KR0149365B1

KR0149365B1 - 디젤 엔진의 스모크 저감장치

Info

Publication number: KR0149365B1
Application number: KR1019930015835A
Authority: KR
Inventors: 맹진학
Original assignee: 전성원; 현대자동차주식회사
Priority date: 1993-08-16
Filing date: 1993-08-16
Publication date: 1998-10-01
Also published as: KR950006210A

Abstract

연소후 다시 제2차 압축공기를 공급하여 미연소가스가 완전 연소되도록 하여 스모크를 저감시킬 목적으로; 디젤 엔진에 있어서, 피스톤의 중앙부로 돌출되는 부위의 내부로 배치되어 소정의 공압이 공급되면 개방되는 에어젝트 밸브와; 상기 에어젝트 밸브와 플랙시블 호스로서 연결되어 별도의 압축기로부터 공급되는 압축공기를 엔진의 회전수에 알맞게 주기적으로 상기 에어젝트 밸브로 공급할 수 있도록 캠구동으로 개폐되는 에어 공급 밸브를 포함하여 이루어지는 디젤 엔진의 스모크 저감장치를 제공한다.

Description

디젤 엔진의 스모크 저감장치

제1도는 본 발명의 구성도.

제2도는 본 발명에 적용되는 에어젝트 밸브의 확대 단면도.

제3도는 에어젝트 밸브의 평면도.

제4도는 에어젝트 밸브의 작동시기를 나타낸 그래프선도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 피스톤 11 : 돌출부

13 : 둘레턱 2 : 에어젝트 밸브

20 : 밸브체 200 : 밸브봉

201 : 밸브막 202 : 받침판

21 : 탄발부재 3 : 플랙시블 호스

4 : 에어 공급밸브 40 : 몸체

400 : 유로 41 : 밸브 어셈블리

411 : 밸브 42 : 캠축

420 : 캠

[산업상 이용분야]

본 발명은 디젤 엔진의 스모크 저감장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연소후 2차 공기를 공급하여 완전연소가 이루어지도록 함으로써, 스모크 발생을 줄일 수 있는 디젤 엔진의 스모크 저감장치에 관한 것이다.

[종래 기술]

디젤 엔진은 가솔린 엔진이 공기와 연료의 혼합기를 압축한 다음, 전기적 불꽃으로 점화하는데 비하여 공기만을 흡입 압축하여 고온으로 되게 하면서 연료를 분사시켜 자기 착화시키는 방식으로 하여 열에너지를 기계적 에너지로 바꾸고 있다.

따라서 디젤 엔진은 전기 점화장치를 필요로 하지 않고 분사펌프와 분사노즐 등으로 구성된 연료 분사장치를 수반하고 있다.

디이젤 엔진의 또다른 특성은 사용조건의 변화가 많아 부하나 회전수등이 광범위하게 변동되기 때문에 오우버 런(Over Run)이나 엔진 정지를 일으킬 염려가 있으므로 분사펌프에 조속기를 설치하여 연료 분사량을 제어토록 함으로써, 안정된 운전이 되도록 하는 것이다.

일반적으로 디젤 엔진의 연료 계통은 연료탱크내의 연료를 빨아 올리는 연료 공급펌프와; 이 연료 공급펌프에서 공급되는 연료내의 이물질을 걸러내는 연료필터와; 이 연료필터와 연결되어 연료를 공급받으며, 각각의 연료 분사노즐로 연료를 분배하는 인젝션 펌프를 포함하여 이루어지고 있다.

그리고 상기와 같은 연료계통을 통하여 공급되는 연료는 엔진의 흡입공기가 압축되었을때 분사되어 폭발되면서 피스톤을 하강시켜 동력을 얻게 되는데, 연소과정에서 종래의 엔진은 한번의 폭발에 의하여 연소행정을 마치게 된다.

[해결하고자 하는 문제점]

그러나 상기에서와 같이 한번의 연소행정으로 연료를 연소시키는 경우에는 완전연소가 이루어지지 않고 미연소가스가 그대로 외부로 배출됨으로써, 환경을 오염시키는 원인이 된다.

이에 따라 각 자동차 제조 메이커에서는 디젤 엔진에 있어서, 연소 매연가스의 배출을 저감시킬 수 있는 기술 개발에 막대한 예산과 노력을 기울이고 있다.

따라서 본 발명은 상기에 부응하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 연소후 다시 제2차 압축공기를 공급하여 미연소가스가 완전 연소되도록 하여 스모크를 저감시킬 수 있는 디젤 엔진의 스모크 저감장치를 제공하려는 것이다.

[문제점을 해결하기 위한 수단]

이를 실현하기 위하여 본 발명은 디젤 엔진에 있어서, 피스톤의 중앙부로 돌출되는 부위의 내부로 배치되어 소정의 공압이 공급되면 개방되는 형성되는 에어젝트 밸브와;

상기 에어젝트 밸브와 플랙시블 호스로서 연결되어 별도의 압축기로부터 공급되는 압축공기를 엔진의 회전수에 알맞게 주기적으로 상기 에어젝트 밸브로 공급할 수 있도록 캠구동으로 개폐되는 에어 공급밸브를 포함하여 이루어지는 디젤 엔진의 스모크 저감장치를 제공한다.

상기 에어젝트 밸브는 피스톤의 중앙부로 형성되는 돌출부의 내부에 상측으로 개구된 형태로 형성된 공간부내에 배치하되, 상기 공간부의 상측에 상단으로부터 소정의 간격을 두고 하측으로 형성되는 둘레턱의 내부에 중심부의 밸브봉의 상단으로 원판형의 밸브판이 형성되고, 그의 하단으로는 원판형의 탄발부재 받침판이 일체로 형성되는 밸브체와; 상기 둘레턱과 상기 탄발부재 받침판 사이에 탄지되어 항시 밸브체를 하측으로 밀어주도록 탄성력을 발휘하는 탄발부재로 이루어지는 디젤 엔진의 스모크 저감장치를 제공한다.

상기 밸브판은 피스톤의 돌출부 상면으로부터 둘레턱의사이로 삽입될 수 있는 직경으로 형성되고, 그의 두께는 상면이 피스톤의 상면과 동일면을 이루도록 형성한 디젤 엔진의 스모크 저감장치를 제공한다.

상기 탄발부재 받침판은 외경을 둘레턱의 내경보다 작게 형성하여 이루어지는 디젤 엔진의 스모크 저감장치를 제공한다.

상기 에어 공급밸브는 몸체의 내부에 수직으로 교차되는 형태로 형성되는 유로와; 상기 유로의 입구와 출구의 경계부에 입구와 반대방향으로 배치되는 밸브 어셈블리와; 상기 밸브 어셈블리를 구동하는 캠축을 구비하여 이루어지는 디젤 엔진의 스모크 저감장치를 제공한다.

상기 밸브 어셈블리는 밸브 헤드가 상기 유로를 개폐하는 밸브와; 외부로 노출되는 밸브스템의 외측으로 배치되어 밸브 스템의 끝단에 배치되는 리테이너에 의하여 탄지되는 밸브 스프링을 포함하여 이루어지는 디젤 엔진의 스모크 저감장치를 제공한다.

상기에서 밸브는 폭발행정의 상사점 후 20도 내지 30도에서 열리고, 압축행정의 상사점 전 20 내지 30도에서 닫히도록 형성한 디젤 엔진의 스모크 저감장치를 제공한다.

[작용]

상기 구성에 의하여 캠축이 회전하면서 피스톤의 압축행정의 상사점 후 20도 내지 30도 사이에서 에어 공급밸브를 열어주어 압축기로부터 공급되는 압축공기를 에어젝트 밸브로 공급하게 된다.

그러면 에어젝트 밸브에서는 압축공기의 압력이 에어젝트 밸브의 탄발부재 탄발력을 극복함과 동시에 밸브체를 상승시키면서 압축공기가 실린더내로 공급되어진다.

이과정에서 압축공기의 유입은 밸브팬이 원판형으로 형성되어 있는 바, 압축공기가 골고루 확산되어 1차 연소에 의하여 미연소된 가스에 신공기로서 산소를 공급함으로써, 재연소가 이루어져 완전연소가 이루어지게 되는 것이다.

[실시예]

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 참부한 도면에 의거하여 설명한다.

제1도는 본 발명의 구성도로서, 부호 1은 피스톤을 지칭한다.

상기 피스톤(1)은 미도시된 실린더에 상하 슬라이드 가능하게 결합되어 상츠긍로 요입 형성된 연소실(10)로 부터 연소된 가스의 팽창력에 의하여 하강되면서 동력을 얻게 된다.

그리고 상기에서 연소실(10)이 피스톤(1) 헤드부에 형성된 것은 직접 분사식에 적용되는 피스톤(1)을 의미한다.

이러한 피스톤(1)이 적용되는 디젤 엔진에 있어서, 본 발명은 상기 피스톤(1)의 중앙부 즉, 연소실(10)의 중앙부로 돌출되는 부위의 내부로 형성되는 에어젝트 밸브(2)와; 상기 에어젝트 밸브(2)와 플랙시블 호스(3)로서 연결되어 별도의 압축기로부터 공급되는 압축공기를 엔진의 회전수에 알맞게 주기적으로 상기 에어젝트 밸브(2)로 공급할 수 있도록 캠구동으로 개폐되는 에어 공급밸브(4)로 포함하여 이루어진다.

상기 에어젝트 밸브(2)는 제1도 및 제2도에서와 같이 피스톤(1)의 중앙부로 형성되는 돌출부(11)의 내부에 상측으로 개구된 형태로 형성된 공간부(12)내에 배치된다.

상기 공간부(12)의 상측에는 상단으로부터 소정의 간격을 두고 하측으로 둘레턱(13)이 형성되며, 이의 내부로 에어젝트 밸브(2)를 형성하는 밸브체(20)와; 상기 밸브체(20)를 항시 하측으로 밀어주도록 탄성력을 발휘하는 탄발부재(21)가 배치된다.

상기에서 밸브체(20)는 중심부의 밸브봉(200)의 상단으로 원판형의 밸브판(201)이 형성되고, 그의 하단으로는 원판형의 탄발부재 받침판(202)이 일체로 형성된다.

상기에서 밸브판(201)은 피스톤(1)의 돌출부(11)의 상면으로부터 둘레턱(13)의 사이로 삽입될 수 있는 직경과 두께를 가지고 형성되어 밸브체(20)가 하강되었을 때에는 그의 상면이 피스톤(10)의 상면과 동일면을 이루도록 하였다.

그리고 상기 밸브체(2)의 밸브봉(200)의 외측의 둘레턱(13)과 탄발부재(202) 사이에는 탄발부재(21)가 배치되어 공간부(12)의 하측으로 부터 소정의 압력이 가해지지 않는 한 밸브체(20)가 상승되지 않는다.

또한, 상기에서 탄발부재 받침판(202)의 외경은 둘레턱(13)의 내경보다 다소 작게 형성하여 공간부(12)의 상측으로 부터 조립이 가능하도록 하였다.

상기 공간부(12)의 하측에는 플랙시블 호스(3)가 연결되며 이의 플랙시블 호스(3)는 피스톤(1)의 중간부 하측으로 형성되는 스커트부(14)의 내부를 통하여 실린더 블록 또는 별도의 구조체로 형성되는 에어 공급밸브(4)와 연결된다.

상기 에어 공급밸브(4)는 미도시된 압축기로부터 공급되는 압축공기를 에어젝트 밸브(2)로 공급하는 것을 제어하는 것으로서, 이는 실린더 블록이나 크랭크 축의 회전동력을 받을 수 있도록 실린더 블록에 고착되는 별도의 구조체에 마련된다.

즉, 상기의 에어 공급밸브(4)는 제1도에서 보인 바와 같이 몸체(이는 실린더 블록이나 별도의 구조체를 지칭한다)(40)의 내부로 수직으로 교차되는 형태로 형성되는 유로(400)와; 상기 유로(400)의 입구(401)와 출구(402)의 경계부에 입구(401)와 반대방향으로 배치되는 밸브 어셈블리(41)와; 상기 밸브 어셈블리(41)를 구동하는 캠축(42)을 구비하여 이루어진다.

상기에서 입구(401)는 미도시된 압축기와 연결되고 출구(402)는 상기 에어젝트 밸브(2)와 연결된다.

그리고 밸브 어셈블리(41)는 밸브 헤드(410)가 상기 유로(400)를 개폐하는 밸브(411)과; 외부로 노출되는 밸브스템(412)의 외측으로 배치되어 밸브스템(412)의 끝단에 배치되는 리테이너(413)에 의하여 탄지되는 밸브 스프링(414)을 포함하여 이루어진다.

상기의 밸브 어셈블리(41)는 캠축(42)의 구동에 의하여 구동되는데, 상기 캠축(42)은 엔진의 크랭크축 회전에 의하여 구동되어지며, 이의 캠축(42)상에 형성된 캠(420)은 상기 밸브스템(412)의 선단과 접촉되어진다. 이에 따라 캠축이 구동되면 캠(420)의 양정에 의하여 밸브(411)가 동작되어 유로(400)를 개폐하게 되는 것이다. 상기에서 밸브(411)의 개폐시기는 제4도의 그래프에서와 같이 폭발행정의 상사점 후 20도 내지 30도에서 열리게 하며, 닫히는 싯점은 압축행정의 상사점 전 20 내지 30도로 하는 것이 바람직하다.

이의 개폐시기는 2차공기의 공급을 위한 실험에서 가장 바람직한 것으로 이미 알려져 있다.

이와 같은 것에 의하면 캠축(42)이 회전하면서 피스톤(2)의 압축행정의 상사점 후 20도 내지 30도 사이에서 에어 공급밸브(4)를 열어주어 압축기로부터 공급되는 압축공기를 에어젝트 밸브(2)로 공급하게 된다.

그러면 에어젝트 밸브(2)에 공급되는 압축공기의 압력이 에어젝트 밸브(2)의 탄발부재(21) 탄발력을 극복하면서 밸브체(20)를 상승시켜 제2도의 가상선과 같이 열어주면 압축공기가 실린더내로 공급되어진다.

이때 압축공기의 유입은 제3도에서와 같이 밸브판(201)이 원판형으로 형성되어 있는 바, 압축공기가 골고루 확산되어 1차 연소에 의하여 미연소된 가스에 신공기로서 산소를 공급함으로써, 재연소가 이루어져 완전연소가 이루어지게 되는 것이다.

이러한 동작과정에서 캠(420)의 프로파일은 밸브(411)가 제1도의 가상선과 같이 상승되어 유로(400)를 폐쇄하는 기간을 고려하여 결정하였다.

도면중 미섧명 부호 5은 피스톤(1)과 미도시된 크랭크축을 연결하는 커넥팅로드이다.

[효과]

이상에서와 같이 본 발명에 의하면 디젤 엔진의 동작과정에서 연소 후 팽창행정에서 제2차 공기를 공급함으로써, 완전연소가 이루어지도록 하여 스모크를 저감시킬 수 있는 발명인 것이다.

Claims

디젤엔진에 있어서, 피스톤의 중앙부로 돌출되는 부위의 내부로 배치되어 소정의 공압이 공급되면 개방되는 형성되는 에어젝트 밸브와; 상기 에어젝트 밸브와 플랙시블 호스로서 연결되어 별도의 압축기로부터 공급되는 압축공기를 엔진의 회전수에 알맞게 주기적으로 상기 에어젝트밸브로 공급할 수 있도록 캠 구동으로 개폐되는 에어 공급밸브를 포함하여 이루어지는 디젤 엔진의 스모크 저감장치.
제1항에 있어서, 에어젝트 밸브는 피스톤의 중앙부로 형성되는 돌출부의 내부에 상측으로 개구된 형태로 공간부내에 배치하되, 상기 공간부의 상측에 상단으로부터 소정의 간격을 두고 하측으로 형성되는 둘레턱의 내부에 중심부의 밸브봉의 상단으로 원판형의 밸브판이 형성되고, 그의 하단으로는 원판형의 탄발부재 받침판이 일체로 형성되는 밸브체와; 상기 둘레턱과 상기 탄발부재 받침판 사이에 탄지되어 항시 밸브체를 하측으로 밀어주도록 탄성력을 발휘하는 탄발부재로 이루어짐을 특징으로 하는 디젤 엔진의 스모크 저감장치.
제2항에 있어서, 밸브판은 피스톤의 돌출부 상면으로부터 둘레턱의 사이로 삽입될 수 있는 직경으로 형성되고, 그의 두께는 상면이 피스톤의 상면과 동일면을 이루도록 형성함을 특징으로 하는 디젤 엔진의 스모크 저감장치.
제2항에 있어서, 탄발부재 받침판은 외경을 둘레턱의 내경보다 작게 형성하여 이루어지는 디젤 엔진의 스모크 저감장치.
제1항에 있어서, 에어 공급밸브는 몸체의 내부에 수직으로 교차되는 형태로 형성되는 유로와; 상기 유로의 입구와 출구의 경계부에 입구와 반대방향으로 배치되는 밸브 어셈블리와; 상기 밸브 어셈블리를 구동하는 캠축을 구비하여 이루어지는 디젤 엔진의 스모크 저감장치.
제5항에 있어서, 밸브 어셈블리는 밸브 헤드가 상기 유로를 개폐하는 밸브와; 외부로 노출되는 밸브스템의 외측으로 배치되어 밸브 스템의 끝단에 배치되는 리테이너에 의하여 탄지되는 밸브 스프링을 포함하여 이루어지는 디젤 엔진의 스모크 저감장치.
제1항에 있어서, 밸브는 폭발행정의 상사점 후 20 도 내지 30도에서 열리고, 압축행정의 상사점 전 20 내지 30도에서 닫히도록 형성한 것을 특징으로 하는 디젤 엔진의 스모크 저감장치.