％と、ポンプピストンがポンプピストンの上死点位置に達 した後の前記時間の４０％の間の時間に朗放し始め、前記位置の前は、前記時間 の４０〜０％の間の時間で閉鎖することをさらに特徴とする請求の範囲３記載の 内燃エンジン。
5. ５．燃焼室がそれぞれの動力シリンダとの常時連絡を維持することを特徴とする 請求の範囲３記載の内燃エンジン。
6. ６．少なくとも位相バルブと排気バルブがポペット形であること；位相バルブの ステムおよび二次バルブのステムまたはその他の作動部分が燃焼室を貫通して延 伸しないため、燃焼室内の可燃混合気が前記バルブの前記部分の周囲のどの位置 にも置かれないことを特徴とする請求の範囲４記載の内燃エンジン。
7. ７．少なくとも位相バルブと排気バルブがポペット形であること；位相バルブの ヘッドが、少なくともシリンダの事実上軸方向上方に、ただし、シリンダ片側に 置かれていること；燃焼室が位相バルブのヘッドの下に置かれ、前記燃焼室の壁 が事実上アウトプットシャフトに向かって延伸するため、前記移送バルブの後は 、前記燃焼室を定める壁が移送吸入チャージの流れのポートとカバーとして作用 し、移送吸入チャージを、下向き方向に、燃焼室から出て行く方向に向けること ；および、動力ピストンが上死点にあるときに得ることができる容積の７０％以 上を前記燃焼室において利用することができることをさらに特徴とする請求の範 囲５記載の内燃エンジン。
8. ８．ポンプシリンダのアウトプットシャフトの軸が、ポンプシリンダから延伸し て動力シリンダの軸に垂直である線上にあって、動力シリンダアウトプットシャ フト軸上に位置しているため、ユニットの前記シリンダ全部の軸が平行であり、 −線であることさらに特徴とする請求の範囲３記載の内燃エンジン。
9. ９．ポンプシリンダアウトプットシャフトが、いずれかの前記バルブ駆動もしく は作動手段、または、ポンプシリンダアウトプットシャフト上に用意もしくは置 かれた手段から駆動されるその他の補助装置を有することをさらに特徴とする請 求の範囲３記載の内燃エンジン。
10. １０．２個の動力シリンダ間の動力シリンダアウトプットシャフトの部分が、い ずれかの前記バルブ駆動もしくは作動手段、または、ポンプシリンダアウトプッ トシャフト上に用意されもしくは置かれた手段から駆動されるその他の補助装置 を有することをさらに特徴とする請求の範囲３記載の内燃エンジン。
11. １１．ユニットの前記すべてのシリンダが平行軸を有すること；二次バルブがポ ペット形であること；少なくとも移送バルブおよび排気バルブが、移送バルブと 排気バルブの密封面上の圧力を増大させるために、それぞれ、燃焼室および動力 シリンダ内の圧力を利用すること；動力シリンダの移送バルブのステムが、前記 バルブのヘッドから延伸しており、その延伸が、１５度越えおよびポンプシリン ダから動力シリンダの方向では、動力シリンダとポンプシリンダとの間に引かれ た直線に対して垂直であって前記ポンプシリンダおよび前記動力シリンダの軸に 対して直角である平面内であり、１５度越えおよびアウトプットシャフトの方向 においては、シリンダの軸に対して垂直であること；および、動力シリンダの各 二次バルブのステムが前記二次バルブのヘッドから延伸しており、その延伸が、 １５度越えおよび動力シリンダからポンプシリンダの方向においては、前記ポン プシリンダと前記動力シリンダとの間に延伸する前記線に対して垂直であり、１ ５度越えおよびアウトプットシャフトの方向においては、シリンダ軸に対して垂 直であることをさらに特徴とする請求の範囲６記載の内燃エンジン。
12. １２．前記すべてのシリンダが平行軸を有すること；移送バルブと排気バルブが 、移送バルブと排気バルブの密封面上の圧力を増大させるために燃焼室動力シリ ンダ容積内の圧力を利用すること；および、特定の動力シリンダの各移送バルブ のステムが、前記バルブのヘッドから延伸しており、その延伸が、１５度越えお よびポンプシリンダから動力シリンダの方向では、動力シリンダとポンプシリン ダとの間に引かれた直線に対して垂直であって前記ポンプシリンダおよび前記動 力シリンダの軸に対して直角である平面内であり、１５度越えおよびアウトプッ トシャフトの方向においては、シリンダの軸に対して垂直であることをさらに特 徴とする請求の範囲７記載の内燃エンジン。
13. １３．事実上、図１〜３を参照して本明細書で説明したとおりであるが、内燃エ ンジンのオーバーヘッドカムギアと駆動；規定された燃料と点火手段；規定され たクランクシャフトとコンロッド設計；内燃エンジンの燃焼室、バルブおよびポ ートの部品を除く部品の位置が例外であることをさらに特徴とする請求の範囲３ 記載の内燃エンジン。
14. １４．事実上、図４〜６を参照して本明細書で説明したとおりであるが、内燃エ ンジンのオーバーヘッドカムギアと駆動、規定された燃料と点火手段、規定され たクランクシャフトとコンロッド設計、内燃エンジンの燃焼室、バルブおよびポ ートの部品を除く部品の位置が例外であることをさらに特徴とする請求の範囲３ 記載の内燃エンジン。
15. １５．前記ユニットの２個またはそれ以上がＶ構成で利用されるため、少なくと も内燃エンジンの動力シリンダがＶ構成であり、少なくとも１個または複数のユ ニットの動力シリンダが前記Ｖ構成中のシリンダのバンクであること；および、 １個のアウトプットシャフトが、前記Ｖ構成のために要求される少なくとも２個 のユニットの動力シリンダのピストンを往復運動させ、および、別の１個のアウ トプットシャフトが前記Ｖ構成のために要求される少なくとも２個のユニットの ポンプシリンダのピストンを往復運動させることをさらに特徴とする請求の範囲 ３記載の内燃エンジン。
16. １６．少なくともポンプシリンダが内燃エンジンのクランクケースをクランクケ ース圧縮のために利用し、クランクケースのトランスファポートは前記クランク ケースを前記シリンダの株壁に連絡するため、ポンプシリンダのピストンがその ピストンの下死点位置に近いとき、ピストンは前記トランスファポートを覆わず 、したがって、吸入チャージの一部が前記シリンダ中に流れることができること ；および、クランクケース吸入バルブ手段がクランクケース吸入ポートまたはマ ニホルドと前記クランクケースとの連絡を調時するので、ピストンがそのピスト ンの上死点位置に向かって少なくとも事実上運動している間に前記チャージが導 入されることをさらに特徴とする請求の範囲３記載の内燃エンジン。
17. １７．ポンプシリンダが動力シリンダ間以外の位置に置かれるので、前記動力シ リンダ間の距離が、ポンプシリンダ内径１個分およびポンプシリンダと動力シリ ンダを隔てることがある壁厚さの２倍の和より小さいこと；および、各動力シリ ンダの排気マニホルドが、吸入ガスの圧力を増大させるために前記動力シリンダ の排気ガスを利用するターボチャージ装置に入ることをさらに特徴とする請求の 範囲３記載の内燃エンジン。
18. １８．ターボチャージから導かれる加圧された吸入マニホルドがポンプシリンダ に連絡すること；前記クランクケース吸入ポートおよび／またはマニホルドが無 過給であることをさらに特徴とする請求の範囲１６および１７を組合わせた内燃 エンジン。
19. １９．吸入バルブが、前記位置の後、前記時間の２５〜４０％で閉鎖すること； および、前記トランスファポートが、前記位置の後、前記時間の１５〜４０％で 開放することをさらに特徴とする請求の範囲３記載の内燃エンジン。
20. ２０．少なくとも移送バルブと排気バルブのためにポペット形バルブが使用され ること；および、開放の継続時間および／またはリフトのほか、前記バルブの開 放および／または閉鎖時間と速度のいずれかの組合わせを変更させることができ る可変バルブ調時メカニズムが、少なくとも排気バルブの閉鎖時間を変動させる ために使用されることをさらに特徴とする請求の範囲３記載の内燃エンジン。