JP2000514901A

JP2000514901A - 圧縮二次空気を使用する無公害エンジンを備えた車輌の周囲の熱エネルギー回収方法および装置

Info

Publication number: JP2000514901A
Application number: JP10531669A
Authority: JP
Inventors: ギネーグル; シリルネーグル
Original assignee: ギネーグル
Priority date: 1997-01-22
Filing date: 1998-01-22
Publication date: 2000-11-07
Also published as: EA199900670A1; EP0954691A1; HUP0001726A2; FR2758589A1; WO1998032963A9; KR20000070403A; CN1092758C; AP9901594A0; EA001782B1; OA11186A; CN1243562A; ATE254241T1; AU737162B2; SK96999A3; EP0954691B1; DE69819687T2; KR100394890B1; TR199901736T2; CZ295952B6; BR9807503A

Abstract

(57)【要約】本発明は、燃焼室（２）内に圧縮二次空気を注入して、高圧圧縮空気の貯蔵装置（２３）を有するエンジンの周囲の熱エネルギー、または無公害モータを有する車輌の周囲の熱エネルギーを回収する方法に関する。前もって室（２）に注入された貯蔵装置内の高圧圧縮空気が、例えばピストンシリンダアッセンブリ（５４、５５）などの可変容量を有する系内で膨張し、機械的手段などによって使用される仕事を発生する。この空気は熱交換器（４１）に移送され、そこで加熱され、大気から移動された熱エネルギーを回収することによって圧力および／または体積が増加する。

Description

【発明の詳細な説明】圧縮二次空気を使用する無公害エンジンを備えた車輌の周囲の熱エネルギー回収方法および装置本発明は車輌に関し、特に、無公害あるいは公害を低減するエンジンを備えた車輌であって、燃焼室を独立させ、あるいは独立させずに圧縮二次空気の注入によって作動し、高圧空気貯蔵装置を有する車輌に関する。我々は、公開番号ＷＯ９６／２７７３７の特許出願において、外部に燃焼室を別個に備えたエンジンの公害除去方法を開示している。このエンジンは、２種類のエネルギーとともにツインモード原理に従って作動し、道路上でガソリンまたはディーゼルのような従来の燃料を使用（空気／燃料混合物によるシングルモード運転）するか、低速で使用され、特に都市域および郊外域において、圧縮空気（あるいは他のどの無公害ガスであってもよい）を燃焼室に加えて使用され、他のあらゆる燃料（空気ベースのシングルモード運転、例えば圧縮空気の付加を伴う）を排除する。特許出願ＦＲ９６０７７１４には、圧縮空気の付加を伴うとともに、都市のバスなどの業務用車輌に装備されるシングルモード運転用のこの種のエンジン装置が記載されている。この種のエンジンは、空気／燃料混合モードにおいて、空気／燃料混合物が独立した吸気および圧縮室内で取り出されて圧縮される。そして、この混合物は圧力を加えられ、一定の体積のまま、別の燃焼室に移送される。そして混合物は燃焼し、前記混合物の温度と圧力が増加する。前記燃焼または膨張室に圧力除去および排気室を連結する伝達系が開放された後、混合物は後者の室内で減圧され仕事を発生する。そして圧縮された気体は、排気パイプラインを介して大気へ排出される。圧縮二次空気を加えた空気を作用させる間、これは特に本発明の主題であるが、低い出力で、燃料注入システムはもはや制御されない。この場合、無燃料圧縮空気が吸気および圧縮室から燃焼室に入った後、大まかに言えば、後者に入った時点から後、少量の圧縮二次空気が外部貯蔵装置から注入される。この外部貯蔵装置には、空気が、例えば２００バールの高圧かつ周囲温度で貯蔵されている。この周囲温度の少量の圧縮空気が、加熱されて燃焼または膨張室内の多量の高温空気と接触するようになり、さらに膨張し、これにより室内の圧力が増加する。その結果、圧力除去の間中、エンジン作動が伝達できるようになる。この種のツインモードエンジンあるいはツインエネルギーエンジンは（空気とガソリン、または空気と圧縮二次空気）、従来の燃料によるエンジンの全ての運転を取り除くことにより、特定の用途、例えば、都市域における用途に応じて、空気／圧縮二次空気シングルモードの全ての車輌、特に都市バス、または他の業務用車輌（タクシー、ごみ収集車など）を対象として変更可能である。エンジンは燃焼室内に圧縮二次空気を注入することによって、シングルモードでのみ運転でき、これにより燃焼室は膨張室となる。さらに、エンジンによって取り込まれた空気は、１つ以上のカーボンフィルターを通して、あるいは、他の機械的または化学的な処理工程によって、あるいは、分子スクリーンや他のフィルタを通して、ろ過および浄化でき、これにより無公害エンジンを提供する。ここで、「空気」という言葉は「すべての無公害気体」を含むものである。この種のエンジンにおいて、燃焼または膨張室内の圧力の作用を確立させる操作圧力下の燃焼または膨張室に、空気が移動可能なように前述の室の圧力よりも非常に高い圧力、例えば３０バールで圧縮二次空気が注入される。これを達成するために、熱を吸収しない仕事を発生しない圧力除去を行う従来の圧力除去システムが使用される。仕事を発生しない圧力除去は、熱を吸収しないので、温度が低下せず、周囲温度で、減圧空気（例として、約３０バール）を燃焼または膨張室に注入することができる。この圧縮二次空気の注入方法は、従来の２または４行程サイクルエンジンに使用することもできる。このエンジンでは、前記の圧縮二次空気が、燃焼の上死点付近でエンジン燃焼室内に注入される。本発明によれば、利用可能で、かつ処理可能なエネルギー量が増加するシステムが提供される。本発明は、使用される手段により特徴付けられ、特に、超高圧（例えば２００バール）で、周囲温度（例えば２０度）の貯蔵装置内の圧縮空気が、より低い圧力（例えば３０バール）で、最終使用される前に、使用目的に必要な圧力に近い圧力に可変容量系（シリンダ内のピストンなど）内で減圧され、あらゆる周知の手段（機械的、電気的、油圧式、その他）により回収でき、かつ使用できる仕事を発生することを特徴とする。この仕事を伴う減圧は、結果として、その使用にあった圧力に近い圧力で、超低温（例えば−１００℃）に圧縮空気を冷却する。使用圧力に減圧された超低温のこの圧縮空気は、周囲の空気との熱交換器に移送され、周囲温度に到達するまで加熱され、奪われた熱エネルギーを大気から回収することによって、空気の圧力および／または体積を増加させることができる。本発明による方法の利点は多大であり、第１に、減圧中に仕事が発生し、エンジン主軸、あるいは、例えば、機械的、電気的または他のサブアッセンブリの何れかを駆動することによって間接的に使用できる。第２に、自由熱エネルギーは、大気温度を使用することにより得られ、空気の圧力および／または体積を増加させ、結果として、運用範囲が拡大する。仕事を伴う圧力除去が終了した時、エンジンに使用できるように、目的の選択された操作圧力と、可能な限りの低い温度を得るために、この仕事を伴う圧力除去システムに供給されるべき超高圧空気の量は、後者の特徴と体積と同様に、当業者は計算可能である。これらのパラメータを管理するための電気システムは、使用され回収される圧縮空気の量をいつでも最適化できる。当業者は熱交換器の大きさや特徴も計算可能であり、この熱交換器は本発明の方法を変えることなく、この分野で周知のすべての概念を使用できる。本発明の方法によれば、空気の全てまたは一部を部分的にあるいはその他の点でも使用できる。この空気は圧縮されていて、かつエンジンの全ホットエリア、例えば、シリンダおよび／またはシリンダヘッド冷却システム内または他のところでも、低温である。本発明によれば、圧力除去により発生する仕事を使用して、燃焼または膨張室内の気体加圧システムを空気的に補助することをさらに特徴とする。前記方法によれば、仕事を伴う圧力除去のシステムは、例えば、コイル内を移動するコアなどの手段により、電気を発生させるのに使用でき、車輌の発電機と都合よく置き換え可能であることをさらに特徴とする。本発明の方法によれば、空気／空気熱交換器は、ラジエータを通過するときに冷却され、減圧空気に熱量を移動する暖かい空気を車輌内で導入および分配することによって、夏の間、車輌の空調を提供できることをさらに特徴とする。さらに、上述の本発明の作用の特別な特徴によれば、原理を変えることなく、すなわち、例えば、減圧低温空気の加熱を２段階で行うこともできるし、一方では、冷却あるいは逆にして導入された大気と組み合わせても良く、同様に、走行開始時には、電気エネルギーを回収でき、走行終了時には、補助用に機械的エネルギーを回収することもできる。２以上の運転、例えば、仕事（すべての周知システムによって使用される）を伴う圧力除去を空気／空気熱交換器で再加熱することによって導かれる中間圧力での運転であり、仕事（同様に、すべての周知システムによって使用される）を伴う圧力除去および再加熱をさらに行う前の運転において、仕事を伴う圧力除去の操作を実行することもできる。本発明の他の目的、利点および特徴は、添付の図面を参照して記載された幾つかの実施例に関する記述を通読すれば、精読しなくても、明らかになるであろう。第１図は、加圧ピストンの制御手段を有する空気補助装置を備えた無公害エンジンの概略側面図を示す。第２図は、エンジンの減圧開始時の第１図と同様な無公害エンジンの概略側面図を示す。第３図は、エンジンの減圧終了時の第１図と同様な無公害エンジンの概略側面図を示す。第４図は、電力を発生させる空気装置を示す。第５図は、電力および動力を発生させる空気装置を示す。第６図は、エンジンの主軸に直接使用された周囲の熱エネルギー回収装置の概略側面図を示す。第７図は、熱交換器を使用して、車輌の空調を行う装置の概略図を示す。第１図は、無公害エンジンおよびその圧縮空気供給システムの概略側面図を示し、該システムは、吸気および圧縮室１と、定容量の燃焼または膨張室２と、燃焼または膨張室２に備え付けられ、超高圧貯蔵装置２３から圧縮空気が供給される二次空気インジェクタ２２と、圧力除去および排気室４と、を備えている。吸気および圧縮室１は、燃焼または膨張室２にパイプライン５により連結され、パイプライン５の開閉はバタフライ弁６により制御される。燃焼または膨張室２は、圧力除去および排気室４にパイプラインまたは伝達系７により連結され、パイプライン７の開閉はバタフライ弁８により制御される。吸気および圧縮室１には、吸気パイプライン１３を介して空気が供給され、吸気パイプライン１３の開放はバルブ１４により制御され、吸気パイプライン１３の上流には、無公害カーボンフィルタ２４が設けられている。吸気および圧縮室１は、ピストンベースのコンプレッサアッセンブリと同様に作用する、すなわち、シリンダ１０内で摺動するピストン９がコンロッド１１およびクランクシャフト１２により制御される。圧力除去および排気室４は、シリンダ１６内を摺動するとともにコンロッド１７を介してクランクシャフト１８を回転させるピストン１５を有する従来のピストンエンジンを制御する。減圧空気が、排気パイプライン１９を介して排気され、排気パイプライン１９の開放はバルブ２０により制御される。吸気および圧縮室１のクランクシャフト１２の回転は、機械的な連結２１を介して、圧力除去および排気室４のエンジンクランクシャフト１８により制御される。本発明によれば、燃焼室２は、ピストン２６が内部を移動するシリンダ２５からなる加圧室を備え、このピストンの移動は圧力レバー２７および２８により制御される。圧力レバーとその制御カム２９の間には、補助システムが存在する。この制御カム２９は、エンジンと同位相でエンジンにより回転する。補助システムは、両端で閉じているシリンダ３１内で摺動するピストン３０と、ピストン３０がロッド３２を介して連結され、制御カム２９上で作動するベアリング３３と、加圧ピストン２６を制御する圧力レバー２７および２８に連結するロッドおよびコンロッドシステム３４とからなる。ピストン３０は、シリンダ内の２つの密閉室３５および３６への出入りを調節する。一方はカム２９側にある圧力除去および作動室３５であり、他方は圧力レバー側にある背圧室３６である。高圧吸気パイプライン３７は、圧力除去および作動室３５に開口し、このパイプライン３７の開閉はエレクトロバルブ３８により制御される。排気パイプライン３９も、圧力除去および作動室３５に開口し、このパイプライン３９の開閉はエレクトロバルブ４０により制御される。排気パイプライン３９は、空気／空気熱交換器またはラジエータ４１にも連結され、この熱交換器４１は、パイプライン４２を介して、使用目的にあった実質的に一定の圧力で貯蔵するバッファ容器４３に連結される。背圧室３６は、パイプライン４４を介してバッファ容器４３に連結される。このバッファ容器４３は、さらにパイプライン４５を介して二次空気インジェクタ２２にも連結される。第１図に示されるように、エンジンの空気／圧縮二次空気モード運転中に、加圧ピストン２６が下死点にあるとき、圧縮ピストンが膨張室２に高温圧縮空気を移送する。そして、二次空気インジェクタ２２のスイッチが切換えられて、周囲温度で、膨張室２内よりもわずかに高い圧力で、少量の二次空気が室に注入される。これにより、始めの圧力増加が膨張室２内で観測できる。エレクトロバルブ３８は、コンピュータにより制御され、超高圧および周囲温度で少量の空気を貯蔵装置２３から供給するように開口し、その後、カム２９が補助ピストン３０を押し戻し始めると同時に閉じる。超高圧圧縮空気は、圧力除去および作動室３５内で、補助ピストン３０を押し戻させ、補助ピストン３０は、ロッドおよびコンロッドシステム３４および圧力レバー２７、２８を介して加圧ピストン２６を上死点まで押し戻し、さらに膨張室２内の圧力が増加する。この補助ピストン３０が移動する間、補助室３５内の圧縮空気は減圧され、仕事が発生し、温度が急激に低下する。端まで移動したときの圧縮空気の圧力は、背圧室３６内の空気の圧力に略等しい。これらの作用の間、圧力除去室４を制御するエンジンピストン１５は、第２図に示されるように、上死点に到達する。バタフライ弁８が開口して、膨張室２内の圧縮空気を減圧させるとともにエンジンを作動させる。この圧力解除の間、カム２９により加圧ピストン２６が上死点に維持される。圧力レバーがあるので、室２内の圧力による力はカム２９には伝達されず、略等しい補助室３５と背圧室３６内の圧力も、前記カムにトルクを与えない。ひとたび圧力除去および排気室４内において、エンジンを作動させる圧力除去がなされると、第３図に示されるように、バタフライ弁８が再び閉じられる。カム２９の回転は、補助ピストンをさらに移動させ、バタフライ弁６が開口して、燃焼または膨張室２に異なる量の気体が入る。エレクトロバルブ４０が開口し、戻しスプリング４６および室２内の圧力によって推し進められ、補助ピストン３０は初期位置に戻される。これにより圧縮されてはいるが、部分的に減圧された低温の空気を補助室３５から空気／空気熱交換器またはラジエータ４１に移送する。熱交換器によって、この空気は周囲温度に近い温度まで加熱され、バッファ容器４３に戻る間、体積も増加し、大気からかなりの量のエネルギーを回収する。本発明の方法の特徴によれば、仕事を伴う圧力除去は、車輌に電気エネルギーを供給するのに使用できる。この方法を実施する装置の一例が、第４図に示されている。同図によれば、上述の補助装置に非常に類似した装置であることがわかる。この装置は、前記の補助装置と同様な点を多く有し、その両端で閉じているシリンダ３１内を摺動するピストン３０を備えている。このピストン３０は、コイル５０内を通るフェライトコア４９を支持するロッド３４と一体化され、ロッド３４の他端は戻りスプリング４６に連結される。ピストン３０は、シリンダ内の２つの室３５および３６への出入りを調節する。２つの室の一方は、圧力除去および作動室３５であり、他方は、ロッド３４側の背圧室３６である。高圧吸気パイプライン３７は、圧力除去および作動室３５に開口し、このパイプラインの開閉は、エレクトロバルブ３８により制御される。排気パイプライン３９も、圧力除去および作動室３５に開口し、このパイプラインの開閉は、エレクトロバルブ４０により制御される。排気パイプライン３９は、空気／空気熱交換器またはラジエータ４１にも連結される。熱交換器４１は、パイプライン４２を介して、使用目的にあった実質的に一定の圧力のバッファ容器４３に連結される。背圧室３６はパイプライン４４を介してバッファ容器４３に連結される。このバッファ容器４３は、パイプライン４５を介して二次空気インジェクタ２２に連結される。圧縮空気モードでエンジンの運転中、本発明の方法によれば、二次空気インジェクタ２２によって消費された圧縮空気が作用して、エレクトロバルブ３８が開口し、その後閉じて、室３５に所定量の超高圧圧縮空気を流入させる。室３５と室３６間の圧力差によってピストン３０は押し進められて移動し、スプリング４６を圧縮し、ロッド３４がコイル５０内でフェライトコア４９を移動させる。このようにして電流が流れる。周囲温度の高圧の圧縮空気チャージが、仕事を伴う圧力除去されるとき、温度の減少を引き起こす。圧力が、あるいは、むしろ２つの室間の作動力がつりあった時、エレクトロバルブ４０は開口し、戻りスプリング４６により推し進められて、ピストン３０およびフェライトコア４９は、それらの初期位置に戻り、圧力および圧力除去室３５内の超低温で圧縮されているが、部分的には減圧された空気を空気／空気熱交換器またはラジエータ４１に移送する。熱交換器によって、この空気は周囲温度に近似の温度まで加熱され、体積が増加し、この空気はバッファ容器４３に入り、大気からかなりの量のエネルギーを回収する。本発明の特徴によれば、上述の２つの装置は、都合良く組み合わせることもできる。圧力は、ピストン３０の移動開始時点で、最も高い状態であっても良い。一方、圧力レバーを作動させるのに必要な作動力はより小さくても良い。このようにして組み合わされたこの装置は第５図に図示される。同図によれば、第４図と同様な銅線コイル５０内を摺動するフェライトコア４９が、制御ロッド３４上で、第１乃至３図で図示されたように補助システムと圧力レバーの間に位置している。運転中、コイル５０内での移動の開始時に、電気エネルギーを回収することができるようになる。さらに第１乃至３図で記載された方法と置き換えて作用させてもよい。本発明の最も重要な特徴によれば、本発明の方法の適用および実施するための他の装置が、第６図に示される。同図によれば、圧力除去はエンジンの主軸で直接使用できる仕事を発生する。この場合、コンロッドアッセンブリ５３と、作動ピストン５４が直接エンジン主軸１８に連結される。このピストン５４は、一端で閉じているシリンダ５５内を摺動し、作動室３５への入力を調節する。作動室３５は、高圧吸気パイプライン３７に開口し、このパイプライン３７の開閉は、エレクトロバルブ３８により制御される。作動室３５は、さらに排気パイプライン３９に開口し、このパイプライン３９は空気／空気熱交換器またはラジエータ４１に連結され、ラジエータ４１はパイプライン４２により、使用目的にあった一定の圧力のバッファ容器４３に連結される。運転中、作動ピストン５４がその上死点にあるとき、エレクトロバルブ３８が開口し、所定量の超高圧の圧縮空気を取り入れた後に閉じる。この空気は減圧され、ピストン５４を下死点に押し、これによりコンロッド５３を介してエンジンクランクシャフト１８が駆動する。ピストン５４が上方へ移動する間、排気エレクトロバルブ４０が開口し、そして作動室内の部分的に減圧された超低温の圧縮空気が、空気／空気熱交換器またはラジエータ４１に移送される。この空気は、このようにして周囲温度に近似の温度まで加熱されバッファ容器４３に移動する間、体積が増加し、大気からかなりの量のエネルギーが取り戻される。第７図は、前述の図を用いて説明されたような空気／空気熱交換器４１の透視図であり、下記の本発明の方法を実施するための装置毎に備えられ、超低温で空気を供給するパイプライン３９と、使用目的にあった温度に加熱された後、空気を押し出す排気パイプライン４２と、を経由して、車輌の空調を提供するものである。再加熱される大気は、パイプライン５５を介して集められ、送風機５６によりラジエータに吹き付けられる。ラジエータ内の圧縮空気に熱量を伝達することによって、大気は冷却され、パイプライン５６に集められる。このパイプライン５６内では、前記バタフライ弁が開口する範囲に応じて、可動バタフライ弁５７が前記空気の全部または一部が車輌の乗客室に向けて、空調を提供する。冷却された空気の流れは、この技術分野で公知のあらゆる手段、例えば、ラジエータ上のキャッシュ、バタフライ弁、高温空気の付加等、によって本発明のこの特徴の原理を変えずに制御可能である。このシステムは、前述の発明の原理を変えることなく、以前記載した他の装置と組み合わせて使用することができる。

【手続補正書】【提出日】平成１２年１月２１日（２０００．１．２１）【補正内容】（１）明細書の第１頁２１行目に「後者の室内」とあるのを、「圧力除去および排気室内」と補正する。（２）明細書の第１頁２６行目に「後者」とあるのを、「燃焼室」と補正する。（３）明細書の第３頁１６行目に「後者」とあるのを、「仕事を伴う圧力除去システム」と補正する。（４）明細書の第８頁２行目に「減少」とあるのを、「低下」と補正する。（５）明細書の第９頁１２行目に「５５」とあるのを、「６５」と補正する。（６）明細書の第９頁１４行目および１５行目に「５６」とあるのを、「６６」と補正する。（７）特許請求の範囲を別紙のとおりに補正する。（８）図面の第２および７図を別紙のとおり補正する。特許請求の範囲１．燃焼または膨張室内に二次空気を注入してエンジンを作動させる二次空気注入ステップを含む無公害または低公害のエンジンの周囲の熱エネルギー、または該エンジンを備えた車輌の周囲の熱エネルギーを回収する方法において、高圧圧縮空気を可変容量系内に導入する圧縮空気導入ステップと、前記圧縮空気を、より低い圧力で最終目的使用する前に、前記可変容量系内で、前記使用目的に必要な圧力に近い圧力に減圧し、結果として該部分的に減圧された圧縮空気を低温に冷却するような仕事を発生する圧力除去ステップと、所定量の熱エネルギーを回収する熱エネルギー回収ステップと、前記圧力除去ステップで前記使用圧力に部分的に減圧された圧縮空気を、前記熱エネルギー回収ステップで回収された熱エネルギーによって加熱し、前記圧縮空気の圧力および／または体積を増加させる加熱ステップと、を含むことを特徴とする熱エネルギー回収方法。２．請求項１に記載の熱エネルギー回収方法が、前記部分的に減圧された低温の圧縮空気を、周囲温度の周囲の空気と熱交換する空気／空気熱交換器に転送する転送ステップを含み、前記熱エネルギー回収ステップが、大気から所定量の熱エネルギーを回収し、前記加熱ステップが、前記転送ステップで転送された圧縮空気を、前記熱エネルギー回収ステップで回収された熱エネルギーによって、前記周囲温度に略等しい温度に加熱し、前記圧縮空気の温度および／または体積を増加させることを特徴とする熱エネルギー回収方法。３．請求項１または２に記載の熱エネルギー回収方法が、前記部分的に減圧された低温の圧縮空気の全てあるいは一部を、前記エンジンのホットエリアに転送する転送ステップを含み、前記加熱ステップにおいて、前記転送ステップで転送された圧縮空気が前記ホットエリア上で加熱され、エンジン冷却系を補助するように作用することを特徴とする熱エネルギー回収方法。４．請求項１乃至３の何れかに記載の熱エネルギー回収方法において、前記圧力除去ステップが、前記可変容量系内の圧力除去中に発生する仕事を回収するステップを含み、該回収された仕事が、機械系、電気系、空気圧系、または油圧系に使用されて、エンジン出力を補助することを特徴とする熱エネルギー回収方法。５．請求項２に記載の熱エネルギー回収方法おいて、周囲の空気が、前記空気／空気熱交換器を通過することにより冷却され、車輌の空調に使用することを特徴とする熱エネルギー回収方法。６．燃焼または膨張室内に二次空気を注入してエンジンを作動させる二次空気インジェクタと、高圧圧縮空気を貯蔵する高圧貯蔵装置と、該高圧貯蔵装置に高圧空気吸気パイプラインを介して連結される可変容量系と、前記高圧空気吸気パイプラインに設けられ、該パイプラインの開閉を制御して、前記可変容量系への所定量の前記高圧圧縮空気の導入を許可または禁止する第１のエレクトロバルブと、前記可変容量系に導入された圧縮空気を最終使用目的に必要な圧力に近い圧力にまで減圧させ、仕事を発生し、該部分的に減圧された圧縮空気を低温に冷却する圧力除去手段と、前記可変容量系に排気パイプラインを介して連結され、前記排気パイプラインを介して移送された前記低温の部分的に減圧された圧縮空気を周囲温度に近い温度に加熱して体積を増加させる空気／空気熱交換器と、前記排気パイプラインに設けられ、該パイプラインの開閉を制御して、前記可変容量系から前記熱交換器への前記部分的に減圧された圧縮空気の導入を許可または禁止する第２のエレクトロバルブと、前記熱交換器に連結され、該熱交換器から前記圧縮空気が移送されるとともに、前記二次空気インジェクタに連結され、前記圧縮空気を前記二次空気インジェクタに供給する実質的に定圧の容器と、を備えたことを特徴とする無公害または低公害のエンジンの周囲の熱エネルギー、または該エンジンを備えた車輌の周囲の熱エネルギーを回収する熱エネルギー回収装置。７．請求項６に記載の熱エネルギー回収装置において、該可変容量系内の圧力除去中に発生する仕事が回収され、機械系、電気系、空気圧系、または油圧系に使用されて、エンジン出力を補助することを特徴とする熱エネルギー回収装置。８．請求項７に記載の熱エネルギー回収装置において、前記可変容量系が、両端で閉じたピストンシリンダと、該ピストンシリンダ内に摺動可能に収容されたピストンと、含むとともに、該ピストンによって圧力除去および作動室と、背圧室と、が区画形成され、該圧力除去および作動室に前記高圧空気吸気パイプラインおよび前記排気パイプラインが開口し、前記圧力除去手段が、前記エンジンと同位相で該エンジンにより回転する制御カムと、前記制御カム上で作動するベアリングが設けられた一端、および前記ピストンを所定の位置に押し戻すスプリングが設けられた他端を有し、前記ピストンに取り付けられ、該ピストンを位相制御する制御および／または運動伝達ロッドと、前記圧力除去および作動室で発生した仕事を回収する仕事回収部と、を含み、始め、前記容器が前記二次空気インジェクタに連結され、次に、前記容器が前記背圧室に連結され、これにより圧力除去の終了時に、前記圧力除去手段によって減圧される前記圧縮空気の圧力を制御でき、前記圧力除去および作動室と前記背圧室との圧力の均衡を保ち、前記スプリングにより開始位置に前記ピストンを押し戻すことを特徴とする熱エネルギー回収装置。９．請求項８に記載の熱エネルギー回収装置において、前記仕事回収部が、前記燃焼または膨張室に開口するシリンダと、該シリンダ内に摺動可能に収容された加圧ピストンと、前記ロッドに機械的に連結され、前記加圧ピストンの移動を制御する圧力レバーと、を含み、前記仕事を発生する圧力除去手段が、ある場合、前記加圧ピストンを前記カムにより位相制御する間、前記燃焼または膨張室内の空気の圧力を加圧し、他の場合、前記圧力除去および作動室内の空気を減圧中に、前記ピストンが前記制御ロッドを介して前記圧力レバーに作用して前記加圧ピストンを押し戻し、これにより前記燃焼または膨張室内の圧力を増加させ、その結果前記エンジンの性能を強化することを特徴とする熱エネルギー回収装置。 10．請求項８または９の何れかに記載の熱エネルギー回収装置において、前記仕事回収部が、前記制御ロッドに設けられたコイルと、該コイル内で摺動するフェライトコアと、を含む、前記スプリングによって開始位置に復帰されるアッセンブリを備え、仕事を発生する前記圧力除去手段を使用して、電気エネルギーを供給することを特徴とする熱エネルギー回収装置。 11．請求項１０に記載の熱エネルギー回収装置が、仕事を発生する前記圧力除去手段を使用して、前記フェライトコアおよび前記コイルを介して電気を発生するとともに、前記燃焼または膨張室内の空気の圧力を高めること特徴とする熱エネルギー回収装置。 12．請求項６または７の何れかに記載の熱エネルギー回収装置において、前記可変容量系が、一端で閉じたシリンダと、該シリンダ内に摺動可能に収容されたピストンと、該ピストンによって一端側に区画形成された圧力除去および作動室とを含み、該圧力除去および作動室に前記高圧空気吸気パイプラインおよび前記排気パイプラインが開口し、前記圧力除去手段が、該ピストンをエンジンクランクシャフトに連結するコンロッドを含み、前記第１のエレクトロバルブが開口し、前記圧力除去および作動室に前記高圧空気貯蔵装置から前記高圧空気吸気パイプラインを介して所定量の高圧圧縮空気が導入され、該導入された高圧圧縮空気が前記ピストンを押す間、前記空気が減圧され、前記エンジンクランクシャフトで直接回収される仕事が発生し、これにより前記空気が超低温に冷却され、前記ピストンが上死点に復帰したとき、前記第２のエレクトロバルブが開口し、前記排気パイプラインを介して、前記圧力除去および作動室内の減圧された低温圧縮空気が前記熱交換器に移送され、該熱交換器が、前記圧縮空気を周囲温度に近い温度に加熱し、体積を増加させ、前記熱交換器を停止したとき、次に前記空気が、前記圧縮二次空気インジェクタに連結される前記容器に向けられることを特徴とする熱エネルギー回収装置。 13．請求項６乃至１２の何れかに記載の熱エネルギー回収装置が、周囲の空気を、前記空気／空気熱交換器に通過させることにより、前記熱交換器内を通過する前記圧縮空気に熱量を移動し、冷却し、車輌の空調を提供するのに使用されるとともに、前記周囲の空気が前記熱交換器に吹き付けられるように設けられたマニホールドと、前記周囲の空気を導入して前記マニホールドに送風するとともに、前記熱交換器を通過した前記周囲の空気をパイプラインを介して車輌の乗客室内に導入する送風機と、前記パイプラインに設けられ、前記乗客室内に導入される空気の量を制御して、前記空調を調整する可動バタフライ弁と、を備えたことを特徴とする熱エネルギー回収装置。【図２】【図７】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims

【特許請求の範囲】１．燃焼または膨張室内に二次空気を注入することによって作動するとともに、高圧空気の貯蔵装置を有する無公害または低公害のエンジンの周囲の熱エネルギー、または該エンジンを備えた車輌の周囲の熱エネルギーを回収する方法において、前記高圧貯蔵装置内の前記圧縮空気をより低い圧力で最終目的使用する前に、シリンダ内のピストンなどの可変容量系内で、前記使用目的に必要な圧力に近い圧力に減圧し、結果として前記部分的に減圧された圧縮空気を低温に冷却させるような仕事を発生することを特徴とし、さらに、前記使用圧力に部分的に減圧された圧縮空気を熱交換器に転送し、所定量の熱エネルギーを回収することによって、前記圧縮空気を加熱し、前記圧縮空気の圧力および／または体積を増加させることを特徴とするエンジンまたは車輌の周囲の熱エネルギーを回収する方法。２．請求項１に記載の方法において、前記部分的に減圧された低温の圧縮空気を、周囲温度の周囲の空気と熱交換する熱交換器に転送し、前記周囲温度に略等しい温度に加熱し、大気から所定量の熱エネルギーを回収して、前記圧縮空気の温度および／または体積を増加させることを特徴とする方法。３．請求項１または２に記載の方法において、前記超低温減圧空気の全てあるいは一部が、前記エンジンのホットエリア上で加熱され、エンジン冷却系を補助するように作用し、前記熱交換器を通過する通路と組み合わせても、組み合わせなくても良いことを特徴とする方法。４．請求項１乃至３の方法の適用であって、前記可変容量系内の圧力除去中に発生する仕事が、回収され、機械系、電気系、空気圧系、または油圧系に使用されて、エンジン出力を補助することを特徴とする適用。５．請求項２に記載の方法の適用であって、周囲の空気が、前記空気／空気熱交換器を通過することにより冷却され、車輌の空調に使用されることを特徴とする適用。６．請求項４に記載の適用を実施する装置であって、前記可変容量系が、制御ロッドおよび／または運動伝達ロッド（３２、３４）に取り付けられ、両端で閉じたシリンダ（３１）内で摺動するピストン（３０）から構成され、前記シリンダが、一端で、高圧吸気パイプライン（３７）が開口する圧力除去および作動室（３５）への入力を調節し、エレクトロバルブ（３８）が前記パイプラインの開閉を制御して、所定量の高圧圧縮空気の導入を許可または禁止し、前記ピストンを押して前記空気が減圧され、仕事が発生し、前記空気が低温に冷却され、前記ピストン（３０）が適切な位置に戻るとき、エレクトロバルブ（４０）によって開閉が制御される排気パイプライン（３９）が、低温の部分的に減圧された圧縮空気を熱交換器（４１）に推し進め、該熱交換器（４１）により、前記圧縮空気を周囲温度に近い温度に加熱して、体積を増加させ、次いで該熱交換器（４１）によってラジエータから出た圧縮空気が実質的に定圧の容器（４３）に移送され、始め、前記容器（４３）が圧縮二次空気インジェクタ（２２）に連結され、次に、前記容器（４３）が背圧室（３６）に連結され、これにより、圧力除去の終了時に得られた圧力を制御でき、後者の両側の圧力の均衡を保ち、スプリング（４６）により開始位置に前記ピストンを押すことを特徴とする装置。７．請求項４に記載の適用を実施する装置において、前記仕事を発生する圧力除去システムが、ある場合、前記燃焼または膨張室（２）に開口するシリンダ（２５）内で摺動する加圧ピストン（２６）の制御を補助し、カム（２９）により位相制御がなされる間、前記燃焼室内の空気の圧力を加圧し、他の場合、前記圧力除去および作動室（３５）内の所定量の高圧圧縮空気の減圧によりピストン（３０）を押し、該ピストン（３０）が、制御ロッド（３４）により圧力レバー（２７、２８）に作用するとともに、前記加圧ピストン（２６）を押し戻し、これにより前記燃焼または膨張室（２）内の圧力が増加し、その結果前記エンジンの性能が強化されることを特徴とする装置。８．請求項４に記載の適用を実施する装置において、仕事を発生する前記圧力除去システムを使用して、電気エネルギーを供給し、前記制御ロッド（３４）が、コイル（５０）内で摺動するフェライトコア（４９）と、開始位置に復帰させるためのスプリング（４６）と、を備えたことを特徴とする装置。９．請求項７および８に記載の装置において、仕事を発生する前記圧力除去システムを使用して、フェライトコアおよびコイル（４９）を介して電気を発生するとともに、請求項６に記載の燃焼または膨張室（２）内の空気の圧力を高めること特徴とする装置。 10．請求項１乃至４に記載の方法を適用および実施する装置において、前記貯蔵装置（２３）内の前記高圧圧縮空気が可変容量系内で減圧され、該可変容量系がエンジンクランクシャフト（１８）にコンロッド（５３）を介して連結され、一端で閉じたシリンダ（５５）内を摺動するピストン（５４）から構成され、前記シリンダ内のピストン上部の室への入力を調節し、高圧吸気パイプライン（３７）が前記室に開口し、該パイプラインの開閉がエレクトロバルブ（３８）により制御されて、所定量の高圧圧縮空気の導入が許可または禁止され、前記ピストン（５４）を押す間、該空気が減圧され、エンジン主軸（１８）で直接回収される仕事を発生し、これにより超低温に冷却され、前記ピストン（５４）が上死点に復帰したとき、エレクトロバルブ（４０）により開閉が制御される排気パイプライン（３９）が、減圧された低温圧縮空気を前記熱交換器（４１）に移送させ、該熱交換器（４１）が、周囲温度に近い温度に空気を加熱して、体積が増加し、前記ラジエータを停止したとき、次に前記空気が、圧縮二次空気インジェクタ（２２）に連結される実質的に定圧の容器（４３）に向けられることを特徴とする装置。 11．請求項５に記載の適用を実施する装置において、冷却し、前記ラジエータを通過する圧縮空気に熱量を移動するために、前記周囲の空気を導入してマニホールド（５５）に送風するとともに、空調のためにパイプライン（５６）を介して車輌の乗客室内に導入する送風機（５６）と、導入される空気の量を制御して、前記空調を調整する可動バタフライ弁（５７）と、を備えたことを特徴とする装置。