KR100552153B1 - 엔진 연소실의 텀블 강화 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연소실에 흡입된 혼합기의 연소속도를 증가시키기 위해 실린더 헤드의 연소실 주변에 스퀴시가 형성되도록 하여 연소효율이 높아지도록 하기 위한 엔진 연소실의 텀블 강화구조에 관한 것으로,

헤드 가스켓을 매개로 실린더 헤드와 실린더 블럭이 조합되어 연소실 및 실린더가 마련되고, 상기 실린더에 수용된 피스톤의 행정에 따라 상기 연소실에서 연료가 연소되도록 구성되는 엔진의 연소실 구조에 있어서,

상기한 헤드 가스켓의 개재에 의해 형성되는 크레비스 볼륨이 근접된 위치의 연소실 상부벽에 혼합기 및 연소가스의 텀블강화를 위한 다수의 텀블 유도돌기가 소정의 간격으로 형성된 것을 특징으로 한다.

텀블 유도돌기, 연소실, 크레비스 볼륨

Description

엔진 연소실의 텀블 강화구조{Combustion apparatus with embossing to tumble}

도 1은 본 발명에 의해 형성된 연소실의 구성도.

도 2는 텀블 유도돌기를 저면에서 바라본 형상을 도시한 도면.

도 3은 본 발명에 의한 연소실의 텀블 현상을 설명하기 위한 도면.

도 4는 종래의 기술을 설명하기 위한 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 엔진 21 : 실린더 헤드

22 : 실린더 블럭 23 : 연소실

24 : 실린더 25 : 흡기 포트

26 : 배기 포트 27 : 피스톤

28 : 헤드 가스켓 30 : 텀블 유도돌기

B : 크레비스 볼륨

본 발명은 엔진 연소실의 텀블 강화구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연소실에 흡입된 혼합기의 연소속도를 증가시키기 위해 실린더 헤드의 연소실 주변에 스퀴시가 형성되도록 하여 연소효율이 높아지도록 하기 위한 엔진 연소실의 텀블 강화구조에 관한 것이다.

엔진의 연소실은 실린더 블럭과 실린더 헤드의 조합에 의해서 만들어지며, 실린더 내에서 피스톤이 상하왕복운동되도록 구성되는 것이다. 엔진의 행정에 따라 왕복되는 피스톤에 의해서 연소실 내에는 혼합기는 흡입되고 압축되며, 폭발되고 배기되어지게 된다.

연소실 내의 혼합공기의 흡배기는 도 4에 도시된 바와 같이, 실린더 헤드(11)의 흡기 포트(13) 및 배기 포트(14)에 마련되는 흡기 밸브(15) 및 배기 밸브(16)가 밸브 타이밍에 의해서 작동되므로서 이루어지게 된다.

그리고 실린더(17) 내의 수용된 피스톤(18)의 탑랜드부 외주에는 연소가스가 크랭크 실로 유입되는 것을 막는 압축링(18a)과, 피스톤(18)의 냉각 및 윤활을 위해 뿌려지는 오일이 연소실로 유입되는 것을 막으며 실린더 벽에 적정의 오일막이 형성되도록 하기 위한 오일링(18b)이 장착되어진다. 또한, 상기한 연소실로 유입되는 공기의 스월 현상이 강화되도록 하기 위해서 상기한 피스톤(18)의 상부에는 보울(bowl)이 형성된다.

한편, 실린더 헤드(11)와 실린더 블럭(12) 간에는 기밀유지를 위한 헤드 가스켓(19)이 개재된다. 헤드 가스켓(19)은 주지된 바와 같이 실린더 헤드(11)와 실린더 블럭(12) 간에 개재되어 실린더 헤드와 실린더 블럭 간에 이동되는 냉각수, 오일 및 가스 등이 새지 않도록 형성되는 것이다.

그런데 상기한 연소실(10)과 헤드 가스켓(19) 간의 사이에 상기 헤드 가스켓(19)의 장착에 의해서 크레비스 볼륨(crevice volume)(B)이 형성되는데, 이 크레비스 볼륨(B) 중에는 화염이 전달되지 않는 부분이 있게 된다. 따라서 미연소되는 혼합기가 발생하게 된다.

상기와 같이 크레비스 볼륨에서 미연소되는 가스의 양을 줄이기 위해서 종래의 경우에는 피스톤 탑 랜드의 클리어런스를 축소하거나, 상측의 압축링(18a)의 사이드 클리어런스(side clearance) 및 백 클리어런스(back clearance)를 축소하거나, 상측의 압축링의 엔드 갭(end gap)을 축소하는 등의 방법이 적용되었다. 하지만, 상기와 같이 압축링의 클리어런스 또는 엔드 갭이 지나치게 축소되므로서 피스톤 링이 고착되거나 열변형되는 등의 문제점이 발생하게 될 뿐만 아니라, 열변형이 심할 경우에는 피스톤의 탑 랜드부 마모가 증대되는 등의 문제점이 따르게 되었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 연소실에 흡입된 혼합기의 연소속도를 증가시키기 위해 실린더 헤드의 연소실 주변에 스퀴시가 형성되도록 하여 연소효율이 높아지도록 하기 위한 엔진 연소실의 텀블 강화구조를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

헤드 가스켓을 매개로 실린더 헤드와 실린더 블럭이 조합되어 연소실 및 실린더가 마련되고, 상기 실린더에 수용된 피스톤의 행정에 따라 상기 연소실에서 연료가 연소되도록 구성되는 엔진의 연소실 구조에 있어서,

상기한 헤드 가스켓의 개재에 의해 형성되는 크레비스 볼륨이 근접된 위치의 연소실 상부벽에 혼합기 및 연소가스의 텀블강화를 위한 다수의 텀블 유도돌기가 소정의 간격으로 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 엔진 연소실의 구조 및 작용에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의해 형성된 연소실의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 의한 텀블 유도돌기의 저면에서 바라본 형상을 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명에 의한 연소실의 텀블 현상을 설명하기 위한 도면이다.

도면 중에 표시된 도면부호 20은 본 발명에 의한 엔진을 지시하는 것이고, 도면부호 30은 본 발명에 의해 형성된 텀블 유도돌기를 지시하는 것이다.

상기한 엔진(20)은 종래의 일반적인 엔진에서와 같이, 실린더 헤드(21)와 실린더 블럭(22)이 조립되어 연소실(23) 및 실린더(24)가 마련된다. 상기한 실린더 헤드(21)의 상부 도중에는 연소실(23) 내로 흡기가 유입되도록 하기 위한 흡기 포트(25)와, 연소실(23) 내의 연소가스가 외부로 배출되도록 하기 위한 배기 포트(26)가 형성되고, 상기 흡기 포트(25) 및 배기 포트(26)는 흡기 밸브 및 배기 밸브가 장착된다. 또한, 상기한 실린더(24)에는 피스톤(27)이 왕복운동될 수 있도록 수용된다.

특히, 상기한 실린더 헤드(21)와 실린더 블럭(22) 사이에 헤드 가스켓(28)이 장착되므로서 형성되는 크레비스 볼륨(B)과 근접된 위치의 연소실(23) 상부에는 연 소가스의 텀블강화를 위한 다수의 텀블 유도돌기(30)가 형성된다.

상기한 텀블 유도돌기(30)는 그 측단면형상이 사다리꼴 형상(도면상으로는 역사다리꼴 형상)으로 형성되고, 평단면상으로는 원형단면이 되도록 형성되는 것이 바람직하다.

상기한 텀블 유도돌기(30)는 연소실(23)의 원주방향으로 전둘레에 걸쳐 형성될 수도 있으며, 특정구역에 한정하여 형성될 수도 있는 것이다.

이상과 같이 구성된 연소실(23)에서의 텀블강화 현상을 도면과 함께 설명하면 다음과 같다.

엔진(20)의 운전되어 상기한 연소실(23) 내에 흡기 및 연료가 유입되고, 혼합기의 압축 및 점화에 의해서 폭발이 발생되어 혼합기가 연소되는 과정에서 상기한 연소실(23) 내에는 혼합기 및 연소가스에 스월 및 텀블이 발생되어 무질서한 상태가 된다.

이러한 과정에서 상기한 텀블 유도돌기(30) 주변으로 혼합기 및 연소가스가 전달되어지면, 상기한 텀블 유도돌기(30)에 가스가 부딪치면서 보다 강한 텀블 현상을 일으키게 된다.

따라서 상기한 텀블 유도돌기(30)가 위치된 주변의 크레비스 볼륨(B)측으로 혼합기, 화염, 연소가스 등의 유동이 활발히 진행되어진다.

이상과 같이 쿠웬칭 지역(quenching area)에 구성되는 텀블 유도돌기(30)에 의해서 크레비스 볼륨 주변에 화염전달이 용이하게 이루어지므로서, 종래기술에 의한 연소실에서와 같이 미연소 가스의 증대되는 등의 현상이 방지된다.

이상과 같이 본 발명에 의해 구성된 연소실의 구조에 의하면, 실린더 헤드와 실린더 블럭 간의 가스켓 장착에 의해 형성된 크레비스 볼륨 주변의 연소실 상부에 형성되는 텀블 유도돌기에 의해서 크레비스 볼륨 주변의 유체 유동이 활발이 진행되므로서, 종래기술에 의한 연소실에서 문제시되었던 크레비스 볼륨 주변에서의 미연소가스가 증가되는 문제점이 해결되는 커다란 장점이 있는 것이다.

Claims (2)

1. 헤드 가스켓을 매개로 실린더 헤드와 실린더 블럭이 조합되어 연소실 및 실린더가 마련되고, 상기 실린더에 수용된 피스톤의 행정에 따라 상기 연소실에서 연료가 연소되도록 구성되는 엔진의 연소실 구조에 있어서,

   상기한 헤드 가스켓(28)의 개재에 의해 형성되는 크레비스 볼륨(B)이 근접된 위치의 연소실(23) 상부벽에 혼합기 및 연소가스의 텀블강화를 위한 다수의 텀블 유도돌기(30)가 소정의 간격으로 형성된 것을 특징으로 하는 엔진 연소실의 텀블 강화구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기한 텀블 유도돌기(30)는 그 측단면형상이 사다리꼴형상일 이루며, 평단면형상을 원형상을 이루도록 형성된 것을 특징으로 하는 엔진 연소실의 텀블 강화구조.

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