KR20230017323A - 고압 가스 압축 연소 엔진 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 공개되는 일종의 고압 가스 압축 연소 타입 엔진은 가스 실린더, 피스톤과 실린더 헤드가 포함된다. 피스톤은 가스 실린더 본체에 설치되며 가스 실린더는 실린더 헤드를 밀봉한 후 연료가 작용하는 연소실로 사용된다. 실린더 헤드에는 가스 주입 밸브와 가스 배기 밸브가 각각 설치되어 있고, 이외에 연료 공급 시스템도 포함되며 연료 탱크 중의 연료는 연료 통로를 경과하는 동시에 펌프로 가압되어, 가스 실린더 내의 연료실로 공급된다. 연료 스프레이 장치는 연료를 가스 주입구까지 분사시킨다. 압축 연소 시스템은 배기 통로 또는 외부의 가스 공급원으로 연결되며 연소실을 동력 행정에서 배출되는 부분적 배기 가스의 에너지를 회수하거나 외부 가스원을 흡수하여 압축 후 압력 연소 저장 탱크 내에 저장된다. 실린더 헤드 상에는 연소실 내에서 연료를 분사하는데 사용되는 압축 연소 가스 밸브 부품이 설치되어 있다. 배출된 가스 에너지 또는 외부 가스원에서 가압하여 고압 가스 형성은 연료의 이상 폭발 성능의 제한을 받지 않으며, 연소실 자동 점화에 사용되어 연료 소모량 저감과 오염 감소 효과로 압축비와 동력의 효과적인 향상을 달성한다.

Description

고압 가스 압축 연소 엔진
본 발명은 내연 엔진 기술에 관련되며, 특히 고압 가스 압축 연소 엔진과 관련된다.
현재 승용차나 트럭과 같은 차량에 장착된 가솔린 엔진이나 디젤 엔진과 같은 내연 엔진은 대부분 직접 분사식 또는 실린더 내 분사식 내연 엔진을 사용하고 있는데, 이런 내연 엔진에서는 연료가 흡입구가 아닌 연소실 (실린더) 에 직접 분사된다. 직접 분사식 내연 엔진에서 가스 흡입구가 열릴 때 상응하는 가스 흡입구로부터 가스를 연소실로 흡입하고, 가스 흡입 과정 또는 피스톤이 상승하여 가스 흡입을 압축하는 압축 과정 기간에 연료 분사 밸브 (분사기) 는 직접 연료를 연소실로 분사한다. 따라서 고압 가스와 미스트 상태의 연료가 서로 혼합되고 얻은 연료~공기 혼합 가스는 점화 플러그에 점화되어 연소실에서 연소하면서 작업한다. 그리고 배기 밸브가 열리면 배기 통로를 통해 배기 가스가 배출된다. 직접 분사식 내연 엔진의 연료 시스템에서 전기 구동식 저압 연료 펌프는 연료 탱크의 연료를 흡입하고, 상기 연료의 압력을 정해진 저압으로 높이며, 고압 연료 펌프는 상기 저압 연료의 압력을 높여 고압 연료를 제공한다. 그런 다음 고압 연료를 수송 파이프 라인에 저장하고 상기 수송 파이프 라인에 설치된 여러 연료 분사 밸브 (분사기) 는 연료를 미립자 형태로 해당 연소실에 분사한다.
기존의 직접 분사식 또는 실린더 내 분사식 내연 엔진은 피스톤을 통해 공기 연료 혼합 가스를 압축하고, 다시 점화 플러그를 이용하여 점화하여 동력을 생성한다. 즉 기존의 엔진은 높은 압축 비율을 사용하여 점화한다. 공기 연료 혼합 가스는 압축 비율이 최대에 도달하지 않았을 때 점화에 성공할 가능성이 있다. 압축 작업 시 연료의 안티노킹성의 영향을 받는다. 일반적인 압축 비율은 8.5~9.5 사이로 제어된다. 압축비가 아무리 크더라도 연소된 공기 연료의 혼합 가스가 다시 계속 압축되면 실린더가 작업할 때 쉽게 안티노킹이 발생하여 나아가 실린더가 폭발되어 전반 엔진을 손상시킨다. 그러므로 발동기는 행정을 압축할 때 연료의 안티노킹성의 제한을 받아 압축비가 연료의 안티노킹성보다 높게 설계되지 못하여 자동차 엔진이 설계 단계에서 압축비에 따라 사용하는 연료의 표식을 설정하여 발동기에 동력 에너지 손실이 너무 큰 결함이 존재하게 된다.
그래서 압축비는 엔진의 매우 중요한 구조 매개변수로 피스톤이 하단 지점에서 압축되기 시작할 때의 가스 부피와 피스톤이 상단 지점에서 압축되기 시작할 때의 가스 부피의 비율을 나타낸다. 동력성과 경제성 면에서 볼 때 압축비는 클수록 좋다. 압축비가 높고 동력성이 좋으며 열효율이 높으며 차량의 가속성, 최고 스피드 등이 상응하게 제고된다. 그러나 실린더 재료의 성능과 연료 연소 안티노킹성의 제약으로 엔진의 압축비는 그리 크지 않다. 상기 상황을 종합하면 고압축비 차량은 동력성이 좋고 열효율이 높으며 차량 가속성, 최고 스피드 등이 상응하게 향상된다. 반대로 저압축비 차량은 엔진 압축비가 비교적 낮고 연료 소모량이 많으며 차량의 가속이 느리고 힘이 없다.
본 발명은 압축 행정 시 연료의 안티노킹성의 제한을 받아서 압축비는 연료 안티노킹성 보다 높이 설계하지 못하는 문제점에 대하여 일종의 동력 행정 시 배출되는 에너지의 회수를 제공하여 연료의 안티노킹성의 제한을 받지 않으면서 회수된 기체에 대한 증압으로서 고압 기체를 조성시켜 자동 압축 연소를 하게 만들면서 연료 소모량 저감, 오염물 배출량 감소를 통하여 효과적으로 압축비, 열효율, 동력성 및 경제성을 효과적으로 향상 시킬 수 있는 고압 가스 압축 연소 엔진이다.
본 발명이 기술 문제점에 대한 해결로 채택한 기술방안은:
일종의 고압 가스 압축 연소 엔진으로서 가스 실린더, 피스톤과 실린더 헤드가 포함된다. 피스톤은 실린더에 설치되며, 실린더 헤드 밀봉 후 연료가 작업하는 연료실을 형성하고, 실린더 헤드 상에는 가스 진입 구와 연결되는 가스 밸브와 배기 배관과 연결되는 배기 밸브가 설치된다. 그리고 연료 공급 시스템, 연료 탱크 중의 연료는 연료 통로를 경과하면서 펌프로 가압 후 가스 실린더의 연소실로 공급된다.
연료 분사 장치는 연료실에 설치되어 연료를 연소실로 분사한다.
압축 점화 시스템은 배기 배관 상부 또는 외부 기체 공급원에 연결되어 연소실에서 동력 행정 시 배출되는 부분적인 배기량 또는 외부 기체 공급원을 흡입하여 고압 압축 후 압축 연료 저장 탱크 중에 저장된다. 대응되는 실린더 헤드 상에는 압축 연료 배관과 압축 연료 저장 탱크와 연결되어 예비 저장된 고압 가스를 연소실 내로 분사하여 동력 행정 과정 중에 연료실 내에 분사되는 압축 연료 밸브 부품이 포함된다. 외부 기체 공급원은 외부 공기, 산소, 이산화탄소, 수소, 질소 등 가연성 기체를 말한다.
또한, 압축 점화 시스템에는 최소 1개의 배기 터빈, 압축 연료 저장 탱크와 압축 연료 밸브 부품이 포함되며, 배기 터빈, 압축 연료 저장 탱크와 압축 연료 밸브 부품은 배관을 통하여 차례로 연결된다. 배기 터빈은 배관을 통하여 실린더 헤드 상의 배기 밸브의 배기 배관 상에 설치된다. 배기 터빈은 서술되는 연소실에서 동력 행적을 거쳐 배출되는 부분적인 배기 에너지에 대한 회수 또는 외부 가스 공급원에서 흡입 후 배기 터빈을 경과하여 증압된 후 압축 연료 저장 탱크 중에 저장된다. 압축 연료 저장 탱크는 배관 및 압축 연료 밸브 부품을 통해 연소실에서 동력 행정을 실시하고 피스톤은 실린더 상의 정점에서부터 하강 시 압축 연료 밸브가 열리면서 고압 가스를 공급하는 동시에 연소실 내의 가연성 혼합 가스를 연소시킨다.
또한, 압축 점화 시스템에는 2개의 배기 터빈, 압축 연료 저장 탱크와 압축 연료 밸브 부품, 2개의 배기 터빈, 압축 연료 저장 탱크와 압축 연료 밸브 부품은 배관을 통하여 차례로 연결된다. 실린더 헤드 측의 배기 터빈은 배관을 통하여 실린더 헤드 상의 배기 밸브의 배기 배관 상에 설치된다. 실린더 헤드 측의 배기 터빈은 서술되는 연소실에서 동력 행적을 거쳐 배출되는 부분적인 배기 에너지에 대한 회수 또는 외부 가스 공급원에서 흡입 후 배기 터빈을 통해 증압 후 2번째의 배기 터빈을 통한 증압 후 압축 연료 저장 탱크 중에 배출된다. 압축 연료 저장 탱크는 배관 및 압축 연료 밸브 부품을 통해 연소실에서 동력 행정을 실시하고 피스톤은 실린더 상의 정점에서부터 하강 시 압축 연료 밸브가 열리면서 고압 가스를 공급하는 동시에 연소실 내의 가연성 혼합 가스를 연소시킨다.
또한, 압축 연료 밸브 부품에는 가스 예비 저장 밸브 및 일정량의 가스 저장 탱크에서 분류된 고압 가스를 미리 저장하여 연소실을 점화시키는 예비 저장 프레스 실린더와 가스 점화 밸브가 포함된 것이다. 가스 예비 저장 밸브는 배관을 통하여 압축 연료 탱크와 연결된다. 예비 저장 프레스 실린더 내의 작업 기압은 실린더 내 연소실의 작업 기압보다 크다. 압축 연료 저장 탱크 내 저장된 고압 가스의 기압은 예비 가스 저장 탱크의 작업 기압 보다 크다. 압축 연소 가스 밸브는 예비 프레스 실린더 내에 설치되며 예비가스 프레스 실리더의 가동을 통해 예비 저장된 고압 가스를 연소실 내로 분사시키며 동력 행정 과정 중에 연소실 내로 분사된 연료에 대한 압축 연소시킨다. 압축 연료 저장 탱크에서 예비 저장 프레스 실린더에 분배된 고압 가스는 엔진이 공회전 상태에서도 예비 저장 프레스 실린더는 연소실 내 압축 가스에 지속적으로 점화가 가능하다.
또한, 압축 연료 밸브 부품은 연소실에 공급되는 고압 가스의 압축비 대비 9.5 이상이 여야 한다. 그중 연소실 작업실의 사이즈 및 연료별로 압축 연료 밸브 부품에 대한 적응성 조절을 통하여 연소실에 공급되는 고압 기체의 압축비를 조정하여 최대의 에너지 효율비율을 제공한다.
또한, 배기 터빈은 배관을 통하여 배기 터빈의 기압 부족 시 예비용 장치를 통하여 압축 연료 탱크에 대하여 설정치까지 증압시킬 수 있는 보조적 증압 장치 또는 모터 증압기 장치가 설치되어 있다.
또한, 배기 터빈과 압축 연료 저장 탱크 사이의 배관 상에는 압축 연료 저장 탱크 내의 고압 가스가 배기터빈 출구 측까지 역류됨을 방지하는 제1 체크 밸브가 설치되어 있다.
또한, 압축 연료 저장 탱크와 압축 연료 밸브 부품 사이의 배관 상에는 압축 연료 저장 탱크 내의 고압 가스의 역류를 방지하는 제2의 체크 밸브가 설치되어 있다.
또한, 기계 증압기 또는 전동기 증압기와 압축 연료 저장 탱크 사이의 배관 상에는 압축 연료 저장 탱크 내의 고압 가스가 기계 증압기 또는 전동기 증압기 출구 측으로 역류됨을 방지하는 제3의 체크 밸브가 설치되어 있다.
또한, 압축 점화 시스템에는 최소한 1개의 맥동 감소 장치가 설치되며 해당 맥동 감소 장치는 배기 터빈의 출구 측에서 압축 연료 저장 탱크까지의 배관 길이를 설정하여 배기 터빈의 가동에서 발생되는 기체 맥동이 압축 가스 저장 탱크까지 전달되지 않도록 한다.
본 발명의 유익한 효과는:
기존 기술에 비해 배기 터빈, 기계 증압기 또는 전동기 증압기를 사용하여 동력 행정 과정 중에 배출되는 에너지를 최대한 회수하는 동시에 압축 가스 저장 탱크와 압축 가스 밸브 부품을 통해 저장된 고압 가스를 연소실 내에 분사하여 동력 행정 과정에서 연소실 내의 가연성 혼합 가스를 연소시킨다. 즉 폭연보다 낮은 조건에서 압축 행정이 완료된 후 동력 행정 실행 전에 고압 기체를 통해 혼합 기체를 연소시켜 동력 행정 중 혼합 기체의 연소 및 피스톤을 이끌어 작업을 완성한다. 이렇게 가스 밸브 부품의 예비 저장 프레스 실린더 중 예비 저장 압축 가스는 공기 함량이 비교적 높은 배기 가스로 폭연으로 인한 엔진 손상을 초래하지 않으며 엔진이 압축할 때 연료의 안티 노킹성의 제한을 받지 않도록 하고 엔진의 압축비, 열효율, 동력성과 경제성을 효과적으로 향상시키는 동시에 연비를 낮추고 오염물의 배출량을 감소시켜 에너지 절약과 배출 감소를 효과적으로 달성한다. 이중에 기존 왕복 피스톤식 엔진에 비해 압축 연소 방식으로 기존 엔진 중 40% 정도의 연료 이용율보다 훨씬 높아 엔진의 연소 효율을 높이는데 효과적이다.
이로써 기존 왕복 시 피스톤 타입의 엔진보다 본 발명은 기존 점화 플러그를 교체하여 압축 점화방식을 채택하여 고압축비를 통하여 열효율을 높이고, 어떠한 작업 상황에서도 대부하, 소부하와 같이 고압축비로 점화할 수 있으며, 점화 방식은 시종 압축 점화로서 실린더가 손상되어 엔진이 파손되지 않으며 다양한 기호의 가솔린과 디젤유의 공용에 적용되며 혼합 가스의 분출 방식에 전기 분출과 직접 분출을 모두 사용할 수 있으며 적용성이 넓고 안전하며 안정적이며 사용 수명이 길고 작업 효율이 높으며 기름을 더욱 절약하고 사용 원가를 낮춘다.
도 1은 본 발명 실시예 1 의 작업 원리 설명도이다.
도 2는 본 발명 실시예 2의 작업 원리 설명도이다.
다음은 본 발명의 실시 사례의 첨부 도면에 결합하여 본 발명의 실시 사례중의 기술 방안에 대한 명확하고 완전한 설명을 실시한다. 물론 서술된 실시 사례는 본 발명의 일부분 사례일뿐 전부는 아니다. 본 발명 중의 실시 사례를 바탕으로 본 분야의 일반 기술자가 창조적인 노동을 하지 않은 전제에서 얻은 모든 기타 실시 사례는 본 발명의 보호 범위에 속한다.
일종의 고압 가스 압축 연소타입 엔진이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 실린더(1), 피스톤(2)과 실린더 헤드(3)를 포함한다. 상기 피스톤(2)은 실린더(1)에 설치되어, 실린더 헤드(3)가 닫혀 밀폐된 후 연료 작업의 연소실(4)로 사용된다. 연소실(4) 내의 압축비는 10～25이다; 실린더 헤드(3)에 각각 가스 진입 배관과 연결된 가스 밸브(5)와 배기 배관과 연결된 배기 밸브(6)가 설치되어 있다. 상기 고압 가스 압축 연소 타입의 엔진에는 연료 공급 시스템(7), 연료 분사 장비(8)와 압축 점화 시스템(9)을 포함한다. 연료 공급 시스템(7)에서 연료 탱크(70)의 연료 통로를 거쳐서 펌프(71)로 가압 후 가스 실린더(1)의 연소실(4) 내에 공급된다; 상기 연료 분사 장치(8)는 연소실(4)에 설치되어 연료 탱크(70) 중의 연료를 연소실(4)에 분사시킨다; 상기 압축 점화 시스템(9)은 배기 통로에 연결되어 연소실(4)에서 동력 행정을 거쳐 배출되는 부분 폐 가스의 에너지를 회수하여 고압 압축 후 압축 연료 저장 탱크에 저장시킨다. 관련 실린더 헤드(3)에는 압축 연료 배관(10)과 압축 연료 저장 탱크와 연결되어 고압 가스를 연소실(4)로 분사시켜서 동력 행정 과정 중에 압축 연소실(4) 내에서 연료를 분사하는 작용을 하는 압축 연료 밸브 부품(92)이 설치되어 있다.
계속하여 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 압축 점화 시스템(9)에는 배기 터빈(90), 압축 연료 저장 탱크(91)와 압축 연료 밸브 부품(92)이 포함된다. 배기 터빈(90), 압축 연료 저장 탱크(91)와 압축 연료 밸브 부품(92)은 배관을 통하여 차례로 연결되며 배기 터빈은 배관을 통하여 실린더 헤드(3)의 배기 밸브(6)의 배기 배관에 설치되어 있다. 배기 터빈(90)은 연소실(4)에서 동력 행정 후 배출되는 부분 폐 가스 에너지를 회수한 후 터빈 증압 후 압축 연료 저장 탱크(91)에 보내진다. 작업 시 압축 연료 저장 탱크(91)는 배관 및 압축 연료 밸브 부품(92)을 통하여 연소실(4)에서 동력 행정을 실시하고 피스톤(2)이 가스 실린더(1) 상부 정지 지점에서 아래로 향할 때 압축 연료 밸브 부품(92)이 열리면서 고압 기체를 제공하여 연소실(4) 내의 가연성 혼합 기체를 연소시킨다. 그중 연료의 안티노킹성의 영향으로 기존 기술상 엔진 상의 가스 실린더의 압축비는 8.5～9.5사 이에 관리된다. 본 발명 중에는 압축 연소 점화 방식을 채택하기 때문에 압축 연료 밸브 부품(92)이 연소실에 공급되는 고압 기체의 압축비는 9.5를 많이 초과한다. 물론 실제 상황에서는 연소실 작업실의 크기 및 연료별로 압축 연소 부품이 연소실에 공급되는 고압 기체의 압축비에 대한 적응성 조정을 하여 최대 효과의 비율을 제공한다.
계속하여 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 압축 연료 밸브 부품(92)에는 예비 가스 저장 밸브(920), 일정량의 압축 연료를 저장시키기 위한 저장 탱크(91)에서 분류된 고압 가스로 압축 연소실(4)을 연소시키는 예비 저장 프레스 실린더(921)와 압축 연소 점화 가스 밸브(922)가 포함된다. 예비 저장 가스 밸브(920)는 배관을 통하여 압축 연료 저장 탱크(91)로 연결된다. 예비 저장 프레스 실린더(921) 내의 작업 기압은 실린더(1) 내의 연소실(4)의 작업 기압보다 크다. 압축 연료 저장 탱크(91) 내에 저장된 고압 기체의 기압은 예비 저장 프레스 실린더(921) 내의 작업 기압보다 크다. 상기 압축 연소 가스 밸브(922)는 예비 저장 프레스 실린더(921) 내에 설치되어 예비 저장 프레스 실린더(921)의 작동과 함께 저장된 고압 가스를 연소실(4) 내에 분사하여 동력 행정으로서 연소실(4) 내에 분사된 연료를 연소시킨다. 그리고 작업 과정 중에 상기 압축 연료 저장 탱크(91)는 예비 저장 프레스 실린더(921)로 분류된 고압 가스가 엔진의 공회전 상태에서도 예비 저장 프레스 실린더(921)는 지속적으로 연소실(4)에 대한 압축 연소 점화가 가능하다.
동시에 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 배기 터빈(90)은 배관을 통하여 배기 터빈(90)이 기압 부족 시 압축 연료 저장 탱크(91)에 대하여 설정치까지 증압 시킬 수 있는 보조적인 증압기(93)와 연결된다. 물론 기계 증압기(93)는 전동기로 교체할 수 있으며 배기 터빈(90)과 압축 연료 저장 탱크(91) 사이의 배관 상에 또 압축 연료 저장탱크(91) 내의 고압 기체가 배기 터빈(90)으로 역류됨을 방지하는 제1체크 밸브(94)가 설치된다. 압축 연료 저장 탱크(91)와 압축 연료 밸브 부품(92) 사이의 배관 상에는 압축 연료 저장 탱크(91) 내의 고압 기체의 역류를 방지하는 제2체크 밸브(95)가 설치된다. 기계 증압기(93)와 압축 연료 저장 탱크(91) 사이의 배관 상에는 또 압축 연료 저장 탱크(91) 내의 고압 가스가 기계 증압기(93)까지 역류됨을 방지하는 제3 체크 밸브(96)가 설치되어 있다.
실시 사례 2
도 2에 도시된 바와 같이, 해당 실시 사례와 실시 사례 1의 상이한 점은 상기 압축 점화 시스템에는 2개의 배기 터빈(90), 압축 연료 저장 탱크(91)와 압축 연료 밸브 부품(92)가 포함된다. 2개의 배기 터빈(90), 압축 연료 저장 탱크(91)와 압축 연료 밸브 부품(92)은 배관을 통하여 차례로 연결된다. 실린더 헤드(3) 측의 배기 터빈(90)은 배관을 통하여 실린더 헤드(3) 상의 배기 밸브(6)의 배기 배관에 연결된다. 실린더 헤드(3) 측의 배기 터빈(90)은 연소실에서 동력 행정 후 배출되는 부분적 폐 가스의 에너지를 회수한 후 터빈 증압 후 다시 제2배기 터빈(90)을 통하여 증압된 후 압축 연료 저장 탱크(91)로 보내진다. 압축 연료 저장 탱크(91)는 배관 및 압축 연료 밸브 부품(92)을 통하여 연소실 내에서 동력 행정 실시, 피스톤은 실린더(1) 상의 정지 지점에서 아래로 향할 때 압축 연료 밸브 부품(92)이 열리면서 고압 기체를 제공하여 연소실(4) 내의 가연성 혼합 기체를 압축 연소시킨다. 동시에 실린더 헤드(3) 측의 배기 터빈(90) 출구 측의 배관 상에는 또 고압 기체가 역류됨을 방지하는 제1체크 밸브(94)가 설치된다. 2개 배기 터빈 사이의 배관 상에는 또 제2배기 터빈(90)의 역류를 방지하는 제4체크 밸브(97)가 설치된다.
그리고 상기 2개의 사례 중 압축 점화 시스템에는 최소 1개의 맥동 감소 장치(도면상 도시 안 됨)가 포함된다. 상기 맥동 감소 장치는 배기 터빈의 출구 측에서 압축 연료 저장 탱크까지의 배관 길이를 설정하여 배기 터빈이 작동함으로 발생되는 기체 맥동 현상이 압축 연료 저장 탱크까지 전달됨을 방지한다. 물론 상기 맥동 감소 장치는 배기 터빈의 출구 측에서 압축 연료 저장 탱크까지의 배관 상에서 배관 통로 면적을 감소시키는 레귤레이터 로도 사용된다.(도면상 도시안 됨)
사용 시 엔진은 흡기, 압축, 작업, 배기 4개의 작업 스레드에 따라 가동된다. 동력 행정 시 피스톤(2)은 실린더(1) 상의 정지 지점에서 아래로 향할 때 압축 연료 저장 탱크(91)와 엔진 실린더 사이의 압축 연료 밸브 부품(92)이 열리면서 고압 기체는 엔진 실린더(1) 내에 진입하는 동시에 연소실(4) 내의 가연성 혼합 기체를 연소시킨다. 혼합 기체가 연소 시에 다량의 열량을 배출하여 실린더(1)의 연소실(4) 내의 압력이 급격하게 커지면서 피스톤(2)을 아래로 운동하게끔 밀어주며 고압 기체의 추진 하에 피스톤(2)은 아래의 정지 지점까지 이동하여 크랭크축이 작업하게 한다. 마지막 배기 작업은 가연성 혼합 기체가 연소 후 생성된 폐 가스를 배출시켜 전체 순환을 완성한다.
기존의 왕복 방식 피스톤 타입의 엔진에 비하여 본 발명은 기존 점화 플러그를 교체하여 압축 점화 방식을 채택하여 고압축비를 통하여 열효율을 높이고, 어떠한 작업 상황에서도 대부하, 소부하와 같이 고압축비로 점화할 수 있으며, 점화 방식은 시종 압축 점화로 실린더가 손상되어 엔진이 파손되지 않으며 다양한 기호의 가솔린과 디젤유의 공용에 적용되며, 혼합 가스의 분출 방식에 전기 분출과 직접 분출을 모두 사용할 수 있으며 적용성이 넓고 안전하며 안정적이며 사용 수명이 길고 작업 효율이 높으며 연료를 더욱 절약하고 사용 원가를 낮춘다.
상기 서술된 실시 사례는 본 발명의 비교적 좋은 실시 사례이며 이로써 발명의 실시 범위를 제한하는 것은 아니다. 무릇 본 발명의 형상, 구조 및 원리로 대등한 변화를 발생 시키는 것은 모두 본 발명의 보호 범위내에 포함된다.

Claims (10)

  1. 고압 가스 압축 연소 엔진으로서,
    가스 실린더, 피스톤 및 실린더 헤드를 포함하고,
    상기 피스톤은 상기 가스 실린더 본체에 설치되며, 실린더는 헤드를 통해 밀봉된 후 연료가 작용하는 연소실로 사용되고, 실린더 헤드에는 가스 진입 통로와 연결된 가스 진입 밸브와 배기 통로와 연결된 가스 배기 밸브가 각각 설치되고;
    연료 공급 시스템 - 상기 연료 공급 시스템 상의 연료는 연료 통로를 경과되는 동시에 펌프에 의하여 가압된 후 에어 실린더내의 연료실로 공급됨 -;
    연료 분사 장치 - 상기 연료 분사 장치는 연소실 내에 설치되어 연료를 연소실로 분사시킴 -; 및
    압축 점화 시스템 - 상기 압축 점화 시스템은 배기 통로 또는 외부 가스 공급원에 연결되어 연소실에서 동력 행정 후 배출되는 부분적인 배기 가스 에너지를 회수하거나 외부 가스 공급원에서 흡입하여 고압 압축된 후 압축 연료 탱크에 저장되고, 상기 실린더 헤드 상에는 압축 연료 배관이 설치되고, 압축 연료 저장 탱크와 연결되며, 저장된 고압 가스를 연소실로 분사시켜 동력 행정 과정 중에 압축 연소실 내부로 연료를 분사시키는 작용을 하는 압축 연료 밸브 부품이 포함됨 -;을 추가 포함하는, 고압 가스 압축 연소 엔진.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 압축 점화 시스템은 적어도 하나의 배기 터빈, 압축 연료 저장 탱크와 압축 연료 밸브 부품을 포함하고,
    상기 배기 터빈, 상기 압축 연료 저장 탱크와 상기 압축 연료 밸브 부품은 배관을 통하여 차례로 연결되고,
    상기 배기 터빈은 배관을 통하여 실린더 헤드 상의 배기 밸브의 배기 배관에 연결되며, 상기 배기 터빈은 연소실에서 동력 행적을 거쳐 배출되는 부분적인 배기 에너지에 대한 회수 또는 외부 가스 공급원에서 흡입 후 터빈을 통한 가압 후 압축 연료 저장 탱크에 배출되고,
    상기 압축 연료 저장 탱크는 배관 및 압축 연료 밸브 부품을 통해 연소실에서 동력 행정을 실시하고, 피스톤은 실린더 상의 정점에서부터 하강 시 압축 연료 밸브가 열리면서 고압 가스를 공급하는 동시에 연소실 내의 가연성 혼합 가스를 연소시키는, 고압 가스 압축 연소 엔진.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 압축 점화 시스템은 2개의 배기 터빈, 압축 연료 저장 탱크와 압축 연료 밸브 부품을 포함하고,
    상기 2개의 배기 터빈, 압축 연료 저장 탱크와 압축 연료 밸브 부품은 배관을 통하여 차례로 연결되고, 실린더 헤드 측의 배기 터빈은 배관을 통하여 실린더 헤드 상의 배기 밸브의 배기 배관에 연결되며, 배기 터빈은 연소실에서 동력 행정을 거쳐 배출되는 부분적인 배기 에너지에 대한 회수 또는 외부 가스 공급원에서 흡입 후 터빈을 통한 가압 후 다시 두 번째의 배기 터빈을 통해 가압되어 압축 연료 저장 탱크에 배출되고, 압축 연료 저장 탱크는 배관 및 압축 연료 밸브 부품을 통해 연소실에서 동력 행정을 실시하고, 피스톤은 실린더 상의 정점에서부터 하강 시 압축 연료 밸브가 열리면서 고압 가스를 공급하는 동시에 연소실 내의 가연성 혼합 가스를 연소시키는, 고압 가스 압축 연소 엔진.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축 연료 밸브 부품은 가스 예비 저장 밸브 및 일정량의 가스 저장 탱크에서 분류된 고압 가스를 미리 저장하여 연소실을 점화시키는 예비 저장 프레스 실린더와 가스 점화 밸브를 포함하고,
    상기 가스 예비 저장 밸브는 배관을 통하여 압축 연료 탱크와 연결되고, 예비 저장 프레스 실린더 내의 작업 기압은 실린더 내 연소실의 작업 기압보다 크고, 압축 연료 저장 탱크 내 저장된 고압 가스의 기압은 예비 가스 저장 탱크의 작업 기압 보다 크고,
    압축 연소 가스 밸브는 예비 프레스 실린더 내에 설치되며, 예비 가스 프레스 실리더의 가동을 통해 예비 저장된 고압 가스를 연소실 내로 분사시키며 동력 행정 과정 중에 연소실 내로 분사된 연료에 대하여 압축 연소 시키고,
    압축 연료 저장 탱크에서 예비 저장 프레스 실린더에 분배된 고압 기체는 엔진이 공회전 상태에서도 예비 저장 프레스 실린더는 연소실 내 압축 가스에 지속적으로 점화가 가능한, 고압 가스 압축 연소 엔진.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축 연료 밸브 부품이 연소실에 공급되는 고압 기체에 대한 압축비는 9.5이상인, 고압 가스 압축 연소 엔진.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 배기 터빈은 배관을 통하여 배기 터빈의 기압이 부족할 경우 예비로 설치된 압축 연료 탱크에 대하여 설정치까지 증압 시킬 수 있는 보조적 증압 장치 및/또는 모터 증압기 장치와 상호 병렬 연결되는, 고압 가스 압축 연소 엔진.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 배기 터빈과 압축 연료 저장 탱크 사이의 배관 상에는 압축 연료 저장 탱크 내 고압 가스가 배기 터빈 출구까지 역류됨을 방지하는 제1 체크밸브가 설치되는, 고압 가스 압축 연소 엔진.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 압축 연료 저장 탱크와 상기 압축 연료 밸브 부품 사이의 배관 상에는 압축 연료 저장 탱크 내의 고압 가스가 역류됨을 방지한 제2 체크 밸브가 설치되는, 고압 가스 압축 연소 엔진.
  9. 제 6 항에 있어서,
    기계 증압기 또는 전동 증압기와 압축 연료 저장 탱크 사이의 배관 상에는 압축 연료 저장 탱크 내의 고압 기체가 기계 증압기 또는 전동 증압기의 출구 측까지 역류됨을 방지하는 제3체크 밸브가 설치되는, 고압 가스 압축 연소 엔진.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 압축 점화 시스템은 적어도 하나의 맥동 감소 장치를 포함하고,
    상기 맥동 감소 장치는 배기 터빈의 출구 측에서 압축 연료 저장 탱크까지의 배관 길이를 설정하여 배기 터빈의 가동에서 발생되는 기체 맥동이 압축 가스 저장 탱크까지 전달되지 않도록 하는, 고압 가스 압축 연소 엔진.
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