KR890002317B1 - 내연기관의 운전조건 조절방법 및 그러한 구조의 엔진 - Google Patents

내연기관의 운전조건 조절방법 및 그러한 구조의 엔진 Download PDF

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제.스트락
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Abstract

내용 없음.

Description

내연기관의 운전조건 조절방법 및 그러한 구조의 엔진
제 1 도는 본 발명에 따른 흡입 및 배기밸브의 개선된 타이밍 선도로서, 가로좌표에 크랭크축의 각도변위가 표시되고 세로좌표에 밸브 상승량의 변화(h)가 최대 상승량(H)에 대한 상대값으로 표시되어 있다.
제 2 도는 본 발명에 의한 특성 곡선을 지닌 배기밸브 작동캠의 개략도.
제 3 도는 본 발명에 의한 디젤엔진 전체 구조의 작동에 대한 블럭도.
제 4 도는 엔진의 회전속도에 따른 평균 유효압력 변화에 대한 스크류우 프로펠러 법칙을 나타내는 곡선(K)과 한 세트의 변수곡선들로 예시된 엔진의 정격 출력에 대한 여러 순간출력의 상대값(W)에 대하여, 정격 평균 유효압력에 대한 순간 유효압력 Pme의 상대값
Figure kpo00001
을 종축에 표시하고 엔진의 순간회전속도 N을 정격 속도에 대한 상대값
Figure kpo00002
으로 횡축에 나타낸 선도.
제 5 도는 스크류우 프로펠러 법칙에 의한 운전시 엔진의 여러 작동변수의 특성곡선으로서, 특히 횡축에 표시된 엔진의 순간상대 부하 즉 출력 및 순간상대 평균 유효압력에 대하여, 종축에 흡입공기의 절대압력 P3와, 배기가스의 절대압력 P4(바(bar)로 표시됨), 압축공기 바이패스 유량의 최대유량에 대한 상대적 크기, 공기 과잉도 ac, 충전율 rt및 배기밸브 온도 T(℃)가 도시된다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
A : 흡입밸브 개구곡선 E : 배기밸브 개구곡선
PMB : 하사점 PMH : 상사점
1 : 캠 2 : 종동롤러
7 : 디젤엔진 8 : 실린더
9 : 흡입 매니폴드 10 : 배기 매니폴드
11 : 축 12 : 부하
13 : 터보압축기 14 : 원심공기 압축기
16 : 축류식 구동터빈 18 : 열교환기
22 : 첵크밸브 N : 순간회전속도
Nn: 정격회전속도 Pme : 평균 유효싸이클 압력
Pmen : 정격 평균 유효싸이클 압력 W1-25: 등출력곡선
P : 순간출력 Rn: 정격출력
P3: 흡입공기압력 P4: 배기가스압력
r : 충전계수(비율) d : 밸브 개구도
본 발명은 보다 개량된 개선된 엔진 작동 및 운전을 위한 내연기관의 운전조건들을 수용하고 결합 및 조절하는 방법 및 이러한 방법을 수행하도록 된 구성의 내연기관에 관한 것이다.
특히, 압축점화 디젤형 4행정 과급 내연기관의 운전조건을 개선시키는 방법에 관한 것이다.
본 분야의 선행기술은 대한민국 특허출원 제432/80호(1980. 2. 4.)로 이미 알려져 있다. 상기 선행 발명의 방법은, 흡기밸브가 조기에 완전 폐쇄되는 형태의 일정한 압력하에서 과급되는 디젤엔진과 같은 4행정 내연기관의 효율을 개선함에 있어서, 배기밸브 바로 하부에 공기와 새로운 생성물을 저장 및 공급하기 위하여 동작 실린더의 흡기밸브와 배기밸브의 각기 개방시간을 서로에 대해 부분적이지만 비교적 상당히 중첩되게 밸브조절 또는 타이밍 기어를 작동시키며, 엔진의 동작 실린더들로부터의 배기가스의 배압과 과급 압축공기 압력 사이의 자연적 성향을 고려하여 시동시의 점화 이후 순간부터 정격동력을 얻는 순간까지 기간 동안에, 소위 개선된 밀러 방법과 장치(Miller process and system)를 이용하여, 엔진의 압축행정 말기의 온도와 실제 체적 압축비가 점진적으로 자동 감소되게 하였다.
이를 위하여, 지금까지 알려진 방법은, 공기흡입을 폐쇄한뒤 하사점 부근에서 배기밸브를 불완전하게 재개방 및 폐쇄시키고 공기흡입단계의 대부부분의 기간동안에 가스배출의 불완전한 폐쇄와 함께 공기흡입의 조기폐쇄를 수행하여 엔진 동작실린더 각각의 공기흡입과 가스배출시의 순간압력에 따라 각각의 동작 실린더의 충전율을 변화시키는 것이다.
이러한 선행기술의 방법은 특히 다음과 같은 결함을 지닌다 : 가장 큰 값의 공기 흡입압력과 배기가스압력 사이의 비율에 따라 충전율이 크게 좌우되므로, 소위 스크류우 프로펠러 법칙에 따라 중간부하에서의 충전을 향상이 부적당하게 되며, 그 결과 연소 공기 과잉도에 대한 개선과 엔진의(특히 각각의 배기밸브 온도의)열부하에 대한 개선이 불충분하였다.
용어의 정의는 아래와 같다.
충전율은 실린더 입구에서의 온도 및 압력 조건하에서 단위 체적의 실린더 용량내에 포함된 공기의 체적, 즉, 행정 체적에 대한 흡입 폐쇄후의 실린더내의 공기의 체적의 비율이다. 연소공기 과잉도란 작동 실린더에 공급된 연료의 양을 연소시키는데 필요한 화학 이론적인 공기의 양에 대한 실제 작동실린더 속으로 들어가는 공기의 양의 비율이다.
본 발명의 주목적은 배기시 가스의 배압에 따른 작용으로 각 실린더의 충전율을 선택적으로 조절하는 것을 가능하게 하는 한편, 배기시의 가스배압과 과급압축 공기압력 사이의 상호관계의 자연적인 성향에서 벗어나는 새로운 방법을 제공함으로써 선행기술의 상기한 단점을 제거하고 개선시키는 것이다. 이 목적을 위하여 본 발명에 따른 방법은 실린더의 충전율을 선택적으로 변화시켜 상기 압력의 자연적인 성향을 인위적으로 변화시키는 것이다.
본 발명의 다른 특징은, 바람직하게는 흡입압에 대한 배기압의 비율을 증가시킴으로써 처음의 점화에 앞선 시동기간 동안 그 실린더의 순수 공기 충전율에 영향을 주는 것이다. 이러한 목적으로 적어도 상기 시동 시간중에 흡입 및/또는 배기시 압력감소를 조절가능하게 하는 것이 유익하다.
적어도 배기가스의 일부 에너지에 의한 과급 압축 공기에 대한 본 발명의 또다른 특징은 사용가능한 동력 발생 폭발 이전에 과급공기의 바이패스(by-pass) 유량을 엔진의 운전속도 및/또는 순간부하에 따라 선택적으로 취하고 그것을 배기가스에 첨가하여 흡기 공기 압력의 증가보다 배기압력의 높은 증가를 통해 실린더 충전율을 증가시키는 것이다. 이러한 구조로 특히 저속 및 중속에서 각각 보다 양호한 운전을 하게 된다. 이와 같이 특히 압력증가의 효과를 통하여 압축 및 연소시 각 실린더내의 공기의 보다 큰 밀도가 얻어지며, 그러므로 공기와 연료 혼합기의 보다 큰 중량 비율(앞으로 연소공기 과잉도라 칭함), 또한 보다 높은 과급 압력 비율은 물론 보다 큰 압축공기유량을 가져오게 되어 엔진의 저속이나 중속에서 주어진 작동점에 대하여 다음과 같은 이로운 결과를 초래한다.
-엔진의 한랭시동조건의 개선, -연료절감 및 공기 과잉도에 있어서 자동적인 부가적 증가를 가져오는 연소효율을 개선, -저 쎄탄가의 연료를 연소시키게 하는 점화 지연 감소 및 압력 증가구배 감소, -특히 검은 매연방출 감소, -엔진의 저속운전에 대한 과급공기용 특히 원심 압축기를 후퇴시킴, -배기시 질소산화물의 방출을 감소시키게 하는 잔여 배기가스 비율의 효율적인 조절로 공전 및 저부하 운전시 엔진의 소음을 상당히 감소시킴(대기오염도 감소시킴).
압축공기의 바이패스 유량과 관련한 밸브조절 또는 시기조절로 저속 또는 중속에서의 엔진의 주어진 속도에서 평균 유효압력을 증가시키는 것이 가능하며 따라서 각 실린더에서 얻어지는 엔진 토크를 증가시키는 것이 가능하다. 이와같이 그 유용한 조작범위는 높은 토크 및 저속에까지 확장된다.
선행기술에서는, 과급 터보압축기(7)(특히 원심압축기)이 헌팅(hunting)곡선 가까이에서 가스터빈으로 작동하여 고효율을 지니게 하기 위하여 엔진의 흡입구와 배기구 사이에 적당히 정해진 압력누출을 유지시킴으로써 압축공기의 바이패스 유량을 이용하였다.
유용한 엔진 운전범위내에서 압축공기의 바이패스 유량의 작용으로 물론 공기압력의 증가보다 더 많은 배기가스 압력의 증가를 가져오지만 그러나 이 배기가스 압력은 그 공기 압력치에 미치지 못한다.
본 발명의 근본적인 개념은 특히 미리 정해진 특수한 밸브 조절 또는 개폐시기 조절과 압축공기의 바이패스 유량의 효과와의 새로운 결합에 있다.
그와같은 결합으로 종래의 밸브조절 또는 개폐 시기조절과 압축공기의 관련된 바이패스 유량으로 얻을 수 없었던 작동 실린더내의 공기 밀도의 증가를 얻을 수 있다. 그러므로 본 발명은 상술한 바와같이 결국 실린더 충전계수를 결정하는 것이 배기압이기 때문에 바람직하지 않다고 여겨졌던 물리적 현상(흡입공기와 배기가스 압력차이의 감소)에 도움을 받는다.
또 다른 본 발명의 특징은 상기와 각 배기밸브의 부분적인 폐쇄가 기껏해야 그 밸브의 동작여유와 같은 잔여량의 밸브상승이 남아있는 채로 닫힌다는 것이다. 이러한 구조의 잇점은 부분 재개방이전에 밸브의 완전한 폐쇄의 경우에 일어나는 밸브시트에 대한 배기밸브의 충격을 피하여 그로인한 마모를 감소시키는 것이다. 게다가 상기 배기밸브의 잔여상승은(특히 본 출원인에 의한 1979. 2. 19. 자로 출원된 대한민국 특허출원 제79-505호에 따라) 배기밸브의 냉각을 개선시킨다. 하사점 가까이에서 유로의 유효 단면적이 바라는 효과를 얻기에 불충분하고 게다가 계속적인 보다 큰 잔여상승으로 나쁜 영향(배기가스 압력이 공기압력보다 큰 공회전이나 순간적인 정격과 같은 운전조건하에서의 가스의 과도한 회수)을 가져오기 때문에 재개방(대한민국 특허출원 제80-432호의 제 2 도 A2b곡선과 같은)됨이 없이 고정된 보다 큰 잔여상승은 별 도움이 되지 못하였다.
또한 본 발명은 이에 의한 방법을 실현하기 위한 구조의 전술한 종류의 내연기관에 관한 것이다.
본 발명, 목적, 특징, 상세내용 및 장점은 본 발명의 특정한 일실시예에 대한 첨부도면 및 그 설명으로 보다 명확해질 것이다. 배기밸브 양정곡선 E와 흡입밸브 양정곡선 A를 도시한 제 1 도에 따른 한 실시예에 있어서, 가로좌표축 바로위에 점선인 수평직선 B는 밸브의 작동틈새의 보상치를 나타내며 이선 B가 실지로 상승량 0인 위치 즉 밸브의 완전 폐쇄를 나타낸다. 이 선도의 좌에서 우로 감에 따라 밸브의 운동이 다음과 같이 일어난다.
-배기밸브의 곡선 E는 피스톤의 하사점 PMB에 대하여 약 55°앞선 E0에서 배기 밸브가 개방되기 시작하며, 점점 개방되어 하사점 PMB 후 50°정도의 E1에서 완전 개방되어 약 100°이상 E2까지 그 상태를 유지하며, 상사점 PMH에서 약 30°이전의 E2에서 폐쇄되기 시작하여 상사점 PMH에서 60°정도 이후의 E3에서 부분적인 폐쇄 즉 잔여개방이 이루어지며 그 상태로 약 60°에 걸쳐 E4에 이르며, 이 배기밸브의 잔여 상승량은 그 배기밸브의 작동틈새에 거의 상응하며, 하사점 PMB 이전 60°정도의 E4에서 부분적인 재 개방이 시작되어 잠차적으로 약 40°동안 진행되어 PMB 이전 약 20°지점에서 최대 상승의 약 20%되는 최대값의 E5에 이르며, 결국 E5에서 점차 폐쇄되기 시작하여 하사점 PMB 이후 약 25°의 E6에서 완전 폐쇄가 이루어진다.
-흡입밸브의 양정곡선 A는 상사점 PMH 전 약 40°인 A0에서 개방이 시작되어 상사점 PMH 후 65°정도인 A1에서 완전 개방되고 그 최대점 A1에서 하사점 PMB 전 약 5°인 A2에서 완전 폐쇄된다.
이와같이 배기 및 흡입밸브가 각각 일찍 개방이 시작된다. 흡입밸브가 빨리 폐쇄되는 한편 배기밸브는 폐쇄지연을 나타낸다. 상기 각도의 크기들을 여기에서는 단지 예로서 주어진 것이며 엔진의 형에 따라 다를 수 있다는 것을 이해해야 한다.
두 곡선 E와 A는 각각 C1, C2에서 교차하여 수평선 B와 선 A0C1E3E●C2A2로 형성된 빗금친 부분의 면적에 따른 개방 시간만큼 부분적으로 중복된다. 면적 A0C1E3는 실린더로부터 배기가스를 소기하는 단계에 해당하지만 예를들어 중복부 E4C2A2를 위해 생략되거나 감소될 수 있으며, 그것은 상사점 부근의 흡배기밸브들 개방의 상당한 시간의 중복은 연소질로 인해 불가능하기 때문이다. 예를들어 점 C1은 상사점 PMH 후 15°정도인 점이며 약 58%의 상승량에 상응하지만, 점 C2는 하사점 PMB 전 약 38°의 점이며 약 15%의 상승량에 상응한다.
제 1 도의 선도에서 수평선 B도 도시되는 밸브의 틈새가 전상승량 H의 약 2.5%에 해당하여 배기밸브의 E3-E4에서 잔여 상승량은 전상승량 H의 약 1.5%에 해당한다. 이러한 잔여 상승은 본 출원인에 대한민국 특허출원 제80-432호에서와 같이 제거될 수 있으며, 상기 한국특허출원의 제 2 도는 흡입밸브의 폐쇄점 A2근처에서 배기밸브의 부분적인 재개방전에 배기밸브의 전폐를 곡선 A2a로 보여준다. 곡선 E의 E4-E5-E6부분적으로 도시된 부분적인 재개방은 흡입밸브가 폐쇄된 후이지만 하사점 PMB 후 다시 폐쇄되는 배기밸브에 의해 배기 매니폴드와 작동실린더의 사이의 교통을 자동조절하는 부가적인 충전단계에 해당한다.
제 2 도는 제 1 도의 곡선 E에 의한 배기밸브 양정의 수행을 가능하게 하는 배기밸브조절 즉 작동 캠(1)을 도시한다. 캠(1)은 밸브 록커(rocker) 승강기, 태핏 또는 푸시로드의 종동롤러(2)와 함께 작동하며, 기초원(3)에 대해 반경 방향외측 돌출부를 지니고 있다.
주 돌출부(4)는 곡선 E의 E0-E1-E2-E3부분을 따라 배기밸브를 전상승량 H만큼 상승시킨다.
중간 돌출부(5)는 캠(1)의 회전방향(제 2 도)에서 반시계방향으로 주 돌출부(4) 뒤쪽에 위치하여 이어져 있으며, 곡선 E의 E3-E4부분의 배기밸브 잔여승강 h1을 제공하며, 이러한 잔여승강이 일정하도록 중간 돌출부는 기초원(3)에 대해 편심되어 있다.
-부 돌출부(6)는 중간 돌출부(5)에 회전방향으로 뒤에 이어져 있으며 배기밸브의 곡선 E의 E4-E5-E6부분을 따라(밸브 유동 또는 반동이 없다고 가정하여) 전상승량 H의 20%에 해당하는 h2의 상승량으로 재개방시키는 2정점을 지니며, 배기밸브를 전폐시키는 캠의 지초원(3)에 후비에서 연결된다.
제 3 도는 본 발명의 실시예는 일련의 예를들어 6개의 실린더(8)을 지닌 디젤엔진(7)과 같은 왕복 피스톤형 내연기관에 대한 것이다. 물론 엔진은 예를들어 V형의 2열의 실린더 같은 수개열의 실린더로 구성될 수 있으며, 이 경우 과급송풍기는 각각의 실린더 열에 제공하는 것이 바람직하다. 이러한 엔진의 각 열의 실린더는 흡입 매니폴드(9) 및 최소한 하나의 연소 가스용 배기 매니폴드를 지니며 4-10개의 실린더가 1열인 경우 각 열에 단일의 소위 잘 알려진 펄스 컨버터 장치형의 배기 매니폴드(10)인 것이 바람직하다. 이 엔진은 부하(12)를 구동시키도록된 축(11)에 그 출력을 제공한다.
엔진(7)은 배기가스에 의해 구동되는 축류식 구동터빈(16)에 중간축(15)을 거쳐 직접 기계적으로 연결된 특히 원심공기 압축기(14)를 포함한 적어도 하나의 일단계 또는 다단계 터보 압축기(13)에 의해 과급된다. 압축기의 출구는 전달도관(17)을 거쳐 또 과급 압축공기를 냉각시키기 위한 공기 냉각기인 열교환기(18)을 통해 엔진(7)의 흡입 매니폴드(9)에 연결된다. 열교환기를 통해 냉각될 뜨거운 유체용 통로는 전달도관(17)에 연결되는 한편, 냉각 유체용 통로는 냉각회로에 연결된다. 구동 터빈(16)의 가스 흡입구는 도관 또는 파이프 라인(19)를 통해 배기 매니폴드(10)의 출구에 연결된다.
본 발명의 주 특징에 따르면, 압축공기의 바이패스 유량을 압축공기 바이패스 도관(20)에 의해 압축공기 냉각용 열교환기(18) 앞에서 취할 수 있으며, 상기 바이패스 도관(20)은 열교환기(18) 앞에서 전달도관(17)으로부터 분기되어 엔진의 배기 매니폴드(10)의 한 지점, 도시된 실시예에서는 상류부에 연결되어 매니폴드내의 순간 압력이 가장 낮은 지점으로 바이패스된 압축공기를 공급할 수 있다. 배기 매니폴드의 상단에서 재순환되는 압축공기의 이러한 위치는 엔진의 첫번째 작동실린더가 유체를 흡입할 수 있기 때문에 유리하다. 과급 압축공기의 바이패스 유량은 터보 압축기의 양호한 효율을 위한 충분한 동력수준에서 엔진이 작동될때 조절 또는 차단할 수 있다. 이러한 목적으로, "on or off"작동형이거나 또는 점진적 개폐형일 수 있는(엔진(7)의 회전속도의 감소에 따라 압축공기의 바이패스 유량의 보다나은 증가를 위한) 작동밸브(21)과 같이 도관통로의 자유단면적의 선택적 변화를 통해 조절하기 위한 셔터(shutter), 교축 및 조절 요소가 바이패스 도관(20)에 제공되어 있다. 이 밸브의 동작은 적절한 서보콘트롤 또는 추종 또는 페이스록 장치에 의해 자동적이다.
바이패스 도관(20)내의 압축공기의 역류를 피하기 위하여 그 배기 매니폴드(10)내 배기가스압이 바이패스 도관(20)내의 압축 공기압보다 낮아야하며, 또한 역류를 자동저지시키기 위하여 역류방지용 첵크 밸브(22)가 작동 밸브(21)앞에 설치되는 것이 유리하다.
게다가 잘 알려져 있지만 엔진의 각 흡입 매니폴드(9)의 입구쪽을 향해 그리고 각 배기 매니폴드의 출구쪽을 향해 각각 스트랭글러(strangler), 쵸크, 댐퍼, 나비형 또는 교축 밸브와 같은, 도관의 자유유로의 단면적을 변화시키기 위한 선택적 자동의 점진적 작용을 수행하는 조절부재를 제공하는 것이 바람직하다. 특히 스트랭글러, 쵸크, 댐퍼, 나비형 또는 교축 밸브(24)가 터빈(16)에서의 배기가스용 출구도관(25)에 설치되는 것이 유리하다. 그와같은 댐퍼나 교축밸브(23,24)는 선택적이다.
제 4 도에는 본 발명의 보다 유용한 범위가 선도로 도시된다. 이 도면에는 다음 곡선 및 상대적인 값이 도시된다.
-가로좌표축 엔진의 순간회전속도 N의 정격회전속도 Nn에 대한 비율
Figure kpo00003
, -세로좌표축 : 평균 유효싸이클 압력 Pme의 정격 평균 유효싸이클 압력 Pmen에 대한 비율
Figure kpo00004
, -좌측 곡선 L1, 상부곡선 L2및 우측 수직선 L3는 상부에서 연속 교차하며 그 외측면은 경사진 빗금으로 표시되어 있다 : 이 세 곡선은 이 곡선들에 의한 내측면적내의 정상 운전한계를 도시한다 : 등출력곡선 W1, W2, W3, W4, W5는 정격출력에 대한 각각 실린더당 일정한 비출력 20%, 40%, 60%, 80% 및 100%에 해당함. -일잠쇄선 K는 소위 스쿠루우 프로펠러 법칙에 의한 엔진 회전속도에 대한 평균 유효압력의 변화를 도시한다(이론적으로 평균 유효압력은 엔진 회전속도의 제곱에 비례하며 엔진출력은 회전속도의 3승에 비례한다는 것에 따름). -선 a b c d e a에 의한 수직 빗금부분은 본 발명에 의한 상술된 개선점을 성취할 수 있는 범위를 나타낸다. 이와같이 이 범위가 정격출력의 약 10%에서 80% 사이이며, 본 발명에 의한 개선점은 화살표 방향으로 우측에서 좌측으로 즉 회전속도가 감소될때 등출력 곡선에 거의 평행한 관계로 증가한다.
제 5 도에는 스쿠루우 프로펠러 법칙에 의한 운전조건하에 본 발명에 의해 성취된 유리한 기술적 효과를 도시한다. 다음 곡선 및 값들이 이 도면상에 도시된다 :
가로좌표축 : 비선형 비율에 따른 정격출력 Pn에 대한 엔진의 순간 출력 P의 비율
Figure kpo00005
인 출력비, 선형비율에 따른 정격 평균 유효싸이클 압력 Pmen에 대한 순간 평균 유효싸이클 압력 Pme의 비
Figure kpo00006
인 평균 유효 압력비.
세로좌표축 : 좌측에, 흡입공기 및 배기가스의 절대압력 P3, P4(단위 : bar)과, 하부에 연소공기 과잉도 ac및 상부에 충전율(계수) rt: 우측에 바이패스 공기도관(20)내 밸브(21)의 순간개구도 d의 최대 개구도 do에 대한 비율인 상대적 개구도(하측), 상부에 밸브시트에 접촉하는 밸브시트 표면의 온도인 배기 밸브온도 T℃이 선도에서 P, P3, P4, ac, rt, d, T로 각각 표시된 실선으로 그려진 곡선은 엔진의 각 작동실린더에 대하여 하사점 이전에 흡입밸브가 폐쇄되고 밸기밸브의 재개방이 부분적으로 일어나는 본 출원인의 1980년도 한국 특허출원 제432호에 의해 밸브 조절 즉 타이밍 시스템을 이용하여 바이패스 공기도관(20) 없이 즉, 과급 압축 공기의 바이패스 유량이 없이 성취된 효과를 나타낸다 : 한편 P', P'3, P'4, a'c, r't, d', T'로 점선으로 각각 도시된 곡선을 개구도 d'에 따른 바이패스 공기도관(20)을 이용하여 과급 압축공기의 바이패스 유량을 부수적으로 이용한 본 발명의 밸브조절 즉 타이밍 시스템에 의한 새로운 결합에 의해 제공된 효과 즉 개선 상태를 도시한다.
다음 곡선이 아래에서 위로 나아갈때 만나게 된다.
-상대적 개구도(최대 개구량 do에 의해 표시됨)를 나타낸 곡선 d 및 d', 가로좌표축과 일치하여 지나는 수평선. -패기가스압력의 변화를 도시한 곡선 P4, P'4및 흡입공기 압력을 나타낸 곡선 P3, P'3. -연소공기 과잉도의 변화를 도시한 곡선 ac, a'c. -실린더 충전계수 즉 비율의 변화를 도시한 곡선 rt, r't. -배기밸브의 온도곡선 T, T'. 이러한 곡선들을 검토한 결과 다음 결론을 내릴 수 있다.
-과급 압축공기의 바이패스 유량을 사용하여 즉 밸브(21)이 적어도 부분적으로 개방하고 바이패스 공기도관(20)이 작동할때 배기가스의 압력 P4의 증가는 흡입공기의 압력 P3의 증가보다 커진다. 그러므로, -실린더 충전계수가 rt에서 r't로 증가, 그러므로, -연소공기 과잉도가 ac에서 a'c로 증가. 또한, -엔진의 열조건을 나타내는 배기밸브의 온도가 T에서 T'로 상당히 떨어짐.
이와같이 온도의 저하에 의해 수반되는 동력감소에 대한 바람직한 영향이 이해될 것이며, 반면에 본 발명에 의한 장치없이는 동력 또는 부하의 감소와 함께 온도가 증가되며, 이것은 고정된 핏치의 스쿠루우 프로펠러를 구동시키는 고과급 선박 디젤엔진의 경우 특히 해로운 현상이다.

Claims (6)

  1. 고정된 흡입폐쇄가 조기에 이루어지며 작동실린더의 흡.배기 밸브들 각각의 개방기간이 중복되며 배기밸브가 불완전하게 재개방되어 흡기의 폐쇄뒤에 하사점 부근에서 폐쇄되어 흡입단계의 대부분 동안에 배기가 적어도 불완전하게 폐쇄되는 4행정 과급 내연기간, 특히 디젤기간의, 작동실린더 각각의 흡.배기시의 순간압력에 따라 실린더 충전율을 변화시키는 것으로 이루어지는 운전조건 개선 방법에 이어서, 실린더 충전율의 선택적 변화를 수행하도록 상기 압력들의 자연적 성향을 인위적으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 4행정 과급 내연기관의 운전조건 조절방법.
  2. 제 1 항에 잇어서, 흡기압력에 대한 배기압력의 비율을 증가시킴으로써 초기 점화전의 엔진 시동기간 동안에 실린더의 순수한 공기의 충전율에 변화시키는 것을 특징으로 하는 4행정 과급내연 기관의 운전조건 조절방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 엔진의 배기가스 에너지의 적어도 일부를 통해 과급 압축공기를 생성시키고, 엔진 회전속도와 순간부하에 따라 과급 압축공기의 바이패스 유량을 선택적으로 취하여 폭발행정전에 배기가스에 더함으로써 공기압력의 증가보다 배기압력을 더 증가시켜 실린더 충전율을 증가시키는 것을 특징으로 하는 4행정 과급 내연기관의 운전조건 조절방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 각각의 배기밸브의 부분적인 폐쇄는 배기밸브의 동작여유와 같은 잔여 승강량에 해당하는 것을 특징으로 하는 4행정 과급 내연기관의 운전조건 조절방법.
  5. 각각의 배기밸브 작동 캠(1)은 정상 운전조건의 주 돌출부(4)에 더하여 캠 회전방향으로 주 돌출부(4)로부터 각도상으로 뒤쪽으로 이격된 배기밸브의 재개방작동용의 작은 부 돌출부(6)를 포함하는 4행정 과급 내연기관, 특히 디젤기관에 있어서, 엔진의 배기 매니폴드(10)의 적어도 하나의 지점과 압축기(14)의 압축공기 전달도관(17) 사이의 압축 공기 냉각용 열교환기(18) 앞에서 바이패스 도관(20)이 연결된 것을 특징으로 하는 4행정 과급 내연기관.
  6. 제 5 항에 있어서, 각각의 배기밸브 작동 캠(1)은 상기 주 돌출부(4)와 작은 부 돌출부(6) 사이를 잇도록 연결된 배기밸브의 잔여승강 작동용의 중간 돌출부(5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 4행정 과급 내연기관.
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