(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関であって、
ハウジングの中心軸線（１１）に沿って周期的に、相対的に変位可能であり可変容積作動室（５０）を形成するハウジング及びピストン手段（１２，２０）と、
空気及び燃料を前記可変容積作動室に流入させ、前記空気の圧縮後に可燃混合気を形成する手段（６０，６１，６２，１００，３０）と、
前記可変容積作動室から燃焼生成物を排出する手段（６４，６５，３０）とを有し、
前記可変容積作動室は少なくとも二つの副室（５２，５４）を有し、前記二つの副室は、前記中心軸線上で同軸に相互にずらされ、一方の前記副室（５４）内のガスが前記一方の副室から他方の前記副室（５２）へ流動するのに伴い、このガスが少なくとも部分的に前記中心軸線と直交する方向へ膨張及び移動することもできるような断面（５３）にて連通し、
前記空気流入手段、及び前記排出手段は、前記ハウジングに入口ポート及び出口ポートと、軸方向及び円周方向に往復動可能なバルブスリーブ（３０）とを含み、前記バルブスリーブは、前記内燃機関の運転時に、前記入口ポートが初期に開口すると前記他方の副室へ空気を斜めに流入させて、ガスのスワールを前記他方の副室で生成し、前記他方の副室及びより高速で前記一方の副室の中で、前記ガスのスワールが前記中心軸線回りに維持されるように前記入口及び出口ポートを制御し、
前記一方の副室は、側面及び一端部で、少なくとも耐熱性又は低伝熱性の、一体的壁構造体（４０）によって密閉、かつ画成され、さらに、囲周断熱ジャケット（４８）及び、前記一方の副室に界接した前記壁構造体（４０）の壁面（４２ａ，４４）を前記他方の副室に界接した壁面（３１）より実質的に高い温度で維持する放熱手段（４９）を有し、さらに
前記壁構造体は、前記壁構造体の前記壁面での前記温度の上昇による熱膨張をまかなうべく、前記中心軸線に沿った方向及び前記中心軸線と直交する方向に十分膨張自在であることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記副室の配置によって、前記内燃機関は直接噴射方式で運転される請求項１の内燃機関。
【請求項３】
前記副室の配置によって、前記内燃機関は間接噴射方式で運転される請求項１の内燃機関。
【請求項４】
燃料を流入させる前記手段は、前記一体的壁構造体の相補的開口部又は凹部に密接に取り付けられた燃料噴射弁を含む請求項１、２、又は３のいずれかの内燃機関。
【請求項５】
前記燃料噴射弁は、チップと、前記チップを冷却するための通路とを含む請求項４の内燃機関。
【請求項６】
前記燃料流入手段は、前記一方の副室を容積が実質的に等しい中央円筒部と環状外部とに分割する半径長さの前記可変容積作動室内に開口するように配置された流路を有する請求項１から５のいずれかの内燃機関。
【請求項７】
前記一方の副室の前記中心軸線と直交する方向での平均長さがＤで、前記断面から壁面（４４）までの平均長さがＬであり、その比Ｌ／Ｄは０．９以上である請求項１から６のいずれかの内燃機関。
【請求項８】
前記一方の副室は直径がＤで軸線長さがＬの円筒形である請求項７の内燃機関。
【請求項９】
前記断面は前記一方の副室の断面と等しいかそれより小さい請求項１から８のいずれかの内燃機関。
【請求項１０】
前記壁構造体は前記中心軸線に沿った方向及び前記中心軸線と直交する方向に十分に自由に膨張及び移動し、前記一方の副室を取り囲む前記壁構造体の表面における前記温度によって生じる熱膨張を吸収する請求項１から９のいずれかの内燃機関。
【請求項１１】
作用は、前記他方の副室の回りに延在する前記ハウジングの主シリンダにおける、潤滑剤を流す通路又はギャラリーを含み、前記潤滑剤は前記主シリンダの横断面又は周囲面の温度あるいは温度差を効果的に下げ、又は制御し、一方、前記潤滑剤はそれによって所望の機能を有する粘性を得るように加熱される、請求項１から１０のいずれかの内燃機関。
【請求項１２】
前記他方の副室における前記ガスのスワールは、前記他方の副室内において旋回する比較的低温の境界層を形成する請求項１から１１のいずれかの内燃機関。
【請求項１３】
前記低温境界層は前記他方の副室の周壁及び端壁の両方を効果的に冷却する請求項１２の内燃機関。
【請求項１４】
前記ガスのスワールは前記一方の副室におけるスワール比が少なくとも６：１とされる請求項１から１３のいずれかの内燃機関。
【請求項１５】
前記スワール比は約１０：１から約２５：１の範囲にある請求項１４の内燃機関。
【請求項１６】
前記ガスのスワールは前記他方の副室における前記スワール比が少なくとも３：１とされる請求項１から１５のいずれかの内燃機関。
【請求項１７】
前記一方の副室における前記ガスのスワールは、前記一方の副室におけるガス流に半径方向の温度勾配を与え、その温度勾配は中心が比較的高温で周縁が比較的低温とされる請求項１から１６のいずれかの内燃機関。
【請求項１８】
前記一方の副室は前記ピストン手段に対向するジャンクヘッド手段内に配置されてなる請求項１の内燃機関。
【請求項１９】
前記ハウジング及びポートは、高温の燃焼室壁部による吸入空気の予熱を全くなくするかあるいは最小とすることができる請求項１８の内燃機関。
【請求項２０】
前記ハウジングは、前記副室を側方に形成する各円筒部と、前記ピストン手段に対向する、前記円筒部間における環状肩部とを含む請求項１から１９のいずれかの内燃機関。
【請求項２１】
前記肩部は環状頭部部材によって設けられる請求項２０の内燃機関。
【請求項２２】
前記放熱手段は、前記壁構造体に架け渡され、前記壁構造体から前記環状頭部部材への伝熱を減少する環状首手段を含む請求項２１の内燃機関。
【請求項２３】
前記肩部及び前記首手段は前記一方の副室を形成する前記壁構造体と一体的に形成された請求項２２の内燃機関。
【請求項２４】
前記内燃機関は少なくとも近断熱動作を呈する請求項１から２３のいずれかの内燃機関。
【請求項２５】
前記一方の副室は実質的に前記ピストン手段内に形成される請求項１から２４のいずれかの内燃機関。
【請求項２６】
前記副室は前記中心軸線のまわりに軸線方向に略対称的である請求項１から２５のいずれかの内燃機関。
【請求項２７】
前記可燃混合気は圧縮点火によって燃焼可能である請求項１から２６のいずれかの内燃機関。
【請求項２８】
前記可燃混合気はスパーク又はグロープラグ点火によって燃焼可能である請求項１から２６のいずれかの内燃機関。
【請求項２９】
前記空気と燃料は前記可変容積作動室内にて実質的に全体的に混合される請求項１から２８のいずれかの内燃機関。
【請求項３０】
前記空気と燃料は少なくとも部分的に前記作動室の外部にて混合される請求項１から２８のいずれかの内燃機関。
【請求項３１】
作動室（５０）を形成するハウジング及びピストン手段（１２，２０）と、往復動可能なスリーブバルブを有して前記スリーブバルブで制御される空気流入及び排出ポートとを有する内燃機関を、少なくとも近断熱的に運転する方法であって、
前記ハウジング及びピストン手段を前記ハウジングの中心軸線（１１）に沿って周期的に、相対的にずらして、可変容積作動室（５０）を形成し、
空気と燃料を前記可変容積作動室に流入させ、
前記可変容積作動室にて前記空気を圧縮して可燃混合気を形成し、
前記圧縮された可燃混合気を燃焼させ、
前記可変容積作動室の一方の副室（５４）から他方の副室（５２）へガスが流れるに伴い、ガスを少なくとも部分的に前記中心軸線と直交する方向へと膨張及び移動させることを含んで、ガスを前記可変容積作動室から排出する方法であって、
前記可変容積作動室の一方の副室と他方の副室とは前記中心軸線上で同軸に相互にずらされており、
前記内燃機関の運転中に、初期に前記他方の副室へ空気を斜めに流入させて、ガスのスワールを前記他方の副室で生成し、前記他方の副室及びより高速で前記一方の副室の中で、前記ガスのスワールが前記中心軸回りに維持されるように、前記スリーブバルブを利用し、
前記一方の副室を囲む壁面（４２ａ，４４）は前記他方の副室を囲む壁面より実質的に高い温度に維持され、前記各壁面を画定している壁構造体は前記一方の副室に界接している前記壁面での温度上昇による熱膨張をまかなうべく前記中心軸線に沿った方向及び前記中心軸線に直交する方向に十分膨張自在であることを特徴とする内燃機関。
【請求項３２】
往復動機械であって、
ハウジングの中心軸線（１１）に沿って周期的に、相対的に変位可能であり可変容積作動室（５０）を形成するハウジング及びピストン手段（１２，２０）と、
前記可変容積作動室に流体を流入させる手段（６０，６１，６２）と、
前記可変容積作動室から流体生成物を排出する手段（６４，６５）と、を有し、
前記可変容積作動室は少なくとも二つの副室（５２，５４）を含み、前記二つの副室は、前記中心軸線上で同軸に初期的にずらされ、かつ、一方の前記副室（５４）内の流体が前記一方の副室（５４）から他方の前記副室（５２）へ流動するのに伴い、この流体が少なくとも部分的に前記中心軸線と直交する方向へ膨張及び移動することもできる断面（５３）にて連通し、
前記流体流入手段（６０，６１，６２）、前記排出手段（６４，６５）、及び前記副室（５２，５４）は、前記往復動機械の運転時に、前記他方の副室（５２）で流体のスワールを生成し、前記流体のスワールを前記他方の副室（５２）及びより高速で前記一方の副室（５４）の中で前記中心軸線（１１）回りに維持するように配設され、さらに、
前記一方の副室（５４）は、側面及び一端部が関連した放熱手段（４９）を有する壁構造体（４０）によって画成され、この構成によって、前記往復動機械の運転時に、前記一方の副室（５４）を取り囲む前記壁構造体の壁面は前記他方の副室（５２）を取り囲む壁面（３１）よりも実質的に高い温度が維持されることを特徴とする往復動機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
<本発明の技術分野>
本発明は、一般的には、内燃機関として作動可能なものを含む、往復動機関に関するものであるが、改良されたスリーブバルブエンジンにおいて特に好適に具現化されるものである。
【０００２】
<技術的背景>
ここ数十年間、市販用の実用的断熱機関に対する探求における実質的研究の努力がなされてきた。このテーマに関する有益な参考文献が、「テクノロジーの進歩シリーズ」（Ｎｏ．２８）の一部として１９８４年、自動車技術協会（ＳＡＥ）によって発行された「断熱機関」である。いろいろなプログラムのもとで研究目的のために製造された非冷却断熱機関は、例えば、シリンダ及び燃焼室ライナー、ピストンキャップ、ヘッド面プレート、弁座、バルブハウジング及びバルブガイドとして、セラミック断熱インサートを広範囲に利用している。これらのプログラムでは、一般的には、セラミックによって補強された断熱機関の可能性を調査し、イットリアによって部分的に安定化された酸化ジルコニウム（ＰＳＺ）が目的を達成するのに特に有望なセラミックであると考えられていた。この研究プログラムは特に機関設計の進歩に貢献したが、現実としては、今日、量産型の断熱機関として成功したものはない。遭遇した本質的な問題には、セラミックの短命さ、高温でも満足に作用する潤滑油を特定することができないこと、シリンダ内でより大きな膨張エネルギーを得ることができず、そのため、二次膨張によって排気ガスからエネルギーを引き出す必要があることが含まれる。さらなる問題は、吸入空気に対する高温シリンダ／燃焼室面の加熱による影響によってシリンダ容積効率が減少することである。
【０００３】
ＧＭやカミンズ、及び小松製作所を含む上記出版物の数社の投稿者は、高温排気ガス、ターボ過給、あるいは機械式過給（中間冷却を行うことが好ましい）、及び二次エキスパンダなしで実用的な断熱機関の運転を達成することは不可能であると結論づけている。キルロスカ（Ｋｉｒｌｏｓｋａｒ）による設計は、垂直に一列に並べたシリンダフィンと対流冷却空気に依存しているが、低レベルの断熱運転を達成しているだけである。
【０００４】
多少以前になるが、高速機関の性能を改善することを目的として、燃焼空間に隣接して断熱部材を使用することがサー・ハリー・リカルド（Ｓｉｒ  Ｈａｒｒｙ  Ｒｉｃａｒｄｏ）によって提案された。彼の古典的なテキスト、「高速内燃機関」、１９５３年第４版（ブラッキー・アンド・サン  グラスゴー（Ｂｌａｃｋｉｅ  ＆  Ｓｏｎ  Ｇｌａｓｇｏｗ））において、給気路から十分離れてその部材を配置することを示唆している。リカルドの示唆によれば、このような部材は、４ストローク・スリーブバルブ・タイプあるいは２ストローク・スリーブバルブ・タイプの圧縮スワールエンジン、及びおそらく吸入スワールエンジンには簡単に設けることができるが、ただ、４ストローク開放チャンバ・ポペット・エンジンに取り付けることは非常に難しく、あるいは吸排気（breathing）に制限がある。リカルドが述べた断熱部材（上記テキストの２６ページ）は、濃度を減じることなく圧縮温度を上げる機能を有し、もし適切に配置されかつ均整をとれば、クランク角度の遅延期間を一定に保持でき、したがって、速度の全範囲にわたって噴射時間を固定することができる。リカルドは、さらに、断熱部材の表面温度がカーボンすなわち灰分の堆積を防止するのに十分なほど高いので、有用でもあり、また、燃料の噴射が衝突する場所に配置されれば、特に灰分高含有燃料を使用したとき、その領域に堆積が形成されるのを完全になくすることができることを示唆している。
【０００５】
リカルドのテキストの１０２〜１１５ページにも、圧縮スワール圧縮チャンバに関連して断熱部材が論考されている。図７．１３には、スリーブバルブ燃焼室に関連して、燃焼室壁部用の環状断熱ライニングとして、特別の形状が図示されている。このライニングがあることを除いて、この図はスリーブバルブ圧縮点火機関の典型的なものであり、燃焼室は、ピストン及びバルブスリーブを案内する主シリンダ壁より径が実質的に小さい円筒壁によっていわゆるジャンクヘッドに形成されていた。しかしながら、リカルドのテキストにおける図７．１３に図示された態様は実用的なものではない。というのは、ジャンクヘッド本体とライナー間の伸び差が、運転に伴う温度変化によって、密封、及び／又は機械的、疲労による故障につながる、実際的問題が懸念されるからである。次いで、環状空間がすす、及び／又は炭化したオイルによって埋まるため、断熱損失が発生する。
【０００６】
スリーブバルブ圧縮点火機関において、典型的には、スリーブは縦方向及び円周方向の両方に往復し、機関に共通の特徴は、燃焼室内で空気の高速旋回スワールが発生するように空気が流入し、それによって混合と燃焼が改善されることであった。サー・ハリー・リカルドは、４ストローク運転時における、最高正味平均有効圧及び最低正味燃料消費率に対する、１０オーダーの典型的なスワール比（すなわち、クランクシャフトのＲＰＭに対するスワールのＲＰＭ）について説明している。
【０００７】
また、リカルドは、例えば前述のテキストにおける図７．７及び７．１０に図示された、一連の間接噴射燃焼室を開発した。同タイプの機関が英国特許第１０４６１０４号、日本国特許出願公開６２−０５１７１８号、及びドイツ国特許公告第１４７６３５１号に開示されている。これらの間接噴射系は、主室への通路の途中に局所的なスワールを伴うものであった。
【０００８】
主室より小さい同軸の燃焼室を有する機関が、米国特許第３８１５５６６号及び第５７７８８４９号、日本国特許出願公開５−１５７００２号に開示されている。米国特許第３８１５５６６号では多孔バッフルが燃焼室を分けている。
【０００９】
本発明の目的は、熱効率の改善された内燃機関を提供することであり、また、一つ以上の実施態様において、改善された断熱機関を提供することである。
【００１０】
<本発明の要約>
本発明は下記の構成要素を含む内燃機関を提供する。すなわち、
軸線に沿って周期的に、相対的に変位可能であり可変容積作動室を形成するハウジング及びピストン手段と、
空気及び燃料を前記可変容積作動室に流入させ、前記空気の圧縮後に可燃混合気を形成する手段と、
前記可変容積作動室から燃焼生成物を排出する手段とを有し、
前記可変容積作動室は少なくとも二つの副室を有し、前記二つの副室は、前記軸線上を相互に変位され、かつ、一方の前記副室内のガスが前記一方の副室から他方の前記副室へ流動するのに伴い、このガスが少なくとも部分的に横方向へ膨張する断面にて連通し、
前記流入空気手段、前記排出手段、及び前記副室手段は、前記内燃機関の運転時に、前記両副室の前記軸線回りにガスのスワールを生成し、それを維持するように配設され、
前記一方の副室は、側面及び一端部で、囲周断熱ジャケット及び関連した放熱手段を有する一体的耐熱及び／又は低伝熱性の壁構造体によって密閉、かつ画成され、この構成によって、前記内燃機関の運転時に、前記一方の副室を取り囲む前記壁構造体は前記他方の副室を取り囲む壁面よりも実質的に高い温度が維持される。
【００１１】
前記副室の構成によって前記内燃機関が直接噴射モードで運転することが利点である。
【００１２】
前記燃料流入手段は、前記壁構造体を通過する流路を備えた燃料噴射弁を含むが、好ましくは、前記一体的壁構造体の相補的開口部又は凹部に密接に取り付けられた燃料噴射弁を含む。前記燃料噴射弁はそのチップを冷却するための通路を含む。
【００１３】
前記流路は、前記一方の副室を中央円筒部と環状外部とに分割する半径長さで前記可変容積作動室内に開口するように配置され、前記中央円筒部及び前記環状外部は容積が実質的に等しいのが好都合である。
【００１４】
前記一方の副室は一般的に平均幅がＤで、前記断面からの平均長さがＬであり、前記断面は、一方の前記副室内のガスが前記一方の副室から他方の前記副室へ流動するのに伴い、そのガスが少なくとも部分的に横方向へ膨張するところにある。
【００１５】
その比Ｌ／Ｄは０．９以上であることが好ましい。最も簡単でかつ最も好適な場合においては、前記一方の副室は直径がＤで軸線長さがＬの円筒形である。前記断面は前記一方の副室以下であることが好ましい。
【００１６】
前記他方の副室の回りに延在する前記ハウジングの主シリンダ内には、潤滑剤を流すため、通路又はギャラリーが設けられ、潤滑剤は、それによって、効果的に温度を下げ、あるいは制御し、及び／又は前記シリンダを横断するあるいは周囲の温度差を少なくし、あるいは制御し、一方、それによって、所望の機能的粘性となるように加熱される。
【００１７】
前記他方の副室における前記ガスのスワールは、好ましくはその中でスワールの低温の境界層が形成され、好ましくは前記他方の副室の周縁及び端壁を効果的に冷却する。
【００１８】
好ましくは、前記ガスのスワールは、前記一方の副室における前記スワール比が少なくとも６：１であり、より好ましくは約１０：１から約２５：１とされる。前記他方の副室内において、前記スワール比は少なくとも３：１であるのが好ましい。前記一方の副室における前記ガスのスワールは、前記一方の副室におけるガス流に半径方向の温度勾配を与え、中心が比較的高温で、周縁が比較的低温とされる。
【００１９】
好適な実施態様において、前記空気流入手段及び排気手段は前記ハウジングにポートを有し、往復動可能なスリーブバルブ手段が前記ポートを制御する。また、前記一方の副室は前記ピストン手段に対向したジャンクヘッド内に配置されるのが好ましい。
【００２０】
好ましくは、前記ハウジング及びポートは高温の燃焼室壁による吸入空気の予熱をなくするかあるいは最小とする。
【００２１】
前記ハウジングは、前記副室をそれぞれ横方向に形成する各円筒部と、前記ピストン手段に対向し、前記円筒部間に環状肩部とを含むことができる。前記肩部は、好ましくは、環状頭部部材によって設けられ、前記放熱手段は前記壁構造体に架け渡された環状首手段を含み、前記壁構造体から前記環状頭部部材への熱伝導を減少させることができる。前記肩部及び前記首手段は前記一方の副室を形成する前記壁構造体と一体に形成されるのが好都合である。
【００２２】
好ましくは、運転時において、前記内燃機関は少なくとも近断熱作用を呈する。
【００２３】
他の実施態様において、前記一方の副室は実質的に前記ピストン手段内に形成される。
【００２４】
好ましくは、前記副室は前記軸線の回りに概略軸方向に対称的であり、前記軸線は前記ハウジングの、縦方向における略中心軸の軸線である。
【００２５】
また、本発明は、他の態様において、下記の構成要素を含む内燃機関を提供する。すなわち、
軸線に沿って周期的に、相対的に変位可能であり可変容積作動室を形成するハウジング及びピストン手段と、
空気及び燃料を前記可変容積作動室に流入させ、前記空気の圧縮後に可燃混合気を形成する手段と、
前記可変容積作動室から燃焼生成物を排出する手段とを有し、
前記可変容積作動室は少なくとも二つの副室を有し、前記二つの副室は、前記軸線上を相互に変位され、かつ、一方の前記副室内のガスが前記一方の副室から他方の前記副室へ流動するのに伴い、そのガスが少なくとも部分的に横方向へ膨張する断面にて連通し、
前記一方の副室は平均幅がＤで、かつ前記断面からの離れた平均長さがＬであり、Ｌ／Ｄは０．９以上であり、
前記空気流入手段は、前記軸線の回りのスワールを前記可変容積作動室のガスに対して付与するように配置構成された吸気ポートを含み、前記スワールは前記一方の副室から前記他方の副室へと流れる横方向に膨張するガス流を含み、それによって、前記内燃機関の運転中に、前記他方の副室内により低温の境界層のスワールと、前記一方の副室内にスワールとが形成され、前記一方の副室内における前記スワール流のスワール比は少なくとも６：１、好ましくは１０：１から２５：１の範囲内にある。
【００２６】
さらに、本発明は少なくとも近断熱的に内燃機関を運転する方法を提供するものであり、前記内燃機関は作動室を形成するハウジング及びピストン手段を有し、該方法は下記のステップを有する。すなわち、
前記ハウジング及びピストン手段を軸線に沿って周期的に、相対的に変位させて、可変容積作動室を形成し、
空気と燃料を前記可変容積作動室に流入させ、
前記可変容積作動室にて前記空気を圧縮して可燃混合気を形成し、
前記圧縮空気／燃料混合気を燃焼させ、
前記可変容積作動室の一方の副室から他方の副室へガスが流れるに伴い、ガスを少なくとも部分的に横方向へと膨張させることを含んで、ガスを前記可変容積作動室から排出し、
前記内燃機関の運転中に、前記両副室にて前記軸線の回りにガスのスワールを生成し、それを維持し、
前記一方の副室を囲む壁面は前記他方の副室を囲む壁面より実質的に高い温度を維持させる。
【００２７】
前記可燃混合気は、例えば圧縮点火によって、又はスパークあるいはグロープラグ点火によって燃焼可能である。前記空気と燃料は前記作動室内で、あるいは前記作動室の一部であるいは全体的に外部で混合される。
【００２８】
概して、本装置は、エンジン以外の、例えばポンプあるいはコンプレッサとしての機能を実施できる。したがって、より一般的には、本発明は下記の構成要素を含む往復動機関を提供する。すなわち、
軸線に沿って周期的に、相対的に変位可能であり可変容積作動室を形成するハウジング及びピストン手段と、
前記可変容積作動室に流体を流入させる手段と、
前記可変容積作動室から流体生成物を排出する手段とを有し、
前記可変容積作動室は少なくとも二つの副室を含み、前記二つの副室は、前記軸線上を初期的に変位され、かつ、一方の前記副室内の流体が前記一方の副室から他方の前記副室へ流動するのに伴い、その流体が少なくとも部分的に横方向へ膨張する断面にて連通し、
前記流体流入手段、前記排出手段、及び前記副室手段は、前記往復動機関の運転時に、前記両副室の前記軸線回りに流体のスワールを生成し、それを維持するように配設され、
前記一方の副室は、側面及び一端部が囲周断熱ジャケット及び関連した放熱手段を有する一体的耐熱及び／又は低伝熱性の壁構造体によって画成され、この構成によって、前記往復動機関の運転時に、前記一方の副室を取り囲む前記壁構造体は前記他方の副室を取り囲む壁面よりも実質的に高い温度が維持される。
【００２９】
上記内燃機関について述べられた、関連する、好適な、有利な、そして任意な特徴のいずれも本往復動機関に含むことができる。
【００３０】
<好適な実施態様>
本発明について、添付図を参照して、例により、ただし例としてのみさらに説明する。
【００３１】
図示された４ストローク単シリンダ・スリーブバルブエンジン１０は、この機関が主シリンダ１４及びジャンクヘッド１６からなるハウジング１２、往復動ピストン２０、及び、機関形状に対する軸線を形成する軸線１１を有する環状バルブスリーブ３０を含んでいることまでは、従来と同じである。バルブスリーブ３０はシリンダ１４の内面１５に沿って軸方向と周方向の両方向に往復動可能であり、一方、ピストン２０はバルブスリーブ３０の円筒内面３１内に形成された空間内を軸方向に往復動可能とされている。ピストンのクラウン２１はジャンクヘッド１６の環状肩部４１に接近するが接触はせず（最小間隙は通常スキッシュ高さｓと称される）、また、ピストンはシーリングすなわちピストンリング２３を移動させ、バルブスリーブ３０との中間面を密封する。主シリンダ１４内で同心状に突起したジャンクヘッドの一部はシリンダ面１５から離れて、往復動するスリーブを受ける環状溝１７を形成している。また、バルブスリーブとジャンクヘッドの中間面は肩部４１の外部にジャンクヘッドによって支持されるリング対３３によって密封されている。公知のように、ピストンクラウン２１は断熱インサートを含むこともできる。
【００３２】
シリンダ及びジャンクヘッドに対するピストンの往復動によって、リング２３、３３によって密封され、かつ２つの副室５２、５４からなる可変容積作動室５０が効果的に形成される。副室５４は非円筒形でもよく、あるいはその入口５３を制限してもよいが、ここでは、ジャンクヘッド１６内に形成された、軸線１１と同軸線上にある、均一直径Ｄで軸長Ｌの円筒状副室である。直接噴射の場合、図示した実施例におけるように、入口５３は典型的には副室５４の断面と等しい断面を有している。間接噴射の場合は、入口は通常副室５４より断面が小さい。副室５２は肩部４１とピストンクラウン２１の間にあって、これらの表面と、バルブスリーブ３０の円筒内面３１によって囲まれており、その軸線としての軸線１１も有している。最小のとき、副室５２はスキッシュ高さｓと等しい軸方向の大きさとされている。副室の構成は、機関が直接噴射モードで作動するようになっていることが理解されるであろう。
【００３３】
従来の用語法を踏襲して、副室５２は以下では主室５２と称し、副室５４は燃焼室５４と称するが、しかし、後者の用語は燃焼が副室５４に制限することを意味するものではないことを強調しておく。
【００３４】
図４を参照すると、ピストン２０は通常の方法でクランクシャフト２５からクランク２６及びコネクティングロッド２７を介して駆動され、後者はピストンピン２８によってピストンに旋回可能に取り付けられている。クランクシャフト２５は軸受２４によって支持され、一方、コンロッド２７はクランク２６によって支持されたベアリングスリーブ２９上を旋回する。バルブスリーブ３０は副軸３４、軸受３４ａ、及び、スリーブの下端に球状取付軸受３７によってクランク３５に固定されたピン３６を介して、クランクシャフト（図示しない）によって駆動される。
【００３５】
入口ポートと排気ポートがシリンダ１４の半径方向開口部として主室５２の回りに配置されている。好適な構成が図３、及び図５〜８に図示されている。これは、全部で５つの同じ等角度で間隔をおいたポートからなり、直径平面６３の一方の側に対称的に配置された３つの入口ポート６０、６１、６２と、直径平面６３の他方の側における２つの排気ポート６４、６５とからなる。整合制御ポート７０〜７５がスリーブ３０に設けられ、スリーブの周方向の運動によって入口ポートが初期的に少しだけ開口し、そのとき、吸気が図３の矢印Ｄの方向に主室５２へと斜めに案内され、主室５２の軸線１１の回りに高速のスワール効果を発生する。スリーブ３０が矢印Ｃ方向に移動すると、制御ポート７０、７１、７２が入口ポート６０、６１、６２と一致して入口ポートが完全に開く。しかし、主室５２の回りに既に発生していた高速のスワールは、主室５２と、高速で燃焼室５４に入って、その両方で、全運転サイクルのあいだ維持され、スワールは効果的に混合を改善し、点火遅延期間を短縮し、そして一つの燃料噴射弁の使用を容易にする。
【００３６】
空気が斜めに入ることによって生成されるスワールはスリーブバルブ機関の公知の特性であり、８〜１０のオーダーの燃焼室スワール比（すなわち、スワールＲＰＭ対クランクシャフトＲＰＭ）が一般的に認められている。しかしながら、本発明に関しては、スワールはさらに下記にて説明するような重要な新規の効果を有すると考えられる。
【００３７】
ポートの形態と作用、及びスワール比に関して下記にてさらに詳述する。
ジャンクヘッド１６の構造について、ここでさらに詳細に説明する。主要中心部品は、耐熱性の、好ましくは比較的低伝熱性材料からなる一体的ボディ４０である。この好適な材料としてはステンレス鋼だが、他の素材でもよい。例えば、特にニッケル及び／又はクロムを含有するスチール合金、及びセラミックスを採用できる。ボディ４０は、燃焼室５４を形成する比較的薄いスカート部４２と、燃焼室５４の一端を閉鎖して燃焼室の端壁及び／又は端面をなす拡大中実頭部４３とを有している。ボディ４０の他端部において、燃焼室５４の開放端部の回りに、ボディ４０は、主室５２を囲む前述の肩部４１をなし、それによって主室のヘッドプレートを形成するフランジ４５を備えている。
【００３８】
ジャンクヘッド１６はさらに、外部環状ヘッドキャップ１８及び中間取付リング１９によって完成する。図１において良く理解されるように、ヘッドキャップ１８の半径方向内部はリング１９の一端に固定され、リング１９の他端はさらにヘッドプレート４５に固定され、ヘッドキャップ１８とリング１９は各リングのボルト、ネジ、あるいはスタッド３９によって連結されている。別法として、焼きばめ、あるいは他の公知の組立方法を用いることができる。組立は、ヘッドキャップ１８の外側部分を主シリンダ１４の端部に固定することによって終了する。ヘッドキャップ１８及びリング１９は、耐熱体４０の各部４２、４３の回りに延在し、かつ、バルブスリーブ３０を受ける環状空間１７を形成するように配置された外部整合円筒面を有するように構成されている。ヘッドキャップ１８と取付リング１９は、一般的には、アルミニウムや鉄のような低コストの鋳造材で形成される。シーリングリング３３が、ヘッドプレート４５の周縁溝と取付リング１９のへりとの間、及び、ヘッドプレート４５の溝内にそれぞれ収容されている。
【００３９】
ヘッドキャップ１８及びリング１９内を冷却液体を循環させるための通路すなわちギャラリー８０を設けることができるが、耐熱体４０から熱を放散する手段は、熱流を制限し、それによって、耐熱体４０の内面４２ａ、４４が、従来のスリーブ弁機関のジャンクヘッド燃焼空間における平衡温度よりもかなり高い平衡温度を得るものである。この目的は２つの方法で達成される。第１として、ヘッドプレート４５は、そのメインボディが相対的に幅の狭い首部４７によってのみ円筒状ボディ部４２と連結されるように、４６のところで周縁状にアンダーカットされている。第２として、アンダーカット４６は、リング１９と円筒状ボディ部４２との間で、かつ頭部４３の下方の環状空間４８と一緒に形成されている。環状空間４８は、ジャンクヘッド１６の包囲体を耐熱体４０の中実頭部４３から分離する小環状間隙４９を介して外部と通気する遮断エアジャケットあるいはカーテンである。別法としては、環状空間４８に好適な高温断熱材を充填して円筒状ボディ部４２の表面からの放射熱と対流熱の損失を最小とすることができる。
【００４０】
耐熱体４０の中実頭部４３には燃料噴射弁１００をしっかりと着座させ、かつ補完する多段階開口部８２が形成されている。このようにして、燃料噴射弁１００は開口部８２に密に取り付けられ、ある程度まで耐熱体４０と一体化されている。燃料噴射弁１００のノズルチップ１０２は、燃焼室５４の端面４４と同一平面とされている。別法として、端面４４から引っ込めてもよく、前に出ていてもよい。この場合における高温のチップ通路及びチップ材を保護するため、好ましくは、燃料噴射弁には一般的な内部冷却通路を設けるか、あるいは、耐熱体４０の中実頭部４３内に冷却通路を設ける。
【００４１】
ノズルチップ１０２の小孔、及び装置の主軸線１１に対して平行に延びる軸線は、燃焼室５４を内部円筒部と、実質的に同じ容積の外部環状部とに分割する半径上に中心を有する。このことは、リカルドによって良いとされた従来の位置、すなわち、燃料噴射弁の軸線が燃焼室の円筒側壁にできるだけ近づけて空気と燃料の混合を最適化した位置よりも燃料噴射に対してより好ましい位置であると、本出願人は信じるものである。
【００４２】
なお、ヘッドキャップ１８及びリング１９内を冷却流体を循環させるための前述の通路すなわちギャラリー８０は、噴射弁のチップの過熱を確実に防止するための予防策として試作品に設けられていた。実際上、下記項目の正しい詳細な設計／選択により冷却ギャラリー８０を不要とすることができることが試験によって判明した。すなわち、
（１）燃料噴射弁及び、それらの耐熱体４０内における取付、
（２）燃焼室５４のＬ／Ｄ比、
（３）環状空間４８の設計及び環状空間内における断熱材の使用あるいは選択、及び、
（４）ヘッドキャップ１８及び耐熱体４０、
である。さらに説明するように、このことによって、エンジンは、その外表面から自然に放射するあるいは対流する非常に少量の熱による以外のどのような特定の冷却手段を備えることなく、設計及び運転を行うことができる。
【００４３】
エンジンの作用について説明すると、４ストロークディーゼルすなわち圧縮点火サイクルは、ピストンの連続動作とそれに続くポートの開閉に関して概して通例のものである。ピストンは圧縮行程でガスを圧縮し、燃料が噴射され、そして遅延期間の後で、燃焼が始まり、膨張行程でピストンを下方に駆動する。圧縮行程の上死点で、ピストンクラウン２１は肩部４１に近づくが、スキッシュ高さだけ離れており、燃焼室は、主に燃焼室５４を含んでいるが、最小の主室５２も含むものとされる。ピストンの第２の上昇行程で、ポート６４、６５を通ってガスが排出される。ポートの開口はバルブスリーブ３０の縦方向の動作によって制御され、ポートの閉鎖はバルブスリーブの周方向の動作によって制御される。一方、第２の下方行程によってポート６０、６１、６２を通って新しい空気が吸引される。ここで、ポートの開口はバルブスリーブ３０の周方向の動作によって制御され、閉鎖は縦方向の動作によって制御される。
【００４４】
図５、６、７、及び８は、排気ポート６４及び吸気ポート６２の相対的位置、及び排気ポート７４及び吸気ポート７２の動作を示す、矢印Ｅ１とＥ２間における、シリンダ１４の円筒状内面１５及びバルブスリーブ３０の外面を示す部分展開立面図である。
【００４５】
図５には、スリーブ・クランクピン３６による、図４に示されたような下死点の場合が描かれている。
図６には、スリーブ・クランクピン３６による、下死点の後の９０°における場合が描かれている。
図７には、スリーブ・クランクピン３６による、上死点における場合が描かれている。
図８には、スリーブ・クランクピン３６による、上死点の後の９０°における場合が描かれている。
【００４６】
図５〜図８において、スリーブのポート７２、７４は点線すなわち破線で概略が示されており、それに対して、シリンダ胴体のポート６２、６４は実線すなわち連続的に概略が示されている。スリーブ及びそのポートの軌道すなわち運動経路は１３０で指示した楕円によって示されている。楕円１３０の長軸はもちろんクランクの半径Ｍ（図４）の２倍であり、また、短軸は、クランク半径Ｍ、主シリンダ軸すなわち中心線と球状軸受部３７との間の距離Ｎ（図４）、及び、スリーブ３０の外側半径の間、すなわち大きさの関係によって決定される。
【００４７】
図５において、スリーブの入口ポート７２はシリンダ胴体入口ポート６２の傾斜した「開口」端部を覆ってはおらず、開放ポート領域１２９となっている。開放領域１２９の横幅Ｘは、スリーブ軌道１３０の周速成分が最大であるために急速に大きくなる。同様にして、開放領域１３１の横幅Ｙは急速に小さくなり、そのため排気ポート６４、７４は急速に閉鎖される。
【００４８】
図６において、スリーブの入口ポート７２はほとんど閉鎖位置にある。開放領域１３２の縦方向高さＺは、スリーブ軌道１３０の縦方向速度成分が最大であるため、急速に減少する。排気ポート７４、７２は閉鎖される。
【００４９】
すべてのポートが閉じられている図７において、スリーブポート７２，７４の下端はジャンクヘッド・シーリングリング３３の上方を十分に離れて通過しており、ピストン２０は燃焼行程における上死点の位置あるいはその近傍にある。
【００５０】
図８において、スリーブの排気ポート７４の下端はシリンダ・バレルポート６４の上端を覆っていない。開放領域１３３の縦方向高さＷは、スリーブ軌道１３０の縦方向速度成分がもう一度その最大値に達するに伴って、急速に大きくなる。
【００５１】
図示された好適な機関及びその動作は従来のスリーブバルブエンジンと重要な点で異なっている。第１につぎのことが分かっている。つまり、耐熱材及びその一体的形状によって得ることのできるボディ４０の耐熱性、及び、狭い首部４７、アンダーカット４６及び空間４８によって形成されたジャケット内における空気の循環を発生するそれらの回りにおける温度勾配のような工夫によって最適化されたその周囲に対する断熱の主な影響、同時に、内面４４及びピストン２１における端面損失のような第２の効果及び吸入された新鮮な空気の影響が協動して従来のものよりもかなり高い表面４２ａ、４４に対する平衡温度を決定する。さらに、表面４２ａ、４４の温度は、主室５２の壁面温度より実質的に高い。実際、この温度差は４００℃〜１０００℃の範囲であることが望ましいと考えられている。
【００５２】
燃焼室の性能を促進する図示された設計の重要で好適な要素は、耐熱体４０の中実耐熱材に噴射弁本体が一体的に取り付けられていることにあると考えられている。
【００５３】
燃焼室５４内が高温のため、熱によって、噴射された燃料油滴を急速に蒸発させることにより点火「遅延期間」をさらに減少することができる。この効果によって、燃料と空気の混合を増して遅延期間を減少させるという前述のスワールにおける公知の利点を大きくすることができる。
【００５４】
さらに次の点で高く評価される。つまり、この温度差は、円筒状ボディ部４２が縦と横の両方に膨張することが抑制されないので、より高い好適な値であっても維持できる。特に、耐熱体４０は縦方向及び外方に自由に膨張して、内面４２ａの温度が上昇することに伴う円筒状ボディ部４２の縦方向膨張を受容し、一方、耐熱体４０回りの間隙４９は、同様に、横方向すなわち半径方向の膨張を受容する。間隙４９は一般的には約０．２ｍｍであり、加熱された円筒状ボディ部４２から立ち上がる頭部４３の最大半径方向膨張はこれよりいくらか小さいと考えられている。
【００５５】
第２に、膨張行程が開始すると、ガスは下方と横方向に膨張して肩部４１と合致した断面５３で主室５２へ入り、燃焼室５４と肩部４１との実質的温度差は、ガスの膨張と、主室５２の共通軸線１１の回りで維持された空気あるいはガスのスワールのレベルが相まって、スリーブ３０の円筒壁部３１に近接して下方に移動するピストンクラウンに随行する比較的冷たいガスの非常に安定した渦の境界層となる。これは、シリンダ壁部の温度が並はずれて低いと観察されることの説明となると考えられる。さらに、吸入行程時に、主室５２の内腔３１における非常に高速のスワールすなわち螺旋状の層を形成する吸入空気は、それ自体、円筒内面３１及びジャンクヘッド４５の下面４１に対する大きな冷却効果を有していると考えられている。定常状態におけるシリンダ１４の外壁の平均温度は、水あるいは空気による強制水冷が全くないにも拘わらず、７バールの正味平均有効圧力（ＢＭＥＰ）における機関作動環境より１００℃高かった。この温度の上昇は、実質的に機関の動作速度と無関係であり、従来の機関及びセラミック取付断熱機関の開発の両方で観察されたものとは反対の効果である。おそらくこれは、機関動作速度が増したときに、前述の「吸気冷却効果」も増したことによるという予測によるものである。
【００５６】
この提案されたメカニズムは観察された効果のもっともらしい説明と考えられるが、しかしながら本出願人は観察されたシリンダ壁部の低温が確かにあるいは単独でこのメカニズムから発生したと述べているのではないことを強調するものである。他のメカニズムも伴っているのかもしれない。図示された機関の燃焼室におけるスワール比は９．２の範囲にあると測定されていたが、本出願人は、燃焼室におけるスワール比は６：１より大きい、例えば１０〜２５：１、あるいはそれより大きいことが本発明の効果を改善するのに望ましいと考えるものである。これは慣例によって燃焼室に対して測定された値である。他の効果は、特に周縁面及び終端面に特に近接した空気の正確な速度に対して直接的影響／間接的影響を与えることであるとはいえ、主室で発生したスワール比は、逆に、小さく、主室の径の比に関連がある、と理解される。主室５２におけるスワール比は少なくとも３：１であることが好ましい。
【００５７】
スワールのさらなる効果、及びこの一般的なタイプの従来の機関との第３の相違点は、燃焼室における空気のスワールによって起こると考えられる比較的高温の中心部から比較的低温の周縁部に至る温度勾配である。本出願人にはこの効果が生じる程度は定かではないが、あったとして、達成できる燃焼室の温度を最高にするのにさらに役立つことかもしれない。
【００５８】
第４の相違点は燃焼室５４の寸法にある。上述したリカルドのテキストでは、燃焼室における径に対する長さの比は０．８４２であることが推奨されており、テキストに示された全ての研究及び製造された機関はこの比が０．７６〜０．８８の範囲である。対照的に、本出願人は、Ｌが燃焼室５４の軸方向長さで、Ｄが燃焼室５４の均一な直径としたとき、Ｌ／Ｄ比は、０．９あるいはより大きく、好ましくは１．０より大きく、そして、好都合であるのは、実質的に、例えば２〜４あるいはそれより大きいオーダーであることを選択するものである。もしも燃焼室５４が比較的延長されて製造されると、これによって、円筒内面３１近傍の安定したスワールの冷却効果が最大に改善されると考えられる。燃焼室の端面４４の面積及びピストンクラウン２１の対向端面の面積は横表面面積に対して減少し、その結果、端面損失が減少する。さらに、噴射弁チップからの燃料噴射の距離、すなわち「スロー（throw）」はＬよりも減少し、それによって、燃焼室５４における空気の最下部は低温のままである。Ｄに対してＬがより大きいと、また、高温の燃焼室面と接触することによって発生する吸入空気の初期加熱効果、及び、その結果の容積効率の減少を小さくするものである。
【００５９】
主シリンダボディが低温であること、及びその他の環境は、近断熱作用を示している。従来の空気あるいは水による冷却装置は必要なく、また、実際に設けられてはいない。しかしながら、この装置が低温であることによって一般にはさらなる結果を導く。というのは、最も一般的な冷却オイルは、適正な機能的粘性を得るにはこの機関のクランクケース内における温度よりも高温であることが要求される。この問題を解決するには、主に入口ポートと排気ポート間の温度差をなくすため、クランクケース内の潤滑油を主シリンダ１４内の通路すなわちギャラリー１１０を通して入口ポート及び排気ポート６０〜６２、６４、６５間にて循環させることが有益であり、でないと、スリーブ中間面において過剰な「偏心（out of round）」ひずみが発生する。この後者の問題はもちろん従来の循環冷却を用いることで解決できる。この態様の第２の利益は潤滑油を加熱して機能的粘性を得ることである。
【００６０】
一般に、高温の燃焼室壁部によって吸気を予熱しないように、あるいは最小限の予熱を行うように設計された構成は理解されるであろう。
【００６１】
理想的ディーゼルサイクルにおいて示された空気標準熱効率（ＡＳＴＥ）の理論値の周知の公式は次の式で表される。
ＡＳＴＥ＝１−［｛Ｔ４−Ｔ１｝／ｋ｛Ｔ３−Ｔ２｝］
ここで、定数ｋは比熱比であり、この場合には１．４である。
【００６２】
この式の温度パラメータは周囲温度Ｔ１、圧縮による燃焼開始直前の温度Ｔ２、燃焼温度Ｔ３、及び燃焼による排気開始時温度Ｔ４からなる。図示されたエンジンの場合、最小正味燃料消費率ポイント（ここでは、一般的に、最大正味発生圧力とほぼ一致する）における周囲温度を超える排気温度が、すなわちＴ４−Ｔ１が広範囲の試験の間において、典型的に１６０℃〜２００℃として、一貫して測定された。一方、Ｔ３−Ｔ２は確立された方法によって１９００℃程度と推測された。
【００６３】
上式におけるこれらの値において、ＡＳＴＥは計算の結果９３％のオーダーであった。試作品と同サイズのシリンダを有し、同負荷ポイントにて運転された従来製造されたディーゼル機関の場合、ＡＳＴＥは約６９％と計算された。より低い負荷ポイントにおいてＡＳＴＥの計算差はより大きくさえあった。
【００６４】
上記の検討から図示された機関は、制限されるものではないが、下記の事項を含む、多数の運転上の利点を有することが理解されるであろう。
【００６５】
（ｉ）上述された耐熱体４０の性能及びその環境によって、高平衡運転温度が燃焼室５４内にて得ることができ、また、燃焼の前、最中、及びその後における熱損失が減少する。その結果、そうでない場合に可能な圧縮比よりかなり低い圧縮比で満足のいく運転を達成できる。
【００６６】
（ii）膨張行程においてシリンダ壁への最小熱損失、及び、円筒内面３１に対する、安定した高スワールの低温ガス層によって生じると考えられる効果がある。
【００６７】
（iii）また、高スワールのガス層と、耐熱体４０及びその周囲の特性とが結合した効果によると考えられる、圧縮行程時における最小熱損失もある。
【００６８】
（iv）したがって、機関は近断熱運転を呈し、そのため、従来の空気又は水による冷却装置は必要ない。試作した機関は概略図１〜４に示されたように設計製造され、試験を通して、完全な断熱動作の９５％あるいはほぼ９５％で一貫して運転された。試験結果を分析することによって、９８％に近い断熱運転が達成可能であることがはっきりと示された。
【００６９】
この近断熱運転は、ピストン及びシリンダ壁の高運転温度、排気式過給又は機械式過給、複式、ボトムサイクル、セラミックの使用、シリンダヘッド又は胴体を冷却する特定のあるいは従来の手段、あるいは、通常の排気温度より高い排気温度を必要とすることなく、また、二次エキスパンダなしで達成された。これらの特徴がなく、しかし近断熱運転が存在することは、前述した予測に反するものである。
【００７０】
この結論は、編者チャレンとバラネスキュ（Ｃｈａｌｌｅｎ  ＆  Ｂａｒａｎｅｓｃｕ）によるディーゼル・機関・リファレンス・ブック（１９９９年第２版）、第１０７頁の、「断熱機関の使用はもちろん排気温度がかなり上昇することになる」という記述と対照的である。
【００７１】
（v）これらの効果の結果、上式における最適なＡＳＴＥに要求されるパラメータ、すなわち高いＴ３−Ｔ２、及び低いＴ４−Ｔ１を確実にサポートしている。
【００７２】
（vi）ポペット・バルブ・エンジンに優先してスリーブ・バルブ・エンジンが採用されているので、燃焼室５４が高運転温度であるにも拘わらず、高スワール比が達成、維持されるばかりでなく、非常に高い容積効率が達成、維持される。この後者の効果は、吸入空気が、圧縮行程が始まる後まで、つまり、入口ポートが閉じて、主室５２の空気が燃焼室５４に移動し始める後まで、高温の燃焼室５４に実際上接触しないという事実によるものである。
【００７３】
（vii）スリーブ・バルブ・エンジンにおける公知の機械効率はこの装置に採用することができる。
【００７４】
（viii）燃焼室５４の回りに熱バリヤを設け、主シリンダを低温化させることによって、本出願人は、公知の、あるいは提案されたセラミック取付断熱機関の設計において、シリンダ、ピストン、及びバルブ（一般的に４００〜１０００℃になる）、ピストンリング及び潤滑油（一般的に５００℃になる）、及び排気ガス（一般的に１０００℃になる）における高温の結果として、遭遇する問題を回避する、あるいは最小とするものである。
【００７５】
（ix）点火遅延期間（燃焼室５４における高温と高速スワールの結果としての）を短縮することによって、燃焼期間の全時間が短縮され、そして、燃焼は定圧よりも定容（理想的な）により近づくことになる。
【００７６】
（x）達成可能な高スワール比によって高Ｌ／Ｄ環境において単一の燃料噴射弁の使用を容易化する。
【００７７】
（xi）これらの効果のすべてがまとまって正味平均有効圧力（ｂｍｅｐ）を実質的に上げる。
【００７８】
（xii）高速運転が達成できる。
【００７９】
（xiii）多年にわたり、リカルドや他の人々によって定義され、かつ開発されたような従来のスリーブ・バルブ・ＣＩ機関において、空気スワール比が大きくなると、特に燃焼室から離れたところで、自動的に伝熱率が増加し、また、断熱運転の可能性がかなり減少する。ここで説明された機関においては、基本的な設計上の問題、妥協すなわち結合は排除され、したがって、高空気スワール比から得ることのできるすべての利益が可能となる。
【００８０】
また、この結論は、「ディーゼル機関リファレンスブック」、第１０７頁の、「最小表面積と最小ガス速度を有する休止直接噴射［燃焼］室は、［熱］損失が最小となる」という記述と対照的であることが教訓的である。
【００８１】
（xiv）これらの利益は、そうでなければ、排ガス過給、機械式過給、二次膨張、ボトム・サイクルのような付属物又はセラミックの使用又は主作動室における高表面温度から生じるであろう不都合を被ることなく、得ることができる。さらに、空気や水を用いる従来の冷却装置を必要としない。
【００８２】
エンジンに携わる当業者にはつぎのことはもちろん良く理解されるであろう。すなわち、本発明によるどのような特定の機関の設計においても、所定の性能基準を得るためには、本発明の好適な要素におけるワンセットの妥協を必要とすることである。例えば、燃焼室５４の、例えばそのＬ／Ｄ比を含む、寸法は、主室５２の寸法とのその寸法的関係によって影響され、ついで、両者は共に圧縮比及び、ポートの設計と共に、燃焼室５４と主室５２における各スワール比を決定する。また、Ｌ／Ｄ値は、前述のように、他のパラメータに影響を与え、同様に燃料噴射弁の位置にも影響を与える。
【００８３】
他の実施態様において、燃焼室５４は、ジャンクヘッドではなく、ピストンに設けることもできる。これはそれほど満足できるものではない。というのは、例えばピストンの重量が増え、またピストンピン軸の変移量の増加あるいは別法としてのピストンの延長のためである。しかし、これらの不都合は、適用が保証されるのであれば、克服できないことではない。さらに、潤滑油と、燃焼室を形成する高温の耐熱体との間が接触しないようにスクリーンあるいはガードを設ける必要があることも不都合である。この他の実施態様では、燃焼噴射弁は、それでも、ジャンクヘッド内に、あるいは、オーバーヘッド弁４ストローク又は２ストローク・ポート・バージョンのシリンダヘッドに配置されることが予想される。
【００８４】
図示された機関は４ストローク・スリーブ・バルブ・ディーゼルすなわち圧縮点火機関である。本発明のコンセプトは、４ストローク・スリーブ・バルブ・スパーク又はグロープラグ点火機関、４ストローク・ポペット・バルブ・機関、スリーブ・バルブ付、及び／又はポペット・バルブ、及び／又はピストン運動によって制御されるシリンダポートの付いた２ストローク機関、ピストンに燃焼室が取り付けられたすべての機関、ガス又は液体燃料でスパーク又はグロープラグ点火を用いたすべての機関、あるいはガス燃料でディーゼル・パイロット点火を用いたすべての機関に適用できる。また、本発明のコンセプトは、本出願人のオーストラリア国特許第６００９１３号の可変タイミングスリーブ・バルブ付装置を備えた単一装置に組み込むことも可能であることも強調するものである。
【００８５】
スリーブ・バルブの代わりにポペット・バルブが採用された場合、リカルド等による前述のテキストの図７．５、７．６（第４版第１００、１０１頁）に所望の渦の形状を生成させる好適な構成が図示されている。
【００８６】
さらに、本発明は、燃焼室５４が円筒状の場合に限定されるものではないことを強調するものである。首部すなわち主室５２内へと制限された開口を有する構成を含む、他のどのような機能的な形状も採用することができる。この制限が断面のかなりの部分を占める場合、この機関は間接噴射機関として運転する。
【００８７】
もちろん、本発明は、機関以外の機能を有する、例えばコンプレッサあるいはポンプのような往復動機関にも拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明の一実施例による４ストローク単シリンダ・スリーブ・バルブ近断熱ディーゼル機関の作動端部を示す断面図である。
【図２】  図２は、図１の線２−２に沿った断面図である。
【図３】  図３は、図１の線３−３に沿った断面図である。
【図４】  図４は、ピストンとスリーブ駆動リンク機構を示す、図１の機関における駆動端部の部分断面図である。
【図５】  図５は、入口ポート及び出口ポートのいろいろな相対的位置を示す部分的展開立面図である。
【図６】  図６は、入口ポート及び出口ポートのいろいろな相対的位置を示す部分的展開立面図である。
【図７】  図７は、入口ポート及び出口ポートのいろいろな相対的位置を示す部分的展開立面図である。
【図８】  図８は、入口ポート及び出口ポートのいろいろな相対的位置を示す部分的展開立面図である。
【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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