KR19990003807A - 직접 분사식 디젤 엔진의 연소실 - Google Patents

Abstract

본 발명은 혼합기의 완전 연소를 실현할 수 있는 형상을 가지는 직접분사식 디젤 엔진의 연소실에 관한 것이다. 본 발명에 따른 직접분사식 디젤 엔진의 연소실은 대략 뒤집어진 하트 형상의 단면으로 피스톤 헤드에 형성되는 직접분사식 디젤 엔진의 연소실에 있어서, 연료 분사 노즐의 각각의 분사공에 대응되는 위치의 벽면에 형성되어 연료의 분사시 연료가 벽면에 충돌하지 않도록 하기 위한 월 웨팅 방지용 홈과, 전체 깊이의 0.2 내지 0.25배의 높이와 연료 분사 노즐 분무각의 0.9 내지 0.95배의 각도로 바닥면 중앙에 형성되는 상부가 평평한 원추 형상의 원추부를 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

직접분사식 디젤 엔진의 연소실

본 발명은 직접분사식 디젤 인진의 연소실에 관한 것으로, 보다 구체적으로 혼합기의 완전 연소를 실현할 수 있는 형상을 가지는 직접분사식 디젤 엔진의 연소실에 관한 것이다.

공기와 연료의 혼합기를 흡입, 압축하여 전기 불꽃(electhc spark)으로 점화, 연소시키는 가솔린 엔진과 달리, 디젤 엔진은 공기만을 흡입, 압축한 다음 고온고압의 공기 중으로 연료를 분사하여 자기착화시켜 연소시키는 방법을 사용하고 있다.

이러한 디젤 엔진은 연료의 분사방식에 따라 직접분사식과 간접분사식으로 크게 구분할 수 있다. 이중에서 직접분사식이란 연료를 분할되지 않은 단실(單室)에 직접 분사하는 방식이다.

이와 같은 직접분사식 디젤 엔진의 연소실의 일예가 도 1에 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 직접분사식 디젤엔진의 연소실(2)은 피스톤(1)의 헤드부(1a)에 설치되며, 대략 뒤집어진 하트 형상의 단면을 가지고 있다. 이러한 형상의 연소실에서는 주로 유입 와류에 의해 혼합기의 형성이 촉진되며, 연료의 일부분은 다공 노즐로부터 분사되면서 미립화되어 자기착화하고, 나머지 연료는 연소실(2) 내에서 미립화되어 약간의 착화지연을 거쳐 연소된다.

이와 같은 직접분사식 디젤 엔진에 있어서, 연소실의 형상은 HC나 CO 등과 같은 유해 성분의 발생량과 직접적인 관계가 있다. 따라서, 연소시 최대한 완전 연소가 이루어져 유해 성분의 발생이 최소화되도록 연소실의 형상을 설계하는 것이 매우 중요하다.

그러나, 상기와 같은 종래의 직접분사식 디젤 엔진의 연소실은 다음과 같은 문제점을 가지고 있었다.

즉, 연소실의 설계시 분사되는 연료와 공기의 혼합 정도 및 연소에 따라 발생되는 와류가 충분히 고려되지 않았기 때문에, 연소실 내부에 공기만이 존재하여 연소가 이루어지자 않는 공간이 발생되며, 또한 노즐로부터 분사되는 연료가 완전히 무화되기 전에 연소실의 벽면과 충돌하여 벽면에 묻게되는 이른바 월 웨팅(wallwetting) 현상이 발생된다. 따라서, 연료와 공기의 혼합기 충분하지 못하여 불완전연소가 일어나게 되어 연소 가스 중에 유해 성분이 많이 발생되는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 연소 가스중의 유해 성분을 저감할 수 있도록 혼합기의 완전 연소를 실현할 수 있는 형상을 가지는 직접분사식 디젤 엔진의 연소실을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 직접분사식 디젤 엔진의 연소실을 보인 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 직접분사식 디젤 엔진의 연소실의 평면도.

도 3은 븐 발명에 따른 직접분사식 디젤 엔진의 연소실의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 피스톤 1a : 헤드부

2 : 연소실 2a : 월 웨팅 방지용 홈

2b : 원추부 3 : 연료 분사 노즐

상기와 같은 목적은, 대략 뒤접어진 하트 형상의 단면으로 피스톤 헤드에 형성되는 직접분사식 디젤 엔진의 연소실에 있어서, 연료 분사 노즐의 각각의 분사공에 대응되는 위치의 벽면에 형성되어 연료의 분사시 연료가 벽면에 충돌하지 않도록 하기 위한 월 웨팅 방지용 홈과, 전체 깊이의 0.2 내지 0.25배의 높이와 연료 분사 노즐 분무각의, 0.9 내지 0.95배의 각도로 바닥면 중앙에 형성되는 상부가 평평한 원추 형상의 원추부를 가지는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 직접분사식 디젤엔진의 연소실에 의해 달성된다.

[실시예]

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명 한다.

도 2 및 도 3에 본 발명에 따른 직접분사식 디젤 엔진의 연소실이 도시되어 있다. 도 2는 본 발명에 따른 직접분사식 디젤 엔진의 연소실의 평면도이고, 도 3은 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 직접분사식 디젤 엔진의 연소실(2)은 대략 뒤집어진 하트 형상의 단면으로 피스톤(1)의 헤드부(1a)에 형성된다. 그리고, 벽면에는 연료 분사 노즐(3)의 분무공에 대응되는 위치에 월 웨팅 방지용 홈(2a)이 형성된다. 도면에서는 연료 분사 노즐(3)의 분무공이 5개인 경우가 도시되었으며, 5개의 분무공에 각각 대응되는 5개의 월 웨팅 방지용 홈(2a)이 형성되어 있다. 이 월 웨팅방지용 홈(2a)의 폭은 연소실(2) 상부 개구면 직경의 대략 0.05 내지 0.1배가 바람직하다. 또한, 연소실(2)의 바닥면 중앙에는 상부가 평평한 원추 형상의 원추부(2b)가 형성되어 있다. 이 원추부(2b)는 연소실(2) 깊이의 대략 0.2 내지 0.25배에 해당되는 높이를 가지며, 또한 연료 분사 노즐(3)에서 분사되는 연료의 분무각의 0.9 내지 0.95배에 해당되는 원추각을 가진다.

상기와 같은 구성에 의해, 연료 분사 노즐(3)로부터 분사되는 연료는 월 웨팅방지용 홈(2a) 내에서 완전히 무화되어 액상의 연료가 벽면에 부딪치는 일이 발생되지 않는다. 그리고, 원추부(2b)의 형성에 의해 연소시 와류에 의해 연소실(2) 내에서 연소가 일어나지 않는 공간이 없어지게 된다. 따라서, 연료와 공기는 충분히 혼합되어 완전 연소가 가능하게 된다.

상기된 바와 같은 본 발명은, 월 웨팅 방지용 홈의 형성에 따라 분사된 연료는 완전히 무화되고, 원추부의 형성에 따라 연소가 일어나지 않는 공간이 없어지므로, 연료와 공기가 충분히 혼합되어 완전 연소가 가능하게 된다. 이에 따라 연소 가스 중의 유해 성분이 크게 저감되는 장점이 있다.

Claims (2)

1. 대략 뒤집어진 하트 형상의 단면으로 피스톤 헤드에 형성되는 직접분사식 디젤 엔진의 연소실에 있어서, 연료 분사 노즐의 각각의 분사공에 대응되는 위치의 벽면에 형성되어 연료의 분사시 연료가 벽면에 충돌하지 않도록 하기 위한 월 웨팅방지용 홈과, 전체 깊이의 0.2 내지 0.25배의 높이와 연료 분사 노즐 분무각의 0.9 내지 0.95배의 각도로 바닥면 중앙에 형성되는 상부가 평평한 원추 형상의 원추부를 가지는 것을 특징으로 하는 직접분사식 디젤 엔진의 연소실.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 월 웨텅 방지용 홈은 대략 연소실 상부 개구면 직경의 대략 0.05 내지 0.1배의 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 직접분사식 디젤 엔진의 연소실.