KR200237072Y1 - 내연기관의연소실와류발생장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 내연기관의 연소실 내측에 유입되는 공기에 와류를 형성시켜 그 내측에 연료가 분사될 때 완전 혼합을 이루어 연료의 소비를 줄임은 물론 공해 발생을 최소화 하는 내연기관의 연소실 와류 발생장치에 관한 것으로서 그 기술적인 구성은, 공기흡입구(3)의 단부에 밸브시이트(5)가 결합토록 설치되는 밸브시이트 인서트(4)에 다수의 나선형 공기유도홈(6)이 일정간격 이격토록 형성되는 공기유도부(1)와, 상기 밸브시이트(5)의 내측면에 밀착되는 밸브(7)의 주연에 다수의 나선형 와류발생홈(11)이 일체로 형성되는 와류발생부(2)를 포함하는 구성으로 공기의 유입시 연소실의 내측에 와류를 형성시켜 연료를 완전 혼합하는 것을 요지로 한다.

Description

내연기관의 연소실 와류 발생장치{AN EDDY PRODUCER OF COMBUSTION CHAMBER}

본 고안은 내연기관의 주 연소실 내측에 유입되는 공기를 나선홈이 형성되는밸브와 밸브시이트 인서트에 의해 와류를 형성시켜 연소실의 내측에 분사되는 연료가 와류에 의해 완전 혼합이 이루어 지도록 함으로써 연료소비를 줄임은 물론 공해 발생을 최소화 하는 내연기관의 연소실 와류 형성장치에 관한 것이다.

이는특히, 흡기다기관이 연결되는 공기흡입구의 단부에 밸브시이트가 일체로 설치되는 밸브시이트 인서트가 결합되고, 상기 밸브시이트 인서트의 주연에 나선형상의 공기유도홈이 다수개 형성되며, 상기 밸브시이트에 밀착토록 설치되는 밸브의 밸브페이스 상측에 공기유도홈과 일치토록 다수의 나선형상의 와류발생홈이 설치되는 것을 특징으로 한다.

이에따라서, 흡기다기관을 통하여 유입되는 공기가 공기유도홈과 와류발생홈에 의해 회전되어 와류가 형성됨으로써 이에 분사되는 연료의 완전혼합이 이루어져 유해 배출가스의 발생을 최소화 하는 것이다.

일반적으로 알려져 있는 자동차에 있어서는, 크게 사람이나 화물을 싣는 차체(BODY);와, 엔진의 동력을 주행휠에 전달하는 동력전달장치, 주행휠의 방향을 조정하는 조향장치, 주행휠의 내측에 설치되는 드럼을 마찰하여 주행휠의 회전을 방지하는 제동장치, 승객에게 안락함을 제공하는 현가장치, 주행장치를 조정하는 조향장치 등으로서 구성되는 섀시(CHASSIS);로서 구성된다.

그리고, 상기 엔진의 상부 상태도는 도1에 도시한 바와같이, 실린더불록(51)의 내측에 피스톤(52)이 설치되어 그 상측에 스프링(53)이 개재되는 흡,배기밸브(54)(55)가 각각 설치되며, 상기 흡,배기밸브(54)(55)의 상측에 로커아암(56)의 일단이 밀착토록 설치되고, 상기 로커아암(56)의 타단은 타이밍기어(미도시)에 연결되는 캠축(미도시)의 캠(57)에 순차로 접촉토록 설치되는 구성으로 이루어 진다.

이와같은 기술과 관련된 종래의 내연기관용 엔진의 연소실은, 평면상태의 연소실 내측에 오목부가 상단에 마련된 피스톤 헤드를 설치하며, 상기 피스톤헤드의 상측에 노즐을 통하여 연료를 직접 분사하는 직접분사식; 본 고안에서 인용한 종래기술인 예연소실식 및 와류실식과; 연료가 분사되는 주연소실외에 그 일부의 연료가 주입되어 연소되는 공기실에 의해 공기 분출에너지를 크게하여 연소를 향상시키는 공기실식으로 크게 구분된다.

그리고, 상기에서 설명한 연소실의 종류중 예연소실은 도2A에 도시한 바와같이, 내연기관(58)의 실린더블록(59) 내측에 형성되는 주연소실(70)에 피스톤(60)을 설치하며, 상기 실린더블록(59)의 일측에 연료분사 노즐(62)과 예열플러그(63)가 일체로 결합되는 별도의 예연소실(64)을 설치하고, 상단부에 형성되는 흡기다기관(65)의 단부에 밸브(66)를 설치하는 구성으로 이루어 진다.

계속하여, 도2B에 도시한 바와같은 와류실식은, 실린더 블록(59`)의 내측에 형성되는 연소실(67)의 내측에 피스톤(60`)을 설치하고, 상기 연소실(67)에 연결토록 실린더블록(59`)의 일측에 노즐(62`)과 예열플러그(63`)가 일체로 형성되는 와류실(68)을 설치하는 구성으로 이루어 진다.

상기와 같은 내연기관용 예연소실은, 내연기관(58)의 노즐(62)에서 예연소실(64)에 분사된 연료는 그 일부가 연소하여 발생되는 고압가스의 압력에 의해 주연소실(70)에 유입되어 와류를 형성하며 밸브(66)를 통하여 유입되는 공기와혼합되어 연소토록 된다.

또한, 와류실식은, 연소실(67)의 내측에 설치되는 피스톤(60`)을 상승시키면 연소실(67)에 연결되는 와류실(68)에 강한 와류를 형성하면서 유입되고, 이에 연료를 노즐(62`)에 의해 분사한후 혼합되는 연료를 예열플러그(63`)에 의해 완전연소 시키는 것이다.

그러나, 상기와 같은 내연기관용 연소장치는, 피스톤(60)(60`)이 설치되는 연소실(67)(70)외에 실린더 블록(59)(59`)의 일측에 별도의 와류실(68)이나 예연소실(64)을 설치하여야 함으로써 제작공정이 복잡함은 물론 제작상의 정밀을 요하게 되어 생산성이 저하되고, 예열플러그(63)(63`)등 별도의 부품을 필요로 하여 원가가 증가되며, 연소실(60)(67)외에 별도의 예연소실(64)이나 와류실(68)등을 설치하여 그 체적이 증가하게 됨으로써 압축비의 손실이 발생하게 되고, 연료를 이중으로 연소시킴으로써 연료의 소비가 증가하게 되는 등의 많은 문제점들이 있었던 것이다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 여러 문제점들을 개선시키기 위하여 안출된 것으로서 그 목적은, 흡기다기관을 통하여 연소실에 유입되는 공기가 공기유도홈과 와류발생홈에 의해 회전되어 강력한 와류가 형성됨으로써 이에 분사되는 연료의 완전혼합이 이루어져 유해 배출가스의 발생을 최소화 함은 물론 연료의 소비를 최소화 하고, 피스톤의 상단에 별도의 와류 형성부를 설치할 필요가 없으며, 피스톤의 상부에 설치되는 와류형성부에 의한 압축비의 손실이 방지되고, 밸브와 밸브시이트인서트에 공기유도홈과 와류발생홈을 설치하는 간단한 구성으로 제작이 용이하게 이루어지도록 한 내연기관의 연소실 와류 발생장치를 제공하는데 있다.

도1은 일반적인 자동차용 엔진의 작동상태를 도시한 개략도

도2 A는 종래의 내연기관용 엔진의 예 연소실식 연소실을 도시한 개략도

B는 종래의 내연기관용 엔진의 와류실식 연소실을 도시한 개략도

도3는 본 고안인 내연기관용 연소실의 와류 발생장치 장착상태를 도시한

단면 구조도

도4는 본 고안에 따른 연소실 와류발생 장치의 요부 구조도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1...공기유도부 2...와류발생부

3...공기 흡입구 4...밸브시이트 인서트

5...밸브 시이트 6...공기유도홈

7...밸브 8...밸브 페이스

11...와류발생홈

상기 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서 본 고안은, 흡기다기관이 연결되는 공기흡입구의 단부에 밸브시이트 인서트가 일체로 결합되어 그 단부 내측에 일정각을 갖는 밸브시이드가 일체로 형성되고, 상기 밸브시이트 인서트의 주연으로 양단이 밸브시이트 인서트의 측면과 동일평면을 갖는 나선형의 공기유도홈이 다수개 형성된다.

또한, 상기 밸브시이트의 내측면에 밀착토록 동일 경사의 밸브 페이스가 저면에 결합되는 밸브의 밸브페이스 상측에 상단이 밸브와 동일평면을 갖으면서 하단이 밸브페이스에 연결토록 다수의 나선형 와류발생홈이 일체로 형성되는 구성으로 이루어진 내연기관의 연소실 와류 발생장치를 마련함에 의한다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 고안의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도3는 본 고안인 내연기관용 연소실의 와류 발생장치 장착상태를 도시한 단면 구조도이고, 도4는 본 고안에 따른 연소실 와류발생 장치의 요부 구조도로서 본 고안은 공기유도부(1)와 와류발생부(2)로서 구성된다.

흡기다기관이 연결되는 공기흡입구(3)의 단부에 설치되어 공기를 일정방향으로 유도하는 공기유도부(1)는, 공기흡입구(3)의 단부에 밸브시이트 인서트(4)가 일체로 결합되어 그 단부 내측에 일정각을 갖는 밸브시이트(5)가 일체로 형성되고,상기 밸브시이트 인서트(4)의 주연으로 양단이 밸브시이트 인서트(4)의 측면과 동일평면상에 위치토록 경사져 연결되는 나선형의 공기유도홈(6)이 일정간격 이격토록 다수개 일체로 형성된다.

상기 밸브시이트(5)의 내측면에 밀착되는 밸브(7)의 주연에 와류를 형성토록 하는 와류발생부(2)는, 밸브시이드(5)와 동일 경사를 갖도록 설치되는 밸브 페이스(8)와 밸브스템(9) 및 마아진(10)으로 구성되는 밸브(7)의 밸브페이스(8) 상측에 설치되며, 상단이 밸브(7)와 동일평면에 위치토록 경사지게 연결되어 그 하단이 밸브페이스(8)에 연결토록 다수의 나선형 와류발생홈(11)이 일체로 형성되는 구성으로 이루어 진다.

이와같은 구성으로 이루어진 본 고안의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도3 및 도4에 도시한 바와같이, 실린더블록의 연소실 내측에 설치되는 피스톤의 하향시 흡기다기관에 유입되는 공기를 개폐토록 밸브가 설치되고, 상기 공기흡입구(3)의 단부에 설치되는 밸브가 개방되어 공기가 유입되며, 이때 상기 공기는 밸브시이트 인서트(4)의 주연에 다수개 형성되는 공기유도홈(6)에 의해 회전되면서 연소실의 내측에 용이하게 유입토록 된다.

또한, 상기 공기유도홈(6)은, 마찰되는 공기가 일정방향으로 회전되어 용이하게 흐르도록 공기유도홈(6)의 양단이 밸브시이트 인서트(4)의 내측면과 동일평면상에 위치토록 경사지게 연결되어 유입 및 유출되는 회전 공기의 저항을 최소화 한다.

계속하여, 상기 밸브페이스(8)에 의해 밸브시이트 인서트(4)의 내측면에 밀착되는 밸브(7)가 개방되면, 공기유도홈(6)에 의해 회전하면서 유입되는 공기는 밸브(7)의 일측면 주연에 형성되는 와류발생홈(11)을 따라 흘러 더욱 강력한 와류를 형성하게 된다.

또한, 상기 밸브(7)의 일측 주연에 형성되는 와류발생홈(11)은, 상단이 밸브(7)와 동일평면에 위치토록 경사지게 연결되어 그 하단이 와류발생홈(11)의 저면과 동일선상에 위치토록 밸브페이스(8)의 일측을 함몰 가공하여 관통 연결하며, 이에의해 상기 밸브(7)의 상단부에 형성되는 경사면에 의해 저항이 없이 용이하게 유입되는 공기는 밸브 페이스(8)을 통하여 마찰없이 유출되어 공기의 흐름이 원활하게 됨은 물론 연소실에 강력한 와류를 형성토록 하는 것이다.

이와같은 구성으로 이루어진 본 고안의 내연기관의 연소실 와류 발생장치에 의하면, 흡기다기관을 통하여 연소실에 유입되는 공기가 공기유도홈과 와류발생홈에 의해 회전되어 강력한 와류가 형성됨으로써 이에 분사되는 연료의 완전혼합이 이루어져 유해 배출가스의 발생을 최소화 함은 물론 연료의 소비를 최소화 하고, 피스톤의 상단에 별도의 와류 형성부를 설치할 필요가 없으며, 피스톤의 상부에 설치되는 와류형성부에 의한 압축비의 손실이 방지되고, 공기의 흐름이 원활하고 신속하게 이루어 지며, 밸브와 밸브시이트 인서트에 공기유도홈과 와류발생홈을 설치하는 간단한 구성으로 제작이 용이하게 이루어지는 등의 우수한 효과가 있다.

Claims (1)

1. 실린더블록의 일측에 관통토록 형성되는 공기흡입구(3)의 단부에 밸브시이트 인서트(4)가 형성되고, 상기 밸브시이드 인서트(4)의 단부 내측에 밸브시이트(5)가 설치되며, 상기 밸브시이트(5)의 내측에 밸브 페이스(8)와 밸브스텝(9) 및 마아진(10)으로 구성되는 밸브(7)가 밀착토록 되는 내연기관에 있어서,

   상기 밸브(7)의 일측주연과 동일평면에 위치토록 상단이 경사지게 연결되어 그 하단이 밸브페이스(8)의 상측면을 함몰 연결토록 다수의 나선형 와류발생홈(11)이 일체로 형성되는 와류발생부(2)와,

   양단이 경사져 밸브시이트 인서트(4)의 내주연과 동일평면상에서 만나도록 형성되면서 그 중앙부가 함몰되는 나선형상의 공기유도홈(6)이 밸브시이트 인서트(4) 내주연에 일정간격 이격토록 다수개 형성되는 공기유도부(1)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 내연기관 연소실 와류 발생장치