KR100394890B1

KR100394890B1 - 추가 압축 공기를 이용하는 공해 방지 엔진을 구비한 차량의 대기 열에너지 회복 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100394890B1
Application number: KR10-1999-7006637A
Authority: KR
Inventors: 네그르 귀; 네그르 씨릴
Original assignee: 네그르 귀
Priority date: 1997-01-22
Filing date: 1998-01-22
Publication date: 2003-08-21
Also published as: CZ295952B6; EA001782B1; EA199900670A1; BR9807503A; HUP0001726A2; TR199901736T2; WO1998032963A1; HK1022506A1; KR20000070403A; CA2278227A1; JP2000514901A; CN1243562A; PL334707A1; HUP0001726A3; IL131029A0; EP0954691A1; DE69819687D1; EP0954691B1; WO1998032963A9; ES2213891T3

Abstract

본 발명은 고압 압축공기(23)의 수용을 위한 저장구를 구비하고, 팽창실(2)에 추가 압축공기를 주입하는 공해 방지 엔진이나 차량에서 대기 열에너지를 회복하는 방법에 관한 것이다.

상기 저장구에 저장되는 고압 압축공기는 팽창실(2)로 주입 되어지기 전에 피스톤-실린더 기관(54,55)과 같이 가변체적기관에서 팽창되어, 작동력을 생성한다. 주입 압력에 따른 피스톤의 작동과 함께 상기와 같은 팽창은 공기를 매우 낮은 온도로 냉각하게 되는데, 이와 같이 냉각된 공기는 열교환기(41)로 이송되어 대기로부터 열에너지를 회복하여 압력과 부피가 증가하게 된다.

본 발명은 압축공기 주입장치를 구비한 모든 엔진과 차량의 에어컨 장치의 냉방 공기 발생을 위하여 적용될 수 있다.

Description

추가 압축 공기를 이용하는 공해 방지 엔진을 구비한 차량의 대기 열에너지 회복 방법 및 장치{Method and Device for Recuperating Ambient Thermal Energy for Vehicle Equipped with an Pollution-Free Engine with Secondary Compressed Air}

공개번호 WO 96/27737의 특허 출원서에는 외부에 분리된 연소실을 가진 엔진의 공해발생 방지방법에 대하여 소개되어 있는데, 상기 방법에 의한 엔진은 두가지 타입의 에너지를 가지는 트윈모드로 작동하게 되어 있다. 즉, 고속도로에서는 가솔린이나 디젤과 같은 종래의 연료를 사용하고(공기와 연료의 혼합물을 사용하는 싱글 모드 작동), 시내 또는 교외 지역의 낮은 속도에서는 연소실에 압축공기(또는 다른 무공해 가스)를 사용하며, 다른 연료는 사용하지 않는다(공기,즉 압축공기 주입에 의한 싱글 모드 작동). 또한, 특허출원 FR 9607714의 출원서에는 상기한 타입의 엔진을 설치하고 싱글 모드로 작동하는 시내 버스와 같은 대중 교통 차량에 대해 기술하고 있다.

이러한 타입의 엔진에서, 공기와 연료의 혼합 모드에서는, 혼합된 공기와 연료는 독립된 주입압축실로 유입되어 압축되고, 같은 압력과 부피에서 분리된 연소실로 옮겨져 연소되어 상기 혼합물은 온도와 압력이 올라가게 된다. 상기 연소실 또는 팽창실과 압력 방출 및 배기실을 연결하는 운반 기관이 오픈되면, 상기 혼합물은 작동력 생성을 위해 압력 방출 및 배기실에서 감압된 후, 배기 파이프를 통하여 배기된다.

본 발명은 차량의 엔진에 관한 것으로서, 특히 고압 압축공기 저장구를 갖추고, 분리된 연소실의 유무에 상관없이 추가 압축공기의 주입에 의해 작동되어 공해를 발생시키지 않거나 또는 공해를 줄일 수 있는 차량용 엔진에 관한 것이다.

도 1은 증압 피스톤의 제어를 받는 공기 보조 기관를 갖춘 공해 방지 엔진의 개략적 평면도,

도 2는 도 1에서 엔진 감압 시작 상태를 나타낸 평면도,

도 3은 도 2에서 엔진 감압이 끝난 상태를 나타낸 평면도,

도 4는 공기를 이용한 전기적 동력 발생을 위한 장치를 도시한 개략적 평면도,

도 5는 공기를 이용한 전기적 동력 및 기계적 동력 발생을 위한 장치를 도시한 개략적 평면도,

도 6은 엔진축에서 직접 사용되는 대기 열에너지 회복장치의 개략적 평면도,

도 7은 차량의 냉방을 제공하는 열 교환기를 갖춘 장치의 사시도이다.

상기 엔진의 두가지 방식중 본 발명의 주요 내용이 되는 동력을 갖는 공기에 압축 공기를 추가하는 과정은 연료 투입 시스템과 관계없이 일어나게 되는데, 이와 같이 연료가 부가되지 않은 압축공기가 주입압축실로부터 연소실로 투입되면, 상온의 높은 압력(예컨대 200 bar 정도)을 갖는 소량의 추가 압축공기가 외부 저장구로부터 투입된다. 이러한 상온의 소량의 추가 압축 공기는 연소실 또는 팽창실에 수용된 고온의 공기와 접촉하여 가열, 팽창되고, 이러한 과정에서 연소실의 압력은 증가되며, 압력이 방출되는 동안 엔진을 작동시키게 된다.또한, 이러한 두가지 방식에 의한 두가지의 에너지를 이용하는 엔진(공기와 가솔린, 또는 공기와 추가 압축 공기)은 시내에서 주로 쓰이는 차량, 특히 시내 버스나 택시, 쓰레기 수거 차량등의 대중 서비스 차량에서 효과적으로 이용될 수 있는데, 엔진에서 종래의 연료를 사용하는 모든 과정을 없애고, 공기와 추가 압축공기를 이용하는 싱글 모드로 변형하여 구성할 수 있다.본 발명의 엔진은 연소실에 추가 압축공기를 주입하는 싱글 모드로만 작동하는데, 따라서 상기 연소실은 팽창실이 되는 것이다. 엔진에 주입되는 공기는 하나 이상의 탄소 필터나 기계,화학적 과정을 통하여, 또는 분자 스크린이나, 다른 종류의 필터를 통하여 걸러지게 되고, 이렇게 걸러진 공기가 공해 방지 엔진에 제공된다. 따라서, 본 발명에서는 "공기"라는 용어를 "무공해 가스"를 포함하는 개념으로 생각한다.본 발명에 따른 엔진에서는 내부의 압력에 의하여 형성된 작동압력을 가지는 팽창실로 추가 압축공기가 주입되는데, 상기 추가 압축공기는 상기 팽창실의 압력 보다 상당히 높은 압력(예컨대, 30 bar 정도)의 압력을 가지므로 상기 팽창실로의 주입이 용이하다.

그러기 위해서 종래의 압력 방출 시스템이 사용되는데, 이 압력 방출 시스템은 열을 흡수하지 않아 일의 생성 없이 압력 방출 작업을 실행한다. 따라서 본 발명의 엔진에서는 감온 없는 상온의 감압된 공기(본 실시예에서는 약 30 bar정도)가 팽창실로 주입된다.

추가 압축공기의 주입과정은 종래의 2- 또는 4- 스트로크 엔진에서도 사용되어질 수 있는데, 즉 상기 추가 압축공기는 팽창실(또는 연소실)의 점화부의 상단 중앙으로 급격히 주입된다.

본 발명에 따른 상기와 같은 과정은 시스템에서의 사용가능 에너지량을 증가시킬 수 있는데, 특히 이러한 과정을 수행하는 기관을 구성할 수 있다. 저장구 내에 수용되어 있는 아주 높은 압력(예컨대 200 bar정도)과 상온(예컨대 20℃ 정도)의 압축공기가, 실린더 내부를 이동하는 피스톤과 같은 가변체적기관내에서 최저 압력(예컨대 30 bar정도)으로 감압되어 지는 과정에서 작동력을 생성하고, 다른 종래의 장치(기계,전자 또는 수력이나 다른 장치)에 의하여 생성된 작동력이 사용될 수 있는 것이다.

이러한 작동력을 발생하는 감압과정은 압축공기를 최저 사용 압력에서 매우 낮은 온도(예컨대,-100℃ 정도)로 냉각시키게 된다. 매우 낮은 온도의 최저 사용 압력으로 감압된 상기 압축공기는 대기 중의 열교환기로 이동되는데, 이때 대기와 접촉하면서 가열되고, 압력과 부피가 증가하면서 대기로부터 열에너지를 회복하게 된다.

본 발명에 따른 이러한 과정은 상당한 잇점을 가져다 주는데, 첫째로 감압중 발생된 동력은 엔진축에 의하여 직접 또는 간접적으로 기계, 전자적으로 다른 부기관에서 사용되어 질 수 있으며, 둘째로 대기 온도를 이용함으로써 대기의 열에너지를 대가 없이 이용할 수 있다는 것인데, 대기로 부터 얻은 열에너지는 내부 공기의 압력과 부피을 증가시키고, 결론적으로 작동 범위를 증가시키게 되는 것이다.

본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자는 동력 발생을 위해서 압력 방출 시스템의 체적과 특성들뿐 아니라 상기 압력 방출 시스템에 제공되어야 할 고압의 추가 압축공기의 량을 계산할 수 있는데, 이에 의하여 압력방출이 끝났을 때 엔진에서 사용 가능한 최종의 작동 압력과 최저의 온도를 얻을 수 있다.

이렇게 계산된 값들을 조정하는 전자 시스템은 사용, 회복되는 압축공기의 량이 때마다 최적화되도록 할 수 있다. 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자는 또한 열교환기의 크기와 특성을 계산할 수 있는데, 이러한 방법은 본 발명에 의한 방법에서 벗어남 없이 이 분야의 종래의 방법을 적용할 수 있다.

본 발명에 의한 방법에 따르면, 저온의 감압된 압축 공기의 전체 또는 일부분은 엔진의 고온부, 예컨대 실린더나 실린더 헤드 냉각 시스템등에서 사용될 수 있다.

본 발명의 압력 방출에 의하여 발생되는 작동력은 팽창실의 가스 증압 시스템에 공압적 보조기능를 제공함을 특징으로한다.

또한, 본 발명에 따른 압력 방출 시스템은 예컨대, 차량의 교류기를 효과적으로 대체할 수 있도록 코일 내부를 움직이는 코어에 의하여 전기력을 발생하도록 사용될 수 있음을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명에 의한 과정은 열교환기가 하절기에 차량의 냉방을 제공할 수 있도록 구성될 수 있음을 특징으로 하는데, 열교환기를 통과할 때 감압된 압축공기로 열량을 전달하고 냉각된 대기가 차량 내부로 유도 분배된다.

또한, 상기한 본 발명의 작동상의 특징들은 그 원리의 벗어남없이 달리 조합되어 질 수 있는데, 예컨대 감압된 저온 공기의 가열은 두가지 단계를 거쳐 이루어질 수 있는데, 대기 공기와 냉각 시스템 차례로 또는 역순으로 사용할 수 있다. 또 다른 예로 전기적 동력 생성 과정의 초기 또는 말기에 보조적으로 기계적 동력의 생성과정을 실행할 수 있다.

또한, 이후 열교환기에서의 재가열이 실행될 최종압에서의 압력 방출에 의한 작동력 생성 이전에 그 중간압에서 압력 방출에 의한 작동력 생성과 같이 둘 또는 그 이상의 중복 과정을 실행하는 것이 가능하다.

아래에서는 본 발명의 목적과 효과와 특성을 첨부된 도면을 참조한 실시예를 통하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 오염 방지 엔진과 상기 엔진의 압축 공기 공급 시스템의 개략적 평면도인데, 주입 압축실(1)과 고정 체적을 가지는 팽창실(2)로 구성되며, 추가 압축공기 주입구(22)는 고압 저장구(23)와 압력 방출 배기실(4)로부터 압축 공기가 공급된다.

상기 주입 압축실(1)은 개폐가 실링 플랩 밸브(6)에 의하여 제어되는 파이프라인(5)을 통하여 팽창실(2)에 연결되고, 상기 팽창실(2)은 개폐가 실링 플랩 밸브(8)에 의하여 조절되는 파이프라인(7)이나 운반 시스템에 의하여 압력 방출 배기실(4)에 연결된다. 그리고, 주입 압축실(1)은 상부에 설치된 밸브(14)에 의하여 오픈되면, 오염 방지 탄소 필터(24)가 구비된 주입 파이프라인(13)을 통하여 공기가 공급된다.

또한, 상기 주입 압축실(1)은 컨로드(11)와 크랭크 샤프트(12)에 의하여 제어되고 실린더(10) 내부를 슬라이딩 운동하는 피스톤(9)이 구비된 피스톤 베이스 압축 기관과 유사하게 작동하는데, 즉 압력 방출 배기실(4)에서 실린더(16) 내부를 슬라이딩 운동하는 피스톤(15)을 가진 종래의 피스톤 엔진을 제어하게 되며, 상기 실린더(16)는 컨로드(17)를 통하여 크랭크 샤프트(18)의 회전을 유도하게 되는 것이다.

감압된 공기는 밸브(20)에 의하여 오픈되는 배기 파이프(19)를 통하여 배기되고, 주입 압축실(1)에 연결된 크랭크 샤프트(12)는 압력 방출 배기실(4)의 크랭크 샤프트(18)와의 구조적 결합에 의하여 회전이 제어된다.

본 발명에 따르면, 상기 팽창실(2)은 실린더(25)와 그 내부를 움직이는 피스톤(26)으로 구성된 증압실이 구비되는데, 상기 피스톤(26)의 작동은 압력 레버(27, 28)에 의하여 조절된다.

상기 압력 레버와 엔진에 의하여 회전하는 제어 캠(29) 사이에는 보조 시스템이 설치되는데, 상기 보조 시스템은 양단이 폐쇄된 실린더(31) 내부를 슬라이딩 운동하는 피스톤(30)과, 상기 피스톤(30)의 로드(32)에 연결되고 제어 캠(29)에 접촉하여 작동하는 베어링(33), 증압실의 피스톤(26)을 조절하는 압력레버(27,28)에 연결되는 로드와 컨로드 시스템(34)으로 구성된다. 상기 피스톤(30)은 제어 캠(29) 일단의 압력 방출실(35)과 압력 레버 끝의 후부 압력실(36)의 두개의 폐쇄된 공간(35, 36) 사이를 움직이게 되는 것이다.

고압 공기 주입 파이프라인(37)은 압력 방출실(35)로 연결 되어 있는데, 상기 고압 공기 주입 파이프라인(37)의 개폐는 전자 밸브(38)에 의하여 제어된다. 역시 개폐가 전자 밸브(40)에 의하여 제어되는 배기 파이프라인(39)이 또한 압력 방출실(35)로 연결 되어 있다.

상기 배기 파이프라인(39)은 열교환기(41)에 연결되는데, 상기 열교환기는 파이프라인(42)을 통하여 최종 사용 압력 상태인 완충 저장구(43)에 연결된다. 또한, 실린더(31)의 후부 압력실(36)은 파이프라인(44)을 통하여 완충 저장구(43)에 연결되는데, 상기 완충 저장구는 역시 파이프라인(45)을 통하여 추가 압축공기 주입구(22)로 연결된다.

도 1에 도시된 바와 같이 엔진이 공기와 추가압축공기에 의해 작동될 때 압축실 피스톤은 고온의 압축공기를 팽창실로 주입하게 되고, 증압실 피스톤(26)이 신장되어 있을 때, 추가 압축공기 주입구(22)가 열려 상온의 팽창실(2)보다 높은 압력을 갖는 소량의 추가 공기를 팽창실로 주입하게 되는데, 그 후 첫번째 압력 증가가 상기 팽창실(2)에서 측정될 수 있다.

컴퓨터로 제어되는 전자 밸브(38)는 고압 저장구(23)에서 제공되는 고압, 상온의 소량의 공기가 빠져나가도록 순간적으로 열린 뒤 닫히는데, 이때 제어 캠(29)은 피스톤(30)의 후부를 밀기 시작한다. 즉, 압력 방출실(35)에 주입된 고압 압축 공기가 피스톤(30)을 후부로 밀어주게 되고, 로드와 컨로드 시스템(34)과 압력 레버(27,28)가 증압실 피스톤(26)을 상단 중앙으로 밀어주어 수축시키므로 팽창실(2)의 압력이 더욱 상승하게 되는 것이다.

피스톤(30)의 작동에 의하여, 압력 방출실(35)에 수용되어 있는 압축 공기는 감압되어 지는데, 작동을 위한 동력을 발생시킴과 더불어 온도가 하락하게 되고, 상기 피스톤(30)의 작동이 끝나면 압력은 후부 압력실(36)의 압력과 거의 같아지게 된다. 이러한 과정에서 압력 방출 배기실(4)을 제어하는 엔진 피스톤(15)은 도 2 에 도시된 바와 같이 수축하여 상단에 도달하게 되고, 따라서 실링 셔터 플랩(8)이 오픈되어 팽창실(2)에 수용된 압축 공기를 감압시켜 엔진을 작동시키기게 된다.

이와 같은 압력 방출 과정중에는, 일단에 증압실 피스톤(26)을 구비한 압력 레버 때문에 팽창실(2) 내부의 압력에 의한 힘이 압력 방출실(35)과 상기 압력 방출실(35)과 압력이 거의 같은 후부 압력실(36)로 전달되지 않게 되고, 따라서 상기 제어 캠(29)에 토크가 작용하지 않게 된다.

도 3에 도시된 바와 같이 일단 압력 방출 배기실(4)에서 엔진을 작동시키기 위한 압력 방출이 일어나게 되면 실링 셔터 플랩(8)은 다시 닫혀진다. 이때 제어캠(29)의 회전이 보조 기관 피스톤(30)을 작동시키게 되고, 동시에 실링 셔터 플랩(6)은 팽창실(2)로의 가스 주입을 위해 열리게 된다. 또한, 전자 밸브(40)가 열리게 되고, 복귀 스프링(46)과 팽창실(2)의 압력에 의해 추진되어진 피스톤(30)은 그 초기 위치로 되돌아가는 운동을 하게 되는데, 이러한 과정에서 감압되어진 저온의 압축 공기가 압력 방출실(35)로부터 열교환기(41)로 이송된다. 열교환기에 공급된 저온의 압축 공기는 상온에 가깝게 상승되어 완충 저장구(43)로 돌아가게 되고, 그 동안 부피가 증가하면서 대기로부터 상당량의 에너지를 회복하게 된다.

본 발명에 따른 방법의 특징에 따라 이러한 일을 병행한 압력 방출은 차량의 작동을 위한 전기적 동력을 제공하는데 사용될 수 있다. 이러한 과정을 수행기 위한 장치의 실시예가 도 4에 도시되어 있는데, 여기서 상기한 보조 시스템과 여러가지 면에서 아주 유사한 부분을 볼 수 있는데, 이것은 양단이 폐쇄된 실린더(31) 내부를 슬라이딩 운동하는 피스톤(30)으로 구성된다.

상기 피스톤(30)은 페라이트 코어(49)을 지지하면서 코일(50) 내부를 지나는 로드(34)와 일체 성형되어지는데, 상기 로드의 일단에는 복귀 스프링(46)이 연결되어 있다. 상기 피스톤(30)은 실린더 내부에서 두개의 폐쇄 공간(35,36)사이를 이동하게 되는데, 그 하나는 압력 방출실(35)이고, 다른 하나는 로드 끝의 후부 압력실(36)인 것이다.

또한, 고압의 공기 주입 파이프라인(37)이 압력 방출실(35)로 연결되어 있는데, 상기 파이프라인의 개폐는 전자밸브(38)에 의하여 제어된다. 전자 밸브(40)에 의하여 제어되는 배기 파이프라인(39)도 역시 압력 방출실(35)로 연결되어 있다. 상기 배기 파이프라인(39)은 열교환기(41)에 연결되고, 이 열교환기(41)는 파이프라인(42)을 통하여 최종압 상태의 완충저장구(43)로 연결된다. 후부 압력실(36) 또한 파이프라인(44)을 통하여 완충저장구(43)로 연결되는데, 이러한 완충저장구(43)는 파이프라인(45)을 통하여 추가 압축공기 주입구(22)로 연결되어 있는 것이다.

상기와 같은 본 발명에 의한 압축 공기 방식의 엔진 작동 중에는 추가 압축공기 주입구(22)에서 소모되는 압축공기를 공급하기 위해 전자밸브(38)가 열려서 고압의 압축공기가 압력방출실(35)로 주입하게 된다. 압력방출실(35)과 후부압력실(36)사이의 압력차에 의해 움직이는 피스톤(30)이 작동하여 복귀 스프링(46)을 압축시키게 되고, 코일(50) 내부의 페라이트 코어(49)을 움직이는 로드(34)를 작동시켜서 전류를 발생하게 된다.

상온,고압의 압축공기가 감압되어지면 온도가 하락하게 되는데, 두개의 공간 사이의 압력, 즉 작용력이 같아지면, 전자밸브(40)가 열리고 복귀스프링(46)이 작동하여 피스톤(30)과 페라이트 코어(49)은 초기 위치로 돌아가게 되고, 압력 방출실(35)에 수용되어 있는 극저의 온도에 있으면서 감압되어진 압축 공기는 열교환기(41)로 이동되어지는 것이다.

따라서, 이러한 압축공기는 열교환기에 의해 상온에 가깝게 가열되고, 부피가 증가하게 되며, 대기로부터 회복된 상당량의 에너지를 가지게 되어 완충저장구로 유입된다.

상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 두개의 장치는 서로 결합되어 더욱 효과적일 수 있는데, 이러한 결합에 의해 압력은 피스톤(30)의 작동 시작시에 가장 높은 반면, 압력 레버를 작동시키기 위한 필요 작용력은 더욱 작아진다.

도 5에는 상기와 같이 결합된 장치가 도시되어 있는데, 도 4의 장치와 같이 구리선 코일(50) 내부를 슬라이딩 운동하는 페라이트 코어(49)가 도 1 내지 도 3의 장치의 보조 시스템과 압력 레버 사이의 로드와 컨로드 시스템(34)에 위치하게 된다. 따라서, 작동중, 코일 내부를 운동하기 시작할 시점에 에너지를 회복하는 것이 가능하다. 그런 다음 도 1 내지 도 3에 도시된 방식으로 작동이 일어나게 된다.

본 발명의 주요한 특성에 의하면, 본 발명에 의한 프로세스의 적용 및 실행을 위한 또다른 실시예가 도 6에 도시되어 있다. 즉, 압력 방출이 엔진 크랭크 샤프트의 작동을 위해 직접 필요한 힘을 제공하기 위하여, 컨로드 기관(53)과 작동 피스톤(54)이 상기 엔진 크랭크 샤프트(18)에 직접 연결되어 있다.

상기 피스톤(54)은 일단이 폐쇄된 실린더(55) 내부를 슬라이딩 운동하게 되는데, 작동실(35)은 전자 밸브(38)에 의하여 개폐가 제어되는 고압공기 주입 파이프라인(37)이 연결되고, 최종 사용 압력 상태인 완충저장구(43)에 연결된 열교환기(41)를 연결하면서 역시 전자 밸브(40)에 의하여 개폐가 제어되는 파이프라인(39)이 이어져 있다.

작동중, 피스톤(54)이 수축하여 상단에 도달했을 때, 전자 밸브(38)는 적량의 고압 압축공기를 주입하기 위하여 열렸다가 닫히게 된다. 이러한 압축공기는 피스톤(54)이 신장됨과 함께 감압되며, 컨로드(53)를 통하여 엔진 크랭크 샤프트(18)를 작동시키게 된다.

피스톤(54)이 신장되었을 때, 파이프라인(39)의 전자 밸브(40)가 열리게 되어 작동실에 수용되어 있는 (감압되고 저온 상태에 있는) 압축공기가 열교환기(41)로 이송되게 된다. 이러한 과정중 상기 공기는 상온에 가깝게 가열되고 부피가 증가하며, 완충저장구(43)로 이송되고, 대기로부터 상당량의 에너지를 회복하게 되는 것이다.

도 7은 이전 도면에서 설명되었던 열교환기(41)를 나타낸 사시도인바, 상기 열교환기는 저온의 공기를 파이프라인(39,42)을 통하여 차량용 냉방 기관에 제공하기 위하여 구비되는 것인데, 재가열에 사용되기 위해 파이프라인(59)에 모아진 대기는 팬(56)에 의해 열교환기를 통과하여 빠져나가게 된다. 그리고, 상기 대기가 포함하고 있던 열량은 열교환기의 압축공기로 이전됨으로써 대기는 냉각되고, 셔터플랩(57)의 작동에 의해 상기 냉각된 대기를 차량의 승차 공간으로 제공하는 파이프라인(58)으로 모아지게 된다.

상기와 같은 냉각된 공기의 흐름은 본 발명의 이러한 특징적 원리에 어긋남없이 열교환기의 캐쉬와 셔터 플랩과 고온 공기의 부가등과 같은 종래 기술에 의해 달리 제어될 수도 있다. 또한, 이러한 시스템은 본 발명의 기본 원리를 변화시킴 없이 상기한 다른 장치와 결합되어 사용될 수 있다.

Claims

고압 압축공기의 수용을 위한 저장구를 구비하고, 팽창실로 추가 공기를 주입하며,

특히 상기 고압 압축공기 저장구에 저장된 압축공기는, 가변체적기관의 내부에서 더 낮은 압력에서의 최종소비에 앞서, 그 최종소비를 위해 필요한 압력에 가깝게 감압되어, 감압된 압축공기를 저온으로 냉각하는 결과를 가져오는 작동력을 생성하는 것을 특징으로 하고,

사용 압력에 따라 감압된 압축 공기는 열교환기로 이송되어 가열되므로써, 적량의 열에너지를 회복하여 압력 및 부피가 증가되는 것을 특징으로 하는 공해 방지 또는 공해 감소 엔진, 또는 그러한 엔진을 구비한 차량의 대기 열에너지 회복 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 감압되고 저온 상태인 압축 공기는, 상온에 가깝게 가열되어 대기로부터 적량의 에너지를 회복하여 그 온도와 부피가 상승할 수 있도록, 상온의 대기와 함께 열교환기로 이송되는 것을 특징으로 하는 공해 방지 또는 공해 감소 엔진, 또는 그러한 엔진을 구비한 차량의 열에너지 회복 방법.
제 1 항에 있어서, 저온의 감압된 공기의 전체 또는 일부는 엔진의 고온부에 의해 가열됨으로써 엔진 냉각 시스템을 보충하는 것을 특징으로 하는 공해 방지 또는 공해 감소 엔진, 또는 그러한 엔진을 구비한 차량의 열에너지 회복 방법.
제 1 항 내지 제 3 항의 어느 한 항에 있어서, 가변체적기관 내부의 압력이 방출되는 동안 회복된 동력이 기계, 전자적 또는 공기, 수력적 구조를 통해 엔진 파워로 재사용됨을 특징으로 하는 공해 방지 또는 공해 감소 엔진, 또는 그러한 엔진을 구비한 차량의 에너지 회복 방법
제 2 항에 있어서, 열교환기를 통과하여 냉각되어진 대기는 차량의 냉방에 사용되는 것을 특징으로 하는 공해 방지 또는 공해 감소 엔진, 또는 그러한 엔진을 구비한 차량의 에너지 회복 방법
가변체적기관은 제어 가능한 피스톤(30)과 양단이 폐쇄된 실린더(31), 상기 실린더의 내부를 슬라이딩 운동하는 운동 전달 로드(32,34)로 구성되어 지며,

상기 실린더의 일단의 압력 방출실(35)은 고압 공기주입 파이프라인(37)이 연결되는데, 주입되는 고압 압축공기의 량을 제어하기 위하여 전자 밸브(38)가 상기 공기주입 파이프라인(37)의 개폐를 조절하고,

상기 고압공기는 상기 피스톤을 밀어내면서 감압되는데, 이러한 과정중 작동력을 생성하여 냉각되며,

밀려난 상기 피스톤(30)이 되돌아 오면서, 개폐가 전자 밸브(40)에 의해 제어되는 배기 파이프라인(39)을 통하여 저온의 감압된 상기 압축공기를 열교환기로 이송하고, 여기서 압축공기는 상온정도로 온도는 상승, 부피는 증가하게 되며,

상기 배기 파이프라인(39)은 열교환기로부터 정압의 완충 저장구(43)까지 순차적으로 연결되는데, 상기 완충 저장구(43)는 또한 추가 압축공기 주입구(22)와 후부 압력실(36)에 연결되고,

피스톤(30)은 복귀 스프링(46)에 의하여 출발 지점으로 복귀됨을 특징으로 하는 압력방출 보조기관을 구비하는 제 4 항의 공해 방지 또는 공해 감소 엔진, 또는 그러한 엔진을 구비한 차량의 열에너지 회복 방법에 따른 열에너지 회복 장치.
제 6 항에 있어서, 작동력을 생성하는 상기 압력 방출 보조 기관은 팽창실(2)로 오픈된 실린더(25) 내부를 슬라이딩 운동하는 증압 피스톤(26)을 제어하는데,

상기 기관은 제어 캠(29)에 의하여 제어되어, 고압 압축공기가 압력 방출실(35)로 유입되어 압력 방출되면서 피스톤(30)을 밀어주고 감압되는 동안, 상기 피스톤(30)은 로드(34)를 통하여 압력 레버(27,28)를 작동시켜 증압 피스톤(26)을 수축시키고, 따라서 팽창실에 수용되어 있는 공기를 증압시켜 엔진의 작동을 보강하는 것을 특징으로 하는 열에너지 회복 장치.
제 6 항에 있어서, 작동력을 생성하는 상기 압력 방출 보조 기관은 전기적 동력을 발생할 수 있도록, 상기 로드(34)에 코일(50) 내부를 움직이는 페라이트 코어(49)가 구비되고, 상기 피스톤(30)은 복귀 스프링(46)에 의하여 위치가 회복됨을 특징으로 하는 열에너지 회복 장치.
제 6 항에 있어서, 작동력을 생성하는 상기 압력 방출 보조 기관은 제 7 항의 기술된 바와 같이 팽창실(2)로 오픈된 실린더(25) 내부를 슬라이딩 운동하는 증압 피스톤(26)을 제어하고, 동시에 제 8 항이 기술된 바와 같이 코일(50) 내부를 움직이는 페라이트 코어(49)를 구비하여 전기적 동력을 발생할 수 있도록 형성됨 을 특징으로 하는 열에너지 회복 장치.
저장구(23)에 수용되어 있는 고압의 압축 공기는 가변체적기관에서 감압되어 지는데,

상기 가변체적기관은 컨로드(53)에 의하여 엔진 크랭트 샤프트(18)에 연결되고, 일단이 폐쇄된 실린더(55)와 상기 실린더(55)의 내부를 슬라이딩 운동하는 피스톤(54)으로 구성되며,

상기 실린더(55)에 연결되고, 그 개폐가 전자 밸브(38)에 의해 조절되는 고압 공기주입 파이프라인(37)을 통하여 실린더(55)에 주입되는 고압의 공기가 피스톤(54)을 밀어 내어, 엔진 크랭트 샤프트(18)의 작동을 유발하면서 감압되어 저온으로 냉각되고,

상기 피스톤(54)이 다시 수축되면서, 저온의 감압된 공기는 개폐가 전자 밸브(40)에 의하여 조절되는 배기 파이프라인(39)를 통하여 열교환기(41)로 이송되어 상온정도로 온도는 상승, 부피는 증가되며;

열교환기에서 가열 팽창된 공기는 추가 압축공기 주입구(22)로 연결되는 정압의 완충 저장구(43)로 이송되는 것을 특징으로 제 4 항에 따른 공해 방지 또는 공해 감소 엔진, 또는 그러한 엔진을 구비한 차량의 열에너지 회복 방법에 따른 열에너지 회복 장치.
제 6 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 열교환기를 통과하는 압축공기에 열량을 공급하기 위하여, 팬(56)을 이용하여 대기를 파이프라인(59)으로 집합유도하고,

이러한 과정에서 열량을 잃어 냉각된 대기를 파이프라인(58)을 통하여 차량의 승차 공간으로 공급하여 냉방에 사용하며;

이때 셔터 플랩(57)을 사용하여 허용 공기량을 조절하는 것을 특징으로 하는 열에너지 회복 장치.