KR0184432B1 - 디젤 엔진의 연료분무 테스트장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디젤 엔진의 연료분무 테스트장치를 개시한다. 개시된 본 발명은, 디젤 엔진의 피스톤 상부에 끼워진 중공형의 확장 피스톤(1); 상기 확장 피스톤(1)의 중공부내에 끼워지고, 상부에 연소실을 구성하는 캐비티(21)가 형성된 투명 피스톤(2); 상기 투명 피스톤(2)의 캐비티(21)와 함께 연소실을 구성하는 실린더 헤드(7)에 설치되고, 연료를 분사시키는 인젝터(3)의 하단과 소정의 거리로 이격배치되어 분사된 연료가 충돌되는 충돌 디스크(4); 상기 확장 피스톤(1)의 하부 실린더 내벽에 소정의 각도로 경사지게 설치된 수경; 상기 수경에 잡힌 연소실의 연료분무 상태를 촬영하도록, 실린더 측벽에 설치된 카메라; 및 상기 카메라에서 촬영된 사진에 촬영시점을 나타내기 위해 크랭크축의 각도를 측정하여 기록시키는 크랭크 각도 마커를 포함하는 디젤 엔진의 연료분무 테스트장치에 있어서, 상기 투명 피스톤(2)의 캐비티(21)의 내벽 일측부에 측방에서 연소실의 연료분무 상태를 관찰하기 위한 반사경(5)이 소정의 각도로 하향경사지게 설치되고, 상기 반사경(5)에서 하방으로 반사된 화면을 받는 또 다른 수경이 설치된 것을 특징으로 한다.

Description

디젤 엔진의 연료분무 테스트장치

제1도는 본 발명에 따른 디젤 엔진의 연료분무 테스트장치를 나타낸 단면도.

제2도는 제1도의 저면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 확장 피스톤 2 : 투명 피스톤

3 : 인젝터 4 : 충돌 디스크

5 : 반사경 6 : 크랭크 각도 마커

7 : 실린더 헤드 21 : 캐비티

[본 발명의 분야]

본 발명은 디젤 엔진의 연료 분무 테스트장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 디젤 엔진의 연소실에 인젝터에 의해 분무되는 연료의 상태를 카메라로 촬영하여 연료분무 상태를 테스트하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 가솔린 엔진에서는 공기와 연료가 충분히 혼합된 혼합기를 실린더에 흡입하여 연소하게 되나, 디젤 엔진은 인젝터에서 분사된 연료가 공기와 혼합하여 착화 온도에 도달한 다음에 연소가 시작된다.

즉, 연소실안에 흡입된 공기의 분자는 피스톤에 의해 압축되기 전에는 천천히 부유하고 있다가, 피스톤에 의해 압축되면 서로 충돌되어 분자의 운동속도가 가속된다. 그리하여, 압축 상사점에 이르면, 공기 분자가 운동하는 용적이 매우 작아져서, 실린더 내벽에 충돌하는 횟수가 많아지고, 또 피스톤의 운동방향도 공기 분자를 향해 움직이므로 공기분자의 속도는 더욱 가속된다. 공기 분자의 속도가 가속된다는 것은 외부로부터 에너지를 받았기 때문이며, 그 결과 공기의 온도가 상승된다.

이러한 압축 행정이 완료될 시점에 인젝터에서 연료가 연소실내로 분무되고, 연료는 공기의 압축열에 의해 자기착화되어 연소하게 된다. 그 결과, 실린더 내부의 압력이 급상승되어 피스톤을 밀어내리고, 이 힘이 동력이 되어 크랭크축에 회전력이 발생하게 된다.

이러한 디젤 엔진의 연소과정에서, 연료는 공기의 압축열에 의해 폭발되기 때문에 연료의 분무상태, 즉 연소실 전체로 연료가 균일하게 분무되어야만 완전착화 즉, 불완전착화로 인한 하이드로카본이나 미립자의 발생을 막을 수가 있다.

[종래 기술]

따라서, 디젤 엔진을 개발하는데 있어서, 최우선적으로 연소실내의 연료분무 상태를 테스트하여 최적의 조건이 되도록 한다. 이러한 테스트를 하기 위해서는 테스트장치가 필요하고, 종래의 디젤 엔진의 연료분무 테스트장치를 간단히 살펴보면 다음과 같다.

우선, 기존의 피스톤의 상부에 내부가 빈 원통 형상의 확장 피스톤이 장착되고, 그 내부에 투명 피스톤이 설치된다. 이 투명 피스톤의 상부에는 연소실을 구성하는 캐비티가 형성되어 있고, 이 캐비티에 접하는 실린더 헤드에는 연료의 분무를 위한 인젝터가 설치되어 있다. 인젝터의 하단에서 하방으로 소정거리에 분사되는 연료가 충돌되어 연소실 전체로 퍼지도록 하기 위한 충돌 디스크가 배치되어 실린더 헤드에 고정되어 있다.

또한, 기존 피스톤과 확장 피스톤 사이의 실린더 내벽에는 45℃각도로 수경이 설치되어 있고, 이 수경에서 조사되는 화면이 전송되는 부위인 실린더 내벽 소정 부위에 카메라가 설치되어 있다.

그리고, 카메라의 촬영시점을 알기 위해서 크랭크 각도 마커(marker)가 카메라에 연결되어 촬영시점이 같이 나타나도록 되어 있다.

상기와 같이 구성된 연료분무 테스트장치의 테스트 과정은 다음과 같이 이루어진다.

피스톤이 상사점으로 이동하여 연소실내의 공기를 압축시켜서 고온의 상태로 만든다. 이때, 인젝터에서 연료가 연소실내로 분사되고, 충돌 디스크에 강하게 부딪히면서 연소실 전체로 분무된다.

이러한 분무 상태가 투명 피스톤을 통해 수경에 잡히고, 이 부분이 카메라로 촬영되어 실험자가 연료분무 상태를 직접 육안으로 볼 수가 있게 된다. 또한 카메라 촬영시에, 크랭크축의 각도가 마커에 의해 기록되어 촬영된 사진에 같이 나타나므로써, 정확한 촬영시점을 알 수가 있다.

실험자는 촬영된 사진을 보고 분사조건 및 연소실 온도를 가변시키면서 연료분무 테스트를 계속 실시하여 디젤 엔진의 최적조건이 충족되도록 한다.

[본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제]

그러나, 종래의 디젤 엔진의 연료분무 테스트장치는 연소실내의 분무상태를 하방 정중앙에서만 관찰할 수 있고 측방에서의 분무 상태를 전혀 관찰할 수가 없기 때문에, 연소실내의 연료분무 상태를 정확히 알 수가 없고, 따라서 테스트의 신뢰도가 저하된다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 종래의 디젤 엔진의 연료분무 테스트장치의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 연소실의 측방에서도 연료분무 상태를 관찰할 수 있도록 하여 정확한 연료분무 상태를 알 수 있도록 하여 테스트의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 디젤 엔진의 연료분무 테스트장치를 제공하는데 목적이 있다.

[본 발명의 구성 및 작용]

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 디젤 엔진의 피스톤 상부에 끼워진 중공형의 확장 피스톤; 상기 확장 피스톤의 중공부내에 끼워지고, 상부에 연소실을 구성하는 캐비티가 형성된 투명 피스톤; 상기 투명 피스톤의 캐비티와 함께 연소실을 구성하는 실린더 헤드에 설치되고, 연료를 분사시키는 인젝터의 하단과 소정의 거리로 이격배치되어 분사된 연료가 충돌되는 충돌 디스크; 상기 확장 피스톤의 하부 실린더 내벽에 소정의 각도로 경사지게 설치된 수경; 상기 수경에 잡힌 연소실의 연료분무 상태를 촬영하도록, 실린더 측벽에 설치된 카메라; 및 상기 카메라에서 촬영된 사진에 촬영시점을 나타내기 위해 크랭크축의 각도를 측정하여 기록시키는 크랭크 각도 마커를 포함하는 디젤 엔진의 연료분무 테스트장치에 있어서, 상기 투명 피스톤의 캐비티의 내벽 일측부에 측방에서 연소실의 연료분무 상태를 관찰하기 위한 반사경이 소정의 각도로 하향경사지게 설치되고, 상기 반사경에서 하방으로 반사된 화면을 받는 또 다른 수경이 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 반사경의 경사각은 45℃인 것이 바람직하다.

상기된 본 발명의 구성에 의하면, 투명 피스톤의 캐비티 내벽 일측부에 45℃로 하향경사지게 반사경이 설치되므로써, 연소실의 연료분무 상태를 하방에서뿐만 아니라 측방에서도 관찰할 수가 있게 되어, 정확한 연료분무 상태를 알 수가 있고, 따라서 테스트의 신뢰도가 향상된다.

[실시예]

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 디젤 엔진의 연료분무 테스트장치를 나타낸 단면도이고, 제2도는 제1도의 저면도이다.

참고로, 본 실시예의 구성을 설명함에 있어, 명세서의 서두에서 설명된 종래의 기술과 동일한 부분에 대해서는 설명의 중복을 피하기 위하여 반복설명은 생략하고 개선된 부분만을 주로하여 설명하며, 또한 동일부번을 사용한다.

제 1도에 도시된 바와 같이, 피스톤의 상부에 장착된 확장 피스톤(1)은 중공형으로서, 그 내부에 투명한 재질로 이루어진 투명 피스톤(2)이 끼워진다. 상기 투명 피스톤(2)의 상부면에는 연소실을 구성하는 캐비티(21)가 형성된다.

상기 캐비티(21)와 함께 연소실을 구성하는 실린더 헤드(7)의 정중앙에 연료를 연소실내로 분사시키는 인젝터(3)가 설치되고, 인젝터(3)에서 분사된 연료가 충돌되어 연소실 전체로 분무되는 충돌 디스크(4)가 인젝터(3)의 하단에 소정의 거리로 이격배치되도록 실린더 헤드(7)에 설치된다.

그리고, 확장 피스톤(1)의 하부 실린더 측벽에 도시되지는 않았지만, 연소실내의 연료분무 상태가 투명 피스톤(2)을 통해 잡히는 수경이 설치되고, 이 수경에 잡힌 화면을 촬영하기 위한 카메라가 실린더 측벽에 설치된다.

또한, 본 발명에서는, 측방에서 연소실의 연료분무 상태를 관찰할 수 있도록 하기 위한 반사경(5)이 캐비티(21)의 내벽 일측부에 소정의 각도, 바람직하게는 45℃로 하향경사지게 설치된다.

따라서, 상기 반사경(5)으로부터 반사된 연소실의 측방화면을 받기 위한 또 다른 하나의 수경이 상기 수경과 마찬가지의 위치에 설치된다.

또한, 제2도에 도시된 바와 같이, 카메라의 촬영시점을 나타내도록 하기 위해 크랭크축의 회전각도를 촬영된 사진에 기록하는 크랭크 각도 마커(7)가 마련된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 실시예의 동작을 상세히 설명한다.

확장 피스톤(1) 및 투명 피스톤(2)이 상사점에 도달하여 공기를 압축시키고, 이와 동시에 인젝터(3)에서 연료가 분사되어 충돌 디스크(4)에 강하게 충돌되면서 연소실 전체로 분무된다.

이러한 연료 분무상태는 정중앙 하방에서 수경에 의해 잡히고, 카메라에 의해 촬영되면서 크랭크 각도 마커(7)에 의해 기록되어 실험자가 연소실의 연료분무 상태를 육안으로 직접 확인할 수가 있게 된다.

특히, 반사경(5)에 의해 연소실의 연료분무 상태가 측방에서도 관찰되고, 이 측방 관찰된 화면이 또 다른 수경에 잡히게 되고, 상기된 바대로 카메라에 의해 촬영이 된다.

[본 발명의 효과]

상기된 바와 같이 본 발명에 의하면, 연소실의 연료분무 상태를 정중앙 하방에서뿐만 아니라, 연소실의 측방에서도 관찰할 수가 있게 되므로써, 연소실의 연료분무 상태를 보다 정확하게 알 수가 있게 된다.

따라서, 디젤 엔진의 연료분무 테스트의 신뢰도가 향상되어, 최적의 조건으로 디젤 엔진을 제작할 수가 있게 되고, 결과적으로 연소시에 불완전착화로 인해 발생되는 하이드로카본이나 미립자의 발생을 최대한 억제할 수가 있게 된다.

기타, 본 발명은 상기의 실시예에 한정하는 것은 아니며, 그 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

Claims (2)

1. 디젤 엔진의 피스톤 상부에 끼워진 중공형의 확장 피스톤; 상기 확장 피스톤의 중공부내에 끼워지고, 상부에 연소실을 구성하는 캐비티가 형성된 투명 피스톤; 상기 투명 피스톤의 캐비티와 함께 연소실을 구성하는 실린더 헤드에 설치되고, 연료를 분사시키는 인젝터의 하단과 소정의 거리로 이격배치되어 분사된 연료가 충돌되는 충돌 디스크; 상기 확장 피스톤의 하부 실린더 내벽에 소정의 각도로 경사지게 설치된 수경; 상기 수경에 잡힌 연소실의 연료분무 상태를 촬영하도록, 실린더 측벽에 설치된 카메라; 및 상기 카메라에서 촬영된 사진에 촬영시점을 나타내기 위해 크랭크축의 각도를 측정하여 기록시키는 크랭크 각도 마커를 포함하는 디젤 엔진의 연료분무 테스트장치에 있어서, 상기 투명 피스톤의 캐비티의 내벽 일측부에 측방에서 연소실의 연료분무 상태를 관찰하기 위한 반사경이 소정의 각도로 하향경사지게 설치되고, 상기 반사경에서 하방으로 반사된 화면을 받는 또 다른 수경이 설치된 것을 특징으로 하는 디젤 엔진의 연료분무 테스트장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 반사경의 경사각은 45℃인 것을 특징으로 하는 디젤 엔진의 연료분무 테스트장치.