JP2014525002A - 圧縮空気補充回路を備える圧縮空気エンジンアセンブリ - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
圧縮空気動力エンジンの早期研究者は仏国MDI会社のデザインGuy Negreであり、彼は、2002年にNo.1の純空気動力の経済型家庭用乗用車を開発した。圧縮空気エンジンへの研究について、特許文献FR2731472A1、US6311486B1、US20070101712A1等を参照する。
特許文献FR2731472A1は、燃料供給と圧縮空気供給という二種のモードで作動できるエンジンを開示し、高速道路でガソリン或ディーゼル油のような普通燃料を使用し、低速道路、特に市街区及び郊外で、圧縮空気(或はその他の如何なる非汚染圧縮空気)を燃焼室に注入する。このようなエンジンは部分的に燃料消耗量を低減したが、依然として燃油作動モードを使用するため、排出問題を依然として解決していない。
更に汚染を低減するために、特許文献US6311486B1には、このタイプのエンジンは、三つの独立的な室、即ち、吸気圧縮室、膨張排気室と定容積燃焼室を使用し、吸気圧縮室はバルブを介して定容積燃焼室に接続し、定容積燃焼室はバルブを介して膨張排気室に接続する純空気動力エンジンを開示する。このようなエンジンの問題の一つとして、圧縮気体が吸気圧縮室から膨張排気室までの経過時間が長く、ピストンを駆動して仕事する動力源ガスの取得時間が長く、且つ膨張排気室から排出された高圧ガスが使用されていないので、このようなエンジンの作動効率及び単回ガス充填の持続作動時間を制限する。
国内で、圧縮空気エンジンの研究着手が遅く、現在研究は殆ど理論検討と概念設計段階にあり、圧縮空気の排出及び高圧圧縮空気の制御と配分問題を解決していなく、圧縮空気エンジンの製品化までのプロセスに、まだ長い道がある。
パイプライン(14)を介して外部ガス充填装置と接続する高圧空気貯蔵タンクセット(13)と、
パイプライン(15)を介して高圧空気貯蔵タンクセット(13)と接続する定圧タンク(16)と、を含んでいる空気動力エンジンアセンブリにおいて、
パイプライン(17)を介して定圧タンク(16)と繋がる吸気制御速度調整弁(23)と、
コントローラシステム(6)と、
エンジン本体(1)のクランクシャフト(56)と接続するマルチシリンダー動力配分器(2)と、
マルチシリンダー動力配分器(2)と接続することで、クランクシャフト(56)により動力が伝達される動力設備(4)と、
センサー(24、242)により検出された信号に基づいて吸気制御速度調整弁(23)を制御する電子制御ユニットECU(29)と
排気集気管(28)の流体と接通することで、排気集気管(28)により排出される排ガスをエンジン本体(1)に補充・供給する圧縮空気補充回路と
を更に含んでいることを特徴とする圧縮空気補充回路を備える空気動力エンジンアセンブリを提供する。
好ましくは、前記圧縮空気補充回路は更にシーケンスバルブを含んでおり、空気圧縮機で加圧された排ガスの圧力が15MPaより小さい時に、排ガスが直接にシーケンスバルブを経由して定圧タンクに送られる。
実施形態では、電動タービンワンウェイ排気器と排ガス回収タンクとの間にワンウェイバルブが設置されることによって、排ガスが排ガス回収タンクから逆に電動タービンワンウェイ排気器に流れるのを防止する。好ましくは、コンデンサーと高圧空気貯蔵タンクセットとの間のパイプラインに、排ガスフィルター及び/或はワンウェイバルブが設置される。排ガスフィルターは、加圧後の排ガスを浄化処理することによって、濾過された排ガスが高圧空気貯蔵タンクセットの貯蔵に好適する。同時に、ワンウェイバルブの存在により、高圧圧縮空気が高圧空気貯蔵タンクセットからの逆流を防止する。その他の実施形態では、前記吸気制御速度調整弁は電磁比例弁或は電磁比例弁と減圧弁との組合せであり、これでエンジンの高速、中速と低速時に圧縮空気吸気に対するニーズを便利に実現できる。
好ましくは、前記コントローラシステムは、高圧コモンレール式定圧パイプ、コントローラ上蓋、コントローラ中部台座とコントローラ下台座を含んでおり、前記コントローラ上蓋、コントローラ中部台座とコントローラ下台座は相次いでボルトを介して着脱可能に密封接続される。
且つ、前記コントローラ中部台座にもコントローラ吸気弁、コントローラバルブスプリングとコントローラバルブシートプッシュが接続され、前記コントローラバルブは、コントローラバルブスプリングの予作用力を受け、エンジンが吸気を要らない時に、コントローラバルブシートプッシュに当接する。
好ましくは、前記コントローラ下台座にコントローラバルブの開閉を制御するコントローラタペットが設置され、当該コントローラタペットは、吸気カムシャフトにより作動される。
本発明のマルチシリンダー動力配分器は、多種の方式を介してクランクシャフトと接続でき、モデル実施形態では、マルチシリンダー動力配分器は内歯歯車を介して、クランクシャフトにおけるフライホイールのリングギアと接合するこれで、クランクシャフトからの動力を受ける。
更に、マルチシリンダー動力配分器の第一段及び第二段の遊星歯車が相互に遊星歯車ピンを介して接続し、第二段及び第三段の太陽歯車との間が太陽歯車ピンを介して接続し、第三段及び第四段との間も遊星歯車ピンを介して接続し、第四段及び第五段との間も太陽歯車を介して接続する。これで、第一段から第五段までの各段との間に運動接続を実現し、且つ動力を第一段から第五段まで伝達できる。
現在図1を参照して、図1は、本発明の2ストローク圧縮空気エンジンアセンブリによる総体見取図で、図の中での矢印は、空気気流の流れ方向を表す。図1では、圧縮空気エンジンアセンブリは、エンジン本体1、マルチシリンダー動力配分器2、動力設備4、コントローラシステム6、空気圧縮機7、コンデンサー11、排ガス回収タンク9、高圧空気貯蔵タンクセット13、定圧タンク16、吸気制御速度調整弁23、電動タービンワンウェイ排気器19、電子制御ユニットECU29、圧力制限弁702、シーケンスバルブ703と排ガスマフラー22を含む。図1の示すように、高圧空気貯蔵タンクセット13は、圧縮空気入り口パイプライン14を介して、外部ガスステーション或は外部ガス充填装置と接続するこれで、外部から必要な高圧圧縮空気を取得する。圧縮空気入り口パイプライン14に、流量計A、圧力計Pと手動制御スイッチ(示されていない)が設置されている。流量計Aは高圧空気貯蔵タンクセット13に入る圧縮空気の流量を測定・監視し、圧力計Pは、高圧空気貯蔵タンクセット13に入る圧縮空気の圧力を測定・監視する。外部ガス充填装置或はガスステーションを使用して、高圧空気貯蔵タンクセット13にガスを充填する必要がある場合、手動制御スイッチを入れ、高圧圧縮空気は高圧空気貯蔵タンクセット13に入り、圧縮空気入り口のパイプライン14での流量計Aと圧力計Pが規定数値に達する時、手動制御スイッチを切れて、高圧空気貯蔵タンクセット13のガス充填プロセスを完成するこれで、既定圧力、例えば30MPaの下での圧縮空気を取得できる。空気貯蔵タンクの安全性を保証するために、高圧空気貯蔵タンクセット13で一つ、二つ或は幾つかの安全弁(示されていない)を設置してもよい。
エンジン本体1に、エンジンを起動する起動器39及びベルト車のような接続部品を介してクランクシャフトと接続する発電機391、潤滑油戻り用シリンダーブロックオイルパン44及びエンジンオイルを濾過するエンジンオイルフィルター2が設置される。当該発電機391は、全体式交流発電機、ブラシ無し式交流発電機、ポンプ付き式交流発電機或は永磁発電機等であってもよい。エンジンが作動する時にエンジンアセンブリに給電し、且つバッテリ或は蓄電池(未図示)を充電する。
次ぎ、図8を参照して、図8は図2のエンジン本体1の排気カムシャフト800構造見取図である。排気カムシャフト800は、ユニットカム81とスプロケット83を含む。実施形態では、ユニットカム81は、6個のユニットカムを含んでおり、それぞれ第一ユニットカム81a、第二ユニットカム81b、第三ユニットカム81c、第四ユニットカム81d、第五ユニットカム81e及び第六ユニットカム81fである。オプションの実施形態では、ユニットカム81の数量は、1個、2個、4個、6個の、8個、12個或はより多いであってもよく、これは、エンジンシリンダー数と各シリンダーの排気弁個数の次第である。本発明の実施形態では、各ユニットカム81は、2個のカム82を含んでおり、各カム82はその相応な排気弁62の開きを制御する。図8での優先的な実施形態では、各個ユニットカム81の位相を次のように設置し、即ち、第一ユニットカム81aが第二ユニットカム81Bに対して120度角度と成し、第二ユニットカム81bが第三ユニットカム81cに対して120度角度となし、第三ユニットカム81cが第四ユニットカム81cに対して180度角度を成し、第四ユニットカム81dが第五ユニットカム81eに対して-120度角度となし、第五ユニットカム81eが第六ユニットカム81fに対して-120度角度を成すことである。このような設置の下でのユニットカムは、実現できるユニットカムの作動順序は、次の通り、即ち、第一及び第五ユニットカムが同時に作動し、この後第三及び第六ユニットカムが共に作動し、最後に第二及び第四ユニットカムが共に作動する。これで、相応なエンジンシリンダーの作動順序は下記の通り、即ち、1-5シリンダー、3-6シリンダー及び2-4シリンダーである。本発明の教導によって、当業者は、本発明と異なるユニットカム及び作動位相及び作動順序を設計できるが、全部本発明の範囲に属する。
Claims (12)
- シリンダー(40)と、圧縮空気を吸気させるためのエアチューブ穴(402)及び排ガスを排出させるための排気穴(272)が設置されるシリンダーヘッドシステム(36)と、吸気管ライン(42)と、排気管ライン(27)と、ピストン(51)と、リンク(54)と、前記ピストン(51)がリンク(54)を介して接続されるクランクシャフト(56)と、排気カムシャフト(800)と、吸気カムシャフト(200)と、前記クランクシャフト(56)とカムシャフト(800、200)に伝動するためのフロントギャケースシステム(43)と、リアギヤケース(33)と、を含むリンクシリンダーエアチューブエンジン本体(1)と、
パイプライン(14)を介して外部ガス充填装置と接続する高圧空気貯蔵タンクセット(13)と、
パイプライン(15)を介して高圧空気貯蔵タンクセット(13)と接続する定圧タンク(16)と
を含んでいる空気動力エンジンアセンブリにおいて、
パイプライン(17)を介して定圧タンク(16)と繋がる吸気制御速度調整弁(23)と、
コントローラシステム(6)と、
エンジン本体(1)のクランクシャフト(56)と接続するマルチシリンダー動力配分器(2)と、
マルチシリンダー動力配分器(2)と接続することで、クランクシャフト(56)により動力が伝達される動力設備(4)と、
センサー(24、242)により検出された信号に基づいて吸気制御速度調整弁(23)を制御する電子制御ユニットECU(29)と
排気集気管(28)の流体と接通することで、排気集気管(28)により排出される排ガスをエンジン本体(1)に補充・供給する圧縮空気補充回路と
を更に含んでいることを特徴とする圧縮空気補充回路を備えることを特徴とする空気動力エンジンアセンブリ。 - 2ストロークエンジンアセンブリであることを特徴とする請求項1に記載のエンジンアセンブリ。
- 前記圧縮空気補充回路が、空気圧縮機(7)、排ガス回収タンク(9)、電動タービンワンウェイ排気器(19)、排ガスマフラー(22)、コンデンサー(11)、圧力制限弁(702)を含んでおり、その中で、排ガスが排気集気管(28)を介して排ガスマフラー(22)に入り、且つ電動タービンワンウェイ排気器(19)を介して排ガス回収タンク(9)内に吸われ、排ガス回収タンク(9)内に集められた排ガスは、空気圧縮機(7)で圧縮・加圧された後、コンデンサー(11)にて冷却処理されて後、圧力制限弁(702)を通じて高圧空気貯蔵タンクセット(13)に送られることを特徴とする請求項1又は2に記載のエンジンアセンブリ。
- 前記圧縮空気補充回路が更にシーケンスバルブ(703)を含んでおり、空気圧縮機(7)で加圧された排ガスは、圧力が15MPaより低い時に、直接にシーケンスバルブ(703)を経由して定圧タンク(16)に送られることを特徴とする請求項3に記載のエンジンアセンブリ。
- 前記空気圧縮機(7)がカップリングを介して、マルチシリンダー動力配分器(2)と接続し、マルチシリンダー動力配分器(2)から伝達された動力が空気圧縮機(7)を作動駆動することによって、排ガス回収タンク(90)からの排ガスを圧縮することを特徴とする請求項4に記載のエンジンアセンブリ。
- 前記コントローラシステム(6)が高圧コモンレール式定圧パイプ(91)、コントローラ上蓋(108)、コントローラ中部台座(98)とコントローラ下台座(97)を含んでおり、前記コントローラ上蓋(108)、コントローラ中部台座(98)及びコントローラ下台座が相次いでボルトにより着脱可能に密封接続させることを特徴とする請求項1又は2に記載のエンジンアセンブリ。
- 前記コントローラ中部台座(98)内には、コントローラ吸気弁(92)、コントローラバルブスプリング(94) 、オイルシールブッシュ(99)、コントローラバルブスプリング下台座(97)及びコントローラのバルブシートプッシュ(93)がそれぞれ取付られており、前記コントローラバルブ(92)がコントローラバルブスプリング(94)の予作用力で、エンジンが吸気する必要がない時に、コントローラバルブシートプッシュ(93)に当接することを特徴とする請求項6に記載のエンジンアセンブリ。
- 前記コントローラ下台座(97)内には、コントローラバルブ(92)の開閉を制御するコントローラタペット(115)が設置され、前記コントローラタペット(115)が吸気カムシャフト(200)により作動されることを特徴とする請求項7に記載のエンジンアセンブリ。
- マルチシリンダー動力配分器が多段を含み、各段が遊星歯車(401)、内歯歯車(407)と太陽歯車(405)を含んでおり、前記遊星歯車(401)が内歯歯車(407)と太陽歯車(405)との間に位置し、且つ内歯歯車(407)に内接噛合し、太陽歯車(405)とに外接噛合することを特徴とする空気動力エンジンに使用されるマルチシリンダー動力配分器(2)。
- 前記マルチシリンダー動力配分器(2)が前記内歯歯車(407)を介してクランクシャフト(56)におけるフライホイール(32)のリングギア(31)と接続することによって、クランクシャフト(56)からの動力を受けることを特徴とする請求項9に記載のマルチシリンダー動力配分器(2)。
- 第一段(601)及び第二段(602)の遊星歯車(401)が相互に遊星歯車ピン(403)を介して接続させ、第二段(602)及び第三段(603)の太陽歯車(405)が相互に太陽歯車ピン(406)を介して接続させ、第三段(603)と第四段(604)が相互に遊星歯車ピン(403)を介して接続させ、第四段(604)及び第五段(605)とが相互に太陽歯車(405)を介して接続させることを特徴とする請求項10に記載のマルチシリンダー動力配分器(2)。
- 前記遊星歯車ピン(403)がフラットキー(4021)を介して遊星歯車(401)と接続することによって、第一段(601)の運動を第二段(601)に伝達したり、第三段(603)の運動を第四段(604)に伝達したりすることを特徴とする請求項11に記載のマルチシリンダー動力配分器(2)。
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