KR20010066034A - 엔진용 피스톤 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진용 피스톤에 관한 것으로서,

초희박연소를 위해 피스톤(1)의 상면 중앙부에 연료를 가둬두기 위한 홈(2)이 형성되어 있는 피스톤에 있어서,

상기 홈(2) 주변부에 나선형의 가이드턱(3)을 형성하여 가이드턱(3)의 외주연부에 엔진 내부로 흡입된 공기가 나선형으로 유동되어 홈(2)에서 연료와 혼합되도록 안내하는 공기이송로(5)가 형성되도록 한 것을 특징으로 하여 점화시 홈에서 연료와 공기가 잘 혼합된 상태로 점화되도록 하여 연소효율을 월등히 향상시킬 수 있도록 한 엔진용 피스톤에 관한 것이다.

Description

엔진용 피스톤{Piston for engine}

본 발명은 엔진용 피스톤에 관한 것으로서, 특히 초희박 연소를 위해 피스톤의 상면 중앙에 형성된 홈 주변에 흡입공기가 나선형으로 이동하여 홈에 모이도록 하는 나선형의 가이드턱을 형성하므로서, 점화시 홈에서 연료와 공기가 잘 혼합된 상태로 점화되도록 하여 연소효율을 월등히 향상시킬 수 있도록 한 엔진용 피스톤에 관한 것이다.

일반적으로 엔진은 연소실 내에 연료와 공기를 혼합 압축한 상태에서 연소시켜 동력을 얻고있다.

이러한 엔진은 연료를 연소시킴에 따라 부산물로서 배기가스가 발생하고 있는데, 배기가스는 대기오염의 주범으로서 사회적으로 문제가 되고 있다.

따라서, 연료를 적게 소비하면서 배기가스의 배출양을 줄일 수 있도록 하는 초희박연소 엔진이 제공되게 되었다.

초희박연소는 연소실로 공급되는 공기의 양에 비해 연료의 양을 아주 적게 분포시켜 연소시키는 방법으로서 현재 많은 연구가 진행되고 있다.

도 6 과 도 7 은 초희박연소를 위한 종래의 피스톤을 도시한 것으로서,

피스톤(11)의 상면에 인젝터(14)로 부터 분사되는 연료를 가두어두기 위한 홈(12)이 형성되어 있는데, 연료가 홈(12)으로 부터 벗어나는 것을 최대한 줄여주기 위해 이 홈(12)의 일측(13)이 높게 형성되어 있다.

이러한 피스톤은 인젝터(14)로 부터 분사된 연료를 상기 홈(12)내부에 잘 가두고 흡기포트로 유입되는 공기와 연료가 홈(12) 내부에서 잘 혼합된 상태에서 초희박 연소를 실현하게 되는 것이다.

그러나, 종래와같이 피스톤의 상면에 형성된 원형 또는 하트모양의 홈(12)으로는 인젝터(14)로 부터 분사된 연료를 잘 가두기가 매우 어려울 뿐만 아니라 흡기포트를 통해 공기가 흡입 될 경우에는 공기의 흡입력에 의해 공기와 혼합된 연료가 홈(12) 내에 존재하지 않게되어 초희박연소의 연소율이 매우 나빠지는 문제점이 발생하였으며, 연소율이 나빠짐에 따라 다량의 배기가스가 배출되는 이중의 문제점을 갖게되었다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 초희박 연소를 위해 피스톤의 상면 중앙에 형성된 홈 주변에 흡입공기가 나선형으로 이동하여 홈에 모이도록 하는 나선형의 가이드턱을 형성하므로서, 점화시 홈에서 연료와 공기가 잘 혼합된 상태로 점화되도록 하여 연소효율을 월등히 향상시킬 수 있도록 한 엔진용 피스톤을 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은,

초희박연소를 위해 피스톤의 상면 중앙부에 연료를 가둬두기 위한 홈이 형성되어 있는 피스톤에 있어서,

상기 홈 주변부에 나선형의 가이드턱을 형성하여 가이드턱의 외주연부에 엔진 내부로 흡입된 공기가 나선형으로 유동되어 홈에서 연료와 혼합되도록 안내하는 공기이송로가 형성되도록 한 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 가이드턱의 일단에 개방부를 형성하여 공기 이송로를 통해 이동한 공기가 개방부를 통해 홈 측으로 공급되도록 하고, 가이드턱의 돌출 높이는 시작부분에서 끝부분으로 갈수록 점점 낮아지도록 한 것을 특징으로 한다.

도 1 은 본 발명의 피스톤을 보인 사시도.

도 2 는 본 발명의 피스톤을 보인 평면도.

도 3 은 도 2 의 A-A선 단면도.

도 4 는 도 2 의 B-B선 단면도.

도 5 는 도 2 의 C-C선 단면도.

도 6 은 초희박연소를 위한 종래의 피스톤을 보인 단면도.

도 7 은 종래의 피스톤을 보인 평면도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 피스톤, 2: 홈,

3: 가이드턱, 4: 개방부,

5: 공기이송로, 6: 시작부분,

7: 끝부분,

이하, 첨부된 도면 도 1 내지 도 5 를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도면부호 1 은 초희박 연소를 위한 피스톤을 나타내며, 이 피스톤(1)의 상면 중앙에는 인젝터로 부터 분사되는 연료를 가둬두기 위한 홈(2)이 형성되어 있다.

상기 홈(2)의 주변부에는 나선형의 가이드턱(3)을 형성하여 흡기포트로 흡입된 공기가 상기 가이드턱(3)의 외주연부를 따라 유동되어 홈(2)으로 공급되도록 하였다.

즉, 상기 가이드턱(3)의 외주연부가 흡입된 공기가 이송되어 홈(2)으로 공급되도록 안내하는 공기이송로(5)가 되는 것이다.

가이드턱(3)의 일단에는 평평한 개방부(4)가 형성되는데, 이 개방부(4)는 상기 공기 이송로(5)를 따라 이동한 흡입 공기가 홈(2)으로 공급되는 입구역할을 한다.

가이드턱(3)의 돌출 높이는 도 3 내지 도 5 에 도시된 바와같이 가이드턱(3)의 시작부분(6)이 가장 높고 점점 낮아져 가이드턱(3)의 끝부분에 가서는 피스톤(1)의 상면과 거의 수평을 이루게된다.

도 3 은 도 2 의 A-A선 단면도로서 가이드턱(3)의 시작부분(6)을 가장 잘 나타내고 있는데, 이 도면에서 알 수 있듯이 가이드턱(3)의 시작부분(6)이 피스톤(1)의 상면에 비해 월등히 높게 형성되어 있어 흡기포트를 통해 흡입된 공기가 상기 가이드턱(3)의 외각(도면상의 오른쪽) 즉, 공기이송로(5)를 따라 잘 이송될 수 있음을 알 수 있다.

상기 공기이송로(5)를 따라 흡입공기가 이송될때 홈(2)에 분사되어 있는 연료는 공기의 이동에 전혀 영향을 받지 않게되는 것이다.

도 4 는 도 2 의 B-B선 단면도로서 가이드턱(3)의 중간부분과 끝부분(7)을 가장 잘 나타내고 있다.

상기 도 4 에 도시된 바와같이 가이드턱(3) 중간부분의 높이가 시작부분(6) 보다는 조금 낮아져 있으며, 가이드턱(3)의 끝부분(7)은 피스톤(1)의 상면과 거의 수평을 이루고 있음을 알 수 있다.

따라서, 공기이송로(5)를 따라 회전 이동한 흡입공기가 높이가 낮아진 가이드턱(3)을 넘어 홈(2) 쪽으로 원활히 이동할 수 있게되는 것이며, 대부분의 흡입공기는 끝부분(7)과 시작부분(6)의 사이에 형성되어 있는 개방부(4)를 통해 홈(2)으로 이동하게 된다.

도 5 는 도 2 의 C-C선 단면도로서 가이드턱(3)의 중간부분을 가장 잘 나타내고 있다.

도 5 에 나타난 바와같이 가이드턱(4)의 중간부분이 피스톤(1)의 상면보다 일정치 높게 돌출되어 있음을 알 수 있으며, 도면상의 우측(3a)이 좌측(3b)보다 약간 높게 형성되어 있다.

상기 홈(2)의 직경은 피스톤(1)의 지름을 D라고 가정했을 경우 홈(2)의 직경은 약 0.45D로 설정하고, 공기이송로(5)는 0.25D로 설정하는 것이 바람직하며, 가이드턱(3)의 높이는 약 0.2D로 설정한다.

이와같이 구성된 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.

인젝터에서 분사된 연료가 홈(2)에 분사된 상태에서 흡기포트를 통해 공기가 흡입되면, 연료는 가이드턱(3)에 의해 홈(2)에 가두어진 상태로 존재하게되고, 흡입공기는 가이드턱(3)의 외주연에 존재하는 공기이송로(5)를 따라 크게 회전하게된다.

공기이송로(5)를 따라 회전한 공기는 개방부(4)를 통해 홈(2)으로 공급되어 홈(2) 내에 존재하는 연료와 잘 혼합된다.

상기 공기와 연료가 홈(2) 내에서 잘 혼합되는 시점에 바로 점화시점이다.

상기 설명과같이 홈(2) 내부에 연료와 공기가 잘 혼합된 상태에서 점화동작이 이루어지면 점화시 점화플러그 주변에 연료와 공기가 집중적으로 모여있게되므로 연소효율이 그만큼 향상되고, 배기가스의 배출량은 현저히 감소하는 것이다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 초희박 연소를 위해 피스톤의 상면 중앙에 형성된 홈 주변에 흡입공기가 나선형으로 이동하여 홈에 모이도록 하는 나선형의 가이드턱을 형성하므로서, 점화시 홈에서 연료와 공기가 잘 혼합된 상태로 점화되도록 하여 연소효율을 월등히 향상시킬 수 있도록 한 엔진용 피스톤을 제공하는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 초희박연소를 위해 피스톤(1)의 상면 중앙부에 연료를 가둬두기 위한 홈(2)이 형성되어 있는 피스톤에 있어서,

   상기 홈(2) 주변부에 나선형의 가이드턱(3)을 형성하여 가이드턱(3)의 외주연부에 엔진 내부로 흡입된 공기가 나선형으로 유동되어 홈(2)에서 연료와 혼합되도록 안내하는 공기이송로(5)가 형성되도록 한 것을 특징으로 하는 엔진용 피스톤.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 가이드턱(3)의 일단에 개방부(4)를 형성하여 공기 이송로(5)를 통해 이동한 공기가 개방부(4)를 통해 홈(2) 측으로 공급되도록 한 것을 특징으로 하는 엔진용 피스톤.
3. 제 1 항에 있어서, 가이드턱(3)의 돌출 높이는 시작부분(6)에서 끝부분으로 갈수록 점점 낮아지도록 한 것을 특징으로 하는 엔진용 피스톤.
4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 피스톤(1)의 지름을 D라고 가정할 때 홈(2)의 지름을 약 0.45D로 설정하고, 공기이송로(5)의 넓이는 0.25D로 설정한 것을 특징으로 하는 엔진용 피스톤.
5. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 가이드턱(3)의 돌출 높이는 0.2D로 설정한 것을 특징으로 하는 엔진용 피스톤.