(57)【要約】  本発明は、シリンダに設けられた環状入口スロット及び出口スロットの開閉をピストンの位置に関わらず行うことができる、対向ピストンエンジン用ガス交換制御機構に関する。この目的のため、燃焼チャンバ（１７）を含む、図２に示す上死点にある対向したピストン（７及び８）は、エンジンの作動中、機械的に、電気的に、空気圧によって、又は液圧によって直線的に往復動するように、摺動スリーブ（９及び１０）内をストローク中に完全に又は部分的に案内される。前記摺動スリーブは、これらの摺動スリーブを受け入れるハウジングに配置されたガスガイドチャンネル（１３及び１４）を開閉するようになっている。ここに示すように、ピストンリングは、上死点又は下死点の領域でのガス交換チャンネルの位置に応じて、摺動スリーブの隙間を横切って移動しないか或いは、スロットを閉鎖する場合にだけ、摺動スリーブの隙間を横切って移動する。本発明の構成により、例えば、オイルが除去されてスロット内に入ったり、ピストンリングが破れて開放するといった、ピストンポート制御式エンジンについての周知の問題点をなくす。
2008505282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向ピストンエンジン用ガス交換制御機構において、
ピストンは、エンジンの作動中、機械的に、電気的に、空気圧によって、又は液圧によって直線的に往復動するように、ストローク中、全体が又は部分的に摺動スリーブ内を案内され、これにより、摺動スリーブを受け入れるハウジングに配置されたガスガイドチャンネルを、ピストンの位置に関わらず、これらの摺動スリーブによって開閉できる、ことを特徴とする対向ピストンエンジン用ガス交換制御機構。
【請求項２】
請求項１に記載の対向ピストンエンジン用ガス交換制御機構において、
前記摺動スリーブの各々の直線的移動は、回転カムプロファイルと、摺動スリーブに連結された衝合接触部又はローラー表面とを含むカム制御装置によって制御される、ことを特徴とする対向ピストンエンジン用ガス交換制御機構。
【請求項３】
請求項２に記載の対向ピストンエンジン用ガス交換制御機構において、
対向ピストンエンジンの２つのクランクシャフトを連結する中間ホイールのアクスルは、前記摺動スリーブを制御するためのカムシャフトとして設計されている、ことを特徴とする対向ピストンエンジン用ガス交換制御機構。
【請求項４】
請求項２に記載の対向ピストンエンジン用ガス交換制御機構において、
前記摺動スリーブは、前記クランクシャフトに取り付けられたカムによって直接制御される、ことを特徴とする対向ピストンエンジン用ガス交換制御機構。
【請求項５】
請求項２、３、又は４に記載の対向ピストンエンジン用ガス交換制御機構において、
前記カム制御機構は、カムプロファイルに載っており且つ前記摺動スリーブに連結された２つの向かった平らな又はローラー状のタペット接触面のうちの一方により開放運動が行われ、他方により閉鎖運動が行われるように、強制的に案内される、ことを特徴とする対向ピストンエンジン用ガス交換制御機構。
【請求項６】
請求項２乃至５のうちのいずれか一項に記載の対向ピストンエンジン用ガス交換制御機構において、
前記制御機構用の前記カムシャフトは、更に、噴射を制御するための一つ又は複数のカムを有する、ことを特徴とする対向ピストンエンジン用ガス交換制御機構。
【請求項７】
請求項１乃至６のうちのいずれか一項に記載の対向ピストンエンジン用ガス交換制御機構において、
前記摺動スリーブのシーリング隙間は、その下に配置された前記チャンネルとともに、上死点と下死点との間の領域の前記シリンダの任意の点に配置できる、ことを特徴とする対向ピストンエンジン用ガス交換制御機構。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載の対向ピストンエンジン用ガス交換制御機構において、
前記摺動スリーブの前記シーリング隙間は、その下に配置された前記チャンネルとともに、前記ピストンリングが常に前記摺動スリーブの内側を移動するように、前記ピストンリングの上死点の上方に配置されている、ことを特徴とする対向ピストンエンジン用ガス交換制御機構。
【請求項９】
請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載の対向ピストンエンジン用ガス交換制御機構において、
前記摺動スリーブの前記シーリング隙間は、その下に配置された前記リングチャンネルとともに、前記ピストンリングの死点の領域の内側に、接合点で生じる前記隙間が、前記ピストンリングがこの隙間を通過した後まで開放しないように、配置されており、この隙間は、前記ピストンリングが上死点への移動中にこの点を再び通過する前に再シールされる、ことを特徴とする対向ピストンエンジン用ガス交換制御機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
資源が限られている化石燃料の燃焼と関連した環境汚染や気候変動等の問題に対処するため、内燃エンジンの燃費を低減するための多くの方策が講じられてきた。例えばエンジンの可動部品の機械的摩擦を非常に低くするといった、こうした方策の幾つかは、今日の内燃エンジンの最新の技術において、既に非常に良好に実施されてきた。従って、更なる最適化を図る余地は非常に小さい。しかしながら、それでも、熱力学的領域において、顕著な発展を達成できる。ディーゼルエンジンについての直接噴射、複雑な噴射技術及び電子式エンジン管理を更に発展させることによって、発展の方向が定められてきた。最適化方法には、熱損を減少することが含まれる。燃焼によって発生した全ての熱は、ガスの膨張により機械的仕事に変換されない限り、燃料が無駄に燃焼されたことになるためである。エンジンがこのように実際上断熱的に作動できるようにするため、対向ピストンエンジンの原理は、シリンダへッドが設けられていないことにより、作用ガスに対して露呈される放熱面が遥かに小さいという熱力学的利点を備えている。この理由により、本発明は、主に、対向ピストンエンジンに関するが、原理的には、全てのポート制御式エンジンに使用できる。
【背景技術】
【０００２】
対向ピストンエンジンは、２ストロークプロセスに従って作動する。これは、上プレートがなく、ガスの交換を調節するための被制御バルブを取り付けることができないためである。ピストンは、上死点から下死点まで移動するとき、シリンダに配置されたスロットを横切って移動し、これにより、入口チャンネル及び出口チャンネルが開放し、ガスの交換が行われる。このプロセスの一つの欠点は、ピストンをシールするピストンリングが、スロットを横切って移動するときに破裂して開放し、そのため、リングの断面を適当なガイドウェブによって狭めなければならないということである。更に、リングには、オイルを除去してスロットに入れる作用があるため、エミッションについての益々厳しくなる規格を厳守するのは非常に困難である。リングを持たないピストンを使用することは、ピーク圧力を益々高くしようとする現在の傾向では示されていない。制御スロットの位置で決まる、ガスを交換するための制御時期の変更は、スロットを他の位置に配置することによって、又はクランクシャフトの同期作動をずらすことによってしか行うことができない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、対向ピストン機で、スロットを横切ってリングを移動させることなく、ガスの交換を行うことができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この目的は、直線的に移動する摺動スリーブをシリンダ内に配置することによって解決される。これらの摺動スリーブは、ストローク中にピストンのリング部分が、この点を通過した後までは、シリンダに配置されたリングチャンネルを環状隙間を通して開放せず、又はこの環状隙間は、これを全く通過しないように、ピストンリングの死点の外側に置かれる。摺動スリーブの移動は、カムシャフトによって従来の方法で制御でき、又は他のアクチュエータによって機械的に、電気的に、又は液圧によって制御できる。
【０００５】
本発明に従って、ガスの交換の制御を摺動スリーブによって行うことにより、入力チャンネル及び出力チャンネルの開閉時期を、ピストンの位置に拘わらず、特定できる。４ストロークプロセスが可能であるけれども、両ピストンの膨張行程の後、まず最初に、出口スロットだけを開放し、ピストンを互いに向かって案内する移動中に作用ガスを放出する。次いで、上死点において、出口スロットを閉鎖し、入口スロットを開放し、互いから遠ざかる方向に移動するピストンによって新たなガスを引き込む。下死点では、入口が閉鎖され、スロットが閉鎖された状態で圧縮ストローク及び膨張ストロークが再び行われる。
【０００６】
入口チャンネル及び出口チャンネルが上死点の領域に配置されており、スロットをシールする隙間ウェブプレート継手がピストンリングの上死点の上方にある場合、高いガス圧に対してこのシールを保持できなければならない。この目的のため、狭幅シールの整合を選択しなければならない。これは、シリンダスリーブを高いガス圧の作用で移動する必要がないため、可能である。しかし、これらのシリンダスリーブは、高圧がもはや得られない場合、膨張行程の終了に向かって、圧縮行程の開始直前までしか移動されない。ピストンリングは、スロットがないスリーブの内接触面を離れることは決してなく、開放したスロットの横切って移動することは決してない。
【０００７】
入口チャンネル及び出口チャンネルが下死点に配置されている場合には、これにより、２ストロークプロセスにおいて、シリンダが良好にフラッシングされることが保証される。これに関し、ピストンは、その移動の大部分において、定置のシリンダスリーブ内でガス圧の作用で移動する。ピストンリングは、膨張行程の終了に向かって、定置のシリンダスリーブから移動摺動スリーブまで横切るとき、実際上スロットを備えていないウェブプレート継手を横切って移動する。横切り中、このウェブプレート継手は閉鎖したままであり、その後にのみ開放し、その下方に配置されたスロットを解放する。スロットは、ピストンが戻る前の良好な時期に再シールされる。このプロセスでは、摺動スリーブは、ガスの圧力及び温度により非常に僅かな負荷が加えられるに過ぎない。摺動スリーブのこの制御は、カムシャフトによって行うことができる。カムシャフトは、更に、噴射を、これと同時に制御する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、対向ピストンエンジンの主断面図である。この図は、互いにねじによって連結された２つのハウジング半部１及び２を示す。これらのハウジング半部は、クランクシャフト３及び４を支承する。これらのクランクシャフトは、ピストン７及び８を連結ロッド５及び６によって移動する。ピストンは、長さ方向に移動自在の摺動スリーブ９及び１０内で案内される。これらの摺動スリーブは、ハウジングに配置されたガスガイドチャンネル１３及び１４を開閉するように、カムシャフト１１及び１２によって移動できる。カムシャフトは、更に、燃料をノズル１６を通して燃焼チャンバ１７に噴射する噴射ポンプ１５用の駆動装置として役立つ。二つのクランクシャフト３及び４は、ギヤシステム１８によって同期するように連結されている。ギヤシステム１８は、カムシャフト１１及び１２用の駆動装置として役立つ２つの中間ギヤを含む。
【０００９】
図２は、上文中に説明した対向ピストンエンジンの詳細図であり、同じ参照番号を使用する。
図３は、上死点での両ピストン７及び８を示す図である。両摺動スリーブ９及び１０が、ガスガイドチャンネル１３及び１４を閉鎖状態に保持している。
【００１０】
図４は、膨張行程の終了直前のピストンの位置を示す図である。摺動ピストン９は既に開放しており、消費したガスを出口チャンネル１３内に排出しているのに対し、摺動スリーブ１０は、未だ入口チャンネルを閉鎖状態に保持している。
【００１１】
図５は、下死点でのピストンの位置を示す図である。両摺動スリーブがチャンネル１３及び１４を開放している。新たなガス２０が入口チャンネル１４を通ってシリンダにどっと流れ込み、出口チャンネル１３を通って再び流出する。
【００１２】
図６は、圧縮行程の開始直後のピストンの位置を示す図である。摺動スリーブ９が出口チャンネル１３を既に閉鎖しているのに対し、いまだに開放している摺動スリーブ１０を通して、新たな空気２０が、入口チャンネル１４を通してシリンダを充填している。
【００１３】
図７は、摺動スリーブ９及び１０を用いた本発明によるガス交換制御機構の別の実施例であり、更に、出口チャンネル１３並びに入口チャンネル１４の別の実施例を示す図である。ピストンは、定置のシリンダ２０内で移動し、膨張行程の終了直前まで、摺動スリーブ９及び１０に達しない。
【００１４】
図８は、膨張行程の終了直前のピストンの位置を示す図である。消費したガス２１は、摺動スリーブ９によって開放されたばかりの隙間を横切って出口チャンネル１３に流入し始める。
【００１５】
図９は、下死点でのピストンの位置を示す図である。新たなガス２２が入口チャンネル１４を通って、摺動スリーブ１０が開放した隙間を横切って、シリンダを通って流れ、出口チャンネル１３を通って流出する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、対向ピストンエンジンの主断面図である。
【図２】図２は、上文中に説明した対向ピストンエンジンの詳細図である。
【図３】図３は、上死点での両ピストン７及び８を示す図である。
【図４】図４は、膨張行程の終了直前のピストンの位置を示す図である。
【図５】図５は、下死点でのピストンの位置を示す図である。
【図６】図６は、圧縮行程の開始直後のピストンの位置を示す図である。
【図７】図７は、摺動スリーブ９及び１０を用いた本発明によるガス交換制御機構の別の実施例である。
【図８】図８は、膨張行程の終了直前のピストンの位置を示す図である。
【図９】図９は、下死点でのピストンの位置を示す図である。
【符号の説明】
【００１７】
１、２  ハウジング  ３、４  クランクシャフト    ５、６    連結ロッド
７、８  ピストン    ９、１０  摺動スリーブ
１１、１２  カムシャフト    １３、１４  ガスガイドチャンネル
１５  噴射ポンプ            １６  ノズル
１７  燃焼チャンバ          １８  ギヤシステム
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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