(57)【要約】  【課題】  【解決手段】  ツーストロークエンジン１１はピストンシリンダ１３とピストンシリンダ１４を有する。ピストンシリンダ１４はピストンシリンダ１４の内部を横切って配置された中間ピストンシリンダヘッド３２を有する。ピストン１３は、下側部分１８と、下側部分５９から上方向に延在する少なくとも一の直立エクステンション部材６６を有する。直立エクステンション部材６６は、中間ピストンシリンダヘッド３２とピストンシリンダ壁２２との間のギャップを通ってピストンシリンダ１６の上側部分内に上方向に延在する。ピストンシリンダ内のピストンの配置が、上側ピストンシリンダチャンバ７０と、中間ピストンシリンダチャンバ７２と、下側チャンバ６２を規定する。【選択図】    図４
2007529680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ツーストロークエンジンまたはポンプに有用な装置において：
（ａ）ピストンシリンダ上側部分と、ピストンシリンダ下側部分と、内部表面を有するピストンシリンダ側壁と、ピストンシリンダトップカバーを有するピストンシリンダであって、更に、前記ピストンシリンダ上側部分内に規定されている吸込みポートと、前記ピストンシリンダ下側部分内に規定されている排気ポートを有するピストンシリンダと；
（ｂ）前記ピストンシリンダ内に前記ピストンシリンダ上側部分を前記ピストンシリンダ下側部分から分離するように固定的に配置した中間ピストンシリンダヘッドであって、前記ピストンシリンダの内部を横切って延在し、上側表面と下側表面を有し、前記ピストンシリンダ内に、前記ピストンシリンダ側壁の内部表面と前記ピストンシリンダヘッドの間に少なくとも一のヘッドギャップを規定するように配置されているピストンシリンダヘッドと；
（ｃ）前記ピストンシリンダ内に摺動可能に配置されたピストンであって、外部表面を有するピストン側壁を有し、前記内部ピストンシリンダ側壁で機能的に密封可能であるサイズと寸法を有し、前記下側ピストン内に配置された下側ピストン部分上側表面を有する下側ピストン部分と、少なくとも一の直立エクステンション部材を具える上側ピストン部分を有し、前記少なくとも一の直立エクステンション部材が最上部を有し、前記少なくとも一の直立エクステンション部材が前記少なくとも一のヘッドギャップを通って前記下側ピストン部分から上方向に延在しており、前記上側シリンダ部分内へ上方向に延在可能であり、前記下側ピストン部分上側表面が前記ピストンシリンダ側壁の内部表面と、前記少なくとも一の直立エクステンション部材と、前記ピストンシリンダヘッドの下側表面と協働して、封入した下側チャンバを規定するように構成されており、ピストンロッドによってクランクシャフトに機能的に連結されており、前記ピストンシリンダ内で上側サイクルと下側サイクル間で往復移動するように構成されたピストンと；
（ｄ）前記ピストンシリンダ内に横方向に配置され、前記少なくとも一の直立エクステンション部材の最上部分に取り付けられたピストントップ壁であって、前記ピストンシリンダ側壁の内部表面と協働して前記ピストントップ壁の直上の前記上側シリンダ部分内に封入した上側チャンバを規定するように構成されており、また、前記少なくとも一の直立エクステンション部材と、前記ピストンシリンダ側壁の内部表面と、前記ピストンシリンダヘッドの上側表面と協働して前記ピストントップ壁の直下に封入した中間チャンバを規定するように構成されているピストントップ壁と；
（ｅ）前記中間チャンバ内への流体を交互に移動可能とし、前記中間チャンバからの流体の移動を交互に防止するバルブと；
（ｆ）前記中間チャンバと前記下側チャンバ間で流体を交互に移動させ、前記中間チャンバと前記下側チャンバ間の流体の移動を交互に防止する手段と；
を具えることを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置が更に、前記下側チャンバの近位側に配置された前記下側チャンバ内で流体を点火する点火器を具えることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置において、前記中間ピストンシリンダヘッドが前記ピストンシリンダ内に、前記ピストンシリンダ側壁の内部表面と前記ピストンシリンダヘッド間の一対の対向するヘッドギャップを規定するように配置されており、前記少なくとも一の直立エクステンション部材が一対の対向する直立エクステンション部材を具え、前記一対の対向する直立エクステンション部材の各々が前記下側ピストン部分から前記二つの対向するヘッドギャップの一方を通って上側に延在し、前記上側ピストンシリンダ部分内へ上方向に延在可能であることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置が更に、前記下側チャンバの近位側に配置された前記下側チャンバ内で流体を点火する点火器を具え、前記中間ピストンシリンダヘッドが前記ピストンシリンダ内に前記ピストンシリンダ側壁の内部表面と前記ピストンシリンダヘッド間に一対の対向するヘッドギャップを規定するように配置されており、前記少なくとも一の直立エクステンション部材が一対の対向する直立エクステンション部材を具えており、前記一対の対向する直立エクステンション部材の各々が、前記下側ピストン部分から前記二つの対向するヘッドギャップの一方を通って上側に延在しており、前記上側ピストンシリンダ部分内に上方向に延在可能であることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置において、前記バルブが、前記ピストンシリンダの外側に配置された電子−機械的バルブであることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置において、前記バルブがフラップまたはリードバルブであることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置において、前記装置がツーストロークエンジン内に機能的に配置されていることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置において、前記装置がポンプ内に機能的に配置されていることを特徴とする装置。
【請求項９】
ツーストロークエンジン内で有用である装置において：
（ａ）ピストンシリンダ上側部分と、ピストンシリンダ下側部分と、内部表面を有するピストンシリンダ側壁と、ピストンシリンダトップカバーを有するピストンシリンダであって、更に、前記ピストンシリンダ上側部分内に規定されている吸込みポートと、前記ピストンシリンダ下側部分内に規定されている排気ポートを有するピストンシリンダと；
（ｂ）前記ピストンシリンダ内に前記ピストンシリンダ上側部分を前記ピストンシリンダ下側部分から分離するように固定的に配置した中間ピストンシリンダヘッドであって、前記ピストンシリンダの内部を横切って延在し、上側表面と下側表面を有し、前記ピストンシリンダ内に、前記ピストンシリンダ側壁の内部表面と前記ピストンシリンダヘッドの間に少なくとも一のヘッドギャップを規定するように配置されているピストンシリンダヘッドと；
（ｃ）前記ピストンシリンダ内に摺動可能に配置されたピストンであって、外部表面を有するピストン側壁を有し、前記ピストンシリンダ側壁の内部表面で機能的に密封可能であるサイズと寸法を有し、前記下側ピストンシリンダ部分内に配置された下側ピストン部分上側表面を有する下側ピストン部分と、少なくとも一の直立エクステンション部分を具える上側ピストン部分を有し、前記少なくとも一の直立エクステンション部材が最上部を有し、前記少なくとも一の直立エクステンション部材が前記少なくとも一のヘッドギャップを通って前記下側ピストン部分から上方向に延在しており、前記上側シリンダ部分内へ上方向に延在可能であり、前記下側ピストン部分上側表面が前記ピストンシリンダ側壁の内部表面と、前記少なくとも一の直立エクステンション部材と、前記ピストンシリンダヘッドの下側表面と協働して封入された下側チャンバを規定するように構成されており、ピストンロッドによってクランクシャフトに機能的に連結されており、前記ピストンシリンダ内で上側サイクルと下側サイクル間で往復移動するように構成されたピストンと；
（ｄ）前記ピストンシリンダ内に横方向に配置され、前記少なくとも一の直立エクステンション部材の最上部分に取り付けられたピストントップ壁であって、前記ピストンシリンダ側壁の内部表面と協働して前記ピストントップ壁の直上の前記上側シリンダ部分内に封入した上側チャンバを規定するように構成されており、また、前記少なくとも一の直立エクステンション部材と、前記ピストンシリンダ側壁の内部表面と、前記ピストンシリンダヘッドの上側表面と協働して前記ピストントップ壁の直下に封入した中間チャンバを規定するように構成されているピストントップ壁と；
（ｅ）前記上側チャンバと前記中間チャンバ間への流体を交互に移動可能とし、前記上側チャンバと前記中間チャンバ間の流体の移動を交互に防止するバルブと；
（ｆ）前記中間チャンバと前記下側チャンバ間で流体を交互に移動させ、前記中間チャンバと前記下側チャンバ間の流体の移動を交互に防止する手段と；
（ｇ）前記下側チャンバの近位側に配置された前記下側チャンバ内の流体を点火する点火器と；
を具えることを特徴とする装置。
【請求項１０】
ツーストロークエンジン内で有用である装置において：
（ａ）ピストンシリンダ上側部分と、ピストンシリンダ下側部分と、内部表面を有するピストンシリンダ側壁と、ピストンシリンダトップカバーを有するピストンシリンダであって、更に、前記ピストンシリンダ上側部分内に規定されている吸込みポートと、前記ピストンシリンダ下側部分内に規定されている排気ポートを有するピストンシリンダと；
（ｂ）前記ピストンシリンダ内に前記ピストンシリンダ上側部分を前記ピストンシリンダ下側部分から分離するように固定的に配置した中間ピストンシリンダヘッドであって、前記ピストンシリンダの内部を横切って延在し、上側表面と下側表面を有し、前記ピストンシリンダ内に、前記ピストンシリンダ側壁の内部表面と前記ピストンシリンダヘッドの間に一対の対向するヘッドギャップを規定するように配置されているピストンシリンダヘッドと；
（ｃ）前記ピストンシリンダ内に摺動可能に配置されたピストンであって、外部表面を有するピストン側壁を有し、前記ピストンシリンダ側壁の内部表面で機能的に密封可能であるサイズと寸法を有し、前記下側ピストンシリンダ部分内に配置された下側ピストン部分上側表面を有する下側ピストン部分と、一対の対向する直立エクステンション部材を具える上側ピストン部分を有し、前記両方の直立エクステンション部材が最上部分を有し、前記一対の対向する直立エクステンション部材の各々が前記二つの対向するヘッドギャップの一方を通って前記下側ピストン部分から上方向に延在しており、前記上側シリンダ部分内へ上方向に延在可能であり、前記下側ピストン部分上側表面が前記ピストンシリンダ側壁の内部表面と、前記直立エクステンション部材と、前記ピストンシリンダヘッドの下側表面と協働して封入された下側チャンバを規定するように構成されており、ピストンロッドによってクランクシャフトに機能的に連結されており、前記ピストンシリンダ内で上側サイクルと下側サイクル間で往復移動するように構成されたピストンと；
（ｄ）前記ピストンシリンダ側壁内に横方向に配置され、前記一対の直立エクステンション部材の各最上部分に取り付けられたピストントップ壁であって、前記ピストンシリンダ側壁の内部表面と協働して前記ピストントップ壁の直上の前記上側シリンダ部分内に封入した上側チャンバを規定するように配置されており、また、前記一対の直立エクステンション部材と、前記ピストンシリンダ側壁の内部表面と、前記ピストンシリンダヘッドの上側表面と協働して前記ピストントップ壁の直下に封入した中間チャンバを規定するように構成されているピストントップ壁と；
（ｅ）前記上側チャンバと前記中間チャンバ間への流体を交互に移動可能とし、前記上側チャンバと前記中間チャンバ間の流体の移動を交互に防止するバルブと；
（ｆ）前記中間チャンバと前記下側チャンバ間で流体を交互に移動させ、前記中間チャンバと前記下側チャンバ間の流体の移動を交互に防止する手段と；
（ｇ）前記下側チャンバの近位側に配置された前記下側チャンバ内の流体を点火する点火器と；
を具えることを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置において、前記バルブが前記ピストントップ壁内に配置され、前記ピストンの下側サイクルで開き、前記ピストンの上側サイクルで閉じるように構成された慣性バルブであることを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の装置において、前記中間チャンバと前記下側チャンバ間の流体を交互に移動させる手段がバルブであることを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１０に記載の装置において、前記中間チャンバと前記下側チャンバ間で流体を交互に移動させる手段が、前記一対の直立エクステンション部材の各々の中に配置された少なくとも一の掃気通路とを具え、当該掃気通路が前記ピストンの上側サイクルで前記中間チャンバに連通し、前記ピストンの下側サイクルで前記中間及び下側チャンバに連通することを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の装置において、前記一対の直立エクステンション部材の各々が、複数の掃気通路を具え、前記一対の直立エクステンション部材の各々にある前記掃気通路の少なくとも一つがトップ壁を具え、前記一対の直立エクステンション部材の各々にある前記掃気通路の少なくとも一つがトップ壁を有していないことを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１０に記載の装置が更に、前記シリンダ壁の内部表面の周方向にスペースをあけて配置されたスロット内に装着された複数のスペースをあけて配置された縦シールストリップを具えることを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の装置が更に、前記スロット内に配置され、そこにある前記各縦シールストリップを前記ピストンに対して半径方向に内側に押圧するばねを具えることを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１５に記載の装置において、前記縦シールストリップが、前記ピストンの外壁に規定されている縦ピストンロッド内に摺動可能に配置されていることを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１０に記載の装置が更に、前記ピストンシリンダヘッドの各サイドに配置された横シールストリップを具えることを特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項１０に記載の装置が更に、前記ピストンの外部表面に規定された複数のスペースをあけて配置された溝内に配置された複数のピストンリングを具え、前記複数のピストンリングが、前記ピストン壁の内部表面に沿って上側にオイルを通過させる低減されたエッジ部分を有することを特徴とする装置。
【請求項２０】
ポンプに有用である装置において：
（ａ）ピストンシリンダ上側部分と、ピストンシリンダ下側部分と、内部表面を有するピストンシリンダ側壁と、ピストンシリンダトップカバーを有するピストンシリンダであって、更に、前記ピストンシリンダ側壁内に規定されている上側部分吸込みポートと、前記ピストンシリンダ側壁内に規定されている中間部分吸込みポートと、前記ピストンシリンダ側壁内に規定されている上側部分排気ポートと、前記ピストンシリンダ側壁内に規定されている中間部分排気ポートとを有するピストンシリンダと；
（ｂ）前記ピストンシリンダ内に前記ピストンシリンダ上側部分を前記ピストンシリンダ下側部分から分離するように固定的に配置した中間ピストンシリンダヘッドであって、前記ピストンシリンダの内部を横切って延在し、上側表面と下側表面を有し、前記ピストンシリンダ内に、前記ピストンシリンダ側壁の内部表面と前記ピストンシリンダヘッドの間に少なくとも一のヘッドギャップを規定するように配置されているピストンシリンダヘッドと；
（ｃ）前記ピストンシリンダ内に摺動可能に配置されたピストンであって、外部表面を有するピストン側壁を有し、前記ピストンシリンダで機能的に密封可能であるサイズと寸法を有し、前記下側ピストンシリンダ部分内に配置された下側ピストン部分上側表面を有する下側ピストン部分と、少なくとも一の直立エクステンション部材を具える上側ピストン部分を有し、前記少なくとも一の直立エクステンション部材が最上部を有し、前記少なくとも一の直立エクステンション部材が前記少なくとも一のヘッドギャップを通って前記下側ピストン部分から上方向に延在しており、前記上側シリンダ部分内へ上方向に延在可能であり、前記下側ピストン部分上側表面が前記ピストンシリンダ側壁の内部表面と、前記少なくとも一の直立エクステンション部材と、前記ピストンシリンダヘッドの下側表面と協働して封入された下側チャンバを規定するように構成されており、ピストンロッドによってクランクシャフトに機能的に連結されており、前記ピストンシリンダ内で上側サイクルと下側サイクル間で往復移動するように構成されたピストンと；
（ｄ）前記ピストンシリンダ内に横方向に配置され、前記少なくとも一の直立エクステンション部材の最上部分に取り付けられたピストントップ壁であって、前記ピストンシリンダ側壁の内部表面と協働して前記ピストントップ壁の直上の前記上側シリンダ部分内に封入した上側チャンバを規定するように構成されており、また、前記少なくとも一の直立エクステンション部材と、前記ピストンシリンダ側壁の内部表面と、前記ピストンシリンダヘッドの上側表面と協働して前記ピストントップ壁の直下に封入した中間チャンバを規定するように構成されているピストントップ壁と；
（ｅ）前記ピストンの下側サイクルの間に前記上側部分吸込みポートを介して前記上側チャンバ内へ流体を吸込み、前記ピストンの上側サイクル間に前記上側部分吸込みポートを介して前記上側チャンバから流体が流れ出すのを防ぐ上側チャンバ吸込みバルブと；
（ｆ）前記ピストンの上側サイクルの間に前記中間部分吸込みポートを介して前記中間チャンバ内へ流体を吸込み、前記ピストンの下側サイクル間に前記中間部分吸込みポートを介して前記中間チャンバから流体が流れ出すのを防ぐ中間チャンバ吸込みバルブと；
（ｇ）前記ピストンの下側サイクルの間に前記中間部分吸込みポートを介して前記下側チャンバ内へ流体を吸込み、前記ピストンの上側サイクル間に前記中間部分吸込みポートを介して前記下側チャンバから流体が流れ出すのを防ぐ下側チャンバ吸込みバルブと；
（ｈ）前記ピストンの上側サイクルの間に前記上側部分排気ポートを介して前記上側チャンバから流体を流し出し、前記ピストンの下側サイクル間に前記上側部分排気ポートを介して前記上側チャンバへ流体が流れ込むのを防ぐ上側チャンバ排気バルブと；
（ｉ）前記ピストンの下側サイクルの間に前記中間部分排気ポートを介して前記中間チャンバから流体を流し出し、前記ピストンの上側サイクル間に前記中間部分排気ポートを介して前記中間チャンバへ流体が流れ込むのを防ぐ中間チャンバ排気バルブと；
（ｊ）前記ピストンの上側サイクルの間に前記中間部分排気ポートを介して前記下側チャンバから流体を流し出し、前記ピストンの下側サイクル間に前記中間部分排気ポートを介して前記下側チャンバへ流体が流れ込むのを防ぐ下側チャンバ排気バルブと；
を具えることを特徴とする装置。
【請求項２１】
ポンプに有用である装置において：
（ａ）ピストンシリンダ上側部分と、ピストンシリンダ下側部分と、内部表面を有するピストンシリンダ側壁と、ピストンシリンダトップカバーを有するピストンシリンダであって、更に、前記ピストンシリンダ側壁内に規定されている上側部分吸込みポートと、前記ピストンシリンダ側壁内に規定されている上側部分排気ポートと、前記ピストンシリンダ下側部分内に規定されている排気ポートと、を有するピストンシリンダと；
（ｂ）前記ピストンシリンダ内に前記ピストンシリンダ上側部分を前記ピストンシリンダ下側部分から分離するように固定的に配置した中間ピストンシリンダヘッドであって、前記ピストンシリンダの内部を横切って延在し、上側表面と下側表面を有し、前記ピストンシリンダ内に、前記ピストンシリンダ側壁の内部表面と前記ピストンシリンダヘッドの間に少なくとも一のヘッドギャップを規定するように配置されているピストンシリンダヘッドと；
（ｃ）前記ピストンシリンダ内に摺動可能に配置されたピストンであって、外部表面を有するピストン側壁を有し、前記ピストンシリンダで機能的に密封可能であるサイズと寸法を有し、前記下側ピストンシリンダ部分内に配置された下側ピストン部分上側表面を有する下側ピストン部分と、少なくとも一の直立エクステンション部材を具える上側ピストン部分を有し、前記少なくとも一の直立エクステンション部材が最上部分を有し、前記少なくとも一の直立エクステンション部材が前記少なくとも一のヘッドギャップを通って前記下側ピストン部分から上方向に延在しており、前記上側シリンダ部分内へ上方向に延在可能であり、前記下側ピストン部分上側表面が前記ピストンシリンダ側壁の内部表面と、前記少なくとも一の直立エクステンション部材と、前記ピストンシリンダヘッドの下側表面と協働して封入された下側チャンバを規定するように構成されており、ピストンロッドによってクランクシャフトに機能的に連結されており、前記ピストンシリンダ内で上側サイクルと下側サイクル間で往復移動するように構成されたピストンと；
（ｄ）前記ピストンシリンダ内に横方向に配置され、前記少なくとも一の直立エクステンション部材の最上部分に取り付けられたピストントップ壁であって、前記ピストンシリンダ側壁の内部表面と協働して前記ピストントップ壁の直上の前記上側シリンダ部分内に封入した上側チャンバを規定するように構成されており、また、前記少なくとも一の直立エクステンション部材と、前記ピストンシリンダ側壁の内部表面と、前記ピストンシリンダヘッドの上側表面と協働して前記ピストントップ壁の直下に封入した中間チャンバを規定するように構成されているピストントップ壁と；
（ｅ）前記ピストンの下側サイクルの間に前記上側部分吸込みポートを介して前記上側チャンバ内へ流体を吸込み、前記ピストンの上側サイクル間に前記上側部分吸込みポートを介して前記上側チャンバから流体が流れ出すのを防ぐ上側チャンバ吸込みバルブと、
（ｆ）前記中間チャンバ内へ流体を交互に移動可能とし、前記中間チャンバからの流体の移動を交互に防止するバルブと；
（ｇ）前記中間チャンバと前記下側チャンバ間で流体を交互に移動させ、前記中間チャンバと前記下側チャンバ間の流体の移動を交互に防止する手段と；
（ｈ）前記中間チャンバと前記下側チャンバ間で流体を交互に移動させ、前記中間チャンバと前記下側チャンバ間の流体の移動を交互に防止する手段と；
（ｉ）前記下側チャンバの近位側に配置された前記下側チャンバ内の流体を点火する点火器と；
を具えることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願のクロスリファレンス
本出願は、「上側ピストンエクステンションを有するピストンを具える装置」と題する、２００４年３月１７日出願の米国特許出願第１０／８０４，３５１号の利益を主張する。この出願の全開示がここで全ての目的について引用されている。
【０００２】
発明の属する技術分野
本発明は、一般的に、ポンプやエンジンなど、ピストンで駆動する装置に関する。一の特別な実施例では、本発明はツーストロークエンジンに関する。
【０００３】
発明の背景
従来技術のクランク室掃気、シリンダ排気型ツーストロークエンジンは、様々な軽量車のアプリケーションに広く使用されている。しかしながら、従来技術のツーストロークエンジンは、いくつかの欠点がある。
【０００４】
一つの欠点は、従来技術のツーストロークエンジンでは、通常、吸込みポートと排気ポートが略同じレベルにあることから生じている。これによって、吸引した燃料−空気混合物のいくらかが、排気ポートから出てゆく排気ガスを追従することになり、これによって、効率が下がり、排気が増えることになる。
【０００５】
従来のツーストロークエンジンのもう一つの欠点は、エンジンの潤滑油のいくらかが排気ポートを通るために生じる。すなわち、排気が生じ、排気ポートの壁に沈殿物を残し、従って、硬い炭化層を形成したり、コークス化する。
【０００６】
従来のツーストロークエンジンの更に別の欠点は、吸引した燃料−空気混合物をエンジンシリンダの底から点火器が配置されているシリンダの上端に導くことの困難性である。部分的なスロットル動作の間に、シリンダに残っているもののほとんどは燃焼ガスである。燃焼ガスによって希釈されていない少量の新鮮な吸引混合物の点火器への移動は、非常に問題が多い。不点火が典型的な問題であり、その結果不規則な動作やサージが生じる。燃焼室の混合物を排気ポートへ漏れなく送るために、ループ掃気や、偏向ピストンなど様々な構成が提言されている。しかしながら、これらの様々な構成のいずれも、完全に成功していない。
【０００７】
従来のツーストロークエンジンの更に別の欠点は、シリンダの壁とピストンを潤滑にすることの困難性である。シリンダの下側周囲の回りで吸込みポートと排気ポートの双方をピストンが通過することが、上側シリンダ壁へ送出できるオイルの量を制限している。従って、シリンダ壁に対するピストンの押圧によって、引きずりと早期磨耗が生じる。
【０００８】
従来のツーストロークエンジンの更に別の欠点は、掃気チャージ用の送出ポンプとしてクランク室を使用していることである。これによって、非常に制限された圧力でチャージを送出することになり、掃気プロセスの制御が制限される。オイル蒸気のみで動作するより高価なベアリングがあるため、燃料とオイルの混合あるいは高価なオイリングシステムも必要である。
【０００９】
放熱を低減するために燃料の注入システムが用いられ、排気ポートが閉じるまで燃料の注入を遅らせるようにしている。しかしながら、このようなシステムは通常費用がかかり、新たな問題を抱えている。
【００１０】
何年もの間、新鮮な燃料−空気の投入を直接的にスパークプラグに送出して、ピストンストロークごとの点火を補填する努力がなされてきた。しかしながら、これらの努力のいずれもが、本当に成功するものではなかった。
【００１１】
従って、効率よく、高価でない態様で上述の従来技術の問題点をなくしたツーストロークエンジンが必要とされている。
【００１２】
概要
本発明はこの必要性を満足させるものである。最も広い意味では、本発明は、ツーストロークエンジンとポンプの両方に好適に使用できる装置である。この装置は：（ａ）ピストンシリンダ上側部分と、ピストンシリンダ下側部分と、内部ピストンシリンダ側壁と、ピストンシリンダトップカバーとを有するピストンシリンダであって、当該ピストンシリンダが更に、前記ピストンシリンダ上側部分内に規定される吸込みポートと、前記ピストンシリンダ下側部分内に規定される排気ポートを有するピストンシリンダと；（ｂ）前記ピストンシリンダ上側部分を前記ピストンシリンダ下側部分と分離するように前記ピストンシリンダ内に固定的に配置されている中間ピストンシリンダヘッドであって、前記ピストンシリンダの内部を横切って延在し、上側面と下側面を有し、前記ピストンシリンダ内部側壁と前記ピストンシリンダヘッドの間に少なくとも一つのヘッドギャップを規定するようにシリンダ内に配置されているピストンシリンダヘッドと；（ｃ）ピストンシリンダ内に摺動可能に配置したピストンであって、前記内部ピストンシリンダ側壁で機能的に密封可能なサイズおよび寸法の外部ピストン側壁を有し、前記下側ピストンシリンダ部分内に配置された下側ピストン部分上側面を伴う下側ピストン部分と、少なくとも一の直立エクステンション部材を具える上側ピストン部分とを有し、この少なくとも一の直立エクステンション部材が最上部分を有し、前記少なくとも一のヘッドギャップを通って前記下側ピストン部分から上向きに延在しており、また前記上側シリンダ部分内へ上方向に延在可能であって、前記下側ピストン部分上側面が前記内部ピストンシリンダ側壁および前記ピストンシリンダヘッドの下側面と協働して封入した下側チャンバを規定しており、ピストンロッドによってクランクシャフトへ機能的に連結されて、ピストンシリンダ内を上側サイクルと下側サイクルの間で往復運動するように構成されたピストンと；及び（ｄ）前記内部ピストンシリンダ側壁を横切って配置され、前記少なくとも一の直立エクステンション部材の最上側部分に取り付けられたピストントップ壁であって、前記ピストンシリンダ内部側壁と協働して前記ピストントップ壁のすぐ上の上側シリンダ部分内に封入した上側チャンバを規定しており、前記少なくとも一の直立エクステンション部材と、前記内部ピストンシリンダ側壁と前記ピストンシリンダヘッドの上側面と協働して、前記ピストントップ壁の直下に封入した中間チャンバを形成しているピストントップ壁；とを具える。
【００１３】
本発明の一の特定の実施例では、本発明はツーストロークエンジンにおいて有益であり、更に、本発明は、前記中間チャンバへの流体を交互に転送可能とし、前記中間チャンバからの流体の転送を交互に防止するバルブと、前記中間チャンバと前記下側チャンバとの間で流体を交互に転送可能とする手段と、前記下側チャンバの近位側に配置した点火器と、を具える。
【００１４】
詳細な説明
以下の記載は、本発明の一の実施例と、この実施例のいくつかの変形例について詳細に述べたものである。しかしながら、この記載は本発明をこれらの特定の実施例に限定するものとして解釈すべきではない。当業者は、その他多数の実施例を同様に認識するであろう。
【００１５】
本発明は、装置１０であり、ツーストロークエンジン１１またはポンプ１２のいずれにも使用することができる。図１−２６は、ツーストロークエンジン１１に使用されている装置１０を示す。図２７及び２８は、ポンプ１２に使用されている装置１０を示す。
【００１６】
本発明は、独特に構成したピストンシリンダ１４内に配置した独特に構成したピストン１３を具える。ピストンシリンダ１４は、ピストンシリンダ上側部分１６と、ピストンシリンダ下側部分１８と、ピストンシリンダトップカバー２０を有する。ピストンシリンダ１４は、更に、一又はそれ以上のピストンシリンダ側壁２２を具え、この側壁は各々内部表面２４を有する。
【００１７】
ツーストロークエンジン１１に装置１０が使用されている実施例では、少なくとも一の吸込みポート２６がピストンシリンダ上側部分１６内に規定されており、少なくとも一の排気ポート２８がピストンシリンダ下側部分１８内に規定されている。吸込みポート２６は、キャブレタ又は燃料噴射装置（図示せず）を介するなどして、ピストンシリンダ１４の上側部分１６内に燃料−空気混合物３０を放出するように構成されている。
【００１８】
中間ピストンシリンダヘッド３２は、ピストンシリンダ１４内に固定的に配置されており、ピストンシリンダ下側部分１８からピストンシリンダ上側部分１６を切り離すようにしている。ピストンシリンダヘッド３２は、ピストンシリンダ１４の内部を横切って延在しており、上側面３４と、下側面３６と、側壁３８を有する。
【００１９】
ピストンシリンダヘッド３２は、溶接、プレス嵌め、あるいはピストンシリンダ１４内に一体的に形成するなど、いずれかの適宜の方法でピストンシリンダ１４内に固定的に装着することができる。選択的に、弾性シール４０がピストンシリンダヘッド３２と各ピストン直立エクステンション部材６６（後述する）の内壁との間に設けられている。
【００２０】
ピストンシリンダヘッド３２は、ピストンシリンダ１４内に配置されており、ピストンシリンダ側壁２２とピストンシリンダヘッド３２の間の少なくとも一のヘッドギャップ４２を規定している。図に示す実施例では、ピストンシリンダヘッド３２は、一対の対向する平坦な側壁３８を具え、一対の対向するヘッドギャップ４２を規定している。
【００２１】
また、図に示す実施例では、シリンダがその外側に配置した複数の冷却フィン４４を具える。代替的に、冷却フィン４４をなくして、内部通路を設けて流体冷却を行うようにしても良い。
【００２２】
ピストン１３は、ピストンシリンダ１４内に摺動可能に配置されている。ピストン１３は、ピストンロッド４８によって、クランクシャフト４６に機能的に接続されており、上側サイクルと下側サイクルの間にピストンシリンダ１４内を往復するように構成されている。クランクピン５０は、ピストン１３の下側部分５９に回転可能に装着されている。ピストンロッド４８は、クランクピン５０の回りに配置された上側部分を有しており、従来のクランクケース５６内に配置された従来のクランクシャフト４６と係合して延在する。
【００２３】
ピストン１３は、図４、５および６に最も良く見ることができる。ピストン１３は、少なくとも一の外部ピストン側壁５８を有する。この少なくとも一の外部ピストン側壁５８は、少なくとも一のピストンシリンダ側壁２２の内部表面２４と機能的に密封可能なサイズと寸法を有している。
【００２４】
ピストン１３は、下側ピストンシリンダ部分内に配置された下側ピストン部分５９を有する。この下側ピストン部分は、ピストンシリンダ側壁２２の内部表面２４と、直立エクステンション部材６６と、ピストンシリンダヘッド３２の下側表面３６と協働するように構成された上側表面６０を有し、封印された下側チャンバ６２を規定する。装置１０がツーストロークエンジン１１に使用されている場合、下側チャンバ６２は、燃焼チャンバとして作用する。
【００２５】
ピストン１３も、少なくとも一の直立エクステンション部材６６を具える上側ピストン部分６４を有する。この少なくとも一の直立エクステンション部材６６は、下側ピストン部分５９から上方向に、少なくとも一のヘッドギャップ４２を通って延在し、ピストンシリンダ上側部分１６内へ上方向に延在可能である。
【００２６】
図に示す実施例では、少なくとも一の直立エクステンション部材６６が、一対の対向する直立エクステンション部材６６を具える。このような実施例では、ピストンシリンダヘッド３２は、ピストンシリンダ１４内にピストンシリンダ側壁２２の内部表面２４とピストンシリンダヘッド３２の間に一対の対向するヘッドギャップ４２を規定するように配置されている。この一対の対向する直立エクステンション部材６６は各々、ピストン下側部分５９から上方向に、二つの対向するヘッドギャップ４２の一方を通って延在し、ピストンシリンダ上側部分１６内に延在可能である。
【００２７】
ピストントップ壁６８は、ピストンシリンダ１４内で横方向に配置されており、少なくとも一の直立エクステンション部材６６の最上部分に取り付けられている。ピストントップ壁６８は、ピストンシリンダ側壁２２の内部表面２４と協働して、ピストントップ壁６８の直ぐ上のピストンシリンダ上側部分１６内に、封入した上側チャンバ７０を規定するように構成されている。装置１０がツーストロークエンジン１１に使用されている場合は、この上側チャンバ７０は吸込みマニフォールドとして作用する。
【００２８】
ピストントップ壁６８は、また、少なくとも一の直立エクステンション部材６６、ピストンシリンダ側壁２２の内部表面２４、及びピストンシリンダヘッド３２の上側表面３４と協働するように構成されており、封入した中間チャンバ７２を形成する。装置１０がツーストロークエンジン１１に使用されている場合、この中間チャンバ７２は、掃気通路として作用する。
【００２９】
バルブ７４は、ピストンシリンダ１４内に配置されており、中間チャンバ７２内へ交互に流体の転送を行い、中間チャンバ７２からの流体の転送を交互に防止する。
【００３０】
図１−８に示す実施例では、バルブ７４がピストントップ壁６８内に配置された慣性バルブ（inertial valve）である。慣性バルブ７４は、ピストン１３の下側サイクルにおいて慣性と圧力で開き、ピストン１３の上側サイクルにおいて逆の慣性と圧力で閉じるように構成されている。図５および６は、本発明に有用な第１の慣性バルブ７４を示す。図７及び８は、本発明に有用な二つの対立慣性バルブ７４を示す。
【００３１】
図９及び２８に示す実施例では、バルブ７４は外付バルブ７４であり、典型的には機械的あるいは電子−機械的バルブ７４（図９）であり、あるいは、フラップまたはリードバルブ７４（図２８）である。いずれの場合も、バルブ７４は、中間チャンバ７２から通路７５を介してシリンダ側壁２２を通って直接注入される流体の流れを制御する。バルブ７４がフラップまたはリードバルブである場合、バルブ７４はピストン１３の上側サイクルの間に入ってくる流体の流れによって開かれ、ピストン１３の下側サイクルの間の中間チャンバ７２内の圧力によって閉じられる。
【００３２】
中間チャンバ７２と下側チャンバ６２との間で流体を交互に転送するため、及び、中間チャンバ７２と下側チャンバ６２との間で流体を交互に防止するための手段７６も設けられている。一の実施例では、このような手段７６はバルブ７８によって提供される。図１０及び１１は、このような実施例を示す図である。バルブ７８は、細長いバルブロッド８０を有するポペットバルブであり、このロッドは、ピストンシリンダトップカバー２０を通って延在し、ピストントップ壁６８内のバルブ開口８１を通り、ピストンシリンダヘッド内の拡大された通路８２を通る。ディスク８４は、バルブロッド８０の端部に配置されている。ポペットバルブは、様々な手段７６、典型的には電子−機械的アクチュエータ８５によって上下に移動するように操作できる。ポペットバルブは、図１０に示すようにその下側位置へ移動可能であり、そこには、ピストンシリンダヘッド３２内の通路８２からスペースを置いてディスク部材が配置されている。上側位置にあるポペットバルブによって、図１１に示すように、ピストントップ壁６８内の通路８２は、ポペットバルブで密封され、従って、下側チャンバ６２内の燃料−空気混合物３０を保持する。
【００３３】
中間チャンバ７２と下側チャンバの間で流体を交互に移動させる手段７６は、前記少なくとも一の直立エクステンション部材６６内に配置された少なくとも一の掃気通路８６によって代替的に提供される。ピストン１３の上側および下側サイクルの双方のピストン運動の間に、掃気通路８６が中間チャンバ７２と下側チャンバ６２の双方に対して開放する。従って、ピストン１３の下側サイクルの間に、ピストン１３が中間チャンバ７２内の流体をピストンシリンダヘッド３２とピストントップ壁６８の間で圧縮する。このような圧縮時には、中間チャンバ７２内の流体が掃気通路８６を介して下側チャンバ６２内に押し入れられる。
【００３４】
図１−９、１２−１６及び２３−２６に示す実施例では、一対の直立エクステンション部材６６の各々が、複数の掃気通路８６を有する。これらの図面に示す実施例では、各対の直立エクステンション部材６６のいくつかの掃気通路８６がトップ壁８８を有しており、各対の直立エクステンション部材６６のいくつかの掃気通路８６は、トップ壁８８を持たない。トップ壁８８を持つ掃気通路８６もトップ壁８８を持たない掃気通路８６の底壁９０より低い位置に配置された底壁９０を有する。その他の多くの掃気通路の構成が可能である。
【００３５】
掃気通路８６のサイズと長さは、掃気通路８６内へより大きなあるいはより少ない力をもたらして、各ストロークにおける点火を確実にするために下側チャンバ６２内の所定の位置にフレッシュな混合物を十分に提供するように決定され、設計されている。掃気通路８６は、また、中間チャンバ７２から下側チャンバ６２へパーセンテージが大きい燃料−空気混合物３０の流れをもたらすように設計され、そのようなサイズになっている。適宜の掃気通路の構成が、所望の量のあるいは所望のパーセンテージの燃料−空気混合物３０を、下側チャンバ６２の所定の位置内へ送り出す。図１２−１５に示すように、掃気通路８６は下側チャンバ６２内の特定の位置に燃料−空気混合物３０を注ぐような形状にすることができる。図１５および１６に示すように、ピストンシリンダヘッド３２も、下側チャンバ６２内の特定の位置へ燃料−空気混合物３０を注ぐような形状にすることができる。
【００３６】
ピストンサイクルのトップにおいて、全ての掃気通路８６がピストンシリンダヘッド３２によって閉じられ、これによって、中間チャンバ７２と下側チャンバ６２間での流体の連通を防止する。
【００３７】
装置１０がツーストロークエンジン１１に使用されている実施例では、装置１０は更に、下側チャンバ６２内の流体に点火するために、下側チャンバ６２の近位側に配置した点火器９２を具える。典型的には、このような点火器９２は、普通のスパークプラグによって提供される。一の実施例では、点火器９２は、中央に配置されており、燃焼期間を最小にして、これによって燃焼を改善するようになっている。
【００３８】
図１７−２１は、代替の実施例を示しており、ここでは、点火器９２がピストンシリンダヘッド３２内に縦方向に装着されている。この実施例も、自身の冷却フィン４４を有するピストンシリンダヘッドクーラ９３を用いたピストンシリンダ１４内へピストンシリンダヘッド３２を装着する代替の方法を示す。この実施例では、点火器の電極が下側チャンバ６２内に配置されており、その上側部分がピストントップ壁６８を通って縦方向に配置されてピストンシリンダヘッド３２に固定されているチューブ９４内に配置されている。チューブ９４は、スパークプラグ用のアクセスとして作用する。この実施例は、スパークプラグの中央位置によって優良な混合物の燃焼を提供している。チューブ９４によって占められる体積が、ピストンシリンダ上側部分１６の体積を効果的に減らすため、図に示すようにピストンシリンダ上側部分１６の直径が増えて、体積のロスを補填している。
【００３９】
図２２−２６に示すように、ピストンシリンダ側壁２２の内部表面２４内において、軸方向を向いた複数の縦型シールストリップ９６を、長手方向に延在して、円周上でスペースをあけて配置されたシールストリップスロット９８内に装着することができる。縦型シールストリップ９６は、ピストンシリンダ１４内に配置され、各直立エクステンション部材６６の両サイドを密封している。典型的には、縦型シールストリップ９６は、ピストン移動長さを延長するものである。図に示す実施例では、縦型シールストリップ９６は、また、ピストン１３の外側側壁内に規定されている縦型ピストンスロット９９内に摺動可能に配置されている。縦型ピストン溝９９内に縦型シールストリップ９６を配置することによって、縦型シールストリップ９６はピストンシリンダ１４内のピストンの回転移動を最小限にする。
【００４０】
複数の縦型シールストリップ９６が設けられており、反対側に対向して配置した二つの反動コードラント１００と、シリンダ壁の内部表面２４上の反対側に配置した二つの排気コードラント１０２を規定している。反動コードラント１００は、図２３Ａに記載されており、排気コードラント１０２は、図２３Ｂに記載されている。反動コードラント１００は、クランクシャフト４６と実質的に平行であり、ピストン１３の往復動作をクランクシャフト４６の回転動作に変換する圧力を生み出す。
【００４１】
縦型シールストリップ９６は、４つの機能を果たす。ガスシーリングと、直立エクステンション部材６６のフェザーエッジにおける熱の消散、ピストンシリンダ内部表面２４とピストン１３上のオイルの制御、及び、ピストン１３の回転の防止である。
【００４２】
横型シールストリップ１０６は、ピストンシリンダヘッド３２の各側壁上に配置されており、直立エクステンション部材６６をピストンシリンダヘッド３２で密封している。横型シールストリップ１０６の各端部は、縦型シールストリップ９６の端部にそれぞれ合体している。
【００４３】
図に示す実施例において、シールストリップ９６と１０６は、シールストリップスロット９８内に装着された細長で、波形の、サイン波ばね部材１０４によって、ピストン１３に向けて半径方向に押圧されている。
【００４４】
複数のピストンリング１０８は、ピストン１３の下側部分５９の環状溝１０９内に配置されており、ピストン１３とシリンダ壁２２の間に効率的なシーリングを提供している。図に示す実施例では、５つのピストンリング１０８がピストン１３内のそれぞれのピストンリング溝１０９に配置されている。第１のピストンリング１０８ａは、下側ピストン部分５９の上側端部のピストンリング溝１０９に装着されており、３つのピストンリング１０８である、第２のピストンリング１０８ｂと、第３のピストンリング１０８ｃと、第４のピストンリング１０８ｄは、ピストン１３の下側部分５９のそれぞれのピストンリング溝１０９に装着されている。第５のピストンリング１０８ｅは、下側ピストン部分５９の底部のピストンリング溝１０９内に配置されている。
【００４５】
ピストンリング１０８は、従来のタイプのものであり、ピストンシリンダ１４に対してオーバーサイズであり、各々がギャップ１１１を有しているので、ピストンシリンダ壁２２に対して常に半径方向外側に向けてばね圧を与えて、ピストンリング１０８にピストン１３とシリンダ１４間のなんらかのクリアランスギャップを埋めさせている。
【００４６】
各ピストンリング１０８は、その周辺部において、反対側に対向する二つの反動コードラント１１０と、反対側に対向する二つの排気コードラント１１２を規定している。これらのコードラントは、シールストリップ９６によって規定されている前記コードラントに対応する。第１のピストンリング１０８ａを除くピストンリング１０８のこれらのコードラント１１０または１１２は、図２３Ａおよび２３Ｂに示すように、削ることによって、直径を小さくした周辺部分を有する。各ピストンリング１０８のこの小さくなったコードラントのエッジは、シリンダ壁２２の上の上方向へのオイル通路にシリンダ壁２２とピストン１３の間に潤滑性を提供することができる。
【００４７】
ピストンリング１０８は、ピストン１３の上側部分の潤滑を可能にするように構成されており、オイルが直立エクステンション部材６６を通過できるように構成されているので、上側ピストンシリンダ壁２２と調整部材に潤滑剤を与える。オイルは、ピストンシリンダ壁２２の上を上方向に通過して、ピストンシリンダ壁２２に対して直立エクステンション部材６６を潤滑にし、一方で、これらの同じリングが下側チャンバ６２を密封することができる。
【００４８】
各ピストンリング１０８内のノッチ１１４は、縦型シールストリップ９６に整列して、ピストンリング１０８と縦型シールストリップ９６間の接触を防止している。ピストンリング１０８内のノッチ１１４は、ピストンリングの回転を防ぐという更なる目的を果たす。
【００４９】
第１のピストンリング１０８ａは、圧縮リングとして作用する。この第１のピストンリング１０８ａは、均一で、全面的な直径を有する。このピストンリング１０８ａは、オイルが上側チャンバ７０に届かないように動作し、中間チャンバ７２に圧縮シールを提供する。
【００５０】
第２のピストンリング１０８ｂも、圧縮リングとしての機能を提供する。この第２のピストンリング１０８ｂは、その反動コードラント１１０において低減した径を有する。このリング１０８ｂの目的は、オイルを反動コードラント１１０上のシリンダ１４まで上がるようにすることであり、ピストン直立エクステンション部材６６に潤滑油を差すことである。このピストンリング１０８は、また、下側チャンバ６２の密封を補助する。
【００５１】
第３のピストンリング１０８ｃは、オイルスクレーパとして作用する。第３のピストンリング１０８ｃは、径が低減した反動コードラント１１０を有し、オイルが反動コードラント１１０を介してシリンダ壁２２を持ち上げて、直立エクステンション部材６６とシリンダ壁２２に潤滑油を差す。
【００５２】
第４のピストンリング１０８ｄは、オイル制御ピストンリング１０８として作用する。第４のピストンリング１０８ｄは、その排気コードラント１１２において低減した径を有する。このリング１０８は、反動コードラント１００の上のオイル送出を制御して、排気コードラント１０２へのオイルを最小限にするのを助ける。
【００５３】
第５のピストンリング１０８ｅは、オイルスクレーパとして作用する。この最も下側のピストンリング１０８ｅは、その反動コードラント１１０において低減した径を有する。このピストンリング１０８ｅは、排気コードラント１０２からオイルを掻きとって、オイルがシリンダ１４の反動側１１０へ上っていけるようにする。
【００５４】
動作中に、図１−６に示すツーストロークエンジン１１は、以下のように動作する。ピストン１３がサイクルの端部において、最下側位置に到達すると、慣性バルブ７４が閉じて、いくつかの掃気通路８６が閉じて、排気ポート２８が開く。上側チャンバ７０のサイズが最大になって、フレッシュな燃料−空気混合物３０で満たされる。中間チャンバ７２はサイズが最小になって、ちょうど終了したピストンサイクルからの残留燃料−空気混合物３０で一杯になる。下側チャンバ６２は、サイズが最大になって、２セットのガスで一杯になる。下側チャンバ６２の底では、ちょうど終了したピストンサイクルから排気が生じ、下側チャンバ６２の上側部分においては、中間チャンバ７２に前から存在していたフレッシュな燃料−空気混合物３０が排気される。排気ポート２８は開放され、下側チャンバ６２の下側部分内の排気は、下側チャンバ６２の上側部分においてフレッシュな燃料−空気混合物３０によって、下側チャンバ６２の外に押し出される。装置１０は、下側チャンバ６２内のフレッシュな燃料−空気混合物３０が排気ポート２８に届く直前に、ピストン１３が上向きサイクルを開始し、下側ピストン部分５９の外側面が上側に移動して、排気ポート２８を覆うようにしている。
【００５５】
ピストン１３が上側に移動を開始した後、慣性バルブ７４が開く。フレッシュな燃料−空気混合物３０は、ピストントップ壁６８が上側チャンバ７０の縮小と、中間チャンバ７２の拡大を開始したときに、上側チャンバ７０から中間チャンバ７２へ流れる。掃気通路８６は、一瞬開いてから再び閉じて、下側チャンバ６２を密封する。その後、ピストン１３が上方向に移動すると、下側チャンバ６２内のフレッシュな燃料−空気混合物３０が圧縮される。
【００５６】
ピストン１３がその最上位置を通過して、下側サイクルを開始するときに、慣性バルブ７４が閉じて、上側チャンバ７０が最小サイズになる。中間チャンバ７２は最大サイズになり、フレッシュな燃料−空気混合物３０で満たされる。掃気通路８６は閉じる。下側チャンバ６２が最小サイズになって、圧縮された燃料−空気混合物３０で満たされる。
【００５７】
この時点の直前に、点火器９２が発火して、圧縮した燃料−空気混合物３０を下側チャンバ６２内で爆発させ、これによって、ピストン１３を下側に駆動する。
【００５８】
ピストン１３が下側に移動すると、慣性バルブ７４が閉じた状態を維持する。この上側チャンバ７０は、拡大して、フレッシュな燃料−空気混合物３０を上側チャンバ７０内に吸込む。中間チャンバ７２は、縮小して、中間チャンバ７２内のフレッシュな燃料−空気混合物３０が圧縮される。下側チャンバ６２は拡大して、排気ガスで一杯になる。
【００５９】
ピストン１３は、更に下側に下がり続けて、排気ポート２８が掃気通路８６を開いて、中間チャンバ７２内のフレッシュな燃料−空気混合物３０が下側チャンバ６２の上側部分内へ押される。中間チャンバ７２から下側チャンバ６２の上側部分へのフレッシュな燃料−空気混合物３０の流れは、下側チャンバ６２内の排気ガスを下側へ押す。
【００６０】
その後、ピストン１３がその最下点近くになるときに、いくつかの掃気通路８６が閉じる。ピストン１３がその最下点に届いた後、新しいピストンサイクルが開始する。
【００６１】
上述したとおり、装置１０は、ポンプ１２にも効果的に使用することができる。多くの様々なポンプ１２の構成が可能である。図２７と２８は、これらの構成の二つだけを示すものである。図２７では、３つのチャンバ６２、７０および７２の全てが液体などの流体の汲み上げ１２に使用されている。装置１０は、上述したものと同様である。しかしながら、図２７に示す実施例では、上側チャンバ７０が上側部分吸込みポート１１６と上側部分排気ポート１１８に交互に連通している。また、中間チャンバ７２と下側チャンバの双方が、中間部分吸込みポート１２０と中間部分排気ポート１２２に交互に連通している。
【００６２】
上側チャンバ吸込みバルブ１２４が設けられており、ピストン１３の下側サイクルの間に上側部分吸込みポート１１６を通って流体が上側チャンバ７０に入り、ピストン１３の上側サイクルの間に上側部分吸込みポート１１６を通って流体が上側チャンバ７０から流れ出ないようにしている。
【００６３】
中間チャンバ吸込みバルブ１２６が設けられており、ピストン１３の上側サイクルの間に中間部分吸込みポート１２０を通って流体が中間チャンバ７２に入り、ピストンの下側サイクルの間に中間部分吸込みポート１２０を通って流体が中間チャンバ７２から流れ出ないようにしている。
【００６４】
下側チャンバ吸込みバルブ１２８が設けられており、ピストン１３の下側サイクルの間に中間部分吸込みポート１２０を通って流体が下側チャンバ６２に入り、ピストン１３の下側サイクルの間に中間部分吸込みポート１２０を通って流体が下側チャンバ６２から流れ出ないようにしている。
【００６５】
上側チャンバ排出バルブ１３０が設けられており、ピストン１３の上側サイクルの間に上側部分排気ポート１１８を通って流体が上側チャンバ７０から流れ出て、ピストン１３の下側サイクルの間に上側部分排気ポート１１８を通って流体が上側チャンバ７０に流れ込まないようにしている。
【００６６】
中間チャンバ排出バルブ１３２が設けられており、ピストン１３の下側サイクルの間に中間部分排気ポート１２２を通って流体が中間チャンバ７２から流れ出て、ピストン１３の上側サイクルの間に中間部分排気ポート１２２を通って流体が中間チャンバ７２に流れ込まないようにしている。
【００６７】
最後に、下側チャンバ排出バルブ１３４が設けられており、ピストン１３の上側サイクルの間に中間部分排気ポート１２２を通って流体が下側チャンバ６２から流れ出て、ピストン１３の下側サイクルの間に中間部分排気ポート１２２を通って流体が下側チャンバ６２に流れ込まないようにしている。
【００６８】
図２８は、第２のポンプ１２の構成を示す。図２８に示す実施例は、空気などの流体の汲み上げ１２に上側チャンバ７０２を用いており、中間および下側チャンバは、ツーストロークエンジン１１に使用されて、ポンプ１２を駆動する。
【００６９】
ピストンシリンダ１４の上側部分は上側部分吸込みポート１１６と上側部分排気ポート１１８を規定する。ピストンシリンダ１４の下側部分１８は、排気ポート２８を規定する（図２８には示さず）。
【００７０】
上側チャンバ吸込みバルブ１２４が設けられており、ピストン１３の下側サイクルの間に上側部分吸込みポート１１６を通って流体が上側チャンバ７０に入り、ピストン１３の上側サイクルの間に上側部分吸込みポート１１６を通って流体が上側チャンバ７０から流れ出ないようにしている。
【００７１】
上側チャンバ排出バルブ１３０が設けられており、ピストン１３の上側サイクルの間に上側チャンバ排気ポート１１８を通って流体が上側チャンバ７０から流れ出て、ピストン１３の下側サイクルの間に上側部分排気ポート１１８を通って流体が上側チャンバ７０に流れ込まないようにしている。
【００７２】
バルブ７４が設けられており、中間チャンバ７２内へ流体の転送を交互に行い、中間チャンバ７２からの流体の転送を交互に防止している。図２８に示す実施例では、このようなバルブ７４が、フラップまたはリードバルブ７４によって提供されている。別の実施例では、フラップまたはリードバルブ７４は、ピストン１３のトップ壁６８内に配置されている内部慣性バルブ７４で置き換えることができる。
【００７３】
中間チャンバ７２と下側チャンバ６２との間で流体の転送を交互に行い、中間チャンバ７２と下側チャンバ６２との間で流体の転送を交互に防止する手段７６が設けられている。図２８に示す実施例では、このような手段７６は、図１−９及び１２−２６に示す実施例について述べたものと同様に、直立エクステンション部材６６における掃気通路８６によって提供されている。
【００７４】
最後に、点火器９２が下側チャンバ６２の近位側に設けられており、下側チャンバ６２内で流体を点火するようにしている。
【００７５】
図２８に示すように、上側チャンバ排気ポート１１８は、排気ポート２８に連結して、空気と排気ガスの混合物を提供することができる。その他の実施例では、上側チャンバ排気ポート１１８は、排気ポート２８から分離して維持することができる。
【００７６】
本発明は、排気ポートからの排気ガスに続く吸込み燃料−空気混合物のツーストロークエンジンに伴う従来技術の問題を解決する、安価で、効率が良く、有効な方法を提供する。本発明では、この問題は、燃料−空気混合物を燃焼室の頂部に導入することによって解決される。この方法で、混合物は、排気ポートに届く前に燃焼チャンバを満たすシリンダを通らなくてはならない。導入された混合物の量を制御することによって、ピストンが上側に移動し、混合物が逃げる前に排気ポートを閉じる。
【００７７】
本発明は、また、従来のツーストロークエンジンの排気ポートに潤滑オイルが通過する問題を解決するシンプルで、効率が良く、安価な方法を提供する。本発明では、この問題をリングとシールのコードラントシステムおよび、非反動コードラント上に排気ポートを配置することで解決している。シリンダ中の長いシールが、コードラントを隔離し、リングが非反動コードラントへのオイルを制限している。これは、これらのコードラントの上のピストンの負荷が最小であるため、エンジンの動作に有害ではない。
【００７８】
本発明は、また、従来のツーストロークエンジンの、エンジンの底から点火器が設けられているシリンダの頂部へ吸込み燃料−空気混合物を運ぶ問題を解決するシンプルで、効率が良く、安価な方法を提供する。本発明では、この問題は、燃焼チャンバの頂部に吸込み混合物を直接送出する高圧能力を有する掃気チャンバによって解決している。送出通路を形作って方向付けることで、非常に小さいスロットル開口における点火器で混合物を燃焼可能にする。
【００７９】
本発明は、又、従来のツーストロークエンジンの、シリンダ壁に潤滑油を差すことの困難性の問題を解決するシンプルで、効率が良く、安価な方法を提供する。本発明では、この問題を、反動コードラントに連続的にオイルを供給することによって解決している。これらのコードラントは、ピストン直立がエンジン始動中にこれらのコードラントを覆っているときに、燃焼熱に晒されることがない。これらのコードラント内でポートは開放しておらず、オイルがシリンダ壁とピストンの間を自在に上方向に流れることができる。
【００８０】
本発明は、また、従来のツーストロークエンジンの、掃気チャージ用に送出ポンプとしてクランクケースを使用する問題を解決するシンプルで、効率が良く、安価な方法を提供する。本発明では、この問題は、中間チャンバによって解決される。このチャンバは、吸引混合物を燃焼室に潜在的な圧力で、クランクケースポンプより多い回数、直接送出する。更に、このことは、クランクケースをオイルサンプとして用いることが可能となり、燃料とオイルの混合を防止し、安価で平易なベアリングの使用を可能とする。
【００８１】
このように記載された本発明では、上述した本発明の範囲とフェアな意味から離れることなく、様々な構造上の変形、適合が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
本発明のこれらのおよびその他の特徴、態様、及び利点は、以下の説明、請求の範囲及び添付図面を参照してよりよく理解される。
【図１】図１は、本発明の特徴を有する第１の装置の断面図である。
【図２】図２は、図１に示す装置の２−２線に沿った断面図である。
【図３】図３は、図１に示す装置の別の断面図であり、異なる位置にあるピストンを示す。
【図４】図４は、図１に示す装置のピストン部品を示す斜視図である。
【図５】図５は、この装置に有用なピストントップ壁バルブの斜視図である。
【図６】図６は、図４に示すピストンと関連部品の分解斜視図である。
【図７】図７は、この装置に有用な第１の代替ピストントップ壁バルブを示す分解斜視図である。
【図８】図８は、この装置に有用な第２の代替ピストントップ壁バルブを示す分解斜視図である。
【図９】図９は、本発明の特徴を有する第２の装置の断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の特徴を有する第３の装置の断面図である。
【図１１】図１１は、図１０に示す装置の別の断面図であり、閉じた位置にあるバルブを示す。
【図１２】図１２は、本発明の特徴を有するピストンの外皮切断斜視図であり、直立エクステンション部材を示す。
【図１３】図１３は、本発明の特徴を有するピストンの別の切断斜視図であり、直立エクステンション部材に関連するピストンシリンダヘッド部分を示す。
【図１４】図１４は、ピストンシリンダヘッド部材に関連するピストン直立エクステンション部材の外皮切断斜視図である。
【図１５】図１５は、ピストンシリンダヘッド部材に関連するピストン直立エクステンション部材の外皮切断斜視図である。
【図１６】図１６は、スパークプラグに関連するピストンシリンダヘッド部材の斜視図である。
【図１７】図１７は、本発明の特徴を有する第４の装置の断面斜視図である。
【図１８】図１８は、図１７に示す装置の第１の分解図である。
【図１９】図１９は、図１７に示す装置の第２の分解図である。
【図２０】図２０は、図１７に示す装置の第１の断側面図である。
【図２１】図２１は、図１７に示す装置の第２の断側面図である。
【図２２】図２２は、本発明の特徴を有する装置の断面斜視図であり、ピストンシリンダとピストンシリンダヘッドの内部に関連するシールストリップの配置を示す図である。
【図２３】図２３Ａ、２３Ｂ、及び２３Ｃは、図３において、それぞれ線２３Ａ、線２３Ｂ、線２３Ｃに沿った断面図である。
【図２４】図２４は、図２３Ａの２４−２４線に沿った断面図である。
【図２５】図２５は、図２３Ａにおける円形矢印２５に沿った断面図である。
【図２６】図２６は、図２３Ｃにおける円形矢印２６に沿った部分断面図である。
【図２７】図２７は、本発明の特徴を有する第５の装置の断側面図である。
【図２８】図２８は、本発明の特徴を有する第６の装置の断側面図である。
【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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【図２２】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２３Ｃ】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【国際調査報告】
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