JP2011529158A - 分割サイクルエンジンの部分負荷制御装置 - Google Patents

分割サイクルエンジンの部分負荷制御装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2011529158A
JP2011529158A JP2011521390A JP2011521390A JP2011529158A JP 2011529158 A JP2011529158 A JP 2011529158A JP 2011521390 A JP2011521390 A JP 2011521390A JP 2011521390 A JP2011521390 A JP 2011521390A JP 2011529158 A JP2011529158 A JP 2011529158A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
crossover
crankshaft
compression
expansion
engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2011521390A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5068885B2 (ja
Inventor
スクデリ ステファン
Original Assignee
スクデリ グループ リミテッド ライアビリティ カンパニー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by スクデリ グループ リミテッド ライアビリティ カンパニー filed Critical スクデリ グループ リミテッド ライアビリティ カンパニー
Publication of JP2011529158A publication Critical patent/JP2011529158A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5068885B2 publication Critical patent/JP5068885B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B33/00—Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
    • F02B33/02—Engines with reciprocating-piston pumps; Engines with crankcase pumps
    • F02B33/06—Engines with reciprocating-piston pumps; Engines with crankcase pumps with reciprocating-piston pumps other than simple crankcase pumps
    • F02B33/22—Engines with reciprocating-piston pumps; Engines with crankcase pumps with reciprocating-piston pumps other than simple crankcase pumps with pumping cylinder situated at side of working cylinder, e.g. the cylinders being parallel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/02—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with positive ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B33/00—Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
    • F02B33/44—Passages conducting the charge from the pump to the engine inlet, e.g. reservoirs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
    • F02B75/18—Multi-cylinder engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/32—Engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding main groups
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

エンジンは、クランクシャフト軸線の回りに回転可能なクランクシャフトを含む。圧縮ピストンは圧縮シリンダー内に摺動可能に収容され、クランクシャフトの単一の回転の間に吸気ストローク及び圧縮ストロークを通して往復動すべく作用できるようにクランクシャフトに作用的に連結されている。膨張ピストンは膨張シリンダー内に摺動可能に収容され、クランクシャフトの単一の回転の間に膨張ストローク及び排気ストロークを通して往復動すべく作用できるようにクランクシャフトに作用的に連結されている。少なくとも２つのクロスオーバー通路が圧縮シリンダー及び膨張シリンダーを相互に連結する。該少なくとも２つのクロスオーバー通路の各々は、間に圧力チャンバーを画成するクロスオーバー圧縮(XovrC)バルブ及びクロスオーバー膨張(XovrE)バルブを含んでいる。該エンジンは、選択されたクロスオーバー通路のみを利用することにより、部分負荷でのエンジン効率を制御し最大にする。

Description

本発明は、概して、部分負荷状態で作動している分割サイクルエンジンの効率を制御かつ最大にすることに関する。
明確化の目的のために、本出願で用いられるとき、用語「従来のエンジン」とは、周知のオットーサイクル又はディーゼルサイクルの全ての４つのストローク(すなわち、吸気、圧縮、膨張及び排気のストローク)が、エンジンのピストン/シリンダーの組み合わせの各々に包含されている内燃機関を意味している。各ストロークはクランクシャフトの半回転(１８０度のクランク角(ＣＡ))を要し、そして、従来のエンジンの各シリンダーで全オットーサイクルを完遂するにはクランクシャフトの完全な２回転(７２０度ＣＡ)が必要である。
また、明確化の目的のために、先行技術に開示されたエンジンに適用され、及び本出願に言及されるように、用語「分割サイクルエンジン」について、以下の定義が提供される。
分割サイクルエンジンは、一般に、
クランクシャフト軸線の回りに回転可能なクランクシャフト、
圧縮シリンダー内に摺動可能に収容された圧縮ピストンであって、クランクシャフトの単一の回転の間に吸気ストローク及び圧縮ストロークを通して往復動すべく作用できるようにクランクシャフトに作用的に連結された圧縮ピストン、
膨張シリンダー内に摺動可能に収容された膨張(動力)ピストンであって、クランクシャフトの単一の回転の間に膨張ストローク及び排気ストロークを通して往復動すべく作用できるようにクランクシャフトに作用的に連結された膨張ピストン、及び
圧縮シリンダー及び膨張シリンダーを相互に連結するクロスオーバー通路であって、間に圧力チャンバーを画成するクロスオーバー圧縮(XovrC)バルブ及びクロスオーバー膨張(XovrE)バルブを含むクロスオーバー通路、
を含んでいる。
分割サイクルエンジンは、従来のエンジンの隣接する２つのシリンダーを１つの圧縮シリンダー及び１つの膨張シリンダーの組み合わせに置き換えている。オットー又はディーゼルサイクルの４つのストロークは、圧縮シリンダーが吸気及び圧縮ストロークをもたらし、かつ、膨張シリンダーが膨張及び排気ストロークをもたらすように、２つシリンダーによって「分割」されている。したがって、オットー又はディーゼルサイクルは、クランクシャフトの１回転(３６０度ＣＡ)で１度、これらの２つのシリンダーによって完了される。
２００３年４月８日にCarmelo J. Scuderiに許可された特許文献１（Scuderi特許）及び２００５年１０月１１日にDavid P. Branyon 他に許可された特許文献２(Branyon特許)は、それぞれ、分割サイクル及び同様なタイプのエンジンの広範囲に亘る議論を含んでいる。加えて、特許文献１及び２は、さらなる開発から成る本発明のエンジンの先行バージョンの詳細を開示している。
米国特許第６、５４３，２２５号明細書 米国特許第６、９５２，９２３号明細書 分割サイクルエンジンは、典型的に、オットー又はディーゼルサイクルの全４つのストローク中にクロスオーバー通路内で高い最小圧力(典型的には、２０bar（＝１０５Pa)以上)に圧力を維持することに依存している。クロスオーバー通路内で最大の圧力レベルに維持することは、一般に、最高の効率レベルに帰することになる。
また、火花点火(すなわち、オットー)分割サイクルエンジンは、膨張シリンダー内に火花点火の前に妥当な空気及び燃料の混合気を維持するのが好ましい。化学量論の空気/燃料混合気(燃料に対して凡そ１４.７倍の空気質量)が理想てきである。リッチ混合気(燃料に対して凡そ１４.７倍の空気質量より少ない)は、過剰の燃料を残し、効率を低下させる。リーン混合気(燃料に対して凡そ１４.７倍の空気質量より多い)は、触媒コンバーター(不図示)が処理するのに多くの窒素酸化物(NOx)を発生し、受け入れられないレベルのNOxエミッションを生じさせる。
先行技術の分割サイクルエンジンでは、１つ以上のクロスオーバー通路の各々のXovrCバルブ、XovrEバルブ、及び燃料インジェクターが同調して作動する。換言すると、複数のクロスオーバー通路が存すれば、XovrCバルブは凡そ同時期に開閉し、XovrEバルブは凡そ同時期に開閉し、及び燃料インジェクターは、そのそれぞれのクロスオーバー通路に凡そ同じ量の燃料を凡そ同時期に噴射する。
火花点火(すなわち、オットー)分割サイクルエンジンは、圧縮シリンダーに入る空気質量を変えることにより負荷を制御することができる。これは、絞り弁が用いられてもよいが、吸気バルブの可変バルブ作動を利用することによって行ってもよい。部分負荷状態では、圧縮シリンダーの吸気バルブは、圧縮ピストンがその下向きのストロークのとき(すなわち、圧縮ピストンがシリンダーヘッドから離れて動いているとき)、典型的には、閉じている。結果として、圧縮シリンダーは空気の全充填量を吸気しないことになる。換言すると、部分負荷状態の下では、圧縮ピストンがその下死点位置にあるとき、圧縮シリンダー内の圧力は、一般に、１気圧より低い。
圧縮シリンダーに入る空気の質量を変えて負荷を制御することは、火花点火(すなわち、オットー)分割サイクルエンジンが維持する妥当な空気及び燃料の混合気を膨張シリンダー内に維持するのを可能にする。しかしながら、このような方法で負荷を制御するのは、悪影響を有する。先行技術の分割サイクルエンジンでは、圧縮シリンダー内で全充填量より少ない空気を圧縮することは１つ以上のクロスオーバー通路内の圧力を低下させることになる。というのも、全負荷において移動／圧縮されるのと同じ量の空気質量は１つ以上のクロスオーバー通路に移動／圧縮されないからである。もちろん、これはクロスオーバー通路内で所望の最大圧力レベルを維持せず、かつ、分割サイクルエンジンの高い最小圧力要求(典型的には、２０bar（＝１０５Pa)以上)より低く圧力を下げることになる。
したがって、分割サイクルエンジン１つ以上のクロスオーバー通路の高い最小圧力要求を部分負荷状態で満たすことが必要である。より詳しくは、部分負荷で作動している火花点火分割サイクルエンジンの１つ以上のクロスオーバー通路内の圧力を最大化する必要性が存する。
本発明は、部分負荷で作動している分割サイクルエンジンについての上述のクロスオーバー通路の圧力問題への解決法を提供する。詳しくは、本発明は、概して、複数のクロスオーバー通路を設け、そして部分負荷時に、クロスオーバー通路の全てを必要とせずに選ばれたクロスオーバー通路のみを利用することによって、これらの問題を解決する。
これらの及び他の有利な点は、本発明の例示的な実施形態におけるエンジンを提供することによって、達成され得、該エンジンは、クランクシャフト軸線の回りに回転可能なクランクシャフト、圧縮シリンダー内に摺動可能に収容された圧縮ピストンであって、クランクシャフトの単一の回転の間に吸気ストローク及び圧縮ストロークを通して往復動すべく作用できるようにクランクシャフトに作用的に連結された圧縮ピストン、膨張シリンダー内に摺動可能に収容された膨張(動力)ピストンであって、クランクシャフトの単一の回転の間に膨張ストローク及び排気ストロークを通して往復動すべく作用できるようにクランクシャフトに作用的に連結された膨張ピストン、及び圧縮シリンダー及び膨張シリンダーを相互に連結する少なくとも２つのクロスオーバー通路であって、該少なくとも２つのクロスオーバー通路の各々が間に圧力チャンバーを画成するクロスオーバー圧縮(XovrC)バルブ及びクロスオーバー膨張(XovrE)バルブを含んでいるクロスオーバー通路、を備え、圧縮シリンダーは、空気充填物を吸気し、かつ前記充填物をクランクシャフトの単一の回転の間に少なくとも２つのクロスオーバー通路の全てよりも少ないが少なくとも１つに圧縮導入するように作用可能であることを特徴とする。
これらの及び他の有利な点は、本発明のさらなる例示的な実施形態におけるエンジンを提供することによって、達成され得、該エンジンは、クランクシャフト軸線の回りに回転可能なクランクシャフト、圧縮シリンダー内に摺動可能に収容された圧縮ピストンであって、クランクシャフトの単一の回転の間に吸気ストローク及び圧縮ストロークを通して往復動すべく作用できるようにクランクシャフトに作用的に連結された圧縮ピストン、膨張シリンダー内に摺動可能に収容された膨張(動力)ピストンであって、クランクシャフトの単一の回転の間に膨張ストローク及び排気ストロークを通して往復動すべく作用できるようにクランクシャフトに作用的に連結された膨張ピストン、及び圧縮シリンダー及び膨張シリンダーを相互に連結する少なくとも２つのクロスオーバー通路であって、該少なくとも２つのクロスオーバー通路の各々が間に圧力チャンバーを画成するクロスオーバー圧縮(XovrC)バルブ及びクロスオーバー膨張(XovrE)バルブを含んでいるクロスオーバー通路、を備え、膨張シリンダーは、クランクシャフトの単一の回転の間に少なくとも２つのクロスオーバー通路の全てよりも少ないが少なくとも１つから流体を受け入れるように作用可能であることを特徴とする。
これらの及び他の有利な点は、本発明のさらなる例示的な実施形態におけるエンジンを提供することによって、達成され得、該エンジンは、クランクシャフト軸線の回りに回転可能なクランクシャフト、圧縮シリンダー内に摺動可能に収容された圧縮ピストンであって、クランクシャフトの単一の回転の間に吸気ストローク及び圧縮ストロークを通して往復動すべく作用できるようにクランクシャフトに作用的に連結された圧縮ピストン、膨張シリンダー内に摺動可能に収容された膨張(動力)ピストンであって、クランクシャフトの単一の回転の間に膨張ストローク及び排気ストロークを通して往復動すべく作用できるようにクランクシャフトに作用的に連結された膨張ピストン、圧縮シリンダー及び膨張シリンダーを相互に連結する少なくとも２つのクロスオーバー通路であって、該少なくとも２つのクロスオーバー通路の各々が間に圧力チャンバーを画成するクロスオーバー圧縮(XovrC)バルブ及びクロスオーバー膨張(XovrE)バルブを含んでいるクロスオーバー通路、及び
少なくとも２つの燃料インジェクターであって、各々が少なくとも２つのクロスオーバー通路の各々に対応し、かつ対応するクロスオーバー通路の出口端部に燃料を加えるべく作用可能な燃料インジェクターを備え、クランクシャフトの単一の回転の間に少なくとも２つのクロスオーバー通路の全てよりも少ないが少なくとも１つの出口端部に燃料を加えるべく作用可能なことを特徴とする。
選択肢として、これらの３つの実施形態において、膨張シリンダーは、クランクシャフトの単一の回転の間に少なくとも２つのクロスオーバー通路の全てよりも少ないが少なくとも１つから流体を受け入れるように作用可能であってもよい。圧縮シリンダーは、空気充填物を吸気し、かつ該充填物をクランクシャフトの単一の回転の間に少なくとも２つのクロスオーバー通路の全てよりも少ないが少なくとも１つに圧縮導入するように作用可能であってもよい。少なくとも２つのクロスオーバー通路の第１のものの容積は、少なくとも２つのクロスオーバー通路の第２のものの容積の４０から６０％の間であってもよい。該エンジンは、圧縮シリンダー内の充填物の圧力が、圧縮ピストンがその下死点位置にあるときに、１気圧より小さくなるように構成されていてもよい。
これらの及び他の有利な点は、本発明のさらなる例示的な実施形態における部分負荷でエンジンを制御する方法を提供することによって、達成され得、該エンジンは、クランクシャフト軸線の回りに回転可能なクランクシャフト、圧縮シリンダー内に摺動可能に収容された圧縮ピストンであって、クランクシャフトの単一の回転の間に吸気ストローク及び圧縮ストロークを通して往復動すべく作用できるようにクランクシャフトに作用的に連結された圧縮ピストン、膨張シリンダー内に摺動可能に収容された膨張(動力)ピストンであって、クランクシャフトの単一の回転の間に膨張ストローク及び排気ストロークを通して往復動すべく作用できるようにクランクシャフトに作用的に連結された膨張ピストン、及び圧縮シリンダー及び膨張シリンダーを相互に連結する少なくとも２つのクロスオーバー通路であって、該少なくとも２つのクロスオーバー通路の各々が間に圧力チャンバーを画成するクロスオーバー圧縮(XovrC)バルブ及びクロスオーバー膨張(XovrE)バルブを含んでいるクロスオーバー通路、を含み、該方法は、クランクシャフトの単一の回転の間にクロスオーバー圧縮(XorvC)バルブの全てより少ないが少なくとも１つを作動させることを備えることを特徴とする。
これらの及び他の有利な点は、本発明のさらなる例示的な実施形態における部分負荷でエンジンを制御する方法を提供することによって、達成され得、該エンジンは、クランクシャフト軸線の回りに回転可能なクランクシャフト、圧縮シリンダー内に摺動可能に収容された圧縮ピストンであって、クランクシャフトの単一の回転の間に吸気ストローク及び圧縮ストロークを通して往復動すべく作用できるようにクランクシャフトに作用的に連結された圧縮ピストン、膨張シリンダー内に摺動可能に収容された膨張(動力)ピストンであって、クランクシャフトの単一の回転の間に膨張ストローク及び排気ストロークを通して往復動すべく作用できるようにクランクシャフトに作用的に連結された膨張ピストン、及び圧縮シリンダー及び膨張シリンダーを相互に連結する少なくとも２つのクロスオーバー通路であって、該少なくとも２つのクロスオーバー通路の各々が間に圧力チャンバーを画成するクロスオーバー圧縮(XovrC)バルブ及びクロスオーバー膨張(XovrE)バルブを含んでいるクロスオーバー通路、を含み、該方法は、クランクシャフトの単一の回転の間にクロスオーバー膨張(XovrE)バルブの全てより少ないが少なくとも１つを作動させることを備えることを特徴とする。
これらの及び他の有利な点は、本発明のさらなる例示的な実施形態における部分負荷でエンジンを制御する方法を提供することによって、達成され得、該エンジンは、クランクシャフト軸線の回りに回転可能なクランクシャフト、圧縮シリンダー内に摺動可能に収容された圧縮ピストンであって、クランクシャフトの単一の回転の間に吸気ストローク及び圧縮ストロークを通して往復動すべく作用できるようにクランクシャフトに作用的に連結された圧縮ピストン、膨張シリンダー内に摺動可能に収容された膨張(動力)ピストンであって、クランクシャフトの単一の回転の間に膨張ストローク及び排気ストロークを通して往復動すべく作用できるようにクランクシャフトに作用的に連結された膨張ピストン、圧縮シリンダー及び膨張シリンダーを相互に連結する少なくとも２つのクロスオーバー通路であって、該少なくとも２つのクロスオーバー通路の各々が間に圧力チャンバーを画成するクロスオーバー圧縮(XovrC)バルブ及びクロスオーバー膨張(XovrE)バルブを含んでいるクロスオーバー通路、及び少なくとも２つの燃料インジェクターであって、各々が少なくとも２つのクロスオーバー通路の各々に対応し、かつ対応するクロスオーバー通路の出口端部に燃料を加えるべく作用可能な燃料インジェクターを備え、該方法は、クランクシャフトの単一の回転の間にクロスオーバー通路の全てより少ないが少なくとも１つの出口端部に燃料を加えることを備えることを特徴とする。
選択肢として、これらの３つの実施形態において、該方法は、エンジンの負荷及び速度の少なくとも１つに基づいて、燃料を加えるのにいずれの燃料インジェクターを用いるかを決定するステップをさらに含んでもよい。該方法は、エンジンの負荷及び速度の少なくとも１つに基づいて、いずれのクロスオーバー膨張(XovrE)バルブを作動させるかを決定するステップをさらに含んでもよい。該方法は、エンジンの負荷及び速度の少なくとも１つに基づいて、いずれのクロスオーバー圧縮(XovrC)バルブを作動させるかを決定するステップをさらに含んでもよい。該少なくとも２つのクロスオーバー通路の第１のものの容積は、少なくとも２つのクロスオーバー通路の第２のものの容積の４０から６０％の間であってもよい。該エンジンは、圧縮シリンダー内の充填物の圧力が、圧縮ピストンがその下死点位置にあるときに、１気圧より小さくなるように構成されていてもよい。
本発明のこれらの及び他の特徴及び有利な点は、添付図面と共になされる以下の詳細な説明からさらに十分に理解されよう。
本発明による分割サイクルエンジンの断面図である。 図１の３-３線に沿って取った分割サイクルエンジンの上断面図である。 図１の３-３線に沿って取った分割サイクルエンジンの上断面図である。 本発明による分割サイクルエンジンの第２の実施形態の上断面図である。 本発明による分割サイクルエンジンの第２の実施形態の上断面図である。 本発明による分割サイクルエンジンの第２の実施形態の上断面図である。 本発明による分割サイクルエンジンの第２の実施形態の上断面図である。 本発明による分割サイクルエンジンの第２の実施形態の上断面図である。 本発明による分割サイクルエンジンの第２の実施形態の上断面図である。 本発明による分割サイクルエンジンの第２の実施形態の上断面図である。
図１を参照するに、番号５０は、概して、本発明による分割サイクルエンジンを指示している。分割サイクルエンジン５０はクランクシャフト軸線５４の回りを回転可能なクランクシャフト５２を含んでいる。圧縮ピストン７２は圧縮シリンダー６６内に摺動可能に受け入れられ、及びクランクシャフトの単一の回転の間に、圧縮ピストンが吸気ストローク及び圧縮ストロークを通して往復作用可能なように、クランクシャフト５２に作動可能に連結されている。膨張(動力)ピストン７４は膨張シリンダー６８内に摺動可能に受け入れられ、及びクランクシャフトの単一の回転の間に、膨張ピストンが膨張ストローク及び排気ストロークを通して往復作用可能なように、クランクシャフト５２に作動可能に連結されている。少なくとも２つのクロスオーバー通路７８が圧縮シリンダー６６及び膨張シリンダー６８を相互に接続している。クロスオーバー通路の各々は、間に圧力室８１を画成するべく作用するクロスオーバー圧縮(XovrC)バルブ８４及びクロスオーバー膨張(XovrE)バルブ８６を含んでいる。
吸気ストロークの間に、吸入空気が吸気通路７６から内開きの(シリンダー内方に開く)ポペット型吸気バルブ８２を介して圧縮シリンダー６６内に吸込まれる。圧縮ストロークの間に、圧縮ピストン７２は充填空気を加圧し、及び該充填空気を膨張シリンダー６８のための吸気通路として働くクロスオーバー通路７８を介して押し出す。
分割サイクルエンジン５０の圧縮シリンダーの容積測定の圧縮比が、ここでは、分割サイクルエンジンの「圧縮比」と称される。分割サイクルエンジンの膨張シリンダーの容積測定の圧縮比は、ここでは、分割サイクルエンジンの「膨張比」と称される。圧縮シリンダー６６での極めて高い圧縮比(例えば、４０対１、８０対１又はそれ以上)のせいで、１つ以上のクロスオーバー通路７８の各々の入口において、外開き(シリンダーから外方に離れて開く)ポペット型クロスオーバー圧縮(XovrC)バルブ８４が、圧縮シリンダー６６から１つ以上のクロスオーバー通路７８への流れを制御するのに用いられている。膨張シリンダー６８での極めて高い膨張比(例えば、４０対１、８０対１又はそれ以上)のせいで、口において、外開きのポペット型クロスオーバー膨張(XovrE)バルブ８６が、１つ以上のクロスオーバー通路７８から膨張シリンダー６８への流れを制御するのに用いられている。概して、XovrCバルブ８４及びXovrEバルブ８６の作動割合及び位相は、オットー又はディーゼルサイクルの４つのストロークの全ての間に、１つ以上のクロスオーバー通路７８における圧力を高い最小圧力(典型的には、２０bar（＝１０５Ｐa)以上)に維持するべくタイミング付けられ得る。
１つ以上の燃料インジェクター９０(１つがクロスオーバー通路７８の各々のため)は、１つ以上のクロスオーバー通路７８の出口端部において、膨張ピストン７４がその上死点位置に到達する少し前に起こる、XovrEバルブ８６の開きに合わせて、加圧された空気に対し燃料を噴射する。燃料-空気の充填物は膨張ピストン７４がその上死点位置に到達した少し後に、膨張シリンダー６８内に完全に入る。膨張ピストン７４がその上死点位置から下降を開始するとき、かつ、XovrEバルブ８６がまだ開いている間(典型的には、膨張ピストン７４の上死点の後、１０から２０度ＣＡの間)に、点火栓９２が燃焼を開始すべく点火される。XovrEバルブ８６はその後、結果としての燃焼事象が１つ以上のクロスオーバー通路７８に入り得る前に閉じられる。燃焼事象は、動力ストロークにおいて膨張ピストン７４を下向きに押し下げる。排気ガスは、排気ストロークの間に、膨張シリンダー６８から排気通路８０に内開きのポペット型排気バルブ８８を介して排出される。
分割サイクルエンジンのコンセプトによれば、圧縮及び膨張シリンダーの幾何学的エンジンパラメーター(すなわち、ボア、ストローク、コネクティングロッド長さ、圧縮比等)は、一般に、互いから独立している。例えば、圧縮シリンダー６６及び膨張シリンダー６８のためのクランクスロー５６、５８は、それぞれ、異なる半径を有してもよく、及び膨張ピストン７４の上死点(ＴＤＣ)が圧縮ピストン７２のＴＤＣの前に起こる状態で、互いから離れて位相付けられてもよい。この独立性は、分割サイクルエンジンが典型的な４ストロークエンジンよりもより高い効率レベル及びより大きなトルクを潜在的に達成させることができる。
第１の例示的実施形態
さて、次に図２及び３を検討するに、本発明による第１の実施形態は、凡そ同じ容積の２つのクロスオーバー通路７８を設けている。特定のエンジン速度でクランクシャフト５２の単一の回転の間に処理すべく各クロスオーバー通路７８が設計されている最大空気質量(すなわち、XovrC８４を経て入り、又はXovrE８６を経て出る)は、凡そ同じである。
全負荷では、両方のクロスオーバー通路７８が用いられる。これは、クランクシャフトの単一の回転の間に、両方のクロスオーバー通路７８に対応するXovrCバルブ８４が作動され(すなわち、開かれ、及び閉じられ)、両方の燃料インジェクター９０がそれらのそれぞれのクロスオーバー通路７８の出口端部に燃料を噴射し、及び両方のクロスオーバー通路７８に対応するXovrEバルブ８６が開かれ、及び閉じられることを意味する。かかる両方のクロスオーバー通路７８の利用は、両方の燃料インジェクター９０がそれぞれのクロスオーバー通路７８の出口端部に燃料を噴霧していることによって、図３に描写されている。
部分負荷では、エンジン５０の電子制御ユニット(ＥＣＵ)(不図示)が、利用すべきクロスオーバー通路７８の少なくとも１つを選択する。例えば、１/２負荷では、圧縮シリンダーがある空気質量を吸入する(すなわち、受け入れる)。１/２負荷では、この空気質量が、クロスオーバー通路７８のいずれか一方がクランクシャフト５２の１回転の間に処理すべく設計されている最大の空気質量に凡そ匹敵し得る。
したがって、ＥＣＵは２つのクロスオーバー通路７８の１つを用いるために選択する。クロスオーバー通路７８の１つのみを用いることは、図２において、燃料インジェクター９０の先端から外方にXovrEバルブ８６に向けて扇形に広がる破線によって指示されているただ１つの燃料噴霧によって示されている。用いられていないクロスオーバー通路７８(図２に、燃料噴霧を放出していないその対応する燃料インジェクター９０により示されている)は、クロスオーバー通路のXovrCバルブ８４及びXovrEバルブ８６の両者を作動させないことによって、作動停止されている。この実施形態において、所与のクロスオーバー通路７８が凡そ同じ大きさを有しているとした場合、上述の選択は、エンジン５０の前のサイクルがエンジンにどのような影響を与えたかのような要因に基づいてもよい。例えば、エンジン５０が、この実施形態の場合のように凡そ同じ大きさの２つクロスオーバー通路７８のみを備えているなら、２つのクロスオーバー通路の各々の利用を交互に行うのが有利であろう。というのも、そのようにすると、膨張シリンダー６８のシリンダー壁を濡らすのに有益であるからである。
第２の例示的実施形態
さて、図４ないし１０に移るに、本発明による第２の実施形態は、それぞれ容積の異なる３つのクロスオーバー通路９４、９６、９８を設けている。この図面に示された実施形態では、特定のエンジン速度でクランクシャフト５２の単一の回転の間に処理する(すなわち、XovrC８４を経由して入り、及び／又はXovrE８６を経由して出る)べく最大のクロスオーバー通路９４が設計されている最大の空気質量は、凡そ変数Xの４倍(すなわち、４X)であってもよい。特定のエンジン速度でクランクシャフト５２の単一の回転の間に処理する(すなわち、XovrC８４を経由して入り、及び／又はXovrE８６を経由して出る)べく第２番目に小さい(又は第２番目に大きい)クロスオーバー通路９６が設計されている最大の空気質量は、変数Ｘの凡そ２倍(すなわち、２Ｘ)であってもよい。特定のエンジン速度でクランクシャフト５２の単一の回転の間に処理する(すなわち、XovrC８４を経由して入り、及び／又はXovrE８６を経由して出る)べく最小のクロスオーバー通路９８が設計されている最大の空気質量は、凡そ変数Ｘ(すなわち、Ｘ)であってもよい。
第２の実施形態において、クロスオーバー通路９４、９６、及び９８の容積は、クロスオーバー通路９４、９６、及び９８の異なる組合せを選択するとき、最大の質量の組み合わせの数を最大にするために、２進法配列で設計されている。この第２の実施形態では、クロスオーバー通路９４、９６、及び９８の７つの独特な組み合わせがあり、それらの組み合わせは、下の表１に示されるように、クランクシャフト５２の単一の回転の間にその組み合わせが処理できる独特な最大の空気質量を有している。
Figure 2011529158
０＝クロスオーバー通路が選択されていない。
１＝クロスオーバー通路が選択されている。
図４ないし１０は、表１の左手欄に指示されているように、クロスオーバー通路の各組み合わせを示している。例えば、図４においては、(クロスオーバー通路９８の唯一の燃料噴霧で指示されるように)クロスオーバー通路９８のみが用いられている。図５ないし１０は、用いられ得る他の種々のクロスオーバー通路９４、９６、及び９８の(各々が図において燃料噴霧で指示されている)組合せを示している。
第１及び第２の実施形態のためのクロスオーバー通路の選択
エンジン５０の電子制御ユニット(ＥＣＵ)は、第１の実施形態の複数のクロスオーバー通路７８のいずれか、又は第２の実施形態の複数のクロスオーバー通路９４、９６、９８のいずれを、クランクシャフト５２の各回転毎に用いる(例えば、空気を圧縮する、燃料を噴射する、及び膨張シリンダー６８を動力付ける)かを決定するために、エンジン負荷及びエンジン速度を用いている。理想的には、エンジン１０が全負荷運転のときのクロスオーバー通路７８、又は９４、９６、９８内の圧力に比べて、クロスオーバー通路７８、又は９４、９６、９８内での圧力低下がないように、妥当なクロスオーバー通路７８、又は９４、９６、９８(クロスオーバー通路７８、又は９４、９６、９８の必ずしも全てではない)が選択されるべきである。理想的な状況は常には可能ではなく、すなわち、実際的ではないが、しかし、本発明は、クロスオーバー通路７８、又は９４、９６、９８内の圧力低下が最小化されるように、妥当なクロスオーバー通路７８、又は９４、９６、９８(これは、クロスオーバー通路７８、又は９４、９６、９８の全てより少なくてもよい)を用いることを狙っている。
クロスオーバー通路７８、又は９４、９６、９８の各々は、特定のエンジン速度においてのクランクシャフト５２の単一の回転の間に、そのＸｏｖｒCバルブ８４を経由しての特定の最大空気質量を入力(すなわち、受け入れ)、かつ、そのＸｏｖｒＥバルブ８６を経由して特定の最大空気質量を出力するように設計されている。クロスオーバー通路の各々のためのこれらの２つの最大質量は、典型的には、第１の実施形態において同一の値である。換言すると、クロスオーバー通路７８の各々は、特定のエンジン速度でのクランクシャフト５２の単一の回転の間に、同じ空気質量を入力(すなわち、受け入れ)、かつ、出力するべく概して設計されている。第２の実施形態においては、クロスオーバー通路９４、９６、９８の各々は、特定のエンジン速度でのクランクシャフト５２の単一の回転の間に複数倍の空気質量Ｘを入力(すなわち、受け入れ)、かつ、出力するべく概して設計されている。
ＥＣＵは、エンジン５０の全ての所与の吸気ストロークの間に圧縮シリンダー６６が吸気する(すなわち受け入れる)空気質量を決定する。ＥＣＵは、その後、クランクシャフト５２の単一の回転の間にクロスオーバー通路７８、又は９４、９６、９８が処理できる最大の質量を、エンジンの速度及び負荷に基づいて決定する。全ての個々のクロスオーバー通路７８、又は９４、９６、９８がクランクシャフトの単一の回転の間に処理できる最大質量は、ＥＣＵに予めプログラムされているか、又は代替的に、ＥＣＵがエンジン５０の運転中にこれらの値を計算してもよい。如何なる場合にも、ＥＣＵは、所与の吸気ストロークで圧縮シリンダー６６が吸気する(すなわち受け入れる)空気質量とクランクシャフト５２の単一の回転の間にクロスオーバー通路７８、又は９４、９６、９８の種々の異なる組合せが処理できる最大の質量とを比較する。
表１は、本発明の第２の実施形態によるクロスオーバー通路９４、９６、９８の組合せの例示的リストと、最大の質量とを示している。ＥＣＵは、好ましくは、かかるリスト内で、エンジン５０の吸気ストロークの間に圧縮シリンダー６６が吸気(すなわち受け入れる)空気質量を超える最小の値を選択する。例えば、変数Ｘの４.５倍(すなわち、４.５Ｘ)の空気質量について、ＥＣＵは、図８に示されるように、クロスオーバー通路９４及び９８を選択するであろう。何故なら、クロスオーバー通路９４及び９８は、同時に、クランクシャフト５２の単一の回転の間に５Ｘの最大質量を処理できるからである。５Ｘの最大質量は、４.５Ｘを超えるクロスオーバー通路９４、９６、及び９８の全ての組合せの最大の処理可能な空気質量の最小値である。
分割サイクルエンジン５０は、クロスオーバー通路７８、又は９４、９６、９８が選択されたエンジン５０の吸気ストロークに直ぐ続くエンジン５０の圧縮及び動力ストロークの間に、この選択されたクロスオーバー通路７８、又は９４、９６、９８(例えば、上記実施例のクロスオーバー通路９４、９８)のみを利用する。このことは、クランクシャフト５２の引き続く回転の間に、圧縮ピストン７２により圧縮される空気が選択されたクロスオーバー通路７８、又は９４、９６、９８のみに圧縮導入されるように、選択されたクロスオーバー通路７８に対応するXovrCバルブ８４のみが作動される(例えば、開かれ、及び／又は閉じられる)ことを意味する。この選択されたクロスオーバー通路７８、又は９４、９６、９８に配置された燃料インジェクター９０のみが、クランクシャフト５２の引き続く回転の間にこの選択されたクロスオーバー通路７８、又は９４、９６、９８のみの出口端部に燃料を噴射するために用いられる。そして、選択されたクロスオーバー通路７８に対応するXovrEバルブ８６のみが、選択されたクロスオーバー通路７８、又は９４、９６、９８のみから膨張シリンダー６８内への空気/燃料の流れを許容するために、クランクシャフト５２の引き続く回転の間に作動される(例えば、開かれ、及び／又は閉じられる)。選択されていないクロスオーバー通路は、選択されていないクロスオーバー通路に対応するXovrCバルブ及びXovrEバルブの両者を作動させないことにより不作動とされる。
上述のシステムは、(１)クロスオーバー通路７８、又は９４、９６、９８内の圧力損失を最小化する、及び(２)クロスオーバー通路７８、又は９４、９６、９８内の圧力を最大化する分割サイクルエンジン５０の引き続く圧縮及び動力ストロークにおいて利用するために、分割サイクルエンジン５０の所与の吸気ストロークの間に圧縮シリンダー６６によって受け入れられる空気質量をクロスオーバー通路７８、又は９４、９６、９８の組（Ｘの整数倍）に限定している。このことは、分割サイクルエンジンがそのクロスオーバー通路７８、又は９４、９６、９８内に高い最小圧力を維持しながら部分負荷状態で作動するのを可能にしている。
本発明が特定の実施形態を参照することによって説明されたが、記述された発明概念の趣旨及び範囲内で種々の変形が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、以下の請求項の文言によって定義される十分な範囲を有することが意図されている。

Claims (39)

  1. クランクシャフト軸線の回りに回転可能なクランクシャフト、
    圧縮シリンダー内に摺動可能に収容された圧縮ピストンであって、クランクシャフトの単一の回転の間に吸気ストローク及び圧縮ストロークを通して往復動すべく作用できるようにクランクシャフトに作用的に連結された圧縮ピストン、
    膨張シリンダー内に摺動可能に収容された膨張(動力)ピストンであって、クランクシャフトの単一の回転の間に膨張ストローク及び排気ストロークを通して往復動すべく作用できるようにクランクシャフトに作用的に連結された膨張ピストン、及び
    圧縮シリンダー及び膨張シリンダーを相互に連結する少なくとも２つのクロスオーバー通路であって、該少なくとも２つのクロスオーバー通路の各々が間に圧力チャンバーを画成するクロスオーバー圧縮(XovrC)バルブ及びクロスオーバー膨張(XovrE)バルブを含んでいるクロスオーバー通路、を備え、
    圧縮シリンダーは、空気充填物を吸気し、かつ前記充填物をクランクシャフトの単一の回転の間に少なくとも２つのクロスオーバー通路の全てよりも少ないが少なくとも１つに圧縮導入するように作用可能であることを特徴とするエンジン。
  2. 膨張シリンダーは、クランクシャフトの単一の回転の間に少なくとも２つのクロスオーバー通路の全てよりも少ないが少なくとも１つから流体を受け入れるように作用可能であることを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
  3. 少なくとも２つの燃料インジェクターであって、各々が少なくとも２つのクロスオーバー通路の各々に対応し、かつ対応するクロスオーバー通路の出口端部に燃料を加えるべく作用可能な燃料インジェクターをさらに備え、
    クランクシャフトの単一の回転の間に少なくとも２つのクロスオーバー通路の全てよりも少ないが少なくとも１つの出口端部に燃料を加えるべく作用可能なことを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
  4. 少なくとも２つのクロスオーバー通路の第１のものの容積は、少なくとも２つのクロスオーバー通路の第２のものの容積の４０から６０％の間であることを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
  5. 圧縮シリンダー内の充填物の圧力は、圧縮ピストンがその下死点位置にあるときに、１気圧より小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
  6. クランクシャフト軸線の回りに回転可能なクランクシャフト、
    圧縮シリンダー内に摺動可能に収容された圧縮ピストンであって、クランクシャフトの単一の回転の間に吸気ストローク及び圧縮ストロークを通して往復動すべく作用できるようにクランクシャフトに作用的に連結された圧縮ピストン、
    膨張シリンダー内に摺動可能に収容された膨張(動力)ピストンであって、クランクシャフトの単一の回転の間に膨張ストローク及び排気ストロークを通して往復動すべく作用できるようにクランクシャフトに作用的に連結された膨張ピストン、及び
    圧縮シリンダー及び膨張シリンダーを相互に連結する少なくとも２つのクロスオーバー通路であって、該少なくとも２つのクロスオーバー通路の各々が間に圧力チャンバーを画成するクロスオーバー圧縮(XovrC)バルブ及びクロスオーバー膨張(XovrE)バルブを含んでいるクロスオーバー通路、を備え、
    膨張シリンダーは、クランクシャフトの単一の回転の間に少なくとも２つのクロスオーバー通路の全てよりも少ないが少なくとも１つから流体を受け入れるように作用可能であることを特徴とするエンジン。
  7. 圧縮シリンダーは、空気充填物を吸気し、かつ前記充填物をクランクシャフトの単一の回転の間に少なくとも２つのクロスオーバー通路の全てよりも少ないが少なくとも１つに圧縮導入するように作用可能であることを特徴とする請求項６に記載のエンジン。
  8. 少なくとも２つの燃料インジェクターであって、各々が少なくとも２つのクロスオーバー通路の各々に対応し、かつ対応するクロスオーバー通路の出口端部に燃料を加えるべく作用可能な燃料インジェクターをさらに備え、
    クランクシャフトの単一の回転の間に少なくとも２つのクロスオーバー通路の全てよりも少ないが少なくとも１つの出口端部に燃料を加えるべく作用可能なことを特徴とする請求項６に記載のエンジン。
  9. 少なくとも２つのクロスオーバー通路の第１のものの容積は、少なくとも２つのクロスオーバー通路の第２のものの容積の４０から６０％の間であることを特徴とする請求項６に記載のエンジン。
  10. 圧縮シリンダー内の充填物の圧力は、圧縮ピストンがその下死点位置にあるときに、１気圧より小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項６に記載のエンジン。
  11. クランクシャフト軸線の回りに回転可能なクランクシャフト、
    圧縮シリンダー内に摺動可能に収容された圧縮ピストンであって、クランクシャフトの単一の回転の間に吸気ストローク及び圧縮ストロークを通して往復動すべく作用できるようにクランクシャフトに作用的に連結された圧縮ピストン、
    膨張シリンダー内に摺動可能に収容された膨張(動力)ピストンであって、クランクシャフトの単一の回転の間に膨張ストローク及び排気ストロークを通して往復動すべく作用できるようにクランクシャフトに作用的に連結された膨張ピストン、
    圧縮シリンダー及び膨張シリンダーを相互に連結する少なくとも２つのクロスオーバー通路であって、該少なくとも２つのクロスオーバー通路の各々が間に圧力チャンバーを画成するクロスオーバー圧縮(XovrC)バルブ及びクロスオーバー膨張(XovrE)バルブを含んでいるクロスオーバー通路、及び
    少なくとも２つの燃料インジェクターであって、各々が少なくとも２つのクロスオーバー通路の各々に対応し、かつ対応するクロスオーバー通路の出口端部に燃料を加えるべく作用可能な燃料インジェクターを備え、
    クランクシャフトの単一の回転の間に少なくとも２つのクロスオーバー通路の全てよりも少ないが少なくとも１つの出口端部に燃料を加えるべく作用可能なことを特徴とするエンジン。
  12. 圧縮シリンダーは、空気充填物を吸気し、かつ前記充填物をクランクシャフトの単一の回転の間に少なくとも２つのクロスオーバー通路の全てよりも少ないが少なくとも１つに圧縮導入するように作用可能であることを特徴とする請求項１１に記載のエンジン。
  13. 膨張シリンダーは、クランクシャフトの単一の回転の間に少なくとも２つのクロスオーバー通路の全てよりも少ないが少なくとも１つから流体を受け入れるように作用可能であることを特徴とする請求項１１に記載のエンジン。
  14. 少なくとも２つのクロスオーバー通路の第１のものの容積は、少なくとも２つのクロスオーバー通路の第２のものの容積の４０から６０％の間であることを特徴とする請求項１１に記載のエンジン。
  15. 圧縮シリンダー内の充填物の圧力は、圧縮ピストンがその下死点位置にあるときに、１気圧より小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項１１に記載のエンジン。
  16. エンジンを部分負荷で制御する方法であって、該エンジンは、クランクシャフト軸線の回りに回転可能なクランクシャフト、圧縮シリンダー内に摺動可能に収容された圧縮ピストンであって、クランクシャフトの単一の回転の間に吸気ストローク及び圧縮ストロークを通して往復動すべく作用できるようにクランクシャフトに作用的に連結された圧縮ピストン、膨張シリンダー内に摺動可能に収容された膨張(動力)ピストンであって、クランクシャフトの単一の回転の間に膨張ストローク及び排気ストロークを通して往復動すべく作用できるようにクランクシャフトに作用的に連結された膨張ピストン、及び圧縮シリンダー及び膨張シリンダーを相互に連結する少なくとも２つのクロスオーバー通路であって、該少なくとも２つのクロスオーバー通路の各々が間に圧力チャンバーを画成するクロスオーバー圧縮(XovrC)バルブ及びクロスオーバー膨張(XovrE)バルブを含んでいるクロスオーバー通路、を含み、
    クランクシャフトの単一の回転の間にクロスオーバー圧縮(XorvC)バルブの全てより少ないが少なくとも１つを作動させることを備えることを特徴とする方法。
  17. エンジンの負荷及び速度の少なくとも１つに基づいて、いずれのクロスオーバー圧縮(XovrC)バルブを作動させるかを決定することをさらに備えることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
  18. クランクシャフトの単一の回転の間にクロスオーバー膨張(XovrE)バルブの全てより少ないが少なくとも１つを作動させることをさらに備えることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
  19. エンジンの負荷及び速度の少なくとも１つに基づいて、いずれのクロスオーバー膨張(XovrE)バルブを作動させるかを決定することをさらに備えることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
  20. 当該エンジンは、少なくとも２つの燃料インジェクターであって、各々が少なくとも２つのクロスオーバー通路の各々に対応し、かつ対応するクロスオーバー通路の出口端部に燃料を加えるべく作用可能な燃料インジェクターをさらに備え、
    クランクシャフトの単一の回転の間にクロスオーバー通路の全てより少ないが少なくとも１つの出口端部に燃料を加えることをさらに備えることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
  21. エンジンの負荷及び速度の少なくとも１つに基づいて、燃料を加えるのにいずれの燃料インジェクターを用いるかを決定することをさらに備えることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
  22. 少なくとも２つのクロスオーバー通路の第１のものの容積は、少なくとも２つのクロスオーバー通路の第２のものの容積の４０から６０％の間であることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
  23. 圧縮シリンダー内の充填物の圧力は、圧縮ピストンがその下死点位置にあるときに、１気圧より小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
  24. エンジンを部分負荷で制御する方法であって、該エンジンは、クランクシャフト軸線の回りに回転可能なクランクシャフト、圧縮シリンダー内に摺動可能に収容された圧縮ピストンであって、クランクシャフトの単一の回転の間に吸気ストローク及び圧縮ストロークを通して往復動すべく作用できるようにクランクシャフトに作用的に連結された圧縮ピストン、膨張シリンダー内に摺動可能に収容された膨張(動力)ピストンであって、クランクシャフトの単一の回転の間に膨張ストローク及び排気ストロークを通して往復動すべく作用できるようにクランクシャフトに作用的に連結された膨張ピストン、及び圧縮シリンダー及び膨張シリンダーを相互に連結する少なくとも２つのクロスオーバー通路であって、該少なくとも２つのクロスオーバー通路の各々が間に圧力チャンバーを画成するクロスオーバー圧縮(XovrC)バルブ及びクロスオーバー膨張(XovrE)バルブを含んでいるクロスオーバー通路、を含み、
    クランクシャフトの単一の回転の間にクロスオーバー膨張(XovrE)バルブの全てより少ないが少なくとも１つを作動させることを備えることを特徴とする方法。
  25. エンジンの負荷及び速度の少なくとも１つに基づいて、いずれのクロスオーバー膨張(XovrE)バルブを作動させるかを決定することをさらに備えることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
  26. クランクシャフトの単一の回転の間にクロスオーバー圧縮(XovrC)バルブの全てより少ないが少なくとも１つを作動させることをさらに備えることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
  27. エンジンの負荷及び速度の少なくとも１つに基づいて、いずれのクロスオーバー圧縮(XovrC)バルブを作動させるかを決定することをさらに備えることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
  28. 当該エンジンは、少なくとも２つの燃料インジェクターであって、各々が少なくとも２つのクロスオーバー通路の各々に対応し、かつ対応するクロスオーバー通路の出口端部に燃料を加えるべく作用可能な燃料インジェクターをさらに備え、
    クランクシャフトの単一の回転の間にクロスオーバー通路の全てより少ないが少なくとも１つの出口端部に燃料を加えることをさらに備えることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
  29. エンジンの負荷及び速度の少なくとも１つに基づいて、燃料を加えるのにいずれの燃料インジェクターを用いるかを決定することをさらに備えることを特徴とする請求項２８に記載の方法。
  30. 少なくとも２つのクロスオーバー通路の第１のものの容積は、少なくとも２つのクロスオーバー通路の第２のものの容積の４０から６０％の間であることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
  31. 圧縮シリンダー内の充填物の圧力は、圧縮ピストンがその下死点位置にあるときに、１気圧より小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
  32. エンジンを部分負荷で制御する方法であって、該エンジンは、クランクシャフト軸線の回りに回転可能なクランクシャフト、圧縮シリンダー内に摺動可能に収容された圧縮ピストンであって、クランクシャフトの単一の回転の間に吸気ストローク及び圧縮ストロークを通して往復動すべく作用できるようにクランクシャフトに作用的に連結された圧縮ピストン、膨張シリンダー内に摺動可能に収容された膨張(動力)ピストンであって、クランクシャフトの単一の回転の間に膨張ストローク及び排気ストロークを通して往復動すべく作用できるようにクランクシャフトに作用的に連結された膨張ピストン、圧縮シリンダー及び膨張シリンダーを相互に連結する少なくとも２つのクロスオーバー通路であって、該少なくとも２つのクロスオーバー通路の各々が間に圧力チャンバーを画成するクロスオーバー圧縮(XovrC)バルブ及びクロスオーバー膨張(XovrE)バルブを含んでいるクロスオーバー通路、及び少なくとも２つの燃料インジェクターであって、各々が少なくとも２つのクロスオーバー通路の各々に対応し、かつ対応するクロスオーバー通路の出口端部に燃料を加えるべく作用可能な燃料インジェクターを備え、
    クランクシャフトの単一の回転の間にクロスオーバー通路の全てより少ないが少なくとも１つの出口端部に燃料を加えることを備えることを特徴とする方法。
  33. エンジンの負荷及び速度の少なくとも１つに基づいて、燃料を加えるのにいずれの燃料インジェクターを用いるかを決定することをさらに備えることを特徴とする請求項３２に記載の方法。
  34. クランクシャフトの単一の回転の間にクロスオーバー圧縮(XovrC)バルブの全てより少ないが少なくとも１つを作動させることをさらに備えることを特徴とする請求項３２に記載の方法。
  35. エンジンの負荷及び速度の少なくとも１つに基づいて、いずれのクロスオーバー圧縮(XovrC)バルブを作動させるかを決定することをさらに備えることを特徴とする請求項３４に記載の方法。
  36. クランクシャフトの単一の回転の間にクロスオーバー膨張(XovrE)バルブの全てより少ないが少なくとも１つを作動させることをさらに備えることを特徴とする請求項３２に記載の方法。
  37. エンジンの負荷及び速度の少なくとも１つに基づいて、いずれのクロスオーバー膨張(XovrE)バルブを作動させるかを決定することをさらに備えることを特徴とする請求項３３に記載の方法。
  38. 少なくとも２つのクロスオーバー通路の第１のものの容積は、少なくとも２つのクロスオーバー通路の第２のものの容積の４０から６０％の間であることを特徴とする請求項３２に記載の方法。
  39. 圧縮シリンダー内の充填物の圧力は、圧縮ピストンがその下死点位置にあるときに、１気圧より小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項３２に記載の方法。
JP2011521390A 2009-04-17 2010-03-31 分割サイクルエンジンの部分負荷制御装置 Expired - Fee Related JP5068885B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17045209P 2009-04-17 2009-04-17
US61/170,452 2009-04-17
PCT/US2010/029304 WO2010120499A1 (en) 2009-04-17 2010-03-31 Part-load control in a split-cycle engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011529158A true JP2011529158A (ja) 2011-12-01
JP5068885B2 JP5068885B2 (ja) 2012-11-07

Family

ID=42980036

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011521390A Expired - Fee Related JP5068885B2 (ja) 2009-04-17 2010-03-31 分割サイクルエンジンの部分負荷制御装置

Country Status (12)

Country Link
US (1) US8360017B2 (ja)
EP (1) EP2300699A4 (ja)
JP (1) JP5068885B2 (ja)
KR (1) KR101274557B1 (ja)
CN (1) CN102105664B (ja)
AU (1) AU2010236903B2 (ja)
BR (1) BRPI1009513A2 (ja)
CA (1) CA2732846C (ja)
MX (1) MX2011000684A (ja)
RU (1) RU2486355C1 (ja)
WO (1) WO2010120499A1 (ja)
ZA (1) ZA201100257B (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014503752A (ja) * 2011-01-27 2014-02-13 スクデリ グループ インコーポレイテッド バルブ不作動化付ロストモーション可変バルブ作動システム
JP2016505762A (ja) * 2013-01-03 2016-02-25 ダブリュビー デベロップメント カンパニー エルエルシーＷＢ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏｍｐａｎｙ ＬＬＣ 循環ピストンエンジン

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2825804A1 (en) 2011-01-27 2012-08-02 Scuderi Group, Inc. Lost-motion variable valve actuation system with cam phaser
WO2013130661A1 (en) 2012-02-27 2013-09-06 Sturman Digital Systems, Llc Variable compression ratio engines and methods for hcci compression ignition operation
GB2540315A (en) 2014-04-03 2017-01-11 Sturman Digital Systems Llc Liquid and gaseous multi-fuel compression ignition engines
WO2018176041A1 (en) * 2017-03-24 2018-09-27 Sturman Digital Systems, Llc Multiple engine block and multiple engine internal combustion power plants for both stationary and mobile applications
CN106968810A (zh) * 2017-04-14 2017-07-21 江苏大学 一种缸内增压预混的双燃料发动机及其控制方法
NL2019783B1 (en) * 2017-10-23 2019-04-29 Finvestor B V Combustion engine

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007081445A2 (en) * 2006-01-07 2007-07-19 Scuderi Group, Llc Split-cycle air hybrid engine
WO2009020488A1 (en) * 2007-08-07 2009-02-12 Scuderi Group, Llc Spark plug location for split-cycle engine

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3880126A (en) * 1973-05-10 1975-04-29 Gen Motors Corp Split cylinder engine and method of operation
US3896774A (en) * 1974-07-05 1975-07-29 Gen Motors Corp Staged internal combustion engine with modulating interstage temperature control
JPS6052292B2 (ja) * 1977-12-19 1985-11-18 日産自動車株式会社 複吸気路式内燃機関
US4548175A (en) * 1983-12-05 1985-10-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine with two intake valves
JPS62131916A (ja) * 1985-12-04 1987-06-15 Toyota Motor Corp 火花点火式２サイクルエンジン
GB9012349D0 (en) * 1990-06-02 1990-07-25 Jaguar Cars Two stroke engines
JPH09217628A (ja) * 1996-02-13 1997-08-19 Yamaha Motor Co Ltd ２サイクルエンジン
RU2103524C1 (ru) * 1996-07-11 1998-01-27 Геня Те Способ работы двухтактного двигателя и двухтактный двигатель внутреннего сгорания
US6318310B1 (en) * 1999-08-05 2001-11-20 Caterpillar Inc. Internal combustion engine
US6543225B2 (en) * 2001-07-20 2003-04-08 Scuderi Group Llc Split four stroke cycle internal combustion engine
MY138166A (en) * 2003-06-20 2009-04-30 Scuderi Group Llc Split-cycle four-stroke engine

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007081445A2 (en) * 2006-01-07 2007-07-19 Scuderi Group, Llc Split-cycle air hybrid engine
WO2009020488A1 (en) * 2007-08-07 2009-02-12 Scuderi Group, Llc Spark plug location for split-cycle engine

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014503752A (ja) * 2011-01-27 2014-02-13 スクデリ グループ インコーポレイテッド バルブ不作動化付ロストモーション可変バルブ作動システム
JP2016505762A (ja) * 2013-01-03 2016-02-25 ダブリュビー デベロップメント カンパニー エルエルシーＷＢ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏｍｐａｎｙ ＬＬＣ 循環ピストンエンジン
US9850759B2 (en) 2013-01-03 2017-12-26 Wb Development Company Llc Circulating piston engine

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110051232A (ko) 2011-05-17
WO2010120499A1 (en) 2010-10-21
JP5068885B2 (ja) 2012-11-07
EP2300699A4 (en) 2015-10-14
EP2300699A1 (en) 2011-03-30
US20100263645A1 (en) 2010-10-21
MX2011000684A (es) 2011-02-25
CA2732846C (en) 2013-07-23
AU2010236903B2 (en) 2012-08-02
RU2486355C1 (ru) 2013-06-27
ZA201100257B (en) 2012-01-25
RU2011146209A (ru) 2013-05-27
US8360017B2 (en) 2013-01-29
CN102105664B (zh) 2013-03-20
AU2010236903A1 (en) 2010-10-21
CN102105664A (zh) 2011-06-22
KR101274557B1 (ko) 2013-06-13
CA2732846A1 (en) 2010-10-21
BRPI1009513A2 (pt) 2016-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5068885B2 (ja) 分割サイクルエンジンの部分負荷制御装置
US9297295B2 (en) Split-cycle engines with direct injection
KR20120027536A (ko) 최소화된 교차 포트 부피를 가지는 스플릿-사이클 공기-하이브리드 엔진
US20120298086A1 (en) Fuel delivery system for natural gas split-cycle engine
AU2010241768B2 (en) Split-cycle engine with dual spray targeting fuel injection
US8833315B2 (en) Crossover passage sizing for split-cycle engine
EP2622189A2 (en) Crossover passage sizing for split-cycle engine
US20130298552A1 (en) Systems and methods for series-sequential turbocharging

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120302

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20120530

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20120606

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120621

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120807

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120815

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150824

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees