KR20010034212A - 추가의 압축 공기 분사기를 구비한 오염물이 없는 엔진이장비된 모터 차량을 추가로 가열하는 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연소실(23)로의 추가의 압축 공기의 분사로 작동하며 고압축 공기 저장실(23)을 가지는 오염물이 없거나 감소시키는 엔진 또는 엔진이 장비된 차량을 위한 가열 방법에 관한 것이다. 고압 저장실에 수용된 압축 공기는 보다 낮은 압력에서 그 최종 사용에 앞서 연소 또는 팽창실(2)로 분사되기 전에 압력 및/또는 체적의 증가시키도록 가열기(56)를 향하여 보내진다. 본 발명은 압축 공기 분사기가 구비된 모든 엔진에 적용할 수 있다.
Description
공개된 특허출원 WO 96/27737호에서, 출원인은 고속도로 상에서 가솔린 또는 디젤유와 같은 종래의 연료중 하나를 이용하거나(싱글 모드 공기/연료 작동), 또는 저속에서, 특히 도심 및 교외에서, 어떤 다른 연료를 배제할 만큼 연소실로 추가의 압축 공기(또는 어떤 다른 비오염 가스)를 이용하는(싱글 모드 공기 작동, 즉 추가의 압축 공기에 의한 작동) 두 형태의 에너지를 사용하는 2 모드 원리로 작동하는 별도의 외부 연소실을 구비하는 엔진의 오염 제거 방법을 기술하였다. FR 96/07714호에서, 출원인은 서비스 차량, 예를 들어 도시 버스에서, 추가의 압축 공기로 싱그 모드로 이러한 형태의 엔진의 설치를 기술하였다.
이러한 형태의 엔진에서, 공기/연료 모드로, 공기/연료 혼합물은 별도의 흡기 및 압축실에서 취해져 압축된다. 이러한 혼합물은 여전히 압력에 의하여 상기 혼합물의 온도 및 압력을 증가시키도록 점호되는 별도의 연소실에서 일정 체적으로 전달된다. 팽창 및 배기실과 상기 연소 또는 팽창실을 연결하는 전달 포트가 개방되면, 이러한 혼합물은 일을 하는 다음의 챔버로 팽창되게 된다. 팽창된 가스는 배기 파이프를 통하여 대기로 배출된다.
본 발명의 명세서 내용의 대부분의 모드인 공기에서의 작동이 추가의 압축 공기를 더할 때, 연료 분사기는 더 이상 작동되지 않으며, 이러한 경우에, 공기가 대기온도에서 예를 들어 200bar인 고압으로 저장되는 외부 저장실로부터 소량의 추가의 압축 공기는 흡기 및 압축실로부터 압축 공기(연료가 없는)가 이러한 챔버로 온 후에 압축실로 인도된다. 대기 온도에서의 이러한 작은 양의 압축 공기는 연소 또는 팽창실에 수용된 고온의 공기와 접촉하는 것으로 가열되고, 팽창동안 공급되는 기동 동력을 허용하도록 챔버에서 퍼지는 압력을 증가시킨다.
이러한 형태의 2중 모드 또는 2중 에너지(공기 및 연료 도는 공기 및 추가의 압력 공기) 엔진은 또한 도시에서 바람직한 사용을 위하여, 예를 들어 모든 차량 또는 보다 상세하게 도시 버스 또는 다른 서비스 차량(택시, 화물 트럭 등)에서 모든 요소들을 분배하는 것에 의하여 공기/추가의 압축 공기 싱글 모드 작동으로 바람직한 사용을 위하여 변경될 수 있는 것에 의하여, 엔진은 종래의 연료로 작동한다.
엔진은 단지 연소실로, 그러므로 팽창실로의 추가의 압축 공기의 분사로 단지 싱글 모드로 작동한다. 더욱이, 엔진에 의해 취해진 공기는 오염물 감소 엔진을 만들도록 하나 이상의 차콜 필터 또는 어떤 다른 기계적 또는 화학적 방법 또는 분자체 도는 어떤 다른 필터를 통하여 여과되어 정화된다. 본 명세서의 용어에서, “공기”라는 용어의 사용은 “어떤 비오염 가스”를 의미하는 것으로 사용되는 것을 알 수 있을 것이다.
이러한 형태의 엔진에서, 추가의 압축 공기는 전달을 허용하도록 연연소실 또는 팽창실에서 퍼지는 압력에 따라서 결정되며 이 압력보다 적절하게 높은, 예를 들어 30bar인 서비스 압력에서 연소 또는 팽창실로 분사된다. 이러하도록, 사용이 종래 형태의 압력 감소 익스펜더로 만들어지고, 이것은 열을 흡수함이 없이, 즉 열의 강하없이 무작업 팽창을 수행하므로, 팽창된 공기가 (본 명세서에서 약 30bar로) 대기 온도에서 연소 또는 팽창실로 분사되도록 한다.
이러한 추가의 압축 공기의 분사는 또한 2 또는 4 행정 엔진에서 사용될 수 있으며, 이는 엔진의 연소실로의 추가의 압축 공기의 분사가 점화 행저에서 대략 상사점에서 수행된다.
본 발명은 육상 차량에 관한 것이고, 보다 상세하게는 추가의 압축 공기의 분사로 작동하며 고압축 공기 저장실을 포함하는 별도의 또는 다른 연소실로 오염물이 없거나 감소시키는 엔진이 장비된 육상 차량에 관한 것이다.
도 1은 가열기 기구가 장비된 오염물이 없는 엔진의 개략 단면도.
도 2는 가열기 기구가 장비된 주위 대기로부터 열 에너지를 회수하는 오염물이 없는 엔진의 단면도.
도 3은 흡기-압축실을 통한 압축 공기의 바이패스로서 가열기 기구가 장비된 엔진을 도시한 도면.
도 4는 3개의 모든 해결 수단을 조합한 엔진을 개략적으로 도시한 도면.
본 발명에 따른 방법은 이용 가능한 에너지의 양을 증가시키는 것이 가능하고 사용될 수 있는 해결 수단을 제안한다. 이것은 연소 및 /또는 팽창실로 유도되기 전에 압축 공기가 압력 및/또는 체적을 증가시키는 히터를 통하여 발송되므로, 엔진에 의하여 성취될 수 있는 성능을 상당히 개선한다는 사실에 의하여 보다 특별하게 채택된 수단으로 특징된다.
특허 출원 9700851호에서, 출원인은 예를 들어 30bar의 저압에서의 그 말기 용도에 앞서 예를 들어 200bar의 고압 및 예를 들어 20°의 대기 온도에서 저장실에 수용된 압축 공기가 예를 들어 기계적, 전기적, 유압 등에 의하여 회수되어 사용될 수 있는 일을 만드는 가변 용량형 시스템, 예를 들어실린더에서의 피스톤으로 말기 용도를 위하여 필요한 압력에 근접한 압력으로 팽창된다. 일과 함께 이러한 팽창은 압축 공기의 냉각 결과를 가지며 이는 -100℃의 매우 낮은 온도에서 서비스 압력에 근접한 압력을 팽창된다. 매우 낮은 온도에서 서비스 압력으로 팽창된 이러한 압축 공기는 주위 공기와 함께 교환기로 보내져, 대기 온도에 근접한 온도로 가열되고, 그러므로, 압력 및/또는 체적은 증가하여, 대기로부터 취해진 열 에너지를 회수한다.
본 발명의 또 다른 특징은 바로 앞에 기술된 열 에저지를 회수하기 위한 방법을 포함하고 이용 가능한 에너지의 양을 더 개선하고 사용될 수 있게 하는 해결 수단을 제안한다. 연소실로 도입되기 전에 공기/공기 연 교환기를 통과한 압축 공기가 연소 및/또는 팽창실로 도입되기 전에 압력 및/또는 체적에 있어서 증가시키는 가열기로 보내지만, 엔진에 의하여 성취될 수 있는 성능을 상당히 개선한다는 사실에 의하여 보다 특별하게 이행되는 수단으로 특징된다.
가열기의 사용은 공지된 수단에 의하여 촉매 작용되거나 도는 정화될 수 있는 정화 연속 연소를 사용하는 것이 가능한 이점이 있으며, 통과하는 압축 공기의 가열을 만들도록 화학 반응 및/또는 전기 에너지를 사용하는 것과 마찬가지로 가솔린, 디젤유, 부탄 가스, LPG와 같은 종래의 연료가 공급될 수 있다.
본 발명의 통상의 지식을 가진 자는 팽창-일의 목적에서 가열 동력을 기억하여 가능한 낮은 온도 및 선택된 최종 서비스 압력을 얻어 엔진의 용도에 따라서 그렇게 하도록 팽창-일 시스템에 공급되는 매우 고압의 공기의 양, 시스템의 특징 및 체적을 계산할 수 있다. 변수들의 전자 관리는 모든 순간에서 사용되고 회수되어 가열되는 압축 공기의 양을 최적화하는 것이 가능하게 한다. 본 발명의 통상의 지식을 가진 자는 또한 본 발명의 변경없이 이 분야에서 어떤 공지된 개념을 채택할 수 있는 가열기의 사업적 상세 및 특징을 결정할 수 있다.
본 발명의 하나의 특징에 따라서, 주위 대기로부터 열 에너지를 회수하기 위하여 시스템을 통하거나 통하지 않을 수도 있는 고압 저장실로부터 압축 공기를 가열하도록 사용되는 가열기는 상기된 2개의 해결 수단들과 별도로 또는 조합하여 사용될 수 있으며, 즉 엔진 흡기 또는 압축실로부터 취해진 압축 공기를 가열하도록 저장실로부터 직접 또는 열에너지 순환기를 통하여 사용될 수 있으며, 그러므로 동력 행정을 만드는 팽창 및 배기 실린더에서의 팽창에 앞서 상기 연소실에 수용된 가스의 압력에 있어서 증가를 허용하도록 압력실 및/또는 팽창실로 재도입하기 전에 압축 공기의 압력 및/또는 체적을 증가시킨다.
가열기로부터 보내진 압축 공기는 가열실로 보내지는 압축 공기는 사용 상태에 따라서 결정되는 비율로 별개로 또는 조합하여, 저장실로부터, 주위 대기로부터 열 에너지를 회수하기 위한 기구로부터, 흡기 및 팽창실로부터의 지체으로부터 온다.
본 발명의 다른 목적, 이점 및 특징들은 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 다수의 실시예들의 제한없는 기술들을 읽는 것으로 명백하게 된다.
도 1은 흡기 및 압력실(1), 매우 고압의 저장실(23)에 저장된 압축 공기가 공급되는 추가 공기 분사기(23)가 있는 일정 체적 연소 또는 팽창실(2), 및 팽창 및 배기실(4)을 포함하는 오염물이 없는 엔진 및 압축 공기 공급 설치부의 개략 단면도이다. 흡기 및 압력실(1)은 개폐가 기밀된 셔터(6)에 의하여 제어되는 파이프(5)에 의하여 연소 또는 팽창실(2)과 연결된다. 연소 또는 팽창실(2)은 개폐가 기밀된 셔터(8)에 의하여 제어되는 파이프 또는 전달 포트(7)에 의하여 팽창 및 배기실(4)에 연결된다. 흡기 및 압력실(1)은 흡기 파이프(13)에 의하여 공기가 공급되며, 파이프는 개폐가 밸브(13)에 의하여 제어되며, 그 상류에 오염물을 감소시키는 차콜 필터(14)가 있다.
흡기 및 압력실(1)은 실린더(10)에서 활주하는 피스톤(9)이 커넥팅 로드(11) 및 크랭크 축(10)에 의하여 제어되는 피스톤 압축기 조립체처럼 동작한다. 팽창 및 배기실(4)은 커넥팅 로드(17)를 통하여 실린더(16)에서 활주하는 피스톤(15)을 구비한 종래의 피스톤-엔진 조립체를 동작시키며, 피스톤은 크랭크 축(18)의 회전을 구동한다. 팽창된 공기는 개폐가 밸브(20)에 의하여 제어되는 배기 파이프(19)를 통하여 배기된다. 흡기 및 압력실(1)의 크랭크 축912)의 회전은 팽창 및 배기실(4)의 구동 크랭크 축(18)에 의하여 기계적인 링크(21)를 통해 제어된다.
본 발명에 따라서, 버너(57)를 구성하는 가열기(56)가 고압 저장실(23)과, 거의 일정한 말기 취급 압력에서의 버퍼 체적부 사이의 파이프(37A)에 끼워지고, 가열기는 엔진 성능에 있어서 상당한 개선을 허용하도록 압축 공기가 교환 코일(58)을 통과함으로써(화살표 F 방향으로) 저장실(23)로부터의 압축 공기의 온도, 압력 및/또는 체적을 상당히 증가시킨다.
도 2에서, 엔진은 주위 대기로부터 열 에너지를 회수하기 위한 기구가 장비되고, 저장실(23)에 저장된 고압축 공기의 일을 가지는 팽창은 커넥팅 로드(53)와 구동축(18)에 직접 결합되는 작동 피스톤(54)을 포함하는 조립체에서 수행된다. 이 피스톤(54)은 막힌 실린더(55)에서 활주하고, 작업실(35)을 결정하고, 한편으로는 개폐가 전기 작동 밸브(38)에 의하여 제어되는 고압 공기 흡기 파이프(37)가 작업실로 개방하고, 다른 한편으로는 그 자체가 일정한 말기 취급 압력에 있는 버퍼 체적부(43)에 파이프(42)로 연결되는 공기/공기 열교환기 또는 라디에이터(41)에 연결되는 배기 파이프(39)가 작업실로 개방한다. 작업 동안, 작업 피스톤(54)이 상사점에 있을 때, 전기 작동 밸브(38)는 팽창할 매우 고압의 압축 공기를 채우도록 개방된 다음 폐쇄되고, 피스톤(54)은 하사점까지 다시 구동하며, 커넥팅 로드(53)를 통하여 엔진 크랭크 축(18)을 구동한다. 피스톤(54)의 상향 행정동안, 전기 작동 밸브(40)는 그런 다음 개방되고 압축되지만, 작업실에 수용된 매우 저온의 공기는 팽창되어 공기/공기 열교환기 또는 라디에이터(41)로 배기된다(화살표 F 방향으로). 그러므로, 이러한 공기는 주위 온도에 근접한 온도까지 가열되게 되고, 공기가 대기로부터 상당한 양의 에너지를 회복한 버퍼 체적부(43)에 도달함으로써 체적에 있어서 증가하게 된다.
본 발명에 따라서, 버너(57)를 구성하는 가열기(56)가 공기/공기 열교환기(41)와, 파이프(42A) 상의 버퍼 체적부(43) 사이에 끼워지고, 가열기는 압축 공기가 교환 코일(58)을 통과함으로써(화살표 F 방향으로) 공기/공기 열교환기(41)로부터 오는 압축 공기의 온도, 압력 및/또는 체적을 상당히 증가시킨다.
본 발명의 한 특징에 따라서, 도 3에서, 가열기(56)는 흡기 및 압력실(1)의 바이패스로서 끼워지고, 피스톤(9)에 의한 일부 압축 공기는 가열기(56)를 향하여 흡기 및 압력실로부터 보내지고(화살표 F 방향으로), 공기가 버너(57)에 의해 가열된 교환 코일(58)을 통과함으로써, 버퍼 체적부(43)로 도입되어 분사기(22)에 의해 연소 또는 팽창실(2)로 분사되기 저에 압력 및/또는 체적이 증가하게 된다.
도 4는 도 1, 도 2 및 도 3에 도시된 3개의 장치들을 조합한 장치의 개략도이며, 압축 공기를 저장실로부터 주위 공기 및 공기/공기 교환기(41)로부터 열 에너지를 회수하기 위한 장치를 통하여 버퍼 체적부(43)로 보내기 전에, 버너(57)들은 교환 코일(58)에서 흡기 및 압력실(1)의 피스톤(9)으로 압축된 공기의 일부를 동시에 가열한다.
가열기(56)는 파이프(37A)를 통하여 저장실(23)로부터, 다른 파이프(42)를 통하여 주위 대기로부터 열 에너지를 회수하기 위한 장치로부터, 제 3 파이프(42A)를 통하여 흡기 및 압력실(1)로부터 압축 공기를 수용하고; 세 개의 파이프들의 각각은 사용 상태에 따라서 가열되는 공급원으로부터의 압축 공기의 비율을 결정하는 것을 가능하게 하는 조정 밸브(59,59A,59B)를 가진다.
버너들을 점화시키고 버너들의 세기를 조정하기 위한 조정 밸브들의 시스템들은 장비된 차량의 구동을 위한 에너지 요구에 따라서 가열 코일을 통과하는 압축 공기를 보다 크거나 또는 보다 작은 범위로 가열하기 위하여 설치된다.
가열기(56)와 분사기(22) 사이에 배치된 버퍼 체적부(43)는 절연 쟈켓(43A)에 의하여 바람직하게 지연될 수도 있어, 압축 공기가 실로 분사되기 전에 가열기(56)에 축적된 열 에너지를 유지하는 것을 가능하게 한다. 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 버퍼 체적부(43)의 크기를 선택할 수 있으며, 지연하는 물질 및 유사하게 파이프 작업 및 다양한 파이프들이 또한 단지 여기에 기술된 발명을 변경하는 어떠한 방식으로도 이러한 것 없이 지연될 수도 있다.
물론, 본 발명은 기술되고 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상으로부터 벗어남이 없이 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자들에게 수용될 수 있는 다수의 방식으로 변경될 수 있다.
Claims (9)
- 추가의 압축 공기의 분사로 작동하며 고압축 공기 저장실을 포함하는 별도의 또는 다른 연소실로 오염물이 없거나 감소시키는 엔진 도는 엔진이 장비된 차량을 위한 가열 방법에 있어서,고압 저장실에 수용된 압축 공기는 보다 낮은 압력에서 그 최종 사용에 앞서 연소 또는 팽창실로 분사되기 전에 압력 및/또는 체적의 증가를 허용하도록 가열기를 향하여 보내지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 고압 저장실에 수용된 압축 공기는 보다 낮은 압력으로 가열기로 보내지기 전에 일을 만드는 가변 체적 시스템, 예를 들어 실린더에 있는 피스톤으로 그 압력에 가까운 압력으로 팽창되며, 그 결과 팽창된 압축 공기를 낮은 온도로 냉각하고, 그런 다음 이러한 공기는 열 교환기로 보내져 가열되어, 압력 및/또는 체적이 주위 대기로부터 추가의 열 에너지를 회수하기 위하여 증가되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 추가의 압축 공기의 분사로 작동하며 고압축 공기 저장실을 포함하는 별도의 또는 다른 연소실로 오염물이 없거나 감소시키는 엔진 도는 엔진이 장비된 차량을 위한 가열 방법에 있어서,압축 공기가 가열기를 향하여 보내지도록 압축의 말기에 흡기 및 압력실로부터 취해져서, 압축 공기의 압력 및/또는 체적은 연소 또는 팽창실로 분사되기 전에 증가될 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 가열실로 보내지는 압축 공기는 사용 상태에 따라서 결정되는 비율로 별개로 또는 조합하여, 저장실로부터, 주위 대기로부터 열 에너지를 회수하기 위한 기구로부터, 흡기 및 팽창실로부터의 지체으로부터 오는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 따른 방법을 수행하는 가열기 장치에 있어서,연료가 공급되는 버너(57)와 열 교환 코일(58)로 이루어진 가열기(56)는 저장실(23)과 추가 압축 공기 분사기(22) 사이에 배치되고, 버너(57)는 연소 또는 팽창실(2)로 분사되기 전에 공기의 압력 및/또는 체적을 증가시키도록 공기가 코일(58)을 통과함으로서 저장실로부터의 공기를 가열하며, 가열기와 추가 압축 공기 분사기(22) 사이에 배치된 버퍼 체적부(43)는 상기 분사에 앞서 공기를 고르게 하여 서지 효과를 방지하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 2 항에 따른 방법을 수행하기 위한 제 5 항에 따른 장치에 있어서,가열기(56)는 연소 또는 팽창실(2)로 분사되기 전에 주위 대기로부터 열 에너지를 회수하기 위한 장치의 공기/공기 열 교환기 또는 라디에이터(41)와 버퍼 체적부(43) 사이의 파이프(42)에 위치되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 3 항에 따른 방법을 수행하기 위한 제 5 항에 따른 장치에 있어서,가열기(56)는 엔진의 흡기 및 압력실(1)과 파이프(42)로 이루어진 바이패스 회로에 있는 버퍼 체적부(43) 사이에 배치되고, 파이프에서의 유량은 밸브(42)에 의하여 제어되며, 파이프는 압축 말기에 탭핑된 압축 공기가 가열기로 보내지도록 하여서, 공기의 압력 및/또는 체적이 연소 또는 팽창실로 분사되기 전에 증가될 수 있는 것을 특징으로 하는 방치.
- 제 4 항에 따른 방법을 수행하기 위한 제 5 항에 따른 장치에 있어서,가열기(56)는 파이프(37A)를 통하여 저장실(23)로부터, 다른 파이프(42)를 통하여 주위 대기로부터 열 에너지를 회수하기 위한 장치로부터, 제 3 파이프(42A)를 통하여 흡기 및 압력실(1)로부터 압축 공기를 수용하고; 세 개의 파이프들의 각각은 사용 상태에 따라서 가열되는 공급원으로부터의 압축 공기의 비율을 결정하는 것을 가능하게 하는 조정 밸브(59,59A,59B)를 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 5 항에 있어서, 가열기(56)와 분사기(22) 사이에 배치된 버퍼 체적부(43)는 절연 쟈켓(43A)에 의하여 바람직하게 지연될 수도 있어, 압축 공기가 실로 분사되기 전에 가열기(56)에 축적된 열 에너지를 유지하는 것을 가능하게 하는 것을특징으로 하는 방법.
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