KR19980055437A - Combustion chamber structure of diesel engine - Google Patents

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KR19980055437A
KR19980055437A KR1019960074658A KR19960074658A KR19980055437A KR 19980055437 A KR19980055437 A KR 19980055437A KR 1019960074658 A KR1019960074658 A KR 1019960074658A KR 19960074658 A KR19960074658 A KR 19960074658A KR 19980055437 A KR19980055437 A KR 19980055437A
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combustion chamber
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유철호
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김영귀
기아자동차 주식회사
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Abstract

본 발명은 직접 분사식 디젤 엔진의 연소실구조에 관한 것으로, 연소실로 분사되는 연료의 미립화를 향상시키고, 양호한 연소 상태를 보전하여 엔진의 출력을 증대시키며, 배기 가스의 유해 성분을 저감시키고자 한다. 이를 실현하기 위하여, 본 발명은 분사노즐(4)로부터 분사된 연료가 충돌 및 확산되는 임팩트부재(7)를 구비하는 연소실구조를 제안한다. 상기 임펙트부재는 피스톤(1) 헤드에 형성된 연소실(3) 상부에 설치되며, 분사노즐의 전방에 실린더헤드(10)에 일단이 고정되는 지지부재(8)에 의해 설치된다.The present invention relates to a combustion chamber structure of a direct injection diesel engine, to improve atomization of fuel injected into the combustion chamber, to maintain a good combustion state, to increase the output of the engine, and to reduce harmful components of the exhaust gas. In order to realize this, the present invention proposes a combustion chamber structure having an impact member 7 through which fuel injected from the injection nozzle 4 collides and diffuses. The impact member is installed on the combustion chamber 3 formed on the piston 1 head, and is installed by the support member 8 having one end fixed to the cylinder head 10 in front of the injection nozzle.

Description

디젤 엔진의 연소실구조Combustion chamber structure of diesel engine

첨부된 도면은 본 발명에 의한 디젤 엔진의 연소실구조를 도시한 단면도이다.The accompanying drawings are sectional views showing the combustion chamber structure of the diesel engine according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

1:피스톤2:실린더블록1: piston 2: cylinder block

3:연소실4:분사노즐3: combustion chamber 4: spray nozzle

7:임펙트부재8:지지부재7: impact member 8: support member

10:실린더헤드11:용적부10: cylinder head 11: volume part

[발명의 기술분야]Technical Field of the Invention

본 발명은 디젤 엔진의 연소실구조에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 연소실에 분사되는 연소실 미립화를 향상시킴으로써, 양호한 연소상태를 보전하고 엔진의 출력을 증대시킴과 아울러, 배기가스의 유해 성분을 저감시킬 수 있도록 한 연료의 무화(霧)수단을 갖는 디젤 엔진의 연소실구조에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combustion chamber structure of a diesel engine. More specifically, by improving combustion chamber atomization injected into a combustion chamber, it is possible to maintain a good combustion state, increase engine output, and reduce harmful components of exhaust gas. It relates to a combustion chamber structure of a diesel engine having a fuel atomization means.

[종래기술][Private Technology]

일반적으로, 가솔린 엔진에서는 공기의 연료가 충분히 혼합된 혼합기를 실린더에 흡입하여 연소하게 되나, 디젤 엔진은 분사 노즐에서 분사된 연료가 공기와 혼합하여 착화 온도에 도달한 다음에 연소가 시작되므로, 상기 디젤 엔진의 연소실은 분사된 연료와 공기를 잘 혼합시키는 구조라야 한다. 그 방법으로 연소실의 모양을 특수하게 만들어 압축이 끝날 때 강한 소용돌이(즉, 와류)를 일으키게 하거나, 착화 초기에 생기는 높은 압력을 이용해서 혼합하게 하는 방법 등이 있다.In general, in a gasoline engine, a mixer in which air is sufficiently mixed with fuel is sucked into a cylinder and combusted, but a diesel engine starts combustion after fuel injected from an injection nozzle reaches an ignition temperature by mixing with air. Combustion chambers of diesel engines are to have a good mix of injected fuel and air. For example, the combustion chamber may be specially shaped to cause strong vortex (i.e., vortex) at the end of compression, or to mix by using high pressure generated at the start of ignition.

이러한 연소실에 요구되는 조건으로는, A) 분사된 연료를 될 수 있는 대로 짧은 시간에 완전 연소시켜야 하고, B) 평균 유효 압력이 높아야 하며, C) 연료 소비율이 적어야 하고, D) 고속 회전시의 연소 상태가 좋아야 하며, E) 시동이 용이해야 하고, F) 디젤 녹이 적어야 한다는 것이다.The conditions required for such a combustion chamber include: A) complete injection of the injected fuel in the shortest possible time, B) high average effective pressure, C) low fuel consumption rate, and D) high speed rotation. Good combustion conditions, E) easy starting, F) low diesel rust.

이러한 디젤 엔진의 연소실로는 실린더헤드와 피스톤 헤드에 형성된 요부에 의해 주연소실이 형성되어 연료가 직접 분사되는 직접 분사식과, 상기 직접 분사식의 주연소실 상측에 별도의 예연소실을 마련하고 상기 예연소실에 연료를 분사하는 예연소실식, 와류실식, 공기실식 등으로 구분된다.In the combustion chamber of the diesel engine, the main combustion chamber is formed by the recesses formed in the cylinder head and the piston head, and a direct injection type in which fuel is directly injected, and a separate pre combustion chamber is provided above the main combustion chamber of the direct injection type. It is divided into pre-combustion chamber type, vortex chamber type, air chamber type, etc. to inject fuel.

여기서, 직접 분사식 연소실의 구조는 잘 알려진 바와 같이, 피스톤의 오목하게 함몰된 부분과 실린더헤드의 저면과의 사이 공간으로 이루어진다. 또, 실린더헤드에는 상기 연소실에 대해 연료를 분사하는 연료 분사노즐이 상기 피스톤의 중심부를 향하여 배치된다.Here, the structure of the direct injection combustion chamber, as is well known, consists of the space between the recessed portion of the piston and the bottom of the cylinder head. In addition, a fuel injection nozzle for injecting fuel into the combustion chamber is disposed in the cylinder head toward the center of the piston.

상기 연소실은 통상 피스톤 헤드 부분을 대략 하트(heart)형, 반구형, 또는 구형으로 특수하게 형성하며, 오목하게 이루어지는 공간부으로 이루어진다.The combustion chamber typically has a piston head portion that is specifically shaped as a heart, hemispherical or spherical shape, and consists of a concave space.

이와 같이 구성되는 직접 분사식 연소실은, 엔진의 흡입행정시 흡기포트로부터 공기가 흡입되고, 그 공기가 압축행정에 따라 연소실에서 압축됨과 더불어, 흡기 포트와 상기 연소실의 형상으로 인해서 와류 운동을 일으킨다.In the direct injection combustion chamber configured as described above, air is sucked from the intake port during the intake stroke of the engine, the air is compressed in the combustion chamber according to the compression stroke, and the vortex motion is caused by the shape of the intake port and the combustion chamber.

이 상태에서 상기 공기는 분사노즐로부터 연소실의 사방으로 분사되는 연료와 양호한 혼합상태를 이룬다음, 소정의 착화 온도를 이루어 연소하게 된다.In this state, the air is in a good mixing state with the fuel injected from the injection nozzles in all directions of the combustion chamber, and then combusts at a predetermined ignition temperature.

[발명이 이루고자 하는 기술적 과제][Technical problem to be achieved]

상술한 종래의 직접 분사식 연소실은 그 구조면에서 상기 피스톤의 형상으로 이루어지는 상기 연소실의 구조가 간단하고 그 표면적이 비교적 적기 때문에, 열의 손실이 적고 이에 따라서 열효율이 높다는 특징이 있다.The conventional direct injection combustion chamber described above is characterized in that the combustion chamber, which has the shape of the piston in its structure, is simple and its surface area is relatively small, so that the loss of heat is low and the thermal efficiency is high accordingly.

그러나, 와류실 등을 구비하는 타 방식의 연소실에 비해, 단순히 하트 형상의 연소실에 의해서만 유입 공기를 압축시키기 때문에, 연소실 내의 와류 현상이 약하게 되고, 이는 연소실내의 공기 이용률이 떨어져 연료와 공기와의 혼합률이 저감된다는 문제점이 있다.However, in comparison with other combustion chambers having a vortex chamber or the like, since the inflow air is compressed only by the heart-shaped combustion chamber, the vortex phenomenon in the combustion chamber is weakened, which causes a decrease in the utilization rate of the air in the combustion chamber. There is a problem that the mixing rate is reduced.

즉, 종래 기술에 의하면 분사노즐로부터 분사되는 연료의 미립화(particulate)가 저감되고, 불완전 연소가 이루어져, 미연소 연료가 연소실의 내벽에 퇴적되거나 대기중으로 방출되어 배기의 유해 성분(예를 들어, NOX)이 증대되는 문제점을 안고 있다.That is, according to the prior art, the atomization of fuel injected from the injection nozzle is reduced, incomplete combustion is performed, and unburned fuel is deposited on the inner wall of the combustion chamber or discharged into the atmosphere, so that harmful components (e.g., NO X ) has the problem of increasing.

또, 이러한 혼합기의 불완전 연소는 엔진 출력의 저하 및 이상을 초래하게 된다.In addition, incomplete combustion of the mixer results in lowering and abnormal engine power.

이와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 목적에서 안출된 것으로서, 본 발명은 연소실로 분사되는 연료의 미립화를 달성하고 혼합비를 향상시켜, 양호한 연소상태를 보전하고 엔진의 출력을 증대시킴과 아울러, 배기가스의 유해 성분을 저감할 수 있도록 한다.In order to solve the problems of the prior art, the present invention achieves atomization of the fuel injected into the combustion chamber and improves the mixing ratio, thereby maintaining a good combustion state and increasing the output of the engine, and exhaust To reduce the harmful components of the gas.

[발명의 구성 및 발명][Configuration and Invention of the Invention]

상기 목적을 실현하기 위한 수단으로, 본 발명은 후술하는 구성을 갖는 디젤 엔진의 연소실구조를 제안한다.As a means for realizing the above object, the present invention proposes a combustion chamber structure of a diesel engine having a configuration described below.

즉, 본 발명은 디젤 엔진이 직접 분사식 연소실구조에 있어서, 분사노즐로부터 분사된 연료를 미립화하기 위해, 상기 연료가 충돌되는 무화수단을 설치한다. 이 무화수단은 분사노즐의 전면부 즉, 피스톤의 헤드부에 형성된 연소실의 중심에 배치되며, 지지부재에 의해 실린더헤드에 고정 설치되는 임펙트부재로 이루어진다.That is, according to the present invention, in the direct injection combustion chamber structure of the diesel engine, atomization means in which the fuel collides is provided in order to atomize the fuel injected from the injection nozzle. This atomization means is arranged in the center of the combustion chamber formed in the front part of the injection nozzle, ie, the head part of a piston, and consists of an impact member fixed to the cylinder head by a support member.

이 경우, 임펙트부재의 직상방에 위치된 실린더헤드에는 용적부가 형성된다. 또, 상기 연소실은 연료의 충돌후 확산 효과를 높이기 위해, 리엔트란트(re-entrant) 챔버로 이루어진다.In this case, a volume part is formed in the cylinder head located directly above the impact member. In addition, the combustion chamber is composed of a re-entrant chamber to increase the diffusion effect after the collision of fuel.

이와 같이 구성되는 본 발명의 디젤 엔진의 연소실구조는, 흡기 행정시 피스톤의 하강에 따라 유입된 공기가, 압축 행정시 연소실에 의해 스월(Swirl) 및 스퀴시(Squish) 유도됨과 아울러, 상기 임펙트부재를 개재하므로서 더욱 미립화된 연료와 원활하게 혼합되므로서, 혼합기의 상태를 최적으로 형성하고 연소 효율을 향상시키게 된다.In the combustion chamber structure of the diesel engine of the present invention configured as described above, the air introduced by the lowering of the piston during the intake stroke is introduced into the swirl and the squish by the combustion chamber during the compression stroke, and the impact member By smoothly mixing with more finely divided fuel through the, it is possible to optimally form the state of the mixer and improve the combustion efficiency.

따라서, 본 발명은 연소 효율의 증대와 함께 엔진의 출력을 증대시킬 수 있고, 배기 가스의 유해 성분을 저감시킬 수 있다.Therefore, the present invention can increase the output of the engine while increasing the combustion efficiency, and can reduce harmful components of the exhaust gas.

[실시예]EXAMPLE

이하, 본 발명을 실현하기 위한 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, preferred embodiment for implementing this invention is demonstrated in detail based on an accompanying drawing.

첨부된 도면은 본 실시예에 관련된 디젤 엔진의 연소실구조를 도시한 측단면도이다.The accompanying drawings are side sectional views showing the combustion chamber structure of the diesel engine according to the present embodiment.

도면에서의 설명 부호 (1)은 피스톤을 지칭한다. 본 실시예의 디젤 엔진은, 실린더블록(2) 내에서 왕복 직선운동되며 헤드부에 연소실(3)이 형성된 피스톤(1)에 의해, 흡기 포트(6)로부터 유입된 공기가 압축되고, 소정의 온도 이상일 때 분사노즐(4)로부터 고압으로 분사되는 연료가 자기 착화 및 연소되도록 구성된다.Reference numeral 1 in the drawings refers to a piston. In the diesel engine of the present embodiment, the air introduced from the intake port 6 is compressed by a piston 1 having a reciprocating linear motion in the cylinder block 2 and the combustion chamber 3 formed in the head portion, thereby compressing a predetermined temperature. In the above case, the fuel injected at high pressure from the injection nozzle 4 is configured to self-ignite and burn.

상기 분사노즐(4)은 실린더헤드(10)의 중심부에 설치된다. 또, 이 분사노즐(4)의 양측면부에는, 연소실(3)로 공기를 흡입하기 위한 흡기밸브(5)와, 연소실(3)의 연소가스를 외부로 배출시키기 위한 배기밸브(6)가 설치된다.The injection nozzle 4 is installed at the center of the cylinder head 10. In addition, an intake valve 5 for sucking air into the combustion chamber 3 and an exhaust valve 6 for discharging the combustion gas of the combustion chamber 3 to the outside are provided at both side portions of the injection nozzle 4. do.

여기서, 본 실시예에 의한 연소실구조는 연소실(3)의 상측 즉, 분사노즐(4)의 전방부에 상기 연료가 충돌 확산되는 무화수단을 구비하여 이루어진다.Here, the combustion chamber structure according to the present embodiment is provided with atomization means in which the fuel impinges on the upper side of the combustion chamber 3, that is, the front part of the injection nozzle 4.

상기 무화수단은 분사노즐(4)로부터 분출된 연료를 더욱 작게 분쇄하기 위하여, 상기 연료가 분사되는 전방부에 임팩트부재(7)가 설치되고, 이 임펙트부재(7)가 지지부재(8)에 의해 실린더헤드(10)의 저면에 고정되는 구조로 이루어진다.The atomizing means is provided with an impact member (7) in the front portion to which the fuel is injected, in order to further crush the fuel ejected from the injection nozzle (4), the impact member (7) is provided on the support member (8) It is made of a structure that is fixed to the bottom of the cylinder head (10) by.

이 경우에, 임팩트부재(7)를 고정하기 위한 지지부재(8)는 실린더헤드(10)의 저면에 용접 고정되는 것으로서, 견고한 고정을 위해 복수개를 설치할 수도 있다.In this case, the supporting member 8 for fixing the impact member 7 is fixed to the bottom of the cylinder head 10, and a plurality of support members 8 may be provided for firm fixing.

한편, 본 실시예의 연소실(3)은 임펙트부재(7)에 충돌 및 확산되는 연료의 미립화를 촉진하기 위해, 리엔트란트 챔버로 구성된다.On the other hand, the combustion chamber 3 of this embodiment is comprised of a reentrant chamber to promote atomization of fuel impinging on and impacting the impact member 7.

또, 본 실시예의 실린더헤드(10)에는 임펙트부재(7)의 직상방에 용적부(11)가 형성되는 구조로 이루어지는데, 이 용적부(11)는 연소실(3)의 입구 직경과 같게 형성된다.In addition, the cylinder head 10 of the present embodiment has a structure in which a volume portion 11 is formed directly above the impact member 7, which volume portion 11 is formed to have the same diameter as the inlet diameter of the combustion chamber 3. do.

이와 같이 구성을 갖는 본 실시예의 연소실은 다음과 같은 작용을 하게 된다.The combustion chamber of the present embodiment having the configuration as described above has the following function.

우선, 실린더에 내설된 상기 피스톤(1)이 흡입 행정을 이루게 되면, 상기 흡기 밸브(5)를 통해 공기가 유입된다. 이와 같은 상태에서 상기 피스톤(1)이 상승되어 압축 행정이 실행되면, 상기 연소실(3)의 형상에 의해 압축 행정 말기에 스퀴시 현상이 발생된다.First, when the piston 1 built into the cylinder forms an intake stroke, air is introduced through the intake valve 5. When the piston 1 is raised in such a state and the compression stroke is executed, the squish phenomenon occurs at the end of the compression stroke due to the shape of the combustion chamber 3.

이때, 분사노즐(4)로부터 고압의 연료가 분사된다. 상기 연료는 그 전방부에 설치된 임펙트부재(7)에 충돌 및 확산되므로서 미립화된다. 이렇게 미립화된 연료는 고온의 압축 공기와의 사이에서 최적의 연소 상태를 이루게 되고, 연소 효율의 향상과 더불어 엔진의 출력을 상승시키게 된다.At this time, high pressure fuel is injected from the injection nozzle 4. The fuel is atomized by colliding with and spreading on the impact member 7 provided at the front part thereof. This atomized fuel achieves an optimal combustion state with the hot compressed air, and increases the engine output with the improvement of the combustion efficiency.

[발명의 효과][Effects of the Invention]

이상에서 설명된 실시예를 통하여, 본 발명에 의한 디젤 엔진의 연소실 구조는 분사노즐로부터 분출되는 연료를 보다 미립화시키게 됨을 알 수 있다.Through the embodiments described above, it can be seen that the combustion chamber structure of the diesel engine according to the present invention further atomizes the fuel ejected from the injection nozzle.

이에 따라, 본 발명은 연료와 공기의 착화, 연소를 이상적으로 달성하게 되고, 엔진의 출력 향상과, 연소후 배기가스의 유해 성분을 저감시키는 효과를 갖게 된다.Accordingly, the present invention ideally achieves ignition and combustion of fuel and air, and has an effect of improving the output of the engine and reducing harmful components of exhaust gas after combustion.

이러한 본 발명의 연소실구조는 상기 실시예에 의한 직접 분사식 연소실에 한정되는 것은 아니며, 예연소실식, 와류실식 및 공기실식 등의 연소실구조에도 적용이 가능하다.The combustion chamber structure of the present invention is not limited to the direct injection type combustion chamber according to the above embodiment, and can be applied to combustion chamber structures such as pre-chamber type, vortex chamber type and air chamber type.

한편, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.On the other hand, the present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiment, and any person having ordinary skill in the art to which the invention belongs without departing from the gist of the invention claimed in the claims, various modifications Would be possible.

Claims (1)

피스톤 헤드에 오목하게 형성되는 공간과 실린더헤드의 저면과의 사이 공간에 형성되는 연소실과; 이 연소실로 연료를 분사하며 실린더헤드에 설치되는 연료 분사노즐과; 이 분사노즐로부터 분사된 연료가 충돌 및 확산되는 임팩트부재와; 이 임팩트부재에 일단이 고정되고, 타단이 실린더헤드의 저면에 고정되는 지지부재로 구성된 것을 특징으로 하는 디젤 엔진의 연소실구조.A combustion chamber formed in a space between the space formed concave in the piston head and the bottom surface of the cylinder head; A fuel injection nozzle injecting fuel into the combustion chamber and installed in the cylinder head; An impact member through which the fuel injected from the injection nozzle collides and diffuses; A combustion chamber structure of a diesel engine, characterized in that one end is fixed to the impact member, and the other end is formed of a support member fixed to the bottom of the cylinder head.
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