JP2012503741A - デュアルチャンバーシリンダを備える内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】ガス動力エンジンの改良である。
【解決手段】この改良には、シリンダ下部のシールを通って延びるピストンアームが固定されたピストンの使用が挙げられる。４行程エンジンのこの提案では、下部チャンバーは上部チャンバーシリンダエンジンの過給機として使用される。この提案した２行程エンジンでは、下部チャンバーはコンプレッサーチャンバーとして使用され、圧縮空気は上部チャンバーに入る。ピストンアームは出力軸を駆動する楕円クランクで操作する。ピストンに空気および排気を入れたり出したりする弁が、クランクに位置するカムによって突き上げられる。ピストンが最も下降した行程にある場合、独特の油噴射器がリング間に油を入れる。
【選択図】図５

Description

本発明は内燃機関の改善に関する。特に各シリンダは、ピストンによって２つのチャンバーに分割され、上部チャンバーは燃焼に使用され、下部チャンバーは空気ポンピングおよび初期圧縮に使用される。

内燃機関が２行程エンジンとして使用される場合、エンジンの大きさを既存の４行程エンジンの最大５０％減少することができる。

内燃機関が４行程エンジンとして使用される場合、エンジンは既存の４行程エンジンと同じような大きさとなるものの、ピストンの下のチャンバーは、過給機として動作し、効率を高めることになる。

ピストン駆動エンジンに関して多数の特許が発行されている。このようなエンジンの大部分は、シリンダ内で昇降するピストンを使用している。ピストンは、クランクシャフトに接続され、ピストンコネクティングロッドに接続されるリストピンで枢動する。ピストンロッドが左右に動くと、ピストンの下面に封止面が位置する可能性が除かれることになる。ピストンに対する向きを固定したピストンロッドを備えるエンジンの設計によって、ピストンの下にシールが存在することが可能となり、この領域をポンプとして利用し、ピストンの上端部に押し込まれる空気量を増大させ、エンジンの排気または出力軸から駆動する従来のターボチャージャーを使用せずにシリンダ内の空気量をターボ過給することができる。ピストンに対する向きを固定して存在するピストンロッドを使用する幾つかの製品が開発され、特許が発行されている。そのような製品を網羅する特許の典型的な実施例を本願明細書に開示する。

動作に応じてピストンの下の空気を押すピストンからの空気抵抗のために損失するエネルギーが大量にある。ピストンの上部のみを使用する既存のエンジンでは、空気抵抗のためにエネルギーが無駄となる。デュアルチャンバーシリンダには、空気抵抗がない。

１９７１年６月１５日にＫｉｌｂｕｒｎ Ｉ．Ｐｏｒｔｅｒに発行された特許文献１は、正反対に位置するシリンダ対を備えるラジアル内燃機関を開示している。ピストンアームは、ピストンに対する向きを固定して存在するが、ピストンの下の容積部分は、エンジンの吸気行程に空気をポンプで送るように利用されていない。

１９８４年７月１７日にＧｌｅｎ Ｆ． Ｃｈａｔｆｉｅｌｄに発行された特許文献２は、カム制御式の往復ピストン装置を開示している。１または反対に位置する２または４つのピストンが、クランクピンおよびコネクティングロッドに代わる特殊カムまたは特殊ヨークによって動作する。この特許は、ピストンに固定されるピストンアームを開示しているが、この特許もまた、各ピストンの下の領域を利用してピストンの吸気行程に空気を移動させることを開示していない。

１９８４年１１月６日にＥｇｉｄｉｏ Ａｌｌａｉｓに発行された特許文献３は、動作可能なように独立したカムを備える自由ピストンエンジンを開示している。ピストンはカムの反対側で動作し、ピストンの動作の平衡を保つ。カムの被動輪はシリンダ内でピストンを動作させる。ピストンおよびコネクティングロッドの往復運動によって、鉄材をコイルに通過させ、回転運動に対して動力を生成する。吸気行程でシリンダに空気を押し込むために、ピストンの下の空気の移動はここでも利用されていない。

Ｌｕｃｉａｎｏ Ｆａｎｔｕｚｚｉに２００５年１２月２０日に発行された特許文献４と、同じく２００１年８月３０日に公開された特許文献５は、往復運動による内燃機関を開示している。ピストンはピストンロッドに固定され、ピストンロッドは出力軸に接続される誘導カム上を動く。これらの発明は、往復運動のガイドとしてピストンを使用し、これにより、シリンダ壁に対して圧力を生成する。デュアルチャンバー設計では、往復運動時に、ピストンのガイドとして、下部チャンバー底部のピストン側壁およびガイドチューブを使用する。この２つの明細書は、どちらも過給機として下部チャンバーを利用することを開示していない。

米国特許第３，５８４，６１０号明細書 米国特許第４，４５９，９４５号明細書 米国特許第４，４８０，５９９号明細書 米国特許第６，９７６，４６７号明細書 米国特許出願第２００１／００１７１２２号明細書

必要とされるものは、空気を圧縮し、上部チャンバーシリンダの過給機として動作するために、ピストンの下側が利用されるエンジンである。本願は、その解決法を開示し、提供する。

デュアルチャンバーシリンダを備えるエンジンの目的は、エンジンの使用、またはその他の使用のために過給機またはコンプレッサーとして作動するようにピストンの下側を利用することである。

デュアルチャンバーシリンダを備えるエンジンの目的は、シリンダの底部のガイドチューブおよび楕円軸を使用して往復直線運動を回転運動に変換することである。

デュアルチャンバーシリンダを備えるエンジンの目的は、上部チャンバーを４行程エンジンとして使用し、下部チャンバーをコンプレッサーまたは過給機として使用することである。

デュアルチャンバーシリンダを備えるエンジンの目的は、上部チャンバーを燃焼／排気として使用し、シリンダの下部を空気／コンプレッサーとして使用することによって、分割サイクルエンジンまたは２行程エンジンを使用することである。この設計によれば、エンジンの大きさを最大５０％減少させることができる。

デュアルチャンバーシリンダを備えるエンジンの目的は、ピストンが揺動し、ピストンアームで左右に押引されることよって引き起こされる摩擦を取り除くことである。ピストンはシリンダ内で直線的に押引され、これにより、左右の回転と摩擦を取り除くことから、左右の力は取り除かれる。

デュアルチャンバーシリンダを備えるエンジンの目的は、ピストンの下から空気力および抵抗を取り除くことである。

デュアルチャンバーシリンダを備えるエンジンの目的は、チャンバーの下の領域を、ピストンの上の領域の緩衝装置として動作させ、これにより、エンジンを静かに動作させることである。

デュアルチャンバーシリンダを備えるエンジンの目的は、エンジンを軽量化し、効率を高めることができることから、航空機のエンジンに使用することである。

デュアルチャンバーシリンダを備えるエンジンの目的は、クランクシャフト、カムシャフト、カムスプロケット、タイミングベルト、タイミングベルトテンショナーおよび外側の過給機またはターボ過給機を取り除くことである。特定した構成部品を取り除くことによって、空間、重量、コストおよびエネルギー消費を減少させることができる。

デュアルチャンバーシリンダを備えるエンジンの目的は、エンジンを軽量化し、摩擦を減少し、ピストン内の横力がなく、部品数を少なくし、シリンダ内での動作するピストンの下からの空気抵抗をなくすことによって、既存の４行程エンジンよりデュアルチャンバーのエネルギーを節約することである。

デュアルチャンバーシリンダを備えるエンジン／コンプレッサーのさらなる他の目的は、モータを使用して楕円軸を回転させ、他の機能用コンプレッサー、ポンプとしてエンジン／コンプレッサーを使用することである。

本発明のさまざまな目的、特徴、態様および利点が、本発明の好適な実施形態に関する以下の詳細な説明と、同一の符号が同等の構成要素を示す添付の図面から明らかとなる。

空気圧の取り込み時のデュアルチャンバーシリンダ１型および２型の第１の好適な実施形態の断面図である。 排気時のデュアルチャンバーシリンダ１型および２型の第１の好適な実施形態の断面図である。 シングルチャンバーシリンダ３型の断面図である。 デュアルチャンバーシリンダ、コンプレッサー４型の断面図である。 ２シリンダ／２行程エンジンの動作を示すブロック図である。 過給機シリンダを備える２シリンダ、２行程エンジンを示すブロック図である。 ピストン弁を備える２行程エンジンのデュアルチャンバーシリンダを示す図である。 ２行程エンジンで使用されるピストン弁の詳細図である。 ２行程エンジンに用いる排気弁のカムローブを示す図である。 ４シリンダ−４サイクルエンジンのブロック図である。 空気貯蔵タンクを備える４シリンダ−４サイクルエンジンのブロック図である。 ４行程エンジンに用いる排気弁のカムローブを示す図である。 楕円軸に接続されるピストンロッドの第１の好適な実施形態を示す図である。 １型および２型のエンジンに用いる排気弁のピストンロッド、楕円軸およびカムローブの断面図である。 ３型のエンジンに用いるピストンロッド、楕円軸ならびに空気弁のカムローブおよび排気弁のカムローブの断面図である。 楕円軸に接続されるピストンロッドの第２の好適な実施形態を示す図である。 １型および２型のエンジンに用いるピストンロッド、楕円軸および排気弁のカムローブの断面図である。 ３型のエンジンに用いるピストンロッド、楕円軸ならびに空気弁のカムローブおよび排気弁のカムローブの断面図である。 典型的な４行程エンジンのさまざまなエンジン速度における、動力がどこで消費されるかを示すグラフである。 燃料噴射装置とほぼ同じ噴射器を使用する給油系の断面図である。 スプール弁が開いた状態の噴射器を使用する給油系の断面図である。 スプール弁が閉じた状態の噴射器を使用する給油系の断面図である。 １つの楕円クランクに８つのシリンダを備えるエンジンの断面略図である。

エンジン／コンプレッサーは、４つの型のひとつである。１型は２行程エンジンであり、２型は過給機付き４行程エンジンであり、３型は過給機を備えていない４行程エンジンであり、４型はコンプレッサーシリンダである。添付の図面は、ピストンの上下のさまざまな空間を示す。このような空間は説明目的のものであり、設計要件に基づいて変化する。一般に、ピストンの上の空間は、スパークプラグ、空気移動および／または燃料噴射の間隙のため、ピストンの下の空間より大きくなる。

図１および２は、デュアルチャンバーシリンダの好適な実施形態の断面図を示す。内燃機関には、１または複数のシリンダ３０があり、各シリンダ３０はピストン４０によって上部チャンバーおよびチャンバーに分割される。ピストン４０は、ピストンロッドまたはアーム４１を有するシリンダ３０内で滑動して往復直線運動する。ピストンロッド４１は、ピストン４０に対する向きを固定して存在し、シリンダの端部にあり、低摩擦シールを使用するシール部４２を備えるガイドチューブを通ってシリンダに滑動して出入りする。シリンダの動作には２つの型がある。１型には、燃焼／排気用の第１のチャンバーと、空気／圧縮用の第２のチャンバーがあり、本願明細書では、分割サイクルエンジンまたは２行程エンジンと呼ぶ。２型は、空気／圧縮／燃焼／排気用の第１のチャンバーと、空気／圧縮用の第２のチャンバーを使用し、本願明細書では、過給機付き４サイクルエンジンと呼ばれる。

ピストンロッド４１は、低摩擦シール４２を使用するシリンダの一端部のガイドチューブを通ってシリンダに滑動して出入りする。ピストンは、下死点（ＢＤＣ）と上死点（ＴＤＣ）の間のシリンダ内を滑動して往復直線運動でき、楕円軸などの装置がピストンの往復直線運動をエンジンシャフトの回転運動に変換する。下死点（ＢＤＣ）と上死点（ＴＤＣ）の間のピストンアーム４１の動作距離は、楕円軸の長軸と短軸の差の半分に等しく、エンジンシャフトは、各軸系によって既存のエンジンでは１８０度回転するが、むしろ９０度に回転することになる。楕円クランク１００シャフトには、２つの壁、シリンダにピストンロッドを押し込む内壁１０１と、シリンダからピストンロッドを引き出す外壁１０２がある。楕円クランクを、本願明細書の図１３〜１８にさらに詳細に示し説明する。ピストンロッドまたはアーム４１は、外壁１０２に対して取り付けられた２つのローラーと、内壁１０１に対して取り付けられた第２のローラーベアリング４５を備えるピストンアームガイド４３で終端する。

頭部３１はシリンダ３０の上部を閉塞する。頭部３１は、吸気流に燃料を供給する燃料噴射装置７０と、シリンダ３０を用いて圧縮ガス／空気混合気体を点火するためのスパークプラグ７１を備える。空気８１は、吸気チェック弁を通って８０に入り、吸気口からシリンダ内に入る。排気９１は、排気口からシリンダを出て排気弁９０を通り抜ける。排気弁９０は、反対側に位置する排気弁スプリング止め９３を押す排気弁スプリング９２によって閉じた状態となる。排気弁９０には、排気弁突き上げ装置９４があり、クランク１００に位置する排気カムローブ９５によって突き上げられる。

ピストン４０は、圧縮リング５０および油リング５１の一式によってシリンダ３０の内側に対して封止される。油管または油送管６０および油ドレン６１によって、ピストンから油を移す。油送管６０への油路は、図２０、２１および２２にさらに詳細に示す。油がピストン４０の内部に入ることから、油送管６０の両側には、ピストン４０の外面に近接する圧縮リング５０とともに油リング５１がある。

図３は、シングルチャンバーシリンダの第１の好適な実施形態による３型のエンジンの断面図を示す。内燃機関には、１または複数のシリンダ３０があり、各シリンダ３０はピストン４０によって上部チャンバーおよびチャンバーに分割される。ピストン４０は、ピストンロッドまたはアーム４１を有するシリンダ３０内で滑動して往復直線運動する。ピストンロッド４１は、ピストン４０に対する向きを固定して存在し、シリンダの端部にあり、低摩擦シールを使用するガイドチューブまたはピストンアームのシール部４２を通ってシリンダに滑動して出入りする。この３型は、空気／圧縮／燃焼／排気用の第１のチャンバーを使用し、第２のチャンバーは油路６２に対して開いており、本願明細書では４サイクルエンジンと呼ぶ。

ピストンロッド４１は、低摩擦シール４２を使用するシリンダの一端部のガイドチューブを通ってシリンダに滑動して出入りする。ピストンは、下死点（ＢＤＣ）と上死点（ＴＤＣ）の間のシリンダ内を滑動して往復直線運動でき、楕円軸などの装置がピストンの往復直線運動をエンジンシャフトの回転運動に変換する。下死点（ＢＤＣ）と上死点（ＴＤＣ）の間のピストンアーム４１の動作距離は、楕円軸の長軸と短軸の差の半分に等しく、エンジンシャフトは、各軸系によって既存のエンジンでは１８０度回転するが、むしろ９０度に回転することになる。楕円クランク１００シャフトには、２つの壁、シリンダにピストンロッドを押し込む内壁１０１と、シリンダからピストンロッドを引き出す外壁１０２がある。楕円クランクを、本願明細書の図１３〜１８にさらに詳細に示し説明する。ピストンロッドまたはアーム４１は、２つのローラーベアリング４４を備えたピストンアームガイド４３で終端する。第１のローラーベアリング対は外壁１０２に対して取り付けられ、第２のローラーベアリング対は内壁１０１に対して取り付けられる。

頭部３１はシリンダ３０の上部を閉塞する。頭部３１は、吸気流に燃料を供給する燃料噴射装置７０と、シリンダ３０を用いて圧縮ガス／空気混合気体を点火するためのスパークプラグ７１を備える。空気８１は、吸気弁８０を通って８０に入って吸気口からシリンダ内に入る。吸気弁は反対側に位置する吸気弁スプリング止め８３を押す吸気弁スプリング８２によって閉じた状態となる。吸気弁８０には、クランク１００の前に位置する吸気カムローブ８５によって突き上げられる吸気弁突き上げ装置８４がある。排気９１は、排気口からシリンダを出て排気弁９０を通り抜ける。排気弁９０は、反対側に位置する排気弁スプリング止め９３を押す排気弁スプリング９２によって閉じた状態となる。排気弁９０には、排気弁突き上げ装置９４があり、クランク１００の後に位置する排気カムローブ９５によって突き上げられる。

図４は、デュアルチャンバーシリンダの好適な実施形態の断面図を示す。内燃機関には、１または複数の空気ポンプシリンダ３３があり、各シリンダ３３はピストン４０によって上部チャンバーおよびチャンバーに分割される。ピストン４０は、ピストンロッドまたはアーム４１を有するシリンダ３０内で滑動して往復直線運動する。ピストンロッド４１は、ピストン４０に対する向きを固定して存在し、シリンダの端部にあり、低摩擦シールを使用するガイドチューブまたはピストンアームシール部４２を通ってシリンダに滑動して出入りする。この型は、空気／圧縮用の２つのコンプレッサーを使用し、本願明細書ではコンプレッサーまたは４型と呼ぶ。

ピストンロッド４１は、低摩擦シール４２を使用するシリンダの一端部のガイドチューブを通ってシリンダに滑動して出入りする。ピストンは、下死点（ＢＤＣ）と上死点（ＴＤＣ）の間のシリンダ内を滑動して往復直線運動でき、楕円軸などの装置がピストンの往復直線運動をエンジンシャフトの回転運動に変換する。下死点（ＢＤＣ）と上死点（ＴＤＣ）の間のピストンアーム４１の動作距離は、楕円軸の長軸と短軸の差の半分に等しく、エンジンシャフトは、各軸系によって既存のエンジンでは１８０度回転するが、むしろ９０度に回転することになる。楕円クランク１００シャフトには、２つの壁があり、シリンダにピストンロッドを押し込む内壁１０１と、シリンダからピストンロッドを引き出す外壁１０２がある。楕円クランクを、本願明細書の図１３〜１８にさらに詳細に示し説明する。ピストンロッドまたはアーム４１は、２つのローラーベアリング４４を備えたピストンアームガイド４３で終端する。第１のローラーベアリング対は外壁１０２に対して取り付けられ、第２のローラーベアリング対は内壁１０１に対して取り付けられる。シリンダ３３の各チャンバーには、１つの吸気チェック弁８６と１つの圧縮空気排出チェック弁９６がある。

２行程エンジン／分割サイクルエンジン

図５は、４シリンダエンジンとして作動する２つのシリンダのブロック図を示す。これは、第１のシリンダの下降行程を使用してエンジンの動力を生成すると同時に、第２のシリンダを使用して下部チャンバーの空気を圧縮することによって達成される。第２のシリンダの下降行程によってエンジンの動力を生成し、第１のシリンダの空気を圧縮する。この２つのシリンダの構成は、図１に示す構成と同じまたはほぼ同じである。図８に示す空気弁１１０およびカムローブには、排気ローブ１３３がある。

燃料噴射装置７０およびスパークプラグ７１はシリンダの上端部または頭部に存在している。ピストン４０の上昇行程では、大気１２０は一方向チェック弁１２２を通ってシリンダ３０の下側に入る。ピストン４０が下降すると、シリンダ内の空気が圧縮され、ピストン作動弁１１０を通って一方向チェック弁１２３を通り、圧縮空気路１２１から一方向チェック弁８６を通してピストンの上端部に圧縮空気を押し込み、圧縮空気を燃料噴射装置７０から噴射される燃料と混ぜ、スパークプラグ７１によって点火する。その後、ピストン４０は膨張ガスによって下降する。次に、ピストン４０は上昇し、弁９６を通して排気口９１から燃焼排気を排出する。

図６は、過給機として作動するシステム用に１つのコンプレッサーシリンダを追加した以外は図５と同じである。図６の構成および機能は、図５と同じである。コンプレッサー３３は、圧縮空気を押して管路１２６を通し、ピストン弁１１０を通してシリンダ３２に送る。図６から、空気ポンプシリンダ３３の上昇行程および下降行程によって、外側から一方向弁８６を通って送気管８１に空気が入る。また、圧縮空気管路１２６内の空気は、作業シリンダ３２の下降行程によって増大する。

図７のエンジンには、燃料噴射装置７０およびスパークプラグ７１がある。シリンダ３０には、一方向吸気チェック弁８６および排気弁９６を備える圧縮空気管路１２１があり、燃焼排気は排気口９１から排出される。シリンダの下部では、ピストンがシリンダ３０内で上昇すると、一方向弁１２２を通ってピストン４０の下側の１２０に空気が入る。ピストン４０が下降すると、ピストン４０の下の空気が圧縮され、ピストン４０の下側がピストン作動弁１１０のステム１１１を押し下げる場合にのみシリンダ３０の底部から排出される。

図８は、管路１２６、同じシリンダからの圧縮空気を遮断し、排出路１２１を遮断するストッパーピストン１１５を示す。ピストンには、ストッパーピストン１１５の上下部分の圧力を等しくする通気穴１１２がある。ピストンはスプリング１１３によって閉じた状態である。ピストンシリンダ４０の下側がステム１１１を押し下げると、スプリング力が勝り、ストッパーピストン１１５は押し下げられ、これにより、気流をシリンダの底部から管路１２６を通して他のシリンダへの管路１２１に通す。スプリング１１３とストッパーピストン１１５は、圧縮空気路１２１および加圧路１２６を封止する筐体１１４に保持される。

図９は、２行程エンジンに用いる左側の排気弁のカムローブ１３３を示す。

４行程エンジン

図１０は、４シリンダ−４サイクルエンジンのブロック図である。図１１は、空気貯蔵タンクを備える４シリンダ−４サイクルエンジンのブロック図である。これらのシリンダの構成は、駆動軸１３１を回転させる楕円クランク１３０にベアリング４４によって接続されるピストンアームに固定して接続された内部ピストン４０を備えるシリンダ３０に関して上に記載した構成とほぼ同じである。燃料噴射装置７０およびスパークプラグ７１はシリンダの上端部または頭部に存在している。ピストン４０の上昇行程では、大気１２０は一方向チェック弁１２２を通ってシリンダ３０の下側に入る。ピストン４０が下降すると、２つのシリンダ内の空気が圧縮され、一方向チェック弁１２３を通り、圧縮空気路１２１からチェック弁１２５を通って圧縮空気をピストンの上端部に押し込み、燃料噴射装置７０から噴射される燃料と混ぜ、スパークプラグ７１によって点火する。その後、ピストン４０は膨張ガスによって下降する。次に、ピストン４０は上昇し、弁９６を通して排気口９１から燃焼排気を排出する。図１１では、貯蔵タンク１２４は、ピストンの下降行程から圧縮空気を格納するのに使用される。また、下降行程時に、ピストンの下の空気は、ピストン内の一方向弁からピストンの上部に通ることができる。これらのシリンダの構成は、図１および２に示す構成と同じまたはほぼ同じである。

図１２は、４サイクルエンジンに用いる排気弁突き上げ装置のカムローブ１３３を示す図である。

図１３は、楕円軸１３０に接続されるピストンロッド４１の第１の好適な実施形態を示す図である。図１４は、排気弁突き上げ装置９４のカムローブ１３３を備えるピストンロッドおよび楕円クランクの断面図を示し、図１５は吸気弁の２つのカムローブ１３２を備えるピストンロッド４３および楕円クランク１３０の断面図を示す。カムローブ１３３は排気弁を操作するのに使用される。ピストンロッド４１は３つのベアリング４４および４５で支持される。ベアリング４５が内壁１０１上を転動し、ベアリング４４が外壁１０２上を転動する。ベアリング４５はプッシュ軸受と呼ばれ、ベアリング４４はプル軸受と呼ばれる。

図１６は、楕円軸１３０に接続されるピストンロッド４１の第２の好適な実施形態を示す図である。図１７は、排気弁突き上げ装置９４のカムローブ１３３を備えるピストンロッドおよび楕円クランクの断面図を示し、図１８は吸気弁の２つのカムローブ１３２を備えるピストンロッド４３および楕円クランク１３０の断面図を示す。カムローブ１３３は排気弁を操作するのに使用される。ピストンロッド４１は４つのベアリング４６および４７で支持される。ベアリング４７が内壁１０１上を転動し、ベアリング４６が外壁１０２上を転動する。上部ベアリング４６はプッシュ軸受と呼ばれ、底部ベアリング４７はプル軸受と呼ばれる。

図１９は、典型的な４行程エンジンのさまざまなエンジン速度における、動力がどこで消費されるかを示すグラフである。このグラフから、クランクシャフトの摩擦、ピストンとコネクティングロッドの摩擦、油ポンピング、ピストンリングの摩擦、弁装置の動力およびポンプ動力を１，５００〜約４，０００ｒｐｍのエンジン速度で示す。開示する設計では、弁はクランクシャフトの同じ軸のローブによって動作するため、バルブカムの駆動機構を除外する。ピストンアームに対するピストンの角回転からの摩擦力およびシリンダ壁のピストン側の抵抗を除外する。また、ピストンの下の空気抵抗を除外する（このグラフでは示さない）。

図２０〜２２は、給油系の断面図を示す。エンジン摩擦の約２／３がピストンおよびリングで発生し、このうち２／３はピストンリングの摩擦である。提案する設計には横力がないため、左右の力によって発生する全摩擦を除外することから、潤滑方法が３つある。第１の好適な実施形態では、図２０に示すように、シリンダに燃料を噴射する方法とほぼ同じ方法で油を噴射する。第２の好適な実施形態は、図２１および２２に示す油弁によって油が噴射される。

図２０では、燃料噴射装置とほぼ同じ噴射器を使用する給油系の第１の好適な実施形態の断面図を示す。この図では、ピストン４０が最も下降した行程にある時点または付近にある場合に、油噴射器１４７は、油管６０に油を噴射する。

図２１〜２２は、２つの油リング５１間のピストンリングに油を押し込むために油弁１４４を使用する第２の好適な実施形態を示し、ピストン４０がシリンダ３０の底部に到達し、油がピストン４０に供給され、油送管６０に入り、ピストンリングまたはピストンロッド４１に入ると、油が噴射したり、ポンプで送出したりする。次に、油は油ドレン６１から排出し、ローラーを超えて排出ポンプに入る。ピストンには、２つの圧力リング５０、２つの油リング５１、１つの油管路６１および油送管６０がある。

図２１および２２に詳細に示すように、ピストン４０は最も下降した行程付近に達すると、ピストン４０の底部は、アーム１４２を介して枢軸１４１に接続されるステム１４０に接触する。アームは弁１４４を突き上げ１４６、その後、油はシリンダ３０壁を通って油送管６０に噴射１４３される。ピストン４０および油噴射器１４３が最も下降した行程に十分配置されるまで、スプリング１４５が閉じた状態で噴射器１４３を保持する。

第３の方法は、一般に２サイクルエンジンが使用する燃料と油の混合物を使用して潤滑することである。

図２３は、１つの楕円クランクに８つのシリンダを備えるエンジンの断面略図である。このようなシリンダの構成は、ベアリング４４によって、駆動軸１３１を回転させる楕円クランク１３０に接続するピストンアーム固定して接続された内部ピストン４０を備えるシリンダ３０に関して上に記載する構成とほぼ同じである。燃料噴射装置７０およびスパークプラグ７１はシリンダの上端部または頭部に存在している。各ピストン４０には、ベアリングを介し、駆動軸１３１を回転させる楕円クランク１３０に接続するピストンアーム４１がある。シリンダは、要望、必要性または使用法に基づいて、エンジンシリンダと圧縮シリンダとの間で選択されるさまざまな種類のシリンダを組み合わせてもよい。

このように、デュアルチャンバーシリンダエンジンの特定の実施形態を開示している。しかし、本願明細書の発明概念から逸脱することなく、このように記載したもの以外に多くの改変が可能であることは、当業者には明らかである。このため、本発明の主題は、本願の特許請求の範囲以外には制限を受けない。

３０ シリンダ
３１ 頭部
３２ シリンダ
３３ 空気ポンプシリンダ
４０ ピストン
４１ ピストンロッドまたはアーム
４２ 低摩擦シール
４３ ピストンアームガイド
４４ ローラー軸受
４５ ローラー軸受
４６ 上部軸受
４７ 底部軸受
５０ 油リング
５１ 圧縮リング
６０ 油送管
６１ 油ドレン
６２ 油路
７０ 燃料噴射装置
７１ スパークプラグ
８０ 吸気弁
８１ 空気
８６ 吸気チェック弁
９０ 排気弁
９１ 排気
９２ 排気弁スプリング止め
９３ 排気弁スプリング
９４ 排気弁突き上げ装置
９５ 排気カムローブ
９６ 圧縮空気排出チェック弁
１００ 楕円クランク
１０１ 内壁
１０２ 外壁
１１０ ピストン作動弁
１１１ ステム
１１２ 通気穴
１１３ スプリング
１１４ 筐体
１１５ ストッパーピストン
１２０ 大気
１２１ 圧縮空気路
１２２ 一方向チェック弁
１２３ 一方向チェック弁
１２４ 貯蔵タンク
１２５ チェック弁
１２６ 加圧路
１３０ 楕円クランク
１３１ 駆動軸
１３３ 排気ローブ
１４４ 油弁
１４７ 油噴射器

Claims (18)

1. 第１の円筒形空洞および少なくとも第２の円筒形空洞を有する筐体であって、各前記円筒形空洞は各前記円筒形空洞を上部チャンバーと下部チャンバーに分割するピストンを有する筐体と、
   前記上部チャンバーの上部にあって、前記円筒形空洞を囲む少なくとも１つの頭部と、
   各ピストンは各ピストンの底部から垂直に延びるピストンロッドを有しており、
   前記シリンダそれぞれの底部に位置し、封止して前記ピストンロッドを直線運動させる低摩擦シールと、
   別個の前記ピストンロッドは、往復直線運動を回転運動に変換する楕円軸に固定され、
   前記円筒形空洞の前記下部チャンバーのそれぞれにある吸気弁および吸気チェック弁であって、前記ピストンが上昇行程にある場合に前記下部チャンバーに空気を入れる吸気弁および吸気チェック弁と、
   前記円筒形空洞の前記下部チャンバーにある排気弁および排気チェック弁であって、前記ピストンが下降行程にある場合に、圧縮空気が前記排気弁および排気チェック弁を通って押し出される排気弁および排気チェック弁とを備え、
   第１の下部チャンバーからの前記圧縮空気は、同じ円筒形空洞および／または別の円筒形空洞の第１の上部チャンバーに移動し、
   前記圧縮空気は、前記エンジンを過給するのに使用される、デュアルチャンバーシリンダエンジン／コンプレッサー。
2. 出力軸に位置する排気ローブによって動作可能な排気弁をさらに備える請求項１に記載のデュアルチャンバーシリンダエンジン／コンプレッサー。
3. 前記排気ローブは複数の排気弁を操作可能である請求項２に記載のデュアルチャンバーシリンダエンジン／コンプレッサー。
4. 前記上部チャンバーまたは前記下部チャンバーからの圧縮空気を格納する空気貯蔵タンクをさらに備える請求項１に記載のデュアルチャンバーシリンダエンジン／コンプレッサー。
5. 前記頭部に位置するスパークプラグおよび燃料噴射装置をさらに備える請求項１に記載のデュアルチャンバーシリンダエンジン／コンプレッサー。
6. ピストンリング間の前記ピストンの周囲に油を噴射する油塗布機構をさらに備える請求項１に記載のデュアルチャンバーシリンダエンジン／コンプレッサー。
7. 前記頭部に位置する少なくとも１つの吸気チェック弁をさらに備える請求項１に記載のデュアルチャンバーシリンダエンジン／コンプレッサー。
8. 出力軸に位置する吸気ローブによって動作可能な吸気弁さらに備える請求項１に記載のデュアルチャンバーシリンダエンジン／コンプレッサー。
9. 前記吸気ローブは複数の吸気弁を操作できる請求項９に記載のデュアルチャンバーシリンダエンジン／コンプレッサー。
10. ピストンが下降行程にある場合、前記上部チャンバーに空気を入れる前記上部チャンバーにある第２の吸気弁および第２の吸気チェック弁と、前記上部チャンバーにある第２の排気弁および第２の排気チェック弁とをさらに備え、圧縮空気は上昇行程にあると、第２のピストンから前記第２の排気弁および第２の排気チェック弁に押し込まれ、別の円筒形空洞の上部チャンバーまたは空気貯蔵タンクに移される請求項１に記載のデュアルチャンバーシリンダエンジン／コンプレッサー。
11. ピストン弁をさらに備えた、２行程エンジンで使用するための請求項１に記載のデュアルチャンバーシリンダエンジン／コンプレッサーであって、前記ピストン弁は、別のシリンダの上部チャンバーで使用するために、バルブステムを直接押し、これにより、前記ピストン弁を直接開け、圧縮空気が前記少なくとも１つのピストンの前記下部チャンバーの下から圧縮空気路に流れるようにする少なくとも１つの前記ピストンシリンダのうち少なくとも１つの、前記下部チャンバーの下側によって、操作されるスプリングによって閉じた状態であり、また、前記ピストン弁は、前記ピストン弁の上下の圧力を等しくする通気穴を備える、請求項１に記載のデュアルチャンバーシリンダエンジン／コンプレッサー。
12. 前記エンジン／コンプレッサーは、空気または流体のコンプレッサーとして使用される請求項１２に記載のデュアルチャンバーシリンダエンジン／コンプレッサー。
13. 少なくとも１つのピストンの第１の円筒形空洞を備える筐体と、
    前記上部チャンバーの上部にあって、前記少なくとも１つの円筒形チャンバーの上部を囲む少なくとも１つの頭部と、
    前記少なくとも１つのピストンは、前記少なくとも１つのピストンの底部から垂直に延びるピストンロッドを有しており、
    前記第１の円筒形空洞の底部に位置し、封止して前記ピストンロッドを直線運動させる低摩擦シールと、
    前記ピストンロッドは楕円軸に固定され、往復直線運動を回転運動に変換し、
    出力軸に位置する排気ローブによって動作可能な排気弁と、
    前記出力軸に位置する吸気ローブによって動作可能な吸気弁とを備えるシングルチャンバーシリンダエンジン。
14. 前記排気ローブは複数の排気弁を操作できる請求項１３に記載のシングルチャンバーシリンダエンジン。
15. 前記吸気ローブは複数の吸気弁を操作できる請求項１３に記載のシングルチャンバーシリンダエンジン。
16. 前記頭部に位置するスパークプラグおよび燃料噴射装置をさらに備える請求項１３に記載のシングルチャンバーシリンダエンジン。
17. エンジンを操作可能な楕円軸装置であって、
    少なくとも１つのシリンダおよび少なくとも１つのピストンを有する内燃機関を備え、
    前記少なくとも１つのピストンは、前記ピストンの底部から垂直に延び、前記少なくとも１つのシリンダの底部の低摩擦シールを通って延びるピストンロッドを有し、
    前記ピストンは、前記少なくとも１つのシリンダ内で操作可能に滑動し、往復直線運動し、
    別個の前記ピストンロッドは、楕円軸または同じような構造の軸に固定され、下死点位置と上死点位置の間の往復直線運動を回転運動に変換し、
    前記ピストンロッドは、楕円軸に固定され、往復直線運動をエンジンシャフトの回転運動に変換し、
    前記下死点と前記上死点の間の距離が、長軸と短軸の距離と半分に等しく、各ピストン行程が前記内燃機関を９０度回転させ、
    前記楕円軸または同じような構造の軸は、前記少なくとも１つのシリンダに前記少なくとも１つのピストンを押し込む内壁と、前記少なくとも１つのシリンダから前記少なくとも１つのピストンを引っ張る外壁とを有し、
    前記楕円軸は、排気弁を操作するローブおよび吸気弁を操作するローブをさらに有し、
    前記少なくとも１つのピストンロッドは、前記楕円軸にある前記少なくとも１つのピストンロッドに係合するベアリングを有する、楕円軸装置。
18. 前記吸気ローブおよび前記排気ローブは、それぞれ最大８つの弁を操作する請求項１７に記載の楕円軸装置。

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