KR20220006534A

KR20220006534A - 능동형 예비 챔버를 구비한 점화 인서트

Info

Publication number: KR20220006534A
Application number: KR1020217036773A
Authority: KR
Inventors: 비아니 라비
Original assignee: 비아니 라비
Priority date: 2019-05-13
Filing date: 2020-05-13
Publication date: 2022-01-17
Also published as: CN113795655A; FR3096079B1; JP2022533068A; EP3969735A1; FR3096079A1; CA3139564A1; WO2020229775A1; AU2020276402A1; CN113795655B; FR3096078A1; FR3096078B1

Abstract

본 발명은 능동형 예비 챔버(1)를 구비한 점화 인서트에 관한 것으로, 상기 인서는, 내연기관(2)의 실린더 헤드(3)에 배열된 인서트 웰(72)로서, 회전 연동되고 점화 예비 챔버(71)가 배열되는 원통형 인서트 본체(70)를 수용하는, 상기 인서트 웰(72), 점화 플러그(12)를 수용하는 인서트 점화 플러그 웰(83), 및 인젝터 노즈(16)를 수용하도록 실린더 헤드(3)에 배열된 인젝터 측면 웰(73)과 정렬되는 인젝터 반경 방향 오리피스(88)를 포함하되, 상기 본체(70)는 연소실(5)로 개방되는 예비 챔버 노즈(75)에서 종료되고, 클램핑 수단(74)과 협력하는 고정 수단(82)에 의해 인서트 웰(72)에 홀딩된다.

Description

능동형 예비 챔버를 구비한 점화 인서트

본 발명은 능동형 예비 챔버를 구비한 점화 인서트(ignition insert)에 관한 것이며, 이는 내연기관의 실린더 헤드에서 좁은 공간과 최소한의 간섭으로 능동형 예비 챔버를 수용하는 것을 가능하게 한다.

능동형 예비 챔버(active pre-chamber)의 많은 개념이 있으며, 능동형 예비 챔버는 내연기관 연소실에서의 주 장전재(main charge)를 점화하기 위한 점화 수단으로서 사용된다.

"능동형" 예비 챔버라는 용어는 공지된 전기 점화 플러그에 추가하여, 공기 인젝터가 있거나 없는 적어도 하나의 연료 인젝터 또는 적어도 하나의 연료-공기 혼합물 인젝터로 개방되는 예비 챔버를 설명하도록 일반적으로 사용된다.

예를 들어, 개념은 "Mahle" 회사에 의해 특허되고 개발된 "Turbulent Jet Ignition"로서 공지된 예비 챔버로 알려져 있다. 2016년 3월 30일자로 공개된 특허 공개 EP 3 001 008 A1의 요지인 이러한 개념은 한편으로는 전기 점화 플러그로 개방되고 다른 한편으로는 연료 인젝터로 개방되는 예비 챔버를 제공한다. 상기 예비 챔버는 본질적으로 공기로 많이 희석된, 즉, 가솔린이 적고 산소가 풍부한 주 장전재를 점화하도록 설계된다.

2018년 7월 13일자로 공개된 밸브 제어형 점화 예비 챔버에 대한 특허 출원 FR 3 061 743 및 전극 셔틀을 구비한 점화 플러그에 대해 2018년 6월 15일자로 공개된 특허 출원 FR 3 060 222가 또한 공지되어 있다. 양 출원 모두 본 출원인의 지적 재산이며, 밸브 또는 전극 셔틀을 통해 주 챔버로부터 예비 챔버를 분리하는 특수성을 갖는다. 이러한 혁신적인 구성은 엔진 연소실과 영구적으로 소통하는 종래의 예비 챔버에 비해 많은 가능성을 제공한다.

특허 출원 FR 3 061 743 및 FR 3 060 222는 2018년 9월 10일자로 개량 특허 출원 18 58111을 야기시켰음에 유의해야 한다. 후자의 출원은 본 출원인이 소유하고 밸브 또는 전극 셔틀의 자성 복귀와 관련된다.

일반적으로 말하면, 모든 예비 챔버 점화 디바이스는 주로 공기와 연료로 구성된 파일럿 장전재(pilot charge)가 먼저 예비 챔버 내로 도입되는 것을 제공한다. 그런 다음, 상기 파일럿 장전재는 점화 플러그에 의해 점화된다. 파일럿 장전재가 연소됨에 따라서, 파일럿 장전재가 엔진 연소실의 3차원 공간 내로 연소 가스의 토치의 형태로 고온, 고속으로 분출되는 정도까지 파일럿 장전재의 압력이 증가된다. 파일럿 장전재가 상기 챔버의 체적을 통과함에 따라서, 상기 토치는 챔버 안에 수용된 주 장전재를 점화시킨다.

단순 점화 플러그에 비해, 고강도 및 짧은 지속 시간의 국부적 난류의 형성과 조합된 토치의 훨씬 더 높은 점화력은 추가 대기 공기로 또는 바람직하게 사전 냉각된 재순환 배기 가스로 매우 희석된 공기 및 연료의 주 장전재의 급속한 연소를 가능하게 한다.

강력한 점화와 매우 희석된 장전재의 조합은 트로치 점화 예비 챔버가 특히 펌핑 및 벽 열 손실을 제한하는 것에 의해 스파크 점화 내연기관의 연료 소비를 상당히 감소시키는 것을 가능하게 한다. 주 장전재는 많이 희석되고 그 연소는 빠르며, 상기 장전재는 또한 노킹에 그다지 민감하지 않고, 이러한 것은 주 장전재를 수용하는 엔진에 높은 체적비와 최적의 점화 전진을 제공하는 것을 가능하게 하고, 이러한 두 가지 특성은 수행되는 열역학적 사이클에 높은 효율을 부여하는 것을 가능하게 한다.

능동형 점화 예비 챔버를 설치하는데 있어서 어려움 중 하나는 점화 플러그와 인젝터가 차지하는 공간이며, 인젝터는 상기 예비 챔버가 수용하고, 상기 예비 챔버의 매우 작은 체적 내로 개방된다.

또한, 연결 덕트에서 점화 플러그에 의해 예비 챔버에서 이전에 점화된 화염을 전파하는 것이 어려움에 따라서, 특허 출원 FR 3 061 743호에서 이전에 예시된 바와 같이 예비 챔버와 인젝터 노즈(injector nose) 사이의 어떠한 연결 덕트도 피하는 것이 바람직하고, 덕트는 냉각되고, 화염을 차단하고, 연소되지 않은 잔류물에 대한 트랩을 형성하고, 그 체적과 관련하여 파일럿 장전재를 노출시키는 큰 내부 표면으로 인해 파일럿 장전재를 강력하게 냉각한다.

그러므로, 예를 들어, 특허 EP 3 001 008 A1에 도시된 바와 같이 점화 플러그와 인젝터가 통상적으로 서로 나란히 또는 거의 나란히 배치되기 때문에, 능동형 예비 챔버는 내연기관에서 통합의 문제를 제기한다.

이러한 배열은 예비 챔버, 점화 플러그 및 인젝터 조립체를 위한 상당한 반경 방향 공간 요구 사항을 초래한다. 더욱이, 이러한 배열은 예비 챔버의 매우 큰 내부 표면/체적비 없이 매우 작은 체적의 예비 챔버를 생성하는 것을 어렵게 하고, 파일럿 장전재 가스가 고온으로 가열되면 파일럿 장전재 가스의 과도한 냉각을 선호한다.

능동형 예비 챔버의 다양한 구성 요소의 큰 치수는 내연기관의 실린더 헤드, 흡기 및 배기 덕트 및 상기 엔진의 캠 샤프트를 냉각하는 물 챔버를 수용하는데 이용 가능한 공간을 감소시킨다는 점에 유의해야 한다.

또한, 예비 챔버의 냉각은 실린더 헤드의 물 챔버에서 순환하는 냉각수와 직접 접촉하지 않으면 잠재적으로 달성하는 것이 어렵게 된다.

또한 기존의 엔진에서 능동형 예비 챔버를 설치하는 것은 실린더 헤드가 상당한 수정 없이 능동형 예비 챔버를 수용할 수 없음에 따라서 실린더 헤드에 대한 광범위한 수정이 필요하다는 점에 유의해야 한다. 그러므로, 실린더 헤드를 수정하고 그 산업적인 생산을 보장하기 위해 막대한 투자를 지원하는 것이 필요하다.

본 발명 및 특정 실시형태에 따르면, 스파크 또는 압축 점화를 갖는 왕복 내연기관에서 능동형 예비 챔버의 설치에 내재된 이러한 다양한 문제 및 단점을 해결하기 위해, 능동형 예비 챔버를 구비한 점화 인서트는,

실린더 헤드에 적용되어야만 하는 수정을 최소화하는 것에 의해 실질적으로 모든 스파크 점화 또는 디젤 엔진의 점화 플러그 또는 인젝터 웰(injector well)에 능동형 예비 챔버를 수용하는 것;

냉각수를 수용하는 실린더 헤드의 물 챔버에서 순환하는 냉각수와 직접 접촉하도록 외부면을 배치하는 것에 의해 상기 예비 챔버를 냉각하는 것;

상기 예비 챔버에 수용된 가스와 상기 예비 챔버의 내부 벽 사이의 열 교환이 제한되도록 매우 작은 체적이고, 작은 표면/체적비를 제공하는 능동형 예비 챔버를 생산하는 것을 가능하게 한다.

상기 사항을 고려하여, 본 발명에 따른 능동형 예비 챔버를 구비한 점화 인서트는 충족되지 않은 요구를 충족시키는 것을 가능하게 하여, 어떠한 유형의 왕복 내연기관에도 능동형 예비 챔버를 효율적이고 저렴한 비용으로 이식할 수 있다.

본 발명에 따른 능동형 예비 챔버를 구비한 점화 인서트는 자동차 적용을 포함하여, 의도된 대부분의 적용의 경제적 제약과 양립할 수 있도록 대량으로 제조하는 것이 저렴할 것으로 예상된다.

본 발명에 따른 능동형 예비 챔버를 구비한 점화 인서트는 유형이 무엇이든, 사용하는 사용하는 연료가 기체, 액체 또는 고체이든, 주 장전재가 냉각되거나 냉각되지 않은 EGR, 임의의 종류의 중성 가스 또는 산소 또는 기타 산화제가 풍부한 가스로 희석되든, 어떠한 회전 또는 왕복 내연기관에도 적용될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 능동형 예비 챔버를 구비한 점화 인서트를 수용하는 임의의 스파크 점화 엔진의 주 장전재를 점화하도록 의도된 파일럿 장전재는 연료 및/또는 연료와 상이한 산화제 및/또는 연료 및/또는 상기 주 장전재를 구성하는 산화제를 함유할 수 있다는 것이 또한 이해되어야 한다.

본 발명에 따른 능동형 예비 챔버를 구비한 점화 인서트는 내연기관을 위해 의도되고, 내연기관은 주 장전재가 도입되는 연소실을 피스톤과 함께 형성하는 실린더를 덮는 실린더 헤드를 포함하고, 상기 실린더 헤드는, 점화 플러그 및 적어도 하나의 인젝터의 인젝터 노즈가 개방되고 파일럿 장전재가 도입되는 점화 예비 챔버를 수용하고; 상기 예비 챔버는 가스 배출관, 및 예비 챔버 노즈를 통해 상기 챔버 내로 개방되는 적어도 하나의 가스 배출 오리피스를 통해 연소실과 연속적으로 연통하고, 상기 인서트는,

실린더 헤드에 배열되고 고정 수단을 갖는 적어도 하나의 인서트 웰(insert well)로서, 상기 웰은 한편으로 큰 직경의 인서트 도입 오리피스를 통해 실린더 헤드 외부로, 다른 한편으로는 작은 직경의 예비 챔버 노즈 오리피스를 통해 연소실 내로 개방되고, 상기 2개의 직경은 적어도 하나의 인서트 지지 어깨부에 의해 서로 연결되는, 상기 적어도 하나의 인서트 웰;

하나 이상의 부품으로 만들어지고, 특히 점화 예비 챔버와 가스 배출관이 배열되는 적어도 하나의 원통형 인서트 본체로서, 상기 본체는 인서트 웰에 거의 유격 없이 수용되고 실린더 헤드에 대해 회전 연동되고, 예비 챔버 노즈의 오리피스를 교차하는 예비 챔버 노즈에서 종료되고, 상기 본체는 인서트 지지 어깨부와 직접 또는 간접적으로 관련되는 인서트 지지 표면을 갖는, 상기 적어도 하나의 원통형 인서트 본체;

상기 본체의 축에 평행하거나 또는 상기 축에 대해, 그리고 상기 본체의 중심 또는 중심 부근에서 폐쇄된 각도(closed angle)로, 원통형 인서트 본체에 배열된 적어도 하나의 인서트 점화 플러그 웰로서, 상기 점화 플러그 웰은 한편으로는 예비 챔버 노즈의 축방향 반대편에 있는 원통형 인서트 본체의 단부에서, 다른 한편으로는 점화 예비 챔버에서 개방되고, 상기 점화 플러그 웰은 점화 플러그 또는 인젝터 노즈(16)를 수용하는, 상기 적어도 하나의 인서트 점화 플러그 웰;

원통형 인서트 본체에서 반경 방향으로 배열되지만 반드시 원통형 인서트 본체에 직각일 필요는 없고, 인젝터 노즈 또는 점화 플러그의 단부를 수용하는 적어도 하나의 인젝터 반경 방향 오리피스로서, 상기 오리피스는 점화 예비 챔버 및/또는 가스 배출관을 원통형 인서트 본체의 외부 표면과 연결하는, 상기 적어도 하나의 인젝터 반경 방향 오리피스;

실린더 헤드에 배열된 적어도 하나의 인젝터 측면 웰로서, 상기 웰은 인젝터 노즈 바디 또는 점화 플러그를 수용하고, 인젝터 노즈 또는 점화 플러그의 단부가 점화 예비 챔버 및/또는 가스 배출관으로 개방되어 인젝터 측면 웰과 인젝터 반경 방향 오리피스를 연속적으로 통과하도록, 인젝터의 반경 방향 오리피스가 상기 웰과 정렬되는 동안 실린더 헤드의 외부를 인서트 웰과 연결하는, 상기 적어도 하나의 인젝터 측면 웰; 및

상기 인서트 지지 어깨부에 대해 가압된 원통형 인서트 본체의 인서트 지지 표면을 직접 또는 간접적으로 유지하기 위해 고정 수단과 협력하는 클램핑 수단을 포함한다.

본 발명에 따른 능동형 예비 챔버를 구비한 점화 인서트는 계층화 밸브(stratification valve)를 수용하는 예비 챔버 노즈를 포함하고, 계층화 밸브는 가스 배출관을 밀봉적으로 폐쇄하도록 가스 배출관의 단부에 대해, 또는 토치에 의한 점화를 위한 예비 챔버를 가스 배출관과 함께 형성하도록 챔버 측면 상의 밸브 시트에 대해 가압되고, 예비 챔버는 한편으로는 가스 배출관을 통해 점화 예비 챔버와, 다른 한편으로는 가스 배출 오리피스를 통해 연소실과 동시에 연통한다.

본 발명에 따른 능동형 예비 챔버를 구비한 점화 인서트는, 원통형 인서트 본체에 위치되고 자기장을 생성하는 자기장의 소스를 포함하고, 자기장은 가스 배출관의 단부에 대해 가압되는 계층화 밸브를 유지하는 경향이 있다.

본 발명에 따른 능동형 예비 챔버를 구비한 점화 인서트는, 자성 재료로 만들어진 가스 배출관을 포함하고, 가스 배출관은 계층화 밸브와 접촉하는 부분에서, 외경이 상기 밸브의 외경보다 작은 가스 배출 튜브를 형성하고, 상기 튜브는 비자성 재료로 만들어진 비자성 슬리브에서 단단히 봉입된다.

본 발명에 따른 능동형 예비 챔버를 구비한 점화 인서트는 가스 배출관을 덮는 부착 노즈로 이루어진 예비 챔버 노즈를 포함하고, 가스 분사 오리피스는 상기 부착 노즈에 배열된다.

본 발명에 따른 능동형 예비 챔버를 구비한 점화 인서트는 원통형 인서트 본체와 인서트 웰 사이에 형성된 인서트 냉각수 챔버를 형성하는 공간을 포함한다.

본 발명에 따른 능동형 예비 챔버를 구비한 점화 인서트는 실린더 헤드를 포함하는 적어도 하나의 실린더 헤드 냉각수 챔버와 그 길이를 따라서 연통하는 천공 또는 비연속 보어로 이루어진 인젝터 측면 웰을 포함한다.

본 발명에 따른 능동형 예비 챔버를 구비한 점화 인서트는 압축 스프링을 통해 페룰에 의해 클램핑 면과 관련되는 인서트 클램핑 페룰을 포함한다.

본 발명에 따른 능동형 예비 챔버를 구비한 점화 인서트는 웰 암나사로 이루어진 인서트 웰을 고정하기 위한 수단과 협력하는 페룰 수나사를 갖는 적어도 하나의 인서트 클램핑 페룰로 이루어진 클램핑 수단을 포함하고, 상기 페룰은 점화 플러그가 통과하는 것을 허용하기 위해 중앙에 보어링된다.

본 발명에 따른 능동형 예비 챔버를 구비한 점화 인서트는, 인서트 지지 어깨부와의 볼 조인트 연결을 직접 또는 간접적으로 형성하는 인서트 지지 표면을 포함하고, 원통형 인서트 본체는 클램핑 수단과의 볼 조인트 연결을 직접 또는 간접적으로 형성한다.

본 발명에 따른 능동형 예비 챔버를 구비한 점화 인서트는, 원통형 인서트 본체에 대해 또는 클램핑 수단에 대해 반경 방향으로 이동할 수 있는 볼 조인트 슬라이딩 와셔에 의해 원통형 인서트 본체와 관련되는 클램핑 수단을 포함한다.

본 발명에 따른 능동형 예비 챔버를 구비한 점화 인서트는, 유연하고 구속 스프링을 형성하는 볼 조인트 슬라이딩 와셔를 포함한다.

본 발명에 따른 능동형 예비 챔버를 구비한 점화 인서트는, 한편으로는 인젝터와 관련되고 다른 한편으로는 실린더 헤드와 관련되는 탄성 클램핑 수단에 의해 인젝터 반경 방향 오리피스에서, 그리고 원통형 인서트 본체에 대해 가압되어 홀딩되는 인젝터 노즈를 포함한다.

본 발명에 따른 능동형 예비 챔버를 구비한 점화 인서트는, 한편으로는 인젝터와 관련되고 다른 한편으로는 적어도 플랜지 나사에 의해 실린더 헤드에 연결되는 플랜지로 이루어진 탄성 클램핑 수단을 포함한다.

비제한적인 예로서 제공된 첨부된 도면을 참조하여 이어지는 상세한 설명은 본 발명, 본 발명의 특징, 및 본 발명이 제공할 수 있는 이점을 더욱 양호하게 이해하는 것을 가능하게 할 것이다:
도 1은 내연기관의 실린더 헤드에 설치될 수 있을 때 본 발명에 따른 능동형 예비 챔버를 갖는 점화 인서트의 개략 단면도로서, 상기 인서트는 대안적인 실시형태로서, 영구 자석에 의해 생성된 자기장에 의해 가스 배출관의 단부에 대해 가압되어 유지되는 밸브 계층(valve stratification)을 수용한다.
도 2는 본 발명에 따른, 그리고 도 1에 도시된 대안적인 실시형태에 따른 능동형 예비 챔버를 구비한 점화 인서트의 원통형 인서트 본체 상에서 프레임화된 개략 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 예비 챔버를 구비한 점화 인서트의 원통형 인서트 본체 및 상기 본체가 협력하는 주요 구성요소의 3차원 분해도이며, 이는 계층화 밸브와 영구 자석을 제공하는 도 1에 도시된 대안적인 실시형태에 따른다.
도 4는 본 발명에 따른 예비 챔버를 구비한 점화 인서트의 원통형 인서트 본체 및 상기 본체가 협력하는 주요 구성요소의 3차원 절개도이며, 이는 계층화 밸브와 영구 자석을 제공하는 도 1에 도시된 대안적인 실시형태에 따른다.
도 5는 내연기관의 실린더 헤드에 설치될 때 본 발명에 따른 능동형 예비 챔버를 구비한 점화 인서트의 원통형 인서트 본체의 개략 단면도이며, 인서트 지지 표면은 인서트 지지 어깨부와의 볼 조인트 연결을 형성하는 반면에, 원통형 인서트 본체는 볼 조인트 슬라이딩 와셔에 의한 클램핑 수단과의 볼 조인트 연결을 형성한다.
도 6은 위로부터 본 도 5의 개략 단면도이다.

도 1 내지 도 6은 본 발명에 따른 능동형 예비 챔버(1)를 구비한 점화 인서트, 그 구성요소의 다양한 세부사항, 그 대안적인 실시형태, 및 그 액세서리를 도시한다.

능동형 예비 챔버(1)를 구비한 점화 인서트는 특히 내연기관(2)을 위해 제공되고, 내연기관은 피스톤(31)과 함께 연소실(5)을 형성하기 위해 실린더(4)를 덮는 실린더 헤드(3)를 포함하고, 주 장전재(30)가 연소실 내로 도입될 수 있다.

도 1, 도 2, 도 5, 및 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 실린더 헤드(3)는, 점화 플러그(12)와 적어도 하나의 인젝터(8)의 인젝터 노즈(16)가 개방되고 파일럿 장전재(9)가 도입될 수 있는 점화 예비 챔버(71)를 수용하고, 상기 예비 챔버(71)는 가스 배출관(76)을 통해, 그리고 적어도 하나의 가스 배출 오리피스(24)를 통해 연속적으로 연소실(5)과 연통될 수 있으며, 가스 배출 오리피스는 예비 챔버 노즈(75)를 통해 상기 연소실(5)로 개방된다.

도 1, 도 2, 도 5, 및 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 능동형 예비 챔버(1)를 구비한 점화 인서트는 실린더 헤드(3)에 배열된 적어도 하나의 인서트 웰(72)을 포함한다. 상기 인서트 웰(72)은 그 길이의 일부에 걸쳐서 웰 암나사(82)로 이루어진 고정 수단을 포함한다. 또한, 상기 웰(72)은 한편으로는 큰 직경의 인서트 삽입 오리피스(78)를 통해 실린더 헤드(3) 외부로 개방되고, 다른 한편으로는 작은 직경의 예비 챔버 노즈 오리피스(77)를 통해 연소실(5) 내로 개방되고, 상기 두 직경은 예를 들어, 평면 또는 원추형일 수 있는 적어도 하나의 인서트 지지 어깨부(79)에 의해 서로 연결된다.

도 1 내지 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 능동형 예비 챔버(1)를 구비한 점화 인서트는, 하나 이상의 부품으로 이루어지고 특히 점화 예비 챔버(71) 및 가스 배출관(76)이 배열되는 적어도 하나의 원통형 인서트 본체(70)를 갖는다.

원통형 인서트 본체(70)는 인서트 웰(72)에 유격이 거의 없이 수용되고, 실린더 헤드(3)에 대해 회전 연동되고, 예비 챔버 노즈 오리피스(77)를 통과하는 예비 챔버 노즈(75)에서 종료된다. 원통형 인서트 본체(70)는 또한 인서트 지지 어깨부(79)와 직접 또는 간접적으로 관련되는 인서트 지지 표면(80)을 갖는다.

원통형 인서트 본체(70)가 인서트 도입 오리피스(78)를 통해 인서트 웰(72) 내로 도입될 때, 상기 본체(70)는 인서트 지지 어깨부(79)가 인서트 지지 표면(80)과 접촉하게 될 때 그 움직임이 정지된다는 점에 유의한다.

지지 개스킷(25)은 인서트 지지 표면(80)과 인서트 지지 어깨부(79) 사이에 제공될 수 있으며, 인서트 웰(72)과 연소실(5) 사이에 밀봉을 제공한다. 상기 밀봉(25)은 어닐링된 구리와 같은 금속일 수 있거나, 또는 당업자에게 공지된 임의의 다른 유형의 금속일 수 있다.

특히 도 2, 도 4 및 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 능동형 예비 챔버(1)를 구비한 점화 인서트는 상기 본체(70)의 축에 평행하거나 또는 상기 축에 대해, 그리고 상기 본체(70)의 중심 또는 중심 부근에서 폐쇄된 각도로, 원통형 인서트 본체(70)에 배열된 적어도 하나의 인서트 점화 플러그 웰(83)을 가지며, 상기 점화 플러그 웰(83)은 한편으로는 예비 챔버 노즈(75)의 축방향 반대편에 있는 원통형 인서트 본체(70)의 단부에서, 다른 한편으로는 점화 예비 챔버(71)에서 개방된다. 인서트 점화 플러그 웰(83)은 점화 플러그 점화(12) 또는 인젝터 노즈(16)를 수용한다.

특히 도 2 내지 도 4에서, 본 발명에 따른 능동형 예비 챔버(1)를 구비한 점화 인서트는, 원통형 인서트 본체(70)에서 반경 방향으로 배열되지만 본체에 반드시 직각일 필요는 없는 적어도 하나의 인젝터 반경 방향 오리피스(88)를 포함한다는 점에 유의해야 하고, 오리피스는 인젝터 노즈(16) 또는 점화 플러그(12)의 단부를 수용한다.

상기 오리피스(88)는 점화 예비 챔버(71) 및/또는 가스 배출관(76)을 원통형 인서트 본체(70)의 외부 표면과 연결하는 한편, 밀봉이 인젝터 반경 방향 오리피스(88)와 인젝터 노즈(16) 사이에 제공될 수 있으며, 밀봉은 세그먼트, 시일 또는 당업자에게 공지된 임의의 다른 수단의 형태를 취하고, 점화 예비 챔버(71) 및/또는 가스 배출관(76)과 원통형 인서트 본체(70)의 외부 표면 사이에서 액체 또는 가스 누출을 방지한다.

인젝터 반경 방향 오리피스(88) 및 인젝터 노즈(16)는 상기 오리피스(88)와 상기 노즈(16) 사이에 작은 각도 여유를 허용하는 볼 조인트 연결을 구성할 수 있다는 것을 또한 유의해야 한다.

도 1, 도 2, 도 5, 및 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 능동형 예비 챔버(1)를 구비한 점화 인서트는 교차되는 실린더 헤드(3)의 재료의 배열에 따른 하나 이상의 부품에서 실린더 헤드(3)에 배열된 적어도 하나의 인젝터 측면 웰(73)을 포함한다.

상기 웰(73)은 인젝터 노즈 바디(16), 및 경우에 따라, 인젝터(8)의 다른 구성요소의 전부 또는 일부, 또는 점화 플러그(12)를 수용한다. 상기 웰(73)은 실린더 헤드(3)의 외부, 즉, 예를 들어, 내연기관(2)의 흡기 덕트를 인서트 웰(72)과 연결한다.

인젝터 반경 방향 오리피스(88)는, 점화 예비 챔버(71) 및/또는 가스 배출관(76) 내로 인젝터 노즈(16) 또는 점화 플러그(12)의 단부가 개방되어 인젝터 측면 웰(73) 및 인젝터 반경 방향 오리피스(88)를 연속적으로 통과하도록 인젝터 측면 웰(73)과 정렬된다는 점에 유의해야 한다.

인젝터 노즈(16)가 인젝터 측면 웰(73)과 인젝터 반경 방향 오리피스(88)에 동시에 수용될 때, 원통형 인서트 본체(70)는 실린더 헤드(3)에 대해 정확하게 회전 연동되는 것으로 간주된다는 점에 유의해야 한다.

유리하게 인젝터 측면 웰(73)과 인젝터 노즈(16) 사이에 밀봉이 제공될 수 있다는 점에 유의하고, 상기 밀봉은 세그먼트, 시일 또는 당업자의 임의의 다른 공지된 수단의 형태를 취하고, 상기 밀봉은 실린더 헤드(3)의 외부로부터 인젝터 측면 웰(73)의 내부의 전부 또는 일부를 격리시킨다.

한편으로는 인젝터 측면 웰(73)과 다른 한편으로는 인젝터 노즈 바디(16) 또는 인젝터(8)의 임의의 다른 구성요소가 상기 측면 웰(73)과 상기 인젝터(8) 사이의 작은 각도 여유를 허용하는 볼 조인트 연결을 구성할 수 있다는 점에 또한 유의해야 한다.

도 1, 도 5 및 도 6에서, 인젝터 측면 웰(73)이 내연기관(2)의 흡기 포트에서 실린더 헤드(3)의 주물(foundry)에 수용될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 이러한 위치는 가스 흐름에 대해 약간 방해가 되지만, 아키텍처의 측면에서 유리하다.

이러한 경우에, 인젝터 측면 웰(73)의 입구가 실린더 헤드에 상당히 깊게 제공될 수 있어서, 인젝터 노즈 바디(16)만이 흡기 포트를 통과한다.

도 1 내지 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 능동형 예비 챔버를 갖는 점화 인서트(1)는 웰 암나사(82)와 협력하는 페룰 수나사(81)를 갖는 적어도 하나의 인서트 클램핑 페룰(74)로 이루어진 클램핑 수단을 포함한다.

인서트 클램핑 페룰(74)은 페룰에 의한 클램핑을 위한 클램핑 면(84)에 직접 또는 간접적으로 관련되고, 이러한 것은 원통형 인서트 본체(70)가 인서트 지지 어깨부(79)에 대해 가압되는 상기 본체(70)의 인서트 지지 표면(80)을 직접 또는 간접적으로 유지하는 것을 보인다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 인서트 클램핑 페룰(74)은 점화 플러그(12)가 통과하는 것을 가능하게 하도록 중앙에 보어링된다.

인서트 클램핑 페룰(74)은 유리하게 페룰을 조이기 위해 회전되는 것이 허용되는 렌치 맞물림 섹션을 가질 수 있다는 것에 유의해야 하고; 상기 렌치 맞물림 섹션은 노치, 오리피스, 또는 조임 렌치에 의해 제공되는 형상과 상보적인 임의의 기하학적 형상의 암형 또는 수형 형상으로 이루어질 수 있다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 예비 챔버 노즈(75)는 가스 배출관(76)을 밀봉적으로 폐쇄하도록 가스 배출관의 단부에 대해, 또는 토치에 의한 점화를 위한 예비 챔버(23)를 가스 배출관(76)과 함께 형성하도록 챔버 측면(21) 상의 밸브 시트에 대해 가압되는 계층화 밸브(13)를 수용하고, 예비 챔버는 한편으로는 가스 배출관(76)을 통해 점화 예비 챔버(71)와, 다른 한편으로는 가스 배출 오리피스(24)를 통해 연소실(5)과 동시에 연통한다.

출원인 소유의 2018년 7월 13일자 공개된 특허 출원 FR 3 061 743에 설명된 바와 같이, 계층화 밸브(13)는 연소실(5)에서 지배적인 압력이 점화 예비 챔버(71)에서 지배적인 압력보다 클 때 가스 배출관(76)의 단부에 대해 가압된다는 점에 유의한다.

본 발명에 따른 능동형 예비 챔버(1)를 구비한 점화 인서트의 이러한 특정 구성에서, 자기장 소스(44)는 출원인이 소유한 2018년 9월 10일자 특허 출원 18 58111에 설명된 바와 같이 자기장을 생성하기 위해 원통형 인서트 본체(70) 상에 위치될 수 있으며, 자기장은 가스 배출관(76)의 단부 부분에 대해 가압된 계층화 밸브(13)를 유지하는 경향이 있다. 이 경우에, 원통형 인서트 본체(70)는 유리하게 자성 재료(43)의 전부 또는 일부로 구성된다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 자기장 소스(44)는, 기계적 수단 없이 원통형 인서트 본체(70)에 고정될 수 있고 단지 자성 점착으로 인해 원통형 인서트 본체에서 제자리에 유지될 수 있는 영구 자석(53)일 수 있다.

대안적으로, 자기장 소스(44)는 전도성 와이어가 전류에 의해 교차될 때 자기장을 생성하는 상기 와이어의 코일로 이루어질 수 있다. 이러한 특정 구성은 예를 들어, 내연기관(2)의 냉간 시동 동안 가스 배출관(76)의 단부에 대해 가압된 계층화 밸브(13)를 복귀시키지 않는 것을 가능하게 하고, 이는 인젝터(8)에 의해서가 아니라, 가스 배출관(76)을 통해 가스 배출 오리피스(24)에 의해 직접적으로 연료 혼합물을 점화 예비 챔버(71)에 공급하는 것을 가능하게 하고, 상기 혼합물은 연소실(5)로부터 나온다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 가스 배출관(76)은 자성 재료(43)로 만들어지고, 계층화 밸브(13)와 접촉하는 위치에서, 외경이 상기 밸브(13)의 외경보다 작은 가스 배출 튜브(89)를 형성할 수 있으며, 상기 튜브(89)는 비자성 재료(50)로 만들어진 비자성 슬리브(85)에서 단단히 봉입된다.

비자성 슬리브(85)는 계층화 밸브의 주변에서 계층화 밸브(13)에 평행하지 않은 필드 라인(field line)을 생성하도록 자기장 소스(44)에 의해 생성된 자속을 강제하는 것에 의해 계층화 밸브(13)가 그 하우징 및 이를 가로지르는 것을 방지하는 것을 가능하게 한다.

비자성 슬리브(85)는 주로 높은 열전도율을 갖는 구리로 만들어질 수 있으며, 그 자체와 상기 튜브(89) 사이의 최대 열 응집력을 보장하기 위해 가스 배출 튜브(89) 둘레에서 보강되는(braced) 것에 의해 단단하게 장착될 수 있다.

또한, 계층화 밸브(13)는 평평하여 가스 배출관의 단부와 평면 밀봉 접촉을 형성할 수 있으며, 이는 원추형 시트와 달리 상기 밸브(13)를 반경 방향으로 위치시키는 것을 방지한다.

상기 평면 접촉은 또한 밸브(13)가 개방될 때(76), 즉, 밸브가 협력하는 챔버 측면(21) 상의 밸브 시트에 놓일 때 밸브의 동일한 리프트로 가스의 통과를 위한 최대 단면을 남기는 이점을 갖는다.

추가로, 계층화 밸브(13)의 주변은 유리하게 원통형이 아닌 트론코스페릭(troncospheric)일 수 있으며, 이는 밸브가 협력하는 가스 배출 튜브(89)에 대한 배향에 관계없이 밸브의 하우징에서 상기 밸브의 임의의 끼임을 방지하는 것을 가능하게 한다.

도 1 내지 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 계층화 밸브(13)는 그 제조가 단순화되도록 그 양면이 평면형일 수 있다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 예비 챔버 노즈(75)는 가스 배출관(76)을 덮는 부착 노즈(90)로 구성될 수 있으며, 가스 배출 오리피스(24)는 상기 부착 노즈(90)에 배열된다.

부착 노즈(90)는 필요하면 특허 출원 FR 3 061 743에 제공된 바와 같이 예비 챔버 노즈(75) 내로 계층화 밸브(13)를 도입하는 것을 가능하게 한다는 점에 유의한다.

특허 출원 18 58111에 기술된 바와 같이 상기 밸브(13)가 자기장 소스(44)에 의해 복귀되는 경우에, 부착 노즈(90)를 위해, 또한 높은 열전도율을 갖는 구리와 같은 비자성 재료(50)를 선택하는 것이 가능하다.

부착 노즈(90)는 그 자체와 상기 튜브(89) 사이에 최대 열 응집력을 보장하기 위해 가스 배출 튜브(89) 둘레에서, 또는 도 1, 도 2, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 비자성 재료로 만들어진 슬리브(85)에 의해 이미 단단히 봉입된 상기 튜브(89) 둘레에서 보강되는 것에 의해 단단히 장착될 수 있다는 점에 유의한다.

도 3 및 도 4에서, 부착 노즈(90)는 원통형 인서트 본체(70)가 인서트 웰(72)에서 정확하게 위치될 때 인서트 지지 표면(80)과 인서트 지지 어깨부(79) 사이에 단단히 홀딩되는 지지 플랜지(91)를 가질 수 있다는 점에 유의해야 한다.

도 1, 도 2, 도 5, 및 도 6에서 특히 이해할 수 있는 본 발명의 능동형 예비 챔버(1)를 구비한 점화 인서트의 대안적인 실시형태에 따르면, 인서트 냉각수 챔버(86)를 형성하는 공간은 원통형 인서트 본체(70)와 인서트 웰(72) 사이에 형성될 수 있으며, 냉각수는 예를 들어, 실린더 헤드(3)로부터 나오며 상기 물 챔버(86) 내에서 순환할 수 있다.

도 1 내지 도 5에서, 적어도 하나의 웰 밀봉부(26)가 원통형 인서트 본체(70)와 인서트 웰(72) 사이에 배치되어 제공될 수 있으며, 이는 냉각수가 실린더 헤드(3) 외부로 나가는 것을 방지하는 반면에, 적어도 하나의 다른 밀봉부는 상기 물이 연소실(5)로 들어가는 것을 방지한다는 점에 유의해야 한다.

인젝터 측면 웰(73)은 실린더 헤드(3)를 포함하는 적어도 하나의 실린더 헤드 냉각수 챔버(41)와 그 길이를 따라서 연통하는 천공 또는 비연속 보어로 이루어질 수 있다는 점에 유의해야 한다. 이러한 특정 구성은 인서트 웰(72)이 상기 물 챔버(41)과 연통하는 것을 허용한다.

이러한 경우에, 그리고 도 1, 도 2, 도 5, 및 도 6에 도시된 바와 같이, 인젝터 노즈 바디(16)는 그 길이의 일부가 상기 물 챔버(41)에 포함된 냉각수에 침지된다. 본 발명에 따른 능동형 예비 챔버를 구비한 점화 인서트의 이러한 특정 대안적인 실시예에 따르면, 인젝터 측면 웰(73)의 직경은 유리하게 냉각수가 인서트 웰(72)에 출입하기 위해 상기 노즈(16) 주위를 자유롭게 통과할 수 있도록 냉각수를 수용하는 인젝터 노즈(16)의 직경보다 상당히 크게 제공될 수 있다.

이와 관련하여, 유리하게 인젝터 측면 웰(73)은 냉각수가 상기 웰(72)과, 실린더 헤드(3)를 포함하는 적어도 2개의 실린더 헤드 냉각수 챔버(41) 사이에서 순환하는 것을 가능하게 하도록 인서트 웰(72)을 바로 통과할 수 있다는 점에 유의한다.

특히 도 2 내지 도 5에서 특히 볼 수 있는 본 발명에 따른 능동형 예비 챔버(1)를 구비한 점화 인서트의 다른 대안적인 실시형태로서, 인서트 클램핑 페룰(74)은 구속 스프링(87)에 의해, 페룰에 의한 클램핑을 위한 클램핑 면(84)과 관련될 수 있으며, 구속 스프링은 모든 상황에서, 한편으로는 인서트 지지 어깨부(79) 상에서 거의 일정하게 인서트 지지 표면(80)을 유지하기 위한 노력을 보장하고, 다른 한편으로, 상기 표면(80)과 상기 어깨부(79) 사이의 양호한 밀봉을 보장한다.

유리하게, 구속 스프링(87)은 적어도 하나의 널리 공지된 "벨빌(Belleville)" 와셔, 또는 적어도 하나의 물결 모양의 스프링 와셔로서 설계될 수 있다는 점에 유의한다.

구속 스프링(87)은 인서트 웰(72)에 배열되고 정지 접합부가 수용되는 간단한 그루브로, 웰 암나사(82) 및 페룰 수나사(81)를 교체하는 것을 가능하게 할 수 있다는 점에 유의하고, 상기 접합부는 한편으로는 상기 그루브와 관련되고 다른 한편으로는 인서트 클램핑 페룰(74)과 관련된다.

이러한 조립은 정지 접합부의 조립 동안 구속 스프링(87)을 압축하기 위한 프레스를 요구한다는 점에 유의해야 한다.

도 5에서, 인서트 지지 표면(80)은 인서트 지지 어깨부(79)와의 볼 조인트 연결을 직접 또는 간접적으로 형성할 수 있는 반면에, 원통형 인서트 본체(70)는 클램핑 수단(74)과의 볼 조인트 연결을 직접 또는 간접적으로 형성하는 것이 도시되어 있다.

본 발명에 따른 능동형 예비 챔버(1)를 구비한 점화 인서트의 이러한 특정 구성은 원통형 인서트 본체(70)가 실린더 헤드(2)에 대해 자유롭게 배향되는 것을 가능하게 한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 인서트 지지 표면(80)은 예를 들어, 릴리프(relief)에서 삼면체일 수 있는 반면에, 인서트 지지 어깨부(79)는 중공 원추형일 수 있다.

도 5는 또한 클램핑 수단(74)이 원통형 인서트 본체(70)에 대해 또는 클램핑 수단(74)에 대해 반경 방향으로 이동할 수 있는 볼 조인트 슬라이딩 와셔(92)에 의해 원통형 인서트 본체(70)와 관련될 수 있다는 것을 도시한다.

또한 도 5에 도시된 본 발명에 따른 능동형 예비 챔버(1)를 구비한 점화 인서트의 특정 실시형태에 따르면, 볼 조인트 슬라이딩 와셔(92)는 한편으로는 원통형 인서트 본체(70)를 향하는 평면 접촉 표면을 가질 수 있고, 다른 한편으로는 클램핑 수단(74)을 향하는 중공 원추형 하우징을 가질 수 있으며, 이 하우징은, 상기 수단(74), 상기 원추형 하우징, 및 볼 조인트 연결을 형성하는 상기 삼면체 형상을 갖는 삼면체 릴리프 형상과 협력한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 그리고 본 발명에 따른 능동형 예비 챔버(1)를 구비한 점화 인서트의 대안적인 실시형태로서, 볼 조인트 슬라이딩 와셔(92)는 가요성이고 구속 스프링(87)을 형성할 수 있으며, 구속 스프링은 클램핑 수단(74)의 느슨함을 방지하고, 원통형 인서트 본체(70)와 이를 수용하는 인서트 웰(72) 사이에 어떠한 열 행창에서의 차이가 있든 인서트 지지 어깨부(79) 상에서 인서트 지지 표면(80)을 가압하기 위한 가압력을 보장한다.

볼 조인트 슬라이딩 와셔(92)의 축방향 압축, 비틀림 및 반경 방향 확장이 볼 조인트 슬라이딩 와셔에 구속 스프링(87)의 속성을 부여한다는 점에 유의해야 한다.

또한 도 5에서, 예비 챔버 노즈(75)는 예를 들어, 탄성중합체 재료로 만들어진 예비 챔버 노즈 밀봉부(93)를 포함할 수 있으며, 상기 밀봉부(93)는 연소실(5)과 인서트 냉각수 챔버(86) 사이의 밀봉을 제공하고, 상기 밀봉부(93)는 예비 챔버 노즈 발화 세그먼트(pre-chamber nose fire segment)(94)에 의해 연소 연소실(5)에서 존재하는 화염 및 고온 가스로부터 보호된다.

도 5 및 도 6에서, 인젝터 노즈(16)는 한편으로는 인젝터(8)와 관련되고 다른 한편으로는 실린더 헤드(3)과 관련되는 탄성 클램핑 수단(95)에 의해 인젝터 반경 방향 오리피스(88)에서, 그리고 원통형 인서트 본체(70)에 대해 가압된 상태로 유지될 수 있다는 것이 또한 도시되어 있다.

이러한 특정 구성에 따르면, 인젝터 노즈(16)의 단부는 유리하게 삼면체 구성일 수 있고, 인젝터 반경 방향 오리피스(88)에서 원통형 인서트 본체(70)에 배열된 원추형 시트에 안착될 수 있다.

도 6에 도시된 본 발명에 따른 능동형 예비 챔버(1)를 구비한 점화 인서트의 특정 실시형태로서, 탄성 클램핑 수단(95)은 한편으로는 인젝터(8)와 관련되고, 다른 한편으로는 적어도 하나의 플랜지 나사(97)에 의해 실린더 헤드(3)에 연결되는 는 플랜지(96)로 이루어질 수 있다.

상기 도 6에서, 플랜지 스프링(98)이 플랜지(96)와 플랜지 나사(97)의 헤드 사이에 유리하게 삽입될 수 있다는 것을 알 수 있으며, 상기 스프링(98)은 아마도 그 자체로 공지된 "벨빌" 와셔 또는 헬리컬 스프링일 수 있거나, 또는 당업자에게 공지된 임의의 유형일 수 있다.

발명의 작동:

본 발명에 따른 능동형 예비 챔버(1)를 구비한 점화 인서트의 작동은 본 발명의 비제한적인 예시적인 실시형태를 도시하는 도 1 내지 도 6을 참조하여 용이하게 이해될 수 있으며, 다른 대안적인 실시형태도 가능하다.

도 1, 도 2 및 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 능동형 예비 챔버(1)를 구비한 점화 인서트의 원통형 인서트 본체(70)는 인서트 웰(72)에 장착되고, 인서트 웰은 종래의 스파크 점화 엔진의 실린더 헤드의 점화 플러그 웰 대신에 제공된다.

여기서, 원통형 인서트 본체(70)에서 직경이 24㎜인 인서트 웰(72)이 배열된다. 이러한 장착은 또한 종래의 디젤 엔진의 인젝터 웰 대신에 제공될 수 있다는 점에 유의해야 한다.

도 1 내지 도 5에 제시된 비제한적인 예에 따르면, 점화 플러그는 의도적으로 컴팩트하다. 예를 들어, 직경 8㎜의 나사와 13㎜의 육각 렌치 맞물림 섹션이 있는 "Denso" 회사의 "Iridium Performance IY24" 유형의 점화 플러그가 있을 수 있다.

도 1 내지 도 5에서, 대안적인 실시형태로서, 본 발명에 따른 능동형 예비 챔버(1)를 구비한 점화 인서트는 자기장 소스(44)에 의해 생성된 자기장에 의해 가스 배출 덕트(76)의 단부에 대해 정지 상태로 가압되어 유지되는 계층화 밸브(13)를 수용한다는 것을 알 수 있다.

도 1, 도 2, 도 4 및 도 5에 도시된 조립체를 달성하기 위해, 원통형 인서트 본체(70)는 가스 배출 튜브(89)에서의 온도차에 의해 보강되는 비자성 슬리브(85)를 수용하고, 그런 다음, 조립체는 또한 보강에 의해 장착된 부착 노즈(90)로 덮여졌으며, 계층화 밸브(13)는 상기 노즈(90) 내로 이전에 도입되었다.

이렇게 하면, 원통형 인서트 본체(70)는 그 인서트 지지 표면(80)이 지지 개스킷(25)을 통해, 이러한 비제한적인 예시적인 실시형태에 따라서, 부착 노즈(90)가 나타내는 지지 칼라(91)를 통해 인서트 지지 어깨부(79)와 접촉할 때까지 도 1, 도 2 및 도 5에 도시된 인서트 웰(72) 내로 도입되었다. 그런 다음, 상기 본체(70)는 그 인젝터 반경 방향 오리피스(88)가 실린더 헤드(3)에 배열된 인젝터 측면 웰(73)과 정렬될 때까지 길이 방향 축을 중심으로 회전된다.

그런 다음, 인젝터 노즈(16)는 상기 노즈(16)가 원하는 깊이로 점화 예비 챔버(71)에 삽입될 때까지 인젝터 측면 웰(73) 내로 도입되었다.

도 1 내지 도 6에 도시된 본 발명에 따른 능동형 예비 챔버(1)를 구비한 점화 인서트의 실시형태에 따르면, 인젝터 측면 웰(73)은 원통형 인서트 본체(70)의 축에 직각으로 배향된다는 점에 유의해야 한다. 이러한 배향은 단지 예로서만 제공된다. 실제로, 인젝터 측면 웰(73) 및 이와 협력하는 인젝터 반경 방향 오리피스(88)는 원통형 인서트 본체(70)의 축에 대해 자유롭게 배향될 수 있어서, 상기 웰(73)은 실린더 헤드(3)의 필수적인 구성 요소와 간섭하지 않거나 가능한 한 적게 간섭하고, 상기 구성요소의 작동을 방해하지 않거나 가능한 한 적게 방해한다.

이러한 요소가 제자리에 있으면, 구속 스프링(87)은 인서트 웰(72)에 배치된 후 인서트 클램핑 페룰(74)이 배치되고, 인서트 클램핑 페룰은 지지 개스킷(25) 및 지지 플랜지(91)를 통해, 인서트 지지 표면(80)과 인서트 지지 어깨부(79) 사이에서 원하는 압력을 보장하기 위해 사전 결정된 토크로 나사 결합되었다.

원통형 인서트 본체(70)와 인서트 웰(72) 사이의 공간을 형성하는 인서트 냉각수 챔버(86)는 도 1, 도 2, 도 5 및 도 6에 도시되어야만 한다. 상기 챔버(86)는 본 발명에 따른 능동형 예비 챔버(1)를 구비한 점화 인서트의 특정 실시형태에 따르면, 원통형 인서트 본체(70)를 냉각하는 것을 가능하게 한다.

실제로, 점화 예비 챔버에서 파일럿 장전재(9)의 연소는 원통형 인서트 본체(70)를 가열하는 열을 방출한다. 충분한 냉각의 부재시에, 상기 본체(70)의 온도는 과도하게 되지만, 인서트 냉각수 챔버(86)로 인해, 상기 온도는 허용 가능한 값으로 유지된다.

더욱이, 인서트 냉각수 챔버(86)는 가스 배출관(76), 가스 배출 튜브(89), 비자성 슬리브(85) 및 부착 노즈(90)를 또한 냉각한다. 이를 위해, 비자성 슬리브(85)와 부착 노즈(90)는 유리하게 합금 구리로 만들어질 수 있으며, 이러한 재료는 높은 열전도율을 갖는다. 그러므로, 상기 높은 전도율로 인하여, 가스 배출 오리피스(24)가 배열된 예비 챔버 노즈(75)로부터 인서트 냉각수 챔버(86)까지 열이 효율적으로 방출된다.

본 명세서에서 설명된 본 발명에 따른 능동형 예비 챔버(1)를 구비한 점화 인서트의 실시형태는 비제한적이라는 점에 유의해야 한다. 특히, 본 발명에 따른 능동형 예비 챔버(1)를 구비한 점화 인서트는 계층화 밸브(13)가 있거나 없는, 그리고 상기 밸브(13)의 자기 복귀가 있거나 없는 모든 능동형 예비 챔버를 위한 것이다.

또한, 본 발명에 따른 능동형 예비 챔버(1)를 구비한 점화 인서트는 내연기관 이외의 다른 분야, 예를 들어, 가스 네일러(gas nailer), 총포류, 또는 가능한 최고의 효율로 파일럿 장전재를 통해 주 장전재의 발화를 요구하는 임의의 다른 디바이스와 같은 분야에 적용될 수 있다는 점에 유의한다.

본 발명에 따른 능동형 예비 챔버(1)를 구비한 점화 인서트의 가능성은 본 명세서에 기술된 적용에 제한되지 않으며, 또한 상기 설명은 단지 예로서 제공되고, 다른 균등물에 의해 기술된 실행 세부 사항을 대체하는 것에 의해 출발하지 않을 상기 발명의 분야를 결코 제한하지 않는 방식으로 이해되어야 한다.

Claims

내연기관(2)을 위한 능동형 예비 챔버(active pre-chamber)(1)를 구비한 점화 인서트(ignition insert)로서,
상기 내연기관은 주 장전재(main charge)(30)가 도입되는 연소실(5)을 피스톤(31)과 함께 형성하는 실린더(4)를 덮는 실린더 헤드(3)를 포함하고, 상기 실린더 헤드(3)는, 점화 플러그(12) 및 적어도 하나의 인젝터(8)의 인젝터 노즈(injector nose)(16)가 개방되고 파일럿 장전재(pilot charge)(9)가 도입될 수 있는 점화 예비 챔버(71)를 수용하고, 상기 예비 챔버(71)는 가스 배출관(76), 및 예비 챔버 노즈(75)를 통해 상기 챔버(5) 내로 개방되는 적어도 하나의 가스 배출 오리피스(24)를 통해 상기 연소실(5)과 연속적으로 연통되되,

상기 실린더 헤드(3)에 배열되고 고정 수단(82)을 갖는 적어도 하나의 인서트 웰(insert well)(72)로서, 상기 웰(72)은 한편으로 큰 직경의 인서트 도입 오리피스(78)를 통해 상기 실린더 헤드(3) 외부로, 다른 한편으로는 작은 직경의 예비 챔버 노즈 오리피스(77)를 통해 상기 연소실(5) 내로 개방되고, 상기 2개의 직경은 적어도 하나의 인서트 지지 어깨부(79)에 의해 서로 연결되는, 상기 적어도 하나의 인서트 웰;

하나 이상의 부품으로 이루어지고, 상기 점화 예비 챔버(71)와 상기 가스 배출관(76)이 배열되는 적어도 하나의 원통형 인서트 본체(70)로서, 상기 본체(70)는 상기 인서트 웰(72)에 거의 유격 없이 수용되고 상기 실린더 헤드(3)에 대해 회전 연동되고, 상기 예비 챔버 노즈의 오리피스(77)를 통과하는 예비 챔버 노즈(75)에서 종료되고, 상기 본체(70)는 상기 인서트 지지 어깨부(79)와 직접 또는 간접적으로 관련되는 인서트 지지 표면(80)을 갖는, 상기 적어도 하나의 원통형 인서트 본체;

상기 본체(70)의 축에 평행하거나 또는 상기 축에 대해, 그리고 상기 본체(70)의 중심 또는 중심 부근에서 폐쇄된 각도로, 상기 원통형 인서트 본체(70)에 배열된 적어도 하나의 인서트 점화 플러그 웰(83)로서, 상기 점화 플러그 웰(83)은 한편으로는 상기 예비 챔버 노즈(75)의 축방향 반대편에 있는 상기 원통형 인서트 본체(70)의 단부에서, 다른 한편으로는 상기 점화 예비 챔버(71)에서 개방되고, 상기 점화 플러그 웰(83)은 상기 점화 플러그(12) 또는 상기 인젝터 노즈(16)를 수용하는, 상기 적어도 하나의 인서트 점화 플러그 웰;

상기 원통형 인서트 본체(70)에서 반경 방향으로 배열되지만 반드시 상기 원통형 인서트 본체에 직각일 필요는 없고, 상기 인젝터 노즈(16) 또는 상기 점화 플러그(12)의 단부를 수용하는 적어도 하나의 인젝터 반경 방향 오리피스(88)로서, 상기 오리피스(88)는 상기 점화 예비 챔버(71) 및/또는 가스 배출관(76)을 상기 원통형 인서트 본체(70)의 외부 표면과 연결하는, 상기 적어도 하나의 인젝터 반경 방향 오리피스;

상기 실린더 헤드(3)에 배열된 적어도 하나의 인젝터 측면 웰(73)로서, 상기 웰(73)은 상기 인젝터 노즈 바디(16) 또는 상기 점화 플러그(12)를 수용하고, 상기 인젝터 노즈(16) 또는 상기 점화 플러그(12)의 단부가 상기 점화 예비 챔버(71) 및/또는 상기 가스 배출관(76)으로 개방되어 상기 인젝터 측면 웰(73)과 상기 인젝터 반경 방향 오리피스(88)를 연속적으로 통과하도록, 상기 인젝터의 반경 방향 오리피스(88)가 상기 웰(73)과 정렬되는 동안 상기 실린더 헤드(3)의 외부를 상기 인서트 웰(72)과 연결하는, 상기 적어도 하나의 인젝터 측면 웰; 및

상기 인서트 지지 어깨부(79)에 대해 가압된 상기 원통형 인서트 본체(70)의 인서트 지지 표면(80)을 직접 또는 간접적으로 유지하기 위해 상기 고정 수단(82)과 협력하는 클램핑 수단(74)
을 포함하는 것을 특징으로 하는, 능동형 예비 챔버를 구비한 점화 인서트.
제1항에 있어서, 예비 챔버 노즈(75)는 계층화 밸브(13)를 수용하고, 상기 계층화 밸브는 상기 가스 배출관(76)을 밀봉적으로 폐쇄하도록 상기 가스 배출관의 단부에 대해, 또는 토치(23)에 의한 점화를 위한 예비 챔버를 상기 가스 배출관(76)과 함께 형성하도록 상기 챔버 측면(21) 상의 밸브 시트에 대해 가압되고, 상기 예비 챔버는 한편으로는 상기 가스 배출관(76)을 통해 상기 점화 예비 챔버(71)와, 다른 한편으로는 상기 가스 배출 오리피스(24)를 통해 상기 연소실(5)과 동시에 연통되는 것을 특징으로 하는, 능동형 예비 챔버를 구비한 점화 인서트.
제2항에 있어서, 자기장 소스(44)가 상기 원통형 인서트 본체(70)에 위치되고, 상기 계층화 밸브(13)를 상기 가스 배출관(76)의 단부에 대해 가압된 상태로 유지하는 경향이 있는 자기장을 생성하는 것을 특징으로 하는, 능동형 예비 챔버를 구비한 점화 인서트.
제3항에 있어서, 상기 가스 배출관(76)은 자성 재료(43)로 이루어지고, 밸브 계층(13)과 접촉하는 부분에서, 외경이 상기 밸브(13)의 외경보다 작은 가스 배출 튜브(89)를 형성하고, 상기 튜브(89)는 비자성 재료(50)로 만들어진 비자성 슬리브(85)에서 단단히 봉입되는 것을 특징으로 하는, 능동형 예비 챔버를 구비한 점화 인서트.
제1항에 있어서, 예비 챔버 노즈(75)는 상기 가스 배출관(76)을 덮는 부착 노즈(90)로 이루어지고, 상기 가스 분사 오리피스(24)는 상기 부착 노즈(90)에 배열되는 것을 특징으로 하는, 능동형 예비 챔버를 구비한 점화 인서트.
제1항에 있어서, 인서트 냉각수 챔버(86)를 형성하는 공간이 상기 원통형 인서트 본체(70)와 상기 인서트 웰(72) 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는, 능동형 예비 챔버를 구비한 점화 인서트.
제1항에 있어서, 인젝터 측면 웰(73)은 상기 실린더 헤드(3)를 포함하는 적어도 하나의 실린더 헤드 냉각수 챔버(41)와 길이를 따라서 연통되는 천공 또는 비연속 보어로 이루어진 것을 특징으로 하는, 능동형 예비 챔버를 구비한 점화 인서트.
제1항에 있어서, 클램핑 수단은 웰 암나사(82)로 이루어진 인서트 웰 고정 수단(72)과 협력하는 페룰 수나사(81)를 갖는 적어도 하나의 인서트 클램핑 페룰(74)로 이루어지고, 상기 페룰(74)은 상기 점화 플러그(12)가 통과하는 것을 허용하기 위해 중앙에서 보어링되는 것을 특징으로 하는, 능동형 예비 챔버를 구비한 점화 인서트.
제8항에 있어서, 인서트 클램핑 페룰(74)은 구속 스프링(87)을 통해 상기 페룰에 의한 클램핑을 위해 클램핑 면(84)과 관련되는 것을 특징으로 하는, 능동형 예비 챔버를 구비한 점화 인서트.
제1항에 있어서, 상기 인서트 지지 표면(80)은 상기 인서트 지지 어깨부(79)와의 볼 조인트 연결을 직접 또는 간접적으로 형성하는 반면에, 상기 원통형 인서트 본체(70)는 상기 클램핑 수단(74)과의 볼 조인트 연결을 직접 또는 간접적으로 형성하는 것을 특징으로 하는, 능동형 예비 챔버를 구비한 점화 인서트.
제10항에 있어서, 상기 클램핑 수단(74)은 상기 원통형 인서트 본체(70)에 대해, 또는 상기 클램핑 수단(74)에 대해 반경 방향으로 이동할 수 있는 볼 조인트 슬라이딩 와셔(92)에 의해 상기 원통형 인서트 본체(70)와 관련되는 것을 특징으로 하는, 능동형 예비 챔버를 구비한 점화 인서트.
제11항에 있어서, 상기 볼 조인트 슬라이딩 와셔(92)는 유연하고 상기 구속 스프링(87)을 형성하는 것을 특징으로 하는, 능동형 예비 챔버를 구비한 점화 인서트.
제1항에 있어서, 상기 인젝터 노즈(16)는 한편으로는 상기 인젝터(8)와 관련되고 다른 한편으로는 상기 실린더 헤드(3)와 관련되는 탄성 클램핑 수단(95)에 의해 상기 인젝터 반경 방향 오리피스(88)에서, 그리고 상기 원통형 인서트 본체(70)에 대해 가압되어 홀딩되는 것을 특징으로 하는, 능동형 예비 챔버를 구비한 점화 인서트.
제13항에 있어서, 상기 탄성 클램핑 수단(95)은, 한편으로는 상기 인젝터(8)와 관련되고 다른 한편으로는 적어도 플랜지 나사(97)에 의해 상기 실린더 헤드(3)에 연결되는 플랜지(96)로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 능동형 예비 챔버를 구비한 점화 인서트.