JP3357902B2

JP3357902B2 - 内燃機関

Info

Publication number: JP3357902B2
Application number: JP50825393A
Authority: JP
Inventors: ダンメリット
Original assignee: コベントリーユニヴァーシティ; ダンメリット
Priority date: 1991-11-02
Filing date: 1992-11-02
Publication date: 2002-12-16
Anticipated expiration: 2017-12-16
Also published as: SK328192A3; EE02964B1; BR9206701A; IN185712B; EP0541291A1; AU658683B2; KR100286484B1; EP0541291B1; MD1212B2; RU2100625C1; GEP20002110B; GB2261028A; LV11807A; MD1212C2; US5406912A; CA2081598C; WO1993009337A1; MD950090A; ES2088110T3; ATE138156T1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は内燃機関に関する。

内燃機関は分離式エンジンと非分離式エンジンとに分
類され得る。このようなエンジンは、すべて、空気と混
合された燃料の点火、燃焼に先立って圧縮行程を行う。

非分離式エンジンでは、燃料が空気と混合されてから
圧縮行程が開始する。普通SIGEエンジンと呼ばれる火花
点火式ガソリン・エンジンがそれである。成層燃焼エン
ジン（現在は一般的ではない）として知られる或る種の
SIGEエンジンでは、燃料は、圧縮行程中ではあるが、火
花で開始される点火の充分前に、空気に導入される。す
べての非分離式エンジンでは、火花が生じる前に、圧縮
行程で生じた高温によって予混合空気・燃料混合気が点
火される可能性があるので、最高圧縮圧力は制限され
る。

SIGEエンジンでは、空気・燃料混合気は化学的にほぼ
正しくなければならない。この制限が、低い圧縮比なら
びに部分負荷で空気流入量を絞る必要性（これらはすべ
てこの燃焼系に伴う）と相まって、SIGEエンジンの熱効
率を比較的低いものとしている。SIGEエンジンの主たる
利点は、急速燃焼過程、それ故、予混合空気・燃料混合
気の急速燃焼によってもたらされるより高い速度、出力
にある。

分離式エンジンは、燃料なしに空気のすべてあるいは
その大部分を圧縮し、点火が開始されるべき時点の圧縮
行程の終り付近で該圧縮空気中へ燃料を導入する。よく
知られている分離式エンジンはディーゼル・エンジンで
あり、圧縮行程の終り付近で非常に高い圧力の下に燃焼
室へ液体燃料を噴射する。

分離式エンジンは、SIGEエンジンに比べて、特に部分
負荷時に、かなり高い熱効率を得ることができる。早期
点火の危険によって効率を高める圧縮圧力が制限される
ことはない。部分負荷でのスロットリングは不要であ
り、圧送損失を避けることができる。部分負荷での希薄
混合気燃焼が可能であり、これも熱効率を改善する。

ディーゼル分離法の欠点は、点火して急速燃焼させる
前に液体燃料を噴射し、蒸発させるのにかかる時間が比
較的長いということである。ディーゼル・エンジンは、
したがって、SIGEエンジンよりも熱効率は良いが、SIGE
エンジンと同じ高い回転数で運転することはできず、所
与の寸法、重量からの出力は低くなる。高い負荷および
高い速度では、燃焼は膨張行程でも充分に進み、ディー
ゼル・エンジンの熱効率をかなり低下させる。

本出願人の発明した種々のタイプの分離式エンジン
は、たとえば、GB−Ａ−2155546、GB−Ａ−2186913、GB
−Ａ−2218153、GB−Ａ−2238830およびGB−Ａ−224639
4で公知である。これらのエンジンは、現在、Merrittエ
ンジンとして文献で公知である。

GB−Ａ−2238830に応するEP−Ａ−0431920には、第
１、２のシリンダを有し、該第１シリンダが第２シリン
ダより大きな行程容積を有し且つ第２シリンダが第１シ
リンダのクラウンに形成されている内燃機関が開示され
ている。第１、２のシリンダはそれぞれ第１、２のピス
トンの中を往復動し、第２ピストンは第１ピストンのク
ラウンの突出部として形成されている。第１シリンダの
中に開口する空気孔と第２シリンダの中に開口する２番
目の孔とを有する燃料室が第２ピストンに形成されてい
る。第２シリンダに燃料を供給するための燃料入口と共
に、第１ピストンの吸入行程時に空気等を第１シリンダ
に供給するための第１入口が設けられている。第２シリ
ンダから燃焼室へのガスの流動を助けるために、ピスト
ンがシリンダに対し移動する予定の角度において、燃焼
室を通過させずに第１シリンダから第２シリンダへ空気
を移動させるための通路が第１、２のシリンダの間に延
びている。空気の流れを制御するための付加的な制御装
置が設けられている。

Merrittエンジンは、一組またはそれ以上の組の第
１、第２のシリンダと、これらのシリンダ内で動くそれ
ぞれ第１、第２のピストンとを有する。第１シリンダは
第２シリンダよりも大きい行程容積を有し、吸気弁また
は吸気ポートあるいはこれら両方と排気弁または排気ポ
ートあるいはこれら両方が第１シリンダと連通してい
る。燃料源が第２シリンダへ燃料を与える。ピストンが
ほぼ上死点位置にあるときに燃焼スペースを定める手段
であって、燃焼スペースが膨張行程の少なくとも早期部
分で両シリンダと連絡するようにする手段と、第２シリ
ンダから燃焼スペースへの燃料・空気混合気の進入、す
なわち、移動を阻止する阻止手段とが設けてある。

したがって、Merrittエンジンは、若干量の空気が小
さい方の第２シリンダ内で燃料のすべてと共に圧縮さ
れ、大きい方の第１シリンダ内で空気の大部分がそのま
ま圧縮されるという点で相違するが、ディーゼル・エン
ジンに似た分離式エンジンである。第２シリンダ内の非
常に濃厚な燃料・空気混合気は、それが濃厚すぎるた
め、圧縮中に爆発することがない。また、希薄すぎるた
めに、圧縮行程中に爆発させすることなく少量の燃料を
第１シリンダ内で空気と混合させることができることも
公知である。

燃料を圧縮行程の終わりで噴射する分離式ディーゼル
・エンジンと比べて、Merrittエンジンはそのサイクル
期間のかなり長い部分にわたって燃料を給送することが
できる。そんなわけで、燃料は液体から気体へ蒸発する
のに長くかかるが、燃焼室内で燃焼が進行するまで最初
から第１シリンダにあった圧縮空気の大部分と完全に混
合することがない。

前記の特許明細書では、共通の燃焼室と連通する、行
程容積の等しくないシリンダの構造の場合、燃料が小さ
い方のシリンダ内に含まれているとき、ここで「気体反
応分離」（gas dynamic segretation）と呼ぶプロセス
が生じるということが立証され、知られている。

気体反応分離は、燃料給送の瞬間まで機械的な弁装置
（代表的には、燃料噴射器におけるニードル弁）がエン
ジンへの燃料供給を遮断するディーゼル・エンジンの機
械的な分離とは異なる。Merrittエンジンで生じる気体
反応分離プロセスでは、大きい方の第１シリンダおよび
燃焼室内に含まれた空気は、圧縮行程の大部分にわたっ
て小さい方の第２シリンダ内へ移動することが知られて
いる。これは燃焼室から第２シリンダ（燃料のすべてあ
るいは大部分が含まれる）への空気流を生じさせ、燃焼
室への燃料の移動を阻止する。圧縮行程の終り付近で
は、第２シリンダ内の圧力が燃焼室内の圧力よりも大き
くなり、小さい方のシリンダ内で蒸発した燃料が少量の
空気と共に燃焼室に入らなければならないので、気体流
は逆転される。

往復動内燃機関の熱効率は次の特徴を備えることによ
ってかなり改善され得る。

ｉ）非常に急速で完全な燃焼または「一定容積」燃
焼。

ii）超希薄空気・燃焼混合気による部分負荷での燃焼
に続くより低い気体温度。

iii）高い実際的な圧縮比。

本発明は改良した内燃機関を提供しようとするもので
ある。

したがって、本発明は、少なくとも一組の第１、第２のシリンダであって、第
１シリンダが第２シリンダより大きい行程容積を有する
第１、第２のシリンダと、前記シリンダのそれぞれの中で移動できる第１、第２
のピストンと、第１シリンダと連通する吸気手段と、第１シリンダと連通する排気手段と、第２シリンダに燃料を与える第１燃料源と、ピストンが上死点にあるときに燃焼スペースを構成す
る手段であり、燃焼スペースが膨張行程の少なくとも一
部において両シリンダと連通する手段と、圧縮行程の終りに向うまで燃料・空気混合気が第２シ
リンダから燃焼スペースに移動するのを阻止する阻止手
段と、第２シリンダと組み合わせてあって、吸入行程中に第
２シリンダへ燃料または空気あるいはこれら両方を流入
させるアクセス手段であり、前記第２シリンダに開いて
いる第１ポート手段とこの第１ポート手段を制御する第
１弁手段とを包含するアクセス手段と、前記第１、第２のピストンを連結し、これらのピスト
ンが同じ頻度の周期で前記シリンダ内で動けるようにす
る手段とを包含する内燃機関であって、第２ピストンがクラウンとボデー部とを有し、このク
ラウンが前記ボデー部から隔たってそこに連結してあ
り、前記クラウンと前記ボデー部の間の軸線方向の距離
に比べて軸線方向に比較的小さい縁を有し、それによっ
て、前記ピストンのクラウン、ボデー部と前記第２シリ
ンダの側壁面との間に前記燃焼スペースを構成し、前記第２ピストンクラウンの縁とこれに接近している
前記第２シリンダの壁との間に間隙を設け、この間隙に
前記阻止手段を設け、前記第２のピストンが前記第１ピストンから分離して
形成され、前記クラウンが前記ボデー部から隔たり且つピラーに
より該ボデー部に接続されている、ことを特徴とする内燃機関を提供する。

ここで用いる「弁」なる用語はポートも含む。

ここで用いる「空気」なる用語は、酸素と他の通常不
活性な気体との任意適当な混合物や、気体状または液体
状（すなわち、蒸発液体）の燃料と共に燃焼することの
できるほぼ純粋な酸素も含む。また、再循環された排ガ
ス、クランクケース・ガスおよび再循環内燃機関ガス内
に存在する少量の炭化水素物質も含み得る。

ここで用いる「進入」なる用語は、第２シリンダから
燃焼スペースへの燃料・空気混合気の移動を言う。

本出願人のGB−Ａ−2246394は、より容易に燃焼スペ
ースを作り出すことができると共に、多数の他の重要な
利点を与えるタイプのピストンを有する内燃機関を開示
している。このタイプのピストンの例が第１図に示して
ある。

第１図に示すエンジンにおいて、燃焼スペースすなわ
ち燃焼室20は第２ピストン18によってほんの部分的に構
成あるいは境されている。このような構成において、第
２ピストンはクラウン35を持ち得る。このクラウン35
は、第１ピストンのクラウン36から隔たりかつそこに連
結してあり、軸線方向における第１ピストン・クラウン
36から第２ピストン・クラウン35までの間隔に比べて比
較的薄い軸線方向の周縁37を有する。第２ピストンのク
ラウンは常に第２シリンダ内に留まると好ましい。こう
して、２つのピストンのクラウンと第２シリンダの壁面
14aとの間に燃焼スペースを構成し、燃焼室20を小さい
方のピストンそのものの中に完全に閉じ込める必要性を
避けることができる。大きい方のシリンダ12が吸気弁お
よび排気弁24、26を有する。

小さい方のピストン18は、大きい方のピストン16と同
心であり、ピラー234と高くなった部分すなわち基部84
とを包含する。この基部によって、ピストン18のクラウ
ン35がピストン16に連結あるいは一体となっている。第
１図からわかるように、ピラー234は湾曲した輪郭を持
ち、この湾曲が大きい方のシリンダ12から燃焼スペース
20へ入る空気の渦流を促進すると共に、燃焼スペース20
への空気の進入に続く燃料・空気混合気の渦流を促進す
る。燃焼スペース20は、ピラー234と、小さい方のシリ
ンダ14の壁面（概略的に14aで示す）との間に構成され
る。ピラーの形状、寸法は、適切な寸法、形状の適当な
燃焼容積を作るように選ばれる。

周縁37は第２シリンダの壁面14aからやや隔たってい
て環状ギャップ128の形をした阻止手段を構成する。こ
の阻止手段は、上死点またはその付近にピストンが到達
する前の空気の進入を阻止する。小さい方のシリンダ14
の、図で見て上端には、オプションの周溝39が形成して
あり、この周溝は空気の進入を促進するバイパスとな
る。

小さい方のシリンダ14の上端は全体的に30で示すアク
セス手段を備えており、このアクセス手段は第２吸気弁
31とスロットル弁32とを包含する。アクセス手段は、第
２シリンダ内の圧力を圧縮行程の早期部分で第１シリン
ダ内の圧力よりも低い値に制御し、上死点位置またはそ
の付近に第２ピストンが到達する前の空気の進入を阻止
することができる。吸気弁31に通じる吸気ダクト33へ液
体燃料を給送するための燃料噴射器34が設けてある。ス
ロットル弁32は、燃料噴射器34によって給送される燃料
の量と無関係に、吸気ダクト33を通る空気の流量を制御
する。アクセス手段30を制御することによって、小さい
方のシリンダ14内の圧力が正確に制御されて最適の進入
タイミングを与える。この進入タイミングが、次いで、
点火タイミングを制御してエンジンの全速度、負荷範囲
にわたって最適なエンジン運転特性を与えることにな
る。スロットル弁32の動作および噴射器34の動作はエン
ジン管理システムＭで制御すると好ましい。

エンジンの吸入行程で、空気は吸気ダクト25を通って
大きい方のシリンダ12へ入る。空気は、また、噴射器34
からの燃料と共に開いた弁31を通して小さい方のシリン
ダ14へも入る。スロットル弁32は、小さい方のシリンダ
14に入る空気質量を制御し、エンジンの吸入行程中、吸
気弁31を通って小さい方のシリンダ14に入る空気・燃料
混合気が通常確実に大きい方のシリンダ12内の圧力より
低くなる。圧縮行程の早期部分中（あるいは最初の半分
の全部を通じて）吸気弁24の閉鎖後に弁31を閉鎖するタ
イミングも、第２シリンダ14内の圧力を弁31が閉じたと
きの第１シリンダ12内の圧力よりも確実に低くすること
ができる。圧縮行程中のピストン18のクラウン35前後の
圧力差は圧縮行程の終りでピストン18の上死点位置付近
において小さい方のシリンダ14の内容物が燃焼スペース
20内へ進入するタイミングへの効果を有する。これは、
順次、たとえば、シリンダ14内の燃料・空気混合気が圧
縮行程中に大きい方のピストン16によって燃焼スペース
20へ給送される比較的熱い空気に出会ったときの圧縮点
火による、蒸発した燃料の点火のタイミングを制御す
る。

エンジンの吸入、圧縮行程中、第２吸気弁31を経て第
２シリンダへ入った燃料は小さい方のシリンダ14内で蒸
発する。上死点位置付近で、圧縮行程の終りに向かっ
て、クラウン35の周縁37は、バイパス39付近に破線で示
す位置に到達し、これが阻止手段の寸法を効果的に増大
し、蒸気形態の空気・燃料混合気がバイパス39を通り、
周縁37まわりから燃焼スペース20内へ殺到する。燃焼ス
ペース20内の空気が圧縮され、燃焼スペースに入る燃料
・空気混合気の自然点火を生じさせるに充分な高い温度
となり、燃焼スペース内の気体の膨張により、ピストン
16、18が押し下げられて膨張行程を開始する。溝39の軸
線方向長さは第２ピストン・クラウン35の厚さｔよりも
大きく、バイパス溝39を通ってクラウンまわりに燃料・
空気混合気が進入する拡大ギャップを与える。

溝39は、第２シリンダ14内の隙間容積、すなわち、第
２シリンダ内でのピストン18の移動によって減らされる
ことのない容積も提供する。この隙間容積は、圧縮行程
中にシリンダ12内で燃料・空気混合気のための余分な体
積を与えることによって進入タイミングを効果的に遅ら
せるが、進入時には燃焼スペース20と連通する。溝39の
別の機能としては、燃焼スペース20内の火炎、そしてそ
の結果生じる圧力増大を第２ピストン・クラウン35上方
のスペースと連絡させることがある。

小さい方のシリンダ14がその上端にバイパス溝39を持
つものとして示してあるが、ギャップ128の寸法は、ギ
ャップ128のみ、すなわち、バイパス39を持たないギャ
ップが進入通路を形成する阻止手段全体を与えるように
選ぶことができる。この場合、ギャップ128の寸法は、
圧縮行程の大部分でクラウン35の上面と燃焼スペース20
の間に適切な分離を確保できるように注意深く選ばれ
る。

クラウン35は、第２吸気弁31を通って流入する燃料お
よび空気、圧縮行程中の空気内の燃料の蒸発効果および
ピラー234を通しての熱伝導によって冷却される。

弁31は、吸気・排気両用弁として用いてもよい。この
場合、排気行程の終りでシリンダ14内に残る未燃焼燃料
がなんらエンジンを出る必要がなく、排気汚染を低減す
るという利点を有する。

第１図に関連して上に説明したエンジンを完全に開示
しているGB−Ａ−2246394に注目して頂きたい。

本発明を、以下、添付図面を参照しながら実施例によ
って説明する。添付図面において：第２図は、本発明による内燃機関の好ましい形態の一
部を通る部分断面図であり、２つのピストンをそれらの
上死点位置あるいはその付近で示す図である。

第３図は、エンジンの吸入行程を示す、第２図と同様
の図である。

第４図は、第２図と同様の図であり、ピストンを下死
点位置あるいはその付近で示す図である。

第５図は、第２図のエンジンの部分断面図である。

第６図は、第２−５図のエンジンの一部を通る部分断
面図であり、変形例を示す図である。

第7A図は、本発明によるエンジンの第２実施例を通る
部分断面図である。

第7B図は、第7A図と同様の図であり、ピストンを下死
点位置で示す図である。

第8A図は、第7A、7B図のエンジンの部分断面側面図で
あり、その変形例を示す図である。

第8B図は、第8A図と同様の図であり、第7A、7B図のエ
ンジンのさらに別の変形例を示す図である。

第９図は、第7A、7B図のエンジンの実施例を示す部分
断面側面図である。

第10図は、本発明によるエンジンの第３実施例を示
す、第５図と同様の図である。

第11A、11B図は、第10図のエンジンの一部を通る部分
断面図であり、エンジンの点火プラグの種々の位置を示
す図である。

第12図は、本発明によるエンジンの第４実施例を示
す、第10図と同様の図である。

第13A図は、変形した小さい方のピストンのそのシリ
ンダ内の部分の側面図である。

第13B図は、第13A図のピストンの、矢印XIIIの方向に
見た平面図である。

第13C図は、第13A図の構造の代替案を与えるように変
形した第２シリンダを通る断面図である。

第14A図は、さらに別の形態の小さい方のピストンを
示す図である。

第14B図は、第14A図のピストンのXIV−XIV線に沿った
断面図である。

第15図は、さらに別の小さい方のピストンの構造の側
面図である。

第16図は、第２−５図のエンジンの２行程形態を通る
部分断面図である。

図面を参照して、第２−４図は、第１図に示すものに
類似した本発明による内燃機関10の好ましい形態の一部
を通る概略横断面図であり、同様の部分は同様の参照符
号を持つ。しかしながら、主要な差異は、第２−５図の
エンジンが個別のピストンを持つということである。第
１ピストン16は、第１シリンダ12内で動くことができ、
ピストン・リング16aによってシリンダに対してシール
されている。一方、小さい方の第２ピストン18は、第２
シリンダ14内で動くことができ、ピストン・リング18a
によってシリンダに対してシールされている。両ピスト
ン16、18は、それぞれのリンク機構を介して共通のクラ
ンク軸、あるいは、機械的に連結された個別のクランク
軸に連結してある。図示の構成では、ピストンはほぼ同
相で作動するが、若干の位相差をもって作動してもよ
い。

図面からわかるように、シリンダ14およびピストン18
の軸線はシリンダ12およびピストン16の軸線に対して直
角に配置してあり、シリンダ14はポート29を通してシリ
ンダ12と連通している。

ピストン18は、ボデー19と、ピラー234によって構成
されるボビン状の端部とを包含する。ピラー234によっ
て、ピストンのクラウン35はボデー19に連結されるかあ
るいはそれと一体である。第１図に類似した要領で、ピ
ラー234と小さい方のシリンダ14の壁面14aとの間に、燃
焼室または燃焼スペース20が構成される。

小さい方のシリンダ14はポート29を通して大きい方の
シリンダ12と連通しており、このポートは第２ピストン
18の行程の大部分にわたって燃焼室20と連通するように
位置している。第２ピストン18の行程は、その下死点位
置で、ピストン18の周縁37がポート29と交差し、大きい
方のシリンダ12が燃焼室20と小さい方のシリンダ14の行
程容積の両方と連通し、上死点位置で、ポート29がピス
トン18のボデー19によってほぼ閉ざされるように配置す
る。ピストン・リング18aは、ポート29と交差しないよ
うにピラー234から充分に離れてボデー19上に設置され
る。

最後に、大きい方のピストン16は、それがその上死点
位置にあるときにポート29に入り、それをほぼ閉じる突
起100を持っているとよい。

吸入行程で、燃料と空気が弁31を通して小さい方のシ
リンダ14へ入り、実質的に空気のみが吸気弁24を通して
大きい方のシリンダ12へ入る。スロットル弁32は、シリ
ンダ14内の圧力を制御して吸入行程の終りでシリンダ12
内の圧力よりもやや低い圧力とするのに用いられる。両
ピストンの圧縮行程中、両吸気弁24、31が閉じ、進入
中、圧縮行程の終りに向かって、燃料、空気はピストン
18のクラウンの周縁37まわりに燃焼室20内へ送られ、こ
こで、熱い空気と接触して燃料が点火される。動力行程
の終りで、排ガスが排気弁26を通してシリンダ12から排
出される。

２つのピストン16、18のこの構成により、大きい方の
ピストン16が小さい方のピストン18と異なった行程を持
つことができ、かつ、普通のピストン形態を保つことが
できる。これにより、現存のクランクケースを本発明に
従ってより容易に改造することができる。

添付図面に示すように、小さい方のピストン18は、そ
のクランク軸を大きい方のピストン16のクランク軸と平
行に配置してエンジン・シリンダヘッド内に設置しても
よい。あるいは、小さい方のピストン18を大きい方のピ
ストン16と平行に配置し、カムその他の適当な機構によ
って作動させてもよい。

大きい方のピストン16と別体の小さい方のピストン18
を持つということは、小さい方のピストン18のストロー
クを比較的短くすることができ、それにより、比較的短
い軸線方向長さの燃焼スペース20を形成できるという利
点を与える。

当業者であれば明らかなように、第２−５図に関連し
て説明したエンジンは、GB−Ａ−2246394に記載されて
いるエンジンの任意の適当な特徴を組み込むことによっ
て変更することができる。

第１図の溝39は第２−５図の実施例に組み込むことが
できる。溝39の横断面形状は第１図に示すものと変えて
もよい。たとえば、第６図に示すように、この溝は截頭
円錐形の下方壁39bを持ち、ピストン18がその上死点位
置に接近するにつれて急激に増大するギャップよりもむ
しろ徐々に増大するギャップを与えるようにしてもよ
い。第６図は、また、溝39に到達するまでピストン・ク
ラウン35およびシリンダ壁面を横切って有効にシールす
るのに使用できるオプションのピストン・リング38も示
している。

本発明による、Merrittエンジン分離システムからの
利益を持つハイブリッド型ディーゼル・エンジン構造が
第7A図に示してある。２つの好ましい位置のうちの一方
に高圧燃料噴射器60Aまたは60Bの形をした第２燃料源が
設けてある。第１の燃料源（噴射器34）は、前述したよ
うに、吸気通路33へ燃料を給送するように配置してあ
る。

吸入行程中、弁24、31が開いてほとんど絞っていない
空気を大きい方のシリンダ12内へ流入させると共に、燃
料、空気を小さい方のシリンダ14内へ流入させ得る。し
かしながら、第２−５図においては、噴射器34がエンジ
ン内での燃焼に必要な燃料量のほとんど全部を提供する
のに対して、第7A図の構造の噴射器34はその一部のみを
提供するだけである。ピストン18がその上死点位置に接
近するにつれて、噴射器60Aまたは60Bは、ディーゼル・
エンジン様式で、ピストン・クラウン35の下方の燃焼ス
ペース20へ直接あるいはポート29へ燃料を給送する。

ピストン18がその上死点位置へ接近するにつれて、ク
ラウン35上方の蒸発した燃料・空気混合気が、ピストン
の周縁37と小さい方のシリンダの壁面14aの間に構成さ
れ、今やバイパス溝39を通じて拡大されているギャップ
128を通して熱20へ進入する。このような進入は、ギャ
ップ128が非常に小さい場合にも溝39が設けてあるなら
ば可能である。圧縮行程中、大きい方のシリンダ12から
の空気は燃焼スペースへ入り、進入した燃料・空気混合
気に点火するに充分な温度となる。噴射器60、60Bは、
加圧燃料を燃焼スペース20へ給送して燃焼している進入
混合気の存在の下に極めて急速な点火を行うようにタイ
ミングが合わせてある。こうして、本エンジンは、噴射
器60Aの形でディーゼル・エンジンに代表的な燃料分離
法とここに説明したMerrittエンジンに代表的な燃料分
離法の両方を利用する。ディーゼル・エンジンおよびMe
rrittエンジンの原理のこのような組み合わせにより、
ディーゼル・エンジンは、もしあったとしても非常に少
ない煤煙放出量でもってしかも高い燃料装荷率で作動す
ることができ、また、より低い圧縮率、より高いエンジ
ン速度で作動することができる。この組み合わせは、Me
rrittエンジン原理による助けのないディーゼル・エン
ジンと比べて、燃焼速度をかなり増大させる。

噴射器34、60Aまたは60Bによって給送される燃料の量
および給送のタイミングは、エンジン管理システムＭの
ような手段で制御される。このエンジン管理しすてむ
は、所与の運転要件に対して噴射器34と60Aまたは60Bと
の間に正しい燃料比率を与え、たとえば、排ガス内の煤
煙放出量を最小限に抑える。この構成によれば、少量の
燃料（たとえば、全燃料の４％−10％）を噴射器34で噴
射してシリンダ14内で蒸発させ、燃焼室へ送って圧縮点
火することができる。これにより、ボビンの行程量およ
び軸線方向長さを小さくすることができる。噴射器34か
らの燃料は蒸発を助けるために予熱してもよい。

ピラー234は第２−５図のそれよりも長いものが示し
てある。これにより、燃焼室がピストンの上死点位置で
ポート29と連通することができ、ポート29が燃焼室の一
部となることができる。噴射器60Aを用いる場合には、
突起100はポート29の一部のみを満たすことになる。

第7B図は、ピストンをそれらの下死点で示す。第7A図
の実施例の図である。ここでわかるように、ガス孔135
がポート29の縁を越えて移動している小さい方のピスト
ンのクラウン35によって構成され、排気行程の開始時に
排ガスの排出を可能とする。

第8A図は、第7A図のエンジンの部分断面側面図であ
り、燃料噴射器60Aを用いたときの通路29および突起100
の形状を示している。これは、ぼびんが小さく、したが
って燃焼室も小さい場合、必要な隙間容積を得るために
は必要である。ここでわかるように、突起100は燃焼室
内のガスの渦流運動を促進するのを助けるように形成す
ると便利である。

第8B図は、第8A図に類似した図であり、燃焼室の全容
積がピストン16の上面に、突起100の代わりにくぼみ229
を設けることによって増大させた構成を示している。第
２燃料噴射器の別の位置が60Cで示してある。

第９図は、第7B図に示すエンジンの実際の構成の部分
断面側面図である。

第10図を参照して、ここには、点火プラグ52を加え
た。第２図に示すエンジンに類似したエンジンが示して
ある。

この図は、火花で点火プロセスを開始させ、圧縮点火
によってこの点火プロセスを継続させること、すなわ
ち、火花トリガ式圧縮点火（STCI）によってエンジンの
点火タイミングを制御する変形例の方法を開示してい
る。

当業者にはよく知られているように、火花点火はOtto
エンジンとして知られる火花点火エンジンすなわち火花
点火ガソリン・エンジン（SIGE）で広く用いられてお
り、火花が火炎を発生させ、この火炎が予め混合した燃
料、空気のガス体内で急速に移動する。STCIは異なった
プロセスである。火花による点火は、２段階点火プロセ
ス、すなわち、火花点火と圧縮点火のうちの最初の段階
である。この最初の段階では、燃料管理シリンダから燃
焼スペースへ進入し始めている燃料蒸気が燃焼スペース
内で空気と混合し始めるにつれて、燃料蒸気内で局所的
な火炎のみを発生させる。この火花点火は、進入プロセ
スの完了前、換言すれば、燃料管理シリンダから燃焼ス
ペースへすべての燃料が移動し、燃焼スペース内に存在
する燃焼に必要なすべての空気と混合する前に生じる。
火花点火段階は、ガス状燃料をその噴流の周縁で空気と
混合させながらこのガス状燃料噴流を火花で点火させる
プロセスに類似したプロセスである。

火花点火プロセスが生じた後、エンジンの燃焼スペー
ス内のガスの圧力および温度は、蒸発燃料が第２ピスト
ンの作用の下に燃焼スペースに進入するにつれて、蒸発
燃料の残部の圧縮点火を行わせるに充分に上昇する。燃
料蒸気を混合し、燃焼させるプロセスは、火花点火の瞬
間以降の燃焼の進行を完了させるに必要なさらなる空気
で継続する。普通の火花点火エンジンすなわちSIGEで
は、燃料と空気の混合プロセスは火花が現れる前にほぼ
完了する。STCIを用いる重要な利点は、使い易さという
ことであり、これにより、種々のエンジン条件に合わせ
ることができる。STCIを使用するとき、進入プロセスの
タイミングにわたって要求される制御精度のエンジン動
作に対する重要性を小さくすることができる。

STCIを達成するには、エンジン・システムが進入の早
期の時期に選ばれた特定の燃料を圧縮点火するに不充分
な圧縮比で作動する必要がある。たとえば、高いオクタ
ン価のガソリンの場合、圧縮比はSTCIについてはたとえ
ば10:1の値まで下げるとよく、一方、圧縮点火のみを行
うつもりならば、たとえば、16:1の圧縮比が必要である
かも知れない。点火プラグは、燃料蒸気が進入プロセス
の早期部分で燃焼室内の空気と混合する部位にも設け
る。この点火プラグは圧縮点火プロセスを開始させる適
切な時点で火花を発生させる。

燃焼室への進入を既に開始している燃料の或る部分を
点火した後、燃焼室内の圧縮および温度は上昇する。こ
れにより、燃焼室内へ進入し、その中の空気と混合し続
けている蒸発燃料の残部は、たとえ火花で生じた当初の
火炎が燃料の残部を点火し続け損なっても、圧縮点火で
点火される。

第10図を参照して、エンジンの幾何圧縮比は、燃料の
圧縮点火がそれ以下では生じることがないレベル、たと
えば、非常に高いオクタン価のガソリンについては12:1
より低い圧縮比、中位オクタン価のガソリンについては
10:1より低い圧縮比まで低下させることができる。この
設計特徴により、小さい方のシリンダ14から燃焼室20内
へ移送されつつある、あるいは、進入しつつある予蒸発
燃料は燃焼室内の空気と接触して自然発火することはな
く、外部の制御回路によって点火プラグ52のところに発
生する火花を待つことになる。点火プラグは、若干の空
気内に予蒸発燃料が濃厚に存在する混合気を、それがさ
らに多い空気と混合し始める瞬間に、火花点火が確実に
生じ得るような条件下で点火する。

火花点火は、それが生じる時点までに第２ピストンの
クラウンを横切って進入した燃料にのみ影響する。火花
で生じた燃焼に伴う圧力、温度上昇はピストン・クラウ
ンを横切って進入する燃料の残部を圧縮点火する。

本作動方法の主要な利点は、点火プラグの付勢を介し
てかなり簡単に点火を制御できるということにある。正
確な進入の瞬間はもはや必須ではなく、火花の支援なし
に作動する純粋な圧縮点火エンジンよりも早い時期に進
入が開始してもよい。

圧縮比の低下は、エンジンの熱効率をほんの少し低下
させる。この影響につりあわせるために、燃焼室の寸法
を大きくすると、ほかのどこかで相対的な寄生体積効果
を低下させ、燃焼中のガス移動をより良好にすることが
できる。点火プラグ52、噴射器34およびスロットル弁36
の制御はエンジン管理システムＭで行うことができる。

第11図は、点火プラグ52の可能性のある位置を示して
いる。第11B図では、点火プラグは、燃料蒸気が第２ピ
ストンのクラウンの下を循環する空気と出会う重要な位
置で溝39内に設置した状態で示されている。空気の流れ
方向が太い矢印で、燃料の流れが細い矢印で概略的に示
してある。第11A図において、点火プラグは、溝39のす
ぐ下に設置した状態で示されている。この場合、第２ピ
ストンのクラウンが溝39から離れ始めるとすぐに火花点
火が生じるようにタイミングを合わせ得るという利点が
ある。

第12図は、さらに別のエンジンの実施例を示してお
り、ここでは、Merritt分離システムをSIGE原理と組み
合わせ、少なくとも圧縮行程で燃料と空気を予混合さ
せ、次いで火花で点火して動力を発生させることができ
る。このハイブリッド構造では、２種の燃焼原理が順次
に作動する。

第12図に示すエンジンは、第２−５図に示すエンジン
と同じ要領で構成してあって、火花点火エンジンでは代
表的な点火プラグ52と燃料・空気管理システム80が追加
してある。このシステム80は燃料ディスペンサを包含
し、この例では、燃料ディスペンサは低圧噴射器82（気
化器のような燃料・空気計量装置を包含し得る）とスロ
ットル弁83である。このシステムは燃料・空気の比率を
精密に制御して火花点火を容易にすることができる。

作動にあたって、エンジンを火花点火エンジンとして
始動して暖機し、システム80を作動させて燃料噴射器34
をオフとし、吸気ダクト34内のスロットル弁32を閉じ
る。吸入行程で、燃料・空気混合気が吸気弁24を通って
大きい方のシリンダ12へ流入する。圧縮行程で、混合気
は燃焼スペース20内へ圧縮され、ここで点火プラグ52か
らの火花で点火される。この点火は上死点付近で生じる
ようにタイミングが合わされる。スロットル弁83を開い
て燃料供給量を増大させることによって、動力が増大す
る。しかしながら、スロットル弁83の開度ならびにMerr
ittモードで圧縮点火を許すに充分に高いエンジン圧縮
比を与えられている大きい方のシリンダ12へ吸入され得
る燃料・空気量には限界がある。一方、シリンダ12内の
圧縮点火は火花点火作動もおどでは避けなければならな
い。同じ点火プラグを用いてエンジンがSTCI原理で作動
する場合には、スロットル弁83は全負荷で完全に開くこ
とができる。

エンジンがひとたび暖まったならば、噴射器82をオフ
とし、スロットル83を開き、噴射器34をオンにし、スロ
ットル弁32を通常に作動させることができ、それによっ
て、エンジンは第10図に関連して説明した要領で作動す
ることになる。第２吸気弁31を通して第２シリンダ14内
へ流入する火花点火可能な混合気の量を増大させると共
に、エンジン管理システムの制御下で吸気弁24を通して
流入する混合気の量を低減することによって切り換えが
徐々に行われ得る。

エンジンの始動および暖機にとって有用であると共
に、第12図のハイブリッド構造はエンジンの運転モード
の選択を可能とする。Merritt運転モードは、部分負荷
燃料経済性を必要とする場合には特に有利であるが、異
なった燃料、たとえば、噴射器34に供給できるアルコー
ルで作動させたい場合には、このMerrittモードは燃料
の変化、特にオクタン価に対する感度が低い。STCI原理
で作動する場合、SIGEモードは全負荷で用いて最高出力
を必要とするときに燃料、空気を利用できる。

第3A−13B図では、小さい方のピストン18は、そのク
ラウン35から突出する４つの半径方向突起90を持ち、シ
リンダ14の壁面14aと摺動接触するための側方支えを与
えるような構造で示してある。ギャップ128は突起90に
よってできるだけ小さくしなければならない。突起は、
ピストン・クラウンのための乾燥軸受要素として実際に
作動することになるので、高温にも耐える適当な材料で
作らなければならない。

第13C図において、第２シリンダ14の壁面14aには半径
方向内向きで軸線方向に延びる突起900が形成してあ
り、これらの突起900は、第13A−13C図における突起90
の代わりにピストン18のクラウン35のための支えとな
る。この場合、突起はギャップ128を効果的に遮断す
る。また、これらの突起はシリンダ軸線に対して傾斜し
ていてもよいが、軸線方向成分を持っていてもよい。

第２−13図において、小さい方のピストンは上端にク
ラウンを持つ中央ピラーを持つほぼマッシュルーム形状
である。第14A、14B図は、ピストン18のボデー19から突
出する多数の周方向に隔たったピラー100によってクラ
ウン35が支持されている別の構造を示している。所望に
応じて、ピストン18は破線で示すように基部84を持って
いてもよい。このような構造は、ほぼ開放した燃焼スペ
ース20を与えると共に、クラウン35のかなりの部分にわ
たって薄い縁37を残して第14B図に示すように阻止ギャ
ップ128の形成を容易にする。

圧縮行程中に燃焼スペース20に入る空気の渦流を促進
するために、クラウン35の下、たとえば、破線で示すよ
うに基部34上に湾曲した突起部材101を設けてもよい。
この突起部材はピストンの軸線まわりの回転流を促進す
るように羽根を包含してもよい。

小さい方のピストン18のさらに別の構造が第15図に示
してあり、ここでは、スカート110がクラウン35をピス
トン18のボデー19と連結しおり、このスカートには複数
の実質的な孔111が形成してある。これらの孔は、図示
したように深さを変えると好ましく、たとえば、逆三角
形となっていてクラウン35の薄い縁37の周方向長さを最
大とするとよい。第14A図と同様に、突起部材101を設
け、基部84を設けてもよい。

先の実施例では、エンジンは４ストローク・サイクル
で作動している。第16図は２ストローク・サイクルで作
動し得る本発明のエンジンの形を示している。

第16図において、吸気弁および排気弁24、26の代わり
にそれぞれ吸気ポート124、排気ポート126が用いられて
いる。点火プラグ52は、第10−12図に示すように小さい
方のシリンダ14の壁面14aに設け、始動、アイドリン
グ、STCI動作に供してもよい。このエンジンは、スロッ
トル弁32の有無にかかわらず吸気弁31を包含するアクセ
ス手段30を備える。この吸気弁31はカム作動式でも電磁
作動式でもよい。低圧噴射器34のような燃料源が弁31の
下流側に設けてあり、これは弁31が閉じているか開いて
いるがいずれかのときに吸気ダクト33へ燃料を給送でき
る。エンジンは、第７−９図に示したような噴射器60A
または60Bを備えた２ストローク形態のディーゼル・ハ
イブリッドとして作動することもできる。

小さい方のピストン18はマッシュルーム形状である
が、第14図または第15図に示すような形状であってもよ
い。

作動にあたって、空気は加圧空気の適当な源132、た
とえば、クランクケースあるいは外部ポンプから大気圧
より高い圧力でダクト33、133へ流入する。ダクト33
は、所望に応じて、別の源から空気の供給を受けてもよ
い。吸気ポート124（ダクト133に接続）がピストン・ク
ラウン36によって覆われていないときには、加圧空気が
大きい方のシリンダ12に入り、先のサイクルからの排ガ
スが排気ポート126を通して排出される。同時に、弁31
が開き、ダクト33からクラウン35上方で小さい方のシリ
ンダ14内へ流入する。その空気の若干量はクラウン35ま
わりの阻止ギャップを通して先のサイクルからの排ガス
を排出させる。クラウン35が下死点位置にあるとき、ギ
ャップ135は小さい方のシリンダ14から大きい方のシリ
ンダ12への排ガスの動きを助け、排気プロセスの開始時
に吹き出しを行わせる。

弁31が開くとすぐに燃料が空気と共に小さい方のシリ
ンダ14に入ることができるが、ピストン18が下死点位置
から少し移動してギャップ135を閉ざすまで、好ましく
は、排気ポート126が大きい方のピストン16で覆われる
前に燃料給送の開始は送らせることができる。弁31の閉
鎖は、好ましくは、排気ポート126が閉じた後の圧縮行
程の早期部分で大きい方のシリンダ内の圧力が上昇し始
めるまで遅らせるとよい。こうすれば、ギャップ128を
使用するMerritt分離原理が支援される。弁31が電磁式
に作動させられる場合、閉鎖タイミングを変化させてス
ロットル弁32の代わりに進入を制御することができる。
圧縮行程の終りに向かって、燃料・空気混合気の進入は
阻止ギャップ128、おそらくは、（設けてあるとして）
バイパス溝39を通して生じる。点火プラグからの支援の
有無にかかわらず、クラウン35が上死点位置付近にある
ときにクラウン35の下で燃焼スペース20と直接連絡して
いる燃焼スペース20内の熱い空気との接触によって点火
が生じる。膨張行程の終りで、排ガスは排気ポート126
から逃げ、ギャップ135が小さい方のシリンダのクラウ
ン35を横切る圧力を均等化するのを助けることになる。

Merrittエンジンの２ストローク・サイクルは、火花
トリガ式圧縮点火構造を含めてディーゼルエンジン、火
花点火エンジンの両サイクルを持つ前記のハイブリッド
構造の任意のもので作動し得る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者メリットダンイギリス国６エフワイシーヴィ３コベントリーバギントンロード 139 (56)参考文献特開昭62−261651（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−206928（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02B 75/00 - 75/02 F02B 15/00,23/00 F02M 37/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１組の第１、第２のシリンダ
（12、14）であって、第１シリンダ（12）が第２シリン
ダ（14）より大きい工程容積を有する第１、第２のシリ
ンダと、前記シリンダのそれぞれの中で移動できる第１、第２の
ピストン（16、18）と、第１シリンダと連通する吸気手段（24）と、第１シリンダと連通する排気手段（26）と、第２シリンダに燃料を与える第１燃料源（34）と、ピストンが上死点にあるときに燃焼スペース（20）を構
成する手段（234、14a）であり、燃焼スペースが膨張工
程の少なくとも一部において両シリンダと連通する手段
と、圧縮工程の終りに向うまで燃料・空気混合気が第２シリ
ンダから燃焼スペースに移動するのを阻止する手段（12
8）と、第２シリンダと組み合わせてあって、吸入工程中に第２
シリンダへ燃料または空気あるいはこれら両方を流入さ
せるアクセス手段（30）であり、前記第２シリンダに開
いている第１ポート手段（33）とこの第１ポート手段を
制御する第１弁手段（31）とを包含するアクセス手段
（30）と、前記第１、第２のピストンに連結し、これらのピストン
が同じ頻度の周期で前記シリンダ内で動けるようにする
手段（ｃ）とを包含する内燃機関であって、第２ピストンがクラウン（35）とボデー部（19）とを有
し、このクラウンが前記ボデー部から隔たってそこに連
結してあり、前記クラウンと前記ボデー部の間の軸線方
向の距離に比べて軸線方向に比較的小さい縁（37）を有
し、それによって、前記ピストンのクラウン、ボデー部
と前記第２シリンダの側壁面（14a）との間に前記燃焼
スペース（20）を構成し、前記第２ピストンのクラウンの縁（37）とこれと接近、
対向している前記第２シリンダ（14）の壁との間に間隙
（128）が形成され、この間隙が前記阻止手段（128）を
構成し、前記第２のピストン（18）が前記第１ピストン（16）か
ら分離して形成され、前記クラウン（35）が前記ボデー部から隔たり且つピラ
ー（234）により該ボデー部に接続されている、ことを特徴とする内燃機関。
【請求項２】請求の範囲第１項記載の内燃機関におい
て、前記燃焼スペース（20）が第２ポート手段（29）を
通して前記第１シリンダ（12）と連絡していることを特
徴とする内燃機関。
【請求項３】請求の範囲第２項記載の内燃機関におい
て、前記第１ピストン（16）がそのクラウンに形成した
突起（100）を有し、この突起が前記第２ポート手段（2
9）に上死点位置で係合してガスを前記ポート手段（2
9）から前記燃焼スペース（20）内へ排出させることを
特徴とする内燃機関。
【請求項４】請求の範囲第２項記載の内燃機関におい
て、前記第１ピストン（16）がそのクラウンに前記第２
ポート手段（29）に面して形成したくぼみ（229）を有
することを特徴とする内燃機関。
【請求項５】請求の範囲第２、３または４項記載の内燃
機関において、前記第２ピストン（18）の下死点位置に
おいて前記ピストンの縁（37）が第２ポート手段（29）
と交差して前記第２ピストンのクラウン（35）上方で前
記第２シリンダを前記第１シリンダに開くことを特徴と
する内燃機関。
【請求項６】請求の範囲第２ないし５項のうちのいずれ
か１項に記載の内燃機関において、前記第２ピストン
（18）の上死点位置において前記第２ピストンの前記ボ
デー部（19）が前記第２ポート手段（29）を閉じること
を特徴とする内燃機関。
【請求項７】請求の範囲第２ないし５項のうちいずれか
１項に記載の内燃機関において、前記第２ピストン（1
8）の上死点位置において前記燃焼スペース（20）が前
記第２ポート手段（29）を通して前記第１シリンダ（1
2）に開くことを特徴とする内燃機関。
【請求項８】請求の範囲第７項記載の内燃機関におい
て、高圧液体燃料噴射器の形をした第２燃料源（60A）
が設けてあり、この第２燃料源（60A）が前記第１燃料
源（34）によって前記第２シリンダ（14）へ供給された
燃料に加えて或る量の加圧燃料を前記第２ポート手段
（29）へ給送することを特徴とする内燃機関。
【請求項９】請求の範囲第２ないし６項のうちのいずれ
か１項に記載の内燃機関において、高圧液体燃料噴射器
の形をした第２燃料源（60B）が設けてあり、この第２
燃料源（60B）が前記第１燃料源（34）によって前記第
２シリンダ（14）へ供給された燃料に加えて或る量の加
圧燃料を前記燃焼スペース（20）へ給送することを特徴
とする内燃機関。
【請求項１０】請求の範囲第２ないし６項のうちのいず
れか１項に記載の内燃機関において、高圧液体燃料噴射
器の形をした第２燃料源（60C）が設けてあり、この第
２燃料源（60C）が前記第１燃料源（34）によって前記
第２シリンダ（14）へ供給された燃料に加えて或る量の
加圧燃料を前記第１シリンダ（12）へ給送することを特
徴とする内燃機関。
【請求項１１】請求の範囲第８、９または10項記載の内
燃機関において、前記第１燃料源（34）を制御して第２
シリンダ（14）へ給送されるべき全燃料量の或る割合の
量を第２ピストン（18）のクラウン（35）上方のスペー
スへ給送する手段（Ｍ）を有し、この手段（Ｍ）が、ま
た、前記第２燃料源（60A、60B、60C）を制御して、第
２ピストン（18）がその上死点位置に接近したときに全
燃料量のまた別の割合の量を第２ポート手段（29）また
は燃焼スペース（20）、または第１シリンダへ給送する
ようにもなっていることを特徴とする内燃機関。
【請求項１２】請求の範囲第１ないし11項のうちのいず
れか１項に記載の内燃機関において、さらに、前記燃焼
スペース（20）内の燃料の点火を制御する手段（52）を
包含することを特徴とする内燃機関。
【請求項１３】請求の範囲第12項記載の内燃機関におい
て、前記点火制御手段（52）が点火プラグからなること
を特徴とする内燃機関。
【請求項１４】請求の範囲第12または13項記載の内燃機
関において、エンジンの圧縮比が圧縮点火を生じさせる
のに必要なレベルよりも低いことを特徴とする内燃機
関。
【請求項１５】請求の範囲第１ないし14項のうちのいず
れか１項に記載の内燃機関において、第２シリンダ（1
4）が、その内端またはその付近に、第２ピストン（1
8）がその上死点位置付近にあるときに第２ピストンの
クラウン（35）の縁（37）まわりに第１バイパス（39）
を構成する手段を形成してあることを特徴とする内燃機
関。
【請求項１６】請求の範囲第15項記載の内燃機関におい
て、前記第１バイパス（39）が前記第２ピストンのクラ
ウン（35）の縁（37）の厚みよりも大きい軸線方向長さ
を有することを特徴とする内燃機関。
【請求項１７】請求の範囲第15または16項記載の内燃機
関において、前記第１バイパス（39）が、第２シリンダ
（14）の周囲の少なくとも一部にわたって延びるように
第２シリンダ（14）の壁面（14a）に形成した溝である
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項１８】請求の範囲第15、16または17項記載の内
燃機関において、前記第１バイパス（39）が第２シリン
ダ（14）のボアの急激なあるいは漸増する拡大部（39、
39b）によって構成されていることを特徴とする内燃機
関。
【請求項１９】請求の範囲第17または18項記載の内燃機
関において、請求の範囲第13項に従属して、前記点火プ
ラグ（52）が前記溝（39）内に設置してあることを特徴
とする内燃機関。
【請求項２０】請求の範囲第19項記載の内燃機関におい
て、前記点火プラグ（52）が前記溝（39）に隣接して設
けてあることを特徴とする内燃機関。
【請求項２１】請求の範囲第１ないし20項のうちのいず
れか１項に記載の内燃機関において、アクセス手段（3
0）が第１弁手段（31）の上流側に設けた第１可変流れ
面積弁手段（32）を包含することを特徴とする内燃機
関。
【請求項２２】請求の範囲第21項記載の内燃機関におい
て、可変流れ面積弁手段（32）がバタフライ弁またはス
ロットル弁であることを特徴とする内燃機関。
【請求項２３】請求の範囲第１ないし22項のうちのいず
れか１項に記載の内燃機関において、第１燃料源（34）
が第１弁手段（31）の上流側に位置していることを特徴
とする内燃機関。
【請求項２４】請求の範囲第１ないし23項のうちのいず
れか１項に記載の内燃機関において、第２の可変流れ面
積弁手段（83）が前記吸気手段（25）の上流側に設けて
あり、前記第１シリンダ（12）と連通してエンジンの部
分負荷状態で前記第１シリンダへの空気供給量を絞るよ
うにしたことを特徴とする内燃機関。
【請求項２５】請求の範囲第21項記載の内燃機関におい
て、請求の範囲第18ないし20項のうちのいずれか１項に
従属して、第２燃料源（82）が前記第１シリンダ（12）
の前記吸気手段（25）に設けてあり、エンジンを普通の
火花点火式で作動させ得るように火花点火可能な燃料・
空気混合気を与えるようになっていることを特徴とする
内燃機関。
【請求項２６】請求の範囲第25項記載の内燃機関におい
て、前記第１、第２の燃料源（34、82）および前記第２
可変流れ面積弁手段（83）を制御して、前記第１燃料源（34）が不作動またはほぼ不作動で、第
２可変流れ面積弁手段（83）が部分的に閉ざされて、圧
縮温度を圧縮点火値より低い値に制限する普通の火花点
火式と、補助的な火花点火の有無に拘らず、前記第２燃
料源（82）が不作動またはほぼ不作動で、前記第２可変
流れ面積弁手段（83）をほぼ完全に開いて、圧縮温度を
圧縮点火可能なレベルまで上昇させる圧縮点火式との間
でエンジンを切り換える制御手段（Ｍ）を有することを
特徴とする内燃機関。
【請求項２７】請求の範囲第25項記載の内燃機関におい
て、前記第１、第２の燃料源（34、82）および前記第２
可変流れ面積弁手段（83）を制御して、前記第１燃料源
が不作動またはほぼ不作動で、第２可変流れ面積弁手段
（83）が部分的に閉ざされて圧縮温度を制限する前記普
通の火花点火式と、前記第２燃料源（82）が不動作また
はほぼ不動作で、前記第２可変流れ面積手段（83）がほ
ぼ完全に開く火花トリガ式圧縮点火式との間でエンジン
を切り換える制御手段（Ｍ）を有することを特徴とする
内燃機関。
【請求項２８】請求の範囲第１ないし27項のうちのいず
れか１つの項に記載の内燃機関において、エンジンが２
ストローク・サイクルで作動することを特徴とする内燃
機関。
【請求項２９】請求の範囲第28項記載の内燃機関におい
て、排気手段（126）の閉鎖中または閉鎖後に前記第１
弁手段（31）を閉ざすようにこの第１弁手段（31）を制
御する手段（Ｍ）を有することを特徴とする内燃機関。
【請求項３０】請求の範囲第１ないし29項のうちのいず
れか１項に記載の内燃機関において、ギャップ（128）
が、第２ピストンのクラウン（35）の前記縁（37）と第
２シリンダ（14）の隣接した壁面（14a）の間の連続し
た環状の間隙であることを特徴とする内燃機関。
【請求項３１】請求の範囲第１ないし29項のうちのいず
れか１項に記載の内燃機関において、前記ギャップ（12
8）が前記第２ピストンのクラウン（35）と第２シリン
ダの壁面（14a）のうちの少なくとも一方に設けた２つ
またはそれ以上の半径方向の突起（90、900）によって
中断され、これらの突起が前記第２ピストンのクラウン
（35）、前記第２シリンダの前記壁面のうちの他方と摺
動係合して第２ピストン（18）のための支えとなること
を特徴とする内燃機関。