KR960010281B1 - 양변위 엔진의 가스 연료용 증강기 및 분사기 - Google Patents

양변위 엔진의 가스 연료용 증강기 및 분사기 Download PDF

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지.힐 필립
제이.피어릭 로널드
호진스 케이.브루스
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리챠드 디. 스프래틀리
더 유니버시티 오브 브리티시 컬럼비아
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Abstract

없음

Description

양변위 엔진의 가스 연료용 증강기 및 분사기
제 1 도는 가스 연료용 증강기 및 분사기(intensifier-injector)의 개략도.
제 2 도 및 제 3 도는 제 1 도에 도시된 증강기의 연속 작동을 도시한 개략도.
제 4 도는 베어 노즐(bare nozzle)을 가진 증강기의 개략도.
제 5 도는 피스톤이 역전된 증강기의 개략도.
제 6 도는 보조 압축 가스 저장 탱크를 구비한 증강기의 개략도.
제 7 도는 디젤 연료 분사기와 조합된 증강기의 개략도.
제 8 도는 외부 밸브에 의해 제어되는 차동 압력에 의해 피스톤을 구동하도록 채용된 연결 장치를 가진 증강기의 개략도.
제 9 도는 단일 또는 복수개의 실린더 엔진에 채용된 증강기의 개략도.
제10도는 캠 작동 슬라이딩 스풀 밸브(spool valve)에 의해 제어되는 증강기의 개략도.
제11도는 외부 압축기로부터 압축된 가스에 의해 구동되는 증강기의 개략도.
제12는 외부 펌프로부터 압축 유체에 의해 구동되는 증강기의 개략도.
제13도는 엔진 실린더 헤드내의 포트에 의해 엔진 실린더실로부터 압축된 가스에 의해 구동되는 증강기의 개략도.
제14도는 캠 구동 플런저로부터 고 압축 유체에 의해 구동되는 증강기의 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2 : 증강기4 : 증강기 피스톤
6 : 밸브 스템7 : 유입구
12 :체크 밸브16 : 챔버
19 : 캠28 : 벌브
36 : 분사기42 : 저장 탱크
51 : 피스톤
발명의 분야
본 발명은 가변 압축 가스 연료 공급 장치로부터 연료 수용 장치까지 가스 연료를 압축 및 주입하기 위한 장치에 관한 것이다. 특히 본 발명은 가변 압축원으로부터 양변위 엔진(positive displacement engine)의 실린더로 가스 연료를 압축 주입하는 증강기 및 분사기(intensifier-injector)에 관한 것이다.
발명의 배경
쉽게 이용 가능하고 비교적 저 단가이고 미립자 방사(particulate emissions)를 감소하기 위한 능력을 가지고 있기 때문에, 압축된 천연 가스는 디젤 엔진의 연료로 적당하다. 공기와 천연 가스를 예비 혼합하는 디젤 엔진의 종래의 연료 공급 방법은 부분 부하 작동에는 본래적으로 부적당하며, 여기에서 연료-공기 혼합물은 가연성이고, 실제적으로 효율이 떨어지고 방사가 과도하게 된다. 더욱이 거기에는 어떤 부하 조건하에서 폭발의 문제점이 있다. 이들 인자들은 광범위한 부하와 속도로 작동하는 운송 엔진에서 천연 가스로 디젤 엔진를 양호하게 대체하는 것을 일반적으로 제한이 가해진다.
예비 혼합된 공기 및 천연 가스를 디젤 엔진에 공급
천연 가스를 유입 매니폴드(manifold)에 분사하고 디젤의 디젤 시동점화를 위하여 소량의 디젤 연료를 실린더에 분사하는 디젤 엔진에 천연 가스를 사용하는 많은 방법이 개발되었다. 이 방법에 세가지의 주요 단점이 있다.
1) 드로틀이 열려 있는 상태로 저 부하로 디젤 엔진을 작동할때, 가스 연료와 공기 혼합물(실질적으로 균일한)은 만족할만한 연소와 연료 효율을 달성하기에는 너무 희박하다. 이 방법은 저 부하에서 주로 디젤 연료 소비로 귀납될 수도 있다. 그러나, 대부분의 작동은 부분 부하로 작동할 수 있기 때문에, 이는 연료 대체의 기본 목적을 망치게 하는 경향이 있다.
2) 부분 부하 작동에서 낮은 효율로, 미연소된 탄화수소와 일산화탄소의 방사가 허용 가능한 제한치를 많이 초과할 것이다.
3) 천연 가스의 성공적인 시동 디젤 점화로, 엔진 압축 부하(최대 압력과 폭발)는 매우 유해하고 엔진 손상의 위험이 있다. 전형적인 혼합 강도의 폭이 있고 여기에서 엔진은 매우 빠른 연소 전달에 따른 노크가 일어나기 쉽다.
예비 혼합된 가스와 공기의 너무 엷은 혼합(부분 부하에서)의 문제점은 유입 공기의 드로틀에 의해 경감할 수도 있다. 그러나, 압축기 서어지(surge) 위험 때문에 현존하는 터보-챠아지(turbo-charged) 엔진에는 적당하지 않다. 어떤 경우에 드로틀하는 것은 디젤 작동의 본래 장점중의 하나를 제거한다.
문제점은 부분 부하에서 공기를 예열하여 경감할 수 있으나 이는 터보-챠아지 작동에 악영향을 줄 수도 있고 폭발의 위험이 증가된다. 제어 시스템은 부하의 속도와 가열율을 조절하는 것이 요구되고 이는 저 부하에서 사용 가능한 배출열이 충분한가가 의문이다.
제어 시스템은 부하와 속도의 기능으로서 디젤/가스비를 변경하는 것을 고려하여야 한다. 상세한 엔진 특정 능력에 허용 가능한 작용을 구비하기 위하여 엔진 제어를 위하여 필요한 컴퓨터내에 저장한다. 이러한 시스템과 개발은 비용이 많이 들고 낮은 연료 소비, 저 방사, 엔진의 내구성과 높은 연료 대체의 목적에 부합하여야만 한다.
천연 가스를 사용하는 방법에 직면하는 문제점은 하나의 형식의 연소실에 특정한 것은 아니다. 그러므로, 부분 부하 작동중에 방사, 연료가 절약된다면 엔진 내구성은 중요하고 가스는 디젤 엔진에서 적당한 두가지 연료 사용 방법이 아니다.
다른 방법은 타이밍 포트 분사(timed port injection)방법이 2행정 디젤 엔진에서 천연 가스를 분사하는 방법으로 제안되었다. 그 목적은 압축후에 디젤 시동 점화와 허용 가능한 연소가 되도록 실린더내에서 가스가 층을 이루도록 저 부하(아이들 운전)와 배출로 나가는 소비된 가스를 회피하기 위하여 유입 포트 안으로 천연 가스를 분사시키는 것이다. 출원인의 지식으로 이 방법은 고 효율, 내구성, 연료 대체의 높은 레벨로 광범위한 범위와 속도에 걸쳐 명확한 작동을 증명하지 못했다.
디젤 엔진 실린더내로 천연 가스를 직접 분사
디젤 작동에 있어서 엔진 실린더에 연료를 직접 분사하는 큰 장점은 전부하 범위에 걸쳐 안정된 연소와 큰 효율을 허용하는 것이다. 이는 연소가 국부적으로 발생하고 여기에서 연료-공기비가 가연 범위내에 있기 때문이다. 천연 가스는 디젤 연료에 비해 미립자 방울(droplets)로 분무(미립화)하는 것이 필요 없으며 이에 의해 매우 고압인 분사 압력이 필요하지 않고 분사기 플런저에 매우 미세한 허용 오차가 필요하지 않은 장점이 있다. 디젤 연료의 분사를 위하여, 압축은 대부분의 효율적인 작동을 위하여 1000atm 정도로 높을 필요가 없다. 천연 가스는 200atm이면 만족스럽다.
압축된 천연 가스의 디젤 분사를 갖는 대형 실린더 직경의 디젤 엔진의 성공적인 작동에 대하여 북아메리카의 제이. 에프 웨크넬, 지. 비. 오닐, 큐. 에이. 베이커의 레일 매체 속도 디젤 엔진에서 천연 가스의 직접 분사 고 압축 사이클과, 노르웨이의 SAE 기술지 872041과, 한국의 이냉 피. 엠, 크밤스달 알., 한센 티., 사스텐 에이.의 1983년 6월 CIMAC 회의록의 LNG 탱크로부터 비등을 참조하고, 디젤 엔진에서 가스 연료의 고 압축, 디지탈 장치로 제어되는 제어와, 일본의 미야께 엠., 비와 티., 엔도, 와이., 시모쓰 엠., 무라카미 에스., 코모다 티.의 고 출력, 고 효율 가스 연소 디젤 엔진의 개발을 참조하면 된다. 이들 엔진의 기체 연료는 일정한 고 압력으로 이용 가능하다. 사우스웨스트 연구소에서 수행한 워케낼 등에 의한 연구는 큰 실린더 직경(8.5인치)의 2행정 기관 채용 디젤 엔진에서 천연 가스의 직접 분사를 포함한다. 액화 천연 가스(LNG) 액체 형태로 저장되고 고압으로 펌핑되고 5000psi(340atm)의 가스 분사 압력을 주도록 증발된다. 가스 분사기 밸브는 디젤 분사기를 대체하고 소형의 디젤 분사기는 실린더 헤드내의 테스트-코크(test-cock)구멍에 설치된다. 전체 정격 동력은 2% 이하의 시동 디젤 연료(98%와 천연 가스)로 달성되고 열 효율은 100% 디젤 작동보다 약간 낮다. 노르웨이 사람의 연구는 큰 실린더 직경(300㎜)의 2행정 단실린더 엔진에 메탄 가스의 직접 분사를 포함하는 트론트하임에서 아더 사아스텐교수의 지도하에서 달성되었다. 분사 압력은 150 내지 160atm의 범위내에 있다. 디젤 분사기는 수정되지 않고 남아 있고 구멍은 가스 분사 밸브를 위하여 실린더 헤드내에서 천공되어 있다. 73%(에너지 비)의 천연 가스 연료 공급으로 열 효율은 100% 디젤 연료를 운전할때 보다 조금 더 양호하다. 예비 시험에서 가스 분사는 100%의 디젤 연료보다 조금 높은 연기를 주게 되고 NOx 방사는 약 24% 정도 감소된다.
일본인의 연구는 미쯔이 엔지니어링 및 십 빌딩 캄파니에서 수행되었는데 이는 실린더에서 가스 제트 속도 범위와 큰 실린더 직경(420㎜)의 1기통 4행정 엔진의 연구를 포함한다. 가스는 약 250atm의 압력으로 분사된다. 하나의 테스트 시리즈에서, 시동 디젤 연료는 분리된 디젤 분사 시스템을 통하여 분사된다. 5%의 디젤 시동 연료 에너지의 입력으로, 엔진 부하의 85%에서 전체 효율은 전체 디젤 연료 공급과 동일하였다. 디젤 시동 연료의 일체 분사를 하는 개선된 연료 분사 노즐이 만족할만한 성능을 또한 구비한다. 전체 결과는 100%의 디젤 작동에서와 같이 천연 가스 연료 공급으로 얻어진 성능과 거의 같았다.
액체 형태(LNG)즉, 잘 격리된 탱크내에 매우 낮은 온도로 차량에 저장된 천연 가스는 엔진 실린더 안으로 분사되기 전에 쉽게 압축(증기화가 양호)될 수 있다. 그러나, 차량을 위한 광범위하게 분포된 LNG 이용 가능성은 예견할 수 없으며 한편 압축 천연 가스(CNG)는 매우 광범위하게 이용 가능하다. 경험적으로, 버스와 트럭에 사용되는 중간 직경의 엔진에 직접 적용 불가능한 큰 직경의 디젤 엔진은 천연 가스가 직접 분사로 이들 엔진에서 만족스럽게 연소될 수 있다는 것을 나타낸다.
운송용 엔진의 문제점은 가스가 일정한 공급 압력으로 사용 가능하지 않을 것이다.
운송 디젤 엔진에서 사용된 압축 천연 가스용의 합체된 증강기 및 분사기
CNG의 가스 저장의 안전한 상한은 약 200atm이고 이는 요구되는 분사 압력과 근접하다. 그러나, 탱크내에 저장된 에너지의 93%를 얻기 위하여, 압력은 연료 재주입전에 약 20atm까지 떨어지도록 허용하여야 한다. 20atm에서 200atm으로 재가압하는데 필요한 에너지는 1atm에서 200atm까지 압축하는데 필요한 에너지의 작은 부분이 될 것이다. 차량의 외부에 압축기를 설치하는 것은 실제적으로 주요한 비용이 필요하고 부가적인 구동 장치 즉, 실제적인 엔진 수정을 하여야 한다.
디젤 엔진에 CNG의 직접 분사를 위하여 필요한 것은 하기와 같다 ;
(ⅰ) 엔진의 다른 부품의 수정없이 종래의 분사기를 교체,
(ⅱ) 가스 공급 압력이 200atm에서 20atm으로 변할때 실린더내에 분사되는 바와같이 요구되는 천연 가스를 압축,
(ⅲ) 점화를 위하여 디젤 시동 연료(또는 다른 첨가물)의 동시 분사를 허용,
(ⅳ) 분사량, 타이밍과 지속 시간의 정확한 제어,
(ⅴ) 하기와 같은 상업적으로 이용 가능한 분사 시스템의 주요 형식의 설계,
a) 다중 펌프
b) 압축 시간 시스템
c) 유니트 분사기 시스템
(ⅵ) 천연 가스의 어떤 합성을 하도록 허용.
CNG는 특히, CNG의 압력이 비교적 낮은 레벨까지 떨어질때, 작동 레벨까지 압축되어야만 한다. 차량의 외부에 압축기를 설치하는 것은 실제적으로 주요한 비용이 필요하다. 보조 구동 장치는 실제적으로 엔진 수정이 필요하다.
두개의 미국 특허는 연료 분사 시스템을 설명하고 있다 ;
1. 1983년 9월 27일 호리노등에게 허여된 미국 특허 제4,406,404호의 디젤 연료 분사 노즐에서는 디젤 엔진 실린더의 연소실내에 연료를 분사하는 방법이 설명되어 있다. 여기에는 엔진 실린더내의 피스톤의 압축 행정중에 연소실로부터 압축된 공기를 수용하기 위한 공기실을 한정하기 위하여 노즐내에 장착된 플런저를 포함하고 있다. 플런저와 일체로 형성된 니들 밸브는 분사될 연료를 수용하기 위하여 노즐 몸체내에서 연료실을 한정한다. 노즐 몸체에 고정된 노즐 팁은 연소실에 직접 개방되어 있고 그리고 공기실과 연료실을 연통한 예비 혼합실을 구비한다. 그러므로, 압축 행정의 단부에서 플런저의 하강에 의해 연료실로부터의 연료는 연소실로 도입되기 전에 공기실로부터 압축된 공기와 예비 혼합실내에서 친밀하게 예비 혼합된다.
호리노등은 연료실로부터의 연료는 연소실 안으로 도입되기 전에 공기실로부터 압축된 공기와 예비 혼합실 예비 혼합 및 예비 혼합실이 필요하고, 연료와 공기는 엔진실내에서 혼합되지 않는다.
호리노등은 천연 가스의 압축 점화를 돕기 위하여 필요한 액체 디젤 연료(또는 다른 수단)의 시동 점화에 대하여 언급하지 않았다.
2. 발명의 명칭이 연료 분사 시스템인 1980년 5월 6일 펜과 그린포드에게 허여된 미국 특허 제4,201,160호에는 내연기관의 연소 공간에 연료를 공급하기 위한 연료 분사 시스템이 기재되어 있다. 이것은 연료가 연소 공간으로 향하는 연료 유입구 및 배출구를 가진 연료 분사 노즐을 포함한다. 피스톤에는 실린더가 제공되고, 그 한단부는 연소 공간내의 압력이 가해진다. 실린더의 다른 단부는 노즐의 유입구와 연통하며 밸브가 제공되어, 이에 의해 연료 분사 펌프는 피스톤이 연소실내에서 압력 상승 작용하에서 내측으로 이동될때까지 노즐의 유입구와 연통하지 않도록 지지되어 있다. 연료가 피스톤에 의해 노즐로 변위되는 동안에 이는 연소실에 연료의 시동 양만큼 공급한다.
페네등의 연료가 주 펌프에 의해 노즐에 공급을 참조하면 연료 분사기가 연료 필요량의 작은 부분의 조기 분사를 제공한다. 모든 연료는 단일 유니트로 공급되지 않는다.
페네등은 가스 연료의 연료 압력을 증강하는 장치(즉, 연료 압력은 증강기를 작동하는 압축 공기의 압력을 적어도 두배까지 증가)에 대한 언급이 없다.
발명의 요약
본 발명은 가변 압축 공급기(점화원으로 작용할 수도 있는 내장된 액체 연료의 사용 가능성에 따라)로부터 내연기관의 실린더 안에 가스 연료를 압축 및 분사하기 위한 신규 장치를 제공한다. 내장된 액체 연료의 점화가 필요하다면 고속 가스 분사는 액체 연료를 분무할 수도 있다. 본 발명의 일차 적용은 엔진을 압축점화(디젤) 엔진에 적용하는데 있으나 적용의 이차 범위는 스파크, 촉매 표면 및 열간 표면 점화 엔진이다.
본 발명은 내연기관의 실린더에 신속한 분사를 위하여 내연기관에 공급되는 가스 연료의 압력을 상승시키는 증강기 수단을 구동하기 위하여 압축 가스 또는 유체를 사용하는 수단을 구비하는 것으로 내연기관의 가스 연료용 증강기 및 분사기와 그 방법을 포함한다. 증강기는 가스나 유체를 구동하는 구동원을 포함하나 내연기관의 실린더로부터 압축된 공기 또는 연소 가스 ; 외부 압축기 즉, 에어 브레이크 압축기로부터의 압축된 공기 ; 고압 디젤 연료 ; 압축된 윤활유 ; 터보챠저(turbocharger) 또는 슈퍼챠저(supercharger)에 의해 압축된 공기 ; 에어콘 압축기로부터의 압축된 프레온 가스로 한정되지 않는다.
본 발명은 규정된 바와같은 장치에 관한 것으로서 내연기관은 양변위 엔진이다.
규정된 장치와 같이 기체 연료는 가변 압축 가스 연료 공급기로부터 철회된다.
양호한 실시예에서, 내연기관과 관련하여 사용된 가스 연료용 증강기 및 분사기는 실린더실을 가지며, 상기 증강기 및 분사기는 ; (a) 중공실 수단과, (b) 중공실 수단의 내부에 장착된 큰 면적 단부와 작은 면적 단부를 가진 왕복 증강기 수단과, (c) 증강기 구동 수단으로부터 증강기 수단의 큰 면적 단부상의 중공실 수단 안으로 압축된 가스 또는 유체를 도입하기 위한 수단과, (d) 가스 연료를 증강기 수단의 작은 면적 단부에서 중공실 안으로 공급할 수 있는 일반 수단과, (e) 증강기 수단의 작은 면적 단부에서 분사될 연료 가스를 실린더실 안으로 분사할 수 있는 노즐 수단과, (f) 상기 노즐 수단(e)이 폐쇄될때 압축 가스 도입 수단(c)이 개방되고 상기 노즐 수단(e)이 개방될때 압축 가스 도입 수단(c)이 교번적으로 폐쇄되도록 하기 위하여 내연기관과 동기화된 타이밍 수단을 구비한다.
본 발명의 양호한 실시예의 상세한 설명
이경우에 있어서, 요구되는 연료-가스 압력이 증강기 구동 장치 유체의 압력보다 낮기 때문에 고압 유체는 증강기 피스톤의 작은 면적 단부상에서 작용하고 가스 연료는 증강기 피스톤의 큰 면적 단부에 의해 압축된다.
도면은 본 발명의 특정 실시예를 도시하고 있으나 본 발명의 기술 사상을 어떤 방법으로든 제한하거나 한정하는 것이 아니다.
가스 연료를 디젤 시스템내로 직접 분사할 수 있게 하기 위한 장치는 하기와 같이 되어야 한다.
(ⅰ) 엔진의 다른 부분의 수정없이 종래의 분사기를 교체한다.
(ⅱ) 실린더 안에 분사할때 필요한 만큼의 천연 가스 또는 다른 가스 연료를 압축, 가스 공급은 200atm 내지 20atm의 압력으로 변화한다.
(ⅲ) 점화를 위하여 디젤 시동 연료 또는 다른 첨가제의 동시 분사 허용 또는 다른 점화 방법 즉, 스파크 플러그, 촉매 표면 또는 열간 표면 점화의 사용을 채용할 수 있어야 한다.
(ⅳ) 분사량, 타이밍과 지속 시간을 정확하게 제어한다.
(ⅴ) 다음과 같은 분사기 시스템의 어떤 형식을 가진 현재 엔진에 쉽게 채용할 수 있어야 한다.
(a) 다중 펌프
(b) 압력-시간 시스템
(c) 유니트 분사 시스템
(ⅵ) 가스 연료의 어떤 합성물을 조정한다.
본 발명은 외부의 고 압축 압축기의 필요없이 달성될 가변 압력원으로부터 가스 연료를 고압으로 압축할 수 있는 종래 기술 및 현재 기술을 능가하는 신규의 장치를 제공한다. 이는 엔진 실린더 안에 신속한 가스 분사를 위하여 충분하게 연료 가스의 압축을 증가시키는 캠 작동 압축기와 결합 또는 알맞게 조합되는 증강기를 구동하기 위하여 압축 가스 또는 압축 행정중에 얻을 수 있는 압축 공기의 일부를 사용하여 달성된다. 증강기는 차량 에어 브레이크에 사용되는 저압 압축 공기 공급기를 사용하여 또한 구동될 수도 있다. 시스템은 가스 블라스트(gas blast) 시동 액체 연료 분사 장치와 함께 사용할 수 있다. 본 발명은 시동 액체 연료 점화에 제한되지 않으나 예열 플러그 또는 스파크 조력 점화 장치와 공존할 수 있다.
본 발명의 하나의 목적은 디젤 엔진에서 가스 연료의 사용으로 고 효율 저 공해를 허용하며 비드로틀 작동에 고 압축비의 장점을 제공하는 것이다.
본 발명은 도로 및 철도 디젤 엔진과 온 보드 압축 가스 저장 탱크로부터 가스 연료 분사기를 가진 트럭 및 선박 디젤 엔진에서 액체 분사기의 직접 변위를 위하여 사용될 수 있고 고정 적용을 위하여 가스 공급 압력은 200atm 이하이다. 본 발명의 여러가지 변경은 제어 시스템 채용보다는 엔진을 변경할 필요없이 분사기를 간단히 교체할 수 있다. 다른 변경는 디젤 엔진 헤드의 신규의 설계를 위하여 적당하다.
천연 가스용 일체형 증강기 및 분사기에 적용하기 위한 물리적인 원리
본 발명의 기초 원리의 도시를 위하여, 고압 유체의 다른 소스 또는 엔진 실린더로부터 압축 가스(또는 고압 연소 가스)는 실린더 안으로 분사를 위한 충분히 높은 압력으로 천연 가스 연료를 압축하기 위하여 증강기가 사용된다.
다음 방정식은 본 발명의 가변도를 계산할 수 있다. 예증의 목적을 위하여 압축 천연 가스 연료의 200atm의 분사 압력이 취하여진다. 탱크로부터 최소 공급 압력은 20atm을 또한 취한다. 천연 가스를 위한 10 대 1의 압축비는 약 101/13=6의 용량비와 동일하다. 압축의 단일 단계가 실행 가능하다.
증강기의 용량은 증강기에 들어가는 CNG의 용량에 따라, 다르다. 20atm 및 300K에서 CNG는 하기와 같은 농도를 가진다.
Figure kpo00001
1.3대 1의 터보챠저 농도와 0.9의 용량 효율을 가진 1리터의 실린더에서 사이클당 취한 공기의 질량은
Ma=
Figure kpo00002
a
Figure kpo00003
vVd=1.2(1.3)0.9(1×10-3)
Figure kpo00004
0.0014㎏
이다.
메탄의 화학량론적 연료 공기 질량은 1대 17.16㎏이고 천연 가스의 행정당 최대 질량 분사량은 약
Mg
Figure kpo00005
Ma/20
Figure kpo00006
0.00007㎏
이다.
매 행정당 압축된 천연 가스의 최대 용량은
Figure kpo00007
이다.
L=35㎜인 증강기의 피스톤 행정으로 CNG측의 피스톤 직경은 약
Figure kpo00008
이다.
최대 압축 공기의 압력은 80 내지 100atm 정도이며, 공기측 피스톤 직경은 가스측 피스톤 직경의
Figure kpo00009
배 또는 약 200㎜이다. 2㎜의 벽 두께를 허용하면 증강기 외부 직경은 24㎜이다.
증강기의 공기측상에서의 변위는 약 11000㎣이고 이는 엔진 피스톤 변위의 약 1.1% 또는 틈새 용량의 약 20%이다. 엔진 터보챠저는 낮은 압축 압력을 위한 보상이 필요할 수도 있다.
이 실시예는 연소전에 실린더로부터 취한 압축 공기의 사용에 관한 것이다. 또는, 고압 조합 생산 가스는 공동 축압기로 압축하는데 사용될 수도 있다.
본 발명의 특정 실시예에 대하여 설명하기로 한다. 제 1 도, 제 2 도 및 제 3 도는 증강기(2)의 기계적인 실시예와 그 작동순서를 대략적인 축적으로 개략적으로 도시하고 있다. 제 1 도에 도시된 증강기(디젤 엔진에 사용하기 위하여 채용된)가 증강기 피스톤(4)과 증강기 피스톤(4)(직선 화살표로 도시)의 상부 표면에 압축 공기 유입구(7)를 통하여 압축 공기를 공급하는 중공 가스 분사기 밸브 스템(6)의 두 가동 부품을 가지고 있다. 가스 분사전에, 증강기(2)의 하부에서 노즐은 폐쇄되고 피스톤(24)의 상승에 의해 야기되는 엔진실(26)로부터 압축 가스는 중공 스템(6)과 유입구(15)를 경유하여 증강기 피스톤(4)위의 챔버에 공급된다. 제 1 도는 압축 가스가 유입구(7)를 통하여 증강기에 들어가는 엔진실로부터 유입구(15)와 피스톤(4)을 하방으로 가압하여 피스톤(4)의 상부에 들어가는 것을 도시하고 있다. 압력이 가스 공급기(10)내의 압력보다 약 한배 반을 초과할때, 증강기 피스톤(4)은 증강기(2)의 내부 실린더(16)에서 하방으로 이동하고 이에 의해 실린더(16)내의 가스가 가압되고, 이는 체크 밸브(12)에 의해 트랩되고 이에 의해 200atm 정도로 실린더(16)내에 가스 압력을 형성한다. 디젤 연료는 유입구(17)를 통하여 엔진실(26)에 공급된다.
제 2 도에 도시된 바와같이, 연료 분사 기간에 가스 분사 밸브(14)는 이것의 스템(6)의 기계적, 유압, 공압 또는 전자기 작동에 의해 하향하여 개방된다. 캠(19)은 제 1 도, 제 2 도 및 제 3 도에 도시되어 있는데, 스템(6)을 타격판(21 ; hitting plate)에 의해 제 2 도의 상부에 도시된 거리로 하방으로 가압한다. 이는 노즐 구멍(8)을 통하여 실린더(16)내의 가스압을 갑자기 해제하고 증강기 피스톤(4)의 상부에 유입구(15)를 경유하여 실린더(16)를 통하여 엔진실(26)로부터 압축 공기를 동시에 폐쇄한다. 엔진실(26) 안으로의 연료 분사는 미세한 방울(20)의 기둥에 의해 도시되어 있다.
제 3 도에 도시된 바와같이, 캠(19)에 의해 밸브 스템(6)의 하방 작동이 종단될때, 스템(6)이 상승하고 밸브(14)가 재위치된다. 증강기 피스톤(4)의 상부에서 엔진실(9)는 엔진실(26)과 다시 연통하고 밸브(14)의 밀봉 위치에서 실린더(16)내에 트랩된 가스의 압력 이하로 엔진실(26,9)내의 실린더 압력이 하강(배출 및 흡입 행정중에)할때까지 하방 위치로 억압되어 남아 있다. 실린더(16)내에 트랩된 가스의 압력은 상부 위치(제 1 도에 도시)까지 증강기 피스톤(4)을 리턴하고 이에 의해 실린더(16) 안에 공급기(10)를 통하여 공급 가스의 재충전을 허용한다. 피스톤(4)의 극단 하방 이동은 견부(18)에 의해 제한된다. 제 1 도, 제 2 도 및 제 3 도는 밸브(14) 밑에 위치한 천공된 반구형 밸브(28)를 도시하고 엔진실(26) 안으로 분사된 연료를 분산하는 것을 조력한다.
공급 압력이 높을 때, 엔진 실린더로부터 공기의 소비와 피스톤 이동은 작아질 것이다.
증강기 및 분사기의 채용 및 변경
제 1 도에 도시되어 있지 않으나 모든 개념의 부분을 하기와 같다.
(ⅰ) 엔진 부하에 따라 연료 공급을 조절하는 수단과,
(ⅱ) 적당한 점화원을 공급하기에 충분히 큰 양의 가스 블라스트 분사에 의해 다른 가스 연료 밸브 포트에 액체 디젤 연료의 제공 가능성과,
(ⅲ) 교통 수단에 사용되는 DDA, 캐터필러, 컴민스, 인터내셔널 하베스터 엔진과 같은 현존하는 디젤 엔진의 특정 디젤 연료 분사기를 위한 변위를 형성하기 위하여 개념을 채용하는 것과, 이러한 변위는 현존하는 엔진, 분사 타이밍법을 사용하고 분사기 변위 이외에도 엔진 수정을 필요하지 않다.
(ⅳ) 천연 가스 이외의 연료를 위한 개념의 적용.
(ⅴ) 기계적, 유압, 공압 또는 전자기 밸브 스템 작동을 위한 기계적인 장치.
(ⅵ) 한 실린더로부터 증강기까지 제 2 세 가스를 공급하는 연소 압력을 사용하기 위한 실린더 사이의 증강기의 대체.
제 4 도, 제 5 도 및 제 6 도는 본 발명의 증강기 및 분사기의 다른 세개의 실시예를 도시한다. 제 4 도는 밸브(14) 아래의 천공된 반구형 벌브(28)가 없이 분사 노즐 장치의 변경을 도시하고 있다. 밸브(28)는 어떤 상황에서 필요하지 않다. 제 5 도는 다른 증강기 피스톤(4) 장치를 도시하고 있다. 제 5 도에 도시된 바와같이 피스톤(4)은 반전될 수 있고 어떤 경우에 있어서 성능 목적을 위하여 매력적일 수도 있다. 가스 공급 유입구(10)는 이 실시예에서 높은 높이에 위치되어 있다.
제 6 도는 증강기 및 분사기(2)와 관련하여 외부 축압기(30)를 도시하고 있다. 축압기(30)는 큰 압력 가스 능력을 위하여 어떤 상황에서 구비될 수도 있다. 제 6 도는 체크 밸브(34)를 가진 라인(32)을 도시하고 엔진실(9)와 연통하는 엔진실(26)를 압축할 수 있다. 이것은 중공 스템(6)과 유입구(15) 대신에 사용될 수 있다. 제 7 도는 증강기 및 분사기(2)와 결합된 분리 디젤 분사기(36)를 도시하고 있다.
제 8 도는 증강기 피스톤(4)이 두개의 다른 면적의 피스톤면(38,40)에 차동 압력에 의해 구동되는 본 발명의 실시예를 도시하고 있다. 순서는 일방향 체크 밸브(44)를 통하여 엔진 연소실(26)로부터 후기 연소 고압가스를 수용하는 축압기/고압 저장 탱크(42)로부터 나온다. 저장된 고압 가스는 캠(19)에 의해 작동되는 활주 스풀 밸브(46)로 향한다. 상기 캠은 엔진 크랭크(도시하지 않음)와 동기화되며, 캠 지속 기간은 다양하게 필요한 부하 레벨을 계산하여 엔진 작동시에 조정될 수 있다. 증강기 피스톤의 작은 면적 측면(40)하에서 트랩된 연료 가스는 약 200atm으로 세팅된 압력 해제 밸브(48)를 통하여 연소실(26) 안으로 해제되기 전에 가압된다. 상기에 설명된 실시예에 도시된 것보다 더 복잡한 이러한 시스템은 신속 작용 슬라이딩 스풀 밸브(46)와 가스 저장 탱크(42)로부터 높은 압력을 이용 가능하기 때문에 이동과 신속한 증강기 피스톤 응답을 제공한다.
제 9 도 및 제10도는 같은 주제에 따른 다른 실시예를 도시한다. 제 9 도는 두개의 피스톤면(52,54)상에서 차등 압력을 수용하는 단일 또는 복수 실린더 엔진(이 적용에 의해 제한되지 않는)을 위한 단일 증강기 유니트(50)를 도시한다. 피스톤(51)의 피스톤 면(52)으로부터 좁은 돌출부(56)는 이것의 시트에서 떨어진 밀봉 볼 밸브(58)를 가압하고 압축 가스 저장 탱크(60)로부터 피스톤이 상사 중심 근처(제 9 도에 도시된 바와같이)에 있을 때 챔버(53) 안으로 들어가도록 허용한다. 한편, 다른 챔버(55) 안에서 팽창되는 가스는 실린더(50)의 측면에 전달된 포트(62)를 통하여 챔버가 존재하도록 허용된다. 이 동일한 포트(62)는 양 챔버에 관계된다.
제 9 도는 또한 돌출부(66)에 의해 작동될때 챔버(55)내의 가스가 탱크(60)까지 통과하도록 허용하는 체크 밸브와 리턴 라인(70)을 도시하고 있다. 큰 면적의 피스톤(51)은 피스톤(55)의 먼 단부에 가스 연료를 가압하는 쪽으로 향하게 작용한다. 이러한 압축된 가스 연료는 단방향 체크 밸브(72)를 통하여 통과하고 개별적인 연료 공급 라인[하나의 공급 라인(17 ; 또는 유입구)만 도시함]이 개별적인 엔진실(도시안됨)에 고압 가스 연료를 제공되는 곳에서 축압기/고압 저장 탱크(64)내에 저장된다. 각 엔진실은 캠(19) 또는 다른 수단에 의해 작동되는 두 연료실(도시안됨)을 가지고 있다. 증강기 피스톤(51)은 엔진 속도의 속도와 독립적으로 진동하고 엔진 실린더로부터 고압 가스가 덜 이용 가능하기 때문에 엔진이 적속으로 될때 저속으로 될 수도 있다. 이 실시예는 비교적 단순하고, 보조 기구는 엔진이 시동될때 피스톤 진동을 개시하는데 필요할 수도 있다. 이 실시예는, 증강기와 탱크가 제한된 공간 엔진실 면적으로부터 떨어져 위치될 수도 있기 때문에 현존하는 하드웨어에 쉽게 적용할 수도 있다.
제10도에 도시된 실시예는 제 9 도에 도시된 것과 유사하나 증강기(67)는 캠(69)작동 슬라이딩 스풀 밸브(71)에 의해 제어된다. 이 기구는 제 8 도에 도시된 것과 매우 유사하고 같은 설명이 적용되고 종래 기술에 숙련된 자에게 쉽게 이해될 것이다. 제 9 도에서와 같이, 고압 가스 연료는 탱크(64)로부터 저장되고 분배된다. 또한 각 챔버는 자체의 두 연료 분사기를 가지고 있다.
제11도에 도시된 실시예는 제 9 도에 도시된 것과 유사하나 증강기가 외부 압축기(73)(즉, 에어 브레이크 또는 공기 스타터 압축기)로부터 압축 공기에 의해 구동된다.
제12도에 도시된 실시예는 제11도에 도시된 것과 유사하나 증강기나 외부 펌프(74)로부터 압축된 유체(디젤 또는 윤활유)에 의해 구동된다. 유체는 리턴 라인(77)을 통하여 스풀 밸브(71)에 의해 저장기(78)에 회송된다.
제13도에 도시된 실시예는 제 9 도에 도시된 것과 유사하나 증강기를 구동하기 위하여 엔진 실린더 챔버로부터 압축된 가스는 분사기에 엔진 실린더 헤드내의 포트(75)에 의해 제공된다.
제14도에 도시된 실시예는 제12도에 도시된 것과 유사하나 증강기는 캠 구동 플런저(75)로부터 고압 유체(즉, 디젤 또는 윤활유)에 의해 구동된다. 고압 유체는 증강기 피스톤의 큰 면적 단부의 후속 챔버내에 존재하는 가스를 압축하기 위하여 증강기 피스톤의 작은 면적 단부상에서 작용한다. 배출된 유체는 리턴 라인(77)을 통하여 스풀 밸브(71)에 의해 저장기(78)에 회송된다.
이 기술분야에 능숙한 자들에게 상기 설명은 쉽게 이해될 것이며 본 발명의 기술 사상으로부터 벗어남이 없이 본 발명에 여러 변경 및 수정을 할 수도 있다. 따라서, 본 발명의 영역은 첨부된 특허청구의 범위에 규정된 실시예에 따라 구성될 수 있다.

Claims (49)

  1. 내연기관의 가스 연료용 증강기 및 분사기(intersifier injector)에 있어서, 내연기관의 챔버로부터 압축된 가스를 이용하는 수단 또는 내연기관의 실린더 안에 신속한 분사를 위하여 내연기관에 공급되는 가스 연료의 압력을 증가시키는 증강기(intensifier) 수단을 구동시키기 위하여 다른 고압 가스원을 사용하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 내연기관의 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 내연기관은 양변위 엔진(positive displacement engine)인 것을 특징으로 하는 내연기관의 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 가스 연료는 가변 압축 가스 연료 공급기로부터 나오는 것을 특징으로 하는 내연기관의 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  4. 실린더실을 가진 내연기관과 결합하여 사용되는 연료 가스용 증강기 및 분사기에 있어서, (a) 중공실 수단과, (b) 중공실 수단의 내부에 장착된 큰 면적 단부와 작은 면적 단부를 가진 왕복 증강기 수단과, (c) 실린더실 또는 다른 공급원으로부터 증강기 수단의 큰 면적 단부상의 중공실 수단 안으로 압축된 가스를 도입하기 위한 수단과, (d) 증강기 수단의 작은 면적 단부에서 중공실 수단 안으로 가스 연료를 공급할 수 있는 단방향(one-way) 수단과, (e) 가스 연료를 증강기 수단의 작은 면적 단부에서 실린더실 안으로 분사하기 위한 분사기 노즐 수단과, (f) 상기 노즐 수단(e)이 폐쇄될때 압축된 가스 도입 수단(c)을 개방하고 노즐 수단(e)이 개방될때 압축된 가스 도입 수단(c)을 교번적으로 폐쇄하기 위하여 내연기관과 동기화되는 타이밍 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 중공실 수단은 중공 실린더인 것을 특징으로 하는 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 증강기 수단은 중공실 수단의 내부에서 축방향으로 왕복하는 피스톤인 것을 특징으로 하는 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 가스 연료 공급 수단은 그 안에 가스 연료 공급 수단을 통하여 철회된 피스톤의 작은 면적 단부에서 중공실 수단의 내부에 가스 연료가 공급되는 것을 방지하기 위하여 단방향 밸브를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  8. 제 7 항에 있어서, 피스톤의 작은 면적 지역에서 중공실 수단으로부터 엔진 실린더실내로 분사된 가스 연료는 증강기 피스톤 수단의 큰 면적 단부에서 중공실 수단과 엔진 실린더실을 연결하는 밸브 스템에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 밸브 스템의 내부는 중공이고 엔진 실린더실 또는 다른 공급원으로부터 압축 가스가 밸브 스템의 내부를 통하여 증강기 피스톤의 큰 면적 단부에서 도입되도록 허용되고, 동시에 피스톤의 작은 면적 단부에서 중공실 수단으로부터 가스 연료가 엔진 실린더실내로 분사되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 밸브 스템 수단은 중공실 수단 및 피스톤의 내부에서 축방향으로 위치되고, 밸브 스템은 엔진 실린더 챔버에 인접한 중공실 수단의 단부에 장착된 가스 분사 노즐을 교번적으로 개폐하기 위하여 중공실 수단에서 축방향으로 왕복되는 것을 특징으로 하는 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  11. 제10항에 있어서, 상기 피스톤을 밸브 스템을 위아래로 슬라이드시키는 것을 특징으로 하는 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  12. 제11항에 있어서, 상기 밸브 스템 수단이 노즐 개방 위치에 있을 때 이에 의해 피스톤의 작은 면적 단부에서 중공실 수단의 내부로부터 가스 연료가 분사되고, 엔진 실린더실로부터의 압축 가스는 중공 밸브 스템을 통하여 증강기 위치의 큰 면적 단부에서 중공실로 도입될 수 없는 것을 특징으로 하는 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  13. 제12항에 있어서, 상기 밸브 스템이 노즐 폐쇄 위치에 있을 때 엔진 실린더실로부터 압축 가스는 중공 밸브 스템을 통하여 증강기 피스톤의 큰 면적 단부에서 중공실 수단 안으로 도입되는 것을 특징으로 하는 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  14. 제13항에 있어서, 상기 타이밍 수단은 엔진의 엔진 크랭크에 동기화된 캠 수단인 것을 특징으로 하는 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  15. 제13항에 있어서, 상기 타이밍 수단은 엔진의 엔진 크랭크에 동기화된 전기 타이밍 수단인 것을 특징으로 하는 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  16. 제13항에 있어서, 상기 타이밍 수단은 엔진의 엔진 크랭크에 동기화된 유압 타이밍 수단인 것을 특징으로 하는 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  17. 제13항에 있어서, 상기 타이밍 수단은 엔진의 엔진의 엔진 크랭크에 동기화된 공압 타이밍 수단인 것을 특징으로 하는 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  18. 제14항에 있어서, 액체 연료 공급 수단으로부터의 액체 연료는 노즐 수단이 개방 위치에 있을 때 엔진실 안에 분사되는 것을 특징으로 하는 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  19. 제14항에 있어서, 고체 연료 공급 수단으로부터의 액체 연료는 노즐 수단이 개방 위치에 있을 때 엔진실 안에 분사되는 것을 특징으로 하는 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  20. 제4항에 있어서, 엔진 실린더실로부터의 압축된 가스는 증강기실의 큰 면적 단부에서 중공실 수단 안으로 도입되기 전에 압축 가스 저장 수단에 이송되는 것을 특징으로 하는 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  21. 제20항에 있어서, 단방향 밸브는 엔진 실린더실로부터 압축 가스 저장 수단으로 가스 유동을 제어하는 것을 특징으로 하는 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  22. 제21항에 있어서, 밸브 수단은 압축 가스 저장 수단으로부터 증강기 수단의 큰 면적 단부에서 중공실로 가스의 유동을 제어하는 것을 특징으로 하는 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  23. 제22항에 있어서, 밸브 수단은 엔진의 엔진 크랭크에 동기화된 캠 수단에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  24. 제20항에 있어서, 중공실 수단의 큰 면적 단부에 인접한 위치에 있을 때 증강기 수단에 의해 작동되는 단방향 밸브는 증강기 수단의 큰 면적 단부에서 중공실과 압축 가스 저장 수단 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  25. 제24항에 있어서, 중공실 수단의 작은 면적 단부에 인접한 위치에 있을 때 증강기 수단에 의해 작동되는 단방향 밸브는 압축 가스 저장 수단과 중공실 수단의 작은 면적 단부에서 중공실 단부를 연결하는 가스 연료 공급 라인에 위치되는 것을 특징으로 하는 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  26. 제25항에 있어서, 배출 포트는 증강기의 중공실 수단이 벽에 위치되어, 증강기 수단이 중공실 수단의 큰 면적 단부에 인접한 위치에 있을 때 대기로 개방되는 것을 특징으로 하는 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  27. 제24항에 있어서, 배출 포트는 증강기의 중공실 단부의 벽내에 위치되어, 증강기 수단이 중공실 수단의 작은 면적 단부에 인접한 위치에 있을 때 대기로 개방되는 것을 특징으로 하는 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  28. 제27항에 있어서, 압축 가스 연료 탱크와 단방향 밸브는 증강기 수단의 작은 면적 단부에서 증강기의 중공실 수단과 노즐 수단을 연결하는 도관내에 위치된 것을 특징으로 하는 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  29. 제28항에 있어서, 상기 밸브 수단은 엔진의 엔진 크랭크에 동기화된 캠 수단에 의해 제어된 것을 특징으로 하는 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  30. 제20항에 있어서, 밸브 수단은 압축 가스 저장 수단으로부터 증강기의 큰 면적 단부와 작은 면적 단부까지 압축 가스의 유동을 교번적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  31. 제30항에 있어서, 예비 설정(preset) 해제 밸브는 증강기 수단의 작은 면적 단부에서 중공실로부터 엔진 실린더실 안으로 가스 연료의 유동을 제어하는 것을 특징으로 하는 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  32. 제30항에 있어서, 내연기관은 압축 가스 탱크에 압축 가스를 공급하는 복수의 엔진 실린더실을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  33. 제30항에 있어서, 내연기관은 복수의 엔진 실린더실을 가지고 있고 챔버는 압축 가스 연료 탱크로부터 가스 연료가 공급되는 것을 특징으로 하는 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  34. 제25항에 있어서, 내연기관은 압축 가스 저장 탱크에 압축 가스를 공급하는 복수의 엔진 실린더실을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  35. 제25항에 있어서, 내연기관은 복수의 실린더실을 가지며, 실린더실은 압축 가스 연료 탱크로부터 가스 연료가 공급되는 것을 특징으로 하는 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  36. 제 4 항에 있어서, 상기 증강기 수단은 분사기 수단의 내부에 있는 것을 특징으로 하는 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  37. 제 4 항에 있어서, 상기 증강기 수단은 분사기 수단의 외부에 있는 것을 특징으로 하는 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  38. 제 8 항에 있어서, 실린더 헤드 챔버는 압축 가스가 엔진 실린더 챔버로부터 증강기 피스톤 수단의 큰 면적 단부에서 중공실 수단 안으로 도입되도록 허용하는 포트 수단을 내장하고 있는 것을 특징으로 하는 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  39. 제 4 항에 있어서, 엔진 흡입 또는 배출 밸브 위치는 압축 가스가 엔진 실린더실로부터 증강기 피스톤 수단의 큰 면적 단부에서 중공실 수단 안으로 도입되도록 허용하기 위하여 수정되는 것을 특징으로 하는 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  40. 제 8 항에 있어서, 분사기 수단을 둘러싸는 환형 통로는 압축 가스가 엔진 실린더실로부터 증강기 피스톤 수단의 큰 면적 단부에서 중공실 수단 안으로 도입되도록 허용하는 것을 특징으로 하는 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  41. 제 5 항에 있어서, 외부 압축기 수단으로부터의 압축 가스는 증강기 피스톤 수단의 큰 면적 단부에서 중공실 수단 안으로 도입되는 것을 특징으로 하는 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  42. 제 5 항에 있어서, 외부 펌프 수단으로부터의 가압 유체는 증강기 피스톤 수단의 큰 면적 단부에서 중공실 수단 안으로 도입되는 것을 특징으로 하는 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  43. 제 5 항에 있어서, 펌프 수단으로부터 고압 유체는 증강기 피스톤 수단의 작은 면적 단부에서 증강기 피스톤 수단의 큰 면적 단부의 중공실 단부에서 가스 연료를 압축하기 위하여 중공실 안으로 도입되는 것을 특징으로 하는 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  44. 제 4 항에 있어서, 상기 타이밍 수단은 엔진의 엔진 크랭크에 동기화된 전기 유압 타이밍 수단인 것을 특징으로 하는 가스 연료용 증강기 및 분사기.
  45. 내연기관의 압축 실린더 안으로 가스 연료를 도입하기 위하여 압력을 증가시키기 위한 방법에 있어서, (a) 제1 및 제 2 챔버 안으로 가스 압력 증강기 수단을 분리하는 위치에 있는 증강기 수단이 그 안에 배열되어 있는 가스 압력 증강기 수단의 내부로 가스 연료를 도입하고, 노즐 수단에 의해 내연기관에 연결된 제 1 챔버 안으로 연료 가스를 도입하는 단계와, (b) 압축 실린더로부터 증강기 수단의 제 2 챔버로 증강기 구동원으로부터의 압축 가스 또는 유체를 도입하고, 제 2 챔버 안의 가스 또는 유체 압력이 증강기 수단을 이동시키고 이에 의해 제 1 챔버내의 압력이 증가하는 단계와, (c) 제 1 챔버내의 압축된 가스 연료가 노즐 수단을 통하여 압축 실린더의 내부로 철회되도록 허용하고 동시에 증강기 구동원으로부터 증강기의 제 2 챔버로의 압축 가스 또는 유체의 공급을 폐쇄하는 단계와, (d) 노즐 수단을 폐쇄하고 동시에 증강기 수단인 상기 (a)단계에서의 증강기의 위치로 리세트되도록 연결부를 개방하고 이에 의해 제 1 챔버가 가스 연료로 재충전되도록 하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 압력 증가 방법.
  46. 제45항에 있어서, 제 1 챔버와 제 2 챔버가 각각 대면하는 증강기 수단의 표면적이 동일한 것을 특징으로 하는 압력 증가 방법.
  47. 제45항에 있어서, 제 1 챔버와 제 2 챔버가 각각 대면하는 증강기 수단의 표면적이 동일하지 않은 것을 특징으로 하는 압력 증가 방법.
  48. 가스 연료를 압축 실린더 분사 압력까지 압축시키기 위하여 엔진 실린더로부터 나온 압축 가스를 사용하는 내연기관의 압축 실린더에 가스 연료를 공급하는 방법.
  49. 제48항에 있어서, 분리된 디젤 연료 분사기가 사용되고, 가스 연료의 분사는 가스에 들어있는 디젤 연료를 분무하기 위하여 충분히 고속으로 수행되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 압축 실린더에 가스 연료를 공급하는 방법.
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