KR100456877B1 - 디젤 엔진의 연소압 분배 장치 - Google Patents

Abstract

디젤 엔진의 헤드 개스킷에 의해 연소압이 누출 정도를 정확히 판단하기 위하여 실차 엔진과 동일하게 고속의 연소압력을 제공할 목적으로;

엔진과; 상기 엔진의 동작을 기 설정된 프로그램에 의해 제어하며 시험하는 다이나모 시험장치와; 고압의 공기 또는 질소가스를 저장하여 상기 엔진으로 공급하는 메인 가스 저장탱크와; 상기 메인 가스 저장탱크에서 공급되는 공기 또는 질소가스의 압력을 조절하여 상기 엔진으로 공급하는 보조 탱크와; 상기 공급되는 공기 또는 질소의 압력에 의해 엔진 헤드의 움직임 및 개스켓의 거동량을 측정하여 표시하는 변위량 측정장치와; 상기 엔진의 헤드와 블록에 고온 및 저온의 냉각수를 공급하는 냉각수 쿨러와; 상기 엔진의 헤드와 블록에 고온 및 저온의 오일을 공급하는 오일 쿨러로 구비되어 있어서, 종래의 솔레노이드 밸브에 의한 압력 분배 장치의 가장 큰 단점인 작동시간 지연을 해소할 수 있고, 1개의 프로펠러만을 설치함으로써, 설치비용과 시간이 줄어들며, 소음이 발생되지 않는 효과가 있다.

Description

디젤 엔진의 연소압 분배 장치{combustion pressure division system of diesel engine}

본 발명은 디젤 엔진의 연소압 분배 장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 다이나모 시험장치를 이용하여 디젤 엔진의 실린더 블록과 헤드 사이에 구비된 헤드 개스킷(head gasket)에 대한 연소압 실링(combustion pressure sealing)을 평가하기 위한 디젤 엔진의 연소압 분배장치에 관한 것이다.

디젤 엔진은 공기를 고압축으로 하여 그 압축열로 연료를 연소시켜 동력을 얻는 내연기관으로써, 처음에 공기만을 실린더 내에 집어넣고 이것을 고압축하여 고온이 된 공기내에 연료로는 착화성이 좋은 경유를 분무하여 집어넣으면 자기 착화하여 연소한다. 이 때에 발생하는 가스압력으로 피스톤을 작동시켜 동력을 얻게 된다. 따라서 가솔린 엔진에 비하여 구조상의 상이점은 연료를 고온, 고압의 연소실에 분사하기 위한 분사 펌프와 분사노즐을 갖추고 있는 점이며, 엔진 본체, 밸브 기구 및 윤활, 냉각 등의 장치의 기본적 구조는 가솔린 엔진과 다를 바 없다.

상기한 엔진 구조를 갖는 디젤 엔진의 실린더 헤드는 일반적으로 주철제로 만들어 피스톤 헤드부와 함께 연소실의 일부를 형성하는 중요한 부분이며, 그 부분에는 냉각수를 통하기 위한 워터 재킷이 설치되어 있으며, 외부에는 흡기 매니폴드, 배기 매니폴드, 밸브기구, 노즐 등이 장치되어 잇다.

또한 실린더 헤드 윗면에는 밸브기구를 보호하기 위한 헤드커버가 장치되어 있으며, 실린더 헤드 하면에는 실린더 블록과의 기밀을 좋게하기 위하여 실린더 헤드 개스킷이 삽입되어 있다.

상기한 헤드 개스킷은 고온, 고압을 받으면서 연소가스의 블로바이(blow-by)를 방지하고 물이나 오일을 밀봉해야 하므로 내열성, 내구성이 요구되나, 오랜 사용 등에 의해 상기 헤드 개스킷의 변형이 이루어져 엔진 내부 압력이 외부로 누출되는 문제점을 내포하고 있다.

따라서, 종래에는 헤드 개스킷의 실링성을 평가하기 위해 실차가 아닌 연구 시험실에서 다이나모 시험장치를 이용, 솔레노이드 밸브 동작에 의한 고압 가스를 분배 공급한 후, 개스킷에 의한 고압 가스의 누출 상태를 검출하는 헤드 리프트(head lift)장치를 이용하였다.

그러나, 상기한 종래의 헤드 리프트 장치에 고압의 가스를 분배하는 솔레노이드 밸브가 엔진 회전수에 따른 순간적인 폭발 속도를 따라가지 못하여 실 엔진과 같은 조건에서 개스킷의 실링성을 제대로 평가하지 못하는 문제점을 내포하고 있다.

또한, 고압가스를 분배하는 솔레노이드 밸브와 솔레노이드 밸브 컨트롤 시스템이 각 실린더 별로 각각 설치되어 있기 때문에 시설비용이 많이 들고, 시험 시간이 오래 걸리는 문제점을 내포하고 있다.

더 나아가, 상기 솔레노이드 밸브에 의한 고압가스 분배가 이루어짐에 따라, 상기 솔레노이드 밸브 동작에 따른 높은 소음이 발생되는 문제점을 더 내포하고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 디젤 엔진의 헤드 개스킷에 의해 연소압이 누출 정도를 정확히 판단하기 위하여 실차 엔진과 동일하게 고속의 연소압력을 제공할 수 있는 압력분배가 가능한 디젤 엔진의 연소압 분배장치를 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

엔진과; 상기 엔진의 동작을 기 설정된 프로그램에 의해 제어하며 시험하는 다이나모 시험장치와; 고압의 공기 또는 질소가스를 저장하여 상기 엔진으로 공급하는 메인 가스 저장탱크와; 상기 메인 가스 저장탱크에서 공급되는 공기 또는 질소가스의 압력을 조절하여 상기 엔진으로 공급하는 보조 탱크와; 상기 공급되는 공기 또는 질소의 압력에 의해 엔진 헤드의 움직임 및 개스켓의 거동량을 측정하여 표시하는 변위량 측정장치와; 상기 엔진의 헤드와 블록에 고온 및 저온의 냉각수를 공급하는 냉각수 쿨러와; 상기 엔진의 헤드와 블록에 고온 및 저온의 오일을 공급하는 오일 쿨러로 구비된 디젤 엔진의 헤드 개스킷 시험장치에 있어서,

상기 보조 탱크와 엔진 사이에 구비되어 있어서, 상기 보조 탱크에서 공급되는 공기 또는 질소의 압력을 실 엔진 회전전 속도와 동일한 속도로 해당 실린더에 연소압을 제공하는 압력 분배 장치를 더 구비하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 적용되는 디젤 엔진의 연소압 분배 장치의 구성도이고,

도 2는 본 발명에 적용되는 압력 분배장치 상세도이고,

도 3은 본 발명에 적용되는 압력 분배장치 분해도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 다이나모 시험장치 20 : 메인 저장탱크 30 : 보조탱크

31 : 고압 연결관 40 : 압력 분배 장치 41 : 구동모터

42 : 프로펠러 44 : 압력관 45 ~ 48 : 인젝터

50 : 변위 측정 장치 60 : 냉각 쿨러 70 : 오일쿨러

100 : 엔진 101 : 엔진 헤드 102 : 엔진 블록

103 : 개스킷

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 디젤 엔진의 연소압 분배장치 구성도로서, 엔진(100)은 엔진 헤드(101)와 블록(102) 사이에 압력손실을 방지하기 위해 개스킷(103)을 구비하고, 실차 엔진과 동일하게 작동하되, 흡기 밸브를 통한 실제 연료 공급은 이루어지지 않는다.

다이나모 시험장치(10)는 상기 엔진(100)의 동작을 기 설정된 프로그램에 의해 제어한다.

메인 가스 저장탱크(20)는 고압의 공기 또는 질소가스를 저장하여 상기 엔진(100)으로 공급한다.

보조 탱크(30)는 상기 메인 가스 저장탱크(20)에서 공급되는 공기 또는 질소가스의 압력을 조절하여 상기 엔진(100)으로 공급한다.

압력 분배 장치(40)는 상기 보조 탱크(30)와 엔진(100) 사이에 구비되어 있어서, 상기 보조 탱크(30)에서 공급되는 공기 또는 질소의 압력을 실 엔진 회전 속도와 동일한 속도로 작동하여 해당 실린더에 실제 연소시와 동일한 수준의 연소압을 제공한다.

상기 압력 분배 장치(40)는 도 2에 도시되어 있는바와 같이 일측이 고압 연결관(31)에 의해 보조 탱크(30)와 연결되어 있고, 타측이 엔진 각각의 실린더(미도시)에 구비된 인젝터 연결관(45 ~ 48) 사이를 연결하는 압력관(44)에 설치되어 있는 바, 즉, 상기 압력 분배 장치(40)는 도 3에 도시되어 있는 구동모터(41)와 프로펠러(42)와 고정지그(43)가 압력관(44)의 내부에서 상기 고압 탱크 연결관(31)과 인젝터 연결관(45 ~ 48) 사이의 연통부위내에 조립 형성되어 있다.상기에서 구동모터(41)는 엔진 회전수와 동일한 회전수로 동작되어, 상기 고정 지그(43)에 고정 지지되어 있고, 프로펠러(42)는 90°간격으로 4개의 블레이드로 이루어져 있되, 상기 4개의 블레이드 중 한 개의 블레이드는 중앙부분이 빈 동공(42a)으로 형성되어 있고, 나머지 세 개의 블레이드는 판 형식의 일반적인 블레이드로 형성되어 있어서, 상기 구동모터(41)에 결합되어 있고, 고정 지그(43)에 의해 압력관(44)에 설치된다.

상기 고정 지그(43)는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 압력 분배 장치(40) 내에 소정의 각도로 4개의 지지대가 임의 접합되어 고정되어 있다.

변위량 측정장치(50)는 상기 보조 탱크(30)로부터 공급되는 공기 또는 질소의 압력에 의해 엔진 헤드(101)의 움직임 및 개스킷(103)의 거동량을 측정하여 표시한다.

냉각수 쿨러(60)는 상기 엔진(100)의 헤드(101)와 블록(102)에 고온 및 저온의 냉각수를 공급한다.

오일 쿨러(70)는 상기 엔진(100)의 헤드(101)와 블록(102)에 고온 및 저온의 오일을 공급한다.

상기한 구성으로 이루어진 디젤 엔진의 연소압 분배장치의 동작을 설명하면, 사용자가 시험실에서 실차와 동일한 조건을 구비한 엔진의 개스킷(103)에 의한 연소압 누출상태를 시험하기 위해 다이나모 시험장치(10)에 전원을 인가한 후 엔진(100)을 구동시킨다.

상기 엔진(100)은 흡기 밸브를 통한 연료 공급에 의해 동작되는 엔진이 아닌 외부 장치에 의해 엔진을 구동시키되, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 엔진 구동시 발생되는 연소압과 동일한 압력을 갖는 메인 저장탱크(20)에 저장된 공기 또는 질소를 엔진으로 공급한다.

상기 메인 저장탱크(20)에서 공급되는 공기 또는 질소는 보조 탱크(30)에 의해 압력이 일정압력으로 조정되어 압력 조절 장치(40)로 인가되어 진다.

이 때, 사용자가 다이나모 시험장치(10)를 이용하여 4개의 실린더를 구비한 엔진을 예컨대 3000rpm으로 작동시킬 경우, 상기 다이나모 시험장치(10)에는 폭발 연소압이 설정되고, 엔진의 크랭크축은 약 50rps(revolution per second)로 회전하게 된다.

상기 엔진에는 각 실린더당 1초에 12.5번의 연소압이 형성되는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 보조 탱크(30)로부터 인가되는 연소압은 압력 조절 장치(40)에 구비된 구동모터(41)의 회전에 따라 동공(42a)이 형성된 프로펠라(42)를 통해 각 실린더 별로 초당 12.5회 압력을 공급되어 진다.

이 때 변위량 측정장치(50)는 엔진(100)의 실린더 별로 발생하는 헤드 리프트량을 지속적으로 측정하여 디스플레이하고, 냉각수 쿨러(60)와 오일쿨러(70)는 엔진의 3000rpm에 맞는 냉각수 온도와 오일 온도를 엔진 헤드(101)와 블록(102)에 공급한다.

즉, 상기 냉각수 쿨러(60)와 오일 쿨러(70)는 엔진 블록(102)과 헤드(101)에 고온 및 저온의 냉각수 및 오일을 공급하여 실엔진과 동일하게 상기 엔진 헤드(101)와 블록(102)이 온도에 따라 변화를 발생하도록 조절한다.

따라서, 사용자는 다이나모 시험장치(10)를 이용하여, 상기 장치를 임의적으로 조절 제어하며 시험엔진을 실엔진과 동일한 조건에서 시험을 실시함으로써, 실차의 여러 조건들에 따른 현상을 제공하며 개스킷(103)에 의한 연소압 누출을 정확히 검출할 수 있는 것이다.

이로써, 종래의 솔레노이드 밸브에 의한 압력 분배 장치의 가장 큰 단점인 작동시간 지연을 해소할 수 있고, 1개의 프로펠러만을 설치함으로써, 설치비용과 시간이 줄어들며, 소음이 발생되지 않는 장점이 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 디젤 엔진의 헤드 개스킷에 의해 연소압이 누출 정도를 정확히 판단하기 위하여 실차 엔진과 동일하게 고속의 연소압력을 제공함으로써, 종래의 솔레노이드 밸브에 의한 압력 분배 장치의 가장 큰 단점인 작동시간 지연을 해소할 수 있고, 1개의 프로펠러만을 설치함으로써, 설치비용과 시간이 줄어들며, 소음이 발생되지 않는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 엔진과; 상기 엔진의 동작을 기 설정된 프로그램에 의해 제어하며 시험하는 다이나모 시험장치와; 고압의 공기 또는 질소가스를 저장하여 상기 엔진으로 공급하는 메인 가스 저장탱크와; 상기 메인 가스 저장탱크에서 공급되는 공기 또는 질소가스의 압력을 조절하여 상기 엔진으로 공급하는 보조 탱크와; 상기 공급되는 공기 또는 질소의 압력에 의해 엔진 헤드의 움직임 및 개스킷의 거동량을 측정하여 표시하는 변위량 측정장치와; 상기 엔진의 헤드와 블록에 고온 및 저온의 냉각수를 공급하는 냉각수 쿨러와; 상기 엔진의 헤드와 블록에 고온 및 저온의 오일을 공급하는 오일 쿨러로 구비된 디젤 엔진의 헤드 개스킷 시험장치에 있어서,

   상기 보조 탱크와 상기 엔진의 각 실린더에 구비된 인젝터 연결관 사이를 교통가능하게 연결하는 압력관과, 상기 압력관내에 설치되어 상기 보조 탱크로부터 공급되는 고압의 압력을 실 엔진 회전 속도와 동일하게 해당 실린더에 연소압으로 제공하는 구동모터와 프로펠러를 갖춘 압력 분배 장치를 더 구비하여 이루어지되;

   상기 구동모터는 압력관내에 고정 지그를 매개로 고정되고, 상기 프로펠러는 90°간격의 4개의 블레이드로 이루어지되, 상기 4개의 블레이드 중 한 개의 블레이드는 중앙부분이 빈 동공을 형성하고, 나머지 세 개의 블레이드는 판 형식의 일반 블레이드로 형성된 것을 특징으로 하는 디젤 엔진의 연소압 분배장치.
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