(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダを画成する本体と、
前記シリンダ内に配されたピストンと、を備え、前記ピストンの先端面及び前記シリンダの壁面は内部容積を画成し、
さらに、前記内部容積への空気及び燃料の流入を可能にする前記本体内のポートと、
前記ピストンの少なくとも一部の周囲に配され、外面及び遠位端を有するスリーブバルブと、を備え、前記スリーブバルブは、前記ポートが開く第１の位置と、前記スリーブバルブが前記ポートを閉じる第２の位置との間で移動可能であり、
さらに、前記スリーブバルブの外面に隣接する油路形成ピースを備え、前記油路形成ピースの表面と、前記スリーブバルブの外面とはオイル通路を画成し、
さらに、前記本体を前記オイル通路へと抜ける油入口ポートと、
前記本体を前記オイル通路へと抜ける油出口ポートと、
前記本体へ添えられた第１の端部と、前記スリーブバルブの外面に添えられた第２の端部とを有する可撓性シールと、を備え、
前記可撓性シールはベローズシールであり、
前記ベローズシールは、内面及び外面を有し、
前記油出口ポートは、前記ベローズシールの内面により部分的に画成されている内燃機関。
【請求項２】
シリンダを画成する本体と、
前記シリンダ内に配されたピストンと、を備え、前記ピストンの先端面及び前記シリンダの壁面は内部容積を画成し、
さらに、前記内部容積への空気及び燃料の流入を可能にする前記本体内のポートと、
前記ピストンの少なくとも一部の周囲に配され、外面及び遠位端を有するスリーブバルブと、を備え、前記スリーブバルブは、前記ポートが開く第１の位置と、前記スリーブバルブが前記ポートを閉じる第２の位置との間で移動可能であり、
さらに、前記スリーブバルブの外面に隣接する油路形成ピースを備え、前記油路形成ピースの表面と、前記スリーブバルブの外面とはオイル通路を画成し、
さらに、前記本体を前記オイル通路へと抜ける油入口ポートと、
前記本体を前記オイル通路へと抜ける油出口ポートと、
前記本体へ添えられた第１の端部と、前記スリーブバルブの外面に添えられた第２の端部とを有する可撓性シールと、を備え、
前記可撓性シールはベローズシールであり、
前記ベローズシールは、内面及び外面を有し、
前記内部容積への空気及び燃料の流入を可能にする前記本体内のポートは、前記ベローズシールの外面により部分的に画成されている内燃機関。
【請求項３】
シリンダを画成する本体と、
前記シリンダ内に配されたピストンと、を備え、前記ピストンの先端面及び前記シリンダの壁面は内部容積を画成し、
さらに、前記内部容積への空気及び燃料の流入を可能にする前記本体内のポートと、
前記ピストンの少なくとも一部の周囲に配され、外面及び遠位端を有するスリーブバルブと、を備え、前記スリーブバルブは、前記ポートが開く第１の位置と、前記スリーブバルブが前記ポートを閉じる第２の位置との間で移動可能であり、
さらに、前記スリーブバルブの外面に隣接する油路形成ピースを備え、前記油路形成ピースの表面と、前記スリーブバルブの外面とはオイル通路を画成し、
さらに、前記本体を前記オイル通路へと抜ける油入口ポートと、
前記本体を前記オイル通路へと抜ける油出口ポートと、
前記本体へ添えられた第１の端部と、前記スリーブバルブの外面に添えられた第２の端部とを有する可撓性シールと、を備え、
前記可撓性シールはベローズシールであり、
前記ベローズシールは、前記スリーブバルブが前記第１の位置から前記第２の位置へと移動するのを助ける内燃機関。
【請求項４】
シリンダを画成する本体と、
前記シリンダ内に配されたピストンと、を備え、前記ピストンの先端面及び前記シリンダの壁面は内部容積を画成し、
さらに、前記内部容積への空気及び燃料の流入を可能にする前記本体内のポートと、
前記ピストンの少なくとも一部の周囲に配され、外面及び遠位端を有するスリーブバルブと、を備え、前記スリーブバルブは、前記ポートが開く第１の位置と、前記スリーブバルブが前記ポートを閉じる第２の位置との間で移動可能であり、
さらに、前記スリーブバルブの外面に隣接する油路形成ピースを備え、前記油路形成ピースの表面と、前記スリーブバルブの外面とはオイル通路を画成し、
さらに、前記本体を前記オイル通路へと抜ける油入口ポートと、
前記本体を前記オイル通路へと抜ける油出口ポートと、
前記本体へ添えられた第１の端部と、前記スリーブバルブの外面に添えられた第２の端部とを有する可撓性シールと、を備え、
前記可撓性シールはベローズシールであり、
前記ベローズシールは、前記スリーブバルブが前記第２の位置を維持するのを助ける内燃機関。
【請求項５】
前記ベローズシールは、前記オイル通路を通じて移動する油が、前記内部容積に入ることを防止する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項６】
前記ベローズシールの第２の端部は、前記スリーブバルブの遠位端の近位に添えられている請求項１乃至４のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項７】
前記ベローズシールは、前記オイル通路を通じて移動する油が、前記内部容積への空気及び燃料の流入を可能にする前記ポートへ入るのを防止する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項８】
前記可撓性シールは、円錐状シールである、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項９】
互いに連通する第１及び第２のシリンダを画成する本体と、
前記第１及び第２のシリンダ内に配された第１及び第２のピストンと、を備え、前記第１及び第２のピストンの前面と、前記第１及び第２のシリンダの壁面は内部容積を画成し、
さらに、前記内部容積への空気及び燃料の流入を可能にする前記本体の第１のポートと、
前記内部容積から排気ガスの流出を可能にする前記本体の第２のポートと、
前記第１のピストンの周囲の少なくとも一部の配された第１のスリーブバルブと、を備え、
前記第１のスリーブバルブは、第１のポートが開かれる第１の位置と、前記第１のスリーブバルブが前記第１のポートを閉じる第２の位置との間で移動可能であり、
さらに、前記第２のピストンの周囲の少なくとも一部の配された第２のスリーブバルブを備え、
前記第２のスリーブバルブは、第２のポートが開かれる第１の位置と、前記第２のスリーブバルブが前記第２のポートを閉じる第２の位置との間で移動可能であり、
さらに、前記第１のスリーブバルブに隣接して配された油路形成ピースを備え、前記油路形成ピースの表面及び前記スリーブバルブは、オイル通路を画成し、
さらに、前記本体を前記オイル通路へと抜ける油入口ポートと、
前記本体を前記オイル通路へと抜ける油出口ポートと、
前記本体へ添えられた第１の端部と、前記第１のスリーブバルブの外面に添えられた第２の端部とを有するベローズシールと、を備える内燃機関。
【請求項１０】
前記ベローズシールは、前記オイル通路を通じて移動する油が、前記内部容積に入ることを防止する、請求項９に記載の内燃機関。
【請求項１１】
前記ベローズシールは、前記スリーブバルブが前記第１の位置から前記第２の位置へと移動するのを助ける、請求項９に記載の内燃機関。
【請求項１２】
前記ベローズシールは、前記スリーブバルブが前記第２の位置を維持するのを助ける、請求項９に記載の内燃機関。
【請求項１３】
前記ベローズシールの第２の端部は、前記スリーブバルブの遠位端の近位に添えられている請求項９に記載の内燃機関。
【請求項１４】
前記ベローズシールは、前記オイル通路を通じて移動する油が、前記第１のポートへ入るのを防止する、請求項９に記載の内燃機関。
【請求項１５】
前記ベローズシールは、内面及び外面を含む、請求項９に記載の内燃機関。
【請求項１６】
前記ベローズシールの内面は、前記オイル通路と前記油出口ポートとの間を移動する油が、前記第１のポートに入るのを防止する、請求項１５に記載の内燃機関。
【請求項１７】
前記ベローズシールの外面は、部分的に前記第１のポートを形成する、請求項１５に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本出願は、２００６年４月１７日出願の米国特許仮出願番号６０／７９２，９９５、及び２００６年１０月２０日出願の米国特許仮出願番号６０／８５３，０９５の優先権を主張するものであり、これらの出願は本明細書に引用により組み込まれている。
【０００２】
本発明は内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００３】
内燃機関は、動力車及び他の機械に使用される。一般的な往復内燃機関は、本体、ピストン、少なくとも１つのポート、少なくとも１つのバルブ、クランクシャフト（ドライブシャフトとして機能する）、及びコネクティングロッドを含む。本体はシリンダを有する。ピストンはシリンダ内に配置され、ピストン表面及びシリンダ壁面が内部容積を形成するようになっている。本体にはポートが設けられており、内部容積に空気及び燃料が流入し、そこから排気ガスが流出するようになっている。バルブは、ポートが開いた第１の位置と、バルブがポートを閉じた第２の位置との間を移動する。クランクシャフトは、本体に回転可能に取り付けられた軸受部、及びクランクスロー部（ｏｆｆｓｅｔ  ｔｈｒｏｗ  ｓｅｃｔｉｏｎ）を有する。コネクティングロッドは、ピストンの往復運動がクランクシャフトのクランクスロー部のクランクシャフト中心線の周りの回転を引き起こすように、ピストンとクランクシャフトのクランクスロー部との間を連結する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述の往復エンジンは、一般にピストン表面及びシリンダ壁面と共に内部容積を形成するシリンダヘッドを有する。熱はシリンダヘッドへ移動し、シリンダヘッドを通って伝達されるので、内部容積からのエネルギ損失及び効率の低下が生じる。効率を高める１つの方法は、ピストンの表面積を小さくすると共にピストンのストローク（クランクスロー部が追従する円の直径）を長くすることである。ロングストローク化により、エンジンのピストン及び他の構成部品に大きな力が発生するので、エンジンは、低出力に対応する低い毎分回転数でのみ運転可能になる。また、部分出力時に内部容積内のガスは膨張せず、完全に冷えず結果的に排気時に高温ガスが生じるので、従来の燃焼機関の部分出力運転は全出力運転に比べて効率が劣る。排気ガスの熱はエネルギ損失であり結果的に効率が低下する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、相互に連通する第１及び第２のシリンダを備える本体と、それぞれ第１及び第２のシリンダ内にあり、シリンダの壁面と一緒に内部容積を定める表面を有する第１及び第２のピストンと、本体内にあり、空気及び燃料の内部容積への流入及び排気ガスの内部容積からの流出を可能にする少なくとも１つのポートと、第１及び第２のドライブシャフトとを備え、第１及び第２のドライブシャフトの各々が、本体を通り抜けるそれぞれのドライブシャフト中心線上に回転可能に取り付けられた軸受部を有し、更に、第１及び第２のドライブシャフトの各々がクランクスロー部を有し、第１のピストン及び第１のドライブシャフトのクランクスロー部が連結され、第２のピストン及び第２のドライブシャフトのクランクスロー部が連結され、第１及び第２のピストンの往復運動が内部容積を最大容量と最小容量との間で増加及び減少させて、ドライブシャフト中心線の周りの第１及び第２のドライブシャフトのクランクスロー部の回転を引き起こすようになっており、内部容積の最小容積は、大出力伝達用の大容積と小出力伝達用の小容積との間で調節可能となっており、本体に取り付けられ、それぞれがポートを開閉し、それぞれが少なくとも空気の内部容積への流れを制限し、ピストンの１サイクルに関して、大出力伝達時には内部容積への空気量を増加させると共に小出力伝達時には内部容積への空気量を減少させるように作動可能な少なくとも１つのバルブ、を更に備える内燃機関を提供する。
【０００６】
内燃機関は、本体に対する第２のドライブシャフトの軸受部の位置を調節する燃焼室容積可変機構を更に備えることができる。
【０００７】
燃焼室容積可変機構は、ドライブシャフトの各々の回転を同期させることができる。
【０００８】
燃焼室容積可変機構は、第１、第２、第３、及び第４の歯車の歯車列、及び第２のドライブシャフトに連結された燃焼室容積可変キャリッジを含み、第１及び第４の歯車は、第１及び第２のドライブシャフトのそれぞれに取り付けられており、第１及び第４の歯車は、第１及び第２のドライブシャフト中心線の周りを第１及び第２のドライブシャフトと一緒に回転し、キャリッジは、第２のドライブシャフト中心線が第３の歯車の回転軸の周りで回転するように移動することができる。
【０００９】
内燃機関は、内部容積に流入する空気量を調節するバルブ制御システムを更に備え、大出力伝達のためにより多くの空気を供給し、小出力伝達のためにより少ない空気量を供給するようになっており、更に、バルブ制御システムは、第１のドライブシャフトの位相に対して、大出力伝達及び小出力伝達の間で内部容積に供給される空気の位相を変えることができる。
【００１０】
バルブ制御システムは、支持構造体と、支持構造体に対して移動可能に取り付けられたキャリッジと、キャリッジに回転可能に取り付けられると共にカム外面を有するカムと、第１の従動子と、第２の従動子とを備え、第１の従動子が支持構造体で保持され、第１の従動子がカム面に接触する端面を有し、カムの回転が第１の従動子の平行移動をもたらし、第１の従動子が側面カム面を有しており、第２の従動子が側面カム面に接触する追従面を有し、第１の従動子の平行移動が第２の従動子の移動を引き起こすことができる。
【００１１】
内燃機関は、第１のピストンの周りに少なくとも部分的に存在するスリーブバルブを更に備えることができ、ポートが開く第１の位置と、スリーブバルブがポートを閉じる第２の位置との間で移動可能である。
【００１２】
スリーブバルブは、ポートが開く第１の位置とスリーブバルブがポートを閉じる第２の位置との間で、主として直線往復経路を動くことができる。
【００１３】
ポートは、座部を備える開口部を有し、スリーブバルブが該スリーブバルブの移動方向に対してゼロ度以外の角度を成す表面を有し、端面が座部と係合してポートを閉じるようになっている。
【００１４】
内燃機関は、バルブ冷却部を更に備えることができ、スリーブバルブの外面と一緒になってバルブ冷却通路を形成し、バルブ冷却通路をバルブ冷却液が流れてスリーブバルブを冷却するようになっている。
【００１５】
また、本発明は、相互に連通する第１及び第２のシリンダを備える本体と、それぞれ第１及び第２のシリンダ内にあり、シリンダの壁面と一緒に内部容積を定める表面を有する第１及び第２のピストンと、本体内にあり、空気及び燃料の内部容積への流入及び排気ガスの内部容積からの流出を可能にする少なくとも１つのポートと、それぞれ第１及び第２のピストンの周りに少なくとも部分的に存在する第１及び第２のスリーブバルブと、各々が本体に回転可能に取り付けられている軸受部を有し、各々がクランクスロー部を有する第１及び第２のドライブシャフトとを備え、第１のスリーブバルブが、第１のポートが開く第１の位置と、第１のスリーブバルブが第１のポートを閉じる第２の位置との間を移動可能であり、第２のスリーブバルブが、第２のポートが開く第１の位置と、第２のスリーブバルブが第２のポートを閉じる第２の位置との間を移動可能であり、第１のピストン及び第１のドライブシャフトの軸受部は、第１のピストンの往復運動が、第１のドライブシャフト中心線の周りの第１のドライブシャフトのクランクスロー部の移動をもたらすように連結されており、第２のピストン及び第２のドライブシャフトの軸受部は、第２のピストンの往復運動が、第２のドライブシャフト中心線の周りの第２のドライブシャフトのクランクスロー部の移動をもたらすように連結されている内燃機関を提供する。
【００１６】
更に、本発明は、相互に連通する第１及び第２のシリンダを備える本体と、それぞれ第１及び第２のシリンダ内にあり、シリンダの壁面と一緒に内部容積を定める表面を有する第１及び第２のピストンと、本体内にあり、空気及び燃料の内部容積への流入及び排気ガスの内部容積からの流出を可能にする少なくとも１つのポートと、各々が本体に回転可能に取り付けられている軸受部を有し、各々がクランクスロー部を有する第１及び第２のドライブシャフトとを備え、第１のピストン及び第１のドライブシャフトのクランクスロー部は連結されると共に、第２のピストン及び第２のドライブシャフトのクランクスロー部は連結されており、第１及び第２のピストンの往復運動が、第１及び第２のドライブシャフトのクランクスロー部のそれぞれ第１及び第２の軸受部のドライブシャフト中心線の周りの回転をもたらし、ドライブシャフト中心線の間の距離は調節可能であり、内部容積の最小容積を調節できるようになっている内燃機関を提供する。
【００１７】
更に、本発明は、支持構造体と、支持構造体に対して移動可能に取り付けられたキャリッジと、キャリッジに回転可能に取り付けられると共にカム外面を有するカムと、第１の従動子と、第２の従動子とを備え、第１の従動子が支持構造体で保持され、第１の従動子がカム面に接触する端面を有し、カムの回転が第１の従動子の平行移動をもたらし、第１の従動子が側面カム面を有しており、第２の従動子が側面カム面に接触する追従面を有し、第１の従動子の平行移動が第２の従動子の移動を引き起こすバルブ制御システムを提供する。
【００１８】
更に、本発明は、シリンダを備える本体と、シリンダ内にあり、シリンダの壁面と一緒に内部容積を定める表面を有するピストンと、本体内にあり、空気及び燃料の内部容積への流入及び排気ガスの内部容積からの流出を可能にする少なくとも１つのポートと、第１のピストンの周りに少なくとも部分的に存在し、ポートが開く第１の位置と、それがポートを閉じる第２の位置との間で、主として直線往復経路を動くスリーブバルブと、本体に回転可能に取り付けられている軸受部とクランクスロー部とを有するドライブシャフトとを備え、ピストン及びドライブシャフトの軸受部は、ピストンの往復運動が、ドライブシャフト中心線の周りのドライブシャフトのクランクスロー部の回転をもたらすように連結されている内燃機関を提供する。
【００１９】
更に、本発明は、シリンダを備える本体と、シリンダ内にあり、シリンダの壁面と一緒に内部容積を定める表面を有するピストンと、本体内にあり、空気及び燃料の内部容積への流入及び排気ガスの内部容積からの流出を可能にする少なくとも１つのポートと、第１のピストンの周りに少なくとも部分的に存在し、ポートが開く第１の位置と、それがポートを閉じる第２の位置との間で、主として直線往復経路を動くスリーブバルブと、スリーブバルブに隣接し、その表面とスリーブバルとでオイル通路を形成する油路形成ピースと、本体を通って通路に入る油入口ポートと、オイル通路から本体を通る油出口ポートと、本体に回転可能に取り付けられた軸受部及びクランクスロー部を有するドライブシャフトとを備え、ピストン及びドライブシャフトの軸受部は、ピストンの往復運動が、ドライブシャフト中心線の周りのドライブシャフトのクランクスロー部の回転をもたらすように連結されている内燃機関を提供する。
【００２０】
更に、本発明は、シリンダを備える本体と、シリンダ内にあり、シリンダの壁面と一緒に内部容積を定める表面を有するピストンと、本体内にあり、空気及び燃料の内部容積への流入及び排気ガスの内部容積からの流出を可能にする少なくとも１つのポートと、第１のピストンの周りに少なくとも部分的に存在するスリーブバルブと、本体に回転可能に取り付けられた軸受部及びクランクスロー部を有するドライブシャフトとを備え、スリーブバルブが、ポートが開く第１の位置とスリーブバルブがポートを閉じる第２の位置との間で、主として直線往復経路上を動き、スリーブバルブが、該スリーブバルブの移動方向に対してゼロ度以外の角度を成す表面を有し、端面が座部と係合してポートを閉じるようになっており、ピストン及びドライブシャフトの軸受部は、ピストンの往復運動が、ドライブシャフト中心線の周りのドライブシャフトのクランクスロー部の回転をもたらすように連結されている内燃機関を提供する。
【００２１】
更に、本発明は、シリンダ、燃料供給キャビティ、及び燃料供給キャビティをシリンダに接続する燃料出口ポートを備える本体と、シリンダ内にあり、シリンダの壁面と一緒に内部容積を定める表面を有するピストンと、内部容積への空気の流入を可能にする本体内の少なくとも１つの吸気ポートと、吸気ポート及び燃料出口ポートが開く第１の位置と、それにより吸気ポート及び燃料出口ポートを閉じる第２の位置との間を移動可能なバルブと、本体に回転可能に取り付けられた軸受部及びクランクスロー部を有するドライブシャフトとを備え、ピストン及びドライブシャフトの軸受部は、ピストンの往復運動が、ドライブシャフト中心線の周りのドライブシャフトのクランクスロー部の回転をもたらすように連結されている内燃機関を提供する。
【００２２】
更に、本発明は、シリンダとシリンダ内にありシリンダの壁面と一緒に内部容積を定める表面を有するピストンとを備える本体と、本体内にあり、空気及び燃料の内部容積への流入及び排気ガスの内部容積からの流出を可能にする少なくとも１つのポートと、本体に回転可能に取り付けられた軸受部及びクランクスロー部を有するドライブシャフトとを備え、ピストン及びドライブシャフトの軸受部は、ピストンの往復運動が、ドライブシャフト中心線の周りのドライブシャフトのクランクスロー部の回転をもたらすように連結されており、ポートが開く第１の位置と、それがポートを閉じる第２の位置との間で移動可能なスリーブバルブと、スリーブバルブに連結され、圧力が加わるとバルブを第２の位置に移動させる表面を有する構成要素と側面部を有するバルブ加圧リザーバと、側面部に結合し、側面部に作用してバルブ加圧リザーバ内を高圧状態に維持するスプリングと、バルブ加圧リザーバよりも高圧の流体が入っている高圧リザーバと、高圧リザーバが表面に連通するがバルブ加圧リザーバが表面と連通しない第１の位置と、高圧リザーバが表面と連通しないがバルブ加圧リザーバが表面と連通する第２の位置との間を移動可能なバルブとを更に備える内燃機関を提供する。
【００２３】
更に、本発明は、シリンダを備える本体と、シリンダ内にあり、シリンダの壁面と一緒に内部容積を定める表面を有するピストンと、本体内にあり、空気及び燃料の内部容積への流入及び排気ガスの内部容積からの流出を可能にする少なくとも１つのポートと、ドライブシャフト中心線上を回転可能に取り付けられた軸受部及びクランクスロー部を有するドライブシャフトとを備え、ピストン及びドライブシャフトのクランクスロー部が連結され、ピストンの往復運動が内部容積を最大容量と最小容量との間で増加及び減少させて、ドライブシャフト中心線の周りのドライブシャフトのクランクスロー部の回転を引き起こすようになっており、内部容積内の早期着火を検出するためのノックセンサと、ノックセンサで検出した早期着火に基づいて内部容積の最小容積を調節するフィードバックシステムとを更に備える内燃機関を提供する。
【００２４】
更に、本発明は、シリンダを備える本体と、シリンダ内にあり、シリンダの壁面と一緒に内部容積を定める表面を有するピストンと、本体内にあり、空気及び燃料の内部容積への流入及び排気ガスの内部容積からの流出を可能にする少なくとも１つのポートと、ドライブシャフト中心線上を回転可能に取り付けられた軸受部及びクランクスロー部を有するドライブシャフトとを備え、ピストン及びドライブシャフトのクランクスロー部が連結され、ピストンの往復運動が内部容積を最大容量と最小容量との間で増加及び減少させて、ドライブシャフト中心線の周りのドライブシャフトのクランクスロー部の回転を引き起こすようになっており、それぞれ第１及び第２の電極を有する第１及び第２の点火プラグと、第１及び第２の電極の間に接続され、第１及び第２の電極の間に電圧差が生じて内部容積に火花を生成するように、第１の電極に正の電圧を供給すると共に第２の電極に負の電圧を供給する点火装置とを備える内燃機関を提供する。
【００２５】
更に、本発明は、シリンダとシリンダ内にありシリンダの壁面と一緒に内部容積を定める表面を有するピストンとを備える本体と、本体内にあり、空気及び燃料の内部容積への流入及び排気ガスの内部容積からの流出を可能にする少なくとも１つのポートと、本体上のドライブシャフト軸受けと、ドライブシャフト軸受けに回転可能に取り付けられる軸受部及びドライブシャフト軸受けの中心線の周りの円形経路を動くクランクスロー部を有するドライブシャフトと、ピストン及びドライブシャフトのクランクスロー部にそれぞれ連結される第１及び第２の端部を有するコネクティングロッドを備え、内部容積内の燃焼流体によるピストンの往復運動がドライブシャフトのクランクスロー部の円形経路の動きをもたらすようになっている内燃機関を提供する。
【００２６】
更に、本発明は、シリンダを備える本体と、シリンダ内にあり、シリンダの壁面と一緒に内部容積を定める表面を有するピストンと、本体内にあり、空気及び燃料の内部容積への流入及び排気ガスの内部容積からの流出を可能にする少なくとも１つのポートと、ドライブシャフト中心線上を回転可能に取り付けられた軸受部及びクランクスロー部を有するドライブシャフトとを備え、ピストン及びドライブシャフトのクランクスロー部が連結され、ピストンの往復運動が内部容積を最大容量と最小容量との間で増加及び減少させて、ドライブシャフト中心線の周りのドライブシャフトのクランクスロー部の回転を引き起こすようになっており、少なくとも１つのピストンの吸気行程時に、少なくとも１つのバルブが開いた状態であり、空気が吸気行程の第１の所定期間にわたって燃焼室に流入可能となっており、少なくとも１つのピストンの膨張行程時に、少なくとも１つのバルブが膨張行程の第２の所定期間にわたって燃焼室を実質的に閉じた状態にするようになっており、第２の期間は第１の期間よりも長く、少なくとも１つのピストンから動力系に伝達されるエネルギ、及び少なくとも１つのピストンの排気サイクルのエネルギ損失は合わせて、シリンダ内の燃料のエネルギの６５％以上であることを特徴とする内燃機関。
本発明は図面を参照して例示的に示される。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、前述の往復エンジンの問題点を解決できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態による内燃機関の透視図である。
【図２】図１の内燃機関の一部を形成する、右側のバルブ機構、右側の鋳物、及び中央連結ピースを示す。
【図３】燃料が内燃機関の内部容積に流入するようになった図２に示す構成部品の断面図である。
【図４】内燃機関の点火プラグの位置を示す端面図である。
【図５】内燃機関の出力伝達機構及び燃焼室容積可変機構の組立体を示す概略側面図である。
【図６】内燃機関のバルブ制御システムを示す概略側面図である。
【図７】図６のバルブ制御システムの機能を示すグラフである。
【図８Ａ】内燃機関の全出力運転を示す断面図である。
【図８Ｂ】内燃機関の全出力運転を示す断面図である。
【図８Ｃ】内燃機関の全出力運転を示す断面図である。
【図８Ｄ】内燃機関の全出力運転を示す断面図である。
【図８Ｅ】内燃機関の全出力運転を示す断面図である。
【図８Ｆ】内燃機関の全出力運転を示す断面図である。
【図８Ｇ】内燃機関の全出力運転を示す断面図である。
【図９Ａ】内燃機関の部分出力運転を示す断面図である。
【図９Ｂ】内燃機関の部分出力運転を示す断面図である。
【図９Ｃ】内燃機関の部分出力運転を示す断面図である。
【図９Ｄ】内燃機関の部分出力運転を示す断面図である。
【図９Ｅ】内燃機関の部分出力運転を示す断面図である。
【図９Ｆ】内燃機関の部分出力運転を示す断面図である。
【図９Ｇ】内燃機関の部分出力運転を示す断面図である。
【図１０Ａ】内燃機関の一部を形成する油圧式保持閉鎖システムの概略側面図を示す。
【図１０Ｂ】内燃機関の一部を形成する油圧式保持閉鎖システムの概略側面図を示す。
【図１１】内燃機関の一部を形成する制御システムのブロック図である。
【図１２Ａ】本発明の内燃機関の別の実施形態に使用される燃焼室容積可変キャリッジの側面図である。
【図１２Ｂ】本発明の内燃機関の別の実施形態に使用される燃焼室容積可変キャリッジの側面図である。
【図１３Ａ】本発明の内燃機関の更に別の実施形態に使用される燃焼室容積可変キャリッジの側面図である。
【図１３Ｂ】本発明の内燃機関の更に別の実施形態に使用される燃焼室容積可変キャリッジの側面図である。
【図１４】本発明の別の実施形態による、内燃機関に使用される可撓性ベローズシールの使用を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１は、本体１２、左側及び右側のバルブ機構１４及び１６、バルブ制御システム１８の構成部品、点火プラグ２０、左側及び右側の出力伝達機構２２及び２４、及び燃焼室容積可変機構２６を含む、本発明の実施形態による内燃機関１０の構成部品を示す。
本体１２は、ベース部２８、左側及び右側の鋳物３０及び３２、及び中央連結ピース３４を含む。左側及び右側の鋳物３０及び３２は中央連結ピース３４に取り付けられている。左側及び右側の鋳物３０及び３２、及び中央連結ピース３４を含む組立体は、次に、ベース部２８に固定され、相互に固定連結されたベース部２８、鋳物３０及び３２、及び中央連結ピース３４の単一ピースを形成するようになっている。
【００３０】
図２に示すように、右側の鋳物３２は、シリンダブロック部３６、吸気及び分配部３８、及びクランクシャフトハウジング４０を含む。シリンダブロック部３６は、右側から左側に機械加工された円形ボア４２を有する。吸気及び分配部３８は、シリンダブロック部３６の左側の周りに渦巻き部４４を形成する。渦巻き部４４は上端に入口４６を有する。シリンダブロック部３６の左側端部及び吸気及び分配部３８は、渦巻き部４４の左側の外側に円周方向の出口４８を形成する。
クランクシャフトハウジング４０はシリンダブロック部３６からの延長部でありシリンダブロック部３６よりも大きな寸法を有している。図２の断面図には２つのドライブシャフト開口５０の一方が示されている。
【００３１】
右側のバルブ機構１６は、油路形成ピース５２、スリーブバルブ５４、及び保持ピース５６を含む。
油路形成ピース５２は、円形ボア４２に右側から左側へ挿入される。油路形成ピース５２には、左側にバルブ冷却部５８、右側にバルブ作動部６０が形成される。バルブ冷却部５８は内面に形成された螺旋溝６２を有しており、入口及び出口溝６４及び６６が外面に形成されている。入口及び出口溝６４及び６６は、螺旋溝６２の反対側の端部に連通している。バルブ作動部６０には油圧スロット６８及び７０が形成されている。油路形成ピース５２は、油路形成ピース５２上の座部７４がシリンダブロック部３６上の座部に接触するまで円形ボア４２の中に挿入され、それ以上円形ボア４２の中で移動できないようになっている。次に、入口溝６４と円形ボア４２の表面とによって密閉キャビティが形成される。同様に出口溝６６と円形ボア４２の表面とによって、及び、油圧スロット６８及び７０と円形ボア４２の表面とによって、複数のキャビティが形成される。
【００３２】
スリーブバルブ５４は油路形成ピース５２の中に右側から左側に挿入される。スリーブバルブ５４は、スリーブ部７６と、該スリーブ部７６の右端の周りに接する突起構成要素７８とを有する。密閉された螺旋状オイル冷却通路は、スリーブ部７６の外面及び螺旋溝６２の表面によって形成される。突起構成要素７８の左側及び右側の表面８０及び８２のそれぞれは、油圧スロット６８及び７０によって形成される各キャビティを完全なものにする。スリーブバルブ５４は、油路形成ピース５２に対して右側及び元の左側に摺動可能である。Ｏリング８４は、突起構成要素７８とバルブ作動部６０との間に配置され、バルブ作動部６０に対する突起構成要素７８の摺動を可能にする。
【００３３】
保持ピース５６はリング状であり、外径は実質的に油路形成ピース５２よりも大きく、内径はスリーブ部７６の外径よりも僅かに大きい。保持ピース５６はスリーブ部７６の右端に配置されているので、油路形成ピース５２の右端は保持ピース５６の左面に当接する。次に、保持ピース５６は右側の鋳物３２に固定され、油路形成ピース５２を所定の位置に保持するようになっている。保持ピース５６を右側の鋳物３２に対して取り外し可能に固定するためにボルトを使用でき、油路形成ピース及びスリーブバルブ５４の取り外し及びメンテナンスが可能になる。Ｏリング８６は、保持ピース５６の内径部とスリーブ部７６の右端の外面との間に配置され、スリーブ部７６の保持ピース５６を通り越えた摺動が可能になる。Ｏリング８６は、右面８２、油圧スロット７０の一方、及びスリーブ部７６の外面で部分的に形成されるキャビティを密封するので、オイルは漏れないが、依然として保持ピース５６に対するスリーブ部７６の摺動は可能である。
【００３４】
中央連結ピース３４はリング状であり、外側部９０及び内側部９２を有している。内側部９２は、テーパー状の対向する２つの側面９４を有している。燃料供給キャビティ９６は、内側部９２内で中央連結ピース３４の水平方向中心軸Ｃの周りに渦巻き部を形成する。更に、中央連結ピース３４は、点火プラグスリーブ９８を含み、点火プラグはそこを通って燃料供給キャビティ９６内の燃料に触れることなく燃料供給キャビティ９６を貫通して挿入できる。
【００３５】
右側の鋳物３２を中央連結ピース３４に取り付けると、吸気ポート１００は、一方側が側面９４の一方で、他方側がシリンダブロック部３６の端面１０２及び１０４、及び油路形成ピース５２によって形成される。吸気ポート１００はスリーブバルブ５４の水平方向中心線Ｃの周りのリング状のポートである。吸気ポート１００は吸気及び分配部３８の出口４８から延び、スリーブ部７６の左側端部に開口部１０６を有している。スリーブバルブ５４が右側に移動すると開口部１０６が開き、左側に移動すると開口部１０６が閉じる。
【００３６】
図３に示すように、燃料出口ポート１０８は、燃料供給キャビティ９６から内側部９２の壁を貫通して形成される。スリーブ部７６は、基本的に直線状の往復経路に沿って左右方向１００に動く。スリーブバルブ５４は完全に直線状の経路に沿って動くことができるが、オイルが引き起こす力と、スリーブバルブ５４が水平方向中心軸Ｃの周りを回転する自由度により、スリーブバルブ５４は僅かに回転する場合がある。スリーブ部７６の端面１１２は、方向１１０に対して約４５度の角度１１４を有している。内側部９２は対応する座部を有しており、この座部に対して端面１１２が当接する。端面１１２が内側部９２の座部に接触する場合、燃料出口ポート１０８は閉じる。スリーブ部７６が移動して座部から離れると燃料出口ポート１０８が開口する。燃料出口ポート１０８は、内側部９２の左側に鏡面的に存在しないことに留意されたい。燃料出口ポート１０８と同様の複数の燃料出口は、内側部９２の水平方向中心線Ｃの周りにリング状に形成される。
【００３７】
別の実施形態において、燃料噴射器を用いて、燃料を直接噴射すること又は外部で空気と燃料とを混合して噴射することができる。この別の実施形態において、スリーブバルブを冷却する目的でキャビティ９６等のキャビティ内で冷却水を利用できる。
【００３８】
再び図１を参照すると、左側の鋳物３０及び左側のバルブ機構１４は、それぞれ右側の鋳物３２及び右側のバルブ機構１６の鏡像であり、２つの著しく異なる構造を有している。第１に、図２を参照して説明したように、ドライブシャフト開口５０等のドライブシャフト開口を備えておらず、代わりに左側の鋳物３０のクランクシャフト取り付け部の各側面には円形の軸受取り付け部が設けられている。第２に、図３を参照して説明したように内側部９２の左側には燃料出口ポートが無いので、左側のスリーブバルブ機構１４は、燃料供給キャビティ９６からの燃料の流れを制御しない。図２を参照して説明したように、吸気ポート１００は中央連結ピース３４の右側に形成されている。同様に排気ポートは中央連結ピース３４の左側に形成される。一般に、ガスは高温時に高速で移動するので、排気ポート上のスリーブバルブ５４は、吸気ポート１００に関する限りにおいては開かないであろう。また、ポートが短い場合、排気ポートを形成するスリーブバルブを冷却することは容易である。
【００３９】
図１は、中央連結ピース３４の水平方向中心線Ｃの周りに配置された４つの点火プラグ２０のうちの３つを示す。また、図１は、４つの点火プラグ開口１１５のうちの１つを示し、それぞれの点火プラグ２０は開口１１５を通って中央連結ピース３４に挿入される。次に、それぞれの点火プラグ２０は、図２に示すそれぞれのスリーブ９８の１つを貫通し、点火プラグの電極が内側部９２の内面から突出する。図４に示すように、上端の一方の対の点火プラグ２０は電極１１８Ａ及び１１８Ｂを有し、下端の他方の対の点火プラグ２０は電極１１８Ｃ及び１１８Ｄを有する。例えば、正の高電圧が電極１１８Ａに供給され、負の高電圧が電極１１８Ｂに供給されると電極１１８Ａと１１８Ｂとの間に火花が発生する。同様に、正の高電圧が電極１１８Ｃに供給され、負の高電圧が電極１１８Ｄに供給されると電極１１８Ｃと１１８Ｄとの間に火花が発生する。
【００４０】
図４は、電源２５２、配電器又はコンピュータで駆動されるスイッチ２５４、一次巻線２５６、及び二次巻線２５８を含む点火装置２５０を更に示す。電源２５２、スイッチ２５４、及び一次巻線２５６は、２つの接地２６０及び２６２の間に直列に接続されている。二次巻線２５８は、一次巻線２５６によって誘起される位置に配置され、電極１１８Ａ及び１１８Ｂの間に接続されている。
【００４１】
使用時、スイッチ２５４は電源２５２を一次巻線２５６に接続して、一次巻線２５６に電圧を発生させる。二次巻線２５８は誘起されるので、二次巻線２５８に電圧が発生する。二次巻線２５８の一端は正電圧、二次巻線２５８の他端は負電圧となる。
【００４２】
負の高電圧及び正の高電圧は、二次巻線２５８の一端を一方の電極１１８Ａに接続すると共に、二次巻線２５８の他端を他方の電極１１８Ｂに接続することで簡単に発生させることができる。一次巻線２５６は、通常、系統接地２６０／２６２と電源２５２との間で作動する。このような方法で、系統接地２６０／２６２には高電圧は接続されない。更に、絶縁に対する要求値は半減する。電極１１８Ａ及び１１８Ｂの間の所定の高電圧の差分は、いずれかの電極（例えば１１８Ｂ）と接地２６０／２６２との間で発生する電圧の半分だけである。
【００４３】
以下に図１及び５を組み合わせたものを参照する。図面が不明瞭にならないように、図１の全ての詳細構造が図５に示されている訳でなく、図５の全ての詳細構造が図１に示されている訳でもない。一般に、図１は、全体的な大きな組立体を示し、図５は、大きな組立体を構成する構成部品を良く示している。
【００４４】
左側の出力伝達機構２２は、左側のピストン１２０、左側のクランクシャフト１２２、及び左側のコネクティングロッド１２４を含む。左側のクランクシャフト１２２は、対向する軸受部１２６（軸受部１２６の一方は紙面方向で背後に配置されている）、クランクスロー部１２８、及びクランクスロー部１２８を軸受部１２６に連結する連結部１３０を有する。軸受部１２６は、左側の鋳物３０のクランクシャフトハウジング４０内のジャーナル軸受（図示せず）に回転可能に取り付けられている。左側のクランクシャフト１２２全体は、ジャーナル軸受上を回転する軸受部１２６を通る左側のクランクシャフト中心線の周りを回転する。
【００４５】
左側のピストン１２０は左側の鋳物３０内に存在すると共に左側のバルブ機構１４のスリーブバルブ５４の内面を左右に摺動する。左側の連結ピン１３２は、左側のピストン１２０に固定される。左側のコネクティングロッド１２４は、左側のクランクシャフト１２２のクランクスロー部１２８及び左側の連結ピン１３２のそれぞれにピボット結合する各端部を有する。左側のクランクシャフト１２２が回転すると、軸受部１２６から左側のクランクシャフト１２２のクランクスロー部１２８までの距離の２倍に等しい距離のピストンの往復運動がもたらされる。
別の実施形態は、左側の出力伝達機構の全ての構成部品を備えること又は備えないことができる。例えば、カム方式の接続とすることもできる。カム方式の機構において、コネクティングロッドは存在せず、カムがピストンを動かすようになっている。
【００４６】
燃焼室容積可変機構２６は、第１の歯車列１３４、第２の歯車列１３６、第３の歯車列１３８、及び第４の歯車列１４０のそれぞれ、第１の歯車軸１４２及び第２の歯車軸１４４のそれぞれ、及び燃焼室容積可変キャリッジ１４６を含む。第１の歯車１３４は、左側のクランクシャフト１２２の軸受部１２６の一方に取り付けられている。第１の歯車１３４及び左側のクランクシャフト１２２の軸受部１２６の各スプラインにより、第１の歯車１３４は左側のクランクシャフト１２２の軸受部１２６上をスリップしないので第１の歯車１３４は左側のクランクシャフト１２２と一緒に回転することができる。第１及び第２の歯車軸１４２及び１４４は、ベース部２８のそれぞれの軸受けを介して回転可能に取り付けられている。全て同じベース部２８に取り付けられるので、左側のクランクシャフト１２２の軸受部１２６、第１及び第２の歯車軸１４２及び１４４の間の空間的関係は固定される。第２及び第３の歯車１３６及び１３８は、第１及び第２の歯車軸１４２及び１４４のそれぞれに回転可能に取り付けられている。第２の歯車１３６は第１の歯車１３４と噛み合い、第３の歯車１３８は第２の歯車１３６と噛み合う。第１の歯車１３４の有効作動径は、第２の歯車１３６の有効作動径の丁度２倍である。第３の歯車１３８は第２の歯車１３６と同じ有効作動径を有している。また、第２の歯車１３６は第１の歯車１３４の丁度２倍の歯数を有し、第３の歯車１３８は第２の歯車１３６と同じ歯数を有する。従って、第２及び第３の歯車１３６及び１３８は、第１の歯車１３４の回転速度の丁度半分の速度で回転する。
【００４７】
燃焼室容積可変キャリッジ１４６は、対向する第１及び第２の端部１４８及び１５０のそれぞれを有している。第１の端部１４８は第２の歯車軸１４４にピボット結合されているので、第２の端部１５０は、第２の歯車軸１４４の中心線の中心点に対する半径上を動くことができる。
【００４８】
右側の出力伝達機構２４は、右側のピストン１５４、右側のクランクシャフト１５６、及び右側のコネクティングロッド１５８を含む。右側のピストン１５４は、図２のスリーブバルブ５４内に配置されて往復摺動する。右側のクランクシャフト１５６は、対向する軸受部１６０及びクランクスロー部１６２、及びクランクスロー部１６２を軸受部１６０に連結する連結部１６４を有する。右側の連結ピン１６６は右側のピストン１５４に固定される。右側のコネクティングロッド１５８は、右側の連結ピン１６６及び右側のクランクシャフト１５６のクランクスロー部１６２にピボット結合する各端部を有する。右側のクランクシャフト１５６の軸受部１６０は、燃焼室容積可変キャリッジ１４６に対するジャーナル軸受（図示せず）のそれぞれに回転可能に固定されている。右側のクランクシャフト１５６の全体は、軸受部１６０を通る右側のクランクシャフト中心線上を回転することができる。右側のクランクシャフト１５６が回転することで、右側のピストン１５４の往復運動が引き起こされる。右側のピストン１５６の移動距離は、右側の軸受部１６０を通るクランクシャフト中心線からクランクスロー部１６２までの距離にほぼ等しい。
【００４９】
内部容積１７０は、左側及び右側のピストン１２０及び１５４の対向面、中央連結ピース３４の内面、及び左側及び右側のバルブ機構１４及び１６の内面によって定まる。図１及び５は、それぞれの角度だけ回転した左側及び右側のクランクシャフト１２２及び１５６が示されており、左側及び右側のピストン１２０及び１５４はそれぞれ軸受部１２６及び１６０から最も遠い位置にあり、内部容積１７０は最小である。燃焼室容積可変キャリッジ１４６を所定の角度１７２だけ旋回させると、右側のクランクシャフト１５６の軸受部１６０は角度１７２だけ第２の歯車軸１４４の周りを回転する。右側のクランクシャフト１５６の軸受部１６０の右方向への回転は右側のピストン１５４の右方向への移動を引き起こす。右側のピストン１５４の右方向への移動は内部容積１７０を拡大する。拡大されるのは燃焼室であること、つまり、右側のクランクシャフト１５６が、右側のピストン１５４が右側のクランクシャフト１５６の軸受部１６０から最も遠い角度位置の場合の内部容積１７０の最小容積であることに留意されたい。また、内部容積１７０の最小容積の拡大は、対応して内部容積１７０の最大容積も拡大する。
【００５０】
第４の歯車１４０は、右側のクランクシャフト１５６の軸受部１６０に取り付けられており、右側のクランクシャフト１５６と一緒に回転するようになっている。第４の歯車１４０は第３の歯車１３８と噛み合う。第４の歯車１４０の歯数は、第３の歯車１３８の歯数の丁度半分であり、有効径は、第３の歯車１３８の有効径の丁度半分である。従って、第１及び第４の歯車は同じ角速度で反対方向に回転する。ピストン１２０及び１５４は離れる方向及び近づく方向に動く。ピストン１２０及び１５４の動きはおおよそ同位相であるが、ピストン１２０及び１５４の間の位相の相違は角度１７２の燃焼室容積可変キャリッジ１４６の旋回による僅かなものである。
【００５１】
図６は、図２に示す右側のバルブ機構１６のスリーブバルブ５４の作動を制御するためのバルブ制御システム１７４を示す。バルブ制御システム１７４は、支持構造体１７８、バルブ制御キャリッジ１８０、第１及び第２のカム駆動歯車１８２及び１８４、第１及び第２の従動子１８６及び１８８、リターンスプリング機構１９０、及びカム１９２を含む。
【００５２】
バルブ制御キャリッジ１８０は、それぞれ第１及び第２の端部１９３及び１９４を有する。第１の端部１９３は第１の歯車軸１４２にピボット結合される（図１及び５参照）。また、第１のカム駆動歯車１８２は、第１の歯車軸１４２に結合され、第１の歯車軸１４２で駆動される。第２のカム駆動歯車１８４は、バルブ制御キャリッジ１８０に回転可能に結合されている。第１及び第２の駆動歯車１８２及び１８４は同じ有効径、同じ歯数なので、第２の歯車１３６と同じ回転速度で回転するが、左側のクランクシャフト１２２及び右側のクランクシャフト１５６の半分の回転速度で回転する。当業者であれば、第２のカム駆動歯車の回転速度は４ストローク作動に合致していることを理解できるはずである。別の実施形態において、各歯車１８２、１８３、１３６、及び１３８の歯数を素数として摩耗を低減することもできる。
【００５３】
カム１９２は第２のカム駆動歯車１８４に固定されバルブ制御キャリッジ１８０に関連して一緒に回転する。支持構造体１７８は本体１２に固定支持されている（図１参照）。第１の従動子１８６は、支持構造体１７８に直線平行移動するように取り付けられており、カム１９２に接触する第１の端部１９５を有する。リターンスプリング機構１９０は第１の従動子１８６の反対側の端部及び支持構造体１７８に取り付けられている。リターンスプリング機構１９０は、第１の従動子１８６をカム１９２の方向に付勢するスプリング力をもたらす。第２の従動子１８８は、第１の従動子１８６の移動方向と直交する方向の支持構造体１７８に直線平行移動するように取り付けられている。
【００５４】
カム１９２は、カム１９２の１サイクルが、第１の従動子１８６の直線経路上の往復１サイクルをもたらす輪郭の外面１９６を有する。第１の従動子１８６は、輪郭付けされた側面１９８を有する。第２の従動子１８８の端部は側面１９８上に乗っている。第１の従動子１８６の１サイクルにより、第２の従動子１８８の直線経路上の１サイクルがもたらされる。
【００５５】
キャリッジ１８０が角度２００だけ旋回すると、第２のカム駆動歯車１８４の中心点は、支持構造体１７８に対して第１の位置から第２の位置に角度２００だけ回転する。リターンスプリング機構１９０は、第１の従動子１８６の左方向への対応した移動をもたらすので、第１の従動子１８６の端部はカム１９２の外面１９６に接触したままである。カム１９２の回転は、依然として、第１の従動子１８６の直線経路上の直線移動をもたらす。また、キャリッジ１８０が角度２００だけ移動すると、側面１９８の輪郭は左方向に移動する。側面１９８の輪郭が左方向に移動するので、第２の従動子１８８は第１の従動子１８６のサイクル時に長期間に亘って側面１９８の平坦部に乗ることになる。図７から分かるように、図６のバルブ制御キャリッジ１８０の移動により、カム１９２の僅かな回転角に関して第２の従動子１８８の変位がもたらされる。バルブ制御キャリッジ１８０の時計回り旋回により、第１のカム駆動歯車１８２の固定位置に対して時計回りに回転する第２のカム駆動歯車１８４によって、１のカム駆動歯車１８２の位相に対する第２の従動子１８８の時間位相が僅かに進むことに留意されたい。位相変化によって、第２の従動子１８８が動き始めるカム１９２の角度は実質的に変わらない。また、キャリッジ１８０は、第２の位置を通り過ぎて第３の位置に旋回することができ、側面１９８が更に左方向に移動するので、第２の従動子１８８は、第１の従動子１８６の完サイクルの間の全ての時間に亘って側面１９８の平坦部に乗ることになる。
【００５６】
第２の従動子１８８は油圧システム（図示せず）を介して図２の油圧スロット６８に接続されるので、第２の従動子１８８の動きが油圧スロット６８を出入りするオイルの流れを引き起こす。第２の従動子１８８の移動制限、位相変化移動により、スリーブバルブ５４の動き及び位相を調節することができる。スリーブバルブ５４の動きの調節は、吸気ポート１００を通る吸気量、及び図３に示す燃料入口ポートを通る燃料量を調節できることを意味する。
【００５７】
図１を参照すると、左側のバルブ機構１４は単に排気装置として機能する。また、内燃機関１０は、図６のバルブ制御システム１７４に加えて、左側のバルブ機構１４を制御するバルブ制御システム１７４を有する。しかしながら、排気装置に対しては簡単な制御で済むので、左側のバルブ機構１４を制御するのに使用されるバルブ制御システムは、左側のバルブ機構１４のスリーブバルブの移動制限又は位相変化を必要としない。
【００５８】
以下に、主として図８Ａから８Ｇを参照すると共に、これまで説明した他の全ての図面を参考にして内燃機関の全出力運転を説明する。全出力運転時、図１及び５の燃焼室容積可変キャリッジ１４６は、右方向に時計回りに旋回するので、右側のピストン１５４は内部容積１７０が最小容積の場合は図５の仮想線の位置にある。全出力運転時、図６のバルブ制御キャリッジは反時計回りに右方向に回転する。
【００５９】
以下、図８Ａは、点火時で全出力運転のために内部容積１７０の容積が最小である場合の左側及び右側のピストン１２０及び１５４の位置を示す。図６を参照すると、第１の従動子１８６の端部はカム１９２の外面１９６の円形部に乗っており右方向に移動していない。第２の従動子１８８は、側面１９８に対して最上の位置にある。スリーブバルブ５４は左方向に保持されるが、スリーブ部７６は吸気ポート１００を閉じる。図３を参照すると、端面１１２は内側部９２の座部に接触して燃料出口ポート１０８を閉じる。更に図８Ａを参照すると、左側のバルブ機構１４のスリーブバルブ５４は排気ポート２０２を閉じる。内部容積１７０は加圧空気及び一般に気化ガソリンの燃料で充填される。図４を参照すると、点火プラグ２０の電極１１８に電流が供給されて燃料に点火する。点火は燃焼を引き起こして内部容積１７０内の圧力が上昇する。圧力上昇により左側のピストン１２０は左方向に動き、右側のピストン１５４は右方向に動く。
【００６０】
図８Ｂは、燃焼圧の上昇による内部容積１７０の膨張終了後の左側及び右側のピストン１２０及び１５４を示す。膨張により、内部容積１７０内の圧力及び温度が低下する。図５を参照すると、内部容積１７０の膨張により、左側のクランクシャフト１２２の時計回りの回転、及び右側のクランクシャフト１５６の反時計回りの回転が生じる。コネクティングロッド１２２から発生する力は、軸受部１２６上の時計回りのトルクを引き起こす。軸受部１２６の一方の延長部は、出力軸を形成して、ここからトルクを動力系に伝達することができる。右側のコネクティングロッド１５８から発生する力は、軸受部１６０上の反時計回りのトルクを引き起こす。右側の軸受部１６０に発生するトルクは、第４の歯車１４０に供給される。第４の歯車１４０上の反時計回りのトルクは、順次、第３及び第２の歯車１３８及び１３６を通って、時計回りのトルクとして第１の歯車１３４に供給される。第１の歯車１３４が発生する時計回りのトルクは、第１の軸受部１２６に供給されて左側のコネクティングロッド１２４へのトルクに付加される。
【００６１】
図８Ｃは、排気途中の左側及び右側のピストン１２０及び１５４を示す。左側のバルブ機構１４のスリーブバルブ５４は左方向に動いて排気ポート２０２を開くようになっている。内部容積１７０の容積が低減して燃焼ガスは排気ポート２０２から排気される。
図８Ｄは、排気終了時の左側及び右側のピストン１２０及び１５４を示す。内部容積１７０は、再度、全出力用の最小容積になる。左側のバルブ機構１４のスリーブバルブ５４は右方向に動いて排気ポート２０２を閉じるようになっている。
【００６２】
図８Ｅは、吸気行程の初期における左側及び右側のピストン１２０及び１５４の位置、及びスリーブバルブ５４の位置を示す。左側のピストン１２０は左方向に短い距離だけ動いており、右側のピストン１５４は右方向に短い距離だけ動いている。図６を参照すると、カム１９２の外面１９６の形状は、第１の従動子１８６を右方向に短い距離だけ移動させ、第１の従動子１８６の側面１９８は第２の従動子１８８を下方向に短い距離だけ移動させる。図２を参照すると、図６の第２の従動子１８８の下方向への移動は、左側の油圧スロット６８へのオイルの流入、及び右側の油圧スロット７０からのオイルの流出を引き起こす。右面８２の圧力に比べて増大する可能性のある左面８０の圧力の相殺するために、スリーブバルブ５４は右方向に短い距離だけ動いている。ここで吸気ポート１００は少しだけ開く。燃料は燃料開口（図示せず）を通って燃料供給キャビティ９６に供給され、図３を参照すると、端面１１２は右方向に動いて燃料出口ポート１０８を開くようになっている。燃料は、燃料供給キャビティ９６から燃料出口ポート１０８を通って流れることができる。再び図８Ｅを参照すると、空気及び燃料は内部容積１７０に流入する。図８Ｆに示すように、左側及び右側のピストン１２０及び１５４は、それぞれ左方向及び右方向に移動し続ける。図６を参照すると、ここではカム１８４は図示の位置にあり、第１及び第２の従動子１８６及び１８８は最大に変位している。再び図８Ｆを参照すると、ここでは吸気ポート１００は最大に開いている。図８Ｆに示す位置は図７のピーク２０４に対応する。
【００６３】
図８Ｇは、吸気行程終了時の左側及び右側のピストン１２０及び１５４の位置を示す。ピストン１２０及び１５４は、最大距離又はストロークだけ左方向及び右方向にそれぞれ動いている。図６を参照すると、カム１９２は、第１の従動子１８６が外面１９６の円形部に再び接触するように、すなわち全出力運転のための左方向の最大位置にあるように回転している。また、第２の従動子１８８は最上位置にある。再び図８Ｇを参照すると、右側のバルブ機構１６のスリーブバルブ５４は吸気ポート１００を閉じると共に、図３を参照すると、燃料出口ポート１０８を閉じる。
【００６４】
図８Ｂの膨張行程は、図５に示す左側及び右側のクランクシャフト１２２及び１５６に連結するフライホイールに角運動量を付与する。フライホイールの運動量は、左側及び右側のピストン１２０及び１５４を図８Ｃから８Ｇに示す順番で動かす。次に、この運動量は、左側及び右側のピストン１２０及び１５４をこれらの位置から図８ＳＡに示す位置に動かし、結果的に、内部容積１７０の容積が減少して内部容積１７０内の空気が圧縮される。
【００６５】
次に、主として図９Ａから９Ｇを参照すると共に、これまで説明した他の全ての図面を参考にして部分出力運転を示す。図５を参照すると、部分出力運転は、燃焼室容積可変キャリッジ１４６が角度１７２だけ反時計回りに左側に回転した場合である。図６を参照すると、部分出力運転時、バルブ制御キャリッジ１８０は角度２００だけ時計回りに回転するので、各構成部品は想像線で示す位置にある。
【００６６】
図９Ａと８Ａとを比較すると点火時の内部容積１７０は全出力時よりも部分出力時の方が非常に小さいことが分かる。また、図９Ｂと８Ｂとを比較すると、内部容積の最大容積は全出力運転時よりも部分出力運転時の方が小さいことが分かる。図９Ｃ及び９Ｄは、それぞれ排気行程及び排気行程終了時の左側及び右側のピストン１２０及び１５４の位置を示す。図９Ｄの内部容積は図８Ｄの内部容積よりも小さい。
【００６７】
図９Ｅは、吸気行程初期の左側及び右側のピストン１２０及び１５４の位置を示す。右側のスリーブ機構１６のスリーブバルブ５４は少しだけ開いている。図６を参照すると、カム１９２は、第１の従動子１８６を部分出力運転のために最大距離だけ偏らせるように、及び第２の従動子１８８を部分出力運転のために最大距離だけ偏らせるように回転している。図７を参照すると、右側のスリーブ機構１６のスリーブバルブ５４が移動する距離は、ピーク高さ２０４をピーク高さ２０６と比較することで示される。また、図９Ｅ及び８Ｅは同じように見えるが、実際にはピーク２０４からピーク２０６へ位相が進んでいるので、全出力運転時の吸気ポート１００の最大開きは図８Ｆでのみ起こり、これに対して部分出力運転時の吸気ポート１００の最大開きは図９Ｅで起こる。
【００６８】
図９Ｆは、吸気行程途中の左側及び右側のピストン１２０及び１５４の位置を示す。図６を参照すると、ここでは第１の従動子１８６はまだカム１９２の外面１９６の円形位置にないが、第２の従動子１８８は依然として最上位置にある。再び９Ｆを参照すると、右側のスリーブ機構１６のスリーブバルブ５４は吸気ポート１００を閉じ、図３を参照すると、燃料出口ポート１０８も同様に閉じる。図９Ｇを参照すると、左側及び右側のピストン１２０及び１５４は、それぞれ左方向及び右方向に動き続けるが、スリーブバルブ５４は閉じている。内部容積１７０が拡大すると圧力が僅かに低下する。左側及び右側のピストン１２０及び１５４が互いに近づく方向に戻り始める場合、内部容積１７０内の圧力は図９Ｆの内部容積１７０の圧力に戻る。次に、左側及び右側のピストン１２０及び１５４は点火のために図９Ａに示す位置に戻る。
【００６９】
図２を参照すると、燃焼過程（図８Ａから８Ｇ及び図９Ａから９Ｇを参照）で発生した熱は、スリーブバルブ５４を過熱する場合がある。シリンダブロック部３６を貫通する油入口ポート（図示せず）は入口溝６４に連通し、同様の油出口ポートは出口溝６６に連通する。冷却油の形態の冷却液はポンプで油入口ポートに供給され油出口ポートから排出される。冷却油はスリーブ部７６の外面の上の螺旋溝６２を通って流れる。熱はスリーブ部７６から冷却油に対流によって移動し、油出口ポートを通る冷却油によって除去される。冷却油がスリーブバルブ５４の左側ではできるだけ冷たくなるように、冷却油の流れは左から右とすることができるが、スリーブバルブ５４の左側を通り過ぎる冷却油が過大に漏洩する場合、入口溝６４での圧力を低下させるように冷却油の流れは逆方向とすることもできる。図３を参照すると、燃料供給キャビティ９６を通って循環する燃料は、端面１１２が接触状態になる座部７４を冷却する。
【００７０】
本発明の１つの利点は、全てのモードにおいてエネルギ損失を最小にすることである、図１、２、及び５を参照すると、内部容積１７０は、左側及び右側のバルブ機構１４及び１６のスリーブ部７６の内面、内部９２の内面、及び左側及び右側のピストン１２０及び１５４の対向面によって完全に定められることが分かる。従って、内部容積１７０の容積は、おおよそ左側のピストン１２０の面積に、左側のピストン１２０及び右側のピストン１５４の各対向面の間の距離を掛け合わせたものである。また、左側及び右側のピストン１２０及び１５４がそれらの最大ストロークにある場合に、内部容積１７０が、左側のピストン１２０の対向表面に側及び右側のピストン１２０及び１５４の各対向面の間の距離を掛け合わせたものよりも僅かに大きいこと、例えば２０％大きいこと、好適には１０％大きいことは本発明の範囲である。左側及び右側のピストン１２０及び１５４の対向関係によって、熱が逃げることができる左側のピストン１２０のシリンダヘッドは存在せず、また熱が逃げることができる右側のピストン１５４のシリンダヘッドも存在しない。従って、左側及び右側のピストン１２０及び１５４の間の対向関係は、熱エネルギの封じ込めを助けて効率を高める。
【００７１】
左側及び右側のピストン１２０及び１５４の直径は内部容積１７０の容積に比べると相対的に小さいことに留意されたい。相対的に小さい表面積／容積の比率は更に熱損失の低減を助ける。ピストンの表面積の低減は、通常、同じ排気量を得るためにピストンのストロークを長くすることに相当するが、左側及び右側の出力伝達機構２２及び２４が設けられているので、ピストン１２０又は１５４の各々のストロークは、単一ピストンのみを設ける場合に必要なストロークの約半分である。例えば、左側のピストン１２０の相対的に短いストロークにより、ピストンは大きな毎分回転数で運転でき、単一ピストンのみを設けた装置よりも大きな出力を発生できる。
【００７２】
左側及び右側のピストン１２０及び１５４の間の対向関係に秘められた余分な熱は、図９Ａから９Ｇの部分出力運転において有効に除去することができる。低エネルギ損失の全てのエンジンにおいて、ピストンから動力系に伝達されるエネルギと、排気行程の排気ガスのエネルギ損失とは合わせて燃料エネルギの６５％以上、好ましくは７０％以上、より好ましくは７５％以上である。
【００７３】
特に図９Ｅから９Ｇを参照すれば内部容積１７０内のガスは最大まで膨張することに留意されたい。前述のように、内部容積１７０内のガスの膨張によりガスの冷却がもたらされる。従って、最大の膨張は、内部容積１７０内のガスの最大の冷却及びガスからの熱の最大除去をもたらす。ガスの排気時に可変圧縮をもたず部分出力で作動する機構に比べてガスは相対的に冷たい。膨張及び圧縮はアトキンソンサイクル又はミラーサイクルと同様に非対称であることに留意されたい。低熱損失及び非対称膨張の組み合わせによる相乗効果がもたらされる。
【００７４】
図１０Ａは、スリーブバルブ５４が吸気ポート１００を閉じ続けるように、油圧スロット７０内の高圧を変化させるように使用される油圧システム２０８を示す。図１０Ａから良く分かるように、図６の第２の従動子１８８は、油圧結合システム２１０を介して油圧スロット６８に連通される。油圧結合システム２１０により、第２の従動子１８８の平行移動は、対応するスリーブバルブ５４の平行移動を確実に引き起こす。
【００７５】
油圧システム２０８は、バルブ加圧シリンダ２１２、バルブ加圧ピストン２１４、及びバルブリターンスプリング２１６を含む。バルブ加圧シリンダ２１２及びバルブ加圧ピストン２１４は一緒になってバルブ加圧リザーバ２１８を形成するが、バルブ加圧ピストン２１４はバルブ加圧リザーバ２１８の側面部を形成する。バルブリターンスプリング２１６は、バルブ加圧ピストン２１４に接触して、バルブ加圧リザーバ２１８の外側に配置される。
【００７６】
更に、油圧システム２０８は、高圧リザーバ２２０を含む。高圧リザーバ２２０は、バルブが閉じた場合に、オイルをバルブ加圧リザーバ２１８の圧力よりも高い圧力に保持する。
高圧リザーバ２２０及びバルブ加圧リザーバ２１８は、回転バルブ２２２を経由して油圧スロット７０に連通する。図１０Ａに示す位置において、バルブ２２２は高圧リザーバ２２０を油圧スロット７０に接続すると共にバルブ加圧リザーバ２１８は油圧スロット７０と接続しない。この状態で、スリーブバルブ５４は、特にピストン抵抗に起因して移動して吸気ポート１００を開くことが阻止される。
【００７７】
図１０Ｂにおいて、バルブ２２２は、バルブ加圧リザーバ２１８を油圧スロット７０へ接続するが、高圧リザーバ２２０を油圧スロット７０へ接続しないように回転する。高圧リザーバ２２０に比べてバルブ加圧リザーバ２１８の圧力は低いので、リーブバルブ５４は吸気ポート１００を開くことができる。それに応じて、第２の従動子１８８は、スリーブバルブ５４が吸気ポート１００を開く位置に動く。スリーブバルブ５４の移動により、オイルは油圧スロット７０を出てバルブ２２２を経由して、スプリング２１６が発生する力に抗して、バルブ加圧リザーバ２１８に入る。エネルギはスプリング２１６に蓄積される。スプリング２１６に蓄積されたエネルギは、幾分かのオイルを油圧スロット７０に戻す。油圧スロット７０へ流入するオイル及びスロット６８を通って流出するオイルにより表面８２及び８０の間に差圧が生じ、この差圧によりスリーブバルブ５４は吸気ポート１００を閉じる。図１０Ａ及び１０Ｂ配置の間を動く場合、バルブ２２２はスリーブバルブ５４が閉じた場合に高圧リザーバ２２０を開くように作動するだけなので、リザーバ２２０のオイルは仕事をしない。このようにして、オイルは流れる必要がなく、更に圧力は高い。
【００７８】
図１１は、図１のエンジンの一部を形成する制御システムであり、燃焼室容積可変キャリッジ１４６、バルブ制御キャリッジ１８０、燃焼室容積可変アクチュエータ２３０、バルブ制御アクチュエータ２３２、ノックセンサ２３４、及びコンピュータシステム２３６を含む。
ノックセンサ２３４は、図１に示す本体１２に結合され、過圧縮による早期着火を検出する。コンピュータシステム２３６はノックセンサ２３４に接続されており、ノックセンサ２３４は、コンピュータシステム２３６に早期着火か又は早期着火ではないかを示すが信号を供給するようになっている。
【００７９】
コンピュータシステム２３６はプロセッサ及びメモリを有する。メモリには命令セット及びデータマップが格納されている。命令セットはプロセッサで実行可能であり、プロセッサは選択された出力を提供できる。また、命令セットは、データファイルと相互作用してコンピュータシステム２３６からの回答を変更するようになっている。
【００８０】
燃焼室容積可変アクチュエータ２３０及びバルブ制御アクチュエータ２３２は、それぞれ燃焼室容積可変キャリッジ１４６及びバルブ制御キャリッジ１８０に取り付けられている。アクチュエータ２３０及び２３２は、コンピュータシステム２３６に接続されてその制御下にある。コンピュータシステム２３６は、ノックセンサ２３４で検出した早期着火に応じてアクチュエータ２３０及び２３２を制御する。詳細には、ノックセンサ２３４が早期着火を検出すると、コンピュータシステム２３６はマップを調整する。コンピュータシステム２３６は、マップを利用して燃焼室容積可変アクチュエータ２３０を作動させ、燃焼室容積可変キャリッジ１４６はエンジンの内部容積の最小容積を増やすように移動する。内部容積の容積が大きくなると対応して圧縮比が小さくなる。
【００８１】
従って、燃焼室容積可変キャリッジ１４６は、図９Ａから９Ｇを参照して検討したように内部容積１７０の最小容積を低減すること、及び早期着火の場合に圧縮比を下げることという２つの目的を果たすものである。早期着火に応じて圧縮比を変更する特徴点は、種類の異なる燃料の使用を可能にするので有用である。例えば、高オクタン価の燃料から低オクタン価の燃料への切り替えを行った場合、ノックセンサ２３４は早期着火を検出して、燃焼室容積可変キャリッジ１４６によって圧縮比が低下される。コンピュータシステム２３６は追加のセンサ２３８からの入力を受信して、追加のセンサ２３８に応答して制御を行う。例えば、追加のセンサ２３８は、エンジン負荷、エンジン毎分回転数、外気温度、冷却水温度、オイル温度、燃料温度、高度等とすることができる。また、システムは、メタン、プロパン、エタノール、水素、又は他の揮発液体燃料等の別の燃料を使用することもできる。
【００８２】
前述の実施形態の１つの変形例は、主として図２を参照して説明した油圧式バルブ作動システムに代わって機械式バルブ作動システムを備える。機械式バルブ作動システムにおいて、例えば、スリーブバルブに直接フォークを連結することができ、フォークは図６のバルブ制御システム１７４のようなバルブ制御システムと一緒に動くことができる。
【００８３】
別の実施形態において、図１０Ａ及び１０Ｂの油圧式保持閉鎖システム２０８を機械式保持閉鎖システムに代えることも可能である。機械式保持閉鎖システムにおいて、スプリングは、右側の鋳物３２の中に配置することができ、スリーブバルブ５４のようなスリーブバルブに連結したフランジに作用する。
【００８４】
チェーン及び歯付きベルト駆動装置が開発されており、これは図１の歯車１３４、１３６、１３８、及び１４０の間の歯車の噛み合いよりも効率よく出力を伝達する。チェーン又は歯付きベルト等の閉ループの細長い部材を使用する際の課題は、張力を適切に維持することである。図１２Ａ及び１２Ｂは、図１の燃焼室容積可変機構２６の代わりに利用できる燃焼室容積可変機構２５０の構成部品を示す。２つのクランクシャフト１２６及び１６０は、平行四辺形機構の形態で相互に連結された４本のリンケージでもって相互に連結される。各リンケージ２５２で形成される平行四辺形機構は、並列するコーナでの回転軸２５４及び並列するコーナでの回転軸２５６を有する。回転軸２５６はクランクシャフトの軸受部１２６及び１６０と一致している。
【００８５】
それぞれの遊びローラ又は歯車２６０は、回転軸２５４及び２５６のそれぞれの１つに連結されている。閉ループを形成する可撓性の細長い部材２６２は、遊びローラ又は歯車２６０の１つから次に順番に掛け渡す。例えば、可撓性の細長い部材２６２はチェーン及び歯付きベルトとすることができる。遊びローラ又は歯車２６０は全て同じ直径であり、細長い部材２６２の１つの遊びローラ２６０から次に延びる区域は、１つのリンク２５２と常に同じ長さをもつ。平行四辺形が図１２Ａの配置から図１２Ｂの配置に変化すると、１つの回転軸２５４の１つの遊びローラ２６０に接触する細長い部材２６２の円弧が減少し、対応して１つの回転軸２５６の１つの遊びローラ２６０に接触する細長い部材２６２の円弧が増加することになる。従って、細長い部材２６２は常に最大テンションの状態にある。追加的に及び更に重要なことには、細長い部材２６２にテンションをかけるのに使用する機構は、２つのクランクシャフトが接近する又は離れるように動いた場合に同じ相対位相に留まることを保証する。
【００８６】
１つの例示的なエンジン構成において、クランクシャフトの最小間隔は１６インチであり、最大間隔は１７インチである。リンク２５２を約９インチの長さに選択すると、遊びローラ又は歯車２６０の間隔は、クランクシャフトが最も近づく場合に約８インチ、クランクシャフトが１７インチ離れる場合に約５．５インチになる。
【００８７】
遊び歯車２６０の動きは２つのクランクシャフトの間の中心線の周りに対称なので、可撓性の細長い部材２６２の上側部及び下側部は同じだけ変位し、移動側のクランクシャフト及び固定側のクランクシャフトは同じ相対回転角となる。遊び歯車又はローラ２６０の各ペアの間のチェーンの長さが常に同じになるように、リンク２５２を同じ長さにすると共に遊び歯車又はローラ２６０を同じ直径とすることは重要である。
【００８８】
追加の遊びローラ又は歯車は、固定側のクランクシャフト近くの細長い部材２６２における非常に僅かなベルト又はチェーン許容誤差を吸収するために必要となると思われる。この追加の遊びローラ又は歯車に関する技術は、細長い部材２６２の製造誤差及び摩耗を解決するために使用できる。細長い部材２６２がチェーンの場合、又は細長い部材２６２がベルトの場合、細長い部材２６２の伸長である。
【００８９】
図１３Ａ及び１３Ｂは、本発明の別の実施形態による燃焼室容積可変機構２７０の構成部品を示す。機構２７０は、４つのローラ又は歯車２７２、２７４、２７６、及び２７８、細長い部材２８０、及び２つのセンサ２８２及び２８４を含む。センサ２８２及びコントローラは機構２７０を単純に保つために使用される。細長い部材２８０は、ローラ又は歯車２７２及び２７４上で閉ループを成す。軸受け部１２６及び１６０は、相互に調節可能である。遊びローラ又は歯車２７６は任意の大きさであり、アクチュエータ２８６上に取り付けられている。
【００９０】
アクチュエータ２８６の位置はコンピュータで制御される。センサ２８２及び２８４は、軸受部１２６及び１６０の角度を検出して、コンピュータに角度信号をフィードバックする。コンピュータは、センサ２８２及び２８４で測定した各角度の間の偏差に基づいてアクチュエータ２８６を調整する。
【００９１】
圧縮比の変更時、軸受部１６０が軸受部１２６に対する位相の範囲外になり始めると、アクチュエータ２８６は遊びローラ又は歯車２７６を移動させる。遊びローラ又は歯車２７６が移動すると、閉ループの他方側に対して閉ループの一方側で細長い部材２８０の長さが長くなるか又は短くなる。この細長い部材２８０の調節により軸受部１２６及び１６０は相互に任意の位相とすることができる。細長い部材２８０の他方側は、細長い部材２８０をピンと張り続けるための付与されるスプリング２８８、空圧又は油圧力のいずれかを備える遊びローラ又は歯車２７８を用いて通常の方法で張力が付与される。
【００９２】
図１２Ａ及び１２Ｂ、及び１３Ａ及び１３Ｂのシステムの利点は、軸受部１２６及び１６０に対応する各クランクシャフトの位相を厳密に同じにすることができるので、エンジンの振動レベルが最小になるであろうことである。各クランクシャフトが同じ位相の場合、システムは自然に平衡を保つ。図１２Ａ及び１２Ｂ、及び１３Ａ及び１３Ｂのシステムの別の利点は、クランクシャフトの移動の任意運動を可能にする点にある。この追加のクランクシャフトの動きの柔軟性は、より単純な機構及びこれを保持するより剛性の高い構造体を可能にする。
【００９３】
図２の配置において、Ｏリング３００は油路形成ピース５２の端部の内部溝に配置されている。Ｏリング３００は溝をシールする外面、前面、及び後面を有する。Ｏリング３００の内面は、スリーブ部７６の外面に接触して配置される。スリーブ部７６は、Ｏリング３００に対して摺動可能である。Ｏリング３００は、入口溝６４内のオイルがスリーブ部７６の外面を通って吸気ポート１００に入ることを防止する。時間と共にＯリング３００が摩耗してオイルが吸気ポート１００を通って燃焼室に入り、エンジンから過度のスモークが発生する場合がある。
【００９４】
図１４は、図２と同様の配置を示しているが、図２の配置のＯリング３００及び油入口ポートは図１４の配置には設けられていない。その代わりに、可撓性ベローズシール３０２を備える。シール３０２は前端及び後端３０４及び３０６を有する。前端３０４は、スリーブ部７６の端部に取り付けられ、スリーブ部７６と一緒に往復動する。後端３０６はケーシング３２に取り付けられ、スリーブ部７６の移動に対して、ケーシング３２と一緒に静止したままである。前端３０４と後端３０６との間でシール３０２の交互になったベローズ形状により、シール３０２は十分に可撓性であり、後端３０６に対する前端３０４の相対移動が可能になる。また、シール３０２は、スリーブ部７６を閉じるのを助けるバネ定数をもつことができる。
【００９５】
シール３０２の内面は端面１０２と共に油出口ポート３０８を形成する。スリーブ部７６の外面上を流れるオイルは、油出口ポート３０８に入る。オイルは順次冷却されて油入口ポート３１０に戻る。従って、このシール３０２はオイルが燃焼室に入るのを防止する。
【００９６】
シール３０２の外面は側面９４と共に吸気ポート１００を形成する。従って、シール３０２は、空気が吸気ポート１００を通って燃焼室に入るのを阻止しない。
【００９７】
スリーブ部７６の端部にリップ３１２が設けられていることに留意されたい。リップ３１２は、ピストン１５４と対向する側、つまり中央連結ピース３４と反対側にテーパー付き内面を有している。スリーブ部７６が閉じた位置で、ピストン１５４が燃焼室内で空気を圧縮すると、正の圧力差がリップ３１２の内面と外面の間に発生する。正の圧力差は、中央連結ピース３４に接触して閉じ続けることを更に助ける。ピストン１５４は、前面３２０にテーパー付き端部３２２を備える。テーパー付き端部３２２は、リップ３１２の内面形状に相補的な形状でありリップ３１２はピストン１５４の動きを妨げることはない。
【００９８】
ベローズ型シール３０２を説明したが、ベローズ式シールの代わりに別の形式の可撓性シールを使用することもできる。例えば、円錐型スプリングをシールとして使用でき、２つ又はそれ以上の円錐型シールを相互に連続して積み重ねることもできる。また、エンジンの熱応力に耐えるスチール製又は他の材料のダイアフラムを形成することも可能である。
【００９９】
特定の例示的な実施形態を図示して説明したが、実施形態は単に例示的なものであり、本発明を限定するものではないことを理解されたい。本発明は、図示及び説明した特定の構造及び配置に限定されるものではなく当業者であれば変更例を考えることができる。例えば、説明した特定の技術は、ロータリエンジン、単一クランクシャフト式エンジン、ポペットバルブ式エンジン、電子制御バルブ駆動式エンジン、外部燃料及び空気混合式エンジン、１本のクランクシャフトに複数のピストンが連結されたエンジン等の用途に利用できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図８Ｇ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図９Ｆ】
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【図９Ｇ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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