特許 6768803 軌道非往復内燃エンジン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6768803

(24)【登録日】2020年9月25日

(45)【発行日】2020年10月14日

(54)【発明の名称】軌道非往復内燃エンジン

(51)【国際特許分類】

   F02B 59/00 20060101AFI20201005BHJP

【ＦＩ】

   F02B59/00

【請求項の数】20

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2018-528590(P2018-528590)

(86)(22)【出願日】2016年11月30日

(65)【公表番号】特表2019-501327(P2019-501327A)

(43)【公表日】2019年1月17日

(86)【国際出願番号】US2016064123

(87)【国際公開番号】WO2017095867

(87)【国際公開日】20170608

【審査請求日】2019年11月27日

(31)【優先権主張番号】14/957,256

(32)【優先日】2015年12月2日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】514092191

【氏名又は名称】ロックシャウ， ジェイムス

(73)【特許権者】

【識別番号】514092205

【氏名又は名称】ジェロンデール， ジョセフ

(74)【代理人】

【識別番号】100078282

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 秀策

(74)【代理人】

【識別番号】100113413

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 夏樹

(74)【代理人】

【識別番号】100181674

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 貴敏

(74)【代理人】

【識別番号】100181641

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 大輔

(74)【代理人】

【識別番号】230113332

【弁護士】

【氏名又は名称】山本 健策

(72)【発明者】

【氏名】ロックシャウ， ジェイムス

(72)【発明者】

【氏名】ジェロンデール， ジョセフ

【審査官】 北村 亮

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１３／０５５８８１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許第７７２１６８７（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０２１３１１５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｂ ５９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

可燃性流体動作軌道エンジンであって、前記可燃性流体動作軌道エンジンは、
各シリンダが縦方向軸を有し、軌道運動のために回転シリンダ運搬ホイールの対上で運搬される１つ以上のシリンダであって、前記１つ以上のシリンダは、その中に可燃性流体を受け取り、前記回転シリンダ運搬ホイールの対は、第１の回転軸に沿う車軸の周りに回転可能である、１つ以上のシリンダと、
反対軌道運動のために逆回転ピストン運搬ホイールの対上で運搬される１つ以上の対応するピストンであって、前記逆回転ピストン運搬ホイールの対は、前記第１の回転軸に平行な第２の回転軸に沿う車軸の周りに回転可能であり、前記１つ以上のピストンの各々は、協働するシリンダを有し、前記１つ以上のピストンの各々は、その移動全体を通してその協働するシリンダと同じ縦方向軸を有し、前記同じ縦方向軸上で、その協働するシリンダと対向し、連続的に進入し、それから完全に退出する、１つ以上の対応するピストンと、
前記回転シリンダ運搬ホイールの対のうちの第１のものを前記逆回転ピストン運搬ホイールの対のうちの第１のものに機械的に結合し、それによって、前記回転シリンダ運搬ホイールの対のうちの前記第１のものは、前記逆回転ピストン運搬ホイールの対のうちの前記第１のものが第１の方向と反対の第２の方向に回転するとき、前記第１の方向に回転する、第１のベルトと、
前記回転シリンダ運搬ホイールの対のうちの第２のものを前記逆回転ピストン運搬ホイールの対のうちの第２のものに機械的に結合し、それによって、前記回転シリンダ運搬ホイールの対のうちの前記第２のものは、前記逆回転ピストン運搬ホイールの対のうちの前記第２のものが前記第１の方向と反対の前記第２の方向に回転するとき、前記第１の方向に回転する、第２のベルトと
を備えている、可燃性流体動作軌道エンジン。

【請求項2】

前記第１のベルトおよび前記第２のベルトの各々は、コグベルトを備えている、請求項１に記載の可燃性流体動作軌道エンジン。

【請求項3】

前記シリンダ運搬ホイールおよびピストン運搬ホイールの各々によって支持されているそれぞれのスプロケットおよびベルトアセンブリをさらに備え、前記スプロケットおよびベルトアセンブリは、それらの円形運動方向と逆に前記１つ以上のシリンダおよび前記１つ以上のピストンを回転させ、それらのそれぞれの経路が交差するときの周期的相互嵌合のためのそれらの対向関係を維持するように動作可能である、請求項１に記載の可燃性流体動作軌道エンジン。

【請求項4】

圧縮、爆発、および排気のために、前記シリンダの中へのピストン進入とタイミングを合わせた関係における前記１つ以上のシリンダへの可燃性流体供給源をさらに備えている、請求項１に記載の可燃性流体動作軌道エンジン。

【請求項5】

前記１つ以上のシリンダの各々は、シリンダ車軸に結合されているシリンダヘッドを備え、前記シリンダ車軸は、前記シリンダに動作可能に結合されている燃料噴射器ノズルに燃料を送達するための燃料管を含む、請求項４に記載の可燃性流体動作軌道エンジン。

【請求項6】

排気ガスのパージまたは燃焼ガスの過給のうちの少なくとも１つのために、前記シリンダの中へのピストン進入とタイミングを合わせた関係における前記１つ以上のシリンダへの空気供給源をさらに備えている、請求項１に記載の可燃性流体動作軌道エンジン。

【請求項7】

前記１つ以上のシリンダの各々は、シリンダ車軸に結合されているシリンダヘッドを備え、前記シリンダ車軸は、前記シリンダに動作可能に結合されている空気噴射器ノズルに空気を送達するための空気管を含む、請求項６に記載の可燃性流体動作軌道エンジン。

【請求項8】

各ピストンに動作可能に結合されている可燃性流体起爆装置をさらに備えている、請求項１に記載の可燃性流体動作軌道エンジン。

【請求項9】

前記可燃性流体動作軌道エンジンの動作中、前記１つ以上のピストンおよび前記１つ以上のシリンダの圧力、空気品質、または冷却のうちの少なくとも１つを制御する送風機アセンブリをさらに備えている、請求項１に記載の可燃性流体動作軌道エンジン。

【請求項10】

前記１つ以上のシリンダの各々は、前記シリンダの入口の近位に位置しているシールシステムを備え、前記シールシステムは、非金属可撓性シールを備えている、請求項１に記載の可燃性流体動作軌道エンジン。

【請求項11】

各シリンダのために、前記非金属可撓性シールは、ポリテトラフルオロエチレンを備えている、請求項１０に記載の可燃性流体動作軌道エンジン。

【請求項12】

各シリンダのために、前記非金属可撓性シールは、あるパーセンテージのガラスで充填されたポリテトラフルオロエチレンを備えている、請求項１０に記載の可燃性流体動作軌道エンジン。

【請求項13】

前記１つ以上のピストンの各々は、前ピストンの端部部分の近位に位置しているシールシステムを備え、前記シールシステムは、非金属可撓性シールを備えている、請求項１に記載の可燃性流体動作軌道エンジン。

【請求項14】

前記１つ以上のシリンダの各々または前記１つ以上のピストンの各々のうちの１つに結合されているシールシステムをさらに備え、前記シールシステムは、非金属可撓性シールと、シールエナジャイザとを備えている、請求項１に記載の可燃性流体動作軌道エンジン。

【請求項15】

前記１つ以上のシリンダは、複数のシリンダを備え、前記１つ以上のピストンは、複数のピストンを備え、各ピストン−シリンダ対の縦方向軸は、全ての時間において、各他の協働するシリンダおよびピストン対のそれぞれの縦方向軸に平行である、請求項１に記載の可燃性流体動作軌道エンジン。

【請求項16】

可燃性流体動作軌道エンジンを動作させる方法であって、前記方法は、
協働するシリンダおよびピストン部材の複数の組を配置することであって、前記協働するシリンダおよびピストン部材は、それぞれの平行な回転軸を有し、共通の縦方向軸上で全ての時間において対向関係にある、ことと、
シリンダ運搬ホイールの対上で前記シリンダ部材を支持することと、
ピストン運搬ホイールの対上で前記ピストン部材を支持することと、
第１のベルトによって、前記シリンダ運搬ホイールの対のうちの第１のものを前記ピストン運搬ホイールの対のうちの第１のものに機械的に結合することであって、それによって、前記シリンダ運搬ホイールの対のうちの第１のものは、前記ピストン運搬ホイールの対のうちの第１のものが第１の方向と反対の第２の方向に回転するとき、前記第１の方向に回転する、ことと、
第２のベルトによって、前記シリンダ運搬ホイールの対のうちの第２のものを前記ピストン運搬ホイールの対のうちの第２のものに機械的に結合することであって、それによって、前記回転シリンダ運搬ホイールの対のうちの前記第２のものは、前記逆回転ピストン運搬ホイールの対のうちの前記第２のものが前記第１の方向と反対の前記第２の方向に回転するとき、前記第１の方向に回転する、ことと、
前記シリンダ運搬ホイールの対および前記ピストン運搬ホイールの対を前記部材の回転軸に平行な回転軸の周りに交差する逆方向経路に沿って円形に回転させながら、それと同時に、前記共通の縦方向軸上にそれらの配置を維持するために、軌道関係においてその円形運動と逆に前記部材を十分に回転させることであって、前記回転させることは、それらのそれぞれの経路が交差する場合、協働するシリンダおよびピストン部材の各組の相互嵌合を周期的に引き起こす、ことと、
エンジン動作関係における前記部材の相互嵌合に応答して、爆発のための可燃性流体を前記シリンダ部材内に供給することと
を含む、方法。

【請求項17】

そのそれぞれの運搬ホイールによって運搬されるそれぞれのスプロケットおよびベルトアセンブリを用いて、各部材の回転を駆動することをさらに含む、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

排気ガスのパージまたは燃焼ガスの過給のうちの少なくとも１つのために、前記シリンダ部材内に空気を供給することをさらに含む、請求項１６に記載の方法。

【請求項19】

前記ピストン部材に結合されている可燃性流体起爆装置によって、前記ピストン部材が対応するシリンダ部材内に位置付けられている間に前記可燃性流体を爆発させることをさらに含む、請求項１６に記載の方法。

【請求項20】

前記シリンダ部材の各々または前記ピストン部材の各々のうちの１つに結合されているシールシステムを提供することをさらに含み、前記シールシステムは、非金属可撓性シールを備えている、請求項１６に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、概して、内燃エンジンに関し、より具体的には、軌道非往復内燃エンジンに関する。

【背景技術】

【0002】

オットーサイクルエンジンは、往復内燃エンジンである。オットーサイクルエンジンの重要な仕事生産構成要素の多くは、往復し、つまり、それらは、第１の方向に移動し、停止し、次いで、サイクルを完了するために第２の対向する方向に移動するように要求される。オットーサイクルエンジンでは、単一の動力ストロークをもたらすことにおいて、ピストンアセンブリの４回の方向変化が存在する。ピストンアセンブリ（例えば、ピストン、リング、リストピン、および接続ロッド）は、上死点まで（すなわち、ストロークの終了まで）変化する速度でそれらのそれぞれのシリンダの中を上に進行し、その場所で、それらは、停止し、次いで、シリンダの下方へストロークの底部まで戻る。ピストンとともに進行し、リストピンにおいて関節運動し、クランクシャフトにおいて軌道運動する接続ロッドは、変化する角度力を提供し、それは、シリンダ壁に対するピストンの側面荷重をもたらす。これは、摩擦損失を引き起こす。ピストン構成要素のそれらの移動における加速および減速により、内燃往復エンジンは、これらのエネルギーサージを抑制するためのはずみ車を要求するが、これは、不完全な解決策であり、エネルギー消費効果が残る。

【0003】

オットーサイクルエンジンは、ピストン／シリンダ関係も採用し、燃焼を支援するために空気を（往復弁を通して）シリンダの中に圧送し、次いで、往復弁を通してシリンダから外へ排気ガスを圧送する。有意な量のエンジン動力が、圧送作用を達成するために使用され、クランクシャフトの２回の回転が、１つの動力ストロークをもたらすために要求される。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0004】

可燃性流体動作軌道エンジンは、各シリンダが縦方向軸を有し、軌道運動のために回転シリンダ運搬ホイールの対上で運搬される１つ以上のシリンダであって、１つ以上のシリンダは、その中に可燃性流体を受け取り、回転シリンダ運搬ホイールの対は、第１の回転軸に沿う車軸の周りに回転可能である、１つ以上のシリンダと、反対軌道運動のために逆回転ピストン運搬ホイールの対上で運搬される１つ以上の対応するピストンであって、逆回転ピストン運搬ホイールの対は、第１の回転軸に平行な第２の回転軸に沿う車軸の周りに回転可能であり、１つ以上のピストンの各々は、協働するシリンダを有し、その移動全体を通してその協働するシリンダと同じ縦方向軸を有し、同じ縦方向軸上でその協働するシリンダと対向し、連続的に進入し、それから完全に退出する、１つ以上の対応するピストンと、回転シリンダ運搬ホイールの対のうちの第１のものを逆回転ピストン運搬ホイールの対のうちの第１のものに機械的に結合し、それによって、回転シリンダ運搬ホイールの対のうちの第１のものは、逆回転ピストン運搬ホイールの対のうちの第１のものが第１の方向と反対の第２の方向に回転するとき、第１の方向に回転する、第１のベルトと、回転シリンダ運搬ホイールの対のうちの第２のものを逆回転ピストン運搬ホイールの対のうちの第２のものに機械的に結合し、それによって、回転シリンダ運搬ホイールの対のうちの第２のものは、逆回転ピストン運搬ホイールの対のうちの第２のものが第１の方向と反対の第２の方向に回転するとき、第１の方向に回転する、第２のベルトとを含むものとして要約され得る。第１のベルトおよび第２のベルトの各々は、コグベルトを含み得る。

【0005】

可燃性流体動作軌道エンジンは、シリンダ運搬ホイールおよびピストン運搬ホイールの各々によって支持され、それらのそれぞれの経路が交差するときの周期的相互嵌合のためのそれらの対向関係を維持するために、それらの円形運動方向と逆に１つ以上のシリンダおよび１つ以上のピストンを回転させるように動作可能である、それぞれのスプロケットおよびベルトアセンブリをさらに含み得る。

【0006】

可燃性流体動作軌道エンジンは、圧縮、爆発、および排気のために、シリンダの中へのピストン進入とタイミングを合わせた関係における１つ以上のシリンダへの可燃性流体供給源をさらに含み得る。１つ以上のシリンダの各々は、シリンダ車軸に結合されているシリンダヘッドを含み、シリンダ車軸は、シリンダに動作可能に結合されている燃料噴射器ノズルに燃料を送達するための燃料管を含み得る。

【0007】

可燃性流体動作軌道エンジンは、排気ガスのパージまたは燃焼ガスの過給のうちの少なくとも１つのために、シリンダの中へのピストン進入とタイミングを合わせた関係における１つ以上のシリンダへの空気供給源を含み得る。１つ以上のシリンダの各々は、シリンダ車軸に結合されているシリンダヘッドを含み、シリンダ車軸は、シリンダに動作可能に結合されている空気噴射器ノズルに空気を送達するための空気管を含み得る。

【0008】

可燃性流体動作軌道エンジンは、各ピストンに動作可能に結合されている可燃性流体起爆装置をさらに含み得る。

【0009】

可燃性流体動作軌道エンジンは、可燃性流体動作軌道エンジンの動作中、１つ以上のピストンおよび１つ以上のシリンダの圧力、空気品質、または冷却のうちの少なくとも１つを制御する送風機アセンブリをさらに含み得る。１つ以上のシリンダの各々は、シリンダの入口の近位に位置しているシールシステムを含み、シールシステムは、非金属可撓性シールを備え得る。各シリンダのために、非金属可撓性シールは、ポリテトラフルオロエチレンを含み得る。各シリンダのために、非金属可撓性シールは、あるパーセンテージのガラスで充填されたポリテトラフルオロエチレンを含み得る。１つ以上のピストンの各々は、ピストンの端部部分の近位に位置しているシールシステムを含み、シールシステムは、非金属可撓性シールを含み得る。

【0010】

可燃性流体動作軌道エンジンは、１つ以上のシリンダの各々もしくは１つ以上のピストンの各々のうちの１つに結合されているシールシステムをさらに含み、シールシステムは、非金属可撓性シールと、シールエナジャイザとを含み得る。１つ以上のシリンダは、複数のシリンダを含み得、１つ以上のピストンは、複数のピストンを含み得、各ピストン−シリンダ対の縦方向軸は、全ての時間において、各他の協働するシリンダおよびピストン対のそれぞれの縦方向軸に平行であり得る。

【0011】

可燃性流体動作軌道エンジンを動作させる方法は、共通の縦方向軸上で全ての時間において対向関係において、それぞれの平行な回転軸を有する協働するシリンダおよびピストン部材の複数の組を配置することと、シリンダ運搬ホイールの対上でシリンダ部材を支持することと、ピストン運搬ホイールの対上でピストン部材を支持することと、第１のベルトによって、シリンダ運搬ホイールの対のうちの第１のものをピストン運搬ホイールの対のうちの第１のものに機械的に結合することであって、それによって、シリンダ運搬ホイールの対のうちの第１のものは、ピストン運搬ホイールの対のうちの第１のものが第１の方向と反対の第２の方向に回転するとき、第１の方向に回転する、ことと、第２のベルトによって、シリンダ運搬ホイールの対のうちの第２のものをピストン運搬ホイールの対のうちの第２のものに機械的に結合することであって、それによって、回転シリンダ運搬ホイールの対のうちの第２のものは、逆回転ピストン運搬ホイールの対のうちの第２のものが第１の方向と反対の第２の方向に回転するとき、第１の方向に回転する、ことと、シリンダ運搬ホイールの対およびピストン運搬ホイールの対を部材の回転軸に平行な回転軸の周りに交差する逆方向経路に沿って円形に回転させると同時に、共通の縦方向軸上にそれらの配置を維持する軌道関係においてその円形運動と逆に部材を十分に回転させることであって、回転させることは、それらのそれぞれの経路が交差する場合、協働するシリンダおよびピストン部材の各組の相互嵌合を引き起こす、ことと、エンジン動作関係における部材の相互嵌合に応答して、爆発のためにシリンダ部材内に可燃性流体を供給することとを含むものとして要約され得る。

【0012】

方法は、そのそれぞれの運搬ホイールによって運搬されるそれぞれのスプロケットおよびベルトアセンブリを用いて、各部材の回転を駆動することをさらに含み得る。

【0013】

方法は、排気ガスのパージまたは燃焼ガスの過給のうちの少なくとも１つのために、シリンダ部材内に空気を供給することをさらに含み得る。

【0014】

方法は、ピストン部材に結合されている可燃性流体起爆装置によって、ピストン部材が対応するシリンダ部材内に位置付けられ得る間に可燃性流体を爆発させることをさらに含み得る。

【0015】

方法は、シリンダ部材の各々またはピストン部材の各々のうちの１つに結合されているシールシステムを提供することを含み、シールシステムは、非金属可撓性シールをさらに含み得る。

【図面の簡単な説明】

【0016】

図面では、同じ参照番号は、類似する要素または行為を識別する。図面における要素のサイズおよび相対的位置は、必ずしも、縮尺通りに描かれない。例えば、種々の要素および角度の形状は、必ずしも、縮尺通りに描かれず、これらの要素のいくつかは、図面の視認性を改良するために、恣意的に拡大され、位置付けられ得る。さらに、描かれるような要素の特定の形状は、必ずしも、特定の要素の実際の形状に関する任意の情報を伝えることを意図されず、単に、図面における容易な認識のために選択されている場合がある。

【図1】図１は、３シリンダ実装による、エンジンのシリンダ駆動ホイールアセンブリおよびピストン駆動ホイールアセンブリの斜視図である。

【図2A】図２Ａ−２Ｄは、１つの図示される実装による、ピストンおよびシリンダがそれらのそれぞれの運搬ホイールによって画定されるようなその進行経路の結果として接近、相互嵌合、および退出するエンジンの側面立面図の漸進的概略描写である。

【図2B】図２Ａ−２Ｄは、１つの図示される実装による、ピストンおよびシリンダがそれらのそれぞれの運搬ホイールによって画定されるようなその進行経路の結果として接近、相互嵌合、および退出するエンジンの側面立面図の漸進的概略描写である。

【図2C】図２Ａ−２Ｄは、１つの図示される実装による、ピストンおよびシリンダがそれらのそれぞれの運搬ホイールによって画定されるようなその進行経路の結果として接近、相互嵌合、および退出するエンジンの側面立面図の漸進的概略描写である。

【図2D】図２Ａ−２Ｄは、１つの図示される実装による、ピストンおよびシリンダがそれらのそれぞれの運搬ホイールによって画定されるようなその進行経路の結果として接近、相互嵌合、および退出するエンジンの側面立面図の漸進的概略描写である。

【図3】図３は、１つの図示される実装による、エンジンの正面左斜視図である。

【図4】図４は、１つの図示される実装による、エンジンの正面右斜視図である。

【図5A】図５Ａは、１つの図示される実装による、側面ケースおよびその関連付けられる構成要素が除去されたエンジンの正面右部分分解図である。

【図5B】図５Ｂは、１つの図示される実装による、側面ケースおよびその関連付けられる構成要素が除去されたエンジンの後面左部分分解図である。

【図6A】図６Ａは、１つの図示される実装による、側面ケースおよびその関連付けられる構成要素が除去されたエンジンの後面右部分分解図である。

【図6B】図６Ｂは、１つの図示される実装による、側面ケースおよびその関連付けられる構成要素が除去されたエンジンの正面左部分分解図である。

【図7】図７は、１つの図示される実装による、噴射空気コンプレッサ、スタータモータ、冷却空気送風機、および発電機を図示するエンジンの断面斜視図である。

【図8】図８は、１つの図示される実装による、ケースおよび他の構成要素が除去されたエンジンのシリンダ駆動ホイールアセンブリおよびピストン駆動ホイールアセンブリの斜視図である。

【図9】図９は、１つの図示される実装による、空気噴射ライン、燃料入ライン、および点火ラインを図示するシリンダ駆動ホイールアセンブリの断面斜視図である。

【図10】図１０は、１つの図示される実装による、エンジン冷却を図示するエンジンの断面斜視図である。

【図11】図１１は、１つの図示される実装による、伝動装置冷却を図示するシリンダ駆動ホイールアセンブリの斜視図である。

【図12】図１２は、１つの図示される実装による、エンジンの空気および燃料分配システムを図示するエンジンの断面斜視図である。

【図13】図１３は、１つの図示される実装による、エンジンの空気および燃料分配システムに関するポートタイミングを図示する概略図である。

【図14】図１４は、１つの図示される実装による、エンジンの排気および空気冷却を図示するエンジンの断面斜視図である。

【図15】図１５は、１つの図示される実装による、エンジンのシリンダアセンブリの断面斜視図である。

【図16】図１６は、１つの図示される実装による、シリンダアセンブリの斜視図である。

【図17】図１７は、１つの図示される実装による、ピストンアセンブリの断面斜視図である。

【図18】図１８は、１つの図示される実装による、図１７のシリンダアセンブリの後面斜視図である。

【図19】図１９は、１つの図示される実装による、エンジンのシリンダ駆動ホイールアセンブリおよびピストン駆動ホイールアセンブリの側面立面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下の説明では、種々の開示される実装の徹底的な理解を提供するために、ある具体的詳細が、記載される。しかしながら、当業者は、実装が、これらの具体的詳細のうちの１つ以上のものを伴わずに、もしくは他の方法、構成要素、材料等を用いて実践され得ることを認識するであろう。他の事例では、コンピュータシステム、サーバコンピュータ、および／または通信ネットワークに関連付けられる周知の構造は、実装の説明を不必要に不明瞭にすることを回避するために、詳細に示されず、説明されない。

【0018】

文脈が別様に要求しない限り、本明細書および続く請求項全体を通して、単語「〜を備えている」は、「〜を含む」と同義語であり、包括的または非限定的である（すなわち、追加の列挙されていない要素または方法行為を除外しない）。

【0019】

本明細書全体を通して、「一実装」または「ある実装」の言及は、実装と関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が、少なくとも１つの実装に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体を通した種々の箇所における語句「一実装では」または「ある実装では」の出現は、必ずしも、全てが同一の実装を指すわけではない。さらに、特定の特徴、構造、または特性は、１つ以上の実装において、任意の好適な様式で組み合わせられ得る。

【0020】

本明細書および添付される請求項で使用されるように、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈が明確に別様に示さない限り、複数指示物を含む。用語「または」は、概して、文脈が明確に別様に示さない限り、「および／または」を含むその意味において採用されることにも留意されたい。

【0021】

本明細書に提供される見出しおよび本開示の要約は、便宜のためだけのものであり、実装の範囲または意味を解釈しない。

【0022】

時として、本明細書で軌道エンジンと称される本開示のエンジン設計は、オットーサイクルエンジンの基本的機械的原理のいくつかを変更する。往復運動の代わりに、軌道エンジン設計は、ピストンおよびシリンダの非往復軌道運動を採用する。したがって、軌道エンジンは、いかなるエンジンブロック、いかなるクランクシャフトもしくは関連付けられる接続ロッド、いかなる別個のはずみ車、吸気もしくは排気弁もしくは水ポンプ、またはそれらの支持器材も有していない。

【0023】

代わりに、軌道エンジンのピストンおよびシリンダの各々は、それら自身のそれぞれの運搬または駆動ホイールに取り付けられる。シリンダ駆動ホイールの位置に対するピストン駆動ホイールの関係および位置を配置し、維持することによって、ピストン／シリンダ経路の重複が、達成されることができる。ピストンおよびシリンダ経路のこの結合は、軌道エンジンの「ストローク」を表す。ピストンホイールおよびシリンダホイールは、それらのそれぞれの（かつ平行な）軸上で反対方向に回転し、それによって運搬される個々のピストンおよびシリンダは、軌道運動にあり、ホイール軸を周回するが、同時に、それら自身のそれぞれの軸の周りに逆回転し、全ての時間において、相互嵌合のための位置を保つ。つまり、ピストンおよび協働するシリンダのそれぞれの組は、それらのそれぞれのホイール上のそれらの相対的位置付けにかかわらず、共通の縦方向軸を共有する。

【0024】

作業ユニット（ピストンと篏合シリンダを備えている組）は、常時、ピストンホイールおよびシリンダホイールの３６０°の回転全体を通して整列されたままである。単純に言うと、ピストンは、常時、組またはユニットにおけるその関連付けられたシリンダの方に向き、シリンダは、その関連付けられたピストンの方に開いて向けられる。したがって、シリンダ壁に対してピストンを押し、摩擦を引き起こすいかなる角度力も存在しない。これは、軸方向整列が一時的かつ局所的である半径方向ピストン／シリンダ配置システムと対照的である。軌道エンジンでは、シリンダ／ピストン角度が約０度を上回らない前述の縦方向整列は、以下にさらに説明されるように、圧縮力および燃焼力の両方が、ピストン／シリンダ中心線と直接一直線になることを可能にする。

【0025】

本開示のピストンおよびシリンダは、常時、共通の縦方向軸に沿った相互嵌合のために同じように向けられ、側面荷重を回避する。いくつかの実装では、軌道エンジンのピストンおよびシリンダは、それらを所望の相対的位置に保つために、スプロケットおよび歯付きベルトによって向けられた状態を維持される。

【0026】

ピストンがその動力ストロークの途中であるときにその最大レバーアームまたはトルクが達成されるオットーサイクルエンジンと異なり、軌道エンジンは、動力ストロークの全距離を通してそのレバーアームを増加させる。軌道エンジンレバーアームは、オットーサイクルエンジンレバーアームを上回り、ストロークは、（典型的なシリンダ孔の要因として）より長く、各シリンダは、１つおきではなく、エンジンの各回転ごとに動力ストロークを完了し、軌道エンジンが低ＲＰＭにおいて高馬力を達成することを可能にし、それは、エンジンを動作させることにおいて、より適度なエンジン速度、より多くの仕事、およびより少ない摩擦摩耗を意味する。これらの機械的利点は、燃料効率を顕著に増加させる。

【0027】

シリンダおよびピストン運搬アセンブリの両方が、結合されたはずみ車としての役割を果たす。質量を有する全てのエンジン構成要素が、ホイールの回転軸の周りに回転／軌道運動し、それらは、常時、釣り合いがとれている。ピストンおよびシリンダは、軌道運動し、したがって、それらの運動方向またはそれらの速度を変化させない（エンジン速度に関連する場合を除いて）ので、オットーサイクル往復エンジンにおいて失われるエネルギーは、軌道エンジンにおいて保存される。

【0028】

軌道エンジンは、いくつかの実装では、ガソリン、ディーゼル、バイオディーゼル等の液体可燃性燃料によって動作可能である。他の実装では、軌道エンジンは、天然ガス、プロパン等のガス状可燃性流体を用いて動作可能である。以下に説明されるように、いくつかの実装は、吸気または排気弁を要求せず、これは、増加させられたエンジン効率および簡易化を提供する。

【0029】

軌道エンジンに対して、摩擦、圧送、冷却、およびさらには振動損失が、現在の設計と比較して、実質的に、おそらく、５０％も低減させられる。現在のオットーサイクルエンジンと比較した簡易化および安価な材料に起因する燃焼効率、減少された重量、および削減された製造コストを追加するので、軌道エンジンが世界のエンジン近代化需要を満たす上で大きな一歩となることが、明白である。

【0030】

本開示の軌道エンジンに対して、ピストンおよびシリンダの両方は、圧縮ストロークのために互いに向かって運動し、動力ストロークのために互いから離れて運動する。ピストンおよびシリンダの速度は、その相対的運動を効果的に倍増するように組み合わせられ、ピストンおよびシリンダは、常時、一直線であるので、ストロークは、往復エンジンの場合のように接続ロッドの角度によって限定されない。より長いストローク対孔比は、より短いストローク対孔比と比較して、燃焼チャンバガスにさらされるより小さい表面積を有する。より小さい面積は、低減させられたシリンダ内熱伝達および増加させられたエネルギー伝達に直接つながる。内燃エンジンの大部分に対するストローク／孔率は、０．９〜１．２である一方、本明細書に議論される軌道エンジンに対する比率は、例えば、１．５〜３．０であり得る。これらのより大きい比率は、より完全な燃焼およびより清浄な排気を確実にする。

【0031】

さらに、軌道エンジンにおけるピストンおよびシリンダは、完全に係合解除するので、排気もしくは吸気弁または機構がそれらを動作させるいかなる必要性も存在しない。２サイクルエンジンでは、「ストローク」の一部は、エンジンの「呼吸」を達成するために使用される。２サイクルエンジンである軌道エンジンでは、ピストンおよびシリンダが動力ストロークの終了時に分離すると、シリンダの全直径が、排気がピストン／シリンダチャンバの底部において退出するように開放し、チャンバの上部に加えられる冷却および通気空気によって補助される。

【0032】

シリンダホイールおよびピストンホイールの両方が、釣り合いがとれており、各ホイールがはずみ車であるので、運動動力学は、動力サージを軽減するための別個のはずみ車を要求しない。エンジンが起動しているとき、その効率の証拠として、振動は殆どまたは全く存在しない。

【0033】

エンジン構成要素駆動システムは、いくつかの設計では、ピストンおよびシリンダの位置付けを制御するためのギヤを採用する。理解され得るように、ギヤは、重く、それらを潤滑にするための油を要求する。加えて、ギヤは、正確度をもたらす「はね返り」を可能にする、ある程度の動き嵌めを要求する。ギヤ駆動システムの他の欠点は、ギヤボックスにおける大きい高価なオイルシールの必要性および漏出の潜在性である。

【0034】

本明細書に議論される実装では、ギヤは、コグベルトおよび滑車と置換される。非限定的実施例として、そのようなコグベルトは、ポリウレタンまたは他の好適な材料から作製され得る。そのような実装では、いかなる油も、要求されず、いかなる「はね返り」も、存在しない。以下にさらに議論されるように、信頼性を確実にするために、軌道エンジンの２つの側に駆動ベルトの複製が存在する。ベルト故障が存在する場合、エンジンは、損傷せず、ベルトが交換されるまで継続して動作するであろう。センサが、任意のベルト故障を検出し、ベルトが交換されるまでエンジンの動力出力を限定し得る。ギヤ駆動システムに対するベルト駆動システムのさらなる利点は、ベルト緊張およびベルト整列が、組み込まれ、ピストンシリンダ整列の正確度を確実にし得ることである。

【0035】

いくつかの実装では、最大エンジン効率を達成するために、加圧空気噴射システムが、提供され、それは、排気ガスをパージし、燃焼ガスを過給する。

【0036】

いくつかの実装では、軌道エンジンは、燃焼プロセスの熱および圧力に耐え、いかなる潤滑も要求しないように設計された非金属可撓性シール（例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）（２５％ガラス繊維充填））を組み込む。非限定的実施例として、シールは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）（２５％ガラス繊維充填）または他の好適な材料から形成され得る。これらのシールは、殆ど圧縮漏出を有しておらず、シリンダとピストンとの間にいかなる接触も存在しないので、ピストン上に殆ど摩耗が存在せず、効率をさらに改良する。このタイプのシールは、長い寿命を有し、要求される場合、スパークプラグを交換することと同程度に容易に交換されることができる。シールは、ピストン（図１６−１９）内またはシリンダのそれぞれの入口内に含まれ得る。シールがピストン内に位置付けられる実装では、シールのみがシリンダの壁に接触するので、燃焼熱は、ピストンの本体から分離される。

【0037】

駆動機構における非潤滑ピストンシールの採用および油の使用の排除は、本開示の軌道エンジンを、空気および燃料のみで動作する世界で唯一の内燃エンジンにする。圧縮および動力ストロークがいずれの往復運動も伴わずに生成されるという事実も加えて、それを真に効率的かつ独特にする。本開示の軌道エンジンの種々の特徴は、図面を参照して以下に詳細に議論される。

【0038】

図１は、可燃性流体動作軌道エンジン１４のためのピストン駆動ホイールアセンブリ１０およびシリンダ駆動ホイールアセンブリ１２を示す。エンジン１４の完全組立図が、図３および４に示される。シリンダ駆動ホイールアセンブリ１２は、３つのシリンダ１６のバンクを備え、ピストン駆動ホイールアセンブリ１０は、３つのピストン１８の対応するバンクを備えている。他の実装では、より多いまたはより少ないシリンダ／ピストン対が、含まれ得る。ピストン１８の各々は、ピストン車軸またはシャフト２２（図１２）に結合されるピストンヘッド２０と、ピストン本体２４とを備えている。シリンダ１６の各々は、シリンダ車軸またはシャフト２８（図１２）に結合されているシリンダヘッド２６（図１１）と、ピストン１８を受け取るために構成されるシリンダスリーブ３０とを備えている。ピストン１８の各々は、それらが、全ての時間において、対応するシリンダ１６と共通の縦方向軸上で対向関係にあるように配置される。

【0039】

図２Ａ−２Ｄは、動作中のピストンおよびシリンダの運動を図示する。この図示では、シリンダ１７０およびピストン１７２が、示される。シリンダ１７０および１７２は、図１６−１９を参照して以下にさらに議論される。概して、シリンダ１７０およびピストン１７２は、シリンダ１７０および１７２のためのシールシステムがシリンダではなくピストンに結合されることを除いて、多くの点でシリンダ１６およびピストン１８と類似する。

【0040】

図２Ａ−２Ｄに示されるように、シリンダ１７０およびピストン１７２は、それぞれ、それぞれのシリンダおよびピストン運搬または駆動ホイール３６Ａ、３６Ｂおよび３８Ａ、３８Ｂ（図１参照）によって画定される交差する逆方向経路３２および３４に沿った軌道運動のために構成される。運搬ホイール３６Ａ、３６Ｂおよび３８Ａ、３８Ｂは、図１に最良に示され、図２Ａ−２Ｄに示される経路３２および３４に沿った円形運動において、それぞれのシリンダ１７０およびピストン１７２を回転させるように動作可能である。運搬ホイール３６Ａ、３６Ｂは、主要シリンダアセンブリ車軸またはシャフト４０（図２Ａ−２Ｄ）の周囲を回転し、運搬ホイール３８Ａ、３８Ｂは、主要ピストンアセンブリシャフト４２の周りに回転する。

【0041】

図１および８に最良に見られ得るように、ピストン１８の軌道運動は、駆動シャフト４２Ａに結合される調節可能ピストンスプロケット４６Ａ、固定中心スプロケット５０Ａ、およびアイドラスプロケット５２Ａの周囲に位置付けられるピストン伝動整列ベルト４４Ａ（図８）によって制御される。そのような構成要素は、ピストン運搬ホイール３８Ａ、３８Ｂの各々の上に複製され、ピストン運搬ホイール３８Ａに関連付けられる構成要素は、文字「Ａ」を用いて指定され、ピストン運搬ホイール３８Ｂに関連付けられる構成要素は、文字「Ｂ」を用いて指定される。同様に、シリンダ１６の軌道運動は、駆動シャフト４０Ａに結合される調節可能シリンダスプロケット５６Ａ、固定中心スプロケット６０Ａ、およびアイドラスプロケット６２Ａの周囲に位置付けられるシリンダ伝動整列ベルト５４Ａによって制御される。そのような構成要素は、シリンダ運搬ホイール３６Ａ、３６Ｂの各々の上に複製され、シリンダ運搬ホイール３６Ａに関連付けられる構成要素は、文字「Ａ」を用いて指定され、シリンダ運搬ホイール３６Ｂに関連付けられる構成要素は、文字「Ｂ」を用いて指定される。したがって、シリンダ１６およびピストン１８の回転および軌道運動は、これらのスプロケットおよびベルトを使用して生産され得、したがって、シリンダおよびピストン運搬ホイールアセンブリ３６Ａ、３６Ｂおよび３８Ａ、３８Ｂは、円形に、かつ軌道上で、全ての時間において、交差する逆方向経路に沿って共通の縦方向軸上で対向関係において、ピストン／シリンダを運搬する。

【0042】

シリンダ運搬ホイールアセンブリ３６Ａ、３６Ｂは、それぞれの外側リングスプロケット６４Ａ、６４Ｂを含み、ピストン運搬ホイールアセンブリ３８Ａ、３８Ｂは、それぞれの外側リングスプロケット６６Ａ、６６Ｂを含む。シリンダ運搬ホイールアセンブリ３６Ａは、第１のコグベルト６８Ａによって、ピストン運搬ホイールアセンブリ３８Ａに結合され、シリンダ運搬ホイールアセンブリ３６Ｂは、第２のコグベルト６８Ｂによって、ピストン運搬ホイールアセンブリ３８Ｂに結合される。コグベルト６８Ａ−６８Ｂは、それぞれ、動力取り出しスプロケット７０Ａおよび７０Ｂにも結合され、それらは、発電機７４（図１）に結合される動力取り出しシャフト７２を駆動するために使用される。コグベルト６８Ａ−６８Ｂは、任意の好適な材料（例えば、ポリウレタン等）から作製され得る。いくつかの実装では、コグベルトは、例えば、Ｇａｔｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから利用可能なポリチェーンブランドベルトであり得る。

【0043】

上で指摘されるように、ギヤの代わりにベルト６８Ａおよび６８Ｂを利用することによって、いかなる油も、要求されず、いかなるはね返りも、存在しない。さらに、ベルト故障が存在する場合、２つのベルト６８Ａおよび６８Ｂが存在するので、エンジン１４は、損傷せず、故障したベルトが交換されるまで継続して動作するであろう。センサ（図示せず）が、任意のベルト故障を検出し、ベルトが交換されるまでエンジンの動力出力を限定し得る。

【0044】

図１、５Ａ−５Ｂ、および６Ａ−６Ｂに示されるように、エンジン１４は、下側テンショナスライドアセンブリ７６Ａ、７６Ｂと、上側テンショナスライドアセンブリ７８Ａ、７８Ｂとを含み得、それらは、ベルト緊張および駆動ホイール整列を提供し、ピストンシリンダ整列の正確度を確実にする。シリンダ１６およびピストン１８の各々は、磁気送信機７７を含み得、それは、中心上部ケース９２上に位置付けられるそれぞれのシリンダ整列センサ７９（図３）またはピストン整列センサ８１によって感知される。スライドアセンブリ７６Ａ、７６Ｂおよび７８Ａ、７８Ｂは、シリンダ整列センサ７９およびピストン整列センサ８１によって検出される整列信号に応答して、自動的に制御され得る。

【0045】

スタータギヤ８０（図５Ａ）が、スタータアセンブリ８２に結合され、ピストン運搬ホイールアセンブリ３８Ｂ（図８）上のスプロケット８４に結合される。

【0046】

シリンダおよびピストンは、図２Ａ−２Ｄに示される共通の縦方向軸Ａ−Ａ上に留まるべきであるので、それらは、それらの横断軸上で向きを変える必要がある（すなわち、それらがホイール３６Ａ、３６Ｂ、３８Ａ、３８Ｂによって円形に運搬される際、３６０度の進行全体を通してその対応するピストン／シリンダ内に整列されたままであるように、円形移動方向と逆に回転される必要がある）。それらのそれぞれの運搬ホイール３６Ａ、３６Ｂおよび３８Ａ、３８Ｂの円形回転に対するシリンダ１６およびピストン１８の逆回転の比率は、共通の縦方向軸Ａ−Ａ上の軸方向整列を維持するために必要とされるもの全てである。典型的には、これは、殆どの実装では、１：１であろう。

【0047】

エンジン１４のピストン１７２およびシリンダ１７０の各々の基本的移動が、図２Ａ−２Ｄに図式的に図示される。示されるように、ピストン運搬ホイール３８Ａ、３８Ｂは、ピストンアセンブリ車軸４２の周りに、円形経路３４上で時計回り（ＣＷ）に回転するピストン１７２を運搬する。シリンダ運搬ホイール３６Ａ、３６Ｂは、ピストンアセンブリ車軸４２と平行であるシリンダアセンブリ車軸４０の周りに、円形経路３２上で反時計回り（ＣＣＷ）に回転するように示されるシリンダ１７０を運搬する。示されるように、経路３２は、経路３４と交差する。ピストン１７２とシリンダ１７０とは、図示されるように、それらが互いに接近しながら、それらが互いに離れながら整列している。

【0048】

前述の回転および軌道運動を達成するために、シリンダ１６およびピストン１８の各々のシャフト５８および４８は、運搬ホイール３６Ａ、３６Ｂおよび３８Ａ、３８Ｂによって運搬されるそれぞれのスプロケット５６および４６と結合され、それらは、順に、それぞれ、ベルト５４および４４を介して、それぞれの固定中心スプロケット６０および５０に結合される。この構造は、それらのそれぞれの運搬ホイール３６Ａ、３６Ｂおよび３８Ａ、３８Ｂの回転に対して１：１比でシリンダ１６およびピストン１８を逆回転させるように動作する。

【0049】

以下にさらに詳細に議論されるように、シリンダおよびピストン１８の周期的相互嵌合と一致する燃焼のために、シリンダ１６の各々への可燃性流体供給源が存在する。排気ガスをパージし、燃焼ガスを過給するために、シリンダ１６の各々への空気噴射供給源も存在する。スパークプラグ９０（図７）を備えている可燃性流体起爆装置が、ピストン１８の各々と動作可能に関連付けられる。動作中、運搬ホイール３６Ａ、３６Ｂおよび３８Ａ、３８Ｂは、１つのシリンダ／ピストン対間の爆発の爆発運動力下で回転し、「円形サイクル」において、他のシリンダ／ピストン対を一緒にし、以下同様である。エンジン１４は、圧縮および噴射器圧力を増加させることによるディーゼル動作、ならびに蒸気、圧縮ガス、または他の流体（例えば、液体、ガス）エネルギー源による動作のために好適である。

【0050】

図３、４、５Ａ−５Ｂ、および６Ａ−６Ｂに示されるように、エンジン１４は、上部ケース９２と、底部ケース９４と、左側面ケース９６と、右側面ケース９８とを含む。ケース９２、９４、９６、および９８、ならびに排気バッフル１００は、ピストン／シリンダ対のための雰囲気制御チャンバを形成する。

【0051】

ここで図９、１１、および１２を参照すると、燃料が、主要シリンダアセンブリ車軸４０に結合される燃料入ポート１０２を通してエンジン１４に進入する。燃料は、シリンダアセンブリ車軸４０に分配され、それは、燃料ハブ１０６および燃料ライン１０８によって回転ユニオン１１０に分配され、回転ユニオン１１０は、燃料噴射器ノズル１０４を介してシリンダ１６の各々のシリンダヘッド２６の中に噴射する。燃料流は、決定されたポートタイミング（図１３参照）に従って、電子燃料制御調整器（図示せず）を通して、コンピュータ制御ユニット（ＣＣＵ）によって起動され得る。

【0052】

エンジン１４のための点火は、点火分配アセンブリ１１２によって制御され得、それは、ピストン車軸２２を通して点火整流子１１８（図５Ｂ）に延びているスパークプラグワイヤ１１６の端部部分１１４を介して、スパークプラグ９０にエネルギーを送達する。スパークプラグワイヤ１１６は、左側面ケース９８の内面に取り付けられる点火整流子１１８に結合される。理解され得るように、エンジン１４のディーゼルバージョンでは、圧縮の熱が点火を開始し、燃料を燃焼させるために使用されるので、点火システムは、必要とされない。

【0053】

エンジン１４は、二重の送風機１２０およびボリュート１２２と、排気移行ダクト１２４とを含む呼吸システムを備えている。送風機１２０の各々は、送風機モータと、送風機インペラとを含み得る。送風機１２０の各々は、２つのボリュート１２２のうちの１つに結合され、ボリュート１２２の各々は、エンジン１４の雰囲気制御チャンバ（図１０および１４参照）のうちの１つに差し向けられる。

【0054】

送風機１２０は、空気ポンプ１２６を伴う送風機テンショナアセンブリに結合され、空気ポンプ１２６は、空気ライン１２９によって空気タンク１２８に流体的に結合され、空気ポンプ入口管１３１を介して空気クリーナアセンブリ１３０に流体的に結合される。空気ポンプ１２６は、空気ポンプ／テンショナスプロケット１３４および動力取り出し駆動スプロケット７１に結合される送風機ベルト１３２を介して、動力取り出しシャフト７２に結合される。送風機１２０も、送風機スプロケット１３６および送風機ベルト１３２を介して、動力取り出しシャフト７２に結合される。

【0055】

動作時、コンピュータ制御ユニット（ＣＣＵ）は、送風機１２０およびバタフライ空気制御フラップ１４０（図１）を制御し得る。正圧が、送風機１２０および空気ポンプ１２６の速度を調整することによって、雰囲気制御チャンバ内で維持され得る。低エンジン速度では、排気ガスの一部は、シリンダ１６の燃焼チャンバ内で利用可能な酸素を限定するために、再循環され得る。エンジン１４の速度が増加するにつれて、バタフライ空気制御フラップ１４０は、開放され得る。エンジン冷却が、必要に応じて送風機１２０の出力を増加させることによって制御され得る。

【0056】

空気タンク１２８は、空気ライン１５０を介して、その右側の主要シリンダアセンブリ車軸４０に結合される空気入ポート１５２に空気を送達する。空気は、シリンダアセンブリ車軸４０に分配され、それは、空気ハブ１５４および空気ライン１５６によって回転ユニオン１５８に分配され、回転ユニオン１５８は、空気噴射器ノズル１５９を介してシリンダ１６のそれぞれのシリンダヘッド２６の中心に噴射する。空気流は、決定されたポートタイミング（図１３参照）に従って、電子空気制御調整器（図示せず）を通して、コンピュータ制御ユニット（ＣＣＵ）によって起動され得る。

【0057】

ここで図１５を参照すると、他のピストン／シリンダ動作システムとは異なり、いくつかの実装では、エンジン１４は、ピストン１８に接続されるのではなく、各シリンダ１６の入口部分１６０に位置するシールシステムを有する。ピストン１８は、シリンダ１６と接触しないので、シリンダの壁の潤滑は、要求されない。シールシステムは、非金属可撓性シール１６２（例えば、ＰＴＦＥ（２５％ガラス繊維充填））と、シールエナジャイザ１６４とを含み、それらは、シリンダ１６の入口部分１６０における環状陥凹１６６内に位置付けられる。シール１６２およびシールエナジャイザ１６４は、選択的に取り外し可能なシリンダリングキャップ１６８によって、シリンダ１６の入口部分１６０における陥凹１６６内に保持される。

【0058】

シール１６２は、燃焼プロセスの熱および圧力に耐えるように設計される。シール１６２は、殆ど圧縮漏出を有しておらず、シリンダ１６とピストン１８との間にいかなる接触も存在しないので、ピストン上１８に殆ど摩耗が存在せず、効率をさらに改良する。シール１６２は、長い寿命を有し、要求される場合、スパークプラグを交換することと同程度に容易に交換されることができる。

【0059】

図１６−１９に示される別の実装によると、エンジン１４は、シリンダ１７０（図１６）と、ピストン１７２（図１７−１８）とを含み、それらは、シールシステムを含み、シール１７４が、シリンダではなく、ピストンの端部部分１７６の近位に位置付けられる。特に、図１６は、シリンダヘッド１７８と、シリンダ本体またはスリーブ１８０と、ピストン１７２を受け取る開放端部部分１８２と、シリンダシャフトまたは車軸１８４とを含むシリンダ１７０を示す。

【0060】

図１７は、ピストンヘッド１８６と、ピストンシャフト１８８と、ピストン本体１９０と、ピストン本体ノーズ１９２とを含むピストン１７２を示す。ピストン本体ノーズ１９２は、ピストン本体１９０の端部部分１７６内のねじ山付き開口１９４と選択的にネジ式で係合され得る。ピストン本体ノーズ１９２が、ピストン本体１９０の端部部分１７６に結合されると、ピストンシール１７４およびばねエナジャイザ１９６を含む開口が、形成される。Ｏリングシール１９８も、ピストン本体１９０に面するピストン本体ノーズ１９２の外周の周囲に位置付けられる。上で説明されるピストン１８と同様に、ピストン１７２は、上で議論されるように、点火システムに選択的に電気的に結合され得る、スパークプラグワイヤ２０２に結合されるスパークプラグ２００を含む。上で議論されるように、スパークプラグは、ディーゼル動作のために採用されない。有利なこととして、シリンダ１７０ではなく、ピストン１７２上に圧縮シール１７４を配置することによって、より少ない熱が、エンジンの動作中にピストンに伝達され得る。

【0061】

いくつかの実装では、シリンダおよび／またはピストンは、セラミック材料から作製され得る。ピストンがシリンダ壁と接触せず、シリンダおよびピストンの両方が各動力ストローク後に独立して「呼吸」することを可能にされるので、それらの間の熱の伝達は、要求されない。これは、低熱伝導セラミックの使用が、より多くの燃焼熱エネルギーを機械的エネルギーに変換することを可能にし、エンジンの熱効率を大幅に増加させる。

【0062】

ここで図１１を参照すると、シリンダ運搬ホイールアセンブリ３６Ａ、３６Ｂは、対応する入力開口２１２の周囲に位置付けられる、複数の空気取入口２１０を含み得る。動作中、空気取入口２１０は、入力開口２１２を通して、シリンダ運搬ホイールアセンブリ３６Ａ、３６Ｂの内部チャンバの中に空気を運ぶ。空気は、出力開口２１４を通してシリンダ運搬ホイールアセンブリ３６Ａ、３６Ｂから退出する。ピストン運搬ホイールアセンブリ３６Ａ、３６Ｂは、類似する、または同じ空気取入口、入力開口、および出力開口を含む。入力開口、出力開口、および空気取入口は、それぞれのシリンダ運搬ホイールアセンブリ３６Ａ、３６Ｂおよびピストン運搬ホイールアセンブリ３８Ａ、３８Ｂのための冷却を提供する。

【0063】

図１０は、エンジンの動作中のエンジン１４の種々の構成要素を通した空気流を示す、多数の矢印を示し、それらは、エンジンのための冷却を提供する。図１４は、エンジン１４の動作中の排気および冷却のための空気流を示す、複数の矢印を示す。

【0064】

図１３は、例えば、エンジン１４の空気および燃料分配システムのポートタイミングのための略図２２０を示す。上で指摘されるように、シリンダ１６への空気および燃料分配のタイミングは、好適な空気および燃料調整器によって制御され得る。略図２２０は、時計回り回転に関してポートタイミングを示す。示されるように、上死点（ＴＤＣ）は、０度にある。動力ストロークは、０〜５８度である。第１の空気パージ段階が、６０〜１００度で起こり、第２の空気パージ段階が、１００〜１４０度で起こる。空気過給段階（「空気パージ３」）が、３０２〜３６０度で起こる圧縮ストロークに先立って、２６０〜３００度で起こる。燃料が、３０５〜３３５度で噴射される。図１３の略図２２０に示されるポートタイミングは、説明を目的として提供され、限定することは意図されないことを理解されたい。

【0065】

前述の詳細な説明は、ブロック図、概略図、および実施例の使用を介して、デバイスおよび／またはプロセスの種々の実装を記載した。そのようなブロック図、概略図、および実施例が、１つ以上の機能および／もしくは動作を含む限りにおいて、そのようなブロック図または実施例内の各機能および／または動作は、広い範囲のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、または事実上それらの任意の組み合わせによって、個々に、および／または集合的に実装され得ることが、当業者によって理解されるであろう。当業者は、本明細書に記載される方法またはアルゴリズムの多くが、追加の行為を採用し得ること、いくつかの行為を省略し得ること、および／または規定されたものと異なる順序で行為を実行し得ることを認識するであろう。

【0066】

上で説明される種々の実装は、さらなる実装を提供するように組み合わせられることができる。それらが本明細書の具体的教示および定義と一貫する範囲で、限定ではないが、２００６年４月１７日に出願された米国仮特許出願第６０／７９２６０３号、２００８年９月２８日に出願された米国仮特許出願第６１／１００７５１号、米国特許第７，７２１，６８７号、米国特許第８，１６１，９２４号、米国特許第８，５５５，８３０号、および２０１５年１２月２日に出願された米国特許出願第１４／９５７，２５６号を含む、本明細書に参照される、および／または出願データシートに列挙される米国特許、米国特許出願公開、米国特許出願、外国特許、外国特許出願、および非特許公開の全てが、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる。必要に応じて、種々の特許、出願、および公開のシステムまたは概念を採用し、またさらなる実装を提供するために、実装の側面は、修正されることができる。

【0067】

これらおよび他の変更が、上で詳述される説明に照らして、実装に成されることができる。概して、以下の請求項では、使用される用語は、請求項を本明細書および請求項において開示される具体的実装に限定するように解釈されるべきではなく、そのような請求項が享有する均等物の全範囲とともに、全ての可能性として考えられる実装を含むように解釈されるべきである。故に、請求項は、本開示によって限定されない。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】