KR101414161B1 - 내연 기관의 제동 방법 - Google Patents

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만 디젤 앤 터보 에스이
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Abstract

본 발명은 불연성 유체(non-flammable fluid)를 갖는 내연 기관의 제동 방법에 관한 것으로서, 이 경우 상기 불연성 유체는 상기 내연 기관의 연소 챔버 내로 분사되며, 분사는 상기 내연 챔버 내에서 압력이 대략 가장 높은 시점에 이루어진다.

Description

내연 기관의 제동 방법{METHOD FOR BRAKING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 연소 챔버 및 불연성 유체를 갖는 내연 기관(internal combustion engine)의 제동 방법에 관한 것이다.
일반적인 선행 기술에는 예컨대 상응하는 제동 시스템들에 의해 내연 기관을 외부로부터 제동시키는 내연 기관용 제동 시스템들이 공지되어 있다.
내연 기관의 감속은 기계적 또는 열역학적 보조 수단들에 의해 가능하다. 예컨대, 마찰 브레이크들(friction brake)은 마찰 브레이크 장치 내에서의 열 발생에 의해 필요에 따라 내연 기관을 제동시키기 위하여 구동 트레인(drive train) 상에 배치될 수 있다. 대안적으로 이 경우에는 와전류 브레이크(eddy current brake)가 언급되며, 상기 와전류 브레이크 또한 내연 기관을 제동시키는데 적합할 수 있다.
간행물 DE 10 2006 059 080 A1호에는 내연 기관을 갖는 차량을 제동시키기 위한 장치 및 관련 방법이 공지되어 있다. 이 경우에는 감속 제어가 특히 가속 페달에 의해 이루어져야 한다. 따라서 원하는 제동력과 관련한 가속 페달의 위치는 감속의 크기를 조절한다. 제동을 위해서는 개별 조치들 또는 상기 개별 조치들의 조합이 제안되며, 이 경우 상기 개별 조치들로는 점화 오프, 연료 도우징 장치(fuel metering device)의 오프, 승압 변동, 밸브들 및 플랩들의 트리거링 그리고 리타더(retarder) 및 내연 기관에 연결된 다른 소비 장치들의 트리거링이 언급될 수 있다. 특히 상기와 같은 유형의 조치들의 조합에 의해서는 연속 제동이 가능하다.
또한, GB 238, 942 A호에는 물을 연소 기관(combustion engine) 내로 주입하기 위한 장치가 공지되어 있다. 제동을 위하여 물은 예컨대 라디에이터(radiator)로부터 반출되어 상기 연소 기관의 흡입관 내로 공급된다. 물이 상기 흡입관 내로 주입되기 전에 또는 상기 흡입관 내로 주입되는 동안에는, 상기 물이 미세 분무된다. 대안적으로 수증기도 사용될 수 있으며, 상기 수증기 또한 예컨대 냉각 회로로부터 반출된다. 한편으로 상기와 같은 방법은 관련 장치를 이용하여 출력 상승 및 최적화를 동시에 구현하고 상기 연소 기관의 연소 챔버 내에서 탄소 침전물들을 분리할 목적으로 사용되며, 다른 한편으로 상기와 같은 방법은 관련 장치를 이용하여 상기 연소 기관을 제동할 목적으로 사용된다. 이 경우 상기 연소 기관의 제동은 스로틀 밸브(throttle valve)가 폐쇄된 상태에서 이루어지며, 이때 물, 수증기 또는 분무된 물은 상기 연소 기관의 흡입관 내로 주입된다.
간행물 AT 107 194호에서는, 4 사이클 기관들(four-cycle engine)에서의 흡입 행정 동안 또는 2 사이클 기관들(two-cycle engine)에서의 유입 주기 동안 물이 실린더 챔버 내로 주입되는 방법이 기술된다. 이 경우에는 상기 물이 특히 연료 공기 혼합물의 과열 및 조기 점화를 예방할 목적으로 사용되며, 그 결과 상기 연료 공기 혼합물의 압축 레벨이 상승될 수 있다. 또한, 작동 행정(working stroke) 동안에는 실린더로부터 열이 누출될 수 없다는 점이 명백해지며, 그 결과 폭발 힘(the force of the explosion)은 완전히 유용하게 이용된다. 이 때문에 전체적으로 비교적 더 큰 출력이 달성된다. 또한, 이러한 장치 내에는 열 보호 수단들이 제공되며, 상기 열 보호 수단들은 외부로의 열 이동을 막는다. 전체적으로 연료 공기 혼합물에는 소량의 불순물들이 가중되며, 이러한 연료 공기 혼합물은 출력 상승을 야기하고, 상기 출력 상승은 연료 공기 혼합물의 비교적 완벽하고 빠른 폭발이 발생되는 것에서 그 근거를 찾는다.
또한, 간행물 CH 250 466호에는 작동 매체 안으로의 물 분사에 의해 냉각되는 터보 압축기의 장치가 공지되어 있다. 이 경우에는 압축될 작동 매체의 일부분에 냉각수(cooling water)가 가중되며, 이때 작동 매체 안으로의 상기 냉각수 분사는 분무로 이루어진다. 이 경우 터보 압축기의 냉각에는 물이 사용되며, 상기 터보 압축기는 작동 동안 상당히 높은 온도에 도달한다.
간행물 DE 100 62 835 A1호는 증기를 순차적으로 미세 분사하는 피스톤 연소 기관을 기술한다. 이 경우 상기 연소 기관은 열 손실이 줄어드는 동시에 기계의 효율이 상승되는 방식으로 개선된다. 이러한 개선 과정은 상기 연소 기관의 연소 챔버 벽이 열 절연성으로 코팅됨으로써 달성되고, 동시에 이러한 절연 층은 주기적으로 분사된 수증기의 압력 상승에 이용되는 에너지를 위한 열 저장기로서 사용된다. 특히 상기 간행물에는 수증기 미세 분사에 의해 다수의 사이클이 실행되고, 상기 수증기 미세 분사 동안에 기계가 증기 전동식(steam motor-driven)으로 작동하는 것이 기술된다.
간행물 DE 692 09 636 T2호에는 물이 분사되는 디젤 기관(diesel engine)이 공지되어 있다. 상기 간행물은 연소 챔버 안으로의 연료 물 혼합물의 주입을 기술하며, 상기 연료 물 혼합물은 연소 기관 내에서 질소 산화물(nitrogen oxide)을 감소시킨다. 또한, 상기 간행물은 공동의 연료 분사 밸브를 기술하는데, 상기 연료 분사 밸브에 의해서는 연료 및 물이 함께 주입될 수 있다.
또한, 선행 기술에는 역압 브레이크(counter pressure brake), 즉 리겐바흐(Riggenbach)-역압 브레이크가 공지되어 있으며, 상기 역압 브레이크는 증기 기관차들에서 동적 브레이크(dynamic brake)로서 작용하고, 증기로 구동되는(steam-driven) 상기 증기 기관차들의 구동 실린더들에서 증기 기관차들을 제동함으로써, 종래의 휠 브레이크 장치들의 마멸 및 과열을 방지하고, 지속적으로 높은 제동력을 가능하게 한다. 이 경우 출력 모드에서 제동 모드로 제어 전환시 깨끗한 외부 공기를 흡입하기 위하여 개구가 개방되고, 증기로 구동되는 구동 실린더들 안으로 물을 흡인 공기로 분사하는 공정과 결합된다. 물의 주입은 과열되기 전에 증기로 구동하는 구동 실린더들을 보호할 목적으로 이용된다. 또한, 조정 밸브는 물과 혼합된 공기 공급시 증기로 구동되는 구동 실린더들 내에서 생생되는 역압을 조절하기 위해 사용되는데, 그 이유는 증기로 구동되는 구동 실린더들의 높은 하중으로 인해 갑자기 폭발할 수 있기 때문이다.
증기로 구동되는 구동 실린더들 내 피스톤 운동시 증기 공기 혼합물은 압축과 동시에 가열되며, 그 후에 압축 가열된 상태에서 증기로 구동되는 구동 실린더로부터 떠나며, 상기 증기 공기 혼합물은 결과적으로 빠른 팽창을 얻는다. 이러한 팽창은 리겐바흐-역압 브레이크의 경우에 흡(소)음기(sound absorber)에 의해 보정된다. 전체적으로, 증기 기관은 압축기로서 작동될 수 있으며, 이 경우 작동 프로세스 동안에는 증기 공기 혼합물이 압축되어 가열된 다음, 상응하는 배출 밸브에 의해 실린더 내부 챔버로부터 떠나게 된다. 이 경우 에너지의 대부분이 증기 공기 혼합물의 압축에 의해 변환된다. 증기 공기 혼합물 내에서 분사된 물은 특히 증기로 구동되는 구동 실린더들 내 온도를 제한할 목적으로 이용되며, 상기 온도는 제동 과정 동안, 즉 공기 압축과정 동안 상승되고, 그로 인해 특히 윤활에 사용되는 오일이 연소될 수 있다.
상기 선행 기술로부터 출발하여, 마멸 없이 내연 기관들을 제동시키고, 구동 트레인에 대한 외부 영향 없이, 예컨대 크랭크 샤프트(crankschaft) 또는 구동 축을 채택하며, 계속해서 예컨대 내연 기관의 내부 챔버들의 추가 여압 (pressurisation)으로 인한 과하중을 필요로 하지 않는 해결책을 구한다.
본 발명의 과제는 내연 기관을 내부적으로 고효율로 제동할 수 있음으로써, 상기 내연 기관 내에서 최대 제동 효과가 형성되는 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구항 1의 방법에 의해 해결된다.
불연성 유체가 연소 챔버 내로 직접 분사됨으로써(이 경우 분사는 연소 챔버 내부의 압력이 대략 가장 높은 시점에 이루어짐), 내연 기관 내 내부 제동 효과는 에너지 전달(energy transmission)에 의해 형성되며, 이 경우 현재 유통되고 있는, 그러나 출력 모드시에 더 이상 상응하는 연료 공급을 사용하지 않는 내연 기관의 에너지는 불연성 유체의 액체 상태에서 기체 상태로의 위상 전이를 위해 변환된다. 특히 연소 챔버 내로의 직접 분사가 이루어짐으로써, 주입 및 후속되는 물질 상태 변경은 최대 효율로, 정확한 주기로 그리고 적정 시점에 이루어진다. 연소 챔버 안으로의 불연성 유체의 직접 분사에 제공될 압력은 상기 연소 챔버 내 주된 압력보다 더 높아야 하며, 그 결과 불연성 유체가 연소 챔버 내로 직접 분사될 수 있다.
내연 기관은 열 에너지로부터, 즉 연료-공기-혼합물의 연소로 내연 기관의 출력 모드 시 상응하게 기계적 에너지를 발생시키기 위해 불연성 유체의 주입 전에는 연료를 사용하였다.
연소 챔버 내에서의 압축 후 연소 챔버를 지배하고 있는 높은 온도로 인해 액체 상태에서 기체 상태로의 유체의 위상 전이는 연료 대신 불연성 유체를 주입함으로써 이루어진다. 액체상에서 기체상으로의 이러한 위상 전이에는 내연 기관 내 시스템으로부터 열 배출 형태로 제거(remove)되는 에너지가 필수적이다. 이와 함께 연소 챔버 내 가스 혼합물의 온도 감소가 관련되는데, 상기 온도 감소는 가스 혼합물 배출시 에너지 방출을 야기하고, 그로 인해 내연 기관이 제동된다.
불연성 유체의 불연성은 환경 및 상태들과 관련되는데, 예컨대 기화에 필수적인 상응하는 에너지를 내연 기관의 시스템으로부터 얻기 위해 비 가연성 연료 역시 점화 없이 사용될 수 있다. 내연 기관의 가스 내에 있는 기화된 불연성 유체는 상기 내연 기관의 가스 교환/교체시 내연 기관 내부로부터 분리되며, 그로 인해 기화 공정에 필요한 필수 에너지가 내연 기관의 시스템으로부터 빼내어진다.
유체는 기화되는 동안에는 온도가 상승하지 않기 때문에, 전체 혼합물의 온도가 하락하고, 그 결과로 압력도 떨어지는데, 그 이유는 이러한 준 정지 과정 동안에는 내연 기관의 내부 챔버 용적이 전혀 변하지 않거나, 단지 약간만 변하기 때문이다. 이 경우 온도 및 압력 감소는 추가의 양, 즉 삽입된 불연성 유체의 주입에 의해 야기되는 낮은 압력감소에 비해 뚜렷이 초과된다. 내연 기관 내에서의 압력 레벨 하강은 선행된 압축시 용적 변동 작업에 비해 팽창시 상대적으로 더 적은 용적 변동 작업을 야기한다.
따라서 내연 기관의 전체 밸런스는 상기 내연 기관의 작동 프로세스 전체에 걸쳐 부정적(negative)인데, 그 이유는 기계적 작동이 열적 작동(기화열)으로 변환되어 상기 기화열이 내연 기관 내에 존재하는 가스 교환에 의해 주변으로 배출된다.
유체가 대략 (내부 혼합물 형성을 갖는 기관들, 예컨대 디젤 기관 또는 디젤 가스 터빈(diesel gasturbine)의 경우) 내연 기관의 출력 모드시 연료가 주입되고/되거나, (외부 혼합물 형성을 갖는 기관들, 예컨대 가솔린 엔진(gasoline engine)의 경우) 점화될 수 있는 시점에 분사되면, 불연성 유체의 분사에 적합한 최상의 시점이 선택된다. 연료가 정확히 정해진 시간에 삽입되고/되거나 점화되면, 내연 기관은 출력 모드시 최상으로 작동한다. 상기 시점은 바람직하게 불연성 유체의 주입을 위해서도 선택된다. 이로 인해 최적의 에너지 흡수, 즉 한편으로는 액체상에서 기체상으로의 위상 전이 동안의 에너지 흡수로, 다른 한편으로는 이러한 경우 기체 상태로 존재하는, 온도 상승된 형태의 불연성 유체에 의한 에너지 흡수로 최적의 에너지 흡수가 이루어지는 것이 보장된다.
내연 기관이 연소 챔버를 갖는 가스 터빈으로 형성됨으로써(이 경우 불연성 유체는 상기 가스 터빈의 연소 챔버 내로 분사됨), 상기 가스 터빈은 불연성 유체의 상응하는 분사에 의해 제동될 수 있다. 이 경우 가스 터빈의 연소 챔버 내에서 압축된 작동 매체로 된 에너지는 액체상에서 기체상으로의 위상 전이에 사용되며, 따라서 터빈으로부터 전체적으로 에너지가 빼내어지는데, 그 이유는 이 경우에도 기체상의 불연성 유체가 가스 교체 동안 전체 시스템으로부터 배출되기 때문이다.
내연 기관이 연소 챔버를 갖는 피스톤 기관일 경우(이 경우 불연성 유체는 상기 피스톤 기관의 연소 챔버 내로 분사됨), 상기 피스톤 기관은 불연성 유체의 분사에 의해 상응하게 연료를 절약하는 방식으로 마멸 없이 제동될 수 있다. 피스톤 기관의 경우에는 특히 밸브들이 제공되며, 상기 밸브들은 적어도 배출을 제어하거나, 부가적으로 유입을 제어한다.
피스톤 기관이 회전식 피스톤 기관으로 형성됨으로써(이 경우 회전식 피스톤의 회전 운동 동안 가장 좁은 위치(narrowest point), 즉 상사점(upper dead point) 직전에, 상사점에서 및/또는 바람직하게 상사점 직후에 불연성 유체가 연소 챔버 내로 분사됨), 불연성 유체의 주입 시점은 자유 선택 가능한 주입 시점과 달리 피스톤 기관의 감속이 회전식 피스톤 기관의 마멸 및 긴 수명과 관련하여 최적화되는 방식으로 제한된다.
피스톤 엔진이 왕복 피스톤 기관으로 형성됨으로써(이 경우 피스톤의 선형 운동 동안 상사점 직전에, 상사점에서 및/또는 상사점 후에 불연성 유체가 연소 챔버 내로 분사됨), 분사 시점은 계속해서 제한되며, 이러한 분사는 불연성 유체의 분사에 의해 감속 작용을 최적화한다.
불연성 유체의 분사는 피스톤 기관에서 압력이 높은 또는 가장 높은 범위에 도달하고, 그리고 적어도 팽창 범위에는 충분히 도달하지만 압축 범위에는 도달하지 않는 상태에서 이루어진다. 전체적으로 불연성 유체의 분사는 하중을 받지 않는데, 그 이유는 추가 모멘트들이 제공되는 것이 아니라, 존재하는 가스력 및 그로부터 얻어지는 모멘트들이 감소되기 때문이다.
불연성 유체의 분사 시점을 계속해서 최적화하기 위해서는, 주입 시작이 상사점 전 5°, 특히 0.5°내지 상사점 후 30°, 특히 15°범위에서, 바람직하게는 상사점에서 이루어진다. 이로 인해 최대 감속이 보장되는데, 그 이유는 상기 범위들이 최적의 에너지 흡수 및 최대 에너지 흡수 모두를 보장하고, 내연 기관이 추가의 모멘트들에 의해 하중을 받는 것이 아니라, 심지어 하중을 받지 않기 때문이다.
기체 상태로 전이된 불연성 유체의 액화를 방지하기 위해, 상기 불연성 유체의 분사는 하사점(botton dead point) 전에 종료된다. 불연성 유체의 분사가 충분히 하사점 전에 종료되면 과포화가 방지되고, 결과적으로 불연성 유체를 에너지의 흡수하에 기체 상태로 전환할 수 있기 위해 충분히 시간이 사용된다.
왕복 피스톤 기관이 2 사이클 기관으로서 2개의 사이클을 포함함으로써(이 경우 제 1 사이클은 상사점으로부터 하사점으로 또는 배출 밸브가 개방될 때까지의 작업 단계로 진행되며, 불연성 유체는 상기 제 1 사이클 시작 전에, 제 1 사이클 시작시 및/또는 제 1 사이클 중에 분사됨), 2 사이클 기관으로 설계된 왕복 피스톤 기관이 가장 간단한 방식으로 제동될 수 있다. 상응하게 분사 과정은 정확하게 계획되고 제어될 수 있다.
피스톤 기관이 4 사이클 기관으로서 4개의 사이클을 포함할 경우(이 경우 제 3 사이클은 상사점으로부터 하사점으로의 작업 단계로 진행되며, 불연성 유체는 상기 제 3 사이클 시작 전에, 제 3 사이클 시작시 및/또는 제 3 사이클 중에 분사됨), 연소 챔버 안으로의 불연성 유체의 분사에 의해 4 사이클 기관을 제동할 수 있는 가능성이 상응하게 제공된다.
불연성 유체가 분무됨으로써, 액체상에서 기체상으로 물질 상태를 바꾸기 위해 상응하는 에너지를 더 신속하게 흡수할 수 있는 가능한 큰 면적이 제공된다. 이로 인해 시간 단위당 더 많은 에너지가 전달될 수 있음으로써, 기화 과정 및 그와 연관된 에너지 전달이 더 신속하게 진행된다.
연료 분사 시스템을 구비한 내연 기관에서 불연성 유체가 상기 연료 분사 시스템에 의해 분사되는 경우, 기존 연료 분사 시스템은 불연성 유체의 분사에 사용된다. 이 경우 연료 및 불연성 유체는 단일 시스템에 의해 차례로 그리고 출력 모드 및 제동 모드에 따라 분사될 수 있다. 연료 및 불연성 유체는 같은 시점에 주입되는 것이 아니라, 단지 선택적으로 내연 기관의 상이한 작동 유형들로 분사되며, 그 결과 필요에 따라 내연 기관은 구동을 발생시키거나 내연 기관의 감속을 실행한다.
연료 분사 시스템 및 제 2 분사 시스템을 갖는 내연 기관에서 불연성 유체가 상기 제 2 분사 시스템에 의해 분사됨으로써, 한편으로는 상기 내연 기관을 즉각 출력 모드에서 감속 동작으로 전환할 수 있으며, 다른 한편으로는 상기 연료 분사 시스템의 손상이 불연성 유체에 의해 방지된다. 특히, 불연성 유체는 연료와는 다른 재료 특성들을 포함할 수 있으며, 그 결과 공통으로 사용된 분사 시스템을 손상시킬 수 있다. 상기와 같은 손상은 2개의 독립 분사 시스템을 사용함으로써 방지된다.
불연성 유체로서 물이 분사됨으로써, 물은 기술한 방법에 가장 적합한 바로 그 유체로 사용된다. 물은 압력 및 온도 범위에서 볼 때 아주 높은 증발 엔탈피들(evaporation enthalpy)을 갖는다. 또한, 물은 기술적 프로세스들에서의 예비 처리, 관리 및 사용시 충분하게 공지되었으며, 독성이 없고, 환경에도 무해하며, 압력 충전되는 프로세스들에서의 물 분사에 대해서도 입증되었다. 탈염수(demineralized water)의 사용이 바람직하며, 그 결과 침전물들이 방지된다.
후속해서는 선박을 이용하여, 예컨대 세계에서 이용 가능한 상선들의 약 95%인 2 사이클 디젤 기관을 구비한 대형 화물선(freighter)을 이용하여 적용 가능한 방법 시퀸스로서 제동을 위한 제어 방법이 기술된다.
상기 선박은 2 사이클 디젤 기관을 가지며, 상기 2 사이클 디젤 기관은 저속 런너(slow runner)로서 설계되며 하나의 큰 행정 챔버를 갖는다. 상기 선박은 동작 상태 및 운행 동작으로 존재하는데, 즉 2 사이클 디젤 기관은 출력 모드로 작동된다.
상기 선박은 전 순항 속도로부터 정지되고, 이를 위해서는 긴 정지 거리가 필요하다. 이러한 긴 정지 거리는 점점 더 많아지는 해상 교통량으로 인해 전 세계 바다 상에서 발생될 수 있는 많은 안전상 위험을 의미한다. 긴 정지 거리는 상응하는 전하 및 높은 항해 속도를 갖는 큰 선박 용적으로부터 설명된다. 따라서, 전 속력 시 선박의 높은 운동 에너지가 나타난다. 감속은 수체(water body)에 있는 선체 및 프로펠러의 저항에 의해서만 이루어진다.
연료 대신 불연성 유체를 주입하여 감속시킴으로써 선박을 제동시키기 위해, 2 사이클 디젤 기관은 연료로서 선박용 디젤이 상응하게 공급되는 출력 모드로부터 물이 상응하게 공급되는 제동 모드로 동작 상태가 전환된다. 이제 선박용 디젤 대신 물이 대략 개개의 실린더들의 상사점에서 연소 챔버 영역 내로 주입되고, 상기 물은 높은 연소 챔버 온도로 인해 기체 상태로 전이되며 배출시 에너지는 시스템으로부터 빼내어진다.
선박의 프로펠러가 동작 샤프트에 의해 2 사이클 디젤 기관의 크랭크 샤프트에 직접 연결되므로, 항적(wake)에 의해 실제 계속해서 구동되는 프로펠러는 이제 개별 피스톤들의 감속에 의해 제동된다. 이로 인해 프로펠러와 상대적으로 높은 회전수의 연합이 항적에 의해 방지되며, 오히려 상기 프로펠러는 항적 중에 선박 전제를 제동하는 방식으로 사용된다.
원래 프로펠러의 높은 회전수는 모터 엔진의 내부 마찰에 의해서만 저지되었으며, 특히 샤프트 라인의 지지부들에서의 마찰은 작지만 약간의 감속을 제공했다.
피스톤의 상부에 있는 실린더 챔버 내로 삽입된 비 가연성 및/또는 불연성 유체는 연소 챔버 내 높은 온도로 인해 기화된다. 이 경우에 인장된 공기로부터 열 에너지가 빼내어지고, 상기 열 에너지는 액체 상태와 증기 상태 사이에서 삽입된 유체의 위상 전이에 사용된다. 특히, 이러한 제어 방법에서는, 비 가연성 및/또는 불연성 유체가 상사점에서 및/또는 상사점 직후에 실린더 챔버 내로 주입되는 것이 필수적이다. 피스톤이 선형 운동하는 상기 단계에서는, 특히 상사점에서의 방향 전환점에서는 압력 레벨이 가장 높다. 상기 가장 높은 압력 레벨에 있는 열을 연료 공기 혼합물의 연소 형태로 공급하는 대신, 높은 압력 레벨에 있는 공기 용적에서 에너지를 빼내기 위해서는 본 경우에는 비 가연성 및/또는 불연성 유체가 분사된다.
전체적으로 상사점 통과 후 순환되는 팽창 프로세스(작동 행정) 시 에너지를 빼냄으로써 공기에서 열이 제거되고, 상기 열은 액체 상태에서 기체 상태로의 위상 전이 시 불연성 유체의 불시 기화에 사용된다. 팽창 단계 동안 가스 위상에서 흡수된 공기 열은 압력 레벨을 감소시키고, 배출에 의해 피스톤 기관 내 기계적 및 열적 에너지를 감소시킨다. 특히, 증발 프로세스 동안에는 전체 혼합물의 온도가 감소하고, 이러한 온도 감소로 인해 전체 혼합물의 압력이 낮아진다. 열 에너지로 전환되었던, 수신된 기계적 작동은 후속해서 실린더로부터 폐가스 장치로의 가스 교환으로 제거되며, 그로 인해 상기 에너지는 전체 시스템으로부터 빼내어지고, 전체적으로 2 사이클 디젤 기관 내에서의 제동 작용이 에너지 전환에 의해 이루어진다.

Claims (15)

  1. 연소 챔버 및 불연성 유체를 갖는 내연 기관의 제동 방법으로서,
    상기 불연성 유체는 상기 연소 챔버 내로 직접 분사되고,
    상기 내연 기관의 출력 모드(power operation) 동안 연료가 삽입되었을 시점에 또는 점화되었을 시점에 또는 삽입 및 점화되었을 시점에 연료 대신 상기 불연성 유체가 분사되는 것을 특징으로 하는,
    내연 기관의 제동 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 내연 기관은 연소 챔버를 갖는 가스 터빈(gas turbine)이며,
    상기 불연성 유체가 상기 가스 터빈의 연소 챔버 내로 분사되는 것을 특징으로 하는,
    내연 기관의 제동 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 내연 기관은 연소 챔버를 갖는 피스톤 기관(piston engine)이며,
    상기 불연성 유체가 상기 피스톤 기관의 연소 챔버 내로 분사되는 것을 특징으로 하는,
    내연 기관의 제동 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 피스톤 기관은 회전식 피스톤 기관(rotary piston engine)이며,
    회전식 피스톤의 회전 운동 동안에 가장 좁은 위치(narrowest point)인, 상사점(upper dead point)에서, 상사점 직전에 및 상사점 후에 중 하나 이상에서 상기 불연성 유체가 상기 연소 챔버 내로 분사되는 것을 특징으로 하는,
    내연 기관의 제동 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 피스톤 기관은 왕복 피스톤 기관(reciprocating piston engine)이며,
    피스톤의 선형 운동 동안에 상사점 직전에, 상사점에서 및 상사점 후에 중 하나 이상에서 상기 불연성 유체가 상기 연소 챔버 내로 분사되는 것을 특징으로 하는,
    내연 기관의 제동 방법.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상사점 전 5° 내지 상사점 후 30° 범위에서 시작하여 상기 불연성 유체가 분사되는 것을 특징으로 하는,
    내연 기관의 제동 방법.
  7. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 불연성 유체의 분사가 하사점 전에 종료되는 것을 특징으로 하는,
    내연 기관의 제동 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 왕복 피스톤 기관이 2 사이클 기관으로서 2개의 사이클을 포함하며,
    제 1 사이클은 상사점으로부터 하사점으로의 또는 배출구의 개방까지의 작동 단계로 진행되며, 상기 불연성 유체가 상기 제 1 사이클 시작 전에, 제 1 사이클의 시작 시에 및 제 1 사이클 동안 중 하나 이상에서 분사되는 것을 특징으로 하는,
    내연 기관의 제동 방법.
  9. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 피스톤 기관이 4 사이클 기관로서 4개의 사이클을 포함하며,
    제 3 사이클은 상사점으로부터 하사점으로의 또는 배출구의 개방까지의 작동 단계로 진행되며, 상기 불연성 유체가 상기 제 3 사이클의 시작 전에, 제 3 사이클의 시작 시에 및 제 3 사이클 동안 중 하나 이상에서 분사되는 것을 특징으로 하는,
    내연 기관의 제동 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    분사 동안에 상기 불연성 유체가 분무되는 것을 특징으로 하는,
    내연 기관의 제동 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    연료 분사 시스템을 갖는 내연 기관에서 상기 불연성 유체가 상기 연료 분사 시스템에 의해 분사되는 것을 특징으로 하는,
    내연 기관의 제동 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    연료 분사 시스템 및 제 2 분사 시스템을 갖는 내연 기관에서 상기 불연성 유체가 상기 제 2 분사 시스템에 의해 분사되는 것을 특징으로 하는,
    내연 기관의 제동 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    불연성 유체로서 물이 분사되는 것을 특징으로 하는,
    내연 기관의 제동 방법.
  14. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상사점 전 0.5°내지 상사점 후 15°범위에서 시작하여, 상기 불연성 유체가 분사되는 것을 특징으로 하는,
    내연 기관의 제동 방법.
  15. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상사점에서 시작하여 상기 불연성 유체가 분사되는 것을 특징으로 하는,
    내연 기관의 제동 방법.
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