KR19980049701A - 와류 발생부를 구비한 직접 분사식 가솔린 엔진 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제조가 용이하며, 혼합기의 점화율을 향상시킬 수 있는 돌출형 와류 발생부가 형성된 흡기 매니폴드를 구비하는 직접 분사식 가솔린 엔진에 관한 것이다. 직접 분사식 가솔린 엔진은 실린더 헤드에 형성된 흡기 포트와 연결되는 흡기 매니폴드에 와류 발생부가 형성되며, 상기 와류 발생부는 흡기 매니폴드의 일측벽으로부터 소정 위치까지 완만한 경사부가 형성되고, 상기 소정 위치에서 상측으로 뾰족하게 돌출되어 형성된다.

Description

와류 발생부를 구비한 직접 분사식 가솔린 엔진

본 발명은 직접 분사식 가솔린 엔진에 관한 것이고, 보다 상세하게는 흡기 매니폴드에 와류 발생부가 형성된 직접 분사식 가솔린 엔진에 관한 것이다.

가솔린 엔진은 석유 제품 중에서 휘발성이 높은 가소린을 연료로 사용하는 엔진이다. 공기와 가솔린은 14:1 내지 15:1의 비율로 기화기에서 혼합되어 혼합기가 형성되고, 이러한 혼합기는 흡기 매니폴드를 통해 엔진의 연소실로 공급되어 피스톤에 의하여 압축된 후, 점화 플러그에 의해 점화ㆍ연소된다. 이때, 혼합기의 연소 압력에 의해 발생되는 피스톤의 왕복 운동이 크랭크축의 회전 운동으로 전환되는 것에 의하여 엔진의 구동력이 발생된다.

한편, 디젤 엔진은 연소실 내로 공기만 흡입되어 고온ㆍ고압으로 압축된 후 실린더 헤드에 설치된 연료 분사기(fuel injector)로부터 연소실 내로 분사되는 연료가 고온의 공기와 혼합되는 것으로 자연 착화되고, 이때, 연소되는 혼합기의 연소 압력에 의해 발생되는 피스톤의 왕복 운동이 크랭크축의 회전 운동으로 전환되는 것에 의하여 엔진의 구동력이 발생된다.

그러나, 상기된 바와 같은 가솔린 엔진은 연료를 기화시키는 장치 및 그 외의 공기의 압축비를 적정하게 유지시키기 위한 주변 부품등이 실린더 헤드에 설치되어, 구조가 매우 복잡하고, 연소시에 발생되는 열에 의한 부품의 변형 및 열 손실이 많았다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 보완하기 위하여, 기존 엔진의 실린더 헤드 부위가 변형된 직접 분사식 가소린 엔진이 개발되었다. 이러한 직접 분사식 가솔린 엔진은 디젤 엔진에서와 마찬가지로 연료 분사기가 실린더 헤드에 설치되어 있다. 따라서, 연료는 흡입 행정 직전 또는 흡입 행정 중에 연료 분사기로 부터 연소실 내로 분사되며, 분사된 연료와 흡기 포트를 통해 연소실로 흡입되는 공기가 혼합되어, 혼합기가 연소실 내에 형성된다. 그리고, 압축 행정 말기에서, 점화 플러그에 의해 혼합기가 점화ㆍ연소되어 엔진의 구동력이 발생된다.

직접 분사식 가솔린 엔진은 실린더 블록의 상부에는 실린더 헤드가 제공되며, 연소실은 피스톤에 의해 실린더 보어 내에 형성된다. 실린더 헤드에는 흡기 밸브를 통해 연소실과 통하는 흡기 포트가 형성되고, 흡기 포트는 흡기 매니폴드의 한쪽 단부와 연결되며, 흡기 매니폴드의 다른측 단부로 서지 탱크가 연결된다. 흡기 밸브는 흡기 포트와 연소실 사이를 개폐하기 위하여 흡기 포트와 연소실 사이에 설치되고, 흡기 밸브에 인접된 실린더 헤드 일측에는 연료 분사기가 설치된다. 또한, 실린더 헤드의 중앙부 일측에는 점화 플러그가 설치되고, 실린더 헤드의 또다른 일측에는 배기 매니폴드에 연결되는 배기 포트가 설치되며, 배기 밸브는 배기 포트와 연소실 사이를 개폐하기 위하여 배기 포트와 연소실 사이에 설치된다.

통상적으로, 흡기 포트는 상하 방향(vertically)으로 형성되어, 흡기 포트를 통해 연소실로 흡입되는 공기는 상하 방향으로 유동되는 텀블 유동이 발생된다.

실린더 보어 내부에는 피스톤이 왕복 운동될 수 있도록 설치되며, 피스톤의 하부는 커넥팅 로드를 통해 크랭크 샤프트에 연결되고, 피스톤의 상부면에는 혼합기에 와류를 발생시키기 위한 요홈이 형성된다. 이러한 직접 분사식 가솔린 엔진에서, 흡기 포트를 통하여 연소실로 흡입되는 공기와, 연료 분사기로부터 연소실 내부로 직접 분사되는 연료가 연소실 내부에서 혼합되어 혼합기가 형성된다.

압축 행정시, 피스톤이 상방으로 이동되면, 연소실 내부의 혼합기는 피스톤 상부에 형성된 요홈의 둘레를 따라 유동되어, 점화 플러그 측으로 이동되며, 또한, 둘레를 따라 이동될때 와류가 발생되어, 이에 따라 와류가 발생되어 혼합기 내의 공기와 분사된 연료는 균일하게 혼합된다. 그러므로, 점화 플러그 측으로 유동된 혼합기는 점화 플러그에 의해 용이하게 점화될 수 있다.

따라서, 이러한 직접 분사식 가솔린 엔진은 열효율이 높고, 실린더 헤드의 구조가 간단하며, 엔진의 열에 의한 부품의 변형 및 열손실이 적게 된다. 또한, 부하에 따라 연료 분사기로부터 분사되는 연료량을 제어하여 공연비를 적절하게 조정하는 것에 의해 연비가 향상된다.

한편, 이러한 직접 분사식 엔진은 기화기가 사용되는 일반적인 엔진에서 실린더 헤드 부분만 변경된 것이므로, 일반적인 엔진의 실린더 블록은 별다른 변경없이 그대로 직접 분사식 가솔린 엔진에 사용될 수 있다. 즉, 실린더 블록의 공용화가 가능하다.

그러나, 상기된 바와 같은 종래의 직접 분사식 가솔린 엔진은 혼합기에 와류를 발생시켜 점화플러그 측으로 유동시도록 피스톤의 상부에 형성되는 요홈의 가공이 난해하여 피스톤의 가공성이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 제조가 용이하며, 혼합기의 점화율을 향상시킬 수 있는 돌출형 와류 발생부가 형성된 흡기 매니폴드를 구비하는 직접 분사식 가솔린 엔진을 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 직접 분사식 가솔린 엔진의 흡기 포트와 배기 포트를 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 흡기 매니폴드에 형성된 와류 발생부를 도시한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 흡기 매니폴드의 한 쪽에 와류 발생부가 형성된 상태를 도시한 도면.

도 4는 도 3에 도시된 흡기 매니폴드의 측면도.

도 5는 본 발명에 따라 와류 발생부가 형성된 흡기 매니폴드를 통하여 혼합기가 흡입되는 상태를 개략적으로 도시한 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 흡기 매니폴드, 2 : 와류 발생부, 3 : 흡기 포트, 4 : 연소실

상기된 바와 같은 목적은, 직접 분사식 가솔린 엔진에 있어서, 실린더 헤드에 형성된 흡기포트와 연결되는 흡기 매니폴드에 와류발생부가 형성되며, 상기 와류 발생부는 흡기 매니폴드의 일측벽으로부터 소정 위치까지 완만한 경사부가 형성되고, 상기 소정 위치에서 상측으로 뾰족하게 형성되는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 와류 발생부를 구비한 직접 분사식 가솔린 엔진에 의하여 달성된다.

상기된 바와 같은 본 발명에 따른 직접 분사식 가솔린 엔진은 흡기 매니폴드에 돌출형 와류 발생부가 형성되는 것에 의하여 간단하게 혼합기의 유동성이 향상됨으로써 혼합기의 점화율 및 연소성이 향상된다.

[실시예]

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 흡기 매니폴드에 형성된 와류 발생부를 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 직접 분사식 가솔린 엔진의 흡기 매니폴드(1)는 흡기 포트와 연결되는 부분에 인접하여 와류 발생부(2)가 형성된다. 와류발생부(2)는 흡기 매니폴드(1)의 일측벽으로부터 소정 위치까지 완만한 경사부가 형성되고, 상기 소정위치에서 상측으로 뾰족하게 돌출되어 형성된다.

도 3은 본 발명에 따른 흡기 매니폴드의 한 쪽에 와류 발생부가 형성된 상태를 도시한 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 흡기 매니폴드의 측면도이며, 도 5는 본 발명에 따라 와류 발생부가 형성된 흡기 매니폴드를 통하여 혼합기가 흡입되는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 3및 도 4에 도시된 바와 같이, 흡기 매니폴드(1)와 연결되는 3흡기 포트(3)는 한쌍으로 형성되며, 와류 발생부(2)는 한 쌍의 흡기 포트(3)중에서 한 쪽의 흡기 포트(3)에 인접하여 형성된다.

그러므로, 도 5에 도시된 바와 같이, 와류 발생부(2)가 형성된 한 쪽의 흡기 포트(3)와 와류 발생부(2)가 형성되지 않은 다른 쪽의 흡기 포트(3)를 통하여 연소실(4)로 흡기되는 혼합기에는 와류가 발생된다. 즉, 와류 발생부(2)가 형성된 한 쪽의 흡기 포트(3)를 통하여 흡기되는 혼합기는 와류발생부(2)가 형성되지 않은 다른 쪽의 흡기 포트(3)을 통하여 연소실(4)로 흡기되는 혼합기 보다 상대적으로 약한 와류가 형성되어, 상이한 크기의 와류를 형성하는 흡기 흐름에 따라 점화율이 좋은 혼합기가 형성된다.

상기된 바와 같은 본 발명에 따른 직접 분사식 가솔린 엔진은 흡기 매니폴드에 돌출형 와류 발생부가 형성되는 것에 의하여 간단하게 혼합기의 유동성이 향상됨으로써 혼합기의 점화율 및 연소성이 향상되어, 연소 효율이 증가될 수 있다.

Claims (1)

1. 직접 분사식 가솔린 엔진에 있어서, 실린더 헤드에 형성된 흡기 포트와 연결되는 흡기 매니폴드에 와류 발생부가 형성되며, 상기 와류 발생부는 흡기 매니폴드의 일측벽으로부터 소정 위치까지 완만한 경사부가 형성되고, 상기 소정 위치에서 상측으로 뾰족하게 돌출되어 형성되는 것을 특징으로 하는 와류 발생부를 구비한 직접 분사식 가솔린 엔진.