KR100251914B1 - 디젤엔진 연소실의 와류 유도장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디젤엔진의 연소실에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 간접분사식 디젤엔진의 연소실에서 와류 챔버의 분구위치를 조정되게 하므로써, 와류 강도를 효율적으로 조절되게 하며, 이에 따라 와류 챔버 내의 연소가스가 주 연소실로 분출시 연소가스가 주 연소실내의 공기와의 혼합을 원활하도록 하여 연소를 개선시키고 엔진성능을 향상시키게 한 디젤엔진의 연소실 와류 유도장치에 관한 것이다.

본 발명의 디젤엔진의 연소실 와류 유도장치는, 와류실(1)과 주 연소실(2) 사이에 설치되고 연결통로(11)가 형성된 분구대(10)와, 상기 분구대(10)를 이동시키는 엑츄레이터(12)와, 피스톤(3)의 위치를 감지하는 위치센서(13) 및 상기 위치센서(13)로부터 감지된 신호에 의해 상기 엑츄레이터(12)를 작동시키는 ECU(14)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이에 따라 와류 강도가 효율적으로 조절되어져 와류실내의 연소가스가 주 연소실로 분출시 연소가스가 주 연소실내의 공기와의 혼합을 원활하도록 하여 연소를 개선시키게 되고, 엔진성능을 향상시키하는 등의 효과를 발휘한다.

Description

디젤엔진 연소실의 와류 유도장치

본 발명은 디젤엔진의 연소실에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 간접분사식 디젤엔진의 연소실에서 와류 챔버의 분구위치를 조정되게 하므로써, 와류 강도를 효율적으로 조절되게 하며, 이에 따라 와류 챔버 내의 연소가스가 주 연소실로 분출시 연소가스가 주 연소실내의 공기와의 혼합을 원활하도록 하여 연소를 개선시키고 엔진성능을 향상시키게 한 디젤엔진의 연소실 와류 유도장치에 관한 것이다.

디젤엔진은 열에너지를 기계적인 에너지로 바꾸는 주요부분의 구조(실린더헤드, 실린더블록, 피스톤커넥팅 어셈블리, 크랭크축, 캠축, 밸브기구)에 있어서는 본질적으로 가솔린엔진과 다른점은 없다.

다만 연료의 연소과정에 있어서 가솔린엔진은 공기와 연료의 혼합기를 압축한 후 전기적 불꽃으로 점화하는데 비하여, 디젤엔진은 공기만을 흡입하고 높은 압축비로 압축하여 그 온도가 500-600℃ 이상되게 한 후 연료를 분사펌프에서 가압하여 분사노즐로 실린더내에 분사시켜 자기착화(압축착화)시키는 점이 다르다. 따라서 디젤엔진은 전기점화장치(배전기, 점화코일, 고압케이블, 점화플러그 등)를 필요로 하지 않고, 분사펌프와 분사노즐로 구성된 연료분사장치를 필요로 한다.

또 연료는 자기착화성이 좋은 경유 등을 사용한다.

디젤엔진의 연소과정은 연료가 연소실내에 분사된 후 착화될 때까지의 기간인 제1기 착화지연기간, 연료가 착화되어 폭발적으로 연소를 하는 기간인 제2기 화염전파기간, 분사된 연료가 분사와 거의 동시에 연소되는 기간인 제3기 직접연소기간, 및 직접연소기간 동안에 연소하지 못한 연료가 연소팽창하는 기간인 제4기 후연소기간으로 이루어진다.

디젤엔진의 연소실형식은 단실식으로 직접분사실식과, 복실식으로 예연소실식, 와류실식, 및 공기실식이 있다.

직접분사실식은 연소실이 실린더헤드와 피스톤헤드에 설치된 요철에 의하여 형성이되며, 여기에 연료가 직접 분사되는 형식이며 주연소실만으로 되어 있어서 단실식이라고 하며 하트형, 구형, 반구형 등이 있다.

예연소실식은 피스톤과 실린더헤드 사이에 형성되는 주연소실 위쪽에 연소실을 둔 것이며 분사된 연료가 예연소실에서 연소되어 고온,고압의 가스를 발생시키며 이것에 의해 나머지 연료가 주연소실에서 분출되어 공기와 잘 혼합되어 완전연소하는 연소실이다.

본 발명과 관련된 상기 와류실식은 실린더나 실린더헤드에 와류실을 두어 압축행정 중 이 와류실에서 강한 와류가 일어나게 한 형식이며 이 와류실에서 연료가 분사된다.

와류실에 분사된 연료는 강한 선회운동을 하고 있는 공기와 만나 빨리 혼합되어 착화연소하면서 주연소실로 분출되어 다시 여기서 미연소 연료가 새 공기와 만나서 연소하는 연소실이다.

공기실식은 주연소실과 연결된 공기실을 실린더헤드와 피스톤헤드 사이에 설치하고 연료는 주연소실에 직접 분사하게 한 연소실이다.

이러한 형식의 여러 연소실은 공히 다음과 같은 조건을 갖추어야 한다.

즉 분사된 연료를 가능한 한 짧은 시간안에 완전 연소시켜야하고, 평균 유효압력이 높아야 하며, 연료소비율이 적어야 하며, 고속회전에서의 연소상태가 좋아야 하며, 기동이 쉬워야 하며, 또한 디젤노크가 적어야 하는 것이다.

연소실의 상방에는 실린더헤드에 설치된 분사노즐이 있다.

분사노즐은 분사펌프에서 보내준 고압의 연료를 미세한 안개모양으로 연소실 내에 분사하는 일을 하는 장치이다.

이러한 분사노즐로 분사되는 연료분무의 구비조건은, 무화(안개화)가 좋아야 하고, 관통력이 커야하며, 분포가 골고루 이루어져야 하며, 분산도가 조건에 알맞아야 하며, 분사율이 일정해야 하며, 또한 노즐 유량계수가 정확해야 한다.

그런데 특히 본 발명과 관련된 상기 와류실식은 별도로 실린더 헤드에 형성된 와류실인 와류 챔버의 분구는 주 연소실의 일정한 방향으로 고정된 상태를 이루고 있는 까닭에 피스톤의 승강작동에 따른 효율적인 와류발생을 일으킬 수 없게 되는 폐단이 있다.

즉 피스톤의 승강작동에 따라 와류의 강도를 조절하는 것이 불가능하게 되어 와류실의 연소가스와 주 연소실의 공기가 효율적으로 혼합되는 것이 원활하게 이루어지지 않게 되며, 이럴 경우 연소가 불완전하게 되어 엔진성능이 저하됨과 아울러 배기가스의 에미션이 증가되는 등의 문제점을 안게 된다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 와류 챔버의 분구위치를 조정되게 하므로써, 와류 강도를 효율적으로 조절되게 하며, 이에 따라 와류 챔버 내의 연소가스가 주 연소실로 분출시 연소가스가 주 연소실내의 공기와의 혼합을 원활하도록 하여 연소를 개선시키고 엔진성능을 향상시키게 한 디젤엔진의 연소실 와류 유도장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 디젤엔진의 연소실 와류 유도장치는, 와류실과 주 연소실 사이에 설치되는 분구대, 상기 분구대를 이동시키는 엑츄레이터, 피스톤의 위치를 감지하는 센서 및 센서로부터 감지된 신호에 의해 상기 엑츄레이터를 작동시키는 ECU를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 특징에 의해 피스톤의 압축행정시에는 피스톤 위치센서의 신호를 받아 ECU가 엑츄레이터를 작동시키게 되면, 엑츄레이터는 분구대를 우측으로 이동시켜 와류실의 와류 강도를 높여 노즐로부터 분무된 연료를 미립화시켜 상기 와류실 내에서의 연소를 개선시키게 되고, 피스톤의 폭발행정시에는 피스톤 위치센서의 신호를 받아 ECU가 엑츄레이터를 작동시키게 되면, 엑츄레이터는 분구대를 좌측으로 이동시켜 와류실에서 분출되는 연소가스와 주 연소실 공기와의 혼합을 촉진시켜 연소를 개선시키게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 연소실의 와류 유도장치를 나타낸 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 연소실의 와류 유도장치의 작용을 나타낸 단면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1: 와류실2: 연소실

3: 피스톤10: 분구대

11: 연결통로12: 엑츄레이터

13: 위치센서14: ECU

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상술하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 연소실의 와류 유도장치를 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 연소실의 와류 유도장치의 작용을 나타낸 단면도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 디젤엔진의 연소실 와류 유도장치는, 와류실(1)과 주 연소실(2) 사이에 설치되고 연결통로(11)가 형성된 분구대(10), 상기 분구대(10)를 이동시키는 엑츄레이터(12), 피스톤(3)의 위치를 감지하는 위치센서(13) 및 위치센서(13)로부터 감지된 신호에 의해 상기 엑츄레이터(12)를 작동시키는 ECU(14)를 포함한다.

이러한 구성의 연소실 와류 유도장치에 의해 먼저 피스톤의 압축행정시에서의 작용을 설명한다.

피스톤(3)이 상사점에 이르르게 되어 압축행정시에는 피스톤 위치센서(13)의 신호를 받아 ECU(14)가 엑츄레이터(12)를 작동시키게 된다.

엑츄레이터(12)는 분구대(10)를 우측으로 이동시키게 되고, 이에 따라 주 연소실(2)의 압력은 분구대(10)의 연결통로(11)를 통해 와류실(1)의 분무된 연료를 화살표 방향으로 와류시켜 그 와류 강도를 높이게 된다.

강도가 높은 와류에 의해 노즐로부터 분무된 연료는 미립화되어져 상기 와류실(1) 내에서의 연소를 개선시키게 된다.

한편 피스톤(3)의 폭발행정시에는 피스톤 위치센서(13)의 신호를 받아 ECU(14)가 엑츄레이터(12)를 반대 작동시키게 된다.

즉 엑츄레이터(12)는 분구대(10)를 좌측으로 이동시키게 되면, 와류실(1)에서 분출되는 연소가스는 연결통로(11)를 통해 화살표 방향으로 와류되면서 주 연소실(2)에 유입되어 상기 주 연소실(2)내의 공기와의 혼합을 촉진시키게 된다.

이에 따라 주 연소실(2)에서의 연소를 개선시키게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 디젤엔진의 연소실 와류 유도장치는, 와류실과 주 연소실 사이에 설치되어 이동하는 분구대의 작용에 의해, 압축행정시에는 엑츄레이터가 분구대를 우측으로 이동시켜 와류실의 와류 강도를 높여 노즐로부터 분무된 연료를 미립화시켜 상기 와류실 내에서의 연소를 개선시키게 되고, 폭발행정시에는 엑츄레이터가 분구대를 좌측으로 이동시켜 와류실에서 분출되는 연소가스와 주 연소실 공기와의 혼합을 촉진시켜 연소를 개선시키게 되어 와류 강도가 효율적으로 조절되어져 와류실내의 연소가스가 주 연소실로 분출시 연소가스가 주 연소실내의 공기와의 혼합을 원활하도록 하여 연소를 개선시키게 되고, 엔진성능을 향상시키하는 등의 효과를 발휘한다.

본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 사상과 범위내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부한 특허 청구범위에 속한다 할 것이다.

Claims (2)

1. 와류실(1)과 주 연소실(2) 사이에 설치되고 연결통로(11)가 형성된 분구대(10)와, 상기 분구대(10)를 이동시키는 엑츄레이터(12)와, 피스톤(3)의 위치를 감지하는 위치센서(13) 및 상기 위치센서(13)로부터 감지된 신호에 의해 상기 엑츄레이터(12)를 작동시키는 ECU(14)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 연소실 와류 유도장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 분구대(10)는 피스톤의 압축행정시 우측 방향으로 이동되도록 하고, 폭발행정시 좌측 방향으로 이동되도록 한 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 연소실 와류 유도장치.