JP2002513884A - 多種燃料エンジン - Google Patents

多種燃料エンジン

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JP2002513884A
JP2002513884A JP2000547355A JP2000547355A JP2002513884A JP 2002513884 A JP2002513884 A JP 2002513884A JP 2000547355 A JP2000547355 A JP 2000547355A JP 2000547355 A JP2000547355 A JP 2000547355A JP 2002513884 A JP2002513884 A JP 2002513884A
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air
engine
cylinder
combustible mixture
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アレン，チャールズ，アンドリュー
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クユナ エンジン カンパニー インコーポレイテッド
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Abstract

(57)【要約】 ガソリン、アルコールベースの燃料と、ディーゼル、ＪＰ５、ＪＰ８、ジェットＡおよびケロシンベースの燃料のような重燃料とを含む多数の異なった種類の燃料によって使用できるエンジンである。エンジン（１０）は、一方の端部に圧縮室（２６）を有する主シリンダ（２５）と、シリンダ（２５）の長手方向に沿って可動自在であると共にエンジン（１０）のクランクシャフト（２３）に接続するピストン（３１）とを含む。燃料供給システム（７２）は、燃焼室（２６）に供給される可燃混合気の空気内で燃料が実質的に霧化されるように、燃料供給バルブ（７３）を通して燃焼室（２６）内に燃料と空気の可燃混合気を音速流で供給する。可燃混合気は燃焼室（２６）内の点火器（１６０）によって点火され、エンジン（１０）のクランクシャフト（２３）を駆動するためにシリンダに沿ってピストン（３１）を付勢する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 関連出願の参照 本出願は、１９９８年５月４日出願の米国仮特許出願継続番号第６０／０８４
，０４０号に対する優先権を主張している。
【０００２】 技術分野 本発明は一般的に内燃機関に関する。特に、本発明は、ガソリンおよびアルコ
ールベースの燃料とディーゼル燃料、ＪＰ５、ＪＰ８、ジェットＡおよびケロシ
ンベースの燃料のような重燃料とを含む多数の異なった種類の燃料によって駆動
できる軽重量の内燃機関に関する。
【０００３】 発明の背景 内燃機関は、ガソリンとアルコールベースの燃料とディーゼル燃料、ＪＰ５、
ＪＰ８、ジェットＡおよびケロシンのような重燃料とを含む種々の異なった種類
の燃料によって駆動される。典型的に、ガソリン動力または燃料のエンジンは約
１０対１から５対１の圧縮比で動作し、これに対し、一般的にディーゼルおよび
他の重燃料エンジンは典型的に１７または２０対１の程度のはるかに高い圧縮比
を必要とする。圧縮比のこの差は、ガソリンエンジン対重燃料エンジンに使用さ
れる異なった種類の点火システムのためである。
【０００４】 例えば、海水面で約１３５°Ｆのかなり低い沸点を有するガソリンは、大気圧
で空気内に蒸気を容易に形成し、この結果ガソリン燃料のエンジンを典型的に火
花点火し、化学量論の空燃比によって作動することができる。それに対し、重燃
料はディーゼル燃料に関し海水面より高い沸点、すなわち約３５０°Ｆを有し、
したがってディーゼル燃料のような重燃料は、周囲条件でこのような蒸気を容易
に形成せず、火花点火システムによる重燃料の点火を困難にする。かくして、重
燃料は一般的に圧縮点火エンジンに使用され、この中で燃料は非常に高い温度ま
たは圧縮負荷の下で注入され、エンジンシリンダ内に十分に高い圧縮熱を発生し
、エンジンシリンダ内の空気温度を重燃料の発火点上方に高める。次に燃料は蒸
発され、またシリンダ内の加熱空気で燃焼されてエンジンを駆動する。重燃料が
周囲温度で蒸気を容易に形成しないように、重燃料の高温沸点は重燃料の揮発性
を低くし、典型的な火花点火エンジンで使用するにはこのような燃料は非実用的
となる。例えば、ケロシンのような燃料が時々火花点火エンジンに使用されるが
、これはエンジンがガソリンによって始動され、またケロシン燃料の気化が生じ
うる点にエンジン温度を上げるために作動された後にのみ使用される。
【０００５】 重燃料の燃焼から生じる高い圧縮負荷も、エンジン構成要素に相当な応力を及
ぼし、これらの高い圧縮負荷に耐えるため、より厚く、より重い材料からこのよ
うなエンジン構成要素を形成することが必要になる。ガソリンは、高い圧縮負荷
を伴う高い圧縮比を必要としないので、ガソリンエンジンは、匹敵する馬力を生
み出すが、重燃料を点火するのに一般的に必要とされる高い圧縮比に耐え得るた
めにかなりより重い、より大きなエンジン構成要素を必要とする重燃料エンジン
よりも典型的に軽く、より小さくまたより携帯に適し得る。
【０００６】 この結果、大部分の重燃料動力の用途は大きな、トラックのような大型車両に
見られるような重い圧縮エンジンに限定される。より小さくまたより軽い重さで
あり得るガソリンエンジンは、一般的に、発電機とファンまたは送風機、あるい
は容易な携帯性と使用のための同様の用途に使用される。例えば、軍は鎮火シス
テム用のポンプを含む発電機、ファンおよび送風機、ポンプとして使用するため
に多くの異なった種類の小さな軽重量のガソリン動力エンジンと、野戦で使用す
るためのＭ１７携帯型除染ユニットのような他の用途を利用する。これまで、デ
ィーゼルまたは他の重燃料動力エンジンは、携帯性と容易な貯蔵が必要な野戦に
おいてこのような用途で使用するには、より大きな寸法とこのような重燃料エン
ジンの相当な重量のため非実用的であった。
【０００７】 しかし、ガソリン動力のエンジンの問題は、容易な点火を可能にする、低い大
気圧の周囲空気で蒸発を容易に形成するガソリンの性能が、ガソリンを非常に揮
発性にし、また漂遊火花および過度の熱さえもガソリン蒸気を着火することがあ
るので、取り扱いおよび使用が危険になることである。さらに、建設または軍事
作戦のような野戦における多くの用途では、ディーゼル燃料または他の重燃料が
容易に利用可能であり、また大型トラック、ブルドーザおよび類似車両のような
車両のために使用され、これに対しガソリンは容器で現場に運び、また危険な材
料として貯蔵しなければならない。
【０００８】 例えば、海軍の艦船上ではエンジンおよび大部分の重量ポンプまたはタービン
システムはディーゼル燃料を用いて駆動され、また典型的にこれらの艦船上のガ
ソリンの使用は鎮火システム用のポンプのみであり、これらは、艦船全体にわた
ってドアを通して、色々な位置に容易に運ぶことができるように、重量が軽くま
た寸法が小さいことが要求される。しかし、ガソリンは艦船上で最も危険な揮発
性の材料である。さらに、軍はすべての用途のために使用される燃料を標準化す
る希望を表明し、ＪＰ８またはディーゼルのような重燃料を取り扱いかつ使用す
るために、また異なった用途の異なった種類の燃料、特に野戦における使用の際
のガソリンの揮発度と取扱い条件のためその使用を避けるために、より安全な低
コストの用途を優先している。しかし、ポンプおよび除染ユニットのような用途
のエンジンには、軽重量かつ容易に携帯できることがなお必要である。
【０００９】 さらに、従来の重燃料エンジンで典型的に発生される高い圧縮比と圧縮負荷と
を必要とすることなく重燃料を点火するために十分な、十分に高い燃焼熱を発生
することができる点火器を開発する試みが行われている。例えば、米国特許第４
，９７７，８７３号、第５，１０９，８１７号、第５，２９７，５１８号および
第５，４２１，２９９号は、一般的に典型的に約１２００℃に加熱される点火器
ロッド周囲に卷回された触媒材料を有する触媒点火器を開示している。このよう
な点火器における問題は、点火器ロッドがエンジン運転中に振動を受けるとき、
また点火器周囲に卷回された触媒ワイヤの中を電流が通過するとき、ロッドの割
れまたは破壊を引き起こして、点火器の故障をを引き起こす信頼性であった。さ
らに、点火器によって容易に点火できる蒸気の形成を試みるために、ディーゼル
燃料を相当圧縮することがなお必要である。
【００１０】 したがって、より軽い重量の構成要素からエンジンを組み立てることができ、
またエンジンによって出力される動力の大きな損失なしに容易に携帯できるよう
に、ＪＰ５、ＪＰ８、ジェットＡ、ディーゼル燃料およびケロシンベースの燃料
のようなより低い揮発性の重燃料を含む多数の異なった種類の燃料を用いて運転
できると共に、圧縮比を低減してこのような重燃料を点火することができる低コ
スト内燃機関の必要性が存在することが理解できる。
【００１１】 発明の概要 要約すると、本発明は、相対的に低い圧縮比で、ガソリンおよびアルコールベ
ースの燃料と、ディーゼル燃料、ＪＰ５、ＪＰ８、ジェットＡおよびケロシンを
含む重燃料とを含む種々の異なった種類の燃料によって使用するための多種燃料
エンジンから構成される。この結果、本発明の多種燃料エンジンは、容易な携帯
性のためにより小さな、より軽量の構成要素を用いて製造することができ、また
エンジンによって出力される動力の大きな低減なしに、種々の異なった種類の燃
料により使用可能である。
【００１２】 典型的に、本発明の多種燃料エンジンは、一連の１つ以上のシリンダとエンジ
ンエアインレットおよびエンジン排気と、エンジンブロックの上方に装着された
マニホールドまたはシリンダヘッドと、エンジンブロックの下方端部に装着され
たクランクケースとを有するエンジンブロックを備える。クランクシャフトはク
ランクケースを通して延在し、クランクシャフトはエンジンによって駆動され、
またポンプまたは駆動部のような用途に接続している。
【００１３】 第１の本発明の実施形態では、エンジンブロックは、開口した上方および下方
端部を有するシリンダ室を規定する少なくとも１つのシリンダを含み、前記シリ
ンダ室はエンジンエアインレットとエンジン排気とに連通する。ピストンはシリ
ンダ室の中に収容され、その長手方向に沿って移動する。ピストンはヘッド部分
とスカート部分とを有するピストンボディを含む。ピストンがシリンダ室に沿っ
て移動するにつれ、ピストンによるコネクティングロッドの往復運動がエンジン
のクランクシャフトを駆動するように、コネクティングロッドはクランクシャフ
トへのピストンのボディに接続する。
【００１４】 マニホールドまたはシリンダヘッドはエンジンブロックの上方に装着され、ま
たエンジンブロックのシリンダ室に開口すると共にそれと連通する燃焼室を画定
する。燃焼室は、上部のドーム形または半球形の部分と、シリンダ室へのガスの
通過を可能にする開口下方端部とを一般的に含む。エンジンの動作中、燃料と空
気の可燃混合気は燃焼室内で点火され、エンジンのシリンダに沿ったピストンの
駆動を引き起こす。
【００１５】 燃料供給システムはマニホールドに装着され、また燃焼室で点火される燃料と
空気の可燃混合気を形成するために燃料と空気を引き込んで、混合するための燃
料調量装置を含む。可燃混合気は圧縮シリンダアセンブリによって燃料調量装置
から引かれ、また圧縮されて燃料供給バルブを通して導かれる。圧縮シリンダア
センブリは、可燃混合気が引き込まれるシリンダ室と、ヘッド部分を有する補助
ピストンと、スカート部分と、補助ピストンを駆動するためにエンジンの主クラ
ンクシャフトの回転によって駆動される、補助クランクシャフトに接続されたコ
ネクティングロッドと、を含む。ピストンがシリンダ室に沿って移動するにつれ
、可燃混合気は圧縮シリンダ内で圧縮され、また実質的に音速流で、また燃料供
給バルブを開口するために十分なバルブクラッキング圧または開口圧で、燃料供
給バルブを通して導かれる。
【００１６】 燃料供給バルブは、バルブ通路に沿って圧縮シリンダアセンブリと燃焼室のド
ーム形上方端部との間のマニホールド内に装着される。燃料供給バルブは上方お
よび下方端部を有し、またバルブボディを通して延在する開口端部チャネルを画
定する前記バルブボディを含む。バルブ部材またはポペットはバルブボディのチ
ャネル内に収容され、またバルブ部材の上方端部の入口開口部から中間点まで延
在する空気／燃料通路を有する。バルブ部材はまた、バルブボディの開口下方端
部を封止するように、バルブボディのバルブ通路の内径とほぼ同一直径の外側に
フレア状の下方端部を有する。
【００１７】 凹部が、バルブボディの上方端部に隣接してバルブボディ内に形成され、この
中に一連のスプリングワッシャが収容される。スプリングワッシャはバルブ部材
を閉位置方向に上方に付勢し、スプリングの数と寸法によって、バルブを開口す
るために必要な開口圧またはクラッキング圧が設定される。保持ワッシャは、バ
ルブ部材の上方端部周辺にスプリングワッシャの上方に収容され、またバルブボ
ディのバルブ開口部の寸法を制限するためのストッパとして働く。保持ワッシャ
の寸法は、バルブ部材が開位置に移動するときにバルブ部材とバルブボディの下
方端部の間に形成されるバルブ開口部の寸法を変更して、多少の量の可燃混合気
が前記開口部を通過できるように、変更することができる。
【００１８】 典型的に、燃料供給バルブを開口するために、可燃混合気がバルブの空気／燃
料通路を通して音速で導かれるように、燃料供給バルブの開口圧力は１気圧以上
に設定される。この結果、重燃料を含む可燃混合気内の燃料が空気内で実質的に
霧化するようにされ、空気にさらされる燃料の表面積を増大し、また点火のため
の蒸気を燃料が容易に形成できるようにする。
【００１９】 点火システムは、一連の点火器ポートが形成される第１のノズル端部と第２の
閉端部とを有する、一般的に黄銅または鋼から形成される点火器ボディを有する
触媒点火器を含むことが好ましい。セラミック材料のような誘電体材料から一般
的に形成される点火器ロッドは、点火器ボディ内に収容され、また第１の正の接
点端部と、点火器ボディの第２の端部に形成されるシート内の点火器ボディの第
２の端部に収容される第２の負の接点端部とを含む。この結果、点火器ロッドの
両方の端部が点火器ボディ内に支持される。
【００２０】 プラチナワイヤまたはテープ上に印刷されたプラチナインクを有する前記テー
プのような触媒材料は、点火器ロッドの長手方向に沿って加えられ、その領域の
触媒材料の厚さは点火器ロッドの各端部で増している。加熱領域は、第２の端部
に隣接した点火器ロッドに沿って、中間点における触媒材料の濃度から形成され
る。電流は、点火器ボディが接地として働くように点火器ボディのシート内に係
合された点火器ロッドに沿って、触媒材料を通して点火器ロッドの第２の端部に
印加される。これによって、触媒材料は約９００から１８００℃の加熱領域で加
熱されるようにされる。
【００２１】 燃焼室に供給される可燃混合気の一部は点火器ポートを通して点火器内に流れ
、また点火器の加熱領域と接触して燃焼混合物の点火をもたらす。可燃混合気の
点火は燃焼室内に爆発を発生し、これによってピストンはシリンダ室の長手方向
に沿って駆動され、クランクシャフトを駆動する。触媒点火器に代えて従来の点
火プラグを使用できることも理解されるであろう。
【００２２】 オイル噴射システムは、圧縮シリンダアセンブリの補助クランクケースとエン
ジンの１次または主シリンダ用のエアインテークとの間に設けられる。オイル噴
射システムは、補助クランクケースに接続されると共にチェックバルブと、エン
ジンエアインレット内に突出しているノズルとを有するオイル噴射ラインを含む
。補助ピストンが駆動されるとき、オイルと空気はオイルポンプから圧縮シリン
ダクランクケース内に引き込まれ、圧縮シリンダアセンブリに給油する。その後
、この空気とオイルはオイル噴射ラインに沿ってまたエンジンエアインレット通
路内に付勢され、そこで、主なエンジンアセンプリに給油するためのインレット
エアによって主シリンダクランクケース内に引き込まれる。
【００２３】 本発明の追加の実施形態は、エンジンブロック、クランクケースおよびシリン
ダヘッドを有する３気筒、２サイクルエンジンを備える。各シリンダは主シリン
ダ室と、段付きシリンダ部と、周囲空気がエンジンのクランクケース内に引き込
まれるエアインテークとを含む。段付きピストンは各シリンダ内に収容され、ま
たヘッド部分と、スカート部分と、スカート部分の下方端部に形成された段部と
を含む。
【００２４】 段付き通路と空気噴射通路は、エンジンブロックを通して各シリンダに隣接し
て形成され、シリンダヘッドまたはマニホールド内に延在する。２次エアインテ
ークは、段付きピストンが段付きシリンダ部に沿って移動するにつれ、段付き通
路内に空気を引き込むように負の空気圧が生成されるように、段付き通路と連通
する。その後、段付きピストンがその上方ストロークに沿って移動するにつれ、
ピストンの段部は、段付き通路から空気噴射通路内にまたそれに沿って、燃料と
混合して可燃混合気を形成するための燃料調量機構または装置に空気を付勢する
。クランクケースから空気噴射通路内に空気を引き込むために、クランクケース
への空気噴射通路を開口することも可能である。
【００２５】 燃料調量モジュールおよび燃料供給バルブはまた、燃料液滴が各シリンダの燃
焼室と主室内に供給される可燃混合気の空気内で実質的に霧化されるように、燃
焼室周囲の種々の位置に装着し、また実質的に音速で燃料と空気の可燃混合気を
供給することができる。一般的に、一連の１つ以上の点火器が、可燃混合気を点
火するためのシリンダの燃焼室に装着される。
【００２６】 添付図を参考にして次の詳細な説明を読めば、本発明の種々の対象物、特徴お
よび利点が当業者に明らかになるであろう。
【００２７】 好適な実施形態の詳細な説明 同様の数字が複数の図面の全体にわたって同様の部分を示す図面をより詳細に
参照すると、図１は、重燃料を点火して燃焼するために一般的に必要である高い
圧縮比または負荷を必要とすることなく、ガソリンと、ガソリンおよびアルコー
ルベースの燃料と、主にディーゼル燃料、ＪＰ５、ＪＰ８、ジェットＡおよびケ
ロシンのような重燃料とを含む多数の異なった種類の燃料を使用できるように設
計された本発明の多種燃料エンジン１０の第１の実施形態を例示している。この
結果、本発明のエンジンは、エンジンによって出力される動力の低減なしに、よ
り安全で、揮発性の低いまた取扱いがより容易な重燃料の使用を可能にしつつ、
携帯性の向上および容易な貯蔵と使用のためにより小さな、より軽量の構成要素
から造ることができる。
【００２８】 第１の実施形態に示された多種燃料エンジン１０は単気筒エンジンであり、こ
のエンジンは、アルミニウムまたは同様の軽重量の材料から一般的に形成される
と共に一連のフィン１２を有するエンジンブロック１１を含み、エンジンブロッ
クの熱伝達と冷却のためにエンジンブロック内に形成されたフィンの間に凹部１
３が画定され、空気がフィンの間を通過できるようにする。マニホールドまたは
シリンダヘッド１６もまた、一般的にアルミニウムまたは同様の軽重量で耐久性
のある材料から形成され、エンジンブロック１１の頂部に装着され、また一連の
フィン１７を含み、マニホールドを冷却するためにフィンの間に凹部１８が画定
される。
【００２９】 クランクケース２１は、図１に示したようにエンジンブロックの下方端部に装
着され、クランクケースは一般的にアルミニウムから形成され、またクランクケ
ースの長手方向に沿って延在する円筒状または管状の室２２を有する。クランク
シャフト２３はクランクケース室内に収容され、またそれに沿って延在し、例え
ばポンプを駆動するために、あるいはエンジンによって発生される動力を所望の
用途に伝達するために、その末端（図示せず）で駆動機構に接続する。
【００３０】 図１に示したように、エンジンブロック１１は、ブロック内のほぼ中央に配置
されると共に主シリンダ室２６を画定するエンジンシリンダ２５を含み、前記シ
リンダ室は、クランクケース室２２と連通する開口上方端部２７と開口下方端部
２８とを有する。シリンダスリーブ２９はシリンダ室内に収容され、またそれに
沿って延在し、シリンダスリーブは典型的に鋳鉄または他の耐久性のある高強度
材料から形成される。
【００３１】 主ピストン３１はシリンダ室２６内に収容され、またその長手方向に沿って往
復運動可能である。ピストンは、ヘッド部分３３とスカート部分３４とを有する
アルミニウムから典型的に形成されるピストンボディを含み、前記スカート部分
はヘッド部分から後方に延在して開口端部空洞３６を画定する。ピストンボディ
は、主ピストンのスカート部分がシリンダスリーブに接触し、それに沿って摺動
するように、シリンダ室とほぼ同一の直径または幅を有する。条溝３７はピスト
ンのヘッド部分３３に隣接して形成され、またピストンとシリンダスリーブとの
間に実質的に気密のシールを形成するためにシリンダスリーブに対して係合かつ
摺動するシールリング（図示せず）を受容する。主ピストン３１は一般的に鋼か
ら形成されるコネクティングロッド３８をさらに含み、このロッドは、空洞３６
内に収容されまたピストンボディ３２に取り付けられた第１の端部３９と、また
図１に示したようにクランクケース２１内に延在する第２の端部４１とを有し、
また前記主ピストンは前記クランクシャフト２３の端部に接続する。主ピストン
がエンジンシリンダ２６の長手方向に沿って、矢印４２と４２’の方向に移動す
るとき、それに応じてクランクシャフトは矢印４３の方向に回転される。
【００３２】 図１に例示したように、エンジンエアインレット４６はエンジンブロック１１
の一方の側面に沿って装着され、また矢印４２によって例示したように、ピスト
ン３１がシリンダ頂部のその上昇位置に移動するにつれ、空気をクランクケース
室２６とクランクケース２１内に引き込むために（矢印４７によって例示）、ブ
ロックを通したまたクランクケース室２６内へのエアインレットを画定する。エ
ンジン排気４８はエンジンエアインレットからエンジンブロックの対向側を通し
て形成される。エンジン排気は、ピストンがその下向きの行程を通して移動され
、またその上昇位置に向かって戻るときにシリンダから燃焼ガスと排気とを放出
するために、矢印４９によって例示された空気排気経路を画定する。
【００３３】 典型的に、エンジン排気は、穿孔された内壁５３と出口５４とを有するマフラ
室５２を含むマフラ５１に接続している。排気ガスは排気ポート４８を通してマ
フラ内に導入され、また穿孔された壁部を通して、また出口を通して通過し、そ
の後、例えばＭ１７除染ユニット用のボイラに導くことができる。排気ガスは典
型的にそれらの熱の相当部分を保持するので、この加熱空気は流体を予熱するた
めに使用することができ、かくして熱を節約し、かくしてボイラ内の空気と水を
加熱するために必要なエネルギ量を低減する。
【００３４】 図１の破線５６に示したトランスファポートはシリンダ２５内に形成され、ま
たトランスファ通路（図示せず）を通してクランクケース２１に接続される。ピ
ストンがシリンダ内でその下方行程を通してその下降位置に向かって移動するに
つれ、ピストンは、エンジンエアインレットからシリンダとクランクケース内に
引き込まれた空気を圧縮し、またトランスファポートを通して空気を押し入れる
。トランスファポートを通して導かれる空気は、シリンダ室から排気ポートを通
して燃焼ガスと燃焼副生成物とを掃気し、またマフラ内に押し入れ、シリンダ室
を掃気する。
【００３５】 図１と図２に示したように、マニホールドまたはシリンダヘッド１６はエンジ
ンブロックの頂部に装着され、またマニホールドの底部から突出する基部６１を
含み、また前記シリンダヘッド１６は、マニホールドおよびエンジンブロックと
頂部部分６２との間に一般的に位置決めされるガスケットまたはシールリング（
図示せず）によってシリンダ２６の開口上方端部２７（図１）に係合して、その
上方に着座するように適合される。燃焼室６３はマニホールドの基部内で画定さ
れ、また図１に示したようにシリンダの開口上方端部と連通する。燃焼室は実質
的に半円筒状またはドーム形の上部部分６４と、シリンダ２５の開口上方端部２
７の上方で受容される外側にフレア状の下方部分とを含む。
【００３６】 燃料と空気の可燃混合気は燃焼室内に収容されて点火され、シリンダに沿って
矢印４２と４２’の方向で主ピストンの往復運動の駆動をもたらす。上述のよう
に、可燃混合気を形成するために使用される燃料は、ガソリンおよびアルコール
ベースの燃料と、ディーゼル燃料、ＪＰ５、ＪＰ８、ジェットＡおよびケロシン
を含む重燃料とを含む種々の異なった種類の燃料であり得る。好ましくは、ディ
ーゼル燃料等のような重燃料が取扱いの安全性と低コストのために使用される。
【００３７】 燃料供給システム７０は、燃料と空気の可燃混合気を形成するための、またマ
ニホールドを通して燃焼室６３に可燃混合気を供給するためのマニホールドの頂
部部分に装着される。本発明のこの第１の実施形態の燃料供給システムは、一般
的に燃料調量装置７１と圧縮シリンダアセンブリ７２と燃料供給バルブ７３とを
含む。
【００３８】 図１と図２に示したように、燃料調量装置７１は、当業者によって理解される
ように、一般的に気化器、燃料噴射システムまたは他の型式の従来既知の燃料調
量装置である。図示した燃料調量装置は、燃料供給部（図示せず）と連通して、
そこから燃料を引くインレットポート７７を有する燃料ボール７６を一般的に含
む。燃料ジェットまたはフローパイプ７８は、燃料ボールから燃料調量装置の中
央内の混合室７９内に上方に延在する。フィルタを有するエアインレット８１は
、空気流を燃料調量装置内に、また混合室７９内に引き込むための燃料調量装置
の上方端部に位置決めされ、ここで空気は可燃混合気を形成するために燃料と混
合される。得られる可燃混合気は、圧縮シリンダアセンブリ７２によって燃料調
量装置の混合室から燃料通路８２に沿ってハウジング８３を通して引かれる。
【００３９】 圧縮シリンダアセンブリ７２のハウジング８３は典型的にアルミニウムまたは
鋼から造られ、マニホールドに装着される。圧縮シリンダアセンブリは第１と第
２の端部８６と８７を有するシリンダ室８５を画定する圧縮シリンダ８４を含む
。シリンダスリーブ８８はシリンダ室８５内に収容され、その長手方向に沿って
延在する。燃料／空気インレットポート８９は圧縮シリンダ内に形成され、また
燃料通路８２に沿ってシリンダ室内に引き込まれる可燃混合気の流入のための燃
料通路８２に接続される。オイルインテーク９１もまた、燃料／空気インレット
ポート８９に隣接して圧縮シリンダ８４とスリーブ８８の中に形成される。オイ
ルインテークは、オイルと空気が混合されると共に圧縮シリンダアセンブリに給
油するためのオイルインテークポートを通して圧縮シリンダクランクケース内に
引き込まれるように、燃料調量装置のためのオイルポンプ（図示せず）とエアイ
ンテーク８１とに接続されたオイルラインと連通する。
【００４０】 図２に例示したように、補助または圧縮ピストン９５は圧縮室８５内に摺動可
能に収容され、また前記圧縮室に沿って矢印の方向９６と９６’で可動である。
補助ピストンは、ヘッド部分９８と、開口端部空洞１０２を画定するスカート部
分９９とを有する典型的にアルミニウムから形成されたピストンボディ９７を含
む。一般的に鋼から形成されるコネクティングロッド１０３は、空洞１０２内に
収容される第１の端部１０４でピストンボディ９７に取り付けられ、また圧縮シ
リンダの第２の端部８７を通して、また補助クランクケース１０７内に延在する
第２の端部１０６を有する。
【００４１】 補助クランクケースは、圧縮シリンダ８４の室８５内に開口して、それと連通
する開口部１０９を有する室１０８を一般的に含む。補助クランクシャフトは図
３に示したようにクランクケースを通して延在し、補助クランクシャフトは一般
的に鋼から形成され、またクランクケース１０７から変位された第１の端部１１
２と第２の端部１１３とを有する。クランク軸１１２の第１の端部は、ブッシン
グまたはコネクタ１１４によってコネクティングロッド１０３の第２の端部１０
６に接続される。クランクピン１１６は一方の端部でブッシング１１４に接続さ
れ、またコネクティングロッドの第２の端部を通して延在して、ピストン９５の
ためにクランクシャフトとコネクティングロッドとを偏心装着して接続し、これ
によって、クランクシャフトが回転されるにつれ、ピストン９５は矢印９６と９
６’の方向に圧縮シリンダ室に沿って引かれるかまたは付勢される。クランクピ
ン１１６は、オイルポンプを駆動して、オイルインテークにオイルをポンプ供給
するためのオイルポンプ（図示せず）用のポンプ駆動シャフト１１７の反対側端
部に取り付けられている。
【００４２】 図３に示したように、タイミングプーリ１１８は補助クランクシャフト１１１
の第２の端部の上方に収容され、プーリアダプタ１１９によってそれに装着され
、また一連の径方向に突出する歯１２１を含む。破線１２２で示された鋸歯状の
タイミングベルトまたは駆動ベルトは、タイミングプーリ１１８の周囲に収容さ
れ、タイミングベルトの歯はタイミングプーリの歯１２１に係合する。タイミン
グベルトは、主クランクシャフトが回転されるとき、補助ピストンとオイルポン
プとを駆動するために補助クランクシャフト１１１が同様に回転されるように、
主クランクシャフト２３（図１）の末端部（図示せず）周囲に延在する。補助ク
ランクシャフトは典型的に主クランクシャフトに先行して７０°から９０°の位
置に設定され、また主クランクシャフトの回転に対し１対１の比率で駆動される
。
【００４３】 図１と図２に例示したように、バルブ通路１２５は圧縮機シリンダ８４のハウ
ジング８３の中に形成され、シリンダ室８５の第１の端部８６から燃料供給バル
ブ７３に延在する。圧縮シリンダの補助ピストンの動作中、可燃混合気は、矢印
１２６によって示されるように圧縮シリンダ８４の室８５内に引き込まれ、また
補助ピストン９５の前方運動によって矢印９６の方向に圧縮され、また燃料供給
バルブ７２に向かってバルブ通路１２５の中にまたそれを通して付勢される。可
燃混合気は、燃料供給バルブを開口するために、燃料供給バルブの開口圧または
クラッキング圧よりも大きな圧力に圧縮され、また可燃混合気が前記バルブを通
して通過するできるようにする。
【００４４】 図２および図４Ａ−４Ｂに示したように、燃料供給バルブ７３は、一般的に鋼
または同様の材料から形成されるバルブボディを含み、また上方端部１２８と、
下方端部１２９と、バルブボディのほぼ中心を通して開口端部チャネルまたは通
路１３２を画定する実質的に円筒状の側壁１３１とを有する。図４Ａと図４Ｂに
例示したように、下方端部１２９のバルブボディの側壁１３１は外側にフレア状
の部分１３３を含む。環状のレッジまたはリム１３４はバルブボディの上方端部
１２８の周囲に形成され、またマニホールドに適合して封止する外側方向に突出
する段部１３６を含み、燃料供給バルブはマニホールド内の開口部または凹部１
３７内に収容され、またガスケットまたはシールリング１３８はバルブボディの
環状段部１３６とマニホールドとの間に収容される。
【００４５】 バルブ部材またはポペット１４０はバルブボディを通してチャネル１３２内に
収容され、またそれに沿って可動である。バルブ部材は一般的に鋼から形成され
、またバルブボディの上方端部の上方にわずかに延在する上方端部１４１と、外
側にフレア状の部分１４３を有する下方端部１４２とを有し、この下方端部は、
バルブボディの側壁１３１内に形成された外側にフレア状の部分１３３に実質的
に整合される。へこみ１４４は、図４Ａと図４Ｂに例示したようにバルブ部材１
４０の上方および下方部分の間に形成される。
【００４６】 空気／燃料通路１４６はバルブ部材の中に形成され、バルブ部材の上方端部１
４１に形成されたインレット開口部１４７から、バルブ部材を通して、またバル
ブ部材のへこみ部分１４４でバルブボディのチャネル１３２内に延在する。シー
ルライン１４８は、バルブ部材が図４Ａに例示したような閉位置にあるとき、外
側にフレア状の部分１４３とバルブ部材およびバルブボディの１３３との間に実
質的に気密シールを形成するように、その間に形成される。その後、バルブ開口
部１４９は、バルブ部材が図４Ｂに例示したようにその開位置に移動するにつれ
、バルブ部材の下方端部とバルブボディとの間に形成され、圧縮された可燃混合
気の燃料供給バルブからのまた圧縮室内への通過を可能にする。
【００４７】 一連のスプリングワッシャ１５１は、バルブボディ１２７の環状リムに隣接し
てその上方端部に形成された凹部１５２内に収容され、また積み重ねられる。典
型的に、１つ以上のスプリングワッシャが使用され、バルブ部材をその閉位置に
向かって上方に付勢する傾向を有する。圧縮スプリングまたは従来既知の他のバ
イアス装置のような種々の型式のばねが、スプリングワッシャに代えて使用でき
ることが当業者によって理解されるであろう。さらに、使用するスプリングワッ
シャの寸法と数は、ばねの力が克服される所望の開口圧またはクラッキング圧を
設定するために必要なバイアス力に依存し、またバルブ部材は開位置に移動する
ようにされ、図４Ｂに示したように前記開位置を通した可燃混合気の通過を可能
にする。
【００４８】 典型的に、この開口圧またはクラッキング圧は１気圧以上に設定される。かく
して燃料供給バルブを開口し、またそれを通した可燃混合気の通過を可能にする
ために、可燃混合気は、バルブを通して燃焼室に可燃混合気を音速で供給するよ
うにする１気圧以上の開口圧力に圧縮されなければならない。この結果、空気と
燃料の可燃混合気内のディーゼル燃料のような重燃料を含む燃料の小滴は、可燃
混合気の空気内で実質的に霧化される。かくして、微細噴霧が生成され、この噴
霧内では空気にさらされる燃料液滴の表面積が相当増大され、高い圧縮負荷を加
える必要なしに燃料の点火を強化し、容易にするための蒸気をたやすく形成する
燃料の能力を増大する。
【００４９】 保持ワッシャ１５３はバルブ部材１４０の上方端部周囲に収容され、またスナ
ップリングまたは保持リング１５４によって所定の位置に固定され、これらのリ
ングは、バルブ部材に沿って所定の位置に保持ワッシャを保持するためのバルブ
部材の上方端部に形成されたくぼみ内に収容される。保持ワッシャは、バルブボ
ディを通したバルブ部材の運動を制限し、かくしてバルブ部材が図４Ｂに示した
その開位置にあるときにバルブ開口部の寸法を制限するために、バルブボディの
上方端部に係合する上方ストッパとして機能する。保持ワッシャは、エンジンサ
イクルの間に燃焼室内に供給される可燃混合気の量を調整するために、バルブ開
口部の所望の寸法を設定するための種々の幅または厚さを有するように選択する
ことができる。
【００５０】 図１と図２に示したように、点火システム１６０は可燃混合気を点火するため
の燃焼室に位置決めされる。点火システム１６０は好ましくは触媒点火器１６１
を含むが、可燃混合気を点火するための従来の点火プラグまたは同様の火花点火
装置を使用することも可能である。触媒点火器１６１は図２、図５、図６Ａによ
り詳細に示されている。
【００５１】 触媒点火器１６１は、一般的に黄銅または鋼から形成されると共にノズルまた
は前端１６３と後端または末端１６４とを有する点火器ボディ１６２を一般的に
含む。螺旋ねじ１６６は点火器のノズル端部の周囲に形成され、従来の点火プラ
グと同様な方法で、マニホールド内に形成されたねじ穴１６７（図２）にねじ込
み式に点火器を収容かつ装着することを可能にし、点火器の前端は図２に示した
ように燃焼室内に延在する。図５に例示したように、一連のノズルポート１６８
はノズル内に形成される。ノズルポートは、可燃混合気の点火のために可燃混合
気の蒸気の点火器内への流入を可能にする。
【００５２】 図６Ａに例示したように、触媒点火器ボディはまた、ノズル１６３からボディ
１６２の長手方向に沿って後端１６４に延在する内部穴または室１６９を含む。
螺旋ねじ１７１は点火器ボディの端部１６４で穴１６９の周囲に形成される。ロ
ッドホルダ１７２はボディの開口端部内に収容され、またロッドホルダを点火器
ボディ内に固定するように、穴１６９のねじ１７１に係合するねじ１７４を有す
る保持ナット１７３を備える。さらにロッドホルダは、セラミックまたは同様の
断熱材料から典型的に形成された絶縁スリーブを含む。鋼、黄銅または銅のよう
な導電性の金属材料から一般的に形成される電気コネクタが絶縁スリーブ１７６
内に埋め込まれている。電気コネクタは、一連のスプリング接点１７９が位置決
めされた開口端部空洞または凹部１７８と、図５と図６Ａに示したように、１２
ボルトＤＣバッテリまたは同様の電源パック（図示せず）のような電力に接続す
るための絶縁スリーブ１７６から外側方向に延在するねじ付きコネクタ１８１と
を含む。
【００５３】 点火器ロッド１８２は触媒点火器の内部穴１６９内に収容され、図６Ａに示し
たように点火器ボディの長手方向に沿って延在する。点火器ロッドは、１８００
℃以上の著しく高い温度に耐えることが可能である高純度アルミナセラミックの
ようなセラミック材料または同様の材料から一般的に形成され、また中空管とし
て形成することもできるが、典型的に固体ロッドとして形成される。点火器ロッ
ド１８２は、電気コネクタ１７７の空洞または凹部１７８内に収容されると共に
スプリング接点１７９によって係合かつ保持される第１のまたは正の接点端部１
８３と、第２の負の接点端部１８４とを有する。点火器ロッド１８２の第２の負
の接点端部は、図６Ａに示したように点火器ボディ１６２のノズル端部１６３内
に形成されたシート１８６内に収容される。かくして点火器ロッドは両方の端部
から支持され、点火器ロッドのより大きな安定性と強度を提供し、またロッドの
応力と故障の可能性を最小にするようにロッドに対する衝撃と振動とを低減する
。
【００５４】 触媒材料は、一般的に１８７で示される点火器ロッドの周囲に加えられる。典
型的に、触媒材料は白金属であるが、高水準の熱を吸収して保持できる他の同様
の種類の金属触媒材料もまた使用することができる。触媒材料は、所望のパター
ン１８８、すなわち蛇行パターン（図６Ｃ）で印刷されたプラチナインクの形態
で、セラミックテープ１８９に一般的に加えられる。セラミックテープは点火器
ロッドの周囲に巻き付けられ、その後、テープを点火器ロッドに接合するために
、点火器ロッドとセラミックテープが加熱される。図６Ａと図６Ｂに示したよう
に、触媒材料は点火器ロッドの第１と第２の端部１８３と１８４に凝縮され、点
火器ロッドの各端部に電気接点１９１を形成する。加熱領域１９２はまた、その
第２の端部に隣接した点火器ロッドに沿った中間点で触媒材料の凝縮体から形成
される。
【００５５】 典型的に１から２．５アンペア以上の電流が、電気コネクタ１７７を通して点
火器ロッドに印加される。電流は、第１の正の接点端部１８３から点火器ロッド
の長手方向に沿って触媒材料を通して矢印１９３の方向に、点火器ボディのシー
ト部分１８６内に係合かつ保持される点火器ロッドの第２の負の接点端部１８４
に通過する。したがって、ロッドの長手方向に沿って一方向のみの電流通過が必
要であるように、点火器ボディは点火器ロッド用の接地接点として機能する。
【００５６】 電流が加熱領域１９２で触媒材料を通過するとき、触媒材料の温度は９００か
ら１８００℃、好ましくは１１００℃から１２００℃に上昇される。加熱領域の
触媒材料の温度は、触媒材料の温度を可燃混合気の燃料と空気蒸気の発火点上方
の所望の温度に上げる必要に応じて、変更することができる。これらの蒸気が加
熱領域と接触するにつれ、蒸気が点火され、火炎のフレアまたはプルームをノズ
ルポートを通してまた燃焼室内に外側方向に導くようにし、前記燃焼室内で可燃
混合気が点火され、シリンダの長手方向に沿って下方に矢印４２の方向に主ピス
トンを駆動する爆発を引き起こす。
【００５７】 本発明の多種燃料エンジンと共に使用するための触媒点火器１６１’のさらな
る実施形態が図７に示されている。本実施形態では、触媒材料１９６は、点火器
ロッドの周囲に卷回されたプラチナワイヤ１９７として例示され、プラチナワイ
ヤは点火器ロッドの端部１８３’と１８４’の周囲に、また点火器ロッドの中間
部に沿って形成された加熱領域１９２’の周囲にぴったり卷回される。銅キャッ
プ１９８のような電気接点は、点火器ロッドの第１の端部でプラチナワイヤ１９
７に、またその後点火器ロッドの第２の端部でプラチナワイヤから点火器ボディ
まで電流を導くために、プラチナワイヤに係合した点火器ロッドの端部の上方に
加えられる。さらに、圧縮スプリング１９９は、点火器ボディのノズル端部に形
成されたシートに対して点火器ロッドを付勢して、点火器ロッドが両方の端部で
点火器ボディ内にぴったり係合されると共にその中で支持されるのを保証するた
めに、図７に示したように電気コネクタ１７７’の空洞内１７８’内に収容され
る。
【００５８】 図１に示したように、オイル噴射ライン２０５は、圧縮シリンダアセンブリ８
４の補助クランクケース１０７からエンジンエアインレット４６内に延在する。
オイル噴射ラインは、圧縮シリンダアセンブリのクランクケースから下方に延在
する取付け具２０６と、一方の端部で取付け具２０６に、またその反対側端部で
チェックバルブ２０８とノズル２０９とに接続された導管２０７とを含む。ノズ
ル２０９は図１に示したようにエンジンエアインレット内に突出する。補助ピス
トン９５がクランクケースに向かって移動するにつれ、クランクケース内の空気
をクランクケースからまたオイル噴射ラインを通して押し出し、その空気によっ
て、圧縮シリンダ内に引き込まれたオイルを、かくしてオイルポンプからクラン
クケース内に搬送する。このオイルと空気の混合気は、チェックバルブとノズル
とを通してエンジンの主シリンダに引き込まれる吸気に注入され、また前記混合
気は、主ピストンがシリンダスリーブに沿って摺動するにつれ、それに給油する
ように機能する。
【００５９】 本発明の第１の実施形態の動作では、燃料と空気はキャブレターのような燃料
調量装置７１内に引き込まれ、また燃料と空気の可燃混合気を形成するために混
合される。この可燃混合気は、圧縮シリンダアセンブリ７２の動作により発生さ
れる負の空気圧によって燃料／空気通路８２に沿って引かれる。補助ピストン９
５が矢印９６’の方向でシリンダ室８５の第２の端部８７に向かって移動するに
つれ、可燃混合気はインレットポート８９を通して圧縮シリンダ室内に引き込ま
れる。
【００６０】 その後、補助ピストン９５が矢印９６の方向で圧縮シリンダ室８５の第１の端
部８６に向かってその復帰行程に沿って移動するにつれ、ピストンは可燃混合気
を圧縮し、バルブ通路１２５内にまたそれに沿って可燃混合気を圧縮かつ付勢し
、可燃混合気のさらなる圧縮を引き起こす。可燃混合気は、バルブ部材またはポ
ペット１４０を下方に移動させて、図４Ｂに示したようなバルブ開口部１４９を
形成するように、燃料供給バルブ７３のスプリングワッシャ１５１のバイアスス
プリング力を克服するために十分な開口差圧またはバルブクラッキング圧に圧縮
される。
【００６１】 典型的に、バルブ開口圧またはバルブクラッキング圧は、燃料供給バルブによ
り使用されるスプリングの寸法と数によって設定されるように、バルブを開口す
るために必要なスプリング力に応じて１気圧以上に設定される。この結果、可燃
混合気は音速または音速流で燃焼室６２（図２）に一般的に供給される。実質的
に音速流で可燃混合気を燃焼室に供給することによって、可燃混合気内の燃料は
可燃混合気の空気内で霧化するようにされ、また燃焼室内の燃料と空気の微細噴
霧を生成するように、空気にさらされる燃料の表面積を増大する。重燃料と空気
を含むこの霧化された燃料の噴霧は容易に点火できる蒸気を燃焼室内に容易に形
成する。
【００６２】 可燃混合気の噴霧または蒸気の一部はノズルポート１６８を通して触媒点火器
１６１内に引き込まれる。可燃混合気の蒸気が、電流の通過によって一般的に約
９００から１８００℃に加熱されている加熱領域１９２で加熱された触媒材料と
接触するとき、蒸気は点火され、火炎のフレアまたはプルームがノズルポートを
通してまた燃焼室内に噴出するようにする。この火炎は圧縮室内で可燃混合気を
発火させ、燃焼の発生によって矢印４２’の方向に主ピストン３１を下方に押し
下げる。この結果、主クランクシャフト２１（図１）は矢印４３の方向に回転す
るようにされ、これによって、次に圧縮シリンダアセンブリ７２の補助ピストン
９５を駆動するための補助クランクシャフト１１１の回転が引き起こされる。
【００６３】 主ピストンがクランクケースに向かって下方に移動するにつれ、主ピストンは
、エンジンエアインレットを通して主シリンダ室２６とクランクケース室２２内
に引き込まれた空気が、通路（図示せず）を通して、またトランスファポート５
６を通して主シリンダ室内に戻るように強制されるようにする。トランスファポ
ートを通したこの空気流は、燃焼ガスと他の燃焼副生成物が主シリンダと燃焼室
とから掃気されるかまたは洗浄されるようにし、また矢印４９によって示される
ように、エンジン排気４８の中にまたそれを通して導かれる。その後、主ピスト
ンがその復帰行程に沿って矢印４２の方向に主シリンダと圧縮室の上方端部に向
かって移動するにつれ、負の空気圧が主シリンダ室とクランクケースの下方部分
内に生成される。この負の空気圧は、矢印４７によって示されるように、エンジ
ンエアインレット４６を通した主シリンダ室とクランクケースの下方部分への周
囲空気の引き込みを引き起こす。
【００６４】 この結果、本発明の多種燃料エンジンは、燃焼ガスと他の燃焼副生成物を放出
する一部の可燃混合気を使用する必要なしに、エンジンシリンダから燃焼ガスと
燃焼副生成物とを掃気するために周囲空気を使用することができ、かくして出力
を犠牲にすることなく燃料を節約する。さらに、本実施形態の単気筒多種燃料エ
ンジンは、一般的にたった約３５ポンドの重さであり、また約２０馬力以上を出
力することができる。このエンジンはより小さく、より軽く、より携帯性が高く
、また１５０ポンド以上の重さがあり、たった約８馬力のみを提供できる軍のＭ
１７除染ユニットのような同様の用途に使用される従来の重燃料エンジンよりも
高い動力出力を有する。
【００６５】 多種燃料エンジンの追加の実施形態と本発明の構成要素が図８−１２に示され
ている。本実施形態では、多種燃料エンジン３００は、典型的にアルミニウムま
たは同様の軽重量の高強度材料から形成されると共に前記エンジン内に画定され
た一連の３気筒３０２−３０４を有するエンジンブロック３０１を含む。図９に
例示したように、これもアルミニウムまたは同様の高強度軽重量材料から典型的
に形成されるマニホールドまたはシリンダヘッドは、エンジンブロックの頂部に
装着され、一連の燃焼室３０７−３０９はこのマニホールド内に画定され、シリ
ンダ３０２−３０４の上方に位置決めされ、また整合される。
【００６６】 クランクケース３１０はエンジンブロックの下方端部に装着される。一般的に
鋼から形成されるクランク軸３１１は、図９に示したようにクランクケースの長
手方向に沿って延在し、またインペラまたは駆動ベルト（図示せず）のような駆
動機構に接続するためのクランクケースから外側方向に突出する第１の端部３１
２と、エンジンのオルタネータおよびオイルポンプを駆動するためのオルタネー
タとオイルポンプ（図示せず）とにクランクシャフトを接続するためにベルハウ
ジングコネクタ３１４が装着された第２の端部３１３とを含む。一連の空洞３１
６−３１８が、クランクケース３１０内に形成され、シリンダ３０２−３０４に
よってほぼ整合され、またシリンダ内で、クランクシャフト３１１の周囲に装着
された一連のコネクタ３１９が位置決めされる。
【００６７】 図９に例示したように、シリンダ３０２−３０４の各々は上方端部３２１と開
口下方端部３２２とを含み、また典型的に鋳鉄から形成されたスリーブ３２３を
有し、このスリーブはその長手方向に沿って延在して側壁３２４を形成する。シ
リンダ３０２−３０４の各々は、各シリンダ用のシリンダヘッド３０６内で画定
された燃焼室３０７に開口すると共にそれと連通する主シリンダ室３２７を画定
する主シリンダ３２６と、段付きシリンダ部３２８とを含む。
【００６８】 図８に例示したように、エンジンエアインレット３３１はエンジンブロックの
一方の側面に位置決めされ、また空気通路（図示せず）を通してクランクケース
と連通する。エンジンエアインレットはインレットプレナムとマニホールド３３
２とを含み、これらを通して周囲空気が外側環境から引き込まれ、またマニホー
ルド３３２からチェックバルブ３３４に延在する空気ホースまたは管３３３が、
図８に例示したようにエンジンブロックの側面に装着される。本図では、チェッ
クバルブは１対のリード３３８を有するリードバルブ３３６として示され、この
リードは、バルブを通して空気が引かれるまで閉位置に付勢され、これによって
リードは外側方向に動かされ、バルブを開口する。
【００６９】 エンジンが運転されるとき、周囲空気はマニホールド内にまたバルブを通して
矢印３３９の方向に引き込まれ、またクランクケース３１０内に通過する。その
後、このインレットエアはクランクケースから通路（図示せず）に沿って、主シ
リンダ室３２７に開口する一連のトランスファポート３４１に導かれる。エンジ
ン排気３４２は、図８に示したように各シリンダの側壁内に形成され、また上述
のように、排気マニホールド３４３にマフラおよび／またはボイラ内に接続する
。エアインレットを通して引かれる周囲空気がトランスファポート３４１を通し
てまた主シリンダ室内に通過するとき、前記ポートは、エンジン排気を通して燃
焼ガスと他の燃焼副生成物を主シリンダ室から掃気するかまたは取り除く。
【００７０】 図８と図９に例示したように、各シリンダは、各シリンダ内に収容されると共
にその長手方向に沿って可動の段付きピストン３５０を含む。各段付きピストン
３５０は、典型的にアルミニウムまたは同様の材料から形成されると共にヘッド
３５２を有するピストンボディ３５１と、スカート３５３の下方端部に形成され
た段部３５４を有するスカート３５３とを含む。各段付きピストンは、一般的に
鋼から形成されるコネクティングロッド３５６をさらに含み、このロッドは、ピ
ストンボディ３５１内に収容されまたリストピン３５８によって前記ピストンボ
ディに取り付けられた第１の端部３５７と、下方にまたクランクケース３１０内
に突出し、図９に示したようにクランクケースの空洞３１６−３１８の一方に延
在する第２の端部３５９とを有する。各コネクティングロッド３５６の第２の端
部３５９の各々は、段付きピストンをクランクシャフトに偏心装着して取り付け
るように、クランクシャフト３１１の周囲に装着されたコネクタに取り付けられ
る。段付きピストンが各シリンダ３０２−３０４の長手方向に沿って矢印３６１
と３６１’の方向に移動するにつれ、クランクシャフトは矢印３６２が示すよう
に回転するようにされる。典型的に、ピストンは、クランクシャフトを駆動する
ために約１２０°離れて順次タイミング調節される。
【００７１】 ゴムまたは同様のシール材料から典型的に形成されるＯリングまたはシールガ
スケット（図示せず）は、段付きピストンが各シリンダのスリーブ３２３に沿っ
て移動するにつれ、実質的に気密のシールが各段付きピストンボディと前記スリ
ーブ３２３との間に形成されるように、各段付きピストンのボディ内に形成され
た凹部３６４（図８）内に収容される。各段付きピストンが矢印３６１の方向で
上方に移動するにつれ、負の空気圧または真空がそのシリンダ３０２−３０４内
に生成され、矢印３３９の方向にエンジンエアインレット３３１を通してまたク
ランクケース内に空気の引き込みを引き起こす。その後、各段付きピストンが矢
印３６１’の方向に下方にその復帰行程に沿って移動するにつれ、空気はクラン
クケース内に圧縮され、エアインレットのチェックバルブが空気を閉鎖かつ封止
し、またエンジンエアインレットを通して空気が出るのを防止するようにし、ま
たクランクケース内の周囲空気がトランスファ通路（図示せず）を通して、また
輸送ポート３４１を通して主シリンダ室内に流れるようにする。
【００７２】 図８、図１１、図１２に例示したように、２次エアインテーク３６６はエンジ
ンブロック３１１内に形成され、また段付き通路３６７と連通する。図８に示し
たように、２次エアインテーク通路３６６は、クランクケース３１０からエンジ
ンブロックの側壁を通して、また段付き通路３６７内に導いて形成することがで
きる。これによって、エンジンエアインレット３３１を通してクランクケース内
に引き込まれる空気の一部を利用して、段付き通路に空気流を供給することが可
能になる。代わりに、図１１と図１２に例示したように、２次エアインテーク３
６６’と３６６”は、エンジンブロックの側壁の段付き通路３６７の上方端部に
形成するることができる。このような装置では、２次エアインテークは、エンジ
ンエアインレットを通して、２次エアインテークを通して、また段付き通路内に
引き込まれる周囲空気の一部を引き込むためのエンジンエアインレット３３１の
マニホールド３３２（図１１）に典型的に接続される。さらに、リードバルブの
ようなチェックバルブ（図示せず）は、図１１と図１２に示した実施形態の２次
エアインテーク内に典型的に装着され、２次エアインテークを通した空気の逆流
を防止しつつ、２次エアインテーク内へのまたそれを通した、段付き通路内への
空気流を許容する。
【００７３】 図８、図１１、図１２に示したように、段付き通路３６７は、その下方端部で
、各段付きピストン３５０のボディ３５１内に形成された段部３５４によって、
またその上方端部で、各シリンダ内に収容されたスリーブによって規定される各
シリンダに沿って上方に延在する。段付き通路３６７は、ブロックを通して燃料
供給システム３７５に上方に延在する空気噴射通路３７２に開口し、またそれと
連通する。各段付きピストン３５０がそのシリンダ３０２−３０４（図９）の長
手方向に沿って移動するにつれ、図８に例示したように空気を圧縮してクランク
ケースから押し出すか、あるいは図１１に示したように空気をエンジン空気マニ
ホールドを通して２次エアインテーク内に引き込むことによって、段付き通路内
への空気の引き込みを引き起こす。その後、各段付きピストンが矢印３６１の方
向にその上向きの行程に沿って移動するにつれ、段部３５４と段付きシリンダ部
３２８の側壁との実質的に気密の係合は、燃料と空気の可燃混合気を形成するた
めに燃料供給と混合するための圧力下で、マニホールドに装着された燃料供給シ
ステム３８０内に空気が供給または注入されるように、矢印３７６によって例示
したように段付き通路内の空気を空気噴射通路内にまたそれに沿って押し入れる
ようにする。
【００７４】 本発明の多種燃料エンジンの第１の実施形態を参照して上述したように、燃料
供給システムは一般的に燃料調量装置３８１と燃料供給バルブ３８２とを含む。
燃料調量装置は、上述の気化器を含む従来既知の装置のような種々の型式、ある
いは図１０の３８３に一般的に示されているような燃料噴射システムであり得る
。
【００７５】 燃料噴射システム３８３（図１０）は、燃料ピストン３８６が収容されるボデ
ィまたはハウジング３８４を一般的に含む。燃料ピストンはそこから上方に突出
するノズル３８７を含み、また燃料供給部（図示せず）に接続する。燃料通路３
８８はノズルと燃料ピストンによって画定され、それに沿って、フューエルポン
プ（図示せず）と燃料供給部とから収容されるフューエルが通過する。インレッ
トチェックバルブ３８９は、ノズルと燃料ピストンとを通して燃料の吸気流を制
御するために、ノズルと燃料ピストンとの間の燃料通路３８８に沿って位置決め
される。
【００７６】 図１０に示したように、燃料調量室３９１は燃料ピストン３８６の下方端部３
９２の下の調量ユニットハウジング内に形成される。燃料調量室の寸法は、典型
的にハウジング内の燃料ピストンの行程量によって設定される。燃料ピストンの
この行程は調量ボディガイドピン３９３を使用して調整可能であり、前記ピンは
その上方端部に隣接したハウジング内に突出し、また図１０に示したように燃料
ピストン３８６内に形成された螺旋状スロット３９６内に収容される末端３９４
を含む。燃料ピストンが時計回りにまたは反時計回りに回るにつれ、螺旋状スロ
ット３９６がガイドピン３９３に係合するとき、前記燃料ピストンはハウジング
内で上昇または下降され、かくして調量燃料ピストンの行程と、調量されるポン
プ量とを変更する。ピストンスプリングは、燃料ピストン３９２の下方端部を囲
むフランジまたはリング３９８に装着され、また圧縮行程の終わりに圧力が低下
するとき、燃料ピストンをリセットして、インレットチェックバルブを開口し、
そして通路を通してまた調量室３９１内に燃料が流入できるようにする。
【００７７】 アウトレットチェックバルブ３９９は、燃料放出部４０１内への圧力下の燃料
流を制御するために燃料調量室３９１の下の燃料通路３８８内に装着される。空
気ピストン４０２はハウジング内に位置決めされ、またアウトレットチェックバ
ルブに係合し、空気ピストンを克服し、またアウトレットチェックバルブが開口
するようにして、それを通して燃料の通路を可能にするように、フューエルが燃
料ピストンから十分に高い圧力で調量室から押し出されるまで、アウトレットチ
ェックバルブが閉じるようにバイアスをかける。かくして燃料は、約４００−６
００ｐｓｉ以上の高圧で圧縮空気噴射流内に供給されるか、あるいは図１０に示
したように燃料放出部４０１を通して流れる。高圧燃料放出部は、燃料と空気の
可燃混合気を形成するように空気噴射通路を通して注入された圧縮空気と混合す
る。
【００７８】 図８から図１０までに示したように、燃料供給バルブ３８２は、それを通して
燃料と空気の可燃混合気を収容するための燃料調量装置３８１の燃料放出部４０
１の下に位置決めされる。燃料供給バルブ３８２は、ポペットまたはバルブ部材
４０４が収容されるハウジング４０３を含む、上述のような構造を有する。バル
ブ部材は、バルブを通して可燃混合気の通過を可能にするために、図１０に示し
たような封止された閉鎖位置からハウジングに沿って開位置内に可動である。一
連のスプリング４０７は、ハウジングと、バルブ部材を図１０に示したような閉
位置に付勢するためのバルブ部材との間に装着される。
【００７９】 典型的に、スプリングの力を克服して、バルブ部材を下方に開口位置に移動す
るために必要なバルブ開口圧またはクラッキング圧は、１気圧以上に設定される
。かくして、燃料と空気の可燃混合気は、バルブを開口して、それを通した可燃
混合気の通過を可能にするために、一般的に少なくとも１気圧の圧力で燃料供給
バルブに供給される。この結果、上述のように、可燃混合気が室内に供給される
につれ、空気にさらされる燃料の表面積を増加して、可燃混合気が燃焼室内で蒸
気を容易に形成するのを可能にするように、重燃料含む燃料の小滴は可燃混合気
の空気内で実質的に霧化するようにされる。
【００８０】 各シリンダの点火システム４１０は各シリンダのマニホールドに装着され、ま
た図８、図９、図１２に示したように、図５−７を参考にして上述した触媒点火
器のような少なくとも１つの点火器４１１を一般的に含む。各点火器４１１は、
そのシリンダの燃焼室内に突出するノズル端部４１３を有する点火器ボディ４１
２と、マニホールドまたはシリンダヘッドから外側方向に突出する後端４１４と
を含む。点火器ロッド４１６は点火器ボディの内部に沿って延在し、またその両
方の端部で支持される。電気コネクタ４１７は、点火器ロッドの後端に取り付け
られ、また１２ボルトＤＣバッテリのような電流供給に点火器を接続するために
点火器ボディの上方端部にわたって延在する。約２．５アンペアの電流が電気接
点を通して供給され、また触媒材料４１８を通して点火器ロッドに沿って、所望
のパターンでロッドの長手方向に沿って印加される。加熱領域４１９は、点火器
ロッドの下方端部に隣接して前記ロッドに沿った中間点で触媒材料の凝縮体から
形成される。
【００８１】 図８に示したように、点火器４１１のノズル端部４１３は一連のポート４２１
をさらに含み、このポートは、可燃混合気の一部が点火器ボディ内に流れ、かく
して加熱領域と接触するのを可能にする。可燃混合気が加熱領域と接触するにつ
れ、可燃混合気が点火され、火炎のフレアまたはプルームを生成し、これがノズ
ルポートを通してまた燃焼室内に出て、可燃混合気の残りの部分の燃焼を引き起
こす。
【００８２】 １対の点火器として示した図９に示したように、各シリンダのシステム重複性
のために多数の点火器を設けることができ、また必要に応じて可燃混合気の完全
な点火を保証する。さらに、図１１に例示したように、図８、図９、図１２に例
示した触媒点火器の代わりに４２５に示したような従来の点火プラグを使用する
ことも可能である。さらに、図１１と図１２は、所望の用途に適合するためにエ
ンジン構造の変更に必要とされるような、燃焼室と主シリンダ周囲の燃料供給シ
ステムのための追加の装置または位置を例示している。
【００８３】 本実施形態のエンジンは高さ約１４インチ、長さ約２０インチ、幅１５インチ
であり、また約６０の軸馬力に対し重量約８５ポンドであるコンパクトで軽量の
エンジンを提供する。運転時、本発明の多種燃料エンジンの第２の実施形態３０
０は、図１３に例示したようなウォータジェットポンプを駆動するための、典型
的に小さな船と航空機を駆動するために使用される。多種燃料エンジンは、４３
２で示したベルハウジングのようなコネクタによって、４３１に一般的に示され
ているようなウォータジェット用のインペラ駆動に一般的に接続される。
【００８４】 多種燃料エンジンを始動すると、図９に示した３０２と３０４のような１つ以
上の段付きピストンが矢印３６１’の方向に下方に付勢され、クランクシャフト
３１１の回転を引き起こす。クランクシャフトの回転に応答して、少なくとも１
つの他の段付きピストン、すなわち段付きピストン３０３が燃焼室に向かって矢
印３６１の方向に上方に付勢される。段付きピストン３０３が燃焼室に向かって
その上向きの行程に沿って移動するにつれ、エンジンエアインレット３３１のチ
ェックバルブ３３６を通して、またシリンダとクランクケース内に空気が引き込
まれるように、主シリンダ内に負の空気圧または真空が生成される。同時に、シ
リンダの段付き通路３６７内の空気は、段付きピストン３５０の段部３５４によ
って、上方にまた段付き通路に沿ってまた空気噴射通路３７２内に付勢される。
この空気流は、空気噴射通路に沿って矢印３７６の方向に圧縮され、また燃料調
量装置３８１内に押し入れられる。同時に、燃料の設定量は、約４００から６０
０ｐｓｉ以上の圧力下で燃料調量装置によって分配され、また空気噴射通路から
の圧縮空気と混合されて、可燃混合気を形成する。
【００８５】 可燃混合気は、一般的に約１気圧以上の圧力下で燃料供給バルブ３８２に供給
され、このバルブによって可燃混合気が燃焼室内に分配される。この結果、可燃
混合気内の燃料液滴は混合気の空気内に実質的に霧化され、実質的に霧化された
燃料と空気の微細噴霧を形成し、これが燃焼室内に収容され、この燃焼室は燃料
／空気の蒸気を容易に形成することができる。このような蒸気は点火器４１１の
ノズルポート内に通過し、また点火器ロッド４１６の上に形成された触媒材料４
１８の加熱領域４１９との接触によって点火される。このような点火は、ノズル
ポートを通したまた燃焼室内への火炎のフレアまたはプルームの噴出を引き起こ
し、これによって残りの可燃混合気の燃焼が引き起こされる。
【００８６】 得られる爆発によって、そのシリンダの段付きピストンは矢印３６１’の方向
にシリンダの長手方向に沿って下方に駆動するように強制され、次に、ウォータ
ジェットエンジンまたは同様の用途のインペラ用のクランクシャフトが駆動され
る。クランクシャフトの回転はまた、作動サイクルを継続するために、他の段付
きピストンがその上向きの行程に沿って付勢されるようにする。
【００８７】 段付きピストンが下方に駆動されるにつれ、段付きピストンは、エンジンエア
インレットを通してクランクケース内に引き込まれた空気を圧縮し、移送通路（
図示せず）を通して、またトランスファポート３４１を通して主シリンダ室内へ
の空気導入を引き起こす。この周囲空気は、主シリンダからまたエンジン排気３
４２を通して燃焼ガスと燃焼およびガスの副生成物を押し出す。この結果、燃料
の浪費を生み出すエンジンの燃焼ガスと燃焼副生成物を空にしまた排気するため
に可燃混合気の一部を使用する必要なしに、燃焼のこのようなガスと副生成物は
主シリンダから実質的に掃気するかまたは洗浄される。
【００８８】 さらに、各段付きピストンがそのシリンダの長手方向に沿って下方に移動する
につれ、図８に例示したようにクランクケースによって、あるいはクランクケー
スに沿った段付きピストンの運動により段付き通路内に生成される負の空気圧に
よって、空気は２次エアインテークを通してまた段付き通路３６７内に引き込ま
れ、図１１と１２に例示したようにエンジンエアインレットから２次エアインテ
ークを通して空気を引く。これによって、段付きピストンの運動の際にその上昇
行程によって燃料調量モジュール内に空気を注入するために、段付き通路内に空
気が補充される。
【００８９】 本発明の原理を１つ以上のシリンダを有するエンジンに適用できること、また
単に１気筒から３気筒のエンジンに限定すべきでないことが、当業者によって理
解されるであろう。さらに、燃料と空気の混合気を実質的に音速流で燃料供給バ
ルブを通して供給することによって、可燃混合気内の燃料液滴は可燃混合気の空
気内で実質的に霧化されるようにされる。これは、可燃混合気を形成するために
重燃料を使用しても、可燃混合気が燃料／空気の蒸気を容易に形成することを可
能にし、この蒸気は、点火器の加熱された触媒材料にさらされることによって容
易かつたやすく点火する。この結果、本発明の多種燃料エンジンは、高い携帯性
と容易な取扱いのためかなり軽い重量の小さな構造であることができ、一方ガソ
リンおよびアルコールベースを含む燃料と、類似のより大きな寸法の重燃料エン
ジンと比較してエンジンの動力出力を犠牲にしまた弱めるディーゼル燃料、ＪＰ
５、ＪＰ８、ジェットＡおよびケロシンを含む重燃料の種々の異なった種類の燃
料の使用を可能にする。
【００９０】 本発明について、その好適な実施形態を参考にして開示してきたが、次の請求
の範囲に記載されるような本発明の精神と範囲から逸脱することなしに、種々の
修正、変更および追加を行えることが、当業者によってさらに理解されるであろ
う。 図面の簡単な説明 図１ 本発明の多種燃料エンジンの第１の実施形態の断面端面図である。 図２ 図１の実施形態のシリンダヘッドの断面端面図である。 図３ 図１の実施形態の圧縮機シリンダアセンブリと補助クランクシャフト
の断面図で見た平面図である。 図４Ａ 閉鎖および開口位置の本発明の燃料供給バルブの構造を例示した
側断面図である。 図４Ｂ 閉鎖および開口位置の本発明の燃料供給バルブの構造を例示した側
断面図である。 図５ 本発明の多種燃料エンジンで使用するための触媒点火器の斜視図であ
る。 図６Ａ 触媒点火器の第１の実施形態の断面で見た側面図である。 図６Ｂ 図６Ａの触媒点火器の点火器ロッドの側面図である。 図６Ｃ 図６Ｂの点火器ロッドと共に使用するために、触媒材料が加えられ
たセラミックテープの平面図である。 図７ 図５の触媒点火器の第２の実施形態の部分断面で見た側面図である。 図８ 本発明の多種燃料エンジンの第２の実施形態の断面端面図である。 図９ 本発明の多種燃料エンジンの第２の実施形態の側面図である。 図１０ 図８と図９の多種燃料エンジンの燃料調量システムの断面端面図で
ある。 図１１ 点火プラグと２次エアインテークの使用を例示した図８の本発明の
実施形態の断面端面図である。 図１２ ２次エアインレットの使用と燃料供給バルブの様々な位置を例示し
た断面端面図である。 図１３ 図８−１２の多種燃料エンジンのウォータジェット駆動システムへ
の装着を例示した側面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｍ 69/04 Ｆ０２Ｍ 69/04 Ｇ 69/08 69/08 69/10 69/10 Ｆ０２Ｐ 19/00 Ｆ０２Ｐ 19/00 Ｂ 23/02 23/02 Ｆターム(参考） 3G023 AA00 AA02 AA07 AB01 AC03 AC04 AC06 AC08 AD03 AD24 AD25 AF02 3G066 AA02 AA08 AB02 AB03 AB04 AB06 AD02 AD12 BA02 BA63 CC01 CC05S CC05U CC32

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ディーゼル燃料、ＪＰ５、ジェットＡ、ＪＰ８、ケロシンの
    ような重燃料と、ガソリンおよびアルコールベースの燃料とを含む多様な種類の
    燃料で作動可能なエンジンであって、 少なくとも１つのシリンダ室を画定する少なくとも１つのシリンダを有するエ
    ンジンブロックと、 前記シリンダに装着され、また燃焼室を画定するシリンダヘッドと、 前記少なくとも１つのシリンダ室内に収容され、また前記シリンダに沿って可
    動の少なくとも１つのピストンであって、クランクシャフトを駆動するためのク
    ランクシャフトに接続された少なくとも１つのピストンと、 前記燃焼室に燃料と空気の可燃混合気を供給するための燃料供給システムであ
    って、前記可燃混合気が、点火の強化のために燃料を空気内で実質的に霧化する
    ように音速流で供給される、燃料供給システムと、 前記燃焼室に隣接して装着され、また点火領域を有する少なくとも１つの点火
    器であって、前記点火領域において、可燃混合気が、前記ピストンを駆動するた
    めの前記燃焼室内の可燃混合気の燃焼を引き起こすように点火される、少なくと
    も１つの点火器と、 を具備する前記エンジン。
  2. 【請求項２】 前記燃料供給システムが、バルブ開口部を画定する入口端部
    と出口端部とを有するバルブ通路を画定するバルブボディを含む燃料供給バルブ
    と、前記バルブボディに収容され、また前記第１の通路に沿って可動のバルブ部
    材であって、該バルブ部材の中に形成されると共に該バルブ部材が前記通路に沿
    って開閉位置の間で移動するにつれてバルブ開口部と連通する空気通路を有する
    バルブ部材と、前記燃料供給バルブを通して可燃混合気の音速流を生成するよう
    に、前記バイアス手段を克服して前記バルブ開口部を開口するのに十分な開口差
    圧で前記空気通路を通して可燃混合気が導かれるまで、前記バルブ部材をその閉
    位置に維持するためのバイアス手段とを含む、請求項１に記載のエンジン。
  3. 【請求項３】 前記バイアス手段が、前記バルブ部材に係合してその閉位置
    に向かって付勢する一連のスプリングワッシャを含む、請求項２に記載のエンジ
    ン。
  4. 【請求項４】 前記燃料供給バルブが、前記バルブ通路に沿って前記バルブ
    部材の運動を制限する前記スプリングワッシャに隣接して位置決めされた保持ワ
    ッシャと、前記保持ワッシャと前記スプリングワッシャとを前記バルブボディに
    固定するための保持リングとをさらに含む、請求項３に記載のエンジン。
  5. 【請求項５】 前記燃料供給システムが、燃料調量装置を含み、空気と混合
    して、前記燃料供給バルブに供給される可燃混合気を形成するための燃料が前記
    燃料調量装置内に収容される、請求項２に記載のエンジン。
  6. 【請求項６】 前記燃料調量装置が燃料噴射器を具備する、請求項５に記載
    のエンジン。
  7. 【請求項７】 前記点火器が、第１の端部と第２の端部とを有する点火ボデ
    ィと、前記点火器ボディ内に収容されると共に前記点火ボディに沿って延在し、
    また電気コネクタによって前記ボディの前記第１の端部に係合かつ支持される第
    １の端部を有する点火器ロッドと、前記ボディの前記第２の端部に支持される第
    ２の端部と、前記点火器ロッドに沿って加えられた前記触媒材料であって、可燃
    性材料の点火を引き起こすために前記触媒材料を加熱するための電流が前記点火
    器ロッド通過する触媒材料とを具備する、請求項１に記載のエンジン。
  8. 【請求項８】 前記点火器ロッドが誘電材料から形成され、また前記触媒材
    料がプラチナを含む、請求項７に記載のエンジン。
  9. 【請求項９】 前記燃料供給システムが、空気と混合して可燃混合気を形成
    するために燃料供給部に供給するための燃料調量装置と、音速流で可燃混合気を
    前記燃焼室に供給するための燃料供給バルブと、前記燃料調量装置と前記燃料供
    給バルブとの間に位置決めされ、また圧縮シリンダを備える圧縮リンダアセンブ
    リと、前記コンプレッサシリンダ内に可燃混合気を引き込み、また前記バルブを
    開口して可燃混合気が音速流で前記バルブを通過するのを可能にするために十分
    な開口差圧を生成するように、前記燃料供給バルブに向かって音速で可燃混合気
    を導くための、前記圧縮シリンダに沿って可動のピストンとをさらに含む、請求
    項１に記載のエンジン。
  10. 【請求項１０】 前記少なくとも１つのピストンが、ヘッド部分を有する段
    付きピストンと、スカート部分と、前記スカート部分の一方の端部の段付き部分
    と、前記ピストンをエンジンのクランクシャフトに接続するコネクティングロッ
    ドとを具備する、請求項１に記載のエンジン。
  11. 【請求項１１】 前記少なくとも１つのシリンダが、主シリンダ室と、２次
    エアインテークと前記燃料供給システムのための空気注入通路とに連通する段付
    きシリンダ室とを具備し、前記ピストンが前記シリンダ室に沿って移動されるに
    つれ、空気が前記段付き室に引き込まれ、その後、前記ピストンの運動が反転さ
    れるにつれ、空気が前記空気注入通路に沿って前記燃料供給システムに付勢され
    る、請求項１０に記載のエンジン。
  12. 【請求項１２】 前記点火器が点火プラグを具備する、請求項１に記載のエ
    ンジン。
  13. 【請求項１３】 前記燃料供給システムが、前記空気注入通路に隣接した入
    口端部と前記燃焼室内に突出する放出端部とを有する燃料供給バルブを具備し、
    前記エンジンが、燃料と、前記空気注入通路からの空気とを混合して、前記燃料
    供給バルブによって前記燃焼室に供給される燃料と空気との可燃混合気を形成す
    るために、前記空気注入通路に隣接して位置決めされると共に前記通路と連通す
    る燃料調量装置をさらに含む、請求項１１に記載のエンジン。
  14. 【請求項１４】 第２、第３のシリンダをさらに具備し、前記各シリンダが
    、ピストンが収容される少なくとも１つのシリンダ室を画定する、請求項１に記
    載のエンジン。
  15. 【請求項１５】 前記点火器ボディの前記第２の端部がシートを含み、該シ
    ート内に前記点火器ロッドの前記第２の端部が収容かつ保持され、また前記シー
    トが、前記触媒材料を接地するために前記触媒材料と接触する、請求項７に記載
    のエンジン。
  16. 【請求項１６】 前記点火器ボディの第１の端部に位置決めされた断熱体を
    さらに含み、前記点火器ボディ内に前記電気コネクタが装着され、また前記電気
    コネクタが、前記点火器ロッドの前記第１の端部に解除可能に係合かつ保持する
    接点を含む、請求項７に記載のエンジン。
  17. 【請求項１７】 前記触媒材料が、前記導体ロッドの周囲に加えられたテー
    プ上に印刷されると共に加熱領域を形成し、該加熱領域において、前記触媒材料
    が可燃混合気を点火するために十分な温度に加熱される、請求項７に記載のエン
    ジン。
  18. 【請求項１８】 ＪＰ５、ＪＰ８、ジェットＡ、ディーゼル燃料、ケロシン
    のような重燃料と、ガソリンおよびアルコールベースの燃料とを含む多様な異な
    った種類の燃料を使用して作動可能なエンジンを操作するための方法であって、 燃料調量装置内に燃料と空気とを引き込んで、燃料と空気との可燃混合気を形
    成することと、 可燃混合気の燃料の実質的な霧化が可燃混合気内で引き起こされるように、燃
    料供給バルブを開口して、可燃混合気が音速流で燃料供給バルブを通して流れる
    ようにするために十分な開口差圧を生成するために十分な流速で、可燃混合気を
    燃料供給バルブに供給することと、 可燃混合気をエンジンの燃焼室内に分配することと、 可燃混合気の燃焼を引き起こすために、加熱された点火器によって可燃混合気
    を点火することと、 可燃混合気の燃焼に反応して、エンジンのクランクシャフトを駆動するために
    エンジンのシリンダに沿って往復運動サイクルでピストンを運動することと、 を具備する方法。
  19. 【請求項１９】 前記可燃混合気を供給することが、空気と燃料の可燃混合
    気を補助シリンダ内に引き込むように補助ピストンを駆動することと、燃料供給
    バルブを開口して可燃混合気の空気内に燃料の実質的な霧化を引き起こすために
    十分な音速で、可燃混合気を補助シリンダからまた燃料供給バルブ内に付勢する
    こととを具備する、請求項１８に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記可燃混合気を点火することが、可燃混合気を点火する
    ための十分な温度に点火器内の触媒材料を加熱することと、可燃混合気を点火す
    るために、加熱された触媒材料と接触して可燃混合気の一部を通過させることと
    を具備する、請求項１８に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 前記燃料と空気を燃料調量装置内に引き込むことが、ピス
    トンが第１の行程に沿って移動するにつれ、２次エアインレットを通して段付き
    室内に空気を引き込むことと、ピストンが戻り行程に沿って移動するにつれ、燃
    料が燃料調量装置内に引き込まれるとき、段付き室の空気を空気注入通路を通し
    てまた燃料調量装置内に付勢することとを含む、請求項１８に記載の方法。
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