(57)【要約】  内燃機関が、燃焼室内で往復運動するように構成された少なくとも１つのピストンを有する。内燃機関は、移送ポートと排気ポートおよび２次ポートとを有し、２次ポートは、２次空気移送ポートか２次排気ポートのいずれかとして、あるいはｉ）空気移送ポートおよびｉｉ）排気ポートとして選択的に働く双方向ポートとして適応され得る。内燃機関は、２ストロークサイクルで動作し得る。内燃機関は、水塊中に沈められて、例えば船外機内で、燃焼室の外壁の近くに容積部を画定するカウリングを備えて使用し得る。容積部は、機関温度の最適化のために、水または排気ガスで選択的に満たされることができる。【選択図】  図４
2021503579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向ピストン配置された１対のピストンと、対向する前記１対のピストンによって共有される燃焼室とを備える内燃機関であって、前記ピストンが、前記燃焼室内で往復運動するように構成されており、前記燃焼室が、選択的に、排気ガスを前記燃焼室から送り出したり、吸気を前記燃焼室に送り込んだりするように構成された双方向ポートを有する、内燃機関。
【請求項２】
前記機関が、選択的に開閉されるように構成された排気ポートをさらに備え、したがって、前記排気ポートが閉じているときに、前記双方向ポートが排気ガスを前記燃焼室から送り出すように構成されており、前記排気ポートが開いているときに、前記排気ポートが排気ガスを前記燃焼室から送り出すように構成されており、前記双方向ポートが吸気を前記燃焼室に送り込むように構成されている、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記双方向ポートが、前記排気ポートの断面プロファイルよりも小さい断面プロファイルを有する、請求項２に記載の内燃機関。
【請求項４】
機関サイクル中、前記双方向ポートが、前記排気ポートの開放時間よりも短い開放時間を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項５】
機関サイクル中、前記排気ポートが、前記双方向ポートよりも前に開く、請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項６】
前記双方向ポートおよび前記排気ポートが、前記燃焼室の概ね第１の端部で前記燃焼室内に開口している、請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項７】
空気燃料混合気を前記燃焼室に送るように構成された移送ポートをさらに備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項８】
前記移送ポートが、前記燃焼室の前記第１の端部とは反対側の概ね第２の端部で前記燃焼室内に開口している、請求項６および７に記載の内燃機関。
【請求項９】
前記双方向ポートが、排気ガス出口または空気入口に選択的に流体接続される、請求項１〜８のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項１０】
切換弁が、前記空気入口と前記排気ガス出口との間の移送導管内に配置されており、前記切換弁が、前記双方向ポートが前記空気入口に流体接続される閉位置と前記双方向ポートが前記排気ガス出口に流体接続される開位置との間で選択的に動くことができる、請求項９に記載の内燃機関。
【請求項１１】
前記排気ポートが、前記排気ポートが閉じている閉位置と前記排気ポートが開いている開位置との間で選択的に動くことができる排気弁を有し、前記排気弁および前記切換弁が、前記排気弁が開いているときに前記切換弁が閉じているように、逆もまた同様になるように構成されている、請求項２および１０に記載の内燃機関。
【請求項１２】
前記空気入口が、空気が前記空気入口から前記双方向ポートに流れることを可能にする一方向弁を有する、請求項１０または１１に記載の内燃機関。
【請求項１３】
前記移送ポートが、空気燃料混合気を流入させるための吸気口に流体接続されている、請求項７〜１２のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項１４】
前記吸気口と前記移送ポートとの間に絞り弁をさらに備え、前記絞り弁が閉位置と開位置との間で動くことができる、請求項１３に記載の内燃機関。
【請求項１５】
前記絞り弁および前記排気弁が、前記絞り弁が開いているときに前記排気弁が開いているように、逆もまた同様になるように構成されている、請求項１１および１４に記載の内燃機関。
【請求項１６】
前記空気燃料混合気が前記吸気口から前記移送ポートに流れることを可能にするために、前記絞り弁と前記移送ポートとの間に一方向弁をさらに備える、請求項１４または１５に記載の内燃機関。
【請求項１７】
各吸気口が前記１対のピストンのそれぞれに関連しており、一方の吸気口が空気燃料混合気を前記燃焼室に送るようになされており、他方の吸気口が空気を前記燃焼室に送るようになされており、各吸気口が絞り弁を有する、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項１８】
前記絞り弁が同時に開閉するように構成されている、請求項１７に記載の内燃機関。
【請求項１９】
燃焼室内で往復運動するように構成された少なくとも１つのピストンを備える内燃機関であって、前記燃焼室が、
１次排気ポートであって、排気ガスを前記燃焼室から送り出すための実質的な開放構成と排気ガスが実質的に前記１次排気ポートを通過することができない実質的な閉鎖構成とを有する、１次排気ポートと、
前記１次排気ポートが実質的に閉じているときに排気ガスを前記燃焼室から送り出すように構成された２次排気ポートと、
を有する、内燃機関。
【請求項２０】
前記２次排気ポートが、前記１次排気ポートの断面プロファイルよりも小さい断面プロファイルを有する、請求項１９に記載の内燃機関。
【請求項２１】
機関サイクル中、前記２次排気ポートが、前記１次排気ポートの開放時間よりも短い開放時間を有する、請求項１９または２０に記載の内燃機関。
【請求項２２】
機関サイクル中、前記排気ポートが、前記２次排気ポートよりも前に開く、請求項１９〜２１のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項２３】
前記１次排気ポートおよび前記２次排気ポートが、前記燃焼室の概ね第１の端部で前記燃焼室内に開口している、請求項１９〜２２のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項２４】
空気燃料混合気を前記燃焼室に送るように構成された移送ポートをさらに備える、請求項１９〜２３のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項２５】
前記移送ポートが、前記燃焼室の前記第１の端部とは反対側の概ね第２の端部で前記燃焼室内に開口している、請求項２３および２４に記載の内燃機関。
【請求項２６】
前記１次排気ポートが、前記１次排気ポートが閉じている閉位置と前記１次排気ポートが開いている開位置との間で選択的に動くことができる１次排気弁を有し、前記２次排気ポートが、前記２次排気ポートが閉じている閉位置と前記２次排気ポートが開いている開位置との間で選択的に動くことができる２次排気弁を有し、前記１次排気弁および前記２次排気弁が、前記１次排気弁が開いているときに前記２次排気弁が閉じているように、逆もまた同様になるように構成されている、請求項１９〜２５のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項２７】
前記移送ポートが、空気燃料混合気を流入させるための吸気口に流体接続されている、請求項２５または２６に記載の内燃機関。
【請求項２８】
前記吸気口と前記移送ポートとの間に絞り弁をさらに備え、前記絞り弁が閉位置と開位置との間で動くことができる、請求項２７に記載の内燃機関。
【請求項２９】
前記絞り弁および前記１次排気弁が、前記絞り弁が開いているときに前記排気弁が開いているように、逆もまた同様になるように構成されている、請求項２６および２８に記載の内燃機関。
【請求項３０】
前記空気燃料混合気が前記吸気口から前記移送ポートに流れることを可能にするために、前記絞り弁と前記移送ポートとの間に一方向弁をさらに備える、請求項２８または２９に記載の内燃機関。
【請求項３１】
前記少なくとも１つのピストンが、対向ピストン配置された１対のピストンを含み、前記燃焼室が、対向する前記１対のピストンによって共有される、請求項１９〜３０のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項３２】
各吸気口が前記１対のピストンのそれぞれに関連しており、一方の吸気口が空気燃料混合気を前記燃焼室に送るようになされており、他方の吸気口が空気を前記燃焼室に送るようになされており、各吸気口が絞り弁を有する、請求項３１に記載の内燃機関。
【請求項３３】
前記吸気口絞り弁および前記１次排気弁が、前記１次排気弁が閉じているときに前記吸気口絞り弁が閉じているように構成されている、請求項２９および３２に記載の内燃機関。
【請求項３４】
前記２次排気ポートが、選択的に、排気ガスを前記燃焼室から送り出したり、吸気を前記燃焼室に送り込んだりするように構成された双方向ポートである、請求項２〜１８のいずれか一項に従属する場合の請求項１９〜３３のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項３５】
内燃機関であって、
共通の燃焼室内で往復運動するように対向ピストン配置で構成された少なくとも２つのピストンと、
前記燃焼室の第１の端部に概ね隣接し、空気と燃料の混合気を前記燃焼室に供給するように構成された移送ポートと、
前記燃焼室の前記第１の端部とは反対側の概ね第２の端部に概ね隣接し、排気ガスを前記燃焼室から送り出すように構成された排気ポートと、
前記燃焼室の前記第２の端部に概ね隣接してかつ前記排気ポートに概ね対向して配置された２次移送ポートと、
を備え、
前記２次移送ポートが、空気を前記燃焼室内に導入するように構成されている、内燃機関。
【請求項３６】
前記２次移送ポートが、前記排気ポートの断面プロファイルよりも小さい断面プロファイルを有する、請求項３５に記載の内燃機関。
【請求項３７】
前記２次移送ポートが、前記排気ポートが排気ガスを前記燃焼室から送り出すときに、空気を前記燃焼室内に導入するように構成されている、請求項３５または３６に記載の内燃機関。
【請求項３８】
前記２次移送ポートが、空気が空気入口から前記２次移送ポートに流れることを可能にする一方向弁を有する前記空気入口に選択的に流体接続される、請求項３５〜３７のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項３９】
機関サイクル中、前記２次移送ポートが、前記排気ポートの開放時間よりも短い開放時間を有する、請求項３５〜３８のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項４０】
機関サイクル中、前記排気ポートが、前記２次移送ポートよりも前に開く、請求項３５〜３９のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項４１】
前記２次移送ポートが、選択的に、排気ガスを前記燃焼室から送り出したり、吸気を前記燃焼室に送り込んだりするように構成された双方向ポートである、請求項２〜１８のいずれか一項に従属する場合の請求項３５〜４０のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項４２】
前記排気ポートが１次排気ポートであり、前記機関が２次排気ポートをさらに備え、前記１次排気ポートが、排気ガスを前記燃焼室から送り出すための実質的な開放構成と排気ガスが前記１次排気ポートを実質的に通過することができない実質的な閉鎖構成とを有し、前記２次排気ポートが、前記１次排気ポートが実質的に閉じているときに排気ガスを前記燃焼室から送り出すように構成されている、請求項２０〜３３のいずれか一項に従属する場合の請求項３５〜４１のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項４３】
水塊中に沈められて使用される内燃機関であって、
移送ポートおよび排気ポートを有する燃焼室内で往復運動するように構成された少なくとも１つのピストンと、
前記燃焼室の外壁に近接する容積部を画定するカウリングと、
を備え、
前記容積部が、前記排気ポートまたは前記機関の周囲の水塊のいずれかに選択的に流体接続される、内燃機関。
【請求項４４】
前記カウリングが、前記容積部を前記周囲の水塊に流体接続する開口部を有する、請求項４３に記載の内燃機関。
【請求項４５】
前記容積部を前記排気ポートに選択的に流体接続する移送導管と、排気ガスが前記排気ポートから前記容積部に流れて前記機関を暖めるようになっている開位置と水が前記周囲の水塊から流れて前記機関を冷却するようになっている閉位置との間で選択的に動くことができる前記移送導管内の切換弁と、をさらに備える、請求項４３または４４に記載の内燃機関。
【請求項４６】
前記水が前記開口部を通って前記容積部に入り、前記排気ガスが前記開口部を通って前記容積部から出る、請求項４４および４５に記載の内燃機関。
【請求項４７】
前記移送導管が、前記水塊の上方の周囲大気に開口する圧力ブリードを有する、請求項４５または４６に記載の内燃機関。
【請求項４８】
前記容積部が、前記機関がアイドル設定にあるときに排気ガスで満たされ、前記機関が動力設定にあるときに水で満たされるように構成されている、請求項４３〜４７のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項４９】
前記燃焼室内に１次排気ポートをさらに備え、前記排気ポートが２次排気ポートであり、前記１次排気ポートが、排気ガスを前記燃焼室から送り出すための実質的な開放構成と排気ガスが前記１次排気ポートを実質的に通過することができない実質的な閉鎖構成とを有し、前記２次排気ポートが、前記１次排気ポートが実質的に閉じているときに排気ガスを前記燃焼室から送り出すように構成されている、請求項４３〜４８のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項５０】
請求項２０〜３４のいずれか一項に従属する場合の請求項４９に記載の内燃機関。
【請求項５１】
前記排気ポートが、選択的に、排気ガスを前記燃焼室から送り出したり、吸気を前記燃焼室に送り込んだりするように構成された双方向ポートである、請求項２〜１８のいずれか一項に従属する場合の請求項１〜４３のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項５２】
前記移送ポートが、前記燃焼室の第１の端部に概ね隣接しており、前記排気ポートが、前記燃焼室の前記第１の端部とは反対側の概ね第２の端部に概ね隣接し、排気ガスを前記燃焼室から送り出すように構成されており、前記機関が、前記燃焼室の前記第２の端部に概ね隣接してかつ前記排気ポートに概ね対向して配置された２次移送ポートをさらに備え、前記２次移送ポートが、空気を前記燃焼室内に導入するように構成されている、請求項３５〜４０のいずれか一項に従属する場合の請求項４３〜４９のいずれか一項に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明は、内燃機関（ｉｎｔｅｒｎａｌ  ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  ｅｎｇｉｎｅ）に関し、特に、内燃機関のためのポーティング配置（ｐｏｒｔｉｎｇ  ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｓ）およびカウリング（ｃｏｗｌｉｎｇ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]内燃機関、特に２ストローク機関（ｔｗｏ  ｓｔｒｏｋｅ  ｅｎｇｉｎｅｓ）は、有害な排気物質（ｅｘｈａｕｓｔ  ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ）を生成することが知られている。機関内のポート（ｐｏｒｔｓ）の構成および寸法は、通常、機関が動力で動作するための燃焼プロセスの効率を最適化するように設計される。従来のポート付きシリンダ２ストローク機関では、空気燃料混合気（ａｉｒ−ｆｕｅｌ  ｍｉｘｔｕｒｅ）の概ね次のチャージが燃焼室内に吸い込まれるときに、燃焼後の排気ガスが燃焼室から出て行く。燃焼室を空にするこのプロセスは掃気（ｓｃａｖｅｎｇｉｎｇ）として知られており、その結果、燃料の燃焼が起こらずに、未燃焼の燃料および空気が燃焼室を通り排気システムを経由して機関から引き出され得る。短絡としても知られる、排気ポートを通る燃料チャージの一部が喪失して、排気物質中の未燃焼炭化水素の増加、および燃料消費量の増加につながるリスクがある。
【０００３】
[0003]２ストローク機関は、機械的な単純さから恩恵を受け、軽量であり、概ねあらゆる方向で使用されて、２ストローク機関をチェーンソー、芝刈り機および他の動力工具からバイク、カート、軽量飛行機および他の乗り物までの多様な用途での使用に適したものにすることができる。
【０００４】
[0004]２ストローク機関は、コンパクトな軽量設計が特に有効となる船舶用の船外機にも使用されるが、厳しい排ガス規制により、近年多くの国で２ストローク機関の使用はまれになっている。機関は、一部または全部が水面下に沈められ得る。水の温度は燃焼室内の温度に影響を及ぼし、このことは、船外用途向けの水中内燃機関の採用にさらなる課題をもたらし得る。
【０００５】
[0005]燃焼室内の準最適温度は、非効率的な燃焼プロセスおよび機関につながり、それにより比較的高いレベルの未燃焼炭化水素排出物を生成する。例えば、燃焼室内部のシリンダヘッドの温度が１１０℃から８０℃に低下すると、燃焼中に未燃焼炭化水素のレベルが２倍になることが見出された。水中機関の冷却方法により、機関の速度や負荷に関係なく、常に熱が抽出される。水中機関のアイドル時の動作温度は３０℃未満であり得るので、アイドル時の未燃焼炭化水素レベルは重大な問題となり得る。
【発明の概要】
【０００６】
[0006]本発明の第１の態様は、対向ピストン配置された１対のピストンと、対向する１対のピストンによって共有される燃焼室とを備える内燃機関であって、ピストンが、燃焼室内で往復運動するように構成され、燃焼室が、選択的に、排気ガスを燃焼室から送り出したり、吸気を燃焼室に送り込んだりするように構成された双方向ポートを有する、内燃機関を提供する。
【０００７】
[0007]好適には、双方向または「ハイブリッド」ポートは、排気ガスを燃焼室から送り出す排気ポートまたは吸気を燃焼室に送り込む空気移送ポートとして選択的に運転される。この二重機能性により、双方向ポートは機関の異なる動作状態に対して機関の効率を向上させるように動作することが可能になり、それにより未燃焼炭化水素排出物のレベルが低減される。
【０００８】
[0008]内燃機関は、異なる動作状態または動作設定を有する。「アイドルでの（ａｔ  ｉｄｌｅ）」、「アイドルで動作する（ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  ａｔ  ｉｄｌｅ）」、「アイドリングしている（ｉｄｌｉｎｇ）」、または「アイドル設定での（ａｔ  ａｎ  ｉｄｌｅ  ｓｅｔｔｉｎｇ）」機関は、外部負荷を駆動する動力出力を生成するためには使用されていない。アイドルでは、機関は、機関および機関の補機の外部のいかなる負荷の下でも動作していない。アイドルでは、燃焼室に入る空気および燃料の量を減少させ、機関の燃料消費を最小限に抑えるために、吸気システム内のスロットルが閉じられる。燃料の燃焼の減少は、機関が効率的にかつ事前定義された最適動作温度範囲内で動作している場合の排気物質の減少を意味する場合がある。
【０００９】
[0009]一方、「動力での（ａｔ  ｐｏｗｅｒ）」または「動力で動作する（ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  ａｔ  ｐｏｗｅｒ）」または「動力設定での（ａｔ  ａ  ｐｏｗｅｒ  ｓｅｔｔｉｎｇ）」機関は、負荷の下で動作しており、出力シャフトの回転を生成している。動力では、吸気システム内のスロットルは、最大量の空気および燃料が燃焼プロセスに利用できるようにするために開かれる。
【００１０】
[0010]スロットルは、ポートまたは導管内のガス流を管理する要素、機構、またはシステムと定義される。スロットルは、機関内へのガスの流れを妨げるまたは抑制することができる。機関設計で最も一般的に使用されるスロットルのタイプはバタフライ弁ではあるが、スロットルは必ずしも弁の形をとるものではない。スロットルのいくつかの既知の設計が当業者に利用できる。スロットルおよび絞り弁という用語は本明細書で使用されるが、スロットルの形態が使用されることについて限定されるものではない。
【００１１】
[0011]機関は、双方向ポートに加えて排気ポートをさらに備えてもよい。排気ポートは、選択的に開閉されるように構成されてもよい、したがって、排気ポートが閉じているときに双方向ポートは排気ガスを燃焼室から送り出すように構成され、排気ポートが開いているときに排気ポートは排気ガスを燃焼室から送り出すように構成されてもよく、双方向ポートは吸気を燃焼室に送り込むように構成される。双方向ポートは、機関がアイドルで動作しているときに排気ポートとして、機関が動力で動作しているときは空気移送ポートとして選択的に運転され得る。
【００１２】
[0012]双方向ポートは、排気ポートの断面プロファイルよりも小さい断面プロファイルを有してもよい。排気ガスを機関がアイドル状態で双方向ポートに通して導き、機関が動力の状態で排気ポートに通して導くことにより、機関がアイドルおよび動力で動作しているときに燃焼室内の圧力を最適化することが可能になる。機関は、アイドルでより少ない量の空気燃料チャージ、したがって排気ガスで動作するので、排気ガスをより小さな断面プロファイルを有するポートに通して導くことにより、燃焼室内の圧力を維持することが可能になる。
【００１３】
[0013]機関サイクル中、双方向ポートは、排気ポートの開放時間よりも短い開放時間を有してもよい。機関がアイドルで動作しているとき、双方向ポートは、排気ガスを燃焼室から送り出すように構成され得るが、その場合、双方向ポートの排気ポートの動作は、流入する燃料が短絡するのに利用できる過度の時間を補償するために、排気ポートよりも短い開放時間を有する。機関が動力で動作する場合、排気ポートは、効率的掃気を可能にするために、双方向ポートに比べて長い開放時間を有してもよい。機関が動力で動作しているとき、双方向ポートは、燃焼室内に外気（ｆｒｅｓｈ  ａｉｒ）の供給源を提供するために移送ポートとして動作することができ、そこで、双方向ポートの開放時間が短いと、燃焼室内に圧力降下をもたらして、燃焼室から外への排気ガスの流れとは対照的に燃焼室内への外気の流れが可能となり得る。
【００１４】
[0014]機関サイクル中、排気ポートは、双方向ポートよりも前に開き得る。これにより、機関がアイドルで動作しているときに燃焼室内の圧力降下が可能になる。
【００１５】
[0015]機関が動力で動作する場合、双方向ポートは、燃焼室に入る新しい空気燃料チャージの短絡を阻止する位置に燃焼室内への外気の供給源を提供し得る。排気ガスが出て行くと燃焼室を離れる追加のガスは、空気燃料混合気ではなく外気である。これにより、排気ガス中の未燃焼燃料の短絡が低減または回避される。
【００１６】
[0016]双方向ポートおよび排気ポートは、燃焼室の概ね第１の端部で燃焼室内に開口していてもよい。機関は、空気燃料混合気を燃焼室に送るように構成された移送ポートをさらに備えてもよい。移送ポートは、燃焼室の第１の端部とは反対側の概ね第２の端部で燃焼室内に開口していてもよい。これにより、空気燃料チャージは排気ポートから離れるように確実に保たれ、空気燃料チャージが短絡するリスクが軽減または除去される。燃焼段階よりも前に、空気燃料チャージの一部が排気ポートを通じて漏れるリスクが軽減される。これにより、排気ガス中の未燃焼燃料の存在が減少する。
【００１７】
[0017]双方向ポートは、排気ガス出口または空気入口に選択的に流体接続され得る。切換弁（ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｖａｌｖｅ）が、空気入口と排気ガス出口との間の移送導管内に配置され得る。切換弁は、双方向ポートが空気入口に流体接続され得る閉位置と双方向ポートが排気ガス出口に流体接続され得る開位置との間で選択的に動くことができ得る。
【００１８】
[0018]排気ポートは、排気ポートが閉じ得る閉位置と排気ポートが開き得る開位置との間で選択的に動くことができる排気弁を有してもよく、排気弁および切換弁は、排気弁が開いているときに切換弁が閉じているように、逆もまた同様になるように構成される。
【００１９】
[0019]空気入口は、空気が空気入口から双方向ポートに流れることを可能にする一方向弁を有してもよい。
【００２０】
[0020]移送ポートは、空気燃料混合気を流入させるための吸気口に流体接続され得る。機関は、吸気口と移送ポートとの間に絞り弁をさらに備えてもよく、絞り弁は閉位置と開位置との間で動くことができる。絞り弁および排気弁は、絞り弁が開いているときに排気弁が開いているように、逆もまた同様になるように構成され得る。機関は、空気燃料混合気が吸気口から移送ポートに流れることを可能にするために、絞り弁と吸気ポートとの間に一方向弁をさらに備えてもよい。
【００２１】
[0021]各吸気口が１対のピストンのそれぞれに関連していてもよく、一方の吸気口は空気燃料混合気を燃焼室に送るようになされていてもよく、他方の吸気口は空気を燃焼室に送るようになされていてもよく、各吸気口は絞り弁を有する。
【００２２】
[0022]絞り弁は、同時に開閉するように構成され得る。
【００２３】
[0023]本発明の第２の態様は、燃焼室内で往復運動するように構成された少なくとも１つのピストンを備える内燃機関であって、燃焼室が、１次排気ポートであって、排気ガスを燃焼室から送り出すための実質的な開放構成と排気ガスが１次排気ポートを実質的に通過することができない実質的な閉鎖構成とを有する、１次排気ポートと、１次排気ポートが実質的に閉じているときに排気ガスを燃焼室から送り出すように構成された２次排気ポートと、を有する、内燃機関を提供する。
【００２４】
[0024]好適には、燃焼後の排気ガスが燃焼室から出ることを可能にする２つの排気ポートを有することにより、各排気ポートを選択的に使用することが可能になる。各排気ポートの設計および寸法は、異なる動作状態下での機関の性能を最適化するように構成され得る。これにより、燃焼プロセスは、機関の異なる動作状態に対する機関の効率を向上させるように最適化されることが可能になり、それにより未燃焼炭化水素排出物のレベルが低減される。
【００２５】
[0025]２次排気ポートは、１次排気ポートの断面プロファイルよりも小さい断面プロファイルを有してもよい。機関は、アイドルでより少ない量の空気燃料チャージ、したがって排気ガスで動作するので、排気ガスをより小さな断面プロファイルを有するポートに通して導くことにより、燃焼室内の圧力を維持することが可能になる。
【００２６】
[0026]機関サイクル中、２次排気ポートは、１次排気ポートの開放時間よりも短い開放時間を有してもよい。
【００２７】
[0027]機関サイクル中、排気ポートは、２次排気ポートよりも前に開く。
【００２８】
[0028]１次排気ポートおよび２次排気ポートは、燃焼室の概ね第１の端部で燃焼室内に開口していてもよい。機関は、空気燃料混合気を燃焼室に送るように構成された吸気ポートをさらに備えてもよい。吸気ポートは、燃焼室の第１の端部とは反対側の概ね第２の端部で燃焼室内に開口していてもよい。これにより、空気燃料チャージは概ね排気ポートから離れるように確実に保たれ、空気燃料チャージが短絡するリスクが軽減される。燃焼段階よりも前に、空気燃料チャージの一部が排気ポートを通じて漏れるリスクが軽減される。これにより、排気ガス中の未燃焼燃料の存在が減少する。
【００２９】
[0029]１次排気ポートは、１次排気ポートが閉じている閉位置と１次排気ポートが開いている開位置との間で選択的に動くことができる１次排気弁を有してもよく、２次排気ポートは、２次排気ポートが閉じている閉位置と２次排気ポートが開いている開位置との間で選択的に可動の２次排気弁を有してもよく、１次排気弁および２次排気弁は、１次排気弁が開いているときに２次排気弁が閉じているように、逆もまた同様になるように構成され得る。それにより、機関の動作状態に応じて排気ポートとして使用されるべきポートが選択される。
【００３０】
[0030]移送ポートは、空気燃料混合気を流入させるための吸気口に流体接続され得る。機関は、吸気口と移送ポートとの間に絞り弁をさらに備えてもよく、絞り弁は閉位置と開位置との間で可動である。
【００３１】
[0031]絞り弁および１次排気弁は、絞り弁が開いているときに排気弁が開いているように、逆もまた同様になるように構成され得る。機関は、空気燃料混合気が吸気口から移送ポートに流れることを可能にするために、絞り弁と移送ポートとの間に一方向弁をさらに備えてもよい。
【００３２】
[0032]少なくとも１つのピストンは、対向ピストン配置された１対のピストンを含んでいてもよく、燃焼室は、対向する１対のピストンによって共有される。各吸気口が１対のピストンのそれぞれに関連していてもよく、一方の吸気口は空気燃料混合気を燃焼室に送るようになされていてもよく、他方の吸気口は空気を燃焼室に送るようになされていてもよく、各吸気口は絞り弁を有する。
【００３３】
[0033]空気取入口絞り弁および１次排気弁は、１次排気弁が閉じているときに空気取入口絞り弁が閉じているように構成され得る。空気取入口絞り弁は、機関がアイドルで動作しているときに閉じられ、したがって、それにより１次排気弁および空気取入口絞り弁は、機関がアイドル状態で動作しているときに排気ガスが２次排気ポートを通って燃焼室から出るようにリンクされる。
【００３４】
[0034]第２の態様の２次排気ポートが第１の態様の双方向ポートである、第１の態様と第２の態様の両方による機関。
【００３５】
[0035]本発明の第３の態様は、内燃機関であって、燃焼室内で往復運動するように構成された少なくとも１つのピストンと、燃焼室の第１の端部に概ね隣接し、空気と燃料の混合気を燃焼室に供給するように構成された移送ポートと、燃焼室の第１の端部とは反対側の概ね第２の端部に概ね隣接し、排気ガスを燃焼室から送り出すように構成された排気ポートと、燃焼室の第２の端部に概ね隣接してかつ排気ポートに概ね対向して配置された２次移送ポートと、を備え、２次移送ポートが、空気を燃焼室内に導入するように構成される、内燃機関を提供する。
【００３６】
[0036]２次排気ポートは、１次排気ポートの断面プロファイルよりも小さい断面プロファイルを有してもよい。機関は、アイドルでより少ない量の空気燃料チャージ、したがって排気ガスで動作するので、排気ガスをより小さな断面プロファイルを有するポートに通して導くことにより、燃焼室内の圧力を維持することが可能になる。
【００３７】
[0037]２次移送ポートは、排気ポートが排気ガスを燃焼室から送り出すときに、空気を燃焼室内に導入するように構成され得る。２次移送ポートは、空気が空気入口から２次移送ポートに流れることを可能にする一方向弁を有する空気入口に選択的に流体接続され得る。
【００３８】
[0038]機関サイクル中、２次移送ポートは、排気ポートの開放時間よりも短い開放時間を有してもよい。
【００３９】
[0039]機関サイクル中、排気ポートは、２次移送ポートよりも前に開き得る。
【００４０】
[0040]第１の態様と第３の態様の両方による機関では、第３の態様の２次移送ポートは、第１の態様の双方向ポートであってもよい。
【００４１】
[0041]第２の態様と第３の態様の両方による内燃機関では、第３の態様の排気ポートは、第２の態様の１次排気ポートであってもよい。
【００４２】
[0042]本発明の第４の態様は、水塊中に沈められて使用される内燃機関であって、移送ポートおよび排気ポートを有する燃焼室内で往復運動するように構成された少なくとも１つのピストンと、燃焼室の外壁に近接する容積部を画定するカウリングと、を備え、容積部が、排気ポートまたは機関の周囲の水塊のいずれかに選択的に流体接続される、内燃機関を提供する。
【００４３】
[0043]好適には、排気ガスをカウリングに、したがって燃焼室の外壁に近接する容積部に導くことは、カウリング内の過剰な冷却水を変位させ、最適な燃焼室温度を維持し、したがって機関の燃焼効率を維持する働きをする。したがって、アイドルでは、機関は、従来の水中機関よりも効率的に作動することができ、したがって未燃焼炭化水素排気ガスの排出物を調整する。動力時の機関は、アイドル時よりも高い温度で動作し、場合によっては最適な温度範囲よりも高い温度で動作する。機関が動力で動作するときに水がカウリング内に入るのを可能にするには、燃焼室に冷却源を設けることが有効である。
【００４４】
[0044]それにより、カウリングは、機関がアイドルで動作している状態の断熱排気ガス、または機関が動力で動作している状態の冷却水のいずれかを一定量収容する。断熱排気ガスまたは冷却水のいずれかを燃焼室の外壁に近接する容積部に選択的に導くことにより、機関は、機関の最適な動作温度範囲内に（または少なくともより近くに）維持され得る。これは、燃焼プロセスの効率を制御し、したがって機関からの未燃焼炭化水素排出物を調整する。
【００４５】
[0045]カウリングは、周囲の水位に対応するように配置され、容積部を周囲の水塊に流体接続する少なくとも１つの開口部を有してもよい。水は、沈められることによって生成される圧力ヘッドのために、開口部を通って容積部に自然に入ることがあり、排気ガスは、開口部を通って容積部から出ることがある。
【００４６】
[0046]機関は、容積部を排気ポートに選択的に流体接続する移送導管と、排気ガスが排気ポートから容積部に流れて機関を相対的に冷たい水塊から断熱するように構成され得る開位置と水が周囲の水塊から流れて機関を冷却するように構成され得る閉位置との間で選択的に動くことができる移送導管内の切換弁と、をさらに備えてもよい。
【００４７】
[0047]移送導管は、水塊の上方の周囲大気に開口する圧力ブリードを有してもよい。容積部は、機関がアイドル設定にあるときに排気ガスで満たされ、機関が動力設定にあるときに水で満たされるように構成され得る。機関がアイドル設定にあるとき、圧力ブリード流量は、カウリング上の圧力水頭を超えて冷却水を変位させる、カウリングに伝えられるべき圧力差を可能にするために、排気ガス流量に比べて小さくてよい。
【００４８】
[0048]機関は、排気ガスを使用してカウリングから冷却水を変位させる代わりに、外気をカウリング内に送り込むことを可能にする冗長な排油ポンプを含んでいてもよい。機関が動力設定にあるとき、圧力ブリードは、移送ポートが圧力をカウリングから排油ポンプに伝達する能力をなくす可能性がある。
【００４９】
[0049]水塊の上方の周囲大気に開口する圧力ブリードは、排油ポンプ内への水の進入を防ぐ。例えば、排油ポンプ内部の平均圧力がカウリング内よりも低い状況では、圧力ブリードは、排油ポンプとカウリングとの間で真空が伝えられるのを妨げ、したがって排油ポンプ内への水の進入を防ぐことができる。圧力ブリードは、移送ポートに水が入らないようにするために、水塊より上に上げられてもよい。
【００５０】
[0050]機関は、燃焼室内に１次排気ポートをさらに備えてもよく、排気ポートは２次排気ポートであってもよく、１次排気ポートは、排気ガスを燃焼室から送り出すための実質的な開放構成と排気ガスが１次排気ポートを実質的に通過することができない実質的な閉鎖構成とを有し、２次排気ポートは、１次排気ポートが実質的に閉じているときに排気ガスを燃焼室から送り出すように構成され得る。
【００５１】
[0051]機関は、燃焼室内に１次排気ポートをさらに備えてもよく、排気ポートは２次排気ポートであり、１次排気ポートは、排気ガスを燃焼室から送り出すための実質的な開放構成と排気ガスが１次排気ポートを実質的に通過することができない実質的な閉鎖構成とを有し、２次排気ポートは、１次排気ポートが実質的に閉じているときに排気ガスを燃焼室から送り出すように構成される。
【００５２】
[0052]第４の態様による機関は、第２の態様の機関のさらなる特徴を含んでいてもよい。
【００５３】
[0053]第４の態様による機関は、第１の態様の機関のさらなる特徴を含んでいてもよく、第４の態様の排気ポートは、第１の態様の双方向ポートであってもよい。
【００５４】
[0054]第４の態様による機関は、第３の態様の機関のさらなる特徴を含んでいてもよく、移送ポートは、燃焼室の第１の端部に概ね隣接していてもよく、排気ポートは、燃焼室の第１端部とは反対側の概ね第２の端部に概ね隣接し、排気ガスを燃焼室から送り出すように構成されてもよく、燃焼室の第２端部に概ね隣接して配置され、排気ポート内への短絡を最小限に抑えるように概ね配置された２次移送ポートをさらに備えてもよく、２次移送ポートは、空気を燃焼室内に移送するように構成されてもよい。
【００５５】
[0055]カウリングは、燃焼室の外壁に隣接する領域または室を画定する。カウリングは、特に室を取り囲む別個のジャケットまたはスリーブ構造であってもよく、あるいは機関全体の構造の一部を形成していてもよく、したがって、断熱ガスまたは冷却水が燃焼室に近接する容積部に到達するようにするのに加えて、他の目的で機関によって使用されてもよい。
【００５６】
[0056]次に、本発明の諸実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１ａ】対向ピストン型２ストローク機関を有する船外機の部分分解図である。
【図１ｂ】図１ａの機関用の動力伝達アセンブリの一例の部分断面図である。
【図２】第１の実施形態による図１ａの機関の概略図である。
【図３】２次ポートが２次排気ポートとして動作する、図２の実施形態の第１の変形による内燃機関の概略図であり、機関がアイドルで動作しているときの燃焼室内のガス流を示す。
【図４】２次ポートが２次移送ポートとして動作する、図２の実施形態の第２の変形による内燃機関の概略図であり、機関が動力で動作しているときの燃焼室内のガス流を示す。
【図５ａ】２次ポートが双方向ポートとして動作する、図２の実施形態の第３の変形形態による内燃機関の概略図であり、機関がアイドルで動作しているときの燃焼室内のガス流を示す。
【図５ｂ】２次ポートが双方向ポートとして動作する、図２の実施形態の第３の変形形態による内燃機関の概略図であり、機関が動力で動作しているときの燃焼室内のガス流を示す。
【図６ａ】図２の実施形態の第４の変形による内燃機関の概略図であり、機関が燃焼室を暖めるためにアイドルで動作しているときにカウリングに排気ガスが流れるのを示し、カウリングへの排気ガス供給が遮断され、燃焼室を冷却するために周囲の水塊からの水がカウリング内に進入することができる状態である。
【図７ａ】本発明の第２の実施形態による内燃機関のアイドル時の概略図である。
【図７ｂ】本発明の第２の実施形態による内燃機関の動力時の概略図である。
【図８ａ】図７ａの第２の実施形態の変形形態による内燃機関の概略図であり、アイドル時の動作を示す。
【図８ｂ】図７ｂの第２の実施形態の変形形態による内燃機関の概略図であり、動力時の動作を示す。
【図９】図８ａおよび図８ｂの実施形態の変形形態を示す図である。
【図１０ａ】専用の２次排気ポートとして動作する２次ポートを備えた単一ピストンの変形形態を示す図であり、アイドル時の動作を示す。
【図１０ｂ】専用の２次排気ポートとして動作する２次ポートを備えた単一ピストンの変形形態を示す図であり、動力時の動作を示す。
【図１１ａ】内燃機関の簡略図であり、アイドル時の動作を示す。
【図１１ｂ】内燃機関の簡略図であり、動力時の動作を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５８】
[0069]図１は、内燃機関１を有する船外機の部分分解図を提供する。下記の図１〜図１０ｂでは、内燃機関は２ストローク機関であるが、本発明の様々な態様は、４ストローク内燃機関および図１１ａ、図１１ｂに示されている他の機関設計で同等に使用され得る。下記の図１〜図９では、機関は対向ピストン配置を有するものとして示されているが、本発明の様々な態様は、図１０ａ、図１０ｂに示されているシングルエンドピストン機関（ｓｉｎｇｌｅ  ｅｎｄｅｄ  ｐｉｓｔｏｎ  ｅｎｇｉｎｅ）、または単一の燃焼室内で動作する複数のピストンを有する機関構成にも適用される。
【００５９】
[0070]図１では、機関は、プロペラＰを備えた船舶用機関の船外機に示されている。機関は、水中に少なくとも部分的に沈められる。例えば、機関は、ボートまたは他の船舶上で使用され得る。代替実施形態では、機関は、他の機器または機械に動力を与えるために使用され得る。
【００６０】
[0071]２ストローク内燃サイクルでは、圧縮行程中に空気燃料混合気またはチャージが燃焼室内で圧縮される。燃焼室内のチャージに点火すると、ピストンをピストンの戻り行程または動力行程上の上死点から離れるように往復運動させる。動力行程の終わりに向かって、ピストンは吸気ポートおよび排気ポートを露出させる。外気燃料チャージが燃焼室に入り、燃焼排気ガスは排気ポートから放出される。次いで、ピストンは別の圧縮行程を開始する。
【００６１】
[0072]機関１は燃焼室２を有し、燃焼室２内にスパークプラグ３などの点火源が配置される。機関１は、シリンダ６内に互いに対向して配置された２つのピストン４および５を有する。燃焼室２は、２つの対向するピストン４、５によって共有される。ピストン４、５は、シリンダ６内で往復運動し、概ね互いに対向して位置を定められる。図示の実施形態では、対向するピストンは、軸線Ｘに沿って直線的に往復運動する。船外機では、軸線Ｘは、機関に小さい正面領域を提供するために略水平であるのが有益であるが、軸線Ｘは任意の向きであってもよい。両方のピストン４、５は、圧縮行程の終わりに上死点にあるように往復運動する。上死点とは、機関の向きに関係なく、動作サイクル中の燃焼室内のピストンの位置を指す。代替実施形態では、機関は、互いに概ね対向するように配置された３つ以上のピストンを有してもよい。ピストンは、燃焼室内で往復運動してもよく、動作サイクルの異なる段階で互いに対して異なる位置を有してもよい。機関は、１つの可能な向きで描写して示されているが、機関は、任意の角度で配置され動作されてもよい。
【００６２】
[0073]各ピストン４、５は、ピストン４、５の往復運動をそれぞれの出力シャフト７（タイミングベルト（図示せず）を介して連結されている）の回転運動に変換するために使用される動力伝達機構Ｃに接続され、出力シャフト７は共通の駆動シャフト８を駆動し、共通の駆動シャフト８は、ボートまたは他の船のプロペラＰを駆動する。図１〜図９の例示的実施形態では、動力伝達機構Ｃは、ピストンの本体の中間室内で動作する。
【００６３】
[0074]動力伝達機構は図１ｂに最もよく示されている。出力シャフト７は、主シャフト部５０および偏心部５２を有する。主シャフト部５０は、機関ケーシング内の軸受上に回転可能に取り付けられ（図１ａ参照）、ピストンのスロットを挿通する。偏心部５２は、出力シャフト回転軸線の方向に見ると円形に見える。偏心部５２は、滑り軸受５４の穴の中に回転可能に取り付けられる。
【００６４】
[0075]ピストン４または５は、上死点位置（ＴＤＣ）と下死点位置（ＢＤＣ）との間で往復運動するときにケーシングに対して動くことができる。ＴＤＣおよびＢＤＣは、動作サイクル中のピストンの特定の位置を指し、機関の向きに関係なく適用される。ピストン４、５がＴＤＣにあるとき、燃焼ヘッドの当たり面はピストン４、５の当たり面に最も近い位置にあり、その結果、燃焼室の容積は最小になり、２次室または過給室の容積は最大になる。ピストン４、５がＢＤＣにあるとき、燃焼ヘッドの当たり面はピストン４、５から最も遠い位置にあり、その結果、燃焼室２の容積は最大になり、２次室または掃気室の容積は最小になる。
【００６５】
[0076]ピストン４、５がＴＤＣとＢＤＣの間の往復運動でピストン４、５の軸線に沿って動くとき、滑り軸受５４の湾曲した軸受面は、ピストン４、５の穴５８と滑り接触したままであり、滑り軸受５４は、ピストンと共にピストン軸線Ｘの方向に移動する。さらに、偏心部５２は、滑り軸受５４を、シリンダ軸線に対して実質的に横方向の移動経路に沿ってピストンに対して往復運動で移動させる。滑り軸受５４は、出力シャフト５０の中心線の周りで円軌道を概ねたどり、回転偏心部５２の中心点と共に動く。滑り軸受５４およびピストン４、５は、出力シャフト５０の回転角度に対してピストン軸線の方向の単振動に追従する。滑り軸受５４の湾曲した軸受面は、一方向または複数方向に湾曲していてもよく、部分円筒形、円筒形、部分球形、球形、樽形などでもよい。
【００６６】
[0077]線形から回転への動力伝達機構（ピストン４、５の穴５８、滑り軸受５４および出力シャフト５０を含む）は、機関１の吸気システムから実質的に密閉され、燃焼室２および過給室からガスシールリングとオイルシールリングによって実質的に密閉されて、動力伝達機構がピストンの動力伝達アセンブリ室内に内蔵されるようにする。
【００６７】
[0078]図２は、機関１の第１の実施形態の概略図を提供する。動力伝達機構の詳細は、明瞭にするために省略されている。対向するピストン４および５はシリンダ内に配置される。シリンダ壁ならびに各ピストン４、５の端面または作用面４ａおよび５ａは共に燃焼室２の境界を形成する。
【００６８】
[0079]図２では、各ピストン４、５はダブルエンドピストン（ｄｏｕｂｌｅ  ｅｎｄｅｄ  ｐｉｓｔｏｎ）であり、したがって、ピストン４、５が燃焼室２内の圧縮行程を実行するとき、ピストン４、５の反対側端部にある２次室または過給室内の低圧は、吸気システムに新しい空気燃料チャージを吸い込むように作用する。吸気システムは、移送ポート１２、１４につながる移送導管を備える。移送ポート１２、１４は、燃焼室２の壁の孔を介して燃焼室２内に開口している。
【００６９】
[0080]吸気システムおよび移送ポート１２、１４は、概ね機関の片側に、燃焼室２の一端に配置される。図２では、これは機関１の左側Ｌである。参照を容易にするために、ピストンは、機関の例示的な図示の構成を反映して、右側ピストン４および左側ピストン５と呼ばれる。移送ポート１２、１４は、左側ピストン５の往復動作によって開閉される。動力行程の終わりごろに、ピストン４および５の動きにより、燃焼室２内の移送ポート１２および１４の孔が現れる。これにより、移送ポート１２、１４が開かれ、燃焼室と２次室との間の圧力差により、次の空気燃料混合気またはチャージが燃焼室２内に吸い込まれる。図２における移送ポート１２、１４は、互いに概ね対向する位置で燃焼室２内に開口して示されている。一方の移送ポート１２は、周囲の水の表面２０に最も近い燃焼室２の上部領域内に開口している。第２の移送ポート１４は、第１の吸気ポート１２の概ね反対側で、燃焼室２の下部領域内に開口している。当業者なら、空気取入システムおよびポートの様々な設計および配置の可能性に気付くであろう。例えば、代替実施形態では、移送ポートが１つだけあればよい。
【００７０】
[0081]空気取入システム内に配置される一方向弁１６は、空気燃料チャージが燃焼室２に向かってのみ移動することを確実にする。図２の例示的実施形態では、一方向弁１６はリード弁であるが、機関での使用に適した一方向弁の代替形態は当業者に知られているであろう。
【００７１】
[0082]燃焼室２に到達する空気燃料チャージの量は、空気取入システムに配置されたスロットル１８によって制御される。スロットル１８は、燃焼室２内への空気燃料チャージの流れを制御する働きをする。スロットル１８は閉位置と開位置との間で動く。図２では、スロットル１８はバタフライ弁として示されているが、スロットルの代替形態は当業者によく知られている。アイドルでは、スロットル１８は閉じられ、燃焼室２への空気燃料流の量は最小になる。動力では、スロットル１８は開いており、燃焼室２内への空気燃料流の量は機関１の動力出力を支援するために増加する。
【００７２】
[0083]排気ポート１０は、燃焼後の排気ガスが、水線２０の上方に示されているように、燃焼室２から離れ大気へ出て行くことを可能にするが、随意に水線の下方にもあり得る。排気ポート１０は、燃焼室２の移送ポート１２、１４とは反対側の端部の位置で燃焼室２内に開口している。図２の例示的実施形態では、排気ポート１０は、機関１の右側Ｒに配置される。燃焼室２内の排気ポート１０の孔は、機関１の右側Ｒのピストン４の往復動作によって開閉される。
【００７３】
[0084]そのようなポーティング配置は、燃焼室２に入る外気燃料チャージが排気ガスを排気ポート１０から押し出すときに「ユニフロー（ｕｎｉｆｌｏｗ）」掃気をもたらし、両方のガス流は同じ方向に動く。排気ポート１０の寸法は、機関が動力で動作しているときに燃焼室２から出る排気ガスの量を支持するようなものである。
【００７４】
[0085]図２〜図８は、動力行程の凡そ終わりに対応する位置に、すなわち下死点の概ね前後の位置にある対向するピストン４および５を示す。移送ポート１２、１４および排気ポート１０の開口部は、燃焼室２内に露出している。したがって、空気燃料混合気は、移送ポート１２、１４を通って燃焼室に入ることができる。排気弁２２が開いている場合、排気ガスは、排気ポート１０を通って燃焼室２から出ることができる。
【００７５】
[0086]排気ポート１０は排気弁２２を有する。排気弁２２は、閉位置と開位置との間で選択的に動くことができる。排気弁２２が閉じているとき、排気ポート１０は閉じている。排気弁２２が開いているとき、排気ポート１０は開いている。排気弁２２は、図２〜図８にはバタフライ弁２２として示されている。別の実施形態では、様々な既知の弁設計が使用されてもよい。
【００７６】
[0087]２次ポート２４は燃焼室２内に開口している。２次排気ポート２４の機能および目的は、以下で詳細に説明する。２次ポート２４の燃焼室２内への開口部はまた、機関１の概ね右側に配置される。２次ポート２４の開口部は、燃焼室２内の排気ポート１０の開口部と概ね反対側に配置される。燃焼室２内への排気ポート１０の孔は、概ね、水線２０に最も近い燃焼室の上部領域内に配置されるのに対して、２次ポート２４の開口部は、排気ポートの反対側にあり、概ね、燃焼室２の下部領域内にある。２次ポート２４は、排気ポート１０と同様に、右側ピストン４の動作によって開閉される。
【００７７】
[0088]２次ポート２４は、２次導管または移送導管２６内に延びる。移送導管２６は、右側のピストン４の２次室に隣接して通過しかつこれに接続している。移送導管２６は、移送導管２６の長さに沿ったある位置で分かれている。移送導管２６は、空気入口２８および排気出口３０に分かれている。空気入口２８は大気に開口している。一方向弁２９は、燃焼室２に向かう方向の機関１内へのガス流だけを可能にする。図２は、一方向弁２９がリード弁であることを示す。代替実施形態では、一方向弁の様々な既知の設計の使用が可能である。
【００７８】
[0089]排気出口３０は直接大気に開口しておらず、代わりに別の移送導管３０ａ内に延びる。別の移送導管３０ａは、燃焼室２の領域内でシリンダの外壁を取り囲むカウリング３２内に出る。排気出口３０は、燃焼室２から流れるガスまたは空気入口２８から機関１内に流れるガスに対して排気出口３０を開閉できるようにするために、２次弁または切換弁３４を有する。図２の例示的実施形態では、２次弁３４はバタフライ弁である。代替実施形態では、弁の様々な既知の設計の使用が可能である。
【００７９】
[0090]カウリング３２は、燃焼室２の外壁を取り囲むジャケット領域を提供する。カウリング３２は容積部を画定する。別の移送導管３０ａは、２次ポート２４および２次導管２６からカウリング３２への入口を提供する。カウリング３２はまた、容積部を周囲の水塊に流体接続する開口部３６を有する。
【００８０】
[0091]圧力ブリード３５が、別の移送導管３０ａ内に配置される。圧力ブリード３５は、水線２０の上方の周囲大気に出る。圧力ブリード３５は、燃焼室温度最適化の下で以下に説明するように、例えば機関がアイドルから動力に切り替わっている場所で、一時的絞り中の水の摂取を防ぐ。圧力ブリード３５は、圧力を制御するために特定の直径に設計されてもよく、圧力ブリード３５は交換可能であってもよく、あるいは圧力ブリード３５は、性能を最適化するために動作中に能動的に調整可能であってもよい。
【００８１】
[0092]２次ポート２４は、以下で説明するように、例えば２次排気ポートとして、２次移送ポートとして、または双方向ポートとして、様々な方法で使用され得る。
【００８２】
[0093]第１の実施形態はまた、シニューレポーティングシステム（Ｓｃｈｎｕｅｒｌｅ  ｐｏｒｔｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）（図示せず）を含んでいてもよい。シニューレポートは、当該技術分野で、特に２ストローク機関においてよく知られており、シリンダ内の掃気効率を高めるために一般的に使用されている。シニューレポートは、排気ガスがシリンダから効率的に出て、空気燃料混合気ＡＦとの乱流混合を制限するために、シリンダ内にガス流を導くように配置される。シニューレポートは、アイドルモードおよび動力モードで燃焼室から排気ガスを送るように構成され、したがって、アイドル時にシニューレポートは排気ガスを２次ポート２４に送り、動力時にシニューレポートは排気ガスを排気ポート１０に送る。
【００８３】
２次排気ポート
[0094]図３に示す第１の変形形態では、２次ポートは、機関がアイドルで動作しているときに専用の２次排気ポートとして動作する。機関１００ａは、図２の機関１に比べて簡略化されており、したがって、２次ポート２４は、移送導管または２次導管２６内に延び、大気に出る。
【００８４】
[0095]機関１００ａがアイドルで運転しているとき、吸気システム内に配置されたスロットル１８が閉じられる。これにより、燃焼室２に流入する空気燃料混合気ＡＦの量が最小限に抑えられ、機関１００ａが１回転するごとに燃焼室２が受け入れる空気燃料チャージＡＦが制御される。燃焼室２から離れるようにつながる排気ポート１０は、スロットル１８が開いているときに放出されるより大量の排気ガス用にサイズを定められる。排気ポートの寸法は、次の空気燃料チャージＡＦの一部も排気ポートを通って引き出されるようなものであるので、機関１００ａがアイドルで動作しているとき、燃焼後のガスを排気ポート１０から排出すると潜在的に非効率的な掃気になる。これにより、燃焼室２内の圧力が低下する。最適圧力より低くなると、燃焼効率が悪くなりになり、したがって未燃焼炭化水素排出物のレベルが上昇する。
【００８５】
[0096]したがって、排気弁２２は、機関１００がアイドル状態のときに、燃焼室２から続く排気ポート１０を閉じるために閉じられる。その代わりに、燃焼後の排気ガスＥが、動力行程中に２次排気ポート２４として動作する２次ポート２４を通って燃焼室２から出る。移送弁または２次排気弁３４は開いている。２次排気ポート２４は、１次排気ポート１０の断面プロファイルよりも小さい断面プロファイルを有する。２次排気ポート２４の寸法は、機関がアイドルで動作しているときの掃気プロセスに対して最適化される。このことは、燃焼室圧力を１次排気ポート１０が使用された場合よりも高いレベルで維持し、したがって、機関１００ａの効率を維持するとともに、未燃焼炭化水素排出レベルおよび排気ガス中の未燃燃料の存在を調整するのを支援する。
【００８６】
[0097]機関が動力状態のとき（図３には示されていない）、スロットル１８は開いており、排気ガスＥは１次排気ポート１０を通って燃焼室から出る。１次排気弁２２は開いており、２次排気弁または切換弁３４は閉じられて、２次排気ポート２４は使用されないようにする。
【００８７】
２次移送ポート
[0098]図４は、図２の例示的実施形態の第２の変形形態による機関１００ｂの概略図である。機関１００ｂの特徴の多くは図２と共通であり、したがって、図４の第２の変形形態の動作と異なるまたはこの動作に重要である構造的および機能的特徴のみについて以下に説明する。前の実施形態とは構造または動作が異なる特徴の数字は、明瞭にするために１００だけ増分されている。
【００８８】
[0099]２次ポート１２４の構造および位置は、図３について上述した通りである。図４の変形形態では、２次ポートは、２次の外気移送ポート１２４として動作する。２次移送ポート１２４は、移送導管２６内に延び、次いで大気に通じる空気入口２８にまで延びる。
【００８９】
[0100]空気燃料混合気またはチャージＡＦは、機関１００の左側Ｌに配置された移送ポート１２、１４を通って燃焼室２に到達する。排気弁２２は開いており、排気ガスＥは排気ポート１０を通って大気へ漏れる。
【００９０】
[0101]燃焼室２内のガス流は、動力行程で低圧が発生するようなものである。この圧力差は、次の空気燃料チャージＡＦが燃焼室２内に吸い込まれることを可能にし、排気ガスＥを排気ポート１０から押し出す。機関１００ｂの右側Ｒでは、右側ピストン４によって操作される２次室または過給室が、圧縮行程で外気Ａを２次室内に吸い込む。空気流は、空気入口２８に配置されたスロットル１８ｂによって制御される。一方向弁２９は、外気Ａが２次室内にとどまり、戻り行程または動力行程で圧縮されることを確実にする。したがって、２次移送ポート１２４が動力行程の終わりごろに開くと、外気Ａも、２次移送ポート１２４を通って燃焼室２内に吸い込まれる。２次移送ポート１２４はまた、動力行程中に排気ガスが２次移送ポート１２４に入るのを妨げるために、リード弁やタイミング弁などの制御弁（図示せず）を含んでいてもよい。
【００９１】
[0102]２次移送ポート１２４は、排気ポート１０の概ね反対側の位置で燃焼室２内に開口しているので、排気ガスＥが燃焼室２から除去されると、排気ポート１０内に吸い込まれたまたは導入された過剰なガスは、２次ポート２４からの外気Ａであり、次のチャージの空気燃料混合気ＡＦではない。外気Ａが燃焼室２内に入る位置は、空気燃料チャージＡＦが燃焼室２の一方の側（図３に示す左側Ｌ）から排気ポート１０の領域へ移動するのを阻止する働きをする。このポート配置は、新しい空気燃料チャージＡＦが燃焼室２を通り過ぎ排気ポート１０を通って引き出される確率を低減する。したがって、短絡が従来の２ストローク機関に比べて低減され、それにより、排気ガス中の未燃焼燃料の存在が低減される。
【００９２】
[0103]図４は、動力で動作する機関１００を示し、吸気システムのスロットル１８は開いており、排気ポート１０の孔は燃焼室２内に露出しており、排気弁２２は開いている。アイドルでは（図示せず）、吸気システム内のスロットル１８は閉じられ、機関１００は、動力のときに空気Ａが外気導入ポート１２４を通して吸い込まれて動作する。図３および図４の変形形態は付加的に組み合わせることができる、例えば、一方が２次排気ポートとして動作し、他方が２次空気吸入ポートとして動作する２つの２次ポートがあってもよく、したがって上記の変形形態１と変形形態２を組み合わせてもよい。上記の変形形態はまた、第１の実施形態について説明したように、シニューレポーティング配置（図示せず）を含んでいてもよい。
【００９３】
双方向２次ポート
[0104]別法として、図３および図４の変形形態は、２次ポートが、機関がアイドルで動作しているときに排気ポートとして、機関が動力で動作しているときに空気移送ポートとして選択的に運転されるように、組み合わせることができる。
【００９４】
[0105]図５ａおよび図５ｂは、図２に示される例示的実施形態の第３の変形形態の概略図を示す。第３の変形形態の機関の特徴の多くは第１の変形形態および第２の変形形態と共通であり、したがって、異なる構造的および機能的特徴についてのみ以下に説明する。異なる特徴の数字は、明瞭にするために図２に対して２００だけ増分されている。
【００９５】
[0106]図５ａは、アイドルでかつ動力行程の終わりごろに動作する機関２００を示す。スロットル１８は、燃焼室２に到達する空気燃料チャージＡＦの量を減少させるために閉じられる。
【００９６】
[0107]アイドル時の機関２００の動作は、排気ポート１０がバタフライ弁２２によって閉じられるという点で、図３の第１の変形形態と同様である。したがって、排気ガスＥは、２次排気ポート２２４として動作する２次ポートを通って燃焼室２から出る。切換弁３４は開いており、したがって排気ガスＥは大気に漏れることができる。２次排気ポート２２４は、図２について上述したように、機関内の構造および位置を有する。２次排気ポート２２４は、１次排気ポート１０よりも小さい断面プロファイルを有する。これにより、短絡に利用できる時間が短縮されることにより機関２００のアイドル時の給気効率が維持され、したがって排気ガスＥの有害な排出物が減少する。給気効率は、機関の掃気挙動の指標であり、所与の期間内の供給済み空気流量に対する、シリンダ内にトラップされた供給済み空気流量の割合として定義される。図５ｂは、動力でかつ動力行程の終わりごろに動作する機関２００を示す。スロットル１８は、燃焼室２に到達する空気燃料チャージＡＦの量を最大にするために開いている。
【００９７】
[0108]動力時の機関２００の動作は、図４の第２の変形形態と同様である。排気ポート１０内のバタフライ弁２２は開に切り換えられ、したがって排気ポート１０を開く。これにより、燃焼後の排気ガスＥは、排気ポート１０を通って燃焼室２から出て、水線２０の上方の大気に抜け出る。
【００９８】
[0109]燃焼室２内のガス流は、動力行程で低圧が発生するようなものである。この圧力差は、移送ポート１２、１４が開いているときに次の空気燃料チャージＡＦが燃焼室２に吸い込まれることを可能にし、排気ガスＥを排気ポート１０から押し出す。外気Ａもまた、このとき２次移送ポート２２４として動作する２次ポートを通って燃焼室２内に吸い込まれる。
【００９９】
[0110]２次移送ポート２２４は、排気ポート１０に隣接する燃焼室２内に外気Ａを流入させる。移送ポートおよび２次ポートの孔がピストンの往復運動によって露出されるので、排気ガスチャージＥは動力行程の終わりごろに燃焼室２から出る。外気Ａは、空気燃料混合気ＡＦが排気ポート１０に到達するのを阻止する障壁として働く。これにより、空気燃料チャージＡＦの短絡が減少する、すなわち、空気燃料チャージＡＦからの未燃焼燃料が排気ガスＥ中に見出される可能性が低い。さらに、概ね燃焼室２の左側Ｌにあり、機関２００の右側の排気ポート１０から離れている移送ポート１２、１４の位置は、大気に漏れる排気ガス中の未燃焼燃料が最小限に抑えられることを確実にする。
【０１００】
[0111]２次移送ポート２２４はまた、２次移送ポート２２４が機関２００の動力での運転中に外気移送ポートとして働くときに排気ガスが２次移送ポート２２４に入るのを妨げるように動作可能な制御弁（図示せず）を含んでいてもよい。
【０１０１】
[0112]図５ａおよび図５ｂの第３の変形形態はまた、第１の実施形態について説明したように、シニューレポーティングシステム（図示せず）を含んでいてもよい。
【０１０２】
燃焼温度の最適化
[0113]図６ａおよび図６ｂは、図２の機関１の動作と構造的に同じである機関３００の動作の概略図を提供する。同様の参照番号は同様の部分を示し、以下に記載されているいくつかの特徴の番号は、明瞭にするために図２に対して３００だけ増分される。
【０１０３】
[0114]図５ａおよび図５ｂと同様に、図６ａおよび図６ｂは、双方向ポート３２４として動作する２次ポートを示す。
【０１０４】
[0115]機関３００がアイドルで動作しているとき（図６ａに示す）、スロットル１８および排気弁２２は共に閉じられている。２次弁３４は開いており、したがって、動力行程において、排気ガスＥは、排気ポートとして動作する双方向ポート３２４を通り、そして移送通路３２６を通ってカウリング３２まで移動する。カウリング３２は、燃焼室２の外壁に近接する容積部を取り囲む。カウリング３２の開口部３６は出口として働き、カウリング３２内の排気ガスＥが周囲の水中に漏れることを可能にする。これにより、周囲の水は継続的に変位させられ、カウリング３２に入れないことが確実になる。アイドルでは、機関３００は、動力時よりも低い毎分回転数でかかっているため、機関３００は、機関３００の最も低い動作温度にある。この温度は、効率的な燃焼のための最適な動作温度範囲未満である。燃焼プロセスによって暖められた排気ガスＥをカウリングに、したがって燃焼室２の外壁に近接する容積部に導くことは、燃焼室の温度を維持するとともに、機関３００の燃焼効率を維持する働きをする。したがって、アイドルでは、機関３００は、従来の２ストローク機関よりも効率的に作動することができ、したがって、未燃焼炭化水素排気ガスの排出を調整する。
【０１０５】
[0116]機関３００が動力で動作しているとき（図６ｂに示す）、吸気システム内のスロットル１８および排気弁２２は共に開いている。２次弁３４は閉じられる。空気が、空気取入口として動作する２次ポートを通って燃焼室２内に吸い込まれる。２次空気移送ポートの動作は前述の通りである。
【０１０６】
[0117]その後、機関３００がアイドルに戻ると、スロットル１８が閉じられ、排気弁２２が閉じられ、２次弁または切換弁３４が開かれる。排気ガスＥがもう一度、２次ポート３２４および２次通路３２６を通過してカウリング３２に至る。排気ガスＥは、水を出口３６から押し出す。次いで、カウリング３２の容積部内の排気ガスＥは、もう一度、周囲の水塊から燃焼室２に断熱を提供する働きをする。
【０１０７】
[0118]排気弁２２が開かれ、２次弁３４がまだ完全に閉じていない場合、燃焼室内の低圧により、水がカウリング３２を通って機関１内に取り込まれることになり得る可能性がある。これを防止するために、圧力ブリード３５は、カウリングと機関との間の圧力を均等にする。機関１がアイドル状態のとき、排気ガスは、排気出口および別の移送ポート３０ａを通ってカウリングに導かれ、圧力ブリード３５の寸法は、排気ガスＥが主に圧力ブリード３５を通過しないようなものである。したがって、圧力ブリード３５は、機関がアイドル状態または低負荷のときに存在する排気ガス流の影響を受けず、したがって排気ガスＥがカウリング３２内の冷却水を変位させる能力を維持する。少量の排気ガスＥが圧力ブリード３５を通じて漏れ得るまたはブリードし得る可能性があるが、排気ガスＥは主にカウリング３２から出る。
【０１０８】
[0119]それにより、カウリング３２は、機関３００がアイドルで動作して一定量の断熱排気ガスを収容するか、あるいは機関３００が動力で動作して一定量の冷却水を収容する。断熱排気ガスＥか冷却水Ｗのいずれかを燃焼室の外壁に近接する容積部に選択的に導くことにより、機関３００は、機関３００の最適な動作温度範囲内に（または少なくともより近くに）維持され得る。これは、燃焼プロセスの効率を制御し、したがって機関３００からの未燃焼炭化水素排出物を調整する。あるいは、カウリング３２への排気ガスの量は、カウリングが部分的に冷却水および排気ガスで満たされ、かつ／または連続ガス流が一定量の水の入ったカウリング３２に通されるように能動的に制御され得る。
【０１０９】
[0120]代替変形形態では、２次ポートは、カウリング３２に直接接続している移送通路内に接続していてもよく、あるいはカウリング３２か機関３００の右側Ｒの２次室のいずれかに選択的に接続されてもよい。
【０１１０】
[0121]内燃機関の代替変形形態では、２次ポートが含まれない場合、機関がアイドル状態のときに、排気ポートからの排気ガスが代わりにカウリングに導かれる。上記のように、機関が動力状態のときに、カウリングへの排気ガス供給がオフにされ、次いで水がカウリングに入って機関を冷却することができる。
【０１１１】
[0122]２次移送ポート３２４はまた、前の実施形態について説明したように、制御弁（図示せず）を含んでいてもよい。この実施形態の掃気効率もまた、第１の実施形態について説明したようにシニューレポーティングシステム（図示せず）を使用することにより改善され得る。
【０１１２】
シングルエンドピストン機関のポーティング配置およびカウリング配置
[0123]図７ａ、図７ｂおよび図８ａ、図８ｂは本発明の諸実施形態を示し、それぞれが密閉された動力伝達機構を有する双頭ピストン（図１〜図６と同様）の代わりに、それぞれがクランクおよびコンロッド動力伝達配置とピストンポーティングとを有するシングルエンドピストンが使用されている。ここでも、図示の機関は２ストロークサイクルで作動することを意図しているが、当業者には明らかなように、４ストロークサイクルを操作する変形形態も想定される。
【０１１３】
[0124]図７ａ、図７ｂおよび図８ａ、図８ｂは、前の実施形態と同様に、燃焼室４０２内で往復運動するように配置された２つのピストンを有する対向ピストン型機関の概略図である。対向するピストン４０、５０は、動力行程の凡そ終わりに対応する位置に、すなわち下死点の概ね前後に示されている。各ピストン４０、５０は、連接棒４２、５２を介してクランクシャフト４４、５４に接続されたシングルエンドピストンである。クランクシャフト４４、５４はそれぞれ、クランクケース４６、５６内に収容される。図７ａおよび図７ｂのポーティング配置は、以下で説明するように図８ａおよび図８ｂのものとは異なる。
【０１１４】
[0125]図７ａおよび図７ｂならびに図８ａおよび図８ｂの例示的実施形態の機関の特徴の多くが前の諸実施形態と共通であり、したがって、異なる構造的および機能的特徴についてのみ以下に説明する。
【０１１５】
[0126]図７ａおよび図７ｂは、ピストンポーテッド２ストローク機関の別の例示的実施形態を提供し、各シングルエンドピストンがクランクおよび連接棒の配置を有する。図８ａおよび図８ｂは、リード弁吸気配置を有する２ストローク機関を備えた、図７ａおよび図７ｂの例示的実施形態の変形形態を提供する。
【０１１６】
[0127]図７ａ、図７ｂおよび図８ａ、図８ｂでは、主移送ポート４１２は、シリンダ内で略水平方向Ｘに移動するピストン５０の往復動作によって運転される。前の実施形態と同様に、スロットル４１８が主移送ポート４１２内に配置される。
【０１１７】
[0128]主移送ポート４１２は、機関４００の左側Ｌのピストン５０が圧縮行程の終わりごろに主移送ポート４１２の開口部を露出させるときに、大気からクランクケース５６内に空気を吸い込む。空気は、ピストンの圧縮行程中に作られる真空によって吸い込まれる。燃料Ｆは、誘導プロセスの一部の間に空気に加えられる。動力行程中、空気燃料混合気は、動力行程の終わりごろにピストン５０が吸気開口部５９を燃焼室４０２内に露出させるまで圧縮される。空気燃料チャージＡＦは、クランクケース５６と燃焼室４０２との間の圧力差により燃焼室４０２内に吸い込まれ、これにより、燃焼室４０２からの排気ガスＥが排気ポート１０を通って押し出される。
【０１１８】
[0129]排気ポート１０は、燃焼室４０２の上部領域内に前の諸実施形態と同様に配置された燃焼室４０２内への孔を有し、前の諸実施形態と同様に動作する。排気ポートは、開位置と閉位置との間で動作可能な排気弁２２を有する。
【０１１９】
[0130]図７ａおよび図７ｂの例示的実施形態は、機関４００の右側Ｒに配置された２次空気移送ポート４５０を有する。２次空気移送ポート４５０は、クランクケース４６内への孔を有する。２次空気移送孔は、略水平方向Ｘに往復運動する右側ピストン４０の動作によって開かれる。前の諸実施形態と同様に、機関は、概ね任意の向きに運転され得る。２次空気移送ポート４５０は、ピストンが圧縮行程の終わりごろにあるときに開いている。２次空気移送ポートは、開位置と閉位置との間で動作可能な２次空気吸入弁４０１を有する。
【０１２０】
[0131]２次ポート４２４は燃焼室４０２内に開口している。２次ポート４２４の燃焼室４０２内への開口はまた、機関４００の概ね右側に配置される。２次ポート４２４の開口部は、燃焼室４０２内の排気ポート１０の開口部の概ね反対側に配置される。燃焼室４０２内への排気ポート１０の孔は、概ね、水線２０に最も近い燃焼室の上部領域内に配置されるのに対して、２次ポート４２４の開口部は、排気ポートの反対側にあり、概ね、燃焼室４０２の下部領域内にある。２次ポート４２４は、排気ポート１０と同様に、右側のピストン４０の動作によって開閉される。２次ポート４２４は、クランクケース４６内に延びる。
【０１２１】
[0132]排気ガス出口４３０がクランクケース４６から延び、水線２０の上方の大気に出る。切換弁４３４が排気ガス出口４３０内に配置される。切換弁４３４は、排気ガス出口４３０が閉じている閉位置と排気ガス出口４３０が開いている開位置との間で選択的に動くことができる。図７ａ、図７ｂおよび図８ａ、図８ｂの例示的実施形態では、切換弁４３４はバタフライ弁として示されている。別の実施形態では、様々な既知の弁設計を使用することができる。
【０１２２】
[0133]燃焼室４０２の外壁に近接する容積部の選択的な断熱および冷却を提供するために、カウリング４３２が機関４００に装着される。カウリング４３２は、燃焼室２の外壁を取り囲む容積部を収容する。カウリング４３２は、燃焼室４０２の外壁を取り囲むジャケット領域を提供する。移送導管４３１は、機関がアイドルで動作しているときに暖かい排気ガスＥがカウリング４３２まで移動できるようにするために、カウリング４３２を排気出口４３０に接続する。排気出口４３０は、排気出口として動作せず、圧力ブリード３５を除いて大気に対して閉じられる。カウリング４３２はまた、容積部を周囲の水塊に流体接続する開口部４３６を有する。
【０１２３】
[0134]圧力ブリード３５は、移送導管４３１に接続され、前の実施形態と同様に動作する。
【０１２４】
[0135]上述した前の実施形態と同様に、２次ポートは、２次排気ポートとして、２次空気移送ポートとして、または双方向ポートとして動作することができ、したがって、アイドルで２次ポートは２次排気ポートとして動作し、動力で２次ポートは２次空気移送ポートとして動作する。ポーティング配置はまた、燃焼室の外壁を取り囲む容積部に選択的な断熱または冷却を提供する働きをする。
【０１２５】
２次排気ポート
[0136]図７ａは、アイドルで動作する機関４００を示す。機関４００がアイドル状態のとき、空気移送ポート４１２内のスロットル４１８は閉じられる。動力行程の終わりごろに、ピストン４０は、排気ポート１０および２次ポート４２４の孔を露出させる。排気弁２２は閉じられ、したがって排気ガスは排気ポート１０を通って燃焼室４０２から出ることができない。２次空気移送ポート４５０内の２次空気吸入弁４０１も閉じられ、したがって２次移送ポートは使用されていない。排気ガスＥは、２次ポート４２４を通って燃焼室４０２から出る。２次ポート４２４は２次排気ポートとして動作する。排気ガス出口４３０内の切換弁４３４は開いており、排気ガスＥはクランクケース４６から大気に漏れることができる。
【０１２６】
[0137]２次ポート４２４は排気ポート１０よりも小さい断面を有するので、上記の第１の実施形態について説明したように、燃焼室４０２内の圧力は維持され、燃焼効率が改善される。
【０１２７】
[0138]機関４００が動力（図示せず）で動作するとき、主移送ポート４１２内のスロットル４１８は開いており、排気ポート１０内の排気弁２２は開いており、２次空気移送ポート４５０内の２次空気吸気弁４０１は閉じられ、排気ガス出口４３０内の切換弁４３４は閉じられる。２次ポート４２４は使用されておらず、排気ガスＥは主排気ポート１０を通って燃焼室４０２から出る。
【０１２８】
２次移送ポート
[0139]図７ｂの例示的実施形態では、２次ポート４２４は２次外気移送として動作する。図７ｂは、動力で動作する機関４００を示す。したがって、主移送ポート４１２内に配置されたスロットル４１８は開いている。排気ポート１０および排気弁２２は開いており、排気ガスＥは排気ポート１０を通って直接大気へ漏れる。２次空気移送ポート４５０内の２次空気吸気弁４０１もまた、圧縮行程の終わりごろにピストン４０によって開かれるときにクランクケース４６に外気Ａを供給するために開かれる。上記の第２の実施形態について説明したように、動力行程の終わりごろに、ピストン４０の往復運動は、排気ポート１０および２次ポート４２４を露出させる。左側のピストン５０の往復運動は移送孔５９を露出させる。新しい空気燃料チャージＡＦが燃焼室４０２内に導入され、排気ガスＥは排気ポート１０を通って燃焼室４０２から出る。大気からの外気は、クランクケース４６から２次ポート４２４を通って燃焼室４０２内に吸い込まれ、新しい空気燃料チャージＡＦと排気ポート１０との間の障壁として働く。排気ガスＥが除去されると、燃焼室４０２を通って吸い込まれた過剰なガスは、２次ポート４２４からの外気Ａである。上記の実施形態２と同様に、未燃焼燃料が燃焼室４０２を通過して大気に出るリスクが低減される。
【０１２９】
双方向２次ポート
[0140]図７ａおよび図７ｂの機関４００は、２次ポート４２４が双方向ポートとして動作するように、図５ａおよび図５ｂの第１の実施形態について説明したように組み合わされてもよい。機関４００がアイドルで動作するとき、２次ポート４２４は、前述のように２次排気ポートとして動作する。機関４００が動力状態のとき、２次ポート４２４は２次空気移送ポートとして動作して、外気を燃焼室４０２に供給するとともに、燃焼室４０２を離れる空気燃料混合気ＡＦに対する障壁を提供する。したがって、２次ポート４２４の動作は、上で詳細に説明した通りである。図７ａおよび図７ｂの機関４００はまた、第１の実施形態について説明したように、シニューレポーティングシステム（図示せず）を含んでいてもよい。
【０１３０】
燃焼温度の最適化
[0141]カウリング４３２は、燃焼室４０２の選択的な断熱および冷却を提供する。これにより、燃焼プロセスが最適温度範囲の可能な限り近くに維持されるため、非効率的または不完全な燃焼が減少し、それによって未燃焼炭化水素排気物質が減少する。カウリング４３２の構造および動作は、図６ａおよび図６ｂの第１の実施形態の第４の変形形態について上述した通りである。図８ａは、アイドルで動作する機関を示す。図８ｂは、動力で動作する機関を示す。第２の実施形態における２次ポートは、上述したように双方向ポートとして動作する。
【０１３１】
[0142]機関４００がアイドルで動作しているとき（図７ａに示す）、スロットル４１８および排気弁２２は共に閉じている。切換弁４３４は開いており、したがって、動力行程において、排気ガスＥは、排気ポートとして動作する双方向ポート４２４を通って燃焼室４０２から出る。排気ガスＥは、クランクケース４６を通り、排気出口４３０および移送導管４３１を通ってカウリング４３２に至る。カウリング４３２の開口部４３６は出口として働き、カウリング４３２内の排気ガスＥが周囲の水中に漏れることを可能にする。これにより、周囲の水は継続的に変位し、カウリング４３２に入れないことが確実になる。
【０１３２】
[0143]アイドルでは、機関４００は、動力時よりも低い毎分回転数でかかっているため、機関４００は、機関４００の最も低い動作温度にある。この温度は、効率的な燃焼のための最適な動作温度範囲未満である。燃焼プロセスによって暖められた排気ガスＥをカウリング４３２に、したがって燃焼室２の外壁に近接する容積部に導くことは、燃焼室温度を維持するとともに、機関３００の燃焼効率を維持する働きをする。したがって、アイドルでは、機関４００は、従来の２ストローク機関よりも効率的に作動することができ、したがって、未燃焼炭化水素排気ガスの排出を調整する。
【０１３３】
[0144]機関４００が動力で動作しているとき（図７ｂに示す）、切換弁４３４は排気出口４３０を閉じる。排気出口４３０が閉じられると、カウリング４３２へのガス流が妨げられる。次いで、周囲の水塊からの水Ｗが、開口部４３６を通ってカウリング４３２内に進入することができる。水がカウリング４３２に入り、それによって燃焼室２の外壁を取り囲み、燃焼室４０２の冷却を行う。
【０１３４】
[0145]したがって、機関４００を取り囲む水塊の水Ｗは、カウリング４３２の開口部４３６からカウリング４３２に入ることができる。水Ｗは、周囲の水塊のレベル２０に達するまでカウリングを満たす。動力時の機関４００は、アイドル時よりも高い温度で動作し、潜在的には最適温度範囲よりも高い温度で動作するので、カウリング４３２内の水は、好適には燃焼室４０２に冷却源を提供する。それにより、燃焼室の温度は、最適温度範囲にまたは最適温度範囲の近くに維持され、したがって未燃焼炭化水素排出物を可能な限り低いレベルに維持するのを支援する。
【０１３５】
[0146]その後、機関４００がアイドルに戻ると／戻る場合、スロットル４１８が閉じられ、排気弁２２が閉じられ、２次弁または切換弁４３４が開かれる。排気ガスＥがもう一度、２次ポート４２４、排気出口４３０および移送導管４３１を通過してカウリング４３２に至る。排気ガスＥは、水を出口４３６から押し出す。次いで、カウリング４３２の容積部内の排気ガスＥは、もう一度、周囲の水塊から燃焼室２に断熱を提供する働きをする。
【０１３６】
[0147]それにより、カウリング４３２は、機関４００がアイドルで動作して一定量の断熱排気ガスを収容するか、あるいは機関４００が動力で動作して一定量の冷却水を収容する。断熱排気ガスＥか冷却水Ｗのいずれかを燃焼室の外壁に近接する容積部に選択的に導くことにより、機関４００は、機関４００の最適な動作温度範囲内に（または少なくともより近くに）維持され得る。これは、燃焼プロセスの効率を制御し、したがって機関４００からの未燃焼炭化水素排出物を調整する。
【０１３７】
[0148]内燃機関の代替実施形態では、２次ポートが含まれない場合、機関がアイドル状態のときに、排気ポートからの排気ガスが代わりにカウリングに導かれる。上記のように、機関が動力状態のときに、カウリングへの排気ガス供給がオフにされ、次いで水がカウリングに入って機関を冷却することができる。
【０１３８】
[0149]図８ａおよび図８ｂは、片側ピストンを備えた対向ピストン配置と図７ａおよび図７ｂに示される実施形態と同様の動力伝達機構とを有する２ストローク機関の概略図を提供する。図８ａおよび図８ｂの実施形態は、ポートの配置が異なる。機関５００は、吸気システムがクランクケース１５６のピストン５０とは反対側の端部に配置されることを除いて、図７ａおよび図７ｂの機関と同様に動作する。スロットル５１８および一方向弁５１６が、第１の実施形態および第２の実施形態と同様に吸気システム内に配置される。
【０１３９】
[0150]図８ａおよび図８ｂの例示的実施形態の機関の特徴の多くが前の諸実施形態と共通であり、したがって、異なる構造的および機能的特徴についてのみここで説明する。
【０１４０】
[0151]機関の右側Ｒでは、２次ポート５２４がクランクケース４６内に延びる。移送導管５３０が、クランクケース４６から大気まで延びる、または別の移送導管５３１に接続される。別の移送導管５３１は、移送導管５３０およびクランクケース４６を、燃焼室２の外壁に近接する容積部を画定するカウリング５３２に接続する。空気入口５２８がクランクケース４６から延び、大気に出る。一方向弁５２９は、燃焼室２に向かう方向のみの機関５００内へのガス流を可能にする。
【０１４１】
[0152]他のすべての詳細は前の諸実施形態と同じままであり、機関５００の動作は、２次ポート５２４の動作が排気ポートとして、または移送ポートとして、または双方向ポートとして、前の諸実施形態と同じままであるようなものである。追加の２次ポートにより、２次排気ポートと２次移送ポートの配置を組み合わせることができる。２次ポートを通過する排気ガスは、大気に出てもよく、またはアイドル時に燃焼室５０２を断熱するためにカウリング５３２に導かれてもよい。カウリング５３２内の容積部は、機関がアイドルで動作するときに排気ガスに選択的に接続されてもよく、または動力で動作しているときに機関を冷却するために水が進入できるようにしてもよい。図８ａおよび図８ｂの機関５００はまた、第１の実施形態について説明したように、シニューレポーティングシステム（図示せず）を含んでいてもよい。
【０１４２】
[0153]図９には、図８ａおよび図８ｂの実施形態の変形形態が示されており、機関６００は、単頭ピストンが動力行程の凡そ終わりに、すなわち下死点の概ね前後にあるときに、移送ポート１２、１４が共に燃焼室に露出される。燃料噴射器６５０が移送ポート１２に装着されて示されているが、燃料噴射器６５０は、移送ポート１４または燃焼室と吸気との間の同様の場所に配置することができる。２次ポート６２４は、図８ａおよび図８ｂの前の実施形態と同様に、排気ポートまたは移送ポートのいずれかとして動作可能であり、移送導管６３０に接続されるが、図は簡略化され、接続を示していない。移送導管６３０は、冷却水および／または冷却水をカウリング６３２に送ることにより機関の温度を選択的に制御するために、カウリング６３２に接続している。
【０１４３】
[0154]この実施形態は、排気ポート１０および２次ポート６２４に隣接して機関の右側に配置されたシニューレポート６４０も含む。シニューレポート６４０は、排気ガスの流路を排気ポート１０または２次排気ポート２４の方に向けるようにシリンダ内で角度をつけられる。
【０１４４】
[0155]シニューレポーティング配置の設計および位置のバリエーションが利用可能であることは、当業者には明らかであろう。例えば、代替実施形態では、２次ポートは、単一のシニューレポートのみが使用されるように配置されてもよく、またはシニューレポートは、例えば左側のピストン５に隣接して、燃焼室内に異なって配置されてもよい。
【０１４５】
[0156]専用の２次排気ポートとして動作する２次ポートを備えた単一ピストンの変形形態が図１０ａおよび図１０ｂに示されている。水中内燃機関は、燃焼室２内で往復運動するように構成されたピストン４を有する。動力伝達機構が、ピストン４を図７および図８の実施形態のものと同様のクランクシャフト４４に結合する連接棒４２を備える。クランクシャフト４４はクランクケース４６内に収容される。あるいは、図１〜図６の実施形態のものと同様の動力伝達機構が使用されてもよい。
【０１４６】
[0157]空気取入システム内に配置される一方向弁１６は、空気燃料チャージが燃焼室２に向かってのみ移動することを確実にする。燃焼室２に到達する空気燃料チャージの量は、空気取入システムに配置されたスロットル１８によって制御される。一方向弁１６およびスロットルは前述の通りである。空気取入システムは、空気移送ポート７４０、例えば、シニューレポートまたはその他の既知のポーティング配置に流体結合される。
【０１４７】
[0158]燃焼室は、排気弁２２を備えた１次排気ポート１０、および２次排気ポート７２４を有する。燃焼室２は、燃焼室２内に配置されたスパークプラグ３などの点火源を有する。
【０１４８】
[0159]図１０ａに示すように、機関１００がアイドルで動作しているとき、スロットル１８は閉じられる。これにより、燃焼室２に流入する空気燃料混合気の量が最小限に減らされ、機関１００が１回転するごとに燃焼室２が受け入れる空気燃料チャージが制御される。
【０１４９】
[0160]排気弁２２は、機関１００がアイドル状態のときにも、燃焼室２から通じる排気ポート１０を閉じるために閉じられる。その代わりに、燃焼後の排気ガスＥが、動力行程中に２次排気ポート７２４として動作する２次ポート７２４を通って燃焼室２から出る。２次排気ポート７２４は、前の実施形態のように、アイドル時の掃気効率を最適化するために、１次排気ポート１０の断面プロファイルよりも小さい断面プロファイルを有する。
【０１５０】
[0161]図１０ｂは、動力時の機関１００を示す。動力時、スロットル１８は開いており、１次排気弁は開いており、排気ガスＥは１次排気ポート１０を通って燃焼室から出る。２次排気ポート７２４は、動力中に補助排気ポートを提供するために選択的に開かれ得る。
【０１５１】
[0162]２次排気ポート７２４は、大気に直接接続していてもよい、または前の諸実施形態のように、機関の温度を制御するために排気ガスをカウリング（図示せず）に向かって運んでもよい。
【０１５２】
[0163]カウリングに送られる冷却水または排気ガスの量を制御することによる、燃焼室の選択的な断熱または冷却は、水塊中に沈められる任意の内燃機関に適している。内燃機関の例には、例えば、２ストローク機関、４ストローク機関、およびワンケル機関が含まれ得る。
【０１５３】
[0164]これは図１１ａおよび図１１ｂに示されており、図１１ａおよび図１１ｂは、水線２０まで水塊中に部分的に沈められた内燃機関８００の簡略図を示す。機関８００は、燃焼室（図示せず）に流入する空気燃料混合気ＡＦの体積を制御する吸気口１７を含む。１次排気ポート１０により、燃焼後の排気ガスは燃焼室から離れ、大気に出ることが可能になる。大気に漏れる排気ガスの量は排気弁２２によって制御される。この例では、２次移送ポート８２４は、排気弁と燃焼室との間の１次排気ポート１０に開口する２次排気ポート８２４として働くが、２次排気ポート８２４は、以前の諸実施形態と同様に燃焼室に直接接続していてもよいことが明らかであろう。
【０１５４】
[0165]機関８００がアイドルで動作しているとき（図１１ａに示される）、排気弁２２は閉じられ、したがって、動力行程で排気ガスＥは２次排気ポート８２４を通って燃焼室から出る。排気ガスＥは、移送通路８２６および移送導管８３０を通過して、カウリング８３２に至る。カウリング８３２の開口部８３６は出口として働き、カウリング８３２内の排気ガスＥが周囲の水に漏れることを可能にする。これにより、周囲の水が継続的に移動し、カウリング８３２に入ることができなくなる。
【０１５５】
[0166]燃焼プロセスによって暖められた排気ガスＥをカウリング８３２に導くことで、アイドル中の機関３００の燃焼効率を維持し、したがって未燃焼炭化水素排気ガスの排出物を調整する。
【０１５６】
[0167]機関８００が動力で動作しているとき（図１１ｂに示される）、排気弁２２は開かれ、排気ガスは主に１次排気ポート１０を通って出る。切換弁（図示せず）は、２次排気ポート８２４を閉じるように動作し得る。２次排気ポート８２４が閉じられると、カウリング８３２へのガス流が妨げられる。次いで、周囲の水塊からの水Ｗが、開口部８３６を通ってカウリング８３２内に進入することができる。水がカウリング８３２に入り、それによって燃焼室の外壁を取り囲み、燃焼室の冷却を行う。このプロセスは、カウリング８３２に入る排気ガスの量を制御することにより、燃焼室の温度を最適化して非効率的または不完全な燃焼を低減し、それによって未燃焼炭化水素排気物質を低減するように調整され得る。
【０１５７】
[0168]その後、機関８００がアイドルに戻ると、排気弁２２が閉じられ、１次排気ポートは、排気ガスが大気に直接漏れることができないようにする。代わりに、排気ガスは２次排気ポート８２４を通ってカウリングに送られる。
【０１５８】
[0169]本発明について１つまたは複数の好ましい実施形態を参照して上述してきたが、添付の特許請求の範囲で定義される本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更または修正がなされてもよいことが理解されよう。
【図１ａ】
2021503579.tif 000003
【図１ｂ】
2021503579.tif 000004
【図２】
2021503579.tif 000005
【図３】
2021503579.tif 000006
【図４】
2021503579.tif 000007
【図５ａ】
2021503579.tif 000008
【図５ｂ】
2021503579.tif 000009
【図６ａ】
2021503579.tif 000010
【図６ｂ】
2021503579.tif 000011
【図７ａ】
2021503579.tif 000012
【図７ｂ】
2021503579.tif 000013
【図８ａ】
2021503579.tif 000014
【図８ｂ】
2021503579.tif 000015
【図９】
2021503579.tif 000016
【図１０ａ】
2021503579.tif 000017
【図１０ｂ】
2021503579.tif 000018
【図１１ａ】
2021503579.tif 000019
【図１１ｂ】
2021503579.tif 000020
【国際調査報告】
2021503579.tif 000021
2021503579.tif 000022
2021503579.tif 000023
2021503579.tif 000024