KR20000035603A - 직접 연료 분사를 하는 오토식 내연 기관 - Google Patents

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웨이즈에드윈
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제이. 알. 드로우일래드
포드 글로벌 테크놀로지스, 인크.
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Abstract

피스톤(3)이 적어도 하나의 오목부 및 적어도 하나의 융기부를 구비하며, 실린더 헤드(8)가 서로에 대하여 경사진 루프면(15, 16) 내의 2개의 흡기구(4)와 적어도 하나의 배기구(5), 적어도 하나의 점화 플러그(6) 및 적어도 하나의 연료 분사 장치(7)를 구비하며, 실린더(2) 내에 수용된 피스톤(3)에 의해 그리고 흡기구와 배기구(4, 5), 적어도 하나의 점화 플러그(6) 및 적어도 하나의 연료 분사 장치를 수용하는 실린더 헤드(8)에 의해 한정되는 연소실(1) 내로 직접 연료 분사를 하는 오토식 내연 기관에서, 피스톤(3)은 경사진 루프면(15, 16)의 맞배면과 함께 스퀴시면을 형성하는 2개의 융기부(11, 12) 사이에 배열된 2개의 오목부(9, 10)를 구비하며, 실린더 헤드(8) 내의 경사진 루프면(15, 16) 내에 배열된 2개의 흡기구(4)와 하나의 배기구(5)는 오목부(9, 10)와 부분적으로 중첩하며, 2개의 점화 플러그(6)는 실린더 헤드(8) 내에서 흡기구와 배기구(4, 5) 사이에 배열되어 오목부(9, 10)의 외부 영역에 있으며, 분사 장치(7)는 연소실(1)에 대하여 중심이 되게 실린더 헤드(8) 내에 배열되고 2개의 오목부(9, 10) 내로 연료를 분포시키는 2개의 분사 제트(F)를 제공한다.

Description

직접 연료 분사를 하는 오토식 내연 기관{OTTO-TYPE INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH DIRECT FUEL INJECTION}
본 발명은 특허 청구 범위 제1항의 전제부에 설명된 형태의 직접 연료 분사를 하는 오토식(otto-type) 내연 기관에 관한 것이다.
미국 특허 제4 958 604 A1호는 피스톤이 적어도 하나의 오목부 및 적어도 하나의 융기부를 구비하며, 실린더 헤드가 서로에 대하여 경사진 루프면(roof surface) 내의 2개의 흡기 밸브와 2개의 배기 밸브, 점화 플러그 및 연료 분사 장치를 구비하며, 실린더 내에 수용된 피스톤에 의해 그리고 흡배기 밸브, 적어도 하나의 점화 플러그 및 적어도 하나의 연료 분사 장치를 수용하는 실린더 헤드에 의해 한정되는 연소실 내로 직접 연료 분사를 하는 오토식 내연 기관을 개시하고 있다.
직접 연료 분사를 하는 공지의 오토식 내연 기관의 경우에, 분사 장치가 연료를 2개의 분사 제트로 공급해야만 하는 것은 이미 제시되어 있다.
그러나, 직접 연료 분사를 하는 공지의 오토식 내연 기관은 각각의 연료 분사 제트가 2개의 대응 배열된 점화 플러그에 위치가 정해지지 않으므로, 희박한 연료/공기 혼합물로 작동되는 오토식 내연 기관의 경우에 공기/연료 혼합물의 신뢰성 있는 점화가 곤란할 수 있다는 단점을 갖는다.
국제 특허 출원 공개 제95/32 362 A1호는 2개의 점화 플러그의 배열과 관련된 2개의 흡기 밸브 및 하나의 배기 밸브의 배열이 이미 제시되어 있는 오토식 내연 기관용 연소실을 개시하고 있다.
실린더 헤드 내의 이러한 배열과 상호 작용하는 피스톤의 최적 형상에 관한 설명은 없으며, 또한 공기/연료 혼합물이 최적의 방식으로 연소실에 공급될 수 있는지에 대한 설명도 없다.
본 발명의 목적은 희박한 연료/공기 혼합물의 경우에서도 연소의 최적 진행을 이루기 위한 연소실의 적합한 형상이 구조적 특징들(일부가 그 자체로서 공지됨)로부터 신중하게 선택된 조합으로 이루어질 수 있도록 하는 방식으로 특허 청구 범위 제1항의 전제부에 설명된 형태의 직접 연료 분사를 하는 오토식 내연 기관을 개선하기 위한 것이다.
본 발명에 의하면, 상기 목적은 특허 청구 범위 제1항의 전제부에 기재된 형태의 직접 연료 분사를 하는 오토식 내연 기관의 경우에 특허 청구 범위 제1항의 특징부에 기재된 특징을 조합하여 사용함으로써 이루어진다.
2개의 오목부가 피스톤 내에서 실린더 헤드의 경사진 루프면의 맞배면과 함께 스퀴시면을 형성하는 2개의 융기부 사이에 배열되며, 실린더 헤드 내의 경사진 루프면 내에 배열된 2개의 흡기구와 하나의 배기구가 피스톤 내의 오목부와 부분적으로 중첩하며, 2개의 점화 플러그가 실린더 헤드 내에서 흡기구와 배기구 사이에 배열되어 오목부의 외부 영역으로 돌출하며, 피스톤 내에서 분사 장치가 연소실에 대하여 중심이 되게 실린더 헤드 내에 배열되고 피스톤 내의 2개의 오목부 내로 연료를 분포시키는 2개의 분사 제트를 제공한다는 사실은 공기/연료 혼합물의 양호한 와류가 점화 플러그의 영역 내에 발생하는 것을 보장하므로, 혼합물의 신뢰성 있는 점화와 연소를 보장하는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 최적 형태는 또 다른 청구항에 상세하게 설명되어 있다.
도1은 피스톤이 실선으로 도시된 반면, 실린더 헤드에 위치된 구성 요소가 연쇄 점선으로 도시된 본 발명에 따른 연소실의 평면도.
도2는 도1의 선 Ⅱ-Ⅱ를 따른 단면도.
도3은 피스톤이 흡기 위치에 있는 상태에서 도1의 선 Ⅱ-Ⅱ를 따른 단면도.
도4는 피스톤이 압축 위치에 있는 상태에서 도3의 도면과 유사한 단면도.
도5는 본 발명에 따른 연소실의 다른 하나의 실시예의 평면도.
도6은 본 발명에 따른 연소실의 다른 하나의 실시예를 도시한 도면.
도7은 도5의 선 Ⅶ-Ⅶ를 따른 단면도.
도8은 도6의 선 Ⅷ-Ⅷ를 따른 단면도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 연소실
2 : 실린더
3 : 피스톤
4 : 흡기구
5 : 배기구
6 : 점화 플러그
7 : 연료 분사 장치
8 : 실린더 헤드
9, 10 : 오목부
11, 12 : 융기부
13, 14 : 맞배면
15, 16 : 루프면
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 2개의 실시예를 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
연소실 내로 직접 연료 분사를 하는 오토식 내연 기관의 도1 내지 도4에 도시된 실시예에서, 연소실(1)은 실린더(2) 내에 수용된 피스톤(3)에 의해 그리고 2개의 흡기구(4), 하나의 배기구(5), 2개의 점화 플러그(6) 및 연료 분사 장치(7)를 수용하는 실린더 헤드(8)에 의해 한정된다.
본 발명에 따르면, 2개의 오목부(9, 10)가 피스톤(3) 내에 형성되며, 이들 오목부는 실린더 헤드(8)의 경사진 루프면(15, 16) 사이에서 융기부(11, 12) 및 맞배면(13, 14)과 함께 배열된다.
점화 플러그(6)는 흡기구(4)와 배기구(5)의 사이에서 실린더 헤드로부터 오목부(9, 10)의 외부 영역으로 돌출하는 방식으로 배열된다.
도1 내지 도4에서, 화살표 A는 공기의 유동 상태를 표시하며, 도면 부호 F는 연료 분사 장치의 분사 제트를 표시한다.
특히 도2, 도3 및 도4를 함께 보았을 때 알 수 있는 것처럼, 융기부(11, 12)에 의해 형성되는 스퀴시면(squish surface)과 관련된 2개의 오목부(9, 10)의 설계는 점화 플러그(6)의 방향으로 분사된 연료 분사 제트(F)에 난류를 발생시키므로, 신뢰성 있는 연소 진행에 필요한 균질의 화학량론적인 혼합물이 점화 플러그(6)의 부근에서 이루어지도록 한다.
본 발명의 다른 하나의 실시예는 도5 내지 도8과 관련하여 설명하기로 한다. 동일한 구성 요소에는 대시 표시한 동일한 도면 부호를 사용하였다.
이러한 추가의 실시예에서, 연소실(1')은 또한 실린더(2') 내에 수용된 피스톤(3')에 의해 그리고 실린더 헤드(8')에 의해 형성된다.
또한, 실린더 헤드(8')는 서로에 대하여 공지된 방식으로 경사진 루프면(15', 16')을 가지며, 피스톤(3')에는 맞배면(13', 14') 및 융기부(11', 12')가 기본적으로 구비되며, 피스톤(3') 내에 배열된 오목부(9'/10')는 하나의 흡기구(4')의 영역 내로 연장된 단일의 오목부(9'/10')를 제공하기 위해 합체된다.
도5 및 도6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 2개의 흡기구(4') 중 하나는 부분 부하 범위에서는 부가적으로 구비된 스로틀 밸브(17)에 의해 폐쇄된다. 따라서, 공기 유동은 도5 및 도6에서 화살표 A로 표시된 경로를 취하며, 이에 의해 2개의 점화 플러그(6')의 적어도 하나의 방향을 따라 화살표 F로 표시된 연료를 한번 더 유동시킨다.
이러한 다른 하나의 실시예에 따르면, 분사 장치(19)는 도7에 연쇄 점선으로 표시된 바와 같이 부분적으로 하강된 융기부(12')에 측방으로 인접한 실린더 헤드(8') 내에 비스듬히 배열될 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명의 연소실 내로 직접 연료 분사를 하는 오토식 내연 기관에 의하면, 공기/연료 혼합물의 양호한 와류가 점화 플러그의 영역 내에 발생하는 것을 보장하므로, 혼합물의 신뢰성 있는 점화와 연소를 보장하는 것을 가능하게 하는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 피스톤(3)이 적어도 하나의 오목부 및 적어도 하나의 융기부를 구비하며, 실린더 헤드(8)가 서로에 대하여 경사진 루프면(15, 16) 내의 2개의 흡기구(4)와 적어도 하나의 배기구(5), 적어도 하나의 점화 플러그(6) 및 적어도 하나의 연료 분사 장치(7)를 구비하며, 실린더(2) 내에 수용된 피스톤(3)에 의해 그리고 경사진 루프면을 구비한 실린더 헤드(8)에 의해 한정되는 연소실(1) 내로 직접 연료 분사를 하는 오토식 내연 기관에 있어서,
    2개의 오목부(9, 10)는 피스톤(3) 내에서 실린더 헤드(8)의 경사진 루프면(15, 16)의 맞배면과 함께 스퀴시면을 형성하는 2개의 융기부(11, 12) 사이에 배열되며,
    실린더 헤드(8) 내의 경사진 루프면(15, 16) 내에 배열된 2개의 흡기구(4)와 하나의 배기구(5)는 피스톤(3) 내의 오목부(9, 10)와 부분적으로 중첩하며,
    2개의 점화 플러그(6)는 실린더 헤드(8) 내에서 흡기구와 배기구(4, 5) 사이에 배열되어 오목부(9, 10)의 외부 영역으로 돌출하며,
    분사 장치(7)는 연소실(1)에 대하여 중심이 되게 실린더 헤드(8) 내에 배열되고 2개의 오목부(9, 10) 내로 연료를 분포시키는 2개의 분사 제트(F)를 제공하는 것을 특징으로 하는 연소실 내로 직접 연료 분사를 하는 오토식 내연 기관.
  2. 제1항에 있어서, 2개의 오목부(9'/10')는 피스톤(3') 내에서 서로 합체되고 흡기구(4')를 향해 연장되도록 형성되며, 상기 흡기구(4')에 연결된 구멍 중 하나의 흡기구(4')는 실린더 헤드 내의 경사진 루프면(15', 16') 내에 배열되며, 흡기 포트에는 부분 부하 작동시 폐쇄되는 부가적인 스로틀 밸브(17)가 구비되며, 융기부(12') 중 하나는 흡기구(4')의 영역 내에서 하강되는 것을 특징으로 하는 연소실 내로 직접 연료 분사를 하는 오토식 내연 기관.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 합체된 오목부(9'/10')를 수용하는 피스톤(3') 내에서 대향의 하나의 흡기구(4')에 놓이는 융기부(11')는 공기의 부수적인 유동 방향(화살표 A)으로 돌출되어 공기의 와류 유동을 분할하는 쐐기형 돌출부(18)를 구비한 것을 특징으로 하는 연소실 내로 직접 연료 분사를 하는 오토식 내연 기관.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 분사 장치(19)는 부분적으로 하강된 융기부(12')에 측방으로 인접하게 실린더 헤드(8') 내에 비스듬히 배열된 것을 특징으로 하는 연소실 내로 직접 연료 분사를 하는 오토식 내연 기관.
KR1019990051783A 1998-11-23 1999-11-22 직접 연료 분사를 하는 오토식 내연 기관 KR20000035603A (ko)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
EP98122220A EP1004757B1 (de) 1998-11-23 1998-11-23 Otto-Brennkraftmaschine mit direkter Kraftstoffeinspritzung
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