KR20010020289A - Internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
본 발명은 단일 피스톤(1) 및 이중 체임버(18, 19)의 배열을 갖고, 적어도 하나의 체임버(18)가 연소실인 내연기관에 관한 것이다. 커넥팅 로드(3)가 피스톤(1)에 견고하게 결합되고, 직선 운동 및 회전 운동 변환기에 결합되도록 체임버(19)를 통과하여 나온다.The present invention relates to an internal combustion engine having an arrangement of a single piston (1) and double chambers (18, 19), wherein at least one chamber (18) is a combustion chamber. The connecting rod 3 is firmly coupled to the piston 1 and exits through the chamber 19 to be coupled to the linear and rotary motion transducers.
Description
본 명세서 전체에 걸쳐서, "포함하다(comprise)", 또는 "포함하다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"과 같이 변화되는 단어 등이 사용되는 문장은 기술되는 부재(element) 또는 통합체(integer) 또는 부재 또는 통합체 그룹(group of elements or integers)의 포함을 의미하나, 임의의 다른 부재 또는 통합체, 또는 부재 또는 통합체 그룹의 배제를 의미하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Throughout this specification, sentences in which the word is changed, such as "comprise", "comprises" or "comprising", etc. are used to describe the elements or entities described. (integer) or inclusion of a group or elements or integers, but it is to be understood that does not mean exclusion of any other member or integration, or group of members or integration.
본 발명에 따라, 커넥팅 로드(connecting rod)에 견고하게 결합되는 피스톤, 각각의 단부에 체임버(chamber)를 갖는 실린더 내에 고정되는 상기 피스톤, 적어도 하나의 상기 체임버의 단부면을 거쳐 상기 실린더를 통과하는 상기 커넥팅 로드, 연소실이 되는 적어도 하나의 상기 체임버, 및 직선 운동을 회전 운동으로 변환시키기 위한 수단에 결합되는 상기 커넥팅 로드를 포함하는 내연기관이 제공된다.According to the invention, a piston is firmly coupled to a connecting rod, the piston is fixed in a cylinder with a chamber at each end, and passes through the cylinder via an end face of at least one chamber. An internal combustion engine is provided that includes the connecting rod, the at least one chamber that becomes a combustion chamber, and the connecting rod coupled to means for converting linear motion into rotational motion.
본 발명의 엔진 형태를 통해 각 커넥팅 로드에 부착될 하나 이상의 피스톤 및 각 피스톤의 각 측부에 제공되는 체임버를 실질적으로 제공할 수 있다. 추가의 체임버는 상기 엔진을 과급(supercharging)하거나 가스의 2차 팽창을 제공하는 수단을 제공하는데 사용될 수 있다.The engine form of the present invention may substantially provide one or more pistons to be attached to each connecting rod and a chamber provided on each side of each piston. Additional chambers may be used to supercharge the engine or to provide a means for providing secondary expansion of gas.
상기 엔진에서 하나의 실시예에 대한 설계는 연소가 각 피스톤의 양쪽에서 일어나고, 상기 피스톤이, 보다 종래의 피스톤 핀(wrist pin) 연결과는 반대로 상기 피스톤에 견고하게 부착되는 커넥팅 로드에 연결되며 크랭크샤프트(crankshaft)의 운동에 따라 옆으로 움직이는 종래의 피스톤과 달리 동일한 평면으로 움직이도록 한다. 상기 커넥팅 로드는 직선 운동을 회전 운동으로 변환시키는 수단에 연결되며, 이것은 크랭크샤프트, 에피사이클로이드(epicycloidal) 크랭크 메커니즘, 또는 관절식(articulated)이고 크랭크샤프트에 연결되는 제2 커넥팅 로드에 연결되는 스카치 요크(Scotch yoke)를 포함할 수 있으나 한정되지는 않는 것을 의미한다.The design for one embodiment in the engine is that combustion takes place on both sides of each piston and the piston is connected to a connecting rod that is firmly attached to the piston as opposed to a more conventional piston pin connection and crank Unlike conventional pistons that move sideways according to the movement of the crankshaft, they move in the same plane. The connecting rod is connected to a means for converting linear motion into rotational motion, which is connected to a crankshaft, an epicycloidal crank mechanism, or a second connecting rod articulated and connected to the crankshaft. (Scotch yoke) may include, but is not limited to.
상기 커넥팅 로드가 상기 실린더 헤드 내에서 부싱되고(bushed) 밀봉되는(sealed) 원통형 기계 가공된 애퍼쳐(circular machined aperture)―여기에서 상기 로드가 직선 운동을 회전 운동으로 변환시키는 수단과 결합됨―를 통해 움직이므로, 제2 실린더 헤드가 상기 피스톤과 같은 쪽에 정해지고, 상기 피스톤이 상기 변환 수단인 상기 커넥팅 로드를 통해 출력 샤프트―출력 샤프트는 일반적으로 크랭크샤프트임―에 전달됨으로써 출력이 발생된다.The connecting rod is bushed and sealed in the cylinder head, a machined aperture, wherein the rod is combined with means for converting linear motion into rotational motion. As it moves through, a second cylinder head is set on the same side as the piston, and output is generated by the piston being transferred to an output shaft through the connecting rod, which is the conversion means, the output shaft being generally a crankshaft.
상기 배열의 장점은 상기 피스톤 상에 측부 추력(side thrust)이 적어서 기다란 피스톤 스커트(skirt)가 제공될 필요가 없기 때문에 상기 피스톤이 매우 짧아질 수 있고, 상기 커넥팅 로드는 상기 피스톤/로드의 조합을 위한 제2 안내 수단 및 상기 실린더 길이의 단축을 제공하며, 중량에 대한 출력 발생 능력은 동일한 실린더 내에서 작동하는 제2 연소실로 인해, 그리고 동일한 커넥팅 로드 및 동일한 크랭크샤프트 작동에 의해 매우 향상된다.The advantage of this arrangement is that the piston can be very short because there is less side thrust on the piston and no need to provide an elongated piston skirt, and the connecting rod is capable of reducing the piston / rod combination. Providing a second guiding means and a shortening of the cylinder length, the output generation capability with respect to weight being greatly improved due to the second combustion chamber operating in the same cylinder and by the same connecting rod and the same crankshaft operation.
상기 제2 연소실에 의해 제기되는 문제는 종래의 메커니즘, 즉 상기 피스톤이 종래의 방식에서 보다 두 배에 가까운 연소열에 노출됨으로써 혹시 과열될 수 있는 문제, 상기 커넥팅 로드가 연소열에 직접 노출되어 가열되는 문제, 상기 실린더 벽의 윤활 문제, 상기 커넥팅 로드가 상기 연소실 내부로 침입함으로써 야기되는 연소 특성의 문제, 및 종래의 점화 플러그가 사용되는 경우 불꽃의 선단이 퍼지는 문제 등으로 인해 작동 밸브에 대한 수단을 제공하는 것이 어렵다는 것이다.The problem posed by the second combustion chamber is a conventional mechanism, that is, a problem in which the piston may be overheated by being exposed to twice as much combustion heat as in the conventional manner, and a problem in which the connecting rod is directly exposed to the heat of combustion and heated. Means for actuating valves due to lubrication of the cylinder wall, problems of combustion characteristics caused by the connecting rod entering the combustion chamber, and the spread of sparks when conventional spark plugs are used. It is hard to do.
상기 밸브를 작동시키는 수단의 제공 문제는 전자 제어식 밸브 액츄에이터(actuator)가 사용되는 경우 최소화된다. 그러한 액츄에이터 및 그에 의한 동작은 기계/유압식(mechanical/hydraulic), 전자-기계식(electro-mechanical), 공압식(pneumatic), 전자기식(electro-magnetic), 압전 세라믹(piezo-ceramic) 또는 다른 수단에 의해 다양하게 될 수 있다. 그러한 액츄에이터의 예시가 WO 97/19260에 공지되고, 상기 공지 내용이 본 명세서에 참조되어 본 발명의 일부를 이룬다. 본 명세서에서는 바람직한 엔진의 형태가 엔진 관리 시스템에 의해 제어되는 흡기 및 배기 밸브가 개별적으로 작동되는 특징을 보여줄 것이다.The problem of providing means for actuating the valve is minimized when an electronically controlled valve actuator is used. Such actuators and their operation may be by mechanical / hydraulic, electro-mechanical, pneumatic, electro-magnetic, piezo-ceramic or other means. It can be varied. Examples of such actuators are known from WO 97/19260, which is incorporated herein by reference and forms part of the invention. In this specification, the preferred type of engine will show the features that the intake and exhaust valves controlled by the engine management system operate separately.
본 발명은 피스톤 및 실린더 유형의 내연기관에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 종래의 엔진보다 소형이고 경량으로 제조될 수 있는 엔진에 관한 것이다. 보다 소형이고 경량인 엔진은 지속적인 설계 목표였고, 자동차 산업 및 다른 산업에서 소재가 보다 적게 사용되는 장점이 있으며, 상기 엔진을 설치하는데 필요한 적은 공간 및 보다 가벼운 엔진의 무게는 상기 자동차의 다른 부품이 보다 가벼워질 수 있고 보다 저렴해질 수 있다는 것을 의미한다.The present invention relates to an internal combustion engine of the piston and cylinder type, and more particularly to an engine that can be manufactured smaller and lighter than a conventional engine. Smaller and lighter engines have been an ongoing design goal, with the advantage of using less material in the automotive industry and other industries, and the less space and lighter engine weight needed to install the engine is better than other parts of the vehicle. It means it can be lighter and cheaper.
도면에 도시되는 본 실시예의 개략적인 예시에서, 직선 운동을 회전 운동으로 변환하는 수단은 스카치 요크이다.In the schematic illustration of the present embodiment shown in the drawings, the means for converting the linear motion into the rotary motion is a Scotch yoke.
도 1은 1-실린더 및 2-연소실을 갖는 단일 실린더 엔진을 개략적으로 도시하는 도면.1 shows schematically a single cylinder engine with a one-cylinder and two-combustion chamber.
도 2는 도 1에서 피스톤 및 커넥팅 로드의 윤활 및/또는 냉각에 대한 두가지 방법을 개략적으로 도시하는 도면.FIG. 2 schematically shows two methods for lubrication and / or cooling of the piston and connecting rod in FIG. 1; FIG.
도 3은 도 1에서 상기 엔진의 닮은꼴로 마주보는 변형을 개략적으로 도시하는 도면.FIG. 3 schematically illustrates a similarly facing variant of the engine in FIG. 1; FIG.
도 4는 압축 스트로크에서 1차 실린더를 과급하기 위해 2차 체임버가 사용되는 상기 엔진의 변형을 개략적으로 도시하는 도면.4 schematically shows a variant of the engine in which a secondary chamber is used to supercharge the primary cylinder in the compression stroke.
도 5는 도 4의 연소 스트로크를 도시하는 도면.FIG. 5 shows the combustion stroke of FIG. 4. FIG.
도 6은 도 4의 배기 스트로크를 도시하는 도면.FIG. 6 shows the exhaust stroke of FIG. 4. FIG.
도 7은 도 4의 흡기 스트로크를 도시하는 도면.FIG. 7 shows the intake stroke of FIG. 4. FIG.
도 8은 연소실로서 사용되는 1차 체임버 및 과급실로서 사용되는 2차 실린더를 갖고, 좌측 1차 연소실이 배기 스트로크 상태이고, 우측 연소실이 압축 스트로크 상태인 두 실린더를 개략적으로 도시하는 도면.8 schematically shows two cylinders having a primary chamber used as a combustion chamber and a secondary cylinder used as a turbocharger, the left primary combustion chamber being an exhaust stroke and the right combustion chamber being a compression stroke;
도 9는 도 8에서, 좌측 연소실이 흡기 스트로크 상태이고 우측 연소실이 연소 스트로크 상태인 도면.FIG. 9 is a view of FIG. 8 in which the left combustion chamber is in the intake stroke state and the right combustion chamber is in the combustion stroke state;
도 10은 도 8에서, 좌측 연소실이 압축 스트로크 상태이고 우측 연소실이 배기 스트로크 상태인 도면.FIG. 10 is a view of FIG. 8 in which the left combustion chamber is in a compression stroke state and the right combustion chamber is in an exhaust stroke state;
도 11은 도 8에서, 좌측 연소실이 연소 스트로크 상태이고 우측 연소실이 흡기 스트로크 상태인 도면.11 is a view of FIG. 8 in which the left combustion chamber is in a combustion stroke state and the right combustion chamber is in an intake stroke state;
도 12는 두 피스톤이 각 커넥팅 로드에 부착되고 연소실로서 사용되는 두 체임버를 갖는 각 실린더헤드와 과급실로서 사용되는 두 체임버 사이에 이중 실린더헤드가 배치되는 엔진의 실시예를 개략적으로 도시하는 도면.12 shows schematically an embodiment of an engine in which a double cylinder head is disposed between each cylinder head having two chambers attached to each connecting rod and used as a combustion chamber and two chambers used as a charging chamber.
도 13은 도 12에서, 다음 사이클을 개략적으로 도시하는 도면.FIG. 13 schematically shows the next cycle in FIG. 12. FIG.
개별 작동은 필요치 않은 경우, 즉 가벼운 부하에서는 제2 실린더―여기서 제2 실린더는 커넥팅 로드가 내부로 돌출하는 실린더를 의미함―가 작동하지 않도록 해준다. 이것은 상기 실린더가 보다 고압에서 작동함으로써 보다 높은 효율로 작동하도록 여전히 작동하는 것을 허용한다. 개별적으로 동작되는 밸브의 작동에 의해 다른 많은 장점이 얻어질 수 있으며, 그 중 몇몇은 상기에서 언급되었다.Individual operation is not necessary, i.e. at light loads, the second cylinder, where the second cylinder means the cylinder from which the connecting rod protrudes, is disabled. This allows the cylinder to still operate to operate at higher efficiency by operating at higher pressures. Many other advantages can be obtained by the operation of individually operated valves, some of which have been mentioned above.
상기 피스톤 및 커넥팅 로드의 과열 가능성에 대한 문제, 및 상기 실린더 벽의 윤활 문제는 상기 피스톤 및 커넥팅 로드의 윤활과 냉각 모두를 하는 엔진 오일 순환 시스템에 의해 극복될 수 있다. 다른 냉각 목적용 냉각제 및 다른 윤활용 오일의 순환도 가능하지만 상기 방법이 바람직한 해결 방안이다. 오일을 순환시키는 방법은 여러 가지이다. 가압된 오일은 상기 상부와 하부 피스톤 링 사이에 가압된 오일을 공급하기 위해 상기 실린더 벽에 있는 갤러리(gallery)를 통해 공급되고, 상기 피스톤 내의 갤러리로 보내지며, 그 다음에 상기 커넥팅 로드를 통해 크랭크케이스(crankcase) 내의 상기 변환 수단에 부착되는 지점과 가까운 상기 커넥팅 로드의 애피쳐로 순환되어 오일은 상기 크랭크케이스 영역으로 쏟아지게 된다. 상기 방법은 상기 실린더 벽에 있는 구멍이 상기 피스톤에 의해 덮이지 않지 않을 만큼 충분히 기다란 피스톤을 필요로 한다. 짧은 피스톤이 사용되는 경우 상기 오일 갤러리를 덮지 못하는 문제를 해결하기 위해 이들 구멍이 상기 피스톤에 의해 덮이지 않을 경우 상기 오일 공급을 중단시키도록 전기적으로 또는 기계적으로 작동되는 밸브와 같은 수단이 제공될 수 있다.The problem of the possibility of overheating of the piston and connecting rod, and the lubrication problem of the cylinder wall, can be overcome by an engine oil circulation system that performs both lubrication and cooling of the piston and connecting rod. Circulation of coolants and other lubricating oils for other cooling purposes is also possible but this method is the preferred solution. There are several ways to circulate the oil. Pressurized oil is fed through a gallery in the cylinder wall to feed pressurized oil between the upper and lower piston rings, sent to a gallery in the piston, and then cranks through the connecting rod. The oil is circulated to the feature of the connecting rod close to the point of attachment to the conversion means in the crankcase so that oil is poured into the crankcase region. The method requires a piston that is long enough that the hole in the cylinder wall is not covered by the piston. In order to solve the problem of not covering the oil gallery when short pistons are used, means such as valves electrically or mechanically actuated to stop the oil supply if these holes are not covered by the pistons can be provided. have.
또 다른 윤활 수단은 오일이 연소 영역으로 들어가지 않도록 애피쳐가 상기 커넥팅 로드 내에서 위치되도록 하는 것이다. 상기 오일은 상기 제2 실린더 헤드 내에 연장되는 구멍으로 되는 부싱 영역 내에 제공되는 갤러리에 의해 이송되어 각 스트로크(stroke) 동안에 가압된 오일을 공급할 수 있는 시간이 최대화 되도록 한다. 상기 커넥팅 로드에는 갤러리가 제공되어 상기 커넥팅 로드를 통해 오일을 상기 상부와 하부 사이의 피스톤 외벽에 순환시키고 일부분은 상기 커넥팅 로드를 통해 재순환되거나 상기 커넥팅 로드의 하부에 위치한 출구에 의해 상기 크랭크케이스로 빠져나간다. 오일 순환의 세 번째 방법은 가압된 오일을, 직선 운동을 회전 운동으로 변환시키는 수단인 출력 샤프트―여기서 출력 샤프트는 일반적으로 크랭크샤프트임―에, 상기 커넥팅 로드에, 상기 피스톤을 거쳐 상기 실린더 벽에, 그리고 상기 커넥팅 로드를 거쳐 상기 크랭크케이스에 돌아오도록 이송하는 것이다. 상기 스카치 요크가 상기 변환 수단이 되는 경우, 상기 오일은 적절한 갤러리 및 애피쳐에 의해 수직의 직선 활주 베어링 및 상기 커넥팅 로드에 이송될 수 있다. 상기와 같은 오일의 순환은 상기 피스톤 및 커넥팅 로드에 필요한 윤활 및 냉각 수단 모두를 제공한다.Another means of lubrication is to have an aperture located in the connecting rod so that no oil enters the combustion zone. The oil is conveyed by a gallery provided in a bushing area that is a hole extending in the second cylinder head so that the time to supply the pressurized oil during each stroke is maximized. The connecting rod is provided with a gallery to circulate oil through the connecting rod to the piston outer wall between the upper and lower portions and part of which is recirculated through the connecting rod or drawn out of the crankcase by an outlet located at the bottom of the connecting rod. I'm going. A third method of oil circulation is the output shaft, a means of converting pressurized oil into a rotary motion, where the output shaft is generally a crankshaft, on the connecting rod, via the piston and on the cylinder wall. And it is conveyed back to the crankcase via the connecting rod. When the scotch yoke is the converting means, the oil can be conveyed to the vertical straight slide bearing and the connecting rod by suitable galleries and features. Such circulation of oil provides both lubrication and cooling means necessary for the piston and connecting rod.
상기 피스톤의 과열 문제에 대한 다른 접근은 물 분사에 의해 수용 한계 내에서의 연소 온도를 유지하기 위함이다. 필요한 냉각인 상기 실린더 벽으로의 어떠한 열 손실도 대기로 손실되는 에너지를 나타내는 것이며, 이러한 열이 유용한 에너지로 전환될 수 있다면 유익할 것이다. 선택적으로, 상기 피스톤은 상기 연소실 내부에 물을 증기로 분사하여 추가의 에너지를 뽑아내는 경우보다 높은 온도로 열을 가할 수 있도록 허용하는 세라믹과 같은 내열성 소재로 제조될 수 있다. 상기 커넥팅 로드의 과열 문제는 상기 커넥팅 로드가 매 스트로크마다 상기 부싱 영역으로 복귀하며, 이 위치에서 알맞게 밀봉되고 적절한 유체로 충전된 갤러리에 의해 오일 또는 냉각제 내에 담그어짐으로써 냉각될 수 있다는 사실에 의해 해결된다. 다른 해결 방안은 상기 제2 실린더의 경우처럼 상기 1차 피스톤 및 상기 실린더 헤드를 계속 유지하는 상기 커넥팅 로드에 상응하는 로드가 포함되는 설계이다. 상기 로드 내의 기계 가공된 애피쳐 내에서 활주하는 튜브 등의 오일 및/또는 냉각제를 상기 로드에 이송하는 적절한 수단과 어울리는 기계 가공된 실린더로의 왕복운동에 의해, 유체는 상기 로드로 이송될 수 있고 이곳으로부터 상기 피스톤으로 이송되며 그 다음에 상기 로드의 바닥으로 순환되고 이 경우 오일은 상기 크랭크케이스로 떨어진다.Another approach to the piston overheating problem is to maintain the combustion temperature within the acceptance limits by water injection. Any heat loss to the cylinder wall, the required cooling, is indicative of the energy lost to the atmosphere, and it would be beneficial if this heat could be converted into useful energy. Optionally, the piston may be made of a heat resistant material, such as a ceramic, that allows heat to be heated to a higher temperature than would be the case where steam is injected into the combustion chamber to extract additional energy. The overheating problem of the connecting rod is solved by the fact that the connecting rod returns to the bushing area every stroke and can be cooled by being immersed in oil or coolant by a properly sealed and filled fluid-filled gallery in this position. do. Another solution is a design that includes a rod corresponding to the connecting rod that holds the primary piston and the cylinder head as in the case of the second cylinder. Fluid can be transferred to the rod by reciprocating motion into a machined cylinder that is matched with suitable means for conveying oil and / or coolant, such as a tube, that slides within the machined aperture in the rod, to the rod. From there it is transferred to the piston and then circulated to the bottom of the rod, in which case oil falls into the crankcase.
상기 피스톤 로드가 상기 연소실 내부로 침입함으로써 야기되는 연소 과정의 문제는 스파크 점화 유형의 엔진의 경우 연료가 상기 실린더 내부로 들어가기 전에 공기에 연료를 주입함으로써 최소화시킬 수 있다. 직접 분사의 경우 상기 실린더 내부로 여러 번 주입하는 복수의 분사기 또는 하나의 분사기는 연료의 분배를 개선시키게 된다. 또한 상기 부싱 영역에 있는 적절한 연결구에 의해 연료가 상기 커넥팅 로드 내의 애피쳐 내로 분사될 수 있고, 상기 커넥팅 로드 및 종래의 단방향(one-way) 밸브 또는 니들(needle)을 통해, 연료가 상기 커넥팅 로드 주변의 여러 지점으로부터 상기 연소실 내부로 분사될 수 있다. 상기 분사 과정에는 복수의 스파크 플러그가 사용되거나, 세라믹 판 또는 다른 적절한 소재가 상기 2차 실린더 헤드와 실린더 블록 사이에 설치되거나 이들에 부착되는 점화 전기 충전을 유도하는 수단이 제공되며, 상기 유도 수단은 적절하게 절연된다. 이러한 블록에는 상기 실린더 애피쳐와 대응되는 애피쳐 주변의 여러 부분에 전극이 제공되어 여러 번의 점화가 제공된다. 상기 커넥팅 로드의 밀봉은 상기 움직이는 로드보다는 고정 부싱 영역에 포함되는 링을 제외하고 상기 피스톤에 사용되는 것과 유사한 종래의 수단에 의해 될 수 있다.The problem of the combustion process caused by the piston rod entering the combustion chamber can be minimized by injecting fuel into the air before the fuel enters the cylinder in the case of a spark ignition type engine. In the case of direct injection, a plurality of injectors or one injector which is injected into the cylinder several times improves the distribution of fuel. Fuel may also be injected into the features in the connecting rod by a suitable connector in the bushing area, and through the connecting rod and a conventional one-way valve or needle, fuel may be injected into the connecting rod. It may be injected into the combustion chamber from various points around. In the spraying process, a plurality of spark plugs are used, or a means for inducing ignition electrical charge is provided in which a ceramic plate or other suitable material is installed between or attached to the secondary cylinder head and the cylinder block. It is properly insulated. These blocks are provided with electrodes at various parts around the feature corresponding to the cylinder feature to provide multiple ignitions. The sealing of the connecting rod may be by conventional means similar to that used for the piston except for the ring included in the stationary bushing area rather than the moving rod.
상기 기술은 연소실로서 사용되는 제2 체임버를 포함한다. 상기 동일한 체임버는 다른 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들면 상기 엔진을 과급하는 수단으로 사용될 수 있다. 리드(reed) 또는 단방향 밸브와 같은 적절한 밸브의 제공은 각 스트로크에서 공기를 받아들이고 가압하여 입구 분기관(inlet manifold)으로 펌핑한다. 상기 체임버가 상기 1차 연소실(상기 커넥팅 로드로 인해 적게 유도됨) 및 유도에서 만큼과 동일한 양의 공기를 받아들이고 압축이 상기 1차 연소실 내의 유도만큼 두 번씩 자주 일어나므로 과급 효과가 발생될 것이다. 과급 효과는 상기 1차 연소실을 강제 소기(forced scavenging)함에 따라 상기 1차 연소실에서 4사이클로부터 2사이클로 보다 용이하게 전환하는 것을 허용하게 되고, 이것은 상기 엔진 관리 시스템에 의해 제어되고 개별적으로 동작되는 밸브가 상기 엔진 관리 시스템에 의해 연료의 주입 제어와 연관되어 사용되는 경우에 가능하다.The technique includes a second chamber used as the combustion chamber. The same chamber can be used for other purposes. For example, it can be used as a means for supercharging the engine. Provision of a suitable valve, such as a reed or one-way valve, pumps air into the inlet manifold by receiving and pressurizing air at each stroke. The supercharge effect will occur as the chamber receives the same amount of air as in the primary combustion chamber (which is less induced by the connecting rod) and induction and compression occurs twice as often as induction in the primary combustion chamber. The supercharging effect allows for easier switching from four to two cycles in the primary combustion chamber by forced scavenging the primary combustion chamber, which is a valve controlled and individually operated by the engine management system. Is possible when used in conjunction with fuel injection control by the engine management system.
또한 상기 제2 체임버는 가스의 2차 팽창에 사용될 수 있다. 슬라이딩 또는 다른 유형의 밸브와 같은 연결구(ports)에 의해 상기 1차 연소실에서 발생되는 배기 가스는 추가의 팽창을 수행하기 위해 상기 제2 체임버로 이송되고 이렇게 함으로써 보다 양호한 열역학적 효과를 얻는다. 개별 밸브 작동 및 상기 엔진 관리 시스템에 의한 연료 주입 제어에 더하는 보조 밸브의 사용은 가스의 2차 팽창용 체임버 사용을 가능하게 하지만 추가의 출력이 요구되는 경우 4사이클 또는 2사이클의 연료 연소 방식으로 복귀되며, 이러한 4사이클에서 2사이클로의 변환은 상기 엔진이 2사이클 작동에서 소기가 용이하도록 터보(turbo) 또는 과급으로 맞추어지는 경우 기술적으로 용이하게 이루어진다.The second chamber can also be used for secondary expansion of the gas. Exhaust gases generated in the primary combustion chamber by ports, such as sliding or other types of valves, are transferred to the second chamber to perform further expansion, thereby obtaining a better thermodynamic effect. The use of auxiliary valves in addition to individual valve operation and fuel injection control by the engine management system allows the use of a chamber for secondary expansion of the gas but returns to 4 or 2 cycles of fuel combustion if additional power is required. This four to two cycle conversion is technically easy when the engine is turbo or supercharged to facilitate purging in two cycle operation.
상기 제2 체임버의 또 다른 용도는 상기 1차 및/또는 2차 체임버에 물이 사용되는 경우 추가로 가스를 팽창시키는 것이다. 물은 연소 스트로크보다 빠르거나 늦게 상기 1차 실린더 및/또는 배기 가스의 주입보다 빨리 상기 2차 체임버에 주입되고, 연소 열에 의해 증기로 변환된다. 복수의 실린더가 사용되는 경우 상기 배기 가스/증기가 두 개의 2차 체임버에 주입되어 상기 두 피스톤 하부면의 조합되는 영역의 압력이 1차 단일 피스톤 상의 압력보다 커지게 되며, 이 때 상기 밸브 및 갤러리는 상기 1차 실린더에서의 압력과 상기 두 2차 실린더에서의 압력을 균등하게 허용하고 상기 두 2차 체임버 내의 압력은 상기 두 2차 체임버 내에 있는 피스톤 하부면 상의 압력이 상기 1차 피스톤 상의 압력보다 거의 두 배가 되도록 함으로써 정미(正味; net) 출력이 발생되도록 한다.Another use of the second chamber is to further expand the gas when water is used in the primary and / or secondary chamber. Water is injected into the secondary chamber earlier or later than the injection of the primary cylinder and / or exhaust gas and is converted to steam by the heat of combustion. When a plurality of cylinders are used, the exhaust gas / vapor is injected into two secondary chambers such that the pressure in the combined area of the two piston lower surfaces becomes greater than the pressure on the primary single piston, wherein the valve and gallery Equally allows the pressure in the primary cylinder and the pressure in the two secondary cylinders such that the pressure in the two secondary chambers is less than the pressure on the primary piston in the two secondary chambers. By nearly doubling, net output is produced.
상기 체임버가 2차 팽창실로서 사용될 수 있는 예시는 흡기 및 배기 밸브를 갖는 하나의 1차 체임버 및 하나의 2차 체임버의 기본 형태이다. 상기 1차 연소실에서, 연소 스트로크의 하사점(bottom)에서는 상기 배기 밸브가 개방되고 배기 가스는 상기 2차 체임버의 입구를 통해 상기 2차 체임버로 이송된다. 상기 1차 및 2차 체임버에서 압력이 균형을 이루고, 상기 커넥팅 로드가 침입하여 상기 피스톤의 하부면의 단면적이 보다 작으므로, 상기 1차 체임버에 있는 피스톤 상에 작용하는 힘이 상기 2차 체임버에 있는 피스톤 상에 작용하는 힘보다 크며, 따라서 스트로크의 이 부분에서, 종래의 4사이클 작동과 비교하여 출력의 정미 손실이 일어난다. 상기 1차 실린더에서 배기 밸브는 배기 스트로크의 상사점(top)에서 폐쇄되고 상기 플리넘(plenum)은 가압된 뜨거운 가스와 함께 남는다. 그리고 나서 상기 1차 실린더는 유도 스트로크를 진행하고 상기 2차 체임버는 배기 스트로크를 진행하며 상기 2차 실린더는 가스가 배출된다. 상기 1차 실린더는 압축 스트로크를 진행하고 2차 체임버는 다른 흡기 스트로크를 진행하나 상기 플리넘 내의 가스는 가압되어 있어 흡기 스트로크 또한 출력 스트로크이다. 상기 과정에 의해 상기 1차 실린더의 배기 스트로크에서 손실된 것보다 많은 출력이 돌아온다. 상기 1차 실린더가 출력 스트로크를 진행하고 2차 실린더가 다른 배기 스트로크를 진행한다. 상기 방법에서, 종래의 4사이클 과정보다 많은 출력이 고온의 가스로부터 얻어지고 상기 엔진의 열역학적 효과가 증가된다. 상기 과정은 물을 증기로 변환하고 상기 증기의 팽창에 의해 추가의 출력이 발생되는 장점을 얻기 위해 1차 및/또는 플리넘 및/또는 2차 체임버에 물을 분사함으로써 향상될 수 있다.An example in which the chamber can be used as a secondary expansion chamber is the basic form of one primary chamber and one secondary chamber with intake and exhaust valves. In the primary combustion chamber, at the bottom dead center of the combustion stroke, the exhaust valve is opened and exhaust gas is transferred to the secondary chamber through the inlet of the secondary chamber. Since pressure is balanced in the primary and secondary chambers, and the connecting rod penetrates and the cross-sectional area of the lower surface of the piston is smaller, a force acting on the piston in the primary chamber is applied to the secondary chamber. It is greater than the force acting on the piston, and thus at this part of the stroke, net loss of output occurs as compared to conventional four cycle operation. In the primary cylinder the exhaust valve is closed at the top of the exhaust stroke and the plenum remains with the pressurized hot gas. The primary cylinder then proceeds with an induction stroke, the secondary chamber proceeds with an exhaust stroke and the secondary cylinder releases gas. The primary cylinder goes through a compression stroke and the secondary chamber goes through another intake stroke, but the gas in the plenum is pressurized so that the intake stroke is also an output stroke. This process returns more output than was lost in the exhaust stroke of the primary cylinder. The primary cylinder goes through an output stroke and the secondary cylinder goes through another exhaust stroke. In this method, more power is obtained from hot gases than the conventional four cycle process and the thermodynamic effect of the engine is increased. The process can be enhanced by injecting water into the primary and / or plenum and / or secondary chambers in order to obtain the advantage of converting water into steam and generating additional power by expansion of the steam.
복수의 실린더 경우에 상기 기술된 과정은 약간 상이할 수 있다. 예시는 두 실린더가 직렬 형태로 구성되어 상기 제2 실린더의 상기 연소실이 자신의 유도 스트로크인 경우 1번 실린더의 제1 연소실은 자신의 연소 스트로크 내에 있다. 1차 1번 실린더의 배기 밸브가 개방되는 경우 상기 배기 가스는 양쪽 실린더의 2차 체임버로 보내진다. 유사하게, 1차 2번 실린더의 배기 밸브가 개방되는 경우 상기 배기 가스는 양쪽 실린더의 2차 체임버로 보내진다. 상기 2차 실린더의 피스톤들의 조합된 단면적은 상기 1차 피스톤들의 각 단면적의 거의 두 배이고, 배기 스트로크에서 1차 실린더 및 상기 1차 실린더에 대하여 작용하는 반발력―여기서 반발력은 출력을 감소시키게 됨―으로 하나의 1차 실린더와 2차 체임버의 피스톤 사이에서 가스 압력이 균형을 이루어도 상기 1차 및 2차 실린더 전체의 정미 효과는 출력의 추가 발생이다. 상기 형태에서, 상기 플리넘은 제거되거나 최소화될 수 있다. 어떠한 경우에도 상기 분기관은 부분적으로 플리넘의 역할을 한다. 간단하지만 실질적인 것을 위해 배치되는 두 실린더의 상기 예시는 양쪽 피스톤이 조화롭게 움직이는 경우 균형이 문제가 되나 상기 원리는 실질적이 될 수 있으며, 예를 들면 상기 예시에서와 같이 한 쌍의 실린더를 사용하는 4-실린더 직렬 형태이다.The process described above may be slightly different in the case of multiple cylinders. An example is that the first combustion chamber of cylinder 1 is in its combustion stroke when the two cylinders are configured in series so that the combustion chamber of the second cylinder is its induction stroke. When the exhaust valve of the primary first cylinder is opened, the exhaust gas is sent to the secondary chambers of both cylinders. Similarly, when the exhaust valve of the primary secondary cylinder is opened, the exhaust gas is directed to the secondary chambers of both cylinders. The combined cross-sectional area of the pistons of the secondary cylinder is approximately twice the cross-sectional area of each of the primary pistons, and the repulsive force acting on the primary cylinder and the primary cylinder in the exhaust stroke, where the repulsive force reduces the output. Even if the gas pressure is balanced between the piston of one primary cylinder and the secondary chamber, the net effect of the entire primary and secondary cylinders is an additional generation of output. In this form, the plenum can be removed or minimized. In any case, the branch pipe acts in part as a plenum. The above example of two cylinders arranged for simplicity but practical is a matter of balance when both pistons move in unison but the principle can be substantive, for example using a pair of cylinders as in the above example. The cylinder is in serial form.
상기 형태에서 만들어질 수 있는 추가 체임버의 또 다른 용도는 다음과 같다. 상기 2차 체임버는 상기 기술된 바와 같이 과급 모드에서 사용되며, 양호한 분무를 제공하기 위해 고압의 체임버에 공기가 충전되기 전 또는 후에 물이 분무된다. 상기 체임버는 스파크 플러그 또는 세라믹 판과 같은 전기장, 스파크 또는 플라즈마 또는 상기 체임버의 최상부에 배치되고 상기 분무 상태의 물을 수소 및 산소로 분해해주는 백금(platinum)과 같은 적절한 소재의 복수의 전극이 배치되기에 알맞게 된다. 상기 분무 상태의 물을 전기 분해에 의해 수소 및 산소로 분해하기 위해 고압의 전기 스파크 또는 플라즈마가 가해진다. 이것은 멜버른 대학(Melbourne University)의 해리 왓슨 교수(Professor Harry Watson)에 의해 실시된 것과 같은 실험에서 보여지며, 연소 과정에 수소를 가하는 것은 상기 과정에 유익하고, 산소를 제공하는 NOS와 같은 매체의 주입이 추가의 출력을 발생시키는 수단이 될 수 있는 것으로 공지되어 있다. 연료가 상기 매우 높은 연소 온도의 영향하에서 증기로 분사될 수소, 추가의 산소 및 물의 증명된 유익한 효과에 의해 주입되는 경우(상기 주입 과정에서 상기 2차 체임버에 이미 주입되지 않은 경우) 약간의 공기, 수소, 추가의 산소 및 분무 상태의 물로 구성되는 충전은 상기 출력 발생을 돕는다. 스파크 또는 플라즈마는 상기 1차 연소실 내에서 백금과 같은 보통의 전극 소재로 발생될 수 있고, 상기 스파크 또는 플라즈마의 원천이 되는 상기 점화 스파크 또는 별도의 스파크는 상기 분무/증기 상태의 물을 수소 및 산소로 분해하도록 보조하기 위한 목적으로 발생된다. 상기 물 분사 및 전기적 방전 효과를 위한 충전은 별도의 체임버, 상기 별도의 체임버로부터 1차 연소실 또는 연관되는 플리넘으로 가는 분기관, 1차 연소실 또는 상기 조합(combination) 내에서 일어날 수 있다.Another use of additional chambers that can be made in this form is as follows. The secondary chamber is used in the supercharging mode as described above, and water is sprayed before or after the high pressure chamber is filled with air to provide good spraying. The chamber is arranged on top of the electric field, spark or plasma, such as a spark plug or ceramic plate, or a plurality of electrodes of suitable material, such as platinum, which decomposes the sprayed water into hydrogen and oxygen. It is suitable for. A high pressure electric spark or plasma is applied to decompose the sprayed water into hydrogen and oxygen by electrolysis. This is shown in the same experiment conducted by Professor Prof. Harry Watson of the University of Melbourne, where the addition of hydrogen to the combustion process is beneficial for the process, injecting a medium such as NOS that provides oxygen. It is known that this could be a means of generating additional output. Some air if fuel is injected by the proven beneficial effects of hydrogen, additional oxygen and water to be injected into the steam under the influence of the very high combustion temperature (if not already injected into the secondary chamber during the injection process), A charge consisting of hydrogen, additional oxygen, and water in the spray state assists in generating this output. Sparks or plasma may be generated from a common electrode material, such as platinum, in the primary combustion chamber, and the ignition spark or separate spark, which is the source of the spark or plasma, may produce water in the spray / vapor state of hydrogen and oxygen. Is generated for the purpose of assisting the decomposition. Charging for the water injection and electrical discharge effect can take place in a separate chamber, branch pipe from the separate chamber to the primary combustion chamber or associated plenum, primary combustion chamber or the combination.
2차 팽창실의 용도를 부여하는 또 다른 형태의 예시는 마주보는 4-실린더의 형태이다. 한 쌍의 실린더가 각 뱅크(bank) 상의 하나의 피스톤과 알맞게 되고 각 실린더가 두 개의 별도 체임버로 갈라지며 상기 뱅크가 효과적으로 네 개의 실린더를 형성하는 연소 목적을 위해 사용된다. 상기 제2 실린더가 보다 작은 크랭크샤프트 회전 직경을 가짐으로써 상기 제2 실린더는 보다 작은 스트로크 및 다른 실린더보다 큰 보어(bore)를 갖는다. 상기 제2 실린더는 측면마다 두 개의 실린더에 알맞게 되고 측면마다 네 개의 체임버로 분할된다. 보다 작은 스트로크를 갖는 상기 실린더는 두 개의 피스톤을 가지고 있고 상기 제1 실린더가 하나의 피스톤을 가지고 있지만 상기 제1 실린더의 두 배만큼 길지는 않다. 상기 크랭크샤프트는 실린더의 제1 뱅크(first bank)에 있는 피스톤이 한쪽으로 이동하는 경우 실린더의 제2 뱅크(second bank)에 있는 피스톤은 반대쪽으로 이동하도록 구성된다. 실린더의 제1 뱅크에 있는 피스톤이 배기 스트로크를 시작하는 경우 배기 밸브가 개방되고 배기 가스는 인접한 팽창실 또는 제2 뱅크의 상응하는 체임버로 이동하며, 이 체임버의 흡기 밸브는 선택적이고 제거될 수 있다. 그리고 나서 상기 체임버는 상기 배기 가스의 압력을 이용하여 출력 스트로크를 시작한다. 이 때 1차 체임버 및 2차 체임버가 연결되어 압력이 균등해지고 상기 제1 실린더 상에는 배압(back pressure)이 생긴다. 그러나 상기 제2 실린더의 보어가 상기?? 제1 실린더의 보어보다 크므로 상기 제2 실린더에 작용하는 힘이 보다 크게 된다. 상기 제2 뱅크의 실린더 보어에 대한 계산은 상기 크랭크샤프트 회전 직경의 차이 및 이에 따라 상기 크랭크샤프트에 부여되는 회전력을 고려하여야 하고, 이렇게 함으로써 상기 제2 실린더의 팽창실에 의해 크랭크샤프트에 부여되는 회전력은 상기 제2 실린더에서 2차 팽창 스트로크가 일어나는 동안 상기 제1 실린더의 피스톤에 의해 크랭크샤프트에 부여되는 회전력보다 크게 된다. 상기 제2 실린더 피스톤의 팽창 스트로크의 종료 시점에서는 상기 체임버로부터 연결구의 슬라이드 밸브 또는 다른 밸브를 통해 동일한 실린더 내의 다른 두 팽창실로 연결이 이루어진다. 이것은 상기 두 피스톤의 반대쪽에 있는 두 체임버는 방금 팽창 스트로크가 완료된 상기 팽창실이 된다는 것이다. 상기 체임버는 이제 동일한 보어의 두 팽창실에 연결되므로 상기 팽창실이 이제 배압을 갖지만 이것은 이제 제3의 팽창 스트로크를 시작하는 다른 두 팽창실의 조합된 압력에 의해 극복된다. 상기 수단에 의해, 그렇지 않은 경우보다 많은 에너지가 상기 배기 가스로부터 얻어지고 보다 낮은 온도 및 압력으로 대기에 방출된다. 상기 연소 과정에 물이 주입되고 증기로 분사되는 경우에 과열 증기(super-heated steam)로 변환된 증기는 매우 빠른 속도로 팽창하지만 이것이 포화 증기(saturated steam)로 냉각됨에 따라 팽창 속도는 최근의 피스톤 속도와 비교하여 문제를 나타낸다. 피스톤이 낮은 속도로 움직일 때에는 상기 2차 및 3차 팽창이 포화 증기에서도 유용한 에너지를 피스톤으로 이송해주기에 충분한 속도로 팽창하고 응축을 시작하는 것을 허용하므로 물이 얻어지고 재생된다. 균형을 이루기 위해 상기 예시는 인접한 뱅크에 반대 형태로 보다 큰 직경을 갖는 대향 측에 팽창 실린더와 마주보는 작은 직경의 연소 실린더를 갖는 마주보는 형태의 4-실린더의 경우에 사용될 수 있다.Another form of illustration of the use of the secondary expansion chamber is in the form of opposing four cylinders. A pair of cylinders is fitted for one piston on each bank, each cylinder is split into two separate chambers, and the bank is used for combustion purposes, effectively forming four cylinders. The second cylinder has a smaller crankshaft rotation diameter such that the second cylinder has a smaller stroke and a larger bore than the other cylinders. The second cylinder fits two cylinders per side and is divided into four chambers per side. The cylinder with the smaller stroke has two pistons and the first cylinder has one piston but is not twice as long as the first cylinder. The crankshaft is configured to move the piston in the second bank of the cylinder to the opposite side when the piston in the first bank of the cylinder moves to one side. When the piston in the first bank of the cylinder starts an exhaust stroke, the exhaust valve opens and the exhaust gas moves to the corresponding chamber of the adjacent expansion chamber or second bank, the intake valve of this chamber can be selectively and removed. . The chamber then starts an output stroke using the pressure of the exhaust gas. At this time, the primary chamber and the secondary chamber are connected so that the pressure is equalized and back pressure is generated on the first cylinder. But the bore of the second cylinder is said ?? The force acting on the second cylinder is greater because it is larger than the bore of the first cylinder. The calculation of the cylinder bore of the second bank should take into account the difference in the diameter of the crankshaft rotation and thus the rotational force imparted to the crankshaft, thereby the rotational force imparted to the crankshaft by the expansion chamber of the second cylinder. Is greater than the rotational force imparted to the crankshaft by the piston of the first cylinder during the secondary expansion stroke in the second cylinder. At the end of the expansion stroke of the second cylinder piston, a connection is made from the chamber to the other two expansion chambers in the same cylinder via a slide valve of the connector or another valve. This means that the two chambers opposite the two pistons become the expansion chamber where the expansion stroke has just been completed. The chamber is now connected to two expansion chambers of the same bore so that the expansion chamber now has a back pressure but this is overcome by the combined pressure of the other two expansion chambers which now start the third expansion stroke. By this means, more energy is obtained from the exhaust gas than it would otherwise be and is released to the atmosphere at lower temperatures and pressures. When water is injected into the combustion process and injected into the steam, the steam converted to super-heated steam expands at a very high rate, but as it is cooled to saturated steam, the expansion rate is the latest piston. Indicates a problem compared to speed. When the piston moves at low speeds, water is obtained and regenerated because the secondary and tertiary expansions allow expansion and start condensation at a rate sufficient to transfer useful energy to the piston even in saturated steam. For the sake of balance the above example can be used in the case of an opposing four-cylinder with a small diameter combustion cylinder facing the expansion cylinder on the opposite side with a larger diameter in the opposite form to the adjacent bank.
수소 및 산소 발생 시스템이 통합되므로 발생되는 가스가 유도(induction) 전에 파이프를 통해 흡입 공기에 주입된다. 황산과 같은 적절한 화학물질이 포함된 물을 사용하는 시스템은 혼합물 전해 성질을 가지며 내산(acid-proof) 용기가 준비되어 백금과 같은 적당한 소재의 두 전극이 물/전해질 혼합물에 담겨지도록 한다. 상기 전극으로 직류 전기가 가해지면 전기 분해에 의해 상기 전극에서 수소가 발생한다. 발생된 가스는 공기와 혼합되기 위해 파이프를 통해 입구 분기관으로 보내진다. 가스 발생기로 공급되는 전류의 양은 상기 엔진 관리 시스템의 명령에 따라 적당한 회로에 의해 엔진의 부하에 따라 비례되므로 발생되는 가스의 양은 필요에 비례한다. 가스로 변환되는 물은 수위가 내려가면 물이 들어가는 것과 같은 종래의 수단에 의해 보충된다. 황산의 양은 이론적으로는 변하지 않지만 정기적으로 확인하여 보충해 줄 필요가 있다. 상기 흡기에 수소 및 산소를 발생하여 주입시키는 것의 이점은 필요한 에너지 양에 따른 직접적인 에너지 이득을 얻는 것이 아니라 상기 물을 그들의 원소로 쪼개는 것이며 재결합을 통해 동일한 것이 얻어진다. 이점은 상기 수소가 엷은 혼합비를 보조하는 것으로 공지되는 것이며 정상적으로는 연소를 방해하는 물의 존재 상태에서도 연소를 허용하는 것이다. 상기 수소의 존재는 시동 흡기 및 다른 경우보다 엷은 평균 혼합비를 형성해주는 방식으로 상기 연소실 내에 연료를 분배하는 장점을 또한 갖는다. 사용되는 어떠한 물도 여과되거나 증류되는 것이 바람직하다.Since the hydrogen and oxygen generating systems are integrated, the generated gas is injected into the intake air through the pipe before induction. Systems using water with appropriate chemicals such as sulfuric acid have mixture electrolytic properties and acid-proof containers are prepared to allow two electrodes of suitable material, such as platinum, to be contained in the water / electrolyte mixture. When direct current electricity is applied to the electrode, hydrogen is generated at the electrode by electrolysis. The generated gas is sent through pipes to the inlet branch to mix with air. Since the amount of current supplied to the gas generator is proportional to the load of the engine by an appropriate circuit according to the command of the engine management system, the amount of gas generated is proportional to the need. Water converted to gas is supplemented by conventional means such as water entering when the water level drops. The amount of sulfuric acid does not change theoretically but needs to be checked and replenished regularly. The advantage of generating and injecting hydrogen and oxygen into the intake is not to obtain direct energy gains depending on the amount of energy required, but to split the water into their elements and to obtain the same through recombination. The advantage is that the hydrogen is known to assist in a thin mixing ratio and to allow combustion even in the presence of water which normally interferes with combustion. The presence of hydrogen also has the advantage of distributing fuel in the combustion chamber in such a way that it creates a starting average intake and a thinner average mixing ratio than in other cases. It is preferred that any water used is filtered or distilled.
각 실린더에는 다른 벌크헤드/들(bulkhead/s) 또는 실린더헤드/들에 의해 둘 이상의 체임버가 형성될 수 있으며 또 다른 피스톤/들이 설치된다. 상기 추가의 벌크헤드는 추가의 연소실, 과급 연소실 및 2차 팽창실에 사용될 수 있다. 이러한 형태의 예시는 실린더 내의 피스톤 다른 편에 벌크헤드가 삽입되는 2사이클 또는 4사이클 연소에 대한 종래의 1차 피스톤 및 실린더 배열이 되므로 상기 피스톤의 하부면 및 상기 벌크헤드가 체임버를 형성하고, 그 다음 상기 벌크헤드의 다른 쪽이 또 다른 피스톤이므로 상기 피스톤과 벌크헤드 사이에는 또 다른 체임버가 형성되며, 그 피스톤과 2차 실린더헤드 사이에는 제4 체임버가 형성된다. 상기 두 피스톤은 상기 커넥팅 로드와 연결되고, 상기 커넥팅 로드는 상기 벌크헤드 및 2차 실린더헤드 내의 밀봉된 부싱 내에 위치된다. 상기 예시에서 제2 및 제3 체임버는 1차 연소실을 과급하는데 사용되고 상기처럼 제4 체임버 내에는 2차 연소실이 형성된다. 이러한 형태에서는 제2 및 제3 체임버로 들어가는 공기에 의해 상기 피스톤의 냉각이 향상된다. 제2 및 제3 체임버는 또한 2차 팽창실로서 사용될 수 있거나 연소실로서 사용될 수 있다.Each cylinder may be formed by two or more chambers by different bulkheads / s or cylinderheads / s, with further pistons / s installed. The additional bulkhead may be used in additional combustion chambers, supercharged combustion chambers and secondary expansion chambers. An example of this form would be a conventional primary piston and cylinder arrangement for two or four cycle combustion in which the bulkhead is inserted on the other side of the piston in the cylinder, so that the bottom face of the piston and the bulkhead form a chamber, Then another chamber is formed between the piston and the bulkhead because the other side of the bulkhead is another piston, and a fourth chamber is formed between the piston and the secondary cylinder head. The two pistons are connected with the connecting rod, which is located in a sealed bushing in the bulkhead and the secondary cylinderhead. In this example, the second and third chambers are used to supercharge the primary combustion chamber and a secondary combustion chamber is formed in the fourth chamber as above. In this form, the cooling of the piston is enhanced by the air entering the second and third chambers. The second and third chambers may also be used as secondary expansion chambers or may be used as combustion chambers.
복수-실린더 배열은 직렬, 레이디얼, 또는 몇몇 형태가 균형의 문제를 나타내지만 마주보는 형태를 포함할 수 있다. 마주보는 4-실린더와 같은 형태는 균형을 얻는데 있어서 보다 문제가 적다. 마주보는 형태의 경우 하나의 크랭크샤프트 회전으로 한 쌍의 실린더를 작동시킬 수 있다. 공동으로 네 개의 연소실을 형성하는 한 쌍의 직렬 실린더 배열을 통해 상기 엔진은 2-실린더, 2-피스톤, 2-커넥팅 로드 및 2-크랭크샤프트 회전을 사용하여 4-실린더, 4-피스톤, 4-커넥팅 로드 및 4-크랭크샤프트 회전을 필요로 하는 동일한 배기량의 4-실린더 직렬 엔진과 동일한 출력을 발생시킨다. 개별 동작하는 흡입 및 배기 밸브를 사용함으로써 본 명세서에 기술되는 엔진은 밸브 타이밍이 무한히 가변적으로 된다. 실린더의 정지(shut-down)는 소프트웨어 제어의 문제이고, 하나의 공개된 자료는 멜세데스 벤츠(Mercedes Benz)사의 실험에서 상기 실린더의 정지를 통해 25%의 연료 절감을 얻었다고 주장한다. 상기 엔진이 출력 증강을 위해 4사이클에서 2사이클로 전환하는 것이 가능해질 경우 종래의 동등한 엔진보다 상당히 많은 출력을 얻을 수 있다. 따라서 상기 엔진의 무게와 크기가 종래의 엔진보다 현저히 작게 될 수 있다.Multi-cylinder arrangements may include facing, although serial, radial, or some form presents a problem of balance. Facing 4-cylinder-like forms are less problematic in achieving balance. In the case of the opposite type, a pair of cylinders can be operated with one crankshaft rotation. With a pair of inline cylinder arrangements that collectively form four combustion chambers, the engine uses four-cylinder, four-piston, four-cylinder using two-cylinder, two-piston, two-connecting rod and two-crankshaft rotation. It produces the same output as a four-cylinder in-line engine of the same displacement requiring a connecting rod and four-crankshaft rotation. By using individually operating intake and exhaust valves, the engine described herein has infinitely variable valve timing. Shut-down of cylinders is a matter of software control, and one published data claims that Mercedes Benz's experiments resulted in 25% fuel savings from stopping the cylinders. When the engine becomes capable of switching from 4 cycles to 2 cycles for increased power, it is possible to obtain significantly more power than conventional equivalent engines. Therefore, the weight and size of the engine can be significantly smaller than the conventional engine.
배치(layout)에 있어서도 상당한 유연성을 발휘할 수 있다. 예를 들어 하나의 보어 크기와 동일한 실린더 및 피스톤을 가지면 유리하지만 사례가 될 필요는 없다. 예를 들어, 1차 연소실은 하나의 보어 크기로 될 수 있고 팽창실은 다른 보어의 크기로 될 수 있다. 다른 예시는, 마주보는 4-실린더에서 측면으로 마주보지만 반대쪽 뱅크에 있는 실린더는 하나의 보어 크기 실린더와 다른 보어 크기의 실린더가 될 수 있다. 또한, 하나의 실린더는 하나의 크랭크샤프트 회전 크기를 가질 수 있고 또 다른 상이한 크기, 즉 두 실린더는 상이한 스트로크를 가질 수 있다. 이것은 예를 들어 상기 연소 가스에 증기가 추가되고 상기 증기가 과열 증기로부터 포화 증기로 바뀌어 팽창이 느려지는 경우 느린 팽창을 허용할 필요가 있는 경우 하나의 실린더가 연소의 목적으로 사용되고 다른 실린더는 2차 팽창의 목적으로 사용될 수 있기 때문이다. 이러한 대체 형태에서는 상기 엔진은 균형을 위해 예를 들어 한 쌍의 마주 보는 형태의 실린더 또는 한 쌍의 직렬 실린더를 추가하는 것을 고려하여야 한다. 균형추(counter-weight) 또는 카운터샤프트(counter-shaft)와 같은 균형 수단이 사용될 수 있다.Significant flexibility can also be exhibited in layout. For example, having a cylinder and piston equal to one bore size is advantageous but need not be an example. For example, the primary combustion chamber can be one bore size and the expansion chamber can be another bore size. Another example would be that the cylinders in the opposite bank face laterally in the opposing four-cylinder, which may be one bore size cylinder and another bore size cylinder. In addition, one cylinder may have one crankshaft rotational size and another different size, ie the two cylinders may have different strokes. This is for example when one cylinder is used for combustion purposes and the other cylinder is secondary if it is necessary to allow slow expansion if steam is added to the combustion gas and the steam is converted from superheated steam to saturated steam and slows expansion. This is because it can be used for the purpose of expansion. In this alternative form the engine should take into account, for example, the addition of a pair of opposing cylinders or a pair of inline cylinders for balance. Balance means such as counter-weight or counter-shaft may be used.
상기 기술된 바와 같이 흡기에 물이 첨가되는 경우 증기 기관의 설계에서 잘 공지되어 있는 기술을 사용함으로써 응축 및 물 회수를 허용하는 2차 팽창을 통해 물의 회수 장치가 사용될 수 있다.When water is added to the intake as described above, a water recovery apparatus may be used through secondary expansion allowing condensation and water recovery by using techniques well known in the design of steam engines.
물은 적절한 유화제(emulsifier) 및 계면활성제(surfactant)와 함께 혼합됨으로써 연료에 포함될 수 있다. 그러한 몇몇 유화제가 확인되고 시험되었으며, 그 결과가 오래 전에 공개되었다. 상기 엔진은 연료/물/유화제 혼합에 의해 연소 과정에 물을 사용할 수 있다. 전해질을 갖거나 상기 연소 과정 또는 상기 엔지의 기계적 구성요소에 해롭지 않은 화학적 첨가물을 갖지만, 전해질을 갖거나 전기 분해 동안 물을 수소 및 산소로 분해하는 것을 향상시키는 능력을 갖는 유화제는 흡기 또는 배기 가스가 상기 엔진이 작동하는 동안에 지나가는 여러 통로에 전기 분해 수단을 제공하기 위한 장치가 설치되는 경우 상기 엔진의 작동에 유리하다.Water can be included in the fuel by mixing with a suitable emulsifier and surfactant. Several such emulsifiers have been identified and tested, and the results have long been published. The engine can use water in the combustion process by mixing fuel / water / emulsifier. Emulsifiers that have an electrolyte or that have chemical additives that are not harmful to the combustion process or mechanical components of the engine, but which have an electrolyte or have the ability to enhance the decomposition of water into hydrogen and oxygen during electrolysis, It is advantageous for the operation of the engine if the device for providing electrolysis means is installed in several passages which pass while the engine is running.
상기 엔진 내의 여러 체임버는 상기 흡기 및 배기 밸브의 적절한 제어, 및 상기 엔진 관리 시스템을 통한 상기 엔진 통제는 물론 임의의 경우에서 보조 밸브 통제에 의한 연료 분사 시스템이 되는 다목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어 하나의 체임버가 2차 팽창실로서 사용될 수 있고, 추가의 출력이 필요한 경우 상기 실린더의 작동이 전환될 수 있어 상기 체임버는 연소실로서 작동하게 된다.The various chambers in the engine can be used for a variety of purposes, including proper control of the intake and exhaust valves, and control of the engine through the engine management system, as well as fuel injection systems by auxiliary valve control in any case. For example, one chamber can be used as the secondary expansion chamber, and the operation of the cylinder can be switched if additional power is required so that the chamber operates as a combustion chamber.
상기 실린더는 하나의 피스(piece) 또는 섹션(section)으로 제조될 수 있고, 정렬 효과를 위해 다월(dowel) 및 핀을 사용하는 실린더의 다른 섹션에 결합된다.The cylinder may be made in one piece or section and is joined to another section of the cylinder using dowels and pins for alignment effects.
본 명세서에 기술되는 바와 같이 과급 장치가 사용되거나 외부 터보차저(turbocharger) 또는 외부 과급기(supercharger)가 사용되는 경우, 상기 엔진 관리 시스템으로부터 상기 밸브 액츄에이터에 지시되는 명령에 의해 상기 밀러 사이클을 보조하기 위한 입구 분기관에서 충분한 부스트(boost)가 일어나는 경우 아무 때에나 밀러 사이클(Miller cycle)로서 공지되는 사이클이 사용될 수 있다.When a supercharger is used as described herein or an external turbocharger or an external supercharger is used, to assist the miller cycle by instructions directed to the valve actuator from the engine management system. Any time a sufficient boost occurs in the inlet branch, a cycle known as the Miller cycle can be used.
본 발명의 실시예는 전기기계식, 전기유압식, 전자기식 또는 다른 유사한 액츄에이터에 의해 작동되고 엔진 관리 시스템의 전자 수단에 의해 제어되는 흡기 및 배기 밸브의 효과적인 사용이 가능한 설계를 제공한다. 상기 기본 설계는 종래의 포핏(poppet) 밸브에 의해 작동될 수 있지만, 개별적으로 동작되는 밸브의 사용은 상기 기계적 배치를 단순화시킨다―여기에서 복수의 캠샤프트가 필요한 경우 상기 기계적 배치는 복잡해짐―. 상기 개별적으로 동작되고 제어되는 흡기 및 배기 밸브의 사용은 또한 트로틀(throttle)의 사용을 없애거나 최소화하기 위한 가능성을 포함하는 몇몇 다른 장점을 허용하며, 상기 흡기 밸브의 조기(early) 폐쇄 또는 만기(late) 폐쇄에 의한 혼합기의 제어를 허용하고, 4사이클에서 2사이클로 전환하는 것 및 다른 장점들을 허용한다.Embodiments of the present invention provide a design that enables effective use of intake and exhaust valves operated by electromechanical, electrohydraulic, electromagnetic or other similar actuators and controlled by electronic means of an engine management system. The basic design can be operated by conventional poppet valves, but the use of individually operated valves simplifies the mechanical arrangement, where the mechanical arrangement is complicated when multiple camshafts are required. The use of the individually operated and controlled intake and exhaust valves also allows some other advantages, including the possibility of eliminating or minimizing the use of throttles, and the early closing or expiration of the intake valves. allows control of the mixer by late closing, switching from 4 cycles to 2 cycles and other advantages.
본 발명의 또 다른 실시예는 효과적으로 다양한 배기량을 얻기 위해 가벼운 부하 상태에서 실린더를 정지할 수 있는 설비의 설계를 제공한다. 상기 실린더를 정지하는 장점은 작동을 계속하는 실린더가 모든 실린더가 작동하던 경우보다 고압에서 작동하므로 효율이 보다 높다는 것이다. 실린더 정지는 개별 밸브 작동 및 제어가 사용되는 경우 상기 엔진 관리 시스템에 의해 손쉽게 이루어질 수 있다.Another embodiment of the present invention provides a design of a facility that can stop a cylinder under light load to effectively achieve various displacements. The advantage of stopping the cylinder is that the cylinder that continues to operate is more efficient because it operates at higher pressure than when all cylinders were operating. Cylinder stops can be made easily by the engine management system when individual valve actuation and control are used.
그리고, 본 발명의 또 다른 실시예는 상기 흡기에 물이 사용될 수 있고 연소 열에 의해 증기로 변환되어 상기 증기의 팽창이 상기 엔진의 출력을 증가시키는데 사용되는 시스템을 제공한다. 상기 팽창실의 설비가 상기 설계로 비교적 쉽게 된다는 사실은 배기 가스/증기 조합에 대하여 2차 팽창을 부여하기 위해 팽창실이 이용될 수 있다는 것을 의미한다.And another embodiment of the present invention provides a system in which water can be used for the intake air and converted into steam by combustion heat so that expansion of the steam is used to increase the output of the engine. The fact that the equipment of the expansion chamber becomes relatively easy with the design means that the expansion chamber can be used to impart secondary expansion for the exhaust / vapor combination.
본 발명의 또 다른 실시예는 엷은 혼합비 또는 층상 급기(stratified charge)에서도 보다 양호한 연소가 이루어지도록 전기 분해에 의해 물이 수소 및 산소로 분해될 수 있고 이것들이 흡기에 사용되는 시스템을 제공한다.Yet another embodiment of the present invention provides a system in which water can be decomposed into hydrogen and oxygen by electrolysis so that better combustion is achieved even at a thin mixing ratio or stratified charge.
도 1을 참조하면, 양면 피스톤(1)은 실린더(2) 내에서 직선 및 사인곡선(sinusoidal) 운동으로 활주하고, 2차 실린더헤드(14) 내의 부싱(예시되지 않음)을 통해 활주하고 스카치 요크 메커니즘(5)―여기에서 스카치 요크 메커니즘(5)은 편심(6)에 의해 크랭크샤프트(7)에 출력을 전달할 수 있음―에 연결되는 커넥팅 로드(3)에 견고하게 연결된다. 예시되지 않은 작동 메커니즘에 의해 작동되는 흡기 밸브(9) 및 배기 밸브(10)가 설치되는 1차 실린더 헤드(4)가 고정된다. 예시되지 않은 작동 메커니즘에 의해 작동되는 흡기 밸브(11) 및 배기 밸브(12)를 갖는 2차 실린더 헤드(14)가 고정된다. 본 발명의 실시예는 1차 연소실(13) 및 2차 연소실(15), 그리고 크랭크케이스(8)를 갖는다.Referring to FIG. 1, the double-sided piston 1 slides in linear and sinusoidal motion in the cylinder 2, slides through a bushing (not illustrated) in the secondary cylinder head 14 and the scotch yoke. The scotch yoke mechanism 5 here is rigidly connected to a connecting rod 3 which is connected to the crankshaft 7 by means of an eccentric 6. The primary cylinder head 4, on which the intake valve 9 and the exhaust valve 10, which are operated by an exemplified actuation mechanism, is mounted. A secondary cylinder head 14 having an intake valve 11 and an exhaust valve 12 which is operated by an actuation mechanism not illustrated is fixed. Embodiments of the present invention have a primary combustion chamber 13, a secondary combustion chamber 15, and a crankcase 8.
작동 중, 피스톤(1)이 자신의 배기 스트로크에서 실린더헤드(13)를 향해 이동하고, 가스가 배기 연결구(22)를 통해 개방되는 배기 밸브(10)를 통해 배기되고, 동시에 밸브(11, 12)가 폐쇄되고, 연소실(15, 19)에서 연소가 일어나고, 밸브(11, 12)가 폐쇄되어 있는 동안 피스톤(1)의 한쪽 면(16)에는 힘이 작용한다. 그리고 나서 피스톤(1)은 상기 크랭크샤프트 및 스카치 요크 메커니즘의 작용에 의해 방향을 바꾸고, 흡기 밸브(9)가 개방되고, 흡기 연결구(21)를 통해 체임버(18)에 공기/연료(디젤 엔진 또는 직접 분사의 경우에는 공기)가 유입되고, 동시에 배기 밸브(12)가 개방되고, 배기 가스가 배기 연결구(24)를 통해 체임버(19)로부터 나간다.During operation, the piston 1 moves in its exhaust stroke towards the cylinder head 13, the gas is exhausted through an exhaust valve 10 which opens through the exhaust connector 22, and at the same time the valves 11, 12 ) Is closed, combustion occurs in the combustion chambers 15 and 19, and a force acts on one side 16 of the piston 1 while the valves 11 and 12 are closed. The piston 1 is then redirected by the action of the crankshaft and scotch yoke mechanism, the intake valve 9 is opened, and air / fuel (diesel engine or In the case of direct injection, air) is introduced, at the same time the exhaust valve 12 is opened, and the exhaust gas exits from the chamber 19 through the exhaust connector 24.
그리고 나서 피스톤(1)이 복귀 스트로크를 시작하고, 밸브(9, 10)가 폐쇄되고, 체임버(18) 내의 공기/연료(또는 공기)가 압축되고, 동시에 흡기 밸브(11)가 개방되고, 공기/연료 또는 공기가 흡기 연결구(23)를 통해 체임버(19)에 유입된다. 그리고 나서 피스톤(1)이 다시 방향을 바꾸고, 디젤 엔진 또는 직접 분사의 경우 예시되지 않은 것에 의해 연료가 체임버(13) 내부로 분사되고, 디젤 엔진의 경우 예시되지 않은 것 또는 압축 점화에 의해 점화가 시작되고, 연소 스트로크가 시작되고, 피스톤(1)의 한쪽 면(17)에 압력이 작용된다. 동시에 밸브(11, 12)가 폐쇄되고, 공기/연료 또는 공기가 체임버(19) 내에서 압축된다. 피스톤(1)이 2차 실린더헤드(14)에 접근함에 따라 디젤 엔진 또는 직접 분사의 경우 연료가 분사되고, 디젤 엔진의 경우 예시되지 않은 것 또는 압축 점화에 의해 점화가 시작되고, 상기 피스톤이 방향을 바꾸면 체임버(15)가 연소 사이클을 시작한다. 그리고 나서 상기 사이클의 반복이 준비된다. 본 실시예에서, 체임버(19)가 연소 사이클에 있을 때 체임버(18)는 배기 사이클에 있게 된다. 체임버(18)가 배기 사이클에 있을 때에는 체임버(19)는 흡기 사이클에 있을 수 있고, 체임버(19)의 다른 사이클은 순서대로 바뀌며, 즉 흡기 다음에 압축, 연소, 그리고 배기가 이루어진다.The piston 1 then starts a return stroke, the valves 9 and 10 are closed, the air / fuel (or air) in the chamber 18 is compressed, and at the same time the intake valve 11 is opened and the air Fuel or air enters the chamber 19 through the intake connector 23. The piston 1 then changes direction again and fuel is injected into the chamber 13 by not illustrated in the case of a diesel engine or direct injection, and in the case of a diesel engine the ignition is not illustrated or by compression ignition. Start, the combustion stroke begins, and pressure is applied to one side 17 of the piston 1. At the same time the valves 11, 12 are closed and air / fuel or air is compressed in the chamber 19. As the piston 1 approaches the secondary cylinder head 14, fuel is injected in the case of diesel engines or direct injection, ignition is initiated by unillustrated or compressed ignition in the case of diesel engines and the piston is directed The chamber 15 starts the combustion cycle. Then the repetition of the cycle is ready. In this embodiment, the chamber 18 is in an exhaust cycle when the chamber 19 is in a combustion cycle. When the chamber 18 is in an exhaust cycle, the chamber 19 may be in an intake cycle, and the other cycles of the chamber 19 are changed in sequence, ie compression, combustion, and exhaust followed by intake.
도 2를 참조하면, 상기 피스톤 및 커넥팅 로드에 대하여 윤활 및/또는 냉각을 제공하는 두 가지 방법이 예시된다. 첫 번째 방법에서, 가압된 오일이 갤러리(25)에 의해 실린더 벽(2)을 통해 피스톤(1) 상의 링 사이의 벽 내부 부분으로 이송된다. 상기 오일은 피스톤(1) 내의 구멍(26)을 통해 커넥팅 로드 내의 구멍(27)으로, 그리고 상기 크랭크케이스 영역으로 되돌아간다.Referring to FIG. 2, two methods of providing lubrication and / or cooling for the piston and connecting rod are illustrated. In the first method, the pressurized oil is conveyed by the gallery 25 through the cylinder wall 2 to the part inside the wall between the rings on the piston 1. The oil is returned to the hole 27 in the connecting rod through the hole 26 in the piston 1 and back to the crankcase region.
두 번째 방법에서, 가압된 오일은 기다란 연결구(29)로 이송되고, 구멍(35)이 연결구(29)에 인접하는 경우 오일은 위치(31)에 있는 단방향 밸브를 통해 구멍(35)으로 주입되고, 그리고 나서 갤러리(33)를 통해 피스톤 벽으로, 그리고 갤러리(34)를 통해 상기 크랭크케이스 영역으로 나가는 연결구(35)로 재순환된다.In the second method, the pressurized oil is conveyed to the elongated connector 29, and when the hole 35 is adjacent to the connector 29, the oil is injected into the hole 35 through the one-way valve in position 31 and It is then recycled through the gallery 33 to the piston wall and through the gallery 34 to the connector 35 exiting to the crankcase area.
도 3은 도 1에 예사되는 상기 엔진에 대하여 닮은꼴로 마주보는 형태를 도시한다. 참조부호는 도 1의 동등한 부재와 일치한다.FIG. 3 illustrates a form in which the engines illustrated in FIG. 1 face each other in a similar manner. Reference numerals correspond to equivalent parts in FIG. 1.
도 4는 상기 2차 체임버가 상기 1차 피스톤을 과급하는 수단으로서 사용되는 상기 엔진의 변형을 예시한다. 이것은 압축 스트로크 상태이다. 피스톤(1)이 실린더헤드(4)를 향해 움직이고, 공기/연료가 체임버(18) 내에서 압축되므로 양쪽 밸브(9, 10)는 폐쇄되어 있다. 흡기 분기관(39)을 통해 공기가 유입되어 트로틀(40), 흡기 연결구, 단방향 밸브(37)(일반적으로 리드 밸브)를 차례로 지나 체임버(38) 내로 가고, 단방향 밸브(36)는 폐쇄된다.4 illustrates a variant of the engine in which the secondary chamber is used as a means for supercharging the primary piston. This is the compression stroke state. Both valves 9 and 10 are closed because the piston 1 moves towards the cylinder head 4 and the air / fuel is compressed in the chamber 18. Air flows in through the intake branch pipe 39 to pass through the throttle 40, the intake connector, the unidirectional valve 37 (typically a reed valve), into the chamber 38, and the unidirectional valve 36 is closed.
도 5는 도 4와 동일하나 1차 실린더가 연소 스트로크에 있다. 피스톤(1)이 이제 실린더헤드(4)로부터 멀어지고, 밸브(9, 10)는 폐쇄된다. 체임버(38) 내의 공기는 단방향 밸브(36)를 지나 분기관/플리넘(41)으로 보내진다.Figure 5 is the same as Figure 4 but with the primary cylinder in the combustion stroke. The piston 1 is now away from the cylinder head 4 and the valves 9 and 10 are closed. Air in the chamber 38 is directed through the unidirectional valve 36 to the branch pipe / plenum 41.
도 6은 도 4와 동일하나 1차 실린더가 배기 스트로크에 있다. 피스톤(1)은 다시 실린더헤드(4)를 향해 이동하고, 상기 배기 밸브가 개방된다. 공기가 단방향 밸브(37)를 지나 체임버(38)에 유입되고, 단방향 밸브(36)는 폐쇄되고, 분기관/플리넘(41) 내의 가압된 공기는 가두어진다.Figure 6 is the same as Figure 4 but with the primary cylinder in the exhaust stroke. The piston 1 again moves towards the cylinder head 4 and the exhaust valve is opened. Air enters the chamber 38 through the one-way valve 37, the one-way valve 36 is closed, and pressurized air in the branch pipe / plenum 41 is confined.
도 7은 도 4와 동일하나 1차 실린더가 흡기 스트로크에 있다. 피스톤(1)이 실린더헤드(4)로부터 멀어지고, 공기가 체임버(38)로부터 분기관/플리넘(41)으로 보내지고, 개방된 단방향 밸브(36), 개방된 흡기 밸브(9)를 차례로 지나 1차 연소실(18)로 보내진다. 상기 2차 실린더가 각각 4사이클 작동으로 펌핑하여 압력을 과급실(18)까지 상승시킨다.7 is the same as FIG. 4 but with the primary cylinder in the intake stroke. The piston 1 moves away from the cylinder head 4, the air is sent from the chamber 38 to the branch pipe / plenum 41, in turn the open one-way valve 36 and the open intake valve 9 in turn. It is then sent to the primary combustion chamber 18. The secondary cylinders are each pumped in four cycles of operation to raise the pressure to the supercharge chamber 18.
도 8은 도 4에 예시되는 2-실린더 엔진에서, 복수의 실린더를 포함하는 경우 이러한 유형의 엔진에 대한 순서 및 유동을 도시한다. 연소실(18)이 배기 스트로크에 있고, 피스톤(1)이 개방된 배기 밸브(10)를 향해 이동한다. 단방향 밸브(36)가 개방되고 공기/연료가 체임버(49)에 들어가도록 한다. 연소실(47)이 압축 스트로크에 있고, 피스톤(48)이 폐쇄된 밸브(44, 45)를 향해 이동하고, 공기가 단방향 밸브(37)를 통해 체임버(50)로 유입된다. 단방향 밸브(51, 52)가 폐쇄된다.FIG. 8 shows the sequence and flow for this type of engine when including a plurality of cylinders in the two-cylinder engine illustrated in FIG. 4. The combustion chamber 18 is in the exhaust stroke and the piston 1 moves toward the open exhaust valve 10. The unidirectional valve 36 opens and allows air / fuel to enter the chamber 49. The combustion chamber 47 is in the compression stroke, the piston 48 moves towards the closed valves 44 and 45, and air enters the chamber 50 through the one-way valve 37. The unidirectional valves 51 and 52 are closed.
도 9는 도 8과 동일하나 다음 번 사이클에 있다. 양쪽 체임버(18, 47) 내의 피스톤(1, 48)이 단방향 밸브(36, 37)를 향해 이동한다. 체임버(18)가 흡기 스트로크에 있고, 체임버(49, 50) 내에서 가압된 공기가 단방향 밸브(52, 51), 분기관(46), 개방된 흡기 밸브(9)를 차례로 지나 체임버(18) 내부로 들어간다. 체임버(47)가 연소 스트로크에 있고 양쪽 밸브(44, 45)가 폐쇄된다.Figure 9 is the same as Figure 8 but in the next cycle. Pistons 1 and 48 in both chambers 18 and 47 move toward unidirectional valves 36 and 37. The chamber 18 is in the intake stroke, and the pressurized air in the chambers 49 and 50 passes through the unidirectional valves 52 and 51, the branch pipes 46, and the open intake valve 9, in turn. Go inside Chamber 47 is in the combustion stroke and both valves 44 and 45 are closed.
도 10은 도 9와 동일하나 다음 번 사이클에 있다. 양쪽 체임버(18, 47) 내의 피스톤(1, 48)이 밸브(10, 45)를 향해 이동한다. 체임버(18)가 압축 스트로크에 있고 밸브(9, 10)가 폐쇄된다. 공기가 도 8과 동일한 방법으로 체임버(49, 50) 내부로 유입된다. 체임버(47)가 배기 스트로크에 있고 배기 밸브(44)가 개방된다.Figure 10 is the same as Figure 9 but in the next cycle. Pistons 1 and 48 in both chambers 18 and 47 move toward valves 10 and 45. The chamber 18 is in the compression stroke and the valves 9 and 10 are closed. Air is introduced into the chambers 49 and 50 in the same manner as in FIG. 8. The chamber 47 is in the exhaust stroke and the exhaust valve 44 is open.
도 11은 도 10과 동일하나 다음 번 사이클에 있다. 양쪽 체임버(18, 47) 내의 피스톤(1, 48)이 단방향 밸브(36, 37)를 향해 이동한다. 체임버(18)가 연소 스트로크에 있고 밸브(9, 10)가 폐쇄된다. 체임버(47)가 흡기 스트로크에 있고 흡기 밸브(45)가 개방된다. 공기가 도 9에서와 동일한 방법으로 체임버(49, 50) 내에서 압축되고, 단방향 밸브(51, 52) 및 분기관(46)을 통해 체임버(47)로 간다.FIG. 11 is the same as FIG. 10 but in the next cycle. Pistons 1 and 48 in both chambers 18 and 47 move toward unidirectional valves 36 and 37. Chamber 18 is in the combustion stroke and valves 9 and 10 are closed. The chamber 47 is in the intake stroke and the intake valve 45 is opened. Air is compressed in the chambers 49 and 50 in the same manner as in FIG. 9 and goes to the chamber 47 through the unidirectional valves 51 and 52 and the branch pipe 46.
도 12는 하나의 커넥팅 로드에 부착되는 두 개의 피스톤을 갖고, 상기 두 피스톤 사이에 벌크헤드 또는 이중 실린더헤드를 갖는 엔진의 실시예를 예시하는 도면이다. 상기 특수한 형태에서, 추가로 형성되는 체임버는 과급실로서 도시된다. 피스톤(1, 48)이 밸브(9)를 향해 이동하고 체임버(18)는 압축 스트로크에 있다. 체임버(53)가 유도 스트로크에 있고, 흡기 밸브(11)가 분기관(46)으로부터 가압된 공기/연료를 유입시킨다. 체임버(50)가 압축 스트로크에 있고, 공기/연료가 단방향 밸브(36)를 지나 분기관(46)으로 유입된다. 공기/연료가 흡기 분기관(39), 단방향 밸브(51)를 차례로 거쳐 체임버(49) 내부로 유도된다.12 is a diagram illustrating an embodiment of an engine having two pistons attached to one connecting rod and having a bulkhead or a double cylinder head between the two pistons. In this particular form, the chamber further formed is shown as a supercharging chamber. The pistons 1, 48 move towards the valve 9 and the chamber 18 is in a compression stroke. The chamber 53 is in the induction stroke, and the intake valve 11 introduces pressurized air / fuel from the branch pipe 46. The chamber 50 is in the compression stroke and air / fuel enters the branch pipe 46 via the one-way valve 36. Air / fuel is led into the chamber 49 via the intake branch 39 and the unidirectional valve 51 in turn.
도 13은 도 12와 동일하나 다음 번 사이클에 있다. 피스톤(1, 48)이 밸브(11)를 향해 이동하고, 체임버(18)가 연소 스트로크에 있고, 밸브(9, 10)가 폐쇄된다. 체임버(53)가 압축 스트로크에 있고 밸브(11, 12)가 폐쇄된다. 공기가 흡기 분기관(39) 및 개방된 단방향 밸브(52)를 통해 체임버(50) 내부로 유도된다. 공기가 체임버(49) 내에서 압축되고, 단방향 밸브(37)를 거쳐 분기관(46) 내부로 보내지고 여기에서 가압된다. 다음 번 두 사이클은 예시되지 않으나 4사이클에서, 체임버(18, 53)에서 일어나는 두 개의 유도 스트로크와 비교하여 체임버(49, 50)로부터 네 개의 압축 스트로크가 일어나서 분기관(46) 내에서 가압되고, 체임버(18, 53)가 과급된다.Figure 13 is the same as Figure 12 but in the next cycle. The pistons 1, 48 move towards the valve 11, the chamber 18 is in the combustion stroke, and the valves 9, 10 are closed. The chamber 53 is in the compression stroke and the valves 11 and 12 are closed. Air is introduced into the chamber 50 through the intake branch 39 and the open one-way valve 52. Air is compressed in the chamber 49, sent through the unidirectional valve 37, into the branch pipe 46, and pressurized therein. The next two cycles are not illustrated but in four cycles four compression strokes occur from the chambers 49 and 50 as compared to the two guide strokes occurring in the chambers 18 and 53 and are pressed in the branch pipe 46, The chambers 18 and 53 are supercharged.
당업자들은 본 발명의 사상과 광범위하게 기술된 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 특정한 실시예에서 기술되는 본 발명에 대하여 다양한 변형 및/또는 변경을 가할 수 있으며, 따라서 본 발명의 실시예는 단지 예시적이며 제한적이 아니라는 것을 이해햐여야 한다.Those skilled in the art can make various modifications and / or changes to the invention described in the specific embodiments without departing from the spirit of the invention and the scope of the invention as broadly described, and therefore the embodiments of the invention are illustrative only. It should be understood that it is not limiting.
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