JPH09170449A - 複式圧縮および複式膨張エンジン - Google Patents

複式圧縮および複式膨張エンジン

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JPH09170449A
JPH09170449A JP8300211A JP30021196A JPH09170449A JP H09170449 A JPH09170449 A JP H09170449A JP 8300211 A JP8300211 A JP 8300211A JP 30021196 A JP30021196 A JP 30021196A JP H09170449 A JPH09170449 A JP H09170449A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複式圧縮および複式膨張内燃エンジンを提供
する。 【解決手段】 この内燃エンジンは、第１ピストンスリ
ーブと第２ピストンスリーブとを備えた外部ハウジング
と、該外部ハウジング内に配置された往復運動可能な内
部ハウジングとによって形成される。内部ハウジング
は、第１圧縮室を形成するように第１ピストンスリーブ
内に作動的に配置された円錐形の第１ピストン部材と、
第２膨張室を形成するように第２ピストンスリーブに作
動的に配置された円錐形の第２ピストン部材とを有して
おり、さらに燃焼を形成するように回転的に振動するシ
リンダスリーブバルブ内に配置された２つの往復可能に
対向するピストンを備えた作動室組立体を形成してい
る。シリンダスリーブバルブは、第１圧縮室から燃焼室
へと燃焼室から第２圧縮室に選択的な流体連通を行な
う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的に、内燃エンジ
ンに関する。より詳細には、本発明は、複数の協働的に
作動するピストン組立体を有するピストン式内燃エンジ
ンに関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃エンジンは、自動車および車両の用
途、産業用機械、および静止型動力源の用途のような様
々な用途において、主要なムーバとして用いるのに好ま
しい特性と特徴を有するものとしてよく知られている。
内燃エンジンのいくつかの一般的な構造では、例えば、
一般的なジェット飛行機に見られるようなタービンエン
ジン、回転式ピストンを有し、時には自動車の用途に見
られるようなバンケル式エンジン、および往復動形ピス
トン式エンジンを含む。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この往復動形ピストン
内燃エンジンは、自動車およびトラック、産業用および
建設用機械における使用および静止動力源としての使用
を含む、最も一般的な用途に適合でき、適していること
がわかった。本発明のこれらの目的および別の目的は以
下の詳細な説明および請求の範囲から明らかになる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、往復可能に配
置された円筒形第１ピストンを中に備えた第１圧縮室
と、燃焼室を形成するように、振動するバルブスリーブ
内に配置された２つの往復可能な対向するピストンを備
えた燃焼室組立体と、を有し、バルブスリーブが第１圧
縮室と選択的に流体連通するようになっており、さらに
燃焼室と選択的に流体連通している、往復可能に配置さ
れた円筒形の第２ピストンを備えた第２膨張室を有する
複式圧縮および複式膨張エンジンを提供する。
【０００５】
【実施例】本発明に関する複式圧縮および複式膨張内燃
エンジンが図１に示されており、番号１０を付してあ
る。この発明の説明および請求の範囲のために、本発明
は図１を“側図”とし、“作動の水平軸線”、“上部”
上に“上向きに配置された”吸気部、および“底部”上
に“下向きに配置された”排気部を有するものとして記
載されている。本分野の当業者であれば明白なように、
これらは、本発明に関するエンジン１０を理解を助ける
ためにのみ付与された、エンジン１０内部の方向を示す
一例にすぎない。これらの内部の方向的な例は、エンジ
ン１０の外部配向には言及しておらず、エンジン１０を
作動に関する特定の外部配向に限定しようとするもので
もないし、限定するものでもない。
【０００６】さらに、一般的に内燃エンジンに利用可能
で、吸気システム、清浄および濾過システム、排気シス
テム、潤滑および冷却システム、ターボおよびスーパチ
ャージャシステム、トランスミッションおよびファイナ
ルドライブシステム等のように一般的に公知であるサブ
システムについては本発明に記載されていない。本分野
の当業者であれば、個々の設計および作動パラメータに
関するこれらの様々なシステムの適用性が理解できる。
エンジン１０は、好ましくは、上方ハウジングセクショ
ン１４と下方ハウジングセクション１６とを有する外部
ハウジング１２を含む。上方ハウジングセクション１４
上には上向きの第１ピストンスリーブ２０が配置されて
おり、下方ハウジングセクション１６上には下向きの第
２ピストンスリーブ２２が配置されている。第１のピス
トンスリーブ２０と第２のピストンスリーブ２２は、垂
直軸線を有する円筒形であるのが好ましく、好ましい実
施例においては同軸である。さらに、第１のピストンス
リーブ２０と第２のピストンスリーブ２２には、それぞ
れ各外部表面に沿って離れた、環状の間隔のあいた冷却
フィン２６が設けられているが、別の実施例において
は、適切に冷却を行なうために液体冷却ジャケットと置
き換えてもよい。外部ハウジング１２の構造は典型的な
ものであり、エンジン１０の用途によって必要とされる
ときに、第１のピストンスリーブ２０と第２のピストン
スリーブ２２の双方が外部ハウジング１２内部に部分的
にまたは完全に配置されるように外部ハウジング１２を
拡大してもよい。
【０００７】位相ギアハウジング３０が外部ハウジング
１２の前部に配置されている。第１駆動シャフト４０が
この位相ギアハウジング３０を水平方向に通って延びて
おり第１のタイミングプーリ３２が第１クランクシャフ
ト４０に固定されている。このタイミングプーリ３２か
らタイミングベルト４２が、回転可能に取り付けられた
カムシャフト４６に固定されている第２タイミングプー
リ４４と係合する。カムシャフト４６は、第１クランク
シャフト４０に水平で平行である。第１タイミングプー
リ３２、タイミングベルト４２、第２タイミングプーリ
４４、およびクランクシャフト４６は共に排気バルブタ
イミング手段４８を構成する。図２、３、４、および５
を参照すると、本発明がより詳細に示されている。図２
には、図１の断面線２─２に沿った、本発明の断面図が
示されている。以下に内部ハウジング１２０が図３に分
解されて示されており、外部ハウジング１２が図４にお
いて分解されて示されている。
【０００８】第２クランクシャフト５０がエンジン１０
内に第１クランクシャフト４０に平行にかつ水平に離れ
て配置されている。また、別の個々のクランクシャフト
にそれぞれ平行にかつ水平方向に離れた状態で、第１ク
ランクシャフト４０は第１のオフセットクランク４０Ａ
を有しており、第２のクランクシャフト５０は、第２の
オフセットクランク５０Ａを有する。第１オフセットク
ランク４０Ａは、回転軸から計測値Ａだけ第１クランク
シャフト４０の回転軸からオフセットしており、同様に
第２のオフセットクランク５０Ａは計測Ａだけ第２のク
ランクシャフト５０の回転軸からオフセットしている。
第３のピストン部材６０は、第１のオフセットクランク
４０Ａと作動的に係合しており、内部ハウジング１２０
の作動室内で往復作動するように配置されている。この
第３のピストン部材６０は、遠い方の端部に第１燃焼面
６４を有する第３のピストンヘッド６２、複数のピスト
ンリング６８、あるいは流体制御のために円周方向に配
置された少なくとも一つのピストンリング６８を備えた
円筒形第３のピストンヘッドランド６６とを含む。第３
のピストン接続ロッド７０が、第３のピストンクランク
ベアリング組立体７２に第３のピストンヘッド６２を接
続しており、第３のピストンクランクベアリング組立体
７２は、第１のオフセットクランク４０Ａを係合し、第
１のオフセットクランク４０Ａが第３のピストン６０に
対して負荷を伴う回転ができるようになっている第３の
ピストンベアリング７４と、第３のピストンベアリング
７４を固定用ボルト７８によって第３ピストンクランク
ベアリング組立体７２に固定するための第１ベアリング
キャップ７６を含む。
【０００９】第２のオフセットクランク５０Ａ上に、第
４のピストン部材８０が作動的に設けられており、内部
ハウジング１２０の作動室内において往復作動するよう
に配置されている。この第４のピストン部材８０は、遠
い方の端部に第２の燃焼面８４を備えた第４のピストン
ヘッド８２と、流体制御のために円周方向に配置されて
平行にかつ間隔をもった、一つかそれ以上のピストンリ
ング８８を備えた円筒形第４のピストンヘッドランド８
６とを含む。第４のピストン接続ロッド９０は、第４の
ピストンヘッド８２を第４のピストンクランクベアリン
グ組立体９２に接続する。第４のピストンクランクベア
リン組立体９２は、負荷を伴う回転ができるように第２
のオフセットクランク５０Ａを係合するための第２のオ
フセットクランク５０Ａのまわりに第４のピストンベア
リング９４と、第４のピストンベアリング９４を固定
し、ボルト９８を固定するための第２のベアリングキャ
プ９６とを含む。
【００１０】この第３のピストン組立体６０と第４のピ
ストン組立体８０は、作動室を形成する内部ハウジング
１２０内に作動的に配置されており、第１燃焼面６４と
第２燃焼面８４がそれぞれ相互の方向に向くように作動
室内に配置されている。第３のピストンクランクベアリ
ング組立体７２と第４のピストンクランクベアリング組
立体９２は、さらに第１および第２キャリヤベアリング
面１２４と１２６をそれぞれ含む。各キャリヤベアリン
グ面１２４と１２６は、ほぼ平面で水平に配置された上
側ベアリング面と下側ベアリング面を含む。第１キャリ
ヤベアリング１２４は、第１内部ハウジングベアリング
１３０を摺動可能に係合し、第２キャリヤベアリング１
２６は、第２内部ハウジングベアリング１３２を摺動可
能に係合する。一般的に、内部ハウジングベアリング１
３０と１３２のそれぞれの長さは少なくとも、キャリヤ
ベアリング１２４または１２６の長さに、オフセットク
ランク部分４０Ａまたは５０Ａの変位Ａの２倍を加算し
た長さである。内部ハウジング１２０の遠い方の端部
は、さらに内部ハンジング側壁１３４を含んでおり、側
壁１３４内では、第１のオフセットクランク部分４０Ａ
が自由に通る第１の卵型のスロット１３６と、第２のオ
フセットクランク部分５０Ａが自由に通る第２の卵型ス
ロット１３８とが形成されている。第１および第２の卵
型スロット１３６と１３８は、第１および第２キャリア
ベアリング１２４、１２６にそれぞれ近接しており、内
部ハウジング１２０を貫通して延びる、第１および第２
のオフセットクランク部分４０Ａおよび５０Ａが水平方
向に往復運動ができ、横方向の運動ができるようになっ
ている。
【００１１】第１および第２内部ハウジングベアリング
１３０、１３２は、図２および図３に示されているよう
に、内部ハウジング１２０内に形成された作動室の両端
部に配置されている。内部ハウジング１２０は、さら
に、作動室の中心に形成された内径Ｌを有する、ほぼ円
筒形の中央セクション１４０を含む。内部ハウジング１
２０の中央セクション１４０内には、第１および第２オ
フセットクランク部分４０Ａと５０Ａの軸に垂直に交わ
る水平軸を有する、シリンダスリーブバルブ１５０が配
置されている。シリンダスリーブバルブ１５０は、作動
室の内径Ｌとほぼ同じ外径Ｌ１を有しているが、シリン
ダスリーブバルブ１５０がその軸のまわりを自由に回転
できるように、一般的に機械加工用の間隙を有する。同
様にシリンダスリーブバルブ１５０は、第３および第４
ピストン部材６０と８０が自由に往復運動できるよう
に、一般的に機械加工のための間隙を備えた内径を有す
る。燃焼室は、シリンダスリーブバルブ１５０内におい
て第１燃焼面６４と第２燃焼面８４の間で作動室内に形
成されている。
【００１２】内部ハウジング中央セクション１４０の上
側外部面１４０Ａ上には、上向きの第１のピストン部材
１７０が配置されている。第１のピストン部材１７０
は、シリンダスリーブバルブ１５０の軸線のまわりに半
円筒形であるベース部分１７２と、截頭円錐形の第１ピ
ストン壁１７４と、ピストン壁１７４の遠い方の上側端
部における円筒形第１ピストン外部スリーブ壁１７６を
有する。第１ピストン壁１７４の円錐形状の角度ａは、
第１ピストン壁１７４の直径が遠い方の端部に向かって
大きくなるようになっており、円筒形第１のピストン外
部スリーブ壁１７６は第１のピストンベース部分１７２
の直径よりも比較的大きい。従来の設計による複数のピ
ストンリング１７８は、ピストン外部スリーブ壁１７６
のまわりの収容環状溝内に配置されており第１ピストン
スリーブ２０と摺動可能に係合するようになっている。
第１ピストンベース部分１７２は、さらにシリンダスリ
ーブバルブ１５０と連通する一つかそれ以上のバルブウ
ィンドー１８０を形成する。好ましい実施例において、
６個の第１のピストンバルブウィンドー１８０が含まれ
ている。
【００１３】同様に、内部ハウジング中央センクション
１４０の下側外面１４０Ｂには、下方に向いた第２ピス
トン部材１９０が配置されている。第２ピストン部材１
９０は、シリンダスリーブバルブ１５０の軸のまわりの
半円筒形第２ピストンベース部分１９２と、截頭円錐形
の第２ピストン壁１９４を有し、さらにピストン壁１９
４の遠い方の下側端部には、円筒形第２ピストン外部ス
リーブ壁１９６を有する。第２ピストン壁１９４の円錐
形状の角度βは、第２のピストン壁１９４の直径が遠い
方の端部に向かって増大するようになっている。従来の
設計によって複数のピストンリング１９８は、ピストン
下側スリーブ壁１９６のまわりの収納環状溝内に配置さ
れており、第２ピストンスリーブ２２と摺動可能に係合
するようになっている。第２ピストンベース部分１９２
は、さらにシリンダスリーブバルブ１５０と連通する１
つかそれ以上のバルブウィンドー２００を形成する。好
ましい実施例において、６個の第２ピストンバルブウィ
ンドー２００が用いられている。
【００１４】図２と図４は、外部ハウジングの構造をよ
り詳細に開示する。上向きの第１ピストンスリーブ２０
は、上部の遠い方の端部に固定されている第１ピストン
シリンダヘッド２２０を含む。この第１ピストンシリン
ダヘッド２２０は、第１シリンダーヘッド２２０を第１
ピストンスリーブ２０に固定するための環状端部リング
２２２、第１シリンダヘッド壁２２４、第１シリンダヘ
ッドベース部分２２６とからなる。第１シリンダヘッド
壁２２４と第１シリンダヘッドベース部分２２６は、第
１ピストン部材１７０と実質的に一致している。第１シ
リンダヘッド壁２２４は截頭円錐形状であり、環状端部
リング２２２から角度ａ１で下方に向かって垂れている
状態である。角度ａ１は、第１ピストン壁１７４の角度
ａと同じであるがわずかに大きく、角度ａと一致しかつ
第１ピストン壁１７４と第１シリンダヘッド壁２２４と
の間にいくらかの逃げを形成するようになっている。同
様に、第１シリンダヘッドベース２２６は、第１および
第２クランクシャフト軸４０、５０の軸線に垂直な水平
軸のまわりで半円筒形であり、第１ピストンベース部分
１７２と一致する、クランクシャフト４０、５０の軸線
上に距離Ａだけ取り除かれる。言い換えると、図２の断
面線３─３で示されている第１および第２のクランクシ
ャフト４０、５０の軸線を通って垂直に切られた中心線
Ｃに関して、第１ピストンのベース部分１７２はＣとＡ
をたした軸線のまりに形成され、第２ピストンのベース
部分１９２は、ＣからＡをひいた軸線のまわりに作られ
る。
【００１５】吸気バルブ手段２３０が第１シリンダヘッ
ド２２０内に設けられている。図示したように、この吸
気バルブ手段２３０は、一つかそれ以上の従来の差圧作
動式ポペット式のバルブからなる。吸気バルブ手段２３
０は、また従来のリード式バルブの形状で設けられても
よく、また所望であれば従来のカム駆動式、すなわち電
気的作動式バルブを用いてもよい。吸気バルブ手段２３
０は、チェック式バルブとして作用するのが好ましく、
選択的に空気の流れが第１シリンダヘッド２２０を通っ
て外部ハウジング１２に流れ、外部ハウジング１２から
の流れを防ぐようになっている。下方に向いた第２のピ
ストンスリーブ２２は、底部の遠い方の端部に固定され
た第２のピストンシリンダヘッド２４０を含む。第２の
ピストンシリンダヘッド２４０は、第２のシリンダヘッ
ド２４０を第２のピストンスリーブ２２に固定するため
の環状端部リングと、第２のシリンダヘッド壁２４４
と、第２のシリンダヘッドベース部分２４６と、からな
る。第２シリンダヘッド壁２４４と第２シリンダヘッド
ベース部分２４６は、第２ピストン部材１９０と実質的
に一致する。第２シリンダヘッド壁２４４は形状が截頭
円錐形状であり、環状端部リング２４２から角度β１で
上方に延びる。角度β１は、第２ピストン壁１９４の角
度βと実質的に一致しており、第２ピストン壁１９４と
第２シリンダヘッド壁２４４との間にいくらかの逃げを
形成するようになっている。同様に、第２のシリンダヘ
ッドベース２４６は、クランクシャフト４０、５０の軸
線に垂直な水平軸のまわりに半円筒形であり、第２ピス
トンベース部分１９２と一致する、第１および第２クラ
ンクシャフト４０、５０の軸線の下、距離Ａだけ取り除
かれる。
【００１６】排気バルブ手段２５０が、第２のシリンダ
ヘッド２４０内に設けられている。この排気バルブ手段
２５０は排気流体を排気通路２５２の方に向け、排気バ
ルブ２５４、バルブリフター組立体２５６、排気バルブ
カム２５８、およびカムシャフト４６によって例にされ
ているような従来の一つかそれ以上のカム作動式バルブ
からなる。排気バルブカム２５８は、カムシャフト４６
に固定されているか、一体構造になっており、カムシャ
フト４６の回転に応答してバルブリフター組立体２５６
と排気バルブ２５４を作動する。排気バルブタイミング
手段４８は、適切な時間で、かつ燃焼ガスをエンジン１
０から排気するのに適切な長さの間、排気バルブ２５４
を作動させるのに必要とされる角速度でカムシャフト４
６を回転させる。
【００１７】このようなバルブの種類は関連分野におい
て公知であると考えられるので、吸気バルブ手段２３０
と排気バルブ手段２５０の双方は、例示的な形態で開示
されており、本分野の当業者であれば、適当なバルブの
種類を容易に選択できる。さらに、本分野の当業者であ
れば、用いられるべきバルブの数、大きさおよび種類
は、所望の流体流量、エンジン１０からの所望の動力出
力、エンジン１０が選択された用途において作動される
ときの速度のようなパラメータに従って変わることがわ
かる。図５は、第１および第２クランクシャフト４０、
５０それぞれの軸を通って切断される、エンジン１０の
断面図を開示している。この断面図において、第１のク
ランクシャフト４０が、第１オフセットクランク部分４
０Ａの各端部に近接したクランクシャフトベアリング部
分４０Ｂを含むように示されている。各第１クランクシ
ャフトベアリング部分４０Ｂは、外部ハウジング１２内
に固定されている、ジャーナルベアリング（図示）また
はロールタイプ、または別の種類のベアリングのような
従来のベアリング手段において回転可能に支持されてい
る。同様に、第２クランクシャフト５０は、第２オフセ
ットクランク部分５０Ａの各端部に近接してクランクシ
ャフトベアリング部分５０Ｂを含む。各第２クランクベ
アリング部分５０Ｂは、ジャーナルベアリング（図示）
または外部ハウジング１２内に固定されている別のベア
リングのような従来のベアリング手段において回転可能
に支持されている。
【００１８】図１と図５に示されているように、第１ク
ランクシャフト４０は、第２のクランクシャフト５０と
同じように、位相ギアハウジング３０を通って延びてい
る。位相ギアハウジング３０内には、クランクシャフト
位相手段２６０が含まれている。このクランクシャフト
位相手段２６０は、第１クランクシャフト４０と第２ク
ランクシャフト５０が同時に回転するが、回転方向が逆
であるようにする。好ましい実施例において、このクラ
ンクシャフト位相手段２６０は、位相ギアハウジング３
０内で第１クランクシャフト４０に固定されている第１
位相ギア２６４と、位相ギアハウジング３０内において
第２クランクシャフト５０に固定されている第２位相ギ
ア２６８とを含む。第１のアイドラギア２７４と第２の
アイドラギア２７６が位相ギアハウジング３０内に配置
されており、クランクシャフト位相手段２６０の一部を
備える。第１アイドラギア２７４は第１アイドラシャフ
ト２８４に固定されており、第２アイドラギア２７６は
第２アイドラシャフト２８６に固定されており、これら
のシャフトの双方ともが位相ギアハウジング３０内に回
転可能に取り付けられている。これらのギアのそれぞれ
の周囲には従来のギア歯が設けられている。第１のアイ
ドラシャフト２８４が第１クランクシャフト４０に平行
にかつ間隔があけられており、第１位相ギア２６４が第
１アイドラギア２７４と接触するようになっている。第
２アイドラシャフト２８６は、第１アイドラシャフト２
８４と第２クランクシャフト５０に平行で間隔があけら
れており、第１アイドラギア２７４が第２アイドラギア
２７６と接触し、第２アイドラギアが第２位相ギア２６
８と接触し、ギアトレーンを形成するようになってい
る。当業者であればわかるように、これらの各ギアは、
ピッチ円で接触し、同期に回転させ、第１および第２ク
ランクシャフト４０、５０が反対方向に回転する。ある
いは、もちろん、より大きい第１および第２位相ギア２
６４と２６８が第１および第２アイドラギア２７４と２
７６の仲介を必要とすることなく、用いられてもよい。
【００１９】シリンダスリーブバルブ１５０を図５、
６、および９においてより詳細に見ることができる。燃
料噴射手段２９０は、中心位置においてシリンダスリー
ブバルブ１５０上に配置されており、シリンダスリーブ
バルブ１５０の内部の燃焼室に燃料噴射を行なえるよう
になる。燃料噴射手段２９０は、シリンダスリーブバル
ブ１５０の外側に取り付けられており、バルブ１５０の
軸線から垂直方向に延びている。燃料噴射手段２９０を
詳細には示していないが、燃料噴射手段２９０に燃料を
供給するための管ではない。これらは、本分野の当業者
に自明であると考えられる。シリンダスリーブバルブ１
５０は、一体形の構造であるが、円筒形外部スリーブ要
素１５２と、これに対応する円筒形内部スリーブ要素１
５４から構成されるのが好ましい。好ましい実施例にお
いて、空隙が外部スリーブ要素１５２と内部スリーブ要
素１５４との間に形成されて、この中に冷却流体の流れ
が向けられ、作動中のシリンダスリーブ１５０の温度を
下げることになる。さらに、異なる材料を外部スリーブ
要素１５２と内部スリーブ要素１５４に用いてもよい。
外部スリーブ要素１５２は、構造的な強度を高める鋼で
あるのが好ましく、内部スリーブ要素１５４は、作動室
に対して摩耗性および熱特性を高めるように鋳鉄または
セラミックであればよい。
【００２０】好ましい実施例において、シリンダスリー
ブバルブ１５０は、一つか、それ以上の好ましくは６個
のスリーブ吸気ウィンドー３００と、一つかそれ以上の
好ましくは６個のスリーブ排気ウィンドー３１０とを含
む。図２、３、６、および８に見られるように、これら
のウィンドー３００と３１０は、シリンダスリーブバル
ブ１５０の軸に沿ってかつこの軸のまわりを角度を持っ
て、位置的に間隔をもって配置されている。スリーブ吸
気ウィンドー３００は各第１ピストンバルブウィンドー
１８０と協働し、作動室との流体連通を選択的に行なっ
たり、防いだりし、スリーブ排気ウィンドー３１０は、
各第２ピストンバルブウィンドー１８０と協働して、作
動室からの流体連通を行なったり防いだりする。図５と
６に詳細に示されているが、スリーブ振動手段３３０
が、シリンダスリーブバルブ１５０を回転可能に振動さ
せて、内部ハウジング１２内の内部ハウジング１２０の
位置の変化に応答して、シリンダスリーブバルブ１５０
の時間的間隔が決められて選択された回転可能な位置決
めが行なわれる。このスリーブ振動手段３３０は、外部
ハウジング１２の内壁に固定された少なくとも一つのラ
ックギア３３２を含んでおり、従来のギア歯は内部ハウ
ジング１２０の方向に内側に延びている。シリンダスリ
ーブバルブ１５０と一体構造になっているギアセクタ３
３４は、ラックギア３３２に向かって内部ハウジング１
２０内の適当な開口を通って延びており、従来のギア歯
は、外部ハウジング１２の方向に延びており、ラックギ
ア３３２の歯と係合する。
【００２１】エンジン１０は、一般的なエンジンの用途
に適していると知られている材料から構成されている。
本分野の当業者であれば、選択される材料は様々な要因
に依存することがわかる。例えば、エンジン１０が産業
上の用途に用いられる場合には、好ましい材料は主に鋼
であり、鋳鉄は、第１および第２ピストンスリーブ２
０、２２に用いられ、さらにシリンダスリーブバルブ１
５０内に用いられる。一方、重量が主要な要素であって
耐久性が主要な要素ではない、限られた寿命の用途に
は、複合材料およびプラスチック材料を用いればよい。
次いで図８を参照すると図に示すように第１クランクシ
ャフト４０の回転の度合い（半時計周り）が進むにつれ
て、エンジン１０の作動が進行し、１サイクルが終了す
る。作動のディーゼルサイクルがエンジン１０に関して
記載されているが、本分野の当業者であれば、吸気は混
合気でああればよく、燃料噴射手段２９０を火花点火式
装置と置き換えることができることが容易にわかるであ
ろう。選択された回転の度合いは、記載の目的のための
例である。１３５°と２２５°でそれぞれ生じるように
記載されている事象は、それぞれエンジン１０の適当な
作動に必要とされ、回転がこの特定の地点で発生する必
要はない。１３５°で発生するのが好ましい事象は、０
から１８０°の間で発生すればよく、２２５°で発生す
るのが好ましい事象は１８０°から３６０°の間で発生
すればよい。
【００２２】クランクシャフトの回転が０°において、
第３のピストン部材６０と第４のピストン部材８０は、
シリンダスリーブバルブ１５０内において相互の方向に
動かされ、燃焼室を最小容積にする。このサイクルにお
けるこの地点において、燃焼は燃焼室内で発生し、第３
のピストン部材６０と第４ピストン部材８０に強制的に
作用する。次いで、ピストン部材は各第１および第２ク
ランクシャフト４０、５０に作用し、これらを回転さ
せ、使用できる動力が引き出される。クランクシャフト
軸４０、５０が０°から回転すると、内部ハウジングが
下方に支持され、第１ピストン部材１７０と第１シリン
ダヘッド２２０の間の第１ピストンスリーブ２０に形成
された第１圧縮室内の圧力を降下させ、吸気バルブ手段
２３０を開き、空気を低圧吸気室に導入できる。同時
に、排気バルブ手段２５０は、排気バルブカム２５８に
よって開位置に維持され、第２ピストン部材１９０と第
２シリンダヘッド２４０との間で第２ピストンスリーブ
２２内に形成された第２膨張室から排気ガスが流れ出る
ようになる。クランクシャフト４０と５０が内部ハウジ
ングを下方に支持するように回転すると、第２膨張室の
容積が減少して、排気ガスが第２膨張室から出される。
内部ハウジングの往復運動は、第１および第２クランク
シャフト４０、５０の水平軸線に垂直な垂直軸線に伝達
され、クランクシャフト４０、５０のまわりには第１ピ
ストンスリーブ２０と第２ピストンスリーブ２２が発生
する。
【００２３】クランクシャフトの位置が９０°のとき、
第１圧縮室の容積は、最大となり、第１圧縮室へ導入さ
れなくなる。この点において、第１圧縮室内の圧力は、
周囲空気圧と等しくなり、吸気バルブ手段２３０が閉じ
る。燃焼室内の燃焼ガスの膨張が続く。第２膨張室の容
積は、最小に達すると、排気バルブ手段２５０を閉鎖す
ることができる。クランクシャフトの位置が１３５°の
とき、ピストン手段６０、８０はシリンダスリーブバル
ブ１５０内を移動し、シリンダスリーブバルブ１５０内
の６個のスリーブ排気ウィンドー３１０が剥き出しにな
る。この地点において、スリーブ振動手段３３０は選択
的に時間的間隔が決められ、スリーブ排気ウィンドー３
１０が、協働する第２ピストンバルブウィンドー２００
と整列するようにシリンダスリーブバルブ１５０を回転
させ、燃焼ガスを燃焼室から第２膨張室に流れるように
し、スリーブの吸気ウィンドー３００が第１ピストンバ
ルブウィンドー１８０と整列しないときガスが第１の圧
縮室に流れないようにする。第２膨張室の容積は、内部
ハウジング１２０が上方に動くにつれて大きくなり、そ
れに続いて燃焼ガスの膨張がこの膨張室で発生し、第２
ピストン部材１９０に力をかけ、内部ハウジングベアリ
ング１３０、１３２とキャリアベアリング１２４、１２
６それぞれによってクランクシャフト４０、５０に伝達
される。このとき、第１圧縮室の容積が減少するので、
この内部の空気が圧縮されるようになる。
【００２４】１８０°のクランクシャフトの位置では、
スリーブ振動手段３３０が、シリンダスリーブバルブ１
５０をさらに回転させ、スリーブ排気ウィンドー３１０
が協働する第２ピストンバルブ２００と整列しないよう
にし、燃焼ガスの流れが第２膨張室に流れることを防
ぐ。燃焼ガスの膨張は、第２膨張室内で継続して行なわ
れ、吸気の圧縮は第１圧縮室内で継続して行なわれる。
第１および第２ピストン部材６０、８０は最大移動位置
にあり、燃焼室は最大容積となっている。２２５°のク
ランクシャフトの位置では、燃焼ガスの膨張が第２膨張
室内で継続して行なわれており、スリーブ振動手段３３
０は選択的に間隔が決められ、シリンダスリーブバルブ
１５０を回転させ、スリーブ吸気ウィンドー３００が協
働する第１ピストンバルブウィンドー１８０と整列さ
せ、圧縮された吸気の流れが第１圧縮室から燃焼室に流
れることができ、スリーブ排気ウィンドー３１０が第２
ピストンバルブと整列しないとき、第２膨張室と連通し
ないようにする。
【００２５】２７０°の回転のときには、第２膨張室の
燃焼ガスの膨張が終了し、第２膨張室は最大容積とな
る。スリーブ振動手段３３０は、シリンダスリーブバル
ブ１５０を回転させ、スリーブ吸気ウィンドー３００
が、協働する第１ピストンバルブウィンドー１８０と整
列せず、燃焼室からの吸気のいかなる流れをも防ぐよう
になる。燃焼室は第２圧縮室として作用し、０°の回転
まで回転が続けられると、さらに吸気を圧縮する。また
この位置において、排気バルブ手段２５０は、排気バル
ブカム２５８によって開位置まで作動され、第２膨張室
の容積が減少しはじめると、第２膨張室から排気ガスが
流れるようにできる。同様に、第１圧縮室の容積は、こ
の位置において最低であり、この地点を過ぎて回転が９
０°に回転し続けると、吸気の導入が開始する。
【００２６】スリーブ振動手段３３０の別の実施例が、
図７のエンジン１０─１に示されている。２以上の実施
例に同じ項目または特徴が有る場合には、対応する参照
番号と末尾番号で区別し、本発明を理解しやすいように
する。スリーブ振動手段３３０（３３０─１）は、外部
ハウジング１２─１に固定された第１ボス３４０─１
と、シリンダスリーブバルブ１５０─１、好ましくは燃
焼噴射手段２９０─１に固定された第２ボス３４２─１
とを含んでおり、内部ハウジング１２０を貫通する開口
の数を最小にする。スリーブリンク３４４─１は、第１
ボス３４０─１と第２ボス３４２─１との間に延びてい
る。第１リンクピン３４６─１は、スリーブリンク３４
４─１を第１ボス３４０─１にピボット運動可能に固定
しており、第２リンクピン３４８─１は、スリーブリン
ク３４４─１を第２ボス３４２─１にピボット運動可能
に固定する。
【００２７】作動時において、別の実施例では、上述の
好ましい実施例によって行なわれたように、シリンダス
リーブバルブ内において同じ振動作動が発生する。第２
のボス３４２─１は、クランクの手段においてシリンダ
スリーブバルブの軸線のまわりに回転させられ、スリー
ブリンク３４４─１はリンクとして作用し、第１ボス３
４０─１に対して回転の度合いを抑制するようになって
いる。好ましくは、スリーブリンク３４４─１は、少な
くとも一つの内部空隙、すなわち第１ボス３４０─１か
ら第２ボス３４２─１までの流体通路を形成する。この
空隙、すなわち流体通路は、スリーブ振動手段３３０─
１の別の実施例の部分断面図である図１０により詳細に
みられる。この方法において、燃料または冷媒のような
流体が、第１ボス３４０─１から第２ボス３４２─１に
供給されればよい。第１リンクピン３４６─１における
第１流れ通路３５２─１によって流体が流体通路３５０
─１に流れることができ、第２リンクピン３４８─１内
の第２流れ通路３５４─１によって流体通路３５０─１
に流体が流れることができる。
【００２８】従来の技術を上回るいくつかの実質的な利
点がエンジン１０に見えられる。クランクシャフト４
０、５０の各回転に対して、吸気の導入が１８０°の回
転までの間行なわれるので、実質的な空気の補充を行な
うことができる。第２に、バルブタイミングに従って０
°から２７０°の回転までパワーストロークが長い。ま
た、円形ピストンを使用することによって、通常知られ
ている機械加工用ツールおよびエンジン１０の製造を達
成するための方法を用いることができ、さらに例えば環
状ピストンリングのような容易に入手できる部品、およ
び標準的な燃料噴射装置を最大限利用できる。シリンダ
スリーブバルブ１５０は、第３および第４のピストン部
材６０、８０が作動し、スリーブ振動手段に応答して回
転可能に振動して、燃焼室に入って出る流体の搬送タイ
ミングを制御するためのバルブとして作用するシリンダ
スリーブの機能を充たし、別のバルブ機構を付け加える
必要性がなくなる。別のバルブ制御およびタイミング機
構を加える必要性もなくなる。さらに、エンジン１０
は、本明細書において、第１および第２クランクシャフ
ト４０、５０を水平方向に有するものが便宜がよいもの
として記載されているが、エンジン１０をいかなる配向
にも作動できるように設計できる。さらに、一般的な往
復動形ピストン式エンジンに比較して、機械的な負荷が
実質的に減少される。例えば、燃焼のための負荷が、２
つのクランクシャフト４０、５０にさらに分けられ、ま
た第２の膨張室の部品にも分けられる。
【００２９】本分野の当業者であれば、本発明の別の実
施例および変更例を発明の記載と請求の範囲の範囲と精
神において導き出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関するエンジンの外部等角投影図であ
る。
【図２】図１の線２─２に沿って切断された本発明の断
面図である。
【図３】図１の線２─２に沿って切断された本発明の内
部ハウジングの断面図である。
【図４】図１の線２─２に沿って切断された本発明の外
部ハウジングの部分断面図である。
【図５】図２の線３─３に沿って切断された本発明の断
面図である。
【図６】図２の線４─４に沿って切断された本発明の断
面図である。
【図７】別のスリーブ振動手段が用いられた状態で、図
２の線４─４に沿って切断された本発明の別の実施例の
断面図である。
【図８】本発明の作動サイクルを表す概略図である。
【図９】本発明に関するシリンダスリーブバルブの等角
投影図である。
【図１０】図７に示したような、別のスリーブ振動手段
の部分断面図である。
【符号】
１０ 内燃エンジン １２ 外部ハウジング １４ 上方ハウジングセクション １６ 下方ハウジングセクション ２０ 第１ピストンスリーブ ２２ 第２ピストンスリーブ ３０ 位相ギアハウジング ４０ 第１クランクシャフト ４２ タイミングベルト ４６ カムシャフト ５０ 第２クランクシャフト ６０ 第３ピストン部材 ８０ 第４ピストン部材 １２０ 内部ハウジング １５０ シリンダスリーブバルブ １７１ ピストンベース部分 １８０ 第１ピストンバルブウィンドー ２００ 第２ピストンバルブウィンドー ２３０ 吸気バルブ手段 ２５０ 排気バルブ手段 ２６０ クランクシャフト位相手段 ２９０ 燃料噴射手段 ３００ スリーブ吸気ウィンドー ３１０ スリーブ排気ウィンドー ３３０ スリーブ振動手段

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 円筒形の上方に配置された第１ピストン
    スリーブと、円筒形の下方に配置された第２ピストンス
    リーブとを有する外部ハウジングと、 該外部ハウジング内に配置されて作動室を形成してお
    り、前記第１ピストンスリーブと往復運動可能に係合し
    ている上方に配置された第１ピストン部材と、前記第２
    ピストンスリーブと往復運動可能に係合している下方に
    配置された第２ピストン部材と、を有する内部ハウジン
    グと、 を備える内燃エンジン。
  2. 【請求項２】 前記第１ピストン部材は、截頭円錐形の
    第１ピストン壁と、遠い方の端部において円筒形の第１
    ピストンスリーブ壁と、を含むことを特徴とする請求項
    １に記載の内燃エンジン。
  3. 【請求項３】 前記第１ピストン部材は、さらに第１ピ
    ストンバルブウィンドーを有する第１ピストンベース部
    分を含むことを特徴とする請求項２に記載の内燃エンジ
    ン。
  4. 【請求項４】 前記第２ピストン部材は、截頭円錐形の
    第１ピストン壁と、前記遠い方の端部において円筒形第
    １ピストンスリーブ壁を含むことを特徴とする請求項３
    に記載の内燃エンジン。
  5. 【請求項５】 前記内部ハウジングは、前記作動室に配
    置された第３ピストン部材と第４ピストン部材を有する
    ことを特徴とする請求項４に記載の内燃エンジン。
  6. 【請求項６】 前記内部ハウジングは、前記第１および
    第２ピストンが配置されている中央セクションを含み、
    シリンダスリーブバルブが内部に配置されていることを
    特徴とする請求項５に記載の内燃エンジン。
  7. 【請求項７】 前記スリーブバルブは、さらに少なくと
    も一つのスリーブ吸気ウィンドーと、少なくとも一つの
    スリーブ排気ウィンドーを含むことを特徴とする請求項
    ６に記載の内燃エンジン。
  8. 【請求項８】 前記エンジンは、前記シリンダスリーブ
    バルブを回転可能に振動させるためのスリーブ振動手段
    を含むことを特徴とする請求項７に記載の内燃エンジ
    ン。
  9. 【請求項９】 円筒形の上方に配置された第１ピストン
    スリーブと、円筒形の下方に配置された第２ピストンス
    リーブとを有する外部ハウジングと、 該外部ハウジング内に配置されて作動室を形成してお
    り、前記第１ピストンスリーブと往復可能に係合する上
    向きの第１ピストン部材が配置されている上方外部表面
    と、前記第２ピストンスリーブと往復可能に係合する下
    向きの第２ピストン部材が配置されている下方外部表面
    とを有する円筒形中央セクションを含む内部ハウジング
    と、 該内部ハウジング内の前記作動室に配置されており、少
    なくとも一つのスリーブ吸気ウィンドーと少なくとも一
    つのスリーブ排気ウィンドーとを形成するシリンダスリ
    ーブバルブと、 前記シリンダスリーブバルブを回転可能に振動させるた
    めのスリーブ振動手段と、 前記内部ハウジングの前記作動室内で往復運動可能に作
    動するように配置されている第３ピストン部材と、 前記内部ハウジングの前記作動室内で往復運動可能に作
    動できるように配置されており、前記第３ピストン部材
    との間に、前記内部ハウジングの前記作動室内で燃焼室
    を形成するようになっている第４ピストン部材と、 を備える内燃エンジン。
  10. 【請求項１０】 前記シリンダスリーブバルブは、前記
    スリーブ吸気ウィンドーと前記排気ウィンドーと回転可
    能に整列するように選択的に間隔が決められており、吸
    気を前記燃焼室に選択的に流して燃焼ガスを該燃焼室か
    ら選択的に流すことができるようになっていることを特
    徴とする請求項９に記載の内燃エンジン。
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