KR200160308Y1 - Vortex formation system in mixed gas using oil pressure - Google Patents
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Abstract
본 고안은 디젤엔진의 연소계통에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 포트의 형상 변경없이 오일압을 이용하여 피스톤에 형성된 연소실에서 연료 혼합기의 와류발생이 이루어지게 함으로써, 적정하게 와류를 가변시킬 수 있으며 이에 따라 혼합기의 기화(무화)를 촉진시켜 효율적인 연소가 이루어지도록 한 오일압을 이용한 혼합기의 와류 형성장치에 관한 것이다.The present invention relates to a combustion system of a diesel engine, and more particularly, by causing vortex generation of a fuel mixer in a combustion chamber formed in a piston using oil pressure without changing the shape of a port, the vortex can be varied properly. Accordingly, the present invention relates to a vortex forming apparatus for a mixer using an oil pressure that promotes vaporization (atomization) of the mixer to enable efficient combustion.
본 고안의 오일압을 이용한 혼합기의 와류 형성장치는, 피스톤(10)에 형성된 연소실(11)의 하단에 설치공(12)을 형성하여 이에 볼 밸브(13)를 두고, 상기 설치공(12)에 연소실(11)과 연결되는 다수의 연결통로(14) 및 커넥팅 로드(16)와 연결되는 연결통로(15)를 형성하며, 상기 연소실(11)과 연결되는 다수의 연결통로(14) 각각에 스프링(18)으로 탄지된 댐퍼(19)를 설치하며, 상기 커넥팅 로드(16)의 오일통로(17)와 연결되는 솔레노이드 밸브(20)와, 감지된 기관의 R P M 신호를 받아 상기 솔레노이드 밸브(20)를 작동시키는 ECU(21) 및 ECU(21)의 신호를 받아 상기 솔레노이드 밸브(20)를 통해 피스톤(10)의 설치공(12)으로 오일압을 발생시켜 볼 밸브(13)의 동작에 의해 다수의 댐퍼(19)를 작동시키는 오일 펌프(22)로 이루어진 것을 특징으로 한다.In the vortex forming apparatus of the mixer using the oil pressure of the present invention, the installation hole 12 is formed at the lower end of the combustion chamber 11 formed in the piston 10 so that the ball valve 13 is provided, and the installation hole 12 is provided. A plurality of connection passages 14 connected to the combustion chamber 11 and a connection passage 15 connected to the connecting rod 16 at each of the plurality of connection passages 14 connected to the combustion chamber 11. The damper 19 supported by the spring 18 is installed, and the solenoid valve 20 connected to the oil passage 17 of the connecting rod 16 receives the RPM signal of the detected engine and the solenoid valve 20. By receiving the signals of the ECU 21 and the ECU 21 for operating the oil pressure to the installation hole 12 of the piston 10 through the solenoid valve 20 by the operation of the ball valve 13 Characterized in that it consists of an oil pump 22 to operate a plurality of dampers (19).
Description
본 고안은 디젤엔진의 연소계통에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 포트의 형상 변경없이 오일압을 이용하여 피스톤에 형성된 연소실에서 연료 혼합기의 와류발생이 이루어지게 함으로써, 적정하게 와류를 가변시킬 수 있으며 이에 따라 혼합기의 기화(무화)를 촉진시켜 효율적인 연소가 이루어지도록 한 오일압을 이용한 혼합기의 와류 형성장치에 관한 것이다.The present invention relates to a combustion system of a diesel engine, and more particularly, by causing vortex generation of a fuel mixer in a combustion chamber formed in a piston using oil pressure without changing the shape of a port, the vortex can be varied properly. Accordingly, the present invention relates to a vortex forming apparatus for a mixer using an oil pressure that promotes vaporization (atomization) of the mixer to enable efficient combustion.
디젤엔진은 열에너지를 기계적인 에너지로 바꾸는 주요부분의 구조(실린더헤드, 실린더블록, 피스톤커넥팅 어셈블리, 크랭크축, 캠축, 밸브기구)에 있어서는 본질적으로 가솔린엔진과 다른점은 없다.Diesel engines are essentially indistinguishable from gasoline engines when it comes to the construction of major parts (cylinder heads, cylinder blocks, piston connecting assemblies, crankshafts, camshafts, valve mechanisms) that convert thermal energy into mechanical energy.
다만 연료의 연소과정에 있어서 가솔린엔진은 공기와 연료의 혼합기를 압축한 후 전기적 불꽃으로 점화하는데 비하여, 디젤엔진은 공기만을 흡입하고 높은 압축비로 압축하여 그 온도가 500-600℃ 이상되게 한 후 연료를 분사펌프에서 가압하여 분사노즐로 실린더내에 분사시켜 자기착화(압축착화)시키는 점이 다르다.In the combustion process of fuel, however, gasoline engines compress air and fuel mixtures and ignite them with electrical sparks, whereas diesel engines inhale only air and compress it at a high compression ratio to make the temperature above 500-600 ℃. Is pressurized by the injection pump and injected into the cylinder by the injection nozzle, thereby causing self ignition (compression ignition).
따라서 디젤엔진은 전기점화장치(배전기, 점화코일, 고압케이블, 점화플러그 등)를 필요로 하지 않고, 분사펌프와 분사노즐로 구성된 연료분사장치를 필요로 한다. 또 연료는 자기착화성이 좋은 경유 등을 사용한다.Therefore, diesel engines do not require electric ignition devices (distributors, ignition coils, high voltage cables, spark plugs, etc.) but require a fuel injection device consisting of an injection pump and injection nozzles. In addition, the fuel uses diesel fuel etc. which have good self-ignition.
디젤엔진의 연소과정은 연료가 연소실내에 분사된 후 착화될 때까지의 기간인 제1기 착화지연기간, 연료가 착화되어 폭발적으로 연소를 하는 기간인 제2기 화염전파기간, 분사된 연료가 분사와 거의 동시에 연소되는 기간인 제3기 직접연소기간, 및 직접연소기간 동안에 연소하지 못한 연료가 연소팽창하는 기간인 제4기 후연소기간으로 이루어진다.The combustion process of a diesel engine includes a first ignition delay period, which is a period from when fuel is injected into the combustion chamber to ignition, a second flame propagation period during which the fuel is ignited and exploded, and the injected fuel And a third post-combustion period, which is a period which is burned almost simultaneously with the injection, and a fourth post-combustion period, which is a period during which the fuel which does not burn during the direct combustion period is expanded.
디젤엔진의 연소실형식은 단실식으로 직접분사실식과, 복실식으로 예연소실식, 와류실식, 및 공기실식이 있다.Combustion chamber types of diesel engines are single chamber type, direct injection chamber type, and double type combustion chamber type, vortex chamber type, and air chamber type.
직접분사실식은 연소실이 실린더헤드와 피스톤헤드에 설치된 요철에 의하여 형성이되며, 여기에 연료가 직접 분사되는 형식이며 주연소실만으로 되어 있어서 단실식이라고 하며 하트형, 구형, 반구형 등이 있다.In the direct injection chamber type, the combustion chamber is formed by the unevenness of the cylinder head and the piston head, and the fuel is directly injected therein, and it is called the single chamber type because it consists only of the main combustion chamber.
예연소실식은 피스톤과 실린더헤드 사이에 형성되는 주연소실 위쪽에 연소실을 둔 것이며 분사된 연료가 예연소실에서 연소되어 고온,고압의 가스를 발생시키며 이것에 의해 나머지 연료가 주연소실에서 분출되어 공기와 잘 혼합되어 완전연소하는 연소실이다.The pre-combustion chamber has a combustion chamber located above the main combustion chamber formed between the piston and the cylinder head, and the injected fuel is combusted in the pre-combustion chamber to generate a high temperature and high pressure gas. Combustion chamber mixed and completely burned.
와류실식은 실린더나 실린더헤드에 와류실을 두어 압축행정 중 이 와류실에서 강한 와류가 일어나게 한 형식이며 이 와류실에서 연료가 분사된다.The vortex chamber type has a vortex chamber in a cylinder or a cylinder head so that a strong vortex occurs in the vortex chamber during the compression stroke.
와류실에 분사된 연료는 강한 선회운동을 하고 있는 공기와 만나 빨리 혼합되어 착화연소하면서 주연소실로 분출되어 다시 여기서 미연소 연료가 새 공기와 만나서 연소하는 연소실이다.The fuel injected into the vortex chamber meets the air in strong swing motion, mixes quickly and is ignited and ejected into the main combustion chamber, where the unburned fuel meets the new air and burns.
공기실식은 주연소실과 연결된 공기실을 실린더헤드와 피스톤헤드 사이에 설치하고 연료는 주연소실에 직접 분사하게 한 연소실이다.The air chamber type is a combustion chamber in which an air chamber connected to the main combustion chamber is installed between the cylinder head and the piston head and fuel is injected directly into the main combustion chamber.
이러한 형식의 여러 연소실은 공히 다음과 같은 조건을 갖추어야 한다.Several combustion chambers of this type must meet the following conditions.
즉 분사된 연료를 가능한 한 짧은 시간안에 완전 연소시켜야하고, 평균 유효압력이 높아야 하며, 연료소비율이 적어야 하며, 고속회전에서의 연소상태가 좋아야 하며, 기동이 쉬워야 하며, 또한 디젤노크가 적어야 하는 것이다.In other words, the injected fuel should be completely burned in the shortest possible time, the average effective pressure should be high, the fuel consumption rate should be low, the combustion condition at high speed should be good, the maneuver should be easy, and the diesel knock should be low. .
연소실의 상방에는 실린더헤드에 설치된 분사노즐이 실린더헤드에 설치되어 있다.Above the combustion chamber, the injection nozzle provided in the cylinder head is provided in the cylinder head.
분사노즐은 분사펌프에서 보내준 고압의 연료를 미세한 안개모양으로 연소실 내에 분사하는 일을 하는 장치이다.Injection nozzle is a device that injects the high-pressure fuel sent from the injection pump into the combustion chamber in the form of fine mist.
이러한 분사노즐로 분사되는 연료분무의 구비조건은, 무화(안개화)가 좋아야 하고, 관통력이 커야하며, 분포가 골고루 이루어져야 하며, 분산도가 조건에 알맞아야 하며, 분사율이 일정해야 하며, 또한 노즐 유량계수가 정확해야 한다.The conditions for the atomization of the fuel sprayed by the injection nozzle should be good atomization (fog), large penetration, uniform distribution, uniformity of dispersion, constant injection rate, The nozzle flow coefficient must be accurate.
그러나 혼합기의 속도가 낮게 되면 안개 모양의 입자가 관벽에 부착되어 혼합비가 희박해지기 쉽다.However, when the speed of the mixer is low, the mist-like particles adhere to the tube wall, and the mixing ratio is likely to be thin.
특히 엔진의 초기 시동시나 저속 및 중속시에는 연료의 온도가 낮아 원활한 기화(무화)가 이루어지는 것이 어렵게 된다.In particular, during the initial start-up of the engine, or at low and medium speeds, the temperature of the fuel is low, making it difficult to achieve smooth vaporization (atomization).
즉 인젝터로부터 분사되는 연료의 구비조건은, 무화(안개화)가 좋아야 하고, 관통력이 커야하며, 분포가 골고루 이루어져야 하며, 분산도가 조건에 알맞아야 하며, 분사율이 일정해야 하며, 또한 노즐 유량계수가 정확해야 함에도 불구하고 엔진의 초기 시동시나 저속 및 중속시에 연료의 온도가 낮게 되면, 원활한 기화(무화)가 이루어지는 것이 어렵게 되어 결국 완전연소가 불가능하게 되고, 연소성능이 저하되고, 나아가 배기 에미션이 증가되는 등의 문제점을 안게 된다.In other words, the condition of the fuel injected from the injector should be good atomization (fog), large penetration force, even distribution, uniformity of dispersion, constant injection rate, nozzle flowmeter Although the number must be accurate, when the temperature of the fuel is lowered at the initial start of the engine or at low and medium speeds, smooth vaporization (atomization) becomes difficult, and thus, complete combustion is impossible, combustion performance is lowered, and exhaust emission is further reduced. There is a problem such as an increased number of options.
이러한 문제점을 감안하여 종래에는 혼합기에 와류가 발생되도록 피스톤 또는 흡기토트의 형상을 변경하거나 와류 발생장치를 설치하였다.In view of these problems, conventionally, the shape of the piston or the intake tote is changed or a vortex generator is installed to generate vortex in the mixer.
그러나 이러한 와류형성구조 및 장치에 의한 방법은 엔진의 구조를 복잡하게 하고, 또한 작용의 신뢰성이 저하되는 등의 문제점을 안고 있었다.However, such a method using the vortex forming structure and the device has a problem of complicating the structure of the engine and lowering the reliability of the action.
본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 포트의 형상 변경없이 오일압을 이용하여 피스톤에 형성된 연소실에서 연료 혼합기의 와류발생이 이루어지게 함으로써, 적정하게 와류를 가변시킬 수 있으며 이에 따라 혼합기의 기화(무화)를 촉진시켜 효율적인 연소가 이루어지도록 한 오일압을 이용한 혼합기의 와류 형성장치를 제공하는데 있다.The present invention is devised to solve the conventional problems as described above, an object of the present invention is to make the vortex of the fuel mixer in the combustion chamber formed in the piston using oil pressure without changing the shape of the port, vortex properly The present invention provides a vortex forming apparatus for a mixer using an oil pressure, which can vary the oil pressure, thereby promoting vaporization (atomization) of the mixer to achieve efficient combustion.
상기 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 오일압을 이용한 혼합기의 와류 형성장치는, 피스톤에 형성된 연소실의 하단에 설치공을 형성하여 이에 볼 밸브를 두고, 상기 설치공에 연소실과 연결되는 다수의 연결통로 및 커넥팅 로드와 연결되는 연결통로를 형성하며, 상기 연소실과 연결되는 다수의 연결통로 각각에 스프링으로 탄지된 댐퍼를 설치하며, 상기 커넥팅 로드의 오일통로와 연결되는 솔레노이드 밸브와, 기관의 R P M 을 감지하여 상기 솔레노이드 밸브를 작동시키는 ECU 및 ECU의 신호를 받아 상기 솔레노이드 밸브를 통해 피스톤의 설치공으로 오일압을 발생시키는 오일 펌프를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.The vortex forming apparatus of the mixer using the oil pressure according to the present invention for achieving the above object, has a ball valve formed on the lower end of the combustion chamber formed in the piston, the ball valve, a plurality of connections connected to the combustion chamber in the installation hole It forms a connecting passage connected to the passage and the connecting rod, and install a spring-tight damper in each of the plurality of connecting passages connected to the combustion chamber, the solenoid valve connected to the oil passage of the connecting rod and the RPM of the engine It is characterized in that it comprises an oil pump for detecting and operating the solenoid valve and the ECU to receive a signal from the ECU through the solenoid valve to generate oil pressure to the installation hole of the piston.
상기 특징에 의해 설치공에 형성되는 오일압으로 볼 밸브가 다수의 댐퍼를 밀게 되고, 밀린 댐퍼들은 연소실 바닥으로 돌출되어지며, 돌출된 다수의 댐퍼들에 의해 연소실에 분사는 연료는 와류를 형성하게 된다.Due to the above characteristics, the ball valve pushes a plurality of dampers with oil pressure formed in the installation hole, and the pushed dampers protrude to the combustion chamber bottom, and the fuel injected into the combustion chamber by the plurality of protruding dampers forms a vortex. do.
도 1은 본 고안에 따른 오일압을 이용한 혼합기의 와류 형성장치의 전체적인 구성도,1 is an overall configuration of the vortex forming apparatus of the mixer using the oil pressure according to the present invention,
도 2는 본 고안에 따른 본 고안에 따른 오일압을 이용한 혼합기의 와류 형성장치의 작동도이다.2 is an operation of the vortex forming apparatus of the mixer using the oil pressure according to the present invention according to the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the reference numerals for the main parts of the drawings>
10: 피스톤11: 연소실10: piston 11: combustion chamber
12: 설치공13: 볼 밸브12: Installation hole 13: Ball valve
14,15: 연결통로16: 커넥팅 로드14,15: connecting passage 16: connecting rod
17: 오일통로18: 스프링17: oil passage 18: spring
19: 댐퍼20: 솔레노이드 밸브19: damper 20: solenoid valve
21: ECU22: 오일 펌프21: ECU22: oil pump
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 고안의 실시예를 상술하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 고안에 따른 오일압을 이용한 혼합기의 와류 형성장치의 전체적인 구성도이고, 도 2는 본 고안에 따른 본 고안에 따른 오일압을 이용한 혼합기의 와류 형성장치의 작동도이다.1 is an overall configuration of the vortex forming apparatus of the mixer using the oil pressure according to the present invention, Figure 2 is an operation of the vortex forming apparatus of the mixer using the oil pressure according to the present invention.
도시된 바와 같이 본 고안에 따른 오일압을 이용한 혼합기의 와류 형성장치는, 피스톤(10)에 형성된 연소실(11)의 하단에 설치공(12)을 형성하여 이에 볼 밸브(13)를 두고, 상기 설치공(12)에 연소실(11)과 연결되는 다수의 연결통로(14) 및 커넥팅 로드(16)와 연결되는 연결통로(15)를 형성하며, 상기 연소실(11)과 연결되는 다수의 연결통로(14) 각각에 스프링(18)으로 탄지된 댐퍼(19)를 설치하며, 상기 커넥팅 로드(16)의 오일통로(17)와 연결되는 솔레노이드 밸브(20)와, 감지된 기관의 R P M 신호를 받아 상기 솔레노이드 밸브(20)를 작동시키는 ECU(21) 및 ECU(21)의 신호를 받아 상기 솔레노이드 밸브(20)를 통해 피스톤(10)의 설치공(12)으로 오일압을 발생시켜 볼 밸브(13)의 동작에 의해 다수의 댐퍼(19)를 작동시키는 오일 펌프(22)를 포함하여 이루어진다.As shown, in the vortex forming apparatus of the mixer using the oil pressure according to the present invention, the installation hole 12 is formed at the lower end of the combustion chamber 11 formed in the piston 10 and the ball valve 13 is placed thereon. A plurality of connection passages 14 connected to the combustion chamber 11 and a connecting passage 15 connected to the connecting rod 16 are formed in the installation hole 12, and a plurality of connection passages connected to the combustion chamber 11. 14 is provided with a damper 19 supported by a spring 18 in each, and receiving the solenoid valve 20 connected to the oil passage 17 of the connecting rod 16 and the detected RPM signal of the engine. Receives signals from the ECU 21 and the ECU 21 for operating the solenoid valve 20 and generates oil pressure through the solenoid valve 20 to the installation hole 12 of the piston 10. It comprises an oil pump 22 for operating a plurality of dampers (19) by the operation of.
이러한 구성으로 이루어진 본 고안의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation and effects of the present invention made of such a configuration as follows.
기관의 R P M 이 감지되면 ECU(21)는 솔레노이드 밸브(20)를 작동시켜 오일 펌프(22)의 오일을 커넥팅 로드(16)의 오일통로(17)로 압송되게 한다.When the R P M of the engine is detected, the ECU 21 operates the solenoid valve 20 to cause the oil of the oil pump 22 to be pumped into the oil passage 17 of the connecting rod 16.
오일통로(17)로 압송된 오일은 설치공(12)으로 들어와 볼 밸브(13)를 밀게 되고, 상기 볼 밸브(20)는 다수의 댐퍼(19)들을 밀게 된다.The oil pumped into the oil passage 17 enters the installation hole 12 and pushes the ball valve 13, and the ball valve 20 pushes the plurality of dampers 19.
따라서 밀린 댐퍼(19)들은 연소실(11) 바닥으로 돌출되어지며, 돌출된 다수의 댐퍼(19)들에 의해 연소실(11)에 분사는 연료는 와류를 형성하게 된다.Accordingly, the pushed dampers 19 protrude to the bottom of the combustion chamber 11, and the fuel injected into the combustion chamber 11 by the plurality of protruding dampers 19 forms a vortex.
이때 와류의 강도는 상기 댐퍼(19)들의 돌출 높이에 따라 가변된다.At this time, the strength of the vortex is varied according to the height of the protrusion of the dampers (19).
이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 오일압을 이용한 혼합기의 와류 형성장치는, 설치공에 형성되는 오일압으로 볼 밸브가 다수의 댐퍼를 밀게 되고, 밀린 댐퍼들은 연소실 바닥으로 돌출되어지며, 돌출된 다수의 댐퍼들에 의해 연소실에 분사는 연료는 와류를 형성하게 되어, 포트의 형상 변경없이 오일압을 이용하여 피스톤에 형성된 연소실에서 연료 혼합기의 와류발생이 이루어지게 되고, 이러한 와류는 댐퍼의 높이에 따라 적정하게 변시킬 수 있게 되며, 이에 따라 혼합기의 기화(무화)를 촉진시켜 효율적인 연소가 이루어지게 되는 효과가 있다.As described above, in the vortex forming apparatus of the mixer using the oil pressure according to the present invention, the ball valve pushes a plurality of dampers by the oil pressure formed in the installation hole, and the pushed dampers protrude to the bottom of the combustion chamber and protrude. Fuel injected into the combustion chamber by a plurality of dampers forms a vortex, so that the vortex of the fuel mixer is generated in the combustion chamber formed in the piston using oil pressure without changing the shape of the port, and the vortex is generated at the height of the damper. It can be changed accordingly, thereby promoting the vaporization (atomization) of the mixer has an effect that the efficient combustion is made.
본 고안은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 고안의 사상과 범위내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 고안이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부한 실용신안등록 청구범위에 속한다 할 것이다.Although the present invention has been described in detail only with respect to the described embodiments, it will be apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains, but it can be modified or changed within the spirit and scope of the present invention. something to do.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| REGI | Registration of establishment | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |