(57)【要約】  バレル内燃エンジンが、駆動軸組立体、モノブロック、複数のピストン組立体、及び弁機構を含む。駆動軸組立体は、中心駆動軸及びこの駆動軸から延びるカムプレートを有する。一体型モノブロックは、駆動軸を受け入れる中心縦開口部を備えた縦中心軸を有し、この一体型モノブロックは、複数の燃焼チャンバ、冷却水システム、複数の吸気通路及び複数の排気通路をさらに定める。燃焼チャンバは各々、中心軸と平行な軸を有し、縦軸と同心円状に定められる。各々のチャンバは、概ね円筒状の側壁、第１の閉鎖端部及び第２の開放端部を有し、各々の燃焼チャンバの第１の閉鎖端部内には吸気弁開口部及び排気弁開口部が定められる。冷却水システムは複数の冷却水流路を含む。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バレル内燃エンジンであって、
中心駆動軸及び該中心駆動軸から延びるカムプレートを含む駆動軸組立体と、
前記駆動軸を受け入れる中心縦開口部を備えた縦中心軸を有する一体型モノブロックと、
を含み、
前記一体型モノブロックは、
各々が前記中心軸と平行な軸を有する複数の燃焼チャンバをさらに構成し、前記燃焼チャンバは前記縦軸と同心円状に構成され、各々の燃焼チャンバは、概ね円筒状の側壁と、第１の閉鎖端部と、第２の開放端部とを有し、各々の燃焼チャンバの第１の閉鎖端部内には吸気弁開口部と排気弁開口部とが構成され、前記一体型モノブロックは、
複数の冷却液流路を含む冷却液システムと、
各々が前記吸気弁開口部の１つと流体連通状態にある複数の吸気通路と、
各々が前記排気弁開口部の１つと流体連通状態にある複数の排気通路と、
各々が前記燃焼チャンバの１つで受け入れられるピストンを有し、前記駆動軸組立体の前記カムプレートと機械的連動状態にある複数のピストン組立体と、
複数の吸気弁及び排気弁を含む弁機構と、
をさらに構成し、
前記弁の各々は前記燃焼チャンバ内の前記弁開口部の１つに受け入れられる、
ことを特徴とするバレル内燃エンジン。
【請求項２】
前記モノブロックは、前記複数の吸気通路と流体連通状態にある吸気マニホールドをさらに構成する、
ことを特徴とする請求項１に記載のバレル内燃エンジン。
【請求項３】
前記吸気マニホールドは、前記モノブロックの前記軸と概ね環状及び同心円状にある、
ことを特徴とする請求項２に記載のバレル内燃エンジン。
【請求項４】
前記モノブロックにより構成される前記冷却液システムは、少なくとも１つの冷却液マニホールドをさらに含み、該冷却液マニホールドは、前記モノブロックの前記軸と概ね環状及び同心円状にあり、かつ前記冷却液流路と流体連通状態にある、
ことを特徴とする請求項１に記載のバレル内燃エンジン。
【請求項５】
前記モノブロックにより構成される前記冷却液システムは、第１及び第２の冷却液マニホールドをさらに含み、該冷却液マニホールドは各々、前記モノブロックの前記軸と概ね環状及び同心円状にあり、かつ前記冷却液流路と流体連通状態にある、
ことを特徴とする請求項１に記載のバレル内燃エンジン。
【請求項６】
前記冷却液マニホールドの各々は、間隔を置いて配置された一対の端部の間に延びるＣ字形の流路を構成する、
ことを特徴とする請求項５に記載のバレル内燃エンジン。
【請求項７】
前記Ｃ字形の流路は各々、ポートと前記端部との間で下方に向けて先細になる、
ことを特徴とする請求項６に記載のバレル内燃エンジン。
【請求項８】
前記Ｃ字形の流路の各々における前記ポートは前記端部の概ね中間に存在し、前記第１のマニホールドの前記ポート及び前記第２のマニホールドの前記ポートが前記エンジンを挟んで概ね反対側に位置することにより、一方のマニホールドの前記下方に向けて先細になった端部が、他方のマニホールドの前記ポートに隣接して配置されるようになる、
ことを特徴とする請求項７に記載のバレル内燃エンジン。
【請求項９】
前記モノブロックに取り付けられた駆動ケース及び該駆動ケースに取り付けられた第２のモノブロックをさらに含み、該第２のモノブロックは複数の圧縮チャンバを構成し、前記ピストン組立体は各々、前記圧縮チャンバの１つに受け入れられる第２のピストンをさらに含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のバレル内燃エンジン。
【請求項１０】
前記モノブロックに取り付けられた駆動ケース及び該駆動ケースに取り付けられた出力ハウジングをさらに含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のバレル内燃エンジン。
【請求項１１】
中心駆動軸及び該中心駆動軸から延びるカムプレートを含む駆動軸組立体と、
前記駆動軸を受け入れる中心縦開口部を備えた縦中心軸を有し、各々が前記中心軸と平行な軸を有しかつ前記縦軸と同心円状に構成された複数の燃焼チャンバを有し、内部に構成された複数の冷却液流路をさらに有するエンジンブロックと、
前記ブロックの前記軸と概ね環状及び同心円状にあり、かつ前記ブロック内の前記冷却液流路と流体連通状態にある少なくとも１つの冷却液マニホールドを含む冷却液システムと、
各々が前記燃焼チャンバの１つに受け入れられるピストンを有し、前記駆動軸組立体の前記カムプレートと機械的連動状態にある複数のピストン組立体と、
を含むことを特徴とするバレル内燃エンジン。
【請求項１２】
前記ブロックは一体型モノブロックを含む、
ことを特徴とする請求項１１に記載のバレル内燃エンジン。
【請求項１３】
前記冷却液システムは、前記ブロックの前記軸と概ね環状及び同心円状にありかつ前記冷却液流路と流体連通状態にある第２の冷却マニホールドをさらに含む、
ことを特徴とする請求項１１に記載のバレル内燃エンジン。
【請求項１４】
前記冷却液マニホールドの各々は、間隔を置いて配置された一対の端部の間に延びるＣ字形の流路を構成する、
ことを特徴とする請求項１３に記載のバレル内燃エンジン。
【請求項１５】
前記Ｃ字形の流路は各々、ポートと前記端部との間で下方に向けて先細になる、
ことを特徴とする請求項１４に記載のバレル内燃エンジン。
【請求項１６】
前記Ｃ字形の流路の各々における前記ポートは前記端部の概ね中間に存在し、前記第１のマニホールドの前記ポート及び前記第２のマニホールドの前記ポートが前記エンジンを挟んで概ね反対側に位置することにより、一方のマニホールドの前記下方に向けて先細になった端部が、他方のマニホールドの前記ポートに隣接して配置されるようになる、
ことを特徴とする請求項１５に記載のバレル内燃エンジン。
【請求項１７】
前記ブロックの前記軸と概ね環状及び同心円状にある吸気マニホールドをさらに含む、
ことを特徴とする請求項１１に記載のバレル内燃エンジン。
【請求項１８】
中心縦軸と、該軸と同心円状に構成され、各々が該軸と平行な軸を有する複数の燃焼チャンバとを有するタイプのバレル内燃エンジン用の冷却液システムであって、
前記エンジンの前記軸と概ね環状及び同心円状にある少なくとも１つの冷却液マニホールドを含む、
ことを特徴とする冷却液システム。
【請求項１９】
前記エンジンの前記軸と概ね環状及び同心円状にある第２の冷却液マニホールドをさらに含む、
ことを特徴とする請求項１８に記載の冷却液システム。
【請求項２０】
前記冷却液マニホールドの各々は、間隔を置いて配置された一対の端部の間に延びるＣ字形の流路を構成する、
ことを特徴とする請求項１９に記載の冷却液システム。
【請求項２１】
前記Ｃ字形の流路は各々、ポートと前記端部との間で下方に向けて先細になる、
ことを特徴とする請求項２０に記載の冷却液システム。
【請求項２２】
前記Ｃ字形の流路の各々における前記ポートは前記端部の概ね中間に存在し、前記第１のマニホールドの前記ポート及び前記第２のマニホールドの前記ポートが前記エンジンを挟んで概ね反対側に位置することにより、一方のマニホールドの前記下方に向けて先細になった端部が、他方のマニホールドの前記ポートに隣接して配置されるようになる、
ことを特徴とする請求項２１に記載の冷却液システム。
【請求項２３】
バレルエンジンの縦中心軸に沿って配置された中心駆動軸を有するバレル内燃エンジンであって、
駆動ケースと、
複数の燃焼チャンバを構成するモノブロックと、
前記モノブロックを前記駆動ケースに確実に固定する複数のボルトと、
を含み、
前記ボルトは、前記中心軸から放射状に外向きに間隔を置き、前記駆動ケース及びモノブロックの外周に沿って配置される、
ことを特徴とするバレル内燃エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバレル型内燃エンジンに関する。より具体的には、本発明は、バレルエンジンのエンジンブロック組立体に関する。
【０００２】
（関連出願の参照）
本出願は、２００６年２月１７に出願された米国仮特許出願第６０／７７４，９８２号及び２００７年２月９に出願された米国特許出願第１１／６７２，９７５号からの優先権を主張するものであり、両特許の内容全体は参照により本明細書に組み入れられる。
【背景技術】
【０００３】
内燃エンジンは、様々な乗物を駆動するために広く用いられている。内燃エンジンは様々な構造で提供され、それらは通常、エンジン内の往復ピストン及びシリンダの特定の方向又は配列に応じてふさわしい名前が付けられる。内燃エンジンの１つの例として「Ｖ」型エンジンがあり、この「Ｖ」とは、互いに対して角度を付け、Ｖ字形を形成する列を成したシリンダの配列を意味する。本発明に最も関連する別のタイプの内燃エンジンがバレル型エンジンである。
【０００４】
バレルエンジンは、「たる」の形で配列された複数のシリンダ及びピストンを含み、これらの軸は互いに平行であり、通常、駆動軸と同心の円に沿って配列される。動力は、往復ピストンからローラ又はベアリング接合を介してカムプレートに伝達される。カムプレートの公称平面（nominal plane）はピストン軸に対して垂直であり、またこのピストン軸と共に運動する駆動軸に取り付けられる。カムプレートは、一般に正弦波形を有しており、これによりピストンの軸方向の往復運動が、カムプレート及び駆動軸の回転運動を引き起こすようになる。
【０００５】
【特許文献１】米国特許仮出願第６０／７７４，９８２号
【特許文献２】米国特許出願第１１／６７２，９７５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
冷却液流のために吸気／排気ポート及び流路を一体化したモノブロック設計を利用して、改良された近代的なバレルエンジンを提供することが依然として望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明はバレル内燃エンジンを提供するものであり、該エンジンにおいていくつかの実施形態は一体型モノブロックを用いて構成される。第１の実施形態では、バレル内燃エンジンが、中心駆動軸及びこの駆動軸から延びるカムプレートを有する駆動軸組立体を含む。一体型モノブロックは、駆動軸を受け入れる中心縦開口部を備えた縦中心軸を有する。一体型モノブロックは、各々が中心軸と平行な軸を有する複数の燃焼チャンバをさらに構成する。燃焼チャンバは、縦軸と同心円状に構成される。各々の燃焼チャンバは、一般に円筒状の側壁、第１の閉鎖端部、及び第２の開放端部を有する。各々の燃焼チャンバの第１の閉鎖端部内には吸気弁開口部及び排気弁開口部が構成される。一体型モノブロックは、複数の冷却液流路と、各々が吸気弁開口部の１つと流体連通状態にある複数の吸気通路と、各々が排気弁開口部の１つと流体連通状態にある複数の排気通路とを含む冷却液システムをさらに構成する。複数のピストン組立体の各々は、燃焼チャンバの１つに受け入れられるピストンを有する。ピストン組立体は、駆動軸組立体のカムプレートと機械的連動状態(in mechanical communication)にある。弁機構は複数の吸気弁及び排気弁を含み、これらの弁の各々は燃焼チャンバ内の弁開口部の１つに受け入れられる。
【０００８】
モノブロックは、複数の吸気通路と流体連通状態にある吸気マニホールドをさらに構成することができ、この吸気マニホールドは、モノブロックの軸と概ね環状及び同心円状にあってもよい。モノブロックにより構成される冷却液システムは、モノブロックの軸と概ね環状及び同心円状にあり、かつ冷却液流路と流体連通状態にある少なくとも１つの冷却液マニホールドをさらに含むことができる。冷却液システムは、モノブロックの軸と概ね環状及び同心円状にあり、冷却液流路と流体連通状態にある各々のマニホールドを有する第１及び第２の冷却液マニホールドを含むことができる。これらの冷却液マニホールドは各々、間隔を置いて配置された一対の端部間に延びるＣ字形の流路を構成することができる。この流路は、ポートと端部との間で下方に向けて先細であってもよく、ポートは両端部の中間にあってもよい。このような配列では、第１及び第２のマニホールドのポートをエンジンを挟んで概ね反対側に位置付けることにより、一方のマニホールドの下方に向けて先細になった端部が、他方のマニホールドのポートに隣接して配置されるようにすることができる。バレル内燃エンジンは、モノブロックに取り付けられた駆動ケース及びこの駆動ケースに取り付けられた第２のモノブロックをさらに含むことができる。第２のモノブロックは、複数の圧縮チャンバを構成することができ、ピストン組立体は各々、これら圧縮チャンバの１つに受け入れられる第２のピストンをさらに含むことができる。或いは、バレル燃焼エンジンは、モノブロックに取り付けられた駆動ケース及びこの駆動ケースに取り付けられた出力ハウジングをさらに含むことができる。
【０００９】
本発明の別の実施形態によれば、モノブロックの有無にかかわらず、バレル内燃エンジンは駆動軸組立体を含み、この駆動軸組立体は、中心駆動軸及びこの軸から延びるカムプレートを含むことができる。この実施形態によるエンジンブロックは、駆動軸を受け入れる中心縦開口部を備えた縦中心軸を有する。このブロックは、各々が中心軸と平行な軸を有する複数の燃焼チャンバを有する。これらの燃焼チャンバは縦軸と同心円状に構成される。このブロックはまた、内部に複数の冷却液流路を構成する。エンジンの冷却液システムは、ブロックの軸と概ね環状及び同心円状にある少なくとも１つの冷却液マニホールドを含む。冷却液マニホールドは、ブロック内の冷却液流路と流体連通状態にある。複数のピストン組立体は各々、燃焼チャンバの１つに受け入れられるピストンを有し、駆動軸組立体のカムプレートと機械的連動状態にある。バレル内燃エンジンのこの実施形態のブロックは、モノブロックであってもよい。冷却液システムは第２の冷却マニホールドを含むことができ、この冷却マニホールドもまた、ブロックの軸と概ね環状及び同心円状にあり、冷却液流路と流体連通状態にある。冷却液マニホールドは各々、一対の端部の間に延びるＣ字形の流路を構成することができる。流路は、ポートと端部との間で下方に向けて先細であってもよい。このような構成では、エンジンを挟んで概ね反対側に位置する第１のマニホールドのポートを有する端部と第２のマニホールドのポートを有する端部との概ね中間にポートが存在し、これにより一方のマニホールドの下方に向けて先細になった端部が、他方のマニホールドのポートに隣接して配置されるようになる。エンジンは、ブロックの軸と概ね環状及び同心円状にある吸気マニホールドをさらに含むことができる。
【００１０】
本発明の別の態様によれば、複数の燃焼チャンバが軸と同心円状に構成された状態の中心縦軸を有するタイプのバレル内燃エンジンに冷却液システムが設けられる。チャンバは各々、縦軸と平行な軸を有する。冷却液システムは、少なくとも１つの冷却液マニホールドを含む。冷却液マニホールドは、エンジンの軸と概ね環状及び同心円状にある。冷却液システムに含まれる第２の冷却液マニホールドもまた、エンジンの軸と概ね環状及び同心円状にあってもよい。冷却液マニホールドの各々は、間隔を置いて配置された一対の端部の間に延びるＣ字形の流路を構成することができる。このＣ字形の流路は、ポートと端部との間で下方に向けて先細になるように作られる。このような構成では、ポートが端部の中間に存在し、マニホールドのポートがエンジンを挟んで概ね反対側に位置することにより、一方のマニホールドの下方に向けて先細になった端部が、他方のマニホールドのポートに隣接して配置されるようにすることができる。
【００１１】
本発明のさらに別の態様によれば、バレル内燃エンジンが、バレルエンジンの縦中心軸に沿って配置された中心駆動軸を有すると共に、複数の燃焼チャンバ内に構成された駆動ケース及びモノブロックを含む。中心軸から放射状に外向きに間隔を置き、駆動ケース及びモノブロックの外周に沿って配置された複数のボルトが、モノブロックを駆動ケースに確実に固定する。
【００１２】
添付の図面に関連して考察を行うとき、以下の詳細な説明を参照することで本発明の利点がより良く理解されるにつれて、本発明の利点はすぐに評価されることになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１を参照すると、本発明の実施形態によるバレル型内燃エンジンが１０に大まかに示されている。エンジン１０は、中心駆動軸組立体２０が構成する縦中心軸Ａ−Ａの周りで同心円状にある円に概ね沿って配列された複数の燃焼チャンバ１２及びピストン１４を含む。各々の燃焼チャンバ１２は、内部にピストン１４を、軸方向に往復運動するために摺動可能に受け入れる円筒状の側壁を有する。燃焼チャンバ及びピストン運動の軸は各々、中心軸と概ね平行になる。燃焼チャンバ内で燃焼サイクルが発生し、ピストン１４の往復運動を引き起こす。動力は、往復ピストン１４からローラ又はベアリング接合を介してカムプレート１６に伝達される。駆動軸組立体２０はカムプレート１６に結合された中心駆動軸を含み、該カムプレート１６は軸組立体２０の縦軸Ａ−Ａの周りで中心駆動軸と共に回転する。カムプレート１６は一般に正弦波形を有しており、これによりピストン１４の軸方向の往復運動が、対応するカムプレート１６及び軸組立体２０の回転運動を引き起こすようになる。
【００１４】
図示のエンジン１０の実施形態は両端が同じ形の設計になっており、ピストン１４及び燃焼チャンバ１２からなる第１のセットがエンジン１０の燃焼端部を形成し、ピストン１５及びチャンバ１３からなる第２のセットがエンジン１０の過給機又は圧縮機の端部を形成する。ピストンの第１及び第２のセットが接続ロッド又は部材１７によって共に結合されることにより、これらは共にほぼ同じ軸に沿って動くようになる。図示の実施形態では、接続ロッド又は部材１７はクロスヘッドガイドの特徴を含み、ガイド部材１８はピストン部材に取り付けられ、ガイドロッド１９に沿って摺動する。
【００１５】
第２のセットにおけるピストン１５は、燃焼チャンバ１３の円筒状の側壁と摺動可能に係合される。ピストン１５及び燃焼チャンバ１３は協働して圧縮機又は過給機として機能し、エンジンの燃焼端部における燃焼サイクルで使用する吸気を圧縮する。代替の実施形態では、このエンジンは両端が異なる形となる。この実施形態では、ピストン組立体の各々は燃焼端部のみを含み、エンジンの圧縮機端部は除去され、及び／又は密閉パネル又は組立体と置換される。さらなる代替形態として、第２の端部において圧縮機能を設けずに、両端が同じ形のピストン組立体を使用することができる。その代わりとして、各々のピストン組立体の第２の端部が、ガイド又は安定化部材の役割を果たすことができる。
【００１６】
以下詳細に説明するが、図示のエンジン１０の実施形態は、エンジンブロック組立体を形成する３つの主要な構成部品、すなわち、燃焼チャンバ及びシリンダヘッドを構成する第１のモノブロック３０と、駆動ケース１２０と、圧縮チャンバを構成する第２のモノブロック１３０とを含む。
【００１７】
後程、モノブロック３０がバレルエンジン１０で使用される準備が整う前に、フライス加工又は表面処理の作業が必要になる可能性があることは理解すべきであるが、第１のすなわち燃焼モノブロック３０は、成形法又は鋳造法で形成されるのが望ましい。モノブロック３０は、図２〜図１０に示すように一般に円筒形をしている。図３、図９及び図１０を参照すると、モノブロック３０は、駆動軸組立体２０の縦軸Ａ−Ａに沿って延びる中心ボア３２を含む。モノブロック３０内には燃焼チャンバ１２が形成され、駆動軸組立体２０の縦軸と平行な軸を有する。
【００１８】
各燃焼器チャンバ１２は、開放端部２３と閉鎖端部２４との間に延びる円筒状の側壁２２を含む。当業者には、エンジンの方向が限定されていないことは明白であろうが、図９の例図では、チャンバ１２の下端が開放端部２３となり、上端が閉鎖端部となる。典型的な非モノブロックエンジンでは、燃焼チャンバの端部は、その間をガスケット又はその他のシール材でシリンダブロックに固締された別個のシリンダヘッドによって閉鎖される。
【００１９】
本モノブロック設計では、「ヘッド」は、シリンダを構成して燃焼チャンバを構成するブロックの一部と一体になっている。閉鎖端部２４は、吸気弁開口部２５、排気弁開口部２６及びスパークプラグ開口部２７を含むが、この閉鎖端部２４は、チャンバ１２の端部全体にわたって延びる上記の材料で「閉鎖」される。或いは、閉鎖端部２４は、複数の吸気弁及び／又は排気弁、複数のスパークプラグ又はグロープラグ、及び／又は１又はそれ以上の燃料噴射器用の開口部を含むことができる。エンジンの組み立て時に、従来のポペット弁を配置して、開口部２５及び２６を選択的に開閉できるようにすることができる。燃焼チャンバの閉鎖端部２４は、一般に平坦な表面を含むか、或いはドーム形であるか、又は他の形状を有することができる。同様に、ピストンは、一般に平坦な上面を有するか、或いはドーム形であるか、又は他の形状を有することができる。操作中に、ピストン１２と燃焼チャンバの閉鎖上端部２４との間に構成された空間で燃焼が起きる。また、閉鎖端部２４に隣接する円筒壁２２の一部により、この空間を部分的に構成することもできる。
【００２０】
エンジン１０の組み立て時に、チャンバ１２の開放端部２３はカムプレート１６の方向に向けられ、接続部材１７は開放端部の外へ延びてカムプレートを係合する。
【００２１】
本発明の１つの好ましい実施形態では、モノブロック３０は、鉄シリンダライナが燃焼チャンバ１２の円筒壁２２を構成する１．５〜３．０ｍｍの厚さを有する状態で、アルミニウムで鋳造される。或いは、他の方法で及び／又は他の材料によってモノブロックを形成することができる。
【００２２】
モノブロック３０は、図２に示す上端部３４と図３に示す下端部３６との間で軸方向に延びる。モノブロック３０の上端部３４は、エンジン１０の弁機構を支持するようにされる。図示の実施形態では、弁機構は、ロッカー組立体４０及びタペットキャリア組立体５０（図１）を含む。より詳細には、各々のチャンバ１２用のロケット軸フランジ４２は、モノブロック３０の上端部３４と一体に形成される。例示として、図２に示すように６つのチャンバ１２の各々にロケット軸フランジ４２が設けられる。タペットキャリアフランジ５２は、モノブロック３０の上端部３４で一体に形成される。タペットキャリアフランジ５２に含まれる複数のネジ付きボア５４により、該タペットキャリアフランジ５２にタペットキャリア組立体５０を複数のボルトで組み立てることが可能となる。タペットキャリアフランジ５２はまた、複数のスパークプラグ管６０（図２）を支持するための複数のボア５６（図４）を含む。図示の実施形態では、スパークプラグ管６０は、モノブロック３０と一体には形成されない。
【００２３】
複数のガイドボア６２（図４）をモノブロック３０内に形成して、モノブロック３０の中の弁ガイド６４（図２）を受け入れる。弁ガイド６４はガイドボア６２に圧入されることが望ましい。図３に最もわかりやすく示すように、各々のチャンバ１２の頂部には凹部７０も設けられ、チャンバ１２に好適に圧入される弁座挿入部７２、７４を受け入れる。モノブロック３０の下端部３６はまた、油ポンプフランジ８０も含む。油ポンプフランジ８０内に複数のボア８２が形成されて、油ポンプフランジを固定するためのボルトを螺合する。
【００２４】
図示の実施形態では、このモノブロックはまた、エンジン１０用の吸気マニホールド及び通路の一部又は全てをも構成する。図２を参照すると、吸気システムは、モノブロックの上端部３４の上に構成された吸気マニホールド８４を含む。図示の実施形態では、吸気マニホールド８４は、エンジンの中心軸と概ね環状及び同心円状にある。この実施形態では、マニホールド８４は完全なリングを形成するのではなく、間隔を置いて配置された一対の端部８５によってＣ字形になる。このＣ字形のマニホールドは一対の弓形の半端８６及び８７を含み、この各々は吸気口８８とそれぞれの端部８５との間に延びる。半端８６及び８７は、吸気口８８から端部８５にかけて各々が次第に先細になるようにしてもよい。各々の半端８６及び８７は、燃焼チャンバの半分に吸気を与える。別の実施形態では、吸気マニホールドは完全なリングを形成し、これにより端部８５が接合され、流れがリング全体の周囲に広がることができるようになる。この実施形態は、いくつかの利点を提供することができる。この実施形態では、先細にしてもよいし、或いは概ね一定の断面を有していてもよい。さらなる代替形態では、マニホールド８４をモノブロックと一体にしないか、或いは最上面などのマニホールドの一部を別個の部分品として形成することができる。
【００２５】
図４〜図６及び図９を参照すると、複数の吸気通路９０が、燃焼チャンバ１２の閉鎖端部２４内の吸気マニホールド８４と吸気開口部２５との間に流体連通をもたらしている。吸気通路９０の各々は、吸気マニホールド８４から概ね内向き及び下向きに燃焼チャンバまで延びる。通路は、図示したものとは異なる形状及び位置を有することができる。吸気通路９０の各々に燃料噴射器ポート８９を設けて、燃料を導入できるようにすることが望ましい。
【００２６】
図６及び図９を参照してわかるように、モノブロック内に複数の排気通路９２もまた一体に形成されることが望ましい。各々の排気通路９２は、燃焼チャンバ１２内の排気開口部２６の１つと排気ポート又はマニホールドとの間に流体連通をもたらす。図示の実施形態では、排気マニホールド９４（図１）をモノブロック３０と一体にせずに、モノブロックの周囲の複数の排気ポート９６に接続している。排気通路及びポートは、図示したものとは異なる形状及び位置を有することができる。
【００２７】
モノブロック３０はまた、エンジン１０を液体冷却するための冷却液システムを含み、これを構成することが望ましい。図示の実施形態では、この冷却液システムは、第１の冷却液マニホールド、複数の冷却液流路、及び第２の冷却液マニホールドを含む。冷却液は、マニホールドの１つに注入され、流路を貫流し、別のマニホールドを通って流出する。図２〜図１０を参照すると、第１のすなわち上部の冷却液マニホールドを１００で示し、第２のすなわち下部の冷却液マニホールドを１０２で示している。各々の冷却液マニホールドは、エンジンの軸と概ね環状及び同心円状にある。冷却液マニホールドは完全なリングではなく、間隔を置いて配置された端部により概ねＣ字形にされる。図７を参照すると、モノブロック３０を第１の冷却液マニホールド１００を平面にした形で切り取って示している。図示のように、マニホールドは、間隔を置いて配置された一対の端部１０８の間に延びるＣ字形の流路１０６と連通する注入口又は放出口ポート１０４を有する。ポート１０４は端部のほぼ中間にある。図示のように、Ｃ字形の流路は、ポート１０４と端部１０８の各々との間で次第に先細になる。
【００２８】
第２の冷却液マニホールド１０２は、エンジンの軸の周りで約１８０度回転される以外は第１のマニホールド１００に類似している。第２のマニホールドは、Ｃ字形の流路１０７と連通する注入口又は放出口ポート１０５を有する。流路１０７は、ポート１０５が両端部のほぼ中間に存在する状態で間隔を置いて配置された一対の端部の間に延びる。流路１０７は、ポート１０５と端部の各々との間で次第に先細になる。或いは、マニホールドの一方又は両方が完全なリングを形成するようにするか、及び／又は先細でないようにしてもよい。
【００２９】
モノブロックによりさらに構成される冷却液流路は、マニホールド間で延び、燃焼チャンバの円筒壁及び閉鎖端部を概ね囲む。当業者には明らかなことであるが、冷却液流路を通って冷却液をポンプ注入するために冷却液ポンプが設けられることが望ましい。
【００３０】
モノブロック３０を通る冷却液の流れは図１１〜図１８に最も良く示されており、これらの図にはモノブロック３０の壁により構成された「ネガティブな空間」を示している。矢印は流れの方向を示す。ラジエータ（図示せず）から注入された冷却液は、第１の冷却液マニホールド内の流路１０６に入る（図１１）。冷却液は、第１の冷却液マニホールドから燃焼チャンバを概ね囲む円筒形キャビティ１１０へと概ね放射状に内向きに移動する（図１２）。キャビティ１１０は、モノブロック３０内の各々のチャンバに設けられる。各々のキャビティ１１０は、隣接するキャビティ１１０と流体連通状態にある。冷却液は、キャビティ１１０を内向きに貫流し（図１３及び図１４）、次にモノブロック３０の吸気通路９０及び排気通路９２の周囲に構成された空間１１２に向かって上向きに貫流する。冷却液は、吸気通路と排気通路との間の空間１１２を通って概ね放射状に外向きに移動する（図１５〜図１６）。冷却液は、空間１１２から第２の冷却液マニホールド１０２内の通路１０７の中へ移動する（図１７〜図１８）。冷却液は、第２の冷却液マニホールド１０２からラジエータへ向かって戻り、ここで冷却液は冷却され、第１の冷却液マニホールド内へ向かって再び戻り、上述のようにモノブロック３０を通って直ちに再循環する。
【００３１】
燃焼チャンバ、冷却液流路及びその他の部分を構成するモノブロックを使用したバレルエンジンに関連して本発明の様々な態様について説明してきたが、当業者であれば、本発明の特定の態様を従来の非モノブロックエンジンの設計に利用できるということを認識するであろう。１つの例として、モノブロックの有無にかかわらず構成されたバレルエンジンに本発明による冷却液システムを用いることができる。このような冷却液システムは、バレルエンジンの縦軸と同心円状の１又はそれ以上の概ね環状の冷却液マニホールドを有する図示の方法を用いるであろう。好ましい実施形態では、各々がエンジンの縦軸と概ね同心円状にある概ね環状の一対の冷却液マニホールドが提供されることになる。冷却液流路が各々Ｃ字形となりかつ向かい合うことにより、１つのマニホールドの注入口ポートが別のマニホールドの排出口ポートと向かい合うようになるのが最も望ましい。マニホールドが、断面領域においてポートから端部にかけて次第に細くなること、及び一方のマニホールドにおける先細状態が、他方のマニホールドと逆向きに存在することもまた望ましい。言い換えれば、一方のマニホールドの狭い方の端部が、そのポートに隣接する他方のマニホールドの広い方の流路に隣接して配置され、逆もまた同様である。冷却液流路がモノブロックの一体部分ではない状態のモノブロック設計にこのような方法を用いることもできる。その代わりとして、様々な公知の方法のうちの任意の方法でエンジンの残り部分に取り付けられた１又はそれ以上の追加構成部品として冷却液マニホールドを提供することができる。
【００３２】
前述のように、図１に示す本発明の実施形態は、圧縮機又は過給機の役割を果たす第２の端部と、２つの半端を相互接続する駆動ケース１２０とを含む。図１９は、駆動ケース１２０及び圧縮チャンバを構成する第２のモノブロック１３０を示す図である。第１のモノブロックと同様に、後程、モノブロック１３０を使用する準備が整う前に、フライス加工又は表面処理の操作が必要になる可能性があることは理解すべきであるが、成形法又は鋳造法で第２のモノブロック１３０を形成することができる。モノブロック１３０は、このモノブロック１３０を貫く駆動軸組立体２０を受け入れるための中心ボア１３２を含む。圧縮チャンバ１３がモノブロック１３０内に形成される。環状形状の吸気プレナム１３３がモノブロック１３０と一体に形成される。
【００３３】
第２のモノブロック１３０の吸気１３３及び排気１５０用のネガティブ空間を図２０に示す。吸気プレナム１３３は、複数の内向きに延びる吸気チャネル１３６を通して環状の主要吸気領域１３４から圧縮チャンバ１３内に空気を向ける。複数の内向きに延びる排気チャネル１５４を通って圧縮空気が圧縮チャンバ１３から排出される。空気は、排気チャネル１５４から環状の主要排気領域１５２内へ移動する。エンジンの燃焼端部において燃焼サイクルに使用される前に、空気は主要排気領域１５６から中間冷却器へ向けられる。弁板が、吸気チャネル１３６及び排気チャネル１５４を通る空気を確実に一方向に流す。
【００３４】
第１のモノブロック３０と第２のモノブロック１３０との間に駆動ケース１２０が配置される。駆動ケース１２０は、ボルト１２２でモノブロック３０及び１３０に結合される（図１）。駆動ケース１２０は、向かい合う外面と内面とを有する概ね円筒形の壁１２１を有する。駆動ケース１２０の外面に含まれる縦方向に延びる外部凹部又は波形１２４により、レンチでボトル１２２へアクセスすることが容易になる。駆動ケース１２０の内面に含まれる縦方向に延びる内部凹部又は波形１２６は、外部波形１２４に対して円周方向にオフセットされる。内部波形１２６はガイドロッド１９に隙間を与える。ボルト１２２の外部波形１２４及び外部周辺部位は、エンジン全体の大きさを小型にする役割を果たし、エンジンを通るより多くの又はより大きな冷却液流路に対応し、及び外部周辺部位が提供する機械的利点により、より少ない又はより小さなボルトを用いた仕様を可能にする。
【００３５】
ガイドロッド１９は、接続ロッド又は部材１７を摺動可能に支持する。各々のガイドロッド１９は、縦方向に延びるボア１７２を有することが望ましい。ボア１７２の端部にねじ山をつけて、ガイドロッド１７０をモノブロック３０及び／又は１３０にボルトで結合することができる。或いは、これらを他の方法で締結することができる。
【００３６】
前述のように、本発明の別の実施形態によるエンジンは、圧縮端部を欠く、両端が異なる形のエンジンである。図２１はこのような実施形態を示す図であり、ピストン組立体の両端が異なる形であり、出力カバー又はハウジングが第２のモノブロックに取って代わる以外は、上述の実施形態に類似したものである。
【００３７】
例示的な方法で本発明について説明してきた。従って、使用した専門用語には、限定的な用語ではなく説明的な用語の性質を持たせることが意図されていることを理解すべきである。上記教示に照らして、本発明に多くの修正及び変更を行うことが可能である。従って、添付の特許請求の範囲内で、明確に記載された方法以外の方法で本発明を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の１つの実施形態による内燃バレルエンジンの側面断面図である。
【図２】図１のエンジンの部品を形成するモノブロックの上面斜視図である。
【図３】上記モノブロックの底面斜視図である。
【図４】吸気システム及び第１の冷却液マニホールドと冷却液流路の一部との間の連通の一部を示す、上記モノブロックの上面断面斜視図である。
【図５】冷却液流路と第２の冷却液マニホールドとの間の連通を示す別の断面図である、上記モノブロックの上面斜視図である。
【図６】吸気及び排気通路の一部を示す、上記モノブロックの上面断面斜視図である。
【図７】第１の冷却液マニホールドを示す別の断面図である、上記モノブロックの上面斜視図である。
【図８】上記モノブロックの側面斜視図である。
【図９】冷却液マニホールドと、吸気マニホールドと、駆動軸を支持するための中心ボアと、燃焼チャンバとの相対的な位置関係を示す上記モノブロックの側面断面斜視図である。
【図１０】上記モノブロックの側面断面図である。
【図１１】上記モノブロックを通る冷却液の流れを示す上記モノブロックの一部の斜視図である。
【図１２】上記モノブロックを通る冷却液の流れを示す上記モノブロックの一部の斜視図である。
【図１３】上記モノブロックを通る冷却液の流れを示す上記モノブロックの一部の斜視図である。
【図１４】上記モノブロックを通る冷却液の流れを示す上記モノブロックの一部の斜視図である。
【図１５】上記モノブロックを通る冷却液の流れを示す上記モノブロックの一部の斜視図である。
【図１６】上記モノブロックを通る冷却液の流れを示す上記モノブロックの一部の斜視図である。
【図１７】上記モノブロックを通る冷却液の流れを示す上記モノブロックの一部の斜視図である。
【図１８】上記モノブロックを通る冷却液の流れを示す上記モノブロックの一部の斜視図である。
【図１９】図１のエンジンの部品を形成する駆動ケース及び圧縮機シリンダブロックの斜視図である。
【図２０】バレルエンジンの燃焼器側の吸気及び排気プレナムを通る空気の流れを示す、圧縮機シリンダブロックの一部の斜視図である。
【図２１】本発明の別の実施形態によるバレルエンジンの断面図である。
【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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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