KR100292722B1 - 디젤엔진의와류실식서브컴버션챔버(SwirlTypeSub-CombastionChamber) - Google Patents

Abstract

본 발명은 주연소실 상부의 실린더 헤드에 형성되어 주연소실로부터의 공기를 강한 와류로 형성하면서 분사 연료와 신속하게 혼합되어 착화연소되도록 하므로서 더욱 향상된 연소 효율을 제공토록 하는 디젤 엔진의 와류실식 컴버션 챔버(Swirl Type Combustion Chamber)에 대한 것이다.

즉 본 발명은 주연소실과 접촉되는 하단부 스로트의 양측면 각도를 각각 다르게 형성시키고, 상기 스로트의 양측면 사이에는 주연소실측으로 통로가 더욱 확장되는 인서트 플레이트가 장착되도록 하여 엔진의 압축력에 따라 컴버션 챔버로 적정한 통로를 갖는 상기 인서트 플레이트가 교체가 가능하게 장착되도록 하므로서 와류실내에서의 연료와 공기 혼합성 및 연소성을 향상시켜 더욱 높은 출력과 연소 효율을 형성하는 엔진을 제공토록 하는 것이다.

Description

디젤 엔진의 와류실식 서브 컴버션 챔버(Swirl Type Sub Combustion Chamber)

본 발명은 주연소실 상부의 실린더 헤드에 형성되어 주연소실로부터의 공기를 강한 와류로 형성하면서 분사 연료와 신속하게 혼합되어 착화연소되도록 하므로서 더욱 향상된 연소 효율을 제공토록 하는 디젤 엔진의 와류실식 서브 컴버션 챔버(Swirl Type Sub Combustion Chamber)에 대한 것이다.

일반적으로 디젤 엔진은 가솔린 엔진에 비해서 연료 소비율이 적고, 사용 연료의 가격도 저렴하며, 가솔린 엔진에서 나타나는 노킹 문제가 없으므로 배기량을 크게만 하면 대량의 연료를 공급하므로서 출력을 대폭 향상시킬 수가 있게 되므로 현재는 주로 트럭이나 버스와 같은 대형 차량에서 적용되고 있다.

한편 상기와 같은 디젤 엔진에서는 연소실 형상에 따라 피스톤 헤드로 연료가 직접 분사되도록 하는 단실식과 연소실을 이중으로 형성되도록 하는 복실식으로 형성되도록 하고 있으며, 이중 상기의 복실식은 예연소실식 또는 와류실식, 공기실식으로 나누어지고, 그중에서 현재는 대부분 예연소실식이나 와류실식으로 형성되도록 하고 있다.

특히 상기와 같은 연소실 형상에서 와류실식은 주연소실의 상부인 실린더 헤드 일측으로 도 3에서와 같은 특수한 모양으로 서브 컴버션 챔버(10')를 형성토록 하여 압축행정시 강한 와류로 형성하면서 내부로 유입되는 공기에 연료가 분사되도록 하여 상기 챔버(10')내에서 완전 연소될 수 있도록 한다.

이같은 와류실식 서브 컴버션 챔버(10')에는 하단부가 주연소실(61)과 연통되도록 하는 구멍인 스로트(12, Throat)가 형성되도록 하며, 그 상부로는 인젝터(20)가 장착되도록 하고, 그 사이에는 와류실(11)이 형성되도록 한 것으로, 이중 상기 스로트(12)는 일측으로 기울어진 경사진 형상으로 형성시켜 주연소실(61)로부터 유입되는 공기가 강한 와류를 형성하면서 유입되도록 하고, 연소된 연소가스는 다시 주연소실(61)로 강한 와류를 형성하면서 분출될 수 있도록 한다.

이러한 디젤 엔진의 작동은 압축행정에서 피스톤(40)이 주연소실(61)의 공기를 압축하게 되면 주연소실(61)내의 공기는 경사지게 천공시킨 스로트(12)를 통해 컴버션 챔버(10)내의 와류실(11)로 강한 스월을 형성하면서 유입되고, 이렇게 유입된 공기에 상기 와류실(11)로 분사되는 대부분의 연료가 혼합되면서 완전히 연소될 수 있도록 하며, 일부 미연소 연료는 주연소실(61)의 새로운 공기와 접촉하여 연소될 수 있도록 하는 것이다.

이와같은 서브 컴버션 챔버(10')내에서의 강한 연소 효과에 따라 엔진 회전수 및 평균 유효 압력은 더욱 높아지게 되고, 분사압력은 보다 낮출수가 있으며, 연료 소비율이 뛰어나게 되는 이점이 있게 된다.

그러나 상기와 같은 서브 컴버션 챔버(10')는 현재 주연소실(61)과 통하도록 하는 스로트(12)의 형성 각도를 일정한 경사각으로 고정형성시키도록 하고 있는바 이같은 구성시 와류실(11)로의 공기 유입과 주연소실(61)로의 분출이 원활치 못하게 되면서 미연소되는 연료가 많아지게 되는 문제가 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 이를 시정 보완시키기 위한 것으로서, 이를 위해 본 발명은 주연소실로부터 공기가 유입되는 스로틀의 양측면 각도를 각각 다르게 형성되도록 하고, 양측면 사이에는 상기 양측면 각도와 다른 인서트 플레이트가 장착되도록 하여 주연소실로부터의 공기 유입 속도 및 강도를 향상시켜 보다 높은 연소 효율을 얻을 수 있도록 하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

주연소실과 접촉되는 하단부 스로트의 양측면 각도를 각각 다르게 형성시키고, 상기 스로트의 양측면 사이에는 주연소실측으로 통로가 더울 확장되는 인서트 플레이트가 장착되도록 하는 구성이 특징이다.

도 1은 본 발명에 따른 서브 컴버션 챔버의 실시예 구조도

도 2는 본 발명에 따른 서브 컴버션 챔버의 작동 상태를 도시한 구조도

도 3은 종래의 와류실식 서브 컴버션 챔버를 갖는 디젤 엔진 구조도

*도면중주요부분에대한부호의설명*

10 : 서브 컴버션 챔버 11 : 와류실

12 : 스로트 13 : 인서트 플레이트

20 : 인젝터 40 : 피스톤

50 : 실린더 헤드

도 1은 본 발명에 따른 실시예 구조를 도시한 것으로서, 본 발명의 가장 두드러진 특징은 실린더 헤드(50)로 형성되는 서브 컴버션 챔버(10)의 스로트(12)를 중간에 인서트 플레이트(13)가 고정 장착되도록 하여 이분시키되 경사각을 와류실(11)측으로는 좁고, 주연소실(61)측으로는 넓게 형성되도록 하는 것이다.

이를 위해 상기 스로트(12)의 양측면 사이로는 대응되는 양측면 각도가 서로 다른 인서트 플레이트(13)가 고정 장착되도록 한다.

한편 상기와 같은 구조를 위해 상기 스로트(12)의 양측면 각도도 다르게 형성되도록 하는 것이 가장 바람직한 바 이를테면 상기 스로트(12)와 인서트 플레이트(13)의 측면 하단부 경사 각도는 θ₁＜θ₂＜θ₃＜θ₄로 형성되도록 하여 와류실(11)측으로는 간격이 좁고, 주연소실(61)측으로는 간격이 넓게 형성되도록 한다.

또한 상기 인서트 플레이트(13)의 양측면 각도 θ₂, θ₃를 상기 스로트(12)의 양측면 각도 θ₁, θ₄와 같게 형성시키도록 할 수도 있는바, 즉 θ₁=θ₂, θ₃=θ₄로서 형성되도록 하되 이때 스로트(12)의 경사각은 θ₁＜θ₄가 되도록 한다.

도면 중 미설명부호 30은 예열 플러그이고, 60은 실린더 블록이다.

상기의 구성에서와 같은 본 발명은 도 2에서와 같이 피스톤(40)의 압축 행정시 공기는 상기 인서트 플레이트(13)의 양측 스로트(12)를 통해 대단히 강한 와류를 형성하면서 챔버(10)내로 유도되게 되는데 이는 와류실(11)측 통로가 주연소실(61)측 통로보다 작게 형성되므로서 공기의 유속을 보다 빠르게 형성시키게 되기 때문이다.

이같은 공기의 유도시 상부에서는 인젝터(20)에 의해 연료를 분사시키게 되고, 따라서 대단히 강한 스월을 형성하게 되는 공기와 연료가 원활하게 혼합이 되면서 완전 연소를 수행하게 된다.

이때 챔버(10)내의 와류실(11)로 유도되는 공기는 상기 인서트 플레이트(13)의 θ₂, θ₃에 의해서 스월의 강도가 변하게 되는데 이같은 연유로 인서트 플레이트(13)의 θ₂, θ₃각도를 달리 형성시키므로서 엔진에 적절한 스월의 강도 및 방향이 조절될 수 있도록 한다.

이같은 공기의 스월 각도를 다르게 형성하는 인서트 플레이트(13)를 상기 스로트(12)에 교체가 용이하게 장착되도록 하게 되면 압축 행정시의 스월 강도와 방향을 임의로 조절할 수가 있어 엔진 성능 개선에 용이해진다.

또한 상기와 같은 작용으로 압축 행정시 챔버(10)내 와류실(11)로 유도되는 공기의 공급력을 향상시켜 와류실(11)내에서의 공기와 연료의 혼합성을 향상시키므로서 연소 효율을 상승시키게 되고, 상기 와류실(11)로부터 주연소실(61)로의 확산력을 증대시켜 완전 연소를 촉진시키게 된다.

그러므로 본 발명은 엔진의 압축력에 따라 서브 컴버션 챔버(10)로 적정한 스월각을 갖는 인서트 플레이트(13)가 교체가 가능하게 장착되도록 하므로서 와류실(11)내에서의 연료와 공기 혼합성 및 연소성을 향상시켜 더욱 높은 출력과 연소 효율을 형성하는 엔진을 제공토록 하는 매우 유용한 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 주연소실과 접촉되는 하단부 스로트의 양측면 각도를 각각 다르게 형성시키고, 상기 스로트의 양측면 사이에는 주연소실측으로 통로가 더욱 확장되는 인서트 플레이트가 장착되도록 하는 구성을 특징으로 하는 디젤 엔진의 와류실식 컴버션 챔버.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 인서트 플레이트는 상기 챔버에 교체가 가능하게 장착되는 구성임을 특징으로 하는 디젤 엔진의 와류실식 컴버션 챔버.