(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフト軸を中心として回転するクランクシャフトと、
該クランクシャフトの１回転中の膨張行程と排気行程を通して往復するように、動力シリンダー内に摺動可能に収容されると共に該クランクシャフトに作用的に連結された動力ピストンであって、該動力ピストンが下死点（ＢＤＣ）位置にあるときの動力シリンダー内容積と該動力ピストンが上死点（ＴＤＣ）位置にあるときの動力シリンダー内容積との比が２６対１よりも大きい動力ピストンと、
クランクシャフトの１回転中の吸気行程と圧縮行程を通して往復するように、圧縮シリンダー内に摺動可能に収容されると共に該クランクシャフトに作用的に連結された圧縮ピストンと、
該圧縮シリンダーと該動力シリンダーとを相互に連結するガス通路であって、該ガス通路は、両者間に圧力室を画成する入口バルブと出口バルブとを含むガス通路と、
貯留部通路によって該圧力室に該入口バルブと該出口バルブとの間の位置で連結されている空気貯留部であって、該貯留部通路が該圧縮シリンダーから該空気貯留部へ圧縮された空気を受け入れ、該空気貯留部から該動力シリンダーへ圧縮された空気を配送すべく選択的に作動可能である空気貯留部と、を備えるエンジンであって、
該エンジンは、予圧縮空気動力（ＰＡＰ）モードで作動可能であり、該ＰＡＰモードにおいて、
該動力シリンダーは、該動力ピストンの第１の膨張行程の間に該空気貯留部からの第１の圧縮された空気充填を受け入れ、
前記第１の圧縮された空気充填が前記第１の膨張行程の間に燃料と混合され、そして
燃料の燃焼が該動力シリンダーにおいて前記第１の膨張行程の間に開始される、ことを特徴とするエンジン。
【請求項２】
該動力ピストンが下死点（ＢＤＣ）位置にあるときの動力シリンダー内容積と該動力ピストンが上死点（ＴＤＣ）位置にあるときの動力シリンダー内容積との比が４０対１よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項３】
該ＰＡＰモードの際に、燃料の燃焼は該動力ピストンの上死点（ＴＤＣ）後５ないし３０度のクランク角（ＣＡ）間に開始されることを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項４】
該出口バルブは、該動力シリンダーで燃焼が開始された後で前記第１の膨張行程の間に開かれることを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項５】
該出口バルブを開いて閉じるのに必要とされるクランクシャフトの角度数は、
該ＰＡＰモードにおいて、６９度以下であることを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項６】
該出口バルブを開いて閉じるのに必要とされるクランクシャフトの角度数は、該ＰＡＰモードにおいて、５０度以下であることを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項７】
該空気貯留部は、所定の容積の空気を貯留可能な蓄圧器であることを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項８】
該空気貯留部は、所定の容積の空気を比較的一定の圧力で貯留可能な蓄圧器であることを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項９】
クランクシャフト軸を中心として回転するクランクシャフトと、
該クランクシャフトの１回転中の膨張行程と排気行程を通して往復するように、動力シリンダー内に摺動可能に収容されると共に該クランクシャフトに作用的に連結された動力ピストンであって、該動力ピストンが下死点（ＢＤＣ）位置にあるときの動力シリンダー内容積と該動力ピストンが上死点（ＴＤＣ）位置にあるときの動力シリンダー内容積との比が２６対１よりも大きい動力ピストンと、
圧縮された空気を受け入れ、該動力シリンダーへ圧縮された空気を配送すべく選択的に作動可能である空気貯留部と、
該空気貯留部と該動力シリンダーとを相互に連結するクロスオーバー通路であって、該空気貯留部と該クロスオーバー通路との間の空気の流れを制御すべく作動可能な空気貯留部バルブ、及び該クロスオーバー通路と該動力シリンダーとの間の空気の流れを制御すべく作動可能な出口バルブを含むクロスオーバー通路を備えるエンジンであって、
さらに、クランクシャフトの１回転中の吸気行程と圧縮行程を通して往復するように、圧縮シリンダー内に摺動可能に収容されると共に該クランクシャフトに作用的に連結された圧縮ピストンを備え、
該クロスオーバー通路は該圧縮シリンダーと該動力シリンダーとを相互に連結し、両者間に圧力室を画成する入口バルブと出口バルブとを含み、そして該空気貯留部バルブは該空気貯留部と該圧力室との間の空気の流れを制御すべく作動可能であり、
該エンジンは、予圧縮空気動力（ＰＡＰ）モードで作動すべく構成され、該ＰＡＰモードにおいて、
該動力シリンダーは、該動力ピストンの第１の膨張行程の間に、該クロスオーバー通路を介して、該空気貯留部からの第１の圧縮された空気充填を受け入れ、
前記第１の圧縮された空気充填が前記第１の膨張行程の間に燃料と混合され、そして
燃料の燃焼が該動力シリンダーにおいて前記第１の膨張行程の間に開始される、ことを特徴とするエンジン。
【請求項１０】
該動力ピストンが下死点（ＢＤＣ）位置にあるときの動力シリンダー内容積と該動力ピストンが上死点（ＴＤＣ）位置にあるときの動力シリンダー内容積との比が４０対１よりも大きいことを特徴とする請求項９に記載のエンジン。
【請求項１１】
該ＰＡＰモードの際に、燃料の燃焼は該動力ピストンの上死点（ＴＤＣ）後５ないし３０度のクランク角（ＣＡ）間に開始されることを特徴とする請求項９に記載のエンジン。
【請求項１２】
該出口バルブは、該動力シリンダーに近接していることを特徴とする請求項９に記載のエンジン。
【請求項１３】
該出口バルブは、該動力シリンダーで燃焼が開始された後で前記第１の膨張行程の間に開かれることを特徴とする請求項１２に記載のエンジン。
【請求項１４】
該出口バルブを開いて閉じるのに必要とされるクランクシャフトの角度数は、該ＰＡＰモードにおいて、６９度以下であることを特徴とする請求項１２に記載のエンジン。
【請求項１５】
該出口バルブを開いて閉じるのに必要とされるクランクシャフトの角度数は、該ＰＡＰモードにおいて、５０度以下であることを特徴とする請求項１２に記載のエンジン。
【請求項１６】
該空気貯留部は、所定の容積の空気を貯留可能な蓄圧器であることを特徴とする請求項９に記載のエンジン。
【請求項１７】
該空気貯留部は、所定の容積の空気を比較的一定の圧力で貯留可能な蓄圧器であることを特徴とする請求項９に記載のエンジン。
【請求項１８】
クランクシャフト軸を中心として回転するクランクシャフトと、
該クランクシャフトの１回転中の膨張行程と排気行程を通して往復するように、動力シリンダー内に摺動可能に収容されると共に該クランクシャフトに作用的に連結された動力ピストンと、
圧縮された空気を受け入れ、該動力シリンダーへ圧縮された空気を配送すべく選択的に作動可能である空気貯留部であって、所定の容積の空気を貯留可能な蓄圧器である空気貯留部と、
該空気貯留部と該動力シリンダーとの間の空気又はガスの流れを選択的に制御すべく作動可能な少なくとも１つのバルブと、を備えるエンジンであって、
さらに、クランクシャフトの１回転中の吸気行程と圧縮行程を通して往復するように、圧縮シリンダー内に摺動可能に収容されると共に該クランクシャフトに作用的に連結された圧縮ピストンと、
該圧縮シリンダーと該動力シリンダーとを相互に連結するガス通路であって、両者間に圧力室を画成する入口バルブと出口バルブとを含むガス通路と、を備え、
該エンジンは、予圧縮空気動力（ＰＡＰ）モードで作動すべく構成され、該ＰＡＰモードにおいて、
該動力シリンダーは、該動力ピストンの第１の膨張行程の間に該空気貯留部からの第１の圧縮された空気充填を受け入れ、
前記第１の圧縮された空気充填が前記第１の膨張行程の間に燃料と混合され、
燃料の燃焼が該動力シリンダーにおいて前記第１の膨張行程の間に開始され、
そして、前記空気貯留部は、所定の容積の空気を比較的一定の圧力で貯留可能な蓄圧器であり、
該動力ピストンが下死点（ＢＤＣ）位置にあるときの動力シリンダー内容積と該動力ピストンが上死点（ＴＤＣ）位置にあるときの動力シリンダー内容積との比が２６対１よりも大きいことを特徴とするエンジン。
【請求項１９】
クランクシャフト軸を中心として回転するクランクシャフトと、
該クランクシャフトの１回転中の膨張行程と排気行程を通して往復するように、動力シリンダー内に摺動可能に収容されると共に該クランクシャフトに作用的に連結された動力ピストンと、
圧縮された空気を受け入れ、該動力シリンダーへ圧縮された空気を配送すべく選択的に作動可能である空気貯留部であって、所定の容積の空気を貯留可能な蓄圧器である空気貯留部と、
該空気貯留部と該動力シリンダーとの間の空気又はガスの流れを選択的に制御すべく作動可能な少なくとも１つのバルブと、を備えるエンジンであって、
さらに、クランクシャフトの１回転中の吸気行程と圧縮行程を通して往復するように、圧縮シリンダー内に摺動可能に収容されると共に該クランクシャフトに作用的に連結された圧縮ピストンと、
該圧縮シリンダーと該動力シリンダーとを相互に連結するガス通路であって、両者間に圧力室を画成する入口バルブと出口バルブとを含むガス通路と、を備え、
該エンジンは、予圧縮空気動力（ＰＡＰ）モードで作動すべく構成され、該ＰＡＰモードにおいて、
該動力シリンダーは、該動力ピストンの第１の膨張行程の間に該空気貯留部からの第１の圧縮された空気充填を受け入れ、
前記第１の圧縮された空気充填が前記第１の膨張行程の間に燃料と混合され、
燃料の燃焼が該動力シリンダーにおいて前記第１の膨張行程の間に開始され、
そして、前記空気貯留部は、所定の容積の空気を比較的一定の圧力で貯留可能な蓄圧器であり、
該動力ピストンが下死点（ＢＤＣ）位置にあるときの動力シリンダー内容積と該動力ピストンが上死点（ＴＤＣ）位置にあるときの動力シリンダー内容積との比が４０対１よりも大きいことを特徴とするエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、分割サイクル空気ハイブリッドエンジンと称する２００６年１月７日出願の米国特許出願第１１/３２６,９０９の利益を主張し、その全体が参照により本出願に組み入れられている。
【０００２】
本発明は、分割サイクルエンジン、より詳しくは、空気ハイブリッドシステムを組み入れた、かかるエンジンに関する。
【背景技術】
【０００３】
本出願に用いられている用語、分割サイクルエンジンは、エンジン技術分野における当業者に一般に知られ、定着した意味をまだ受け取っていないかもしれない。したがって、明瞭化の目的のために、先行技術に開示されたエンジンに適用され得るように、そして本出願で言及されるように、用語、分割サイクルエンジンついて次の定義が提供される。
【０００４】
ここに言及される分割サイクルエンジンは、エンジンのクランクシャフト軸を中心として回転するクランクシャフト、該クランクシャフトの１回転中の動力（すなわち、膨張）行程と排気行程を通して往復するように、動力シリンダー内に摺動可能に収容されると共に該クランクシャフトに作用的に連結された動力ピストン、該クランクシャフトの１回転中の吸気行程と圧縮行程を通して往復するように、圧縮シリンダー内に摺動可能に収容されると共に該クランクシャフトに作用的に連結された圧縮ピストン、及び該圧縮シリンダーと該動力シリンダーとを相互に連結するガス通路であって、両者間に圧力室を画成する入口及び出口（すなわち、クロスオーバー）のバルブを含むガス通路、を備えている。
【０００５】
明瞭化の目的のために、下記は、ここに説明される種々のエンジン作動モードのための頭字語のリストである。
【０００６】
ＡＣ      （Air compressor）空気圧縮機
ＡＭ      （Air mortoring）  空気モータリング
ＣＢ      （Compression braking）  圧縮制動
ＩＣＥ    （Internal combustion engine）  内燃機関
ＰＡＰ    （Pre-compressed air power）  予圧縮空気動力
ＰＣＡ    （Pre-compressed combustion air）  予圧縮燃焼空気
本発明の譲受人に全て譲渡されている特許文献１、特許文献２及び特許文献３は、ここに定義されたような分割サイクル内燃機関の例を開示している。これらの特許は、これらの特許が許可される際に背景として引用された、米国及び外国の特許及び出版物の広範囲なリストを含んでいる。用語、「分割サイクル」は、これらのエンジンのために用いられてきた。というのも、これらは、従来の圧力/容積オットーサイクルの４つの行程（すなわち、吸入、圧縮、動力、排気）を、２つの専用のシリンダー（すなわち、一のシリンダーは高圧の圧縮行程に、他のシリンダーは高圧の動力行程に専用される）によって、文字通り分割するからである。
【０００７】
最近、かなりの研究が、例えば、電気ハイブリッドシステムと比較して、空気ハイブリッドエンジンに向けられている。電気ハイブリッドシステムは、蓄電池及び電気発電機の、従来の４行程サイクルエンジンとモータとへの追加を必要とする。空気ハイブリッドは、ハイブリッドシステムの利益をもたらすためには、従来のエンジンの機能と共に、圧縮機と空気モータの機能を含んでいるエンジンに加えられる、空気圧貯留器の追加のみを必要とする。これらの機能は、制動の間に加圧された空気を貯蔵し、そして、次の始動及び加速の際に、エンジンを駆動するために、加圧された空気を使用することを含んでいる。
【０００８】
しかしながら、先行技術は、単一のシリンダー内で圧縮、燃焼及びモータリングの機能を遂行させるために、従来の４行程サイクルエンジンを適合させることのみを伴うように思われる。それから、これは、複雑なバルブ及び駆動系システムと、作動中に、圧縮制動（ＣＢ）モードから空気モータリング（ＡＭ）モードへ、及び従来の内燃機関（ＩＣＥ）モードへ戻るという切り替えが可能な制御とを必要とする。
【０００９】
典型的な例では、車両を駆動するために圧縮空気を、貯蔵又は利用しないとき、先行技術の空気ハイブリッドエンジンは、従来の内燃機関として作動する。ここでは、オットーサイクルの４つの行程（吸入、圧縮、動力及び排気）がクランクシャフトの２回転ごとに各ピストンで遂行される。しかしながら、圧縮制動モードの間には、従来のエンジンのそれぞれのシリンダーが、車両運動によって車両の車輪から駆動され、２行程往復ピストン空気圧縮機として作動するように構成されている。空気は外部の大気からエンジンシリンダー内に受け入れられ、そこで圧縮され、空気貯留器の中に追い出される。エンジンのピストンで遂行された仕事は、車両の運動エネルギーを吸収して、そしてそれの速度を遅くするか、あるいはその運動を制限する。このようにして、車両運動の運動エネルギーは空気貯留器に貯蔵される圧縮空気のエネルギーに変換される。
【００１０】
空気モータリングモードの間には、エンジンのそれぞれのシリンダーは、燃焼なしで、推進力のための動力行程を生じさせるべく、貯蔵された圧縮空気を利用するよう構成されている。これは、第１の動力行程の間に、ピストンを上死点（ＴＤＣ）から下死点（ＢＤＣ）まで下降駆動すべく、シリンダー内に貯蔵された圧縮空気を入れてまず膨張させることによって、達成され得る。それから、ピストンは、それらがＢＤＣからＴＤＣまで移動するとき、膨張されたガスを圧縮する。そこで燃料がシリンダーに噴射され、そして、ＴＤＣの直前に着火される。それから、膨張している燃焼生成物は、クランクシャフトの第２の回転での第２の動力行程の間にピストンを再び下方に駆動する。
【００１１】
代わりに、空気モータリングは、クランクシャフトの各回転の間の燃焼なしでの動力行程のために、動力ピストンをＴＤＣからＢＤＣまで下降駆動すべく、貯蔵された圧縮空気を膨張させることによって、達成され得る。空気モータリングのこの代わりの方法は、空気貯留器の中の圧力が閾値以下に下がるまで継続することができる。そして、この閾値のとき、エンジンは前に述べた空気モータリングモード又は従来のＩＣＥエンジン作動モードのいずれかに切り替えてもよい。
【００１２】
【特許文献１】米国特許第６,５４３,２２５ Ｂ２号明細書
【特許文献２】米国特許第６,６０９,３７１ Ｂ２号明細書
【特許文献３】米国特許第６,９５２,９２３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
問題として、ＣＢ、ＡＭ及びＩＣＥモードの間で切り替えるためには、バルブ又は駆動伝達システムが複雑で、高価で、そして制御又は維持するのが難しくなるということである。加えて、各シリンダーが、それぞれのモードのために全ての機能を成し遂げねばならないので、容易には最適化され得ないということである。例えば、ピストンとシリンダーとは、ちょっと空気圧縮機として作動するときでさえ、爆発的な燃焼事象にも耐えるように設計されねばならない。したがって、燃焼の熱に耐えるべく要求される耐性及び材質のせいで、圧縮機モードの効率に対しては犠牲が払われねばならない。
【００１４】
全てのシリンダーにおいて、それぞれのモード（ＩＣＥ、ＣＢ及びＡＭ）のために全ての機能を遂行することによるもう１つの問題は、２つのモードが並行（すなわち、同時）に行われ得ないということである。先行技術の空気ハイブリッドシステムは従来のエンジンを利用しているので、各モードにおける作動が直列的であることに制限され、このことは、その能力に固有の制限条件を課している。例えば、エンジンが（ＩＣＥモードで）内燃機関として作動しているときは、ＣＢモードは利用され得ず、空気貯留器は、動いている車両の制動機能の際に蓄圧され得るだけである。この制限は、空気貯留器内の蓄圧物を
維持する際に問題となる。さらに、この制限はまた、同じく先行技術の空気ハイブリッドシステムは動いている車両にのみ適用できるだけであり、定置の発電機のような静止の用途のためには実用的ではないということを意味している。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、分割サイクルエンジンの特徴を空気ハイブリッドの概念及び種々の単純化された制御の特徴と組み合わせて、その結果として生じるハイブリッドエンジンの実施形態の作動と制御のための新規な装置を提供する。本発明の独特な利点は、分割サイクルエンジンが専用の圧縮及び動力ピストンを含むことから、ここに説明される２つ以上のエンジンモードが同時に（すなわち、並行に）作動され得るということである。
【００１６】
広い概念で捉えるに、本発明による分割サイクル空気ハイブリッドエンジンは、エンジンのクランクシャフト軸を中心として回転するクランクシャフトと、該クランクシャフトの１回転中の膨張行程と排気行程を通して往復するように、動力シリンダー内に摺動可能に収容されると共に該クランクシャフトに作用的に連結された動力ピストンと、クランクシャフトの１回転中の吸気行程と圧縮行程を通して往復するように、圧縮シリンダー内に摺動可能に収容されると共に該クランクシャフトに作用的に連結された圧縮ピストンであって、圧縮モード又はアイドルモードに置くべく選択的に制御され得る圧縮ピストンと、該圧縮シリンダーと該動力シリンダーとに作用的に連結され、該圧縮シリンダーから圧縮された空気を受け入れ、エンジンの作動中において、該クランクシャフトに動力を伝達するときに用いるために、該動力シリンダーに圧縮された空気を配送すべく選択的に作動可能な空気貯留部と、該圧縮シリンダー及び該動力シリンダーと該空気貯留部との間でガスの流れを選択的に制御するバルブと、を好ましくは含んでいる。
【００１７】
代わりに、該動力シリンダーは、動力ピストンを動力モード又はアイドルモードに置くべく選択的に制御可能であってもよい。
【００１８】
ここにある目的のために、圧縮ピストンがアイドルモードに置かれるとき、それは、クランクシャフトの単一の回転のために、圧縮ピストンによってクランクシャフトになされる正味の負の仕事（クランクシャフトの回転方向に対向する）の全体の量は無視し得ることを意味する。一般的に言って、圧縮ピストンのアイドルモードにおける無視し得る仕事は、もし圧縮ピストンがその圧縮モードにあったとして、クランクシャフトになされる負の仕事の２０％以下であろう。
【００１９】
さらに、ここにある目的のために、動力ピストンがアイドルモードに置かれるとき、それは、クランクシャフトの単一の回転のために、動力ピストンによってクランクシャフトになされる正味の正の仕事（クランクシャフトの回転方向に進める）の全体の量は無視し得ることを意味する。一般的に言って、動力ピストンのアイドルモードにおける無視し得る仕事は、もし動力ピストンがその動力モードにあったとして、クランクシャフトになされる正の仕事の２０％以下であろう。
【００２０】
概して、本発明によるエンジンは、内燃機関（ＩＣＥ）モード、空気圧縮機（ＡＣ）モード、及び予圧縮空気動力（ＰＡＰ）モードを含む少なくとも３つのモードで作動可能である。
【００２１】
ＩＣＥモードにおいて、該圧縮ピストン及び動力ピストンは、それぞれの圧縮モード及び動力モードにある。該圧縮ピストンは該動力シリンダー内で使用されるための吸入空気を吸入して圧縮する。該圧縮された空気は、動力ピストンがその上死点（ＴＤＣ）に到達した後すぐに、該動力シリンダー内に膨張行程の初期において燃料とともに入れられる。その後、燃料／空気の混合気が着火され、燃焼され、そして該動力ピストンの同じ膨張行程において膨張されて、動力をクランクシャフトに伝達する。燃焼生成物は排気行程で排出される。
【００２２】
ＡＣモードにおいて、該圧縮ピストンは、圧縮モードにあり、空気貯留部に蓄えられていた空気を、該動力シリンダーにおける後の使用のために、吸入して圧縮する。
【００２３】
ＰＡＰモードにおいて、該動力シリンダーは動力モードにあり、該動力ピストンの膨張行程において膨張される圧縮された空気を該空気貯留部から受け入れ、動力をクランクシャフトに伝達する。膨張空気は排気行程で排出される。
【００２４】
本発明のある特定の好ましい実施形態では、動力が、ＩＣＥモードのそれと同様な方法でＰＡＰモードにおいて創り出される。すなわち、ＰＡＰモードでの作動の間に、燃料は、動力ピストンがその上死点（ＴＤＣ）位置に到達した後すぐに、膨張行程の初期において、圧縮された空気と混合される。そして、混合気は着火され、燃焼され、該動力ピストンの同じ膨張行程において膨張されて、動力をクランクシャフトに伝達する。燃焼生成物は排気行程で排出される。
【００２５】
エンジンの他の代わりの実施形態では、動力は、前に説明された空気モータリングモードのそれと同様な方法で、ＰＡＰモードで創り出される。すなわち、ＰＡＰモードでの作動の間に、動力シリンダーに入れられた圧縮空気は、燃料の付加又は燃焼の開始がなくて膨張される。
【００２６】
エンジンの第１の例示的実施形態では、空気貯留部が、複数の圧縮行程からの圧縮された空気を受け入れて蓄えるべく寸法付けられたガス通路を備え、該ガス通路は該圧縮シリンダーと該動力シリンダーとを相互に連結する。該ガス通路は、両者間に圧力室を画成する入口バルブと出口バルブとを含んでいる。
【００２７】
エンジンの第２の例示的実施形態では、該ガス通路は該圧縮シリンダーと該動力シリンダーとを相互に連結し、該ガス通路は両者間に圧力室を画成する入口バルブと出口バルブとを含む。しかしながら、該空気貯留部は、該入口バルブと該出口バルブとの間の位置において、空気貯留部通路により該圧力室に連結されている。
【００２８】
エンジンの第３の例示的実施形態は、ＩＣＥ運転の間に圧力室から貯留部の分離を可能にするために空気貯留部通路内に空気貯留部制御バルブを加えている。
【００２９】
エンジンの第４の例示的実施形態では、空気貯留部は、所定の圧力範囲内で比較的一定の圧力に維持すべく適合された蓄圧器である。
【００３０】
エンジンの第５の実施形態は、圧力室を有するガス通路により相互に連結された圧縮シリンダーと動力シリンダーとの複数の対を含み、該圧力室は全て単一の空気貯留部に連結されている。
【００３１】
本発明の第６の代わりの実施形態では、エンジンが、該圧縮シリンダーと該動力シリンダーとを相互に連結するガス通路を含み、該ガス通路は両者間に圧力室を画成する入口バルブと出口バルブとを含む。該空気貯留部は、該空気貯留部から該圧縮シリンダー及び該動力シリンダーへの入口及び出口の連結を備えて、該ガス通路に並行に連結されている。
【００３２】
本発明のこれらと他の特徴及び利点は、添付の図面と共になされる以下の発明の詳細な説明からより十分に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明による、空気貯留器と制御バルブを有する分割サイクル空気ハイブリッドエンジンの第１の実施形態を示す概略図である。
【図２】図１と同様の図であるが、空気貯留器に連結された別のクロスオーバー（ガス）通路と追加された制御バルブを備える第２の実施形態を図示している。
【図３】図２と同様の図であるが、追加された貯留器制御バルブを備える第３の実施形態を図示している。
【図４】図３と同様の図であるが、空気貯留器内に一定圧蓄圧器を含む第４の実施形態を図示している。
【図５】図３と同様の図であるが、複数のシリンダー対のための共通の貯留器を有する第５の実施形態を図示している。
【図６】図３と同様の図であるが、クロスオーバー通路と並行し、シリンダー間で別々にバルブ制御される貯留器を有する第６の実施形態を図示している。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図面の図１をまず詳細に参照するに、数字１０は、概ね、本発明による分割サイクル空気ハイブリッドエンジンの第１の例示的実施形態を示している。概略的に示されているエンジン１０は、先行する特許文献１、特許文献２及び特許文献３（スカデリ特許）に開示された概ね分割サイクルの形式のものであり、それらの全体は参照によりここに組み入れられている。
【００３５】
図示のように、エンジンは、それを貫通して延在する、第１のシリンダー１４と隣接する第２のシリンダー１６とを有しているエンジンブロック１２を含んでいる。クランクシャフト１８が、図面の平面と直交して延在する、クランクシャフト軸線２０の回りを回転するように、ブロック１２で軸受けされている。シリンダー１４，１６の上端部は、シリンダーヘッド２２によって閉じられている。
【００３６】
第１及び第２のシリンダー１４、１６は内部の軸受表面を画成し、そこで、第１の動力ピストン２４及び第２の圧縮ピストン２６が往復のためにそれぞれ受け入れられている。シリンダーヘッド２２、動力ピストン２４及び第１のシリンダー１４は、動力シリンダー１４内に可変容積の燃焼室２５を画成している。シリンダーヘッド２２、圧縮ピストン２６及び第２のシリンダー１６は、圧縮シリンダー１６内に可変容積の圧縮室２７を画成している。
【００３７】
クランクシャフト１８は、軸線方向に変位され且つ角方向にオフセットされた第１及び第２のクランクスロー２８、３０を含み、両クランクスロー２８、３０の間に位相角３１を有している。第１のクランクスロー２８は第１のコネクティングロッド３２によって第１の動力ピストン２４に回動可能に連結され、そして、第２のクランクスロー３０は第２のコネクティングロッド３４によって第２の圧縮ピストン２６に回動可能に連結されており、それらのシリンダーにおけるピストンは、それらのクランクスローの角方向オフセットとシリンダー、クランク及びピストンの幾何学的な関係とによって決定される時間的関係でもって往復する。
【００３８】
もし望まれるなら、ピストンの運動とタイミングとを関係付ける代替のメカニズムが利用されてもよい。タイミングは、スカデリ特許の開示と同じ、あるいは、要望に応じて変えてもよい。クランクシャフトの回転方向と、下死点（ＢＤＣ）位置の近くにおけるピストンの相対運動とが、図面でそれらの対応する部品と関連付けられた矢印によって指示されている。
【００３９】
シリンダーヘッド２２は、分割サイクル空気ハイブリッドエンジン１０の所望の目的を達成するのに適した種々の通路、ポート及びバルブの全てを含んでいる。図示された第１の実施形態では、前に言及された特許のガス通路／圧力室がより大きな空気貯留器３６に置き換えられている。空気貯留器３６は、第２のシリンダー１６の閉じられた端部に開口する貯留器入口ポート３８を介して、且つ、第１のシリンダー１４の閉じられた端部に開口する貯留器出口ポート４０を介してヘッド２２に連結されている。スカデリ特許で実証された形式のより小さいガス通路とは反対に、空気貯留器３６は圧縮ピストン２６の複数の圧縮行程からの圧縮空気エネルギーを受け取って、そして貯留する大きさとされている。第２のシリンダー１６はまた、従来の吸入ポート４２と接続し、そして第１のシリンダー１４は同じく従来の排気ポート４４と接続する。
【００４０】
スカデリ特許におけるエンジンのバルブに類似している、シリンダーヘッド２２でのバルブは、貯留器入口チェックバルブ４６と、３つのカム起動ポペットバルブ、すなわち、貯留器出口バルブ（すなわち、クロスオーバーバルブ）５０、第２のシリンダーの吸気バルブ５２及び第１のシリンダーの排気バルブ５４とを含む。チェックバルブ４６は、第２の（圧縮）シリンダー１６から貯留器入口ポート３８へのただ一方の圧縮空気の流れのみを許容する。貯留部出口バルブ５０は、貯留器３６から第１の（動力）シリンダー１４への高圧空気の流れを許容すべく開けられる。
【００４１】
本エンジン１０は、ソレノイドで起動され得る２つの追加のバルブを含む。これらは、シリンダーの吸入ポート４２内の吸入制御バルブ５６及び貯留器出口ポート４０内の貯留器出口制御バルブ５８を含んでいる。これらのバルブは、２位置オン‐オフバルブであってもよいが、しかし、もし望むなら、スロットルバルブの如くに作動されるように、可変位置制御を含んでもよい。
【００４２】
ポペットバルブ５０、５２、５４は、引き続き論じられるように、バルブを起動すべくそれぞれバルブ５０、５２、５４に係合するカムローブ６６、６８、７０を有するカムシャフト６０、６２、６４のような、全ての適切な装置によって起動されてもよい。代わりに、バルブ５０、５２及び５４と他のバルブ４６、５６及び５８とも同様に、電子的、空気圧的、あるいは流体圧的に起動されてもよい。
【００４３】
点火プラグ７２もまた、空気-燃料の充填物を不図示の着火制御装置によって正確な時期に着火するために、電極が燃焼室２５の中に延在するという状態で、シリンダーヘッドに取り付けられている。エンジンがディーゼルエンジンとして作られて、そして、もし望むなら、点火プラグなしで作動され得るということが理解されるべきである。さらに、エンジン１０は、水素あるいは天然ガスのような一般的な往復ピストンエンジンに適した如何なる燃料ででも作動するべく設計されてもよい。
【００４４】
図面における図２ないし６は、図１のエンジン１０の変形である種々の代わりの実施形態を開示しており、以下に説明される。６つの模範的な実施形態の全ての作動が、以降に説明されるであろう。
【００４５】
図２を参照するに、第２の実施形態のエンジン７４が開示され、ここで、同一参照番号は同一の部分を示す。エンジン７４は概ねエンジン１０と同様であるが、小さい容積のクロスオーバー（すなわち、ガス）通路７６が、一端部における、入口ポート３８及び入口チェックバルブ４６と、反対の端部における出口ポート４０及び出口バルブ５０との間で連結されているという点で、異なる。このクロスオーバー通路７６は、第２のシリンダー１６での圧縮室２７と第１のシリンダー１４での燃焼室２５との間に延在して、そして先行のスカデリ特許におけるクロスオーバー通路に類似している。空気貯留器と反対に、このクロスオーバー通路７６は、後の使用のために相当な量の圧縮空気エネルギーを貯留する大きさとされていない。どちらかと言えば、通路７６は、エンジン７４のＩＣＥモードの際に、圧縮されたガスの最も効率的な移送のために、実際に可能な限り小さく典型的には設計されている。
【００４６】
追加の変更例では、別個の空気貯留器３６が貯留器ランナーすなわち貯留器通路７８を介してクロスオーバー通路７６に接続され、そして、クロスオーバー通路７６を介して入口ポート３８と出口ポート４０に接続している。貯留器出口ソレノイド制御バルブ５８は、出口ポート４０と貯留器ランナー７８との間の通路７６に位置されている。バルブ５８は、圧縮空気が最少の抵抗の通路に従い、そして主に通路７６を通って燃焼室２５の中に流れることを可能にするために、ＩＣＥモードの際に開いている。バルブ５８は、貯留器３６に圧縮空気を送り込むためにＡＣモードの際に閉じられ、そして貯留器３６から圧縮空気を取り出すためにＰＡＰモードの際には開いていてもよい。
【００４７】
今、図面の図３を参照するに、エンジン８０の第３の実施形態が開示されており、それは図３で、第３の電磁バルブ８２が付加されていることのみでエンジン７４と異なっている。バルブ８２は、所望のとき、空気貯留器３６のクロスオーバー通路７６との接続を断絶するために、ランナー７８とクロスオーバー通路７６との接合部でランナー７８に位置されている。
【００４８】
バルブ８２を介して空気貯留器３６を隔離することによって、全体的なエンジン８０の性能は運転のＩＣＥモードの間にいっそう効果的に最適化され得る。例えば、ＩＣＥモードの間に全ての圧縮空気がクロスオーバー通路７６を通して流され得る。したがって、クロスオーバー通路７６は、空気貯留器との相互作用を伴わず最も効率的なガスの転送のために設計され得る。さらに、バルブ８２は、ＰＡＰモードの間の部分負荷状態のための絞り用のバルブとして利用され得る。
【００４９】
図４は、図３のエンジン８０に類似している第４実施形態のエンジン８４を示している。それは、ダイアフラム又は袋８７とばね機構８８との追加によって、圧力蓄圧器８６へと空気貯留器を変換したことで異なっている。これらは、蓄圧器８６に存在している空気を加圧して、そして、貯留器が空であるか、あるいは最大の制御圧力まで満たされている状態の間で、比較的一定の圧力に内容物を維持するべく作用する。
【００５０】
図５は、少なくとも２つのシリンダー対９０を有し、それぞれが図３のエンジン８０と等しい第５実施形態の多気筒エンジン８９を示している。エンジン８９は、全てのシリンダー対のクロスオーバー通路７６に連結された共通の供給源貯留器９２を含むべく修正され、それぞれの貯留器ランナー７８のそれぞれのクロスオーバー通路７６との連通を制御する貯留器制御電磁バルブ８２を備えている。
【００５１】
図６は、図３のエンジン８０に最も類似している第６実施形態のエンジン９４を開示している。エンジン９４は、空気貯留器３６が、チェックバルブ４６、電磁バルブ５８及び出口バルブ５０によって制御されたままであるクロスオーバー通路７６との直接の連結から分離されているという点で異なる。空気貯留器３６は、クロスオーバー通路７６と並行して、貯留器を直接に第１のシリンダー１４の燃焼室２５及び第２のシリンダー１６の圧縮室２７にそれぞれ接続している第１及び第２の貯留器ランナー（すなわち通路）９６、９８、によって連結されている。第４及び第５のソレノイド制御バルブ１００、１０２がそれぞれランナー９６、９８とシリンダー１４、１６との間の流れを制御する。
【００５２】
本発明による分割サイクル空気ハイブリッドエンジンの説明された例示の実施形態の作動が、限定ではなく説明の目的で、今、論じられる。追加の方法及び変形は本発明の意図された範囲内に適切に入るべきであることが理解される。
【００５３】
基本的に、本発明の分割サイクル空気ハイブリッドエンジンは、少なくとも３つのモード、内燃機関（ＩＣＥ）モード、空気圧縮機（ＡＣ）モード及び予圧縮空気動力（ＰＡＰ）モードで典型的に作動可能である。ＰＡＰモードは、好ましくは、予圧縮された空気と燃料が、膨張行程の間に動力ピストンがその上死点位置に到達したすぐ後に混合され、そして、次に燃料/空気の混合気が、同じ膨張行程の間に動力ピストンを下方に駆動するべく燃焼される予圧縮燃焼空気動力（ＰＣＡ）モードを含む。代わりに、ＰＡＰモードは、燃焼なしで膨張行程をもたらすために予圧縮空気が利用される空気モータリング（ＡＭ）モード（ここで前に例示されたように）の種々の形式を含むことがあり得る。より詳細に論じられるように、本発明の分割サイクルの空気ハイブリッドエンジンは、別個の専用の圧縮及び動力シリンダーを有するから、３つのモード、ＩＣＥ、ＡＣ及びＰＡＰは、望むなら連続的あるいは並行して運行され得る。
【００５４】
ＩＣＥモードは、基本的に前に言及されたスカデリ特許で開示されたエンジンの普通の作動モードである。通常のピストンエンジンのサイクルの吸入、圧縮、動力及び排気行程が、分割サイクルエンジンの圧縮及び動力シリンダーの間で分けられる。
【００５５】
図１の実施形態を参照すると、スカデリの合衆国特許（特許文献１、特許文献２及び特許文献３）で説明されるように、分割サイクルエンジンは先行技術の分割サイクルエンジンによりも有利な構造的なパラメータを含でいる。これらの利点の多くは、エンジン１０のＩＣＥモードの以下の議論との関係で説明されるであろう。図１の空気貯留器３６が、分離されたクロスオーバー（又はガス）通路７６と引続く図２ないし６の空気貯留器３６との両方の組合された機能を遂行することを指摘することは重要である。
【００５６】
ＩＣＥモードでは、吸入ソレノイドバルブ５６、５８が開いたままである。吸気行程では吸気バルブ５２が開き、圧縮ピストンが下方に動くにつれ、圧縮室２７に空気を引き入れる。圧縮行程では吸気バルブ５２が閉じ、そしてピストン２６が上昇して空気を圧縮し、そしてそれをチェックバルブ４６と入口ポート３８を介して空気貯留器３６に圧送する。
【００５７】
動力ピストン２４は、クランクシャフトの回転角の実質的に０度よりも大きい位相角３１だけ圧縮ピストン２６を先行する。ここに規定されるように位相角３１は、動力ピストン２４がその上死点（ＴＤＣ）位置に到達した後に圧縮ピストン２６がそのＴＤＣ位置に到達するために、クランクシャフト１８が回転しなければならないクランク角（ＣＡ）回転の度である。図ｌに示された特定の実施形態では、第１及び第２のクランクスロー２８及び３０の間の角度の大きさが位相角３１に等しい。好ましくは、この位相角は１０から４０度ＣＡ，より好ましくは２０から３０度ＣＡの間である。位相角３１は、圧縮ピストン２６がそのＴＤＣ位置に向かって上昇し、動力ピストンがそのＴＤＣ位置から下降するとき、ほぼ等しい圧縮空気質量が空気貯留器３６に、かつ、空気貯留器３６から移されるように、大きさが定められている（引続く図２ないし図６において、ほぼ等しい圧縮空気質量がガス通路７６に、かつ、ガス通路７６から移される）。
【００５８】
動力行程では、出口（又はクロスオーバー）バルブ５０が動力ピストン２４のＴＤＣで一般的に開いている。好ましくは、出口バルブ５０は動力ピストン２４のＴＤＣの前の１０から０度（ＣＡ）までの範囲内、より好ましくは、動力ピストン２４のＴＤＣの前の７から３度（ＣＡ）までの範囲内で開く。出口バルブ５０は、好ましくは、動力ピストン２４のＴＤＣの後の１０から４０度ＣＡの範囲内で閉じられ、そして、より好ましくは、動力ピストンのＴＤＣの後の２０から３０度ＣＡの範囲内で閉じる。
【００５９】
動力ピストン２４は、燃焼着火位置に向かってそのＴＤＣ位置から下降し、そしてその位置は一般的にＴＤＣの後の５から４０度ＣＡまでの範囲内、より好ましくは、ＴＤＣの後の１０から３０度ＣＡまでの範囲内である。燃料は、少なくとも２つの方法によって噴射され、そして圧縮空気と混合されてもよい。すなわち、出口バルブ５０の直ぐ上流の空気貯留器３６内へ（ポート燃料噴射）、あるいは、動力シリンダー１４へ直接（直接噴射）である。動力ピストン２４がその燃焼着火位置に到達すると、燃料/空気混合気は点火プラグ７２（あるいは、もしディーゼルエンジンであるなら圧縮着火）によって火をつけられ、ピストン２４をＢＤＣへ押し下げ、動力をクランクシャフト１８に送出する。燃焼着火が起こる圧力は、着火（又は点火）条件圧力である。
【００６０】
排気行程では、排気バルブ５４が開き、そしてクロスオーバーバルブ５０が閉じられる。動力ピストン２４がＢＤＣからＴＤＣに上方に動くにつれて、使用済みの排気ガスは排気ポート４４を通して燃焼室２５から押し出される。
【００６１】
動力行程と排気行程とが固定の位相角３１の分、進められることを除き、エンジン内での圧力/容積サイクルのための吸入行程及び圧縮行程は、サイクルの動力行程と排気行程と同じクランクシャフト回転の間に起こる。かくて、新しい圧力/容積サイクルが、従来の４行程エンジンにおけるように２回転での代わりに、エンジンクランクシャフトの各回転で完了される。しかしながら、入口バルブ４６と出口バルブ５０は、全部の４行程サイクルの間、空気貯留器３６内のガス圧力を着火（又は点火）条件圧力以上に維持する。
【００６２】
スカデリの分割サイクルと先行技術との間の基本的な相違の１つは、動力シリンダー内での着火が実質的に上死点後（すなわち、上死点後（ＡＴＤＣ）５度より大きく、より好ましくは１０度より大きい）に起こるというパラメータと組合されたオットーサイクルの全ての４行程の間にガス通路での圧力が点火条件圧力以上に維持されるというパラメータである。これは、燃焼事象（すなわち、火炎速度）が非常に速い（２４度ＣＡ以下で起こる）、そしてＮＯｘエミッションの排出が非常に低い（従来のエンジンより５０から８０パーセント少い）という状態を設定している。先行技術に見いだされないもう１つのスカデリ分割サイクルの特異な様相は、動力シリンダー及び圧縮シリンダーの中央線がクランクシャフト軸線からオフセットされているということである。これは、ピストンスカートのシリンダー壁への摩擦が実質的に低減されるのを可能にする。これらの３つの有利な特徴（ガス通路内での点火条件圧力の維持、上死点後の着火、及びオフセット）の全ては、スカデリ特許で開示されクレームされている。
【００６３】
上記のパラメータに加えて、いくつかの他のパラメータも同じくスカデリ特許で特定されており、それらはエンジン効率に重大な効果を有する。これらのパラメータは、
１．  圧縮比及び膨張比を２６対１以上、好ましくは、４０対１以上、より好ましくは、８０対１以上に維持する
２．  クロスオーバーバルブ持続時間（バルブ５０を開きかつ閉じるのに必要なクランク角（ＣＡ）の量）が６９度以下、好ましくは、５０度より小さく、より好ましくは、３５度より小さい
３．  クロスオーバーバルブ５０は、燃焼が動力シリンダーで開始された後、小さい割合の時間で開かれるべきである。
【００６４】
エンジン１０によって駆動される車両の制動の間に、エンジンは空気圧縮機（ＡＣ）モードでの運転に切り替えられる。燃料噴射は停止され、そして電磁バルブ５８が閉じられ、出口ポート４０を通しての空気の流れを妨げ、そして、動力ピストン２４からの動力送出を停止して、かくて、動力ピストン２４をアイドルモードに置く。しかしながら、圧縮ピストンは、動いている車両の慣性によって駆動されて作動を継続し、そして空気貯留器３６に圧縮空気を送り込み続ける。ポンプ作用は、効果的に車両を遅くするか、あるいは制動し、そして、貯留器の空気圧が増大するにつれて、制動作用はますます効果的になる。貯留器内で増加した圧力は、ＰＡＰモードで後の使用のために維持される。
【００６５】
ＡＣモードでの間、動力ピストン２４でのアイドリング損失を減らすために、排気バルブ５４は開けられて保持されてもよい。さらに、動力ピストンは、バルブタイミング及び引き込み作動、さらに空気貯留器内への空気の圧縮を変えることによるような、種々の方法で制動効果を増大すべく、用いられてもよい。代わりに（空気貯留器をきれいに保つために）、ピストン２４は、下降行程で空気を引き入れ、上昇行程でそれを圧縮し、上死点（ＴＤＣ）の近くで排気バルブ５４を開いて圧縮空気を放出して、そしてそのエネルギーを放散する、従来の圧縮制動として用いられ得る。これは、制動力を増やし、そしてブレーキ摩耗を減らし得るが、しかし、ＰＣＡ又はＡＭモードでの圧縮空気からのエネルギーの回収を制限するであろう。
【００６６】
今だに、図１を参照すると、好ましい作動の第３のモードは、事前のＡＣ運転から、概してＩＣＥ運転で起こるよりも高い圧力で、貯留器３６内に蓄えられている圧縮空気を有する予圧縮燃焼空気（ＰＣＡ）である。エンジンは、少なくとも遅くなり、そして加速される準備ができている。ＰＣＡモードを実行するために、出口電磁バルブ５８が開かれ、そして火花点火と燃料噴射機能が再び活性化される。また、圧縮ピストンは吸気バルブ５２と吸入電磁バルブ５６の両者を開いて保持することによってアイドルにされ、この結果、圧縮ピストン２６は抵抗なしで自由に動き、空気は圧縮されずに、貯留器３６に追加されない。
【００６７】
もしも、バルブ５２が独立して調節可能でないのであれば、圧縮ピストン２６は閉じるための電磁バルブ５６によって同じくアイドルモードに置かれ得る。このようにして、圧縮ピストンはシリンダー内に捕えられたガスを交互に圧縮及び膨張させる。捕えられたガスの圧縮と膨張は、ピストンによってクランクシャフトになされる負及び正の仕事を交替にする。負及び正の仕事はおよそ等しいので、このモードで作動しているピストンによってクランクシャフトにされた正味の仕事は無視し得る。圧縮ピストンをアイドルモードに置くまだもう１つの方法は、圧縮ピストン２６をクランクシャフト１８から作動的に非連結にすることによって、圧縮ピストン２６が往復運動をするのを阻止することである。上記の圧縮ピストンのアイドルモードの例のいずれにおいても、クランクシャフトにされた正味の負の仕事の全量は無視し得る。
【００６８】
動力ピストン２４のＴＤＣのすぐ後、あるいは直前には、ＩＣＥ運転のように、貯留器出口バルブ５０が開き、貯留器３６から燃焼室への（好ましくは、制御された、そして加えられた燃料と共に）圧縮空気の充填を強制する。ＴＤＣの後の５から４０度ＣＡまでの範囲内、そして好ましくは、ＴＤＣの後の１０から２０度ＣＡまでの範囲内で燃料は急速に着火され、動力行程で燃焼し、クランクシャフトに動力を与える。排気生成物は排気上昇行程で排出され、そしてサイクルは繰り返される。
【００６９】
車両が加速され、そして標準的な運転に戻ると、貯められていた高圧空気は、圧力が標準的な作動圧力に低下するまで、動力シリンダー１４での燃焼のために用いられ続け、そしてエンジンは完全なＩＣＥ運転に戻される。しかしながら、圧縮機ピストン２６が極めて少ないエネルギーを用いてアイドリングしている間に、制動からの圧縮エネルギーがＰＣＡ動力サイクルに戻されるので、ＰＣＡモードでの運転は可能な限り長く作動効率を増大させる。かくて、車両の制動圧縮エネルギーはＰＣＡ動力モードにおいて圧縮エネルギーを提供するために使われる。
【００７０】
もしエンジンが停止されると、貯えられていた圧縮エネルギーは、エンジン、望むなら車両を、最小の速度が到達されるまで、スタートさせるために用いられ得、そこで、エンジンはＩＣＥ運転に戻されてもよい。しかしながら、バックアップ用の電気式のスターターが望まれるかもしれない。
【００７１】
再度、図２を参照すると、エンジン７２の作動はエンジン１０（図１）のそれに類似している。しかしながら、シリンダー間の流れのために小さい容積のクロスオーバー通路７６を使用することが、ＩＣＥ運転の間に、空気貯留器３６を介しての流れをほぼ回避して、そして、逆にエンジン性能に悪影響を与え得る、ガス通路７６内での望ましくない圧力変動を潜在的に減少させる。
【００７２】
図３の実施形態においては、クロスオーバー通路７６との貯留器の連結部における電磁バルブ８２の付加が、貯留器内により高い又はより低い圧力を維持するために、貯留器を切り離すことを可能とし、同時に、より小さいクロスオーバー通路７６は分割サイクルエンジンの標準的なＩＣＥエンジン運転において急速な圧力変化を伴って作動することができる。
【００７３】
図４において、空気貯留器の蓄圧器８６との置き換えは、燃焼室に配送される空気充填量を、主に、出口バルブ５０の開き時間のみを制御することによって制御する際に用いるために、比較的一定の圧力で広範囲な空気容積の収容を可能にする。
【００７４】
図５のような普通の空気貯留器、あるいは蓄圧器を使用すれば、製造コストを減らすことができる。図５には、ガス通路に直接に連結されて普通の空気貯留器が示されているけれども、当業者は、他の方法で分割サイクルエンジンに連結されるべく、空気貯留器が形成され得ることを認識するであろう。例えば、普通の空気貯留器は、図１のようにガス通路の一体の部分であるか、あるいは、図６のようにガス通路に並行に連結されてもよい。
【００７５】
図６の実施形態は、クロスオーバー通路７６での圧力に対する空気貯留器３６の作用をさらに切り離して、そしてＡＣモード又はＰＣＡモードからのＩＣＥモードにおける運転のより完全な分離を可能としている。
【００７６】
図１ないし６を総じて参照するに、本発明の際立った利点は、分割サイクルエンジン１０、７４、８０、８４、８９及び９４を利用している空気ハイブリッドシステムが、対にされた圧縮シリンダー１６と動力シリンダー１４に亘り、単一のシリンダーから逐次得られる各作動モードに制限されるよりむしろ、同時に（あるいは並行して）種々の作動モード（ＩＣＥ、ＡＣ及びＰＡＰ）で機能するということである。この並行モード能力は、分割サイクル空気ハイブリッドシステムについて、追加の能力及び拡大された用途を本来的に提供する。
【００７７】
さて、例として図３を参照するに、部分負荷の状態において、エンジン８０は、ＡＣモードにおいて連続的に空気貯留器を充填しつつ、ＩＣＥモードで同時に作動することができる。すなわち、空気の全充填は吸気行程において、空気が圧縮されガス通路７６に圧送される圧縮シリンダー１６に入るべく行われ得る。しかしながら、部分負荷状態の下では、空気充填の一部だけがＩＣＥモードを作動させるのに要求される。したがって、充填量の一部だけが動力シリンダー１４に送られる一方、充填量の残りは、完全に充填された状態に保つべく空気貯留器３６へと流れが変えられ得る。このようにして、分割サイクル空気ハイブリッドシステムは、部分負荷状態の下で、それらの空気貯留器を連続的に充填する能力を有している。
【００７８】
さらに、ほぼ同じで方法で、排気ガスからの廃棄エネルギーが、圧縮空気エネルギーとして空気貯留器３６に貯えられるべく、直接に又はターボチャージャーを介して、分割サイクル空気ハイブリッドエンジン８０の吸気中に再循環され得る。有利なことに、部分負荷状態の下での作動中に、排気ガスエネルギーを回収するこの技術は、同じく静止した用途、例えば、定置の発電機にもまた利用され得る。
【００７９】
本発明がある特定の実施形態を参照して説明されたけれども、多数の変更が開示された本発明の概念の趣旨及び範囲内でなされ得ることは理解されるべきである。したがって、本発明は説明された実施形態に限定されず、請求項の言語によって規定される全範囲を有することが意図されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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