JP4987714B2 - 改善された２サイクル対向ピストン内燃機関 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関に関する。より詳細には、本発明は、２サイクル対向ピストン内燃機関に関する。

本願は、「２サイクル対向ピストン内燃機関」という名称で２００４年６月１０日に出願された、同時係属出願の米国特許出願シリアル番号第１０／８６５，７０７号の一部継続出願であり、本願では、その全体を参照文献として援用する。

対向ピストン機関は、１９世紀の終わり頃にＨｕｇｏ Ｊｕｎｋｅｒｓによって発明された。図１に示すＪｕｎｋｅｒｓの基本的な構造は、２つのピストンＰ１及びＰ２を使っており、これらのピストンは、それぞれのピストンの下死点付近に入口ポートＩ及び排気ポートＥを持つ共通のシリンダＣにクラウン同士を向き合わせた状態で設けられており、ピストンがポートのバルブとしての役割を果たす状態となっている。

又、ブリッジＢがポートＩ及びＥを越えてピストンリングが移行するのを支持している。

対向ピストン内燃機関は、２つのクランクシャフトＣ１及びＣ２を持っており、１つずつシリンダのそれぞれの端部に設けられている。クランクシャフトは、同じ方向に回転するもので、ロッドＲ１及びＲ２によってそれぞれのピストンに連結されている。ピストンピンＷ１及びＷ２がロッドをピストンに連結している。クランクシャフトは、互いに噛み合ってポートの位相を制御しエンジン出力を提供する。典型的には、ターボスーパーチャージャが排気ポートから駆動され、その関連するコンプレッサを使ってシリンダを掃気し、機関の回転ごとに新鮮な充填空気を放出する。従来の２サイクル及び４サイクル機関に対してＪｕｎｋｅｒｓの対向ピストン機関の利点は、掃気がより優れていること、部品点数がより少なくなっており信頼性がより高くなっていること、熱効率が高いこと、及び高いパワー密度が挙げられる。１９３６年に、当時では、最も好結果のディーゼルエンジンであったＪｕｎｋｅｒｓ Ｊｕｍｏ飛行機エンジンは、それまでどのディーゼルエンジンによっても達成されなかったパワー密度を実現することができた。Ｃ．Ｆ． Ｔａｙｌｏｒ （Ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｌ−Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅ ｉｎ Ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ： 第ＩＩ巻、改訂版、ＭＩＴプレス、ケンブリッジ、マサチューセッツ、１９８５年）によると、「今では、時代遅れのＪｕｎｋｅｒｓ飛行機ディーゼルエンジンが未だに、実用されているディーゼルエンジンの特定の出力についての記録を保持している（第Ｉ巻、図１３−１１）」とされている。
Ｃ．Ｆ． Ｔａｙｌｏｒ著，「Ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｌ−Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅ ｉｎ Ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ（第ＩＩ巻）」，改訂版，ケンブリッジ，マサチューセッツ，エムアイティー・プレス（ＭＩＴプレス），１９８５年、同第Ｉ巻，図１３−１１

それにもかかわらず、Ｊｕｎｋｅｒｓの基本的な設計には、数多くの欠点がある。このエンジンは、背が高く、その高さは、４つのピストンの長さ全体にわたっておりまた１つずつがシリンダのそれぞれの端部にある２つのクランクシャフトの少なくとも直径にわたっている。典型的には、５つのギヤを持つ長いギヤの列は２つのクランクシャフトの出力を出力駆動装置に結合しなければならない。それぞれのピストンは、ピストンの内部から延びているロッドによってクランクシャフトに接続されている。その結果、ロッドは、ピストンとクランクシャフトとの間の高い圧縮力に耐えられるように重厚になっている。これらの圧縮力は、ピストンピンの振動運動及びピストン加熱とあいまって、ロッドをピストンに接続しているピストンピンの早期故障を引き起こす。それぞれのピストンに、そのコネクチングロッドによってピストンの軸に対してある程度傾いた角度で加えられる圧縮力は、ピストンとシリンダボアとの間に半径方向の力（側面方向の力）を生み出す。この側面方向の力は、ピストン／シリンダ摩擦を高め、これによりピストンの温度が上昇し、その結果、エンジンによって実現できる正味平均有効圧（ＢＭＥＰ、エンジン力を示すもの）が制限される。

一方のクランクシャフトが排気側ピストンだけに接続され、他方が入口側ピストンだけに接続されている。Ｊｕｍｏエンジンでは、排気側ピストンは、トルクの７０パーセントまで占め、排気側クランクシャフトは、より重いトルク負担を担っている。トルクの不均衡、クランクシャフト同士が広く離れていること、及びクランクシャフトを結合しているギヤ列の長さが組み合わさってギヤ列にねじり共振効果（振動）を生み出す。燃焼中にピストンによってクランクシャフトに加えられる高い反発力を抑制するには、重厚なエンジンブロックが必要であり、これは、文字通りエンジンをばらばらに吹き飛ばす試みである。

基本的な対向ピストンエンジンについて提案されている１つの改良策がＢｉｒｄによる英国特許第５５８，１１５号に記載されており、これは、シリンダのそばにクランクシャフトを設けることで、それらの回転軸がシリンダを横切りシリンダボアの軸に垂直な平面状に存在するようにするものである。このような側面搭載クランクシャフトは、Ｊｕｍｏエンジンのものよりも互いに近接しており、より短いギヤ列によって結合されている。ピストン及びクランクシャフトは、シリンダの側面に対して鋭角にシリンダの側面に沿ってそれぞれのピストンからそれぞれのクランクシャフトへと延びているロッドによって接続されている。このような様式では、ロッドが主に引張り力にさらされることによりクランクシャフトへの反発力が取り除かれ、実質的に重量が軽減される。なぜなら主に引張り力がかけられるロッドには、主に同じ大きさの圧縮負荷にさらされるロッドに比べて重厚なロッド構造は、あまり必要とされないからである。ロッドをピストンに接続しているピストンピンは、ピストンの外部にある、ピストンの外側に搭載されているサドルに設けられている。Ｂｉｒｄの提案するエンジンは、それぞれのピストンを両方のクランクシャフトに接続することによってもたらされるねじりバランスを持っている。このバランス、クランクシャフト同士の近さ、及びギヤ列の長さがより短くなっていることでより良好なねじり安定性を生み出している。動的エンジン力を均衡化させるために、それぞれのピストンは、一組のロッドによって一方のクランクシャフトに接続されまた他の一組のロッドによって他方のクランクシャフトに接続されている。この負荷バランス化により、もしこれがなければピストンとシリンダの内部ボアとの間に作用するであろう側面方向の力を本質的に排除する。エンジンのプロファイルもまたクランクシャフトをシリンダの側面に再配置することによって緩和され、そしてギヤ列がより短いためＪｕｍｏエンジンに比べてギヤの数も少なくてよい（４つ）。

しかしながら、このような改善をもってしても、Ｂｉｒｄの提案するエンジンには、多数の問題点があるため簡素化及びパワー対重量比（「ＰＷＲ」、ポンド当たりの馬力で測定される。ｈｐ／ｌｂ）を完璧な状態にするには至らない。

他の２及び４サイクルエンジンに比べると対向ピストンエンジンのＰＷＲがよいのは、これらのエンジンがシリンダヘッド、バルブ列、及び他の部品を排除した簡素な設計であることが主な理由である。

しかしながら、重量を軽くしただけでは、ＰＷＲを高めるには、限界がある。なぜならどのような所定の重量であっても、エンジンのシリンダ及びピストンを冷却させる能力に限界があることからいかにＢＭＥＰを高めてパワーを増加させても制限されてしまうからである。

かなりの燃焼室熱は、ピストン及びシリンダによって吸収される。実際に、ピストンのクラウンは、２サイクル対向ピストン圧縮点火エンジンにおいて最も高温の場所の１つである。過度な熱は、クラウンを膨張させ、これによりピストンが動かなくなる可能性がある。ピストンを冷却することでこのような恐れを緩和しなければならない。すべての高性能エンジンでは、ピストンは、そのクラウン付近で、ピストンの外側表面に搭載されているリングによって原則的に冷却される。ピストンリングは、シリンダボアに接触しピストンからシリンダへと熱を伝え、そしてそこを通じて、又はエンジンシリンダアセンブリにある冷却フィンによって、冷却ジャケットを流れる冷却剤へと伝える。ピストンを効果的に冷却するには、リングとシリンダボアとをぴったりと接触させる必要がある。しかしながら、ピストンリングは、２サイクルポート付きエンジンに軽量に搭載することにより、非常に複雑な応力が発生するシリンダポートのブリッジ全体にわたって行われる移行に耐えるようにしなければならない。従って、リングがピストンを冷却する能力には限界があり、このことで、エンジン故障が生じる前に達成可能な最高燃焼室温度が制限される。液体潤滑剤をピストンの内部表面に塗布してピストンを冷却することも公知であるが、ピストン内部に１つ以上のピストンピンを支軸する構造が存在することから冷却に利用できる表面及び液体潤滑剤を塗布できる手段が大幅に制限される。

従来の対向ピストンエンジンには、エンジンブロックが備わっており、この中では、シリンダ及びエンジンベアリングは、エンジンの主な構造上及びアーキテクチャ上の素子としての役割を果たす大型の受動ユニットに鋳造されている。Ｂｉｒｄのエンジンは、トルク不均衡を均一化し、ロッドに対する圧縮力をほとんど排除し、シリンダボアに対する側面方向の力を排除したとはいえ、主な構造上の素子としてエンジンブロックがやはり使われていた。すなわち、エンジンブロックがシリンダ及びエンジンベアリングの支持を提供し、シリンダポートのマニホルドを提供し、シリンダの冷却ジャケットを提供した。

エンジンブロックを通じて伝達される熱的及び機械的応力によりシリンダの半径方向の歪みが不均一になるため、ピストン／シリンダ封止を維持する手助けとしてピストンリングが必要とされる。

２サイクル対向ピストンエンジンにおけるエンジンパワーの増加は、シリンダの不均一な半径方向の歪みの原因となる熱的及び機械的応力を排除するか少なくとも多量に削減すること、及びピストンクラウンの熱的歪みを排除するか少なくとも実質的に削減することによって実現できることは明らかである。

側面搭載クランクシャフトを有する２サイクル対向ピストンエンジンにおいて、有効でかつ適合するよう調整された冷却により、またシリンダから機械的応力を取り除くことにより、改善されたＢＭＥＰが実現される。

有効に冷却することでシリンダ及びピストンの最高温度を、エンジン作動中にこれらの素子からできるだけ多くの熱を取り除くように導くことにより制限する。適合するよう調整された冷却により、もしこの冷却をしなければエンジン作動中にピストンクラウンが加熱されることで生じるであろうシリンダの不均一な歪み及びピストンクラウンの膨張が排除されるか少なくとも実質的に緩和される。１つの側面では、シリンダを、シリンダの外部表面にある溝のグループを通って直接向けられる液体冷却剤の流れによって冷却し得る。他の側面では、それぞれのピストンを、ピストンのクラウンの背面に液体冷却剤の１つ以上の直接噴射を塗布することによって冷却し得る。

シリンダにかかる径方向の不均一な機械的応力は、エンジンブロックのようなエンジンの受動的なアーキテクチャ上の、又は構造上の素子からシリンダを解放することにより排除されるか少なくとも実質的に緩和される。１つの側面では、シリンダは、主としてピストン構造及び燃料及び冷却剤ラインによってエンジン内に支持され得る。

概して、これらの改良点がシリンダとピストンとの隙間を互いに近い状態で均一に維持する。この隙間は、ピストンとシリンダの内部表面との接触を回避しつつシリンダとピストンとの間を密封できる。

エンジン作動中にシリンダとピストンとをいくらか一致させることによりエンジン動作をさらに改善できる。ピストンは、エンジン作動中にピストンがシリンダに位置合わせされた状態を保てる程度の柔軟性をもってエンジンに搭載できる。

これらの改善点、及び以下に続く明細書に記載されている他の改善点及び利点は、ＢＭＥＰを実質的に向上させることができ重量が軽くなった非常に簡素な２サイクル対向ピストン、エンジンを提供し、その結果、同じ大きさ及び速度の相当する従来技術のエンジンによって達成されるよりも大幅に高いＰＷＲを実現する潜在能力を持つエンジンが得られる。

以下の説明で用いる図面は、以下の本発明の詳細な説明で述べる原則及び一例を図示することを意図している。これらは、必ずしも拡大、縮小されるものではない。

エンジンの第１の実施態様
まず、対向ピストンエンジンの第１の実施態様の構成部材を図２Ａ及び図２Ｂに表す。これらの図面は、中に対向ピストン１２及び１４が設けられたシリンダ１０を示している。

ピストン１２及び１４は、互いに向かって及び互いから離れる方向に反対向きの運動でシリンダ１０内を同軸的に移動する。

図２Ａは、上（換言すれば内）死点にあるピストン１２及び１４を表しており、今の場合、ピストンは、圧縮ストロークのピークにあり、点火の瞬間間近である。

図２Ｂは、下（換言すれば外）死点付近にあるピストンを表しており、この場合、ピストンは、膨張、又はパワーストロークの終わりにある。これらの位置及び中間の位置を以下により詳細に説明する。

以下の説明は、例示及び実施例のためだけに圧縮点火エンジンを想定している。当業者であれば、記載の素子、モジュール、及びアセンブリが火花点火エンジンにも採用できることがわかるであろう。

図２Ａ及び図２Ｂに示すように、シリンダ１０は、管であり、中に設けられて互いに向かって及び互いから離れる方向に及びシリンダ１０の中心部に向かって、及びシリンダ１０の中心部から離れる方向に反対向きの往復運動を行う対向ピストン１２及び１４が備わっている。ピストン１２及び１４は、第１及び第２の側面搭載逆回転クランクシャフト３０及び３２に結合されており、そしてクランクシャフト３０及び３２は、共通の出力（これらの図面には、図示されていない）に結合されている。

ピストン１２及び１４は、中空の円筒状部材であり、クラウン１２ｄ及び１４ｄで終了する閉鎖された軸方向端部１２ａ及び１４ａ、開放軸方向端部１２ｏ及び１４ｏ、及び開放軸方向端部１２ｏ及び１４ｏからクラウン１２ｄ及び１４ｄへと延びているスカート１２ｓ及び１４ｓを備えている。

サドル１６及び１８は、開放環状構造の形状であり、それぞれピストン１２及び１４の開放軸方向端部１２ｏ及び１４ｏに搭載されている。それぞれのサドル１６、１８は、複数のコネクチングロッドの端部を、サドルが搭載されているそれぞれのピストンに接続している。これらの図面の斜視図は、それぞれのピストンについてコネクチングロッドをたった２つだけ表しているが、１つ以上のさらなるコネクチングロッドが見えていないことが理解されるはずである。コネクチングロッド２０ａ及び２０ｂは、ピストン１２の開放端部付近でサドル１６に接続されており、コネクチングロッド２２ａ及び２２ｂは、ピストン１４の開放端部付近でサドル１８に接続されている。サドル１６及び１８は、ピストン１２及び１４とそれらそれぞれのロッドとの間に連結を与えるため、ピストンは内部ピストンピンを有していない。

その結果、サドル及びピストンが開放構造となるため、冷却剤ディスペンサ２４及び２６は、開放端部１２ｏ及び１４ｏからピストン１２及び１４内へと軸方向に延びてピストン１２及び１４のクラウン及び内部スカートをそれぞれ目指すことができる。

２つの側面搭載クランクシャフト３０及び３２は、それらの軸が互いに平行な状態で、かつシリンダ１０をその長軸方向中央、又はその付近で横切っておりシリンダの軸に垂直な共通の平面上に存在する状態で設けられている。クランクシャフトは、互いに反対方向に回転する。コネクチングロッド２０ａ、２０ｂ、及び２２ａ、２２ｂは、クランクシャフト３０及び３２にあるクランクスローに接続されている。

それぞれのコネクチングロッドは、シリンダ１０及びピストン１２及び１４の軸（及び側面）に対して鋭角を形成するように設けられている。コネクチングロッドは、ニードルベアリング３６によってサドル１６及び１８に連結されており、ローラベアリング３８によってクランクスローに連結されている。

それぞれのピストンがエンジンの動作サイクルを通じて移動するにつれて、ピストンのサドルに結合されているコネクチングロッドの端部が、角度付き経路を通じて揺動し、これら端部と、これらが結合されているサドルの素子との間には完全な回動はない。直径が十分に小さいローラを備えるニードルベアリングがそれぞれの揺動中にローラの少なくとも完全な回転を生み出すことにより、非対称的磨耗の発生が緩和され、ベアリングの寿命が長くなる。

図２Ａ及び図２Ｂにおけるコネクチングロッド、サドル、及びクランクシャフト間の形状関係は、高いエンジン速度でピストンの慣性力から得られる圧縮応力のレベルを制限しつつ、ピストン１２及び１４がシリンダ１０内を移動するのにつれて、コネクチングロッドを原則的には引張り応力下に維持する。

かかる形状により、ピストンとシリンダのボアとの間の側面方向の力が緩和されるか大幅に排除される。

図２Ａ及び図２Ｂには、シリンダ１０及びピストン１２、１４のさらに別の詳細及び特徴が示されている。

シリンダ１０は、入口ポート４６を備えており、ここを通って空気がシリンダ１０へと圧力下で流入する。シリンダは、また出口ポート４８も持っておりここを通って燃焼の生成物がシリンダ１０の外へと流れ出る。ピストン１２及び１４は、これらのポートに対するその配置ゆえにそれぞれ「排気ピストン」及び「入口ピストン」と呼んでよく、シリンダ１０の端部も同様に名称付けしてもよい。

次に、好ましいがただし唯一の可能性ではない、ポート４６、４８の構成を以下に説明する。

排気ポート４８及び入口４６ポートの動作は、エンジン作動中のピストンの移動によって変調される。１つ以上の燃料インジェクタ（以下に説明）によって制御される少なくとも１つの射出部位（この図面には、図示せず）を通って燃料がシリンダ１０に入れられる。

以下の図示及び説明が成り立つにつれて、ピストン長さ、シリンダの長さ、及びシリンダマニホルドによってシリンダボアに付け加えられた長さの間の関係は、下死点位置を横切る際のピストン間の位相差とあいまって、ポート動作を変調させ、これらをピストン事象に正しく連動させる。

この点に関して、入口ポート４６及び排気ポート４８は、シリンダの中心軸から、シリンダの端部付近へずらされている。

ピストン１２と、ピストン１４とは、等しい長さとし得る。それぞれのピストン１２及び１４は、その関連するシリンダ１０の入口ポート４６及び出口ポート４８を、下死点に近づくまで閉鎖したままで維持することができる。下死点同士の位相オフセットにより、排気ピストンがその下死点位置付近に移動すると、排気ポート４８が開き、そして入口ピストンがその下死点位置に移動すると入口ポート４６が開き、次いで排気ピストン４８がその下死点位置から離れると排気ポート４８が閉じ、次いで入口ピストンがその下死点位置から離れると入口ポートが閉じるという一連の流れが生み出される。

図３Ａ乃至図３Ｆは、図２Ａ及び図２Ｂのシリンダ１０及びピストン１２、１４の動きを示す概略図であり、動作の代表的なサイクル（「動作サイクル」）を表している。

この例では、ピストン１２、１４が上死点にある状態で、シリンダ１０の両側にある対向し合うロッド２０ａ、２２ａが図３Ａに示すように約１２０°の角度を形成している。

この形状は、動作サイクルを説明するためだけのものであり、他の動作サイクルによる可能性のある他の形状を排除することを意味するのではない。便宜上、動作サイクルは、回転的に測定でき、ピストン１２、１４が図３Ａに図示するように上死点にある０°のクランク角度で始まって３６０°で終わる。

図３Ａを参照すると、「上死点」という用語は、ピストン１２及び１４の閉鎖端部１２ａ及び１４ａが互いに、及びクランクシャフトに最も近接し、端部間のシリンダ空間４２内で空気が最も圧縮される位置を意味するために使われている。これは、両ピストンの圧縮工程の頂点である。便利な測定方法を使うと、上死点は、動作サイクルの０°で生じる。

さらに、図３Ｃ及び３Ｅを参照すると、「下死点」という用語は、ピストン１２及び１４の閉鎖端部１２ａ及び１４ａがクランクシャフト３０及び３２から最も遠くにある位置を意味する。

ピストン１２についての下死点は、動作サイクルの１８０°直前で生じる。ピストン１４についての下死点は、動作サイクルの１８０°直後に生じる。

ここで、２ストローク圧縮点火動作サイクルを図３Ａ乃至図３Ｆを参照して説明する。この説明は、例示的であることを意図しており、３６０°を使って全サイクルを測定する。サイクルの事象及び行為は、３６０°サイクルにおける特定の位置について参照されるが、異なる形状の場合、一連の事象及び行為は、同じであるもののこれらが３６０°サイクルで生じる位置は、この説明のものとは、異なるであろうことが理解されるであろう。

ここで、図３Ａを参照すると、ピストン１２及び１４が上死点となる動作サイクルの０°基準位置の前に、まず、最初に燃料が少なくとも１つの射出部位を通じてシリンダ内に射出される。燃料は、燃焼開始後も射出され続け得る。燃料は、圧縮された空気と混ざり合い、その混合物は、閉鎖端部１２ａ及び１４ａの間で点火し、ピストンを動力行程で離してクランクシャフト３０及び３２を反対方向に回転させる。動力行程中、ピストン１２及び１４は、入口ポート４６及び排気ポート４８を閉鎖したままの状態に維持して入口ポート４６から空気が進入するのをブロックし、排気ガスが排気ポート４８から出ることもブロックする。

図３Ｂでは、動作サイクルの９０°で、ピストン１２及び１４は、それらの動力行程の中間付近でシリンダ１０の外へと移動し続ける。入口ポート４６及び排気ポート４８は、まだ閉鎖されている。

図３Ｃでは、動作サイクルが１６７°で、ピストン１２の閉鎖端部１２ａは、シリンダ１０の外へと十分に遠く移動して排気ポート４８を開放するが、入口ポート４６は、まだ閉鎖されている。ここで燃焼の生成物は、排気ポート４８の外へと流出し始める。サイクルのこの部分は、ブローダウンと呼ばれる。

図３Ｄでは、動作サイクルの１８０°において、入口ポート４６及び排気ポート４８は、開放され、加圧された空気が入口ポート４６を通じてシリンダ１０内へと流入すると同時に、燃焼によって生成された排気ガスが排気ポート４８の外へと流出する。ここで、残留燃焼ガスが加圧された空気と入れ替えられるにつれて掃気が起こる。

図３Ｅでは、１９３°で、排気ポート４８は、ピストン１２によって閉鎖されるが、上で説明し以下により詳細に説明する位相オフセットにより入口ポート４６は、まだ開放したままである。ポートが閉鎖されるまで充填空気が入口ポート４６を通じてシリンダ１０内へと入れ続けられ、その後、圧縮行程が始まる。動作サイクルの２７０°で、図３Ｆに図示されるように、ピストン１２及び１４は、それらの圧縮行程のほぼ半分付近にあり、入口ポート４６及び排気ポート４８は、両方とも閉鎖される。そしてピストン１２及び１４は、再びそれらの上死点位置に向かって移動し、エンジンが作動する限りサイクルが連続して繰り返される。

図４は、たった今説明した代表的な動作サイクル中のピストン１２及び１４の位相を示すグラフである。ピストン位相は、それぞれのピストンの上死点で参照されるいずれかのクランクシャフトで測定できる。図４では、軸ＡＡは、ピストンのクラウンのその上死点位置からの距離を表し、軸ＢＢは、位相を表す。ピストン１２の位置は、線５０で表示され、ピストン１４の位置は、線５２で表示される。上死点６０では、ピストンは、両方とも位相がそろっており、閉鎖端部１２ａ及び１４ａは、シリンダ１０の長軸中央から等しく隔たっている。動作サイクルが進むにつれて、ピストン１２は、下死点ポイント６１に到達するまで、符号６２によって表示される動作サイクルの１８０°直前までだんだんと位相を進める。１８０°ポイントの後、ピストン１４は、その下死点６３を通過し、２つのピストンが再びサイクルの３６０°で同じ位相となるまでピストン１２に追いつき始める。

図４に表されるピストン１２と１４との間の振動位相オフセットにより入口ポート４６及び排気ポート４８の所望の一連の流れが可能となっている。この点について、図４の線ＣＣは、ピストンによって制御されるポートが開くピストンのクラウンの位置を表している。従って、ピストン１２の閉鎖端部１２ａがＣＣ上の符号６４で表されるポイントに到達すると、排気ポートだけが開き始める。ピストン１４の閉鎖端部１４ａがＣＣ上の符号６５によって表されるポイントを過ぎて移動すると、両方のポートが開いて掃気が起こる。ＣＣ上の符号６７では、両方のポートが閉じて圧縮が起こる場合にＣＣ上の符号６８によって表されるポイントにピストン端部１４ａが到達するまで排気ポートが閉じ、シリンダ空気の充填が起こる。このような望ましい結果は、クランクシャフトの回転の最中にそれぞれのピストンのコネクチングロッドが異なる経路を通って移動する、すなわち、一方のロッドが１つのクランクシャフトの最上部を越えて移動しつつ他方が同じクランクシャフトの底部の下で回転するという事実によるものである。

図４に関して、排気及び入口ポートのそれぞれの開放位置は、必ずしも同一線上になくともよく、それらの相対的な開放及び閉鎖位相は、図示されているものと異なっていてもよいことがわかるはずである。

図２Ａ，図２Ｂ、及び図５Ａに見られるように、シリンダ１０は、対向し合う軸方向端部と、環状排気及び吸気マニホルド７２及び７４とを有するシリンダ管７０を備えている。環状排気及び吸気マニホルド７２及び７４は、それぞれが穿孔、溶接、又は他の方法でシリンダ管７０のそれぞれの軸方向端部に接合されている。マニホルド７２及び７４は、「シリンダ排気マニホルド」及び「シリンダ入口マニホルド」とそれぞれ命名してもよい。マニホルド７２及び７４は、それぞれの内部環状ギャラリ７６及び７８を持っておりこれらは、排気及び入口ポートをそれぞれ構成している。好ましくは、ギャラリ７６及び７８は、それぞれがスクロールの形状をして、中を流れるガスが渦を巻くように仕向けつつ乱流する混合を阻止するようになっている。加圧された空気が渦巻くことによって掃気が容易になり燃焼効率が改善される。シリンダマニホルド７２は、また、環状ギャラリ７６を取り囲む環状通路７７も備えている。環状通路７７は、空気流を受け取るように接続するか、又はよどみ空気を含有してマニホルド７２の周辺を冷却するようにしてもよい。環状排気マニホルド７２及び環状吸気マニホルド７４がシリンダ管７０に接合される場合、それらの外側部分は、管のボアを延ばす。ボアは、精密に機械加工されてピストン１２及び１４の直径にきっちりと一致するようにされ、ピストン及びシリンダは、親和性熱膨張特徴を持つ材料から製造できる。リングレスピストン（リングのないピストン）を使用する場合は、ポートを網羅するブリッジは、必要なく、ピストンの外径と共通のボアの内径との間には、非常に近い許容誤差が得られる。リングレス動作を使えば、例えば、それぞれのピストンとボアとの間の間隔は、約０．００２インチから０．００３インチである（２ミル又は５０ミクロンから、３ミル又は７５ミクロンである）。ブリッジが無いことからもスクロールのように渦巻きをもたらす形状にインレットマニホルド７４を簡単に形成できる。

一方、もしピストンにリングがある場合は、管７０への環状の一続きの開口部を有する環状通路として排気及び入口ポートを形成することによりポートを通り越してリングが移行するのを支持するためのブリッジを提供することが必要となるであろう。環状排気マニホルド７２及び環状吸気マニホルド７４に形成された管８２及び８４は、内部環状ギャラリ７６及び７８内へと開口して、排気ポート及び入口ポートとそれぞれの排気及び入口マニホルドとの間を接続している。

図５Ａは、シリンダ１０の拡大側断面図であり、対向ピストン１２及び１４が動作サイクルがその１８０°ポイント付近にある場合のそれぞれの位置にある状態となっている。

これらの図面に図示されるように、ピストン１２及び１４は、ピストンリングなしに設けられているが、設計及び動作によって指示があればリングを設けても良い。

ピストンリングは、このエンジンでは、２つの理由によりオプションの素子である。

理由の１つは、ピストンリングは、ピストン及び任意の径方向の歪みを対応し、エンジン作動中にシリンダ／ピストン封止を制御するのを手助けするようになっている。しかしながら、本明細書に図示され説明されるシリンダは、エンジンブロックに鋳造されていないため、他のエンジン構成部材、又は非対称の冷却素子によって生じるどのような熱的応力、又はどのような機械的応力に由来する不均一な歪みにもさらされることはない。

その結果、シリンダ及びピストンは、非常に厳密な許容誤差で機械加工して非常に厳密に嵌合できるため、燃焼を限定しそれぞれのピストンとシリンダとの隙間に沿って燃焼生成物のブローバイを制限できる。

第２の理由は、ピストンリングは、エンジン作動中にピストンを冷却する働きをする。

しかしながら、エンジンが作動中、それぞれのピストンは、液体冷却剤の添加によって冷却できる。なぜなら、それぞれのピストンは、ピストンがその下死点位置を通って移動するにつれて周期的に実質的に全体的にシリンダから引き抜かれて（又はシリンダから突出し）液体冷却剤をその外部表面に添加できるようになっているからである。

この点について、図２Ｂ、図３Ｃ、及び図５Ａを参照するとよい。ピストンがシリンダの外へと移動し、またシリンダの中へと戻るにつれて、ピストンは、そのスカートの外部表面に（後で説明するディスペンサによって）液体冷却剤がふりかけられる。加えて、液体冷却剤が（ディスペンサ２４、又は２６によって）ピストンのスカートに沿ってその内部表面にクラウンまで、及びクラウンを含んで塗布される。

例えば、図５Ａ及び図６Ａでは、それぞれのピストン１２及び１４は、その下死点位置付近で実質的にシリンダ１０から引き抜かれている。ピストン１２を代表例とすると、このことは、ピストン１２の閉鎖端部１２ａが環状ギャラリ７６の外側エッジ付近にある状態で、ピストン１２のスカート１２ｓが実質的に全体的にシリンダ１０から引き抜かれる一方で、ギャラリ７６の外部エッジ７６ｏと排気マニホルド７２の外部エッジ７２ｏとの間にあるピストンクラウン１２ｄの一部だけが、以下に説明するようにシリンダ１０の端部に取り付けられている排気マニホルド７２に止まることを意味する。

それぞれのピストン１２及び１４は、その後、ピストンが上死点位置に到達した場合にシリンダ１０によって実質的に封入される範囲でシリンダ１０内へと戻ることがわかるはずである。

従って、下死点位置では、それぞれのピストン１２及び１４のスカート１２ｓ、１４ｓの全体が実質的にシリンダ１０から突出し露出されて冷却される。この例示的な例でこれがどのように起こるかについての詳細な説明は、この特徴の範囲を制限することを意味するものではない。 必要なことは、それぞれのピストン１２及び１４のスカートの外部表面が十分なだけエンジン作動中にシリンダ１０の外側へと周期的に出て、冷却剤がシリンダの外部において、スカート１２ｓ、１４ｓの外部表面に塗布されることによって十分に冷却されることである。特定の塗布にさらされるピストンスカートの比率は、例えば、システム冷却剤要件、エンジン形状、及び設計者の好みなどの多数の要因に基づいて変わり得る。

ピストンは、シリンダに出入りするのにつれて、そのスカートの外側表面に液体冷却剤が（後で説明するディスペンサによって）塗布されることにより冷却される。加えて、液体冷却剤が（ディスペンサ２４、又は２６によって）内部表面へそのスカートに沿ってクラウンまで及びクラウンを含めて塗布される。ピストンの内部及び外部の両方を冷却するのには同じ液体冷却剤を使うのが好ましい。

図５Ａ及び図６Ａを参照すると、好ましくは、鋼管からなる冷却剤ディスペンサがエンジン作動中に、ピストン１２及び１４及びシリンダ１０に液体冷却剤を付与する。 細長いディスペンサマニホルド８６がシリンダ管及び排気マニホルド７２及び入口マニホルド７４に沿って、及び反対向きに少なくともほぼ軸方向に延びている。

４つの軸方向に間隔のあけられた半円形ディスペンサ８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、及び８６ｄがマニホルド管からシリンダ１０まわりのほぼ半分まで延びている。

ディスペンサ８６ａは、排気マニホルド７２の中心から離れたところに、外側エッジ７２ｏ付近に配置されている。

そして２つのディスペンサ８６ｂ及び８６ｃは、シリンダ１０上のマニホルド７２及び７４の間に、好ましくは、シリンダ１０の軸方向中心付近に配置されて、シリンダの最も高温の領域に、マニホルド７２及び７４により近い他のより低温の領域よりもより多くの液体冷却剤を比例して塗布するようになっている。

そして、ディスペンサ８６ｄは、入口マニホルド７４の中心から離れたところに、外側エッジ７４ｏ付近に配置されている。

第２のディスペンサマニホルド管８８は、シリンダ管及び排気マニホルド７２及び入口マニホルド７４に沿って、及び反対向きに少なくともほぼ軸方向に延びている。

４つの軸方向に間隔のあけられた半円形ディスペンサ８８ａ、８８ｂ、８８ｃ、及び８８ｄがマニホルド管８８からシリンダ１０まわりのほぼ半分まで延びている。

ディスペンサ８８ａは、排気マニホルド７２の中心から離れたところに、外側エッジ７２ｏ付近に配置されている。

そして、２つのディスペンサ８８ｂ及び８８ｃは、シリンダ１０上にマニホルド７２及び７４の間に、好ましくは、シリンダ１０の軸方向中心付近に配置されて、シリンダの最も高温の領域に、マニホルド７２及び７４により近い他のより低温の領域よりもより多くの液体冷却剤を比例して塗布するようになっている。

そして、ディスペンサ８８ｄは、入口マニホルド７４の中心から離れたところに、外側エッジ７４ｏ付近に配置されている。対向し合うディスペンサは、符号８９で互いに連結されて構造的に一体化されている。あるいは、ディスペンサは、全体的に円形にして単一のマニホルド管に接続してもよい。さらに、より少ない、又はより多くのディスペンサを設けて図示するものとは、違ったように配置してもよい。さらに、付与用分岐を共通の供給源から液体冷却剤が提供される多数の円周方向に間隔のあけられたノズル、又は噴霧器に取り替えてもよい。

ディスペンサは、広く開口部が中に形成されており、ここから圧力下で液体冷却剤がピストン１２及び１４のスカートの露出外側表面及びシリンダ管７０の外側表面に塗布される。好ましくは、ディスペンサは、マニホルドのそれぞれの外側エッジ付近に配置されて、それぞれのピストンの軸方向長さに沿って十分に、スカートの外側表面全体に液体冷却剤が確実に塗布されるようになっている。

システムの冷却剤要件、エンジン形状、及び設計者の好みといった要因に従って、ディスペンサ、ノズル、又は他の適切な冷却剤塗布素子を配置換えして、より小さな比率のスカートの外周面周辺の表面領域に液体冷却剤を投与、又は塗布するようにしてもよい。例えば、液体冷却剤は、それぞれのピストンの軸方向長さの少なくとも２５％、５０％、又は７５％に沿ってスカートの外側、又は外部表面に塗布してもよい。

図５Ａ及び図６Ａでは、液体冷却剤をピストン及びシリンダの外側表面に塗布する液体冷却剤ディスペンサは別々の素子として図示されている。

しかしながら、１つ以上のディスペンサを、図面に図示されている別々の素子に加えて、又はその代わりに、環状排気マニホルド７２及び環状吸気マニホルド７４に一体化させてもよい。

図５Ｂに図示されている他の実施態様では、ディスペンサによってシリンダ管７０を冷却する代わりに、シリンダ管をジャケット８７に設けることで、シリンダの周りに冷却通路９０を提供し、これを通って冷却剤が循環できるようにしてもよい。この場合、ピストンを冷却するのにやはりディスペンサも使えるであろう。

サドル１６及び１８が開放構造になっていること、及びピストンピンがピストンにないことから、ピストンの内部表面に液体冷却剤をより良好に直接塗布できるようになっている。この点に関して、図２Ａ、図２Ｂ、及び５Ａに図示するように、ピストン１２及び１４は、それらのクラウンからスカートに沿って開放軸方向端部までを含めた内部表面にディスペンサ２４及び２６を介して液体冷却剤が塗布されることによって、エンジン作動中に連続的に冷却される。

冷却剤ディスペンサ２４、２６のそれぞれは、１つ、又は複数の個別の噴出口から構成でき、この場合それぞれの噴出口は、冷却剤の流れをピストンのクラウンに向けて供給するためのものである。

図５Ａでは、ピストン及びシリンダへの液体の流れを参照符号９１で表している。

図５Ａの説明を続けると、マニホルド７２及び７４の端部付近に配置されている環状溝内に、環状の高温ポリマー性リング９２がピストン１２及び１４に軽く接触して設けられており、ピストンがシリンダ１０内に移動するのにつれて、これらから過剰な潤滑剤をふき取る。最後に、１つ以上の燃料インジェクタがシリンダのために提供されている。例えば、燃料インジェクタ９４が少なくとも１つの射出部位９５に結合されている。

２ストローク対向ピストンエンジンメカニズムを次に説明する。

ここでは、作業素子（シリンダ、ピストン、連結部、クランクシャフトなど）は、一緒に取り付けられて作業素子を支持するようになっている受動構造素子のフレームの形状をした構造的ユニットに支持されている。フレームは、クランクシャフト間の圧縮力といったエンジン動作の応力及び力に耐えるよう意図されている。多くの従来技術の２サイクル対向ピストンエンジンとは、対照的に、シリンダは、ブロックに鋳造されておらず、また他の受動構造素子により形成されてもいない。その結果、シリンダは、エンジンの受動構造素子ではない。

それぞれのシリンダは、原則としてその中に設けられている一対のピストンによってエンジンフレーム内に支持されている。従って、燃焼チャンバ力を除いて、シリンダは、機能的素子によって引き起こされる機械的応力から切り離されており、またエンジンブロックの機械的及び熱的応力から切り離されている。これにより、シリンダは、本質的に圧力容器にすぎない。このようなエンジン構造によりピストン及びシリンダの不均一な径方向歪みが排除され、シリンダ−ピストン界面を非常にぴったりとフィットさせることができる。また、シリンダ及びピストンが製造されている材料の熱的特徴をぴったりと適合させることができる。有利なことに、このようにピストンの冷却が改善されていることにより、この特徴は、ピストンリングによって投与するというエンジン設計の選択肢を入れる余裕がある。

図６Ａ及び図６Ｂは、上述の図面のシリンダ／ピストン形式に基づく側面搭載クランクシャフトを備えた対向ピストンエンジンのための単一シリンダエンジンメカニズム１００のだんだんと完成に近づいているアセンブリを示す側面斜視図である。

エンジンメカニズム１００は、どのような大きさのエンジン及び１つから複数のシリンダを持つエンジンに合わせて拡大及び縮小ができる。

図６Ａでは、メカニズム１００は、図５Ａに示す構造を持つ単一のシリンダ１０を備えており、その中に対向ピストン１２及び１４が設けられた状態となっている。対向ピストンのサドル１６及び１８が図面中に見て取れる。

コネクチングロッド２０ａ及び２０ｃがサドル１６をクランクシャフト３０に結合し、コネクチングロッド対２０ｂがサドル１６をクランクシャフト３２に結合している。コネクチングロッド対２２ａは、サドル１８をクランクシャフト３０に結合し、コネクチングロッド２２ｂ及び２２ｃがサドル１８をクランクシャフト３２に結合している。

ディスペンサマニホルド管８８及びディスペンサ２４は、冷却剤マニホルド９６に接続されている。マニホルド管８６及びディスペンサ２６は、他の冷却剤マニホルド９８に接続されている。２つの径方向対向心合わせピン（そのうちの１つが参照符号９９によって表示されている）がシリンダ１０に形成されてエンジン作動中にシリンダを安定させるようになっている。

２つのビーム１１０及び１１２が参考までに図６Ａに図示されている。ビーム１１０は、開口部１１３を持っており、ここを通ってマニホルド管８４を空気入口マニホルド（図示せず）に接続でき、またビーム１１０は、燃料インジェクタ９４を燃料マニホルド（図示せず）に接続する管のための開口部１１５を持っている。ビーム１１２は、開口部１１７を持っており、ここを通ってマニホルド管８２を排気マニホルド（図示せず）に接続でき、またビーム１１２は、開口部１１９を持っており、ここを通って管が他の燃料インジェクタ（図示せず）を燃料マニホルド（図示せず）に接続できる。

図６Ｂでは、エンジンメカニズム１００のためのフレームは、ビーム１１０及び１１２とともに、シリンダ１０のそれぞれの側面に設けられた２つの支持バルクヘッド１２０を備えている。バルクヘッド１２０は、クランクシャフト３０及び３２を受け入れ、かつ支持している。それぞれのバルクヘッド１２０は、Ｉ−ビーム部１２２及び横断部１２４を備えている。Ｉ−ビーム部は、エンジン作動中にクランクシャフトを主に支持する。ビーム１１０及び１１２は、横断部１２４の端部に取り付けられている。

クランクシャフトは、Ｉ−ビーム部１２２内で回転するようベアリング１２８によって支持されている。それぞれのバルクヘッドは、隣接し合うシリンダの心合わせピン９９を受け入れしている短いエラストマー性シリンダ１３２を有する中心開口部を備えている。ねじ付き穴１３４がそれぞれの支持バルクヘッドに設けられており、さらに別の構成部材、例えばギヤボックスなどを取り付けられるようになっている。

図６Ａ及び図６Ｂのエンジンメカニズム１００からの単一シリンダ対向ピストンエンジンモジュールのアセンブリを図７Ａ乃至図７Ｄに図示する。単一シリンダエンジンモジュールでは、軽量のアルミニウム端部プレート１６０及び１６２がそれぞれのバルクヘッド１２０及びビーム１１０及び１１２のそれぞれに取り付けられている。端部プレート１６０は、ライン（図示せず）に供給を行う液体冷却剤マニホルド９６及び９８を受け入れするための開口部１６３及び１６４を持っている。図７Ａ乃至図７Ｄは、端部プレート１６０の外側表面を介してバルクヘッド（これらの図面には、図示せず）に搭載されたギヤボックス１７０を示している。ギヤボックス１７０は、出力ギヤ列を収容しており、これを介してクランクシャフトの対向回転運動が出力駆動シャフトに結合される。

クランクシャフト３０及び３２の端部は、ギヤボックス１７０内に延びている。歯付き外側リムを有するギヤホイール１７２がクランクシャフト３０の端部に固定されており、歯付き外側リムを有するギヤホイール１７３がクランクシャフト３２の端部に固定されている。

出力ギヤホイール１７５は、内歯車１７７及び外歯車１７８を有する輪部１７６を持っている。これらの図面に見られるように、ギヤホイール１７２の外側リムは、１つの場所で出力ギヤホイール１７５の内歯車１７７と係合し、ギヤホイール１７３の外側リムは、前記１つの場所とは、正反対の他の位置で出力ギヤホイール１７５の外歯車１７８と噛み合っている。

内側ギヤ１７２と内歯車１７７とのギヤ比は、ＭＯＤ４歯部が内側ギヤ及び内部周辺部にある状態で３３／６５とでき、一方、ギヤホイール１７３と外歯車１７８との間のギヤ比は、ＭＯＤ５歯部がギヤホイール及び外歯車にある状態で３３／６５とできる。このようなギヤ比により、クランクシャフト３０及び３２の対向し合う回転を奇数個のギヤ（この場合は、３つ）を使い、非一体型ギヤ比により、そしてどのような中間ベルト、鎖、又は他のトルク伝達素子も使用せずに、出力ギヤホイール１７５の連続回転へと変換できる。その結果、簡素で長さの短い出力ギヤ列となる。

単一シリンダ対向ピストンエンジンモジュールのアセンブリは、アセンブリされたバルクヘッド及びビームからなるフレームに、軽量のアルミニウムケーシングパネル１８０を取り付けることによって、以下の説明と図７Ａ乃至図７Ｄに図示されるように完成される。

ここで、カバー１８２は、ギヤボックス１７０に固定される。カバー１８２は、出力ベアリング１８５を備えており、これは、出力ギヤホイール１７５の車軸１８６を支軸することでフレームが出力ギヤ１７５を支持し、回転できるようにするものである。その結果得られるアセンブリされた単一シリンダ対向ピストンエンジンモジュールを図７Ｃにおいて参照符号１９０で表す。車軸１８６は、エンジンモジュール１９０の出力駆動装置を構成している。この車軸は、中間トランスミッションに結合してもよく、又は１つ以上のギヤ、ベルト、鎖、カム、又は他の適切なトルク伝達素子、又はシステム（図示せず）によって駆動される構成部材に直接結合してもよい。

図８Ａ乃至図８Ｃは、一列に配置された３つのエンジンメカニズム１００を有する複数シリンダ対向ピストンエンジンモジュールのアセンブリを表している。明瞭化のために前部及び後部バルクヘッドが図８Ａから取り除かれている点に留意すること。メカニズム１００は、図６Ａ及び図６Ｂにすでに図示し、前記図面に関して議論した構造を持っている。

４つのバルクヘッド１２０がこのエンジンモジュールのフレーム内に設けられており、それぞれがそれぞれのベアリング内でクランクシャフトを支持している。フレームは、また、バルクヘッド１２０の横断部に固定されている細長いビーム１１０(図８Ｃ)及び１１２も備えている。端部プレート１６０(図７Ｄ)及び１６２がエンジンモジュールの端部を閉鎖している。３ギヤ駆動列がギヤボックス１７０内で回転されるよう支持されている。

液体冷却剤マニホルド９６及び９８(図８Ａ)は、細長く、３つのエンジンメカニズム１００全体にわたっている。複数シリンダ対向ピストンエンジンモジュールのアセンブリは、フレームに軽量アルミニウムケーシングパネル１８０を取り付けることによって完成される。カバー１８２は、ギヤボックス１７０に固定されている。カバー１８２は、出力ベアリング１８５を備えており、これは、出力ギヤホイール１７５の車軸１８６を支軸することでフレームが出力ギヤホイール１７５を支持し、回転できるようにするものである。その結果得られるアセンブリされた複数シリンダ対向ピストンエンジンモジュールを図８Ｃにおいて参照符号２９０で表す。車軸１８６は、エンジンモジュール２９０の出力駆動装置を構成している。

好ましくは、４つの同じコネクチングロッドがそれぞれのピストンのために設けられている。このような実施の態様は、図６Ａにもっとも良く見て取れる。図６Ａの図面では、シリンダ１０の排気ポート側に、２つのコネクチングロッド２０ａ及び２０ｃが間隔をあけて設けられておりそれぞれ一端がサドル１６に接続され他端がクランクシャフト３０に接続されている。コネクチングロッド対２０ｂは、２つの接触ロッドを備えており、それぞれロッド２０ａ及び２０ｃと同じ形状及び構造である。コネクチングロッド対２０ｂは、一端がサドル１６に接続されており他端がクランクシャフト３２に接続されている。シリンダ１０の入力ポート側には、２つのコネクチングロッド２２ｂ及び２２ｃが間隔をあけて設けられておりそれぞれ一端がサドル１８に接続され他端がコネクチングロッド対２０ｂのいずれかの側でクランクシャフト３２に接続されている。コネクチングロッド対２２ａは、２つの接触ロッドを備えており、それぞれロッド２２ｂ及び２２ｃと同じ形状及び構造である。コネクチングロッド対２２ａは、一端がサドル１８に接続されており、他端がコネクチングロッド２０ａ及び２０ｃの間でクランクシャフト３０に接続されている。従って、クランクシャフトのそれぞれにおいて、シリンダの一端にあるピストンのコネクチングロッド対が図６Ａに図示されるようにシリンダの他端にあるピストンの２つのコネクチングロッドの間に差し込まれている。これによりピストンにおいて力のバランスが最適になり、またエンジンの部品種類点数も少なくなる。同一のロッドもまたエンジン作動中にロッドの均一な熱膨張を維持する手助けをする。

コネクチングロッドは、鍛造鋼、又はチタンからなり、シリンダ及びピストンは、アルミニウムシリコン合金からなりシリンダボアは、クロムめっきされており、液体冷却剤伝導素子は、鋼管からなり、クランクシャフトは、鍛造され機械加工された鋼からなる。エンジンフレーム部品は、アルミニウムなどの軽量合金から製造してもよい。

１つ以上のシリンダの対向ピストンエンジンのピストン上及び内及びシリンダ上に投与される液体冷却剤を供給するための供給システム３００を図９Ａに図示する。液体冷却剤は、ピストンに塗布できピストンを所望の用途に使えるよう十分なだけ冷却できるものであればどのような液体であってもよい。潤滑油及びディーゼル燃料が使用できる２つの例として挙げられる。この図面では、液体冷却剤３１０の供給源が低圧力大容量のポンプ３１２に接続されている。ポンプ３１２は、例えば、１００ＨＰエンジンの場合３から１０ｇａｌ／分の範囲で液体冷却剤を供給する遠心力ポンプを備えてよく、これは、液体冷却剤を分配ライン３１３を介してマニホルド９６及び９８へとポンプ供給するものである。これらのマニホルドは、大容量の液体冷却剤を低圧力でディスペンサ２４及び２６へと及び１つ以上のモジュール１００の投与用マニホルド８６及び８８へと供給する。液体冷却剤は、対向ピストンエンジンにある液だめ３１５によって収集される。液だめに接続されているポンプ３１７は、冷却剤をフィルタ３１８及びラジエータ３１９を介して供給源３１０へとポンプ供給し戻す。図９Ａに見られるように、ライン３２０をラジエータ３１９と平行に設けてもよい。この場合、ラジエータ３１９を通る液体冷却剤の流れをバルブ３２１が制御し、ライン３２０を通る液体冷却剤の流れをバルブ３２２が制御するであろう。通常の作動の場合には、バルブ３２１だけを開放して液体冷却剤をラジエータ３１９を通って流すことにより、ラジエータ３１９を介してピストン及びシリンダの熱を放散させる。短期間ブースト作動の場合には、バルブ３２１及び３２２が両方とも開放されることにより、ピストン及びシリンダの熱をラジエータ３１９を介して放散させまた供給源３１０の液体冷却剤の貯蔵槽の熱をいくらか吸収する。最後に、万が一ラジエータが故障した時の緊急作動の場合には、バルブ３２１が閉じてバルブ３２２が開放されることにより、ピストン及びシリンダの熱を一時的に液体冷却剤の貯蔵槽へと進路をそらせる。

対向ピストンエンジンが圧縮点火エンジンとして作動される場合、燃料射出がディーゼル燃料をシリンダに噴射して燃焼させるための方法である。この場合、ディーゼル燃料もまた液体冷却剤として作用しまたピストンの潤滑剤として作用するのが好ましい。従って、複数の供給源を必要とすることなく燃料供給と冷却剤供給源とを組み合わせることが可能である。図９Ｂを参照すると、ピストン上及び内、並びにシリンダ上に投与され、また１つ以上のシリンダの対向ピストンエンジンにある燃料インジェクタに供給されるディーゼル燃料を供給するためのシステム４００が描かれている。この図面では、ディーゼル燃料の供給源４１０が低圧力大容量ポンプ４１２（例えば遠心力ポンプ）に接続されており、これは、分配ライン４１３を介して液体冷却剤をマニホルド９６及び９８へとポンプ供給するものである。これらのマニホルドは、大容量の液体冷却剤を低圧力でディスペンサ２４及び２６及び１つ以上のエンジンメカニズム１００の投与用マニホルド８６及び８８へと供給する。ディーゼル燃料は、対向ピストンエンジンにある液だめ４１５によって収集される。液だめに接続されているポンプ４１７は、収集されたディーゼル燃料をフィルタ４１８及びラジエータ４１９を介して供給源４１０へとポンプ供給し戻す。ラジエータ４１９に平行な返却ライン４２０が設けられている。バルブ４２１及び４２２は、図９Ａでバルブ３２１及び３２２に関連して上で説明したようにラジエータ４１９及び返却ライン４２０の使用を制御する。供給源４１０に接続されている予備ポンプ４２３がフィルタ４２４を介してディーゼル燃料を高圧ポンプ４２６へとポンプ供給し、高圧ポンプ４２６がインジェクタに供給する燃料の圧力をブーストする。例えば、ポンプ４２６は、ディーゼル燃料を３０，０００ｐｓｉで供給できる。ポンプ４２６からの燃料は、共通のレール４２９に接続された入力燃料ライン及び１つ以上の燃料インジェクタ９４の１つ以上の入力ポートを介して供給される。１つ以上の燃料インジェクタの返却ポートは、ライン４３０を介して供給源４１０へと戻されている。電子制御ユニット（ＥＣＵ）４３１が１つ以上の燃料インジェクタ９４の動作を制御している。

本明細書によって組み立てられたエンジンの他の利点は、クランクシャフト及びコネクチングロッドを支持するために使用されるベアリングがすべてローラベアリングとできることである。これらのベアリングは、ディーゼル燃料を噴霧することによって潤滑化できるが、対向ピストンエンジンの作動温度でのディーゼル燃料の潤滑性及び粘性は、それらを潤滑させるのに完全に適している。

従って、ポンプ４１２によって、システム４００は、ディーゼル燃料をエンジンのすべてのベアリングの潤滑剤として供給でき、これらをギヤボックス１７０に保存できる。この点に関して、ディスペンサから供給されるディーゼル燃料として、ディーゼル燃料は、エンジン中に広がりその途中でエンジンの移動部品間で作用する霧としてエンジン内で攪拌されエンジン内に備えられている転がりベアリング内に入る。そして単一の供給源を使ってこのような冷却剤、及び潤滑剤をエンジンへと供給できる。

１つ以上のシリンダの対向ピストンエンジン内のピストン上及び内、並びにシリンダ上へと投与すべき液体冷却剤を供給するための他の供給システム３５０を図９Ｃに描いている。このシステムは、図９Ａにおけるシステム３００として液体冷却剤だけを投与するために使用するか、又はシステム内の他の素子と組み合わせて図９Ｂに描くようにディーゼル燃料を投与してエンジンを冷却、潤滑、及び燃料供給するようにできる。

液体冷却剤は、ピストンに塗布できピストンを所望の用途に使えるよう十分なだけ冷却できるものであればどのような液体であってもよい。潤滑油及びディーゼル燃料が使用できる２つの例として挙げられる。

この図面では、１つ以上のエンジンメカニズム１００を封入しているエンジン筐体３５２は、液だめ領域３５７を備えており、ここには、上述のディスペンサによって放出された液体冷却剤が集められている。液だめ領域３５７に集められた液体冷却剤は、名目上の作動燃料レベル３５８を持っている。供給源バルブ３５９は、エンジン筐体内に搭載されている。液だめ領域３５７に集められた液体冷却剤と接触しているレベルセンサ３６０は、供給バルブ３５９の状態を選択する連結部３６１を制御する。供給源バルブ３５９は、低圧力大容量ポンプ３６２に接続された出力を持っている。ポンプ３６２は、例えば遠心力ポンプを備え得る。供給源バルブ３５９は、２つの入力を持っており、第１の入力は、液だめ領域３５８からの供給ライン３６３に接続されており、第２の入力は、液体冷却剤を含んでいる供給タンク３６６からの供給ライン３６４に接続されている。ポンプ３６２は、液体冷却剤を供給ライン３６７を介してフィルタ３６８へとポンプ供給し、そしてフィルタ３６８を通ってラジエータ３６９へとポンプ供給する。

ラジエータ３６９から、液体冷却剤が供給ライン３７０を通ってマニホルド９６及び９８へと流れる。これらのマニホルドは、低圧力で大容量の液体冷却剤をディスペンサ２４及び２６へと及び１つ以上のモジュール１００の投与用マニホルド８６及び８８へと供給する。例えば、１００ＨＰエンジンの場合３から１０ｇａｌ／分の範囲で液体冷却剤を提供し得る。図９Ｃに見られるように、サーマルバルブ３７２がフィルタ３６８の出力と供給ライン３７０との間にラジエータ３６９と平行に接続されている。サーマルバルブ３７２の状態は、液体冷却剤の温度によって、又は緊急回路３７３によって制御される。緊急回路３７３もまた供給源バルブ３５９に接続されている。レベルバルブ３７５は、フィルタ３６８の出力、ラジエータ３６９の入力、及びサーマルバルブ３７２の入力と共通に接続された入力を持っている。レベルバルブ３７５の出力は、供給ライン３７７を介して供給タンク３６６に接続されている。制御連結部３６１もまた接続されてレベルバルブ３７５の状態を制御する。

図９Ｃをさらに参照すると、通常の作動時には、レベルセンサ３６０が液だめ領域３５７内の液体冷却剤のレベルを検出し、ポンプ３６２のための供給源として液だめ領域３５７か供給タンク３６６のいずれかを選択する。作動レベルに達すると、レベルセンサは、供給源バルブを液だめ領域３５７からのみ液体冷却剤を吸引する状態とするように制御連結部３６１を設定する。加熱された液体冷却剤は、ポンプ３６２によりフィルタ３６８を通ってラジエータ３６９及びサーマルバルブ３７２へとポンプ供給される。液体冷却剤の設計作動温度が実現されると、サーマルバルブは、部分的に、又は完全に閉鎖されてラジエータ３６９を通る液体冷却剤の流れを変調させ、これによりエンジン温度を調整する。液体冷却剤の流れは、供給ライン３７０を通ってディスペンサへと流れ続けここで液体冷却剤が塗布されてエンジン構成部材から熱を取り除く。液だめ内の液体冷却剤のレベルがあまりにも高くなる場合は、レベルセンサ３６０は、制御連結部３６１にレベルバルブ３７５を部分的に開放させて液体冷却剤の一部を３６８でろ過後に供給タンク３６６に戻す。一時的にラジエータ３６９をバイパスする必要がある緊急事態では、緊急回路３７３がサーマルバルブ３７２を完全に開放しこれによりラジエータ３６９を分流させ、また供給バルブ３５９にまず最初に供給タンク３６６から液体冷却剤を吸引させる。液だめ領域３５７内にたまった過剰な液体冷却剤は、レベルセンサ３６０に応じてレベルバルブによって取り除かれることになる。一時的な最大性能を得るには、サーマルバルブ３７２が閉鎖されることでラジエータ３６９の全能力を利用できるようになると同時に供給源バルブ３５９の状態が供給タンク３６６のみから流体を吸引するように設定される。

次に、対向ピストンエンジンに充填空気を提供しまた対向ピストンエンジンから排気ガスを放出するためのシステム５００を図１０に描いている。このシステムは、１つ以上のシリンダ１０に対応するように縮小又は拡大してもよい。システム５００では、空気入口マニホルドライン５３４及び排気出口マニホルドライン５３２が１つ以上のモジュールの入口ポート管８４及び排気ポート管８２にそれぞれ接続されている。これらのマニホルドラインは、好ましくは、エンジン筐体の外側に搭載される。図１０に概略的に描かれているエンジンは、ターボスーパーチャージ、又はスーパーチャージエンジンである。従って、マニホルドラインは、ターボスーパーチャージャ５３６に接続されている。具体的には、排気マニホルドライン５３２を通って移動する排気ガスは、タービン５４０を駆動させ出力ライン５３８につながってコンプレッサ５４２を機械的に駆動させる。コンプレッサ５４２は、空気を空気入口ライン５３７に吸引し、インタークーラ５３９によって入口マニホルドライン５３４に空気を向かわせる前に吸気を加圧する。その結果、スーパーチャージャ、又は等価装置をインタークーラ５３９とマニホルドライン５３４との間に接続して空気を掃気しエンジンをスタートさせるようにできる。

この第１の実施態様の図示に含まれていない他のエンジン素子は、この対向ピストンエンジンのそれぞれの用途の特定の状況に従って設けられる。この点に関して、ギヤボックス１７０を封止し油によって自己潤滑化するか、又はエンジンの残りの部分から別個に潤滑化してもよい。あるいは、適切な潤滑剤を採用するという条件で、ギヤボックス１７０を開放したままにし、ピストンを冷却し給油するのに使われる冷却剤／潤滑剤によって給油してもよい。

従来のエンジンでは、ＢＭＥＰが高まるにつれて、ピストンリング／シリンダインターフェースにおける摩擦が高まり、インターフェース温度が上昇する。インターフェース温度が上昇すると最終的には、ピストンからインターフェースではなくインターフェースからピストンへと熱が戻ることになる。その結果、リングは、もはやピストンを冷却しない。ピストンスカート及びクラウンの内部表面への冷却剤の流れが最大である場合を想定すると、冷却すべきピストン表面としては、スカート及びクラウンの外部表面だけが残る。クラウンの外部表面は、燃焼チャンバの構成部材であり、周辺部のみが燃焼ガス膨張及び掃気する空気流によって冷却される。他の方法では、この表面は、外部冷却が届かない。従来技術のエンジンでは、ピストンスカートの外部表面にもやはりピストン冷却が届かなかった。なぜなら、ピストンは、シリンダ内に入れられているからである。

しかしながら、ピストンをシリンダボアから実質的に引き抜くことによってピストンスカートの外部表面を周期的に露出することで、この表面を冷却することができるようになる。その結果、ピストンスカート及びクラウンの内部表面だけを冷却する場合と比較すると２倍の量の熱伝達を達成することができる。

第２のエンジン実施態様
対向ピストン内燃機関ではシリンダは、エンジン作動中の燃焼の結果、不均一な熱的応力を受ける。上述の第１の実施態様の考察により、かかる応力は、液体冷却剤の大量で低速の流れをシリンダの外側表面に直接的にふりかけることによってあらゆる場合に適切に制御されるわけではなく、液体冷却剤は、シリンダの外側表面から底部へと離れる傾向があることがわかった。一方、ピストンクラウンの背面に液体冷却剤を直接噴射して塗布するだけで高いＢＭＥＰの条件下でピストンが適切に冷却されることもわかった。

これらの洞察により、対向ピストン内燃機関の第２の実施態様の設計に至った。ここでは、シリンダ内で発生する熱的不均一性が排除されるか、又は少なくともかなり緩和されるが、このことは、方向及び面積密度が変化する液体冷却剤の流れをシリンダの外側表面の周辺全体にわたって塗布することでさまざまな量の熱を取り除き、シリンダ内における非対称的な熱分配に対する冷却を仕立て上げることにより実現されている。加えて、ピストンの熱的に引き起こされる歪みが緩和されるか排除されるが、このことは、ピストンクラウンの壁厚を薄くし、クラウンの背面に液体冷却剤を直接噴射して塗布することによって実現されている。

シリンダ内に熱的不均一性がなく、またＢＭＥＰにおいてピストンクラウンの熱的歪みがないことから、圧縮及び燃焼中においてシリンダとピストンとの間のガスの流れ（「ブローバイ」）が最小限の状態でシリンダボアとピストンとがぴったりと合うように制御される。第１の実施態様におけるコネクチングロッド、サドル、及びクランクシャフトの形状関係を採用しまた熱的に引き起こされる歪みの制御を改善することにより、第２の実施態様のエンジンは、ピストン側面力が緩和された状態で作動しリングレスピストンを使って作動し得る。

第２の実施態様の対向ピストン内燃機関は、上述の第１の実施態様の素子に形状及び／又は機能が対応している素子を備えている。しかしながら、簡素化及び理解を容易にするために、第２の実施態様の素子は、第１の実施態様の対応する素子の参照符号付けとは別個に番号付けされている。

図１１Ａ乃至図１１Ｄは、対向ピストン内燃機関の第２の実施態様で使用できるシリンダ１１００(図１１Ｃ、図１１Ｄ)を図示している。シリンダ１１００は、４つの部品を備えている。すなわち、図１１Ａに示すように、シリンダボア１１０３を有する開口円筒形管として形成されているシリンダライナ１１０２、図１１Ｃに示す排気マニホルド１１０４、入口マニホルド１１０６、及びシリンダスリーブ１１４０である。

好ましくは、シリンダ１１００は、高温アルミニウム合金のようなアルミニウムからなり、単一の部品として鋳造してよく、又はマニホルド１１０４及び１１０６をシリンダスリーブ１１４０に固定し、その後そのサブアセンブリをシリンダライナ１１０２の外側表面に固定することによってアセンブリしてもよい。シリンダライナ１１０２の縦軸Ａｃは、シリンダ１１００の長軸でもある。

図１１Ａにもっとも良く見て取れるように、シリンダライナ１１０２は、シリンダライナ１１０２の排気端部１１０９付近に一連の周辺方向に間隔のあけられた開口部１１０８からなる排気ポート１１０５を持っている。シリンダライナ１１０２は、また入口端部１１１２付近に一連の周辺方向に間隔のあけられた開口部１１１０によって構成されている入り口サポート１１０７も持っている。排気ポート１１０５のそれぞれの開口部１１０８は、傾斜状の下流端部１１０８ｒを持っている。シリンダライナ１１０２の排気端部１１０９に向かって渦巻く燃焼ガスは、少なくともほぼシリンダライナ１１０２から出て排気マニホルド１１０４へと分流される。同様に、入口ポート１１０７のそれぞれの開口部１１１０は、傾斜状上流端部１１１０ｒを持っており、ここで入口マニホルド１１０６を通って入口ポート１１０７へと流れ込む加圧空気が排気端部１１０９に向かって渦巻き方向にボア１１０３内へと分流される。シリンダライナ１１０２の中心部１１１４では、ねじ付き開口部１１１６が周辺方向に並んで数多く設けられている。開口部１１１６の少なくとも１つが燃料インジェクタを支持し、開口部１１１６の少なくとも他の１つが圧力、又は温度などのエンジン作動状態を検知するためのセンサを支持している。図示されるシリンダライナ１１０２では、例えば、燃料インジェクタを支持するための２つの開口部１１１６があり、一方の開口部１１１６は、圧力センサを支持するためのものであり、他方の開口部１１１６は、温度センサを支持するためのものである。

図１２の曲線１２００は、エンジン作動中のシリンダライナ１１０２の内壁における長手方向の線にわたる平均的な熱流束を表している。曲線１２００が示すように、シリンダライナ１１０２は、その長軸に対して不均一に加熱されている。シリンダライナ１１０２は、その中心部１１１４が最も熱負荷が高く、ここで燃焼が生じている。また、排気ポート１１０５を有するシリンダライナの端部は、入口ポート１１０７を有する端部よりもより高い熱負荷にさらされる。従って、シリンダ１１００の温度の不均一性及びその結果生じるボア１１０３の円筒状不均一性を最小限にするには、シリンダ１１００は、エンジン作動中にその部分が加熱される不均一な状態を調整するようにしつらえたやり方で冷却されるべきである。言い換えれば、シリンダ１１００を冷却するためのシステムは、軸方向中心付近から入口端部への部分よりも、軸方向中心付近から排気端部へのシリンダの部分により大きな冷却能力を付与すべきであり、シリンダの中心部に最も高い冷却能力を付与すべきである。

軸に沿って変動する熱流束によって引き起こされるシリンダ１１００の長軸に沿ったシリンダ壁温度の不均一性を最小限にすることに加え、もし、一連の開口部１１１６のせいで中心部１１１４の場合のように周辺部の周りで得られる冷却が均一でなければ、たとえ熱流束が均一であったとしてもシリンダ壁が周辺方向に温度変化する潜在的な可能性がある。周辺方向の温度の均一性を維持し、その結果、円筒状の均一性を維持するためには、中心部１１１４で、これらの開口部１１１６に隣接する冷却がもし開口部がなかった場合に起こるであろう冷却も包含しなければならない。

これらの目標に見合うようしつらえた冷却能力を提供するには、多数の溝、又はチャネルをシリンダライナ１１０２の外部表面１１２０に設ける。図１１Ａ、図１１Ｂ、及び図１１Ｄを参照すると、飛び越し状の溝１１２３の第１の溝グループ１１２２が、中心部１１１４から排気ポート１１０５に向かって外部表面１１２０の周りにらせんを描いており、飛び越し状の溝１１２７の第２の溝グループ１１２６が、中心部１１１４から入口ポート１１０７に向かって外部表面の周りにらせんを描いている。これら２つの溝グループの溝は、それぞれ中心部１１１４から、又はその付近から発して、外部表面１１２０のまわりのらせん状経路の後をたどり、穿孔された径方向の部分のそれぞれのポート１１０５、１１０７付近で終わっている。それぞれの溝の穿孔された径方向の部分は、シリンダライナ１１０２内にシリンダライナ１１０２のエッジを通って長手方向に延びている穿孔された軸方向チャネルと連通している。このような軸方向チャネルの１つが参照符号１１２９によって表されており、穿孔された径方向の部分１１３０を通って溝１１２７の端部１１２７ｅと連通しており、穴１１３３を通ってエッジ１１３１を貫通している。これにより液体冷却剤の流れは、中心部１１４４内、又はその付近にある溝の最初からシリンダライナ１１０２のそれぞれの端部に向かう溝のらせんに沿って、シリンダライナのチャネルを通り、シリンダライナ１１０２のエッジにある穴から出ることが可能となる。溝のそれぞれのグループ１１２２、１１２６は、液体冷却剤の凝集した流れを中心部１１１４からシリンダライナ１１０２の端部へと誘導し、シリンダライナのそれぞれの対応する部分の冷却を可能とし、これによりシリンダ１１００自体の冷却も可能となる。それぞれのグループの溝同士の間には、ピッチ、又は間隔（一定であっても変動してもよい）があり、中心部１１１４から排気端部１１０９に向かって延びているグループ１１２２の溝のピッチは、中心部１１１４から入口端部１１１２に向かって延びている溝の第２グループ１１２６のピッチよりも小さい。その結果、入口ポート１１０７を含むシリンダライナ部よりも排気ポート１１０５を含むより広い表面にわたってより多くの液体冷却剤がシリンダライナ部に接触し、これにより排気ポート１１０５を含むシリンダライナ部のためにより大きな冷却能力が提供される。冷却剤は、また、冷却要件が最も大きいシリンダライナ１１０２の中心部１１１４付近で溝に入る際に最も低温であり、従って最大の熱交換能力を持っている。さらに、溝は、それらの長さに沿った断面積が可変であり、かかる長さは、溝内の冷却剤局所的な流速、そしてそれゆえ熱除去率に影響するものである。従って、らせん状溝の冷却能力は、跳び越し状溝の数、溝の長さ、溝同士の間のピッチ、溝の長さに沿った断面積、及びチャンネルへの冷却剤の流速のいずれか、又は全てを変えることによって広範囲にわたって設定される。

また、図１１Ａ、図１１Ｂ、及び図１１Ｄを参照すると、溝１１３５の第３のグループがシリンダライナ１１０２の中心部で外部表面１１２０の周りに延びており、それぞれの溝１１３５は、中心部で２つの開口部１１１６間に延びた状態となっている。それぞれの溝１１３５は、シリンダライナ１１０２の周辺部に円弧状に延びている延長部１１３７、及び延長部１１３７の両端部に交差部１１３８を持っている。それぞれの交差部１１３８は、延長部１１３７を横切ってそれぞれの溝１１３５がＩの形を持つようになっている。

図１１Ａにもっとも良く見て取れるように、それぞれの交差部１１３８は、開口部１１１６のすぐ隣に配置されている。作動時には、それぞれの溝１１３５内にその延長部１１３７の中心で導入される液体冷却剤は、延長部１１３７を通ってそれぞれの交差部１１３８へ向かって流れ、そしてシリンダスリーブ１１４０の穴１１４７（図１１Ｂ）からそれぞれの交差部１１３８のいずれかの端部で排出される。従って、それぞれの溝１１３５を流れる液体冷却剤は、溝のそれぞれの端部１１３８において開口部１１１６の付近で流路がより長くなっている。その結果、それぞれの溝１１３５は、開口部１１１６付近の中心部１１１４の最も高温の部分で、より大きな冷却能力を発揮する。中心部１１１４のために提供される冷却能力は、中心部にあるもっとも近い開口部１１１６までの周辺方向距離により異なる。溝１１３５での冷却は、らせん状溝１１２２、１１２６のグループによる冷却が届かない開口部１１１６の領域から熱を除去するための非常に有効で局所的な方法である。中心部１１１４における熱除去の効果は、冷却剤が端部の先端へと流れ着く前にそれぞれの端部１１３８の中心へと流れて接触する区域で発生する冷却剤の沈滞流動パターンによるものである。

シリンダ１１００のアセンブリの詳細が図１１Ａ乃至図１１Ｄに見て取れる。管状シリンダスリーブ１１４０が表面１１２０に支持されており、中心部１１１４に中心が合わされており、排気マニホルド１１０４及び入口マニホルド１１０６へと延びてこれらに遭遇している。マニホルド１１０４、１１０６は、シリンダスリーブと排気及び入口マニホルドとの間のシーム１１４１でシリンダスリーブ１１４０に溶接できる。このような溶接部１１４１ｗが図１１Ｄにもっとも良く見て取れる。あるいは、マニホルド１１０４及び１１０６は、シリンダスリーブ１１４０のそれぞれの部分と別々に鋳造した上で互いに固定し、そして溶接によってシリンダライナ１１０２に固定してもよい。排気マニホルド１１０４及び入口マニホルド１１０６、並びにシリンダスリーブ１１４０は、一緒になって溝１１２３、１１２７、及び１１３５を覆い、溝内で液体冷却剤の流れを限定する。図１１Ｂにもっともよく見て取れるように、シリンダスリーブ１１４０は、ポート１１４２、１１４４、及び１１４５を備えている。それぞれのポート１１４２は、中心部１１１４付近でそれぞれの溝１１２３の始点の上に配置されている。それぞれのポート１１４４は、中心部１１１４付近でそれぞれの溝１１２７の始点の上に配置されている。そしてそれぞれのポート１１４５は、それぞれの溝１１３５の延長部１１３７の中心の上に配置されている。液体冷却剤は、ポート１１４２及び１１４４を通ってシリンダライナ１１０２の中心部１１１４、又はその付近で溝１１２３及び１１２７内へと流入し、流れとなってこれら溝及び穿孔されたチャネル１１２９を通って流れ、シリンダライナ１１０２の端部エッジの穴１１３３から出る。液体冷却剤は、ポート１１４５を通って溝１１３５へと流入し、流れとなって延長部１１３７を通って端部１１３８へと流れる。シリンダスリーブ１１４０を貫通して設けられた穴１１４７は、端部１１３８の先端部に配置されて液体冷却剤を溝１１３５から出すようになっている。

図１１Ｃにもっともよく見て取れるように、ポート１１４２、１１４４、及び１１４５は、図１６Ａ及び図１６Ｂに関連して以下に説明するように、液体冷却供給システムに接続している液体冷却供給ライン１１４９に搭載された結合部１１４８を支持している。３つの液体冷却供給回路を液体冷却供給システムに設けて３つの溝のグループ１１２２、１１２６、１１３５のために液体冷却剤を供給するようにできる。それぞれの回路は、溝に連通して溝のグループにとって所望の圧力及び流速で液体冷却剤を入力させるポートによって、溝のそれぞれのグループに接続されている。これらの図面では、シリンダライナ１１０２の外部表面１１２０にある溝から出て流れる液体冷却剤を導くためのラインは設けられていない。前述した図９Ａの説明にあったように、液体冷却剤は、エンジンの液だめに集められる。この場合、シリンダライナ１３０２のそれぞれのエッジにおいてシリンダライナ１３０２のそれぞれのエッジにある穴１１３３（図１１Ｂ）からこぼれる液体冷却剤のいくらかは、対向ピストンがボア１３０３内を往復するのにつれて対向ピストンの外部スカート表面（図１１Ａ乃至図１１Ｅには図示せず）に落ち、これによりエンジン作動中にこれらの表面を冷却し潤滑させる。あるいは、シリンダ１１００にある溝の端部から流れ出る液体冷却剤を従来の取付具によって、穴１１３３及び１１４７に接続されている液体冷却剤返却ラインに導くことで、図１６Ｂに関連して以下に説明するように液体冷却剤を収集し再循環させるようにできる。

図１１Ｃ及び図１１Ｄに見られるように、排気マニホルド１１０４及び入口マニホルド１１０６は、排気ポート１１０５及び入口ポート１１０７にそれぞれ連通しているそれぞれの内部環状ボリュート１１５０及び１１５２を持っている。

好ましくは、ボリュート１１５０及び１１５２のそれぞれは、巻物の形をしてそこを通るガスの渦巻きを誘導すると同時に乱流混合を制御するようになっている。加圧された空気が渦巻くことで掃気が容易となり燃焼効率が改善される。ダクト１１５３及び１１５４が、図１０のシステムのような排気ガスを対向ピストンエンジンから放出させまた充填空気を対向ピストンに提供するためのシステムに排気マニホルド１１０４及び入口マニホルド１１０６を接続している。

図１１Ｂ乃至図１１Ｄに見られるように、シリンダスリーブ１１４０は、１つ以上の開口部１１５６を備えており、これらは、それぞれシリンダライナ１１０２にある対応するねじ付き開口部１１１６に位置合わせされている。それぞれノズル端部にねじ込まれている１つ以上の燃料インジェクタ１１５８が開口部１１１６内にねじ込まれることによってシリンダ１１００に搭載されている。それぞれの燃料インジェクタ１１５８は、１１５９の位置で高圧力燃料ライン１１６０と結合されており、図９Ｂのシステムのようなシステムによって燃料が供給される。シリンダ１１００には、シリンダ１１００が対向ピストンエンジンにアセンブリされた場合にフレーム（これらの図面には、図示せず）に搭載タブ１１６４が設けられている。

図１３Ａ乃至図１３Ｅは、対向ピストン内燃機関の第２の実施態様で使用可能なピストン１３００(図１３Ｃ)を描いている。ピストン１３００は、好ましくは、リングレスである。ピストン１３００は、ピストンクラウン１３０８を形成している端部が閉鎖されている円筒状部１３０２(図１３Ｂ)を持っている。円筒状部１３０２は、クラウン１３０８に対向する開放端部１３０９を持っている。クラウン１３０８から開放端部１３０９へと延びている円筒状部１３０２の一部がピストンスカート１３１０を形成している。円筒状部１３０２の長軸Ａ_ｐもまたピストン１３００の長軸である。

リングなしで効果的に作動するためには、ピストン１３００は、すべてのエンジン作動状態下で少なくとも実質的に円筒状に対称のままでなければならない。ピストンの変形は、熱膨張、圧縮圧力、燃焼圧力、慣性力及びブローバイ圧力が原因で生じる。熱的変形は、クラウン、特にクラウン１３０８がスカート１３１０へと移行する角部１３１２に隣接してまた角部１３１２で生じる危険性がもっとも大きい。冷却しなければ、ピストン１３００のこの部分は、エンジン作動中に膨張してピストン１３００がきのこ、又はチューリップの形状になる場合がある。この熱的に引き起こされる変形は、実質的に均一ではあるがもし制御しなければやはりピストンとシリンダボアとの間で接触が起こる危険性をはらんでいる。クラウン１３０８における断面ｘ−ｘをできるだけ薄く維持して最大の加熱が発生するクラウン１３０８における熱的インピーダンスを最小限にしつつ、液体冷却剤の１つ以上の噴射をクラウンの背面に直接行ってクラウンを冷却することにより、変形を排除するか、又は少なくともかなり緩和できる。変形は、実質的に均一であるため、冷却は、クラウン内及びクラウンの隣の実質的に対称的な熱分布にあわせたものとできる。

とはいえ、薄いクラウンは、燃焼中に最大圧力を吸収しなければならない場合、ともすれば間違いなくピストンを弱くする可能性がある。ピストン１３００では、クラウン１３０８における構造上の頑丈さは、クラウン１３０８とスカート１３１０との間に延びて燃焼中にクラウンにあるベアリングにもたらされる荷重をピストンのスカート及び他の素子に伝達する荷重受け素子、又は部材によって保証されている。クラウン１３００が効率的に冷却されるため、ピストンスカート１３０２を通じて熱を伝達することは、あまり重要でなくなる。その結果、他の場合に必要とされるよりもスカート１３０２がより薄くされ、これによりピストンの質量を小さくできエンジンＰＷＲが改善される。

ピストンがシリンダのボア内を往復するにつれてピストンとシリンダとの間の軸方向位置合わせを回復させ、及び／又は維持するためにピストン支持構造体をエンジン作動中にあるやりかたで弾性的に変形させることによりさらなる長所もまた実現できる。

クラウン１３０８は、へこんだ、どんぶり状の外形１３１８を持っており、これは、ピストンがシリンダ１１００の上死点に、又はその付近にある場合に燃焼チャンバを定義する際に対向ピストンの同じ外形と対応できる。ｘ−ｘにおけるクラウン１３０８の厚みは、もしピストン１３００がアルミニウム、又は鋼などの高温合金からなる場合は、２ミリ以下とできる。例えば、クラウン１３０８が５４５４アルミニウムで構成されており、直径が８０ｍｍであると仮定すると、ｘ−ｘにおけるクラウン１３０８の厚みは、１．５ミリから２．０ミリの範囲となり得る。

ピストン１３００は、シリンダ部１３０２内に形成され上述の負荷受け素子として作用するリブ１３２２(図１３Ｂ)を備えている。好ましくは、リブ１３２２は、長軸Ａ_ｐの周りに周辺方向に均等に間隔をあけて存在し、円筒状ボス１３２６からピストンの内側表面１３２４へと径方向に延びている。リブ１３２２は、クラウン１３０８の背面１３１６に接しており、ピストン１３００内で背面１３１６から少なくとも途中までスカートの内部表面１３２４に沿って開放端部１３０９に向かって長軸方向に延びている。他の実施態様では、リブ１３２２は、開放端部１３０９に近づいているか、又は到達さえしている。リブ１３２２は、また軸方向の範囲を持っており円筒状ボス１３２６に集束している。円筒状ボス１３２６は、ねじ付き下側環状輪部１３２７を持っており、クラウン１３０８の背後に長軸Ａ_ｐに中心が合わされている。リブ１３２２は、エンジン作動中にクラウン１３０８に加えられる軸方向の荷重をスカート１３１０及び円筒状ボス１３２６に伝達する。リブ１３２２の正確な形状、範囲、及び数量は、エンジン設計及び作動仕様により変わり得る。クラウン１３０８、スカート１３１０の上部、リブ１３２２、及び円筒状ボス１３２６は、スカート１３１０の下部が単一の円筒状ユニットとして形成され、１３２５の位置でクラウンユニットに接合された状態で、単一のクラウンユニットとして形成される。クラウン及び円筒状ユニットは、高温アルミニウム、又は鋼合金を鋳造及び／又は機械加工し、ろう付け、溶接、又はねじ切りによって接合することで製造できる。

図１３Ａ乃至図１３Ｅを参照すると、円筒状ボス１３２６は、内部流体蓄積空間１３２８を持っている。数多くの穴が円筒状ボス１３２６の壁を通って開いている。穴は、周辺方向に間隔のあけられた第１の穴１３２９を備えている。それぞれの第１の穴１３２９は、リブ１３２２のそれぞれの対の間に配置されており軸方向に傾斜されていて、背面１３１６に向かって斜めに円筒状ボス１３２６を通って開いている。穴は、また複数の周辺方向に間隔のあけられた径方向に配置された第２の穴１３３０を備えている。これらは、クラウン１３０８の背面１３１６に向かって第１の穴１３２９から長軸方向に間隔があけられており、円筒状ボス１３２６が背面１３１６に接合している場所に配置されている（第２の穴１３３０クラウン片の径方向穴１３３０ａを通って穿孔される）。それぞれの第２の穴１３３０は、リブ１３２２のそれぞれの対の間に周辺方向に配置され、クラウン１３０８の背面１３１６付近に円筒状ボス１３２６を通って径方向に開いている。

図１３Ｃ及び図１３Ｄにもっともよく見て取れる管状コネクチングロッド１３３１は、図１３Ｃに示されるように中心ボア１３３２と、ねじ付き端部セクション１３３３、１３３４とを持っている。ロッド１３３１は、端部セクション１３３３と、輪部１３２７（図１３Ｂ）とのねじ係合によって円筒状ボス１３２６に取り付けられ、かつ、保持されており、ロッド１３３１は、ねじ付きナット１３３５によってピストン１３００に係止されている。

図１３Ｃ及び図１３Ｄにもっとも良く見て取れるように、開放した十字型構造の形態であるサドル１３４５がねじ付き中心片１３４７によってロッド１３３１のねじ付き端部セクション１３３４に搭載されている。端部セクション１３３４に通されている係止ナット１３４８及び１３４９がサドル１３４５をピストン１３００に保持している。ポート取付具１３５０が端部セクション１３３４の端部に通されている。

図１３Ｃ及び図１３Ｅを参照すると分かるように、ロッド１３３１は、液体冷却剤の少なくとも一方向に向けられた噴射をクラウン１３０８の背面１３１６に供給するためのチャネルを構成している。ロッド１３３１のボア１３３２は、蓄積空間１３２８に連通しており、ポート取付具１３５０を通って導入される液体冷却剤は、ボア１３３２を通って蓄積空間１３２８へと流れ込み、第１の穴１３２９及び第２の穴１３３０から背面１３１６へと流れ出る。

ここで図１３Ａ及び図１３Ｅを参照すると、クラウン１３０８の背面１３１６への冷却剤の塗布が理解できる。リブ１３２２は、クラウン１３０８の背面１３１６でチャンバ１３５１の径方向に対照的に設けられている。冷却剤Ｃがロッド１３３１のボア１３３２を通って軸方向に流れるのにつれて、冷却剤は、円筒状ボス１３２６から出てそれぞれの第１の穴１３２９を通って軸方向に傾斜した噴射Ｊ１へと分流し、チャンバ１３５１のうちの１つにある背面１３１６の一部へと向かう。冷却剤Ｃが円筒状ボス１３２６の内部蓄積空間１３２８に入るにつれて、軸方向に衝突し、背面１３１６の中心部を冷却する。冷却剤Ｃは、背面１３１６の中心部にわたって径方向に分流し、それぞれの第１の穴１３２９を通って流れ出て噴射Ｊ２となり長軸Ａ_ｐに対して実質的に径方向に向かう。それぞれのチャンバ１３５１は、それぞれの第１の穴１３２９を通って排出されチャンバ１３５１内の背面１３１６のセクションに向けられる液体冷却剤の乱流の軸方向に傾斜した噴射Ｊ１を受容する。それぞれのチャンバ１３５１は、また第２の穴１３３０から排出される液体冷却剤の乱流する径方向に向けられた噴射Ｊ２も受容する。液体冷却剤の乱流する噴射Ｊ１及びＪ２は、チャンバ１３５１内で背面１３１６のセクションに衝突する。排出された液体冷却剤は、内部表面１３２４のセクション及びチャンバ１３５１を形成しているリブ１３２２の向かい合う表面に沿って流れ、スカート１３１０の内部表面１３２４(図１３Ａ)に沿ってチャンバ１３５１から流出する。

その結果、エンジン作動中、ピストン１３００は、リブ１３２２同士の間で背面１３１６に当たる液体冷却剤の１つ以上の直接噴射によって冷却される。冷却剤Ｃの粘度及び圧力並びに第１の穴１３２９及び第２の穴１３３０の直径は、チャンバ１３５１内及び背面１３１６に対して冷却剤の局所的な流れの噴射が確実に乱流となるように変えてよい。公知なように、乱流は、熱を背面１３１６及びチャンバ１３５１の側面から熱を取り除く冷却剤の能力を向上させる。冷却剤Ｃの流速は、クラウン１３０８からの熱除去が確実に高速となるレベルまで高められる。噴射Ｊ１及びＪ２は、背面１３１６に衝突するよう向けられる。従って、第１及び第２の穴１３２９及び１３３０の冷却能力は、穴の数量、穴の直径、穴の軸方向の向き、及びピストン１３００へ入る冷却剤Ｃの粘度、圧力、及び流速のいずれか、又はすべてを変えることによって広範囲にわたって設定できる。好ましくは、冷却剤Ｃは、ピストン１３００の開口端部１３０９から流れ出て、液体冷却剤がシリンダ１１００から流れ出ている状態で液だめによって収集される。

従って、クラウン１３０８の背面１３１６に向けられる液体冷却剤の噴射が、断面が薄く、また円筒状に対称的に供給されることで、エンジン作動中にクラウンが確実に均一に冷却され、クラウン及びクラウンのすぐ隣にあるスカートの部分の膨張が排除され、緩和される。ピストン１３００が円筒状に対称的であることにより、高いＢＭＥＰを維持し、このことがリングレスピストンの構造及び動作に貢献する。このような噴射を利用して熱的歪みを制御する例示的なピストン設計によると、直径３．８インチのピストンの下部円筒状部分に対するクラウンの差動膨張を０．００１インチ未満に維持できる。

ピストン１３００の構造は、また、ピストン及びクランクシャフトとエンジンの他の部品との相互接続が剛質なことから生じるＢｉｒｄタイプの対向ピストンエンジンの他の結果も緩和する。Ｂｉｒｄのエンジンでは、それぞれのピストンは、単一のヨーク及び多数のコネクチングロッドによって２つの側面搭載クランクシャフトに接続されている。ヨークは、ピストンの外側スカートに一体化されているか又は固定されており、ヨークのそれぞれの端部は、１つ以上の堅固なロッドによってクランクシャフトのうちの１つに接続されている。シリンダは、エンジンブロック内で不動とされている。その結果、ピストンの軸とシリンダを備えているシリンダとの間の運動による位置合わせ狂いがシリンダ、又はピストンのいずれかの支持構造を適合させることによっては吸収できない。この点に関して、「適合」とは、単位荷重あたりの荷重のかけられた構造の延長量、又はずれ量を意味する。Ｂｉｒｄに比較すると、図１３Ａ乃至図１３Ｅに描く構造は、ピストン１３００の長軸とシリンダ１１００の長軸との間の運動による位置合わせ狂いに応じて管状ロッド１３３１を折り曲げ可能とすることでピストンの支持構造においてより大幅に大きな適合を受け入れる余裕がある。

図１４Ａに概略的な形態で描かれている２サイクル対向ピストン内燃機関をここで説明する。ここでの説明は、例示及び実施例のためだけに圧縮点火エンジンを前提としているが、火花点火エンジンであってもよい。説明されるエンジンは、少なくとも１つのシリンダで構成されており、図１１Ａ乃至図１１Ｄに描かれるシリンダ１１００に関して説明したやり方で液体冷却剤の流れを塗布することによって熱的な不均一性が排除されるか、又はかなり緩和される。このエンジンのシリンダは、一対の対向リングレスピストンを持っており、これらのそれぞれにおける熱的変形は、図１３Ａ乃至図１３Ｅとの関連で説明したピストン１３００に関して説明したやり方で液体冷却剤の１つ以上の噴射を塗布することによって排除されるか、又は実質的に緩和される。

図１４Ａに示すように、エンジン１４００は、少なくとも１つのシリンダ１１００を備えており、その中には、対向ピストン１３００Ａ及び１３００Ｂが配置されて互いに向かって及び互いから離れる方向に及びシリンダ１１００の中心に向かって及び離れる方向に反対方向の運動を往復するようになっている。シリンダ長軸Ａ_ｃは、ピストン１３００Ａ及び１３００Ｂの長軸Ａ_ｐと同一線上にある。ピストン１３００Ａ及び１３００Ｂは、第１及び第２の側面搭載逆回転クランクシャフト１４３０及び１４３２に結合されており、そして今度は、クランクシャフト１４３０及び１４３２が共通の出力（この図面には、図示せず）に結合されている。サドル１３４５がピストン１３００に搭載されている。サドル１３４５は、それぞれが複数のコネクチングロッド１４４７の端部をピストンのそれぞれ１つずつに接続している。この図面の斜視図は、それぞれのピストンについてコネクチングロッド１４４７を２つだけしか描いていないが、１つ以上のさらに別のコネクチングロッドが見えていないことを理解すべきである。コネクチングロッド１４４７は、それぞれのピストン１３００Ａ及び１３００Ｂの開口端部１３０９付近でサドル１３４５に接続されている。

２つの側面搭載クランクシャフト１４３０及び１４３２は、それらの軸が互いに平行な状態で、かつシリンダ１１００をその長軸方向中心で、又はその付近で横切りシリンダの長軸Ａ_ｃに垂直な共通の平面上に存在した状態で配置されている。クランクシャフトは、互いに反対方向に回転する。コネクチングロッド１４４７は、クランクシャフト１４３０及び１４３２にあるクランクスローに接続されている。それぞれのコネクチングロッド１４４７は、シリンダ１１００及びピストン１３００Ａ及び１３００Ｂの軸（及び側面）に対して鋭角を形成するように配置されている。コネクチングロッド１４４７は、ニードルベアリング１４３６によってサドル１３４５に連結されており、またローラベアリング１４３８によってクランクスローに連結されている。

図１４Ａのコネクチングロッド１４４７、サドル１３４５、及びクランクシャフト１４３０、１４３２の間の形状関係により、ピストン１３００Ａ及び１３００Ｂがシリンダ１１００内を移動するのにつれて、速いエンジン速度でのピストンの慣性力から生じる圧縮応力のレベルが制限された状態でコネクチングロッドを主として引張り応力下に維持する。かかる形状によりピストン１３００Ａ及び１３００Ｂとシリンダ１１００のボアとの間の側面力が排除されるか少なくともかなり緩和される。

図１４Ａでは、シリンダ１１００及びピストン１３００Ａ及び１３００Ｂのさらに別の詳細及び特徴が図示されている。シリンダ１１００は、排気マニホルド１１０４に覆われた排気ポート１１０５を備えており、ここを通って燃焼の生成物がシリンダ１１００から流れ出る。エンジン１４００の高出力作動中、例えばＢＭＥＰ＝１５０ｐｓｉでは、排気マニホルド１１０４及びダクト１１５３の平均外部温度は、３７５℃に達するかこれを超え得る。これは、ディーゼル燃料をコークスにするのに十分に高い温度である。マニホルド１１０４及びダクト１１５３の平均温度は、掃気空気のその後の大量の流れによって最初の高い排気ガス温度から大幅に引き下げられる。従って、排気マニホルド１１０４及びダクト１１５３の外部表面は、高温塗料などの絶縁コーティングによって覆ってよい。この用途では、シリコーン系組成物が有用である。かかる組成物の１つとしては、Ａｒｅｍｃｏ社によってＣｏｒｒ−Ｐａｉｎｔ ＣＰ４０４０という名称で販売されている熱伝導性（Ｋ）が１Ｗ／メートル°Ｋ未満の金属酸化物充填塗料が挙げられる。他の適切な組成物としては、Ｅａｇｅｒ Ｐｌａｓｔｉｃｓ社によって販売されているシリ−セル球状マイクロバルーン、またＰｏｔｔｅｒｓ Ｅｕｒｏｐｅによって販売されている。ガラスの超球体をＡｒｅｍｃｏ社によってＡｒｅｍｃｏ８０８０という商品名で販売されているシリコーン系バインダシステムと混合することによって調製されたコーティングが挙げられる。この組成物は、熱伝導性（Ｋ）が０．３６Ｗ／メートル°Ｋ未満のコーティングを提供する。

図１４Ａに見て取れるように、シリンダ１１００は、また入口マニホルド１１０６によって隠されている入口ポートも持っており、ここを通って加圧された空気がシリンダ１１００内へと流入する。これらのポートに対する位置のせいで、ピストン１３００Ａ及び１３００Ｂは、それぞれ「排気」及び「入口」ピストンと呼ぶことができ、シリンダ１１００の端部も同様に名称付けられる。少なくとも１つの燃料インジェクタ１１５８がシリンダ１１００へと燃料を噴射する。ポート１１４２、１１４４、及び１１４５がシリンダ１１００の外側表面にある溝のそれぞれのグループに冷却剤を導く。

第１の実施態様に関連して説明したように、ピストン長さとシリンダの長さとの関係がピストン１３００Ａ及び１３００Ｂの間の位相差とあいまってこれらが下死点を横切るのにつれてポート動作を変調させこれらをピストン事象に正しく従わせる。従って、下死点位置間の位相オフセットにより、排気ピストン１３００Ａがその下死点位置付近へと移動すると、排気ポート１１０５が開き、そして入口ピストン１３００Ｂがその下死点位置へと移動すると、入口ポート１１０７が開き、引き続いて排気ピストンがその下死点位置から離れた後に排気ポートが閉じ、そして入口ピストン１３００Ｂがその下死点位置から離れた後に入口ポート１１０７が閉じるという一連の流れがもたらされる。

図１３Ｃ及び図１４Ａを参照すると、２つの貯蔵槽１４６０Ａ及び１４６０Ｂがピストン１３００Ａ及び１３００Ｂの開放端部の中心から離れたところに設けられている。それぞれの貯蔵槽は、取付具１４６１を持っており、ここから関連するピストン１３００Ａ、又は１３００Ｂを冷却するための液体冷却剤がピストンロッド１３３１のねじ付き端部１３３４に搭載されている取付具１３５０に供給される。取付具１３５０は、貯蔵槽１４６０Ａ、又は１４６０Ｂにあるノズル１４６１に位置合わせされている。貯蔵槽１４６０Ａ又は１４６０Ｂに供給される液体冷却剤は、ノズルから強制排出されて発射された流れとなり、取付具１３５０を通って対応するロッド１３３１のボア１３３２へと入る。発射された流れの力及びピストン１３００Ａ、又は１３００Ｂの運動により液体冷却剤をロッド１３３１から強制排出させ第１及び第２の穴１３２９及び１３３０を通ってクラウン１３０８の背面に向けられる１つ以上の噴射とされる。

図１４Ｂは、第２の実施態様のエンジンの改変例の部分側断面図を示しており、他のピストン支持及び冷却構造を持つ点を除きすべての点においてエンジン１４００と同じである。図１４Ｂでは、シリンダ１１００には、中に２つの対向し合うピストン１４８０Ａ及び１４８０Ｂを配置しており、それぞれのピストン１４８０Ａ、又は１４８０Ｂは、第１の実施態様のエンジンについて上で説明したやり方でそのスリーブの周りでそれぞれのサドル１４８２に結合されている。この点に関しては、図２Ａ、図２Ｂ，図６Ａ、及び図６Ｂのピストンスリーブ１２ｓ及び１４ｓのサドル１６及び１８との結合を参照のこと。加えて、ピストン１４８０Ａ及び１４８０Ｂのクラウン１４８０ｃは、薄く、ピストン１３００のやり方でリブ（図示せず）によってピストンの背面１４８６に支持されている。しかしながら、ピストン１４８０Ａ及び１４８０Ｂには、円筒状ボス１３２６及びピストン１３００の管状ロッドがない。それぞれのピストン１４８０Ａ、１４８０Ｂについて、貯蔵槽１４６０に固定されておりピストン１４８０Ａ及び１４８０Ｂの背面１４８６に面している管１４９２の環状アレーを持つ冷却構造１４９０がある。それぞれの管１４９２の出口は、乱流する冷却剤の噴射をリブのそれぞれの対であるリブとリブとの間１４８８に向かわせる。それぞれの環状アレーに中心あわせされた単一の管１４９３があり、この管１４９３の出口は、ピストンクラウン１４８０ｃの背面１４８６の中心部に面している。それぞれの貯蔵槽１４６０Ａ及び１４６０Ｂから供給される液体冷却剤は、関連する環状アレーを通って、エンジン作動中にピストンがシリンダ１１００を往復運動するのにつれてピストンクラウン１４８０ｃの背面１４８６に向けられる複数の噴射として管１４９２、１４９３から現れる。

第１の実施態様に関連して上で説明したように、第２の実施態様による２ストローク対向ピストンエンジンは、作業素子（シリンダ、ピストン、連結部、クランクシャフトなど）を持っている。これらは、一緒に取り付けられて作業素子を支持するようになっている受動構造素子のフレームの形状をした構造的ユニットに取り付けられている。フレームは、クランクシャフト間の圧縮力といったエンジン動作の応力及び力に耐え、シリンダは、ブロックに鋳造されておらず、また他の受動構造素子が形成されてもいない。それぞれのシリンダは、エンジンフレーム内に支持されておりエンジンブロックの機械的及び熱的応力から切り離されている。従って、第１の実施態様の場合と同様、第２の実施態様のシリンダは、本質的に圧力容器にすぎない。かかるエンジン構造は、上述のような方法でのシリンダ１１００及びピストン１３００Ａ及び１３００Ｂの冷却と一緒になって、シリンダの不均一な径方向の歪み及びピストンの膨張を排除し、シリンダ−ピストン界面を非常にぴったりとフィットさせることができる。有利なことに、このようにしつらえた冷却により、この特徴は、ピストンリングによって投与するというエンジン設計の選択肢を入れる余裕がある。

図１５Ａ乃至図１５Ｅは、側面の斜視図であり、図１１Ａ乃至図１１Ｄ及び図１３Ａ乃至図１３Ｅのシリンダ及びピストン構造に基づく、側面搭載クランクシャフトを有する対向ピストンエンジン１４００のアセンブリがだんだんと完成に近づいているところを示している。エンジン１４００は、２つのシリンダを持っているが、これは、例示のためだけにすぎない。事実、どのようなサイズのエンジン及び１つ、２つ、３つ、又はそれ以上のシリンダを持つエンジンにも拡大、縮小ができる。

図１５Ａでは、エンジン１４００は、図１１Ａ乃至図１１Ｄに描かれている構造を持つ２つのシリンダ１１００を持っており、中に対向ピストン１３００Ａ及び１３００Ｂが配置されている。対向ピストンのサドル１３５４が図１５Ａに見て取れる。コネクチングロッド１４４７がサドル１３５４をクランクシャフト１４３０及び１４３２に結合している。排気ダクト１１５３がエンジンプレート１５１０の対応する開口部に取り付けられており、入口ダクトがエンジンプレート１５２０の対応する開口部に取り付けられている。

図１５Ｂ及び図１５Ｃは、シリンダ１１００及び貯蔵槽１４６０がないエンジン１４００を示している。エンジン１４００は、端部プレート１５２２及び１５２４、及び端部プレート１５２２及び１５２４間に配置されている中間プレート１５２６から構成されたフレームを持っている。スロット１５２８がプレート１５２２、１５２４、及び１５２６の向かい合う側面に配置されている。プレート１５２２、１５２４、及び１５２６は、クランクシャフト１４３０を回転可能に支持するためのベアリング１５３０及びクランクシャフト１４３２を回転可能に支持するためのベアリング１５３２を持っている。端部及び中間プレート１５２２、１５２４、及び１５２６は、エンジンプレート１５１０及び相方のエンジンプレート１５１１を含む多数のエンジンプレートによって一方の側に一緒に保持されており、第２の側にエンジンプレート１５２０及び相方のエンジンプレート１５２１によって保持されている。１つの貯蔵槽１４６０がエンジンプレート１５２０及び１５１１の間でフレームの一方の側に搭載されており、別の貯蔵槽がエンジンプレート１５１０及び１５２１の間でフレームの他の側に搭載されている。

ギヤボックス１５７０は、出力ギヤ列を収容しており、これを通ってクランクシャフト１５３０及び１５３２の対向し合う回転方向の運動が出力駆動シャフトに結合されている。クランクシャフト１４３０及び１４３２の端部は、ギヤボックス１５７０内へと延びている。歯付き外側リムを有するギヤホイール１５７２がクランクシャフト１４３０の端部に固定されており、歯付き外側リムを有するギヤホイール１５７３がクランクシャフト１４３２の端部に固定されている。出力ギヤホイール１５７５は、歯付き内部周辺部１５７７及び歯付き外側周辺部１５７８を有する輪部１５７６を持っている。

これらの図面に見られるように、ギヤホイール１５７２の外側リムは、１つの場所でギヤホイール１５７５の内部周辺部１５７７と係合し、ギヤホイール１５７３の外側リムは、前記１つの場所とは、正反対の他の位置でギヤホイール１５７５の外側周辺部１５７８と係合している。内側ギヤ１５７２と内側周辺部１５７７とのギヤ比は、ＭＯＤ４歯部が内側ギヤ及び内部周辺部にある状態で３３／６５とでき、一方、外側ギヤ１５７３と外部周辺部１５７８との間のギヤ比は、ＭＯＤ５歯部が外側ギヤ及び外部周辺部にある状態で３３／６５とできる。このようなギヤの様式により、クランクシャフト１４３０及び１４３２の対向し合う回転を奇数個のギヤ（この場合は、３つ）を使い、非一体型ギヤ比により、そしてどのような中間ベルト、鎖、又は他のトルク伝達素子もなしに出力ギヤホイール１５７５の連続回転へと変換できる。その結果、簡素で長さの短い出力ギヤ列となる。

車軸プレート１５８１は、ねじ付きスクリューによって輪部１５７６に取り付けられており、カバー１５８２がギヤボックス１５７０の上で、ねじ付きスクリューによって端部プレート１５２２に固定されている。車軸プレート１５８１は、中心車軸１５８６を持っている。カバー１５８２は、車軸１５８６を支軸する出力ベアリング１５８５を備えており、これによりフレームが出力ギヤ１５７５を支持して回転できるようにしている。車軸１５８６は、エンジン１４００の出力駆動装置を構成している。車軸１５８６は、中間トランスミッションに結合するか、又は１つ以上のシャフト、ギヤ、ベルト、鎖、カム、又は他の適切なトルク伝達素子、又はシステム（図示せず）によって被駆動構成部材に直接結合してもよい。

図１５Ｄは、スロット１５２８にタブ１１６４を係合させることによって端部及び中間プレート１５２２、１５２４、及び１５２６に搭載された２つのシリンダ１１００を有するエンジン１４００を示している。スロット１５２８は、シリンダ、又はピストンを検査、修理、又は交換するためにエンジン１４００からシリンダを簡単に取り外しできるようにするものである。

アセンブリされたエンジン１４００が図１５Ｅに見て取れ、貯蔵槽１４６０がねじ付きスクリューによって端部プレート１５２２及び１５２４の間に搭載された状態となっている。エンジンプレート１５２０、１５２１、１５１０、及び１５１１、貯蔵槽１４６０、及びカバープレート１５８０は、ねじ付きスクリュー及び／又はボルトによってフレームの端部及び中間プレート１５２２、１５２４、及び１５２６に搭載されている。

エンジン１４００のためのフレーム部品は、好ましくは、高温アルミニウム合金（５４５４アルミニウムなど）からなりエンジンのアセンブリ及び作動の必要に応じて鋳造及び／機械加工されている。エンジン燃料及び掃気システムは、第１の実施態様に関して上で開示したものと同じである。好ましくは、エンジン１４００に使われる液体冷却剤及び燃料は、ピストン及び他のエンジン素子の潤滑剤としても作用し得るディーゼル燃料である。好ましくは、エンジンの動作は、必要に応じて、関連するセンサ及びアクチュエータを備えたエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）によって制御される。

エンジン１４００への補助エンジン装置の搭載は、図１５Ａ乃至図１５Ｅを参照して理解できる。例えば、ターボチャージャ１５９０がエンジンプレート１５１０に搭載されて１つ以上の排気ダクト１１５３に簡単に結合できるようになっており、スーパーチャージャ１５９１がエンジンプレート１５２０に搭載されて入口ダクト１１５４に簡単に結合できるようになっている。燃料射出ポンプ１５９３は、クランクシャフト１４３０、１４３２のうちいずれか１つの端部からのタイミングベルトによって駆動される。冷却剤、潤滑剤、及び掃気ポンプ（図示せず）がエンジン１４００の背後に搭載されており、クランクシャフト１４３０、１４３２のうちのいずれか１つの端部によって駆動される。冷却剤ポンプは、液体冷却剤をシリンダスリーブ１１４０にあるポート及び貯蔵槽１４６０Ａ及び１４６０Ｂに供給する。液だめポンプ１５９４が底部プレート１５８０に搭載されている。これらの図面には、図示されていないが、背後プレート１５２４を通るクランクシャフト１４３０及び１４３２の延長部も採用して振動ダンパ及びエンジン付属品を駆動してもよい。

第２の実施態様で使用可能な液体冷却剤供給システム１６００による液体冷却剤の供給制御を図１６Ａの概略図に描いている。供給システム１６００は、プログラム可能なエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）１６０１を備えている。ＥＣＵ１６０１は、シリンダライナ１１０２の開口部１１１６のうちの１つを通っているセンサ１６１０によってシリンダ１１００の温度を検知する。ＥＣＵ１６０１は、またピストン１３００Ａ及び１３００Ｂに搭載されているセンサ１６１１Ａ及び１６１１Ｂによってピストン１３００Ａ及び１３００Ｂのクラウンの温度も検知する。他のセンサ（すべては、図示せず）もさまざまなエンジン作動状態を表す入力をＥＣＵ１６０１に提供し得る。供給システム１６００では、掃気ポンプ１５９４がシリンダ１１００及びピストン１３００Ａ及び１３００Ｂから排出される冷却剤を回収し、空気分離器１６３０及びフィルタ１６３１を通って（乾燥）液だめ１６３２へと冷却剤をポンプ供給する。

シリンダ冷却剤回路ポンプ１６３４Ａは、液だめ１６３２に集められた冷却剤を熱交換器１６３５Ａ及びバイパスバルブ１６３６Ａを通ってマニホルド１６３８Ａへとポンプ供給する。シリンダ１１００の溝に提供するための液体冷却剤は、ＥＣＵ１６０１及びマニホルド１６３８Ａの圧力センサ１６３９Ａによりバイパスバルブ１６３６Ａが制御されることにより、選択された圧力にマニホルド１６３８Ａ内で維持されている。マニホルド１６３８Ａから、液体冷却剤は、比例バルブ１６４２、１６４４、及び１６４５を通って、ポート１１４２、１１４４、及び１１４５をそれぞれ通りシリンダ１１００の外部表面にある溝へと流れ込む。バルブ１６３６Ａ、１６４２、１６４４、及び１６４５は、すべてＥＣＵ１６０１によって制御される。

ピストン冷却剤回路ポンプ１６３４Ｂは、液だめ１６３２に集められた冷却剤を熱交換器１６３５Ｂ及びバイパスバルブ１６３６Ｂを通ってマニホルド１６３８Ｂへとポンプ供給する。ピストン１３００Ａ及び１３００Ｂにある管１３３１に供給するための液体冷却剤は、ＥＣＵ１６０１及びマニホルド１６３６Ｂの圧力センサ１６３９Ｂによりバイパスバルブ１６３６Ｂが制御されることにより、選択された圧力にマニホルド１６３８Ｂ内で維持されている。マニホルド１６３８Ｂから、液体冷却剤は、比例バルブ１６６０Ａ及び１６６０Ｂを通って貯蔵槽１４６０Ａ及び１４６０Ｂへと流れ込み、そしてこの貯蔵槽から、管１３３１のボア１３３２を通ってピストン１３００Ａ及び１３００Ｂのクラウンの背面へと流れる。バルブ１６３６Ｂ、１６６０Ａ、及び１６６０Ｂは、すべてＥＣＵ１６０１によって制御される。

ＥＣＵ１６０１は、シリンダ及びピストン温度のあらかじめ較正された値及びエンジン作動状態を表す他の検知データをさまざまなエンジン作動荷重の場合の冷却剤圧力及び流速にマッピングすることによってプログラムされる。ＥＣＵ１６０１は、エンジン作動状態及びシリンダ及びピストン温度を検知し、現在のエンジン荷重を決定し、シリンダ１１００及びピストン１３００Ａ及び１３００Ｂの３つの回路に必要とされる圧力及び流速にアクセスし計算する。そしてＥＣＵ１６０１は、バルブ１６３６Ａ、１６４２、１６４４、及び１６４５を制御して、現在のエンジン作動ポイントで円筒状対称を維持するのに必要であればシリンダ１１００の冷却剤回路に冷却剤を提供させる。このような制御は、開ループであっても閉ループであってもよい。例えば、エンジンパワー全開では、冷却剤としてディーゼル燃料を使用すると、ポート１１４２及び１１４４に提供される圧力及び流速は、１分当たり１ガロンで１バール未満となり、ポート１１４５に提供される圧力及び流速は、１分当たり４ガロンで１バールとなり得る。同時に、ＥＣＵ１６０１もまた、現在のエンジン作動ポイントでクラウン１３０８の熱的歪みを制御するのに必要であればピストン１３００Ａ及び１３００Ｂの冷却剤回路に冷却剤を提供するようバルブ１６３６Ｂ、１６６０Ａ、及び１６６０Ｂを設定する。例えば、エンジンパワー全開では、冷却剤としてディーゼル燃料を使用すると、貯蔵槽１４６０Ａ及び１４６０Ｂに提供される圧力及び流速は、ピストンごとに１分当たり１５ガロンで３バール未満となり得る。

第２の実施態様で使用可能な他の液体冷却剤供給システム１６５０による液体冷却剤の供給制御を図１６ＡＢの概略図に描いている。システム１６５０は、第１の冷却剤（例えば水）をシリンダ１１００に提供し、第２の異なる冷却剤（例えば潤滑剤、又はディーゼル燃料）をピストン１３００Ａ及び１３００Ｂに提供する。供給システム１６５０は、プログラム可能なエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）１６０１及びセンサ１６１０、１６１１Ａ、及び１６１１Ｂをシリンダ１１００及びピストン１３００Ａ及び１３００Ｂに備えている。供給システム１６５１は、シリンダスリーブ１１４０にある穴１１４７及びシリンダ１１００の端部にある穴１１３３に従来の方法で接続されている液体冷却剤返却ライン１６６１を利用する。液体冷却剤返却ライン１６６１は、第１の液体冷却剤をシリンダ１１００から貯蔵槽１６６３へと返却する返却マニホルド１６６２に集束している。

シリンダ冷却剤回路ポンプ１６６４は、貯蔵槽１６６３に集められた第１の液体冷却剤を熱交換器１６６５及びバイパスバルブ１６６６を通ってマニホルド１６６７へとポンプ供給する。シリンダ１１００の溝に供給するための第１の液体冷却剤は、ＥＣＵ１６０１及びマニホルド１６６７の圧力センサ１６６９によってバイパスバルブ１６６６を制御することにより、選択された圧力にマニホルド１６６７内で維持される。マニホルド１６６７から、第１の液体冷却剤は、比例バルブ１６７２、１６７４、及び１６７５を通りポート１１４２、１１４４、及び１１４５をそれぞれ通ってシリンダ１１００の外部表面にある溝へと流れ込む。バルブ１６６６、１６７２、１６７４、及び１６７５は、すべてＥＣＵ１６０１によって制御される。

供給システム１６５０は、また供給システム１６００のピストン冷却剤回路も備えており、これらは、掃気ポンプ１５９４から貯蔵槽１４６０Ａ及び１４６０Ｂを通って順に配置され図１６Ａに関連して上で説明したように第２の液体冷却剤をピストン１３００Ａ及び１３００Ｂを冷却するよう供給する素子で構成されている。システム１６００の場合と同様に、第２の液体冷却剤は、ピストン１３００Ａ及び１３００Ｂへと噴射され掃気ポンプ１５９４によって回収される。

ＥＣＵ１６０１は、プログラムされ、供給システム１６００と同様のやり方でシリンダ及びピストン温度、及びエンジン作動状態を表す他の検知データのあらかじめ較正された値をさまざまなエンジン作動荷重の場合の第１及び第２の冷却剤圧力及び流速にマッピングし、第１及び第２の液体冷却剤を制御してこれらの圧力及び流速でシリンダ１１００及びピストン１３００Ａ及び１３００Ｂにそれぞれ供給されるよう供給システム１６５０を作動させる。

図１６Ａ及び図１６Ｂの供給システムがエンジン作動状態に応じてピストン１３００Ａ及び１３００Ｂから独立してシリンダ１１００の冷却を制御できることは、明らかなはずである。従って、シリンダ１１００及びピストン１３００Ａ及び１３００Ｂは、異なる温度に維持できる。このような様式の利点の１つは、シリンダ１１００をピストン１３００Ａ及び１３００Ｂよりも高温に維持して、エンジン状態が変動するのにつれてボア１１０３とピストンの外部直径との間で所定の間隔が維持されるようにできることである。

エンジンパワー
従来技術の対向ピストンエンジンと比較した場合、本明細書によって構成された対向ピストンエンジンは、ＢＭＥＰ、特定の出力、及びＰＷＲの改善が実現できる結果、エンジン性能の改善が実現される。例えば、本明細書によって構成された対向ピストンエンジンは、冷却が改善されていることから少なくとも２００ｐｓｉのＢＭＥＰ、少なくとも２５０ｐｓｉ、又は少なくとも３００ｐｓｉに耐えるであろう。このような対向ピストンエンジンは、少なくとも１１．０ＨＰ／ｉｎ^２、少なくとも１２．０ＨＰ／ｉｎ^２、又は少なくとも１３．０ＨＰ／ｉｎ^２のピストン面積に対して、特定の動力密度（ＳＰＤ）を提供できる。このような改善点によりこの対向ピストンエンジンは、少なくとも０．５ＨＰ／１ｂ、少なくとも０．６６７ＨＰ／１ｂ、又は少なくとも１．０ＨＰ／１ｂのＰＷＲを実現できる。

本明細書で記載した対向ピストンエンジンの使用及び用途は、多岐にわたる。このエンジンは、２サイクルディーゼルエンジンなどの２サイクルエンジンを使うどのような用途のためでも拡大縮小できる。エンジンは、さまざまな動力車両、ツール、装置、又は回転動力の供給を必要とする他の装置にも設置、又は搭載できる。この点に関しては、例えば図１７Ａ乃至図１７Ｄを参照のこと。図１７Ａでは、この２サイクル対向ピストンエンジン１１００、１４００は、自動車、オートバイ、原付、トラック、戦車、武装付き軍用車両、スノーモービルなどの車輪付き、又はトラック付き車両を含む地上車両、及びすべての設備及び類似の場合に設置されている。図１７Ｂでは、このエンジンは、ボート、ホバークラフト、潜水艦、個人用船舶などの水上車両、及びすべての等価物及び類似の車両に設置されている。図１７Ｃでは、このエンジンは、固定翼、又は回転翼航空機に設置されている。図１７Ｄでは、このエンジンは、芝刈り機、刈り取り機、伐採機、リーフブロア、スノーブロア、チェーンソーを含む動力付き設備、及びすべての等価物及び類似の装置に設置されている。図１７Ｅでは、このエンジンは、電力発生装置に設置されている。図１７Ｆでは、このエンジンは、ポンプ装置に設置されている。

以上の如く、本発明を特定の例示及び実施例を参照して説明してきたが、本発明者のエンジンの原則の精神から逸脱することなくさまざまな改変をなし得ることを理解すべきである。従って、本発明は、特許請求の範囲によってのみ制限される。

従来技術の対向ピストンディーゼルエンジンの一部概略図である。 対向ピストン内燃機関の第１の実施態様において、引張り荷重の加えられたコネクチングロッドによって２つのクランクシャフトに結合された対向ピストンを備えたシリンダの側面の断面図で、内又は上死点にあるピストンを示す。 対向ピストン内燃機関の第１の実施態様において、引張り荷重の加えられたコネクチングロッドによって２つのクランクシャフトに結合された対向ピストンを備えたシリンダの側面の断面図で、外又は下死点にあるピストンを示す。 図２Ａ及び図２Ｂのシリンダ及びピストンの概略断面図であり、ピストンの完全なサイクルを表している。 図２Ａ及び図２Ｂのシリンダ及びピストンの概略断面図であり、ピストンの完全なサイクルを表している。 図２Ａ及び図２Ｂのシリンダ及びピストンの概略断面図であり、ピストンの完全なサイクルを表している。 図２Ａ及び図２Ｂのシリンダ及びピストンの概略断面図であり、ピストンの完全なサイクルを表している。 図２Ａ及び図２Ｂのシリンダ及びピストンの概略断面図であり、ピストンの完全なサイクルを表している。 図２Ａ及び図２Ｂのシリンダ及びピストンの概略断面図であり、ピストンの完全なサイクルを表している。 図３Ａ乃至図３Ｆの２つの対向ピストンの相対的な位相を示すグラフである。 図２Ａ及び図２Ｂの対向ピストンが軸の回りを９０°回転した状態のシリンダの側断面図を示している。 図５Ａのシリンダと同じ図面であり、シリンダを冷却するための他の実施態様を示している。 第１の実施態様の対向ピストンエンジンについての単一シリンダメカニズムのアセンブリがだんだん完成に近づいている段階を示す側面斜視図である。 第１の実施態様の対向ピストンエンジンについての単一シリンダメカニズムのアセンブリがだんだん完成に近づいている段階を示す側面斜視図である。 第１の実施態様の対向ピストンのための単一シリンダ対向ピストンエンジンモジュールの斜視図であり、アセンブリがだんだんと完成に近づいている段階のアセンブリの詳細を示している。 第１の実施態様の対向ピストンのための単一シリンダ対向ピストンエンジンモジュールの斜視図であり、アセンブリがだんだんと完成に近づいている段階のアセンブリの詳細を示している。 第１の実施態様の対向ピストンのための単一シリンダ対向ピストンエンジンモジュールの斜視図であり、アセンブリがだんだんと完成に近づいている段階のアセンブリの詳細を示している。 単一シリンダ対向ピストンエンジンモジュールの端面図であり、１つのギヤが部分的に切り取られている状態の開放ギヤボックスを示している。 第１の実施態様の対向ピストンエンジンモジュールの複数シリンダ実装の斜視図であり、アセンブリがだんだんと完成に近づいている段階のアセンブリの詳細を示している。 第１の実施態様の対向ピストンエンジンモジュールの複数シリンダ実装の斜視図であり、アセンブリがだんだんと完成に近づいている段階のアセンブリの詳細を示している。 第１の実施態様の対向ピストンエンジンモジュールの複数シリンダ実装の斜視図であり、アセンブリがだんだんと完成に近づいている段階のアセンブリの詳細を示している。 エンジンに液体冷却剤を供給する対向ピストンエンジン用供給システムの概略図である。 対向ピストンエンジン用の複合燃料及び冷却剤供給システムの概略図である。 液体冷却剤をエンジンに供給する対向ピストンエンジン用の他の供給システムの概略図である。 対向ピストンエンジンにおけるガスの流れの概略図である。 対向ピストン内燃機関の第２の実施態様で使用できるシリンダの構造を表している。 対向ピストン内燃機関の第２の実施態様で使用できるシリンダの構造を表している。 対向ピストン内燃機関の第２の実施態様で使用できるシリンダの構造を表している。 対向ピストン内燃機関の第２の実施態様で使用できるシリンダの構造を表している。 対向ピストンエンジンが作動中の軸方向の時間平均シリンダ熱フラックスをモデリングする曲線である。 第２の実施態様のエンジンで使用できるピストンの構造を表している。 第２の実施態様のエンジンで使用できるピストンの構造を表している。 第２の実施態様のエンジンで使用できるピストンの構造を表している。 第２の実施態様のエンジンで使用できるピストンの構造を表している。 第２の実施態様のエンジンで使用できるピストンの構造を表している。 第２の実施態様のエンジンの側面図であり、主に引張り荷重の加えられたコネクチングロッドによってピストンが２つのクランクシャフトに結合されている対向ピストンを備えたシリンダを示しており、前述の図１３Ａ乃至図１３Ｅによるピストン冷却構造を示すよう部分的に切り取られた図を伴っている。 第２の実施態様のエンジンの部分側断面図であり、主に引張り荷重の加えられたコネクチングロッドによってピストンが２つのクランクシャフトに結合されている対向ピストンを備えたシリンダを示しており、他の例のピストン冷却構造を示すよう部分的に切り取られた図を伴っている。 第２の実施態様のエンジンの複数シリンダ実装の斜視図であり、アセンブリのさまざまな段階におけるアセンブリの詳細を示している。 第２の実施態様のエンジンの複数シリンダ実装の斜視図であり、アセンブリのさまざまな段階におけるアセンブリの詳細を示している。 第２の実施態様のエンジンの複数シリンダ実装の斜視図であり、アセンブリのさまざまな段階におけるアセンブリの詳細を示している。 第２の実施態様のエンジンの複数シリンダ実装の斜視図であり、アセンブリのさまざまな段階におけるアセンブリの詳細を示している。 第２の実施態様のエンジンの複数シリンダ実装の斜視図であり、アセンブリのさまざまな段階におけるアセンブリの詳細を示している。 第２の実施態様のエンジンのシリンダ及び対向ピストンへの液体冷却剤の印加を制御するのに使用できる供給システムの概略図である。 第２の実施態様のエンジンのシリンダ及び対向ピストンへの液体冷却剤の印加を制御するのに使用できる改変された供給システムの概略図である。 図１７Ａ乃至図１７Ｆは、対向ピストンエンジンの用途を表している。

Claims (55)

1. 外部表面、中心部及び端部、並びにボアを有するシリンダと、
   前記中心部から前記端部へと流れる液体冷却剤の流れを外部表面に塗布するようにされている供給システムと、
   前記ボア内を往復運動するようにされている第１及び第２の対向ピストンとを備え、
   前記それぞれのピストンは、背面を持つクラウンを備えたピストンであり、
   前記供給システムは、前記クラウンの前記背面でそれぞれのピストンの内部に液体冷却剤を塗布するようにされているものであることを特徴とする対向ピストン内燃機関。
2. 前記シリンダは、前記外部表面において前記中心部から前記端部へと延びる溝のグループと、
   中心部で実質的に周辺方向に延びる溝のグループと、
   さらにシリンダスリーブとを備えており、
   前記シリンダスリーブは、前記溝及び前記シリンダスリーブの１つ以上のポートを覆っており、
   前記それぞれのポートは、それぞれの溝と連通しており、
   前記供給システムは、前記１つ以上のポートに接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の対向ピストン内燃機関。
3. それぞれのピストンは、円筒状本体、開放端部、及びクラウンを意味する閉鎖端部を備えており、
   前記対向ピストン内燃機関は、少なくとも２つの冷却剤チャネルを備えており、
   それぞれのチャネルは、前記供給システムに接続されて、前記液体冷却剤の少なくとも１つの噴射を前記ピストンのクラウンの背面へと向かわせるように配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の対向ピストン内燃機関。
4. 前記シリンダは、前記外部表面において中心部から端部へと延びる溝のグループと、
   中心部で実質的に周辺方向に延びる溝のグループと、
   さらにシリンダスリーブとを備えており、
   前記シリンダスリーブは、前記溝及び前記シリンダスリーブの１つ以上のポートを覆っており、
   それぞれのポートは、それぞれの溝と連通しており、
   前記供給システムは、前記１つ以上のポートに接続されていることを特徴とする、請求項３に記載の対向ピストン内燃機関。
5. それぞれのピストンは、長軸と、前記クラウンの前記背面に接しており、前記長軸に対して径方向に延びる複数のリブと、を備えることを特徴とする、請求項３に記載の対向ピストン内燃機関。
6. フレームをさらに備え、それぞれの冷却剤チャネルが、前記フレームに搭載されていることを特徴とする、請求項５に記載の対向ピストン内燃機関。
7. それぞれの前記冷却剤チャネルは、それぞれのピストンに搭載されていることを特徴とする、請求項５に記載の対向ピストン内燃機関。
8. フレームをさらに備えると共に、
   前記シリンダは、排気端部及び入口端部と、前記排気端部にある排気マニホルドと、前記入口端部にある入口マニホルドと、前記排気マニホルド及び入口マニホルドのそれぞれにある少なくとも１つのタブとを備えており、
   それぞれのタブは、前記フレームに支持可能であることを特徴とする、請求項１に記載の対向ピストン内燃機関。
9. 前記排気マニホルドに、さらに絶縁コーティングを施したことを特徴とする、請求項８に記載の対向ピストン内燃機関。
10. それぞれのピストンは、半径と、開放端部と、クラウンを意味する閉鎖端部と、管を持つ円筒状本体とを備えており、
    前記管は、前記円筒状本体と同軸であり、前記クラウンの背面付近で前記ピストンに取り付けられた第１の端部と、前記開放端部を通って延び、前記対向ピストン内燃機関の往復メカニズムに接続されるよう適合された第２の端部とを有することを特徴とする、請求項１に記載の対向ピストン内燃機関。
11. 前記管は、冷却剤チャネルを形成しており、
    前記冷却剤チャネルを前記供給システムに接続するための手段をさらに備えることを特徴とする、請求項１０に記載の対向ピストン内燃機関。
12. 前記管は、柔軟性を有するものであることを特徴とする、請求項１１に記載の対向ピストン内燃機関。
13. 前記シリンダとピストンとに提供される前記液体冷却剤は、同じ液体冷却剤からなることを特徴とする、請求項１に記載の対向ピストン内燃機関。
14. 前記シリンダとピストンとに提供される前記液体冷却剤は、異なる液体冷却剤からなることを特徴とする、請求項１に記載の対向ピストン内燃機関。
15. 前記供給システムは、
    第１の液体冷却剤を前記シリンダに塗布するための第１の手段と、
    前記第１の液体冷却剤とは、異なる第２の液体冷却剤を前記第１及び第２のピストンに塗布するようにされている第２の手段と、
    を備えることを特徴とする、請求項１に記載の対向ピストン内燃機関。
16. それぞれのピストンは、ピストンピンを欠いている中空のピストンであることを特徴とする、請求項１に記載の対向ピストン内燃機関。
17. 前記供給システムは、前記ピストンの前記クラウンに向けられている冷却剤チャネルを備えることを特徴とする、請求項１５に記載の対向ピストン内燃機関。
18. 前記供給システムは、前記シリンダ及びピストンをそれぞれの温度に維持するための手段を備えることを特徴とする、請求項１に記載の対向ピストン内燃機関。
19. 第１及び第２の側面搭載クランクシャフトと、前記ピストンを前記クランクシャフトに接続するロッドと、をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の対向ピストン内燃機関。
20. 前記ロッドは、前記対向ピストン内燃機関の作動中に主に引張り力が作用することを特徴とする、請求項１９に記載の対向ピストン内燃機関。
21. 前記シリンダは、排気ポートと、入口ポートとを備えており、
    前記クランクシャフトと、前記ロッドと、前記排気ポート及び入口ポートとは、前記ポートがそれらの上死点位置で同一位相となり、それらの下死点位置で位相がオフセットとなるように配置されていることを特徴とする、請求項１９に記載の対向ピストン内燃機関。
22. 前記クランクシャフトを支持して回転させるようにされたフレームを、さらに備えることを特徴とする、請求項１９に記載の対向ピストン内燃機関。
23. 前記フレームは、前記クランクシャフト間で圧縮力を支持することを特徴とする、請求項２２に記載の対向ピストン内燃機関。
24. 前記対向ピストン内燃機関は、２サイクル圧縮点火型の対向ピストン内燃機関であることを特徴とする、請求項１９に記載の対向ピストン内燃機関。
25. 前記シリンダは、さらにマニホルドを備えており、
    前記排気ポートと入口ポートとは、それぞれのマニホルドへと開口しており、
    それぞれのマニホルドは、渦巻きを起こすような形状を備えることを特徴とする、請求項２４に記載の対向ピストン内燃機関。
26. 前記対向ピストン内燃機関は、少なくとも０．５０ＨＰ／１ｂの動力対重量比で作動することを特徴とする、請求項１に記載の対向ピストン内燃機関。
27. 前記対向ピストン内燃機関は、少なくとも０．６７ＨＰ／１ｂの動力対重量比で作動することを特徴とする、請求項２６に記載の対向ピストン内燃機関。
28. 前記対向ピストン内燃機関は、少なくとも１．００ＨＰ／１ｂの動力対重量比で作動することを特徴とする、請求項２７に記載の対向ピストン内燃機関。
29. 請求項１に記載の対向ピストン内燃機関によって動力供給されることを特徴とする機械。
30. 請求項１に記載の対向ピストン内燃機関によって動力供給されることを特徴とする車両。
31. 前記車両は、船舶であることを特徴とする、請求項３０に記載の車両。
32. 前記車両は、陸上車両であることを特徴とする、請求項３０に記載の車両。
33. 前記車両は、固定翼航空機であることを特徴とする、請求項３０に記載の車両。
34. 前記車両は、回転翼航空機であることを特徴とする、請求項３０に記載の車両。
35. 請求項１に記載の対向ピストン内燃機関によって動力供給されることを特徴とする動力ツール。
36. 請求項１の対向ピストン内燃機関によって動力供給されることを特徴とする動力発生器。
37. 第１と、第２の逆回転クランクシャフトとをさらに備え、
    前記対向ピストン内燃機関は、
    前記クランクシャフトを支持して回転させるように適合されたフレームと、
    前記第１のクランクシャフトにある第１のギヤと、
    前記第２のクランクシャフトにある第２のギヤと、
    前記フレームに支持されている第３のギヤであって、外部周辺が第１の場所で前記第１のギヤに係合し、内部周辺が第２の場所で前記第２のギヤに係合する輪部を持つ第３のギヤと、をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の対向ピストン内燃機関。
38. 前記第２の場所は、前記第１の場所の反対側であることを特徴とする、請求項３７に記載の対向ピストン内燃機関。
39. ボア、外部表面、中心部、排気端部及び入口端部を有するシリンダと、
    前記中心部から前記排気端部に向かって液体冷却剤を導くための、前記外部表面にある第１の溝グループと、
    前記中心部から前記入口端部に向かって液体冷却剤を導くための、前記外部表面にある第２の溝グループと、
    液体冷却剤を周辺方向に中心部へと導くための、前記外部表面にある第３の溝グループと、
    前記ボア内を往復するようにされた第１と、第２の対向ピストンとであって、それぞれのピストンは、クラウンを備えており、
    前記クラウンの背面にある前記第１のピストンの内部に液体冷却剤の直接噴射を塗布する少なくとも１つの冷却剤チャネルと、
    前記クラウンの背面にある第２のピストンの内部に液体冷却剤の直接噴射を塗布する少なくとも１つの冷却剤チャネルと、
    を備えることを特徴とする対向ピストン内燃機関。
40. 前記第１、又は第２のピストンを前記シリンダに対して一致するよう調整するための手段をさらに備えることを特徴とする、請求項３９に記載の対向ピストン内燃機関。
41. 前記ピストンは、リングレスであることを特徴とする、請求項３９に記載の対向ピストン内燃機関。
42. ボア、外部表面、中心部、排気ポート及び入口ポートを有するシリンダであって、
    前記シリンダは、前記排気ポート上にある排気マニホルドと、前記入口ポートにある入口マニホルドとを備え、
    前記中心部から前記入口ポートに向かう方向に前記外部表面上で液体冷却剤を導くための手段と、
    前記中心部から前記排気ポートに向かう方向に前記外部表面上で液体冷却剤を導くための手段と、
    前記ボア内を往復するようにされている第１と、第２の対向ピストンとであって、それぞれのピストンは、クラウンを備え、
    前記ピストンクラウンの背面にある前記第１のピストンの内部に前記液体冷却剤の直接噴射を塗布するための少なくとも１つの冷却剤チャネルと、
    前記ピストンクラウンの背面にある前記第２のピストンの内部に前記液体冷却剤の直接噴射を塗布するようにされている少なくとも１つの冷却剤チャネルと、
    を備えることを特徴とする、対向ピストン内燃機関のためのアセンブリ。
43. それぞれのピストンに搭載されて前記ピストンと前記シリンダとの間の位置合わせを維持する少なくとも１つの一致部材を、さらに備えることを特徴とする、請求項４２に記載のアセンブリ。
44. 前記ピストンは、リングレスであることを特徴とする、請求項４２に記載のアセンブリ。
45. 外部表面、中心部及び端部、並びにボアを有するシリンダと、
    前記中心部から前記端部へと流れる液体冷却剤の流れを外部表面に塗布するようにされている供給システムと、
    前記ボア内を往復運動するようにされている第１及び第２の対向ピストンと、
    を備えることを特徴とする対向ピストン内燃機関。
46. 前記シリンダは、前記外部表面において前記中心部から前記端部へと延びる溝のグループと、及び中心部で実質的に周辺方向に延びる溝のグループとを備えており、さらにシリンダスリーブを備えており、
    前記シリンダスリーブは、前記溝及び前記シリンダスリーブの１つ以上のポートを覆っており、それぞれのポートは、それぞれの溝と連通しており、
    前記供給システムは、前記１つ以上のポートに接続されていることを特徴とする、請求項４５に記載の対向ピストン内燃機関。
47. それぞれのピストンは、背面を持つクラウンを備えており、
    前記供給システムは、前記クラウンの前記背面でそれぞれのピストンの内部に液体冷却剤を塗布するようにされていることを特徴とする、請求項４５に記載の対向ピストン内燃機関。
48. それぞれのピストンは、円筒状本体と、開放端部と、クラウンを意味する閉鎖端部とを備えており、
    前記対向ピストン内燃機関は、少なくとも２つの冷却剤チャネルを備えており、
    それぞれのチャネルは、供給システムに接続されており液体冷却剤の少なくとも１つの噴射を前記ピストンの前記クラウンの前記背面へと向かわせるように配置されていることを特徴とする、請求項４７に記載の対向ピストン内燃機関。
49. 前記シリンダは、前記外部表面において前記中心部から前記端部へと延びる溝のグループと、前記中心部で実質的に周辺方向に延びる溝のグループとを備えており、
    さらに、シリンダスリーブを備えており、
    前記シリンダスリーブは、前記溝及び前記シリンダスリーブの１つ以上のポートを覆っており、それぞれのポートは、それぞれの溝と連通しており、
    前記供給システムは、前記１つ以上のポートに接続されていることを特徴とする、請求項４８に記載の対向ピストン内燃機関。
50. ボアを有するシリンダと、
    前記ボア内を往復するように適合された第１と、第２のピストンと、を備えており、
    前記それぞれのピストンは、背面を有するクラウンを備え、
    前記クラウンの背面に液体冷却剤の１つ以上の噴射を塗布するようにされている供給システムを備え、
    前記シリンダは、外部表面と、中心部と、端部とをさらに備えており、
    前記供給システムは、前記中心部から前記端部へと流れる液体冷却剤の流れを外部表面に塗布するようにされていることを特徴とする対向ピストン内燃機関。
51. 前記シリンダは、前記外部表面において前記中心部から前記端部へと延びる溝のグループと、
    中心部で実質的に周辺方向に延びる溝のグループと、
    さらにシリンダスリーブとを備えており、
    前記シリンダスリーブは、前記溝及び前記シリンダスリーブの１つ以上のポートを覆っ
    ており、
    それぞれのポートは、それぞれの溝と連通しており、
    前記供給システムは、前記１つ以上のポートに接続されていることを特徴とする、請求項５０に記載の対向ピストン内燃機関。
52. それぞれのピストンは、円筒状本体と、開放端部と、クラウンを意味する閉鎖端部とを備えており、
    前記対向ピストン内燃機関は、少なくとも２つの冷却剤チャネルを備えており、
    それぞれのチャネルは、供給システムに接続されており、液体冷却剤の少なくとも１つの噴射を前記ピストンの前記クラウンの前記背面へと向かわせるように配置されていることを特徴とする、請求項５０に記載の対向ピストン内燃機関。
53. 外部表面と、中心部と、端部と、ボアとを有する少なくとも１つのシリンダと、
    前記ボア内を往復するようにされている一対の対向ピストンとを備える内燃機関を作動させる方法であって、
    前記中心部から前記端部へと流れる液体冷却剤のらせん状の流れを前記外部表面に塗布する工程と、
    前記クラウンの前記背面でそれぞれのピストンの内部に液体冷却剤の少なくとも１つの直接噴射を塗布する工程と、
    を含むことを特徴とする方法。
54. 前記中心部の周辺方向に液体冷却剤の流れを塗布する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項５３に記載の方法。
55. 液体冷却剤のらせん状の流れを塗布する工程と、
    液体冷却剤の少なくとも１つの直接噴射を塗布する工程と、
    前記中心部で前記外部表面に液体冷却剤の流れを塗布する工程とは、すべて燃料を塗布する工程を含むことを特徴とする、請求項５４に記載の方法。

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