KR20160097142A - 내연 기관, 내연 기관의 작동 방법, 실린더, 실린더 라이너, 및 내연 기관용 폐쇄 판 - Google Patents

내연 기관, 내연 기관의 작동 방법, 실린더, 실린더 라이너, 및 내연 기관용 폐쇄 판 Download PDF

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KR20160097142A
KR20160097142A KR1020160014169A KR20160014169A KR20160097142A KR 20160097142 A KR20160097142 A KR 20160097142A KR 1020160014169 A KR1020160014169 A KR 1020160014169A KR 20160014169 A KR20160014169 A KR 20160014169A KR 20160097142 A KR20160097142 A KR 20160097142A
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피에트로 시로코
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빈터투르 가스 앤 디젤 아게
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Abstract

실린더(11) 안에 배치되는 적어도 하나의 피스톤(10)을 포함하는 내연 기관(1) 및 대응하는 방법, 실린더, 폐쇄 판 및 부품 키트, 특히 2-행정 기관, 바람직하게는 디젤 2-행정 기관이 개시된다. 피스톤(10)과 실린더(11)는 가변적인 연소 챔버(101)와 가변적인 제 2 챔버(102)를 형성한다 가변적인 연소 챔버(101)는 적어도 하나의 입구(111)를 통해 터보 과급기(2, 2')의 압축기측에 유체 연결될 수 있고 또한 배기구(112)를 통해 터보 과급기(2, 2')의 터빈측에 연결될 수 있으며, 제 2 챔버(102)는 터보 과급기(2, 2')의 압축기측에 유체 연결될 수 있어, 압축 공기 유동이 제 2 챔버(102) 안으로 들어갈 수 있다. 압축 공기 유동은 제 2 챔버(102)가 터보 과급기(2, 2')로부터 분리되도록 차단될 수 있고, 제 2 챔버(102)는 제 2 챔버(102)의 압력을 감소시키기 위한 출구(113)를 포함한다. 출구(113)는 바람직하게는 제어 가능한 챔버 밸브를 포함한다.

Description

내연 기관, 내연 기관의 작동 방법, 실린더, 실린더 라이너, 및 내연 기관용 폐쇄 판{INTERNAL COMBUSTION ENGINE, METHOD FOR OPERATING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE, CYLINDER, CYLINDER LINER AND CLOSING PLATE FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 내연 기관 및 내연 기관의 작동 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 독립 청구항의 일반적인 부분에 따른 실린더, 실린더 라이너 및 챔버 폐쇄 판에 관한 것이다.
내연 기관의 효율을 개선하려는 여러 시도가 있어 왔다. 엔진이 더 커짐에 따라 효율의 개선은 연료 소비에 더 큰 영향을 미치게 된다. 특히, 2-행정 디젤 기관과 같은 대형 연소 기관에서는 효율의 개선이 유리하다.
예컨대, CH 414 265 에는, 터보 과급기에 의해 발생되는 에너지를 회수하기 위해 2-단 터보 과급기에 발전기를 추가하는 것을 제안하고 있다. 이러한 시스템은 복잡하다. 기존 엔진의 개장에는 많은 부품들이 필요하다. 또한, 상기 발전기는 예컨대 그의 전압, 전류 및 주파수를 기존의 보드 네트(board net)에 맞게 하기 위해 추가적인 부품을 필요로 한다.
JPH 079 79 26 에는 내연 기관이 개시되어 있는데, 여기서는, 소기(scavenging) 챔버가, 흡기 공기의 전체 온도를 줄이기 위해 2개의 다른 공기 흐름을 실린더에 공급하기 위해 상부 및 하부 챔버로 분할되어 있다. 이러한 시스템은 중간 냉각기를 갖는 제 2 터보 과급기를 필요로 한다. 이러한 시스템은 복잡하고 비용이 많이 든다.
본 발명의 목표는, 독립 청구항의 특징부에 따라 종래 기술의 단점을 극복하는 것이다. 특히, 다른 양태들 중에서도, 본 발명은 최적화된 제동 연료 소비율(BSFC; Brake Specific Fuel Consumption)을 제공하고 또한 기존 엔진의 개장을 가능하게 해주는 내연 기관 및 내연 기관의 작동 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 내연 기관은, 실린더 안에 배치되는 적어도 하나의 피스톤을 포함한다. 일반적으로 그리고 종래 기술에 존재하는 것처럼, 피스톤은 크랭크축에연결되어 있는 피스톤 로드로 구동된다. 당업자에게 알려져 있는 바와 같이, 크랭크축의 회전의 정도를 사용하여 실린더 내부 피스톤의 위치를 나타낸다. 피스톤과 실린더는 가변적인 연소 챔버와 가변적인 제 2 챔버를 형성한다. 일반적으로, 피스톤은 실린더 내부에 상하로 이동하며 그래서 실린더를 상부 공간과 하부 공간으로 분할하게 된다. 상부 공간은 상기 연소 챔버를 규정하고 하부 공간은 상기 제 2 챔버를 규정하게 된다. 상기 챔버의 크기는 피스톤의 실제 위치에 달려 있다. 내연 기관은 2-행정 엔진, 바람직하게는 디젤 2-행정 엔진일 수 있다.
상기 가변적인 연소 챔버는 적어도 하나의 입구를 통해 터보 과급기의 압축기측에 유체 연결될 수 있는데, 특히 연결되어 있다. 또한, 상기 연소 챔버는 배기구를 통해 터보 과급기의 터빈측에 연결될 수 있고, 특히 연결되어 있다. 상기 가변적인 제 2 챔버는 터보 과급기의 압축기측에 유체 연결될 수 있고, 특히 유체 연결되어 있어, 압축 공기 유동이 그 제 2 챔버 안으로 들어갈 수 있다.
여기서 설명하는 바와 같이, 개구라는 표현은 하나의 단일 개구만 지칭하는 것은 아니다. 여기서 사용되는 바와 같이 하나의 개구가 하나 이상의 개구를 포함할 수 있다.
상기 압축 공기 유동은 제 2 챔버가 터보 과급기로부터 분리되도록 차단될 수 있다. 상기 제 2 챔버는 제 2 챔버의 압력을 감소시키기 위한 출구를 포함한다. 이 출구는 제어 가능한 챔버 밸브를 포함할 수 있다.
전술한 본 발명은 터보 과급기에 의해 전달되는 공기의 팽창을 실현하여, 피스톤에 유용한 일을 직접 할 수 있고 그래서 엔진 효율을 향상시킬 수 있다.
선박 디젤 기관에서 터보 과급기는 특정 압력, 전형적으로 최대 5 bar 에서 공기를 제공한다. 이 압력은 피스톤 아래의 제 2 챔버 안에 존재한다. 압축 공기 유동의 차단 및 제 2 챔버의 출구에 의해, 제 2 챔버 내의 압력이 감소되고 그래서 피스톤 이동에 대한 저항이 줄어들어 엔진의 효율이 향상된다. 또한, 압력의 감소에 의해, 압축 공기의 팽창으로 인해 공기가 냉각되므로 실린더 내 피스톤 아래의 부품이 또한 냉각된다.
상기 제 2 챔버 밸브가 특정한 엔진 값에 따라 제어되는 것이 유리할 수 있다. 특정한 엔진 값은 예컨대 압축 공기의 압력, 제 2 챔버 내의 압력, 피스톤 또는 밸브의 위치, 엔진의 부하, 엔진 속도, 브레이크 평균 유효 압력의 값 및 이의 조합일 수 있다.
이러한 제어에 의해, 작동의 신뢰성을 보장하면서, 낮은 BSFC와 같은 특정 요건에 따라 엔진을 작동시킬 수 있다.
또한, 이러한 제어에 의해, 제 2 챔버 안으로 유입하는 공기를 조절할 수 있다. 이는 2-행정 엔진에서의 충분한 소기와 같은 엔진의 정확한 작동이 보장되면서 효율 개선이 최대로 되도록 설정되어야 한다.
바람직하게는, 적어도 하나의 입구는 제어 가능한 입구 밸브를 포함한다.
바람직한 실시 형태에서, 입구 밸브 및 제 2 챔버 밸브는 3-방 밸브와 같은 단일 부품으로 만들어질 수 있다.
바람직하게는, 상기 입구 밸브는 여기서 설명하는 바와 같은 특정한 엔진 값에 따라 제어된다.
이러한 제어에 의해, 작동의 신뢰성을 보장하면서, 낮은 BSFC와 같은 특정 요건에 따라 엔진을 작동시킬 수 있다.
내연 기관의 배기구는 바람직하게는 제어 가능한 배기 밸브를 포함할 수 있다. 이 배기 밸브는 여기서 설명하는 바와 같은 특정한 엔진 값에 따라 그래서 낮은 BSFC 또는 낮은 배출량과 같은 특정한 요건을 고려하여 제어될 수 있다.
상기 내연 기관은 터보 과급기를 포함할 수 있다. 바람직한 실시 형태에서, 그 터보 과급기는 다단 터보 과급기, 바람직하게는 2-단 터보 과급기이다.
다단 터보 과급기는 배기 가스로부터 더 많은 양의 에너지를 뽑아 낸다. 이 잉여의 에너지를 이용하여, 제 2 챔버 안에서 팽창될 수 있는 더 많은 가압된 공기를 전달할 수 있다. 따라서, 가능한 효율 개선이 1-단 터보 과급기의 경우 보다 높게 된다.
내연 기관은 크로스헤드 엔진일 수 있다. 이러한 크로스헤드 엔진은 추가적인 힌지, 즉 크로스헤드에 특징이 있는데, 그 크로스헤드는 크랭크축에 대한 추가적인 연결 로드를 통해 피스톤 로드를 피스톤에 연결한다. 크로스헤드 엔진은 일반적으로 선박 추진용으로 사용되는데, 이러한 선박 엔진은 비교적 간단하고 튼튼하기 때문이다. 또한, 선박 추진에 필요한 더 높은 출력을 위해, 크로스헤드 엔진, 특히 2-행정 디젤 크로스헤드 엔진을 사용하는 것은 최신 기술이다.
이리하여, 개구를 교체 가능하게 또한 복잡한 장치 없이 배치할 수 있다.
유리하게도, 출구는 제 2 챔버 폐쇄 판에 배치될 수 있다. 제 2 챔버 폐쇄 판은 피스톤 아래에 폐쇄된 공간을 제공할 수 있는 요소이다. 바람직한 실시 형태에서, 제 2 챔버 폐쇄 판은 실린더의 실린더 라이너의 바닥에 배치되고, 실린더 안에서 피스톤이 상하로 이동하게 된다.
출구를 압력 폐쇄 판에 배치하면, 유지 보수가 용이하게 되고 또한 기존 엔진에 대한 개장 또는 업그레이딩이 가능하게 된다.
상기 출구는 실린더 라이너에도 배치될 수 있다.
일반적으로, 실린더 라이너는 입구를 포함한다. 출구를 실린더 라이너에 배치하여, 입구와 출구를 조합할 수 있다. 또한, 관련 밸브들의 조합도 가능하게 된다. 이리하여, 재료비가 줄어들고 제조가 용이하게 된다.
출구는 외부 환경에 연결될 수 있다. 대안적으로, 출구는 압력 용기에 연결될 수 있다.
따라서, 제 2 챔버로부터 가압된 공기를 모을 수 있다. 이 공기는 탑재식 공기 공급에 사용되거나 저장 및 연소 사이클에의 재도입에 사용될 수 있다. 따라서, 내연 기관은 피스톤 압축기 및 펌프 처럼 작동할 수 있고 또는 제 2 챔버 안으로 취입된 공기를 가압할 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 출구는 배출된 공기를 재순환시키거나 재도입시키기 위해 터보 과급기의 압축기측에 연결될 수 있다.
이러한 구성에 의해 BSFC가 개선된다.
대안적으로 또는 추가적으로, 출구는 과급 공기 냉각기에 연결될 수 있다. 따라서, 배출된 공기는 과급 공기를 냉각하는 냉각 매체로서 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 양태는, 실린더 안에 배치되는 적어도 하나의 피스톤을 포함하는 내연 기관의 작동 방법에 관한 것이다. 상기 피스톤과 실린더는 가변적인 연소 챔버와 가변적인 제 2 챔버를 형성하며, 이 제 2 챔버는 터보 과급기의 압축기측에 유체 연결되어, 압축 공기 유동이 상기 제 2 챔버 안으로 들어갈 수 있다.
상기 내연 기관은 2-행정 기관, 특히 디젤 2-행정 기관일 수 있다. 바람직하게는, 내연 기관은 여기서 설명하는 바와 같은 내연 기관이다. 내연 기관은 상사점에서 하사점으로 가는 연소 행정과 하사점에서 상사점으로 가는 압축 행정을 포함한다.
상기 연소 행정의 적어도 일 부분 중에, 상기 제 2 챔버로의 압축 공기 유동이 차단되고 또한 출구가 열려 제 2 챔버의 압력이 감소된다.
제 2 챔버의 공기는 대기 또는 압력 용기에 보내지거나 또는 대안적으로 터보 과급기의 압축기측에 또는 과급 공기 냉각기에 보내질 수 있다.
압축 공기 유동의 차단 및 제 2 챔버의 출구에 의해, 챔버 내의 압력이 감소되어 피스톤 이동에 대한 저항이 감소된다.
상기 압축 행정의 적어도 일 부분 중에, 상기 피스톤의 상향 이동은 압축 공기의 도움을 받을 수 있다. 압축 공기는 바람직하게는 터보 과급기에 의해 전달된다.
이러한 도움으로, 피스톤을 위쪽으로 이동시키는 데에 필요한 에너지가 감소된다.
바람직하게는, 상기 압축 공기는 바람직하게는 제어 가능한 입구 밸브를 통해 상기 제 2 챔버에 보내진다. 이러한 입구 밸브는 특정한 엔진 값 및/또는 일정한 값에 따라 그리고/또는 낮은 BSFC와 같은 특정한 요건에 따라 제어될 수 있다.
상기 제어 가능한 입구 밸브는, 피스톤의 하사점 위치의 40°내지 60°, 바람직하게는 50°±5°, 가장 바람직하게는 50°±2°전에 열릴 수 있으며 또한 피스톤의 상사점 위치의 140°내지 70°, 바람직하게는 125°내지 80°, 더 바람직하게는 100°±5°, 특히 100°±2°전에 바람직하게 닫힐 수 있다.
상기 제어 가능한 챔버 밸브는, 피스톤의 상사점 위치의 130°내지 0°, 바람직하게는 110°내지 30°, 더 바람직하게는 70°± 5°, 특히 70°± 2°전에 열릴 수 있고 또한 피스톤의 하사점 위치의 40°내지 60°, 바람직하게는 50°±5°, 특히 50°±2°전에 바람직하게 닫힐 수 있다.
배기 밸브는, 피스톤의 상사점 위치의 100°내지 120°, 바람직하게는 110°±5°, 특히 100°±2°후에 열릴 수 있으며 또한 피스톤의 하사점 위치의 60°내지 140°, 바람직하게는 100°±5°, 특히 100°±2°전에 바람직하게 닫힐 수 있다.
이들 값에 의해, 넓은 범위의 모드에서 엔진의 작동이 신뢰적 상태에 있게 된다.
또한, 바람직하게는 엔진의 부하 및 특정 장치에 따라 타이밍 값과 각도는 사이클 마다 다를 수 있다.
또한, 출구가 열려 있지 않은 상태에서 입구 밸브는 상사점 전에 닫히는 것이 유리하다. 이러면, 제 2 챔버 내의 가압된 공기가 팽창되어 더 낮은 온도로 된다. 그러므로, 실린더와 피스톤이 냉각된다.
연소 행정 중에 제 2 챔버로부터 배출되는 공기는 대기에 보내지거나, 배출된 공기를 재순환시키거나 재도입시키기 위해 터보 과급기의 압축기측으로 되돌아 갈 수 있으며, 또는 탑재식 공기 공급에 사용되거나 저장 및 압력 용기의 충전을 위해 연소 사이클에의 재도입에 사용될 수 있다.
각 밸브의 제어 및 특히 제 2 챔버에 잇는 입구 밸브의 제어에 의해, 제 2 챔버에 들어가고 팽창될 수 있는 공기의 양을 조절할 수 있다. 들어가는 공기의 양이 많을 수록, 피스톤에 행해지는 일도 더 많아지게 된다.
2-행정 엔진의 정확한 작동이 가능하도록, 흡기 수용부와 배기 환경 사이에 압력차가 보장되어야 한다.
이 압력차에 의해, 공기가 흡기부에서 배기부로 유동하여, 앞 사이클에서 나오는 배기 가스로부터 실린더를 정화할 수 있다(소기 단계).
흡입된 공기의 일 부분이 제 2 챔버에 사용되면 압력차가 감소된다. 따라서, 부하 또는 다른 특정한 값에 따라, 실린더를 통과하는 어떤 공기 유동을 계속 유지시키고 또한 그래서 충분한 소기를 보장하기 위해 압력의 감소를 제한해야 한다. 이 최소 공기 유동은 엔진의 실제 상태에 달려 있고 당업자에게 알려져 있다.
2-단 압축기의 사용하면, 흡기와 배기 사이의 압력차가 1-단 터보 과급기의 경우 보다 높게 된다. 그래서, 제 2 챔버에서 더 넓은 조절 범위 및 일반적으로 더 많은 공기가 사용될 수 있다.
본 발명의 추가 양태는 내연 기관, 특히 여기서 설명하는 바와 같은 내연 기관을 위한 실린더 라이너에 관한 것으로, 이 실린더 라이너는, 실린더 라이너를 연소 챔버와 제 2 챔버로 분할하는 피스톤을 수용하도록 되어 있다. 실린더 라이너는 터보 과급기의 압축기측에 연결되는 입구 및 터보 과급기의 터빈측에 연결되는 배기구를 포함한다. 실린더 라이너는 바람직하게는 제어 가능한 챔버 밸브를 통해 제 2 챔버 내의 압력을 조절하기 위한 출구를 포함한다.
이러한 실린더 라이너는 기존의 내연 기관을 업그레이딩하거나 개장하는 중에 실린더 라이너의 교체를 가능하게 해준다.
본 발명의 추가 양태는 여기서 설명하는 바와 같은 실린더 라이너를 포함하는 실린더 또는 실린더 뱅크에 관한 것이다.
일반적으로, 하나 보다 많은 실린더가 실린더 뱅크에 배치되며, 하나 보다 많은 피스톤을 수용하도록 되어 있다. 따라서, 하나 이상의 실린더 라이너를 갖는 실린더 뱅크를 준비하는 것이 유리하다. 이리하여, 기존의 엔진을 신속하게 또한 최소의 노력으로 업그레이딩할 수 있다. 다른 설정은 사전에 조절될 수 있다.
실린더는 출구가 배치되는 챔버 폐쇄 판을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 제 2 챔버 폐쇄 판이 실린더의 실린더 라이너의 바닥에 배치되며, 실린더 안에서 피스톤이 상하로 이동하게 된다.
이리하여, 예비 부품 또는 교체 부품을 제공할 수 있고 실린더의 신속한 업그레이딩이 가능하게 된다.
전술한 바와 같은 실린더는 3-방 밸브에 배치되도록 제작될 수 있다.
이러한 구성에 의해, 실린더 라이너에 있는 동일한 개구를 입구 및 출구로서 사용할 수 있다.
본 발명의 추가 양태는, 내연 기관, 특히 전술한 바와 같은 내연 기관을 위한 제 2 챔버 폐쇄 판에 관한 것이다. 이 제 2 챔버 폐쇄 판은 실린더를 폐쇄하여 제 2 챔버를 형성하도록 상기 실린더에 연결될 수 있다.
제 2 폐쇄 챔버 판에 의해, 설치하기가 용이하고 기존 내연 기관의 개장 또는 업그레이딩을 가능하게 해주는 추가적인 부품이 제공될 수 있다.
유리하게는, 출구가 상기 제 2 챔버 폐쇄 판에 배치되어 있다. 상기 출구는 제어 가능한 챔버 밸브를 가질 수 있다.
출구가 배치되어 있는 제 2 챔버 폐쇄 판에 의해, 기존의 내연 기관을 쉽게 또한 큰 변화 없이 업그레이딩할 수 있다. 또한, 제어 가능한 챔버 밸브를 포함하는 제 2 폐쇄 판에 의해, 일 단계로 미리 조립될 수 있는 완전한 조립체를 신속하게 교체할 수 있다.
본 발명의 추가 양태는, 내연 기관을 개장하기 위한 부품 키트에 관한 것이다. 이 키트는 적어도 여기서 설명한 바와 같은 제 2 챔버 폐쇄 판을 포함할 수 있다. 또한, 상기 키트는 제어 가능한 입구 밸브를 포함한다.
상기 키트는 실린더 라이너, 바람직하게는 여기서 설명한 바와 같은 실린더 라이너를 포함할 수 있다.
이러한 키트는 서로에 맞는 일 세트의 부품을 제공할 수 있다.
다음 도면을 참조하여 본 발명의 여러 양태를 비한정적으로 설명한다.
도 1 은 내연 기관의 개략도이다.
도 2 는 작동 사이클의 개략도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 실시 형태의 상세도이다.
도 1 은 내연 기관(1)을 개략적으로 나타낸다. 이 내연 기관(1)은 2개의 직렬 연결 터보 과급기(2, 2')에 연결되어 있다. 각각의 터보 과급기는 압축기(20, 20') 및 터빈(21, 21')을 포함한다. 별도의 공기 냉각기(16, 16')가 각각의 터보 과급기(2, 2')에 할당되어 있다. 각 터보 과급기(2, 2')의 압축기(20, 20')는 압축기 우회 밸브(14, 14')로 우회될 수 있다. 또한, 각 터빈은 터빈 우회 밸브(15, 15')로 우회될 수 있다. 따라서, 터보 과급기(2, 2') 중의 하나, 예컨대 제 2 터보 과급기(2')를 우회할 수 있고 내연 기관(1)을 제 1 터보 과급기(2)로만 운전시킬 수 있다. 이는 터보 과급기에 기능 이상이 있는 경우에 유용할 수 있다. 우회 밸브(14, 15, 14', 15')는 원하는 작동 모드에 따라 부분적으로 열리거나 닫힐 수 있다.
도 2 는 내연 기관의 작동 사이클의 여러 단계를 개략적으로 나타낸다. 도 2a 에, 피스톤(10)이 수용되어 있는 실린더(11)가 나타나 있다. 피스톤(10)은 하부 위치, 즉 하사점에 있다. 실린더(11)에는 입구(111), 배기구(112) 및 출구(113)가 배치되어 있다. 피스톤(10)은 실린더의 용적을 연소 챔버(101)와 제 2 챔버(102)로 분할한다(도 2b 참조). 명료성의 이유로, 처음 2개의 단계에서만 일부 부품에 참조 번호가 표시되어 있다.
위에서 언급한 바와 같이(도 2a), 피스톤(10)은 하사점에 있다. 흡기구(111)와 배기구(112)는 열려 있다. 터보 과급기로부터 공기가 연소 챔버(101) 안으로 취입되어 배기구(112)를 통해 배기 가스를 소기한다. 출구(113)는 닫혀 있다. 이는 다음 단계에서 설명하는 바와 같이 압축 행정이 시작될 때의 전형적인 상태인 것이다. 이제 피스톤(10)은 위쪽으로 이동하고(도 2b), 연소 챔버(101) 안으로 취입된 공기를 압축시키기 시작한다. 이제 배기구는 특정한 엔진 값에 따라 닫혀 있다. 입구는 열려 있고 이제 제 2 챔버(102)에 연결되어 있다. 압축 공기가 연소 챔버에 들어가는 것과 제 2 챔버에 들어가는 것을 독립적으로 제어하기 위해 입구(111)를 독립적인 입구로 대체할 수도 있다. 피스톤 아래의 용적, 즉 제 2 챔버는 터보 과급기에서 온 압축 공기로 채워진다.
피스톤(10)은 상향 행정 중에 공기 압력의 도움을 받게 된다. 도 2c 는 피스톤(10)이 그의 상사점에 도달하기 전에 있는 피스톤의 위치를 나타낸다. 흡기구(111)는 이제 닫혀 있다. 피스톤(10)의 추가 상향 이동에 따라, 제 2 챔버(102)의 용적이 더 커지게 되고, 따라서 제 2 챔버(102) 내의 가압된 공기가 팽창되어 냉각된다. 이리하여, 엔진의 고온 부분이 에너지를 잃어 냉각된다.
다음 단계(도 2d)에서 연소가 시작되었고 연소 행정을 다음과 같이 설명한다. 피스톤(10)은 상사점 근처에 있다. 제 2 챔버(102)의 출구(113)는 이제 열려 있다. 제 2 챔버(102) 내의 가압된 공기가 대기압으로 팽창할 수 있다. 엔진 내의 저항은 최소화된다.
피스톤(10)은 이제 아래쪽으로 이동하고(도 2e 참조), 팽창된 공기를 제 2 챔버(102)로부터 배출한다. 배출되는 공기는 예컨대 대기 또는 압력 용기로 보내지거나 작동 사이클로 되돌아갈 수 있다. 하향 행정 이동 중에, 배기 밸브(112)는 특정한 엔진 값에 따라 열리게 된다. 흡기 밸브는 다음 단계에서 열려, 가압된 공기를 연소 챔버(101) 안으로 불어 넣어 배기 가스를 소기할 수 있다. 출구 밸브(113)는 이제 닫혀 있다(도 2f).
도 2g 는 도 2a 와 도 2c 사이의 상태에서 사이클의 시작을 나타낸다.
도 3 은 본 발명의 일 실시 형태의 상세도를 나타낸다. 도 3 에서, 실린더 라이너(13) 안에 배치되어 있는 피스톤(10)과 함께, 크로스헤드 엔진의 일 부분이 나타나 있다. 피스톤(10)은 하사점에 있다. 실린더 라이너의 원주에는 복수의 입구(111)가 있다. 이 입구(111)는 제어 가능한 입구 밸브(1111)로 닫힌다. 입구 밸브(1111)는 슬리브의 형태로 되어 있고 실린더 라이너(13) 주위에 배치된다. 피스톤(10)은, 제 2 챔버 폐쇄 판(12)을 통해 연장되어 있는 피스톤 로드에 의해 크랭크축(미도시)에 연결된다. 실린더 라이너(13), 피스톤(10) 및 제 2 챔버 폐쇄 판(12)은 제 2 챔버(102)를 형성한다. 피스톤(12) 위쪽에는 연소 챔버(102)가 있다.

Claims (15)

  1. 내연 기관(1), 특히 2-행정 기관, 바람직하게는 디젤 2-행정 기관으로서, 실린더(11) 안에 배치되는 적어도 하나의 피스톤(10)을 포함하고, 상기 피스톤(10)과 실린더(11)는 가변적인 연소 챔버(101)와 가변적인 제 2 챔버(102)를 형성하며,
    상기 가변적인 연소 챔버(101)는 적어도 하나의 입구(111)를 통해 터보 과급기(2, 2')의 압축기측에 유체 연결될 수 있고 또한 배기구(112)를 통해 터보 과급기(2, 2')의 터빈측에 연결될 수 있으며, 상기 제 2 챔버(102)는 터보 과급기(2, 2')의 압축기측에 유체 연결될 수 있어, 압축 공기 유동이 상기 제 2 챔버(102) 안으로 들어갈 수 있으며,
    상기 압축 공기 유동은 제 2 챔버(102)가 터보 과급기(2, 2')로부터 분리되도록 차단될 수 있고, 상기 제 2 챔버(102)는 제 2 챔버(102)의 압력을 감소시키기 위한 출구(113)를 포함하며, 상기 출구(113)는 바람직하게는 제어 가능한 챔버 밸브를 포함하는 내연 기관.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 입구(111)는 제어 가능한 입구 밸브를 포함하는 내연 기관(1).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 출구(113)는 제 2 챔버 폐쇄 판에 배치되어 있거나 상기 출구는 실린더 라이너에 배치되어 있는 내연 기관(1).
  4. 적어도 연소 행정과 압축 행정을 갖는 내연 기관(1), 바람직하게는 2-행정 기관, 특히 2-행정 디젤 기관, 바람직하게는, 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 내연 기관의 작동 방법으로서, 상기 내연 기관은 실린더(11) 안에 배치되는 적어도 하나의 피스톤(10)을 포함하고, 상기 피스톤(10)과 실린더(11)는 가변적인 연소 챔버(101)와 가변적인 제 2 챔버(102)를 형성하며, 상기 제 2 챔버는 터보 과급기(2, 2')의 압축기측에 유체 연결되어, 압축 공기 유동이 상기 제 2 챔버(102) 안으로 들어갈 수 있으며,
    상기 연소 행정의 적어도 일 부분 중에, 상기 제 2 챔버(102)로의 압축 공기 유동을 차단시키고 출구(113)를 열어 제 2 챔버(102)의 압력을 감소시키는, 내연 기관의 작동 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 압축 행정의 적어도 일 부분 중에, 상기 피스톤(10)의 상향 이동은 바람직하게는 터보 과급기(2, 2')의 압축 공기의 도움을 받는, 내연 기관의 작동 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 압축 공기는 바람직하게는 제어 가능한 입구 밸브를 통해 상기 제 2 챔버(102)에 보내지고, 상기 제어 가능한 입구 밸브는 피스톤의 하사점 위치의 40°내지 60°전에 바람직하게 열리며 또한 피스톤(10)의 상사점 위치의 140°내지 70°전에 바람직하게 닫히게 되는, 내연 기관의 작동 방법.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 가능한 챔버 밸브는 피스톤의 상사점 위치의 130°내지 0°전에 열리며 또한 피스톤(10)의 하사점 위치의 40°내지 60°전에 바람직하게 닫히게 되는, 내연 기관의 작동 방법.
  8. 바람직하게는 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 내연 기관(1)을 위한 실린더 라이너로서, 상기 실린더 라이너는, 실린더(11)를 연소 챔버(101)와 제 2 챔버(102)로 분할하는 피스톤(10)을 수용하도록 되어 있고, 상기 실린더 라이너는 터보 과급기(2, 2')의 압축기측에 연결되는 입구(111) 및 터보 과급기(2, 2')의 터빈측에 연결되는 배기구(112)를 포함하며, 상기 실린더 라이너는 바람직하게는 제어 가능한 챔버 밸브를 통해 제 2 챔버(102) 내의 압력을 조절하기 위한 출구(113)를 포함하는 실린더 라이너.
  9. 제 8 항에 따른 실린더 라이너를 포함하는 실린더(11).
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 출구는 제 2 챔버 폐쇄 판에 배치되어 있는 실린더(11).
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 입구와 출구는 3-방향 밸브에 배치되어 있는 실린더(11).
  12. 바람직하게는 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 내연 기관(1)을 위한 제 2 챔버 폐쇄 판으로서, 상기 제 2 챔버 폐쇄 판은 실린더(11)를 폐쇄하여 제 2 챔버(102)를 형성하도록 상기 실린더(11)에 연결될 수 있는, 내연 기관을 위한 제 2 챔버 폐쇄 판.
  13. 제 12 항에 있어서,
    출구(113)가 상기 제 2 챔버 폐쇄 판에 배치되어 있고, 바람직하게는 상기 출구(113)는 제어 가능한 챔버 밸브를 갖는 제 2 챔버 폐쇄 판.
  14. 내연 기관(1)을 개장하기 위한 부품 키트로서, 적어도 제 12 항 또는 제 13 항에 따른 제 2 챔버 폐쇄 판 및 제어 가능한 입구 밸브를 포함하는 부품 키트.
  15. 제 14 항에 있어서,
    바람직하게는 제 8 항에 따른 실린더 라이너를 포함하는 부품 키트.
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