KR20020065168A - 유해배기가스 저감을 위한 실린더구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진의 배기가스에 포함되는 탄화수소(HC)의 양을 저감시키도록 한 실린더의 구조에 관한 것으로서,

피스톤 탑링이 하사점에 이르면 연소실과 크랭크케이스가 연통되도록 하는 슬롯이 실린더 벽면에 형성된 배기가스 저감을 위한 실린더구조를 제공하여,

피스톤 관련부품의 정밀도를 현재보다 크게 향상하도록 요구하지 않으면서도 피스톤 클래비스에서 발생되는 미연가스를 효과적으로 제거할 수 있도록 하여 배기가스 중 탄화수소의 함량을 크게 저감시킬 수 있도록 한다.

Description

유해배기가스 저감을 위한 실린더구조{A STRUCTURE OF CYLINDER FOR HARMFUL REDUCING EXHAUST GAS}

본 발명은 엔진의 실린더구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배기가스에포함되는 탄화수소(HC)의 양을 저감시키도록 한 실린더의 구조에 관한 것이다.

일반적으로 엔진은 외부로부터 공기를 흡입하여 연료를 혼합시킴으로써 혼합기를 형성하고 이를 실린더헤드와 실린더블록 및 피스톤에 의해 형성되는 연소실에서 연소시킴으로써 발생되는 동력을 상기 피스톤이 커넥팅로드를 통해 크랭크샤프트를 회전시킬 수 있도록 하는 장치이다.

이러한 엔진은 가솔린을 연료로 하는 경우에 그 배기가스 중에 탄화수소가 포함되어 배출되는 바, 이는 환경을 오염시키는 물질로서 규제의 대상이 되고 있으므로 엔진의 개발에 있어서, 배기가스에 탄화수소의 양이 저감되도록 하는 방안이 다각도로 모색되고 있는 실정이다.

그런데, 상기한 바와 같이 배기가스 중에 포함되어 배출되는 탄화수소의 대부분은 일반적으로 화염이 전파되지 못하는 클래비스(CREVICE)에서 미처 연소되지 못한 혼합기 때문인 것으로 알려지고 있으며, 이러한 클래비스는 점화플러그, 가스켓, 밸브 및 피스톤에 의해 형성되는 바, 그 중 많은 부분을 피스톤 클래비스에서 생성하는 것으로 알려져 있으며, 전체 배출되는 탄화수소의 약 60~70%가 피스톤 클래비스에 기인하는 것이라 한다.

최근 ULEV("Ultra Low Emission Vehicle"의 약자로서 미국 캘리포니아주의 가장 엄격한 배기가스 규제치를 만족하는 저공해 차를 의미한다)등의 규제에 대응하는 탄화수소 저감법으로 촉매를 통한 후처리 방법 이외에 피스톤 클래비스를 줄이는 방법이 연구되고 있으며, 그 효과는 긍정적이나 현실적으로 피스톤 클래비스를 줄이는 것은 피스톤 관련 부품의 정밀도 향상을 요구하는 것으로서 양산체제하에서 적용하기에는 그 가공도의 향상이 매우 어려운 현실이다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 피스톤 관련부품의 정밀도를 현재보다 크게 향상하도록 요구하지 않으면서도 피스톤 클래비스에서 발생되는 미연가스를 효과적으로 제거할 수 있도록 하여 배기가스 중 탄화수소의 함량을 크게 저감시킬 수 있도록 한 유해배기가스 저감을 위한 실린더구조를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 배기가스 저감을 위한 실린더구조를 도시한 구조도,

도 2는 도 1의 구조에서 폭발행정시 피스톤의 이동상태에 따른 탄화수소의 이동상태를 도시한 설명도,

도 3은 피스톤 클래비스에서 탄화수소가 슬롯을 통해 배출되는 상태를 도시한 개념도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1: 피스톤3: 크랭크케이스

5: 피스톤 탑링7: 연소실

9: 슬롯11: 피스톤 클래비스

13: 흡기관15: PCV 밸브

17: PCV관19: 크랭크샤프트

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 유해배기가스 저감을 위한 실린더구조는 피스톤 탑링이 하사점에 이르면 연소실과 크랭크케이스가 연통되도록 하는 슬롯이 실린더 벽면에 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명 유해배기가스 저감을 위한 실린더구조를 도시한 것으로서, 피스톤(1)이 하사점(BDC)에 이르렀을 때 크랭크케이스로(3)부터 피스톤 탑링(PISTON TOP RING: 5)이 위치한 지점을 경유하여 연소실(7)에까지 연통되도록 하는 슬롯(9)이 실린더의 내벽 원주면 전체에 걸쳐서 골고루 배분되어 다수개가 형성되어 있다.

여기서, 상기 슬롯(9)의 높이와 그 깊이 및 개수 등의 구체적인 사항은 연소실(7)의 연소가스가 크랭크케이스(3)로 누출되지는 않으면서, 그 연소가스의 압력으로 피스톤 클래비스(11)에 있던 탄화수소(HC)는 슬롯(9)을 통해 크랭크케이스(3)로 밀려날 수 있도록 실험에 의해 적절한 사양이 결정되도록 한다.

아울러, 상기한 바와 같이 크랭크케이스(3)로 누출되는 탄화수소(HC)를 다시 흡기관(13)으로 보내어 연소실로 재유입하여 연소시키도록 하기 위해 PCV 밸브(15) 및 PCV관(17)은 일반적인 엔진의 경우보다 그 용량이나 유로의 면적 등을 증대하도록 구성한다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

연소실로 유입된 연료와 공기의 혼합기는 압축행정에서 압축된 상태에서 점화플러그의 점화에 의해 점화되어 폭발행정을 통해 피스톤(1)에 커넥팅로드를 통해 동력을 전달하여 크랭크샤프트(19)를 회전시키도록 한다.

이때, 상기와 같이 연소실(7)로 유입되는 혼합기의 일부는 연소실(7) 내의 여러 클래비스에도 유입되어 있는바, 이러한 곳에 유입된 혼합기는 화염의 전파가 채 이루어지지 못해 미연소된 상태로 배기가스 중에 포함되어 배출되는 바, 피스톤(1)의 피스톤링 설치부위에서 실린더 벽면과 이루는 피스톤 클래비스(11)에는 많은 양의 혼합기가 연소되지 못한 상태로 남게 되는데, 이는 피스톤(1)이 하사점에 이르게 되면 엔진 연소실(7)의 압력과 크랭크케이스(3)의 압력차에 의해 상기 피스톤 클래비스(11)의 혼합기인 탄화수소(HC)는 크랭크케이스(3)로 밀려나게 된다.

즉, 도 2에 도시된 것과 같이 피스톤(1)과 실린더벽면 사이의 구석에 모인 혼합기는 폭발행정의 진행에 따라 피스톤(1)이 하사점(BDC)에 이르게 되면 피스톤(1)과 함께 하강하다가 상기 슬롯(9)이 연소실(7)과 크랭크케이스(3)를 연통시키는 상태가 되도록 하는 바, 이때 상기 연소실(7)의 압력은 크랭크케이스(3)의 압력보다 상당히 높으므로 피스톤 클래비스(11)의 탄화수소(HC)를 용이하게 크랭크케이스(3)로 밀어내는 것이다.

다음, 다시 피스톤(1)이 상승하면서 배기밸브가 열려서 연소실(7)내의 연소가스가 배출되면 상기 슬롯(9)을 통한 연소실(7)과 크랭크케이스(3)의 연통상태는 피스톤(1)의 상승에 의해 차단되므로 피스톤 클래비스(11)의 탄화수소(HC)는 크랭크케이스(3)에 남긴 채 연소가스만 배기가스로 배기밸브를 통해 외부로 배출되는 것이다.

한편, 상기 크랭크케이스(3)로 강제로 밀려난 탄화수소(HC)는 상기한 PCV관(17) 및 PCV 밸브(15)를 통해 다시 엔진의 흡기관(13)으로 유입되도록 하여 연소에 참여시켜 완전 연소가 이루어지도록 한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 피스톤 관련부품의 정밀도를 현재보다 크게 향상하도록 요구하지 않으면서도 피스톤 클래비스에서 발생되는 미연가스를 효과적으로 제거할 수 있도록 하여 배기가스 중 탄화수소의 함량을 크게 저감시킬 수 있도록 한다.

Claims (2)

1. 피스톤 탑링이 하사점에 이르면 연소실과 크랭크케이스가 연통되도록 하는 슬롯이 실린더 벽면에 형성된 것을 특징으로 하는 유해배기가스 저감을 위한 실린더구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 슬롯은 실린더의 내벽 원주면 전체에 걸쳐서 골고루 배분되어 다수개가 형성되어 구성된 것을 특징으로 하는 유해배기가스 저감을 위한 실린더구조.