KR920004876B1 - 2사이클 엔진의 작동방법 및 그 시스템 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

2사이클 엔진의 작동방법 및 그 시스템

[도면의 간단한 설명]

제 1a 내지 1d 도는 2사이클 엔진에서의 흡기 및 배기구이 작용을 도식적으로 예시하고 있다.

제 2 도는 2사이클 엔진과 함께 사용하기 위한 소기 밸브의 단면도를 예시하고 있다.

[발명의 상세한 설명]

[발명의 배경 및 요약]

본 발명은 2행정 엔진의 작동을 제어하기 위한 방법 및 시스템과, 적당한 공기/연료 비율이 이루어지도록 엔진의 실린더로부터 소정의 유체를 정화(purging)시키는 설비에 관한 것이다.

2사이클 엔진의 장점은 저렴한 원가가 구조의 간단함에 있다. 그러나, 이러한 엔진들은 중요한 결점을 가지고 있다.

실린더안에 남아서 새로 충전된 공기 및 연료와 혼합되는 연소가스가 다소량, 때로는 다량이 항상 잔류한다는 것이다. 그 결과로서, 2사이클 엔진에 의해 발생된 동력은 연소가스의 전부가 배기되는 경우에 그것이 발생시킬 수 있는 것보다 작다.

부언하면, 종래 엔진에서의 흡기구 및 배기구 배열때문에, 배기가스가 다량의 탄화수소를 함유하고 있고 기화기가 부착된 2사이클 엔진에 관해서는 연소되지 않은 가스가 직접 배기장치 안으로 들어간다.

더우기, 특히 아이들(idle), 크루우즈(Criuse) 또는 코우스트(Coast)상태와 같은 저수요상태에서, 2사이클 엔진의 성능은 보다 덜 바람직스럽고 비트적거림 및 점화불량이 특징이다. 이러한 결점은 다음으로부터 알 수 있다. 아이들 상태중, 다시 말해서 드로틀(throttle)이 사실상 닫혀 있을 때에는, 단지 비교적 적은량의 청정공기기 연소챔버로 들어가는 것이 허용된다. 그 결과로서, 연소중에 연소챔버안에서의 배기가스에 대한 공기의 비율이 연소를 조장하기에 불충분하다. 저수요상태동안에 2사이클 엔진은 4∼5회정도 점화되지 않는 것이 보통이다.

본 발명의 목적은 2사이클 엔진의 성능을 향상시키는데 있다. 본 발명의 또하나의 목적은 적당한 점화가 일어날 수 있도록 2사이클 엔진의 연소챔버안에 존재하는 배기가스의 양을 선택적으로 제어하는 데 있다. 본 발명의 다른 하나의 목적은 효과적인 공기/연료 비를 조절하기 위해 실린더로부터 소정량의 작업유체를 선택적으로 정화시키는데 있다. 본 발명의 또 다른 하나의 목적은 2사이클 엔진의 성능을 조절하기 위한 소기밸브를 제공하는데 있다.

따라서 본 발명은 2사이클 엔진의 작동을 제어하기 위한, 보다 상세히는, 저수요 작동 간격들 동안 엔진 성능을 향상시키기 위한 방법 및 시스템으로 구성된다. 본 방법 및 시스템은, 공기의 공급원에 연결된 흡기구, 배기시스템에 연결된 배기구, 및 통로에 연결하는 소기구를 포함하는, 실린더로 구성되는 형식의 2사이클 엔진에 관련된다. 방법은 a) 흡기구가 노출되도록 실린더피스톤을 후퇴시키고, b) 청정공기의 새로운 충전물을 실린더 안으로 흡기구를 통하여 유입시키고, c) 실린더 피스톤이 상기 소기구를 향하여 전진함에 따라 실린더 내의 소정량의 유체를 통로를 통하여 그로부터 정화되도록 개방상태로 통로를 유지시키고, e) 상기 실린더에 남은 유체를 압축하고, f) 연료를 공기안으로 유입시키고, g) 유체를 연소시키는 것으로 이루어진다.

상기 방법은 연료의 유입 및 연소의 타이밍이 엔진에 의해 기술될 것과 같이 연료분사식 및 기화기식 양자 모두에 적용가능하다. 시스템은 또한 엔진의 실린더로부터 유체를 선택적으로 정화하기 위한 기구를 제공한다.

본 형식의 실린더는 공기의 공급원에 연결된 흡기구, 배기시스템에 연결된 배개구, 실린더내에서 공기/연료 혼합물의 연소동안 실린더 피스톤에 의하여 바람직하게 덮이게 되도록 위치되는 소기구로 이루어진다. 시스템은 ; 소기구로부터 뻗으면 적어도 하나의 구멍을 부가적으로 포함하는 통로부재 ; 통로부재내에 미끄럼이동 자유롭게 위치되고 힘차이에 반응하여 적어도 하나의 구멍에 대하여 이동 가능하며 그의 부분을 통하여 형성된 제 1 통로를 포함하는 피소톤 ; 으로 보다 더 구성된다.

피스톤은 피스톤의 하류측에서 가변체적챔버를 형성되도록 통로부재 및, 제 1 모우드에 있어서는 적어도 하나의 구멍을 통하여 실린더 피스톤의 운동에 반응하여 실린더내의 유체가 그로부터 정화되는 것이 허용되도록 제 1 방향으로 피스톤을 가압하기 위하여 불균형 힘차이가 생기며, 제 2 모우드에 있어서는 적어도 하나의 구멍을 통한 연결을 막는, 맞은 편, 제 2 방향으로 피스톤(80)을 가압하기 위하여 힘 균형상태가 생기고 따라서 실린더로부터 그 이상의 유체의 정화이 방지되게 되도록, 챔버내에서 압력을 선택적으로 제어하기 위하여 실린더 피스톤의 운동에 대하여 작동가능한 제 1 부재와 협력한다.

본 발명의 기타 다수의 목적들 및 효과들은 도면들에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

[도면의 상세한 설명]

제 1a 도 내지 제 1d 도는 2사이클 엔진의 단일실린더의 작동의 여러 모우드들을 예시하고 있다. 단지 하나의 실린더만이 도시되어 있지만, 엔진의 복수의 실린더를 포함할 수도 있다. 일반적으로 부호 10으로 도시된 엔진은 흡기구(14)와 배기구(16)를 가지고 있는 실린더(12)를 포함하고 있다. 실린더(12)안에 미끄럼이동가능하게 수납되어 있는 것은 피스톤(20)이다. 피스톤(20)은 공지의 링키지(22 ; linkage)에 의하여 엔진 크랭크축(24)에 부착되어 있다. 배기구(16)는 기지의 여러 배기장치와 연이어 통해있다. 흡기기구(14)를 통한 공기 흐름은 일반적으로 26으로 표시된 드로틀에 의하여 제어된다. 송풍기(27)는 흡입공기를 일정한 압력으로 유지시키기 위해 드로틀(26)과 직렬로 배치되어 있을 수도 있다. 실린더(12)의 상부끝에 위치해 있는 것은 연료 분사기(28)와 점화플러그(29)이다. 또한 실린더(12)의 상부 부위에 위치해 있는 것은 소기 또는 파일럿 밸브(32)와 같은 밸브와 연이어 통해 있는 소기구(30)인데, 그것의 유출구는 일반적으로 34로 표시되어 있는 통로를 통하여 배기장치에 연이어 통해 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 밸브(32)는 전기적으로 작동되는 압력평형식 소기밸브이다.

본 발명은 설명하기에 앞서서, 종래의 2사이클 엔진의 작동을 실례로서 재검토하기로 한다. 그러한 종래의 2사이클 엔진은 소기구(30)를 포함하고 있지 않으며 다음의 검토는 그것이 거기에 없다고 가정한다.

제 1a 도에 대하여 설명하면, 피스톤(20)은 흡기 및 배기구들의 양자를 노출시키기 위해 내려져 있다. 이러한 상태에서 청정공기의 새로운 충전이 드로틀(26) 및/또는 송풍기(27)의 제어하에서 실린더(12)안으로 도입된다.

제 1b 도는 연소사이클의 압축부분의 시작을 예시하고 있다. 피스톤(20)의 상향운동은 예시된 바와 같이 배기구를 폐쇄시키고 크랭크축이 계속 회전함에 따라 피스톤은 실린더안의 가스(작업유체)를 압축하면서 계속 상향운동한다. 연료는 실린더(12)안으로 도입되고 점화플러그(29)는 제 1c 도에 도시된 바와 같이 연소를 일으키도록 방전된다.

제 1d 도는 배기 사이클의 부분을 예시하고 있는데, 거기에서 피스톤은 배기가스가 배기장치로 빠져나가게 하면서 배기구(16)를 개방시키기 위해 실린더(12)안에서 부분적으로 내려져 있다.

상기한 바와 같이, 2사이클 엔진의 특징들중의 하나는 배기가스중의 많은 양이 실린더(12)안에 남아있다는 것이다. 이것은 제 1a 도로부터(송풍기(27)에 관계없이) 쉽사리 알 수 있는데, 거기에서 피스톤이 가장 낮은 위치로 후퇴함에 따라 부분적으로 진공이 실린더안에 야기된다. 대기압과 통해있는 배기구에 의하여, 배기가스는 실린더에 남거나 실린더로 역류하려는 경향이 있다. 작업유체에 대한 배기가스의 비율은 제로(zero)드로틀 또는 부분적인 드로틀의 상황중에 더욱 크게 되는데, 거기에서 청정공기의 더 적은 량이 흡기구(14)를 통하여 실린더로 들어가게 된다. 그 결과로서, 압축 사이클동안에 그리고 잔류배기가스의 결과로서, 공기/배기가스 비는 연소를 촉진시키기에 불충분하게 된다. 언급된 바와 같이, 이러한 부적당한 비율은 엔진으로 하여금 비트적 거리게 하고 점화되지 않게 할 수 있다.

이제 소기 밸브(32)의 상세단면도를 예시하고 있는 제 2 도에 대하여 설명하기로 한다. 소기밸브(32)는 계단식 보어(42 ; stepped bore)를 포함하고 있는 제 1 하우징 부재(40)를 구비하고 있다 보어(42)의 출구끝(43)은 일반적으로 44로 표시된 배기장치에 연이어 통해 있다. 가로 보어(46)는 하우징(40)의 중공의 좁은 부위 또는 보스(boss)(48)안에 가공되어 있다.

보어(46)는 계단식 보어(42)의 상부부위(52)의 직경보다 약간 더 큰 직경을 가지고 있는 환형 통로 즉, 절결부(50)와 연이어 통해 있는 좁은 통로(46a)를 포함하고 있다. 계단식 보어(42)의 상부부위(52)안에 위치되어 있는 것은 전자식(電磁式)작동밸브(54)이다. 바람직하게 이 밸브는 통상적으로 폐쇄되어 있는 종류이다. 이 밸브는 유입 및 유출기구(56 및 58)들을 따로따로 구비하고 있다.

제 2 도에 예시된 바와 같이, 유입기구는, 밸브(54)의 원주의 둘레에 위치해 있는 복수의 트인구멍들을 구비하고 있다. 상기 트인 구멍들은 확대통로 즉, 절결부(50)와 연이어 통해 있다. 전자식 작동밸브(54)의 상세한 설명은 본 발명에 속하는 것이 아니며, 전자식 밸브(54)가 통상적으로 폐쇄되어 있고 개방되어 있을 때에는 유체로 하여금 밸브(54)를 통하여 유입기구(56)로부터 유출기구(58)로 흐를 수 있게 하는 가동 밸브 기구를 포함하고 있다는 것으로 충분하다. 그러한 밸브 기구는 밸브 시이트안으로 가압된 아마츄어 스프링을 포함할 수도 있다. 자동차 생산기술에서 사용되는 널리 알려진 임의의 전자식 밸브들이 밸브(54)로서 사용될 수 있다.

보스(48)의 둘레에 나사식으로 수납되어 있는 것은 리테이너(66 ; retainer)이다. 리테이너(66)는 실린더(12)의 벽(70)들을 통하여 소기구(30)에 나사식으로 수납되어 있는 유입구(69)를 형성하는 좁은 부위(68)를 포함하고 있다. 리테이너(66)의 내부는, 제 1 하우징 부재(40)의 좁은 부위 또는 보스(48)와 협동하여, 챔버(74)를 형성하도록 협동한다. 리테이너(66)는 챔버(74)를 배기장치(44)에 연이어 통하게 할 수 있는 복수의 트인 구멍(76a-n)들을 더 포함하고 있다.

본 발명의 작동에 관한 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 구멍(76)들은 배기장치(44)에 연이어 통해 있을 필요는 없고 대기에 직접 연이어 통해 있을 수도 있다.

챔버(74)안에 위치결정되어 있는 것은 계단식 피스톤(80)이다. 피스톤은 축방향으로 돌출한 벽(82)을 가지고 있는 대략 컵모양 부재(81)를 구비하고 있다.

벽(82)은, 그의 바깥쪽 가장자리에, 일정한 간격을 두고 반경방향으로 뻗어있는 두부분(84 및 86)들을 형성하고 있는 홈(83)을 포함하고 있는데, 그 부분들의 끝부분들은 리테이너(66)의 내경(88)안에 미끄럼 이동가능하게 수납되어 있다. 홈(83)에 관해서는, 상기 홈이 본 발명의 작동에 대하여 중요하지 않다는 것을 알수 있는 것이다. 그러나, 홈(83)은 그것이 리테이너의 내경(88)과 접촉하는 벽(82)의 표면적을 감소시키는 그것에 의하여 미끄럼 마찰을 감소시킨다고 하는 이점이 있다.

제 2 도에 도시된 바와 같이, 바닥 또는 크로스 멤버(cross-member)(94)는 부분(84 및 86)들의 측면 또는 면(106a 및 106b)들로부터 편의 되어 있다.

이 형태에서, 부분(84 및 86)들의 측면 또는 면들은 대향 위치해 있는 환형 압력수용표면(106a 및 106b)들을 형성한다. 크로스 멤버(94)가 양 표면(106a 및 106b)들로부터 오목해져 있을 필요는 없고 하류표면(106b)과 평행하게 형성될 수도 있다는 것은 명백해질 것이다.

하류표면(106b)에 대한 크로스 멤버(94)의 편의에 의한 어떠한 경우에 있어서도, 컵모양 포켓이 형성되는데, 거기에서 벽(82)의 내경(90)은 보스(48)의 외경(92)과 미끄럼식으로 맞물리는 크기로 만들어져 있다.

부언하면, 벽(82)은 피스톤(80)이 그것의 최우측 위에 있을 때 벽(82)이 보스(48)의 일부분과 겹쳐질 수 있을 정도의 크기로 만들어져 있는데, 그것의 효과는 챔버(74)를 두 부분(74a 및 74b)으로 분할하는 데 있다.

두 챔버부분(74a 및 74b)의 사이의 연락은 보스(48)에 하나 또는 복수의 반경방향 슬롯(78)을 형성함으로써 달성된다. 피스톤(80)은 그것의 최좌측 위치로, 즉 리테이너(66)에 형성된 어깨(102)에 대하여 가로보어(46)안에 수납된 스프링에 의하여 가압되어 있다. 피스톤(80)은 크로스 멤버(94)로부터 하류로 뻗어 있는 계단식 부위(95)를 더 포함하고 있다.

그 부위(95)는 소기구(30)의 벽들과 미끄럼 이동가능하게 맞물리는 크기로 만들어져 있고, 선택적으로, 제 2 도에 도시된 바와 같이, 연장부위(95)는 리테이너(66)의 벽(69)들안에 미끄럼 이동가능하게 수납되어 있다.

그 부위의 하류끝면(107)은 원형이 압력수용표면을 형성하고 있다. 계단식 부위(95)의 둘레에 위치 결정되어 있는 크로스멤버의 면적은 환형 압력 수용 표면(108a)을 형성하고 있다.

제 2 도에 도시된 바와 같이, 크로스 멤버(94)가 표면(106a)으로부터 오목해져 있지 않고 표면(106a)과 평행하게 위치결정되어 있다면, 환형 압력수용표면(108a 및 106a)들은 동일한 것이 될 것이다. 아래의 검토로부터 알 수 있는 바와 같이, 계단식 부위(95)의 끝면(107)의 면적이 피스톤의 나머지 정면의 면적, 즉 표면(106a)과 표면(108a)보다 상당히 더 작은 것이 바람직하다.

아래의 검토로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 압력 수용표면들을 제공하는 목적들은 a) 피스톤(80)의 압력 평행에 도움을 주는 것과 b) 피스톤(80)의 변위의 작용에 따라 피스톤상에 작용하는 상류압력을 증가시키기 위한 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예가 엔진의 소기구에 연이어 통해있는 밸브(32)의 일부인 압력반응 피스톤(80)을 고려하였지만, 본 발명은 그렇게 한정되어 있는 것이 아니다. 예를들면, 피스톤(80), 스프링(100), 보어(42,46)들, 구멍(76)들은 엔진의 일체 부분들로서 제작될 수 있다. 그러한 형태에 있어서, 엔진은 또한 밸브장치용 설비, 이를테면 피스톤(80)의 하류쪽으로부터 배기장치로의 연락을 제어하기 위한 전자식 밸브(54)를 포함하고 있다.

본 발명의 목적들 중의 하나는 저수요상태동안에 특히 실린더(12)안의 작업유체(공기 및 배기가스)의 양을 제어하는 것이다. 이것은 다음과 같이 달성되며 도면들에 대한 설명과 함께 가장 잘 이해될 것이다.

연소 사이클의 점화부분을 예시하고 있는 제 1c 도에 대하여 설명하면, 피스톤(80)이 소기구(30)를 완전히 폐쇄하고 그것에 의하여 소기밸브(32)를 연소의 영향으로부터 격리시키고 있는 것을 알 수 있다. 이러한 형태의 중요한 이점은 뜨거운 부식성의 배기가스가 피스톤(80) 및 밸브(54)를 지나서 흐르지 않는다는 것인데, 그것의 효과는 그것한 구성부재들의 유효수명을 연장시키는 것이다. 부언하면, 이러한 구성부재들이 배기가스에 계속적으로 노출되지 않으므로, 덜비싼 재료들로 그 구성부재들을 제작할 수 있고 따라서 경제성이 달성된다.

그 사이클의 이 부분동안에, 전자식 밸브(54)는 제어장치(200)로부터 받은 신호들에 응답하여 미리 폐쇄되어 있다.

피스톤(20)이 제 1d 도에 예시된 바와 같이 연소사이클의 배기부분동안 이동함에 따라, 보다 상세히는 실린더 피스톤(20)이 배기구(16)를 개방시킨 후에, 전자식 밸브는 개방하도록 지시받을 수 있다.

제 2 도로부터 알 수 있는 바와 같이, 매우 작은 흐름이 밸브(32)를 통하여 발생하는데, 그것은 소기구와 배기구가 거의 동일한 압력수준으로 통해 있기 때문이다.

제 1a 도에 예시된, 사이클의 흡기부분동안에, 청정공기의 새로운 충전은 흡기구(14)를 통하여 실린더(12)안으로 도입된다.

사이클의 이 부분동안에 전자식 밸브(54)는 그것의 개방상태대로 있다. 크랭크축이 계속 회전함에 따라, 실린더 피스톤(20)은 제 1b 도에 예시된 바와 같이 상향운동을 시작할 것이다.

피스톤(20)은 제 2 도에서 볼 수 있는 바와 같이 스프링(100)의 힘에 저항하여 피스톤(80)을 오른쪽으로 가압하는 그러한 방향과 크기를 가지고 있는 압력차이를 소기밸브(32)를 가로질러 야기시키면서 실린더 안에서 작업유체(공기와 배기가스)를 약하게 압축하기 시작할 것이다.

처음에 실린더(12)안의 유체의 압력은 노출된 원형표면(107)에 대하여만 작용한다. 표면(107)이 어깨(102)를 지나서 이동했을 정도로 피스톤(80)이 오른쪽으로 이동됨에 따라, 표면(108a 및 106a)들은 실린더 압력에 노출되게 된다.

이 시점에서, 가해진 압력은 각각의 표면(107,108a 및 106a)상에 작용해서, 현재의 더 큰 힘에 의하여, 피스톤(80)이 트인구멍(76)들을 개방시킬 정도로 피스톤(80)을 오른쪽을 향해서 가압한다. 개방된 트인구멍(76)들에 의해서, 피스톤(20)의 계속된 상향운동은 실린더(12)안의 작업유체로 하여금 실린더 피스톤(20)이 상향운동함에 따라 트인구멍(76)들을 통하여 그곳으로부터 정화될 수 있게 한다. 이러한 상태는 작업유체의 소정량(피스톤(20)의 운동에 비례하는)이 실린더(12)로부터 배제되었을 때까지 계속된다.

저수요 엔진상태 동안에 드로틀(26)이 충분히 개방되어 청정공기의 많은 양이 실린더(12)에 들어가게 하는 것이 고려되어 있다. 다양한 성능 특성들에 의존하여, 드로틀(26)은, 저수요 상태동안에, 부분적으로 또는 완전하게 개방될 수 있다.

송풍기(27)는 청정공기의 도입을 돕는데 선택적으로 채용될 수 있다. 따라서, 도입청정공기는 트인구멍(76)들을 통하여 실린더로부터 정화된 작업유체가 제 2 도에 도시된 바와 같이 배기장치가 아니고 직접 대기에 연이어 통해 있을 수 있을 정도로 실린더(12)안의 잔류 배기가스를 상당히 희박하게 할 것이다. 드로틀의 위치는 다양한 공지의 방법, 이를테면 기계적인 링키지 및/또는 전기 모우터와 같은 작동기로 제어될 수 있다.

정화를 통하여, 점화이전에 실린더 안에 갇힌 작업 유체의 질량을 감소시키는 것은 연소로 하여금 20 : 1이하의 정상 공기/연료 비에서 연료의 적은 조절량과 함께 발생할 수 있게 한다. 이것은 연소가 특히 저수요 상태에서 일어나는 것을 보증한다.

압축 사이클의 소정 시점에서 전자식 밸브(54)는 배기 장치(44)와 압력 챔버(74)와의 사이의 연락을 차단 하면서 폐쇄된다. 피스톤(20)이 그것의 상향운동을 계속함에 따라, 상류 표면(106a,107,108a)들 상에 작용하는, 실린더(12)안에서 일정한 압력으로 유지된 작업 유체는 또한 하류표면(106b 및 108b)들에 연이어 통한다. 보다 상세히는, 일정한 압력으로 유지된 유체는 먼저 통로(96)를 통하여 표면(108b)에 연이어 통하고 그 다음에 보스(48)에 형성된 가로구멍 또는 슬롯(78)을 통하여 챔버(74b)안으로 해서, 축방향으로 뻗어 있는 벽(82)의 하류 표면(106b)에 연이어 통한다. 이 상태에서, 피스톤(80)의 상류 및 하류표면들에 같은 압력이 가해지고 상류 표면들의 표면적이 하류 표면들의 표면적과 동일하므로 압력 평행상태가 일어난다.

제 2 도에 도시된 본 발명의 실시예에 있어서, 표면(106a 및 106b)들의 면적은 똑같고 표면(107 및 108a)들의 면적의 합은 표면(108b)의 면적과 동일하다. 피스톤(80)에 압력 평형을 이룬후, 스프링(100)은 트인 구멍(76)을 폐쇄하면서 피스톤(80)을 왼쪽으로 가압하고 작업유체의 추가적인 정화를 방지한다. 실린더 피스톤(20)은 소기구(30)를 덮으면서 그리고 밸브(32)를 연소된 공기/연료 혼합물로부터 보호하면서 그것의 사향운동을 계속한다. 엔진에 유입된 연료의 양은 공지의 방식으로 제어되어 적당한 엔진속도, 동력출력등을 달성할 수 있다.

전자식 밸브(54)를 개방하기에 바로 앞서서 유체 압력이 그것의 가동내부부품들, 즉 아마츄어 폐쇄 부재등의 위에 거의 또는 전혀 작용하지 않고 그 결과로서 그러한 솔레노이드 밸브가 작동중 비교적 느리고 작은 힘, 저원가설계로 이루어 질 수 있다는 것에 주목해야 한다.

부언하면, 압력이 밸브(54)에 통해 있는 경우 동안에 압력차이는 밸브의 내부 밸브배열의 폐쇄 속도 및 밀봉특성들을 보강하는 그러한 방향으로 존재한다.

전자식 밸브(54)의 작동 및 그러므로 밸브(32)의 작동은 일정 시간후 작동하도록 장치한 사이클(timedcycle), 크랭크각(angle)의 백분율 또는 개폐 크랭크 각들의 특정 조합의 어느 적에 의해서도 제어될 수 있으므로 엔진 동력은 소정 수준으로 제어된다.

더우기, 본 발명의 바람직한 실시예는 배기시스템에 연결되어 있는 통로를 선택적으로 개폐하는 전자식밸브(54)를 도시하고 있지만, 기계적으로 작동되는 밸브가 그 대신에 대용될 수 있다. 그러한 기계적 밸브는 크랭크축과 연결된 링키지에 의하여 구동될 수 있다.

부언하면, 바람직한 실시예가 연료분사식 엔진안에 본 발명의 작동을 기술하고 지만, 이것도 또한 본 발명의 필요조건은 아니다. 연료 분사식 엔진은 실린더로부터 정화되는 공기의 양과 실린더로 유입되는 연료의 양을 독립적으로 제어하는 편리한 방법을 가능케 한다.

본 발명의 교시는 또한 기화기가 부착된 엔진들 안에서 사용하기에 적절하다. 그러나, 흡기구에서 받아들인 유체가 공기와 연료의 혼합물이므로 점화에 앞서서 이 유체를 실린더로부터 정화하는 동안에 생 탄화수소가 실린더로부터 대기 안으로 방출될 것이라는 것은 사실이다.

자동차 엔진들에 적당한 공기 오염 규정의 범위안에서 작동하는 모든 엔진들에게 요구하는 것이 아니라는 것을 알게 될 것이다. 비정규 엔진들의 일례는 전기 제어레이터(generator)에서 또는 선박용도에서 사용되는 엔진들인데 그러한 엔진들은 저수요상태동안에 불만족한 성능을 보이며 거기에서 그러한 성능은 본 발명의 결합에 의하여 개선될 수 있다.

물론, 본 발명의 상기 실시예에서의 많은 변경 및 수정은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 수행될 수 있다. 따라서, 그 범위를 단지 첨부된 특허청구의 범위에 의해서만 제한 하고자 한다.

Claims (24)

1. 공기의 공급원에 연결된 흡기구, 배기장치에 연결된 배기구와 통로에 연결하는 소기구를 포함하고 있는 실린더로 구성되는 형식의 2-사이클 엔진의 작동 방법에 있어서, a) 흡기구가 노출되도록 실린더 피스톤을 후퇴시키고, b) 청정공기의 새로운 충전물을 실린더안으로 흡기구를 통하여 유입시키고, c) 실린더 피스톤이 상기 소기구를 향하여 전진함에 따라서 실린더내의 소정량의 유체를 통로를 통하여 그로부터 정화되도록 통로를 개방상태로 유지시키고, d) 상기 소정량의 유체가 실린더로부터 정화되고 난 후에 통로를 폐쇄시키고, e) 상기 실린더에 남은 유체를 압축하고, f) 연료를 공기안으로 유입시키고, g) 유체를 연소시키는, 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 작동방법.
2. 제 1 항에 있어서, 공기/연료 혼합기를 연소하기에 앞서 실린더 피스톤이 소기구를 폐쇄시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 작동방법.
3. 제 1 항에 있어서, 연료를 유입하는 단계는 공기의 유입과 거의 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 연소시키는 단계를 공기/연료 혼합기를 점화시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 연료를 유입하는 단계를 압축의 단계를 시작한 후에 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 연료의 유입에 앞서 실린더내에 잔류하는 유체의 양은 적어도 하나의 엔진 매개 변수에 반응하여 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 1 항에 있어서, 청정공기의 새로운 충전물을 유입시키는 단계는 포지티브 압력하에서 공기를 실린더안으로 가압하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 7 항에 있어서, 가압하는 단계는 청정공기의 새로운 충전물을 실린더안으로 송풍하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제 1 항에 있어서, 엔진은 흡기구의 상류에 드로틀(26)을 포함하며, 공기를 유입하는 단계는 아이들, 크루우즈, 및 감소과 같은 엔진 저수요 기간동안 드로틀을 개방상태로 유지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제 9 항에 있어서, 드로틀은 저수요 간격동안 거의 만개상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제 2 항에 있어서, 밸브(32)는 배기장치와 연통하여 소기구(30)의 하류에 위치되며, 피스톤(80)은 소기구와 밸브사이로 배치되며, 유지 및 폐쇄단계는 피스톤이 이동하여 통로를 개방하고 폐쇄하도록 피스톤에 차동적으로 적용되는 압력을 생성시키기 위하여 밸브를 작동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제 11 항에 있어서, 밸브는 유체가 밸브를 통하여, 배기장치에까지 흐르는 것이 허용되는 개방상태와 그러한 흐름이 금지되는 폐쇄상태를 구비하며, 밸브가 열려있을 때 통로를 통하여 흐름을 허용하도록 피스톤을 가로질러 압력차이가 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제 12 항에 있어서, 밸브는 전자식 밸브(54)이며, 작동단계는 제어신호에 반응하여 밸브를 개폐하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제 13 항에 있어서, 작동단계는 실린더 피스톤의 운동의 제어신호표시를 생성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 공기의 공급원에 연결된 흡기구(14)와, 배기장치에 연결된 배기구(16)와, 실린더내에서의 공기/연료 혼합물의 연소동안 실린더 피스톤(20)에 의해 덮이도록 위치된 소기구(30)로 구성되는 형식의, 엔진의 실린더(12)로부터 유체를 선택적으로 가압하기 위한 시스템에 있어서, 상기 소기구(32)로부터 뻗어 있으며, 적어도 하나의 구멍(76)을 포함하는 통로기구(46,48,50,42) ; 상기 통로기구내에 미끄럼이동 자유롭게 위치되고 힘차이에 반응하여 상기 적어도 하나의 구멍에 대하여 이동 가능하며, 그의 한부분(94 ; 크로스부재)을 통하여 형성된 제 1 통로(96)를 포함하는 피스톤(80) ; 상기 피스톤의 하류측에서 가변체적 챔버(74)를 형성하도록 상기 통로기구와 협력하는 상기 피스톤(80), 및 하나의 모우드에 있어서는 상기 적어도 하나의 구멍(76)을 통하여 실린더 피스톤의 운동에 반응하여 실린더내의 유체가 그로부터 정화되는 것이 허용되도록 제 1 방향으로 피스톤(80)을 가압하기 위하여 불균형 힘차이가 생성되며, 제 2 모우드에 있어서는 상기 적어도 하나의 구멍을 통한 연락을 맞는, 맞은편, 제 2 방향으로부터 피스톤(80)을 가압하기 위하여 힘 균형상태가 생성되도록, 상기 챔버(74)내에서 압력을 선택적으로 제어하기 위하여 실린더 피스톤(20)의 운동에 관하여 작동가능한 제 1 기구(54,100) ; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 통로기구(46,48,50,42)는 상기 소기구(30)의 하류에 출구끝(43)을 포함하고 상기 출구끝(43)은 상기 배기구(16)와 연이어 통하며, 상기 제 1 기구(54,100)는 상기 출구끝(43)까지 상기 챔버(74)를 선택적으로 연결하기 위한 밸브기구(54)를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 밸브기구(54)는 제어신호에 반응하여 작동가능한 수직방향 폐쇄 전자 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 제 1 기구(54,100)는 상기 피스톤을 상기 제 2 방향으로 가압하기 위한 가압기구(100)를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
19. 제 18 항에 있어서, 상기 가압기구(100)는 상류방향으로 상기 피스톤을 가압하기 위하여 상기 피스톤(80)의 하류방향 상기 통로기구에 수납된 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
20. 제 19 항에 있어서, 상기 피스톤은 상기 통로부재의 부분에 미끄럼 이동 가능하게 맞물리는 축방향 벽(82), 상기 벽들에 걸치는 크로스멤버(94), 상기 크로스 멤버(94)로부터 상류방향으로 뻗으며 상기 통로기구의 벽들과 미끄럼이동 자유롭게 맞물리는 부분(95)을 포함하는 컵모양 부재를 보다 더 포함하며, 상기 통로(96)는 상기 부분(95) 및 상기 크로스 멤버를 통하여 뻗으며, 상기 크로스 멤버(94)는 상기 벽(82)의 하류표면(106b)으로부터 홈이 파여진 것을 특징으로 하는 시스템.
21. 제 20 항에 있어서, 상기 부분의 끝표면(107)의 면적은 상기 피스톤(80)의 다른 상류표면들의 전체 면적보다 적은 것을 특징으로 하는 시스템.
22. 제 21 항에 있어서, 상기 제 1 기구는, 상기 벽(82)의 하류부분들 미끄럼이동 자유롭게 수납하며, 상기 챔버(74)를 상기 크로스멤버의 하류표면과 연이어 통하는 제 1 부분(74a)과 상기 벽(82)의 하류표면과 연이어 통하는 제 2 부분(74b)으로 분할하도록 상기 피스톤(80)과 협력하는 보스(48)를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
23. 제 22 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 구멍은 연소사이클의 압축부분동안 실린더에 생긴 압력 수준보다도 낮은 압력수준을 가진 대기압에 연이어 통하게 된 것을 특징으로 하는 시스템.
24. 제 23 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 구멍은 배기구에 연이어 통하게 된 것을 특징으로 하는 시스템.

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