KR20080042072A

KR20080042072A - 연소 엔진

Info

Publication number: KR20080042072A
Application number: KR1020087002192A
Authority: KR
Inventors: 젠스 웰레브; 안데르스 엘론손
Original assignee: 오토노바 에이비
Priority date: 2005-06-27
Filing date: 2006-06-27
Publication date: 2008-05-14
Also published as: WO2007001227A1; NO20080415L; JP2008546953A; RU2403410C2; EP1896705A1; US20080271699A1; CN101208502A; RU2008102973A; BRPI0612652A2

Abstract

본 발명은 연소가능한 연료 및 공기 혼합물과 동작하는 피스톤 유형의 내부 연소 엔진에 관한 것인데, 이는 15:1 내지 25:1의 범위에서 최대 압축률을 제공하도록 적어도 하나의 연소실(11) 및 상기 연료 대 공기 혼합물을 압축하기 위해서 상기 연소실(11)에 움직일 수 있게 배열된 피스톤(2); 많은 양의 상기 연료 및 공기 혼합물을 상기 연소실(11)에 수용하는 상기 연소실에 배열된 입구(4); 및 상기 연소실(11)에서 상기 피스톤의 상사점 이후(ATDC) 0도 내지 15도 범위의 크랭크 샤프트(9) 각 위치에서 상기 연소실(11)에 수신된 상기 연료 및 공기 혼합물을 점화시키는 상기 연소실(11)에 배열된 점화 장치(3)를 포함하는데, 상기 연소실 및 피스톤은 핫 스팟의 위험을 감소시키도록 배열되고, 상기 엔진은 상기 연료의 90%가 15도 내지 40도의 크랭크 각 위치 범위에서 연소된다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 연소 엔진을 포함하는 자동차, 선박 또는 발전소의 연소 방법에 관한 것이다.

연소실, 상사점, 연소 엔진, 점화 장치

Description

연소 엔진{COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 피스톤 유형의 스파크 점화 내부 연소 엔진(spark ignited internal combustion engine)에 관한 것이고, 특히 상사점(top dead center) 이후에 시작하는 점화 장치를 갖는 연소 주기가 있는 엔진에 관한 것이다.

연소 엔진은 지난 200년 동안 발달해왔지만, 전체적인 기본 원리는 동일하며, Otto 유형 엔진은 가장 인기있는 내부 연소 엔진 유형들 중 하나이다. Otto 유형 엔진은 실린더 내부에 공기/연료 혼합물을 압축하는 피스톤이 있고, 공기/연료 혼합물이 상사점(실린더 내의 피스톤 전환 지점, TDC(turning point of the piston inside the cylinder))에서 대부분 압축될 때, 전자 스파크가 혼합물을 점화시키고, 급속 연소는 실린더 내의 압력을 증가시키고, TDC로부터 피스톤 다운을 구동하며, 자동차의 구동 휠과 같은, 엔진에 연결된 물체 또는 프로세스를 구동시 사용될 수 있는 힘을 가한다. 점화 주기 타이밍은 종종 상사점에 관하여 각도적으로 크랭크 샤프트 각 위치(crank shaft angle position)에 관련되는데, 0도는 상사점 위치이고, 180도는 피스톤이 TDC로부터 가능한 먼 위치에 있을 때이다.

점화 타이밍 주기를 고려하는 오늘날 시장에서 가장 공통적인 솔루션은 피스톤이 TDC에 존재할 수 있는 고압으로 인해 연료의 자가 점화의 위험을 감소시키고 최대 브레이크 토크(maximum brake torque: MBT)를 성취하기 위해 TDC에 있기 전에 시작된다. 이러한 엔진들은 크랭크 샤프트 각에 대한 가변 점화 장치 위치를 갖는데, 높은 엔진 회전에 대해 TDC 전에 25도의 점화 장치 위치를 가지며, 낮은 엔진 회전에서 TDC를 향하여 닫힌다. 이는 복잡한 점화 제어를 필요로 한다.

엔진의 힘 전달 요소 상의 마모를 감소시키기 위해서, 다수의 실린더 엔진은 여러 실린더에 대해 특정 점화 순서를 가질 필요가 있는데; 예를 들어, 여섯 개의 실린더 엔진은 종종 실린더의 타이밍 순서가 1,5,3,6,2 및 4인데, 이는 완전한 주기가 완료될 때까지 실린더 1이 먼저 점화되고, 그 후에는 실린더 5, 실린더 3, 실린더 6, 실린더 2 및 실린더 4 순으로 점화되는 것을 의미한다. 이런 엔진 디자인 솔루션은 엔진의 디자인을 더 복잡하게 하고 제조 비용을 비싸게 할 수 있다.

종종 연소 엔진은 연소실 내에서 공기/연료 혼합물의 자기 점화에 대한 위험을 감소시키기 위해서 10:1의 압축비율로 동작한다. 그러나 제1 규칙은 압축률이 높을수록 엔진의 효율성이 높아진다는 것이다. 그러므로 적합한 압축률을 발견하는 밸런스가 있다.

소위 람다 값은 배출 측정에 관하여 획득된다. 람다 값은 연소 프로세스의 효율성에 대한 측정치이고, 초기 공기/연료 비율에 의해 제어되고, 엔진이 동작되는 방법에 기초하여 다른 값이 측정으로부터 획득되고, 1의 값은 산소 및 연료의 동일한 양을 갖는 람다의 최적 이론값이다.

엔진의 일반적인 동작을 갖는 이전 점화 포인트로 인해서, 일부 부품은 엔진의 수명보다 낮을 수 있는 상당한 마모를 겪는다. 이러한 엔진 부품상의 마모를 감 소시키기 위해서 TDC 이후에 나중 점화 위치를 갖는다는 이점이 있을 것이다. 그러나 압축률이 높을수록 배출 온도가 높기 때문에 자가 점화의 문제에 의해 나눠진 카운터가 있다.

US 5,487,362호는 TDC 이후에 ca 4도의 이전 점화 지점을 사용하는 가스 상에서 동작하는 변환된 디젤 엔진을 개시한다. 나타내지는 바와 같은 이런 솔루션은 고압으로 인한 공기/연료 혼합물의 자가 점화의 위험, 자가 점화로 인한 실린더 손상 및/또는 연소 동안 존재하는 고온과 같은 몇몇 단점을 갖는다. 이런 솔루션에서 엔진은 연료로써 가스(LPG, 액체 프로판 가스) 상에서만 동작할 수 있다.

상술된 여러 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 여러 연료에서 엔진을 변환하는데 필요로 되는 작은 변화를 여러 유형의 연료 상에서 동작하는 효율적인 엔진에 제공하는 것이다.

이는 자가 점화의 위험을 감소시키고 온도 및 고압 영향을 감소시키기 위해서 신중한 디자인의 연소실을 갖는 엔진에 의해 제공된다.

본 발명의 제1 양상에서 연소 가능한 연료 및 가스의 혼합물과 함께 동작하는 피스톤 유형의 내부 연소 엔진이 제공되는데, 이는:

15:1 내지 25:1의 범위에서 최대 압축률을 제공하도록 연소실에 움직일 수 있게 배열된 피스톤 및 적어도 하나의 연소실;

많은 양의 연료 및 공기 혼합물을 연소실에 수용하는, 연소실에 배열된 입구; 및

연소실에서 피스톤의 상사점 이후(ATDC) 0도 내지 5도의 범위에서 크랭크 각 위치에서 연소실에 수용된 연료 및 공기 혼합물을 점화시키는, 연소실에 배열된 25kV를 초과하는 전압으로부터 스파크를 제공하는 점화 장치를 포함하는데, 여기서 연소실 및 피스톤은 핫 스팟(hot spots)의 위험을 감소시키도록 배열되고, 엔진은 연료의 90%가 15도 내지 40도의 크랭크 각 위치 범위에서 태워지는 연소율을 갖도록 구성된다.

압축률은 바람직하게 17:1 내지 20:1 사이의 범위이고, 더 바람직하게는 17.5:1 내지 18.5:1 사이의 범위이다.

크랭크 각은 바람직하게 0도 내지 5도 사이의 범위이고, 상사점 이후(ATDC) 이후에 2도인 것이 가장 바람직하다.

실질적으로 연소실 내의 구성 요소의 모든 모서리는 적어도 0.5mm의 반지름을 갖는 곡면이 된다. 모서리 반지름은 약 2mm이다.

점화 장치는 연소실의 스파크 플러그 입구 및 스파크 플러그 상의 스파크 발생 유닛 사이에 실질적으로 부드러운 표면을 포함하는 스파크 플러그를 포함한다.

피스톤의 모서리는 적어도 0.5mm의 반지름을 갖는 곡면이 된다.

연소 엔진은 연료 및 가스 혼합물의 비율을 제어하는 수단을 갖는 제어 장치를 더 포함하고, 배출 출구 도관에 연소실 다음에 위치되는, 예컨대, 람다 센서와 같은 산소 센서를 더 포함하고, 제어 장치는 산소 센서로부터 신호를 판독할 수 있으며, 신호는 공기 대 연료 혼합물의 비율을 결정하는데 사용될 수 있다.

제어 장치는 조정 가능한 공기 대 연료 비율 제어 요소의 위치를 제어할 수 있다.

제어 장치는 람다 값을 약 1로 유지하도록 배열될 수 있다.

크랭크 각 점화 위치는 엔진의 동작 동안 고정 상태로 유지될 수 있다.

크랭크 각은 전력 출력 및/또는 회전에 따라 ATDC 10도 내지 ATDC 0도 사이에서 조정 가능할 수 있다.

점화 장치는 바람직하게 25kV를 초과하는 전압에서 동작하고, 더 바람직하게는 30kV를 초과하여 동작하는 스파크 플러그를 포함할 수 있다.

연소 엔진은 0.8 바(bars), 바람직하게는 0.4바의 최대 터보 압력을 제공하는 터보를 더 포함할 수 있다.

연료는 페트롤(가솔린), 알콜(예컨대, 메탄올 또는 에탄올), LPG(액체 프로판 가스), 천연 가스, 바이오 가스 및 도시 가스들 중 하나일 수 있다.

연소 엔진은 크랭크 샤프트 각에 관하여 점화 지점을 제어하는 수단을 더 포함할 수 있다.

연소 엔진은 적어도 0.7mm의 스퀴시 높이(squish height)로 배열될 수 있다. 게다가, 엔진은 압축 주기의 일부, 예컨대, 압축 단계의 약 10% 동안 입구 밸브가 열린 상태로 유지되도록 배열될 수 있다.

본 발명의 다른 양상에서, 공기 및 연료는 혼합 장치에서 혼합되는 연소 엔진이 제공되는데, 이는:

벤투리 장치(venturi device);

공기 입구; 및

연료 입구 구조를 포함하는데, 여기서 밸브의 위치는 조절 가능하고 공기/연료 혼합물의 비율을 조절할 수 있다.

본 발명의 또 다른 양상에서, 연소 엔진의 방법은:

- 챔버 및 피스톤 둘 다가 핫 스팟을 감소시키도록 배열되는, 연소실을 포함하는 연소 엔진에 피스톤을 제공하는 단계;

- 연료의 90%가 15도 내지 40도 범위의 크랭크 각 위치에서 연소되는 높은 연소율을 제공하도록 연소 엔진을 구성하는 단계;

- 입구를 통해 연소실에 공기/연료 혼합물을 제공하는 단계;

- 압축 단계 동안 입구를 닫는 단계; 및

- 상기 공기/연료 혼합물의 최대 압축률이 15:1 내지 25:1 범위에 있을 때와 피스톤의 크랭크 각 위치가 상사점 이후(ATDC) 0도 내지 15도 범위에 있을 때 상기 공기/연료 혼합물을 점화시키는 단계를 포함한다.

연료 챔버 내의 실질적으로 모든 모서리는 반지름이 적어도 0.5mm이다.

본 발명에 따른 연소 제어 방법에서, 연소율은 바람직하게 17:1 내지 20:1의 범위이고, 더 바람직하게는 17.5:1 내지 18.5:1이다.

크랭크 각은 0도 내지 5도 범위일 수 있고, 상사점 이후(ATDC) 2도인 것이 가장 바람직하다.

모서리의 반지름은 약 2mm이다.

상기 방법은:

연소실 이후에 산소 밸브 신호를 획득하는 단계;

제어 장치에 상기 신호를 제공하는 단계;

제어 밸브와 같이 상기 신호를 사용하여 연소실에 제공된 공기/연료 혼합물의 비율을 제어하는 단계를 더 포함한다.

제어 장치는 산소 밸브를 약 람다=1로 유지한다.

본 발명의 또 다른 양상에서, 자동차, 선박 또는 발전소가 상술된 바와 같은 피스톤 유형의 내부 연소 엔진을 포함한다.

본 발명의 이런 양상 및 다른 양상은 후술되는 실시예를 참조하여 명확하게 설명될 것이다.

아래에서, 본 발명은 첨부된 도면에 도시된 예시적인 실시예를 참조하여 비 제한적인 방법으로 상세히 설명될 것이다.

도1은 본 발명에 따른 엔진의 실린더를 도시하는 도면;

도2는 본 발명에 따른 압력 대 크랭크 각의 개략도;

도3은 본 발명에 따른 압력 대 크랭크 각의 개략도;

도4는 본 발명에 따른 공기/연료 혼합기의 개략도;

도5는 본 발명에 따른 엔진의 개략도;

도6은 본 발명에 따른 제어 장치의 개략도; 및

도7은 본 발명에 따른 공동을 갖는 피스톤의 개략도.

도1은 실린더(1)에서 피스톤(2)의 위치들 중 어느 한 위치에서(상사점, TDC) 입구(4)로부터 주입된 공기/연료 혼합물을 포함하는, 실린더(2) 내의 두 개의 피스톤 사이에서 움직일 수 있는 피스톤(2)을 갖는 엔진의 실린더(1)를 도시한다. TDC에서 위치된 스파크 플러그(3)(또는 유사한 점화 장치)는 공기/연료 혼합물을 점화시키고, 연료의 연소는 상부 위치에서 멀리 피스톤(2)을 구동시키는 실린더(1) 내의 압력을 증가시킨다. 연소 이후에, 결과적인 배기 가스는 배출 출구(5)를 통해 배출된다. 입구 및 출구 개구는 개별적인 밸브(6,7)에 의해 제어된다. 본 발명은 실린더당 2개의 밸브에 국한되는 것이 아니라, 당업자에게 인식되는 바와 같이 임의의 적합한 수의 밸브가 사용될 수 있다. 피스톤(2)에 의해 한정되는 부피, 실린더의 내부 기투(13) 및 실린더의 상부 단부(즉, 스파크 파크 플러그(3)가 위치되는 단부)가 연소실(11)이다.

피스톤의 움직임은 크랭크 샤프트(9)에 연결된 연결 로드(8)로의 동작적 기계 연결이고, 엔진이 전력을 제공하는 시스템의 다른 부품에 기계적인 연결이다.

엔진은 펌프, 쿨러, 전선, 전기 점화 시스템 및 엔진의 기계적인 동작에 대한 다양한 세부 사항을 포함하는, 당업자에 의해 인식되는 여러 다른 부품 및 양상을 포함하지만, 이에 국한되지는 않는다. 단지 본 발명의 이해를 위한 필수적인 세부 사항은 본원에서 논의된다.

피스톤은 공기/연료 혼합물의 압축이 가장 많이 되는 전환 지점(상사점-TDC)에서 실린더의 상부 단부를 향하여 이동된다. 본 발명에서, 압축률은 사용되는 연료에 따라 15:1 내지 25:1의 범위인데; LPG(액체 프로판 가스)에 대해서는, 바람직하게는 17:1 내지 20:1의 범위이고, 더 바람직하게는 17.5:1 내지 18.5:1의 범위이 다. 가장 적합한 압축 범위는 사용되는 연료에 따라 바뀔 것이다. 엔진은 종래 엔진에 비해 3배 내지 4배의 압축률로 동작할 수 있다.

0도는 피스톤이 TDC에 있을 때인, 크랭크 샤프트(9) 회전 각 위치에 대한 점화 타이밍은 바람직하게 0도 내지 25도, 더 바람직하게는 0도 내지 15도, 좀 더 바람직하게는 0도 내지 5도 사이의 밸브에서 고정 상태로 유지되고, 상사점 이후(ATDC) 크랭크 샤프트(9)의 회전각의 2도인 것이 가장 바람직하다. 이는 엔진의 동작 동안 엔진 회전 및/또는 전력 출력에 따라 동적으로 바뀔 수 있다. 예를 들어, 점화는 엔진의 시작 동안 ATDC 10에서 시작할 수 있고, 중간 단계에서는 ATDC 5도, 최대 전력에서는 ATDC 2도이다. 그러나 본 발명에 따른 엔진의 이러한 유형의 동작은 점화의 복잡한 제어 및 공기/연료 혼합물의 전달을 필요로 하지만, 더 조용한 엔진이 부가적인 효과로서 획득된다. 점화 시스템에 기초하여 여러 지연이 존재할 수 있기 때문에, 본원에서 점화 타이밍은 실제 스파크에 관련되고 스파크 발생을 개시하는 신호를 제어하는 것이 아니다.

노크 센서(knock sensor)는 크랭크 샤프트 위치에 관하여 점화 시작을 양호하게 제어하기 위해서 사용될 수 있다.

도2는 연소실(11) 대 크랭크 각 위치(TDC에 관련됨)에서 압력 그래프를 도시한다. 도2에서, 점화는 ATDC ca O도에서 시작한다. 최대 압축이 ATDC 약 20도에서 획득된다는 것을 도시하는 도3은 점화 주기의 큰 일부를 도시한다. 이는 신속한 연소가 획득되고 최대 압력이 ATDC 20도 정도의 크랭크 샤프트 위치에서 수용되며, 크랭크 샤프트가 하사 단부(bottom dead end)에 도달하기 전에 전체 연소 프로세스 가 종료된다는 것을 나타내기 위한 개념도이다.

공기/연료 혼합기는 공기 및 연료의 적합한 혼합물을 혼합하기 위해서 실린더(1)에 입구(4) 전에 위치되고; 혼합기는 연료 흐름 제어 챔버(403)에 연료(420) 입구(412)를 포함하는 도4a 및 도4b에 도시된 바와 같이 벤투리 장치(400)일 수 있다. 밸브(401) 또는 유사한 장치가 연료 흐름을 제어할 수 있다. 밸브는 순서대로 제어 장치(416)에 의해 제어될 수 있는 (스테퍼 모터(stepper motor) 또는 당업자에 의해 인식되는 바와 같은 임의의 다른 적합한 액추에이팅 장치와 같은) 액추에이팅 장치에 의해 액추에이팅된다. 연료 흐름 제어 배열체는 연결 포트(405)를 통해 혼합 장치(406)에 연결된다. 연료는 하나 이상의 포트 홀(409) 형태의 연료 입구 구조를 통해 혼합 챔버(407)를 포함하는 벤투리 장치(408)에 연결하여 챔버(404)에 인입한다. 공기(402)(또는 다른 산화제)는 공기 입구(418)로부터 인입되고, 흐름 방해자(411)를 사용하여 방해 흐름에 힘이 가해진다. 공기 및 연료는 혼합 챔버(407)에서 혼합하고, 연소실(11)을 향하여 이어진다. 벤투리 장치(408)는 연료 및/또는 공기 밀봉 연결을 제공하는 하나 이상의 O-링(413)을 갖는 혼합 장치(406)에 연결된다. 그러므로 벤투리 장치(408)는 사용될 연료에 따라 쉽게 상호 교환할 수 있다.

연료는 연료 라인 및 연료 흡입부(intake)(412)를 통해 연료 탱크로부터 공급된다. 포트 홀(409)은 혼합 효과를 더욱 강화하기 위해서 여러 형태 또는 구조의 노즐 또는 홀이 제공된다. 이러한 노즐 또는 홀(409)의 구조, 수, 및 크기는 적합한 양의 연료, 적합한 확산 특성 등을 전달하기 위해서 사용되는 연료에 따라 다를 수 있다.

연료에 따르면 연료 입구 구조(409)는 적합한 기본 이론상 공기/연료 비율을 획득하기 위해서, 사용 가능한 총 영역, 최소 영역, 구조 유형 및 평형 영역에 대해 다르다. 그러므로 제2 액추에이팅 장치(도시되지 않음)가 연료 입구(409)의 구조 및/또는 공기/연료 비율의 기본 시작 지점을 바꾸도록 제공될 수 있다.

일부 연료 주입 시스템에서, 연료는 펄스(pulse)되고, 일부 연료는 연속적인 방법으로 공급되는데, 두 경우에, 연료가 층류(laminar flow)가 아닌 공기와 양호한 혼합을 위해서 방해 흐름을 갖지 않는다는 것이 중요하다.

도5는 본 발명에 따른 연소 엔진 시스템(500)의 개략적인 도면이고, 연료는 연료 탱크(501)로부터 제공되고, 연료 라인(503)을 통해 공기/연료 혼합 장치(502)에 이른다. 공기는 공기/연료 혼합기(502)에 취해지고, 시행 장치(505)를 사용하여 연소 시스템(504)에서 혼합이 시행된다. 시행 장치(505)는 예컨대, 실린더(1)에 인입하도록 허용된 공기/연료 혼합물의 양을 제어하는 조절판(throttle)일 수 있다.

연소 시스템은 실린더, 피스톤 및 도1을 참조하여 설명되는 바와 같은 다른 기계 부품을 포함하고, 전력을 전력이 인가될 프로세스에 제공한다. 연소 시스템(504) 이후에, 센서(507)가 배기 가스의 산소량(소위 람다 밸브라 칭해지는 것을 획득하기 위해서, 즉 공기/연료 혼합물의 비율)을 측정하기 위해서 제위치에 배출 라인(508)이 제공되고, 이는 연소 절차에 밸브 효율성을 제공할 것이다. 이런 센서(507)는 예를 들어 람다 센서일 수 있다. 선택적으로, 규제 양상에 의해 필요로 되거나 희망한다면 촉매 변환기(509)가 제공된다. 제어 장치(510)는 엔진 시스 템(500)의 다른 구성 요소를 제어하기 위해 제공될 수 있다.

람다 센서로부터의 신호는 전력 출력에 관하여 엔진의 연소 효율성을 더 제어하기 위해서 공기/연료 혼합물의 비율을 제어하기 위해 사용될 수 있는 제어 신호를 제공한다. 센서(507)로부터의 신호는 제어 장치(510)에서 판독된다. 제어 장치(510)는 전기 스티어링 장치(600)를 포함할 수 있다. 이런 전기 스티어링 장치(600)는 적어도 하나의 계산 장치(601)(예를 들어, 마이크로프로세서), 메모리 수단(602)(휘발성이거나 비휘발성), 선택적으로 적어도 하나의 센서 검사 장치(603) 및 센서 연결기(607)를 포함할 수 있다. 전기 스티어링 장치(600)는 내부 엔진 부품 및/또는 (예를 들어 자전거 부품, 연료 레벨 모니터, 휠 스피드, 엔진에 부착된 프로세스에 인가되는 토크(torque), 그 밖에 당업자에 의해 인식되는 것과 같은) 엔진에 연결된 부품과 커뮤니케이션하는 적어도 하나의 커뮤니케이션 연결(608), 데이터를 저장하는 비휘발성 메모리(604) 및 외부 진단 시스템 또는 해석 시스템과 커뮤니케이션하는 통신 연결(605)을 더 포함할 수 있다. 다른 선택적인 장치(606)가 엔진의 애플리케이션 영역에 따라 제공될 수 있다. 커뮤니케이션 연결(605, 607 및 608)은 무선 통신 시스템(예컨대, 무선 로컬 에어리어 네트워크(예컨대, 무선 시스템 기반 802.11), 무선 개인 에어리어 네트워크(예컨대, 블루투스) 등) 뿐만 아니라, 이더넷, CAN 버스, 12C 버스, MOST 버스, 인텔리버스 등을 포함하지만, 이에 국한되지는 않는 임의의 적합한 유형일 수 있다.

제어 장치(510)는 밸브(401)의 위치를 제어하는 예컨대, 스테퍼 모터와 같은 액추에이팅 장치(도시되지 않음)를 스티어링함으로써 공기/연료 비율을 제어하여, 연료 흐름 제어 챔버(403)을 통해 전송된 연료의 양을 제어한다. 바람직하게는, 제어 장치가 스티어링 밸브와 같은 람다 센서로부터 신호를 사용하고, 공기/연료 비율을 바꿈으로써 람다 값을 1.0로 유지하도록 한다. 본 발명에 따른 효율적인 연소 프로세스로 인해, 1의 람다 값을 획득하여 유지할 수 있다. 연료 주입 시스템에서, 제어 장치(510)는 주입된 연료의 양을 제어하여, 연소실에서 공기/연료 혼합물 비율을 제어한다.

본 발명에 따른 엔진을 동작시킬 때, 그의 기본 디자인에서 가스로 동작된다. 다른 연료로 동작하는 것은 엔진을 더욱 최적으로 동작시키기 위해서 엔진의 전기 스티어링 및 기계적인 디자인에 변화를 필요로 할 수 있다. 예를 들어, 액체 연료는 연료 및 공기를 양호하게 혼합하기 위해서 미세하게 확산될 필요가 있고, 주입 프로세스의 단부에서 연료 주입 엔진에서, 적은 양의 공기가 연료로부터 연료 주입 입구를 깨끗하게 하기 위해서 연료 이후에 인입될 수 있고, 연료/공기 비율은 연료 효율성에 따라 바뀔 수 있으며, 점화 타이밍이 바뀔 수 있다.

페트롤(가솔린), 알콜(예컨대, 메탄올 또는 에탄올), LPG(액체 프로판 가스), 천연 가스, 다른 형태의 바이오 가스(가능한 정제된 형태) 및 도시 가스와 같은 여러 유형의 연료는 본 발명에 따라 사용될 수 있지만 이에 국한되지는 않는다. 연료에 따라, 다른 연료 주입 시스템이 필요로 될 수 있다. 연료 주입 및 크랭크 샤프트 각 사이의 타이밍이 사용될 수 있는데, 즉, 연료 주입 타이밍은 크랭크 샤프트 각에 관하여 제어된다.

이전 점화(ATDC ca 2도) 타이밍 및 높은 압축률로 인해, 종래 엔진에 비해 위치상으로 온도가 더 높을 수 있다. 적절한 기능을 하기 위해서, (특정 물질로 만들어지고/지거나 냉각된) 고온에서 견디는 스파크 플러그가 사용되고, 점화 전압은 30kV 이상, 바람직하게는 40kV 이상이다. 너무 낮은 전압은 불발이나 역화의 결과를 가져올 것이지만 시스템은 25kV의 전압을 사용할 수 있다. 증가된 전압은 더 강한 점화 코일을 필요로 하고, 높은 전압을 다루도록 점화 시스템이 적절하게 배열된다. 또한, 약 몇 옴이나 그 이하로, 종래 점화 시스템보다 낮은 임피던스를 갖는 점화 시스템을 사용한다는 수 있다는 것이 흥미있을 수 있다. 높은 압축율 및 증가된 온도의 위험으로 인해, 스파크 플러그가 존재하는 임의의 날카로운 모서리를 감소시키는 것을 고려하는데, 예를 들어, 연소실(11)의 스파크 플러그 입구 및 스파크 플러그의 실제 스파크 발생 부품 사이의 연소실(11) 내에 임의의 가시선(visible threads)이 일어야만 하지 않다. 전압은 하나의 스파크 호를 갖는 표준 스파크 플러그 솔루션에 대해 설명된다. 그러나 다른 스파크 플러그 디자인에 대해서, 다른 전압이 실제로 중요한 에너지 릴리스(energy release)로 인해 인가되는데, 예를 들어, 여러 스파크 호를 갖는 스파크 플러그는 더 작은 전압을 가질 수 있지만 연소실에서 동일한 에너지를 릴리스한다.

고전압 및 고압을 가짐으로써, 화학 에너지가 연소실(11) 및 주변 물질 내에서 열을 발생시키는 대신 피스톤(2)의 운동 에너지로 변환된 후로 중요한 연소 프로세스가 신속하다.

날카로운 모서리는 이러한 핫 스팟으로부터 발생하도록 자발적인 점화에 충분하게 뜨거워질 수 있다. 그러나 작은 연소실에서 높은 압력에 의해 제공되는 신 속한 연소로 이해, 주변 벽으로의 전체 열 이동은 낮은 배출 온도의 결과에 이르도록 낮아진다.

날카로운 모서리의 제거를 위한 요구는 연소실(11) 내의 실질적으로 모든 부품에 적용된다. 예를 들어, 피스톤(2)은 곡면으로 된 원주 모서리(12)를 가질 필요가 있다. 이런 모서리의 반지름은 0.5mm 또는 그보다 큰 범위이어야만 하고, 바람직하게는 약 2mm이다.

연소실에서 임의의 역효과를 더 감소시키기 위해서, 피스톤에서 공동이 형성될 수 있다. 이런 공동은 연소실의 내부 벽 상의 연소로부터 충격을 감소시키는것에 관하여 적어도 두 개의 유리한 효과를 갖는다:

1. 연소의 큰 일부가 이런 공동 내에서 일어날 것이기 때문에, 연소실(11)의 내벽, 즉, 실린더의 기투(13) 상의 열 노출이 (적어도 연소 프로세스의 시작 위상 동안)상당히 감소될 것이다.

2. 1은 연소 프로세스 동안 릴리스되는 에너지가 큰 표면 에어리어 상에 배치될 것을 논의할 수 있고(공동은 피스톤의 표면 에어리어를 증가시킴), 따라서 온도 증가는 감소될 것이다.

도7은 본 발명에 따라 피스톤(700)의 횡단면도로 피스톤(700)을 도시하고, 공동(701)은 피스톤(700)의 상부 부품에 형성된다. 공동의 형성은 예로써 국한되는 것이 아니라, 당업자기 인식하는 바와 같이 깊이 및 폭 사이의 여러 양상 비율, 다른 형태 및 다른 수로 여러 다른 형태를 가질 수 있다. 연소 프로세스가 발전함에 따라, 가능하다면 실질적으로 구형의 볼의 불길 전방과 같은, 불길 전방이 초기에 이런 공동(701)에서 시작하고, 공동(701)의 내부 부품 및 실린더의 기투 상에서 작은 부품에 압력 및 열 효과를 실질적인 부품에 가한다. 피스톤(700)은 실린더 기투의 상부 부품보다 더 쉽게 냉각되므로, 신속한 냉각이 획득된다. 작은 공동은 또한 피스톤 대신 실린더의 "루프"에 형성되거나 피스톤의 공동과 함께 형성될 수 있다.

피스톤이 그의 상사점 위치에 있을 때의 피스톤의 상부 및 실린더의 "루프" 사이의 높이, 즉, 소위 스퀴시 높이는: 작은 스퀴시가 연소 프로세스 동안 연소율을 더 강화하고 급속 연소 프로세스가 본 발명에 대해 유리하다는 것이 중요하다. 그러나 큰 스퀴시 높이는 연소실 내의 한 스팟의 위험을 감소시킨다. 스퀴시는 유리하게 적어도 0.7mm 또는 그 이상일 수 있다. 스퀴시는 도7에 관하여 언급된 임의의 공동 부분으로부터가 아닌 피스톤의 상부 지점으로부터 측정된다.

본 발명의 중요한 인자는 연소율이고, 엔진의 구성은 연료의 90%가 각도적으로 크랭크 각 위치의 함수로서 연소 프로세스에서 사용될 때와 같이 한정될 수 있는 급속 연소율을 목적으로 한다. 본 발명의 전체 연소 각에서, 0으로부터 90% 연소된 연료/공기 혼합물은 회전, 연료 및/또는 엔진의 유형에 따라 약 15-40 크랭크 각이다. 연소 프로세스의 피크는 점화 장치가 연소 프로세스를 시작할 때에 따라 바뀔 수 있다.

밸브의 타이밍이 설정되는 것이 방법에서 중요하다. 실린더의 입구(4) 및 출구(5) 사이의 개구 밸브의 임의의 오버랩핑이 있는 것은 바람직하지 않아야만 하는데, 즉, 입구 밸브(4)가 열리면, 출구 밸브(5)는 닫혀야만 하거나 그 반대이다. 또한, 연소 프로세스 이후에 배기 가스를 효율적으로 제거하기 위해서, 출구 밸브(5) 가 조정되어야만 하지 않는다; 오히려, 엔진이 연소실(11)로부터 배기 가스를 신속히 제거하도록 "자유롭게 브리스(breathe freely")할 수 있어야만 한다. 그러나 일부 환경에서, 밸브 개구들 사이의 일부 오버랩이 존재할 수 있다.

엔진의 일 실시예에서, 본 발명에 따라 디젤 엔진으로부터 변경된 가스 엔진은 연소 프로세스의 고온으로 인해 엔진의 제어된 스티어링을 제어할 것이기 때문에 터보없이 바람직하게 동작한다; 그러나, 충전된 엔진 터보가 동작한다면, 터보는 0.8바, 바람직하게는 최적의 수행을 위해 0.4바의 최대 터보 압력으로 설정되어야만 하지만; 다른 터보 압력 설정이 적용될 수 있다. 연소실의 온도를 증가시키지 않기 위해서 임의의 밸브 오버랩을 갖지 않는다는 것이 흥미있다.

종래 엔진과 비교되는 본 발명명의 몇몇 이점은:

- 높은 효율성.

- 높은 출력 전력.

- 희망하지 않는 제품으로부터 연소실의 덜한 오염.

- 엔진 세부사항에 덜한 마모.

- 더 높은 토크 출력.

- 더 조용한 동작.

- 감소된 서비스 기회, 즉, 더 긴 서비스 간격.

- 환경적으로 손상 배기 가스의 감소된 출구.

- 이중 촉매 변환기. 엔진은 이중 촉매 변환기와 함께 동작할 수 있다; 그러나, 촉매 프로세스는 3중 변환기와 함께 더 효율적일 수 있다.

- 덜한 진동.

- 낮은 배기가스 온도.

크랭크 샤프트는 선호하는 위치에 있고, 연소 프로세스가 시작할 때 이미 상사점을 지나고, 그러므로 구성 요소 상의 기계적 스트레스가 감소된다. 이런 효과는 상술된 여러 이점의 결과를 가져온다.

본 발명에 따른 엔진은 엔진의 낮은 회전(예컨대, 1300RPM, 분당 회전수)에서 충분하거나 거의 충분한 토크에 도달한다는 이점을 가지며, 이로 인해, 최대 사용 가능한 회전에 이르는 실질적으로 고정 토크 커브를 갖는다.

비스듬한 모드에서 엔진을 동작시킬 수 있는데, 즉, 화학적 공기/연료 비율(14.7:1)에 비해 나머지 산소가 1.0보다 큰 람다 값을 의미한다. 그러나 이런 모드에서 엔진을 동작시키는 것은 연료/공기 혼합 장치, 크랭크 샤프트 각에 대한 점화 지점의 타이밍 등과 같은 엔진 구성의 여러 변화를 필요로 한다.

엔진 구성, 연료 및 실행 모드에 따라 상이한 밸브 타이밍 세팅이 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 연소 혼합물의 압축(디젤 엔진에 종종 사용되는 밀러 사이클을 비교하라) 및 균질화를 위해 감소된 양의 에너지를 달성하기 위하여 입구 밸브의 지연된 폐쇄로 이익을 얻을 수 있다: 연소실에 진입한 연소 혼합물의 일부는 입구 밸브 이전의 연소실 혼합물 커넬의 상부 볼륨 내로 다시 나갈 수 있다. 그 후, 이 균질화된 연소 혼합물은 다음 연소 사이클 동안의 입구 밸브로의 수송에서 연소 혼합물 볼륨에 긍정적인 영향을 줄 것이다. 따라서, 입구 밸브는 연소 사이클의 일부; 연소 단계의 적어도 10% 동안 개방되도록 배열된다. 예를 들어, 본 발명 의 일 실시예에서, 입구 밸브는 상사점 이전에 135°로 폐쇄된다. 연소 혼합물의 균질화는 연소 프로세스를 용이하게 하여 연소 속도를 더 빠르게 할 것이다; 이것은 예를 들어, 액체 기반 연료, 예를 들어, 석유, 즉 통상적인 온도 및 압력의 액체를 사용하는 시스템에서 이익이 될 수 있다.

본 발명에 따른 엔진의 구성요소, 특히 힘 전달 구성요소에 대한 마모가 감소됨으로, 종래의 엔진에 대한 것 이외의 실린더 타이밍 순서를 가지는 것이 가능하다. 예를 들어, 종래의 엔진에서의 6개의 실린더 엔진이 실린더 1, 5, 3, 6, 2, 및 4의 타이밍 순서를 갖는 반면, 본 발명에서는 예를 들어, 다른 순서가 가능하며, 1, 2, 3, 4, 5, 및 6에 국한되지 않는다.

본 발명은 특정한 예시화된 공기/연로 혼합기(502) 및 스로틀(505) 솔루션에 국한되는 것이 아니라, 통상적인 레일 솔루션을 포함한 기화기 기반 시스템 또는 연료 주입 시스템과 같이, 당업자들이 이해하는 바와 같은 임의의 다른 유형이 사용될 수 있다. 석유 구동 엔진에 대한 통상적인 솔루션에서, 바람직한 동작 압력은 대략 200 바일 수 있지만, 전체 압력에 가까운 연소 챔버 내로 연료/공기 혼합물을 주입하지 않기 위하여 주의할 필요가 있다. 오히려, -270 내지 -90 도 BTDC(상사점 이전) 범위에서, 상사점 이전에 연료를 양호하기 주입하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 각각의 실린더에 대해 주입은 개별적으로 제어되며, 연료는 연소실 내로 진입하게 전에 공기와 혼합된다. 이와 같은 개별적으로 제어되는 시스템에서, 피드백 파라미터로서 측정된 람다 값으로 연소 프로세스를 제어하는 것이 중요하다.

상술된 바와 같이, 엔진으로 직접 연료 주입을 사용하는 것이 가능하다; 그 러나, 연료 전달 구성요소 및 공기/연로 혼합 방법이 당업자들이 이해하는 바와 같이, 이에 따라 변화된다. 이것은 물론 다른 연료 전달 시스템에도 적용된다.

센서(507)가 외부 구성요소를 사용하여 사전-조정되고/되거나 제어 장치(510)로의 직접적인 연결 대신에, 예를 들어, 차량에서 종종 이용 가능한 통상적인 연통 링크 시스템을 사용하여, 제어 장치(510)로 지향될 수 있다(600).

상술된 바와 같이 본 발명에 따른 엔진은 자동차, 오토바이, 트럭, 포크리프트, 버스, 및 다른 무거운 상업용 차량을 포함하지만 이에 국한되지 않는 임의의 유형의 차량에서 사용될 수 있다. 상기 엔진은 또한 배, 예를 들어, 함선, 체인 톱, 상이한 유형의 기계적인 동작을 구동시키기 위한 전력 발생 장비, 전기 발생 장치, 예를 들어, 발전소, 또는 스파크 점화 (SI) 엔진을 포함한 임의의 다른 유형의 물체에서 사용될 수 있다.

단어 "포함하는"이 목록화된 것들 이외의 다른 요소 또는 단계의 존재를 배제하지 않으며 요소 앞의 단어 "a" 또는 "an"이 다수의 이와 같은 요소의 존재를 배제하지 않는다는 것이 주의되어야 한다. 임의의 참조 부호가 청구항의 범위를 국한하지 않고, 여러 "수단"이 하드웨어의 동일한 아이템에 의해 표현될 수 있다는 것이 또한 주의되어야 한다.

상술되고 설명된 실시예는 단지 예로서 제공되며, 본 발명을 국한하지 않아야 한다. 이하에 기술된 특허 청구항에서 청구된 바와 같은 본 발명의 범위 내의 다른 솔루션, 용도, 목적, 및 기능은 당업자들에게 명백해야 한다.

Claims

연소 연료 및 공기의 혼합물과 함께 동작하는 피스톤 유형의 내부 연소 엔진에 있어서,

- 15:1 내지 25:1의 범위에서 최대 압축률을 제공하도록 적어도 하나의 연소실(11) 및 상기 연료 대 공기 혼합물을 압축하기 위해서 상기 연소실(11)에 움직일 수 있게 배열된 피스톤(2);

- 많은 양의 상기 연료 및 공기 혼합물을 상기 연소실(11)에 수용하는 상기 연소실에 배열된 입구(4); 및

- 상기 연소실(11)에서 상기 피스톤의 상사점 이후(ATDC) 0도 내지 15도 범위의 크랭크 샤프트(9) 각 위치에서 상기 연소실(11)에 수신된 상기 연료 및 공기 혼합물을 점화시키는 상기 연소실(11)에 배열된 점화 장치(3)를 포함하는데, 상기 연소실 및 피스톤은 핫 스팟의 위험을 감소시키도록 배열되고, 상기 엔진은 상기 연료의 90%가 15도 내지 40도의 크랭크 각 위치 범위에서 연소되는, 연소 연료 및 공기의 혼합물과 함께 동작하는 피스톤 유형의 내부 연소 엔진.
제 1항에 있어서,

상기 압축률은 바람직하게 17:1 내지 20:1 사이의 범위이고, 더 바람직하게는 17.5:1 내지 18.5:1 사이의 범위인 것을 특징으로 하는 연소 연료 및 공기의 혼합물과 함께 동작하는 피스톤 유형의 내부 연소 엔진.
제 1항에 있어서,

상기 크랭크 샤프트(9) 각이 바람직하게는 0도 내지 5도이고, 상기 상사점 이후(ATDC) 2도인 것이 가장 바람직한 것을 특징으로 하는 연소 연료 및 공기의 혼합물과 함께 동작하는 피스톤 유형의 내부 연소 엔진.
제 1항에 있어서,

상기 연소실(11) 내의 모서리가 적어도 2mm의 반지름을 갖는 곡면이 되는 것을 특징으로 하는 연소 연료 및 공기의 혼합물과 함께 동작하는 피스톤 유형의 내부 연소 엔진.
제 1항에 있어서,

상기 연소실(11)의 모서리가 적어도 0.5mm의 반지름을 갖는 곡면이 되는 것을 특징으로 하는 연소 연료 및 공기의 혼합물과 함께 동작하는 피스톤 유형의 내부 연소 엔진.
제 1항에 있어서,

상기 피스톤(2)이 상기 피스톤(2,700)의 상단에 적어도 하나의 공동(701)을 포함하는 것을 특징으로 하는 연소 연료 및 공기의 혼합물과 함께 동작하는 피스톤 유형의 내부 연소 엔진.
제 1항에 있어서,

상기 점화 장치(3)가 상기 연소실(11)의 스파크 플러그(3) 입구 및 상기 스파크 플러그(3) 상의 스파크 발생 유닛 사이에 실질적으로 부드러운 표면을 포함하는 스파크 플러그를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소 연료 및 공기의 혼합물과 함께 동작하는 피스톤 유형의 내부 연소 엔진.
제 1항에 있어서,

상기 점화 장치를 마주하는 상기 피스톤(2)의 일부분의 모서리가 적어도 0.5mm의 반지름을 갖는 곡면이 되는 것을 특징으로 하는 연소 연료 및 공기의 혼합물과 함께 동작하는 피스톤 유형의 내부 연소 엔진.
제 1항에 있어서,

상기 점화 장치를 마주하는 상기 피스톤(2)의 일부분의 모서리가 약 2mm의 반지름을 갖는 곡면이 되는 것을 특징으로 하는 연소 연료 및 공기의 혼합물과 함께 동작하는 피스톤 유형의 내부 연소 엔진.
제 1항에 있어서,

상기 연료 및 공기 혼합물의 비율을 제어하는 수단을 갖는 제어 장치(416,510,600)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연소 연료 및 공기의 혼합물과 함께 동작하는 피스톤 유형의 내부 연소 엔진.
제 10항에 있어서,

배출 출구 도관(508)에 상기 연소실(11) 다음에 위치되는, 산소 센서(507), 예컨대, 람다 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연소 연료 및 공기의 혼합물과 함께 동작하는 피스톤 유형의 내부 연소 엔진.
제 11항에 있어서,

상기 제어 장치(416,510,600)가 상기 산소 센서로부터 신호를 판독하고 상기 신호는 상기 공기 대 연료 혼합물의 비율을 결정하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 연소 연료 및 공기의 혼합물과 함께 동작하는 피스톤 유형의 내부 연소 엔진.
제 12항에 있어서,

상기 제어 장치(416,510,600)가 조절 가능한 공기 대 연료 비율 제어 요소(401)의 위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 연소 연료 및 공기의 혼합물과 함께 동작하는 피스톤 유형의 내부 연소 엔진.
제 12항에 있어서,

상기 제어 장치(416,510,600)가 람다 값을 약 1로 유지하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 연소 연료 및 공기의 혼합물과 함께 동작하는 피스톤 유형의 내부 연소 엔진.
제 1항에 있어서,

상기 크랭크 샤프트 각 점화 위치가 상기 엔진의 동작 동안 고정 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 연소 연료 및 공기의 혼합물과 함께 동작하는 피스톤 유형의 내부 연소 엔진.
제 1항에 있어서,

상기 크랭크 샤프트 각이 전력 출력 및/또는 회전에 기초하여 ATDC 10도 내지 ATDC 0도 사이에서 조절 가능한 것을 특징으로 하는 연소 연료 및 공기의 혼합물과 함께 동작하는 피스톤 유형의 내부 연소 엔진.
제 1항에 있어서,

상기 점화 장치(3)가 적어도 25kV의 점화 전압으로부터 스파크를 제공하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 연소 연료 및 공기의 혼합물과 함께 동작하는 피스톤 유형의 내부 연소 엔진.
제 1항에 있어서,

상기 점화 장치(3)가 바람직하게 30kV를 초과하는 전압에서 동작하는 스파크 플러그를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소 연료 및 공기의 혼합물과 함께 동작하 는 피스톤 유형의 내부 연소 엔진.
제 1항에 있어서,

0.8 바, 바람직하게는 0.4 바의 최대 터보 압력을 제공하는 터보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연소 연료 및 공기의 혼합물과 함께 동작하는 피스톤 유형의 내부 연소 엔진.
제 1항에 있어서,

상기 연료가 페트롤(가솔린), 알콜(예컨대, 메탄올 또는 에탄올), LPG(액체 프로판 가스), 천연 가스, 바이오 가스 및 도시 가스들 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 연소 연료 및 공기의 혼합물과 함께 동작하는 피스톤 유형의 내부 연소 엔진.
제 1항에 있어서,

크랭크 샤프트(9) 각에 대해 상기 점화를 제어하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연소 연료 및 공기의 혼합물과 함께 동작하는 피스톤 유형의 내부 연소 엔진.
제 1항에 있어서,

스퀴시 높이가 적어도 0.7mm인 것을 특징으로 하는 연소 연료 및 공기의 혼 합물과 함께 동작하는 피스톤 유형의 내부 연소 엔진.
제 1항에 있어서,

상기 입구가 상기 압축 단계의 적어도 10% 동안 열리도록 배열되는 것을 특징으로 하는 연소 연료 및 공기의 혼합물과 함께 동작하는 피스톤 유형의 내부 연소 엔진.
제 1항에 있어서,

벤투리 장치(408);

공기 입구(418); 및

연료 입구 구조(409)를 포함하는, 공기 및 연료를 혼합하는 혼합 장치(400)를 더 포함하는데, 여기서 상기 혼합 장치(400)의 밸브(401) 위치는 조절 가능하고 공기/연료 혼합물의 비율을 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 연소 연료 및 공기의 혼합물과 함께 동작하는 피스톤 유형의 내부 연소 엔진.
연소 엔진에서 연소 방법에 있어서,

- 챔버 및 피스톤이 핫 스팟을 감소시키도록 배열되는, 피스톤을 갖는 연소실을 포함하는 연소 엔진을 제공하는 단계;

- 연료의 90%가 15도 내지 40도 범위에서 크랭크 각 위치에서 연소하는 높은 연소율을 제공하도록 상기 연소 엔진을 구성하는 단계;

- 입구(4)를 통해 상기 연소실(11)에 공기/연료 혼합물을 제공하는 단계;

- 압축 단계 동안 상기 입구를 닫는 단계;

- 상기 공기/연료 혼합물의 최대 압축율이 15:1 내지 25:1의 범위일 때와 피스톤(2)의 크랭크 각 위치가 상사점 이후(ATDC) 0도 내지 15도의 범위에 있을 때 상기 공기/연료 혼합물을 점화시키는 단계를 포함하는, 연소 엔진에서 연소 방법.
제 25항에 있어서,

상기 압축률이 바람직하게는 17:1 내지 20:1, 더 바람직하게는 17.5:1 내지 18.5:1의 범위인 것을 특징으로 하는 연소 엔진에서 연소 방법.
제 5항에 있어서,

사기 크랭크 각 위치가 바람직하게는 0도 내지 5도, 상사점 이후(ATDC) 2도인 것이 가장 바람직한 것을 특징으로 하는 연소 엔진에서 연소 방법.
제 25항에 있어서,

실질적으로 연소실(11) 내의 모든 모서리가 피스톤(2)의 상단에 적어도 하나의 공동(701)을 갖는 상기 피스톤(2)을 포함하는 적어도 0.5mm의 반지름을 갖는 것을 특징으로 하는 연소 엔진에서 연소 방법.
제 28항에 있어서,

상기 모서리 반지름이 약 2mm인 것을 특징으로 하는 연소 엔진에서 연소 방법.
제 25항에 있어서,

상기 점화가 25kV를 초과하는 전압에 의해 발생되는 스파크에 의해 발생되는 것을 특징으로 하는 연소 엔진에서 연소 방법.
제 25항에 있어서,

- 상기 연소실(11) 다음에 산소 밸브의 신호를 획득하는 단계;

- 제어 장치(510,600)에 상기 신호를 제공하는 단계; 및

- 제어 밸브와 같이 상기 신호를 사용하여 상기 연소실(11)에 제공된 상기 공기/연료 혼합물의 비를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연소 엔진에서 연소 방법.
제 31항에 있어서,

상기 제어 장치(510,600)가 약 람다=1로 상기 산소 값을 유지하는 것을 특징으로 하는 연소 엔진에서 연소 방법.
제 1항 내지 제 24항에 따른 내부 연소 엔진을 포함하는 자동차.
제 1항 내지 제 24항에 따른 내부 연소 가스를 포함하는 선박.
제 1항 내지 제 24항에 따른 내부 연소 엔진을 포함하는 전력 스테이션.