JPH10506975A - 火花点火の、デイーゼル燃料ピストンエンジンの冷間起動および運転を可能にするチヤージ調節装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 火花点火の、ピストン型デイーゼル燃料内燃機関（エンジン）はエンジンの起動を可能にするために液体燃料を蒸発させるための燃料予熱器およびエンジンに供給されたチヤージに追加の熱を付加するための少なくとも１つの第２加熱器を含むチヤージ調節装置を備えている。燃料蒸発器はエンジンの起動燃料回路から液体燃料を受容しかつ電気的または化学的付勢の加熱器装置、または直接燃焼室加熱器を使用する。第２加熱器はエンジンのチヤージ取り入れ管とまたはエンジンの燃焼室と連係することができる。第２加熱器装置は電気的にまたは化学的に活性化され得るかまたはエンジンの以前の燃焼サイクルからの熱を保持する熱再発生器を構成することも可能である。点火プラグの汚れはピストンの動力ストロークの間中各燃焼サイクルにおいて点火プラグ電極に向かって高速ガス噴流を直接膨張するエンジンの燃焼室に隣接する第２室を利用することにより回避される。

Description

【発明の詳細な説明】 火花点火の、デイーゼル燃料ピストンエンジンの冷間起動および運転を可能に するチヤージ調節装置 〔発明の背景〕 １．発明の技術分野 本発明は、内燃機関技術、とくに火花点火の、デイーゼル（すなわち灯油を基 礎にした）燃料燃焼ピストンエンジンの改良に関する。 ２．背景技術 種々の型の機関（エンジン）が異なる用途に使用されしかも単一の燃料のみが すべての型のエンジンに供給されかつ蓄えられる条件下で火花点火の、ピストン エンジン用のガソリンに代えて、灯油を基礎にした燃料、すなわちＪＰ−５ない しＤ−２に及ぶ燃料を使用するのが望ましい。かかる条件は代表的には航空機の ジエツトエンジン、車両エンジン、固定または可動エンジン発電機装置等の使用 を包含し得る軍事環境において遭遇される。かかる条件下で、通常ガソリンを燃 焼する火花点火の２または４ストロークピストンエンジンが必要とされている基 本エンジンに対して最小の変更でデイーゼル燃料で運転するように変換され得る ため、すべてのエンジンに関して単一型の燃料、とくにデイーゼル型の燃料を使 用することができるのが好都合と見なされる。非軍事状態はバスおよび補助エン ジン、キヤンプ用自動車および補 助エンジン、および灯油燃料が利用し得るがガソリンではない場合に使用される 小型のポータブルエンジンを包含することができる。 しかしながら、デイーゼル（すなわち灯油を基礎にした）燃料での使用に向け られた２または４ストロークサイクルの火花点火のピストン型内燃機関は代表的 には寒冷周囲条件下でエンジンを起動するのに特別な配置を必要とし、かつさら に、運転中、かかるエンジンは燃料の不完全燃焼により点火プラグの汚れおよび 高炭化水素（ＨＣ）および煙放出の傾向がある。デイーゼルエンジンを起動する のに代表的に使用される予熱プラグはバツテリまたは他の電源がプラグを付勢す るのに利用し得ない場合に宛にすることができず、そして余熱プラグの使用が可 能であるとしても、火花点火エンジンの低い圧縮比が予熱プラグが使用されると き冷間起動条件中点火を信頼可能に保証するためにチヤージに十分に高い温度を 発生しない。 ＪＰ−５および軽い灯油燃料は氷点下の温度により自由に流れる一方、より重 いデイーゼル燃料はかかる燃料中のワツクスの沈澱により曇りかつ凍る傾向があ り、極端に寒冷条件下で重いデイーゼル燃料の使用を不確定にする。 したがつて、バツテリ供給電気エネルギによりまたはそれなしに寒冷周囲条件 下で信頼し得るエンジンの起動を可能にしかつエンジンの運転中点火プラグの汚 れなし に燃料の綺麗な燃焼を保証する火花点火の、ピストン型の灯油を基礎にした（デ イーゼル）燃料燃焼内燃機関用のチヤージ調節装置の必要が存在する。 本発明は極端な寒冷周囲条件下でも同様にかかるエンジンの信頼し得る起動お よび清浄な運転を保証するデイーゼル燃料火花点火エンジン用の起動および運転 装置を提供するのに向けられる。 〔発明の概要〕 以下に記載されかつ要求されるような本発明によれば、火花点火の、ピストン 型の、デイーゼル（すなわち、灯油を基礎にした）燃料の内燃機関は好ましくは エンジンの信頼し得る起動を可能にするためにエンジンのチヤージ入力において 十分な液体燃料を蒸発する燃料予熱器を含むチヤージ調節装置を備えている。好 ましくは、第２チヤージまたは燃焼室加熱装置が燃料蒸発器とともに使用される 。 本発明はまたエンジンに供給されたデイーゼル燃料チヤージの連続清浄点火お よび燃焼を容易にするために燃焼の熱を貯蔵する燃焼室加熱発電機装置およびエ ンジン運転中燃焼室の点火プラグ電極を清潔にするために高速の熱いガス噴流を 利用する点火プラグ吹き付け装置を含む。 種々の加熱装置が本発明を実行するのに使用され得るが、本書に記載されかつ 要求されるさらに他の発明の概念によれば、かかる加熱装置はエンジン用気化器 のアイ ドルまたは起動回路から引き出される燃料と熱交換関係において予熱プラグ；加 熱により手で活性化されかつ再循環され得る化学加熱器；開放燃焼燃料予熱器お よび蒸発器；電気抵抗セラミツクヒータ；および電気、化学またはセラミツクヒ ータの形の燃焼室加熱器、または熱交換器を利用することも可能である。本書で 説明される種々の加熱器は本発明の実施例のいずれかにおいて個々にまたは互い に組み合わせて使用され得る。 チヤージ蒸発器または予熱器を使用する起動装置の種々の実施例が本書に記載 され、そして予め定めた時間周期が燃料またはチヤージ加熱サイクルの開始から 経過した後エンジンを起動するときを知らせるタイミング表示をオペレータに供 給する簡単な信号装置から、プログラムが開始された後手動の介入なしにエンジ ン用電気指導モータに自動的に係合すべく配置されたマイクロプロセツサ駆動の コントローラに基礎を置いたより複雑な燃料蒸発感知装置マイクロエレクトロニ クスプログラムされた起動サイクルへ変化する。 本発明を以下で詳細に説明および例示する。 〔図面の簡単な説明〕 第１図は本発明を具体化している燃料蒸発およびチヤージ予熱装置を有するピ ストン型、２ストローク火花点火内燃機関を示す概略図； 第２図は、第３図の線ＩＩ−ＩＩに沿って取られる、この発明による燃料蒸発 室の正面部分断面概略図； 第３図は第２図の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿って取られかつこの発明のチヤージ加 熱器要素を示す正面横断面図； 第４図は第５図の線ＩＶ−ＩＶに沿って取られた第２図に示した装置の変更実 施例を示す部分断面図； 第５図は第４図の断面線Ｖ−Ｖに沿って取られた第４図に示した本発明の変更 実施例を示す断面図； 第６図は本発明とともに使用し得る燃焼室形状の例を示す断面図； 第７図は熱保持要素を含む本発明の変更実施例を示す概略図； 第８図は第７図の線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿って取られた第７図に示した熱保持要 素の平面図； 第９図はエンジンが燃料噴射されるとき使用し得る本発明の他の実施例の概略 平面図； 第１０図は化学予熱器装置の使用を示す本発明の他の実施例を示す図； 第１１図は燃料供給装置において化学予熱器を使用する本発明のさらに他の実 施例を示す図； 第１２図はエンジンの吸気マニホールドに化学予熱器を使用する本発明の他の 実施例を示す図； 第１３図は燃料予熱用の開放燃焼装置を利用する燃料予熱器装置の他の実施例 を示す図；そして 第１４図はエンジンの頭部の小さい室が直接噴射の、火花点火、２ストローク エンジンを備えている本発明の他の実施例を示す図である。 〔発明を実施するための最良の形態〕 添付の図面を参照して、往復動ピストン、２ストロークサイクル、火花点火の １気筒エンジンンが符号１０で示されかつエンジンブロツクまたはハウジング１ ２、シリンダヘツド１４、クランクケース１６およびエンジン駆動軸１８に接続 される適切なスタータギヤ機構（図示せず）に接続される電気付勢起動モータ２ ０を含んでいる。エンジン１０はまた排気管２２および吸気管２４を含んでいる 。気化器装置２６が吸気管２４と連動されかつエンジン１０の起動時吸気管２４ に入れられる燃料／空気チヤージの調製を可能にする従来のいずれの形状からな っても良い。気化器２６はエアホーン２８およびエンジン１０の作動中管２４を 通る空気および燃料の流れを調整するための通常の空気絞り弁（第１図には示さ れない）を含んでいる。電気作動の起動モータ２０が示されるが、出力軸１８ま たは他の回転エンジン部分と連係する簡単な手動の引っ張りコード起動装置が起 動のために設けられ得る。 第１図に示した本発明の実施例において、エンジン１０はまた該エンジン１０ のヘツド１４に取着されかつエンジンの燃焼室（第１図には示されない）に延び る火花点火装置３０を含む。電気付勢予熱プラグ３２がまた以下で詳細に説明さ れる理由のために設けられことができ、予熱プラグは同様にエンジン１０のヘツ ド１４に固定されかつエンジンの燃焼室に延びる。エンジンヘツド温度 センサ３４がまた第１図に示した本発明の実施例にしたがつて設けられる。 バツテリ装置３６がが示されかつそれは点火装置、起動モータ２０、およびエ ンジンの他の電気付勢要素またはエンジンの付属品を付勢するエンジン１０と組 み合わせて設けられる。リレー３８は直ぐに説明される方法においてバツテリ３ ６からモータ２０および他の付勢装置への電気エネルギの伝送を制御する。 エンジン１０の種々の構造的細部および後で記載される剃れと連係する構成要 素は本質的に内燃機関ノズル分野において通常の、公知の装置である。エンジン １０がそれがガソリンを利用できないときまたは単一燃料が軍事環境に於ける場 合と同じである種々のエンジン用途に使用されるとき利用され得るようにＪＰ５ ないしＤ２燃料に及ぶ灯油を基礎にした型の燃料を利用することが考えられる。 良く知られているように、往復動ピストン、２ストロークエンジン燃焼灯油型 燃料は標準の灯油型燃料より多く揮発する起動燃料組成物または燃料がエンジン の燃焼室に入る前に燃料を蒸発させるための加熱装置を使用することなく起動す るのが難しい。本発明は上述された燃料のごとき灯油型燃料を使用する内燃機関 の好都合な起動を、とくに低温運転条件下で、可能にする独特の燃料予熱器装置 または燃焼室加熱装置を提供する。 本発明の１実施例によれば、少なくとも２段階の燃料 またはチヤージ加熱装置が設けられそれにより液体燃料が燃料供給および／また は吸気管と連係する加熱装置によりまず蒸発されかつ加熱されそしてその燃料に より形成されるチヤージが火花点火器以外の加熱器によりエンジンの燃焼室にお いて加熱それ得る。燃料蒸発およびチヤージ加熱装置のこの実施例は以下のよう に記載される。 第１図ないし第３図を参照して、気化器２６は好ましくはそれが液体燃料供給 源から吸気管内の絞り弁の下流の吸気管へ液体燃料を導く起動回路を有するよう に選択される。エンジンの通常の起動時、液体燃料は燃焼用燃料を供給するよう に起動回路を介して供給される一方絞り弁が実質的に閉止されるかまたはほぼ閉 止される。もちろん、絞り弁の開放はエンジンの吸気管を通る空気の流れを増加 しかつ燃料は次いで気化器内の空気による燃料の通常の吸引によりエンジンチヤ ージ吸気へ供給される。 本発明のこの例において、気化器２６は、第２図により詳細に示される燃料蒸 発器装置４０へ液体燃料を導く適切なポートまたは管と連通する液体燃料起動回 路を含んでいる。 とくに、第３図に示されるごとく、気化器２６は液体燃料収容室４２および該 室４２から蒸発器４０内の蒸発室４６へ延びるアイドルまたは起動燃料導管４４ を含んでいる。室４２は適宜な燃料供給源（図示せず）から燃料を受容する燃料 ライン４８から受容される液体燃料供 給と連通している。 気化器２６は単に略示されそしてフロートボウル、燃料レベル確立要素、開口 、ベンチユリおよび吸気管への燃料の流れを制御する一方空気がエンジン運転の 結果として管を通って移動している気化器と連係する他の手段を含んでいる、気 化器装置と連係する通常の特徴を示していない。しかしながら、本発明に使用の ために選択されるべき代表的な好適な気化器は第３図に符号５０で示されるごと き流れ制御または絞り弁または同等物の下流の吸気管の位置に液体燃料を運ぶた めの導管を含んでいる。内燃機関により通例であるような、絞り弁５０はエンジ ンに課せられた動力要求に応じてエンジン１０の速度を制御するのに利用される 。 第２図に見られるように、導管４４は蒸発器４０の蒸発室４６に延びる。好ま しくは電気的に付勢される加熱要素５２は蒸発室４６内に配置される。上方に延 びる加熱要素５２を密接に取り囲んでいるのは順次吸気管２４の内部と連通する 導管５８と連通するその上方端において開口５６を含む熱絶縁壁５４である。 導管５８が管２４と交差する直ぐ下流の吸気管２４内に、加熱要素５２により 室４６内で蒸発されかつ導管５８を通って放出される燃料を含んでいる、吸気管 ２４を通って移動する燃料および空気（すなわち、チヤージ）を加熱するために 吸気管２４を横切って延びる第２の加熱要素６０が任意に設けられる。 図示例における加熱要素５２および６０は好ましくは適宜な電気源、例えばバ ツテリ３６から電気的に付勢される。電線６２および６４がそれぞれ電気要素５ ２および６０を下でより詳細に説明される方法において電気エネルギ源に接続す る。 加熱要素５２および６０は、加熱要素５０の場合に、エンジン１０により使用 される液体燃料を蒸発させるのに十分な熱を作り出すかまたは発生するように、 または加熱要素６０の場合に、エンジン１０の起動を可能にするのに十分な温度 にチヤージを加熱するようにエンジン起動手順の開始時オペレータによつて選択 的に付勢されるかまたはまたは自動的に付勢されるいずれの型からなつても良い 。特別な例として、加熱要素５０はデイーゼルエンジンを起動するのに使用され る通常の予熱プラグにすることが可能であり、一方加熱要素６０はセラミツク要 素の温度が電気付勢時増加するので減少する電気抵抗率を有するセラミツクから 形成される格子からなつても良い。すなわち、加熱要素６０を構成するセラミツ ク材料はそれへの電気エネルギの印加時該材料を通る電気エネルギの通過に対す る材料の抵抗により加熱するが、例えば、予め選択された温度で電流の流れに対 するその減少された抵抗により予め定めた温度を維持する不十分な導体である。 かかるセラミツク材料はいわゆる家庭用セラミツク加熱器装置において良く知ら れている。 他の実施例において、吸気管と連係する加熱要素はス リーブが任意に加熱要素６０と同一の材料から形成される第４図および第５図に 示される環状スリーブ６６からなることも可能である。理解されるべきことは、 本発明の最も広い範囲において、電気抵抗要素、化学的加熱要素、発熱反応要素 、触媒要素または同等物を含む、適切な加熱要素が加熱要素５０，６０および６ ２と置き換えられ得るということである。しかしながら、新規性および独創性は 記載された型のセラミツク加熱器の使用にあると思われる。 第５図に示されるように、加熱要素６８がエンジン１０の燃焼室に入れられる チヤージに熱を伝送するのに設けられる。加熱要素６８は同様に電気加熱セラミ ツクまたはライン６９を介して付勢される他の材料から形成され得るかまたはエ ンジン１０の燃焼室壁を形成する材料より大きい度合いに連続燃焼サイクル間の 熱を維持する単に熱保持要素であつても良い。例えば、シリンダ壁またはヘツド 材料がアルミニウムであるならば、要素６８は鋼にすることができる。 さらに他の変更がエンジン１０の燃焼室に延びる予熱プラグ３２がチヤージ予 熱器として設けられる第１図に示される。予熱プラグは第３図に示されないが、 例えば予熱プラグを受容するために適宜にネジが切れるポート７０に接続される 。点火プラグまたは他の通常の火花点火器３０がネジ付きポート７０に設けられ る。適宜な電気リード線が通常の技術にしたがつて予熱プラグ３２お よび火花点火器３０に接続される。第５図に示した実施例の場合において、もち ろん、予熱プラグは加熱要素６８の使用の代わりに利用されずそして点火プラグ はポート７４に挿入される。 理解されるべきことは、上述された種々の加熱装置は灯油型燃料を使用するの に向けられたエンジン用冷間起動装置において互いに組み合わせてまたは独立し て使用され得るということである。好ましくは、少なくとも２つの加熱装置がこ の発明によつて意図された冷間起動装置において使用される。かくして、燃料蒸 発器はエンジンの入口導管と連係する格子またはスリーブ加熱器６０，６６と組 み合わせてまたは図面の第５図および第７図に示されるごとく燃焼室加熱器と組 み合わせて使用され得る。後述されるような燃料および／またはチヤージおよび 燃焼室を蒸発させるための化学加熱装置が同様にこれまで説明された加熱器のい ずれかと組み合わせてまたは単独で使用され得る。したがつて、理解されるべき ことは、燃料および／またはチヤージ予熱器または本書で開示された燃焼加熱器 ／予熱器のいずれかの配置が単独でまたは冷間起動条件に適合させられるような 特別なエンジン用途に依存して本書で説明された他の加熱装置と組み合わせて使 用可能であるということである。 本発明は簡単な表示器および信号装置またはマイクロプロセツサ制御のエンジ ン起動装置を収容し得る制御ボツクス８４（第１図）として略示される起動制御 装置を 企図する。簡単な信号装置の場合において、適切なスイツチ８６が、要素５２， ６０，６６，３２または６８のごとき、電気的に活性化される加熱要素の活動を 開始するのに設けられる。要素が電気的に付勢されるならば、例えば、適切なリ ード線８８がバツテリ３６から制御ユニツト８４へ設けられかつ適切な回路が電 気エネルギを電線６２，６４，３３および６９（後述される）へ向けるためにユ ニツト８４内に収容される。加熱要素６８（第５図）が電気的に付勢されるなら ば、適切なリード線６９が要素６８の付勢を制御するために要素６８と制御ユニ ツト８４との間に設けられる。加熱要素５２，６０および３２の付勢は吸気管２ ４内の蒸発された燃料の利用性が保証されるまで継続する。これは実験から決定 され得る予め選択された時間周期だけ電気加熱要素を活性化しかつ蒸発された燃 料が管２４内で利用し得ることを事実上常に保証する制御ユニツト８４内の簡単 なタイマを利用することにより達成される。予め選択された時間間隔の満了時、 制御ユニツト８４上の表示器ランプがエンジンが引っ張り起動スタータであるな らばエンジンを起動するようにまたはモータが設けられるならば電気起動モータ ２０へバツテリ３６を接続するためにリレー３８を活動させるようにエンジンの オペレータへ信号を伝える。本発明の他のモードによれば、制御ユニツト８４は 自動的にリレー３８を活動させてバツテリ３６を始動モータ２０へ接続し蒸発さ れた燃料が吸気管２４内に存 在した後自動的にエンジン１０を始動する。 マイクロプロセツサが利用されるならば、起動モードシーケンスの運転は、例 えばスイツチ８６の活動によりオペレータにより開始され、それに続いてマイク ロプロセツサが燃焼室上の予熱プラグ３２を活動させ、予め定めた時間だけ蒸発 器中の予熱プラグ５２を活動させかつ次いで適宜な信号が信頼し得る起動条件を 示すマイクロプロセツサにより受信されたとき始動モータ２０を活動させる。こ のために、温度または蒸発燃料センサ９０が吸気管２４（第１図）に設けられか つライン９２を介して制御ユニツト８４に接続されて吸気管温度条件または燃料 蒸気の存在を示す信号をマイクロプロセツサに供給する。要求されるように、エ ンジンのシリンダヘツドの温度は同様に、図示のごとく、制御ユニツト８４のマ イクロプロセツサにセンサ３４によつて供給されて自動スロツトル制御が利用さ れかつリード線９３を介して制御される場合にマイクロプロセツサがエンジンア イドルを制御するのを可能にする。蒸発燃料センサ９０がまた簡単な起動表示器 装置において使用され、それにより制御ユニツト８４は吸気管２４内の燃料蒸気 の存在を示すセンサ９０からの信号を受信しかつ燃料条件がエンジンを始動する のに正しいことを示すエンジンオペレータへの可聴または可視信号を供給する。 適宜なマイクロプロセツサがこの用途に利用されることが可能でそしてマイク ロプロセツサに入力された種々 の信号に応答してエンジン１０の起動を開始するのに必要とされるプログラミン グがコンピユータおよびエンジン技術に見識のある者の熟練内で十分である。 制御装置８４は点火プラグ３０の作動を制御する点火装置と一体にされ得るか または簡単なマグネツト装置が利用されそのさいエンジンの作動が点火プラグ３ ０に電気的に接続される適宜なマグネツト（例示されない）を介して火花エネル ギを創出する。 前述されたように、エンジン１０はチヤージ調製用の自然吸気気化器装置２６ を利用する２ストロークサイクルエンジンからなるように企図される。かかるエ ンジンにおいて使用のためのピストン第１図〜第５図に示された実施例には示さ れてないが、しかし、ピストンは通常、第６図に関して続くような説明から明ら かであるように、入口ポート９４、チヤージ伝送ポート９６および排気ポート９ ８を周期的に被覆および被覆解除する。 エンジンがノツクなしにかつ許容し得る放出で起動後運転可能である燃焼室形 状を利用することが非常に望ましい。任意の熱保持器または加熱要素６８を包含 する、第６図に示されるような燃焼室ジオメトリがこれに関連して利用され得る 。かかる燃焼室ジオメトリは参考として本書に組み込まれるアメリカ合衆国特許 第４，７８８，９４２号に示される。したがつて、クランクケース１００に延び る接続ロツド１０８に取着されるピストン１０２の上方端はピストンＴＤＣ位置 において燃焼室１０４ がシリンダヘツド内のピストン１０２の上方端および／または突起１０３におい て隆起または上昇部分１３０により２つの室１２６，１２８に有効に分割される ように本質的に形作られる。火花装置１３２はは各チヤージの点火が各燃焼サイ クルの間中開始される主燃焼室１２６に延びる。ピストン１０２の隆起１３０お よびシリンダの閉止端７８（または突起１０３）間に存在するギヤツプは特許第 ４，７８８，９４２号に記載された原理にしたがつて選択され、それにより室１ ０４はシリンダの閉止端７８とピストン１０の隆起または突起１３０との間のギ ヤツプにより画成される縮減通路により主点火室１２６から分離された共鳴室を 構成する。該共鳴室１０４はピストン１０２の上死点（ＴＤＣ）位置でまたはそ の近傍でのみ有効に存在するがこの時間は特許第４，７８８，９４２号に記載さ れるような共鳴室１０４の有益な効果が得られるように十分な存続時間からなる 。 その特許にさらに記載されるように、点火の瞬間に実質上各チヤージの燃料の すべてが点火室１２６内に収容される一方共鳴室は燃焼用の不十分な燃料を収容 するかまたは実質上燃料を収容しない。点火時、燃焼波エネルギにより室１０４ 内に誘起される共鳴は空気ポンプ作用を生じそれにより室１０４内に収容される 空気は、すべて特許第４，７８８，９４２号に記載されるように、室１２６内の 瞬時の平均圧力が室１０４内の平均瞬時圧力より高いとしても点火室１２６に汲 み上げられる。燃焼 室１０４の作動についてのさらに他の説明に関しても上記特許が参照されるべき である。 第６図の実施例において、クランクケース加熱器１１０が任意にエンジンの冷 間起動の間中入口ポート９４を通って引き込まれるチヤージを予熱するために設 けられ得る。適宜な電線１１２が加熱器１１０へ電気エネルギを供給するのに設 けられる。 第６図に示したエンジン形状は、もちろん、シリンダ７８内のピストン１０２ の往復動がピストンが周期的に吸気ポート９４、チヤージ伝送ポート９６および 排気ポート９８を被覆および被覆解除するときクランクケース１００内の圧力の 周期的変化を生じる２ストローク、火花点火エンジンの代表的な配置である。ピ ストン１０２が下方に動くとき、該ピストンは燃焼室１０４内に真空をそしてク ランクケース１００内に圧力を創出する。ピストン１０２の先行の上方ストロー クの間中、チヤージは１またはそれ以上の予熱器要素５２（第２図）、６０（第 １図）、６６（第５図）または以下で記載されるような化学予熱器によつて予熱 され得る吸気ポート９４を通ってクランクケースに入れられた。ピストンがチヤ ージ伝送ポート９６の下に降下するとき、クランクケース１００内のチヤージが チヤージ伝送ポートを介してピストン１０２の上方の燃焼室区域にまで引き出さ れまたは汲み上げられる。ピストン１０２の上向運動は次いでピストンの頂部と シリンダ７８を閉止するヘツド１４との 間でチヤージを圧縮する。任意に、加熱器６８が、電気的に活性化されるならば 、第５図に関連して上述された実施例にしたがつて燃焼室を予熱するように何時 でも活性化され得る。ピストン１０２の下方への次のストローク時、排気ポート ９８は代表的には最初に被覆解除されそしてその後直ぐにチヤージ伝送ポート９ ６が次のサイクルを開始するように開放される。 本発明の他の実施例が第７図および第８図に示され、そのさい空冷の、ピスト ン型、２ストローク、火花点火の内燃機関１４０が略示される。エンジン１４０ はシリンダ１４２を含み、該シリンダ内でピストン（図示せず）が吸気ポート１ ４４、チヤージ伝送ポート９６および排気ポート１４６を周期的に露出するよう に往復動してシリンダ１４２へ周期的にチヤージを許容しかつ排気ポート１４６ を介して燃焼生成物を排気する。気化器または他の適宜なチヤージ調製装置１４ ８が絞り弁１５０または第１図に示したエンジンと同一の方法において吸気管１ ５２を通る空気（および吸引された燃料）の流れを調整するための同等物を包含 する。第１図の実施例と同様に、気化器１４８は液体燃料がそれに供給される室 １５４および第３図の導管４４に対応する燃料導管１５６を含むアイドルまたは 起動回路を含んでいる。第１図の蒸発器４０に対応する燃料蒸発器は第７図に示 されないがかかる蒸発器はこの実施例においては設けられなくても良くそして第 ５図に示した環状加熱器要素６６に対応 する任意の加熱器装置または要素１６０内でまたはそれに密接して燃料吸気管１ ５２と連通する第４図の導管５８に対応する蒸発された燃料導管を含んでいる。 燃料蒸発器と組み合わせてまたは単独で有用である第７図に示した実施例に示 される他の加熱器要素はスパークプラグ１６６の火花電極１６４に隣接してシリ ンダ１４２の閉止端に取り付けられた熱維持要素１６２である。 この実施例による熱維持要素１６２はシリンダ１４２の上方端内に嵌合するよ うに形状において円形でありかつ第８図に線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿って平面図 で示される。 熱維持要素１６２は好ましくは、エンジン１４０の燃焼室壁の材料、とくにシ リンダ壁およびヘツドの材料の熱伝導性より比較的低い熱伝導性を有する材料か ら形成される。熱維持要素１６２に横たわる概念は燃焼サイクル間の燃焼の熱を 維持するエンジン１４０の燃焼室内にインサートまたは永久固着具を設けること である。したがつて、熱維持要素１６２はエンジン１４０のシリンダ壁および／ またはヘツドが例えばアルミニウムにより形成されるならば鋼またはセラミツク から形成されることができる。かかる熱維持要素は最初の数燃焼サイクルによつ て加熱されそしてその後エンジン１４０との使用が企図される低い揮発性の灯油 を基礎にした燃料の蒸発を助けるために１燃焼サイクルから次の燃焼サイクルへ 非常に加熱された状態に留まる。 要素１６２はスパークプラグ１６６の火花電極１６４に隣接してエンジン１４ ０の燃焼室内で一般に周辺に延びる１またはそれ以上の室１６８を画成するよう に形作られる。室１６８は該室１６８とエンジンのピストンの上方のシリンダ１ ４２の内部容積との間の縮減された開口１７０を介して主燃焼室と連通している 。室１６８は吸気ポート１４４を通って受容されかつエンジンのピストンによつ て圧縮されそしてさらに燃焼室６８において燃焼により圧縮された圧縮チヤージ を受容し、そして室６８内の燃焼時、加圧ガスを室１６９からギヤツプ１７０を 通って主燃焼室へ、ピストンがそのＴＤＣ位置から後退しているとき室６８内の 燃焼ガスのより急速な膨張により排出する。室１６８からのガスの高速排出は火 花電極１６４を清浄に保持するために該火花電極を横切って縮減された開口１７ ０に向けられる。 熱維持要素１６２、室１６８および縮減された開口１７０はすべて第７図に示 した型のエンジンにおいてエンジンノツクおよび汚れたスパークプラグを低減す るのに有益な効果を生じるために合体すると思われる。 第８図から注目されるのは、縮減された開口１７０が実質上要素１６２の幅を 横切って室１６８と主燃焼室との間の良好な連続連通を設けるように実質上室１ ６８の周辺長さと一致する距離延びるということである。第８図において、区域 １７０ａは熱維持要素１６２が第７図に示されるごとくエンジン１４０内に置か れるとき縮減 された開口１７０を設けるように要素１６２の残りの部分の平面から押し下げら れる。開口１７０はまた燃焼室から開口に衝突するどのような炎前部も消滅させ るように形作られる。 熱維持要素６２と連係する室１６８の最小容積は燃焼室の上死点容積の約５％ にすべきであり、シリンダの閉止端と表面１７０ａとの間の縮減された開口１７ ０の高さはほぼ０．００５〜０．０２０インチ（０．１２７〜０．５０８ｍｍ） であると思われる。しかしながら、また第８図示されるごとき２つの室１６８が 利用されそのさい室１６８の容積はエンジン１４０の燃焼室のＴＤＣ容積のほぼ １２％になる。室（１または複数）１６８の容積の適宜な範囲は燃焼室のＴＤＣ 容積の５％から２０％になつている。 本発明の他の実施例が第９図に示され、そのさいピストン型、火花点火の、２ ストローク、空冷内燃機関が吸気ポート位置でまたは燃料吸気管において燃料噴 射される。第９図の実施例によれば、エンジン１７４は吸気管１７６および排気 管１７８および点火プラグ１８０を含んでいる。ピストン（図示せず）は通常の 方法において出力軸１８２を駆動するためにエンジン１７４内で往復動する。燃 料レールまたは他の圧力下の液体燃料源に接続される燃料噴射器１８４が略示さ れかつ燃料を吸気管１７６を通ってエンジンにより引き込まれる空気に供給する ように吸気管１７６に接続される。燃料噴射器１８ ４は、もちろん、エンジン１７４の吸気弁を通って許容されるべき適宜なチヤー ジを調製する。 蒸発器４０と同様な燃料蒸発器１８８がエンジンを冷間起動するための第２吸 気管１９２に設けられる。 第１吸気管１７６内の制御弁１９４は、起動時、燃料噴射器が、所望ならば、 不活性化されることができ、一方燃料がエンジン１７４への起動チヤージを供給 するために解放された弁１９６により燃料蒸発器１８８から供給されるように第 ２導管１９２内の空気流れ制御弁１９６と関連して使用され得る。起動時、選択 が噴射器１８４を通って供給された燃料と蒸発器１８８からの第２燃料との間で なされるかまたは合計の燃料供給が燃料噴射器１８４を介してなされ得る。実際 に、観察されることは、第２空気流れ導管１９２が事実上他の方法では通常運転 の間中燃料噴射されるエンジンの起動を可能にするために蒸発された燃料を供給 するためのエンジン１７４用の起動回路であるということである。かかる起動回 路はエンジン１７４と連係する特別な燃料噴射装置に拘わらず利用され得る。例 えば、同様な起動回路は燃焼室に直接燃料噴射されるエンジンに利用され得る。 もちろん、本書で説明された第２チヤージ／燃焼室加熱装置が所望ならば燃料蒸 発器１８８と組み合わせて使用されることができる。 加えて、第９図のエンジンの実施例は第５図の加熱要素と同様な燃焼室の加熱 要素または第１０図に関連して 以下で説明されるような化学予熱器を含み得る。チヤージ予熱器１９０はさらに また以下で説明される第１２図に関連して示される型の化学予熱器を含むことも 可能である。第７図に示された加熱要素１６２に対応する加熱要素は同様に所望 ならば第９図に示したエンジンに組み込まれ得る。 第１０図および第１１図は再循環化学型加熱器が燃焼室に供給される燃料また はエンジンの燃焼室それ自体を予熱するのに利用され得る本発明の追加の実施例 を示す。第１０図示されるごとく、活性体２０２を包含する化学予熱器２００が エンジン２０８のヘツド２０６に設けられる。電極１６４を含む点火プラグ１６ ６がまた第７図の実施例と同一の方法において設けられ、そして熱保持器１６２ が所望ならばこの実施例において任意に設けられる。活性体２０２を作動するた めの手動アクチユエータ２１０または活性体２０２を作動するための他の適宜な 装置が設けられることができ、独特の所定の特徴は化学加熱器中の発熱化学反応 を開始するための活性化過程の権能付与である。 化学加熱器２００は当該技術において知られる適宜な化学加熱器からなること もできるが、好ましくは手動操作の加熱器が好適である。代表的には、予熱器２ ００は、曲げられるとき、僅かな金属粒子を発生する薄い柔軟な金属シートまた は予熱器２００の材料中で発熱沈澱反応（すなわち、遷移の潜熱の放棄）を開始 する他の沈澱 源から代表的になる活性体２０２の活性時溶質の沈澱により熱を発生するナトリ ウムアセテートテトラハイトレートのごとき超冷却食塩水溶液からなる。従来技 術において開示される代表的な熱パツクはアメリカ合衆国特許第４，８７２，４ ４２号および同第５，０５８，５６３号に記載されている。第１０図に示される 化学予熱器のごとき予熱器は第５図および第６図に示した加熱器要素６８および １６２の代わりにまたはかかる加熱器要素と組み合わせて使用され得る。本書に 記載された化学加熱器は代表的には溶液を溶解するのに十分に化学材料の温度を 上昇しかつ冷却後加熱器の再使用を可能にするようにエンジン自体の熱を使用し て溶液（現在沈殿物による）を加熱することにより再循環される。 エンジン１０の冷間起動的燃料を蒸発させるために燃料吸気において使用され る化学予熱器の代替の実施例は第１１図に示され、そのさい化学予熱器２２０は 第１図および第２図の実施例に関連して前に説明されたような導管４４および５ ８と連通しているアイドル／起動回路導管２２２中の燃料を加熱するのに利用さ れる。第１１図の例において、活性体２２４は、例えば第１０図に関連して上述 されたような、公知の原理にしたがつて化学加熱器２２０の活性化を生じるよう なアクチユエータ２２６または同等物によつて手動で作動され得る。化学加熱器 ２２０の活性化時、起動回路４４，２２２および５８中の燃料は加熱されかつエ ンジン１０の起動を許容す べく蒸発させられる。化学加熱器２２０は単独で、または本書で説明された他の 燃料、チヤージ、または燃焼室と組み合わせて使用されることができる。 本発明の他の実施例が第１２図に示され、そのさい化学予熱器２２８および関 連のアクチユエータ／活性体２２９は第５図に示した予熱器６６と同様な方法に おいてチヤージを予熱するためにエンジンの吸気管２４に設けられる。化学予熱 器２２８は単独でまたは本書に記載された他の種々の予熱器および燃焼室加熱器 のいずれかと組み合わせて利用され得る。 エンジン１０に関連して使用し得る燃料蒸発器のさらに他の実施例は第１３図 に示されそして液体燃料シガレツトライターと同様な原理に沿って構成された開 放燃焼装置からなる。第１２図によれば、起動回路導管４４からの燃料は芯材料 ２３０にしみ込ませるようにこの材料に入れられる。適宜な時に、衝撃子輪２３ ２が適宜なレバーまたはノブ２３４によつて手動で回転させられて今や燃料がし み込まされている芯２３０に対して発火石２３６から火花を放出するかまたは点 火が他の適宜な装置によつて発生される。芯２３０中の燃料の燃焼を支持するた めの空気は、この例において、エンジン１０の主気化器中のチヨーク（図示せず ）が閉止されるとき、絞り弁２４０が開放され、かつその逆も可能であるように 適宜な機構２４２によつて作動される回転可能な弁２４０または同等物を同様に 収容する空気導管２３８によつて 供給される。エンジン１０の主気化器の起動回路からの燃料は燃料含浸芯材料２ ３０の点火前に室２４６を液体燃料で満たすために別個の導管２４４を通ってま たは導管４４を介して供給され得る。 芯２３０中の燃料の点火時、燃焼は芯２３０の頂部で発生し、煙突または導管 ２４８を通って上方に移動しかつエンジンの冷却フイン２５２に隣接してかつそ の下に開口２５０を通って出る熱い燃焼生成物を作り出す。かくして、芯２３０ 中の燃料の燃焼により作り出された加熱ガスは室２４６中の燃料を加熱しかつま た煙突２４８中の燃焼生成物の出口ポート２５０に隣接してフイン２５０の区域 を加熱する。もちろん、煙突２４８の材料は室２４６中に収容される燃料に良好 な熱伝導性を保証するように選択される。室２４６中で蒸発された燃料は次いで 前に記載された第１図ないし第５図の実施例に関連して前述されたと同一の方法 において導管５８を介してエンジン１０の吸気マニホールドに前進する。 代替例として、触媒燃焼器要素（図示せず）が開放炎状態を回避するために開 放炎芯２３０に代えて使用され得る。触媒燃焼器要素は、火花点火器を含む、適 宜な手段によつて活性化される。 第１２図に示した開放炎予熱器は本書で開示された第２または第３加熱器とと もにまたはそれらなしで使用され得る。本発明のすべての実施例において、灯油 型燃料を使用するときエンジンの冷間起動時液体燃料を少なく とも蒸発するために少なくとも２段予熱器装置を使用するのが好適である。加熱 要素の特別な配置はエンジンの特別な用途、とくにかかるエンジンの運転中遭遇 されると思われる最も冷たい温度およびエンジンに使用される燃料の型に依存す る。 第１４図は本発明のさらに他の実施例を示す。とくに、エンジン２６０はドー ム型の燃焼室２６２、シリンダ２６６内で往復動するピストン２６４；および燃 焼室２６２を設けるためにシリンダ２６６の上方端を閉止するシリンダヘツド２ ６８を含んでいる。 エンジン２６０は燃料が公知の燃料噴射原理にしたがつて燃焼室２６２へ直接 燃料を供給するための適宜な燃料噴射器ポンプ（図示せず）に接続される燃料噴 射器２７６を通って許容される直接噴射エンジンとして示される。適宜な点火源 に接続される点火プラグ２７８は燃焼室２６２中のチヤージの燃焼を開始するた めの火花付勢を提供する。任意に、加熱器または熱保持器２８２が燃焼室２６２ の上方端の内壁に沿って設けられ得る。加熱器または熱保持要素２８２は、設け られるならば、第５図に示したような加熱器または熱保持器要素６８に対応する 。 第１３図の実施例は公知の弁作動装置によつて作動し得る、弁付き入口および 排気ポート２８４，２８６を使用するように示されそして入口ポート２８４は、 所望ならば、本書で記載された燃料予熱器のいずれかを備え得 る気化器または他のチヤージ調製装置と連通している。任意に、弁２８４，２８ ６はピストン２６４の往復動と周期的なタイミングにおいて燃焼室２６２へ空気 を供給するための他の手段、例えば、ピストン２６４と同期して作動する第５図 および第６図のチヤージ伝送ポート９６と同様な空気伝送ポートのために除去さ れ得る。 吹き出し室２８８がエンジン２６０のヘツド２６８に設けられかつ第７図に示 される熱保持器１６２と連係する縮減開口１７０と一致すべく形作られる縮減開 口２９０を通って燃焼室２６２と連通する。すなわち、縮減開口は０．００５〜 ０．０２０（０．１２７〜０．５０８ｍｍ）程度の最大断面寸法を有するように 寸法付けられそして燃焼室から室２８８に向かって動く炎前部を消滅させる。開 口２９０は点火プラグ２７８の電極２７９に向かって狙いを定められてエンジン の運転の間中電極を清浄に維持すべく計算された方向に室２８８から膨張するガ スを向ける。 第１４図に示される本発明の実施例の作動を次に説明する。ピストン２６４の 下向ストロークは入口弁２８４（または空気がエンジンのクランクケースを通っ てまたは他の手段により燃焼室に汲み上げられるならば適宜な空気伝送ポート） を介して空気を引き込む。第２図、第４図、第７図および第１２図に示した、加 熱器６０，６６，１６０，２２８と同様な空気用の適宜な予熱器が所望ならば燃 焼空気を予熱するのに使用され得る。次の上 向ストロークで空気は圧縮されかつ適宜な瞬間に燃料が噴射器２７６を通して燃 焼室に直接噴射される。燃料空気チヤージの１部分が吹き出し室２８８中で圧縮 されかつ適切な時間で燃焼室２６２内のチヤージが点火プラグ２７８により点火 される。点火の前に、加熱材料２８２がエンジンの冷間起動の間中燃焼室を加熱 するために活性化されることができるかまたは予熱プラグが電気エネルギが利用 可能である場合に利用され得る。加熱器２８２の材料が熱再発生器、すなわち、 符号１６３（第７図）で示されるようなサイクルからサイクルへ燃焼室内で熱を 維持する材料であるならば、その場合にそれはエンジンの最初の数燃焼サイクル 後実施される。 ピストン２６４の動力ストロークの間中、燃焼室２６２はピストン２６４が燃 焼室中の圧力を増加することにより下方に駆動されるので膨張する。燃焼生成物 の膨張および冷却による燃焼室中の圧力降下時、室２８８は燃焼室を排気しかつ その中で非常に圧縮されたガスは電極を清浄な状態に維持するために点火プラグ ２７８の電極２７９に対して高速噴流として直接放出される。これは灯油を基礎 にした燃料を使用する火花点火エンジンにおいて点火プラグを汚す傾向がある灯 油を基礎にした燃料のごとき燃料を使用するときとくに有用である。 動力ストロークの終わり近くで、排気弁（またはポート）が開放されかつ吸気 弁が前のサイクルからの燃焼生成物が排気されるとき新たなチヤージを導入する ために 開放される。 エンジンは第１４図の２つのストロークサイクル過程に関連して説明されるけ れども、装置が４ストロークエンジンによつても同様に作動し得ることは明らか であろう。室２８８は単一連続室であつてもまたは図示のごとく多数の室に分割 されても良い。排気弁２８６はピストンがその底部死点（ＢＤＣ）位置に近づく ときピストンにより通常被覆される排気ポートにより置換され得る。リード弁装 置が同様に第１３図に示した型の２サイクルエンジンに示されるように利用され ることができ、それは適宜なチヤージ伝送ポートと組み合わせて作用するかまた は燃焼室２６２と直接連通する導管またはポートと連係して設けられ得る。 理解されるべきことは、本発明の種々の実施例の前記説明は例示のためのみに 提供されかつ本発明の他の実施例および同等物は記載された本発明の概念の精神 および範囲から逸脱することなく本書の教示にしたがつて構成され得るというこ とである。したがつて、本発明は添付された請求の範囲の範囲および概念によつ てのみ制限されるものである。

【手続補正書】 【提出日】１９９７年１０月１５日 【補正内容】 請求の範囲 １．チヤージ吸気管（２２，６６，１７６）；該吸気管と連通している燃焼室 ；液体燃料源（４８，２４４）；該液体燃料源からの燃料を受容しかつ前記吸気 管に流れる空気に燃料を供給するための吸気管に接続されるチヤージ調製装置（ ２６，１４８）；前記燃焼室内の火花点火器（３０，１８０，２７８，１６６） および前記吸気管内の流れ制御弁（５０，１５０，１９６）を含むピストン型内 燃火花点火エンジンにおいて、 前記吸気管に隣接する燃料蒸発室（４０，４６，１８８，２４６）； 前記燃料蒸発室と連通しかつ燃料源から液体燃料を受容しかつ該燃料を蒸発室 へ供給すべく配置される液体燃料供給ポート（４４，１５６，２２２）； 前記燃料蒸発室と熱交換関係にある第１加熱装置（５２，１９０，２２０，２ ４８）； 蒸発燃料を前記蒸発室から受容しかつ該燃料を吸気管へ供給するための前記流 れ制御弁の下流の室と吸気管との間の蒸発燃料供給ポート（５８）；および 前記燃焼室へ供給される空気および燃料に熱を付加するために配置される火花 点火器以外の第２加熱装置（３２，６０，６６，６８，１６２，２００，２２８ ，２８２）からなることを特徴とするピストン型内燃機関の改良。 ２．前記第２加熱装置が前記燃料供給ポートが吸気マニホールドを遮断する蒸 発燃料供給ポートに近接して前記吸 気マニホールドと連係し、そして前記第２加熱装置が前記吸気管に供給されるか またはその中で流れている空気および燃料に熱を付加すべく配置されることを特 徴とする請求項１に記載のピストン型内燃機関の改良。 ３．前記第２加熱装置が前記エンジン燃焼室内に置かれた電気付勢の予熱プラ グ（３２）からなることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の改良。 ４．前記エンジンがチヤージ取り入れポート（９４）、チヤージ伝送ポート（ ９６）および燃焼室と連通する排気ポート（９８）、吸気管から燃料および空気 からなるチヤージを受容すべく配置されたクランクケース（２００）、および該 クランクケースと前記チヤージ伝送ポートとの間のチヤージ伝送通路を有し、そ れにより前記クランクケース内の往復動ピストン運動が周期的にチヤージを前記 クランクケース内に引き込みかつ前記チヤージ伝送ポートへ供給させる２ストロ ーク、往復動ピストンエンジンであり、さらに前記第２加熱装置（１１０）が前 記クランクケース内に設けられ、そしてさらに前記第２加熱装置の作動を制御す るための手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の改良。 ５．前記吸気管内の蒸発燃料の存在を感知するための感知手段（９０）および 前記吸気管内の蒸発燃料の存在を指示する前記吸気管内の蒸発燃料の存在を感知 するための前記手段からの信号に応答してエンジン起動信号を発生するための手 段（８４）を含むことを特徴とする請求項１に記 載の内燃機関の改良。 ６．前記加熱装置の少なくとも１つが化学加熱器（２００，２２０，２２８） であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の改良。 ７．前記エンジンがシリンダ内のピストンとシリンダの閉止端との間に燃焼室 を画成する少なくとも１つのシリンダを含み、そして前記第２加熱装置が前記燃 焼室を画成するシリンダ壁材料より大きい程度に１つの燃焼サイクルから次の燃 焼サイクルへ燃焼熱を維持する熱保持材料から形成される前記シリンダの前記閉 止端の熱保持装置（６８，１６２，２８２）からなることを特徴とする請求項１ に記載の内燃機関の改良。 ８．前記熱保持装置が縮減開口を介して燃焼室と連通する少なくとも１つの第 ２室（１６８）を画成することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の改良。 ９．前記ピストンの頂部死点（ＴＤＣ）位置での燃焼室の容積がＶでありかつ 前記少なくとも１つの第２室の容積が約０．０５〜０．２０Ｖであり； 前記第２室（１６８）が周辺長さを有する周辺に延びる室からなりかつ前記縮 減開口が前記周辺室の周辺長さにほぼ等しい周辺長さを有し；そして 前記縮減開口の高さが０．００５〜０．０２０インチ（０．１２７〜０．５０ ８ｍｍ）程度であることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の改良。 １０．前記燃焼室内に火花点火器装置を含み、そして前 記縮減開口が１または複数の前記第２室から前記火花点火器装置に向かって外方 にすべてのガスの流れを向けるべく配置されることを特徴とする請求項８または ９に記載の内燃機関の改良。 １１．エンジン用の電気バツテリ動力源（３６）、エンジン用電気起動モータ （２０）および前記起動モータを付勢するために前記起動モータへの前記バツテ リの接続を可能にする起動回路を含み、前記吸気管内の蒸発燃料の存在を感知し かつ蒸発燃料信号を発生するための蒸発燃料センサ（９０）；前記加熱装置の少 なくとも１つへ前記バツテリを接続するための手段（８４，６２，６４，３３） ；エンジン起動信号を発生すべく配置された手動操作のスイツチ装置（８６）； 少なくとも前記エンジン起動信号および前記蒸発燃料信号を受信し、かつ前記バ ツテリを前記起動モータに接続するために前記起動回路を活性化すべくマイクロ プロセツサプログラムに応じて起動モータ係合信号を出力すべく配置かつプログ ラムされるマイクロプロセツサ（８４）からなることを特徴とする請求項１に記 載の内燃機関の改良。 １２．燃焼室、該燃焼室へ燃料／空気チヤージを供給するためのチヤージ供給 装置、および燃焼室内のチヤージ点火装置を含む内燃機関において、前記燃焼室 に隣接しかつそれと熱交換関係にある化学加熱器からなることを特徴とする内燃 機関。 １３．前記化学加熱器が再循環可能であることを特徴と する請求項１２に記載の内燃機関。 １４．前記チヤージ供給装置内の燃料加熱装置（５２，１９０，２２０，２４ ８）を特徴とする請求項１２に記載の内燃機関。 １５．前記燃料加熱装置が燃料蒸発装置からなることを特徴とする請求項１４ に記載の内燃機関。 １６．チヤージ吸気管（２４，６６，１７６）；液体燃料源（４８，２４４） ；該液体燃料源からの燃料を受容しかつ前記吸気管に流れる空気に燃料を導入す るための吸気管に接続されるチヤージ調製装置（２６，１４８）；および前記吸 気管内の流れ制御弁（５０，１５０，１９６）を含むピストン型内燃火花点火エ ンジンにおいて、 前記吸気管に隣接する燃料予熱室（２２２）； 前記燃料予熱室と連通しかつ燃料源から液体燃料を受容する燃料ポート（４４ ）； 前記燃料予熱室と熱交換関係にある化学加熱装置（２２０）； 前記化学加熱装置を活性化するための手段（２２６）；および 前記流れ制御弁の下流の前記吸気管へ前記予熱室において予熱された燃料を供 給するための手段（１５８）からなることを特徴とするピストン型内燃機関。 １７．前記エンジンが燃焼室を含み、さらに、該燃焼室と熱交換関係に配置さ れる燃焼室加熱装置（６８，１６２，２００，２８２）を特徴とする請求項１６ に記載の内燃 機関。 １８．前記燃焼室加熱装置が燃焼室壁材料より大きい程度に１つの燃焼サイク ルから次の燃焼サイクルへ燃焼熱を維持する熱保持材料（６８，１６２，２８２ ）からなることを特徴とする請求項１７に記載の内燃機関。 １９．前記燃焼室加熱装置が化学加熱器（２００）からなることを特徴とする 請求項１７に記載の内燃機関。 ２０．燃焼室、および該燃焼室へチヤージを供給するための燃料／空気チヤー ジ供給装置を含む内燃機関において、少なくとも前記チヤージが前記燃焼室に供 給される前に前記チヤージ供給装置内のチヤージの少なくとも燃料を加熱するた めの化学加熱器（２２８）を特徴とする内燃機関。 ２１．前記化学加熱器が再循環可能であることを特徴とする請求項２０に記載 の内燃機関。 ２２．エンジンを起動し得るように火花点火の内燃ピストンエンジンに供給さ れる液体デイーゼル燃料を調節するための液体デイーゼル燃料調節方法において 、 液体デイーゼル燃料を第１加熱器に供給しかつ若干の液体デイーゼル燃料を蒸 発させ； 蒸発デイーゼル燃料をチャージ吸気管に供給しかつ蒸発燃料を空気と混合し； エンジン燃焼室内の燃料の点火前に第２加熱器によつて蒸発燃料および空気チ ヤージを加熱する工程からなることを特徴とする液体デイーゼル燃料調節方法。 ２３．前記蒸発燃料および空気チヤージを加熱する工程が前記チヤージ吸気管 において実施されることを特徴とする請求項２２に記載の液体デイーゼル燃料調 節方法。 ２４．前記蒸発燃料および空気チヤージを加熱するための工程が火花点火器以 外の加熱装置によつてエンジンの燃焼室内で実施されることを特徴とする請求項 ２２に記載の液体デイーゼル燃料調節方法。 ２５．蒸発または加熱工程の少なくとも１つが再循環可能な化学加熱器を使用 して実施されることを特徴とする請求項２４に記載の液体デイーゼル燃料調節方 法。 ２６．デイーゼル燃料の、火花点火の、ピストン型内燃機関における点火プラ グの汚れを防止するための点火プラグ汚れ防止方法において、 エンジンの燃焼室へ蒸発したデイーゼル燃料および空気からなるチヤージを供 給し； エンジンを作動しかつ燃焼室に隣接して第２室へ各供給されたチヤージの僅か な部分を圧縮しそして開口が第２室からエンジン点火プラグの電極に向かって膨 張するすべてのガス流れを向けるように形作られた縮減開口を介して燃焼室と連 通し；そして ピストンの動力ストロークの間中各エンジン燃焼サイクルにおいて第２室から エンジン点火プラグ電極に向けて高速膨張ガスの噴流を放出する工程からなるこ とを特徴とする点火プラグ汚れ防止方法。 ２７．隣接する燃焼室の壁の温度より高い第２燃焼室を 画成する壁の温度を維持する工程を含むことを特徴とする請求項２６に記載の点 火プラグ汚れ防止方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｎ 17/02 Ｆ０２Ｎ 17/02 Ｄ 17/04 17/04 Ｂ (72)発明者 ポーリング，アンドリュウ・エー アメリカ合衆国 メリーランド州21037, エッヂウオーター，タラゴン・レイン 120 (72)発明者 ミルズ，ペーター・ワイ アメリカ合衆国 メリーランド州21619, チェスター，クイーンズ・ランディング, クイーン・ヴィクトリア・ウェイ 22ディ ー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．チヤージ吸気管；該吸気管と連通している燃焼室；液体燃料源；該液体燃 料源からの燃料を受容しかつ前記吸気管に流れる空気に燃料を供給するための吸 気管に接続されるチヤージ調製装置；前記燃焼室内の火花点火器および前記吸気 管内の流れ制御弁を含むピストン型内燃火花点火エンジンにおいて、その改良が 、 前記吸気管に隣接する燃料蒸発室； 前記燃料蒸発室と連通しかつ燃料源から液体燃料を受容しかつ該燃料を蒸発室 へ供給すべく配置される液体燃料源； 前記燃料蒸発室と熱交換関係にある第１加熱装置； 蒸発燃料を前記蒸発室から受容しかつ該燃料を吸気管へ供給するための前記流 れ制御弁の下流の室と吸気管との間の蒸発燃料供給ポート；および 前記燃焼室へ供給される空気および燃料に熱を付加するために配置される火花 点火器以外の第２加熱装置からなることを特徴とするピストン型内燃機関の改良 。 ２．前記吸気管と連係しかつ前記流れ制御弁が閉止されるかまたはほぼ閉止さ れるとき該流れ制御弁の下流で前記吸気管へ液体燃料を通常供給すべく配置され るアイドル回路を含み、そして該アイドル回路からの液体燃料が前記液体燃料供 給ポートへ供給されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のピストン型内 燃機関の改良。 ３．前記第２加熱装置が前記燃料供給ポートが吸気マ ニホールドに交差する場合に蒸発燃料供給ポートに近接して前記吸気マニホール ドと連係し、そして前記第２加熱装置が前記吸気管に供給されるかまたはその中 に流れている空気および燃料に熱を付加するために配置されることを特徴とする 請求の範囲第１項に記載の内燃機関の改良。 ４．前記燃料蒸発室がエンジンがその通常起動位置にあるとき上方に延びるそ の長手方向軸線により細長くされ；そして前記第１加熱装置が細長くされかつ前 記燃料蒸発室を画成する内壁に近接して延び；前記液体燃料供給ポートが前記燃 料蒸発室の下方端区域に隣接して置かれそして前記蒸発燃料供給ポートが前記燃 料蒸発室の上方端区域に隣接して置かれることを特徴とする請求の範囲第２項に 記載の内燃機関の改良。 ５．前記燃料蒸発室を熱的に絶縁するための熱絶縁手段を含むことを特徴とす る請求の範囲第４項に記載の内燃機関の改良。 ６．前記第２加熱装置が前記吸気管に広がる格子からなることを特徴とする請 求の範囲第１項に記載の内燃機関の改良。 ７．前記第２加熱装置が前記吸気管と連係する環状スリーブからなることを特 徴とする請求の範囲第１項に記載の内燃機関の改良。 ８．前記第２加熱装置が電気抵抗加熱セラミツク材料からなることを特徴とす る請求の範囲第１項、第６項ま たは第７項のいずれか１項に記載の内燃機関の改良。 ９．前記第２加熱装置がエンジン燃焼室内に置かれた電気付勢の予熱プラグか らなることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の内燃機関の改良。 １０．前記エンジンがチヤージ取り入れポート、チヤージ伝送ポートおよび燃 焼室と連通する排気ポート、吸気管から燃料および空気からなるチヤージを受容 すべく配置されたクランクケース、および該クランクケースと前記チヤージ伝送 ポートとの間のチヤージ伝送通路を有し、それにより前記クランクケース内の往 復動ピストン運動が周期的にチヤージを前記クランクケース内に引き込みかつ前 記チヤージ伝送ポートへ供給させる２ストローク、往復動ピストンエンジンであ り、前記第２加熱装置が前記クランクケース内に設けられ、前記第２加熱装置の 作動を制御するための手段を備えることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の 内燃機関の改良。 １１．前記チヤージ調製手段が前記アイドル回路を含む気化器からなり、該気 化器が前記流れ制御弁の上流の前記吸気管内に置かれ、前記流れ制御弁が吸気管 を通る空気の流れを調整するための絞り弁からなることを特徴とする請求の範囲 第２項に記載の内燃機関の改良。 １２．前記吸気管内の蒸発燃料の存在を感知するための感知手段および前記吸 気管内の蒸発燃料の存在を指示する前記吸気管内の蒸発燃料の存在を感知するた めの前記手段からの信号に応答してエンジン起動信号を発生す るための手段を含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の内燃機関の改良 。 １３．前記チヤージ調製装置が前記吸気管と連係する燃料噴射器を含むことを 特徴とする請求の範囲第１項に記載の内燃機関の改良。 １４．前記加熱装置の少なくとも１つが化学加熱器であることを特徴とする請 求の範囲第１項に記載の内燃機関の改良。 １５．前記第１加熱装置が電気付勢予熱プラグであることを特徴とする請求の 範囲第１項に記載の内燃機関の改良。 １６．前記エンジンがシリンダ内のピストンとシリンダの閉止端との間に燃焼 室を画成する少なくとも１つのシリンダを含み、そして前記第２加熱装置が前記 燃焼室を画成するシリンダ壁材料より大きい程度に１つの燃焼サイクルから次の 燃焼サイクルへ燃焼熱を維持する熱保持材料から形成される前記シリンダの前記 閉止端の熱保持装置からなることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の内燃機 関の改良。 １７．前記熱保持装置が縮減開口を介して燃焼室と連通する少なくとも１つの 第２室を画成することを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の内燃機関の改良 。 １８．前記ピストンの頂部死点（ＴＤＣ）位置での燃焼室の容積がｖでありか つ前記少なくとも１つの第２室の容積が約０．０５〜０．２０ｖであることを特 徴とす る請求の範囲第１７項に記載の内燃機関の改良。 １９．前記第２室が周辺長さを有する周辺に延びる室からなりかつ前記縮減開 口が前記周辺室の周辺長さにほぼ等しい周辺長さを有することを特徴とする請求 の範囲第１７項に記載の内燃機関の改良。 ２０．前記縮減開口の高さが０．００５〜０．０２０インチ（０．１２７〜０ ．５０８ｍｍ）程度であることを特徴とする請求の範囲第１９項に記載の内燃機 関の改良。 ２１．前記熱保持装置がそれぞれの縮減開口を介して前記燃焼室と各々連通す る複数の前記第２室を画成することを特徴とする請求の範囲第１９項に記載の内 燃機関の改良。 ２２．前記ピストンの頂部死点（ＴＤＣ）位置における燃焼室の容積がｖであ りそして前記第２室の容積がまとめておよそ０．０５〜０．２０ｖであることを 特徴とする請求の範囲第１９項に記載の内燃機関の改良。 ２３．前記燃焼室内に火花点火器装置を含み、そして前記縮減開口が１または 複数の前記第２室から前記火花点火器装置に向かって外方にすべてのガスの流れ を向けるべく配置されることを特徴とする請求の範囲第１７項または第１９項に 記載の内燃機関の改良。 ２４．燃焼室、該燃焼室へ燃料／空気チヤージを供給するためのチヤージ供給 装置、および前記燃焼室内のチヤージ点火装置を含む内燃機関において、その改 良が前 記燃焼室に隣接しかつそれと熱交換関係にある化学加熱器からなることを特徴と する内燃機関の改良。 ２５．前記化学加熱器が再循環可能であることを特徴とする請求の範囲第２４ 項に記載の内燃機関の改良。 ２６．前記化学加熱器の再循環が前記化学加熱器を加熱および冷却することに より実施され、それにより前記エンジンの運転からの熱が前記化学加熱器の再循 環加熱を実施することを特徴とする請求の範囲第２５項に記載の内燃機関の改良 。 ２７．前記化学加熱器と連係する手動活性体を含むことを特徴とする請求の範 囲第２４項に記載の内燃機関の改良。 ２８．前記チヤージ供給装置内に燃料加熱装置を含むことを特徴とする請求の 範囲第２４項に記載の内燃機関の改良。 ２９．前記燃料加熱装置が燃料蒸発装置からなることを特徴とする請求の範囲 第２８項に記載の内燃機関の改良。 ３０．チヤージ吸気管；液体燃料源；該液体燃料源からの燃料を受容しかつ前 記吸気管に流れる空気に燃料を導入するための吸気管に接続されるチヤージ調製 装置；および前記吸気管内の流れ制御弁を含むピストン型内燃火花点火エンジン において、その改良が、 前記吸気管に隣接する燃料予熱室； 前記燃料予熱室と連通しかつ燃料源から液体燃料を受 容する液体燃料ポート； 前記燃料予熱室と熱交換関係にある化学加熱装置； 前記化学加熱装置を活性化するための手段；および 前記流れ制御弁の下流の前記吸気管へ前記予熱室において予熱された燃料を供 給するための手段からなることを特徴とするピストン型内燃機関の改良。 ３１．前記吸気管と連係する第２加熱装置、該加熱装置が前記吸気管内に流れ る空気および前記燃料予熱室から前記吸気管に供給される予熱燃料に熱を付加す べく配置され；そして 前記第２加熱装置の作動を制御するための手段を含むことを特徴とする請求の 範囲第３０項に記載の内燃機関の改良。 ３２．前記エンジンが燃焼室、および該燃焼室と熱交換関係に配置される燃焼 室加熱装置を含むことを特徴とする請求の範囲第３０項に記載の内燃機関の改良 。 ３３．前記燃焼室加熱装置が電気的に作動され；そして前記燃焼室加熱装置の 作動を制御する手段が設けられることを特徴とする請求の範囲第３２項に記載の 内燃機関の改良。 ３４．前記燃焼室加熱装置が燃焼室壁材料より大きい程度に１つの燃焼サイク ルから次の燃焼サイクルへ燃焼熱を維持する熱保持材料からなることを特徴とす る請求の範囲第３２項に記載の内燃機関の改良。 ３５．前記燃焼室加熱装置が化学加熱器からなること を特徴とする請求の範囲第３２項に記載の内燃機関の改良。 ３６．燃焼室、および該燃焼室へチヤージを供給するための燃料／空気チヤー ジ供給装置を含む内燃機関において、その改良が少なくとも前記チヤージが前記 燃焼室に供給される前に前記チヤージ供給装置内のチヤージの少なくとも燃料を 加熱するための化学加熱器からなることを特徴とする内燃機関の改良。 ３７．前記化学加熱器が再循環可能であることを特徴とする請求の範囲第３６ 項に記載の内燃機関の改良。 ３８．前記化学加熱器が該化学加熱器を加熱および冷却することにより再循環 されそして前記化学加熱器を加熱および冷却するための手段を含むことを特徴と する請求の範囲第３７項に記載の内燃機関の改良。 ３９．前記化学加熱器が前記エンジンと熱交換関係にあり、それにより前記エ ンジンの運転が前記化学加熱器の再循環加熱を実施することを特徴とする請求の 範囲第３８項に記載の内燃機関の改良。 ４０．前記化学加熱器が手動活性体を含むことを特徴とする請求の範囲第３６ 項に記載の内燃機関の改良。 ４１．前記チヤージの燃料が液体として供給されそして前記化学加熱器が前記 チヤージの燃料を蒸発させるべく配置されることを特徴とする請求の範囲第３６ 項に記載の内燃機関の改良。 ４２．前記第１加熱装置が前記燃料供給源からの燃料 を受容するための芯または燃焼器；該芯または燃焼器上の燃料を点火するための 点火器；前記芯または燃焼器上の燃料へ空気を供給するための空気供給源；およ び前記点火器の作動を制御するための手段からなることを特徴とする請求の範囲 第１項に記載の内燃機関の改良。 ４３．前記第１加熱装置が前記燃焼室と熱交換関係の位置へ前記芯または燃焼 室からの熱い燃焼ガスを搬送するための煙突を含むことを特徴とする請求の範囲 第４２項に記載の内燃機関の改良。 ４４．前記芯または燃焼器への空気の供給を制御するための手段を含むことを 特徴とする請求の範囲第４２項に記載の内燃機関の改良。 ４５．前記吸気管と連係しかつ前記流れ制御弁が閉止されるかまたはほぼ閉止 されるとき該流れ制御弁の下流で前記吸気管へ液体燃料を供給すべく配置される アイドル回路を含み、そして該アイドル回路からの液体燃料が前記芯または燃焼 器へ供給されることを特徴とする請求の範囲第４２項に記載のピストン型内燃機 関の改良。 ４６．エンジン用の電気バツテリ動力源、エンジン用電気起動モータおよび前 記起動モータを付勢するために前記起動モータへの前記バツテリの接続を可能に する起動回路を含み、そのさらに他の改良が、 前記吸気管内の蒸発燃料の存在を感知しかつ蒸発燃料信号を発生するための蒸 発燃料センサ；前記加熱装置の少なくとも１つへ前記バツテリを接続するための 手段； エンジン起動信号を発生すべく配置された手動操作のスイツチ装置；少なくとも 前記エンジン起動信号および前記蒸発燃料信号を受信し、かつ前記バツテリを前 記起動モータに接続するために前記起動回路を活性化するためにマイクロプロセ ツサプログラムに応じて起動モータ係合信号を出力すべく配置かつプログラムさ れるマイクロプロセツサからなることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の内 燃機関の改良。 ４７．エンジンを起動し得るように火花点火の内燃ピストンエンジンに供給さ れる液体デイーゼル燃料を調節するための液体デイーゼル燃料調節方法において 、 液体デイーゼル燃料を第１加熱器に供給しかつ若干の液体デイーゼル燃料を蒸 発させ； 蒸発デイーゼル燃料をチャージ取り入れ管に供給しかつ蒸発燃料を空気と混合 し； エンジン燃焼室内の燃料の点火前に第２加熱器によつて蒸発燃料および空気チ ヤージを加熱する工程からなることを特徴とする液体デイーゼル燃料調節方法。 ４８．前記蒸発燃料および空気チヤージを加熱する工程が前記チヤージ取り入 れ管において実施されることを特徴とする請求の範囲第４７項に記載の液体デイ ーゼル燃料調節方法。 ４９．前記蒸発燃料および空気チヤージを加熱するための工程が火花点火器以 外の加熱装置によつてエンジンの燃焼室内で実施されることを特徴とする請求の 範囲第 ４７項に記載の液体デイーゼル燃料調節方法。 ５０．蒸発または加熱工程の少なくとも１つが再循環可能な化学加熱器を使用 して実施されることを特徴とする請求の範囲第４９に記載の液体デイーゼル燃料 調節方法。 ５１．デイーゼル燃料の、火花点火の、ピストン型内燃機関における点火プラ グの汚れを防止するための点火プラグ汚れ防止方法において、 エンジンの燃焼室へ蒸発したデイーゼル燃料および空気からなるチヤージを供 給し； エンジンを作動しかつ燃焼室に隣接して第２室へ各供給されたチヤージの僅か な部分を圧縮しそして開口が第２室からエンジン点火プラグの電極に向かって膨 張するすべてのガス流れを向けるように形作られた縮減開口を介して燃焼室と連 通し；そして ピストンの動力ストロークの間中各エンジン燃焼サイクルにおいて第２室から エンジン点火プラグ電極に向けて高速膨張ガスの噴流を放出する工程からなるこ とを特徴とする点火プラグ汚れ防止方法。 ５２．隣接する燃焼室の壁の温度より高い第２燃焼室を画成する壁の温度を維 持する工程を含むことを特徴とする請求の範囲第５１項に記載の点火プラグ汚れ 防止方法。