KR20010022570A - 내연 기관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주피스톤(8)이 왕복운동하도록 설치된 주실린더(6)내에 공기 또는 공기/연료혼합기의 제 1충진을 도입하는 단계; 보조피스톤(26)이 왕복운동하도록 설치된 보조실린더(24)내에 공기/연료 혼합기의 제 2충진을 도입하는 단계; 상기 보조 피스톤으로 상기 제 2충진을 압축하도록 하는 단계; 상기 압축된 제 2충진을 점화하는 단계;그리고 발화 연료 그리고/또는 상기 제 2충진으로부터 생선된 연소 혼합물을 상기 주 실린더로 전달하는 단계들을 포함하여 상기 제 1충진내의 어떠한 연료도 연소되도록 하는 내연 기관의 작동방법을 제공한다.

Description

내연 기관{INTERNAL COMBUSTION ENGINES}

2행정과 4행정 내연기관은 낮은 부하에서 매우 효율적으로 작동되지 않는 것으로 잘 공지되어 있다. 이는 확실한 연소가 일어나도록 연소실에 과농후한 공기/연료 혼합기를 공급하는 것이 대개 필요하기 때문이다. 압축향이 더 낮은 하중에서 더 낮아지기 때문에 과농후한 공기/연료 혼합기가 공급되어야 한다. 이는 연료의 일부분이 적절히 연소되지 않아서, 기관의 효율이 이론적으로 얻을 수 있어야하는 것보다 낮아지는 결과를 가져온다. 불완전연소 또는 부분적으로 불완전 연소된 연료는 또한 기관으로부터 배기로 배출되어 공해문제를 야기시킨다.

몇몇의 시도들이 이러한 문제점을 해결하기 위해 이루어졌다. 특히, 다양한 제안들이 농후 공기/연료 혼합기 또는 적절한 공기/연료 혼합기가 존재하는 비교적 작은 공간을 구비하여, 상기 공간에서 발화를 일으키도록 유입 공기/연료 혼합기를 층을 이루도록 하거나, 응집하도록 하기 위해 이루어져 왔다. 주 충진내의 주 공기/연료 혼합이 희박함에도 불구하고 상기 공간에서 점화된 연료의 전방화염에 의해 공기/연료의 주 충진이 점화된다. 그러나, 여러 이유들로 인하여 이러한 제안들은 그다지 성공적이지 않았다.

본 발명은 내연기관에 대한 것이다.

보다 상세하게는, 본 발명은 내연기관, 특히 2행정과 4행정 연소 기관의 연소효율에 관한 것이다.

도 1은 2행정 사이클로 작동하는 보조 실린더와 주 실린더가 본 발명에 따라 제작된 내연기관의 개략 단면도이고;

도 2는 보조피스톤과 주 피스톤 양쪽 다 2행정 사이클로 작동되는 본 발명 기관의 피스톤 변위를 나타내는 대략 선도이고;

도 3은 도 1에 나타난 내연기관의 변형된 형태를 나타내고;

도 4는 본 발명 내연기관의 더욱 변형된 형태를 나타내고;

도 5는 본 발명 내연기관의 더욱 변형된 형태를 나타내고;

도 6은 본 발명 내연기관의 변형 형태를 나타내고;

도 7은 도 6에서 도시된 내연기관의 변형 형태를 나타내고;

도 8은 보조 실린더내에 연료 분사기를 사용한 변형된 내연기관을 나타내고;

도 9와 도 10은 보조 피스톤이 자체적으로 크랭크축을 갖지 않는 본 발명 기관의 변형 형태를 나타내고;

도 11과 도 12는 보조 피스톤과 주 피스톤이 공통의 헤드를 공유하는 기관의 변형된 형태를 나타내고;

도 13은 V-형 기관의 축방향 대략 단면도이고;

도 14는 실린더와 크랭크축의 변위를 나타내는 대략 평면도이고;

도 15와 도 16은 보조 실린더와 주 실린더가 공통의 헤드를 가지며, 흡입 밸브가 주 흡입 포트에 제공되는 변형된 기관 형태를 나타내는 단면도이고;

도 17,도 18및 도19는 본 발명의 더욱 변형된 기관을 나타내고;

도 20, 도21 및 도 22는 보조 피스톤이 2행정 사이클로 작동되고, 주 피스톤이 4행정 사이클로 작동되는 본 발명의 변형을 나타내고;

도 23은 보조 피스톤이 2행정 사이클을 가지고 주 피스톤이 4행정사이클을 갖는 경우 피스톤의 변위를 나타내는 대략 선도이고;

도 24a에서 24p는 보조 피스톤과 보조 실린더를 위해 크랭크케이스 압축이 요구되는 본 발명의 기관 타이밍을 나타낸 대략 선도이고;

도 25는 보조 피스톤이 2행정 사이클로 작동되고 주 피스톤이 4행정사이클로 작동되는 경우, 밸브 타이밍과 점화 타이밍을 결정하는 데 유용한 대략 선도이고;

도 26은 V-형 기관의 축방향 대략 단면도이고;

도 27은 크랭크축와 실린더의 변위를 나타내는 대략 평면도이고;

도 28,도 29 및 도 30은 도 1에 도시된 기관의 변형 예를 나타내나 주 실린더상에서 밸브를 작동시키기 위한 캠을 포함하는 단면도이고;

도 31은 도 28,29,30에서 도시된 기관의 변화 예를 도시하고;

도 32는 보조 피스톤이 크랭크케이스 압축없이 2행정사이클로 작동되고, 주 피스톤이 4행정사이클로 작동되는 피스톤 변위를 나타내고;

도 33a에서 33p는 보조 실린더에 어떠한 크랭크케이스 압축도 요구되지 않는 경우 본 발명의 기관 타이밍을 나타내는 선도이고;

도 34는 보조 피스톤이 주 피스톤이 설치된 동일한 크랭크축으로부터 작동되는 기관을 나타낸 측단면도이고;

도 35는 도 34에 도시된 기관의 실린더중 몇몇 실제적인 변위를 도시한 단면도이고;

도 36은 보조 피스톤 및 주 피스톤이 4행정 사이클을 갖는 경우의 피스톤 변위를 나타내는 개략 선도; 그리고

도 37은 본 발명의 변형형태의 개략 단면도이다.

본 발명의 목적은 공급되는 적절한 공기/연료 혼합기(대체로 적절한) 또는 공급되는 과농후 혼합기를 보조 실린더와 보조 피스톤이 공급받을 수 있도록 진보된 내연기관형태를 제공하는 것이다. 점화는 보조실린더내에서 발생되고, 상기 연소 생성물은 주실린더와 주피스톤에 전달되어 배열된다. 고온 연소생성물이 상기 주피스톤과 주실린더내로 전달되기 때문에 확실한 연소를 위해 일반적으로 요구되는 것보다 실질적으로 희박하거나, 희박한 공기/연료 혼합기가 주실린더내에 존재함에도 불구하고 상기 주실린더내에서 확실한 점화가 발생된다.

본 발명에 따라, 주피스톤(8)이 왕복 운동하도록 설치된 주실린더(6)내에 공기 또는 공기/연료혼합기의 제 1충진을 도입하는 단계;

보조피스톤(26)이 왕복 운동하도록 설치된 보조실린더(24)내에 공기/연료 혼합기의 제 2충진을 도입하는 단계;

상기 보조 피스톤으로 상기 제 2충진을 압축하도록 하는 단계;

상기 압축된 제 2충진을 점화하는 단계; 그리고

발화 연료 그리고/또는 상기 제 2충진으로부터 합기의 연소 혼합물을 상기 주실린더로 전달하는 단계들을 포함하는 내연 기관을 작동하는 방법이 제공된다.

바람직하게는, 상기 방법은 상기 보조 실린더에 일반적으로 일정한 공기/연료 혼합기를 공급하는 단계를 포함시키고, 상기 방법은 상기 내연 기관으로부터의 출력을 변화시키기 위하여 주실린더에 공급되는 충진중내의 연료 양을 변화시키는 단계를 포함시킨다.

상기 발명은 또한 내연기관에 맞게 개조될 수 있는 보조 실린더와 보조 피스톤을 제공한다.

내연기관의 작동제어방법은 실질적으로 보조실린더와 주실린더내에 작동사이클을 이끌어내기 위해 장치된 주피스톤과 보조피스톤을 제공하고, 보조 실린더내로 연소 가능한 혼합기를 유입하며, 상기 연소 가능한 혼합기가 상기 실린더들 사이에 설치된 연소실내로 이동되도록 강제하는 주피스톤과 보조피스톤의 작동행정을 제어하며, 연소실내에서 상기 연소 가능한 혼합기를 점화시키는 것으로 이루어진다.

상기 방법은 상기 주 피스톤의 각 흡입 행정동안 상기 주실린더에 최대 충진 공기를 유입하는 더 나아간 단계를 포함한다.

좀 더 나아가 상기 방법은 각 작동행정동안 보조 실린더내에 실질적으로 고정된 양의 연료를 주 피스톤의, 주 실린더내로는 변화가능한 양의 연료를 유입시키는 단계를 포함한다. 이상적으로는 연료가 주실린더내로 유입되지 않아도 된다.

기관을 시동시키면, 높은 압력 때문에 쵸크(choke)가 요구될 것이다.

본 발명은 또한 주피스톤이 왕복 운동하도록 그 내부에 장착된 적어도 하나의 주실린더;

보조 피스톤이 왕복 운동하도록 그 내부에 장착된 적어도 하나의 보조 실린더;

상기 주 실린더와 보조 실린더들에 각각 제 1충진과 제 2충진을 공급하기 위한 연료 공급수단;

상기 제 2충진에서의 연료를 점화시키기 위한 점화 수단; 그리고

발화 연료 그리고/또는 제 2충진 연소로부터의 연소 생성물을 상기 주 실린더에 전달하는 전달 수단을 포함하여 상기 제 1충진내 어떠한 연료도 연소되도록 하는 내연기관을 제공한다.

바람직하게는, 연소기관은 상기 보조 실린더내 연료의 점화가 상사점 또는 그 근처의 주 실린더로 전달되도록 상기 주 피스톤과 상대하여 상기 보조 피스톤의 타이밍을 제어하도록 작동 가능한 타이밍 수단을 포함한다.

바람직하게는, 상기 보조 실린더는 상기 주실린더의 흡입체적보다 실질적으로 더 낮은 흡입체적을 가진다. 그리고 더 나아가, 흡입체적의 비율은 0.05 ~ 0.5:1의 범위이다. 또한, 상기 보조 실린더의 흡입체적은 상기 주실린더의 흡입체적의 약 1/9 또는 1/10정도이다.

좀더 상세하게는, 흡입체적의 비율은 작동중인 주실린더와 보조실린더의 연소사이클의 형태에 따라 결정된다. 그 예로, 보조피스톤과 주피스톤이 양쪽 모두 2행정 또는 4행정사이클로 작동되면, 위에서 나타난 것과 같이, 그 흡입체적의 비율은 약 1/9 또는 1/10정도이다. 보조 피스톤이 크랭크케이스 압축(compression)을 가지고 2행정사이클하에서 작동되고, 주 피스톤이 4행정사이클하에서 주 피스톤이 경우에는 같은 비율이 적용된다. 그러나, 이 경우와 같이, 보조 피스톤이 크랭크케이스 압축 없이 2행정사이클하에서 작동되고, 주피스톤이 4행정사이클하에서 작동되면, 상기 피스톤의 상대 주피스톤이 주 실린더가 유입되어진 일부분의 충진이 점화되기 전에 상기 보조 실린더로 압축되어지도록 하는 것이 가능하기 때문에 이 경우에서는 그 흡입체적의 비율은 1/20정도이다.

비행기 기관과 같이 고정된 하중으로 대부분 운행되는 기관은 그 비율이 1:1정도로 높다.

좀 더 상세하게는, 제 2연료공급수단은 각 사이클당 대체로 일정한 충진에서 보조 실린더에 공기/연료 혼합기를 공급하도록 장치되고, 그 비율은 내연기관의 요구출력과 관계없다. 제 1연료공급수단은 내연기관의 출력을 제어하도록 연료의 양을 변화시킬 수 있도록 변화되나, 주실린더에 공급되는 충진공기당 체적은 고압을 위해 적정 양에서 변화되지 않고 유지된다. 이 장치에서, 보조 실린더는 항상 보조 실린더내에서 확실한 연소가 일어날 수 있도록 항상 그 내에 공급되는 비교적 농후한 공기/연료 혼합기 또는 적절한 공기/연료 혼합기로 작동된다. 그러나, 주 실린더는 연소가 일어나도록 적절한 또는 농후한 공기/연료 혼합기를 가질 필요가 없다. 따라서, 점화가 보조 실린더로부터의 고온 연소생성물에 의한 것이기 때문에 희박한 혼합기가 주 실린더로 공급될 수 있고, 주 실린더내에 적절한 혼합기가 존재하는 것이 필요하지 않다. 따라서, 낮은 하중의 매우 희박한 혼합기가 주 실린더로 유입되어도, 확실한 연소가 발생된다. 이상적으로는 주 실린더로 연료가 유입되지 않아도 가능하다.

주 실린더는 2행정 또는 4행정사이클로 작동될 것이다. 적절한 타이밍 배치로, 보조 실린더는 2행정 그리고 4행정 사이클로 작동된다.

언급된 장치에 있어서, 주 실린더는 4행정사이클로 작동되고, 보조 실린더는 2행정사이클로 작동된다. 그 타이밍은 주 기관이 보조 기관의 두배의 회전수로 작동되게 한다. 주피스톤과 보조 피스톤의 타이밍을 선택하여 크랭크케이스 압축을 보조 엔진 내에서 피할 수 있도록 조절하는 것이 특히 바람직하다. 좀더 상세하게는, 상기 보조 피스톤이 80。~ 100。의 각도, 좀더 바람직하게는 주피스톤의 타이밍과 상대하여 90。로 지연되는 것이 바람직하다. 이 방법에서 주 실린더의 흡입 포트가 보조 실린더의 흡입 포트와 실질적으로 동시에 열려진다. 주피스톤의 흡입행정동안, 공기/연료는 양 실린더내로 유입된다.

더 나아가, 제 1연료공급수단은 스로틀 밸브(throttle valve)를 포함하지 않는다. 더 나아가, 제 2연료공급수단은 스로틀 밸브를 포함하지 않는다. 따라서, 실질적으로 최대 공기충진은 각 작동 사이클동안 각 실린더에 유입된다. 그래서 작동 사이클이 효율을 증가시킬 수 있도록 고압이 유지된다.

아마도, 보조 실린더는 2행정 사이클로 작동되고, 주 실린더 또한 2행정사이클로 작동된다.

대부분의 장치에서, 보조 실린더는 주피스톤의 크랭크축과 상대하여 타이밍되는 자신의 크랭크축을 가진다. 대체 장치에서, 보조피스톤은 주 실린더에서 압력이 상승함에 따라 작동 가능한 종 피스톤으로 작동될 수 있다.

다른 실시 예에서, 보조 피스톤이 주 피스톤의 크랭크축에 설치되는 베어링 또는 캠표면의 수단에 의해 작동되는 것이 가능하다.

아마도, 본 발명의 기관은 연료양의 제어와 기화기(carburettor)에 비유되는 다양한 실린더에 연료를 배기하는 타이밍을 쉽게 제어하도록 연료 분사기를 사용한다.

더 나아가, 주 실린더와 보조 실린더의 유입공기는 동일한 유입 매니폴드,에어클리너 또는 그 같은, 동일한 공급원으로부터 얻어진다. 이 같은 방법으로, 만일 흡입공기압력 또는 흡입공기체적이 변화되면,주실린더와 보조실린더 양쪽에 동일한 비례효과가 나타날 것이다. 유입매니폴드는 각 작동행정에서 보조 실린더와 주 실린더에 전달되는 실질적인 공기의 체적을 제어하기 위한 다른 장치 또는 밸브를 포함한다. 상기 밸브는 작동상태에 따라 기관을 조절하거나, 조정할 때 고칠 수 있다.

본 발명은 또한 종래 디자인의 일반적인 4행정기관의 본체에 적합한 진보된 헤드를 공급한다. 상기 헤드는 보조 실린더와 보조 피스톤을 포함하고, 위에서 설명한 것과 같이 동일한 방법으로 작동되는 변형된 기관에 사용 가능하다.

본 발명은 또한 내연기관의 나사식 점화플러그 구멍(threaded spark plug hole)내에 끼워지는 파일럿 기관 장치(pilot engine device)를 공급한다. 상기 파일럿 기관장치는 보조실린더와 보조피스톤을 포함하고, 복합엔진이 상기 서술된 엔진과 유사한 기능을 하도록 한다.

본 발명은 도면을 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 원리는 많은 다른 내연기관형태에 적용할 수 있다. 본 발명의 원리는 다양한 실시 예들을 참조하여 설명되고, 동일한 참조 부호(번호)가 여러 실시 예들에 걸쳐 동일한 부분 또는 관련 부분을 표시하기 위해 사용될 것이다.

도 1은 본 발명에 따라 제작된 내연기관(2)을 도식적으로 나타낸다. 상기 기관은 주 피스톤(8)이 왕복 운동하도록 그 내부에 설치된 주 실린더(6)를 갖는 블록(4)으로 이루어진다. 헤드(3)는 일반적인 방법으로 블록(4)과 연결된다. 주 피스톤(8)은 주 크랭크축(12)과 커넥팅 로드(means of conrod,10)에 의해 연결된다. 주 피스톤과 주 실린더는 기화기(carburettor,16)로부터 크랭크케이스(14)로 유입되는 공기/연료로 2행정 사이클로 작동된다. 상기 기화기(16)는 일반적으로 최대 충진 공기가 항상 크랭크케이스(14)로 유입되기 때문에 스로틀 밸브가 필요하지 않다. 피스톤(8)의 하강운동은 기화기(16)로부터 크랭크케이스(14)로 유입되는 공기 또는 공기/연료 혼합기에 대해 일반적인 방법으로 크랭크케이스 압축을 발생시키기 위해 배치된다. 공기/연료는 일방 리드(leed) 밸브(18)를 통해 크랭크케이스로 유입된다. 압축행정동안 압축된 공기/연료 혼합기는 흡입 포트(20)를 통해 실린더(6)로 유입된다. 상기 기관(2)은 주 실린더(6)내에 배기 포트(22)를 포함한다. 크랭크케이스(14)로부터 흡입 포트(20)까지의 흡기 통로(55)가 유입된 공기/연료 충진을 배기 포트(22)로부터 멀리 떨어지게 유도하기 위하여 위쪽으로 경사지는 것이 관찰된다.

이는 주 실린더(6)에 유입된 연료가 배기 포트(22)를 통해 유실되는 것을 방지하기 위한 것이다.

헤드(3)는 보조 피스톤(26)이 왕복 운동하도록 그 내부에 설치된 보조 실린더(24)를 포함한다. 보조피스톤(26)은 보조크랭크케이스(32)내에서 회전하는 보조크랭크축(30)과 결합되는 커넥팅 로드(28)와 연결된다. 보조 피스톤(26)은 2행정사이클로 작동되도록 배열되고, 공기/연료는 리드 밸브(36)를 통해 보조 기화기(34)로부터 크랭크케이스로 유입된다. 보조 실린더(24)는 연소실(38)에 개방된다. 점화 플러그(40)는 연소실(38)내에 전극을 갖도록 배열된다.

도 1은 간결하기 예시하기 위하여 하나의 주 피스톤(8)만을 도시하나, 본 발명은 다중 실린더에 적용가능하며 각각의 주 실린더는 이의 보조 실린더와 연계된 것이다.

상기 장치는 보조피스톤(26)이 각각의 크랭크케이스 압축행정을 수행할 때 크랭크케이스(32)로부터 나온 공기/연료가 흡입 포트(42)를 통해 보조 실린더(24)로 유입되기 위한 것이다.

주 크랭크축(12)은 서로 조화롭게 회전하도록 보조 크랭크축(30)과 연결된다. 이것은 타이밍체인(도1에서는 도시안됨)등에 의해 가능해진다. 피스톤(26)의 운동은 주 피스톤(8)의 운동과 대향된다. 즉, 피스톤(26)은 상사점과 하사점에서 각각 피스톤(8)을 향해 움직이고, 피스톤(8)으로부터 멀어진다. 상기 형태 배치는 보조피스톤(26)과 주 피스톤(8)이 일반적으로 동시에 상사점과 하사점에 변위하기 위한 것이다.

보조 기화기(34)는 보조 크랭크케이스(32)에 거의 적절한 혼합기 도는 약간 농후한 혼합기를 공급하도록 배열된다. 따라서, 기화기내의 연료 이송 튜브(44)가 계속 개방될 수 있고, 바꿔말하면, 엔진으로부터의 동력 출력 값이 변화되어도, 기관(2)의 정상작동 동안에는 니들 밸브에 의해 제어되지 않는다.

보조 피스톤(26)(또는 피스톤(8))의 압축 행정동안, 보조 실린더(24)내에 일정한 공기/연료 충진이 압축되어져, 피스톤(26)에 의해 연소실(38)로 전달된다. 연소실(38)은 최적화된 성능을 위한 형태로 형성될 수 있다. 연소실은 그 내부에 농후 혼합기를 유지하는 것을 보존하기 위한 수축 어깨부(constricting shoulder)로 구성된다. 부가적으로, 연소실(38)에 유입되는 혼합기는 점화와 점화후의 연소를 촉진하기 위해 와류 되어진다. 최대 압축점 또는 그 부근에서, 점화 플러그(40)는 연소실(38)에서 충진이 점화되도록 작동된다. 연소생성물은 팽창되어,주피스톤(8)에 의해 압축되어졌던 충진된 공기/연료가 확실히 연소될 수 있도록 주 실린더(6)의 연소실(46)내로 전달 덕트(41)를 통해 방출된다. 도 1에서 도시된 것같이 연소실(46)은 헤드(3)내에 설치될 수 있다. 연소실(46)내의 연소는 연소실(38)로부터의 연소생성물에 의해 시작되기 때문에, 연소실(46)에 충진된 공기/연료는 실질적으로 충진 희박과는 독립적으로 확실하게 점화될 것이다. 따라서, 기화기(16)는 크랭크케이스(14)내로 매우 희박한 혼합기 또는 단지 공기를 유입시킬 수 있지만, 확실한 연소가 발생된다.

팽창 행정동안, 주피스톤(8)은 배기 포트(22)가 열릴 때까지 주 크랭크축(12)상에 유용한 토크를 발생시키기 위해 하향 운동할 것이다. 양 실린더(6,24)들은 보조 실린더가 배기 분리를 위해 필요 되는 것을 방지하는 확실한 장점을 가지는 배기 포트(22)를 통해 배기시킨다.

도 2는 작동 사이클동안 보조피스톤과 주 피스톤의 변위를 도식적으로 나타낸 다. 위쪽 선(54)은 보조 피스톤(26)의 변위를 나타내고, 점(50)으로 표시된 상사점(TDC)에서 점 (52)으로 표시된 하사점(BDC)까지 연장된다. 아래쪽 선(56)은 주 피스톤(8)의 변위를 나타내고, 점 (51)으로 표시된 상사점(TDC)에서 점 (53)으로 표시된 하사점(BDC)까지 연장된다. 제 1선분( 56a)은 배기 포트(22)가 닫혀진 주 피스톤의 변위부를 표시한다. 선분(56c)에서 표시된 바와 같이, 일단 선 (57)에 도달하면, 흡입 포트(20)가 개방된다. 흡입포트(20)는 선(59)에 이를 때까지 개방될 것이며, 그 후 배기 포트(22)가 선분 (56d)으로 표시된 것과 같이 닫혀진 상태를 유지할 것이다. 선분(56a)에서, 주 피스톤(8)은 팽창행정을 받게 될 것이고, 선분(56d)에서 주 피스톤(8)이 압축행정를 받게 될 것이다. 도 1에서 확실히 나타난 것과 같이, 선분 (56b)에서 도시된 것처럼 배기 포트(22)는 흡입 포트(20)가 열리기 전에 열려질 것이다. 배기 포트(22)는 흡입 포트(20)가 열려진 상태를 유지하는 것 보다 더 오래 압축행정동안 개방상태를 유지한다. 2행정/2행정기관인 도 1에서, 상사점 (50)과 (51)은 하사점(52와 53)과 마찬가지로 같은 위상을 갖는다. 주 피스톤(8)이 흡입 포트 그리고/또는 배기 포트상의 밸브를 포함하여 2행정 연소 사이클을 수행하는 실시 예들이 아래에서 다음에서 설명된다. 이러한 장치들에서 유입 및 배기 포트의 개방 타이밍은, 도 2에서 도시된 것과 비슷하나, 몇몇의 경우 상대적인 타이밍에 있어서 지연되거나, 앞서게 된다. 이상에서 설명된 내연기관이 주 실린더(6)내에 유입된 주된 공기/연료 충진이 혼합기의 희박성에 독립적으로 거의 효과적으로 연소될 수 있는 실질적인 장점을 구비한다는 사실은 당업자들에게 이해 가능한 것이다. 따라서, 주 기화기(16)에 의해 공급되는 연료의 양을 제어하는 것에 의해 요구 출력을 제어하는 것이 가능하며, 사이클당 공기 충진량이 전체적으로 최대 수준으로 유지되는 것이 가능하다.

공회전 상태하에서, 보조 기화기(34)가 기관에 단지 연료 베어링충진을 공급하도록 장치되고, 장치된 주 기화기(16)가 그 시간동안 어떤 연료도 공급하지 않지만, 공기가 크랭크케이스(14)에 유입되는 장점이 있다. 최대 공기 충진이 공회전상태에서도 주 실린더에 유입될 수 있기 때문에 기관의 효율은 향상된다. 이것이 압축비가 상대적으로 높은 수준에서 유지된다.

비록 도 1에서 도시된 것은 아니지만, 기화기(16,34)로 유입되는 공기는 동일한 유입 매니폴드, 공기 필터등(도 1에서 도시되지 않음)에 결합될 수 있는 것이 바람직하다. 이러한 방법으로, 공기유량에서의 어떤 변화도 비례적으로 기화기(16,34) 양쪽 모두에 영향을 미치고, 이에 따라 보조 실린더 및 주 실린더에서 활용 가능한 충진 공기의 체적 비율은 실질적으로 동일하게 유지된다.

본 발명의 바람직한 실시 예에서, 주 실린더에 대한 보조실린더의 흡입체적의 비는 0.05에서 0.5의 범위 내에 존재한다. 일반적으로 보조실린더의 흡입체적은 주 실린더의 흡입체적의 약 0.1정도이다. 도 1에서 도시된 장치가 보조 크랭크축(30)과 연결된 다수의 보조 피스톤과 주 크랭크축(12)과 연결된 다수의 주 피스톤으로 구성된 다중-실린더 기관에 적용될 수 있다는 것이 또한 이해될 수 있다.

상기 기화기(16,34)는 연료 분사기로 대체될 수 있다는 것이 이해될 수 있다. 연료 분사기는 종래 널리 알려진 전자 제어기를 연료의 양과 연료 유입의 타이밍이 최적성능을 위해 기관을 조정하기 위해 용이하게 변경될 수 있는 장점이 있다.

도 1에서 도시된 기관에 대한 많은 변형 예가 가능하며, 일부는 도3에서 도 37에 대해 아래에서 설명된다. 이러한 기관들은 적어도 연료연소에 관한 것에 있어서, 서로 일반적으로 비슷한 방법으로 작동된다. 이 모든 장치들은 주 실린더(6),및 주 피스톤(8)과, 보조실린더(24)및, 보조피스톤(26)을 포함하며, 연소는 보조 실린더의 연소실(38)에서 시작되어, 연소생성물이 주 연소실(46)에 전달된다. 만일 연료 베어링 충진이 주 실린더(6)에 유입되면, 고온 또는 화염 연소생성물의 이송 때문에 확실한 연소가 발생된다. 또한, 연소실(38)내 연소된 연료는 주 연소실(46)내에서 연소를 촉진하는 연소실(38,46)내에 현저한 압력증가를 가져온다. 이러한 방법으로 주실린더는 효과적으로 매우 희박한 공기/연료비율에서 작동될 수 있다.

도 3은 주 기화기(16)의 변위가 변경된 것 외에는 도 1과 비슷한 장치를 도식적으로 나타낸다. 이 장치에서 주 피스톤(8)의 흡입행정동안, 공기의 충진은 리드밸브(18)를 통해 크랭크케이스(14)로 유입된다. 공기는 크랭크케이스(14)내에서 크랭크케이스 압축에 의해 압축되고, 전달덕트(60)를 통해 흡입 포트(20)로 전달된다. 주 기화기(16)는 주실린더(6)내로 유입되기 이전에 압축된 공기 혼합기내로 연료를 충진시킬 수 있도록, 전달덕트(60)내에 위치된다. 흡입 포트(20)는 연소실(46)로 주실린더(6)에 유입된 공기/연료 충진이 방향 설정되도록 형성되는 것이 가능하다. 도시된 장치에서, 크랭크케이스(14)내에서 압축된 공기의 작은 부분, 즉, 약20%만이 흡입 포트(20)로 개방된 통로(55)내를 통과한다. 이는 전달 덕트(6)로부터 유입된 농후 공기의 연료가 주연소실(46)을 향해 위쪽으로 직접 분사될 때 주 피스톤(8)의 상부에서 공기의 겹침 또는 층으로 나타난다. 이러한 장치가 배기 포트(22)를 통한 연료의 손실을 방지하는 것을 보조한다.

도 4는 본 발명의 더욱 변형된 예를 도식적으로 나타낸다. 이 장치에 있어서, 주 기화기와 보조 기화기(16,34)는 제거되고, 연료 분사기(62)가 흡입포트(20)와 연결된 흡입덕트(64)로 혼합기인 충진 연료를 분사할 수 있도록 제공된다.

도 3의 장치에 따르면, 크랭크케이스(14)내에서 압축된 공기의 일부는 피스톤(8)의 상부에서 층을 형성하기 위해 흡입덕트(64)로부터 흡입포트(20)를 거쳐 통과한다.

이는 또한 배기 포트(22)를 통한 연료 손실을 방지한다. 상기 분사기는 흡입 포트(20)를 향하도록 주 충진연료와 상기 보조 흡입 포트(42)를 통해 보조 실린더(24)로 배기되도록 트랜스버스 덕트(66)를 통과하는 연료의 작은 비율이 방향설정되도록 배열된다. 크랭크케이스(32)내의 크랭크케이스 압축이 요구되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 공기의 크랭크케이스 압축은 양 실린더(6,24)에 대해 크랭크케이스(14)내에서 발생된다. 상기 기관은 반면에 도 1에서 도시된 것과 비슷하게 기능을 수행한다. 다중-젯 분사기가 사용될 수 있고, 포트(42)에 농후 혼합기를 제공하도록 배치된다.

도 5는 본 발명의 더욱 변형된 예를 도식적으로 나타낸다. 이 장치는 주 실린더(6)에 흡입포트(20)가 제거된 것 외에는 도 4에서 도시된 것과 어느 정도 비슷하다. 이 장치에서 크랭크케이스(14)로부터 압축된 모든 공기가 덕트(64)를 거쳐 작은 실린더(24)의 흡입포트(42)내로 통과한다. 이는 작은 피스톤(26)이 하사점에 도달하여, 흡입 포트(42)가 열려지면 발생된다. 공기는 이후 전달 덕트(41)를 거쳐 주 실린더(6)내로 통과하는 것이 자유롭게 된다. 연료 분사기(62)는 이러한 단계에서 주 실린더(6)로 연료의 적정량이 분사되도록 배열된다. 분사기(62)의 타이밍은 바람직하게는 초기에는 실린더내에 공기만 유입되어 배기 포트(22)외부로 전 행정에서 발생된 배기 가스가 제거되는 때이다. 이것은 연료가 배기포트(22)를 통해 손실되는 것을 방지한다. 분사기(62)는 이후 실린더(6)의 상부나 연소실(46)내에 농후 연료혼합기가 변위되도록 공기에 적정량의 연료를 분사할 것이다. 흡입행정의 거의 끝단 계에서, 분사기(62)는 압축행정동안 보조 피스톤(26)에 의해 압축되기 때문에 보조 실린더(24)내에 잔류되도록 제 2충진 연료를 이송하도록 다시 작동된다.

다른 한편, 파선으로 나타난 분리된 분사기(63)가 흡입행정의 거의 끝단 계에서 보조실린더(24)에 연료를 공급하도록 제공될 수 있다.

단지 피스톤의 압축행정 바로 이전에, 일반적으로 실린더내에 3개의 구분된 영역이 존재한다는 것이 이해될 수 있다. 제 1영역은 주 피스톤(8)근처의 본질적으로 순수 공기이다. 제 2영역은 주 연소실(46)내의 공기/연료 혼합기이다. 이 혼합기는 상대적으로 희박할 수 있다. 제 3 영역은 보조 실린더(24)내의 적절한 공기/연료 혼합기이다.

도 5의 장치는 연소사이클의 흡입 및 배기에서, 공기/연료 그리고 배기 가스가 실린더를 통해 동일한 방향으로 유동한다는 점에서 더욱 유리하다. 이는 일반적으로 기관을 통한 가스의 유동을 향상시킨다.

도 6은 본 발명의 더욱 변형된 기관을 나타낸 것이다. 이러한 형태는 보조 전달덕트(68)가 보조 실린더(24)에 압축된 공기를 공급하도록 주 크랭크케이스(14)로부터 형성되는 것을 제외하고는 도 3과 비슷하다. 보조 기화기(34)는 보조 흡입 포트(42)를 통해 보조 실린더(24)내로 실질적으로 공기/연료 혼합기를 통과시키기 위해 전달 덕트(68)내에 설치된다. 이 장치에서, 크랭크케이스 압축의 필요성이 보조 크랭크케이스(32)에서 발생되지 않는다. 상기 기관의 작동은 대체적으로 도 3과 관련하여 설명한 것과 비슷하다. 2행정 연소사이클 하에서 보조 피스톤(26)이 동작될지라도, 도 6의 장치에서 크랭크케이스 압축이 요구되지 않는다. 이것은 일반적으로 단지 4행정기관에서만 사용 가능한 통상적인 기술에 의해 보조크랭크축(30)과, 보조 피스톤(26), 보조피스톤 링등이 윤활 될 수 있게 한다. 바꿔말하면, 윤활유는 대부분의 종래 4행정기관에서 사용되는 것과 비슷한 방법으로 크랭크케이스(32)내에 위치된다.

도 7은 본 발명의 더욱 변형된 기관을 도시적으로 나타낸다. 이 장치에서, 공기는 리드 밸브(18)를 통해 크랭크케이스 압력에 의해 압축되어 주 크랭크케이스(14)로 유입된다. 크랭크케이스(14)로부터 압축된 공기는 리드 밸브(70)를 거쳐 압축실(72)로 통과한다. 압축실(72)로부터 압축된 공기는 주 기화기(16)와 보조 기화기(34)로 이송된다. 다시 이 장치에서, 크랭크케이스 압축은 보조 크랭크케이스(32)내에서 요구되지 않는다. 압축실(72)의 설비는 압축실(72)내의 공기의 유량 또는 압력변화가 동일하게 또는 비례적으로 기화기(16,34)들에 영향을 미치도록 한다. 이는 적절한 비율의 공기 및 공기/연료가 주 실린더와 보조 실린더에 공급되는 것을 보장한다.

도 7에 나타난 장치에서, 압축실(72)의 배출구는 흡입포트(20,24)에 상대적인 공기유량을 조절하기 위해 사용 가능한 버터플라이 밸브(Butterfly valve,77,79)를 포함한다. 일반적으로 버터플라이 밸브(77,79)는 고정되어 있고, 단지 기관의 조절 시에만 조정 가능하다.

도 8은 본 발명의 변형된 더욱 변형된 기관을 도식적으로 나타낸다. 이 장치는 연료분사기(62)가 보조 실린더(24)와 연소실(38)을 향해 방향설정되어 연료가 분사되도록 배치된 것을 제외하고는 도 4와 비슷하다. 이 장치에서는 근본적으로 연소실(38)에 상대적으로 농후한 혼합기가 항상 존재한다. 높은 기관부하에서, 충진연료의 일부분이 챔버(38)와 전달 덕트(41)를 거쳐 주 실린더(6)내부로 통과하나, 위에서 지적했듯이, 연소실(38)내에 비교적 농후한 혼합기가 항상 존재하므로 연소효율에는 영향을 주지 않는다. 양 크랭크케이스(14,32)내에 크랭크케이스 압축이 존재한다. 보조 크랭크케이스(32)는 이를 통해 공기를 유입시키기 위한 리드 밸브(76)가 제공된 흡입구(74)를 구비한다. 공기는 보조 크랭크케이스(32)내에서 압축되고, 흡입 포트(42)를 통해 유입된다. 연료 분사기(62)는 실린더(24)를 위해서는 작은 분출물이 생성되고, 기관의 고출력에서, 큰 분출물이 생성되어, 전달 덕트(41)를 통과하여 주 실린더(6)로 유입되는 멀티-젯 분사기를 사용한다. 분리형 분사기(도 8에서 도시안됨)는 각각의 실린더에 연료를 공급하도록 제공될 수 있다. 분사기(62)의 노즐은 점화가 발생될 때 보조 피스톤(26)에 의해 보호되어지는 것을 도 8의 장치에서 확인할 수 있다. 이것은 노즐상의 과도한 마모를 방지한다.

도 9와 도 10은 본 발명의 더욱 변형된 기관을 도식적으로 나타낸다. 이 장치에서, 보조 피스톤(26)은 크랭크축(30)과 결합되지 않으나, 주 실린더(6)내 압력과 로드(78)에 의해 적용되는 탄성력을 받는 보조실린더(24)내에서 왕복운동가능하도록 장착된다. 로드(78)는 압축스프링(80)에 의해 하방향으로 편향된다. 스프링(80)은 바람직하게는 헤드(3)와 연결된 가이드튜브(81)내에 설치된다. 도 9에서, 주 피스톤(8)은 하사점 상에 위치하고, 주 피스톤(6)내 압력은 상대적으로 낮고, 배기 포트(22)는 또한 개방된다. 이 상태에서, 스프링(80)은 로드(78)를 통해 하방향으로 보조 피스톤(26)에 힘을 가한다. 이러한 피스톤(26)의 하방향 운동은 고정된 양의 공기/연료 충진이 기화기(34)로부터 피스톤(26)상부 흡입 포트(42)를 통해 보조 실린더(24)로 흘러 들어가는 것을 가능하게 한다. 상기 주 피스톤(8)의 압축행정에 따라, 주 실린더(6)내 압력은 보조피스톤(26)상에 발휘되는 압력이 스프링(80)의 탄성력을 능가하여, 도 10에서 도시된 것처럼 보조 피스톤(26)이 위쪽 위치까지 상방향으로 움직이는 정도로 증가될 것이다.보조실린더(24)내에 유입되는 공기/연료 충진기는 이후 포트(83)를 경위 하여 피스톤 아래 보조 실린더내로 전달 통로를 거쳐 보조 실린더(24)로 전달된다. 주 피스톤(8)의 상사점이나 그 근처에서, 점화플러그(40)는 실질적으로 농후한 혼합기를 점화하도록 점화된다. 도 9와 10에서 나타난 특별한 형태에서, 점화 플러그(40)는 전달 통로(82)내에 직접적으로 위치된다.

그러나, 이상과 같이 연소실(38)내에 점화 플러그(40)가 설치되는 것은 이해가 가능하다. 상기 형태에서, 보조 피스톤(26)은 공기/연료의 손실 그리고/또는 포트(42또는83)를 통한 배기를 방지하기 위해 실린더 벽이 실링 되도록 한 쌍의 상·하위 링셋트(84,86)로 구성된다. 상기 형태에서 압축스프링(80)은 압축행정동안, 그 내부에 에너지를 저장하며 이 에너지는 팽창 행정동안 해방되어 크랭크축(12)상에 유용한 토크 출력을 부여한다. 이러한 형태의 변화 예에 있어서, 압축스프링(80)은 유압, 공기, 또는 유체 스프링에 의해 교체될 수 있다.

도 9와 도10에서 도시된 장치의 변화 예에 있어서, 보조 피스톤들(26)이 주피스톤 위에서 횡단하게 왕복 운동하도록 배열될 수 있다. 보조피스톤 근처의 로드(78)는 기본적으로 반대위상으로 작동하도록 서로 연결될 수 있다. 서로 반대면 위상의 관계에서 작동되는 보조 피스톤 사이의 결합은 기계식,공압식,도는 유압식이 될 수 있다.

도 11과 도 12는 본 발명의 더욱 변형된 예를 나타내며, 도 11은 기관의 축방향 개략 단면도를 나타내고, 도 12는 평면도상에 실린더들의 상대 위치를 개략적으로 나타낸 것이다. 이 장치에서, 보조 실린더(24)와 피스톤(26)은 이전 실시 예에서처럼 서로 대향되게 위치하지 않고 주피스톤과 주 실린더의 일측에 배열된다. 이 결과 도 1에서 10에서 도시된 실시 예들보다 낮은 높이의 기관이 제공된다. 도 11과 도 12에서 도시된 기관의 작동은 반면 도 1에 도시된 것과 비슷하다. 그러나, 연소실(38)은 주 실린더(6)의 연소실(46)의 일 측에 설치되고, 상기 챔버(38,46)는 상기 챔버(38,46)들 사이를 가로지르도록 연장되는 전달 덕트(41)에 의해 연통되는 것이 이해 가능하다. 점화 플러그(40)는 보조 피스톤(26)의 압축행정동안, 점화플러그(40)근처 연소실(38)내에 적절한 공기/연료 혼합기 또는 농후 공기/연료 혼합기가 위치되어 점화플러그(40)가 작동될 때 확실한 점화가 일어나도록 연소실(38)(또는 덕트(41))내로 돌출 된다. 점화가 발생된 후, 연소생성물은 빠르게 덕트(41)를 거쳐 연소실(46)로 이송되어 주 실린더(6)에 유입된 주 공기/연료충진기가 연소를 일으키도록 한다. 도 11은 크랭크축(12,30)이 동일한 회전수로 회전되도록 상기 크랭크축을 상호 연결하는 타이밍 체인(88)을 도시한다. 도11과 12에서 도시된 장치에서, 실린더(6,24)에 대해 경사를 갖는다. 이들이 서로 평행하도록 배열될 수 있다는 것이 물론 이해될 것이다.

도 13과 14는 본 발명의 더욱 변형된 예를 나타낸 것이다. 상기 도면에서, 도 13은 V4,V6 또는 V8 같은 V-형태를 갖는 다중 실린더를 개략적으로 도시한다. 도 14는 주 크랭크축과 보조크랭크축 뿐만 아니라 실린더의 변위를 평면도로 개략적으로 나타낸다. 도 13의 기관은 V-형 멀티 실린더형태인 점을 제외하고는 도11과 도 12에 도시된 기관과 유사한 것으로 간주도리 수 있다. 주 실린더(6)의 모든 커넥팅 로드(10)는 주 크랭크축(12)과 연결된다. 유사하게, 보조 피스톤(26)의 모든 커넥팅 로드(28)또한 보조 크랭크축(30)과 연결된다. 도시된 장치에서, 보조 크랭크축(30)은 주 크랭크축(12)상에 위치된다. 각각의 주 실린더(6)는 개별적으로 주 실린더의 크랭크케이스 압축을 위해 개개의 크랭크케이스 챔버(85)와 연결될 수 있다. 이와 유사하게, 각각의 보조 실린더(24)는 개별적인 보조 실린더를 위한 크랭크케이스 압축을 위해 개별적인 크랭크케이스 챔버(87)와 연결된다. 크랭크축(12,30)은 동일한 비율로 동시에 회전하기 위해 타이밍체인(도13과 14에 도시안됨)에 의해 함께 연결된다. 상기 기관의 작동은 그럼에도 불구하고 위에서 설명한 실시 예들과 비슷하다. 각 주 실린더는 안정적인 점화를 위해 보조 실린더와 연계된다.

도 13과 14의 실시 예는 효율, 중량 대 출력비율, 생산 원가에 관하여 종래 기관에 비해 현저한 장점을 제공하는 것으로 나타난다. 종래 실시 예와 관련하여 논의된 많은 변화 예들은 이러한 다중-실린더 형태로 통합될 수 있다는 것은 이해될 수 있다.

도 15와 16은 본 발명의 더욱 변형된 예를 나타낸다. 이 장치는 도 11과 12에서 도시된 것과 어느 정도 비슷하다. 그러나, 주된 차이는 하나 또는 그 이상의 흡입 밸브(90)가 주 실린더(6)의 흡입 포트(20)와 연결된 크랭크케이스(14)로부터 연장된 전달 덕트(89)를 통해 크랭크케이스(14)로부터 나온 압축된 공기/연료 혼합기의 유입을 제어하기 위하여 흡입 포트(20)내에 설치되는 것이다. 밸브(90)는 2행정 사이클의 하사점 또는 그 근처에서 배기 포트(22)를 통한 연료 손실을 방지함으로써, 기관의 효율을 향상시킨다. 이 형태에서, 푸쉬 로드(94)수단에 의해 제어되는 로커 암(92)에 의해 밸브(90)를 작동하는 것이 편리하다. 상기 푸쉬 로드(94)는, 이 실시 예에 따르면, 보조 크랭크축(30)상에 위치된 캠요소(도 15와 16에서 도시안됨)수단에 의해 자체적으로 작동된다. 상기 캠 요소는 도 2에서 선(57)과 (59)에 의해 표시된 것처럼 하사점 전에 짧게 흡입 밸브(90)를 열기 위한 장치이다.

도 17과 18 및 19는 본 발명의 더욱 변형된 형태를 나타낸 것이다. 이 변형된 기관은 밸브가 흡입 포트보다 배기 포트(22)에 제공되는 것을 제외하고, 도 15와 도 16에서 도시된 것과 비슷하다. 이들 도면에서 나타내어진 변형 기관에서, 도 17은 기관의 축방향 개략 단면도이고, 도 18은 실린더의 변위를 나타내는 부분 개략도 그리고 도 19는 보조 크랭크축(30)의 일부를 나타내는 부분단면도이다.

이 장치에서, 배기 포트(22)에는 로터 암(93)에 의해 작동되는 배기 밸브(98)가 제공된다. 보조 크랭크축(30)은 푸쉬 로드(95)를 통해 로커 암(93)을 작동시키는 캠(97)을 포함한다. 이 장치내의 캠(97)은 도 2의 선분(56b)에 의해 표시된 바와 같이 하사점 전·후에 짧게 배기 밸브(98)를 열기 위해 배열된다.

도 20,21 그리고 22는 본 발명의 더욱 변형된 형태이다. 이 장치에서, 보조 피스톤(26)은 2행정사이클하에서 작동하도록 배열되는데 반해, 주 피스톤(8)은 4행정 사이클하에서 작동하도록 배열된다. 4행정/2행정 조합은 상기 실시 예에서 설명된 2행정/2행정 장치보다 제작하는데 있어 더 값싸고, 더 단순한 것으로 생각된다.

상기 결합이 정확하게 작동되도록, 보조 피스톤이 주 피스톤의 1/2 비율로 작동되는 것이 필요하다. 이것은 크랭크축(12,30)에 감속 스프로킷(71,73)을 연결하고, 상기 타이밍 체인(88)이 도시된 스프로킷(sprocket)사이에서 결합되는 것에 의해 이해될 수 있다. 이전 실시 예들처럼, 연소는 보조 실린더(24)내에서 시작되고, 연소 생성물은 전달 덕트(41)를 거쳐 주 실린더의 연소실(46)내로 전달된다. 이것은 보조피스톤(26)이 상사점 또는 그 근처에 있을 때 일어난다. 주 피스톤(8)도 또한 상사점 실시 예들처럼 근처에 있으나, 최적의 결과가 얻어지도록 두 실린더사이의 위상을 조정하는 것이 또한 가능하다. 따라서, 연소실(38)내의 점화로부터 나온 연소 생성물은, 주 실린더내에서의 공기/연료비율에 관계없이 확실한 연소가 발생되도록 압축 행정의 상사점 실시 예들처럼 근처에서 주 실린더(6)의 연소실(46)내로 덕트(41)를 통해 유동하게 될 수 있다. 이 형태에서, 주 실린더(6)의 헤드(3)는 흡입 밸브(90)와 배기 밸브(98)를 포함한다. 상기 밸브는 각각의 로커 암(92,93)에 의해 작동되고, 밸브의 정확한 타이밍을 위해 보조 크랭크축(30)위에 적합한 캠 부품(96)이 제공된다.

도 20과 21의 기관에 있어서, 기관의 4행정부는 크랭크케이스(14)내의 기름통에 의해 즉, 일반적인 방법으로 윤활되나, 엔진의 2행정부는 오일을 분사하거나, 연료내의 오일을 사용하여 윤활되도록 배열하는 것이 바람직하다. 또, 이 형태에서, 보조 2행정 기관은 제어되어 기관으로 흡입되는 공기/연료 충진 혼합기에 의해 작동되고, 주 기관은 기화기(16)에 의해 유입되는 변화 가능한 충진 연료에 의해 작동된다.

도 20,21 및 22에서 도시된 기관에서, 주 피스톤(8)은 4행정 연소 사이클하에서 작동된다. 그러나, 상기 사이클은 주 크랭크케이스(14)내외 크랭크케이스 압축을 포함하며, 압축된 공기는 통로(55)를 통해 하사점 전에 짧게 열리는 흡입 포트(20)로 전달된다. 이의 주된 장점은 사이클의 이번 단계에서 개방되어질 배기 밸브(98)를 통해 배기 가스를 배출하는 배기 행정의 끝을 향해 상기 크랭크케이스로부터 상기 실린더로 공기가 제공되도록 한 것이다.

흡입행정의 하부에서, 흡입포트(20)를 통해 약간의 공기가 유입될 수 있으나. 이의 효과는 피스톤(8)의 상부에 공기의 층을 제공하기 위한 것일 것이다. 이것은 다시 주 연소실(46)주변에 농후한 연료가 유지되도록 보조한다. 4행정연소사이클의 종래 형태, 즉 크랭크케이스 압축 없이 제공되는 것은 아래에서 설명될 것이고, 이는 이 분야의 당업자는 이해 가능할 것이다. 도 20의 장치는 4행정 기관을 위한 일반적인 윤활 기술을 사용하지 않고, 2행정 기관에서 사용되는 윤활기술과 비숫한 기술이 요구되는 단점을 갖는다.

도 23은 도 20,21 및 22에서 도시된 기관의 타이밍 순서를 도식적으로 나타낸것이다. 도 23은 도면의 간결성을 위하여 흡입포트(20)의 개폐를 도시하지 않았다. 그러나, 상기 포트의 개폐는 도 20에서 도시된 기관의 전체 연소사이클에서 주된 역할을 하지 않는다. 보조 피스톤의 변위를 나타내는 선 (54)은 본질적으로 도 2에 나타난 것과 같다. 선 (100)은 주 피스톤(8)의 다양한 사이클을 보여준다. 주 피스톤이 4행정 사이클하에서 작동되기 때문에, 각 사이클마다 2개의 상사점( 51)과 두개의 하사점 (53)이 존재한다. 선분(100a)은 선분(100b)에 의해 표시되는 배기행정에 뒤이어 발생되는 주 피스톤(8)의 팽창행정을 나타낸다. 주 피스톤(8)은 선분(100d)으로 표시되는 압축행정에 뒤이어 발생되는 선분(100c)으로 표시되는 흡입행정을 수행한다. 점화플러그(40)의 보조 연소실(38)내에서 적절한 공기/연료 혼합기의 연소를 일으키도록 점화는 상사점(50) 이전에 발생된다. 이것은 주 피스톤(8)의 압축행정의 상사점(51) 바로 전에 또는 같이 동시에 일어난다.

도 24a에서 도24p까지는 도 20,21,22에서 도시된 2행정/4행정기관의 양 피스톤의 연소사이클의 다양한 단계를 도식적으로 나타낸 것이다. 도면의 간결성을 위하여, 도 24a에서 도24p까지에서 기관의 연소사이클하에서 중요 하지 않는 흡입 포트(20)의 계폐는 도시하지 않는다. 도 20,21 및 22의 실시예와 관련하여, 양 크랭크케이스내에 크랭크케이스 압축이 존재함에도 불구하고, 도 24a 및 도24p는 여전히 연소 사이클의 다양한 단계를 도시하는데 적절하다. 장치의 타이밍은 보조 피스톤이 주 피스톤의 회전수의 1/2로 작동되게 설정한다. 이것은 보조 크랭크축(30)의 완전한 회전내의 16개의 순간이 1에서 16까지의 숫자에의해 표시된 도 24a에서 도24p에서 도식적으로 나타난다. 이 순간들은 크랭크축(30)이 일회전하는 주기동안 일어나는 주 크랭크축(12)의 2번의 완전한 회전중의 16개의 순간과 일치한다. 더 나아가, 주 피스톤(8)과 보조 피스톤(26) 양쪽 다 도 24a에서 선분으로 도시된 것처럼 동시에 상사점에 변위된다. 도 24f에 도시된 것과 같이, 주 피스톤(8)은 보조 실린더(24)의 흡입 포트(42)가 열려질 때 배기 행정하에 있다. 따라서, 흡입 포트(42)내에 상대적으로 고압이 존재하므로, 흡입 포트(42)를 통해 보조 실린더(24)로 연료를 밀고 들어가도록 공기에 힘을 가하기 위해 압축이 요구될 것이다. 앞서 설명한 바와 같이, 크랭크케이스 압축은 보조 크랭크케이스(32)나 주 크랭크케이스(14)내에서 발생될 수 있다. 주 크랭크축(12)의 회전 선도상의 점(0)은 점화가 발생되는 지점이고, 점 (1)에서 (4)사이에서 압축 행정이 일어난다. 배기 행정은 점 (4)에서 (8)사이에 일어난다. 흡입 행정은 점 (8)에서 (12)사이에 일어난다. 압축행정은 점 (12)에서 (16)사이에 일어난다. 회전 선도상에서 점 1에서 16에 의해 표시되는 바와 같이, 주 크랭크축의 상기 2회전 동안, 보조 크랭크축은 1회전된다. 도 24e와 24h의 선분에서 도시된 것처럼, 상기 배기 밸브(98)는 점 5,6 및 7을 통해 개방되거나, 개방된 상태로, 상기 주 크랭크축의 회전점(4)하에 있는 것을 나타낼 것이다. 배기 행정을 끝으로 가면서, 보조 피스톤(26)은 도 24g와 24h에서 도시된 것과 같이 흡입 포트(42)를 노출시키기 시작한다. 도 24i와 24j에서 도시된 것과 같이, 회전점 8과 9에서, 흡입포트(42)는 보조 실린더에 압축된 적절한 공기/연료 혼합기를 유입하기 위해 개방된다. 도 24j에서 표시된, 회전점 9에서 주 실린더의 흡입 밸브(90)가 주 실린더에 주 공기/연료가 충진 유입이 이루어지도록 개방된다. 도 24k에서 도시된, 점 10에서 보조 실린더의 흡입 포트(42)가 폐쇄될 것이다. 흡입행정의 종료를 표시하는 점 12에서, 흡입 밸브(90)는 도 24n에서 도시된 것과 같이 닫힐 것이다. 이 단계에서 주 실린더로부터 전달 덕트(41)를 통과하여 보조 실린더(24)로 공기/연료 혼합기가 이동된다. 이것은 주실린더내에서 생성되기 쉬운 상대적으로 높은 압축 결과로써 발생된다. 그러나, 보조 실린더(24)와 주 실린더(6)가 항상 연결된 상태이기 때문에, 상기 실린더 안의 압력은 전채 연소사이클을 통해 대체로 동일하게 유지된다. 이 때문에 덕트(41)를 통해 연소실(38)을 지나는 희박 혼합기 또는 공기의 희석 효과를 보충하기 위해 보조 실린더에 과농후 혼합기를 공급하는 것이 바람직하다. 따라서, 실질적으로 적절한 공기/연료 혼합기는 점화가 일어나는 도 24a의 회전 점(0) 또는 (16)에 의해 나타내어지는 것처럼 보조 실린더(24)의 상사점에서 연소실(38)내에 존재한다. 대부분의 공기/연료 혼합기는 보조 실린더(24)를 통과하여 주실린더(6)로 유입되기 때문에 주실린더의 효과적인 압축비율은 감소된다.

이 영향은 아래에서 좀더 자세히 설명될 도 25에 나타나있다.

도 26과 도 27은 도 20-도 22에서 개략적으로 도시된 엔진의 V-형을 나타낸 것이다. 이 장치에서, 보조 크랭크축(30)은 보조 피스톤(26)의 양 뱅크(bank)의 커넥팅 로드(28)와 연결된다. 더 나아가, 크랭크축(30)은 도 27에 개략적으로 도시된 것과 같이 흡입 및 배기 밸브(90,98) 각각에 대한 푸쉬로드(94,95)를 주 실린더(6)를 위해 작동하도록 배열된다. 주 실린더(6)의 뱅크들에 대한 보조 실린더(24)의 배열이 매우 편리한 배열인 것은 당업자들에게는 이해 가능한 것이다. 도 27의 상단부에 개략적으로 도시된 것과 같이, 크랭크축(30)의 사용이 엔진의 다양한 밸브를 작동시키는 매우 단순하고 효율적인 방법인 것은 더욱 이해 가능하다. 도 26과 도 27에서 도시된 장치에 있어서, 보조 크랭크케이스(32)는 보조 실린더를 위해 크랭크케이스 압축을 제공하나, 대체 장치가 이러한 크랭크케이스 압축의 필요성을 피할 수 있도록 제공될 수 있다.

도 28, 도 29 및 도 30은 본 발명의 더욱 변형된 형태를 나타낸 것이다. 이러한 장치는 보조 실린더와 보조 피스톤이 도 1의 장치에서처럼 주 실린더와 주 피스톤위에 위치되는 것을 제외하고는 도 20과 도 21에서 도시된 것과 비슷하다. 또한 도 28,도 29 및 도 30에서, 주 실린더(6)내의 흡입 포트(20)는 필요하지 않다.이것은 보조 피스톤(26)이 2행정 연소 사이클로 작동되는 반면, 주 피스톤(8)이 4행정 연소 사이클로 작동되는 또 하나의 실시예이다. 보조 피스톤과 보조 실린더가 본체(4)위에 위치되기 때문에, 현존하는 4행정엔진에 맞게 개조될 수 있는 새로운 헤드(3)에 이러한 구성요소들을 병합하는 것이 이론적으로 가능하다. 다른 한편, 상기 새로운 헤드는 본 발명 엔진의 이점을 이끌어내기 위해 제작 시설의 실질적인 변경없이 종래 4행정 차량 엔진 공장에서 제조된 4행정용 블록에 맞춰질 수 있다.

흡입 및 배기 밸브(90,98)가 보조 크랭크축(30)상에 장착된 캠 요소 (96,97)에 의해 차례로 제어되는 로커 암(92,93)에 의해 작동되는 것이 도 28로부터 보여진다. 도 30에서 보여지는 것처럼, 보조 실린더와 피스톤 장치는 대체적으로 도 1에서 도시된 것과 동일하므로 상세하게 설명될 필요가 없다. 도 29는 점화 플러그(40) 뿐만 아니라 흡입과 배기 밸브(90,98)의 위치를 나타내는 개략 단면도이다. 이상에서 설명된 것처럼, 이러한 엔진은 도 20과 도 21에서 도시된 것과 본질적으로 동일한 방법으로 작용한다. 도 24i에서 도식적으로 나타난 것과 같이, 하사점에서 주 피스톤(8)이 그 압축행정을 시작하기 때문에 연료가 피스톤(26)의 하사점에서 통과하기 위해서는 크랭크케이스 압축리 크랭크케이스(32)내에서 요구된다.

도 31은 도 30에 도식적으로 나타난 엔진의 변화예를 나타낸 것이다.

특히, 카뷰레이터(34)로부터의 공기/연료 혼합기는 입력 덕트(99)를 통해 흡입 포트(42)로 직접적으로 투입된다. 이 장치에서, 피스톤(26)과 크랭크축(30)의 윤활은 주 크랭크케이스(14)의 기름통으로부터 오일을 공급하는 것에 이루어진다. 바꿔 말하면, 크랭크케이스(32)내에 크랭크케이스 압축이 없기때문에, 종래 2행정 엔진의 경우처럼(그리고 도 30의 보조 엔진장치에서 요구되는 것처럼)윤활을 위해 혼합 연료/오일을 공급하는 것이 필요하지 않다. 그러나. 각 엔진의 정확한 작동을 위하여 피스톤(8,26)사이의 타이밍을 재조정하는 것이 필요하다. 특히,주 크랭크 샤프트 (12)의 타이밍에 상대적인 크랭크축(30)을 지연시키는 것이 바람직하다. 이렇게 하는 것의 주된 목적은 주 피스톤(8)의 흡입 행정동안 흡입 포트(42)가 열려지도록 하기 위한 것이다. 이것이 도 33A-도 33P에 도식적으로 나타난다. 도 33a-도 33p는 도 24a에서 24p에 대체적으로 해당되어 있으므로, 자세히 설명될 필요가 없다. 그러나, 도 33a에서 도시된 것과 같이, 주 피스톤(8)의 상사점에서, 보조 피스톤(26)은 아직 상사점에 이르지 못하고, 대략 90°(주 크랭크축(12)의 회전위치에 상대적으로 측정했을 때)정도 지연되는 것을 알게 될 것이다. 바꿔 말하면, 보조 피스톤의 크랭크축(30)은 상사점에 이르기위해 45°를 더 회전할 필요가 있다. 이것은 또한 보조 피스톤(26)의 상사점(50)이 주 피스톤(8)의 상사점(51)에 상대적으로 90°정도 앞서는 도 32에서 명확하게 나타난다. 정확한 각도는 형태에 따라 변화될 수 있으나, 선 54로 표시되는 보조 피스톤(26)의 사이클에 상대적으로 측정될 때 지연 각도가 30°∼50°의 범위내에 일반적으로 위치하는 것으로 관찰된다.

두 크랭크축의 작동속도는 주 크랭크축(12)이 보조 크랭크축(30) 회전수의 2배로 회전하는 것이다. 그러나, 도 33i, 도33j 및 도33k에서 도시된 바와 같이, 보조실린더(24)의 흡입포트(42)는 주 피스톤(8)이 흡입행정하는 동안 열려진다. 따라서, 연료가 동시에 기화기(16,34)로 유입되는데 왜냐하면 상기 기화기들의 흡입 매니폴드가 실질적으로 대기압하에 있기 때문이다. 바꿔 말하면, 기화기(34)로부터 공기/연료의 흐름이 제한되는 경향이 있는 보조실린더(26)내에 압력이 증가되지 않는다. 따라서, 도 31의 장치는 특히 일반적인 4행정윤활방법이 2행정과 4행정엔진부분 양쪽에 다 사용되기 때문에 내연엔진의 작동에 있어서 실질적인 향상을 가져오는 현저하고 간단한 방법을 나타낸다.

주 실린더(6)로 유입되는 공기/연료 혼합기의 일부분이 보조 실린더(24)로 전달되기 때문에, 주 실린더의 유효한 압축비는 도 20, 도 21,도 22에서 도시된 엔진의 경우에서처럼 감소된다. 상기에서 나타난 것과 같이, 이러한 효과는 주 크랭크축과 보조 크랭크축의 회전상의 점과 그들사이에 연결통로가 없다는 가정하에서 계산되어 산정된 압축비를 도식적으로 나타낸 도 25에 도식적으로 나태내어진다. 주 피스톤의 직경이 작은 피스톤(26)의 직경의 2배라고 가정할 때 주 피스톤(8)의 행정이 일반적으로 적어도 작은 피스톤(26) 행정의 두배이기 때문에 도 25는 축적에 맞게 그려지지 않는다. 그러나, 본 발명 실시예에서는, 각 실린더사이가 연결되며, 큰 실린더의 흡입 체적이 일반적으로 작은 실린더의 흡입체적의 약 10배 정도이기 때문에 이들에 대한 압축비는 큰 실린더에 대해 계산된 것보다 단지 약간 작은 것이 실제 효과가 된다. 반원(120,122)은 각각 크랭크축(30,12)의 회전을 나타내는 것이다. 각각의 반원은 그 위에 표시된 회전점 1,2,3,4 및 5를 갖는다. 점 1은 주피스톤(8)의 하사점을 나타내고, 점 5는 주 피스톤98)의 상사점을 나타낸다. 중간점 2,3에서, 2개의 실린더에 대한 이론적인 압축비는 대체적으로 동일하다 (실린더들 사이에 전달 덕트(41)가 없다는 가정하에서). 그러나, 회전점 4와 5에는 다음 표 1에서 설명된 것과 같이 현저한 차이점이 존재한다.

단, 상기 실린더(6,24)는 덕트(41)에 의해 연결되지 않는다고 가정한다.

물론, 실제 밸브들은 실린더의 상대적인 보어(bore)와 행정에 의존한다. 이 러한 고려의 결과, 충진 공기/연료가 각각의 실린더에 공급되는 방법을 제어하는 것이 오히려 바람직하다. 요약하면, 작은 실린더와 큰 실린더 양쪽에 적정 공기/연료 혼합기가 공급하는 것이 최대 하중에서 바람직하다. 절반의 하중에서는 작은 실린더에 적정 혼합기 보다 50%이상의 연료를 공급하고, 이에 대응하여 큰 실린더에는 적은 연료를 공급하는 것이 바람직하다. 공회전시에는 작은 실린더에는 적정 혼합기를 공급하고 큰 실린더에는 단지 공기만을 공급하는 것이 바람직하다. 현대의 연료분사장치에서, 이와 같은 제어가 급속도로 개발되고 있으며, 상세하게 설명되는 것이 필요하지 않다.

상기 언급된 연료제어기술은 2행정/4행정 결합 모터에서 이루어진다. 이러한 고려는 양 크랭크축(12,30)이 같은 속도로 회전되면 2행정/2행정 결합또는행정/4행정결합에서는 필요하지 않다.

충진의 점화가 주 피스톤(8)의 상사점 이전의 약 20° 즉, 도면에 나타난 바와 같이 점 5에서 일어나는 것이 도 25로 부터 명확히 나타난다. 이 단계에서 보조 실린더(24)는 상사점에 아직 도달하지 못하고, 선도에서 도시된 것처럼 회전점 D와 B를 거쳐 계속 작동한다. 이것이 주 연소실을 통해 보조 피스톤내로 어떤 불연소 연료 또는 고온 연소 생성물을 밀어넣도록 한다. 이러한 효과는 또한 전체 연소효율을 향상시킨다.

실린더의 내용물이 보조 연소실(38)로 전달되고 상기 보조 연소실에서 주연소실(46)로 전달되기 때문에 보조 피스톤(26)은 실질적으로 가능한 보조 실린더(24)의 전체 체적을 몰아난다. 주 실린더에서 그 흡입체적의 10%정도인 헤드 공간은 일반적으로 남겨진다.

도 33a-도 33p에 도식적으로 나타난 엔진의 형태에서, 보조 피스톤이 45°뒤쪽에 위치함에도 불구하고, 적정 압축비가 유지될 수 있도록 주 실린더(6)의 헤드 체적을 조절하는 것이 가장 효과적이다. 그러므로 주 피스톤(8)의 상사점에서, 보조 피스톤(26)은 상사점에 이르지 못한다. 따라서, 적정 압축비가 확실히 달성되도록 주 실린더(6)의 상사점에서의 헤드 체적을 감소시키는 것이 유리하다. 바람직하게는 상기 압축비는 6-10:1 그리고 가장 바람직하게는 8 :1의 범위내에 존재한다.

도 32는 피스톤(26,8)이 2행정과 4행정 연소사이클에서 작동되고, 크랭크케이스(32)내에 크랭크케이스 압축이 없는 경우 주 피스톤과 보조 피스톤의 변위 사이클을 도식적으로 나타낸 것이다. 선 54와 100은 이전과 마찬가지로 작은 피스톤(26)과 큰 피스톤(8)의 변위 사이클을 각각 나타낸다. 이러한 선들은 대체적으로 도 23의 선들에 해당하므로 상세히 설명될 필요가 없다. 보조 피스톤(26)의 상사점(50)은 주 피스톤(8)의 상사점(51)에 상대적으로(주 피스톤의 사이클에 상대적으로) 90°앞선다.

도 34와 35는 본 발명의 더욱 변형된 형태를 나타낸다. 이 선도는 한 쌍의 한 쌍의 주 실린더(6)가 보조 실린더(24)와 동일성상에 장착된 엔진을 개략적으로 나타낸다. 주 피스톤(8)과 보조 피스톤(26)은 하나의 크랭크축(12)와 연결된다. 상기 형태는 도 11과 12에서 도시된 장치와 비슷하게 인접한 한 쌍의 주실린더와 보조 실린더가 덕트(41)에 의해서 인접한 연소실(38,46)내부로 개방되는 것이다. 도 34에서 나타난 엔진의 형태는 많은 서로 다른 모드에서 작동가능하다. 예를 들어, 주피스톤과 보조피스톤은 둘 다 2행정사이클을 수행할 수 있거나, 다른 한편 둘 다 4행정사이클을 수행할 수 있다. 도시된 장치에서, 2행정/2행정 장치가 도시된다. 4행정/4행정장치에서, 일반적인 방법으로 흡입과 배기 밸브를 포함하는 새로운 헤드 설계가 요구된다.

도 36은 둘 다 4행정 연소사이클로 작동되는 보조 피스톤과 주 피스톤의 변위 사이클을 도식적으로 나타낸 것이다. 주 피스톤(8)에 대한 선(100)은 도 23의 선분들과 대체적으로 상당하는 선분(100a,100b,100c)및 (100d)를 갖는다. 보조 피스톤(26)의 선(130)은 각각 보조 피스톤(26)의 팽창, 배기, 흡입, 압축행정에 해당하는 선분 (130a,130b,130c,130d)를 갖는다.

도 37은 종래엔진을 개량한 엔진장치(101)을 도시한 것이다. 일반적으로, 보조 피스톤(26)과 보조 실린더(24)의 형태는, 보조 실린더(24)가 내연 엔진의 헤드(3)의 점화 플러그 구멍(140) 또는 이러한 목적으로 구멍 가공되고 탭 가공된 또 다른 구멍(도시 안됨)내부로 들어갈수 있는 나사 가공된 스피곳(spigot)(104)이 제공되는 분리 블록(102)내에 위치되는 것을 제외하고는, 도 9와 10에서 도시된 것과 비슷하다. 스프링(80)은 이의 하단이 블록(102)상에 장착되는 가이드 튜브(142)에 위치된다. 엔진의 점화 플러그 선은 전달 통로(82)내에 위치하는 적절한 공기/연료 혼합기를 점화할 수 있도록 블록(102)내에 설치된 점화 플러그(40)와 연결된다.도 9와 10에 대해 설명된 것과 같은 방법으로, 기화기(34)는 보조 실린더에 공기/연료 혼합기를 공급한다. 연소가 보조 실린더(24)내에서 일어나면, 연소생성물은 스피곳(104)에 형성된 전달 덕트(41)를 통해 전달되어 직접적으로 헤드(3) 또는 주 실린더(6)의 연소실(46)로 유입된다. 이전과 마찬가지로 향상된 연소가 주 연소실에서 발생된다. 다중-실린더 엔진의 개량을 위하여, 파일롯(pilot) 엔진장치(101)는 엔진의 헤드에 위치된 각각의 점화 플러그 홀(140)에 장착되고, 상기 점화 플러그 선은 파일롯 엔진 장치(101)의 점화 플러그와 연결된다. 단일 기화기(34)가 흡입 매니폴드(도시 안됨)에 의해 각각의 실제 장치(101)에 제공되고 연결된다. 상기 장치(101)은 종래 엔진을 개량함으로써 얻어지는 발명의 장점중 일부를 가능하게 한다.

많은 변형들이 발명의 취지와 범주에서 벗어나지 않고 당업자들에게 자명할 것이다.

상기 내용에 포함되어 있음.

Claims (37)

1. 주피스톤(8)이 왕복운동하도록 설치된 주실린더(6)내에 공기 또는 공기/연료혼합기의 제 1충진을 도입하는 단계;

   보조피스톤(26)이 왕복운동하도록 설치된 보조실린더(24)내에 공기/연료 혼합기의 제 2충진을 도입하는 단계;

   상기 보조 피스톤으로 상기 제 2충진을 압축하도록 하는 단계;

   상기 압축된 제 2충진을 점화하는 단계;그리고

   발화 연료 그리고/또는 상기 제 2충진으로부터 생선된 연소 혼합물을 상기 주 실린더로 전달하는 단계를 포함하여, 상기 제 1충진내의 어떠한 연료도 연소되도록하는 내연 기관의 작동방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 충진이 실질적으로 변하지 않는 상기 제 2충진을 도입하는 단계인 내연기관의 작동방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 기관의 요구출력에 따라 상기 제 1충진내에서의 연료양을 변화시키는 단계를 포함하는 내연기관의 작동방법.
4. 제 1 항 및 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 주 피스톤이 작동행정중 상사점 또는 그 근처일 때 상기 주 실린더에 상기 연소 생성물을 전달하는 단계를 포함하는 내연기관의 작동방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,

   2행정 연소사이클 하에서 작동되는 상기 보조 피스톤을 작동하는 단계를 포함하는 내연기관의 작동방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,

   2행정 연소사이클하에서 작동되는 상기 주 피스톤을 작동하는 단계를 포함하는 내연기관의 작동방법.
7. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,

   4행정 연소 사이클로 작동되는 상기 주 피스톤을 작동하는 단계와 2행정 연소사이클하에서 작동되는 상기 보조 피스톤을 작동하는 단계와, 상기 팽창행정의 적어도 한 부분이 실질적으로 동시에 일어나도록 상기 작동 사이클을 동기화하는 단계를 포함하는 내연기관의 작동방법.
8. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,

   2행정 연소 사이클하에서 작동되는 상기 보조 피스톤을 작동하는 단계와, 4행정 연소 사이클하에서 작동되는 상기 주 피스톤을 작동하는 단계와, 보조 축(30)과 주 크랭크축(12)에 상기 보조 피스톤(26)과 상기 주피스톤(8)을 각각 연결하고, 상기 주 크랭크축이 상기 보조 크랭크축 회전비의 두배로 회전되도록 함께 상기 크랭크축들을 서로 연결하는 단계를 포함하는 내연기관의 작동방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 주 피스톤이 작동사이클의 부분인 흡입행정 즉, 상기 제 1충진이 상기 주 실린더로 유입되어, 상기 제 1 충진이 상기 보조 실린더로 전달되도록 하는 단계를 포함하는 내연기관의 작동방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 보조 크랭크축과 주 크랭크축에 윤활유를 공급하는 단계를 포함하고, 상기 윤환유는 상기 제 1 또는 제 2충진 연료와 섞이지 않는 내연기관의 작동방법.
11. 제 1 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제 2 충진이 상기 보조 피스톤에 의해 압축되는 반면 상기 주피스톤이 상기 제 1충진을 압축하도록 하는 단계를 포함하는 내연기관의 작동방법.
12. 왕복운동하도록 주 피스톤(8)이 장착된 적어도 하나의 주실린더(6);

    왕복운동하도록 보조 피스톤(26)이 장착된 적어도 하나의 보조실린더(24);

    제 1 및 제 2충진이 상기 주실린더와 보조실린더에 각각 공급되도록 하는 연료공급수단(16,34, 62, 63);

    상기 제 2충진에서 연료가 점화되도록 하는 점화수단(40); 그리고

    발화 연료 그리고/또는 상기 제 2충진의 연소로부터 연소생성물이 상기 주 실린더에 전달되도록 하는 전달 수단(41)을 포함하여, 상기 제 1충진내의 어떠한 연료도 연소되도록 하는 내연기관.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 보조 실린더는 상기 주실린더의 흡입체적보다 실질적으로 적은 흡입체적을 가지는 내연기관.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 흡입체적 비율은 0.05:1~ 0.5:1의 범위인 내연기관.
15. 제 14 항에 있어서,

    상기 비율은 약 0.1:1정도인 내연기관.
16. 제 12 항 내지 제 15 항중 어느 한 항에 있어서,

    상기 기관은 상기 보조 실린더내 연료의 점화로부터의 연소생성물이 상사점 또는 그 근처의 상기 주실린더로 전달되도록, 상기 주 실린더에 상대하여 상기 보조 실린더의 타이밍을 제어하는 것이 작동가능한 타이밍 수단(88)을 포함하는 내연기관.
17. 제 12 항 내지 제 16 항중 어느 한 항에 있어서,

    상기 연료공급수단은 각각 상기 제 1충진과 제 2충진을 공급하는 제 1 연료공급수단(16,62)와 제 2연료공급수단(34,63)을 포함하는 내연기관.
18. 제 17 항에 있어서,

    상기 제 1충진에서의 연료양을 제어하는 제어 수단을 포함하는 내연기관.
19. 제 12 항 내지 제 18 항중 어느 한 항에 있어서,

    상기 주 피스톤은 2행정 연소 사이클하에서 작동되는 내연기관.
20. 제 12 항 내지 제 19 항중 어느 한 항에 있어서,

    상기 보조 피스톤은 2행정 연소사이클하에서 작동되는 내연기관.
21. 제 12 항 내지 제 18 항중 어느 한 항에 있어서,

    상기 주피스톤은 4행정연소사이클하에서 작동되고, 상기 보조피스톤은 2행정 연소사이클하에서 작동되는 내연기관.
22. 제 12 항 내지 제 21 항중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제 2충진이 점화전에 압축되는 보조 연소실(38)을 포함하는 내연기관.
23. 제 22 항에 있어서,

    상기 전달수단은 상기 주실린더의 상기 주연소실(46)에 상기 보조 연소실(38)을 연통하는 전달 덕트(41)를 포함하는 내연기관.
24. 제 23 항에 있어서,

    상기 주피스톤과 보조피스톤은 일반적으로 서로 대향되고, 상기 전달 덕트는 대체적으로 상기 주실린더와 보조실린더사이에서 축방향으로 연장되는 내연기관.
25. 제 23 항에 있어서,

    상기 주피스톤과 보조피스톤은 대체로 나란히 설치되고, 상기 전달덕트는 상기 주실린더와 상기 보조실린더와 상대되어 대체로 가르지르게 연장되는 내연기관.
26. 제 12 항 내지 제 25 항중 어느 한 항에 있어서,

    상기 주피스톤은 주크랭크축(12)와 연결되고, 상기 보조피스톤은 보조 크랭크축(30)와 연결되는 내연기관.
27. 제 26 항에 있어서,

    제어된 상대 회전을 위해 상기 주 크랭크축와 보조 크랭크축가 서로 연결되도록 하는 타이밍 수단(88)을 포함하는 내연기관.
28. 제 21 항에 있어서,

    상기 주피스톤은 주 크랭크축(12)과 연결되고, 상기 보조피스톤은 보조 크랭크축(30)과 연결되며, 상기 주크랭크축이 상기 보조 크랭크축의 회전비율의 2배로 회전하도록 상기 주크랭크축와 보조 크랭크축을 서로 연결하는 타이밍 수단을 포함하는 내연기관.
29. 제 28 항에 있어서,

    상기 주피스톤은 그 연소사이클의 부분으로써 흡입행정을 가지고, 상기 연료공급수단은 상기 주실린더내로 유입되기전에 상기 보조실린더를 통해 전달되는 상기 제 1충진을 공급하도록 작동가능한 내연기관.
30. 제 29 항에 있어서,

    상기 보조 크랭크축은 크랭크케이스 압축없이 보조 크랭크케이스(32)내에 설치되는 내연기관.
31. 제 30 항에 있어서,

    상기 보조 크랭크케이스에 윤활유를 공급하도록 하는 윤활수단을 포함하는 내연기관.
32. 제 12 항 내지 제 31 항중 어느 한 항에 있어서,

    다수개의 상기 주실린더와 보조실린더 쌍과 상기 주피스톤, 보조피스톤쌍인 내연기관.
33. 제 32 항에 있어서,

    상기 주실린더는 V-형으로 배치되는 내연기관.
34. 제 26 항 또는 제 27 항에 있어서,

    다수개의 상기 주실린더, 주 피스톤쌍과 상기 보조 실린더, 보조 피스톤쌍이있고, 상기 주 실린더는 V-형으로 배치되며, 상기 모든 주 피스톤은 상기 주 크랭크축과 연결되고, 상기 모든 보조피스톤은 상기 보조 크랭크축과 연결되는 내연기관.
35. 제 34 항에 있어서,

    상기 보조 크랭크축은 상기 주 크랭크축 상에 설치되는 내연기관.
36. 다수개의 주 실린더(6)가 설치되고 그 내에 4행정 연소사이클로 왕복운동하도록 장착된 주 피스톤(8)을 가진 블록(4)과;

    왕복운동하도록 장착된 다수개의 보조피스톤(26)을 포함하는 헤드(3)와;

    상기 보조실린더에 공기/연료 혼합기의 충진을 공급하기위한 연료 공급수단(34,63)을 가지는 내연기관(2)에 있어서,

    상기 기관은 상기 보조 피스톤은 점화전에 상기 충진을 압축하고, 연소생성물이 상기 주 실린더의 주 연소실로 전달되도록 하는 내연기관(2).
37. 다수개의 주 실린더(6)가 설치되고, 그 내에 주 피스톤(8)이 4행정하에서 왕복운동하도록 장착된 블록(4)과;

    각각의 상기 주실린더(6)의 주 연소실(46)을 개방하는 나사식 점화 플러그 구멍(140)을 가지는 헤드(3)와;

    보조 실린더(24)내에 왕복운동하도록 장착되는 보조 피스톤(26),

    상기 보조 피스톤에 의해 압축된 상기 충진을 점화하는 상기 보조 실린더 점화 수단(40)에 공기/연료 혼합의 충진을 공급하는 연료 공급 수단(34,62), 그리고,

    상기 나사식 점화플러그 구멍(14)에 상기 튜브의 나사식 연결이 가능하도록 된 나사(104)를 가지는 전달 튜브(41)를 포함하는 파일롯 엔진(101)을 포함하는 내연기관에 있어서,

    상기 기관은 상기 충진으로부터의 연소 생성물이 상기 튜브를 전달되어 상기 주 연소실로 들어가도록 하는 내연 기관.