(57)【要約】共通軸のある１対の対向するシリンダー要素（２，３）を含む燃焼エンジンで、各シリンダー要素にはシリンダー要素の中の第１及び第２位置間を往復可能なひとつのピストン（２８）が設けられており、第１及び第２位置はそれぞれピストンストロークの圧縮及び膨張成分を示しており、各ピストンには、前面側と後面側、ピストン（２８）の前面側及びシリンダー要素の壁（２）を含む各シリンダー用の燃焼室（３８）、各燃焼室用の燃焼ガス圧縮手段（３７b，３７c）、燃焼ガスを各燃焼ガス圧縮手段に運搬するよう設けられた供給路手段（４１）、燃焼ガス圧縮手段から圧縮燃焼ガスを受取るよう設けられた各ピストン用の吸引室（３７a）、各吸引室からそれぞれの燃焼室へ燃焼ガスを向けるための搬送路手段（３９）、及び共通軸周りに回転可能なカム手段（１３）とが含まれ、当該カム手段はピストンの間に位置するとともに、ピストンの往復運動をカム手段の回転運動に変換するため各ピストンに接続されており、当該配置により各ピストンの膨張ストローク運動が圧縮手段用の当該圧縮ストロークとなるようになっており、ピストンはひとつのピストンの膨張ストロークが別のピストンの圧縮ストロークを駆動するように結合されている。
2006504891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各シリンダー要素にはシリンダー要素の第1と第2位置との間で往復可能なピストンが設けられ、第1及び第2位置はそれぞれピストンストロークの圧縮及び膨張成分を示し、各ピストンには前面側及び後面側、ピストンの前面側及びシリンダー要素の壁を含む各シリンダー要素用の燃焼室、各燃焼室用の燃焼ガス圧縮手段、燃焼ガスを各燃焼ガス圧縮手段に運搬するよう設けられた供給路手段、燃焼ガス圧縮手段から圧縮燃焼ガスを受取るよう設けられた各ピストン用の吸引室、圧縮ガスを各吸引室から各燃焼室へ向けるための搬送路手段、及び、共通軸廻りに回転可能なカム手段を有し、カム手段はピストン間に配置されるとともに、ピストンの往復運動をカム手段の回転運動に変換するため各ピストンに接続されて、当該配置は各ピストンの膨張ストローク運動が圧縮手段用の当該圧縮ストロークになるとともに、ピストンは一方のピストンの膨張ストロークが他方のピストンの圧縮ストロークを駆動させるように結合される共通軸を有する一対の対向するシリンダー要素を含む燃焼エンジン
【請求項２】
カム手段は共通軸の線上にある駆動シャフトを取り囲むカム軌道を含むとともに、ピストンに接続されたカム追跡手段はピストンの往復運動を駆動シャフトの回転運動に変換してカム軌道に追随するよう設けられる請求項１による燃焼エンジン
【請求項３】
カム軌道が駆動シャフトに形成される横溝を含む請求項２による燃焼エンジン
【請求項４】
各ピストンまで伸びるとともに各ピストンの軸と直線に並ぶ貫通部品、及び穴の内部に拡がる搬送路手段を含み、各ピストンが丁度第2位置またはその近辺にあるとき、搬送路手段が、各ピストンの前面側を含む燃焼室と授受を行うよう設けられた各ピストン用の搬送ポートを含む請求項１による燃焼エンジン
【請求項５】
燃焼室からの燃焼ガスの燃焼中、搬送ポートを閉じるため、また燃焼室からの燃焼ガスの燃焼後、搬送ポートを開くためのカム手段の回転により作動可能な弁手段を含む請求項４による燃焼エンジン
【請求項６】
ピストンが第2位置またはその付近にあるとき燃焼室と授受を行う排気管を含み、ピストンが第1位置に移動するときピストンが燃焼路を遮断するよう設けられる請求項１による燃焼エンジン
【請求項７】
ピストン間に伸びるとともに各ピストンの後面側に接続される中間部品を含み、当該中間部品がカム手段廻りにメインハウジングに沿って往復して滑動可能であるとともに、燃焼ガス圧縮手段が、中間部品の終端部とピストンシーリング部材間にある各ピストン用の第1吸引／圧縮室、及び、ピストンの前面側とピストンシーリング部材間の各ピストン用の第2吸引／圧縮室を含む請求項１による燃焼エンジン
【請求項８】
一方のピストンの第1吸引／圧縮室ともう片方のピストンの吸引／圧縮室間で授受を可能にするための中間導管手段を含む請求項７による燃焼エンジン
【請求項９】
供給路手段が各吸引／圧縮室と交互に授受する供給導管、及び、燃焼ガスを当該吸引／圧縮室から受取るよう設けられたピストンの膨張ストローク中に、燃焼ガスが供給導管を通じて各吸引／圧縮室に吸引されるのを可能にするための弁手段を含む請求項１による燃焼エンジン
【請求項１０】
駆動シャフトが両方の貫通部品に入って、かつ少なくともひとつの燃焼室用の首部まで伸びる請求項４による燃焼エンジン
【請求項１１】
各燃焼圧縮室用の首部と各首部まで伸びる駆動シャフトを含む請求項１０による燃焼エンジン
【請求項１２】
第1及び第2吸引、圧縮室の各ペアの合計容積が各燃焼室の容積より大きい請求項７による燃焼エンジン
【請求項１３】
燃焼容積が各燃焼室の少なくとも1．2倍の容積である請求項１２による燃焼エンジン
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は内燃エンジンに関する。特定の非限定の側面では、自動超充電２ストローク内燃エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
世界のエネルギー危機と温室ガス効果が環境に脅威を呈するかもしれないという認識とが組み合わさって、エネルギー効率の良い燃焼モーターの開発の必要性につながった。
【０００３】
エネルギー効率は２つの基本的方法で達成できる。これらの第１の方法ははっきりしていて、燃焼エネルギーを効率的に機械エネルギーに変換する方法である。次に、あまりはっきりしていない方法は車両を駆動させるのに用いられる燃焼エンジンの重量を減らすことである。エンジンの重量は車両の全体重量のかなりの割合である。燃料の消費は車両重量に直接に比例し、より軽量なエンジンはより軽量な車両、ひいては低燃費に自動的につながる。
【０００４】
こうして、エネルギー効率を最大化するためには、燃焼エネルギーを機械エネルギーに変換する中でエネルギー効率を軽量化と組合わせるエンジンの設計開発が必要である。
【発明の開示】
【０００５】
本発明は、１対の対向する共通軸のあるシリンダー要素を含む燃焼エンジンを提供するもので、各シリンダー要素にはシリンダー要素の第１及び第２位置間を往復可能なピストンが設けられ、第１及び第２位置はそれぞれピストンストロークの圧縮及び膨張成分を示しており、各ピストンは前面側及び後面側、ピストンの前面側及びシリンダー要素の壁を含む各シリンダー要素用の燃焼室、各燃焼室用の燃焼ガス圧縮手段、燃焼ガスの各燃焼ガス圧縮手段への運搬用に設けられた供給路手段、圧縮燃焼ガスの燃焼ガス圧縮手段からの受取り用に設けられた各ピストン用の吸入室、各吸入室から各燃焼室に向けた圧縮ガスの搬送路手段、及び、共通軸周りに回転可能なカム手段を有し、当該カム手段はピストン間に配置され、ピストンの往復運動をカム手段の回転運動に変換するために各ピストンに接続され、これらが各ピストンのストロークの膨張運動が圧縮手段用の当該圧縮ストロークになるように配置されるとともに、ピストンはピストンのひとつの膨張ストロークが他のピストンの圧縮ストロークを駆動させるよう結合される。
【０００６】
カム手段には駆動シャフトが含まれるのが適切である。駆動シャフトは駆動シャフトを取り囲むカム軌道を持つことができる。カム軌道はエンジンの燃焼効率を最大化するよう設計できる。その軌道は通常、正弦曲線.をたどる。両方のピストンに接続されたカム追跡器はカム軌道をたどるとともに、ピストンの往復運動を駆動シャフトの回転運動に変換するように設けることができる。カム軌道には駆動シャフトに形成される横溝が適切である。
【０００７】
駆動シャフトは各ピストンと連結して設けられる貫通部品まで伸びることができる。貫通部品は各ピストンの軸の線上にある各ピストンまで伸びることができる。貫通部品には少なくとも搬送路手段の一部を含めることができる。搬送路手段は、当該ピストン用の燃焼室との授受のために設けられる各ピストン用の搬送ポートを含めることができる。ピストンがその圧縮ストロークを今にも始めそうになった時、ピストンが低圧下の燃焼ガスを吸入室から燃焼室に流れるよう第２位置ちょうどあるいはその近辺にくるときに当該授受が行われるよう設けられる。
【０００８】
弁手段を搬送ポートと連結して設けるのが適切である。弁手段を燃焼室からの燃焼ガスの消費中には搬送ポートを閉じるとともに、燃焼室からの燃焼ガスが膨張ストロークの終端部で完全に無くなった後には搬送ポートを開くよう設計することができる。弁手段を駆動シャフトに取付けることができるので、この弁手段を駆動シャフトの回転により操作可能にできる。
【０００９】
排気管はピストンの燃焼室と授受を行いピストンが各膨張ストロークの終端に近くなるまで排気管を遮断する位置に設けるのが適切である。
カム追跡器は中間部品に取付けできる。それ故、中間部品はピストン間に伸ばすことができるとともに、各ピストンの後面側に接続できる。こうして、中間部品は駆動シャフトに関して滑動可能に、往復可能にすることができる。
燃焼ガス圧縮手段には各ピストンに連動した２つの圧縮室を含むことができる。各ピストン用の第１圧縮室は中間部品の終端部とピストンシーリング部材との間に設けることができる。
【００１０】
ピストンシーリング部材にはシリンダー要素を含むハウジングに固定して保持される環状部材を含めることができる。これは同様に駆動シャフトを取り囲むメインハウジングを取り囲むことができる。これはピストンの外周部でシーリングされても滑動可能であるように設けることができる。
各ピストン用の第２圧縮室はピストンの前面部とピストンシーリング部材との間に定めることができる。
【００１１】
中間導管手段をひとつのピストンの第１圧縮手段と他のピストンの吸入室との間の授受を可能にするために設けることができる。本中間導管手段はメインハウジングまで伸ばすことができる。これには別のピストンの第１圧縮室及び吸入室との間まで伸びるひとつ以上の管を含めることができる。
各ペアの第１と第２の圧縮室の合計容積はこれがエンジンを超充電するために燃焼室のそれぞれの容積を超えるのが適切である。この目的で、２室の圧縮室の合計容積の燃焼室のそれに対する比は少なくとも１．２であるのが好ましい。
【００１２】
各吸引室には各吸引室への空気と燃料の混合物である燃焼ガス供給用の供給導管が設けられるのが好ましい。燃焼ガスの搬送は弁によって調整できる。弁は１方弁で良い。これはリード弁で良い。これは燃焼ガスを吸引中の吸引室に入れることによって操作できる。しかしながら、これは、吸引室の圧力が燃焼室に吐き出される圧縮燃焼ガスに先立ち吸引室の圧力が上がって大気圧を越える時には、閉じることができる。吸引室と組合わさった供給導管それ自体は、燃焼室に向け用意された圧縮燃焼ガスを保持するための結合室であるということができる。
【００１３】
各シリンダー要素には燃焼室を遮断する首部を設けることができる。こうして、駆動シャフトは燃焼室の軸に関して中央に位置される貫通部品まで、さらに燃焼室の各首部まで伸ばすことができる。
本発明の好ましい点は添付の図面を参照してこれから説明する。
図１を参照すると、そこに図示された燃焼エンジンには２つの対向するシリンダー要素内の２つのピストン部品が含まれる。これらの部品は両方ともお互いに鏡像であるので、部品のひとつに関する一構成要素への言及があれば残りの部品の構成要素についてもまた同様に意味するものと解釈されなくてはならない。
【００１４】
燃焼エンジンには外シリンダーハウジング２（３の間違い）に取付けされた左側の首部品１が含まれる。環状燃焼室３８は首部品と外シリンダーハウジングとの間に定められる。外シリンダーハウジングと首部品は両方とも鋳造金属のような任意の適切な材料で形成できる。重量削減のため、選択される金属はアルミニュウムのような軽量な金属であるのが好ましい。
外シリンダーハウジングは２本の管、すなわち、外雲母管２および内セラミック管４６で内張される。
各燃焼室３８には燃焼室の軸と同軸に位置する貫通部品が含まれる。貫通部品は前面円筒部２１を囲む内雲母管３０を再度囲む内セラミック管２９が含まれる。これらすべての構成要素は密着した管状要素の形状をなしている。これらは、同様に以降で説明されるエンジン全体にわたり形成される吸入／圧縮の結合部分を含む吸入室３７aを前面円筒部２１と連携して定める受入れポートスぺーサ管３１を取り囲む。
【００１５】
燃焼室３８を遮断する首部品には首部に形成される環状凹み部に位置する首部セラミック保持器１７が含まれる。内首部雲母保持器３４と連携する首部セラミック保持器は燃焼室の終端部にある首部雲母リング３２及び首部セラミック挿入部１８を保持するように作用する。
各燃焼室には内セラミック管２９の周囲にぴったり合う内側貫通穴のあるピストン２８が設けられる。こうして、ピストンは内セラミック管２９及び外セラミック管４６の領域間で燃焼室内を滑動できて、その間に形成される燃焼室は環状である。各ピストンには内セラミック管２９との噛合シールの内ピストンリング１９を保持するための外セラミック管及び内ピストンリング保持器４のシール用の外ピストンリング２０が設けられる。
【００１６】
外シリンダーハウジング３まで伸びる排気ポート９、外雲母管２及び外セラミック管４６はその最大膨張位置にある、すなわち、ピストンがそのストロークの底部にあるとき、ピストンの先端のすぐ上の位置にある燃焼室と授受を行う。
吸引室から貫通部品を通って燃焼室まで伸びる搬送ポート３９は、また、最大膨張位置に達する時に、ピストン首部のすぐ上の高さに設けられる。弁４５は搬送ポートを開閉するよう設定されている。弁は対向シリンダーによって定められる軸周りに回転する駆動シャフト１３上に取付けられる。
【００１７】
弁は排気ガスが排気ポート９を通じて排気された後直ちに開くよう設けられる。
外シリンダーハウジング３と同じ材料で形成される外メインハウジング５は、これと隣接する２つの外シリンダーハウジング間に設けられる。これには燃焼室周辺に位置する外雲母管２と外セラミック管４６を保持する手段が含まれる。外メインハウジングの内シリンダー面はまた各ピストンの外縁部が滑動できる面を備える。
第1圧縮室３７は、貫通部品、外セラミック管、内ピストンシール２２を保持する内ピストンシール保持器２７、及びピストン首部の背面をなす内ピストンリング保持器４との間に形成される環状空間によって定められる。
【００１８】
吸入室３７と第1圧縮室３７との間で授受を行うもうひとつの受入れポート４４は吸入室の搬送ポート３９より低い部分に設けられる。
各ピストンの外縁部は２つのピストン間に拡がり、そこに接続される分割ハウジング８に取付けられる。Ｏリングシール２６は分割ハウジング８に隣接するピストン縁部の終端に設けられる。
分割ハウジング８はそれ自身、その外側にある外メインハウジングの内壁を滑動するよう設けられる。これはまた駆動シャフト１３を取り囲む内メインハウジング１１に関して滑動する。多くの誘導プレート保持器２４は誘導プレート保持器に沿って往復して滑動する分割ハウジングシール２３用のシーリング面を備える内メインハウジング周りに設けられる。
【００１９】
分割ハウジング８には分割ハウジングを誘導プレート７と連携してその位置を保持するためのボルト穴４２が含まれる。だぼ穴４３に合う追加のだぼ穴が、２つのピストンの対向する縁部及び外メインハウジング５によって定められる領域内にある分割ハウジングの部品、誘導プレート、及び内メインハウジングを一体に保持するのに使われる。
エンジンの中央部までそして貫通部品まで伸びる駆動シャフト１３には、全般的に正弦曲線状の駆動横溝６が含まれる。この横溝を潤滑油で満たすことができる。駆動シャフトはモリブデン鋼のような特に硬質の金属合金から形成できる。これはロックウェル硬度でおよそ６０あると良い。
分割ハウジングに固定され、誘導プレート７に設けられた細長溝まで伸びる駆動ピン部品１０は、カム追跡器として細長溝に合うよう設けられる。駆動ピン部品１０には駆動ピン軸受け２５が含まれる。当該配置は、ピストンの往復運動が、次に続く駆動横溝によって今度は駆動シャフトが回転する駆動ピン部品の往復運動になるように行われる。
【００２０】
メイン軸受け１２は駆動シャフト廻りの内メインハウジングの終端部の内側に設けられ、さらに追加のシャフト軸受け３６が首部品１と１６とに設けられ、シャフトシール３５はまた首部品に設けられる。
第2圧縮室３７bは分割ハウジングシール２３、誘導プレート保持器２４，ピストンの外縁部を含む分割ハウジング８の終端部と、内メインハウジング１１廻りに固定される内ピストンシール保持器２７との間に形成される。
内メインハウジングまで伸びる中間導管４０は第2圧縮室と吸引室３７aとの間の燃焼ガスとの授受を可能にする。中間導管にはハウジングを貫通する穴を含めることが出来る。各２つの第2圧縮室３７b用の中間穴はお互いに分離、独立を保ち、つまり、これらは相互に授受は行われない。
【００２１】
エンジン用の燃焼ガスは、各首部品に位置する受入れポート３３を通じて供給される。各受入れポート３３には、供給導管４１により吸引室３７aに空気が入るようにするが、吸引室内で燃焼ガスが圧縮されるとき、燃焼ガスが逃げないようにするリード弁のような一方弁が含まれる。
図１を参照して説明されるエンジンの通常運転サイクルについて以下に説明する。
図面左手側のピストン２８から始まり、排気燃焼ガスが排気ポート９から排出された後、弁４５は吸引室３７a及び関連する供給導管４１の圧縮ガスを燃焼室３８に引き込むために開放される。ピストン２８は別のピストンの膨張ストロークによって前方に押される圧縮ストロークを開始しながら排気ポート９及び搬送ポート３９を遮断する。これはまた搬送ポート４４の遮断を開放するよう移動し、これにより第1圧縮室３７cと授受を行う受入れポートを開く。ピストンが上方に移動するにつれ、これが第1及び第2圧縮室で生み出す真空状態が燃焼ガスを吸引する。この吸引は受入れポート３３、供給導管４１、吸引室３７a及び受入れポート４４及び中間導管４０により作動する。
【００２２】
ピストンが圧縮ストロークの上端に接近するとき、スパークプラグ１５がピストン室の燃焼混合物に着火させるとともにピストンを引き込ませる。
こうすることにより、第2圧縮室３７c及び第1圧縮室３７bに吸引された燃焼ガスは、圧縮されるとともに超気圧下の吸引室３７aに追い込まれる。
ピストンは下方に押されるとともに、圧縮ストロークの終端部に到達するとすぐ燃焼ガスが排気ポート９を通して排気され、当該サイクルが無限に繰り返される。
こうして、ピストンの往復運動は駆動ピン部品１０及び駆動横溝６の作用によって駆動シャフト１３の回転作用に変換する往復作用で駆動ピン部品１０を駆動させる。
【００２３】
仕様全般を通じて使用されている通り、語、含むはその包括的な形で、すなわち、語、含むの使用はその他の要素の追加を除外しないと解釈すべきものと理解せねばならない。
本発明の様々な変更、及び／又は、追加が本発明の基本的性質から外れることなくなされることができると理解されるべきである。それ故、これらの変更、及び／又は、追加は本発明の範囲内にあると見なされる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明により製造された燃焼エンジンの横断面を示す。
【符号の説明】
【００２５】
図面にて数字で特定された様々な要素は以下の網羅明細に掲げられる。
網羅明細書
１. Ｌ／Ｈ首部部品、２.外雲母管、３.外シリンダーハウジング、４.内ピストンリング保持器、５.外メインハウジング  ６. 駆動横溝、７．誘導プレート、８．分割ハウジング、９．排気ポート、１０．駆動ピン部品、１１．内メインハウジング、１２．メイン軸受け、１３．駆動シャフト、１４．外セラミック管、１５．スパークプラグ、１６．Ｒ／Ｈ首部部品、１７．首部セラミック保持器、１８．首部セラミック挿入部品、１９．内ピストンリング、２０．外ピストンリング、２１．前面円筒類、２２．内ピストンシール、２３．分割ハウジングシール、２４．誘導プレート保持器、２５．駆動ピン軸受け、２６．Ｏリングシール、２７．内ピストンシール保持器、２８．ピストン、２９．内セラミック管、３０．内雲母管、３１．入口ポートスぺーサ管、３２．首部雲母リング、３３．受入れポート、３４．内首部雲母保持器、３５．シャフトシール、３６．シャフト軸受け、３７．吸入／圧縮室、３７a．吸入室、３７b.第２吸入／圧縮室、３７c.第１吸入／圧縮室、３８．燃焼室、３９．搬送ポート、４０．中間導管、４１．供給導管、４２．ボルト穴、４３．だぼ穴、４４．搬送ポート、４５．弁、４６．外セラミック管、
【図１】
2006504891.tif 000003
【国際調査報告】
2006504891.tif 000004
2006504891.tif 000005