(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸の周りに回転可能なクランクシャフトと、
燃焼シリンダと圧縮シリンダとを含んだエンジンブロックと、
前記燃焼シリンダ内にスライド可能に配置された第１ピストンであって、前記軸の周りの前記クランクシャフトの各回転の際の燃焼行程を通じて、前記燃焼シリンダ内を往復運動するために前記クランクシャフトに動作可能に連結された第１ピストンと、
前記圧縮シリンダ内にスライド可能に配置された第２ピストンであって、前記軸の周りの前記クランクシャフトの各回転の際に新鮮な空気が前記圧縮シリンダ内に受け入れられ且つ前記圧縮シリンダ内で圧縮されるように、前記圧縮シリンダ内の往復運動のために前記クランクシャフトに動作可能に連結された第２ピストンと、
前記燃焼シリンダと圧縮シリンダとの間の流体連通に寄与した導管と、
燃料を前記燃焼シリンダ内に入れるために前記燃焼シリンダと流体連通とされた燃料インジェクタと、
前記クランクシャフトに対する相対回転のために前記エンジンブロック内において前記クランクシャフトに連結された第１および第２ロータリーバルブであって、該第１および第２ロータリーバルブは個々に回転して、前記圧縮シリンダ内に新鮮な空気を選択的に導入し、圧縮された空気を前記導管内に流すことを可能にした第１および第２ロータリーバルブと、
を具備し、
該第１および第２ロータリーバルブは、前記圧縮シリンダ内において圧縮された空気が前記導管を通じて前記燃焼シリンダ内に移送され、且つ燃料が前記燃料インジェクタによって前記燃焼シリンダ内に導入される前に前記燃焼シリンダ内の概略全ての内容物を掃気するように、動作可能であり、前記導管内の空気の圧力を約６０ｐｓｉ（０．４１ＭＰａ）よりも低く制御しており、
前記第２ロータリーバルブは、掃気工程において閉じたままであり、前記導管内の空気が前記圧縮シリンダに戻ることを防止していることを特徴とする２ストロークエンジン。
【請求項２】
前記第１および第２ロータリーバルブの各々は、前記クランクシャフトの回転速度の約半分の回転において前記クランクシャフトに動作可能に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の２ストロークエンジン。
【請求項３】
前記導管は空気を保持するための第１容積を形成し、前記燃焼シリンダは空気と燃料との混合気を保持するための第１最大容積を形成し、
前記導管の第１容積は、前記燃焼シリンダ内の概略全ての内容物および清浄な空気の追加の体積を掃気するために、前記燃焼シリンダの第１最大容積よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の２ストロークエンジン。
【請求項４】
前記燃焼シリンダは空気と燃料との混合気を保持するための第１最大容積を形成し、前記圧縮シリンダは空気を保持するための第２最大容積を形成し、
該第２最大容積は、前記燃焼シリンダ内の概略全ての内容物および清浄な空気の追加の体積を掃気するために、前記第１最大容積よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の２ストロークエンジン。
【請求項５】
前記導管は、該導管内の空気の温度を制御するための複数のフィンを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の２ストロークエンジン。
【請求項６】
前記第１ロータリーバルブは該第１ロータリーバルブの回転軸に全体的に横向きに延在した第１通路を含み、前記第１ロータリーバルブの回転は前記圧縮シリンダと外部の空気源との間の流体連通を間欠的に提供することを特徴とする請求項１に記載の２ストロークエンジン。
【請求項７】
前記第２ロータリーバルブは該第２ロータリーバルブの回転軸に全体的に横向きに延在した第２通路を含み、前記第２ロータリーバルブの回転は前記圧縮シリンダと前記導管との間の前記第２通路を通じた流体連通を間欠的に提供することを特徴とする請求項１に記載の２ストロークエンジン。
【請求項８】
前記第１および第２ロータリーバルブは前記圧縮シリンダの端部近傍に配置され、且つ個々の軸に関して回転可能であり、該個々の軸は全体的に互いに平行であり且つ前記クランクシャフトの回転軸に全体的に平行であることを特徴とする請求項１に記載の２ストロークエンジン。
【請求項９】
前記燃料インジェクタは、燃料を前記燃焼シリンダ内に噴出するために、前記燃焼シリンダと流体的に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の２ストロークエンジン。
【請求項１０】
消費されたガスを前記燃焼シリンダから掃気するために、前記燃焼シリンダと流体連通とされた排気ダクトをさらに具備し、
該排気ダクトは前記燃焼シリンダの近位側の位置における第１断面領域から、前記燃焼シリンダの遠位側の別の位置における第２断面領域へと膨張しており、該第２断面領域は前記第１断面領域よりも面積が大きいことを特徴とする請求項１に記載の２ストロークエンジン。
【請求項１１】
前記排気ダクトは、該排気ダクトの長手軸に対して約４５°の角度で傾斜した少なくとも１つの側壁を具備していることを特徴とする請求項１０に記載の２ストロークエンジン。
【請求項１２】
前記燃料インジェクタは前記導管に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の２ストロークエンジン。
【請求項１３】
前記エンジンブロックは前記圧縮シリンダのヘッド部を形成し、前記第１および第２ロータリーバルブは前記ヘッド部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の２ストロークエンジン。
【請求項１４】
共通のクランクシャフトを、エンジンの燃焼シリンダおよび圧縮シリンダ内において個々に往復運動で移動可能な第１および第２ピストンに連結するステップと、
前記燃焼シリンダと圧縮シリンダとを導管を通じて互いに流体的に連結するステップと、
前記圧縮シリンダ内への空気の流れおよび前記導管内の空気を圧縮するための前記圧縮シリンダから導管への空気の流れを制御するための、一組のバルブを設けるステップと、
概略全ての燃焼の残留物と所定の体積の清浄な空気とを前記燃焼シリンダから排気するように動作可能な、少なくとも１つの前記圧縮シリンダまたは前記導管内の空気のための保持容積を設けるステップと、
を含んでいることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の２ストロークエンジンの製造方法。
【請求項１５】
前記燃焼シリンダ内への燃料の供給を制御し、前記導管から得られる空気の少なくとも約１５％が前記燃焼シリンダ内に流入し、燃料の供給に先立って排気ダクトを通じて流出することが可能とするステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項１４に記載の２ストロークエンジンの製造方法。
【請求項１６】
前記導管内の空気の温度を約華氏１８０度（８２．２℃）よりも低く制御するステップをさらに具備していることを特徴とする請求項１４に記載の２ストロークエンジンの製造方法。
【請求項１７】
前記導管内の空気の圧力を約６０ｐｓｉ（０．４１ＭＰａ）よりも低く制御するステップをさらに具備していることを特徴とする請求項１４に記載の２ストロークエンジンの製造方法。
【請求項１８】
前記エンジン内への燃料の供給を制御して、少なくとも１つの前記燃焼シリンダ、圧縮シリンダ、または導管を冷却するステップをさらに具備していることを特徴とする請求項１４に記載の２ストロークエンジンの製造方法。
【請求項１９】
前記エンジンをオイルフリー燃料源に連結するステップをさらに含み、前記燃料はアルコールベース再生可能燃料、水素またはプロパンの１つを含んでいることを特徴とする請求項１４に記載の２ストロークエンジンの製造方法。
【請求項２０】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の２ストロークエンジン内において動力を発生させる方法であって、該方法は、
前記エンジンの個々の燃焼シリンダおよび圧縮シリンダ内において第１ピストンおよび第２ピストンを往復させるステップであって、前記第１ピストンおよび第２ピストンは、クランクシャフトを回転させてこれによって動力を発生させるために、共通のクランクシャフトに連結されている、ステップと、
前記圧縮シリンダから前記燃焼シリンダへと空気を導くステップと、
前記燃焼シリンダ内に燃料を導入するステップと、
前記燃焼シリンダ内において空気と燃料との混合気を燃焼させるステップと、
消費したガスと所定の体積の清浄な空気とを、前記燃焼シリンダから排気するステップと、
を含んでいることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は全体的に内燃エンジン、より詳細には、改良された２ストロークエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃エンジンは例えば自動車の駆動のために使用される動力を発生させることに関して公知である。内燃エンジンにおいて、エンジンの作動流体は燃料および燃焼の生成物を含んでいる。さらに、高温ガスの膨張作用からエンジンのピストンの頂部のような移動面上において、役立つ作用が発生し、これはピストンの往復直線運動の接続ロッドを介したクランクシャフトの動作への変換または類似の装置を伴ったものである。
【０００３】
従来の内燃エンジンは２ストロークまたは４ストロークタイプである。従来の４ストロークエンジンにおいて、１つのピストンの４つの個別のピストン動作またはストロークにおける燃焼行程から、動力は回収される。このタイプのエンジンにおいて、ピストンはクランクシャフトの各２回転についての１回の燃焼行程を通じて移動する。他方では、従来の２ストロークエンジンにおいては、ピストンの２つのピストン動作またはストロークのみにおける燃焼行程から動力が回収される。このタイプのエンジンにおいて、ピストンはクランクシャフトの各回転につき１回の燃焼行程を通じて移動する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
２ストロークエンジンは４ストロークエンジンに対して利点を有すると知られているが、その動作はその利点をある装置において幾分望まないものとしている。例えば、従来の２ストロークエンジンは粗末な燃焼制御を備えており、比較的高レベルの排気ガスを放出することが知られている。いくつかの場合において、従来の２ストロークエンジンに関係した排気ガスは非常に多く、自動車の排気ガス汚染を解決する規制に適合しない。さらに、従来の２ストロークエンジンは、エンジンの動作のために、ユーザが燃料とオイルとの混合物を供給する必要があり、不便である。
【０００５】
したがって、従来の２ストロークエンジンに関連したこれらの欠点および他の欠点を解決する２ストロークエンジンが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態において、２ストロークエンジンが提供されている。このエンジンは、軸の周りに回転可能なクランクシャフトと、燃焼シリンダと圧縮シリンダとを含んだエンジンブロックと、を具備している。第１ピストンは燃焼シリンダ内にスライド可能に配置され、軸の周りのクランクシャフトの各回転（すなわち周期）の際の燃焼行程を通じて、燃焼シリンダ内を往復運動するためにクランクシャフトに動作可能に連結されている。第２ピストンは圧縮シリンダ内にスライド可能に配置され、軸の周りのクランクシャフトの各回転（すなわち周期）の際に新鮮な空気が圧縮シリンダ内に受け入れられ且つ圧縮シリンダ内で圧縮されるように、圧縮シリンダ内の往復運動のためにクランクシャフトに動作可能に連結されている。
【０００７】
導管は燃焼シリンダと圧縮シリンダとの間の流体連通に寄与しており、燃料インジェクタは燃料を燃焼シリンダ内に入れるために燃焼シリンダと流体連通とされている。エンジンブロック内の第１および第２ロータリーバルブは、クランクシャフトに対する相対回転のためにクランクシャフトに動作可能に連結されている。第１および第２ロータリーバルブは個々に回転して、圧縮シリンダ内に新鮮な空気を選択的に導入し、圧縮された空気を導管内に流すことを可能にしている。第１および第２ロータリーバルブは、圧縮シリンダ内において圧縮された空気が導管を通じて燃焼シリンダ内に移送され、且つ燃料が燃料インジェクタによって燃焼シリンダ内に導入される前に、燃焼シリンダ内のほぼ全ての内容物を掃気するように動作可能である。
【０００８】
特別な実施形態において、第１および第２ロータリーバルブの各々は、クランクシャフトの回転速度の約半分の回転においてクランクシャフトに動作可能に連結されている。特別な実施形態の一態様において、導管は空気を保持するための第１容積を形成し、燃焼シリンダは空気と燃料とを保持するための第１最大容積を形成してもよく、第１容積は燃焼シリンダの最大容積よりも大きい。追加的にまたは代替的に、圧縮シリンダは空気を保持するための第２最大容積を形成し、それは燃焼シリンダの第１最大容積よりも大きい。導管は、導管内の空気の温度を制御するための複数のフィンを含んでいてもよい。一実施形態において、第１ロータリーバルブは第１ロータリーバルブに回転軸に全体的に横向きに延在した第１通路を含み、第１ロータリーバルブの回転は圧縮シリンダと導管との間の第１通路を通じた流体連通を間欠的に提供する。第２ロータリーバルブは第２ロータリーバルブに回転軸に全体的に横向きに延在した第２通路を含み、第２ロータリーバルブの回転は圧縮シリンダと導管との間の第２通路を通じた流体連通を間欠的に提供する。
【０００９】
第１および第２ロータリーバルブは圧縮シリンダの端部近傍に配置され、個々の軸に関して回転可能であってもよく、個々の軸は全体的に互いに平行であり且つクランクシャフトの回転軸に全体的に平行であってもよい。燃料インジェクタは、燃料を導管内に噴出するために、導管と流体的に連結さされている。エンジンは消費されたガスを燃焼シリンダから掃気するために、燃焼シリンダと流体連通とされた排気ダクトを追加的に具備していてもよい。排気ダクトは燃焼シリンダの近位側の位置における第１断面領域から、燃焼シリンダの遠位側の別の位置における第２断面領域へと膨張しており、第２断面領域は第１断面領域よりも面積が大きい。排気ダクトは、排気ダクトの長手軸に対して約４５°の角度で傾斜した少なくとも１つの側壁を具備していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本願による２ストロークエンジンの例示的な実施形態の概略的な斜視図を示している。
【図２Ａ】図１の線２Ａ−２Ａに全体的に沿った断面を示した図であり、個々の第１配置における第１および第２ピストンを示した図である。
【図２Ｂ】図２Ａとは異なった個々の配置における第１および第２ピストンの、図２Ａと同様の視点における図を示している。
【図２Ｃ】図２Ａおよび２Ｂとは異なった個々の配置における第１および第２ピストンの、図２Ａおよび２Ｂと同様の視点における図を示している。
【図２Ｄ】図２Ａ〜２Ｃとは異なった個々の配置における第１および第２ピストンの、図２Ａ〜２Ｃと同様の視点における図を示している。
【図３】本願による２ストロークエンジンの別の例示的な実施形態の概略的な上面図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図、特に図１を参照すると、本願の開示による例示的な２ストロークエンジンが図示されており、このエンジンは回転軸１４に関して回転可能であり且つエンジン１０のエンジンブロック２０内に配置されたクランクシャフト１２を含んでいる。エンジン１０は圧縮シリンダ２６と燃焼シリンダ２８とを含み、同様に圧縮シリンダ２６と燃焼シリンダ２８とにスライド可能に個々に配置された第１ピストン３６および第２ピストン３８（図２Ａ）を含んでいる。エンジンブロック２０は導管４０を通じて空気の供給部および燃料の供給部（図示略）に接続されており、以下においてさらに詳細に説明されているように、燃焼のための燃焼シリンダ２８に供給される燃料と空気との混合部を備えている。燃焼の残留物は排気ダクト４６を通じてエンジンブロック２０から排出される。スパークプラグ５０は燃焼シリンダ２８に連結されており、燃焼シリンダ２８内における空気／燃料混合気の燃焼のための点火源を与えている。導管４０を通じた圧縮シリンダ２６内へのおよび圧縮シリンダ２６からの導管５１を通じた燃焼シリンダへの空気の供給は、圧縮シリンダ２６のヘッド部６４に配置された一組のロータリーバルブ６０、６２によって制御されている。制御ユニット７０はエンジン１０の動作、特に燃料インジェクション７２を通じた燃焼シリンダ２８内への燃料の流れを制御している。
【００１２】
例示的な本実施形態の第１ロータリーバルブ６０および第２ロータリーバルブ６２は全体的に互いに平行であり、すなわち、クランクシャフト１２の回転軸１４に全体的に平行に配置された個々の第１軸６０ａおよび第２軸６２ａに関して回転する。第１ロータリーバルブ６０および第２ロータリーバルブ６２は例えば歯車（図示略）を介してクランクシャフト１２に連結されており、クランクシャフト１２の回転がロータリーバルブ６０、６２の回転を誘起している。より具体的には、例示的な本実施形態においては、クランクシャフト１２と第１および第２ロータリーバルブ６０、６２との連結は、ロータリーバルブ６０、６２がクランクシャフト１２と相対回転するようになっている。例えば、限定するものではないが、クランクシャフト１２と第１および第２ロータリーバルブ６０、６２との連結は、ロータリーバルブ６０、６２がクランクシャフト１２の回転速度の半分の速度で回転するようにされてもよい。例示的な本実施形態においては、さらに、第１および第２ロータリーバルブ６０、６２のピストンは、各々が圧縮シリンダ２６の中心とその側壁との間の中間位置に配置されるようにされてもよい。
【００１３】
図２Ａ〜２Ｄを参照すると、２ストロークエンジン１０の動作が図示されている。上述の通り、第１および第２ピストン３６、３８はそれぞれ圧縮シリンダ２６および燃焼シリンダ２８内に、圧縮シリンダ２６および燃焼シリンダ２８内での往復移動のためにスライド可能に配置されている。第１および第２ピストン３６、３８は個々の第１接続ロッド８０および第２接続ロッド８２を介してクランクシャフトに動作可能に接続されており、すなわち、クランクシャフト１２に偏心して連結されている。したがって、第１および第２ピストン３６、３８の往復直線移動は、例えば矢印８５の一般的な方向におけるクランクシャフト１２の回転を引き起こす。図示されていないが、すなわち、クランクシャフト１２はプーリまたは駆動トレインに連結されて、これによって例えばエンジン１０が組み付けられた自動車に動力源を供給している。
【００１４】
特に図２Ａを参照すると、第１ロータリーバルブ６０が開位置において図示されており、これによって空気を供給する導管４０と圧縮シリンダ２６との間を流体連通にしている。より具体的には、第１ロータリーバルブ６０は第１通路８８を含み、この通路は第１ロータリーバルブ６０の回転軸６０ａに全体的に横向きに延在して、図示されたように、その回転が間欠的に圧縮シリンダ２６の内部と空気を供給する導管４０との間の流体連通状態を提供するようにされている。同様に、第２ロータリーバルブ６２は第２通路９３を含み、この通路は第２ロータリーバルブ６２の回転軸６２ａに全体的に横向きに延在して、その回転が間欠的に圧縮シリンダ２６の内部と空気を供給する導管５１との間の流体連通状態を提供するようにされている。
【００１５】
図２Ａにおいて、第１ピストン３６が図２Ａに示されたように圧縮シリンダ２６の空気の保持のために第１最大容積８６を形成する位置にあるとき、第１ロータリーバルブ６０は開位置にあり、導管４０からの空気（矢印９１）は圧縮シリンダ２６の内部を満たしている。第１ピストン３６の図示された位置は第１ピストン３６の下死点に相当している。全体的に図２Ａに示されたような、第１ロータリーバルブ６０のピストンから離れる回転は第１ロータリーバルブ６０を閉じることになり、これによって空気を供給する導管４０と圧縮シリンダ２６との間のあらゆる流体連通が閉鎖される。図（図２Ａ）において、第２ロータリーバルブ６２は閉位置にあり、すなわち、圧縮シリンダ２６と導管５１とのあいだには全く流体が流れない。
【００１６】
さらに、図２Ａに図示されたように、第２ピストン３８は、燃焼シリンダ２８内において、導管５１と燃焼シリンダ２８との燃焼シリンダ２８のポート９４を介して流体連通状態となる位置にある。この流体連通状態は導管５１から燃焼シリンダ２８内への空気または空気と燃料との混合気の流れを可能にしており、全体的に矢印９６によって図示されている。第２ピストン３８の図示された下死点は、燃焼シリンダ２８内における空気／燃料の混合気を保持するための最大容積１００を形成している。
【００１７】
本実施形態の一態様において、導管５１から燃焼シリンダ２８内へと流れる空気の体積は、燃焼シリンダ２８の内容物のほぼ全てが導管５１から燃焼シリンダ２８内へと流れる空気によって掃気されるような体積である。この点に関して、燃焼シリンダ２８内にあらかじめ保持された内容物のほぼ全て（例えばあるとすれば消費されたガス、未燃焼の残留物）は、排気ダクト４６（矢印１０６）を通じて掃気される。この特定の実施形態において、燃焼シリンダ２８の内容物のほぼ完全な掃気が、導管５１の形状および寸法によって、同様に燃焼シリンダ２８の寸法に対する圧縮シリンダの寸法によって促進される。より具体的には、本実施形態において、導管５１の形状および寸法は導管５１内の圧縮された空気のための保持体積１１０を形成しており、それは燃焼シリンダ２８の空気／燃料混合気の保持のための最大容積１００よりも大きく、導管５１内の圧縮空気が燃焼シリンダ２８内に流れた場合、燃焼シリンダ２８の内容物のほぼ全てが清浄な空気によって移動され、排気ダクト４６を通じて掃気される。
【００１８】
同様に、圧縮シリンダ２６の最大容積８６は燃焼シリンダ２８の最大容積１００よりも大きく、燃焼シリンダ２８の内容物のほぼ完全な掃気をさらに促進する。より具体的には、圧縮シリンダ２６は導管５１に十分に大量の圧縮空気を供給し、そのようなほぼ完全な掃気を可能としている。例えば、限定するものではないが、導管５１から掃気のために得ることが可能な空気の体積は燃焼シリンダ２８の最大容積１００の約１００％を上回っていてもよく、導管５１によって供給された清浄な空気の一部が、排気ダクト４６と燃焼シリンダ２８の内部とを連通させたポート１１３が閉じる前に、排気ダクト４６を通じて燃焼シリンダ２８の外部に流れることが可能であってもよい。したがって、掃気の空気によって燃焼シリンダ２８から掃気される燃焼の残留物の全てのみだけでなく、むしろいくらかの清浄な空気さえもが十分に掃気され、これによって燃焼シリンダ２８の内容物のほぼ完全な掃気を提供している。本実施形態において、導管５１に連結された燃料インジェクタ７２は制御ユニット７０によって制御されており、燃料インジェクタ７２は、燃焼シリンダ２８の消費されたガスのほぼ全てが掃気された後にのみ、燃料を導管５１に供給するように命令する。例えば、限定されるものではないが、制御ユニット７０は、燃料インジェクタ７２が、導管５１内の少なくとも１５％の圧縮空気が燃焼シリンダ２８内に流れた後にのみ、導管５１に燃料を供給するように命令してもよい。これによって、この動作は、ほぼ清浄な空気と燃料との混合気が燃焼に先立って燃焼シリンダ２８内に存在し、実質的に燃焼シリンダ２８内に存在していた前の全ての燃焼の残留物が存在しなくなることを可能にしている。
【００１９】
図２Ｂを参照すると、第１ロータリーバルブ６０が閉位置において図示されており、一方で第２ロータリーバルブ６２は開位置において図示されており、これによって圧縮シリンダ２６と導管５１との間の流体連通状態を提供している。この点に関して、空気は、圧縮シリンダ２６のヘッド部６４に向かう方向における第１ピストン３６の移動によって圧縮される。圧縮空気は圧縮シリンダ２６から第２ロータリーバルブ６２の第２通路９３を通じて導管５１内へと流れる（矢印１１４）。例示的な本実施形態の導管５１は導管５１の主部から延在した複数のフィン１２０を備え、これらのフィンは導管５１内の空気と周囲環境との間の熱伝達を可能にし、これによって導管５１を通過する空気の温度を制御している。この点に関して、例えば、導管５１内の空気の温度は約華氏１８０（８２．２℃）よりも低く制御されてもよい。図（図２Ｂ）において、第１ピストン３６は圧縮シリンダ２６内においてヘッド部６４に向かって移動するように図示されており、一方で第２ピストン３８は燃焼シリンダ２８と導管５１との間の流体連通をブロックし、且つ燃焼シリンダ２８と排気ダクト４６との間の流体連通をブロックし、これによって第１ピストン３６によって圧縮される空気が導管５１内へと流れることを可能にしているように図示されている。例えば、限定されるものではないが、導管５１内の空気は６０ｐｓｉ（０．４１ＭＰａ）よりも低く圧縮されてもよい。さらに、第２ピストン３８の図示された位置において、第２ピストン３８は上方に移動し、これによって空気と燃料との混合気の圧縮状態が燃焼シリンダ２８内において保持されている。
【００２０】
図２Ｃを参照すると、燃焼シリンダ２８内において目標位置に到達した第２ピストン３８、および燃焼シリンダ２８内に保持された空気と燃料との混合気に点火し、これによって第２ピストン３８の爆発工程を開始しているスパークプラグ５０が図示されている。図２Ｃにおいて、第２ロータリーバルブ６２は閉位置にあり、導管５１内に保持された空気は圧縮シリンダ２６内に逆流しない。さらに、燃焼シリンダ２８内の第２ピストン３８の位置は、燃焼シリンダ２８と導管５１と排気ダクト４６との間の流体連通を遮断するようになっている。第２ピストン３８は爆発工程において下向きに（すなわち図２Ａに示された位置に向かって）移動するので、流体連通は燃焼シリンダ２８と排気ダクト４６との間において再確立され、燃焼の残留物は燃焼シリンダ２８から且つ排気ダクト４６を通じて掃気される。
【００２１】
図２Ｄにおいて、第１ピストン３６は下方に移動し、後に続く（上述の）清浄な空気によって圧縮シリンダを充填することを可能にし、第２ピストン３８は下向きに移動して、消費されたガスを燃焼シリンダから排気ダクト４６を通じて排出することを可能にしている。第２ピストン３８は下死点（図２Ａ）に向かって進行し、ポート９４および排気ポート１１３を通過するとき、清浄な空気は導管５１から燃焼シリンダ２８内へと流入し、燃焼シリンダ２８内に存在しているかもしれない燃焼の残留物のほぼ全てを排出する。消費されたガスも燃焼シリンダ２８の外に排気ダクト４６を通じて流れ始める。
【００２２】
上述の通り、燃焼シリンダ２８内における、上死点から一般的に図２Ａに示されたような位置に向かう第２ピストン３８の移動は、エンジン１０の爆発工程を形成している。同様に、燃焼シリンダ２８内における、一般的に図２Ａに示されたような位置から一般的に図２Ｃに示された位置への第２ピストン３８の移動は、エンジン１０の吸気、排気および圧縮工程を形成している。
【００２３】
図２Ａ〜２Ｄの順に示されているように、第１ピストン３６の２つの工程および第２ピストン３８の２つの工程はクランクシフト１２の１回転（すなわち周期）の間に生じている。このタイプの動作、特に燃焼シリンダ２８内の第２ピストン３８の２つの工程、エンジン１０の２つの工程動作を形成している。この２つの工程動作において、燃焼シリンダ２８からの消費ガスのほぼ完全な掃気および制御ユニット７０が導管５１内へ燃料噴射のために燃料インジェクタ７２に命令するタイミングは、エンジン１０内に噴射される燃料のほぼ完全な噴霧化に帰結する。ほぼ完全な掃気も、燃焼シリンダ２８内の未燃焼の燃料が燃焼シリンダ２８内に導入された新しい燃料または清浄な空気と混合または組み合わさることを防止している。この動作は炭化水素の形成を排除するか、または少なくとも顕著に減少している。
【００２４】
図示された例示的な実施形態において、導管５１内における燃料インジェクタ７２の配置、および導管５１内への燃料噴射のための制御されたタイミングは、燃料が比較的高速で直接噴射され、高温の圧縮された空気は燃焼シリンダ２８内へと導管５１を通じて流れ、燃料の完全な噴霧化のための十分な時間を提供している。言い換えると、完全な噴霧化は従来のエンジンに観察された冷間始動の問題、特にアルコールベース燃料を使用したときの問題を最小化している。代替的に、燃料インジェクタ７２は、導管５１に直接連結されるよりも、むしろ燃焼シリンダ２８に直接連結されてもよい。
【００２５】
例示的な本実施形態における排気ダクト４６は、燃焼シリンダ２８と連結された位置から燃焼シリンダ２８から離れた位置までに断面形状が変化している。より具体的には、本実施形態における排気ダクト４６は、燃焼シリンダ２８から離れた位置における領域の断面が燃焼シリンダ２８のポート１１３に隣接した位置に対してより大きくなっている。この特定の実施形態において、さらに、排気ダクト４６は側壁１２２を含み、この側壁は排気ダクト４６の長手軸４６ａ（図２Ａ）に対して約４５°の角度を形成している。この形態は、燃焼シリンダ２８内の燃焼の消費物の、排気ダクト４６を通じた比較的低圧で、容易な流れを可能にしている。
【００２６】
上述のエンジンは、燃料への潤滑油の負荷を必要としないアルコールベースの再生可能な燃料、水素、またはプロパンなどの異なったタイプの燃料を使用してもよい。このことは燃料の経済性とエンジンの出力とを顕著に増大し、同様に従来の２ストロークまたは４ストロークエンジンと比較してエンジンの排気を減少する。さらに、エンジン１０の比較的少数の部品点数は、従来のエンジンと比較して重量の減少に寄与している。比較的少数の部品点数はエンジンの製造コストの減少にも寄与している。このエンジンは、高温の残存したガスを燃焼シリンダ２８からほぼ完全に除去することにより、１．２５の熱効率に到達することが可能であり、従来の２ストロークおよび４ストロークエンジンと比較して、寄生損失の減少または排除にも寄与している。
【００２７】
図が１つの燃焼シリンダと１つの圧縮シリンダとを備えたエンジンを図示している一方で、普通の当業者は任意の偶数のシリンダ数を備えたエンジンが上述の原理に当てはまることを既に理解しただろう。例えば、限定されるものではないが、エンジンは所定の一組の圧縮および燃焼シリンダを備えた偶数のシリンダを備え、各々の圧縮シリンダが、全体的に上述のおよび図示された態様において、１つの圧縮シリンダと流体連通とすることが可能である。そのようなマルチシリンダエンジンにおいて、複数の燃料インジェクタが存在し、且つ独立して制御されるか、または代替的に１つの制御ユニットによって制御されてもよい。さらに、そのようなエンジンにおいて、複数のスパークプラグが（例えば電気的に）動作可能に互いに連結され、且つ当業者には公知の方法によってワイヤを介して点火装置に連結されてもよい。さらに、現在のところガソリンによって作動するように形成された従来の様々なエンジンは、本願に記載され且つ図示された例示的なエンジンの構造および動作に合致するように変更されることが可能である。本願に開示されたエンジンは様々な形態または配列のシリンダを備えてもよく、例えば直列配置、Ｖ型配置、対向シリンダまたは様々な他の形態とされてもよい。
【００２８】
１つ以上の圧縮シリンダと１つ以上の燃焼シリンダとを備えた例示的なエンジンが図３に示されており、この図において、類似の参照符号はこれまでの図の類似の部材を参照している。図３は個々の導管５１ａ、５１ｂおよび５１ｃを介して個々の３つの燃焼シリンダ２８ａ、２８ｂ、および２８ｃと流体連通とされた３つの圧縮シリンダ２６ａ、２６ｂおよび２６ｃを備えた例示的なエンジン１８０が図示されている。空気は個々の導管４０ａ、４０ｂおよび４０ｃを通じて各々の圧縮シリンダ２６ａ、２６ｂおよび２６ｃに供給され、一方で、燃料は個々の燃料インジェクタ５０を通じて燃焼シリンダ２８ａ、２８ｂ、および２８ｃに供給される。燃焼シリンダ２８ａ、２８ｂ、２８ｃからの消費されたガスおよび空気は、共通の排気ダクト１９６を通じてエンジン１８０から掃気され、それは図に模式的に図示されている。１セットのベアリング２００、２０２は個々に回転のためのエンジン１８０の各々のロータリーバルブ６０、６２を支持し、一方で、概略的に図示されたポンプ２１０はオイル、燃料、および／または冷媒をエンジン１８０のエンジンブロック２１１に供給する。複数のシール２１２は圧縮シリンダ２６ａ、２６ｂ、２６ｃの間に配置されて、それらの間の流体の流れを防止しており、一方でベアリング２００がシールされおよび／またはポンプ２１０によって供給されるオイルによって潤滑される。本実施形態の一態様において、ポンプ２１０によって供給される冷媒は導管５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、圧縮シリンダ２６ａ、２６ｂ、２６ｃおよび／または燃焼シリンダ２８ａ、２８ｂ、２８ｃ内の空気を冷却するために使用されることが可能である。一組のギア２１５、２１６はロータリーバルブ６０、６２の回転を制御し、クランクシャフト（図示略）に連結されている。
【００２９】
本発明が様々な実施形態によって図示され、これらの実施形態がかなり詳細に記載された一方で、添付の請求項の範囲をそのような詳細な例に制限し、または多少なりとも限定する意図は存在しない。本願に示され且つ議論された様々な特徴は単独で、または結合して使用されてもよい。追加の利点および改良は当業者には既に明らかだろう。したがって、より広範な発明は、図示され及び記載された特定の詳細、示された装置および方法、ならびに実施例に限定されない。したがって、出発は全体的な本発明の概念の思想および範囲から出発しないそのような詳細からであってもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１０，１８０  ・・・エンジン
１２  ・・・クランクシャフト
１４  ・・・回転軸
２０，２１１  ・・・エンジンブロック
２６  ・・・圧縮シリンダ
２８  ・・・燃焼シリンダ
３６  ・・・第１ピストン
３８  ・・・第２ピストン
４０、５１  ・・・導管
４６，１９６  ・・・排気ダクト
５０  ・・・スパークプラグ
６０、６２  ・・・ロータリーバルブ
６４  ・・・ヘッド部
７０  ・・・制御ユニット
７２  ・・・燃料インジェクタ
８０  ・・・第１接続ロッド
８２  ・・・第２接続ロッド
８８  ・・・第１通路
９３  ・・・第２通路
９４  ・・・ポート
１１３  ・・・排気ポート
１２０  ・・・フィン
２００，２０２  ・・・ベアリング
２１２  ・・・シール
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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