KR20010041930A - High power density, diesel engine - Google Patents

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KR20010041930A
KR20010041930A KR1020007010238A KR20007010238A KR20010041930A KR 20010041930 A KR20010041930 A KR 20010041930A KR 1020007010238 A KR1020007010238 A KR 1020007010238A KR 20007010238 A KR20007010238 A KR 20007010238A KR 20010041930 A KR20010041930 A KR 20010041930A
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KR1020007010238A
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베이커더글라스엠.
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테캇 엔지니어링 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 압축 실린더(22)와 팽창 실린더(24)가 구비된 엔진 블럭(12)을 포함하는 엔진(10)에 관한 것이다. 압축 피스톤(34)은 압축 실린더(22)에 위치되며, 팽창 피스톤(36)은 팽창 실린더(24)에 위치된다. 각각의 피스톤은 크랭크축(26, 28)에 연결된다. 2개의 정적 연소 챔버(48)를 갖는 회전식 프리챔버 튜브(44)는 엔진 블럭(12)에 연결된 하우징(14)내에 위치된다. 유도 및 팽창 포트는 압축 실린더(22)와 팽창 실린더(24)를 튜브(44)의 연소 챔버(48)에 연결하는 통로를 형성한다. 상기 튜브(44) 자체는 하우징(14)에 회전가능하게 지지되며, 실린더 축을 횡단하는 축선(46)을 지향한다. 엔진(10)은 챔버(48)가 유도 포트를 통해 팽창 실린더(22)와 연결된 후, 상기 압축 실린더(22)와의 연결로부터 분리되고, 연료 분사기(62)로부터의 연료를 수용하여 연소시키는 위치로 이동되고, 그후 팽창 포트를 통해 팽창 실린더(24)와 연결되어 연소를 완료하도록 작동된다.The invention relates to an engine (10) comprising an engine block (12) provided with a compression cylinder (22) and an expansion cylinder (24). The compression piston 34 is located in the compression cylinder 22 and the expansion piston 36 is located in the expansion cylinder 24. Each piston is connected to crankshafts 26 and 28. Rotating prechamber tube 44 with two static combustion chambers 48 is located in housing 14 connected to engine block 12. The induction and expansion ports form a passage connecting the compression cylinder 22 and the expansion cylinder 24 to the combustion chamber 48 of the tube 44. The tube 44 itself is rotatably supported by the housing 14 and directs an axis 46 across the cylinder axis. The engine 10 is in a position to receive and burn fuel from the fuel injector 62 after the chamber 48 is connected with the expansion cylinder 22 through the induction port and then disconnected from the connection with the compression cylinder 22. It is moved and then connected to the expansion cylinder 24 through an expansion port and operated to complete combustion.

Description

고출력 고밀도 디젤 엔진 {HIGH POWER DENSITY, DIESEL ENGINE}High Power High Density Diesel Engine {HIGH POWER DENSITY, DIESEL ENGINE}

다수의 다른 엔진 설계가 오늘날 어느 한도 까지 발달되어, 엔진 설계는 성숙한 기술이다. 엔진을 작동시키기 위한 가장 인기 있는 가스 싸이클중의 둘은 내연 기관에 의해 이용되는 오토 싸이클과, 디젤 엔진에 의해 사용되는 디젤 사이클이다.As many other engine designs have developed to some extent today, engine design is a mature technology. Two of the most popular gas cycles for operating the engine are autocycles used by internal combustion engines and diesel cycles used by diesel engines.

불꽃 점화 내연 기관이나 에스 아이(SI) 엔진은 가솔린과 같은 고 휘발성의 연료와 그 실린더에서의 연소를 점화하기 위하여 불꽃을 사용한다. 싸이클의 압축 및 팽창 부분 양자는 동일한 실린더에서 행해진다. 에스 아이 엔진은 고출력 밀도로 발달된 반면,(이하에서 사용되는 "고출력 밀도"는 중량 대 마력비 또는 세제곱 인치 부피대 마력비가 적어도 1.0을 의미한다.) 소위 연료 소비와 가솔린의 휘발성 같은 2가지 단점이 있다. 가솔린의 휘발성은 널리 문서화되었으며, 그 저장, 운송 및 원거리 지역에서의 사용에 관한 문제점은 여기에서 더 설명할 필요가 없다. 경제성과 내구성에 관하여, 에스 아이 엔진의 연료 경제성과 내구성에 관한 중요한 진전이 최근에 이루어진 반면에, 이러한 엔진은 그 대응 디젤 엔진의 성능에는 여전히 모자란다.Spark ignition Internal combustion engines or SI engines use sparks to ignite high volatile fuels such as gasoline and combustion in their cylinders. Both compression and expansion portions of the cycle are done in the same cylinder. While the S-I engine has been developed at high power density (the "high power density" used here means weight-to-horsepower ratio or cubic inch volume-to-horsepower ratio of at least 1.0), two drawbacks are so-called fuel consumption and gasoline volatility. There is this. The volatility of gasoline is well documented and the problems with its storage, transportation and use in remote areas need not be further explained here. With regard to economics and durability, important advances have been made recently regarding the fuel economy and durability of the S-I engine, while these engines still lack the performance of their corresponding diesel engines.

에스 아이 엔진과는 달리, 디젤 압축 점화 또는 씨 아이(CI) 엔진은 실린더 내에서 고압과 자동 점화 온도의 발달을 통해 연소를 점화한다. 온도와 압력이 높이 상승하면, 연료는 불꽃 없이도 자동 점화된다. 연료 경제성과 디젤 연료의 비 휘발성에 있어서 에스 아이 엔진에 우위를 점하는 반면, 씨 아이 엔진은 에스 아이 엔진에 비하여 저출력 밀도를 보인다. 증가된 출력 밀도와 작은 크기의 디젤 엔진을 설계하고자 하는 이전의 노력은 큰 2-행정 과급기, 제한된 압력 싸이클, 및 과도한 기계적, 열적(thermal) 부하와 매우 빈약한 연료 소비에 기인한 구조적 내구성의 문제점에 의해 상당한 곤란을 겪었다. 다양한 선행 기술 엔진이 전술되거나 다른 한계의 관점에서, 고출력 밀도 디젤 엔진의 필요성이 존재한다는 것을 알 수 있다. 따라서, 이러한 엔진을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다. 또한, 이러한 엔진의 작동을 위한 새로운 가스 싸이클을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.Unlike the S-I engine, diesel compression ignition or CI (I) engines ignite combustion through the development of high pressure and auto ignition temperature in the cylinder. As the temperature and pressure rises, the fuel will ignite automatically without sparks. While the fuel economy and the non-volatility of diesel fuel dominates the S-I engine, the Sea-I engine has a lower power density than the S-I engine. Previous efforts to design diesel engines with increased power densities and smaller sizes have had problems with structural durability due to large two-stroke superchargers, limited pressure cycles, and excessive mechanical and thermal loads and very poor fuel consumption. Suffered considerable difficulties by It will be appreciated that there is a need for high power density diesel engines in view of the various prior art engines described above or other limitations. It is therefore an object of the present invention to provide such an engine. It is also an object of the present invention to provide a new gas cycle for the operation of such an engine.

본 발명은 일반적으로 엔진에 관한 것이며, 더욱 자세하게는 고출력 고밀도, 디젤 엔진과 그 작동 싸이클에 관한 것이다.The present invention relates generally to engines and, more particularly, to high power, high density, diesel engines and their operating cycles.

도 1은 본 발명의 원리를 구체화하는 엔진을 대략적으로 도시하는 도면.1 is a diagram schematically illustrating an engine embodying the principles of the present invention.

도 2는 도 1에 도시된 엔진의 대략적으로 도시함과 아울러 나아가 본 발명의 주요 구성 요소와 그와 관련된 다른 것과 하사점 근처에 도시된 압축 피스톤을 도시하는 도면.FIG. 2 is a schematic illustration of the engine shown in FIG. 1 and further illustrating the compression piston shown near bottom dead center with the main components of the present invention and others associated therewith. FIG.

도 3a와 3b는 상사점에서의 압축 피스톤을 도시하는 도 2에 유사한 대략적 도면임과 아울러 본 발명의 몇가지 설계 변수를 정의하는 도면.3A and 3B are schematic views similar to FIG. 2 showing the compression piston at top dead center, as well as defining some design parameters of the present invention.

도 4a, 4b, 및 4c는 본 발명의 가스 싸이클의 다양한 단계에서의 공기 흐름을 대략적으로 도시하는 도면.4A, 4B, and 4C schematically illustrate air flow at various stages of the gas cycle of the present invention.

도 5a와 5b는 본 발명의 흡기구의 폐쇄와 배기구의 개방을 도시하며, 연소 챔버 내부로 연료 주입을 각각 도시하는 도 1에 유사한 도면.5A and 5B show a closure of the inlet port of the present invention and an opening of the exhaust port, similar to FIG. 1 showing fuel injection into the combustion chamber, respectively.

도 6a는 압축기의 기하학적 압축비를 정하는데 이용되는 피스톤 위치를 도시하는 도면.6A shows the piston position used to determine the geometric compression ratio of the compressor.

도 6b는 압축 실린더와 연소 챔버 양자를 포함하는 기하학적 압축비를 정하는 데 있어서 위치된 압축기 피스톤을 대략적으로 도시하는 도면.FIG. 6B schematically illustrates a compressor piston positioned in determining a geometric compression ratio comprising both a compression cylinder and a combustion chamber. FIG.

도 6c는 팽창 실린더의 기하학적 압축비를 정하는 팽창 피스톤 위치를 도시하는 도면.6C shows an expansion piston position that determines the geometric compression ratio of the expansion cylinder.

도 6d는 팽창 실린더의 기하학적 압축비와 연소 챔버를 정하는 피스톤 위치를 대략적으로 도시하는 도면.FIG. 6D is a diagram schematically illustrating the geometric compression ratio of the expansion cylinder and the piston position defining the combustion chamber; FIG.

도 7은 그 내부에 형성된 연소 챔버의 하나를 도시하는, 본 발명에 사용된 회전식 프리챔버 튜브의 사시도.7 is a perspective view of a rotary prechamber tube used in the present invention, showing one of the combustion chambers formed therein;

도 8은 도 7에 도시된 튜브의 단면을 도시함과 아울러 튜브를 통과하는 냉각액 통로와 연소 챔버 자체를 형성하는 제거 가능한 입구를 도시하는 도면.FIG. 8 shows a cross section of the tube shown in FIG. 7 and shows a coolant passage through the tube and a removable inlet forming the combustion chamber itself.

도 9는 본 발명의 이상적인 가스 싸이클의 그래프를 나타낸 도면.9 shows a graph of an ideal gas cycle of the present invention.

도 10과 11은 본 발명의 추가적 실시예를 대략적으로 도시하는 도면.10 and 11 schematically illustrate a further embodiment of the invention.

도 12a, 12b, 13a, 및 13b는 본 발명에 사용될 수 있는 타이밍 구조체를 대략적으로 도시하는 도면.12A, 12B, 13A, and 13B schematically illustrate timing structures that may be used in the present invention.

상기의 내용 및 다른 목적을 접함에 있어서, 본 발명은 장점인 고출력 밀도 잠재성을 가진 디젤 엔진을 제공함과 아울러 바람직한 연료 경제성을 주장하고 있다. 엔진 자체의 기본적 원리는 익히 알려져 있다: 왕복 운동기 내에서 작동 유체의 팽창비를 감소시킴으로써 평균 유효 압력을 증가시키는 반면, 배출 에너지를 다시 시스템에서 재 사용하여 밀어주는 것. 그러나, 시동시에 불충분한 자동 점화 압력으로 곤란을 겪으며 최대 연소 압력을 제어하는 최근의 분사 기술과 무거운 구성 요소를 필요로 하는 일반적인 디젤 엔진과는 달리, 본 설계는 압축 과정과 팽창 과정을 분리하여, 독립적인 압축 및 팽창비를 가능하게 하였고, 포트-제어 팽창으로써 영구 부피 연소를 조합하였다. 이것은 본 발명이 기존의 엔진과 가스 싸이클을 수행함과 함께 가솔린 엔진을 위한 특징에 유사한 보다 낮은 최대 팽창 압력에서 작동 가능하게 하였다.In view of the foregoing and other objects, the present invention provides a diesel engine with high power density potential which is an advantage and also claims desirable fuel economy. The basic principle of the engine itself is well known: increasing the average effective pressure by reducing the expansion ratio of the working fluid in the reciprocator, while pushing the exhaust energy back into the system. However, unlike conventional diesel engines, which suffer from insufficient auto ignition pressure at start-up and require modern injection technology and heavy components to control the maximum combustion pressure, the design separates the compression process from the expansion process. , Independent compression and expansion ratios were enabled, and permanent volume combustion was combined by port-controlled expansion. This allows the present invention to operate at lower maximum inflation pressures, similar to the features for gasoline engines, along with performing existing engines and gas cycles.

본 발명의 가스 싸이클은 세개의 독립적인 챔버(압축 실린더, 연소 챔버, 팽창 실린더) 내에서 동시에 발생한다. 시동시에, 압축 실린더는 일반적인 2-행정 디젤과 유사하게 하부 흡입 포트를 통해 공기를 흡입한다. 압축 실린더 내의 질량은 압축 피스톤의 상승 또는 압축 행정에 의해 연이어서 압축되고, 흡입 포트를 통해 연소 챔버로 이송된다. 압축 피스톤의 상사점(TDC)의 직후에, 연소 챔버와 그 내부에 있는 질량은 압축 실린더로부터 갑자기 분리된다. 최소의 헤드 공간으로써, 단지 최소의 부피가 압축 실린더 내에 남는다. 압축 피스톤은 팽창 행정에서 하방향으로 행정 운동을 하며, 압축 실린더에는 최초 압력의 급격한 하강이 발생하여 진공에 가까운 완만한 낙하 운동을 계속한다. 압축 피스톤이 하방향으로 행정 운동을 계속함에 따라, 하부 흡입 포트는 개방되어 신선한 혼합기가 밀려들어와서 진공을 채운다. 압축 피스톤이 그 다음의 상방향 행정 또는 압축 행정을 진행하는 동안 흡입 포트가 폐쇄된 직후, 압축 피스톤은 제 2 질량을 압축하기 시작한다. 상사점 직전(BTDC), 제 2 연소 챔버가 압축 실린더로부터 갑자기 격리될 때, 제 2 연소 챔버는 상사점 직후까지 제 2 압축된 질량과 통하도록 이동된다. 그후, 압축 피스톤은 하방향 행정을 시작하고 싸이클을 반복한다.The gas cycle of the present invention occurs simultaneously in three independent chambers (compression cylinder, combustion chamber, expansion cylinder). At start up, the compression cylinder draws in air through the lower intake port, similar to a typical two-stroke diesel. The mass in the compression cylinder is subsequently compressed by the lifting or compression stroke of the compression piston and is transferred to the combustion chamber through the suction port. Immediately after the top dead center (TDC) of the compression piston, the combustion chamber and the mass therein abruptly separate from the compression cylinder. With the minimum head space, only the minimum volume remains in the compression cylinder. The compression piston travels downward in the expansion stroke, and a sudden drop in the initial pressure occurs in the compression cylinder, continuing a gentle drop movement close to vacuum. As the compression piston continues its downward stroke, the lower suction port is opened to push the fresh mixer in to fill the vacuum. Immediately after the suction port is closed while the compression piston is undergoing the next upward stroke or compression stroke, the compression piston begins to compress the second mass. Just before top dead center (BTDC), when the second combustion chamber is suddenly isolated from the compression cylinder, the second combustion chamber is moved to communicate with the second compressed mass until immediately after top dead center. The compression piston then starts the downstroke and repeats the cycle.

압축 실린더로부터 분리 또는 격리된 후, 압축된 질량을 가지고 있는 연소 챔버는 연료와 함께 분사된다. 챔버 자체에는 글로우 플러그(glow plug)가 제공되며, 처음에는 연료가 압축을 초기화하는 글로우 플러그 위로 향하여 분사된다. 연료 분사 시기가 진행함에 따라, 글로우 플러그는 분사 스프레이가 챔버 내부에 양질의 연료를 공급함으로써 챔버를 가로질러 이동하는 결과를 야기하는 분사 스프레이의 위치로부터 멀어진다. 싸이클의 이러한 부분에서, 일정 부피 연소는 충분히 발달되어 연소 챔버내에서 진행된다.After being separated or isolated from the compression cylinder, the combustion chamber with the compressed mass is injected with fuel. The chamber itself is provided with a glow plug, initially fuel is injected onto the glow plug which initiates compression. As the fuel injection timing progresses, the glow plug is moved away from the position of the injection spray which results in the injection spray moving across the chamber by supplying good fuel inside the chamber. In this part of the cycle, constant volume combustion is sufficiently developed and proceeds in the combustion chamber.

부분적으로 연소된 일정량을 함유하는 연소 챔버는 팽창 실린더와 통하도록 보내진다. 연소 챔버가 팽창 실린더로 이동되기 전에, 팽창 피스톤은 그 상방향 운동동안 배출 포트와 소기 포트(scavenging port)를 덮는 압축 행정을 시작한다. 실린더 내의 소기된 잔량의 질량의 혼합체는 압축 피스톤이 상사점에 접근할 수록 압축된다. 여기서, 연소 실린더내의 부분 연소된 질량은 팽창 실린더의 압축된 질량으로 유입된다. 팽창 실린더 내의 압력은 고압 연소 혼합체가 연소 챔버로부터 들어갈때 상승한다. 그다음 팽창 실린더는, 새로운 산소의 유입의 결과로서 연소가 계속적으로 발생하기 때문에, 혼합된 질량을 압축한다.A combustion chamber containing a quantity of partially burned is sent to communicate with the expansion cylinder. Before the combustion chamber is moved to the expansion cylinder, the expansion piston starts a compression stroke covering the discharge port and the scavenging port during its upward motion. The mixture of the residual residual mass in the cylinder is compressed as the compression piston approaches top dead center. Here, the partially combusted mass in the combustion cylinder is introduced into the compressed mass of the expansion cylinder. The pressure in the expansion cylinder rises as the high pressure combustion mixture enters the combustion chamber. The expansion cylinder then compresses the mixed mass because combustion continues to occur as a result of the introduction of fresh oxygen.

팽창 피스톤은 그 팽창 행정동안의 연소 과정으로부터 일을 도출해낸다. 팽창 피스톤이 하방향으로 행정 운동할 때, 피스톤은 배기 포트로 개방되며, 잔류 질량은 배출된다. 팽창 피스톤이 그 하방향 행정 운동을 계속하는 동안, 피스톤은 소기 포트로 개방되며, 신선한 공기의 소기 작용이 팽창 실린더 내에서 발생한다. 하사점(BDC) 후에 팽창 피스톤은 소기 및 배기 포트를 폐쇄하며, 제 2 연소 챔버에서의 연소 질량과 혼합될 준비로서 그 내부에 소기된 혼합체와 잔류 질량을 압축하기 시작한다. 혼합 및 추가적 압축과 연소가 있은 후, 팽창 피스톤은 일이 다시 도출되도록 하방향 행정 운동을 다시 시작한다. 따라서, 팽창 피스톤은 그 싸이클을 반복한다.The expansion piston derives work from the combustion process during its expansion stroke. When the expansion piston strokes downward, the piston opens to the exhaust port and the residual mass is discharged. While the expansion piston continues its downward stroke, the piston opens to the scavenging port, and scavenging of fresh air occurs in the expansion cylinder. After bottom dead center (BDC) the expansion piston closes the scavenging and exhaust ports and begins to compress the scavenged mixture and residual mass therein in preparation for mixing with the combustion mass in the second combustion chamber. After mixing and further compression and combustion, the expansion piston resumes the downstroke movement to bring work back. Thus, the expansion piston repeats its cycle.

팽창 실린더로 쏟아버린 후, 연소 챔버는 팽창 실린더로부터 갑자기 격리되고, 그 내부의 잔류 연소 생성물의 소기를 위해 개방된다. 소기 작용후, 연소 챔버는 압축 실린더로 개방될 준비를 하면서 폐쇄되고 연소 챔버의 싸이클은 반복된다.After pouring into the expansion cylinder, the combustion chamber is suddenly isolated from the expansion cylinder and opened for scavenging of residual combustion products therein. After the scavenging action, the combustion chamber is closed preparing to open into the compression cylinder and the cycle of the combustion chamber is repeated.

본 발명의 부가적인 장점과 이득은 전술한 실시예와 첨부된 청구항 및 동봉된 도면으로부터 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자에게는 충분히 이해될 수 있을 것이다.Additional advantages and advantages of the present invention will be fully understood by those skilled in the art from the foregoing embodiments, the appended claims and the accompanying drawings.

도 1 에는 본 발명의 원리에 따른 엔진(10)이 도시되어 있다. 엔진은 원칙적으로 하부 유닛 또는 엔진 블럭(12), 상부 유닛 또는 튜브 하우징(14), 닫힌 덮개(16) 아래에 도시된 타이밍 벨트, 배기 매니폴드(18)(엔진(10)의 실린더의 수에 따라 변화한다), 및 하우징(14)과 관련되어 도시된 소기 매니폴드(20)를 포함한다. 엔진(10)의 내부 일에 대한 논의에 들어가기 전에, 도 9에 도시된 이상적인 가스 싸이클에 대한 논의가 필요하다.1 shows an engine 10 in accordance with the principles of the present invention. The engine is in principle dependent on the number of cylinders of the lower unit or engine block 12, the upper unit or tube housing 14, the timing belt shown below the closed cover 16, the exhaust manifold 18 (engine 10). And scavenging manifold 20 shown in relation to the housing 14. Before entering the discussion of the internal work of the engine 10, a discussion of the ideal gas cycle shown in FIG. 9 is needed.

도 9에 도시된 바와 같이, 이상적인 가스 싸이클은 압축 실린더 또는 압축기를 위한 경우와 팽창 실린더 또는 팽창기를 위한 경우의 두 개의 관련된 싸이클로 구성된다. 압축 실린더 싸이클이 우선 논의될 것이다. 이상적인 싸이클의 이러한 논의에서 도시된 부피는 분명하게 도시 목적을 위한 것이며, 엔진(10)의 특별한 부가물에 실제 의존할 것이다.As shown in FIG. 9, an ideal gas cycle consists of two related cycles, one for a compression cylinder or compressor and one for an expansion cylinder or expander. Compression cylinder cycles will be discussed first. The volume shown in this discussion of the ideal cycle is clearly for illustration purposes and will in fact depend on the particular addition of the engine 10.

행정의 하부에서, 하사점(BDC)의 압축 실린더의 부피는 8 inch³보다 크게 도시되었다. 압축 실린더로 연소 챔버를 개방할 때, 합쳐진 부피는 거의 9 inch³를 능가한다. 따라서, 압축 피스톤은 대기의 35배보다 큰 압력과 2 inch³보다 작 은 부피에 도달할 때까지 압축 실린더와 연소 챔버의 합쳐진 부피 내에서의 공기의 질량과 부피를 압축하는 상방향 또는 압축 행정을 수행한다. 상사점에서의 압축 피스톤의 지점에서, 연소 챔버는 압축 실린더로부터 갑자기 단절된다. 따라서, 압축 실린더의 부피는 1 inch³이하로 감소한다. 그 다음 압축 피스톤은 하방향 또는 팽창 행정을 시작하여, 압축 실린더에서의 압력은 우선 급격하게 떨어져서, 하사점에서의 거의 진공에 가까울 때까지 천천히 떨어진다. 따라서, 싸이클이 반복된다.At the bottom of the stroke, the volume of the bottom dead center (BDC) compression cylinder is shown to be greater than 8 inch³. When opening the combustion chamber with a compression cylinder, the combined volume exceeds almost 9 inch³. Thus, the compression piston performs an upward or compression stroke that compresses the mass and volume of air in the combined volume of the compression cylinder and the combustion chamber until it reaches a pressure greater than 35 times the atmosphere and a volume less than 2 inches³. do. At the point of compression piston at top dead center, the combustion chamber is suddenly disconnected from the compression cylinder. Thus, the volume of the compression cylinder is reduced to less than 1 inch 3. The compression piston then starts a downward or expansion stroke, the pressure in the compression cylinder first dropping sharply, slowly dropping until near vacuum at bottom dead center. Thus, the cycle is repeated.

팽창 실린더에서의 이상적인 싸이클의 경우, 팽창 피스톤의 하사점에서, 팽창 실린더의 부피는 13 inch³ 이하이다. 팽창 실린더가 압축 행정을 시작할 때, 부피는 급격하게 감소하고 압력은 처음에는 서서히 증가한다. 팽창 피스톤이 상사점에 접근함에 따라, 약 2 inch³의 부피로 약 47배의 대기압의 최고점에 이르기까지 압력은 급격하게 증가한다. 이 지점에서, 연소 챔버는 팽창 실린더로 개방되고, 팽창 실린더로 블로우 다운 포트가 개방되기 전에 연소 챔버내에서 발생하는 일정 부피 열 부가에 기인한 대응 부피 증가와 압력 증가가 있다. 상사점후의 초기 시기동안, 합쳐진 연소 챔버와 팽창 실린더내의 부피는 증가하고, 그 내부의 압력은 일정하게 유지된다. 이것은 일정 압력 열 부가의 결과이다. 약 4 inch³부피에서, 팽창 피스톤의 계속되는 하방향 행정은 압력의 감소와 부피의 증가를 야기한다. 팽창 행정동안, 일이 도출된다. 팽창 피스톤이 상사점에 도달할 때, 14 inch³보다 작은 부피의 경우, 연소 챔버는 팽창 실린더로부터 갑자기 단절되고, 팽창 실린더내의 부피는 감소한다. 대기압에 가까운 압력과 13 이하의 부피에서, 팽창 실린더는 그 싸이클을 반복한다.For an ideal cycle in the expansion cylinder, at the bottom dead center of the expansion piston, the volume of the expansion cylinder is less than 13 inches³. When the expansion cylinder starts the compression stroke, the volume decreases drastically and the pressure gradually increases initially. As the expansion piston approaches top dead center, the pressure increases rapidly up to a peak of about 47 times the atmospheric pressure in a volume of about 2 inches³. At this point, the combustion chamber opens to the expansion cylinder and there is a corresponding volume increase and pressure increase due to the constant volume heat addition occurring within the combustion chamber before the blow down port is opened to the expansion cylinder. During the initial period after top dead center, the volume in the combined combustion chamber and expansion cylinder increases and the pressure therein remains constant. This is the result of constant pressure heat addition. At about 4 inch volume, the continued downward stroke of the expansion piston causes a decrease in pressure and an increase in volume. During the expansion stroke, work is derived. When the expansion piston reaches top dead center, for volumes smaller than 14 inches³, the combustion chamber is suddenly disconnected from the expansion cylinder, and the volume in the expansion cylinder decreases. At pressures close to atmospheric pressure and volumes below 13, the expansion cylinder repeats the cycle.

도 2는 엔진(10)의 내부 일에 대해 대략적으로 도시하고 있다. 최소의 경우, 엔진(10)은 2 개의 실린더인 압축 실린더(22)와 팽창 실린더(24)를 포함한다. 크랭크축(26, 28)은 각각 커넥팅 로드(30, 32)에 의해 압축 피스톤(34)과 팽창 피스톤(36)에 연결된다. 일반적으로 흡입 포트(38, 40)는 각 실린더(22, 24)의 하부 단부를 향해 위치된다. 이러한 흡입 포트는 피스톤(34, 36)이 하사점에 접근할 때 노출되거나 개방되어, 공기의 신선한 일정량이 압축 실린더(24)로 유입되게 하며, 연소 이중 생성물과 잔류 질량이 팽창 실린더(24)로부터 소기되게 한다. 팽창 실린더(24)에서의 소기 작용을 촉진하기 위해 배기 포트(42)가 팽창 실린더(24)에 추가로 제공된다. 배기 포트(42)는 흡기 포트(40)가 개방되기 전에 개방되도록 위치될 수 있다.2 schematically shows the internal work of the engine 10. At a minimum, the engine 10 comprises two cylinders, a compression cylinder 22 and an expansion cylinder 24. The crankshafts 26, 28 are connected to the compression piston 34 and the expansion piston 36 by connecting rods 30, 32, respectively. Generally suction ports 38, 40 are located towards the lower ends of each cylinder 22, 24. This suction port is exposed or opened when the pistons 34, 36 approach bottom dead center, allowing a fresh amount of air to enter the compression cylinder 24, with combustion double products and residual mass from the expansion cylinder 24. Let it be An exhaust port 42 is further provided to the expansion cylinder 24 to promote the scavenging action in the expansion cylinder 24. The exhaust port 42 may be positioned to open before the intake port 40 is opened.

회전식 프리챔버 튜브(44)는 압축 및 팽창 실린더(22, 24)의 두 상부 단부 사이의 중앙에 일반적으로 위치된다. 튜브(44)는 하우징(14)내에 회전식을 설치되어, 튜브(44)(도 2의 페이지 내부로 연장되는 것으로 도시됨)를 통하여 길이 방향으로 연장되는 튜브축(46)에 대하여 회전하도록 지지된다. 튜브(44)는 일반적으로 도 7에 도시된 바와 같이 원통형이며, 그 몸체의 두 프리챔버와 연소 챔버(48)내에서 형성된다.Rotating prechamber tube 44 is generally located centrally between the two upper ends of compression and expansion cylinders 22, 24. The tube 44 is rotatably mounted in the housing 14 and supported to rotate about the tube axis 46 extending in the longitudinal direction through the tube 44 (shown as extending into the page interior of FIG. 2). . Tube 44 is generally cylindrical as shown in FIG. 7 and formed in the combustion chamber 48 and the two prechambers of its body.

연소 챔버(48)는 튜브(44)에 외부로 오목한 접시를 형성하며, 나아가 튜브(44)에 형성된 공동(52) 내부로 제거 가능하게 압축 결합된 삽입기(50)에 의해 형성된다. 이러한 구조는 삽입기(50)와 그 대체품이 다른 부피로 삽입됨으로써 제거될 수 있게 한다. 따라서, 본 발명의 엔진(10)은 엔진(10)의 효과적인 압축 및 팽창비를 변화하도록 연소 챔버(48)의 부피를 수정할 수 있다.The combustion chamber 48 forms an outwardly recessed dish in the tube 44 and is further formed by an inserter 50 that is removably compression coupled into the cavity 52 formed in the tube 44. This structure allows inserter 50 and its replacement to be removed by inserting in a different volume. Accordingly, the engine 10 of the present invention may modify the volume of the combustion chamber 48 to vary the effective compression and expansion ratio of the engine 10.

또한, 통로(54)는 튜브(44)를 통해 일반적으로 중앙에 형성된다. 기름 같은 냉각 유체는 연소 챔버(48)를 냉각할 뿐만 아니라 하나 이상의 축과 반경 방향 홈(56)에 제공되는 튜브(44) 자체와 밀봉 부분에 윤활 작용도 하도록 통로(54)를 통하여 순환한다. 윤활용 오일은 튜브(44)내에, 도시 않은, 원심 덕트를 경유하여 제공된다.In addition, the passage 54 is generally formed centrally through the tube 44. Cooling fluid, such as oil, circulates through the passage 54 to cool the combustion chamber 48 as well as to lubricate the seal 44 and the tube 44 itself provided in one or more axial and radial grooves 56. Lubricating oil is provided in tube 44 via a centrifugal duct, not shown.

튜브(44)의 회전으로, 연소 챔버(48)는 교대로 압축 실린더(22)와 팽창 실린더(24)와 교통한다. 압축 실린더(22)와의 교통은 유입 포트(58)를 관통하여 발생하고 반면에, 팽창 실린더(24)와의 교통은 하방향 송풍(blowdown) 포트(60)를 관통하여 발생한다.As the tube 44 rotates, the combustion chamber 48 alternately communicates with the compression cylinder 22 and the expansion cylinder 24. The communication with the compression cylinder 22 takes place through the inlet port 58, while the communication with the expansion cylinder 24 takes place through the downward blowdown port 60.

챔버(48)가 압축 실린더(22)와 팽창 실린더(24) 사이에서 회전하여, 연료를 챔버 안으로 연료 분사기(62)에서 분사한다.Chamber 48 rotates between compression cylinder 22 and expansion cylinder 24 to inject fuel from fuel injector 62 into the chamber.

또한, 냉각액 통로(64)는 하우징(14)과 엔진 블록(12)에 형성된다. 상기 통로(64)는 엔진(10) 전체를 냉각하도록 물과 글리콜(glycol) 혼합물과 같은 냉각액이 순환하게 한다.In addition, the coolant passage 64 is formed in the housing 14 and the engine block 12. The passage 64 allows a coolant, such as a mixture of water and glycol, to circulate to cool the entire engine 10.

도 3b를 참고로 하여 본 발명의 다양한 특징의 상관 관계를 설명하여 정의한다. 화살표(66)로 나타낸 뱅크 각도는 팽창 실린더(24)의 중심축과 압축 실린더(22)의 중심축과의 사이에 형성된다. 압축 실린더와 팽창 실린더(22, 24)와의 사이의 뱅크 각도(66)는 60도 내지 90도 범위 내에 있다. 상기 범위는 양쪽 실린더(22, 24)에 단일 튜브(44)를 사용하는 것을 허용하는 각도이다. 포트 각도는 '68'로 나타내었으며, 하방향 송풍 포트(60)의 중심을 통하여 튜브 축선(46)으로부터 인출된 라인과 유입 포트(58)의 중심을 통하여 튜브 축선(46)으로부터 인출된 라인 사이에 각도로 형성된다. 포트 각도(68)는 고속용으로 85도 내지 95도의 범위 내에 있다. 상기 포트 각도는, 실린더(22, 24) 사이에서 그로부터 폐쇄되어 연소 챔버(48)가 팽창 실린더(24)로 챔버(48)가 향하기 전에 연소를 개시하는 중에, 연료 분사를 허용한다. 페이즈(phase) 각도(70)는 TDC에 압축 피스톤(34)과 상관된 팽창 피스톤의 전진 각도로서 형성된다. 양호하게, 페이즈 각도(70)는 팽창 실린더의 압축비에 변화를 허용하며, 55도 내지 65도 범위 내에 있다. 도 3b에 도시된 바와 같은 보울(bowl) 각도(72)는 연소 챔버(48)의 궤적 모서리(trailing edge)(76)와 튜브 축선(46)으로부터의 라인과 연소 챔버(48)의 유도 모서리(leading edge)(74)와 튜브 축선(46)으로부터 인출된 라인과의 사이에 각도로 형성된다. 보울 각도(72)는 45도 내지 65도 범위 내에 있다. 포트 각도(68)와 유사하게, 상기 각도는 챔버(48)가 팽창 실린더(24)로 향하기 전에 연소의 개시 및 실린더(22, 24)사이에서 그로부터 연소 챔버(48)가 폐쇄되는 중에 연료의 분사를 허용하는 각도이다.The correlation of various features of the present invention will be described with reference to FIG. 3B. The bank angle indicated by arrow 66 is formed between the central axis of the expansion cylinder 24 and the central axis of the compression cylinder 22. The bank angle 66 between the compression cylinder and the expansion cylinders 22, 24 is in the range of 60 degrees to 90 degrees. This range is the angle that allows the use of a single tube 44 on both cylinders 22, 24. The port angle is shown as '68', between the line drawn from the tube axis 46 through the center of the downward blow port 60 and the line drawn from the tube axis 46 through the center of the inlet port 58. Formed at an angle. The port angle 68 is in the range of 85 degrees to 95 degrees for high speed. The port angle is closed therebetween between the cylinders 22 and 24 to allow fuel injection while the combustion chamber 48 starts combustion before the chamber 48 is directed to the expansion cylinder 24. The phase angle 70 is formed as the forward angle of the expansion piston correlated to the compression piston 34 at the TDC. Preferably, the phase angle 70 permits a change in the compression ratio of the expansion cylinder and is in the range of 55 degrees to 65 degrees. The bowl angle 72, as shown in FIG. 3B, includes the trailing edge 76 of the combustion chamber 48 and the line from the tube axis 46 and the induction edge of the combustion chamber 48. leading edge 74 and the line drawn from the tube axis 46 at an angle. Bowl angle 72 is in the range of 45 degrees to 65 degrees. Similar to the port angle 68, the angle is the injection of fuel during the onset of combustion before the chamber 48 is directed to the expansion cylinder 24 and the combustion chamber 48 is closed therefrom between the cylinders 22, 24. Is the angle to allow.

TDC 후에 대략 120도로 엔진(10)이 작동하는 중에는, 압축 피스톤(34)이 압축 실린더(22) 안으로 새롭게 흡입된 공기의 화살표(78)방향으로의 유입을 허용하는 유입 포트(38)의 개방이 이루어지기에 충분하게 후퇴되어져 있다. 이러한 점에서, 소기(掃氣)된 연소 챔버(48)는 아직 압축 실린더(22)와 교통하도록 전해져 있지 않음을 알 수 있다.While the engine 10 is operating at approximately 120 degrees after the TDC, the opening of the inlet port 38 allowing the compression piston 34 to flow into the compression cylinder 22 in the direction of the arrow 78 is indicated. Retracted enough to be achieved. In this regard, it can be seen that the scavenging combustion chamber 48 has not yet been communicated with the compression cylinder 22.

TDC 전에 대략 120도에서, 압축 피스톤(34)은 유입 포트를 폐쇄하기에 충분하게 위로 이동되어 있으며, 연소 챔버(48)는 유입 포트(58)를 경유하여 압축 실린더(22)와 상관적으로 개방된다. 압축 피스톤(34)은 도 4b에 나타낸 바와 같이, 그 상방향 행정을 지속하며, 압축 실린더(22) 내에 매스/체적(mass/volume)은 화살표(80)로 나타낸 바와 같이 연소 챔버(48) 안으로 유입 포트(58)를 통하여 압축된다. 압축 피스톤(34)의 TDC에는, 최소량의 헤드 공간이 압축 실린더(22) 내에 존재한다. 잠시후, 연소 챔버(48)는 도 5a에 나타낸 바와 같이 압축 실린더로부터 순간적으로 분리된다. 그 후, 압축 피스톤(34)은 압축 실린더에 체적 증가와 압력 감소(거의 진공에 가까움)를 초래하는, 도 4c에 나타낸 바와 같이, 하방향 행정 또는 팽창 행정을 개시한다. 이러한 점에서, 압축 피스톤은 도 4a에서 볼 수 있는 바와 같이, 유입 포트(38)를 개방하기에 충분한 정도로 후퇴되어 있다. 이러한 점에서, 압축 피스톤(34)은 압축 실린더(22) 내에 매스/체적 이 2개 압축실의 다른 하나 안으로 압축되는 것을 제외하고는 상술된 사이클을 반복한다.At approximately 120 degrees before the TDC, the compression piston 34 has been moved upwards enough to close the inlet port, and the combustion chamber 48 is open relative to the compression cylinder 22 via the inlet port 58. . Compression piston 34 continues its upward stroke, as shown in FIG. 4B, and the mass / volume in compression cylinder 22 into combustion chamber 48 as indicated by arrow 80. Compression through inlet port 58. At the TDC of the compression piston 34, a minimum amount of head space is present in the compression cylinder 22. After a while, the combustion chamber 48 is momentarily separated from the compression cylinder as shown in FIG. 5A. The compression piston 34 then initiates a downward stroke or expansion stroke, as shown in FIG. 4C, which results in an increase in volume and a decrease in pressure (nearly vacuum) in the compression cylinder. In this regard, the compression piston is retracted to a sufficient extent to open the inlet port 38, as can be seen in FIG. 4A. In this respect, the compression piston 34 repeats the cycle described above except that the mass / volume in the compression cylinder 22 is compressed into the other of the two compression chambers.

도 5a에서 볼 수 있는 바와 같이, 압축 실린더(22)로부터 분리된 또는 격리된 직후에, 연료는 연소 챔버(48) 안으로 연료 분사기(62)에 의해 분사된다. 개시적으로는, 연료가 글로우 플러그(82)에 직접 분사된다. 엔진(10)을 작동시키는 조작(start-up operation) 중에, 글로우 플러그는 연소 챔버(48) 내에서 고정된 체적 의 연소 개시(the initiation of fixed volume combustion)를 향상시키는 기능을 한다. 그리고, 엔진(10)이 작동되어 온난(warm-up)하게 되어진 후에는, 연소 챔버(48) 내에 온도와 압력 상태는 자동 점화가 발생하기에 충분한 상태가 된다. 선택적으로, 고압축 비(high compression ratio)는 냉각 시동(cold start)에서 사용될 수 있으며 그리고 후에, 프리(pre)-챔버 튜브(44)와 압축 실린더(22) 사이에 상대적 페이즈 동작(pahsing)을 변경하여 온난하게 되면 감소된다.As can be seen in FIG. 5A, immediately after being separated or isolated from the compression cylinder 22, fuel is injected by the fuel injector 62 into the combustion chamber 48. In the beginning, fuel is injected directly into the glow plug 82. During the start-up operation of the engine 10, the glow plug serves to improve the initiation of fixed volume combustion in the combustion chamber 48. Then, after the engine 10 is operated and warmed up, the temperature and pressure conditions in the combustion chamber 48 are sufficient to cause automatic ignition. Optionally, a high compression ratio can be used at cold start and later change the relative pahsing between the pre-chamber tube 44 and the compression cylinder 22. It is reduced when warmed.

냉각 시동 중에 유체 플러그의 필요를 없애기 위해서, 유효한 저 동작 압축비율의 하이 스타트-업 압축 비율이 이용된다. 튜브(44)를 지연시키어, 웜-업 엔진(warmed up engine)의 유효한 압축비를 감소시키어서, 연소 챔버(48)에 피크 압력을 저하 시킨다. 압축 실린더(22)에 관계된 튜브(44)의 지연 또는 전진 동작은 튜브의 타이밍 벨트 또는 체인(104)을 편향시키어 달성된다. 이러한 사실은 도 12a 및 도 12b에 나타내었으며, 여기서 튜브(44)는 팽창 크랭크축(28)의 오프(off) 구동 중에 개별적으로 전진 및 지연되는 것이고 그리고 도 13a 및 도 13b는 튜브(44)가 압축 크랭크축(26)의 오프 구동 중에 개별적으로 전진 및 지연되는 것을 나타낸다. 타이밍 부재(106)는 벨트(104)가 지연 또는 전진 동작을 이행하도록 교차식으로 편향된다.In order to eliminate the need for a fluid plug during cold start, a high start-up compression ratio of effective low operating compression ratio is used. Delaying the tube 44 reduces the effective compression ratio of the warmed up engine, thereby lowering the peak pressure in the combustion chamber 48. The delay or advancement of the tube 44 relative to the compression cylinder 22 is accomplished by deflecting the timing belt or chain 104 of the tube. This is illustrated in FIGS. 12A and 12B, where the tube 44 is individually advanced and retarded during the off drive of the expansion crankshaft 28 and FIGS. 13A and 13B show that the tube 44 is It is shown to be individually advanced and delayed during the off driving of the compression crankshaft 26. Timing member 106 is deflected crosswise such that belt 104 performs a delay or forward operation.

도 12a와 도 12b 및 도 13a와 도 13b에 나타낸 바와 같이, 압축 및 팽창 크랭크축은 벨트/체인(108)에 의해 서로 타이밍이 오프 된다. 상호 상관적인 실린더의 페이즈 동작은 유사한 타이밍 부재(110)의 사용을 통하여 도 12b와 도 13b에서 볼 수 있는 바와 같이 지연하거나 또는 도 12a 및 도 13a에서 볼 수 있는 바와 같이 전진으로 변경될 수 있다. 상기 변경은 당 기술분야의 기술인이 예견할 수 있는 작동 상태의 변경으로 엔진이 최적으로 되게 한다.12A and 12B and 13A and 13B, the compression and expansion crankshafts are timing off from each other by the belt / chain 108. The correlating phase operation of the cylinder can be delayed as seen in FIGS. 12B and 13B or changed to advance as seen in FIGS. 12A and 13A through the use of similar timing members 110. This change allows the engine to be optimal with a change in operating conditions that can be foreseen by one skilled in the art.

튜브(44)는 그 중심 축선(46)을 중심으로 회전하고 그리고 엔진 블록(12)에 연료 분사기(62)의 고정 위치 때문에, 연료는 동일한 구역(82) 안으로 연속적으로 분사되지 않는다. 양호하게, 연료 분사 주기 중에, 연료 스프레이는 도 5b에 도시된 바와 같이 연소 챔버(48)를 횡단하여 분사 분무가 펼쳐지도록 연소 챔버(48)의 유도 모서리로부터 점진적으로 동작한다. 연소 챔버(48)를 횡단하는 분사 분무의 세찬 휩쓸림으로, 양호한 연료 배급이 챔버(48) 내에서의 보다 완전한 혼합동작과 연소를 허용하도록 연소 챔버(48)에 제공된다. 연소 챔버의 고정된 체적 내에서의 진행 연소의 결과로, 연소 챔버(48) 내에 압력이 급하게 증가한다. 이상적인 사이클에서는, 팽창 실린더(24)와 연소 챔버(48) 사이에 하방향 송풍 포트(60)의 개방에 앞서 연소 챔버(48) 내에 압력은 1입방 인치 보다 작은 용량에서 대략 85 대기압이 되도록 정해진다. 도 9에 도시된 이상적 사이클에 연소 챔버의 상태는 '84'로 나타내었다.The tube 44 rotates about its central axis 46 and because of the fixed position of the fuel injector 62 in the engine block 12, fuel is not continuously injected into the same zone 82. Preferably, during the fuel injection cycle, the fuel spray operates progressively from the leading edge of the combustion chamber 48 to spread the spray spray across the combustion chamber 48 as shown in FIG. 5B. With a strong sweep of the spray spray across the combustion chamber 48, good fuel distribution is provided to the combustion chamber 48 to allow for more complete mixing and combustion within the chamber 48. As a result of the ongoing combustion within the fixed volume of the combustion chamber, the pressure in the combustion chamber 48 increases rapidly. In an ideal cycle, the pressure in the combustion chamber 48 is set to be approximately 85 atmospheres at a capacity less than one cubic inch prior to opening of the downward blow port 60 between the expansion cylinder 24 and the combustion chamber 48. . The state of the combustion chamber in the ideal cycle shown in FIG. 9 is represented by '84'.

본 발명의 양호한 실시예에서는, 3개 연료 분사기(62)가 활용된다. 각각의 분사기(62)는 매 3번째에 1회 분사 작동하여서, 엔진(10)의 고속도 동작을 이행한다. 분사기(62)는 단일 구멍으로 이루어져서, 매스(mass)로서 창출되는 난류 필드와 상당히 긴 일정용량의 분사로 인한 저압력 성분이 연소 챔버(48)로부터 팽창 실린더(24)로 전달된다. 따라서, 본 발명에는 표준 분사기와 분사 펌프를 활용할 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, three fuel injectors 62 are utilized. Each injector 62 performs an injection operation once every third time to perform the high speed operation of the engine 10. The injector 62 consists of a single hole, so that the turbulent field created as mass and the low pressure component due to the fairly long constant volume of injection are transferred from the combustion chamber 48 to the expansion cylinder 24. Therefore, the present invention can utilize a standard injector and a injection pump.

연소 챔버(48) 내에서 진행되는 연소 상태에서, 튜브(44)는 팽창 실린더(24) 쪽으로 하방향 송풍 포트(60)를 유효하게 개방하는 연소 챔버(24)를 회전시킨다. 이러한 때에 지점에서, 팽창 피스톤(36)은 도 4c에 도시된 바와 같이 TDC에 접근하고 그리고 팽창 실린더(24) 내에 압축 매스는 연소 챔버(48)에 연소 및 잔류 매스와 결합하여 혼합된다. 연소 챔버에 연소 및 잔류 매스와의 팽창 실린더(24)에 압축 매스의 혼합과 신규 공기의 유입은, 엔진의 연소 효율을 향상시키는 제 2 열 방출을 초래한다. 상술된 바와 같이, 연료 리치(rich)에 기본하여 연소 챔버(48) 안으로의 연료의 분사가 행해진다. 연료 리치 분사에 의해, 제 2 열 방출은, 하방향 송풍 포트(60)를 통한 하방향 송풍을 개시 후에 발생하여, 새롭게 소기된 팽창 실린더와 혼합한다. 이러한 제 2 열 방출을 제공하여, 연소 효율이 증가하고 NOx형성이 감소된다. 팽창 실린더(24)에 압축 매스와의, 연소 챔버(48)로부터의 연소 및 잔류 매스의 혼합은, 화살표(86)로 지시하여 나타내었다. 이러한 혼합물의 부가적인 압축은 자동-점화가 피스톤이 TDC에 도달하여 발생하는 것을 보장한다.In the combustion state progressing within the combustion chamber 48, the tube 44 rotates the combustion chamber 24 which effectively opens the downward blow port 60 toward the expansion cylinder 24. At this point, the expansion piston 36 approaches the TDC as shown in FIG. 4C and the compression mass in the expansion cylinder 24 combines with the combustion and residual mass in the combustion chamber 48. The mixing of the compression mass and the introduction of fresh air into the expansion cylinder 24 with the combustion and residual mass in the combustion chamber results in a second heat release which improves the combustion efficiency of the engine. As described above, injection of fuel into the combustion chamber 48 is performed based on the fuel rich. By fuel rich injection, the second heat release occurs after initiating downward blow through the downward blow port 60 and mixes with the newly evacuated expansion cylinder. By providing this second heat release, combustion efficiency is increased and NOx formation is reduced. The mixing of the combustion mass from the combustion chamber 48 and the residual mass with the compression mass in the expansion cylinder 24 is indicated by the arrow 86. Additional compression of this mixture ensures that auto-ignition occurs as the piston reaches the TDC.

연소 챔버(24)로부터 하방향 송풍 포트(60)를 통해 팽창 실린더(24)로 하방향 송풍되는 중에 열 배출을 관리하여, 하방향 송풍 포트(60)를 강철 삽입체(100)와 일렬로 한다. 삽입체(2)는 도 2에서 가장 잘 설명된다. 연소 챔버(48)가 팽창 실린더(24) 안으로 하방향 송풍 포트(60)를 통한 덤핑을 지속하여, 팽창 피스톤(36)은 엔진(10)으로부터의 일 도출과 지속적 연소로 그 팽창 또는 하방향 행정을 개시한다. 연이어서, 배기 가스와 약간의 잔류 매스는 최종 가스가 화살표(88, 90)로 각각 확인되는 연소 챔버(48)로부터 덤핑되어 배기 포트(42)를 통해 배기된다. 팽창 피스톤(36)이 BDC에 도달하기 전에, 유도 포트(40)가 개방되고 그리고 화살표(92)로 확인되는 소기된 공기가 팽창 실린더(24)로부터의 연소에 의한 물질과 잔류 매스를 소기하는데 활용된다. 도 4b는 팽창 실린더(24)의 소기작업을 설명하는 도면이다. 팽창 실린더(24)의 효율적인 소기작업을 보장하기 위해서, 양압(positive pressure) 소기 공기원이 유도 포트(40)에 설치된다. 양압 공기원은 제한 없이, 송풍기, 과급기 또는 크랭크케이스 소기 기술(scavenging technique)의 활용을 포함하는 다양한 기술을 통해 제공될 수 있다.Heat dissipation is managed during the downward blown from the combustion chamber 24 through the downward blower port 60 to the expansion cylinder 24 to align the downward blower port 60 with the steel insert 100. . Insert 2 is best described in FIG. 2. As combustion chamber 48 continues to dump through downward blow port 60 into expansion cylinder 24, expansion piston 36 causes its expansion or downward stroke to be driven out of engine 10 and with continuous combustion. Initiate. Subsequently, the exhaust gas and some residual mass are dumped from the combustion chamber 48 where the final gas is identified by arrows 88 and 90, respectively, and exhausted through the exhaust port 42. Before the expansion piston 36 reaches the BDC, the inlet port 40 is opened and the evacuated air identified by arrow 92 is utilized to scaveng the residual mass and material by combustion from the expansion cylinder 24. do. 4B is a view for explaining the scavenging operation of the expansion cylinder 24. In order to ensure efficient scavenging of the expansion cylinder 24, a positive pressure scavenging air source is installed in the induction port 40. The positive pressure air source can be provided through a variety of techniques including, without limitation, the use of blowers, superchargers or crankcase scavenging techniques.

팽창 실린더(24)의 압축 행정중 팽창 피스톤의 지속적인 전진은 소기 포트(scavenging port)와 배기 포트(42) 모두를 오프로 폐쇄하고 그리고 팽창 실린더(24) 내에 재충진 매스가 압축된다. 그 후, 그 자체 사이클 하에 있는 제 2 연소 챔버(48)가 하방향 송풍 포트(60)를 통하여 팽창 실린더(24) 쪽으로 포트가 있게 된다. 그 후, 팽창 실린더(24)는 제 2 연소 챔버(48)용의 상술된 사이클을 반복한다.Continuous advancement of the expansion piston during the compression stroke of the expansion cylinder 24 closes both the scavenging port and the exhaust port 42 off and the refill mass in the expansion cylinder 24 is compressed. Thereafter, the second combustion chamber 48, which is under its own cycle, is ported toward the expansion cylinder 24 through the downward blower port 60. Thereafter, the expansion cylinder 24 repeats the above-described cycle for the second combustion chamber 48.

도 6a 내지 도 6d는 각각 압축 실린더(22)와 팽창 실린더(24)용의 기하형상 압축 비율(geometric compression ratios)을 설명하는 도면이다. 기하형상 및 유효 압축 비율은, 유효 압축비가 모든 실린더 포트가 정확히 폐쇄된 피스톤 위치에 기본하여 형성되는데 반하여 기하형상 압축비가 바닥 데드 중심에 피스톤에 기본하여 형성되어 구분된다. 더우기, 압축비에 대한 팽창비는 각각의 실린더가 압축 실린더(22)와 팽창 실린더(24)양쪽의 압축비 상태에서의 그 효과와 연소 챔버의 체적을 합체하여 한정된다. 팽창기(expander)의 팽창비와 압축기의 압축비 모두는 연소 체적을 구비하는 반면에, 압축기의 팽창비와 팽창기의 압축비는 그렇지 않다.6A-6D illustrate the geometric compression ratios for the compression cylinder 22 and the expansion cylinder 24, respectively. The geometric and effective compression ratios are distinguished by the effective compression ratio being formed based on the piston position where all cylinder ports are exactly closed, while the geometric compression ratio is formed based on the piston at the bottom dead center. Moreover, the expansion ratio to the compression ratio is defined by combining the volume of the combustion chamber with the effect of each cylinder in the compression ratio state of both the compression cylinder 22 and the expansion cylinder 24. Both the expansion ratio of the expander and the compression ratio of the compressor have a combustion volume, while the expansion ratio of the compressor and the compression ratio of the expander are not.

압축 실린더(22)의 이동시에 팽창 실린더(24)가 이동하도록, 실린더(22, 24)의 크랭크축(26, 28)이 결합되게 타이밍 체인 또는 벨트가 제공된다. 또한, 튜브(44)의 회전은 팽창 실린더(24)의 크랭크축(28) 또는 압축 실린더의 크랭크축(26)과 결합되는 유사한 타이밍 체인 또는 벨트를 통하여 조절된다. 상기 튜브는 크랭크축 회전 속도의 반으로 회전한다.A timing chain or belt is provided to engage the crankshafts 26, 28 of the cylinders 22, 24 so that the expansion cylinder 24 moves upon movement of the compression cylinder 22. In addition, the rotation of the tube 44 is controlled through a similar timing chain or belt that engages the crankshaft 28 of the expansion cylinder 24 or the crankshaft 26 of the compression cylinder. The tube rotates at half the crankshaft rotational speed.

튜브(44)는 일반적으로 하우징(14)에 형성된 원통형 챔버(94) 내에 축선방향으로 수용된다. 튜브(44)는 하우징(14)과 상관적이고 챔버(94) 내에 튜브(44)의 회전을 허용하는 베어링(도시 않음)에 의해 지지를 받게 된다. 튜브(44)와 하우징(14)이 엔진(10)의 구조적 일체성과 열 배출 향상을 위해 과도한 온도 상태에 있게 됨으로, 강철 슬리브 라이너(96)가 챔버(94)와 일렬로 제공된다. 또한, 연소 중에 연소가스의 누출을 방지하는 연소 챔버(48)의 격리 및 기밀을 위해, 튜브(44)에는 연소 챔버(48) 사이에서 튜브(44)를 축선방향으로 따라서 그리고 연소 챔버(48)의 양쪽 단부에 튜브(44) 주위에 원주 둘레방향으로 연장하는 기밀부(도시 않음)가 설치된다. 기밀부를 수용하기 위해, 튜브(44)에는 상술된 축선 반경방향 홈(56)이 형성된다. 당 분야의 기술인이 예견할 수 있는 바와 같이, 기밀 작업은 다양한 구조에서 시행될 수 있다.The tube 44 is generally received axially in a cylindrical chamber 94 formed in the housing 14. Tube 44 is supported by a bearing (not shown) that correlates with housing 14 and allows rotation of tube 44 within chamber 94. As the tube 44 and the housing 14 are in excessive temperature to improve structural integrity and heat dissipation of the engine 10, a steel sleeve liner 96 is provided in line with the chamber 94. Further, for isolation and hermeticity of the combustion chamber 48 which prevents leakage of combustion gas during combustion, the tube 44 is provided along the tube 44 axially and between the combustion chamber 48 and the combustion chamber 48. Airtight portions (not shown) are installed at both ends of the tube circumferentially extending around the tube 44. In order to receive the airtight portion, the tube 44 is formed with the above-described axial radial grooves 56. As one of ordinary skill in the art would anticipate, confidential work may be carried out in a variety of structures.

팽창 실린더(24)로부터 차단된 후에 그리고 압축 실린더(22) 쪽으로 개방되기 전에, 연소 챔버(48)를 소기하여서 챔버(48) 내에서 잔류 매스를 제거한다. 연소 챔버(48)의 소기작업은 양압 소기작업 시스템의 사용을 통하여, 한정하는 것이 아닌, 크랭크케이스 소기 작업을 포함하는 다양한 메카니즘에 의해 달성될 수 있다. 소기 작업의 달성으로, 포트(도시 않음)가 하우징(14)에 제공되고 그리고, 양압 소기작업이 활용되는 장소에서 업스트림 송풍기(upstream blower)(도시 않음)가 사용된다.After disconnecting from the expansion cylinder 24 and before opening to the compression cylinder 22, the combustion chamber 48 is evacuated to remove residual mass in the chamber 48. Scavenging of the combustion chamber 48 may be accomplished through the use of a positive pressure scavenging system, by a variety of mechanisms including, but not limited to, crankcase scavenging operations. In achieving the scavenging operation, a port (not shown) is provided in the housing 14, and an upstream blower (not shown) is used where the positive pressure scavenging operation is utilized.

상술된 바와 같은 엔진(10)의 시뮬레이션은 1.0 보다 크게 디젤 엔진용 전체 파워 밀도가 도달함을 나타낸다. 다음의 설계 매개변수에 기본하는 과급(過給) 터보-복합 엔진에서는, 1.78hp/inch3파워 밀도가 달성된다. 설계 매개변수는 다음과 같다.Simulation of the engine 10 as described above shows that the total power density for the diesel engine reaches greater than 1.0. In a turbocharged hybrid engine based on the following design parameters, 1.78 hp / inch 3 power density is achieved. The design parameters are as follows.

팽창 실린더(24)의 크랭크축(28)을 경유하여 엔진(10)으로부터 출력을 제공하는 동작에 더하여, 튜브(44)가 크랭크축(28)에 직접 또는 간접적으로 결합됨으로, 엔진 속도의 1.5배로 하우징(14)을 통해 그 너머로 연장하도록 제공되는 튜브(44)의 출력 단부(102)를 오프(off)로 다양한 디바이스가 조작할 수 있다. 제한적이지 않으며 설명을 목적으로 기술하는 것으로서, 튜브(44)의 단부(102)의 오프 조작을 하는 2개 디바이스 또는 요소는, 항공기의 프로펠러 및 엔진 블록(12)과 하우징(14)에 냉각액을 제공하는 워터 펌프(104)(도 1에 도시)를 구비한다.In addition to providing an output from the engine 10 via the crankshaft 28 of the expansion cylinder 24, the tube 44 is coupled directly or indirectly to the crankshaft 28, thereby providing 1.5 times the engine speed. Various devices can operate by turning off the output end 102 of the tube 44, which is provided to extend through the housing 14 and beyond. As non-limiting and for purposes of explanation, two devices or elements that operate off of the end 102 of the tube 44 provide coolant to the propeller and engine block 12 and the housing 14 of the aircraft. And a water pump 104 (shown in FIG. 1).

엔진(10)은 이중 크랭크축(26, 28)을 채택하는 것으로 도시되었지만, 상기 엔진(10)은 튜브(44)에 대해 압축 및 팽창 실린더(22, 24)의 위치를 변형시키므로써 단일의 공통 크랭크축에 사용할 수 있도록 변형될 수 있다. 2개 이상의 실린더(하나의 압축 실린더와 하나의 팽창 실린더)가 사용되었지만, 단일의 크랭크축이나 이중 크랭크축도 사용될 수 있다. 내측으로 대면하는 실린더가 구비된 이중 크랭크축이 제공되었지만, 단일의 튜브(44)도 사용될 수 있다. 단일의 크랭크축이 사용되었지만, 외측으로 대향하는 4개의 실린더 엔진도 제공될 수 있다. 이러한 배치에 있어서, 외측으로 대향하는 각각의 실린더 쌍을 위한 2개의 튜브가 사용되어 공통 크랭크축을 직접적으로 타이밍맞출 수 있다. 내측으로 대향하는 이중 크랭크축과 단일 튜브 형태의 4개의 실린더가 도 10 에 개략적으로 도시되어 있으며, 도 11 에는 외측으로 대향하는 단일 크랭크축과 이중 튜브 형태의 4개의 실린더가 개략적으로 도시되어 있다.Although engine 10 is shown as employing dual crankshafts 26 and 28, the engine 10 is a single common by modifying the position of compression and expansion cylinders 22 and 24 relative to tube 44. It can be deformed for use in a crankshaft. Two or more cylinders (one compression cylinder and one expansion cylinder) were used, but a single crankshaft or a double crankshaft may also be used. Although a dual crankshaft is provided with an inwardly facing cylinder, a single tube 44 may also be used. Although a single crankshaft was used, four cylinder engines facing outwards could also be provided. In this arrangement, two tubes for each pair of cylinders facing outwards may be used to directly timing the common crankshaft. Four cylinders in the form of a double crankshaft and a single tube facing inward are schematically illustrated in FIG. 10, and four cylinders in the form of a double crankshaft and a double tube facing outward are schematically illustrated in FIG. 11.

본 발명은 양호한 실시예를 참조로 서술되었기에 이에 한정되지 않으며, 본 기술분야의 숙련자라면 첨부된 청구범위로부터의 일탈없이 본 발명에 다양한 변형과 수정이 가해질 수 있음을 인식해야 한다.The present invention has been described with reference to the preferred embodiments, and is not limited thereto, and one of ordinary skill in the art should recognize that various modifications and changes can be made to the present invention without departing from the appended claims.

Claims (45)

압축 실린더와 팽창 실린더가 형성된 엔진 블럭과,An engine block formed with a compression cylinder and an expansion cylinder, 상기 압축 실린더에 위치된 압축 왕복기와, 팽창 실린더에 위치된 팽창 왕복기와,A compression reciprocator positioned in the compression cylinder, an expansion reciprocator positioned in the expansion cylinder, 2개의 정적 연소 챔버와 길이방향 튜브 축을 갖는 프리챔버 튜브와,A prechamber tube having two static combustion chambers and a longitudinal tube axis, 내부에 상기 튜브를 수용하기 위한 공동을 형성하는 부분을 구비하는 하우징과,A housing having a portion forming a cavity therein for receiving the tube; 상기 왕복기의 이동과 튜브의 회전을 조화를 이루게 하는 타이밍 수단과,Timing means for harmonizing the movement of the reciprocator and the rotation of the tube; 상기 연소 챔버에 연료를 분사하도록 배치된 연료 분사기를 포함하며,A fuel injector arranged to inject fuel into the combustion chamber, 상기 왕복기들은 각각 크랭크축에 연결되어 실린더내에서의 왕복 운동하도록 장착되며, 상기 챔버는 튜브의 대향측에 위치되어 외측을 향해 오목한 형태를 취하며, 상기 하우징은 엔진 블럭에 연결되고 유도 포트와 팽창 포트를 형성하는 부분을 포함하며, 상기 포트는 튜브와 압축 실린더 사이 그리고 튜브와 팽창 실린더 사이에 통로를 형성하며, 상기 튜브는 하우징에 의해 회전가능하게 지지되어 상기 상기 튜브를 회전시키는 회전수단과 압축 실린더와 팽창 실린더에 의해 형성된 실린더 축을 횡단하는 튜브 축선을 지향하며, 상기 튜브는 챔버가 유도 포트를 통해 압축 실린더와 연결되도록 이동된 후, 상기 압축 실린더와의 연결로부터 분리되어, 연료 분사기로부터 연료를 수용하는 위치로 이동되고, 상기 팽창 포트를 통해 팽창 실린더와 연결되어 연속적으로 이동되도록 회전하는 것을 특징으로 하는 엔진.The reciprocators are each connected to a crankshaft and mounted to reciprocate in a cylinder, the chamber being located on an opposite side of the tube and concave outwardly, the housing connected to the engine block and connected to the induction port and A portion forming an expansion port, the port defining a passage between the tube and the compression cylinder and between the tube and the expansion cylinder, the tube being rotatably supported by a housing for rotating the tube; Directing the tube axis transverse to the cylinder axis formed by the compression cylinder and the expansion cylinder, the tube being moved to connect with the compression cylinder through the induction port, and then disconnected from the connection with the compression cylinder, the fuel from the fuel injector Is moved to a position to receive a connection to the expansion cylinder through the expansion port Engine rotates so as to move continuously. 제 1 항에 있어서, 상기 유도 포트 및 팽창 포트는 20°이하의 포트각을 형성하는 것을 특징으로 하는 엔진.The engine of claim 1, wherein the induction port and the expansion port form a port angle of 20 ° or less. 제 1 항에 있어서, 상기 유도 포트 및 팽창 포트는 85°내지 100°의 범위의 포트각을 형성하는 것을 특징으로 하는 엔진.The engine of claim 1, wherein the induction port and the expansion port form a port angle in the range of 85 ° to 100 °. 제 1 항에 있어서, 상기 유도 포트 및 팽창 포트는 90°내지 95°이하의 포트각을 형성하는 것을 특징으로 하는 엔진.The engine of claim 1, wherein the induction port and the expansion port form a port angle of 90 ° to 95 °. 제 1 항에 있어서, 상기 유도 포트 및 팽창 포트는 90°이하의 뱅크각을 형성하는 것을 특징으로 하는 엔진.The engine of claim 1, wherein the induction port and the expansion port form a bank angle of 90 degrees or less. 제 1 항에 있어서, 상기 뱅크각은 40°내지 70°의 범위인 것을 특징으로 하는 엔진.The engine of claim 1, wherein the bank angle is in the range of 40 ° to 70 °. 제 1 항에 있어서, 상기 연소 챔버는 90°이하의 보울각을 형성하는 것을 특징으로 하는 엔진.The engine of claim 1, wherein the combustion chamber forms a bowl angle of 90 degrees or less. 제 1 항에 있어서, 상기 보울각은 45°내지 65°의 범위인 것을 특징으로 하는 엔진.The engine of claim 1, wherein the bowl angle ranges from 45 ° to 65 °. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징은 냉각액 통로를 형성하는 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진.The engine of claim 1, wherein the housing includes a portion forming a coolant passage. 제 9 항에 있어서, 물은 상기 냉각액 통로를 통해 순환되는 것을 특징으로 하는 엔진.10. The engine of claim 9, wherein water is circulated through the coolant passage. 제 1 항에 있어서, 상기 튜브는 냉각액 통로를 형성하는 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진.The engine of claim 1, wherein the tube comprises a portion forming a coolant passage. 제 11 항에 있어서, 상기 냉각액 통로를 통해 오일이 순환되는 것을 특징으로 하는 엔진.12. The engine of claim 11 wherein oil is circulated through the coolant passage. 제 12 항에 있어서, 상기 오일은 튜브상에서 밀봉 링을 윤활하는 것을 특징으로 하는 엔진.13. The engine of claim 12, wherein the oil lubricates the seal ring on the tube. 제 13 항에 있어서, 상기 오일은 튜브에 형성된 덕트를 통해 상기 밀봉링에 원심적으로 공급되는 것을 특징으로 하는 엔진.14. The engine of claim 13, wherein the oil is centrifugally supplied to the sealing ring through a duct formed in the tube. 제 13 항에 있어서, 라디알 핀은 튜브에 대해 상기 밀봉 링의 상대 회전을 방지하는 것을 특징으로 하는 엔진.The engine of claim 13, wherein the radial pin prevents relative rotation of the seal ring relative to the tube. 제 1 항에 있어서, 상기 타이밍 수단은 압축 왕복기에 대해 팽창 왕복기의 어드밴스를 변화시키도록 가변적인 것을 특징으로 하는 엔진.2. An engine according to claim 1, wherein the timing means is variable to vary the advance of the expansion reciprocator relative to the compression reciprocator. 제 1 항에 있어서, 상기 타이밍 수단은 압축 왕복기 및 팽창 왕복기중 어느 하나에 대해 또는 이들 둘 모두에 대해 튜브를 어드밴스시키거나 지연시키도록 가변적인 것을 특징으로 하는 엔진.2. The engine of claim 1, wherein the timing means is variable to advance or delay the tube for either or both of the compressed and expanded reciprocator. 제 1 항에 있어서, 상기 왕복기는 공통 크랭크축에 연결되는 것을 특징으로 하는 엔진.The engine of claim 1, wherein the reciprocator is connected to a common crankshaft. 제 1 항에 있어서, 상기 왕복기는 분리된 크랭크축에 연결되는 것을 특징으로 하는 엔진.The engine of claim 1 wherein the reciprocator is connected to a separate crankshaft. 제 1 항에 있어서, 상기 연소 챔버는 튜브에 제거가능하게 장착된 삽입체에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 엔진.The engine of claim 1, wherein the combustion chamber is formed by an insert removably mounted to the tube. 제 20 항에 있어서, 상기 삽입체는 체적이 상이한 다른 삽입체와 상호교환가능한 것을 특징으로 하는 엔진.21. The engine of claim 20, wherein the insert is interchangeable with other inserts of different volumes. 제 20 항에 있어서, 상기 삽입체는 스틸로 구성되는 것을 특징으로 하는 엔진.21. The engine of claim 20, wherein the insert is made of steel. 제 1 항에 있어서, 상기 팽창 포트는 라이너 삽입체를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진.The engine of claim 1, wherein the expansion port comprises a liner insert. 제 23 항에 있어서, 상기 라이너는 스틸로 구성되는 것을 특징으로 하는 엔진.24. The engine of claim 23, wherein the liner is made of steel. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징의 공동은 슬리브 라이너 삽입체를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진.The engine of claim 1, wherein the cavity of the housing comprises a sleeve liner insert. 제 25 항에 있어서, 상기 슬리브 라이너는 스틸로 구성되는 것을 특징으로 하는 엔진.27. The engine of claim 25, wherein the sleeve liner is made of steel. 제 1 항에 있어서, 상기 팽창 실린더는 소기 포트와 배출 포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진.The engine of claim 1, wherein the expansion cylinder comprises a scavenging port and a discharge port. 제 27 항에 있어서, 상기 소기 포트는 크랭크축을 둘러싸고 있으며 상기 팽창 실린더를 소기하는 크랭크 케이스를 위한 포지티브 에어 압력을 제공하는 크랭크 케이스에 연결되는 것을 특징으로 하는 엔진.28. The engine of claim 27 wherein the scavenging port is connected to a crankcase surrounding the crankshaft and providing positive air pressure for the crankcase scavenging the expansion cylinder. 제 1 항에 있어서, 상기 압축 실린더는 소기 포트와 흡기 밸브를 포함하며, 상기 흡기 밸브는 실린더에 위치되어 팽창 행정중 상기 압축 실린더의 충진을 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 엔진.The engine of claim 1, wherein the compression cylinder includes a scavenging port and an intake valve, the intake valve being located in the cylinder and provided for filling of the compression cylinder during an expansion stroke. 제 1 항에 있어서, 상기 연소 챔버를 소기하는 소기 수단을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진.2. An engine according to claim 1, further comprising scavenging means for scavenging said combustion chamber. 제 30 항에 있어서, 상기 소기 수단은 블로어를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진.31. The engine of claim 30, wherein said scavenging means comprises a blower. 제 1 항에 있어서, 상기 튜브의 출력축에 연결되어 이에 의해 구동되는 워터 펌프를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진.The engine of claim 1, further comprising a water pump connected to and driven by the output shaft of the tube. 제 1 항에 있어서, 상기 엔진은 디젤 엔진인 것을 특징으로 하는 엔진.The engine of claim 1, wherein the engine is a diesel engine. 에어 체적을 압축 실린더에 유도하는 단계와,Introducing an air volume into the compression cylinder, 에어 체적을 엔진의 제 1 실린더에 압축하는 단계와,Compressing the air volume to the first cylinder of the engine, 압축된 에어 체적을 제 1 실린더로부터 정적 연소 챔버로 이송하는 단계와,Transferring the compressed air volume from the first cylinder to the static combustion chamber, 압축된 에어 체적을 연소 챔버에서 혼합하는 단계와,Mixing the compressed air volume in the combustion chamber, 연료와 에어 체적의 혼합물을 연소 챔버에서 점화하는 단계와,Igniting a mixture of fuel and air volume in a combustion chamber, 상기 혼합물은 연소 챔버에서 연소하는 단계와,The mixture is combusted in a combustion chamber; 엔진의 팽창 실린더에서 압축된 에어 체적과 혼합하기 위해 연소된 혼합물을 포트하는 단계와,Porting the burned mixture for mixing with the compressed air volume in the expansion cylinder of the engine, 팽창 실린더로의 초기 포트후 상기 연소된 혼합물을 부가로 압축하므로써 팽창 실린더내에서 상기 혼합물을 부가로 연소하여 엔진의 연소 효율을 강화하는 단계와,Further burning the mixture in the expansion cylinder by further compressing the burned mixture after the initial port to the expansion cylinder to enhance the combustion efficiency of the engine, 팽창 실린더와 연소 챔버에서 연소된 혼합물의 체적을 팽창하는 단계와,Expanding the volume of the combusted mixture in the expansion cylinder and the combustion chamber; 팽창 실린더와 연소 챔버에서 연소된 혼합물의 체적 팽창중 일을 도출하는 단계와,Deriving work during volume expansion of the mixture combusted in the expansion cylinder and the combustion chamber; 팽창 실린더로부터 연소 이중 산물을 배출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 작동 방법.Exhausting the combustion double product from the expansion cylinder. 제 34 항에 있어서, 연소 챔버에서 압축된 에어 체적을 압축 실린더로부터 격리시키는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 작동 방법.35. The method of claim 34, further comprising isolating the compressed air volume from the compression cylinder in the combustion chamber. 제 34 항에 있어서, 상기 혼합 단계는 연료를 연소 챔버에 분사하는 단계와 연료가 분사되었을 때 연료 분사 포인트에 대해 연소 챔버를 이동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 작동 방법.35. The method of claim 34, wherein the mixing comprises injecting fuel into the combustion chamber and moving the combustion chamber relative to the fuel injection point when the fuel is injected. 제 34 항에 있어서, 상기 점화 단계는 압축이 유도되는 것을 특징으로 하는 엔진 작동 방법.35. The method of claim 34 wherein the ignition step is induced to compress. 제 34 항에 있어서, 상기 혼합 단계는 연소 챔버에서 압축된 에어 체적을 연료 분사기를 지나 이동시키는 단계와 압축된 연료가 이동될 동안 연료를 연소 챔버에서 압축된 에어 체적에 분사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 작동 방법.35. The method of claim 34, wherein the mixing comprises moving the compressed air volume past the fuel injector in the combustion chamber and injecting the fuel into the compressed air volume in the combustion chamber while the compressed fuel is moved. Characterized in how the engine works. 제 38 항에 있어서, 분사는 연소 챔버가 이동될 때 이루어지는 것을 특징으로 하는 엔진 작동 방법.39. The method of claim 38, wherein the injection occurs when the combustion chamber is moved. 제 34 항에 있어서, 상기 연료 혼합 단계는 연료가 풍부한 혼합물을 생성하는 것을 특징으로 하는 엔진 작동 방법.35. The method of claim 34, wherein said fuel mixing step produces a fuel rich mixture. 연소가능한 유체로부터 일을 도출하는 방법에 있어서,In a method of deriving work from a combustible fluid, 에어 체적을 압축하는 단계와,Compressing the air volume, 연료/에어 혼합물을 생성하는 압축된 에어 체적에 연료를 분사하는 단계와,Injecting fuel into the compressed air volume producing a fuel / air mixture, 연소의 일부 과정중 체적을 일정하게 유지할동안 연료/에어 혼합물을 연소하는 단계와,Burning the fuel / air mixture while maintaining a constant volume during some of the combustion, 제 2 에어 체적을 부분적으로 압축하는 단계와,Partially compressing the second air volume; 연소중 연료/에어 혼합물을 부분적으로 압축된 제 2 에어 체적에 포트하므로써 제 3 체적을 형성하여 연료/에어 혼합물의 연소를 강화하는 단계와,Forming a third volume by potting the fuel / air mixture into the partially compressed second air volume during combustion to enhance combustion of the fuel / air mixture; 상기 제 3 체적을 압축하여 연소를 지속하는 단계와,Compressing the third volume to continue combustion; 제 3 체적을 팽창시키고 제 3 체적의 팽창중 일을 도출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 일 도출 방법.Expanding the third volume and deriving the work during expansion of the third volume. 제 41 항에 있어서, 상기 압축 단계후 압축된 에어 체적을 격리시키는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 일 도출 방법.42. The method of claim 41 further comprising isolating a compressed air volume after said compressing step. 제 41 항에 있어서, 상기 분사 단계는 압축 체적에 대해 연료의 분사 포인트를 변화시키는 단계를 포함하며, 이러한 변화 단계는 연소 단계가 지속될동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 일 도출 방법.42. The method of claim 41 wherein the step of injecting comprises varying the point of injection of fuel relative to the volume of compression, wherein the step of changing occurs during the duration of the combustion phase. 제 41 항에 있어서, 에어 체적의 압축이 실행되는 단계를 포함하는 압축 사이클 작동 단계를 부가로 포함하며, 또한 압축된 에어 체적의 일부를 나머지 체적으로부터 격리시키는 단계와, 상기 나머지 체적을 팽창시키고 압력을 진공에 가깝게 감압시키는 단계와, 에어 체적을 흡입하여 상기 진공을 대체하고 에어 체적을 압축하여 사이크를 반복하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 일 도출 방법.42. The method of claim 41, further comprising a compression cycle operation step comprising the step of compressing the air volume, further comprising isolating a portion of the compressed air volume from the remaining volume, inflating and restoring the remaining volume. Reducing pressure to near vacuum, and inhaling the air volume to replace the vacuum and compressing the air volume to repeat the cycle. 제 41 항에 있어서, 팽창 사이클을 작동시키는 단계를 부가로 포함하며, 상기 팽창 단계는 제 2 에어 체적을 부분적으로 압축하는 단계와, 제 3 체적을 형성하기 위해 연소중인 연료/에어 혼합물을 제 2 에어 체적에 포트하는 단계와, 상기 제 3 체적을 압축하여 그 연료/에어 혼합물을 부가로 압축하는 단계와, 제 3 체적을 팽창시켜 제 3 체적을 배출하는 일을 도출하여 에어 체적을 이용하는 단계와, 에어 체적을 부분적으로 압축하고 사이클을 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 일 도출 방법.42. The method of claim 41, further comprising operating an expansion cycle, wherein the expanding step partially compresses the second air volume, and wherein the fuel / air mixture in combustion to form the third volume is secondly formed. Potting the air volume, compressing the third volume to further compress the fuel / air mixture, expanding the third volume to discharge the third volume, and using the air volume; And partially compressing the air volume and repeating the cycle.
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