(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮点火“スプリットサイクル”エンジンであって、
・クランク軸機構により上死点（ＥＴＤＣ）と下死点（ＥＢＤＣ）間で、膨張シリンダ内を交互に動くように構成される膨張ピストンを有する膨張シリンダであって、前記クランク軸機構が、絶えず前記膨張ピストンの所定位置を所定のクランク軸角度に対応させる、膨張シリンダと、
・前記膨張シリンダのクランク軸角度に対して、遅れた所定角度位相シフトにより、上死点（ＣＴＤＣ）と下死点（ＣＢＤＣ）間で、圧縮シリンダ内を交互に動くように構成される圧縮ピストンを有し、前記膨張シリンダに隣接して配置される、圧縮シリンダと、
・前記圧縮シリンダと膨張シリンダを閉止し、および、前記両シリンダを接続し、かつ圧縮側開口と膨張側開口とを含む、少なくとも１つのクロスオーバ通路が設けられるシリンダヘッドであって、前記シリンダヘッドは前記圧縮シリンダ内に燃焼持続流体を導入するため、前記圧縮シリンダに面する少なくとも１つの吸気弁と、前記膨張シリンダから出る燃焼ガスの排出のため、前記膨張シリンダに面する少なくとも１つの排気弁とを含むシリンダヘッドと、を含む
−シリンダブロック；
−クロスオーバ通路の圧縮側開口に設けられる少なくとも１つの切り替え弁；
−前記ピストンの交互サイクルの所定瞬間に、前記切り替え弁の開閉移動を起こす手段；
−前記ピストンの交互サイクルの所定瞬間に、前記排気弁の開閉を起こす手段；
−自動点火温度まで到達することで、圧縮により注入される燃料の圧縮点火が起こるように、前記ピストンの交互サイクルの所定瞬間に、前記クロスオーバ通路へ、または前記膨張シリンダへの燃料注入手段；を含み、
前記クロスオーバ通路は絶えず連通する前記膨張シリンダと組み合される単一燃焼チャンバを画定し、及び、
−前記切り替え弁の開瞬間から前記ＥＴＤＣへの到達までに、前記圧縮シリンダと前記膨張シリンダの間の瞬間圧力がほぼ同一になり、及び、
−前記ＥＴＤＣと前記ＣＴＤＣの間に、前記クロスオーバ通路を介して前記圧縮シリンダと前記膨張シリンダ間で、前記燃焼持続流体の全移送が起こるように、クランク軸角度２０°に等しいか、またはそれより大きい先行開移動で、前記切り替え弁の開閉移動を、起こす手段は、前記ＥＴＤＣのクランク軸角度に対して先行して前記切り替え弁を 開き、及び、                                                                         
前記燃料注入手段は、燃料注入が前記クロスオーバ通路を介して前記膨張シリンダへの前記燃焼持続流体の移送を同時に起こすように、前記膨張ピストンにより前記ＥＴＤＣ到達から開始する前記燃料を注入することを特徴とするエンジン。
【請求項２】
前記切り替え弁の開閉移動を起こす手段が、−８０°と−２５°の間に設定される先行開移動で、前記ＥＴＤＣのクランク軸角度に対して先行して前記切り替え弁を開くことを特徴とする、請求項１に記載のエンジン。
【請求項３】
前記切り替え弁の開閉移動を起こす手段が、−３５°と−３０°の間に設定される先行開移動で、前記ＥＴＤＣのクランク軸角度に対して先行して前記切り替え弁を開くことを特徴とする、請求項２に記載のエンジン。
【請求項４】
前記燃料注入手段は燃焼環境を予熱するため、ＥＴＤＣに対して先行して、少量の燃料、いわゆるパイロット注入を注入するように構成される、請求項１に記載のエンジン。
【請求項５】
前記排気弁の開閉を起こす前記手段は、前記膨張シリンダ内で所定圧力まで排気ガスの一部の圧縮が起こるように、前記膨張ピストンによる前記ＥＴＤＣへの到達に対して所定の前進角で、前記排気弁を閉止するように構成され、前記燃焼持続流体の前記移送が、前記クロスオーバ通路を介して前記圧縮シリンダから前記膨張シリンダへ実施され、かつ燃料の自動点火がほぼ同時に起こり、前記ＥＴＤＣに対して前記排気弁の前記所定先行閉止角度が少なくとも４０°であるように、前記圧縮ピストンが前記膨張シリンダ内の圧力にほぼ等しい圧力まで、前記圧縮シリンダ内の燃焼持続流体を圧縮した時に、前記切り替え弁の開閉移動を起こす前記手段が前記切り替え弁を開く、請求項１に記載のエンジン。
【請求項６】
前記膨張ピストンのクランク軸角度に対する前記圧縮ピストンのクランク軸角度間の角度位相シフトは、１０°と４５°の間に設定され、エンジンの作動条件に対する前記圧縮ピストンと前記膨張ピストン間の前記角度位相シフトを調節する調節手段が設けられる、請求項１に記載のエンジン。
【請求項７】
前記膨張ピストンのクランク軸角度に対する前記圧縮ピストンのクランク軸角度間の前記角度位相シフトは、２０°と３０°の間に設定され、エンジンの作動条件に対する前記圧縮ピストンと前記膨張ピストン間の前記角度位相シフトを調節する調節手段が設けられる、請求項６に記載のエンジン。
【請求項８】
前記膨張ピストンのクランク軸角度に対する前記圧縮ピストンのクランク軸角度間の角度位相シフトは２５°に設定され、エンジンの作動条件に対する前記圧縮ピストンと前記膨張ピストン間の前記角度位相シフトを調節する調節手段が設けられる、請求項１に記載のエンジン。
【請求項９】
排気弁を閉じる場合、より高い出力へ到達するために、２つの膨張シリンダと圧縮シリンダ内の圧力の成長が起こるように、膨張シリンダ内で、前記排気弁を閉止する前に、排気ガスの新鮮な燃焼持続流体での洗い出しが起こるように、前記切り替え弁の開閉移動を起こす前記手段が、前記排気弁の閉止に対して先行して前記切り替え弁を開く、請求項１に記載のエンジン。
【請求項１０】
前記クランク軸機構は前記圧縮ピストンと前記膨張ピストンを作動させる単一駆動軸を含む、請求項１に記載のエンジン。
【請求項１１】
前記クランク軸機構は、前記膨張ピストンを作動させる第１駆動軸と、前記圧縮ピストンを作動させる第２駆動軸とを含み、前記第１駆動軸と前記第２駆動軸は互いに接続され、同一回転速度を保持する、請求項１に記載のエンジン。
【請求項１２】
前記圧縮シリンダと前記膨張シリンダの前記両ピストンの前記クランク軸機構は、マスタコネクティングロッド結合のタイプである、請求項１に記載のエンジン。
【請求項１３】
前記膨張シリンダと前記圧縮シリンダの間に数個のクロスオーバ通路が設けられ、前記各クロスオーバ通路は、クロスオーバ通路の圧縮側開口に設けられる少なくとも１つの各切り替え弁を有し、かつ前記膨張シリンダと絶えず連通する、請求項１に記載のエンジン。
【請求項１４】
圧縮シリンダ内への吸気のため、および膨張シリンダからの排気のために、各吸気ダクトと排気ダクトに関係する更なる吸気弁と排気弁を設ける、請求項１に記載のエンジン。
【請求項１５】
前記エンジンは、エンジンのより高い特定出力と、より良好な熱力学的効率も得るように構成されるスーパチャージャを伴う、請求項１に記載のエンジン。
【請求項１６】
前記圧縮シリンダと前記膨張シリンダは同一変位又は異なる変位を有し、異なる変位の場合、より高い変位が膨張シリンダ内に存在する、請求項１記載のエンジン。
【請求項１７】
前記エンジンは、所定の方法で配置され、かつ互いに組み合わされた複数の膨張シリンダにそれぞれ関係する複数の圧縮シリンダを含む、請求項１に記載のエンジン。
【請求項１８】
前記クロスオーバ通路は、それをエンジンの異なる作動条件に適応させ、調節要素がボルト又はブレードとして形成することができるように、前記クロスオーバ通路の断面及び／又は容積を調節するように構成される、請求項１に記載のエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼フェーズにおける膨張シリンダ内へ燃料と燃焼持続流体の導入による“スプリットサイクル”圧縮点火エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
よく知られるように、従来の圧縮点火エンジンは、最初に空気の吸引があり、次にこれが圧縮され、次に燃料が注入され、圧縮により空気が高温に達するため点火され、膨張と排気のステップが続く、単一シリンダ内でサイクルを実施する。前記エンジンの特有の燃焼モードは、カーボンダストと窒素酸化物からなる高い汚染物放出の結果をもたらす。
【０００３】
前記放出を削減するため、注入システムの改良や、ＨＣＣＩ，ＰＣＣＩ，ＭＫなどの既知の技術がある、均質燃焼の原理に基づき、燃料と空気の吸入と混合の特定戦略に基づく様々な解決法が提案されてきた。
【０００４】
しかし、これらすべての技術において、燃焼進行の制御に対して、利用可能な特定出力を限定する高い割合の燃焼ガスがシリンダ内に存在することが必要である。これらの技術のある種類における、他の欠点は、燃焼フェーズにおける高圧の傾斜が存在し、これはノイズと高い機械的ストレスを発生させる。
【０００５】
“スプリットサイクル”と呼ばれる解決法も知られており、これによると、吸気と圧縮のステップは、燃焼と排気のステップが起こる（膨張シリンダ）、シリンダの外で達成される。より正確には、吸気と圧縮のステップが起こるチャンバは、通常第２シリンダ（膨張シリンダ）から構成される。“スプリットサイクル”による解決法が提案され、異なる目的で圧縮点火エンジンとスパーク点火エンジンの両方に適用される。Ｓｃｕｄｅｒｉの名義での国際公開第２００９０２０４８８号パンフレット、国際公開第２００９０２０４８９号パンフレット、国際公開第２００９０２０４９０号パンフレット、国際公開第２００９０２０４９１号パンフレット、および国際公開第２００９０２０５０４号パンフレットにおいて、“クロスオーバ“と称され、圧縮側バルブ（８４）と燃焼側バルブ（８６）により両端が閉止される、１つ以上の通路（７８）が備えられるシリンダヘッドにより閉止される圧縮シリンダと膨張シリンダを備えるシリンダブロックを有する“スプリットサイクル”エンジンが記述される。
【０００６】
各クロスオーバ通路は、圧縮側バルブと燃焼側バルブの両方が閉止される場合、圧縮ガスが蓄積できる圧縮チャンバ（８１）を画定する。通路（７８）において、石油注入がクロスオーバ通路に存在する圧縮空気へ石油を注入する注入器（９０）により提供される。少なくとも１つの点火プラグ（９２）が混合物の点火のために膨張シリンダ内に設けられる。
【０００７】
たとえ、引用特許文献において、圧縮点火エンジンへのシステム適用の可能性が引用されているとしても、この適用は可能ではないことが観測される。事実、火花点火エンジンの合とは異なり、圧縮点火エンジンの場合は、クロスオーバへの注入は、その中で燃料点火も起こす。これは燃焼側バルブの耐え難い熱応力を起こす。この存在がバルブを通る燃焼ガスの通過中の圧力低下による低効率も起こす。
【０００８】
更に、引用文献に記述されるエンジンにおいて、燃焼側が開くので、大きな圧力差が圧縮シリンダと膨張シリンダの間に存在し、大きい流体の動的損失による、それに続く効率ロスが発生する。
【０００９】
米国特許第６，３４０，００４号明細書において、入口開口と出口開口における各バルブを有するクロスオーバ通路を備える、上記と同種類のエンジンが記載される。ダクトは、さらに１サイクルの熱の一部を蓄積し、それを次のサイクルに利用するための燃焼ガス再生器を含む。
【００１０】
米国特許第４，１５７，０８０号明細書と独国特許第２，８１２，１９９号明細書で、スーパチャージステップと、互いに１８０°シフトされた圧縮シリンダと燃焼シリンダの２つのピストンを備えるエンジンが記述される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】国際公開第２００９０２０４８８号パンフレット
【特許文献２】国際公開第２００９０２０４８９号パンフレット
【特許文献３】国際公開第２００９０２０４９０号パンフレット
【特許文献４】国際公開第２００９０２０４９１号パンフレット
【特許文献５】国際公開第２００９０２０５０４号パンフレット
【特許文献６】米国特許第６，３４０，００４号明細書
【特許文献７】米国特許第４，１５７，０８０号明細書
【特許文献８】独国特許第２，８１２，１９９号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の特徴は、ダスト放出の少ない圧縮点火“スプリットサイクル”エンジンを提供することである。
【００１３】
本発明の更なる特徴は、窒素酸化物の放出の少ない圧縮点火エンジンを提供することである。
【００１４】
本発明の又１つの特徴は、効率と特定出力の高い値を得ることができる圧縮点火エンジンを提供することである。
【００１５】
本発明の別の特徴は、燃焼フェーズにおける圧力傾斜、および、次にこのような圧力から発生するノイズと高い機械適応力を低減させる圧縮点火エンジンを提供することである。
【００１６】
本発明の更なる特徴は、構築が容易で、作るのに費用のかからない圧縮点火エンジンを提供することである。
【００１７】
これらと他の目的は、以下を含む圧縮点火“スプリットサイクル”エンジンにより達成される：
・クランク機構により上死点（ＥＴＤＣ）と下死点（ＥＢＤＣ）間の前記膨張シリンダ内で交互に動くように構成される膨張ピストンを有する膨張シリンダであって、前記クランク機構は、常に、前記膨張ピストンの所定位置を所定クランク軸角度に対応させる膨張シリンダと、
・前記膨張シリンダのクランク軸角度に対して、遅延する所定角度位相シフトにより、上死点（ＣＴＤＣ）と下死点（ＣＢＤＣ）間の前記圧縮シリンダ内で交互に動くように構成される圧縮ピストンを有し、前記膨張シリンダに隣接して設けられる圧縮シリンダと、
・前記圧縮と膨張のシリンダを閉止し、その中に前記両シリンダを接続し、圧縮側開口と膨張側開口を含む、少なくとも１つのクロスオーバ通路が設けられ、前記圧縮シリンダ内への燃焼持続流体の入り口のために、前記圧縮シリンダに面する少なくとも１つの吸気弁と、前記膨張シリンダから出る燃焼ガスの排気のために、前記膨張シリンダに面する少なくとも１つの排気弁と、を含むシリンダヘッドと、を含む、
−シリンダブロック、
−クロスオーバ通路の圧縮側開口に設けられる少なくとも１つの切り替え弁、
−前記ピストンの交互サイクルの所定瞬間における、前記切り替え弁の開閉移動を起こす手段、
−前記ピストンの交互サイクルの所定瞬間における、前記排気弁の開閉移動を起こす手段、
−注入燃料の圧縮点火が、圧縮点火温度に達する時に起こるように、前記ピストンの交互サイクルの所定瞬間に、前記クロスオーバ通路への、または前記膨張シリンダ内への燃料注入手段、を含み、
前記クロスオーバ通路は、それが絶えず連通状態である前記膨張シリンダと組み合される単一燃焼室を画定し、及び、
前記切り替え弁の開閉移動を起こす前記手段は、
−前記切り替え弁の開く瞬間から前記ＥＴＤＣ到達までに、前記圧縮シリンダと前記膨張シリンダ間の瞬間圧力をほぼ等しくし、及び、
−前記ＥＴＤＣと前記ＣＴＤＣ間で、前記燃料持続流体のほぼ全移送が、前記クロスオーバ通路を介して、前記圧縮シリンダと前記膨張シリンダ間で起こるように、クランク軸角度で２０度以上先行して開移動するように、
前記ＥＴＤＣのクランク軸角度に対して、先行して前記切り替え弁を開くことを特徴とする。
【００１８】
このように、切り替え弁を開く前には、実質的に２つのチャンバしかなく、１つは圧縮シリンダにより画定され、もう１つは前記膨張シリンダとの組み合わせたクロスオーバ通路により画定される。次に、ＥＴＤＣに対して少なくとも２０°先行して実施される、前記切り替え弁を開にする場合、膨張シリンダ内の圧力はその圧縮シリンダにほぼ等しいので、前記クロスオーバ通路への燃焼持続流体の移送が実質的ない。２つのシリンダはクロスオーバ通路を介して、互いに連通するので、サイクルの進行とともに、圧力は２つのピストンの同時上昇ストロークにより、ＥＴＤＣ到達までどこも同じように上昇する。次に、ＥＴＤＣを通過し、圧縮ピストンは上昇を続け、圧縮ピストンは下降を始め、クロスオーバ通路を介して、２つのシリンダ間で前記燃焼持続流体の全移が起こる。移送と同時に、注入が実施され、全燃料のそれに続く燃焼が起こる。移送は大きい乱流を起こすので、蒸発現象と燃料と燃焼持続流体との間の混合は、従来のディーゼルエンジンにおけるより、よい良い方法で起こる。特に、蒸発はより迅速に実施されるので、得られる混合物はより一層均質になる。このように、非常に効果的燃焼が得られ、従って、排気ガス中の未燃粒子片、特に、カーボンダストが非常に少なくなる。
【００１９】
更に、圧縮シリンダと膨張シリンダ間の圧力は、膨張シリンダとクロスオーバ通路間のバルブの開閉の瞬間に、実質的に同じ又は非常に近くなるので、積層の損失は非常に低い。
【００２０】
特に、切り替え弁の開閉移動を起こす手段は、−８０°と−２５°の間、特に、−３５°と−３０°の間に設定される前進角により、ＥＴＤＣのクランク軸角度に対して先行して切り替え弁を開く。
【００２１】
特に、燃料注入手段は、それが燃焼環境を加熱するのに適するように、ＥＴＤＣに対して先行してパイロット注入と称される少量の燃料の注入を行うように構成される。このように、パイロット注入は、ＥＴＤＣへの到達から始まる注入燃料の直接点火の保証を可能にする。
【００２２】
有利なことに、前記排気弁の開閉移動を起こす前記手段は、前記膨張シリンダ内で、排気ガスの一部の所定圧力までの圧縮が起こるように、前記膨張ピストンによる前記ＥＴＤＣへの到達に対して、所定の前進で前記排気弁を閉止するように構成され、前記切り替え弁の開閉移動を起こす前記手段は、前記圧縮シリンダから前記膨張シリンダへの前記クロスオーバ通路を介した前記燃焼持続流体の前記移送、および燃料の自動点火がほぼ同時に実施されるように、前記圧縮ピストンが前記膨張シリンダ内の圧力にほぼ等しい圧力まで、前記圧縮シリンダ内の燃焼持続流体を圧縮した時に、前記切り替え弁を開く。これにより、膨張シリンダに面するクロスオーバ通路開口に設けられる更なる膨張側切り替え弁の存在により起こされる密閉の機械的問題を排除することが可能である。
【００２３】
このように、切り替え弁を開いた後、前記クロスオーバ通路を介して、燃焼フェーズにおいて、燃料と燃焼持続流体の圧縮供給は燃焼シリンダ内へ移送される。従って、クロスオーバ通路は純粋な移送機能を有し、単なる燃焼持続流体の圧縮貯蔵庫ではない。
【００２４】
代わって、前記切り替え弁の開閉移動を起こす前記手段は、膨張シリンダにおいて、新鮮な燃焼持続流体での排気ガスの洗い出しが、前記排気弁を閉じる前に起こるように、前記排気弁の閉止に対して先行して前記切り替え弁を開く。この場合でも、排気弁を閉じる場合、より大きな出力に到達する可能性を備える、２つの圧縮シリンダと膨張シリンダ内圧力の合同上昇が起こる。
【００２５】
有利なことに、前記膨張ピストンのクランク軸角度に対する、前記圧縮ピストンのクランク軸角度の間の前記角度位相シフトは、１０°と４５°の間、好ましくは２０°と３０°の間、特に２５°に設定される。前記圧縮ピストンと前記膨張ピストンの間の角度位相シフトは、前記圧縮シリンダにより圧縮される燃焼持続流体の前記膨張シリンダへの移送を起こす目的を有する。
【００２６】
有利なことに、エンジンの作動状態に対して、前記圧縮ピストンと膨張ピストン間の角度位相シフトを調節する調節手段が設けられる。
【００２７】
特に前記クランク軸機構は、前記圧縮ピストンと前記膨張ピストンを作動する単一駆動軸を含む。
【００２８】
また、前記クランク軸機構は、前記膨張ピストンを作動させる第１駆動軸と、前記圧縮ピストンを作動させる第２駆動軸を含み、前記第１駆動軸と第２駆動軸は、それらが同一回転速度を維持するように、互いに接続される。
【００２９】
可能な典型的実施例において、前記圧縮シリンダと前記膨張シリンダの前記両ピストンの前記クランク軸機構は、マスタコネクティングロッド結合のタイプである。
【００３０】
特に、前記注入手段は、少なくとも１つの注入器、特に、前記クロスオーバ通路が面する、または前記膨張シリンダ内に配置される圧縮注入器を含む。
【００３１】
エンジンの更なる典型的実施例で、数個のクロスオーバ通路が、前記膨張シリンダと前記圧縮シリンダの間に設けられ、前記各クロスオーバ通路は、クロスオーバ通路の圧縮側開口に設けられる少なくとも１つの各切り替え弁を有し、前記膨張シリンダと絶えず連通する。この解決法は、例えば高出力エンジン用に可能である。
【００３２】
有利なことに、前記エンジンはエンジンに対するより高い特定出力、及びより良好な熱力学的効率も提供するように構成されるスーパチャージャを伴う。
【００３３】
特に、前記圧縮シリンダと前記膨張シリンダは同一変位、または異なる変位を有し、後者の場合、より大きい変位は膨張シリンダのそれであり、このように、より完全な膨張を伴うサイクルが得られることが有利である。
【００３４】
可能な典型的実施例で、前記エンジンは、様々に配置され、かつ互いに組み合わされる複数の膨張シリンダをそれぞれ伴う複数の圧縮シリンダを含むことができる。
【００３５】
可能性のある典型的実施例で、前記クロスオーバ通路は、エンジンの異なる作動条件に、それを適合させるために、前記クロスオーバ通路の断面、及び／又は容積を調節するように構成される調節要素を備える。
【００３６】
特に、前記調節要素は、ボルト又はブレードの形にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
本発明は、付属図面を参照して、典型的な限定しないその典型的実施例についての以下の記載で、より明確にされる。
【００３８】
【図１】本発明によるエンジンサイクルフェーズにおける、圧縮点火エンジンの典型的実施例の断面図を図示する。
【図２】エンジンサイクルの逐次フェーズにおける、圧縮点火エンジンの典型的実施例の断面図を図示する。
【図３】ＥＴＤＣ近辺において、バルブ開閉の瞬間、及び燃料注入の位相シフトが表示される、クランク軸機構のクランク軸角度に対応する圧力図を示す。
【図４】スーパチャージャを有する、図１のエンジンの典型的実施例の断面図を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図１と図２を参照して、本発明による圧縮点火“スプリットサイクル”エンジン１００は、クランク軸機構２０により、膨張シリンダ６内の上死点（ＥＴＤＣ）と下死点（ＥＢＤＣ）間を交互に動くように構成される、関係する膨張ピストン７を伴う膨張シリンダ６を備えるシリンダブロック２００を含む。特に、クランク軸機構２０は、膨張ピストン７の所定位置を常に所定クランク軸角度に対応させるようにする。特に、図３に示すように、膨張ピストン７のＥＴＤＣはクランク軸角度０°に対応する。
【００４０】
更に、シリンダブロック２００は、膨張ピストン７のクランク軸角度に対して所定の遅延により、圧縮シリンダ２内の上死点（ＣＴＤＣ）と下死点（ＣＢＤＣ）間を交互に動くように構成される、関係する圧縮ピストン１dを伴う圧縮シリンダ２を含む。圧縮ピストン１は、次にクランク部材７Ａにより、クランク軸機構２０へ接続される。膨張シリンダ６は、圧縮シリンダ２の近くに設けられる。詳細には、圧縮シリンダ２と膨張シリンダ６は同一変位を有し、または代わりに、それらは異なる変位を有する。後者の場合、より大きい変位は膨張シリンダ６のそれであることは有利である。
【００４１】
シリンダブロック２００は、さらにシリンダ２と６を閉止し、少なくとも１つのクロスオーバ通路５が設けられ、２つのシリンダ２と６を接続し、および圧縮シリンダ２への圧縮側開口５Ａと膨張シリンダ６への膨張側開口５Ｂとを含む、シリンダヘッド３０を含む。シリンダヘッド３０は、さらに、燃焼持続流体、例えば空気の圧縮シリンダ２の吸引用で、圧縮シリンダ２に面する少なくとも１つの吸気弁３と、膨張シリンダ６の出口での燃焼ガスの排気用で、膨張シリンダ６に面する排気弁９とを含む。詳細には、吸気弁３は、吸気ダクト１３を選択的に開閉するのに対して、排気弁９は排気ダクト１９を選択的に開閉する。
【００４２】
特に、クロスオーバ通路５において、切り替え弁４は、圧縮側開口５Ａに設けられるのに対して、膨張側５Ｂは、それがそれで他の側で単一燃焼環境６Ａを形成する膨張シリンダ６と絶えず連通する。他の側で圧縮シリンダ２のみが、第２環境２Ａを画定する。そのため、膨張シリンダ６とクロスオーバ通路間にはバルブはない。
【００４３】
更に、エンジン１００は、特に、圧縮シリンダ２の圧縮フェーズと、膨張シリンダ６の膨張フェーズの各フェーズで、ピストン１と７の交互サイクルの所定瞬間において、切り替え弁４を開閉する手段を含む。
【００４４】
更に、以下に詳細に記載されるように、ピストン１と７の交互サイクルの所定瞬間において、排気弁９に開閉移動をさせる手段を備える。
【００４５】
特に、切り替え弁４の開閉移動を起こす手段と、排気弁９と吸気弁３の開閉移動を起こす手段は、例えばクランク軸機構２０により起動移動を受け、バルブ３と４、および９の開閉移動で２つのピストン１と７の交互移動の適切なフェーズを可能にする、カム軸（図示せず）を含む機構を含む。特に、クランク軸機構２０は、図１,２と４に示すように、クランク部材１Ａと７Ａにより、各ピストン１と７を作動する単一軸２１を含む。可能な典型的実施例で、ピストン１と７のクランク軸機構２０は、マスタコネクティングロッド結合のタイプである。
【００４６】
代わって、示されていない方法において、クランク軸機構２０は、膨張ピストンを作動させる第１駆動軸と、圧縮ピストンを作動させる第２駆動軸を含む。第１駆動軸と第２駆動軸は、それらが同一回転速度を維持するように互いに接続される。
【００４７】
更に、クロスオーバ通路５において、注入燃料８Ａ（図２）の圧縮点火が圧縮点火温度に到達した時点で起こるように、ピストン１と７の交互サイクルの所定瞬間において、クロスオーバ通路５、又は、膨張シリンダ６へ燃料を注入する注入手段８が設けられる。詳細には、注入手段は、クロスオーバ通路５又は膨張シリンダ６に面する少なくとも１つの注入器８、特に圧縮注入器を含む。
【００４８】
特に、図３に示すように、エンジンサイクルにおいて、切り替え弁４は、図３のチャートに示すように、クランク軸角度で２０°以上前進の開移動で、特に、３０°前進の開移動で、ＥＴＤＣのクランク軸角度に対して、先行して開く。特に、切り替え弁４は、−８０°と−２５°の間、特に−３５°と−３０°の間に設定された前進角により、ＥＴＤＣのクランク軸角度に対して先行して開く。このように、切り替え弁４が開く瞬間からＥＴＤＣ到達までの間に圧縮シリンダと膨張シリンダの間の瞬間圧力の実質的な均一化が起こり、ＥＴＤＣとＥＴＤＣの間に、クロスオーバ通路５を介して圧縮シリンダ２と膨張シリンダ６の間の燃焼持続流体の実質的な全移送が起こる。
【００４９】
更に、注入器８は、この燃料注入ステップがクロスオーバ通路を介して燃焼持続流体を同時に移送することが起こるように、膨張ピストン７によるＥＴＤＣへの到達から開始する燃料注入を行う。
【００５０】
このように、切り替え弁４を開く前に、本質的に２つの環境2Ａと6Ａしかなく、１つは圧縮シリンダ２により画定され、もう１つは，膨張シリンダ６とともに単一の共通環境6Ａを画定するクロスオーバ通路５により画定される。次に、ＥＴＤＣに対して少なくとも２０°先行して実施される、切り替え弁４を開く場合、圧縮シリンダ２内の圧力は膨張シリンダ６内の圧力とほぼ等しいので、クロスオーバ通路５内の燃焼持続流体の本質的移送はない。２つのシリンダはクロスオーバ通路５を介して互いに連通しているので、サイクルの進行に伴い、ＥＴＤＣ到達までの２つのピストン（図２）の同時上昇ストロークにより、図３に示すように、圧力はいずれの場所も同様に増加する。次に、ＥＴＤＣを過ぎると、圧縮ピストン１は上昇を継続し、膨張ピストン７は下降を開始し、クロスオーバ通路５を介して、２つのシリンダ間で燃焼持続流体の全移送を起こす。移送と同時に、注入８Ａが実施され（図２）、全燃料のそれに続く燃焼が起こる。移送は高い乱流を起こすので、蒸発現象と燃料と燃焼持続流体間の混合は、従来のディーゼルエンジンより良い方法で起こる。特に、蒸発はより迅速に行われ、得られた混合物はより一層均質になる。このように、非常に効果的は燃焼が得られ、非常に僅かな量の未燃粒子、特にカーボンダストしか排気ガス中には現れない。
【００５１】
更に、燃焼環境６Ａを予め加熱するように、ＥＴＤＣに対して先行する、いわゆる”パイロット注入”と称される少量の燃料の注入が注入器８により提供することができる。
このように、パイロット注入はＥＴＤＣへの到達から始まって、注入される燃料供給の直接点火の成功を保証可能にする。
【００５２】
エンジンの好ましいサイクルによると、排気弁の開閉移動を起こす手段は、膨張シリンダ６内で排気ガスの一部の所定圧力までの圧縮が起こるように、膨張ピストンのＥＴＤＣへの到達に対して、所定の前進で排気弁９を閉止するように構成され、切り替ええ弁４の開閉移動を起こす手段は、燃焼持続流体の膨張シリンダ６への移送が圧縮シリンダ２によりクロスオーバ通路５を介して実施され、燃料の自動点火がほぼ同時に起こるように、圧縮ピストン１が圧縮シリンダ２内の燃焼持続流体を膨張シリンダ６内にある圧力にほぼ等しい圧力まで圧縮した場合に、切り替え弁４を開く。排気弁の開閉移動を起こす手段は、このように、燃料と燃焼持続流体の圧縮混合物が、切り替え弁４が開いた後、クロスオーバ通路５を介して、燃焼フェーズ中に、膨張シリンダ６へ移送される。従って、クロスオーバ通路は純粋の移送機能を有し、圧縮燃焼持続流体の貯蔵庫ではない。これは、既知タイプのエンジンにおけるように、膨張シリンダ６に向かうクロスオーバ通路５の開口位置に設置される更なる切り替え弁の存在により、積層損失を排除することができる。
【００５３】
更に、クロスオーバ通路５で、エンジンの作動条件の変動を調節する調節要素を設けることができ（図示せず）、特にこの調節要素はボルト又はブレードの形に合わせることができる。
【００５４】
換言すると、図１に示すように、エンジンの作動中に、圧縮ピストン１の下降移動のため、ある量の空気が吸気弁３と吸気ダクト１３を介して、圧縮シリンダ２へ導入される。
【００５５】
次に、図２に示すように、吸気弁３の閉止ステップが続き、知られるように、ｎｏＸの削減を可能にする空気、又は排気ガス混合空気である燃焼持続流体の圧縮が起こる。それは、また酸素富化の所望の不活性ガスでもよい。
【００５６】
上記のように、適切なタイミングでの圧縮ピストン１と膨張ピストン７の上昇により、圧縮シリンダ２出口に設置される切り替え弁４は、燃焼持続流体がクロスオーバ通路５を介して膨張シリンダ６へ流れ、その膨張ピストン７が圧縮ピストン１に対して遅れて適切な角度位相シフトで動くように、開く。
【００５７】
膨張シリンダ６内の膨張ピストン７の下降の間に、上記のように、適切なタイミングで切り替え弁４は閉止される。膨張ピストン７の下降により、膨張シリンダ６内の膨張で膨張ステップが起こる一方、圧縮シリンダ２内では、吸気ステップが開始する。一旦、膨張シリンダ６内での膨張ステップが終了すると、排気弁９が燃焼済みガスが排出される排気チャンネル１９を開くため、排気弁９が開き、膨張シリンダ６内の膨張ピストン７の上昇ストロークの間に、バルブは適切な時間の間、開に留まる。
【００５８】
特に、膨張ピストン７のクランク軸角度に対する圧縮ピストン１のクランク軸角度の間の角度位相シフトは、１０°と４５°の間、好ましくは２０°と３０°の間、特に２５°に設定される。ピストン１と７に間の角度位相シフトは、圧縮シリンダ２により圧縮される燃焼持続流体の膨張シリンダ６への全移送を起こす目的を有する。
【００５９】
更に、エンジンの作動条件に対する、圧縮ピストン１と膨張ピストン７の間の角度位相シフトを調節する手段を備えることができる。
【００６０】
特に、図３に示すように、圧縮ピストン１のクランク軸角度と燃焼ピストン７のクランク軸角度の間の角度位相シフトは、圧縮シリンダ２から膨張シリンダ６への燃焼持続流体の移送の間、燃焼の全部または一部が行われるようにする。
【００６１】
更に、図３のチャートに常に示すように、如何に圧縮シリンダ２と膨張シリンダ６の間の圧力差が、切り替え弁４の開閉の間の全ステップの間、低く、特に、排気弁９の記述する先行閉止により、切り替え弁４の開の前でも、２つの圧力は同じであるかは明らかである。圧縮シリンダ２と膨張シリンダ６の間の非常に近い圧力での進行は、クロスオーバ通路５と圧縮シリンダ２の間の切り替え弁４の開閉の瞬間の層の熱損失を削減する。
【００６２】
代わって、表示しない方法で、切り替え弁４は、膨張シリンダ６内で、新鮮な空気による排気ガスの洗い出しが、排気弁９の閉止前に行われるように、排気弁９の閉止に先行して開くことができる。この場合でさえ、排気弁９を閉じる場合、より高い出力に到達する可能性のある、２つのシリンダ、膨張６と圧縮２における圧力成長が起こる。
【００６３】
特に、エンジン１００は、吸気と圧縮のステップが、燃焼と排気（膨張シリンダ６）のステップが起こる環境に対して異なる環境で実施される、“スプリットサイクル”解決法を利用する。従来の圧縮点火エンジンで典型的な値に対して、ダストと窒素酸化物の放出を削減する結果を達成するために、エンジンは、燃焼ステップの間に、注入器８により挿入される燃料８Ａ混合物と圧縮された燃焼持続流体とを、膨張シリンダ６へ徐々に供給する原理に基づいて、作動する。膨張シリンダ６内の燃焼持続流体の移送が、圧縮シリンダへ面するバルブ４を開くことでのみ行われ、その中でまたはその後、クロスオーバ通路５を介して燃料８Ａが注入される。
【００６４】
燃料と燃焼持続流体を膨張シリンダ６へ導入する特殊性により、エンジン１００は、ダストと窒素酸化物の低放出を可能にし、従来の圧縮点火エンジンにおける最大許容値より速い速度でさえ、良好な燃焼効率で作動することができる。
【００６５】
更に、図４に示すように、エンジン１００は、例えば、このエンジンの特定出力を増加させるために、従来の圧縮点火エンジンで使用されるそれらに類似するタイプのタービン１０Ａとコンプレッサ１０Ｂを含む、ターボスーパチャージャ１０により、スーパチャージすることができる。この場合、エンジン１００では、燃焼中の圧力傾斜が従来の圧縮点火エンジンの典型的なそれらより低いので、従来の圧縮点火エンジンでの最大許容圧力より高いスーパチャージ圧力を利用することができる。
【００６６】
本エンジンの更なる典型的実施例で、膨張シリンダ６と圧縮シリンダ２の間に更なるクロスオーバ通路５を設けることができ、各クロスオーバ通路５は、圧縮シリンダ２からのクロスオーバ通路５の入り口に配置される少なくとも１つの各切り替え弁４を有し、膨張シリンダ６と絶えず連通する。この解決法は、例えば高出力エンジンに可能である。
【００６７】
同様に、膨張シリンダからの排気に対して、ならびに、圧縮シリンダの吸気に対しても、各吸気と排気のダクトに関係する更なる吸気と排気のバルブを備えることができる。
【００６８】
本エンジンの更なる典型定実施例（図示せず）は、異なる構成において配置され、互いに組み合わされる複数の膨張シリンダにそれぞれ関係する複数の圧縮シリンダを含むことができる。
【００６９】
特定実施例の前記記載は、現在の知識を適用することで、他の人が更なる調査をせずに、本発明から離れずに、このような実施例を様々な用途に修正し、及び／又は適用することができるように、この概念による本発明を十分に表現することができ、従って、このような適用と修正は、特定実施例に同等であるとみなさなければならないと理解されるべきである。ここで記載される様々な機能を実現するための手段と材料は、この理由で、本発明の分野から離れることなく、異なる性質をもつことができる。ここに利用されるフレーズや語句は記述のためであり、限定のためではないと理解されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図３】
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