JP4275534B2 - 静止型再生器、再生往復動エンジン - Google Patents
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Description
Claims (25)
- 少なくとも1つのシリンダ(10)であって、可動の高温ピストン(14、114)によって一端が閉じ、可動の低温ピストン(12、112)によって他端が閉じ、前記ピストン(12、112、14、114)は、往復運動し、パワー出力シャフト(16)に接続される、シリンダ(10)と、
前記シリンダ(10)内で前記ピストン(12、112、14、114)間に配置され、前記シリンダ(10)を高温容積(32、132)と低温容積(30、130)とに分割する熱再生器(28、128)であって、前記高温容積(32、132)は、前記再生器(28、128)と前記高温ピストン(14、114)との間に配置され、前記低温容積(30、130)は、前記再生器(28、128)と前記低温ピストン(12、112)との間に配置される、熱再生器(28、128)と、
前記シリンダ(10)から外への排気流体の流れを可能にする、前記シリンダ(10)上の少なくとも1つの排気ポート(40、140)であって、前記低温ピストン(12、112)と前記熱再生器(28、128)との間に配置される排気ポート(40、140)と、
前記シリンダ(10)内への新鮮な作業流体の流れを可能にする、前記シリンダ(10)上の少なくとも1つの吸気ポート(38、138)であって、前記低温ピストン(12、112)と前記排気ポート(40、140)との間に配置される吸気ポート(38、138)と、
再生式加熱プロセスの間に、前記高温容積(32)に対し燃料を供給し燃焼させる燃料供給手段(44)と、を備え、
前記低温ピストン(12、112)が前記熱再生器(28、128)に近接した位置にある場合、前記燃料供給手段(44)により前記燃料が前記高温容積(32、132)に供給され、該高温容積(32、132)内の燃焼流体が膨張したとき、前記高温ピストン(14、114)が前記熱再生器(28、128)に対し最大距離、離隔された位置に静止した状態で、該低温ピストン(12、112)が該熱再生器(28、128)に対し離隔されるとともに前記排気ポート(40、140)を通じて前記低温容積(30、130)内の作業流体が放出されることにより、作業流体の一部が該高温容積(32、132)から該熱再生器(28、128)を介して該低温容積(30、130)に移動され、
前記低温容積(30、130)内の作業流体が放出されることにより、前記シリンダ(10)内の圧力低下後、前記高温ピストン(14、114)が前記熱再生器(28、128)に近接する位置まで移動されることにより、前記高温容積(32、132)における作業流体の残部が該熱再生器(28、128)を介して該低温容積(30、130)に移動されるとともに、前記吸気ポート(38、138)および前記排気ポート(40、140)を通じて作業流体が置換されることを特徴とする再生内燃エンジン。 - 前記シリンダ低温容積(30、130)が、前記再生器(28、128)に近接する第1の端部と、前記再生器(28、128)から遠い位置の第2の端部とを有し、前記少なくとも1つの排気ポート(40、140)は、前記第1のシリンダ端部に配置され、前記少なくとも1つの吸気ポート(38、138)は前記第2のシリンダ端部に配置される請求項1に記載のエンジン。
- 前記少なくとも1つの吸気ポート(38、138)が、前記低温ピストン(12、112)が前記第2の端部にあるときに前記低温容積(30、130)と連絡するように構成され、前記低温ピストン(12、112)が前記第1の端部にあるときに前記低温容積(30、130)と連絡しないように構成される請求項2に記載のエンジン。
- 前記排気ポート(40、140)を覆いおよび覆わないスリーブ弁(42)をさらに備える請求項1に記載のエンジン。
- 前記1つまたは複数の吸気ポート(38、138)と前記1つまたは複数の排気ポート(40、140)とを開口および閉鎖することができるポペット弁(152、154)をさらに備える請求項1に記載のエンジン。
- 前記ピストン(12、112、14、114)が、前記出力シャフト(16)に、1つまたは複数のバレル・カム(22、26)を介して接続される請求項1に記載のエンジン。
- 少なくとも1つのシリンダ(10)であって、可動の高温ピストン(14、114)によって一端が閉じ、可動の低温ピストン(12、112)によって他端が閉じ、前記ピストン(12、112、14、114)は、往復運動し、パワー出力シャフト(16)に1つまたは複数のバレル・カム(22、26)を介して接続される、シリンダ(10)と、
前記シリンダ(10)内で前記ピストン(12、112、14、114)間に配置され、前記シリンダ(10)を高温容積(32、132)と低温容積(30、130)とに分割する熱再生器(28、128)であって、前記高温容積(32、132)は、前記再生器(28、128)と前記高温ピストン(14、114)との間に配置され、前記低温容積(30、130)は、前記再生器(28、128)と前記低温ピストン(12、112)との間に配置される、熱再生器(28、128)と、
前記シリンダ(10)から外への排気流体の流れを可能にする、前記シリンダ(10)上の少なくとも1つの排気ポート(40、140)と、
前記シリンダ(10)内への新鮮な作業流体の流れを可能にする、前記シリンダ(10)上の少なくとも1つの吸気ポート(38、138)と、
再生式加熱プロセスの間に、前記高温容積(32、132)に対し燃料を供給し燃焼させる燃料供給手段(44)と、を備え、
前記低温ピストン(12、112)が前記熱再生器(28、128)に近接した位置にある場合、前記燃料供給手段(44)により前記燃料が前記高温容積(32、132)に供給され、該高温容積(32、132)内の燃焼流体が膨張したとき、前記高温ピストン(14、114)が前記熱再生器(28、128)に対し最大距離、離隔された位置に静止した状態で、該低温ピストン(12、112)が該熱再生器(28、128)に対し離隔されるとともに前記排気ポート(40、140)を通じて前記低温容積(30、130)内の作業流体が放出されることにより、作業流体の一部が該高温容積(32、132)から該熱再生器(28、128)を介して該低温容積(30、130)に移動され、
前記低温容積(30、130)内の作業流体が放出されることにより、前記シリンダ(10)内の圧力低下後、前記高温ピストン(14、114)が前記熱再生器(28、128)に近接する位置まで移動されることにより、前記高温容積(32、132)における作業流体の残部が該熱再生器(28、128)を介して該低温容積(30、130)に移動されるとともに、前記吸気ポート(38、138)および前記排気ポート(40、140)を通じて作業流体が置換されることを特徴とする再生内燃エンジン。 - 固定された再生器(28、128)を有する内燃エンジンを操作する方法であって、
少なくとも1つのシリンダ(10)であって、可動の高温ピストン(14、114)によって一端が閉じ、可動の低温ピストン(12、112)によって他端が閉じ、さらに前記シリンダ(10)内で前記ピストン(12、112、14、114)間に配置されて前記シリンダ(10)を高温容積(32、132)と低温容積(30、130)とに分割する熱再生器(28、128)を備えるシリンダ(10)と、
1つまたは複数の吸気ポート(38、138)と、
1つまたは複数の排気ポート(40、140)と、
1つまたは複数の燃料噴射器(44)と、を備える内燃エンジンを用意するステップと、
主に前記低温容積(30、130)内の作業流体を圧縮し、作業流体を前記低温容積(30、130)から前記高温容積(32、132)へ、前記再生器(28、128)を通して送るステップと、
前記高温容積(32、132)内へ燃料を噴射し、燃焼を開始し、前記高温容積(32、132)内の燃焼流体を膨張させるステップと、
作業流体の一部を前記低温容積(30、130)へ、前記再生器(28、128)を通 して移すステップと、
前記高温容積のサイズをほぼ一定に保持しながら、前記低温容積(30、130)内の前記作業流体の一部を膨張させるステップと、
前記高温容積のサイズをほぼ一定に保持しながら、前記低温容積(30、130)内の作業流体の一部を前記排気ポート(40、140)を通して放出するとともに、追加の作業流体を前記高温容積(32、132)から前記再生器(28、128)を通して前記低温容積(30、130)内へ移すステップと、
前記高温容積(32、132)内の作業流体の残りの大部分を、前記再生器(28、128)を通して前記低温容積(30、130)内へ移すステップと、
前記吸気ポート(38、138)と前記排気ポート(40、140)とを介して、作業流体を部分的に置換するステップと、を含む方法。 - 作業流体を部分的に置換するステップがさらに、
前記高温ピストン(14、114)をその最も内側の位置に保持するか、またはその位置まで移動させて保持するステップと、
前記排気ポート(40、140)を閉じるステップと、
前記低温ピストン(12、112)をその最も外側の位置まで移動させて、これによって新鮮な作業流体をシリンダ(10)内に前記吸気ポート(38、138)を通して取り入れるステップと、を含む請求項8に記載の方法。 - 作業流体の一部を放出するステップと、作業流体の残りの大部分を移すステップと、作業流体を部分的に置換するステップとが、実質的に互いにオーバーラップする請求項8に記載の方法。
- 作業流体の一部を放出するステップと、作業流体の残りの大部分を移すステップと、作業流体を部分的に置換するステップとが、実質的に同時のステップである請求項8に記載の方法。
- 前記吸気ポート(38、138)と前記排気ポート(40、140)とに、ガス置換を容易にするための適切な弁が取り付けられている請求項8に記載の方法。
- 前記吸気ポート(38、138)と前記排気ポート(40、140)とが、低温ピストン(12、112)の動作によって主に制御される請求項8に記載の方法。
- 前記吸気ポートと前記排気ポート(40、140)とが、低温ピストン(12、112)の動作によっておよびシリンダ(10)外部の弁(42)によって制御される請求項13に記載の方法。
- 前記吸気ポート(38、138)と前記排気ポート(40、140)とを介して作業流体を部分的に置換する前記ステップを、
前記排気ポート(40、140)を開けるステップと、
前記吸気ポート(38、138)を開けるステップと、
前記高温ピストン(14、114)をその最も内側の位置付近にほぼ静止させた状態で保持し、前記低温ピストン(12、112)をその最も外側の位置付近に保持するステップと、
新鮮な加圧作業流体が前記シリンダ(10)に前記吸気ポート(38、138)を通して入ることを可能にするかまたは引き起こし、作業流体を前記シリンダ(10)から前記排気ポート(40、140)を通して強制的に出すステップと、のスカベンジング・プロセスによって行なう請求項8に記載の方法。 - 作業流体を部分的に置換するステップがさらに、
前記高温ピストン(14、114)をその最も内側の位置に保持するか、またはその位置まで移動させて保持するステップと、
前記低温ピストン(12、112)をその最も外側の位置から内側の位置まで移動させて、これによって作業流体を前記排気ポート(40、140)から強制的に出すステップと、
前記排気ポート(40、140)を閉じて、前記吸気ポート(38、138)を開ける ステップと、
前記低温ピストン(12、112)をその最も外側の位置まで移動させて、これによって新鮮な作業流体をシリンダ(10)内に前記吸気ポート(38、138)を通して取り入れるステップと、を含む請求項8に記載の方法。 - 前記排気ポート(40、140)を閉じて前記吸気ポート(38、138)を開けるステップがさらに、前記排気ポート(40、140)を、前記吸気ポート(38、138)を開ける前に閉じることを含む請求項16に記載の方法。
- 作業流体を圧縮するステップがさらに、前記低温ピストン(12、112)を、その最も外側の位置付近からその最も内側の位置付近まで移動させる一方で、前記高温ピストン(14、114)をその最も内側の位置にまたはその付近に保持することを含む請求項8に記載の方法。
- 前記高温容積(32、132)内の作業流体を膨張させるステップがさらに、前記高温ピストン(14、114)を、その最も内側の位置付近からその最も外側の位置まで移動させる一方で、前記低温ピストン(12、112)をその最も内側の位置にまたはその付近に保持することを含む請求項8に記載の方法。
- 作業流体の残りの大部分を移すステップを、前記吸気ポート(38、138)と前記排気ポート(40、140)とを介して作業流体を部分的に置換するステップの前に完了させる請求項8に記載の方法。
- 作業流体の残りの大部分を移すステップを、前記吸気ポートと前記排気ポート(40、140)とを介して作業流体を部分的に置換するステップの間に、部分的にまたは完全に行なう請求項8に記載の方法。
- 前記ピストン(12、112、14、114)を出力シャフト(16)に接続する1つまたは複数のバレル・カム(22、26)を設けるステップをさらに含む請求項8に記載の方法。
- 固定された再生器(28、128)を有する内燃エンジンを操作する方法であって、
少なくとも1つのシリンダ(10)であって、可動の高温ピストン(14、114)によって一端が閉じ、可動の低温ピストン(12、112)によって他端が閉じ、さらに前記シリンダ(10)内で前記ピストン(12、112、14、114)間に配置されて前記シリンダ(10)を高温容積(32、132)と低温容積(30、130)とに分割する熱再生器(28、128)を備えるシリンダ(10)と、
1つまたは複数の吸気ポート(38、138)と、
1つまたは複数の排気ポート(40、140)と、
1つまたは複数の燃料噴射器(44)と、を備える内燃エンジンを用意するステップと、
主に前記低温容積(30、130)内の作業流体を圧縮し、作業流体を前記低温容積(30、130)から前記高温容積(32、132)へ、前記再生器(28、128)を通して送るステップと、
前記高温容積(32、132)内へ燃料を噴射し、燃焼を開始し、前記高温容積(32、132)内の燃焼流体を膨張させるステップと、
作業流体の一部を前記低温容積(30、130)へ、前記再生器(28、128)を通して移すステップと、
前記高温容積のサイズをほぼ一定に保持しながら、前記低温容積(30、130)内の前記作業流体の一部を膨張させるステップと、
前記高温容積(32、132)内の作業流体の残りの大部分を、前記再生器(28、128)を通して前記低温容積(30、130)内へ移すステップと、
前記排気ポート(40、140)を開けるステップと、
前記吸気ポート(38、138)を開けるステップと、
前記高温ピストン(14、114)をその最も内側の位置付近にほぼ静止させた状態で保持し、前記低温ピストン(12、112)をその最も外側の位置付近に保持するステッ プと、
新鮮な加圧作業流体が前記シリンダ(10)に前記吸気ポート(38、138)を通して入ることを可能にするかまたは引き起こし、作業流体を前記シリンダ(10)から前記排気ポート(40、140)を通して強制的に出すステップと、を含む方法。 - 固定された再生器(28、128)を有する内燃エンジンを操作する方法であって、
少なくとも1つのシリンダ(10)であって、可動の高温ピストン(14、114)によって一端が閉じ、可動の低温ピストン(12、112)によって他端が閉じ、さらに前記シリンダ(10)内で前記ピストン(12、112、14、114)間に配置されて前記シリンダ(10)を高温容積(32、132)と低温容積(30、130)とに分割する熱再生器(28)を備えるシリンダ(10)と、
1つまたは複数の吸気ポート(38、138)と、
1つまたは複数の排気ポート(40、140)と、
1つまたは複数の燃料噴射器(44)と、を備える内燃エンジンを用意するステップと、
主に前記低温容積(30、130)内の作業流体を圧縮し、作業流体を前記低温容積(30、130)から前記高温容積(32、132)へ、前記再生器(28、128)を通して送るステップと、
前記高温容積(32、132)内へ燃料を噴射し、燃焼を開始し、前記高温容積(32、132)内の燃焼流体を膨張させるステップと、
作業流体の一部を前記低温容積(30、130)へ、前記再生器(28、128)を通して移すステップと、
前記高温容積のサイズをほぼ一定に保持しながら、前記低温容積(30、130)内の前記作業流体の一部を膨張させるステップと、
前記高温容積のサイズをほぼ一定に保持しながら、前記低温容積(30、130)内の作業流体の一部を前記排気ポート(40、140)を通して放出するとともに、追加の作業流体を前記高温容積(32、132)から前記再生器(28、128)を通して前記低温容積(30、130)内へ移すステップと、
前記高温容積(32、132)内の作業流体の残りの大部分を、前記再生器(28、128)を通して前記低温容積(30、130)内へ移すステップと、
前記高温ピストン(14、114)をその最も内側の位置に保持するか、またはその位置まで移動させて保持するステップと、
前記排気ポート(40、140)を閉じるステップと、
前記低温ピストン(12、112)をその最も外側の位置まで移動させて、これによって新鮮な作業流体をシリンダ(10)内に前記吸気ポート(38、138)を通して取り入れるステップと、を含む方法。 - 固定された再生器を有する内燃エンジンを操作する方法であって、
少なくとも1つのシリンダ(10)であって、可動の高温ピストン(14、114)によって一端が閉じ、可動の低温ピストン(12、112)によって他端が閉じ、さらに前記シリンダ(10)内で前記ピストン(12、112、14、114)間に配置されて前記シリンダ(10)を高温容積(32、132)と低温容積(30、130)とに分割する熱再生器(28、128)を備えるシリンダ(10)と、
1つまたは複数の吸気ポート(38)と、
1つまたは複数の排気ポート(40)と、
1つまたは複数の燃料噴射器(44)と、を備える内燃エンジンを用意するステップと、
主に前記低温容積(30、130)内の作業流体を圧縮し、作業流体を前記低温容積(30、130)から前記高温容積(32、132)へ、前記再生器(28、128)を通して送るステップと、
前記高温容積(32、132)内へ燃料(44)を噴射し、燃焼を開始し、前記高温容積(32、132)内の燃焼流体を膨張させるステップと、
作業流体の一部を前記低温容積(30、130)へ、前記再生器(28、128)を通して移すステップと、
前記高温容積のサイズをほぼ一定に保持しながら、前記低温容積(30、130)内の前記作業流体の一部を膨張させるステップと、
前記高温容積のサイズをほぼ一定に保持しながら、前記低温容積(30、130)内の作業流体の一部を前記排気ポート(40、140)を通して放出するとともに、追加の作業流体を前記高温容積(32、132)から前記再生器(28、128)を通して前記低温容積(30、130)内へ移すステップと、
前記高温容積(32、132)内の作業流体の残りの大部分を、前記再生器(28、128)を通して前記低温容積(30、130)内へ移すステップと、
前記高温ピストン(14、114)をその最も内側の位置に保持するか、またはその位置まで移動させて保持するステップと、
前記低温ピストン(12、112)をその最も外側の位置から内側の位置まで移動させて、これによって作業流体を前記排気ポート(40、140)から強制的に出すステップと、
前記排気ポート(40、140)を閉じて、前記吸気ポート(38、138)を開けるステップと、
前記低温ピストン(12、112)をその最も外側の位置まで移動させて、これによって新鮮な作業流体をシリンダ(10)内に前記吸気ポート(38、138)を通して取り入れるステップと、を含む方法。
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