KR100370311B1 - 직접분사식디젤엔진 - Google Patents

Abstract

직접분사식 디젤엔진은 하나의 실린더에 대해, 복수개의 흡기포트가 형성된 실린더헤드를 구비하고 있으며, 적어도 그중의 하나는, 실린더에 대해 접선방향으로 뻗고 또 스월링의 상부도달점에서 연소실에 개구하는 대략 직선인 목부를 가지고 있으며, 또한 적어도 그중의 다른 하나는 스월링의 하부 도달점에서

연소실에 개구하는 목부를 가지고 있으며, 또한 상기 디젤엔진은 실린더헤드의 한 측면으로부터 아래쪽으로 뻗는 글로우플러그를 구비하고 있으며, 상기 실린더헤드의 한측면에서 상기 흡기포트는 다른 흡기포트와, 실린더헤드의 다른 쪽으로 부터 뻗는 동시에 연소실에 개구하는 배기포트 사이를 향해서 개구한다.

Description

직접분사식 디젤엔진

본 발명은 디젤엔진, 특히 복수개의 흡기포트와 하나 이상의 배기포트와 하나의 글로우플러그를 구비한 직접분사식의 디젤엔진에 관한 것으로, 상기 복수개의 흡기포트는 실린더헤드의 한 측면으로부터 연장하여 연소실에 개구하며, 상기 하나 이상의 배기포트는 실린더헤드의 타측으로부터 연장하여 연소실에 개구하며, 또한 상기 글로우플러그는 피스톤헤드의 오목부를 향하여 배치된다.

디젤엔진의 용적효율을 높이기 위해서, 각 실린더마다 2개의 흡기포트를 형성하는 것이 일반적이다. 이들 흡기포트는 각각 연소성을 향상시키기 위해서, 단일방향성인 스월링(unidirectional swirling)을 발생하도록 배치된다. 통상 어느 한쪽이 헬리컬목부(helical throat)를 가지고 있고(이하, 헬리컬흡기포트라함), 다른 쪽이 실린더에 접선방향으로 직선목부를 가지도록(이하, 스트레이트탄젠셜흡기포트 함)되어 있어, 각실린더에 대해 2개의 흡기포트를 가진 이러한 형태의 디젤엔진에 있어서, 상기 헬리컬포트가 연료혼합물의 스월링비를 증가시키는 데에는 도움이 되지만, 흡기저항이 커서 용적효율을 감소시킨다. 최근에, 연료분사장치의 향상으로 인해, 이러한 형태의 디젤엔진에서 연소성이 낮은 스월링비에서도 용적효율이 확보되기 때문에, 낮은 스월링비에서 높은 용적효율을 추구하는 경향이 강하다.

디젤엔진에 대해 높은 용적효율을 확보하기 위해서 흡기포트의 형태를 한정하려는 여러 가지 노력이 행해져 왔다. 이와 같은 노력중의 하나가 일본국 공개 실용신안공보 제 62-144호에 기재되어 있다. 사용된 접근방법은 소망의 스월링비를 발생시키기 위하여 각실린더에 대해 2개의 스트레이트탄젤셜포트를 형성하는 것이다. 이들 2개의 흡기포트는 스월링이 발생한 장소의 뒤에 설치되는 2개의 흡기포트 중의 어느 한쪽의 개구부가 다른 쪽의 개구부도다도 실린더의 종축선(C1)을 포함하는 면에 직교하는 실린더의 횡방향중심선에 더 근접하고 또한 상기 2개의 개구부의 중심을 통과하는 중심선이 수평중심선에 대해 일정한 각도로 뻗도록 배치된다. 이 실린더에는 또한 배기포트의 2개의 개구부의 중심선이 흡기포트의 2개의 개구부의 중심선과 평행하는, 소위 지그재그형태로 배치된 2개의 배기포트가 형성되어 있다.

일본국 공개실용신안공보 제 63-156424호에 있어서, 공기도입전용의 메인포트와 공기연료혼합물 도입용 보충포트를 가지는 가솔린엔진이 설치되어 있으며, 이들 양자는 단일방향성이 스월링을 발생하는 스트레이트형으로 되어 있다. 이들 메인 및 보충포트는 글로우플러그가, 메인포트로부터 떨어진 실린더헤드의 한 측면으로부터 메인포트와 배기포트사이의 위치를 향해서 뻗도록 설치된다.

각 실린더에 대해 2개의 흡기밸브 또는, 특히 각실린더에 대해 2개의 흡기밸브와 2개의 배기밸브플 가지며 또한 연료를 직접 연소실에 공급해서 엔진의 시동성능을 향상시키는 직접분사식 디젤엔진의 실린더헤드의 저벽과 함께 각 실린더에 대해 단일 연료실을 형성하는 노치된 피스톤크라운 또는 피스톤헤드의 오목부 또는 노치부에 글로우플러그를 넣으려고 할때, 2개의 흡기포트의 형상, 즉 헬리컬 및/또는 탄젠셜의 선택과, 흡기 및 배기포트에 대한 글로우플러그의 위치는, 이들 흡기 및 배기포트에 대한 글로우플러그의 배치의 자유도, 스월링의 강도, 글로우플러그의 열손상 등과 깊은 관계를 가지고 있다.

예를 들면 4밸브식 직접분사식엔진의 설계에 있어서, 글로우플러그 배치에 대한 하나의 접근방법은 글로우플러그를 피스톤헤드의 노치에 수직으로 향하게 하는 것이다. 그러나, 수직배치는 실린더헤드위의 밸브구동장치와의 위치간섭없이 실린더헤드위에 뻗는 긴 글로우플러그를 사용해야만 하기 때문에 실용화에는 부적합하다.

다른 접근방법은 실린더헤드의 플랭크로부터 글로우플러그를 비스듬히 향하게 하는 것이다. 이 경사구성에 있어서, 상기 글로우플러그는 흡기포트의 어느 하나로부터 떨어진 실린더플랭크로 부터 뻗을 수도 있으며, 그렇지 않으면 흡기포트 근처에 실린더플랭크로 부터 뻗을 수도 있다. 임의의 경사구성에 있어서, 흡기포트, 즉 리어흡기포트 중의 적어도 하나는 통상 헬리컬노즈를 가지는 것을 필요로 하므로, 이하 제 1도 내지 제 4도를 참조해서 후술하는 여러가지 제한이 이 경사구성에 가해진다.

제 1도는 글로우플러그(9)가 각실린더(2)의 흡기포트로부터 떨어진 실린더헤드(1)의 플랭크로부터 연소실(2a)의 중심을 향해서 비스듬히 뻗는 종래기술의 경사구성을 개략적으로 표시한다. 이들 흡기포트 중에서 프런프흡기포트(3)는 곧고, 접선방향이며, 다른 하나, 즉 리어흡기포트(4)는 헬리컬(나선)형으로 되어 있다. 프런트흡기포트(3)는 실린더헤드(1)의 프랭크(1a)중의 한쪽에 있는 상류단두(3a)와 연소실(2a)에 개구하는 하류단부(3b)를 가지고 있다. 마찬가지로, 리어흡기포트(4)는 실린더헤드(1)의 프랭크(1a)중의 한쪽에 있는 상류단부(4a)와 연소실(2a)에 개구하는 하류단부(4b)를 가지고 있다. 또한, 실런더헤드(1)는 각 실린더에 대해 2개의 배기포트, 즉 프러트배기포트(5)와 리어배기포트(6)를 가지고 있다. 이들 프런트 및 리어배기포트는 연소실(2a)에 개구하고, 또한 실린더헤드(1)의 다른 플랭크(1b)에 뻗고 또 배기매니폴드(10)에 개구하는 단일 배기포트(7)로서 함께 결합한다. 연료분사기(12)는 대략 연소실(2a)의 중심에 위치한다. 글로우플러그(9)는 배기포트(7)가 개구하는 실린더헤드(1)의 프랭크(1b)로부터 비스듬히 뻗는다. 실린더헤드(1)에는 제 1도에 표시한 바와 같이 배치된 메인볼트보스(7a)와 서브볼트보스(7b)등의 여러 가지 보스가 형성되어 있다.

이 경사구성에 있어서, 글로우플러그(9)는 배기매니폴드(10)에 근접하고 또 프런트흡기포트(3)를 통해서 도입된 흡기플로우와 간섭하기 때문에 열을 받으며 또한 스월링에 영향을 미친다.

제 2도는 글로우플러그(9)가, 헬리컬형으로 되어 있는 각 실린더(2)의 프런트 및 리어흡기포트로부터 떨어진 실린더헤드(1)의 프랭크로 부터 연소실(2a)의 중심을 향해서 비스듬히 뻗는 다른 종래기술의 경사구성을 개략적으로 표시한다. 프런트흡기포트(3)는 실린더헤드(1)의 프랭크(1a)중의 한쪽에 있는 상류단부(3a)와 연소실(2a)에 개구하는 하류단부(3b)를 가지고 있다. 마찬가지로, 리어흡기포트(4)는 실린더헤드(1)의 프랭크(1a)에 있는 상류단부(4a)와 연소실(2a)에 개구하는 하류다부(4b)를 가지고 있다. 또한, 실린더헤드(1)는 각 실린더에 대해 2개의 배기포트, 즉 프런트배기포트(5)와 리어배기포트(6)를 가지고 있다. 이들 프런트 및 배기포트는 연소실(2a)에 개구하며, 또한 실린더헤드(1)의 다른 프랭크(1b)에 뻗는 동시에 배기매니폴드(10)에 개구하는 단일 배기포트(7)로서 함께 결합한다. 연료분사기(12)는 대략 연소실(2a)의 중심에 위치하며, 또한 글로우플러그(9)는 배기포트(7)가 개구하는 실린더헤드(1)의 프랭크(1b)로 부터 연소실(2a)을 향해서 비스듬히 뻗는다. 실린더헤드에는, 제 2도에 표시한 바와 같이 배치된 메인볼트보스(7a)와 서브볼트보스(7b)등의 여러가지 보스가 형성되어 있다.

이 경사구성에 있어서, 글로우플러그(9)는 배기매니폴드(10)에 근접하고 또한 프런트흡기포트(3)를 통해서 도입된 흡기플로우와 간섭하기 때문에 열손실을 받으며 또 일부 스월링에 나쁜 영향을 미친다.

제 3도는 글로우플러그(9)가 각실린더(2)의 흡기포트근처의 실린더헤드(1)의 프랭크로 부터 연소실(2a)의 중심을 향하여 비스듬히 뻗는 다른 종래기술의 경사구성을 개략적으로 표시한다. 이들 흡기포트중의 하나, 즉 프런트흡기포트(3)는 곧고 접선 방향으로 되어있고, 다른쪽, 즉 리어흡기포트(4)는 헬리컬형으로 되어 있다. 프런트흡기포트(3)는 실린더헤드(1)의 프랭크(1a)중의 한쪽에 있는 상류단부(3a)와 연소실(2a)에 개구하는 하류단부(3b)를 가지고 있다. 마찬가지로, 리어흡기포트(4)는 실린더헤드(1)의 플랭크(1a)에 있는 상류단부(4a)와 연소실(2a)에 개구하는 하류단부(4b)를 가지고 있다. 또한, 실린더헤드(1)는 각실린더에 대하여 2개의 배기포트, 즉 프런트배기포트(5)와 리어배기포트(6)를 가지고 있다. 이들 프런트 및 리어배기포트는 연소실(2a)에 개구하고, 또한 실린더헤드의 다른 프랭크(1b)에 뻗는 동시에 배기매니폴드(10)에 개구하는 단일 배기포트(7)로서 함께 결합한다. 연료분사기(12)는 대략 연소실(2a)의 중심에 위치한다. 글로우플러그(9)는, 흡기포트(3)및 (4)가 개구하는 실린더헤드(1)의 프랭크(1a)로부터 비스듬히 뻗는다.

이 경사구성에 있어서, 리어헬리컬흡기포트(4)는 프런트 및 리어흡기포트(3),(4)를 통해서 연소실(2a)로 도입된 흡기플로우가 서로 위치상으로 간섭하는 것을 방지할 수 있는 장점을 가지고 있지만, 보통 수직높이가 큰 것이 필요하므로, 글로우플러그의 배치의 자유도는 리어흡기포트(4)와 글로우플러그(9)사이의 위치간섭으로 인해 보통 낮다. 또한, 글로우플러그(9)는 전 개구부(4b)에 균일한 비율로 리어흡기포트(4a)를 개재해서 도입된 흡기플로우에 영향을 부분적으로 미친다.

제 4도는 글로우플러그(9)가, 헬리컬형으로 되어 있는 각 실린더(2)의 프런트 및 리어흡기포트로부터 떨어진 실린더헤드(1)의 프랭크로 부터 연소실(2a)의 중심을 향해서 비스듬히 뻗는 또다른 종래기술의 경사구성을 개략적으로 표시한다. 프런트흡기포트(3)는 실린더헤드(1)의 프랭크(1a)중의 한쪽에 있는 상류단부(33)와 연소실(2a)에 개구하는 하류단부(3b)를 가기고 있다. 마찬가지로, 리어흡기포트(4)는 실린더헤드(1)의 프랭크(1a)에 있는 상류단부(4a)와 연소실(2a)에 개구하는 하류단부(4b)를 가지고 있다. 또한, 실린더헤드(1)는 각 실린더에 대해 2개의 배기포트, 즉 프런트배기포트(5)와 리어배기포트(6)를 가지고 있다. 이들 프런트 및 배기포트는 연소실(2a)에 개구하며, 또한 실린더헤드(1)의 다른 프랭크(1b)에 뻗는 동시에 배기매니폴드(10)에 개구하는 단일 배기포트(7)로서 함께 결합한다. 연료분사기(12)는 대략 연소실(2a)의 중심에 위치하며, 또한 글로우플러그(9)는 배기포트(7)가 개구하는 실린더헤드(1)의 프랭크(1b)로 부터 연소실(2a)을 향해서비스듬히 뻗는다. 실린더헤드에는, 메인볼트보스(7a)와 서브볼트보스(7b)등의 여러가지 보스가 형성되어 있다.

이 구성은 글로우플러배치의 자유도를 감소시키며, 글로우플러배치의 자유도는 리어흡기포트(4)와 글로우플러그(9)사이의 위치간섭으로 인해 보통 낮으며, 또한 리어흡기포트(4a)의 전개구부(4b)둘레에 균일한 흡기플로우를 형성함에 있어 글로우플러그(9)가 영향을 미친다.

흔치 않지만, 각실린더에 대해 2개의 스트레이트 및 탄젠셜흡기포트를 가진, 소위 이중탄젠셜형의 직접분사식 디젤엔진에 글로우플러그를 설치하는 것이 고려되 있었다. 이러한 구성에 있어서, 글로우플러그는 글로우플러그배치의 자유도, 스월의 강도, 열손상 등에 다른 영향을 미친다. 이러한 구성에 있어서는, 일본국 공개실용신안공보 제 63-156424호에 기재된 점화플러그의 배치를 이용하는 것으로, 글로우플러그가 이중탄젠셜 직접분사식 디젤엔진의 배기측으로부터 연소실로 비스듬히 뻗도록 설치되면, 그것은 배기매니폴드에 근접하며, 따라서 프런트 탄젠셜흡기포트 및 리어헬리컬흡기포트를 가진 형의 직접분사식디젤엔진과 같은 열의 영향을 받는다. 또한, 이중탄젠셜 직접분사식 디젤엔진의 글로우플러그는 또한 프런트탄젠셜흡기포트를 통해서 도입된 에어플로우에 영향을 미친다. 이와는 달리 글로우플러그가 이중탄젠셜 직접분사식 디젤엔진의 흡기측으로부터 연소실로 비스듬히 뻗도록 배치하는 것도 고려된 바 있었다. 그러나, 이와 같은 구성은 여러가지 미해결의 문제점을 갖고 있으며, 따라서 이론적일 뿐이며 실용화에는 부적합하다.

본 발명의 목적은 콤팩트한 구성의 글로우플러그를 구비하는 복수개의 흡기포트를 가진 직접분사식디젤엔진을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 글로우플러그가 열손상을 받지 않고 또 스월링에 나쁜영향을 미치지 않고 글로우플러그의 배치의 자유도를 확보하는 복수개의 흡기포트를 가진 직접분사식디젤엔진을 제공하는 데 있다.

흡기포트에 대한 글로우플러그의 여러가지 구성에 대해 많은 주의가 기울어져 왔으며, 그결과 탄젠셜방식으로 형성된 실린더헤드의 적어도 하나의 리어흡기포트와, 흡기포트가 개구하는 실린더헤드의 한 측면으로 부터 실린더헤드내에 설치된 글로우플러그를 구비한 구성이 유리하며, 이러한 구성은 리어흡기포트가 연소실에 개구하는 각도에 대해 아직 제한을 받긴 하지만, 글로우플러그의 배치에 있어 높은 자유도를 얻을 수 있다는 것이 입증되었다. 이러한 구성에 의해, 글로우플러그를 입구포트를 통해서 도입된 흡기의 흐름에 영향을 미치지 않고 적절히 위치시키는 것이 용이하며, 따라서 열손상을 받는 것과 신장되는 것이 방지된다.

본 발명에 의하면, 하나의 실린더에 대해, 실린더헤드의 한측면으로부터 하향으로 향하여 크랭크샤프트의 회전중심선과 직교하는 실린더의 횡방향중심선의 한측면에서 연소실에 개구하는 복수개의 흡기포트와, 실린더헤드의 다른측면으로 부터 뻗고 또 횡방향중심선의 다른 측면에서 연소실에 개구하는 적어도 하나의 배기포트가 형성되어 있고, 또한 하나의 실린더에 대해, 피스톤헤드 오목부를 지향하는 하나의 글로우플러그를 구비한 실린더헤드를 가진 직접분사식디젤엔진이 제공된다. 적어도 하나의 프런트흡기포트가 상기 실린더의 수직 중심선에 수직한 면내에서 실린더에 접선방향으로 연장하여 대략 직목(straight throat)형상으로 상기 연소실내에서 발생되며, 스월링의 상부도달점에서 연소실에 개구하고, 또한 적어도 하나의 리어흡기포트가 상기 스월링의 하부도달점에서 연소실에 개구된다. 또한 상기 글로우플러그는 상기 리어흡입포트(4)의 단부측개구부(4a) 부근에서 상기 리어흡입포트(4)에 겹치도록 형성된 글로우플러그삽입공(11)에 삽입되게 된다. 연소실에 개구하는 리어흡기포트의 일단부는 연소실에 개구하는 프런트흡기포트의 일단부보다도 상기 횡방향중심선 근방에 위치하는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 의하면, 글로우플러그는 리어흡기포트의 밑으로 연장하여 리어흡기포트와 적어도 부분적으로 겹치도록 위치하며, 또한 리어흡기포트의 다른 단부는 프런트흡기포트의 다른 단부보다 높은 수직위치에 위치한다. 이 경우에 있어서, 글로우플러그를 리어흡기포트의 상류부 밑에 형성된 소위 경사공간에 설치할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 직접분사식 디젤엔진은 프런트 및 리어흡기포트를 가진 이중탄젠셜형으로 되어 있으며, 그 각각은 실린더의 수직중심선에 수직한 평면내에서 실린더에 대하여 접선방향으로 연장하고, 대략 직선의 목부를 보유하며, 상기 글로우플러그는 리어흡기포트의 밑으로 뻗고 또 그것과 적어도 부분적으로 위치가 겹치며, 또한 리어흡기포트의 다른 단부는 프런트흡기포트의 다른 단부보다 높은 수직위치에 위치한다. 이 경우에, 글로우플러그를 리어흡기포트의 상류부 밑에 형성된 소위 경사공간에 설치할 수 있다. 또한, 리어흡기포트의 다른 단부는 공기연료혼합물이 연소실로 분사되는 분사각도가 프러트흡기포트보다 큰 분사각도를 가지도록 위치하는 것이 바람직하다.

본 발명의 직접분사식 디젤엔진에 의하면, 글로우플러그는 배기포트보다 먼거리에 위치해서 흡기포트와 위치상으로 간섭하지 않도록 큰 자유도를 가지고 배치되며, 그에 의해, 한편으로는, 흡기포트를 통해서 연소실로 도입된 흡기가 글로우플러그와 간섭하는 것을 방지하며, 따라서 일정한 스월링형성에 도움을 주며, 다른 한편으로는, 글로우플러그가 배기가스로 인해 열손상을 받는 것을 방지하고 또 배기포트가 개구하는 실린더헤드의 측면에서 워터재킷내의 냉각제의 흐름에 나쁜 영향을 미치는 것을 방지한다. 특히, 직선이고 접선방향의 목부를 가진 리어흡기포트로 인해서, 이 리어흡기포트는 헬리컬형의 리어흡기포트보다도 간섭을 피하는데 필요한 위치제한을 글로우플러그에 훨씬 적게 가하며 또한 디젤엔진의 용적효율을 증가시키는데에 더 협동적이어서 일정한 스월링을 발생시킨다. 또한, 리어흡기포트가 공기연료혼합물을 프런트흡기포트보다 큰 각도로 연소실로 분사하도록 프런트 및 리어흡기포트를 배치함으로써, 리어흡기포트로 부터의 흡기의 주류를 리어흡기포트로 부터의 흡기의 주류에 비해 아래쪽으로 향하도록 해서 리어흡기 밸브를 감소된 축방향 관성모멘트로 작동하도록 하므로, 스월링이 리어흡기밸브의 통과시에 덜 확산된다. 이로 인해 프러트 및 리어흡기포트를 통해서 도입된 흡기 흐름사이의 간섭이 감소되며 또한 리어흡기포트로 부터의 흡기흐름의 프런트흡기밸브에 대한 충돌이 경감되어, 강화된 스월링 및 용적효율의 증가를 가져온다.

본 발명의 상기 및 다른 목적들 및 특징은 첨부도면을 참조한, 바람직한 실시예에 관한 다음 설명으로 부터 명백히 이해될 것이다. 도면에서, 동일참조번호는 동일 또는 유사한 부품 또는 구성요소를 표시한다.

도면을 상세히 참조하면, 특히 제 5도-제 8도에 의하면, 예컨대, 직렬다기통형의 직접분사식 디젤엔진의 실린더헤드(1)는 복수개(하나만이 표시됨)의 실린더보어(cylinder bore)(2)를 가지고 있다. 각 실린더헤드(1)에는 피스톤헤드(도시생략)와 실린더헤드(1)의 하부벽사이에 연소실(2a)이 형성되어 있다. 이 실린더헤드(1)는 2개의 흡기포트, 즉 양쪽 모두 직선 및 접선형인 프런트흡기포트(3)와 리어흡기포트(4)를 가기고 있다. 프런트흡기포트(3)는 실린더헤드(1)의 프랭크(1a)들 중의 하나에 있는 상류단부(3a)와 스월링의 하부흐름부에서 연소실(2a)에 개구하는 하류단부(3b)를 가지고 있다. 마찬가지로, 리어흡기포트(4)는 실린더헤드(1)의 프랭크(1a)에 있는 상유단부(4a)와 스월링의 하부도달점에서 연소실(2a)에 개구하는 하부단부(4b)를 가지고 있다. 또한, 상기 실린더(1)는 2개의 배기포트, 즉 각 실린더에 대해 프런트배기포트(5) 및 리어배기포트(6)를 가지고 있다. 이들 프런트 및 리어배기포트(5),(6)는 연소실(2a)에 개구하며, 또한 실린더헤드(1)의 다른 프랭크(1b)로 뻗는 단일 배기포트(7)로서 함께 결합한다. 연료분사기(12)는 대략 연소실(2a)의 중심에 위치한다. 글로우플러그(9)는 리어흡기포트(4)밑으로 그리고 실린더헤드(1)의 프랭크(1a)로 부터 밑으로 비스듬히 뻗는 보어(11)(제 7도 및 제 8도참조)를 개재해서 실린더헤드(1)에 삽입되며, 여기서 흡기포트(3),(4)는 리어흡기포트(4)의 하류단부(4a)가 종료하고 연소실(2a)에 개구하는 곳에 개구한다. 이 글로우플러그(9)는 그 선단이 피스톤헤드의 노치부를 향하도록 위치한다. 실린더헤드(1)에는 볼트구멍용의 다수의 보스, 즉 일렬의 실린더보어(2)의 양쪽에 2열의 메인볼트보스(8a)와 실린더열의 양쪽에 2열의 서브볼트보스(8b)가 형성되어 있다. 다시말하면, 4개의 메인볼트보스(8a)가 규칙적인 각도로 각 실린더보어(2)둘레에 그리고 실린더보어(2)의 중심으로 부터 같은 거리에 배치되므로, 각 2개의 메인볼트보스(8a)는 인접한 각 실린더보어(2)사이에 실린더헤드(1)의 횡방향으로 정렬한다. 각 서브볼트보스(8b)는 횡방향으르 메인볼트보스(8a)로 부터 바깥쪽으로 치우쳐 있으며, 또한 종방향으로 각 2개의 메인볼트보스(8a)사이에 위치한다. 또한, 각 두 서브볼트보스(8b)는 실린더보어(2)의 횡방향 중심선(C2)상에 그리고 각 메인볼트보스(8a)로 부터 같은 거리에 있다.

상술한 바와 같이, 프런트 및 리어흡기포트(3),(4)는 실린더보어(2)의 수직 중심선(C1)에 수직한 평면내에서 실린더보어(2)에의 접선과 평행하게 뻗는 직선목부를 갖는 스트레이트 탄젠셜형으로 되어 있으며, 또한 배기포트의 두 개구부의 중심선(C4)이 기본적으로 흡기포트의 두 개구부의 중심선(C3)과 평행한 소위 지그재그형태로 배치되어 있다. 즉, 이들 프런트 및 리어흡기포트(3),(4)는, 리어흡기포트(4)의 하류단부(4b)가 프런트흡기포트(3)의 하류단부(3b) 보다도, 엔진의 크랭크샤프트(도시생략)의 회전중심선과 직각으로 교차하는 실린더보어(2)의 횡방향중심선(C2)에 더 근접하도록 배치되며, 또한 프런트 및 리어흡기포트(3),(4)의 각 하류단부(3b),(4b)의 중심을 통과하는 중심선(C3)이 상기 횡방향중심선(C2)과 일정한 각도로 교차하도록 배치된다. 또한, 프런트 및 리어흡기포트(3),(4)는, 리어흡기포트(4)의 상류단부(4a)가 프런트흡기포트(3)의 상류단부(3a)보다 수직방향으로 더 높이 위치하도록 배치된다. 또한, 리어흡기포트(4)는, 공기연료혼합물의 연소실(2a)에의 분사각도가 프런트흡기포트(3)보다 큰 분사각도를 갖는다. 리어흡기포트(4)는, 필요하다면, 프런트흡기포트(3) 보다 작은, 그렇지 않으면 같은 분사각도를 갖는다.

한편, 배기포트(5),(6)는, 프런트 및 리어배기포트(5),(6)의 각 상류단부의 중심을 통과하는 중심선(C4)이 프런트 및 리어흡기포트(3),(4),의 각 하류단부(3b),(4b)의 중심을 통과하는 중심선(C3)과 거의 평행하도록 배치된다.

제 7도에 표시한 바와 같이, 실린더헤드(1)는 2개의 흡기밸브(13A),(13B)를 구비하며, 이흡기밸브(13A),(13B)에 의해 각 실린더(2)의 흡기포트(3),(4)가 각각 소정시기에 개방 및 폐쇄된다. 마찬가지로, 실런더헤드(1)는 두 개의 배기밸브(14A), (14B)를 구비하고 있으며, 이배기밸브(14A), (14B)에 의해 배기포트(5), (6)가 각각 소정시기에 개방 폐쇄된다. 이들 밸브(13A),(13B),(14A),(14B)는 단일 오버헤드캠샤프트형의 밸브구동장치에 의해 구동된다. 이 밸브구동장치는, 실린더헤드(1)위에 배치된 캠샤프트(15)와, 흡기밸브(13A),(13B)및 배기밸브(14A),(14B)용로거아암(18),(19)을 구비한다. 캠샤프트(15)는 각 실린더(2)의 흡기밸브(13A),(14A)용 흡기밸브캠(16)및 이 실린더의 배기밸브(14A),(14B)용 배기밸브캠(17)과 일체로 형성되어 있다. 각 실린더(2)용 각기 2개의 흡기밸브(13A),(13B)는 각각 크로스헤드(20)에 의해 기계적으로 연결되어 있다. 마찬가지로, 각 실린더(2)용 각기 2개의 배기밸브(14A)또는 (14B)는 각각 크로스헤드(21)에 의해 기계적으로 연결되어 있다. 상기 캠샤프트(15)는 각 실린더(2)의 흡기밸브(13A),(13B)를 소정시기에 동시에 개폐한다. 마찬가지로, 그것은 각 실린더(2)의 배기밸브(14A),(14b)를 소정시기에 동시에 개폐한다.

본 실시예에서는 글로우플러그(9)를 흡기포트(3),(4)가 개구하는, 배기포트(17)로 부터 떨어진 실린더헤드(1)의 측면으로 부터 리어탄젠셜흡기포트(4)와 프런트배기포트(5)사이를 향해서 수직방향으로 비스듬히 향하게 함으로써, 글로우플러그(9)는 열손상을 받지 않으며, 또한 배기포트(7)가 연장하는 실린더헤드(1)의 측면의 워터재킷(도시생략)내의 냉각제의 흐름에 영향을 끼치지 않으며, 또한 흡기포트(3),(4)를 통해서 도입되는 흡기의 흐름을 부분적으로 방해하지 않는다. 따라서, 엔진은 확실히 스월링을 발생하지 않을 뿐만 아니라 냉각효율의 증가와 글로우플러그(9)의 작동신뢰성의 향상을 제공한다. 또한, 글로우플러그(9)가 리어흡기포트(4)의 밑으로 뻗는 구성은 이들 흡기포트(3)(4) 및 글로우플러그(9)에 대해 큰 공간을 필요로 하지 않으므로, 엔진의 소형화를 도모할 수 있다. 또한 이중 탄젠셜 직접분사 디젤엔진내의 글로우플러그(9)의 경사구성의 내장은 실린더헤드(1)의 공간효율 및 용적효율을 향상시키며, 또한 실린더(1)의 연소실(2a)내에 발생한 스월링을 크게 강화시킨다. 리어흡기포트(4)의 분사각도를 프런트흡기포트(3)의 그것보다 크게한 구성은 실린더헤드(1)의 용적효율을 향상시키며, 또한 실린더(1)의 연소실(2a)에 발생된 스월링에 대한 효과를 강화시킨다.

상기 실린더헤드(1)에 헬리컬식으로 형성된 프런트흡기포트(3)를 형성할 수 있으며, 또한 흡기 및 배기포트를 평행하게 배치할 수 있으며, 여기서 흡기포트의 두 개구부의 중심선(C3)과 배치포트의 두 개구부의 중심선(C4)의 양쪽은 실린더(2)의 횡단중심선(C3)과 평행하게 되어 있다. 또한, 본 발명에 의한 직접분사식 디젤엔진은 각 실린더에 대해 2개이상의 복수개의 흡기포트와 적어도 한 개의 배기포트를 가진 형태로 실시해도 된다.

본 발명을 그 바람직한 실시예에 관해서 설명해 왔지만, 본 발명의 범위 및 사상에서 벗어나지 않는 여러가지 실시예 및 변형례가 이 분야의 기술자에 의하여 고려될 수 있으며, 이러한 실시예 및 변형례는 다음과 같은 청구의 범위에 의해 커버된다.

제 1도는 종래기술의 직접분사식 디젤엔진의 실린더헤드의 일례를 표시하는 개략도

제 2도는 다른 종래기술의 직접분사식 디젤엔진의 실린더헤드의 일례를 표시하는 개략도

제 3도는 또 다른 종래기술의 직접분사식 디젤엔진의 실린더헤드의 일례를 표시하는 개략도

제 4도는 다른 종래기술의 직접분사식 디젤엔진의 실린더헤드의 일례를 표시하는 개략도

제 5도는 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 직접분사식 디젤엔진의 실린더헤드를 표시하는, 위에서 본 개략도

제 6도는 제 5도의 실린더헤드를 표시하는, 앞에서 본 개략도

제 7도는 제 5도의 직접분사식 디젤엔진의 실린더헤드의 일부의 평면도

제 8도는 제 7도의 실린더헤드의 일부의 측면도

(1) . . . 실린더헤드 (2) . . . 실린더

(2a) . . . 연소실 (3) . . . 프런트흡기포트

(4) . . . 리어흡기포트 (9) . . . 글로우플러그

Claims (9)

1. 실린더헤드(1)의 일측으로 부터 하향 연장하는 복수개의 흡기포트(3),(4)와, 상기 실런더헤드(1)의 타측으로 부터 연장하여 크랭크샤프트의 회전중심선과 직교하는 실린더의 횡방향중심선(C2)의 곁에서 연소실에 개구하는 하나이상의 배기포트(5)와, 상기 실런더헤드(1)의 중심선의 타측에서 피스톤헤드의 오목부로 향하여 연소실에 개구하고 있는 글로우플러그를 배치하여 이루어진 직접 분사식 디젤엔진에 있어서,

   상기 실린더의 종축선(C1)에 직교하는 면내에서 대략 실린더에 접선방향으로 연장하는 대략 직목(straight throat) 형상인 최소한 한쪽의 흡기포트(3)를 상기 연소실에서 발생하는 스월링(swirling)이 미치는 상부도달점에 개구하고, 상기 스월링이 미치는 연소실의 하부도달점에 최소한 다른 한쪽의 흡기포트(4)를 개구하고, 상기 글로우플러그(P)는 상기 다른 한쪽의 흡입포트(4)의 단측부개구부(4a)부근에서 상기 다른 한쪽의 흡입포트(4)에 겹치도록 형성된 글로우플러그 삽입공(11)에 삽입되는 것을 특징으로 하는 직접분사식 디젤엔진.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 연소실에 개구하고 있는 다른 한쪽의 흡기포트(4)의 일단부가 상기 연소실에 개구하고 있는 한쪽의 흡기포트(3)의 일단부 보다 실린더의 횡방향중심선(C2)에 더 근접하게 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 직접분사식 디젤엔진.
3. 제 2항에 있어서,

   상기글로우플러그는 그 연장선이 상기 횡방향중심선과 각도를 이루도록 뻗는 것을 특징으로 하는 직접분사식 디젤엔진.
4. 제 2항에 있어서

   상기 글로우플러그는 상기 흡기포트 중의 상기 다른 것 밑으로 뻗어서 그것과 적어도 부분적으로 겹치도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 직접분사식 디젤엔진.
5. 제 2항에 있어서

   상기 흡기포트중의 상기 하나의 다른 단부는 상기 흡기포트 중의 상기 하나의 다른 단부보다 높은 수직위치에 위치하는 것을 특징으로 하는 직접분사식 디젤엔진.
6. 제 5항에 있어서

   상기 실린더헤드의 상기 한 측면에 있는 상기 글로우플러그의 일단부는 상기 흡기포트 중의 상기 하나의 상기 다른 단부보다 높은 위치에 위치하는 것을 특징으로 하는 직접분사식 디젤엔진.
7. 제 2항에 있어서,

   상기 흡기포트 중의 상기 다른 하나의 상기 목부는 대략 직선이고 또 실린더의 상기 수직중심선에 수직한 평면내에서 실린더에 대한 접선과 평행하게 뻗는 것을 특징으로 하는 직접분사식 디젤엔진.
8. 제 7항에 있어서

   상기 흡기포트 중의 상기 다른 하나의 상기 다른 단부는 상기 흡기포트중의 상기 하나의 다른 단부보다 높은 수직위치에 위치하고 또 공기연료혼합물이 상기 연소실에 분사되는 분사각도가 상기 흡기포트 중의 상기 하나 보다 큰 것을 특징으로 하는 직접분사식 디젤엔진.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 글로우플러그는 상기 흡기포트 중의 상기 다른 하나의 밑으로 뻗어서 그것과 적어도 부분적으로 겹치는 것을 특징으로 하는 직접분사식 디젤엔진.