JP2021503579A - 内燃機関 - Google Patents
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Abstract
Description
[0094]図3に示す第1の変形形態では、2次ポートは、機関がアイドルで動作しているときに専用の2次排気ポートとして動作する。機関100aは、図2の機関1に比べて簡略化されており、したがって、2次ポート24は、移送導管または2次導管26内に延び、大気に出る。
[0098]図4は、図2の例示的実施形態の第2の変形形態による機関100bの概略図である。機関100bの特徴の多くは図2と共通であり、したがって、図4の第2の変形形態の動作と異なるまたはこの動作に重要である構造的および機能的特徴のみについて以下に説明する。前の実施形態とは構造または動作が異なる特徴の数字は、明瞭にするために100だけ増分されている。
[0104]別法として、図3および図4の変形形態は、2次ポートが、機関がアイドルで動作しているときに排気ポートとして、機関が動力で動作しているときに空気移送ポートとして選択的に運転されるように、組み合わせることができる。
[0113]図6aおよび図6bは、図2の機関1の動作と構造的に同じである機関300の動作の概略図を提供する。同様の参照番号は同様の部分を示し、以下に記載されているいくつかの特徴の番号は、明瞭にするために図2に対して300だけ増分される。
[0123]図7a、図7bおよび図8a、図8bは本発明の諸実施形態を示し、それぞれが密閉された動力伝達機構を有する双頭ピストン(図1〜図6と同様)の代わりに、それぞれがクランクおよびコンロッド動力伝達配置とピストンポーティングとを有するシングルエンドピストンが使用されている。ここでも、図示の機関は2ストロークサイクルで作動することを意図しているが、当業者には明らかなように、4ストロークサイクルを操作する変形形態も想定される。
[0136]図7aは、アイドルで動作する機関400を示す。機関400がアイドル状態のとき、空気移送ポート412内のスロットル418は閉じられる。動力行程の終わりごろに、ピストン40は、排気ポート10および2次ポート424の孔を露出させる。排気弁22は閉じられ、したがって排気ガスは排気ポート10を通って燃焼室402から出ることができない。2次空気移送ポート450内の2次空気吸入弁401も閉じられ、したがって2次移送ポートは使用されていない。排気ガスEは、2次ポート424を通って燃焼室402から出る。2次ポート424は2次排気ポートとして動作する。排気ガス出口430内の切換弁434は開いており、排気ガスEはクランクケース46から大気に漏れることができる。
[0139]図7bの例示的実施形態では、2次ポート424は2次外気移送として動作する。図7bは、動力で動作する機関400を示す。したがって、主移送ポート412内に配置されたスロットル418は開いている。排気ポート10および排気弁22は開いており、排気ガスEは排気ポート10を通って直接大気へ漏れる。2次空気移送ポート450内の2次空気吸気弁401もまた、圧縮行程の終わりごろにピストン40によって開かれるときにクランクケース46に外気Aを供給するために開かれる。上記の第2の実施形態について説明したように、動力行程の終わりごろに、ピストン40の往復運動は、排気ポート10および2次ポート424を露出させる。左側のピストン50の往復運動は移送孔59を露出させる。新しい空気燃料チャージAFが燃焼室402内に導入され、排気ガスEは排気ポート10を通って燃焼室402から出る。大気からの外気は、クランクケース46から2次ポート424を通って燃焼室402内に吸い込まれ、新しい空気燃料チャージAFと排気ポート10との間の障壁として働く。排気ガスEが除去されると、燃焼室402を通って吸い込まれた過剰なガスは、2次ポート424からの外気Aである。上記の実施形態2と同様に、未燃焼燃料が燃焼室402を通過して大気に出るリスクが低減される。
[0140]図7aおよび図7bの機関400は、2次ポート424が双方向ポートとして動作するように、図5aおよび図5bの第1の実施形態について説明したように組み合わされてもよい。機関400がアイドルで動作するとき、2次ポート424は、前述のように2次排気ポートとして動作する。機関400が動力状態のとき、2次ポート424は2次空気移送ポートとして動作して、外気を燃焼室402に供給するとともに、燃焼室402を離れる空気燃料混合気AFに対する障壁を提供する。したがって、2次ポート424の動作は、上で詳細に説明した通りである。図7aおよび図7bの機関400はまた、第1の実施形態について説明したように、シニューレポーティングシステム(図示せず)を含んでいてもよい。
[0141]カウリング432は、燃焼室402の選択的な断熱および冷却を提供する。これにより、燃焼プロセスが最適温度範囲の可能な限り近くに維持されるため、非効率的または不完全な燃焼が減少し、それによって未燃焼炭化水素排気物質が減少する。カウリング432の構造および動作は、図6aおよび図6bの第1の実施形態の第4の変形形態について上述した通りである。図8aは、アイドルで動作する機関を示す。図8bは、動力で動作する機関を示す。第2の実施形態における2次ポートは、上述したように双方向ポートとして動作する。
Claims (52)
- 対向ピストン配置された1対のピストンと、対向する前記1対のピストンによって共有される燃焼室とを備える内燃機関であって、前記ピストンが、前記燃焼室内で往復運動するように構成されており、前記燃焼室が、選択的に、排気ガスを前記燃焼室から送り出したり、吸気を前記燃焼室に送り込んだりするように構成された双方向ポートを有する、内燃機関。
- 前記機関が、選択的に開閉されるように構成された排気ポートをさらに備え、したがって、前記排気ポートが閉じているときに、前記双方向ポートが排気ガスを前記燃焼室から送り出すように構成されており、前記排気ポートが開いているときに、前記排気ポートが排気ガスを前記燃焼室から送り出すように構成されており、前記双方向ポートが吸気を前記燃焼室に送り込むように構成されている、請求項1に記載の内燃機関。
- 前記双方向ポートが、前記排気ポートの断面プロファイルよりも小さい断面プロファイルを有する、請求項2に記載の内燃機関。
- 機関サイクル中、前記双方向ポートが、前記排気ポートの開放時間よりも短い開放時間を有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の内燃機関。
- 機関サイクル中、前記排気ポートが、前記双方向ポートよりも前に開く、請求項1〜4のいずれか一項に記載の内燃機関。
- 前記双方向ポートおよび前記排気ポートが、前記燃焼室の概ね第1の端部で前記燃焼室内に開口している、請求項1〜5のいずれか一項に記載の内燃機関。
- 空気燃料混合気を前記燃焼室に送るように構成された移送ポートをさらに備える、請求項1〜6のいずれか一項に記載の内燃機関。
- 前記移送ポートが、前記燃焼室の前記第1の端部とは反対側の概ね第2の端部で前記燃焼室内に開口している、請求項6および7に記載の内燃機関。
- 前記双方向ポートが、排気ガス出口または空気入口に選択的に流体接続される、請求項1〜8のいずれか一項に記載の内燃機関。
- 切換弁が、前記空気入口と前記排気ガス出口との間の移送導管内に配置されており、前記切換弁が、前記双方向ポートが前記空気入口に流体接続される閉位置と前記双方向ポートが前記排気ガス出口に流体接続される開位置との間で選択的に動くことができる、請求項9に記載の内燃機関。
- 前記排気ポートが、前記排気ポートが閉じている閉位置と前記排気ポートが開いている開位置との間で選択的に動くことができる排気弁を有し、前記排気弁および前記切換弁が、前記排気弁が開いているときに前記切換弁が閉じているように、逆もまた同様になるように構成されている、請求項2および10に記載の内燃機関。
- 前記空気入口が、空気が前記空気入口から前記双方向ポートに流れることを可能にする一方向弁を有する、請求項10または11に記載の内燃機関。
- 前記移送ポートが、空気燃料混合気を流入させるための吸気口に流体接続されている、請求項7〜12のいずれか一項に記載の内燃機関。
- 前記吸気口と前記移送ポートとの間に絞り弁をさらに備え、前記絞り弁が閉位置と開位置との間で動くことができる、請求項13に記載の内燃機関。
- 前記絞り弁および前記排気弁が、前記絞り弁が開いているときに前記排気弁が開いているように、逆もまた同様になるように構成されている、請求項11および14に記載の内燃機関。
- 前記空気燃料混合気が前記吸気口から前記移送ポートに流れることを可能にするために、前記絞り弁と前記移送ポートとの間に一方向弁をさらに備える、請求項14または15に記載の内燃機関。
- 各吸気口が前記1対のピストンのそれぞれに関連しており、一方の吸気口が空気燃料混合気を前記燃焼室に送るようになされており、他方の吸気口が空気を前記燃焼室に送るようになされており、各吸気口が絞り弁を有する、請求項1〜16のいずれか一項に記載の内燃機関。
- 前記絞り弁が同時に開閉するように構成されている、請求項17に記載の内燃機関。
- 燃焼室内で往復運動するように構成された少なくとも1つのピストンを備える内燃機関であって、前記燃焼室が、
1次排気ポートであって、排気ガスを前記燃焼室から送り出すための実質的な開放構成と排気ガスが実質的に前記1次排気ポートを通過することができない実質的な閉鎖構成とを有する、1次排気ポートと、
前記1次排気ポートが実質的に閉じているときに排気ガスを前記燃焼室から送り出すように構成された2次排気ポートと、
を有する、内燃機関。 - 前記2次排気ポートが、前記1次排気ポートの断面プロファイルよりも小さい断面プロファイルを有する、請求項19に記載の内燃機関。
- 機関サイクル中、前記2次排気ポートが、前記1次排気ポートの開放時間よりも短い開放時間を有する、請求項19または20に記載の内燃機関。
- 機関サイクル中、前記排気ポートが、前記2次排気ポートよりも前に開く、請求項19〜21のいずれか一項に記載の内燃機関。
- 前記1次排気ポートおよび前記2次排気ポートが、前記燃焼室の概ね第1の端部で前記燃焼室内に開口している、請求項19〜22のいずれか一項に記載の内燃機関。
- 空気燃料混合気を前記燃焼室に送るように構成された移送ポートをさらに備える、請求項19〜23のいずれか一項に記載の内燃機関。
- 前記移送ポートが、前記燃焼室の前記第1の端部とは反対側の概ね第2の端部で前記燃焼室内に開口している、請求項23および24に記載の内燃機関。
- 前記1次排気ポートが、前記1次排気ポートが閉じている閉位置と前記1次排気ポートが開いている開位置との間で選択的に動くことができる1次排気弁を有し、前記2次排気ポートが、前記2次排気ポートが閉じている閉位置と前記2次排気ポートが開いている開位置との間で選択的に動くことができる2次排気弁を有し、前記1次排気弁および前記2次排気弁が、前記1次排気弁が開いているときに前記2次排気弁が閉じているように、逆もまた同様になるように構成されている、請求項19〜25のいずれか一項に記載の内燃機関。
- 前記移送ポートが、空気燃料混合気を流入させるための吸気口に流体接続されている、請求項25または26に記載の内燃機関。
- 前記吸気口と前記移送ポートとの間に絞り弁をさらに備え、前記絞り弁が閉位置と開位置との間で動くことができる、請求項27に記載の内燃機関。
- 前記絞り弁および前記1次排気弁が、前記絞り弁が開いているときに前記排気弁が開いているように、逆もまた同様になるように構成されている、請求項26および28に記載の内燃機関。
- 前記空気燃料混合気が前記吸気口から前記移送ポートに流れることを可能にするために、前記絞り弁と前記移送ポートとの間に一方向弁をさらに備える、請求項28または29に記載の内燃機関。
- 前記少なくとも1つのピストンが、対向ピストン配置された1対のピストンを含み、前記燃焼室が、対向する前記1対のピストンによって共有される、請求項19〜30のいずれか一項に記載の内燃機関。
- 各吸気口が前記1対のピストンのそれぞれに関連しており、一方の吸気口が空気燃料混合気を前記燃焼室に送るようになされており、他方の吸気口が空気を前記燃焼室に送るようになされており、各吸気口が絞り弁を有する、請求項31に記載の内燃機関。
- 前記吸気口絞り弁および前記1次排気弁が、前記1次排気弁が閉じているときに前記吸気口絞り弁が閉じているように構成されている、請求項29および32に記載の内燃機関。
- 前記2次排気ポートが、選択的に、排気ガスを前記燃焼室から送り出したり、吸気を前記燃焼室に送り込んだりするように構成された双方向ポートである、請求項2〜18のいずれか一項に従属する場合の請求項19〜33のいずれか一項に記載の内燃機関。
- 内燃機関であって、
共通の燃焼室内で往復運動するように対向ピストン配置で構成された少なくとも2つのピストンと、
前記燃焼室の第1の端部に概ね隣接し、空気と燃料の混合気を前記燃焼室に供給するように構成された移送ポートと、
前記燃焼室の前記第1の端部とは反対側の概ね第2の端部に概ね隣接し、排気ガスを前記燃焼室から送り出すように構成された排気ポートと、
前記燃焼室の前記第2の端部に概ね隣接してかつ前記排気ポートに概ね対向して配置された2次移送ポートと、
を備え、
前記2次移送ポートが、空気を前記燃焼室内に導入するように構成されている、内燃機関。 - 前記2次移送ポートが、前記排気ポートの断面プロファイルよりも小さい断面プロファイルを有する、請求項35に記載の内燃機関。
- 前記2次移送ポートが、前記排気ポートが排気ガスを前記燃焼室から送り出すときに、空気を前記燃焼室内に導入するように構成されている、請求項35または36に記載の内燃機関。
- 前記2次移送ポートが、空気が空気入口から前記2次移送ポートに流れることを可能にする一方向弁を有する前記空気入口に選択的に流体接続される、請求項35〜37のいずれか一項に記載の内燃機関。
- 機関サイクル中、前記2次移送ポートが、前記排気ポートの開放時間よりも短い開放時間を有する、請求項35〜38のいずれか一項に記載の内燃機関。
- 機関サイクル中、前記排気ポートが、前記2次移送ポートよりも前に開く、請求項35〜39のいずれか一項に記載の内燃機関。
- 前記2次移送ポートが、選択的に、排気ガスを前記燃焼室から送り出したり、吸気を前記燃焼室に送り込んだりするように構成された双方向ポートである、請求項2〜18のいずれか一項に従属する場合の請求項35〜40のいずれか一項に記載の内燃機関。
- 前記排気ポートが1次排気ポートであり、前記機関が2次排気ポートをさらに備え、前記1次排気ポートが、排気ガスを前記燃焼室から送り出すための実質的な開放構成と排気ガスが前記1次排気ポートを実質的に通過することができない実質的な閉鎖構成とを有し、前記2次排気ポートが、前記1次排気ポートが実質的に閉じているときに排気ガスを前記燃焼室から送り出すように構成されている、請求項20〜33のいずれか一項に従属する場合の請求項35〜41のいずれか一項に記載の内燃機関。
- 水塊中に沈められて使用される内燃機関であって、
移送ポートおよび排気ポートを有する燃焼室内で往復運動するように構成された少なくとも1つのピストンと、
前記燃焼室の外壁に近接する容積部を画定するカウリングと、
を備え、
前記容積部が、前記排気ポートまたは前記機関の周囲の水塊のいずれかに選択的に流体接続される、内燃機関。 - 前記カウリングが、前記容積部を前記周囲の水塊に流体接続する開口部を有する、請求項43に記載の内燃機関。
- 前記容積部を前記排気ポートに選択的に流体接続する移送導管と、排気ガスが前記排気ポートから前記容積部に流れて前記機関を暖めるようになっている開位置と水が前記周囲の水塊から流れて前記機関を冷却するようになっている閉位置との間で選択的に動くことができる前記移送導管内の切換弁と、をさらに備える、請求項43または44に記載の内燃機関。
- 前記水が前記開口部を通って前記容積部に入り、前記排気ガスが前記開口部を通って前記容積部から出る、請求項44および45に記載の内燃機関。
- 前記移送導管が、前記水塊の上方の周囲大気に開口する圧力ブリードを有する、請求項45または46に記載の内燃機関。
- 前記容積部が、前記機関がアイドル設定にあるときに排気ガスで満たされ、前記機関が動力設定にあるときに水で満たされるように構成されている、請求項43〜47のいずれか一項に記載の内燃機関。
- 前記燃焼室内に1次排気ポートをさらに備え、前記排気ポートが2次排気ポートであり、前記1次排気ポートが、排気ガスを前記燃焼室から送り出すための実質的な開放構成と排気ガスが前記1次排気ポートを実質的に通過することができない実質的な閉鎖構成とを有し、前記2次排気ポートが、前記1次排気ポートが実質的に閉じているときに排気ガスを前記燃焼室から送り出すように構成されている、請求項43〜48のいずれか一項に記載の内燃機関。
- 請求項20〜34のいずれか一項に従属する場合の請求項49に記載の内燃機関。
- 前記排気ポートが、選択的に、排気ガスを前記燃焼室から送り出したり、吸気を前記燃焼室に送り込んだりするように構成された双方向ポートである、請求項2〜18のいずれか一項に従属する場合の請求項1〜43のいずれか一項に記載の内燃機関。
- 前記移送ポートが、前記燃焼室の第1の端部に概ね隣接しており、前記排気ポートが、前記燃焼室の前記第1の端部とは反対側の概ね第2の端部に概ね隣接し、排気ガスを前記燃焼室から送り出すように構成されており、前記機関が、前記燃焼室の前記第2の端部に概ね隣接してかつ前記排気ポートに概ね対向して配置された2次移送ポートをさらに備え、前記2次移送ポートが、空気を前記燃焼室内に導入するように構成されている、請求項35〜40のいずれか一項に従属する場合の請求項43〜49のいずれか一項に記載の内燃機関。
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