JP2003514185A - 同軸上で強制掃気される２ストローク型発電装置 - Google Patents

同軸上で強制掃気される２ストローク型発電装置

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JP2003514185A
JP2003514185A JP2001536862A JP2001536862A JP2003514185A JP 2003514185 A JP2003514185 A JP 2003514185A JP 2001536862 A JP2001536862 A JP 2001536862A JP 2001536862 A JP2001536862 A JP 2001536862A JP 2003514185 A JP2003514185 A JP 2003514185A
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クライン，ジェフリー，エフ．
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クライン，ジェフリー，エフ．
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Abstract

(57)【要約】 パワーシリンダ（２００）を含む内燃機関であって、吸入シリンダ（１００）における吸入をパワーシリンダ（２００）内のサイクルに対する補助的かつ副次的機能として、パワーシリンダ（２００）内における爆発、掃気（同時に起こる吸気と排気とを含む）および圧縮作用でエンジンの１サイクルを完全に成立させることにより、従来技術による内燃機関に比べてエンジンの冷却および燃料の効率について改良している。このパワーシリンダと吸入シリンダ（１００）とを相互連結しているのが、パワーシリンダ（２００）上部に開口している吸気チャンバであり、このチャンバ内には、パワーシリンダ（２００）内の圧力が吸入シリンダ（１００）内の圧力を下回るとパワーシリンダ（２００）内に空気を流入させられるように構成された一方向型圧力応答式給気弁（６０）が設けられている。さらに、排気孔（１２）がパワーシリンダ（２００）底部付近に位置付けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関、特に、３種類の作用、すなわち、掃気、圧縮および爆発
を含む、優れた「３機能型」サイクルを２ストロークで行なう、従来技術よりも
効率の良い内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多くの内燃機関は、遡ること１８０１年以来周知となったオットーサイクルと
して知られるサイクルを基準に動作する。２サイクルエンジンあるいは４サイク
ルエンジンのどちらを説明する場合にも、オットーサイクルでは、エンジン内に
おける各サイクルの４つの基本作用が定められており、その作用はすなわち、吸
気(あるいは吸入)、圧縮、爆発(あるいは点火)、および排気である。
【０００３】 ４ストロークエンジンでは、各作用にほぼ１つのストロークが関わっている（
７２０度サイクルの１８０度）。最新式高速４ストロークエンジンでは吸気と排
気とをほぼ同時に組み入れようとしているが、今も尚、４ストロークエンジンで
はこの２つの作用には２つの行程が必要である。この構成の場合、気流のすべて
はシリンダ上部で起こるため、シリンダヘッドを冷却しやすい傾向があるが、シ
リンダ本体の冷却はできない。さらに、こうした形状の場合、爆発行程のサイク
ル全体に占める割合が２２％以下となりかねず、エンジンとして可能な動力出力
全体を制約している可能性がある。
【０００４】 ２ストロークエンジンでは、爆発、排気および吸気がすべて下降ストロークで
起こった後、上昇ストロークで追加排気および圧縮が行なわれる。よく使用され
ている２サイクル型内燃機関では、１サイクルで、燃焼シリンダ内で起こる４つ
の明確な動作が規定されている。シリンダ内の燃料／空気の混合気を点火すると
、シリンダヘッドの圧力が上昇してピストンをシリンダ内で押し下げる。ピスト
ンがシリンダ内を下降するとピストン側面により閉ざされていた排気孔が開き、
シリンダ内部（高圧下にある）がほぼ大気圧と同じ圧力になるため、シリンダ内
にそれまで閉塞されていた燃焼後ガスが排気孔からシリンダ外へ流出する。ピス
トンはシリンダ内を下降し続けて、その下死点に到達する前に吸気孔を開く。ピ
ストンが戻りストローク（「上昇」ストローク）に入ると、この吸気孔がまず閉
じられる。しかしながら、ピストンが戻りストロークで上昇する間、少なくとも
短時間、排気孔は開口した状態を保つ。したがって、ピストンがその戻りストロ
ークで排気孔を通過してこれを閉じるまで、吸気孔から取り入れられた新気およ
びその空気に混合されていた燃料の一部も同様に排気孔から流出する。排気孔が
閉まると、中の空気および燃料混合気が圧縮され始める。圧縮完了後、この２つ
のサイクル工程は終了し、再度、燃料／空気の混合気が点火されて新たなサイク
ルが始まる。残念なことに、ピストンがその下死点位置から排気孔頂部まで移動
するサイクルに時間がかかるため、燃焼後ガスの一部として利用可能なはずであ
る新気や燃料が大幅に損失されてしまう。
【０００５】 一般の２ストロークエンジンに見られるもう１つの特徴は、２ストロークエン
ジンにクランクケースが設けられており、これが、燃焼の大半が起こる空間とな
っていることである。この構造により、従来の４ストロークエンジンでは普通で
ある、クランクケース全体に一定量のオイルを飛沫させることができない。この
ため２ストロークエンジンでは、燃料をシリンダ内に導入する前にオイルを燃料
に混合しておかなければならない。このため、使用前に燃料とオイルとを混合し
なければならないユーザの負担を増やすか、さらに複雑な燃料およびオイル送出
系統を製造するかのいずれかが必要となり、いずれの場合も、燃焼副産物として
燃焼したオイルを含む環境に優しくない排気物を生成することになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、従来技術の欠点をなくし、効率を高めた、３つの動作、すなわち
掃気、圧縮および爆発を含む「３機能型」サイクルを２ストロークで行なう内燃
機関を提供することが、本発明の目的である。 本発明のもう１つの目的は、燃焼シリンダ内に冷却空気を導入して、燃焼シリ
ンダ全長の冷却を促進する内燃機関を提供することである。
【０００７】 本発明のさらに別の目的は、４サイクルエンジン型と同じにまで複雑さあるい
は重量を増加させずに、これまで周知の２サイクルエンジンより効率の良い内燃
機関を提供することである。 本発明のさらに別の目的は、サイクル全体に対して爆発工程の占める割合を２
５％〜４０％以上に拡大しつつ、従来の４サイクルエンジンの利点を備えた内燃
機関を提供することである。
【０００８】 本発明のさらに別の目的は、従来の２ストロークエンジンでこれまで利用可能
であった吸気量よりも、燃焼に利用するように燃焼シリンダ内に保持可能な吸気
量を増加した内燃機関を提供することである。 本発明のさらに別の目的は、従来の２ストロークエンジン構造で必要だったオ
イルと燃料との混合作業を不要にした内燃機関を提供することである。
【０００９】 本発明のもう１つの目的は、これまでの周知の吸気弁よりも構造が単純で製造
コストの低い、性能改良可能な内燃機関用の改良型吸気弁を提供することである
。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、上述のみならず他の目的も、２つの平行なシリンダ、すなわ
ち吸入シリンダおよびパワーシリンダを備えた内燃機関を用いることで達成され
る。この内燃機関では、パワーシリンダ内における爆発、掃気（同時の吸気およ
び排気を含む）および圧縮作用でこのエンジンサイクルを完全に成立させ、吸入
シリンダ内における吸入を、パワーシリンダ内サイクルに対する補助的かつ副次
的機能とすることにより、エンジンの冷却と燃料効率とについて従来技術による
内燃機関の場合より改良する。燃焼シリンダ内には、その上部に吸気孔を設け、
この孔には、燃焼シリンダの圧力が吸入シリンダの圧力を下回った時点で燃焼シ
リンダ内に空気を流入させられる一方向型圧力応答式吸気弁を設ける。
【００１１】 本発明によるエンジンサイクルを以下のように成立させる。パワーシリンダの
ヘッドで燃料／空気の混合気を点火して、爆発工程あるいはパワーピストンの下
降ストロークを開始する。その後、パワーピストンが下死点位置に到達するやや
手前で排気および吸気がほぼ同時に始まり、パワーピストンが下死点位置からや
や戻るまでこれが続く。最後に、パワーシリンダ内に封入した空気を、パワーピ
ストンが残りのサイクルで上昇ストロークを上がりきる間に圧縮する。したがっ
て、排気と吸気とを２つの別々の工程で行なう従来の４ストロークエンジンと異
なる本発明による構造では、排気あるいは吸気にそれぞれ１工程すべてをかける
ことはなく、排気と吸気とを組み合わせて１工程すべてをかけることもない。さ
らに本発明では、燃焼シリンダ内に排気孔を設け、吸入ピストンとパワーピスト
ンとの間に位相差を設けたことにより、爆発工程の割合をサイクル全体の２５％
以上、最大４０％までにすることができる。さらに、本発明では、燃焼が不要で
あり、空気および燃料を燃焼室に吸入する工程にクランクケースを用いないこと
から、従来の４ストロークエンジンのようにオイルをクランクケース内に循環さ
せることが可能であり、オイルを燃料に混合する必要がなく、従来の２サイクル
エンジンでこれまで生成されてきたものよりもきれいな排気物を生成することに
なる。
【００１２】 本発明の別の実施形態において、吸入シリンダの代わりに、燃焼シリンダの吸
気孔内に直接吸気可能な圧縮空気を貯蔵する空気タンクを使用する。この空気タ
ンクが、エンジンの操作中、タービン駆動型あるいはクランクシャフト駆動型圧
縮機から圧縮空気を連続的に収容する。 冷却された圧縮空気の源が第１の吸入シリンダあるいは空気タンクのいずれで
あっても、本発明によるエンジンの使用時に燃焼工程を所望する場合、上述した
冷却圧縮空気源のどちらも、空気をパワーシリンダ内に流入させる際にその空気
を燃焼させることができるため、クランクケースを汚さずにすむ。
【００１３】 一方向型圧力応答式吸気弁の一設計も提供する。この弁には２つの主要な構成
要素、すなわち固定した弁座筐体と摺動弁部材とが含まれている。弁座筐体は、
内燃機関の作動室ヘッドにある開口内に螺合されている。この摺動弁部材は、こ
の弁の両側に生じる差圧に反応してこの筐体の中空内部を往復移動するように構
成されている。この摺動部材にはその内部に沿ってその主要軸に平行に中空チャ
ンバが形成されており、筐体の弁座面に隣接する摺動部材基部にてその側壁に開
口が設けられている。空気流をこの弁構造から外向きに滞りなく移動させられる
ように、この摺動部材内部をくり抜く。この内腔部の内面を部分球の形状に追従
させて、弁内を移動している空気流の向きを、大半の内燃機関で使用されている
一般の吸気弁では分散するのが普通であるが、この分散を起こさずに、弁の主軸
に平行な方向から弁の主軸に垂直あるいは略垂直な方向へと転換できるようにす
る。シリンダヘッドに複数個の弁を設けることによりスワール効果（およびその
磨耗および引裂の低減）を実現して、吸気によるパワーシリンダの構成要素に対
する冷却効果を高め、燃料／空気の混合気の混合をより効率良く行なって、エン
ジン全体の効率を上げ、燃料消費量を削減することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
添付の図面を合わせて参照すると、以下に詳述する好適実施形態およびそれに
対する具体的な変更態様から、以上のみならず本発明の他の目的、特徴および利
点がさらに明白になるであろう。 図１〜図４には、本発明の一実施形態による３機能（３作用）型内燃機関を概
略的に示している。図１に示すように、本発明の内燃機関には、好ましくは鉛直
に配向されたパワーシリンダ（全体を２００として図示）を備えたエンジンブロ
ック１０が含まれている。図１〜図４ではパワーシリンダ２００を鉛直に配向さ
れたシリンダとして図示しているが、他の方法としてシリンダを傾斜させて配置
することも可能である。パワーシリンダ２００内には、パワーシリンダ２００内
を往復移動できるように構成されたパワーピストン３０が収容されている。標準
のピストンロッド３１により、パワーピストン３０をクランクシャフト４０に接
続する。
【００１５】 圧縮空気の吸気孔１３をパワーシリンダ２００の「ヘッド」に挿入し、一方向
型圧力応答式吸気弁６０（これについては以下に詳細を説明）をこの吸気孔１３
内に収容する。この弁により、パワーシリンダ２００の圧力が低下して圧力応答
式吸気弁６０を挟む両側に差圧が生じると、圧縮した新気を圧縮空気吸気孔１３
からパワーシリンダ２００に供給することができる。
【００１６】 １つ以上の排気孔１２を、パワーシリンダ移動範囲の最下部付近である、パワ
ーシリンダ２００の側壁に位置付ける。 燃料注入孔７０をパワーシリンダ２００の頂部に設ける。さらに、本発明の構
造は、空気／燃料の混合気が圧縮時に加熱された結果、パワーシリンダ２００内
に燃焼作用が起こる高圧縮エンジンとして使用することを目的としているが、グ
ロープラグあるいはスパークプラグ（図示せず）を、パワーシリンダ頂部で燃料
注入孔７０に隣接して任意に設けて、この燃焼作用をさらに促進してもよい。
【００１７】 本発明による３機能型掃気、圧縮および爆発方法を、以下のように２ストロー
クのみで行なう。これを図１〜図４に示す。 図１には、完全に掃気した状態である下死点（ＢＤＣ）位置を図示している。
この状態では、排気孔（１つあるいは複数）１２は完全に開かれているため、シ
リンダ全体に掃気することができる。下降ストローク時にパワーピストン３０が
排気孔１２を通過すると、排気ガスが排気孔１２を介してパワーシリンダ２００
から流出する。これにより、パワーシリンダ２００内の圧力が低下するため吸気
弁６０が開いて、圧縮された新気が吸入シリンダ１００からパワーシリンダ２０
０内に吸気される。排気孔１２が開いた状態のまま、新気が吸気弁６０を介して
流入するため、残留している燃焼後ガスのすべてがパワーシリンダ２００から押
し出される。
【００１８】 図２に、ピストン３０が上昇あるいは戻り工程に転じ、排気孔（１つあるいは
複数）１２が閉じた状態となった圧縮作用を例示する。パワーピストン３０がＢ
ＤＣ位置を４０°通過した位置に到達すると、排気弁１２は再度閉じられる。排
気弁１２が閉じると、吸気弁６０を通過してパワーシリンダ２００内に流入した
ばかりの冷たい空気がパワーシリンダ２００の表面全体およびパワーピストン３
０の上端面から熱を吸収するため圧力が上昇し、閉じている圧力応答式吸気弁６
０を動作させる。パワーピストン３０は上昇ストロークをさらに続けて、パワー
シリンダ２００内に残留している新気を圧縮する。こうした構成によりパワーシ
リンダ２００内が高圧状態となるため、圧力応答式吸気弁６０が自動的に閉じて
残留している新気を封入し、これを次の燃焼作用に用いることができる。
【００１９】 図３に、ピストン３０がＴＤＣに到達した状態における点火／燃焼作用を例示
する。燃料を、燃料噴射器７０により先に注入しておくか、この時点で注入する
。ディーゼルあるいは圧縮点火を利用する場合、ここで圧縮空気の熱を利用して
燃料を点火する。別の方法として、火花を用いる場合には、スパークプラグある
いはグロープラグ（図示せず）を周知のように用いて火花を発生させて点火する
。パワーシリンダ２００内の燃焼作用により、パワーピストン３０頂部にかかる
圧力が上昇するため、燃焼ガスが膨脹するにつれ、パワーピストン３０が下降す
る。
【００２０】 図４に、上述したように燃焼により圧力が急上昇したことからピストンが下降
して、クランクシャフト４０およびフライホイールに動力が伝えられる爆発工程
を例示する。パワーピストン３０の上縁部が排気孔（１つあるいは複数）１２の
上部より下の位置に下降すると、排気ガスがパワーシリンダ２００から放出され
始める。ピストン３０の通過により排気孔（１つあるいは複数）１２が開き、加
圧された燃焼後ガスが流出すると爆発行程が終了し、図１に示した掃気行程が再
度開始される。パワーシリンダ２００内で排気孔１２に加えられていた圧力が突
然解放されることにより、圧力応答式吸気弁６０が開く。
【００２１】 パワーピストン３０が排気孔を露出している間にパワーピストン３０は全移動
距離の残りの下降ストロークを移動し、その後、上昇ストロークに転じて戻り、
再度排気孔１２を閉塞する。新気は、圧力応答式吸気弁６０を介して吸気孔１３
へと絶えず流れている。これにより、排気弁１２が再度シールされるまで、パワ
ーシリンダ２００内に残留している燃焼後ガスすべてを確実にパワーシリンダ２
００から一掃することができる。
【００２２】 圧力応答式吸気弁６０を介して吸気孔１３内に新気を連続的に供給するために
、圧縮空気源を圧縮空気吸気孔１３に接続してもよい。これを、圧縮空気を貯蔵
する貯蔵容器とすることができる。この貯蔵容器を、吸気チャンバにより、吸気
弁６０を収容しているパワーシリンダ２００の吸気孔に接続する。掃気作用が開
始されるとパワーシリンダ内の圧力がこの貯蔵タンクの圧力を下回るまで低下す
るため、吸気弁６０が開き、新気が燃焼シリンダ内に流入する。こうした空気源
をパワーシリンダ３０とは別に冷却し、点火作用の開始時における燃焼室内の混
合気を、従来技術によるエンジンでこれまで得られたものよりも濃度が高く酸素
分の多いものとする。排気の最終部分に続いて、導入された新気の先頭部分がシ
リンダ内を一掃するため、排気作用と吸入作用とが同時に起こることにより燃焼
室内に冷却した空気が下向きに強制注入されると、この空気によりシリンダ壁部
およびピストン上端部から熱が吸収されるという利点も得られる。当業者であれ
ば、他の圧縮空気源も利用可能であることを理解されたい。例えば、別個の吸入
ピストン（これについては以下に記載する）あるいは他の強制空気源を用いるこ
とができる。
【００２３】 上記にて簡単に説明したように、弁６０を、およそ１ｐｓｉの差圧に反応して
自動的に開口する圧力応答式弁として形成する。このように容易に反応する弁を
提供するには、図５〜図８にさらに具体的に示すように、弁６０に、弁座筐体１
０と、弁座筐体１０の中空内部を往復移動して、弁の両側に生じる１ｐｓｉとい
うわずかな差圧に反応して自動的に開閉するように形成された摺動子弁部材２０
とを具備する。弁座筐体１０には、中を貫通する内腔部を備えて、好ましくは硬
質金属で形成した略円柱状本体が含まれる。弁座筐体１０の内腔部を、筐体１０
の頂面からその底面よりわずかに上の位置まで延在する細長い円柱状内腔部１１
として形成し、この円柱状内腔部１１と筐体１０の底面との間に、外側に張出し
た弁座部分１２を設ける。以下に詳しく説明するように、外側に張出した弁座部
分１２の形状を、弁が閉じると摺動子弁部材２０の底部張り出し部分２３と嵌合
するように形成する。円柱状内腔部１１の側壁から内向き半径方向に延出してい
るのは位置付けピン１４である。以下に詳しく説明するように、位置付けピン１
４が摺動子弁部材２０のチャネル２２内に嵌まって摺動することにより、摺動子
弁２０がその主軸を中心に回転せず、操作時の弁からの気流を所望通りの方向に
維持できるように、ピン１４を形成する。内燃機関内のシリンダヘッドにある雌
ねじ部付き開口部内に弁座筐体１０を取付けられるように、弁座筐体１０が含む
外側円柱状壁部の少なくとも一部に沿って一連のねじ山を設けると好ましい。
【００２４】 摺動子弁２０を示す図６の側面図にさらに具体的に図示するように、摺動子弁
２０には、好ましくはスチールあるいはセラミックで形成し、底部に外側に張出
した面２３を備えた略細長いシャフト、あるいは同様の形状に形成した硬質で温
度耐性のある材料を含む。 外側に張出した面２３の形状を、弁筐体１０の外側に張出した弁座部分１２に
嵌合するものとして、弁組立体が完全に閉じた時点で（図５に図示するように）
摺動子弁２０の最下位底部が弁筐体１０の底面と同一面をなすようにする。摺動
子弁２０の最上位部分には、摺動子弁２０に固定して装着した環状リング２１を
設ける。環状リング２１は、摺動子弁部材２０が弁組立体を開閉するために弁筐
体１０内を往復移動する際に、その下方移動を制限するストップとして機能する
。
【００２５】 摺動子弁２０の最下位部分付近にはさらに、円形空気出口孔２４を摺動子弁部
材２０の側壁に位置付けて設ける。空気出口孔２４は、摺動子弁部材の主軸の大
半を貫通して延在する鉛直方向の内腔部２５内に向かって開口しており、この内
腔部の終点を形成する。摺動子弁部材を示す図７の部分断面図にさらに具体的に
図示するように（図６のＡ−Ａ線で切取った図）、鉛直方向の内腔部２５が側部
孔２４にぶつかる位置が、半径をＲとする部分球の内面形状を有する摺動子弁内
のキャビティを画成しており、内腔部表面はこの球の内側表面を利用して鉛直方
向の内腔部２５から側壁孔２４へと方向転換している。球の形状に追従するこう
した平滑な内腔部表面を設けることにより、空気の層流フローを弁構造に沿って
移動させられるため、シリンダ内に注入される燃料を空気と混合する効率を上げ
、エンジン全体の効率を上げられる可能性を最大に得られることがわかっている
。弁内の気流をさらに改良し、その層流状態を維持するためには、鉛直方向の内
腔部２３と側部孔２４とを内部連結する球部分の半径Ｒを、鉛直方向の内腔部２
３および側部孔２４双方の半径と同じにして、摺動子弁２０内においてフローを
遮断する、あるいは遮断しなくても乱流領域を形成しやすくする可能性のある隆
起部あるいは狭さく部をフローチャネルに設けないようにすると好ましい。ボー
ルミルを用いて、鉛直方向の内腔部２３と側部孔２４とをくり抜き、この２つの
開口部が互いにぶつかる地点に凹面状の球表面を残すことにより、こうした連続
フローチャネルを形成することができる。
【００２６】 上述したように、摺動子弁２０にも、外側壁部に位置する細いチャネル２２を
設ける。チャネル２２の形状を、弁座筐体１０に設けられた位置付けピン１４を
わずかに上回る寸法にして、位置付けピン１４が、弁の動作時に摺動子弁２０の
回転を防止しながらチャネル２２内を自由に上下移動できるようにする。これに
より、弁組立体をシリンダヘッドに取付けると、弁が開口位置にある状態で弁か
ら流出する気流は、一定で固定された方向に流動する。
【００２７】 ここで図８の部分断面図を参照すると、弁筐体１０の弁座側に真空を形成する
ように（内燃機関の吸気工程時など）弁に対して１ｐｓｉ以上の差圧が生じると
、摺動子弁部材２０は、摺動子弁２０の上部に位置付けられた環状リング２１が
弁本体１０の上面に突当たるまで、弁本体１０内を下向きに移動する。案内ピン
４０が摺動子弁２０の側壁に設けられたチャネル２２と相互作用するため、弁本
体１０内を移動しながら摺動子弁２０がその主軸を中心に回転することはない。
摺動子弁２０が完全に開口した位置にあると仮定した場合（図８に図示するよう
に）、出口孔２４は作動室内雰囲気に完全に曝されているため、空気は摺動子弁
２０を介して鉛直方向の内腔部２５を通過し、孔２４から連続した滞りない層流
として流出する。環状リング２１に対向して摺動子弁２０を閉塞位置に向けて偏
向させるバネ１４を、弁筐体２０内に設ける。
【００２８】 最後に、図９の作動室を上から見た図に示すように、上述したように複数個の
弁を内燃機関のシリンダヘッド内に位置付けて、複数本の滞りない連続した空気
層流をシリンダヘッド内に導入することができる。このように複数本のフローを
組み合わせると、シリンダ内にスワール効果を生み出すため、シリンダに対する
大きな冷却効果を得られると同時に、エンジン操作時にシリンダおよびピストン
が受ける磨耗量を軽減できることがわかっている。同様に、本発明による複数弁
から空気を導入するスワール効果により、従来技術による装置の場合よりも、燃
焼前に燃料／空気の混合気をより効率よく混合することができるため、エンジン
全体の効率が上がり、燃料消費量を低減することができる。
【００２９】 上記にて詳しく説明したように、わずか１ｐｓｉの差圧にも反応する上記弁に
より弁操作が確実に簡便化されるため、素早い反応で新気を作動室内に移動させ
ることができると同時に、吸入シリンダの吸気あるいは吸入工程における本発明
による内燃機関に加わる負荷が大幅に削減されることがわかっている。本発明に
よる弁のように設計すると、自動的圧力応答式型発動作用が得られるため、機械
的、電気的あるいは電気機械的弁アクチュエータを必要とせず、これまで周知で
あった弁よりも大幅に簡略化した構造を維持することができる。こうした簡略構
造により、弁ユニットの製造コストも削減される。
【００３０】 当業者であれば、本発明による改良型弁を、車両用エンジン、船舶用エンジン
、および産業用エンジンなどさまざまな内燃機関に適用可能であることが明白で
ある。さらに、本発明による改良型弁を、火花点火を使用する内燃機関および／
または燃料注入系統を組み入れる内燃機関、ならびに圧縮点火を用いるディーゼ
ルエンジンにも適用可能である。
【００３１】 図１０〜図１３に、空気源として、上述したように圧縮空気を供給するのでは
なく別個の吸入シリンダを用いる２シリンダ型３機能（３作用）型内燃機関別の
実施形態を概略的に示す。同様の部品には同様の参照符合を付している。 図１０〜図１３に示した実施形態には、好ましくは鉛直に配向された一対の平
行なシリンダ、すなわち、吸入シリンダ（全体を１００として図示）とパワーシ
リンダ（全体を２００として図示）を具備するエンジンブロック１０が含まれて
いる。図１０〜図１３には、鉛直に配向された平行なシリンダとして吸入シリン
ダ１００とパワーシリンダ２００とを図示しているが、他の方法として、内燃機
関には典型的であるＶ字型などのように、これらのシリンダを互いに角度をつけ
て配置することもできる。吸入シリンダ１００には、この中を往復移動するよう
に形成された吸入ピストン２０が収容されている。これまで通り、この吸入ピス
トン２０を標準のピストンロッド２１によりクランクシャフト４０に接続してい
る。同様に、パワーシリンダ２００には、この中を往復移動するように形成され
たパワーピストン３０が収容されている。パワーシリンダ２００の下方部分付近
に、１つ以上の排気孔１２が設けられている。このパワーピストン３０を標準の
ピストンロッド３１によりクランクシャフト４０に接続している。本発明による
この好適実施形態では、吸入ピストン２０を位相合わせしてパワーピストン３０
より先に１４０度移動するように、クランクシャフト４０を構成する。しかしな
がら、こうした位相分離を、本発明による相関関係を維持しつつ９０〜１８０度
の範囲で変更することができる。図１０〜図１３に図示した実施形態では１４０
度の位相差を開示しているが、正確な位相差は、パワーシリンダ２００内の排気
孔１２の位置と、サイクル中の、さらに具体的に言えば下降方向の爆発工程時に
おいてパワーピストン３０がまず排気孔１２を開いた時点でのパワーピストン３
０の角度位置との関係によるものであると留意することが重要である。吸入ピス
トン２０とパワーピストン３０との間の正確な位相差が、パワーピストン３０の
下死点（すなわち１８０度）と３６０度のサイクル中にパワーピストン３０が最
初に排気孔１２を開く角度位置との間の度数の２倍であると好ましい。このよう
に正確に配置すると、パワーピストン３０が排気孔１２を閉塞すると同時に、吸
入ピストン２０が確実に上死点位置に到達して吸入シリンダ１００内の空気を最
大限に圧縮してその空気全体をパワーシリンダ２００に確実に移動させられるこ
とがわかっている。こうした構成により、パワーシリンダ２００内にある新気の
最大量を燃焼に利用可能であることが保証されるため、パワーシリンダ内の残留
した燃焼後ガスを再燃焼しなければならない、あるいはエンジンのクランクケー
スからの汚染排気ガスを燃焼後ガスの一部として用いる従来技術よりも、本発明
によるエンジンの効率を上げることができる。
【００３２】 吸気孔（全体を１１として図示）をエンジンブロック１０の一端部に設け、吸
入シリンダ１００と連通させる。新気プレナムチャンバ（図示せず）により、エ
ンジンサイクルの燃焼後ガスにより汚染されていない新鮮な大気を吸気孔１１へ
方向付ける。吸気孔１１内に収容しているのは、吸入シリンダ内の圧力が弁５０
の入口側の圧力を下回ると新気をプレナムチャンバから吸入シリンダ内へ移動さ
せる一方向型圧力応答式弁５０（以下に詳細を説明）である。
【００３３】 最終的にパワーシリンダに向かう空気量を調節するため、吸入シリンダ１００
の上部付近に、機械的に作動する、あるいは電気機械的に作動する解放弁を任意
に設けることができる。この解放弁により、燃焼作用の実施に不当かつ不要であ
る空気を、その空気がパワーシリンダ２００内に移動する前に吸入シリンダ１０
０から逃すことができる。したがって、この空気は、燃料や排気により汚染され
ることなく吸入シリンダ１００から放出されるため、環境への影響も何ら問題な
い。経済面から別の手法として、こうして押し出された空気を圧力下にて圧縮空
気容器内に貯蔵した後、さまざまな種類の車両、船舶および飛行機で利用されて
いる数多くの空気圧付属系統の操作に利用することができる。
【００３４】 高温シリンダおよび低温シリンダの「ヘッド」（全体を１３として図示）付近
でこれらを接続する吸気孔を、吸入シリンダ１００とパワーシリンダ２００との
間に位置付けてこれらの間を連通させる。吸気孔１３内には、パワーシリンダ２
００内の圧力が吸入シリンダ１００の圧力を下回ると吸入シリンダ１００からパ
ワーシリンダ２００内に一定投入量の圧縮新気を移動させる一方向型圧力応答式
吸気弁（上記に詳細を説明）６０を収容する。
【００３５】 １つ以上の排気孔１２を、パワーピストン移動の最下部付近である、パワーシ
リンダ２００の側壁に位置付ける。下降ストローク中にパワーピストン３０が排
気孔１２を通過すると、排気孔１２を介して排気ガスがパワーシリンダ２００か
ら流出し、パワーシリンダ２００内の圧力が低下するため、吸気弁６０が開き、
吸入シリンダ１００からパワーシリンダ２００内へ新気が流入する。排気孔１２
が開いた状態で、吸気弁６０から新気が流入することにより、残留していた燃焼
後ガスがすべてパワーシリンダ２００から掃き出される。パワーピストン３０が
上昇すると排気孔１２が閉塞されるため、残留している新気は封入されて、次の
燃焼作用に使用される。
【００３６】 燃料注入孔７０をパワーシリンダ２００の頂部に設ける。上述したように、本
発明の構造は、空気／燃料の混合気が圧縮時に加熱された結果、パワーシリンダ
２００内に燃焼動作が起こる高圧縮エンジンとして使用することを目的としてい
る。別の方法として、グロープラグあるいはスパークプラグ（図示せず）を、燃
料注入孔７０に隣接するパワーシリンダ２００頂部に設けて、燃焼作用をさらに
促進してもよい。
【００３７】 ２シリンダ式実施形態では、本発明による３機能型掃気、圧縮、および爆発方
法を以下のように２ストロークのみで行なう。まず、吸入ピストン２０が上死点
（ＴＤＣ）位置にある図１３を参照すると、吸入ピストン２０の次の動作は吸入
シリンダ１００内を通る下降である。この時点でのパワーピストン３０の位置は
、その上昇移動時にあって、図１３のグラフに図示するようにＴＤＣ位置からお
よそ２２０°あるいは１４０°である。この時点でパワーピストン３０は排気孔
１２を丁度閉じたところであるため、パワーシリンダ２００内に残留している新
気はすべて、パワーピストン３０が上昇ストロークを先に行くにしたがって圧縮
されることに留意することも重要である。
【００３８】 左側に例示している複数本のシリンダでは、パワーピストン３０がＴＤＣにあ
り、燃料が注入された、あるいは今、注入されるところである。ディーゼルある
いは圧縮点火を用いる場合、圧縮空気を加熱することにより燃料を点火するか、
スパークが必要であればスパークを発生させる（スパークプラグは図示せず）。
燃焼が始まると、シリンダ内の圧力が急激に上昇する。
【００３９】 前述のように燃焼により圧力が急激に上昇すると、パワーピストン３０が押し
下げられるため、クランクシャフトおよびフライホイールに動力が付与される。
ピストンが排気孔１２を通過してこれを開くと爆発工程は終了し、加圧された燃
焼後ガスが残留し、吸入行程が開始される。 吸入ピストン２０が吸入シリンダ１００内を下降し始めると、これが下降する
につれて吸入シリンダ１００内の圧力がわずかに低下するため、この状態に反応
して圧力応答式弁５０が開く。弁５０の構造を弁６０と同一にすると好ましく、
こうした構造により吸入シリンダ１００内の圧力がわずかに低下しただけでもこ
れが開口するため、吸気行程中に真空引きすることにより内燃機関でこれまで行
なわれてきた作業量を大幅に削減することになる。さらに具体的にいえば、海水
面における平均大気圧をおよそ１４．７ＰＳＩとして仮定すると、本発明による
吸気弁５０は、吸気弁が閉じた状態のときに１ポンド未満の差圧が生じればこの
弁を開口させるのに十分であるように設計されている。吸気弁５０の感度がこの
ように高いことから、空気がパワーシリンダ２００内に封入されて圧縮され始め
るとこの弁は確実に閉じる。圧力応答式弁５０が開くと、新気が吸気孔１１を介
して吸入ピストン２０の上に位置する吸入チャンバ１００内に導入される。図１
０に示すように、吸入ピストン２０が吸入シリンダ１００内を下降していく間、
弁５０は開口したまま、最大投入量の新気をシリンダ１００内に吸気する。吸入
ピストン２０がおよそ１４０°（すなわち下死点（ＢＤＣ）位置からおよそ４０
°）移動すると、パワーピストン３０がそのＴＤＣ位置に到達して燃料および空
気の混合気を十分に圧縮するため、パワーシリンダ２００内で燃焼作用が開始さ
れる。
【００４０】 パワーシリンダ２００内での燃焼作用によりパワーピストン３０頂部に加わる
圧力が上昇するため、燃焼ガスの膨脹に伴い、パワーピストン３０は下降する。
図１１に示すように、パワーピストン３０がその下降ストロークを進行すると、
吸入ピストン２０はそのＢＤＣ位置を通過して上昇ストロークに入る。吸入ピス
トン２０が上昇ストロークを開始すると、圧力応答式弁５０が自動的に閉じるた
め、吸入シリンダ１００内に流入していた新気は圧縮される。その後、吸入ピス
トン２０は吸入シリンダ１００内で飽和している新気を圧縮し続け、パワーピス
トン３０が再度排気孔１２の頂部に到達した時点で排気作用が始まるため、吸入
ピストン２０がＴＤＣ前の８０度の位置にくると、急激にかつほぼ即時にパワー
シリンダ２００内の圧力が低下する。
【００４１】 図１１に示したピストン配置の直後、パワーピストン３０の上縁部は排気孔１
２の頂部を通過するため、排気ガスがパワーシリンダ２００から放出され始める
。それまで排気孔１２にかかっていたパワーシリンダ２００内の圧力が突然解放
されるため、図１２にさらに具体的に示すように圧力応答式吸気弁６０が開く。
パワーピストン３０がそのＢＤＣ位置手前およそ４０°（図１１に図示）からそ
のＢＤＣ位置まで移動する間、吸入ピストン２０はその上昇ストロークを続け、
吸気弁５０は開口したままの状態となる。パワーピストン３０が排気孔１２を露
出している間、パワーピストン３０は、移動距離全体のおよそ１１．８％である
その下降ストロークの残り部分を移動した後、上昇ストロークに転じ、移動距離
全体のおよそ１１．８％を戻って再度排気孔１２を閉塞する。この上昇速度は、
吸入ピストン２０の上昇速度に比べると比較的遅く、吸入ピストン２０はその間
にそのＴＤＣ位置に到達するまでの移動距離全体のおよそ４０．５％を上昇する
ため、吸入シリンダ１００内に残留している空気をさらに圧縮すると同時にこれ
をパワーシリンダ２００内へと方向付ける。排気孔１２が開口した状態のまま、
吸入シリンダ１００からパワーシリンダ２００へと新気が連続して流入するため
、排気孔１２が再度シールされるまで、パワーシリンダ２００内に残留している
燃焼後ガスをすべてパワーシリンダ２００から確実に一掃することができる。
【００４２】 再度図１３を参照すると、吸入ピストン２０がそのＴＤＣ位置に到達した時点
で、パワーシリンダ３０がそのＢＤＣ位置を４０°通過した位置に到達して排気
孔１２が再度閉塞される。排気孔１２が再度閉塞されると、吸気弁６０を介して
吸入シリンダ１００からパワーシリンダ２００内に通過してきたばかりの低温空
気がパワーシリンダ２００の表面全体およびパワーピストン３０の上端部から熱
を吸収するため、その圧力が上昇して吸気弁６０を閉塞する。パワーピストン３
０は上昇ストロークを続けてパワーシリンダ２００内に残留してこれを飽和して
いる新気を圧縮し、吸入ピストン２０は吸入行程を開始する。こうした構成によ
り、パワーシリンダ２００内に高圧状態が形成されて、圧力応答式吸気弁６０が
自動的に閉じる。
【００４３】 上記に簡単に説明したように、弁５０および６０の双方を、およそ１ｐｓｉの
差圧に反応して自動的に開く圧力応答式弁として形成する。このように容易に反
応する弁を提供するには、図５〜図８にさらに具体的に図示するように、弁５０
および６０に、弁座筐体１０と、弁座筐体１０の中空内部を往復移動して、１ｐ
ｓｉというわずかな弁両側の差圧に反応して自動的に開閉するように形成された
摺動子弁部材２０とを具備する。
【００４４】 本発明のパワーシリンダ２００および吸入シリンダ１００（上記第１の実施形
態で説明した吸入シリンダを用いると仮定して）に、それぞれ、研磨鋳鉄などの
硬質な耐熱物質からなる内部シリンダをライナとして設けると好ましいが、この
内部シリンダは同様の硬質な耐熱物質であればいずれでも十分である。この内側
シリンダをスチール製ブロック１０内部にプレスすると好ましい。他の方法とし
て、ブロックをコンクリート、セラミックスリップ、あるいはエポキシ樹脂など
の注入可能な材料で形成することができるため、内側シリンダ１０を成形処理時
にブロック１０内に固定してもよい。この内側シリンダに、パワーピストンのＢ
ＤＣ位置より上の部分に集合した複数の小型で非常に多数の穴を設ける。こうし
た穴を設けることにより、パワーピストンのピストンリングを保護し、ピストン
リング（あるいはリングのないピストン）が摺動可能な連続して平滑である表面
を保持しつつ、排気に利用可能な断面積を広くすることができる。内側シリンダ
ブロック１０の外側には、このシリンダライナにすぐ隣接する第１の排気プレナ
ムを設ける。偏心カムあるいは同様の形状装置などの制御可能な遮断器具を任意
に設けて、排気ガスのフローを調節してもよい。
【００４５】 以上、本発明の基本的概念に対する好適実施形態および具体的な変更態様につ
いて十分に述べてきたが、この基本的概念を理解することにより、当業者であれ
ば、さまざまな他の実施形態ならびに、本明細書に図示および記載した実施形態
に対する具体的な変更および修正を加えられることが明白であろう。例えば、上
述したような複数個の装置を用いて新気を供給することができ、複数個の新気吸
入弁および吸気弁を設けて各シリンダ内への気流を増加させることができる。し
たがって、本発明は、本明細書に具体的に述べた以外の方法でも実施可能である
ことを理解されたい。
【００４６】 産業上の利用性 従来の２ストロークエンジンでは、ピストンがその下死点位置から排気孔上部
まで移動するサイクル時間に、使用できるはずの新気および燃料を燃焼後ガスの
一部として著しく損失している。さらに、クランクケースが燃焼の大半が起こる
空間となっており、こうした構成では、従来の４ストロークエンジンの場合では
普通である、クランクケース全体に一定量のオイルを飛沫させて用いることがで
きない。したがって、２ストロークエンジンでは、シリンダに導入する前にオイ
ルを燃料と混合しておかなければならず、使用前に燃料とオイルとを混合しなけ
ればならないユーザの負荷を増やすか、さらに複雑な燃料およびオイル送出系統
を追加しなければならないかのいずれかであるが、いずれの場合も、燃焼オイル
を燃焼副産物として含む、環境に悪影響をおよぼす排気物を生成してしまう。そ
こで、シリンダ全体の冷却に効果のある空気を燃焼室に吸入できることから、４
サイクルエンジンと同じように複雑さや重量を増加させることもなくこれまで周
知であった２サイクルエンジンの効率を上げられ、２サイクルエンジン構造にお
いて燃料／オイルの混合気を使用する必要をなくした改良型内燃機関が、産業上
強く要望されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態による３機能型（３作用）内燃機関を示す斜視図であり、
完全に掃気した状態である。
【図２】 圧縮時にある、図１に示した３機能型内燃機関の斜視図である。
【図３】 点火／燃焼時にある、図１および図２に示した３機能型内燃機関の斜視図であ
る。
【図４】 爆発工程時にある、図１〜図３に示した３機能型内燃機関の斜視図である。
【図５】 閉塞位置にある、本発明による弁組立体を示す正面図である。
【図６】 摺動子弁部材を示す正面図である。
【図７】 図６のＡ−Ａ線で切取った摺動子弁部材を示す部分断面図である。
【図８】 開口位置にある、本発明による弁組立体を示す部分断面図である。
【図９】 複数本の滞りなく連続した層状空気流をシリンダヘッド内に導入する、上述し
たようにシリンダヘッド内に位置付けられた複数個の弁を備えた作業シリンダを
上から見た平面図である。
【図１０】 本発明の別の実施形態による２シリンダ式３機能型内燃機関を示す斜視図であ
り、パワーピストンが上死点位置にある。
【図１１】 パワーピストンがその下降ストローク時にある、図１０の内燃機関を示す断面
図である。
【図１２】 パワーピストンが下死点位置にある、図１０および図１１の内燃機関を示す断
面図である。
【図１３】 パワーピストンがその上昇ストローク時にある、図１０〜図１２の内燃機関を
示す断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ０９／５６１，４９４ (32)優先日 平成12年４月28日(2000．4．28) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＵ，ＢＡ， ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，Ｄ Ｍ，ＥＥ，ＧＤ，ＧＥ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ， ＬＶ，ＭＡ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，Ｐ Ｌ，ＲＯ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 細長いパワーシリンダを含む２ストローク型内燃機関であって、前記パワーシ
    リンダがコネクティングロッドによりドライブシャフトに接続され、前記パワー
    シリンダの第１の端部に隣接する上死点位置と前記パワーシリンダの第２の端部
    に隣接する下死点位置との間で往復移動するように取付けられているピストンと
    、前記パワーシリンダの前記第１の端部に隣接し前記パワーシリンダを圧縮空気
    源と相互連結する吸気孔と、前記吸気孔内に設けられた自動圧力応答式弁と、前
    記ピストンが下死点位置にあると完全に露出され前記ピストンが前記上死点位置
    にあると完全に遮断されるように前記パワーシリンダの前記第２の端部から十分
    な距離をおいて位置付けられた排気出口と、を含む内燃機関において、前記パワ
    ーシリンダ内で２ストロークサイクルを動作させる方法であって、 ａ．前記ピストンを下向きに移動し、前記排気孔を露出させて前記圧力応答式
    弁両側に差圧を生じさせることにより、前記排気孔の少なくとも一部が露出され
    ている間に圧縮空気を前記パワーシリンダ内に吸気するステップと、 ｂ．前記ピストンを上向きに移動し、前記排気孔を閉塞した状態で前記パワー
    シリンダ内の前記空気を圧縮するステップと、 ｃ．前記圧縮ステップ時に前記空気に燃料を添加して、圧縮空気と燃料との混
    合気を形成するステップと、 ｄ．前記空気と燃料との混合気を燃焼して、前記ピストンを前記パワーシリン
    ダ内で下向きに駆動するステップと、 ｅ．前記ピストンの下降ストローク時に前記ピストンが前記排気孔を露出させ
    始めた瞬間に、前記パワーシリンダから燃焼後ガスを掃気し、同時に、低温の圧
    縮新気を前記パワーシリンダ内に吸気して前記吸気孔から前記排気孔まで前記パ
    ワーシリンダの長手方向軸に沿った気流を形成するステップと、 を含み、前記吸気孔から前記排気孔まで前記パワーシリンダの長手方向軸に沿っ
    た気流を形成することにより、前記空気が前記吸気孔から前記排気孔まで移動し
    ながら前記パワーシリンダを冷却する方法。
  2. 【請求項２】 前記ピストンが前記下死点位置から前記上死点位置まで戻る間に、前記排気孔
    が閉塞され、前記パワーシリンダ内の圧力が上昇して前記圧力応答式弁が閉塞す
    ることにより、中の空気を封入して圧縮することができる、請求項１に記載の方
    法。
  3. 【請求項３】 圧縮空気源と、 第１の端部および前記第１の端部に対向する第２の端部があり、前記圧縮空気
    源と連通している細長いパワーチャンバとを備え、 前記パワーチャンバは、 前記パワーチャンバ内を第１の端部に隣接する上死点位置と前記パワーチャン
    バの第２の端部に隣接する下死点位置との間で往復移動するように取付けられ、
    ドライブシャフトに操作上接続されたコネクティングロッドに取付けられている
    ピストンと、 前記第１の端部に隣接し、前記パワーチャンバと前記圧縮空気源と相互連結す
    る吸気孔と、 前記吸気孔内に設けられて、両側に生じる差圧に反応して前記圧縮空気源から
    圧縮空気を吸気する第１の自動圧力応答式弁と、 前記ピストンが下死点位置にある時点でのみ完全に露出され、それ以外の時点
    では常に前記ピストンにより少なくとも一部が遮断されるように、前記第２の端
    部から十分な距離をおいて位置付けられた排気孔とを含み、 前記排気孔を露出することにより、前記パワーチャンバと略同軸上に前記吸気
    孔から前記排気孔まで流動する気流が形成され、前記気流が前記吸気孔から前記
    排気孔まで流動しながら前記パワーチャンバを冷却する、 同軸上で強制掃気される２ストローク型発電装置。
  4. 【請求項４】 前記第１の自動圧力応答式弁が弁座筐体をさらに含み、 前記弁座筐体が、 前記弁座筐体内を前記弁座筐体の頂面から前記弁座筐体の底面まで延在し、前
    記底面に隣接する外側に張出した弁座を画成している第１の内腔部と、 前記内腔部内を往復移動するように形成された摺動子弁部材と、 をさらに含み、 前記摺動子弁部材が、 前記弁座と嵌合して前記弁を閉塞するように形成された外側に張出している底
    部を備えた細長い部材と、 前記摺動子弁を前記弁座筐体内で案内する案内手段と、 前記細長い部材の側壁内に延在する側部孔と、 前記摺動子弁部材内を前記摺動子弁部材の頂面から前記側部孔まで延在する第
    ２の内腔部とを含む、 請求講３に記載の同軸上で強制掃気される２ストローク型発電装置。
  5. 【請求項５】 前記圧縮空気源が圧縮空気貯蔵タンクをさらに含む、請求項３に記載の同軸上
    で強制掃気される２ストローク型発電装置。
  6. 【請求項６】 前記圧縮空気源が吸入シリンダをさらに含み、 前記吸入シリンダが、 大気と連通する吸気入口と、 前記パワーチャンバの前記吸気孔と連通する空気出口と、 前記吸入シリンダ内を上死点位置と下死点位置との間で往復移動するように取
    付けられたピストンとをさらに含む、 請求項３に記載の同軸上で強制掃気される２ストローク型発電装置。
  7. 【請求項７】 前記吸入シリンダの前記吸気入口内に取付けられた第２の自動圧力応答式弁を
    さらに含む、請求項６に記載の同軸上で強制掃気される２ストローク型発電装置
    。
  8. 【請求項８】 圧縮空気を供給する空気供給手段と、 差圧に反応して前記空気供給手段から圧縮空気を吸気するように前記空気供給
    手段と連通している第１の自動圧力応答式弁手段と、 第１の端部および前記第１の端部に対向する第２の端部があり、前記第１の自
    動圧力応答式弁手段と連通している細長いパワーシリンダであって、ドライブシ
    ャフトに接続され、前記パワーシリンダ内を前記第１の端部に隣接する上死点位
    置と前記第２の端部に隣接する下死点位置との間で往復移動するように取付けら
    れたピストン手段を具備し、前記空気供給手段と連通しており、燃料と空気との
    混合気を圧縮した後、前記混合気を燃焼することにより、前記ピストン手段を介
    してドライブシャフトに動力を伝達するように構成されているパワーシリンダと
    、 前記パワーシリンダの掃気時にその長手方向軸に沿って前記パワーシリンダを
    冷却する手段と、 を含む、同軸上で強制掃気される２ストローク型発電装置。
  9. 【請求項９】 前記パワーシリンダを冷却する手段が、 前記パワーシリンダと前記空気供給手段とを相互連結し、前記第１の圧力応答
    式弁手段を内部に取付けた吸気孔手段と、 排気手段とをさらに含む、 請求項８に記載の同軸上で強制掃気される２ストローク型発電装置。
  10. 【請求項１０】 前記吸気孔手段が前記第１の端部に隣接して位置付けられており、前記排気手
    段が、前記ピストンが前記下死点位置にある時点でのみ完全に露出され、それ以
    外の時点では常に前記ピストンにより少なくとも一部が遮断されるように、前記
    第２の端部から十分な距離をおいて位置付けられている、請求項９に記載の同軸
    上で強制掃気される２ストローク型発電装置。
  11. 【請求項１１】 前記第１の自動圧力応答式弁手段が、前記排気手段の露出により前記パワーシ
    リンダが掃気されると自動的に開口するように構成されているため、前記パワー
    シリンダと略同軸上に前記吸気孔手段から前記排気手段まで流動する気流が形成
    され、前記気流が、前記吸気孔手段から前記排気手段まで流動しながら前記パワ
    ーシリンダを冷却するようになっている、請求項１０に記載の同軸上で強制掃気
    される２ストローク型発電装置。
  12. 【請求項１２】 前記第１の自動圧力応答式弁が弁座筐体をさらに含み、 前記弁座筐体が、 前記弁座筐体内を前記弁座筐体の頂面から前記弁座筐体の底面まで延在し、前
    記底面に隣接する外側に張出した弁座部分を画成している第１の内腔部と、 前記内腔部内を往復移動するように形成された摺動子弁部材とをさらに含み、 前記摺動子弁部材が、 前記弁座と嵌合して前記弁を閉塞するように形成された外側に張出している底
    部を備えた細長い部材と、 前記摺動子弁を前記弁座筐体内で案内する案内手段と、 前記細長い部材の側壁内に延在する側部孔と、 前記摺動子弁部材内を前記動子弁部材の頂面から前記側部孔まで延在する第２
    の内腔部とをさらに含む、 請求項１１に記載の同軸上で強制掃気される２ストローク型発電装置。
  13. 【請求項１３】 空気供給手段が、圧縮空気貯蔵タンクをさらに含む、請求項９に記載の同軸上
    で強制掃気される２ストローク型発電装置。
  14. 【請求項１４】 前記空気供給手段が、第１の端部と第２の端部とがある吸入シリンダをさらに
    含み、 前記吸入シリンダが、 雰囲気と連通する吸気入口と、 前記パワーシリンダの前記吸気孔手段と連通する空気出口と、 前記吸入シリンダ内を前記吸入シリンダの前記第１の端部に隣接する上死点位
    置と前記吸入シリンダの前記第２の端部に隣接する下死点位置との間で往復移動
    するように取付けられたピストンとをさらに含む、 請求項９に記載の同軸上で強制掃気される２ストローク型発電装置。
  15. 【請求項１５】 前記吸気入口内に取付けられた第２の自動圧力応答式弁手段をさらに含む、請
    求項１４に記載の同軸上で強制掃気される２ストローク型発電装置。
  16. 【請求項１６】 作動シリンダを少なくとも１つ含む内燃機関において、 前記作動シリンダが、シリンダヘッドと弁座筐体を含む自動圧力応答式吸気弁
    とをさらに含み、 前記弁座筐体が、前記弁座筐体内を前記弁座筐体の頂面から前記弁座筐体の底
    面まで延在し、前記底面に隣接する外側に張出した弁座部分を画成している第１
    の内腔部と、前記内腔部内を往復移動するように形成された摺動子弁部材とをさ
    らに含み、 前記摺動子弁部材が、前記弁座と嵌合して前記弁を閉塞するように形成された
    外側に張出している底部を備えた細長い部材と、前記摺動子弁を前記弁座筐体内
    で案内する案内手段と、前記細長い部材の側壁内に延在する側部孔と、前記摺動
    子弁部材内を前記摺動子弁部材の頂面から前記側部孔まで延在する第２の内腔部
    とをさらに含む内燃機関。
  17. 【請求項１７】 前記弁座筐体が、前記前記弁座筐体を前記シリンダヘッドの開口部に装着する
    手段をさらに含む、請求項１６に記載の自動圧力応答式吸気弁。
  18. 【請求項１８】 前記弁座筐体を装着する前記手段が、前記弁座筐体の外面の少なくとも一部を
    取り囲むねじ山をさらに含む、請求項１７に記載の自動圧力応答式吸気弁。
  19. 【請求項１９】 前記弁座筐体が、前記弁座筐体内で前記第１の内腔部内部に向かって半径方向
    に延在し、前記摺動子弁を回転させないように前記摺動子弁上の案内手段と係合
    するピンをさらに含む、請求項１８に記載の自動圧力応答式吸気弁。
  20. 【請求項２０】 前記案内手段が、前記摺動子弁の前記細長い部材内に延在するスロットをさら
    に含む、請求項１９に記載の自動圧力応答式吸気弁。
  21. 【請求項２１】 前記摺動子弁部材内の前記第２の内腔部が、前記第２の内腔部の側壁により画
    成され、形状が球内部の一部となっているキャビティと、前記摺動子弁部材の頂
    面から前記キャビティまで前記摺動子弁部材の主軸に略平行に延在する第１の内
    腔部分と、前記摺動子弁部材の前記主軸に角度をつけて延在し、前記キャビティ
    を終点とする前記側部孔とをさらに含み、前記第２の内腔部内の気流が層流フロ
    ーを維持しながら、前記主軸に沿って方向付けられ、前記キャビティの前記球面
    形状に沿ってカーブした後、前記側部孔から流出する、請求項１９に記載の自動
    圧力応答式吸気弁。
  22. 【請求項２２】 前記側部孔が前記摺動子弁部材の前記主軸に略垂直に延在している、請求項２
    １に記載の自動圧力応答式吸気弁。
  23. 【請求項２３】 前記吸気弁の複数個を前記シリンダヘッド内に位置付けてさらに含む、請求項
    １６に記載の自動圧力応答式吸気弁。
  24. 【請求項２４】 前記弁のそれぞれが、気流を、前記弁内を通過して前記作動シリンダの半径方
    向に向けるように位置付けることにより、前記複数弁からの複数本の気流が、前
    記作動シリンダ内に一定の渦巻き気流を形成する、請求項２３に記載の自動圧力
    応答式吸気弁。
  25. 【請求項２５】 前記弁座筐体が前記シリンダヘッド内に一体形成されている、請求項１６に記
    載の自動圧力応答式吸気弁。
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