JPH09222015A - 燃焼状態を改善した燃料噴射内燃機関 - Google Patents

燃焼状態を改善した燃料噴射内燃機関

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JPH09222015A
JPH09222015A JP8190996A JP19099696A JPH09222015A JP H09222015 A JPH09222015 A JP H09222015A JP 8190996 A JP8190996 A JP 8190996A JP 19099696 A JP19099696 A JP 19099696A JP H09222015 A JPH09222015 A JP H09222015A
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internal combustion
combustion engine
piston
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David F Haman
デーヴィッド・エフ・ハーマン
Todd D Craft
トッド・ディー・クラフト
Gregory J Binversie
グレゴリー・ジェイ・ビンヴァーシー
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Outboard Marine Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 走行特性を改善すると共に、有害な排出物、
汚れた排気ガスの悪臭、及び燃料消費を減少し、そし
て、燃焼室の層状態を良好にする。 【解決手段】 内燃機関は、長軸線66と、上端と、長
軸線に対して垂直方向の平面における横断面積とを有す
るシリンダー46を形成するエンジンブロック62と、
長軸線に沿って記シリンダー内で往復運動可能な、上面
を有するピストン90と、シリンダーの上端を閉じる下
面部114を有するシリンダーヘッド110とを備え
る。下面部は、長軸線に対してほぼ垂直方向に伸びてい
る。下面部には、上方に伸びる凹部122が設けられい
る。凹部は、上端と、下端と、高さとを有する。凹部の
下端は、長軸線に対して垂直方向の平面における面積を
有する。前記面積は、シリンダーの横断面積のおよそ5
分の1に等しい。前記高さは、シリンダーの直径の少な
くとも3分の1に等しい。内燃機関は、また、シリンダ
ーヘッドに支持され凹部内に燃料を噴射する燃料噴射装
置126と、シリンダーヘッドに支持され凹部内に伸び
点火を行う点火プラグ142とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本願発明は、燃料噴射内燃機
関(換言すれば、燃料噴射型の内燃機関)に関し、特に
燃料噴射2行程内燃機関に関する。さらに、詳述すれ
ば、本願発明は、そのような内燃機関すなわちエンジン
を有する船の推進装置に関する。
【0002】
【従来の技術】既知の2行程内燃機関は、ピストンの上
面にをくぼみを備えており、また、シリンダーヘッドの
下面に、ドーム形状部や凹部を備えている。前記ドーム
形状部や凹部の頂部に燃料噴射器を設け、前記凹部内に
スパークプラグを突出させるように設けることも、また
既知である。
【0003】シリンダー内に噴射される燃料にオイルを
混ぜることによって、燃料噴射2行程エンジンを潤滑す
ることは、既知である。その混合比率は、高負荷作動の
間の50対1から、低負荷作動の間の200対1に変え
ることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本願発明は、2行程
の、燃料を直接的に噴射するエンジンを提供するもので
ある。そのエンジンでは、燃焼状態が改善され、それに
よって、スパークプラグの汚れが減少するようになって
いる。本願発明は、また、(特に、低速での)走行特性
を改善し、有害な排出物(エミション)を減少し、汚れ
た排気ガスの悪臭を減少し、燃料消費を減少し、そし
て、燃焼室において、充填される混合気の層状態を良好
にする。これらの効果は、本願発明の下記の構造的特徴
によって、もたらさせるものである。
【0005】スキッシュゾーンとそのための乱流が最大
限度となって、燃料と空気との混合がより完全に行わ
れ、それによって、燃焼が早くなり、そして、より完全
な燃焼が行われる。
【0006】シリンダーヘッドは、ドームや凹部を備え
ている。前記ドームや凹部は、シリンダーの直径の少な
くとも3分の1の高さと、前記凹部の範囲外にあるシリ
ンダーヘッド面積の約4分の1ないし約5分の1の間と
なる面積とを備えている。前記ピストンには、前記凹部
の真下に、くぼみを備えていることが好ましい。
【0007】スパークプラグ(換言すれば、点火プラ
グ)は、その点火が、円錐状の燃料噴霧(換言すれば、
燃料噴霧の円錐体)の外側でしかし前記燃料噴霧を囲ん
でいる燃料蒸気の容積部、すなわち燃料蒸気体内で行わ
れるように配置されている。その結果、前記燃料蒸気の
みが直接的に点火される。
【0008】燃料噴射ノズル(噴射を行うポイント、す
なわち噴射を行う点)から前記スパークプラグ電極まで
の距離と、前記噴射された燃料が境界面(シリンダーヘ
ッド壁あるいはピストン)に接触する前に移動する距離
とが、最大限度にされる。これによって、点火前に、前
記円錐状の燃料噴霧がより微細な小滴に分散して空気と
混合するための時間が許容され、点火がより早くそして
より完全に行われる。
【0009】燃料は、前記噴射された燃料噴霧によって
生成された乱流を利用できるように、(従来のように、
前記ピストンによって反射された後に燃料を点火するの
に対して)直接的に点火される。
【0010】前記燃料の充填は、燃焼室とピストンのく
ぼみ構造内に行われ、これによって、充填される混合気
の層状態が良好となる。
【0011】本願の好ましい実施例においては、(エン
ジンの潤滑には不十分な)少量のオイルすなわち潤滑油
が、燃料と共に噴射され、これにより、点火プラグの汚
れ(ファウリング)が減少される。このような方法でオ
イルがシリンダー内に導入されたならば、2行程内燃機
関用のオイルに含まれている清浄添加剤(detergentadd
itive)、例えば、清浄分散剤が、点火プラグの汚れを
減少させるということが見つけられた。前記オイルは、
クランクケースにオイルを供給する主ポンプとは別体の
第2のポンプによって前記燃料噴射装置(フュエル・イ
ンジェクタ)に圧送されることが好ましい。
【0012】
【課題を解決するための手段】より詳しくは、本願発明
は、内燃機関であって、長軸線と上端とを有するシリン
ダーを形成するエンジンブロックと、前記長軸線に沿っ
て、前記シリンダー内で往復運動可能なピストンと、下
面部を有するシリンダーヘッドとを備えており、シリン
ダーヘッドの前記下面部は、前記シリンダーの前記上端
を閉じて、前記ピストンの上面と前記シリンダーヘッド
の下面部との間に燃焼室を形成しており、シリンダーヘ
ッドの前記下面部は、前記長軸線に対してほぼ垂直に伸
びており、また、シリンダーヘッドの前記下面部には、
上方に伸びるほぼ円筒形の凹部が設けられており、前記
凹部は、前記シリンダーの長軸線に中心決めされてお
り、前記内燃機関は、また、前記シリンダーヘッドに支
持された燃料噴射装置であって、前記燃焼室に燃料を噴
射し、燃料蒸気によって囲まれた燃料噴霧の円錐体を生
成する燃料噴射装置と、前記シリンダーヘッドに支持さ
れた点火プラグであって、前記燃焼室内に伸び、前記燃
料噴霧の円錐体の外側で前記燃料蒸気内に配置された点
火間隙を有する点火プラグとを備えている内燃機関を提
供するものである。
【0013】また、本願発明は、2行程内燃機関であっ
て、直径と、長軸線と、上端と、前記長軸線に対して垂
直方向の平面における横断面積とを有するシリンダーを
形成するエンジンブロックと、前記長軸線に沿って前記
シリンダー内で往復運動可能なピストンであって、上面
を有するピストンと、前記シリンダーの前記上端を閉じ
る下面部を有するシリンダーヘッドとを備えており、前
記下面部は、前記長軸線に対してほぼ垂直方向に伸びて
おり、前記下面部には、上方に伸びる凹部が設けられて
おり、前記凹部は、上端と、下端と、高さとを有してお
り、前記凹部の下端は、前記長軸線に対して垂直方向の
平面における面積を有しており、前記面積は、前記シリ
ンダーの前記横断面積のおよそ5分の1ないしおよそ4
分の1に等しくなっており、前記高さは、前記シリンダ
ーの直径の少なくとも3分の1に等しくなっており、前
記2行程内燃機関は、また、前記シリンダーヘッドに支
持された燃料噴射装置であって、噴射のポイントで前記
凹部内に燃料を噴射する燃料噴射装置と、前記シリンダ
ーヘッドに支持された点火プラグであって、前記凹部内
に伸び、点火を行う点火プラグとを備えている2行程内
燃機関を提供するものである。
【0014】また、本願発明は、2行程内燃機関であっ
て、長軸線と上端とを有するシリンダーを形成するエン
ジンブロックと、前記シリンダー内で前記長軸線に沿っ
て上死点に対して往復運動可能なピストンであって、上
面を有するピストンと、前記シリンダーの前記上端を閉
じる下面部を有するシリンダーヘッドとを備えており、
前記下面部は、前記長軸線に対してほぼ垂直方向に伸び
ており、前記下面部には、上方に伸びる凹部が設けられ
ており、前記凹部は、上端を有しており、前記2行程内
燃機関は、また、前記シリンダーヘッドに支持された燃
料噴射装置であって、前記凹部の上端内に噴射のポイン
トで燃料噴霧の円錐体を噴射する燃料噴射装置と、前記
シリンダーヘッドに支持され、前記凹部内に伸び、点火
間隙を有する点火プラグとを備えており、前記ピストン
が上死点にあるとき、前記点火間隙から前記噴射のポイ
ントまでの距離が、前記点火間隙から前記ピストンの上
面までの距離よりも大きくなるように、前記点火間隙は
前記凹部内に設けられている2行程内燃機関を提供する
ものである。
【0015】また、本願発明は、内燃機関であって、長
軸線と、上端と、前記長軸線に対して垂直方向の平面に
おける横断面積とを有するシリンダーを形成するエンジ
ンブロックを備えており、前記エンジンブロックは、ま
た、前記シリンダーに連通する吸気ポートと排気ポート
とを形成しており、前記吸気ポートと前記排気ポート
は、前記シリンダーに関してほぼ直径方向で対向してお
り、前記内燃機関は、また、前記長軸線に沿って前記シ
リンダー内で往復運動可能なピストンであって、上面を
有するピストンを備えており、前記ピストンの上面に
は、ほぼ円形のくぼみが設けられており、前記くぼみ
は、前記長軸線に対して垂直方向の平面における面積を
備えており、前記くぼみは、前記長軸線に対して垂直と
なっている平坦な底面を備えており、前記内燃機関は、
また、前記シリンダーの前記上端を閉じる下面部を有す
るシリンダーヘッドを備えており、前記下面部は、前記
長軸線に対してほぼ垂直方向に伸びており、前記下面部
には、上方に伸びる凹部が設けられており、前記凹部
は、前記くぼみの真上に配置されており、前記凹部は、
上端と、下端と、高さとを有しており、前記凹部の下端
は、前記長軸線に対して垂直方向の平面における面積を
有しており、前記凹部の面積は、前記シリンダーの横断
面積のおよそ5分の1と等しくなっており、前記凹部の
面積は、前記くぼみの面積よりも大きくなっており、前
記高さは、前記シリンダーの直径の少なくとも3分の1
と等しくなっており、前記内燃機関は、また、前記シリ
ンダーヘッドに支持された燃料噴射装置であって、前記
凹部の上端内に燃料を噴射して、燃料蒸気によって囲ま
れた燃料噴霧の円錐体を生成する燃料噴射装置を備えて
おり、前記燃料噴霧の円錐体のほぼ全体が、任意の他の
面に突き当たる前に、前記ピストンの上面に突き当たる
ように、前記円錐体は、前記シリンダーの長軸線に平行
な円錐体軸線に中心決めされており、前記内燃機関は、
さらに、前記シリンダーヘッドに支持され、前記凹部内
に伸びる点火プラグであって、点火間隙を有する点火プ
ラグを備えており、前記点火間隙は、前記燃料噴霧の円
錐体の外側に配置されると共に、前記燃料蒸気内に配置
されており、前記ピストンが上死点にあるとき、前記点
火間隙から前記凹部の上端までの距離は、前記点火間隙
から前記ピストンの上面までの距離よりも大きくなって
おり、前記燃料噴霧が前記ピストンの上面に突き当たる
前に前記点火プラグが前記燃料噴霧を点火するように、
前記点火プラグは前記吸入ポートの真上に配置されてい
る内燃機関を提供するものである。
【0016】また、本願発明は、船の推進装置であっ
て、船に取付け可能でプロペラシャフトを有する駆動ユ
ニットと、前記プロペラシャフトに駆動可能に連結され
た内燃機関とを備えており、前記内燃機関は、クランク
ケースであって、該クランクケースにおいて回転可能な
クランクシャフトを有するクランクケースと、上端を有
するシリンダーを形成するエンジンブロックと、前記シ
リンダー内で往復運動可能で、前記クランクシャフトに
駆動可能に連結されたピストンと、下面部を有するシリ
ンダーヘッドとを備えており、シリンダーヘッドの前記
下面部は、前記シリンダーの前記上端を閉じて、前記ピ
ストンの上面と前記シリンダーヘッドの下面部との間に
燃焼室を形成しており、前記内燃機関は、また、主潤滑
油源と、前記クランクケースに前記主潤滑油を供給する
潤滑油供給システムと、前記シリンダーヘッドに支持さ
れた点火プラグであって、前記燃焼室内に伸びる点火プ
ラグと、燃料源と、副次的な潤滑油源と、前記シリンダ
ーヘッドに支持され、前記燃料源と前記副次的な潤滑油
源とに連通する燃料噴射装置とを備えており、前記燃料
噴射装置は、前記燃焼室に燃料と副次的な潤滑油とを噴
射し、その結果、前記副次的な潤滑油によって点火プラ
グの汚れを減少させるようにした船の推進装置を提供す
るものである。
【0017】また、本願発明は、2行程内燃機関であっ
て、クランクケースであって、該クランクケースにおい
て回転可能なクランクシャフトを有するクランクケース
と、上端を有するシリンダーを形成するエンジンブロッ
クと、前記シリンダー内で往復運動可能で、前記クラン
クシャフトに駆動可能に連結されたピストンと、下面部
を有するシリンダーヘッドとを備えており、シリンダー
ヘッドの前記下面部は、前記シリンダーの前記上端を閉
じて、前記ピストンの上面と前記シリンダーヘッドの下
面部との間に燃焼室を形成しており、前記内燃機関は、
また、潤滑油源と、前記クランクケースに前記潤滑油を
供給するオイルポンプと、前記シリンダーヘッドに支持
された点火プラグであって、前記燃焼室内に伸びる点火
プラグと、清浄剤源と、前記清浄剤によって点火プラグ
の汚れが減少するように、前記燃焼室に前記清浄剤を供
給するポンプとを備えた2行程内燃機関を提供するもの
である。
【0018】本願発明の他の特徴や効果は、下記に詳細
に述べられた記述や図面と請求の範囲を参照することに
よって、当業者にとって明らかとなるでしょう。
【0019】本願発明の一実施例を詳細に説明する前
に、本願発明が、下記の記述に述べられ図面に示された
構成要素の配置や詳細な構造への適用に限定されるもの
ではないということを、理解するべきである。本願発明
は、他の実施例においても可能であり、また、種々の方
法で実行され成し遂げることができる。また、ここに使
用された用語や術語は説明のためのものであって、限定
して解釈されるべきでないということを理解するべきで
ある。
【0020】
【発明の実施の形態】本願発明を具体化した船の推進装
置10が、図1に示されている。船の推進装置10は、
船外駆動ユニット14を備えている。船外駆動ユニット
14は、ほぼ水平なチルト軸線22を中心として船のト
ランソム18に対して枢動可能にチルト運動できるよう
に、且つ、ほぼ垂直な操舵軸線26を中心として船のト
ランソム18に対して枢動可能に操舵運動できるよう
に、トランソム18に取り付けることができるようにな
っている。船外駆動ユニット14は、プロペラシャフト
30を備えている。プロペラシャフト30には、プロペ
ラ34が固定されている。船外駆動ユニット14は、ま
た、燃料噴射2行程内燃機関(燃料噴射型の2行程内燃
機関)としてのエンジン38を備えている。エンジン3
8は、一般的な駆動トレイン42によってプロペラシャ
フト30に駆動可能に連結されている。本願発明の実施
例においては、エンジン38は6気筒V型エンジンであ
ることが好ましい。しかしながら、本願発明は、任意の
気筒数(シリンダー数)をもった他のタイプのエンジン
にも適用可能であることに注意すべきである。
【0021】エンジン38の1つのシリンダー46が、
図2に図示されている。エンジン38は、クランクケー
ス50を備えている。クランクケース50は、クランク
ケースチャンバ54を形成し、該クランクケース50に
回転可能に設けられたクランクシャフト58を備えてい
る。エンジンブロック62はシリンダー46を形成して
いる。シリンダー46は、長軸線(換言すれば、縦軸
線)66と上端(図2の上端)とを備えている。図示さ
れた構造において、シリンダー46は、3.600イン
チ(約9.144センチメートル)の直径Dを備えてい
る。その結果、長軸線66に対して垂直な平面における
シリンダー46の横断面積は、約10.18平方インチ
(約65.68平方センチメートル)となっている。エ
ンジンブロック62は、また、3つの吸気ポート(すな
わち、インテークポート)70、74、及び78を形成
している(図4参照)。吸気ポート70、74、及び7
8は、シリンダー46に連通している。吸気ポートの各
々は、それぞれの伝達通路82(1つが図2に示されて
いる)を介して、クランクケースチャンバ54に連通し
ている。エンジンブロック62は、また、排気ポート
(エキゾーストポート)86を形成している。排気ポー
ト86は、シリンダー46に連通し、直径方向において
吸気ポート74の反対側に設けられている。この構造は
当該技術において周知であるので、詳細には説明しな
い。
【0022】エンジン38は、また、ピストン90を備
えている。90は、長軸線66に沿って、シリンダー4
6内で往復運動可能となっている。ピストン90は、コ
ネクティングロッド94によってクランクシャフト58
に駆動可能に連結されている。ピストン90は、上面9
8を備えている(図3参照)。上面98には、円形のく
ぼみ102が設けられている。くぼみ102は、長軸線
66に対して垂直方向にある平坦な底面106を備えて
いる。図示された構造において、くぼみ102は、1.
310インチ(約3.3274センチメートル)の直径
と、0.100インチ(約0.254センチメートル)
の深さEとを備えている。くぼみ102を囲む上面98
は、凸状となっており、5.750インチ(約14.6
05センチメートル)の半径を有する球状部を形成して
いる。
【0023】エンジン38は、また、シリンダーヘッド
110を備えている。シリンダーヘッド110は、下面
部114を備えている。下面部114は、シリンダー4
6の上端を閉じ、これにより、ピストンの上面98とシ
リンダーヘッドの下面部114との間に燃焼室118を
形成している。ピストン90が上死点(すなわち、トッ
プデッドセンタ)に位置するとき、ピストンの上面98
は、シリンダーヘッドの下面部114から、0.040
インチ(約0.1016センチメートル)だけ離れてい
る。シリンダーヘッドの下面部114は、シリンダーの
長軸線66に対してほぼ垂直方向に伸びており、シリン
ダーヘッドの下面部114には、上方に伸びる凹部12
2、換言すればドーム122を備えている。凹部122
を囲んでいるシリンダーヘッドの下面部114は、凹面
状(あるいは凹状)になっており、ピストンの上面98
の形状と対応している。凹部122は、くぼみ102の
真上に設けられており、概ね円筒形となっている。ま
た、凹部122は、シリンダーの長軸線66に中心決め
されている(換言すれば、凹部122の中心が、シリン
ダーの長軸線66と一致している)。凹部122は、上
端と下端(図3における上端と下端)とを備えている。
図示された構造において、凹部122の直径は、1.6
00インチ(約4.064センチメートル)となってい
る。また、凹部122のうち、シリンダーの長軸線66
に対する垂直方向の平面における面積は、およそ2.0
11平方インチ(およそ12.97平方センチメート
ル)となっている。したがって、凹部の前記面積は、シ
リンダー46の横断面積のおよそ5分の1と等しくなっ
ている。その結果、燃焼室118は、およそ4対1のス
キッシュ率(squish factor)を有してい
る(スキッシュ率は、シリンダー46のうち凹部122
の外側にある面積と、凹部122の面積との比率であ
る)。また、図示された構造において、凹部122は、
1.770インチ(約4.4958センチメートル)の
高さHを備えている。その高さHは、シリンダーの直径
のおよそ半分(およそ2分の1)となっている。
【0024】エンジン38は、また、燃料噴射装置12
6を備えている。燃料噴射装置126は、シリンダーヘ
ッド110に取り付けられており、凹部122の上端内
に燃料を噴射できるようになっている。好ましい燃料噴
射装置126は、「Combined Pressur
e Surge Fuel Pump and Noz
zle Assembly(組合わされた圧力サージ燃
料ポンプ及びノズルアセンブリ)」(アトニードケット
No.72012/7290)とタイトルの付けられた
1995年7月25日出願の米国特許出願番号08/5
06,534に開示されている。燃料噴射装置126
は、燃料噴霧からなる円錐体(換言すれば、円錐状の燃
料噴霧)130を生成する。燃料噴霧からなる円錐体1
30は、燃料蒸気(換言すれば、燃料蒸気体、さらに換
言すれば、燃料蒸気の容積部)によって囲まれている。
円錐体130は、シリンダーの長軸線66に中心決めさ
れている。実質的に、燃料噴霧からなる円錐体130の
全体が、くぼみ102の平坦な底面106に突き当た
り、その後、任意の他の表面に突き当たるようにするこ
とが好ましい。図3に示されているように、燃料噴霧か
らなる円錐体130は、円錐体軸線134(また、シリ
ンダーの長軸線66)に中心決めされている。燃料噴霧
からなる円錐体130は、また、円錐体軸線134を含
む平面(用紙の平面)においてライン138を形成する
外側を備えている。ライン138と円錐体軸線134と
は、鋭角Aを形成している。図示された構造において、
鋭角Aは、およそ15°である。
【0025】エンジン38は、また、点火プラグ142
を備えている。点火プラグ142は、シリンダーヘッド
110に取り付けられており、凹部122内に伸びてい
る。図示された構造において、点火プラグ142は、プ
ラグ軸線146に沿って伸びている。プラグ軸線146
は、ライン138と円錐体軸線134とによって形成さ
れる平面に配置されており、ライン138に対して垂直
になっている。点火プラグ142は、また、吸気ポート
74の真上に設けられている。点火プラグ142は、点
火間隙(点火ギャプ)150を備えている。点火間隙1
50は、燃料噴霧からなる円錐体130の外側で、燃料
蒸気(燃料蒸気の容積部)内に配置されている。その結
果、点火プラグ142は、燃料噴霧を直接に点火すると
いうよりはむしろ最初に燃料蒸気を点火する。ピストン
が上死点あるとき、点火間隙150から噴射のポイント
(すなわち、本実施例においては、凹部122に露出す
る燃料噴射装置126の末端)までの距離は、点火間隙
150からピストンの上面98までの距離よりも大きく
なっている。図示された構造において、ピストンが上死
点あるとき、点火間隙150から噴射のポイントまでの
距離は、点火間隙150からピストンの上面98までの
距離のおよそ2倍となっている。燃料噴霧がピストンの
上面98に突き当たる前に、点火プラグ142が燃料噴
霧を点火するように、点火タイミングは調節されてい
る。
【0026】エンジン38は、また、主潤滑油源すなわ
ち(図2に概略的に示されている)オイルタンク154
と、オイルタンク154からエンジン38のクランクケ
ースチャンバ54にオイルを供給する潤滑油供給システ
ム158とを備えている。潤滑油供給システム158
は、オイルタンク154とクランクケースチャンバ54
との間を連通するオイルポンプ162を備えている。好
ましい潤滑油供給システム158は、「Oil Lub
ricating System For ATwo−
Stroke Internal Combustio
n Engine(2行程内燃機関用のオイル潤滑シス
テム)」(アトニードケットNo.72012/304
0)とタイトルの付けられた1995年7月25日出願
の米国特許出願No.08/507,051に部分的に
開示されている。潤滑油供給システム158は、オイル
を、エンジン38のそれぞれのクランクケースチャンバ
54に直接的に供給する。
【0027】エンジン38は、また、(図2に概略的に
示された)燃料源すなわち燃料タンク166と、エンジ
ン38のそれぞれの燃料噴射装置126に燃料を供給す
る燃料供給システム170とを備えている。燃料供給シ
ステム170は、燃料タンク166と燃料噴射装置12
6との間を連通する燃料ポンプ174を備えている。好
ましい燃料供給システム170と潤滑油供給システム1
58の一部は、「Combined Fuel and
Oil Pump For Internal Co
mbustion Engine(内燃機関用の組合わ
された燃料及びオイルポンプ)」(アトニードケットN
o.72012/7360)とタイトルの付けられた1
995年7月25日に出願の米国特許出願番号08/5
07,135に開示されている。
【0028】エンジン38は、また、副次的な潤滑油源
を備えていることが好ましい。この副次的な潤滑油源に
は、シリンダー46内に噴射される燃料が混ぜられてい
る。別体の潤滑油源を採用できるが、図示された構造に
おいては、燃料源と副次的な潤滑油源は、燃料及びオイ
ルが混ざった単一のタンク(燃料タンク166)となっ
ている。容積に基づいた燃料と副次的な潤滑油との割合
は、50:1ないし300:1の範囲内にあることが好
ましく、エンジン速度で変化しないことが好ましい。好
ましい実施例においては、その割合は、およそ250:
1、すなわち、すべてのエンジン速度で200:1より
も実質的に大きくなっている。換言すれば、燃料噴射装
置126によりシリンダー46内に噴射される副次的な
潤滑油の量は、エンジン38を十分に潤滑するのに必要
な量よりも実質的に少なくなっている。副次的な潤滑油
の目的は、エンジン38の潤滑ではなく、点火プラグの
汚れ(ファウリング)を減少させることである。比較的
少量のオイルを噴射燃料に混ぜると、点火プラグの汚れ
が著しく減少することが見つけられた。なぜなら、この
ような方法でオイルがシリンダー内に導入されたなら
ば、2行程内燃機関用のオイルに含まれている清浄添加
剤(例えば、清浄分散剤)が、点火プラグの汚れを減少
させるからである。本願発明の他の実施例においては、
副次的な潤滑油は、それぞれ別体のタンクから燃料及び
オイルをくみ出す、組合わされた燃料及びオイルポンプ
によって、提供される。任意の適切な燃料及びオイルポ
ンプを採用できる。他の実施例として、別体のオイルタ
ンクからオイルをくみ出す完全に別体のオイルポンプを
採用してもよい。さらに別の実施例として、燃料とは独
立して、前記燃料や前記シリンダーに前記清浄添加剤
(例えば、清浄分散剤)を直接的に単に加えるようにし
てもよい。
【0029】本願発明の別の実施例であるエンジン20
0が、図5及び図6に図示されている。後述することを
除いて、エンジン200は、図2及び図4に図示された
エンジン38と実質的に同一となっている。同じ要素に
は、同じ参照符号が与えられている。
【0030】エンジン200において、凹部122は、
ほぼ円錐形となっており、上方に向けて収束するように
(換言すれば、その凹部122を形成する内壁が上方に
向けて互いに対して近寄る方向に傾斜するように)なっ
ている。凹部122は、ライン204に中心決めされて
いる。ライン204は、シリンダーの長軸線66に対し
て平行で、該長軸線66からオフセットしている。エン
ジンブロック62とシリンダーヘッド110とは、シリ
ンダー46と凹部122との間で吸気ポート74の真上
の部分になめらかな遷移部を設けている。換言すれば、
図6を参照すると、凹部122の壁は、吸気ポート74
の真上の部分で、シリンダー46の壁に接している。凹
部122の壁は、凹部122の中心ライン204に対し
ておよそ24°の角度Bを形成している。また、図5に
示されているように、凹部122の壁は、該凹部122
の下端に隣接する部分で垂直方向に伸びている。凹部1
22の壁のうち角度のある部分と垂直な部分との間に
は、なめらかな遷移部が設けられている。エンジン20
0において、ピストン90のくぼみ102は、また、シ
リンダーの長軸線66からオフセット(片寄り)してお
り、凹部122の真下に配置されている。エンジン20
0のピストンの上面98は、凸状というよりはむしろ平
坦となっており、凹部122を囲むシリンダーヘッドの
下面部114もまた、平坦となっている。
【0031】本願発明の種々の特徴が、特許請求の範囲
に述べられている。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本願発明を具体化した船の推進装置の
側面図である。
【図2】図2は、船の推進装置のエンジンの部分断面図
である。
【図3】図3は、図2の一部を拡大した部分断面図であ
る。
【図4】図4は、ピストンを取り除いた状態で図3の線
4−4に沿って取った断面図ある。
【図5】図5は、本願発明の他の実施例に係わる図3と
同様の部分断面図である。
【図6】図6は、ピストンを取り除いた状態で図5の線
6−6に沿って取った断面図である。
【符号の説明】
10 船の推進装置 14 船外駆動ユ
ニット 18 トランソム 22 チルト軸線 26 操舵軸線 30 プロペラシ
ャフト 34 プロペラ 38 エンジン 42 駆動トレイン 46 シリンダー 50 クランクケース 54 クランクケ
ースチャンバ 58 クランクシャフト 62 エンジンブ
ロック 66 長軸線 70 吸気ポート 74 吸気ポート 78 吸気ポート 82 伝達通路 86 排気ポート 90 ピストン 94 クランクピ
ン 98 上面 102 くぼみ 106 平坦な底面 110 シリンダ
ーヘッド 114 下面部 118 燃焼室 122 凹部 126 燃料噴射
装置 130 燃料噴霧からなる円錐体 134 円錐体軸
線 138 ライン 142 点火プラ
グ 146 プラグ軸線 150 点火間隙
(点火ギャップ) 154 オイルタンク 158 潤滑油供
給システム 162 オイルポンプ 166 燃料タン
ク 170 燃料供給システム 200 エンジン 204 ライン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トッド・ディー・クラフト アメリカ合衆国イリノイ州60046,レイ ク・ヴィラ,ウォーターズ・エッジ・ドラ イブ 705,アパートメント 311 (72)発明者 グレゴリー・ジェイ・ビンヴァーシー アメリカ合衆国イリノイ州60030,グレイ スレイク,プレイリービュー・アベニュー 162

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関であって、 長軸線と上端とを有するシリンダーを形成するエンジン
    ブロックと、 前記長軸線に沿って、前記シリンダー内で往復運動可能
    なピストンと、 下面部を有するシリンダーヘッドとを備えており、 シリンダーヘッドの前記下面部は、前記シリンダーの前
    記上端を閉じて、前記ピストンの上面と前記シリンダー
    ヘッドの下面部との間に燃焼室を形成しており、 シリンダーヘッドの前記下面部は、前記長軸線に対して
    ほぼ垂直に伸びており、また、シリンダーヘッドの前記
    下面部には、上方に伸びるほぼ円筒形の凹部が設けられ
    ており、 前記凹部は、前記シリンダーの長軸線に中心決めされて
    おり、 前記内燃機関は、また、 前記シリンダーヘッドに支持された燃料噴射装置であっ
    て、前記燃焼室に燃料を噴射し、燃料蒸気によって囲ま
    れた燃料噴霧の円錐体を生成する燃料噴射装置と、 前記シリンダーヘッドに支持された点火プラグであっ
    て、前記燃焼室内に伸び、前記燃料噴霧の円錐体の外側
    で前記燃料蒸気内に配置された点火間隙を有する点火プ
    ラグとを備えていることを特徴とする内燃機関。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の内燃機関において、 前記凹部は下端を備えており、 前記凹部の下端は、前記シリンダーの長軸線に対して垂
    直方向の平面における面積を備えており、 前記ピストンの上面には、ほぼ円形のくぼみが設けられ
    ており、 前記くぼみは、前記シリンダーの長軸線に対して垂直方
    向の平面における面積を備えており、 前記くぼみの前記面積は、前記凹部の前記面積よりも小
    さくなっており、 前記くぼみは、前記シリンダーの長軸線に対して垂直方
    向の平坦な底面を備えており、 前記くぼみを囲む前記ピストンの上面は、凸状となって
    おり、 前記凹部は、前記くぼみの真上に配置されており、 前記凹部を囲む前記シリンダーヘッドの下面部は、凹状
    となっており、該下面部は、また、前記ピストンの上面
    に対応する形状となっていることを特徴とする内燃機
    関。
  3. 【請求項3】 2行程内燃機関であって、 直径と、長軸線と、上端と、前記長軸線に対して垂直方
    向の平面における横断面積とを有するシリンダーを形成
    するエンジンブロックと、 前記長軸線に沿って前記シリンダー内で往復運動可能な
    ピストンであって、上面を有するピストンと、 前記シリンダーの前記上端を閉じる下面部を有するシリ
    ンダーヘッドとを備えており、 前記下面部は、前記長軸線に対してほぼ垂直方向に伸び
    ており、 前記下面部には、上方に伸びる凹部が設けられており、 前記凹部は、上端と、下端と、高さとを有しており、 前記凹部の下端は、前記長軸線に対して垂直方向の平面
    における面積を有しており、 前記面積は、前記シリンダーの前記横断面積のおよそ5
    分の1ないしおよそ4分の1に等しくなっており、 前記高さは、前記シリンダーの直径の少なくとも3分の
    1に等しくなっており、 前記2行程内燃機関は、また、 前記シリンダーヘッドに支持された燃料噴射装置であっ
    て、噴射のポイントで前記凹部内に燃料を噴射する燃料
    噴射装置と、 前記シリンダーヘッドに支持された点火プラグであっ
    て、前記凹部内に伸び、点火を行う点火プラグとを備え
    ていることを特徴とする2行程内燃機関。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載の2行程内燃機関におい
    て、 前記ピストンの上面には、ほぼ円形のくぼみが設けられ
    ており、 前記凹部は、前記くぼみの真上に配置されていることを
    特徴とする2行程内燃機関。
  5. 【請求項5】 請求項3に記載の2行程内燃機関におい
    て、 前記凹部は、ほぼ円筒形をしていることを特徴とする2
    行程内燃機関。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載の2行程内燃機関におい
    て、 前記凹部は、前記シリンダーの長軸線に中心決めされて
    いることを特徴とする2行程内燃機関。
  7. 【請求項7】 請求項3に記載の2行程内燃機関におい
    て、 前記凹部の前記高さは、前記シリンダーの直径のおよそ
    2分の1であることを特徴とする2行程内燃機関。
  8. 【請求項8】 請求項3に記載の2行程内燃機関におい
    て、 前記ピストンの上面は凸状となっており、 前記シリンダーヘッドの下面部は、凹状となっており、 該シリンダーヘッドの下面部は、前記ピストンの上面に
    対応する形状となっていることを特徴とする2行程内燃
    機関。
  9. 【請求項9】 請求項3に記載の2行程内燃機関におい
    て、 前記ピストンの上面には、ほぼ円形のくぼみが設けられ
    ており、 前記くぼみは、前記シリンダーの長軸線に対して垂直方
    向の平面における面積を備えており、 前記くぼみの前記面積は、前記凹部の面積よりも小さく
    なっており、 前記くぼみは、前記シリンダーの長軸線に対して垂直と
    なっている平坦な底面を備えており、 前記くぼみを囲む前記ピストンの上面は凸状となってお
    り、 前記凹部は、前記くぼみの真上に配置されており、 前記凹部を囲む前記シリンダーヘッドの下面部は、凹状
    となっており、 該シリンダーヘッドの下面部は、前記ピストンの上面に
    対応する形状となっていることを特徴とする2行程内燃
    機関。
  10. 【請求項10】 請求項3に記載の2行程内燃機関にお
    いて、 前記燃料噴射装置は、前記凹部の上端内に燃料噴霧の円
    錐体を噴射するようになっており、 前記燃料噴霧からなる円錐体は、前記シリンダーの長軸
    線に平行な円錐体軸線に中心決めされており、 前記点火プラグは、点火間隙を備えており、 前記ピストンが上死点にあるとき、前記点火間隙から前
    記凹部の上端までの距離は、前記点火間隙から前記ピス
    トンの上面までの距離よりも大きいことを特徴とする2
    行程内燃機関。
  11. 【請求項11】 請求項3に記載の2行程内燃機関にお
    いて、 前記燃料噴射装置は、前記凹部の上端内に燃料噴霧を噴
    射するようになっており、 前記燃料噴霧が前記ピストンの上面に突き当たる前に、
    前記点火プラグは、前記燃料噴霧を点火することを特徴
    とする2行程内燃機関。
  12. 【請求項12】 請求項3に記載の2行程内燃機関にお
    いて、 前記エンジンブロックは、また、前記シリンダーに連通
    する吸気ポートと排気ポートとを形成しており、 前記吸気ポートと前記排気ポートは、前記シリンダーに
    関してほぼ直径方向において対向しており、 前記点火プラグは、前記吸気ポートの真上に配置されて
    いることを特徴とする2行程内燃機関。
  13. 【請求項13】 2行程内燃機関であって、 長軸線と上端とを有するシリンダーを形成するエンジン
    ブロックと、 前記シリンダー内で前記長軸線に沿って上死点に対して
    往復運動可能なピストンであって、上面を有するピスト
    ンと、 前記シリンダーの前記上端を閉じる下面部を有するシリ
    ンダーヘッドとを備えており、 前記下面部は、前記長軸線に対してほぼ垂直方向に伸び
    ており、 前記下面部には、上方に伸びる凹部が設けられており、 前記凹部は、上端を有しており、 前記2行程内燃機関は、また、 前記シリンダーヘッドに支持された燃料噴射装置であっ
    て、前記凹部の上端内に噴射のポイントで燃料噴霧の円
    錐体を噴射する燃料噴射装置と、 前記シリンダーヘッドに支持され、前記凹部内に伸び、
    点火間隙を有する点火プラグとを備えており、 前記ピストンが上死点にあるとき、前記点火間隙から前
    記噴射のポイントまでの距離が、前記点火間隙から前記
    ピストンの上面までの距離よりも大きくなるように、前
    記点火間隙は前記凹部内に設けられていることを特徴と
    する2行程内燃機関。
  14. 【請求項14】 内燃機関であって、 長軸線と、上端と、前記長軸線に対して垂直方向の平面
    における横断面積とを有するシリンダーを形成するエン
    ジンブロックを備えており、 前記エンジンブロックは、また、前記シリンダーに連通
    する吸気ポートと排気ポートとを形成しており、 前記吸気ポートと前記排気ポートは、前記シリンダーに
    関してほぼ直径方向で対向しており、 前記内燃機関は、また、 前記長軸線に沿って前記シリンダー内で往復運動可能な
    ピストンであって、上面を有するピストンを備えてお
    り、 前記ピストンの上面には、ほぼ円形のくぼみが設けられ
    ており、 前記くぼみは、前記長軸線に対して垂直方向の平面にお
    ける面積を備えており、 前記くぼみは、前記長軸線に対して垂直となっている平
    坦な底面を備えており、 前記内燃機関は、また、 前記シリンダーの前記上端を閉じる下面部を有するシリ
    ンダーヘッドを備えており、 前記下面部は、前記長軸線に対してほぼ垂直方向に伸び
    ており、 前記下面部には、上方に伸びる凹部が設けられており、 前記凹部は、前記くぼみの真上に配置されており、 前記凹部は、上端と、下端と、高さとを有しており、 前記凹部の下端は、前記長軸線に対して垂直方向の平面
    における面積を有しており、 前記凹部の面積は、前記シリンダーの横断面積のおよそ
    5分の1と等しくなっており、 前記凹部の面積は、前記くぼみの面積よりも大きくなっ
    ており、 前記高さは、前記シリンダーの直径の少なくとも3分の
    1と等しくなっており、 前記内燃機関は、また、 前記シリンダーヘッドに支持された燃料噴射装置であっ
    て、前記凹部の上端内に燃料を噴射して、燃料蒸気によ
    って囲まれた燃料噴霧の円錐体を生成する燃料噴射装置
    を備えており、 前記燃料噴霧の円錐体のほぼ全体が、任意の他の面に突
    き当たる前に、前記ピストンの上面に突き当たるよう
    に、前記円錐体は、前記シリンダーの長軸線に平行な円
    錐体軸線に中心決めされており、 前記内燃機関は、さらに、 前記シリンダーヘッドに支持され、前記凹部内に伸びる
    点火プラグであって、点火間隙を有する点火プラグを備
    えており、 前記点火間隙は、前記燃料噴霧の円錐体の外側に配置さ
    れると共に、前記燃料蒸気内に配置されており、 前記ピストンが上死点にあるとき、前記点火間隙から前
    記凹部の上端までの距離は、前記点火間隙から前記ピス
    トンの上面までの距離よりも大きくなっており、 前記燃料噴霧が前記ピストンの上面に突き当たる前に前
    記点火プラグが前記燃料噴霧を点火するように、前記点
    火プラグは前記吸入ポートの真上に配置されていること
    を特徴とする内燃機関。
  15. 【請求項15】 請求項14に記載の内燃機関におい
    て、 前記凹部は、ほぼ円錐形状で、上方に向けて収束する形
    状となっていることを特徴とする内燃機関。
  16. 【請求項16】 請求項14に記載の内燃機関におい
    て、 前記凹部は、ほぼ円筒形をしていることを特徴とする内
    燃機関。
  17. 【請求項17】 請求項14に記載の内燃機関におい
    て、 前記凹部の高さは、前記シリンダーの直径のおよそ2分
    の1であることを特徴とする内燃機関。
  18. 【請求項18】 請求項14に記載の内燃機関におい
    て、 前記ピストンの上面は凸状となっており、 前記シリンダーヘッドの下面部は、凹状となっており、 該シリンダーヘッドの下面部は、前記ピストンの上面に
    対応する形状となっていることを特徴とする内燃機関。
  19. 【請求項19】 請求項14に記載の内燃機関におい
    て、 前記燃料噴霧からなる円錐体は、前記円錐体軸線を含む
    平面におけるラインを形成する外側を形成しており、 前記ラインと前記円錐体軸線とは、鋭角を形成してお
    り、 前記点火プラグは、前記平面に配置され前記ラインに対
    して垂直方向にあるプラグ軸線に沿って伸びていること
    を特徴とする内燃機関。
  20. 【請求項20】 船の推進装置であって、 船に取付け可能でプロペラシャフトを有する駆動ユニッ
    トと、 前記プロペラシャフトに駆動可能に連結された内燃機関
    とを備えており、 前記内燃機関は、 クランクケースであって、該クランクケースにおいて回
    転可能なクランクシャフトを有するクランクケースと、 上端を有するシリンダーを形成するエンジンブロック
    と、 前記シリンダー内で往復運動可能で、前記クランクシャ
    フトに駆動可能に連結されたピストンと、 下面部を有するシリンダーヘッドとを備えており、 シリンダーヘッドの前記下面部は、前記シリンダーの前
    記上端を閉じて、前記ピストンの上面と前記シリンダー
    ヘッドの下面部との間に燃焼室を形成しており、 前記内燃機関は、また、 主潤滑油源と、 前記クランクケースに前記主潤滑油を供給する潤滑油供
    給システムと、 前記シリンダーヘッドに支持された点火プラグであっ
    て、前記燃焼室内に伸びる点火プラグと、 燃料源と、 副次的な潤滑油源と、 前記シリンダーヘッドに支持され、前記燃料源と前記副
    次的な潤滑油源とに連通する燃料噴射装置とを備えてお
    り、 前記燃料噴射装置は、前記燃焼室に燃料と副次的な潤滑
    油とを噴射し、その結果、前記副次的な潤滑油によって
    点火プラグの汚れを減少させるようにしたことを特徴と
    する船の推進装置。
  21. 【請求項21】 請求項20に記載の船の推進装置にお
    いて、 容積にしたがった、燃料、対、副次的な潤滑油の比率
    が、全てのエンジン速度において200対1よりも実質
    的に大きくなっていることを特徴とする船の推進装置。
  22. 【請求項22】 2行程内燃機関であって、 クランクケースであって、該クランクケースにおいて回
    転可能なクランクシャフトを有するクランクケースと、 上端を有するシリンダーを形成するエンジンブロック
    と、 前記シリンダー内で往復運動可能で、前記クランクシャ
    フトに駆動可能に連結されたピストンと、 下面部を有するシリンダーヘッドとを備えており、 シリンダーヘッドの前記下面部は、前記シリンダーの前
    記上端を閉じて、前記ピストンの上面と前記シリンダー
    ヘッドの下面部との間に燃焼室を形成しており、 前記内燃機関は、また、 潤滑油源と、 前記クランクケースに前記潤滑油を供給するオイルポン
    プと、 前記シリンダーヘッドに支持された点火プラグであっ
    て、前記燃焼室内に伸びる点火プラグと、 清浄剤源と、 前記清浄剤によって点火プラグの汚れが減少するよう
    に、前記燃焼室に前記清浄剤を供給するポンプとを備え
    たことを特徴とする2行程内燃機関。
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