JP2010520412A5 - - Google Patents

Description

図１〜図８に示されたことは、内燃機関と蒸気機関が組み合わされたエンジン１０の概略図であって、シリンダー１２内にあるカップ状のピストン１４は本来のピストンとは違い外部１６はもちろん内部１８両側が全て精密に研磨仕上げされてシリンダー１２の内壁面１２ａと固定された蒸気シリンダーヘッド間の環形隙間１１を通過しながら往復運動する。

Claims (21)

1. 内燃機関及び蒸気エンジンとの組み合わせであって、前記内燃機関の熱は、ピストン運動を補助するための蒸気を生成し、
   前記エンジンは、
   ピストンを有する少なくとも１のシリンダーを備え、該ピストンは、動作可能にクランクシャフトに接続されるとともに、前記シリンダー内での往復運動のために、前記ピストンの一端部と他端部で、前記シリンダー内にある、内燃機関の燃焼室と蒸気室との間に取り付けられ、これにより、燃焼圧と蒸気圧が前記ピストンの前記一端部と他端部に作用し、動作中に運動を与え、
   前記エンジンは、さらに、
   少なくとも１の蒸気排気口を備え、該排気口は、前記シリンダー側壁に配置され、該側壁は、前記シリンダーの側壁を通じて、前記シリンダーの前記側壁の位置にて蒸気を排気するために、前記シリンダーの前記側壁を介して、前記蒸気室と連通し、前記シリンダーの前記側壁は、蒸気膨張室の一端に位置されたキャップ（２０）に対してほぼ横に配列され、前記ピストンが、シリンダーの内壁と固定された蒸気シリンダーヘッドとの間の環形隙間（１１）内を往復運動するように設けられ、前記固定された蒸気シリンダーヘッドが前記ピストン内に位置づけられ、前記固定された蒸気シリンダーヘッドが前記キャップ（２０）を備え、
   前記キャップ（２０）は、ピストン係合圧縮リングを支持するシリンダーカラー部を有し、
   前記キャップ（２０）は、シリンダー中間部を横断し、該シリンダー中間部の端部は、前記排気口と前記クランクシャフトとの間にあって、前記キャップ（２０）は、前記シリンダーの内壁から中心に間隔をおいて配され、該間隔に前記ピストンを収容し、
   前記エンジンは、さらに、
   蒸気吸気バルブを備え、該バルブは、前記キャップ（２０）を介して連通し、燃焼室において生成される廃燃焼熱で燃焼させることで、過熱器（１０４）から蒸気室へと入る蒸気注入を制御することを特徴とする、内燃機関及び蒸気エンジンとの組み合わせ。
2. 追加熱を、過熱器を経てダクトに通される蒸気へと変換するために、及び空気汚染を減少させるために、空気が過熱器に流入され、排気ガスの燃焼を促進し、前記過熱器は、前記エンジンの少なくとも１の内燃機関の排気口に連結され、前記排気ガスを前記過熱器へと供給することを特徴とする、請求項１記載のエンジン。
3. 少なくとも１のブレードは、前記蒸気加熱器に取り付けられ、前記過熱器（１０４）内の前記ガスの旋回運動を促進するためのガス流は、未燃の排気ガス成分の燃焼を増大させることを特徴とする、請求項１記載のエンジン。
4. オイルと燃焼生成物を、周縁収集チャネルへと輸送するために前記ピストン上のオイルストリッパを含み、前記周縁収集チャネルは、蒸気配管に入る前にオイル及び燃焼生成物を得て除去するために前記シリンダーの内壁に位置されることを特徴とする、請求項１記載のエンジン。
5. 前記エンジンは、蒸気エンジンスロットル、蒸気排気量制御又は蒸気吸気バルブを制御するエンジンコントローラに連結されることで、前記エンジンに供給された蒸気の温度及び圧力、前記エンジンに蒸気を供給する過熱器（１０４）の出力、エンジン負荷及びエンジンｒｐｍの中から選択される１又はそれより多いエンジン作動変数の変化に応じて、前記吸気バルブを介して蒸気の遮断を変動させることを特徴とする、請求項１記載のエンジン。
6. 前記エンジンが車両に取り付けられ、前記蒸気室が連結されることで、ブレーキの間、運動エネルギーを保存するために、圧縮空気を貯蔵タンクへと移し、圧縮空気が前記車両を前進させるために前記蒸気室へと供給されることを特徴とする、請求項１記載のエンジン。
7. 前記エンジン内に補助排気量室を備え、該補助排気量室は、選択された半径のスロットルダクトを介して前記蒸気室と連通し、より低いｒｐｍではより多くの有効隙間容積を提供し、より高いｒｐｍではより減少された有効隙間容積を提供することを特徴とする、請求項１記載のエンジン。
8. 廃燃焼熱により燃焼された、過熱器（１０４）からの蒸気により部分的に動力を供給する内燃機関とエンジンとの組合せであって、前記エンジンは、単一のピストンを有する少なくとも１のシリンダーを備え、該ピストンは、前記ピストンの一端部と他端部に作用する前記シリンダー内の往復運動のために、内燃機関室と蒸気室との間に密閉して取り付けられ、
   前記エンジンはさらに、
   固定された蒸気シリンダーヘッドを備え、前記シリンダーヘッドは、前記ピストンの内部表面に密閉及び摺動自在に係合され、前記ピストンは、動作可能にクランクシャフトに関連付けられ、
   前記エンジンは、
   前記蒸気室と蒸気チェストとの間を連通する前記キャップ（２０）内に蒸気吸気バルブを備え、前記蒸気チェストは、前記キャップの反対側の前記シリンダー内部で、前記ピストンを収容するとともに加熱するための前記蒸気室から、蒸気ジャケットの前記キャップ（２０）まで位置され、前記蒸気室は燃焼室からの熱の直接的な伝導の他に、前記蒸気チェストからの熱伝導により加熱され、
   前記エンジンは、さらに、
   少なくとも１の蒸気排気口を備え、該排気口は、前記シリンダー側壁に配置され、該側壁は、前記シリンダーの側壁を通じて、前記シリンダーの前記側壁の位置にて蒸気を排気するために、前記シリンダーの前記側壁を介して、前記蒸気室と連通し、前記シリンダーの前記側壁は、蒸気膨張室の一端に位置されたキャップ（２０）に対してほぼ横に配列され、前記ピストンが、シリンダーの内壁と前記固定された蒸気シリンダーヘッドとの間の環形隙間（１１）内を往復運動するように設けられ、前記固定された蒸気シリンダーヘッドが前記ピストン内に位置づけられ、前記固定された蒸気シリンダーヘッドが前記キャップ（２０）を備えてなる
   ことを特徴とする、内燃機関とエンジンとの組合せ。
9. 内燃機関とエンジンとの組合せであって、蒸気は内燃機関から生じる廃熱により生成され、前記エンジンは、ピストンを有する少なくとも１のシリンダーを備え、該ピストンは、燃焼室と蒸気室との間の前記シリンダー内部に取り付けられ、各室は、前記シリンダー内部にあることで、前記ピストンは、内燃機関及び前記ピストンの一端部と端部の蒸気により、動力が供給され、前記蒸気室は、前記ピストンと固定された蒸気シリンダーヘッドとの間で、前記蒸気室の一端にて、位置されることで、前記シリンダーヘッドは前記蒸気室の一端を密閉し、
   前記エンジンは、さらに、
   前記蒸気シリンダーヘッドにおいて蒸気吸気バルブを備え、該蒸気吸気バルブは、前記蒸気室へと蒸気を流入させ、前記蒸気室は、前記蒸気室に連通する前記ピストンの壁に開口部を備える蒸気排気バルブを有し、前記蒸気室が前記シリンダーにおける排気口に配列されると、前記排気口が開かれ、
   前記蒸気室が膨張した状態であって、圧縮リングを支持する前記ヘッド上のカラー部を有し、前記圧縮リングが前記ピストンの内部表面に摺動自在に密閉を提供する場合、連続的なピストン運動の後すぐに、前記蒸気室の容積を減少させ、クランクシャフトに回転を伝え、該クランクシャフトを用いて、前記ピストンは動作可能に関連付けられ、
   前記エンジンは、さらに、
   前記排気口は、前記シリンダー側壁に配置され、該側壁は、前記シリンダーの側壁を通じ、前記シリンダーの前記側壁の位置にて蒸気を排気するために、前記シリンダーの前記側壁を介して、前記蒸気室と連通し、前記シリンダーの前記側壁は、前記蒸気室の一端に位置されたシリンダーヘッドに対してほぼ横に配列され、前記ピストンが、シリンダーの内壁と固定された蒸気シリンダーヘッドとの間の環形隙間（１１）内を往復運動するように設けられ、前記固定式蒸気シリンダーヘッドが前記ピストン内に位置づけられ、前記固定式蒸気シリンダーヘッドが前記キャップ（２０）を備えてなる
   ことを特徴とする、内燃機関とエンジンとの組合せ。
10. 前記キャップ（２０）は、前記ピストンの内壁に密閉して係合するカラー部を有し、前記ヘッドは、エンジンクランクケースに接続された支持部材の自由端部に支持されることを特徴とする、請求項１記載のエンジン。
11. 前記エンジンは、多気筒エンジンであり、少なくとも１のバルブは、蒸気を異なる選択された数のシリンダーへと提供するために、前記過熱器（１０４）と少なくとも１のシリンダーとの間に接続され、これにより、ボイラー出力と蒸気シリンダーの排気量との間で、より一定の比率を持続することを補助することを特徴とする、請求項１記載のエンジン。
12. 内燃機関及び蒸気エンジンとの組み合わせであって、前記エンジンは、
    少なくとも１のシリンダーを備え、該シリンダーは、クランクケースに接続される一端と、燃焼吸気口と燃焼排気口とともに燃焼室を有するもう一方の端部を有し、前記吸気口は、可燃性燃料を燃焼室へと提供するのに適合され、
    前記エンジンはさらに、
    前記燃焼室と蒸気膨張室との間のシリンダー内に密閉及び摺動自在に取り付けられるピストンを備え、前記燃焼室は前記ピストンの一端部に位置づけられ、前記蒸気膨張室は前記ピストンの他端部に位置づけられ、
    前記エンジンはさらに、
    一端に前記ピストンに接続され、もう一方の一端にクロスヘッドを有するピストンロッドと、
    前記クロスヘッドとクランクシャフトとの間に固定された接続ロッドと、
    前記ピストンロッド、及び前記ピストンのスカートの内側表面に密閉及び摺動自在に係合される固定された蒸気シリンダーヘッドを備え、該蒸気シリンダーヘッドは、支持カラムの一端に固定されたキャップ（２０）を備え、前記支持カラムは前記クランクケースにより支持されるもう一方の端部を有し、前記カラムは、前記キャップに隣接した前記シリンダー内で包囲される上表面と中央表面を定義し、蒸気ソースは、前記キャップ（２０）内の蒸気吸気バルブと連通する前記燃焼室からの廃熱により生成され、
    前記エンジンはさらに、
    前記エンジン内の蒸気排気バルブを備え、該バルブは、該バルブからの蒸気を排気するための蒸気膨張室と連通するのに適合され、
    前記エンジンは、さらに、
    少なくとも１の蒸気排気口を備え、該排気口は、前記シリンダー側壁に配置され、該側壁は、前記シリンダーの側壁を通じて、前記シリンダーの前記側壁の位置にて蒸気を排気するために、前記シリンダーの前記側壁を介して、前記蒸気室と連通し、前記シリンダーの前記側壁は、蒸気膨張室の一端に位置された前記キャップ（２０）に対してほぼ横に配列され、前記ピストンが、シリンダーの内壁と固定された式蒸気シリンダーヘッドとの間の環形隙間（１１）内を往復運動するように設けられ、前記キャップ（２０）を備えた固定された蒸気シリンダーヘッドが前記ピストン内に位置づけられてなる
    ことを特徴とする、内燃機関及び蒸気エンジンとの組み合わせ。
13. 内燃機関と蒸気エンジンの組み合わせにおいて、
    内燃機関の熱は、過熱器（１０４）内で、蒸気を生成することで、ピストンの運動を補助し、前記エンジンは多気筒エンジンであり、
    各シリンダーは、前記ピストンの一端部と他端部での前記シリンダー内にある、内燃機関室と蒸気室との間で、前記シリンダー内での往復運動のために取り付けられるピストンと、
    前記シリンダー壁を経て蒸気を排気するための、各蒸気室を連通する少なくとも１の蒸気排気口と、
    前記蒸気加熱器と異なる１のシリンダーとの間でそれぞれ接続される複数の蒸気バルブを有し、
    エンジン管理コントローラは、前記蒸気バルブの開閉のために接続され、これにより、蒸気が異なる数のシリンダーに対して供給されることで、蒸気加熱器の出力の増加又は前記蒸気加熱に対して供給された熱の増加に反応して、前記エンジンの蒸気排気量を増大させ、及び蒸気加熱器の出力の減少又は前記蒸気加熱に対して供給された熱の減少に反応して、蒸気排気量を減少させ、この結果、蒸気加熱器の出力と蒸気排気量との間の比率を制御し、
    前記エンジンは、さらに、
    少なくとも１の蒸気排気口を備え、該排気口は、前記シリンダー壁に配置され、該シリンダー壁は、前記シリンダー壁を通じて、前記シリンダーの前記シリンダー壁の位置にて蒸気を排気するために、前記シリンダー壁を介して、前記蒸気室と連通し、前記シリンダー壁は、蒸気膨張室の一端に位置されたキャップ（２０）に対してほぼ横に配列され、前記ピストンが、シリンダーの内壁と固定式蒸気シリンダーヘッドとの間の環形隙間（１１）内を往復運動するように設けられ、前記固定式蒸気シリンダーヘッドが前記ピストン内に位置づけられ、前記固定式蒸気シリンダーヘッドが前記キャップ（２０）を備えてなることを特徴とする、内燃機関と蒸気エンジンの組み合わせ。
14. 各ピストンは、開口部を有し、前記ピストンにおける前記開口部は、前記シリンダーにおける蒸気排気口と配列される際に、該開口部を通って、蒸気が前記蒸気室から排気することが可能であることを特徴とする、請求項１記載のエンジン。
15. 前記ピストンにおける排気開口部が前記排気口と配列される際に、蒸気は前記排気口を通って、前記蒸気室から排気されることを特徴とする、請求項１０記載のエンジン。
16. 前記蒸気吸気バルブがキャップ（２０）にバンプバルブを含み、当該バンプバルブと噛み合う位置でピストン内部にバルブリフターを設置してピストンが動けばバンプバルブを開放して蒸気室から蒸気チェストに蒸気が入るようにすることを特徴とする請求項１記載のエンジン。
17. 前記蒸気吸気バルブがシリンダー毎に一つずつ連結されて、ボイラー出力が増加するほど次第に多くのシリンダーに蒸気が入ってボイラー出力が低くなるほど次第に少ないシリンダーに蒸気が入るようにコントローラにより蒸気バルブが順次に開放されることを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
18. 前記蒸気吸気バルブが可変カットオフを有し、蒸気スロットルから前記蒸気吸気バルブを介して蒸気室内に蒸気が入って、エンジン作動変数とカットオフと蒸気スロットルのセッティング値を調整するための運転手のスロットル制御行為による入力値とエンジン作動変数を受けるコントローラによりカットオフと蒸気スロットルが調整されることを特徴と
    する請求項１に記載の複合エンジン。
19. 前記内燃機関が多気筒機関であって、一側のシリンダーの排気管と他のシリンダーの吸気管の間に、前記一側のシリンダーの排出蒸気を他のシリンダーに供給する時にコンパウンディングを達成するバルブ手段を有することを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
20. 前記ピストンがスチールスリーブを有し、当該スチールスリーブがピストンリング接触面を提供することを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
21. 前記蒸気吸気バルブがキャップ（２０）にバンプバルブを含み、当該バンプバルブと噛み合う位置でピストン内部にバルブリフターを設置してピストンが動けばバンプバルブを開放して蒸気室から蒸気チェストに蒸気が入るようにすることを特徴とする請求項８に記載のエンジン。