KR20020058699A - 디젤 엔진 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연소실에서 공기와 연료의 혼합을 증가시켜 배출가스와 연비를 향상시키는 디젤 엔진에 관한 것이다.

본 발명에 따른 디젤 엔진은, 실린더에서 승강하는 피스턴, 이 피스턴의 상면과 이에 대향하는 그 하면으로 연소실을 형성하는 실린더 헤드, 이 실린더 헤드에 구비되어 흡입 공기를 제어하는 인테이크 밸브, 이 인테이크 밸브에 의하여 연소실에 흡입된 공기에 연료를 분사하는 연료 인젝터, 이 연료 인젝터에서 분사된 연료와 상기 공기의 혼합을 증가시키도록 가스를 분사하는 가스 인젝터, 이 가스 인젝터에 의하여 분사된 가스에 의하여 혼합이 증가된 공기와 연료의 연소 가스 배출을 제어하는 이그저스트 밸브를 포함하여 구성된다.

Description

디젤 엔진{DIESEL ENGINE}

본 발명은 디젤 엔진에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연소실에 가스를 분사하여 공기와 연료의 혼합을 증가시켜 배출가스와 연비를 향상시키는 디젤 엔진에 관한 것이다.

일반적으로 디젤 엔진은 피스턴의 승강에 따라 개폐되는 인테이크 밸브와 이그저스트 밸브에 의하여 공기를 연소실에 흡입하여, 압축, 폭발, 배출시키므로 출력을 얻도록 구성된다.

디젤 엔진은 공기만을 압축하고, 이 압축 공기에 연료를 분사하는 자연 발화연소를 하기 때문에 인테이크 밸브와 헤드 포트를 경유하는 공기의 유동성이 매우 중요하다.

특히, 배출가스의 규제 강화와 고출력 저연비의 요구에 부응하기 위하여 공기의 유동성을 향상시키는 것이 절대적이다.

이를 위하여 공기의 유동이 스월이나 텀블을 형성하도록 헤드 포트의 형상이나 피스턴에 형성된 연소실의 형상을 다양한 타입으로 변경하고 있다.

그러나 상기와 같은 디젤 엔진은 헤드 포트의 형상이나 연소실의 형상을 변경하여 공기의 유동을 발생시키므로 흡입 공기의 저항 및 유동 저항 발생으로 출력이 저하되고 공기와 연료의 혼합 저하로 배출가스를 증대시키고 연비를 저하시키는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명은 연소실에서 공기와 연료의 혼합을 증가시켜 배출가스와 연비를 향상시키는 디젤 엔진에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 디젤 엔진 연소실의 개략적인 평면도이다.

도 2는 도 1의 A-A 선에 따른 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 디젤 엔진과 다른 디젤 엔진의 슈트 에미션을 비교 도시한 그래프이다.

도 4는 본 발명에 따른 디젤 엔진과 다른 디젤 엔진의 NOx 에미션을 비교 도시한 그래프이다.

이를 실현하기 위하여 본 발명에 따른 디젤 엔진은,

실린더에서 승강하는 피스턴,

상기 피스턴의 상면과 이에 대향하는 그 하면으로 연소실을 형성하는 실린더 헤드,

상기 실린더 헤드에 구비되어 흡입 공기를 제어하는 인테이크 밸브,

상기 인테이크 밸브에 의하여 연소실에 흡입된 공기에 연료를 분사하는 연료 인젝터,

상기 연료 인젝터에서 분사된 연료와 상기 공기의 혼합을 증가시키도록 가스를 분사하는 가스 인젝터,

상기 가스 인젝터에 의하여 분사된 가스에 의하여 혼합이 증가된 공기와 연료의 연소 가스 배출을 제어하는 이그저스트 밸브를 포함한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 디젤 엔진 연소실의 개략적인 평면도로서, 연소실에서 공기와 연료의 혼합을 증가시켜 배출가스와 연비를 향상시키도록 구성된다.

이 디젤 엔진은 피스턴(1), 실린더 헤드(3), 인테이크 밸브(5), 연료 인젝터(7), 가스 인젝터(9), 그리고 이그저스트 밸브(11)를 포함한다.

피스턴(1)은 크랭크 샤프트(미도시)에 연결되어 도 2에 도시된 바와 같은 실린더(13)에서 승강 작용한다. 즉, 피스턴(1)은 크랭크 샤프트에 회전력을 작용시키거나 크랭크 샤프트로부터 회전력을 받는다.

실린더 헤드(3)는 피스턴(1)의 상면과 이에 대향하는 그 하면에 의하여 연소실(15)을 형성한다. 이 실린더 헤드(3)에는 상기한 인테이크 밸브(5), 연료 인젝터(7), 가스 인젝터(9), 그리고 이그저스트 밸브(11)들이 장착된다.

인테이크 밸브(5)는 흡입 공기를 제어하도록 실린더 헤드(3)에 구비되며, 이그저스트 밸브(11)와 함께 별도의 구동수단에 의하여 개폐된다.

연료 인젝터(7)는 인테이크 밸브(5)를 경유하여 연소실(15)로 흡입된 공기에 연료를 분사하도록 실린더 헤드(3)에 설치된다. 이 연료 인젝터(7)는 연소실(15)의 형상에 따라 그 분사 방향을 다르게 형성하며, 본 실시예에서는 연소실(15)의 중심을 향하도록 형성된다.

한편 가스 인젝터(9)는 연료 인젝터(7)에서 분사된 연료와 공기의 혼합을 증가시키는 가스를 분사할 수 있도록 구성된다. 이 가스 인젝터(9)는 솔레노이드(미도시)에 의하여 작동되도록 구성된다.

이 가스 인젝터(9)는 연소실(15)의 일측 실린더 헤드(3)에 장착된다. 그리고 가스 인젝터(9)의 가스 분사 방향은 연료와 공기의 혼합을 증가시키기 위하여 연료 인젝터(7)의 하방 연소실을 향하도록 형성된다. 즉, 가스 분사 방향은 연소실(15)의 수평 방향에 대하여 하방으로 45。를 형성한다.

그리고 가스 인젝터(9)에서 분사되는 가스는 배기 가스에 포함되는 질소산화물(NOx)을 줄일 수 있어야 한다. 본 실시예에서는 질소 가스를 예시한다.

상기 이그저스트 밸브(11)는 가스 인젝터(9)에 의하여 분사된 가스에 의하여 혼합이 증가된 공기와 연료의 연소 가스의 배출을 제어하도록 구성된다. 이 이그저스트 밸브(11)는 상기한 바와 같이 인테이크 밸브(5)와 같이 별도의 구동수단에 의하여 제어된다.

상술한 바와 같이 구성된 디젤 엔진의 작동을 설명한다.

피스턴(1)이 승강하고 인테이크 밸브(5)와 이그저스트 밸브(7)가 작동되어, 흡입, 압축, 폭발, 배출 행정으로 출력을 발생시키는 것은 통상의 디젤 엔진과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

공기가 흡입된 후 인테이크 밸브(5)가 닫히면 연료 인젝터(7)가 연료를 분사하여 연료를 연소시킨다.

이때 가스 인젝터(9)가 가스를 분사하여 연료가 연소되는 과정에 공기와 연료에 유동을 가하여 공기와 연료의 혼합을 증대시킨다.

공기와 연료의 혼합이 증대됨에 따라 연료는 더욱 완전 연소에 접근하는 연소를 실현하게 된다.

이때 이그저스트 밸브(11)로 배출되는 배기가스에 포함된 슈트와 등가비의 관계는 도 3에 도시된 바와 같이, 가스 인젝터(9)를 구비하지 않은 종래기술과 가스 인젝터(9)를 구비한 본 실시예와의 확연한 차이를 느낄 수 있다. 즉, 등가비가 증가함에 따라 슈트의 차이가 더 증대됨을 알 수 있다.

그리고 이그저스트 밸브(11)로 배출되는 배기가스에 포함된 질소산화물(NOx)와 등가비의 관계는 도 4에 도시된 바와 같이, 가스 인젝터(9)를 구비하지 않은 종래기술과 가스 인젝터(9)를 구비한 본 실시예와의 확연한 차이를 느낄 수 있다. 즉, 등가비가 일정 수준을 유지함 따라 질소산화물(NOx)의 차이가 더 증대됨을 알 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 디젤 엔진은 가스 인젝터로 가스를 분사하므로 연소실 내에서 공기 유동에 따른 공기와 연료의 혼합을 증대시킬 수 있다.

따라서 본 발명에 따른 디젤 엔진은 연소실에서 공기와 연료의 혼합을 증가시키므로 배출가스를 저감시키고 연비를 향상시킬 수 있다.

Claims (3)

1. a)실린더에서 승강하는 피스턴,

   b)상기 피스턴의 상면과 이에 대향하는 그 하면에 의하여 연소실을 형성하는 실린더 헤드,

   c)상기 실린더 헤드에 구비되어 흡입 공기를 제어하는 인테이크 밸브,

   d)상기 인테이크 밸브에 의하여 연소실로 흡입된 공기에 연료를 분사하는 연 료 인젝터,

   e)상기 연료 인젝터에서 분사된 연료와 상기 공기의 혼합을 증가시키도록 가 스를 분사하는 가스 인젝터,

   f)상기 가스 인젝터에 의하여 분사된 가스에 의하여 혼합이 증가된 공기와 연료의 연소 가스 배출을 제어하는 이그저스트 밸브,

   를 포함하는 디젤 엔진.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 가스 인젝터는 연소실의 일측 실린더 헤드에 장착되고, 그 가스 분사 방향이 연료 인젝터의 하방 연소실을 향하도록 형성됨을 특징으로 하는 디젤 엔진.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 가스 인젝터는 질소 가스를 분사함을 특징으로 하는 디젤 엔진.