JP2016176406A - 連続駆動内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】 シリンダーにピストンを挿入した燃焼室を有する連続駆動内燃機関において、別の予備圧縮装置を不要として、高効率・高出力を得られるようにする。
【解決手段】 燃焼室は、主燃焼室と前駆燃焼室に分離され、主燃焼室と前駆燃焼室に予混合ガスを充填した後、前駆燃焼室に充填された予混合ガスを燃焼させ、前駆燃焼室を高圧化し、ピストンを駆動させる前駆膨張行程と、前駆膨張行程より、主燃焼室に充填された予混合ガスを圧縮し燃焼させる主膨張行程により、ピストンを駆動させ、連続して出力を得ることを特徴とする別の予備圧縮装置を不要とする連続駆動内燃機関を提供する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、シリンダーにピストンを挿入したピストン方式の燃焼室を有する連続駆動内燃機関に関するものである。

現在、直動往復ピストン式内燃機関（たとえば、オットーサイクルに基づくガソリンエンジンあるいはディーゼルサイクルに基づくディーゼルエンジン、など）あるいは回転ピストン式内燃機関（たとえばヴァンケル型ロータリーエンジン）が、実用化されている（非常特許文献１参照）。これらのエンジンには、予備圧縮が行われている。即ち、始動時にスタータを回して予備圧縮し、運転時にフライホイールを用いて予備圧縮することが実用化されている。
また、特許文献１には、車両に搭載したエンジンにおいて、車両が信号などで停止した際、自動的にエンジンを、アイドル運転から停止させ、その後に、車両の発進操作等の再始動条件が成立したとき（例：ブレーキペダルからアクセルペダル踏み替え等）に、自動的にエンジンを再始動させる際の始動性を向上させる例が記載されている。具体的には、スターターモーターだけでエンジンを再始動するのでは無く、停止中のエンジンのシリンダー内に直接燃料を噴射し、圧縮行程気筒に対して初回の燃焼を実行してエンジンを少し逆転させることにより、膨張行程にある気筒のピストン上昇によって筒内圧力を高めるようにしてから、膨張行程気筒で燃焼を行わせることでピストンを押し下げ、エンジンを素早く再始動させるものがある。よって、スターターモーターの負荷を減らしながら始動する方法である。

特開２０１４−１２４７５４公報

「エンジン進化の軌跡（蒸気エンジンから環境エンジンへ）」 荒井久治、山海堂。

これらの内燃機関では、変形する作動空間に閉じ込められた作動流体を、作動空間の変形により予備圧縮したのち、燃焼させる。燃焼の結果、作動流体は高圧化するため、作動空間を膨張させることができ、この際に仕事（出力）を取り出すことができる。燃焼の前に作動流体を予備圧縮する理由は、予備圧縮により高熱効率を得ることができるからである。

ただし、従来技術では、作動流体の予備圧縮に要する仕事は、前サイクルまでの仕事の一部を用いる。
このため、機関（エンジン）の始動時には、別の動力を必要とし、スターターモーターとバッテリーあるいはリコイルスターターと人力、などを必要とする。
また、機関の連続作動中にも、前サイクルの出力を使用するため、それを一時的に貯蔵するフライホイールなどの慣性モーメントを有する装置（別の動力）を必要とする。その結果、フライホイールの慣性モーメントによりエンジンの加減速時の応答性が低下する。したがって、従来のエンジンには、別の予備圧縮装置（スターターモーターとバッテリー、フライホイール）を必要とする課題がある。
本発明の目的は、エンジンの始動時および運転時に、別の予備圧縮装置を不要とすることである。したがって、始動時のスターターモーター等、運転時のフライホイールを不要とし、エンジンの加減速時の応答性が向上する。

本発明は、空間的あるいは時間的に分離した複数の作動空間を用意し、はじめに作動空間に充填された作動流体を（主として加熱・発熱・燃焼などにより）膨張させ、（それがピストンなどを介し）空間的あるいは時間的に分離した別の作動空間に充填された作動流体を予備圧縮した後、（主として加熱・発熱・燃焼などにより）膨張させる。この過程において、膨張する作動流体に面したピストンにより出力を得る。

以下、たとえば、ガソリンエンジンのように予混合ガスイを吸気するエンジンを例にとり、説明する。
（空気を吸気し、燃焼前に燃料を噴射し、点火あるいは自着火により燃焼させてもよい。）
ここで、予混合ガスイとは、燃料と酸素（または空気）が燃焼前に一定の割合で均一に混合されている混合ガスのことである。

＜空間的に分離した複数の作動空間を用いる方法＞
発明１は、シリンダーにピストンを挿入した燃焼室を有する連続駆動内燃機関において、燃焼室は、主燃焼室と前駆燃焼室に分離され、主燃焼室と前駆燃焼室に予混合ガスを充填した後、前駆燃焼室に充填された予混合ガスを燃焼させ、前駆燃焼室を高圧化し、ピストンを駆動させる前駆膨張行程と、前駆膨張行程より、主燃焼室に充填された予混合ガスを圧縮し燃焼させる主膨張行程により、ピストンを駆動させ、連続して出力を得ることを特徴とする別の予備圧縮装置を不要とする連続駆動内燃機関である。
この発明によれば、出力を貯蓄する別の予備圧縮装置（始動時のスターターモーターとバッテリー、運転時のフライホイール）が不要となる。また、サイクル内の回転速度の変動を小さくすることができ、なめらかな回転が得られる。
発明２は、１つのシリンダーを、ピストンにより、主燃焼室と前駆燃焼室に分離したことを特徴とする発明１に記載の連続駆動内燃機関である。
発明２によれば、１つのシリンダーとピストンにより、別の予備圧縮装置が不要な連続駆動内燃機関を提供することができる。
発明３は、一対のシリンダーを有し、一方のシリンダーに主燃焼室を、他方のシリンダーに前駆燃焼室を有することを特徴とする発明１に記載の連続駆動内燃機関である。
発明３によれば、一対のシリンダーとピストンにより、別の予備圧縮装置が不要な連続駆動内燃機関を提供することができる。

＜単一の作動空間を時間的に機能変化させる方法＞
発明４に記載の発明は、ピストンとシリンダーとの間に形成される燃焼室に予混合ガスを充填し、無圧縮で燃焼させる前駆膨張行程と、前駆膨張工程により得られる動力を、出力貯留装置に貯留し、前記燃焼室に、予混合ガスを充填させ、出力貯留装置に貯留した動力により、燃焼室を、圧縮させた後、燃焼させる主膨張行程により、ピストンから連続して出力を得ることを特徴とする連続駆動内燃機関である。
ここで、出力貯留装置はフライホイールなどである。この方法によれば、始動時の動力を供給する装置が不要となる。

本発明に係る連続駆動内燃機関によれば、はじめに作動空間に充填された作動流体を（主として加熱・発熱・燃焼などにより）膨張させ、（それがピストンなどを介し）空間的あるいは時間的に分離した別の作動空間に充填された作動流体を予備圧縮した後、（主として加熱・発熱・燃焼などにより）膨張させるため、従来製品に比べ、高効率・高出力を得られる効果を奏する。

本発明に係る連続駆動内燃機関の、第１実施形態のピストンタイプ別の構成種類を示す。 第２実施形態の、直列気筒・完全排気モードの場合の両作動空間の体積変化および状態遷移を示す。 第２実施形態の、複クランク・リンケージ機構の一例を示す（要部拡大正面図）。 第３実施形態の直列気筒・完全排気モード（二室単気筒，複クランク・リンケージ機構によるコンロッド経由延長棒駆動ピストンの場合）の機関構成と作動工程を示す。 第４実施形態の直列気筒・完全排気モード（双頭気筒，複クランク・リンケージ機構によるコンロッド経由延長棒駆動ピストンの場合）の機関構成と作動工程を示す。 第５実施形態の直列気筒・完全排気モード（双頭気筒，複クランク・リンケージ機構によるコンロッド駆動ピストンの場合）の機関構成と作動工程を示す。 第６実施形態の遊星歯車・複クランク機構の一例を示す。（１）は平面図、（２）は正面図。 第７実施形態の直列気筒・完全排気モード（二室単気筒，遊星歯車・複クランク機構による確動カム経由延長棒駆動ピストンの場合）の機関構成と作動工程を示す。 第８実施形態の直列気筒・完全排気モード（双頭気筒，遊星歯車・複クランク機構による確動カム経由延長棒駆動ピストンの場合）の機関構成と作動工程を示す。 第９実施形態の直列気筒・完全排気モード（双頭気筒，遊星歯車・複クランク機構による確動カム経由コンロッド駆動ピストンの場合）の機関構成と作動工程を示す。 第１０実施形態の並列気筒・完全排気モードの場合の両作動空間の体積変化および状態遷移を示す。 第１０実施形態の、並列気筒・完全排気モード（並列２気筒，遊星歯車・複クランク機構によるコンロッド駆動ピストンの場合）の機関構成を示す。（１）は側面図、（２）は上側横断面図、（３）は縦断面図、（４）は下側横断面図。 第１１実施形態の並列異種気筒・完全排気モードの場合の両作動空間の体積変化および状態遷移を示す。 第１１実施形態の並列異種気筒・完全排気モード（並列異種２気筒，単純クランク機構によるコンロッド駆動ピストンの場合）の機関構成を示す。（ａ）は異なる偏心量クランクを使用し、他は同一のコンロッド、ピストン、シリンダーヘッドによる構成を示す側面図、横断面図および縦断面図。（ｂ）は異なるシリンダーヘッドを使用し、他は同一の偏心量クランク、コンロッド、ピストンによる構成を示す縦断面図。（ｃ）は異なるピストンを使用し、他は同一の偏心量クランク、コンロッド、シリンダーヘッドによる構成を示す縦断面図。（ｄ）は異なるコンロッドを使用し、他は同一の偏心量クランク、ピストン、シリンダーヘッドによる構成を示す縦断面図。 第１２実施形態のフライホイール付き単気筒・完全排気モードの場合の作動空間の体積変化および状態遷移を示す。 第１２実施形態のフライホイール付き単気筒・完全排気モード（単気筒、遊星歯車・複クランク機構によるコンロッド駆動ピストンの場合）の機関構成を示す。（１）は側面図、（２）は縦断面図、（３）は横断面図。 第１２実施形態のフライホイール付き単気筒・完全排気モード（単気筒、遊星歯車・複クランク機構によるコンロッド駆動ピストンの場合）の作動工程を示す。 第１３実施形態の並列気筒・不完全排気モードの場合の両作動空間の体積変化および状態遷移を示す。 第１３実施形態の並列気筒・不完全排気モード（並列２気筒、単純クランク機構によるコンロッド駆動ピストンの場合）の機関構成を示す。（１）は側面図、（２）は上側横断面図、（３）は縦断面図、（４）は下側横断面図。 第１４実施形態のフライホイール付き単気筒・不完全排気モードの場合の作動空間の体積変化および状態遷移を示す。 第１４実施形態のフライホイール付き単気筒・不完全排気モード（単気筒、単純クランク機構によるコンロッド駆動ピストンの場合）の機関構成を示す。（１）は側面図、（２）は縦断面図、（３）は横断面図。 第１４実施形態のフライホイール付き単気筒・不完全排気モード（単気筒、単純クランク機構によるコンロッド駆動ピストンの場合）の作動工程を示す。 第１５実施形態のフライホイール付き単気筒・残留ガス洗浄吸気モードの場合の作動空間の体積変化および状態遷移を示す。 第１５実施形態のフライホイール付き単気筒・残留ガス洗浄吸気モード（単気筒，単純クランク機構によるコンロッド駆動ピストンの場合）の機関構成を示す。（１）は側面図、（２）は縦断面図、（３）は横断面図。 第１５実施形態のフライホイール付き単気筒・残留ガス洗浄吸気モード（単気筒、単純クランク機構によるコンロッド駆動ピストンの場合）の作動工程を示す。

以下、図に基づいて、本発明に係る連続駆動内燃機関の実施形態について説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、変更、修正、改良を加え得るものである。

（第１実施形態）
図１により、本発明に係る連続駆動内燃機関の第１実施形態の構成を説明する。

図１に、空間的に分離した作動空間を使用する場合の、ピストンタイプ別の構成種類を示す。ただし、図では２つのシリンダー１が１８０度に配置された場合を示すが、シリンダー１の数は多数でもよく、また配置角は１８０度でなくともよい。

図１（１）に示される構造は、１８０度に配置されたシリンダー１の間に、力を入出力する機械的な機構を持たない「単独ピストン」が挿入されている構造である。両シリンダー１は連続した同一の円筒面とすることができる。ピストン３からの力の入出力は、電磁的に行うことができる。
図１（２）に示される構造は、１８０度に配置されたシリンダー１の間に、力を入出力する延長棒５が付属するピストン３が挿入されている構造である。延長棒５は、シリンダー１の端面を貫く構造である。両シリンダー１は連続した同一の円筒面とすることができる。
図１（３）に示される構造は、１８０度に配置されたシリンダー１の間に、ピストン３が挿入され、両シリンダー１の間隙からピストン３に直接駆動し、力を入出力する構造である。
図１（４）に示される構造は、１８０度に配置されたシリンダー１に、２つの独立したピストン３が挿入され、２つのピストン３と１つのクランク7とが、コネクティングロッド９により回転接続された構造である。
（第２実施形態）

図２に、第２実施形態の直列気筒・完全排気モードの場合の両作動空間の体積変化および状態遷移を示してある。図２において、縦軸は上から下方へと作動進行度合いを表す。同図では、クランク角度で示している。また、横軸は作動空間の体積を表す。すなわち、図中の曲線がピストン位置の変化を示し、それより左側の長さが左作動空間の体積を、また右側の長さが右作動空間の体積を表す。図２には、左側に左室の工程が、また右側に右室の工程が、示されている。

状態（１）では、ピストンが左端に位置し、左作動空間は無く、右作動空間は最大体積である。
工程（２）では、ピストンの右方向への移動に伴い、右作動空間は無くなり、右作動流体は排出される（主排気）が左作動空間は最大体積となり、新気が充填される（主吸気）。
工程（３）では、ピストンの左方向への移動に伴い、左作動空間の体積は減少する（主吸気戻し、主弱圧縮）が、右作動空間には新気が充填（前駆吸気）される。
工程（４）では、右作動空間の作動流体は点火が行われ（前駆着火）、燃焼し、高圧燃焼ガスとなる。
工程（５）では、左作動流体が圧縮される（前駆膨張および主圧縮）。
工程（６）では、圧縮された左作動流体は点火が行われ（主着火）、燃焼し、高圧燃焼ガスとなる。
工程（７）では、ピストンの右方向への移動に伴い、右作動空間は無くなり、右作動流体は排出される（前駆排気）が、左作動空間は最大体積となる（主膨張）。
工程（８）では、ピストンの左方向への移動に伴い、左作動空間は無くなり、左作動流体は排出される（主排気）が、右作動空間は最大体積となり、新気が充填される（主吸気）。
工程（９）では、ピストンの右方向への移動に伴い、右作動空間の体積は減少する（主吸気戻し、主弱圧縮）が、左作動空間には新気が充填（前駆吸気）される。
工程（１０）では、左作動空間の作動流体は点火が行われ（前駆着火）、燃焼し、高圧燃焼ガスとなる。
工程（１１）では、右作動流体が圧縮される（前駆膨張および主圧縮）。
工程（１２）では、圧縮された右作動流体は点火が行われ（主着火）、燃焼し、高圧燃焼ガスとなる。
工程（１３）では、ピストンの左方向への移動に伴い、左作動空間は無くなり、左作動流体は排出される（前駆排気）が、右作動空間は最大体積となり（主膨張）、状態（１）と同じ状態となる。
なお、第２実施形態において、行程１〜行程７では、段落００１７記載の左作動空間は主燃焼室１８５を、段落００１７記載の右作動空間は前駆燃焼室１８７を示し、行程８〜行程１３では、段落００１７記載の左作動空間は前駆燃焼室１８７を、段落００１７記載の右作動空間は主燃焼室１８５を示す。

また、図３から図１０に、図２の状態遷移を実現する構造の例を示す。
図３は、図２に示したピストンの挙動を実現する「複クランク・リンケージ機構」の一例である。図２の縦軸のクランク角度は、この寸法構成における主クランク角度を意味し、図３の角度を０度とした。
ここで、図３について説明する。
図３の機構は、主クランク１１と副クランク１３を有し、これらはそれぞれの回転軸まわりに回転する。ただし、副クランク１３は主クランク１１とは逆方向に１／３の回転速度で回転する。主クランク軸１５には主リンケージ１７が、副クランク軸１９には副リンケージ２１が回転接続され、副リンケージ２１のもう一方の端部と主リンケージ１７の端部も回転接続される。また、主リンケージ１７のもう一方の端部は、コンロッド２３の端部と回転接続される。もう一方のコンロッド２３端部は、ピストン３あるいは延長棒５に回転接続される。主リンケージ１７の形状は、図３では、３つの接続部が一直線に配置されているが、一直線に配置されなくとも良い。

（第３実施形態）
図４は、第３実施形態の直列気筒・完全排気モード（二室単気筒，複クランク・リンケージ機構によるコンロッド経由延長棒駆動ピストンの場合）の機関構成と作動工程を示す。図４では、作動工程の１サイクルを（１）〜（１３）まで順番に示してある。
この構造は、図１（２）に示す構造の具体例である。
なお、大気圧の新気が充填された図４（４）あるいは図４（１０）から始動することで、始動仕事することなく、機関を始動することができる。

＜構成＞
はじめに、図４（１）を用いて構造の説明を行う。
一つの円筒内面と左右端面を有するシリンダー１に、右向きに延長棒５が取り付けられたピストン３が挿入されている。延長棒５は右端面を貫いている。延長棒５の右端は、延長棒防振部によって振れ止めが為されていてもよい。
シリンダー１の左右端面には、左吸気管２５および左排気管２７、ならびに右吸気管２９および右排気管３１が接続され、それぞれに、左吸気バルブ３３および左排気バルブ３５、ならびに右吸気バルブ３７および右排気バルブ３９が取り付けられている。シリンダー左端面とピストン３との間のシリンダー内空間を左室、ピストン３とシリンダー１右端面との間のシリンダー空間を右室と呼ぶ。
延長棒５のシリンダー外部の部分には、第２実施形態で説明した「複クランク・リンケージ機構」が取り付けられる。
なお、図中黒丸印はシール部材４１を示す。

＜作動工程（図４）＞
図４において、（１）から（１３）は、図２における同番号の状態および工程を表す。

はじめに、（１）では、右室に前サイクルで発生した燃焼ガス（他のガスでも可）が充填されており、バルブは４つとも閉である。
（２）の工程では、バルブの状態は、左吸気バルブ３３：開、左排気バルブ３５：閉、右吸気バルブ３７：閉、右排気バルブ３９：開の状態であり、ピストン３は、左端面から右端面へと移動する。この際、左吸気バルブ３３から流入した新気が左室に充填される。また、右排気バルブ３９から右室に充填されていた燃焼ガスが排気される。
（３）の工程では、バルブの状態は、左吸気バルブ３３：開、左排気バルブ３５：閉、右吸気バルブ３７：開、右排気バルブ３９：閉の状態であり、ピストン３は、右端面から左方向へ移動する。この際、右吸気バルブ３７から流入した新気が右室に充填される。また、左吸気バルブ３３から左室に充填されていた新気が逆流する。なお、この工程で、左吸気バルブ３３を閉とし、運動部品の慣性力を利用し、左室の新気を圧縮してもよい。
（４）の工程では、バルブの状態は全てのバルブが閉の状態であり、点火装置により右室の新気を燃焼させ、高温高圧の燃焼ガスに変える。

（５）の工程では、バルブの状態は全てのバルブが閉の状態であり、右室の燃焼ガスがピストン３を左方向に押し、左室の新気が圧縮される。この工程では、右室の燃焼ガスの膨張仕事が、左室の新気の圧縮仕事より大きい場合、ピストン駆動機構に軸出力が発生する。
（６）の工程では、バルブの状態は全てのバルブが閉の状態であり、点火装置（あるいは自着火）により左室の新気を燃焼させ、高温高圧の燃焼ガスに変える。
（７）の工程では、バルブの状態は、左吸気バルブ３３：閉、左排気バルブ３５：閉、右吸気バルブ３７：閉、右排気バルブ３９：開の状態であり、左室の燃焼ガスがピストン３を右方向に押し、右室の燃焼ガスが排気される。
この工程の途中まで右排気バルブ３９を閉とすることで、壁面冷却され負圧となった右室の燃焼ガスにピストン３を右方向に引かせてもよい。（７）の工程では、ピストン駆動機構に軸出力が発生する。

以後の工程、すなわち（８）から（１３）までの工程は、前記（１）から（７）までの工程を左右反対にした工程であり、以下に記載する。
（８）の工程では、バルブの状態は、左吸気バルブ３３：閉、左排気バルブ３５：開、右吸気バルブ３７：開、右排気バルブ３９：閉の状態であり、ピストン３は右端面から左端面へと移動する。この際、右吸気バルブ３７から流入した新気が右室に充填される。また、左排気バルブ３５から左室に充填されていた燃焼ガスが排気される。
（９）の工程では、バルブの状態は、左吸気バルブ３３：開、左排気バルブ３５：閉、右吸気バルブ３７：開、右排気バルブ３９：閉の状態であり、ピストン３は左端面から右方向へ移動する。この際、左吸気バルブ３３から流入した新気が左室に充填される。また、右吸気バルブ３７から右室に充填されていた新気が逆流する。なお、この工程で右吸気バルブ３７を閉とし、運動部品の慣性力を利用し、右室の新気を圧縮してもよい。
（１０）の工程では、バルブの状態は全てのバルブが閉の状態であり、点火装置により左室の新気を燃焼させ、高温高圧の燃焼ガスに変える。

（１１）の工程では、バルブの状態は全てのバルブが閉の状態であり、左室の燃焼ガスがピストン３を右方向に押し、右室の新気が圧縮される。この工程では、左室の燃焼ガスの膨張仕事が、右室の新気の圧縮仕事より大きい場合、ピストン駆動機構に軸出力が発生する。
（１２）の工程では、バルブの状態は全てのバルブが閉の状態であり、点火装置（あるいは自着火）により右室の新気を燃焼させ、高温高圧の燃焼ガスに変える。
（１３）の工程では、バルブの状態は、左吸気バルブ３３：閉、左排気バルブ３５：開、右吸気バルブ３７：閉、右排気バルブ３９：閉の状態であり、右室の燃焼ガスがピストン３を左方向に押し、左室の燃焼ガスが排気される。
この工程の途中まで左排気バルブ３５を閉とすることで、壁面冷却され負圧となった左室の燃焼ガスにピストン３を左方向に引かせてもよい。
（１３）の工程では、ピストン駆動機構に軸出力が発生する。
（１３）の工程が行われると、（１）と同じ状態となり、１サイクルが完了する。
なお、第３実施形態において、行程１〜行程７では、段落００２１記載の左室は主燃焼室１８５を、段落００２１記載の右室は前駆燃焼室１８７を示し、行程８〜行程１３では、段落００２１記載の左室は前駆燃焼室１８７を、段落００２１記載の右室は主燃焼室１８５を示す。

（第４実施形態）
図５は、第４実施形態の直列気筒・完全排気モード（双頭気筒，複クランク・リンケージ機構によるコンロッド経由延長棒駆動ピストンの場合）の機関構成と作動工程を示す。図５では、作動工程の１サイクルを（１）〜（１３）まで、順番に示してある。
この構造は、図１（３）に示す構造の具体例である。
なお，大気圧の新気が充填された図５（４）あるいは図５（１０）から始動することで、始動仕事することなく、機関を始動することができる。

＜構成＞
はじめに、図５（１）を用いて構造の説明を行う。
第２実施形態で説明した「複クランク・リンケージ機構」の左右に置かれた、中心軸が互いに１８０度の２つの円筒内面シリンダーと、それらの端面に設置した左端面および右端面と、から成る双頭シリンダー４３がある。また、左シリンダー部に左ピストン４５を挿入し、右シリンダーに右ピストン４７を挿入し、さらに両ピストンを延長棒４９で接続する。延長棒４９は、延長棒防振部によって振れ止めが為されていてもよい。延長棒４９には、図３に示したような、複クランク・リンケージ機構のコンロッド２３の解放端を回転接続する。
シリンダーの左右端面には、左吸気管２５および左排気管２７、ならびに右吸気管２９および右排気管３１が接続され、それぞれに左吸気バルブ３３および左排気バルブ３５、ならびに右吸気バルブ３７および右排気バルブ３９が取り付けられている。シリンダー左端面と左ピストン４５との間のシリンダー内空間を左室、右ピストン４７とシリンダー右端面との間のシリンダー空間を右室と呼ぶ。
第３実施形態に対して、第４実施形態の構成の利点は、ピストンの裏面からピストン・シリンダー間の潤滑を行うことができること、延長棒４９が右室を貫かず、延長棒４９による冷却熱損失が無いこと、である。
なお、図中黒丸印はシール部材４１を示す。

＜作動工程＞
第４実施形態の作動工程は、第３実施形態の作動工程と同じである。
図５（１）〜（１３）の各図の状態および工程は、図４（１）〜（１３）の各図と対応する。
なお、第４実施形態において、行程１〜行程７では、段落００２８記載の左室は主燃焼室１８５を、段落００２８記載の右室は前駆燃焼室１８７を示し、行程８〜行程１３では、段落００２８記載の左室は前駆燃焼室１８７を、段落００２８記載の右室は主燃焼室１８５を示す。

（第５実施形態）
図６は、第５実施形態の直列気筒・完全排気モード（双頭気筒，複クランク・リンケージ機構によるコンロッド駆動ピストンの場合）の機関構成と作動工程を示す。図６では、作動工程の１サイクルを（１）〜（１３）まで，順番に示してある。
この構造は、図１（４）に示す構造の具体例である。
なお，大気圧の新気が充填された図６（４）あるいは図６（１０）から始動することで、始動仕事することなく、機関を始動することができる。

＜構成＞
はじめに、図６（１）を用いて構造の説明を行う。
２本のコンロッドを有する「複クランク・リンケージ機構」（図３）の左右に置かれた、中心軸が互いに１８０度である２つの円筒内面シリンダーと、それらの端面に設置した左端面および右端面と、から成る双頭シリンダー５１がある。また、左シリンダー部に左ピストン４５を挿入し、右シリンダーに右ピストン４７を挿入する。両ピストン４５，４７は、複クランク・リンケージ機構の２本のコンロッド５３の解放端に回転接続する。
シリンダーの左右端面には、左吸気管２５および左排気管２７、ならびに右吸気管２９および右排気管３１が接続され、それぞれに、左吸気バルブ３３および左排気バルブ３５、ならびに右吸気バルブ３７および右排気バルブ３９が取り付けられている。シリンダー左端面と左ピストン４５との間のシリンダー内空間を左室、右ピストン４７とシリンダー右端面との間のシリンダー空間を右室と呼ぶ。
第４実施形態に対して、第５実施形態の構成の利点は、２つのシリンダーの互いの角度が１８０度で無くとも良いことである。すなわち、双頭気筒型の他に、Ｖ型、並行型に構成することができる。ただし、シリンダーの角度が１８０度を大きく離れる場合、クランク角度の位相の異なる２つの複クランク・リンケージ機構を用いて適切な駆動を個別のコンロッド５３に与えると良い。なお、図中黒丸印はシール部材４１を示す。

＜作動工程＞
第５実施形態の作動工程は、第３実施形態および第４実施形態の作動工程と同じである。
図６（１）〜（１３）の各図の状態および工程は、図４（１）〜（１３）および図５（１）〜（１３）の各図と対応する。
なお、第５実施形態において、行程１〜行程７では、段落００３１記載の左室は主燃焼室１８５を、段落００３１記載の右室は前駆燃焼室１８７を示し、行程８〜行程１３では、段落００３１記載の左室は前駆燃焼室１８７を、段落００３１記載の右室は主燃焼室１８５を示す。

（第６実施形態）
図７は、第６実施形態を示し図２に示したピストンの挙動を実現する「遊星歯車・複クランク機構」の一例である。
図７の機構は、まず主クランク１１と、その主クランク偏芯軸５５に回転接続された副クランク回転軸５５と副クランク１３と、太陽歯車５７、アイドル歯車５９、遊星歯車６１と、から成る。
太陽歯車５７は、主クランク１１の回転軸と同軸に取り付けられ、回転は固定されている。
遊星歯車６１は、主クランク偏芯軸５５と同軸に、副クランク１３に取り付けられる。太陽歯車５７と遊星歯車６１は、歯数の比が４：３であり、アイドル歯車５９で回転が伝達される。

（第７実施形態）
図８は、第７実施形態の直列気筒・完全排気モード（二室単気筒，遊星歯車・複クランク機構による確動カム経由延長棒駆動ピストンの場合）の機関構成と作動工程を示す。図８では、作動工程の１サイクルを（１）〜（１３）まで、順番に示してある。
この構造は、図１（２）に示す構造の具体例である。
なお、大気圧の新気が充填された図８（４）あるいは図８（１０）から始動すると、始動仕事することなく、機関を始動することができる。

＜構成＞
はじめに、図８（１）を用いて構造の説明を行う。
図８に示す第７実施形態の構成は、第３実施形態の構成（図４）とは、ピストンの駆動構成が異なるだけで、前駆燃焼室および主燃焼室は変わらない。
第７実施形態の駆動構成では、平行間隙から成るカム・フォロワが延長棒5に取り付けられる。なお、図中黒丸印はシール部材４１を示す。
カム・フォロワの平行間隙の部分には、第６実施形態で説明した「遊星歯車・複クランク機構」の副偏芯軸が挿入される。

＜作動工程＞
第７実施形態の作動工程は，第３実施形態，第４実施形態および第５実施形態の作動工程と同じである。
図８（１）〜（１３）の各図の状態および工程は、図４、５、６の（１）〜（１３）と対応する。

（第８実施形態）
図９は、第８実施形態の直列気筒・完全排気モード（双頭気筒，遊星歯車・複クランク機構による確動カム経由延長棒駆動ピストンの場合）の機関構成と作動工程を示す。図９では、作動工程の１サイクルを（１）〜（１３）まで、順番に示してある。
この構造は、図１（３）に示す構造の具体例である。
なお、大気圧の新気が充填された図９（４）あるいは図９（１０）から始動すると、始動仕事することなく、機関を始動することができる。

＜構成＞
はじめに、図９（１）を用いて構造の説明を行う。
図９に示す第８実施形態の構成は、第４実施形態の構成（図５）とは、ピストンの駆動構成が異なるだけで、前駆燃焼室および主燃焼室は変わらない。
図９の駆動構成では、平行間隙から成るカム・フォロワが延長棒４９に取り付けられる。
カム・フォロワの平行間隙の部分には、第６実施形態で説明した「遊星歯車・複クランク機構」の副偏芯軸が挿入される。

＜作動工程＞
第８実施形態の作動工程は、第３・第４・第５・第７実施形態の作動工程と同じである。
図９（１）〜（１３）の各図の状態および工程は、図４、５、６、８の（１）〜（１３）の各図と対応する。

（第９実施形態）
図１０は、第９実施形態の直列気筒・完全排気モード（双頭気筒，遊星歯車・複クランク機構による確動カム経由コンロッド駆動ピストンの場合）の機関構成と作動工程を示す。図１０では、作動工程の１サイクルを（１）〜（１３）まで、順番に示してある。
この構造は、図１（４）に示す構造の具体例である。
なお、大気圧の新気が充填された図１０（４）あるいは図１０（１０）から始動すると、始動仕事することなく、機関を始動することができる。

＜構成＞
はじめに、図１０（１）を用いて構造の説明を行う。
図１０に示す第９実施形態の構成は、第５実施形態の構成（図６）とは、ピストンの駆動構成が異なるだけで、前駆燃焼室および主燃焼室は変わらない。
第６実施形態で説明した「遊星歯車・複クランク機構」の副クランク偏芯軸に、２本のコンロッドを挿入し、それらのコンロッド５３を２つのピストン４５，４７に回転接続する。なお、図中黒丸印はシール部材４１を示す。

＜作動工程＞
第９実施形態の作動工程は、第３・第４・第５・第７・第８実施形態の作動工程と同じである。
図１０（１）〜（１３）の各図の状態および工程は、図４、５、６、７、９の（１）〜（１３）の各図と対応する。

（第１０実施形態）
図１１に、第１０実施形態の並列気筒・完全排気モードの場合の両作動空間の体積変化および状態遷移を示す図を示す。また、図１２に、並列気筒・完全排気モードの場合の機関構成の一例を示す。気筒数は２気筒（気筒Ａおよび気筒Ｂと呼ぶ）とし、ピストンの駆動形式は、「遊星歯車・複クランク機構によるコンロッド経由駆動」としたが、「複クランク・リンケージ機構」など図３〜図１０までの機構でもよく、また他の機構でも良い。
なお、大気圧の新気が充填された図１１の工程（４）あるいは図１１の工程（１０）から始動すると、始動仕事することなく、機関を始動することができる。
この構成例では、２つのＡシリンダー６３およびＢシリンダー６５を並列に設置し、逆位相に設定したクランク機構とＡコンロッド６７およびＢコンロッド６９により、Ａピストン７１およびＢピストン７３を駆動する。それぞれのシリンダー端面には、Ａ吸気管７５、Ａ排気管７７、Ｂ吸気管７９およびＢ排気管８１が設置され、それぞれに、Ａ吸気バルブ８３、Ａ排気バルブ８５、Ｂ吸気バルブ８７およびＢ排気バルブ８９が取り付けられている。各吸気管７５，７９からは、予混合ガスあるいは空気が流入する。作動流体の着火は、予混合ガスへの点火栓による点火、あるいは燃料噴射後の自着火、などにより行う。Ａシリンダー６３およびＡピストン７１に囲まれる作動空間をＡ室とし、Ｂシリンダー６５およびＢピストン７３に囲まれる作動空間をＢ室とする。なお、図中黒丸印はシール部材４１を示す。

図１１および図１２を用いて、第１０実施形態の作動を説明する。
図１１において、縦軸は上から下方へと、作動進行度合いを表し、クランク角度で示した。横軸は、作動空間の体積を表す。すなわち、図中の曲線がピストン位置の変化を示し、それより左側の長さが気筒ＡのＡ室の体積を、また右側の長さが気筒ＢのＢ室の体積を表す。また、図１１には、左側にＡ室の工程が、右側にＢ室の工程が、それぞれ示されている。
図１１が表す第１０実施形態の状態変化は、第２実施形態および第３実施形態として説明した状態変化と同等であり、相違点は、第２実施形態では左室および右室で実現するのに対して、第１０実施形態ではＡ室およびＢ室で実現することだけであるが、明瞭に説明するため下記に記載する。

＜作動工程（図１１および図１２）＞
図１１の状態（１）では，Ａピストン７１はシリンダー端面（シリンダー端位置）に位置し、Ａ室の作動空間は無く、Ｂピストン７３はシリンダー端面から最も離れた位置（クランク端位置）にあり、Ｂ室の作動空間は最大体積である。Ｂ室には、前サイクルで発生した燃焼ガス（他のガスでも可）が充填されている。Ａ吸気バルブ８３、Ａ排気バルブ８５、Ｂ吸気バルブ８７およびＢ排気バルブ８９は全て閉である。
工程（２）では、バルブの状態は、Ａ吸気バルブ８３：開、Ａ排気バルブ８５：閉、Ｂ吸気バルブ８７：閉、Ｂ排気バルブ８９：開の状態であり、Ａピストン７１は、シリンダー端位置からクランク端位置へと移動する。この際、Ａ吸気バルブ８３から流入した新気がＡ室に充填される（主吸気）。また、Ｂピストン７３はクランク端位置からシリンダー端位置へと移動し、Ｂ排気バルブ８９からＢ室に充填されていたガスが排気される（主排気）。
工程（３）では、バルブの状態は、Ａ吸気バルブ８３：開、Ａ排気バルブ８５：閉、Ｂ吸気バルブ８７：開、Ｂ排気バルブ８９：閉の状態であり、Ａピストン７１は、クランク端位置からシリンダー端方向へ移動し、Ｂピストン７３はシリンダー端位置からクランク端方向へ移動する。この際、Ｂ吸気バルブ８７から流入した新気がＢ室に充填される（前駆吸気）。また、Ａ室に充填されていた新気がＡ吸気バルブ８３から逆流する（新気戻し）。なお、この工程で、Ａ吸気バルブ８３を閉とし、運動部品の慣性力を利用し、Ａ室の新気を圧縮（主弱圧縮）してもよい。
工程（４）では、バルブの状態は、全てのバルブが閉の状態であり、点火装置によりＢ室の新気を燃焼させ、高温高圧の燃焼ガスに変える（前駆着火）。

工程（５）では、バルブの状態は、全てのバルブが閉の状態である。Ｂ室の燃焼ガスは，直接的にはＢピストン７３をクランク端方向に準クランク端位置まで押し（前駆膨張）、またピストン駆動機構９１を介して間接的にＡピストン７１をシリンダー端方向に準シリンダー端位置まで押し、Ａ室の新気が圧縮される（主圧縮）。この工程では、Ｂ室の燃焼ガスの膨張仕事が、Ａ室の新気の圧縮仕事より大きい場合、ピストン駆動機構９１に軸出力が発生する。
工程（６）では、バルブの状態は全てのバルブが閉の状態であり、Ｂピストン７３は準クランク位置であり、Ａピストン７１は準シリンダー位置である。点火装置（あるいは自着火）によりＡ室の新気を燃焼させ、高温高圧の燃焼ガスに変える（主着火）。
工程（７）では、バルブの状態は、Ａ吸気バルブ８３：閉、Ａ排気バルブ８５：閉、Ｂ吸気バルブ８７：閉、Ｂ排気バルブ８９：開の状態であり、Ａ室の燃焼ガスがＡピストン７１をクランク端位置まで移動させ（主膨張）、Ｂ室の燃焼ガスが排気される（前駆排気）。
この工程の途中までＢ排気バルブ８９を閉とすることで、壁面冷却され負圧となったＢ室の燃焼ガスにピストンをシリンダー端方向に引かせてもよい。工程（７）の工程では、ピストン駆動機構９１に軸出力が発生する。

以後の工程、すなわち、工程（８）から工程（１３）までの工程は、前記の工程（１）から工程（７）までの工程を、左右反対にした工程であり、以下に説明する。
工程（８）では、バルブの状態は、Ａ吸気バルブ８３：閉、Ａ排気バルブ８５：開、Ｂ吸気バルブ８７：開、Ｂ排気バルブ８９：閉の状態であり、Ｂピストン７３は、シリンダー端位置からクランク端位置へと移動する。この際、Ｂ吸気バルブ８７から流入した新気がＢ室に充填される（主吸気）。また、Ａピストン７１はクランク端位置からシリンダー端位置へと移動し、Ａ排気バルブ８５からＡ室に充填されていたガスが排気される（主排気）。
工程（９）では、バルブの状態は、Ａ吸気バルブ８３：開、Ａ排気バルブ８５：閉、Ｂ吸気バルブ８７：開、Ｂ排気バルブ８９：閉の状態であり、Ｂピストン７３は、クランク端位置からシリンダー端方向へ移動し、Ａピストン７１はシリンダー端位置からクランク端方向へ移動する。この際、Ａ吸気バルブ８３から流入した新気がＡ室に充填される（前駆吸気）。また、Ｂ室に充填されていた新気がＢ吸気バルブ８７から逆流する（新気戻し）。なお、この工程で、Ｂ吸気バルブ８７を閉とし、運動部品の慣性力を利用し、Ｂ室の新気を圧縮（主弱圧縮）してもよい。
工程（１０）では、バルブの状態は全てのバルブが閉の状態であり、点火装置によりＡ室の新気を燃焼させ、高温高圧の燃焼ガスに変える（前駆着火）。
工程（１１）では、バルブの状態は全てのバルブが閉の状態である。Ａ室の燃焼ガスは、直接的にはＡピストン７１をクランク端方向に準クランク端位置まで押し（前駆膨張）、またピストン駆動機構９１を介して、間接的にＢピストン７３をシリンダー端方向に準シリンダー端位置まで押し、Ｂ室の新気が圧縮される（主圧縮）。この工程では、Ａ室の燃焼ガスの膨張仕事が、Ｂ室の新気の圧縮仕事より大きい場合、ピストン駆動機構９１に軸出力が発生する。

工程（１２）では、バルブの状態は全てのバルブが閉の状態であり、Ａピストン７１は準クランク位置であり、Ｂピストン７３は準シリンダー位置である。点火装置（あるいは自着火）によりＢ室の新気を燃焼させ、高温高圧の燃焼ガスに変える（主着火）。
工程（１３）では、バルブの状態は、Ａ吸気バルブ８３：閉、Ａ排気バルブ８５：開、Ｂ吸気バルブ８７：閉、Ｂ排気バルブ８９：閉の状態であり、Ｂ室の燃焼ガスがＢピストン７３をクランク端位置まで移動させ（主膨張）、Ａ室の燃焼ガスが排気される（前駆排気）。
この工程の途中までＡ排気バルブ８５を閉とすることで、壁面冷却され負圧となったＡ室の燃焼ガスにピストンをシリンダー端方向に引かせてもよい。工程（１３）の工程では、ピストン駆動機構９１に軸出力が発生する。
図１１の工程（１３）が行われると、図１１の状態（１）と同じ状態となり、１サイクル分が完了する。以降、状態（１）〜工程（１３）が繰り返され、連続動作が行われる。
なお、第１０実施形態において、行程１〜行程７では、段落００４３記載のＡ室は主燃焼室１８５を、段落００４３記載のＢ室は前駆燃焼室１８７を示し、行程８〜行程１３では、段落００４３記載のＡ室は前駆燃焼室１８７を、段落００４３記載のＢ室は主燃焼室１８５を示す。

（第１１実施形態）
図１３に、第１１実施形態の並列異種気筒・完全排気モードの場合の作動空間の体積変化および状態遷移を示す。また、図１４に、並列異種気筒・完全排気モードの場合の機関構成の一例を示す。
気筒数は２気筒（前駆気筒および主気筒）とし、ピストンの駆動形式は、図１４では「単純クランク機構によるコンロッド経由駆動」とした。ただし、気筒間のクランクの位相は１８０度とする。
ピストンの駆動形式は、「遊星歯車・複クランク機構によるコンロッド経由駆動」、「複クランク・リンケージ機構」など図３〜図１０および１２までの機構でもよく、また他の機構であっても、図１３に示すサイクルを実現できればよい。

なお，図１４では，主気筒からの前駆気筒の差異を実現する方法として，
（ａ）異なる偏心量クランクを使用し，他は同一のコンロッド，ピストンおよびシリンダーヘッドによる構成，
（ｂ）は異なるシリンダーヘッドを使用し、他は同一の偏心量クランク、コンロッド、ピストンによる構成，
（ｃ）は異なるピストンを使用し、他は同一の偏心量クランク、コンロッド、シリンダーヘッドによる構成，
（ｄ）は異なるコンロッドを使用し、他は同一の偏心量クランク、ピストン、シリンダーヘッドによる構成を示してある。

この構成例では、前駆シリンダー９３および主シリンダー９５を並列に設置、逆位相に設定したクランク機構９７と前駆コンロッド９９および主コンロッド１０１により、それぞれ前駆ピストン１０３および主ピストン１０５を駆動する。それぞれのシリンダー端面には、前駆吸気管１０７、前駆排気管１０９、主吸気管１１１および主排気管１１３が設置され、それぞれに前駆吸気バルブ１１５、前駆排気バルブ１１７、主吸気バルブ１１９および主排気バルブ１２１が取り付けられている。各吸気管１０７，１１１からは、予混合ガスあるいは空気が流入する。作動流体の着火は、予混合ガスへの点火栓による点火、あるいは燃料噴射後の自着火、などにより行う。前駆シリンダー９３および前駆ピストン１０３に囲まれる作動空間を前駆作動空間とし、主シリンダー９５および主ピストン１０５に囲まれる作動空間を主作動空間とする。ただし、前駆作動流体の完全排気を行うため、前駆ピストン１０３と前駆シリンダー端面との最短距離はゼロに近く設定する。また、主ピストン１０５と主シリンダー端面との最短距離は、主シリンダー９５での圧縮比を設定できる適切な距離に設定する。これらの設定は、主気筒を基準とする場合、前駆気筒を次のように変化させることで行うことができる。
クランクの偏芯距離の調整（図１４（ａ）．図１３の太実線）、シリンダー端面位置の調整（図１４（ｂ）、図１３の太破線）、ピストン長さの調整（図１４（ｃ）、図１３の太破線）、あるいはコンロッド長さの調整（図１４（ｄ）、図１３の太破線）。なお、図中黒丸印はシール部材４１を示す。

図１３から図１４を用いて、第１１実施形態の作動を説明する。
図１３において、縦軸は上から下方へと作動進行度合いを表し、クランク角度で示される。横軸はピストン位置を表す。すなわち、図中の曲線がピストン位置の変化を示し、それより左側の長さが作動空間の体積を表す。太実線および太破線の曲線が、前駆ピストンの位置変化および前駆作動空間の体積変化を表し、細実線の曲線が主ピストンの位置変化および主作動空間の体積変化を表す。また、図１３では、左側に前駆気筒の工程、右側に主気筒の工程、がそれぞれ説明される。
なお、大気圧の新気が充填された図１３（５）から始動することで、始動仕事なしに機関を始動することができる。

＜作動工程（図１３および図１４）＞
工程（１）では、前駆ピストン１０３はシリンダー端面（シリンダー端位置）に位置し、前駆作動空間は無く、主ピストン１０５はシリンダー端面から最も離れた位置（クランク端位置）にあり、主作動空間は最大体積である。主作動空間には、前サイクルで発生した燃焼ガス（他のガスでも可）が充填されている。前駆吸気バルブ１１５、前駆排気バルブ１１７、主吸気バルブ１１９および主排気バルブ１２１は全て閉である。
工程（２）では、バルブの状態は、前駆吸気バルブ１１５：開、前駆排気バルブ１１７：閉、主吸気バルブ１１９：閉、主排気バルブ１２１：開の状態であり、前駆ピストン１０３は、シリンダー端位置からクランク端位置へと移動する。この際、前駆吸気バルブ１１５から流入した新気が前駆作動空間に充填される。また、主ピストン１０５はクランク端位置からシリンダー端位置へと移動し、主排気バルブ１２１から主作動空間に充填されていたガスが排気される（主排気）。
工程（３）では、バルブの状態は、前駆吸気バルブ１１５：開、前駆排気バルブ１１７：閉、主吸気バルブ１１９：開、主排気バルブ１２１：閉の状態であり、前駆ピストン１０３は、クランク端位置からシリンダー端まで移動し、この際、前駆作動空間に充填されていた新気は前駆吸気バルブ１１５から逆流し、排出される。前駆気筒における工程（２）および工程（３）は、吸入新気を排出する工程であるので、アイドル工程、あるいは無効吸排気工程となる。一方、主ピストン１０５はシリンダー端位置からクランク端まで移動する。この際、主吸気バルブ１１９から流入した新気が主作動空間に充填される（主吸気）。
工程（４）では、バルブの状態は、前駆吸気バルブ１１５：開、前駆排気バルブ１１７：閉、主吸気バルブ１１９：開、主排気バルブ１２１：閉の状態であり、前駆ピストン１０３はシリンダー端位置からクランク端方向へ移動し、主ピストン１０５はクランク端位置からシリンダー端方向へ移動する。この際、前駆吸気バルブ１１５から流入した新気が前駆作動空間に充填される（前駆吸気）。また、主作動空間に充填されていた新気が主吸気バルブ１１９から逆流する（新気戻し）。なお、この工程で、主吸気バルブ１１９を閉とし、運動部品の慣性力を利用し，主作動空間の新気を圧縮（主弱圧縮）してもよい。

工程（５）では、バルブの状態は全てのバルブが閉の状態であり、点火装置により前駆作動空間の新気を燃焼させ、高温高圧の燃焼ガスに変える（前駆着火）。
工程（６）では、バルブの状態は全てのバルブが閉の状態である。前駆作動空間の燃焼ガスは、直接的には前駆ピストン１０３をクランク端方向にクランク端位置まで押し（前駆膨張）、またピストン駆動機構を介して、間接的に主ピストン１０５をシリンダー端方向にシリンダー端位置まで押し、主作動空間の新気が圧縮される（主圧縮）。この工程では、前駆作動空間の燃焼ガスの膨張仕事が、主作動空間の新気の圧縮仕事より大きい場合、ピストン駆動機構に軸出力が発生する。
工程（７）では、バルブの状態は全てのバルブが閉の状態であり、前駆ピストン１０３はクランク端位置であり、主ピストン１０５はシリンダー端位置である。点火装置（あるいは自着火）により主作動空間の新気を燃焼させ、高温高圧の燃焼ガスに変える（主着火）。
工程（８）では、バルブの状態は、前駆吸気バルブ１１５：閉、前駆排気バルブ１１７：開、主吸気バルブ１１９：閉、主排気バルブ１２１：閉の状態であり、主作動空間の燃焼ガスが主ピストン１０５をクランク端位置まで移動させ（主膨張）、前駆作動空間の燃焼ガスが排気される（前駆排気）。
この工程の途中まで前駆排気バルブ１１７を閉とすることで、壁面冷却され負圧となった前駆作動空間の燃焼ガスに前駆ピストン１０３をシリンダー端方向に引かせてもよい。工程（８）では、ピストン駆動機構に軸出力が発生する。
工程（８）が終了すると、工程（１）と同じ状態となり、連続作動の１サイクル分が終了する。以降、工程（１）〜工程（８）が繰り返され、連続動作が行われる。
なお、第１１実施形態において、段落００５１記載の前駆シリンダー９３および主シリンダー９５は一対のシリンダー１８９を示し、一方のシリンダー１９１は主シリンダー９５を、他方のシリンダー１９３は前駆シリンダー９３を示す。また、段落００５１記載の主作動空間は主燃焼室１８５を、段落００５１記載の前駆作動空間は前駆燃焼室１８７を示している。

（第１２実施形態）
図１５に、第１２実施形態のフライホイール付き単気筒・完全排気モードの場合の作動空間の体積変化および状態遷移を示す。また、図１６に、第１２実施形態の単気筒・完全排気モードの場合の機関構成の一例を示す。ピストンの駆動形式は、「遊星歯車・複クランク機構によるコンロッド経由駆動」としたが、「複クランク・リンケージ機構」など図３〜図１０、１２および１４までの機構でもよく、また他の機構でも良い。
図１７に、作動工程の１サイクルを工程（１）〜（１０）まで、順番に示してある。
なお、大気圧の新気が充填された図１５の状態（４）（図１７（４））から始動することで、始動仕事することなく、機関を始動することができる。
この構成例では、１つのシリンダーを設置し、１つのピストンを挿入する。シリンダーおよびピストンに囲まれる作動空間を燃焼室とする。
ピストンの駆動形式は、図７に示した遊星歯車・複クランク機構とコンロッドによる駆動形式としてある。
シリンダー端面には、吸気管１２３および排気管１２５が設置され、それぞれに吸気バルブ１２７および排気バルブ１２９が取り付けられている。吸気管からは、予混合ガスあるいは空気が流入する。作動流体の着火は、予混合ガスへの点火栓による点火、あるいは燃料噴射後の自着火、などにより行う。クランク軸にはフライホイール１３１を設置するが、運動部品の慣性モーメントでフライホイール機能を代用できる場合もある。なお、図中黒丸印はシール部材４１を示す。

図１５および図１７を用いて、第１２実施形態の作動を説明する。
図１５において、縦軸は上から下方へと作動進行度合いを表し、クランク角度で示した。横軸は、作動空間の体積を表す。すなわち、図中の曲線がピストン位置の変化と作動空間体積を示す。また、図１５には、その工程が示してある。

＜作動工程（図１５および図１７）＞
図１６（図１８）の状態（１）では、ピストン１３３はシリンダー端面から最も離れた位置（クランク端位置）にあり、作動空間は最大体積である。作動空間には、前サイクルで発生した燃焼ガス（他のガスでも可）が充填されている。吸気バルブ１２７および排気バルブ１２９は全て閉である。
工程（２）では、バルブの状態は、吸気バルブ１２７：閉、排気バルブ１２９：開の状態であり、ピストン１３３はクランク端位置からシリンダー端位置へと移動し、作動空間に充填されていたガスが排気バルブ１２９から排気される（主排気）。
工程（３）では、バルブの状態は、吸気バルブ１２７：開、排気バルブ１２９：閉の状態であり、ピストン１３３はシリンダー端位置からクランク端方向へ移動する。この際、吸気バルブ１２７から流入した新気が作動空間に充填される（前駆吸気）。
工程（４）では、バルブの状態は、吸気バルブ１２７：閉、排気バルブ１２９：閉の状態であり、点火装置により作動空間の新気を燃焼させ、高温高圧の燃焼ガスに変える（前駆着火）。

工程（５）では、バルブの状態は、吸気バルブ１２７：閉、排気バルブ１２９：閉の状態であり、作動空間の燃焼ガスはピストン１３３をクランク端方向に押し、準クランク端位置（あるいはクランク端位置）まで移動させる（前駆膨張）。図１６とは異なるピストン駆動機構により、ピストン１３３をクランク端位置まで移動（図１５中の破線で示す）させても良い。この工程でピストン駆動機構１３５に軸出力が発生し、フライホイール１３１あるいは運動部品にエネルギーが蓄積する。
工程（６）では、バルブの状態は、吸気バルブ１２７：閉、排気バルブ１２９：開の状態であり、ピストン１３３はクランク端位置からシリンダー端位置まで移動する。この際、排気バルブ１２９から燃焼ガスが排気される（前駆排気）。
工程（７）では、バルブの状態は、吸気バルブ１２７：開、排気バルブ１２９：閉の状態であり、ピストン１３３はシリンダー端位置からクランク端位置まで移動する。この際、吸気バルブ１２７から流入した新気が作動空間に充填される（主吸気）。
工程（８）では、バルブの状態は、吸気バルブ１２７：閉、排気バルブ１２９：閉の状態であり、ピストン１３３はクランク端位置から準シリンダー端位置まで移動する。作動空間の新気は圧縮される（主圧縮）。この圧縮エネルギーは、工程（５）の「前駆膨張工程」で発生したエネルギーにより賄われる。

工程（９）では、バルブの状態は、吸気バルブ１２７：閉、排気バルブ１２９：閉の状態であり、点火装置あるいは圧縮自着火により作動空間の新気を燃焼させ、高温高圧の燃焼ガスに変える（主着火）。
工程（１０）では、バルブの状態は、吸気バルブ１２７：閉、排気バルブ１２９：閉の状態であり、作動空間の燃焼ガスはピストン１３３をクランク端方向に押し、クランク端位置まで移動させる（主膨張）。この工程でピストン駆動機構１３５に軸出力が発生する。
工程（１０）が行われると、状態（１）となり、１サイクルが完了する。
なお、第１２実施形態において、行程７〜行程１０、行程１および２では、段落００５５記載の燃焼室は主燃焼室１８５を示し、行程３〜行程６では、段落００５５記載の燃焼室は前駆燃焼室１８７を示す。
また、段落００５５記載のフライホイール１３１および運動部品は、出力貯留装置１９５を示している。

（第１３実施形態）
第１３実施形態は、第１０実施形態とほとんど同様の作動工程となる。第１０実施形態に比し、第１３実施形態の利点は、ピストンの駆動機構が単純クランクで良いことである。
図１８に、並列気筒・不完全排気モードの場合の両作動空間の体積変化および状態遷移を示してある。また、図１９に、並列気筒・不完全排気モードの場合の機関構成の一例をしてある。気筒数は２気筒（気筒Ａおよび気筒Ｂと呼ぶ）とし、ピストンの駆動形式は、単純クランク機構で良い。
なお、大気圧の新気が充填された図１８の工程（４）あるいは工程（１０）から始動することで、始動仕事することなく、機関を始動することができる。
この構成例では、２つのＡシリンダー１３７およびＢシリンダー１３９を並列に設置し、逆位相に設定したクランク機構１４１とＡコンロッド１４３およびＢコンロッド１４５によりＡピストン１４７およびＢピストン１４９を駆動する。それぞれのシリンダー端面には、Ａ吸気管１５１、Ａ排気管１５３、Ｂ吸気管１５５およびＢ排気管１５７が設置され、それぞれにＡ吸気バルブ１５９、Ａ排気バルブ１６１、Ｂ吸気バルブ１６３およびＢ排気バルブ１６５が取り付けられている。各吸気管１５１、１５５からは、予混合ガスあるいは空気が流入する。作動流体の着火は、予混合ガスへの点火栓による点火、あるいは燃料噴射後の自着火、などにより行う。Ａシリンダー１３７およびＡピストン１４７に囲まれる作動空間をＡ室１６７とし、Ｂシリンダー１３９およびＢピストン１４９に囲まれる作動空間をＢ室１６９とする。
また、ピストンとシリンダー端面との最短距離は、シリンダーでの圧縮比を設定できる適切な距離に設定する。なお、図中黒丸印はシール部材４１を示す。

図１８を用いて、第１３実施形態の作動を説明する。
図１８において、縦軸は上から下方へと作動進行度合いを表し、クランク角度で示した。横軸は作動空間の体積を表す。すなわち、図中の曲線がピストン位置の変化を示し、それより左側の長さが気筒ＡのＡ室の体積を、また右側の長さが気筒ＢのＢ室の体積を、それぞれ表す。また、図の左側にＡ室の工程、また右側にＢ室の工程、をそれぞれ示してある。

＜作動工程（図１８）＞
第１３実施形態は、第１０実施形態とほぼ等しい作動工程となる。したがって、詳細な説明は省略する。第１０実施形態との相違点は、第１３実施形態では、主排気後の作動空間体積がゼロとならず、前駆吸気後の作動流体に主排気での残留ガスが混入することである。
なお、第１３実施形態において、行程１〜行程７では、段落００６０記載のＡ室１６７は主燃焼室１８５を、段落００６０記載のＢ室１６９は前駆燃焼室１８７を示し、行程８〜行程１３では、段落００６０記載のＡ室１６７は前駆燃焼室１８７を、段落００６０記載のＢ室１６９は主燃焼室１８５を示す。

（第１４実施形態）
第１４実施形態は、第１２実施形態とほとんど同様の作動工程となる。第１２実施形態に比し、第１４実施形態の利点は、ピストンの駆動機構が単純クランク機構で良いことである。
図２０に、フライホイール付き単気筒・不完全排気モードの場合の作動空間の体積変化および状態遷移を示してある。また、図２１に、単気筒・不完全排気モードの場合の機関構成の一例を示す。ピストンの駆動形式は、単純クランク機構で良い。
図２２に、作動工程の１サイクルを（１）〜（１０）まで順番に示してある。
なお，大気圧の新気が充填された状態（４）から始動することで、始動仕事することなく、機関を始動することができる。
第１４実施形態の構成例では、１つのシリンダーを設置し、１つのピストン１７１を挿入する。シリンダーおよびピストン１７１に囲まれる作動空間を燃焼室とする。
ピストンの駆動形式は、単純クランク機構で良い。
シリンダー端面には、吸気管１７３および排気管１７５が設置され、それぞれに吸気バルブ１７７および排気バルブ１７９が取り付けられている。吸気管１７３からは予混合ガスあるいは空気が流入する。作動流体の着火は予混合ガスへの点火栓による点火、あるいは燃料噴射後の自着火、などにより行う。クランク軸１８１にはフライホイール１８３が設置してあるが、運動部品の慣性モーメントでフライホイール機能を代用できる場合もある。なお、図中黒丸印はシール部材４１を示す。

図２０を用いて、第１４実施形態の作動を説明する。
図２０において、縦軸は上から下方へと作動進行度合いを表し、クランク角度で示した。横軸は作動空間の体積を表す。すなわち、図中の曲線がピストン位置の変化と作動空間体積を示す。また、図２０には、その工程を示してある。

＜作動工程（図２０および図２２）＞
第１４実施形態は、第１２実施形態とほぼ等しい作動工程となる。したがって、詳細な説明は省略する。第１２実施形態との相違点は、第１４実施形態では、主排気後の作動空間体積がゼロとならず、前駆吸気後の作動流体に主排気での残留ガスが混入することである。
なお、第１４実施形態において、行程７〜行程１０、行程１および２では、段落００６３記載の燃焼室は主燃焼室１８５を示し、行程３〜行程６では、段落００６３記載の燃焼室は前駆燃焼室１８７を示す。
また、段落００６３記載のフライホイール１８３および運動部品は、出力貯留装置１９５を示している。

（第１５実施形態）
第１５実施形態は、第１４実施形態と同様の機器構成であるが、作動工程が若干異なる。
図２３に、フライホイール付き単気筒・残留ガス洗浄吸気モードの場合の作動空間の体積変化および状態遷移を示してある。また、図２４に、フライホイール付き単気筒・残留ガス洗浄吸気モードの場合の機関構成の一例を示してある。この機器構成は、第１４実施形態の機器構成（図２１）と同じである。
図２５に、作動工程の１サイクルを（１）〜（１２）まで順番に示してある。
なお，大気圧の新気が充填された状態（６）から始動することで、始動仕事することなく、機関を始動することができる。

図２３を用いて、第１５実施形態の作動を説明する。
図２３において、縦軸は上から下方へと作動進行度合いを表し、クランク角度で示した。横軸は作動空間の体積を表す。すなわち、図中の曲線がピストン位置の変化と作動空間体積を示す。また、図２３には、その工程が示されている。

＜作動工程（図２３および図２５）＞
第１５実施形態は、第１４実施形態とほぼ等しい作動工程となる。したがって、詳細な説明は省略する。その相違点は、「主排気」の後に「洗浄排気」と「洗浄戻し」の工程が挿入され、前駆吸気後の作動流体に混入する主排気の際の残留ガスの混入を低減されることである。
なお、第１５実施形態において、行程９〜行程１２、行程１および２では、段落００６３記載の燃焼室は主燃焼室１８５を示し、行程３〜行程８では、段落００６３記載の燃焼室は前駆燃焼室１８７を示す。
また、段落００６３記載のフライホイール１８３および運動部品は、出力貯留装置１９５を示している。

本発明に係る連続駆動内燃機関は、釘打機の他、別の予備圧縮装置を必要とする燃焼によって出力を連続して得る機器にも用途にも適用できる。

イ 予混合ガス
（図１）
１ シリンダー ３ ピストン ５ 延長棒
７ クランク ９ コネクティングロッド
（図３）
１１ 主クランク １３ 副クランク １５ 主クランク軸
１７ 主リンケージ １９ 副クランク軸 ２１ 副リンケージ ２３コンロッド
（図４）
２５ 左吸気管 ２７ 左排気管 ２９ 右吸気管 ３１ 右排気管
３３ 左吸気バルブ ３５ 左排気バルブ ３７ 右吸気バルブ
３９ 右排気バルブ ４１ シール部材
（図５）
４３ 双頭シリンダー ４５ 左ピストン ４７ 右ピストン ４９延長棒
（図６）
５１ 双頭シリンダー ５３ コンロッド
（図７）
５５ 主クランク偏芯軸 ５５ 副クランク回転軸 ５７ 太陽歯車
５９ アイドル歯車 ６１ 遊星歯車
（図１２）
６３ Ａシリンダー ６５ Ｂシリンダー ６７ Ａコンロッド
６９ Ｂコンロッド ７１ Ａピストン ７３ Ｂピストン
７５ Ａ吸気管 ７７ Ａ排気管 ７９ Ｂ吸気管 ８１ Ｂ排気管
８３ Ａ吸気バルブ ８５ Ａ排気バルブ ８７ Ｂ吸気バルブ ８９ Ｂ排気バルブ
９１ ピストン駆動機構
（図１４）
９３ 前駆シリンダー ９５ 主シリンダー ９７ クランク機構
９９ 前駆コンロッド １０１ 主コンロッド １０３ 前駆ピストン
１０５ 主ピストン １０７ 前駆吸気管 １０９ 前駆排気管
１１１ 主吸気管 １１３ 主排気管 １１５ 前駆吸気バルブ
１１７ 前駆排気バルブ １１９ 主吸気バルブ １２１ 主排気バルブ
（図１６，図１７）
１２３ 吸気管 １２５ 排気管 １２７ 吸気バルブ
１２９ 排気バルブ １３１ フライホイール １３３ ピストン
１３５ ピストン駆動機構
（図１９）
１３７ Ａシリンダー １３９ Ｂシリンダー １４１ クランク機構
１４３ Ａコンロッド １４５ Ｂコンロッド １４７ Ａピストン
１４９ Ｂピストン １５１ Ａ吸気管 １５３ Ａ排気管
１５５ Ｂ吸気管 １５７ Ｂ排気管 １５９ Ａ吸気バルブ
１６１ Ａ排気バルブ １６３ Ｂ吸気バルブ １６５ Ｂ排気バルブ
１６７ Ａ室 １６９ Ｂ室
（図２１）
１７１ ピストン １７３ 吸気管 １７５ 排気管 １７７ 吸気バルブ
１７９ 排気バルブ １８１ クランク軸 １８３ フライホイール

１８５ 主燃焼室 １８７ 前駆燃焼室 １８９ 一対のシリンダー
１９１ 一方のシリンダー １９３ 他方のシリンダー １９５ 出力貯留装置

Claims (4)

1. シリンダーにピストンを挿入した燃焼室を有する連続駆動内燃機関において、
   前記燃焼室は、主燃焼室と前駆燃焼室に分離され、
   主燃焼室と前駆燃焼室に予混合ガスを充填した後、
   前記前駆燃焼室に充填された予混合ガスを燃焼させ、
   前記前駆燃焼室を高圧化し、
   ピストンを駆動させる前駆膨張行程と、
   前記前駆膨張行程より、主燃焼室に充填された予混合ガスを圧縮し燃焼させる主膨張行程により、ピストンを駆動させ、連続して出力を得ることを特徴とする別の予備圧縮装置を不要とする連続駆動内燃機関。
2. １つの前記シリンダーを、前記ピストンにより、前記主燃焼室と前記前駆燃焼室に分離したことを特徴とする請求項１に記載の連続駆動内燃機関。
3. 一対のシリンダーを有し、
   一方のシリンダーに前記主燃焼室を、
   他方のシリンダーに前記前駆燃焼室を有することを特徴とする請求項１に記載の連続駆動内燃機関。
4. ピストンとシリンダーとの間に形成される燃焼室に予混合ガスを充填し、無圧縮で燃焼させる前駆膨張行程と、
   前記前駆膨張工程により得られる動力を、出力貯留装置に貯留し、
   前記燃焼室に、予混合ガスを充填させ、
   前記出力貯留装置に貯留した動力により、
   前記燃焼室を、圧縮させた後、燃焼させる主膨張行程により、
   ピストンから連続して出力を得ることを特徴とする連続駆動内燃機関。