(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関であって、
フレームに装着されたクランクシャフトと、
ピストンおよびそれから延在して移動可能に前記クランクシャフトに結合されたピストン・ロッドとを有する少なくとも１つのシリンダとを備え、前記ピストン・ロッドの動作が前記シリンダと前記クランクシャフトとの相対的回転をもたらし、前記シリンダが前記クランクシャフトの周囲で回転可能であり、前記シリンダが少なくとも１つの開口を有し、前記少なくとも１つの開口の少なくとも一部が、前記ピストンが縦方向に移動可能な前記シリンダの最上位置より上に位置し、および、
開口を有すると共に前記シリンダに対して配置された少なくとも１つの排気ポートと、
前記排気ポートの前記開口のサイズを調節して、前記内燃機関の動作中に前記排気ポートを介して前記シリンダから排出できる排気ガスの量を調節するよう適応可能であるクロージャ手段とを備え、
前記シリンダが前記クランクシャフトに対して少なくとも１つの特定の位置まで回転すると、前記少なくとも１つの開口が前記排気ポートの前記開口と整列し、前記シリンダ内の燃焼の結果生じた排気ガスが前記排気ポートを通して排出される内燃機関。
【請求項２】
前記クロージャ手段が手動で調節される、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記クロージャ手段が自動的に調節される、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記排気ポートの開口サイズを変化させるために前記排気ポートの前縁または後縁を調節する移動可能な少なくとも１つの構成要素を、前記クロージャ手段が備える、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記クロージャ手段が、前記排気ポートの前縁を調節するように移動可能である１つの構成要素と、前記排気ポートの後縁を調節するように移動可能である他の構成要素とを備える、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項６】
前記開口が前記排気ポートと整列していない時に、前記シリンダの前記開口を閉じるように適応可能な他のクロージャ手段をさらに備える、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項７】
内燃機関の効率を上昇させる方法であって、
クランクシャフトを前記内燃機関のフレームに結合するステップと、
少なくとも１つのシリンダを、そのピストンを介して前記クランクシャフトの周囲に移動可能に装着するステップと、
前記シリンダに少なくとも１つの開口を設けて、前記シリンダ内の燃焼から生じた排気ガスが逃げられるようにするステップと、
少なくとも１つの排気ポートを、前記シリンダに近接して配置するステップと、
前記排気ポートの開口のサイズを調節して、前記シリンダから排出できる排気ガスの量を調整するステップと、
前記シリンダと前記クランクシャフトの間で相対的回転運動を行なわせ、前記排気ポートの開口を前記シリンダの前記少なくとも１つの開口と整列させ、それによって前記シリンダから排気ガスを排出するステップとを含む方法。
【請求項８】
前記排気ポートのサイズが手動で調整される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記排気ポートのサイズが自動的に調整される、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記シリンダが前記排気ポートと整列していない時に前記シリンダの前記１つの開口を閉じるステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は内燃機関に、特に効率的に作動し、あらゆるタイプの車両での使用に適用可能な弁なしエンジンに関する。
【０００２】
（発明の背景）
従来の内燃機関は、大部分の場合、効率的に作動していない。燃料の大部分が燃焼中に燃焼しないからである。これは特に２サイクル・エンジンに当てはまり、これは排気ガスをシリンダのチャンバから十分に排出することができないので、高温になり、非効率的に作動する傾向がある。さらに、従来のエンジンへのガス入力は、従来のガス・シリンダがエキゾースト・バルブとほぼ同じ基準線にあるガス・インテーク・バルブを有する傾向があるので、非効率的である。その結果、シリンダの頂部にある排気ガスは、燃焼後に十分排出されず、非効率的になる。
【０００３】
より効率的なエンジンを創出することを求めて、エンジン製造業者は様々な試みをしてきた。このようなエンジンの一つは、ワンケル・エンジンで、三角形のロータが機関室の中で回転する。しかし、その形状、およびロータが室内で回転する方法により、このようなワンケル・エンジンは非常に高温になる傾向があり、エンジンが歪む傾向がある。従来技術はまた、ＷＯ８８／０８４３号に開示されたような遊星内部エンジン（planetary internal engine）を教示している。
【０００４】
したがって、燃焼の結果生じる排気ガスを効率的に排出することができる内燃機関に対する要求が存在する。
【０００５】
さらに、従来の２ストローク・エンジンでは、クランクシャフトが３６０°回転すると１作業サイクルが生成される。これは、このような２ストローク・エンジンにとって最適になるような構成の車両には非効率的である。
【０００６】
したがって、先行技術のエンジンと比較して、生成できるＲＰＭの効率が高いエンジンに対する要求が生じる。言い換えると、エンジンのＲＰＭを上昇させずに、作業サイクルが増加することにより、より効率的かつ高いパワーで作動することができるエンジンに対する要求がある。
【０００７】
（発明の概要）
従来の内燃機関では、シリンダが固定され、クランクシャフトのみが動作する。本発明は、シリンダがクランクシャフトに対して（相対的に）移動可能（動作可能；動作可能な状態）であるという点で、従来の内燃機関とは異なる。さらに、従来の内燃機関が、燃料の入力および排気ガスの出力を制御するためにカム・シャフトと様々な弁との両方を必要としたのに対し、本発明のエンジンは弁を必要としない。本発明では、シリンダの排気ポートがハウジングの排気ポートと整列して配置された時のみ、排気ガスがシリンダから排出される。したがって、シリンダの排気ポートまたはハウジングの排気ポートの開閉に弁が必要ない。
【０００８】
特に、本発明のエンジンは、内周面を有することができるハウジングを有する。ハウジング内には、少なくとも１つのシリンダが結合されたクランク・ケースがある。ピストンが可動状態でシリンダに取り付けられ、ピストン・ロッドがそこから延在する。ピストン・ロッドは、シリンダ内のピストンの往復動作とともに回転できるよう、クランクシャフトに結合される。
【０００９】
本発明の一つの態様では、シリンダのヘッドは、ハウジングの内周面に沿って回転できるよう構成され、したがってクランクシャフトに対して（相対的に）回転するにつれ、ハウジングの内周面によって画定された通路に沿って移動する。１つの排気ポートがシリンダの上部分に設けられ、１つの排気ポートがハウジングの任意の位置に設けられるので、シリンダが特定の位置まで回転すると、その排気ポートがハウジングの排気ポートと結合し、シリンダ内の燃料／空気混合気が燃焼して生じた排気ガスを排出する。排出される排気ガスの量を制御し、したがってエンジンからのパワー出力を制御するには、クロージャ機構（仕切機構）を使用して、ハウジングの排気ポートのサイズを制御する。逆気流を防止するには、ハウジングの排気ポートと結合しなくなると排気ポートを閉じるよう、シリンダに別のクロージャ機構を設ける。
【００１０】
本発明のエンジンの第２の態様では、本発明のエンジンのクランクシャフトは、ハウジングの内周面によって画定された所定の通路に沿って回転するのではなく、固定状態でハウジングに装着される。したがって、ピストンの往復運動の結果、シリンダがクランクシャフトを中心に回転する。したがって、シリンダの回転は、ハウジングの内周面に案内されなくも画定される。
【００１１】
シリンダからの排気ガスの排出を向上させるため、従来の内燃機関とは異なり、本発明は、少なくとも２サイクル版に関して、吸気ポートがシリンダの下部分に配置され、排気ポートが上部分に配置される。その結果、排気ガスの排出が進むにつれ、シリンダへと供給される燃料／空気混合気が排気ガスをシリンダから押し出すのに役立つ。シリンダのチャンバ内に排気ガスが少なく、チャンバを充填する燃料が多いと、より強力な燃焼が生じる。
【００１２】
本発明のエンジンのシリンダとクランクシャフトとは、クランクシャフトをシリンダの回転とは反対方向に回転することにより、両方とも回転可能であるので、本発明のエンジンは、任意の回転数で作業サイクル数を増加させ、これにより出力を増加させることができる。さらに出力を増加させるため、同じハウジング内に追加のシリンダを設けてもよい。あるいは、それぞれが少なくとも１つのシリンダを含む幾つかのハウジングが、同じクランクシャフトに対してともに段階的に作業してもよい。
【００１３】
したがって、排気ガスの排出を制御するために弁を必要としないエンジンを提供することが、本発明の目的である。
それ自体への燃料入力のために弁を必要としない内燃機関を提供することが、本発明の別の目的である。
同様のサイズを有する従来のエンジンより高い性能の効率を有するエンジンを提供することが、本発明のさらに別の目的である。
同様のサイズを有する従来の内燃機関より、作業サイクルは増加するが、時間当たりでは同じ回転数で回転するエンジンを提供することが、本発明のさらに別の目的である。
本発明の上記の目的および利点は、本発明の実施形態に関する以下の説明を、添付図面と組み合わせて参照することにより明白になり、本発明が最もよく理解される。
【００１４】
（発明の詳細な説明）
図１を参照すると、本発明のエンジンが部分的に露出された斜視図が図示されている。図示の通り、エンジンは、実質的に内周の面４を有するハウジング２を有する。ハウジング２内には、２つのシリンダ８および１０が装着されたクランクケース６がある。２つのシリンダの代わりに、本発明のエンジンは、ハウジング２の内側の周囲で動作する時に平衡状態である限り、シリンダ１つのみで作動可能であることを理解されたい。したがって、ハウジング２内には３個以上のシリンダを装着することができる。
【００１５】
クランクケース６には、ギア・ハウジング１４が結合されたフレーム支持体１２が結合される。点線で示すように、シリンダからピストン・ロッド１６が延在し、これは本図では特に図示されていないが、クランクシャフト１８に接続している。クランクシャフト１８には、軸受けハウジング２３内の軸受け（図示せず）で支持された第１駆動輪２０が固定状態で結合されている。軸受けハウジング２３は、数本のボルト２４によって第２駆動輪２２に結合されている。軸受けハウジング２３は、実際、支持体１２と一体化するか、それにボルト締めすることができる。支持体１２は、前述のようにシリンダ８および１０が装着されたクランクケース・ハウジング６に固定状態で装着される。
【００１６】
シリンダ８（シリンダ１０も）は、ハウジング２の内周面４に沿って動作可能な状態で（移動自在に）装着されるよう構成されたヘッドまたは頂部８Ｔを有し、したがって、これはその周囲で回転することができる。シリンダ８およびシリンダ１０はクランクケースに結合され、これは結合された軸受けハウジング２３および歯車２２によって支持体１２に結合されているので、駆動輪２２は駆動輪２０とは別個に回転し、後者はクランクシャフト１８の回転時に回転する。単純に言うと、クランクシャフト１８は、ハウジング２の内周面４を中心とするシリンダ８の回転とは別個に回転する。したがって、図１３に示すカム・シャフトの形状に応じて、シリンダ８は実際にはクランクシャフト１８とは反対方向に回転することができる。例えば、シリンダ８が、方向矢印２６で示すように時計回りの方向に回転し、クランクシャフト１８が、方向矢印２８で示すように反対方向に回転することができる。
【００１７】
図１のエンジンには、さらに、以下で検討するように排気ポートであるポート（口）３０も図示されている。シリンダ８は、同様にポート３２を有し、これはシリンダ８が内周面４に沿って適切な位置まで回転すると、排気ポート３０と整列する。
【００１８】
図１のギア・ボックス１４には、さらに、両方の駆動輪２０および２２と噛み合う輪（ホイール）３４も図示されている。輪３４は、両方の駆動輪２０および２２に同期を提供する点で、同期輪である。ギア・ボックス１４の輪の動作および相互関係は以下でさらに検討する。当分は、ドライブシャフト３６が固定状態で輪３４に結合され、それによって駆動される、と言えば十分である。図１のエンジンが設置されている車両にパワーを提供するのは、このドライブシャフト３６によってである。ハウジング３８がギア・ハウジング１４から延在し、ドライブシャフト３６を保護する。
【００１９】
図２は、本発明のエンジンのハウジングを構成する様々な部片の露出図である。図示のように、ギア・ハウジング１４が装着されているカバー・プレート（図１の支持体１２の延長部でもよい）が、ハウジング２に配置され、着脱可能な状態でこれに結合される。ハウジング２の反対側には、ハウジング２に結合した第２カバー・プレート４２がある。プレート４２内には、ポートが周方向のリップ４４によって画定されている。
【００２０】
リップ４４によってポートが画定される理由は、図３でさらに良く図示されている。この図では、プレート４０および４２を外したエンジンの斜視図が図示されている。クランク・ケース６の下側を見ると、延長プレート４６が結合していることが分かる。延長プレートには、中心穴５０を有する円形プレート４８がボルト締めされ、クランクシャフト１８の一方端が装着されている。プレート４８にはポート５２もあり、空気／燃料混合気の形態である燃料が、これを通ってクランク・ケース６に入力される。ポート５２の寸法は、プレート４８に結合するキャブレタまたは燃料噴射装置など、任意の燃料送出装置を受けるよう構成することができる。
【００２１】
図３の斜視図では、シリンダ８および１０がさらによく見える。図示を容易にするため、シリンダ８および１０はそれぞれ、シリンダ内の個々のピストン５４および５６が見えるよう、輪郭の形態のみが図示されている。さらに、シリンダ８および１０にはそれぞれ、路つまり溝８ｃおよび１０ｃも図示されている。路８ｃおよび１０ｃは、図１２ａおよび図１２ｃでさらに詳細に検討するように、ポート５２を通ってクランクケース６への燃料入力に、それぞれピストン５４および５６を過ぎてシリンダ内部に経路指示される通路を提供する。これは、シリンダに対するピストンの位置が、路の頂部がピストンより植えにあるような位置であることを前提とする。つまり、例えば５６のようなピストンが路１０ｃの上縁を越えて圧縮されると、クランクケース６内の燃料混合気が、もうシリンダ１０の内部に供給されない。さらに、シリンダ１０の頂部に装着されたスパーク・プラグ５８が図示されている。スパーク・プラグ５８の位置は、図１に示す３２のような、シリンダの排気ポートに応じて変化することができる。
【００２２】
図３で最もよく分かるように、シリンダ８および１０はハウジング２の内周面４と接触し、したがってこれらのシリンダが面４に沿って回転可能であることに留意されたい。シリンダ８および１０のヘッドがそれぞれ、「リング」形のハウジングの内周面と対合するよう、平坦であるように見えるが、実際には、シリンダのヘッドの形状、さらにハウジングの内周面は、シリンダとハウジングの内面との間に良好な密封が達成されるよう、球形（または他の任意の適合する形状）でよいことも留意されたい。
【００２３】
図４は、クランクケース６およびそれに装着されたシリンダ（シリンダ８とする）の一部を示す。クランクケース６には支持体１２も装着され、これに軸受けハウジング２３が装着されていることも図示されている。軸受けハウジング２３には駆動輪２２がボルト締めされている。図４で最もよく分かるように、シリンダ８の頂部にはポートがあり、それを通して、シリンダ８内部で生じた燃焼の結果生じた排気ガスが排出される。図４には図示されていないが、例えば図９で図示されているようなクロージャ機構は、シリンダ８に逆気流がないよう排気ガスを排出することが望ましくない時に、ポートを閉じる。さらに、排気ポート３２は、シリンダ８の頂部に位置するよう図示されているが、実際には、このような排気ポートはシリンダ８の上部に沿った任意の場所に配置できることに留意されたい。その詳細は、図１０および図１１に関して、以下に説明されている。
【００２４】
図４の図に関して最後に留意すべきことは、輪２２が軸受けハウジング２３に固定状態でボルト締めされ、後者は支持体１２によってクランクケース６にボルト締めされる。シリンダ８がクランクケース６に固定されているので、シリンダ８がクランクシャフト１８に対して（相対的に）回転すると、例えば図１に示すように、輪２２はシリンダ８と同じ方向に回転する。したがって、クランクシャフト１８が固定状態でフレームに結合されている２サイクル・エンジンでは、回転するのはシリンダ、例えば図４の例示的実施形態のシリンダ８だけである。したがって、輪２２が、車輪に駆動力を提供する駆動輪、または図４のエンジンが装着される例えばジェネレータなどの被動装置になる。
【００２５】
図５は、本発明のエンジンの頂部から見た斜視図である。図示のように、同期輪３４が輪（ホイール）２２および２０のそれぞれと噛み合い、ドライブシャフト３６を駆動するために、これによって駆動される。輪２０が固定結合されているクランクシャフト１８は、輪２２を通ってクランクケース６内へと延在して、カム・シャフト６０と結合し、その一部はピストン・ロッド６２と結合するよう図示され、それはピストン５６から延在している。
【００２６】
クランクシャフト１８、輪２２および２２、および同期輪３４の間の相互作用のより詳細な図が、図６の断面図に図示されている。ここでは、クランクシャフト１８がクランクケース６から軸受けハウジング２３および輪２２を通って延在し、したがってエンジンのフレーム、この場合はギア・ハウジング１４に回転可能な状態で装着されるよう図示されている。図示のように、輪２０はインサート６４によってクランクシャフト１８に固定結合されている。輪２２は、例えばボルト２４で表されている数本のボルトによって軸受けハウジング２３にボルト締めされる。軸受けハウジングの中には、クランクシャフト１８を支持する玉軸受け６６がある。軸受けハウジング２３は軸受け６８によって支持され、したがって支持体１２に対して（相対的に）回転することができる。したがって、クランクシャフト１８が回転すると、輪２０のみがそれと共に回転する。
【００２７】
これに対して、シリンダ８および１０がハウジング２の内周面４の周囲で回転すると、クランクケース６はそれとともに回転する。つまり、クランクケース６に結合した軸受けハウジング２３も、同様に回転する。軸受けハウジング２３が回転すると、輪２２も同様に同じ方向に回転する。その結果、本発明のエンジンでは、シリンダからのピストン・ロッドがクランクシャフト１８に装着されていると、クランクシャフト１８が駆動される方向およびクランクシャフト１８の回転に対するシリンダの回転に応じて、シリンダおよびクランクシャフト１８は、同じ方向に回転するか、反対方向に回転することができる。このようにシリンダがクランクシャフトに対して反対方向に回転できることにより、本発明のエンジンは、エンジンのＲＰＭまたは動作負荷を増加させることなく、速度を上げ、したがってエンジン出力を増加させることができる。これは、駆動輪２２と２０の間に同期輪３４を挿入することによって実施される。
【００２８】
特に、同期輪３４は、輪２２と２０の回転速度の組合せである速度で回転するＲＰＭ制御輪と見なすことができる。同期輪３４の重要な態様は、その名前が示すように、輪２２と２０の両方を同期できることである。さらに、シリンダ８および１０がクランクシャフト１８とは反対方向に回転することができ、輪２０がクランクシャフト１８によって駆動される一方、輪２２がシリンダ８および１０の回転によって駆動されると、同期輪３４が両輪２２および２０と噛み合うということが、同期輪３４が輪２２または２０の一方の速度より高速で駆動されるという意味になる。実際、輪３４のサイズは、図６に示す実施形態では同じサイズを有するよう構成される輪２２および２０のいずれか一方が１回転するごとに、２回（以上）回転するような寸法にすることができる。したがって、輪３４に固定結合され、したがってそれに駆動されるドライブシャフト３４は、輪３４の速度で回転する。
【００２９】
図６に示す実施形態では、本発明のエンジンが装着される車両は、ドライブシャフト３４によって駆動される。さらに、本発明のエンジンでは、エンジンを、クランクシャフト１８が歯車ハウジング１４より先まで延在していれば、クランクシャフト１８で車両を駆動できるような方法で装着することができる。この本発明の２次動力源は、本発明のエンジンを車両以外のもの、例えば発電機または動力で駆動する他の装置、または複数の回転力源を必要とする装置などに使用するよう適応可能にできるので有用である。
【００３０】
輪２２および２０は同じサイズであることに留意されたい。したがって、１：１の比率を有する。このように、シリンダ８および１０の１回転につき２作業サイクルがある。輪２２と２０の比率は、追加のスパーク・プラグおよび排気ポートをハウジング２に提供することによって変更することができる。例えば、輪２２と２０の間に異なる比率を生成できるよう、輪２２をクランクシャフト１８の回転より高速で回転させることができる。輪２２と２４の間に実際に異なる歯車比がある場合は、異なる歯車システムが必要である。例えばスパーク・プラグおよび排気ポートなどの点火機構を増加させるのに加え、ハウジング２内に追加のシリンダを設けてもよい。
【００３１】
図６について注意すべきもう一点は、燃料入力をクランク・ケース６さらにシリンダ８および１０それぞれに提供する個々の吸込ポートである。燃料をシリンダ８および１０の内部に提供する方法については、図１２ａから図１２ｃに示すシリンダの構成について、さらに詳細に検討する。
【００３２】
図７は、例えばハウジング２に取り付けたスパーク・プラグ５８などの点火装置を示す、本発明のエンジンの露出斜視図である。単純さと理解しやすさのため、図７からはシリンダのハウジングが除去され、したがってピストン５６のみ図示されている。シリンダがハウジング２の周側面４に沿って適切な位置まで回転した時に、このシリンダ内の燃焼ガスが逃げられるハウジング２の排気ポート３０も図示されている。図７について注意すべき最後の点は、延長プレート４８に装着したキャブレタまたは燃料噴射装置を保護するため、それに装着された保護キャップ７４である。
【００３３】
図８は、エンジンのタイミングを遅延または前進させることによりエンジン出力を増減させる方法を示す。特に、２つの構成要素、つまり排気前縁調節構成要素７６および排気後縁調節構成要素７８をハウジング２の排気ポート３０に設けることにより、ピストン５４が矢印に示す方向に動作する時に、シリンダ８のチャンバ８０から排出される排気ガスのタイミングおよび量を制御するため、排気ポートの開口のサイズを変化させることができる。チャンバ８０内の排気ガスの排出を制約することにより、チャンバ内のガスが排出される前により完全に燃焼される。したがって、生成される出力が大きく、エンジンがクリーンになる。
【００３４】
シリンダ８が矢印８０に示す方向に回転するとする。図８の例示的実施形態では、前縁構成要素はクロージャ・フラップであり、エンジンが使用されるにつれ、プロセッサの制御下で別個に調節するか、フライでオペレータが手動で調節することができる。最初に開口３０のサイズを減少させることにより、チャンバ８０内に背圧が蓄積され、したがって排気ガスがより効率的に燃焼する。エンジン内でＲＰＭが上昇するにつれ、オペレータが構成要素７６および７８を手動調節する場合、排気ポート３０のサイズが上昇すると、排出される排気ガスが増加する。
【００３５】
開口３２が排気ポート３０に整列していない時に逆気流を防止するため、別のエンクロージャ部片８４を使用する。構成要素８４は、その端部にわずかにノブ８６を有することができ、したがって排気ポート３０と整列すると、適切に配置されてこれと相互作用する延長部によって、窪み（凹部）８８に押し込むことができる。逆に、排気ポート３０またはその付近を除き、ハウジングの内周面に対応する溝を設けることができ、したがって溝のない表面に遭遇すると、クロージャ部片８４はチャンバ８０から排気ガスを排出できるよう、再び窪み８８に押し込まれる。
【００３６】
図１０は、排気ガスをシリンダ８のチャンバ８０から排出する別の方法を示す。この実施形態では、排気ポートをシリンダ８の頂部に設けるのではなく、排気ポート９０をシリンダ８の頂部のほぼ側部に設ける。排気ガスが開口３０を通ってチャンバ８０から環境へと排出できる通路を提供するため、延長部９２を開口９０に装着する。
排気ガスをシリンダから環境へと排出できるさらに別の代替方法は、例えば図２に示すカバー・プレート４２などによってハウジングを通す。特に、実質的にチャンバ８０の頂部に近い部分でシリンダ８の側部に開口９４を設ける。プレート４２には対応する排気ポート９６を設け、したがってシリンダ８が回転して開口９４が排気ポート９６と整列すると、チャンバ８０内の燃焼の結果生じた排気ガスが、開口９４および排気ポート９６を通って環境へと排出される。
【００３７】
さらに、排気ガスの排出を向上させるため、排気ポートと整列していない時には開口が閉じていれば、１個の排気ポート９４の代わりに、幾つかの排気ポートをシリンダ８に設けることができる。
【００３８】
図１２ａから図１２ｃは、本発明のシリンダ・ハウジングの図である。検討されるシリンダが８とする。図１２ａで示すように、シリンダ８は、本発明のエンジンが空冷エンジンの場合、シリンダの冷却を向上させるため、幾つかのファン９８を有するハウジングで作成される。図１２ｂのシリンダ８の断面図および図１２ｃの底面図で最もよく分かるように、クランク・ケース６（図３および図６参照）への燃料入力がシリンダのチャンバ８０へと供給されるよう、シリンダ・ハウジングの内周に沿って幾つかの流路１００を設ける。
【００３９】
流路１００がシリンダの下部に位置し、排気ポート３２がシリンダの頂部に位置するとすると、排気ガスが最初に開口３２から排出されるシリンダの作業サイクルで、ピストン５４が流路１００の頂部より上へと移動する前に、クランク・ケース６からの燃料は、流路１００を介してチャンバ８０内へ供給し、その過程で排気ガスを開口３２を通して押し出すのに役立つ。言うまでもなく、ピストン５４がチャンバ８０内で流路１００の頂部より上へと移動するよう圧縮されると、チャンバ８０にはそれ以上燃料が提供されない。その時点で、排気ガスはチャンバ８０から排出されたものとする。というのは、シリンダ８は、開口８２がハウジング２の排気ポート３０と整列する特定の位置を越えて回転しているからである。したがって、それと同時に、圧縮サイクルがシリンダ８内で進行するにつれ、開口３２は図９に示すような構成要素８４によって閉鎖される。
【００４０】
図１３は、本発明のエンジンのクランクケース６内部にあるクランクシャフト１０２の斜視図である。図示のように、ピストン・ロッド１６はカム・シャフト１０２の２つのカムに結合し、これはその端部駆動輪２０に結合する。プレート１０４は、クランクシャフト１０２の他方の端部に取り付けられ、開口５２への燃料入力がクランク・ケース６へとより簡単に提供され、次に流路１００によってシリンダ８および１０に提供されるよう、延長プレート４８（図３）の開口５２の形状に一致するような形状である。
【００４１】
前述したように、エンジン出力を増加させるには、ハウジング２内に幾つかのシリンダを設けてもよい。本発明のエンジン出力を増加させる代替方法を図１４に示す。ここでは、自身内にシリンダ８および１０を有する２などのハウジングが、自身内に同様のシリンダ１０８および１１０を有する同様のハウジング１０６に対して、段階上に配置される。このようにハウジングを積み重ねると、実際、エンジン出力が増加する。というのは、１本のカム・シャフト１８が、積み重ねたハウジングを通して装着され、異なるシリンダの例えば５４、５６および１１２、１１４などの個々のピストンの往復運動によって駆動されるからである。この実施形態では、対応する数の排気ポートおよびスパーク・プラグを各ハウジングに設け、したがって各ハウジングの様々なシリンダによって複数の作業サイクルを実行することができる。
【００４２】
図１５は、シリンダの力学、およびカム１１６ごとに装着されるクランクシャフトを中心として回転するピストンを示す。図１５に示す実施形態では、クランクシャフトをエンジンのフレームに固定状態で装着するものとする。これは、クランクシャフトの固定装着を除き、エンジンのどの構成要素も前述と同様に作動する、２サイクル・エンジンの場合に実現可能である。つまり、燃料はまだキャブレタまたは燃料噴射装置によってクランク・ケース６に提供され、次にシリンダ・ハウジングと一体化した流路ごとにシリンダに提供される。シリンダのチャンバ内での燃焼によって生じる排気ガスは、この場合も、シリンダの同種の排気ポートおよびエンジンのハウジングに設けた対応する排気ポートとを通して排出される。前述と同様、シリンダの排気ポートは、シリンダの頂部またはほぼ頂部付近の位置に設けることができ、したがって、ピストンが圧縮されるにつれシリンダの下部分から燃料が入力されるので、排気ガスがより効率的に排気される。
【００４３】
しかし、シャフトを固定すると、各シリンダが３６０°回転するごとに作業サイクルは１つだけである。これは、図１５で、シリンダ８の４つの位置およびそれに対するピストン５４の位置によって図示されている。例えば、位置１１８では、ピストン５４が最上位置にある。シリンダ８が位置１２０へと回転するにつれ、ピストン５４は下降する。位置１２２で、ピストン５４は、シリンダ８の頂部に対してさらに下に移動している。最後に、位置１２４では、ピストン５４はシリンダの最下位置へと十分に移動している。したがって、位置１１８で、排気ガスがシリンダ８から排出される。位置１２４では、燃料がシリンダ８の内部に供給される。次に、圧縮サイクルにより、３６０°回転した後のみ、図１５の実施形態で図示されたようなシリンダ８が２サイクル・エンジンの１作業サイクルを実行することが保証される。
【００４４】
図１６は、スパーク・プラグＳＰが１つしかなく、したがって歯車比が１：１である４サイクル・エンジンを示す。図示のように、位置Ａで、シリンダ１２６はスパーク・プラグＳＰに比較的近い位置にある。シリンダ１２６のチャンバ内で圧縮された燃料に点火すると、ガスの膨張およびシリンダ１２６頂部に対するピストンの下方位置への動作の結果、作業が実行される。この作業サイクルはＷとし、位置Ａから位置Ｂへと向かう。位置Ｂで、シリンダ１２６のピストンは、いっぱいに押し下げられ、シリンダのチャンバは燃焼プロセスによる排気ガスで充填されている。したがって、位置Ｂから位置Ｃで排気プロセスが生じる。実際、排気ポート１２８が位置Ｃに位置するので、排気ガスは、位置Ｃにあるハウジングの排気ポート１２８を通してシリンダ１２６の排気ポート１３０から排出される。排気ガスの排出とともに、シリンダのチャンバに燃料が供給される。このような燃料入力は、位置Ｃと位置Ｄの間で生じる。単純さを期して、図１６の実施形態では、シリンダ１２６に流路がなく、したがって排気ガスがチャンバから排出されるにつれ、燃料がそこに供給されないものとする。位置Ｄで、シリンダ１２６のチャンバに燃料が充填されると、シリンダのチャンバ内の燃料を圧縮するよう、シリンダの頂部に向かってピストンが押されるにつれ、圧縮プロセスが開始する。シリンダが位置Ａに到達する時には、圧縮プロセスが終了し、プロセス全体が改めて開始する。したがって、図１６には１つの作業サイクルしかないので、歯車比は１：１である。
【００４５】
上述した図１６の図に関して、シリンダのピストン・ロッドが装着されるシャフト１３２は、エンジンのハウジングの内周面でシリンダの回転とは反対方向に回転するものとする。
【００４６】
図１６の図を再考してみる。この再考では、シャフト１４３２がシリンダ１２６と同じ方向に回転するものとする。シャフトとシリンダの両方の回転方向が同じとすると、シリンダが３６０°回転するごとに、シャフト１３２は実際にシリンダ１２６の３倍も回転する。例えば、位置Ａで、シャフト１３２の点ａが位置１にある。さらに、シリンダ１２６が位置Ｂまで回転すると、シャフト１３２の点ａが実際に位置２まで回転する。要するに、シャフト１３２はシリンダ１２６の３倍回転する。したがって、シャフト１３２とシリンダ１２６の両方が同じ方向に回転すると、３：１の比率になる。したがって、本発明の重要な態様は、クランクシャフトとシリンダとの両方が、同じ方向または反対方向に回転できることである。
【００４７】
図１６で示すように、１作業サイクルは、本発明のエンジンのシリンダ１個で実行される。このようなシリンダ１個のエンジンでは、釣合い錘がシリンダから１８０°で必要になる可能性がある。しかも、第１シリンダの反対側でエンジンに第２シリンダを設けると、作業サイクル数が増加されるばかりでなく、釣合い錘も省略される。
【００４８】
図１６の４サイクル・エンジンの実施形態についてさらに注意すべきは、２サイクル・エンジンと２サイクル・エンジンと間に違いがあることである。２サイクル・エンジンの場合、燃料および排気ガスは両方とも同じ方向に出ることができ、したがって燃料をシリンダの下部分に供給して、排気ガスを押し出すことができる。しかし、４サイクル・エンジンでは、燃料と排気ガスは両方とも同じ開口を使用するが、方向が反対である。つまり、第１期間に、排気ガスが排出される。次の期間では燃料が入力される。しかし、いずれの場合でも本発明のエンジンでは、２サイクル・エンジンか４サイクル・エンジンかにかかわらず、常に留意すべきは、弁が必要ないことである。というのは、排気ガスが、シリンダのクランクシャフトを中心とする回転につれ、シリンダの排気ポートとハウジングの排気ポートとの整列によって排出されるからである。
【００４９】
図１７は、２つのスパーク・プラグを有する４サイクル・エンジンを示す。したがって、図１７のエンジンに設けたシリンダごとに、３６０°の回転につき２作業サイクルがある。これは、クランクシャフト１３６とは反対方向に回転するシリンダ１３４の８つの異なる位置で図示されている。図１７の実施形態について留意すべき興味深いことは、適切なクロージャ構成要素が装着されていれば、排気ポートがほぼ点１３８で開き始め、点１４０で完全に開くことである。同様に、燃料の入力はほぼ点１４２で開始し、圧縮サイクルが開始する前に点１４４で終了する。したがって、図１７の例示的４サイクル・エンジンでは、エンジン・ハウジング内に設けた各シリンダが、３６０°回転するごとに２作業サイクルを実行する。したがって、図１４のエンジン・ハウジングに２つのシリンダを設けると、４作業サイクルになる。引き続き、エンジン・ハウジングに４つのシリンダを設けると、３６０°回転するごとに８作業サイクルになる。したがって、十分大きいエンジン・ハウジングに適切な数のスパーク・プラグおよび排気ポートを設けると、十分な出力で効率的に作動する多気筒エンジンを獲得することができる。さらに、本発明は、２サイクル・エンジンとして作業するような構成であるばかりでなく、４サイクル・エンジンとしても作業することができる。
【００５０】
本発明は細部に多くの変形、修正および変更が可能であるので、本明細書を通して記載し、添付図面で図示した事柄は全て、例示的にすぎなく、制限的な意味ではないと解釈されるものとする。したがって、本発明は、請求の範囲の技術思想および範囲にのみ制限されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のエンジンの部分的に露出した斜視図である。
【図２】  本発明のエンジンのハウジングの露出図である。
【図３】  エンジン底部から見た本発明の斜視図である。
【図４】  本発明のエンジンのクランクケースの一部および１つのシリンダの斜視図である。
【図５】  頂部から見た本発明のエンジンの斜視図である。
【図６】  特定のギア機構を示す、本発明のエンジンの断面図である。
【図７】  本発明のエンジンのさらに別の露出した斜視図である。
【図８】  シリンダのポートとハウジングの排気ポートとの関係を示し、さらにハウジングの排気ポートの寸法を調節する機構を示す断面図である。
【図９】  ポートがハウジングの排気ポートと整列していない時に、シリンダの排気ポートを閉じて逆気流を防止する例示的機構の断面図である。
【図１０】  シリンダの排気ポートとハウジングの排気ポートとの結合の別の実施形態を示す断面図である。
【図１１】  ハウジングの排気ポートを介してシリンダから外部環境へと排気ガスが排出される、さらに別の例示的実施形態を示す。
【図１２ａ】  例示的シリンダの側面図である。
【図１２ｂ】  図１２ａのシリンダの断面図である。
【図１２ｃ】  特に燃料を燃焼のためにシリンダ内部に供給する様々な路を示す、図１２ａのシリンダの底断面図である。
【図１３】  本発明の例示的クランクシャフトおよびそれに取り付けるピストン・ロッドの斜視図である。
【図１４】  本発明のエンジンの別の実施形態を形成する２つの同様のハウジングを積み重ねた説明図である。
【図１５】  本発明のエンジンのシリンダの作業サイクルを示す説明図である。
【図１６】  スパーク・プラグが１個のみで、１：１の比率を有する、本発明の４サイクル・エンジンの説明図である。
【図１７】  複数の作業サイクルを実行するため２個以上のスパーク・プラグで作動する本発明のさらに別の４サイクル・エンジンの説明図である。
【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１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１２ｃ】
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【図１５】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１６】
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【図１７】
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