(57)【要約】【課題】【解決手段】２ストローク対向ピストンエンジンでは、一対の対向ピストンを有するポートシリンダに、ピストンがＢＤＣ位置とＴＤＣ位置間をサイクルする時にシリンダから空気を解放するように開放可能であるエンジン・ブレーキ・バルブを含むエンジンブレーキが設けられる。
2014516393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２サイクル対向ピストンエンジンであって、
ピストン制御の排気ポートおよび吸気ポートを有する少なくとも１つのシリンダと、
前記エンジンの少なくとも１つの吸気ポートに給気を供給する給気路と、
前記エンジンの少なくとも１つの排気ポートから排出ガスを除去する排気路と、
を備え、
前記排気ポートと前記吸気ポートとの間で前記シリンダに形成されるエンジン・ブレーキ・ポートに収容されるエンジン・ブレーキ・バルブが
前記シリンダの内部と流体連通し、
前記排気路に連結される出力を含み、
一対の対向ピストンが前記シリンダのボアを往復すると、開放のためのブレーキ信号に応答して、前記シリンダから給気を解放するように動作可能である、
２ストローク対向ピストンエンジン。
【請求項２】
前記エンジン・ブレーキ・バルブが、バルブプラグをバルブシートからバルブ本体内へと引き出して前記出力を開放させることによって第１の油圧信号状態に応答し、前記バルブプラグを前記バルブシートに戻して前記出力を閉鎖することによって第２の油圧信号状態に応答する油圧式バルブである請求項１の２ストローク対向ピストンエンジン。
【請求項３】
前記シリンダのボアの長手方向の中間点またはその近傍に配置され、前記シリンダの円周部に形成される１つまたは複数の燃料噴射ポートをさらに含み、前記エンジン・ブレーキ・ポートが前記円周部に位置する請求項１の２ストローク対向ピストンエンジン。
【請求項４】
前記エンジン・ブレーキ・バルブが、バルブプラグをバルブシートからバルブ本体内へと引き出して前記出力を開放させることによって第１の油圧信号状態に応答し、前記バルブプラグを前記バルブシートに戻して前記出力を閉鎖することによって第２の油圧信号状態に応答する油圧式バルブである請求項３の２ストローク対向ピストンエンジン。
【請求項５】
前記バルブプラグが針状バルブプラグである請求項４の２ストローク対向ピストンエンジン。
【請求項６】
前記エンジン・ブレーキ・バルブが、
ネジ付先端部を有するバルブ本体であって、前記バルブ本体の後部にキャップがねじ込まれ、前記バルブ本体と前記キャップとの間に内部空間が画定されるバルブ本体と、
前記バルブ本体の外面に形成される円周排出溝および油圧制御溝と、
前記内部空間に据えられ、気流チャンバおよび油圧流チャンバを画定するバルブガイドと、
前記排出溝を介して前記気流チャンバへと開放する気流ポートと、
前記油圧制御溝を介して前記油圧流チャンバへと開放する作動油流ポートと、
前記気流チャンバに開放する前記ネジ付先端部内のオリフィスと、
前記内部空間に配置され、前記バルブガイドの中央ボアに収容される針状プラグと、前記油圧流チャンバの可動床を画定するフランジと、スプリングガイドとを有するバルブピストンと、
前記スプリングガイドに保持され、前記フランジと前記キャップ間で圧縮されるスプリングと、
を備える請求項１の２ストローク対向ピストンエンジン。
【請求項７】
前記シリンダのボアの長手方向の中間点またはその近傍に配置され、前記シリンダの円周部に形成される１つまたは複数の燃料噴射ポートをさらに含み、前記エンジン・ブレーキ・ポートが前記円周部に位置する請求項６の２ストローク対向ピストンエンジン。
【請求項８】
前記エンジン・ブレーキ・バルブが、バルブプラグをバルブシートからバルブ本体内へと引き出して前記出力を開放することによって第１の油圧信号状態に応答し、前記バルブプラグを前記バルブシートに戻して前記出力を閉鎖することによって第２の油圧信号状態に応答する油圧式バルブである請求項７の２ストローク対向ピストンエンジン。
【請求項９】
前記エンジン・ブレーキ・バルブが油圧起動式バルブである請求項１の２ストローク対向ピストンエンジン。
【請求項１０】
２ストローク対向ピストンエンジンであって、
ピストン制御の排気ポートおよび吸気ポートを有する少なくとも１つのシリンダと、
スーパーチャージャを備え、前記スーパーチャージャにより圧縮された給気を前記エンジンの少なくとも１つの吸気ポートに供給する給気路と、
前記エンジンの少なくとも１つの排気ポートから排出ガスを除去する排気路と、
を備え、
前記シリンダにおいて、前記排気ポートと前記吸気ポートとの間に形成されるエンジン・ブレーキ・ポートに収容されるエンジン・ブレーキ・バルブが、
前記シリンダの内部と流体連通し、
前記排気路に連結される出力を含み、
一対の対向ピストンが前記シリンダのボア内を往復すると、開放のためのブレーキ信号に応答して、前記スーパーチャージャによって圧縮された給気を前記シリンダから解放するように動作可能である、
２ストローク対向ピストンエンジン。
【請求項１１】
前記エンジン・ブレーキ・バルブが、前記出力を開放することによって第１の油圧信号状態に応答し、前記出力を閉鎖することによって第２の油圧信号状態に応答する油圧式バルブである請求項１０の２ストローク対向ピストンエンジン。
【請求項１２】
前記エンジン・ブレーキ・バルブがニードルバルブである請求項１１の２ストローク対向ピストンエンジン。
【請求項１３】
前記シリンダのボアの長手方向中間点またはその近傍に配置され、前記シリンダの円周部に形成される１つまたは複数の燃料噴射ポートをさらに含み、前記エンジン・ブレーキ・ポートが前記円周部に位置する請求項１１の２ストローク対向ピストンエンジン。
【請求項１４】
前記エンジン・ブレーキ・バルブがニードルバルブである請求項１３の２ストローク対向ピストンエンジン。
【請求項１５】
前記エンジン・ブレーキ・バルブが、
ネジ付先端部を有するバルブ本体であって、前記バルブ本体の後部にキャップがねじ込まれ、前記バルブ本体と前記キャップとの間に内部空間が画定されるバルブ本体と、
前記バルブ本体の外面に形成される円周排出溝および油圧制御溝と、
前記内部空間に据えられ、気流チャンバおよび油圧流チャンバを画定するバルブガイドと、
前記排出溝を介して前記気流チャンバへと開放する気流ポートと、
前記油圧制御溝を介して前記油圧流チャンバへと開放する作動油流ポートと、
前記気流チャンバに開放する前記ネジ付先端部内のオリフィスと、
前記バルブガイドの中央ボアに収容される針状プラグと、前記油圧流チャンバの可動床を画定するフランジと、スプリングガイドとを有するバルブピストンと、
前記スプリングガイドに保持され、前記フランジと前記キャップ間で圧縮されるスプリングと、
を備える請求項１０の２ストローク対向ピストンエンジン。
【請求項１６】
エンジン・ブレーキ・バルブであって、  
ネジ付先端部を有するバルブ本体であって、前記バルブ本体の後部にねじ込まれるキャップと、前記キャップとの間に画定される内部空間とをさらに有するバルブ本体と、
前記バルブ本体の外面に形成され、前記バルブ本体の軸方向に間隔を有する円周排出溝および油圧制御溝と、
前記内部空間に据えられ、前記内部空間において気流チャンバおよび油圧流チャンバを画定するバルブガイドと、
前記排出溝を介して前記気流チャンバへと開放する気流ポートと、
前記油圧制御溝を介して前記油圧流チャンバへと開放する作動油流ポートと、
前記気流チャンバに開放する前記ネジ付先端部内のオリフィスと、
前記バルブガイドの中央ボアに収容される針状プラグと、前記油圧流チャンバの可動床を画定するフランジと、スプリングガイドとを有するバルブピストンと、
前記スプリングガイドに保持され、前記フランジと前記キャップ間で圧縮されるスプリングと、を備え、
前記バルブピストンが前記バルブ本体の軸方向に閉鎖位置まで可動であり、前記閉鎖位置においては、前記プラグが前記気流チャンバのバルブシートに反して開放位置へ据えられ、前記プラグが前記バルブシートから前記気流チャンバに引き出される、
エンジン・ブレーキ・バルブ。
【請求項１７】
少なくとも１つのポートシリンダと前記シリンダ内に対向して配置される一対のピストンとを備える２ストローク対向ピストンエンジンを作動する方法であって、
前記ピストンがＢＤＣ位置とＴＤＣ位置との間を移動する際、前記対向ピストン間で前記シリンダに入る給気が、エンジン・ブレーキ・バルブを介して前記シリンダから継続的に解放される間、前記シリンダへの燃料供給が中断される方法。
【請求項１８】
給気が前記エンジンの排気路に解放される、少なくとも１つのポートシリンダと前記シリンダ内に対向して配置される一対のピストンとを備える２ストローク対向ピストンエンジンを作動する請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記シリンダに入る給気がスーパーチャージャによって圧縮される、少なくとも１つのポートシリンダと前記シリンダ内に対向して配置される一対のピストンとを備える２ストローク対向ピストンエンジンを作動する請求項１７の方法。
【請求項２０】
給気が前記シリンダから継続的に排出される間、ＥＧＲバルブが閉鎖される、少なくとも１つのポートシリンダと前記シリンダ内に対向して配置される一対のピストンとを備える２ストローク対向ピストンエンジンを作動する請求項１７の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の関する分野は内燃エンジンである。特に、本発明の分野はポートシリンダを有する２ストロークエンジンに関する。より具体的な用途では、本発明の分野はエンジンブレーキを可能にするように対向ピストンを備えたポートシリンダからの給気を解放する構造および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
４ストロークエンジンと比較すると、ポート付き２ストローク対向ピストンエンジンは、比出力、出力密度、および出力重量比の点で利点を有することが認識されている。これらのおよびその他の理由から、ほぼ一世紀の間、使用は限定されてきたが、現代における広範な様々な輸送用途において対向ピストンエンジンの利用に関心が寄せられつつある。代表的な対向ピストンエンジンを図１および２に示す。図１に示すように。対向ピストンエンジンは１つまたは複数のシリンダ１０を含み、各シリンダは、ボア１２と、そのボア１２内に、長手方向にずらした位置に機械切削される、あるいは形成される、排気ポート１４および吸気ポート１６とを有する。１つまたは複数の燃料噴射ノズル１７がそれぞれ、シリンダの長手方向中心またはその近傍でシリンダの側面を貫通する各自の噴射ポートに配置される。２つのピストン２０、２２が、その端面２０ｅ、２２ｅが各々対向した状態で、ボア１２に配置される。便宜上、ピストン２０は排気ポート１４に近接しているため、「排気」ピストンと称し、排気ポートが形成されるシリンダの端部を「排気端」と称する。同様に、ピストン２２は吸気ポート１６に近接しているため「吸気」ピストンと称し、シリンダの対応端部は「吸気端」と称する。
【０００３】
対向ピストンの原理：１つまたは複数のシリンダ１０を有する対向ピストンエンジンの動作は十分に認識されている。これに関連して、図２を参照すると、端面２０ｅと２２ｅとの間で生じる燃焼に応答して、対向するピストンが、シリンダ内の最内位置である各自の上死点（ＴＤＣ）位置から離れる。ＴＤＣから移動しつつ、ピストンはシリンダ内の最外位置である各自の下死点（ＢＤＣ）位置に近づくまで，関連付けられたポートを閉鎖したままにしておく。有効だが必須ではない対向ピストンエンジン構造の態様では、位相オフセットがピストン移動に導入されており、以下の一連のシーケンスを引き起こす。吸気ポート１６が開放する前に、排気ピストン２０がＢＤＣに近づくと排気ポート１４は開放し、燃焼によって生成される排出ガスが排気ポート１４から外へ流れ始める。吸気ピストンがＢＤＣに近づくと、吸気ポート１６が開放し、再循環排出ガスを伴い，あるいは伴わずに、加圧空気（「給気」）がシリンダ１０内に強制的に送り込まれる。シリンダに入ってくる給気により、排出ガスが排気ポート１４から外へ追いやられる。このプロセスを「掃気」と称する。
【０００４】
図１に示すように、上記位相オフセットを前提として、排気ポート１４が閉鎖された後、吸気ポート１６が閉鎖され、シリンダ内に残る給気が端面２０ｅと２２ｅとの間で圧縮される。通常、給気は吸気ポート１６を通過する際に旋回し、ポートが開放されている間は掃気を促進し、ポートが閉鎖された後は、空気を噴射された燃料と混合させる。燃料は通常ディーゼルであり、１つまたは複数の高圧噴射装置によってシリンダ内に噴射される。一例として図１を参照すると、旋回する給気３０は略螺旋状運動を行い、この運動により、シリンダの長手軸を中心として循環する渦を、ボア内に形成する。図２に最もよく示されるように、ピストンがシリンダボアにおいて各自のＴＤＣ位置へと進むと、燃料４０がノズル１７を介し、ピストンの端面２０ｅと２２ｅの間で、旋回する給気３０に直接噴射される。旋回する給気と燃料の混合物は、ピストン２０および２２が各自のＴＤＣ位置を通過するときに端面２０ｅおよび２２ｅの間に画定される燃焼室３２内で圧縮される。混合物が着火温度に達すると、燃料が燃焼室で着火し、それにより、ピストンは各自のＢＤＣ位置へと離れる方向に送られる。２ストロークエンジンでは、空気を圧縮し、空気に噴射される燃料を着火させるプロセスを「圧縮着火」と称する。
【０００５】
圧縮給気の解放は、ディーゼルエンジンのいくつかの動作態様において有効である。エンジンのストロークサイクルと同期するエンジンブレーキ（「減圧ブレーキ」および「圧縮解放ブレーキ」とも呼ばれる）は、ディーゼルエンジンを備えた中型・大型トラックにとって特に有益な特徴である。圧縮解放ブレーキは４ストローク・バルブ・ディーゼル・エンジンでは、ピストンが圧縮行程のピークまたはその近傍にあるときに、爆発行程の開始直前に、燃料噴射を中止し、ＥＧＲバルブを閉鎖し、シリンダからの圧縮給気を解放することによって起動される。このポイントで圧縮空気を解放することで、さもなければ爆発行程中に上死点から下死点までピストンを推し進めるだろうエネルギーが、解放される。このため、ピストンがＢＤＣに戻る際にピストンから抽出される作業量が大きく低減され、所望の制動効果を生成する。
【０００６】
圧縮解放ブレーキ用に構成されるバルブエンジンでは、圧縮空気は、圧縮行程の最後またはその近傍でシーケンスから外れて、排気バルブを開放することによって解放される。圧縮空気は開放されたバルブを通じて排気システムに流れ込む。ＢＤＣで、給気は再びシリンダに通される。ストロークが繰り返される際、圧縮空気の解放によって潜在エンジンエネルギーが排出されることで、エンジンを減速させる。圧縮解放ブレーキは中型・大型車両の制動能力を著しく向上させ、それにより比較的高い平均速度でもより安全に車両を作動させることができる。さらに、著しい追加の制動能力を付与することにより、圧縮解放ブレーキシステムは中型・大型トラックの機械ブレーキシステムの寿命を延ばしており、それにより、このような車両の全寿命にわたってメンテナンス費用を低減している。
【０００７】
４ストロークエンジン用の圧縮解放ブレーキ構造は通常、スロットルの解放に伴う手動信号に応答して作動する。エンジンブレーキを起動すると、シリンダは、圧縮行程中にシーケンスから外れて開放されている排気バルブを通じ、換気される。４ストロークエンジンにおける圧縮解放ブレーキの代表的な実施形態では、米国特許第４，４７３，０４７号が各シリンダに２つの排気バルブを設けることを教示している。正常動作においては、両バルブは排気行程中に開放されている。圧縮解放ブレーキが起動されると、排気バルブの一方が圧縮行程のＴＤＣまたはその近傍で開放される。
【０００８】
エンジンブレーキのより簡易で実行し易いモードでは、排気および／または吸気バルブは、燃料の供給が中断される間、制動期間を通して継続的に開放されたままに保持される。それによって、エンジン動作ストロークとの同期を必要とすることなく、実質的な制動力が生成される。米国特許第３，５４７，０８７号は、バルブと関連づけられたロッカアームの戻り運動を阻止するように前進する油圧ブロッキングアームの使用を教示している。ロッカアームの戻り振動が阻止された状態で、ブロッキングアームが後退するまで関連バルブは少なくとも部分的に開放されたままである。シリンダに供給される空気は、開放されたバルブを通じて継続的に排気路へと戻される。
【０００９】
従来の４ストローク・ディーゼル・エンジンは、エンジン動作ストロークの特定の部分の間、あるいはストローク全体を通じてエンジンバルブの正常動作を中断するように設計された吸気および／または排気バルブ機構を改良することによって、エンジンブレーキの利点を達成するものである。吸気および排気バルブはシリンダヘッドに支持されており、関連づけられた起動機械を有する。しかしながら、２ストローク対向ピストンエンジンはバルブまたはシリンダヘッドを含んでいない。その代わりに、シリンダ上で長手方向に分離されピストンによって制御されるシリンダポートを通じて給気を吸入し、燃焼生成物を排出する。したがって、シリンダヘッドと吸気および排気バルブがない場合、対向ピストンエンジンはバルブ・ディーゼル・エンジン用に調整されたエンジン・ブレーキ・ソリューションを組み込むことができない。にもかかわらず、エンジンブレーキを対向ピストンエンジンに追加することで、これらの能力を備えたバルブエンジンによって実現される様々な利益および利点がもたらされる。したがって、エンジンブレーキを提供する２ストローク対向ピストンシリンダ構造が必要とされる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
対向ピストンエンジンのエンジンブレーキで得られる様々な利益および利点を達成するためには、対向するピストンの端面間でエンジンシリンダに供給される空気が、ピストンがＴＤＣ位置とＢＤＣ位置間を往復する際に解放されることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
出願人が達成した重要な実現は、ピストンがＢＤＣ位置とＴＤＣ位置間をサイクルする時にシリンダから空気を解放するよう開放可能であるエンジン・ブレーキ・バルブを、対向ピストンエンジンの各シリンダに設けることで、簡易で、安価で、容易に作動するエンジンブレーキが可能になることである。
【００１２】
好ましくは、エンジン・ブレーキ・バルブは、開放と閉鎖がエンジン動作ストロークと同期されなければならない圧縮解放ブレーキと異なり、エンジンの制動中に継続的に開放されたままにされる。これにより、給気は継続的にシリンダから抽気される。このようにして、給気がエンジン・ブレーキ・バルブを通じて流れ出す際に、ピストンによるポンピング作用が熱として失われる。好ましくは、いったん給気がエンジン・ブレーキ・バルブを通じて膨張すれば、排気路に排出される。任意で、吸気路に排出させることもできる。
【００１３】
好ましくは、エンジンブレーキ中、エンジン・ブレーキ・バルブが開放されると、エンジンへの燃料供給が中断され、ＥＧＲバルブが閉鎖される。
【００１４】
シリンダはスーパーチャージャで外部に掃気される。これは、エンジン・ブレーキ・バルブを介する給気の流れを増やすことになるので、エンジンブレーキ動作にとって有益であり、それによって利用可能な制動力が増大する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】対向するピストンが各自の下死点位置にある状態の、先行技術の対向ピストンエンジンのシリンダの側方断面の部分概略図であり、「先行技術」と標示されている。
【図２】対向するピストンが各自の上死点位置近傍にある状態の、図１のシリンダの側方断面の部分概略図であり、ピストン端面が燃焼室を画定しており、「先行技術」と標示されている。
【図３】本発明の態様が示される対向ピストンエンジンの概念概略図である。
【図４】本発明に係るエンジン・ブレーキ・バルブの側面図である。
【図５】対向ピストンエンジンのポートシリンダのエンジン・ブレーキ・ポートに据えられた際の、図４のエンジン・ブレーキ・バルブの内部構造を示す側方断面図である。
【図６】完全開放位置でのエンジン・ブレーキ・バルブを示す側方断面図である。
【図７】対向ピストンエンジンの３つのシリンダを示しており、各シリンダがエンジン・ブレーキ・バルブを備えている。
【図８】対向ピストンエンジンの３つのシリンダを示しており、各シリンダはエンジン・ブレーキ・バルブと一対の燃料噴射ポートをそれぞれ備えており、うち１つのシリンダの断面を示し、エンジン・ブレーキ・バルブ搭載構造の詳細を示す。
【図８Ａ】図８の円部分の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本明細書に記載の発明は、説明上、ボアを有する少なくとも１つのシリンダを備えたポート付き２ストロークエンジンを含み、ボア（穴）内には一対のピストンが端面を対向させて配置されるように提示されている。エンジンは任意の特定数のクランクシャフトに限定されない。たとえば、本発明は、１つのクランクシャフト、２つのクランクシャフト、および３つ以上のクランクシャフトを備えた対向ピストンエンジンに適用することができる。別の態様では、本発明は、対向ピストンエンジンにおける任意のピストン連結スキームで適用することができる。別の態様では、本発明は、それぞれがボア、ピストン制御の排気ポートおよび吸気ポート、およびボア内に対向して配置される一対のピストンを備えた、１つまたは複数のポートシリンダを含む内燃エンジン構造に適用することができる。
【００１７】
図３では、内燃エンジン４９は、１つまたは複数のシリンダ５０を有する対向ピストンエンジンによって具体化されている。たとえば、エンジンは１つのシリンダ、２つのシリンダ、あるいは３つ以上のシリンダを有することができる。各シリンダ５０はボア（穴）５２と、シリンダの両端部に形成または機械加工される排気ポート５４および吸気ポート５６とを有する。排気ポート５４と吸気ポート５６はそれぞれ、外周がリング状の開口部を有し、両ポートの隣接する開口部は固体ブリッジによって分離されている（説明によっては、各開口部を「ポート」と称する。しかしながら、前記「ポート」の外周連続構造は図３に示すポート構造との差異はない）。排気ピストン６０と吸気ピストン６２は摺動可能にボア５２に配置され、端面が互いに対向する。ピストン６０および６２がＴＤＣ位置またはその近傍にあるとき、燃焼がボア５２とピストン端面によって画定される燃焼室で生じる。
【００１８】
図３のエンジンでは、燃料は、シリンダ５０の側面を貫通する開口部に配置される少なくとも１つの燃料噴射ノズル１００を介して、ピストン端面間で直接燃焼室に噴射される。
【００１９】
図３を参照すると、吸気システムは、エンジン４９に供給される給気とエンジン４９によって生成される排出ガスとを管理する。代表的な吸気システム構造は、外気を圧縮する給気源と、給気をエンジンの少なくとも１つの吸気ポートに輸送する給気路とを含む。吸気システム構造は、燃焼生成物（排出ガス）を少なくとも１つの排気ポートから輸送し、処理して、大気中に解放する排気路も含む。
【００２０】
図３を参照すると、吸気システムは排気マニホルド１２５を含む。必須ではないが、好ましくは、排気マニホルド１２５は、エンジンの全てのシリンダ５０の排気ポート５４と連通する排気プラナムから成る。ターボチャージャ１２０は、排気ポート５４を出て、排気マニホルド１２５から導管１２４に流れ込む排出ガスから、エネルギーを抽出する。ターボチャージャ１２０は、共通シャフト１２３上で回転するタービン１２１とコンプレッサ１２２とを含む。ターボチャージャ１２０は単独ジオメトリまたは可変ジオメトリ装置のどちらでもあることができる。タービン１２１は、排気出力１１９に向かってタービンを通過する排出ガスによって回転される。これにより、コンプレッサ１２２が回転して、空気入力を通じて得られる外気を圧縮する。コンプレッサ１２２により出力される給気は、通路１２６を通って給気クーラ１２７へと流れ、そこからスーパーチャージャ１１０へ流れ、ここでさらに圧縮される。スーパーチャージャ１１０は、クランクシャフトへのベルトリンク機構によって連結され、それにより駆動される。スーパーチャージャ１１０は単速度または複速度装置、あるいは完全な可変速装置とすることができる。スーパーチャージャ１１０によって圧縮される空気は、スーパーチャージから、給気クーラ１２９を介して吸気マニホルド１３０へと出力される。１つまたは複数の吸気ポート５６は、スーパーチャージャ１１０によって加圧される外気の給入を、吸気マニホルド１３０を介して受け取る。必須ではないが、好ましくは、複数シリンダ対向ピストンエンジンにおいて、吸気マニホルド１３０は、全てのシリンダ５０の吸気ポート５６と連通する吸気プレナムから成る。必須ではないが、好ましくは、図３のエンジンの吸気システムは、ＥＧＲバルブ１３８によって制御されるバルブ制御再循環路１３１によって、排気路から排出ガスを抽出し、抽出された排出ガスを処理して、入ってくる外気の吸気流へと輸送する排気ガス再循環（ＥＧＲ）路を含む。
【００２１】
エンジンブレーキ：図３に示すように、本発明では、内部に対向ピストンを備えるポートシリンダは、シリンダ５０の側壁を貫通するエンジン・ブレーキ・ポート１４１に据えられたエンジン・ブレーキ・バルブ１４０を備える。エンジン・ブレーキ・バルブは、排気路に接続される排出路を含む。エンジン・ブレーキ・ポート１４１はシリンダ５０の壁を、シリンダの排気ポート５４と吸気ポート５６との間の位置で貫通する。好ましくは、エンジン・ブレーキ・ポート１４１は、ピストン端面のＴＤＣ位置間で、シリンダの長手方向中心またはその近傍に位置する。
【００２２】
エンジン・ブレーキ・バルブ構造：好適なエンジン・ブレーキ・バルブ構造を図４および５に示す。図４については、エンジン・ブレーキ・バルブ１４０（以下「バルブ１４０」と称する）はネジ付先端部１５１を有するバルブ本体１５０を含んでおり、バルブ本体の後部にはキャップ１５２がねじ込まれ、バルブ本体の外面には円周排出溝１５４が形成され、同様にバルブ本体の外面に円周油圧制御溝１５６もまた形成される。空気流ポート１５５が溝１５４の床を貫通している。作動油流ポート１５７は溝１５６の床を貫通している。図５については、バルブ本体の内部空洞は、その一端はキャップ１５２によって閉鎖され、対向端はオリフィス１６０を介して開放している。この内部空間の前部に押し込まれ、据えられる青銅バルブガイド１６２は、気流チャンバ（部屋）１６４と油圧流チャンバ（部屋）１６６とを画定する。オリフィス１６０および気流ポート１５５は気流チャンバ１６４内に開放している。気流チャンバ１６４は、バルブシート１６５を画定する円錐台形表面を通ってオリフィス１６０へ移行する（図６に最もよく示される）。作動油流ポート１５７は油圧流チャンバ１６６へと開放している。バルブピストン１７０は、バルブガイド１６２の中央ボアに収容されるニードル状（針状）プラグ１７２と、油圧流チャンバ１６６の可動床を画定するフランジ１７４と、スプリングガイド１７６とを含む。スプリングガイド１７６に保持されるスプリング１８０は、フランジ１７４とキャップ１５２との間で圧縮される。２方向油圧ピストンシールは１７７に設けられてプラグ１７２とバルブガイドのボアとのインタフェースを封止し、１７８に設けられてフランジ１７４の側面とバルブ本体の後部のボアとのインタフェースを封止する。
【００２３】
エンジン・ブレーキ・バルブ制御：図５は、閉鎖状態のバルブ１４０を示しており、この状態では、フランジ１７４に対して圧縮スプリング１８０により印加される力が、油圧流チャンバ１６６内の作動油によってフランジ１７４に印加される力とシリンダ内のガスによってオリフィス１６０を介して印加される力を含め、バルブピストンに印加される対抗力を超過している。バルブ１４０が閉鎖状態にある時は、シリンダからのガスが気流チャンバ１６４に入るのを防止するため、ニードル状（針状）プラグ１７２の先端部１７３が、圧縮スプリング１８０の力によってバルブシート１６５と封止係合して保持される。図６は開放状態のバルブ１４０を示しており、この状態では、フランジ１７４に対して圧縮スプリング１８０により印加される力が、油圧流チャンバ１６６内の作動油によってフランジ１７４に印加される対抗力を超過している。明白に、バルブの状態は閾値圧力を有する油圧信号によって判定され、閾値圧力を下回るとバルブ１４０が閉鎖され、閾値圧力を上回るとバルブ１４０が開放される。
【００２４】
エンジン・ブレーキ・バルブ設置：図７は、３つのポートシリンダ５０を備えた対向ピストンエンジンを示しており、各ポートシリンダがそれぞれエンジン・ブレーキ・バルブ１４０を有する。クランクケースは、３つのシリンダを横断して延在する中央部分２００を含む。クランクケースは各シリンダに支持突起２１０を含み、そこでシリンダ用のエンジン・ブレーキ・バルブ１４０が支持される。支持カラーは燃料噴射装置（図示せず）を支持する突起２１２を含む。各支持突起２１０は気流排出経路２１４へと移行しており、該経路を通じてバルブ１４０の円周排出溝を出る給気が排気路へと流れる。各支持突起２１０は、バルブ１４０の円周油圧制御溝と連通するネジ付油圧ポート２１６を含む。加圧作動油が、バルブブロック２５２に搭載される、３つの個々に制御されるソレノイド式油圧バルブ２６０のセット２５０から、バルブ１４０に供給される。加圧作動油は路２５４に供給され、油圧戻りが路２５６に供給される。各油圧バルブ２６０は、各自のエンジン・ブレーキ・バルブ１４０の油圧制御溝を、ソレノイド制御信号に従い圧力路２５４または戻り路２５６のいずれかに連結する３ウェイ２位置装置である。
【００２５】
図８および８Ａは、エンジン・ブレーキ・バルブ１４０が図７の３シリンダ対向ピストンエンジンのクランクケース（またはその他の支持構造）にどのように設置されるかを示す。図示されるように、エンジン制御バルブ１４０は通常、シリンダ５０の燃焼空間の中心で、シリンダ５０の円周位置に搭載され、そこには噴射ポート１００も配置される。銅座金シール２７０はネジ付先端部１５１とシリンダスリーブ２７２との間に据えられる。バルブ本体の外面と突起２１０との間に据えられるＯリングシール２７４、２７６、および２７８は、排出溝１５４と油圧溝１５６を隔離する。
【００２６】
製造および材料：ピストンおよびシリンダは、金属材料を鋳造する、および／または機械加工することによって製造される。たとえば、ピストンは、ピストン端面が形成される頂部に組み付けられる裾部で構成してもよい。頂部は４１−４０または４３−４０などの高炭素鋼を含んでもよく、裾部は４０３２−Ｔ６５１アルミニウムを用いて形成してもよい。このような場合、シリンダとクランクケースは好ましくは鋳鉄組成を含む。エンジン・ブレーキ・バルブ部品は好ましくは機械加工された鋼部品を含むが、例外として、バルブガイド１６２は青銅製である。２方向油圧ピストンシール１７７および１７８は好ましくはＴｅｆｌｏｎ（登録商標）製であり、Ｏリングによって通電される。Ｏリング２７４、２７６、および２７８は好ましくは、合成プラスチック材料製である。
【００２７】
対向ピストン・エンジン・ブレーキ動作：図５では、エンジン・ブレーキ・バルブが閉鎖された状態で、対向ピストンエンジンが正常動作を呈しており、正常動作中、シリンダ内のピストンは、クランクシャフトの完全な回転毎に完全なストロークサイクルを行う。これに関連し、排気ポートが閉鎖された状態では、給気が吸気／圧縮行程中の何らかの初期圧力で吸気ポートを通ってシリンダに入る。吸気ポートが閉鎖されると、給気はピストン端面間で圧縮され、ピストンがＴＤＣに向かって移動するにしたがい、圧力が高速で上昇する。ＴＤＣの前に、燃料がシリンダに噴射される。特定の圧力において、圧縮空気の温度が燃焼を開始させる。燃焼によって、圧力は急速に上昇して、ピストンがＴＤＣを通過する際にピークに達し、その後、ピストンがＢＤＣに近づく動力／排気行程中に低速で低下する。サイクルはクランクシャフトの回転毎に繰り返される。
【００２８】
図６において、燃料噴射が中断され、ＥＧＲバルブ（もしあれば）の閉鎖が維持された状態では、エンジン・ブレーキ・バルブが継続的に開放されて、エンジン動作の連続ストロークサイクル全体にわたりシリンダと排気路間の連通を提供する。このようにして、ピストンによるポンビング作用は、給気がエンジン・ブレーキ・バルブを介して流れ出る際に、熱として失われる。好ましくは、いったん給気がエンジン・ブレーキ・バルブを通じて膨張すれば、排気路へと排出される。態様によっては、給気は給気路に排出することができる。エンジンは圧縮行程と排気行程の両方で負の作業を行うため、エンジン・ブレーキ・バルブが開放されると、ピストンはＴＤＣとＢＤＣの間で往復運動して連続エンジンブレーキが提供される。
【００２９】
エンジン・ブレーキ・バルブは、車両のダッシュボードまたはブレーキペダルに搭載されるユーザ作動スイッチによって制御することができる。
【００３０】
エンジン・ブレーキ・バルブの適用は対向ピストンエンジンに限定されない。事実、１つまたは複数のエンジン・ブレーキ・バルブを、従来の２ストロークおよび４ストロークエンジンにおける連続エンジンブレーキ用に、シリンダヘッドに搭載することができる。
【００３１】
本発明はポート付き対向エンジン構造を参照して説明されてきたが、本発明の各種態様は、発明の精神から逸脱することなく、１つ、２つ、および３つ以上のクランクシャフトを有する対向ピストンエンジンに適用することができると理解すべきである。さらに、対向ピストンエンジンは、本発明の精神を逸脱することなく、任意のピストン連結方法によるものであることができる。さらに、本発明の各種態様は、発明の精神を逸脱することなく、シリンダを対向して配置した、あるいは１つまたは複数のクランクシャフトの両側に配置した対向ピストンエンジンに適用することができる。したがって、本発明は以下の請求項によってのみ限定される。
【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８Ａ】
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【国際調査報告】
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