KR20190064660A - 제이팔 사이클로 작동하는 엔진 - Google Patents

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KR20190064660A
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제이팔 우땀 모하이트
므리날리니 제이팔 모하이트
브리즈라지 우땀 모하이트
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제이팔 우땀 모하이트
브리즈라지 우땀 모하이트
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므리날리니 제이팔 모하이트
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Abstract

본 발명에서는 제이팔 사이클로 작동하는 엔진을 구상한다. 이 엔진은 압축 공기 공급원으로 구성된다. 연소실은 압축 공기 공급원 및 연료 공급원과 유체 연통하며, 연소실은 연료 충전량을 연소하여 연소된 연료를 충전하도록 구성된다. 제 1 저장 탱크는 연소실과 유체 연통하며, 제 1 저장 탱크는 고압 고온 가스인 연소된 연료 충전량을 저장하여 적용 요건에 따라 작업을 수행하도록 구성된다.

Description

제이팔 사이클로 작동하는 엔진
본 발명은 내연기관의 분야에 관한 것입니다.
정의(DEFINIITION)
제이팔 사이클(Jaypal cycle)이라는 용어는 본 발명의 발명가에 의해 만들어졌으며 본 발명에서 설명된 엔진의 작동 사이클을 설명하기 위해 사용되었습니다.
"제 1 저장 탱크라는 용어는 고온 고압 연소 연료를 저장하는 데 사용되는 한 개 이상의 저장 탱크 또는 장치를 말합니다.
일반적인 내연(IC) 엔진에는 일반적으로 피스톤, 커넥팅 로드, 크랭크, 크랭크 샤프트 등의 여러 구성 요소가 포함됩니다. 이러한 구성 요소는 엔진을 작동시키기 위해서 기계적 동력을 출력으로 바꾸기 위해 함께 작동합니다. 이러한 기존 엔진은 일반적으로 기본 오토 사이클, 디젤 사이클, 완켈 사이클 또는 기타 관련 사이클에 따라 작동합니다. 기존의 모든 IC 엔진 사이클은 시간에 맞춰 연속적인 일련의 작동을 실행합니다. 또한, 알려진 사이클들은 일정한 부피에서 열을 가하는 공정을 구상하지 않고 일정한 압력으로 작업을 수행합니다.
일정한 용량으로 열을 가하고 일정한 압력으로 작업하는 사이클에 작동하는 엔진이 필요합니다. 또한 시간과 무관한 사이클로 작동하는 엔진이 필요합니다.
한 개 이상의 실시예가 만족하는 본 발명의 목적 중 일부는 다음과 같습니다.
본 발명의 목적은 최신 기술의 한 개 이상의 문제를 개선하거나 적어도 유용한 대안을 제공하는 것입니다.
본 발명의 목적은 일정한 양으로 열을 추가하고 일정한 압력으로 작동하는 사이클로 작동하는 제이팔 사이클에서 작동하는 엔진을 제공하는 것입니다.
본 발명의 목적은 기존의 내연 엔진에 비해 구성 요소의 수가 적은 제이팔 사이클로 작동하는 엔진을 제공하는 것입니다.
본 발명의 또 다른 목적은 제이팔 사이클로 작동하는 엔진을 제공하는 것인데, 이는 기존의 내연 엔진에 비해 더 효율적입니다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 이하의 설명으로부터 더욱 명백해질 것이며, 그렇다고 그것이 본 발명의 범위를 제한하려는 것이 아닙니다.
본 발명에서는 제이팔 사이클로 작동하는 엔진을 구상합니다. 이 엔진은 압축 공기 공급원으로 구성됩니다. 연소실은 압축 공기 공급원 및 연료 공급원과 유체 연통하며, 연소실은 연료 충전량을 연소하여 연소된 연료를 충전하도록 구성됩니다. 연소실은 연소실 본체에 의해 제한된 하우징으로 구성됩니다. 적어도 하나의 흡입 밸브가 연소실의 각 작동 단부에 인접하여 설치됩니다. 적어도 하나의 연료 주입기가 연소실의 각 작동 단부에 인접하여 설치됩니다. 적어도 하나의 배출 밸브가 연소실의 각 작동 단부에 인접하여 설치됩니다. 피스톤은 연소실 내에 설치되고, 피스톤은 연소실 내에서 교체되어 적어도 하나의 배출 밸브 각각으로부터의 연소된 연료 충전량의 배출을 용이하게 합니다. 제 1 저장 탱크는 연소실과 유체 연통하며, 제 1 저장 탱크는 고압 고온 가스인 연소된 연료 충전량을 저장하여 적용 요건에 따라 작업을 수행하도록 구성됩니다.
실시예에서, 연소실은 연소실의 각각의 작동 단부에 인접하여 설치된 한 개 이상의 점화 요소를 더 포함하고, 점화 요소는 스파크 플러그 또는 점화 코일 중 하나입니다.
다른 실시예에서, 연소실은 연소실의 각각의 작동 단부에 설치된 적어도 하나의 근접 센서를 더 포함하며, 여기서 최소 1개의 센서는 피스톤의 위치, 연소실 내 압력 및 연소실 내부의 온도에 대한 최소 1개의 피드백을 전자 제어 장치(ECU)에 제공하도록 구성됩니다.
또 다른 실시예에서는 압축 공기 공급원은 공기 압축기를 포함합니다. 또 다른 실시예에서, 압축 공기 공급원은 공기 압축기와 유체 연통하는 제 2 저장 탱크를 더 포함하며, 제 2 저장 탱크는 압축 공기를 저장하고 압축 공기를 연소실에 공급하도록 구성됩니다.
다른 실시예에서, 연소실은 피스톤이 작동 단부로부터 이격되어 있을 때 연소실의 한 개 이상의 작동 단부에서 연료 충전량의 연소를 용이하도록 구성됩니다.
또한 본 발명에서는 제이팔 사이클에 기반한 엔진 작동 프로세스를 구상하고 있습니다. 이 프로세스는 다음 단계로 구성됩니다.
·대기를 압축합니다.
·연소실에 압축 공기를 공급하여 연소실에서 연료 충전량의 연소를 용이하게 하고 연소된 연료를 충전하기 위해 연료 충전 외에 일정한 용량의 열을 공급합니다.
·연소된 연료 충전량을 저장 탱크에 공급하고 여기에서 연소된 연료 충전량의 팽창은 연소실에서 연소된 연료 충전의 압력에 비례하여 부피는 중가하고 압력이 줄어들어 압축 공기의 압력과 실질적으로 같아지는 것이 특징이 있으므로 고압 고온 가스를 취득하게 됩니다.
·부하에 고압 고온 가스를 공급합니다.
제이팔 사이클에서 작동하는 엔진은 이제 해당 도면을 참고하여 다음과 같이 설명합니다.
도 1은 본 발명에 따라 제이팔 사이클(엔진 작동 사이클)의 용량 변화에 대한 압력 변화를 그래픽으로 나타낸 것입니다.
도 2는 도 1의 제이팔 사이클의 작업 단계를 나타낸 구성도를 보여줍니다.
도 3은 제이팔 사이클에 따라 작동하는 고압 고온 가스를 생산하기 위한 시스템의 개략도를 보여줍니다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 제이팔 사이클로 작동하는 연소실의 개략도를 보여줍니다.
도 5는 도 4의 엔진에 연결된 저장 탱크의 개략도를 보여줍니다.
내부 연소 엔진은 일반적으로 엔진 작동 사이클에 따라 작동합니다. 예를 들어 압축 점화 엔진은 디젤 사이클에 따라 작동하고 스파크 점화 엔진은 오토 사이클에 따라 작동합니다. 본 발명의 발명가들은 "제이팔 사이클"이라고 불리는 엔진의 새로운 작동 사이클을 구상했습니다.
도 1은 제이팔 사이클의 용량 변화에 대한 압력 변화를 그래픽으로 나타낸 것입니다. 도 1의 (a)에서 프로세스 0-1은 제이팔 사이클 따라 작동하는 엔진 내부의 대기 압축을 나타냅니다. 프로세스 1-2는 제이팔 사이클에 따라 작동하는 엔진 내부의 일정한 양의 충전(공기 및 연료 혼합)에서 열 추가를 설명합니다. 프로세스 2-3은 충전 압력이 감소하고 용량이 증가하는 충전의 팽창을 보여줍니다. 프로세스 3-4는 제이팔 사이클에 따라 작동하는 엔진의 엔진 저장 탱크에 연결된 공기 모터를 통해 일정한 압력과 용량을 방출함으로써 수행된 작업을 나타냅니다. 프로세스 4-0은 제이팔 사이클에 따라 작동하는 열 제거 프로세스입니다. 또한 프로세스 0-1을 반복하며 이것은 제이팔 사이클 따라 작동하는 엔진 내부의 대기 압축을 나타냅니다.
도 2는 제이팔 사이클의 100개 작업 단계를 나타낸 구성도를 보여줍니다. 블록 102는 엔진의 연소실 내부에 있는 프로세스 1-2를 나타냅니다. 프로세스 1-2 중에 엔진 내부에서 충전 연소가 발생하여 엔진 내부의 충전 압력 및 온도가 증가합니다. 블록 104는 제이팔 사이클의 프로세스 2-3의 시작을 나타냅니다. 구체적으로는 블록 104에서 고압과 온도와 함께 충전이 저장 탱크(도 3 참조)로 전달되며, 여기에서 충전이 팽창하면 압력이 감소하고 충전의 용량이 증가합니다. 실시예에서 저장 탱크는 절연된 저장 탱크입니다. 블록 106에서는 ECU로부터 압력 및 공기 흐름을 제어하라는 지시를 받습니다. 블록 108에서 프로세스 3-4 중에 충전이 저장 탱크에서 공기 모터와 같은 부하 장비로 전달됩니다.
제이팔 사이클의 특징은 압축 공기 공급원, 연소실, 저장 탱크 및 부하 장비로 작동하는 공기 모터와 같은 다양한 기계적 구성 요소를 사용하여 작동한다는 것입니다. 위에서 설명한 바와 같이, 제이팔 사이클은 공기를 압축하고, 연료 충전량의 연소를 용이하게 하기 위해 압축 공기를 연소실로 공급하며, 마지막으로 작업을 수행하기 위해 고압 고온 연소 연료 충전량을 저장합니다.
도 3은 제이팔 사이클에 따라 작동하는 고압 고온 가스 300(이하, 엔진 300)을 생산하기 위한 엔진의 개략도를 보여줍니다. 도 3에서 볼 수 있듯이 엔진 300은 압축 공기 공급원 302로 구성됩니다. 본 발명의 실시예에 따라 압축 공기 공급원은 압축기 302A입니다. 또 다른 실시예에 따라 압축 공기 공급원 302는 압축기 302A에 의해 생산된 압축 공기를 저장하도록 구성된 제 2 저장 탱크 302B로 구성됩니다. 압축 공기를 제 2 저장 탱크 302B에 저장하는 목적은 비간헐적이고 지속적으로 연소실 400으로 압축 공기 공급을 원활하게 하기 위한 것입니다. 연소실 400은 압축 공기 공급원 302 및 연료 공급원(도면에는 표시되지 않음)와 유체 연통 상태이며, 여기에서 연소실 400은 연료 충전량을 연소하여 고압 고온 가스를 생성하도록 구성되어 있습니다. 연소실 400은 본 발명의 후속 섹션에 설명되어 있습니다. 제 1 저장 탱크 304는 연소실 400과 유체 연통 상태이고, 여기에서 제 1 저장 탱크 304는 연소된 연료 충전량을 저장하도록 구성되며, 이 연료는 고압 고온 가스로서 적용 요건에 따라 작업을 수행합니다. 실시예에서 제 1 저장 탱크 304는 절연된 저장 탱크입니다. 실시예에서 연소실 400도 절연되며 연소실 400과 제 1 저장 탱크 304 사이의 유체 연통을 촉진하는 덕트도 절연됩니다.
도 4는 제이팔 사이클로 작동하는 연소실 400의 개략도를 보여줍니다. 도 5는 도 3에서 보는 바와 같이 연소실 400에 연결된 저장 탱크의 개략도를 보여줍니다. 연소실 400은 본체 404에 의해 정의된 하우징 402로 구성됩니다. 본체 404에는 라이너 406이 내장되어 있습니다. 연소실 400에는 피스톤 링 410과 함께 제공되는 피스톤 408이 추가로 포함됩니다. 실시예에서 피스톤 링 410은 피스톤 408에 장착된 개별 구성 요소입니다. 또 다른 실시예에서 피스톤 408에는 피스톤 링 역할을 하기 위해 피스톤 주변부를 따라 확장되는 돌출부가 있습니다. 피스톤 408은 하우징 402를 두 개의 하위 챔버로 나눕니다. 피스톤 링 410은 하우징의 한 하위 챔버 402에서 다른 하위 챔버로 충전량 또는 가스 물질이 누출되는 것을 방지합니다. 본체 404에는 본체 양쪽에 실린더 헤드 412A와 412B가 제공됩니다. 각 실린더 헤드 412A, 412B에는 점화 요소 414A, 414B, 흡입 밸브 416A, 416B, 센서 418A, 418B, 연료 주입기 420A, 420B, 배출 밸브 422A, 422B가 각각 하나 이상 제공됩니다. 배출 밸브 422A, 422B는 고압 고온 가스(즉, 연소된 연료 충전량)를 저장하는 제 1 저장 탱크 304와 유체 연통 상태에 있습니다. 주의할 점으로는, 점화 요소 414A, 414B, 흡입 밸브 416A, 416B, 센서 418A, 418B, 배출 밸브 422A, 422B, 연료 주입기 420A, 420B의 위치는 실린더 헤드 412A, 412B에 한정되지 않으며 연소실 400 작동 단부에 인접한 연소실 400에 구성될 수도 있습니다. 실시예에서 점화 요소 414A, 414B는 스파크 플러그 또는 점화 코일입니다. 제 1 저장 탱크 304는 흡입 포트 502와 배출 포트 504가 있는 용기로 정의됩니다. 배출 포트 504는 제 1 저장 탱크 304에서 충전의 방전을 조절하는 압력 조절기 506과 유체 연통 상태에 있습니다. 실시예에서 센서 418A, 418B는 압력 센서, 변위 센서나 온도 센서 또는 그 조합일 수 있습니다.
연소실 400의 한 가지 특징은 연소실 400이 하우징 402의 작동 단부에서 연료 충전량의 연소를 촉진하도록 구성되었다는 것입니다. 이때 피스톤 408은 하우징의 반대쪽 작동 단부에 가깝습니다. 일반 내연 엔진의 단점은 피스톤이 상사점(TDC)에 있을 때 연료 충전량의 연소가 발생한다는 것입니다. 이러한 작동으로 인해 공간이 매우 적어지고 결과적으로 연료 충전량을 효율적으로 연소시킬 수 있는 공기가 줄어들고 이로 인해 연료 충전량이 불완전하게 연소됩니다. 연소실 400은 피스톤 408이 하우징 402의 반대쪽 작동 단부와 인접할 때 연료 충전량의 연소를 허용함으로써 앞서 언급한 단점을 해결하여 연소실에서 연료 충전량을 최대로 연소하도록 합니다. 이러한 구성으로 인해 연료 충전량은 하위 챔버 중 하나의 전체 용량을 가지며, 결과적으로 연료 충전량 연소에 사용할 수 있는 공기량이 더 많습니다. 따라서 연료 충전량이 실질적으로 완전히 연소되어 엔진 300의 출력 및 효율이 개선되는 동시에 엔진 300의 배출량을 줄일 수 있습니다.
또한 본 발명에서는 작업을 수행하기 위해 고압 고온 가스를 생산하는 프로세스도 구상하고 있습니다. 이 프로세스는 다음 단계로 구성됩니다.
·압축 공기 공급원 302에 의해 수행되는 대기를 압축합니다.
·연소실 400에 압축 공기를 공급하여 연소실 400에서 연료 충전량의 연소를 용이하게 하여 연료 충전량을 연소하기 위해 연료 충전량에 일정량의 열을 추가합니다.
·연소된 연료 충전량을 제 1 저장 탱크 304에 공급하고 여기에서 연료 충전량이 팽창하면 하우징 402에서 연소된 연료 충전의 압력과 용량에 비례하여 용량이 증가하고 압력이 감소하여 압축 공기의 압력과 실질적으로 같아짐으로써 가스가 고압 고온으로 됩니다.
·부하에 고압 고온 가스를 공급하고 여기에서 공급의 특징은 압력이 일정하고 용량이 증가한다는 것입니다.
·고압 고온을 사용하여 부하에 대한 작업을 수행합니다.
·주의할 점으로는, 부하는 고압 고온 가스를 사용하여 작업을 수행할 수 있는 모든 적용일 수 있습니다.
제이팔 사이클과 관련한 엔진 300의 작동 구성이 이후에 설명되어 있습니다. 처음에는 연소실 400의 모든 밸브가 닫혀 있습니다. 연소실 400의 작동이 시작되면 흡입 밸브 416A가 열리고 동시에 배출 밸브도 열려 압력 P1, 용량 V1 및 온도 T1에서 압축 공기가 압축 공기 공급원 302로부터 하우징 402 안으로 들어갑니다. 흡입 밸브 416A에서 연소실 400으로 유입되는 가압 공기는 피스톤 408을 연소실 400의 반대쪽 작동 단부 쪽으로 밀어 넣습니다. 하우징 402가 압축 공기로 완전히 채워지면 센서 418A가 ECU(전자 제어 장치)에 피드백을 제공하여 흡입 밸브 416A와 배출 밸브 422B를 모두 닫습니다. 흡입 밸브 416A가 닫히면 ECU가 연료 주입기 420A로 신호를 보내 필요한 양의 연료(휘발유/디젤/기타 유형)를 하우징 402 안에 주입합니다. 연료 분사가 완료되거나 연료 분사가 진행되는 동안 ECU는 점화 요소 414A에 신호를 보내 제이팔 사이클의 프로세스 1-2에 따라 하우징 402 내부에서 연료 연소를 시작합니다. 주의할 점으로는, 연소실 400에서 연소될 연료 충전량은 액체 석유 가스, 압축 천연 가스, 가솔린, 디젤, 공기와 알려진 연료의 혼합물 등 어떤 연료도 될 수 있습니다. 이 과정에서 열이 더해지면서 충전의 온도와 압력이 높아집니다. 이 프로세스를 일정 량의 열 추가 프로세스라고 합니다. 이 프로세스 동안 연소된 연료는 P1<P2, T1<T2 및 V1 = V2와 같은 압력 P2, 용량 V2 및 온도 T2에 있습니다. 주의할 점으로는, 하우징 402의 연소는 피스톤이 반대쪽 작동 단부에 인접해 있을 때 하나의 작동 단부에서 발생합니다. 연료가 연소된 후 ECU는 배출 밸브 422A를 열도록 지시하는 동시에 흡입 밸브 416B도 열도록 지시합니다. 배출 밸브 422A는 고압 고온 충전물을 저장하기 위해 제 1 저장 탱크 304와 유체 연통 상태에 있습니다. 연소실 400 섹션과 제 1 저장 탱크 304 사이에 압력이 균일해질 때까지 하우징 402와 제 1 저장 탱크 304 사이의 압력 차이로 인해 연소된 연료는 하우징 402에서 제 1 저장 탱크 304로 들어갑니다. 이 때 연소된 연료 충전량 팽창이 일어나고 여기에서 연소된 연료 충전의 압력이 줄어들고 용량이 증가합니다. 이후에 피스톤은 반대쪽 작동 단부에 위치한 흡입 밸브 416A에서 연소실 400로 공급된 신선한 고압 공기의 영향을 받아 연소실 400에서 제 1 저장 탱크 304로 연소된 연소 충전물을 밀어냅니다. 보다 구체적으로, 피스톤 408은 반대 작동 단부에서 연소실 400으로 공급되는 신선한 고압 가스에 의해 피스톤 408에 가해지는 힘 때문에 연소실 400 밖으로 연소된 연료 충전량을 밀어냅니다. 앞서 언급한 작동은 연소실 400의 반대쪽 작동 단부에서 반복되고 피스톤 408은 왼쪽에서 오른쪽으로 그리고 오른쪽에서 왼쪽으로 빠르게 움직여 추가 요건에 따라 제 1 저장 탱크 304를 채웁니다. 이것이 제이팔 사이클을 기반으로 한 엔진 300의 작동 방식입니다.
이제 제 1 저장 탱크 304(사이클 다이어그램) 내부의 충전 압력 P3은 연소된 연료 충전량 확대로 인해 P1보다 약간 낮습니다. 주의할 점으로는, P1과 P3는 서로 매우 가깝고 실질적으로 동일한 것으로 간주될 수 있습니다. 따라서 압력 P2는 P3까지 감소하고 V2는 V3까지 증가합니다. 따라서 저장 탱크에는 용량 V3, 압력 P3 및 온도 T3의 고온 연소 연료가 있고 여기서 V3>V2, P3<P1 및 T3<T2입니다.
본 발명은 다음 실험실 규모 실험에 비추어 더 자세히 설명되며, 이 실험은 설명 목적으로만 명시되어 있고 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석해서는 안 됩니다. 이러한 실험실 실험은 산업/상업 규모까지 확장할 수 있으며, 취득한 결과는 산업/상업 규모까지 추정될 수 있습니다.
표 1은 압축 공기 공급원에 의한 압축 이후의 엔진 작동 단계 1에서의 압력 및 용량 매개변수를 보여줍니다.
매개변수 P1(압력) V1(용량)
단위 바(Bar) 리터
값(범위) 10 2
표 1과 같이 압축 공기 공급원에 의한 압축 끝의 압력은 10바이고 용량은 2리터입니다.
표 2는 엔진 작동 단계 2에서의 압력 및 용량 매개변수, 즉 연소실 내 연료 충전량 연소를 보여줍니다.
매개변수 P2(압력) V2(용량)
단위 바(Bar) 리터
값(범위) >30 2
표 2와 같이 연료 충전량의 연소 후 연소실의 압력은 30바 이상이고 용량은 2리터로서 용량은 그대로입니다. 따라서 연소실 내부에서 일정한 용량의 열 첨가가 발생합니다.
표 3은 엔진 작동의 3단계, 즉 고압 고온 연소 연료 충전량이 제 1 저장 탱크로 공급되는 경우의 압력 및 용량 매개변수를 보여줍니다.
매개변수 P3(압력) V3(용량)
단위 바(Bar) 리터
값(범위) <10 >6
표 3과 같이 연료 충전량의 연소 후 연소실의 압력은 10바 미만이고 용량은 6리터 이상입니다. 제 1 저장 탱크 내부에서 수집된 연소 연료 충전량은 작업을 수행하는 데 사용할 수 있는 고압(10바 미만의 압력) 액체입니다. 주의할 점으로는, 앞서 언급한 실험에서 마찰 등으로 인한 경미한 열 손실은 무시되었습니다.
본 발명의 엔진 300에는 많은 구성 요소가 없습니다. 엔진의 유일한 구성 요소는 하우징, 피스톤 및 실린더 헤드이며, 엔진에는 커넥팅 로드, 크랭크 및 크랭크 샤프트가 포함되어 있지 않습니다. 따라서 마찰 손실이 최소로 감소합니다. 또한 구성 요소의 수가 적을수록 고장 발생 확률도 더 낮게 됩니다. 이처럼, 본 발명의 엔진 300도 서비스 수명이 향상되었습니다.
또한 주의할 점으로는, 본 발명의의 엔진 300은 서로 강하게 결합되어 서로간 시간 독립적인 방식으로 작동하는 요소들로 구성됩니다. 예를 들어, 압축기 302A는 제 2 저장 탱크 302B의 압축 공기 양이 채워지는 동안 작동하지 않는 상태로 유지될 수 있으며, 연소실 400은 압축기 302A가 작동하지 않는 경우에도 작동할 수 있습니다. 제 2 저장 탱크 302B의 압축 공기 양이 특정 사전 설정된 값을 떨어뜨리면 압축기 302A가 작동하게 됩니다. 실시예에 따라 제 2 저장 탱크 302B의 압축 공기 양은 ECU와 결합되는 센서 302C에 의해 감지됩니다(도면에는 표시되지 않음). 마찬가지로, 제 1 저장 탱크가 연소된 연료 충전량(고압 고온 가스)로 채워지면 연소실의 작동이 중지되고, 제 1 저장 탱크에 연결된 공기 모터 또는 다른 부하가 독립적으로 작동할 수 있습니다.
기술적 진전
위에서 설명한 본 발명에는 제이팔 사이클로 작동하는 엔진의 실현을 포함하여(이에 국한되지 않음) 다음과 같이 몇 가지 기술적 장점이 있습니다.
·기존의 내연 엔진에 비해 구성 요소의 수가 적습니다.
·기존의 내연 엔진에 비해 더 효율적입니다.
·위치 제약 없이 시간에 구애 받지 않고 표준 엔진 사이클의 4단계가 모두 달성됩니다. 즉, 서로 다른 구성 요소를 고정된 위치에 둘 필요가 없으며 변경될 수 있습니다.
·열 추가 및 열 제거가 여러 위치에서 수행됩니다.
본 명세서의 실시예와 이에 따른 다양한 특징 및 이점에 대한 자세한 내용은 다음 설명에서 무제한 실시예를 참조로 하여 설명합니다. 본 발명의 실시예를 불필요하게 방해하지 않도록 잘 알려진 구성 요소 및 처리 기법에 대한 설명은 생략되었습니다. 여기에서 사용된 예는 단지 본 실시예가 실시될 수 있는 방법의 이해를 돕고 기술자들이 실시예를 실시할 수 있도록 하기 위한 것입니다. 따라서, 이 예들은 해당 실시예의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 됩니다.
앞에서 언급한 특정 실시예에 대한 설명은 본 실시예의 일반적인 특성을 충분히 드러낼 수 있기 때문에 다른 사람들은 현재 지식을 적용함으로써 일반적인 개념을 벗어나지 않고 특정 실시예에 대해 쉽게 수정 및/또는 적응할 수 있습니다. 따라서 이러한 적응과 수정은 공개된 실시예와 동등한 의미와 범위 내에서 이해되어야 하며 의도되어야 합니다. 여기서 사용되는 어법이나 용어는 설명의 목적이지 제한 사항이 아니라는 것을 이해해야 합니다. 따라서, 여기서의 실시예는 선호되는 실시예의 측면에서 설명되어 왔지만, 기술자들은 이 실시예가 여기에서 설명된 것과 같은 실시예의 정신과 범위 내에서 수정되어 실행될 수 있다는 것을 인식할 것입니다.
본 명세서 전체에 걸쳐, "구성한다"의 단어 또는 "구성한다나 "구성하는 등의 변형은 명시된 요소, 정수나 단계 또는 요소, 정수나 단계의 그룹의 포함을 의미하지만 다른 요소, 정수나 단계 또는 요소, 정수나 단계의 그룹 제외를 의미하지 않는 것으로 이해됩니다.
"최소한 또는 "최소한 1개"라는 표현을 사용하는 것은 한 개 이상의 요소, 성분 또는 양을 사용하는 것을 암시합니다. 이 사용은 한 개 이상의 원하는 목적 또는 결과를 얻기 위해서 발명의 실시예에 사용될 수 있기 때문입니다.
본 명세서에 포함된 문서, 행위, 자료, 장치, 기사 등에 대한 모든 논의는 오로지 발명에 대한 맥락을 제공하기 위한 목적에만 국한됩니다. 이러한 사안들 중 일부 또는 전부가 선행 기술 자료의 일부를 구성하거나 이 출원의 우선 날짜 이전의 어느 위치에 있던 것처럼 본 발명과 관련된 분야에서 일반적인 지식으로 인정될 수는 없습니다.
본 문서에서는 선호하는 실시예의 구성 요소 및 구성 요소 일부에 상당히 강조를 하였지만, 본 발명의 원리를 벗어나지 않고 많은 실시예가 이루어질 수 있고 선호하는 실시예에서 많은 변경이 이루어질 수 있음을 평가 받을 것입니다. 본 발명의 다른 실시예뿐만 아니라 선호되는 실시예에 대한 이런저런 변경은 본 발명의 기술자들에게 명백할 것이므로 앞에서 기술한 사안은 단지 발명의 예시일 뿐 제한으로 해석되지 않는다는 것을 명확히 이해해야 합니다.

Claims (12)

  1. 제이팔 사이클(Jaypal cycle)로 작동하는 엔진에 있어서:
    압축 공기 공급원;
    상기 압축 공기 공급원 및 연료 공급원과 유체 연통하는 한 개 이상의 연소실로서, 2개의 작동 단부를 형성하고 고압 고온의 가스상 연소되는 연료 충전량을 생성하기 위해 연료 충전량의 연소를 허용하도록 구성되며:
    상기 연소실 본체에 의해 규정되고, 라이너가 있는 하우징;
    상기 연소실의 각 작동 단부에 인접하여 설치되는 한 개 이상의 흡입 밸브;
    상기 연소실의 각 작동 단부에 인접하여 설치되는 한 개 이상의 연료 주입기;
    상기 연소실의 각 작동 단부에 인접하여 설치되는 한 개 이상의 배출 밸브; 및
    상기 연소실 내에 설치되는 피스톤 링들이 있는 피스톤으로서, 상기 한 개 이상의 배출 밸브 각각에서 상기 연소되는 연료 충전량의 배기를 용이하기 하기 위해 상기 연소실 내에서 교체 가능한 상기 피스톤을 포함하는 상기 한 개 이상의 연소실; 및
    상기 연소실과 유체 연통 상태에 있는 제 1 저장 탱크로서, 적용 요건에 따라 작업을 수행하기 위해, 고압 고온 가스인 상기 연소되는 연료 충전량을 저장하도록 구성되는, 상기 제 1 저장 탱크를 포함하는, 엔진.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 연소실은 상기 연소실의 각 작동 단부에 인접하여 설치되는 한 개 이상의 점화 요소를 더 포함하는, 엔진.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 점화 요소는 스파크 플러그와 점화 코일 중 적어도 하나인, 엔진.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 연소실은 상기 연소실의 각 작동 단부에 설치되는 한 개 이상의 센서를 더 포함하고, 구성된 상기 한 개 이상의 센서는 상기 연소실 내의 상기 피스톤의 위치, 상기 연소실 내의 압력 매개변수들, 및 상기 연소실 내의 온도 매개변수들에 대한 피드백을 전자 제어 장치(ECU: Electronic Control Unit)에 제공하는, 엔진.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 압축 공기 공급원은 공기 압축기를 포함하는, 엔진.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 압축 공기 공급원은 상기 공기 압축기와 유체 연통 상태에 있는 제 2 저장 탱크를 더 포함하고, 상기 제 2 저장 탱크는 압축 공기를 저장하고 상기 압축 공기를 상기 연소실로 공급하도록 구성되는, 엔진.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 연소실은 상기 피스톤이 상기 연소실의 반대쪽 작동 단부 근처에 있는 상기 작동 단부와 떨어져 있을 때 상기 연소실의 한 개 이상의 작동 단부에서 상기 연료 충전량의 연소를 촉진하도록 구성되는, 엔진.
  8. 제이팔 사이클에 따라 엔진을 작동하기 위한 프로세스에 있어서:
    대기를 압축하는 단계;
    연소실에 압축 공기를 공급하여 상기 연소실에서 연료 충전량의 연소를 용이하게 하고, 연소된 연료를 충전하기 위해 상기 연료 충전 외에 일정한 용량의 열을 공급하는 단계;
    상기 연소된 연료 충전량을 저장 탱크에 공급하는 단계로서, 상기 연소된 연료 충전량의 팽창이 발생하고 이로 인해 상기 연소실에서 상기 연소된 연료 충전의 압력과 부피에 비례하여 부피는 증가하게 하고 압력은 줄어들게 하여 상기 압축 공기의 압력과 실질적으로 같아짐으로써 상기 고압 고온 가스를 취득하게 하는, 상기 공급하는 단계; 및
    상기 고압 고온 가스를 부하로 공급하는 단계를 포함하는, 프로세스.
  9. 제8 항에 있어서,
    ·P0<P1<P2;
    ·P3<P1;
    ·P3>=P4; 및
    ·P0<P4이고,
    여기서 P0은 상기 대기의 압력이고;
    P1은 상기 압축에 따른 상기 대기의 압력이고;
    P2는 상기 일정한 양의 열 추가에 따라 상기 연소되는 연료 충전의 압력이고;
    P3는 상기 저장 탱크 내에 저장하여 상기 부하에 공급할 때 상기 연소되는 연료 충전의 압력이며;
    P4는 상기 부하에서 수행한 작업 이후의 상기 연소 연료 충전의 압력인, 프로세스.
  10. 제8 항에 있어서,
    ·V1<V0;
    ·V1=V2;
    ·V2<V3;
    ·V3<V4; 및
    ·V4>=V0이고,
    여기서 V0은 상기 대기의 용량이고;
    V1은 상기 압축에 따른 상기 대기의 용량이고;
    V2는 상기 일정 량의 열 추가에 따른 상기 연소되는 연료 충전량이고;
    V3는 상기 저장 탱크 내에 저장되고 상기 부하에 공급될 때 상기 연소되는 연료 충전량이고,
    V4는 상기 부하에서 수행한 작업에 따라 상기 연소되는 연료 충전량인, 프로세스.
  11. 제8 항에 있어서,
    ·T0<T1<T2;
    ·T2>T3;
    ·T4<T3; 및
    ·T0<T4이고,
    여기서 T0은 상기 대기의 온도이고;
    T1은 상기 압축에 따른 상기 대기의 온도이고;
    T2는 상기 일정한 양의 열 추가에 따라 상기 연소되는 연료 충전의 온도이고;
    T3는 상기 저장 탱크 내에 저장되어 상기 부하에 공급될 때 상기 연소되는 연료 충전의 온도이며;
    T4는 상기 부하에서 수행한 작업에 따라 상기 연소되는 연료 충전의 온도인, 프로세스.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 연소되는 연료 충전량을 상기 저장 탱크에 공급하는 상기 단계는:
    처음에 상기 연소실과 상기 저장 탱크 사이의 압력 차이의 영향을 받아 상기 연소실 및 상기 저장 탱크 사이의 압력이 균일해질 때까지 상기 저장 탱크에 상기 연소되는 연료 충전량을 공급하는 단계; 및
    상기 압력이 균일화된 후, 상기 연소실에서 남아 있는 연소된 연료 충전량을 상기 연소실 내에 설치된 피스톤을 통해 상기 저장 탱크로 밀어내는 단계로서, 상기 피스톤은 상기 연소실의 반대쪽 작동 단부로부터 상기 연소실로 공급되는 압축된 공기에 의해 공급되는 힘에 의해 작동되는, 상기 밀어내는 단계를 포함하는, 프로세스.
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