JP2013510979A

JP2013510979A - ２ストロークエンジンの改良

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Abstract

少なくとも１組の対の第１及び第２のシリンダを含む２ストロークの内燃機関。内燃機関は、第１及び第２のシリンダのそれぞれの第１及び第２の入口ポートに延びる入口通路に分岐された空気又は空気／燃料混合気の入口導管を含む。弁が、入口通路内への空気又は空気／燃料混合気の通過を制御する。内燃機関の一実施形態では、バイパス弁が設けられたバイパス通路が対のシリンダの入口ポートの間に延びる。
【選択図】図１

Description

本発明は、２ストローク内燃機関に関し、より詳しくは、２連又は対のシリンダの２ストロークエンジンのスロットル制御及び効率増加に関する。

匹敵する排気量の４ストロークエンジンに対して比較的高い動力対重量比、及びより少ない可動部品を含む典型的な２ストローク内燃機関の利点は、合計の潤滑損失の不都合によって相殺され、燃焼のオイル燃焼による固有の汚染、それと関連する高価なローラ軸受を伴う。

２ストロークエンジンは、典型的に、加圧潤滑システムを使用することができず、シリンダ内のピストンの潤滑を可能にするために、オイルが空気／燃料混合気に加えられる。

このように、２ストロークエンジンはオイルを燃焼し、余分の汚染をもたらす。加圧潤滑システムの欠如により、より安くかつより単純なスリッパ軸受と異なり、オイル／燃料混合気で動作することができるクランクシャフト及びコンロッドにローラ軸受が必要となる。これにより、重くかつ高価なクランクシャフトをローラ軸受の周りに組み立てることが必要である。

ガソリン内燃機関では、典型的に、スロットル時及びアイドル時、スロットル弁の下流に部分真空を生成するときに上昇ストロークにおけるピストンの「ポンピング」作用を克服するために、エンジンが仕事を行わなければならないことにより燃料効率が失われる。これは、一般にポンピング損失と称される。

対のピストンが１８０度離れて配置された（すなわち、対の一方のピストンが下死点（ＢＤＣ）にあるときに他方のピストンが上死点（ＴＤＣ）にある）対のシリンダエンジンでは、入口バタフライ弁の下流の真空からのポンピング損失は、これらの損失を克服するために仕事を行わなければならないエンジンの燃料経済に悪影響を及ぼす。

さらに、２ストローク吸気サイクルで逆止弁又は一方向弁として使用される共通のリード弁は、吸気中の圧力差によって開放されるために、克服すべき張力抵抗を有する。これは、抵抗、したがって流れを増大し、効率の低減を伴い、ポンピング損失に対する別の原因である。さらに、嵩高なリード弁ブロックは、吸気ポートの大きな断面変化を必要とし、チャージ速度の変化をもたらし、次にチャージ、流れ、動力、効率、ラム効果及び経済性を低減する。対照的に、記載した旋回弁は、克服すべきこのような張力負荷を有せず、入口ポート断面積のより大きな一貫性、したがって流動速度及び改良されたラム効果を維持する。

本発明の目的は、上記の不都合のいくつかに取り組むか又は少なくとも改善することである。
注：
１．「備える」という用語（及びその文法的な変形）は、本明細書では、「有する」又は「含む」の包括的な意味で使用され、「のみから成る」の排他的な意味では使用されない。
２．発明の背景における従来技術の上記の説明は、本発明に説明した任意の情報が、引用可能な従来技術又は任意の国の当業者の共通の一般的な知識の部分であることを認めるものではない。

本発明の第１の広範囲の形態では、２ストロークの内燃機関が提供され、前記内燃機関は少なくとも１組の対の第１及び第２のシリンダを含み、前記内燃機関は、前記第１及び第２のシリンダのそれぞれの第１及び第２の入口ポートに延びる第１及び第２の入口通路に分岐された空気又は空気／燃料混合気の入口導管を含み、前記第１及び第２の入口通路を通る空気又は空気／燃料流は、前記入口導管の前記分岐部に近接して位置する吸気弁によって制御され、前記内燃機関は、前記第１及び第２のシリンダの前記第１及び第２の入口ポートの間に延びるバイパス通路を特徴とし、前記バイパス通路にバイパス弁が設けられ、前記バイパス弁は、前記バイパス通路の完全開位置と完全閉位置との間で前記内燃機関の操作者によって操作可能である。

好ましくは、前記第１及び第２の入口通路の各々を通る少なくとも空気流は前記吸気弁によって制御され、前記入口通路の各々の各々の吸気弁は、前記吸気弁の第１の吸気弁の閉鎖運動が前記吸気弁の第２の吸気弁の開放運動によって補完されるように、協働して動作するように配置される。

本発明の他の広範囲の形態では、２ストロークの内燃機関が提供され、前記内燃機関は少なくとも１組の対の第１及び第２のシリンダを含み、前記内燃機関は、前記第１及び第２のシリンダのそれぞれの第１及び第２の入口ポートに延びる入口通路に分岐された空気又は空気／燃料混合気の入口導管を含み、前記内燃機関は、堅固に相互接続された２つのリーフを備える旋回する二葉の入口弁を含むことを特徴とし、前記旋回する入口弁は前記入口導管の前記分岐部に位置し、前記第１のシリンダのピストンが下死点（ＢＤＣ）から上死点（ＴＤＣ）に移動するときに、前記二葉の旋回弁の第１のリーフが前記第１の入口通路を開放するように、前記第２のシリンダのピストンがＴＤＣからＢＤＣに移動するときに、前記旋回する二葉の入口弁の第２のリーフが前記第２の入口通路を閉鎖するように、前記旋回する二葉の入口弁は交互に旋回する。

好ましくは、前記内燃機関に、前記第１及び第２のシリンダの前記第１及び第２の入口ポートの間に延びるバイパス通路がさらに設けられ、前記バイパス通路にバイパス弁が設けられ、前記バイパス弁は、前記バイパス通路の完全開位置と完全閉位置との間で前記内燃機関の操作者によって操作可能である。

好ましくは、前記少なくとも１組の対の第１及び第２のシリンダの第１及び第２のピストンは共通のクランクシャフトで動作し、前記第１及び第２のピストンは、それぞれのコネクティングロッドによって前記共通のクランクシャフトの第１及び第２のジャーナルに旋回可能に接続される。

好ましくは、前記第１及び第２のシリンダの各々に別個のクランクケースが設けられる。

本発明の他の広範囲の形態では、２ストロークの内燃機関が提供され、前記内燃機関は少なくとも１組の対の第１及び第２のシリンダを含み、前記内燃機関は、第１及び第２の入口通路に分岐された空気又は空気／燃料混合気の入口導管を含み、前記第１及び第２の入口通路は、前記第１及び第２のシリンダのそれぞれの第１及び第２の入口ポートに延び、前記内燃機関は、前記入口導管の前記分岐部に位置する二葉の旋回する入口弁を含むことを特徴とし、前記旋回する二葉の入口弁は、前記二葉の旋回する弁の第２のリーフが前記第１及び第２の入口通路の一方を開放する間に前記二葉の旋回弁の第１のリーフが前記第１及び第２の入口通路の他方を閉鎖するように交互に旋回し、さらに、前記内燃機関は、バイパス通路が前記第１及び第２の入口ポートの間に延びることを特徴とし、前記バイパス通路にバイパス弁が設けられ、前記バイパス弁は、前記バイパス通路の完全開位置と完全閉位置との間で前記内燃機関の操作者によって操作可能である。

好ましくは、前記少なくとも１組の対の第１及び第２のシリンダのそれぞれの第１及び第２のピストンは、それぞれの前記シリンダのＢＤＣとＴＤＣとの間で交互に往復運動し、前記ピストンの第１のピストンがＴＤＣにあるときに前記ピストンの第２のピストンがＢＤＣにあるように、前記ピストンが１８０度に配置される。

好ましくは、前記第１及び第２のシリンダは共通のクランクケースを共有し、前記第１及び第２のシリンダの各々は、固定分離プレートによって上方及び下方シリンダセクションに分割され、第１及び第２のピストンは、それぞれの前記上方シリンダセクションのＴＤＣとＢＤＣとの間で往復運動する。

好ましくは、前記第１及び第２のピストンの各々は、それぞれの上方シリンダセクションを圧縮室部分と燃焼室部分とに分割し、前記圧縮室部分は、前記ピストンの下側とそれぞれの前記固定分離プレートとの間に位置する。

好ましくは、支柱が各々の前記ピストンの下側から延び、前記支柱は前記固定分離プレートの中央開口を通過し、ディスク又はスリッパ状の要素に接続された前記支柱の下端は前記下方シリンダセクションで往復運動し、前記ディスク又はスリッパ状の要素の下側に、コネクティングロッドの第１の端部に接続するためのガジオン要素が設けられ、前記コネクティングロッドは第２の端部で前記共通のクランクシャフトのジャーナルに接続される。

好ましくは、前記シリンダ内のピストンがＴＤＣに向かって移動するときに前記シリンダの前記圧縮室部分に導入された空気又は空気／燃料混合気のチャージは、次に、移送ポートを通して前記シリンダのそれぞれの前記燃焼室部分に少なくとも部分的に移送される。

好ましくは、前記圧縮室部分に導入された空気又は空気／燃料混合気の前記チャージは、前記バイパス弁が前記バイパス通路を閉鎖する位置にあるときに最大チャージである。

好ましくは、前記バイパス弁が部分的に又は完全に開放しているとき、前記バイパス通路は、前記第１のシリンダの前記圧縮室部分と前記第２のシリンダの前記圧縮室部分との間の空気又は空気／燃料混合気の移送を可能にする。

好ましくは、開放又は部分的開放のバイパス弁は、対応するシリンダ内の前記ピストンがＢＤＣに向かって移動するとき、前記圧縮室部分及び対応する前記入口通路の圧力の解放を引き起こし、前記旋回弁は、前記バイパス弁によって引き起こされる解放度に比例して反応する。

好ましくは、前記旋回弁は、前記対応するシリンダ内の前記ピストンがＢＤＣに向かって移動するとき、必ずしも完全な閉鎖ではないが、一方の前記入口通路の閉鎖に向かう傾向をとり、必ずしも完全な開放ではないが、他方の前記入口通路の開放に向かう傾向をとる。

好ましくは、前記バイパス通路が完全に又は部分的に開放しているとき、圧縮のための空気又は空気／燃料混合気のより弱いチャージが前記燃焼室部分に移送され、前記チャージは前記最大チャージから低減され、前記より弱いチャージは、低減されたより遅い動力ストローク及びｒｐｍと動力出力の低減をもたらす。

好ましくは、前記バイパス弁、前記第１及び第２の入口通路、及び前記旋回弁と前記入口導管は、前記バイパス弁が完全に開放しているときに十分な空気又は空気／燃料混合気が前記燃焼室部分にわたり、前記内燃機関をアイドルに維持するように寸法決めされる。

好ましくは、空気又は空気／燃料混合気の前記チャージは空気のみのチャージであり、前記第１及び第２の燃焼室の各々に、正確に配量された燃料量を配送するための燃料噴射器が設けられ、前記燃料量は前記バイパス弁の状態に比例する。

本発明のさらに広範囲の形態では、２ストロークエンジンのｒｐｍ及び動力出力を制御する方法が提供され、前記エンジンは少なくとも１組の対の第１及び第２のシリンダを含み、前記方法は、完全開位置と完全閉位置との間でバイパス通路のバイパス弁を操作するステップを含み、前記バイパス通路は、前記第１のシリンダの入口ポートと前記第２のシリンダの入口ポートとの間に延び、前記バイパス弁が前記バイパス通路を完全に閉鎖したときに、前記エンジンが最大動力出力で動作し、前記バイパス弁は前記バイパス通路を完全に開放したときに、前記エンジンがアイドルで動作する。

好ましくは、前記第１及び第２のシリンダの各々の前記入口ポートは、空気又は空気／燃料入口導管の分岐部から延びる入口通路と連通し、前記入口通路はそれぞれの前記第１及び第２の入口ポートに延びる。

好ましくは、前記分岐部が前記バイパス弁の位置に応答するように、二葉の旋回弁が配置され、前記バイパス弁が完全に閉鎖されたときに、前記旋回弁が交互に前記入口通路の各々を完全に又は部分的に開放しまた完全に又は部分的に閉鎖し、前記バイパス弁が部分的に又は完全に開放したときに、前記旋回弁が交互に前記入口通路を完全に又は部分的に開放しまた完全に又は部分的に閉鎖する。

本発明のなお他の広範囲の形態では、２ストローク内燃機関の対の第１及び第２のシリンダへの空気又は空気燃料混合気の導入を制御する方法が提供され、前記方法は、旋回する二葉の旋回弁を前記内燃機関の入口導管の分岐部に設けるステップを含み、前記二葉の旋回弁のリーフは、分岐角度にほぼ等しい角度で堅固に互いに相互接続かつ配置され、それぞれの入口通路は、前記分岐部から前記対のシリンダのそれぞれの入口ポートに延びる。

好ましくは、前記分岐部に位置する前記二葉の旋回弁はバイパス弁の位置に応答し、前記バイパス弁は、前記第１のシリンダの前記入口ポートと前記第２のシリンダの前記入口ポートとの間に延びるバイパス通路に位置し、前記バイパス弁が前記バイパス通路を完全に閉鎖したときに、前記エンジンが最大動力出力で動作し、前記バイパス弁が前記バイパス通路を完全に開放したときに、前記エンジンがアイドルで動作し、前記バイパス弁が完全に閉鎖されたときに、前記旋回弁が交互に前記入口通路の各々を完全に又は部分的に開放しまた完全に又は部分的に閉鎖し、前記バイパス弁が部分的に又は完全に開放したときに、前記旋回弁が交互に前記入口通路を部分的に開放しまた部分的に閉鎖する。

次に、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

本発明による旋回弁が取り付けられた２ストロークエンジンの１組の対の第１及び第２のシリンダの第１の好ましい実施形態の概略部分断面図である。吸気逆止弁及びバイパス通路とバイパス弁が設けられた図１の２ストロークエンジンの概略部分断面図である。図１の旋回弁が取り付けられた図２のエンジンの概略部分断面図である。バイパス弁が完全閉位置にある本発明による対のシリンダの２ストロークエンジンのさらに好ましい実施形態の概略部分断面図である。バイパス弁が完全開位置にある図４のエンジンの別の部分断面図である。

注：
本明細書では、「対のシリンダの２ストローク内燃機関」という用語は、２気筒エンジン、又は少なくとも１つ、おそらくは多数のシリンダが協働対で直列に配置されたエンジンを指す。

本明細書においても、上死点と下死点という用語は、内燃機関のシリンダ内の内燃機関のピストンストロークの上端及び下端を指し、一般に、それぞれ頭字語、ＴＤＣ及びＢＤＣで称される。

第１の好ましい実施形態
図１を参照する本発明の第１の好ましい実施形態では、対のシリンダの２ストローク内燃機関１０は、共通のクランクシャフト１６を共有する少なくとも１対のシリンダ１２と１４を含むが、それらの大きな端部ジャーナル１８と２０は別個のクランクケース２２と２４で動作する。クランクシャフトジャーナル１８と２０は、第１のピストン２６が上死点（ＴＤＣ）にあるときに第２のピストン２８が下死点（ＢＤＣ）にあるように、互いに１８０度だけオフセットされる。

ピストン２６と２８の各々には、当該技術分野でよく理解されているように、排気ポート３４と３６の開口部を制御するスカート３０と３２がそれぞれ設けられる。同様に当該技術分野で理解されているように、移送ポート（図示せず）により、各々のピストンがＴＤＣからＢＤＣに移動するときに、最初にピストンの下の各々のクランクケース２２と２４に導入されたガスをピストンの上のそれぞれ燃焼室２７と２９に移送することが可能である。

本発明の構成では、空気又は空気／燃料混合気は、共通の入口導管３８から２つのシリンダ１２と１４に供給され、入口導管３８は、第１及び第２のシリンダ１２と１４の入口ポート４４と４６に至る２つの通路４０と４２にそれぞれ分岐される。同様に当該技術分野で一般的であるように、バタフライ弁４８が入口導管３８に設けられ、導管を通る空気又は空気／燃料混合気の流れを調整する。

しかし、本発明の好ましい実施形態では、分岐した通路４０と４２内への入口導管３８で利用可能な空気又は空気／燃料混合気の導入の制御は、単一要素、すなわち入口導管３８の分岐部に位置する二葉の旋回弁５０によって行われる。旋回弁５０のリーフ５２と５４は、リード弁のリーフと同様であり、ある可撓性を有するが、この場合、２つのリーフ５２と５４は、分岐角度にほぼ等しい角度で堅固に互いに相互接続かつ固定され、分岐部に堅固に取り付けられた旋回シャフト５６を中心に自由に旋回する。通常使用されるばねリード弁と異なり、旋回弁５０の運動は、ばね張力から抵抗を受けない。図１から理解できるように、第１の通路４０のリーフ５２が閉位置にあるように旋回弁５０が回転されるとき、第２の通路４２のリーフ５４は完全開位置に回転される。

旋回弁５０の旋回は、入口導管３８で得られる圧力と分岐した入口通路４０と４２で得られる圧力との周期的な圧力差によって誘発される。図１を参照して、第２のシリンダ１４の第２のピストン２８がコネクティングロッド４９の上の矢印で示されているようにＴＤＣに向かって移動しているとき、部分真空がピストン２８の下の第２のシリンダクランクケース２４に生成されることが理解されるであろう。したがって、吸引力がリーフ５４に適用され、空気又は空気／燃料混合気の流入のために、旋回弁５０が入口通路４２を回転して開放するように強制する。旋回弁５０の旋回は、第１のピストン２６が同時にＢＤＣに向かって移動するとき、第１のピストン２６の下に構築される圧力増大によって補助される。これにより、入口通路４０の圧力が増大され、したがって、リーフ５２に圧力が加えられて、図１に示したように入口通路４０を閉鎖する位置に葉５２を強制する。

自由に旋回することによって、本発明の旋回弁５０は、ピストンがＴＤＣに向かって移動するシリンダのクランクケース内への新鮮空気又は空気／燃料混合気の効率的な導入を可能にし、同時に、ピストンがＢＤＣに向かって移動するとき、対のシリンダの他方のピストンの下から空気又は空気／燃料混合気を移送ポート（図示せず）を介してシリンダの燃焼室に効率的に移送することを可能にする。単一要素の二葉の旋回弁のリーフ５２と５４は、入口導管３８を通る流入速度が逆流を克服する程度に十分に高いとき、葉の両方が高いＲＰＭで少なくとも部分的に開放したままであることを可能にするために可撓性である。

第２の好ましい実施形態
図２（同様の特徴は１００を追加して同様に番号付けされている）を参照すると、２ストロークの対のシリンダのエンジン１１０のこの構成では、エンジンは、シリンダ１１２と１１４、ピストン１２６と１２８、及び共通のクランクシャフト１１６を含む。上記の第１の好ましい実施形態のように、１８０度分離して配置されるクランクシャフトジャーナル１１８と１２０は、別個のクランクケース１２２と１２４で動作する。

同様に上述のように、第１及び第２のシリンダ１１２と１１４には、共通の入口導管１３８を介して空気又は空気／燃料混合気が供給され、入口導管は、第１及び第２のシリンダの入口ポート１４４と１４６に至る入口通路１４０と１４２に同様にそれぞれ分岐される。

しかし、本発明の実施形態では、バイパス通路１６０は、第１のシリンダ１１２の入口ポート１４４と第２のシリンダ１１４の入口ポート１４６との間に設けられる。このバイパス通路１６０の中間点に、バイパス弁１６２が位置し、バイパス弁は、図２に示したような完全開位置から、エンジンの操作者の制御下で完全閉位置に通路１６０を通る流体流れを制限するように適合される。好ましくは、バイパス弁１６２は、図２に示したように回転弁である。

分岐した入口通路１４０と１４２を通る空気又は空気／燃料混合気の流れは、この場合、当該技術分野で公知のように、分岐点１６８の下の各々の入口通路に位置する２つのリード弁又は他の吸気弁１６４と１６６によって制御される。分岐点の上の入口導管１３８にバタフライ弁が示されていないことが指摘される。

（実際には、バタフライ弁は、スロットル制御のためでなく、アイドル設定のために入口導管に設けることが可能である。上記のこれらの非常に遅いエンジンアイドル速度の上方で、このバタフライ弁は完全に開放し、エンジン速度及び動力は、バタフライ弁又は分岐点の上流の他の任意のスロットル装置でなく、バイパス弁によってのみ制御されるであろう）。

リード弁１６４と１６６の開閉は、通常の方法で、ピストン１２６と１２８が、上記の第１の好ましい実施形態で説明したようにＴＤＣとＢＤＣとの間のピストンの移動によってリード弁に交互に正及び負の圧力を誘発するときに、２つの入口通路１４０と１４２の各々に得られる圧力差に応答する。

しかし、これらの圧力差は、次に、バイパス弁１６２の位置によって加減される。完全閉のバイパス弁１６２により、リード弁１６４と１６６に作用する圧力は、上記の第１の好ましい実施形態で説明したのと同一であることが理解されるであろう。したがって、対応するピストンのＴＤＣに向かう移動によって負圧が誘発されるとき、各々の入口通路のリード弁が開放する。他方の入口通路のリード弁は、ＢＤＣに向かう対応するピストンの移動による入口通路の正圧によって補助され、その閉位置にデフォルトする。

入口導管１３８にスロットル制御バタフライ弁はなく、バイパス弁１６２の完全閉位置は、空気又は空気／燃料の最大の流れを受容する、したがって、完全「スロットル」及び最大動力で動作するエンジンに対応する。バイパス弁１６２が完全閉位置から完全開位置に向かって回転されるとき、空気又は空気／燃料混合気は、対向するクランクケースの空隙で交互に圧縮されまた減圧され、バイパス弁１６２の開口度に比例してこれらの空隙の間でクロスフィード又は「短絡する」ことがある。これは、入口導管１３８で得られる圧力よりも大きい各々のクランクケースの間の圧力差のためである。

したがって、バイパス弁１６２を開放する効果は、入口通路１４０と１４２のリード弁１６４と１６６における正及び負の圧力を加減し、これによって、クランクケース１２２と１２４の各々への、したがって各々の燃焼室１２７と１２９への空気又は空気／燃料混合気の導入を低減することである。バイパス弁１６２が完全に開放しているとき、エンジンはアイドルで動作する。

したがって、バイパス弁１６２は、通常のバタフライスロットルに取って代わるエンジン用のスロットルとして機能する。

この構成によって、アイドル、クルーズ及び都市走行中のような部分スロットル状態では、従来のバタフライスロットルの下流の部分真空を維持する際に蒙るポンピング損失が大きく除去される。このことは、エンジンの効率及び経済性に寄与するが、この理由は、従来のバタフライによって制御される装置では、エンジンがこのようなポンピング損失を克服するために仕事を行い、燃料を使用しなければならないからである。

第３の好ましい実施形態
本発明によるこの第３の好ましい実施形態において及び図３（同様の特徴は２００を追加して同様に番号付けされている）を参照すると、対のシリンダ２１２と２１４の構成、分離されたクランクケース２２２と２２４及び共通の入口導管２３８から入口ポート２４４と２４６に延びる分岐した入口通路２４０と２４２は、上記の第１及び第２の実施形態について説明したのと同様である。この実施形態においても、バイパス通路２６０は、２つのシリンダ２１２と２１４の入口ポート２４４と２４６の間に延び、同様に、従来のバタフライ弁に取って代わるバイパス弁２６２が設けられる。

しかし、この実施形態では、第２の実施形態のリード弁又は同様の吸気弁は、上記の第１の実施形態で説明したように単一要素の二葉の旋回弁２５０で置き換えられる。旋回弁は、前に説明したように入口通路２４０と２４２で得られる圧力差に反応するが、今や、これらの圧力差は、バイパス通路２６０のバイパス弁２６２によって設けられる絞り度に関係する。バイパス弁２６２が完全閉であるとき、旋回弁２６２は前述のように作用し、ＴＤＣに移動するピストンに対応するリーフは、完全に又は部分的に開放した位置に吸い込まれ、他方のピストンがＢＤＣに向かって移動するときに、他方のリーフが通路を閉鎖するか又は部分的に閉鎖する。

しかし、バイパス弁２６２が完全に開放した状態で、ＴＤＣに向かって移動するピストンによって導入された吸気は、リーフも完全にその通路を閉鎖しないように低減されるが、ＴＤＣに向かって移動するピストンによって空気又は空気／燃料混合気の十分なチャージがなお誘発されて、燃焼サイクルをアイドルに維持する。したがって、ＴＤＣに向かって移動するピストンによって引き込まれるチャージは、バイパス弁２６２の開口度の関数であり、したがってエンジンの動力出力を決定する。同様に、上に説明したように、実際に、バタフライ弁をエンジンアイドル調整のためにのみ設けることが可能である。

第４の好ましい実施形態
図４と図５を参照する本発明の別の好ましい実施形態では、２ストローク燃焼機関３１０は、同様に、少なくとも１組の対のシリンダ３１２と３１４を含むが、この場合、シリンダは、共通のクランクシャフト３１６ならびに共通のクランクケース３２２を共有する。ピストン３２６と３２８は、図４と図５に示されているように、第１のシリンダ３１２の第１のピストン３２６がＢＤＣにあるとき、第２のシリンダ３１４の第２のピストン３２８がＴＤＣにあるように１８０度で動作する。

本発明の実施形態では、シリンダ３１２と３１４の各々は、固定分離プレート３１３および３１５によって上方及び下方シリンダセクションにそれぞれ分割され、第１及び第２のピストン３２６と３２８の各々は、それらのそれぞれの固定分離プレート３１３と３１５と、それらのそれぞれのシリンダの上方部分の間で往復運動する。したがって、各々のピストンは、その上方シリンダセクションを、ピストンの上の燃焼室部分３２７と３２９それぞれに、及び固定分離プレート３２１と３２３とピストンの下側との間の吸気チャンバ部分３１７と３１９それぞれに分割する。環状ウェルは、下方シリンダセクションを取り囲み、ピストンがＢＤＣに落ちるときにピストンスカート３３０を収容する程度に十分な深さである。

支柱３３１と３３３は、各々のピストンの下側から延び、それぞれの分離プレート３１３と３１５の中央開口を通過する。これらの支柱３３１と３３３の下端は、分離器プレートの下の下方シリンダセクションで案内される通気ディスク又はスリッパ状の要素３３５と３３７に接続される。これらのディスク要素３３５と３３７には、コネクティングロッド３４７と３４９の第１の端部に接続するために、ディスク要素の下側にガジオン要素３４３と３４５が設けられる。次に、コネクティングロッドは、それらの第２の端部で共通のクランクシャフト３１６のジャーナル３５１と３５３に従来のように接続される。

各々のシリンダ３１２と３１４には、移送ポート３５５と３５７がそれぞれ設けられ、圧縮室部分３２１と３２３からシリンダの燃焼室部分３２７と３２９へのガス移送用の連通を提供する。

上記の第２及び第３の実施形態について説明したように、本発明のこの第４の実施形態も、入口ポート３４４と３４６の間のバイパス通路３６０によって、対のシリンダ３１２と３１４の各々の入口ポート３４４と３４６の間の連通を可能にする。このバイパス通路３６０にまた上述したように、バイパス弁３６２が位置し、バイパス弁は、図４に示した完全閉位置と図５に示した完全開位置との間で調整可能であり、エンジンのユーザの制御下にある。この実施形態においても、バイパス弁３６２はエンジンの動力出力を制御し、スロットルとして機能し、上に説明したように従来の空気又は空気／燃料入口バタフライ弁の機能に取って代わる。

上述の実施形態では、共通の空気又は空気／燃料入口導管３３８は、それぞれのシリンダ入口ポート３４４と３４６に至る入口通路３４０と３４２に分岐される。同様に、弁システムは、入口通路３３８の分岐点に又はそれに近接して位置し、入口ポート３４４と３４６に延びる入口通路３４０と３４２の各々のための弁を備える。これらの弁は、上記の第２の好ましい実施形態について説明したように、リード弁又は他の公知の吸気弁の形態をとることが可能であるが、選択的に、第１及び第３の実施形態で前述しかつ図５に示したように、単一要素の二葉の旋回弁３５０を備える。

旋回弁３５０のリーフ３５２と３５４は、リーフ３５２が第１のシリンダ３１２の入口ポート３４４に至る入口通路３４０を閉鎖するとき、他方のリーフ３５４が第２のシリンダ３１４の入口通路３４２で完全開位置をとるように互いに固定される。

動作−全動力
バイパス弁３６２が図４に示した完全閉位置にあるときの図４と図５に示した上記の第４の実施形態のエンジン３１０のサイクルについて説明する。

図４に示したような第２のシリンダ３１４のサイクルを考慮すると、空気（又は空気／燃料混合気）のチャージは、第２のピストン３２８がＴＤＣに向かって移動するとき、最初に圧縮室部分３２３に導入される。上昇するピストン３２８によって生成された部分真空のため、旋回弁３５０の第２のリーフ３５４が開放して、チャージが共通の入口導管３３８から入口通路３４２を通して、また第２のシリンダ３１４の入口ポート３４６を介してその圧縮室部分３２３内に流れることを可能にする。

同時に、ＢＤＣに移動する第１のピストン３２６によって第１の圧縮室３２１に生成される正圧のため、旋回弁３５０の第１のリーフ３５２が閉位置に付勢されることが指摘される。第２のピストン３２８の動力下降ストローク及び第１のピストン３２６の上昇する上昇ストロークでは、旋回弁３５０配置が逆転し、第２の入口通路３４２を閉鎖し、第１の入口部分３４０を開放する。

次に、第２の圧縮室部分３２３の空気（又は空気／燃料混合気）のチャージは、第２のピストン３２８がＢＤＣに向かって移動するとき、移送ポート３５７を介して燃焼室部分３２９に移送される。最初に圧縮室部分３２３に導入された空気又は空気／燃料混合気のこの移送が行われるのは、旋回弁のリーフ３５４が第２の入口通路３４２を閉鎖しており、かつバイパス弁３６２も閉鎖されるからである。

空気（又は空気／燃料混合気）は、第２のピストン３２８がＴＤＣに向かって移動するとき、第２の燃焼室部分３２９で圧縮され、イグニッション、及び第２のピストン３２８の動力下降ストロークが続く。

当然、今説明した同一のプロセスが、１８０度の遅れで第１のシリンダ３２６で行われる。

今説明したサイクルでは、導入された空気（又は空気／燃料混合気）の体積の調整はないことが指摘され、すなわち、空気又は空気／燃料混合気の導入された流れの絞りはなく（入口導管、入口通路及び入口ポートのサイジングによって提供される絞り以外）また導入されたチャージは最大である。したがって、バイパス弁３６２が完全閉であるこの構成の下では、エンジンは全動力で動作する。

動作−部分動力及びアイドル
本発明のバイパス弁３６２は、図５に示したように部分的に又は完全に開放するとき、２つのシリンダ３１２と３１４の２つの圧縮室部分３２１と３２３の間の空気又は空気／燃料混合気の移送を可能にする。したがって、例えば第１のピストン３２６がその動力下降ストロークにあるとき、第１の圧縮室部分３２１の空気又は空気／燃料混合気は、移送ポート３５５を通して第１の燃焼室３２７に部分的にのみ強制される。少なくとも一部分、バイパス弁３６２の開口度に応じた体積を、今や、ＴＤＣに向かう第２のピストン３２８の上昇による部分真空の圧力を受けて、第２のシリンダ３１４の圧縮室３２３へ横切って移送することが可能である。開放又は部分的開放のバイパス弁により、ピストンの対向作用と交互に対のシリンダの高圧及び低圧チャージの「短絡」に有利な状態が引き起こされる。

第１の圧縮室３２１、及び入口導管３３８を第１の入口ポート３４４に接続する第１の入口通路３４０の圧力の解放のため、旋回弁３５０は、バイパス弁３６２によって提供される解放度に比例して反応する。低減されるが、第１のピストン３２６がＢＤＣに向かって下降し、第２のピストン３２８がＴＤＣに向かって上昇している間、エンジンの第１のシリンダ３１２側の圧力は第２のシリンダ３１４側の圧力よりも大きく、この結果、旋回弁３５０は、必ずしも完全な閉鎖ではないが、第１の入口通路３４０の閉鎖に向かう傾向、及び必ずしも完全な開放ではないが、第２の入口通路３４２の開放に向かう傾向をとる。旋回弁のリーフは堅固に共に接合されるが、リーフ自体は、ある程度の屈曲を可能にし、したがって通路の開閉のある程度の進みと遅れを可能にする。

同様に、この順序は、旋回弁３５０がその位置を逆転して、第２のシリンダ３２８について繰り返される。

（圧力逃し効果は、上記の第２及び第３の好ましい実施形態の構成にも適用されることが理解されるであろう。それらの構成では、入口通路で得られる圧力を低減する第１及び第２のクランクケースの間で、導入された空気又は空気／燃料混合気のバイパス通路を通して移送が行われる）。

第１の効果は、空気又は空気／燃料混合気のより弱いチャージが、低減したより遅い動力ストローク、したがってｒｐｍ及び動力出力の低減をもたらす燃焼室の圧縮のために利用可能であることである。バイパス弁３６２、第１及び第２の入口通路３４０と３４２、及び旋回弁３５０は、バイパス弁３６２が完全に開放しているとき、十分な空気又は空気／燃料混合気が燃焼室にわたり、エンジンをアイドルに維持するように寸法決めされる。

第２の効果は、ピストンが閉鎖したバタフライ弁に対して「吸い込む」ときに従来のエンジンのピストンの「ポンピング」作用を克服するために必要な仕事が事実上除去され、経済性と効率の改善をもたらすことである。

上述した実施形態の特徴の組み合わせは、したがっていくつかの利点を提供する。

第一に、シリンダの対のシリンダの入口ポートの間で動作するバイパス通路とバイパス弁は、バイパス弁が部分的な動力のために部分的に開放し、アイドルで完全に開放するときの圧力差を低減し、燃料経済を改善する。

第二に、第４の好ましい実施形態のようにクランクケースから分離された圧縮室部分を設けることにより、完全に加圧された潤滑システムの可能性が提供され、エンジンの寿命を延ばし、主及びコネクティングロッドのジャーナル軸受用により単純かつより廉価なスリッパ軸受の使用を可能にする。

第三に、好ましい構成では、入口導管３３８及び入口通路３４０と３４２は、圧縮室及び燃焼室にのみ空気を供給する。バイパス弁３６２の状態に比例して正確に配量された燃料が、燃焼室３２７と３２８内に直接噴射することによって導入され、燃料使用及び汚染を相当低減する。

第４の好ましい実施形態の特徴の組み合わせから得られるある他の利点には、オイル／ガソリンの混合の除去、及びこのような潤滑油と生じる排出物との燃焼が含まれ、この組み合わせは、加圧潤滑システムを可能にし、スリッパ軸受と一体のクランクシャフトを可能にし、クランクケースシールの必要性を排除し、カムシャフト、弁又はばねを必要とせず、同様に、ディーゼル構造の可能性が提供する。

上述の実施形態の各々において、対のシリンダの対を直列に配置して、共通のクランクケース及びクランクシャフトを有するＶ−４、Ｖ−６、Ｖ−８及び他のＶ形の多気筒エンジンを形成することが可能であることが認識される。対のシリンダはＶ形に配置する必要がなく、各対のシリンダは、水平に対向させるか、又は半径方向に位置決めすることができるであろう。

上記は、本発明のある実施形態のみについて記載し、当業者に明らかである修正を本発明の範囲から逸脱することなしに行うことができる。

Claims

内燃機関が少なくとも１組の対の第１及び第２のシリンダを含み、前記内燃機関が、前記第１及び第２のシリンダのそれぞれの第１及び第２の入口ポートに延びる入口通路に分岐された空気又は空気／燃料混合気の入口導管を含む、２ストロークの内燃機関において、前記内燃機関が、堅固に相互接続された２つのリーフを備える旋回する二葉の入口弁を含み、前記旋回する入口弁が前記入口導管の前記分岐部に位置し、前記第１のシリンダのピストンが下死点（ＢＤＣ）から上死点（ＴＤＣ）に移動するときに、前記二葉の旋回弁の第１のリーフが前記第１の入口通路を開放するように、前記旋回する二葉の入口弁の第２のリーフが、前記第２のシリンダのピストンがＴＤＣからＢＤＣに移動するときに前記第２の入口通路を閉鎖するように、前記旋回する二葉の入口弁が交互に旋回することを特徴とする内燃機関。
請求項１に記載の内燃機関において、前記内燃機関に、前記第１及び第２のシリンダの前記第１及び第２の入口ポートの間に延びるバイパス通路がさらに設けられ、前記バイパス通路にバイパス弁が設けられ、前記バイパス弁が、前記バイパス通路の完全開位置と完全閉位置との間で前記内燃機関の操作者によって操作可能であることを特徴とする内燃機関。
請求項１又は２に記載の内燃機関において、前記少なくとも１組の対の第１及び第２のシリンダの第１及び第２のピストンが共通のクランクシャフトで動作し、前記第１及び第２のピストンは、それぞれのコネクティングロッドによって前記共通のクランクシャフトの第１及び第２のジャーナルに旋回可能に接続されることを特徴とする内燃機関。
請求項１乃至３の何れか１項に記載の内燃機関において、前記第１及び第２のシリンダの各々に別個のクランクケースが設けられることを特徴とする内燃機関。
請求項１乃至４の何れか１項に記載の内燃機関において、前記少なくとも１組の対の第１及び第２のシリンダのそれぞれの第１及び第２のピストンが、それぞれの前記シリンダのＢＤＣとＴＤＣとの間で交互に往復運動し、前記第１のピストンがＴＤＣにあるときに前記第２のピストンがＢＤＣにあるように、前記ピストンが１８０度に配置されることを特徴とする内燃機関。
請求項１乃至３の何れか１項に記載の内燃機関において、前記第１及び第２のシリンダが共通のクランクケースを共有し、前記第１及び第２のシリンダの各々が、固定分離プレートによって上方及び下方シリンダセクションに分割され、第１及び第２のピストンが、それぞれの前記上方シリンダセクションのＴＤＣとＢＤＣとの間で往復運動することを特徴とする内燃機関。
請求項６に記載の内燃機関において、前記第１及び第２のピストンの各々が、それぞれの上方シリンダセクションを圧縮室部分と燃焼室部分とに分割し、前記圧縮室部分が、前記ピストンの下側とそれぞれの前記固定分離プレートとの間に位置することを特徴とする内燃機関。
請求項６又は７に記載の内燃機関において、支柱が各々の前記ピストンの下側から延び、前記支柱が前記固定分離プレートの中央開口を通過し、ディスク又はスリッパ状の要素に接続された前記支柱の下端が前記下方シリンダセクションで往復運動し、前記ディスク又はスリッパ状の要素の下側に、コネクティングロッドの第１の端部に接続するためのガジオン要素が設けられ、前記コネクティングロッドが第２の端部で前記共通のクランクシャフトのジャーナルに接続されることを特徴とする内燃機関。
請求項８に記載の内燃機関において、前記シリンダ内のピストンがＴＤＣに向かって移動するときに前記シリンダの前記圧縮室部分に導入された空気又は空気／燃料混合気のチャージが、次に、移送ポートを通して前記シリンダのそれぞれの前記燃焼室部分に少なくとも部分的に移送されることを特徴とする内燃機関。
請求項９に記載の内燃機関において、前記圧縮室部分に導入された空気又は空気／燃料混合気の前記チャージが、前記バイパス弁が前記バイパス通路を閉鎖する位置にあるときに最大チャージであることを特徴とする内燃機関。
請求項７乃至１０の何れか１項に記載の内燃機関において、前記バイパス弁が部分的に又は完全に開放しているとき、前記バイパス通路が、前記第１のシリンダの前記圧縮室部分と前記第２のシリンダの前記圧縮室部分との間の空気又は空気／燃料混合気の移送を可能にすることを特徴とする内燃機関。
請求項１１に記載の内燃機関において、開放又は部分的開放のバイパス弁が、対応するシリンダ内の前記ピストンがＢＤＣに向かって移動するとき、前記圧縮室部分及び対応する前記入口通路の圧力の解放を引き起こし、前記旋回弁が、前記バイパス弁によって引き起こされる解放度に比例して反応することを特徴とする内燃機関。
請求項１２に記載の内燃機関において、前記旋回弁が、前記対応するシリンダ内の前記ピストンがＢＤＣに向かって移動するとき、必ずしも完全な閉鎖ではないが、一方の前記入口通路の閉鎖に向かう傾向をとり、必ずしも完全な開放ではないが、他方の前記入口通路の開放に向かう傾向をとることを特徴とする内燃機関。
請求項１２又は１３に記載の内燃機関において、前記バイパス通路が完全に又は部分的に開放しているとき、圧縮のための空気又は空気／燃料混合気のより弱いチャージが前記燃焼室部分に移送され、前記チャージが前記最大チャージから低減され、前記より弱いチャージが、低減されたより遅い動力行程及びｒｐｍと動力出力の低減をもたらすことを特徴とする内燃機関。
請求項１２乃至１４の何れか１項に記載の内燃機関において、前記バイパス弁、前記第１及び第２の入口通路、及び前記旋回弁と前記入口導管が、前記バイパス弁が完全に開放しているときに十分な空気又は空気／燃料混合気が前記燃焼室部分にわたり、前記内燃機関をアイドルに維持するように寸法決めされることを特徴とする内燃機関。
請求項１乃至１５の何れか１項に記載の内燃機関において、空気又は空気／燃料混合気の前記チャージが空気のみのチャージであり、前記第１及び第２の燃焼室の各々に、正確に配量された燃料量を配送するための燃料噴射器が設けられ、前記燃料量が前記バイパス弁の状態に比例することを特徴とする内燃機関。
２ストローク内燃機関の対の第１及び第２のシリンダへの空気又は空気燃料混合気の導入を制御する方法において、前記方法が、旋回する二葉の旋回弁を前記内燃機関の入口導管の分岐部に設けるステップを含み、前記二葉の旋回弁のリーフが、分岐角度にほぼ等しい角度で堅固に互いに相互接続かつ配置され、それぞれの入口通路が、前記分岐部から前記対のシリンダのそれぞれの入口ポートに延びることを特徴とする方法。
請求項１７に記載の方法において、前記分岐部に位置する前記二葉の旋回弁がバイパス弁の位置に応答し、前記バイパス弁が、前記第１のシリンダの前記入口ポートと前記第２のシリンダの前記入口ポートとの間に延びるバイパス通路に位置し、前記バイパス弁が前記バイパス通路を完全に閉鎖したときに、前記内燃機関が最大動力出力で動作し、前記バイパス弁が前記バイパス通路を完全に開放したときに、前記内燃機関がアイドルで動作し、前記バイパス弁が完全に閉鎖されたときに、前記旋回弁が交互に前記入口通路の各々を完全に開放しまた完全に閉鎖し、前記バイパス弁が部分的に又は完全に開放したときに、前記旋回弁が交互に前記入口通路を部分的に開放しまた部分的に閉鎖することを特徴とする方法。