JP2005513344A - シリンダ・ヘッド - Google Patents

Abstract

従来技術の問題を克服または緩和するシリンダ・ヘッドを提供する。シリンダ・ヘッド（１２）は、ガイドウェイを備え、そのガイドウェイ内には、シリンダとガイドウェイ内の流体マニフォルドとの間に流体連通をもたらすように動作可能な流体ポートを備えた回転可能バルブ（１０、１２）が配置されている。バルブの回転によって、流体ポートをシリンダ（４）の燃焼室と整合させて、バルブ（１０、１２）とシリンダ（４）との間での流体の流動を可能する。シリンダ・ヘッド（２）は、更に、封止部（２２）を備えており、使用時に、封止部（２２）がバルブ（１０、１２）から遠ざかるように偏倚される第１非封止位置から、シリンダ（４）内部からのガス圧によって封止部（２２）がバルブ上に偏倚される第２封止位置に移動可能である。

Description

本発明は、燃焼機関用シリンダ・ヘッドに関し、特に、限定ではないが、４行程内燃機関用シリンダ・ヘッドに関する。

従来の４行程内燃機関では、シリンダ内部で往復運動可能に動力ピストンが配置されている。シリンダの上面は、シリンダ・ヘッドによって閉鎖され、シリンダ・ヘッドには、１つ以上の吸気ポペット・バルブおよび１つ以上の排気ポペット・バルブが支持されている。吸気ポペット・バルブは、動力ピストンがシリンダを降下すると開放するように時機が設定されており、その結果生ずる部分的真空によって、燃焼ガスを引き込み、開放したポペット・バルブを通じてシリンダ内に導入する。加圧吸気システムに関しては、部分的真空は、正圧力となり、ピストンがシリンダを降下すると、シリンダの負圧力部分に引き込まれる。吸気ポペット・バルブは、更に、ピストンがその移動工程の最下点付近に来る時点で閉鎖するように時機が設定されており、これによってシリンダに最大量の燃焼ガスを取り込む。回転し続けるクランクに接続されているために、動力ピストンがシリンダの上に向けて押し戻されると、ガスを圧縮する。圧縮行程と呼ぶ、このサイクルの最上位付近の地点において、シリンダ・ヘッド内に入るように設計されたスパーク・プラグが火花を発し、ガスに点火し、爆発するとガスは急速に膨張し、ピストンを押し下げる。ピストンが再度上昇すると、排気ポペット・バルブ（または複数のバルブ）が開放するように時機が設定されており、ガスを放出することができる。

ポペット・バルブは、長年内燃機関に用いられてきたが、いくつかの不都合も露呈している。ポペット・バルブは、シリンダ・ヘッド内部の有害環境においてバルブを使用する際に求められる許容度を実現するために必要な精細加工のため、製造および燃焼室のシリンダ・ヘッドに組み込むために比較的費用がかかる。

ポペット・バルブは、構造はかなり堅牢であり、初期状態では液密封止を構成するが、燃料およびガスの機関への流入ならびに機関からの流出を制限する。何故なら、燃料およびガスはバルブおよびそれと連動するステムを迂回して流れなければならないからである。また、ポペット・バルブは、機関のシリンダ・ヘッドとの金属対金属接触の効果によって、振動およびノイズ源となる。更に、機関の回転数が増加するに連れて、ポペット・バルブの適時に開放および閉鎖する能力は効率低下をきたし、動力出力がそれ以上上昇できない点に達する。また、ポペット・バルブは、一般にバルブを開放および閉鎖するために用いられるカムシャフトやばね荷重フォロワと同様、大きな摩擦源でもある。

回転型機関や２行程ピストン機関のように、ポペット・バルブを備えていない機関も知られているが、かかる機関は通常燃料消費が非効率的であり、保守にコストがかかる。

したがって、本発明の好適な実施形態の目的は、先に明示的に述べたか否かには拘わらず、従来技術の問題を克服または緩和することである。

本発明によれば、燃焼機関のシリンダ上に取り付けるシリンダ・ヘッドが提供される。このシリンダ・ヘッドは、ガイドウェイを備え、そのガイドウェイ内には、シリンダとガイドウェイ内の流体マニフォルドとの間に流体連通をもたらすように動作可能な流体ポー
トを備えた回転可能バルブが配置されている。前記バルブの回転によって、流体ポートをシリンダの燃焼室と整合させて、バルブとシリンダとの間での流体の流動を可能とする。シリンダ・ヘッドは、更に、封止部を備えており、この封止部は、使用時に、封止部がバルブから遠ざかるように偏倚される第１非封止位置から、シリンダ内部からのガス圧によって封止部がバルブ上に偏倚される第２封止位置に移動可能である。

好ましくは、ガイドウェイにおいて対応する入口マニフォルドおよび出口マニフォルドと協働可能な流体入口および流体出口から成る２つの流体ポートを備えている、単一の回転可能バルブがあるとよい。

流体入口は、回転可能バルブ上の流体出口とは直径方向に反対側にあるとよい。しかしながら、流体入口は、流体出口から、回転可能バルブに沿って軸線方向に離間していることが好ましい。

あるいは、シリンダ・ヘッドは、第１ガイドウェイ内に位置する第１回転可能バルブと、第２ガイドウェイ内に位置する第２回転可能バルブとを備え、第１バルブが流体入口を備え、第２バルブが流体出口を備えていてもよい。

好ましくは、回転可能バルブは、回転可能シャフトまたはバーを備えており、更に好ましくは、実質的に円形の断面を有する回転可能シャフトまたはバーを備えている。
回転可能バルブの流体ポートは、バルブのカットアウト部から成ることが適している。

好ましくは、回転可能バルブの流体ポートは、バルブ内を直径に沿って延びる開口またはスロットを備え、バルブの回転によって、開口またはスロットをシリンダおよびガイドウェイ内の流体マニフォルドとほぼ整合される開放位置と、スロットまたは開口をガイドウェイの表面とほぼ整合される閉鎖位置との間で移動が行われるようにする。

好ましくは、封止部は、シリンダと流体連通する。
好適には、封止部は、弾性偏倚手段を備え、弾性偏倚手段は、燃焼機関の燃焼サイクルにおいて、排気ガスの蓄積によって、弾性偏倚手段に対抗して封止部を第２封止位置まで移動させるのに十分な圧力がもたらされる時点まで、封止部を第１非封止位置に偏倚させる。

好適には、弾性偏倚手段はばねであり、好ましくは、螺旋ばねである。
好ましくは、封止部は、シリンダ・ヘッド内にあるポートまたはダクト内に位置する。そのポートまたはダクトは、一端がシリンダに向かって開放し、他端がシリンダ・ヘッダのガイドウェイに向かって開放している。好ましくは、封止部は、第１の位置において、実質的にポートまたはダクト内に位置し、第２の位置において、ポートまたはダクトからガイドウェイ内に延びて、回転バルブと当接する。

第２の位置において、流体ポートが封止部とほぼ整合しているときに、封止部が回転バルブの流体ポート内の途中まで延びるように構成することが適している。
シリンダ・ヘッダは、複数のシリンダ上に取り付けられる寸法を有するとよく、回転バルブは、各シリンダ毎に流体ポートを備え、バルブの回転によって、各流体ポートの所定のシリンダの燃焼室との整合が、時間的に分離されるようにするとよい。ガイドウェイは、回転バルブの各流体ポートに対して流体マニフォルドを備えていることが適している。回転バルブは、各シリンダに対して２つの流体ポートを備え、これらはガイドウェイ内の対応する流体マニフォルドと協働する流体入口および流体出口から成る。好ましくは、シリンダ・ヘッダは、更に、バルブとガイドウェイの内面との間で回転バルブの実質的に周囲に広がる少なくとも１つのシリンダ分離封止部を備える。各分離封止部は、隣接するシ
リンダ間でガイドウェイを通って流体が流出するのを防止するように構成されている。

回転バルブは、シリンダ・ヘッドがシリンダ上に取り付けられた場合、回転バルブが、クランクシャフトに対して、このクランクシャフトの速度の１／４で回転するように、燃焼機関のクランクシャフトに動作可能に接続されるように構成されることが適している。

本発明の第２の態様によれば、燃焼機関のシリンダ上に取り付けるシリンダ・ヘッドが提供される。このシリンダ・ヘッドは、単一のガイドウェイを備え、そのガイドウェイ内には、シリンダとガイドウェイ内の対応する入口マニフォルドおよび出口マニフォルドとの間に流体連通をもたらすように動作可能な流体入口および流体出口を備えた回転可能バルブが配置されている。バルブの回転によって、流体入口および流体出口をシリンダの燃焼室と整合させて、使用時に、バルブとシリンダとの間での流体の流動を可能とする。流体入口および流体出口は、回転バルブに沿って、軸線方向に離間されている。

好ましくは、回転可能バルブは、回転可能シャフトまたはバーを備えており、更に好ましくは、ほぼ円形の断面を有する回転可能シャフトまたはバーを備えている。
流体入口および流体出口は、バルブのカットアウト部から成ることが適している。

好ましくは、流体入口および流体出口は、バルブ内を直径に沿って延びる開口またはスロットから成り、バルブの回転によって、入口または出口の開口またはスロットがシリンダおよびガイドウェイ内の対応する入口マニフォルドまたは出口マニフォルドとほぼ整合される開放位置と、スロットまたは開口がガイドウェイの表面とほぼ整合される閉鎖位置との間で移動が行われるようにする。

好適には、流体入口の開放および閉鎖位置間の移動は、流体出口の開放および閉鎖位置間の移動とは異なる時点で行われる。これは、互いに対して角度をなして、バルブ内を直径に沿って延びる開口またはスロットをそれぞれ備える流体入口および出口を設けることによって行なわれ得る。

回転バルブは、シリンダ・ヘッドがシリンダ上に取り付けられたときに、該回転バルブがクランクシャフトに対して、このクランクシャフトの速度の１／４で回転するように、燃焼機関のクランクシャフトに動作可能に接続されるように構成されることが適している。

シリンダ・ヘッドは、更に、本発明の第１の態様について先に述べたような１つ以上の封止部も備えるとよい。シリンダ・ヘッドは、複数のシリンダ上に取り付けられる寸法を有するとよく、回転バルブは、各シリンダに対して流体入口および流体出口を備える。バルブの回転によって、各流体入口および流体出口の所定のシリンダの燃焼シリンダとの整合が、時間的に分離される。

本発明の第３の態様によれば、シリンダ上に取り付けられた、本発明の第１または第２の態様のシリンダ・ヘッドを備える燃焼機関が提供される。好ましくは、燃焼機関は、内燃機関であり、更に好ましくは、４行程機関である。

本発明の種々の態様をより良く理解するために、そしてその実施形態をどのように実施するかを示すために、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明する。

最初に図１Ａ乃至図１Ｄならびに図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、本発明のシリンダ
・ヘッド２の第１の好適な実施形態が、４行程内燃機関のシリンダ４上に装着されている。シリンダ４は、燃焼室５を備え、燃焼室５内にはピストン６が取り付けられ、ピストン６は機関のクランクシャフト８に回転可能に接続されている。

シリンダ・ヘッドは、２つの回転バルブ１０，１２を備えている。回転バルブ１０は、入口１４の形態のポートを備えており、該入口１４は回転バルブ内を直径に沿って延びるカットアウト部である。

回転バルブ１２は、出口１６の形態のポートを備えており、該出口１６は回転バルブ１２内を直径に沿って延びるカットアウト部である。
回転バルブ１０，１２は、当業者には周知の手段によってクランクシャフト８に連結されており、クランクシャフト８の１／４の速度で回転するように構成されている。

また、シリンダ・ヘッド２は、シリンダ４の燃焼室５と連通するスパーク・プラグ１８も含む。
次に、図２Ａおよび図２Ｂに移ると、回転バルブ１０および入口１４を示す、シリンダ２の近接断面図が示されている。回転バルブ１０は、ガイドウェイ１１内に取り付けられており、このガイドウェイはシリンダ・ヘッド２内のマニフォルド入口ポート１３と流体が流れるように連通（以下、「流体連通」とする）している。また、シリンダ・ヘッド２は、回転バルブ１０および燃焼室５と流体連通するダクト２４内に半径方向に取り付けられた封止部２０も含む。封止部２０は、弾性プラグ２２の形態の封止部材を備え、螺旋ばね２６の形態の２つの弾性偏倚手段によって、ダクト２４内に接続されている。プラグ２２は、ガイドウェイ１１およびダクト２４と連通している。

回転バルブ１２は、マニフォルド出口を備える、同様のガイドウェイ（図示せず）内に取り付けられており、シリンダ・ヘッド２は、２つの別の封止部２０を備える。これらの封止部２０は、回転バルブ１２と燃焼室５との間で流体連通するダクト内に取り付けられている。

使用時には、当業者には公知の方法で機関を起動する。機関は、図１Ａ乃至図１Ｄに示すように、排気行程（図１Ａ）、導入行程（図１Ｂ）、圧縮行程（図１Ｃ）、および出力行程（図１Ｄ）からなる４行程サイクルで稼動する。このサイクルは周知である。出力行程の間、スパーク・プラグ１８が活性化されて火花を発生して、導入行程の間にシリンダ２の燃焼室内に噴射または気化された燃料に点火する。

図１Ａに示すようにサイクルが導入行程に到達すると、入口１４を備える回転バルブ１０が、クランクシャフト８の回転によって回転され、図２Ａに示すように、入口マニフォルド１３と燃焼室５との間で流体連通するような配置となる。この位置において、燃料、または燃料および空気が、入口マニフォルド１３を通り、入口１４を通り、燃焼室５に噴射される。導入行程の間、出口１６は燃焼室５とは流体連通しない。

燃料、または燃料および空気を噴射した後、クランクシャフト８は回転し続け、これによりバルブ１０，１２を回転させる。クランクシャフト８が回転するに連れて、シリンダは、図１Ｂに示すように圧縮行程に移動する。該圧縮行程において、シリンダのピストン６がシリンダ・ヘッド２に向かって上昇し、燃料（および空気）を圧縮する。圧縮行程の間、回転バルブ１０，１２はいずれも、燃焼室５またはそれらの関連するガイドウェイ・マニフォルドと流体連通しない。

圧縮行程の終了時に、スパーク・プラグ１８を活性化して、燃焼室内に火花を発生させ、燃料または燃料／空気混合物に点火する。その結果、燃焼室５において生ずる燃焼によ
って、ピストンを下方に駆動し、クランクシャフト６を回転させ、したがってバルブ１０，１２を回転させる。この出力工程の間、図１Ｃに示すように、バルブ１０，１２が回転しても、これらのバルブ１０，１２が燃焼室５またはそれらと関連するガイドウェイ・マニフォルドと連通するように移動することはない。

ピストンがその最下位点に達したとき、図１Ｄに示すような排気行程において、クランクシャフト８を更に回転させて、ピストンをシリンダ・ヘッド２に向けて押圧する。シリンダが排気行程に入ると、入口１４を備えたバルブ１０は、クランクシャフト５を介して、燃焼室５とガイドウェイ１１の関連するマイフォルド入口１３との間で流体連通しないまま留まるように、回転する。回転バルブ１２は、排気行程の間に、出口１６が燃焼室５とそのガイドウェイ（図示せず）の関連するマニフォルド出口（図示せず）との間で流体連通する位置に移動するように回転する。このように、ピストン６を押し上げると、導入行程において燃焼によって発生した排気ガスが、出口１６を通じてバルブ１２内に圧送され、ガイドウェイのマニフォルド出口を通じて、シリンダ・ヘッド２から出て、機関の排気管（図示せず）に排出される。

ここで図２Ａおよび図２Ｂに移る。機関の４行程サイクルの間、大量のガスが、特に、排気ガスの形態で発生する。バルブ１０，１２とそれらと関連するガイドウェイとの間において、排気ガス、またはその他に存在するあらゆる流体の流出を防止するために、封止部２０を利用する。

使用時に、通常では排気行程中に燃焼室５内に十分なガスが蓄積した場合、封止部２０を作動させて、バルブ１０，１２とガイドウェイとの間の流体の流動を防止する。
燃焼室５にガスが蓄積するに連れて、圧力がスプリング２６の偏倚を克服し、封止部材２２をバルブ１０，１２に押圧するのに十分となるまで、ダクト２４内でガス圧が蓄積され、これによって、内部にバルブ１０，１２が配置されている連動するガイドウェイを横断する封止を形成する。

図２Ｂに示すように、排気行程の間、バルブ１０は、入口１４の一端が封止部材２２の１つと隣接して対向するように配向されている。したがって、封止部材２２がバルブ１０上に押圧されると、封止部材２２は入口１４の開放端内に押し込まれることによって、液密封止を形成する。封止部材２２にゴムまたは同様の材料を用いると、部材２２が入口１４に入る際、その圧縮によって、液密封止の形成が促進される。

４行程サイクルが継続し、燃焼室５内のガス圧が低下すると、ダクト２４における圧力低下によって、ばね２６は、低下した圧力に対抗して偏倚し、封止部材２２をバルブ１０，１２から引き離すことができ、図２Ａに示すように、バルブは拘束されることなく回転可能となる。

次に図３Ａ乃至図３Ｄおよび図４に移ると、本発明のシリンダ・ヘッドの第２の好適な実施形態は、図１Ａ乃至図１Ｄ、図２Ａおよび図２Ｂのそれと同様である。同様の参照番号は、同様の構造を記述する。

この実施形態では、シリンダ・ヘッド２は、１つの回転バルブ２８のみを備え、これが、入口３０および出口３２の形態となっている２つのポートを備えている。入口３０および出口３２は、軸線方向に前後に、回転バルブ２８に沿って離間されており、各々、バルブ２８内を直径に沿って延びるカットアウト部から成る。

バルブ２８は、図４に示すように、シリンダ・ヘッド２内のガイドウェイ３４の中に配置されている。ガイドウェイは、出口マニフォルド１３と、入口マニフォルド（図示せず
）とを含み、これらはガイドウェイ３４に沿って離間されている。したがって、マニフォルドは、ガイドウェイ３４内において、ガイドウェイ３４内に位置するバルブ２８の出口３２および入口３０と平行な位置に配置されている。

バルブ２８の入口３０および出口３２は、互いに異なる角度でバルブ２８内を直径に沿って延びており、バルブ２８が回転すると、入口３０および出口３２が、燃焼サイクルの異なる時点で、燃焼室５とそれらの各マニフォルド入口および出口と流体連通するようになっている。

シリンダ・ヘッドは、更に、４つの封止部２０を備えている。２つの封止部は、図４に示すようにガイドウェイ内に位置するバルブ２８の入口３０の位置と軸線方向に平行に、ガイドウェイ３４に隣接するシリンダ・ヘッド内に設けられている。別の２つの封止部は、出口３２（図示せず）の位置と平行なシリンダ・ヘッド２内に設けられている。封止部２０は、実質的に、図１Ａ乃至図１Ｄおよび図２Ａ乃至図２Ｂの実施形態について説明したのと同様である。

使用時において、燃焼サイクルは、図１Ａ乃至図１Ｂ、図２Ａおよび図２Ｂの実施形態と同様に繰り返されるが、この実施形態では、単一のバルブがクランクシャフトの速度の１／４で回転し、入口３０および出口３２の直径方向の角度は、排気行程中に、燃焼室５と出口マニフォルド４０との間で流体連通が得られ、燃焼室５からの排気ガスが通過するように、出口３０が整合されるようになっている。同時に、排気行程の間、図４に示すように、入口３０は異なる直径方向角度でバルブ２８を貫通ために、入口３０は燃焼室５と入口マニフォルド（図示せず）との間で流体連通しない。

機関が導入行程に入ると、バルブ２８は、出口３２が、燃焼室５とガイドウェイ３４の出口マニフォルド４０との間の流体連通から離れるように回転される。同時に、入口３０は、燃焼室５とガイドウェイ３４の入口マニフォルドとの間に流体連通をもたらすように回転され、それにより燃料または燃料および空気が燃焼室に噴射される。

燃焼サイクルの圧縮および動力行程の間、図３Ｃおよび図３Ｄに示すように、バルブ１８は、入口３０および出口３２のいずれも燃焼室５と流体連通しないように回転される。
封止部２０は、図１Ａ乃至図１Ｄおよび図２Ａおよび図２Ｂの実施形態の封止部と実質的に同様に作用する。

次に図５に移ると、四気筒燃焼機関において４つのシリンダ上に取り付けられている、本発明のシリンダ・ヘッドの回転バルブの側断面図が示されている。シリンダ・ヘッドは、この実施形態では示されていない。

回転バルブ１０は、シリンダ・ヘッド内のガイドウェイ（図示せず）内に位置し、バルブ１０のいずれかの端部に位置するベアリング３６によってシリンダ・ヘッドに接続されている。バルブ１０は、４対の入口および出口（図示せず）を有する円筒状部材であり、各対は、軸線方向にバルブ１０に沿って離間されており、対を為す各入口および出口は、互いに軸線方向に離間されている。

シリンダ・ヘッドは、バルブ１０の入口および出口の対の各々が、シリンダ４Ａ〜４Ｄに対して整合されて配置されるように、四気筒機関ブロックの上面に取り付けられている。

バルブ１０は、機関のクランクシャフトに接続され、機関速度の１／４で回転するように構成されている。バルブ１０の入口および出口は、図３Ａ乃至図３Ｄおよび図４の実施
形態について説明したのと同様であり、同様に動作する。したがって、バルブ１０が回転すると、入口および出口は、先に説明したように、導入、圧縮、動力、および排気行程を通じて移動する。

入口および出口の各対は、任意のある時点において、４つのシリンダの各々が、独立して燃焼サイクルの４行程のうちの１つにあるように、他の対の各々に対してずらして配向されている。

また、回転バルブ１０は、分割封止ガスケット３８も備えている。分割封止ガスケット３８は、ガイドウェイ内部でバルブ１０のほぼ周囲に広がっており、ガイドウェイのいずれかの一端、かつシリンダ４Ａ〜４Ｄの各々の間に位置する。分割封止ガスケット３８は、バルブ１０およびガイドウェイの双方に接触し、バルブ１０およびガイドウェイの間に封止を形成するような寸法に形成されている。したがって、シリンダのガイドウェイ内に逃げ込もうとするどのようなガスまたは流体があっても、２つのガスケット２８の間にあるガイドウェイの所定区間において保持され、こうしてバルブ１０の入口または出口の別のシリンダに逃げ込むのを防止する。

分割封止ガスケット３８は、図３Ａ乃至図３Ｄおよび図４について記載したシリンダ・ヘッド２の実施形態のバルブ２８上でも、あるいは図１Ａ乃至図１Ｄおよび図２Ａ乃至図２Ｂのシリンダ・ヘッド２のバルブ１０，１２の各々にも用いることができる。

本明細書との関連で、本明細書と同時に、またはそれ以前に提出され、本明細書と共に公衆の便覧のために公開された全論文および文書に、読者の注意を向ける。かかる論文および文書全ての内容は、ここで引用したことにより本願にも含まれることとする。

本明細書（添付した特許請求の範囲、要約書、および図面の全てを含む）において開示された特徴の全て、および／またはそのように開示されたいずれの方法またはプロセスのあらゆるステップも、かかる特徴および／またはステップの少なくとも一部が相互に排他的である組み合わせを除いて、あらゆる組み合わせにでも組み合わせることができる。

本明細書（添付した特許請求の範囲、要約書、および図面の全てを含む）において開示した各構造は、特に明示的に述べられていない限り、同一、同等、または同様の目的に供する代替的な構造と置換することができる。したがって、特に明示的に述べられていない限り、開示した各構造は、汎用的な一連の同等または同様の構造の一例に過ぎない。

本発明は、前述の実施形態（複数の実施形態）の詳細には制約されない。本発明は、本明細書（添付した特許請求の範囲、要約書、および図面の全てを含む）において開示した特徴のいずれの新規な１つ、またはいずれの新規な組み合わせ、あるいはそのように開示されたいずれの方法またはプロセスのステップのいずれの新規な１つ、またはいずれの新規な組み合わせにも及ぶこととする。

４行程内燃機関のシリンダに装着され、排気、吸気、燃焼、および出力工程を通して移動する、本発明のシリンダ・ヘッドの好適な実施形態の正面断面図。 ４行程内燃機関のシリンダに装着され、排気、吸気、燃焼、および出力工程を通して移動する、本発明のシリンダ・ヘッドの好適な実施形態の正面断面図。 ４行程内燃機関のシリンダに装着され、排気、吸気、燃焼、および出力工程を通して移動する、本発明のシリンダ・ヘッドの好適な実施形態の正面断面図。 ４行程内燃機関のシリンダに装着され、排気、吸気、燃焼、および出力工程を通して移動する、本発明のシリンダ・ヘッドの好適な実施形態の正面断面図。 本発明による燃焼サイクルの吸気行程における、図１Ａ乃至図１Ｄのシリンダに装着したシリンダ・ヘッドの好適な実施形態の一部の正面断面図。 燃焼サイクルの排気行程における、図１Ａの正面断面図。 任意の４行程内燃機関のシリンダに装着され、排気、吸気、燃焼、および出力工程を通して移動する、本発明のシリンダ・ヘッドの第２の好適な実施形態の正面断面図。 任意の４行程内燃機関のシリンダに装着され、排気、吸気、燃焼、および出力工程を通して移動する、本発明のシリンダ・ヘッドの第２の好適な実施形態の正面断面図。 任意の４行程内燃機関のシリンダに装着され、排気、吸気、燃焼、および出力工程を通して移動する、本発明のシリンダ・ヘッドの第２の好適な実施形態の正面断面図。 任意の４行程内燃機関のシリンダに装着され、排気、吸気、燃焼、および出力工程を通して移動する、本発明のシリンダ・ヘッドの第２の好適な実施形態の正面断面図。 燃焼サイクルの排気行程における、図３Ａ乃至図３Ｄのシリンダ・ヘッドの一部の正面断面図。 四気筒燃焼機関にける４つのシリンダに装着した、本発明のシリンダ・ヘッド（図示せず）において有用な回転バルブの側断面図。

Claims (29)

1. 燃焼機関のシリンダ上に取り付けるシリンダ・ヘッドであって、該シリンダ・ヘッドは、ガイドウェイを備え、該ガイドウェイ内には、シリンダと前記ガイドウェイ内の流体マニフォルドとの間に流体連通をもたらすように動作可能な流体ポートを備えた回転可能バルブが配置され、前記バルブの回転によって、前記流体ポートがシリンダの燃焼室と整合されて、前記バルブとシリンダとの間での流体の流動が可能となり、前記シリンダ・ヘッドは、更に、封止部を備えており、該封止部は、使用時に、前記封止部が前記バルブから遠ざかるように偏倚されている第１非封止位置から、シリンダ内部からのガス圧によって前記封止部が前記バルブ上に偏倚される第２封止位置に移動可能である、シリンダ・ヘッド。
2. 請求項１記載のシリンダ・ヘッドにおいて、単一の回転可能バルブを備え、該回転可能バルブは、前記ガイドウェイにおいて対応する入口マニフォルドおよび出口マニフォルドと協働し得る流体入口および流体出口から成る２つの流体ポートを備えている、シリンダ・ヘッド。
3. 請求項２記載のシリンダ・ヘッドにおいて、前記流体入口は、前記流体出口から、前記回転可能バルブに沿って軸線方向に離間している、シリンダ・ヘッド。
4. 請求項１記載のシリンダ・ヘッドであって、第１ガイドウェイ内に位置する第１回転可能バルブと、第２ガイドウェイ内に位置する第２回転可能バルブとを備え、前記第１バルブが流体入口を備え、前記第２バルブが流体出口を備えている、シリンダ・ヘッド。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシリンダ・ヘッダにおいて、前記回転可能バルブが、回転可能なシャフトまたはバーを備えている、シリンダ・ヘッダ。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のシリンダ・ヘッダにおいて、前記回転可能バルブの流体ポートは、前記バルブのカットアウト部を備える、シリンダ・ヘッダ。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載のシリンダ・ヘッダにおいて、前記回転可能バルブの流体ポートは、前記バルブ内を直径に沿って延びる開口またはスロットを備え、前記バルブの回転によって、前記開口またはスロットがシリンダおよび前記ガイドウェイ内の流体マニフォルドとほぼ整合される開放位置と、前記スロットまたは開口が前記ガイドウェイの表面とほぼ整合される閉鎖位置との間で移動が行われる、シリンダ・ヘッダ。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載のシリンダ・ヘッダにおいて、前記封止部はシリンダと流体連通する、シリンダ・ヘッダ。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載のシリンダ・ヘッダにおいて、前記封止部は、弾性偏倚手段を備え、該弾性偏倚手段は、前記燃焼機関の燃焼サイクルにおいて、排気ガスの蓄積によって、前記弾性偏倚手段に対抗して前記封止部を第２封止位置まで移動させるのに十分な圧力がもたらされる時点まで、前記封止部を前記第１非封止位置に偏倚させるように構成されている、シリンダ・ヘッダ。
10. 請求項９記載のシリンダ・ヘッダにおいて、前記弾性偏倚手段はばねである、シリンダ・ヘッダ。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のシリンダ・ヘッダにおいて、前記封止部は、前記シリンダ・ヘッド内にあるポートまたはダクト内に位置し、そのポートまたはダクト
    は、一端がシリンダに向かって開放し、他端が前記シリンダ・ヘッダのガイドウェイに向かって開放している、シリンダ・ヘッダ。
12. 請求項１１記載のシリンダ・ヘッダにおいて、前記封止部は、前記第１の位置において、実質的に前記ポートまたはダクト内に位置し、前記第２の位置において、前記ポートまたはダクトから前記ガイドウェイ内に延びて、前記回転バルブと当接する、シリンダ・ヘッダ。
13. 請求項１１または１２記載のシリンダ・ヘッダにおいて、前記第２の位置において、前記流体ポートが前記封止部とほぼ整合しているときに、前記封止部は、前記回転バルブの流体ポート内に部分的に延びるように構成されている、シリンダ・ヘッダ。
14. 請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のシリンダ・ヘッダであって、該シリンダ・ヘッダ複数のシリンダ上に取り付けられるような寸法を有し、前記回転バルブが、各シリンダに対する流体ポートを備え、前記バルブの回転によって、各流体ポートと所定シリンダの燃焼室との整合が時間的に分離されている、シリンダ・ヘッダ。
15. 請求項１４記載のシリンダ・ヘッダにおいて、前記ガイドウェイは、前記回転バルブの各流体ポートに対する流体マニフォルドを備えている、シリンダ・ヘッダ。
16. 請求項１４または１５記載のシリンダ・ヘッダにおいて、前記回転バルブは、各シリンダに対して２つの流体ポートを備え、その２つの流体ポートは、前記ガイドウェイ内の対応する流体マニフォルドと協働可能な流体入口および流体出口から成る、シリンダ・ヘッダ。
17. 請求項１４乃至１６のいずれか１項に記載のシリンダ・ヘッダにおいて、前記シリンダ・ヘッダは、前記バルブと前記ガイドウェイの内面との間で前記回転バルブの実質的に周囲に広がる少なくとも１つのシリンダ分離封止部を更に備え、各分離封止部が、隣接するシリンダ間で前記ガイドウェイを通って流体が流出するのを防止するように構成されている、シリンダ・ヘッダ。
18. 請求項１乃至１７のいずれか１項に記載のシリンダ・ヘッダにおいて、前記回転バルブは前記シリンダ・ヘッドがシリンダ上に取り付けられた場合、前記回転バルブが、前記クランクシャフトに対して、該クランクシャフトの速度の１／４で回転するように、燃焼機関のクランクシャフトに動作可能に接続されるように構成されている、シリンダ・ヘッド。
19. 燃焼機関のシリンダ上に取り付けるシリンダ・ヘッドであって、該シリンダ・ヘッドは、単一のガイドウェイを備え、そのガイドウェイ内には、シリンダと前記ガイドウェイ内の対応する入口マニフォルドおよび出口マニフォルドとの間に流体連通をもたらすように動作可能な流体入口および流体出口を備えた回転可能バルブが配置されており、使用時に、前記バルブの回転によって、前記流体入口および流体出口がシリンダの燃焼室と整合されて、前記バルブとシリンダとの間での流体の流動が可能となり、前記流体入口および流体出口が前記回転バルブに沿って軸線方向に離間されている、シリンダ・ヘッド。
20. 請求項１９記載のシリンダ・ヘッドにおいて、前記回転可能バルブは、回転可能シャフトまたはバーを備えている、シリンダ・ヘッド。
21. 請求項１９または２０記載のシリンダ・ヘッドにおいて、前記流体入口および前記流体出口は、前記バルブのカットアウト部から成る、シリンダ・ヘッド。
22. 請求項１９乃至２１のいずれか１項に記載のシリンダ・ヘッドにおいて、前記流体入口および流体出口は、前記バルブ内を直径に沿って延びる開口またはスロットを備え、前記バルブの回転によって、前記入口または出口の前記開口またはスロットがシリンダおよび前記ガイドウェイ内の対応する入口マニフォルドまたは出口マニフォルドとほぼ整合される開放位置と、前記スロットまたは開口が前記ガイドウェイの表面とほぼ整合される閉鎖位置との間で移動が行われる、シリンダ・ヘッダ。
23. 請求項２２記載のシリンダ・ヘッドにおいて、前記流体入口の前記開放および閉鎖位置間の移動は、前記流体出口の前記開放および閉鎖位置間の移動とは異なる時点で行われる、シリンダ・ヘッド。
24. 請求項１９乃至２３のいずれか１項に記載のシリンダ・ヘッドにおいて、前記回転バルブは、前記シリンダ・ヘッドがシリンダ上に取り付けられたときに、前記回転バルブが、前記クランクシャフトに対して、該クランクシャフトの速度の１／４で回転するよう、燃焼機関のクランクシャフトに動作可能に接続されるように構成されている、シリンダ・ヘッド。
25. 請求項１９乃至２４のいずれか１項に記載のシリンダ・ヘッドにおいて、前記シリンダ・ヘッドは、使用時に、前記封止部が前記バルブから遠ざかるように偏倚される第１の非封止位置から、シリンダ内部からのガス圧によって前記封止部を前記バルブ上に偏倚させる第２の封止位置に移動可能である封止部を備えている、シリンダ・ヘッド。
26. 請求項１９乃至２５のいずれか１項に記載のシリンダ・ヘッドにおいて、前記シリンダ・ヘッドは複数のシリンダ上に取り付けられる寸法を有し、前記回転バルブが、各シリンダに対する流体入口および流体出口を備え、前記バルブの回転によって、各流体入口および流体出口の所定シリンダの燃焼シリンダとの整合が時間的に分離される、シリンダ・ヘッダ。
27. シリンダ上に取り付けられた、請求項１乃至２６のいずれか１項に記載のシリンダ・ヘッドを備える燃焼機関。
28. 添付図面を参照して本願において実質的に説明したシリンダ・ヘッド。
29. 添付図面を参照して本願において実質的に説明した燃焼機関。

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