(57)【要約】エンジンと一体化した内部ブーストシステムが提供され、このシステムは、めくら板と、オイル溜めの側面越しに配置された出口フランジを有するオイル溜めの中に配置されたプレナムチャンバと、圧縮空気がプレナムチャンバに流入できるよう構成されためくら板越しに配置された少なくとも１つのワンウェイバルブと、エンジン下端越しに配置されエンジンの中に外気を引き込み可能な複数のワンウェイバルブと、エンジンの下端越しに配置された複数のワンウェイバルブと連通する吸気マニホールドと、プレナムチャンバの出口フランジ及びエンジンの吸気マニホールドと連通する内部ブースト供給管とを有している。【選択図】図３
2008518161.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと一体の内部ブーストシステムであって、
前記内部ブーストシステムが、前記エンジンの下端とオイル溜めとの間に配置されるよう構成されためくら板と、
前記オイル溜めの側面越しに配置された出口フランジを有する前記オイル溜めの中に配置されたプレナムチャンバと、
圧縮空気が前記プレナムチャンバに流入できるよう構成された前記めくら板越しに配置された少なくとも１つのワンウェイバルブと、
前記エンジンの下端越しに配置され前記エンジンの中に外気を引き込み可能な複数のワンウェイバルブと、
前記エンジンの下端越しに配置された前記複数のワンウェイバルブに連通する吸気マニホールドと、
前記プレナムチャンバの出口フランジと前記エンジンの吸気マニホールドとを連通させる内部ブースト供給管とを具え、
ピストンの背面と、前記エンジンの下端から延びる下部メインジャーナル壁と、前記めくら板の上面とが、前記エンジンの下端の中部で各ピストンに対する内部圧縮チャンバを形成し、
外気が、各ピストンが上動するときに各ピストンに対する各内部圧縮チャンバに引き込まれ、前記ピストンが下方に押されるときに前記ピストンの背面に圧縮され、
前記圧縮空気が前記複数のワンウェイバルブのいずれかを通って前記プレナムチャンバに流入して前記内部ブースト供給管を流れ、その後前記吸気マニホールドに流入して前記エンジンの圧縮チャンバの中にブースト圧を与えることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記エンジンが、Ｖ−６，Ｖ−８，Ｖ−１０，Ｖ−１２のうちの１でなるＶ型エンジンであることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記内燃機関が直列型エンジンであることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記めくら板が前記オイル溜めに一体形成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記めくら板が、前記板の中に内部配置されて前記オイル溜めにオイルを排出するオイル排出油路を有することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記エンジンが、前記エンジンの下端に取り付けるよう構成された一体の下部メインジャーナルプレートを有し、
前記下部メインジャーナルプレートが、ブロックの下端に適合する全体的に直立する外壁で規定されており、
下部ジャーナル壁が前記ジャーナルプレートに渡って横方向に設けられており、
各壁が、クランクシャフトを受容する半円形の下部メイン軸受ジャーナルを有することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記一体の下部メインジャーナルプレートが、前記一体の下部メインジャーナルプレートの中に内部設置された各ジャーナルへのオイル供給油路と各ジャーナルからの戻り油路とを有する下部メインジャーナル軸受ジャーナル給油系を有することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記エンジン潤滑系が湿式貯留系を用いることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
さらに、乾式貯留潤滑系を有することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記乾式貯留潤滑系が、前記オイル溜めから排油することに適合していることを特徴とする請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記乾式貯留潤滑系が、収集プレナムの下流から排油するよう構成されていることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ワンウェイバルブがリードバルブであることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
さらに、前記出口フランジの下流に、前記プレナムチャンバに逆流することを防止するチェックバルブを有することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
さらに、前記めくら板越しに配置された前記少なくとも１つのワンウェイバルブの上流に設けられた第１オイルセパレータバッフルを有することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
さらに、前記プレナムチャンバから貯留したオイルを除去する第２オイルセパレータバッフルを有することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
内部ブーストシステムを有する内燃機関であって、
前記内燃機関が、上端を有するシリンダの少なくとも１の直列バンクと、ブロックの上端に渡って横方向に設けられた複数の上部内部ジャーナル壁と有し、各壁がクランクシャフトを受容する上部メイン軸受ジャーナルを有するエンジンブロックと、
各シリンダの中に配置されて上面及び背面を有するピストンと、
前記上部メイン軸受ジャーナルの中に配置されたクランクシャフトと、
各ピストンに前記クランクシャフトを内部接続するコンロッドと、
燃焼室が各ピストンの前記上面と前記シリンダと前記シリンダヘッドとの間で規定されるように、前記シリンダのバンクの上端に取り付けられたシリンダヘッドと、
前記エンジンの下端の開口部に取り付けられたフランジを有し、前記開口部が前記エンジンの内部空洞にさらされるオイル溜めと、
各燃焼室に連通する吸気マニホールドとを具え、
前記エンジンと一体の内部ブーストシステムが、前記エンジンの下端の開口部と前記オイル溜めのフランジとの間に配置されるよう構成されためくら板と、
前記オイル溜めの側面越しに配置された出口フランジを有する前記オイル溜めの中に配置されたプレナムチャンバと、
圧縮空気が前記プレナムチャンバに流入できるよう構成された前記めくら板越しに配置された少なくとも１つのワンウェイバルブと、
前記エンジンの下端越しに配置され前記エンジンの中に外気を引き込み可能な複数のワンウェイバルブと、
前記エンジンの下端越しに配置された前記複数のワンウェイバルブに連通する吸気マニホールドと、
前記プレナムチャンバの出口フランジと前記エンジンの吸気マニホールドとを連通させる内部ブースト供給管とを具え、
ピストンの背面と、前記エンジンの下端から延びる下部メインジャーナル壁と、前記めくら板の上面とが、前記エンジンの下端の中部で各ピストンに対する内部圧縮チャンバを形成し、
外気が、各ピストンが上動するときに各ピストンに対する各内部圧縮チャンバに引き込まれ、前記ピストンが下方に押されるときに前記ピストンの背面に圧縮され、
前記圧縮空気が前記複数のワンウェイバルブのいずれかを通って前記プレナムチャンバに流入して前記内部ブースト供給管を流れ、その後前記吸気マニホールドに流入して前記エンジンの圧縮チャンバの中にブースト圧を与えることを特徴とする内燃機関。
【請求項１７】
前記エンジンが、Ｖ−６，Ｖ−８，Ｖ−１０，Ｖ−１２のうちのいずれかでなるＶ型エンジンであることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記内燃機関が直列型エンジンであることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項１９】
前記めくら板が前記オイル溜めに一体形成されていることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項２０】
前記めくら板が、前記板の中に内部配置されて前記オイル溜めにオイルを排出するオイル排出油路を有することを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項２１】
前記エンジンが、前記エンジンの下端に取り付けるよう構成された一体の下部メインジャーナルプレートを有し、
前記下部メインジャーナルプレートが、前記ブロックの下端に適合する全体的に直立する外壁で規定されており、
下部ジャーナル壁が前記ジャーナルプレートに渡って横方向に設けられており、
各壁が、クランクシャフトを受容する半円形の下部メイン軸受ジャーナルを有することを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項２２】
前記一体の下部メインジャーナルプレートが、前記一体の下部メインジャーナルプレートの中に内部設置された各ジャーナルへのオイル供給油路と各ジャーナルからの戻り油路とを有する下部メインジャーナル軸受ジャーナル給油系を有することを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項２３】
前記エンジン潤滑系が湿式貯留系を用いることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項２４】
さらに、乾式貯留潤滑系を有することを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項２５】
前記乾式貯留潤滑系が、前記オイル溜めから排油することに適合していることを特徴とする請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記乾式貯留潤滑系が、収集プレナムの下流から排油するよう構成されていることを特徴とする請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記ワンウェイバルブがリードバルブであることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項２８】
さらに、前記出口フランジの下流に、前記プレナムチャンバに逆流することを防止するチェックバルブを有するいることを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項２９】
さらに、前記めくら板越しに配置された前記少なくとも１つのワンウェイバルブの上流に設けられた第１オイルセパレータバッフルを有することを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【請求項３０】
さらに、前記プレナムチャンバから貯留したオイルを除去する第２オイルセパレータバッフルを有することを特徴とする請求項１６に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
以下の非仮出願は、Ｄｅｃｕｉｒ，  Ｊｒ．に与えられた、「Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅ  Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ  Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｂｏｏｓｔ」と題される、１９９３年１２月１０日に出願された米国特許番号第６，７６３，８０１号に関し、その内容が参照することにより全体として本書に明示的に盛り込まれている。また、「Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅ  Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ  Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｂｏｏｓｔ」と題される、米国特許番号第１０／８９１，９１４号に関し、その内容が全体として参照することにより本書に明示的に盛り込まれている。さらに、Ｄｅｃｕｉｒに与えられた、「Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ  Ｄａｍｐｅｎｅｒ  ｆｏｒ  Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅｓ」と題される、１９９８年８月２６日に出願された米国特許番号第６，０４４，８１８号に関し、その内容が全体として参照することにより本書に明示的に盛り込まれている。
【０００２】
連邦政府の支援による研究／開発に関する記述
不適用
【０００３】
本発明の技術分野
本発明は、燃料−空気の混合気をシリンダの燃焼室の空気取入口に導入する圧縮ブーストがピストンの背面から得られる内燃機関に関する。特に、本発明は内燃機関に後付けされ、又は最新型の内燃機関の構成に直接的に組み込まれる内部ブーストシステムに関する。
【背景技術】
【０００４】
従来から、内燃機関の性能（すなわち、馬力）は、スーパーチャージャー又はターボチャージャーを追加することで長い間増加している。スーパーチャージャー又はターボチャージャーがどのように作動するのかを理解するため、エンジンを巨大なエアポンプとして考えるのが役立つ。４サイクルエンジンでは、まず、ピストンがインテーク・マニホールド及びインテーク・バルブを通して空気を引き込む。そして、空気は、全てのバルブが閉じてスパークプラグで点火する間、ピストンで圧縮される。その結果、爆発が爆発行程でピストンを強制的に押し下げる。４サイクルの最終段階で、ピストンが上に戻り、排気ガスが排気バルブから強制的に出される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
理論的には、濃厚な（及び燃料と混合した）空気によりシリンダの内部でより強力な燃焼爆発が発生し、これにより、馬力に変わるさらなるダウンホースがピストンに発生する。スーパーチャージャー又はターボチャージャーは、圧縮機又はエアポンプとして機能して、強制的に給気量を増加させて燃焼室に空気を供給することができ、これにより濃厚な空気／燃料の混合気が生成する。これにより、ブーストされた（加圧された）空気／燃料の混合気を強制的に燃焼室に入れて、圧縮比が機械的に増加する。濃厚な給気により、点火時の動的なシリンダ圧が増加して、より大きなエンジン出力が発生する。
【０００６】
過給（ｓｕｐｅｒｃｈａｒｇｉｎｇ）及びターボ過給（ｔｕｒｂｏｃｈａｒｇｉｎｇ）の技術は、進歩してより高い馬力を作り出すことを実現可能な手段となっているが、いくつかの障害がある。大部分のスーパーチャージャーは、エンジンそのものによりベルト駆動して、エンジンの全出力の最大で２０パーセントを消費可能である。一方、ターボチャージャーは、エンジンの排気ガスで駆動するため、ターボチャージャーが高熱にさらされてしまいターボ過給系の部品の早期の摩耗をもたらす。
【０００７】
また、馬力（すなわち、動的なシリンダ圧）を増加させる別の最近の方法は、ピストンの背面を使用してエンジンブロック下部の内部空洞の空気を圧縮し、圧縮した空気をエンジンの吸気系に戻すといったものに進歩しており、これにより、過給又はターボ過給と同様に燃焼室に導入される空気圧が増加する。
【０００８】
例えば、Ｄｅｃｕｉｒ与えられた、米国特許番号第６，７６３，８０１号（以下、「Ｄｅｃｕｉｒ‘８０１」と称する）は、内部ブーストを用いた内燃機関を示唆している。特に、Ｄｅｃｕｉｒ‘８０１は、オイルリザーバの上方にプレート４Ａ，４Ｂを組み込んでエンジンの内側に複数の別々の内部圧縮チャンバを作ることによりエンジンの内部空洞を封鎖することを示唆している。ワンウェイリードバルブ１０がエンジンブロック２のケースに組み込まれていて、エンジンの内部空洞に空気を引き込むことができる。付加的に、ワンウェイ出口リードバルブ１１をエンジンブロック２に組み込んで、エンジンの内部空洞から圧縮空気を排気してエンジンの吸気マニホールドに送ることができる。ピストンが燃焼室の上部に向けて駆動するときに、内部のエンジンルームにエンジンの外から空気が引き込まれる。ピストンが下方に駆動されると、燃焼室内部の圧力が増加して空気が出口リードバルブ１１を通ってブロックの外に強制的に押し出される。そして、出された空気はエンジンの空気取入口に送られて点火時に動的なシリンダ圧を加えて、より高いエンジン出力が発生する。
【０００９】
内部ブースト技術は、過給方法と比較して、「自由な」馬力（すなわち、寄生しない）の実現可能な動力源と思われるが、内部ブースト技術は、開発に関して未だに比較的初期段階にある。上記のＤｅｃｕｉｒ‘８０１特許が出願されて以来、エンジン技術は着実に進歩している。Ｄｅｃｕｉｒ‘８０１の示唆は、ＶＯＬＫＷＡＧＥＮ社製の水平に対向する４気筒の空冷式エンジンに基づいており、そのエンジンは、２つのシリンダバンク（１つのバンク当たり２つのシリンダ）を有している。このようなエンジン構成は、ドイツで開発された第二次世界大戦以前の技術にさかのぼる。このような「ＶＷ（ＶＯＬＫＷＡＧＥＮ社製）」のエンジンは、その単純性及び信頼性で有名であるが、最新型の水冷式直列４気筒及び６気筒エンジン構成及びＶ型エンジン（例えば、Ｖ６，Ｖ８，Ｖ１０等）には採用されていない。さらに、Ｄｅｃｕｉｒ‘８０１特許が出願されて以来、上記のエンジンもまた著しく進歩して、多くの最新型エンジンの製造及び設計概念を組み入れている。例えば、最先端のエンジンブロックは、もはや鋳鉄でできた一つの部品から成る重いユニットではない。その代わりに、エンジンの製造メーカーは、（個別のジャーナルキャップの代わりに）一体の下部メインジャーナルプレート、エンジンのフロントカバー、及び（型打ち成形又はプレス成形された鋼のオイルパンの代わりに）鋳造オイルパンといった軽量の鋳造部品を用いた、非常に精密な「モジュール式」のエンジンの基本骨格を採用している。
【００１０】
最新型のエンジンの基本骨格に内部ブースト方法を組み込むことは有益である。さらに、製造し易くあまり部品を使用しない内部ブーストシステムを提供することは有用である。理想的な内部ブーストエンジンは、最新のモジュラー式エンジンの基本骨格に組み込まれたもの、又は従来の既存の鋳造エンジンに後付けするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一実施例によれば、エンジンに組み込まれた内部ブーストシステムが提供され、馬力が向上する一方で排気を減少させることができる。内部ブーストシステムは、ピストンの背面から内部圧縮ブーストを引き出すことを用いている。特に、本発明を、内燃機関に後付けしたり、又は最新型内燃機関の構成に直接的に組み込んでもよい。
【００１２】
本発明の好ましい典型的な実施例では、内部ブーストシステムが内燃機関に組み込まれている。典型的なエンジンは、上端を有するシリンダの少なくとも１の直列バンクと、ブロックの上端に渡って横方向に設けられた複数の上部内部ジャーナル壁と有し、各壁がクランクシャフトを受容する上部メイン軸受ジャーナルを有するエンジンブロックと、各シリンダの中に配置されて上面及び側面を有するピストンと、前記上部メイン軸受ジャーナルの中に配置されたクランクシャフトと、各ピストンに前記クランクシャフトを内部接続するコンロッドと、燃焼室が各ピストンの前記上面と前記シリンダと前記シリンダヘッドとの間で規定されるように、前記シリンダのバンクの上端に取り付けられたシリンダヘッドと、前記エンジンの下端の開口部に取り付けられたフランジを有し、前記開口部が前記エンジンの内部空洞にさらされるオイル溜めと、各燃焼室に連通する吸気マニホールドとを具える。
【００１３】
本発明に係る別の実施例によれば、エンジンに組み込まれた内部ブーストシステムが、前記エンジンの下端の開口部とオイル溜めとの間に配置されるよう構成されためくら板と、前記オイル溜めの側面越しに配置された出口フランジを有する前記オイル溜めの中に配置されたプレナムチャンバと、圧縮空気が前記プレナムチャンバに流入できるよう構成された前記めくら板越しに配置された少なくとも１つのワンウェイバルブと、前記エンジンの下端越しに配置され前記エンジンの中に外気を引き込み可能な複数のワンウェイバルブと、前記エンジンの前記下端越しに配置された前記複数のワンウェイバルブに連通する吸気マニホールドと、前記プレナムチャンバの出口フランジと前記エンジンの吸気マニホールドに連通する内部ブースト供給管とを具える。
【００１４】
本発明のある態様によれば、ピストンの背面と、エンジンの下端部から延びる下部メインジャーナル壁と、めくら板の上面とが、前記エンジンの下端の中で各ピストンに対する内部圧縮チャンバを形成し、外気が、各ピストンが上動するときに各ピストンに対する各内部圧縮チャンバに引き込まれ、前記ピストンが下方に押されるときに前記ピストンの背面に圧縮され、前記圧縮空気が前記複数のワンウェイバルブのいずれかを通って前記プレナムチャンバに流入して前記内部ブースト供給管を流れ、その後前記吸気マニホールドに流入して前記エンジンの圧縮チャンバの中にブースト圧を与える。
【００１５】
本発明の別の態様によれば、エンジンが、Ｖ−６，Ｖ−８，Ｖ−１０及びＶ−１２のうちの少なくとも１を具えるＶ型エンジンであり、又はエンジンが直列型エンジンである。
【００１６】
本発明のさらに別の態様によれば、めくら板が前記オイル溜めに一体形成されており、前記めくら板が、前記板の中に内部配置されて前記オイル溜めにオイルを排出するオイル排出油路を有する。
【００１７】
さらに、本発明に係る別の態様によれば、前記エンジンの下端に取り付けるよう構成された一体の下部メインジャーナルプレートを有し、前記下部メインジャーナルプレートが、前記ブロックの下端に属する全体的に直立する外壁で規定されており、下部ジャーナル壁が前記ジャーナルプレートに渡って横方向に設けられており、各壁がクランクシャフトを受容する半円形の下部メイン軸受ジャーナルを有する。また、前記一体の下部メインジャーナルプレートが、前記一体の下部メインジャーナルプレートの中に内部設置された各ジャーナルへのオイル供給油路と各ジャーナルからの戻り油路とを有する下部メインジャーナル軸受ジャーナル給油系を有する。
【００１８】
さらに、本発明に係る好適な実施例の別の態様によれば、前記エンジン潤滑系が湿式貯留系を用いている。さらに、本発明に係るもう一つの代替的な実施例によれば、エンジンが、前記オイル溜め及び収集プレナムの下流から排油することに適合している乾式貯留潤滑系を使用する。
【００１９】
本発明のさらに別の態様によれば、ワンウェイバルブがリードバルブである。また、チェックバルブを、出口フランジの下流に設けてプレナムチャンバに逆流するのを防止してもよい。付加的に、本発明は、めくら板越しに設けられた少なくとも１つのワンウェイバルブの上流に設けられた第１オイルセパレータバッフルと、プレナムチャンバから貯留しているオイルを除去する第２オイルセパレータバッフルとを用いてもよい。
【００２０】
本発明の他の典型的な実施例及び有利性は、本書及び添付図面を検討することにより明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本書において示されている明細は、一例であって、本発明の実施例を説明することのみを目的としており、最も有用で本発明の原理及び考え方の態様を容易に理解される記載であると思われることを提供するために示されている。これに関連して、本発明の基本的な理解に必要である以上の本発明の構成の詳細を示すような試みはなされておらず、図面を取り込んだ記載により、当業者が、本発明のいくつかの形態が実際にどのように実施されるのかを理解できる。
【００２２】
従来技術の最新型内燃機関
図１は、従来の典型的なＶ型の内燃機関アッセンブリ２を示し、一方、図２は、同じエンジンアッセンブリ２の分解斜視図を示す。エンジンアッセンブリ２の主要部品は、エンジンブロック４と、一体の下部メイン・ジャーナルプレート６と、湿式のオイル溜め又はオイルパン８、前部カバープレート１６と、吸気マニホールド１０と、シリンダヘッド１２と、バルブカバー１４とから成る。一体の下部メイン・ジャーナルプレート６は、一体の下部メイン・ジャーナルプレート６を規定する長手方向の側壁１１の間を横方向に延びる複数のジャーナル壁２７を有している。横方向に延びる各ジャーナル壁２７は、クランクシャフト（図示せず）を受容するよう構成された下部メインクランクシャフト軸受ジャーナル９を有している。最新型でないエンジンブロックの多くが、エンジンブロックの下端に直接ボルト締結された別々の軸受ジャーナルを用いていることに留意されたい。このため、多くのエンジンは、図１及び図２に示すような一体の下部メイン・ジャーナルプレート６を有していない。
【００２３】
最新型の内燃機関に採用された典型的な内部ブーストシステム
図３は、本発明の第１の好ましい実施例の形態に従った内部ブーストシステム３を有する典型的なＶ型エンジン２の断面図を示す。第１の実施例において、内部ブーストシステム３は、従来のエンジン２に直接組み込んでもよく、又は既存の従来のエンジン２に後付けしもよい。本発明に係るこのような好ましい実施例では、従来のエンジンは、内部ブーストプレナム・チャンバ３２を具える改良型の従来の湿式オイル溜め６２（図５参照）を用いており、その詳細が本書で後述されている。
【００２４】
好ましい実施例では、内部ブーストシステムは、吸気マニホールドアッセンブリ４２と、改良型の一体の下部メイン・ジャーナルプレート５０と、後付けのガスケット４０と、改良型湿式オイル溜め又はオイルパン６２と、内部ブースト管３８とを具えている。本発明は、ピストンの移動サイクルのダウンストローク部分でピストン２２の背面を利用してエンジンの内部区画又は空洞１９及び下端部２１の中で空気を圧縮し、その後圧縮された内部空洞の空気を内部のブーストプレナム・チャンバ３２を通るよう向けている。内部のブーストプレナム・チャンバ３２から、圧縮空気が内部ブースト供給管３８を通ってエンジンの吸気マニホールド１０に導入される。このため、空気−燃料の混合気を燃焼室２６に押し込む圧力が上昇して馬力を増加させる一方で、時として副作用として排気を減らすことさえある。最新型の内燃機関２用の上記の内部ブーストシステム３の典型的な部品が、本書でさらに後述される。
【００２５】
図４は、本発明の形態に従った、図３の内部ブーストシステムの分解斜視図を示す。典型的な吸気マニホールド４２が、エンジンの内部区画又は空洞１９に外気を供給する導管として機能する。マニホールド４２を、管材又はエンジンに外気を導入するのに適した当技術分野で周知の他の材料で製造してもよい。ある実施例では、吸気マニホールド４２が、分岐マニホールド５８の各脚部に取り付けられた複数のフランジ４４を有する第２分岐マニホールド５８に接続された第１導入管５６を有している。フランジ４４は、改良型の一体の下部メイン・ジャーナルプレート５０の直立した外壁２７の一部、又は直立した外壁２７越しに配置されたワンウェイ・バルブ手段２８の外部のフェイスプレートのいずれかに取り付けるよう構成されている。分岐マニホールド５８は、本書でさらに詳細に後述する別々の内部の圧縮チャンバ４６に各々が外気を別々に供給する複数の脚部６０を有している。さらに、エアフィルタ・ハウジング及びエレメント５４を、外気導入管５６の遠位導入端部に接続してもよいことに留意されたい。エアフィルタ・ハウジング及びエレメント５４を、強制空気口（換気口）に外気を導入するグリルの近くといった、乗物のある部分に設置したり、又はエンジンルームの上方に設置してもよい。
【００２６】
内部ブーストシステム３の第１の典型的な実施例で使用される別の部品は、改良型の一体の下部メイン・ジャーナルプレート５０である。ジャーナルプレート５０は、ワンウェイ・バルブ手段２８を通って空気が逆流することなしに吸気アッセンブリ４２から外気がエンジンの内部区画又は空洞１９に引かれるように、改良型の一体の下部メイン・ジャーナルプレート５０の直立した外壁２７に複数のワンウェイ・バルブ手段２８を組み込んだ改良品であることを除いて、ありふれた一体の下部メイン・ジャーナルプレート７と本質的に同じ部品である。このように、ありふれたジャーナルプレート７を改良型ジャーナルプレート５０に変えたり、又は改良型の新たなジャーナルプレート５０を、複数のワンウェイバルブ手段２８を追加する追加改良を除いて、ありふれたジャーナルプレート７と同じ基本的な寸法を有するスクラッチ（ｓｃｒａｔｃｈ）で製造してもよい。
【００２７】
ワンウェイバルブ手段２８は、エンジンの内部空洞１９に一方向に気体を流すことのできる任意の器具を具えている。このようなワンウェイバルブ手段２８は、リードバルブであるのが好ましいが、当然のことながら、ワンウェイバルブ手段２８は、チェックバルブ、ワンウェイバルブ又は同じような方法で機能する（すなわち、気体を一方向のみに流すことのできる）任意の他の器具であってもよい。さらに、当然のことながら、上記の例は総覧ではなく、任意の相当するワンウェイバルブ手段２８を本発明で使用してもよい。図４によく示すように、ワンウェイバルブ手段２８は、直立する外壁２７、特に、改良型ジャーナルプレート５０の長手方向の側壁１１の一部に組み込まれている。このため、ありふれた一体の下部メインジャーナルプレート７が内部ブーストシステム３で使用される場合、穴を、ワンウェイバルブ手段２８に適合するよう、ありふれたジャーナルプレート５０の長手方向の側壁１１に切り抜かなければならない。
【００２８】
本発明は、さらに、改良型プレート５０の下部ジャーナル壁２０（図７参照）とエンジンブロック４の下端２１（図示せず）の内側に形成された上部ジャーナル壁との間に形成された別々の内部圧縮チャンバ４６を使用している。このため、内部ブーストシステム３を採用する典型的なエンジン２では、エンジンの内部空洞１９及び改良型プレート５０が、２つの対向するピストン２２の背面に（下部ジャーナル壁２０及び上部ジャーナル壁を介して）連通する４つの内部圧縮チャンバの中に、別々に設けられている。特に、典型的な第１の実施例では、改良型ジャーナルプレート５０がエンジンブロック４の下端２１にボルト締結され、改良型オイル溜め６２とめくら板６４が改良型ジャーナルプレート５０の底部と改良型オイル溜め６２の上部との間に設置されたときに、４つの別々の内部圧縮チャンバ４６が形成される。このため、各内部圧縮チャンバ４６は、２つの対向するピストン２２及びシリンダ２３（すなわち、ピストン／シリンダの左側のバンクの１個のピストン及びシリンダ、並びにピストン／シリンダの右側のバンクの１個のピストン及びシリンダ）に割り当てられている。エンジン４の下端２１から延びる上部ジャーナル壁を使用することにより、ジャーナルプレート５０から延びる下部ジャーナル壁２０と、（下記で詳しく記載する）改良型オイルパン又はオイル溜め６２から延びるめくら板６４と、複数の別々の内部圧縮チャンバ４６とを、機能を本書において後述する対向するシリンダ／ピストンの各組に提供してもよい。
【００２９】
図４は、第１の典型的な実施例の態様に従った典型的な改良型オイルパン又はオイル溜め６２を示す。上記のように、本発明に係る好ましい実施例は、オイル溜め６２がこのような機能を促進する湿式貯留系を用いている。改良型オイル溜め６２を、ありふれたオイルパン又は貯留部８で作製してもよく、又はスクラッチ（ｓｃｒａｔｃｈ）で作製してもよい。本発明に係るある実施例では、改良型オイル溜め６２が、オイル溜め６２の上面に一体形成されて内部圧縮チャンバの底面として機能するめくら板６４を有してもよい。本発明に係るもう一つの代替的な実施例では、めくら板６４及び内部ブーストプレナムチャンバ３２が、別体であって、改良型オイル溜め５０から取り外し可能である。改良型オイル溜め６２及びめくら板６４を改良型ジャーナルプレート５０の底部に（任意にガスケット４０を用いて）ボルト締結するときに、めくら板６４は、ジャーナルプレート５０の底部を密封するよう機能し、これにより、別々に分かれた内部圧縮チャンバ４６の底面を形成する。
【００３０】
付加的に、改良型オイル溜め３２は、別々の内部圧縮チャンバ４６から圧縮空気を受け入れるよう構成された内部ブーストプレナムチャンバ３２を有している。さらに、内部ブーストプレナムチャンバ３２は、オイル溜め６２に含まれているオイルから離れているピストン２２の背面で生じた圧縮空気を保持するよう構成されている。エンジン２の給油システムの詳細が、本書において更に詳しく後述されている。めくら板６４越しに、別々の内部圧縮チャンバ４６から内部ブーストプレナムチャンバ３２に圧縮空気を導入可能な複数のワンウェイバルブ手段３０が設けられている。ワンウェイバルブ手段３２は、内部ブーストチャンバ３２で一方向に気体を流すことのできる任意の器具を具えてもよい。また、このようなワンウェイバルブ手段３２は、リードバルブであるのが好ましいが、当然のことながらワンウェイバルブ手段３２は、チェックバルブ、ワンウェイバルブ又は同じような方法で機能する任意の他の器具であってもよい。さらに、当然のことながら、上記の例は総覧ではなく、任意の相当するワンウェイバルブ手段３２を本発明で使用してもよい。
【００３１】
図５は、本発明の形態に従った、改良型オイルパン又はオイル溜め６２、特に、内部ブーストプレナムチャンバ３２と、収集プレナム３４と、オイル格納部４９との断面図を示している。内部ブーストプレナムチャンバ３２は、ピストン２２の背面側から圧縮空気を受け入れる別々のチャンバである。内部ブーストプレナムチャンバ３２の形状は、別の内部圧縮チャンバ４６から空気を効果的に受け入れ、収集プレナム３４を通して空気を導き、その後で内部ブースト供給管３８を通して内部ブーストを向ける任意の形状をとってよい。図３及び図４に示されるように、改良型オイル溜め６２は、ブースト供給管３８に内部ブースト圧縮空気を放出するよう構成された出口ポートとフランジ３６とを有している。任意のチェックバルブ６８を、出口ポート及びフランジ３６の後ろに組み込んで、エンジンに気体が逆流するのを防止してもよい（図４参照）。
【００３２】
改良型オイル溜め６２に提供される別の機構は、改良型オイルパン６２のめくら板６４の上面に貯留したオイルを分けるオイルセパレータ／バッフル機構７０である。本発明の給油系は、過度に跳ね上がること及びエンジンの下端２１及び内部空洞１９を含む内部圧縮チャンバ４６に入るのを防止するよう構成されているが、オイルはめくら板６４にとどまっている。そして、オイルが内部ブーストプレナムチャンバ３２に流入しないように、セパレータ／バッフル機構７０を、ワンウェイバルブ手段３０の入口の上に組み込んでもよい。さらに、複数のオイル排出油路７２がめくら板６４の中に内部形成されている。このオイル排出油路は、セパレータ／バッフル機構７０に連通する入口ポート７３を有している。さらに、改良型オイル溜め６２のオイル格納部４９に流れ出るドレンポート７４がめくら板の底面に設けられている。オイルがオイルセパレータ／バッフル７０機構の中に溜まる場合に、それは、（好ましくは真空引きによりめくら板のオイル排出油路７２を介してオイル格納部４９から改良型オイルパン６２に送られる。
【００３３】
湿式排油系の好ましい典型例
本発明の一態様は、内部ブーストシステム２を有して、改良型オイルパン６２（図３乃至図７参照）を具えた従来の湿式排油系、又は代替的な乾式排油系（図８参照）のいずれかを用いたエンジン２である。ここでは、湿式排油給油／潤滑系が、以下に記載されている。
【００３４】
本発明は、図３乃至図７に示すような改良型オイルパン６２を具えた従来の湿式排油系を使用するのが好ましい。改良型オイルパン６２のオイル貯留部４９は、湿式のオイル溜めとして機能するよう構成され、特にエンジン２を適切に潤滑するのに要するオイルを貯留する。このため、このケースでは、エンジン２は、エンジンブロック４を通る様々な油路を通してオイルを循環させるオイルポンプといった従来のエンジンに提供される、標準的な給油／潤滑形態を用いる。
【００３５】
しかしながら、オイルの微粒子が内部で圧縮した空気に混ざってしまう（すなわり、霧化）のを最小限にするための取り組みにおいて、本発明は、複数の付加的な給油／潤滑油路を使用する。特に、本発明の一態様によれば、従来の最新型のエンジンに従来から見られなかった給油／潤滑油路を組み込む代わりにエンジン２の内部空洞１９の中の従来のオイルの跳ね上がりが減る。これは、複数の別々の内部ブースト圧縮チャンバ４６で得られた圧力が内部ブースト源から漏れるのを減らすのに特に有用である。オイルの跳ね上がりが給油／潤滑油路と交換される方法は、本書で以下に記載されている。
【００３６】
図６は、本発明の態様に従った、典型的なクランクシャフト７８の部分図及びピストンピン及びピストン給油系を具える典型的なコンロッド８０の詳細な断面図を示している。本発明では、「Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ  Ｄａｍｐｅｎｅｒ  ｆｏｒ  Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅｓ」と題される、Ｄｅｃｕｉｒに与えられた、出願日が１９９８年８月２６日の米国特許番号第６，０４４，８１８号で示唆された、振動吸収材と、ピストンピンと、ピストン給油系とを使用するのが好ましい。特に、オイルを、エンジンブロック４の中のオイル供給油路を通し、さらにエンジン２の下端２１に設けられた油路を通して供給してもよい。そして、オイルは、エンジンブロック４の下端に設けられた上部ジャーナル壁（図示せず）の中に設けられた油路に導かれて、上部メインジャーナル（図２参照）を潤滑する。さらに、オイルは、エンジンブロック４の下端の中に内部配置された油路を介して、オイルが下部メインジャーナル９を往復する油路９６，９７を有する一体の下部メインプレート７に供給される。このため、十分なオイルが、上部及び下部メインジャーナル２５，９を循環することができる。給油系のこの部分のさらなる詳細は、本書で後述されている。
【００３７】
そして、オイルは、下部及び上部メインジャーナル９，２５から（下部及び上部メインジャーナル９，２５の中で回転する）クランクシャフトのメインジャーナル９２を通って導かれる。そして、オイルは、すくい上げられてクランクシャフトの油路８８に送られ、クランクシャフト７８のコンロッドジャーナル８４上を流れる。そして、オイルは、ピストンピン及びコンロッド８０の内に設けられたピストン給油油路８９を通って上に送られる。このような構成により、十分なオイルがピストン２２（図示せず）とコンロッド８０とを繋げるピストンピン（図示せず）に供給される。さらに、十分なオイルをシリンダ壁を潤滑するようピストン２２に供給してもよい。上記のような給油／潤滑系を使用することにより、内部空洞の中で跳ね上がるオイルの量が減少し、これにより、エンジン２の内部圧縮チャンバ４６に引き込まれる外気とオイルとの混合及び霧化を抑止し、ピストン２２の背面で最終的に圧縮される。
【００３８】
付加的に、本発明は、「Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ  Ｄａｍｐｅｎｅｒ  ｆｏｒ  Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅｓ」と題される、Ｄｅｃｕｉｒに与えられた、出願日が１９９８年８月２６日の米国特許番号第６，０４４，８１８号で示唆された振動吸収法を設けるのが好ましい。このため、振動吸収材９０を、クランクシャフトのメインジャーナル９２とクランクシャフト７８のカウンターウエイト８７との間に配置してもよい。さらに、振動吸収材９４を、コンロッド８０とカウンターウエイト８６との間に配置してもよい。
【００３９】
図７は、本発明の形態に従った単一の下部メインジャーナルプレート７及び下部メイン軸受ジャーナル給油系９６−９９の平面図を示している。特に、下部メイン軸受ジャーナル給油系は、単一の下部メインジャーナルプレート７の中に内部配置された、給油油路９６と、オイル排出油路９７とを具えている。油路９６，９７は、下部メインジャーナル９が設けられた下部ジャーナル壁２０を通っている。そして、オイル供給油路９６は、下部メインジャーナル９の表面で開口する給油ポート９８にオイルを供給する。そして、オイル排出油路９７は、下部メインジャーナル９の表面で開口する排油ポート９９でオイルを回収する。
【００４０】
代替的な乾式排油系
図８は、乾式排油系１００を使用する本発明の代替的な実施例を示している。複数のオイルドレンポート１２０がさらに改良型オイルパン１００に組み込まれていることを除いて、上記の湿式排油系（図４参照）に使用される改良型オイルパン６２と同じような改良型オイルパン１０１が設けられている。さらに、供給継手／アダプタ１１８を、ありふれたオイルフィルタ器具に組み込んでもよい。乾式排油系１００は、さらに、オイルタンク１１０と、ポンプアッセンブリ１０８（多段式でもよい）と、網型フィルタ１０６と、フォローフィルタ１０４と、油冷ラジエター１０２と、（図４のチェックバルブ６８の代わりに）第二段階のオイルフィルタ／バッフル１１６とを有してもよい。さらに、乾式排油系は様々な油路１１４及び１１２を使用している。
【００４１】
乾式排油系が動作する方法は、内部ブーストシステム３を除いて従来のエンジンに組み込まれた乾式排油系と同じである。このような代替的な実施例におけるポンプアッセンブリ１０８は、４段式ポンプであり、エンジン３の外に排油する３つのポートと、ポンプ１０８の外に排油する１つのポートと、ポンプした油を外に出す１つのポートと、リザーバ１０からオイルを受け入れる他のポートとを有する。特に、オイルがポンプ１０８からフローフィルタ１０４を通して汲み出されて、油冷ラジエター１０２、及び供給継手／アダプタ１１８を設けた改良型オイルパン１０１に入る。オイルは、乾式オイル溜めを改良型オイルパン１０１の複数のオイル排出油路１１４を取り付けたポート１２０から排出される。さらに３本目のオイル排出油路は、内部ブーストプレナム３２に貯留するオイルを潜在的に回収する。特に、付加的な第二段階のオイルセパレータバッフル１１６を、出口フランジ３６に組み込んでもよく、３本目のオイル排出油路が内部ブーストプレナム３２から潜在的なオイルの貯留を除去可能である。付加的に、オイルは多段式ポンプ１０８から排油されて、オイルがオイルタンク又はリザーバ１１０に導入される前に網型フィルタを通って循環する。そして、オイルリザーバは、オイルポンプ１０８に加圧下でオイルを戻す。任意に、ブリーザ・ホース１１２を、バルブカバー１４の上部に取り付けられたブリーザに接続してもよい。上記の乾式排油系１００は、図示されているにも拘わらず上記の乾式排油系１００は、図示されているにも拘わらず単なる典型例であり、様々な乾式排油のアプローチが当技術分野で周知であり、また、本発明に使用できると認識されている。
【００４２】
本発明についての他の一般情報
また、典型的な目的のみのために、最新型のモジュール式Ｖ−８型エンジンに内部ブーストシステム３が後付けされることに留意されたい。しかしながら、当然のことながら、本発明を直接的にエンジンに組み込むか、又は、例えば、直列型４，６及び８気筒エンジン又はＶ−６，Ｖ−８，Ｖ−１０，Ｖ−１２型のエンジンといった、任意の従来の内燃機関に後付けしてもよい。このように、本発明は本書に示された典型的な図に限定されない。むしろ、図は、内部ブーストシステムが組み込まれた、あるエンジンのアプリケーションの単なる一例である。
【００４３】
さらに、他の実施例では、Ｖ−６，Ｖ−８，Ｖ−１０，Ｖ−１２といった内部圧縮チャンバの数は、ピストンの数の半分に設定されることに留意されたい。例えば、Ｖ−６は、３つの内部圧縮チャンバを有し、その一方でＶ−１０は５つの内部圧縮チャンバを有する。さらに、直列エンジンは、シリンダの１つのバンクのみを有するため、１つのシリンダ当たり１つのチャンバのみを有している。例えば、直列４気筒エンジンは、４つの内部圧縮チャンバを有し、一方、直列６気筒エンジンは、６つの内部圧縮チャンバを有している。
【００４４】
本発明は、いくつかの典型的な実施例を参照して記載されているが、当然のことながら、使用されている用語は、限定の用語よりもむしろ記載及び説明の用語である。変更を、形態において本発明の範囲と精神から逸脱することなく、添付の特許請求の範囲の範囲内で行ってもよい。本発明は、特定の手段、材料及び実施例を参照して記載されているが、本発明は特定の開示に限定することを意図するものではなく、むしろ、本発明は全ての機能的に相当する構造、方法にまで及び、そしてこのような使用は添付の特許請求の範囲の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
本発明は、さらに、本発明に係る好適な実施例の非限定的な例として描かれた図面を参照して上記のように詳細に記載されており、同様の符号は図面のいくつかの視野にわたって同じ部分を表している。
【００４６】
【図１】図１は、典型的なＶ型内燃機関（従来技術）を示す。
【図２】図２は、図１の内燃機関（従来技術）の分解斜視図を示す。
【図３】図３は、本発明の形態に従った内部ブーストシステムを具えるＶ型内燃機関の断面図を示す。
【図４】図４は、本発明の形態に従った図３の内部ブーストシステムの部品の分解斜視図を示す。
【図５】図５は、本発明の形態に従った改良型湿式貯留系の断面図を示す。
【図６】図６は、本発明の形態に従った、クランクシャフトの部分図、及びピストンピンとピストン給油システムを具える典型的なコンロッドの断面詳細図である。
【図７】図７は、本発明の形態に従った一体の下部メインジャーナルプレート及び下部メイン軸受ジャーナル給油系の平面図である。
【図８】図８は、本発明の形態に従った乾式貯留例の概要図を示す。
【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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【国際調査報告】
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