(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部をピストン（３）が摺動する円筒壁（１）と、ピストンの上側表面と、固定シリンダヘッド（４）とによって区画される少なくとも１つの容積可変な作動室を有し、この作動室中へ霧化された液体燃料を高圧下で噴射する装置（５）を有する、シリンダヘッドに形成された帰掃気装置によって２サイクルで作動される内燃機関であって、
上記掃気装置はエンジンに新鮮な空気を供給する手段と連通した吸気口（11）と作動室とを周期的に連通させる、円錐形の弁座（15）と当接可能な少なくとも１つの吸気弁（７）と、エンジンからの燃焼ガスの排気手段と連通した排気口（９）と作動室とを周期的に連通させる、弁座（16）と当接可能な少なくとも１つの排気弁（６）とを有し、
吸気弁（７）と排気弁（６）は軸対称な形状を有しかつ同軸に取付けられており、吸気弁（７）が排気弁（６）の外側に位置し、排気弁（６）の下部は管形状をしており、この管状部分の下部の内側壁はシリンダヘッド（４）に支持された中央ハブ（21）の外側壁上を密封手段を介して密封状態で摺動し、排気弁（６）の下端は弁座（16）と当接する上記管状部分と同軸な円錐形の支持面（17,17a）を有し、
排気弁（６）の管状部分下部の支持面（17、17a）を吸気弁（７）の内壁下部に形成された上記弁座（16）に押圧する弾性戻し手段を有し、
吸気弁（７）が当接する上記の弁座（15）はシリンダヘッド（４）と一体で、作動室内の動力流体の圧力が吸気弁（７）をこの弁座（15）へ押圧する力を加えるように、シリンダ（１）の上記円筒壁の上部近傍に位置しており、
吸気弁（７）はシリンダヘッド（４）と一体な弾性戻し手段によって弁座（15）へ向かって押圧され、さらに、
エンジンの作動室をエンジンに新鮮な空気を供給する手段と連通した吸気口（11）と連通させるために吸気弁（７）を周期的に弁座（15）から離す、吸気弁（７）の軸線と平行でピストン（３）に向かう力を加える手段と、エンジンの作動室をエンジンから燃焼ガスを排気する手段と連通した排気口（９）と連通させるために排気弁（６）を周期的に弁座（16）から離す、排気弁（６）の軸線に平行でシリンダヘッド（４）へ向かう力を加える手段とを有し、さらに
高圧下で霧化された液体燃料を噴射する装置（５）が作動室のほぼ中央ハブ（21）所に噴射ノズル（22）を有し、
エンジン掃気中に作動室に導入される空気に円筒壁の軸線（２）とほぼ同軸な軸線を中心とした全体として回転する運動を生じさせるための、吸気口（11）と吸気弁の弁座（15）との間に配置された回転誘導手段（37）を有する、内燃機関において、
１）  上記支持面（17,17a）と当接する排気弁（６）の弁座（16）が吸気弁（７）の下部内側に形成されていて、排気口（９）と作動室との連通が吸気弁（７）の内壁と排気弁（６）の外壁とよって区画される放射環状空間（８）の内部で行われ、
２）  ピストン（３）とは反対の側で、シリンダヘッド（４）へ向かう力が排気弁（６）に加えられる、
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
中央ハブ（21）がシリンダヘッド（４）に対して固定されている請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
吸気弁（７）の下部内側に形成された弁座（16）に当接する排気弁（６）の管状下部の外側にある上記支持面（17,17a）の最小内径が上記中央ハブ（21）の密封手段の外径より小さい請求項１または２に記載の内燃機関。
【請求項４】
吸気弁および／または排気弁の弾性戻し手段が各弁の上部と一体化された環（12、23、41）に戻り力を加えるバネ（29、34）である請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項５】
吸気弁および／または排気弁の弾性戻し手段が各弁と一体なピストンであり、このピストンは流体圧手段と連通した容積可変な空洞部を区画するシリンダ中を滑動する請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項６】
排気弁および／または吸気弁に各弁が開く方向に力を加える手段が、各弁と一体なピストン（12、12a、23、23a）を含み、このピストンは流体圧手段と連通する第１の容積可変の空洞部（25、32）を区画するシリンダ内を滑動し、流体が非圧縮性である請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項７】
流体圧手段が空洞部（25、32）と連通する第２の容積可変の空洞部を形成するシリンダ内を滑動するピストンによって形成され、このピストンがエンジン出力軸と同期回転するカム軸によって作動される請求項６に記載の内燃機関。
【請求項８】
弁を戻し、開く方向に作動させるピストンが２つの面を有する１つの同じピストン（12、12a、23、23a）内に組み合わされ、流体圧がこのピストンの両側に加わる請求項４〜７のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項９】
シリンダ壁内を滑動してエンジンの作動室を区画するエンジンのピストン（３）がピストンの下部へ流体を通すことのないシールによって密封され、このピストン（３）の上部（3a）は吸気弁（７）の最大直径の外部に位置するシリンダヘッドの部分に隙間を開けて収容され、作動室の容積が最小の時に、吸気弁（７）の最大直径の外側に位置するシリンダヘッドの部分と吸気弁（７）とによって放射環状空洞部（46）が区画され、その内部に作動室中に噴射される燃料の燃焼には関与しない空気が封じ込められ、この空気はストローク中に膨脹して作動室の容量を大きくする請求項１〜８のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項１０】
中央ハブ（21）の周りを滑動する排気弁（６）の管状部分の上部内壁を密封する手段が作動室内で圧縮されるエンジン流体を通さない連続したシールを有し、排気弁（６）の管状部分の下部と中央ハブ（21）の下部との間に環状空洞部（43）が区画され、この区画（43）の内部には作動室に噴射される燃料の燃焼に関与しない空気が封じ込まれ、この空気はストローク中に膨脹して作動室の容量を大きくする請求項１〜９のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項１１】
排気弁（７）の管状部分の内壁を冷却する熱伝導流体を循環させる手段（39）を中央ハブ（21）の内部に有する請求項１〜10のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項１２】
熱伝導流体を循環させる手段（39）がエンジンの作動室内で燃焼に曝される中央ハブ（21）の面も冷却する請求項11に記載の内燃機関。
【請求項１３】
容積が最小の時のエンジンの容積可変の作動室がピストンの内側の軸対称な凹部（40）によって形成され、吸気弁（７）の下面及び中央ハブ（21）の下面がほぼ平坦で、ピストンの軸線に垂直である請求項１〜12のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項１４】
容積が最小の時のエンジンの容積可変な作動室がシリンダヘッドの内側の軸対称な凹部によって形成され、その側壁は吸気弁の環状頭部（45）によって形成され、ピストン（３）の上面はほぼ平坦で、軸線に垂直である請求項１〜12のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項１５】
燃料噴射ノズル（22）のオリフィス孔が吸気弁の環状ヘッドの方向を向いている請求項１〜14のいずれか一項に記載のエンジン。
【請求項１６】
吸気弁（７）の下部に環状吸気口（10）を有し、この環状吸気口（10）は吸気弁の弁座（15）と当接する支持面より上方で吸気偏向手段と対向しており、また、排気弁（６）の底部を傾斜させて上記環状管路（８）を環状吸気口（10）より上方に位置させ且つ通路の横断面積を大きくした請求項１〜15のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項１７】
排気した燃焼ガスの一部分を新鮮な空気と置換する段階の間、排気弁及び吸気弁を開くことによって、ガス分配手段が前回のサイクルの燃焼ガスを作動室内に保持する請求項１〜16のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項１８】
作動室の容積がピストン（３）の相対運動によって最小になった時に新鮮な空気流が燃焼チャンバ内に侵入し、その結果、燃焼チャンバ内に作業流体の激しい回転運動を生じさせるように、及び、この回転運動によって得られた新鮮な空気の遠心力と新鮮な空気と燃焼ガスとの密度差によって、新鮮な空気が燃焼チャンバ内でその燃焼チャンバに保持された燃焼ガスと混合するのを防ぎ、従って、その燃焼チャンバ内に、燃焼ガスの濃度が最高で温度が最低である中央区域と新鮮な空気の濃度が最高で温度が最低である周辺区域とを形成するように、吸気弁（７）が開位置にある時の第２の吸気口（11）と作動室とを連通させ且つ作動室の壁の形状を設定し、さらに、加圧燃料を導入する手段（５）は少なくとも各噴射機関の開始時に中央区域に直接燃料を噴射する請求項17に記載の内燃機関。
【請求項１９】
１つのサイクルから次のサイクルまでに作動室内に保持される燃焼ガスの量が、エンジンが少なくともほぼその定格速度で作動し且つ各サイクル中に作動室と吸気口（11）及び排気口（９）との連通が停止された時に作動室内にある作業流体の量の少なくとも10％に等しい請求項17または18に記載の内燃機関。
【請求項２０】
吸気空気の温度及び１つのサイクルから次のサイクルまでに作動室内に保持されるガスの割合が、この保持されるガスと新鮮な空気とを燃料噴射前に混合した場合に、噴射時に得られる混合物が非燃焼物質を多量に生成しないで燃料が安定に自己発火する温度より低い温度になるように設定する請求項17〜19のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項２１】
吸気空気の温度及び１つのサイクルから次のサイクルまでに作動室内に保持されるガスの割合を、作業流体の最大平均温度がNOxが過度に生成される1500℃を越えないように設定する請求項17〜20のいずれか一項に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
本発明は、２ストロークディーゼルエンジンのように、霧化された液体燃料を高圧噴射する２サイクル内燃機関の改良に関するものであり、特に、優れた掃気効率を維持したままシリンダ壁での熱損失を減らし且つ質的に優れた燃焼プロセス条件を確保するために、前回のサイクルの燃焼生成物と次回のサイクル用に作動チャンバ中に導入される新鮮な空気とに層を作るためのシリンダヘッド内のみに作られるガス交換装置に関するものである。
圧縮点火２ストロークエンジンの課題はガス交換効率を良くすることにある。すなわち、２ストローク内燃機関では燃焼ガスを新鮮な空気の導入によって置換するのに利用できる時間が短い（クランク軸の回転角度で約100゜〜140゜に対応）ため特別な問題が生じる（４サイクルエンジンでは上記置換に利用できる時間はかなり長く、クランク軸の回転角度で約400゜に対応する時間が利用できる）。２ストロークエンジンではガス交換を良くするために下記のような試みが行なわている：
ａ）  シリンダの透過性を改良する。すなわち、吸気と排気との間の圧力差をできるだけ小さくしてエンジンが必要とする空気の流量を通過させる。
ｂ）  シリンダに入る新鮮な空気流の向きを特定化する等によって空気が吸気部から排気部へ直接通過するのを防いで、吸気と排気との間の空気の短絡を小さくする。
ｃ）  前回のサイクルの燃焼ガスがシリンダへ導入される新鮮な空気と混合するのをできるだけ防止し且つシリンダ外へ出す。
ｄ）  空気と燃料との混合を良くするために燃焼チャンバ内への燃料噴射と同期した強力な空気の運動を生じさせる。
また、弁の作動、特にシリンダ内の動力ガスの圧力が高い時に持ち上げる必要のある排気弁の作動で失われる動力をできる限り減らすことが望ましい。
エンジン、特に２ストロークエンジンの効率を悪くする他のファクタはいわゆる「ウエット面」にある。すなわち、燃料の噴射と燃焼とが開始する部分（一般にはピストンと、シリンダヘッドと、弁と、上死点で被われることがないシリンダ部分とで構成される体積の部分）の内側表面の問題である。このウエット面は明らかに冷却・エネルギー損失の原因になる。
燃焼室のウエット面を減少させる試みは種々行われており、フランス国特許第1,021,442号に記載の４ストローク内燃機関、例えばディーゼル用内燃機関では、往復動ピストンを収容した少なくとも１つのシリンダを有し、各拮抗戻りばねによって自動的に閉じ、組み合わせたシリンダのシリンダヘッドに伸縮式または同心と言われるように且つこのシリンダに同軸に１つがもう１つの内部に配置された１対のポペット弁、すなわち各々吸気弁及び排気弁によって各シリンダにガス状流体を配分し、従って、ピストンの頭部死点の近傍で得られるシリンダの燃焼チャンバの残留容積の軸に関して対称な掃気を可能にし、すなわち、シリンダの中央の縦方向の軸線を中心にしてガス流を軸に関して対称な構成で掃気を可能にする。２つの弁は、組み合わせたシリンダの内部に向かって開き、掃気段階中ピストンの上死点でピストンの頭部の適切な凹部からなる適当な燃焼室内で同時に開位置に侵入する。この構成は、４ストローク作動サイクルにだけ特有の掃気の問題を解決することに適している。放射状に外側の弁は、開いた中空の環の形状である。この放射方向に外側の弁は、その放射方向に外側の弁のヘッドの下方の面と一体化された弁座と相互作用し、この弁はまたシリンダヘッドと一体化された静止弁座と相互作用する。
放射方向に内側の弁は、放射方向に外側の弁と共にその内部に環状導管を区画する。放射方向に内側の弁は、好ましくは、排気に使用され、一方、放射方向に外側の弁は吸気に使用される。反対の動作上の配置も等しく可能であるが、しかし、シリンダの残留容積の排気に関する同じ利点を提供することはない。
この従来技術の文献は、また、内燃機関、例えば、２ストローク作動サイクルで作動し、その各シリンダがシリンダ上のシリンダヘッドに配置された１つの吸気弁とシリンダの側壁の下部に排気孔を備えるディーゼルエンジンを記載している。燃料噴射装置は、シリンダの中央の縦方向の対称軸線を横断する方向に斜めにシリンダヘッド内に備えられるか、または、複数の噴射装置がシリンダの燃焼チャンバの周囲に均一に分布するように備えられる。
同心の弁での４サイクルの場合、各弁は開くことに関して別々に、それ自体の閉じる位置への自動戻りばねの反作用力に対してそれ自体のバルブロッカーアームによって独立して及び放射方向に外側の弁の独立した開く運動の期間中に作動する。
フランス国特許出願第1,127,166号には、この型のエンジンの中空の吸気弁の特定の形状が記載されている。
ウエット面を小さくする他の装置は、アメリカ合衆国特許出願2,471,509号及び第2,484,923号に記載されている。これらの特許では、２ストロークエンジンで、互いにはめ込まれ、軸に関して対称なガス流用のエンジンシリンダの幾何学的対称軸線に沿って滑動する２つの弁を使用し、周辺の弁は１つの端部が放射方向に外側に湾曲してほぼ管状に形成されており、それによって、シリンダヘッドの円錐形の座と相互作用する支え面を形成し、一方、中央の排気弁は、きのこ弁の形状で、その座と同様に周辺の吸気弁のエンジンピストンの方向を向いた内側表面を使用し、従って、両方の弁は燃焼チャンバに向かって開く。吸気弁の上流の空気吸気導管には、フィンまたは反らせ板が配置されており、従って、シリンダの壁に沿って降下し、次に中心まで再度上昇する吸気空気のうず巻き運動を生じさせる。そのうずを巻く空気によって新鮮な空気と放射方向に対して大きく傾斜した角度で燃焼チャンバの周辺部分に現れる燃料噴射装置によって提供されることによる燃料との混合を改良することができる。この配置では、弁はその形状に関して及びその持ち上げに対して大きさが決定され、従って、吸気部で新鮮な空気に対して提供される通路は排気部で燃焼ガスに提供される通路よりはるかに大きい。
しかし、これらの構造は、ガス交換に関する限り多くの欠点を示す。従って、特に排気部でのガスの流れは容易ではない。吸気部及び排気部管の空気の短絡は、実際特にシリンダの方向で空気に与えられる回転運動によって減少されるが、しかし、さらにガスの放出に好都合な方向を向いた短い通路によって旧部から排気部まで好ましい通路が残り、さらに掃気はまた可能な限り多く前のサイクルから燃焼ガスを排除するためのものである。中央の排気弁の持ち上げは、小さい通路の表面積だけを提供する開口の場合掃気段階中に極めて大きくなければならない。また、噴射はうずを巻く空気内に直接周辺部で実施されるので、従って、自己発火させるためにはかなり高温でなければならず、酸化窒素の生成を促進する酸素が豊富な媒質での燃焼温度を高くする作用がある。
ドイツ国特許出願第1,056,872号に記載の古い構造でも同じことが言える。
本発明の目的は、シリンダヘッド内に軸対称な中央ハブを設けることによってコンパクトなガス交換装置にすることにある。この中央ハブは中央噴射装置またはグロープラグを有し、この中央ハブとその端部がハブに向かう方向を向いた対応する円錐台形支持面を有する弁の管状部との間に空気の吸気通路を区画する中央管状吸気弁の下方端部の円錐台形の座を形成することができ、この中央弁は滑動して周辺円筒形排気弁によって囲まれており、シリンダヘッド内で同心の座の方に放射方向に外側に向いているその円錐台形支え面はシリンダヘッドの周辺を介して燃焼ガスを排出するためのものである。
本発明の別の目的は、シリンダから残留燃焼ガスの一部を軸対称に放出させ、それを対応する容量の新鮮な空気で置換し、一方、可能な限り新鮮な空域が直接吸気弁から排気弁へ通過する危険を防止または減少させ、また、新鮮な空気とシリンダから出る燃焼ガスとの混合によって間接的に通過させることによってガス交換の効率を向上させ、エネルギー消費を最小にすることにある。エネルギーの消費は、シリンダに供給される掃気空気の可能な限り優れた使用法を研究することによって、しかし、また、高い透過性を得ること、すなわち、ガス状流体に提供される流出用の最大面積を形成すること、従って、所定の掃気空気流量を確保するためには掃気空気の圧力と排気背圧との間に比較的小さい圧力差だけを必要とすることによって最小にされる。
本発明のまた別の目的は、作動室の側壁に沿って新鮮な空気を遠心力で循環させて側壁を保護することにある。
本発明のさらに別の目的は、シリンダ内のガスの高い程度の層化を設定するエンジン内で表面積、いわゆるウエット面積、すなわち、場合によってはシリンダの上部のピストンの頭部によって区画される内側表面積を最小にして、圧力下の熱いガスと接触したシリンダヘッドの頂部内側表面全体が壁の近傍での貧弱な燃焼を防止するだけでなく、また、熱損失をかなり制限し、従って、エンジンの効率を大幅に増大させる。
本発明のさらにまた別の目的は、作動室内の圧力を高くしたままた排気弁を制御する手段に供給される装填を減少させることにある。
本発明の特に重要なまた別の目的は、本発明によって提供されるこれらの問題に対する解決策を使用して、非燃焼物質と煙をほとんど除いて完全な燃焼と窒素酸化物（NOx）等の汚染物質を無くすことの困難に関係する圧縮点火カンジンの従来の欠点を排除することによってまさに燃焼段階をかなり改良したエンジンを製造することにある。
実際、上記の型の内燃機関では、ピストンが上死点（TDC）の近傍にある時、すなわち、可変の容量が最小の大きさの近傍にある時、燃焼チャンバ内に圧力下で燃料を噴射することが知られている。シリンダ内にトラップされた空気の断熱圧縮はこの空気を加熱し、従って、その温度は噴射燃料の自己発火温度を越える。
微細に霧化された燃料は、小滴の形状で燃焼チャンバ内に導入される。周囲媒質に浸透しながら、各小滴は気化し、燃料蒸気はこの媒体中を拡散して、自己発火状態に達する区域を形成する。従って、燃料の発火は自発的に行なわれる。各サイクル中に燃料の噴射開始と燃焼の開始との間に経過する時間は「発火時差」と呼ばれる。
この燃焼の第１段階は、極めて急峻である。予め熱い空気と混合された燃料蒸気（自己発火に必要とされる圧力及び温度条件下）は一斉に発火する。反応速度は極めて高く、まさにすぐに一部分が気化した小滴が消費され、酸素全体は蒸気と混合した空気中に存在する。そのような短い時間では、混合物は均質ではないので、混合されていない空気は燃焼の中心（小滴）から離れていることを考慮すると、燃焼を維持するための時間を持たない。従って、反応はすぐに停止するか、または、少なくとも使用できる酸素の希薄化によって速度が低下する。この燃焼段階は全体で（制御されない燃焼）は、「予備混合燃焼」と呼ばれる。
予め設定され、高圧下での燃料噴射によって導入されたまたはこの第１の燃焼段階中の急峻な化学反応によって加熱されたガスの膨脹によってもたらされる空気及び燃料の運動は、発熱反応を続行することを可能にする。その時、この反応は燃料に富む区域から燃料が少ない区域、すなわち、酸素含有量が高い区域への拡散による塊の移動によって制御されて進行する。この拡散による燃焼段階を「進行性燃焼」と呼ぶ。それは緩慢であり、作動室内での空気と燃料の相対運動によって維持される混合の速度で進行する。
発火時差が長いほど発火前に噴射される燃料の量は大きく、下記の欠点を生じさせる：
すなわち、急な燃焼、従って、作動室内の圧力の急な変動によって生じる騒音（ディーゼルエンジンのノッキング）と振動（構造物の疲労、ピストンリングの衝突・破損の原因）、高度に汚染した窒素酸化物NOxの生成（予備混合燃焼として燃焼が展開され、延長された期間の間高温が維持される区域でかなりの量のNOxが生じる）。
従って、ディーゼルエンジンの設計者は、発火時差を小さくするよう努力しなければならなかった（例えば、燃料が導入される時を遅延することによって）一方で、１つまたは複数のシリンダ内に導入される新鮮な空気を冷却して、その密度を窒素酸化物が過度な量で生成する傾向のあるサイクル温度を越えないように可能な限り大きくしようとしたが、それは発火時差を大きくする傾向があった。現在まで提案されている解決法は、特に効率と排気部での粒子及び煙の放出の観点から完全に満足できるものはない。
本発明の目的は、上記欠点を解決するだけでなく、特にセタン数が低く、従って、製造コストが低い「精製度の低い」燃料で燃焼することによって、その温度を越えると窒素酸化物の生成が大きくなり過ぎるサイクル温度を越えずに発火時差を短くするという問題を解決することにある。
本発明の対象は、
１）  ピストンがその内部を滑動する円筒形壁、ピストンの可動の上部表面及び固定されたシリンダヘッドによって区画された少なくとも１つの容量可変の作動室を有し、
２）  その作動室に高圧下で霧化された液体燃料を噴射する装置を備え、
３）  周期的に作動室をエンジンに新鮮な空気を供給する手段と連通した吸気空洞部と連通させる好ましくは円錐形の弁座である弁座と相互作用する少なくとも１つの吸気弁と、周期的に作動室をエンジンから燃焼ガスを排気する手段と連通した排気空洞部と連通させる好ましくは円錐形の弁座である弁座と相互作用する少なくとも１つの排気弁によって制御されるシリンダヘッドを横切るループ掃気装置と共に２サイクルで作動し、
４）  その吸気弁及び排気弁は軸に関して対称な形状であり、一致した軸線、好ましくは上記の円筒形日置の軸線と一致した軸線を有し、吸気弁が排気弁の外側に位置するように同軸に装着されており、
５）  吸気弁の弁座は、シリンダヘッドと一体化されており、作動室に含まれる可動の流体の圧力がその弁をその弁座に押そうとする力をかけるように方向が決定され、ピストンがその内部を滑動する円筒形壁の上部の周辺部のすぐ近傍に且つシリンダヘッドと接触して配置され、
６）  その吸気弁をシリンダヘッドと一体化された弁座に対して押し付けるように弾性戻し手段を備え、
７）  吸気弁の軸線に平行で、ピストンの方を向いた力を生成し、その弁にもたれかかる手段が、周期的にその弁を弁座から外し、エンジンの作動室を上記のエンジンに新鮮な空気を供給する手段と連通した吸気空洞部と連通させることができるように備えられており、
８）  回転誘導手段がこの吸気空洞部と吸気弁の弁座との間に配置され、従って、エンジンの掃気中に作動室に導入される空気の上記の円筒形壁の軸線とほぼ一致した軸線を中心とした全体の回転運動を生じさせる内燃機関において、
９）  排気弁は軸に関して対称な形状であり、シリンダヘッドによって区画された中央ハブの周囲に密封手段によって漏れないように内側壁が滑動する管の形状の下部を備え、その下部はその管状部分と同軸の支え面であり、その結果上記の吸気弁の下部の内側に形成された好ましくは円錐形の弁座と相互作用し、従って、上記の排気空洞部を吸気弁の内壁と排気弁の外壁によって放射方向に区画された環状空間によって作動室と連通させることができ、
10）  弾性戻し手段は、上記の排気弁の管状の下部の支え面を上記の吸気弁の内壁の下部に形成された弁座に対して押しつけるために備えられ、
11）  排気弁の軸線に平行で、ピストンから離れてシリンダヘッドの方を向く力を生成し、その弁にもたれかかる手段が、周期的にその弁をその円錐形の弁座から外し、エンジンの作動室を上記のエンジンから燃焼ガスを排気する手段と連通した排気空洞部と連通させることができるように備えられており、
12）  高圧下で霧化された液体燃料を噴射する装置は、作動室内でほぼシリンダヘッドによって区画された上記の中央ハブに現れる噴射ノズルを備える
ことを特徴とする内燃機関にある。
一つの実施例では中央ハブはシリンダヘッドに対して固定されている。
好ましくは、吸気弁の下部の内側に形成された弁座と相互作用する排気弁の管状の下部の外側の方を向いた円錐形支持面の最小内径は、中央ハブの密封手段の滑動の外径より小さく、その中央ハブを中心に排気弁の管状下部の内壁が滑動して、その弁に軽く自動閉鎖性にする。
吸気弁及び／または排気弁の各種弾性戻し手段を有し、これらの手段は機械的なバネを有し、これらのバネは筒状に装着され、その戻り力を弁の上部と一体な環に加える複数のバネによって構成ひることもできる。弁と一体化され、流体圧力を生成する手段と連通する容量可変の空洞部を区画するシリンダ内を滑動するピストンを備える吸気弁及び／または排気弁用弾性戻し手段を備える、または、上記の戻り手段と組み合わせることもできる。
排気弁及び／または吸気弁を開く方向に作動させるために、ピストンを弁と一体化させることができ、このピストンは流体圧力を生成する手段と連通する第１の容量可変の空洞部を区画するシリンダ内を滑動し、その流体は好ましくはほとんど圧縮できない。
流体圧力を生成する手段は、例えば、上記の第１の空洞部と連通する第２の容積可変の空洞部を形成するシリンダ内を滑動するピストンによって形成され、そのピストンはエンジンの出力軸と同期に回転するカム軸等の可動手段によって作動される。
弁を戻し、開く方向に作動させるピストンは、１つの面を有する１つの同じピストンに組み合わせることもでき、その時、流体圧力はそのピストンの両側にかかる。
特に好ましい実施例では、シリンダ壁内で滑動することによってエンジンの作動室を区画し、シールによって密封され、従ってピストンの下部の方に運動流体用の通路のないエンジンピストンは、その上部が運動流体の軸対称回転運動を破壊することができる放射方向の空気の運動の生成を防止する十分な隙間をあけて、作動室が最小の時、すなわち、頭部死点の近傍では吸気弁の最大直径の外部に位置するシリンダヘッドの部分とその弁自体と合致し、吸気弁の最大直径の外側に位置するシリンダヘッドの部分とその吸気弁自体は周辺環状空洞部を区画し、その内部には作動室に噴射される燃料の燃焼に関与せず、作動室の容量を大きくするためにストローク中に膨脹する量の空気が封じ込まれる。
好ましくは、中央ハブの中心に滑動する排気弁の管状の形状の上部の内壁を密封する手段は、作動室内で圧縮される運動流体に通路を与えない連続したシールを備え、排気弁の管状下部と中央ハブの下部はこのようにして環状空洞部を区画し、その内部には作動室に噴射される燃料の燃焼に関与せず、作動室の容量を大きくするためにストローク中に膨脹する量の空気が封じ込まれる。
本発明では寸法、形状、通路断面積、圧力及び部分真空を設定し、及び／または、２ストロークエンジンで掃気段階中に排気及び吸気弁を開くことによって燃焼ガスを排気し、その一部を新鮮な空気で置換することからなる工程中前のサイクルからのかなりの量の燃焼ガスが作動室内に保持されるように特にその弁で構成された分配手段を作動させることができる。
吸気弁が開位置にある時の吸気空洞部と作動室の連通及び作動室の壁の形状は、作動室の容積がピストンの相対運動によって最小になった時新鮮な空気流が燃焼チャンバ内に侵入し、その結果、燃焼チャンバ内に作業流体の激しい回転運動を生じさせるように、及び、この回転運動によって得られた新鮮な空気の遠心分離と新鮮な空気と燃焼ガスとの密度差によって、それによって、新鮮な空気が燃焼チャンバ内でその燃焼チャンバに保持された燃焼ガスと混合することを防ぎ、従って、その燃焼チャンバ内に、燃焼ガスの濃度が最高であり、温度が最低である中央区域と新鮮な空気の濃度が最高であり、温度が最低である周辺区域を形成するように設定される。
ハブのその中央位置によって、噴射装置は少なくとも各噴射時間の開始時に上記の中央区域に直接燃料を噴射することができる。
好ましくは、１つのサイクルから次のサイクルに作動室内に保持される燃焼ガスの量は、エンジンが少なくともほぼその定格速度で作動し、各サイクル中に作動室と吸気口と排気口との連通が破壊された時にこの作動室内に含まれる作業流体の量の少なくとも10％、好ましくは15％に等しい。
このように、燃焼は、発火時差が極めて短く（あまり精製していない燃料、すなわち「粗燃料」を使用した時でも）、燃料が噴射される媒体の温度をかなり高くしてほとんど直ぐに気化させることによって発火時差がないことさえある。しかし、作業流体の平均温度は適切なレベルに保持され、従って、高い密度及び従って高い比力及び低い程度の窒素酸化物の製造を可能にする。さらに、過熱されたガス媒体は新鮮な空気の中間層の存在によって燃焼チャンバの壁から離れて保持され、エンジンの熱過負荷を防止し、壁での損失を制限する。
本発明は、圧縮点火エンジンでは燃焼ガスがまだかなりの割合の使用できる酸素を含むことを考慮して、比較的低い純度（90％または85％またはそれ未満）を促進して、１つのサイクルから次のサイクルまで保持された燃焼ガスの濃度が最高である区域に燃料を噴射することよりむしろ、専門家が新鮮な空気に関して作業流体の最高純度を有利にするために試みたディーゼルエンジンの構造で広く使用されている考えとは反対であることが注目される。
特に驚くべき改良によると、吸気空気の温度及び１つのサイクルから次のサイクルまで作動室内に保持されるガスの割合はエンジンの他の操作パラメータを考慮して、燃料を噴射する前に保持されたガスと新鮮な温度が混合されるならば、噴射時にこのようにして得られた混合物の温度が燃料の自己発火が安定して、過多な量の非燃焼物質を生成しないような温度より低いように選択される。この改良は（壁の熱負荷を制限し、サイクルの最高温度を有害な窒素酸化物の過度の生成が起きる温度より低い温度にするために）新鮮な供給空気を激しく冷却することができ、（成分への機械的負荷を制限するために）小さくした有効容積比を有し、一方、短い発火時差を伴う完全な自己発火状態を保持するという利点がある。
また、エンジンの他の操作パラメータを考慮して、作業流体の最大平均温度がNOxの生成が過度になる約1500℃の値を越えないように吸気空気の温度及び１つのサイクルから次のサイクルまで作動室内に保持されるガスの割合を選択することが好ましい。
本発明の上記以外の利点および特徴は添付図面を参照した下記実施例の説明から明らかになろう。しかし、本発明が下記実施例に限定されるものではない。
第１図は本発明の第１実施例のエンジンの概念的軸線方向部分断面図。
第２図は上記実施例の変形例の軸線方向断面図。
第３図は本発明の別の実施例の軸線方向断面図。
第４〜６図は第３図の変形実施例の排気、掃気および燃焼位置での軸線方向断面図。
第１図に示す本発明実施例の２ストロークディーゼルエンジンは、縦軸線２を有するシリンダ１と、ピストン３と、これらの上部を閉じるシリンダヘッド４とを有し、シリンダヘッド４は加圧液体燃料を噴射するシリンダと同軸な中央噴射装置５を有し、この噴射装置５の周りには２つの同心弁すなわち内側排気弁６と外側吸気弁７とが同軸に設けられており、これら２つの同心弁の間には燃焼ガスを排気するための一般に環状の管路８が区画され、この導管８はエンジンの排気装置（図示せず）に接続された排気管９と連通している。
吸気弁７は両端が開口した中空な回転体の形をしており、その下端部13は靴底の形をしており、その外側上方部分すなわちシリンダヘッドの方向を向いた部分にはシリンダヘッド４と一体な固定弁座15と当接する円錐形の環状密封支持面14を有し、その内側上方部分には排気弁６の自由端（下端部）に設けられた環状密封支持面17の軸線方向可動弁座の役目をする円錐形の環状面16を有している。吸気弁７の軸線方向に摺動運動はシリンダヘッド４と一体な弁ガイド19内で管状弁軸18の外壁を介して案内される。
シリンダヘッド４の下部には新鮮な空気を導入するための管路11と連通した環状の吸気口10が区画されている。この吸気口10は、シリンダヘッドと一体な円錐形弁座に当接する放射方向外側の吸気弁７の支持面の直ぐ近傍に形成されている。管路11はエンジンの吸気装置（図示せず）、例えば過給装置に接続される。
吸気弁７の弁軸18の上端部には、シリンダヘッド４に形成された同軸シリンダ24内を滑動する環状ピストンの役目をするカラー23が設けられている。ピストン23とシリンダヘッド４とによってピストン23の上側および下側にチャンバ25およびチャンバ26が区画される。
放射方向内側の弁すなわち排気弁６は吸気弁７の内側に配置された管状スリーブ形の回転体である。この管状スリーブ６は吸気弁と同軸、好ましくはエンジンのシリンダ１の軸線と一致した軸線を有し、その内壁はシリンダヘッド４と一体な中央ハブ21の一部をなす弁ガイド20上を軸線方向に摺動する。
中央ハブ21には燃料噴射装置５が設けられ、その噴射ノズル22は燃料室内に開口して、燃料のジェットをほぼ放射方向、好ましくは噴射ノズルの周りに傾め星状に噴射する。
放射方向内側の弁すなわち排気弁６を構成する管状スリーブの上端部にはシリンダヘッド４に形成された同軸シリンダ31内を気密に滑動する環状ピストンの役目をするカラー12が形成されている。このカラー12とシリンダヘッド４とによってピストン12の下側および上側に各々チャンバ33、32が区画される。
吸気弁７の管状弁軸18の外壁とシリンダヘッド４と一体な弁ガイド19との間および排気弁６の管状スリーブの内壁と中央ハブ21と一体な弁ガイド20との間のシールと、ピストンの役目をするカラー12、23とシリンダヘッド４に形成した円筒壁24、31との間のシールとのは好ましくは放射方向に膨脹可能な１つまたは複数の環状シール、密封リング、ピストンリング等で行うことができる。
吸気弁７のピストン23とシリンダ24とで構成される組立体は吸気弁７を開方向（下向きすなわちピストン３の方向）へ駆動する加圧流体アクチュエータを構成する。従って、このアクチュエータの上側チャンバ25には加圧油圧流体、好ましくは非圧縮性流体、例えばオイルが供給される。このオイルはピストン23（従って弁７）が開位置へ下降する時の密封路を潤滑する役目もする。一方、下側チャンバ26には弁を閉位置へ戻すための弾性手段29が収容されている。
この弾性戻し手段は機械的バネ29、好ましくは筒状に平行に装着されたカラーの周方向全体に均一なスラストを与えるように等間隔に配分された複数のバネで構成することができる。また、上側チャンバ26と同様に、加圧流体、好ましくは非圧縮性の加圧流体にすることもできる。
アクチュエータの上側チャンバ24の加圧は、通路30を介して非圧縮性の油圧流体を送るポンプのシリンダ（図示せず）とこの上側チャンバ24とを連通し且つエンジンのメインシャフトと同期回転するカム軸によって駆動されるポンプのピストンを閉じることによって行うのが好ましい。このポンプのピストンはその他の公知の任意の手段、例えば油圧、電磁、その他の方法で制御されるアクチュエータで作動することもできる。
排気弁６のピストンの役目をするカラー12とシリンダ31とからなる組立体は、排気弁６を開方向（上向すなわちピストン３から離れる方向）へ駆動する加圧流体アクチュエータを構成する。そのため、ピストン12を上昇させる（排気弁６を開位置へ持ち上げる）ための加圧油圧流体、好ましくは非圧縮性オイルはこのアクチュエータの下側チャンバ32に供給される。一方、下側チャンバ33には排気弁６を閉位置へ戻すための弾性手段34が収容されている。この弾性戻し手段34も機械的バネにすることができるが、油圧、空気圧によるものにすることもできる。
環状の吸気口10と新鮮な空気の吸気管11との間には偏向手段37が設けられている。この偏向手段37は、吸気弁が持ち上げられた時に作動室内に入る新鮮な空気流にエンジンのシリンダの軸線２とほぼ一致した軸線を中心とした回転運動を生じさせ、空気流に遠心螺旋軌道を取らせる運動モーメントを与える役目をする。
この偏向手段37は吸気管の形状に応じて構成することができるが、単純には、シリンダの軸線に対して傾斜した羽根で形成するか、環状吸気口の周りに等間隔に分布させた孔（この孔はシリンダの軸線に直角で且つそれと交らないのが好ましい）で形成することができる。後者の形状は作動室内のガス圧力に起因する鉛直荷重をシリンダヘッドへ容易に伝達する上で好ましい。
本発明の排気弁６の管状スリーブの構成は、従来のポペット弁とは違って、排気弁が開く時に作動室にあるガスの圧力によって排気弁の開運動が防止されないか、ほとんど防止されないという点で特に好ましい。すなわち、排気弁を持ち上げる部材に加わる力が小さくなり、従って、その製造が容易になる。特に、極めて大きなエンジンブレーキがかけるのに必要な排気弁の制御装置を問題無しに使用することができ、弁を開くエンジン運転中に可変な装置を用いた時には、ピストンの下降ストローク（エンジン作動室の体積の増加に対応）の開始時に排気弁が開く時を予測して作動室内の圧力を急降下させ、エンジンの積極的作業を減少させ、従って、エンジンブレーキを強くすることができる。排気弁は管状形状をしているので、作動室内の圧力が極めて高くても排気弁を早く開くのは容易である。
吸気弁および排気弁の両方向への開運動は下記の点で特に好ましい。すなわち、排気弁のみを開く（上方に）時には作動室内の圧力が高いので燃焼ガスの排気は自然に高速度で（超音速で一気に）行なわれる。逆に、２つの弁が同時に開く掃気時の透過性を最大にするため（吸気管11と排気管９との間に必要な圧力差を最小にするため）に、排気弁の行程に吸気弁の行程を加えて、吸気弁の下方への開口によって排気ガスに与えられる通路の断面積を大きくすることができる。従って、制御部材が容易に製造できる。
外側吸気弁７は排気段階に吸気空気によって強力に冷却される。一方、管状排気弁６と中央ハブ21とを冷却するために、弁ガイド20の所を除いて中央ハブ21の外側円筒表面の直径を管状排気弁６の内径より小さくして、管状排気弁６と中央ハブ21との間に冷却流体、例えばオイルが流れる環状空間38を形成することもできる。この冷却流体は弁ガイド20のに設けられた密封シールの摺動支持面を潤滑する役目もする。冷却流体は中央ハブ21の下側の噴射装置５の先端の近傍から供給し、環状空間38を通って戻り管路39を介して回収するのが好ましい。
作動室の側壁はエンジンの掃気時に導入される遠心力が付与された新鮮な空気によって自然に保護されるが、本発明では軸対称構造をしているので、導入された空気流が排気管に近い中央区域からできるだけ離れた螺旋状軌跡を通るようにすることができるので、導入された新鮮な空気と作動室中心の燃焼ガスとの混合がを最大限減少させることができる。従って、掃気工程の効率が極めて高くなり、吸気弁から排気弁への直通や、作動室を出た燃焼ガスと作動室に導入される新鮮な空気とが混合する短絡を大幅に減すことができる。
図示した実施例では、ピストン３の上側表面にピストンの軸線とほぼ一致した軸対称な燃焼室を構成する凹部が形成されている。上死点近傍ではピストンの作動室の容積は最小になる。
噴射装置５の加圧液体燃料噴射ノズル22はほぼ燃焼室の軸線上に位置しており、燃料は好ましくは傾斜した状態で均一に分布した放射方向ジェットの形で燃焼室の中央部に噴射される。本発明の幾何学構造では、掃気段階の終了時に作動室に保持され（従って再循環され）る燃焼ガスは、燃焼室の中央部に濃縮され、一方、吸気弁７が外周にあり且つ空気の流れは偏向37されるため新鮮な空気には吸気中に大きな運動量が与えられ、遠心力によって燃焼室の周辺部に集まり、ピストンの上昇ストローク中この運動モーメントが保持されるので、空気の回転が維持される。
燃焼室の中央部に濃縮される酸素の少ない極めて高温の燃焼ガスの量は容易に調節することができる。例えば、吸気口10の吸気圧力と排気口９の排気圧力とから、２つの弁６、７が閉まる掃気段階の終了時に燃焼ガスの一部が排気されないでいるような値に各弁の通路断面積を決めるとができる。また、新鮮なガスの螺旋路の速度や長さを変えることもできる。別の簡単な方法は排気弁を十分に早く閉じて、燃焼ガスの一部を封じこめる方法である。
例えば、圧縮比が約６で１つのサイクルから次のサイクルまで保持される燃焼ガスの量の割合が20％の時の中央部の温度は噴射前に約1,480℃程度であり、一方、回転運動中の外周部の新鮮な空気の温度は約430℃である。
本発明構造では、作動室の側壁（シリンダおよび燃焼室の側部表面）が自然に保護されるので、シリンダ壁への熱損失量が大幅に減少し、エンジン効率を向上させることができ、燃焼の進行に関しては下記の利点がある：
１）  極めて高圧下の燃焼室内に燃料を噴射した時に生じる２つの逆渦巻き中へ燃料の燃焼に必要な酸素が供給されるように極めて高温の酸素の少ない中央区域に微細な霧化液体燃料を噴射することによって燃料をほぼ直ちに気化し、自己発火する。これは発火遅れが極めて短いことで分かる。この燃焼は極めて高温かつ極めてリッチな（酸素が極めて乏しい）区域で開始するので、水素原子と炭素原子が優先的酸素と結合する。従って、この中央区域の中心部は圧縮終了時に極めて高温の熱レベルに達するが、窒素酸化物の生成は防止される。
２）  次いで、酸素が極めて豊富で、しかも作動室内に導入された新鮮な空気の遠心力による層状化により相対的に「冷たい」周辺区域で燃焼が続行される。この燃焼反応は極めて高速度で起こるが、熱レベルが局部的に低いため過度の窒素酸化物の生成無しに進行することが分かる。燃焼反応速度が高いので、燃焼開始時と排気弁が開き始める時との間で燃焼しなかった物質は完全燃焼し、煙や有害粒子が過剰に放出されることはない。
本発明の特に好ましい実施例では、例えば、燃焼室40の外側に位置するピストン上面を平らにし、ピストンが上死点の近傍にきた時に放射方向の空気の運動が最小になるような間隙を吸気弁７の底部13の下面との間に残すのが好ましくは。そのためには、ピストンが上死点の近傍にきた時、円錐形の弁座15の放射方向外側に小さい環状空間46が封じ込められるよにするのが好ましい。
ピストン３がフランス国特許出願第2,602,827号に記載のような連続シールを有する場合には、この小さい環状空間46が行き止まり（cul−de−sac）を構成する。ピストンの圧縮サイクル時にピストンが上死点近傍にきた時に、回転する新鮮な空気の予備が環状空間46内に維持され、燃料の燃焼から保護される。ピストンが下降ストロークを開始すると、この空気が膨脹し、冷たい境界層ができ、ピストン３の上部外周部と吸気弁７の底部13の下面とが熱的に保護される。
第２図は第１図の実施例とは異なる本発明の別の実施例を示している。この図では吸気弁および排気弁を弾性的に戻す手段が純粋に空気作用によるものに代えてある。吸気弁用のチャンバ26および排気弁用のチャンバ33には、吸気弁用通路39aおよび排気弁用通路39eを介して加圧空気を供給するダクト（図示せず）と連通している。
この図には、周期的に吸気弁と排気弁とをその各弁座から離すために、吸気弁および排気弁を持ち上げるための鉛直方向力を生じさせる手段が示されている。この手段は基本的にエンジンのメインシャフトと同期回転するカム軸50で構成され、このカム軸50は吸気カム51aと排気カム51eとを有している。これらのカム51a、51eはポンプシリンダ53a、53e中を軸線方向に自由摺動するポンプピストン52a、52eを駆動する。ポンプピストン52a、52eは吸気弁７のアクチュエータの上側チャンバー25と排気弁６のアクチュエータの下側チャンバー32とを通路55a、55eを介して連通する容量が可変なチャンバー54a、54eを区画している。これらの回路（54a、55a、25）および（54e、55e、32）には全てオイルのような非圧縮性の流体を充填することができる。カム51の作用で各ポンプピストン52が押し下げられると、ポンプピストンと弁アクチュエータの有効横断面積比に等しい比率を掛けたカムの行程に等しい行程だけ対応する弁が持ち上がる。カムの先端がポンプピストンを解放する角度位置を越えると、対応する弁の弾性戻し手段が弁をその弁座へ戻し、ポンプピストンはカムと接触する。
第３図は第１図に示した実施例とは詳細な点で相違する別の実施例を示している。すなわち、冷却管39の配置が異なっており、環状吸気口10はシリンダヘッド４ではなく吸気弁７の外側下部に形成されている。外側の弁７のピストン23aは中間位置に配置され、バネ29は弁７に支持された環状リング41をその上端部近傍で上方へ押している。排気弁６および吸気弁７の円筒形部分は二重壁になっており、この二重壁の内部には必要に応じて冷却流体が流れる間隙が設けられている。
本発明のこの配置では、吸気弁７の下側底面が傾めになっており且つその下部外側部分に環状の吸気凹部10が形成されている。この構造の利点は理解できよう。すなわち、吸気弁および排気弁の弁座15、16は軸線方向にズレているので、環状の吸気凹部10の上方に排気ガス用の環状管路を設けることかできる。従って、環状導管８を大きな横断面積の通路にすることができる（従って、その平均直径は大きい）。
また、吸気弁の円錐形弁座の外側のシリンダの周辺部の環状空気の収容部（環状収容部46）と中央ハブ21の周りに形成される収容部とは、ピストンが下降ストロークを開始すると膨脹して、新鮮な空気の境界層を供給する。この境界層は、極めて高い圧力で噴射される燃料ジェットによって周囲の媒体に伝達される極めて大きな運動量によって噴射中に移動する。この境界層は燃焼室の壁を保護し、燃料ジェットの周辺に新鮮な空気を供給し、極めて高い圧力で燃焼室内に燃料を噴射した時に生じる２つの逆渦巻きの内部に燃料の燃焼に必要な酸素を供給するので、燃料との混合が容易になり、従って、燃焼の速度と品質とが向上する。
以下、第３図の実施例での本発明装置の動作を第４〜６図を参照して説明する。
第４図はエンジンピストンがその低部位置の下死点近傍にきた時を表し、ここからピストンは再上昇を開始してシリンダ１の内部自由体積は減少し始める。この時、チャンバ32中には制御手段（図示せず）から加圧油圧液体が導入され，排気弁６は瞬時に持ち上げられ、排気弁６の支持面17aは、閉状態にある吸気弁７の弁座16から離れ、シリンダの内部は導管８を介して排気口９と連通する。排気弁の戻りバネ34は圧縮されている。排気弁の下側湾曲部42は中央ハブ21の下側凸面にほぼ正接し、空間43は燃焼室とほとんど連通しなくなる。従って、排気ガスは妨害されずに流出する。この流出はピストン３が上昇して燃焼ガスを排気するにつれて少しずつ行われる。
第５図に示した位置では排気弁６を持ち上げる制御手段が作動され且つ吸気弁７が図示した位置まで下降する。排気弁６は上昇位置のままなので、吸気弁７の弁座16を支持する内側表面と排気弁６の反対側の支持面42との間の通路の横断面が大きくなり、燃焼ガスの放出が容易に続行される（この段階ではシリンダの圧力が既に降下している）。
これと平行して、吸気弁７の下降によって吸気通路が開き、環状凹部10が通路49を介してシリンダ内部と連通する。環状凹部10の所での吸気弁７の外側表面は凹形に湾曲しているので、この通路49はシリンダの下側側壁かつ底部へ向かって少しずつ空気流を曲げる。この運動は吸気弁の外側の弁座14の所のシリンダヘッドの外側下側部分を少しずつ円錐形にするか、湾曲させることによって補助される。管路を介してお送られた新鮮な空気には偏向部材37中を通過する際に渦巻き回転運動が付与され、この運動は通路49中を降下する際にも維持されるので、新鮮な空気には遠心力が加わり、新鮮な空気はピストン３へ向かって下降する間はシリンダ内壁のほぼ近傍に保持される。すなわち、新鮮な空気は、酸素が豊富でない熱い燃焼ガスの残留量を含むシリンダ１の内部および燃焼室から離れて維持される。従って、ガスの層ができる。すなわち、シリンダ壁の近傍で螺旋運動する新鮮な空気の層と、シリンダ内の空間の中央部の空気と酸素との量が減少した高温度のままの燃焼ガスの層とが層を成す。この層状構造は吸気弁および排気弁を閉じた後を含めてピストン３上昇に伴いシリンダ内の体積が減少してもほぼ維持される。この層状構造は図６に示した位置でも存在する。この図６の状態では、燃焼室44の容積（ピストン表面の凹部がその一部を構成す）に制限される上死点の近傍で、圧縮された新鮮な空気が燃焼室の周辺部を回転し、一方、酸素の少ない高温のガスは燃焼室の中央部分、すなわち、噴射装置の中央ノズル22の近傍に集められる。圧縮終了時に噴射装置が第６図に示すように液体燃料の霧化を開始する。液体燃料は噴射の開始時に容積の中央部分の高温ガスと接触して燃焼が開始される。これは最適な燃焼開始状態である。その後、燃焼は中央部分から周辺の新鮮な空気の方へ続きくので、汚染と窒素酸化物の形成がないほぼ完全に均一な燃焼が行われる。
また、この燃焼は最小の表面（中央ハブ21の表面と、ピストン３と対向した面と、吸気弁の内側下部表面とからなる最小の表面）な燃焼室の容積中で完全に軸対称な状態で起こるということは理解できよう。
燃焼による圧力上昇でピストン３の下降運動が生じ、サイクルが再じ始まる。
【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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