(57)【要約】【課題】  既知のエンジンと比較して、性能改善を可能とする往復内燃禁を提供する。【解決手段】  往復内燃エンジンは、少なくとも１つの二重シリンダユニット17を備えており、これの個々のシリンダ14、16には１つのピストン10、12が配置されており、個々のシリンダ内でピストンが同一方向に往復動しうるようにクランク機構がピストンに連結されており、ピストンの、クランク機構から離れて面する側の上にシリンダスペース19、20が形成され、ピストンの往復動の少なくとも一部の間にシリンダスペースを互いに連通させるようにシリンダスペースが形成されている。【選択図】  図１
2004278536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク機構と、
少なくとも２つの個々のシリンダ(14、16)を備えた少なくとも１つの二重シリンダユニット(17)と、
各個々のシリンダ内に配置されたピストン(10、12)であって、個々のシリンダ内で同一方向に往復動するようにクランク機構に連結されているピストンと、
ピストンの、クランク機構から離れて面する側の上に形成されているシリンダスペース(19、20)であって、ピストンの往復動の少なくとも一部の間に互いに連絡（連通）させられるように形成されているシリンダスペースと、
を備えている往復内燃エンジン。
【請求項２】
ピストンが同時に上死点に到達するようにクランク機構が構成されている請求項１に記載の往復内燃エンジン。
【請求項３】
クランク機構が、クランクシャフトを有しており、クランクシャフトは、２つのクランクピン部分を備えており、２つのクランクピン部分には、ピストンの１つに連結された１つのコネクティングロッド(6、8)がそれぞれ取付られており、クランクピン部分の軸(B、C)が、コネクティングロッドが同時に伸びた位置に到達するように、
互いにオフセットされている請求項２に記載の往復内燃エンジン。
【請求項４】
クランク機構が、クランクピン(32)を有するクランクシャフトと、クランクピンに取付られている橋状部材(36)と、橋状部材の、クランクピンを挟んでその両側に取付られているコネクティングロッド(6、8)と、ピストン(10、12)の移動経路に関して、クランクピンの最上位の位置であって、ピストンが死点に位置させられる少なくともこの位置で、橋状部材を保持するために提供されるガイド装置(38、40、42、44)とを備えている請求項２に記載の往復内燃エンジン。
【請求項５】
個々のシリンダ(14、16)の軸が、クランクシャフト(4)の回転軸(A)に関して、互いに軸方向および半径方向にオフセットされている請求項１〜４のいずれか１つに記載の往復内燃エンジン。
【請求項６】
個々のシリンダ(14、16)が互いに平行である請求項１〜４のいずれか１つに記載の往復内燃エンジン。
【請求項７】
個々のシリンダ(14、16)の軸間の間隔が、クランクシャフト(4)から遠ざかるにしたがって大きくなっている請求項１〜５のいずれか１つに記載の往復内燃エンジン。
【請求項８】
シリンダスペース(19、20)が共通燃焼室(21)によって互いに連通（連絡）させられている請求項１〜７のいずれか１つに記載の往復内燃エンジン。
【請求項９】
ピストン(10、12)が上死点に位置させられているときに、共通燃焼室が、双方のシリンダスペース(19、20)の部分領域に重合わされる溝(50)によって形成され、噴射ノズル(52)が溝(50)内に開口させられている請求項８に記載の往復内燃エンジン。
【請求項１０】
燃焼室が、３つの吸気バルブ(26)および３つの排気バルブ(28)を備えている請求項１〜９のいずれか１つに記載の往復内燃エンジン。
【請求項１１】
ピストン(10、12)が下死点に位置させられているときに、シリンダスペース(19、20)が、個々のシリンダ(14、16)に形成された孔(54)によって、互いに連絡（連通）させられている請求項１〜１０のいずれか１つに記載の往復内燃エンジン。
【請求項１２】
ピストンが、これに備えられた少なくとも２つのピストンリング(56、58）を有しており、ピストンリング(56、58）間の間隔（距離）が、シリンダの軸方向における孔(54)の高さよりも大である請求項１１に記載の往復内燃エンジン。
【請求項１３】
クランク機構に最も近く配置されたピストンリング(58)が、ガス気密性および油浸透性シールである請求項１２に記載の往復内燃エンジン。
【請求項１４】
請求項１１〜１３のいずれか１つに記載の往復内燃エンジンを作動させるための方法であって、少なくとも１つの吸気バルブ(26)が一方のピストン(12)の上方に配置されかつ少なくとも１つの排気バルブ(28)が他方のピストン(10)の上方に配置され、チャージング装置が、吸気バルブよりも上流側で吸気ポート内に高圧を発生させ、吸気側シリンダから排気側シリンダへの縦方向掃気（ガス排出）をともなう２ストロークモードによる少なくとも一定負荷および／またはスピード範囲で往復内燃エンジンが作動するようにバルブを作動させるステップを備えている方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、
往復内燃エンジンが、少なくともアイドリングおよび／または低負荷で４ストロークモードで作動しかつ少なくともそれ以外のエンジン負荷範囲で２ストロークモードで作動する方法。
【請求項１６】
請求項１４または１５に記載の方法であって、
ピストンが孔を露出させる前に、排気バルブを開放するステップを備えている方法。
【請求項１７】
請求項１４または１６に記載の方法であって、
２ストロークおよび４ストローク間の切換が少なくとも１つのカムシャフトによってもたらされ、カムシャフトは、クランクシャフトの速度の半分で回転させられ、少なくとも１つのカムシャフトが４ストロークの作動の間に非作動状態となるように切換られる方法。
【請求項１８】
往復内燃エンジンの充填物交換バルブのストローク機能を調整する装置であって、
第１カム(64)および第２カム(62)を有するカムシャフト(60)と、
機械的固定構造要素上に揺動自在に取付られかつバルブ(70)のステム上に支持されているバルブレバー(72)であって、インターロック機構を備えているバルブレバーと、
バルブレバーに揺動自在に取付られた、第１カム(64)に追従するための第１追従レバー(86)と、
バルブレバーに揺動自在に取付られた、第２カム(62)に追従するための第２追従レバー(100)と、
を備えており、
第１追従レバー(86)または第２追従レバー(100)が、インターロック機構によって必要に応じてバルブレバー(72)に剛的に連結可能であり、第１追従レバーがバルブレバーとインターロックされたときに、バルブが第１カムによって作動させられ、第２追従レバーがバルブレバーとインターロックされたときに、バルブが第２カムによって作動させられるようになされている装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の装置であって、
バルブレバー(72)が、機械的に固定された流体的遊び補償要素(114)に取付られている装置。
【請求項２０】
請求項１８または１９に記載の装置であって、
カムシャフト(60)が環状面(66)を有しかつ第１および第２追従レバーがロック解除されたときに、バルブレバー(72)の接触面(84)が環状面の上に置かれる装置。
【請求項２１】
請求項１８〜２０のいずれか１つに記載の装置であって、
カムシャフト(60)が、第１カム(64)および第２カム(62)と、第１カム(64)および各第２カム(62)間に形成された２つの環状面(66)とを備えており、バルブレバー(72)が、環状面(66)の上に置かれる接触面(84)を有する２つのアーム(74、76)を備えており、そのアームはバルブ(70)のステムの上に置かれるベース部分(80)から突出しており、ベース部分(80)がインターロック機構を支持しており、
第１追従レバー(86)が内部レバーとして形成され、内部レバーは、第１カム(64)に追従する追従部材(92)をもつバルブレバー(72)のアームの間に、ベース部分(80)から離れたところで揺動自在に取付られ、溝が第１追従レバー(86)に形成されかつインターロック機構のインターロック要素と係合するようになっており、
第２追従レバー(100)が略Ｕ字状外部レバーとして形成され、Ｕ字状レバーは、ベース部分から離れたところで揺動自在に取付られ、ここに、バルブレバー(72)のアームおよびベース部分がＵ字状レバー内に収容され、アームが第２カム(62)に追従するための接触要素(108)を有しかつそのアームに連結されている交差片(104)がインターロック機構のインターロック要素と係合する溝(106)を有している装置。
【請求項２２】
請求項１８〜２１のいずれか１つに記載の装置であって、
第１追従レバー(86)がそのロック解除状態で第１カム(64)と接触するようにスプリングによって付勢されかつ第２追従レバー(100)がそのロック解除状態で第２カム(62)と接触するようにスプリングによって付勢されている装置。
【請求項２３】
請求項１８〜２２のいずれか１つに記載の装置であって、
カム(62)の１つが２ストロークモードで往復内燃エンジンを作動させるために形成されかつ他のカム(64)が４ストロークモードで往復内燃エンジンを作動させるために形成されている装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、往復内燃エンジン、その作動方法および充填物交換バルブ（すなわち、吸気および／または排気バルブ）のストローク機能調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
往復内燃エンジンにおいて、各ピストンは通常それ自身のシリンダ内に配置されておりかつ各シリンダはそれ自身の燃焼室、吸気および排気（排出）バルブを有している。換言するならば、燃焼室、吸気および排気（排出）バルブは、２またはそれ以上のシリンダによって共用されていない。
【０００３】
しかしながら、特許文献１は、２つのシリンダが１つの共通燃焼室を共用している内燃エンジンを開示している。
【０００４】
しかしながら、特許文献１の設計は、不十分な性能に苦しんでいる。
【特許文献１】独国特許公開番号２ １２２ ５２３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明の目的は、既知の設計と比較して性能を改善することを可能とする往復内燃エンジンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、請求項１に記載の往復内燃エンジンによって達成される。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、伝統的シングルシリンダエンジンに代わって、内燃エンジンは、二重シリンダユニットを備えている。ピストンは、二重シリンダユニットの個々のシリンダ内で往復動する。さらに、好ましくは、双方のピストンは、クランクシャフトの共通のクランクに連結されている。さらに、各ピストンの上の各シリンダスペースは、ピストンの往復動の少なくとも一部の間に互いに連通させられる。さらに、共通燃焼室が２つのシリンダヘッドと連通させられるように形成される。燃焼室内のガス（例えば、燃料および／または空気）の交換は、バルブを用いて様々に制御される。例えば、少なくとも１つ吸気バルブの１つのピストンの上に配置されかつ少なくとも１つの排気バルブが他のピストンの上に配置される。
【０００８】
伝統的内燃エンジンと比較して、同一の移動のためにより小さいピストンを作動させることが可能であり、それでもって、より高速で高性能とすることができる。さらには、各ピストンがそれ自身の吸気および排気バルブを必要としないので、構成要素の数を減少させられる。
【０００９】
請求項２によれば、二重シリンダユニットの２つのピストンが上死点に同時に到達するならば、多くの面で有利である。
【００１０】
請求項３および４は、ピストンが上死点に同時に到達する内燃エンジンの２つの例を指向している。
【００１１】
請求項５〜７は、この発明による内燃エンジンの有利な構造的特徴を提供する。
【００１２】
請求項８〜１０は、燃焼室の有利な例を示している。
【００１３】
２ストロークでも作動しうる内燃エンジンは、請求項１１〜１３の特徴によって達成される。
【００１４】
請求項１８〜２３は、充填物交換バルブ（例えば、吸気および／または排気バルブ）のストローク調整装置を提供し、これは、この発明による内燃エンジンに有利に用いられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
この発明の実施の形態を図面を参照しながらつぎに説明する。
【００１６】
図１によれば、双子ピストンエンジンは、エンジンハウジング２を備えており、これには、軸Ａをもつクランクシャフト４が装備されている。クランクシャフト４は、少なくとも１つのクランクを備えている。コネクティングロッド６および８は、クランクに取付られかつ各コネクティングロッド６、８は、ピストン10および12に連結されている。各ピストン10、12は、二重シリンダユニット17の各シリンダ14および16の中を移動（往復動）する。各シリンダ14および16は、好ましくは断面円形（円筒状）であり、共通壁18を有している。
【００１７】
図１において、クランクシャフト４の軸Ａは、平行なシリンダ軸間の中央に位置させられている。
【００１８】
各シリンダ14および16は、それぞれのシリンダスペース19および20を、シリンダヘッド23に形成された共通燃焼室21に拡がりかつ連通させられるように頂部で開口している。現在の具体例においては、共通燃焼室21は円錐または屋根の形をしている。少なくとも１つの吸気ポート22および少なくともとも１つの排気ポート24が燃焼室21に開口（連通）している。少なくとも１つの吸気バルブ26が吸気ポート22内で作動する。少なくとも１つの排気バルブ28が排気ポート24内で作動する。少なくとも１つの点火プラグ30が燃焼スペースの中央に配置されており、この具体例においては、エンジンはオットーエンジン（即ち４ストロークエンジン）として作動する。
【００１９】
クランクシャフトのクランクおよびピストン10、12の移動軸間の異なる縦方向オフセットにより、ピストン10、12は正確には同期して移動（往復動）することはない。その代わりに、ピストン10、12は、一方のピストンよりも他方のピストンが進むように移動または往復動させられる。
【００２０】
双子エンジンの最適な作動、例えば、ディーゼルエンジンとして構成されている場合、良い充填、少ない残留ガス、高圧縮のために、２つのピストン10、12が同時に２つの上死点（位置）に到達することが好ましい。これは、図１による配列では不可能である。何故ならば、コネクティングロッド６および８のベアリング軸がクランクピンと一致しかつ双方のピストンが同時にその上死点（即ち、その関連するコネクティングロッドの伸びた位置）に到達できないからである。クランクピン上の関連するコネクティングロッドのベアリング軸およびピストン上の関連するコネクティングロッドのベアリング軸は、直線上に位置させられている。
【００２１】
一方、図２は、ピストン10、12が同時に２つの上死点に到達する例が示されている。この目的のために、クランクシャフトのクランクピンは分割されかつクランクシャフトの長さ方向に隔てられた２つのクランクピン部分を有している。また、クランクピン部分は、回転角度に関して互いにオフセットされている。したがって、クランクピン部分は、２つのコネクティングロッドが伸びた位置（上死点）に同時に到達するように配置されている。一方のクランクピンの軸がＢとして示され、他方のクランクピンの軸がＣとして示されている。
【００２２】
図３は、クランクシャフト４の切断部分の模式図を示すものであり、クランクシャフトは、コネクティングロッド６が取付られたクランクピン部分（軸Ｂ）と、コネクティングロッド８が取付られたクランクピン部分（軸Ｃ）とを備えている。コネクティングロッド６および８が同一平面内におけるクランクおよびピストンベアリングをそれぞれもつならば、個々のシリンダ14および16は、クランクシャフトの軸Ａと直交する方向に分離されている。さらに、シリンダ14、16は、また、クランクシャフトの軸方向にそって互いにオフセットされている。
【００２３】
図４は、他の変形例を示しており、この変形例では、ピストン10および12は、これらが同時に上死点に到達するようにコネクティングロッド６および８によってクランクシャフトに連結されている。この目的のために、橋状部材36がクランクシャフト４のクランクピン32に取付られている。コネクティングロッド６および８は、クランクピン32から離れて面する側に取付られている。双方のピストンがそれぞれの上死点に位置させられている状態で、橋状部材36が好適に定義された傾斜位置に位置させられている。ガイド装置は、コネクティングロッド６に配置された耳38として形成されている。耳は、円周溝42内に摺動自在に配置されたピン40と係合させられており、溝42は、クランクシャフトに硬く連結されたディスクカム44に形成されている。クランクピン32の軸に関する溝42のこの配列によって、ピストン10および12移動経路は影響を受けうる。
【００２４】
ここで述べられている変形例は、クランクシャフトが１つだけ用いられる場合、ピストン10および12が同時に上死点に到達するようにクランク機構を構成するための可能性の１つの例であることを理解できよう。
【００２５】
図５に示す変形例では、ピストン10、12が実質的に同時に上死点に到達するようになっている。この変形例において、コネクティングロッド８がクランクシャフトのクランクピン32に直接的に取付られ、それでもって、コネクティングロッド６がコネクティングロッド８の耳48に取付られている。耳48上のコネクティングロッド６のベアリング軸Ｄは、双方のピストン10および12が実質的に同時に上死点に到達するように配置されている。上死点位置、下死点位置およびピストン10、12間の進みまたは遅れは、耳48上のベアリング軸Ｄの位置を変更すること、または、クランクピン32の軸に関してベアリング軸をオフセットすることによって達成しうることを理解できよう。
【００２６】
上記の変形例においては、シリンダ14および16は、互いに平行である。図６は、シリンダ14および16が互いにある角度をもたされた変形例を示している。このケースにおいて、それぞれの軸はクランクシャフトからの距離が増加するにしたがって離れて行きかつクランクシャフトの反対側では、少なくとも仮定として描かれるように交差させられている。シリンダの軸の交差点は、クランクシャフトの軸と一致する必要は無い。ピストン10および12のスカートの一部は、互いに向き合う領域で切断されており、それでもって、よりコンパクトな設計となりうる。
【００２７】
この発明による双子エンジンにおいて、吸気および排気バルブのためにピストンの上に大きい断面（面積）が有効である。とくに、図１および２に示す屋根型燃焼室においては、図７に模式的に示すように、有効な断面を最適に利用するために３つの吸気バルブ26および３つの排気バルブ28を備えていることが有利である。３つの吸気バルブおよび３つの排気バルブを備えた設計は、大きい断面をもつ燃焼室内で発生する高燃焼圧力に耐えるためにシリンダヘッド23の充分な剛性を提供する。
【００２８】
複数の点火プラグおよび複数の噴射ユニットは、最適の燃焼および最高に可能とする熱条件のために燃焼室内に提供されうる。
【００２９】
図７に示す個々のシリンダ14および16の配列は、図３に示す配列に対応している。模式的に示されているように、シリンダヘッド23に形成された燃焼室21は、２つの個々のシリンダを被覆（重なる）しかつ２つの個々のシリンダを連結している領域では幾分か収縮されている。充分に大きい耐える面は、２つの個々のシリンダよりなる二重シリンダユニットに隣接する間のシール（パッキン）をシリンダヘッド23に提供することに有効である。
【００３０】
さらに、図７に見られるように、圧搾面として、シリンダヘッド23の正面を形成（設計）するための高度の自由度がある。これに関連して、「圧搾面」は、燃焼室の表面を意味することを指向し、その表面に対して、ピストンが上死点に到達したときにピストンヘッドが押圧される。燃焼室は、圧搾面が個々のシリンダの上に存在するように形成されうる。個々のシリンダ間の連結領域を好適に形成（設計）することにより、圧搾流れ（例えば、ガス）が移動するための自由度（スペース）が生じる。シリンダヘッド23に形成された燃焼室の上の個々のシリンダのシリンダスペース間の連結は、様々に形成されうる。例えば、非常に大きい連結断面および対応する大きい燃焼室が提供可能であり、その場合、圧縮は低下させられ、または、小さい燃焼室が２つのシリンダスペースを連結することが可能である。極端な場合、シリンダスペースは、隣接する燃焼スペースが完全に分離されるように互いに完全に分離される。この場合、シリンダスペースが、例えば、共通壁（図１）によって、連結されなければ、すなわち、他の経路によって連通されていなければ、各シリンダスペースは、それ自身の吸気および排気バルブを必要とする。
【００３１】
図８は、２つのシリンダ14および16をもつ二重シリンダユニットの変形例を示す。この例において、シリンダヘッド23は、２つのシリンダスペース間の連結がシリンダヘッド23に形成された窪みまたは溝50によって実質的に果たされるように形成（設計）されている。噴射ノズル52が溝50内に配置されている。この場合、ピストン10および12がそれぞれの上死点に向かって移動するときに、燃焼室は、溝50によって形成された膨らみを有する非常に平坦（理論上、ゼロの厚み）に形成されたディスクよりなる。この具体例は、直接噴射ディーゼルエンジンに好適であり、通常はピストンに形成される燃焼室溝は、シリンダヘッド23の溝にとして形成される。溝50は、双方のピストン10、12に共通である。
【００３２】
図９は、図８と良く似た変形例を示す。しかしながら、図９において、孔54が壁18に形成されており、孔50は、ピストン10および12に向かう間に、個々のシリンダ14、16のシリンダスペース19、20間の連結（連通ポート）がむき出しとなるように配置されている。
【００３３】
図９による双子ピストンエンジンの具体例は、２ストロークの作動に適している。この双子ピストンエンジンの作動方法は、以下の通りである。
【００３４】
ピストン10および12がそれぞれの下死点（すなわち、おおよそ図９に示す位置）から上向きに移動するときに、ピストン10および12は孔54の上を動く（スライドする）。その結果、シリンダスペース19および20の連結（連通）は妨げられるか、封じられ、ピストンの上の充填物（すなわち、燃料および／または空気）が圧縮される。ディーゼルの場合、上死点近くで、燃料が噴射されかつ自己発火する。オットー燃料（すなわち、ガソリン）の場合、燃料は、例えば、点火プラグによって、外部着火させられる。
【００３５】
そのときに、ピストン10および12は、燃焼によって生じたガス圧力によって下向きに移動しかつ再び孔54の上を動く（スライドする）。有利には、ピストン10、12が作動（燃焼）ストロークの間に孔54を通過しかつ封しする直前に、シリンダスペース19および20間の連結（連通ポート）、すなわち、孔54がむき出しとなる。排気バルブ28は、燃焼充填物（すなわち、燃焼燃料または排気ガス）が排気を開始しかつ排気が共通燃焼室上でシリンダスペース19および20を通じて継続するように開かれる。
【００３６】
ピストン10、12が再び孔54の上を通過し（スライド）、それでもって、孔54が開放されると、充分にな圧力の均等がシリンダスペース19、20間に生じる。この掃気（排気）作動により、圧力低下（格差）吸気ポート22内の圧力間に存在し、これに向かって、新鮮充填物が充填装置から非常に高圧のもとに供給され、排気ポート24内はより小さい圧力となる。結果として、そのときに、新鮮充填物（空気および／または燃料）がシリンダスペース20に流れ込みかつそこにある燃焼物（燃焼燃料生成物）を追い出す。その結果、燃焼物は、孔54および燃焼室21を経由して、シリンダスペース19に流れることを強いられる。そこから、燃焼物は、シリンダスペース19が新鮮充填物（すなわち、非燃焼燃料／空気）で再び満たされるように排気ポート24に向かって流出する。
【００３７】
ピストン10、12が下死点を通過した後、再び上昇するときに、バルブ26、28が閉じられる。好ましくは、排気バルブ28は、吸気バルブ26の直前に閉じられる。その結果、シリンダスペース19、20に向かって流れる新鮮充填物は、圧縮される。
【００３８】
このようにして、２サイクルエンジンに適したエンジンは、この発明による双子エンジンが提供される。このエンジンは、「掃気」（排出または排気）を、孔54と、ヘッドに溝として形成された燃焼室21を通して、比較的短い掃気（排気）間隔でもって可能とする。この発明の教示によれば、燃焼室21は、非常に小さいボリュームとして設計することができ、そのボリュームは、燃料が双方のシリンダスペース19、20に直接的に噴射されるのであれば、ゼロまで減少させてもよい。
【００３９】
ターボチャージャ、機械チャージャおよびその他の既知のチャージング装置は、この発明の教示するところのチャージ装置として好適に用いられうる。
【００４０】
孔54の高さは、ピストン10、12が下死点に位置させられているときに、その上縁部から測定して、その上縁部がピストンストロークの１０％および４０％間にあるように選択または設計されることが好ましい。この変形例では、ピストンがそれぞれの上死点で同期して移動する必要は無い。例えば、ピストン12は、ピストン10が上死点に既に到達した後に、その上死点に到達してもよい。
【００４１】
図９に示す変形例による双子エンジンにおいては、孔54は、実質的に連結（連通）の機能を果たすだけでよく、例えば、排気および吸気バルブ孔のように、制御機能は果たす必要がない。
【００４２】
ピストン10、12が孔54の上に位置している（すなわち、ピストン10、20が孔54を封ししている）間に、シリンダスペース19、20間と、燃焼室21および双子エンジンのクランクスペース間の連結（連通）を妨げるために、ピストン10、20は、図１０に説明されているように、リングを備えていることが好ましい。この変形例において、ピストン12は、少なくとも１つの上リング56および下リング58を備えている。
【００４３】
リング56、58間の間隔（距離）は、孔54の高さよりも大きい。この場合、ピストン10、20の下降ストロークの間に下リング58が孔54の上を移動（スライド）するときに、上ピストンリング56の上のシリンダスペース20は、クランクスペースに向かう方向にガス気密（空気気密）に信頼性のあるようにシールされている。上ピストンリング56が孔54の上を移動（スライド）するときに、ガス気密シールは、下ピストンリング58の上に確保される。下ピストンリング58は、ガス気密性ではあるが、走行（スライド）面の潤滑を確保するために、オイル透過性があることが好ましい。
【００４４】
４ストロークエンジンと比較して、２ストロークエンジンは、一定の高回転速度と、充分な充填が行われた場合、高トルクおよび馬力との面で有利である。しかしながら、２ストロークエンジンは、速度および性能の広範囲での調整には困難がともなう。何故ならば、充填物（シリンダスペース19、20内のガス）が「掃気」または新鮮充填物の導入後から利用する燃焼物の排出を利用することにより行われるからである。であるから、とくに、アイドリング近辺でのエンジンの作動は、２ストロークエンジンは充分に満足のいくように作動しない。一方、４ストロークエンジンは、このような条件（すなわち、アイドリング近辺または部分負荷）でも極めて良好に作動する。何故ならば、燃焼充填物は、強制的に排出されるか、排気ストロークの間に排出されるからである。
【００４５】
この発明による双子エンジンは、２ストロークおよび４ストローク作動に好適であり、２ストロークおよび４ストローク作動を切換可能とするバルブ作動装置に好適である。バルブストロークを休止または切り換えるための多くの装置は、文献から既知である。この発明によるバルブ作動装置の有利な例は、２ストロークおよび４ストローク作動を切換可能とするもので、図１１〜図１３を参照しながら説明される。
【００４６】
図１１は、カムシャフト60を示しており、これは、２つの２ストロークカム62の間に配置された１つの４ストロークカム64を有している。２つの２ストロークカム62は、２つの反対向きのカムローブを有しており、４ストロークカム64は、１つのカムローブだけを有している。２つの環状面66が、４ストロークカム64および各２ストロークカム62の間に形成されている。
【００４７】
伝達機構（例えば、バルブアクチュエータまたはバルブリフタ）は、図１２および図１３を参照しながら説明される。伝達機構は、２ストロークカムまたは４ストロークカムがバルブを作動させるかどうかの変更を可能とするようにカムの回転をバルブに伝達（転送）する。図１２は、以下に説明する伝達機構を示している。図１３は、同機構を組立状態での透視図として示している。伝達機構は、１または複数のバルブ70を作動させる。
【００４８】
伝達機構は、ベース部分80から突き出した２つのアーム74および76を有するバルブレバー72を備えている。各アーム74、76の自由端の間をボルト78がのびている。インターロック機構（図示略）がベース部分80に配置されており、インターロックピン82をベース部分80からアーム74および76の間の方向、または、好ましくは反対方向に引っ込めうるようになっている。各アーム74、76の上側に接触面84が形成されている。
【００４９】
また、伝達機構は、２つのアーム88を有する内部レバー86を備えている。アーム88の自由端には孔が形成されている。内部レバー86は、バルブレバー72のアーム74および76間においてボルト78に取付られており、内部レバー86の、アーム88に連結される交差片部分90がベース部分80に直接隣接させられるようになっている。したがって、インターロックピン82が交差片部分90に形成された溝と係合しうる。内部レバー86のアーム88間にローラ92が取付られている。
【００５０】
スプリング98は、アーム88の連結板94およびバルブレバー72の、アーム74および76の間に形成された耳96の間に支持されている。
【００５１】
略Ｕ字状外部レバー100は、アーム102を備えている。ボルト78は、外部レバー100をバルブレバー72と重ねるようにアーム102の自由端を通ってのびている。交差片104は、アーム102と連結されかつベース部分80の外側に隣接させられている。したがって、インターロックピン82は、ベース部分から引き出し可能でありかつ交差片104に形成された溝（孔）と係合可能である。接触面104がアーム102の上側に形成されている。内部スプリング112は、スプリング98を通ってのびかつアーム102の端部を連結している連結板110およびバルブレバー72の接触耳96間に支持されている。
【００５２】
図１３は、上記構成要素を組立状態で示している。組立状態で、内部レバー86および
外部レバー100は、全てのレバーのアームを貫通してのびたボルト78に取付られている。バルブレバー72の一方の側は、接触耳96およびバルブ70のステムの上のベース部分の下側によって、機械的に固定されたバルブクリアランス補償部材114の上に支持されている。
【００５３】
カムシャフト60は、図１３の組立状態の上に配置されている。内部レバー86および外部レバー100のロック解除状態で、これらのレバー86、100は、バルブレバー72に関して揺動自在であり、バルブレバー72の接触面84は、カムシャフト66の環状面66上に支持されている。さらに、バルブレバー72は、バルブクリアランス補償部材114によって提供された偏力（付勢力）によって、隙間無く、閉鎖されたバルブ70と隣接させられている。内部レバー86は、ローラ92を不変に（すなわち、とぎれないで）４サイクルカム64と隣接させるか、接触させるようにスプリング98の力によって付勢されている。そのように構成されていると、カム64のカムピッチサークル（ベース部分）がローラ92に対してスライドすると、交差片部分90に形成された溝（図示略）は、インターロックピン82と反対側に位置されられ、それで、ピン82がベース部分80から引き出されるうる。
【００５４】
カムローブがローラ92上を滑る（接触する）ときに、内部レバー86はバルブレバー72に対して沈み込み、カムローブは効果がない（すなわち、バルブ70は作動させられない）。
【００５５】
同様に、外部レバー100は、内部スプリング112によって図１１に示すように反時計方向に付勢されている。したがって、接触面108は、不変に（すなわち、とぎれることなく）２ストロークカム62と接触させられている。そのように構成されていると、２ストロークカム62のカムピッチサークル（ベース部分）が接触面108に対してスライドすると、溝106が、インターロックピン82がベース部分80から引込む位置と反対側に位置されられる。ロック解除状態では、外部レバー100は、２ストロークカム62が接触面108上をスライドするときに、バルブレバー72に対し傾斜させられる。レバーがロックされていないと、このように、バルブ70は不変に閉鎖される。
【００５６】
内部レバー86がバルブレバー72とかみ合っているときに、バルブ70を作動させるために４サイクルカム64が働く。外部レバー100がバルブレバー72とかみ合っているときに、２サイクルカム62が働く。２ストロークの作動のために必要なのは、２ストロークカム62はバルブ70を、４サイクルカム74によってバルブ70を作動させる周期の２倍で作動（開および閉）させる。
【００５７】
４ストロークカム64および２ストロークカム62の位相位置は、最適の２ストロークまたは４ストローク作動をそれぞれ最適に達成するように選択されることが好ましい。位相シフターは、既知のように、カムシャフト60を駆動するクランクシャフトおよびカムシャフト間に付加的に配置しうる。
【００５８】
ベース部分80に配置される、切換またはインターロック機構の代表的例が図１４および１５を参照しながら説明するが、これは、ボルト78に揺動自在に取付られたレバー、すなわち、ボルト78に取付られたローラ92をもつ内部レバー86、バルブレバー72および外部レバー100の断面を示すものである。
【００５９】
図１４および図１５によれば、バルブレバー72のベース部分は、クリアランス補償部材114に取付られかつベース部分80に形成された貫通孔118に通じる連結孔116を備えている。インターロックピン82は、孔118内で移動しうるように案内されている。インターロックピン82は、中空であり、かつ、図１４および図１５によれば、左側では正面壁によって閉鎖され右側ではスリーブ120によって閉鎖されている。略Ｔ字状分割壁構成要素122の軸がスリーブ120内に導かれている。分割壁構成要素122の軸は、横断ピン124によってベース部分80に固定状に連結されている。インターロックピン82が分割壁構成要素122に関して移動しうるには、ピン124は、これの領域内におけるスロット（図示略）に入れられている。スプリング126がスリーブ120および分割壁構成要素122の正面壁間に支持されている。
【００６０】
この組立要素の機能（作動）は、以下の通りである。
【００６１】
流体圧力が連結孔116に導入されると、流体手段は、中空インターロックピン82および貫通孔118内側間の環状スペースを通過しかつインターロックピン82の正面壁および分割壁構成要素122間のスペース130内の開口128を通過する。したがって、インターロックピン82は図１４に示すように左にずれ（移動）かつ外部レバー100の溝106（図１３）に入る。その結果、レバー100は、バルブレバー72とかみ合わされる。
【００６２】
流体手段の圧力が低下すると、スプリング126はインターロックピン82を、図１４、１５に示すように、インターロックピン82のスリーブ120との係合によって、右に押す（付勢する）。したがって、ピン82の右端は、溝106から自由となりかつピン82が内部レバー86の交差片部分90に形成された溝132に入り込む。したがって、内部レバー86
がバルブレバー72とかみ合わされる。好ましくは、中空インターロックピン82の内側が分割壁構成要素122の外側ときつく（密接して）案内されることである。
【００６３】
図面から直接的に見て取れるように、インターロックピン82の適切な縦方向の大きさにより、バルブレバー72は、外部レバー100および内部レバー86の一方とだけかみ合いうる。
【００６４】
勿論、切換およびインターロック機構の多数の変形例が可能である。例えば、適切な設計によって、流体手段の予め設定された圧力でもって、インターロックピン82は、外部レバー100とも噛み合わされないし、内部レバー86ともかみ合わされない位置に位置しうる。さらに、インターロック機構は、例えば、ダブルアクション流体圧シリンダともなり得、これは、スプリング負荷によって中央位置に予圧される。この場合、ピストンは、流体圧手段によって、一方の圧力スペースが作動させられたときに、一方の方向に移動し、他方の圧力スペースが作動させられたときに、他方の方向に移動させられる。
【００６５】
圧力レベルまたは圧力によってインターロックピンを移動させる手段は、内燃機関の作動状態によるコントローラによって制御される。このインターロック機構は、変形例においては電磁的に作動させうる。勿論、インターロックピンは、内部レバーおよび外部レバーの特別なかみ合わせ、すなわち、バルブ閉鎖を提供しないで、内部レバーが一定の状態に噛み合わされ、外部レバーが別の状態にかみ合わされるに構成することが可能である。
【００６６】
個々のレバーおよび接触面は、異なるように構成することが可能でありかつカムは異なるカム配列と相互に作用することが可能である。上記配列のとくに有利な事項は、レバーと噛み合いうるそれぞれ自身の追従レバーによってバルブが２つの異なるように構成されたカムによって作動させられることである。
【００６７】
図１６は、図９と良く似た燃焼室21の変形例を示す。この変形例においても、燃焼室21は、シリンダスペース19および20に完全に重なる（被覆）してはいない。しかしながら、燃焼室21は、屋根の形をしている。吸気および排気バルブ26、28は、シリンダスペース19および20を被覆した溝として形成されてはいなシリンダヘッド23の領域と同様に、燃焼室21の領域に配置されている。
【００６８】
２および４ストローク作動間の切換は、エンジンが全スピードを通じて中間負荷の状態で４ストロークモードで作動させられるように行われることが有利である。そのときに、エンジンが全負荷近くで２ストローク作動に切換えられる。高速および高負荷で、２ストロークモードによる充填物交換（ガス交換）が不安定または非能率的であるときに、２ストロークから４ストロークに切換えることが可能である。
【００６９】
この発明による双子エンジンの有利な点は、とくに、２ストロークおよび４ストロークの作動間で切換うることであり、４ストロークの作動および低速（例えば、１０００回転／１分（ｒ．ｐ．ｍ））でターボチャージャによってチャージの間に、例えば、５０ミリバールの大きさの掃気度（排気圧力）は、充分である。この掃気度は、２ストローク作動に切り換えるのに充分であり、ここで、より高い排気容積流れが速やかに達成される。このより高い排気容積流れは、排気ターボチャージャを加速しかつより高い掃気度のために必要なチャージ圧力を速やかに生じさせる。小さい容積のエンジンは、高速安定性を得られるように設計されているので、それでもって、スタートの弱点または所謂「ターボホール」が克服される。
【００７０】
この発明によるエンジンは、様々に変形可能である。外観設計は、それぞれ個々の二重シリンダユニットのために直列型、Ｖ型、箱形、ＶＲ型またはＷ型となしうる。２またはそれ以上のピストンは、同一方向に作動し、対応する多シリンダユニットが提供されるように１つの共通燃焼室に連通させられる。
【００７１】
エンジンは、オットーまたはディーゼルによる内燃機関またはスターリングエンジンのような外部エネルギー供給によって駆動される。エンジンは、２ストローク、４ストロークまたは２ｎストローク（ｎは正数）のモードで作動可能である。３つの吸気および排気バルブに代わり、それ以上または以下のバルブを用いることも可能である。さらに、吸気バルブの数と排気バルブの数は相違していても良い。
【００７２】
４ストロークモードによるオットーエンジンとして作動させられるときは、２つのシリンダ14および16は、有利には、１つの共通燃焼室21を有している。４ストロークモードによるディーゼルとして作動させられるときは、シリンダの燃焼室は実質的に完全に分離させられかつ溝によって連絡（連結）させられる。２ストロークモードによるオットーエンジンとして作動させられるときは、図７の構成が好ましく用いられる。何故ならば、この変形例は、２ストロークモードによるディーゼルとして作動可能であるからである。
【００７３】
２ストロークエンジンとして構成されている場合、径／ストロークの比は、ショートストロークとして設計されることが好ましく、これは、得られるバルブ面積、ショート掃気長さ（排気経路距離）およびスロットの必要断面にとって有利である。全体として、できるだけ個々のシリンダをコンパクトに設計することが有利である。様々の変形例は、互いに様々に組合せうる。出願人は、双子ピストンエンジンの例を用いて説明した２ストロークから４ストロークに切換える方法、および／または対応する切換可能バルブ作動そのもので、双子エンジンと関連させないものをクレームする権利を保有する。掃気（排気）経路が適切に配列されているならば、他の設計が双方の作動方法を用いて作動させうる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】双子ピストンエンジンを通じての、クランクシャフトの軸と直交する方向の断面図である。
【図２】変形されたクランク機構をもつ双子ピストンエンジンを通じての、クランクシャフトの軸と直交する方向の断面図である。
【図３】図２のエンジンのクランクシャフトの部分概略図である。
【図４】変形されたクランク機構をもつ双子ピストンエンジンを通じての、クランクシャフトの軸と直交する方向の断面図である。
【図５】変形されたクランク機構をもつ双子ピストンエンジンを通じての、クランクシャフトの軸と直交する方向の断面図である。
【図６】変形された双子ピストンエンジンの、クランクシャフトの軸と直交する方向の断面図である。
【図７】双子エンジンの切断概略図である。
【図８】双子エンジンのピストン移動と平行な断面図の切断部分図である。
【図９】シリンダ壁に形成された孔をもつ双子エンジンの設計の、ピストン移動と平行断面の切断部分図である。
【図１０】ピストンおよび孔の配列構成を説明するための、図９の部分拡大図である。
【図１１】２ストロークおよび４ストローク作動を切換るために適したカムシャフトの概略図である。
【図１２】２ストロークおよび４ストローク作動を切換るために適したバルブ作動装置の構成要素の概略図である。
【図１３】２ストロークおよび４ストローク作動を切換るために適したバルブ作動装置の概略斜視図である。
【図１４】切換およびインターロック機構を説明するための、図１３のレバーを通しての断面図である。
【図１５】図１４とは別の作動状態の配列を示す図である。
【図１６】燃焼室の他の変形例を示す、ピストン移動と平行な断面の切断図である。
【符号の説明】
【００７５】
２  エンジンハウジング
４  クランクシャフト
６  コネクティングロッド
８  コネクティングロッド
10  ピストン
12  ピストン
14  個々のシリンダ
16  個々のシリンダ
17  二重シリンダユニット
18  壁
19  シリンダスペース
20  シリンダスペース
21  燃焼室
22  吸気ポート
23  排気ポート
26  吸気バルブ
28  排気バルブ
30  点火プラグ
32  クランクピン
36  橋状部材
38  耳
40  ピン
42  溝
44  ディスクカム
48  耳
50  溝
52  噴射ノズル
54  孔
56  ピストンリング
58  ピストンリング
60  カムシャフト
62  ２ストロークカム
64  環状面
70  バルブ
72  バルブレバー
74  アーム
76  アーム
78  ボルト
80  ベース部分
82  インターロックピン
84  接触面
86  内部レバー
88  アーム
90  交差片部分
92  ローラ
94  連結板
96  接触耳
98  外部スプリング
100  外部レバー
102  アーム
102  交差片
106  溝
108  接触面
110  連結板
112  内部スプリング
114  クリアランス補償要素
116  連結孔
118  貫通孔
120  スリーブ
122  分割壁構成要素
124  横断ピン
126  スプリング
130  空間
132  溝
【図１】
2004278536.tif 000003
【図２】
2004278536.tif 000004
【図３】
2004278536.tif 000005
【図４】
2004278536.tif 000006
【図５】
2004278536.tif 000007
【図６】
2004278536.tif 000008
【図７】
2004278536.tif 000009
【図８】
2004278536.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2004278536.tif 000012
【図１１】
2004278536.tif 000013
【図１２】
2004278536.tif 000014
【図１３】
2004278536.tif 000015
【図１４】
2004278536.tif 000016
【図１５】
2004278536.tif 000017
【図１６】
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