JPH11512503A

JPH11512503A - クランクケース圧力バリアを備えた内燃機関

Info

Publication number: JPH11512503A
Application number: JP9511525A
Authority: JP
Inventors: ハミー，ノーバート
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-09-15
Filing date: 1996-09-13
Publication date: 1999-10-26
Also published as: US5771849A; DE69602207D1; ATE179240T1; EP0850352A1; EP0850352B1; AU704008B2; CA2231595A1; WO1997010417A1; AU6920696A; DE69602207T2

Abstract

(57)【要約】シリンダ（１０）と、クランクケース（３０）と、クランクケース内で回動自在のクランク軸と、ピストンと、クランク軸に設けられ、前記ピストンを支持してシリンダ（１０）内で往復運動させるコネクティングロッドとを備えた内燃機関である。バリア部材がコネクティングロッド（１３）の周囲に延在して、シリンダ（１０）をクランクケース（３０）から封止状に分離する。バリア部材（２０）は横方向に移動自在に設けられており、ピストン（１２）のシリンダ（１０）内での往復運動に伴うコネクティングロッド（１３）の角運動を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】クランクケース圧力バリアを備えた内燃機関本発明は往復動内燃機関に係わり、特に（これに限定されるものではないが）２ストロークエンジンに関する。原動機設計の分野では、２サイクルエンジンの歴史は長い。交互の行程のそれぞれが動力行程であることから排気量あたり及び重量あたりの高出力が得られ、このため２ストロークエンジンは魅力的な解決手段となっている。残念ながら、ほとんどの２サイクルエンジンは、所要のエンジン部品を潤滑するのに燃料／オイル混合物（例えば混合比２０：１）を利用している。この点から２サイクルの燃焼品質を常に汚いものとしてしまい、２サイクルエンジンが自動車工業界の本流の中でまじめに取り上げることができるライバルとなることを阻んできた。近年の２サイクルエンジンのほとんどは、吸入空気がクランクケースを介して圧送される「ループ掃気」を採用している。流入空気は、クランクケースの壁に取り付けられたリード弁、ロータリ弁、又はディスク弁によって制御される。排気ポートをロータリ弁に適合させることにより、特定のＲＰＭの範囲に関して掃気パルスが調整され、吸気効率を向上させるようにする場合がある。最近の２サイクルエンジンを清浄化する努力の中には、分離潤滑方式を備えた直接燃料噴射がある。しかしながら、流入空気は依然としてクランクケースを介して流れるため、油の粒子によって汚染される。クランクケース掃気に本質的なこの問題を克服するために、スーパーチャージャ、ターボチャージャ、２次ピストン及びシリンダ等の種々の外部掃気方式を発展させたメーカーもある。外部掃気によって吸入空気を清浄に保つことができる（空気はクランクケースを介さない。）が、運転中のシリンダを充填する外部ポンプ装置は非常に複雑なものとなり、２サイクルエンジンが持つ主要な魅力を失わせることとなった。この発明の１つの目的は、２サイクルエンジンが本質的に持っている単純さ（可動部品が少ない。）を保持しつつ、燃料とオイルとの混合、クランクケース内の流入空気流、ローラベアリング（主軸受、大端部）、ループ掃気による吸気の制限、比較的低圧な吸入充填圧力といった主要な弱点を軽減することである。本発明によれば、シリンダと、クランクケースと、前記クランクケース内で回転可能なクランク軸と、ピストンと、前記ピストンを支持して前記シリンダ内で往復運動を行わせるとともに、前記クランク軸に取り付けられているコネクティングロッドとを備えた内燃機関であって、前記コネクティングロッドの周囲にバリア部材が延在して前記シリンダを前記クランクケースから封止状に分離しており、前記バリア部材は横方向に変位自在とされて前記ピストンが前記シリンダ内で往復運動するときに前記コネクティングロッドが角運動を行えるようにしたことを特徴とする内燃機関が提供される。バリア部材は、好ましくは枢動する封止カラーによって前記コネクティングロッドに取り付けられた、横方向に摺動自在のプレートの形態である。封止カラーはソケット−ボールカップリングのソケットであって、ボールは前記コネクティングロッド上に形成される。前記クランクケースとシリンダとの間でエンジンの壁に浅い凹部を形成し、前記プレートがその浅い凹部に摺動自在に配置されて横方向の移動ができるようにしてもよい。好ましくは、エンジンはシリンダ内のピストンの下方でかつバリア部材の上方にあるスペースに設けられた空気を吸入するための吸気ポートと、その吸気ポートに設けられた逆止弁と、前記スペースと前記ピストン上方の燃焼室との間の流通を確立する移送流路とを備える。上行行程で前記吸気ポートから吸入された吸入空気は圧縮され、下行行程において前記燃焼室に移送ポートを介して上方に圧送される。前記移送流路は、シリンダ壁の下方部分に上方に延在する溝とすることができる。この移送流路は、ピストンが上行行程のある点に達すると、ピストンによって閉止される。エンジンはまた、圧縮された吸入空気が燃焼室内の燃焼ガスを上行行程で掃気するように、時間に従って動作する頭上ロータリ弁を備えてもよい。以下、この発明を添付図面のみを参照して、実施例によってより詳細に説明する。図１はピストンが上死点（ＴＤＣ）に位置する状態の本発明第１実施例によるエンジンブロックの断面正面図である。図２はピストンがクランク角８５度に位置する状態の本発明第１実施例によるエンジンブロックの断面正面図である。図３はピストンが下死点（ＢＤＣ）に位置する状態の本発明第１実施例によるエンジンブロックの断面正面図である。図４はピストンがクランク角２２１度に位置する状態の本発明第１実施例によるエンジンブロックの断面正面図である。図５は第１実施例についてのピストン下方の吸気スペースを介した断面平面図である。図６はピストンが上死点（ＴＤＣ）に位置する状態の本発明第２実施例によるエンジンブロックの断面正面図である。図７はピストンがクランク角８５度に位置する状態の本発明第２実施例によるエンジンブロックの断面正面図である。図８はピストンがクランク角１７０度に位置する状態の本発明第２実施例によるエンジンブロックの断面正面図である。図９はピストンが下死点（ＢＤＣ）に位置する状態の本発明第２実施例によるエンジンブロックの断面正面図である。図１０はピストンがクランク角２２１度に位置する状態の本発明第２実施例によるエンジンブロックの断面正面図である。図１１は第２実施例のピストン及びリストピンを示す横断面図である。図１２はピストンが上死点（ＴＤＣ）に位置する状態の本発明第３実施例によるエンジンブロックの断面正面図である。図１３はピストンが上死点（ＴＤＣ）に位置する状態の本発明第４実施例によるエンジンブロックの断面正面図である。図１４は膜状バリアモジュールの平面図である。図１５は膜状バリアモジュールの断面図である。図１６は膜状バリアモジュールの斜視図（長手方向に分割）である。図１７は他の膜ケース（水平分割）の破断斜視図である。図１８は矩形断面コネクティングロッドの斜視図である。図１９は他の可撓タイプ膜の断面図である。図２０は前記可撓タイプ膜とともに角位置にあるコンロッドを示す断面図である。図２１は図１９の断面図を直交する方向から見た断面図である。図２２は図２０の断面図を直交する方向から見た断面図である。図２３はロータリ弁ステムの断面図である。図２４は封止グリッドの詳細を示す図である。図２５は第１，第２，及び第４実施例のロータリ弁の断面図である。図２６は第３実施例のロータリ弁の断面図である。図１を参照すると、エンジンブロック１は、シリンダ壁１０ａを有するシリンダ１０を備えている。エンジンブロック１の最上部には円筒状の封止グリッド保持スリーブ３が設けられ、シリンダと交叉するように延在している。貫通ポート５を有するロータリ弁４は、前記保持スリーブ３の中に配置され、ロータリ弁が回転し前記貫通ポート５がスリーブ３の開口部５ａと整列したときに、燃焼室１０ｂを排気ポート６に連通させる。図１は、ピストン１２が上死点（ＴＤＣ）に位置する状態を示している。燃焼期間中にピストン１２が下降すると、クランク速度の１／２の速度で回転しているロータリ弁４は、クランク角８５度で開き始める（図２）。これにより、燃焼室１０ｂ内の排気ガスはロータリ弁ポート５を通じて速やかに排出される。ポート５は下死点までに再び閉止され（図３）、ピストン１２の上にある燃焼室１０ｂ内でガスが再び圧縮されるようにしている。エンジンブロック１の上側部分は、浅い凹部２２ａによってクランクケース３０から分離されている。その浅い凹部２２ａには、膜状バリア２０を備えた膜状バリアケース２２が設けられている。円筒状の連接棒（以下コンロッドという。）１３は摺動する膜２０に取り囲まれており、その膜２０はシリンダ１０内のピストン１２の下方の空間１０ｃを、クランクシャフト（円３０ａとして図示されている。）を収納するクランクケース３０内の空間４０から封止しつつ分離している。膜２０は、好ましくはステンレス鋼で形成された薄い（例えば０．００６インチ厚の）シートである。この膜２０は、球状のボール・ソケット一体型封止リング２０１（詳細は図１６を参照。）によって、コンロッド１３に係合されている。この膜２０と一体の封止リング２０２は、コンロッド１３に取り付けられた一部球状体２０３を摺動可能に収納しており、膜２０がケース２２内で前後に摺動するときに、コンロッド１３が膜２０に対して枢動できるようにしている。ケース２２は、好ましくはアルミニウム製である。この摺動膜システムによって、コンロッド１３は角運動ができるようになっており、また吸気空間１０ｃ（ピストンの下方）とクランクケース空間４０との間の圧力バリアを形成する。矩形の流路の形態を有する移送ポート１１が、膜バリア２０と吸気ポート７００の直上の点との間でシリンダ壁１０ａに形成されている。この移送ポートにより、ピストンクラウン１２ａがポート１１ａの最上部の下方に位置するときに、ピストン下方の空間１０ｃとピストン上方の空間１０ｂとの間の連通が確立される（図３）。吸気ポート７００は、空間１０ｃ内に延在しており、逆止弁として動作するリード弁７を備えている。これにより、ピストン１２が上行するときにシリンダ空間１０ｃ内に空気が吸入される一方、それに続く下行の際には空気が流出するのを防止する。クランクケース空間４０内の潤滑システムは、従来の（乾燥又は湿潤式油溜め（dry or wet sump）による）油圧システムによる。リード弁７を通じて流れる吸入空気は、油によって汚染されずにすむ。吸入空気は清浄であり、燃料と混合されない。燃料は、移送ポート１１及び排気弁４が閉止された後、ピストン１２がクランク角２２１度に達してピストンクラウン２１ａが移送ポート１１の最上部と同じ平面に位置したときに、噴射弁６から精密に制御されたパルスによって噴射される。燃料噴射弁１８から噴射された燃料噴霧は、熱せられたピストンクラウンを横切って通過するので、燃料は非常に迅速に霧化される。このような構成により、未燃燃料粒子が排気ポート内に排出されるのを防止している。ピストンが下降するときに、ピストンの下方に吸入された清浄な空気は、２：１あるいはそれ以上の比で膜状クランクケースバリア２２に対して圧縮される。これは、従来のクランクケース圧縮式２サイクルエンジンの掃気圧力に対して約４ないし５倍以上の数値である。この高圧縮吸入空気により、ピストンリム１２ａの上方に非常に浅い移送ポート開口部を採用することができる。それは、流速が非常に速いことによる。図５により詳細に示されているが、垂直方向の移送ポート１１は、シリンダ壁の周囲に均等に間隔を開けて設けられた浅い流路である。これは、下降ストロークの後半の期間及び上行ストロークの最初の期間の間に燃焼室内に均一で効率のよい空気流を高速に導入する。この高速の空気流はピストン上方のシリンダ中心に衝突して垂直な柱状の乱流を形成し、排気ガスを上方へ向けて直線的に動かすように、排気ポート５を通じて掃気する。すべての油潤滑作用はクランクケース３０内に閉止されて行われ、空気と燃料との混合気を汚染することがないので、シリンダ壁及びピストンは自己潤滑材料を用いて潤滑される。これは、燃料蒸気が形成する膜によって増進される。これらの機能を達成するために、すでに確認されている金属母材の合金及び表面処理剤を利用することができる。シリンダ壁は、合金の鋳造又は金属母材の鋳造としてよく、例えばシリコンカーバイドのようなセラミック成分を含有するアルミニウムとすることができる。シリンダ壁の表面はＮＣＣ（ニッケル−リン酸ベースのセラミック複合材料）等の処理剤によってコーティングされ、自己潤滑特性を有する超硬質の表面が得られる。ピストンの側壁にも同様の処理を施してよい。これら摺動する表面間の摩擦は、霧化された燃料微粒子によっていっそう小さくされる。油膜は必要とされない。図６に示す第２実施例にあっては、シリンダ壁１０ａは移送スロット５０を備え、これはシリンダブロック内を膜状バリアケース２２の上方の吸気空間まで下降している狭い移送ダクト５０である。この実施例では、シリンダ表面１０ａは、前記狭い移送スロット５０といくつかの小さな油蒸気オリフィス２６とを除いては平滑である。油蒸気オリフィス２６は、両面ピストン２７に潤滑剤をパルス状に供給する。油蒸気オリフィス２６は、環状の油蒸気排気空間２５に接続されており、これにより油溜めに戻る。前記両面ピストンは、そのクラウンプレート及びベース構造に、上部及び底部封止リング２７ａ及び２７ｂを備えている（図１１）。クラウン及びボトムプレートは、筒状のウェブ構造２７ｃによって結合されている。ウェブ構造２７ｃは、ピストンのリストピン１３ａを支持する２つの孔部も有している。ピストン２７のクラウンプレート２７ａとボトムプレート２７ｄとの間の空間は、バネ式分割スリーブ（sprung split sleeve）２８によって閉止されており、スリーブのそれぞれの縁部はピストン構造に取り付けられている。これにより、上部及び底部封止リング２７ａ及び２７ｂの間のピストン外周面は平滑となり、パルス状の潤滑剤蒸気を収容する。パルス化された油蒸気は、上部リングと底部リングとの間に常に保持されるので、燃焼室や空気吸入空間を油で汚染することがない。ピストンクラウンが移送ポート５０の最上部の上方に位置している間、ピストン２７のボトムプレート２７ｄは、ピストンの下行ストロークにおいて、導入された吸入空気を膜状バリア２０に対して６：１の比（正味５気圧）で圧縮する。これは、ピストンがその燃焼工程において、容積形スーパーチャージャのように作用することを示している。このように非常に高い圧力で圧縮すると、空気の移送工程（吸入期間＝クランク角８２度）中で非常に大きなガス流速が発生し、非常に浅い移送スロット５０を用いることができる。この構成は、シリンダ壁をガソリンの燃料蒸気で潤滑する必要がないので、ＣＮＧ（天然ガス）やプロパンを燃焼させるのに非常に適している。本実施例によれば、その過給効果によって、ガソリン又はディーゼル燃料を用いて高出力高トルクを得ることもできる。第１実施例に示したように、排気ポートはクランク角８５度で開き始め（図７）、１７０度で閉鎖される（図８）。ピストン２７のクラウン２７ｃは、ピストン２７が下死点に達したときに（図９）、移送ポート５０の最上部に臨む。このときまでに、排気ポート４は閉じられている。その後、ピストンクラウン２７ｃは図１０に示すように、クランク角２２１度で移送ポートを閉鎖する。図１２に示す第３実施例は、第２実施例と類似の断面であり、ロータリ弁５がピストン最上部と交叉して延在する管状ポートを構成している点が異なる。ロータリ弁体３６は、封止スリーブ３５の内部で、クランク軸速度と等しい速度で回転する。ピストン及び関連する吸排気サイクルは、ポート５が開いたとき、排気ガスがスリーブ３５を通って横方向に排出されることを除いて、第２実施例と同様である。図１３に示す第４の実施例は、燃焼空間を画成する上部シリンダ壁１０ａと、ピストンの下方に大径（大容積）の吸気空間１０ｃを画成する下部シリンダ壁１０ｂとを備えている。シリンダ1０には、第３実施例と類似の狭い移送スロット５０が設けられている。第２及び第３実施例と同様に、ピストン２７は両面構成を有し、クラウンプレート２７ａと大径のベースプレート２７ｂとを備えている。クラウンプレート及びベースプレートは筒状のウェブ構造２７ｃによって結合され、そのウェブ構造２７ｃにはまた、ピストンのリストピン１３ａを保持する２つの孔部が設けられる。膜状クランクケースバリアモジュール２２は、すでに説明したものと同じである。ピストンのボトムプレート２７ｂは、導入された吸入空気を膜状クランクケースバリアに対して約６：１の比（正味５気圧）で圧縮する。下方のシリンダ空間１０ｃの内径は上部シリンダ空間よりも大きいので、吸入体積はピストン上部の燃焼容積の２倍まで増やすことができる。これにより、高速の移送空気が燃焼空間に充満したときに、過剰充填（過給効果）が生じる。この移送が起きている間、移送工程の最初のクランク角１５度の間を除き、排気ロータリ弁５はほとんど閉じられている。本実施例では、ロータリ弁５はクランク角８０度で開き始め、クランク角１６０度までに閉じられる。１５度の重なりを設けて、ロータリ弁５が完全に閉じられる前クランク角１５度でピストンクラウン２７ｃが移送ポート５０の最上部に臨み始めるようにしている。前出の実施例と同様に、移送ポート５０は上行時、クランク角２２１度までに閉鎖される。図１４に、膜状クランクケースバリア２０とその関連部品の基本構成をより詳細に示す。膜状バリアケース２２は中央透孔２２を有する浅い箱形の形態をとっており、ピストン１２が角運動を行うときに、ボール−ソケットカップリングが横方向に移動できるようにしている。図１５に示すボールカラー２０３は、コンロッド１３の周囲を取り囲むように設けられた分割形球状カラーであり、分割挿入ラビリンス形封止カラー２０３ａを収容している。球状カラー２０３は、バネクリップ２０２ａでともに留められている分割ソケット２０２の内部で回動する。分割ソケット２０２は摺動膜２０に取り付けられており、その摺動膜２０はバリアケース２２の内部に設けられたスロットスペースの中で摺動する。バリアケース２２の最上部には、溝の内部に（シリコン又はそれに類似の）封止リング２２ｂが設けられている。この封止リング２２ｂは、摺動膜２０の上面と接触してクランクケースからのオイルを保持し、シリンダ空間１０ｃの内部にオイルが流入するのを防止する。図１７は、バリアケース２２の別の構成を示している。この実施例にあっては、ケース２２は好適な取付手段によって一体的に保持された上部及び下部プレート２２¹，２２²を備えている。下部プレート２２²は膜状バリア２２が組み込まれる中央透孔を取り囲む凹部２２³を有している。図１８は、矩形断面を有する他のコンロッド１３ａとそれに対応する形態の回動カラー２０３及び摺動膜ソケット２０とを示す。図１９ないし２２には、他の形式のクランクケースバリアが示されている。このバリアは、強靭な強化ナイロン製の可撓性を有する膜６０を使用しており、引っ張り状態で吸入空気の掃気圧力に耐える。膜６０はコンロッド１３の角運動が材料に最小限のストレスしか与えないような形状に形成される。この膜は２等分されており、組立時にコンロッド１３の周囲に一体に結合される。いったん一体に結合されると、２枚の小さな凸状の封止膜６１は、コンロッドカラーのいずれかの側で２つの楕円状空間内に接合される。この膜は、ここで述べた機能に適した柔軟でかつ伸張性を備えたプラスチック材料である必要がある。この２サイクルエンジンの重要な特徴の１つは、頭上ロータリ弁４である。ガソリンエンジン用のロータリ弁は原理として非常に古いもので、１９２０年代にその源を発する。これらの装置はアイデアとしては効率の高いものであるが、燃焼圧力に対する封止の信頼性に欠けるため、その実用性が証明されるには至らなかった。本発明は、最小限の摩擦で封止する簡便な手段を示している。図２１に示すように、ロータリ弁体４はポートスロット５を備え、そのポートスロット５は円筒状の弁体４の中心と交叉している。弁体４はクランク軸速度の１／２の速度で回転する。弁体４の両端部はベアリングで支持されている。多気筒の場合には、直列に中間ベアリング又はブッシングが設けられ、このロータリ弁体を配置する。弁体４は温度安定性を有するセラミック材料又は金属母材で形成されることが好ましく、円筒状のカーボンスリーブ３によって囲繞される。このスリーブは、自己潤滑性を付与すべく、セラミック又はカーボン材料でコーティングされた金属母材合金であってもよい。スリーブ３は、ポートカラー３０４の両側に、その上面中心線に沿った割り型部３０３を有する。ポートカラー３０４は、スリーブが回転しないように係止している。スリーブ３は、ロータリ弁体４のポート５に対応する排気開口部３ａと嵌合している。排気開口部３ａは、カーボン封止スリーブ３の外周面の溝に設けられた圧縮性の（シリコン）リング３０１によって取り巻かれている。スリーブは、燃焼圧力によってロータリ弁体４に対して押しつけられ、封止継手３０２を形成する（図２２）。スリーブがロータリ弁体４に向けて乗り上げると、スリーブ３とエンジンブロック１との間の外側の空間は、シリコンリング３０１によって封止される。スリーブ３の外周面は、エンジンブロック内の冷却水と直接接触してもよい。スリーブの内周面は、特殊な形状の逃げスペース３００と接し、ロータリ弁体４に対する接触抵抗が最小となるようにしている。スリーブ３の内周面に対しては、オイルによる潤滑は不要である。ガスにより、自己潤滑セラミック材料とカーボン材料との間に必要な膜が生成される。逃げスペース３００は外部の通気スペースに逃がされ、封止継手３０２を通過したどんな微小な気体粒子をも捕捉する。図２５に示すロータリ弁は、単一のポート開口部３０８と相隣接する管状ポート３０９とを有することを特徴とする。このタイプはクランク軸速度と同じ速度で回転する。ロータリ弁体３０６は図２１と類似の円筒状スリーブ３５に取り囲まれている。スリーブ３５は、挿入されたロック・スプラインによってその一方の側に沿って分割され、このスリーブをエンジンブロック１に固接している。なお、上記のロータリ弁システムは、特に図２３ないし図２６を参照して説明したように、通常の頭上カムシャフト及びポペット弁に代えて、４サイクルエンジンに適用することもできる。上記したエンジン設計は広範囲に応用することができ、２ストロークエンジンが備えているいくつかの利点から利益を享受する有効な手段を提供し、かつそれに関連した欠点を伴うことがない。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９７年１１月１０日【補正内容】クランクケース圧力バリアを備えた内燃機関本発明は往復動内燃機関に係わり、特に（これに限定されるものではないが）２ストロークエンジンに関する。原動機設計の分野では、２サイクルエンジンの歴史は長い。交互の行程のそれぞれが動力行程であることから排気量あたり及び重量あたりの高出力が得られ、このため２ストロークエンジンは魅力的な解決手段となっている。残念ながら、ほとんどの２サイクルエンジンは、所要のエンジン部品を潤滑するのに燃料／オイル混合物（例えば混合比２０：１）を利用している。この点から２サイクルの燃焼品質を常に汚いものとしてしまい、２サイクルエンジンが自動車工業界の本流の中でまじめに取り上げることができるライバルとなることを阻んできた。近年の２サイクルエンジンのほとんどは、吸入空気がクランクケースを介して圧送される「ループ掃気」を採用している。流入空気は、クランクケースの壁に取り付けられたリード弁、ロータリ弁、又はディスク弁によって制御される。排気ポートをロータリ弁に適合させることにより、特定のＲＰＭの範囲に関して掃気パルスが調整され、吸気効率を向上させるようにする場合がある。最近の２サイクルエンジンを清浄化する努力の中には、分離潤滑方式を備えた直接燃料噴射がある。しかしながら、流入空気は依然としてクランクケースを介して流れるため、油の粒子によって汚染される。クランクケース掃気に本質的なこの問題を克服するために、スーパーチャージャ、ターボチャージャ、２次ピストン及びシリンダ等の種々の外部掃気方式を発展させたメーカーもある。外部掃気によって吸入空気を清浄に保つことができる（空気はクランクケースを介さない。）が、運転中のシリンダを充填する外部ポンプ装置は非常に複雑なものとなり、２サイクルエンジンが持つ主要な魅力を失わせることとなった。アメリカ特許第２２１５７９３号、ドイツ特許ＤＥ４２０５０６６３号、及びオランダ特許第１２００６号は、クランクケースを燃焼室から分離する弁部材として動作するクランクケースバリアを採用した種々の構成を開示している。しかし、これらによっては、前記問題点は克服されていない。この発明の１つの目的は、２サイクルエンジンが本質的に持っている単純さ（可動部品が少ない。）を保持しつつ、燃料とオイルとの混合、クランクケース内の流入空気流、ローラベアリング（主軸受、大端部）、ループ掃気による吸気の制限、比較的低圧な吸入充填圧力といった主要な弱点を軽減することである。本発明によれば、シリンダと、クランクケースと、前記クランクケース内で回転自在なクランク軸と、ピストンと、前記クランク軸に設けられ、前記ピストンを支持して前記シリンダ内で往復運動させるコネクティングロッドとを備え、バリア部材が前記コネクティングロッドの周囲に延在して、前記シリンダを前記クランクケースから封止状に分離し、前記バリア部材は横方向に移動可能に設けられて、前記ピストンが前記シリンダ内で往復運動するときに前記コネクティングロッドが角運動できるようにしており、前記ピストンの上行行程で前記第１スペースに空気を吸入する吸気ポートと、その吸気ポートに設けられた逆止弁と、周方向に間隔を隔てて設けられ、ピストン行程のある限られた範囲にわたって前記ピストン下方の第１スペースと前記ピストン上方の第２スペースとの間の連通を確立してピストンの下行行程中に圧縮された空気を前記第２スペースに導入し、縦方向の柱状乱空気流としてピストンの上方に衝突させる複数の移送ポートと、前記移送ポートを通じて圧送される圧縮された吸入空気がピストンの上行行程で燃焼室内の燃焼ガスを掃気するように時間的に調節された頭上ロータリ排気弁と、前記移送ポートのすぐ上に取り付けられ、前記ロータリ排気弁及び移送ポートが閉鎖された後に前記ピストンのクラウンを横切るように燃料を噴射する燃料噴射器とを備えたことを特徴とする内燃機関が提供される。前記バリア部材は、好ましくは枢動する封止カラーによって前記コネクティングロッドに取り付けられた、横方向に摺動自在のプレートの形態である。封止カラーはソケット−ボールカップリングのソケットであって、ボールは前記コネクティングロッド上に形成される。前記エンジンのクランクケースとシリンダとの間でその壁に浅い凹部を形成し、前記プレートがその浅い凹部に摺動自在に配置されて横方向の移動ができるようにしてもよい。前記移送流路は、シリンダ壁の下方部分に上方に延在する溝とすることができる。この移送流路は、ピストンが上行行程のある点に達すると、ピストンによって閉止される。以下、この発明を添付図面のみを参照して、実施例によってより詳細に説明する。図１はピストンが上死点（ＴＤＣ）に位置する状態の本発明第１実施例によるエンジンブロックの断面正面図である。請求の範囲１．シリンダと、クランクケースと、前記クランクケース内で回転自在なクランク軸と、ピストンと、前記クランク軸に設けられ、前記ピストンを支持して前記シリンダ内で往復運動させるコネクティングロッドとを備え、バリア部材が前記コネクティングロッドの周囲に延在して、前記シリンダを前記クランクケースから封止状に分離し、前記バリア部材は横方向に移動可能に設けられて、前記ピストンが前記シリンダ内で往復運動するときに前記コネクティングロッドが角運動できるようにしており、前記ピストンの上行行程で前記第１スペースに空気を吸入する吸気ポートと、その吸気ポートに設けられた逆止弁と、周方向に間隔を隔てて設けられ、ピストン行程のある限られた範囲にわたって前記ピストン下方の第１スペースと前記ピストン上方の第２スペースとの間の連通を確立してピストンの下行行程中に圧縮された空気を前記第２スペースに導入し、縦方向の柱状乱空気流としてピストンの上方に衝突させる複数の移送ポートと、前記移送ポートを通じて圧送される圧縮された吸入空気がピストンの上行行程で燃焼室内の燃焼ガスを掃気するように時間的に調節された頭上ロータリ排気弁と、前記移送ポートのすぐ上に取り付けられ、前記ロータリ排気弁及び移送ポートが開鎖された後に前記ピストンのクラウンを横切るように燃料を噴射する燃料噴射器とを備えたことを特徴とする内燃機関。２．前記バリア部材が、枢動する封止カラーによって前記コネクティングロッドに取り付けられた、横方向に摺動自在なプレート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。３．前記封止カラーが、ソケット−ボールカップリングのソケットを形成し、そのボールは前記コネクティングロッド上に形成されてい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。４．浅い凹部が、前記エンジンのクランクケースとシリンダとの間の壁に形成され、前記プレートは前記浅い凹部内に摺動自在に配置されてその横方向の運動が可能とされていることを特徴とする請求の範囲第２項又は第３項に記載の内燃機関。５．前記バリア部材は０．０１５ｃｍ（０．００インチ）程度の厚みを有する薄いステンレス鋼シートである請求の範囲第１項から第４項までのいずれかに記載の内燃機関。６．前記バリア部材が、前記コネクティングロッドと前記シリンダ壁とに封着された可撓性を有する膜を備えてい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。７．前記移送ポートがシリンダ壁に形成された溝を備え、その溝は前記ピストンの行程の下方側で、そのピストンにより前記第２スペースに露出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。８．前記移送ポートが、前記シリンダ壁に形成された流路を備えてい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。９．前記ピストンが、ピストン上方側表面及び下方側表面と、前記各表面を前記シリンダ壁に対して封止する上方側及び下方側封止リングとを備えた両面ピストンであることを特徴とする請求の範囲第１項から第８項までのいずれかに記載の内燃機関。１０．前記シリンダ壁に、上方側及び下方側ピストンリングの間のピストン壁に油を供給する流通手段が設けられていることを特徴とする請求の範囲第９項に記載の内燃機関。１１．前記シリンダにおいて、前記第１スペースの直径が前記第２スペースの直径よりも大きく形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項から第１０項までのいずれかに記載の内燃機関。１２．前記頭上ロータリ排気弁の開放位相が、前記移送ポートの開放期と一部オーバーラップするようなタイミングに設定されていることを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の内燃機関。１３．前記頭上ロータリ排気弁が、前記移送ポートが開放されているクランク角のはじめのおよそ１５度の間開放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。１４．前記ロータリ弁が、弁の開放時に、保持スリーブの相対向する孔部と整列される移送孔部を備え、前記ロータリ弁はクランク軸速度の１／２の速度で回転されることを特徴とする請求の範囲第１項から第１３項までのいずれかに記載の内燃機関。１５．前記ロータリ弁が、弁の開放時に、保持スリーブの開口部と整列される開口部を有する管状部材を備え、その管状部材を通じて横方向に排気ガスを排出させるようにしてなり、前記ロータリ弁はクランク軸速度と同じ速度で回転されることを特徴とする請求の範囲第１項から第１３項までのいずれかに記載の内燃機関。１６．前記ロータリ弁が、燃焼室に露出すべく設けられた弁開口部を有する横保持スリーブと、前記開口部の周囲に設けられた圧縮性の封止リングと、前記保持スリーブ内に機関と同期して回転可能に設けられた管状部材と、その管状部材に設けられ、弁部材の一回転のうち弁が開放されている時に、前記弁開口部と整列される開口部と、前記管状部材に設けられ、前記弁開口部を流通するガスを移送する流路手段とを備えていることを特徴とする請求の範囲第１項から第１５項までのいずれかに記載の内燃機関。１７．前記保持スリーブが、前記第１の開口部と対向するように設けられた第２の開口部を備え、前記流路手段が、前記管状部材に設けられ、弁開放時に前記第１及び第２の開口部間の流通を確立する横孔部を備えていることを特徴とする請求の範囲第１６項に記載のロータリ弁。１９．前記ピストンが、クランク角約２２１度において前記移送ポートを閉鎖する、請求の範囲第１項から第１８項までのいずれかに記載の内燃機関。

Claims

【特許請求の範囲】１．シリンダと、クランクケースと、前記クランクケース内で回転自在なクランク軸と、ピストンと、前記クランク軸に設けられ、前記ピストンを支持して前記シリンダ内で往復運動させるコネクティングロッドとを備え、バリア部材が前記コネクティングロッドの周囲に延在して、前記シリンダを前記クランクケースから封止状に分離し、前記バリア部材は横方向に移動可能に設けられて、前記ピストンが前記シリンダ内で往復運動するときに前記コネクティングロッドが角運動できるようにしていることを特徴とする内燃機関。２．前記バリア部材が、枢動する封止カラーによって前記コネクティングロッドに取り付けられた、横方向に摺動自在なプレート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。３．前記封止カラーが、ソケット−ボールカップリングのソケットを形成し、そのボールは前記コネクティングロッド上に形成されてい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。４．浅い凹部が、前記エンジンのクランクケースとシリンダとの間の壁に形成され、前記プレートは前記浅い凹部内に摺動自在に配置されてその横方向の運動が可能とされていることを特徴とする請求の範囲第２項又は第３項に記載の内燃機関。５．前記バリア部材が、前記コネクティングロッドと前記シリンダ壁とに封着された可撓性を有する膜を備えてい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。６．ピストン行程のある限定された範囲にわたって、前記ピストン下部の第１スペースと前記ピストン上部の第２スペースとの間の流通を確立して、ピストンの下行行程中に圧縮された吸入空気を前記第２スペースに流入させる移送ポートをさらに備えていることを特徴とする請求の範囲第１項から第５項までのいずれかに記載の内燃機関。７．前記移送ポートがシリンダ壁に形成された溝を備え、その溝は前記ピストンの行程の下方側で、そのピストンにより前記第２スペースに露出されることを特徴とする請求の範囲第６項に記載の内燃機関。８．前記移送ポートが、前記シリンダ壁に形成された流路を備えていることを特徴とする請求の範囲第６項に記載の内燃機関。９．前記ピストンが、ピストン上方側表面及び下方側表面と、前記各表面を前記シリンダ壁に対して封止する上方側及び下方側封止リングとを備えた両面ピストンであることを特徴とする請求の範囲第６項から第８項までのいずれかに記載の内燃機関。１０．前記シリンダ壁に、上方側及び下方側ピストンリングの間のピストン壁に油を供給する流通手段が設けられていることを特徴とする請求の範囲第９項に記載の内燃機関。１１．前記シリンダにおいて、前記第１スペースの直径が前記第２スペースの直径よりも大きく形成されていることを特徴とする請求の範囲第６項から第１０項までのいずれかに記載の内燃機関。１２．前記頭上ロータリ排気弁の開放位相が、前記移送ポートの開放期と一部オーバーラップするようなタイミングに設定されていることを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の内燃機関。１３．前記頭上ロータリ排気弁が、前記移送ポートが開放されているクランク角のはじめのおよそ１５度の間開放されることを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の内燃機関。１４．前記ピストンの上行行程で前記吸入空気を前記第１スペースに吸入する吸気ポートと、前記吸気ポートに設けられた逆止弁とを備え、吸入空気が下行行程で圧縮され、前記移送ポートが前記第１及び第２スペース間の流通を確立するときに、前記移送ポートを介して前記第２スペースへ強制的に押し上げられることを特徴とする請求の範囲第６項から第１３項までのいずれかに記載の内燃機関。１５．前記ロータリ弁が、弁の開放時に、保持スリーブの相対向する孔部と整列される移送孔部を備え、前記ロータリ弁はクランク軸速度の１／２の速度で回転されることを特徴とする請求の範囲第１１項から第１４項までのいずれかに記載の内燃機関。１６．前記ロータリ弁が、弁の開放時に、保持スリーブの開口部と整列される開口部を有する管状部材を備えてその管状部材を通じて横方向に排気ガスを排出させるようにしてなり、前記ロータリ弁はクランク軸速度と同じ速度で回転されることを特徴とする請求の範囲第１１項から第１４項までのいずれかに記載の内燃機関。１７．燃焼室に露出すべく設けられた弁開口部を有する横保持スリーブと、前記開口部の周囲に設けられた圧縮性の封止リングと、前記保持スリーブ内に機関と同期して回転可能に設けられた管状部材と、その管状部材に設けられ、弁部材の一回転のうち弁が開放されている時に、前記弁開口部と整列される開口部と、前記管状部材に設けられ、前記弁開口部を流通するガスを移送する流路手段とを備えていることを特徴とする内燃機関用ロータリ弁。１８．前記保持スリーブが、前記第１の開口部と対向するように設けられた第２の開口部を備え、前記流路手段が、前記管状部材に設けられ、弁開放時に前記第１及び第２の開口部間の流通を確立する横孔部を備えていることを特徴とする請求の範囲第１７項に記載のロータリ弁。１９．前記管状部材が中空であり、前記流路手段がその管状部材の内部を含んでなり、前記ガスがその管状部材内部の軸に沿って移送されることを特徴とする請求の範囲第１７項に記載のロータリ弁。２０．シリンダと、クランクケースと、そのクランクケース内で回転可能なクランク軸と、ピストンと、前記クランク軸に設けられ、前記ピストンを支持して前記シリンダ内での往復運動をさせるコネクティングロッドとを備え、バリア部材が前記コネクティングロッドの周囲に延在して前記シリンダを前記クランクケースから封止状に分離し、前記ピストンが前記シリンダ内で往復運動する時に、前記コネクティングロッドに角運動を行わせるべく横方向に移動自在とされており、ピストンの上行行程で前記第１スペースに空気を吸入する吸気ポートと、前記吸気ポートに設けられた逆止弁と、ピストン行程のある限られた期間中、前記ピストン下部の第１スペースと前記ピストン上部の第２スペースとの間の流通を確立して、前記ピストン下行行程で圧縮された空気を前記第２スペースへ流入させる移送ポートと、前記移送ポートを通じて圧送された前記圧縮吸入空気が、燃焼室内の燃焼ガスを前記上行行程で掃気するようなタイミングに調整された頭上ロータリ排気弁とを備えたことを特徴とする内燃機関。