KR20120083327A - 스플릿-사이클 엔진 - Google Patents

스플릿-사이클 엔진 Download PDF

Info

Publication number
KR20120083327A
KR20120083327A KR1020127006545A KR20127006545A KR20120083327A KR 20120083327 A KR20120083327 A KR 20120083327A KR 1020127006545 A KR1020127006545 A KR 1020127006545A KR 20127006545 A KR20127006545 A KR 20127006545A KR 20120083327 A KR20120083327 A KR 20120083327A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
compression
cylinder
expansion
engine
cycle
Prior art date
Application number
KR1020127006545A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101741860B1 (ko
Inventor
로베르토 젠틸리
에토레 무수
리카르도 로시
Original Assignee
그린 엔진 컨설팅 에스.알.엘.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 그린 엔진 컨설팅 에스.알.엘. filed Critical 그린 엔진 컨설팅 에스.알.엘.
Publication of KR20120083327A publication Critical patent/KR20120083327A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101741860B1 publication Critical patent/KR101741860B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B33/00—Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
    • F02B33/02—Engines with reciprocating-piston pumps; Engines with crankcase pumps
    • F02B33/06—Engines with reciprocating-piston pumps; Engines with crankcase pumps with reciprocating-piston pumps other than simple crankcase pumps
    • F02B33/22—Engines with reciprocating-piston pumps; Engines with crankcase pumps with reciprocating-piston pumps other than simple crankcase pumps with pumping cylinder situated at side of working cylinder, e.g. the cylinders being parallel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/04—Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B41/00—Engines characterised by special means for improving conversion of heat or pressure energy into mechanical power
    • F02B41/02—Engines with prolonged expansion
    • F02B41/06—Engines with prolonged expansion in compound cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M69/00—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
    • F02M69/04—Injectors peculiar thereto
    • F02M69/042—Positioning of injectors with respect to engine, e.g. in the air intake conduit
    • F02M69/046—Positioning of injectors with respect to engine, e.g. in the air intake conduit for injecting into both the combustion chamber and the intake conduit
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

압축-점화 "스플릿-사이클" 엔진(100)은: 팽창 피스톤(7)을 가지는 팽창 실린더(6)를 구비한 실린더 블록(200)으로서, 팽창 피스톤은 팽창 피스톤(7)의 미리결정된 위치가 미리결정된 크랭크샤프트 각도에 대응하도록 하는 크랭크샤프트 메카니즘(20)에 의해 상사점(ETDC)와 하사점(EBDC) 사이에서 선택적으로 이동하도록 적용되는, 실린더 블록; 팽창 피스톤(7)으로 지연되는 미리결정된 각도 위상 시프트에 따라 CTDC와 CBDC 사이에서 선택적으로 이동하도록 적용된 압축 피스톤(1)을 가지는 압축 실린더(2); 실린더들을 폐쇄하고 압축 실린더(2)를 향하여 일정한 소통을 하는 개구(5a) 및 팽창 실린더(6)를 향하는 이송 밸브(4), 흡입 밸브(3) 및 배기 밸브(9)를 가지는 개구(5b)를 구비한 전환 통로(5)를 구비하는 실린더 헤드(30); 피스톤의 대안적 사이클의 미리결정된 순간에 배기 밸브(9)를 개방/폐쇄하는 수단; 및 전환 통로(5) 내의 연료 주입기(8)를 포함한다. 이송 밸브(4)의 개방 운동이 ETDC의 크랭크샤프트 각도에 대해 20°또는 그 초과의 크랭크샤프트 각도를 미리 수행하여, ETDC와 CTDC 사이에서 두 개의 실린더들 사이의 지원 연소 유체의 이송이 발생되도록 하고 주입기(8)가 ETDC의 달성으로부터 시작하여 연료(8a)를 주입하도록 한다.

Description

스플릿-사이클 엔진 {SPLIT-CYCLE ENGINE}
본 발명은 연소 단계에서 팽창 실린더 내의 연료 및 지원 연소 유체(comburent fluid)의 도입을 이용한, "스플릿-사이클" 압축-점화 엔진에 관한 것이다.
널리 알려진 바와 같이, 종래의 압축-점화 엔진은 단일 실린더 내의 사이클을 수행하며, 단일 실린더 내에서 먼저 공기의 흡입이 있으며, 이어서 공기가 압축되고; 이어서 연료가 압축에 의해 공기에 의해 도달된 고온에 의해 연료가 점화되고; 팽창 및 배기의 단계들이 후속된다. 상기 엔진의 특유한 연소 모드는 탄소질의 먼지 및 질소 산화물의 상당히 오염된 배기 물질의 결과를 가진다.
다양한 해결책이 상기 배기 물질을 감소하기 위해 제안되었으며 HCCl, PCCl, MK, 등과 같은 알려진 기술들 중에서, 균일한 연소의 원리에 따라, 주입 시스템의 개선 및 또한 공기를 구비한 연료의 혼합물 및 특별한 방식의 흡입을 기초로 한다.
그러나, 이러한 모든 기술에서, 연소 진행을 제어하기 위해, 이용가능한 특정 파워를 제한하는 실린더 내의 높은 퍼센티지의 연소 가스의 존재가 필요하다. 이러한 기술들 중 일부에 의한 종류에서, 다른 단점은 연소 단계에서의 고압 구배이며, 이는 소음, 및 높은 기계적 스트레스를 포함한다.
"스플릿-사이클"로 지칭되는 해결책이 또한 알려져 있으며, 여기서 흡입 및 압축의 단계들이 실린더 밖에서 수행되며, 실린더 내에서 연소 및 배기의 단계들이 발생된다(팽창 실린더). 더욱 정확하게는, 흡입 및 압축 단계들이 발생하는 챔버는 통상적으로 제 2 실린더(압축 실린더)로 이루어진다. "스플릿-사이클" 해결책이 제안되었으며 압축-점화 엔진에서 및 스파크-점화 엔진에서 상이한 목적으로 적용된다.
스쿠데리(Scuderi)의 이름의 WO 2009020488, WO 2009020489, WO 2009020490, WO 2009020491, 및 WO 2009020504호에서, 실린더 블록을 가지는 "스플릿 사이클" 엔진이 설명되며, 실린더 블록은 실린더 헤드에 의해 폐쇄된 팽창 실린더 및 압축 실린더를 구비하며 실린더 헤드에는 "전환(crossover)"으로 지칭되고, 압축-측 밸브(84) 및 연소-측 밸브(86)에 의해 각각의 단부에서 폐쇄되는 하나 또는 둘 이상의 통로(78)가 제공된다. 각각의 전환 통로는 가압 챔버(81)를 형성하며, 가압 챔버에서 압축-측 밸브 및 연소-측 밸브가 페쇄될 때 가압 가스가 축적될 수 있다. 통로(78)에서, 가솔린의 주입이 전환 통로에 존재하는 압축 공기 내로 가솔린을 주입하는 주입기(90)에 의해 제공된다. 하나 이상의 스파크-플러그(92)는 혼합물의 점화를 위해 실린더 내에 제공된다.
비록 인용된 특허 서류에서 압축-점화 엔진으로의 시스템의 가능한 적용이 인용되는 경우, 이러한 적용은 실현가능하지 않다. 사실, 스파크 점화 엔진의 경우와 달리, 압축-점화 엔진의 경우 전환에서의 주입은 또한 연료의 점화를 일으킨다. 이는 연소-측 밸브의 참을 수 없는 열 응력이 발생된다. 참을 수 없는 열 응력의 존재는 또한 밸브를 통한 연소 가스의 통과 동안 압력 강하에 대한 저 효율을 일으킨다.
더욱이, 인용된 서류들에서 설명된 엔진에서, 연소-측 개방으로서 강한 압력 차이가 압축 실린더와 팽창 실린더 사이에 존재하며, 강한 유체 동적 손실에 의한 후속하는 효율의 손실이 존재한다.
US 6340004호에서 엔진이 유입 개구 및 유출 개구에서 각각의 밸브들을 가지는 전환 통로를 제공하는 전술된 바와 동일한 종류의 엔진이 설명된다. 덕트는, 더욱이, 사이클의 열의 일 부분을 축적하고 축적된 열을 연속적인 사이클을 위해 이용하기 위한 연소 가스의 재생기를 포함한다.
US 4157080A호 및 DE 2812199호에는 과급 단계 및 서로로부터 180°시프트되는 연소 실린더 및 압축 실린더의 두 개의 피스톤들이 제공되는 엔진이 설명된다.
본 발명의 특징은 적은 먼지의 방출을 일으키는 "스플릿-사이클" 엔진을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가의 특징은 적은 질소 산화물의 방출을 일으키는 압축-점화 엔진을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 특징은 높은 값의 효율 및 특정 파워를 얻는 것이 가능하도록 하는 압축-점화 엔진을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 특징은 연소 상태에서의 압력 구배 및 이어서 이 같은 압력으로부터 유도되는 소음 및 높은 기계적 응력을 감소하기 위한 압축-점화 엔진을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가의 특징은 구조적으로 용이하고 제조하기에 비싸지 않은 압축-점화 엔진을 제공하는 것이다.
이러한 및 다른 목적들은 압축-점화 "스플릿-사이클" 엔진에 의해 달성되며, 이 "스플릿-사이클" 엔진은:
- 실린더 블록:
- 팽창 피스톤을 가지는 팽창 실린더로서, 팽창 실린더는 크랭크샤프트 메카니즘에 의해 상사점(ETDC)와 하사점(EBBC) 사이의 상기 팽창 실린더에서 선택적으로 이동하도록 적용되는, 팽창 실린더로서, 상기 크랭크샤프트 메카니즘은 항상 상기 팽창 피스톤의 미리 결정된 위치가 미리 결정된 크랭크샤프트 각도에 대응하도록 하는, 팽창 실린더;
- 압축 피스톤을 가지는 압축 실린더로서, 상기 압축 피스톤은 상기 팽창 실린더의 크랭크샤프트 각도에 대해 지연되는 미리결정된 각도 위상 시프트에 따라 상사점(CTDC)와 하사점(CBDC) 사이의 상기 압축 실린더 내에서 선택적으로 이동하도록 적용되며, 상기 압축 실린더가 상기 팽창 실린더에 인접하게 배치되는, 압축 실린더;
- 상기 압축 및 팽창 실린더들을 폐쇄하는 실린더 헤드로서, 상기 실린더들 내에 상기 실린더들을 연결하는 하나 이상의 전환 통로가 제공되며 압축-측 개구 및 팽창-측 개구를 포함하며, 상기 실린더 헤드는 상기 압축 실린더 내의 지원 연소 유체(comburent fluid)의 인렛을 위해 상기 압축 실린더와 직면하는 하나 이상의 흡입 밸브 및 상기 팽창 실린더로부터 배기되는 연소 가스의 방출을 위해 상기 팽창 실린더와 직면하는 하나 이상의 배기 밸브를 포함하는, 실린더 헤드;
- 상기 전환 통로의 압축-측 개구에 배치되는 하나 이상의 전달 밸브;
- 상기 피스톤들의 선택적 사이클의 미리결정된 순간들에서 상기 전달 밸브의 개방 및 폐쇄 운동을 일으키는 수단;
- 상기 피스톤들의 선택적 사이클의 미리결정된 순간들에서 상기 배기 밸브의 개방 및 폐쇄 운동을 일으키는 수단;
- 주입된 연료의 압축-점화가 압축-점화 온도에 도달할 때 발생하도록 상기피스톤들의 선택적 사이클의 미리결정된 순간들에서 상기 팽창 실린더 내 또는 상기 전환 통로 내로 연료를 주입하기 위한 수단;
을 포함하며,
상기 전환 통로는 상기 팽창 실린더와 조합하는 단일 연소 챔버를 형성하며, 상기 팽창 실린더와 상기 전환 통로가 일정하게 소통되며,
- 상기 전달 밸브의 개방 순간으로부터 상기 ETDC에 도달할 때까지 상기 압축 실린더와 상기 팽창 실린더 사이의 순간 압력의 실질적인 균등이 있도록, 그리고
- ETDC와 CTDC 사이의 상기 지원 연소 유체의 실질적인 총 전달이 상기 전환 통로를 통하여 상기 압축 실린더와 상기 팽창 실린더 사이에서 발생하도록 하는 방식으로,
20°의 크랭크샤프트 각도 보다 크거나 동일한 전진 개방 운동으로, 상기 전달 밸브의 개방 및 폐쇄 운동을 일으키기 위한 수단은 상기 ETDC의 크랭크샤프트 각도에 대해 미리 상기 전달 밸브를 개방하고;
상기 연료를 주입하기 위한 수단은 상기 팽창 피스톤에 의해 상기 ETDC의 달성으로부터 시작하여 상기 연료를 주입하여, 상기 연료의 주입이 상기 전환 통로를 통하여 상기 지원 연소 유체의 전달과 동시에 발생하도록 하는 것을 특징으로 한다.
이러한 방식으로, 전달 밸브를 개방하기 전에 실질적으로 단지 두 개의 챔버, 압축 실린더에 의해 한정된 챔버 및 상기 팽창 실린더와 조합하는 전환 통로에 의해 한정된 챔버가 있다. 이어서, ETDC에 대해 적어도 20°미리 수행되는, 상기 전달 밸브를 개방할 때, 상기 전환 통로 내로 지원 연소 유체의 실질적인 전달이 없는데, 이는 팽창 실린더 내의 압력이 거의 압축 실린더의 압력과 동일하기 때문이다. 사이클의 진행으로, 두 개의 실린더들이 전환 실린더를 경유하여 서로 소통되기 때문에, 두 개의 피스톤의 동시 상승 행정에 의해, 압력이 어디서든지 동일한 방식으로 ETDC에 도달할 때까지 증가한다. 이어서, EFDC를 통과하고, 압축 피스톤은 게속적으로 상승하여 팽창 피스톤이 하강하기 시작하여, 전환 통로를 통한 두 개의 실린더들 사이의 상기 지원 연소 유체의 총 전달을 일으킨다. 전달과 동시에, 주입이 수행되고 연료 모두의 후속하는 연소가 발생한다. 이송이 큰 난류를 일으키기 때문에, 연료와 지원 연소 유체 사이의 혼합 및 증발의 현상은 종래의 디이젤 기관 보다 더 향상된 방식으로 발생된다. 특히, 증발은 더 빠른 방식으로 수행되고 얻어진 혼합물은 훨씬 더 많이 균일하다. 이러한 방식으로, 매우 효과적인 연소가 얻어지며 미연소 입자, 특히 탄소질의 먼지의 후속하는 매우 낮은 비율이 배기 가스, 내에 존재한다.
더욱이, 압축 실린더와 팽창 실린더 사이의 압력이 팽창 실린더와 전환 통로 사이의 밸브를 개방 및 폐쇄의 변화 동안 실질적으로 유사하거나 매우 근접하며, 적층(lamination)의 손실이 매우 낮다.
특히, 전달 밸브의 개방 및 폐쇄 운동을 일으키기 위한 수단은 -80°와 -25° 사이, 특히 -35°와 -30°사이로 설정되는 진각(advance angle set)에 따라, ETDC의 크랭크 각도에 대해 미리 전달 밸브를 개방한다.
특히, 연료를 주입하기 위한 수단은 연소 환경을 가열하기에 적절한 방식으로, ETDC에 대해 미리 작은 양의 연료, 소위 파일럿 주입(pilot injection)을 하도록 적용된다. 이러한 방식으로, 파일럿 주입은 ETDC의 달성으로부터 시작하여 주입된 연료의 직접 점화를 보장하는 것을 허용한다.
유용하게는, 상기 배기 밸브의 개방 및 폐쇄 운동을 일으키기 위한 수단은 상기 ETDC의 상기 팽창 피스톤에 의한 달성에 대해 미리결정된 전진으로 상기 배기 밸브를 차단하도록 적용되어, 상기 팽창 실린더에서 미리결정된 압력까지 배기 가스의 일 부분의 압력이 발생되며, 상기 압축 피스톤이 상기 팽창 실린더 내에 존재하는 압력과 실질적으로 동일한 압력까지 상기 압축 실린더 내의 지연 연소 유체를 압축할 때 상기 전달 밸브의 개방 및 폐쇄 운동을 일으키기 위한 수단이 상기 전달 밸브를 개방하여, 상기 압축 실린더로부터 상기 팽창 실린더로 전환 통로를 통하여 상기 지연 연소 유체의 상기 전달이 수행되며 상기 연료의 자동 점화가 실질적으로 동시에 발생한다. 이는 기계적 문제점 및 긴밀성을 제거하는 것을 가능하게 하며, 긴밀성은 팽창 실린더와 직면하는 전환 통로의 개구에 배치되는 추가의 팽창-측 전달 밸브의 존재에 의해 일어날 수 있다.
이러한 방식으로, 연료 및 지연 연소 유체의 압축된 차지(charge)는 상기 전환 통로를 통하여 연소 상태로 연소 실린더 내로 전달된다. 따라서, 전환 통로는 순전한 전달 기능을 가지며 단순한 지연 연소 유체의 가압 저장 저장부가 아니다.
대안적으로, 상기 전달 부재의 개방 및 폐쇄 운동을 일으키기 위한 수단은 상기 배기 밸브의 폐쇄에 대해 미리 상기 전달 밸브를 개방하여, 팽창 실린더에서 세정(washing out)은 상기 배기 밸브를 폐쇄하기 전에 배기 가스의 새로운(fresh) 지연 연소 유체를 이용하여 발생된다. 또한 이러한 경우, 배기 밸브를 폐쇄할 때 더 큰 파워에 대한 가능성으로, 두 개의 압축 및 팽창 실린더들에서 압력의 조화된 증가가 있다.
유용하게는, 상기 팽창 피스톤의 크랭크샤프트 각도에 대해 상기 압축 피스톤의 크랭크샤프트 각도 사이의 상기 각도 위상 시프트가 10°내지 45°, 바람직하게는 20°내지 30°, 특히 25°로 설정된다. 상기 압축 피스톤과 상기 팽창 피스톤 사이의 각도 위상 시트프는 상기 팽창 실린더로 상기 압축 실린더에 의해 압축된 지연 연소 유체의 전달을 일으키도록 하는 목적을 가진다.
유용하게는, 조정 수단은 상기 압축 피스톤과 상기 팽창 피스톤 사이의 각도 위상 시프트 대 상기 엔진의 작동 상태를 조정하기 위해 제공된다.
특히, 상기 크랭크샤프트 메카니즘은 상기 압축 피스톤 및 상기 팽창 피스톤을 작동하는 단일 구동 샤프트를 포함한다.
대안적으로, 상기 크랭크샤프트 메카니즘은 상기 팽창 피스톤을 작동하는 제 1 구동 샤프트 및 상기 압축 피스톤을 작동하는 제 2 구동 샤프트를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 구동 샤프트는 이들이 동일한 회전 속도를 유지하도록 서로 연결된다.
가능한 예시적인 실시예에서, 상기 압축 실린더 및 상기 팽창 실린더의 피스톤들의 상기 크랭크샤프트 메카니즘은 주 커넥팅 로드-링크 로드 타입이다.
특히, 주입을 위한 상기 수단은 하나 이상의 이젝터, 특히 가압 이젝터를 포함하며, 이는 상기 전환 통로와 직면하거나 상기 팽창 실린더 내에 배치된다.
엔진의 추가의 예시적인 실시예에서, 수 개의 전환 통로가 상기 팽창 실린더와 상기 압축 실린더 사이에 제공되며, 상기 전환 통로들 중 각각은 전환 통로의 압축-측 개구에 배치되는 하나 이상의 각각의 전달 밸브를 가진다. 이러한 해결책은 예를 들면 고-파워 엔진에 대해 실행가능하다.
유용하게는 상기 엔진은 엔진에 대해 더 높은 특정 파워를 그리고 또한 향상된 열동력학적 효율을 제공하도록 적용되는 과급기와 결합된다.
특히, 상기 압축 실린더 및 상기 팽창 실린더는 동일한 변위 또는 상이한 변위를 가지며, 상이한 변위의 경우 더 높은 변위는 팽창 실린더의 변위이다. 따라서 더욱 완전한 팽창을 구비한 사이클이 얻어진다.
가능한 예시적인 실시예에서, 상기 엔진은 서로 다양하게 배열되고 조합된 복수의 팽창 실린더들로 각각 결합된 복수의 압축 실린더를 포함할 수 있다.
가능한 예시적인 실시예에서, 상기 전환 통로는 조정 요소를 포함하며 조정 요소는 엔진의 상이한 작동 상태를 전환 통로에 맞추도록 상기 전환 통로의 용적 및/또는 횡단면을 조정하도록 적용된다.
특히, 상기 조정 요소는 벨트 또는 블레이드로서 구성될 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여, 예시적이지만 제한적이지 않은, 본 발명의 하나의 전형적인 실시예의 후술되는 설명으로 더욱 명백하게 된다.
도 1은 엔진 사이클의 상태에서, 본 발명에 따라, 압축-점화 엔진의 전형적인 일 실시예의 횡단면을 도식적으로 보여주며;
도 2는 엔진 사이클의 연속적인 상태에서 압축-점화 엔진의 전형적인 일 시리예의 횡단면을 도식적으로 보여주며;
도 3은 크랭크샤프트 메카니즘의 크랭크샤프트 각도에 반응하는 압력의 도표를 보여주는데, 이 도표에서는 ETDC의 근처에서 밸브의 개방 및 폐쇄의 순간들 및 연료 주입의 위상 시프트가 표시되는, 도면이며;
도 4는 과급기를 가지는, 도 1의 엔진의 전형적인 일 실시예의 횡단면을 도식적으로 보여주는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른, 압축-점화 "스플릿-사이클" 엔진(100)은 상대적인 팽창 피스톤(7)과 관련된 팽창 실린더(6)를 구비한 실린더 블록(200)을 포함하는데, 상대적인 팽창 피스톤(7)은 크랭크샤프트 메카니즘(20)에 의해 팽창 실린더(6)에서 상사점(ETDC)과 하사점(EBDC) 사이에서 선택적으로 이동하도록 적용된다. 특히, 크랭크샤프트 메카니즘(20)은 팽창 피스톤(7)의 미리결정된 위치가 항상 미리결정된 크랭크샤프트 각도에 대응하도록 한다. 특히, 도 3에 도시된 바와 같이, 팽창 피스톤(7)의 ETDC는 0°의 크랭크샤프트 각도에 대응한다.
더욱이, 실린더 블록(200)은 차례로 팽창 피스톤(7)의 크랭크샤프트 각도에 대해 미리결정된 지연에 따라 압축 실린더(2) 내의 상사점(CTDC)과 하사점(CBDC) 사이에서 선택적으로 이동하도록 적용된 상대적인 압축 피스톤(1)과 관련된 압축 실린더(2)를 포함한다. 압축 피스톤(1)은 이어서 크랭크 부재(7a)에 의해 크랭크샤프트 메카니즘(20)으로 연결된다. 팽창 실린더(2)는 압축 실린더(2) 근처에 배치된다. 상세하게, 압축 실린더(2) 및 팽창 실린더(6)는 동일한 변위를 가지며, 또는 대안적으로, 압축 실린더 및 팽창 실린더는 상이한 변위를 가질 수 있다. 상이한 변위의 경우 더 큰 변위는 팽창 실린더(6)의 변위인 것이 유용하다.
더욱이, 실린더 블록(200)은 실린더(2 및 6)를 둘러싸고 적어도 하나의 전환 통로(5)가 제공되는 실린더 헤드(30)를 포함하며, 전환 통로는 두 개의 실린더(2/6)를 연결하고 압축 실린더(2)를 향하여 압축-측 개구(5a) 및 팽창 실린더(6)를 향하여 팽창-측 개구(5b)를 포함한다. 더욱이, 실린더 헤드(30)는 하나 이상의 흡입 밸브(3) 및 배기 밸브(9)를 포함하며, 이 흡입 밸브는 압축 실린더(2)로 지연 연소 유체, 예를 들면, 공기의 흡입을 위한 압축 실린더(2)를 향하고, 배기 밸브(9)는 팽창 실린더(6)의 유출구에서 연소 가스의 배기를 위한 팽창 실린더(6)를 향한다. 상세하게는, 흡입 밸브(3)는 흡입 덕트(13)를 선택적으로 개방/폐쇄하며, 반면 배기 밸브(9)는 방출 덕트(19)를 선택적으로 개방/폐쇄한다.
특히, 전환 통로(5)에서 전달 밸브(4)가 압축-측 개구(5a)에 배치되고, 반면 팽창-측 개구(5b)가 단일 연소 환경(6a)을 형성하는 팽창 실린더(6)와 일정하게 소통된다. 다른 측부에서 압축 실린더(2) 만이 제 2 환경(2a)을 형성한다. 따라서 팽창 실린더(6)와 전환 통로 사이에는 임의의 밸브가 없다.
더욱이, 엔진(100)은 피스톤(1/7)의 대안적 사이클의 미리결정된 순간에서, 특히 압축 실린더(2)에서 압축, 그리고 팽창 실린더(6)에서 각각의 단계에서 팽창 이송 밸브(4)의 개방 및 폐쇄 운동을 일으키기 위한 수단을 포함한다.
또한, 아래에서 상세하게 설명되는 바와 같이, 피스톤(1/7)의 선택적 사이클의 미리결정된 순간에서 배기 밸브(9)의 개방 및 폐쇄 운동을 일으키기 위한 수단이 제공된다.
특히, 흡입 밸브(3) 및 배기 밸브(9)의 개방 및 폐쇄 운동을 일으키기 위한 수단 및 전달 밸브(4)의 개방 및 폐쇄 운동을 위한 수단은 예를 들면 크랭크샤프트 메카니즘(20)에 의해 작동 운동을 수용하고 밸브(3/4 및 9)의 개방 및 폐쇄 운동으로, 두 개의 피스톤(1/7)의 교대로 일어나는 운동의 적절한 조정(phasing)을 허용하는 캠 샤프트(도시안됨)를 포함하는 메카니즘을 포함한다. 특히, 크랭크샤프트 메카니즘(20)은 도 1, 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 크랭크 부재(1a 및 7a)에 의해 각각의 피스톤(1 및 7)을 작동하는 단일 샤프트(21)를 포함한다. 가능한 전형적인 일 실시예에서, 피스톤(1 및 7)의 크랭크샤프트 메카니즘(20)은 로드-링크 로드에 연결하는 마스터 타입이다.
대안적으로, 도시되지 않은 방식으로, 크랭크샤프트 메카니즘(20)은 팽창 피스톤을 작동하는 제 1 구동 샤프트 및 압축 피스톤을 작동하는 제 2 구동 샤프트를 포함한다. 제 1 및 제 2 구동 샤프트는 서로 연결되어 제 1 및 제 2 구동 샤프트가 동일한 회전 속도를 유지하도록 한다.
더욱이, 전환 통로(5)에서 주입 수단(8)이 피스톤(1/7)의 선택적 사이클의 미리결정된 순간에서 팽창 실린더(6)에서 또는 전환 통로(5)에서 연료를 주입하기 위해 제공되어, 주입된 연료(8a)(도 2)의 압축-점화가 압축-점화 온도에 도달시 발생하도록 한다. 상세하게는, 주입 수단은 전환 통로(5) 또는 팽창 실린더(6)를 향하는 하나 이상의 주입기(8), 특히 가압 주입기를 포함한다.
특히, 엔진의 사이클에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 전달 밸브(4)는 ETDC의 크랭크샤프트 각도에 대해 20°또는 그 초과의 크랭크샤프트 각도의 개방 운동으로, 특히 도 3에 도시된 바와 같이, 30°의 전진 개방 운동으로 ETDC의 크랭크샤프트 각도에 대해 미리 개방한다. 또한 특히, 전달 밸브(4)는 -80°와 -25°사이, 특히 -35°와 -30°사이의 진각 설정에 따라, ETDC의 크랭크샤프트 각도에 대해 미리 개방한다. ETDC에 도달할 때까지 이송 밸브(4)의 개방 순간 사이에는 압축 실린더와 팽창 실린더 사이에 상당히 동일한 순간 압력이 있으며, 그리고 ETDC와 CTDC 사이에 전환 통로(5)를 통하여 압축 실린더(2)와 팽창 실린더(6) 사이의 지연 연소 유체의 실질적인 총 이송이 발생한다.
더욱이, 주입기(8)는 팽창 피스톤(7)에 의해 ETDC의 달성으로부터 시작하여 연료를 주입하여, 연료의 주입의 이러한 단계는 전환 통로(5)를 통하여 지연 연소 유체가 이송하도록 동시에 발생한다.
이러한 방식으로, 이송 밸브(4)를 개방하기 전에, 실질적으로 단지 두 개의 환경(2a 및 6a)이 있으며, 하나의 환경은 압축 실린더(2)에 의해 한정되며, 나머지 환경은 팽창 실린더(6)를 따라 단일 공통 환경(6a)을 형성하는 전환 통로(5)에 의해 형성된다. 이어서, ETDC에 대해 미리 적어도 20°수행되는, 이송 밸브(4)를 개방할 때, 전환 통로(5)에서의 지연 연소 유체의 상당한 이송이 없는데, 압축 실린더(2) 내의 압력이 팽창 실리더(6) 내의 압력과 거의 동일하기 때문이다. 사이클의 진행으로, 두 개의 실린더들이 전환 통로(5)를 경유하여 서로 소통되므로, ETDC에 도달할 때까지, 두 개의 피스톤의 동시 상승 행정에 의해(도 2), 도 3에서 도시된 바와 같이, 어디서든 동일한 방식으로 증가한다. 이어서, ETDC를 통과하고, 압축 피스톤(1)은 계속적으로 상승하여 팽창 피스톤(7)이 하강하기 시작하여, 전환 통로(5)를 통한 두 개의 실린더들 사이의 지연 연소 유체의 총 전달을 일으킨다. 이송과 동시에, 주입(8a)이 수행되고(도 2) 연료 모두의 후속하는 연소가 발생한다. 이송은 높은 난류를 일으켜서, 연료와 지연 연소 유체 사이의 혼합 및 증발의 현상은 종래의 디이젤 엔진보다 향상된 방식으로 발생한다. 특히, 증발이 더 신속한 방식으로 수행되고 얻어진 혼합물은 더욱 더 균일하다. 이러한 방식으로, 매우 유효한 연소가 얻어지고, 비연소 입자, 특히 탄소질의 먼지의 결과적으로 매우 낮은 비율이 배기 가스로 전달된다.
또한, 작은 양의 연료의 주입은 연소 환경(6a)을 가열하는 방식으로 ETDC에 대해 소위 "파일럿 주입"이 미리 주입기(8)에 의해 제공될 수 있다. 이러한 방식으로, 파일럿 주입은 ETDC의 달성으로부터 시작하여 주입되는 연료 차지(charge)의 연속적 직접 점화를 보장하는 것을 허용한다.
엔진의 바람직한 사이클에 따라, 배기 밸브의 개방 및 폐쇄 운동을 일으키기 위한 수단은 ETDC의 팽창 피스톤에 의한 달성에 대해 미리결정된 전진으로 배기 밸브(9)를 차단하도록 적용되어, 팽창 실린더(6)에서 미리결정된 압력 까지 배기 가스의 일 부분의 압축이 발생되며, 전달 밸브(4)의 개방 및 폐쇄 운동을 일으키기 위한 수단은 압축 피스톤(1)이 팽창 실린더(6)에 존재하는 압력과 실질적으로 동일한 압력까지 압축 실린더(2) 내의 압축된 지연 연소 유체를 가질 때 전달 밸브(4)를 개방하여, 지연 연소 유체의 전달이 팽창 실린더(6)에 대한 압축 실린더(2)에 의해 전환 통로(5)를 통하여 수행하고 연료의 자동 점화가 실질적으로 동시에 발생하도록 한다. 이러한 방식으로, 전달 밸브(4)를 개방한 후, 연료 및 지연 연료 유체의 압축된 혼합물은 전환 통로(5)를 통한 연소 단계 동안 팽창 실린더(6) 내로 전달된다. 따라서, 전환 통로는 순전한 전달 기능을 가지며 가압 지연 연소 유체의 저장부가 아니다. 이는 공지된 타입의 엔진과 같이, 팽창 실린더(6)를 향하여 개구 전환 통로(5)에 배치된 추가의 전달 밸브의 존재 때문에 적층의 손실을 제거하는 것을 가능하게 한다.
또한, 전환 통로(5)에서 도시되지 않은 조정 요소가 엔진의 작동 상태들의 변화를 조정하기 위해 제공될 수 있으며, 특히 이러한 조정 요소는 볼트 또는 블레이드로서 제공된다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진의 작동 동안, 압축 피스톤(1)의 하방 운동 때문에, 공기의 양이 흡입 밸브(3) 및 흡입 덕트(13)를 통하여 압축 실린더(2) 내로 도입된다.
이어서, 도 2에 도시된 바와 같이, 흡입 밸브(3)를 폐쇄하는 단계가 후속하고 지연 연료 유체의 압축이 발생되고, 이 지연 연료 유체는 공기 또는 알려진 바와 같은 NOX를 환원하는 것을 허용하는 배기 가스와 혼합된 공기일 수 있다. 또한 산소가 많은 원하는 불활성 가스일 수 있다.
상술된 바와 같이 적절한 타이밍으로 압축 피스톤(1) 및 팽창 피스톤(7)의 상승 때문에, 압축 실린더(2)의 출구에서 위치된 전달 밸브(4)가 개방되어 지연 연료 유체가 팽창 실린더(6)를 향한 전환 통로(5)를 통하여 유동하고 팽창 실린더의 팽창 피스톤(7)이 압축 피스톤(1)에 대해 적절한 각도 상태로 이동하도록 한다.
팽창 실린더 내의 팽창 피스톤(7)의 하강 동안, 상술된 바와 같이 적절한 타이밍으로 전달 밸브(4)가 폐쇄된다. 팽창 피스톤(7)의 하강 때문에, 팽창 단계가 팽창 실린더에서 발생되며 반면 압축 실린더(2)에서 흡입 단계가 시작한다. 팽창 실린더(6)에서 팽창 단계를 완료하면, 배기 밸브(9)가 배기 채널(19)을 개방하도록 개방되며, 배기 채널을 통하여 연소 가스가 배기되며, 밸브는 팽창 실린더(6)에서 팽창 피스톤(7)의 상승 행정 동안 적절한 시간 동안 개방되어 있다.
특히, 팽창 피스톤(7)의 크랭크샤프트 각도에 대한 압축 피스톤(1)의 크랭크샤프트 각도 사이의 각도 위상 시프트는 10°와 45°사이, 바람직하게는 20°와 30°사이, 특히 25°로 설정된다. 피스톤들(1/7) 사이의 각도 위상 시프트는 팽창 실린더(6)로 압축 실린더(2)에 의해 압축된 지연 연소 유체의 완전한 전달을 일으키는 것을 목적으로 한다.
또한, 수단은 압축 피스톤(1)과 팽창 피스톤(7) 사이의 각도 위상 시프트 대 엔진의 작동 상태를 조정하기 위해 제공될 수 있다.
또한 더욱이, 도 3에 도시된 바와 같이, 피스톤(1)의 크랭크샤프트 각도와 연소 챔버(7)의 크랭크샤프트 각도 사이의 각도 위상 시프트가 압축 실린더(2)로부터 팽창 실린더(6)로 지연 연소 유체를 전달하는 동안 연소의 모두 또는 일부가 발생된다.
더욱이, 항상 도 3의 흐름도에 도시된 바와 같이, 전달 밸브(4)의 개방과 폐쇄 사이의 모든 단계 동안 압축 실린더(2)와 팽창 실린더(6) 사이의 압력 차이가 어떻게 낮아지는지가 명백하게 되며, 특히 두 개의 압력이 또한 배기 밸브(9)의 설명된 진보된 폐쇄에 의해 이송 밸브(4)를 개방하기 전에 또한 동일하다. 압축 실린더(2)와 팽창 실린더(6) 사이의 매우 근접한 압력을 이용한 진보는 전환 통로(5)와 압력 실린더(2) 사이의 전달 밸브(4)를 개방 및 폐쇄하는 변화 동안 적층에 대한 헤드 손실을 감소한다.
대안적으로, 도시되지 않은 방식으로, 전달 밸브(4)는 폐쇄 배기 밸브(9)에 대해 미리 개방될 수 있어, 팽창 실린더에서, 신선한 공기로 배기 가스의 세정이 배기 밸브(9)를 폐쇄하기 전에 실행된다. 또한 이러한 경우, 배기 밸브(9)를 폐쇄할 때, 더 큰 파워에 도달할 가능성을 가지고 두 개의 실린더들의 팽창(6) 및 압축기(2)에서의 압력이 증가된다.
특히, 엔진(100)은 "스플릿-사이클" 해결책을 이용하며, "스플릿-사이클" 해결책에 따라 흡입 및 압축의 단계는 연소 및 배기가 발생하는 단계들에서의 환경과 상이한 환경에서 수행된다. 엔진은 연소 단계 동안 주입기(8)에 의해 주입된 연료의 혼합물(8a) 및 압축된 지연 연소 유체를 팽창 실린더(6) 내의 점차적인 공급의 원리상으로 작용하여 통상적으로 종래의 압축-점화 엔진인 값에 대해 질소 산화물 및 먼지의 방출을 감소하는 결과를 달성하도록 한다. 팽창 실린더(6)에서 지연 연소 유체의 전달은 단지 개방 밸브(4)로 제조되며, 개방 밸브는 압축 실린더와 직면하고, 전환 통로(5)를 관통하며 전환 통로 내에 또는 전환 통로 다음에 연료(8a)가 주입된다.
팽창 실린더(6) 내에 연료 및 지연 연료 유체를 도입하는 특성 때문에, 엔진(100)은 먼지 및 질소 산화물의 저 방출량을 허용하며 종래의 압축-점화 엔진에서 심지어 허용가능한 최대치 보다 더 높은 속도에서 연소의 유용한 효율성으로 작동될 수 있다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 엔진(100)은 예를 들면 터보 과급기(10)에 의해 과급될 수 있으며, 터보 과급기는 동일한 엔진의 특정 파워를 증가시키기 위해, 종래의 압축-점화 엔진에서 이용된 것과 유사한 타입의 터빈(10a) 및 압축기(10b)를 포함한다. 이러한 경우 종래의 압축-점화 엔진에서 최대의 허용가능한 압력 보다 더 높은 과급 압력이 사용될 수 있는데, 이는 엔진(100) 내에서 연소 동안 압력 구배는 종래의 압축-점화 엔진의 통상적인 것들 보다 낮다.
엔진의 추가의 전형적인 실시예들에서, 더 많은 전환 통로(5)가 팽창 실린더(6)와 압축 실린더(2) 사이이 제공될 수 있으며, 여기에서 각각의 전환 통로(5)는 압축 실린더(2)로부터 전환 통로(5)이 유입 입구에 배치되는 하나 이상의 각각의 이송 밸브(4)를 가지며, 팽창 실린더(6)와 일정하게 소통된다. 이러한 해결책은 예를 들면 고 파워 엔진에 대해 실현가능하다.
동일한 방식으로, 압축 실린더에서의 흡입에 대해, 뿐만 아니라 팽창 실린더로부터 배기에 대해, 더 많은 흡입 및 배기 밸브들은 각각의 흡입 및 배기 덕트와 관련되어 제공될 수 있다.
도시되지 않은 엔진의 추가의 전형적인 실시예는 상이한 구성으로 서로에 대해 배열되고 조합된 복수의 팽창 실린더들에 대해 각각 관련된 복수의 압축 실린더들을 포함할 수 있다.
특정 실시예의 전술된 실시예는 개념적 관점에 따라 발명을 매우 충분히 나타내어서 현재의 지식을 적용함으로써, 다른 실시예들이 추가의 연구 없이 본 발명으로부터 벗어나지 않는 실시예와 같은 다양한 용도를 위해 변형 및/또는 적용될 것이며, 따라서 이 같은 적용 및 변형은 특정 실시예와 균등한 것으로서 고려되어야 할 것이다. 본 명세서에서 설명된 상이한 기능들을 실현하기 위한 수단 및 재료는 상기와 같은 이유 때문에 본 발명의 분야로부터 벗어나지 않으면서 상이한 특성을 가질 것이다. 본 명세서에서 적용된 표현 또는 전문 용어가 설명의 목적을 위한 것이고 제한의 의미가 아님을 이해하여야 한다.

Claims (15)

  1. 압축-점화 "스플릿-사이클(split-cycle)" 엔진으로서,
    - 실린더 블록:
    - 팽창 피스톤을 가지는 팽창 실린더로서, 상기 팽창 피스톤은 크랭크샤프트 메카니즘에 의해 상사점(ETDC)와 하사점(EBBC) 사이의 상기 팽창 실린더에서 선택적으로 이동하도록 적용되는, 팽창 실린더로서, 상기 크랭크샤프트 메카니즘은 항상 상기 팽창 피스톤의 미리 결정된 위치가 미리 결정된 크랭크샤프트 각도에 대응하도록 하는, 팽창 실린더;
    - 압축 피스톤을 가지는 압축 실린더로서, 상기 압축 피스톤은 상기 팽창 실린더의 크랭크샤프트 각도에 대해 지연되는 미리결정된 각도 위상 시프트(angle-phase shift)에 따라 상사점(CTDC)와 하사점(CBDC) 사이의 상기 압축 실린더 내에서 선택적으로 이동하도록 적용되며, 상기 압축 실린더가 상기 팽창 실린더에 인접하게 배치되는, 압축 실린더;
    - 상기 압축 및 팽창 실린더들을 폐쇄하는 실린더 헤드로서, 상기 실린더들 내에 상기 실린더들을 연결하는 하나 이상의 전환 통로가 제공되며 압축-측 개구 및 팽창-측 개구를 포함하며, 상기 실린더 헤드는 상기 압축 실린더 내의 지원 연소 유체(comburent fluid)를 도입하기 위해 상기 압축 실린더와 직면하는 하나 이상의 흡입 밸브 및 상기 팽창 실린더로부터 배기되는 연소 가스의 방출을 위해 상기 팽창 실린더와 직면하는 하나 이상의 배기 밸브를 포함하는, 실린더 헤드;
    - 상기 전환 통로의 압축-측 개구에 배치되는 하나 이상의 전달 밸브;
    - 상기 피스톤들의 선택적 사이클의 미리결정된 순간들에서 상기 전달 밸브의 개방 및 폐쇄 운동을 일으키는 수단;
    - 상기 피스톤들의 선택적 사이클의 미리결정된 순간들에서 상기 배기 밸브의 개방 및 폐쇄 운동을 일으키는 수단;
    - 연료의 압축-점화가 자동 점화의 온도에 도달할 때까지의 압축에 의해 발생하도록 상기피스톤들의 선택적 사이클의 미리결정된 순간들에서 상기 팽창 실린더 내 또는 상기 전환 통로 내로의 연료 주입 수단;
    을 포함하는, 압축-점화 "스플릿-사이클" 엔진에 있어서,
    상기 전환 통로는 상기 팽창 실린더와 조합하는 단일 연소 챔버를 형성하며, 상기 팽창 실린더와 상기 전환 통로가 일정하게 소통되며,
    - 상기 전달 밸브의 개방 순간으로부터 상기 ETDC에 도달할 때까지 상기 압축 실린더와 상기 팽창 실린더 사이의 순간 압력의 실질적인 균등이 있도록, 그리고
    - 상기 ETDC와 상기 CTDC 사이의 상기 지원 연소 유체의 실질적인 총 전달이 상기 전환 통로를 통하여 상기 압축 실린더와 상기 팽창 실린더 사이에서 발생하도록 하는 방식으로,
    20°의 크랭크샤프트 각도보다 크거나 동일한 전진 개방 운동으로, 상기 전달 밸브의 개방 및 폐쇄 운동을 일으키기 위한 수단은 상기 ETDC의 크랭크샤프트 각도에 대해 미리 상기 전달 밸브를 개방하고;
    상기 연료 주입 수단은 상기 팽창 피스톤에 의해 상기 ETDC의 달성으로부터 시작하여 상기 연료를 주입하여, 상기 연료의 주입이 상기 전환 통로를 통하여 상기 지원 연소 유체의 전달과 동시에 발생하도록 하는 것을 특징으로하는,
    압축-점화 "스플릿-사이클" 엔진.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전달 밸브의 개방 및 폐쇄 운동을 일으키기 위한 수단은 -80°와 -25° 사이, 특히 -35°와 -30°사이로 설정되는 전진 개방 운동으로, 상기 ETDC의 크랭크 각도에 대해 미리 상기 전달 밸브를 개방하는,
    압축-점화 "스플릿-사이클" 엔진.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료 주입 수단은 연소 환경을 예열하기 위해 상기 ETDC에 대해, 미리 작은 양의 연료를 주입, 소위 파일럿 주입(pilot injection)을 하도록 적용되는,
    압축-점화 "스플릿-사이클" 엔진.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 배기 밸브의 개방 및 폐쇄 운동을 일으키기 위한 수단은 상기 ETDC의 상기 팽창 피스톤에 의한 달성에 대해 미리결정된 진각(advance angle)으로 상기 배기 밸브를 차단하도록 적용되어, 상기 팽창 실린더에서 미리결정된 압력까지 배기 가스의 일 부분의 압축이 발생되며, 상기 압축 피스톤이 상기 팽창 실린더 내에 존재하는 압력과 실질적으로 동일한 압력까지 상기 압축 실린더 내의 지연 연소 유체를 압축할 때 상기 전달 밸브의 개방 및 폐쇄 운동을 일으키기 위한 수단은 상기 전달 밸브를 개방하여, 상기 지연 연소 유체의 상기 전달이 상기 압축 실린더로부터 상기 팽창 실린더로 전환 통로를 통하여 수행되며, 상기 연료의 자동 점화가 실질적으로 동시에 발생하며, 특히 상기 ETDC에 대한 상기 배기 밸브의 상기 결정된 진각 종료가 적어도 40°인,
    압축-점화 "스플릿-사이클" 엔진.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 팽창 피스톤의 크랭크샤프트 각도에 대해 상기 압축 피스톤의 크랭크샤프트 각도 사이의 상기 각도 위상 시프트가 10°내지 45°, 바람직하게는 20°내지 30°, 특히 25°로 설정되며, 특히 조정 수단은 상기 압축 피스톤과 상기 팽창 피스톤 사이의 상기 각도 위상 시프트 대(versus) 상기 엔진의 작동 상태를 조정하기 위해 제공되는,
    압축-점화 "스플릿-사이클" 엔진.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전달 밸브의 개방 및 폐쇄 운동을 일으키기 위한 수단은 상기 배기 밸브의 폐쇄에 대해 미리 상기 전달 밸브를 개방하여, 팽창 실린더에서 세정(washing out)은 상기 배기 밸브를 폐쇄하기 전에 상기 배기 가스의 새로운(fresh) 지연 연소 유체로 발생되도록 하여, 상기 배기 밸브를 폐쇄할 때 더 높은 파워에 도달하도록 두 개의 팽창 및 압축 실린더들에서 압력이 증가하는,
    압축-점화 "스플릿-사이클" 엔진.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 크랭크샤프트 메카니즘은 상기 압축 피스톤 및 상기 팽창 피스톤을 작동하는 단일 구동 샤프트를 포함하는,
    압축-점화 "스플릿-사이클" 엔진.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 크랭크샤프트 메카니즘은 상기 팽창 피스톤을 작동하는 제 1 구동 샤프트, 및 상기 압축 피스톤을 작동하는 제 2 구동 샤프트를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 구동 샤프트는 동일한 회전 속도를 유지하도록 서로 연결되는,
    압축-점화 "스플릿-사이클" 엔진.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 압축 실린더의 그리고 상기 팽창 실린더의 상기 피스톤들의 상기 크랭크샤프트 메카니즘은 주 커넥팅 로드-링크 로드 타입인,
    압축-점화 "스플릿-사이클" 엔진.
  10. 제 1 항에 있어서,
    수 개의 전환 통로들이 상기 팽창 실린더와 상기 압축 실린더 사이에 제공되고, 상기 전환 통로들 중 각각은 상기 전환 통로의 압축-측 개구에 배치되는 하나 이상의 각각의 이송 밸브를 가지며, 상기 팽창 실린더와 일정하게 소통되는,
    압축-점화 "스플릿-사이클" 엔진.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 압축 실린더에서 흡입을 위해, 뿐만 아니라 상기 팽창 실리더로부터 배기를 위해, 더 많은 흡입 및 배기 밸브들이 각각의 흡입 및 배기 덕트와 결합되어 제공되는,
    압축-점화 "스플릿-사이클" 엔진.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔진은 상기 엔진의 더 높은 특정 파워 및 또한 향상된 열역학적 효율을 얻도록 적용되는 과급기와 결합되는,
    압축-점화 "스플릿-사이클" 엔진.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 압축 실린더 및 상기 팽창 실린더는 동일한 변위 또는 상이한 변위를 가지며, 특히 상이한 변위의 경우 더 높은 변위가 팽창 실린더에서 있는,
    압축-점화 "스플릿-사이클" 엔진.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔진은 결정된 방식으로 서로 배열되고 조합되는 복수의 팽창 실린더들로 각각 결합되는 복수의 압축 실린더를 포함하는,
    압축-점화 "스플릿-사이클" 엔진.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 전환 통로는 조정 요소를 제공하며 상기 조정 요소는 엔진의 상이한 작동 상태를 상기 전환 통로에 맞추도록 상기 전환 통로의 용적 및/또는 횡단면을 조정하도록 적용되며, 특히 상기 조정 요소는 볼트 또는 블레이드로서 구성되는,
    압축-점화 "스플릿-사이클" 엔진.
KR1020127006545A 2009-09-23 2010-09-23 스플릿-사이클 엔진 KR101741860B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT000117A ITPI20090117A1 (it) 2009-09-23 2009-09-23 Motore ad accensione spontanea ad immissione progressiva della carica in fase di combustione
ITPI2009A000117 2009-09-23
PCT/IB2010/002388 WO2011045642A2 (en) 2009-09-23 2010-09-23 Split-cycle engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120083327A true KR20120083327A (ko) 2012-07-25
KR101741860B1 KR101741860B1 (ko) 2017-06-15

Family

ID=42236876

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020127006545A KR101741860B1 (ko) 2009-09-23 2010-09-23 스플릿-사이클 엔진

Country Status (14)

Country Link
US (1) US8720396B2 (ko)
EP (1) EP2480768B1 (ko)
JP (1) JP5888235B2 (ko)
KR (1) KR101741860B1 (ko)
CN (1) CN102597455B (ko)
BR (1) BR112012006676A2 (ko)
CA (1) CA2773440C (ko)
ES (1) ES2431913T3 (ko)
HK (1) HK1172668A1 (ko)
IT (1) ITPI20090117A1 (ko)
PL (1) PL2480768T3 (ko)
PT (1) PT2480768E (ko)
RU (1) RU2546935C2 (ko)
WO (1) WO2011045642A2 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190095453A (ko) * 2016-12-23 2019-08-14 리카도 유케이 리미티드 스플릿 사이클 엔진

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2368028A4 (en) 2008-12-22 2015-12-16 Caterpillar Inc INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND METHOD OF OPERATING SAME
US8904981B2 (en) * 2012-05-08 2014-12-09 Caterpillar Inc. Alternating split cycle combustion engine and method
GB2517763B (en) * 2013-08-30 2017-12-27 Newlenoir Ltd Piston arrangement and internal combustion engine
WO2017052207A1 (ko) * 2015-09-22 2017-03-30 조주혁 기관부 외부의 공기 압축 기구에 의한 급기 방식의 2 행정 1 사이클 내연기관
CN105275586A (zh) * 2015-10-30 2016-01-27 赖宽 一种二冲程双缸发动机
CN105927378A (zh) * 2016-06-30 2016-09-07 苏喜清 由四冲程发动机改造而成的二冲程发动机及其工作方法
IT202000020140A1 (it) * 2020-08-13 2022-02-13 Fpt Ind Spa Motore a combustione interna a ciclo suddiviso

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1062999A (en) * 1902-10-30 1913-05-27 Samuel J Webb Gas-engine.
FR390489A (fr) * 1908-05-19 1908-10-06 Henry Sydney White Moteur à combustion interne
US4157080A (en) * 1975-02-11 1979-06-05 Hill Craig C Internal combustion engine having compartmented combustion chamber
DE2812199A1 (de) * 1978-03-20 1980-08-14 Huebner Hans Juergen Ing Grad Isoblock-verbundmotor
US4565167A (en) * 1981-12-08 1986-01-21 Bryant Clyde C Internal combustion engine
US4506634A (en) * 1982-08-26 1985-03-26 Kerrebrock Jack L Internal combustion engine
US4791787A (en) * 1985-12-05 1988-12-20 Paul Marius A Regenerative thermal engine
US5103645A (en) * 1990-06-22 1992-04-14 Thermon Manufacturing Company Internal combustion engine and method
US5228415A (en) * 1991-06-18 1993-07-20 Williams Thomas H Engines featuring modified dwell
RU2027879C1 (ru) * 1992-06-16 1995-01-27 Акционерное общество "Новатор" Двигатель внутреннего сгорания
US5499605A (en) * 1995-03-13 1996-03-19 Southwest Research Institute Regenerative internal combustion engine
US5566549A (en) * 1995-06-05 1996-10-22 Caterpillar Inc. In-line engines having residual cycles and method of operation
RU2132472C1 (ru) * 1997-10-21 1999-06-27 Енов Михаил Иванович Поршневой двигатель внутреннего сгорания "русь"
RU2151891C1 (ru) * 1999-01-18 2000-06-27 Кутузов Василий Васильевич Двухтактный двигатель внутреннего сгорания
US7219630B2 (en) * 1999-08-31 2007-05-22 Richard Patton Internal combustion engine with regenerator, hot air ignition, and naturally aspirated engine control
EP1214506B1 (en) * 1999-08-31 2005-08-10 Richard Patton Internal combustion engine with regenerator and hot air ignition
ES2249306T3 (es) 1999-11-08 2006-04-01 Jeffrey F. Klein Motor de dos tiempos con ventilacion coaxial forzada.
JP4286419B2 (ja) * 2000-02-16 2009-07-01 信也 ▲高▼原 ピストン形内燃機関
RU2187669C1 (ru) * 2001-06-25 2002-08-20 Московченко Александр Пантелеевич Двухцилиндровый двигатель с одной камерой сгорания, способ сжатия и воспламенения воздушно-топливной смеси (варианты), камера сгорания двухцилиндрового двигателя, способ воспламенения воздушно-топливной смеси
US6543225B2 (en) * 2001-07-20 2003-04-08 Scuderi Group Llc Split four stroke cycle internal combustion engine
US6789514B2 (en) * 2001-07-30 2004-09-14 Massachusetts Institute Of Technology Internal combustion engine
RU2249709C2 (ru) * 2003-02-10 2005-04-10 Яримов Марат Отеллович Способ работы двигателя по механическому циклу яримова и двигатель яримова
MY165298A (en) 2003-06-20 2018-03-21 Scuderi Group Llc Split-cycle four-stroke engine
US6986329B2 (en) 2003-07-23 2006-01-17 Scuderi Salvatore C Split-cycle engine with dwell piston motion
US6994057B2 (en) 2004-03-04 2006-02-07 Loth John L Compression ignition engine by air injection from air-only cylinder to adjacent air-fuel cylinder
JP2006307686A (ja) * 2005-04-27 2006-11-09 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関
FR2898124B1 (fr) 2006-03-03 2008-09-12 Centre Nat Rech Scient Derive de resveratol a longue chaine hydroxylee utiles comme neurotrophiques
US7513224B2 (en) * 2006-09-11 2009-04-07 The Scuderi Group, Llc Split-cycle aircraft engine
JP2010539368A (ja) * 2007-02-21 2010-12-16 ジェイコブス ビークル システムズ、インコーポレイテッド 内燃機関に於いてエンジンブレーキによって排気ガス温度を制御する方法
CA2696036C (en) * 2007-08-07 2013-08-13 Scuderi Group, Llc Spark plug location for split-cycle engine
US20090090099A1 (en) * 2007-10-08 2009-04-09 International Engine Intellectual Property Company, Llc Late post-injection fueling strategy in a multi-cylinder diesel engine during regeneration of an exhaust after-treatment device
KR101252668B1 (ko) * 2007-12-21 2013-04-09 메타 모토렌- 운트 에너지- 테크닉 게엠베하 내연엔진의 작동 방법 및 내연엔진

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190095453A (ko) * 2016-12-23 2019-08-14 리카도 유케이 리미티드 스플릿 사이클 엔진
KR20220125379A (ko) * 2016-12-23 2022-09-14 리카도 유케이 리미티드 스플릿 사이클 엔진

Also Published As

Publication number Publication date
CA2773440A1 (en) 2011-04-21
ES2431913T3 (es) 2013-11-28
CA2773440C (en) 2016-04-26
EP2480768B1 (en) 2013-07-24
RU2012109211A (ru) 2013-10-27
JP2013505396A (ja) 2013-02-14
US8720396B2 (en) 2014-05-13
PL2480768T3 (pl) 2013-12-31
CN102597455B (zh) 2014-07-23
BR112012006676A2 (pt) 2022-07-12
ITPI20090117A1 (it) 2011-03-23
WO2011045642A3 (en) 2011-08-11
HK1172668A1 (en) 2013-04-26
KR101741860B1 (ko) 2017-06-15
US20120167566A1 (en) 2012-07-05
CN102597455A (zh) 2012-07-18
EP2480768A2 (en) 2012-08-01
WO2011045642A8 (en) 2011-06-09
JP5888235B2 (ja) 2016-03-16
RU2546935C2 (ru) 2015-04-10
WO2011045642A2 (en) 2011-04-21
PT2480768E (pt) 2013-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20120083327A (ko) 스플릿-사이클 엔진
EP1363001B1 (en) Air and fuel supply system for combustion engine
US7201121B2 (en) Combustion engine including fluidically-driven engine valve actuator
KR100942451B1 (ko) 스플릿-사이클 공기 하이브리드 엔진
KR101931840B1 (ko) 2 행정 내연 엔진, 2 행정 내연 엔진의 작동 방법 및 2 행정 엔진의 전환 방법
US7806102B2 (en) Variable coordination volume type eight-stroke engine
US20110023817A1 (en) Variable-coordination-timing type self-cooling engine with variable-profile-camshaft
US20160160745A1 (en) Split-cycle engines with direct injection
US20070062193A1 (en) Combustion engine including fluidically-controlled engine valve actuator
CN103154463A (zh) 内燃机操作方法及内燃机
US9175641B2 (en) Multi-cycle stratified internal combustion system
US10253698B2 (en) Multi-cycle stratified internal combustion system
KR20200130832A (ko) 전체 작업 조건 채널 분할 시간 분할 과급 흡기 내연기관의 가변 압축비 기술
RU2244138C2 (ru) Двигатель внутреннего сгорания (варианты)
RU2625889C1 (ru) Способ работы ДВС
WO2018047446A1 (ja) エンジンの吸気装置およびエンジンの運転方法
WO2018138629A1 (en) Split cycle spark ignition engine with an improved combustion chamber volume modifier
WO2016018197A1 (en) Multi-cycle stratified internal combustion system
WO2005116416A1 (en) Cold-air induction engine

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant