(57)【要約】内燃エンジン（１０１０または２０００）が提供される。内燃エンジンは、ハウジング（１０１３または１０６８）およびハウジング上に配置されたピストン組立品（６、１０１２、および２０３８）を含む。ピストン組立品は、ハウジングに対して実質上静止している。シリンダ（１、１０１４、および２０４０）は、ハウジング内に移動可能に配置されている。燃焼室（２０、１０３３、および２０６４）は、ピストン組立品とシリンダとの間に配置されている。
2007500297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃エンジンであって、
（ａ）ハウジングと、
（ｂ）該ハウジング内に配置されたピストン組立品であって、該ピストン組立品は、該ハウジングに対して実質上静止している、ピストン組立品と、
（ｃ）該ハウジング内に移動可能に配置されたシリンダと、
（ｄ）該ピストン組立品と該シリンダとの間に配置された燃焼室と、
（ｅ）該シリンダと該ハウジングとの間に配置された排気ガス回収室であって、排気ガスを収容し、該排気ガスに膨張させておき、該シリンダの移動を支援することができるようになっている排気ガス回収室と、
を備える、内燃エンジン。
【請求項２】
前記排気ガス回収室と連通している回収バルブであって、第１位置と第２位置との間で移動可能な回収バルブをさらに備える、請求項１に記載の内燃エンジン。
【請求項３】
前記回収バルブが前記第１位置にあるとき、排気ガスは、前記排気ガス回収室の中に流入し、前記シリンダの前記移動を支援することができる、請求項２に記載の内燃エンジン。
【請求項４】
前記回収バルブが前記第２位置にあるとき、前記排気ガス回収室の中への排気ガスの流入は妨げられる、請求項２に記載の内燃エンジン。
【請求項５】
前記回収バルブは、ロータリバルブである、請求項２に記載の内燃エンジン。
【請求項６】
前記シリンダは、クランクシャフトに連結されている、請求項１に記載の内燃エンジン。
【請求項７】
前記シリンダは、前記クランクシャフトの第１部分に連結されており、動作中、該シリンダが所定のストローク長に沿って移動することができるように、該クランクシャフトの該第１部分は、直線経路に沿ってずらされる、請求項６に記載の内燃エンジン。
【請求項８】
前記クランクシャフトの前記第１部分が前記直線経路に沿ってずらされるにつれて、該クランクシャフトの該第１部分は同時に回転する、請求項７に記載の内燃エンジン。
【請求項９】
前記ピストン組立品の内部に少なくとも部分的に配置された燃料噴射装置であって、前記シリンダの中に燃料を放出することができるようになっている燃料噴射装置をさらに備える、請求項１に記載の内燃エンジン。
【請求項１０】
前記燃焼室内に配置された排気ガスポートを選択的に密封するために前記ハウジングの内部に配置された排気バルブをさらに備える、請求項１に記載の内燃エンジン。
【請求項１１】
前記ピストン組立品の内部に少なくとも部分的に配置された燃料噴射装置であって、該燃料噴射装置から前記排気バルブに向けて放出された燃料の少なくとも一部分を誘導することができるようになっている燃料噴射装置をさらに備える、請求項１０に記載の内燃エンジン。
【請求項１２】
前記内燃エンジンは、ディーゼル内燃エンジンである、請求項１に記載の内燃エンジン。
【請求項１３】
前記内燃エンジンは、ガソリン内燃エンジンである、請求項１に記載の内燃エンジン。
【請求項１４】
請求項１に記載の内燃エンジンであって、
（ａ）前記ハウジングに連結された増設ピストン組立品と、
（ｂ）前記ピストン組立品を少なくとも部分的に収容するために前記シリンダ内に配置された第１室および該増設ピストン組立品を少なくとも部分的に収容するために該シリンダ内に配置された第２室であって、該シリンダが該ピストン組立品の間で往復直線運動ができるように、該ハウジングの内部に配置されている、第１室および第２室と、
を備える、内燃エンジン。
【請求項１５】
前記ピストン組立品の内部に少なくとも部分的に配置された点火プラグをさらに備える、請求項１に記載の内燃エンジン。
【請求項１６】
内燃エンジンであって、
（ａ）ハウジングと、
（ｂ）該ハウジング内に配置されたピストン組立品と、
（ｃ）該ハウジングの内部に移動可能に配置されたシリンダと、
（ｄ）該シリンダと該ハウジングとの間に配置された排気ガス回収室であって、内燃エンジン内で発生した排気ガスを収容し、該シリンダの移動を支援することができるようになっている排気ガス回収室と、
を備える、内燃エンジン。
【請求項１７】
前記排気ガス回収室と連通している回収バルブであって、第１位置と第２位置との間で移動可能な回収バルブをさらに備える、請求項１６に記載の内燃エンジン。
【請求項１８】
前記回収バルブが前記第１位置にあるとき、前記排気ガス回収室は、排気ガスを収容し、前記シリンダの前記移動を支援することができる、請求項１７に記載の内燃エンジン。
【請求項１９】
前記回収バルブが前記第２位置にあるとき、前記排気ガス回収室は、前記内燃エンジンからの排気ガスの収容を妨げられる、請求項１７に記載の内燃エンジン。
【請求項２０】
前記回収バルブはロータリバルブである、請求項１７に記載の内燃エンジン。
【請求項２１】
前記内燃エンジンは、ディーゼル内燃エンジンである、請求項１６に記載の内燃エンジン。
【請求項２２】
前記内燃エンジンは、ガソリン内燃エンジンである、請求項１６に記載の内燃エンジン。
【請求項２３】
内燃エンジンであって、
（ａ）ハウジングと、
（ｂ）該ハウジング内に配置されたピストン組立品と、
（ｃ）該ハウジングの内部に移動可能に配置されたシリンダと、
（ｄ）該シリンダと流体連絡している排気逃し弁であって、該シリンダ内で発生した排気ガスを内燃エンジンから放出されるように誘導する開放位置と、該排気ガスを該内燃エンジンから放出されないようにする閉止位置と、に移動可能な排気逃し弁と、
を備える、内燃エンジン。
【請求項２４】
前記内燃エンジンの動作速度に基づいて前記開放位置と閉止位置との間で前記排気逃し弁が移動できるようになっている排気逃し弁作動システムをさらに備える、請求項２３に記載の内燃エンジン。
【請求項２５】
前記内燃エンジンの出力設定に基づいて前記開放位置と閉止位置との間で前記排気逃し弁が移動できるようになっている排気逃し弁作動システムをさらに備える、請求項２３に記載の内燃エンジン。
【請求項２６】
動作中、前記内燃エンジンの出力設定および該内燃エンジンの動作速度の両方に基づいて前記開放位置と閉止位置との間で前記排気逃し弁が移動できるようになっている排気逃し弁作動システムをさらに備える、請求項２３に記載の内燃エンジン。
【請求項２７】
前記内燃エンジンは、ディーゼル内燃エンジンである、請求項２３に記載の内燃エンジン。
【請求項２８】
前記内燃エンジンは、ガソリン内燃エンジンである、請求項２３に記載の内燃エンジン。
【請求項２９】
ディーゼル内燃エンジンであって、
（ａ）ハウジングと、
（ｂ）該ハウジング内に配置されたピストン組立品であって、該ハウジングに対して実質上静止しているピストン組立品と、
（ｃ）該ハウジングの内部に移動可能に配置されたシリンダと、
（ｄ）該ピストン組立品と該シリンダとの間に配置された燃焼室と、
（ｅ）該ハウジング内に配置され、かつ該燃焼室の中に燃料を噴射することができるようになっている燃料噴射装置と、
を備える、ディーゼル内燃エンジン。
【請求項３０】
前記燃料噴射装置は、前記ピストン組立品内に少なくとも部分的に配置されている、請求項２９に記載のディーゼル内燃エンジン。
【請求項３１】
前記ピストン組立品は、ピストンライナの内部に少なくとも部分的に配置されている、請求項２９に記載のディーゼル内燃エンジン。
【請求項３２】
前記ピストン組立品は、前記ハウジングに調節可能に連結されている、請求項２９に記載のディーゼル内燃エンジン。
【請求項３３】
前記ピストン組立品と連通しており、かつ該ピストン組立品を移動させることによって、動作中、前記ディーゼル内燃エンジンの圧縮比を調節することができるようになっている圧縮比調節機構をさらに備える、請求項３２に記載のディーゼル内燃エンジン。
【請求項３４】
前記シリンダと前記ハウジングとの間に配置された排気ガス回収室であって、前記ディーゼル内燃エンジン内で発生した排気ガスを収容し、該シリンダの移動を支援することができるようになっている排気ガス回収室をさらに備える、請求項２９に記載のディーゼル内燃エンジン。
【請求項３５】
前記排気ガス回収室と連通している回収バルブであって、第１位置と第２位置との間で移動可能な回収バルブをさらに備える、請求項３４に記載のディーゼル内燃エンジン。
【請求項３６】
前記回収バルブが前記第１位置にあるとき、排気ガスは、前記排気ガス回収室の中へ流れ込み、前記シリンダの移動を支援することができる、請求項３５に記載のディーゼル内燃エンジン。
【請求項３７】
前記回収バルブが前記第２位置にあるとき、前記排気ガス回収室の中への排気ガスの流入は妨げられる、請求項３５に記載のディーゼル内燃エンジン。
【請求項３８】
前記シリンダは、前記クランクシャフトの第１部分に連結されており、動作中、前記シリンダが所定のストローク長に沿って移動することができるように、該クランクシャフトの該第１部分は、直線経路に沿ってずらされる、請求項２９に記載のディーゼル内燃エンジン。
【請求項３９】
前記クランクシャフトの前記第１部分が前記直線経路に沿ってずらされるにつれて、該クランクシャフトの該第１部分は、同時に回転する、請求項３８に記載のディーゼル内燃エンジン。
【請求項４０】
請求項２９に記載のディーゼル内燃エンジンであって、
（ａ）前記ハウジングに連結された増設ピストン組立品と、
（ｂ）該ピストン組立品を少なくとも部分的に収容するために前記シリンダ内に配置された第１室および該増設ピストン組立品を少なくとも部分的に収容するために該シリンダ内に配置された第２室であって、該シリンダが該ピストン組立品の間で往復直線運動ができるように、該ハウジングの内部に配置されている、第１室および第２室と、
をさらに備える、ディーゼル内燃エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、全体として内燃エンジンに、さらに詳しくは、実質上静止しているピストンを有する往復動内燃エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
技術分野において周知のとおり、内燃エンジンは、熱エネルギーを機械仕事に変換する機械である。内燃エンジン内では、燃焼室の中に導入された燃料と空気の混合気は、ピストンが燃焼室内で摺動するにつれて圧縮される。点火用高電圧が燃焼室内に設置された点火プラグに印加され、電気火花を発生させ、燃料と空気の混合気を発火させる。その結果として生じた燃焼は、燃焼室内でピストンを押し下げ、それによって回転出力に変換可能な力を発生させる。
【０００３】
このような内燃エンジンには、さまざまな問題が存在する。第１に、可動部品が多いために、そのようなエンジンには組立費用がかかる。さらに、可動部品のために、そのようなエンジンは、可動部品間の摩耗による耐用年数の短縮にさらされる。またさらに、部品が多いために、そのようなエンジンは重くなる。その上さらに、従来から開発されている内燃エンジンでは、排気ガスを自然環境に排出する以前にその排気ガスに含まれている利用可能なエネルギーがすべて十分に利用されていない、そのため効率が低下している。それに加えて、従来から開発されているエンジンでは、排気逃し弁の開口は、背圧のみに基づいており、エンジンの出力設定またはエンジンのＲＰＭには基づいていない、そのため排気逃し弁の効率が低下している。またさらに、従来から開発されている内燃エンジンでは、噴射燃料が排気バルブ上に向けられていない、そのため排気バルブの早期故障および／または排気バルブの設計や冷却に費やされる費用の増加に至っている。さらに、従来から開発されている内燃エンジンでは、点火プラグまたは燃料噴射装置をエンジンのピストン内に配置することができない、そのためこれらの機器の配置は、潜在的にあまり望ましくない位置に限定されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、高出力重量比を作り出すだけでなく、経済的生産性があり、高度の信頼性を有し、現在利用可能な往復動エンジンより少ない可動部品を有し、かつ効率的な内燃エンジンの需要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（発明の要旨）
本発明によって形成された内燃エンジンの１つの好ましい実施形態が提供される。内燃エンジンは、ハウジングおよびハウジング内に配置されたピストン組立品を含み、ピストン組立品は、ハウジングに対して実質上静止している。内燃エンジンは、またハウジングの内部に移動可能に配置されたシリンダ、およびピストン組立品とシリンダとの間に配置された燃焼室も含む。
【０００６】
本発明によって形成された内燃エンジンの別の好ましい実施形態が提供される。内燃エンジンは、ハウジング内に配置されたピストン組立品と、ハウジング内部に移動可能に配置されたシリンダとを含む。内燃エンジンは、シリンダとハウジングとの間に配置された排気ガス回収室をさらに含み、排気ガス回収室は、内燃エンジン内で発生した排気ガスを収容し、シリンダの移動を支援することができるようになっている。
【０００７】
本発明によって形成された内燃エンジンのさらに別の好ましい実施形態が提供される。内燃エンジンは、ハウジングと、ハウジング内に配置されたピストン組立品とを含む。内燃エンジンは、ハウジング内に移動可能に配置されたシリンダと、シリンダと流体連絡する排気逃し弁とをさらに含む。排気逃し弁は、シリンダ内に発生した排気ガスが内燃エンジンから時期尚早に放出されるように仕向けられる開放位置と、排気ガスが内燃エンジンから時期尚早に放出されないように妨げられる閉止位置とへ移動可能である。
【０００８】
前述の態様および本発明の多くの付帯の利益は、添付の図面とともに以下の詳細な説明を参照すればさらなる理解を深めることになり、さらに容易に明白となるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
本発明によって形成された内燃シリンダエンジンは、２サイクル動作原理で適切に動作する。本発明のエンジンは、各２連シリンダハウジング９に対して１つの２連シリンダ１が使われていることから現在入手可能なエンジンと区別される。２連シリンダの中心にシリンダジャーナルピン２が通っている。シリンダジャーナルピン２は、シリンダ内で（ローラーまたは他の）ベアリング上に適切に配置されている。シリンダジャーナルピン２は回転可能である。連結棒は存在しない。
【００１０】
排気ポート３および吸気ポート４は、シリンダ内径の両端に位置している。図１１に見られるとおり、排気ポート３および吸気ポート４は垂直方向に間隔を置いて配置されている。この配置は、公知の２サイクルエンジンの直径に沿って対向する位置にある吸気ポートと排気ポートとは異なっている。
【００１１】
吸気ポート４は、シリンダの全周縁に置くことができる。排気ポート３は、シリンダの直径の両側に置くことができる。
【００１２】
図５および８を参照すると、排気ポート３は、シリンダハウジング９の両側に置かれている。排気ポートは、中央に置かれており、シリンダが下死端位置にあるとき、２連シリンダの両方の排気ポート３によって交互に共用される。
【００１３】
エンジンは、またピストン６を含む。ピストン６は、静止しており、エンジンの可動部品ではない。ピストン６は、圧縮比を変えるように調節することができる。
【００１４】
ピストン６は、点火プラグまたは噴射装置穴８およびピストンリング７を含む。噴射装置穴８は、ディーゼルエンジンなど別のエンジンの好ましい実施形態に適している。
【００１５】
今から図６を参照すると、ピストン６の終端は、少なくとも１つのピストンリング７を含む。ピストン６のこの終端の直径は、実質上シリンダの直径と等しい。ピストンの長手方向の他の部分は、都合よくより小さい直径を有することができる。ピストン６の中心は、点火プラグや噴射装置穴８を利用することができるように部分的に中空である。
【００１６】
２連シリンダ８の開放端は、その開放端に取り付けられた環状与圧プレート１３を含む。与圧プレート１３およびピストンリング７は、シリンダ壁と係合し、それらの間の密封を定義することができる。各与圧プレート１３は、各シリンダに緊密に固定されて、ピストン６の上を上死点と下死点の間で摺動する。
【００１７】
与圧プレート１３は、主に吸気サイクルのさまざまな役割を担っている。
【００１８】
今から図１１を参照すると、２連シリンダハウジング９は、吸気室１７を含む。吸気室１７は、シリンダハウジングプレート１５によって封鎖されている。シリンダハウジングプレート１５は、主リード弁組立品１４およびピストン６を保持している。
【００１９】
各２連シリンダハウジング９は、シリンダの各側面に置かれた長穴１８を有する。各長穴１８は、シリンダ口径の線に沿った中央部にある。長穴１８は、２連シリンダハウジング９を通って延在するシリンダジャーナルピン２がシリンダジャーナルピンのストローク長全体にわたって自由に摺動するような方向に作られている。
【００２０】
さらに図１１を参照すれば、２つの２連シリンダハウジング９は、９０度の角度で互いに連結されている。対になった２連シリンダハウジング９は、図１に見られるとおり、長穴１８が同じ角度で互いに面し、同じ中心点を有するように配置されている。
【００２１】
図１１および１２に戻り参照すると、２つのシリンダジャーナルピン２は、それらの中心線が１／２ストローク長離れているようなクランクシャフト型態様で相互に偏心連結されている。シリンダジャーナルピン２の両端には、出力取出し（「ＰＴＯ」）ジャーナル１１１によってピン２に連結されている出力取出しシャフト１２がある。ＰＴＯジャーナル１１の中心は、連結されているシリンダジャーナルピン２の２つの中心線の間の中間にある線上に位置している。
【００２２】
ＰＴＯジャーナル１１は、ＰＴＯシャフト１２内に置かれたベアリング１０内に固定することができる。ＰＴＯシャフト１２の中心線は、図２に見られるとおり、モーター組立品の中心線と一致する。
【００２３】
シリンダジャーナルピン２は、ストローク長を直線的に移動し、２連シリンダ組立品、長穴１８、および９０度の角度で連結されたシリンダハウジング９によって誘導される。全シリンダピン組立品は、同時にシリンダピン組立品自体の中でＰＴＯシャフト１２の中心線の周りを回転する。したがって、シリンダジャーナルピン組立品は、２つの回転軸を有する。第１回転軸は、シリンダジャーナルピン組立品の延長方向に沿って延在する長手方向軸によって定義される。第２回転軸は、シリンダのストローク長の両端間の中間に定義される点に対して垂直に定義される。
【００２４】
直線運動の回転運動への変換は、以下に基付いている。
【００２５】
図１において、同じ長さを有する２つの線ＡＢおよびＣＤは、各線の中間点Ｅにおいて直角（９０度）に相互に交差している。ＡＢまたはＣＤの長さの半分に等しい線ＡＢが、線ＣＤ上にある線ＡＢの点ａとともに点Ｃから点Ｄおよび点Ｄから点Ｃへ移動している。同時に、点ｂが線ＡＢ上をＡからＢおよびＢからＡへ移動している。この図は、連結されたシリンダジャーナルピン２の直線運動を表している。その結果として、線ａｂの中間点に位置する点Ｘは、回転運動している。この図は、ＰＴＯジャーナル１１の円運動を表している。ＰＴＯジャーナル１１は、ＰＴＯシャフト１２を回転させる。
【００２６】
空気または空気／燃料の混合気は、燃焼ストロークの間、主リード弁組立品１４を通って吸気室１７に入る。吸気室１７は、実際のシリンダ排気量より大きいことが望ましい。
【００２７】
２連シリンダ１に取り付けられた与圧プレート１３は、圧縮ストロークの間、与圧プレート１３内にある第２リード弁組立品１６を通して空気または空気／燃料の混合気を与圧室の中へ移送する。
【００２８】
同様の移送が、図１１に見られるとおり、シリンダハウジング内にある移送口２１およびピストンシャフトによって行われる。燃焼ストロークにおいて、空気／混合気は、下死点位置近くで吸気ポート４を通って、シリンダ室２０の中に入る。その混合気は、下死点位置でシリンダハウジング９内に配置された排気ポートと一致して、すでに開いているシリンダ排気ポート３を通って燃焼後の残留ガスを押出す。
【００２９】
シリンダ１が圧縮ストロークを開始するにつれて、吸気ポート４は閉じられ、排気ポート３は一致するために中止して、シリンダ室２０は密閉される。過大な吸気室１７の結果として、シリンダ室２０は、過給すなわちターボチャージ式エンジンの給気に匹敵する給気を得ることになる。スロットルを全開するとすぐに、シリンダ室は、最低ｒｐｍでこの過給をもうすでに得ている。
【００３０】
連結棒および連結棒に対応するクランクシャフト周りの可動部が無いので、シリンダ壁の摩擦が低減される。ピストン速度、本明細書においてはシリンダ速度のグラフは、すべてのｒｐｍにおいて良好に変化する。
【００３１】
燃焼圧力もまたより優れており、機械動力へのエネルギーの変換効率もより高いものがある。
【００３２】
図１２は、標準的なピストンとシリンダの機構と同じ動作原理を示している。
【００３３】
図１３は、少し寸法を変えた状態の図２と同じものを示している。
【００３４】
図１４においては、過圧弁２２が第２リード弁組立品１６のリード弁の間に配置されている。ある一定の与圧に到達した後、調節にもよるが、空気／燃料の混合気の余分の与圧は吸気室１７へ逃がされる。
【００３５】
エンジンの動作またはｒｐｍの高さとは無関係に、調節済み与圧が達成されている限り、エンジンは、そのエンジンのすべての馬力およびトルクの範囲を出力していることになる。
【００３６】
与圧室１９の底には、１つ以上のシリンダハウジング通気孔２１がある。通気孔２１は、圧縮機リード弁２３を越えてエンジンまたはエンジンが据え付けられた車両のどこかに設置されたエアホース接合部に通じている。ディーゼルエンジンでは、エンジンの通常動作の間、どれか１つまたはすべてのシリンダからの余剰空気が圧縮機のために使われる場合がある。
【００３７】
ガソリンエンジンでは、一部のシリンダだけが必要に応じてその余剰空気を圧縮機のために使われる場合がある。この状況では、これら特定のシリンダ用空気には、気化器を迂回させる必要がある。
【００３８】
燃料噴射式ガスエンジンでは、シリンダ用噴射装置が遮断されている限り、迂回は不必要である。
【００３９】
この遮断により、空気だけが圧縮されることが保証される。
【００４０】
ガスエンジンの一部は動作し続け、切り換えれば圧縮機側に動力を供給する。圧縮機が不要になり、エアホースまたは他の器具が取り外された後、通気孔は自動的に閉止され、エンジンはすべてのシリンダの通常動作に戻るよう切り換えられる。
【００４１】
図１３を参照すると、ギア２４がＰＴＯジャーナル１１に取り付けられている。ギア２４は、ＰＴＯジャーナル１１と同じように回転し、シリンダジャーナルピン２は、ＰＴＯジャーナル１１の周りを回転する。同時に、ＰＴＯジャーナル１１の中心線が、内歯ギアリング２５が取り付けられた出力取出しシャフトの中心線のまわりを回転する状態で、ＰＴＯジャーナルが回転する。
【００４２】
ギア２５が３６０度回転するとき、ＰＴＯジャーナルは、ＰＴＯジャーナルの歯をギアリング２５の歯と２回かみ合わせする必要がある。
【００４３】
関連する歯の直径および可能な数量の操作によって、所望のＰＴＯシャフト１２ｒｐｍに対する実際のエンジンｒｐｍのさまざまな減速比が可能である。図１３の例では、ＰＴＯジャーナル１１上のギア２４は３０歯を有する。ＰＴＯシャフト１２上のギアリング２５は４０歯を有する。シリンダピン組立品の１回の３６０度回転において、ギア２４はギア２４の中心線のまわりを回転し、ギア２４はギアリング２５において６０歯かみ合わせする必要がある。ギアリング２５はわずか４０歯しか備えていない、したがって、ギアリングは、この工程中に２０歯の距離を回転する必要があり、この２０歯は、結果的にＰＴＯシャフト１２の１８０度回転になる。２対１のｒｐｍ減速比が達成される。
【００４４】
図１６および１７は、４シリンダエンジンのわずか３つの主可動部品を示している。２つの２連シリンダ１と、２つのシリンダピン２およびＰＴＯジャーナル１１を備えたシリンダピン組立品とである。ステップ１から８は、１／４ストローク刻みで１回の３６０度回転を表している。４つより多いまたは４つより少ないシリンダを備えたエンジンの製造が可能である。
【００４５】
気化、燃料噴射またはターボチャージャーの追加使用、圧縮機、およびブロワなどのすべての公知システムは、必要に応じて、このエンジンに使用可能である。また、点火システム、潤滑システム、冷却システム、排気制御システム、および他のエンジン関連の公知システムについてのすべての公知形式は、適応可能であり、したがって、本発明の範囲内である。
【００４６】
図１８〜６５は、本発明によって形成された往復動内燃エンジン１０１０の別の好ましい実施形態を示す。対向して対になっている「実質上静止している」ピストン１０１２ａおよび１０１２ｂ、ならびに１０１２ｃおよび１０１２ｄそれぞれの間で、相互に対して直交するように配向された２つのシリンダライナ１０１４ａおよび１０１４ｂをエンジン１０１０は往復直線運動させているという点で、エンジン１０１０は、従来の往復動内燃エンジンとは異なっている。本明細書内で使われているとおり、語句「実質上静止している」は、いくらか動く機能はあるが、従来エンジンのピストン、カムシャフト、連結棒、またはバルブの動作のように、エンジンのクランクシャフトやアナログ構成部品に従った動作をしない部品を表すことを意図している。換言すれば、実質上静止している部品の動作は、エンジンのクランクシャフトまたはアナログ構成部品に対して切り離されており、独立して動かすことができる。
【００４７】
図１８〜６５に示された好ましい実施形態においては、多くの構成部品は、ピストン１０１２ａ、１０１２ｂ、１０１２ｃ、および１０１２ｄ、ならびに２つのシリンダライナ１０１４ａおよび１０１４ｂなど互いに同一である。したがって、同一構造の構成部品には、それら構成部品をそれらの同等品から区別するために選んだ文字を後に付けた共通の参照番号を割り当てる番号方式が採用されている。状況が許す場合、同等品を有する１つの構成部品の要素に次の説明で言及するとき、同等品の対応する要素にも言及しているものと理解されるべきである。
【００４８】
今から図１８〜２０を参照して、本発明によって形成された１つの好ましい実施形態を描いたエンジンブロック１０１３および関連の外側構成部品を説明する。エンジンブロック１０１３は、下面端表面１１４８に対向する上面端表面１１４６を有する正に八角ブロック構造体であり、下面端表面と上面端表面との間には、ピストン、シリンダ、および他の関連構成部品を収容する内部空洞が備わっている。エンジンブロック１０１３は、鋼鉄、鋳鉄、またはアルミニウムなどの剛性材料で、機械加工および／または鋳造などの技術分野の公知の技術によって形成される。２つの吸気マニホールド１１３８および４つの四角い取り付けプレート１１３６がエンジンブロック１０１３の側面に固定されている。取り付けプレート１１３６のそれぞれにハウジング取り付けプレート１１４４が連結されており、そのハウジング取り付けプレートのそれぞれの上にはコントロールプレートハウジング１３２０が連結されている。
【００４９】
今から図１８および２１を参照して、ハウジング取り付けプレート１１４４を説明する。ハウジング取り付けプレート１１４４は、絶縁体として機能し、エンジンブロック１０１３内で発生した熱が圧縮比および出力設定制御システム１３００のさまざまな構成部品へ伝達するのを遅らせる。絶縁体については、以下でさらに詳細に説明する。熱伝達を防ぐために、ハウジング取り付けプレート１１４４は、内部空洞１３２４を含む。内部空洞１３２４は、圧縮比および出力設定制御システム１３００の構成部品と取り付けプレート１１３６との間の接触を制限することにより熱伝達を防いでいる。さらに、ハウジング取り付けプレート１１４４は、内部空洞１３２４と外部環境とを流体連絡する４つの冷却口１３２６を含み、熱せられた空気が外部の冷気と入れ換わることができるようになっている。
【００５０】
再び図１８〜２０を参照すると、ピストン１０１２のそれぞれの遠位端面と、圧縮比および出力設定制御システム１３００に対応する上部室配管１３１２とがコントロールプレートハウジング１３２０から突き出ている。また、圧縮比および出力設定制御システム１３００に対応する下部室配管１３１４も、ハウジング合わせプレート１１４４から突き出ている。場合によっては、排気ポート１１４２は、コントロールプレートハウジング１３２０の上方または下方に配置される。排気ポート１１４２は、エンジンブロック１０１３の内部に設置された排気ガス通路１０３７（図２７参照）と流体連絡されており、エンジン１０１０の燃焼室内で発生した燃焼の生成物を大気中に排出することができる。公知の排出ガス収集、処理、および／または消音器システム（図示せず）は、排気ポート１１４２に流体連絡で連結することが望ましい。各吸気マニホールド１１３８は、２つの吸気ポート１１４０を含む。気化器および／またはフィルタのような構成部品を含むことができる公知の吸気システムを各吸気ポート１１４０に連結することが望ましい。
【００５１】
図２１を参照して、今から主に内燃エンジン１０１０の内部構成部品に注目すると、エンジン１０１０は、２つの２連シリンダライナ１０１４ａおよび１０１４ｂを含み、各シリンダライナは、シリンダライナ１０１４ａおよび１０１４ｂの対向する両端に、それぞれ２つの実質上静止している対向するピストン１０１２ａおよび１０１２ｂ、ならびに１０１２ｃおよび１０１２ｄを収容している。シリンダライナ１０１４ａおよび１０１４ｂは、エンジンブロック１０１３の内部で相互に対して垂直に並置されている。シリンダライナ１０１４ａおよび１０１４ｂは、第１伸張位置と第２伸張位置との間で交互に往復直線運動する。さらに詳細に述べると、シリンダライナ１０１４ａについては、図２１に示されているとおり、シリンダライナ１０１４ａは、シリンダライナ１０１４ａが第１ピストンｂに対して上死点（ＴＤＣ）位置にあり、第２ピストン１０１２ａに対して下死点（ＢＤＣ）位置にある第１伸張位置と、シリンダライナ１０１４ａが第１ピストンｂに対してＢＤＣ位置にあり、対向する第２ピストン１０１２ａに対してＴＤＣ位置にある第２伸張位置との間で往復直線運動する。第２シリンダライナ１０１４ｂも、同様に第１伸張位置と第２伸張位置との間で往復直線運動する。しかしながら、第２シリンダライナ１０１４ｂは、第１シリンダライナ１０１４ａの位相と１８０度ずれて往復直線運動し、それによって、第１シリンダライナ１０１４ａが伸張位置にあるとき、第２シリンダライナ１０１４ｂはストローク中間位置にある。シリンダライナ１０１４は、クランクカム１０１６によって相互に連結されている。クランクカム１０１６は、以下でさらに詳細に説明しているとおり、シリンダライナ１０１４の直線運動を回転運動に変換する。
【００５２】
図２２を参照して、本発明によって形成された４つの実質上静止しているピストン１０１２の中の１つの物理的構造を今から説明する。ピストン１０１２は相互に実質上同一であるので、状況が許す場合、図２２に示されたピストン１０１２ａに言及するとき、対応する他の３つのピストン１０１２ｂ、１０１２ｃ、および１０１２ｄ（図２１参照）にも言及しているものと理解されるべきである。ピストン１０１２ａは、シャフト１０２０に同心円状にかつ垂直に取り付けられたピストンヘッド１０１８を有する中空の円筒形プランジャである。ピストンヘッド１０１８およびシャフト１０２０は、両方とも位置合わせされた内径を有し、ピストン１０１２の中心を通って軸方向に伸びる通路を形成している。通路１０２２は、ピストン１０１２の重量を実質上減少させることができる一方、ピストンヘッド１０１８内に配置された点火プラグ１０２４および／または燃料噴射装置（図示せず）に対する作業も可能にする。ピストン１０１２は、点火プラグまたは噴射装置用穴１０２３を含み、その穴の中に点火プラグ１０２４および／または燃料噴射装置を取り付けることができる。
【００５３】
ピストンヘッド１０１８の周囲に２つのコンプレッションリング１０３０が取り付けられている。技術分野では公知のとおり、コンプレッションリング１０３０は、主に熱力学サイクルの圧縮および膨張部分の間に、燃焼ガスや生成物がピストンヘッド１０１８を通り越して吹き抜けるのを防ぐ。示されていないが、技術分野では公知のとおり、ピストンヘッド１０１８は、またオイルコントロールリングも含むことができる。コンプレッションリング１０３０の付近では、ピストンヘッド１０１８の直径は、シリンダライナ１０１４の直径と実質上等しい。ピストンヘッド１０１８の直径は、ピストンヘッド１０１８の全長に沿ってその後先細りさせることができ、結果的にコンプレッションリングから間隔を置いたピストンヘッド１０１８の部分は、相対的により小さい直径を有することになる。
【００５４】
シャフト１０２０の周囲には、圧縮比コントロールプレート１０２６が取り付けられている。圧縮比コントロールプレート１０２６は、プレート１０２６の上部および下部の環状表面１０２５および１０２７上にコントロール液の圧力を受けるようになっている。環状表面１０２５および１０２７の両端に異なる圧力を選択的に与えることによって、ピストン１０１２ａの軸方向位置をエンジンブロックに対して調節して、以下でさらに詳細に説明するとおり、エンジンの出力設定および圧縮比を調節することができる。２つのオイルコントロールリング１０２８が圧縮比コントロールプレート１０２６の円周上に取り付けられており、このリングによってあらゆるコントロール液の漏れが防がれている。
【００５５】
図２３を参照しながら、２つの前述の実質上静止しているピストン１０１２とともに動作する２連往復動シリンダライナ１０１４ａを今から説明する。２連シリンダライナ１０１４は実質上相互に同一であるので、状況が許す場合、図２３に示されたシリンダライナ１０１４ａに言及するとき、他のシリンダライナ１０１４ｂ（図２１参照）にも言及しているものと理解されるべきである。２連シリンダライナ１０１４ａは、シリンダライナ１０１４ａの上部遠位端部に形成された第１軸方向に同心円状に位置合わせされた内径を有する全体として細長い円筒構造であり、それによってピストン１０１２ａ（図２１参照）を収容して往復直線運動する第１シリンダ１０３２ａが形成されている。シリンダライナ１０１４ａ内に形成された第２軸方向に同心円状に位置合わせされた内径が、シリンダライナ１０１４ａの対向する下部遠位端部に配置され、それによって第２ピストン１０１２ｂ（図２１参照）を収容して往復直線運動する第２シリンダ１０３２ｂが形成されている。シリンダ１０３２ａおよび１０３２ｂは、技術分野の公知であるとおり、すきまばめの関係にあるピストン１０１２ａおよび１０１２ｂを収容することができる形状および大きさに作られている。
【００５６】
今から図２１、２３、および２４を参照すると、シリンダ１０３２の内側すなわち底端には、排気バルブシート１０３４がある。排気バルブシート１０３４は、技術分野の公知技術によって形成され、そのバルブシート内に排気バルブを収容することができる。４つの排気ガス通路１０３６は、排気バルブシート１０３４と流体連絡されて、排気ガスをシリンダ１０３２から排出することができる。シリンダライナ１０１４ａの中心を通る内径は、バルブステム内径１０３８である。バルブステム内径１０３８は、排気バルブ１０５２のステムを収容」することができる大きさに作られている。バルブスプリングハウジング１０４０は、バルブステム内径１０３８に連通している。バルブステムハウジング１０４０は、排気バルブを閉位置に付勢するスプリングを収容できる大きさと構造に作られている。クランクカムハウジング１０４２は、バルブスプリングハウジング１０４０に連通している。クランクカムハウジング１０４２は、クランクカム１０１６を収容し、そのハウジング内でクランクカムが回転できるような大きさと構造に作られている。
【００５７】
今から図２３および２８を参照すると、クランクカムハウジング１０４２は、シリンダライナの両端から等距離の位置においてシリンダライナ１０１４ａを垂直に貫通する円筒形状の内径１１５０によって形成されている。内径１１５０の半径は、クランクカム１０１６の中心線からクランクカム１０１６クランクジャーナル１０７２の外面まで測った距離に実質上等しい。この寸法の半径により、クランクジャーナルは、動作中、クランクカムハウジング１０４２の内径１１５０内で自由に回転することができる。内径１１５０の直径は、内径１１５０の中央において突然外側に向けて段が付いており、ローブ逃げ内径１１５２が形成されている。ローブ逃げ内径１１５２の半径は、クランクカムの中心線からクランクカム１０１６のローブ１０５４の遠位端または頂点まで測った距離以上である。この寸法の半径により、ローブ１０５４は、クランクカムハウジング１０４２内で自由に回転することができる十分な隙間を得る。
【００５８】
シリンダライナ１０１４ａの両遠位端には、環状与圧プレート１０４４が配置されている。環状与圧プレート１０４４は、以下でさらに詳細に説明するとおり、燃焼ガスを圧縮し、圧縮された燃焼ガスをシリンダ１０３２へ送り出すために使われる。環状与圧プレート１０４４の付近には、吸気ポート１０４６がある。例示の好ましい実施形態においては、吸気ポート１０４６は、シリンダ１０３２の周囲に６０度置きに間隔を空けて置かれている。しかしながら、技術分野の当業者には明らかなように、他の構成が適用可能である。動作中、吸気ポート１０４６によって、燃焼ガスは、シリンダ１０３２の中に入り、シリンダ１０３２の掃気および給気を行うことができる。環状与圧プレートの内面および外面には、内面および外面燃焼ガス／オイルシール１０４８が配置されている。シール１０４８は、以下でさらに詳細に説明するとおり、シールによって流体の通過を防いでいる。
【００５９】
今から図２４を参照しながら、２連往復動シリンダライナ１０１４および実質上静止しているピストン１０１２についての上の説明に照らして、熱力学サイクルの重要事象の間のシリンダライナおよびピストンと、シリンダライナおよびピストンの関連構成部品との相互関係を今から説明する。本発明の往復動内燃エンジン１０１０の例示の好ましい実施形態は、２ストロークサイクルで動作する。したがって、クランクカム１０１６の回転ごとに、各ピストン１０１２が２ストロークで熱力学サイクルを完了するために、単一ストロークは、シリンダライナ１０１４内に含まれる実質上静止しているピストン１０１２に対するＴＤＣ位置からＢＤＣ位置（またはその逆）までのシリンダライナ１０１４の挙動によって定義される。したがって、シリンダライナ１０１４のことごとくのストロークは、各ピストン１０１２に対して、膨張ストロークとして公知の出力ストロークか、圧縮ストロークかである。この場合、各出力ストロークの終わりおよび引き続いて起こる圧縮ストロークの前に急速に行われる吸排気機能、すなわち掃気が要求される。例示の好ましい実施形態においては、各ピストンは、クランクカム１０１６の各回転あたり１回の出力ストロークを経験するので、結果として出力ストロークは、所与のＲＰＭに対して同じように設計された４ストロークサイクルエンジンの出力ストロークの２倍の数になる。
【００６０】
さらに図２４を参照すると、シリンダライナ１０１４は、熱力学サイクルの圧縮部分の開始の状態が示されている。さらに詳細に述べると、シリンダライナ１０１４は、シリンダライナのＢＤＣ位置からピストン１０１２に向かって上の方へ動くときが示されている。シリンダライナ１０１４が上の方へ動くにつれて、ピストン１０１２は吸気ポート１０４６を完全に覆い、それによってシリンダ１０３２は密封される。図示の位置においては、クランクカム１０１６上の排気ローブ１０５４は、バルブステム１０６６が排気ローブ１０５４からちょうど離れたときの向きになっており、その結果バルブスプリング１０５６は、排気バルブ１０５２を閉位置に付勢することができる。閉位置においては、排気バルブ１０５２は、シリンダライナ１０１４内の排気バルブシート１０３４と密封状態で係合し、その結果シリンダ１０３２からのあらゆる燃焼ガスの排出は防止される。述べたとおり構成された場合、燃焼ガスは、シリンダ１０３２の側面および底面の周囲壁と、端面すなわちピストンヘッド１０１８の頭頂部１０１９とによって定義される燃焼室内に密封状態で封じ込められる。
【００６１】
シリンダライナは、引き続きピストンに近付き、ピストン１０１２に対するシリンダライナのＢＤＣ位置からＴＤＣ位置へ接近して行くので、燃焼室１０３３の容積はそれに応じて減少し、その結果燃焼室内に封じ込められた燃焼ガスは圧縮される。今から図２５を参照すると、シリンダライナ１０１４がピストン１０１２に対するシリンダライナのＴＤＣ位置に到達したときまたはその少し前に、高電圧火花１０５８が公知の手段によって点火プラグ１０２４（図２２）から放出され、その結果燃焼ガスが発火する。燃焼ガスが燃えると、その結果燃焼膨張が発生し、シリンダライナ１０１４はピストン１０１２から遠くへ押しやられる。今から図２６を参照すると、排気バルブ１０５４が排気バルブシート１０３４からずらされ、吸気ポート１０４６の覆いが取られるサイクル点まで、シリンダライナ１０１４は、燃焼生成物の膨張によって引き続き下へかつピストン１０１２から遠くへ押しやられ、それと共に燃焼室１０３３からの燃焼生成物の掃気が開始される。
【００６２】
しかしながら、燃焼室１０３３から燃焼生成物が掃気される前に、新しい大量の燃焼ガスが加圧され、燃焼室１０３３の掃気を支援する。本発明の例示の好ましい実施形態においては、この掃気支援は、環状与圧プレート１０４４が吸気室１０６４中をさっと動くことによって達成される。さらに詳細に述べれば、シリンダライナ１０１４が図２４に示された位置から図２５に示された位置まで上向きに移動するにつれて、環状与圧プレート１０４４は、円筒形状の吸気室１０６４中を強制的にさっと動かされる。環状与圧プレート１０４４が吸気室１０６４中を上向きにさっと動くにつれて、吸気室１０６４内に真空が発生し、その真空によって、新しい燃焼ガスが吸気室１０６４の中に引き込まれる。公知の一方向リードチェックバルブ（図示せず）によって、燃焼ガスは吸気室１０６４の中に流入することができる一方、どんな燃焼ガスまたは燃焼生成物も吸気室１０６４から外へ通過することは防止される。
【００６３】
シリンダライナ１０１４が図２５に示された位置から図２６に示された位置まで、すなわち、ＴＤＣ位置からＢＤＣ位置まで下向きに移動するにつれて、吸気ポート１０４６はピストン１０１２によって密封され、吸気室１０６４からの燃焼ガスの排出は、一方向リードチェックバルブによって防止されるので、吸気室１０６４は密封圧力容器になる。与圧プレート１０４４が吸気室１０６４中を下向きにさっと動くにつれて、吸気室１０６４内に封じ込められた燃焼ガスは圧縮され、吸気ポート１０４６の蓋が取られることによって、はじめて燃焼室１０３３の中へ放出される。
【００６４】
吸気室１０６４は、燃焼室１０３３の最大排気量より大きい容量からなることが望ましい。例示の好ましい実施形態において、吸気室１０６４は、燃焼室の最大排気量の３倍の大きさであるとはいえ、技術分野の当業者には明らかなように、１対１という低さおよび３対１以上の高さまでといった吸気室容量対最大燃焼室容量の比は、本発明での使用に適している。燃焼室１０３３に対して吸気室１０６４の容量を比較的大きくすることによって、燃焼ガスを高圧力で供給することができる。したがって、吸気室１０６４の相対規模を選択することによって、過給機すなわちターボチャージ式従来エンジンが達成する高圧とほぼ同等の高圧燃焼ガスを実現することができる。一般に低ＲＰＭにおいては燃焼ガスに十分な加圧を与えることができず、その結果エンジンは、十分に加圧された燃焼ガスを供給することができる高ＲＰＭにエンジンが到達するにつれて、エンジン性能に遅滞を招くことになる従来の過給機すなわちターボチャージ式エンジンとは異なって、低ＲＰＭにおいてでも燃焼ガスの加圧は行われる。
【００６５】
燃焼室１０３３の掃気は、出力ストロークの終盤において開始される。出力ストロークの終盤は、吸気ポート１０４６と排気バルブ１０５２が開放することに特徴がある。この掃気は、図２６に示されるとおり、シリンダライナ１０１４が下へ、実質上静止しているピストン１０１２から離れて、吸気ポート１０４６の蓋が最初に取られ、排気バルブ１０５２が排気バルブシート１０３４から最初に持ち上げられる点まで移動したとき行われる。吸気ポート１０４６の蓋が最初に取られるにつれて、与圧プレート１０４４の下の吸気室１０６４内に封じ込められた加圧燃焼ガスは、燃焼室１０３３の中に放出される。ほぼ同時に、クランクカム１０１６のローブ１０５４がバルブステム１０６６と係合し、それによって排気バルブ１０５２は実質上静止しているピストン１０１２の方へ押しやられるので、排気バルブ１０５２は、バルブシート１０３４から最初に持ち上げられる。こうして、吸気室１０６４内に封じ込められた加圧燃焼ガスが吸気室１０６４から吸気ポート１０４６を通って燃焼室１０３３へ放出されるにつれて、燃焼室１０３３内に封じ込められていた燃焼生成物は、燃焼室１０３３から掃気され始める。加圧燃焼ガスが燃焼室１０３３の中に入って来ることによって、シリンダライナ１０１４内の排気ガス通路１０３６がエンジンブロック１０１３内に配置された排気ガス通路１０３７と一直線に並ぶにつれて、燃焼生成物はシリンダライナ１０１４内の排気ガス通路１０３６から強制的に外に出される。
【００６６】
排気ガス通路１０３７は、エンジンブロック１０１３内の中央に配置されており、シリンダライナ１０１４の位置によって、シリンダライナ１０１４内の排気ガス通路１０３６ａと第１の対になり、また排気ガス通路１０３６ｂと第２の対になって流体連絡して交互に一直線になる。さらに詳細に述べれば、シリンダライナ１０１４が第１ピストン１０１２ａに対してＢＤＣ位置にあるとき、第１ピストン１０１２ａに対応付けられた第１対の排気ガス通路１０３６ａは、エンジンブロック１０１３内の排気ガス通路１０３７に流体連絡する。シリンダライナが第１ピストンに対向する第２ピストンに対してＢＤＣ位置に移動するとき、第２ピストンに対応付けられた第２対の排気ガス通路１０３６ｂは、エンジンブロック１０１３内の排気ガス通路１０３７に流体連絡する。
【００６７】
今からエンジンの動作に戻ると、シリンダライナ１０１４は、シリンダライナ１０１４がＢＤＣに到達するまで実質上静止しているピストン１０１２ａから遠くへ移動し続ける。ＢＤＣにおいては、図２７に示されるとおり、吸気ポート１０４６および排気バルブは完全に開かれる。この時点では、加圧燃焼ガスは、高速で燃焼室１０３３の中へ流入し、このようにして、燃焼生成物は燃焼室１０３３から追い出され、燃焼室１０３３は新しい燃焼ガスで再給気される。クランクカム１０１６が引き続き右回転してＢＤＣ位置を過ぎるにつれて、ローブ１０５４がバルブステム１０６６から外れるので、排気バルブ１０５２は閉位置に引っ込み、シリンダライナ１０１４は、実質上静止しているピストン１０１２の方へ移動し、それによって吸気ポート１０４６は封鎖される。したがって、燃焼室１０３３は完全に密封され、燃焼室内に封じ込められた燃焼ガスは圧縮され始め、このようにして、サイクルは図２４に示された位置へ戻る。
【００６８】
図２９〜３２を参照しながら、本発明によって形成されたクランクカム１０１６をさらに詳細に説明する。本発明の例示の好ましい実施形態のクランクカム１０１６は、従来の往復動内燃エンジン内のクランクシャフトとカムシャフトの両機能を果たしている。クランクカム１６は、３つの円形クランクウエブ１０７０と、２つのクランクジャーナル１０７２ａおよび１０７２ｂと、２つのクランクカムローブ１０５４とを含む。クランクカム１０１６は、鋼鉄または他の適切な剛性材料で一体鍛造するか、または、たとえば、個別に鍛造したクランクジャーナル１０７２を鋳造したクランクウエブ１０７０に焼きばめすることによって作ることができる。クランクウエブ１０７０は相互に対して同心円状に位置合わせされているが、クランクジャーナル１０７２は、ストローク長の半分に等しい距離だけ相互に対して中心線がずれており、クランクウエブ１０７０の中心線１０７４に対しても中心線がずれている。
【００６９】
今から図２１および２９〜３２を参照すると、クランクジャーナル１０７２ａおよび１０７２ｂは、第１シリンダライナ１０１４ａが１つのピストン１０１２ｂに対してＴＤＣ関係にあり、対向する第２ピストン１０１２ａにはＢＤＣ関係にあるとき、第２シリンダライナ１０１４ｂは、シリンダライナ１０１４ｂの対向するピストン１０１２ｃおよび１０１２ｄから等距離のところにあるように相互に対して配置されている。同様に、各クランクジャーナル１０７２それぞれのクランクカムローブ１０５４は、反対方向に面しているので、第１クランクカムローブ１０５４ａによって、排気バルブ１０５２がピストン１０１２ａに対して排気バルブ１０５２の全開位置に位置付けられたとき、他のクランクカムローブ１０５４ｂは、対向する実質上静止しているピストン１０１２ｃおよび１０１２ｄから等距離のところにあり、したがって、どちらの排気バルブのバルブステムとも係合しないので、各排気バルブは閉位置に置かれている。
【００７０】
技術分野の当業者には明らかなように、第１ピストン１０１２ａに対応付けられた燃焼ガスの圧縮は、対向するピストン１０１２ｂに対するガスの膨張によって強制的に行われる。したがって、技術分野の当業者には明らかなように、クランクジャーナル１０７２ａ上に作用する力は、燃焼ガスの膨張によって発生した膨張力から対向するピストンに対して燃焼ガスを圧縮するために要する圧縮力を差し引いた結果の力である。さらに、圧縮力および膨張力は同一線上にあるので、圧縮力および膨張力の同時作用によってクランクカム１０１６上にモーメントがかかることはない。したがって、本発明のクランクカム１０１６は、同一線上の圧縮力で膨張力を打ち消さない従来のエンジンのクランクシャフトと比べて大きさを低減することができる。
【００７１】
今から図２９〜３２および３３〜４８を参照しながら、動作中のクランクカム１０１６に対するシリンダライナ１０１４ａおよび１０１４ｂ間の関係を説明する。図３３および３４を参照すると、図３４は図３３に示された構成部品の側面図であり、第１シリンダライナ１０１４ａは、第１クランクジャーナル１０７２ａ上に垂直に取り付けられている。第２シリンダライナ１０１４ｂは、第１シリンダライナ１０１４ａに対して垂直に、したがって水平に第２クランクジャーナル１０７２ｂ上に取り付けられている。第１シリンダライナ１０１４ａは、参照番号１１００によって特定される線によって表されたエンジンブロックによって垂直往復移動経路に限定されている。同様に、第２シリンダライナ１０１４ｂも参照番号１０９８によって特定される線によって表されたエンジンブロックによって水平往復移動経路に限定されている。
【００７２】
シリンダライナ１０１４ａおよびシリンダライナ１０１４ｂの往復直線運動は、クランクカム１０１６を介して回転運動に変換される。さらに詳細に述べれば、クランクカム１０１６は２つの回転軸上を回転する。第１回転軸１０７４はクランクカム１０１６のほぼ中心線である。さらに詳細に述べれば、第１回転軸１０７４は、クランクジャーナル１０７２ａおよび１０７２ｂそれぞれの中心線１０７６ａおよび１０７６ｂから等距離にあり、同一平面上の平行な線によって定義される。動作中、クランクカム１０１６は、第１回転軸１０７４の周りを回転する一方、第１回転軸１０７４は、第２回転軸１０７８の周りを円軌道１０８０を描いてさらに回転する。第２回転軸１０７８は、シリンダライナ１０１４ａおよび１０１４ｂそれぞれのストロークの中心点と交差し、シリンダライナ１０１４ａおよび１０１４ｂの両中心線に対して垂直な線として定義される。第２回転軸１０７８から円軌道１０８０の半径は、ストローク長の４分の１に等しい。
【００７３】
さらに図３３および３４を参照すると、シリンダライナ１０１４ａが伸張位置で示されており、この伸張位置においては、シリンダライナ１０１４ａは、シリンダライナ１０１４ａの２つの対向するピストンに対してＴＤＣおよびＢＤＣ位置にあり、シリンダライナ１０１４ｂは、シリンダライナ１０１４ｂの対向するそれぞれのピストンから等距離のところにある。この構成においては、第２回転軸１０７８は、クランクジャーナル１０７２ｂの中心線と同一線上にあり、かつシリンダライナ１０１４ｂのストローク長の中間点と交差する。クランクカムが第１回転軸１０７４の周りを時計方向に回る一方、第１回転軸１０７４は、第２回転軸１０７８に芯合わせされた円軌道１０８０に沿って反時計方向に第２回転軸のまわりを同時に回転するので、クランクジャーナル１０７２ｂおよびクランクジャーナル１０７２ｂに関連するシリンダライナ１０１４ｂは、シリンダライナ１０１４ｂの水平移動経路１０９８に沿って左方向へ直線移動する。同様に、クランクジャーナル１０７２ａおよびクランクジャーナル１０７２ａに関連するシリンダライナ１０１４ａは、クランクジャーナル１０７２ａに関連するシリンダライナ１０１４ａの垂直移動経路１００に沿って下向きに直線移動し、図３５および３６に示された構成になる。
【００７４】
図３５および３６を参照すると、クランクカムが第１回転軸１０７４の周りを３０度回転した後の、シリンダライナ１０１４ａおよび１０１４ｂが取り付けられた状態のクランクカムが示されている。したがって、シリンダライナ１０１４ａは、シリンダライナ１０１４ａが図３３および３４に示されたシリンダライナ１０１４ａの伸張位置から遠くへ、下方向へ直線移動された状態が示されており、シリンダライナ１０１４ｂは、シリンダライナ１０１４ｂが図３５および３６に示された中間位置から左方向へ移動された状態が示されている。クランクカムが第１回転軸１０７４の周りを時計方向に回る一方、第１回転軸１０７４は、第２回転軸１０７８に芯合わせされた円軌道１０８０に沿って反時計方向に第２回転軸のまわりを同時に回転するので、クランクジャーナル１０７２ｂおよびクランクジャーナル１０７２ｂに関連するシリンダライナ１０１４ｂは、クランクジャーナル１０７２ｂに関連するシリンダライナ１０１４ｂの水平移動経路１０９８に沿って左方向へ直線移動する。同様に、クランクジャーナル１０７２ａおよびクランクジャーナル１０７２ａに関連するシリンダライナ１０１４ａは、クランクジャーナル１０７２ａに関連するシリンダライナ１０１４ａの垂直移動経路１１００に沿って下向きに直線移動し、図３７および３８に示された構成になる。
【００７５】
今から図３７および３８を参照すると、クランクカムが第１回転軸１０７４の周りを９０度回転した後の、シリンダライナ１０１４ａおよび１０１４ｂが取り付けられた状態のクランクカムが示されている。したがって、シリンダライナ１０１４ｂは、シリンダライナ１０１４ｂの２つの対向するピストンに対して伸張位置で示されている一方、シリンダライナ１０１４ａは、シリンダライナ１０１４ａがシリンダライナ１０１４ａのそれぞれの対向するピストンから等距離にある中間位置で示されている。この構成においては、第２回転軸１０７８は、クランクジャーナル１０７２ａの中心線１０７６ａと同一線上にあり、かつシリンダライナ１０１４ａのストローク長の中間点と交差する。クランクカムが第１回転軸１０７４の周りを時計方向に回る一方、第１回転軸１０７４は、第２回転軸１０７８に芯合わせされた円軌道１０８０に沿って反時計方向に第２回転軸のまわりを同時に回転するので、クランクジャーナル１０７２ｂおよびクランクジャーナル１０７２ｂに関連するシリンダライナ１０１４ｂは、方向を変え、今からシリンダライナ１０１４ｂの水平移動経路１０９８に沿って右方向へ直線移動する。クランクジャーナル１０７２ａおよびクランクジャーナル１０７２ａに関連するシリンダライナ１０１４ａは、クランクジャーナル１０７２ｂに関連するシリンダライナ１０１４ａの垂直移動経路１１００に沿って下向きに直線移動を続け、図３９および４０に示された構成になる。
【００７６】
今から図３９および４０を参照すると、クランクカムが第１回転軸１０７４の周りを１５０度回転した後の、シリンダライナ１０１４ａおよび１０１４ｂが取り付けられた状態のクランクカムが示されている。したがって、シリンダライナ１０１４ａは、シリンダライナ１０１４ａが図３７および３８に示されたシリンダライナ１０１４ａの中間位置から下方向へ直線移動された状態が示されており、シリンダライナ１０１４ｂは、シリンダライナ１０１４ｂが図３７および３８に示されたシリンダライナ１０１４ｂの伸張位置から右方向へ移動された状態が示されている。クランクカムが第１回転軸１０７４の周りを時計方向に回る一方、第１回転軸１０７４は、第２回転軸１０７８に芯合わせされた円軌道１０８０に沿って反時計方向に第２回転軸のまわりを同時に回転するので、クランクジャーナル１０７２ｂおよびクランクジャーナル１０７２ｂに関連するシリンダライナ１０１４ｂは、シリンダライナ１０１４ｂの水平移動経路１０９８に沿って右方向へシリンダライナ１０１４ｂの中間位置まで直線移動する。同様に、クランクジャーナル１０７２ａおよびクランクジャーナル１０７２ａに関連するシリンダライナ１０１４ａは、クランクジャーナル１０７２ａに関連するシリンダライナ１０１４ａの垂直移動経路１１００に沿って下向きに直線移動し、図４１および４２に示された構成になる。
【００７７】
さらに図４１および４２を参照すると、シリンダライナ１０１４ａが伸張位置で示されており、この伸張位置においては、シリンダライナ１０１４ａは、シリンダライナ１０１４ａの２つの対向するピストンに対してＴＤＣおよびＢＤＣ位置にあり、一方、シリンダライナ１０１４ｂは、中間位置で示されており、この中間位置においては、シリンダライナ１０１４ｂは、シリンダライナ１０１４ｂの対向するそれぞれのピストンから等距離のところにある。この構成においては、第２回転軸１０７８は、シリンダライナ１０１４ｂのクランクジャーナルの中心線と同一線上にあり、かつシリンダライナ１０１４ｂのストローク長の中間点と交差する。クランクカムが第１回転軸１０７４の周りを時計方向に回る一方、第１回転軸１０７４は、第２回転軸１０７８に芯合わせされた円軌道１０８０に沿って反時計方向に第２回転軸のまわりを同時に回転するので、クランクジャーナル１０７２ｂおよびクランクジャーナル１０７２ｂに関連するシリンダライナ１０１４ｂは、シリンダライナ１０１４ｂの水平移動経路１０９８に沿って右方向へ直線移動する。同様に、クランクジャーナル１０７２ａおよびクランクジャーナル１０７２ａに関連するシリンダライナ１０１４ａは、クランクジャーナル１０７２ａに関連するシリンダライナ１０１４ａの垂直移動経路１００に沿って上向きに直線移動し、図４３および４４に示された構成になる。
【００７８】
図４３および４４を参照すると、クランクカムが第１回転軸１０７４の周りを２１０度回転した後の、シリンダライナ１０１４ａおよび１０１４ｂが取り付けられた状態のクランクカムが示されている。したがって、シリンダライナ１０１４ａは、シリンダライナ１０１４ａが図４１および４２に示されたシリンダライナ１０１４ａの伸張位置から上方向へ遠く直線移動された状態が示されており、シリンダライナ１０１４ｂは、シリンダライナ１０１４ｂが図４１および４２に示されたシリ中間位置から右方向へ移動された状態が示されている。クランクカムが第１回転軸１０７４の周りを時計方向に回る一方、第１回転軸１０７４は、第２回転軸１０７８に芯合わせされた円軌道１０８０に沿って反時計方向に第２回転軸のまわりを同時に回転するので、クランクジャーナル１０７２ｂおよびクランクジャーナル１０７２ｂに関連するシリンダライナ１０１４ｂは、シリンダライナ１０１４ｂの水平移動経路１０９８に沿って右方向へ直線移動する。同様に、クランクジャーナル１０７２ａおよびクランクジャーナル１０７２ａに関連するシリンダライナ１０１４ａは、クランクジャーナル１０７２ａに関連するシリンダライナ１０１４ａの垂直移動経路１１００に沿って上向きに直線移動し、図４５および４６に示された構成になる。
【００７９】
今から図４５および４６を参照すると、クランクカムが第１回転軸１０７４の周りを２７０度回転した後の、シリンダライナ１０１４ａおよび１０１４ｂが取り付けられた状態のクランクカムが示されている。したがって、シリンダライナ１０１４ｂは、シリンダライナ１０１４ｂの２つの対向するピストンに対して伸張位置で示されている一方、シリンダライナ１０１４ａは、シリンダライナ１０１４ｂがシリンダライナ１０１４ｂのそれぞれの対向するピストンから等距離にある中間位置で示されている。この構成においては、第２回転軸１０７８は、クランクジャーナル１０７２ｂの中心線と同一線上にあり、かつシリンダライナ１０１４ｂのストローク長の中間点と交差する。クランクカムが第１回転軸１０７４の周りを時計方向に回り続ける一方、第１回転軸１０７４は、第２回転軸１０７８に芯合わせされた円軌道１０８０に沿って反時計方向に第２回転軸のまわりを同時に回転するので、クランクジャーナル１０７２ｂおよびクランクジャーナル１０７２ｂに関連するシリンダライナ１０１４ｂは、方向を変え、今からシリンダライナ１０１４ｂの水平移動経路１０９８に沿って左方向へ直線移動する。クランクジャーナル１０７２ａおよびクランクジャーナル１０７２ａに関連するシリンダライナ１０１４ａは、クランクジャーナル１０７２ａに関連するシリンダライナ１０１４ａの垂直移動経路１１００に沿って上向きに直線移動を続け、図４７および４８に示された構成になる。このようにして、エンジンは、図３３および３４に示された構成に戻り、各ピストンに対して単一の熱力学サイクルが完結することが明確にわかる。
【００８０】
今から図２８を参照しながら、クランクカム１０１６と、シリンダライナ１０１４ａおよび１０１４ｂとの間の相互関係をさらに詳細に今から説明する。図２８は、本発明によって形成された往復動内燃エンジン１０１０の部分断面を示している。断面は、実質上クランクカム１０１６の長手方向長さに沿って切り取られている。このように切り取られた断面の場合、垂直方向に向いたシリンダライナ１０１４ａは、シリンダライナ１０１４ａの中心線に沿って切り取られている。シリンダライナ１０１４ｂは、シリンダライナ１０１４ａに対して垂直に、したがった、水平方向に向けられているので、断面は、シリンダライナ１０１４ｂの両端の間の中間でシリンダライナ１０１４ｂを横断している。シリンダライナ１０１４ａは、ピストン１０１２ａ（図示せず）に対してＢＤＣ構成で、ピストン１０１２ｂに対してＴＤＣ構成で示されている。
【００８１】
シリンダライナ１０１４ｂは、シリンダライナ１０１４ｂの対向する両ピストンから等距離にあることが示されている。このように構成されたクランクカム１０１６の場合、クランクジャーナル１０７２ａに対応付けられたローブ１０５４ａは、ピストン１０１２ａに対応付けられた排気バルブ１０５２のバルブステム１０６６ａに係合し、バルブ１０５２は、バルブ１０５２のシート１０３４から持ち上げられる。シリンダライナ１０１４ｂのクランクジャーナル１０７２ｂに対応付けられたローブ１０５４ｂは、対向する実質上静止している両ピストンのバルブステムの間で等距離のところにあることが示されている。シリンダライナ１０１４ｂは、シリンダライナ１０１４ｂに対応付けられた対向する両ピストン間の中間にあるので、シリンダライナ１０１４ｂは、現在掃気を受けていない。したがって、エンジンブロック１０１３内の排気ガス通路１０３７は、まだシリンダライナ１０１４ｂの排気ガス通路１０３６（図２３参照）と流体連絡が構成されていない。
【００８２】
今から図４９を参照しながら、アウトドライブシステム１０９４の構成部品を今から説明する。アウトドライブシステム１０９４は、クランクカム１０１６の往復回転運動を出力取出しシャフト１０８４の中心線の周りの回転運動に変換する。アウトドライブシステム１０９４は、アウトドライブ減速ギア１０８２およびアウトドライブギア１０８６を含む。アウトドライブ減速ギア１０８２は、アウトドライブギア受け入れ溝１０９６の周辺円筒形壁に沿って配置された内歯１０９０をさらに含む。アウトドライブ減速ギア１０８２は、締め具などの公知の手段によって出力取出し駆動フランジ１０８０に強固に連結されている。出力取出しシャフト１０８４は、出力取出し駆動フランジ１０８０に垂直かつ同心円状に取り付けられている。出力取出しシャフト１０８４の中心線は、第２回転軸１０７８と同一線上にある。アウトドライブギア１０８６は、アウトドライブ減速ギア１０８２の内歯１０９０と伝達することができる形状と大きさに作られた外歯１０８８を有する。アウトドライブギア１０８６は、円形状クランクウエブ１０７０を受け入れることができる形状と大きさに作られたクランクウエブ１０７０受け入れ溝１０９２を有する。クランクウエブ１０７０は、締め具などの技術分野の公知の手段によってアウトドライブギア１０８６の受け入れ溝１０９２に強固に連結される。
【００８３】
アウトドライブシステム１０９４の構成部品についての上記の説明の見地から、アウトドライブシステム１０９４の動作を今から説明する。図５０〜５５を参照すると、文字Ａは、アウトドライブギア１０８６上で任意選択された基準点として使われ、文字Ｂは、アウトドライブ減速ギア１０８２上で任意選択された基準点として使われている。文字Ｃは、クランクジャーナル１０７２ｂ、したがって、シリンダライナ１０１４ｂ（図示せず）の中心点を表し、文字Ｄは、クランクジャーナル１０７２ａ、したがって、シリンダライナ１０１４ａ（図示せず）の中心点を表している。
【００８４】
今から図５０を参照すると、アウトドライブギア１０８６は、アウトドライブ減速ギア１０８２の内側に配置され、そのためアウトドライブギア１０８６の外歯１０８８は、アウトドライブ減速ギア１０８２の内歯１０９０とかみ合っている。アウトドライブ減速ギア１０８２およびアウトドライブギア１０８６がかみ合いながら時計方向に回転するにつれて、アウトドライブギア１０８６上の基準点Ｄは、水平基準線１０９８に沿って往復直線運動する。基準線１０９８は、シリンダライナ１０１４ｂ（図示せず）の直線経路を表しており、図３３〜４８に示された基準線と同一である。同様に、基準点Ｃも垂直基準線１１００に沿って往復直線運動する。垂直基準線１１００は、シリンダライナ１０１４ａ（図示せず）の直線経路を表しており、図３３〜４８に示された基準クラインと同一である。アウトドライブ減速ギア１０８２およびアウトドライブギア１０８６が時計方向に回転するにつれて、アウトドライブ減速ギア１０８２およびアウトドライブギア１０８６の基準線１０９８および１１００それぞれに沿って、基準点Ｄは右へ移動し、基準点Ｃは上の方へ移動する。
【００８５】
今から図５１を参照すると、図５０に示された構成から、アウトドライブギア１０８６は、８分の１回転時計方向に回転し、一方、アウトドライブ減速ギア１０８２は、１６分の１回転時計方向に回転している。図５１を参照して明らかなとおり、基準点ＣおよびＤは、まだ基準点ＣおよびＤそれぞれの基準線１１００および１０９８上にあり、その結果、クランクジャーナル、したがって、それらクランクジャーナルに取り付けられたシリンダライナの中心の直線移動経路は保持されている。
【００８６】
図５２を参照すると、図５０に示された構成から、アウトドライブギア１０８６は、今や４分の１回転時計方向に回転し、一方、アウトドライブ減速ギア１０８２は、８分の１回転時計方向に回転している。図５２を参照して明らかなとおり、図５１に示された基準点ＣおよびＤそれぞれの位置から、基準点Ｃは、基準直線１１００に沿って垂直に上の方へ移動し、一方、基準点Ｄは、水平基準線１０９８に沿って右へ水平移動している。基準点Ｄは、目下基準点Ｄの「頂点」にあり、したがって、シリンダライナがシリンダライナに対応付けられた実質上静止している対向するピストンに関してＴＤＣおよびＢＤＣ位置にある状態で、各シリンダライナは伸張位置にある。アウトドライブギア１０８２がさらに時計方向に回転するにつれて、基準点Ｄは、基準線１０９８に沿って右向き方向の移動から左向き方向の移動へ移行する。
【００８７】
今から図５３を参照すると、アウトドライブギア１０８６は、２分の１回転回転し、アウトドライブ減速ギア１０８２は、４分の１回転回転している。基準点Ｃは、目下基準点Ｃの「頂点」にあり、したがって、シリンダライナがシリンダライナに対応付けられた２つの実質上静止している対向するピストンに関してシリンダライナのＴＤＣおよびＢＤＣ位置にある状態で、対応するシリンダライナは伸張位置にある。アウトドライブギア１０８２がさらに時計方向に回転するにつれて、基準点Ｃは、基準線１１００に沿って上向き方向の移動から下向き方向の移動へ移行する。
【００８８】
今から図５４を参照すると、アウトドライブギア１０８６は、４分の３回転回転している。アウトドライブ減速ギア１０８２は、８分の３回転回転している。基準点Ｃは、目下基準経路１１００の中央にある。この中央位置は、基準点Ｃに対応付けられたシリンダライナが目下シリンダライナに対応付けられた実質上静止しているピストンから等距離にあることを意味している。それに対応して、基準点Ｄは、目下「頂点」にある。したがって、基準点Ｄに対応付けられたシリンダライナは、伸張位置に、したがって、シリンダライナに対応付けられた実質上静止している対向するピストンに関してＴＤＣおよびＢＤＣ位置にある。
【００８９】
今から図５５を参照すると、基準点ＡおよびＢの相対位置によって示されるとおり、アウトドライブギア１０８６は完全に１回転回転し、一方、アウトドライブ減速ギア１０８２は２分の１回転回転している。アウトドライブギア１０８６が完全１回転したとき、個々のピストンそれぞれは、完全に１熱力学サイクルを完了している。技術分野の当業者には明白なように、関係するギアの可能な歯数および直径を操作することによって、出力取出しシャフト１０８４ＲＰＭに対してさまざまなエンジンＲＰＭの減速比が可能である。図５０〜５５に示された例示の好ましい実施形態においては、アウトドライブギア１０８６は３０歯を有し、アウトドライブ減速ギア１０８２は４０歯を有する。アウトドライブギア１０８６の３６０度１回転において、アウトドライブギア１０８６は、アウトドライブ減速ギア１０８２の６０歯とかみ合う。アウトドライブ減速ギア１０８２は４０歯を有し、したがって、アウトドライブ減速ギアはその工程で２０歯の距離回転し、その結果アウトドライブ減速ギア１０８２およびアウトドライブ減速ギアに連結されたシャフトは、１８０度回転することになる。そのため、２対１のＲＰＭ減速比が達成される。
【００９０】
エンジンすなわち、さらに詳細に述べれば、クランクカムＲＰＭと同じＲＰＭで回転するダイレクトアウトドライブシャフトを有することが望ましい場合もある。ダイレクトアウトドライブシャフトは、ディストリビュータなどの付属品の駆動に使うことができる。図５６〜５８を参照すると、本発明によって形成され、本発明とともに使用することに適したダイレクトアウトドライブシステム１１０２が示されている。ダイレクトアウトドライブシステム１１０２は、ダイレクトアウトドライブアダプタ１１０４、ダイレクトアウトドライブ１１０６、ダイレクトアウトドライブシャフト１１０８、およびグライドブロック１１１０を含む。これらの構成部品を組み合わせて動作させることによって、クランクカムの回転および往復直線運動をダイレクトアウトドライブ出力シャフト１１０８の回転運動に変換することができる。
【００９１】
ダイレクトアウトドライブアダプタ１１０４の構成を今から説明する。ダイレクトアウトドライブアダプタ１１０４は、内側（エンジンに面している）および外側（エンジンから向きがそれている）環状面１１１４および１１１６それぞれを有する円板状部材である。内側環状面１１１４に隣接してクランクウエブ受け入れ溝１１１８が形成されており、クランクウエブ受け入れ溝には、クランクウエブ１０７０（図３１参照）の１つが受け入れられ、その溝の中に強固に固定される。ドライブシャフト１１１２は、外側環状面１１１６に対して垂直かつ同心円状に取り付けられている。ドライブシャフト１１１２は、グライドブロック１１１０内に配置された内径１１２０内に収容される。
【００９２】
今からグライドブロック１１１０の構成を説明する。グライドブロック１１１０は、ダイレクトアウトドライブ１１０６の円形外周に合致するように形成された弓形端部１１２２を有する一般的な矩形状のブロック構造である。グライドブロック１１１０の長さおよび幅をダイレクトアウトドライブ１１０６内に形成された溝１１２４の長さおよび幅に合致するように選択し、それによってグライドブロック１１１０を溝１１２４の内側に収容可能にする。グライドブロック１１１０と、グライドブロック１１１０がダイレクトアウトドライブ１１１６の溝１１２４の内側に乗っているダイレクトアウトドライブ１１１６の溝１１２４との両方の接触面に研磨仕上げを施し、摩擦と摩耗を低減させることが望ましい。
【００９３】
ダイレクトアウトドライブ１１０６は、内側（エンジンに面している）および外側（エンジンから向きがそれている）円形平面１１２６および１１２８それぞれを有する円板状部材である。グライドブロック１１１０を収容する溝１１２４は、内側平面１１２６上に形成されている。ダイレクトアウトドライブシャフト１１０８は、外側平面１１２８上に垂直かつ同心円状に取り付けられている。
【００９４】
図５９〜６２を参照しながらダイレクトアウトドライブシステム１１０２の動作を説明する。今から図５９を参照すると、ダイレクトアウトドライブシステム１１０２の端部平面図が示されており、クランクカムが取り外されたダイレクトアウトドライブアダプタ１１０４と、ダイレクトアウトドライブ１１０６の内側円形平面１１２６とが示されている。アダプタ１１０４のドライブシャフト１１１２が想像線で示されている。グライドブロック１１１０が示されているが、グライドブロック１１１０の大部分はアダプタ１１０４によって覆われている。文字Ａは、ダイレクトアウトドライブ１１０６の外側円周上に任意に選択された基準点であり、文字Ｂは、ダイレクトアウトドライブアダプタ１１０４上に任意に選択された基準点である。
【００９５】
さらに、図５９を参照すると、ダイレクトアウトドライブアダプタ１１０４の中心は、参照番号１１３０で表されている。ダイレクトアウトドライブ１１０６の中心は、参照番号１１３２で表されている。ダイレクトアウトドライブアダプタ１１０４は、ダイレクトアウトドライブアダプタの中心１１３０の周りを回転すると同時に、円形軌道１１３４に沿ってダイレクトアウトドライブ１１０６の中心１１３２の周りを回転しており、円形軌道１１３４は、ストローク長の４分の１に等しい半径を有している。
【００９６】
図６０は、図５９に示されたダイレクトアウトドライブシステム１１０２から４分の１回転反時計方向に回転したダイレクトアウトドライブシステムを示している。図６１は、図５９に示されたダイレクトアウトドライブシステム１１０２から２分の１回転反時計方向に回転したダイレクトアウトドライブシステムを示している。図６２は、図５９に示されたダイレクトアウトドライブシステム１１０２から４分の３回転反時計方向に回転したダイレクトアウトドライブシステムを示している。参考文字ＡおよびＢは、図５９〜６２に示されたとおり、ダイレクトアウトドライブアダプタ１１０４およびダイレクトアウトドライブ１１０６の回転の間中、半径方向に一直線に並んだままであるので、技術分野の当業者には明白なように、ダイレクトアウトドライブアダプタ１１０４およびダイレクトアウトドライブ１１０６は、同一速度で回転している。したがって、ダイレクトアウトドライブ出力シャフト１１０８（図５８参照）は、エンジンＲＰＭで回転する回転入力を必要とする構成部品の駆動に使うことができる。
【００９７】
図５９〜６２の考察から、スライドブロック１１１０は動作中動かないことが分かる。この動かないことは、エンジン部品がゼロ寸法公差を有するように構成された場合正しいはずであろう。しかしながら、穴が選択された寸法公差以内になるように構成されている場合、一般的には、スライドブロック１１１０は、溝１１２４の内側でわずかな変動を受けることになるであろう、それによって部品の寸法公差は「吸収」され、振動は軽減され、部品がひっかかる可能性も低減されることになる。
【００９８】
今から図６３を参照しながら、本発明による例示の好ましい実施形態の圧縮比および出力設定コントロールシステム１３００を今から説明する。コントロールシステム１３００によれば、動作中にエンジンの圧縮比および出力設定を同時に調節することができる。さらに詳細に述べれば、低ブースト条件下においては、コントロールシステム１３００によって、高出力設定（フルスロットル）では、１０対１といった低圧縮比を、また、低出力設定（アイドリング）では、１５対１といった高圧縮比を有するようにエンジンを選択的に構成することができる。高ブースト条件下においては、コントロールシステム１３００によって、高出力設定（フルスロットル）では、５．６対１といった低圧縮比を、また、低出力設定（アイドリング）では、１５対１といった高圧縮比を有するようにエンジンを選択的に構成することができる。コントロールシステム１３００においては、以下でさらに完全に説明するとおり、エンジンの実質上静止しているピストン１０１２の軸方向位置を選択的に操作することによって、エンジンの圧縮比および出力設定が制御される。例示の好ましい実施形態においては、ピストンの軸方向位置は、ピストン１０１２の周辺に取り付けられたコントロールプレート１０２６の上部環状表面１０２５か下部環状表面１０２７のいずれかに加圧流体を選択的に与えることによって調節され、その結果ピストン１０１２は、ピストンの軸に沿って軸方向に強制移動される。
【００９９】
コントロールシステム１３００の主要構成部品は、油圧ポンプ１３０２、コントロールバルブ１３０４、コントロールプレート１０２６、およびコントロールプレートハウジング１３２０を含む。油圧ポンプ１３０２は、フィードライン１３０８およびリターンライン１３１０によってコントロールバルブ１３０４と流体連絡で連結されている。油圧ポンプ１３０２は、加圧制御流体を供給するために技術分野で公知のどんな適切な装置であってもよい。動作中、油圧ポンプ１３０２によって、油圧オイルなどの加圧制御流体はフィードライン１３０８を通ってコントロールバルブ１３０４へ吐出される。同様に、リターンライン１３１０によって、使用済み制御流体は再加圧のために油圧ポンプ１３０２へ戻される。
【０１００】
コントロールバルブ１３０４によって、コントロールプレートハウジング１３２０への制御流体の流れが選択的に制御され、それによって実質上静止しているピストン１０１２の軸方向位置が選択的に操作可能になる。コントロールバルブ１３０４は３位置間で作動することができる。第１位置においては、油圧ポンプ１３０２からフィードライン１３０８を経由して得られた加圧制御流体は、第１ポート１３１１へ送り出される一方、第２ポート１３１３は、油圧ポンプ１３０２のリターンライン１３１０と流体連絡されるように構成される。第２位置においては、流れは逆になり、油圧ポンプ１３０２からフィードライン１３０８を経由して得られた加圧制御流体は、第２ポート１３１３へ送り出される一方、第１ポート１３１１は、油圧ポンプ１３０２のリターンライン１３１０と流体連絡されるように構成される。第３の位置においては、コントロールバルブ１３０４は、流量停止位置に置かれ、制御流体は、ポート１３１１および１３１３から流入または流出することが阻止される。コントロールバルブは、レバー１３０６などの技術分野で公知のあらゆる適切な手段によって３位置間で作動される。レバー１３０６の位置は、スロットルまたはアクセルペダルなどの出力設定装置の位置に直接連結して制御されることが望ましい。
【０１０１】
コントロールプレートハウジング１３２０は、コントロールプレート１０２６を収容する円筒形空洞１３２２を含む。コントロールプレートによって、空洞１３２２は、上部室１３１６および下部室１３１８に二分されるので、コントロールプレート１０２６の端部周囲に配置されたオイルコントロールリング１０２８によって、上部室１３１６および下部室１３１８は、独立して加圧することができる。増設オイルコントロールリング１３２３によって、空洞内に含まれているどんな加圧流体もその空洞から漏れないようになっている。上部室配管１３１２は、コントロールバルブ１３０４の第１ポート１３１１と流体連絡して、各ピストン１０１２に対応付けられた上部室１３１６に連結されている。下部室配管１３１４は、コントロールバルブ１３０４の第２ポート１３１３と流体連絡して、各ピストン１０１２に対応付けられた下部室１３１６に連結されている。
【０１０２】
圧縮比および出力設定コントロールシステム１３００の部品の上記説明に照らして、今からその動作を説明する。さらに図６３を参照すると、コントロールバルブ１３０４が第１位置に置かれているとき、油圧ポンプ１３０２から得られた加圧流体は、上部室１３１６の中に向けられる。加圧流体は、コントロールプレート１０２６の上部環状表面１０２５上に作用し、その結果コントロールプレート１０２６および強固に取り付けられたピストン１０１２は、図６４に示された位置までピストン１０１２の軸に沿って下方へ強制的に押し付けられる。逆に、コントロールバルブ１３０４が第２位置に置かれているとき、油圧ポンプ１３０２から得られた加圧流体は、下部室１３１８の中に向けられる。加圧流体は、コントロールプレート１０２６の下部環状表面１０２７上に作用し、その結果コントロールプレート１０２６および強固に取り付けられたピストン１０１２は、ピストン１０１２の軸に沿って上方へ強制的に押し付けられ、ピストンは、図６４に示された構成から図６３に示された構成へ移行される。
【０１０３】
ピストン１０１２の軸方向位置を操作することによって、エンジンの圧縮比が調整される。さらに詳細に述べれば、シリンダライナ１０１４のストローク長は、一定のままである。したがって、ピストン１０１２の軸方向位置を調節することによって、ピストン１０１２の頂部とシリンダライナ１０１４の対向する内側表面との間の距離がＴＤＣにおいて短縮される。したがって、実質上同量の燃焼ガスは、シリンダライナがピストンに対してＴＤＣ位置に到達したとき、相対的に少ない最終量に圧縮され、その結果、技術分野の当業者には明らかなように、圧縮比が上昇する。たとえば、図２５と比較して図６４を参照すると、両図とも例示のピストンに対してＴＤＣ位置の状態を示しており、技術分野の当業者には明らかなように、図６４の燃焼室の最終容量は、図２５と比較したとき、実質上縮小されている、そのため、図６４の圧縮比は高く、図２５の圧縮比は相対的に低い結果となる。
【０１０４】
図６５を参照すると、ピストン１０１２の軸方向位置を操作することによって、エンジンの出力設定も同時に調節される。さらに詳細に述べれば、ピストン１０１２の軸方向位置を調節することによって、吸気ポート１０４６が燃焼室１０３３と流体連絡されるピストンの軸方向位置の度合いが、持続時間および表面積の両方の面で選択的に制御される。吸気ポート１０４６が燃焼室１０３３と流体連絡されるピストンの軸方向位置の度合いを制御することによって、従来の自然吸気式エンジンの気化器内のバタフライバルブと類似の方式で、燃焼室１０３３へ送り込まれる燃焼ガスの量が制御される。
【０１０５】
図２７と比較して図６５を参照すると、ピストン１０１２の軸方向位置の操作によって達成される出力設定すなわちスロットル効果は、技術分野の当業者には容易に理解されるところである。図６５を参照すると、シリンダライナ１０１４がＢＤＣ位置で示された状態で、ピストン１０１２が高圧縮、低出力設定構成になっていることが示されている。図６５に示されているとおり、ライナがＢＤＣにあるとき、吸気ポートは、ピストン１０１２によって部分的にふさがれている。今から図２７を参照すると、シリンダライナ１０１４もまたＢＤＣにある。しかしながら、吸気ポート１０４６は目下全開であり、その理由は、ピストン１０１２が図６５に示されたピストン１０１２に対してシリンダライナ１０１４から遠く軸方向に移動されているからである。ピストン１０１２を下向へ移動させ、吸気ポート１０４６を部分的にふさぐことによって、吸気ポート１０４６の表面積と、吸気ポート１０４６が燃焼室１０３３と流体連絡される経過時間との両方が実質上減少する。吸気ポート１０４６が燃焼室１０３３と流体連絡される度合いを減少させることによって、燃焼室１０３３の中に引き込まれる燃焼ガスの量はそのため減少する、したがって、エンジンは低出力設定に絞られる。技術分野の当業者には明らかなように、吸気ポート１０４６が完全に閉鎖されると、エンジンは停止する場合がある。技術分野の当業者には明らかなように、ピストンの軸方向位置の調整によっても、また吸気工程のタイミングを操作することができる。
【０１０６】
コントロールシステム１３００の上記の詳細な説明によって、ピストン１０１２の動作を開始させる油圧システムが説明されているが、技術分野の当業者には明らかなように、ピストン１０１２を作動させる他の方法が本発明とともに使われることが適切である。たとえば、ピストン１０１２は、電磁システムによって、またはカムを回転させてピストン１０１２を選択的に位置付けることができる機械的手段によって作動させてもよい。
【０１０７】
すべての内燃エンジンと同じように、例示の往復動内燃エンジン１０１０は、動作中大量の熱を、その熱のほとんどは燃焼行程の結果として発生し、さらなる熱は、シリンダライナ内のガスの圧縮、およびエンジン１０１０の可動部品間の摩擦によって発生される。エンジン１０１０内の温度は、冷却剤がエンジンブロック内および重要部品の周りの通路を通って循環し、過剰な熱を取り除き、熱によって生じるひずみを補正する冷却システムによって制御下に保持される。内燃エンジン冷却システムの設計および構成部品は、技術分野で公知であるので、エンジン内の冷却通路および冷却システム構成部品は、分かりやすくするために示されていない。
【０１０８】
図６６〜７０は、本発明によって形成された往復動内燃エンジン２０００の別の好ましい実施形態を示している。エンジン２０００は、適切にディーゼル燃料源で動くようになっている４ピストン内燃エンジンである。図６６を参照すると、内燃エンジン２０００は、前述の好ましい実施形態と多くの態様で実質上類似であり、したがって、簡潔にするために、前述の好ましい実施形態から離れたエンジン２０００の態様に詳細な説明を集中させることにする。
【０１０９】
エンジン２０００は、燃料噴射装置２００２（図６７参照）およびピストンライナ組立品２０３４（図６７参照）の増設を含む。エンジン２０００はまた、排気ガス内に存在する圧力と熱を使用可能なエネルギー、すなわち馬力に変換できるようになっている排気回収システム２００４も含む。エンジン２０００は、対になった排気逃し弁組立品２００６を含み、各排気逃し弁組立品は排気逃し弁２００８の動作を制御する機能がある。
【０１１０】
図６６〜７０に示された好ましい実施形態においては、多くの構成部品がエンジン２０００の内部または上の複数の場所に見られる。したがって、１つの構成部品しか詳細に説明しないことが多い。技術分野の当業者には明らかなように、実質上同一グループの構成部品の中の１つについての説明は、そのグループのすべての構成部品に適用される。
【０１１１】
図６６を参照しながら、今から排気ガス回収駆動システム２０１０をさらに詳細に説明する。排気ガス回収駆動システム２０１０は、出力をクランクカム２０１２（図６７参照）からロータリバルブ２０１４（図６７参照）へ移すことができるようになっている。クランクカム２０１２には、下部プーリー２０１４および上部プーリー２０１６が連結されている。下部および上部プーリー２０１４および２０１６から間隔を空けて第１および第２ロータリバルブドライブプーリー２０１８および２０２０が配置されている。
【０１１２】
第１ベルト２０２２が下部プーリー２０１４と第１ロータリバルブドライブプーリー２０１８との間に延在する一方、第２ベルト２０２４は、第２ロータリバルブドライブプーリー２０２０との間に延在している。下部および上部プーリー２０１４および２０１６それぞれの直径は、第１および第２ロータリバルブドライブプーリー２０１８および２０２０の直径のちょうど半分である。したがって、第１および第２ロータリバルブドライブプーリー２０１８および２０２０の回転速度は、下部および上部プーリー２０１４および２０１６の回転速度の半分であり、また下部および上部プーリー２０１４および２０１６が連結されているクランクカム２０１２の回転速度の半分である。周知のカバープレート２０３０は、下部および上部プーリー２０１４および２０１６の下に配置されている。
【０１１３】
例示の好ましい実施形態では、ベルトとプーリーを使った排気ガス回収駆動システム２０１０によってロータリバルブと連通しているクランクカム２０１２が示されているが、技術分野の当業者には明らかなように、クランクカム２０１２をロータリバルブと連通連結させる別のシステムが可能である。限定されない例として、ギア、チェーンなどは、クランクカムの動きをロータリバルブの動きに連係して機能するように使うことができる。交互に、（複数の）独立したドライブモータをロータリバルブの駆動に使うことにより、ロータリバルブの回転をクランクカム２０１２に物理的に連結する必要を無くすことができる。したがって、そのような機構もまた本発明の範囲内である。
【０１１４】
また、エンジン２０００の外側には、対になった外部排気マニホールド２０２６が連結されている。外部排気マニホールド２０２６それぞれは、適切に４排気ポート２０２７、各ピストン当たり２排気ポートを含む。各外部排気マニホールド２０２６は、また排気逃し弁２００８（図７０参照）と連通連結している排気逃し弁排気ガスポート２０２８を含む。エンジンの排気背圧を下げることが望ましくなったとき、排気逃し弁排気ガスポート２０２８によって、エンジン２０００から排気ガスを排出することができる。エンジン２０００の外側に配置された残りの構成部品は、前述の好ましい実施形態で説明した部品と実質上同一であり、したがって、簡潔にするためにここではこれ以上の説明はしない。
【０１１５】
図６７を参照すれば最もよくわかるとおり、エンジン２０００は、４つのピストンライナ組立品２０３２を含む。ピストンライナ組立品２０３２それぞれは、ピストンライナ２０３６に連結されたベースプレート２０３４を含む。この説明を詳細にするために、ベースプレート２０３４は、エンジン２０００のハウジング２０６８の一部分と考える。ピストンライナ２０３６は、ピストン２０３８を滑らかに収容できるようになっている内径と、シリンダ２０４０内に滑らかに収容されるようになっている外径とを有することができる。ピストンライナ２０３６は、ピストンライナ２０３６をピストン２０３６およびシリンダ２０４０に密封することができるようになっているシール２０４２を含む。同様に、ピストン２０３８は、ピストン２０３８をピストンライナ２０３６に密封することができるシール２０４６を含むことができる。
【０１１６】
ピストン２０３８の内部には、公知の燃料噴射装置２００２が配置される。燃料噴射装置２００２は、前述の好ましい実施形態の点火プラグと同じ方法でピストン２０３８内に配置される。技術分野の当業者には明らかなように、燃料噴射装置２００２は、燃焼サイクルの間、所定の間隔で、選択された量の加圧燃料を供給する公知の燃料システムへ連結することができる。燃料噴射装置２００２は、放出された燃料を排気バルブ２０４８にまたはその上に向けるように適切に配置される。放出された燃料は、排気バルブ２０４８に衝突し、動作中、排気バルブを冷却することができる。
【０１１７】
図６７および７０を参照すれば、排気回収システム２００４をよく理解することができる。排気回収システム２００４は、前述の排気回収駆動システム２０１０、排気ガス通路網、本好ましい実施形態においては４つである適切な数のロータリバルブ２０１４、および本好ましい実施形態においては４つである適切な数の排気ガス回収室２０６６を含む。
【０１１８】
排気ガス通路網は、複数の燃焼室通路２０５６、回収室通路２０５８、排気ポート通路２０６０、回収バルブマニホールド２０８８、および排気逃し弁通路２０６２を含む。全体としては、燃焼室通路２０５６、回収バルブマニホールド２０８８、および排気逃し弁通路２０６２は、一括して内部排気マニホールド２０８７を形成する。燃焼室通路２０５６は、ロータリバルブ２０１４をシリンダ２０４０の燃焼室２０６４に流体連絡して連結する。回収室通路２０５８は、ロータリバルブ２０１４を一連の排気ガス回収室２０６６に流体連絡して連結する。排気ポート通路２０６０は、ロータリバルブ２０１４を排気ポート２０２７に流体連絡して連結する。排気逃し弁通路２０６２は、ロータリバルブ２０１４を対になった排気逃し弁２００８に流体連絡して連結する。
【０１１９】
内部排気マニホールド２０８７は、燃焼室２０６４に対応付けられた排気バルブ２０４８の開放時、一連の燃焼室２０６４からの排気ガスを収容する貯蔵所としての役割を果たしている。ロータリバルブ２０１４は、内部排気マニホールド２０８７内に封じ込められている排気ガスを貯蔵所から交互に選択的に引き込んだり排出したりする。さらに、ロータリバルブ２０１４は、燃焼サイクル中の選択された時機に、排気ガスを内部排気マニホールドから一連の排気ガス回収室２０６６へ選択的に導き、排気ガス回収室において、排気ガスは、第２膨張（第１膨張は燃焼室２０６４で受けている）を受ける。第２膨張の間、排気ガスに含まれている圧力と熱は、シリンダ２０４０の駆動に使われる。さらに、ロータリバルブ２０１４は、また、排気ガス回収室２０６６を排気ガスポート２０２７と選択的に連通させることによって、排気ガス回収室２０６６内に封じ込められている排気ガスを大気中に排出する制御も行う。
【０１２０】
動作中、内部排気マニホールド２０８７は、排気逃し弁２００８の動作によって選択された圧力に保持することができる。１つの好ましい実施形態において、内部排気マニホールド２０８７は、約４０ｐｓｉに保持されるが、技術分野の当業者には明らかなように、この圧力は、エンジン設計者が選択した任意の圧力または圧力範囲に保持することができる。
【０１２１】
図７０を参照しながら、今から典型的なロータリバルブ２０１４を説明する。ロータリバルブ２０１４は、エンジン２０００のハウジング２０６８内に配置されている。ロータリバルブ２０１４は、全体として細長い円筒形構造である。ロータリバルブ２０１４のドライブシャフト２０７０は、ハウジング２０６８の外側へ延在している。第２ロータリバルブドライブプーリ２０２０は、ドライブシャフト２０７０に連結され、クランクカム２０１２（図６７参照）の半分の速度でロータリバルブを回転させるために使われる。ドライブシャフト２０７０は、シール２０７４によってスリーブ２０７２に密封されている。対になっているベアリング２０７６の補助によって、ロータリバルブ２０１４の回転摩擦は低減されている。
【０１２２】
２つのバルブプレート２０７８および２０８０は、同心円状にロータリバルブ２０１４の中心軸上に位置合わせされている。バルブプレート２０７８および２０８０は、全体として矩形状であり、バルブプレート２０７８および２０８０の外側表面２０８２は、図６７ではっきり分かるように内側向き／凹面形状に曲がっている。その結果、バルブプレート２０７８および２０８０の幅は、バルブプレート２０７８および２０８０の外周部に対してロータリバルブ２０１４の中心軸へ向かって狭くなっている。シール２０８４は、バルブプレート２０７８および２０８０と、バルブプレート２０７８および２０８０に対応付けられた通路との間で排気ガスが流れないように防いでいる。上部バルブプレート２０７８（図７０に示されている１つ）は、上部シリンダ２０４０Ａ（図６７参照）と流体連絡して、上部ロータリバルブ２０１４Ａおよび２０１４Ｂ（図６７参照）を形成している。下部バルブプレート２０８０（図７０に示されている１つ）は、下部シリンダ２０４０Ｂ（図６７参照）と流体連絡して、下部ロータリバルブ２０１４Ｃおよび２０１４Ｄ（図６７参照）を形成している。バルブプレート２０７８および２０８０は、相互に４５度の角度をつけて配置することができる。
【０１２３】
図６７を参照すると、排気ガス回収室２０６６は、シリンダ２０４０のそれぞれの与圧プレート２０８６の上方に配置されている。排気ガス回収室２０６６は、与圧プレート２０８６と、ピストンライナ組立品２０３２のベースプレート２０３４を含むハウジング２０６８とによって定義される容量を有する。排気ガス回収室２０６６の中へ排出された排気ガスは、与圧プレート上に作用し、それによって与圧プレート２０８６上に力が加えられ、さらに以下で詳細に説明するとおり、排気ガス回収室２０６６から遠くへシリンダ２０４０は押しやられる。
【０１２４】
図６６および７０を参照しながら、排気逃し弁組立品２００６をさらに詳細に説明する。排気逃し弁組立品２００６は、排気ガスマニホールド２０８８に連結された排気逃し弁２００８を含む。例示の好ましい実施形態においては、排気逃し弁２００８は、公知のバタフライバルブであり、作動システム２０９０に連結されている。
【０１２５】
作動システム２０９０は、圧力センサー２０９２に連結することができる。圧力センサー２０９２は、内部排気ガスマニホールド２０８７などの内部排気ガスマニホールド２０８７内に存在する排気ガスの圧力を検知し、排気ガスの圧力を表す信号を作動システム２０９０へ伝送できるようになっていてもよい。検知された圧力次第で、作動システム２０９０は、排気逃し弁２００８を選択的に開閉し、内部排気ガスマニホールド２０８７内の排気ガスの圧力を制御することができる。たとえば、内部排気ガスマニホールド２０８７内の排気ガス圧力が４０ｐｓｉなどの所定値を超えたとき、作動システム２０９０は、排気逃し弁２００８を開放し、内部排気ガスマニホールド２０８７から排気ガスを放出させることができる。
【０１２６】
交互に、作動システム２０９０は、毎分回転数（ＲＰＭ）センサー２０９４に連結され、ＲＰＭセンサー２０９４は、エンジンの動作速度を検知し、エンジンの動作速度を表す信号を作動システム２０９０へ伝送できるようになっていてもよい。検知されたエンジン動作速度次第で、作動システム２０９０は、排気逃し弁２００８を選択的に開閉し、内部排気ガスマニホールド２０８７内の排気ガスの圧力を制御することができる。
【０１２７】
交互に、作動システム２０９０は、エンジンの出力設定を検知し、出力設定を表す信号を作動システム２０９０へ伝送できるようになっている出力設定センサー２０９６に連結されてもよい。検知されたエンジン出力設定次第で、作動システム２０９０は、排気逃し弁２００８を選択的に開閉し、内部排気ガスマニホールド２０８７内の排気ガスの圧力を制御することができる。
【０１２８】
技術分野の当業者には明らかなように、センサー２０９２、２０９４、および２０９６は、個別にまたはセンサー２０９２、２０９４、および２０９６のどれかの組み合わせで、作動システム２０９０に連結することができる。１つの好ましい実施形態においては、ＲＰＭセンサー２０９４と出力設定センサー２０９６が組み合わされて作動システム２０９０に連結されている。作動システム２０９０は、排気逃し弁２００８の設定を、したがって、センサー２０９４および２０９６の両方から受けた信号に基づくエンジンの排気背圧を制御する。
【０１２９】
エンジンは、動力測定して、排気逃し弁２００８の好ましい位置を決定することが望ましい。さらに詳細に述べれば、エンジンは、一連の出力設定およびＲＰＭと、その一連の出力設定およびＲＰＭの中の各点において決定された排気逃し弁２００８の最適位置とで作動する。さらに全動作条件における排気逃し弁２００８の最適位置を表すデータセットは、作動システム２０９０内で作成保存され、使用中の排気逃し弁２００８の位置制御に使われる。技術分野の当業者には明らかなように、この種の試験様式は、個別のセンサー２０９２、２０９４、または２０９６、あるいはセンサー２０９２、２０９４、および／または２０９６からの信号のあらゆる組み合わせに対する排気逃し弁２００８の最適位置の相互関係を示すために適している。
【０１３０】
図６８を参照しながら、吸気システム２０９８に的を絞って詳細に説明する。吸気システム２０９８は、複数のリード２１０２を備えたリード弁２１００を含む。燃焼サイクルの吸気部分の間、与圧プレート２０８６が吸気室２１１６中をさっと動くことによって作り出される低圧によって、吸気室２１１６内に低圧／真空状態が作り出される。真空によって空気は強制的にリード弁２１００を通り、リード２１０２を各リード弁座から持ち上げるので、空気は吸気室２１１６内に流入することができる。真空がなくなると、リード２１０２が元に戻るので、リード弁２１００からの流出は防止される。
【０１３１】
今から図６７に戻り、圧縮比制御システム２２００を説明する。圧縮比制御システム２２００は、前述の好ましい実施形態で説明した圧縮比および出力設定制御システムと実質上同一である。図６６〜７０の好ましい実施形態においては、ピストン２０３８の動きによって、吸気ポート２１１４開口継続時間または吸気ポート２１１４の面積は著しく変化されない。したがって、エンジン２０００の圧縮比は、吸気ポート２１１４に著しい影響を与えることなく調節することができる。したがって、エンジン２０００の圧縮比は、エンジンの出力設定に著しい影響を与えることなく調節することができる。
【０１３２】
さらに詳細に述べれば、ピストン２０３８がピストンそれぞれのピストンライナ２０３６内でクランクカム２０１２に向かって内方へ移動されたとき、ピストンライナ２０３６によってピストン２０３８は、シリンダ２０４０から遠くずらされているので、吸気ポート２１１４は、継続時間または開口部の大きさには実質上影響を受けることはない。前述の好ましい実施形態においては、ピストンは、圧縮比および出力設定制御システムによって移動されたとき、直接的に燃焼室の壁に沿ってすべり、そのため、ピストンの位置を調節することによって部分的にまたは完全に吸気ポートが閉止される可能性があった。本好ましい実施形態においては、ピストンは、燃焼室２０６４の壁からライナ２０３６によってずらされているので、ピストン２０３８の動きは、吸気ポート２１１４の開口継続時間にも吸気ポートの面積にも実質上ほとんど影響を与えない。したがって、吸気ポート２１１４は、エンジンの全出力設定および圧縮比の間、全開位置のままになる。エンジン２０００の出力設定は、動作中の燃焼室２０６４の中に噴射される燃料の量によって決まる。さらに詳細に述べれば、噴射される燃料が多いほど、出力設定は高くなり、噴射される燃料が少ないほど、出力設定は低くなる。
【０１３３】
例示の好ましい実施形態においては、圧縮比制御システム２２００は、エンジン２０００の動作速度／ＲＰＭおよび／または出力設定に基づいて自動的にエンジン２０００の圧縮比を調整できるようにすることができる。１つの好ましい実施形態においては、圧縮比制御システムの動作速度／ＲＰＭが第１の選択されたＲＰＭよりも下降したとき、エンジン２０００の圧縮比を増大させるようになっている。さらに、第１の選択されたＲＰＭ以上である第２の選択されたＲＰＭを上回ってエンジンの動作速度／ＲＰＭが上昇したとき、圧縮比制御システム２２００は、エンジン２０００の圧縮比を増大させるようにすることができる。
【０１３４】
さらに詳細に述べれば、圧縮比を調整することによって、各燃焼室内に一定の圧縮圧を保持することができる。圧縮圧は吸気速度に作用される。そして次に、吸気速度はエンジンのＲＰＭに作用される。それに加えて、低ＲＰＭにおいては、吸気速度が低すぎるため、燃焼室を最適に満たすことができなくなるという結果になり、それだけ圧縮圧は最適値以下に低下する。高ＲＰＭにおいては、吸気速度が高すぎるため、燃焼室を最適に満たすことができなくなるという結果になり、それだけ圧縮圧は最適値以下に低下する。したがって、一定の圧縮圧を保持するために、圧縮比制御システム２２００を選択的に使うことによって、エンジンの圧縮比を変えることができる。例示の好ましい実施形態においては、吸気速度が最適吸気速度から（上昇するか下降するか）それるにつれて、圧縮比が選択的にかつ徐々に増大されることが望ましい。
【０１３５】
技術分野の当業者には明らかなように、出力設定およびＲＰＭのさまざまな組み合わせに対する好ましい圧縮比は、動力計などでの試験または流量の机上試験によって容易に決定することができる。さらに、技術分野の当業者の技量と知識の範囲内において、さまざまなエンジンＲＰＭおよび出力設定に対する好ましい圧縮比を決定し、その圧縮比に応じて圧縮比制御システム２２００を作動させて、好ましい圧縮圧を得ることができる位置へピストン２０３８を動かすことができる。さらに、技術分野の当業者には明らかなように、エンジン２０００の出力設定を検知し、エンジンの検知された動作速度／ＲＰＭと個別にまたは組み合わせて使うことによって、好ましい圧縮比を決定することができる。
【０１３６】
エンジン２０００の構成部品の上記の説明に照らし合わせて、エンジン２０００の動作を説明する。図６７を参照すると、第１ピストン２０３８Ａに対して上死点（ＴＤＣ）位置にあり、第２ピストン２０３８Ｂに対して下死点（ＢＤＣ）位置にある第１シリンダ２０４０Ａが示されている。第２シリンダ２０４０Ｂ（想像線で示す）は、第３ピストン２０３８Ｃおよび第４ピストン２０３８Ｄから等距離の中間位置に示されている。サイクル中のこの時点においては、ディーゼル燃料は、シリンダ２０４０Ａと第１ピストン２０３８Ａとの間に配置された燃焼室２０６４Ａの中へ噴射される。圧縮空気の熱によって、ディーゼル燃料は発火し、燃焼室２０６４Ａ内で燃料と空気の混合気が急速な膨張を引き起こす。燃料と空気の混合気の急速な膨張によって、シリンダ２０４０Ａは矢印２１０８の方向へ動かされる。
【０１３７】
シリンダ２０４０Ａが矢印２１０８の方向へ動かされるにつれて、ロータリバルブ２０１４は、反時計方向に回転しているクランクカム２０１２の半分の速度で時計方向に回転する。排気バルブカム２１１０によって、第２排気バルブ２０４８Ｂは全開位置に動かされている。排気ガス２１１２は、燃焼室２０６４Ｂから飛び出し、内部排気マニホールド２０８７を加圧する。図６７に示された位置においては、燃焼室２０６４Ｂを出た排気ガス２１１２は、燃焼室通路２０５６Ｂを通って回収バルブマニホールド２０８８Ｂの中へ流入する。排気ガス２１１２は、回収バルブマニホールド２０８８Ｂを通って、ロータリバルブ２０１４Ｂの真下に配置されており、かつ図６７において想像線で示されているロータリバルブ２０１４Ｄへ下向きに（紙の中へ）流れる。ロータリバルブ２０１４Ｄは、燃焼室２０６４Ｂから出た排気ガス２１１２をピストン２０３８Ｄに対応付けられた排気ガス回収室２０６６Ｄの中へ向けるように構成されている。排気ガスが排気ガス回収室２０６６Ｄ内で膨張することによって、シリンダ２０４０Ｂはピストン２０３８Ｃの方へ移動される。
【０１３８】
排気ガス回収室２０６６Ｂ内に存在する排気ガスをエンジン２０００から排出することができるように、排気ガス回収室２０６６Ｂが排気ポート通路２０６０Ｂと流体連絡に置かれるように回転される直前のロータリバルブ２０１４Ｂが示されている。
【０１３９】
燃焼室通路２０５６Ａが回収室通路２０５８Ａと流体連絡に置かれるように回転される直前のロータリバルブ２０１４Ａが示されている。ロータリバルブ２０１４Ａがさらに時計方向に回転された後、燃焼室通路２０５６Ｂの中に流入する排気ガス２１１２は、流れが燃焼室通路２０５６Ａの中に向け直されるにつれて、減少することになる。さらに詳細に述べれば、ロータリバルブ２０１４Ａがさらに時計方向に回転するにつれて、排気ガス２１１２は、排気ガス回収室２０６６Ａの中に流れ込み、排気ガス回収室２０６６Ａは、高圧排気ガス２１１２で充満される。高圧排気ガス２１１２は、与圧プレート２０８６Ａ上に作用し、その結果シリンダ２０４０Ａは、矢印２１０８の方向へ動かされる。シリンダ２０４０Ａが矢印２１０８の方向へ動かされるにつれて、与圧プレート２０８６Ａは、吸気室２１１６Ａ中をさっと動き、その結果吸気室２１１６Ａ内に存在する空気は、圧縮（過給）されることになる。
【０１４０】
図６７に示されるとおり、ロータリバルブ２０１４Ａの真下に配置されており、かつ図６７において想像線で示されているロータリバルブ２０１４Ｃは、排気排出位置にある状態が示されている。さらに詳細に述べれば、排気ガス回収室２０６６Ｃが排気ガスポート２０２７に流体連絡して連結されているロータリバルブ２０１４Ｃが示されており、それによって排気ガス回収室２０６６Ｃ内に存在する排気ガスはエンジンから排出可能になる。
【０１４１】
さらに、図６７を参照すると、シリンダ２０４０Ａは、ピストン２０３８Ｂに対してＢＤＣ位置に置かれている。このＢＤＣ位置においては、吸気ポート２１１４Ｂは全開位置になり、与圧プレート２０８６Ｂによって加圧された新鮮な空気２１１８が燃焼室２０６４Ｂ内に給気流入する。前述のとおり、排気バルブ２０４８Ｂもまた、全開位置になり、燃焼室２０６４Ｂ内に存在する排気ガスは、燃焼室２０６４Ｂを出て、内部排気ガスマニホールド２０８７の加圧を開始することができる。
【０１４２】
シリンダ２０４０Ａが図６８に示された構成になるまで矢印２１０８の方向に動くにつれて、吸気ポート２１１４Ｂはピストンライナ２０３６Ｂによって覆われ／閉止される。排気バルブ２０４８Ｂが閉止し、燃焼室２０６４Ｂ内の吸気空気は、燃焼室２０６４Ｂの容量が減少するにつれて、次第に加圧され始める。与圧プレート２０８６Ｂが吸気室２１１６Ｂ中をさっと動き、それによって吸気室２１１６Ｂ内に真空の発生が引き起こされる。この真空によって、リード弁２１００Ｂのリード２１０２は、それらのリード弁シートから持ち上げられ、その結果吸気空気は吸気室２１１６Ｂの中へ急速に流入することが可能になる。
【０１４３】
図６８において最もよく分かるとおり、シリンダ２０４０Ａは、等距離または中間点位置近くにあり、この位置において、シリンダ２０４０Ａは、各ピストン２０３８Ａおよび２０３８Ｂからほぼ同じ距離離れている。燃焼生成物は、燃焼室２０６４Ａ内で急速に膨張するので、シリンダ２０４０Ａは、矢印２１０８の方向へ強制的に押しやられる。さらに、排気ガスは、排気ガス回収室２０６６Ａ内でも膨張するので、シリンダ２０４０Ａは、矢印２１０８の方向へ強制的に押しやられる。
【０１４４】
シリンダ２０４０Ａが矢印２１０８の方向へ強制的に押しやられるにつれて、与圧プレート２０８６Ａは、吸気室２１１６Ａ中をさっと動き、吸気室内に存在する吸気空気が圧縮される。与圧プレート２０８６Ａによって吸気空気が加圧されることによって、リード弁２１００Ａのリード２１０２はリード弁座にぴったりはまり、実質上吸気室２１１６Ａは外部へのガスの流れから密封される。リード２１０２を一時的に弁座にぴったりはめることによって、吸気室２１１６Ａを圧力容器に形成することができ、シリンダ２０４０Ａの動きによって、吸気空気を過給し、後に燃焼室２０６４Ａの中に噴射することができる。
【０１４５】
今からピストン２０３８Ｂに注目すると、燃焼室２０６４Ｂの容量は、急速に減少する。排気バルブ２０４８Ｂおよび吸気ポート２１１４Ｂ（図６７参照）は、閉止位置にあり、燃焼室２０６４Ｂは、実質上密封された圧力容器になる。燃焼室２０６４Ｂの容量が減少することによって、実質上その燃焼室内に封じ込められた吸気空気の圧力と温度の上昇が引き起こされる。ロータリバルブ２０１４Ｂが回転し、それによって、回収室通路２０５８Ｂは、排気ポート通路２０６０Ｂと流体連絡される。
【０１４６】
ロータリバルブ２０１４Ｂが例示の位置にある場合、排気ガス２１１３は、排気ガス回収室２０６６Ｂから外部大気へ排出可能になる。排気ガス２１１３は、排気ガス２１１３の圧力と温度が著しく低下する点まで膨張させてしまうことが望ましい。１つの好ましい実施形態においては、排気ガス２１１３は、約３ｐｓｉといった大気圧よりわずかに上の圧力で排出される。
【０１４７】
図６９を参照すると、シリンダ２０４０Ａは、実質上中間位置から矢印２１０８の方向に図６９に示された位置まで移動している。図６９に示された構成においては、第１ピストン２０３８Ａに対してはＢＤＣ位置に、また第２ピストン２０３８Ｂに対してはＴＤＣ位置にあるシリンダ２０４０Ａが示されている。
【０１４８】
ピストン２０３８Ａに注目すると、掃気工程が始まったところである。排気バルブ２０４８Ａは、開位置にあり、高圧排気ガスは、内部排気ガスマニホールド２０８７に入ることができる。シリンダ２０４０Ａは、十分矢印２１０８の方向へ往復直線運動して吸気ポート２１１４Ａをあらわにし、過給された吸気空気は、吸気室２１１６Ａから燃焼室２０６４Ａの中に急速に入り込むことができる。クランクカム２１１２が図６９に示された位置から反時計方向にさらに回転するにつれて、シリンダ２０４０Ａは、矢印２１０８の方向の動きから矢印２１０８に対向する方向の動きへと方向を変えることになる。
【０１４９】
シリンダ２０４０Ａが矢印２１０８に対向する方向に移動するにつれて、吸気ポート２１１４Ａは、ピストンライナ２０３６Ａによって閉じられ／おおわれ、かつ排気バルブ２０４８Ａは、弁座にぴったりはまり、実質上燃焼室２０６４Ａは密封されることになり、それによって燃焼サイクルの圧縮段階が開始される。ロータリバルブ２０１４Ａが時計方向に回転し、排気ガス回収室２０６６Ａ内に存在する排気ガスは、回収室通路２０５８Ａおよび排気ポート通路２０６０Ａを通って大気へ逃げることができるようになる。与圧プレート２０８６Ａは、吸気室２１１６Ａ中をさっと動き、新鮮な空気を吸気室２１１６Ａの中に引き込むことになる。
【０１５０】
ピストン２０３８Ｂに注目すると、膨張行程が始まったところである。燃料噴射装置２００２が選択された量のディーゼル燃料を燃焼室２０６４Ｂの中に噴射する。燃料噴射装置２００２は、ディーゼル燃料が少なくとも部分的に排気バルブ２０４８Ｂ上に当るように向けられているので、排気バルブは冷却される。燃焼室２０６４Ｂ内に存在する高圧および高温の吸気ガスの中に燃料を投入することによって、ディーゼル燃料の発火が発生し、その結果燃焼室２０６４Ｂ内に存在する燃料と空気の混合気の急速な膨張が引き起こされる。燃料と空気の混合気が急速に膨張することによって、シリンダ２０４０Ａは、矢印２１０８に対向する方向に動かされる。
【０１５１】
シリンダ２０４０Ａが矢印２１０８に対向する方向に動かされるにつれて、ロータリバルブ２０１４Ｂは、時計方向に回転され、第１ピストン２０３８Ａの燃焼室２０６４Ａ内および内部排気ガスマニホールド２０８７内にある排気ガスは、第２ピストン２０３８Ｂの排気ガス回収室２０６６Ｂに入ることができる。燃焼室２０６４Ｂ内に存在する燃料と空気の混合気の膨張と、排気ガス回収室２０６６Ｂ内の排気ガスの膨張とによって、シリンダ２０４０Ａは、矢印２１０８に対向する方向へ強制的に押しやられる。吸気室２１１６Ｂ内に存在する吸気空気は、与圧プレート２０８６Ｂが吸気室２１１６Ｂ中をさっと動くことによって、圧縮され、吸気空気は過給され、後に燃焼室２０６４Ｂの中に噴射される。
【０１５２】
熱力学サイクルを完結するためには、シリンダ２０４０Ａは、図６８に示された位置まで矢印２１０８に対向する方向へ動き続け、さらに、熱力学サイクルが完結している図６７に示された位置に到達するまで矢印２１０８に対向する方向へ動き続ける。図６７に戻ると、技術分野の当業者には明らかなように、前述の工程が動作中無限ループ状態で続く。技術分野の当業者には明らかなように、第２シリンダ２０４０Ｂは、第１シリンダ２０４０Ａのための説明と実質上同じ態様で動作するが、第１シリンダ２０４０Ａと９０度位相がずれている。さらに詳細に述べれば、第１シリンダ２０４０Ａがピストン２０３８Ａおよび２０３８Ｂに対してＴＤＣおよびＢＤＣ位置にあるとき、第２シリンダ２０４０Ｂは、ピストン２０３８Ｃと２０３８Ｄとの間の中間位置にある。
【０１５３】
図７１を参照すると、本発明によって形成された往復動内燃エンジンの別の好ましい実施形態の断面図が提供されている。別の好ましい実施形態は、ガソリンで動作するように変更された図６６〜７０のディーゼル往復動内燃エンジンである。図６６〜７０のディーゼル往復動内燃エンジンをガソリンで動作するように改造するためには、いくつかの段階が実行されるであろう。図６７を参照すると、シリンダ２０４０、ピストン２０３８、ピストンライナ組立品２０３２、および圧縮比制御システム２２００が取り除かれている。さらに、前の好ましい実施形態には存在していなかったピストンライナ組立品２０３２を除いて、これらの取り除かれた要素は、図１８〜６５からの対応する要素によって置き換えが可能である。
【０１５４】
さらに、エンジン３０００は、２〜３の例外を除いて、図６６〜７０に示された好ましい実施形態と実質上類似の態様で動作させることができる。図６７の燃料噴射装置２００２は、点火プラグ３００２に置き換えられる。ガソリンは、燃焼室３０６４への燃料直接放出とは対照的に、技術分野で公知のとおり気化器または燃料噴射システムを通って入ってくる吸気空気内に混入させることができる。図７１に示された好ましい実施形態の圧縮比は、図６６〜７０に示された好ましい実施形態に対して引き下げることによって、技術分野で公知のとおり、ガソリンの使用に合わせることが望ましい。
【０１５５】
さらに、図６６〜７０の好ましい実施形態ピストンライナ組立品２０３２は、図７１のガソリンエンジン内では削除されているので、圧縮比および出力設定制御機構３２００によるピストン３０３８の動きによって、エンジン３０００の圧縮比と出力設定は同時に調節される。エンジン３０００のすべての構成部品については、前述しており、またエンジン３０００の動作については、前述した好ましい実施形態の動作説明から技術分野の当業者には明らかである以上、図７１の好ましい実施形態の構成部品および動作については、簡略のためにこれ以上本明細書においては説明しないものとする。
【０１５６】
本発明の往復動内燃エンジンの例示の好ましい実施形態は、また潤滑システムを含む。潤滑システムによって、エンジンの可動部品間の摩擦および摩耗が低減される。内燃エンジン潤滑システムの設計および構成部品は、技術分野の公知であるので、分かりやすくするために、エンジン内のオイル経路および潤滑システム構成部品は示さない。
【０１５７】
例示の好ましい実施形態は、ガソリンベースの燃料源用またはディーゼルベースの燃料源用として説明されているが、技術分野の当業者には明らかなように、例示の好ましい実施形態は、ガソリン用と説明されていてもディーゼルを、またガソリン用と説明されていてもディーゼルを使うことができるように変更が可能である。たとえば、ガソリン用と説明されている上の好ましい実施形態の場合、エンジンは、たとえば、点火プラグを燃料噴射装置に置き換えることによって、また、エンジンの圧縮比を上昇させて、圧縮燃焼ガスの温度を使用検討中のディーゼル燃料の発火温度より高い温度にまで上昇させることによって、ディーゼルで動作するように変更することができる。
【０１５８】
技術分野の当業者には明らかなように、気化器、燃料噴射装置、またはターボチャージャーと、コンプレッサと、ブロアとを増設使用するすべての公知システムは、本発明によって形成されたエンジンに使用することができる。また、技術分野で既知の点火システム、潤滑システム、冷却システム、排気ガス制御システム、およびエンジン関連システムのすべての公知機種は、本発明によって形成されたエンジン用に適しており、したがって、本発明の範囲内にある。
【０１５９】
また、技術分野の当業者には明らかなように、例示の好ましい実施形態は、本発明の４シリンダ変形体を示しているが、別の数のシリンダを有するエンジンが本発明を用いた使用に適しており、したがって、本発明の範囲内にある。また、４ストロークエンジンも本発明の範囲内にある。
【０１６０】
例示の好ましい実施形態は、クランクカムの半分の速度で回転する対になったロータリバルブを示しているが、技術分野の当業者には明らかなように、ロータリバルブは、クランクカムの半分の速度より大きいまたは小さい速度で回転することができる。さらに、ロータリバルブは、エンジンの動作中排気ガスを誘導することができることが示されているが、技術分野の当業者には明らかなように、別の排気ガス誘導装置が本発明の精神と範囲内において、かつその精神と範囲を用いた使用に適している。
【０１６１】
本発明の例示の好ましい実施形態を図示し説明してきたが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく、その好ましい実施形態内でさまざまな変更が可能であることは明らかである。
【０１６２】
排他的所有権または特権が請求されている本発明の好ましい実施形態は、添付の請求の範囲のとおり定義される。
【図面の簡単な説明】
【０１６３】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明によって形成された内燃エンジンの直線および回転の移動を示す線図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明によって形成された内燃エンジンの運動と共通の中心点を示す。
【図２】図２は、本発明によって形成された内燃エンジンの断面側面図であり、第２組のシリンダに対して垂直に延在する第１のシリンダが示されており、シリンダの各組は、往復動および回転機構に連結されている。
【図３】図３は、本発明によって形成された内燃エンジンの一部の断面側面図であり、排気ポートと、吸気ポートと、往復動および回転機構とが示されている。
【図４】図４は、本発明によって形成された内燃エンジンの断面側面図であり、シリンダ、吸気ポート、および排気ポートが示されている。
【図５】図５は、本発明によって形成された内燃エンジンの断面側面図であり、シリンダジャーナルピンスロット、排気ポート、ハウジング、およびシリンダリングが示されている。
【図６】図６は、本発明によって形成された内燃エンジン用ピストンの断面側面図であり、ピストンリングおよび点火プラグまたは噴射装置穴が示されている。
【図７】図７は、本発明によって形成された内燃エンジンの断面側面図であり、ハウジング、排気ポート、およびシリンダリングが示されている。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明によって形成された内燃エンジン用与圧プレートの上面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明によって形成された内燃エンジン用与圧プレートの横断端面図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、本発明によって形成された内燃エンジン用与圧プレートの横断端面図である。
【図９】図９は、本発明によって形成された内燃エンジンの断面側面図であり、燃焼室への燃料と空気の混合気の流入および排気ポートを通る排気ガスの流出が示されている。
【図１０】図１０は、本発明によって形成された内燃エンジンの断面側面図であり、往復動および回転機構の端部に取り付けられた出力取出しシャフトが示されている。
【図１１】図１１は、本発明によって形成された内燃エンジンの断面側面図であり、エンジンの主要構成部品が示されている。
【図１２】図１２は、本発明によって形成された内燃エンジンの断面側面図であり、過圧弁がシリンダに取り付けられた状態でエンジンの主要構成部品が示されている。
【図１３】図１３は、本発明によって形成された内燃エンジンの断面側面図であり、往復動および回転機構の一端に取り付けられた減速プレートが示されている。
【図１４】図１４は、本発明によって形成された内燃エンジンの側面図であり、出力取出しジャーナルが示されている。
【図１５】図１５は、本発明によって形成された内燃エンジンの端面図であり、リード弁組立品が示されている。
【図１６】図１６は、本発明によって形成された内燃エンジンのシリンダの動きを示す。
【図１７】図１７は、本発明によって形成された内燃エンジンのシリンダ組立品の動きを示す。
【図１８】図１８は、本発明によって形成された往復動内燃エンジンの別の好ましい実施形態の斜視図であり、エンジンブロック、およびエンジンブロックに取り付けられたコントロールプレートハウジングおよび吸気マニホールドなどの関連構成部品が示されている。
【図１９】図１９は、図１８に示された内燃エンジンの上面図である。
【図２０】図２０は、図１８に示された内燃エンジンの側面図である。
【図２１】図２１は、図１８に示された内燃エンジンの上面図であり、エンジンブロックの部分切取図を用いて、対向して対になっている実質上静止しているピストンを収容している往復動シリンダライナの断面図が示されている。
【図２２】図２２は、図２１に示された１つの実質上静止しているピストンの１つの好ましい実施形態の立面図である。
【図２３】図２３は、図２１に示された往復動シリンダライナの１つの好ましい実施形態の断面図である。
【図２４】図２４は、図２１に示された往復動シリンダライナおよび関連部品の一部の断片的断面図であり、熱力学サイクルの圧縮部分が始まるときの往復動シリンダライナが示されている。
【図２５】図２５は、図２１に示された往復動シリンダライナおよび関連部品の断片的断面図であり、往復動シリンダライナが熱力学サイクルの爆発部分の中に移行するときの、例示の実質上静止しているピストンに対して上死点（ＴＤＣ）にある往復動シリンダライナが示されている。
【図２６】図２６は、図２１に示された往復動シリンダライナおよび関連部品の断片的断面図であり、実質上静止しているピストンの頭頂部付近にある複数の吸気ポートの開口および排気弁の開口によって特徴付けられる熱力学サイクルの掃気部分の中にシリンダライナが移行するときの往復動シリンダライナが示されている。
【図２７】図２７は、図２１に示された往復動シリンダライナおよび関連部品の断片的断面図であり、吸気ポートが全開しかつ排気弁が全開した状態で、往復動シリンダライナが排気されるときの、例示の実質上静止しているピストンに対して下死点（ＢＤＣ）にある往復動シリンダライナが示されている。
【図２８】図２８は、図１８の往復動内燃エンジンの断片的断面図であり、第１シリンダライナの中心線と同一平面上にあり、第１シリンダライナに対して垂直に配向された第２シリンダライナの中心線を垂直に通過するようにクランクカムの中心線に沿って実質上切り取られた断面切取図である。
【図２９】図２９は、本発明によって形成された、図２８に示されたクランクカムの１つの好ましい実施形態の斜視図である。
【図３０】図３０は、図２９に示されたクランクカムの底面図である。
【図３１】図３１は、図２９に示されたクランクカムの立面図である。
【図３２】図３２は、図３１に示されたクランクカムの側面図である。
【図３３】図３３は、第１および第２シリンダライナが取り付けられた状態のクランクカムの直線および回転の運動を示す立面線図であり、完全伸張位置にあり垂直方向に向いた第１シリンダライナ、およびストローク中間位置にあり水平方向に向いた第２シリンダライナが示されており、対になっているクランクジャーナル間の距離は、シリンダライナの動きがよく分かるように誇張されている。
【図３４】図３４は、図３３に示された第１および第２シリンダライナが取り付けられた状態のクランクカムの側面線図である。
【図３５】図３５は、図３３の第１および第２シリンダライナが取り付けられた状態のクランクカムの立面線図であり、クランクカムが図３３に示された位置から第１回転軸のまわりを３０度回転して、第１シリンダライナが下方向に直線移動したときの垂直方向に向いた第１シリンダライナおよび第２シリンダライナが左方向に直線移動したときの水平方向に向いた第２シリンダライナが示されている。
【図３６】図３６は、図３５に示された第１および第２シリンダライナが取り付けられた状態のクランクカムの側面線図である。
【図３７】図３７は、図３３の第１および第２シリンダライナが取り付けられた状態のクランクカムの立面線図であり、クランクカムが図３３に示された位置から第１回転軸のまわりを９０度回転して、第１シリンダライナがストローク中間位置で垂直方向に向いた第１シリンダライナおよび完全伸張位置で水平方向に向いた第２シリンダライナが示されている。
【図３８】図３８は、図３７に示された第１および第２シリンダライナが取り付けられた状態のクランクカムの側面線図である。
【図３９】図３９は、図３３の第１および第２シリンダライナが取り付けられた状態のクランクカムの立面線図であり、クランクカムが図３３に示された位置から第１回転軸のまわりを１５０度回転して、第１シリンダライナが下方向に直線移動したときの垂直方向に向いた第１シリンダライナおよび第２シリンダライナが右方向に直線移動したときの水平方向に向いた第２シリンダライナが示されている。
【図４０】図４０は、図３９に示された第１および第２シリンダライナが取り付けられた状態のクランクカムの側面線図である。
【図４１】図４１は、第１および第２シリンダライナが取り付けられた状態のクランクカムの直線および回転の運動を示す立面線図であり、クランクカムが図３３に示された位置から第１回転軸のまわりを１８０度回転した状態で、完全伸張位置で垂直方向に向いた第１シリンダおよびストローク中間位置で水平方向に向いた第２シリンダライナが示されている。
【図４２】図４２は、図４１に示された第１および第２シリンダライナが取り付けられた状態のクランクカムの側面線図である。
【図４３】図４３は、図３３の第１および第２シリンダライナが取り付けられた状態のクランクカムの立面線図であり、クランクカムが図３３に示された位置から第１回転軸のまわりを２１０度回転して、第１シリンダライナが上方向に直線移動したときの垂直方向に向いた第１シリンダライナおよび第２シリンダライナが右方向に直線移動したときの水平方向に向いた第２シリンダライナが示されている。
【図４４】図４４は、図４３に示された第１および第２シリンダライナが取り付けられた状態のクランクカムの側面線図である。
【図４５】図４５は、図３３の第１および第２シリンダライナが取り付けられた状態のクランクカムの立面線図であり、クランクカムが図３３に示された位置から第１回転軸のまわりを２７０度回転した状態で、ストローク中間位置で垂直方向に向いた第１シリンダライナおよび完全伸張位置で水平方向に向いた第２シリンダライナが示されている。
【図４６】図４６は、図４５に示された第１および第２シリンダライナが取り付けられた状態のクランクカムの側面線図である。
【図４７】図４７は、図３３の第１および第２シリンダライナが取り付けられた状態のクランクカムの立面線図であり、クランクカムが図３３に示された位置から第１回転軸のまわりを３６０度回転して、完全伸張位置で垂直方向に向いた第１シリンダライナおよびストローク中間位置で水平方向に向いた第２シリンダライナが示されている。
【図４８】図４８は、図４７に示された第１および第２シリンダライナが取り付けられた状態のクランクカムの側面線図である。
【図４９】図４９は、本発明による例示の好ましい実施形態とともに使うのに最適なクランクカム、アウトドライブギア、アウトドライブ減速ギア、および出力取出しフランジの分解組立図であり、アウトドライブギアは断面図で示され、アウトドライブ減速ギアは部分切取図で示されている。
【図５０】図５０は、実質上図４９の断面５０〜５０から見た図４９に示されたアウトドライブギア、アウトドライブ減速ギア、出力取出しフランジ、およびクランクカムの端部横断平面図である。
【図５１】図５１は、図４９に示されたクランクカム、アウトドライブギア、アウトドライブ減速ギア、および出力取出しフランジの端部平面図であり、アウトドライブ減速ギアは、図４９に示されたアウトドライブ減速ギアの位置から１／１６回転回っている。
【図５２】図５２は、図４９に示されたクランクカム、アウトドライブギア、アウトドライブ減速ギア、および出力取出しフランジの端部平面図であり、アウトドライブ減速ギアは、図４９に示されたアウトドライブ減速ギアの位置から１／８回転回っている。
【図５３】図５３は、図４９に示されたクランクカム、アウトドライブギア、アウトドライブ減速ギア、および出力取出しフランジの端部平面図であり、アウトドライブ減速ギアは、図４９に示されたアウトドライブ減速ギアの位置から１／４回転回っている。
【図５４】図５４は、図４９に示されたクランクカム、アウトドライブギア、アウトドライブ減速ギア、および出力取出しフランジの端部平面図であり、アウトドライブ減速ギアは、図４９に示されたアウトドライブ減速ギアの位置から３／８回転回っている。
【図５５】図５５は、図４９に示されたクランクカム、アウトドライブギア、アウトドライブ減速ギア、および出力取出しフランジの端部平面図であり、アウトドライブ減速ギアは、図４９に示されたアウトドライブ減速ギアの位置から１／２回転回っている。
【図５６】図５６は、本発明によって形成されたダイレクトアウトドライブおよびグライドブロックの端部平面図である。
【図５７】図５７は、図５６に示されたダイレクトアウトドライブおよびグライドブロックの平面分解組立図である。
【図５８】図５８は、図５６に示されたダイレクトアウトドライブおよびグライドブロックの側面分解組立図であり、さらにダイレクトアウトドライブアダプタが示されている。
【図５９】図５９は、図５８に示されたダイレクトアウトドライブ、グライドブロック、およびダイレクトアウトドライブアダプタの端部平面図である。
【図６０】図６０は、図５９に示されたダイレクトアウトドライブ、グライドブロック、およびアウトドライブアダプタの端部平面図であり、ダイレクトアウトドライブは、図５９に示されたダイレクトアウトドライブの位置から９０度回転している。
【図６１】図６１は、図５９に示されたダイレクトアウトドライブ、グライドブロック、およびアウトドライブアダプタの端部平面図であり、ダイレクトアウトドライブは、図５９に示されたダイレクトアウトドライブの位置から１８０度回転している。
【図６２】図６２は、図５９に示されたダイレクトアウトドライブ、グライドブロック、およびアウトドライブアダプタの端部平面図であり、ダイレクトアウトドライブは、図５９に示されたダイレクトアウトドライブの位置から２７０度回転している。
【図６３】図６３は、本発明によって形成された圧縮比および出力設定制御システムの１つの好ましい実施形態の断片的線図である。
【図６４】図６４は、図２１に示された往復動シリンダライナおよび関連構成部品の１つの断片的断面図であり、ピストンの高圧縮比、低出力設定位置に構成された実質上静止しているピストンに対してＴＤＣ位置にある往復動シリンダライナが示されている。
【図６５】図６５は、図２１に示された往復動シリンダライナおよび関連構成部品の１つの断片的断面図であり、ピストンの高圧縮比、低出力設定位置に構成された実質上静止しているピストンに対してＢＤＣ位置にある往復動シリンダライナが示されている。
【図６６】図６６は、排気ガス回収機能を備えた、本発明によって形成されたディーゼル往復動内燃エンジンの別の好ましい実施形態の等角図であり、エンジンブロック、および排気ガス回収バルブ駆動組立品、排気組立品、吸気マニホールド、およびエンジンブロックに搭載された圧縮比制御システムなどの関連構成部品が示されている。
【図６７】図６７は、図６６のディーゼル往復動内燃エンジンの断面図、実質的には図６６の断面６７〜６７から見た横断面切り口であり、この断面図には、第１ピストン組立品に対しては上死点位置にあり、かつ第２ピストン組立品に対しては下死点位置にあるシリンダが示されている。
【図６８】図６８は、図６７のディーゼル往復動内燃エンジンであり、シリンダは、ほぼ中間位置に移動しており、シリンダは、第１および第２の両ピストン組立品から実質上等距離の位置に置かれている。
【図６９】図６９は、図６７のディーゼル往復動内燃エンジンであり、シリンダが移動したので、シリンダは、第１ピストン組立品に対しては下死点位置にあり、かつ第２ピストン組立品に対しては上死点位置にある。
【図７０】図７０は、図６６のディーゼル往復動内燃エンジンのロータリバルブおよび隣接して連動する構成部品の断面図、実質的には図６６の断面７０〜７０から見た横断面切り口である。
【図７１】図７１は、本発明によって形成された往復動内燃エンジンの別の好ましい実施形態の断面図であり、この別の好ましい実施形態は、ガソリンで動作するように変更された図６６のディーゼル往復動内燃エンジンであり、この断面図には、第１ピストン組立品に対しては上死点位置にあり、第２ピストン組立品に対しては下死点位置にあるシリンダが示されている。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１６Ｅ】
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【図１６Ｆ】
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【図１６Ｇ】
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【図１６Ｈ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１７Ｄ】
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【図１７Ｅ】
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【図１７Ｆ】
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【図１７Ｇ】
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【図１７Ｈ】
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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２３】
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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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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【国際調査報告】
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