KR102378351B1 - 내연기관 - Google Patents

Abstract

내연기관(10)은 피스톤을 갖는 적어도 하나의 실린더(12); 흡입 덕트(3)와 배기 덕트 및 적어도 하나의 챔버 밸브(2)를 포함하되, 흡입 덕트는 단지 한 방향으로만 흡입 덕트를 통한 흐름을 허용하는 흡기 밸브(1)를 포함하며 그리고 배기 덕트는 흐름 제한 메커니즘 또는 영역을 포함하지 않고 적어도 하나의 챔버 밸브를 통해 덕트(3, 4)로부터 실린더(12) 내로 그리고 실린더 밖으로 흡입 유체와 배기 유체가 통과하는 것인 실린더 헤드; 및 피스톤(5)이 상사점에 있을 때에 챔버 밸브(2)가 크게 개방되는 것을 허용하여 실린더와 흡입 및 배기 덕트(3, 4) 사이의 유체, 유체 흐름 압력 및 압력파의 전달을 가능하게 하는 실린더(12) 내의 연소 챔버(6)를 포함한다.

Description

내연기관{INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 내연기관 및 내연기관의 작동 방법에 관한 것이다.

내연기관은 전형적으로 실린더 내에 수용된 피스톤을 포함하며, 실린더는 연료와 공기 혼합물을 유입시키기 위한 흡입 덕트 및 배기가스를 방출하기 위한 배기 덕트를 포함한다. 4-행정 내연기관에서, 공기와 연료 혼합물은 피스톤의 하향 운동에 의하여 흡입 덕트를 통하여 빨아들여지며, 연료 공기 혼합물은 그 후 피스톤의 상향 운동에 의하여 압축되고, 압축된 혼합물은 그 후 연소되어 피스톤의 하향 동력 행정을 야기하며, 피스톤의 상향 운동은 그 후 배기가스를 배기 덕트를 통하여 강제 배출시키고, 흡입 덕트는 폐쇄된다.

미국특허 US8,056,541호는 연소 챔버 내의 리세스와 각 실린더를 위한 단일 포핏 밸브를 갖는 내연기관을 설명하고 있다. FR 2859764는 다중 밸브 디젤 엔진을 위한 연료 분사 시스템을 설명하고 있다. AT 390998은 연소 챔버 내의 함몰부(depression)와 동심형 밸브를 갖는 내연기관을 설명하고 있으며, GB 2203192는 흡입 덕트와 배기 덕트 내의 밸브들의 조합체를 갖는 내연기관을 설명하고 있다.

흡입 행정에서 실린더가 완전하게 공기 연료 혼합물로 채워지는 것 그리고 배기 행정에서 배기가스를 완전하게 소기하는 것을 보통 보장하기 어렵기 때문에 내연기관의 이전 구조에서 문제가 발생한다. 실린더의 이 불완전한 채움 그리고 비움은 엔진 동력 출력 및 연료 효율을 감소시킨다.

본 발명의 목적은 앞서 언급한 단점들을 해결하는 것이다.

본 발명의 한 양태에 따르면, 내연기관은 피스톤을 갖는 적어도 하나의 실린더; 흡입 덕트와 배기 덕트 및 적어도 하나의 챔버 밸브를 포함하되, 흡입 덕트는 단지 한 방향으로만 상기 흡입 덕트를 통한 흐름을 허용하는 흡기 밸브를 포함하며 그리고 배기 덕트는 흐름 제한 메커니즘 또는 영역을 포함하지 않고, 적어도 하나의 챔버 밸브를 통해 덕트들로부터 실린더 내로 그리고 실린더 밖으로 흡입 유체와 배기 유체가 통과하는 것인 실린더 헤드; 및 피스톤이 상사점에 있을 때에 챔버 밸브가 크게 개방되는 것을 허용하여 실린더와 흡입 및 배기 덕트 사이의 유체, 유체 흐름 압력 및 압력파의 전달을 가능하게 하는 실린더 내의 연소 챔버를 포함한다.

본 발명의 제 1 의 바람직한 실시예에서, 배기 유체의 흐름 내의 에너지를 활용하는 것에 의해, 피스톤이 그 행정의 상단 근처에 있을 때에 흡입 유체를 가속하도록 그리고 흡입 행정의 적어도 일부에 걸쳐 흡입 유체로 실린더를 충전하는 것을 돕기 위해 실린더 내에 부압을 생성하도록 배기 덕트가 조정된다.

더 바람직하게는, 배기 흐름으로부터의 반사된 부압파를 이용하여 실린더의 소기를 돕도록 흡입 유체의 역학 관계 및/또는 흐름에 영향을 주기 위해, 배기 덕트가 조정되어 배기 흐름 내의 에너지 및 압력파를 활용한다.

또 다른 실시예에서, 반사된 정압파를 이용하여 실린더 충전을 돕도록 흡입 유체의 역학 관계 및/또는 흐름에 영향을 주기 위해, 배기 덕트가 조정되어 배기 흐름 내의 에너지 및 압력파를 활용한다.

일부 경우에, 정압파는 흡입 덕트에서 배기 덕트 내로 흡인된 유체를 실린더 내로 강제로 되돌릴 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 배기 덕트는 배기 덕트의 길이 및/또는 형상 및/또는 직경을 조절하는 것에 의해 조정된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 내연기관은 흡입 덕트와 배기 덕트를 분리하는 벽을 더 포함하되, 벽은 유체를 제 1 방향으로 실린더 내로 안내하고 그리고 유체를 제 1 방향과 다른 방향인 제 2 방향으로 실린더 밖으로 안내한다.

바람직하게는, 연소 챔버는 피스톤이 상사점에 있을 때에 챔버 밸브가 크게 개방되는 것을 허용하도록 형성되어 나머지 실린더와 연소 챔버 공간 모두를 실질적으로 밸브 헤드의 하부 표면 위에 위치시킨다. 더 바람직하게는, 벽은 흡입 덕트와 배기 덕트를 분리하고 그리고 챔버 밸브 시트 바로 위에 위치된 실질적으로 수직 벽이다. 본 발명의 일부 실시예에서, 벽은 중앙에 또는 챔버 밸브 수직축에 대하여 위치된다.

챔버 밸브는 흡입 및 배기 덕트와 실린더의 메인 챔버 사이에 위치될 수 있으며 그리고 챔버 밸브는 직경일 수 있는 그리고 실린더 폭의 20%보다 큰 폭을 갖는다. 챔버 밸브는 바람직하게는 실린더 폭의 25% 내지 75%, 가장 바람직하게는 실린더 폭의 40% 내지 60%의 폭을 갖는다.

더욱 바람직하게는, 흡입 덕트와 배기 덕트 중 어느 하나 또는 양자 모두는 실린더의 측벽의 길이 방향 축에 대하여 경사지게 또는 실린더의 측벽에 접선방향으로 실린더로 진입한다. 또 다른 실시예에서, 흡입 덕트 및/또는 배기 덕트는 실린더의 측벽의 길이 방향 축에 대하여 경사도를 갖고, 바람직하게는 수평면에 대하여 35 도 내지 90 도 사이의 경사도로 실린더로 진입한다.

본 발명의 형태에 따라, 흡입 덕트와 배기 덕트를 위한 동일한 치수의 오리피스들 또는 흡입 덕트 또는 배기 덕트를 위한 더 큰 그리고 더 작은 치수의 오리피스들을 생성하도록 벽은 위치될 수 있다. 챔버 밸브가 폐쇄될 때, 벽으로 시일 또는 부분적인 시일을 형성함에 의하여 벽은 유입 덕트와 배기 덕트 사이에서 가스의 흐름을 완전히 또는 부분적으로 차단할 수 있다. 밸브 챔버가 개방될 때, 배기가스의 흐름에 의하여 야기된 부압 또는 흡입에 의하여 흡입 가스는 배기 덕트 내로 흡인될 수 있다.

바람직하게는, 각 실린더는 단일 챔버 밸브를 가지며, 그리고 흡기 덕트와 배기 덕트는 챔버 밸브 시트 위에 위치된 흡기 덕트와 배기 덕트를 연결하는 챔버를 통하여 실린더로 들어갈 수 있다.

바람직하게는, 흡기 덕트 밸브는 리드 밸브일 수 있으며, 그리고 챔버 밸브는 포핏 밸브이다.

배기 덕트는 배기 파이프 및/또는 배기 흡음 시스템(exhaust silencing system)에 연결될 수 있다. 배기 덕트, 파이프 또는 사일런서는 흐름 속도 및 배기가스의 압력을 제어하기 위하여 내부적인 치수 및 형상을 가질 수 있다.

챔버 밸브는 흡입 및 배기 덕트와 메인 챔버 사이에 경계를 형성하는 밸브 시트를 가질 수 있다.

흡입 덕트 및/또는 배기 덕트가 실린더의 길이 방향 축에 대하여 경사도를 갖고 진입할 때, 덕트들은 기관의 양 측부에 배치될 수 있다. 흡입 덕트의 정렬은 챔버 밸브 헤드에 걸쳐 실린더로 들어가는 유체가 실린더 내에서 이동 가스 및 유체 혼합물의 환형체(toroid), 베럴(barrel) 또는 하나 또는 그 초과의 수평적으로 정렬된 원통과 유사한 형상을 형성하게 할 수 있다. 본 발명의 다른 형태(iteration)에 따르면, 연소 챔버는 실린더 헤드 내의 리세스와 평평한 또는 약간 오목한 피스톤 상단 표면 사이에 형성된다. 피스톤 상단에서 보면, 실린더 헤드 내의 리세스는 대략적으로 타원형 또는 장방형 형상일 수 있다. 타원형 또는 장방형 프로파일의 길이는 실린더 보어의 직경과 동일하거나 약간 작을 수 있다. 타원형 또는 장방형 프로파일의 폭은 챔버 밸브의 헤드의 직경과 동일하거나 약간 클 수 있다. 챔버의 긴 벽은 수직일 수 있으며 그리고 좁은 벽은 챔버 밸브 시트와 만나도록 위를 향하여 어떠한 각도로 경사질 수 있다. 이 형상은 피스톤의 상단과 연소 챔버의 좁은 측부에 인접한 실린더 헤드 사이에 스퀴시 영역을 허용한다.

본 발명의 다른 실시예에서, 연소 챔버는 실린더 헤드 내의 리세스와 평평한 또는 약간 오목한 피스톤 상단 표면 사이에 형성된다. 바람직하게는, 연소 챔버는 링형 스퀴시 영역을 갖는, 실린더 헤드 내의 콤팩트한 원형 부분 원뿔형 연소 챔버이다. 대안적으로, 연소 챔버는 챔버의 양 측부 상에 2 개의 D 형 또는 반월형 스퀴시 영역을 갖는, 장방형 또는 타원형 형상의 연소 챔버를 갖는다. 다른 대안적인 실시예에서, 연소 챔버는 0 도 내지 30 도의 경사도를 가질 수 있는 링형 스퀴시 영역을 갖는, 피스톤 내의 실질적인 원통형 함몰부이다.

피스톤 내의 함몰부는 가파른-측면, 바람직하게는 대략적으로 수직 측면을 가질 수 있다. 함몰부는 바람직하게는 실질적으로 피스톤의 길이 방향 축의 방향으로 연장된다.

함몰부는 실질적으로 원통형일 수 있다. 이는 적어도 하나의 외측으로 연장된 더 작은 리세스를 포함할 수 있다. 기관의 스파크 플러그가 메인 챔버 내로 돌출되는 것을 허용하도록 리세스들 또는 각 리세스가 위치될 수 있다. 리세스들 또는 각 리세스는 비대칭일 수 있다.

리세스는 사용시 함몰부 주위를 흐르는 유체 내에 와류를 형성하게 할 수 있는 로브(lobe) 형태일 수 있다. 와류는 스파크 플러그에 인접하게 형성될 수 있다.

피스톤 상단에서 보면, 연소 챔버 형상은 챔버 밸브 직경보다 큰 직경의 그리고 실린더 직경과 동일하거나 실린더 직경보다 작은 직경의 원형일 수 있다. 측면도에서 보면, 연소 챔버의 벽은 밸브 시트의 보다 큰 직경에서 보다 작은 직경으로 경사지거나 또는 만곡질 수 있다. 연소 챔버가 실린더보다 작은 직경을 갖고 형성될 때, 피스톤 상단과 연소 챔버 리세스의 이 작은 직경부 사이에 링형 스퀴시 영역이 형성될 수 있다.

이 3 개의 연소 챔버 형태는 모두 피스톤이 상사점에 있을 때 챔버 밸브가 크게 또는 완전히 개방되는 것을 허용하며 그리고 큰 직경 챔버 밸브, 콤팩트한 연소 챔버 그리고 높은 압축비의 사용을 허용한다.

본 발명은 위에서 설명된 바와 같은 흡입 덕트, 배기 덕트, 분리 벽, 오리피스, 밸브, 배기 장치 및 연소 챔버를 갖는 내연기관으로 확대된다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 내연기관 흡입 방법은 실린더의 측벽의 길이 방향 축에 대하여 실질적으로 오프셋 상태로 유체를 실린더 내로 향하게 하는 것을 포함한다.

바람직하게는, 유체는 실린더의 측벽에 대략적으로 접하게 향하게 되어 유체가 실린더의 축 주위에서 운동 중에 소용돌이치게 한다.

흡입 덕트와 배기 덕트는 실린더 헤드 내에서 실질적으로 서로 인접할 수 있다.

유체는 실린더의 길이 방향 축에 대하여 경사도, 바람직하게는 길이 방향 축에서 약 5 내지 45 도의 경사도를 갖고 실린더 내로 향할 수 있다.

유체는 흡입 덕트에서 실린더의 보조 챔버로 들어갈 수 있다. 보조 챔버 내의 채널은 유체를 안내할 수 있다.

채널은 유체를 실린더의 보조 챔버에서 메인 챔버로 향하게 할 수 있다. 채널은 기관의 밸브와 그의 밸브 시트 사이의 갭을 통하여 유체를 메인 챔버 내로 향하게 할 수 있다. 바람직하게는, 챔버 밸브는 실린더의 보조 챔버와 메인 챔버 사이에 위치된다. 일부 경우에, 챔버 밸브는 보조 챔버와 메인 챔버 사이에 경계를 형성하는 밸브 시트를 갖는다.

실린더의 메인 챔버를 떠나는 유체는 보조 챔버 내의 채널에 의하여 배기 덕트로 안내될 수 있다.

본 방법은 연료를 밸브 상으로 분사시키는 것을 포함할 수 있으며, 그로 인하여 연료를 분무시키고 그리고/또는 밸브를 냉각시킨다.

피스톤 종단에서의 함몰부는 로브형의 외측을 향하는 연장부 형태를 가질 수 있는 작은 리세스를 포함할 수 있으며, 이는 실린더 내로 돌출된 스파크 플러그를 수용할 수 있다. 외측을 향하는 연장부는 유체의 와류가 스파크 플러그 가까이에 형성되도록 할 수 있다.

본 명세서에서 설명된 모든 특징은 위의 양태 중 어느 것과 어떠한 조합 형태로 조합될 수 있다.

첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 특정 실시예가 이제 한 예로서 상세하게 설명될 것이다.

도 1은 단일 밸브 내연기관의 위에서 본 개략적인 부분 절개 도면이고,
도 2는 도 1 내의 기관의 개략적인 부분 횡단면도이며,
도 3은 압축 행정의 종료 지점에서 실린더의 경사진 상단에 대한 피스톤의 경사진 림의 인접한 영역에 의하여 야기된 스퀴시 효과를 도시한 기관의 개략적인 횡단면도이고,
도 4는 점화점에서의 배치 및 가능한 가스 흐름을 도시한 기관의 개략적인 횡단면도이며,
도 5는 흡입 행정 전에 상사점에서의 피스톤과 함께 가스 흐름 효과를 도시한 기관의 개략적인 횡단면도이고,
도 6은 흡입 행정 동안에 기관 내에서의 가능한 가스 흐름을 도시한, 기관의 개략적인 횡단면 부분 측면도이며,
도 7은 연소 단계 동안의 기관의 대안적인 실시예의 개략적인 횡단면 부분 평면도이고,
도 8은 흡입 행정의 종결 전에 배기 덕트 내에서의 압력파 반사를 도시한 기관 및 배기 덕트의 실시예의 개략적인 횡단면 부분 측면도이며,
도 9는 기관의 대안적인 실시예의 부분적인 개략적인 횡단면 측면도이고,
도 10은 도 9의 기관의 개략적인 부분적으로 절개된 평면도이며,
도 11은 피스톤 위에 평평한 상단의 피스톤 및 원형 연소 챔버를 갖는 대안적인 실시예의 개략적인 부분 측면도이고,
도 12는 도 11의 화살표 C의 방향을 따라서 본 기관의 개략적인 횡단면도로서, 연소 챔버의 에지에서의 링형 스퀴시 영역을 도시한 도면이며,
도 13은 피스톤 위에 장방형/타원형의 연소 챔버를 갖는 대안적인 실시예의 개략적인 측면도이고,
도 14는 도 13의 화살표 D의 방향을 따라 본 기관의 개략적인 횡단면도로서, 연소 챔버의 2 개의 측부 상의 D 형 스퀴시 영역을 도시한 도면이며,
도 15는 도 14에 대응하는 개략적인 단면도이다.

도 2는 흡입 덕트(3)와 배기 덕트(4)를 갖는 하나의 실린더(12)에 대하여 단일 챔버 밸브(2)를 갖는 내연기관(10)을 도시하며, 흡입 덕트와 배기 덕트는 실린더(12)의 메인 챔버 위에서 기관(10)의 외부면에서 챔버(7)로 이어진다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 흡입 덕트(3)와 배기 덕트(4)는 실린더의 양 측에 위치될 수 있으며 그리고 실린더(12)의 상단 가까이에서 종료하는 실질적인 수직 벽(23)에 의하여 분리되며, 그로 인하여 챔버 밸브(2)가 폐쇄될 때 챔버(7)를 최소한의 갭으로 감소시킨다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 벽(23)이 제공된 반면에, 이는 필수적인 것은 아니며 그리고 그럼에도 불구하고 기관은 흡입 덕트와 배기 덕트를 격리시키는 벽 없이 작동할 수 있다. 흡입 덕트(3)와 배기 덕트(4) 사이의 다른 분리 수단이 대안적으로 제공될 수 있으며, 그리고 제공된 다른 형태의 분리 수단이 전형적으로 연소 챔버(6)에 대한 흡입 덕트(3)와 배기 덕트(4)의 방향에 의존할 것이다. 밸브(2)는 실린더(12)의 상단에 위치되며 그리고 실린더(12)의 상단 내의 개구를 개폐하도록 배치된다. 바람직하게는 챔버 밸브(2)는 스템(18) 그리고 밸브 헤드(16)를 갖는 포핏 밸브(poppet valve; 그리고 도시된 모든 실시예에서 포핏 밸브이다)이다. 그러나, 다른 형태의 밸브 또한 사용될 수 있다. 피스톤(5)은 실린더(12) 내에 위치되며 그리고 일방적인 방식으로 이동하도록 배치된다. 연소 챔버(6)는 피스톤(5)의 상단에 위치되거나 피스톤(5)의 상부와 포핏 밸브 헤드(16)의 하부 표면 사이의 공간 내에 위치된다.

더 상세하게는, 흡입 덕트(3)는 기관(10)의 상단으로부터 챔버(7)로 약 60 도의 각도로 하향 연장되나, 이 각도는 30 내지 90 도 사이에서 달라질 수 있다. 흡입 덕트(3)는 챔버(7)와 합류한다. 챔버(7)의 상류 가까이에서, 흡입 덕트(3)는 넓어지고 그리고 배기 유체의 통과 흡입 덕트(3)를 정체시키는 것을 방지하기 위하여 리드 밸브(1)가 위치된다. 전형적으로, 리드 밸브(1)는 압력 감응 일방향 흐름 장치이다.

배기 덕트(4)는 챔버(7)에서 연장되며 그리고, -배기 덕트가 대안적인(비거울 상인) 경로를 따를 수 있지만- 대략적으로 흡입 덕트(3)의 거울상(도 2 참조)인 경로를 따른다. 배기 덕트(4)는 비교적 넓은 직경으로 이루어지며 그리고 매끈한 측부를 가져 (도 8에 도시된 바와 같은) 배기관(8)으로의 배기가스의 신속한 떠남을 촉진한다. 바람직하게는, 배기 덕트(4)는 밸브가 없는 시스템이며 그리고 어떠한 다른 물리적인 흐름 제한부를 포함하지 않는다. 물론, 뒤이은 배기 시스템에서의 흐름을 제한하기 위하여 물리적 제한부 또는 밸브를 구비할 수 있는 2 행정 또는 4 행정 기관과의 사용을 위하여 배기 덕트(4)는 표준 배기 시스템(8)에 연결될 수 있다.

포핏 밸브(2)는 연소 챔버(6) 상에 "리드(lid)"를 효과적으로 형성한다. 포핏 밸브는 디스크 형태의 헤드부(16)를 가지며, 여기서 헤드부는 스템부(18)의 이동에 의하여 이동하도록 배치되어 실린더(12)로부터 챔버(7)를 효과적으로 밀봉한다. 포핏 밸브 헤드(16)는 피스톤의 직경의 약 50%인 직경 또는 폭을 가질 수 있다. (도 5에) 도시된 바와 같이, 포핏 밸브(2)의 헤드(16)는 피스톤 연소 챔버 내에서 보울(bowl)을 사용하는 엔진의 반복 시에 연소 챔버(6)의 베이스 내에 꼭 맞게 끼워지도록 형성된다.

최소한의 제한으로 기관 밖으로의 그리고 기관 내로의 가스/유체의 원하는 흐름을 가능하게 하기 위하여 연소 챔버(6)는 피스톤(5)이 그 행정의 상단(상사점-TDC)에 있을 때 포핏 밸브(2)가 실질적으로 개방되는 것을 허용하도록 구성되며 그리고 연소 챔버(6)는 포핏 밸브(2)의 아래 또는 피스톤 크라운 위에서 피스톤 크라운 내의 보울로써 또는 실린더 헤드 내의 요부로써 형성될 수 있다. 도 2 내지 도 15에 도시된 연소 챔버(6)는 콤팩트한 챔버 형상과 결합된 실린더 내로의 유체의 자유로운 진입 및 빠져나감을 가능하게 하며, 따라서 높은 압축비를 허용하는 형상과 체적의 사용으로 인하여 양호한 압축을 허용한다. 이는 흡입 공기/연료 혼합물의 양호한 연소를 가능하게 한다. 연소는 마지막 도면에 도시된 중요한 스퀴시 영역(22)에 의하여 더 도움을 받을 것이다.

연소 챔버가 피스톤(5)의 상단에 있을 때 연소 챔버는 그 횡단면이 원형이나, 또한 리세스(20)를 포함할 수 있다. 여기서, 이 요부는 로브(lobe) 형상일 수 있으며 그리고 스파크 플러그가 챔버(6) 내로 들어가는 것을 허용하도록 형성된다(도 7 참조). 도시된 바와 같이, 베이스가 작은 돌출부를 구비할 수 있을지라도 이 연소 챔버(6)는 실질적으로 평평한 베이스를 갖는, 실질적으로 원통형이다. 포핏 밸브(2)의 헤드(16)는 또한 평평한 베이스를 가지며, 그리고 도 5에 도시된 바와 같이 밸브가 연소 챔버(6)의 바닥 상에 있을 때, 밸브 헤드(16)는 연소 챔버(6)의 베이스의 상단 상에 꼭 맞게 안착된다(도 5 참조). 본 발명의 이 실시예에서, 밸브 헤드(16)와 연소 챔버(6)의 베이스 모두는 평평하나, 다른 형상이 고려될 수 있다. 예를 들어, 연소 챔버(6)는 수직 측부가 아닌 오목한 측부를 갖는 반구 형상일 수 있다. 연소 챔버는 접시형 바닥을 가질 수 있으며, 이 경우 밸브 헤드(16)는 유사하게 형성될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예가 평평한 밸브 헤드(16)와 함께 원통형 연소 챔버(6)를 갖고 있을지라도, 연소 챔버(6)와 밸브 헤드(16)의 정밀한 형상은 밸브 헤드(16)가 연소 챔버(6)의 내부에 대하여 꼭 맞게 끼워질 수 있도록 그리고 특히 밸브 헤드의 바닥 표면과 연소 챔버 바닥 사이에서 유체의 포켓이 가두어지는 것을 방지할 수 있도록 2 개의 부재가 형성된다는 점보다는 덜 중요하다.

리세스가 포함될 때, 리세스(20)는 또한 스파크 플러그가 연소 챔버(6) 내로 돌출되는 경우 스파크 플러그(9)의 끝단이 피스톤(5)으로부터 필요한 간극을 갖는 것을 허용하는 목적에 도움이 된다. 연소 챔버의 원주 주위에 2 개 또는 그 초과의 스파크 플러그(9)가 사용될 수 있으며, 각각의 스파크 플러그는 자신의 리세스(20)를 갖는다. 물론, 기관(10)이 디젤 연료로 사용되고자 한다면, 스파크 플러그(및 관련된 리세스)는 필요하지 않을 수도 있다. 바람직하게는, 디젤 압축 점화 형태는 피스톤 크라운 내에 훨씬 더 콤팩트한 연료 챔버 보울을 사용할 가능성이 매우 높다.

기관(10)의 일 실시예의 작동의 다양한 단계가 도 3 내지 도 6에 도시된다.

사용시, 실린더(12) 내에서의 피스톤(5)의 하향 이동에 의하여 야기된 흡인 그리고 배기 덕트(4)와 배기관(8)을 통하여 이동하는, 빠르게 흐르는 배기 유체에 의하여 야기된 부압에 의하여 유체는 흡입 덕트(3) 내로 끌어들여진다. 흡입 덕트(3)의 아래를 향하는 방향이 흡입 가스/유체를 아래를 향하는 방향 및 모멘텀을 갖고 흐르게 하기 때문에 유체는 실린더(12) 내로 이동하게 되며, 유체는 피스톤(5)의 하향 이동 및 반대의 위를 향하는 방향으로 작용하는, 빠르게 이동하는 배기가스의 컬럼에 의하여 생성된 부압에 의하여 끌어들여진다. 부압력의 이 조합은 실린더(12) 내에서의 피스톤의 운동에 의하여 비워지는 공간 내에서의 강한 흡입 효과를 생성하여 기관(10)이 효율적으로 흡입 유체로 채워지는 것을 허용한다. 효율적인 실린더 채움이 요구될 때 흡입 유체를 실린더(12) 내로 안내하는데 도움을 주고 그리고 유체가 배기 덕트(4) 내로 끌어들여지는 것을 방지하는 분리 벽(23)에 의하여 이 유체의 흐름은 안내된다. 이 작동 단계에서, (도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이) 포핏 밸브(2)는 유체가 실린더(12) 내로 끌어들여지는 것을 허용하는 개방 위치에 있다. 유체가 실린더(12) 내로 끌어들여짐에 따라 연료는 이동하는 공기 흐름 내로 분사되거나 또는 기화기를 통하여 흡입된다. 연소 챔버(6) 내로 연료를 직접적으로 분사하는 것이 바람직하다; 그러나, 이는 본 명세서에서 설명된 시스템의 요구 조건은 아니다.

압축 행정을 시작하기 전에, 포핏 밸브(2)는 폐쇄되며 그리고 피스톤(5)의 상향 이동의 시작은 실린더(12) 내의 가스와 연료 혼합물을 압축시킨다.

도 2 내지 도 15에 도시된 바와 같은 본 발명의 실시예에서, 피스톤(5)이 (도 3 및 도 4에 도시된) 상사점에 도달함에 따라, "스퀴시(squish)"로서 알려진 명백한 효과가 피스톤(5)의 헤드의 외부 림(22)과 실린더 헤드 벽의 상단의 대응하는 림 사이에 생성된다. "스퀴시"는 잘 알려져 있으며 그리고, 스퀴시 현상의 이용이 본 발명을 위하여 중요한 것은 아닐지라도, 효율적인 연소를 촉진시키는데 도움을 주는 바람직한 현상이다. 이 기관에서, 극단적인 혼합(agitation) 상태에서 이는 외부 연료 혼합물을 연소 챔버(6) 내로 밀어넣는 효과를 갖는다. 피스톤과 밸브 운동 간의 충돌이 없기 때문에 도시된 레이아웃은 일반적인 기관 내에서보다 더 큰 스퀴시 영역을 허용한다. 축방향 흡입 실시예에서, 각도 모멘텀의 위의 변환은 혼합물이 연소 챔버(6) 내로 압축될 때 혼합물의 속도가 상사점에서 극적으로 증가할 것이라는 것을 의미한다. 경사진 피스톤 상단 때문에 연소 챔버(6)가 피스톤 내의 보울로서 형성되고 스퀴시 영역은 가장 넓다. 본 발명의 이 실시예에서, 피스톤(5)의 외부 림은 피스톤의 상단에서 수평 하향으로 0 내지 35 도로 기울어져 있다.

도 7을 참고하면, 연소 챔버(6)의 외측 에지에서의 리세스(20) 내에서 압축된 연료와 공기 혼합물의 점화가 일어날 수 있다. 리세스(20)가 로브 형상을 취할 때, 이는 짙은 혼합물의 와류를 수집하도록 프로파일되며, 이는 점화되었을 때 화염면에 양호한 개시를 제공한다. 연소 챔버(6)의 소형 특성과 관련이 있는 혼합물의 극단적인 혼합 및 이동 때문에 그리고 감소된 폭발 위험을 갖고 높은 압축비로 가동하는 기관의 능력 때문에 화염의 전파는 빠를 것이고 효율적일 것이다. 일반적인 개별적인 흡입 덕트와 배기 덕트와 비교할 때, 후자의 요소는 단일 포핏 밸브(2)의 낮은 가동 온도의 도움을 받는다.

위에서 설명된 바와 같은 성층된 급기로 가동하는 기관의 주요 장점은 린(lean) 혼합물로 작동(린 번)할 수 있는 그의 능력이다. 이것은 효율적인 부분 부하 가동을 허용하면서 엔진이 과도한 공기로 작동할 수 있지만 점화점에서 정확한 연료/공기 혼합물로 작동할 수 있다. 스로틀(throttle)로 또는 무-스로틀 상태에서 구동하도록 기관이 개발될 수 있으면서 특히 직접 분사가 이용될 때 동력이 가변적인 밸브 타이밍과 함께 분사된 연료의 양에 의해서만 제어된다는 점이 기대된다.

본 명세서에서 설명된 기관(10)의 장치는 피스톤(5)으로부터의 간섭없이 포핏 밸브(2)의 넓은 밸브 영역 및 높은 리프트를 허용한다. 이 간섭의 결여는 매우 효율적인 흡입 및 배기 사이클을 허용한다. 연소 후(도 4 참조), 피스톤(5)은 그의 동력 행정에서 아래로 이동한다. 피스톤(5)이 하사점에 도달하기 전에, 포핏 밸브(2)는 개방되기 시작하며, 이는 일반적인 기관에서보다 늦을 수 있으며, 이는 배기 유체가 빠져나가는데 대하여 더 큰 저항을 가질 것이다. 이는 또한 기관(10)의 연소 챔버(6)가 100% 소기되는 것을 가능하게 한다. 더 긴 동력 행정이 효율을 더 지원해야 한다. 밸브(2)가 개방됨에 따라, 흡입 덕트(3)와 배기 덕트(4)로의 압력 전달이 있을 것이다. 이 압력은 흡입 덕트(3) 상의 밸브(1)를 폐쇄할 것이다. 유체가 챔버(7) 내로 포핏 밸브(2)를 지나감에 따라 유체는 배기 덕트(4) 내로 그의 자연적인 경로를 따를 것이며, 여기서 유체는 빠르게 이동하는 유체의 칼럼을 생성하는 배기 시스템 (도 8의 8) 내로 이동할 것이다. 배기 사이클 내의 일부 단계에서, 배기 유체의 모멘텀에 의하여 일부 공기는 또한 배기 덕트(4) 내로 끌어들여질 수 있다. 피스톤(5)이 상사점(TDC)에 접근함에 따라 유체의 칼럼은 실린더를 완전히 소기해야 하며 그리고 포핏 밸브(2)는 완전히 배기 챔버(6) 내에 있을 것이다. 어떠한 잔류 배기 유체를 위한 공간이 없음에 따라 이는 기관의 완전한 소기를 가능하게 한다. 엔진은 또한 그러면 배기 행정의 종료 지점에서 최대 밸브 리프트를 가질 것이며 그리고 흡입 행정을 시작할 것이다. 배기 덕트(4) 내의 배기 유체의 모멘텀 때문에 이는 양호한 배기 흐름을 촉진하며 그리고 흡입 덕트(3)와 배기 덕트(4) 간의 연결은 흡입 급기의 초기 가속을 촉진한다.

배기 덕트(4)를 통과하는 유체의 모멘텀은 챔버(7) 내에 부압을 생성하기 시작할 것이며, 그로 인하여 흡입 리드 밸브(1)를 개방되게 하고 그리고 다음 흡기 행정을 위하여 밸브를 통하여 공기를 끌어들인다. 흡입 행정을 시작하기 위하여 피스톤(5)이 방향을 바꾸는 시점에 챔버(7) 내로 자연적인 경로를 따르는 흡입 유체의 모멘텀이 이미 존재할 것이며, 그리고 피스톤(5)이 하향 흡입 행정을 시작하기 전에 피스톤이 상사점 주변에 있을 때, 배기 유체 흐름은 흡입 유체의 칼럼을 배기 유체 뒤에서 배기 덕트(4) 위로 끌어올리게 할 수 있다. 유체의 이 흐름은 위에서 설명된 사이클의 시작 시점에서 설명된 피스톤(5)의 하향 이동에 의하여 야기된 흐름에 추가된다.

도 8은 기관의 작동 속도에 대하여 배기 길이 및/또는 형상 및/또는 직경이 조정될 때 배기 덕트(4) 내에서의 압력파의 효과를 도시한다. 흡입 행정의 종료점에서 밸브(2)가 폐쇄되기 시작함에 따라 정압파는 배기관(8)의 개방 종단으로부터 또는 압력 반사 챔버, 공명 챔버 그리고 선행 기술에서 이해된 바와 같은 2 행정 모터사이클에서 더 일반적으로 사용된 종류의 장치(도시되지 않음)에 의하여 반사될 수 있다. 부압파 및/또는 정압파의 이 반사는 배기 덕트(4) 위로 끌어올려질 수 있는 흡입 가스 또는 유체가 배기 덕트로 다시 반사되고 그리고 실린더(12) 내로 강제도 돌아가는 것을 야기할 수 있으며(화살표 50 참조), 이로 인하여 특정 흡입 급기를 위하여 개선된 실린더 채움이 제공된다. 배기 덕트(4) 내에서의 압력파의 사용은 배기 덕트(4)가 어떠한 물리적 밸브 또는 다른 제한 장치를 구비할 필요가 없을 수 있다는 것을 의미하며, 그리고 배기 압력파를 활용하기 위하여 배기 덕트(4)는 조정될 수 있어 흡입 덕트 채움 그리고 배기 덕트 소기에 도움이 된다.

바람직하게는, 배기 덕트(4) 내의 배기 유체의 흐름 내의 동적 에너지는 기관(1)에 의하여 이용되어 피스톤(5)이 그의 행정의 상단 가까이에 있을 때 흡입 공기 또는 유체를 가속시키며, 배기 유체의 이 가속은 실린더(12) 내에서 부압을 생성하는 것을 도우며, 이는 기관(1)의 모든 또는 일부 흡입 행정을 통한 흡입 공기 또는 유체로의 실린더(12)의 채움을 지원한다.

배기 유체 역학 관계 내의 동적(운동) 에너지를 이용하기 위하여 그리고 배기 유체 내의 압력파를 활용하기 위하여 배기 덕트(4)는 또한 조정된다. 이는 흡입 가스 또는 유체의 역학 관계 및 흐름에 영향을 미칠 수 있다. 배기 유체 내의 동적 에너지를 활용하는 것 그리고 배기 유체 내의 압력파의 이용은 배기 덕트로부터의 반사된 부압력파로 실린더(12)를 소기시키는 것을 도울 수 있다. 이 에너지를 활용하는 것은 또한 (이전 소기 후에) 배기 유체로부터의 반사된 정압파를 이용한 실린더(12)의 후속 채움에 도움을 줄 수 있다. 부압 향상된 실린더 소기 및 정압 향상된 실린더 채움은 독립적인 과정이거나 연결된 과정일 수 있다.

위에서 설명된 것과 동일한 방식으로 흡입 행정, 압축 행정, 동력 행정 그리고 배기 행정의 사이클이 반복될 수 있다.

도 9 및 도 10에 도시된 바와 같은 기관의 대안적인 실시예에서, 피스톤(5)이 실린더(12)를 위로 이동시킴에 따라, 유체의 축방향 흡입으로 인하여 유도된 와류의 속도는 실린더(12) 내에서 증가하는 경향을 가질 것이다. 혼합물 상의 원심력은 더 밀도가 높은 연료 입자를 실린더(12)의 에지를 향하여 몰아대는 경향이 있을 것이다. 이는 스파크 플러그(9)가 위치된 실린더(12)의 외부로 강제로 향하는 액체 연료 및 공기의 보다 고밀도의 또는 보다 짙은 혼합물로 급기를 성층화시키는 효과를 갖는다.

도 9 및 도 10은 흡입 및 배기 덕트의 대안적인 배치를 도시한다. 이 실시예에서, 흡입 덕트 및 배기 덕트(3 및 4)는 접선방향으로 챔버(7)로 들어가 실린더의 중심선의 축 주변에 와류를 생성한다. 그렇지 않으면, 기관은 위에서 설명한 방식과 동일한 방식으로 기능을 수행한다.

도 11 및 도 12는 원형 연소 챔버(6)를 갖는 기관(10)의 다른 관점을 도시한다. 본 발명의 이 대안적인 실시예에서, 연소 챔버(6)는 실린더 헤드(12)의 리세스와 피스톤(5)의 평평한 또는 약간 오목한 상단 표면 사이에 형성된다. 피스톤(5)의 상단에서 (화살표 C의 방향으로) 위를 보면 (도 12), 연소 챔버(6)의 형상은 원형일 수 있으며 그리고 포핏 밸브(2)보다 더 큰 직경일 수 있고 그리고 실린더(12)의 직경과 동일하거나 작은 직경일 수 있다. 측면도(도 11)에서 보면, 연소 챔버(6)의 벽은 연소 챔버(6)의 베이스에서 큰 직경부(31)로부터 밸브 시트의 작은 직경부(32)로 경사지거나 만곡질 수 있다. 연소 챔버(6)가 실린더(12)보다 더 작은 직경부(32)를 갖고 형성될 때, 피스톤 상단부와 연소 챔버 리세스의 이 작은 직경부 사이에 링형 스퀴시 영역(22)이 형성될 수 있다.

도 13, 도 14 그리고 도 15는 실질적인 타원형의 연소 챔버(6)를 갖는 기관(10)의 다른 실시예의 다른 관점을 도시한다. 본 발명의 이 실시예에서, 연소 챔버(6)는 실린더 헤드 내의 리세스와 피스톤(5)의 평평한 또는 약간 오목한 상단 표면 사이에 형성된다. 피스톤의 상단에서 (화살표 D의 방향으로) 위를 보면 (도 14), 실린더 헤드 내의 리세스는 대략 타원형 또는 장방형 형상일 수 있다. 타원형 또는 장방형 프로파일의 길이는 실린더 보어의 직경과 동일할 수 있고 또는 이 직경보다 약간 작을 수 있다. 타원형 또는 장방형 부분의 폭은 포핏 밸브(2)의 헤드(16)의 직경과 동일할 수 있고 또는 이 직경보다 약간 클 수 있다. 연소 챔버(6)의 긴 벽은 수직 벽일 수 있으며 그리고 좁은 벽(34)은 포핏 밸브 시트(16)를 만나도록 위를 향하여 어떠한 각도로 경사질 수 있다. 연소 챔버의 이 형상은 피스톤(5)의 상단과 연소 챔버(6)의 좁은 측부에 인접한 실린더 헤드 사이에 스퀴시 영역(22)을 허용한다.

본 명세서에서 설명된 실시예는 하기의 측면에서 선행 기술에 비하여 중요한 이점을 갖는다.

기관(10)은 4 행정 휘발유 기관 또는 디젤 기관과 호환될 수 있으며, 이 경우 높은 압축비에 기인하는 밸브/피스톤 간극 제한에 의하여 야기된 일부 흡입(breathing) 문제를 극복할 수 있다. 우수한 체적 효율을 높은 압축비와 조합할 수 있기 때문에 이는 특히 프로판, 메탄 그리고 수소와 같은 가스 상태의 연료를 연소시키기에 적합하다. 또한, 본 발명의 양태는 4-행정 사이클에서 작동하지 않는, 2-행정 또는 6-행정 기관과 같은 다른 엔진에 적합할 수 있다.

이 기관 레이아웃은 양호한 체적 효율(즉, 흡입)을 허용하는 넓은 밸브 면적과 결합된 장시간의 높은 밸브 리프트를 가능하게 한다.

상사점에서의 완전 밸브 개방의 효과는 배기 흐름에 의하여 발생된 부압에 의하여 기관 내로 빨아들여진 흡입 유체의 조기 흐름을 가능하게 한다. 피스톤이 펌핑 행정을 시작하기 전에 이는 흡입 유체 모멘텀을 생성하여 실린더 채움에 도움을 주고, 체적 효율을 개선하고 그리고 펌핑 손실을 감소시킨다.

명백한 스퀴시 및 유체의 회전 또는 나선 운동에 의하여 도움을 받는 콤팩트한 연소 챔버(6)는 신속하고, 깨끗하고 그리고 완전한 연소를 가능하게 한다.

배기 덕트(4) 내로 끌어들여진 공기의 칼럼은 (2-행정 모터사이클 기관에서 사용된 바와 같은) 배기 덕트의 공진 주파수에 대한 공진파 조정을 허용하여 흐름 특성 및 체적 효율을 향상시킨다. 또한, 기관의 다중 실린더 형태에서, 선행 기술에서 공지된 바와 같이, 배기 덕트를 연결함에 의하여 그리고 한 사이클의 배기 압력을 사용함에 의하여 효과적인 정도의 자기-과급이 달성될 수 있어 밸브가 폐쇄됨에 따라 이웃하는 배기 포트 내의 잔류 공기는 강제로 실린더 내로 다시 넣어진다.

포핏 밸브(2) 주위로 흐르는 차가운 흡입 유체는 밸브 온도를 감소시키며, 그로 인하여 기관의 폭음 임계값을 증가시킨다. 이 특징은 기관이 보다 높은 압축비에서 또는 보다 저급한 연료 품질로 안전하게 가동되는 것을 허용한다.

위의 설계는 우수한 동력과 토크를 결합한, 자유로운 흡입, 장행정 기관을 허용한다. 제한된 밸브 면적 때문에 전통적인 장행정 기관은 높은 회전 속도에서 효율적으로 흡입할 수 없는 능력에 의하여 제한된다.

위에서 설명된 장치는 구성하기 간단하며 그리고 일반적인 기관보다 더 적은 이동 부품을 가지며, 그리고 기존의 크랭크 케이스/실린더 블록에 적용할 수 있어야 한다. 이는 또한 다른 형태의 매니폴드 흡입 및 배기 덕트 밸브를 갖는 더욱 복잡한 구조를 위한 여지를 남겨둔다. 첨부된 모든 도면에 도시된 바와 같은 기관의 바람직한 구조에서, 실린더 보어와 동일한 수직 중심선 상에서의 포핏 밸브의 위치는 관련 선행 기술에서 보통 모노블록 구조로 언급되는, 실린더 블록과 실린더 헤드를 결합하는 단일의 요소를 이용하여 기관이 용이하게 제조되는 것을 허용하며, 그리고 포핏 밸브 개구와 실린더를 위한 단일의 드릴링 및 보링 과정을 이용하여 기관은 생산 과정에서 기계적으로 마무리될 수 있다.

이 설계 고유의 더 적은 가속력 및 감속력 때문에 그리고 기관이 더 적은 이동 요소를 갖고 있기 때문에 밸브 트레인 내의 마찰은 감소될 것이며, 따라서 기계적인 효율성이 개선되고 내구성이 향상된다.

위에서 설명된 기관은 주로 경제적인 그리고 배기가스 이점을 위한 기관의 설계와 관계가 있다. 그러나, 효율 그리고 따라서 높은 비동력 출력은 스포츠 및 레이싱 기관에 기관의 이점을 부여한다.

특징 및/또는 단계의 적어도 일부가 상호 배타적인 경우의 조합을 제외하고는, (첨부된 청구범위, 요약서 및 도면을 포함하는) 본 명세서에 개시된 모든 특징 및/또는 또한 개시된 어떠한 방법 또는 과정의 모든 단계는 어떠한 조합 형태로 조합될 수 있다.

달리 명확하게 설명되지 않는 한, (첨부된 청구범위, 요약서 및 도면을 포함하는) 본 명세서에 개시된 각 특징은 동일한, 등가적인 또는 유사한 목적을 수행하는 대안적인 특징으로 대체될 수 있다. 따라서 달리 명확하게 설명되지 않는 한, 개시된 각 특징은 포괄적인 일련의 등가적인 또는 유사한 특징의 단지 하나의 예이다.

본 발명은 앞선 실시예(들)의 세부 사항에 제한되지 않는다. 본 발명은 (첨부된 청구 범위, 요약 및 도면을 포함하는) 본 명세서 내에 개시된 특징들 중 어떠한 새로운 것 또는 어떠한 새로운 조합으로 또는 개시된 어떠한 방법 또는 공정의 단계 중 어떠한 새로운 것 또는 어떠한 새로운 조합으로 확장된다.

Claims (29)

1. 적어도 하나의 실린더를 포함하는 내연기관에 있어서,
   각 실린더는:
   피스톤;
   흡입 덕트 및 배기 덕트를 포함하는 실린더 헤드로서, 흡입 덕트는 오직 한 방향으로만 상기 흡입 덕트를 통한 흐름을 허용하는 흡기 밸브를 포함하는 것인 실린더 헤드;
   단일의 챔버 밸브로서, 상기 챔버 밸브를 통해 덕트들로부터 실린더 내로 그리고 실린더 밖으로 흡입 유체와 배기 유체가 통과하는 것인 챔버 밸브;
   피스톤이 상사점에 있을 때에 챔버 밸브가 크게 개방되는 것을 허용하여 실린더와 흡입 및 배기 덕트 사이의 유체, 유체 흐름 압력 및 압력파의 전달을 가능하게 하는 실린더 내의 연소 챔버; 및
   상기 연소 챔버로부터 멀어지는 방향으로 챔버 밸브 시트로부터 연장되는 중공의 내부 용적인 챔버로서, 상기 챔버는 상기 챔버 밸브가 상기 챔버 밸브 시트에 안착될 때 그리고 상기 챔버 밸브가 상기 챔버 밸브 시트에 비(非)안착할 때 상기 흡입 및 배기 덕트를 지속적으로 연결하는 것인, 챔버
   를 포함하고,
   작동 시에, 상기 배기 덕트는,
   피스톤이 그 행정의 상단 근처에 있을 때에 흡입 유체를 가속하도록,
   상기 배기 덕트 내에서 배기 유체의 모멘텀을 활용하는 것에 의해, 흡입 행정의 적어도 일부에 걸쳐 흡입 유체로 실린더를 충전하는 것을 돕기 위해 실린더 내에 부압을 생성하도록, 그리고
   상기 배기 유체에 반사된 정압파를 생성하여, 흡입 덕트에서 배기 덕트 내로 흡인된 유체를 실린더 내로 강제로 되돌리도록
   조정되는 것인 내연기관.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 배기 덕트는, 상기 배기 덕트의 길이 및/또는 형상 및/또는 직경을 조절하는 것에 의해 조정되는 것인 내연기관.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 흡입 덕트와 배기 덕트를 분리하는 벽을 더 포함하고, 상기 벽은, 유체를 제 1 방향으로 실린더 내로 안내하고, 유체를 상기 제 1 방향과 다른 방향인 제 2 방향으로 실린더 밖으로 안내하는 것인 내연기관.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 연소 챔버는, 피스톤이 상사점에 있을 때에 챔버 밸브가 크게 개방되는 것을 허용하도록 성형되어, 나머지 실린더와 연소 챔버 공간 모두를 실질적으로 밸브 헤드의 하부 표면 위에 위치시키는 것인 내연기관.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 흡입 덕트와 배기 덕트 중 어느 하나 또는 양자 모두는, 실린더의 측벽의 길이 방향 축에 대하여 경사지게 실린더로 진입하는 것인 내연기관.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 챔버 밸브가 개방될 때, 흡입 덕트 및/또는 배기 덕트는 실린더의 보조 챔버로 진입하는 것인 내연기관.
7. 제 6 항에 있어서, 챔버 밸브는 보조 챔버와 메인 챔버 사이에 경계를 형성하는 밸브 시트를 갖는 것인 내연기관.
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 링형 스퀴시(squish) 영역을 갖는 실린더 헤드 내에 콤팩트한 원형 부분 원뿔형 연소 챔버를 갖는 것인 내연기관.
9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 연소 챔버는 0 도 내지 30 도의 경사도를 가질 수 있는 링형 스퀴시 영역을 갖는 피스톤 내의 실질적인 원통형 함몰부인 것인 내연기관.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 함몰부는 적어도 하나의 외측으로 연장된 로브(lobe)를 더 포함하며, 로브는 사용시 함몰부 주변을 흐르는 유체 내에 와류를 형성하게 하는 것인 내연기관.
11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 내연기관은 실린더 블록과 실린더 헤드를 결합한 단일 요소를 이용하여 제조된 것인 내연기관.
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