(57)【要約】  バルブ開口部、第１の部分、及び別個の第２の部分を含むエンジンバルブポートが開示されている。第１の部分及び第２の部分は別個にバルブ開口部に接続され、そして第１の部分及び第２の部分は、バルブ開口部から離れた位置で合体している。バルブポートは、二股でネズミイルカのような形状を有している。第１の部分と第２の部分は概ね形状が円弧状であり、第１の部分及び第２の部分は概ね半円形の断面を有している。また、このようなバルブポートを含んでいるエンジンが開示されている。バルブポートに関連付けられているバルブは外方に開くバルブであってもよい。
2015516057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分割サイクルエンジンであって、
クランクシャフト軸線の回りに回転可能なクランクシャフト、
圧縮シリンダー内に摺動可能に受入れられた圧縮ピストンであって、当該クランクシャフトの一回転の間に、吸気ストロークと圧縮ストロークを通して往復動するようにクランクシャフトに作動可能に連結された圧縮ピストン、
膨張シリンダー内に摺動可能に受入れられた膨張ピストンであって、当該クランクシャフトの一回転の間に、膨張ストロークと排気ストロークを通して往復動するようにクランクシャフトに作動可能に連結された膨張ピストン、
当該圧縮シリンダー及び膨張シリンダーを相互に接続するクロスオーバー通路であって、両者間に圧力チャンバーを画定するクロスオーバー圧縮（XovrC）バルブ及びクロスオーバー膨張（XovrE）バルブを含むクロスオーバー通路、及び
圧縮シリンダーに接続されたクロスオーバー通路の端部のXovrCバルブ入口、を備え、
当該クロスオーバー通路は当該XovrCバルブ入口にXovrCバルブポートをさらに含み、
当該XovrCバルブポートは、分岐した、ネズミイルカのような形状を有し、
当該XovrCバルブポートは、当該XovrCバルブ入口で当該圧縮シリンダーに隣接し、そして当該XovrCバルブ入口から下流で合体する２つの別個の部分を含んでいることを特徴とする分割サイクルエンジン。
【請求項２】
当該XovrCバルブは、外方に開くバルブであることを特徴とする請求項１に記載の分割サイクルエンジン。
【請求項３】
当該XovrCバルブポートの２つの部分のそれぞれは、形状が概ね弧状であることを特徴とする請求項１に記載の分割サイクルエンジン。
【請求項４】
当該XovrCバルブポートの２つの部分のそれぞれは、概ね半円形の断面を有することを特徴とする請求項１に記載の分割サイクルエンジン。
【請求項５】
当該XovrCバルブポートとクロスオーバー通路を通る空気流は、概ね層流であることを特徴とする請求項１に記載の分割サイクルエンジン。
【請求項６】
当該XovrCバルブポートは、クロスオーバー通路へとこれを通る空気流を増加させ、それによって分割サイクルエンジンの効率を向上させることを特徴とする請求項１に記載の分割サイクルエンジン。
【請求項７】
エンジンであって、
エンジンシリンダー、
当該エンジンシリンダーに接続され、開口部を介して当該エンジンシリンダーに連通する通路、
当該エンジンシリンダーと当該通路の間の流体連通を制御するバルブ、及び
当該バルブに関連付けられ、そして当該通路内で開口部に配置されたバルブポート、を備え、
当該バルブポートは、分岐した、ネズミイルカのような形状を有し、当該バルブ開口部で当該シリンダーに隣接し、そして当該バルブ開口部から離れた位置で合体する２つの別個の部分を含んでいる
ことを特徴とするエンジン。
【請求項８】
当該バルブは、外方に開くバルブであることを特徴とする請求項７に記載のエンジン。
【請求項９】
当該バルブポートの２つの部分のそれぞれは、形状が概ね弧状であることを特徴とする請求項７に記載のエンジン。
【請求項１０】
当該バルブポートの２つの部分のそれぞれは、概ね半円形の断面を有することを特徴とする請求項７に記載のエンジン。
【請求項１１】
エンジンのバルブポートであって、
バルブ開口部、及び
第１の部分及び別個の第２部分であって、当該第１の部分及び第２部分のそれぞれが別個に、バルブ開口部に接続されている第１の部分及び第２部分、を備え、
当該第１の部分及び第２部分は当該バルブ開口部から離れた位置で合体していることを特徴とするエンジンのバルブポート。
【請求項１２】
当該バルブポートは、分岐した、ネズミイルカのような形状を有していることを特徴とする請求項１１に記載のバルブポート。
【請求項１３】
当該第１の部分及び第２の部分は、形状が概ね弧状であることを特徴とする請求項１１に記載のバルブポート。
【請求項１４】
当該第１の部分及び第２の部分は、概ね半円形の断面を有することを特徴とする請求項１１に記載のエンジンのバルブポート。
【請求項１５】
請求項１１のバルブポートを含むことを特徴とするエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に関する。より具体的には、本発明は、４つのストロークの各々がクランクシャフトの一回転内で完成される状態で、一のピストンが吸気及び圧縮のストロークのために使用され、他のピストンが膨張（または動力）及び排気のストロークのために使用される一対のピストンを有している分割サイクルエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
明確化の目的のために、本出願において使用される用語「従来のエンジン」とは、周知のオットーサイクルの４つのストロークの全て（吸入、圧縮、膨張及び排気のストローク）が、エンジンのピストン/シリンダーの各組み合わせに含有されている内燃機関を意味する。各ストロークは、クランクシャフトの１回転の半分（１８０度のクランク角（CA））の回転を必要とし、そして、従来のエンジンの各シリンダーにおいて全体のオットーサイクルを完了するためには、クランクシャフトの完全な２回転（７２０度CA）が必要とされる。
【０００３】
また、明確化の目的のために、先行技術に開示されたエンジンに適用され、及び本出願に言及されるような、用語「分割サイクルエンジン」について、以下の定義が提供されている。
【０００４】
分割サイクルエンジンは、クランクシャフト軸線の回りに回転可能なクランクシャフト、圧縮シリンダー内に摺動可能に受入れられた圧縮ピストンであって、クランクシャフトの単一の回転の間に吸気ストロークと圧縮ストロークを通して往復動するようにクランクシャフトに作動可能に連結された圧縮ピストン、膨張シリンダー内に摺動可能に受入れられた膨張（動力）ピストンであって、クランクシャフトの単一の回転の間に膨張ストロークと排気ストロークを通して往復動するようにクランクシャフトに作動可能に連結された膨張（動力）ピストン、及び圧縮シリンダー及び膨張シリンダーを相互に接続するクロスオーバー通路であって、その中に配置された少なくともクロスオーバー膨張（XovrE）バルブ、より好ましくは、間に圧力チャンバーを画成するクロスオーバー圧縮（XovrC）バルブ及びクロスオーバー膨張（XovrE）バルブを含むクロスオーバー通路、を備えている。
【０００５】
２００３年４月８日にカーメロJ.スカデリに付与された特許文献１（米国特許第６、５４３、２２５号（スカデリ特許））及び２００５年１０月１１日にデビッドP.ブランヨン（Branyon）らに付与された特許文献２（米国特許第６、９５２、９２３号（ブランヨン特許））は、それぞれが、分割サイクル及び同様なタイプのエンジンの広範な議論を含んでいる。さらに、当該スカデリ特許及びブランヨン特許は、本発明がさらに開発したエンジンの以前のバージョンの詳細を開示している。スカデリ特許及びブランヨン特許の両方は、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。
【０００６】
図１及び図２を参照するに、ブランヨン及びスカデリ特許に記載されたものと同様のタイプの先行技術の分割サイクルエンジンが、符号１０で概略的に示されている。当該分割サイクルエンジン１０は、１つの圧縮シリンダー１２と１つの膨張シリンダー１４の組み合わせで、従来のエンジンの２つの隣接するシリンダーを置き換えている。シリンダーヘッド３３がシリンダーをカバーしシールすべく、典型的には圧縮及び膨張シリンダー１２、１４の開放端上に配置されている。
【０００７】
当該シリンダーヘッド３３は、当該シリンダー１２、１４への、当該シリンダーからの、及び当該シリンダー間のガス流のための構造を提供している。当該シリンダーヘッドは、ガス流の順に、圧縮シリンダー１２へ吸入される吸入空気が通る吸気ポート１９、圧縮シリンダー１２から膨張シリンダー１４に移送される圧縮空気が通るクロスオーバー（Xovr）通路（またはポート）２２、及び膨張シリンダーから排出される費消されたガスが通る排気ポート３５を含んでいる。
【０００８】
オットーサイクルの４つのストロークは、圧縮シリンダー１２が、その関連する圧縮ピストン２０と共に吸気及び圧縮ストロークを遂行し、膨張シリンダー１４が、その関連する膨張ピストン３０と共に膨張及び排気ストロークを遂行するように、２つのシリンダー１２及び１４に亘って、「分割」されている。オットーサイクルは、したがって、これらの２つのシリンダー１２、１４においての、クランクシャフト軸１７回りのクランクシャフト１６の一回転（３６０度CA）毎に一度、完成される。
【０００９】
分割サイクルエンジンのコンセプトによれば、圧縮シリンダー１２及び膨張シリンダー１４の幾何学的なエンジンパラメータ（すなわち、ボア、ストローク、コネクティングロッドの長さ、容積測定の圧縮比等）は、一般に、互いに独立している。例えば、圧縮シリンダー１２及び膨張シリンダー１４のためのクランクスロー３６、３７は、それぞれ、異なる半径を有してもよく、そして、膨張ピストン３０の上死点（TDC）が圧縮ピストン２０のTDCの前に起こるように、互いから離れて位相付けられてもよい。この独立性は、分割サイクルエンジン１０が典型的な４ストロークエンジンよりもより高い効率レベル及び大きなトルクを潜在的に達成することを可能にしている。この実施形態では、膨張ピストン３０が約２０度のクランク角だけ圧縮ピストン２０を先導している。言い換えれば、圧縮ピストン２０はそのTDC位置に、膨張ピストン３０がそのTDC位置に到達した後の２０度のクランクシャフト回転で到達する。シリンダーとピストンの直径、及びピストンのストローク、及びそれらの変位量は同じである必要はない。
【００１０】
吸気ストローク中に、吸気が、シリンダーヘッド３３内に配置された吸気ポート１９を介して圧縮シリンダー１２内に引き込まれる。内方に開く（シリンダー内側にピストンに向かって開く）ポペット吸気バルブ１８が、吸気ポート１９と圧縮シリンダー１２との間の流体連通を制御する。吸入空気は大気圧である。
【００１１】
圧縮ストローク中には、圧縮ピストン２０が空気充填物を加圧し、典型的には、シリンダーヘッド３３内に配置されているクロスオーバー通路（ポート）２２へ空気充填物を駆動する。これは、圧縮シリンダー１２及び圧縮ピストン２０が、膨張シリンダー１４のための吸気通路として作用する、クロスオーバー通路２２への高圧ガスの供給源であることを意味する。図２に示すように、別個のクロスオーバー通路２２の対が圧縮シリンダー１２及び膨張シリンダー１４を相互に接続している。しかしながら、分割サイクルエンジン１０は、圧縮及び膨張シリンダーを連結する１つ又は２つ以上のクロスオーバー通路を含むことができる。
【００１２】
非常に高い圧縮比（例えば、２０対１，３０対１、４０対１又はそれ以上）のせいで、クロスオーバー通路の入口２５において外方に開く（シリンダー及びピストンから離れて外方に開く）ポペットクロスオーバー圧縮（XovrC）バルブ２４が圧縮シリンダー１２からクロスオーバー通路２２への流れを制御するために使用されている。非常に高い膨張比（例えば、２０対１，３０対１、４０対１又はそれ以上）のせいで、クロスオーバー通路の出口２７において外方に開くポペットクロスオーバー膨張（XovrE）バルブ２６がクロスオーバー通路２２から膨張シリンダー１４への流れを制御する。XovrCバルブ２４とXovrEバルブ２６の作動速度及び位相付けは、オットーサイクルの４つのストロークの全てにおいて、クロスオーバー通路２２内の圧力を高い最小圧力（全負荷運転時に、典型的には、２０バール絶対圧以上、例えば４０〜５０バール）に維持するように調節されている。当該バルブは、機械的に駆動されるカム、可変バルブ作動技術等によるような任意の適切な方法で作動させられてもよい。
【００１３】
少なくとも１つの燃料インジェクター２８が、膨張ピストン３０がその上死点位置に到達する直前に起こる、XovrEバルブ２６の開きに対応させて、クロスオーバー通路２２の出口端において加圧された空気に燃料を噴射する。このとき、膨張シリンダー１４内の圧力に対するクロスオーバー通路２２内の圧力の圧力比は、クロスオーバー通路内の最小圧力が、典型的には、エンジン全負荷において２０バール絶対圧以上であり、排気ストロークの間の膨張シリンダー内の圧力は典型的に約１〜２バール絶対圧であるという事実のせいで、高い。言い換えると、XovrEバルブ２６が開くとき、クロスオーバー通路２２内の圧力は膨張シリンダー１４内の圧力よりも実質的に高い（エンジン全負荷時において、典型的には２０対１以上のオーダー）。この高い圧力比が、膨張シリンダー１４内に流入する空気及び/又は燃料充填物の高速での初期流れを生じさせる。これらの高流速は、音速流と呼ばれる音速に到達することができる。空気/燃料充填物は、ある動作条件下ではTDCのわずか前に侵入を開始することもできるが、通常、膨張ピストン３０がその上死点位置（TDC）に達した直後に、膨張シリンダー１４に入る。ピストン３０がその上死点位置からその下降を開始し、XovrEバルブ２６がまだ開いている間に、シリンダー１４内に突出しているスパークプラグ先端３９を含んでいるスパークプラグ３２が点火され、スパークプラグ先端３９の周囲の領域での燃焼を開始させる。燃焼は、膨張ピストンがその上死点（TDC）位置を過ぎた１〜３０度CAの間に開始されてもよい。より好ましくは、燃焼は、膨張ピストンが上死点（TDC）位置を過ぎて５〜２５度CAの間に開始されてもよい。最も好ましくは、燃焼は、膨張ピストンが上死点（TDC）位置を過ぎて１０〜２０度CAの間に開始されてもよい。さらに、燃焼は、グロープラグ、マイクロ波着火装置または圧縮着火方式を介するなどの、他の点火装置及び/または方法によって開始されてもよい。空気/燃料充填物の音速流れは、分割サイクルエンジン１０にとって特に有利である。というのも、膨張ピストン３０がその上死点位置から下降している間に、点火が開始されたとしても、それは分割サイクルエンジン１０が高い燃焼圧力を維持することを可能にする、急速な燃焼事象を引き起こすからである。
【００１４】
XovrEバルブ２６は、燃焼が開始された後であるが、その結果の燃焼事象がクロスオーバー通路２２に入る前に閉じられる。当該燃焼事象は、動力ストロークにおいて膨張ピストン３０を下方に駆動する。
【００１５】
排気ストローク中に、排気ガスは、シリンダーヘッド３３内に配置された排気ポート３５を介して膨張シリンダー１４から排出される。排気ポート３５の入口３１に配置された内方に開くポペット排気バルブ３４は、膨張シリンダー１４と排気ポート３５との間の流体連通を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】米国特許第６、５４３、２２５号明細書
【特許文献２】米国特許第６、９５２、９２３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
上述したように、最大効率を達成するための、圧縮シリンダーから膨張シリンダーへの圧縮空気の移送は、圧縮ピストン２０及び膨張ピストン３０の両方が上死点付近にあるときに行われる。シリンダー内に開く伝統的な内方に開くポペットバルブは、必要な流量を達成するために要求されるリフト高さに開かれると、それぞれのピストンに干渉する。したがって、XovrCバルブ２４及びXovrEバルブ２６は、外方に開くバルブなのである。しかしながら、外方に開くXovrCバルブ２４は、図２に示されるような先行技術の分割サイクルエンジン１０のポートのような伝統的形状のポートで使用されると、結果的に、エンジンの効率を１５％ほど低下させる比較的低い排出係数（discharge coefficiency）を有している。当該従来のポートによる、この低い排出係数は、４つの主要な物理的原因を有しているかもしれない。第１は、XovrCバルブ２４がシリンダー１２内へ（内方に）ではなくポート内に（外方に）リフトされていることから生じる、より小さい有効流路面積である。第２は、圧縮空気がXovrCバルブ２４の周辺をポート内に移動するために要求される、急な方向転換である。第３は、XovrCバルブ２４のヘッドの背後に生成される大規模な乱流である。図３に示されるように、XovrCバルブ２４は、大規模な乱流を伴う、流線における著しい流れの剥離を引き起こす。流れの剥離は、大規模な乱流を引き起こす現象である。基本的に、境界層は流体の運動量が原因でXovrCバルブ２４から分離（detach）し、その結果、バルブの背後での流体の流れの大回転域となる。第４は、XovrCバルブ２４の全ての側面からの流線がポート（図３参照）に合流するときの、混沌とした再結合であり、より小規模な乱流及びいくらかの圧力損失を生成する。XovrCバルブポート内の小規模及び大規模な乱流は、図４に示すように、クロスオーバー通路におけるねじれた（twisted）空気流れの結果となる。
【００１８】
したがって、エンジンの効率を低下させるこれらの物理現象を軽減するための、必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、クロスオーバー通路のクロスオーバー圧縮バルブ端において、改良されたクロスオーバー圧縮バルブポートを有する分割サイクルエンジンを提供する。本クロスオーバー圧縮バルブポートのユニークな幾何学的形状が、外向きに開くバルブを有する従来技術の分割サイクルエンジンで観察された流れ損失をなくす。本クロスオーバー圧縮バルブポートは、これにより、クロスオーバー通路への、及びそれを通る空気流を大幅に増加させることによって、分割サイクルエンジンの効率を改善する。
【００２０】
本発明は、米国特許第７、３５３、７８６号、７、６０３、９７０号、及び７、９５４、４６２号に開示されているような空気ハイブリッドの配列を含む、任意の分割サイクルエンジンのみならず、米国特許出願第１３/２３９９１７号に開示されているようなターボ過給の小型化された圧縮シリンダーを有する任意の分割サイクルエンジンで利用することができ、それらの開示は参照により本明細書に組み込まれている。
【００２１】
さらに、本クロスオーバー圧縮バルブポートは、高速エンジンのような低バルブリフトが使用されなければならない従来の４ストローク内燃機関において、流れを改善するために利用することができる。
【００２２】
本発明に係るエンジンのバルブポートは、バルブ開口部、第１の部分及び別個の第２の部分を含んでいる。当該第１の部分及び第２の部分はバルブ開口部に別個に接続され、そして、当該第１の部分及び第２の部分は、バルブ開口部から離れた位置で合体している。
【００２３】
一実施形態では、本発明による分割サイクルエンジンは、クランクシャフト軸線の回りに回転可能なクランクシャフトを含む。圧縮ピストンが圧縮シリンダー内に摺動可能に受入れられ、当該クランクシャフトの一回転の間に、吸気ストロークと圧縮ストロークを通して往復動するようにクランクシャフトに作動可能に連結されている。膨張ピストンが膨張シリンダー内に摺動可能に受入れられ、当該クランクシャフトの一回転の間に、膨張ストロークと排気ストロークを通して往復動するようにクランクシャフトに作動可能に連結されている。クロスオーバー通路が当該圧縮シリンダー及び膨張シリンダーを相互に接続している。クロスオーバー通路は、両者間に圧力チャンバーを画定するクロスオーバー圧縮（XovrC）バルブ及びクロスオーバー膨張（XovrE）バルブを含んでいる。クロスオーバー通路の端部のXovrCバルブ入口は、圧縮シリンダーに接続されている。当該クロスオーバー通路は、当該XovrCバルブ入口にXovrCバルブポートをさらに含んでいる。当該XovrCバルブポートは、当該XovrCバルブ入口で当該圧縮シリンダーに隣接し、そして当該XovrCバルブ入口から下流で合体する２つの別個の部分を含んでいる、分岐した、ネズミイルカのような形状を有している。
【００２４】
XovrCバルブポートの２つの部分のそれぞれは、形状が概ね円弧状であり、XovrCバルブポートの２つの部分のそれぞれは、概ね半円形の断面を有していてもよい。XovrCバルブポートに関連する当該XovrCバルブは、外方に開くバルブであってもよい。
【００２５】
本発明のこれら及び他の特徴及び利点は、添付の図面と共になされる以下の発明の詳細な説明からより完全に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】先行技術の分割サイクルエンジンの断面図である。
【図２】先行技術の分割サイクルエンジンのクロスオーバー圧縮バルブポートの斜視図である。
【図３】先行技術の分割サイクルエンジンの従来のクロスオーバー圧縮バルブポートを通る空気流の概略図である。
【図４】先行技術の分割サイクルエンジンの従来のクロスオーバー通路を通る空気流の概略図である。
【図５】本発明によるクロスオーバー圧縮バルブポートを含む、分割サイクルエンジンのクロスオーバー通路の例示的な実施形態の概略図である。
【図６】本発明によるクロスオーバー圧縮バルブポートの断面図である。
【図７】クロスオーバー圧縮バルブポートの三次元の斜視断面図である。
【図８】本発明による分割サイクルエンジンのクロスオーバー圧縮バルブポートを通る空気流の概略図である。
【図９】本発明による分割サイクルエンジンのクロスオーバー通路を通る空気流の概略図である。
【図１０】従来のクロスオーバー圧縮バルブポート及び本発明によるクロスオーバー圧縮バルブポートについて、バルブリフト量の関数としてのクロスオーバー圧縮バルブの流れ排出係数を示すグラフ図である。
【図１１】本発明によるクロスオーバー圧縮バルブポートにおいて、内方に開くクロスオーバー圧縮バルブ及び外方に開くクロスオーバー圧縮バルブについて、バルブリフト量の関数としてのクロスオーバー圧縮バルブの流れ排出係数を示すグラフ図である。
【図１２】本発明によるクロスオーバー圧縮バルブポートを鋳造するための砂中子の斜視図である。
【図１３】図１２の砂中子の下方部分の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
さて、図５〜７を参照するに。本発明による分割サイクルエンジン１１０のクロスオーバー通路は、各々、クロスオーバー通路のXovrCバルブ端に、二股でネズミイルカのような形状を有する改良されたクロスオーバー圧縮（XovrC）バルブポートを含んでいる。分割サイクルエンジン１１０は、他の方法で、図１に示された先行技術の分割サイクルエンジン１０と同一または類似の構造を含んでいてもよいし、そうでなければ同一または類似した機能を遂行することができる。
【００２８】
特定の実施形態では、分割サイクルエンジン１１０は、圧縮シリンダー１１２及び少なくとも一つのクロスオーバー通路１４０によって接続された膨張シリンダー１１４を含む。図示の実施形態では、２つのクロスオーバー通路１４０が、圧縮及び膨張シリンダー１１２、１１４を相互に接続している。XovrCバルブ入口１２５は、圧縮シリンダー１１２に接続されたクロスオーバー通路１４０の端部に配置され、及びXovrEバルブ出口１２７は、膨張シリンダー１１４に接続されているクロスオーバー通路の端部に配置されている。クロスオーバー通路１４０は、XovrCバルブ入口１２５に改良されたXovrCバルブポート１４２を含んでいる。XovrCバルブポート１４２は、第１の部分１４４及びXovrCバルブ入口１２５において圧縮シリンダー１１２に隣接している別の第２の部分１４６に分割されている。第１及び第２の部分１４４、１４６は、一般に、形状が弧状で、概ね半円形の断面を有している。第１の部分１４４は、第２の部分１４６と比較して、長さがより長くなり、よりスムーズで緩やかな曲がりを有している。より短い第２の部分１４６は、XovrCバルブ入口１２５に、ほぼ９０゜の曲げに続く概ね直線状部１４８を含んでいる。第１及び第２の部分１４４,１４６は、XovrCバルブ入口１２５から（空気の流れ方向において）下流側でクロスオーバ−通路１４０に合体している。第１及び第２の部分１４４、１４６が合体する点１５０は、XovrCバルブ入口１２５から概ね９０゜、向きが変えられている。
【００２９】
XovrCバルブ１２４は、バルブのポペットヘッド１５４から延在するバルブステム１５２を含む。ポペットヘッド１５４は、バルブが閉位置にあるときバルブシート１５６に当接している。バルブステム１５２は、XovrCバルブポート１４２の第１の部分１４４と交差し、XovrCバルブポート１４２の内壁を画定する中実部１５８に進んでいる。
【００３０】
当該XovrCバルブポート１４２は、従来のポートにおいての急激な方向変化、大規模な乱流及び流れの組換えによって引き起こされ、従来のXovrCバルブポートにおいて観察された流れ損失を排除する。本XovrCバルブポート１４２は、それ故に従来技術と比較して大幅な流動性の向上を生じさせる。具体的には、本XovrCバルブポート１４２の（幾何学的）形状のせいで、圧縮シリンダー１１２からの圧縮空気がバルブカーテン領域（バルブヘッド１５４とバルブシート１５６との間のバルブ開口部１２５を通る最狭の経路）に入るべく収縮するとき、それがポート内の曲がりによって案内され、そしてある距離にわたって次第に膨張される。図８に示されるように、（流速ベクトルによって表される）空気の流れは、バルブポート１４２を通るバルブ開口部１２５から、そしてクロスオーバー通路１４０の容積内に概ね真直ぐ（撚れ又は渦巻きがない）である。したがって、図９に示すように、XovrCバルブポート１４２及びクロスオーバー通路１４０を通る空気流の流線はほぼ直線であり、圧縮シリンダー１１２からクロスオーバー通路１４０を通して層流が維持されていることを示している。
【００３１】
本XovrCバルブポート１４２は、従来の構成と比較して、改善された流動特性を示す。本XovrCバルブポート１４２での外方に開くXovrCバルブ１２４の流れ排出係数は、バルブリフトの範囲に亘って無次元的に比較されたとき、従来のバルブポート内の外方に開くバルブのものよりも優れている。図１０において、流れ排出係数（理想化された収束/発散ノズル流に対する計測された流れの比、すなわちより単純には、理論的な排出流に対する実際の流量の比で、「Cf」と略称されている）が、本XovrCバルブポート内の外方に開くバルブについて（プロット１６０）、及び従来のバルブポート内で外方に開くバルブについて（プロット１６２）、L/D（バルブシート内側の直径に対するバルブリフトの比）の関数としてプロットされており、異なるサイズのバルブの合理的な比較を可能にしている。（なお、図１０に示す比較でXovrCバルブポートは同じサイズである。定常状態の計算流体力学（CFD）及びテストフローに基づいて、本バルブポートと組み合わせられた外方に開くバルブは、低リフト時以降において、優れた排出係数を示している。本バルブポートをによるより大きな流れ排出係数は、より大きな空気の流れが、上述した従来の分割サイクルエンジンと比較して、クロスオーバー通路に入ることを意味する。より多くの量の空気の流れは、順に、（一定、例えば、ストイキの空気対燃料比が維持されると仮定して）より多くの量の燃料がエンジンに噴射されるのを可能にし、より大きなエンジントルクが得られることになる。この増加したエンジントルクは、従来の分割サイクルエンジンにおいて観察された効率損失を相殺する。
【００３２】
また、図１１において、本XovrCバルブポート内で外方に開くバルブについて（プロット１６４）、及び代表な内方に開くバルブについて（プロット１６６）、流れ排出係数が,L/Dの関数としてプロットされている。本バルブポート内の外方に開くバルブは、低いバルブリフト（L/D<０.１６）で、内方に開くバルブよりも同様に優れている。本バルブポートは、したがって、他のバルブリフトが制限されたエンジン（すなわち、高速エンジン）においてもさらなる潜在的な用途を有し得る。
【００３３】
本XovrCバルブポートは、具体的には、砂型鋳造法などによる、金属鋳造によって製造することができる。シリンダーヘッド鋳造においてXovrCバルブポートを形成するのに使用するための砂中子１６８の一部分の一例が図１２に示され、そして同じ砂中子１６８の下半分が図１３に示されている。鋳造した後に、砂中子によって占められた空間は、圧縮空気が通過して移動するXovrCバルブポートの空隙を画定する。
【００３４】
本発明は、その用途において、ここに記載された構成部品の構築及び配列の詳細に限定されないことが理解されるべきである。本発明は、他の実施形態が可能であり、及び様々な方法で実用化ないしは実行されることが可能である。上述のものの変更及び修正は、本発明の範囲内である。また、本明細書で開示され定義された本発明は、本文及び/又は図面に述べられ、又はそれから明らかな二つ以上の個別の特徴の全ての代わりの組み合わせにも及ぶことが理解されるべきである。これらの異なる組み合わせの全ては、本発明の様々な代替の態様を構成している。本明細書に記載の実施形態は、本発明を実施するために知られている最良の形態を説明し、当業者が本発明を利用するのを可能にしている。
【００３５】
本発明が特定の実施形態を参照して説明されたが、多くの変更が記載された本発明の概念の精神及び範囲内でなされ得ることが理解されるべきである。従って、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、それは以下の特許請求の範囲の言語によって定義された全範囲を有することが意図されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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