JP2002530584A - 内燃機関 - Google Patents

内燃機関

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JP2002530584A
JP2002530584A JP2000584179A JP2000584179A JP2002530584A JP 2002530584 A JP2002530584 A JP 2002530584A JP 2000584179 A JP2000584179 A JP 2000584179A JP 2000584179 A JP2000584179 A JP 2000584179A JP 2002530584 A JP2002530584 A JP 2002530584A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、分離型火花点火形式の、即ち、圧縮行程の終わり近く、火花点火より少し前まで大部分の燃料が大部分の空気との混合を開始しない、絞り作業のない内燃機関に関する。本発明は、メインシリンダ（１２）に通じる第２のシリンダ（１４）を使用し、燃料は第２のシリンダ内部へと送り出されて気化する。第２のシリンダ（１４）には火花点火手段（５２）を含む空隙（５２０）が付着されており、制御された量の燃料はこの間隙へと送られ、エンジンの圧縮行程の間に空隙に入り込む空気と混合し、エンジンの出力に関わりなく、点火の瞬間に火花プラグに実質上の理論燃料／空気混合物が供給される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （技術分野） 本発明は、内燃機関に関する。
【０００２】 （背景技術） 分離式エンジンは、圧縮行程の終わり近く、点火の直前まで大部分の燃料がエ
ンジンによって誘導される大部分の空気との混合を開始しないエンジンであり、
分離式エンジンとして分類され得る様々な内燃機関は、例えば英国特許出願第２
１５５５４６号、英国特許出願第２１８６９１３号、英国特許出願第２２１８１
５３号、英国特許出願第２２３８８３０号、英国特許出願第２２４６３９４号、
英国特許出願第２２６１０２８号、英国特許出願第２２６８５４４号、英国特許
出願第２２７９４０７号及び米国特許第５，８０３，０２６号から知られている
。これらの文書に記載されたエンジンは、現在文献でメリットエンジンとして知
られている。
【０００３】 ディーゼルエンジンも分離式エンジンであるが、火花点火ガソリンエンジン（
ＳＩＧＥ）は予め混合された燃料と空気の混合物を圧縮する。
【０００４】 ディーゼルエンジン及びメリットエンジン等の分離式エンジンの重要な特徴は
、点火の瞬間直前まで燃料を大部分の空気から隔離して閉じこめておくこと、及
び圧縮行程の終わり近くで燃料を燃焼室へ急速に送り込むことにある。
【０００５】 メリットエンジンでは、燃料は、従来型のより大きいピストンの排気及び／ま
たは吸入行程の間に第２のシリンダ／ピストン装置へと入ることが可能であり、
第２のピストンによってこの第２のシリンダに閉じこめられ、ここで実質的に気
化されて圧縮行程の終わり近くまで大部分の空気から隔離された状態に維持され
る。この時点で、第２のピストンがこの燃料を燃焼室に送り込む。ディーゼルエ
ンジンとの類似点を幾つか有しているが、メリットエンジンは、燃料が気化して
幾分かの空気と混合し、燃焼室に入る前に濃厚混合気を形成する時間を見込んで
いる。ディーゼルエンジンと同様に、メリットエンジンは、空気取り入れ口を絞
り込むことなくフルパワーからアイドリングまで作動可能である。
【０００６】 火花点火を使用する場合、メリットエンジンは、火花プラグに何サイクルにも
渡って機能障害なしに点火されることが可能な燃料／空気混合物が供給されるこ
とを確実にしようとする。
【０００７】 （発明の開示） 本発明は、改良された内燃機関を提供しようとするものであり、特に、あらゆ
る燃料装荷状況の下で火花プラグに綿密に制御された燃料／空気混合物を供給す
る手段を提供しようとするものである。
【０００８】 よって本発明が提供する内燃機関は、 少なくとも１対の第１及び第２のシリンダを備え、第１のシリンダは第２のシ
リンダより大きい押しのけ容積を有し、 前記両シリンダにおいて往復運動が可能な第１及び第２の各ピストンを備え、
第２のピストンは第２のシリンダを第１の容積と第２の容積とに分割し、第２の
容積は２つのピストンの間にあり、 第１のシリンダに通じる吸気口手段と、 第１のシリンダに通じる排気手段と、 前記両ピストンが実質的にそれらの上死点にあれば、前記両ピストン間の共用
燃焼空間を限定する手段とを備え、前記燃焼空間は前記第２の容積を含み、 第２のピストンの圧縮行程の終わりに向けて、前記第１の容積から前記第２の
容積への気体の流れを可能にするための移送手段と、 前記第２のピストンの圧縮行程の終わりに至るまで、前記第１の容積から前記
第２の容積への燃料／空気混合物の移動を抑制するための抑制手段と、 燃料を第１の容積に供給するための第１の燃料源と、 前記第２のピストンを駆動するための駆動手段と、 第２のシリンダの側壁内に形成された、開口手段を介して前記第２のシリンダ
へと開放されている空隙手段と、 前記空隙手段に位置づけられた火花点火手段とを備え、 前記空隙手段の内部で火花点火を実行可能な燃料／空気混合物を形成すべく或
る量の燃料を前記空隙手段へ供給するための燃料送出し手段を特徴とし、前記燃
料の量は、エンジンの出力需要に合わせて、第１の燃料源によって送り出される
燃料の量に関わりなく決定される。
【０００９】 本発明の１つの特徴は、第１のピストンの圧縮行程の間に、実質的に清浄な空
気が開口手段を介して空隙手段へ送り出されて、空隙手段へ送り出された当該量
の燃料と混合し、空隙手段へ送り出される燃料は、その出力需要に合わせて、エ
ンジンに送り出される燃料の総量に関わりなく定量化されることにある。
【００１０】 好適には、燃料送出し手段は、実質的に液体である燃料を空隙手段へ送り出す
。また好適には、第１の燃料源も燃料送出し手段である。開口手段は、第１の燃
料源と整合されていることが望ましい。
【００１１】 望ましくは、第２のピストンの頂部は、その動作範囲の一部の間に開口手段を
第１の燃料源から覆い隠し、その動作範囲の他の部分の間に開口手段を第１の燃
料源に暴露させる。
【００１２】 代替として、燃料送出し手段は空隙手段の壁に接続される。こうした実施形態
では、燃料送出し手段は、実質的に液体である燃料または実質的に気体である燃
料を空隙手段へ送り出すことができる。
【００１３】 この代替実施形態では、好適には、第１の燃料源が或る量の燃料を第１の容積
へ直接送り出し、燃料送出し手段が他の量の燃料を空隙手段へ直接送り出す。第
１の燃料源によって送り出される燃料の量はエンジンの出力需要によって調節さ
れ、高信頼性かつ効率的な火花点火の要件には関わりがないが、燃料送出し手段
によって送り出される燃料の量はエンジンの出力需要によっては調節されないも
のの、高信頼性かつ効率的な火花点火を可能にするように選定されることは理解
されるであろう。
【００１４】 好適には、駆動手段は、第１のピストンの膨張行程の少なくとも一部の間に、
第２のピストンをその上死点位置で、またはその上死点位置の近くで実質的に静
止した状態に維持するための手段を含む。
【００１５】 以下、添付の図面を参照して、本発明を例示的にさらに詳しく説明する。
【００１６】 （例示的実施形態の詳細な説明） 本発明は、米国特許第５，８０３，０２６号の開示内容を改良したものであり
、図１及び２は同文書の開示内容を示している。参照の便宜上、先行技術及び本
発明の実施形態では類似番号を使用している。
【００１７】 図１及び図２が示すメリットエンジンはより大きいシリンダ１２とより小さい
シリンダ１４とを有し、両者は空気ブリード穴２１６１を介して互いに連絡して
いる。より小さいピストン１８は、小さい方のシリンダ１４内を移動可能であり
、駆動用心棒２３４を有する頂部３５を有している。頂部３５の端部３７は、小
さい方のシリンダ１４の壁１４ａ（図３）からの半径方向の間隙１２８を有して
いる。小さい方のピストン１８が、図１におけるようにその上死点位置１８ａに
あるとき、頂部３５と空気ブリード穴２１６１との間の空間２０はエンジンの燃
焼室となる。
【００１８】 初期の設計のメリットエンジンと同様に、空気ブリード穴２１６１は、大小両
シリンダ間の気体の移動を可能にし、圧縮行程の間の空間２０における空気の動
きに影響を及ぼす。
【００１９】 より大きいピストン１６は、大きい方のシリンダ１２内を移動可能であり、頂
部３６を有し、ピストンリングによって従来的方法で密封されている。吸排気弁
２４は、シリンダ１２との空気及び排気の送込み、送出しを行なう。好適には、
吸気は絞り込まれない。２つのピストン１６及び１８は、共に結合されることが
可能な、もしくは適正な制御器Ｃによって共に作動するように制御される別個の
機構によって動かされる。例えば、小さい方のピストン１８は、ばね（図示され
ていない）と、クランク軸速度の半分で回転するカム軸６００に付着されたカム
５００とによって動かされることが可能である。
【００２０】 空隙５２０内部の混合気の燃料／空気比は、図２が示すように、開口５２２の
軸方向位置によって決定されることは認識されるであろう。距離Ｘは、気体燃料
を含む混合気が空隙５２０に入る期間を制御し、距離Ｙは、空気のみが当該空隙
に入る期間を制御する。距離Ｘプラス距離Ｙは、第２のピストン１８の全行程に
等しい。距離Ｘの間に第１の容積１５ａから当該空隙に入る燃料の量は一定では
なく、エンジンの出力需要に合わせて燃料噴射器３４によって第１の容積１５ａ
へと先に送り込まれた燃料の量に比例して変化する。従って、距離Ｘ及びＹが選
定されれば、信頼できる火花点火にとって適正な燃料／空気混合物の調和は、エ
ンジンの燃料装荷における狭い範囲でしか維持され得ない。本発明は、空隙５２
０に実質的に一定の燃料／空気混合物を供給することによってこの困難さを克服
し、極めて広い範囲のエンジン燃料装荷状況に渡る信頼できる火花点火の保有を
可能にする。
【００２１】 図３が示すように、図１及び２と同様に小さい方のピストン１８は、第２のシ
リンダ１４を小さい方のピストンの頂部３５より後方の第１の容積１５ａと、２
つのピストンの間に位置する第２の容積１５ｂとに分ける。第１及び第２の容積
１５ａ及び１５ｂの大きさは小さい方のピストン１８の動きに伴って変化し、ピ
ストン１８がその上死点位置にあるとき（図１）は、第２の容積１５ｂが最大に
なり、燃焼空間２０の大部分を形成することは認識されるであろう。
【００２２】 小さい方のピストン１８の頂部３５は、ピストン１８の行程を実質的に下回る
軸方向厚さを有する端部３７を有している。外周端部３７は小さい方のシリンダ
の壁１４ａから間隔を置いて配置されており、環状の間隙１２８が形成されてい
る。
【００２３】 実質的に液体である燃料は、燃料噴射器３４によって小さい方のシリンダ１４
の第１の容積１５ａに送り込まれる。この場合の「実質的に液体である燃料」と
いう言い回しは、多少なりとも燃料の一部が噴射によって即時気化されるという
事実の認識の下に行われている。
【００２４】 空隙５２０は、小さい方のシリンダ１４の壁内に設置されている。火花プラグ
５２は、点火用として空隙５２０内に設置されている。空隙５２０は、限定的な
穴または開口５２２を介して燃焼室２０に繋がっている（図４）。燃料噴射器３
４及び火花プラグ５２は、エンジン管理システムＭによって制御されることが可
能である。
【００２５】 本発明のある好適な形態においては、燃料噴射器３４は、燃料を、開口５２２
と一直線上にある軸に沿って、実質的に液体である燃料の少なくとも１つの実質
的な凝集性ジェットの形態で送り出し、開口５２２は、図３及び４が示すように
、ピストン１８がその下死点位置に近づきつつあるときにだけこの液体燃料ジェ
ットに完全に曝されるようになるように位置づけられている。
【００２６】 燃料噴射器の軌跡の配向は、図５が示すようにピストン１８の心棒２３４から
偏向されており、燃料は、開口５２２に向かうその経路において駆動用心棒２３
４にぶつからない。
【００２７】 火花プラグ空隙５２０の配向は、多気筒エンジンにおける火花プラグへのアク
セスを可能にするように選定されることが可能である。図７は、火花プラグ５２
と燃料噴射器３４の双方に多気筒エンジンの同じ側の端部からアクセスすること
のできる配向を示している。この実施形態の場合も、火花プラグと燃料噴射器３
４とは一直線上に配列されていない。
【００２８】 本発明の作動原理は、次のようなものである。
【００２９】 第１のピストン１６の排気及び吸入両行程の間に、第２のピストン１８は、（
図１が示す位置に相当する）その所定位置または上死点位置からその下死点位置
（図３、４）まで移動し、容積１５ａへの吸入行程を実行する。本発明のある好
適な形態では、この吸入行程において、図６が示すように、或る量の（実質的に
液体である）一次燃料が噴射器３４から小さい方のシリンダ１４の第１の容積１
５ａへと噴射される。当該量の燃料は、空気、及び第２のピストン１８の周囲の
環状の間隙１２８から第１の容積１５ａに漏れ出た残留排気ガスと混合して気化
する。第１の容積１５ａにおいてこの一次燃料量を分離された状態に維持するこ
とにより、この小さい環状の間隙１２８は、ピストン頂部３５と共に抑制手段と
して作用する。
【００３０】 吸入期間の大部分に渡って、図６が示すように、液体燃料ジェットは、第２の
ピストン１８が空隙への燃料の流れを阻止するために、開口５２２に到達するこ
とができない。燃料は、代わりにピストン１８の円錐面に当たり、結果的に一部
が砕けて細かい霧状になる。第１の燃料源によって送り出される一次燃料量は、
エンジンの負荷要件に適合させるための補助として供給され、図３で制御器Ｍと
して示されているエンジン管理システムによって決定される。制御器Ｍは、次に
この燃料量の噴射のタイミング及び持続時間を制御する。
【００３１】 第２のピストン１８の吸入行程の終わりでは、開口５２２は、図４が示すよう
に、燃料噴射器３４からの液体燃料ジェットの送出軌跡に曝される。この時点で
、（実質的に液体である）二次燃料量が、開口５２２を介して空隙５２０へと直
接送り込まれる。二次燃料量はエンジンの負荷需要によっては管理されないが、
火花空隙５２０内に実質上化学的に適正な（理論）燃料／空気混合物を供給する
ように決定される。
【００３２】 二次燃料量の噴射の開始のタイミング及び持続時間も、やはり制御器Ｍによっ
て制御される。制御器Ｍは、例えば図１のカム軸６００に類似するカム軸の位置
から、第２のピストン１８の位置の信号を受信することができる。
【００３３】 好適には、小さい方のピストン１８の吸入行程の間、エンジンの排気弁または
吸気弁の何れかは大きい方のシリンダ１２へと開放され、第２のシリンダ１４及
び火花プラグ空隙５２０内部の圧力は共に大気圧である、もしくは大気圧に近い
。従って、点火空隙開口５２２が第１の容積１５ａへと開放されている場合でも
、第１の容積１５ａ内に存在する燃料／空気混合物が点火空隙５２０に浸入する
ことはほとんどない、もしくは全くなく、点火空隙内に存在する全ての燃料また
は実質的に全ての燃料はここに特に送り込まれた二次燃料量である。燃料を高い
ガス圧力で噴射する必要はないため、燃料噴射器３４には液体燃料が比較的低圧
で供給され得ることは認識されるであろう。
【００３４】 ピストン１６及び１８が、実質上共にそれらの圧縮行程を開始すると、空気は
、実質上燃料なしに空気ブリード穴２１６１から小さい方のシリンダ１４の第２
の容積１５ｂへと浸入し始め、火花プラグ空隙５２０内の圧力は、空気がこれに
浸入し、先に空隙５２０に送り込まれた二次燃料量と混合するにつれて上昇し始
める。
【００３５】 圧縮された空気は圧縮行程によって加熱され、これが開口５２２内に残存して
いた液体燃料を全て火花プラグ空隙５２０へ押しやり、圧縮行程の間に気化させ
る。空隙５２０に対する開口５２２の方向は、空隙５２０内の空気の移動を適正
にして内部の液体燃料の急速な気化を促進させるように構築されることが可能で
ある。
【００３６】 圧縮行程の終わり近くで火花プラグが加圧される時点では、空隙５２０内の燃
料／空気混合物はほぼ理論混合気、好適には僅かに希薄な混合気であり、炭素煤
を形成することなく燃焼する。開口５２２から現れる火炎ジェットは、容積１５
ａに分離されていた一次燃料量を含む主要な気化された燃料ガス混合気が、今や
移送手段として機能する外周間隙１２８の周りの燃焼室２０へ入った時点で、そ
の所定位置または上死点位置近くにある第２のピストン１８の周辺へと向けられ
る。
【００３７】 好適には、第２の容積１５ｂ内部の空気は、第１のピストンの圧縮行程の間に
第２の容積の周囲を旋回させられる、即ち空気は、第２のピストン１８の心棒２
３４の軸に平行な軸及び／またはこれに一致する軸を中心として回転する。第１
の容積からの燃料／空気混合物が圧縮行程の終わりで第２の容積に浸入する際に
、この旋回は、点火時点で燃料／空気混合物を外周間隙１２８直下で回転させ続
けるように機能する。この方法によれば、極めて少量の燃料ガスであっても、点
火の時点で実質的に濃縮された、かつ点火可能な状態であり続けることができる
。この旋回は、例えば図１−３が示すような空気ブリード穴２１６１の形状、配
向及び位置によって与えられることが可能である。
【００３８】 第２のシリンダ１４は、好適には、第２のピストンがその上死点位置に接近す
るにつれて燃料／空気混合物が第２の容積１５ｂに浸入することを促進するため
に、第２のピストンの上死点位置１８ａ（図３）に隣接する拡張溝３８を含んで
いる。この実施形態では、オプションである溝３８も移送手段の一部として機能
する。図３はこの溝３８を示しているが、好適にはこれは他の実施形態において
も存在することは理解されるであろう。
【００３９】 本発明のある好適な形態においては、ピストン１８の吸入行程は、ピストン１
６の排気及び吸入両行程の間に発生する。ピストン１６及び１８双方の吸入行程
はほぼ同時に終了し、両者はそれらの圧縮行程を通じてほぼ同時に移動する。ピ
ストン１６の膨張（燃焼）行程の間、ピストン１８は図１が示すような配置状態
を維持し、その状態で燃料噴射器３４を燃焼圧力及び温度から保護し、燃焼室ま
たは燃焼空間２０を最大容量にさせる。
【００４０】 第２のピストンがその上死点位置にあるとき、その背後の容積、即ちその背面
とその台座との間の容積は当然最小になる。好適には、第２のピストンの背面は
、同ピストンの外周に隣接する台座に勘合し、噴射器３４及び心棒２３４を燃焼
室２０から封鎖する。
【００４１】 火花空隙５２０への燃料供給は、別の第２の短期噴射で行うことができる。こ
れは、一次燃料量の送出開始後、第１のピストン１６の２行程分、または３６０
クランク度まで遅延されることが可能である。代替として、特に低燃料装荷の下
では、（図６におけるように）第２のピストン１８が火花空隙開口５２２を暴露
する前に単一の燃料噴射を開始し、（図４におけるように）前記開口が暴露され
た状態になるまで継続することができる。従って、第２のピストンは、その行程
における所定のポイントを通過するまで空隙への燃料の流れを阻止し、その間、
噴射器によって噴射される燃料の方向は変わらない。言い替えれば、第２のピス
トンがその下死点位置近くの所定のポイントを通過した前後で、燃料は空隙５２
０への浸入を阻止される。
【００４２】 従って上述の通り、２回の別の燃料送出の代わりに、噴射器３４は燃料を継続
して送り出すことが可能であり、第２のピストンは、その行程に沿った所定のポ
イントで点火空隙５２０への燃料の流れを開始及び停止させる。
【００４３】 同様に、１エンジンサイクルの間に２つの別の噴射が行われる場合は、二次燃
料量の送出は、開口５２２がピストン１８の端部によって露出される前に開始さ
れ、おそらくはピストン１８の端部によって再度被覆される直後まで継続するこ
とができる。但し、制御器Ｍは、火花プラグ空隙が、火花空隙５２０においてほ
ぼ理論混合気、好適には僅かに希薄な混合気を形成するような適正量の燃料を受
け入れることを保証するものとする。
【００４４】 図４に示すように、燃料噴射器３４の軌跡軸は、好適には火花空隙開口５２２
の軸に整合していなければならないが、第２のシリンダの内面から偏向または反
射する燃料を含む他の燃料噴射軌跡の使用も可能である。
【００４５】 開口５２２に向けたジェットに加えて、噴射器は、燃料送出率を高めるために
本開口から反れて配向された他の１つまたは複数のジェットを有することができ
る。この方法においては、一次燃料量の一部または全てが第１の容積１５ａへと
送り出され、同時に二次燃料量が点火空隙５２０へと送り出されることが可能で
ある。
【００４６】 開口５２２は、効果的には、本開口へ向けられる液体燃料の収集を向上させる
ために漏斗形の円錐口を有することが可能である。
【００４７】 好適には、開口５２２の位置は、圧縮行程の初めの間に第１の容積１５ａにお
いて空隙開口５２２が燃料／空気混合物に暴露される時間を短縮し、こうして火
花プラグ空隙５２０が第２のシリンダ１４の第１の容積１５ａからの燃料を含む
ガス性混合物で充填される尤度を低減させるように、第２のピストン１８がその
下死点位置にあるときにピストン１８の端部３７の位置から遠く離れ過ぎていて
はならない。こうしたガスにおける燃料の量はエンジン負荷に伴って変化し、圧
縮行程の間に空隙５２０へと浸入するようであれば、エンジン制御器Ｍは、火花
空隙５２０の「ガス補充」に必要な二次燃料量の決定に際してこのことを考慮す
る必要がある。これは、不必要な複雑さの原因となる可能性がある。
【００４８】 図８及び９が示す代替装置では、点火または火花空隙５２０への直接的な燃料
供給は、第２の燃料源３４２を第１の燃料源３４に追加して供給される燃料送出
手段として使用することにより達成することができる。第１の燃料源は、燃料を
前記第１の容積１５ａへ供給するためにのみ使用される。
【００４９】 従って、本発明のある代替実施形態においては、燃料噴射器３４は、液体燃料
を第１の容積１５ａへ噴霧またはジェットの形態で送り出すように配置されてい
るが、必ずしも開口５２２と同一線上にある必要はない。噴射器３４は、第１の
容積１５ａへ燃料を送り出すが、点火空隙５２０へは送り出さない。第２の燃料
供給装置３４２は、空隙５２０の壁内の小さな開口を介して少量の燃料を点火空
隙５２０へ送り出し、空隙５２０内に火花点火性の燃料／空気混合物を形成する
。効果的には、噴射器３４及び装置３４２を介する燃料の送出は、圧縮行程の開
始前に実行することができる。
【００５０】 燃料送出装置３４２は、あらゆるエンジン作動条件の下で点火空隙５２０内に
理論混合気に近い燃料／空気混合物を形成するように選定された少量（二次量）
の燃料を、毎エンジンサイクルに一回送り出すことを要求されている。
【００５１】 圧縮行程の大部分または全てを通じて、第２のピストン１８は、第１の容積１
５ａに含まれる気化された燃料の流れが点火空隙５２０に入ることを阻止し、空
気だけを点火空隙に入れることは認識されるであろう。
【００５２】 燃料送出装置３４２は、様々な形式を採ることが可能であり、図９が示す、外
向きに開放された放出弁を有する小型化された従来の燃料噴射器の形式を採るこ
とができる。代替として図１０が示す他の実施形態では、同装置は遠隔に位置づ
けられたソレノイド操作式燃料噴射弁３４２２を構成し、同噴射弁３４２２は、
加圧された燃料を計量し、管３４３４を介してこれを空隙５２０の内壁の近くに
配置された逆止め弁及び送出しジェット３４２１へ送る。この方法では、燃料絞
り弁３４２２は、空隙５２０から離れた便利な場所、おそらくは燃料ポンプ３４
３３の近くに配置されることが可能である。多気筒エンジンでは、２つ以上のシ
リンダがこうした絞り弁を共有し、その空隙５２０への燃料送出を同時に受け入
れることも可能である。
【００５３】 図１１が示す実施形態では、小型の陽極多室変位ポンプ３４３５がエンジン速
度と同期されて所望量の燃料を送り出し、毎エンジンサイクルに一度、燃料ポン
プの１室を所定の１つまたは複数のシリンダの適正な空隙５２０に直接接続して
いる個々の管３４３４１乃至３４３４４によってこれを各シリンダの空隙５２０
へ分配する。必要であれば、空隙５２０への入口ポイントに逆止め弁３４２１を
効果的に使用して、燃料システムを燃焼圧力から隔離することができる。点火空
隙５２０への燃料供給は、常温始動を促進するために予熱することが可能である
。また、点火空隙に供給される燃料は、例えば適当な小型の電気ボイラ内で気化
させ、ガスの形態で空隙５２０に送ることも可能である。これにより、少量の燃
料の計量はさらに制御が容易になると思われる。
【００５４】 図９が示す実施形態において、空隙５２０への燃料送出が完了すると、第２の
ピストン１８は、ピストン１６の圧縮行程の間にその上死点位置へと移動する。
この期間中、開口５２２は、本質的に燃料なしの圧縮された空気に暴露される。
この空気は空隙５２０へと押しやられ、この間に気化して空隙５２０内の燃料と
混合し、好適には化学的に適正な理論混合気である火花点火性の混合気を形成す
る。
【００５５】 燃料噴射器３４２は、エンジン負荷に関係なく空隙５２０に或る量の燃料を効
果的に送るが、この燃料量は、あらゆる状況下で、空気のみと混合した後に理論
混合気に近い燃料／空気混合物を形成し、こうして空隙５２０における空気と燃
料の比率の正確な制御を可能にするように決定されることは認識されるであろう
。
【００５６】 図３、４、６及び８−１１が示すように、開口５２２の方向は、点火事象の後
に空隙５２０から生じるプラズマ火炎ジェットと、圧縮行程の終わりに第２のピ
ストンの周辺から生じる燃料との間の直接接触を促進するように、第２のピスト
ンがその上死点位置においてその台座に落ち着いた時点で同ピストンの端部と効
果的に整合される。
【００５７】 また図４が示すように、開口５２２は、小さい方のピストン１８がその下死点
位置にある時点で同ピストンの端部の直上に効果的に配置され、小さい方のピス
トン１８の圧縮行程の間の第１の容積１５ａから空隙５２０への燃料の浸入が回
避される。但し、図８−１１の実施形態では、第２の燃料量が噴射器３４２（ま
たは弁３４２１）によって点火空隙５２０に送られるため、ピストン１８が開口
５２２を第１の容積１５ａに暴露する必要はなく、所望されれば、開口５２２を
、図９の実施形態が示すように小さい方のピストン１８の下死点位置を超えて配
置できることは理解されるであろう。
【００５８】 吸気弁２４を介して第１のシリンダ１２に入る空気は、あらゆる作動条件下で
効果的に絞り込まれないことが可能であるため、空隙５２０内の空気量は狭い範
囲内でほぼ同一に維持され、容積効率によってしか変化しないこと、本質的には
、エンジン速度によって変化し、負荷では変化しないことは認識されるであろう
。空隙５２０へ送り込む燃料の計量の制御は、この点を考慮して、火花プラグが
常時空隙５２０において理論混合気より僅かに希薄な燃料／空気混合物を点火し
て火花プラグが絶対に煤けないことを保証するように行うことができる。
【００５９】 また、メリットエンジンの圧縮行程の間は、空気しか空隙に入らず、実質的に
追加の燃料は空隙に入らないことを知った上で、本発明は、信頼性のある火花点
火に必要な量の液体燃料が直接供給される点火空隙の使用を可能にすることも認
識されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、先行技術による四行程機関の両シリンダの一部の断面であり、膨張行
程の終わりが示されている。
【図２】 図２は、図１の先行技術装置の一部の拡大線図であり、吸入行程の終わりが実
線で、圧縮行程の終わりが点線で示されている。
【図３】 図３は、本発明による図２に類似するエンジンの両シリンダの一部の断面であ
る。
【図４】 図４は、小さい方のピストンが下死点位置にあるときのエンジンの小さい方の
シリンダを示す部分断面図である。
【図５】 図５は、図４の平面断面図である。
【図６】 図６は、当該行程の異なる位置を示す、図４に類似する図である。
【図７】 図７は、ある代替実施形態の図５に類似する図である。
【図８】 図８は、他の代替実施形態の図６に類似する図である。
【図９】 図９は、第２のピストンがその下死点位置にある、さらに他の代替実施形態の
図である。
【図１０】 図１０は、さらなる代替実施形態の図９に類似する図である。
【図１１】 図１１は、他のさらなる代替実施形態の図９に類似する図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年２月８日（２００１．２．８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｆ０２Ｐ 13/00 ３０１ Ｆ０２Ｐ 13/00 ３０１Ａ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関であって、 少なくとも１対の第１及び第２のシリンダを備え、第１のシリンダは第２のシ
    リンダより大きい押しのけ容積を有し、 前記両シリンダにおいて往復運動が可能な第１及び第２の各ピストンを備え、
    第２のピストンは第２のシリンダを第１の容積と第２の容積とに分割し、第２の
    容積は２つのピストンの間にあり、 第１のシリンダに通じる吸気口手段と、 第１のシリンダに通じる排気手段と、 前記両ピストンが実質的にそれらの上死点にあれば、前記両ピストン間の共用
    燃焼空間を限定する手段とを備え、前記燃焼空間は前記第２の容積を含み、 第２のピストンの圧縮行程の終わりに向けて、前記第１の容積から前記第２の
    容積への気体の流れを可能にするための移送手段と、 前記第２のピストンの圧縮行程の終わりに至るまで、前記第１の容積から前記
    第２の容積への燃料／空気混合物の移動を抑制するための抑制手段と、 燃料を第１の容積に供給するための第１の燃料源と、 前記第２のピストンを駆動するための駆動手段と、 第２のシリンダの側壁内に形成された、開口手段を介して前記第２のシリンダ
    へと開放されている空隙手段と、 前記空隙手段に位置づけられた火花点火手段とを備え、 前記空隙手段の内部で火花点火を実行可能な燃料／空気混合物を形成すべく或
    る量の燃料を前記空隙手段へ供給するための燃料送出し手段を特徴とし、前記燃
    料の量は、エンジンの出力需要に合わせて、第１の燃料源によって送り出される
    燃料の量に関わりなく決定される内燃機関。
  2. 【請求項２】 第１の燃料源は、或る量の燃料を第１の容積に直接送り出す
    ように適合化され、燃料送出し手段は、他の量の燃料を空隙手段に直接送り出す
    ように適合化されることを特徴とする請求項１記載の内燃機関。
  3. 【請求項３】 燃料送出し手段は、実質的に液体である燃料を空隙手段に送
    り出すことを特徴とする請求項１記載の内燃機関。
  4. 【請求項４】 第１の燃料源もまた燃料送出し手段であることを特徴とする
    請求項３記載の内燃機関。
  5. 【請求項５】 開口手段は第１の燃料源と整合されること特徴とする請求項
    ４記載の内燃機関。
  6. 【請求項６】 第２のピストンの頂部は、その移動範囲の一部の間に第１の
    燃料源から開口手段を覆い隠し、その移動範囲の他の部分の間に開口手段を第１
    の燃料源に暴露することを特徴とする請求項５記載の内燃機関。
  7. 【請求項７】 燃料送出し手段は、空隙手段の壁に接続されていることを特
    徴とする請求項１記載の内燃機関。
  8. 【請求項８】 燃料送出し手段は、実質的に気体である燃料を空隙手段に送
    り出すことを特徴とする請求項７記載の内燃機関。
  9. 【請求項９】 燃料送出し手段は、実質的に液体である燃料を空隙手段に送
    り出すことを特徴とする請求項７記載の内燃機関。
  10. 【請求項１０】 駆動手段は、第１のピストンの膨張行程の少なくとも一部
    の間に、第２のピストンをその上死点位置で、またはその上死点位置の近くで実
    質的に静止した状態に維持するための手段を含むことを特徴とする請求項１記載
    の内燃機関。
  11. 【請求項１１】 共用燃焼空間を限定する手段は第１のシリンダと第２の容
    積との間に空気ブリード穴を含み、空気ブリード穴は、第１のピストンの圧縮行
    程の間に、第２の容積の周囲に沿って回転を与えるように適合化されていること
    を特徴とする請求項１記載の内燃機関。
  12. 【請求項１２】 開口手段は、第２のピストンがその上死点位置に位置づけ
    られる際には、実質的に第２のピストンの頂部周辺へと向けられていることを特
    徴とする請求項１記載の内燃機関。
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