KR20090102631A - 내연기관 및 그 작동 방법 - Google Patents
내연기관 및 그 작동 방법Info
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Abstract
본 발명은 연소 가스용 내연기관, 특히 오토(Otto) 가스 엔진에 관한 것으로서, 상기 내연기관은 메인 연소실(2), 상기 메인 연소실(2)로부터 분리된 예비 챔버(4), 및 상기 예비 챔버(4) 내로 돌출한 점화 장치(6)를 포함하고, 상기 예비 챔버(4)는 하나 이상의 개구(5)를 통해 상기 메인 연소실(2)과 연결되며, 고압 연소 가스 라인에 연결된 연소 가스 노즐(7)이 상기 예비 챔버(4) 내로 통함으로써, 고압 연소 가스가 상기 예비 챔버(4) 내로 도입되고 상기 예비 챔버(4) 내에 있는 희박 연소 가스-공기 혼합물과 혼합되어 농축된 연소 가스-공기 혼합물을 형성하며, 상기 농축된 연소 가스-공기 혼합물이 상기 점화 장치에 의해 점화된다. 본 발명에 따라, 하나 이상의 노즐(9, 10)이 상기 예비 챔버(4) 내로 통함으로써, 상기 연소 가스 노즐(7)을 통한 연소 가스의 도입 전에 공기 및/또는 배기 가스가 상기 예비 챔버(4) 내로 도입되어 상기 예비 챔버 내에 있는 희박 연소 가스-공기 혼합물과 혼합되고, 이로써 상기 연소 가스 노즐(7)을 통한 상기 연소 가스의 도입 전에는 규정된 비 점화 연소 가스-공기 혼합물이, 상기 연소 가스 노즐(7)을 통한 연소 가스의 도입 후에는 규정된 점화 연소 가스-공기 혼합물이 상기 예비 챔버(4) 내에 마련된다.
Description
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 내연기관에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 청구항 5의 전제부에 따른 내연기관의 작동 방법에 관한 것이다.
DE 102 17 996 A1에는 메인 연소실 및 상기 메인 연소실로부터 분리된 예비 챔버를 포함하는 가스 연료용 내연기관이 공지되어 있다. 예비 챔버는 하나 이상의 개구를 통해 메인 연소실과 연결된다. 고압 연소 가스를 예비 챔버 내로 도입하기 위해, 고압 연소 가스 라인에 연결된 연소 가스 노즐이 예비 챔버 내로 통한다. 이 경우, 연소 가스는 예비 챔버 내에 있는 희박 연소 가스-공기 혼합물과 혼합되어 이것을 농축시킨다. 점화 장치가 예비 챔버 내로 돌출함으로써, 상기 농축된 연소 가스-공기 혼합물을 점화시키고, 결국 메인 연소실에 있는 연소 가스-공기 혼합물을 점화시킨다.
특정 작동 조건 하에서, 특히 연소 가스로서 메탄을 사용하는 경우, 예비 챔버 내에서 제어되지 않은 조기 점화가 나타날 수 있다. 이는 단점이다. 따라서, 예비 챔버에서의 조기 점화가 확실하게 방지될 수 있는 내연기관 및 그 작동 방법이 필요하다.
본 발명의 목적은 새로운 방식의 내연기관 및 그 작동 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구항 1에 따른 내연기관에 의해 달성된다. 본 발명에 따라, 하나 이상의 노즐이 예비 챔버 내로 통함으로써, 연소 가스 노즐을 통한 연소 가스의 도입 전에 공기 및/또는 배기 가스가 예비 챔버 내로 도입되어 예비 챔버 내에 있는 희박 연소 가스-공기 혼합물과 혼합되고, 이로써 연소 가스 노즐을 통한 연소 가스의 도입 전에는 규정된 비 점화 연소 가스-공기 혼합물이, 연소 가스 노즐을 통한 연소 가스의 도입 후에는 규정된 점화 연소 가스-공기 혼합물이 예비 챔버 내에 마련된다.
본 발명에 따른 내연기관에서는, 공기 및/또는 배기 가스가 규정된 방식으로 예비 챔버 내로 도입된다. 특히, 연소 가스 노즐을 통한 연소 가스의 도입 전에는 규정된 비 점화 연소 가스-공기 혼합물이 예비 챔버 내에 제공되도록 하기 위해, 연소 가스 노즐을 통한 연소 가스의 도입 전에 도입된다. 연소 가스 노즐을 통한 연소 가스의 도입 후에야 규정된 점화 연소 가스-공기 혼합물이 예비 챔버 내에 마련된다. 이로 인해, 예비 챔버에서 실화(misfire)가 확실하게 방지될 수 있다. 다른 장점은 점화 장치의 수명이 길어지고 더 큰 부하 용량이 보장될 수 있다는 것이다.
본 발명에 따른 내연기관의 작동 방법은 청구항 5에 제시된다.
본 발명의 바람직한 실시예는 종속 청구항 및 아래의 설명에 제시된다. 본 발명의 실시예는 도면을 참고로 상세히 설명되기는 하지만, 이것으로 제한되지는 않는다.
본 발명에 의해, 예비 챔버에서의 조기 점화가 확실하게 방지된다.
도 1은 본 발명에 따른 내연기관의 개략적인 부분도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 실린더 헤드
2 : 메인 연소실
3 : 인서트
4 : 예비 챔버
5 : 개구
6 : 점화 장치
7 : 연소 가스 노즐
9, 10 : 노즐
도 1은 메인 연소실(2)을 한정하는 내연기관의 실린더 헤드(1)의 영역에서 바람직하게는 오토(Otto) 가스 엔진으로서 구현된 본 발명에 따른 내연기관의 일부를 개략적으로 나타낸다. 내연기관의 실린더 헤드(1)에는 도 1에 따라 인서트(3)가 고정되고, 상기 인서트는 실린더 헤드(1) 내로 바람직하게는 나사 결합된다. 인서트(3)는 예비 챔버(4)를 형성하고, 예비 챔버(4)는 메인 연소실(2)로부터 분리되며, 하나 이상의 개구(5)를 통해 메인 연소실(2)과 연결된다.
점화 장치(6)는 예비 챔버(4) 내로 돌출하고, 바람직하게는 차폐된다. 고압 연소 가스 라인에 연결된 연소 가스 노즐(7)을 통해 예비 챔버(4) 내로 고압 연소 가스가 분사될 수 있다. 연소 가스 노즐(7)을 통해 예비 챔버(4) 내로 분사된 고압 연소 가스는 예비 챔버(4) 내에 있는 희박 연소 가스-공기 혼합물과 혼합되어, 상기 혼합물을 농축시킨다.
이렇게 농축된 연소 가스-공기 혼합물은, 이 혼합물이 점화 장치(6)의 주변 영역(8)에 있으면 점화 장치(6)에 의해 점화될 수 있다. 점화 장치(6)는 글로우 플러그 또는 점화 플러그일 수 있다.
본 발명에 따라, 하나 이상의 다른 노즐(9 및/또는 10)이 예비 챔버(4) 내로 통함으로써, 연소 가스 노즐(7)을 통한 연소 가스의 도입 전에 공기 및/또는 배기 가스가 예비 챔버(4) 내로 도입되어 상기 예비 챔버(4) 내에 있는 희박 연소 가스-공기 혼합물과 혼합되고, 이로써 연소 가스 노즐(7)을 통한 연소 가스의 도입 전에 규정된 비 점화 연소 가스-공기 혼합물이 예비 챔버(4) 내에 마련되고, 연소 가스 노즐(7)을 통한 연소 가스의 도입 후에야 규정된 점화 연소 가스-공기 혼합물이 예비 챔버(4) 내에 마련된다.
연소 가스 노즐(7)에 의한 고압 연소 가스의 도입 전에 공기 및/또는 배기 가스가 예비 챔버(4) 내로 규정대로 도입됨으로써, 특히 메탄 함유 연소 가스가 사용되는 경우에 예비 챔버(4)에서의 점화 불안정성 및 조기 점화가 방지될 수 있다. 이로 인해, 점화 장치의 수명도 길어진다. 또한, 내연기관의 더 큰 부하 용량이 얻어질 수 있다.
본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따라, 하나 이상의 노즐(9)이 예비 챔버(4) 내로 통함으로써, 연소 가스 노즐(7)을 통한 연소 가스의 도입 전에 공기가 예비 챔버(4) 내로 도입된다. 또한, 하나 이상의 제 2 노즐(10)이 예비 챔버(4) 내로 통함으로써, 배기 가스 노즐(7)을 통한 연소 가스의 도입 전에 배기 가스가 예비 챔버(4) 내로 도입될 수 있다.
이와는 달리, 공기 또는 배기 가스 혹은 배기 가스-공기 혼합물을 예비 챔버(4) 내로 도입하기 위해, 예비 챔버(4) 내로 통하는 단 하나의 노즐만이 제공될 수도 있다. 상기 노즐을 통해, 공기 또는 배기 가스 혹은 배기 가스-공기 혼합물이 예비 챔버(4) 내로 도입될 수 있고, 특히 연소 가스 노즐(7)을 통한 연소 가스의 도입 전에 도입될 수 있다.
본 발명에서는, 공기 및/또는 배기 가스가 내연 기관의 예비 챔버(4) 내로 규정대로 분사된다. 이로 인해, 조기 점화 및 점화 불안정성이 방지될 수 있다.
Claims (5)
- 연소 가스용 내연기관으로서, 상기 내연기관은 메인 연소실, 상기 메인 연소실로부터 분리된 예비 챔버, 및 상기 예비 챔버 내로 돌출한 점화 장치를 포함하고, 상기 예비 챔버는 하나 이상의 개구를 통해 상기 메인 연소실과 연결되며, 고압 연소 가스 라인에 연결된 연소 가스 노즐이 상기 예비 챔버 내로 통함으로써, 고압 연소 가스가 상기 예비 챔버 내로 도입되고 상기 예비 챔버 내에 있는 희박 연소 가스-공기 혼합물과 혼합되어 농축된 연소 가스-공기 혼합물을 형성하며, 상기 농축된 연소 가스-공기 혼합물이 상기 점화 장치에 의해 점화되는 내연기관에 있어서,하나 이상의 노즐(9, 10)이 상기 예비 챔버(4) 내로 통함으로써, 상기 연소 가스 노즐(7)을 통한 연소 가스의 도입 전에 공기 및 배기 가스 중 적어도 하나가 상기 예비 챔버(4) 내로 도입되어 상기 예비 챔버 내에 있는 희박 연소 가스-공기 혼합물과 혼합되고, 이로써 상기 연소 가스 노즐(7)을 통한 상기 연소 가스의 도입 전에는 규정된 비 점화 연소 가스-공기 혼합물이, 상기 연소 가스 노즐(7)을 통한 연소 가스의 도입 후에는 규정된 점화 연소 가스-공기 혼합물이 상기 예비 챔버(4) 내에 마련되는 것을 특징으로 하는 내연기관.
- 제1항에 있어서, 상기 연소 가스 노즐(7)을 통한 연소 가스의 도입 전에 공기를 상기 예비 챔버(4) 내로 도입하기 위해, 하나 이상의 제 1 노즐(9)이 상기 예비 챔버(4) 내로 통하는 것을 특징으로 하는 내연기관.
- 제2항에 있어서, 상기 연소 가스 노즐(7)을 통한 연소 가스의 도입 전에 배기 가스를 상기 예비 챔버(4) 내로 도입하기 위해, 하나 이상의 제 2 노즐(10)이 상기 예비 챔버(4) 내로 통하는 것을 특징으로 하는 내연기관.
- 제1항에 있어서, 상기 연소 가스 노즐(7)을 통한 연소 가스의 도입 전에 공기 또는 배기 가스 혹은 배기 가스-공기 혼합물을 상기 예비 챔버(4) 내로 도입하기 위해, 하나 이상의 노즐(9, 10)이 상기 예비 챔버(4) 내로 통하는 것을 특징으로 하는 내연기관.
- 연소 가스용 내연기관의 작동 방법으로서, 상기 내연기관은 메인 연소실 및 상기 메인 연소실로부터 분리된 예비 챔버를 포함하며, 상기 예비 챔버는 하나 이상의 개구를 통해 상기 메인 연소실과 연결되고, 고압 연소 가스 라인에 연결된 연소 가스 노즐을 통해 상기 예비 챔버 내로 고압 연소 가스가 도입되어 상기 예비 챔버 내에 있는 희박 연소 가스-공기 혼합물과 혼합되며, 그렇게 농축된 연소 가스-공기 혼합물이 상기 예비 챔버 내로 돌출한 점화 장치에 의해 점화되는 내연기관의 작동 방법에 있어서,상기 연소 가스 노즐을 통한 연소 가스의 도입 전에 공기 및 배기 가스 중 적어도 하나가 상기 예비 챔버 내로 통하는 하나 이상의 노즐을 통해 도입되어 상기 예비 챔버 내에 있는 희박 연소 가스-공기 혼합물과 혼합되고, 이로써 상기 연소 가스 노즐을 통한 상기 연소 가스의 도입 전에는 규정된 비 점화 연소 가스-공기 혼합물이, 상기 연소 가스 노즐을 통한 연소 가스의 도입 후에는 규정된 점화 연소 가스-공기 혼합물이 상기 예비 챔버 내에 마련되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 작동 방법.
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