(57)【要約】  本発明は、シリンダ（１）と、前記シリンダを活性室（ＣＡ）と膨張室（ＣＤ）とに分けるピストン（２）とを有する包含される活性室を有し：タンク（１２）に収容される圧縮空気が前記エンジンシリンダ（１）の取入口に直接供給し；前記包含される活性室（ＣＡ）はそれぞれのエンジン回転で一定な吸気圧力で充填され、前記吸気圧力は減少する前記タンクの圧力に従って減少し；前記包含される活性室（ＣＡ）の容積は、前記タンク（１２）の圧力が減少するに従って次第に増加し；手段が吸気開口および導管（７）を前記ピストンの行程の上死点で本質的に開くだけでなく前記吸気の継続時間および／または角度セクタ、加えて開口の通路断面積の変化を可能にし；そして、前記包含される活性室（ＣＡ）の容積は、最大貯蔵圧力に合わせた寸法に作られ、そしてその後次第に増加し、自己圧力調整エンジンになる、多方式エンジンに関する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性室を有するエンジンであって、少なくとも、一つのシリンダ（１）と、前記シリンダ（１）に滑動するように嵌め込まれるとともに従来の連接棒−クランク装置（３，４）によってクランクシャフト（５）を駆動する一つのピストン（２）を有し、当該エンジンにおいて、前記ピストン（２）に通過される前記シリンダ（１）の容積が二つの部分、前記シリンダに包含される前記活性室（ＣＡ）を形成する第１の部分と、膨張室（ＣＤ）を形成する第２の部分と、に分けられ、前記シリンダ（１）は、その上部で少なくとも一つのダクトおよび一つの吸気孔（７）と少なくとも一つのダクトおよび一つの排気孔（８）とを含むシリンダヘッド（６）によって閉じられ、当該シリンダヘッドは、前記ピストン（２）がその上死点にあるとき、前記ピストン（２）と前記シリンダヘッド（６）との間に収容される残容積が、構造によって、前記ピストンと前記シリンダヘッドとの間が非接触な運転を可能にする本当に最低限の隙間に減少するように配置され、そして、当該エンジンにおいて、圧縮空気または圧力をかけられた他のガスの貯蔵タンクから供給される圧縮空気または圧力をかけられた他のガスは、前記ピストンの上で前記シリンダ（１）に入れられ、前記活性室（ＣＡ）の容積は、前記圧縮空気または圧力をかけられた他のガスの連続的な推力で、仕事を生じる間、増加し、前記シリンダへの前記圧縮空気または圧力をかけられた他のガスの取入口は、前記活性室（ＣＡ）の最大容積に到達したときに遮断され、その後、前記活性室に収容された前記圧縮空気または圧力をかけられた他のガスの量は、膨張すると同時に、仕事を生じることで膨張段階を確保する間、前記ピストンをその行程の第２の部分を越えて押し返し、これにより前記ピストンがその下死点に到達し、その後、前記排気孔が、前記ピストンがその全行程を越えて上る間、排気段階を確保するために開かれ、
−  高圧な圧縮空気または圧力をかけられた他のガスの前記貯蔵タンク（１２）は、前記エンジンシリンダ（１）の取入口に直接供給を行い；
−  前記シリンダの前記膨張室（ＣＡ）は、それぞれのエンジン回転において一定の吸気圧力で充填され、この吸気圧力は、前記貯蔵タンク（１２）の圧力がこのタンクが空になる間に減少することに従って減少し；
−  前記活性室（ＣＡ）の最大容積は、変化可能であるとともに、前記吸気圧力を決定する前記貯蔵タンク（１２）の圧力が減少するに従って次第に増加し；
−  前記貯蔵室（ＣＡ）への前記圧縮空気の前記取入口を開閉する手段（７，９）は、実質的に前記ピストンの行程の上死点にあるとき前記吸気孔およびダクト（７）を開くことを可能にするだけでなく、吸気の継続時間および／または角度セクタのみならず開口の通路断面を変えることを可能にし；
−  前記活性室（ＣＡ）の最大容積は、前記包含される活性室（ＣＡ）と膨張室（ＣＤ）との容積比において、前記排気口（８）の開口前の膨張の終わりにおける圧力が大気圧に近くなるように、そのとき、前記吸気圧力で決まる最大貯蔵圧力が次第に増加するような寸法に作られる、
ことを特徴とする活性室を有するエンジン。
【請求項２】
−  等圧および等温での移動；
−  仕事を伴うポリトロープ膨張；
−  大気圧での排気、
を有する三段階の熱力学サイクルに従って運転することを特徴とする、請求項１で請求される活性室を有するエンジン。
【請求項３】
記述されたばかりのものと同じ原理に従ってそれぞれ運転する増加シリンダ容積（１，１Ａ）を有する少なくとも二つのシリンダを有すること、および、
−  前記吸気圧力が、例えば前記吸気圧力の値の上から三分の一に相当する、その上部範囲にあるとき、最小のシリンダ容積を有する前記シリンダのみが供給を受け、
−  前記吸気圧力が、例えば前記吸気圧力の値の中間の三分の一に相当する、中間範囲にあるとき、より大きいシリンダ容積を有する二番目の前記シリンダのみが供給を受け、
−  そして、前記吸気圧力が、例えば前記吸気圧力の値の下から三分の一に相当する、下部範囲にあるとき、二つの前記シリンダが同時に供給を受ける、
ことを特徴とする請求項２で請求される活性室を有するエンジン。
【請求項４】
増加シリンダ容積を有する前記少なくとも二つのシリンダを含む少なくとも三つのシリンダを有することで、連続して、共同でおよび／または組み合わされて運転する前記エンジンの前記少なくとも三つのシリンダを有することによって前記吸気圧力の関数としての総シリンダ容積をさらに精密に調整することが可能である、ことを特徴とする請求項３で請求される活性室を有するエンジン。
【請求項５】
前記貯蔵タンク（１２）と前記エンジンの取入口との間に、通過する空気または他のガスの温度を定圧で上昇させることと、定圧であるとともに前記活性室（ＣＡ）への導入前の前記圧縮空気または他のガスが温度を上昇させるとともに容積を増大させるであろうことを通して、使用できるとともに利用可能なエネルギー量を増大させることと、を可能にし、そして一方で前記容積増加に比例して前記エンジンを備える機械の範囲を増大させることを可能にする、等圧の再加熱器を形成する熱装置があることを特徴とする、その二重エネルギーへの適用における、請求項１から４のいずれか一つで請求される活性室を有するエンジン。
【請求項６】
等圧の再加熱器を形成する前記熱装置は、前記圧縮空気または他のガスの温度を上昇させること、および定圧且つ前記活性室（ＣＡ）への導入前の前記圧縮空気または他のガスが温度を上昇させるとともに容積を増大させるだろうことを通じて、使用できるとともに利用可能なエネルギーの量を増大させること、を可能にするように、等圧の再加熱器を形成する前記熱装置内に焦点を集め、そして一方で、前記機械の範囲を増大させることを可能にするソーラーディッシュを有することを特徴とする、その二重エネルギーへの適用における、請求項５で請求される活性室を有するエンジン。
【請求項７】
その熱力学サイクルが： 
−  等圧での温度上昇；
−  等温での移動；
−  仕事を伴うポリトロープ膨張；
−  大気圧での排気、
を有する四つの段階を有することを特徴とする、請求項５および６のうち一つで請求される活性室を有するエンジン。
【請求項８】
付加的エネルギーを用いた運転の間、圧縮空気または他のガスを高圧で前記貯蔵タンクに供給することを可能にする空気圧縮機（１９）に連結されるとともにそれを駆動することを特徴とする、その独立型二重エネルギーへの適用における、請求項５および６のうち一つで請求される活性室を有するエンジン。
【請求項９】
前記圧縮機のアウトプットで高圧且つ高温である前記圧縮空気または他のガスを、前記貯蔵タンクにおいて、環境空気に近い温度に戻すために、前記圧縮機（１９）と前記貯蔵タンク（１２）との間に配置される、空気−空気または他の熱交換器を有することを特徴とする、請求項８で請求される活性室を有するエンジン。
【請求項１０】
その熱力学サイクルが：
−  環境空気／大気のポリトロープ圧縮；
−  貯蔵される環境空気／大気の温度の冷却；
−  等圧での温度上昇；
−  等圧／等温での移動；
−  仕事を伴うポリトロープ膨張；
−  大気圧での排気、
を有する六つの段階を有することを特徴とする、請求項９で請求される活性室を有するエンジン。
【請求項１１】
前記エンジンのトルクおよび速度が、圧縮空気または他のガスを前記活性室（ＣＡ）に供給する前記吸気ダクト（８）の開閉手段（９）の開閉を制御し、そして一方で実質的に上死点にあるときに前記開閉手段を開くだけでなく、吸気の継続時間および／または角度セクタのみならず、前記貯蔵タンク（１２）の圧力、入れられる前記圧縮空気または他のガスの量、前記開閉手段（９）の閉鎖による前記活性室（ＣＡ）の容積、の関数としての前記膨張の終わりでの圧力を決めるための前記開口部の通路断面積を変更することも可能にする、加速装置によって駆動される装置によって制御されることを特徴とする、先立つ請求項のいずれか一つで請求される活性室を有するエンジン。
【請求項１２】
前記エンジンは、付加的エネルギーを用いる二重エネルギー方式での運転の間、前記活性室（ＣＡ）に導入される、前記圧縮空気または他のガスの圧力と、そのため空気または他のガスの重量と、の関数として、付加されるエネルギーの量を制御する電子計算機を有することを特徴とする、請求項５および６のうち一つで請求される活性室を有するエンジン。
【請求項１３】
−  予め圧縮されて高圧で前記貯蔵タンクに収容される空気または他のガスを用いる、汚染ゼロの単一エネルギー運転方式；
−  予め圧縮されて前記貯蔵タンクに収容された前記空気または他のガスに加えて、再加熱器を形成する熱装置によって加えられる前記付加的エネルギーを用いる、二重エネルギー運転方式；
−  前記エンジンによって駆動させられる圧縮器によって前記貯蔵タンクで圧縮された前記空気または他のガスに加えて、再加熱器を形成する前記熱装置によって加えられる前記付加的エネルギーを用いる、独立型二重エネルギー運転方式、
を有する、別個にまたは組み合わされて用いられることができる、三つの方式で運転することを特徴とする、先立つ請求項のいずれか一つで請求される活性室を有するエンジン。
【発明の詳細な説明】
【発明の概要】
【０００１】
本発明は、特に圧縮空気、または他のガスで運転するとともに、「活性室」と呼ばれる室（チャンバ）を用いるエンジンに関する。
【０００２】
発明者は、都会および郊外で完全に清浄な運転をするための、ガスおよび、特に圧縮空気を用いる、モータードライブおよびその装置に関する多数の特許を出願した。
【０００３】
特に、単一または多エネルギーで運転する付加的な圧縮空気噴射の電動圧縮機−電動発電機の集合体に関する内容を参照できる国際特許出願、国際公開第０３／０３６０８８号を出願した。
【０００４】
圧縮空気を用いるとともに圧縮空気貯蔵タンクを有するこれらの種のエンジンの運転において、前記タンクに非常に高圧で貯蔵される前記圧縮空気の膨張が必要であるが、その圧力は、エンジンの一つまたは複数のシリンダで用いられる前に、作動容器と呼ばれる緩衝容器において、タンクが空になるにつれて最終使用圧力と呼ばれる安定した中間圧力に減少する。
【０００５】
バルブおよびスプリングを有する良く知られる従来の圧力調整器は、非常に低い流量（ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔｓ）を有し、それのこの適用への使用は非常に重く非常に効率的でない装置を要する。さらに、それは、膨張の間に冷却された空気の湿気を原因とする氷結に対して非常に敏感である。
【０００６】
この問題を解決するため、発明者は、流量変更可能な圧力調整器と、高圧圧縮空気タンクおよび作動容器を有する、圧縮空気噴射が供給されるエンジンの分配とに関する内容を参照できる特許出願、国際公開第０３／０８９７６４号も出願した。
【０００７】
これらの「負荷軽減」エンジンの運転において、膨張室の充填は常に、機械の全体的な効率に対して有害な、仕事を伴わない膨張を示す。
【０００８】
上記の問題を解決するため、発明者は、高圧で貯蔵タンクに収容され、作動容器と呼ばれる緩衝容器において呼び作動圧力（ｎｏｍｉｎａｌ  ｗｏｒｋｉｎｇ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）に予め膨張した圧縮空気または他の圧縮ガスを優先的に供給される圧縮空気エンジンについて述べる特許出願、国際公開第２００５／０４９９６８号までも出願した。二重エネルギーバージョンにおける前記作動容器は、通過する空気の温度および／または圧力を増加させることを可能にする付加的エネルギー（化石または他のエネルギー）によって供給された空気を再加熱する装置を有する。
【０００９】
国際公開第２００５／０４９９６８号に係るこの種のエンジンにおいて：  
−  前記膨張室は、仕事を生じさせることができる手段を備える可変ボリュームでできており、それは耐久通路を介して、ピストンをその上死点で停止させる装置を備える主駆動ピストンの上に収容されるスペースに連結されるとともにつながり、  
−  前記駆動ピストンがその上死点で停止している間、圧力をかけられる前記空気または前記ガスは、前記膨張室に、後者がその最小容積であるとともに、推力で、仕事を生じる間、容積を増大させるであろうときに、入り、  
−  前記膨張室が実質的にその最大容積に保たれる状態で、そこに収容される前記圧縮空気は、そのとき、前記エンジンシリンダ内へ膨張し、それによって、前記駆動ピストンをその下り行程へ押し返し、そして一方でその順番に仕事を供給し、  
−  排気段階の間の前記駆動ピストンの上り行程の間、前記膨張室の前記可変ボリュームは、全仕事サイクルを再開するために、その最小容積に戻る。
【００１０】
この発明に係る前記エンジンの前記膨張室は、仕事にアクディブに関係する。当該エンジンはこのため、「アクティブチャンバ（活性室）」エンジンと呼ばれる。
【００１１】
国際公開第２００５／０４９９６８号文書は、特に、圧縮空気単一エネルギー方式における、その運転の間の：  
−  仕事を伴わない等温膨張；  
−  準等温（ｑｕａｓｉ−ｉｓｏｔｈｅｒｍａｌ）と呼ばれる仕事を伴う移動−微小膨張；  
−  仕事を伴うポリトロープ膨張；  
−  大気圧での排気、  
を特徴とする四段階の熱力学サイクルを請求する。
【００１２】
国際公開第２００５／０４９９６８号の別体を提示する国際公開第２００８／０２８８８１号文書は、同じ熱力学サイクルであるが、従来の連接棒−クランク装置を用いるものを請求する。それは、高圧で貯蔵タンクに収容され、作動容器と呼ばれる緩衝容器において呼び作動圧力に予め膨張した圧縮空気または他の圧縮ガスによる供給を優先的に受ける。二重エネルギーバージョンにおける前記作動容器は、通過する空気の温度および／または圧力を増加させることを可能にする付加的エネルギー（化石または他のエネルギー）によって前記供給される空気を再加熱する装置を有する。
【００１３】
国際公開第２００８／０２８８８１号に係るこの種のエンジンにおいて：  
−  活性室と呼ばれる前記膨張室は、仕事を生じることを可能にする手段を備える可変ボリュームでできており、これによりそれをその上死点にある前記駆動ピストンの上の前記エンジンシリンダに収容されたボリュームに対し分離しまたはつなげることを可能にする遮断装置を有する通路によって連結され；  
−  圧力をかけられる前記空気または前記ガスは、前記活性室に、後者がその最小容積であるとともに、推力で、仕事を生じる間、その容積を増大させるであろうときに、入り；  
−  前記活性室が実質的にその最大容積であるとともに、前記駆動ピストンが実質的にその上死点にあるとき、取入口（ｉｎｔａｋｅ）が遮断され、前記チャンバは前記エンジンシリンダに接続され、そしてそこに収容される圧縮空気が膨張し、それにより前記駆動ピストンをその下り行程に押し戻すとともに、その順番に仕事を供給し；  
−  前記膨張の間、前記活性室の容積は、新しいサイクルを許可するようにその最小容積に戻る。
【００１４】
本発明に係る前記エンジンの前記膨張室は、アクティブに仕事に関係する。国際公開第２００５／０４９９６８号および国際公開第２００８／０２８８８１号に係る前記エンジンは、活性室エンジンと呼ばれる。
【００１５】
さらに近頃、発明者は、国際公開第２００５／０４９９６８号および国際公開第２００８／０２８８８１号に係るエンジンと同じ熱力学サイクルを実行する「包含された（ｉｎｃｌｕｄｅｄ）」活性室を有する圧縮空気エンジン、のみならず従来の連接棒−クランク装置、についての新しい特許出願を出願した。２０１０年１０月４日に出願されたこの新しい仏国特許出願番号、仏国特許発明第１０５８００５号明細書によれば、発明者は、滑動するようにシリンダに嵌め込まれるとともに従来の連接棒−クランク装置によってクランクシャフトを駆動させる少なくとも一つのピストンを有するとともに：  
−  仕事を伴わない等温膨張；  
−  準等温と呼ばれる仕事を伴う移動−微小膨張；  
−  仕事を伴うポリトロープ膨張；  
−  大気圧での排気；  
を有する四つの段階の熱力学サイクルに従って運転する、前記エンジンシリンダに包含された活性室を有し、  
作動容器において、優先的に動圧力調整装置を通して、作動圧力と呼ばれる平均圧力で膨張する、高圧で貯蔵タンクに収容された圧縮空気または他の圧縮ガスが、高圧で貯蔵タンクに収容された圧縮空気または他の圧縮ガスの供給を受ける作動容器と呼ばれる緩衝容器を通して優先的に供給されるエンジンであって、  
−  少なくとも一つのシリンダに滑動するように嵌め込まれた少なくとも一つのピストンを有し、前記シリンダにおける前記ピストンに通過される容積が二つの部分、前記シリンダに包含される前記活性室ＣＡを形成する第１の部分と、前記膨張室ＣＤを形成する第２の部分と、に分けられ；  
−  前記ピストンに通過される前記シリンダの容積が、その上部において、少なくとも一つの吸気ダクトおよび孔と少なくとも一つの排気ダクトおよび孔とを有するシリンダヘッドによって閉じられるとともに、前記ピストンがその上死点にあるとき、前記ピストンと前記シリンダヘッドとの間に収容される残容積が、構造により、前記ピストンと前記シリンダヘッドとの間が非接触な運転をする最小の隙間だけに減少させられるように形成され；  
−  前記圧縮空気または圧力をかけられたガスが、前記ピストンの上で前記シリンダに入り、一定の作動圧力の前記圧縮空気の連続的な推力で、前記準等温移動段階を示す仕事を生じる間、前記活性室の容積が増加し；  
−  前記圧縮空気または圧力をかけられた前記ガスの前記シリンダへの取入口は、前記活性室ＣＡの最大容積に到達したとき、遮断され、前記活性室に収容された前記圧縮空気または圧力をかけられた前記ガスの量はそのとき膨張し、仕事を生じそのため前記膨張段階を確保する間、前記ピストンを、前記膨張室ＣＤを定めるその行程の第２の部分を越えて押し返し；  
−  前記ピストンがその下死点に到達すると、そのとき、前記排気孔は、その全工程中の前記ピストンの上り行程の間、前記排気段階を確保するために開く、  
ことを特徴とするエンジンを提案した。
【００１６】
前記エンジンの前記呼び運転圧力での、前記活性室ＣＡの最大容積および前記膨張室ＣＤの容積は、下死点での前記膨張の終わりの圧力が大気圧に近くなるような寸法に作られる。前記活性室の最大容積は、前記取入口の閉鎖によって決定される。
【００１７】
有益なことに、そして特に圧縮空気を用いる単一エネルギー運転において、上記の前記シリンダに包含される活性室を有する前記エンジンは、増加シリンダ容積を有する複数の連続するシリンダを有する。最小のシリンダ容積を有する一つ目のシリンダは、前記作動容器によって圧縮空気の供給を受ける。増加シリンダ容積を有するその後の一つまたは複数のシリンダは、先行する上流のシリンダからの排気により圧縮空気の供給を受ける。大気との空気／空気熱交換器は、一対の連続するシリンダの二つのシリンダの間に配置され、このため、先行するシリンダから排出される空気の温度を上昇させることで、環境／大気温度に近づけ、これにより排出される空気の容積を増大させることを可能にする。
【００１８】
前記エンジンは、国際公開２００５／０４９９６８号および国際公開第２００８／０２８８８１号に教示される方法にならって、高圧で貯蔵タンクに収容され、作動容器と呼ばれる緩衝容器において呼び作動圧力に予め膨張した圧縮空気または他の圧縮ガスによる供給を優先的に受ける。
【００１９】
二重エネルギーバージョンにおける前記作動容器は、再加熱する装置、または温度再熱器を有し、付加的エネルギー（化石または他のエネルギー）によって強められる前記空気またはガスは、通過する空気の温度および／または圧力を増加することを可能にする。このエンジンは、「包含される」活性室を有すると言われる。
【００２０】
しかしながら、複数の段を有する前記エンジンの場合において、たとえ高圧で前記複数のシリンダの最初のものに供給を行うことが可能だとしても、高圧で前記貯蔵タンクに収容された非常に高圧の圧縮空気の、呼び作動圧力への膨張がさらに必要であり、そしてこの膨張運転は、従来の圧力調整器の使用を通じて効率の損失を引き起こすか、それとも国際公開第０３／０８９７６４号文書の教示を用いてエネルギーコストを招かないかどちらかであるが、しかしこの膨張は、前記タンクに収容された前記高圧と前記一定容積の作動容器中の呼び作動圧力との間で何らかの膨張仕事を行うことができない。
【００２１】
本発明に係る前記シリンダに包含される活性室を有する前記エンジンは、この最後の問題を解決することを目指すとともに、それは前記シリンダに包含される活性室を有する前記エンジンシリンダの実用的な配置を用い、それは前記貯蔵タンクの完全な膨張を行い、付加的エネルギーを用いる単一および／または二重エネルギー方式で運転する。「自己圧力調整」エンジンと呼ばれるこの新しいエンジンは、前記シリンダに包含されるとともに圧力調整器として働く活性室を有する「多方式（ｍｕｌｔｉ−ｍｏｄｅ）」エンジンを構成する。
【００２２】
そのため、この発明は、少なくとも、一つのシリンダと、滑動するように前記シリンダに嵌め込まれ、従来の連接棒−クランク装置によってクランクシャフトを駆動する一つのピストンを有し、前記ピストンに通過される前記シリンダの容積が二つの別個の部分、前記シリンダに包含される活性室ＣＡを形成する第１の部分と、膨張室ＣＤを形成する第２の部分と、に分けられ、前記シリンダはその上部で、少なくとも一つのダクトおよび一つの吸気孔および少なくとも一つのダクトおよび一つの排気孔と、を含み、前記ピストンがその上死点にあるときに、前記ピストンとシリンダヘッドとの間に収容された残容積を、構造により、前記ピストンと前記シリンダヘッドとの間が非接触な運転を確保する本当に最低限の隙間に減少させるように配置された、当該シリンダヘッドによって閉じられ、圧縮空気または圧力をかけられた他のガスの貯蔵タンクから供給される圧縮空気または圧力をかけられた他のガスは、前記ピストンの上で、前記シリンダに入り、そして、前記圧縮空気または圧力をかけられた他のガスの連続的な推力で、仕事を生じる間、前記活性室の容積が増加し、前記活性室が最大容積に到達したときに、前記圧縮ガスまたは圧力をかけられた他のガスの前記シリンダへの取入口が遮断され、そのとき前記活性室に収容された前記圧縮空気または圧力をかけられた他のガスの量が膨張し、そしてその一方で、仕事を生じそれにより膨張段階を確保する間、その行程の第２の部分を越して前記ピストンを押し返し、前記ピストンがその下死点に達すると、そのとき前記排気孔はその全行程においてピストンが持ち上げられる間に排気段階を確保するように開かれる、エンジンを提案し、  
当該エンジンは、  
−  高圧の前記圧縮空気または圧力をかけられた他のガスの前記貯蔵タンクは、前記エンジンシリンダの前記取入口に直接供給を行い；  
−  前記シリンダの前記活性室ＣＡは、それぞれのエンジン回転において一定の吸気圧力で充填され、この吸気圧力は、このタンクが次第に空になる間、前記貯蔵タンクの圧力が減少するにつれて減少し；  
−  前記活性室ＣＡの最大容積は、変化可能、且つ前記吸気圧力によって定まる前記貯蔵タンクの圧力が減少するに従って次第に増加し；  
−  前記活性室への前記圧縮空気の前記取入口を開閉する手段が、実質的に前記ピストンの行程の上死点において前記吸気孔およびダクトを開くことを可能にするだけでなく、吸気の継続時間（ｄｕｒａｔｉｏｎ）および／また角度セクタ（ａｎｇｕｌａｒ  ｓｅｃｔｏｒ）のみならず開口の通路断面を変えることを可能にし；
−  そして、前記活性室ＣＡの最大容積は、前記活性室ＣＡと前記膨張室ＣＤとの間の容積比において、前記排気の開始前の膨張の終わりにおける圧力が大気圧に近くなるように、その後、前記吸気圧力で決まる最大貯蔵圧力が次第に増加する寸法に作られる、ことを特徴とする。
【００２３】
上述のことにより、本発明に係るエンジンは圧力調整器としても働き、そのため本発明は、その種類にかかわらず前記活性室に供給を行う独立した圧力調整器を必要としない「自己圧力調整」エンジンを提案することを可能にする。
【００２４】
本発明に係る活性室を有する多方式の自己圧力調整エンジンは特に、圧縮空気単一エネルギー方式におけるその運転において：  
−  等圧および等温での移動  
−  仕事を伴うポリトロープ膨張  
−大気圧での排気、  
を有する三段階の熱力学サイクルを実行する。
【００２５】
本発明に係るエンジンの運転において、前記シリンダに包含される前記活性室の最大容積が、圧縮空気噴射の量を決める。前記吸気圧力はより高く、前記活性室の容積はより小さくなるに違いない。
【００２６】
さらに、より高い前記吸気圧力、同一のシリンダ容積でより大きいエンジンの潜在出力。所定のシリンダ容積であれば、吸気圧力の減少に従う前記シリンダに包含される前記活性室の最大容積の増加は、前記エンジンの出力を、一定の使用圧力、例えば２１０から１４０バール、の範囲内で、ほぼ一定に保つことを可能にする。その後、前記エンジンの出力はより低い値の下へ漸次低下するので、理論上、前記エンジンの総シリンダ容積が前記吸気圧力の減少に従って増加することができるに違いない。
【００２７】
本発明の別形によれば、本発明に係るエンジンは、それぞれ記述されたばかりのものと同じ原理で運転する増加シリンダ容積を有する少なくとも二つのシリンダを有し、  
−  前記吸気圧力が、例えば前記吸気圧力の値の上から三分の一に相当する、その上部範囲（ｔｏｐ  ｒａｎｇｅ）にあるとき、最少のシリンダ容積のシリンダだけが供給を受け；  
−  前記吸気圧力が、例えば前記吸気圧力の値の中間の三分の一に相当する、中間範囲（ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  ｒａｎｇｅ）にあるとき、より大きいシリンダ容積の二番目のシリンダだけが供給を受け；  
−  そして、前記吸気圧力が、例えば前記吸気圧力の値の下から三分の一に相当する、下部範囲（ｂｏｔｔｏｍ  ｒａｎｇｅ）にあるとき、前記二つのシリンダが同時に供給を受ける、ことを特徴とする。
【００２８】
同じ原理で、増加シリンダ容積を有する前記少なくとも二つのシリンダを含む少なくとも三つのシリンダを有する、本発明に係るエンジンを作ることが可能であり、これにより、連続的に、共同でおよび／または組み合わせて運転する、前記エンジンの前記少なくとも三つのシリンダを有することで、前記吸気圧の関数として用いる総シリンダ容積をさらに精密に調整することが可能である。
【００２９】
本発明に係るエンジンの、その二重エネルギーへの適用および付加的燃料方式において、前記貯蔵タンクと前記エンジンの前記取入口との間に、通過する空気または他のガスを定圧で温度上昇させることと、定圧で且つ前記活性室ＣＡへの導入前の前記圧縮空気または他のガスが、その温度を上昇させるとともにその容積を増大させるであろうことを通して、使用でき且つ利用可能なエネルギーの量の増大と、を可能にし、そして一方で前記容積が増加するのに比例して前記エンジンを備える機械の範囲を増大させることを可能にする等圧再加熱器を形成する熱装置（ｔｈｅｒｍａｌ  ｄｅｖｉｃｅ）がある。
【００３０】
圧縮空気方式において、例えば、本発明に係る前記エンジンが都会での乗り物に取り付けられるとき、前記高圧タンクで圧縮された空気または他のガスの圧力だけが運転に用いられる。
【００３１】
化石または他の付加的エネルギーを用いる運転において、例えば、本発明に係る前記エンジンが路上走行車に取り付けられるとき、前記圧縮空気の再加熱がそのとき制御され、このため前記空気の温度、そしてそれにより前記膨張と前記活性室の負荷仕事（ｌｏａｄ  ｗｏｒｋ）とに用いられ得る容積を増大させることを可能にする。
【００３２】
前記加熱は等圧であり、そして二倍の温度増加により、圧縮空気の有用な容積を二倍にすることなどが可能となる。
【００３３】
このため、２００バールの圧縮空気の２００リットルのタンク、または２９３Ｋ（摂氏２０度）の空気の４０ｍ３のタンクは、５８６Ｋ（または摂氏３１３度）、８０ｍ３の圧縮空気を得ることを可能とする。最初は環境温度である前記圧縮空気の前記再加熱は、僅かなエネルギーで、優先的に、直ちにかなりの温度を、著しく汚染を行い且つ有毒な窒素酸化物を形成する温度の下に留めるためにその値を制御する間、得ることを可能とする。
【００３４】
再加熱器を形成する前記熱装置の使用は、汚染物質の排出をごく微量とするために、既知の方法によって触媒作用を及ぼされまたは汚染を少なくされることができる、清浄で継続的な燃焼を用いることができるという利点を提供する。
【００３５】
再加熱器を形成する前記熱装置は、エネルギーとして、石油、ディーゼル燃料またはＬＰＧもしくはＶＮＧガスのような化石燃料を用いることができる。それはまた、バイオ燃料またはアルコール／エタノールを用いることができ、これにより、バーナが温度上昇を引き起こすだろう外燃式の二重エネルギー運転を提供することができる。それはまた、そのような温度上昇を許す熱化学法を用いることができる。
【００３６】
本発明の別形によれば、前記エンジンは、前記圧縮空気または他のガスを再加熱するために太陽エネルギーを用い、このために、等圧の再加熱器を形成する前記熱装置が、前記圧縮空気または他のガスの温度を上昇させることと、定圧で且つ前記膨張室ＣＡへの導入前の前記圧縮空気または他のガスがその温度を上昇させるとともに容積を増大させることを可能にすることを通して使用することができるとともに利用可能なエネルギーの量を増大させることと、を可能にするために、等圧の再加熱器を形成する前記熱装置に焦点を集め、そして一方で前記機械の範囲を増大させることを可能にするソーラーディッシュ（ｓｏｌａｒ  ｄｉｓｈ）を有する。
【００３７】
別個にまたは組み合わされて使用される種々のエンジンおよび使用される再加熱する熱装置は、本発明の原理を変更しないならば変更可能である。
【００３８】
付加的エネルギーを用いる方式での運転において、本発明に係る前記エンジンの前記熱力学サイクルは：  
−  等温での温度上昇；  
−  等圧／等温での移動；  
−  仕事を伴うポリトロープ膨張；  
−  大気圧での排気、  
を有する四つの段階を有する。
【００３９】
二重エネルギー方式における本発明に係る前記エンジンの独立型（ｓｔａｎｄ−ａｌｏｎｅ）の運転を許す本発明の別形によれば、圧力調整器として働く前記エンジンは、付加的エネルギーを用いるその運転の間に高圧の圧縮空気または他のガスを前記貯蔵タンクに供給することを可能にする空気圧縮機に連結されるとともにそれを駆動する。
【００４０】
前記圧縮機のアウトプットにおいて高圧且つ高温である前記圧縮空気または他のガスが前記貯蔵タンクで環境温度に近い温度に戻るように、前記圧縮機と前記貯蔵タンクとの間に優先的に配置された空気−空気または他の熱交換器。
【００４１】
この形態において、本発明に係る前記エンジンは：  
−  環境空気／大気のポリトロープ圧縮；  
−  貯蔵される環境空気／大気温度の冷却；  
−  等圧での温度上昇；  
−  等圧且つ等温での移動；  
−  仕事を伴うポリトロープ膨張；  
−  大気圧での排気、  
を有する六段階の熱力学サイクルに従って運転する。
【００４２】
トルクおよび速度に関する前記エンジンの制御は、電子装置によって優先的に管理され、前記エンジンの前記トルクおよび前記速度は、圧縮空気または他のガスを前記活性室ＣＡに供給する前記吸気ダクトを開閉する前記手段の開閉を制御する加速装置によって駆動される装置によって制御され、一方で実質的に上死点で前記開閉手段を開くだけではなく、吸気の継続時間および／または角度セクタのみならず、前記貯蔵タンクの圧力、入る圧縮空気または他のガスの量、前記開閉手段の閉鎖による前記活性室ＣＡの容積、の関数としての前記膨張の最後における圧力を定めるための開口の通路断面積を変更することをも可能にする。
【００４３】
本発明に係る前記単一エネルギーおよび二重エネルギーのこのように装備されるエンジンは：  
−  予め圧縮されて前記貯蔵タンクに収容された高圧の空気または他のガスを用いる、汚染ゼロの単一エネルギー運転方式；  
−  予め圧縮されて前記貯蔵タンクに収容された空気または他のガスに加えて、再加熱器を形成する熱装置によって加えられる付加的エネルギーを用いる二重エネルギー運転方式；  
−  前記エンジンによって駆動される圧縮機によって前記貯蔵タンクで圧縮された空気または他のガスに加えて、再加熱器を形成する前記熱装置によって加えられる前記付加的エネルギーを用いる独立型二重エネルギー運転方式、  
を有する、別々にまたは組み合わされて用いられ得る三つの方式に従って運転する。
【００４４】
前記熱交換器は、空気／空気または空気／液体もしくは他のガスの交換器か、所望の効果を生じる装置か、であって良い。
【００４５】
本発明に係る活性室を有する前記エンジンは、陸上、海上、鉄道、また航空で用いられ得る。本発明に係る活性室を有する前記エンジンはまた、有益なことに、非常発電装置のみならず、電気、熱および空気調節を提供する多くの家庭用コジェネレーションへの利用に利用され得る。
【００４６】
本発明の他の目的、利点および特徴は、下記の添付された図面を考慮して与えられる、幾つかの実施形態の非限定的な記載を読むことで明らかになるだろう：
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１は、その圧縮空気供給装置とともに、軸断面で示され、その下死点にあるシリンダに含まれる活性室を有する本発明に係るエンジンを概略的に示す；
【図２】図２は、本発明に係るエンジンの運転の種々の段階を示す；
【図３】図３は、本発明に係るエンジンの運転の種々の段階を示す；
【図４】図４は、本発明に係るエンジンの運転の種々の段階を示す；
【図５】図５は、二つのシリンダを有する本発明に係るエンジンを示す；
【図６】図６は、ソーラーディッシュによって圧縮空気を再加熱する装置を有する、エンジンと、その圧縮空気供給装置とを示す；
【図７】図７は、貯蔵タンクに供給を行う圧縮機に連結された本発明に係るエンジンを概略的に示す。
【００４８】
図１は、連接棒３によってクランクシャフト５のクランクピン４に連結されたピストン２が滑動するエンジンシリンダ１を見ることができる、本発明に係る活性室を有する自己圧力調整エンジンを示す。
【００４９】
ピストン２に通過される、本発明に係るエンジンシリンダ１の容積は、仮想線ＤＤ´（前記シリンダの軸に垂直な分割平面に対応する）で、二つの部分：このため前記シリンダに包含される活性室ＣＡを形成する第１の部分と、膨張室ＣＤを形成する第２の部分と、に分けられる。
【００５０】
ピストン２がその上死点にあるとき、構造によって、前記ピストンの上面とシリンダヘッド６の面する部分との間の残容積は存在しないかほぼ存在せず、そして、活性室ＣＡおよび膨張室ＣＤの容積はそのとき存在しない。
【００５１】
前記ピストンの上死点から、前記ピストンによって通過されるとともに前記ピストンの上面の上に位置する前記シリンダの容積は、次第に増加し、このため連続的に活性室ＣＡ、その後に膨張室ＣＤを作るだろう。
【００５２】
そのため、シリンダ１のピストン２の下り行程は、いわゆる活性室ＣＡの連続的な構造に相当する一つ目の「上」部と、いわゆる膨張室ＣＤの連続的な構成に相当する二つ目の「下」部と、を連続的に有する。
【００５３】
エンジンシリンダ１は、シリンダ１内に開口する吸気ダクト７および排気ダクト８、のみならず、前記ダクトを遮断する結合手段、ここではそれぞれ吸気バルブ９および排気バルブ１０、を有する、上部シリンダヘッド６によって蓋をされる。
【００５４】
本発明によれば、吸気ダクト７は高圧タンク１２に直接連結され、当該高圧タンク１２はこのため吸気ダクト７を介して活性室ＣＡに直接供給を行う。
【００５５】
高圧貯蔵タンク１２に収容された高圧の圧縮空気は、それぞれのエンジン回転の間、定圧で、吸気ダクト７を介して活性室ＣＡに直接供給を行い、この圧力は前記貯蔵タンクの圧力低下に伴って、それが空になっている、すなわち次第に空になる間、減少する。
【００５６】
前記エンジンの速度および負荷が制御されることを許すため、アクセルペダルのような加速装置の位置、前記貯蔵タンクに収容された圧縮空気の圧力、前記エンジンの回転の速度、だけでなく他の運転パラメータを特に考慮に入れるとともに、包含される活性室ＣＡへの圧縮空気を供給される吸気ダクト７の吸気バルブ９の開閉を制御することで、実質的に上死点にあるときに前記バルブを開くだけでなく、  
−  入れられる圧縮空気の量；  
−  バルブ９の閉鎖による活性室ＣＡの容積；  
−  膨張終わりの圧力、  
というこれら種々のパラメータの全てまたはいくつかの関数として決めるために前記バルブの上昇を変更することにより吸気の継続時間および／または角度セクタのみならず前記開口部の通路断面積を変更することを可能にする、電子計算機によって制御される装置（不図示）。
【００５７】
図２は、上死点に到達し吸気バルブ９が開かれた、吸気段階における本発明に係るエンジンを示す。貯蔵タンク１２に収容され、加圧された圧縮空気は、包含された活性室ＣＡに供給を行うことでその容積が次第に増加し、そして、ピストン２をその下り行程に押し返すことで仕事を生じさせるとともに熱力学サイクルの第１段階：等圧且つ等温の移動を行う。
【００５８】
図３は、ピストン２が、活性室ＣＡの容積が最大になるとともに前記活性室の圧力が前記貯蔵タンクに収容された圧力となる線ＤＤ´に到達したときの、本発明に係るエンジンを示す。そのとき、吸気バルブ９は、閉じられるとともに、圧力をかけられた空気の到着を止める。活性室ＣＡに収容された圧縮空気はその後に膨張し、ピストン１をその下死点（図４）に向かって押し戻すとともに、膨張機関として働き、前記熱力学サイクルの第２段階：仕事を伴うポリトロープ膨張を行う。
【００５９】
その後、ピストン１は、前記ピストンに通過される前記シリンダの最大利用可能容積に対応するその下死点（図１）に到達し、そして、そのとき排気バルブ１０が、その上り行程の間、圧力が環境／大気圧力に近い膨張した空気を、排気ダクト８を通して大気中に放出するために開かれ、熱力学サイクルの段階：大気圧での排気を生じさせる。
【００６０】
図５は、増加シリンダ容積を有する、二つの二段階シリンダを有する本発明に係るエンジンを示し、左から右に、連接棒３によってクランクシャフト５のクランクピン４に連結されるピストン２が滑動する、最小のシリンダ容積のシリンダである第１のシリンダ１を見ることができる。
【００６１】
この第１のエンジンシリンダ１は、線ＤＤ´に従って二つの部分：活性室ＣＡと、部分膨張室ＣＤ（図面では見えない）とに分けられる。
【００６２】
第１のエンジンシリンダ１は、シリンダ１に開口する、吸気ダクト７および排気ダクト８、だけでなく前記ダクトを遮断する手段、ここでは吸気バルブ９および排気バルブ１０、を有するシリンダヘッド６によって蓋をされる。吸気ダクト７は、三方弁２１を通して高圧タンク１２に連結される。吸気ダクト８は、大気中に開口される。
【００６３】
第２段階は、シリンダ容積が第１のシリンダ１よりも大きく、そこで滑動する第２のピストン２Ａが連接棒３Ａによって共通クランクシャフト５のクランクピン４Ａに連結される、第２のシリンダ１Ａを構成する。
【００６４】
第２のエンジンシリンダ１Ａは、線ＤＤ´に従って二つの部分：第２の活性室ＣＡ１と、第２の膨張室ＣＤ１とに分けられる。
【００６５】
第２のエンジンシリンダ１Ａは、第２のシリンダ１Ａに開口する、吸気ダクト７Ａおよび排気ダクト８Ａ、だけでなく前記ダクトを遮断する手段、ここでは吸気バルブ９Ａおよび排気バルブ１０Ａ、を有する、ここでは共通の、シリンダヘッド６によって蓋をされる。吸気ダクト７Ａは、三方弁２１を通して高圧タンク１２に連結される。排気ダクト８Ａは、大気中に開口する。
【００６６】
高圧貯蔵タンク１２に収容された高圧の圧縮空気は、三方弁２１を通って、第１のシリンダ１の吸気ダクトもしくは第２のシリンダ１Ａの吸気ダクトのどちらかに、または二つのシリンダ１および１Ａに同時に、供給を行う。
【００６７】
以下の二気筒エンジンの運転の簡単な説明で示される圧力値は、現実的且つ可能性のある本発明の形態の非限定的な例として定められる。
【００６８】
運転の間、貯蔵タンク１２に収容される圧縮空気の圧力が、吸気圧力値の上部範囲、例えば上から三分の一、タンクの最大圧力が２１０バールのときに、例えば１４０バールから２１０バールの間、であるとき、前記三方弁は吸気ダクト７Ａを塞ぐとともに、前記圧縮空気をそれ自身において本発明に係る前記エンジンの運転を確保する第１のシリンダ１の吸気ダクト７に向かって導く。
【００６９】
貯蔵タンク１２に収容される前記圧縮空気の吸気圧力が、吸気圧力値の中間範囲にある、例えば吸気圧力値の中間の三分の一、タンクの最大圧力が２１０バールのときに、例えば７０バールから１４０バールの間に対応するとき、前記三方弁は、吸気ダクト７を塞ぐとともに、前記圧縮空気をそれ自身において自己圧縮調整エンジンの運転を確保する第２のシリンダ１Ａの吸気ダクト７Ａに導く。
【００７０】
貯蔵タンク１２に収容される前記圧縮空気の吸気圧力が吸気圧力値の下部範囲にある、例えば、吸気圧力値の下から三分の一、タンクの最大圧力が２１０バールのときに、例えば５バールから７０バールの間に対応するとき、前記三方弁は、前記圧縮空気を第１のシリンダ１の吸気ダクト７と第２のシリンダ１Ａの吸気ダクト７Ａとの両方に同時に導き、二つのシリンダ１および１Ａはともにエンジンの運転を確保する。
【００７１】
図６は、通過する圧縮空気の温度を上昇させることができるチャンバ内に焦点を集めるソーラーディッシュ（１６）を有する圧縮空気を再加熱する装置を有するその高圧空気供給装置を有する本発明に係るエンジンを示す。この装置は、包含される活性室ＣＡへの導入前の前記圧縮空気がその温度を上昇させるとともに、全く同一のレベルで、貯蔵タンク１２から空気のより小さい容積を得ることを可能にするとともに本発明に係るこのエンジンを備える乗り物の範囲を増大させることを可能にするその容積を増大させるであろうことを通して、用いられ得るとともに利用可能なエネルギーの量を増大させることを可能にする。
【００７２】
図７は、例えば、いわゆる付加的化石エネルギーを用いる、ここではガスボトル１８に供給を受けるとともにチャンバ１７Ａに包含されるバーナ１７を有する熱装置で用いる、独立型二重エネルギー方式で運転する本発明に係るエンジンを示す。
【００７３】
回転するクランクシャフト５は、空気／空気熱交換器２０を通して貯蔵タンク１２に供給を行う圧縮空気圧縮機１９を駆動する。
【００７４】
当該エンジンの全体的な運転は、図１から４を参照して前もって述べられたものと同じである。しかしながら、この装置は、運転の間に前記貯蔵タンクに付加的エネルギーを充填することを可能とする。
【００７５】
包含された活性室を有する自己圧力調整エンジンは、圧縮空気で運転することが説明される。しかしながら、それは、本発明の枠組みから外れないならば、他の圧縮ガスを用いることができる。
【００７６】
本発明は、説明されるとともに示された例示的な実施形態に限定されない：記載された材料、制御手段、装置は、同じ結果を生ずる同等の限定の中で変更できる。そのため、エンジンシリンダの数、それらのシリンダ容積、シリンダの排水容積および膨張段階の数に関係する活性室の最大容積もまた、本発明の枠組みから外れない変更をすることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2013538987.tif 000009
【国際調査報告】
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2013538987.tif 000012
2013538987.tif 000013
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