KR19980060427A - 직접 분사식 엔진의 피스톤 형상 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 엔진의 연소실 내에 고압의 연료를 분사하는 직접 분사식 엔진에 관한 것으로서, 특히 피스톤의 상면에 2 종류의 만곡부가 형성됨으로써 연료와 공기의 혼합이 잘됨은 물론 초희박 연소가 용이토록 한 직접 분사식 엔진의 피스톤 형상에 관한 것이다.

상기 본 발명은 연소실의 상단에 설치된 스파크 플러그(64)와, 상기 연소실 내에서 상하 이동되는 피스톤(50)과, 흡기 포트(66) 하측에 설치되어 상기 피스톤 방향으로 연료를 직접 분사하는 고압 인젝터(62)가 포함된 직접 분사식 엔진에 있어서, 상기 피스톤(50)은 그 상면의 중앙부가 고압 인젝터(62)에서 분사된 연료가 상기 스파크 플러그(64) 방향으로 유동되도록 일정 부분까지 점차 높아졌다 낮아지는 중앙 만곡부(52)가 형성되고, 상기 중앙 만곡부(52)의 중간 부분의 양측에서부터 점차 낮아지는 양측 만곡부(54)가 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

직접 분사식 엔진의 피스톤 형상

본 발명은 자동차 엔진의 연소실 내에 고압의 연료를 분사하는 직접 분사식 엔진에 관한 것으로서, 특히 피스톤의 상면에 2 종류의 만곡부가 형성됨으로써 연료와 공기의 혼합이 잘됨은 물론 초희박 연소가 용이토록 한 직접 분사식 엔진의 피스톤 형상에 관한 것이다.

일반적으로 직접 분사식 엔진은 연소실의 압축 공기에 고압의 연료를 분사하여 압축 공기와 혼합함과 동시에 스파크 플러그를 점화하여 폭발 행정이 이루어지도록 되어 있다.

이와 같은 직접 분사식 엔진은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 실린더 헤드(1)에 형성되어 연소실(A)의 흡기 부압에 의해 신기가 유입되는 흡기 포트(2)와, 상기 흡기 포트와 대항되게 위치되어 연소실의 폭발 행정 후 배기 가스가 배출되는 배기 포트(3)와, 상기 흡기 포트(2) 하측에 설치되어 고압의 연료를 분사하는 고압 인젝터(5)와, 연소실(A)의 최상단 중앙에 설치되어 공기와 혼합된 연료를 점화시키는 스파크 플러그(6) 등으로 구성되어 있다.

특히, 상기한 직접 분사식 엔진에서 연소실(A) 내부에서 왕복 운동하는 피스톤(10,10')은 도 1에서와 같이 만곡 피스톤(10)이 구비되는 바, 그 상면이 오목한 라운드 형상(12)으로 돌출되게 형성되어 상기 고압 인젝터(5)에서 분사된 연료가 공기와 혼합되면서 스파크 플러그(6)의 하측 방향으로 진행토록 되어 있다.

또한, 상기한 직접 분사식 엔진의 피스톤은 도 2에서와 같이 상면이 평평한 플랫 형상의 플랫 피스톤(10')도 있는 바, 이 피스톤(10')의 경우 상기 고압 인젝터(5)에서 분사된 연료가 피스톤의 상면(12')에 부딪혀서 배기 포트(3) 방향으로 이동하게 되어 초희박 연소시에는 점화 효율이 떨어지는 문제점이 있다.

여기서, 상기한 만곡 피스톤(10)의 경우, 도 1에서 흡입 행정 초기엔 흡기 포트(2)로 유입된 신기가 일측 방향의 유동이 형성되나 압축 행정 말기에는 타측 방향의 유동도 형성되어 상호 유동 충돌이 발생하게 된다. 따라서, 만곡 피스톤(10)이 상승되는 압축 행정시 희박 연소를 이루기 위해서는 강한 회전력이 발생되어야 하나 상기한 만곡 피스톤(10)에서 불리한 문제점이 있다.

또한, 도 2에서 상기한 플랫 피스톤(10')인 경우, 고압 인젝터(5)에서 분사되어 피스톤의 상면(12')에 충돌한 연료가 배기 포트(3) 방향으로 확산되기 때문에 스파크 플러그(6) 주위에 연료가 모이지 않아 희박 연소시에는 점화가 어려운 문제점이 발생된다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 피스톤의 상면 중앙측에 상향 만곡부와 양측에 하향 만곡부를 형성함으로써 흡기 유동 및 연료의 흐름이 원활하여 혼합율의 향상으로 연소 효과가 향상됨은 물론 초희박 연소시에도 원활하게 폭발 행정이 이루어지도록 한 직접 분사식 엔진의 피스톤 형상을 제공하는 데 있다.

도 1은 종래 직접 분사식 엔진의 피스톤 형상의 일예를 나타낸 단면 개략도,

도 2는 종래 직접 분사식 엔진의 피스톤 형상의 다른 예를 나타낸 단면 개략도,

도 3은 본 발명에 따른 직접 분사식 엔진의 피스톤 형상을 나타낸 도면으로서,

도 3a는 피스톤이 설치된 내부 단면 개략도,

도 3b는 본 발명의 피스톤 사사도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

50 : 피스톤 52 : 중앙 만곡부

54 : 양측 만곡부 62 : 고압 인젝터

64 : 스파크 플러그 66 : 흡기 포트

68 : 배기 포트

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 직접 분사식 엔진의 피스톤 형상은, 연소실의 상단에 설치된 스파크 플러그와, 상기 연소실 내에서 상하 이동되는 피스톤과, 흡기 포트 하측에 설치되어 상기 피스톤 방향으로 연료를 직접 분사하는 고압 인젝터가 포함된 직접 분사식 엔진에 있어서, 상기 피스톤은 그 상면의 중앙부가 상기 고압 인젝터에서 분사된 연료가 상기 스파크 플러그 방향으로 유동되도록 일정 부분까지 점차 높아졌다 낮아지는 중앙 만곡부가 형성되고, 상기 중앙 만곡부의 중간부분의 양측에서부터 점차 낮아지는 양측 만곡부가 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 직접 분사식 엔진의 피스톤 형상은 도 3에 도시된 바와 같이 상면의 중앙부가 고압 인젝터(62)에서 분사된 연료가 스파크 플러그(64) 방향으로 유동되도록 일정 부분까지 점차 높아졌다 낮아지는 중앙 만곡부(52)가 형성되고, 상기 중앙 만곡부(52)의 중간 부분의 양측에서부터 점차 낮아지는 양측 만곡부(54)가 형성되어 있다.

여기서, 연소실(A)의 상단에는 스파크 플러그(64)가 설치되고, 흡기 포트(66) 하측에는 상기 피스톤(50) 방향으로 연료를 직접 분사하는 고압 인젝터(62)가 설치되어 있다.

그리고, 상기한 피스톤(50)은 상기 중앙 만곡부(52)는 양측 만곡부(54)보다 상대적으로 더 높게 형성되어 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 직접 분사식 엔진의 피스톤 형상의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 엔진이 작동되면 연소실(A) 내부는 흡입, 압축, 폭발, 배기 행정이 연차적으로 일어나는 바, 특히 압축 행정시 흡기 포트(66)로 유입된 신기가 피스톤(50)의 상승으로 압축되면서 중앙 만곡부(52)와 양측 만곡부(54)를 통해 연소실 내에서 유동하게 되고, 이때, 고압 인젝터(62)에서 중앙 만곡부(52) 방향으로 연료를 분사하게 된다.

상기 고압 인젝터(62)에서 연료가 분사되면, 분사된 연료는 압축 공기와 혼합되면서도 상당 부분이 중앙 만곡부(52)를 통해 상측의 스파크 플러그(64) 방향으로 유동하게 되어 연료 보다 공기비가 상대적으로 큰 초희박 연소시에도 용이하게 점화되도록 한다.

특히, 피스톤(50)의 양측 만곡부(54)는 흡입 행정시 신기가 일측 방향으로 유동되는 것을 돕게 되고, 이 상태에서 상기 고압 인젝터(62)에서 중앙 만곡부(52) 방향으로 연료를 분사하게됨으로써 유동 충돌이 최소화된 상태에서 연료와 공기의 혼합이 확대되게 된다.

상기와 같이 구성되고 작용하는 본 발명에 의한 직접 분사식 엔진의 피스톤 형상은 피스톤(50)의 상면에 중앙 만곡부(52)와 양측 만곡부(54)를 형성함으로써 흡기 유동 및 연료의 흐름이 원활하여 혼합율의 향상으로 연소 효과가 향상됨은 물론 초희박 연소시에도 원활하게 폭발 행정이 이루어지는 이점이 있다.

Claims (2)

1. 연소실의 상단에 설치된 스파크 플러그와, 상기 연소실 내에서 상하 이동되는 피스톤과, 흡기 포트 하측에 설치되어 상기 피스톤 방향으로 연료를 직접 분사하는 고압 인젝터가 포함된 직접 분사식 엔진에 있어서,

   상기 피스톤은 그 상면의 중앙부가 상기 고압 인젝터에서 분사된 연료가 상기 스파크 플러그 방향으로 유동되도록 일정 부분까지 점차 높아졌다 낮아지는 중앙 만곡부가 형성되고, 상기 중앙 만곡부의 중간부분의 양측에서부터 점차 낮아지는 양측 만곡부가 형성된 것을 특징으로 하는 직접 분사식 엔진의 피스톤 형상.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 중앙 만곡부는 양측 만곡부보다 상대적으로 더 높게 형성된 것을 특징으로 하는 직접 분사식 엔진의 피스톤 형상.