KR20060124650A - 압축 공기 및/또는 보충 에너지를 갖는 단일 에너지및/또는 이중 에너지 액티브 챔버를 구비한 엔진과 그열역학적 싸이클 - Google Patents

압축 공기 및/또는 보충 에너지를 갖는 단일 에너지및/또는 이중 에너지 액티브 챔버를 구비한 엔진과 그열역학적 싸이클 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상사점 피스톤 정지 장치를 이용한다. 이 장치에는 압축 공기가 공급되고, 압축 공기는 작동 용적(19)에 의해 고압 저장 탱크에 담겨 있고, 이중 에너지 형식으로 추가 에너지에 의해 공급되는 공기를 가열하는 장치를 포함한다. 액티브 팽창실은 가변 체적 또는 실린더에서 미끄러지듯이 움직이는 충전 피스톤으로 구성되어 있고, 이 실린더는 통로(12)에 의해 엔진 피스톤(1)의 상부 공간에 연결된다. 상사점에서 정지되었을 때, 가압된 공기는 최소 체적으로 팽창 실린더에 들어가게 되고, 일을 생성하면서 체적을 증가시킨다; 팽창실은 엔진 피스톤(1)을 하방 행정으로 구동시키는 엔진 실린더(2)의 팽창이 진행되는 동안 최대 체적으로 유지되어, 자기 자신의 일을 생성한다. 배출이 진행되는 동안, 두 피스톤(1, 13)은 상방 행정을 하여 동시에 상사점에 도달하여 새로운 싸이클을 시작할 수 있게 된다. 본 발명은 지상 차량, 승용차, 버스, 오토바이, 보트, 보조 발전기 세트, 공동 발전기 및 고정 스테이션 모터에 사용될 수 있다.

Description

압축 공기 및/또는 보충 에너지를 갖는 단일 에너지 및/또는 이중 에너지 액티브 챔버를 구비한 엔진과 그 열역학적 싸이클{ENGINE WITH AN ACTIVE MONO-ENERGY AND/OR BI-ENERGY CHAMBER WITH COMPRESSED AIR AND/OR ADDITIONAL ENERGY AND THERMODYNAMIC CYCLE THEREOF}
본 발명은 압축 공기 또는 기타의 가스로 작동하는 엔진에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 주위 열에너지를 재생하는 장치와 함께 단일 에너지 모드 또는 이중 에너지 모드로 작동할 수 있는 일정 시간동안 상사점에서 피스톤이 정지되도록 피스톤 행정 제어장치를 사용하는 엔진에 관한 것이다.
발명자는 시내 및 교외에서 청결하게 작동하는 압축 공기를 이용한 설비를 갖는 구동 시스템과 관련하여 수많은 특허를 다음과 같이 등록시켰다.
- WO 96/27737 WO 97/00655
- WO 97/48884 WO 98/12062 WO 98/15440
- WO 98/32963 WO 99/37885 WO 99/37885
또한, 이러한 발명을 구현하기 위해, 발명자는 참고할 수 있는 특허 출원 WO 99/63206에서 피스톤을 상사점에서 멈추게 할 수 있는 엔진 피스톤 이동 제어 장치 및 프로세스를 설명하고 있고, 단일 에너지 또는 이중 에너지 및 두 개 또는 세 개의 동력 모드를 갖는 엔진의 작동과 관련된 참고할 수 있는 특허출원 WO 99/20881에 기재된 프로세스를 설명하고 있다.
참고할 수 있는 출원인의 특허출원 WO 99/37885에서, 출원인은 사용할 수 있는 에너지의 양을 증가시키는 해결방안을 제시하고 있는데, 이는 다음과 같은 사실을 이용한다. 즉, 엔진의 연소실 및/또는 팽창실로 도입되기 전에, 직접 또는 대기 열 에너지 재생 장치의 열교환기를 통해 저장실로부터 나오는 압축 공기는 가열기로 흘러들어가게 되는데, 여기에서 그 온도를 올림으로써, 엔진의 연소실 및/또는 팽창실로 들어가기 전에 압력 및/또는 체적이 더욱 증가되고, 따라서 상기 엔진에 의해 얻을 수 있는 성능효율을 상당히 증가시킬 수 있다.
화석 연료를 사용함에도 불구하고, 가열기를 사용하면 깨끗하고 연속적인 연소를 이용할 수 있게 되는 이점을 갖게 되는데, 이것은 공해물질이 배출되는 것을 최소화하는 현존하는 어떤 수단이 있어야 촉매 작용이 일어나거나 오염이 제거될 수 있는 것이다.
단일 에너지 또는 다중 에너지로 작동하는 보충 압축공기 분사를 갖는 모터 압축기-모터 발생기 유닛에 관하여, 발명자는 WO 03/036088 A1 특허를 등록받았으며, 이는 참고될 수 있다.
압축 공기로 작동하고 압축 공기의 저장실을 포함하는 이러한 형태의 엔진에서, 저장실에서는 고압으로 유지되지만 저장실이 비워짐에 따라 압력이 감소하는 압축 공기는, 엔진 실린더에서 사용되기 전에 작동 용적로 알려진 버퍼 용적 내에서 최종 사용 압력으로 알려진 안정적인 중간 압력으로 낮아져야 한다. 격막과 스프링을 이용하는 잘 알려진 종래의 압력 동적압력는 매우 낮은 흐름율을 갖고 있고, 이러한 장치의 사용은 매우 무겁고 잘 작동하지 않는 장치를 필요로 한다; 나아가, 압력 강하가 일어나는 동안 냉각된 공기의 습도 때문에 쉽게 얼게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 또한 발명자는 고압 압축 공기 탱크 및 작동 용적를 포함하는 압축 공기 분사 엔진용 가변 흐름 동적압력 및 분배 시스템에 관한 WO 03/089764 A1을 등록받았고, 이는 참고될 수 있다.
또한 발명자는 두 개의 개별 탱크를 포함하는 가변 체적이 있는 팽창실과 관련된 특허 출원 WO 02/070876 A1을 등록 받았는데, 이 중 한 탱크는 압축 공기 입구와 연결되어 있고, 다른 탱크는 실린더에 결합되어 있으며, 이들은 서로 연결될 수도 있고 서로 떨어져 있을 수도 있으며, 배출 싸이클이 진행되는 동안 첫번째 탱크에 압축 공기를 채우고 그 후 피스톤이 상사점에 있고 행정을 새로 시작하기 전에 배출 싸이클의 마지막 부분에서 두번째 탱크에 압력을 가하는 것이 가능하고, 상기 두 탱크는 연결된 상태를 유지하면서 함께 압력을 완화하여 엔진 행정을 수행하고, 적어도 하나의 탱크에는 체적을 변화시키는 수단이 제공되어 엔진의 토크가 동일한 압력에서 변화될 수 있게 된다.
연소실을 충전시키는 것은 항상 이러한 압력 감소 엔진의 작동과 관련된 일반적인 효율에 해가 된다.
본 발명의 엔진은 상사점에서 피스톤을 정지시키는 장치를 이용하는 것이다. 고압 저장실에 담겨 있는 압축 공기나 다른 압축 가스를 버퍼 용적이라 불리는 버퍼 탱크를 통해 공급받아 동력을 얻는다. 이중 에너지 형태에서 버퍼 용적은 공기 가열기를 포함하고, 이 공기 가열기는 이를 통과하는 공기의 온도 및/또는 압력을 증가시키는 보충 에너지(화석 에너지 또는 다른 에너지)에 의해 동력이 제공된다.
본 발명의 엔진은 함께 또는 별개로 실행되는 수단을 특징으로 하며, 특히:
- 팽창실은 일을 생성하는 수단을 구비한 가변 체적으로 구성되고, 영구 통로에 의해 주 엔진 피스톤 상부 공간에 연결 접촉되고,
- 상기 피스톤이 상사점에 정지되어 있을 때, 압축 공기 또는 가스는 최소 체적 상태의 팽창실로 들어가고, 이러한 압축 공기의 추진력으로 일을 생성하여 체적을 증가시키며,
- 상기 팽창실은 거의 최대 체적으로 유지되고, 내부의 압축 공기는 엔진 실린더로 팽창하여 엔진 피스톤을 피스톤의 행정을 따라 하방으로 밀어내어 일을 공급하고,
- 배기 행정 중 엔진 피스톤이 상방으로 이동할 때 팽창실의 가변 체적은 최소 체적으로 복귀되어 전체 작동 싸이클을 다시 시작하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 엔진의 팽창실은 활성적으로 작동에 관여한다. 따라서, 본 발명의 엔진은 액티브 챔버 엔진이라 불린다.
본 발명에 따른 엔진은 바람직하게는 동적 감압 밸브라 불리는 WO 03/089764 A1의 가변 유량 감압 밸브가 설치되고, 이 밸브는 일이 없는 등온 압력 감소를 수행함으로써 저장실의 압축 공기를 사용 압력에서 작동 용적에 공급한다.
본 발명에 따른 열역학적 싸이클은, 동적 감압 밸브에 의해 실현될 수 있는 일이 없는 등온 팽창과, 이어서 팽창실이 채워지는 동안 작동 용적의 공기 압력을 이용하여 일을 갖는 약간의 준-등온 팽창(예를 들어 3050cm3 용적에서 3,000 cm3 용적)이 수반되는 전달과, 그 후 팽창실에서 엔진 실린더로 폴리트로픽 팽창과, 팽창된 공기를 대기로 배출하여 최종 온도를 낮추는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 의하면, 열역학적 싸이클은 압축 공기의 단일 에너지 모드에서 다음의 네 가지 단계를 포함한다:
- 일이 없는 등온 팽창 단계,
- 준-등온이라 불리는, 일이 있는 약간의 팽창이 수반되는 전달 단계,
- 일이 있는 폴리트로픽 팽창 단계, 및
- 대기압에서의 배출 단계.
본 발명에 따라 이중 에너지를 적용할 때, 및 보충 연료 모드에서, 작동 용적에 담겨 있는 압축 공기는 가열기 내의 보충 에너지에 의해 가열된다. 이러한 구조로 인해 사용가능한 에너지의 양이 증가될 수 있는데, 이는 압축 공기가 액티브 챔버 내로 도입되기 전에 그 온도를 상승시키고 압력 및/또는 체적을 증가시켜 성능 및/또는 자율성을 증가시킬 수 있다는 사실 때문이다. 가열기를 사용하면 깨끗하고 연속적인 연소가 이용될 수 있고, 오염물질을 최소로 배출되도록 현존하는 수단에 의해 촉매작용을 받고 오염이 제거될 수 있는 이점이 있다.
가열기는 휘발유나 디젤 또는 차량용 LPG와 같은 화석 연료와, 바이오 연료, 또는 알콜(에탄올과 메탈올)을 사용할 수 있고, 따라서 온도를 증가시키도록 버너가 사용되는 외부 연소를 갖는 이중 에너지 작동을 달성하게 된다.
본 발명의 다른 형태에 의하면, 가열기는 예를 들어 EP 0 307297 A1과 EP 0 382586 B1에 기재되고 사용된 것과 같은 흡수 및 탈착에 기초한 열화학적 프로세스를 이용하며, 이러한 프로세스는 액체 암모늄과 같은 액체를 칼슘이나 망간 염화물과 같은 염과 반응하는 가스로 증발시키는 것을 이용하고, 시스템은 열 배터리와 같이 작동한다.
본 발명의 다른 형태에 의하면, 액티브 챔버에는 버너 등을 갖는 가열기와 앞서 인용된 형태의 열화학적 가열기가 설치되고, 이 열화학적 가열기는 단계 1이 진행되는 동안 공동으로 또는 연속적으로 사용될 수 있고, 장치의 작동이 계속되는 동안 반응장치를 가열하기 위해 버너를 갖는 가열기를 사용하여 열화학적 가열기가 비워질 때 버너를 이용하는 가열기는 열화학적 가열기를 재생(단계 2)하는데 사용된다.
연소 가열기가 사용되는 경우, 본 발명의 액티브 챔버 엔진은 외부 연소 엔진이라 불리는 외부 연소실 엔진이다. 그러나, 작동 압축 공기에 화염을 직접 가할 때 상기 가열기의 연소 중 어느 하나는 내부에서 일어날 수 있고, 이때 엔진은 "외부-내부 연소"로 불릴 수 있고, 상기 가열기의 연소가 열 교환기를 통해 작동 공기를 가열함으로써 외부에서 일어날 수 있는데 이 경우에 엔진은 "외부-외부 연소"라고 불린다.
보충 에너지를 갖는 작동 모드에서, 열역학적 싸이클은 다음의 다섯 가지 단계를 포함한다:
- 등온 팽창 단계;
- 온도 증가 단계;
- 준-등온이라 불리는 일이 있는 약간의 팽창을 수반한 전달 단계;
- 일이 있는 폴리트로픽 팽창 단계; 및
- 대기압에서의 배출 단계.
엔진 싸이클에 관한한, 액티브 챔버의 작동 싸이클의 다음의 세 가지 단계를 수행하기 위하여, 모든 기계장치, 유압장치, 전기장치가 본 발명의 원리를 변경하지 아니하면서 이용될 수 있다:
- 엔진 피스톤이 상사점에서 정지되어 있는 때: 체적을 증가시켜 일을 생성하도록 액티브 챔버로 충전물 유입을 허용하는 단계,
- 엔진 피스톤의 팽창 행정이 진행되는 동안: 팽창실의 실제 체적인 소정 체적으로 유지하는 단계,
- 엔진 피스톤의 배기 행정이 진행되는 동안: 액티브 챔버를 최소 체적으로 재위치시켜 싸이클이 새로 시작되도록 하는 단계.
바람직하게는, 상기 액티브 챔버로 알려진 가변 체적 팽창실은 실린더 내에서 슬라이딩하는 압력 피스톤이라 불리는 피스톤으로 구성되고, 상기 피스톤은 커넥팅 로드에 의해 엔진의 크랭크에 연결되며, 하방 행정과 상방 행정의 두 단계 시퀀스(sequence)를 결정하는 표준 구조이다.
엔진 피스톤은 피스톤을 상사점에서 멈추게 하는 장치로 제어되며, 이 장치는 상방 행정, 상사점에서의 정지 및 하방 행정의 세 단계 시퀀스를 결정한다.
엔진이 본 발명에 따라 제어하기 위하여, 압력 피스톤과 엔진 피스톤의 행정은 상이한데, 구체적으로 압력 피스톤의 행정은 더 길고, 압력 피스톤의 하방 행정이 진행되는 동안 "팽창실의 실제 체적"으로 결정된 체적에 도달할 때 엔진 피스톤의 하방 행정이 시작될 수 있도록 그리고 이러한 하방 행정이 일어나는 동안 압력 피스톤은 하방 행정을 계속하다가 종료되어 일을 생성하고 그런 후에 상방 행정을 시작할 수 있도록 설정되고, 반면 더 짧고 빠른 행정을 갖는 엔진 피스톤은 상방 행정을 따라잡아 양 피스톤이 거의 동시에 상사점에 도달한다. 상방 행정이 시작되는 동안 압력 피스톤은 음의 값의 일을 하게 되고, 이 음의 값의 일은 실제로 하방 행정의 마지막 부분에서 부가적인 양의 값의 일에 의해 보상된다.
압축 공기 모드에서 작동하는 동안, 예를 들어 무공해 작동하는 도시 운행 차량에서는, 고압 저장실에 저장된 압축 공기의 압력만이 사용되며; 보충 에너지(화석연료 또는 다른 연료) 모드로 이중 에너지 작동할 때, 예를 들어 최소 오염물 방출로 고속 도로에서 달리는 차량에서는, 작동 용적을 통과하는 공기의 온도를 증가시켜 사용가능한 체적 및/또는 압력이 더 나은 효율 및/또는 자율성을 제공할 수 있도록 작동 용적를 가열하는 것이 필요하다.
본 발명에 의하면, 엔진은 토크 및 속도와 관련하여 작동 용적 내의 압력을 제어함으로써 제어되고, 이것은 동적 감압 밸브를 사용함으로써 달성된다. 엔진이 보충 에너지(화석 연료 또는 다른 연료)를 가지고 이중 에너지 모드에서 작동할 때, 전자 컴퓨터가 상기 작동 용적 내의 압력에 따라 제공되는 보충 에너지의 양을 조절한다.
본 발명의 다른 형태에 의하면, 보충 에너지를 사용하는 동안 또는 압축 공기 저장실이 비어 있을 때, 엔진의 자율 작동이 이루어지도록 본 발명의 액티브 챔버 엔진은 공기 압축기에 연결되어 압축 공기를 고압 압축 공기 저장실에 공급한다.
이중 에너지 액티브 챔버 엔진은 보통 두 가지 모드로 작동하는데, 예를 들어 도시에서 운행하는 차량의 경우에는 고압 저장실에 담긴 압축 공기로 무오염 작동을 하고, 예를 들어 고속 도로에서는 공기를 고압 저장실에 재공급하도록 공기 압축기를 사용하면서 화석 연료 또는 다른 에너지원이 공급하는 가열기를 가지고 보충 에너지 모드로 작동한다.
본 발명의 다른 형태에 의하면, 공기 압축기는 작동 용적에 직접 압축 공기를 공급한다. 이 경우에, 엔진은 압축기의 압력을 조절함으로써 제어되고, 고압 저장실과 작동 용적 사이의 동적 감압 밸브는 차단된 상태가 유지된다.
이러한 장치의 또 다른 형태에 의하면, 공기 압축기가 고압 저장실 또는 작동 용적 중 어느 하나에 또는 합동으로 양 체적 모두에 압축 공기를 공급한다.
본 발명에 의하면, 이중 에너지 액티브 챔버는 사실상 다음의 세 가지 작동 모드를 갖는다.
- 압축 공기 단일 에너지 모드,
- 압축 공기에 보충 에너지를 더한 이중 에너지 모드,
- 보충 연료 에너지에 의한 단일 에너지 모드.
또한 액티브 챔버 엔진은 앞서 설명한 것처럼 작동 용적에 공급을 제공하는 공기 압축기에 부착되어 있을 때 화석 연료 또는 다른 연료에 의한 단일 에너지로 생성될 수 있고, 이때 고압 압축 공기 저장실은 완전히 제거된다.
외부-외부 연소를 사용하는 보충 에너지 모드에서 작동하는 경우에는, 액티브 챔버 엔진의 배기 가스는 압축기 입구로 재순환될 수 있다.
본 발명의 다른 형태에 의하면, 엔진은 다중 팽창 단계로 구성되고, 각 단계는 본 발명의 액티브 챔버를 포함한다. 각 단계 사이에 열 교환기가 배치되어 압축 공기를 이용하는 단일 에너지 작동을 위해 앞 단계로부터 나오는 배출 공기를 가열하고, 가열기는 이중 에너지 작동을 위해 보충 에너지를 이용한다. 각각의 다음 단계의 배기량은 선행하는 단계의 배기량보다 크다.
단일 에너지 압축 공기 엔진에 대해, 첫 번째 실린더의 팽창은 온도를 낮추고, 대기 온도와의 공기-공기 열 교환기를 이용하여 공기의 가열이 이루어진다.
보충 에너지를 이용하는 이중 에너지 엔진에서는, 공기는 가열기 내에서 보충 에너지를 이용하여, 예를 들면 화석 연료를 이용하여 가열된다.
이러한 장치의 다른 형태에 의하면, 각 단계 이후에, 배출 공기는 하나의 연소원만을 이용하도록 몇몇의 단계를 갖는 단일 가열기로 보내진다.
열 교환기는 공기-공기 교환기 또는 공기-액체 교환기이거나 원하는 효과를 생성하는 기타 다른 장치 또는 가스일 수 있다.
본 발명의 액티브 챔버 엔진은 육지, 해상, 철도, 또는 항공 엔진과 같은 모든 분야에서 사용될 수 있다. 또한 본 발명의 액티브 챔버 엔진은 비상용 발전기 세트 및 전기를 생성하여 난방 및 냉방을 제공하는 수많은 가정용 공동발전용 장치에 적용될 수 있다.
첨부된 도면에 도시된 구성으로서 여러 가지가 있을 수 있지만 한정하는 것은 아닌 구성에 대한 설명을 읽어보면 본 발명의 다른 목적과 이점 및 특징들을 알 수 있다.
도 1은 고압(HP) 공기 공급 장치를 갖는 액티브 챔버 엔진의 단면도.
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 엔진의 여러 작동 단계를 나타내는 단면도.
도 5는 압력 피스톤과 엔진 피스톤의 연속하는 행정을 비교하여 나타내는 곡선 도표.
도 6은 압축 공기를 사용하는 단일 에너지 모드의 열역학적 싸이클의 그래프.
도 7은 연소로 공기를 가열하는 장치로 구성된 고압(HP) 공기 공급 장치를 구비한 액티브 챔버 엔진의 단면도.
도 8은 압축 공기와 보충 에너지를 사용하는 이중 에너지 모드의 열역학적 싸이클의 그래프.
도 9는 자율 작동용 공기 압축기에 연결된 본 발명에 따른 액티브 챔버 엔진의 구성도.
도 10은 저장실 및 작동 용적를 공급하는 공기 압축기에 연결된 본 발명에 따른 액티브 챔버 엔진의 구성도.
도 11은 두 개의 팽창 단계를 포함하는 본 발명에 따른 액티브 챔버 엔진의 구성도.
도 12는 화석 연료에 의해 단일 에너지 모드로 작동하는 본 발명에 따른 액티브 챔버 엔진의 구성도.
도 1은 엔진 실린더를 보여주고 있는 본 발명의 액티브 챔버 엔진을 나타내며, 상기 엔진 실린더 내에서 피스톤(1)은 미끄러지듯이 움직이고 (상사점에 있는 것으로 표시됨), 압력 레버에 의해 조절되는 실린더(2) 내에서 움직이고 있다. 피스톤(1)은 핀에 의해 압력 레버의 자유 단부(1A)에 연결되고, 고정핀(6)에서 고정되어 왕복운동을 하는 다른 아암(4)과 공동으로 결속된 핀(5)에서 관절형으로 연결된 아암(3)으로 상기 압력 레버가 구성되어 있다. 아암(3, 4)과 공동으로 연결된 핀(5)에서, 제어용 커넥팅 로드(7)는 크랭크 축(10)에서 회전하는 크랭크(9)의 크랭크 핀(8)에 연결되어 있다. 크랭크가 회전할 때, 제어용 커넥팅 로드(7)는 압력 레버의 아암(3, 4)의 공동 핀(5)에 힘을 가하여 피스톤(1)이 실린더(2)의 축을 따라 움직이게 하고, 그 응답으로 엔진이 왕복운동하는 동안 피스톤(1)에 가해진 힘 을 크랭크(9)에 전달함으로써 회전을 일으킨다. 엔진 실린더는 통로(12)를 통해 상부에서 액티브 챔버 실린더(13)와 연결되고, 이 액티브 챔버 실린더에서 피스톤(14)(압력 피스톤으로 알려짐)은 크랭크(9)의 크랭크 핀(15)에 커넥팅 로드(15)에 의해 연결되어 미끄러지듯이 움직인다. 밸브(18)에 의해 제어되는 흡기 덕트(17)는 엔진 실린더(2)와 액티브 챔버 실린더(13)를 연결하는 통로(12)를 폐쇄하지 않고, 작동 압력으로 유지되면서 고압 저장실(22)로부터 동적 감압 밸브(21)에 의해 조절되는 덕트(20)를 통해 압축공기를 공급받는 작동 용적(19)로부터 압축 공기를 엔진에 공급한다. 배기 밸브(24)에 의해 제어되는 배기 덕트(23)는 실린더(1)의 상부에 제공된다.
가속 페달에 의해 제어되는 장치는 작동 챔버의 압력을 조절하여 엔진을 제어하도록 동적 감압 밸브(21)를 제어한다.
도 2는 흡기 상태일 때 본 발명의 액티브 챔버 엔진의 단면을 나타내는 구조도를 제공한다. 엔진 피스톤(1)은 상사점에서 정지되어 있고, 흡기 밸브(18)는 지금 막 개방된 상태이고, 작동 용적(19)에 있는 공기의 압력은 액티브 챔버(13)의 실린더를 채우면서 커넥팅 로드(15)에 의해 크랭크(9)를 회전시켜 일을 생성하면서 압력 피스톤(14)을 밀어내고, 이렇게 생성되는 일은 거의 일정한 압력에서 생성되는 것으로 간주될 수 있다. 계속 회전을 하면, 크랭크에 의해(도 3 참고) 엔진 피스톤(1)은 하사점을 향해 이동되고, 거의 동시에 흡기 밸브(18)는 다시 닫히게 된다. 액티브 챔버에 있는 압력은 팽창하여, 아암(3, 4)과 제어용 커넥팅 로드(7)로 구성된 구동라인 조립체를 통해 크랭크(9)가 회전되도록 함으로써 일을 생성하는 엔진 피스톤(1)을 밀어낸다. 엔진 피스톤(1)의 이러한 싸이클이 일어나는 동안, 압력 피스톤은 하사점으로 이동한 후 상사점을 향해 다시 출발하는 과정을 반복하고, 상방향으로 이동하는 행정이 일어나는 동안, 엔진 피스톤이 정지되어 있을 때 두 피스톤이 거의 동시에 상사점에 도달하고 압력 피스톤이 다시 싸이클을 시작하도록, 모든 구성요소들이 조절된다. 두 피스톤이 상방향으로 이동하는 동안, 배기 덕트(23)를 통해 팽창된 압축 공기를 제거하도록 배기 밸브(24)는 개방된다.
도 5는 피스톤 행정을 비교 곡선의 경사면으로 보여주는데, 여기에 크랭크의 회전을 x축에 표시하고, 압력 피스톤과 엔진 피스톤이 상사점으로부터 하사점까지 그리고 다시 거꾸로 이동하는 하는 것을 y축에 표시하였고, 본 발명에 의하면 압력 피스톤의 행정이 엔진 피스톤의 행정보다 크다는 것을 알 수 있다. 그래프는 네 개의 주요 단계로 나누어진다. 단계 A에서 엔진 피스톤은 상사점에 유지되고 압력 피스톤은 일을 생성하는 하방 행정의 주요 부분을 수행하고, 단계 B에서 압력 피스톤이 하방 행정(이 또한 일을 생성함)을 마치는 반면 엔진 피스톤은 일을 생성하는 하방의 팽창 행정을 수행한다. 압력 피스톤이 하사점에 도달할 때(단계 C), 엔진 피스톤은 계속 하방 행정을 수행하고 압력 피스톤은 상방으로의 행정을 시작한다. 이 상태에서 압력 피스톤은 음의 값의 일을 하게 되는데, 이 음의 값의 일은 단계 B가 진행되는 동안 일어나는 양의 값의 일에 의해 사실상 상쇄되는 것에 주목하여야 한다. 단계 D에서, 두 피스톤은 거의 동시에 상사점에 도달하여 새로운 싸이클을 다시 시작하게 된다. 단계 A, 단계 B, 단계 C가 진행되는 동안 엔진은 일을 생성한다.
도 6은 압축 공기의 단일 에너지 모드에 있는 열역학적 싸이클의 그래프를 나타내고 있는데, 여기에 본 발명의 액티브 챔버 엔진을 구성하는 다양한 용량부에 있는 싸이클의 여러가지 단계를 x축에 표시하고 압력을 y축에 표시하였다. 첫 번째 용량부는 저장실이며, 이 저장실에 저장 압력(Pst)에서 초기 작동 압력(PIT)까지의 등온 곡선의 네트워크가 도시되어 있고, 이 저장 압력은 저장실이 비워짐에 따라 감소할 것이고, 최소 작동 압력과 최대 작동 압력 사이에서, 여기에서는 10 바아(bar) 내지 30 바아 사이의 압력에서, 초기 작동 압력(PIT)은 요구되는 토크에 따라 조절될 것이다. 작동 용적에서, 액티브 챔버가 채워지는 동안, 압력은 거의 동일한 상태로 유지된다. 흡기 밸브가 열리면, 작동 용적 내에 있는 압축 공기는 일을 생성하는 액티브 챔버로 이동되어 압력이 약간 감소하게 되는데, 예를 들면 3000 cm3의 작동 용적와 35 cm3의 액티브 챔버에 대해서 압력강하는 1.16% 가 되고, 예를 들어 30 바아(bar)의 최초 작동 압력에 대해 실제 작동 압력은 29.65 바아(bar)가 된다. 그런 후 엔진 피스톤은 배기 밸브가 개방될 때까지 압력을 낮추면서 일을 생성하는 폴리트로픽 팽창으로 하방 행정을 시작하여, 새로운 싸이클을 다시 시작하기 위해 대기 압력으로 돌아간다.
도 7은 작동 용적(19)에 있는 보충 에너지를 이용하여 압축 공기를 가열하는 장치를 나타내는, 보충 에너지를 구비한 이중 에너지 형태의 엔진 및 그 조립체를 보여주는데, 여기에서 상기 장치는 가스 실린더(26)에 의해 연료를 공급받는 버너(25)를 말한다. 따라서, 이 도면에 나타난 연소는 외부-내부 연소이며, 이 연소 에 의해 저장실로부터 나오는 압축 공기의 체적 및/또는 압력은 상당히 증가된다.
도 8은 압축 공기와 보충 에너지의 이중 에너지 모드로 된 열역학적 싸이클의 그래프를 나타내는데, 여기에서 본 발명의 액티브 챔버 엔진을 구성하는 여러가지 용량부 내의 싸이클의 여러가지 단계는 x축에 표시되어 있고 압력은 y축에 표시되어 있다. 저장실을 나타내는 첫번째 용량부에 있어서, 저장 압력(Pst)으로부터 초기 작동 압력(PIT)까지의 등온 곡선의 네트워크가 나타나 있는데, 최소 작동 압력과 최대 작동 압력 사이에서(여기에서는 예를 들어 10 바아(bar) 내지 30 바아 사이에서) 요구되는 토크에 따라 초기 작동 압력(PIT)이 제어될 동안, 저장실이 비워짐에 따라 저장 압력은 감소한다. 작동 용적 내에서, 압축 공기를 가열하면 초기 압력(PIT)으로부터 최종 작동 압력(PFT)까지 압력이 상당히 증가하게 된다: 예를 들어 30 바아의 초기 압력(PIT)에 대해 300도 정도로 온도가 증가하면 최종 작동 압력(PFT)은 60 바아가 된다. 흡기 밸브가 개방되면, 작동 용적에 있는 압축 공기는 일을 생성하는 액티브 챔버로 이동되고 압력이 약간 감소하게 된다: 예를 들어 3000 cm3의 작동 용적와 35 cm3의 액티브 챔버에 대해서 압력강하는 1.16% 이 되고, 예를 들어 60 바아(bar)의 최초 작동 압력에 대해 실제 작동 압력은 59.30 바아(bar)가 된다. 그런 후 엔진 피스톤은 배기 밸브가 개방될 때까지(예를 들어 약 4 바아) 일을 생성하는 폴리트로픽 팽창 과정으로 압력을 낮추면서 하방 행정을 시작하여, 새로운 싸이클을 다시 시작하기 위해 배기 행정이 일어나는 동안 대기 압력으로 돌아간다.
액티브 챔버는 또한 화석 연료나 다른 연료가 제공하는 보충 에너지를 가지고 이중 에너지 모드로 자율적으로 작동하며(도 9), 여기에서 본 발명의 다른 형태로서 저장실(22)에 공급하는 공기 압축기(27)를 구동한다. 장치의 일반적인 작동은 도 1 내지 도 4에서 앞서 설명한 내용과 동일하다. 이 장치에 의하면 저장실은 작동시 추가 에너지를 가지고 채워질 수 있지만, 압축기 때문에 비교적 큰 에너지 손실이 유발된다. 본 발명의 또 다른 실시예에 의하면(도시 안됨), 공기 압축기는 직접 작동 용적에 공급을 할 수 있다. 이러한 작동 장치에서는, 동적 감압 밸브(21)가 닫힌채로 유지되고, 압축기는 압축공기를 작동 용적에 공급하고, 압축된 공기는 가열기에 의해 가열되고 앞서 살펴본 바와 같이 액티브 챔버(13)에 공급하기 위해 압력 및/또는 체적이 증가된다. 이러한 작동 원리로 엔진은 압축기를 이용하여 압력을 직접 제어함으로써 제어되고, 압축기에 의한 압력 손실은 이전의 살펴본 것보다 훨씬 크다. 마지막으로 본 발명의 또 다른 형태에 의하면(도 10), 압축기는 에너지 요구량에 따라 고압 저장실(22)과 작동 용적(19)에 동시에 또는 연속적으로 공급을 제공한다. 양방향 밸브(28)가 저장실(22) 또는 작동 용적(19) 중 어느 하나에, 또는 둘 다에 공급할 수 있도록 이용되고 있다. 그 선택은 압축기의 에너지 요구량과 관련하여 엔진이 요구하는 에너지에 따라 정해진다: 만일 엔진이 요구하는 양이 비교적 낮으면 고압 저장실에 공급된다. 만일 엔진이 요구하는 양이 크면, 작동 용적에만 공급된다.
도 11은 압력 레버에 의해 조절되는 피스톤(1)이 미끄러지듯이 움직이는(상사점에서 표시됨) 엔진 실린더(2)를 포함하는 첫번째 단계와 함께, 높은 압축 공기 저장실(22)과 동적 감압 밸브(21)와 작동 용적(19)를 나타내는 두 개의 팽창 단계를 포함하는 본 발명의 액티브 챔버 엔진을 나타낸다. 피스톤(1)은 핀에 의해 압력 레버의 자유 단부(1A)에 연결되고, 고정핀(6)에서 고정되어 왕복운동을 하는 다른 아암(4)과 공동으로 결속된 핀(5)에서 관절형으로 연결된 아암(3)으로 상기 압력 레버가 구성되어 있다. 공동 핀(5)에서, 제어용 커넥팅 로드(7)는 핀(10)을 중심으로 회전하는 크랭크(9)의 크랭크 핀(8)에 연결된 아암(3, 4)에 연결되어 있다. 크랭크가 회전할 때, 제어용 커넥팅 로드(7)는 압력 레버의 아암(3, 4)의 공동 핀(5)에 힘을 가하여 피스톤(1)이 실린더(2)의 축을 따라 움직이게 하고, 그 응답으로 엔진이 왕복운동하는 동안 피스톤(1)에 가해진 힘을 크랭크(9)에 전달함으로써 회전을 일으킨다. 엔진 실린더는 통로(12)를 통해 상부에서 액티브 챔버 실린더(13)와 연결되고, 이 액티브 챔버 실린더에서 피스톤(14)(압력 피스톤으로 알려짐)은 크랭크(9)의 크랭크 핀(15)에 커넥팅 로드(15)에 의해 연결되어 미끄러지듯이 움직인다. 밸브(18)에 의해 제어되는 흡기 덕트(17)는 엔진 실린더(2)와 액티브 챔버 실린더(13)를 연결하는 통로(12)를 폐쇄하지 않고, 작동 압력으로 유지되면서 고압 저장실(22)로부터 동적 감압 밸브(21)에 의해 조절되는 덕트(20)를 통해 압축공기를 공급받는 작동 용적(19)로부터 압축 공기를 엔진에 공급한다. 압력 레버에 의해 제어되는 피스톤(1B)이 미끄러지듯이 움직이는 엔진 실린더(2B)를 포함하는 엔진의 두 번째 단계의 입구(17B)에 배기 덕트(23)가 열교환기(29)를 통해 연결된다. 피스톤(1B)은 핀에 의해 압력 레버의 자유 단부(1C)에 연결되고, 고정핀(6B)에서 고정되어 왕복운동을 하는 다른 아암(4B)과 공동으로 결속된 핀(5B)에서 관절형으로 연 결된 아암(3B)으로 상기 압력 레버가 구성되어 있다. 아암(3B, 4B)에 공동으로 결속된 핀(5B)에서, 제어 커넥팅 로드(7B)가 축(10)을 중심으로 회전하는 크랭크(9)의 크랭크 핀(8B)에 연결되어 있다. 크랭크가 회전할 때, 제어용 커넥팅 로드(7B)는 압력 레버의 아암(3B, 4B)의 공동 핀(5B)에 힘을 가하여 피스톤(1B)이 실린더(2B)의 축을 따라 움직이게 하고, 그 응답으로 엔진이 왕복운동하는 동안 피스톤(1B)에 가해진 힘을 크랭크(9)에 전달함으로써 회전을 일으킨다. 엔진 실린더는 통로(12B)를 통해 상부에서 액티브 챔버 실린더(13B)와 연결되고, 이 액티브 챔버 실린더에서 피스톤(14B)(압력 피스톤으로 알려짐)은 크랭크(9)의 크랭크 핀(16B)에 커넥팅 로드(15B)에 의해 연결되어 미끄러지듯이 움직인다. 밸브(18B)에 의해 제어되는 흡기 덕트(17B)는 엔진 실린더(2B)와 액티브 챔버 실린더(13B)를 연결하는 통로(12B)를 폐쇄하지 않는다. 도면을 간단히 하기 위해, 두 째 단계는 첫 번째 단계와 나란히 도시되어 있다. 하나의 크랭크만을 사용하는 것이 바람직하다는 것과 두번째 단계가 첫 번째 단계와 동일한 길이방향 평면에 있다는 것은 말할 필요도 없다. 첫번째 엔진 단계의 배기 덕트(23)는 공기-공기 열교환기(29)를 통해 두 번째 엔진 단계의 입구 덕트(17B)에 연결되어 있다. 이런 형태의 구조에 있어서, 엔진 팽창이 끝날 때 배기 공기는 잔류 압력을 갖게 되는데, 압력 및/또는 체적을 증가시키기 위해 공기-공기 열 교환기에서 가열한 후 상기 잔류 압력이 잇따르는 단계를 정확히 수행하는데 충분한 에너지를 제공하도록, 첫 번째 단계는 그 크기가 정해질 것이다.
도 12는 화석 연료로 작동하는 단일 에너지 액티브 챔버 엔진을 보여준다. 엔진은 압축기(27)에 연결되고, 압축기는 압축 공기를 작동 용적(19)에 공급하고, 이 작동 용적는 가스 실린더(26)로부터 나오는 에너지를 공급하는 버너(25)를 포함한다. 이 장치의 일반적인 작동은 앞서 기술한 것과 동일하다.
액티브 챔버 엔진의 작동은 압축 공기를 사용하는 것으로 가정하여 설명되었다. 그러나, 기술한 본 발명을 변경하지 않고 다른 어떤 압축 가스라도 이용될 수 있다.
본 발명은 앞서 설명되고 제시된 구성의 예들에 한정되지 않는다: 동일한 결과를 낳도록 동등한 상태를 유지하면서, 기재된 재료와, 제어 수단, 및 장치들은 바뀔 수 있다. 엔진 실린더의 수나 그 배열 및 체적과 팽창 단계의 수는 기술한 본 발명을 변경시키지 않으면서 달라질 수 있다.

Claims (20)

  1. 피스톤을 상사점에 멈추게 하는 장치에 의해 제어되는 실린더(2) 내에서 슬라이딩하는 하나 이상의 피스톤(1)을 포함하고, 상기 실린더(2)에는 저장실(22)의 고압의 압축 공기 또는 다른 가스가 동적 감압 밸브를 통해 작동 용적(19) 내의 작동 압력인 평균 압력으로 감압되어 공급되는 액티브 챔버를 가진 엔진에 있어서,
    - 팽창실은 일을 생성하는 수단을 구비한 가변 체적으로 구성되고, 영구 통로(12)에 의해 주엔진 피스톤 상부 공간에 연결 접촉되고,
    - 상기 피스톤이 상사점에 정지되어 있을 때, 압축 공기 또는 가스는 최소 체적 상태의 팽창실로 들어가고, 이러한 압축 공기의 추진력으로 일을 생성하여 체적을 증가시키며,
    - 상기 팽창실은 거의 최대 체적으로 유지되고, 내부의 압축 공기는 엔진 실린더로 팽창하여 엔진 피스톤을 피스톤의 행정을 따라 하방으로 밀어내어 일을 공급하고,
    - 배기 행정 중 엔진 피스톤이 상방으로 이동할 때 팽창실의 가변 체적은 최소 체적으로 복귀되어 전체 작동 싸이클을 다시 시작하는 것을 특징으로 하는 액티브 챔버를 가진 엔진.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액티브 챔버의 작동 싸이클은 엔진 피스톤의 싸이클에 대하여 세 가지 단계를 포함하고, 상기 세 가지 단계는,
    - 엔진 피스톤이 상사점에서 정지되어 있는 때: 체적을 증가시켜 일을 생성하도록 액티브 챔버로 충전물 유입을 허용하는 단계,
    - 엔진 피스톤의 팽창 행정이 진행되는 동안: 팽창실의 실제 체적인 소정 체적으로 유지하는 단계,
    - 엔진 피스톤의 배기 행정이 진행되는 동안: 액티브 챔버를 최소 체적으로 재위치시켜 싸이클이 새로 시작되도록 하는 단계인 것을 특징으로 하는 액티브 챔버를 가진 엔진.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    압축 공기 단일 에너지 모드의 열역학적 작동 싸이클은, 고압 압축 공기 저장실과 작동 용적 사이에서 수행되는 에너지 보존의 일이 없는 등온 팽창과, 그 후 준-등온이라 불리는 일이 있는 압력 실린더에서의 약간의 팽창이 수반되는 전달과, 엔진 실린더 내의 일이 있는 폴리트로픽 팽창, 및 대기압에서의 배출, 즉,
    - 일이 없는 등온 팽창 단계;
    - 준-등온이라 불리는, 일이 있는 약간의 팽창이 수반되는 전달 단계;
    - 일이 있는 폴리트로픽 팽창 단계; 및
    - 대기압에서의 배출 단계;의 네 가지 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 챔버를 가진 엔진.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    작동 용적(19)은 화석 연료 또는 다른 연료에 의해 제공되는 보충 에너지로 압축 공기를 가열하는 장치(25, 26)를 포함하고, 상기 장치는 통과하는 공기의 온도 및 압력을 증가시키는 것을 특징으로 하는 액티브 챔버를 가진 엔진.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 압축 공기는 압축 공기 내에서 직접 화석 연료 또는 생물학적 연료를 연소시킴으로써 가열되고, 이때 상기 엔진은 외부-내부 연소 형태로 불리는 것을 특징으로 하는 액티브 챔버를 가진 엔진.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 작동 용적에 포함된 상기 압축 공기는 열 교환기 내의 화석 연료 또는 생물학적 연료의 연소에 의해 가열되고, 화염은 압축 공기와 직접 접촉하지 않으며, 이때 상기 엔진은 외부-외부 연소 형태로 불리는 것을 특징으로 하는 액티브 챔버를 가진 엔진.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    가열기는, 반응기의 고체 반응물과 반응하는 증발기의 반응물 유체의 증발에 의한 전환에 기초한 열화학 가스 고체 프로세스를 이용하며, 상기 반응물 유체는 예컨대 액체 암모늄이나 가스이고, 상기 고체 반응물은 예컨대 화학 반응으로 열을 발생시키는 칼슘, 마그네슘 또는 바륨 염화물과 같은 염 등의 물질이며 반응이 끝났을 때 증발기에서 재응축되는 가스 암모늄의 탈착을 유발하기 위하여 반응기를 가열함으로써 재생될 수 있는 것을 특징으로 하는 액티브 챔버를 가진 엔진.
  8. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    보충 에너지에 의해 이중 에너지 모드로 작동할 때의 열역학적 싸이클은, 작동 용적에서 수행되는 에너지가 보존되고 일이 없는 등온 팽창과, 화석 에너지를 이용한 공기 가열에 의한 온도의 증가와, 준-등온이라 불리는 일이 있는 약간의 팽창과, 엔진 실린더 내의 일이 있는 폴리트로픽 팽창, 및 대기압에서의 배출, 즉,
    - 등온 팽창 단계;
    - 온도 증가 단계;
    - 준-등온이라 불리는 일이 있는 약간의 팽창을 수반한 전달 단계;
    - 일이 있는 폴리트로픽 팽창 단계; 및
    - 대기압에서의 배출 단계;의 다섯 개의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 챔버를 가진 엔진.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엔진의 토크와 속도는 작동 용적(19)의 압력을 조절함으로써 제어되는 것을 특징으로 하는 액티브 챔버를 가진 엔진.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    보충 에너지에 의해 이중 에너지 모드로 작동되는 동안, 전자 컴퓨터가 압축 공기의 압력, 즉 상기 작동 용적 내로 유입되는 공기의 질량에 따라 사용 에너지의 양을 제어하는 것을 특징으로 하는 액티브 챔버를 가진 엔진.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액티브 챔버의 체적은 실린더(13) 내에서 슬라이딩하는 압력 피스톤이라 불리는 피스톤(14)으로 구성되며, 상기 피스톤(14)은 표준 구동 순서에 따라 커넥팅 로드(15)에 의해 엔진(9)의 크랭크에 연결되는 것을 특징으로 하는 액티브 챔버를 가진 엔진.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 압력 피스톤(14)의 행정은, 챔버의 체적으로 선택된 체적에 도달하고 상기 엔진 피스톤(1)의 하방 행정이 진행되는 동안, 상기 압력 피스톤(14)이 그 하방 행정을 종료하고 상방 행정을 시작하여 상기 엔진 피스톤이 상사점에 도달함과 거의 동시에 상사점에 도달하도록 결정되는 것을 특징으로 하는 액티브 챔버를 가진 엔진.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    보충 에너지를 사용하는 동안 및/또는 압축 공기 저장실(22)이 비어있을 때 엔진의 자율 작동을 가능하게 하기 위해서, 본 발명의 액티브 챔버를 가진 엔진은 압축 공기를 고압 압축 공기 저장실(22)에 공급하도록 공기 압축기(27)에 연결되는 것을 특징으로 하는 액티브 챔버를 가진 엔진.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 공기 압축기(27)는 작동 용적(19)에 직접 압축 공기를 공급하며, 이때 엔진은 상기 압축기(27)의 압력을 조절함으로써 제어되고 고압 저장실과 작동 용적 사이의 동적 감압 밸브(21)는 차단되어 있는 것을 특징으로 하는 액티브 챔버를 가진 엔진.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    결합된 공기 압축기(27)가 합동으로 동시에 또는 연속적으로 저장실(22)과 작동 용적(19)에 압축 공기를 공급하는 것을 특징으로 하는 액티브 챔버를 가진 엔진.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    화석 연료 또는 다른 연료에 의한 단일 에너지 작동에 있어서, 상기 작동 용적(19)은 결합된 공기 압축기(27)에 의해서만 압축 공기를 공급받고, 고압 압축 공기 저장실은 완전히 생략되는 것을 특징으로 하는 액티브 챔버를 가진 엔진.
  17. 제6항 또는 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    팽창 후의 배기 가스가 상기 결합된 공기 압축기의 입구에 다시 적용되는 것을 특징으로 하는 액티브 챔버를 가진 엔진.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    압축 공기의 단일 모드로 작동함에 있어서, 상기 엔진은 실린더의 크기를 증가시키는 다중 팽창 단계를 포함하고, 각 단계는 본 발명에 의한 액티브 챔버를 포함하며, 각 단계 사이에는 이전 단계로부터 나오는 배출 공기를 가열하기 위하여 열 교환기(29)가 배치되는 것을 특징으로 하는 액티브 챔버를 가진 엔진.
  19. 제18항에 있어서,
    이중 에너지 모드로 작동시, 각 단계 사이에 배치된 열 교환기는 보충 에너지로 작동하는 가열기를 구비하는 것을 특징으로 하는 액티브 챔버를 가진 엔진.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 열 교환기와 가열기는 동일 에너지원을 사용하는 다단계 장치에 함께 또는 개별적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 액티브 챔버를 가진 엔진.
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Families Citing this family (63)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2887591B1 (fr) * 2005-06-24 2007-09-21 Mdi Motor Dev Internat Sa Groupe moto-compresseur basses temperatures a combustion "froide" continue a pression constante et a chambre active
CN100364800C (zh) * 2006-04-21 2008-01-30 江苏大学 太阳能-压缩空气或液氮动力汽车
FR2902285A1 (fr) * 2006-06-19 2007-12-21 Guy Negre Procede et dispositif de desinfection des sols par generation d'air comprime chaud humidifie
FR2904054B1 (fr) 2006-07-21 2013-04-19 Guy Joseph Jules Negre Moteur cryogenique a energie thermique ambiante et pression constante et ses cycles thermodynamiques
FR2905404B1 (fr) * 2006-09-05 2012-11-23 Mdi Motor Dev Internat Sa Moteur a chambre active mono et/ou bi energie a air comprime et/ou energie additionnelle.
US9435202B2 (en) 2007-09-07 2016-09-06 St. Mary Technology Llc Compressed fluid motor, and compressed fluid powered vehicle
US8640450B2 (en) * 2007-09-07 2014-02-04 St. Mary Technology Llc Compressed fluid motor
US8677744B2 (en) 2008-04-09 2014-03-25 SustaioX, Inc. Fluid circulation in energy storage and recovery systems
US8037678B2 (en) 2009-09-11 2011-10-18 Sustainx, Inc. Energy storage and generation systems and methods using coupled cylinder assemblies
US8225606B2 (en) 2008-04-09 2012-07-24 Sustainx, Inc. Systems and methods for energy storage and recovery using rapid isothermal gas expansion and compression
US8448433B2 (en) 2008-04-09 2013-05-28 Sustainx, Inc. Systems and methods for energy storage and recovery using gas expansion and compression
US8250863B2 (en) 2008-04-09 2012-08-28 Sustainx, Inc. Heat exchange with compressed gas in energy-storage systems
US8240140B2 (en) 2008-04-09 2012-08-14 Sustainx, Inc. High-efficiency energy-conversion based on fluid expansion and compression
US7832207B2 (en) 2008-04-09 2010-11-16 Sustainx, Inc. Systems and methods for energy storage and recovery using compressed gas
US7802426B2 (en) 2008-06-09 2010-09-28 Sustainx, Inc. System and method for rapid isothermal gas expansion and compression for energy storage
US8479505B2 (en) 2008-04-09 2013-07-09 Sustainx, Inc. Systems and methods for reducing dead volume in compressed-gas energy storage systems
US20100307156A1 (en) 2009-06-04 2010-12-09 Bollinger Benjamin R Systems and Methods for Improving Drivetrain Efficiency for Compressed Gas Energy Storage and Recovery Systems
US7958731B2 (en) 2009-01-20 2011-06-14 Sustainx, Inc. Systems and methods for combined thermal and compressed gas energy conversion systems
US8474255B2 (en) 2008-04-09 2013-07-02 Sustainx, Inc. Forming liquid sprays in compressed-gas energy storage systems for effective heat exchange
US8359856B2 (en) 2008-04-09 2013-01-29 Sustainx Inc. Systems and methods for efficient pumping of high-pressure fluids for energy storage and recovery
US8561747B2 (en) * 2008-04-26 2013-10-22 Timothy Domes Pneumatic mechanical power source
USRE47647E1 (en) 2008-04-26 2019-10-15 Timothy Domes Pneumatic mechanical power source
US8225900B2 (en) * 2008-04-26 2012-07-24 Domes Timothy J Pneumatic mechanical power source
WO2010105155A2 (en) 2009-03-12 2010-09-16 Sustainx, Inc. Systems and methods for improving drivetrain efficiency for compressed gas energy storage
US8104274B2 (en) 2009-06-04 2012-01-31 Sustainx, Inc. Increased power in compressed-gas energy storage and recovery
US8247915B2 (en) 2010-03-24 2012-08-21 Lightsail Energy, Inc. Energy storage system utilizing compressed gas
US8196395B2 (en) 2009-06-29 2012-06-12 Lightsail Energy, Inc. Compressed air energy storage system utilizing two-phase flow to facilitate heat exchange
US8436489B2 (en) 2009-06-29 2013-05-07 Lightsail Energy, Inc. Compressed air energy storage system utilizing two-phase flow to facilitate heat exchange
US8146354B2 (en) 2009-06-29 2012-04-03 Lightsail Energy, Inc. Compressed air energy storage system utilizing two-phase flow to facilitate heat exchange
DE102009033249B3 (de) * 2009-07-14 2011-01-20 Konrad Heimanns Kurbeltrieb
WO2011056855A1 (en) 2009-11-03 2011-05-12 Sustainx, Inc. Systems and methods for compressed-gas energy storage using coupled cylinder assemblies
MX2011011837A (es) * 2010-03-15 2011-11-29 Scuderi Group Llc Motor hibrido de aire de ciclo dividido con modo de encendido y carga.
US8191362B2 (en) 2010-04-08 2012-06-05 Sustainx, Inc. Systems and methods for reducing dead volume in compressed-gas energy storage systems
US8171728B2 (en) 2010-04-08 2012-05-08 Sustainx, Inc. High-efficiency liquid heat exchange in compressed-gas energy storage systems
US8234863B2 (en) 2010-05-14 2012-08-07 Sustainx, Inc. Forming liquid sprays in compressed-gas energy storage systems for effective heat exchange
US8495872B2 (en) 2010-08-20 2013-07-30 Sustainx, Inc. Energy storage and recovery utilizing low-pressure thermal conditioning for heat exchange with high-pressure gas
FR2965581B1 (fr) * 2010-10-04 2014-05-16 Motor Development Int Sa Moteur a chambre active incluse mono et/ou bi energie a air comprime et/ou a energie additionnelle
FR2965582B1 (fr) 2010-10-05 2016-01-01 Motor Development Int Sa Moteur autodetendeur plurimodal a air comprime a chambre active incluse
US8591449B2 (en) 2010-10-18 2013-11-26 Dennis Sheanne Hudson Vessel for storing fluid at a constant pressure across a range of internal deformations
CN102031994A (zh) * 2010-10-27 2011-04-27 王超 液态气体气化膨胀动力装置
US8578708B2 (en) 2010-11-30 2013-11-12 Sustainx, Inc. Fluid-flow control in energy storage and recovery systems
CN102094679B (zh) * 2010-12-02 2017-03-15 无锡中阳新能源科技有限公司 一种环射式多级串联压缩空气发动机及其工质流程
KR20140031319A (ko) 2011-05-17 2014-03-12 서스테인쓰, 인크. 압축 공기 에너지 저장 시스템 내의 효율적인 2상 열전달을 위한 시스템 및 방법
CN102226425A (zh) * 2011-05-23 2011-10-26 浙江大学 气动内燃混合动力发动机
US20130091835A1 (en) 2011-10-14 2013-04-18 Sustainx, Inc. Dead-volume management in compressed-gas energy storage and recovery systems
CN103061817B (zh) 2011-10-18 2014-12-03 周登荣 二冲程空气动力发动机总成
CN103061818B (zh) 2011-10-18 2014-09-03 周登荣 具有补充压缩空气回路的压缩空气发动机总成
CN103089936B (zh) * 2011-10-28 2014-03-26 周登荣 用于空气动力发动机的多柱体动力分配器
CN103306728A (zh) * 2012-03-13 2013-09-18 周登荣 V型多缸空气动力发动机
CN103452590B (zh) * 2012-06-05 2016-02-17 周登荣 一种空气动力发动机操作控制方法
CN103485829B (zh) * 2012-06-15 2015-08-12 周登荣 一种空气动力发动机的安全监测控制方法
CN103510987B (zh) * 2012-06-20 2016-03-30 周登荣 一种多缸空气动力发动机总成的停缸控制方法
WO2014161065A1 (en) * 2013-04-03 2014-10-09 Sigma Energy Storage Inc. Compressed air energy storage and recovery
CN104121158B (zh) * 2013-04-25 2017-11-10 牛顺喜 气体内循环发动机及太阳能发电系统
CN103742261A (zh) * 2014-01-23 2014-04-23 马平川 增容循环发动机
FR3021347B1 (fr) 2014-05-22 2016-05-20 Motor Dev Int S A Moteur a air comprime a chambre active incluse et a distribution active a l'admission
CN106089424A (zh) * 2016-08-18 2016-11-09 江苏三能动力总成有限公司 一种可变排量的发动机
CN110469399B (zh) * 2019-08-01 2021-03-02 燕山大学 一种液态空气和燃油双能源混合动力式发动机
CN111691925B (zh) * 2020-06-24 2021-11-09 张谭伟 一种空气发动机
CN112267954A (zh) * 2020-10-20 2021-01-26 朱国钧 无油空气动力发电发动机
AU2020476553A1 (en) 2020-11-11 2023-06-15 Motor Development International S.A. Compressed-air engine with integrated active chamber and active distribution with balanced valve
FR3135486A1 (fr) 2022-05-10 2023-11-17 Motor Development International Sa Moteur à air comprimé à chambre active incluse et à distribution active à soupape d’échappement équilibrée permettant une désactivation de cylindre
CN114909197B (zh) * 2022-06-23 2023-06-27 西安热工研究院有限公司 一种重力压缩空气储能装置及运行方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3961607A (en) * 1972-05-12 1976-06-08 John Henry Brems Internal combustion engine
JPS5240243Y2 (ko) * 1973-06-07 1977-09-12
JPS51105508A (ja) * 1975-03-14 1976-09-18 Shigeto Fukuzawa Kapuruenjin
US4149370A (en) * 1977-02-28 1979-04-17 Eduardo Ayala Vargas Self starting internal combustion engine with means for changing the expansion ratio
US4444024A (en) * 1981-08-04 1984-04-24 Mcfee Richard Dual open cycle heat pump and engine
US4696158A (en) * 1982-09-29 1987-09-29 Defrancisco Roberto F Internal combustion engine of positive displacement expansion chambers with multiple separate combustion chambers of variable volume, separate compressor of variable capacity and pneumatic accumulator
JPH08158887A (ja) * 1992-09-24 1996-06-18 Saburo Shirayanagi エンジン
DE19515325A1 (de) * 1995-04-18 1996-10-24 Juergen Peter Hill Ventilgesteuerter Zweitaktdieselmotor mit Knickpleuel
FR2749882B1 (fr) * 1996-06-17 1998-11-20 Guy Negre Procede de moteur depolluant et installation sur autobus urbain et autres vehicules
FR2753487B1 (fr) * 1996-09-19 1998-11-20 Guy Negre Installation de compresseurs d'alimentation en air comprime haute pression pour moteur depollue ou depolluant
FR2754309B1 (fr) * 1996-10-07 1998-11-20 Guy Negre Procede et dispositif de reacceleration pour vehicule equipe de compresseurs d'alimentation en air comprime haute pression pour moteur depollue ou depolluant
FR2758589B1 (fr) * 1997-01-22 1999-06-18 Guy Negre Procede et dispositif de recuperation de l'energie thermique ambiante pour vehicule equipe de moteur depollue a injection d'air comprime additionnel
FR2769949B1 (fr) * 1997-10-17 1999-12-24 Guy Negre Procede de controle du mouvement de piston de machine, dispositif de mise en oeuvre et equilibrage du dispositif
FR2773849B1 (fr) * 1998-01-22 2000-02-25 Guy Negre Procede et dispositif de rechauffage thermique additionnel pour vehicule equipe de moteur depollue a injection d'air comprime additionnel
FR2779480B1 (fr) * 1998-06-03 2000-11-17 Guy Negre Procede de fonctionnement et dispositif de moteur a injection d'air comprime additionnel fonctionnant en mono energie, ou en bi energie bi ou tri modes d'alimentation
US6568186B2 (en) * 2001-06-21 2003-05-27 Nano Precision, Inc. Hybrid expansible chamber engine with internal combustion and pneumatic modes
FR2831598A1 (fr) * 2001-10-25 2003-05-02 Mdi Motor Dev Internat Groupe motocompresseur-motoalternateur a injection d'air comprime additionnel fonctionnant en mono et pluri energies

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JP5001421B2 (ja) 2012-08-15
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US20070101712A1 (en) 2007-05-10
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EA008067B1 (ru) 2007-02-27
WO2005049968A1 (fr) 2005-06-02
HRP20060223B1 (en) 2012-05-31
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