KR102581717B1 - Valve-controlled ignition prechamber - Google Patents

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Abstract

밸브-제어 점화 프리-챔버(1)는 중성 가스로 보다 덜 희석된 메인 차지(30)가 점화되는 연소실(5)을 가진 내연 기관(2)을 위해 의도되고, 상기 프리챔버(1)는 점화 수단(11)이 개방되고 적층 주입기(8)가 가압된 쉽게-불이 붙는 파일럿 차지(9)를 주입할 수 있는 적층 공동부(6)를 포함하며, 적층 밸브(13)는, 특히 연소실(11)에서 획득한 가스의 압력의 효과하에서, 전체적으로 또는 부분적으로 적층 덕트(7)를 차단시킬 수 있다.The valve-controlled ignition pre-chamber (1) is intended for an internal combustion engine (2) with a combustion chamber (5) in which a main charge (30) less diluted with neutral gas is ignited, the pre-chamber (1) The means (11) is open and comprises a stack cavity (6) into which the stack injector (8) can inject a pressurized, easily-ignited pilot charge (9), the stack valve (13) being positioned, in particular in the combustion chamber ( Under the effect of the pressure of the gas obtained in 11), it is possible to completely or partially block the laminated duct 7.

Description

밸브-제어 점화 프리챔버Valve-controlled ignition prechamber

본 발명의 주제는 스파크에 의해 점화된 파일럿 로드(pilot load)에 의해 내연 기관의 연소실에 도입된 메인 로드(main load)를 점화시키는 것을 허용하는 밸브 점화 프리챔버(valve ignition prechamber)이며, 상기 프리챔버는 상기 메인 로드를 점화시키기 위해 상기 파일럿 로드의 효율을 최적화하도록 설계된다.The subject of the invention is a valve ignition prechamber which allows ignition of the main load introduced into the combustion chamber of an internal combustion engine by a pilot load ignited by a spark, said prechamber The chamber is designed to optimize the efficiency of the pilot load to ignite the main load.

최신 기술에 따른 왕복형 내연 기관의 최대 및 평균 효율은 비교적 낮다. 자동차에서, 최대 효율은 오토-사이클 스파크 점화 엔진에 대해 대략 35퍼센트, 및 디젤 사이클 엔진의 경우에 대략 40퍼센트이다. 자동차 엔진의 현재 사용에서 평균 효율에 관하여, 스파크 점화 엔진에 대해 20퍼센트 미만, 및 디젤 엔진에 대해 25퍼센트가 가장 흔하다.The maximum and average efficiencies of reciprocating internal combustion engines according to the latest technology are relatively low. In automobiles, maximum efficiency is approximately 35 percent for Otto-cycle spark ignition engines and approximately 40 percent for diesel cycle engines. Regarding average efficiencies in current use of automotive engines, less than 20 percent for spark ignition engines and 25 percent for diesel engines are most common.

상기 엔진에서, 연료의 연소에 의해 방출되며 유용한 일로 변환되지 않은 에너지의 부분은 주로 냉각 시스템에서의 열 및 상기 엔진의 배기가스의 형태로 소멸된다.In the engine, the part of the energy released by the combustion of fuel and not converted into useful work is dissipated mainly in the form of heat in the cooling system and exhaust gases of the engine.

열악한 효율 외에, 자동차에서 사용된 왕복형 내연 기관은 환경 및 건강에 나쁜 오염 가스 및 입자를 생성한다.In addition to poor efficiency, reciprocating internal combustion engines used in automobiles produce polluting gases and particles that are harmful to the environment and health.

이들 불리한 특성에도 불구하고, 보다 양호한 에너지, 환경적, 기능적, 및 경제적 타협을 제공하는 다른 솔루션의 부족으로, 오토-사이클 또는 디젤 내연 기관은 세계에서 현재 사용되고 있는 거의 모든 자동차에 장착한다.Despite these disadvantageous characteristics, and for the lack of other solutions that offer better energy, environmental, functional, and economic compromises, the Otto-cycle or diesel internal combustion engine is installed in almost all automobiles currently in use in the world.

이러한 상황은 내연 기관의 에너지 및 환경적 균형을 반드시 개선하기 위해 엔진 제조사에 의해 이루어진 상당한 연구 및 개발 노력을 설명한다. 이들 노력은 특히 상기 엔진을 구성하는 기술을 완벽하게 하며, 새로운 전략의 구현을 허용하는 새로운 특징을 그들에 부가하도록 의도된다.This situation explains the significant research and development efforts made by engine manufacturers to ensure that the energy and environmental balance of internal combustion engines is improved. These efforts are specifically intended to perfect the technologies that make up the engines and to add to them new features that allow the implementation of new strategies.

이들 전략 중에 왕복형 내연 기관의 공기 및 연료 로드의 중성 가스로 또는 산소가 풍부한 신선한 공기로의 희석이 있다.Among these strategies is dilution of the air and fuel loads of reciprocating internal combustion engines with neutral gases or with oxygen-enriched fresh air.

본 발명은 이러한 희석에 관한 것이며 특히 가장 흔하게 가솔린 또는 천연 가스를 소비하는 스파크 점화를 가진 왕복형 내연 기관을 위해 의도된다.The present invention relates to such dilution and is particularly intended for reciprocating internal combustion engines with spark ignition, which most commonly consume gasoline or natural gas.

스파크 점화 엔진의 로드를 신선한 공기로 또는 이전에 냉각된 배기 가스로 희석하는 것은 상기 엔진의 평균 및/또는 최대 열역학 효율을 증가시키는 것을 허용한다. 이것은 생성된 동일한 유용한 일을 위해 감소된 연료 소비를 야기한다.Diluting the load of a spark ignition engine with fresh air or with previously cooled exhaust gases allows to increase the average and/or maximum thermodynamic efficiency of the engine. This results in reduced fuel consumption for the same useful work produced.

스파크 점화 엔진이 부분 토크에서 동작할 때, 희석된 로드를 그의(그들의) 실린더(들)에 도입하는 것은 미희석 로드를 도입하는 것보다 적은 펌핑 손실을 생성한다. 상기 손실의 감소는 동일한 에너지 함량을 갖고 희석된 로드가 더 크다는 사실에 기인한다. 따라서, 상기 실린더(들)에 동일한 양의 에너지를 도입하기 위해, 보통 스로틀 밸브에 의해 이루어진 상기 엔진의 급기 시 스로틀링은 덜 현저하며, 상기 흡입구에서 발생하는 가스의 압력은 더 높다. 또한, 스파크 점화 엔진의 실린더(들)에 도입된 동일한 에너지에 의해, 로드를 희석시키는 것은 후자의 질량 및 총 열 용량을 증가시킨다. 따라서, 모든 것이 그 외 동일하며, 상기 로드의 연소는 보다 낮은 온도에서 실행된다. 연소에 의해 생성된 질소 산화물의 양을 감소시키는 것 외에, 상기 낮은 온도는 실린더의 벽(들)으로의 열의 일부분의 상기 로드에 의한 전달로부터 기인한 상기 벽에서의 열 손실을 감소시킨다.When a spark ignition engine operates at partial torque, introducing a diluted load into its (their) cylinder(s) produces less pumping losses than introducing an undiluted load. The reduction in losses is due to the fact that the diluted load is larger with the same energy content. Therefore, in order to introduce the same amount of energy to the cylinder(s), the throttling of the engine's air supply, usually achieved by a throttle valve, is less significant and the pressure of the gases developing at the intake is higher. Additionally, with the same energy introduced to the cylinder(s) of a spark ignition engine, diluting the load increases the mass and total heat capacity of the latter. Therefore, all else being equal, combustion of the rod is carried out at a lower temperature. In addition to reducing the amount of nitrogen oxides produced by combustion, the lower temperature reduces heat loss in the wall(s) of the cylinder resulting from transfer of a portion of the heat to the wall(s) by the rod.

최종적으로, 특히 로드가 산소가 열악하거나 또는 심지어 산소가 없는 중성 가스로 희석된다면, 상기 로드는 공기-연료 혼합물의 제어되지 않은 자기-점화에 덜 민감하다. 상기 자기-점화는 스파크 점화 엔진의 성능을 저하시키며 그들을 구성하는 기계적 구성요소를 손상시키는 폭발 연소를 특징으로 하는, 덜컹거리는, 바람직하지 않은 현상에 책임이 있다. 로드의 희석에 의해 제공된 덜컹거림에 대한 탈감작은 상기 엔진이 보다 높은 압축 비에서 동작하거나, 또는 성능에 대하여 가능한 가장 유리한 시간에 트리거되는 점화로 동작하거나, 또는 둘 다를 하도록 허용한다.Finally, the load is less susceptible to uncontrolled self-ignition of the air-fuel mixture, especially if the load is oxygen-poor or even diluted with oxygen-free neutral gas. The self-ignition is responsible for the rattling, undesirable phenomenon characterized by explosive combustion that degrades the performance of spark ignition engines and damages the mechanical components that make up them. The desensitization to rattle provided by dilution of the load allows the engine to operate at higher compression ratios, or with ignition triggered at the most advantageous time possible for performance, or both.

희석된 공기 및 연료 로드의 이러한 특정한 맥락에서, 화학량론을 이용해서 동작하는 스파크 점화 엔진은, 또한 "린-번(lean-burn)"으로 불리는 과잉 공기에서 동작하는 상기 엔진과는 완전히 다르다.In this specific context of diluted air and fuel loads, spark ignition engines operating using stoichiometry are completely different from those operating in excess air, also called “lean-burn”.

화학량론을 이용해서 동작하는 엔진은 단지, 연소로부터 기인한 오염 물질을 후-처리하는 그 자체로 알려진 장치인, 삼원(three-way) 촉매와 호환 가능하다. 상기 촉매는 열적 엔진의 연소실에서 연소되지 않은 탄화수소를 태울 책임이 있다. 이러한 연소의 생성물은 대기에 이미 존재하는 수증기 및 이산화탄소이다. 상기 삼원 촉매는 또한 이산화탄소로 변환시키기 위해 주지의 사실로서 오염시킨 일산화탄소의 산화를 완료하며, 그들을 대략 78퍼센트의 지구상 대기를 구성하며, 본래 오염시키지 않은 대기 중 이질소로 변환하기 위해 질소 산화물을 환원시킨다.Engines that operate using stoichiometry are only compatible with three-way catalysts, which are known devices for post-processing pollutants resulting from combustion. The catalyst is responsible for burning unburned hydrocarbons in the combustion chamber of the thermal engine. The products of this combustion are water vapor and carbon dioxide already present in the atmosphere. The three-way catalyst also completes the oxidation of the well-known polluted carbon monoxide to convert it to carbon dioxide, which makes up approximately 78 percent of the Earth's atmosphere, and reduces nitrogen oxides to convert them to pristine atmospheric dinitrogen. .

삼원 촉매 작용에 의한 질소 산화물의 환원은 엔진에 도입된 로드가 화학량론적이며, 다시 말해서 상기 로드에 포함된 탄화수소의 연소를 위해 필요한 정확한 양의 산소를 포함하도록 요구한다.The reduction of nitrogen oxides by three-way catalysis requires that the load introduced into the engine is stoichiometric, that is, it contains the exact amount of oxygen required for combustion of the hydrocarbons contained in the load.

산소의 과잉은 삼원 촉매가 질소 산화물을 환원시키는 것을 불가능하게 한다. 그러므로 삼원 촉매에 의해 과잉 공기로 동작하는 엔진의 배기 가스에 포함된 질소 산화물을 후-처리하는 것이 불가능하다.An excess of oxygen makes it impossible for the three-way catalyst to reduce nitrogen oxides. Therefore, it is impossible to after-treat the nitrogen oxides contained in the exhaust gas of an engine operating with excess air by a three-way catalyst.

이것은 - 훨씬 더 엄격한 환경 규제를 충족시키기 위해 - 과잉 공기를 갖고 동작한 엔진이 이제 구체적으로 질소 산화물 트랩과 같은 질소 산화물을 환원시키도록 설계된 디바이스 또는 요소를 이용한 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 디바이스를 수용하는 이유를 설명한다. 상기 디바이스는 일반적으로 미연소 탄화수소를 사전에 연소시키고 일산화탄소의 산화를 완료한 이원 산화 촉매의, 그리고 더욱더 자주, 미립자 필터의 유출구에 위치된다.This means that - to meet much more stringent environmental regulations - engines that used to operate with excess air now have devices specifically designed to reduce nitrogen oxides, such as nitrogen oxide traps, or devices for selective catalytic reduction of nitrogen oxides with urea. Explain why you accept it. The device is usually located at the outlet of the binary oxidation catalyst, which has previously combusted the unburned hydrocarbons and completed the oxidation of the carbon monoxide, and, more often, the particulate filter.

디젤 엔진이 자연스럽게 공기의 과잉을 갖고 동작한다는 것을 고려해볼 때, 유럽에서 Euro VI 표준의 발효 이래, 거의 모든 유럽 디젤 차가 이질소에서 그들을 변환하도록 질소 산화물을 후-처리하는 디바이스를 갖추고 있다.Considering that diesel engines naturally operate with an excess of air, since the entry into force of the Euro VI standard in Europe, almost all European diesel cars have been equipped with devices to post-process nitrogen oxides to convert them into dinitrogen.

이들 디바이스의 문제는 그들이 비싸고, 복잡하며, 그들의 크기 및 유지보수 요건이 상기 디바이스가 실제로, 단지 과잉 공기만으로 동작할 수 있는 디젤 엔진 상에서 거의 독점적으로 사용된다고 할 정도로 높다는 것이다.The problem with these devices is that they are expensive, complex, and their size and maintenance requirements are so high that they are, in practice, almost exclusively used on diesel engines, which can run with only excess air.

스파크 점화 엔진이 염려되는 한, 엔진 제조사는 반드시 그들이, 그 점에 대해서는 단순하고 저렴한, 삼원 촉매와 호환 가능한 채로 있도록 그들을 화학량론과 함께 작동하게 하기 위해 분투한다.As far as spark ignition engines are concerned, engine manufacturers necessarily struggle to make them work with stoichiometries so that they remain compatible with simple and inexpensive three-way catalysts, for that matter.

요소를 이용해서 질소 산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 질소 산화물 트랩 또는 디바이스의 특정한 경제적 단점을 겪을 필요 없이 스파크 점화 엔진의 로드의 희석에 의해 유도된 연료 소비에서의 감소로부터 이득을 얻기 위해, 그러므로 산소가 풍부한 공기가 아닌, 산소가 없는 중성 가스로 상기 엔진의 상기 로드를 희석시키는 것이 필요하다.In order to benefit from the reduction in fuel consumption induced by the dilution of the load in spark ignition engines without having to suffer the specific economic disadvantages of nitrogen oxide traps or devices for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides with urea, oxygen is therefore It is necessary to dilute the load of the engine with oxygen-free neutral gas, rather than rich air.

이러한 중성 가스는 보통 엔진 자체의 배기 가스를 재순환시킴으로써 획득되고, 상기 가스는 더 이상 산소를 포함하며 이용 가능하고 풍부하지 않다. 이러한 전략은 "배기 가스 재순환" 또는 두문자어 "EGR"의 명칭하에 알려져 있다.These neutral gases are usually obtained by recirculating the engine's own exhaust gases, which no longer contain oxygen and are available and abundant. This strategy is known under the name “exhaust gas recirculation” or the acronym “EGR”.

상기 가스는 스파크 점화 엔진의 배출 시 고온으로 빠져나가며, 그들이 상기 엔진에 도입된 로드를 과열시키는 것을 방지하기 위해, 신선한 가스와 그들을 혼합하기 전에 그들의 온도를 내리는 것이 필요하다. 이러한 전략은 재순환된 배기 가스가 상기 엔진에 의해 수용된 신선한 가스와의 혼합 이전에 냉각됨을 특정하는, "냉각 EGR"로서 알려진다. 프랑스 엔진 제조사는 쉽게 이해 가능하며 사용하기에 용이한, "프랑스어가 섞인 영어" 용어의 "EGR refroidi"를 사용한다.The gases escape at high temperatures at the exhaust of spark ignition engines, and to prevent them from overheating the loads introduced into the engine, it is necessary to reduce their temperature before mixing them with fresh gases. This strategy is known as “cooled EGR,” which specifies that the recirculated exhaust gases are cooled prior to mixing with fresh gases received by the engine. French engine manufacturers use the "English with French" term "EGR refroidi", which is easily understandable and easy to use.

EGR 가스의 사전 냉각은 적어도 두 개의 목적을 위해 요구된다.Pre-cooling of the EGR gases is required for at least two purposes.

첫 번째로, 상기 엔진의 체적 효율이 전체 토크에서 동작할 때 높은 채로 있도록 스파크 점화 엔진에 의해 수용된 EGR 가스/신선한 가스 혼합물의 온도가 낮은 채로 있는 것이 필요하다. 실제로, 주어진 흡입 압력에 대해, 상기 엔진의 실린더(들)에 도입된 상기 혼합물의 질량은 상기 혼합물이 차가운 것이 한층 더 중요해진다. EGR 가스의 사전-냉각은 상기 엔진이 터보차저에 의해 또는 임의의 다른 수단에 의해 과급된다면 훨씬 더 필수적이게 된다.Firstly, it is necessary for the temperature of the EGR gas/fresh gas mixture received by the spark ignition engine to remain low so that the volumetric efficiency of the engine remains high when operating at full torque. In practice, for a given intake pressure, the mass of the mixture introduced into the cylinder(s) of the engine becomes increasingly important that the mixture be cold. Pre-cooling of the EGR gases becomes even more essential if the engine is supercharged by a turbocharger or any other means.

두 번째로, EGR 가스/신선한 가스 혼합물이 뜨거울수록, 상기 엔진의 성능에 유해한 덜컹거림의 발생을 더 야기한다.Second, the hotter the EGR gas/fresh gas mixture, the more likely it is to generate rattles that are detrimental to the performance of the engine.

문제는 냉각된 EGR로 희석된 로드가 산소가 취약하다는 것이다. 이것은 추구되는 목표가 특히 로드가 화학량론적인 채로 있으며 덜컹거림에 저항적인 것이므로 역설적이다. 이러한 산소 결핍의 결과는 연소의 초기화가 달성하기 더 어려우며 그의 전개가 상기 로드가 냉각된 EGR로 희석되지 않을 때보다 느리다는 것이다.The problem is that the load diluted with cooled EGR is oxygen sensitive. This is paradoxical since the goal pursued is specifically for the rod to remain stoichiometric and resistant to rattling. The consequence of this oxygen deficiency is that initiation of combustion is more difficult to achieve and its development is slower than when the load is not diluted with cooled EGR.

스파크 점화 엔진에서, 연소의 초기화는 십분의 몇 밀리미터만큼 서로 떨어진 두 개의 전극 사이에 고온 전기 아크를 생성함으로써 발생한다.In spark-ignition engines, initiation of combustion occurs by creating a high-temperature electric arc between two electrodes separated from each other by a few tenths of a millimeter.

공기-연료 로드가 냉각된 EGR로 아주 많이 희석될 때, 전기 아크는 전역적으로 산소 및 연료가 취약한 혼합물을 통과한다. 실화의 위험은, 실제로, 다른 것보다 산소 및/또는 연료가 풍부한 포켓을 갖고, 이질성이 연소실의 3-차원 공간에 불가피하게 생성되기 때문에, 우연히, 스파크 플러그의 음극과 양극 사이에서의 십분의 몇 밀리미터의 공간이 충분히 탈 수 있는 EGR 가스/신선한 가스 혼합물을 포함하지 않는다면 증가한다.When the air-fuel load is very diluted with cooled EGR, the electric arc passes through a globally vulnerable mixture of oxygen and fuel. The risk of misfire is, in fact, a few tenths of a percent between the cathode and anode of the spark plug, as heterogeneities are inevitably created in the three-dimensional space of the combustion chamber, with pockets richer in oxygen and/or fuel than others. This increases if the millimeter of space does not contain enough combustible EGR gas/fresh gas mixture.

연소가 예상된 대로 초기화되면, 로드에 포함된 연료 에너지는 열 및 불꽃이 생기기 시작함에 따라 방출하기 시작한다. 이러한 프로세스를 달성하기 위해, 상기 불꽃은 가연성 층 뒤에 가연성 층으로, 연속적인 단계에서 그의 열을 주변 EGR 가스/신선한 가스 혼합물로 전달한다. 각각의 층은 이전 층에 의해 그의 점화 온도가 되고, 연소되며, 다음 층으로 전달하는 열을 방출한다. 연쇄 반응의 원리에 따르면, 불꽃은 스파크 점화 엔진의 연소 챔버의 3-차원 공간에서 전파된다.When combustion initiates as expected, the fuel energy contained in the load begins to be released as heat and flame begin to form. To achieve this process, the flame transfers its heat to the surrounding EGR gas/fresh gas mixture in successive steps, combustible layer after combustible layer. Each layer is brought to its ignition temperature by the previous layer, burns, and releases heat that passes to the next layer. According to the principle of chain reaction, the flame propagates in the three-dimensional space of the combustion chamber of a spark ignition engine.

냉각된 EGR의 주요 문제는 연소의 초기화를 어렵게 만들며, 그 후 온도의 전체적인 감소 때문에, 그리고 연소실의 체적 내에서 그리고 그러므로 불꽃의 경로 상에서 발견된 연소제 및/또는 연료의 다양한 정도의 풍부함 때문에 후자의 개발을 상당히 늦춘다는 것이다.The main problem of cooled EGR is that it makes the initiation of combustion difficult, and then the latter due to the overall decrease in temperature and the varying degrees of abundance of combustion agents and/or fuel found within the volume of the combustion chamber and therefore on the path of the flame. This means that development will be significantly delayed.

게다가, 냉각된 EGR에서 로드의 함량이 높을수록, 엔진이 더 불안정하게 된다는 것이 실험적으로 관찰된다. 특정한 주어진 함량으로부터, 실화가 발생하며 효율은 - 그때까지 로드의 냉각된 EGR 함량에 따라 증가하려는 경향이 있는 - 감소한다. 상기 EGR의 특정한 함량을 넘어서는, 스파크 점화 엔진은 정지하며, 연소는 초기화할 수 없다.Furthermore, it is experimentally observed that the higher the load content in the cooled EGR, the more unstable the engine becomes. From a certain given content, misfire occurs and efficiency - which by then tends to increase with the cooled EGR content of the load - decreases. Beyond a certain content of EGR, the spark ignition engine stalls and combustion cannot be initiated.

배가 가스의 미연소 탄화수소 및 일산화탄소 함량은 로드의 냉각된 EGR 함량과 동시에 증가한다는 것이 또한 관찰된다. 이것은 그의 경로 상에서 불꽃에 의해 접하게 되는 적절하게 연소되기에 너무 취약한 혼합물의 포켓 및 엔진의 연소실의 저온 내부 벽 가까이에 있는 경계 층 불꽃 잼의 두꺼워짐 둘 다에 기인한다.It is also observed that the unburned hydrocarbon and carbon monoxide content of the exhaust gases increases simultaneously with the cooled EGR content of the load. This is due to both the thickening of the boundary layer flame jam near the cold inner walls of the engine's combustion chamber and pockets of the mixture that are too fragile to burn properly encountered by the flame in its path.

계속해서 실험적으로, 점화력이 높을수록, 엔진의 안정성을 크게 변경하지 않고 로드의 냉각된 EGR 함량을 증가시키는 것이 더 가능하다는 것이 또한 관찰된다.Continuing experimentally, it is also observed that the higher the ignition power, the more possible it is to increase the cooled EGR content of the rod without significantly altering the stability of the engine.

이와 같이, 많은 연구소 - 미국에서의 South West Research Institute와 같은 - 가 로드의 냉각된 EGR 함량의 액세스 가능한 제한에 저항하기 위해 점점 더 강력한 전기 점화 디바이스를 개발하여 왔다. 이러한 전략의 목적은, 물론 스파크 점화 엔진의 효율을 개선하는 것이다.As such, many laboratories - such as the South West Research Institute in the United States - have been developing increasingly powerful electric ignition devices to resist the accessible limitations of the cooled EGR content of the rod. The purpose of this strategy is, of course, to improve the efficiency of spark ignition engines.

전기 점화의 힘을 증가시키는 문제는 그들의 성능이 전력에 따라 빠르게 감소한다는 것이다. 점점 더 많은 전기 전력은 그러므로 점점 더 적은 부가적인 점화력을 얻도록 요구된다.The problem with increasing the power of electric ignitions is that their performance quickly decreases with power. More and more electrical power is therefore required to obtain less and less additional ignition power.

또한, 높은 전기 전력은 단지 스파크 플러그의 전극이 가연성 포켓을 가로지르도록 스파크에 더 많은 기회를 제공하기 위해 서로로부터 떨어지게 되는 경우, 또는 스파크의 지속 기간이 증가되는 경우, 또는 스파크가 반복되는 경우에만 관심이 있다. 이것은 스파크 플러그의 수명을 급격하게 감소시키면서 스파크 플러그의 전기 절연의 실현을 더 복잡하게 만드는 점점 더 높은 전압 및 전기 전력을 야기한다.Additionally, high electrical power only occurs when the electrodes of a spark plug are moved away from each other to give the spark more opportunity to cross the combustible pocket, or the duration of the spark is increased, or the spark is repeated. Interested. This results in increasingly higher voltage and electrical power, which makes the realization of electrical insulation of the spark plug more complicated, while drastically reducing the life of the spark plug.

로드를 점화시키는 데 어려움은 또한 목표가 반드시 덜컹거림에 대한 그들의 민감도를 감소시키는 것일 때, 냉각된 EGR 모두가 터보차징된 스파크 점화 엔진에 더 많은 관심을 가진다는 사실에 기인한다. 그러나, 부스트 압력이 높을수록, 스파크의 작동 순간에 스파크 플러그의 전극 사이에서의 EGR 가스/신선한 가스 혼합물의 밀도는 더 높으며, 보다 많은 전압이 스파크를 야기하기 위해 요구된다. 이것을 기초로, 냉각된 EGR은, 엔진의 실린더에 도입된 동일한 에너지를 갖고, 점화에 대한 상기 가스의 저항뿐만 아니라 전극 사이에 있는 가스의 질량이 증가하기 때문에 올바른 방향으로 가지 않는다.The difficulty in igniting the load is also due to the fact that both cooled EGR is more of a concern to turbocharged spark ignition engines when the goal is necessarily to reduce their sensitivity to rattle. However, the higher the boost pressure, the higher the density of the EGR gas/fresh gas mixture between the electrodes of the spark plug at the moment of activation of the spark, and the more voltage is required to cause a spark. Based on this, a cooled EGR does not go in the right direction because, with the same energy introduced into the cylinders of the engine, the mass of the gases between the electrodes increases as well as the resistance of these gases to ignition.

출원인의 소유인 특허 번호 FR 2 986 564는 이들 문제에 대한 강력한 응답이라는 것이 주지된다. 상기 특허에서 참조된 내연 기관을 위한 스파크 점화 및 고압 적층 디바이스는, 스파크 플러그의 중심에서 및 스파크가 트리거되기 직전에, 냉각된 EGR로 희석되기 않았기 때문에 매우 가연성이며, 잠재적으로 연료가 약간 풍부한, 대략 화학량론적 파일럿 로드를 고압하에 주입하도록 제안한다.It is noted that the applicant's own patent number FR 2 986 564 is a powerful response to these problems. The spark ignition and high pressure lamination device for internal combustion engines referenced in the above patent is, at the center of the spark plug and immediately before the spark is triggered, is highly flammable because it has not been diluted with cooled EGR, and is potentially slightly fuel rich, approx. It is proposed to inject a stoichiometric pilot load under high pressure.

일단 상기 디바이스에 의해 주입되면, 전기 아크가 상기 전극 사이에 형성되자마자, 상기 로드 파일럿은 스파크 플러그의 전극을 세척하고, 상기 로드는 즉시 점화되어 그것이 포함하는 에너지를 방출한다. 따라서, 상기 로드 자체는 파워가, 점화하도록 허용된 전기 아크의 것보다 수백 내지 수천 배 더 큰 점화 자체의 수단이다. 전기 수단 단독으로 이러한 점화력을 획득하는 것은 실질적으로 불가능하다.Once injected by the device, as soon as an electric arc is formed between the electrodes, the rod pilot clears the electrodes of the spark plug, and the rod immediately ignites, releasing the energy it contains. Accordingly, the rod itself is the means of ignition itself, the power of which is hundreds to thousands of times greater than that of the electric arc allowed to ignite. It is practically impossible to obtain such ignition power by electrical means alone.

실제로, 경험은 대략 50퍼센트의 냉각된 EGR 게이트가 단순히 가장 강력한 전기 점화 디바이스를 가진 대략 단지 30퍼센트와 비교하여 이러한 디바이스를 갖고 가능하다는 것을 보여주어 왔다.In fact, experience has shown that approximately 50 percent cooler EGR gates are possible with these devices compared to approximately only 30 percent with simply the most powerful electric ignition devices.

특허 번호 FR 2 986 564에서 채택된 접근법은 발명자 Fred N. Sauer 및 J. Brian Barry의 미국 특허 제4,319,552호에서 또는 Bosch Company의 소유인 특허 번호 DE 41 40 962 A1에서 관련된 형태로 발견된다는 것이 주지될 것이다.It will be noted that the approach adopted in Patent No. FR 2 986 564 is found in related form in US Pat. No. 4,319,552 to inventors Fred N. Sauer and J. Brian Barry or in Patent No. DE 41 40 962 A1, owned by the Bosch Company. .

어쨌든, Orbital Company의 특허 번호 US6564770호는 이 특허의 목적이 비교적 낮은 압력에서 가능한 균일하게 메인 로드의 구성을 보장하는 것이며 EGR로 고도로 희석된 메인 로드의 점화 목적을 위해 파일럿 로드를 형성하지 않는 것이기 때문에 이러한 카테고리에 속하지 않는다.In any case, Orbital Company's patent number US6564770 states that the purpose of this patent is to ensure the configuration of the main rod as uniformly as possible at relatively low pressures and not to form a pilot rod for the purpose of ignition of the main rod, which is highly diluted with EGR. It doesn't fall into any of these categories.

특허 번호 FR 2 986 564에 의해, 및 그들이 방금 언급된 바와 같이 관련 특허에서 설명된 디바이스의 문제는 매우 효율적인 연소의 초기화가 아닌, 상기 연소의 전개에 있다. 특히, 메인 로드에 포함된 연료의 연소된 부분이 약 50퍼센트에 이를 때, 연소는 메인 로드의 모두를 연소시키기 위해 요구된 총 시간이 냉각된 EGR로 희석되지 않은 메인 로드의 모두를 연소시키기 위해 요구된 시간보다 크도록 진행하려 애쓴다.The problem of the device described by patent number FR 2 986 564 and in the related patents as they have just been mentioned lies not in the initiation of a very efficient combustion, but in the development of said combustion. In particular, when the burned portion of the fuel contained in the main load reaches approximately 50 percent, combustion will occur until the total time required to combust all of the main load undiluted with cooled EGR increases. Try to proceed beyond the required time.

그 결과, 냉각된 EGR의 잠재적인 에너지 이득의 부분은 너무 느리게 전개하는 연소로 인해 손실된다.As a result, part of the potential energy gain of cooled EGR is lost due to combustion developing too slowly.

그러나, 냉각된 EGR의 최대 이득은, 한편으로 냉각된 EGR 함량이 대략 50퍼센트인 메인 로드를 이용해서, 다른 한편으로 상기 엔진이 미희석 로드를 연소시킬 때 상기 엔진에서 동일하게 발견된 것들과 비교 가능한 연소의 안정성 및 총 지속 시간으로, 동시에 스파크 점화 엔진을 동작시키는 것이 가능하다면 발견될 것이다. However, the maximum benefit of cooled EGR is, on the one hand, using a main load with a cooled EGR content of approximately 50 percent, and on the other hand, compared to those found for the same in the engine when the engine is burning an undiluted load. It will be discovered if it is possible to operate a spark ignition engine simultaneously, with the stability and total duration of combustion possible.

솔루션은 파일럿 로드가 도입될 프리챔버의 사용에서 올 수 있으며, 상기 프리챔버는 미국 특허 제4,319,552호에서 제안된 바와 같이, 스파크 플러그의 전극을 수용하며, 심지어, 상기 스파크 플러그의 통합 부분을 형성할 수 있다.A solution may come from the use of a prechamber into which the pilot rod is introduced, which will receive the electrodes of the spark plug and may even form an integral part of the spark plug, as proposed in US Pat. No. 4,319,552. You can.

이러한 프리챔버의 제1 이점은, 잠재적으로, 상기 로드의 점화 이전에 스파크 점화 엔진의 메인 연소실에서 상기 로드의 분산을 제한할 수 있는, 스파크 플러그의 전극에 가능한 가깝게 파일럿 로드를 유지하는 것이다.The first advantage of such a prechamber is to keep the pilot rod as close as possible to the electrodes of the spark plug, potentially limiting the dispersion of the rod in the main combustion chamber of a spark ignition engine prior to ignition of the rod.

상기 프리챔버의 제2 이점은, 일단 점화되면, 파일럿 로드가 상기 프리챔버에 포함되는 홀을 통해 스파크 점화 엔진의 메인 연소실로 고속으로 고온 가스 토치를 전송하는 상기 프리앰버를 가압한다는 것이다.A second advantage of the prechamber is that, once ignited, a pilot rod pressurizes the prechamber sending the hot gas torch at high speed through a hole contained in the prechamber to the main combustion chamber of the spark ignition engine.

토치에 의한 메인 로드의 점화는, 통상의 스파크 플러그 점화에 흔히 있는 경우처럼 연소실의 중심에서 시작하는 대신, 불꽃이 연소실의 다수의 곳에서 초기화되며, 챔버의 주변부로부터 챔버의 중심을 향해 반경 방향으로 그리고 각각의 토치 사이에서 접선 방향으로 전개하기 때문에 매우 효과적이다.Ignition of the main rod by the torch means that instead of starting at the center of the combustion chamber, as is often the case with conventional spark plug ignitions, the flame is initiated at multiple locations in the combustion chamber, radiating from the periphery of the chamber toward the center of the chamber. And it is very effective because it develops in a tangential direction between each torch.

연료의 에너지는 따라서 매운 짧은 시간에 방출되며, 이것은 트리거링이 유용한 일에 대하여 보다 생산적이기 때문일 뿐만 아니라, 또한 이러한 급속한 연소로부터 비롯된 덜컹거림에 대한 최소의 민감도가 상당히 더 높은 체적 비를 갖고 엔진을 동작시키는 것을 허용하기 때문에 스파크 점화 엔진의 열역학 엔진에 유리하다.The energy of the fuel is thus released in a very short period of time, which not only makes the triggering more productive for useful work, but also makes the engine operate with a significantly higher volume ratio, with minimal sensitivity to rattle resulting from this rapid combustion. It is advantageous for the thermodynamic engine of a spark ignition engine because it allows

아무튼, 미국 특허 제4,319,552호, 또는 출원인의 소유인 특허 FR 2,986,564호에서 또는 이전에 언급된 관련 특허에서 제안된 솔루션은 공기 및 연료의 혼합물이 아니며, 프리챔버로 단독으로 연료를 주입하거나 또는 주입하지 않는 것을 수반하는 다수의 특허에 비교될 수 없다.In any case, the solution proposed in US Pat. No. 4,319,552, or Applicant's own patent FR 2,986,564, or in the previously mentioned related patents, is not a mixture of air and fuel, but rather a fuel injected into the prechamber with or without fuel alone. It cannot be compared to the numerous patents that entail it.

이들 특허 중에서, 예를 들면, "난류 분류 점화"로 불리우는 점화 시스템은 공식 1 엔진을 위해 독일 회로 <<Mahle>>에 의해 개발된 원리를 기초로 하여, <<Fluid Research Limited>>로부터의 번호 GB 2 311 327 A, <<Tice Technology Corp>>로부터의 미국 특허 제4,864,989호, General Motors로부터의 미국 특허 제4,124,000호 <<Ford Motor Company>>로부터의 미국 특허 제4,239,023호, 발명자 Dieter Kuhnert로부터의 미국 특허 제4,892,070호, 발명자 Radu Oprea 및 Edward Rakosi로부터의 미국 특허 공개 제2001/0050069 A1, 또는 발명자 William Attard로부터의 미국 특허 공개 제2012/0103302 A1 하에 알려진 것들에 대한 언급이 이루어질 것이다.Among these patents, for example, an ignition system called "turbulent flow ignition", based on principles developed by the German circuit <<Mahle>> for Formula 1 engines, numbered from <<Fluid Research Limited>> GB 2 311 327 A, US Patent 4,864,989 from <<Tice Technology Corp>>, US Patent 4,124,000 from General Motors, US Patent 4,239,023 from <<Ford Motor Company>>, from inventor Dieter Kuhnert Reference will be made to those known under US Patent No. 4,892,070, US Patent Publication No. 2001/0050069 A1 from inventors Radu Oprea and Edward Rakosi, or US Patent Publication No. 2012/0103302 A1 from inventor William Attard.

"린 번" 스파크 점화 엔진에 관련되며 그것의 유일한 목적이 전체로서 로드가 연료는 낮지만 산소가 풍부하다는 근거로 발화점 주위에서 연료 로드를 풍요롭게 하는 것인 이들 특허에 제시된 해법과, 로드가 전체로서 연료 및 산소가 낮다는 근거로, 냉각된 EGR로 고도로 희석된 로드를 갖고 동작하는 스파크 점화 엔진을 주로 제안하며 발화점 주위에서 연료 및 산소가 풍부한 혼합물을 구성하는 것을 목표로 하는 특허 FR 2 986 564 및 관련 특허에서 제시된 해법 간에 실제로 기본 차이가 있다.The solution presented in these patents relates to "lean burn" spark ignition engines and its sole purpose is to enrich the fuel load around the ignition point on the basis that the load as a whole is low in fuel but rich in oxygen; On the basis of low fuel and oxygen, patents FR 2 986 564 and There are indeed fundamental differences between the solutions presented in the relevant patents.

이 스테이지에서, 특허 번호 FR 2 986 564에서 제안된 바와 같이, 상기 로드로 스파크 플러그의 전극을 뒤덮기 위해 공기 및 연료로 이루어진 고도의 가연성 파일럿 로드를 주입하는 것이 EGR 로드로 강하게 희석된 메인 로드를 효과적으로 점화하도록 허용한다는 것이 보여져 왔다.At this stage, as proposed in patent number FR 2 986 564, a highly combustible pilot rod consisting of air and fuel is injected into the rod to envelop the electrodes of the spark plug, thereby forming a strongly diluted main rod with the EGR rod. It has been shown to allow for effective ignition.

일단 상기 메인 로드가 점화되면, 연소는 상기 로드에 포함된 연료의 총 양의 약 50퍼센트가 탈 때까지 빠르게 진행된다는 것이 또한 보여진다. 상기 50퍼센트를 넘어, 연소는 보다 느리게 전개되며, 따라서 메인 로드의 특정한 EGR 함량으로부터, 스파크 점화 엔진의 열역학 효율은 예상된 대로 증가하는 대신에 감소한다. It is also shown that once the main rod is ignited, combustion proceeds rapidly until approximately 50 percent of the total amount of fuel contained in the rod is burned. Beyond the 50 percent, combustion develops more slowly and therefore, from a specific EGR content of the main load, the thermodynamic efficiency of the spark ignition engine decreases instead of increasing as expected.

미국 특허 제4,319,552에서 제안된 바와 같이 - 파일럿 로드가 스파크 플러그의 전극이 수용되는 프리챔버에 주입되었다면, 50퍼센트를 넘는 연소 전개에 대한 스파크 플러그의 문제는 전체적으로 또는 부분적으로 해결될 것이라는 것이 추정된다.It is assumed that the spark plug's problem of combustion development exceeding 50 percent would be completely or partially solved if the pilot load were injected into the prechamber where the electrodes of the spark plug are housed - as suggested in US Pat. No. 4,319,552.

실제로, 상기 프리챔버는 발화점 주위에서 큰 반경 방향 길이에 걸쳐 연소를 초기화하지만, 또한 토치에 수직인 불꽃의 전개를 촉진시킬 불꽃 면을 주름지게 할 높은 속도로 활동된 고온 가스의 토치를 그의 홀을 통해 토출(eject)시킬 것이다.In practice, the prechamber initiates combustion over a large radial length around the point of ignition, but it also holds the torch in its hole, with hot gases activated at high velocities that will wrinkle the flame surface, which will promote the development of the flame perpendicular to the torch. It will be ejected through.

그러나, 이러한 마지막 솔루션은, 특히 스파크 점화 엔진의 맥락에서 많은 이유로 불만족스럽다는 것을 입증할 수 있으며, 그 일부는 프리챔버에 기초한 점화 디바이스의 포기를 야기한다. However, this last solution may prove unsatisfactory for many reasons, especially in the context of spark ignition engines, some of which lead to the abandonment of ignition devices based on prechambers.

실제로, 효과적으로, 프리챔버는 돔에 의해 노출되며 고온 가스가 토치를 형성하기 위해 토출되는 홀이, 상기 토치가 상기 엔진의 저온 내부 벽에 넘실거리지 않도록 상기 챔버 안에 충분히 배치되도록 엔진의 연소실로 충분히 뚫고 들어오는 돌출 돔을 가져야 한다.In practice, effectively, the prechamber is exposed by the dome and penetrates sufficiently into the combustion chamber of the engine so that the hole through which the hot gases are discharged to form the torch is positioned sufficiently within the chamber to prevent the torch from spilling over the cold internal walls of the engine. It must have an incoming protruding dome.

그러나, 연소가 프리챔버에서 초기화되자마자, 프리챔버에 포함된 가스는 압력이 급속하게 오르며 상기 홀을 통해 고속으로 토출된다. 그렇게 할 때 상기 가스는 상기 돔을 가열시킨다.However, as soon as combustion is initiated in the prechamber, the gas contained in the prechamber rapidly rises in pressure and is discharged at high speed through the hole. When doing so, the gas heats the dome.

일단 메인 로드의 연소가 초기화되었다면, 엔진의 연소실에서 우세한 압력은 고온 가스가 반대 방향으로 돔의 홀을 통과하도록 프리챔버에서 우세한 압력을 신속하게 초과하여, 돔을 다시 가열시킨다.Once combustion of the main rod has been initiated, the pressure prevailing in the combustion chamber of the engine quickly exceeds the pressure prevailing in the prechamber, causing hot gases to pass through the hole in the dome in the opposite direction, thereby heating the dome again.

스파크 점화 엔진의 피스톤에 의한 가스의 팽창 동안, 상기 프리챔버에서 우세한 압력은 엔진의 연소실에서 우세한 것보다 커진다. 그 결과, 프리챔버에 포함된 고온 가스는 상기 홀을 통해 세 번째 통과하여, 상기 돔을 추가로 과열시킨다. During expansion of gases by the piston of a spark ignition engine, the pressure prevailing in the prechamber becomes greater than that prevailing in the engine's combustion chamber. As a result, the hot gas contained in the prechamber passes a third time through the hole, further superheating the dome.

그러나, 특정한 온도로부터, 돌출 돔은 Stuart Herbert-Akroyd에 의해 발명되고 1891년, 12월 4일의 특허 CHD4226에서 설명된 내연 기관의 점화 시스템처럼 "고온 볼"처럼 거동한다. 이러한 핫 스팟은 그 후 잠재적으로 메인 로드의 의도하지 않은 비-스파크-제어 점화를 야기한다. 이어질 수 있는 덜컹거림은 스파크 점화 엔진을 손상시키거나 또는 심지어 파괴할 가능성이 있다.However, from a certain temperature, the protruding dome behaves like a "hot ball", like the ignition system of an internal combustion engine invented by Stuart Herbert-Akroyd and described in patent CHD4226 of December 4, 1891. These hot spots then potentially cause unintended, non-spark-controlled ignition of the main load. The resulting rattle has the potential to damage or even destroy the spark ignition engine.

솔루션은 핫 스팟이 되는 것을 방지하기 위해 상기 돔을 광범위하게 냉각시키는 것일 수 있다. 그러나, 결과적인 열 유출은 한편으로 온도 및 속도가 상기 돔에서 홀을 통한 통과 동안 감소되는 고온 가스 토치의 효율, 및 다른 한편으로 스파크 점화 엔진의 열역학 효율을 잃어가며 발생한다. A solution may be to extensively cool the dome to prevent it from becoming a hot spot. However, the resulting heat loss occurs at the expense of, on the one hand, the efficiency of the hot gas torch, whose temperature and speed are reduced during passage from the dome through the hole, and, on the other hand, the thermodynamic efficiency of the spark ignition engine.

그러므로 프리챔버는 이전에 언급된 바와 같이, "고온-볼" 점화 디바이스처럼 거동할 수 없거나, 또는 적어도, 메인 로드의 연소의 초기화가 선택된 시간에 신뢰 가능하게 트리거되며 제어되지 않은 시간에 발생하지 않는다는 것이 절대적으로 필요하다.The prechamber therefore cannot behave like a “hot-ball” ignition device, as previously mentioned, or at least ensures that initiation of combustion of the main load is reliably triggered at selected times and does not occur at uncontrolled times. It is absolutely necessary.

이것은 자기-점화를 트리거할 수 있는 상기 프리챔버의 고온 부분을 냉각시키는 것을 수반하지만, 이것은 메인 로드를 포함하는 엔진의 연소실의 3-차원 공간에서 고온 가스 토치를 분산시키기 위해 상기 프리챔버의 효율을 크게 약화시키지 않고 행해져야 한다. This involves cooling the hot part of the prechamber, which can trigger self-ignition, but this increases the efficiency of the prechamber to distribute the hot gas torch in the three-dimensional space of the engine's combustion chamber, including the main rod. It must be done without significant weakening.

또한, 고압이 된 공기-연료 파일럿 로드의 구성은 에너지에 대하여 자유롭지 않다는 것이 주지된다. 먼저 스파크 점화 엔진 자체에 의해 구동된 압축기를 요구하는, 공기를 압축하며, 그 후 상기 공기로 연료를 주입하는 것이 필요하다. 또 다른 전략은 이전에 구성된 공기-연료 혼합물을 직접 압축하는 것에 있을 수 있다.Additionally, it is noted that the configuration of the high-pressure air-fuel pilot rod is not energy free. It is necessary to first compress the air, which requires a compressor driven by the spark ignition engine itself, and then to inject fuel into that air. Another strategy may lie in directly compressing the previously formulated air-fuel mixture.

따라서, 무시할 수 없는 에너지 비용 때문에, 동일한 점화 효율을 갖고, 메인 로드의 것에 비교하여 파일럿 로드의 질량 및 압력이 작을수록, 높은 EGR 레이트 하에서 동작할 때 스파크 점화 엔진의 최종 에너지 균형이 더 양호하다. 그러므로, 로드를 점화시키기 위해, 무슨 수를 써서라도, 상기 파일럿 로드의 질량 및 압력에 대하여 가장 높은 가능한 특정 효율을, 파일럿 로드에 제공하는 것이 필요하다.Therefore, because of non-negligible energy costs, with the same ignition efficiency, the smaller the mass and pressure of the pilot rod compared to that of the main rod, the better the final energy balance of the spark ignition engine when operating under high EGR rates. Therefore, in order to ignite a rod, it is necessary, by all means, to provide the pilot rod with the highest possible specific efficiency relative to its mass and pressure.

다시 말해서, 동일한 점화 효율을 갖고, 파일럿 로드는 이전에 가능한 가장 낮은 압력하에 둔, 최소량의 가능한 공기-연료 혼합물을 포함해야 한다. In other words, with the same ignition efficiency, the pilot load must contain the smallest possible amount of air-fuel mixture, previously placed under the lowest possible pressure.

이와 같이, 이러한 분산이 메인 로드를 점화시키기 위해 파일럿 로드의 특정 효율을 감소시키며, 단지 상기 파일럿 로드의 질량을 증가시킴으로써 상쇄될 수 있기 때문에 파일럿 로드가 점화 전에 메인 로드에 분산되는 것을 가능한 많이 피하는 것이 필요하며, 이것은 스파크 점화 엔진의 연료 효율을 잃어가며 행해진다. As such, it is best to avoid as much as possible the pilot rod dispersion into the main rod prior to ignition, as this dispersion reduces the specific efficiency of the pilot rod to ignite the main load and can be counteracted simply by increasing the mass of the pilot rod. This is done at the cost of losing the fuel efficiency of the spark ignition engine.

분산은 특히 메인 로드의 것보다 반드시 큰 압력하에서 상기 파일럿 로드의 주입을 수행하기 위해 프리챔버에 파일럿 로드를 도입하는 주입기에 의해 요구된 시간으로부터 기인한다.The dispersion results in particular from the time required by the injector to introduce the pilot rod into the prechamber to carry out injection of the pilot rod under necessarily greater pressure than that of the main rod.

파일럿 로드의 주입 압력이 대략 일정한 채로 있는 반면 메인 로드의 압력은 그의 상사점(Top Dead Center)을 향해 스파크 점화 엔진의 피스톤의 상승을 따르는 그의 압축 효과하에 증가한다는 것에 또한 유의해야 한다. 파일럿 로드의 주입의 시작은 그러므로 상기 주입의 끝보다 큰 차동 압력하에서 발생한다. 그 결과, 주입기에 의한 파일럿 로드의 구성 가스의 토출 속도는 주입의 끝에서보다 주입의 시작에서 더 크다.It should also be noted that while the injection pressure of the pilot rod remains approximately constant, the pressure of the main rod increases under its compression effect following the rise of the piston of the spark ignition engine towards its Top Dead Center. The beginning of injection of the pilot rod therefore occurs under a greater differential pressure than the end of said injection. As a result, the discharge rate of the constituent gas of the pilot rod by the injector is greater at the beginning of injection than at the end of injection.

파일럿 로드의 주입 전에, 프리챔버에서의 압력은 엔진의 압축 챔버에서 우세한 것보다 낮다. 메인 로드의 부분은 그러므로 상기 로드가 압축됨에 따라 상기 프리챔버로 먼저 들어간다.Before injection of the pilot rod, the pressure in the prechamber is lower than that prevailing in the compression chamber of the engine. A portion of the main rod therefore enters the prechamber first as the rod is compressed.

그 후, 주입기는 높은 EGR 함량을 가지며 상기 프리챔버에 이전에 도입된 메인 로드의 부분과 혼합하는 프리챔버에 파일럿 로드를 주입한다.The injector then injects a pilot rod into the prechamber which has a high EGR content and mixes with the portion of the main rod previously introduced into the prechamber.

상기 부분으로 인한 과잉 가스 질량은 그 후 파일럿 로드의 일부분과 프리챔버 밖으로 배출되며, 이것은 프리챔버 안에서 및 밖에서 높은 EGR 함량 가스와 혼합된다.The excess gas mass due to this part is then discharged from a portion of the pilot rod and out of the prechamber, where it mixes with the high EGR content gas in and out of the prechamber.

공기, 연료 및 EGR로 그에 따라 구성된 혼합물의 인화성은 그러므로 반드시 프리챔버의 체적에서 및 프리챔버 밖에서 균일하다. 가능한 빨리 점화시키기 위한 파일럿 로드의 효과성은 따라서 메인 로드를 점화시키기 위한 고온 가스 토치의 효율처럼 감소된다. The flammability of the mixture thus composed of air, fuel and EGR is therefore necessarily uniform in the volume of the prechamber and outside the prechamber. The effectiveness of the pilot rod to ignite as quickly as possible is thus reduced, as is the effectiveness of the hot gas torch to ignite the main rod.

효율에서의 이러한 감소는 파일럿 로드의 공기 및 연료 질량에서의 증가에 의해서만 상쇄될 수 있으며, 이것은 스파크 점화 엔진의 전체 에너지 효율을 잃어가며 발생한다.This reduction in efficiency can only be offset by an increase in the air and fuel mass of the pilot load, which comes at the expense of the overall energy efficiency of the spark ignition engine.

이상적으로, 그러므로 어떤 수를 써서라도 상기 파일럿 로드의 점화 전에 메인 로드에서 파일럿 로드를 분산시키는 것이 회피되어야 한다.Ideally, it should therefore be avoided at all costs to divert the pilot rod from the main rod prior to ignition of said pilot rod.

이것은 특허 번호 FR 2 986 564에 의해 설명된 디바이스를 개선하는 것이 매우 유리할 것이라는 사실에 어떠한 방식으로도 의문을 제기하지 않는다. 실제로, 상기 디바이스는 매우 높은 레벨의 냉각된 EGR에서 연소를 초기화하는데 및 메인 로드에 포함된 연료의 대략 50퍼센트의 부분이 탈 때까지 상기 연소를 전개하는데 효과적이었다. This does not in any way question the fact that it would be very advantageous to improve the device described by patent number FR 2 986 564. In practice, the device was effective in initiating combustion at very high levels of cooled EGR and allowing the combustion to develop until approximately 50 percent of the fuel contained in the main load was burned.

목표는 상기 연료의 적어도 90 또는 100퍼센트의 부분이 탈 때까지 상기 연소를 매우 빠르게 전개시키기 위한 능력을 디바이스에 제공하는 것일 것이다.The goal would be to provide the device with the ability to develop the combustion very rapidly until at least 90 or 100 percent of the fuel is burned.

이전에 언급된 바와 같이, 이것은 미국 특허 제4,319,552호에 의해 제안된 바와 같이, 그러나 이러한 상기 프리챔버의 악명 높은, 가능하게는 심각하게 손상한, 결함을 피하는 것이 가능하다고 하면, 프리챔버에 의해 달성될 수 있다. 이를 위해, "고온 볼"처럼 거동하는 것을 피하고, 파일럿 로드가 메인 챔버에서 분산되는 것을 방지하며, 상기 파일럿 로드를 압축하기 위해 요구된 에너지의 양을 제한하는 것을 피하면서, 동일한 점화 효율을 유지하는 것을 포함하는, 상기 프리챔버의 효과성을 상당히 개선하는 것이 필요하다.As previously mentioned, this is achieved by a prechamber, as suggested by US Pat. No. 4,319,552, but provided that it is possible to avoid the notorious, and possibly seriously damaging, defects of the prechamber. It can be. To this end, it maintains the same ignition efficiency while avoiding behaving like a "hot ball", preventing the pilot rod from dissipating in the main chamber, and limiting the amount of energy required to compress the pilot rod. There is a need to significantly improve the effectiveness of the prechamber, including:

이들 목표 모두는 - 특정한 실시예에 따르면 - 다음을 허용하는 본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버에 의해 처리된다:All of these goals are addressed by the valve ignition prechamber according to the invention which - according to a particular embodiment - allows:

Figure 112019075796491-pct00001
돌출 돔이 과도한 온도가 되고 메인 로드의 의도하지 않은 자기-점화를 야기할 가능성이 있는 핫스팟이 되는 것을 방지하기 위해, 상기 돔에서의 홀을 통해 그리고 상기 가스가 토출되는 고온 가스의 통로의 수를 대략 3으로 나눔으로써 달성된, 프리챔버에 의해 노출된 상기 돔이 겪는 열적 로드를 크게 감소시키는 것;
Figure 112019075796491-pct00001
To prevent the protruding dome from becoming a hotspot where temperatures can become excessive and potentially cause unintentional self-ignition of the main rod, the number of passages for hot gas through which the gas is discharged and through the hole in the dome is increased. Significantly reducing the thermal load experienced by the dome exposed by the prechamber, achieved by dividing by approximately 3;

EGR로 강하게 희석된 메인 로드의 연소의 초기화를 위해서뿐만 아니라, 또한 상기 메인 로드의 모두가 탈 때까지 상기 연소의 급속한 전개를 위해 필요한 파일럿 로드의 질량 및 압력을 최소화하는 것; minimizing the mass and pressure of the pilot rod required not only for initiation of combustion of the main rod, which is strongly diluted with EGR, but also for rapid development of the combustion until all of the main rod is burned;

프리챔버에서 상기 파일럿 로드의 주입 동안 메인 로드의 파일럿 로드의 분산을 피하는, 이러한 마지막 목표를 달성하는 것. To achieve this last goal, avoiding dispersion of the pilot rod of the main rod during injection of the pilot rod in the prechamber.

이들 목표 모두를 달성하기 위해, 본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버는,To achieve all of these goals, the valve ignition prechamber according to the present invention,

돌출 돔에서 제공된 홀을 통해 그리고 상기 프리챔버가 상기 챔버와 연통하는 고온 가스의 원치않는 왔다 갔다를 피하기 위해 그 안에서 우세한 압력이 연소실에서 우세한 것보다 낮을 때 프리챔버를 폐쇄하여 유지하는 것; keeping the prechamber closed when the pressure prevailing therein is lower than that prevailing in the combustion chamber to avoid unwanted coming and going of hot gases through holes provided in the protruding dome and with which said prechamber communicates with said chamber;

상기 주입이 상기 파일럿 로드의 가스가 메인 로드의 가스와 혼합할 수 없는 밀폐된 공간에서 발생하도록 파일럿 로드의 주입 시간의 대부분 동안 프리챔버를 폐쇄하여 유지하는 것; keeping the prechamber closed for most of the injection time of the pilot rod so that the injection occurs in a closed space where the gas of the pilot rod cannot mix with the gas of the main rod;

돌출 돔에서 홀을 통해 고온 가스의 높은 압력 및 토출 속도를 유지하는 동안 파일럿 로드의 질량 및 주입 압력을 낮추는 것을 허용한다. It allows lowering the mass and injection pressure of the pilot rod while maintaining high pressure and discharge velocity of hot gas through the hole in the protruding dome.

밸브 점화 프리챔버는 자동차를 포함하여, 그것이 의도되는 대부분의 용도의 경제적 제약과 호환 가능한 채로 두기 위해 대량 생산하기에 저렴하도록 설계된다.Valve ignition prechambers are designed to be inexpensive to mass produce in order to remain compatible with the economic constraints of most applications for which they are intended, including automotive.

본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버는 유형이 무엇이든, 소비하는 연료가 기체, 액체 또는 고체 무엇이든 그리고 메인 로드가 냉각된 EGR로, 임의의 천연의 중성 가스 무엇이든, 또는 산소 또는 임의의 다른 연소제가 풍부한 가스로 희석되는지 아닌지, 임의의 스파크 점화 회전식 또는 선형 내연 기관에 적용될 수 있다는 것이 이해된다.The valve ignition prechamber according to the invention may be of any type, whatever the fuel consumed is gaseous, liquid or solid, and the main load may be cooled EGR, any natural neutral gas, or oxygen or any other combustion. It is understood that it can be applied to any spark ignition rotary or linear internal combustion engine, whether diluted with rich gas or not.

본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버에 의해 수용되는 파일럿 로드는 스파크 점화 엔진의 메인 로드를 구성하는 연료 및/또는 연소제와 상이한 연료 및/또는 연소제를 포함할 수 있다는 것이 또한 이해된다.It is also understood that the pilot rod received by the valve ignition prechamber according to the invention may comprise a different fuel and/or combustion agent than the fuel and/or combustion agent that constitutes the main rod of the spark ignition engine.

본 발명의 다른 특징은 설명에서 그리고 주된 청구항으로부터 직접 또는 간접적으로 종속하는, 종속 청구항에서 설명되었다.Other features of the invention have been described in the description and in dependent claims, which are directly or indirectly dependent from the main claim.

본 발명에 따른 점화 프리챔버 밸브는 메인 로드가 탈 수 있는 연소실을 형성하기 위해 실린더를 덮는 실린더 헤드를 포함하는 내연 기관을 위해 제공되며, 상기 프리챔버는,An ignition prechamber valve according to the present invention is provided for an internal combustion engine comprising a cylinder head covering a cylinder to form a combustion chamber in which the main rod can burn, the prechamber comprising:

한편으로, 상기 실린더 헤드에 배열되며 적층 덕트에 의해 상기 연소실에 연결되고 다른 한편으로 압축 수단에 의해 이전에 가압된 파일럿 로드를 적층 공동부(lamination cavity)에 직접 또는 간접적으로 주입할 수 있는 적층 주입기를 수용하는 적어도 하나의 적층 공동부로서, 상기 로드는 스파크에 의해 쉽게 불에 잘 타는 연소제/AF 연료 혼합물로 이루어지는, 상기 적어도 하나의 적층 공동부; A lamination injector arranged on the one hand in the cylinder head and connected to the combustion chamber by a lamination duct and on the other hand capable of directly or indirectly injecting a pilot rod previously pressurized by compression means into the lamination cavity. at least one stacked cavity receiving a , wherein the rod is made of a combustible/AF fuel mixture that is easily ignited by a spark;

상기 적층 공동부 쪽으로 개방되며 상기 파일럿 로드를 점화시킬 수 있는 점화 수단; Ignition means open toward the lamination cavity and capable of igniting the pilot rod;

상기 적층 덕트의 전부 또는 부분을 폐쇄할 수 있고, 한편으로, 상기 적층 공동부에서 우세한 가스의 압력을 겪는 공동부 측면, 다른 한편으로 상기 연소실에서 우세한 가스의 압력을 겪는 챔버 측면을 노출시키는 적층 밸브로서, 가스 압력의 효과하에 상기 덕트에 관하여, 상기 적층 공동부에서 우세한 압력이 상기 연소실에서 우세한 압력보다 낮을 때 상기 적층 공동부를 향해, 또는 상기 챔버에서의 압력이 상기 적층 공동부에서의 압력보다 낮을 때 상기 챔버를 향해 바뀔 수 있는, 상기 적층 밸브; A lamination valve that can close all or part of the lamination duct and expose, on the one hand, the cavity side experiencing the pressure of the gases prevailing in the lamination cavity, and, on the other hand, the chamber side experiencing the pressure of the gases prevailing in the combustion chamber. With respect to the duct under the effect of gas pressure, towards the stack cavity when the pressure prevailing in the stack cavity is lower than the pressure prevailing in the combustion chamber, or when the pressure in the chamber is lower than the pressure in the stack cavity. When the stacking valve can be turned towards the chamber;

상기 적층 공동부에 가장 가까운 적층 밸브의 위치를 결정하는 적어도 하나의 공동부 측 밸브 정지부(cavity side valve stop); at least one cavity side valve stop that determines the position of the stack valve closest to the stack cavity;

상기 연소실에 가장 가까운 적층 밸브의 위치를 결정하는 적어도 하나의 챔버 측 밸브 정지부를 포함한다. and at least one chamber side valve stop that determines the position of the stack valve closest to the combustion chamber.

본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버는, 연소실에 가장 가깝게 배치될 때 보다 넓은 섹션 상에서 상기 덕트를 개방하는 동안 적층 공동부에 가장 가까울 때 적층 덕트의 전부 또는 부분을 폐쇄하는 적층 밸브를 포함한다.The valve ignition prechamber according to the invention comprises a lamination valve that closes all or part of the lamination duct when closest to the lamination cavity while opening said duct on a wider section when disposed closest to the combustion chamber.

본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버는 상기 적층 덕트에 또는 상기 덕트의 어느 한 단부에 배열된 밸브 폐쇄 시트로 이루어진 공동부 측 밸브 정지부를 포함하며, 상기 시트는 상기 주변부에 그리고/또는 상기 적층 밸브의 단부에 위치된 공동부 측 밸브 베어링 표면과 협력한다.The valve ignition prechamber according to the invention comprises a cavity side valve stop consisting of a valve closing seat arranged in the laminated duct or at one end of the duct, the seat being located in the periphery and/or in the laminated valve. It cooperates with the cavity side valve bearing surface located at the end.

본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버는 그들이 서로 접촉할 때 밀봉부(seal)를 생성하는 밸브 폐쇄 시트 및 공동부 측 밸브 시트를 포함하며, 상기 밀봉부는 연소실에서 우세한 압력이 적층 공동부에서 우세한 압력보다 클 때 임의의 가스가 상기 접촉 시에 통과하는 것을 방지한다.The valve ignition prechamber according to the invention comprises a valve closure seat and a cavity side valve seat which when they come into contact with each other create a seal wherein the pressure prevailing in the combustion chamber is greater than the pressure prevailing in the laminated cavity. When large, it prevents any gas from passing through upon contact.

본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버는 적층 덕트에 또는 상기 덕트의 어느 한 단부에 배열된 밸브 개방 시트로 이루어진 챔버 측 밸브 정지부를 포함하며, 상기 시트는 주변부에 그리고/또는 상기 적층 밸브의 단부에 위치된 챔버 측 밸브 베어링 표면과 협력한다.A valve ignition prechamber according to the invention comprises a chamber side valve stop consisting of a valve opening seat arranged in a stacked duct or at one end of said duct, said seat being located at the periphery and/or at an end of said stacked valve. cooperates with the valve bearing surface on the chamber side.

본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버는 임의의 가스가 상기 접촉 시에 통과하는 것을 방지하도록 그들이 서로 접촉할 때 밀봉부를 생성하는 밸브 개방 시트 및 챔버 측 밸브 시트를 포함한다.A valve ignition prechamber according to the present invention includes a valve opening seat and a chamber side valve seat that create a seal when they contact each other to prevent any gases from passing upon said contact.

본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버는 적층 덕트에서 대략 중심에 있게, 및 상기 덕트에 대하여 상기 밸브의 축방향 위치가 무엇이든, 대략 상기 덕트와 동일한 종방향 배향으로 상기 밸브를 유지하는 가이딩 수단을 그의 주변부에 포함하는 적층 밸브를 포함한다.The valve ignition prechamber according to the invention comprises guiding means for maintaining the valve approximately centered in the stacked duct and in approximately the same longitudinal orientation as the duct, whatever the axial position of the valve with respect to the duct. and a laminated valve comprising its periphery.

본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버는, 밸브 개방 시트 및 챔버 측 밸브 베어링 표면이 서로 접촉할 때, 적층 밸브는 한편으로, 적층 공동부와, 다른 한편으로, 적어도 하나의 가스 토출 홀을 통해 연소실과 동시에 연통하는 토치 점화 프리챔버를 적층 덕트와 함께 형성한다는 것을 제공한다.The valve ignition prechamber according to the present invention is such that when the valve opening seat and the chamber side valve bearing surface are in contact with each other, the laminated valve is connected, on the one hand, to the laminated cavity and, on the other hand, to the combustion chamber through at least one gas discharge hole. and simultaneously forming a communicating torch ignition prechamber with the laminated duct.

본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버는 적층 밸브가 원형 주변부를 가지며 상기 프리챔버에서 낮은 반경 방향 간격으로 수용되는 동안, 실린더형인 토치 점화 프리챔버의 내부 주변 벽을 포함한다.The valve ignition prechamber according to the invention comprises an inner peripheral wall of the torch ignition prechamber that is cylindrical, while a stacked valve has a circular perimeter and is received at a low radial clearance in the prechamber.

본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버는 토치 점화 프리챔버를 수용하며 가스 토출 홀이 개방되는 돌출된 토출 돔의 형태로 연소실로 돌출되어 개방되는 적층 덕트를 포함한다.The valve ignition prechamber according to the present invention accommodates the torch ignition prechamber and includes a laminated duct that protrudes and opens into the combustion chamber in the form of a protruding discharge dome through which a gas discharge hole is opened.

본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버는 돌출된 토출 돔에 배열되는 밸브 개방 시트를 포함한다.The valve ignition prechamber according to the invention includes a valve opening seat arranged on a protruding discharge dome.

본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버는 적층 밸브가 연소실에 가깝게, 다시 말해서 협력하는 챔버 측 밸브 정지부 부근에 또는 심지어 접촉하여 배치될 때, 상기 밸브는 연소실과 적층 공동부를 연결하는 적어도 하나의 가스 토출 홀을 노출시키는 것을 제공한다.The valve ignition prechamber according to the invention is such that when the stack valve is arranged close to the combustion chamber, that is to say near or even in contact with the cooperating chamber side valve stop, said valve discharges at least one gas connecting the combustion chamber and the stack cavity. Provides for exposing the hole.

본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버는 적층 공동부의 내부 체적의 전부 또는 부분을 가로지르며 그 몸체가 상기 내부 체적과 천공된 연결 튜브의 안쪽을 연결하는 적어도 하나의 반경 방향 슬롯에 의해 반경 방향으로 가로질러지는 상기 튜브의 제1 단부를 폐쇄하는 반면, 상기 튜브의 제2 단부가 적층 덕트 및 적층 밸브를 수용하며, 상기 스파크 플러그의 중심 전극 및 접지 전극이 천공된 연결 튜브 안에 수용되는 점화 스파크 플러그로 이루어진 점화 수단을 포함한다.The valve ignition prechamber according to the invention traverses all or part of the internal volume of the laminated cavity and its body is radially transversely formed by at least one radial slot connecting said internal volume with the inside of a perforated connecting tube. consisting of an ignition spark plug that closes the first end of the tube, while the second end of the tube receives a laminated duct and a laminated valve, and the center and ground electrodes of the spark plug are received in a perforated connecting tube. Contains means of ignition.

본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버는 공기역학 돔을 노출시키는 공동부 측면을 포함한다.The valve ignition prechamber according to the invention includes a cavity side exposing an aerodynamic dome.

본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버는 점화 스파크 플러그에 포함된 중심 전극을 향하는 접지 전극을 형성하는 공동부 측면을 포함하며, 점화 스파크 플러그는 점화 수단을 구성한다.The valve ignition prechamber according to the invention includes a cavity side forming a ground electrode facing a central electrode contained in an ignition spark plug, the ignition spark plug constituting an ignition means.

본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버는, 그의 중심에서보다, 공동부 측 밸브 베어링 표면 및 챔버 측 밸브 베어링 표면을 수용하는, 그의 주변부에서 축방향으로 더 두꺼운 적층 밸브를 포함한다.The valve ignition prechamber according to the invention comprises a stacked valve that is axially thicker at its periphery than at its center, receiving cavity side valve bearing surfaces and chamber side valve bearing surfaces.

비-제한적인 예로서 제공된, 수반한 도면을 참조하여 이어지는 설명은 본 발명, 그것이 제공할 가능성이 있는 특징 및 이득을 보다 잘 이해하도록 도울 것이다:
도 1은 내연 기관의 실린더 헤드에 설치될 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버의 개략적인 단면도이며, 적층 밸브는 적층 밸브에 포함된 공동부 측 밸브 베어링 표면이 그것이 협력하는 밸브 폐쇄 시트와 접촉할 때 적층 덕트를 완전히 폐쇄할 수 있는 반면, 상기 적층 밸브는 상기 밸브가 그의 챔버 측 밸브 정지부에 기초할 때 돌출된 토출 돔에 수용되는 토치 점화 프리챔버를 형성한다.
도 3 내지 도 8은 본 발명에 따른 그리고 도 2에 도시된 특정한 구성에 따른 밸브 점화 프리챔버의 개략적인 섹션에서의 부분 클러즈-업 뷰이며, 상기 클로즈-업 뷰는 상기 프리챔버의 동작의 다양한 위상(phase)을 예시한다.
도 9는 반경 방향 슬롯에 의해 가로지르는 반경 방향으로 천공된 연결 튜브가 부가되는 도 2에 도시된 메인 특징을 통합한 본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버의 개략적인 단면도이며, 상기 튜브는 적층 공동부의 내부 체적을 통과하며 점화 스파크 플러그와 일체형인 반면, 적층 밸브의 공동부 측면은 상기 스파크 플러그에 포함된 중심 전극을 향하는 접지 전극을 형성한다.
도 10은 본 발명에 따른 및 도 9에 도시된 실시예에 따른 밸브 점화 프리챔버의 3-차원 뷰이다.
도 11은 본 발명에 따른 및 도 9에 도시된 변형 실시예에 따른 밸브 점화 프리챔버의 분해된 종방향 섹션에서의 3-차원 뷰이다.
도 12는 본 발명에 따른 그리고 도 9에 도시된 대안적인 실시예에 따른 밸브 점화 프리챔버의 확대된 3-차원 뷰이다.
The following description, taken in conjunction with the accompanying drawings, which are given by way of non-limiting example, will help you better understand the invention and the features and benefits it is likely to offer:
Figure 1 is a schematic cross-sectional view of a valve ignition prechamber according to the invention as it may be installed in a cylinder head of an internal combustion engine.
Figure 2 is a schematic cross-sectional view of a valve ignition prechamber according to the present invention, the laminated valve being capable of completely closing the laminated duct when the cavity side valve bearing surface included in the laminated valve contacts the valve closing seat with which it cooperates; On the other hand, the stacked valve forms a torch ignition prechamber that is received in the protruding discharge dome when the valve rests on its chamber side valve stop.
3 to 8 are partial close-up views in a schematic section of a valve ignition prechamber according to the invention and according to the specific configuration shown in FIG. 2, the close-up views showing the operation of the prechamber. Various phases are illustrated.
Figure 9 is a schematic cross-sectional view of a valve ignition prechamber according to the invention incorporating the main features shown in Figure 2 with the addition of a radially perforated connecting tube transversely traversed by radial slots, said tube being located in the laminated cavity; While passing through the internal volume and being integral with the ignition spark plug, the cavity side of the laminated valve forms a ground electrode directed towards the center electrode contained in the spark plug.
Figure 10 is a three-dimensional view of a valve ignition prechamber according to the invention and according to the embodiment shown in Figure 9;
Figure 11 is a three-dimensional view in an exploded longitudinal section of a valve ignition prechamber according to the invention and according to the variant embodiment shown in Figure 9;
Figure 12 is an enlarged three-dimensional view of a valve ignition prechamber according to the present invention and an alternative embodiment shown in Figure 9;

도 1 내지 도 12는 밸브 점화 프리챔버(1), 이의 구성요소의 다양한 세부사항, 이의 변형, 및 이의 액세서리를 도시한다.1 to 12 show the valve ignition prechamber 1, various details of its components, modifications thereof, and accessories thereof.

도 1에서 밸브 점화 프리챔버(1)는 메인 로드(30)가 연소될 수 있는 연소실(5)을 피스톤(31)과 함께 형성하기 위해 실린더(4)를 덮는 실린더 헤드(3)를 포함하는 내연 기관(2)을 위해 특별히 설계된다는 것을 도시하였다.In Figure 1, the valve ignition prechamber 1 is an internal combustion engine comprising a cylinder head 3 that covers the cylinder 4 to form with a piston 31 a combustion chamber 5 in which the main rod 30 can combust. It is shown that it is designed specifically for the organ 2.

본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버(1)는, 한편으로 실린더 헤드(3)에 배열되며 적층 덕트(7)에 의해 연소실(5)에 연결되고 다른 한편으로 압축 수단(10)에 의해 이전에 압축된 파일럿 로드(9)를 적층 공동부(6)에 직접 또는 간접적으로 주입할 수 있는 적층 주입기(8)를 수용하는 적어도 하나의 적층 공동부(6)를 포함한다는 것이 도 1 내지 도 12에서 주지될 것이다.The valve ignition prechamber (1) according to the invention is, on the one hand, arranged in the cylinder head (3) and connected to the combustion chamber (5) by a laminated duct (7) and, on the other hand, previously compressed by compression means (10). 1 to 12 that it includes at least one stack cavity 6 which accommodates a stack injector 8 capable of directly or indirectly injecting a pilot rod 9 into the stack cavity 6. It will be.

본 발명에 따르면, 파일럿 로드(9)는 스파크에 의해 쉽게 불에 타는 연소제-AF 연료 혼합물로 이루어진다. According to the invention, the pilot rod 9 consists of a combustion agent-AF fuel mixture that is easily ignited by a spark.

도 1, 도 2 및 도 9는 본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버(1)에 포함되며 주입기 유출구 덕트(28)를 통해 파일럿 로드(9)를 적층 공동부(6)에 직접 또는 간접적으로, 주입할 수 있는 적층 주입기(8)를 도시한다.1, 2 and 9 are shown in the valve ignition prechamber 1 according to the invention, wherein the pilot rod 9 is injected directly or indirectly into the lamination cavity 6 via the injector outlet duct 28. A stacked injector (8) capable of doing this is shown.

적층 주입기(8)는 제한 없이 임의의 유형일 수 있으며, 상기 로드(9)에 포함된 연소제-AF 연료 혼합물이 가스 또는 액체의 또 다른 주입기의 가능한 도움으로, 또는 그 자체로서 알려진 카뷰레터의 도움으로, 상기 적층 주입기(8)의 위쪽에 또는 아래쪽에 형성되는지에 관계없이, 무엇이든 임의의 동작 절차에 의해 파일럿 로드(9)를 적층 공동부(6)에 도입할 수 있는 임의의 디바이스로 이루어질 수 있다. The stacking injector 8 can be of any type without limitation, allowing the combustion agent-AF fuel mixture contained in said rod 9 to be converted, possibly with the aid of another injector of gas or liquid, or with the aid of a carburetor known as such. , can be made of any device capable of introducing the pilot rod 9 into the stack cavity 6 by any operating procedure, regardless of whether it is formed above or below the stack injector 8. there is.

또한, 적층 공동부(6) 및 적층 덕트(7)는 유리하게는 그 자체로서 알려진 내화 재료로 코팅되거나, 또는 상기 재료로 만들어질 수 있다. 대안적으로, 구성요소(6, 7)와 상기 실린더 헤드(3) 사이에서 열 교환을 제한하기 위해, 에어 갭이 한편으로는 적층 공동부(6)의 적어도 일부분 및/또는 적층 덕트(7)와, 다른 한편으로 이들 구성요소(6, 7)를 수용하는 실린더 헤드(3) 사이에 남겨질 수 있다. Furthermore, the laminated cavity 6 and the laminated duct 7 can advantageously be coated with, or made of, a refractory material known per se. Alternatively, in order to limit heat exchange between the components 6 , 7 and the cylinder head 3 , an air gap is formed on the one hand by at least a part of the lamination cavity 6 and/or by the lamination duct 7 and, on the other hand, can be left between the cylinder head 3 which houses these components 6, 7.

본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버(1)는 적층 공동부(6) 쪽으로 개방되며 파일럿 로드(9)를 점화시킬 수 있는 점화 수단(11)을 포함하며, 상기 수단(11)은 가능하게는 그 자체로서 알려진 점화 스파크 플러그(12)로 이루어진다는 것을 또한 도 1 내지 도 12에서 알 수 있다.The valve ignition prechamber (1) according to the invention opens towards the lamination cavity (6) and comprises ignition means (11) capable of igniting the pilot rod (9), which means (11) may be It can also be seen from Figures 1 to 12 that it consists of an ignition spark plug 12, known per se.

본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버(1)는 적층 덕트(7)의 전부 또는 부분을 폐쇄할 수 있으며 한편으로, 적층 공동부(6)에서 유세한 가스의 압력을 겪는 공동부 측면(14), 및 다른 한편으로 연소실(11)에서 우세한 가스의 압력을 겪는 챔버 측면(15)을 노출시키는 적층 밸브(13)를 포함한다는 것이 도 1 내지 도 12에서 또한 주지된다. The valve ignition prechamber (1) according to the invention can close all or part of the stacked duct (7) and, on the other hand, has a cavity side (14) that experiences the pressure of the gas flowing in the stacked cavity (6); and on the other hand a stacked valve 13 which exposes the chamber side 15 which experiences the pressure of the gases prevailing in the combustion chamber 11 .

상기 적층 밸브(13)는, 가스의 압력의 효과하에서 적층 덕트(7)에 관하여, 적층 공동부에서의 상기 압력이 상기 연소실(5)에서 우세한 압력보다 낮을 때 적층 공동부(6)를 향해, 또는 챔버 내에서 우세한 압력이 적층 공동부(6)에서 우세한 압력보다 낮을 때 상기 연소실(5)을 향해 바뀔 수 있다는 것에 유의해야 한다.The stack valve (13) is directed, with respect to the stack duct (7), under the effect of the pressure of the gas, towards the stack cavity (6) when the pressure in the stack cavity is lower than the pressure prevailing in the combustion chamber (5). Alternatively, it should be noted that the pressure prevailing in the chamber can be turned towards the combustion chamber (5) when it is lower than the pressure prevailing in the stack cavity (6).

적층 밸브(13)는, 동작의 임의의 유리한 또는 원하는 모드로서 해석될 수 없는, 중력 또는 가속도의 효과하에서 적층 덕트(7)에서 또한 움직일 수 있다는 것이 주지될 것이다.It will be noted that the stacked valve 13 may also move in the stacked duct 7 under the effects of gravity or acceleration, which cannot be interpreted as any advantageous or desired mode of motion.

적층 밸브(13)는 내온도성 초합금으로 만들어질 수 있으며 가능한 가벼운 채로 있거나, 또는 실리콘 탄화물과 같은 세라믹 재료일 수 있다는 것이 강조될 수 있다.It may be emphasized that the laminated valve 13 can be made of a temperature-resistant superalloy, remaining as light as possible, or it can be a ceramic material such as silicon carbide.

방금 설명된 것 외에, 본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버(1)는 적층 공동부(6)에 가장 가까운 적층 밸브(13)의 위치를 결정하는 적어도 하나의 공동부 측 밸브 정지부(16)를 포함한다는 것이 주지될 것이다. 이것은 특히 도 3 내지 도 8에서 가시적이다.In addition to what has just been described, the valve ignition prechamber (1) according to the invention has at least one cavity-side valve stop (16) which determines the position of the stacked valve (13) closest to the stacked cavity (6). It will be noted that it includes This is especially visible in Figures 3 to 8.

또한, 본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버(1)는 연소실(5)에 가장 가까운 적층 밸브(13)의 위치를 결정하는 적어도 하나의 챔버 측 밸브 정지부(17)를 포함한다.Additionally, the valve ignition prechamber 1 according to the invention includes at least one chamber-side valve stop 17 that determines the position of the stacked valve 13 closest to the combustion chamber 5 .

본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버(1)의 변형으로서, 적층 밸브(13)는 연소실(5)에 가장 가깝게 배치될 때 보다 넓은 섹션을 통해 상기 덕트(7)를 개방하는 동안 적층 공동부(6)에 가장 가까울 때 적층 덕트(7)의 전부 또는 부분을 폐쇄할 수 있다는 것이 주지될 것이다.In a variant of the valve ignition prechamber 1 according to the invention, the lamination valve 13, when placed closest to the combustion chamber 5, opens the duct 7 through a wider section while the lamination cavity 6 It will be noted that all or part of the stacked duct 7 can be closed when closest to ).

특히 도 3 내지 도 8에서, 공동부 측 밸브 정지부(16)는 적층 덕트(7)에 또는 상기 덕트(7)의 어느 한 단부에 제공된 밸브 폐쇄 시트(18)로 이루어질 수 있으며, 상기 시트(18)는 주변부에 그리고/또는 적층 밸브(13)의 단부에 위치된 공동부 측 밸브 베어링 표면(19)과 협력한다는 것이 주지될 것이다.In particular in FIGS. 3 to 8 , the cavity side valve stop 16 may consist of a valve closing seat 18 provided in the laminated duct 7 or at either end of the duct 7, said seat ( It will be noted that the 18) cooperates with the cavity side valve bearing surface 19 located at the periphery and/or at the end of the stacked valve 13.

밸브 폐쇄 시트(18) 및 공동부 측 밸브 베어링 표면(19)은 그들이 서로 접촉할 때 밀봉부를 생성하며, 상기 밀봉부는 연소실(5)에서 우세한 압력이 적층 공동부(6)에서 우세한 압력보다 클 때 임의의 가스가 상기 접촉 시에 통과하는 것을 방지한다는 것에 또한 유의해야 한다.The valve closing seat 18 and the cavity side valve bearing surface 19 create a seal when they contact each other, which seal is formed when the pressure prevailing in the combustion chamber 5 is greater than the pressure prevailing in the stacked cavity 6. It should also be noted that this prevents any gas from passing through upon contact.

또 다른 변형으로서, 챔버 측 밸브 정지부(17)는 적층 덕트(7)에서 또는 상기 덕트(7)의 어느 한 단부에 제공된 밸브 개방 시트(20)로 이루어질 수 있으며, 상기 시트(32)는 주변부에 그리고/또는 적층 밸브(13)의 단부에 위치된 챔버 측 밸브 베어링 표면(21)과 협력한다.As another variant, the chamber side valve stop 17 may consist of a valve opening seat 20 provided in the laminated duct 7 or at either end of the duct 7, the seat 32 being located at the periphery. and/or cooperate with the chamber side valve bearing surface 21 located at the end of the stacked valve 13.

이 경우에, 밸브 개방 시트(20) 및 챔버 측 밸브 베어링 표면(21)은 임의의 가스가 상기 접촉 시에 통과하는 것을 방지하기 위해 그들이 서로 접촉할 때 밀봉부를 생성할 수 있다.In this case, the valve opening seat 20 and the chamber side valve bearing surface 21 may create a seal when they contact each other to prevent any gases from passing upon said contact.

도 3 내지 도 8 및 도 12는, 적층 밸브(13)가, 적층 덕트(7)에서 대략 센터링되게 그리고 상기 덕트(7)에 대하여 상기 밸브(13)의 축방향 위치에 관계없이, 대략 상기 덕트(7)와 동일한 종방향 배향으로 상기 밸브(13)를 유지하는 가이드 수단(22)을 그의 주변부에 포함할 수 있다는 것을 분명히 도시한다.3 to 8 and FIG. 12 show that the stacked valve 13 is approximately centered in the stacked duct 7 and, regardless of the axial position of the valve 13 with respect to the duct 7, is positioned approximately in the duct. It is clearly shown that guide means 22 holding the valve 13 in the same longitudinal orientation as (7) can be included in its periphery.

도 2, 도 3, 도 6, 도 8 및 도 9에서, 밸브 개방 시트(20) 및 챔버 측 밸브 베어링 표면(21)이 서로 접촉할 때, 적층 밸브(13)는 한편으로 적층 공동부(6)와, 다른 한편으로 적어도 하나의 가스 토출 홀(24)을 통해 연소실(5)과 동시에 연통하는 토치 점화 프리챔버(23)를 적층 덕트(7)와 함께 형성할 수 있다는 것이 주지될 것이다.2, 3, 6, 8 and 9, when the valve opening seat 20 and the chamber side valve bearing surface 21 are in contact with each other, the laminated valve 13 is on the one hand laminated cavity 6 ) and, on the other hand, a torch ignition prechamber 23 in simultaneous communication with the combustion chamber 5 through at least one gas discharge hole 24 can be formed together with the laminated duct 7.

본 발명에 따른 점화 프리챔버 밸브(1)의 이러한 특정한 맥락에서, 토치 점화 프리챔버(23)의 내부 주변 벽은 실린더형일 수 있는 반면 적층 밸브(13)가 원형 주변부를 가지며 작은 반경 방향 간격이 상기 프리챔버(23)에 대하여 상기 밸브(13)의 위치에 관계없이 상기 밸브(13)와 상기 벽 사이에 남아있도록 상기 프리챔버(23)에 낮은 반경 방향 간격을 갖고 수용되며, 상기 작은 간격은 적층 공동부(6)와 연소실(5) 사이에서 가스의 통과의 속도를 늦추는 제한된 통로를 형성한다.In this specific context of the ignition prechamber valve 1 according to the invention, the inner peripheral wall of the torch ignition prechamber 23 may be cylindrical, while the laminated valve 13 has a circular perimeter and a small radial gap above. It is received with a low radial gap in the prechamber 23 such that it remains between the valve 13 and the wall regardless of the position of the valve 13 with respect to the prechamber 23, the small gap being laminated. Between the cavity (6) and the combustion chamber (5), a restricted passage is formed that slows down the passage of gases.

도 1 내지 도 12는, 본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버(1)의 특정한 실시예에 따르면, 적층 덕트(7)는 개방되며 토치 점화 프리챔버(23)를 수용하며 가스 토출 홀(24)이 개방되는 돌출된 토출 돔(25)의 형태로 연소실(5)로 돌출될 수 있다는 것을 보여준다.1 to 12 show that, according to a specific embodiment of the valve ignition prechamber 1 according to the invention, the laminated duct 7 is open and accommodates the torch ignition prechamber 23 and has a gas discharge hole 24. It is shown that it can protrude into the combustion chamber (5) in the form of an open, protruding discharge dome (25).

가스 토출 홀(24)은 대략 연소실(5)을 향해 배향되며 돌출된 토출 돔(25)의 주변부에서 대략 접선 방향으로 빠져나갈 수 있다는 것이 주지된다. 또한, 가스 토출 홀(24)의 기하학적 구조는 상기 오리피스(24)를 빠져나간 가스의 분출이 약간 방향성이거나, 또는 약간 확산되도록 설계되는지에 의존하여 달라질 수 있다. 예로서, 가스 토출 홀(24)은 실린더형, 원뿔형이거나, 또는 수렴 또는 발산을 형성할 수 있다.It is noted that the gas discharge hole 24 is oriented approximately towards the combustion chamber 5 and can exit approximately tangentially at the periphery of the protruding discharge dome 25 . Additionally, the geometry of the gas discharge hole 24 may vary depending on whether the jet of gas exiting the orifice 24 is designed to be slightly directional or slightly diffuse. By way of example, the gas discharge holes 24 may be cylindrical, conical, or form converging or diverging shapes.

유리하게는, 및 도 1 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 밸브 개방 시트(20)는 돌출된 토출 돔(25)에 배열될 수 있으며, 토출 돔은 마찰 방지 및/또는 들러붙지 않는 그리고/또는 그 자체로서 알려진 내화 재료로 코팅되거나, 또는 상기 재료로 만들어질 수 있다.Advantageously, and as shown in FIGS. 1 to 12 , the valve opening seat 20 may be arranged in a protruding discharge dome 25 , the discharge dome having an anti-friction and/or non-stick and/or It may be coated with, or made of, a refractory material known as such.

일반적으로, 적층 밸브(13)가 연소실(5)에, 다시 말해서 협력하는 챔버 측 밸브 정지부(17)의 부근에 또는 심지어 접촉하여 배치될 때, 상기 밸브(13)는 연소실(5)과 적층 공동부(6)를 연결하는 적어도 하나의 가스 토출 홀(24)을 노출시킬 수 있다는 것이 이해된다.In general, when the stacked valve 13 is arranged in the combustion chamber 5, that is to say in the vicinity or even in contact with the cooperating chamber side valve stop 17, the valve 13 is stacked with the combustion chamber 5. It is understood that at least one gas discharge hole 24 connecting the cavity 6 may be exposed.

도 9 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 점화 수단(11)은 적층 공동부(6)의 내부 체적의 전부 또는 부분을 통과하며 그의 몸체가 상기 내부 체적과 상기 튜브(26)의 내부를 연결하는 적어도 하나의 반경 방향 슬롯(27)에 의해 반경 방향으로 가로질러지는 천공된 연결 튜브(26)의 제1 단부를 폐쇄하는 스파크 플러그(12)로 이루어질 수 있는 반면, 상기 튜브(26)의 제2 단부는 적층 덕트(7) 및 적층 밸브(13)를 수용하며, 상기 스파크 플러그(12)의 중심 전극(40) 및 접지 전극(39)은 천공된 연결 튜브(26) 안에서 수용된다.9 to 12, the ignition means 11 passes through all or part of the internal volume of the laminated cavity 6 and its body connects this internal volume with the interior of the tube 26. It may consist of a spark plug (12) closing the first end of a perforated connecting tube (26) radially transverse by at least one radial slot (27), while the second end of the tube (26) The end receives the laminated duct 7 and the laminated valve 13, and the center electrode 40 and the ground electrode 39 of the spark plug 12 are received in the perforated connecting tube 26.

도 9 내지 도 12에서 천공된 연결 튜브(26)는 그것이 연장시키는 시트의 스파크 플러그(12)의 부분일 수 있다는 것에 유의해야 한다. 이 경우에, 스파크 플러그(12)는 그의 시트의 외부 실린더 면 상에 그리고/또는 그것이 연장시킨 천공된 연결 튜브(26)의 외부 실린더 면 상에 형성된 나사산에 의해 실린더 헤드(3)에 직접 나사결합된다.It should be noted that the perforated connecting tube 26 in FIGS. 9 to 12 may be part of the spark plug 12 of which it extends. In this case, the spark plug 12 is screwed directly into the cylinder head 3 by means of threads formed on the outer cylindrical side of its seat and/or on the outer cylindrical side of the perforated connecting tube 26 from which it extends. do.

대안적으로, 스파크 플러그(12)는 상기 튜브가 실린더 헤드(3)에 나사결합되는 동안 상기 튜브(26)에 나사결합될 수 있다. 모든 경우에서, 밀봉부는, 한편으로, 실린더 헤드(3)와, 스파크 플러그(12) 및/또는 천공된 연결 튜브(26) 사이에서, 다른 한편으로, 상기 스파크 플러그(12) 및 적층 덕트(7) 둘 다에서, 생성된다.Alternatively, the spark plug 12 may be screwed onto the tube 26 while the tube is screwed onto the cylinder head 3. In all cases, the seal is formed, on the one hand, between the cylinder head 3 and the spark plug 12 and/or the perforated connecting tube 26, and on the other hand between the spark plug 12 and the laminated duct 7. ) in both, is created.

도 9 내지 도 12는 공동부 측면(14)이, 특히, 상기 흐름에 대한 최소 가능한 저항을 제공하며 상기 흐름에서 최소 가능한 교란을 발생시킴으로써 가스의 흐름을 가스 토출 홀(들)(24)로 향하게 하도록 허용하는 공기 역학 돔(29)을 노출시킬 수 있다는 것을 보여준다. 9 to 12 show that the cavity side 14 directs the flow of gas to the gas discharge hole(s) 24, inter alia, by providing the least possible resistance to the flow and creating the least possible disturbance in the flow. It is shown that the aerodynamic dome (29) can be exposed allowing for

도 1 내지 도 12는, 본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버(1)의 특정한 실시예에 따르면, 공동부 측면(14)이 스파크 플러그(12)에 포함된 중심 전극(40)을 향하는 접지 전극(39)을 형성할 수 있고, 스파크 플러그는 점화 수단(11)을 구성하고, 고압 전류가 상기 중심 전극(40)으로부터 상기 접지 전극(39)으로 지나갈 때 상기 접지 전극(39)과 상기 중심 전극(40) 사이에 전기 아크가 형성될 수 있다는 것을 보여준다. 1 to 12 show, according to a specific embodiment of the valve ignition prechamber 1 according to the invention, the cavity side 14 facing the ground electrode (40) included in the spark plug 12. 39), the spark plug constitutes the ignition means 11, and when a high-voltage current passes from the center electrode 40 to the ground electrode 39, the ground electrode 39 and the center electrode ( 40) shows that an electric arc can be formed between

도 1 내지 도 12는 적층 밸브(13)가 그의 중심보다는, 공동부 측 밸브 베어링 표면(19) 및 챔버 측 밸브 베어링 표면(21)을 수용하는, 그의 주변부에서 축방향으로 더 두꺼울 수 있다는 것을 추가로 예시한다.1-12 add that the stacked valve 13 may be axially thicker at its periphery, which accommodates the cavity side valve bearing surface 19 and the chamber side valve bearing surface 21, than at its center. Example:

이러한 특성은 밸브 베어링 표면(19, 21)과 상기 베어링 표면(19, 21)이 협력하는 시트(18, 20) 사이에서의 접촉 시에 가능한 효과적으로 그의 냉각을 보장하면서, 상기 밸브(13)가 가능한 가장 가볍고 충격에 가능한 가장 강하도록 상기 밸브(13)의 중심으로부터 그의 주변부로 점진적으로 증가하는 반경 방향 두께를 상기 밸브(13)에 제공한다.These properties ensure that the valve 13 is cooled as effectively as possible upon contact between the valve bearing surfaces 19, 21 and the seats 18, 20 with which the bearing surfaces 19, 21 cooperate. The valve 13 is provided with a radial thickness that gradually increases from the center of the valve 13 to its periphery so as to be the lightest and most impact resistant possible.

발명의 동작 모드:Mode of operation of the invention:

본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버(1)의 동작 모드는 도 1 내지 도 12를 볼 때 쉽게 이해된다.The operating mode of the valve ignition prechamber 1 according to the present invention is easily understood when looking at FIGS. 1 to 12.

도 1에 도시된 본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버(1)의 적용의 비제한적인 예에 따르면, 상기 프리챔버(1)는 메인 로드(30)가 연소될 수 있는 연소실(5)을 피스톤(31)과 함께 형성하기 위해 실린더(4)를 덮는 실린더 헤드(3)를 포함하는 내연 기관(2)에서 구현된다는 것을 알 수 있다.According to a non-limiting example of the application of the valve ignition prechamber 1 according to the present invention shown in Figure 1, the prechamber 1 creates a combustion chamber 5 in which the main rod 30 can burn and a piston ( It can be seen that it is implemented in an internal combustion engine 2 comprising a cylinder head 3 covering the cylinder 4 to form together with 31).

피스톤(31)은 연결 봉(38)을 통해 크랭크축(37)에 연결되며, 상기 피스톤(31)은 상기 피스톤(31)이 실린더(4)에서 교번하는 병진 운동에 의해 구동될 때 회전 움직임을 상기 크랭크축(37)에 제공한다는 것에 유의해야 한다.The piston 31 is connected to the crankshaft 37 via a connecting rod 38, and the piston 31 makes a rotational movement when the piston 31 is driven by an alternating translational movement in the cylinder 4. It should be noted that it is provided on the crankshaft 37.

도 1은 상기 연소실(5)이 배기 밸브(35)에 의해 배기 덕트(33)와 연통하여 넣어질 수 있는 동안 연소실(5)은 흡입 밸브(34)를 통해 흡입 덕트(32)와 연통하여 위치될 수 있다는 것을 또한 도시한다.1 shows that the combustion chamber 5 is placed in communication with the intake duct 32 through the intake valve 34, while the combustion chamber 5 can be put in communication with the exhaust duct 33 by means of the exhaust valve 35. It also shows that it can be done.

본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버(1)의 동작 모드를 예시하기 위해 예로서 여기에 취해질, 도 1 내지 도 8은 상기 프리챔버(1)가 실린더 헤드(3)에 통합됨을 보여준다. 상기 도 1 내지 도 8은 또한 점화 수단(11)이 적층 공동부(6) 쪽으로 전극이 개방되는 그 자체가 알려진 스파크 플러그(12)로 이루어진다는 것을 보여준다. 주입기 유출구 덕트(28)를 통해 적층 공동부(6)에서 파일럿 로드(9)를 주입할 수 있는, 적층 주입기(8)가 또한 도 1 및 도 2에서 보여진다.Figures 1 to 8, which will be taken here as an example to illustrate the operating modes of the valve ignition prechamber 1 according to the invention, show that the prechamber 1 is integrated into the cylinder head 3. 1 to 8 also show that the ignition means 11 consists of a spark plug 12 , known per se, with its electrodes opening towards the laminated cavity 6 . A stacking injector 8 is also shown in FIGS. 1 and 2 , which is capable of injecting a pilot rod 9 in the stacking cavity 6 via the injector outlet duct 28 .

도 1에서, 적층 주입기(8)에 의한 주입 이전에, 쉽게 불에 타는 연소제-AF 연료 혼합물로 이루어진 파일럿 로드(9)가 압축 수단(10)을 형성하는 적층 압축기(36)에 의해 가압되었다는 것이 주지될 것이다. 이것은 또한 동작 모드를 예시하기 위해 여기에서 예로서 취해진, 본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버(1)의 실시예의 비-제한적인 예이다.In Figure 1, prior to injection by the stack injector 8, a pilot rod 9 consisting of a flammable combustion agent-AF fuel mixture is pressurized by a stack compressor 36 forming the compression means 10. This will be noted. This is also a non-limiting example of an embodiment of the valve ignition prechamber 1 according to the invention, taken here as an example to illustrate the operating mode.

본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버(1)의 동작 모드를 예시하기 위해, 내연 기관(2)의 체적 비 - 밸브 점화 프리챔버(1)의 체적을 제외한 - 는 14 대 1이라는 것이 여기에서 추정될 것이다. 이러한 결과를 획득하기 위해, 피스톤(31)에 의해 스위핑된 500 입방 센티미터의 체적이 제공되지만 연소실(5)의 체적은 38.5 입방 센티미터이다.To illustrate the mode of operation of the valve ignition prechamber 1 according to the invention, it can be assumed here that the volume ratio of the internal combustion engine 2 - excluding the volume of the valve ignition prechamber 1 - is 14 to 1. will be. To obtain this result, a volume of 500 cubic centimeters swept by the piston 31 is provided, while the volume of the combustion chamber 5 is 38.5 cubic centimeters.

부가적으로, 그리고 비-제한적인 예로서, 점화 밸브 프리챔버(1)의 체적 - 적층 덕트(7)의 체적 및 주입기 유출구 덕트(28)의 것을 포함한 - 은 여기에서 1/2 입방 센티미터이다. Additionally, and as a non-limiting example, the volume of the ignition valve prechamber 1 - including the volume of the stack duct 7 and that of the injector outlet duct 28 - is here 1/2 cubic centimeter.

도 1 내지 도 8에 도시된 대표적인 실시예는 여기에서 본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버(1)의 동작 모드를 상세하게 설명하기 위해 사용될 것이며, 여기에서 공동부 측 밸브 정지부(16)는 적층 덕트(7)에 배열된 밸브 폐쇄 시트(18)로 이루어지며, 상기 시트(18)는 적층 밸브(13)의 주변부에 위치된 공동부 측 밸브 베어링 표면(19)과 협력한다는 것이 발견된다. The representative embodiment shown in Figures 1 to 8 will be used here to explain in detail the operating mode of the valve ignition prechamber 1 according to the invention, in which the cavity side valve stop 16 is laminated. It is found that it consists of a valve closing seat (18) arranged in the duct (7), which seat (18) cooperates with a cavity side valve bearing surface (19) located at the periphery of the stacked valve (13).

밸브 폐쇄 시트(18) 및 공동부 측 밸브 베어링 표면(19)은 그들이 서로 접촉할 때 밀봉부를 형성하며, 상기 밀봉부는 연소실(5)에서 우세한 압력이 적층 공동부(6)에서 우세한 압력보다 클 때 임의의 가스가 상기 접촉 시에 통과하는 것을 방지한다는 것이 여기에서 선택되었다.The valve closing seat 18 and the cavity side valve bearing surface 19 form a seal when they contact each other, which seal is formed when the pressure prevailing in the combustion chamber 5 is greater than the pressure prevailing in the stacked cavity 6. The choice here has been made to prevent any gas from passing upon said contact.

본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버(1)의 동작 모드를 예시하기 위해, 챔버 측 밸브 정지부(17)는 적층 덕트(7)에 배열된 밸브 개방 시트(20)로 이루어지며, 상기 시트(32)는 적층 밸브(13)의 주변부에 위치된 챔버 측 밸브 베어링 표면(21)과 협력한다는 것이 또한 제공된다는 것이 또한 주지될 것이다. 이러한 특정한 구성은 도 3 내지 도 8에서 명확히 가시적이다.To illustrate the operating mode of the valve ignition prechamber 1 according to the present invention, the chamber side valve stop 17 consists of a valve opening seat 20 arranged in a laminated duct 7, and the seat 32 ) will also be provided to cooperate with the chamber side valve bearing surface 21 located at the periphery of the stacked valve 13 . This particular configuration is clearly visible in Figures 3 to 8.

이러한 특정한 맥락에서, 밸브 개방 시트(20) 및 챔버 측 밸브 베어링 표면(21)은 임의의 가스가 상기 접촉 시에 통과하는 것을 방지하기 위해 그들이 서로 접촉할 때 밀봉부를 생성한다는 것이 제공될 것이다.In this particular context, it will be provided that the valve opening seat 20 and the chamber side valve bearing surface 21 create a seal when they contact each other to prevent any gases from passing upon said contact.

특히 도 2, 도 3, 도 6 및 도 8에서, 밸브 개방 시트(20) 및 챔버 측 밸브 베어링 표면(21)이 서로 접촉할 때, 적층 밸브(13)는 환상형 형태의 토치 점화 프리챔버(23)를 적층 덕트(7)와 함께 형성하며, 상기 프리챔버(23)는 한편으로 적층 공동부(6)와, 다른 한편으로 여러 개의 가스 토출 홀(24)을 통해 연소실(5)과 동시에 연통한다는 것이 또한 주지될 것이다.In particular, in Figures 2, 3, 6 and 8, when the valve opening seat 20 and the chamber side valve bearing surface 21 are in contact with each other, the stacked valve 13 is connected to the toroidal shaped torch ignition prechamber ( 23) together with the stacked duct 7, and the prechamber 23 communicates simultaneously with the combustion chamber 5 through the stacked cavity 6 on the one hand and several gas discharge holes 24 on the other hand. It will also be noted that

토치 점화 프리챔버(23)의 내부 주변 벽은 실린더형이지만 적층 밸브(13)는 작은 반경 방향 간격이 상기 프리챔버(23)에 대하여 상기 밸브(13)의 위치에 관계없이 상기 밸브(13)와 상기 벽 사이에 남겨지도록 원형 주변부를 가지며 상기 프리챔버(23)에서 낮은 반경 방향 간격으로 수용되며, 상기 작은 간격은 적층 공동부(6)와 연소실(5) 사이에서 - 상기 작은 간격을 통해 - 가스의 임의의 통과의 속도를 늦추는 제한된 통로를 형성한다는 것에 또한 유의해야 한다.The inner peripheral wall of the torch ignition prechamber 23 is cylindrical, but the laminated valve 13 has a small radial gap between the valve 13 and the valve 13, regardless of the position of the valve 13 with respect to the prechamber 23. It has a circular perimeter left between the walls and is received in the prechamber 23 at a low radial gap, the small gap between the stack cavity 6 and the combustion chamber 5 - through which - the gas It should also be noted that it forms a confined passageway that slows down any passage of .

도 1 내지 도 8에서 적층 덕트(7)는 토치 점화 챔버(23)를 수용하며 이 예에 따라, 연소실(5)을 향해 배향되는 가스 토출 홀(24)을 개방하는 돌출된 토출 돔(25)의 형태로 연소실(5)로 돌출되어 개방된다는 것이 또한 주지된다. 밸브 개방 시트(20)는 돌출된 토출 돔(25)에 배열된다는 것이 통과 시 주지될 것이다. 1 to 8 the stacked duct 7 houses the torch ignition chamber 23 and, according to this example, has a protruding discharge dome 25 opening a gas discharge hole 24 oriented towards the combustion chamber 5 . It is also noted that it protrudes and opens into the combustion chamber 5 in the form of . It will be noted in passing that the valve opening seat 20 is arranged in a protruding discharge dome 25 .

부수적으로, 도 1 내지 도 8에서 적층 밸브(13)의 공동부 측면(14)이 특히 상기 흐름에 최소 가능한 저항을 제공하며 상기 흐름에서 최소 가능한 교란을 발생시킴으로써 가스 토출 홀(24)로 가스의 흐름을 향하게 하는 것을 허용하는 공기 역학 돔(29)을 노출시킨다는 것을 볼 수 있다.Incidentally, in FIGS. 1 to 8 the cavity side 14 of the stacked valve 13 is particularly designed to provide the least possible resistance to the flow and to generate the least possible disturbance in the flow, thereby allowing the flow of gas into the gas discharge hole 24. It can be seen that it exposes the aerodynamic dome 29 which allows directing the flow.

적층 밸브(13)는 그의 중심보다 주변부에서 축방향으로 더 두껍다는 것이 또한 주지된다. 이러한 특징은 상기 밸브(13)가 가능한 가장 가벼우며 충격에 가능한 가장 강하도록 허용하면서, 그의 밸브 베어링 표면(19, 21)과 상기 베어링 표면(19, 21)이 협력하는 시트(18, 20) 사이에서의 접촉 시에 가능한 효과적으로 그의 냉각을 보장한다. 비-제한적인 예로서, 적층 밸브(13)는 기계적으로 그리고 열적으로 매우 저항적인 초합금으로 만들어질 수 있다.It is also noted that the stacked valve 13 is axially thicker at its periphery than at its center. This feature allows the valve 13 to be the lightest possible and the most shock-resistant, while allowing the valve 13 to be the lightest possible and the most impact-resistant possible, while allowing the valve 13 to be the lightest possible and the most shock-resistant possible, while allowing the valve 13 to be the lightest possible and the most shock-resistant possible, while allowing the valve 13 to be the lightest possible and the most shock-resistant possible, while allowing the valve 13 to be the lightest possible and the most shock-resistant possible. ensures its cooling as effectively as possible upon contact. As a non-limiting example, the laminated valve 13 may be made of a superalloy that is mechanically and thermally very resistant.

도 1 내지 도 8에 도시되고 상기 프리챔버(1)의 동작 모드의 예시로서 여기에서 취해진 본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버(1)의 실시예에 따라, 가스 토출 홀(24)의 직경은 적층 밸브(13)가 밸브 폐쇄 시트(18)와 밸브 개방 시트(20) 사이에서 이동할 수 있는 최대 총 행정가 100분의 15밀리미터를 측정하는 동안 100분의 12밀리미터를 측정한다고 가정될 것이다.According to the embodiment of the valve ignition prechamber 1 according to the invention shown in Figures 1 to 8 and taken here as an example of the operating mode of the prechamber 1, the diameter of the gas discharge hole 24 is stacked The maximum total stroke that the valve 13 can move between the valve closed seat 18 and the valve open seat 20 will be assumed to measure 12/100 millimeters while measuring 15/100 millimeters.

본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버(1)의 동작 모드를 이해하기 위해, 도 3 내지 도 8과 관련하여, 동작을 내연 기관(2)의 4개의 스테이지로 분해하는 것이 여기에서 유용하다.In order to understand the operating modes of the valve ignition prechamber 1 according to the invention, with reference to FIGS. 3 to 8 , it is useful here to decompose the operation into four stages of the internal combustion engine 2 .

내연 기관(2)은 "냉각된 EGR"로 알려진 냉각된 재순환된 배기 가스에 의해 강하게 희석된 대략 화학량론적 공기-가솔린 메인 로드(30)를 갖고 동작한다는 것이 고려될 것이다. 상기 로드(30)는 그러므로 점화에 저항적이며 연소실(5)의 3-차원 공간에서 그의 연소의 급속한 전개에 결코 좋지 않다.It will be considered that the internal combustion engine 2 operates with an approximately stoichiometric air-gasoline main load 30 strongly diluted by cooled recirculated exhaust gases, known as “cooled EGR”. The rod 30 is therefore resistant to ignition and is in no way conducive to the rapid development of its combustion in the three-dimensional space of the combustion chamber 5 .

이와 같이, 본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버(1)에 의해 구현될, 파일럿 로드(9)는 메인 로드(30)의 연소를 초기화할 뿐만 아니라, 또한 가장 짧은 가능한 시간에 상기 연소를 전개시키기 위해 가능한 최대 효율을 가져야 한다는 것이 예상된다. 이들 두 개의 목표는 본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버(1)에 의해 직접 제공된다는 것이 이해된다. In this way, the pilot rod 9, which will be implemented by the valve ignition prechamber 1 according to the invention, not only initiates combustion of the main rod 30, but also develops this combustion in the shortest possible time. It is expected that it should have the highest possible efficiency. It is understood that these two goals are directly served by the valve ignition prechamber 1 according to the invention.

본 발명에 따르면, 여기에서 동작 모드를 예시하기 위해 취해진 밸브 점화 프리챔버(1)의 비-제한적인 실시예에 따르면, 파일럿 로드(9)는 메인 로드(30)에 포함된 연료의 1.6퍼센트를 포함하며, 상기 파일럿 로드(9)는 스파크의 수단에 의해 매우 불에 잘 타는 연소제-AF 연료 혼합물로 이루어진다는 것이 가정될 것이다.According to the invention, according to a non-limiting example of the valve ignition prechamber 1, taken here to illustrate the mode of operation, the pilot rod 9 delivers 1.6 percent of the fuel contained in the main rod 30. It will be assumed that the pilot rod 9 consists of a highly flammable combustion agent-AF fuel mixture by means of a spark.

Otto/Beau de Rochas에 의해 설계된/생각된 4-행정 사이클은 보통의 시퀀싱에 따라 여기에서 분해될 것이다. The four-stroke cycle designed/conceived by Otto/Beau de Rochas will be broken down here according to the usual sequencing.

흡입 위상에서, 내연 기관(2)의 피스톤(31)은 그것이 협력하는 실린더(4)로 내려가서, 흡입 덕트(32)로부터 개방된 채 유지된 흡입 밸브(34)를 통해서 온 메인 로드(30)를 실린더에 도입하는 것을 야기한다.In the intake phase, the piston 31 of the internal combustion engine 2 moves down into the cylinder 4 with which it cooperates and draws the main load 30 from the intake duct 32 through the intake valve 34, which remains open. causes introduction into the cylinder.

상기 위상 동안, 연소실(5)에서 우세한 압력은 적층 공동부(6)에서 우세한 압력보다 낮다. 그 결과, 및 도 3에 도시된 바와 같이, 적층 밸브(13)는 그것이 협력하는 밸브 개방 시트(20)로 눌린 채로 있으며 적층 공동부(6)는 토치 점화 프리챔버(23)를 통해 가스 토출 홀(24)에 의해 연소실(5)과 연통하게 된다.During this phase, the pressure prevailing in the combustion chamber (5) is lower than the pressure prevailing in the stack cavity (6). As a result, and as shown in Figure 3, the lamination valve 13 remains pressed with the valve opening seat 20 with which it cooperates and the lamination cavity 6 is pushed through the torch ignition prechamber 23 to the gas discharge hole. It communicates with the combustion chamber (5) through (24).

피스톤(31)이 그의 하사점에 도달하면, 유입 밸브(34)는 폐쇄하며 피스톤(31)은 그의 상사점으로, 실린더(4)에서의 상승을 시작한다.When the piston 31 reaches its bottom dead center, the inlet valve 34 closes and the piston 31 begins its rise in the cylinder 4, back to its top dead center.

그렇게 할 때, 상기 피스톤(31)은 메인 로드(30)를 압축하며 연소실(5)에서 우세한 압력은 적층 공동부(6)에서 우세한 것보다 높아진다.When doing so, the piston 31 compresses the main rod 30 and the pressure prevailing in the combustion chamber 5 becomes higher than that prevailing in the stack cavity 6.

상기 연소실(5)과 상기 공동부(6) 간의 압력 차이는 한편으로, 가스 토출 홀(24)의 섹션이 작음에 따라 및 다른 한편으로 상기 프리챔버(23)에 대한 상기 밸브(13)의 위치에 관계없이, 작은 반경 방향 간격이 적층 밸브(13)와 토치 점화 프리챔버(23)의 내부 벽 사이에 남겨짐에 따라 모두 보다 급속하게 증가한다.The pressure difference between the combustion chamber 5 and the cavity 6 depends on the one hand on the small section of the gas discharge hole 24 and on the other hand on the position of the valve 13 relative to the prechamber 23. Regardless, both increase more rapidly as a small radial gap is left between the stacking valve 13 and the inner wall of the torch ignition prechamber 23.

연소실(5)로부터 적층 공동부(6)로 가기 위해, 메인 로드(30)의 구성 가스는 사실상 가스 토출 홀(24)이 아닌 다른 통로가 없다. To go from the combustion chamber 5 to the stack cavity 6, the constituent gases of the main rod 30 have virtually no passage other than the gas discharge hole 24.

가스 토출 홀은 상기 가스에 단지 제한된 통로 섹션을 남기므로, 공동부 측면(14) 상에 가해진 압력과 챔버 측면(15) 상에 가해진 것 사이에서의 차이는 증가하여, 협력하는 밸브 폐쇄 시트(18)로 적층 밸브(13)를 누르는 효과를 가진다. 이러한 상황은 도 4에서 명확하게 예시된다.Since the gas discharge hole leaves only a limited passage section for the gas, the difference between the pressure applied on the cavity side 14 and that applied on the chamber side 15 increases, causing the cooperating valve closing seat 18 ) has the effect of pressing the laminated valve (13). This situation is clearly illustrated in Figure 4.

한편으로 협력하는 밸브 개방 시트(20)와 함께 형성한 접촉을 깨고 다른 한편으로 밸브 폐쇄 시트(18)와 접촉하기 위해 적층 밸브(13)에 대해 요구된 시간은 크랭크축(37)의 몇 도의 회전에 또는 심지어 단지 1 또는 2도의 상기 회전에 대응하며, 이들 값은 단지 정보를 위해 제공된다는 것이 주지될 것이다.The time required for the stacked valve 13 to break the contact it has formed with the cooperating valve opening seat 20 on the one hand and to make contact with the valve closing seat 18 on the other hand is a few degrees of rotation of the crankshaft 37. or even correspond to said rotation of only 1 or 2 degrees, and it will be noted that these values are provided for information only.

그렇게 할 때, 적층 밸브(13)는 적층 덕트(7)를 폐쇄하며 연소실(5)은 더 이상 적층 공동부(6)와 연통하지 않는다. 실린더(4)에서 피스톤(31)의 상승으로 인해 연소실(5)에서 계속해서 증가하는 압력은 더 이상 적층 공동부(6)에서 우세한 압력에 어떤 영향도 미치지 않으며, 상기 압력은 안정된 채로 있다. When doing so, the stack valve 13 closes the stack duct 7 and the combustion chamber 5 no longer communicates with the stack cavity 6. The pressure that continues to increase in the combustion chamber (5) due to the rise of the piston (31) in the cylinder (4) no longer has any effect on the pressure prevailing in the stack cavity (6), which remains stable.

적층 밸브(13)가 적층 덕트(7)를 폐쇄한 후 몇 도의 크랭크 축에서, 적층 주입기(8)는 적층 공동부(6)에 파일럿 로드(9)를 주입하기 시작한다. 이러한 상황은 도 5에 예시된다. 상기 로드(9)의 구성 가스의 온도는 이 예에 따르면 대략 80도이다.A few degrees of the crankshaft after the stacking valve 13 closes the stacking duct 7, the stacking injector 8 starts injecting the pilot rod 9 into the stacking cavity 6. This situation is illustrated in Figure 5. The temperature of the constituent gas of the rod 9 is approximately 80 degrees according to this example.

적층 밸브(13)이 적층 덕트(7)를 폐쇄한 후 몇 도의 크랭크축에서, 적층 주입기(8)는 적층 공동부(6)에 파일럿 로드(9)를 주입하기 시작한다. 이러한 상황은 도 5에 예시된다. 상기 로드(9)의 구성 가스의 온도는, 이 예에 따르면, 대략 80도이다.A few crankshaft degrees after the stacking valve 13 closes the stacking duct 7, the stacking injector 8 starts injecting the pilot rod 9 into the stacking cavity 6. This situation is illustrated in Figure 5. The temperature of the constituent gas of the rod 9 is, according to this example, approximately 80 degrees.

주입기의 유량은 적층 공동부(6)에서 우세한 압력이, 적층 밸브(13)가 그의 공동부 측 밸브 베어링 표면(19)을 통해 그것이 협력하는 밸브 폐쇄 시트(18)로부터 결코 분리되지 않도록 연소실(5)에서 우세한 것보다 항상 낮은 채로 있도록 산출되었다.The flow rate of the injector is such that the pressure prevailing in the stack cavity 6 is such that the stack valve 13 never separates from the valve closing seat 18 with which it cooperates via the valve bearing surface 19 on its cavity side. ) was calculated to always remain lower than the prevailing one.

피스톤(31)의 상사점 전 크랭크축(37)의 몇 도에서, 연소실(5)에서 우세하며 메인 로드(30)가 겪는 압력은 적층 공동부(6)에서의 압력이 20 바(bars)에 도달하는 동안 거의 40 바에 도달하였다. 적층 주입기(8)는 적층 공동부(6)에 파일럿 로드(9)를 주입하는 것을 멈춘다.At a few degrees of the crankshaft 37 before top dead center of the piston 31, the pressure prevailing in the combustion chamber 5 and experienced by the main rod 30 is such that the pressure in the laminated cavity 6 is 20 bars. It reached almost 40 bars while reaching. The stack injector (8) stops injecting the pilot rod (9) into the stack cavity (6).

도 6에 도시된 바와 같이, 피스톤(31)이 그의 상사점 부근에 도달할 때, 고-압 전류는 스파크 플러그(12)의 단자 단부에 인가된다. 스파크 플러그는 적층 공동부(6)에 유지된 파일럿 로드(9)를 점화시킨다.As shown in Figure 6, when the piston 31 reaches near its top dead center, a high-voltage current is applied to the terminal end of the spark plug 12. The spark plug ignites the pilot rod (9) held in the laminated cavity (6).

상기 공동부(6)에서 우세한 단지 20 바의 압력은 스파크 플러그(12)의 단자 단부에 단지 적정한 전압만을 인가하도록 허용된다는 것이 주지될 것이다.It will be noted that the pressure of only 20 bar prevailing in the cavity 6 allows for applying only the appropriate voltage to the terminal ends of the spark plug 12.

도 6에 도시된 바와 같이, 파일럿 로드(9)는 쉽게 불에 타는 연소제-AF 연료 혼합물로 이루어지며, 스파크 플러그(12)에 의해 초기화된 불꽃은, 적층 공동부(6)에서 우세한 압력인 것과 같이, 온도가 빠르게 증가하는 파일럿 로드(9)에서 매우 빠르게 전파된다. As shown in Figure 6, the pilot rod 9 is made of a readily flammable combustion agent-AF fuel mixture, and the flame initiated by the spark plug 12 is the pressure prevailing in the stack cavity 6. As shown, it propagates very quickly in the pilot rod 9 where the temperature increases rapidly.

상기 압력이, 예를 들면, 45 바 - 다시 말해서 연소실(5)에서 우세한 압력보다 5 바 더 많은 - 에 이를 때, 적층 밸브(13)는 이미 100분의 15밀리미터를 이동하였다. 그렇게 할 때, 상기 밸브(13)는 밸브 폐쇄 시트(18)와의 접촉으로부터 분리하였으며 밸브 개방 시트(20)에 의존하게 된다. 이러한 상황은 도 6에서 또한 도시된다. When the pressure reaches, for example, 45 bar - i.e. 5 bar more than the pressure prevailing in the combustion chamber 5 - the lamination valve 13 has already moved 15 hundredths of a millimeter. In doing so, the valve (13) has separated from contact with the valve closing seat (18) and is dependent on the valve opening seat (20). This situation is also shown in Figure 6.

이러한 과정 동안, 적층 밸브(13)는 가스 토출 홀(24)을 점진적으로 노출시켰으며 고온 가스 - 예를 들면, 약 2000℃의 온도가 된 - 는 토치 점화 프리챔버(23)를 통해 그리고 돌출된 토출 돔(25)에서, 상기 오리피스(24)를 통해 토치의 형태로 적층 공동부(6)로부터 토출되기 시작하였다. 본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버(1)에 의해 제공된 이러한 효과는 도 6에서 도시된다. During this process, the stacking valve 13 gradually exposed the gas discharge hole 24 and hot gas - e.g., brought to a temperature of about 2000°C - passed through the torch ignition prechamber 23 and into the protruding At the discharge dome 25, discharge began to be discharged from the lamination cavity 6 in the form of a torch through the orifice 24. This effect provided by the valve ignition prechamber 1 according to the invention is shown in Figure 6.

압력이 적층 공동부(6)에서 계속해서 상승함에 따라, 상기 공동부(6)에서의 압력은 이제 연소실(5)에서 우세한 것보다 20 바 더 높다. 그 결과, 고온 가스의 압력은 그들의 온도가 약 1300도까지 떨어지도록 가스 토출 홀(24)을 통한 그들의 통과 동안 20 바만큼 떨어진다. 반응으로, 그들이 연소실(5)의 체적으로 깊게 뚫고 들어가도록 허용하는 상기 가스가 고속으로 이동하기 위해 만들어진다. As the pressure continues to rise in the stack cavity (6), the pressure in this cavity (6) is now 20 bar higher than that prevailing in the combustion chamber (5). As a result, the pressure of the hot gases drops by 20 bar during their passage through the gas discharge hole 24 so that their temperature drops to about 1300 degrees. As a result, the gases are created to travel at high speeds, allowing them to penetrate deep into the volume of the combustion chamber 5.

그렇게 할 때, 상기 고온 가스는 메인 로드(30)를 구성하는 주변 가스를 점화시킨다. 그들이 포함하는 연료 에너지를 열로 방출하는 것 외에, 상기 주변 가스는 상기 고온 가스에 의해 높은 로컬 속도로 이동하기 위해 만들어지며, 상기 속도는 미세 교란의 형태로 나타난다. 상기 미세 교란으로부터 기인한 불꽃 면의 폴딩은 연소의 전개를 촉진시키며, 이것은 전체 메인 로드(30)로 그리고 연소실(5)의 전체 볼륨에서 빠르게 전파된다.When doing so, the hot gas ignites the surrounding gas that makes up the main rod 30. In addition to releasing the fuel energy they contain as heat, the surrounding gases are made to move at high local velocities by the hot gases, and these velocities manifest themselves in the form of micro-disturbances. The folding of the flame surface resulting from these micro-disturbances accelerates the development of combustion, which quickly propagates into the entire main rod 30 and throughout the entire volume of the combustion chamber 5.

상기 연소를 전개시키기 위한 본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버(1)의 효율은 돌출된 토출 돔(25) 전반에 걸쳐 형성된 고온 가스 토치가 연소실(5)에서의 다수의 장소에서 메인 로드(30)를 점화시키므로 모두 더 크다는 것이 주지될 것이다.The efficiency of the valve ignition prechamber (1) according to the invention for developing the combustion is such that the hot gas torch formed throughout the protruding discharge dome (25) ignites the main rod (30) at a number of places in the combustion chamber (5). It will be noted that both are larger because they ignite.

실제로, 연소실(5)의 중심으로부터 주변부로 빠르게 초기화되면, 상기 로드(30)의 연소는 제2 위상에서 상기 연소실(5)의 주변부로부터 상기 연소실(5)의 중심을 향해 반경 방향으로, 그리고 가스 토출 홀(24)을 통해 돌출된 토출 돔(25)에서 나온 각각의 고온 토치 사이에서 접선 방향으로 전개된다.In practice, with a rapid initialization from the center of the combustion chamber 5 to the periphery, the combustion of the rod 30 starts in a second phase radially from the periphery of the combustion chamber 5 towards the center of the combustion chamber 5 and the gas It is developed in a tangential direction between each high-temperature torch coming out of the discharge dome 25 protruding through the discharge hole 24.

일단 파일럿 로드(9)를 구성하는 연소제-AF 연료 혼합물이 완전히 연소되고 주로 가스 토출 홀(24)을 통해 고온 가스 분출의 형태로 토출되면, 연소는 연소실(5)에서 전개되며 연소실에서 우세한 압력은 적층 공동부(6)에서 우세한 것보다 신속하게 더 커진다.Once the combustion agent-AF fuel mixture constituting the pilot rod 9 is completely burned and discharged mainly in the form of hot gas jets through the gas discharge hole 24, combustion develops in the combustion chamber 5 and the pressure prevailing in the combustion chamber quickly becomes larger than that prevailing in the stack cavity (6).

또한, 이러한 상황에 이르자마자, 적층 밸브(13)의 챔버 측면(15)은 상기 밸브(13)의 공동부 측면(14) 상에 가해진 것보다 큰 압력을 수용한다. 적층 밸브(13)는 적층 공동부(6)를 향해 100분의 15밀리미터에 걸쳐 빠르게 이동하며, 그것이 협력하는 밸브 폐쇄 시트(18)로 단단히 눌린다는 것이 된다. 이러한 상황은 도 7에서 예시된다.Additionally, as soon as this situation is reached, the chamber side 15 of the stacked valve 13 receives a pressure greater than that applied on the cavity side 14 of the valve 13. The lamination valve 13 moves rapidly over 15/100ths of a millimeter towards the lamination cavity 6 so that it is pressed firmly against the cooperating valve closing seat 18 . This situation is illustrated in Figure 7.

메인 로드(30)의 연소는 상기 로드(30)의 높은 함량의 "냉각된 EGR"에도 불구하고 매우 빠르게 발생하며 상기 연소는 피스톤(31)이 상사점에 도달한 크랭크축(37)의 몇 도 후에 완료된다. 내연 기관(2)의 열역학 효율은 따라서 메인 로드(30)의 구성 연료에 포함된 에너지 모두가 이미 방출된 동안 팽창이 간신히 시작되기 때문에 그의 최대 레벨에 도달할 수 있을 것이다.The combustion of the main rod 30 occurs very quickly despite the high content of "cooled EGR" in the rod 30 and the combustion occurs only a few degrees of the crankshaft 37 when the piston 31 reaches top dead center. It is completed later. The thermodynamic efficiency of the internal combustion engine 2 will thus be able to reach its maximum level since expansion barely begins while all of the energy contained in the constituent fuel of the main load 30 has already been released.

적층 밸브(13)가 도 7에 도시된 바와 같이, 폐쇄된 채로 있으며, 피스톤(31)은 그 후 그의 팽창 행정을 개시하고 메인 로드(30)의 고온 및 탄 가스의 많은 열을 유용한 일로 변환하기 시작한다. 이러한 일은 연결 봉(38)을 통해 상기 피스톤(31)에 의해 크랭크축(37)으로 송신된다.The stacking valve 13 remains closed, as shown in Figure 7, and the piston 31 then begins its expansion stroke and converts the high temperature of the main rod 30 and much of the heat of the burnt gases into useful work. Let's begin. This work is transmitted by the piston 31 via the connecting rod 38 to the crankshaft 37.

그렇게 할 때, 연소실(5)에서 우세한 압력 및 온도는 점진적으로 감소한다. 상기 압력이 예를 들면, 60 바에 이를 때, 적층 공동부(6)에 남아있는 압력은 연소실(5)에서 우세한 것보다 커진다.In doing so, the pressure and temperature prevailing in the combustion chamber 5 gradually decreases. When the pressure reaches, for example, 60 bar, the pressure remaining in the stack cavity 6 becomes greater than that prevailing in the combustion chamber 5 .

이러한 상황의 결과로서, 적층 밸브(13)의 챔버 측 밸브 시트(21)는 도 8에 예시된 바와 같이, 밸브 개방 시트(20)와의 접촉으로 돌아간다. 적층 밸브(13)는 다시 가스 토출 홀(24)을 완전히 노출시키며 파일럿 로드(9)의 잔여 고온 가스는 메인 로드(30)의 팽창이 계속되는 동안 피스톤(31)에 의해 팽창되도록 상기 홀(24)을 통해 토출된다.As a result of this situation, the chamber side valve seat 21 of the stacked valve 13 returns to contact with the valve opening seat 20, as illustrated in FIG. 8. The stacking valve 13 completely exposes the gas discharge hole 24 again, and the remaining hot gas in the pilot rod 9 is expanded by the piston 31 while the expansion of the main rod 30 continues. is discharged through.

일단 피스톤(31)이 그의 하사점에 이르면, 배기 밸브(35)는 개방되며 가스는 상기 피스톤(31)이 그의 상사점을 향해 실린더(4)에서 상승할 때 상기 피스톤(31)에 의해 상기 덕트(33)로 활발히 밀쳐지기 전에 배기 덕트(33)에서 그들의 팽창을 종료한다.Once the piston 31 has reached its bottom dead center, the exhaust valve 35 is opened and gases are forced out of the duct by the piston 31 as it rises in the cylinder 4 towards its top dead center. They terminate their expansion in the exhaust duct (33) before being actively pushed into (33).

피스톤(31)의 전체 배기 행정 동안, 적층 공동부(6)는 가스 토출 포트(24)를 통해 파일럿 로드(9)로부터 잔여 고온 가스를 배출하는 것을 완료할 수 있다. 이러한 배출은 또한, 보통의 시퀀싱에 따라 Otto/Beau de Rochas에 의해 설계된/생각된 새로운 4-행정 사이클의 시작을 표시하는, 당해 급기 위상 동안 계속될 수 있다. During the entire exhaust stroke of the piston 31, the stacked cavity 6 can complete exhausting the remaining hot gas from the pilot rod 9 through the gas discharge port 24. This discharge may also continue during the current supply phase, marking the beginning of a new four-stroke cycle designed/conceived by Otto/Beau de Rochas according to the usual sequencing.

방금 제공된 설명 전체에 걸쳐 보여질 수 있는 바와 같이, 최신 기술에 따른 알려진 디바이스와 달리, 본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버(1)는 파일럿 로드(9)의 주입 압력을 대략 20 바로 제한하도록 허용하였다.As can be seen throughout the description just given, unlike known devices according to the state of the art, the valve ignition prechamber 1 according to the invention allows limiting the injection pressure of the pilot rod 9 to approximately 20 bar. .

이러한 비교적 낮은 압력은 적층 압축기(36)의 에너지 소비를 제한할 뿐만 아니라, 또한 단일 압축 스테이지가 상기 압력에 도달하기에 충분하다는 점에서 그의 복잡도를 제한하는 것을 가능하게 하였다.This relatively low pressure makes it possible not only to limit the energy consumption of the stack compressor 36, but also to limit its complexity in that a single compression stage is sufficient to reach this pressure.

또한, 메인 로드(30)에 포함된 연료의 단지 1.6퍼센트만이 상기 로드(30)의 강력한 점화를 보장할 뿐만 아니라 - 종래의 스파크 점화보다 대략 200배 더 강력한 - 상기 점화가 연소실(5)의 3-차원 공간에 균일하게 분포된 다수의 위치에서 발생하기에 충분하였다.Additionally, only 1.6 percent of the fuel contained in the main load 30 not only ensures powerful ignition of the load 30 - approximately 200 times more powerful than a conventional spark ignition - but also ensures that the ignition is not only ignited in the combustion chamber 5. It was sufficient to occur at multiple locations uniformly distributed in three-dimensional space.

한편으로, 파일럿 로드(9)의 낮은 압축 압력, 및 다른 한편으로, 상기 로드(9)에 포함된 소량의 연소제-AF 연료 혼합물은, 둘 다가 상기 파일럿 로드(9)를 압축시키기 위해 적층 압축기(36)에 의해 소비된 에너지를 최소화하도록 도왔다.On the one hand, the low compression pressure of the pilot rod (9), and on the other hand, the small amount of combustion agent-AF fuel mixture contained in the rod (9), both allow the stacked compressor to compress the pilot rod (9). (36) helped to minimize the energy consumed.

그러므로, 이것은 적층 압축기(36)가 상기 엔진(2)의 최종 에너지 효율을 최대화하도록 돕는, 내연 기관(2)의 크랭크축(37)에 직접 또는 간접적으로 적용되는 일의 양을 최소화하도록 허용하였다.Therefore, this allowed the stack compressor 36 to minimize the amount of work applied directly or indirectly to the crankshaft 37 of the internal combustion engine 2, helping to maximize the final energy efficiency of the engine 2.

또한, 파일럿 로드(9)를 적층 공동부(6)에 주입하기 위해 적층 주입기(8)에 대해 허용된 시간은 Otto/Beau de Rochas에 의해 설계된/생각된 4-행정 사이클에 따라 내연 기관(2)의 압축 위상에 할당된 시간과 거의 같았다는 것이 주지될 것이다. 이것은 한편으로, 상기 주입기(8)에 대해 추구된 동력을 제한하며, 다른 한편으로 상기 주입기(8)의 공급 압력을 제한하도록 허용하였다. 이것은 특히 보다 양호한 신뢰성, 및 큰 내구성을 제공하면서 상기 주입기(8)의 비용 및 복잡도를 감소시키도록 돕는다.Additionally, the time allowed for the stack injector (8) to inject the pilot rod (9) into the stack cavity (6) is in accordance with the four-stroke cycle designed/conceived by Otto/Beau de Rochas for an internal combustion engine (2 It will be noted that the time allocated to the compression phase of ) was approximately the same. This allowed, on the one hand, to limit the power sought for the injector 8 and, on the other hand, to limit the supply pressure of the injector 8. This helps to reduce the cost and complexity of the injector 8 while providing inter alia better reliability and greater durability.

파일럿 로드(9)의 적층 공동부(6)에의 주입의 전체 지속 기간 동안, 상기 로드(9)는 매우 적은 잔여의 연소된 가스와 혼합된다는 것이 주지될 것이다. 스파크 점화 전에 상기 로드(9)에서 상기 탄 가스의 함량은 단지 약 1000분의 1이었으며, 이것은 극히 낮다.It will be noted that during the entire duration of injection of the pilot rod 9 into the stack cavity 6, the rod 9 is mixed with very little residual burned gas. The content of burnt gas in the rod 9 before spark ignition was only about 1 part per thousand, which is extremely low.

그 결과, 파일럿 로드(9)는 스파크 플러그(12)가 상기 로드(9)를 점화하였을 때 단지 20 바의 압력과 조합되고, 상기 점화를 얻기 위해 상기 스파크 플러그(12)의 단자 단부에 인가될 전압을 제한하도록 허용한 최대 인화성을 유지하였다. 이것은 상기 스파크 플러그(12)에 동력을 제공하기 위한 보다 낮은 전력 소비, 및 스파크 플러그의 부가된 내구성을 야기한다.As a result, the pilot rod 9 will be applied to the terminal end of the spark plug 12 to achieve the ignition, combined with a pressure of only 20 bar when the spark plug 12 ignites the rod 9. The maximum flammability allowed was maintained by limiting the voltage. This results in lower power consumption to power the spark plug 12, and added durability of the spark plug.

도 3 내지 도 8의 연속 단계에서 예시된 동작의 시퀀스 동안, 돌출된 토출 돔(25)에 인가된 열적 로드는 고온으로 상승된 가스가, 최신 기술에 따라 임의의 점화 프리챔버에 대해 3번과 비교하여, 단지 한 번 가스 토출 홀(24)을 통과한다는 점에서 최소한의 것으로 감소되었으며, 이러한 프리챔버는 적층 밸브(13)가 없다는 것이 주지될 것이다.During the sequence of operations illustrated in the successive steps of FIGS. 3 to 8 , the thermal load applied to the protruding discharge dome 25 is such that the gases raised to a high temperature are subjected to In comparison, it will be noted that this prechamber is reduced to a minimum in that it only passes through the gas discharge hole 24 once, and that this prechamber is devoid of the stacked valve 13.

이러한 특수성은, 특히 상기 돔이 과도하게 높은 온도로 오르며 메인 로드의 시기적으로 부적절한 및 제어되지 않은 점화를 야기하여, 덜컹거림 및 내연 기관(2)의 손상 또는 심지어 파괴를 야기할 가능성이 있는 핫 스팟을 형성하는 것을 방지하도록 허용하였다. 또한, 저온에 남아있기 위한 돌출된 토출 돔(25)의 이러한 경향은 덜컹거림의 위험 없이 내연 기관(2)에 대한 높은 압축 비를 제공하도록 허용한다.This particularity, in particular, causes the dome to rise to excessively high temperatures and cause untimely and uncontrolled ignition of the main rods, creating hot spots that are likely to cause rattling and damage or even destruction of the internal combustion engine 2. allowed to prevent formation. Furthermore, this tendency of the protruding discharge dome 25 to remain at low temperatures allows providing a high compression ratio for the internal combustion engine 2 without the risk of rattling.

따라서, 본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버(1)는 냉각된 EGR의 높은 레이트하에서, 상기 엔진(2)의 로드 및 회전 속도가 무엇이든, 및 이러한 연소 안정성을 손상시키지 않고 동작하는 스파크 점화 내연 기관(2)을 생성하도록 허용한다.Therefore, the valve ignition prechamber 1 according to the invention is a spark ignition internal combustion engine that operates under high rates of cooled EGR, whatever the load and rotational speed of the engine 2, and without compromising this combustion stability. (2) is allowed to be created.

상기 높은 레이트의 EGR의 결과로서, 상기 엔진(2)의 흡입 압력은 자연스럽게 냉각된 EGR 없이 동작하는 동일한 설계의 내연 기관(2)의 것보다 부분 로드에서 더 높다. 이것은 흡입 압력에 의한 로드의 조정에 의해 야기된 펌핑 손실을 감소시키며, 상기 조정은 예를 들면 버터플라이에 의해 동작된다. As a result of the high rate of EGR, the intake pressure of the engine 2 is higher at part load than that of an internal combustion engine 2 of the same design operating without naturally cooled EGR. This reduces pumping losses caused by adjustment of the rod by suction pressure, which is operated by means of a butterfly, for example.

또한, 본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버(1)를 수용한 내연 기관(2)은, 상기 엔진(2)에 의해 생성된 킬로와트시당 질소 산화물의 양인 것으로, 열 손실을 감소하여 왔다. 이것은 메인 로드(30)의 연소가 상기 로드(30)에서 높은 비율로 냉각된 EGR을 도입하기 위해 본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버(1)에 의해 제공된 가능성 덕분에 보다 낮은 평균 온도에서 동작한다는 사실로부터 기인한다. Additionally, the internal combustion engine 2 housing the valve ignition prechamber 1 according to the present invention has reduced heat loss due to the amount of nitrogen oxides per kilowatt hour produced by the engine 2. This is due to the fact that the combustion of the main rod 30 operates at a lower average temperature thanks to the possibility provided by the valve ignition prechamber 1 according to the invention to introduce a high proportion of cooled EGR in the rod 30. It originates from

본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버(1)에 의해 가능해진, 이러한 맥락에서, 내연 기관(2)의 압축 비는 냉각된 EGR 없이, 및 덜컹거림의 위험 없이 동작하는 상기 동일한 엔진의 것보다 더 높을 것으로 예상될 수 있다. 이것은 상기 엔진(2)의 효율에 유리하다.In this context, the compression ratio of the internal combustion engine 2, made possible by the valve ignition prechamber 1 according to the invention, will be higher than that of the same engine operating without cooled EGR and without the risk of rattling. can be expected. This is beneficial to the efficiency of the engine 2.

본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버(1)에 의해 유발된 펌핑 소실 및 열 손실에서의 감소는 예를 들면, 터보차저에 의해, 부스트를 부가함으로써 ISO 토크 및 ISO 전력에 따라 내연 기관(2)의 변위를 상당히 감소시키기 위한 요구를 감소시킨다는 것이 추가로 주지될 것이다. 실제로, 부스트는 높은 에너지 효율이 최신 기술에 비교하여 유지되는 동안 감소되거나 또는 존재하지 않을 수 있다.The reduction in pumping losses and heat losses caused by the valve ignition prechamber 1 according to the invention can be achieved by adding a boost, for example by means of a turbocharger, of the internal combustion engine 2 according to ISO torque and ISO power. It will be further noted that this reduces the need to significantly reduce displacement. In practice, the boost may be reduced or non-existent while high energy efficiency is maintained compared to state-of-the-art technologies.

본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버(1)에 의해 부여된 특성 및 이점의 세트는 적정한 비용 가격, 낮은 연비, 낮은 이산화탄소 방출을 가지며, 오염물질의 사후-처리가 단순한 3원 촉매에 의해 보장되는 내연 기관(2)을 획득하는 것을 허용한다.The set of properties and advantages conferred by the valve ignition prechamber 1 according to the invention has an affordable cost price, low fuel consumption, low carbon dioxide emissions and is suitable for internal combustion in which after-treatment of pollutants is ensured by a simple three-way catalyst. Allows acquisition of organs (2).

본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버(1)가 단지 내연 기관이 아닌 도메인에 적용되는 것이 가능하다는 것이 주지될 것이다. 상기 프리챔버(1)는, 예를 들면, 가스 네일러(gas nailer)에, 소화기(firearm)에, 또는 가장 높은 가능한 효율로 파일럿 로드에 의해 메인 로드의 소성을 요구하는 임의의 디바이스에 적용될 수 있다.It will be noted that it is possible for the valve ignition prechamber 1 according to the invention to be applied in domains other than just internal combustion engines. The prechamber 1 can be applied, for example, to a gas nailer, to a firearm, or to any device requiring firing of the main rod by means of a pilot rod with the highest possible efficiency. there is.

본 발명에 따른 밸브 점화 프리챔버(1)의 가능성은 방금 설명된 애플리케이션에 제한되지 않으며 앞서 말한 설명은 단지 예로서 제공되었으며 그 안에 설명된 것 대신에 사용된 임의의 다른 등가의 실시예를 포함할 상기 발명의 범위를 제한하지 않는다는 것이 또한 이해되어야 한다.The possibilities of the valve ignition prechamber 1 according to the invention are not limited to the applications just described and the foregoing description is given by way of example only and may include any other equivalent embodiments used in place of those described therein. It should also be understood that there is no limitation on the scope of the invention.

Claims (16)

메인 로드(main load)(30)가 연소될 수 있는 연소실(5)을 형성하기 위해 실린더(4)를 덮는 실린더 헤드(3)를 포함하는 내연 기관(2)을 위한 밸브 점화 프리챔버(valve ignition prechamber)(1)로서,
한편으로, 상기 실린더 헤드(3)에 배열되고 적층 덕트(7)에 의해 상기 연소실(5)에 연결되며, 다른 한편으로 적층 공동부(lamination cavity)(6)에 압축 수단(10)에 의해 이전에 가압된 파일럿 로드(9)를 직접 또는 간접적으로 주입할 수 있는 적층 주입기(8)를 수용하는 적어도 하나의 적층 공동부(6)로서, 상기 로드(9)는 스파크에 의해 쉽게 불에 타는 연소제-AF 연료 혼합물로 이루어진, 상기 적어도 하나의 적층 공동부;
상기 적층 공동부(6) 쪽으로 개방되며 상기 파일럿 로드(9)를 점화시킬 수 있는 점화 수단(11);
상기 적층 덕트(7)의 전부 또는 부분을 폐쇄할 수 있고, 한편으로, 상기 적층 공동부(6)에서 우세한 가스의 압력을 겪는 공동부 측면(14), 다른 한편으로 상기 연소실(5)에서 우세한 가스의 압력을 겪는 챔버 측면(15)을 노출시키는 적층 밸브(13)로서, 상기 적층 밸브(13)는, 상기 가스의 압력의 효과하에서, 상기 적층 덕트(7)에 관하여, 상기 적층 공동부에서 우세한 상기 압력이 상기 연소실(5)에서 우세한 압력보다 낮을 때 상기 적층 공동부(6)를 향해, 또는 상기 챔버에서 우세한 압력이 적층 공동부(6)에서 우세한 압력보다 낮을 때 상기 연소실(5)을 향해 바뀔 수 있는, 상기 적층 밸브;
상기 적층 공동부(6)에 가장 가까운 상기 적층 밸브(13)의 위치를 결정하는 적어도 하나의 공동부 측 밸브 정지부(cavity side valve stop)(16);
상기 연소실(5)에 가장 가까운 상기 적층 밸브(13)의 위치를 결정하는 적어도 하나의 챔버 측 밸브 정지부(17)를 포함하고,
상기 챔버 측 밸브 정지부(17)는 상기 적층 덕트(7)에 또는 상기 적층 덕트(7)의 어느 하나의 단부에 배열된 밸브 개방 시트(20)로 이루어지며, 상기 밸브 개방 시트(20)는 상기 적층 밸브(13)의 주변부에 또는 단부에 위치된 챔버 측 밸브 베어링 표면(21)과 협력하고,
상기 밸브 개방 시트(20) 및 상기 챔버 측 밸브 베어링 표면(21)이 서로 접촉할 때, 상기 적층 밸브(13)는 한편으로, 상기 적층 공동부(6)와, 다른 한편으로 적어도 하나의 가스 토출 홀(24)을 통해 상기 연소실(5)과 동시에 연통하는 토치 점화 프리챔버(23)를 상기 적층 덕트(7)와 함께 형성하는 것을 특징으로 하는, 밸브 점화 프리챔버.
A valve ignition prechamber for an internal combustion engine (2) comprising a cylinder head (3) covering a cylinder (4) to form a combustion chamber (5) in which the main load (30) can combust. As a prechamber (1),
On the one hand, it is arranged in the cylinder head 3 and connected to the combustion chamber 5 by a lamination duct 7 and, on the other hand, is transferred by compression means 10 to the lamination cavity 6. At least one laminate cavity (6) housing a laminate injector (8) capable of directly or indirectly injecting a pressurized pilot rod (9) into the said at least one stacked cavity comprised of a first-AF fuel mixture;
Ignition means (11) open towards the laminated cavity (6) and capable of igniting the pilot rod (9);
It is possible to close the whole or part of the stack duct 7, with the cavity side 14 experiencing, on the one hand, the pressure of the gases prevailing in the stack cavity 6 and, on the other hand, the pressure of the gases prevailing in the combustion chamber 5. A stacking valve (13) exposing a chamber side (15) experiencing the pressure of the gas, which, under the effect of the pressure of the gas, is positioned in the stacking cavity with respect to the stacking duct (7). towards the stack cavity (6) when the pressure prevailing in the chamber is lower than the pressure prevailing in the combustion chamber (5), or towards the combustion chamber (5) when the pressure prevailing in the chamber is lower than the pressure prevailing in the stack cavity (6). the laminated valve, which can be turned towards;
at least one cavity side valve stop (16) that determines the position of the stack valve (13) closest to the stack cavity (6);
At least one chamber side valve stop (17) that determines the position of the stacked valve (13) closest to the combustion chamber (5),
The chamber side valve stop 17 consists of a valve opening seat 20 arranged in the stacked duct 7 or at one end of the stacked duct 7, wherein the valve opening seat 20 is cooperating with a chamber side valve bearing surface (21) located at the periphery or end of said stacked valve (13);
When the valve opening seat 20 and the chamber side valve bearing surface 21 contact each other, the stacked valve 13 discharges at least one gas with the stacked cavity 6 on the one hand and on the other hand. A valve ignition prechamber, characterized in that it forms together with the laminated duct (7) a torch ignition prechamber (23) that simultaneously communicates with the combustion chamber (5) through a hole (24).
제1항에 있어서, 상기 적층 밸브(13)는, 상기 연소실(5)에 가장 가깝게 배치될 때 보다 넓은 섹션 상에서 상기 적층 덕트(7)를 개방하는 동안 상기 적층 공동부(6)에 가장 가까울 때 상기 적층 덕트(7)의 모두 또는 일부를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는, 밸브 점화 프리챔버.2. The lamination valve (13) according to claim 1, wherein the lamination valve (13) is positioned closest to the lamination cavity (6) while opening the lamination duct (7) on a wider section than when disposed closest to the combustion chamber (5). A valve ignition prechamber, characterized in that all or part of the laminated duct (7) is closed. 제1항에 있어서, 상기 공동부 측 밸브 정지부(16)는 상기 적층 덕트(7)에 또는 상기 적층 덕트(7)의 어느 하나의 단부에 배열된 밸브 폐쇄 시트(18)로 이루어지며, 상기 밸브 폐쇄 시트(18)는 상기 적층 밸브(13)의 주변부에 또는 단부에 위치된 공동부 측 밸브 시트(19)와 협력하는 것을 특징으로 하는, 밸브 점화 프리챔버.2. The cavity-side valve stop (16) according to claim 1, wherein the cavity-side valve stop (16) consists of a valve closing seat (18) arranged in the laminated duct (7) or at either end of the laminated duct (7). A valve ignition prechamber, characterized in that the valve closing seat (18) cooperates with a cavity side valve seat (19) located at the periphery or end of the stacked valve (13). 제3항에 있어서, 상기 밸브 폐쇄 시트(18)와 상기 공동부 측 밸브 베어링 표면(19)은 서로 접촉할 때 밀봉부(seal)를 생성하며, 상기 밀봉부는 상기 연소실(5)에서 우세한 압력이 상기 적층 공동부(6)에서 우세한 압력보다 클 때 임의의 가스가 상기 접촉 시에 지나가는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는, 밸브 점화 프리챔버.4. The method of claim 3, wherein the valve closing seat (18) and the cavity side valve bearing surface (19) create a seal when in contact with each other, wherein the pressure prevailing in the combustion chamber (5) A valve ignition prechamber, characterized in that it prevents any gas from passing upon said contact when it is greater than the pressure prevailing in said laminated cavity (6). 제1항에 있어서, 상기 밸브 개방 시트(20) 및 상기 챔버 측 밸브 베어링 표면(21)은 임의의 가스가 상기 접촉 시에 통과하는 것을 방지하도록 그들이 서로 접촉할 때 밀봉부를 생성하는 것을 특징으로 하는, 밸브 점화 프리챔버.2. The valve opening seat (20) and the chamber side valve bearing surface (21) of claim 1, wherein the valve opening seat (20) and the chamber side valve bearing surface (21) create a seal when they contact each other to prevent any gases from passing upon said contact. , valve ignition prechamber. 제1항에 있어서, 상기 적층 밸브(13)는, 상기 적층 덕트(7)에서 센터링되게, 그리고 상기 적층 덕트(7)에 대하여 상기 밸브(13)의 축방향 위치에 관계없이, 상기 적층 덕트(7)와 동일한 종방향 배향으로 상기 밸브(13)를 유지하는 가이딩 수단(22)을 상기 적층 밸브의 주변부에 포함하는 것을 특징으로 하는, 밸브 점화 프리챔버.2. The method of claim 1, wherein the laminated valve (13) is centered in the laminated duct (7) and regardless of the axial position of the valve (13) with respect to the laminated duct (7). A valve ignition prechamber, characterized in that it comprises guiding means (22) on the periphery of the stacked valve, which maintains the valve (13) in the same longitudinal orientation as 7). 제1항에 있어서, 상기 토치 점화 프리챔버(23)의 내부 주변 벽은 실린더형인 반면 상기 적층 밸브(13)는 원형 주변부를 가지며 상기 토치 점화 프리챔버(23)에서 낮은 반경 방향 간격으로 수용되는 것을 특징으로 하는, 밸브 점화 프리챔버.2. The method of claim 1, wherein the inner peripheral wall of the torch ignition prechamber (23) is cylindrical while the laminated valve (13) has a circular perimeter and is received at a low radial clearance in the torch ignition prechamber (23). Characterized by a valve ignition prechamber. 제1항에 있어서, 상기 적층 덕트(7)는 상기 토치 점화 프리챔버(23)를 수용하며 상기 가스 토출 홀(24)이 개방되는 돌출된 토출 돔(25)의 형태로 상기 연소실(5)로 돌출되어 개방되는 것을 특징으로 하는, 밸브 점화 프리챔버.The method of claim 1, wherein the laminated duct (7) accommodates the torch ignition prechamber (23) and flows into the combustion chamber (5) in the form of a protruding discharge dome (25) through which the gas discharge hole (24) is opened. A valve ignition prechamber, characterized in that it protrudes and opens. 제8항에 있어서, 상기 밸브 개방 시트(20)는 상기 돌출된 토출 돔(25)에 배열되는 것을 특징으로 하는, 밸브 점화 프리챔버.9. Valve ignition prechamber according to claim 8, characterized in that the valve opening seat (20) is arranged in the protruding discharge dome (25). 제1항에 있어서, 상기 적층 밸브(13)가 상기 챔버 측 밸브 정지부(17)에 접촉하여 배치될 때, 상기 밸브(13)는 상기 연소실(5)에 상기 적층 공동부(6)를 연결하는 적어도 하나의 가스 토출 홀(24)을 노출시키는 것을 특징으로 하는, 밸브 점화 프리챔버.The method according to claim 1, wherein when the stacked valve (13) is disposed in contact with the chamber side valve stop (17), the valve (13) connects the stacked cavity (6) to the combustion chamber (5). A valve ignition prechamber, characterized in that exposing at least one gas discharge hole (24). 제1항에 있어서, 상기 점화 수단(11)은 상기 적층 공동부(6)의 내부 체적의 전부 또는 부분을 가로지르며 몸체가 상기 내부 체적과 연결 튜브(26)의 안쪽을 연결하는 적어도 하나의 반경 방향 슬롯(27)에 의해 반경 방향으로 가로질러지는 천공된 상기 연결 튜브(26)의 제1 단부를 폐쇄하는 스파크 플러그(12)로 이루어지지만, 상기 연결 튜브(26)의 제2 단부는 상기 적층 덕트(7) 및 상기 적층 밸브(13)를 수용하며, 상기 스파크 플러그(12)의 중심 전극(40) 및 접지 전극(39)은 천공된 상기 연결 튜브(26) 안에 수용되는 것을 특징으로 하는, 밸브 점화 프리챔버.2. The ignition means (11) according to claim 1, wherein the ignition means (11) traverses all or part of the internal volume of the laminated cavity (6) and has a body extending at least one radius connecting the internal volume with the inside of the connecting tube (26). It consists of a spark plug (12) closing the first end of the connecting tube (26) perforated radially by a directional slot (27), while the second end of the connecting tube (26) is laminated. Characterized in that the duct (7) and the stacked valve (13) are accommodated, and the center electrode (40) and the ground electrode (39) of the spark plug (12) are accommodated in the perforated connecting tube (26). Valve ignition prechamber. 제1항에 있어서, 상기 공동부 측면(14)은 공기 역학 돔(29)을 노출시키는 것을 특징으로 하는, 밸브 점화 프리챔버.2. Valve ignition prechamber according to claim 1, characterized in that the cavity side (14) exposes an aerodynamic dome (29). 제1항에 있어서, 상기 공동부 측면(14)은 스파크 플러그(12)에 의해 포함된 중심 전극(40)을 향하는 접지 전극(39)을 형성하며, 상기 스파크 플러그는 상기 점화 수단(11)을 구성하는 것을 특징으로 하는, 밸브 점화 프리챔버.2. The method of claim 1, wherein the cavity side (14) forms a ground electrode (39) facing the central electrode (40) contained by a spark plug (12), which spark plug (12) ignites the ignition means (11). A valve ignition prechamber comprising: 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 적층 밸브(13)는, 상기 적층 밸브의 중심보다는, 공동부 측 밸브 베어링 표면(19) 및 상기 챔버 측 밸브 베어링 표면(21)을 수용하는, 상기 적층 밸브의 주변부에서 축방향으로 더 두꺼운 것을 특징으로 하는, 밸브 점화 프리챔버.4. The laminated valve (13) according to claim 1 or 3, wherein the laminated valve (13) receives the cavity side valve bearing surface (19) and the chamber side valve bearing surface (21) rather than the center of the laminated valve. A valve ignition prechamber, characterized in that it is axially thicker at the periphery of the valve. 삭제delete 삭제delete
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