KR20200015472A - Improved Systems and Methods of Compression Ignition Engines - Google Patents

Improved Systems and Methods of Compression Ignition Engines Download PDF

Info

Publication number
KR20200015472A
KR20200015472A KR1020197032846A KR20197032846A KR20200015472A KR 20200015472 A KR20200015472 A KR 20200015472A KR 1020197032846 A KR1020197032846 A KR 1020197032846A KR 20197032846 A KR20197032846 A KR 20197032846A KR 20200015472 A KR20200015472 A KR 20200015472A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
piston
cylinder
combustion chamber
chamber
engine
Prior art date
Application number
KR1020197032846A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
매튜 티 라일리
Original Assignee
노틸러스 엔지니어링 엘엘씨
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 노틸러스 엔지니어링 엘엘씨 filed Critical 노틸러스 엔지니어링 엘엘씨
Publication of KR20200015472A publication Critical patent/KR20200015472A/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01BMACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B7/00Machines or engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders
    • F01B7/18Machines or engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders with differential piston
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/02Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition
    • F02B23/06Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with compression ignition the combustion space being arranged in working piston
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B25/00Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders
    • F02B25/02Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders using unidirectional scavenging
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B77/00Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
    • F02B77/005Plugs
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/3011Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3017Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
    • F02D41/3035Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode
    • F02D41/3041Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode with means for triggering compression ignition, e.g. spark plug
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00Pistons 
    • F02F3/26Pistons  having combustion chamber in piston head
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00Pistons 
    • F02F3/28Other pistons with specially-shaped head
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

내연 기관에서 압축 착화(및/또는 불꽃 지원형 또는 연료 지원형 압축 착화)를 달성하기 위하여 멀티-존 연소실들을 활용하기 위한 장치, 시스템 및 방법이제공되어 있다. 추가로, "사이어미즈 실린더"에서 압축 착화(및/또는 불꽃 지원형 또는 연료 지원형 압축 착화)를 달성하기 위한 그리고/또는 제어하기 위한 개선된 장치, 시스템 및 방법이 제공되어 있다.Apparatus, systems and methods are provided for utilizing multi-zone combustion chambers to achieve compression ignition (and / or flame assisted or fuel assisted compression ignition) in an internal combustion engine. In addition, improved apparatus, systems, and methods are provided for achieving and / or controlling compression ignition (and / or flame assisted or fuel assisted compression ignition) in a “cylinder cylinder”.

Figure pct00001
Figure pct00001

Description

압축 착화 엔진의 개선된 시스템 및 방법Improved Systems and Methods of Compression Ignition Engines

본 출원은 2017년 4월 7일자로 출원된 동시 출원계속중인 미국 가특허출원 62/483,191, 2017년 4월 26일자로 출원된 동시 출원계속중인 미국 가특허출원 62/490,056, 2017년 5월 2일자로 출원된 동시 출원계속중인 미국 가특허출원 62/500,475, 2017년 9월 5일자로 출원된 동시 출원계속중인 미국 가특허출원 62/554,429, 2018년 2월 6일자로 출원된 동시 출원계속중인 미국 가특허출원 62/627,029에 대한 우선권을 주장하고, 그 전체 명세서 내용들은 참조사항으로 본 명세서에 통합되어 있다. This application is currently pending US Provisional Patent Application No. 62 / 483,191, filed April 7, 2017; concurrent US Provisional Patent Application No. 62 / 490,056, filed April 26, 2017, May 2, 2017 Concurrent US Provisional Patent Application 62 / 500,475, filed on September 5, 2017 Concurrent U.S. Patent Application Serial No. 62 / 554,429, filed on September 5, 2017 Priority is claimed to US Provisional Patent Application 62 / 627,029, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference.

본 출원은 또한 2017년 1월 6일자로 출원된 미국 특허출원 15/400,813의 전체 내용이 참조사항으로 통합되어 있다. This application also incorporates by reference the entire contents of US patent application 15 / 400,813, filed January 6, 2017.

본 발명의 컨셉(발명의 '기술적 사상' 그 자체 또는 이를 구체화한 '수단'을 포함하는 광의의 개념이며, 이는 명세서 전체로 동일함)은 대체로, 내연 기관 안에서 압축 착화(및/또는 불꽃 지원형(spark-assisted) 또는 연료 지원형(fuel-assisted) 압축 착화)를 달성하기 위한 장치, 시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명의 컨셉은 내연 기관에서 압축 착화를 달성하기 위하여 멀티-존 연소실(multi-zoned combustion chamber)(및/또는 다중 연소실(multiple combustion chamber))을 활용하기 위한 개선된 장치, 시스템 및 방법과 관계되어 있다. 추가로, 본 발명의 컨셉은 "사이어미즈 실린더(Siamese cylinder)" 내연 기관을 포함하는 내연 기관들에서 압축 착화(및/또는 불꽃 지원형 또는 연료 지원형 압축 착화)를 달성하기 위한 그리고/또는 제어하기 위한 개선된 장치, 시스템 및 방법과 관계되어 있다. The concept of the invention (a broad concept, including the 'technical spirit' of the invention itself or 'means' embodying it, is the same throughout the specification) is generally compression ignition (and / or flame assisted) in an internal combustion engine. A device, system and method for achieving spark-assisted or fuel-assisted compression ignition. More specifically, the inventive concept provides an improved apparatus, system for utilizing a multi-zoned combustion chamber (and / or multiple combustion chamber) to achieve compression ignition in an internal combustion engine. And method. In addition, the concept of the present invention is to achieve and / or control compression ignition (and / or flame assisted or fuel assisted compression ignition) in internal combustion engines including “Siamese cylinder” internal combustion engines. It relates to an improved apparatus, system and method for doing so.

사실상 내연 기관의 발명 이래로, 효율성은 증가시키면서 배기가스는 낮추려고 노력해 오고 있다. 내연 기관들의 2가지 공통 카테고리는 불꽃 점화(spark ignition)와 압축 착화(compression ignition)이다(본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "압축 착화"라는 표현은 디젤/층상 급기 압축 착화(Diesel/Stratified Charge Compression Ignition; SCCI), 예혼합 급기 압축 착화(Homogeneous Charge Compression Ignition; HCCI), 예혼합 압축 착화(Homogenous Compression Ignition; HCI), 예혼합 급기 불꽂 점화(Homogeneous Charge with Spark Ignition; HCSI), 가스 직분사 압축 착화(Gas Direct Compression Ignition; GDCI), 디젤 및 다른 연료들뿐만 아니라, 연료 및 연료 혼합물 압축 착화의 상이한 타입들로서 탄소화합되는(carbureted) 그리고/또는 분사되는(injected) 연료 혼합물, 불꽂 지원형 점화, 연료 지원형 착화 등을 포함하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아님). In fact, since the invention of the internal combustion engine, efforts have been made to reduce the exhaust while increasing the efficiency. Two common categories of internal combustion engines are spark ignition and compression ignition (as used herein, the expression "compression ignition" refers to diesel / stratified charge compression). Ignition (SCCI), Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI), Homogenous Compression Ignition (HCI), Homogeneous Charge with Spark Ignition (HCSI), Gas Direct Injection Compression Gas Direct Compression Ignition (GDCI), diesel and other fuels, as well as different types of fuel and fuel mixture compression ignition, carbureted and / or injected fuel mixtures, flameless assisted ignition, Fuel assisted ignition, and the like, but not necessarily limited thereto).

불꽃 점화 엔진(spark ignition engine)은 엔진의 연소실 내부에서의 공기-연료 혼합기의 연소 과정을 점화하기 위해서 점화 플러그(spark plug; 스파크 플러그)로부터의 불꽃을 활용한다. 대조적으로, 압축 착화 엔진(compression ignition engine)은 연소 과정을 자발화하기 위해서 연소실 내부에서의 공기-연료 혼합기의 온도와 밀도 증가를 활용한다. 불꽃 점화 엔진은 통상적으로 압축 착화 엔진보다 훨씬 낮은 효율성을 가진다. 화염이 점화 지점(즉 불꽃)으로부터 전파하기 때문에, 이는 불완전한 연소라는 결과를 초래한다. 압축 착화 엔진에서, 화염면은 존재하지 않는데, 그 대신 연소가 증가된 압력에 의해 개시되기 때문에, 착화는 균일한 상태에 있고 그리고/또는 연소실 내부의 여러 장소들 내부에서 일어나게 되며, 전체 공기-연료 혼합기에 걸쳐서 거의 동시다발적인/순간적인 착화를 유발하고, 더욱 완전한 연소라는 결과를 초래한다. 종래의 압축 착화 엔진은, 연소가 너무 일찍 일어나는 경우라면 엔진에 대한 심각한 손상을 피하도록 연소실 속으로 분사되는(통상적으로 연소 사이클을 제어하도록 직접 분사되는) 연료의 타이밍을 고려하여, 상사점 바로 전에 연소를 제공하도록 주의깊게 설계되어야한다. Spark ignition engines utilize the spark from a spark plug to ignite the combustion process of an air-fuel mixture inside the engine's combustion chamber. In contrast, a compression ignition engine utilizes the temperature and density increase of the air-fuel mixture inside the combustion chamber to spontaneously burn the combustion process. Spark ignition engines typically have much lower efficiency than compression ignition engines. Since the flame propagates from the ignition point (ie the flame), this results in incomplete combustion. In a compression ignition engine, there is no flame surface, but instead, since combustion is initiated by increased pressure, the ignition is in a uniform state and / or occurs inside various places inside the combustion chamber, and the entire air-fuel It causes almost simultaneous / momentary ignition across the mixer, resulting in more complete combustion. Conventional compression ignition engines consider the timing of fuel injected into the combustion chamber (usually directly injected to control the combustion cycle) to avoid serious damage to the engine if combustion occurs too early, just before top dead center. It must be carefully designed to provide combustion.

압축 착화 엔진의 연소실 내부에서의 전체 공기-연료 혼합기의 거의 순간적인 착화 때문에, 화염이 불꽃 점화 엔진의 연소실을 통해 전파됨에 따라 생성될 수도 있는 압력의 더욱 점진적인 증가와는 반대로, 상당한 압력이 한꺼번에 연소실 내부에 생성된다. 즉각적인 압력 증가는 예혼합 급기 압축 착화(HCCI) 엔진에서 특히 높다. 이와 같이, 엔진의 피스톤이 상사점에 있거나 상사점으로부터 아래로 움직이는 경우 착화가 일어나도록, 엔진 제조업계는 압축 착화 엔진을 주의깊게 제어하는 것이 요구되고 있다. 이와 달리, 피스톤이 상사점에 도달하기 전에 착화가 일어나는 경우라면, 심각한 엔진 고장(즉 이에 한정되는 것은 아니지만 구부러진 피스톤 로드, 파괴된 피스톤 스커트, 충격받은 헤드 개스킷 등을 포함함)이라는 결과가 초래될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 이러한 정밀한 제어 요건들은 이러한 엔진을 위한 압축비 및/또는 조작 온도를 제한하는 상당히 까다로운 설계 파라미터들을 필요로 한다. 너무 높은 압축비는 상사점 전에 자발화(auto-ignition; 자동 착화)라는 결과를 초래할 수 있다. 그러나, 압축비를 줄이는 것은 자발화를 달성하는데 요구되는 온도를 증가시키므로, 엔진이 차가운 온도 환경에서 운전하는 것을 어렵게 한다. Due to the almost instantaneous ignition of the entire air-fuel mixture inside the combustion chamber of the compression ignition engine, considerable pressure is present at the same time as opposed to the more gradual increase in pressure that may be produced as flame propagates through the combustion chamber of the spark ignition engine It is created inside. Immediate pressure increases are particularly high in premixed air compression ignition (HCCI) engines. As such, the engine manufacturing industry is required to carefully control the compression ignition engine so that ignition occurs when the piston of the engine is at or above the top dead center. On the other hand, if ignition occurs before the piston reaches top dead center, this will result in serious engine failure (ie, including but not limited to bent piston rods, broken piston skirts, shocked head gaskets, etc.). Can be. Nevertheless, these precise control requirements require fairly demanding design parameters that limit the compression ratio and / or operating temperature for such an engine. Too high a compression ratio can result in auto-ignition before top dead center. However, reducing the compression ratio increases the temperature required to achieve spontaneous combustion, making the engine difficult to operate in cold temperature environments.

그 전체 명세서 내용이 참조사항으로 본 명세서에 통합되어 있는 로버트 쥬니어(Roberts, Jr.)의 미국 특허 제6,557,520호에는 압축 착화 엔진 안에 생성되는 즉각적인 연소 압력 서지(surge)를 제어하는데 도움이 되는 압축 착화 엔진에서의 연소 제어를 위한 방법 및 멀티-존 연소실이 개시되어 있다. 로버트 쥬니어는 실린더 헤드와 피스톤의 단차형 형상의 설계를 통해 연소실을 밀봉된 더 작은 다중 챔버들(예컨대 1차 챔버 및 적어도 2차 챔버뿐만 아니라 가능하게는 3차 또는 그 이상의 순차적인 챔버들)로 물리적으로 분리한다. 구체적으로, 도 1을 참조하면, 로버트 쥬니어는 피스톤의 원주방향 돌출형 벽(142) 부분에 의해 둘러싸여 있는 중심 리세스(141)를 가지는 컵 형상의 피스톤(140)을 제시하고 있다. 로버트 쥬니어의 실린더 헤드(132)는 피스톤의 컵 형상을 들어맞게 수용하도록 구성되어 있고, 원주방향 리세스(134)에 의해 둘러싸여 있는 중심 돌출부(133)를 가진다. 피스톤의 중심 리세스(141)는 헤드의 중심 돌출부(133)를 슬라이딩가능하게 수용하도록 되어 있고, 원주방향 돌출형 벽(142)은 피스톤 실린더(130)와 중심 돌출부(133)와 리세스(134) 사이에서 슬라이딩가능하게 수용되도록 되어 있다. 도 2 내지 도 8에는 로버트 쥬니어의 엔진의 내부 연소 과정들의 다중위상 순차가 도시되어 있으며, 2차 챔버(144) 안에서 연소가 지연되는 동안 1차 챔버(143)에서 연소가 개시된다. Roberts, Jr., US Pat. No. 6,557,520, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference, describes compression ignition to help control the immediate combustion pressure surge generated in a compression ignition engine. A method and a multi-zone combustion chamber for combustion control in an engine are disclosed. Robert Junior's design of the stepped shape of the cylinder head and piston allows the combustion chamber to be sealed into smaller multiple chambers (e.g., primary and at least secondary chambers as well as possibly tertiary or more sequential chambers). Physically separate. Specifically, referring to FIG. 1, Robert Junior presents a cup-shaped piston 140 having a central recess 141 surrounded by a circumferentially protruding wall 142 portion of the piston. Robert Junior's cylinder head 132 is configured to fit the cup shape of the piston and has a central protrusion 133 surrounded by a circumferential recess 134. The central recess 141 of the piston is adapted to slidably receive the central protrusion 133 of the head, and the circumferentially projecting wall 142 has a piston cylinder 130 and the central protrusion 133 and the recess 134. It is adapted to be slidably accommodated). 2-8 show the multiphase sequence of internal combustion processes of Robert Junior's engine, in which combustion commences in primary chamber 143 while combustion is delayed in secondary chamber 144.

도 2에는 제 1 위상이 도시되어 있으며, 이는 연소실(146) 속으로 공기가 도입되는 정상적인 흡입 행정 후에 시작한다. 연료는 밸브(41) 및/또는 연료 분사장치(62)를 통해 연소 시스템 속으로 전달되어 혼합된다. The first phase is shown in FIG. 2, which begins after a normal intake stroke in which air is introduced into the combustion chamber 146. Fuel is delivered into the combustion system through the valve 41 and / or fuel injector 62 and mixed.

도 3에는 연소실(146)의 압축 행정 중에 있는 차후 제 2 위상이 도시되어 있다. 이 위상에는 압축 가열 때문에 1차 챔버(143)와 2차 챔버(144) 안에서 미연소된 연료/공기 질량체(150, 151) 내부에서의 화학 반응들의 개시가 도시되어 있다. 이 위상에서, 연소실(146)은 연소실의 설계와 피스톤의 설계 및 동작 때문에 2개의 개별적인 연소실들(1차 챔버(143) 및 2차 챔버(144))로 분리되어 있다. 3 shows the subsequent second phase in the compression stroke of the combustion chamber 146. This phase shows the initiation of chemical reactions within the unburned fuel / air masses 150, 151 in the primary chamber 143 and the secondary chamber 144 due to compression heating. In this phase, the combustion chamber 146 is separated into two separate combustion chambers (primary chamber 143 and secondary chamber 144) because of the design of the combustion chamber and the design and operation of the piston.

도 4에는 제 3 위상이 도시되어 있으며, 여기서 1차 챔버(143) 내부에 갇혀 있는 연료/공기 질량체(150)는 압축 착화 공정을 겪는다. 압축 착화가 착수되는 경우, 1차 챔버(143) 안에서의 연료/공기 질량체(150)의 신속한 연소는 일어난다. 1차 챔버(143)의 크기는 1차 챔버(143) 안에 갇혀 있는 에너지의 양을 조절해서, 연료/공기 질량체(150)가 착화하는 경우 달성되는 압력과 온도는 설계를 통해 제어될 수 있다. 연료/공기 질량체(150)를 착화하는데 요구되는 압력은 열역학적 상호작용에 관한 함수이다. 1차 챔버(143)와 2차 챔버(144)는 상이한 압축비 및/또는 압력비 값들을 가져서, 2차 챔버(144) 내부에서의 연료/공기 질량체(151)가 피스톤으로부터의 압축 때문에 자발화하지는 않을 것이다. A third phase is shown in FIG. 4, where the fuel / air mass 150 trapped inside the primary chamber 143 undergoes a compression ignition process. When compression ignition is undertaken, rapid combustion of the fuel / air mass 150 in the primary chamber 143 occurs. The size of the primary chamber 143 controls the amount of energy trapped in the primary chamber 143 so that the pressure and temperature achieved when the fuel / air mass 150 ignites can be controlled through design. The pressure required to ignite the fuel / air mass 150 is a function of thermodynamic interaction. The primary chamber 143 and the secondary chamber 144 have different compression ratio and / or pressure ratio values so that the fuel / air mass 151 inside the secondary chamber 144 will not spontaneously due to compression from the piston. will be.

도 5에는 제 4 위상이 도시되어 있으며, 여기서 압축 착화 과정은 1차 챔버(143) 내부에서의 신속한 연소 과정으로 속행한다. 1차 챔버(143)가 2차 챔버(144)를 위한 착화 제어수단으로 활용되기 때문에, TDC 후 타이밍은 필요하지 않다. A fourth phase is shown in FIG. 5, where the compression ignition process continues with a rapid combustion process inside the primary chamber 143. Since the primary chamber 143 is utilized as the ignition control means for the secondary chamber 144, no post-TDC timing is necessary.

도 6에는 제 5 위상이 도시되어 있으며, 여기서 연료/공기 질량체(150)는 1차 챔버(143) 내부에서 고압 고온 연소 가스(150A)로 전환되어 있다. 로버트 쥬니어에 따르면, 피스톤(140)이 하향 행정(44)의 방향으로 움직이고 있는 경우, 제 5 위상은 TDC 후에 일어난다. 제 5 위상에서, 연소 가스(150A)는 계속해서 팽창하고 나서, 2차 챔버(144) 안에 남아있는 연료/공기 질량체(151)(또는 남아있는 가연성 가스)로부터 분리된 상태로 남아있다. A fifth phase is shown in FIG. 6, where the fuel / air mass 150 is converted into a high pressure hot combustion gas 150A inside the primary chamber 143. According to Robert Junior, when the piston 140 is moving in the direction of the downstroke 44, the fifth phase occurs after the TDC. In the fifth phase, the combustion gas 150A continues to expand and remains separated from the fuel / air mass 151 (or remaining combustible gas) remaining in the secondary chamber 144.

도 7에는 제 6 위상이 도시되어 있으며, 피스톤(140)은 1차 챔버(143)와 2차 챔버(144)의 분리가 제거되어 있는 미리 정해진 포지션으로 움직여져 있다. 피스톤이 하향 행정(44)의 방향으로 계속해서 움직임에 따라, 제 6 위상은 TDC 후에 일어난다. 이 위상에서, 2차 챔버(144) 안에 남아있는 연료/공기 질량체(151)의 연소가 개시된다. 도 7에는, 2차 챔버(144)의 남아있는 연료/공기 질량체(151)와 열역학적으로 통하고 있으면서 남아있는 연소 가스(151A)로 전환되게 하는 1차 챔버(143)로부터의 연소 가스(150A)가 나타나 있다. 1차 챔버(143)와 2차 챔버(144)가 분리해제된 후, 1차 챔버(143)의 연소 가스(150A)는 2차 챔버(144)와 통하는 것이 허용되어 있고, 1차 챔버(143)의 열역학적 상태와 1차 챔버(143) 안의 연소 가스(150A)는 2차 챔버(144) 안에서 남아있는 연료/공기 질량체(151)를 위한 착화원으로서 이용된다. A sixth phase is shown in FIG. 7 and the piston 140 is moved to a predetermined position from which the separation of the primary chamber 143 and the secondary chamber 144 has been removed. As the piston continues to move in the direction of the downstroke 44, the sixth phase occurs after TDC. In this phase, combustion of the fuel / air mass 151 remaining in the secondary chamber 144 is initiated. 7 shows the combustion gas 150A from the primary chamber 143 which is converted into the remaining combustion gas 151A while in thermodynamic communication with the remaining fuel / air mass 151 of the secondary chamber 144. Is shown. After the primary chamber 143 and the secondary chamber 144 are released, the combustion gas 150A of the primary chamber 143 is allowed to communicate with the secondary chamber 144 and the primary chamber 143 And the combustion gas 150A in the primary chamber 143 is used as the ignition source for the fuel / air mass 151 remaining in the secondary chamber 144.

도 8에는 제 7 위상이 도시되어 있으며, 여기서 2차 챔버(144)의 남아있는 연료/공기 질량체(151) 전부는 착화되어 연소 가스(151A)로 전환되어 있다. 2차 챔버의 착화는 압축 착화, 직접 화염 접촉, 또는 이들의 조합에 의한 것일 수 있다. A seventh phase is shown in FIG. 8, where all of the remaining fuel / air mass 151 in the secondary chamber 144 is ignited and converted to combustion gas 151A. Ignition of the secondary chamber may be by compression ignition, direct flame contact, or a combination thereof.

로버트 쥬니어의 다중-위상 연소 과정(multi-phase combustion process)은, 피스톤이 상사점에 있거나 지나있는 경우 반응이 일어나는 것을 보장하도록 반응의 정밀한 제어를 필요로 하지 않는 상태에서, 압축에 의해 연소 과정이 개시되는 것을 허용한다. 그 대신, 연소실의 분리는, 2차 챔버보다 더 높은 압축비 및/또는 압력비를 가지는 1차 챔버에서만 피스톤이 자발화를 유발하는 것을 허용한다. 1차 연소실의 상대적으로 작은 부피는 피스톤 상에서의 아래쪽을 향하는 힘을 줄이고, 이는 피스톤이 그 상향행정에 있는 경우라도 엔진에 대한 손상의 위험을 줄인다. 남아있는 연소는, 피스톤이 그 하향 행정에 있으면서 1차 연소실과 2차 연소실 사이의 (피스톤과 헤드 형상에 의해 생성되는) 시일(seal)/베리어(barrier)가 제거될 때까지 일어나지 않는다. Robert Junior's multi-phase combustion process does not require precise control of the reaction to ensure that the reaction occurs when the piston is at or above its top dead center. Allow to be initiated. Instead, separation of the combustion chamber allows the piston to cause spontaneous only in the primary chamber, which has a higher compression ratio and / or pressure ratio than the secondary chamber. The relatively small volume of the primary combustion chamber reduces the downward force on the piston, which reduces the risk of damage to the engine even when the piston is in its upstroke. The remaining combustion does not occur until the seal / barrier (generated by the piston and head shape) between the primary combustion chamber and the secondary combustion chamber is removed while the piston is in its downstroke.

다중-위상 연소 과정에 의해 제공되는 이점들에도 불구하고, 로버트 쥬니어의 장치와 방법은 몇몇 단점들을 가지고 있다. 예를 들어, 헤드의 원주방향 리세스(134)와 피스톤 중심 리세스(141)의 설계는 트랩 볼륨 영역(trap volume area)을 생성하고, 그 안에서는 (이하에서는 배기, 배기 가스 재순환(Exhaust Gas Recirculation; EGR), 흡기 공기 및 연료가 균질의 방식으로 모두 혼합되어 있는 것을 의미하는 것으로 사용되는 바와 같이) 균질의 공기-연료 혼합기를 획득하는 것이 어렵다. 이는 엔진의 효율성과 성능을 현저하게 줄일 수 있다. 추가로, 피스톤의 중심 리세스(141)는 피스톤을 로드(rod)에 대해 연결하는 리스트-핀(wrist-pin)의 포지션을 하강시킨다. 이러한 설계는, 피스톤 크래들 락/피스톤 슬랩(piston cradle rock/piston slap)의 감소된 제어뿐만 아니라 피스톤 상에서 현저한 응력이 있는 영역에서의 줄어든 강도 때문에 엔진 고장의 가능성을 증가시킨다. 게다가, 1차 연소실과 2차 연소실 사이에 생성되어 있는 물리적인 시일들은 균질의 공기-연료 혼합기를 생성하는데 어려움이 있게 하고, 이는 엔진 노크(engine knock)를 제어하는 것을 어렵게 한다. 따라서, 엔진 노크를 줄이도록 트랩 볼륨을 줄이는 그리고/또는 엔진 고장의 가능성을 감소시키는 다중-위상 압축 착화를 달성하기 위한 시스템 및 방법을 제공해서, (부스트(boost 또는 boosting), 예컨대 과급기, 터보 등이 있는 상태이든 없는 상태이든) 여러 범위의 RPM, 온도 및/또는 다중 하중들에서 압축 착화에 관한 제어를 행하는 것이 유리할 수 있다. Despite the advantages provided by the multi-phase combustion process, Robert Junior's apparatus and method have several disadvantages. For example, the design of the circumferential recess 134 and the piston center recess 141 of the head creates a trap volume area, within which (exhaust, exhaust gas recirculation hereinafter). EGR), as used to mean that the intake air and the fuel are all mixed in a homogeneous manner) is difficult to obtain a homogeneous air-fuel mixer. This can significantly reduce the efficiency and performance of the engine. In addition, the central recess 141 of the piston lowers the position of the wrist-pin connecting the piston to the rod. This design increases the likelihood of engine failure due to reduced control of the piston cradle rock / piston slap as well as reduced strength in areas of significant stress on the piston. In addition, the physical seals produced between the primary and secondary combustion chambers make it difficult to produce a homogeneous air-fuel mixture, which makes it difficult to control engine knock. Thus, there is provided a system and method for achieving multi-phase compression ignition that reduces trap volume to reduce engine knock and / or reduces the likelihood of engine failure, thereby boosting or boosting such as a supercharger, turbo, etc. It may be advantageous to exercise control regarding compression ignition at various ranges of RPM, temperature and / or multiple loads, with or without it.

추가로, "사이어미즈 실린더" 엔진에서의 압축 착화의 사용은 제어하기가 불가능하거나 어려웠었다. "사이어미즈 실린더" 엔진은, 엔진 실린더들이 순환하는 물이나 다른 냉각제를 위하여 인접한 실린더들 사이에서 실린더 벽들 안에 채널들을 가지지 않는 방식으로 배열되어 있는 다중-실린더 엔진이다. 이러한 배열들은 제한된 크기의 엔진 블록을 가지는 것이 바람직한 경우 또는 실린더 보어들의 안정성이 (레이싱 엔진에서와 같이) 염려되는 경우 통상적으로 사용된다. 냉각제의 부족은 인접한 실린더들이 서로 교차하는 위치들에서 핫 스팟(hot spot)이라는 결과를 초래하며, 이는 압축 착화의 제어를 어렵게 한다. 따라서, "사이어미즈 실린더" 내연 기관에서는 (불꽃 지원형 및/또는 연료 지원형 압축 착화를 포함하여) 압축 착화를 달성하기 위한 그리고/또는 이를 제어하기 위한 장치, 시스템, 및 방법을 제공하는 것이 유리할 수 있다. In addition, the use of compression ignition in the "Similes cylinder" engine has been uncontrollable or difficult. A "cylinder cylinder" engine is a multi-cylinder engine in which the engine cylinders are arranged in such a way that they do not have channels in the cylinder walls between adjacent cylinders for circulating water or other coolant. Such arrangements are commonly used when it is desirable to have a limited size engine block or when the stability of cylinder bores is concerned (as in a racing engine). Lack of coolant results in hot spots at positions where adjacent cylinders cross each other, which makes control of compression ignition difficult. Accordingly, it would be advantageous to provide an apparatus, system, and method for achieving and / or controlling compression ignition (including flame assisted and / or fuel assisted compression ignition) in a “Symid cylinder” internal combustion engine. Can be.

본 발명의 컨셉은, 트랩 볼륨을 줄이는 것/최소화하는 것/제거하는 것, 카본 누적을 줄이는 것, 엔진 블록을 줄이는 것, 그리고/또는 로버트 쥬니어의 설계에서 유래한 엔진 고장의 가능성을 감소시키는 것, (임의의 종류의 흡기 급기의 부스트가 있는 상태이든 없는 상태이든) 여러 범위의 RPM, 온도 및/또는 다중 하중들에서 압축 착화에 관한 제어를 제공하는 것과 동시에, 로버트 쥬니어가 기술한 것과 유사한 방식으로 다중-위상 압축 착화를 달성하기 위한 장치, 시스템, 및 방법을 구비한다. 본 발명의 컨셉은, 엔진의 연소실을 더 작은 다중 챔버들(예컨대 1차 챔버 및 적어도 2차 챔버뿐만 아니라 가능하게는 3차 또는 그 이상의 순차적인 챔버들)로 물리적으로 분리하도록 실린더 헤드 안에서 중심 리세스(또는 리세스들)와 들어맞는 대체로 중심 돌출부(또는 다중 돌출부들)를 포함하는 단차형 피스톤을 포함한다. 일부 실시예들에서, 단차형 피스톤이 연소실을 다중 챔버들로 물리적으로 분리하더라도, 별개의 챔버들은 서로로부터 떨어져 물리적으로 밀봉되지는 않고, 이는 그 사이에서 유체 연통을 허용한다. 이러한 일부 실시예들에서, 연소실들 사이의 유체 연통은 1차 및 2차(뿐만 아니라 3차 등) 연소실들/착화원들 사이에 일정한 유체 연통이 있는 다중위상 동역학적 압축 착화 연소 과정을 통해 제어된다. 이러한 실시예들에서, 다중위상 동역학적 과정은 균질의 공기-연료 혼합기를 생성하는데 도움을 주고, (예컨대 1차, 2차 등을 포함하여 전체 연소실에 걸쳐) 완전 착화가 일어나기 전에 피스톤이 상사점을 지나 움직이는 것을 허용하도록 착화를 늦춘다. The concept of the present invention is to reduce / minimize / remove trap volume, reduce carbon accumulation, reduce engine blocks, and / or reduce the likelihood of engine failure resulting from the design of Robert Junior. In a manner similar to that described by Robert Junior, while providing control over compression ignition over a wide range of RPMs, temperatures and / or multiple loads (with or without boost of any type of intake air). And apparatus, system, and method for achieving multi-phase compression ignition. The concept of the present invention is to provide a central control within the cylinder head to physically separate the combustion chamber of the engine into smaller multiple chambers (eg, primary and at least secondary chambers as well as possibly tertiary or more sequential chambers). It includes a stepped piston that generally includes a central protrusion (or multiple protrusions) that fits into the recess (or recesses). In some embodiments, even if the stepped piston physically separates the combustion chamber into multiple chambers, the separate chambers are not physically sealed away from each other, allowing fluid communication therebetween. In some such embodiments, fluid communication between the combustion chambers is controlled through a multiphase kinetic compression ignition combustion process with constant fluid communication between the primary and secondary (as well as tertiary, etc.) combustion chambers / ignition sources. do. In these embodiments, the multiphase kinetic process helps to create a homogeneous air-fuel mixer, and the piston top dead center before full ignition occurs (eg, throughout the entire combustion chamber, including primary, secondary, etc.). Slows ignition to allow movement past.

이에 한정되는 것은 아니지만 디젤/층상 급기 압축 착화, 예혼합 급기 압축 착화, 예혼합 압축 착화(HCI), 예혼합 급기 불꽂 점화, 가스 직분사 압축 착화, 디젤 및 다른 연료들뿐만 아니라, 연료 및 연료 혼합물 압축 착화의 상이한 타입들로서 탄소화합되는 그리고/또는 분사되는 (액체 연료, 고체 연료, 천연 연료, 또는 현재 알려져 있거나 이후 개발되거나 발견된 다른 연료를 포함하는) 연료 혼합물, 불꽂 지원형 점화, 연료 지원형 착화, 및 이와 유사한 것을 포함하는 예시적 발명의 컨셉인 다양한 실시예들이 현재 알려져 있거나 이후 발견된 임의의 타입의 압축 착화 엔진 기술과 관련하여 활용될 수 있다는 점을 알 수 있을 것이다. 일부 실시예들에서, 연료는 1차 챔버와 2차 챔버로 개별적으로 도입되는 것과 같이 연소실의 상이한 부분들로 개별적으로 도입된다(예컨대 직접 분사, 또는 다른 형태의 연료 흡기). 이러한 일부 실시예들에서, 상이한 타입들의 연료들은 연소실의 하나 이상의 별개의 부분들 속으로 도입된다(예컨대 1차 챔버 안의 디젤 연료, 및 2차 챔버 안의 가스 등). 예시적 발명의 컨셉인 실시예들은 2 사이클 기술과 4 사이클 기술 양자 모두, 밀러 사이클, 엣킨슨 사이클, 로터리 엔진, 수정된 피스톤 엔진(예컨대 오프셋 타원형 피스톤 또는 다른 나선형 형상들의 피스톤), 터빈 팬, 대향형 피스톤, 스쿠더리 또는 다른 스플릿 사이클 엔진, 및 현재 알려져 있거나 이후 개발된 다른 엔진 기술들을 포함한다. 일부 2 사이클 실시예들에서, 흡기 밸브와 배기 밸브는 헤드 안에 포함되어 있다. 다른 실시예들에서, 배기 밸브는 측면 상에 위치되어 있고, 피스톤은 배기를 제어하는 배기 밸브로서 역할한다. 일부 바람직한 실시예들에서, 적어도 하나의 흡기 밸브는 트랩 볼륨을 최소화하는데 도움이 되도록 헤드 안에 위치되어 있다. 일부 실시예들에서, 버터플라이(또는 다른 적합한 밸브 어셈블리)는 배기 내부에 포함되어 있다. 이러한 실시예들에서, 밸브는 다음번 연소 사이클을 억제하여(또는 부분적으로 억제하여) 엔진 안에서의 압축 착화를 지원하도록 연소실 안쪽에 열 및/또는 배기 가스를 가두는데 활용된다. 이러한 일부 실시예들에서, 갇혀 있는 열은 다음번 연소 사이클을 위한 촉매로서 기능한다. 다양한 실시예들에서 버터플라이 배기 밸브가 압축 착화 과정을 제어하도록 임의의 주어진 시간에 개방되거나 폐쇄되거나 조정될 수 있다는 점을 알 수 있을 것이다. 일부 실시예들에서, 버터플라이 밸브는 더 높은 RPM에서는 더욱 개방되고, 더 낮은 RPM에서는 더욱 폐쇄된다. 본 발명의 컨셉인 버터플라이 배기 밸브가 단독으로 또는 다른 부재들과의 조합으로 본 명세서의 임의의 엔진 실시예들과 활용될 수 있다는 점뿐만 아니라, (다중위상 동역학적 압축 착화 연소를 활용하지 않는 엔진들과 같은) 이후 발견된 종래 기술의 다른 2 사이클, 4 사이클 또는 다른 엔진 타입들과 관련하여서도 그러하다라는 점을 알 수 있을 것이다. Fuel / fuel mixtures, as well as, but not limited to, diesel / stratified air compression ignition, premixed air compression ignition, premixed compression ignition (HCI), premixed air fire ignition, gas direct injection compression ignition, diesel and other fuels Fuel mixtures (including liquid fuels, solid fuels, natural fuels, or other fuels now known or later developed or discovered) that are carbon compounded and / or sprayed as different types of compression ignition, fire-assisted ignition, fuel assisted It will be appreciated that various embodiments, the concept of an exemplary invention, including ignition, and the like, may be utilized in connection with any type of compression ignition engine technology now known or later discovered. In some embodiments, the fuel is introduced separately into different parts of the combustion chamber, such as separately introduced into the primary and secondary chambers (eg, direct injection, or other forms of fuel intake). In some such embodiments, different types of fuels are introduced into one or more separate portions of the combustion chamber (eg, diesel fuel in the primary chamber, gas in the secondary chamber, etc.). Embodiments of the inventive concept are examples of both two-cycle and four-cycle technologies: Miller cycles, Atkinson cycles, rotary engines, modified piston engines (such as offset elliptical pistons or other spiral shaped pistons), turbine fans, and counters. Type pistons, scooters or other split cycle engines, and other engine technologies now known or later developed. In some two cycle embodiments, an intake valve and an exhaust valve are contained within the head. In other embodiments, the exhaust valve is located on the side and the piston serves as an exhaust valve to control the exhaust. In some preferred embodiments, at least one intake valve is located in the head to help minimize the trap volume. In some embodiments, a butterfly (or other suitable valve assembly) is included inside the exhaust. In such embodiments, the valve is utilized to trap heat and / or exhaust gas inside the combustion chamber to inhibit (or partially inhibit) the next combustion cycle to support compression ignition in the engine. In some such embodiments, the trapped heat serves as a catalyst for the next combustion cycle. It will be appreciated that in various embodiments the butterfly exhaust valve can be opened, closed or adjusted at any given time to control the compression ignition process. In some embodiments, the butterfly valve is more open at higher RPMs and more closed at lower RPMs. In addition to the fact that the butterfly exhaust valve, a concept of the present invention, alone or in combination with other members, can be utilized with any of the engine embodiments herein, it does not utilize multiphase dynamic compression ignition combustion. It will be appreciated that this is also true with respect to other two cycles, four cycles or other engine types of the prior art found afterwards, such as engines.

나타나 있지는 않지만, 본 발명의 컨셉인 다양한 실시예들은 챔버에 걸쳐 원하는 균질의 공기/연료/EGR 혼합기를 제공하도록 연소실 주위의 다양한 위치들에 위치되어 있는 연료 분사장치를 포함한다. 일부 실시예들에서, 분사장치들은 연소실 속으로 연료/공기의 원하는 혼합기를 제공하도록 단일 사이클 내에서의 상이한 다중 크랭크 각도들 그리고/또는 변하는 크랭크 각도들을 포함하여 변하는 각도와 배향으로 위치되어 있다. 일부 실시예들에서, 어떠한 연료도 연소실 속으로 직접 분사되지는 않고, 그 대신 연료는 (예컨대 흡기 밸브(들)를 통해 연소실로 들어가기에 앞서) 예비 흡기 영역 안에서 공기 속으로 혼합된다. 다양한 실시예들에서, 공기-연료 혼합기는 고압 또는 저압 포트, (공기/연료 및/또는 EGR 혼합의 더욱 양호한 분무화(atomization)를 지원하는 스로틀 바디 속으로 연결되어 있는 상류 직선형 EGR 및/또는 하류 연료 분사를 포함하는) 스로틀 바디, 시퀀셜, 지원형 포트, 직접 분사 또는 간접 분사, 또는 그 임의의 조합을 통해서 달성된다. 또 다른 실시예들에서, 카뷰레터(들)은 공기-연료 혼합기 또는 그 일부를 달성하는데 사용된다. 일부 실시예들에서, 일부 실시예들에서, 90 PSI 또는 더 높은 연료 압력이 우수한 분무화 능력을 가지는 미세한 미스트(mist)를 생성하도록 전기식 펌프나 기계식 펌프를 통해 생성되는 스로틀 바디를 위한 층상 구름형 분사(stratified cloud injection)가 활용된다. 다른 낮은 압력 분사 실시예들에서, 10 PSI 또는 더 높은 연료 압력이 활용된다. 일부 실시예들은 한개, 두개, 세개, 네개 등의 스로틀 고압 구름형 스로틀 바디를 포함한다. 고압은 HCCI를 위한 개선된 균질의 연료-혼합이라는 결과를 초래하도록 연료를 분무화한다. 일부 실시예들에서, 본 발명의 컨셉은 구름형 분사를 생성하도록 여러 노즐들을 통해서 고압 연료 분사를 활용한다. Although not shown, various embodiments that are inventive concepts include fuel injectors located at various locations around the combustion chamber to provide a desired homogeneous air / fuel / EGR mixer throughout the chamber. In some embodiments, the injectors are positioned at varying angles and orientations, including different multiple crank angles and / or varying crank angles within a single cycle to provide a desired mixer of fuel / air into the combustion chamber. In some embodiments, no fuel is injected directly into the combustion chamber, but instead the fuel is mixed into the air in the preliminary intake zone (eg prior to entering the combustion chamber through the intake valve (s)). In various embodiments, the air-fuel mixer is a high pressure or low pressure port, an upstream straight EGR and / or downstream connected into a throttle body that supports better atomization of air / fuel and / or EGR mixing. Through a throttle body (including fuel injection), sequential, assisted port, direct injection or indirect injection, or any combination thereof. In still other embodiments, the carburettor (s) is used to achieve an air-fuel mixer or part thereof. In some embodiments, in some embodiments, a layered cloud for a throttle body generated through an electric pump or a mechanical pump such that 90 PSI or higher fuel pressure produces a fine mist with good atomization capability. Straightened cloud injection is utilized. In other low pressure injection embodiments, 10 PSI or higher fuel pressure is utilized. Some embodiments include one, two, three, four, throttle high pressure rolling throttle bodies. High pressure atomizes the fuel to result in improved homogeneous fuel-mixing for HCCI. In some embodiments, the concept of the present invention utilizes high pressure fuel injection through several nozzles to produce rolling injection.

일부 실시예들에서, 표준 스로틀 제어는 엔진의 흡기 가스들을 제어하도록 활용된다. 일부 실시예들에서, 버터플라이 스로틀 제어는 흡기 가스들을 제한하도록 활용된다. 일부 실시예들에서, 엔진 흡기로 들어가는 공기/연료의 양을 제어하도록 조정가능한 린(lean)/리치(rich) 기능을 가지는 버터플라이 어셈블리 및/또는 카뷰레이터가 있는 스로틀 바디가 활용된다. 일부 실시예들에서, 전자식 제어는 임의의 주어진 시간에 흡기 안에서 연료의 양을 제어하면서 린/리치 기능을 제어하도록 강화 바늘(enrichment needle)과 관련하여 활용된다. 일부 실시예들에서, 린/리치 기능의 전자식 제어는 카뷰레이터의 일부이다. 일부 실시예들에서, 카뷰레이터는 흡기 가스들의 스로틀 제어를 포함한다.In some embodiments, standard throttle control is utilized to control the intake gases of the engine. In some embodiments, butterfly throttle control is utilized to limit intake gases. In some embodiments, a throttle body with a butterfly assembly and / or carburator with a lean / rich function that is adjustable to control the amount of air / fuel entering the engine intake is utilized. In some embodiments, electronic control is utilized in connection with an enrichment needle to control the lean / rich function while controlling the amount of fuel in the intake at any given time. In some embodiments, the electronic control of the lean / rich function is part of the carburator. In some embodiments, the carbulator includes throttle control of intake gases.

일부 실시예들에서, 스파크 플러그(spark plug; 점화 플러그) 또는 글로 플러그(glow plug; 예열 플러그)는 점화(착화)에 도움을 주기 위해서 활용된다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 스파크 플러그는 낮은 온도, 낮은 RPM 또는 엔진 시동 상황들에서 활용된다. 스파크 플러그(들)의 각도와 위치는 엔진의 원하는 성능에 기초하여 변한다. 일부 실시예들에서, 스파크 플러그(들)는 흡기 밸브들과의 간섭을 방지하도록 피스톤에 대해 45 도 각도로 포지셔닝되어 있다. 일부 실시예들에서, 스파크 플러그들은 1차 챔버 안에 위치되어 있다. 일부 실시예들에서, 스파크 플러그들은 2차 챔버(3차 등) 안에 위치되어 있다. 일부 실시예들에서, 스파크 플러그들은 1차 챔버와 2차 챔버 양자 모두 안에 위치되어 있다. 본 발명의 다양한 실시예들에서, 하나 이상의 스파크 플러그 또는 글로 플러그는 헤드의 벽을 통해 하나 이상의 챔버 속으로 뻗어 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 스파크 플러그와 글로 플러그는 단일의 압축 챔버 속으로 뻗어 있다. In some embodiments, a spark plug or glow plug is used to aid in ignition. For example, in some embodiments a spark plug is utilized in low temperature, low RPM or engine start situations. The angle and position of the spark plug (s) will vary based on the desired performance of the engine. In some embodiments, the spark plug (s) are positioned at a 45 degree angle to the piston to prevent interference with the intake valves. In some embodiments, the spark plugs are located in the primary chamber. In some embodiments, the spark plugs are located in a secondary chamber (tertiary, etc.). In some embodiments, the spark plugs are located in both the primary chamber and the secondary chamber. In various embodiments of the present invention, one or more spark plugs or glow plugs extend through the wall of the head into one or more chambers. In some embodiments, one or more spark plugs and glow plugs extend into a single compression chamber.

본 발명의 컨셉인 일부 실시예들은 상술되어 있는 것과 유사한 방식으로 "사이어미즈 실린더" 내연 기관에서 다중-위상 압축 착화를 달성하기 위한 장치, 시스템, 및 방법을 구비한다. 일부 실시예들에서, 본 발명의 컨셉은, 엔진의 연소실을 더 작은 다중 챔버들(예컨대 1차 챔버 및 적어도 2차 챔버뿐만 아니라 가능하게는 3차 또는 그 이상의 순차적인 챔버들)로 물리적으로 분리하도록 실린더 헤드 안에서 중심 리세스와 들어맞는 대체로 중심 돌출부를 포함하는 단차형 피스톤을 포함한다. 일부 실시예들에서, 단차형 피스톤이 연소실을 다중 챔버들로 물리적으로 분리하지만, 별개의 챔버들은 서로로부터 떨어져 물리적으로 밀봉되지는 않고, 이는 그 사이에서 유체 연통을 허용한다. 이러한 일부 실시예들에서, 연소실 사이의 유체 연통은 1차 및 2차(뿐만 아니라 3차 등등) 연소실들/착화원들 사이에 일정한 유체 연통이 있는 다중위상 동역학적 압축 착화 연소 과정을 통해 제어된다. 이러한 실시예들에서, 다중위상 동역학적 과정은 균질의 공기-연료 혼합물을 생성하는데 도움을 주고, (예컨대 1차, 2차 등을 포함하여 전체 연소실에 걸쳐) 완전 착화가 일어나기 전에 피스톤이 상사점을 지나 움직이는 것을 허용하도록 착화를 늦춘다. Some embodiments, which are concepts of the present invention, include an apparatus, system, and method for achieving multi-phase compression ignition in a "cylinder cylinder" internal combustion engine in a manner similar to that described above. In some embodiments, the concept of the present invention physically separates a combustion chamber of an engine into smaller multiple chambers (eg, primary and at least secondary chambers as well as possibly tertiary or more sequential chambers). And a stepped piston including a generally central projection to fit the central recess in the cylinder head. In some embodiments, the stepped piston physically separates the combustion chamber into multiple chambers, but the separate chambers are not physically sealed away from each other, which allows fluid communication therebetween. In some such embodiments, fluid communication between the combustion chambers is controlled through a multiphase kinetic compression ignition combustion process with constant fluid communication between the primary and secondary (as well as tertiary, etc.) combustion chambers / ignition sources. . In these embodiments, the multiphase kinetic process helps to produce a homogeneous air-fuel mixture, and the piston top dead center before complete ignition occurs (eg, throughout the entire combustion chamber, including primary, secondary, etc.). Slows ignition to allow movement past.

전술한 대상과 다른 대상은 본 발명을 설명하도록 의도된 것이지 제한하는 것을 의미하는 것은 아니다. 본 발명의 컨셉인 가능성있는 많은 실시예들은 다음에 오는 명세서와 그 일부를 구비하는 첨부의 도면들을 보아 행해질 수 있고, 즉시 분명할 것이다. 본 발명의 컨셉인 다양한 부재(feature)들과 부조합(subcombination)들은 다른 부재들과 부조합들과 관계없이 채택될 수 있다. 이러한 발명의 컨셉인 다른 대상과 이점은 첨부의 도면들과 관련하여 볼때 다음에 오는 발명의 설명으로부터 자명할 수 있으며, 여기에서 도시와 예시, 본 발명의 컨셉인 실시예와 그 다양한 부재들에 의하여 설명되어 있다. The foregoing and other objects are intended to illustrate the invention but not to limit it. Many possible embodiments that are the concept of the present invention may be made in view of the following specification and the accompanying drawings, which are incorporated in part, and will be readily apparent. Various features and subcombinations that are the concept of the present invention may be employed regardless of other members and subcombinations. Other objects and advantages of this inventive concept may be apparent from the following description of the invention when viewed in conjunction with the accompanying drawings, in which examples and various members thereof are shown by way of illustration and illustration, embodiments of the inventive concept. It is explained.

출원인이 원리들을 적용하는 것을 고려하고 있는 최적의 형태를 설명하는 본 발명의 컨셉인 바람직한 실시예는 다음의 발명의 설명에 설명되어 있고, 도면에 나타나 있다.
도 1에는 종래 기술의 멀티-존 연소실 압축 착화 엔진의 단면도가 나타나 있다.
도 2 내지 도 8에는 도 1에 있는 종래 기술 엔진에서의 연소에 관한 다중 위상들이 도시되어 있다.
도 9에는 예시적 발명의 컨셉인 실시예의 멀티-존 연소실 압축 착화 엔진의 단면도가 나타나 있다. 도 9에서, 연소실이 분리되어 있지 않도록 피스톤은 포지셔닝되어 있다. 환언하자면, 1차 및 2차(그리고 임의의 순차적인) 연소실들은 모두 서로 완전한 유체 연통 상태에 있다.
도 10에는 도 9에 있는 엔진의 단면도가 나타나 있으며, 연소실이 1차 연소실과 2차 연소실로 분리되어 있도록 피스톤은 포지셔닝되어 있다.
도 11은 도 9의 절단 라인 11-11을 따라 절단된, 도 9와 도 10에 있는 피스톤을 위에서 바라본 단면도이다.
도 12는 도 9의 절단 라인 12-12를 따라 절단된, 도 9와 도 10에 있는 피스톤을 바닥에서 바라본 단면도이다.
도 13에는 예시적 발명의 컨셉인 다른 실시예의 멀티-존 연소실 압축 착화 엔진의 단면도가 나타나 있다. 도 13에서, 연소실이 분리되어 있지 않도록 피스톤은 포지셔닝되어 있다. 환언하자면, 1차 및 2차(및 임의의 순차적인) 연소실들은 모두 서로 완전한 유체 연통 상태에 있다. 게다가, 도 13에서, 포트들은 다중위상 동역학적 압축 착화 연소를 제공하기 위해서 피스톤 안에 포함되어 있다. 추가로, 포트들은, 자발화 전, 후 그리고/또는 그때 연소실(들) 내부에 스핀을 생성함으로써 균질의 공기-연료 혼합기를 생성하는데 도움을 주도록 헤드 안에 포함되어 있다.
도 14에는 도 13에 있는 엔진의 단면도가 나타나 있으며, 연소실이 1차 연소실과 2차 연소실로 분리되어 있도록 피스톤은 포지셔닝되어 있다.
도 15는 도 13의 절단 라인 19-19를 따라 절단된, 도 13과 도 14에 있는 피스톤을 위에서 바라본 단면도이다.
도 16은 도 13의 절단 라인 18-18을 따라 절단된, 도 13과 도 14에 있는 헤드를 바닥에서 바라본 단면도이다.
도 17에는 도 9와 도 10에 있는 엔진의 대체 실시예에 관한 단면도가 나타나 있으며, 연소실이 1차 연소실과 2차 연소실로 분리되어 있도록 피스톤은 포지셔닝되어 있다.
도 18a, 도 18b 및 도 18c에는 본 발명의 컨셉인 실시예의 다단계 분사장치를 바라본 대표적인 단면도가 나타나 있다.
도 19a에는 본 발명의 컨셉인 2 사이클 엔진의 실시예가 나타나 있으며, 여기에서 피스톤은 배기 밸브와 흡기 밸브로서 기능하고, 압축 착화에 도움을 주도록 연소실 안쪽에 배기 가스와 열을 가두기 위해서 배기 유출구 내부에 버터플라이 밸브를 추가로 포함한다. 도 19b와 도 19c에는, 압축 착화에 도움을 주도록 연소실 안쪽에 배기 가스와 열을 가두기 위해서 배기 유출구 내부에 버터플라이 밸브를 포함하는 본 발명의 컨셉인 엔진들에 관한 다른 실시예들이 나타나 있다.
도 20에는 3 실린더 사이어미즈 실린더 엔진의 대표적인 평면도가 나타나 있고, 본 발명의 컨셉인 실시예에 관한 실린더와 밸브 배열이 도시되어 있다.
도 21에는 도 20에 있는 엔진의 정면 단면도가 나타나 있다.
도 22에는 본 발명의 컨셉인 다중 돌출부들을 포함하는 3 실린더 사이어미즈 실린더 엔진의 다른 실시예의 대표적인 평면도가 나타나 있다.
도 23에는 예시적 발명의 컨셉인 플랫헤드(flathead)(또는 사이드 밸브) 엔진의 멀티-존 연소실 압축 착화 엔진의 단면도가 나타나 있다.
도 24에는 도 23의 절단 라인 24-24를 따라 절단된, 도 23에 있는 엔진의 엔진 블록의 단면도가 나타나 있다.
도 25에는 도 23의 절단 라인 25-25를 따라 절단된, 도 23에 있는 엔진의 실린더 헤드의 단면도가 나타나 있다.
도 26에는 피스톤의 양쪽 측면 상의 원호를 따라 포지셔닝된 6개의 사이드 밸브들을 가지는 엔진 블록의 실시예의 평면도이다.
도 27은 도 26에 있는 엔진 블록과 연계되어 있는 헤드의 저면도이며, 헤드는 밸브들을 엔진 블록의 연소실에 연결하는 통로(corridor)를 생성하는 리세스가 정의되어 있다.
도 28에는 피스톤의 한쪽 측면 상의 원호를 따라 포지셔닝되어 있는 3개의 사이드 밸브들을 가지는 엔진 블록의 실시예의 평면도가 나타나 있다.
도 29는 도 28에 있는 엔진 블록과 연계되어 있는 헤드의 저면도이며, 헤드는 밸브들을 엔진 블록의 연소실에 연결하는 통로를 생성하는 리세스가 정의되어 있다.
도 30은 도 26에 있는 실시예와 유사한 엔진 블록의 실시예의 평면도이며, 각각의 세트를 이루는 밸브들은 피스톤의 양쪽 측면을 따르는 직선을 따라 포지셔닝되어 있다.
도 31은 도 28에 있는 실시예와 유사한 엔진 블록의 실시예의 평면도이며, 밸브들은 피스톤의 한쪽 측면을 따르는 직선을 따라 포지셔닝되어 있다.
도 32에는 서로에 대해 인접하여 포지셔닝되어 있는 제 1 피스톤과 제 2 피스톤을 가지는 엔진 블록의 실시예의 평면도가 나타나 있다.
도 33은 도 32와 도 34에 있는 엔진 블록과 연계되어 있는 헤드의 저면도이며, 헤드는 각각의 피스톤과 연계되어 있는 리세스가 정의되어 있고, 각각의 리세스는 엔진 블록의 개개의 연소실이 있는 각각의 세트를 이루는 밸브들을 연결하는 통로를 생성한다.
도 34는 도 32에 있는 실시예와 유사한 엔진 블록의 실시예의 평면도이며, 각각의 세트를 이루는 밸브들은 개개의 피스톤들의 개개의 측면들을 따르는 직선을 따라 포지셔닝되어 있다.
도 35는 도 32와 도 34에 있는 엔진 블록과 연계되어 있는 헤드의 저면도이며, 헤드는 각각의 세트를 이루는 밸브들을 엔진 블록의 개개의 연소실과 연결하는 통로, 및 연소실들을 서로 연결하는 리세스를 생성하기 위한 각각의 피스톤과 연계되어 있는 리세스가 정의되어 있다.
도 36에는 제 1 피스톤과 제 2 피스톤을 가지는 엔진 블록의 실시예의 평면도가 나타나 있다.
도 37은 도 36, 도 38, 도 39 및 도 40에 있는 엔진 블록과 연계되어 있는 헤드의 저면도이며, 헤드는 개개의 제 1 세트와 제 2 세트를 이루는 밸브들을 엔진 블록의 개개의 제 1 연소실 및 제 2 연소실과 연결하는 제 1 통로와 제 2 통로를 생성하는 제 1 리세스와 제 2 리세스, 및 제 3 세트를 이루는 밸브들을 각각의 제 1 연소실과 제 2 연소실에 연결하는 제 3 리세스가 정의되어 있다. 다른 실시예들이 상이한 리세스 구성들을 포함한다는 점을 알 수 있을 것이다.
도 38은 도 36에 있는 실시예와 유사한 엔진 블록의 실시예의 평면도이며, 제 3 세트를 이루는 밸브들 중 2개의 밸브들은 제 1 피스톤과 연계되어 있는 제 1 원호를 따라 포지셔닝되어 있고, 2개의 밸브들은 제 2 피스톤과 연계되어 있는 제 2 원호를 따라 포지셔닝되어 있고, 중심 밸브는 각각의 제 1 원호와 제 2 원호의 교차 지점에 포지셔닝되어 있다.
도 39는 도 36에 있는 실시예와 유사한 엔진 블록의 실시예의 평면도이며, 제 3 세트를 이루는 밸브들 중 2개의 밸브들은 제 2 피스톤과 연계되어 있는 제 2 원호를 따라 포지셔닝되어 있고, 2개의 밸브들은 제 1 피스톤과 연계되어 있는 제 1 원호를 따라 포지셔닝되어 있고, 중심 밸브는 각각의 제 1 원호와 제 2 원호의 교차 지점에 포지셔닝되어 있다.
도 40은 도 40에 있는 실시예와 유사한 엔진 블록의 실시예의 평면도이며, 제 3 세트를 이루는 밸브들의 중심 밸브는 제거되어 있다.
도 41은 도 40에 있는 엔진 블록과 연계되어 있는 헤드의 저면도이며, 헤드는 개개의 제 1 세트 및 제 2 세트를 이루는 밸브들을 엔진 블록의 개개의 연소실과 연결하는 개개의 제 1 통로와 제 2 통로를 생성하는 제 1 리세스와 제 2 리세스가 정의되어 있다. 헤드는 제 3 세트를 이루는 밸브들 중 제 1 밸브와 제 1 연소실을 연결하는 제 3 리세스, 및 제 3 세트를 이루는 밸브들 중 제 2 밸브와 제 2 연소실을 연결하는 제 4 리세스가 추가로 정의되어 있다.
도 42에는 엔진 크랭크와 일직선으로 포지셔닝되어 있는 2개의 사이드 밸브들을 가지는 엔진 블록의 실시예의 평면도가 나타나 있다.
도 43은 도 42에 있는 엔진 블록과 연계되어 있는 헤드의 저면도이며, 헤드는 밸브들을 엔진 블록의 연소실에 연결하는 통로를 생성하는 리세스가 정의되어 있다.
도 44에는 엔진 크랭크와 일직선으로 포지셔닝되어 있는 2개의 사이드 밸브들을 가지는 엔진 블록의 실시예의 평면도가 나타나 있다.
도 45는 도 44에 있는 엔진 블록과 연계되어 있는 헤드의 저면도이며, 헤드는 밸브들을 엔진 블록의 연소실에 연결하는 통로를 생성하는 리세스가 정의되어 있다.
도 46에는 엔진 크랭크와 일직선으로 포지셔닝되어 있는 2개의 사이드 밸브들을 가지는 엔진 블록의 실시예의 평면도가 나타나 있다.
도 47은 도 46에 있는 엔진 블록과 연계되어 있는 헤드의 저면도이며, 헤드는 밸브들을 엔진 블록의 연소실에 연결하는 통로를 생성하는 리세스가 정의되어 있다.
도 48에는 엔진 크랭크와 일직선으로 포지셔닝되어 있는 2개의 사이드 밸브들을 가지는 엔진 블록의 실시예의 평면도가 나타나 있다.
도 49는 도 48에 있는 엔진 블록과 연계되어 있는 헤드의 저면도이며, 헤드는 밸브들을 엔진 블록의 연소실에 연결하는 통로를 생성하는 리세스가 정의되어 있다.
도 50에는 실린더의 각각의 측면 상에 2개의 엔진 크랭크와 일직선으로 포지셔닝되어 있는 4개의 사이드 밸브들을 가지는 엔진 블록의 실시예의 평면도가 나타나 있다.
도 51은 도 50에 있는 엔진 블록과 연계되어 있는 헤드의 저면도이며, 헤드는 밸브들을 엔진 블록의 연소실에 연결하는 통로를 생성하는 리세스가 정의되어 있다.
도 52에는 실린더의 각각의 측면 상에 2개의 엔진 크랭크와 일직선으로 포지셔닝되어 있는 4개의 사이드 밸브들을 가지는 엔진 블록의 실시예의 평면도가 나타나 있다.
도 53은 도 52에 있는 엔진 블록과 연계되어 있는 헤드의 저면도이며, 헤드는 밸브들을 엔진 블록의 연소실에 연결하는 통로를 생성하는 리세스가 정의되어 있다.
도 54에는 실린더의 각각의 측면 상에 2개의 엔진 크랭크와 일직선으로 포지셔닝되어 있는 4개의 사이드 밸브들을 가지는 엔진 블록의 실시예의 평면도가 나타나 있다.
도 55는 도 54에 있는 엔진 블록과 연계되어 있는 헤드의 저면도이며, 헤드는 밸브들을 엔진 블록의 연소실에 연결하는 통로를 생성하는 리세스가 정의되어 있다.
도 56에는 실린더의 각각의 측면 상에 2개의 엔진 크랭크와 일직선으로 포지셔닝되어 있는 4개의 사이드 밸브들을 가지는 엔진 블록의 실시예의 평면도가 도시되어 있다.
도 57은 도 56에 있는 엔진 블록과 연계되어 있는 헤드의 저면도이며, 헤드는 밸브들을 엔진 블록의 연소실에 연결하는 통로를 생성하는 리세스가 정의되어 있다.
도 58에는 본 발명의 엔진, 상사점에 있는 것으로 나타나 있는 엔진의 피스톤, 및 제 1 위치에 있는 것으로 나타나 있는 엔진의 가변 압축비 피스톤의 대표 단면도가 나타나 있다.
도 59에는 도 58의 단면도가 나타나 있으며, 가변 압축비 피스톤은 중간 위치에 있는 것으로 나타나 있다.
도 60에는 도 58의 단면도가 나타나 있으며, 가변 압축비 피스톤은 제 2 위치에 있는 것으로 나타나 있다.
도 61에는 도 58의 단면도가 나타나 있으며, 피스톤은 상사점으로부터 변위되어 있는 것으로 나타나 있다.
The preferred embodiment, which is a concept of the present invention that describes the best mode for which the applicant is considering applying the principles, is illustrated in the following description of the invention and shown in the drawings.
1 shows a cross-sectional view of a multi-zone combustion chamber compression ignition engine of the prior art.
2-8 show multiple phases of combustion in the prior art engine in FIG. 1.
9 is a cross-sectional view of a multi-zone combustion chamber compression ignition engine of an embodiment, which is an exemplary inventive concept. In Fig. 9, the piston is positioned so that the combustion chamber is not separated. In other words, the primary and secondary (and any sequential) combustion chambers are both in complete fluid communication with each other.
10 shows a cross-sectional view of the engine in FIG. 9, with the piston positioned so that the combustion chamber is separated into a primary combustion chamber and a secondary combustion chamber.
FIG. 11 is a cross sectional view from above of the piston in FIGS. 9 and 10 taken along cutting line 11-11 of FIG. 9;
FIG. 12 is a bottom cross-sectional view of the piston in FIGS. 9 and 10 taken along cutting line 12-12 of FIG. 9.
13 is a cross-sectional view of another embodiment of a multi-zone combustion chamber compression ignition engine that is an exemplary inventive concept. In Fig. 13, the piston is positioned so that the combustion chamber is not separated. In other words, both the primary and secondary (and any sequential) combustion chambers are in complete fluid communication with one another. In addition, in FIG. 13, ports are included in the piston to provide multiphase dynamic compression ignition combustion. In addition, ports are included in the head to help create a homogeneous air-fuel mixer by creating a spin before, after, and / or then inside the combustion chamber (s).
FIG. 14 shows a cross-sectional view of the engine in FIG. 13, with the piston positioned so that the combustion chamber is separated into a primary combustion chamber and a secondary combustion chamber.
FIG. 15 is a sectional view from above of the piston in FIGS. 13 and 14, cut along cutting line 19-19 of FIG. 13.
FIG. 16 is a bottom cross-sectional view of the head in FIGS. 13 and 14, taken along cutting line 18-18 of FIG. 13.
17 shows a cross section of an alternative embodiment of the engine in FIGS. 9 and 10, with the piston positioned so that the combustion chamber is separated into a primary combustion chamber and a secondary combustion chamber.
18A, 18B and 18C show representative cross-sectional views of a multi-stage injector of an embodiment that is a concept of the present invention.
19A shows an embodiment of a two cycle engine that is a concept of the present invention, wherein the piston functions as an exhaust valve and an intake valve, and inside the exhaust outlet to trap exhaust gas and heat inside the combustion chamber to assist compression ignition. It further comprises a butterfly valve. 19B and 19C show other embodiments of the inventive engines that include a butterfly valve inside the exhaust outlet to trap exhaust and heat inside the combustion chamber to aid compression ignition.
20 shows a representative plan view of a three-cylinder cylinder cylinder engine, showing a cylinder and valve arrangement according to an embodiment of the present invention.
FIG. 21 shows a front sectional view of the engine in FIG. 20.
Figure 22 shows a representative plan view of another embodiment of a three-cylinder cylinder cylinder engine including multiple protrusions that is a concept of the present invention.
Figure 23 shows a cross-sectional view of a multi-zone combustion chamber compression ignition engine of a flathead (or side valve) engine, which is an exemplary inventive concept.
FIG. 24 shows a cross-sectional view of the engine block of the engine in FIG. 23, cut along cutting line 24-24 of FIG. 23.
FIG. 25 shows a cross-sectional view of the cylinder head of the engine in FIG. 23, cut along cutting line 25-25 of FIG. 23.
26 is a plan view of an embodiment of an engine block having six side valves positioned along an arc on both sides of the piston.
FIG. 27 is a bottom view of the head associated with the engine block in FIG. 26, with the head defining a recess for creating a corridor connecting the valves to the combustion chamber of the engine block.
28 shows a top view of an embodiment of an engine block having three side valves positioned along an arc on one side of a piston.
FIG. 29 is a bottom view of the head associated with the engine block in FIG. 28, with the head defining a recess creating a passageway connecting the valves to the combustion chamber of the engine block.
FIG. 30 is a top view of an embodiment of an engine block similar to the embodiment in FIG. 26, with each set of valves positioned along a straight line along both sides of the piston.
FIG. 31 is a plan view of an embodiment of an engine block similar to the embodiment in FIG. 28, wherein the valves are positioned along a straight line along one side of the piston.
FIG. 32 shows a plan view of an embodiment of an engine block having a first piston and a second piston positioned adjacent to each other.
FIG. 33 is a bottom view of the head associated with the engine block in FIGS. 32 and 34, the head defining a recess associated with each piston, each recess being a separate combustion chamber of the engine block. Create a passageway connecting the valves that make up each set.
FIG. 34 is a plan view of an embodiment of an engine block similar to the embodiment in FIG. 32, wherein each set of valves is positioned along a straight line along the individual sides of the individual pistons.
FIG. 35 is a bottom view of the head associated with the engine block in FIGS. 32 and 34, the head being a passage connecting each set of valves with an individual combustion chamber of the engine block, and a recess connecting the combustion chambers with each other; A recess is defined that is associated with each piston to create the.
36 shows a plan view of an embodiment of an engine block having a first piston and a second piston.
FIG. 37 is a bottom view of the head associated with the engine block in FIGS. 36, 38, 39, and 40, the head having a respective first set and a second set of valves comprising individual first of the engine block; A first passage connecting the combustion chamber and the second combustion chamber, a first recess and a second recess creating the second passage, and a third set of valves connecting the respective first combustion chamber and the second combustion chamber; Set is defined. It will be appreciated that other embodiments include different recess configurations.
FIG. 38 is a plan view of an embodiment of an engine block similar to the embodiment in FIG. 36, wherein two of the valves of the third set are positioned along a first arc associated with the first piston, and the two valves Are positioned along a second arc associated with the second piston, and the central valve is positioned at the intersection of each of the first and second arcs.
FIG. 39 is a plan view of an embodiment of an engine block similar to the embodiment in FIG. 36, wherein two of the valves of the third set are positioned along a second arc associated with the second piston, and the two valves Are positioned along a first arc associated with the first piston and the center valve is positioned at the intersection of each of the first and second arcs.
40 is a plan view of an embodiment of an engine block similar to the embodiment in FIG. 40, with the center valve of the valves making up the third set removed.
FIG. 41 is a bottom view of the head associated with the engine block in FIG. 40, wherein the head includes individual first passages and first connecting the first and second sets of valves with individual combustion chambers of the engine block. First and second recesses are defined which create two passages. The head has a third recess connecting the first combustion chamber and the first combustion chamber of the third set and a fourth recess connecting the second valve and the second combustion chamber of the third set of valves. It is defined as
42 shows a plan view of an embodiment of an engine block having two side valves positioned in line with the engine crank.
FIG. 43 is a bottom view of the head associated with the engine block in FIG. 42, with the head defining a recess creating a passageway connecting the valves to the combustion chamber of the engine block.
FIG. 44 shows a top view of an embodiment of an engine block having two side valves positioned in line with the engine crank.
FIG. 45 is a bottom view of the head associated with the engine block in FIG. 44, with the head defining a recess creating a passageway connecting the valves to the combustion chamber of the engine block.
46 shows a top view of an embodiment of an engine block having two side valves positioned in line with the engine crank.
FIG. 47 is a bottom view of the head associated with the engine block in FIG. 46, with the head defining a recess creating a passageway connecting the valves to the combustion chamber of the engine block.
48 shows a top view of an embodiment of an engine block having two side valves positioned in line with the engine crank.
FIG. 49 is a bottom view of the head associated with the engine block in FIG. 48, with the head defining a recess creating a passageway connecting the valves to the combustion chamber of the engine block.
50 shows a plan view of an embodiment of an engine block having four side valves positioned in line with two engine cranks on each side of the cylinder.
FIG. 51 is a bottom view of the head associated with the engine block in FIG. 50, with the head defining a recess creating a passageway connecting the valves to the combustion chamber of the engine block.
FIG. 52 shows a top view of an embodiment of an engine block having four side valves positioned in line with two engine cranks on each side of the cylinder.
FIG. 53 is a bottom view of the head associated with the engine block in FIG. 52, with the head defining a recess creating a passageway connecting the valves to the combustion chamber of the engine block.
54 shows a top view of an embodiment of an engine block having four side valves positioned in line with two engine cranks on each side of the cylinder.
FIG. 55 is a bottom view of the head associated with the engine block in FIG. 54, with the head defining a recess creating a passageway connecting the valves to the combustion chamber of the engine block.
FIG. 56 shows a top view of an embodiment of an engine block having four side valves positioned in line with two engine cranks on each side of the cylinder.
FIG. 57 is a bottom view of the head associated with the engine block in FIG. 56, with the head defining a recess creating a passageway connecting the valves to the combustion chamber of the engine block.
58 shows a representative cross-sectional view of an engine of the present invention, a piston of an engine shown to be in top dead center, and a variable compression ratio piston of an engine shown to be in a first position.
Fig. 59 is a cross sectional view of Fig. 58, showing that the variable compression ratio piston is in an intermediate position.
FIG. 60 shows a cross sectional view of FIG. 58, with the variable compression ratio piston being in the second position.
Fig. 61 is a cross sectional view of Fig. 58 and shows that the piston is displaced from top dead center.

요구되는 바와 같이, 본 발명의 컨셉인 상세한 실시예들이 본 명세서에 개시되어 있다. 그러나, 개시된 실시예들이 다양한 형태들로 구체화될 수 있는 발명의 컨셉인 원리들의 예시적인 것일 뿐이라는 점을 이해할 수 있다. 따라서, 본 명세서에 개시되어 있는 특정 구조적 세부사항과 기능적 세부사항은 제한하는 것으로 해석되어서는 안되고, 단지 청구항들을 위한 기초사항으로 해석되어야 할 뿐만 아니라, 본 발명의 컨셉을 사실상 임의의 적합하게 상세한 구조로 다양하게 채택하도록 당해 기술분야에서의 통상의 기술자를 교시하기 위한 대표적인 기초사항으로 해석되어야 한다. As required, detailed embodiments that are inventive concepts are disclosed herein. However, it is to be understood that the disclosed embodiments are merely illustrative of the principles that are inventive concepts that can be embodied in various forms. Accordingly, the specific structural details and functional details disclosed herein are not to be construed as limiting, but only as a basis for the claims, as well as in fact any suitably detailed structure of the concept of the invention. It should be construed as a representative basis for teaching one of ordinary skill in the art to variously adopt the present invention.

도 9 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 컨셉인 예시적인 실시예는, 피스톤이 정상 포지션과 바닥 포지션 사이에서 움직일 수 있도록 실린더(300)의 보어 내부에서 축방향으로 왕복운동하게 구성되어 있는 피스톤(100)을 포함한다. 피스톤이 정상 포지션에 있는 경우 피스톤의 정상 표면이 헤드의 바닥 표면에 가까이 근접해 있도록, 헤드(500)는 실린더의 정상에 결합되어 있다. 일부 실시예들에서, 헤드의 바닥 표면과 피스톤의 정상 표면은, 피스톤이 정상 포지션에 있는 경우 피스톤의 정상 표면이 헤드와 피스톤 사이에 포지셔닝되어 있는 하나 이상의 빈공간들의 특정 부피를 정의하도록 구성되어 있다. 9-12, an exemplary embodiment of the present invention is a piston configured to axially reciprocate inside a bore of a cylinder 300 such that the piston can move between a normal position and a bottom position. 100. When the piston is in the normal position, the head 500 is coupled to the top of the cylinder so that the top surface of the piston is close to the bottom surface of the head. In some embodiments, the bottom surface of the head and the top surface of the piston are configured to define a specific volume of one or more voids in which the top surface of the piston is positioned between the head and the piston when the piston is in the normal position. .

일부 실시예들에서, 피스톤의 정상 표면이 부분적으로는 피스톤의 본체의 정상 표면에 의해 정의되고 부분적으로는 돌출부의 정상 표면에 의해 정의되도록, 대체로 중심 돌출부(110)는 피스톤의 본체의 정상으로부터 뻗어 있다. 이러한 일부 실시예들에서, 실린더 헤드(500)는, 돌출부가 맞물린 구성으로 되어 있는 경우 피스톤의 돌출부(110)를 들어맞게 수용하도록 구성되어 있는 대체로 중심 리세스(510)를 포함한다. 피스톤의 중심 돌출부(110)는 초기 맞물림 구성과 완전 맞물림 구성 사이에서 움직임에 따라 헤드의 중심 리세스(510) 안에서 슬라이딩가능하게 수용되도록 되어 있으며, 돌출부의 완전 맞물림 구성은 피스톤의 정상 포지션과 일치한다. 피스톤이 바닥 포지션으로부터 종종 상사점으로 지칭되는 정상 포지션을 향하여 움직임에 따라, 피스톤의 중심 돌출부(110)는 맞물림해제된 구성으로부터 초기 맞물린 구성으로 움직이는데, 초기 맞물린 구성은 헤드의 리세스에 의해 우선 수용되는 피스톤의 돌출부와 일치한다. 피스톤이 정상 포지션을 향하여 계속해서 움직임에 따라, 돌출부는 헤드의 중심 리세스(510) 속으로 슬라이딩하고, 1차 연소실(600)과 2차 연소실(700)을 생성한다. 1차 연소실(600)은 리세스의 정상 표면과 돌출부의 정상 표면 사이의 빈공간에 의해 정의된다. 2차 연소실(700)은 헤드의 바닥 표면과 피스톤의 본체의 정상 표면 사이의 하나 이상의 빈공간에 의해 정의된다. In some embodiments, generally the central protrusion 110 extends from the top of the body of the piston such that the top surface of the piston is partly defined by the top surface of the body of the piston and partly by the top surface of the protrusion. have. In some such embodiments, the cylinder head 500 includes a generally central recess 510 that is configured to fit the protrusion 110 of the piston when the protrusion is in engagement configuration. The central protrusion 110 of the piston is adapted to be slidably received in the center recess 510 of the head as it moves between the initial and full engagement configuration, the full engagement configuration of the protrusion coincides with the normal position of the piston. . As the piston moves from the bottom position towards the top position, often referred to as top dead center, the central protrusion 110 of the piston moves from the disengaged configuration to the initial engagement configuration, which is initially received by the recess of the head. Coincides with the protrusion of the piston being As the piston continues to move toward the normal position, the protrusion slides into the center recess 510 of the head, creating a primary combustion chamber 600 and a secondary combustion chamber 700. The primary combustion chamber 600 is defined by the void space between the top surface of the recess and the top surface of the protrusion. Secondary combustion chamber 700 is defined by one or more voids between the bottom surface of the head and the top surface of the body of the piston.

일부 실시예들에서, 1차 연소실(600)과 2차 연소실(700)의 개개의 부피들은 1차 연소실(600)의 압축비 및/또는 압력비가 2차 연소실(700)의 압축비 및/또는 압력비 보다 더 높도록 설계되어 있다(다른 실시예들에서는 그 반대의 경우도 그러함). 그러한 방식으로, 연료-공기 혼합기의 자발화는, 2차 연소실(700) 내부에서의 자발화라는 결과를 초래하지 않으면서 피스톤이 상사점에 도달할 때 또는 그 전에 또는 그 후에 1차 연소실(600) 안에서 획득될 수 있다. 피스톤이 정상 포지션으로부터 떨어져 움직임에 따라, 돌출부(110)는 맞물린 구성으로부터, 돌출부가 헤드의 리세스(510)로부터 변위되는 맞물림해제된 구성으로 움직이고, 이는 1차 연소실(600) 내부에서 연소에 의해 생성되는 압력이 2차 연소실(700) 속으로 팽창하는 것을 허용하고, 2차 연소실(700) 내부에서의 연소, 연소 착화 및/또는 착화를 개시한다. In some embodiments, the individual volumes of the primary combustion chamber 600 and the secondary combustion chamber 700 have a compression ratio and / or pressure ratio of the primary combustion chamber 600 that is greater than the compression ratio and / or pressure ratio of the secondary combustion chamber 700. Is designed to be higher (and vice versa in other embodiments). In that way, the spontaneous firing of the fuel-air mixer results in the primary combustion chamber 600 when or before or after the piston reaches top dead center, without causing the result of spontaneous combustion within the secondary combustion chamber 700. Can be obtained from As the piston moves away from the normal position, the protrusion 110 moves from the engaged configuration to the disengaged configuration where the protrusion is displaced from the recess 510 of the head, which is caused by combustion inside the primary combustion chamber 600. The resulting pressure allows for expansion into the secondary combustion chamber 700 and initiates combustion, combustion ignition and / or ignition within the secondary combustion chamber 700.

도 10을 참조하면, 일부 실시예들은, 돌출부가 맞물린 구성으로 되어 있는 경우 돌출부(110)의 외측 원주와 리세스(510)의 내측 벽 사이에 갭(800)을 정의한다. 이러한 일부 실시예들에서, 링과 같은 하나 이상의 갭 충진 메커니즘(gap-filling mechanism)은 유체가 갭(800)을 통해 유동하는 것을 방지하거나 이와 달리 억제하도록 돌출부(110)에 결합되어 있고 그리고/또는 리세스(510) 내부에 고정되어 있다. 이러한 일부 실시예들에서, 갭 충진 메커니즘은, 돌출부가 맞물린 구성으로 되어 있는 경우 1차 연소실(600)과 2차 연소실(700) 사이에 기밀 시일(air-tight seal)을 생성한다. 그러나, 다른 실시예들에서, 링(또는 다른 시일)과 같은 갭 충진 메커니즘은 활용되지 않는데, 이는 피스톤이 그 하향 행정에 있기 전에 피스톤이 정상 포지션에 있는 동안 2차 연소실(700) 내부에 착화를 생성하도록 충분한 압력이 갭(800)을 통해 빠져나가는 것을 허락하지 않는 상태에서 충분한 압력이 1차 연소실(600) 내부에 생성되는 것을 허용하도록 갭(800)의 크기가 설계되어 있기 때문이다. 일부 추가 실시예들에서, 아래에 설명되어 있는 바와 같이, 1차 챔버와 2차 챔버는 다중위상 동역학적 압축 착화 연소를 생성하는 목적을 위하여 서로 일정한 유체 연통 상태로 남아있다. 일부 실시예들에서, 갭(800)은 피스톤 행정(piston stroke; 피스톤 스트로크) 동안에는 언제나 1차 연소실과 2차 연소실 사이에 이러한 일정한 유체 연통을 제공하기에 충분하다. Referring to FIG. 10, some embodiments define a gap 800 between the outer circumference of the protrusion 110 and the inner wall of the recess 510 when the protrusion is in engagement configuration. In some such embodiments, one or more gap-filling mechanisms, such as rings, are coupled to the protrusion 110 to prevent or otherwise inhibit fluid from flowing through the gap 800. It is fixed inside the recess 510. In some such embodiments, the gap filling mechanism creates an air-tight seal between the primary combustion chamber 600 and the secondary combustion chamber 700 when the protrusions are in engagement configuration. However, in other embodiments, no gap filling mechanism such as a ring (or other seal) is utilized, which causes ignition inside the secondary combustion chamber 700 while the piston is in its normal position before the piston is in its downstroke. This is because the size of the gap 800 is designed to allow sufficient pressure to be generated inside the primary combustion chamber 600 without permitting sufficient pressure to escape through the gap 800. In some further embodiments, as described below, the primary chamber and the secondary chamber remain in constant fluid communication with each other for the purpose of producing multiphase dynamic compression ignition combustion. In some embodiments, the gap 800 is sufficient to provide such constant fluid communication between the primary combustion chamber and the secondary combustion chamber at all times during the piston stroke.

도 9와 도 10에 나타나 있는 바와 같이, 흡기 밸브(400)은 트랩 볼륨(및/또는 리치 에어 포켓, 및/또는 1차 챔버와 2차 챔버 사이의 불균형 연소)를 줄이는 것 및/또는 제거하는 것을 위해서, 그리고 전체 연소실(1차 챔버와 2차 챔버) 내부에 균질의 공기/연료/EGR 혼합을 보장하기 위해서 실린더 헤드의 리세스(510) 내부에 위치되어 있다. 다른 실시예들에서, 트랩 볼륨이 이와 달리 존재할 수 있는 다른 위치 및/또는 (2차 연소실에서와 같이) 공기/연료/EGR 혼합이 요구되는 다른 위치에 추가적인 흡기 밸브들이 포함되어 있다는 점을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 3차 이상의 연소실들이 있는 실시예들에서, 흡기 밸브들은 각각의 연소실 안에 포함되어 있다. 일부 실시예들에서, 흡기 밸브(400)(및/또는 다른 흡기 밸브들)이 트랩 볼륨을 제거하기 위해서 배기 행정의 적어도 일부 동안(그리고/또는 일부 실시예들에서는 폭발 행정 및/또는 압축 행정의 적어도 일부 동안) 개방된다는 점을 알 수 있을 것이다. 이러한 일부 실시예들에서, 밸브는 배기 행정의 정상에서 개방된다. 일부 실시예들에서, 도시되지 않은 배기 밸브들은 2차 연소실 내부에 위치되어 있다. 더욱 추가 실시예들에서, 배기 밸브들(미도시)은 트랩 볼륨을 제거하는데 도움이 되도록 리세스(510) 안에 포함되어 있고, 그리고/또는 연소실 내부의 다른 원하는 위치들에 포함되어 있다. 트랩 볼륨을 제거함으로써 본 발명의 컨셉이 동등한 공기/연료 및 배기 EGR, 탄화수소, 일산화탄소를 생성하는데 도움이 되고, 그리고 낮은 NOx 배기가스를 유지하는데 도움이 된다는 점을 알 수 있을 것이다. 본 발명의 컨셉은 상술된 로버트 쥬니어와 같이 종래 기술에 존재하지 않는 2 사이클 소기(scavenging)를 고려하고 있다. As shown in FIGS. 9 and 10, the intake valve 400 reduces and / or eliminates trap volume (and / or rich air pockets, and / or unbalanced combustion between the primary and secondary chambers). Is located inside the recess 510 of the cylinder head for this purpose and to ensure homogeneous air / fuel / EGR mixing inside the entire combustion chamber (primary and secondary chambers). In other embodiments, it can be seen that additional intake valves are included in other locations where trap volumes may otherwise be present and / or in other locations where air / fuel / EGR mixing is required (as in a secondary combustion chamber). There will be. For example, in embodiments where there are three or more combustion chambers, intake valves are included in each combustion chamber. In some embodiments, intake valve 400 (and / or other intake valves) may be used during at least a portion of the exhaust stroke (and / or in some embodiments of an explosion stroke and / or compression stroke) to remove the trap volume. Will be open during at least some). In some such embodiments, the valve is open at the top of the exhaust stroke. In some embodiments, unshown exhaust valves are located inside the secondary combustion chamber. In still further embodiments, exhaust valves (not shown) are included in recess 510 and / or in other desired locations within the combustion chamber to help remove the trap volume. It will be appreciated that by eliminating the trap volume, the concept of the present invention helps to produce equivalent air / fuel and exhaust EGR, hydrocarbons, carbon monoxide, and maintains low NOx emissions. The concept of the present invention contemplates two cycle scavenging that does not exist in the prior art, such as Robert Junior described above.

도 9와 도 10을 참조하면, 돌출부(110)가 피스톤(100)의 중심에 위치되어 있는 피스톤(100)의 설계는 리스트-핀(210)이 로드(200)를 (돌출부 때문에) 피스톤의 두께가 증가되어 있는 위치에서 피스톤에 부착하는 것을 허용한다. 이는 이와 달리 증가된 응력 하에 있는 위치에서 강도를 증가시킨다. 추가로, 피스톤이 실린더 내부에서 위와 아래로 움직임에 따라, 피스톤 상에서의 비교적 우수한 연결은 피스톤의 더 좋은 제어 및 감소된 피스톤 슬랩을 고려하고 있다. 9 and 10, the design of the piston 100, in which the protrusion 110 is located at the center of the piston 100, is such that the wrist-pin 210 drives the rod 200 (because of the protrusion) to the thickness of the piston. Allow to attach to the piston in the increased position. This alternatively increases the strength at locations under increased stress. In addition, as the piston moves up and down inside the cylinder, a relatively good connection on the piston allows for better control of the piston and reduced piston slab.

도 13 내지 도 16을 참조하면, 일부 실시예들은, 헤드(500)의 일부를 통해 뻗어 있으면서 헤드(500)의 일부에 의해 정의되어 있는 하나 이상의 헤드 포트(520)를 포함한다. 이러한 일부 실시예들에서, 돌출부가 초기 맞물림 구성으로 되어 있는 경우, 각각의 헤드 포트(520)는 1차 연소실(600)과 2차 연소실(700) 사이에 뻗어 있다. 일부 실시예들에서, 공기/연료의 일정한 혼합기를 생성하도록 피스톤(100)이 실린더 내부에서 왕복운동함에 따라, 포트들은 연소실(들) 속에 롤(roll) 및/또는 텀블(tumble) 및/또는 순환식 또는 스피닝 기류를 생성하도록 설계되어 있다. 이는 연소실 내부에서의 트랩 볼륨을 제거하거나 이와 달리 최소화하는데 도움이 된다. 일부 실시예들에서, 도 13 내지 도 16에 나타나 있는 바와 같이, 돌출부(110)는 돌출부가 완전히 맞물린 구성으로 되어 있는 경우 헤드 포트들을 폐쇄하도록 밸브처럼 조작된다. 이러한 일부 실시예들에서, 돌출부가 완전히 맞물린 구성으로부터 떨어져 움직임에 따라, 헤드 포트들은 재개방된다. 다른 실시예들에서, 1차 챔버(600)가 돌출부의 포지션에 관계없이 헤드 포트(520)들 중 적어도 일부를 통해 2차 챔버(700)와 연속적인 유체 연통 상태로 남아있도록, 헤드 포트들의 개구들은 리세스 내부에 포지셔닝되어 있다. 일부 실시예들에서, 도 13 내지 도 16에 나타나 있는 바와 같이, 포트(520)들은 정상으로부터 바닥까지 대략 45 도로 나타나 있다. 포트(520)들의 다른 각도, 크기, 형상, 길이 등이 연소실들 사이에/내부에 원하는 순환을 생성하도록 다양한 실시예들에서 활용될 수 있다는 점을 알 수 있을 것이다. 게다가, 포트(520)들의 개수와 포지션들 및 출구 각도/입구 각도는 원하는 순환을 획득하기 위해서 실시예들 사이에서 변할 수 있다. 일부 실시예들에서, 갭(800)은 피스톤 행정 동안에는 언제나 1차 챔버(600)와 2차 챔버(700) 사이에 일정한 유체 연통을 제공하기에 충분하다. 13-16, some embodiments include one or more head ports 520 that are defined by a portion of the head 500 while extending through a portion of the head 500. In some such embodiments, when the protrusion is in an initial engagement configuration, each head port 520 extends between the primary combustion chamber 600 and the secondary combustion chamber 700. In some embodiments, as the piston 100 reciprocates inside the cylinder to create a constant mixer of air / fuel, the ports roll and / or tumble and / or circulate in the combustion chamber (s). It is designed to produce an equation or spinning airflow. This helps to eliminate or otherwise minimize the trap volume inside the combustion chamber. In some embodiments, as shown in FIGS. 13-16, the protrusion 110 is operated like a valve to close the head ports when the protrusion is in a fully engaged configuration. In some such embodiments, as the protrusion moves away from the fully engaged configuration, the head ports reopen. In other embodiments, the opening of the head ports such that the primary chamber 600 remains in continuous fluid communication with the secondary chamber 700 through at least some of the head ports 520 regardless of the position of the protrusion. Are positioned inside the recess. In some embodiments, as shown in FIGS. 13-16, ports 520 are shown at approximately 45 degrees from top to bottom. It will be appreciated that other angles, sizes, shapes, lengths, etc. of the ports 520 may be utilized in various embodiments to create the desired circulation between / inside the combustion chambers. In addition, the number and positions of the ports 520 and the exit angle / inlet angle may vary between embodiments to obtain the desired circulation. In some embodiments, the gap 800 is sufficient to provide constant fluid communication between the primary chamber 600 and the secondary chamber 700 at all times during the piston stroke.

일부 실시예들에서, 도 13 내지 도 16에 나타나 있는 바와 같이, 돌출부는 돌출부의 정상 표면으로부터 돌출부의 측면 표면 쪽으로 뻗어 있는 하나 이상의 포트(130)들을 정의한다. 이러한 일부 실시예들에서, 단일의 중심 포트(120)는 돌출부의 정상 표면의 중심으로부터 돌출부 속으로 축방향으로 뻗어 있고, 복수의 측방 포트들은 중심 포트로부터 돌출부의 측면 표면 쪽으로 뻗어 있다. 이러한 일부 실시예들에서, 측방 포트들 중 임의의 하나와 중심 포트를 통하는 임의의 경로의 길이가 다른 측방 포트들 중 임의의 하나와 중심 포트를 통한 하나의 경로의 길이처럼 실질적으로 동일한 거리에 있도록, 각각의 측방 포트는 중심 포트에 대하여 일정한 각도로 뻗어 있다. In some embodiments, as shown in FIGS. 13-16, the protrusion defines one or more ports 130 extending from the top surface of the protrusion toward the side surface of the protrusion. In some such embodiments, a single center port 120 extends axially into the protrusion from the center of the top surface of the protrusion and the plurality of lateral ports extend from the center port toward the side surface of the protrusion. In some such embodiments, the length of any path through any one of the lateral ports and the center port is substantially the same distance as the length of one path through the center port with any one of the other lateral ports. Each lateral port extends at an angle with respect to the center port.

일부 실시예들에서, 도 14에 나타나 있는 바와 같이, 돌출부가 초기 맞물린 구성으로 되어 있는지 또는 완전히 맞물린 구성으로 되어 있는지 여부에 관계없이 돌출부가 맞물린 구성으로 되어 있는 경우 측방 포트가 2차 연소실(700)과 유체 연통 상태에 있도록, 측방 포트들 중 적어도 일부를 위한 개구는 돌출부의 외측 표면을 따라 포지셔닝되어 있다. 이러한 방식으로, 다중위상 동역학적 압축 착화 연소에 도움을 주도록, 1차 연소실(600)과 2차 연소실 사이에 일정하면서도 연속적인 유체 연통을 유지하는 것이 가능하다. 일부 실시예들에서, 피스톤(100)이 실린더 내부에서 왕복운동함에 따라, 포트들은 연소실(들) 속에서의 순환식 또는 스피닝 기류를 생성하도록 설계되어 있다. 이는 연소실 내부에 트랩 볼륨을 제거하거나 이와 달리 최소화하는데 도움이 된다. 일부 실시예들에서, 도 13 내지 도 16에 나타나 있는 바와 같이, 포트들(120, 130)은 돌출부(110) 둘레에서 정상으로부터 바닥 까지 다양한 각도들로 나타나 있다. 포트들(120, 130)의 다른 각도, 크기, 형상, 길이 등이 연소실들 사이에/내부에 원하는 순환을 생성하기 위해서 다양한 실시예들에서 활용될 수 있다는 점을 알 수 있을 것이다. 게다가, 포트들(120, 130)의 개수와 포지션들 및 출구 각도/입구 각도는 원하는 순환을 획득하기 위해서 실시예들 사이에서 변할 수 있을 것이다. 일부 실시예들에서, 도 15에 나타나 있는 바와 같이, 포트(130)들은 연소실 내부에 순환식 유동을 생성하는데 도움이 되도록 대체로 접선방향으로 포트(120)에서 떨어져 있다. In some embodiments, as shown in FIG. 14, the lateral port is secondary combustion chamber 700 when the protrusion is in an engaged configuration, whether the protrusion is in an initially engaged or fully engaged configuration. To be in fluid communication with the opening, the opening for at least some of the lateral ports is positioned along the outer surface of the protrusion. In this way, it is possible to maintain constant and continuous fluid communication between the primary combustion chamber 600 and the secondary combustion chamber to assist in multiphase dynamic compression ignition combustion. In some embodiments, as the piston 100 reciprocates inside the cylinder, the ports are designed to create a circulating or spinning airflow in the combustion chamber (s). This helps to eliminate or otherwise minimize the trap volume inside the combustion chamber. In some embodiments, as shown in FIGS. 13-16, the ports 120, 130 are shown at various angles from the top to the bottom around the protrusion 110. It will be appreciated that other angles, sizes, shapes, lengths, etc. of the ports 120, 130 may be utilized in various embodiments to create the desired circulation between / inside the combustion chambers. In addition, the number and positions of the ports 120 and 130 and the exit angle / inlet angle may vary between embodiments to obtain the desired circulation. In some embodiments, as shown in FIG. 15, the ports 130 are generally tangentially away from the port 120 to help create a circulating flow inside the combustion chamber.

도 17을 참조하면, 도 9와 도 10에 있는 엔진의 대체 실시예의 단면도에는, 연소실이 1차 연소실과 2차 연소실로 분리되어 있도록 포지셔닝되어 있는 피스톤이 나타나 있다. 도 17에 나타나 있는 연소실에서, 피스톤(100)의 돌출부(110)는 돌출부(110)의 원주 둘레에 그루브(115)를 포함한다. 이에 제한되는 것은 아니지만 위 도 1 내지 도 16에 관하여 나타나 있는 다양한 실시예들을 포함하여 본 명세서에 설명되어 있는 것과 유사한 본 발명의 다양한 실시예들에는 유사한 그루브들 및/또는 오목부들이 포함되어 있다는 점을 알 수 있을 것이다. 일부 실시예들에서, 다중 그루브들/오목부들이 활용된다. Referring to FIG. 17, a cross-sectional view of an alternative embodiment of the engine in FIGS. 9 and 10 shows a piston positioned so that the combustion chamber is separated into a primary combustion chamber and a secondary combustion chamber. In the combustion chamber shown in FIG. 17, the protrusion 110 of the piston 100 includes a groove 115 around the circumference of the protrusion 110. Although not limited thereto, various embodiments of the present invention similar to those described herein, including the various embodiments shown with respect to FIGS. 1-16 above, include similar grooves and / or recesses. You will know. In some embodiments, multiple grooves / dents are utilized.

일부 실시예들에서, 초기 착화는 2차 착화가 2차 챔버(700)에서 일어나기 전에 1차 챔버(600)에서 일어난다. 다른 실시예들에서는 초기 착화가 2차 챔버(700)에서 일어나고 2차 착화가 1차 챔버(600)에서 일어난다는 점을 알 수 있을 것이다. 이러한 실시예들에서, 피스톤(100), 돌출부(110), 헤드(500) 및 중심 리세스(510)는, 더 높은 압축비 및/또는 압력비가 1차 챔버(600)에서 보다 2차 챔버(700)에서 획득되도록 구성되어 있다. In some embodiments, the initial ignition occurs in the primary chamber 600 before the secondary ignition occurs in the secondary chamber 700. It will be appreciated that in other embodiments, initial ignition occurs in secondary chamber 700 and secondary ignition occurs in primary chamber 600. In such embodiments, the piston 100, the protrusion 110, the head 500 and the center recess 510 have a higher compression ratio and / or pressure ratio than the secondary chamber 700 in the primary chamber 600. It is configured to be obtained from

일부 실시예들에서, 밸브(400)를 위한 하우징 및/또는 다른 적합한 구조는 리세스(510) 내부에 포지셔닝되어 있고, 리세스(510) 내부의 부피를 변하게 하도록 구성되어 있다. 이러한 방식으로, 밸브(400)의 하우징은 성능의 변하는 수준을 고려하도록 그리고/또는 다양한 조작 조건들을 충족하도록 1차 연소실(600) 내부의 압축비를 조정하는 것이 가능하다. 일부 실시예들에서, 그 전체 명세서 내용이 참조사항으로 본 명세서에 통합되어 있는 공보발행된 미국 특허 출원 2007/084428에 나타나 있는 것과 유사한 피스톤 배열은 리세스(510) 내부의 부피를 변하게 하는데 활용된다. 도 9와 도 10을 참조하면, 예시적인 가변 압축비 피스톤(900)이 밸브(400)를 수용하고 있으므로, 피스톤(900)은 개방된 포지션과 폐쇄된 포지션 사이에서 움직일 수 있고, 이로써 가변 압축비 피스톤(900)이 리세스(510) 내부의 부피를 변하게 하는 것을 허용할 수 있다. 일부 실시예들에서, 가변 압축비 피스톤은 유압식("유압식 가변 압축비 피스톤")인 한편, 다른 실시예들에서 피스톤 변위는 전기 기계 유압식이거나, 압전 기계 유압식이거나, 또는 현재 알려져 있거나 이후 개발된 임의의 다른 형태의 변위이다. 일부 실시예들에서, 가변 압축비 피스톤은 전기 모터와 스크루 기어 어셈블리를 통해서 움직이게 된다. 이러한 일부 실시예들에서, 엔진 RPM이 위와 아래로 왔다갔다 함에 따라, 스크루 기어 어셈블리는 가변 압축비 피스톤을 위와 아래로 조정한다. 일부 실시예들에서, 스크루 기어 어셈블리는 가변 압축비 피스톤의 대체로 "더 느린" 조정들을 위하여 활용되며, 여기에서 가변 압축비 피스톤이 상이한 비의 각각의 행정으로 변위되지 않도록, 가변 압축비 피스톤은 피스톤의 다중 행정들을 위한 일정한 위치에 유지되어 있다. 일부 실시예들에서, 가변 압축비 피스톤은 커넥팅 로드와 캠 어셈블리를 통해서 위와 아래로 움직이게 된다. 이러한 일부 실시예들은 가변 압축비 피스톤의 더욱 "더 빠른" 변위를 고려하고 있고, 이로써 상이한 비의 각각의 행정으로 변위되는 가변 압축비 피스톤을 고려하고 있다. 이러한 일부 실시예들에서, 가변 압축비 피스톤은 본 발명의 컨셉인 피스톤(100)의 돌출부(들)의 왕복 운동에 대향하거나 이와 달리 거스르는 연소 사이클 마다 왕복운동한다. 이러한 일부 실시예들은 1차 연소실에서의 최대 연소를 고려하고 있고, 이로써 예비연소(precombustion)를 고려하고 있으면서도 밸브 트레인(valve train)을 통해 크랭크에 대한 에너지를 발생시킬 수 있다. In some embodiments, the housing and / or other suitable structure for the valve 400 is positioned inside the recess 510 and is configured to vary the volume inside the recess 510. In this way, it is possible for the housing of the valve 400 to adjust the compression ratio inside the primary combustion chamber 600 to account for varying levels of performance and / or to meet various operating conditions. In some embodiments, a piston arrangement similar to that shown in the published US patent application 2007/084428, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference, is utilized to vary the volume inside the recess 510. . 9 and 10, since the exemplary variable compression ratio piston 900 houses the valve 400, the piston 900 can move between an open position and a closed position, thereby allowing the variable compression ratio piston ( 900 may allow varying the volume inside the recess 510. In some embodiments, the variable compression ratio piston is hydraulic (“hydraulic variable compression ratio piston”), while in other embodiments the piston displacement is electromechanical, piezoelectric, or any other now known or later developed. The displacement of the form. In some embodiments, the variable compression ratio piston is moved through the electric motor and the screw gear assembly. In some such embodiments, as the engine RPM moves up and down, the screw gear assembly adjusts the variable compression ratio piston up and down. In some embodiments, the screw gear assembly is utilized for generally "slower" adjustments of the variable compression ratio piston, where the variable compression ratio piston is a multistroke of the piston so that the variable compression ratio piston is not displaced in each stroke of a different ratio. It is kept in a fixed position for them. In some embodiments, the variable compression ratio piston is moved up and down through the connecting rod and cam assembly. Some of these embodiments consider more "faster" displacement of the variable compression ratio piston, thereby considering a variable compression ratio piston that is displaced with each stroke of a different ratio. In some such embodiments, the variable compression ratio piston reciprocates every combustion cycle opposite or otherwise against the reciprocation of the protrusion (s) of the piston 100, which is a concept of the present invention. Some of these embodiments allow for maximum combustion in the primary combustion chamber, thereby generating energy for the crank through a valve train while taking precombustion into account.

일부 실시예들에서 본 발명의 컨셉인 가변 압축비 피스톤이 임의의 밸브와는 별개의 구조이므로, 가변 압축비 피스톤의 유일한 기능은 리세스(510) 내부의 부피를 변하게 하는 것이라는 점을 알 수 있을 것이다. 일부 실시예들에서, 가변 압축비 피스톤이 피스톤의 내부나 그 일부로서 흡기 밸브를 포함하므로, 밸브는 피스톤과 변위된다. 다른 실시예들에서, 밸브가 피스톤과 별개이므로, 피스톤이 변위되는 동안 밸브는 정지 위치에 있는 상태로 남아있다. In some embodiments it will be appreciated that the variable compression ratio piston, which is a concept of the present invention, is a separate structure from any valve, so that the only function of the variable compression ratio piston is to change the volume inside the recess 510. In some embodiments, the variable compression ratio piston includes an intake valve as part of or as part of the piston, so that the valve is displaced from the piston. In other embodiments, because the valve is separate from the piston, the valve remains in the stopped position while the piston is displaced.

도 58 내지 도 61을 참조하면, 가변 압축비 피스톤(900)의 일부 실시예들은 각각 최대 리세스(510) 부피 및 최소 리세스(510) 부피와 연계된 제 1 포지션과 제 2 포지션 사이에서 움직일 수 있다. 일부 실시예들에서, 링크장치 어셈블리(910)는 가변 압축비 피스톤을 그 제 1 포지션과 제 2 포지션 사이에서 움직이는데 활용되고, 그리고/또는 가변 압축비 피스톤을 그 제 1 포지션으로, 그 제 2 포지션으로, 그리고/또는 하나 이상의 중간 포지션으로 선택적으로 고정하는데 활용된다. 58-61, some embodiments of the variable compression ratio piston 900 may move between a first position and a second position associated with a maximum recess 510 volume and a minimum recess 510 volume, respectively. have. In some embodiments, the linkage assembly 910 is utilized to move the variable compression ratio piston between its first and second positions, and / or move the variable compression ratio piston to its first position, to its second position, And / or to selectively lock to one or more intermediate positions.

일부 실시예들에서, 본 발명은 가변 압축비 피스톤(900)의 포지션을 모니터링하기 위한 그리고/또는 제어하기 위한 제어 시스템을 포함한다. 일부 실시예들에서, 제어 시스템은 가변 압축비 피스톤의 포지션을 결정하기 위하여 릴럭터(reluctor) 및/또는 홀 효과(hal effect) 방법과 같은 기계적 방법 및/또는 전기적 방법을 활용한다. 일부 실시예들에서, 제어 시스템은 가변 압축비 피스톤이 그 개개의 제 1 포지션과 제 2 포지션에 있는 때를 감지하기 위한 제 1 센서(922)와 제 2 센서(924)를 포함한다. 이러한 일부 실시예들에서, 제어 시스템은 가변 압축비 피스톤의 개개의 중간 포지션과 각각 연계되어 있는 제 1 센서와 제 2 센서 사이에 포지셔닝되어 있는 복수의 중간 센서들을 추가로 포함한다. In some embodiments, the present invention includes a control system for monitoring and / or controlling the position of the variable compression ratio piston 900. In some embodiments, the control system utilizes mechanical and / or electrical methods, such as a reluctor and / or a hal effect method, to determine the position of the variable compression ratio piston. In some embodiments, the control system includes a first sensor 922 and a second sensor 924 for sensing when the variable compression ratio piston is in its respective first and second positions. In some such embodiments, the control system further includes a plurality of intermediate sensors positioned between the first sensor and the second sensor, each associated with an individual intermediate position of the variable compression ratio piston.

일부 실시예들에서, 가변 압축비 피스톤은 개개의 센서와 연계되어 있는 하나 이상의 부재를 포함한다. 일부 실시예들에서, 가변 압축비 피스톤이 그 제 1 포지션과 제 2 포지션 사이에서 움직이게 됨에 따라 각각의 부재가 대응하는 센서의 가시선의 안과 밖으로 움직이도록(그리고/또는 이와 달리 센서의 감지 영역에 대하여 움직이도록), 가변 압축비 피스톤의 복수의 대응하는 부재들이 포지셔닝되어 있다. 이러한 방식으로, 제 1 부재(912), 제 2 부재(914) 및 중간 부재는, 가변 압축비 피스톤(900)이 개개의 제 1 포지션, 제 2 포지션 및 중간 포지션에 있는 경우 개개의 제 1 센서(922), 제 2 센서(924) 및 중간 센서에 의해서만 감지되도록 포지셔닝되어 있고, 이로써 가변 압축비 피스톤의 현재 포지션의 표시를 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 센서는 센서 지지 부재(920)에 의해 적소에 유지되어 있다. In some embodiments, the variable compression ratio piston includes one or more members associated with individual sensors. In some embodiments, as the variable compression ratio piston is moved between its first and second positions, each member moves in and out of the line of sight of the corresponding sensor (and / or otherwise relative to the sensing area of the sensor). A plurality of corresponding members of the variable compression ratio piston are positioned. In this way, the first member 912, the second member 914, and the intermediate member are each first sensor (if the variable compression ratio piston 900 is in the respective first, second and intermediate positions). 922, the second sensor 924 and the intermediate sensor is positioned to be detected only, thereby providing an indication of the current position of the variable compression ratio piston. In some embodiments, one or more sensors are held in place by sensor support member 920.

일부 실시예들에서, 복수의 센서들은 제 1 평면을 따라 떨어져 이격되어 있고, 복수의 대응하는 부재들은 각각의 대응하는 부재가 대응하는 센서와 정렬되어 있으면서 유일한 대응하는 평행한 평면 상에 포지셔닝되어 있도록 떨어져 이격되어 있으며, 각각의 평면은 한번에 하나의 부재만이 센서에 의해 감지되도록 가변 압축비 피스톤의 동작의 방향에 대해 수직한다. 이러한 방식으로, 제어 시스템은 가변 압축비 피스톤의 현재 포지션을 결정할 수 있고, 그리고/또는 가변 압축비 피스톤을 원하는 포지션으로 움직일 수 있다. In some embodiments, the plurality of sensors are spaced apart along the first plane, and the plurality of corresponding members is positioned on the only corresponding parallel plane while each corresponding member is aligned with the corresponding sensor. Spaced apart, each plane is perpendicular to the direction of motion of the variable compression ratio piston such that only one member at a time is detected by the sensor. In this way, the control system can determine the current position of the variable compression ratio piston and / or move the variable compression ratio piston to the desired position.

일부 실시예들에서, 본 발명은 앨티튜드 다이얼(altitude dial)과 같은 상이한 고도들을 충족하도록 엔진의 조작을 조정하기 위한 하나 이상의 수단 및/또는 대기압을 측정하는 하나 이상의 수단방법을 추가로 포함한다. 일부 실시예들에서, 엔진의 조작을 조정하는 수단방법은 상이한 공기질 및/또는 혼합기 요건들을 충족하도록 공기 유동 및/또는 연료 유동을 변경시키는 것을 포함한다. In some embodiments, the present invention further includes one or more means for adjusting the operation of the engine to meet different altitudes, such as an altitude dial, and / or one or more means for measuring atmospheric pressure. In some embodiments, the means of adjusting the operation of the engine includes modifying the air flow and / or fuel flow to meet different air quality and / or mixer requirements.

도 58 내지 도 61을 더 참조하면, 본 발명의 일부 실시예들은 열 에너지를 수용하거나 저장하거나 그리고/또는 제공하기 위한 하나 이상의 삽입부(930)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 삽입부(930)는 뛰어난 열 전달 특성을 가지는 황동, 구리, 티타늄, 알루미늄 또는 이와 유사한 것과 같은 하나 이상의 재료로 만들어진다. 일부 실시예들에서, 삽입부(930)가 연소 직전과 연소 직후에 리세스(510) 내부의 유체와 열이 통하도록, 하나 이상의 삽입부(930)는 헤드(500), 돌출부(110) 및/또는 가변 압축비 피스톤(900) 속에 적어도 부분적으로 매립되어 있고, 이로써 연소 전에 유체 속에서 움직이는 삽입부(930)로부터의 열 에너지, 및 연소 후에 삽입부(930) 속으로 움직이는 유체로부터의 열 에너지라는 결과를 초래할 수 있다. 이러한 방식으로, 하나 이상의 삽입부(930)의 크기, 형상, 위치 및 재료를 조절하는 것은, 사용자가 하나 이상의 장래의 연소 사이클을 촉진하기 위하여 제 1 연소 사이클로부터 얼마나 많은 열 에너지가 저장될 수 있는지에 영향을 미치는 것을 허용한다. 다양한 실시예들에서 삽입부(930)의 개수와 위치가 변할 것이라는 점을 알 수 있을 것이다. 일부 실시예들에서, 삽입부(930)는 가변 압축비 피스톤을 포함하지 않는 실시예들의 피스톤 및/또는 헤드 안에 위치되어 있다. 일부 실시예들에서, 삽입부(930)는 헤드, 피스톤 및/또는 가변 압축비 피스톤 속으로 스크루 삽입되어 있다. 일부 실시예들에서, 삽입부(930)는 피스톤을 통한 리벳 돌기(rivet projecting)이다. 일부 실시예들에서, 삽입부(930)는 헤드 내부에 위치되어 있는 와셔 또는 디스크이다. 삽입부(930)를 위한 장착 메커니즘들과 다른 형상들이 본 발명의 컨셉인 다양한 실시예들에 포함되어 있다는 점을 알 수 있을 것이다.With further reference to FIGS. 58-61, some embodiments of the present invention include one or more inserts 930 for receiving, storing and / or providing thermal energy. In some embodiments, insert 930 is made of one or more materials, such as brass, copper, titanium, aluminum, or the like, having excellent heat transfer properties. In some embodiments, the one or more inserts 930 include the head 500, the protrusions 110, and the heat so that the inserts 930 communicate with the fluid within the recess 510 immediately before and after combustion. And / or at least partially embedded in the variable compression ratio piston 900, thereby providing thermal energy from the insert 930 moving in the fluid before combustion, and thermal energy from the fluid moving into the insert 930 after combustion. May result. In this way, adjusting the size, shape, position, and material of one or more inserts 930 allows the user to store how much heat energy can be stored from the first combustion cycle to facilitate one or more future combustion cycles. Allow to affect. It will be appreciated that in various embodiments the number and position of the inserts 930 will vary. In some embodiments, insert 930 is located within the piston and / or head of embodiments that do not include a variable compression ratio piston. In some embodiments, insert 930 is screwed into the head, piston and / or variable compression ratio piston. In some embodiments, insert 930 is rivet projecting through a piston. In some embodiments, insert 930 is a washer or disc located within the head. It will be appreciated that the mounting mechanisms and other shapes for the insert 930 are included in various embodiments that are inventive concepts.

일부 실시예들에서, 돌출부(110)의 정상 표면은 오목한 형상을 정의한다. 일부 실시예들에서, 리세스(510)의 정상 표면은 대응하는 볼록한 형상을 정의한다. 다른 실시예들에서, 돌출부(110)의 정상 표면은 볼록한 형상을 정의한다. 이러한 일부 실시예들에서, 리세스(510)의 정상 표면은 대응하는 오목한 형상을 정의한다. In some embodiments, the top surface of the protrusion 110 defines a concave shape. In some embodiments, the top surface of the recess 510 defines a corresponding convex shape. In other embodiments, the top surface of the protrusion 110 defines a convex shape. In some such embodiments, the top surface of the recess 510 defines a corresponding concave shape.

일부 실시예들에서, 피스톤(100)의 본체의 정상 표면은 볼록한 형상을 정의하는 한편, 다른 실시예들에서 피스톤(100)의 본체의 정상 표면은 오목한 형상을 정의한다. 이러한 일부 실시예들에서, 헤드(500)의 바닥 표면은 피스톤의 본체의 정상 표면의 볼록한 형상에 대응하도록 구성되어 있는 오목한 형상을 정의한다. 이러한 다른 실시예들은, 헤드(500)의 바닥 표면은 피스톤의 본체의 정상 표면의 오목한 형상에 대응하도록 구성되어 있는 볼록한 형상을 정의한다. 본 발명의 컨셉인 다양한 실시예들이 위에 설명된 오목한 표면 및 볼록한 표면과의 조합들로 대체로 편평한 표면들과 나란히 서로 조합되어 있는 오목한 형상과 볼록한 형상의 모든 변형 치환들을 포함한다는 점을 알 수 있을 것이다. 더욱 추가 실시예들에서, 비곡선형 형상들이 활용된다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 돌출부는 대향하는 삼각형 또는 피라미드 형상의 리세스에 맞물리는 삼각형 또는 피라미드 형상의 돌출부를 포함한다. 다른 실시예들에서, 정사각형 또는 직사각형 형상의 니플(nipple)과 리세스(recess)가 활용된다. 일부 실시예들에서, 나머지 피스톤(100)과 교차하는 지점에서 폭이 돌출부(110)의 정상으로부터 돌출부(110)의 바닥을 향하여 더 좁은 폭 쪽으로 아래로 좁아지도록, 돌출부(110)는 테이퍼형 형상을 포함한다. 이러한 테이퍼형 형상은 실린더 헤드와의 간섭에 의해 유발되는 카본 누적을 방지하거나 줄이는데 도움이 된다. In some embodiments, the top surface of the body of the piston 100 defines a convex shape, while in other embodiments the top surface of the body of the piston 100 defines a concave shape. In some such embodiments, the bottom surface of the head 500 defines a concave shape that is configured to correspond to the convex shape of the top surface of the body of the piston. These other embodiments define a convex shape in which the bottom surface of the head 500 is configured to correspond to the concave shape of the top surface of the body of the piston. It will be appreciated that the various embodiments that are the inventive concept include all deformation substitutions of concave and convex shapes that are combined with each other generally alongside flat surfaces with combinations of the concave and convex surfaces described above. . In still further embodiments, non-curve shapes are utilized. For example, in some embodiments, the protrusions include triangular or pyramidal shaped protrusions that engage opposing triangular or pyramidal shaped recesses. In other embodiments, nipples and recesses of square or rectangular shape are utilized. In some embodiments, the protrusion 110 has a tapered shape such that the width narrows downward from the top of the protrusion 110 toward the bottom of the protrusion 110 at the point of intersection with the remaining piston 100. It includes. This tapered shape helps to prevent or reduce carbon accumulation caused by interference with the cylinder head.

일부 실시예들에서, 헤드 및/또는 피스톤의 다양한 엣지들은, 공기를 움직이게 하여 1차 피스톤의 블로-바이로부터 "도넛(donut)" 영향을 생성하도록 그리고/또는 연소실 내부에서의 롤 및 텀블에 도움이 되도록 필릿가공(filleted)되거나 챔퍼가공(chamfered)되거나 이와 달리 곡선가공(curved)되어 있다. 예를 들어, 일부 실시예들 중 도 9에서의 위치(114)는 필릿가공되어 있다. 일부 실시예들에서, 엣지(104)는 필릿가공되어 있다. 일부 실시예들에서, 엣지(112)는 필릿가공되어 있다. 일부 실시예들에서, 헤드의 엣지(502)는 필릿가공되어 있다. 일부 실시예들에서, 돌출부(110)를 둘러싸는 피스톤(100)의 정상 표면은, 예컨대 컵을 형성하도록 그 형상이 오목하다. 다른 실시예들에서, 표면(102)은 그 형상이 볼록하다. In some embodiments, the various edges of the head and / or piston may move air to create a “donut” effect from the blow-by of the primary piston and / or to help roll and tumble inside the combustion chamber. To be filleted, chamfered or otherwise curved. For example, position 114 in FIG. 9 of some embodiments is filleted. In some embodiments, the edge 104 is filleted. In some embodiments, edge 112 is filleted. In some embodiments, the edge 502 of the head is filleted. In some embodiments, the top surface of the piston 100 surrounding the protrusion 110 is concave in shape to form a cup, for example. In other embodiments, the surface 102 is convex in shape.

다양한 돌출부(110)들과 대응하는 중심 리세스(510)들의 형상과 치수가 원하는 압축비 및/또는 압력비 및 성능을 제공하도록 본 발명의 실시예들에서 변할 수 있다는 점을 알 수 있을 것이다. 다중 돌출부들이 활용되는 일부 실시예들에서, 크기와 형상은 상이한 연소실들, 예컨대 1차, 2차, 3차 등을 생성하도록 변한다. 이러한 실시예들에서, 부피들은 상이한 압축비 및/또는 압력비를 제공하도록 변할 것이다. 일부 실시예들에서, 다중 돌출부들은 상이한 치수들을 가질 수 있지만, 등가의 압축비 및/또는 압력비를 제공하도록 동등한 부피를 가질 것이다. 일부 실시예들에서, 중심 돌출부는 1차 연소실을 생성하는 한편, 중심 돌출부를 둘러싸는 다른 돌출부들은 2차(또는 3차 등) 연소실을 생성하며, 나머지 연소실(예컨대 챔버(700))은 3차(또는 순차적인) 연소실이다. 다른 실시예들에서, 중심 돌출부를 둘러싸는 하나 이상의 돌출부들은 1차 연소실일 것이다. 보어와 스트로크 및 다른 엔진 설계 파라미터들이 상이한 타입의 연료를 위한 설계를 최적화하거나 줄이거나 늘이도록 변할 것이라는 점을 추가로 알 수 있을 것이다.It will be appreciated that the shape and dimensions of the various protrusions 110 and corresponding center recesses 510 may vary in embodiments of the present invention to provide the desired compression ratio and / or pressure ratio and performance. In some embodiments where multiple protrusions are utilized, the size and shape vary to produce different combustion chambers, such as primary, secondary, tertiary, and the like. In such embodiments, the volumes will vary to provide different compression ratios and / or pressure ratios. In some embodiments, multiple protrusions may have different dimensions, but will have an equivalent volume to provide an equivalent compression ratio and / or pressure ratio. In some embodiments, the central protrusion creates a primary combustion chamber, while other protrusions surrounding the central protrusion create a secondary (or tertiary, etc.) combustion chamber, and the remaining combustion chamber (eg chamber 700) is tertiary. Combustion chamber (or sequential). In other embodiments, the one or more protrusions surrounding the central protrusion will be a primary combustion chamber. It will further be appreciated that the bore and stroke and other engine design parameters will change to optimize, reduce or increase the design for different types of fuel.

본 발명의 컨셉인 일부 실시예들은 위에서 설명된 것과 유사한 대향형 피스톤 설계를 포함한다. 이러한 일부 실시예들에서, 조합되는 단일의 1차 피스톤이 있고, 일부 실시예들에서, 싱글 실린더 내부에서 모두 1차 피스톤과 들어맞는 가변 압축비 피스톤이 위에 설명되어 있다. 다른 실시예들에서, 대향하는 피스톤들은 별개의 대향하는 실린더들 내부에서 조작된다. 이러한 일부 실시예들에서, 가변 압축비 피스톤들 또한 활용된다.Some embodiments that are concepts of the present invention include an opposing piston design similar to that described above. In some such embodiments, there is a single primary piston that is combined, and in some embodiments, a variable compression ratio piston that fits inside the primary piston all inside a single cylinder is described above. In other embodiments, opposing pistons are operated inside separate opposing cylinders. In some such embodiments, variable compression ratio pistons are also utilized.

본 발명의 컨셉인 실시예들은 필요시 화염 및/또는 압력 전파를 만들어내는데, 이는 1차 연소실 안에 압축 착화를 생성하는 것 그리고 피스톤이 헤드로부터 떨어져 움직임에 따라 연소가 2차 챔버 쪽으로 전파되는 것을 허용하는 것에 의한 것이고, 이로써 부피를 증가시킬 수 있다. Embodiments of the inventive concept create flame and / or pressure propagation as necessary, which creates compression ignition in the primary combustion chamber and allows combustion to propagate towards the secondary chamber as the piston moves away from the head. In order to increase the volume.

본 명세서에 개시되어 있는 다중-위상 및 다중위상 동역학적 압축 착화 연소 엔진의 실시예들이 변하는 개수의 실린더들(예컨대 1개, 2개, 4개, 6개, 8개 등)과 변하는 실린더 변위들을 포함할 수 있다는 점을 알 수 있을 것이다. 예시적 발명의 일부 실시예들에서, 적은 개수의 실린더들(예컨대 2개의 실린더)은 통상적으로 많은 개수의 실린더 엔진들(예컨대 8개의 실린더)에서 발견되는 바와 같이 동일한 총 엔진 변위를 제공하기 위해서 활용된다. 본 발명의 컨셉이 완전한 압축 착화 연소 및/또는 필요시 화염 및/또는 압력 전파를 고려하고 있기 때문에, 실린더들의 보어 크기는 어떠한 배기가스의 증가나 효율의 감소 없이도 원하는 바와 같이 위와 아래로 크기조절될 수 있다. 일부 실시예들에서, 2개의 대향형 실린더 구조는 더 많은 변위(예컨대 4.0 리터 등)를 설계하는데 활용된다. 이러한 구조는 엔진의 더 작은 전체적인 크기뿐만 아니라 제조시 재료와 노동력의 절감이라는 결과를 초래한다. Embodiments of the multi-phase and multiphase dynamic compression ignition combustion engines disclosed herein vary the number of cylinders (eg, one, two, four, six, eight, etc.) and varying cylinder displacements. It will be appreciated that it can be included. In some embodiments of the exemplary invention, a small number of cylinders (such as two cylinders) are typically utilized to provide the same total engine displacement as found in a large number of cylinder engines (such as eight cylinders). do. Since the concept of the present invention takes into account complete compression ignition combustion and / or flame and / or pressure propagation as necessary, the bore size of the cylinders can be scaled up and down as desired without increasing any exhaust gas or reducing efficiency. Can be. In some embodiments, two opposing cylinder structures are utilized to design more displacements (eg, 4.0 liters, etc.). This structure results in the saving of materials and labor in manufacturing as well as the smaller overall size of the engine.

본 발명의 컨셉인 일부 실시예들에서, 열 저장 매체는 본 발명의 컨셉인 돌출부의 정상과 같은 피스톤의 정상에 포함되어 있고, 그리고/또는 실린더의 정상의 중심 근처와 같은 실린더 헤드 상에 포함되어 있다. 일부 실시예들에서, 열 저장 매체는 열을 보유하여 피스톤이나 실린더의 벽보다 더 고온이 되도록 설계되어 있다. 이러한 일부 실시예들에서, 저장 매체의 증가된 열은 이후 저장 매체 근처에서 자발화를 보조하도록 압축된 급기 속으로 분산된다. 일부 실시예들에서, 열 저장 매체는 기술된 바와 같이 자발화를 보조하도록 열을 저장하고 방출하는 적합한 열역학적 특성을 가지는 금속이나 다른 재료로 된 비교적 작은 피스(piece)이다. 일부 실시예들에서, 열 저장 매체는 헤드 및/또는 피스톤의 표면에 적용되는 코팅이다. In some embodiments that are a concept of the invention, the heat storage medium is contained at the top of a piston, such as the top of a protrusion, which is a concept of the invention, and / or is contained on a cylinder head such as near the center of the top of the cylinder. have. In some embodiments, the heat storage medium is designed to retain heat and be hotter than the wall of the piston or cylinder. In some such embodiments, the increased heat of the storage medium is then distributed into the compressed air to assist in spontaneous combustion near the storage medium. In some embodiments, the heat storage medium is a relatively small piece of metal or other material having suitable thermodynamic properties to store and release heat to aid in spontaneization as described. In some embodiments, the heat storage medium is a coating applied to the surface of the head and / or piston.

일부 실시예들에서, 세라믹 코팅, 애노다이징 코팅, 또는 다른 적합한 내열성 코팅, 또는 현재 알려져 있거나 이후 발견된 표면 부재는 내열성을 향상시키도록, 그리고 피스톤/헤드를 제조하는 알루미늄이나 다른 재료에 대한 토칭 데미지(torching damage)를 방지하도록/최소화하도록 피스톤 표면(들) 및/또는 실린더 헤드에 추가된다. In some embodiments, a ceramic coating, anodizing coating, or other suitable heat resistant coating, or surface member presently known or later discovered, to improve heat resistance, and torching aluminum or other materials from which the piston / head is made It is added to the piston surface (s) and / or the cylinder head to prevent / minimize torturing damage.

일부 실시예들에서, 예열기는 시동과 성능에 도움을 주도록 엔진으로 들어가는 공기/연료 및/또는 물을 가열하기 위해서 흡기 매니폴드 상에 포함되어 있거나 이와 연계하여 포함되어 있다. In some embodiments, the preheater is included on or in conjunction with the intake manifold to heat the air / fuel and / or water entering the engine to aid in starting and performance.

일부 실시예들(예컨대 도 20 내지 도 22 참조)에서, 본 발명의 컨셉인 엔진은 피스톤의 중심 돌출부 및 그 연계된 리세스와 연계되어 있는 중심 밸브 둘레에 포지셔닝되어 있는 오프셋 흡기 밸브와 배기 밸브를 포함한다. 이러한 일부 실시예들에서, 배기 밸브들은 엔진의 우측면과 좌측면 상에 위치되어 있고, 흡기 밸브들은 크랭크와 일직선으로 되어 있다. 이러한 일부 실시예들에서, 배기 포트들은 배기 밸브들로부터 위로 뻗어 있고, 개개의 배기 밸브들의 우측이나 좌측을 향하여 밖으로 뻗어있다. 흡기 밸브들에 대한 배기 밸브들의 오프셋 위치는 연소실 내부의 균형잡힌 온도를 고려하고 있다. 일부 실시예들에 있는 밸브들의 위치는 더욱 좋은 균형, 및 흡기와 실린더의 중심으로부터 멀리서 당겨지는 연소로부터의 열을 고려하고 있다. 일부 실시예들에서, 멀리서 당겨지는 열은 흡기를 예열하는데 사용된다. 다른 실시예들에서, 열은 흡기를 예열하는데 사용되지 않는다. 그럼에도 불구하고, 오프셋 밸브 설계를 활용하는 다른 실시예들에서는 흡기 밸브 위치와 배기 밸브 위치가 역전되어 있다는 점을 알 수 있을 것이다. 일부 실시예들에서, 중심 밸브는 흡기 밸브와 배기 밸브 양자 모두로서 기능한다. 일부 실시예들에서, 모든 밸브 위치들은 실린더 내부에서 요구되는 원하는 유동 특징에 따라 흡기나 배기 그리고/또는 흡기와 배기 양자 모두 일 수 있다. 다양한 실시예들에서, 각각의 밸브 개방과 폐쇄의 순서, 지속시간 및/또는 타이밍은 변하고, 실린더 내부에서의 원하는 유동 특징을 달성하도록 설계되어 있다. 본 발명의 컨셉인 오프셋 밸브 설계가 압축 착화가 있는 다양한 실시예들에서 뿐만 아니라 종래의 착화 엔진에서도 활용될 수 있다는 점을 알 수 있을 것이다.In some embodiments (see eg FIGS. 20-22), the engine of the inventive concept includes an offset intake valve and an exhaust valve positioned around a central valve associated with a central protrusion of the piston and its associated recess. do. In some such embodiments, the exhaust valves are located on the right and left sides of the engine and the intake valves are in line with the crank. In some such embodiments, the exhaust ports extend up from the exhaust valves and outward toward the right or left side of the individual exhaust valves. The offset position of the exhaust valves relative to the intake valves takes into account a balanced temperature inside the combustion chamber. The position of the valves in some embodiments takes into account a better balance and heat from combustion that is pulled away from the center of the cylinder. In some embodiments, heat drawn away is used to preheat intake air. In other embodiments, heat is not used to preheat intake air. Nevertheless, it will be appreciated that in other embodiments utilizing an offset valve design, the intake valve position and exhaust valve position are reversed. In some embodiments, the center valve functions as both an intake valve and an exhaust valve. In some embodiments, all valve positions may be intake or exhaust and / or both intake and exhaust, depending on the desired flow characteristics required inside the cylinder. In various embodiments, the order, duration and / or timing of each valve opening and closing varies and is designed to achieve the desired flow characteristics inside the cylinder. It will be appreciated that the offset valve design as a concept of the present invention can be utilized in conventional ignition engines as well as in various embodiments with compression ignition.

도 18a, 도 18b 및 도 18c를 참조하면, 본 발명의 컨셉인 일부 실시예들은 다단계 직접 분사장치를 포함한다. 분사장치는 가장 낮은 양의 제 1 유동을 허용하는 제 1 단계를 개방하기 위해서 그 시트로부터 약간 위로 당겨지는 "단차형(stepped)" 분사장치 핀을 포함한다. 도 18a를 참조하면, 분사장치 핀(1000)은 그 안에서 어떠한 유체 유동도 일어나지 않을 하우징(1200) 내부에서 착좌된 포지션으로 되어 있다. 도 18b에는, 유체 포트(1100)들의 제 1 단계를 개방하도록 착좌된 포지션으로부터 움직인 후의 분사장치 핀(1000)이 나타나 있다. 분사장치가 위로 더욱 당겨짐에 따라, 이는 각각의 단계에서 점진적으로 유동의 양이 증가하는 제 2 단계, 제 3 단계, 제 4 단계, 제 5 단계 등을 개방하는 그 단차형 설계를 통해 연속적으로 더 큰 구멍들을 개방한다. 도 18c에는, 도 18b의 제 1 단계로부터, 추가적인 유체 포트(1100)들이 개방되어 있는 제 2 단계로 움직인 후의 분사장치 핀(1000)이 나타나 있다. 도 18c에 나타나 있는 바와 같이, 제 3 단계의 유체 포트(1100)들은 분사장치 핀(1000)에 의해 폐쇄된 상태로 남아있다. 일부 실시예들에서, O-링들은 밀봉상태를 향상시키도록 분사장치의 각각의 단계를 따라 포함되어 있다. 도 18a, 도 18b 및 도 18c에 나타나 있는 실시예들에서, 단일의 연료/유체 라인은 분사장치에 (연료/유체)공급하고 있는 것으로 나타나 있다. 다른 실시예들에서, 각각의 단계의 분사장치는 별개의 연료 라인에 의해 (연료/유체)공급된다. 이러한 방식으로, 분사장치는 일부 실시예들에서 각각의 단계를 통해 상이한 타입들의 연료들이나 다른 유체들을 공급하는데 활용된다. 예를 들어, (드래그 카(drag car)와 같은) 일부 실시예들에서, 제 1 단계는 알코올을 분사하고, 제 2 단계는 제 1 단계의 질화물을 분사하고, 그리고 제 3 단계는 제 2 단계의 질화물을 분사한다. 일부 실시예들에서, 본 발명의 컨셉인 분사장치는 탄소화합 엔진(carbureted engine)과 관련하여 활용되는 한편, 다른 실시예들에서는 연료 분사 시스템의 일부로서 활용된다. 일부 실시예들에서, 본 발명의 컨셉인 분사장치는 터빈 팬 상에서 활용된다. 다른 실시예들에서, 분사장치는, 예컨대 플라스틱의 다중-단계 인젝션 몰딩(injection molding)을 위한 플라스틱 분사장치로서 활용된다. 또 다른 실시예들에서, 분사장치는 오일 분사장치로서 활용된다. 다양한 실시예들에서, 본 발명은 하나 이상의 챔버 속으로 헤드의 벽을 통해 뻗어 있는 하나 이상의 연료 직접 분사장치와 같은 하나 이상의 분사장치를 포함한다. 18A, 18B and 18C, some embodiments of the inventive concept include a multi-stage direct injection device. The injector includes an "stepped" injector pin that is pulled slightly up from the seat to open the first stage that allows the lowest amount of first flow. Referring to FIG. 18A, the injector pin 1000 is in a seated position inside the housing 1200 where no fluid flow will occur therein. 18B shows the injector fin 1000 after moving from a seated position to open the first stage of the fluid ports 1100. As the injector is further pulled upwards, it is further successively through its stepped design opening the second, third, fourth, fifth, etc., where the amount of flow gradually increases at each stage. Open the big holes. FIG. 18C shows the injector fin 1000 after moving from the first stage of FIG. 18B to the second stage where additional fluid ports 1100 are open. As shown in FIG. 18C, the fluid ports 1100 of the third stage remain closed by the injector pin 1000. In some embodiments, O-rings are included along each step of the injector to improve sealing. In the embodiments shown in Figures 18A, 18B and 18C, a single fuel / fluid line is shown to supply (fuel / fluid) to the injector. In other embodiments, the injector of each stage is supplied (fuel / fluid) by a separate fuel line. In this way, the injector is utilized in some embodiments to supply different types of fuels or other fluids through each step. For example, in some embodiments (such as a drag car), the first step is spraying alcohol, the second step is spraying nitride of the first step, and the third step is second step To inject nitride. In some embodiments, the injector, a concept of the present invention, is utilized in connection with a carbureted engine, while in other embodiments it is utilized as part of a fuel injection system. In some embodiments, the injector, a concept of the present invention, is utilized on a turbine fan. In other embodiments, the injector is utilized as a plastic injector, for example for multi-stage injection molding of plastic. In still other embodiments, the injector is utilized as an oil injector. In various embodiments, the present invention includes one or more injectors, such as one or more fuel direct injectors extending through the walls of the head into one or more chambers.

도 19a, 도 19b 및 도 19c를 참조하면, 본 발명의 컨셉인 엔진들의 다양한 실시예들은, 압축 착화에 도움을 주도록 연소실 내부에 열 및/또는 배기 가스를 선택적으로 가두도록 설계되어 있는 버터플라이 밸브(465)를 포함하고 있는 것으로 나타나 있다. 도 19a에는 본 발명의 컨셉인 2 사이클 엔진의 실시예가 나타나 있으며, 여기에서 피스톤은 배기 밸브와 흡기 밸브로서 기능하고, 흡기(450)와 배기 유출구(460)를 선택적으로 차단하며, 압축 착화에 도움을 주도록 연소실 안쪽에 열과 배기 가스를 선택적으로 가두기 위해서 배기 유출구(460) 내부에 버터플라이 밸브(465)를 추가로 포함한다. 흡기 밸브(400)는 연소실의 그 부분의 내부에 트랩 볼륨을 줄이도록 그리고/또는 제거하도록 실린더 헤드의 리세스(510) 내부에 위치되어 있다. 단일 배기 포트가 존재하는 도 19a에 나타나 있는 엔진의 일부 실시예들에서, 버터플라이 밸브(465)는 절대 100% 폐쇄되지 않는다. 대신, 밸브는 흡기를 예열하면서 배기의 일부를 가두도록 부분적으로 폐쇄되어 있다. 다중 배기 포트들이나 라인들이 존재하는 다른 실시예들에서, 버터플라이 밸브(465)는 원하는 유동 제한 및/또는 예열 효과를 제공하도록 배기 중 일부를 100% 폐쇄할 수 있다. 도 19b에는 일 실시예의 버터플라이 밸브(465)가 나타나 있으며, 여기에서 피스톤은 배기 밸브로서 기능하고, 여기에서 별개의 흡기 밸브(450)는 밸브(100)를 따라 활용된다. 도 19c에는 2 또는 4 사이클 엔진에 관한 일 실시예로 버터플라이 밸브(465)가 나타나 있고, 여기에서 배기 밸브는 흡기 밸브들(450, 400)과 나란히 헤드 내부에 위치되어 있다. 다른 실시예들에서 버터플라이 밸브(465)가 도 19a 내지 도 19c에 나타나 있는 1차 챔버와 2차 챔버(3차 등등)에 비해 단일의 연소실만을 포함하는 엔진에서 활용된다는 점을 알 수 있을 것이다. 게다가, 도 19b와 도 19c에 나타나 있지는 않지만, 가변 압축비 피스톤(900)이 도 19b와 도 19c에 있는 본 발명의 컨셉인 다양한 실시예들에 포함되어 있다는 점을 알 수 있을 것이다. 이와 유사하게, 도 19a에 있는 본 발명의 컨셉인 다양한 실시예들은 본 명세서에 나타나 있는 가변 압축비 피스톤(900)이 없는 상태에서 활용된다. 19A, 19B and 19C, various embodiments of engines that are concepts of the present invention are butterfly valves designed to selectively trap heat and / or exhaust gas inside a combustion chamber to assist in compression ignition. It is shown to include (465). 19A shows an embodiment of a two cycle engine that is a concept of the present invention, wherein the piston functions as an exhaust valve and an intake valve, selectively blocks the intake 450 and the exhaust outlet 460 and assists in compression ignition. A butterfly valve 465 is further included in the exhaust outlet 460 to selectively trap heat and exhaust gas inside the combustion chamber to provide a. The intake valve 400 is located inside the recess 510 of the cylinder head to reduce and / or eliminate trap volume inside that portion of the combustion chamber. In some embodiments of the engine shown in FIG. 19A where there is a single exhaust port, the butterfly valve 465 never closes 100%. Instead, the valve is partially closed to trap a portion of the exhaust while preheating the intake air. In other embodiments where there are multiple exhaust ports or lines, the butterfly valve 465 may close 100% of the exhaust to provide the desired flow restriction and / or preheating effect. 19B, an embodiment butterfly valve 465 is shown, where the piston functions as an exhaust valve, where a separate intake valve 450 is utilized along the valve 100. 19C shows a butterfly valve 465 as an embodiment of a two or four cycle engine, where the exhaust valve is located inside the head alongside the intake valves 450 and 400. It will be appreciated that in other embodiments the butterfly valve 465 is utilized in an engine that includes only a single combustion chamber compared to the primary and secondary chambers (tertiary, etc.) shown in FIGS. 19A-19C. . Moreover, although not shown in FIGS. 19B and 19C, it will be appreciated that a variable compression ratio piston 900 is included in various embodiments of the inventive concept in FIGS. 19B and 19C. Similarly, various embodiments of the inventive concept in FIG. 19A are utilized in the absence of the variable compression ratio piston 900 shown herein.

본 명세서에 기술되어 있는 예시적 발명의 컨셉인 다양한 실시예들은 PCT/US2014/64866에 기술되어 있는 타입의 2 실린더 과급기 엔진 안에 있는 다중위상 동역학적 압축 착화 연소를 포함하며 그리고/또는 활용하며, 그 전체 명세서 내용은 참조사항으로 본 명세서에 통합되어 있다. 본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 컨셉인 다양한 실시예들이 싱글 실린더 구조, 2 실린더 구조 및 추가적인 실린더 구조(예컨대 3 실린더, 4 실린더, 5 실린더, 6 실린더, 7 실린더, 8 실린더 등)를 포함한다는 점, 및 (PCT/US2014/64866에 개시되어 있는 구조들로 제한되는 것은 아니지만 이를 포함하여) 임의의 타입의 흡기 부스트(예컨대 수퍼차저 및/또는 터보 차저)가 있거나 없는 구조들을 포함한다는 점 또한 알 수 있다. Various embodiments of the inventive concept described herein include and / or utilize multiphase dynamic compression ignition combustion in a two cylinder supercharger engine of the type described in PCT / US2014 / 64866, The entire specification is incorporated herein by reference. Various embodiments of the inventive concept disclosed herein include single cylinder structures, two cylinder structures and additional cylinder structures (eg, three cylinders, four cylinders, five cylinders, six cylinders, seven cylinders, eight cylinders, etc.). It is also understood that it includes dots and structures with or without any type of intake boost (such as supercharger and / or turbocharger), including but not limited to the structures disclosed in PCT / US2014 / 64866. Can be.

도 20과 도 21을 참조하면, 본 발명의 컨셉인 예시적인 실시예는 3 실린더, 사이어미즈 실린더로서 나타나 있고, 실린더들(300, 301, 302) 내부에 3개의 피스톤(100)을 포함하는 엔진은 대체로 피스톤의 본체의 정상으로부터 돌출해 있는 중심 돌출부(110)를 각각 포함하고 있다. 실린더 헤드(500)는 각각의 실린더를 위한 피스톤의 돌출부(110)를 들어맞게 수용하도록 구성되어 있는 각각의 실린더 내부에 대체로 중심 리세스(510, 511, 512)를 포함한다. 피스톤의 중심 돌출부(110)는 헤드의 중심 리세스(510, 511, 512) 안에서 슬라이딩가능하게 수용되도록 되어 있다. 피스톤이 상사점을 향하여 위로 움직임에 따라, 피스톤의 중심 돌출부(110)는 헤드의 중심 리세스(510, 511, 512) 속으로 슬라이딩하고, 1차 연소실과 2차 연소실을 생성한다. 일부 실시예들에서, 1차 연소실과 2차 연소실의 개개의 부피들은 1차 연소실의 압축비 및/또는 압력비가 2차 연소실의 압축비 및/또는 압력비 보다 더 높도록 설계되어 있다(다른 실시예들에서는 그 반대의 경우도 그러함). 그러한 방식으로, 자발화는, 2차 연소실 내부에서의 자발화라는 결과를 초래하지 않으면서 피스톤이 상사점에 도달할 때 또는 그 전에 또는 그 후에 1차 연소실 안에서 획득된다. 피스톤이 상사점으로부터 아래로 움직이고 돌출부(110)가 헤드의 리세스(510, 511, 512)를 벗어나 움직임에 따라, 1차 연소실 내부에서의 연소에 의해 생성되는 압력은 2차 연소실 속으로 팽창하는 것이 허용되고, 2차 연소실 내부에서의 연소, 착화 및/또는 연소 착화를 개시한다. 일부 실시예들에서, 자발화는 2차 연소실 쪽으로의 1차 연소실의 블로-바이를 통한 압력 전파로부터 개시되고, 또는 이와 반대로 1차 연소실 쪽으로의 2차 연소실의 블로-바이를 통한 압력 전파로부터 개시된다. 20 and 21, an exemplary embodiment of the concept of the present invention is shown as a three cylinder, a size cylinder, and includes an engine including three pistons 100 inside the cylinders 300, 301, 302. Each includes a central projection 110 which projects generally from the top of the body of the piston. The cylinder head 500 generally includes a central recess 510, 511, 512 inside each cylinder that is configured to fit the protrusion 110 of the piston for each cylinder. The central protrusion 110 of the piston is slidably received within the central recesses 510, 511, 512 of the head. As the piston moves up towards top dead center, the central protrusion 110 of the piston slides into the center recesses 510, 511, 512 of the head, creating a primary combustion chamber and a secondary combustion chamber. In some embodiments, the individual volumes of the primary and secondary combustion chambers are designed such that the compression ratio and / or pressure ratio of the primary combustion chamber is higher than the compression ratio and / or pressure ratio of the secondary combustion chamber (in other embodiments And vice versa). In that way, spontaneous combustion is obtained in the primary combustion chamber when or before or after the piston reaches top dead center without causing the result of spontaneous combustion inside the secondary combustion chamber. As the piston moves down from top dead center and the protrusion 110 moves out of the recesses 510, 511, 512 of the head, the pressure generated by the combustion inside the primary combustion chamber expands into the secondary combustion chamber. Is permitted and initiates combustion, ignition and / or combustion ignition within the secondary combustion chamber. In some embodiments, spontaneous combustion is initiated from pressure propagation through the blow-by of the primary combustion chamber towards the secondary combustion chamber, or vice versa from pressure propagation through the blow-by of the secondary combustion chamber towards the primary combustion chamber. do.

각각의 실린더들과 관련하여, 중심 흡기 밸브(400, 401, 402)는 연소실 내부의 트랩 볼륨을 줄이도록 그리고/또는 제거하도록 그리고 전체 연소실(1차 챔버와 2차 챔버) 내부에서의 균질의 공기/연료/EGR 혼합을 보장하도록 실린더 헤드의 리세스(510, 511, 512) 내부에 위치되어 있다. 나타나 있는 실시예에서, 추가적인 흡기 밸브들(410, 420, 430 및 412, 422, 432)과 배기 밸브들(415, 425, 435 및 417, 427, 437)은 2차 연소실 영역들 안에 위치되어 있다. 나타나 있는 실시예에서, 모든 흡기 밸브들(400, 401, 402, 410, 412, 420, 422, 430, 432)은 엔진 블록의 중심선을 따라 포지셔닝되어 있다. 이러한 방식으로, 흡기 밸브들(412, 420, 422, 430)은, 인접해 있는 피스톤들의 실린더 벽들에 인접하면서 가까이 근접하여 위치되어 있으며, 그 위치들은 그 안에 핫 스팟들이 생성되어 있는 위치들이다. 밸브들을 통해 생성되는 공기 유동과 밸브들의 위치는 핫 스팟 위치들로부터 떨어져 인접해 있는 실린더들 사이에서 열이 흡수되는 것을 허용한다. 엔진에 걸친 열의 개선된 균형은 압축 착화의 이용과 더 좋은 제어를 고려하고 있다. 본 발명의 컨셉인 열의 균형잡기가 싱글 실린더 및 다른 다중 실린더 실시예들(예컨대 2 실린더, 4 실린더 등)과의 조합으로 활용된다는 점을 알 수 있을 것이다. With respect to the respective cylinders, the central intake valves 400, 401, 402 are used to reduce and / or eliminate trap volume inside the combustion chamber and to provide homogeneous air inside the entire combustion chamber (primary and secondary chambers). It is located inside the recesses 510, 511 and 512 of the cylinder head to ensure / fuel / EGR mixing. In the embodiment shown, additional intake valves 410, 420, 430 and 412, 422, 432 and exhaust valves 415, 425, 435 and 417, 427, 437 are located in the secondary combustion chamber regions. . In the embodiment shown, all intake valves 400, 401, 402, 410, 412, 420, 422, 430, 432 are positioned along the centerline of the engine block. In this way, the intake valves 412, 420, 422, 430 are located in close proximity and in close proximity to the cylinder walls of adjacent pistons, the locations at which hot spots have been created. The air flow generated through the valves and the position of the valves allow heat to be absorbed between adjacent cylinders away from the hot spot positions. The improved balance of heat across the engine is considering the use of compression ignition and better control. It will be appreciated that heat balancing, a concept of the present invention, is utilized in combination with single cylinder and other multi-cylinder embodiments (eg, 2 cylinder, 4 cylinder, etc.).

도 21을 참조하면, 듀얼 오버헤드 캠 배열이 나타나 있다. 중심 흡기 밸브들(400, 401, 402)은 오버헤드 캠 샤프트(1600)에 의해 제어된다. 2차 연소실 흡기 밸브들(410, 412, 420, 422, 430, 432) 뿐만 아니라 배기 밸브들(417, 417, 425, 425, 435, 437)은 모두 오버헤드 캠 샤프트(1600) 바로 위에 위치되어 있는 오버헤드 캠 샤프트(1700)에 의해 제어된다. 로커 아암들(715, 710)(나타나 있지 않은 실린더들(301, 302)과 연계되어 있는 로커 아암들)은 캠 샤프트(1700)로부터 배기 밸브들(415, 417) 쪽으로 각각 뻗어 있다. 다른 실시예들에서, 싱글 캠은 모든 밸브들을 제어하는데 활용된다. 또 다른 실시예들에서, 3 이상의 캠들이 활용된다. 일부 3 캠 실시예들에서, 중심 캠 샤프트는 중심 흡기 밸브들을 제어하는 한편, 엔진의 각각의 측면 상의 캠은 엔진의 그 측면 상의 개개의 밸브들을 제어한다. 또 다른 실시예들에서, 기계식 제어장치, 전자식 제어장치 및/또는 유압식 제어장치 및/또는 이들의 조합은 다양한 밸브들을 제어하는데 활용된다. 다양한 실시예들에서 본 명세서에 나타나 있는 일부 또는 모든 배기 밸브들이 흡기 밸브들로서 활용된다는 점, 및 본 명세서에 나타나 있는 일부 또는 모든 흡기 밸브들이 배기 밸브들로서 활용된다는 점을 알 수 있을 것이다. 추가로, 일부 실시예들에서, 동일한 밸브는 원하는 엔진 성능에 따라 배기 밸브와 흡기 밸브 양자 모두로서 기능한다. 듀얼 오버헤드 캠이 도 21에 나타나 있지만, 다른 실시예들에서는 싱글 캠이 배기와 흡기 양자 모두를 제어하는데 활용된다. 다른 실시예들에서, 3 이상의 캠들이 활용된다. 또 다른 실시예들에서, 밸브 작동을 위한 다른 메커니즘이 활용된다. 일부 실시예들에서, 흡기 밸브들이 전기적으로 작동되는 한편, 배기 밸브들은 캠에 의해 기계적으로 제어된다. 도 21에는 나타나 있지 않지만, 일부 실시예들에서 가변 압축비 피스톤이 도 21에 나타나 있는 구조와의 조합으로 활용된다는 점을 알 수 있을 것이다. Referring to Figure 21, a dual overhead cam arrangement is shown. Center intake valves 400, 401, 402 are controlled by an overhead camshaft 1600. The secondary combustion chamber intake valves 410, 412, 420, 422, 430, 432 as well as the exhaust valves 417, 417, 425, 425, 435, 437 are all located directly above the overhead camshaft 1600. Controlled by an overhead camshaft 1700. Rocker arms 715, 710 (rocker arms associated with non-shown cylinders 301, 302) extend from cam shaft 1700 toward exhaust valves 415, 417, respectively. In other embodiments, a single cam is utilized to control all the valves. In still other embodiments, three or more cams are utilized. In some three cam embodiments, the central cam shaft controls the central intake valves, while the cam on each side of the engine controls the individual valves on that side of the engine. In still other embodiments, mechanical controls, electronic controls and / or hydraulic controls and / or combinations thereof are utilized to control the various valves. It will be appreciated that in various embodiments some or all of the exhaust valves shown herein are utilized as intake valves, and that some or all of the intake valves shown herein are utilized as exhaust valves. In addition, in some embodiments, the same valve functions as both an exhaust valve and an intake valve, depending on the desired engine performance. While a dual overhead cam is shown in FIG. 21, in other embodiments a single cam is utilized to control both exhaust and intake. In other embodiments, three or more cams are utilized. In still other embodiments, other mechanisms for valve actuation are utilized. In some embodiments, the intake valves are electrically operated while the exhaust valves are mechanically controlled by the cam. Although not shown in FIG. 21, it will be appreciated that in some embodiments a variable compression ratio piston is utilized in combination with the structure shown in FIG. 21.

일부 실시예들에서, (예컨대 도 20에 있는) 싱글 실린더 내부에 나타나 있는 다중 흡기 밸브들은 연소실 내부에서의 공기/연료/EGR 혼합기의 롤과 텀블을 제어하는데 도움이 되기 위해서 엇갈린 패턴으로 개방하도록 제어된다. 흡기 밸브들이 캠에 의해 제어되는 일부 실시예들에서, 밸브 개구는 서로로부터 1도 내지 20도로 엇갈려 있다. 일부 실시예들에서, 하나의 흡기 밸브는 엇갈린 패턴으로 한번에 개방된다. 다른 실시예들에서, 다중 밸브들은 엇갈린 패턴으로 개방되는 다른 밸브와 동시에 개방된다. 연소실 내부에서의 원하는 스위핑 동작 뿐만 아니라 구성요소들의 물리적인 형상, 크기 및 설계에 따라 패턴이 상이한 실시예들에서 변할 수 있다는 점을 알 수 있을 것이다. In some embodiments, multiple intake valves shown inside a single cylinder (eg, in FIG. 20) are controlled to open in a staggered pattern to help control the roll and tumble of the air / fuel / EGR mixer inside the combustion chamber. do. In some embodiments in which intake valves are controlled by a cam, the valve openings are staggered 1 degree to 20 degrees from each other. In some embodiments, one intake valve opens at once in a staggered pattern. In other embodiments, multiple valves open simultaneously with other valves that open in a staggered pattern. It will be appreciated that the pattern may vary in different embodiments depending on the physical shape, size and design of the components as well as the desired sweeping motion inside the combustion chamber.

도 21을 참조하면, 나타나 있는 실시예들에서, 돌출부(110)가 피스톤(100)의 중심에 위치되어 있는 피스톤(100)의 설계는 리스트-핀(210)이 로드(200)를 (돌출부 때문에) 피스톤의 두께가 증가되는 위치에서 피스톤에 부착하는 것을 허용한다. 이는 이와 달리 증가된 응력 하에 있는 위치에서 강도를 증가시킨다. 추가로, 피스톤이 실린더 내부에서 위와 아래로 움직임에 따라, 피스톤 상에서의 비교적 우수한 연결은 피스톤의 더 좋은 제어 및 감소된 피스톤 슬랩을 고려하고 있다. Referring to FIG. 21, in the embodiments shown, the design of the piston 100 in which the protrusion 110 is located at the center of the piston 100 indicates that the wrist-pin 210 causes the rod 200 (because of the protrusion). ) Allows attachment to the piston in positions where the thickness of the piston is increased. This alternatively increases the strength at locations under increased stress. In addition, as the piston moves up and down inside the cylinder, a relatively good connection on the piston allows for better control of the piston and reduced piston slab.

도 20과 도 21에 나타나 있는 엔진의 일부 실시예들에서, 흡기 매니폴드와 배기 매니폴드는, 배기 라인들 중 적어도 일부가 흡기 라인들에 물리적으로 접촉해 있거나 적어도 가까이 근접해 있도록 설계되어 있다. 이러한 방식으로, 배기 라인들은 흡기를 예열하는데 활용된다. 일부 실시예들에서, 도 19a, 도 19b 및 도 19c에 나타나 있는 것과 유사한 버터플라이 밸브는 배기 라인들에 접촉해 있는/근접해 있는 배기 매니폴드의 일부로부터 흡기 라인들로부터 떨어져 포지셔닝되어 있는 배기 매니폴드의 일부 쪽으로 배기 가스를 전향하는데 활용된다. 이러한 방식으로, 예열은 밸브를 활용하여 선택적으로 예약되거나 예약해제될 수 있다. 일부 실시예들에서, 밸브는 매니폴드 안에서 "T"자형으로 위치되어 있고, 배기 라인들은 흡기 라인들에 대해 대체로 평행하게 포트들로부터 밖으로 나와 있으며, "T"자형은 배기를 흡기 라인들로부터 떨어져 아래로 전향하고, 또는 선택적으로 전향되지 않는 경우에는 배기 가스들이 흡기 라인들에 대해 평행하게(그리고 흡기 라인들에 접촉하거나 가끼이 근접하여) 이어지는 매니폴드의 일부틀 통해 유동하는 것을 허용한다. 일부 실시예들에서, 균형잡힌 열 전달을 제공하도록 엔진의 각각의 측면 상에서 배기 라인들과 나란히 엔진의 각각의 측면으로부터 들어가는 별개의 흡기 라인이 있다. 일부 실시예들에서, 엔진의 각각의 측면 상의 흡기 및 배기 라인은 나란하게 있고(서로에 대해 물리적으로 접촉해 있거나 가까이 근접해 있고), 엔진의 정상을 향하여 위쪽을 향하여 구부러진다. 흡기 라인들은 서로 만나고, 엔진의 정상에서 함께 연결되고, 일부 실시예들에서 연료 분사장치는 흡기의 정상에 위치되어 있다. 일부 실시예들에서, 배기 라인들 역시 서로 만나고, 함께 연결되고, 교차 지점 근처에서 단일의 배기 파이프 안에서 바깥쪽을 향하여 유동한다. 다른 실시예들에서, 각각의 배기 라인은 엔진의 정상을 넘어, 그리고 배기 라인이 배향되는 대향하는 측면 아래로, 그리고 나서 엔진으로부터 바깥쪽을 향하여 이어진다. 일부 실시예들에서, 흡기 및 배기 매니폴드는 엔진 블록 위에 볼트결합되는 몰딩되거나 주조된 싱글 피스이다. 일부 실시예들에서는, 흡기 라인들이 엔진의 정상에 함께 나와 있다. In some embodiments of the engine shown in FIGS. 20 and 21, the intake manifold and exhaust manifold are designed such that at least some of the exhaust lines are in physical contact or at least close to the intake lines. In this way, exhaust lines are utilized to preheat intake air. In some embodiments, a butterfly valve similar to that shown in FIGS. 19A, 19B, and 19C is an exhaust manifold positioned away from intake lines from a portion of the exhaust manifold that is in contact with / near the exhaust lines. It is used to divert the exhaust gases towards a portion of the. In this way, preheating can be selectively scheduled or unscheduled using the valve. In some embodiments, the valve is positioned in the manifold in a “T” shape, the exhaust lines exit out of the ports generally parallel to the intake lines, and the “T” shape separates the exhaust from the intake lines. If turned down, or if not selectively redirected, the exhaust gases allow flow through a portion of the manifold that runs parallel to the intake lines (and in contact with or close to the intake lines). In some embodiments, there is a separate intake line entering from each side of the engine alongside the exhaust lines on each side of the engine to provide balanced heat transfer. In some embodiments, the intake and exhaust lines on each side of the engine are side by side (physically in contact with or close to each other) and bent upwards towards the top of the engine. The intake lines meet each other and are connected together at the top of the engine, and in some embodiments the fuel injector is located at the top of the intake. In some embodiments, the exhaust lines also meet each other, are connected together, and flow outward in a single exhaust pipe near the intersection. In other embodiments, each exhaust line runs beyond the top of the engine and below the opposite side on which the exhaust line is oriented, and then outward from the engine. In some embodiments, the intake and exhaust manifolds are molded or cast single pieces bolted onto the engine block. In some embodiments, the intake lines come together on top of the engine.

도 22를 참조하면, 본 발명의 컨셉인 다중 돌출부들을 포함하는 3 실린더 사이어미즈 실린더 엔진의 다른 실시예의 평면도가 나타나 있다. (도 22에서 리세스들(510a, 511a, 512a)과 맞물리는) 돌출부(110)에 추가하여, 다른 돌출부들은 돌출부(110)를 둘러싸는 피스톤의 정상 둘레에 위치되어 있고, 리세스들(510b, 510c, 510d, 510e, 및 511b, 511c, 511d, 511e, 및 512b, 512c, 512d, 512e)과 맞물린다. 돌출부들의 개수, 크기, 형상 및 위치가 상이한 실시예들에서 달라질 수 있다는 점을 알 수 있을 것이다. 일부 실시예들에서, 각각의 돌출부들은 (예컨대 1차 연소실, 2차 연소실, 3차 연소실 등을 생성하는) 상이한 압축 결과를 제공하도록 상이한 부피를 가진다. 다른 실시예들에서, 각각의 돌출부의 부피는 각각의 리세스 내부에 동일한 압축을 제공하도록 동등하다. Referring to Figure 22, there is shown a top view of another embodiment of a three-cylinder cylinder cylinder engine including multiple protrusions, which is a concept of the present invention. In addition to the protrusion 110 (engaging with recesses 510a, 511a, 512a in FIG. 22), the other protrusions are located around the top of the piston surrounding the protrusion 110, and the recesses 510b , 510c, 510d, 510e, and 511b, 511c, 511d, 511e, and 512b, 512c, 512d, 512e. It will be appreciated that the number, size, shape and location of the protrusions may vary in different embodiments. In some embodiments, each of the protrusions has a different volume to provide different compression results (eg, producing a primary combustion chamber, a secondary combustion chamber, a tertiary combustion chamber, etc.). In other embodiments, the volume of each protrusion is equivalent to provide the same compression inside each recess.

도 23 내지 도 57을 참조하면, 본 발명의 일부 실시예들은, 예컨대 플랫 헤드 구성으로 엔진 블록 안에 포지셔닝되어 있는 하나 이상의 밸브를 포함한다. 일부 실시예에서, 밸브들은 밸브를 연소실에 연결하는 통로를 생성하도록 실린더 헤드 안에 리세스가 있는 피스톤 옆에 엔진 블록 안에 배치되어 있다. 일부 실시예들에서, 밸브들은 피스톤의 한쪽 측면에 위치되어 있고, 그리고/또는 단 하나의 흡기 및 하나의 배기 밸브는 각각의 피스톤을 위하여 활용된다. 도 23 내지 도 25에 나타나 있는 실시예에서, 2개의 배기 밸브와 2개의 흡기 밸브는 각각의 실린더와 활용된다. 일부 실시예들에서, 하나의 흡기 및 하나의 배기 밸브는 피스톤의 각각의 측면 상에 위치되어 있다. 다른 실시예들에서, 2개의 흡기 밸브는 한쪽 측면 상에 위치되어 있고, 2개의 배기 밸브는 다른쪽 측면 상에 위치되어 있다. 또 다른 실시예들에서, 단일의 밸브는 흡기이고, 3개의 밸브는 배기이다. 추가 실시예들에서, 단일의 밸브는 배기이고, 3개의 밸브는 흡기이다. 또 다른 실시예들에서, 2개 이상의 밸브는 흡기와 배기의 다양한 배열들로 피스톤의 각각의 측면 상에 위치되어 있다. 또한 추가 실시예들에서, 일부 밸브들은 흡기와 배기 양자 모두로서 기능한다. 23-57, some embodiments of the present invention include one or more valves positioned within the engine block, for example in a flat head configuration. In some embodiments, the valves are disposed in the engine block next to a piston with a recess in the cylinder head to create a passage connecting the valve to the combustion chamber. In some embodiments, the valves are located on one side of the piston, and / or only one intake and one exhaust valve is utilized for each piston. In the embodiment shown in Figures 23 to 25, two exhaust valves and two intake valves are utilized with each cylinder. In some embodiments, one intake and one exhaust valve is located on each side of the piston. In other embodiments, two intake valves are located on one side and two exhaust valves are located on the other side. In still other embodiments, the single valve is intake and the three valves are exhaust. In further embodiments, the single valve is exhaust and the three valves are intake air. In still other embodiments, two or more valves are located on each side of the piston in various arrangements of intake and exhaust. Also in further embodiments, some valves function as both intake and exhaust.

도 23 내지 도 25에 나타나 있는 실시예에서, 중심 흡기 밸브(또는 일부 실시예들에서는 배기 밸브, 또는 일부 실시예들에서는 배기/흡기 밸브의 조합)는 피스톤의 니플 부분을 수용하는 리세스 내부에 위치되어 있다. 일부 실시예들에서, 중심 밸브는 트랩 볼륨을 줄이는데 그리고/또는 제거하는데 도움이 된다. 일부 실시예들에서, 중심 밸브는 트랩 볼륨을 줄일 필요가 없는데, 이는 피스톤의 측면들에 대한 다중 밸브들의 제어가 리세스를 비우는데 도움이 되는 연소실 내부에서의 사이클론 동작(cyclonic action)을 생성하기 때문이다. 일부 실시예들에서, 사이드 밸브들은 피스톤의 한쪽 측면 상에만 위치되어 있다. 이러한 일부 실시예들에서, 단일의 흡기 및 단일의 배기 밸브만이 리세스 내부에서 중심 밸브와 나란히 피스톤의 측면에 대해 활용된다. In the embodiment shown in FIGS. 23-25, the central intake valve (or in some embodiments an exhaust valve, or in some embodiments a combination of the exhaust / intake valves) is inside a recess that receives the nipple portion of the piston. It is located. In some embodiments, the center valve helps to reduce and / or eliminate the trap volume. In some embodiments, the central valve does not need to reduce the trap volume, which creates a cyclonic action inside the combustion chamber where the control of multiple valves on the sides of the piston helps to empty the recess. Because. In some embodiments, the side valves are located only on one side of the piston. In some such embodiments, only a single intake and a single exhaust valve is utilized for the side of the piston alongside the center valve inside the recess.

일부 실시예들에서, 엔진 블록들은 피스톤의 하나 이상의 측면 상에 포지셔닝되어 있는 하나 이상의 그룹을 이루는 사이드 밸브들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 그룹을 이루는 3개의 밸브들 중 중심 밸브는 배기 밸브이고, 배기 밸브의 어느 한쪽 측면 상의 밸브는 흡기 밸브이며, 또는 이와 반대로 그룹을 이루는 3개의 밸브들 중 중심 밸브는 흡기 밸브이고, 흡기 밸브의 어느 한쪽 측면 상의 밸브는 배기 밸브이다. 다른 실시예들에서, 그룹을 이루는 3개의 밸브들 중 중심 밸브는 그 그룹 중 하나 이상의 단부 밸브로서 동일한 기능(흡기 또는 배기)을 수행한다. 일부 실시예들에서, 밸브들은 원호를 따라(도 26, 도 27) 또는 다른 곡선을 따라 포지셔닝되어 있다. 일부 실시예들에서, 밸브들은 접선 방향(도 36), 비스듬한 방향(도 38), 또는 방사 방향(도 42)으로 뻗어 있는 직선과 같은 직선을 따라 포지셔닝되어 있다. In some embodiments, the engine blocks comprise one or more grouping side valves positioned on one or more sides of the piston. In some embodiments, the center valve of the three valves of the group is an exhaust valve, and the valve on either side of the exhaust valve is an intake valve, or vice versa, the center valve of the three valves of the group is an intake valve. And the valve on either side of the intake valve is an exhaust valve. In other embodiments, the center valve of the three valves of the group performs the same function (intake or exhaust) as one or more end valves of the group. In some embodiments, the valves are positioned along an arc (FIGS. 26, 27) or along another curve. In some embodiments, the valves are positioned along a straight line, such as a straight line extending in the tangential direction (FIG. 36), the oblique direction (FIG. 38), or the radial direction (FIG. 42).

일부 실시예들에서, 제 1 그룹을 이루는 밸브들 중 중심 밸브는 배기 밸브이고, 제 2 그룹을 이루는 밸브들 중 대응하는 중심 밸브는 흡기 밸브이다. 일부 실시예들에서, 2개의 배기 밸브와 하나의 흡기 밸브는 피스톤의 제 1 측면에 인접하여 위치되어 있고, 하나의 배기 밸브와 2개의 흡기 밸브는 피스톤의 제 2 측면에 인접하여 위치되어 있으므로, 밸브들 중 절반은 배기 밸브들이고 밸브들 중 나머지 절반은 흡기 밸브들이다. 또 다른 실시예들에서, 피스톤의 제 1 측면에 인접하여 위치되어 있는 각각의 밸브는 배기 밸브이고, 피스톤의 제 2 측면에 인접하여 위치되어 있는 각각의 밸브는 흡기 밸브이다. 다른 실시예들이 상이한 개수 및/또는 구성의 밸브들을 포함한다는 점, 그리고/또는 변하는 크기의 밸브들(예컨대 다양한 도면들에 나타나 있는 것과 상이한 크기의 것 및/또는 적어도 하나의 다른 밸브와 크기가 상이한 세트를 이루는 밸브들 내부의 적어도 하나의 밸브)을 포함한다는 점을 알 수 있을 것이다. In some embodiments, the center valve of the valves of the first group is an exhaust valve and the corresponding center valve of the valves of the second group is an intake valve. In some embodiments, two exhaust valves and one intake valve are located adjacent to the first side of the piston, and one exhaust valve and two intake valves are located adjacent to the second side of the piston, Half of the valves are exhaust valves and the other half of the valves are intake valves. In still other embodiments, each valve positioned adjacent the first side of the piston is an exhaust valve and each valve positioned adjacent the second side of the piston is an intake valve. That other embodiments include valves of different numbers and / or configurations, and / or valves of varying sizes (e.g., of different sizes than those shown in the various figures and / or differing in size from at least one other valve). It will be appreciated that it includes at least one valve inside the valves that make up the set.

일부 실시예들에서, 대응하는 헤드는 하나 이상의 밸브나 세트를 이루는 밸브들을 엔진 블록의 하나 이상의 연소실에 연결하기 위한 하나 이상의 리세스 영역을 포함한다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 리세스는 하나 이상의 통로를 정의한다. 일부 실시예들에서, 제 1 통로와 제 2 통로는 개개의 제 1 그룹과 제 2 그룹을 이루는 밸브들을 개개의 제 1 연소실과 제 2 연소실에 연결한다. 일부 실시예들에서, 제 1 통로와 제 2 통로는 제 1 그룹을 이루는 밸브들 중 개개의 제 1 밸브와 제 2 밸브를 개개의 제 1 연소실과 제 2 연소실에 연결한다. 일부 실시예들에서, 제 1 통로는 제 1 밸브를 제 1 연소실에 연결하고, 제 2 통로는 제 1 연소실을 제 2 밸브 및/또는 제 2 연소실에 연결한다. In some embodiments, the corresponding head includes one or more recessed areas for connecting one or more valves or sets of valves to one or more combustion chambers of the engine block. In some embodiments, one or more recesses define one or more passageways. In some embodiments, the first passageway and the second passageway connect the valves that make up the respective first group and the second group to the respective first combustion chamber and the second combustion chamber. In some embodiments, the first passageway and the second passageway connect the respective first and second valves of the valves of the first group to the respective first and second combustion chambers. In some embodiments, the first passage connects the first valve to the first combustion chamber and the second passage connects the first combustion chamber to the second valve and / or the second combustion chamber.

도 42 내지 도 57을 참조하면, 일부 실시예들은 방사 방향으로 뻗어 있는 직선을 따라 포지셔닝되어 있는 2개 이상의 밸브들을 포함한다. 이러한 일부 실시예들에서, 제 1 직경을 정의하는 원위방향 밸브는 근위방향 밸브의 제 2 직경보다 더 크다. 다른 구성들이 상이한 라인들을 따라 포지셔닝되어 있는 그리고/또는 상이한 배치 및/또는 크기 구성들을 가지는 밸브들을 포함한다는 점을 알 수 있을 것이다. 일부 실시예들에서, 사이드 밸브들은 엔진 블록의 전방/플라이휠 측면 상에 위치되어 있다. 일부 실시예들에서, 사이드 밸브들은 엔진 블록의 후방 측면 상에 위치되어 있다. 42-57, some embodiments include two or more valves positioned along a straight line extending in the radial direction. In some such embodiments, the distal valve defining the first diameter is larger than the second diameter of the proximal valve. It will be appreciated that other configurations include valves positioned along different lines and / or having different arrangement and / or size configurations. In some embodiments, the side valves are located on the front / flywheel side of the engine block. In some embodiments, the side valves are located on the rear side of the engine block.

일부 실시예들에서, 원위방향 밸브는 흡기 밸브이고, 근위방향 밸브는 배기 밸브이다. 일부 실시예들에서, 흡기 밸브는 배기 밸브의 제 2 직경보다 더 큰 제 1 직경을 정의한다. 다른 실시예들에서, 흡기 밸브는 배기 밸브와 동일한 크기이다. 또 다른 실시예들에서, 흡기 밸브는 배기 밸브보다 더 작다. 일부 실시예들에서, 밸브들의 위치와 밸브들을 통해 생성된 공기 유동은 엔진의 하나 이상의 핫 스팟 위치로부터 멀리 열이 흡수되는 것을 허용하고 그리고/또는 수월하게 한다. 일부 실시예들에서, 실린더에 걸친 열의 개선된 균형은 압축 착화의 더 좋은 제어 및 이용을 고려하고 있고 그리고/또는 수월하게 한다. In some embodiments, the distal valve is an intake valve and the proximal valve is an exhaust valve. In some embodiments, the intake valve defines a first diameter that is greater than the second diameter of the exhaust valve. In other embodiments, the intake valve is the same size as the exhaust valve. In still other embodiments, the intake valve is smaller than the exhaust valve. In some embodiments, the position of the valves and the air flow generated through the valves allow and / or facilitate heat absorption away from one or more hot spot locations of the engine. In some embodiments, an improved balance of heat across the cylinder is contemplating and / or facilitates better control and utilization of compression ignition.

일부 실시예들에서, 피스톤은 헤드 안에서 중심 리세스와 연계되어 있는 중심 돌출부/니플을 포함한다. 일부 실시예들에서, 밸브는 중심 리세스 내부에 포함되어 있지 않다. 일부 실시예들에서, 헤드, 블록, 밸브 및 피스톤들은 전체 연소실 내부의 트랩 볼륨을 제거하기에 충분한 그리고/또는 제어하기에 충분한 공기 유동을 제공하도록 구성되어 있다. 이러한 일부 실시예들에서, 중심 리세스 밸브 내부의 밸브는 트랩 볼륨을 제거하는 것 그리고/또는 제어하는 것을 필요로 하지 않는다. 일부 실시예들에서, 중심 밸브는 트랩 볼륨을 추가로 제어하기 위해서 일부 실시예들에서 중심 리세스 내부에 포함되어 있다. In some embodiments, the piston includes a central protrusion / nipple associated with a central recess in the head. In some embodiments, the valve is not included inside the central recess. In some embodiments, the heads, blocks, valves and pistons are configured to provide sufficient air flow to remove and / or control the trap volume inside the entire combustion chamber. In some such embodiments, the valve inside the center recess valve does not require removing and / or controlling the trap volume. In some embodiments, a center valve is included inside the center recess in some embodiments to further control the trap volume.

본 발명의 컨셉인 위 실시예들에 기술되어 나타나 있는 밸브들은 현재 알려져 있거나 이후 발견된 기계식 메커니즘, 전기식 메커니즘, 기계-전기식 메커니즘, 유압식 메커니즘, 이러한 메커니즘들의 조합들, 및/또는 작동을 위한 다른 메커니즘에 의해 다양한 실시예들에서 제어된다. 캠과 로커 아암 어셈블리들이 위 일부 실시예들에 나타나 있지만, 다른 실시예들에서 다른 밸브 작동 메커니즘이 본 명세서에 기술되어 있는 본 발명의 컨셉인 동일하거나 유사한 부재들과 관련하여 활용될 수 있다는 점을 알 수 있을 것이다. 다양한 실시예들에서, 흡기 밸브와 배기 밸브는 원하는 성능과 설계에 따라 순차대로 또는 순차를 벗어나 작동된다. The valves described in the above embodiments, which are the concept of the present invention, are presently known or later discovered mechanical mechanisms, electrical mechanisms, mechanical-electrical mechanisms, hydraulic mechanisms, combinations of these mechanisms, and / or other mechanisms for operation. In various embodiments. Although the cam and rocker arm assemblies are shown in some embodiments above, it is noted that in other embodiments other valve actuation mechanisms may be utilized in connection with the same or similar members, which is a concept of the invention described herein. You will know. In various embodiments, the intake valves and exhaust valves are operated in sequence or out of sequence depending on the desired performance and design.

본 명세서에 기술되어 나타나 있지는 않지만, 본 발명의 컨셉인 사이어미즈 실린더의 다양한 실시예들이 본 명세서에 개시되어 있는 압축 착화에 관한 다른 시스템들과 방법들의 다양한 부재들, 조합들 및 부조합들과 채택되어 있다는 점을 알 수 있을 것이다.While not shown and described herein, various embodiments of the concept of the cylinder of the present invention are employed with various members, combinations and subcombinations of other systems and methods related to compression ignition disclosed herein. You can see that it is.

전술한 설명에서, 특정 용어들은 간결성, 명확성 및 이해를 위하여 사용되어 있지만, 어떠한 불필요한 제한도 종래 기술의 요건을 넘어서 이들로부터 암시되는 것은 아니며, 이는 이러한 용어들이 설명하는 목적으로 사용되고 있을 뿐만 아니라 폭넓게 해석되도록 의도되어 있기 때문이다. 게다가, 예시로써 본 발명의 도시와 설명이 있고, 본 발명의 범위가 기술되어 나타나 있는 정확한 세부사항들로 제한되는 것은 아니다. In the foregoing description, certain terms are used for the sake of brevity, clarity, and understanding, but no unnecessary limitations are implied from them beyond the requirements of the prior art, which are not only used for the purpose of describing these terms but are also broadly interpreted. It is intended to be. In addition, there are illustrations and descriptions of the invention by way of example, and the scope of the invention is not limited to the precise details shown and shown.

본 발명의 전술한 상세한 설명이 예시적인 실시예에 대해 참조사항으로 기술되어 있을 뿐만 아니라 본 발명을 실시하기 위하여 고려되어 있는 최적의 형태가 기술되어 나타나 있지만, 특정 변경, 수정 및 변형이 위 발명을 구체화하는데 행해질 수 있다는 점, 그 구성에서 본 명세서에 특별히 설명되어 있는 것 이외의 것이 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않으면서도 당해 기술분야에서의 통상의 기술자에 의해 달성될 수 있다는 점, 및 이러한 변경, 수정 및 변형이 본 발명의 전체적인 범위 내에 있는 것으로 여겨져야 한다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명, 및 본 명세서에서 주장되어 개시되어 있는 기저에 있는 원리들의 진정한 사상과 범위 내에 있는 임의의 변경들, 수정들, 변형들이나 균등물들 또는 이들 모두를 커버하는 것이 고려되어 있다. 결과적으로, 본 발명의 범위는 첨부의 청구범위에 의해서만 제한되는 것으로 의도되어 있고, 첨부의 도면에 나타나 있으면서 위 설명에 내포되어 있는 모든 것은 제한하는 의미가 아니라 설명하는 것으로 해석되어야 한다. Although the foregoing detailed description of the invention has been described with reference to exemplary embodiments as well as with reference to the best forms contemplated for carrying out the invention, certain changes, modifications and variations are intended to modify the invention. That it can be done in the specification, that in addition to those specifically described herein in the configuration can be achieved by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the present invention, and such changes It will be appreciated that modifications and variations should be considered to be within the overall scope of the invention. Accordingly, it is contemplated to cover any changes, modifications, variations or equivalents, or both, that fall within the true spirit and scope of the present invention and the underlying principles claimed and disclosed herein. As a result, the scope of the present invention is intended to be limited only by the appended claims, and everything contained in the above description as shown in the accompanying drawings should be construed as illustrative rather than limiting.

이어서 기술되어 있는 본 발명의 특징, 발견과 원리, 본 발명이 구성되고 이용되는 방식, 구성의 특징, 및 획득되는 유리하고 새로운 유용한 결과들, 즉: 새로운 유용한 구조들, 장치들, 요소들, 배열들, 부품들, 및 조합들이 첨부의 청구범위에 설명되어 있다. The features, discoveries and principles of the invention, the manner in which the invention is constructed and used, the features of the construction and the advantageous new useful results obtained, namely: new useful structures, devices, elements, arrangements , Parts, and combinations are described in the appended claims.

다음에 오는 청구범위가 본 명세서에 기술되어 있는 본 발명의 전체적이면서 특별한 모든 특징들, 및 언어에 관한 것으로서 그 사이에 있는 것으로 말할 수 있는 본 발명의 범위에 관한 모든 언급들을 커버하는 것으로도 이해되어야 한다. It is also to be understood that the following claims cover all references to the overall and special features of the invention described herein, and to all references to the scope of the invention which may be referred to as being in between. do.

Claims (20)

실린더;
상기 실린더 내부에 위치되어 있는 제 1 피스톤으로서, 상기 제 1 피스톤은 돌출부를 포함하고, 상사점(top-dead-center; TDC)과 하사점(bottom-dead-center; BDC) 구성 사이에서 움직이도록 구성되어 있고, 이로써 제 1 피스톤의 행정을 정의할 수 있는, 제 1 피스톤; 및
상기 실린더 내부에서 상기 제 1 피스톤을 감싸고 있는 실린더 헤드로서, 상기 실린더 헤드는 상기 돌출부와 연계된 리세스를 포함하는, 실린더 헤드;
를 구비하는 내연 기관으로서,
상기 실린더, 실린더 헤드 및 리세스는 1차 챔버와 2차 챔버를 가지는 연소실을 정의하고, 그리고
상기 내연 기관은 이중-착화 연소 과정을 수월하게 하도록 구성되어 있고, 제 1 피스톤이 TDC로부터 멀리 움직임에 따라 제 1 착화 과정은 1차 챔버 안에서 일어나며 제 2 착화 과정은 2차 챔버 안에서 일어나는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
cylinder;
A first piston located inside the cylinder, the first piston including a protrusion and moving between a top-dead-center (TDC) and a bottom-dead-center (BDC) configuration. A first piston, configured to thereby define the stroke of the first piston; And
A cylinder head surrounding the first piston inside the cylinder, the cylinder head including a recess associated with the protrusion;
An internal combustion engine having:
The cylinder, cylinder head and recess define a combustion chamber having a primary chamber and a secondary chamber, and
The internal combustion engine is configured to facilitate a double-ignition combustion process, wherein the first ignition occurs in the primary chamber and the second ignition occurs in the secondary chamber as the first piston moves away from the TDC. Internal combustion engine.
제 1 항에 있어서,
제 2 착화 과정은 1차 챔버로부터 2차 챔버 속으로의 유체의 팽창을 구비하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
The method of claim 1,
And the second ignition process comprises the expansion of the fluid from the primary chamber into the secondary chamber.
제 2 항에 있어서,
1차 챔버 속으로 뻗어 있는 스파크 플러그를 더 구비하고, 스파크 플러그는 제 1 점화 과정을 선택적으로 개시하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
The method of claim 2,
And a spark plug extending into the primary chamber, the spark plug being configured to selectively initiate the first ignition process.
제 3 항에 있어서,
1차 챔버 속으로 뻗어 있는 글로 플러그를 더 구비하고, 글로 플러그는 제 1 착화 과정을 선택적으로 개시하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
The method of claim 3, wherein
And a glow plug extending into the primary chamber, the glow plug being configured to selectively initiate the first ignition process.
제 2 항에 있어서,
1차 챔버 속으로 뻗어 있는 글로 플러그를 더 구비하고, 글로 플러그는 제 1 착화 과정을 선택적으로 개시하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
The method of claim 2,
And a glow plug extending into the primary chamber, the glow plug being configured to selectively initiate the first ignition process.
제 2 항에 있어서,
제 2 피스톤을 더 구비하고,
1차 챔버는 제 1 피스톤이 TDC에 있는 경우 제 1 부피를 정의하고,
제 2 피스톤은 1차 챔버와 연계되어 있는 가변 압축비 피스톤이고, 그리고
제 2 피스톤은 제 1 포지션과 제 2 포지션 사이에서 움직일 수 있고, 제 2 피스톤의 제 1 포지션과 제 2 포지션은 각각 제 1 부피의 최대값 및 최소값과 연계되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
The method of claim 2,
Further comprising a second piston,
The primary chamber defines a first volume when the first piston is at TDC,
The second piston is a variable compression ratio piston associated with the primary chamber, and
And the second piston is movable between the first and second positions, wherein the first and second positions of the second piston are associated with the maximum and minimum values of the first volume, respectively.
제 6 항에 있어서,
제 1 착화 과정은 압축 착화 과정인 것을 특징으로 하는 내연 기관.
The method of claim 6,
An internal combustion engine, characterized in that the first ignition process is a compression ignition process.
제 7 항에 있어서,
제 2 착화 과정은 상기 피스톤이 TDC로부터 멀리 움직인 후에 일어나는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
The method of claim 7, wherein
The second ignition process occurs after the piston moves away from the TDC.
제 6 항에 있어서,
제 2 피스톤을 그 제 1 포지션과 제 2 포지션 사이에서 움직이고 이로써 1차 챔버와 연계된 압축비를 조정하기 위한 링크장치 어셈블리를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
The method of claim 6,
And a linkage assembly for moving the second piston between its first and second positions thereby adjusting the compression ratio associated with the primary chamber.
제 9 항에 있어서,
상기 링크장치 어셈블리는 상기 제 2 피스톤을 그 제 1 포지션으로, 또는 그 제 2 포지션으로, 또는 복수의 중간 포지션들 중 한가지로 선택적으로 고정하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
The method of claim 9,
And the linkage assembly is configured to selectively secure the second piston to its first position, to its second position, or to one of a plurality of intermediate positions.
제 9 항에 있어서,
제 2 피스톤이 개개의 제 1 포지션과 제 2 포지션에 있는 경우 제 1 센서와 제 2 센서가 개개의 제 1 부재 및 제 2 부재와 정렬되어 있도록, 제 2 피스톤의 개개의 제 1 부재 및 제 2 부재와 연계되어 있는 제 1 센서와 제 2 센서를 가지는 제어 시스템을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
The method of claim 9,
The respective first member and the second of the second piston so that the first sensor and the second sensor are aligned with the respective first and second members when the second piston is in the respective first and second positions. And a control system having a first sensor and a second sensor associated with the member.
제 6 항에 있어서,
제 2 피스톤이 개개의 제 1 포지션과 제 2 포지션에 있는 경우 제 1 센서와 제 2 센서가 개개의 제 1 부재 및 제 2 부재와 정렬되어 있도록, 제 2 피스톤의 개개의 제 1 부재 및 제 2 부재와 연계되어 있는 제 1 센서와 제 2 센서를 가지는 제어 시스템을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
The method of claim 6,
The respective first member and the second of the second piston so that the first sensor and the second sensor are aligned with the respective first and second members when the second piston is in the respective first and second positions. And a control system having a first sensor and a second sensor associated with the member.
제 12 항에 있어서,
상기 제어 시스템은, 제 2 피스톤이 개개의 중간 포지션에 있는 경우 중간 센서가 중간 부재와 정렬되어 있도록, 제 2 피스톤의 중간 부재와 연계되어 있는 중간 센서를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
The method of claim 12,
The control system further comprises an intermediate sensor associated with the intermediate member of the second piston such that the intermediate sensor is aligned with the intermediate member when the second piston is in the respective intermediate position.
제 12 항에 있어서,
제 1 구성요소 안에 적어도 부분적으로 매립되어 있는 삽입부를 더 구비하고,
제 1 구성요소는 제 1 피스톤, 헤드 및 제 2 피스톤 중 한가지이고,
제 1 구성요소는 제 1 재료로 형성되어 있고,
삽입부는 제 1 재료의 열 전달 특성에 비해 뛰어난 열 전달 특성을 가지는 제 2 재료로부터 형성되어 있고, 그리고
삽입부는 1차 챔버와 열이 통하도록 구성되어 있으면서 포지셔닝되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
The method of claim 12,
Further comprising an insert at least partially embedded in the first component,
The first component is one of the first piston, the head and the second piston,
The first component is formed of the first material,
The insert is formed from a second material having heat transfer properties superior to the heat transfer properties of the first material, and
And the insertion portion is positioned while being in thermal communication with the primary chamber.
제 1 항에 있어서,
제 1 구성요소 안에 적어도 부분적으로 매립되어 있는 삽입부를 더 구비하고,
제 1 구성요소는 제 1 피스톤, 헤드 및 제 2 피스톤 중 한가지이고,
제 1 구성요소는 제 1 재료로 형성되어 있고,
삽입부는 제 1 재료의 열 전달 특성에 비해 뛰어난 열 전달 특성을 가지는 제 2 재료로부터 형성되어 있고, 그리고
삽입부는 1차 챔버와 열이 통하도록 구성되어 있으면서 포지셔닝되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
The method of claim 1,
Further comprising an insert at least partially embedded in the first component,
The first component is one of the first piston, the head and the second piston,
The first component is formed of the first material,
The insert is formed from a second material having heat transfer properties superior to the heat transfer properties of the first material, and
And the insertion portion is positioned while being in thermal communication with the primary chamber.
제 15 항에 있어서,
복수의 삽입부들을 더 구비하고, 각각의 삽입부는 제 1 피스톤, 헤드 및 제 2 피스톤 중 한가지 안에 적어도 부분적으로 매립되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
The method of claim 15,
And a plurality of inserts, each insert at least partially embedded in one of the first piston, the head and the second piston.
실린더;
상기 실린더 내부에 위치되어 있는 제 1 피스톤으로서, 상기 제 1 피스톤은 돌출부를 포함하고, 상사점(top-dead-center; TDC)과 하사점(bottom-dead-center; BDC) 구성 사이에서 움직이도록 구성되어 있고, 이로써 제 1 피스톤의 행정을 정의할 수 있는, 제 1 피스톤;
상기 실린더 내부에서 상기 제 1 피스톤을 감싸고 있는 실린더 헤드로서, 상기 실린더 헤드는 상기 돌출부와 연계된 리세스를 포함하는, 실린더 헤드; 및
제 2 피스톤;
를 구비하는 내연 기관으로서,
상기 실린더, 실린더 헤드 및 리세스는 1차 챔버와 2차 챔버를 가지는 연소실을 정의하고,
1차 챔버는 제 1 피스톤이 TDC에 있는 경우 제 1 부피를 정의하고,
제 2 피스톤은 1차 챔버와 연계되어 있는 가변 압축비 피스톤이고, 그리고
제 2 피스톤은 제 1 포지션과 제 2 포지션 사이에서 움직일 수 있고, 제 2 피스톤의 제 1 포지션과 제 2 포지션은 각각 제 1 부피의 최대값 및 최소값과 연계되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
cylinder;
A first piston located inside the cylinder, the first piston including a protrusion and moving between a top-dead-center (TDC) and a bottom-dead-center (BDC) configuration. A first piston, configured to thereby define the stroke of the first piston;
A cylinder head surrounding the first piston inside the cylinder, the cylinder head including a recess associated with the protrusion; And
Second piston;
An internal combustion engine having:
The cylinder, cylinder head and recess define a combustion chamber having a primary chamber and a secondary chamber,
The primary chamber defines a first volume when the first piston is at TDC,
The second piston is a variable compression ratio piston associated with the primary chamber, and
And the second piston is movable between the first and second positions, wherein the first and second positions of the second piston are associated with the maximum and minimum values of the first volume, respectively.
제 17 항에 있어서,
제 2 피스톤을 그 제 1 포지션과 제 2 포지션 사이에서 움직이고 이로써 1차 챔버와 연계된 압축비를 조정하기 위한 링크장치 어셈블리를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
The method of claim 17,
And a linkage assembly for moving the second piston between its first and second positions thereby adjusting the compression ratio associated with the primary chamber.
제 18 항에 있어서,
제 2 피스톤이 개개의 제 1 포지션과 제 2 포지션에 있는 경우 제 1 센서와 제 2 센서가 개개의 제 1 부재 및 제 2 부재와 정렬되어 있도록, 제 2 피스톤의 개개의 제 1 부재 및 제 2 부재와 연계되어 있는 제 1 센서와 제 2 센서를 가지는 제어 시스템을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
The method of claim 18,
The respective first member and the second of the second piston so that the first sensor and the second sensor are aligned with the respective first and second members when the second piston is in the respective first and second positions. And a control system having a first sensor and a second sensor associated with the member.
실린더;
상기 실린더 내부에 위치되어 있는 제 1 피스톤으로서, 상사점(top-dead-center; TDC)과 하사점(bottom-dead-center; BDC) 구성 사이에서 움직이도록 구성되어 있고, 이로써 제 1 피스톤의 행정을 정의할 수 있는, 제 1 피스톤;
상기 실린더 내부에서 상기 제 1 피스톤을 감싸고 있는 실린더 헤드로서, 이로써 연소실을 정의할 수 있는, 실린더 헤드;
상기 연소실 속으로 뻗어 있는 스파크 플러그로서, 제 1 점화 과정을 선택적으로 개시하도록 구성되어 있는, 스파크 플러그; 및
상기 연소실 속으로 뻗어 있는 글로 플러그로서, 제 1 착화 과정을 선택적으로 개시하도록 구성되어 있는, 글로 플러그;
를 구비하는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
cylinder;
A first piston located within the cylinder, configured to move between a top-dead-center (TDC) and a bottom-dead-center (BDC) configuration, thereby providing a stroke of the first piston. A first piston, which can be defined;
A cylinder head surrounding the first piston inside the cylinder, whereby a cylinder head can be defined;
A spark plug extending into the combustion chamber, the spark plug being configured to selectively initiate a first ignition process; And
A glow plug extending into the combustion chamber, the glow plug configured to selectively initiate a first ignition process;
An internal combustion engine comprising: a.
KR1020197032846A 2017-04-07 2018-04-09 Improved Systems and Methods of Compression Ignition Engines KR20200015472A (en)

Applications Claiming Priority (11)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762483191P 2017-04-07 2017-04-07
US62/483,191 2017-04-07
US201762490056P 2017-04-26 2017-04-26
US62/490,056 2017-04-26
US201762500475P 2017-05-02 2017-05-02
US62/500,475 2017-05-02
US201762554429P 2017-09-05 2017-09-05
US62/554,429 2017-09-05
US201862627029P 2018-02-06 2018-02-06
US62/627,029 2018-02-06
PCT/US2018/026743 WO2018187811A1 (en) 2017-04-07 2018-04-09 Improved systems and methods of compression ignition engines

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200015472A true KR20200015472A (en) 2020-02-12

Family

ID=63713540

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197032846A KR20200015472A (en) 2017-04-07 2018-04-09 Improved Systems and Methods of Compression Ignition Engines

Country Status (8)

Country Link
EP (1) EP3607188A4 (en)
JP (1) JP2020513090A (en)
KR (1) KR20200015472A (en)
CN (1) CN110914525B (en)
AU (1) AU2018249957A1 (en)
CA (1) CA3096555A1 (en)
TW (1) TW201842270A (en)
WO (1) WO2018187811A1 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10927750B2 (en) 2016-01-14 2021-02-23 Nautilus Engineering, Llc Systems and methods of compression ignition engines
KR20180112791A (en) 2016-01-14 2018-10-12 노틸러스 엔지니어링 엘엘씨 Improved system and method of compression ignition engine
BR112019025875A2 (en) * 2018-12-28 2020-07-07 HANNA, Ibrahim, Mounir cylinder system with relative motion occupation structure
US11788462B2 (en) 2020-07-29 2023-10-17 Astron Aerospace Llc Rotary engine, parts thereof, and methods
US20230092617A1 (en) * 2019-08-09 2023-03-23 Astron Aerospace Llc Rotary engine, parts thereof, and methods
KR20230017323A (en) * 2020-06-04 2023-02-03 예추 투 high pressure gas compression combustion engine

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2735416A (en) * 1956-02-21 piston and cylinder construction for
GB191406413A (en) * 1913-04-15 Paul Dumanois Emile Improvements in or relating to Internal Combustion Engines.
NL3830C (en) 1914-05-12
FR730529A (en) * 1931-01-26 1932-08-17 Bendix Aviat Corp Improvements to internal combustion engines
CH177024A (en) * 1934-05-04 1935-05-15 Sulzer Ag Injection internal combustion engine, in which the piston constricts a space from the combustion chamber towards the end of compression.
DE645974C (en) * 1934-05-07 1937-06-05 Stefan Witkowski Air-compressing internal combustion engine with external ignition
US2206322A (en) * 1938-09-08 1940-07-02 Elmer E Huesby Diesel engine combustion chamber
US2256776A (en) * 1938-11-26 1941-09-23 Kammer George Stephen Compression ignition engine
US2514730A (en) * 1945-02-21 1950-07-11 Schweizerische Lokomotiv Combustion chamber for internalcombustion engines
US2590000A (en) * 1947-12-18 1952-03-18 Ferguson Reginald Internal-combustion engine
US4164915A (en) * 1977-06-30 1979-08-21 J. I. Case Company Conversion of gasoline to diesel engine
FR2498683B1 (en) * 1981-01-23 1986-07-11 Thery Georges COMBUSTION CHAMBER OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE PROMOTING ROTARY TURBULENCE OF COMBUSTION PRODUCTS
DE3503365A1 (en) * 1984-02-29 1985-08-29 Volkswagenwerk Ag, 3180 Wolfsburg Arrangement for controlling the compression ratio of a reciprocating-piston internal combustion engine
DK156308C (en) * 1985-08-23 1989-12-11 N Proizv Lab Dvigateli Vat Gor MODULE COMBUSTION ENGINE
CA1329780C (en) * 1988-05-07 1994-05-24 Dan Merritt Internal combustion engine
JP2819054B2 (en) * 1990-07-07 1998-10-30 株式会社いすゞセラミックス研究所 Secondary combustion chamber insulated engine
US5144922A (en) * 1990-11-01 1992-09-08 Southwest Research Institute Fuel ignition system for compression ignition engines
RU2032817C1 (en) * 1993-04-22 1995-04-10 Виктор Арифулович Хасьянов Method of operation of multi-fuel internal combustion engine end multi-fuel internal combustion engine
JPH0828274A (en) * 1994-07-18 1996-01-30 Hiroyasu Tanigawa Combustion chamber and combustion method for contracted combustion chamber type internal combustion engine
WO1996015362A1 (en) * 1994-11-09 1996-05-23 John Brengle Taylor Improvements to engines
KR970055137U (en) * 1996-03-14 1997-10-13 Inlet opening and closing system of diesel engine
CN1086442C (en) * 1996-05-28 2002-06-19 谷川浩保 Energy conservation cycle engine
AUPO904197A0 (en) * 1997-09-09 1997-10-02 Dixon, Michael Patrick Internal combusion engine
JPH11193720A (en) * 1997-12-26 1999-07-21 Isuzu Ceramics Res Inst Co Ltd Structure of combustion chamber in gas engine
JP2000320332A (en) * 1999-03-11 2000-11-21 Osaka Gas Co Ltd Premixing compression self-ignition engine
KR20020081625A (en) * 2001-04-19 2002-10-30 현대자동차주식회사 Compression ignition of homogenous charge combustion
US6557520B2 (en) * 2001-08-30 2003-05-06 Southwest Research Institute Multi-zone combustion chamber and method for combustion control in compression-ignited reciprocating engines
US6561139B2 (en) * 2001-10-04 2003-05-13 Evan Guy Enterprises, Inc. Method and apparatus for reducing emissions of internal combustion engines
US6578533B1 (en) * 2001-11-29 2003-06-17 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The U.S. Environmental Protection Agency Controlled homogeneous-charge, compression-ignition engine
JP4184322B2 (en) * 2004-06-25 2008-11-19 東邦瓦斯株式会社 Gas engine operating method and gas engine
JP2006316777A (en) * 2005-05-16 2006-11-24 Toyota Motor Corp Internal combustion engine
US20070084428A1 (en) * 2005-10-18 2007-04-19 Lew Holdings, Llc Homogeneous charge compression ignition engine and method of operating
FR2895026B1 (en) * 2005-12-21 2011-09-09 Inst Francais Du Petrole FUEL INJECTION METHOD FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE, IN PARTICULAR DIRECT INJECTION, COMPRISING A PISTON HAVING A BOWL WITH A TOE
US8789499B2 (en) * 2007-11-08 2014-07-29 Two Heads, LLC Monoblock valveless opposing piston internal combustion engine
DE102009016461A1 (en) * 2009-04-04 2010-10-07 Man Diesel Se Ignition arrangement for gas engine utilized e.g., as marine engine, has ignition release device comprising ignition spark-production device that is arranged in pre-chamber for igniting ignition gas jet by ignition spark
US8442807B2 (en) 2010-06-01 2013-05-14 AT&T Intellectual I, L.P. Systems, methods, and computer program products for estimating crowd sizes using information collected from mobile devices in a wireless communications network
JP5859395B2 (en) * 2012-07-27 2016-02-10 日立オートモティブシステムズ株式会社 Piston for internal combustion engine and method for manufacturing the piston

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018187811A1 (en) 2018-10-11
CA3096555A1 (en) 2018-10-11
CN110914525A (en) 2020-03-24
CN110914525B (en) 2022-08-02
JP2020513090A (en) 2020-04-30
EP3607188A1 (en) 2020-02-12
TW201842270A (en) 2018-12-01
AU2018249957A1 (en) 2019-11-28
EP3607188A4 (en) 2021-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10669926B2 (en) Systems and methods of compression ignition engines
KR20200015472A (en) Improved Systems and Methods of Compression Ignition Engines
US6918358B2 (en) Eight-stroke internal combustion engine utilizing a slave cylinder
US8550042B2 (en) Full expansion internal combustion engine
US11608773B2 (en) Systems and methods of compression ignition engines
US7987823B2 (en) Hybrid piston/rotary engine
US8714121B2 (en) Split-cycle air hybrid V-engine
US8973539B2 (en) Full expansion internal combustion engine
GB2425808A (en) Supercharged two-stroke engine with separate direct injection of air and fuel
US20160032821A1 (en) Six Stroke Internal-Combustion Engine
JP2006348809A (en) Internal combustion engine
EP2630354B1 (en) Method and means for controlling combustion
US8251041B2 (en) Accelerated compression ignition engine for HCCI
WO2019084356A1 (en) Simultaneous combined-cycle multi-stage combustion engine
KR20170035333A (en) 2 Stroke 1 Cycle Engine with External Compressed Air Supplying System
JPH04298631A (en) Internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application