KR20160072796A - 내연 기관 - Google Patents
내연 기관 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20160072796A KR20160072796A KR1020150177289A KR20150177289A KR20160072796A KR 20160072796 A KR20160072796 A KR 20160072796A KR 1020150177289 A KR1020150177289 A KR 1020150177289A KR 20150177289 A KR20150177289 A KR 20150177289A KR 20160072796 A KR20160072796 A KR 20160072796A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- chamber
- pressure
- chamber gas
- gas supply
- free
- Prior art date
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
- F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
- F02B19/10—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder
-
- 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
- F02B43/00—Engines characterised by operating on gaseous fuels; Plants including such engines
- F02B43/02—Engines characterised by means for increasing operating efficiency
- F02B43/04—Engines characterised by means for increasing operating efficiency for improving efficiency of combustion
-
- 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
- F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
- F02B19/10—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder
- F02B19/1019—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder with only one pre-combustion chamber
- F02B19/1023—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder with only one pre-combustion chamber pre-combustion chamber and cylinder being fed with fuel-air mixture(s)
- F02B19/1028—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder with only one pre-combustion chamber pre-combustion chamber and cylinder being fed with fuel-air mixture(s) pre-combustion chamber and cylinder having both intake ports or valves, e.g. HONDS CVCC
- F02B19/1033—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder with only one pre-combustion chamber pre-combustion chamber and cylinder being fed with fuel-air mixture(s) pre-combustion chamber and cylinder having both intake ports or valves, e.g. HONDS CVCC specially adapted valves, e.g. rotary valves, pre-combustion chamber being part of a valve
-
- 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
- F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
- F02B19/10—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder
- F02B19/1004—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder details of combustion chamber, e.g. mounting arrangements
- F02B19/1014—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder details of combustion chamber, e.g. mounting arrangements design parameters, e.g. volume, torch passage cross sectional area, length, orientation, or the like
-
- 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
- F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
- F02B19/10—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder
- F02B19/1019—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder with only one pre-combustion chamber
- F02B19/1023—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder with only one pre-combustion chamber pre-combustion chamber and cylinder being fed with fuel-air mixture(s)
-
- 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
- F02B19/00—Engines characterised by precombustion chambers
- F02B19/10—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder
- F02B19/1019—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder with only one pre-combustion chamber
- F02B19/108—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder with only one pre-combustion chamber with fuel injection at least into pre-combustion chamber, i.e. injector mounted directly in the pre-combustion chamber
- F02B19/1085—Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder with only one pre-combustion chamber with fuel injection at least into pre-combustion chamber, i.e. injector mounted directly in the pre-combustion chamber controlling fuel injection
-
- 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
- F02B43/00—Engines characterised by operating on gaseous fuels; Plants including such engines
-
- 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
- F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
- F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
-
- 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
- F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
- F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
- F02M21/0203—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels characterised by the type of gaseous fuel
- F02M21/0215—Mixtures of gaseous fuels; Natural gas; Biogas; Mine gas; Landfill gas
-
- 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
- F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
- F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
- F02M21/0218—Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
-
- 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
- F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
- F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
- F02M21/0218—Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
- F02M21/023—Valves; Pressure or flow regulators in the fuel supply or return system
- F02M21/0239—Pressure or flow regulators therefor
-
- 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
- F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
- F02M37/0011—Constructional details; Manufacturing or assembly of elements of fuel systems; Materials therefor
- F02M37/0041—Means for damping pressure pulsations
-
- 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
- F02B2201/00—Fuels
- F02B2201/04—Gas
-
- 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
-
- 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
- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
-
- Y02T10/32—
Abstract
내연 기관(1), 특히 가스 오토-사이클 엔진으로서,
- 각각의 실린더(Z)에 각각의 프리-챔버(2)가 제공되어 있는, 복수의 실린더(Z),
- 프리-챔버 가스 공급 도관(4)으로서, 이를 통해 프리-챔버(2)에 각각의 프리-챔버(2)와 연결된 프리-챔버 가스 밸브(3)를 거쳐 연료 가스를 공급할 수 있는, 프리-챔버 가스 공급 도관(4)을 포함하며,
각각의 구멍(5)이 상기 프리-챔버 가스 공급 도관(4)과 상기 프리-챔버 가스 밸브(3) 사이에 배치되어 있고,
상기 프리-챔버 가스 밸브(3)와 연결된 구멍(5) 중 적어도 하나 및 바람직하게는 모두는, 상기 프리-챔버 가스 밸브(3)와 상기 구멍(5) 사이의 볼륨(6)에서의 연소 사이클 사이에 최대로 발생하는 압력이 상기 프리-챔버 가스 공급 도관(4)에 우세한 압력에 도달하지 않는 정도로 작은 관통 유량 계수를 가진다.
- 각각의 실린더(Z)에 각각의 프리-챔버(2)가 제공되어 있는, 복수의 실린더(Z),
- 프리-챔버 가스 공급 도관(4)으로서, 이를 통해 프리-챔버(2)에 각각의 프리-챔버(2)와 연결된 프리-챔버 가스 밸브(3)를 거쳐 연료 가스를 공급할 수 있는, 프리-챔버 가스 공급 도관(4)을 포함하며,
각각의 구멍(5)이 상기 프리-챔버 가스 공급 도관(4)과 상기 프리-챔버 가스 밸브(3) 사이에 배치되어 있고,
상기 프리-챔버 가스 밸브(3)와 연결된 구멍(5) 중 적어도 하나 및 바람직하게는 모두는, 상기 프리-챔버 가스 밸브(3)와 상기 구멍(5) 사이의 볼륨(6)에서의 연소 사이클 사이에 최대로 발생하는 압력이 상기 프리-챔버 가스 공급 도관(4)에 우세한 압력에 도달하지 않는 정도로 작은 관통 유량 계수를 가진다.
Description
본 발명은 내연 기관, 특히 청구항 1의 특징부의 특징을 갖는 가스 오토-사이클 엔진(gas Otto-cycle engine)에 관한 것이다.
프리-챔버(pre-chamber)를 갖는 내연 기관이 종래 기술에 공지되어 있다. 내연 기관에서, 주어진 배기량(displacement volume)으로부터, 점화 플러그의 점화 스파크 에너지만으로 메인 연소실에서 - 배출 이유로 - 종종 매우 희박한 연료 가스-공기 혼합물을 확실히 점화시키는 것이 충분하지 않다. 따라서 프리-챔버 엔진은, 메인 연소실의 볼륨의 일부분이며 연료 가스-공기 혼합물이 점화 장치에 의해 점화되는, 추가의 연소실을 가진다. 상기 프리-챔버는 통로를 통해 메인 연소실과 연통한다. 점화 플레어(ignition flare)는, 통로의 단부, 즉 메인 연소실에 위치한 전달 유동 구멍을 통해 메인 연소실 내로 플래시오버(flash over)를 발생시켜, 메인 연소실 내에 존재하는 혼합물을 점화한다.
소위 플래시 되지 않은 프리-챔버 내에서, 압축 사이클 동안, 혼합물이 메인 연소실로부터 프리-챔버 내로 가압 되며, 이에 따라 동일한 가스-공기 혼합물이 메인 연소실과 프리-챔버 내에 존재한다. 반대로 프리-챔버에 연료 가스 또는 혼합물이 추가로 공급되는 경우, 이 경우는 플러시된 프리-챔버로서 참조된다. 따라서 플러시된 프리-챔버의 경우, 프리-챔버의 점화 에너지를 증가시키기 위해, 프리-챔버 내의 혼합물은 소량의 연료 가스 또는 추가 연료로 농축된다.
EP 0377265은 예를 들어 가스 도관(18)을 통해 연료 가스가 공급되는 프리-챔버를 구비한 가스 엔진을 기술한다. 역류방지 밸브(24)는 필요한 개방 차압(opening differential pressure)이 달성될 때 개방되고, 연료 가스가 프리-챔버로 전달되도록 허용한다.
여기서 개시된 일반적인 종류의 내연 기관은 프리-챔버 가스 공급 섹션에 의해 연료 가스가 공급될 수 있는 프리-챔버를 갖는다. 프리-챔버 가스 공급 섹션으로부터 프리-챔버로 가는 연료 가스의 유량 조절(metering)은 프리-챔버 가스 밸브로 이루어진다. 프리-챔버 가스 공급 섹션 자체는 내연 기관의 가스 공급부로부터 가스를 공급받는다. 프리-챔버의 필요한 가스량을 설정하기 위해, 가스 공급은 일반적으로 메인 가스 공급부와 프리-챔버 가스 섹션 사이의 중앙 구멍에 의해 이루어진다.
프리-챔버 가스 밸브는 일반적으로 수동 역류방지 밸브의 형태이며, 상기 수동 역류방지 밸브는 가스 공급부의 압력과 프리-챔버 내의 압력 사이의 정해진 양의 차이(positive difference)에서만 개방되며, 따라서 프리-챔버에 대해 주어진 가스의 양을 미터 아웃(meter out)한다. 압력이 개방 차압 이하이면 프리-챔버 가스 밸브는 닫힌 채로 유지된다.
프리-챔버 가스 공급부가 내연 기관의 압축기에 빈번하게 결합되면, 프리-챔버 가스 공급부의 압력은 일반적으로 차지 압력(charge pressure)에 대응하거나 또는 이와 연관된다.
메인 연소실의 압축 커브를 고려하면, 프리-챔버 가스 밸브의 개방은, 프리-챔버 가스 밸브의 개방 차압이 초과할 때, 차지 변화(charge change)중에 발생한다.
프리-챔버 가스 공급 도관의 압력과 메인 연소실 사이에 충분히 큰 차압이 발생되면, 프리-챔버 가스 밸브가 급격히 개방됨에 따라, 프리-챔버 가스 도관의 가스 볼륨에 압력 변동이 부과된다. 이러한 압력 변동은, 다른 실린더에서도 동일하게, 공급된 가스의 양뿐만 아니라, 프리-챔버 가스 밸브의 원하는 개방 시간에도 영향을 미칠 수 있다.
더욱 특히, 프리-챔버 가스 공급 도관 내의 압력 변동은, 프리-챔버 가스 공급부의 공칭 압력으로부터의 차압이 프리-챔버 가스 밸브 이전에 국부적으로 발생하게 하며, 따라서, 프리-챔버 가스 밸브를 개방시키는 프리-챔버 가스 공급 도관과 메인 연소 챔버 사이의 압력 비율은 지나치게 단기간에 이루어지거나, 또는 너무 길거나 또는 전혀 이루어지지 않는다.
그 결과 프리-챔버에 공급되는 연료 가스의 양을 정의할 수 없어 불명확하다.
프리-챔버로 공급되는 연료 가스의 예정된 양의 편차는 내연 기관의 배출, 효율 및 연소 안정성에 부정적인 영향을 준다. 예를 들어, 과도하게 낮은 프리-챔버로의 연료 공급은, 프리-챔버가 메인 연소실을 확실히 점화할 수 없다는 위험이 있다.
프리-챔버 가스 공급부의 가스의 컬럼에 부과되는 압력 변동을 완화하기 위해, 개별 프리-챔버 가스 밸브와 프리-챔버 가스 공급 도관을 연통하는 도관 부분에 주로 구멍(따라서 메인 가스 공급부와 프리-챔버 가스 섹션 사이의 "중앙(central)" 구멍에 대하여 추가 "분리(decentral)" 구멍)이 제공되며, 상기 구멍을 통해 가스는 스로틀 관계(throttle relationship)로만 흐를 수 있다.
종래 기술에서 그 자체가 공지되어 있는 국부적인 구멍은, 구멍과 프리-챔버 가스 밸브 사이의 볼륨이 감속된 과정으로 채워지는 것을 제공한다. 프리-챔버 가스 공급 도관("레일(rail)")에서의 변동은 느린 "충전(charging)"으로 감소된다. 이것은 또한 프리-챔버 가스 밸브의 급격한 개방이 프리-챔버 가스 공급부에 압력 변동을 전달할 수 없게 하거나, 또는 단지 심하게 감쇠된 압력 변동만을 전달할 수 있게 한다. 그것은, 동일한 양의 연료 가스가 내연 기관의 연소실과 각기 관련된 모든 프리-챔버로 항시 공급되도록 하기 위한 것이다.
그러나 차지 변화와 고-압 단계 동안에 실린더 압력의 변화에서의 편차가 복수의 연소실을 포함하는 내연 기관의 실린더 사이에서 발생한다는 것이 공지되어 있다. 소위 실린더 불균형(inequality)은, 피스톤-실린더 유닛과 차지 변화에서의 유동 효과 사이에 기하학적 편차가 있다는 이유로 이미 불가피하다. 이와 관련된 단점은 차지 변화 동안 프리-챔버 내의 낮은 압력이 프리-챔버에 보다 큰 양의 가스를 공급하거나, 또는 그 반대로 실행된다는 것이다.
프리-챔버 가스 밸브와 프리-챔버 가스 공급부의 실린더-개별 부분의 차이는 또한 실린더의 불균형에 더욱 기여한다.
본 발명의 목적은 프리-챔버 가스의 계량된 공급을 위한 장치 및 그 제조를 위한 방법을 제공하는 것이며, 이것에 의해 프리-챔버 가스의 계량된 공급에 대한실린더의 품질을 보장할 수 있다.
상기 목적은 청구항 1에 기재된 내연 기관에 의하여 달성된다. 바람직한 실시예들은 부수되는 청구항들에 기재된다.
본 출원의 설명에서 용어 연료 가스는 순수 가스(이것은 가연성 가스, 예를 들어 천연 가스를 의미한다), 또는 가스-공기 혼합물을 의미한다.
본 발명에 따르면, 프리-챔버 가스 밸브와 연결된 구멍 중 적어도 하나 및 바람직하게는 모두는, 프리-챔버 가스 밸브와 구멍 사이의 볼륨에서의 연소 사이클 사이에서 최대로 발생하는 압력이 프리-챔버 가스 공급 도관에 존재하는 압력에 도달하지 않는 정도로 작은 관통 유량 계수(through-flow coefficient)를 가진다. 관통 유량 계수는 개구를 통한, 이 경우에는 구멍을 통한 유체의 달성 가능한 처리량과 관련된 측정값이며, 유효 단면(effective cross-section)으로서 해석될 수 있다. 기하학적인 유량 단면이 작을수록, 이에 대응하여 관통 유량 계수도 낮아진다. 관통 유량 계수에 영향을 미치는 부가적인 값은 구멍 형상의 구성이다.
너무 작은 관통 유량 계수는, 여러 피스톤-실린더 장치에 공급되는 프리-챔버 가스의 양의 차이를 감소시키며, 보다 구체적으로는 더 낮은 관통 유량 계수가 채택될수록 이에 대응하여 더욱 감소하게 된다.
보다 구체적으로, 프리-챔버 가스 공급 도관과 프리-챔버 가스 밸브 사이의 도관 부분에 배치되어 있는 구멍에 대하여 비정상적으로 낮은 관통 유량 계수를 채용하면, 프리-챔버 가스 공급 도관의 압력 레벨이 연소 사이클 중에 구멍과 프리-챔버 가스 밸브 사이의 볼륨에 도달하지 않는다는 것이, 출원인의 실험으로 확인되었다.
오히려, 구멍과 프리-챔버 가스 밸브 사이의 볼륨에서, 최대 압력이 발생하며, 이것은 프리-챔버에 공급되는 가스량과 관련된다. 프리-챔버의 가스량은 한편으론 프리-챔버 가스 밸브 개방 단계 동안 그 프리-챔버와 연결된 피스톤-실린더 유닛의 실린더 압력에 의존한다. 또한, 프리-챔버 가스량은 또한 프리-챔버와 프리-챔버 가스 밸브의 관통 유량 특성만큼, 실린더-개별 프리-챔버 가스 공급 도관의 관통 유량 특성에 의존한다.
다시 말해, 이것은 실제 계량된 가스 공급량에서는 프리-챔버에 제공되는 볼륨 부분의 압력 레벨이, 더욱 구체적으로는, 구멍과 프리-챔버 가스 밸브 사이의 볼륨이 프리-챔버 가스 공급 도관에서 얻어지는 압력 레벨로부터 부분적으로 분리되는 것이 제공된다. 밸브에 의해 작용하는 차압의 균형이 달성된다.
피스톤-실린더 유닛의 압력 차이 외에, 프리-챔버 가스 밸브의 관통 유량 특성에서의 편차 또는 차이뿐만 아니라, 프리-챔버까지의, 실린더-개별 프리-챔버 가스 공급 도관에서의 편차 또는 차이는 프리-챔버 가스 공급부를 왜곡시킬 수 있지만, 본 발명에 따른 배열에 의해 완화된다.
따라서 프리-챔버가 프리-챔버 가스량에 있어서 실질적으로 동등하게 되는 조건이 발생한다. 본 발명은 프리-챔버 가스 밸브가 실제로 순수히 수동으로 작동하는 것을 유지함과 동시에, 실린더 균형을 위한 자기-제어 시스템(self-regulating system)을 제공한다. 이 시스템은 엔진 작동 또는 엔진 장치의 실린더-개별 변경에 적응될 수 있다.
그 점에서, 이미 압력 값이 레일 압력 미만에서 최소로 되는 것이 충분하다. 프리-챔버 가스 밸브와 구멍 사이의 볼륨에서, 연소 사이클 사이에서 최대로 발생하는 압력이 프리-챔버 가스 공급부의 압력의 99% 미만으로 유지되는 경우, 이미 균형에 대해서는 주목할만한 효과가 발생한다. 바람직하게는 구멍의 직경 또는 구멍의 관통 유량 계수는, 압력이 프리-챔버 가스 공급 도관 내의 압력의 95% 미만으로 유지되게 선택된다. 특히 바람직하게는, 구멍의 직경 또는 구멍의 관통 유량 계수는 압력이 프리-챔버 가스 공급 도관 내의 압력의 85% 이하로 유지되게 선택된다.
본 발명의 개발에서, 적어도 두 개의 구멍는 서로 상이한 관통 유량 계수가 제공된다. 다시 말해, 각각 다른 구멍이 개별 피스톤-실린더 유닛의 프리-챔버와 연결될 수 있다. 그것은 알려진 실린더 불균형의 발생, 다시 말해, 피스톤-실린더 유닛의 연소실에서 발생한 압력 차이가, 구멍의 개별 선택에 의해 고려될 수 있음을 제공한다.
본 발명을 첨부도면을 참조하여 이하에서 더 구체적으로 설명한다. 도면에서:
도 1은 프리-챔버 가스 공급부를 갖는 내연 기관의 개략도를 도시한다.
도 2는 종래 기술에 따른 프리-챔버 가스 밸브 이전의 압력 변화 그래프를 도시한다.
도 3은 (본 발명에 따른) 프리-챔버 가스 밸브 이전의 압력 변화 그래프를 도시한다.
도 1은 프리-챔버 가스 공급부를 갖는 내연 기관의 개략도를 도시한다.
도 2는 종래 기술에 따른 프리-챔버 가스 밸브 이전의 압력 변화 그래프를 도시한다.
도 3은 (본 발명에 따른) 프리-챔버 가스 밸브 이전의 압력 변화 그래프를 도시한다.
도 1은 복수의 실린더(Z)를 갖는 내연 기관(1)을 도시하는 개략도이다. 간결함을 위해 두 개의 실린더(Z) 만이 도시되어 있다. 실린더(Z)의 연소실은 흡입 매니폴드(10)를 거쳐 가연성 혼합물을 공급받는다. 도시되지는 않았지만, 동일하게 구상할 수 있는 구성은, 압축된 공기가 흡입 매니폴드(10)를 거쳐 연소실로 공급되며, 연료 가스는 예를 들어 포트 분사 밸브인 전용 밸브를 거쳐, 연소실에 별도로 공급되는 것이다.
실린더(Z)의 연소실에 대한 점화는 프리-챔버(2)(간결함을 위해 하나의 프리-챔버(2)만 도시됨)에 의해 수행된다. 종래 기술에서 공지된 바와 같이, 프리-챔버로부터 점화 플레어(ignition flare)가 실린더(Z)의 연소실 안으로 통과한다. 이러한 목적을 위해, 점화 장치가 프리-챔버(2)에 배치된다(점화 장치는 도시되지 않음).
개별 프리-챔버와 연결되고, 이로 인해 개별 실린더(Z)와 연결되는 각각의 프리-챔버 가스 밸브(3)가 있으며, 이를 통해 연료 가스가 프리-챔버 가스 공급 도관(4)으로부터 프리-챔버로 공급될 수 있다. 간결함을 위해 프리-챔버(2)와 프리-챔버 가스 밸브(3)의 결합은 하나의 실린더(Z)에만 도시된다.
프리-챔버 가스 밸브(3)의 대부분은 도관(6) 내의 압력과 프리-챔버(2) 내에 존재하는 압력 사이에 주어진 정압(positive pressure)에서 개방되는 수동 역류방지 밸브의 형태를 가지며, 따라서 주어진 가스량을 프리-챔버(2)로 정량적으로 공급한다. 상기 압력이 개방 차압 이하이면, 상기 프리-챔버 가스 밸브는 폐쇄되어 유지된다. 프리-챔버 내의 압력은 연결된 실린더(Z)의 연소실 압력에 대략적으로 대응한다.
프리-챔버 가스 공급 도관(4)은 압력 조절 밸브(8)와 중앙 구멍(7)을 거쳐 메인 가스 공급부(9)에 의해 공급받는다. 상기 압력 조절 밸브(8)는 내연 기관의 차지 압력에 대해 일정한 비율로 상기 프리-챔버 가스 공급 도관(4)의 압력을 조절한다. 상기 프리-챔버의 가스량 유량(gas volume flow)을 설정하는 것 이외에, 상기 중앙 구멍(7)은 압력 변동이 상기 메인 가스 공급부(9)로부터 상기 프리-챔버 가스 공급 도관(4)으로 전달되지 않도록 한다.
분리 구멍(5)은 상기 프리-챔버 가스 공급 도관(4)과 연결되고, 여기서 상기 프리-챔버 가스 공급 도관(4)으로부터 내연기관(1)의 개별 프리-챔버(2)로 이어지는 프리-챔버 가스 공급부의 도관 부분(6)에 개별 분리 구멍(5)이 배치된다. 이것은 분리 구멍(5)이 각각의 프리-챔버 밸브(3)와 연결되어 있다는 것을 의미한다.
프리-챔버 가스 밸브(3)가 개방되면, 연료 가스는 상기 도관 부분(6)으로부터 프리-챔버로 흐른다. 상기 프리-챔버 가스 공급 도관(4)으로부터 상기 도관 부분(6)으로 흐르는 연료 가스는 분리 구멍(5)에 의해 지연된다. 종래 기술에서는, 분리 구멍(5)이 압력 변동을 조절하고, 프리-챔버 가스 공급 도관(4)의 압력이 도관 부분(6) 상의 프리-챔버 가스 밸브(3)의 개방 전에 더 높도록 하는 크기로 형성되어 있다.
본 발명에 따른 분리 구멍(5)의 구성에 있어서, 프리-챔버 가스 공급 도관(4)에 존재하는 압력은 내연 기관(1)의 작동 사이클 동안에는 도관 부분(6)에 발생되지 않는다.
도 2는 종래 기술에 따른 직경 또는 관통 유량 계수를 갖는 분리 구멍(5)(4-행정 엔진의 경우 720°에 대응)에 대한 작업 사이클 중에, 분리 구멍(5)과 프리-챔버 가스 밸브(3) 사이의 볼륨 압력의 다양한 변화를 도시한다. 도면은 내연 기관의 실린더(A)와 실린더(B)에 대한 압력 변화를 나타낸다. 프리-챔버 가스 밸브(3)와 분리 구멍(5) 사이의 볼륨에서 압력은 종축에 도시하고, 크랭크 각도는 횡축에 나타낸다.
두 개의 실린더에 대한 프리-챔버 가스의 계량된 공급에서 의도하지 않은 차이를 설명하기 위해, 두 개의 현저하게 다른 실린더가 선정되었다. 실린더(A)에 대한 압력 변화는 파선으로 도시되었고, 실린더(B)에 대한 압력 변화는 실선으로 도시되었으며, 프리-챔버 가스 공급 도관(4)에서의 압력("레일 압력(rail pressure)")은 점선으로 도시된다.
두 개의 실린더(A)와 실린더(B)에 있어서, 개시 압력은 프리-챔버 가스 공급 도관(4)의 압력에 대응한다. 주어진 정압 차이가 프리-챔버 가스 공급 도관(4) 내의 압력과 프리-챔버(2) 내의 압력 사이에 도달하면, 프리-챔버 가스 밸브(3)가 개방한다.
실린더(A)에 대한 압력 강하(△pA)가 실린더(B)에 대한 압력 강하(△pB)보다 훨씬 더 크게 나타나는 것을 볼 수 있다. 볼륨(6)에서의 최소 및 최대 압력 사이의 차이가 횡방향으로 흐르는 가스량에 비례한다고 단순히 가정하면, 실린더(A)는 실린더(B)보다 실질적으로 더 많은 프리-챔버 가스를 공급받고 있다는 것을 알 수 있다.
다른 말로 표현하면, 프리-챔버 가스 밸브(3)의 개방 단계에서, 실린더(A)는 실린더 내에서의 더 낮은 압력 때문에, 실린더(B)보다 프리-챔버 가스 공급 도관(4)으로부터 더 많은 가스를 흡입할 수 있다.
밸브가 폐쇄된 후에, 두 개의 실린더(A)와 실린더(B)에 대한 볼륨(6)에서의 압력은 개시 압력, 즉 프리-챔버 가스 공급 도관(4) 내의 압력으로 다시 회복된다. 프리-챔버 가스 공급 도관(4) 내의 압력이 100%로 설정되면, 따라서 볼륨(6)에서의 압력은 연소 사이클 중에 100%로 성취된다.
이제, 도 2를 참조하여 설명된 압력 변동을 논의하기 위해, 분리 구멍(5)의 관통 유량 계수가 특이한 정도로 감소된 실시예에 대해서, 도 3을 참조하여 설명한다.
제일 명백한 변경은 밸브의 개방 전에 상이한 압력 레벨에 관한 것이다. 다시 실선으로 도시된 실린더(B)는 파선으로 도시된 실린더(A)보다 높은 압력 레벨에서 시작하는 것을 볼 수 있다.
두 개의 실린더(A와 B)는 프리-챔버 가스 공급 도관(4)의 압력 레벨에 도달하지 않는다(점선으로 도시된 "레일"). 프리-챔버 가스 공급 도관(4) 내의 압력이 다시 100%로 설정된 경우, 볼륨(6) 내의 압력은 사이클 내에서 100%에 도달하지 않는다.
시작 값 및 도달된 최저 값 사이의 최대 차이인, 실린더(A)에 대해 압력 강하(△pA)이며 실린더(B)에 대해 압력 강하(△pB)인 압력 변화가 두 개의 실린더에서 일치된 것을 알 수 있다. 실린더(A)와 실린더(B)의 곡선이 그 후 평행하게 연장한다.
따라서, 이것은 공급된 프리-챔버 가스에 대해서 실린더(A와 B)의 대략적인 균형을 제공한다. 따라서, 이들은 대략 동일한 양의 프리-챔버 가스를 공급받는다.
또한, 압력이 프리-챔버 가스 공급부의 압력 레벨에 도달하지는 않지만, 프리-챔버 가스 밸브의 개방시에 여전히 상승하려는 추세에 있다는 것, 즉 그 시간 때에 가스가 프리-챔버 가스 공급 도관(4)으로부터 분리 구멍(5)을 통해 분리 구멍(5)과 프리-챔버 가스 밸브(3) 사이의 볼륨(6)으로 흐르려고 한다는 것을 알 수 있을 것이다.
분리 구멍(5)이 본 발명에 따라 설계되었는지는, 프리-챔버 가스 밸브(3)의 상류의 분리 구멍(5)과 프리-챔버 가스 공급 도관(4)의 압력 사이의 볼륨의 압력을 측정함으로써 확인할 수 있다. 압력 센서를 갖는 계측장치는 당업자에게 익숙한 방식으로 사용된다. 프리-챔버 가스 공급 도관(4)에서 우세한 압력이 연소 사이클 사이의 볼륨(6)에 도달하지 않은 경우(이것은 볼륨(6)에서 최대로 발생하는 압력을 의미한다), 분리 구멍(5)은 본 발명에 따라 설계되며, 프리-챔버 가스량에 대하여 기술된 실린더의 균형이 달성된다.
1 : 내연 기관
2 : 프리-챔버
3 : 프리-챔버 가스 밸브
4 : 프리-챔버 가스 공급 도관
5 : 분리 구멍
6 : 프리-챔버 가스 밸브(3)와 구멍(5) 사이의 볼륨
7 : 중앙 구멍
8 : 압력 조절 밸브
9 : 메인 가스 공급 도관
10 : 흡입 매니폴드
Z : 실린더
△pi : 압력 강하, 압력 변화
2 : 프리-챔버
3 : 프리-챔버 가스 밸브
4 : 프리-챔버 가스 공급 도관
5 : 분리 구멍
6 : 프리-챔버 가스 밸브(3)와 구멍(5) 사이의 볼륨
7 : 중앙 구멍
8 : 압력 조절 밸브
9 : 메인 가스 공급 도관
10 : 흡입 매니폴드
Z : 실린더
△pi : 압력 강하, 압력 변화
Claims (2)
- 내연 기관(1), 특히 가스 오토-사이클 엔진으로서,
- 각각의 실린더(Z)에 각각의 프리-챔버(2)가 제공되어 있는, 복수의 실린더(Z)와,
- 프리-챔버 가스 공급 도관(4)으로서, 이를 통해 프리-챔버(2)에 각각의 프리-챔버(2)와 연결된 프리-챔버 가스 밸브(3)를 거쳐 연료 가스를 공급할 수 있는, 프리-챔버 가스 공급 도관(4)을 포함하며,
각각의 구멍(5)이 상기 프리-챔버 가스 공급 도관(4)과 상기 프리-챔버 가스 밸브(3) 사이에 배치되어 있는, 내연 기관에 있어서,
상기 프리-챔버 가스 밸브(3)와 연결된 구멍(5) 중 적어도 하나 및 바람직하게는 모두는, 상기 프리-챔버 가스 밸브(3)와 상기 구멍(5) 사이의 볼륨(6)에서의 연소 사이클 사이에 최대로 발생하는 압력이 상기 프리-챔버 가스 공급 도관(4)에 우세한 압력에 도달하지 않는 정도로 작은 관통 유량 계수를 가지는 것을 특징으로 하는 내연 기관. - 제 1항에 있어서, 적어도 두 개의 구멍(5)이 서로 다른 관통 유량 계수를 가지는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP14004212.8 | 2014-12-15 | ||
EP14004212.8A EP3034851B1 (de) | 2014-12-15 | 2014-12-15 | Brennkraftmaschine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20160072796A true KR20160072796A (ko) | 2016-06-23 |
KR101844120B1 KR101844120B1 (ko) | 2018-03-30 |
Family
ID=52144348
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020150177289A KR101844120B1 (ko) | 2014-12-15 | 2015-12-11 | 내연 기관 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10753273B2 (ko) |
EP (1) | EP3034851B1 (ko) |
JP (1) | JP6095181B2 (ko) |
KR (1) | KR101844120B1 (ko) |
CN (1) | CN105697130B (ko) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE542081C2 (en) | 2017-04-21 | 2020-02-18 | Scania Cv Ab | Gas Engine, Method for Operating a Gas Engine and Generator Set |
CN115247601A (zh) * | 2022-03-16 | 2022-10-28 | 长城汽车股份有限公司 | 发动机和车辆 |
Family Cites Families (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4903656A (en) | 1988-12-29 | 1990-02-27 | Yanmar Deisel Engine Co., Ltd. | Gas engine |
US5081969A (en) * | 1990-02-14 | 1992-01-21 | Electromotive, Inc. | Ignition combustion pre-chamber for internal combustion engines with constant stoichiometric air-fuel mixture at ignition |
US5752486A (en) * | 1995-12-19 | 1998-05-19 | Nippon Soken Inc. | Accumulator fuel injection device |
JP2000320369A (ja) * | 1999-05-10 | 2000-11-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 副室式ガスエンジンの副室燃料ガス供給量制御装置及び同制御装置を備えた副室式ガスエンジン |
JP4441808B2 (ja) | 2004-03-10 | 2010-03-31 | 株式会社ニッキ | ガス燃料供給装置 |
US7383861B1 (en) * | 2004-07-02 | 2008-06-10 | Steven Brown | Gaseous fuel device |
JP2007332804A (ja) * | 2006-06-12 | 2007-12-27 | Nissan Motor Co Ltd | 内燃機関の燃料噴射システムおよび内燃機関の燃料噴射方法 |
JP5074966B2 (ja) * | 2008-03-14 | 2012-11-14 | 大阪瓦斯株式会社 | エンジン |
JP4684327B2 (ja) | 2008-10-02 | 2011-05-18 | 川崎重工業株式会社 | ガスエンジンのノッキング制御装置 |
WO2010074224A1 (ja) * | 2008-12-26 | 2010-07-01 | 三菱重工業株式会社 | ボアクール冷却孔を備えた点火プラグ付きガスエンジン |
JP5200115B2 (ja) * | 2008-12-26 | 2013-05-15 | 三菱重工業株式会社 | ガスエンジン |
US20120102736A1 (en) * | 2009-09-02 | 2012-05-03 | Turbulent Energy Llc | Micro-injector and method of assembly and mounting thereof |
JP4977752B2 (ja) | 2009-12-24 | 2012-07-18 | 川崎重工業株式会社 | ガスエンジンの制御装置及び制御方法 |
JP2012132420A (ja) | 2010-12-24 | 2012-07-12 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | ガスエンジンにおける燃料供給弁の異常検知装置および方法 |
KR20130086050A (ko) | 2010-12-24 | 2013-07-30 | 카와사키 주코교 카부시키 카이샤 | 기체 연료 누설 검지 방법, 기체 연료 누설 검지 장치 및 이를 구비한 가스 엔진 |
JP5562927B2 (ja) * | 2011-11-30 | 2014-07-30 | 三菱重工業株式会社 | ガスエンジンの副室ガス供給装置 |
US9200560B2 (en) * | 2013-01-11 | 2015-12-01 | Caterpillar Inc. | Gaseous common rail fuel system and high compression ratio engine using same |
WO2015110865A1 (en) * | 2014-01-22 | 2015-07-30 | Provides Metalmeccanica S.R.L. | Heat exchanger |
US20160160742A1 (en) * | 2014-12-03 | 2016-06-09 | Caterpillar Inc. | Engine system having enriched pre-chamber spark plug |
-
2014
- 2014-12-15 EP EP14004212.8A patent/EP3034851B1/de active Active
-
2015
- 2015-11-18 US US14/944,638 patent/US10753273B2/en active Active
- 2015-12-08 JP JP2015239262A patent/JP6095181B2/ja active Active
- 2015-12-11 KR KR1020150177289A patent/KR101844120B1/ko active IP Right Grant
- 2015-12-14 CN CN201510921438.8A patent/CN105697130B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US10753273B2 (en) | 2020-08-25 |
KR101844120B1 (ko) | 2018-03-30 |
JP2016121680A (ja) | 2016-07-07 |
EP3034851A1 (de) | 2016-06-22 |
CN105697130B (zh) | 2018-12-04 |
JP6095181B2 (ja) | 2017-03-15 |
US20160169085A1 (en) | 2016-06-16 |
EP3034851B1 (de) | 2019-06-05 |
CN105697130A (zh) | 2016-06-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6266663B2 (ja) | 内燃エンジン | |
RU2017126893A (ru) | Способ и система для выбора места впрыска воды в двигатель | |
KR101844120B1 (ko) | 내연 기관 | |
KR20150098580A (ko) | 내연기관의 운전방법 | |
RU2020100051A (ru) | Способ и система для безопасного запуска газовой турбины | |
US7191768B2 (en) | Gas fuel feed device | |
ITRM20000127A1 (it) | Procedimento per il funzionamento di un motore a combustione interna sovralimentato. | |
FI123618B (en) | Procedure for operating a two-fuel engine | |
JP6220443B2 (ja) | 燃料混合気を識別するための方法 | |
WO2018139491A1 (ja) | 副室式ガスエンジン | |
JP6672348B2 (ja) | パイロット燃料ガス供給装置 | |
CN105257430A (zh) | 一种高性能燃气发动机的燃气供应系统 | |
WO2015080064A1 (ja) | マルチフューエルエンジンの燃料供給装置 | |
US4038957A (en) | Fuel control system for use in internal combustion engine | |
JP2021152357A (ja) | 圧縮天然ガス自動車 | |
JP6485129B2 (ja) | 天然ガスエンジン及びその運転方法 | |
US1327927A (en) | Variable gas-port for gas-engines | |
RU2021108350A (ru) | Способ определения расхода горючей текучей среды, впрыскиваемой во внутреннюю часть камеры сгорания без дополнительной диафрагмы | |
JP5916372B2 (ja) | 副室式エンジン | |
JP2022501597A (ja) | 燃焼室内へ噴射される可燃性流体の流量を追加のオリフィス・プレートを伴わずに決定するための方法 | |
JP6792992B2 (ja) | 内燃機関の燃料供給システム及び燃料供給制御方法 | |
JP6488776B2 (ja) | 天然ガスエンジン及びその運転方法 | |
JP6220444B2 (ja) | 過渡補正を適合させるための方法 | |
KR20230136022A (ko) | 엔진 | |
PL429176A1 (pl) | Układ dozowania paliwa do komory spalania i sposób dozowania paliwa stałego |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |