(57)【要約】      （修正有）【課題】車の燃料費を削減し二酸化炭素や排気ガス中の黒煙や微小粒子状物質及び窒素酸化物等の有害排気ガスを削減させる。またエンジンをパワーアップさせ運転性能を向上させる。【解決手段】ブレーキペタルの踏み込み信号によりカム軸用クラッチ装置１２を作動させ燃料から空気に切り替えシリンダー内に空気を導入すると同時にシリンダー１内に作られた圧縮空気による回転抵抗を車のブレーキ力とすると共にエンジンをエアーコンプレッサーとして利用する。この時に発生した圧縮空気をアキュムレーターの蓄圧装置に回収する。【選択図】図１
2004278506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のシリンダーに従来から設置されている燃料吸気弁または燃料噴射弁と排気ガス排気弁に加えて吸気用空気弁及と排気用空気弁とを新たに設置すると共に該吸気用空気弁と該排気用空気弁とを開閉制御するための空気弁用カム軸を新たに併設し且つ従来から設置されているカム軸と該空気弁用カム軸とのいずれかを選択して回転を伝えるためのカム軸用クラッチ装置を新たに併設しブレーキペタルの踏み込み信号により該カム軸用クラッチ装置を作動させ従来から設置されているカム軸を停止状態とし該燃料吸気弁または該燃料噴射弁と該排気ガス排気弁を閉じたままの状態として該空気弁用カム軸を回転させ該吸気用空気弁と該排気用空気弁の開閉制御を行なわせる事により該シリンダー内へは空気が導入され燃料の導入は絶たれエンジンの出力は失われ車は停止状態となりこの間の該シリンダー内での圧縮空気の発生によるエンジンの回転抵抗を車のブレーキ力として利用すると共に圧縮空気を蓄圧する事によってエネルギーを回収する自動車の運動エネルギーの回収方法。
【請求項２】
内燃機関のエンジンで燃料が各シリンダーに分配される前部に燃料を遮断し空気を送る事が出来る様にした燃料と空気の吸入切替弁を新たに設置し且つ各シリンダーから排出される排気ガスが集められる集合管の後部に排気ガスを遮断し空気を排出する事が出来る様にした排気ガスと空気の排出切替弁を新たに設置しブレーキの踏み込み信号によって該吸入切替弁を作動させ該シリンダーに空気を導入し燃料の供給を絶つと同時に該排出切替弁を作動させ該シリンダーから空気を排出するためエンジンの出力は失われ車は停止状態となりこの間の該シリンダー内での圧縮空気の発生によるエンジンの回転抵抗を車のブレーキ力として利用すると共に圧縮空気を蓄圧する事によってエネルギーを回収する自動車の運動エネルギーの回収方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明による自動車の運動エネルギーの回収方法は単に化石燃料による自動車の駆動方式や種類すなわちガソリンエンジンやディーゼルエンジンを問わず全ての車に利用する事が出来る。
特に最も大きなパワーが要求される車のスタート時に従来のエンジン出力に加えアキュムレーター等の蓄圧装置に回収し蓄圧された圧縮空気によりエアーモーターを回転し．この回転力を補助動力として車のエンジン出力に加わえるため車全体としての出力は大幅にパワーアップする事になる。
そのためエンジンの過負荷状態は大幅に軽減する。
従って車のスタート時でもエンジンは無理のない運転状態で走行が可能となり燃料費すなわち二酸化炭素の大幅削減や有害排気ガス特に窒素酸化物や黒煙や微小粒子状物質等の大幅削減を同時に実現する事が出来る。そのため本発明による自動車の運動エネルギーの回収方法の利用価値は計り知れない程大きい。
【０００２】
【従来の技術】
従来では制動により失われる車の運動エネルギーを圧縮空気として圧力装置等に蓄圧し再利用するものはない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
車の燃料費を削減し経済的な効果を達成すると共に二酸化炭素及び有害排気ガス等を削減し大気環境を守る事は全地球的な人類普遍の課題となっている。
本発明による自動車の運動エネルギーの回収方法はこの様な課題を解決するために行なわれたものである。
ブレーキを踏み込んでから車が停止するまでにエンジンを駆動するために使用される燃料は完全に無駄な燃料である。
この様な無駄な燃料をなくする事が燃料削減の目的達成の一つである。
加えてブレーキによって失われる車の運動エネルギーについてエンジンそのものをエアーコンプレッサーとして利用する事により圧縮空気を回収し蓄圧し車のスタート時にこれを補助動力として従来のエンジンの駆動力と併用し再利用する事を目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
車で一般道路を走行中に下り坂で減速及び障害物や信号等による減速や停止のためにブレーキペタルを踏み込む回数は非常に多く車を加速するためにアクセルペタルを踏む回数に匹的する。
そのためブレーキによって停車するまでにエンジンを駆動する無駄な燃料消費やブレーキによって失われる車の運動エネルギーの量は莫大なものになる事は容易に推定出来る。
これらのエネルギーの総計は車を駆動させるために必要な全エネルギー（総燃料費：二酸化炭素の総量）に対しても無視できない程の大きな量になる。
さて小型車では車の運動エネルギーを圧縮空気として回収する装置すなわちエアーコンプレッサーを車のブレーキ力として十分に機能させるためには従来の様なエアーコンプレッサーの使用状態とは全く異なり非常に過酷な使用状態となり単に大きさや形状のみならず発熱や騒音等への対策．更に定期的点検の必要性など数々の未解決で困難な問題が多く存在する。
しかし本発明による自動車の運動エネルギーの回収方法によればエンジンを車の駆動力として使用するだけではなくブレーキの踏み込み信号によりシリンダーに空気を導入しエアーコンプレッサーとして利用しこの時に生ずるエンジンの回転抵抗を車の制動力として利用する。
したがって以上の様に技術的に解決が困難なコンプレッサーを開発する問題は全く生じない。
【０００５】
【作用】
さて本発明による自動車の運動エネルギーの回収方法を利用する場合についてそれぞれの車の構成部分の作用等について説明する。
（ａ）車を減速及び停止するためブレーキペタルを踏み込むとブレーキペタルの踏み込みスイッチはＯＮとなる。
（ｂ）このブレーキペタルの踏み込み信号によってシリンダーに併設されたカム軸用クラッチ装置を作動させクランク軸による回転を従来から設置されているカム軸に伝達せず．これを停止状態とし燃料吸気弁または燃料噴射弁と排気ガス排気弁を閉じた状態としたまま新たにシリンダーに設置された空気弁用カム軸に伝達し．これを回転させる。
空気弁用カム軸の回転により新たにシリンダーに設置された吸気用空気弁及び排気用空気弁の開閉制御を行なう。
そのためシリンダー内へは空気が導入されシリンダー内への混合気や軽油などの燃料の導入は絶たれエンジンは停止状態となる。
（ｃ）シリンダー内に導入された空気がシリンダーの圧縮工程や排気工程で圧縮される事により発生するエンジンの回転抵抗を車の制動力として利用する。
（ｄ）シリンダー内で発生した圧縮空気はアキュムレーター等の蓄圧装置に回収され蓄えられる。
（ｅ）ブレーキにより車の速度が低下し一定の低速度に達するとエンジンの再駆動信号によりカム軸用クラッチ装置を再び作動させクランク軸の回転を空気弁用カム軸に伝達せず停止状態とし吸気用空気弁や排気用空気弁を閉じた状態としたまま従来から設置されているカム軸を回転し燃料吸気弁及び燃料噴射弁または排気ガス排気弁の開閉制御を行ないシリンダー内に燃料を導入すると共にシリンダー外に排気ガスを排出する。
（ｆ）引続き車のクラッチ装置が開放作動しエンジンの回転を車に伝えない様に動力を遮断する。
（ｇ）車のクラッチ装置が開放作動した後はエンジンはスローの低速回転の状態となる。
（ｈ）車は完全に運動エネルギーを失いスローの低回転の状態を保ったまま停止する。
（ｉ）車をスタートさせる場合
（ｊ）車をスタートさせるためアクセルペタルを踏み込んだ時にはアクセルペタルの踏み込みスイッチによる信号によって．すでにアキュムレーターに蓄えられた圧縮空気がエンジンの駆動軸に固定されたエアーモーターを駆動する。
この駆動力をエンジンの補助動力として再利用する構成となっている。
（ｋ）主制動力である従来から設置されているブレーキ装置が最も有効に利用される場合は特に急制動を要する場合である。
本発明による自動車の運動エネルギーの回収方法は以上の様に構成され作動し利用される。
尚．請求項２に示された発明は実用化にはやや問題が多い。
それは吸入切替弁や排出切替弁の機能を実用に耐える様なものにする事である。
特に．排出切替弁には常に高温のカーボン粒子を含む排気ガスが付着するため排気弁としての機能を維持する事は困難である。
【０００６】
【実施例】
図１は本発明による自動車の運動エネルギーの回収方法の一実施例についての模式図である。
１はシリンダーである。
２は従来からシリンダーに設置されている燃料吸気弁または燃料噴射弁である。
ガソリンエンジンではガソリンと空気の混合気からなる燃料を導入する弁でありディーゼルエンジンの場合は軽油を噴射する燃料噴射弁である。
３は従来からシリンダーに設置されている排気ガス排気弁でありシリンダー内で燃焼した排気ガスを排気管から外部に放出するための弁である。
４は２の燃料吸気弁や燃料噴射弁を開閉作動させるための燃料吸気弁用作動カムである。
５は３の排気ガス排気弁を開閉作動させるための排気ガス排気弁用作動カムである。
６は従来からエンジンに設置されているカム軸であり軸上には燃料吸気弁用作動カム４や排気ガス排気弁用作動カム５をそれぞれ固定し駆動軸１３の回転力によってカム軸用クラッチ装置１２を介して回転駆動され燃料吸気弁または燃料噴射弁と排気ガス排気弁の開閉制御を行なう。
７は本発明により新たにシリンダー１上に設置された吸気用空気弁である。
８は同様に本発明により新たにシリンダー１上に設置された排気用空気弁である。
９は７の吸気用空気弁を開閉制御させるための吸気用空気弁作動カムである。
１０は８の排気用空気弁を開閉制御させるための排気用空気弁作動カムである。
１１は本発明によりシリンダー１に併設された空気弁用カム軸であり軸上に吸気用空気弁作動カム９や排気用空気弁作動カム１０をそれぞれ固定し駆動軸１３の回転力によってカム軸用クラッチ装置１２を介して回転駆動され吸気用空気弁７や排気用空気弁８の開閉制御を行なう。
１２はカム軸用クラッチ装置である。
ブレーキペタルの踏み込み信号によって駆動軸１３の回転を従来から設置されているカム軸６を停止状態としたまま空気弁用カム軸１１を回転させる。
一方エンジンの再駆動信号によって駆動軸１３の回転を空気弁用カム軸１１を停止状態としたまま従来のカム軸６を回転させる。
さてブレーキペタルの踏み込み信号によりカム軸用クラッチ装置１２を作動させ駆動軸１３の回転を従来から設置されているカム軸６から空気弁用カム軸１１に切り替えて伝達するタイミングは常にシリンダー１の排気工程で排気ガスの排出完了直後に切り替え伝達を完了させる事が必要である。
また逆にエンジンの再駆動信号により駆動軸１３の回転を空気弁用カム軸１１から従来から設置されているカム軸６に切り替えて伝達するタイミングは常にシリンダー１の排気工程で空気の排出完了直後に切り替え伝達を完了させる事が必要である。
更に従来から設置されているカム軸６を回転し燃料吸気弁または燃料噴射弁２や排気ガス排気弁３の開閉制御を行なっている時は吸気用空気弁７と排気用空気弁８は共に閉鎖状態でなければならない。
同様に空気弁用カム軸１１を回転し吸気用空気弁７や排気用空気弁８の開閉制御を行なっている時は燃料吸気弁または燃料噴射弁２と排気ガス排気弁３は共に閉鎖状態でなければならない。
１３はエンジンのクランク軸の回転力を伝達する駆動軸である。
図２は本発明による自動車の運動エネルギーの回収方法の一実施例についてブレーキペタルを踏み込んだ時の走行状態のブロック図である。
（１４）ブレーキペタルの信号
ブレーキペタルの踏み込みを検知した信号である。
（１５）シリンダー１に併設されたカム軸用クラッチ装置１２によってクランク軸の回転を従来から設置されているカム軸６と空気弁用カム軸１１とを選択し相互に切り替え伝達する装置である。
ブレーキペタルの信号によってカム軸用クラッチ装置１２が作動しクランク軸の回転を従来から設置されているカム軸６を停止状態としたままで空気弁用カム軸１１に伝達し回転させる。
そのためシリンダー１内へは空気が導入され燃料の供給は絶たれる。
（１６）アキュムレーター
シリンダーで圧縮された圧縮空気はアキュムレーターに圧送され蓄圧される。
（１７）エンジンの停止状態
シリンダー１内への燃料の供給が絶たれるためエンジンは停止状態となる。
（１８）エンジンのブレーキ作用
シリンダー１内に空気が導入されるとシリンダー１内で空気の圧縮工程による抵抗が発生する。
この抵抗を車を停車させるためのブレーキ作用として利用する。
この時のエンジンの回転抵抗を車の補助制動力として従来のブレーキと併用し利用する。
（１９）エンジンの再駆動信号
ブレーキにより車が減速し一定の低速回転の状態になった時にカム軸用クラッチ装置１２にはエンジンの再駆動信号が送信される。
（２０）カム軸用クラッチ装置１２の再作動
エンジンの再駆動信号によってシリンダー１に併設されたカム軸用クラッチ装置１２は再作動し空気から燃料に切り替えシリンダー１内に燃料が導入される。
（２１）エンジンはスローの低速回転の状態で再駆動
シリンダー１内には再び燃料が導入されるためエンジンはスローの低速回転の状態となり再駆動を開始する。
（２２）車のクラッチ装置の開放作動
エンジンが再駆動開始後．引続き車のクラッチ装置を作動開放させエンジンの回転力が車に伝わらない様にする。
（２３）車の停止
更に車の速度は低下し終には停車する。
無論．エンジンはスローの低速回転の状態を保ったままである。
図３は本発明による自動車の運動エネルギーの回収方法のうち車をスタートさせるためアクセルペタルを踏み込んだ時の走行状態のブロック図である。
（２４）アクセルペタルの信号
エンジンのスローの低速回転の状態からスタートのためアクセルペタルを踏み込む。
この時アクセルペタルの踏み込み信号が発信される。
（２５）エアーモーター
アクセルペタルの踏み込み信号によってアキュムレーターに蓄圧された圧縮空気によってエンジンの駆動軸に固定されたエアーモーターを回転させ補助動力として再利用する。
本発明による自動車の運動エネルギーの回収方法は一般的に広く使用されている小型のガソリンエンジン車やデイーゼルエンジン車に対しても有効に利用する事が出来る。
すなわちガソリンエンジン車ではカム軸クラッチ装置１２によって混合気と空気を相互に切り替える。
またディーゼルエンジン車ではカム軸クラッチ装置１２によって燃料噴射弁による軽油と空気とを相互に切り替える。
【０００７】
【発明の効果】
一般に道路を走行中の車は障害物や信号及び下り坂などでブレーキを頻繁に多用しブレーキの制動によって車の運動エネルギーを消耗さる事によって車の速度を落としている。
従って一般に道路を走行中の車ではブレーキを作動させる事によって失われる車の運動エネルギーは莫大な量になる。
制動による車の運動エネルギーはブレーキドラムとブレーキシュー相互間の摩擦エネルギーとして消耗されたり摩擦による熱エネルギーとなって外部に放熱されたりして失われるだけである。
さて本発明による自動車の運動エネルギーの回収方法によれば車を停車させるためブレーキを作動させている間のエンジンの燃料消費を削減する事が出来る。
この場合のブレーキ操作一回当りの燃料の削減量は僅かであっても通常はブレーキの作動回数は非常に多いため燃費（二酸化炭素）削減量は無視できない大きい量になる。
またこの燃費削減は確実に実行し期待する事が出来る。
この場合エンジンをエアーコンプレッサーとして利用するためシリンダー内のスパークプラグを乾燥させたり塵埃などを除去したり．また排気管内にに付着しているカーボンや塵埃を除去したり付着を防止したりするクリーニング効果を期待する事が出来る。
車の燃費の削減効果の程度は従来の制動により失われる車の運動エネルギーを如何に効率良く圧縮空気に変えアキュムレーターに蓄圧し回収する事が出来るかにかかっている。
一方本発明による自動車の運動エネルギーの回収方法ではエンジンそのものをエアーコンプレッサーとして利用するため．そのエアーコンプレッサーとしてのシリンダーの容量は非常に大きく従来では考えられない程の大量の車の運動エネルギーを回収する事は容易である。
従ってこの時に発生する回転抵抗は大きくその制動能力は大きく車の性動力の大半を容易に賄う事が出来る。
また補助制動力として従来のブレーキによる主制動力と共に併用するため車全体としての制動能力は飛躍的に向上する。
そのため車の安全走行に大きく貢献する事が出来る。
さて車の運動エネルギーを回収する目的で使用されるエアーコンプレッサーの開発にはその形状や大きさや発熱や音や点検保守の問題などの解決すべき難問が多い。
取り分け経済性のある安価な空気圧縮装置を開発する事は尚更困難である。
本発明による自動車の運動エネルギーの回収方法によればエンジンそのものをエアーコンプレッサーとして一時的に利用するため上記のエアーコンプレッサー開発上の問題は全く生じない。
また圧縮空気の貯蔵装置として利用されるアキュムレーターや圧縮空気による回転装置として利用されるエアーモーターは共に小型でありスペースを取らず出力が大きく効率的である。
従来から共に機械装置の構成要素として一般的に広く利用されているユニットであり製品の関連技術はすでに完成され充分信頼性の高いものになっており且つ安価であり経済的である。
さて本発明による自動車の運動エネルギーの回収方法によればガソリンエンジン車やデイーゼルエンジン車のスタート時のエンジンの出力パワーは従来のエンジンの主動力に加え回収された圧縮空気によるエアーモーターの駆動力が補助動力として加わるためスタート時のパワーは特に増大する。
そのため車のスタート時の加速性能やその他の走行性能は著しく向上する。
また最もエンジンの出力パワーを必要とする車のスタート時に従来のエンジンが負担するべき負荷は小さくなりエンジンの出力には余裕のある最も良い走行条件でスタートすることが出来る。
そのためエンジンの有害排気ガスも急激に減少し特に窒素酸化物や微小粒子状物質等を著しく減少させる事が可能となる。
トラックに使用するデイーゼルエンジンの場合には特にスタート時のエンジンのパワーアップは最も有効であり効果的である。
更に軽自動車の様な負荷に対して比較的エンジンのシリンダーの容量が小さい車の場合にはエンジンには過負荷がかかり易い状態となっているため本発明による自動車の運動エネルギーの回収方法を利用する事は一層効果的である。
本発明による自動車の運動エネルギーの回収方法によればブレーキを作動させている間に使用するエンジンの燃料消費を停止する事による燃料の削減量に加えエンジンをコンプレッサーとして使用する事により回転抵抗を制動力として利用し失われる車の運動エネルギーを効率的に且つ大量に回収する事による大きな燃費削減効果を合わせて期待する事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】は本発明による自動車の運動エネルギーの回収方法の一実施例についての模式図である。
【図２】は本発明による自動車の運動エネルギーの回収方法の一実施例についてブレーキペタルを踏み込んだ時の走行状態のブロック図である。
【図３】は本発明による自動車の運動エネルギーの回収方法の一実施例についてスタート時にアクセルペタルを踏み込んだ時の走行状態のブロック図である。
【符号の説明】
１．シリンダー
２．燃料吸気弁または燃料噴射弁
３．排気ガス排気弁
４．燃料吸気弁用作動カム
５．排気ガス排気弁用作動カム
６．従来から設置されているカム軸
７．吸気用空気弁
８．排気用空気弁
９．吸気用空気弁作動カム
１０．排気用空気弁作動カム
１１．空気弁用カム軸
１２．カム軸用クラッチ装置
１３．駆動軸
１４．ブレーキペタルの信号
１５．シリンダーに併設されたカム軸用クラッチ装置の作動
１６．アキュムレーター
１７．エンジンの出力停止状態
１８．エンジンのブレーキ作用
１９．エンジンの再駆動信号
２０．シリンダーに併設されたカム軸用クラッチ装置の再作動
２１．エンジンのスローの低速回転の状態
２２．車のクラッチ装置の開放作動
２３．車の停止
２４．アクセルペタルの信号
２５．エアーモーター
【図１】
2004278506.tif 000003
【図２】
2004278506.tif 000004
【図３】
2004278506.tif 000005