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KR970706452A - 불꽃 점화식 디젤연료 피스톤엔진의 한냉시동의 용이성 및 운전을 위한 차지조절 시스템(charge conditioning system for enabling cold starting and running of spark-ignited, diesel fueled piston engines) - Google Patents

불꽃 점화식 디젤연료 피스톤엔진의 한냉시동의 용이성 및 운전을 위한 차지조절 시스템(charge conditioning system for enabling cold starting and running of spark-ignited, diesel fueled piston engines)

Info

Publication number
KR970706452A
KR970706452A KR1019970702068A KR19970702068A KR970706452A KR 970706452 A KR970706452 A KR 970706452A KR 1019970702068 A KR1019970702068 A KR 1019970702068A KR 19970702068 A KR19970702068 A KR 19970702068A KR 970706452 A KR970706452 A KR 970706452A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
engine
fuel
spark ignition
chamber
charge
Prior art date
Application number
KR1019970702068A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100384187B1 (ko
Inventor
윌리암 피. 맥코완
브래드 피. 보프
앤드루 에이. 포링
피터 와이. 밀스
Original Assignee
안드루 에이. 포링
소넥스 리서치 인코퍼레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 안드루 에이. 포링, 소넥스 리서치 인코퍼레이티드 filed Critical 안드루 에이. 포링
Publication of KR970706452A publication Critical patent/KR970706452A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100384187B1 publication Critical patent/KR100384187B1/ko

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Abstract

불꽃 점화식 피스톤 타입 디젤연료의 내연기관(10)은 엔진(10)의 시동을 용이하게 하도록 액체연료를 기체화 시키기 위한 연료 예열기(52)와 엔진에 공급된 차지에 추가 열을 가하기 위한 적어도 하나의 2차 가열기(60)를 포함하는 차지 조절 시스템으로 구비되어 있다. 연료 증발기(40)는 엔진(10)의 시동연료 회로로부터 액체연료를 수용하며 전기식 또는 화학식으로 에너지가 주입된 가열기장치 또는 직접 연소 가열기를 사용한다. 2차엔진 (10)의 차지 흡입도관 또는 엔진(10)의 연소실과 결합될 수도 있다. 2차 가열기장치(60)는 전기식 또는 화학식으로 작동될 수도 있으며, 또는 엔진(10)의 이전 연소 사이클로부터 열을 유지하는 열재생기를 구성할 수도 있다. 점화 플러그의 오염은 피스톤의 동력행정중 각 연소 사이클에서 엔진의 연소실에 인접하여 고속의 가스가 팽창하는 제트를 점화 플러그 전극(164)쪽으로 향하게 하는 2차 챔버(288,290)를 이용함으로써 피하게 된다.

Description

불꽃 점화식 디젤연료 피스톤엔진의 한냉시동의 용이성 및 운전을 위한 차지조절 시스템(CHARGE CONDITIONING SYSTEM FOR ENABLING COLD STARTING AND RUNNING OF SPARK-IGNITED, DIESEL FUELED PISTON ENGINES)
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제1도는 본 발명을 예시하는 연료 기체화 시스템 및 차지 예열 시스템을 갖추고 있는 피스톤 타입의 2행정 불꽃 점화식 내연기관을 예시하는 개략도, 제2도는 이 발명에 따른 제3도의 선(Ⅱ-Ⅱ)을 따라 절단한 연료 기체화 챔버의 부분단면 개략 정면도, 제3도는 제2도의 선(Ⅲ-Ⅲ)을 따라 절단되었으며 본 발명에 따라 차지가열기 요소를 예시하는 횡단면도, 제4도는 제2도에 예시된 장치의 교체 실시예를 도시하며 제5도의 선(Ⅳ-Ⅳ)을 따라 절단한 부분 단면도.

Claims (52)

  1. 차지 흡입도관; 이 흡입도관과 연통하는 연소실; 액체 연료공급부; 액체연료공급부로부터 액체연료를 수용하며 이 연료를 흡입도관내에서 흐르는 공기에 공급하기 위한 흡입도관에 연결된 차지 준비장치; 연소실내의 불꽃 점화기 및 흡입도관내의 흐름 제어밸브를 포함하는 피스톤 타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진에 있어서; 흡입도곤에 인접한 연료 기체화 챔버; 연료 기체화 챔버와 연통되어 있으며 연료 공급부로부터 액체연료를 수용하도록 배열되어 있고 이 연료를 기체화 챔버에 공급하도록 배열된 액체연료 공급포트; 연료 기체화 챔버와 열교환 관계에 있는 제1가열장치; 챔버와 기체화 챔버로부터 기화된 연료를 수용하며 이 연료를 흡입도관에 공급하기 위한 흐름제어 밸브의 하류쪽 흡입도관 사이의 기화된 연료송출 포트; 및 연소실에 공급된 공기와 연료에 열을 가하도록 배열된 불꽃 점화기 이외의 제2가열장치; 로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  2. 제1항에 있어서, 흡입도관과 결합되고, 밸브가 폐쇄되었거나 또는 거의 폐쇄되었을 때 흐름제어 밸브의 하루쪽 흡입도관에 액체연료를 정상적으로 이송하도록 배열된 아이들 회로를 포함하며, 이 아이들 회로로부터의 액체연료는 상기 액체연료 공급포트에 공급되는 것을 특징으로 하는 피스톤 타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2가열장치는 상기 연료송출 포트가 흡입 매니폴드를 가로지르는 기화된 연료송출포트에 근접하여 상기 흡입 매니폴드와 결합되어 있으며, 상기 제2가열장치는 흡입도관에 공급되엇거나 또는 흡입도관내에서 흐르는 공기 및 연료에 열을 가하도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  4. 제2항에 있어서, 상기 연료 기체화 챔버는 엔진이 정상적 시동위치에 있을때 상류쪽으로 뻗어 있는 길이 방향의 축선과 함께 길게 되어 있으며; 상기 제1가열장치는 상기 연료 기체화 챔버를 형성하는 내부벽에 근접하여 길게 뻗어있고; 상기 액체연료 공급포트는 상기 기체화 챔버의 하부끝 부위에 인접하여 위치되어 있으며 상기 기화된 연료의 송출포트는 연료 기체화 챔버의 상부끝 부위에 인접하여 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  5. 제4항에 있어서, 연료 기체화 챔버를 열로부터 차단시키기 위한 단열수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제2가열장치는 흡입도관에 걸치는 격자를 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제2가열장치는 흡입도관과 결합된 환형 슬리브를 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  8. 제1항, 제6항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2가열장치는 전기저항 가열식 세라믹 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제2가열장치는 엔진 연소실내에 위치된 전기에너지가 주입된 글로 플러그를 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  10. 제1항에 있어서, 엔진은 차지 흡입포트. 차지 이송포트 및 연소실과 연통되는 배기포트, 흡입도관으로부터 연료 및 공기의 차지를 수용하도록 배열된 크랭크 케이스, 및 이 크랭크 케이스와 이 차지 이송포트 사이의 차지 이송통로를 갖추고 있는 2행정 왕복 피스톤 엔진이며, 이에 따라 크랭크 케이스내의 피스톤 왕복운동은 차지가 크앤크 케이스내로 순환식으로 흡입되게 하고, 제2가열장치는 크랭크 케이스내에 구비되어 있으며 제2가열장치의 작동을 제어하기 위한 수단으로 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  11. 제2항에 있어서, 상기 차지 준비수단은 상기 아이들 회로를 포함하는 기화기를 포함하며, 상기 기화기는 흐름제어 밸브의 상류쪽 흡입도관내에 위치되어 있고, 상기 흐름제어 밸브는 흡입도관을 통하여 공기의 흐름을 조절하기 위한 스로틀밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  12. 제1항에 있어서, 흡입도관내의 기화된 연료의 존재를 검지하기 위한 검지수단과, 흡입도관내의 기화된연료의 존재를 지시하는 흡입도관내의 기화된 연료의 존재를 검지하기 위한 상기 수단으로부터의 신호에 연동하여 엔진 시동신호를 발생시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  13. 제1항에 있어서, 상기 차지 준비장치는 흡입도관과 결합된 연료 인젝터를 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  14. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 가열장치는 화학식 가열기인 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  15. 제1항에 있어서, 상기 제1가열장치는 전기에너지가 주입된 글로 플러그를 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  16. 제1항에 있어서, 엔진은 실린더내의 피스톤과 이 실린더의 폐쇄끝 사이에서 연소실을 형성하는 적어도 하나의 실린더를 포함하며, 제2가열장치는 한 연소 사이클로부터 다음 연소 사이클 까지 연소실을 형성하는 실린더벽 재료보다 고온의 연소열을 유지하는 열유지 재료로 형성된 실린더의 폐쇄끝에서 열 유지장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  17. 제16항에 있어서, 상기 열 유지장치는 한정된 개구부를 통해 연소실과 연통하는 적어도 하나의 제2챔버를 형성하는 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  18. 제17항에 있어서, 피스톤의 상사점(TDC) 위치에서의 연소실의 볼륨은 V이며, 상기 적어도 하나의 제2챔버의 볼륨은 약 0.05 내지 0.20V인 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  19. 제17항에 있어서, 제2챔버는 원주상의 길이를 가지고 있는 원주상으로 뻗어 있는 챔버를 포함하며 상기 한정된 개구부는 원주상의 챔버의 원주상의 길이와 대략 동일한 원주상의 길이를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  20. 제19항에 있어서, 한정된 개구부의 높이는 거의 0.005-0.020인치(0.127-0.508mm)와 비슷한 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  21. 제19항에 있어서, 열 유지장치는 각각이 각각의 한정된 개구부를 통해 연소실과 연통되는 복수의 상기 제2챔버를 형성하는 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  22. 제19항에 있어서, 피스톤의 상사점(TDC)위치에서의 연소실의 볼륨은 V이며, 제2챔버의 볼륨은 총괄하여 대략 0.05내지 0.10V인 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  23. 제17항 또는 제19항에 있어서, 연소실내의 불꽃 점화기 장치를 포함하여, 상기 한정된 개구부는 가스의 모든 흐름을 제2챔버 또는 모든 챔버로부터 불꽃 점화기 장치 쪽으로 향하도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  24. 연소실, 연료/공기 차지를 연소실에 공급하기 위한 차지송출 시스템 및 연소실내의 차지 점화장치를 포함하는 내연기관에 있어서, 연소실에 인접하여 열교환 관계에 있는 화학식 가열기를 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  25. 제24항에 있어서, 상기 화학식 가열기는 재순환 가능한 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  26. 제25항에 있어서, 화학식 가열기의 재순환은 화학식 가열기를 가열하고 냉각시킴으로써 실행되며, 이에 따라 엔진의 작동으로 인한 열은 화학식 가열기의 재순환식 가열을 실행하는 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  27. 제24항에 있어서, 상기 화학식 가열기와 결합된 수동식 액티베이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  28. 제24항에 있어서, 차지 송출 시스템내에 연료가열장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  29. 제28항에 있어서, 연료가열장치는 연료 기체화 장치를 포함한 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  30. 차지 흡입도관; 액체연료 공급부; 이 액체연료 공급부로부터 액체연료를 수용하며 이 액체연료를 흡입도관내에서 스르는 공기에 도입하기 위한 흡입도관에 연결된 차지 준비장치; 및 흡입도관내의 흐름 제어밸브; 를포함하는 프스톤 타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진에 있어서, 흡입도관에 인접한 연료 예열챔버; 이 연료 예열챔버와 연통 상태이며 연료 공급부로부터 액체연료를 수용하도록 배열된 연료공급 포트; 연료 예열챔버와 열교환 고나계에 있는 화학식 가열장치; 이 화학식 가열자치를 작동시키기 위한 수단; 및 예열 챔버내에서 예열열교환 관계에 있는 화학식 가열장치; 이 화학식 가열장치를 작동시키기 위한 수단; 및 예열 챔버내에서 예열된 연료를 흐름 제어밸브의 하류쪽 흡입도관으로 공급시키기 위한 수단; 으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  31. 제30항에 있어서, 흡입도관과 결합되었으며 열을 흡입도관내에서 흐르는 공기에, 그리고 연료 예열 챔버로부터 흡입도관에 공급된 모든 예열된 연료에 추가하도록 배열된 상기 제2가열장치; 및 이 제2가열장치의 작동을 제어하기 위한 수단; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  32. 제30항에 있어서, 상기 엔진은 열소실과 상기 연소실과 열교환 관계로 배치된 연소실 가열장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  33. 제32항에 있어서, 상기 연소실 가열장치는 전기적으로 작동되며, 상기 연소실 가열장치의 작동을 제어하기 위한 수단을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  34. 제32항에 있어서, 상기 연소실 가열장치는 한 연소 사이클로부터 다음 연소 사이클 까지 연소실 벽 재료의 농도 보다 고온으로 연소열을 유지하는 열 유지 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  35. 제32항에 있어서, 상기 연소실 가열장치는 화학식 가열기를 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  36. 연소실과 차지를 이 연소실에 공급하기 위한 연료/공기 차지 송출 시스템을 포함하는 내연기관에 있어서, 적어도 차지가 연소실에 송달되기 전에 적어도 차지 송출 시스템내의 차지의 연료를 가열하기 위한 화학식 가열기를 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  37. 제36항에 있어서, 상기 화학식 가열기는 재순환 가능한 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  38. 제37항에 있어서, 화학식 가열기는 화학식 가열기를 가열하고 냉각시킴으로써 그리고 화학식 가열기를 가열하고 내각시키기 위한 수단을 포함함으로써 재순환되는 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  39. 제38항에 있어서, 화학식 가열기는 엔진과 열교환 관계에 있으며, 이에 따라 엔진의 작동은 화학식 가열기의 재순환 가열을 실행하는 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  40. 제36항에 있어서, 상기 화학식 가열기는 수동식 액티베이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  41. 제36항에 있어서, 차지의 연료는 액체로 공급되며, 화학식 가열기는 차지의 연료를 기화시키도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  42. 제1항에 있어서, 상기 제1가열장치는 연료공급부로부터 연료를 수용하기 위한 심지또는 연소기; 이 심지 또는 연소기의 연료를 점화시키기 위한 점화기; 공기를 심지 또는 연소식의 연료에 공급하기 위한 공기 공급부; 및 점화기의 작동을 제어하기 위한 수단으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  43. 제42항에 있어서, 상기 제1가열장치는 심지 또는 연소기로부터 상기 연소실과의 열교환 관계에 있는 위치까지 고온의 연소가스를 운반하기 위한 굴뚝을 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  44. 제42항에 있어서, 상기 심지 또는 연소기에의 공기의 공급을 제어하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  45. 제42항에 있어서, 흡입도관과 결합되었으며 밸브가 폐쇄 또는 거의 폐쇄되었을 때 흐름 제어밸브의 하류쪽 흡입도관에 액체연료를 이송시키도록 배열된 아이들 회로를 포함하며, 아이들 회로로부터의 액체연료는 상기 심지 또는 연소기에 공급되는 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  46. 제1항에 있어서, 엔진용 전기 배터리 동력 공급부,엔진용 전기 시동 모터 및 시동 모터에 에너지를 주입하도록 시동 모터에 배터리를 접속 가능하게 하기 위한 시동회로 소자를 포함하며 흡입도관내에서 기화된 연료의 존재를 검지하여 기화된 연료의 신호를 발생시키기 위한 기화된 연료의 센서; 적어도 하나의 가열장치에 배터리를 접속시키기 위한 수단; 엔진 시동신호를 발생시키도록 배열된 수동식 스위치 장치; 및 적어도 엔진 시동신호와 상기 기화된 연료신호를 수용하도록 배열되고 프로그램되었으며, 그리고 배터리를 시동모터에 접속시키도록 시동회로를 작동시키기 위한 마이크로프로세서 프로그램에 따라 스타터 모터의 맞물림 신호를 출력시키도록 배열되고 프로그램된 마이크로프로세서; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤타입 내연기관의 불꽃 점화식 엔진.
  47. 엔진을 시동가능하게 하도록 불꽃 점화식 피스톤 타입 내연기관에 공급된 액체 디젤연료의 조절방법에 있어서; 액체 디젤연료를 제1가열기에 공급하며 다소간의 액체 디젤연료를 기화시키는 단계; 기화된 디젤연료를 엔진의 차지 흡입도관에 공급하며 기화된 연료를 공기와 혼합시키는 단계; 및 엔진 연소실내에서 연료가 점화되기 전에 제2가열기에 의해 기화된 연료 및 공기 차지를 가열시키는 단계;로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 디젤연료의 조절방법.
  48. 제47항에 있어서, 기화된 연료 및 공기 차지를 가열하는 단계는 차기 흡입 도관내에서 실행되는 것을 특징으로 하는 액체 디젤연료의 조절방법.
  49. 제47항에 있어서, 기화된 연료 및 공기 차지를 가열하는 단계는 불꽃 점화기 이외의 가열장치에 의해 엔진의 연소실내에서 실행되는 것을 특징으로 하는 액체 디젤연료의 조절방법.
  50. 제49항에 있어서, 기화단계 또는 가열단계 중의 적어도 한 단계는 재 순환 가능한 화학식 가열기를 사용하여 실행되는 것을 특징으로 하는 액체 디젤연료의 조절방법.
  51. 디젤연료의 불꽃 점화식 피스톤 타입의 내연기관의 점화 플러그 오염을 방지하기 위한 방법에 있어서; 기화된 디젤연료 및 공기의 차지를 엔진의 연소실에 공급하는 단계; 엔진을 작동시켜서 연소실에 인접하고 개구부가 제2챔버로부터 팽창되어 있는 가스의 모든 흐름을 엔진의 점화 플러그의 전극 쪽으로 향하도록 형태가 이루어진 한정된 개구부를 통해 연소실과 연통된 제2챔버내로 공급된 각 차지의 작은 부분을 압축시키는 단계; 및 제2챔버로부터 팽창되어 있는 고속의 제트를 피스톤의 동력 행저중 각 엔진 연소 사이클에서 엔진점화 플러그 전극 쪽으로 방출시키는 단계;로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 점화 플러그의 오염 방지 방법.
  52. 제51항에 있어서, 제2연소실을 형성하는 벽의 온도를 인접한 연소실의 벽의 온도 보다 고온으로 유지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 점화 플러그의 오염 방지 방법.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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