KR20030030247A - 직접 분사식 디젤엔진의 연소실 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 스월성을 향상시켜 연료와 공기의 고른 혼합을 유도하므로써 연소의 최적화를 달성할 수 있는 직접분사식 디젤엔진의 연소실을 제공하는 데 있다.

이를 위해 본 발명은 피스톤헤드부에 W자형 요홈연소실을 구비하는 디젤엔진의 연소실에 있어서,

상기 W자형 요홈연소실의 가장자리 측벽을 따라 텀블 형성홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

직접 분사식 디젤엔진의 연소실 구조{Combustion chamber structure of diesel engine}

본 발명은 피스톤 상면에 형성되는 직접 분사식 디젤엔진의 연소실 구조 개선에 관한 것이다.

가솔린 엔진의 연소실에서는 이미 공기와 충분하게 잘 혼합된 혼합가스를 전기 불꽃에 의해 점화하여 연소시키게 되나, 디젤엔진에서는 분사노즐에서 안개모양으로 만들어 분사되는 연료가 공기와 혼합하여 착화온도에 이른다음에 연소가 시작되기 때문에 연소실이 분사된 연료와 공기를 잘 혼합시킬 수 있어야 한다.

이에따라 연료가 분사되고 연소실 내의 연료들이 피스톤 압축에 의해 200℃이상으로 상승하게 되면서 착화가 되어 연소가 일어나게 되는데, 보통의 디젤연소는 확산 화염이 주류이고, 농후한 혼합기 부분부터 연소가 일어나 순차적으로 화염이 전파되고 1500℃이상의 연소 온도에 의해 NOx발생량이 급증하게 되므로 연소실내의 공기와 연료의 고른 혼합은 연소 효율 향상 및 배기가스 배출량 감소에 큰 영향을 미치게 된다.

이때문에 연소실의 형상을 특수하게 만들어 압축완료시 적극적으로 강한 와류가 만들어지도록 하고 있다.

자동차용 디젤 엔진에 사용되고 있는 연소실의 형식으로는 예연소실식, 와류실식, 직접분사식 및 공기실식등이 있는바 그중 도 3에 직접분사실 연소실(10)을 나타내었다.

직접분사식연소실(10)은 실린더헤드(11)가 평면이고, 피스톤(12) 헤드에 특수한 형상의 오목한 W자의 요홈형으로 연소실을 형성한 것으로, 요홈의 중심점으로부터 다공노즐(13)에 의해 방사상으로 연료가 분사되어 연소되는 방식이다.

상기와 같은 구조에 의하면 연소실(10)내에 연료가 분사되면 요홈을 원주상으로 회전하면서 와류를 일으키게 되어 연료와 공기의 고른 혼합을 가져와 연소 효율이 향상되어지게 된다.

그러나 전형적인 상기한 W자형 연소실(10)에 의하면 와류 형성면에서는 여전히 유효하긴 하나 분사된 연료의 농도가 중앙부는 희박하고 가장 자리는 농후하여 국부적으로 혼합비의 차이가 발생하는 것까지 피할 수는 없어 화염 전파가 나빠 디젤 노크를 일으키기 쉬워 스월 효과의 상승이 더욱 요구되고 있는 실정이다.

이에 본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안한 것으로 그의 목적으로 하는 것은 스월성을 향상시켜 연료와 공기의 고른 혼합을 유도하므로써 연소의 최적화를 달성할 수 있는 직접분사식 디젤엔진의 연소실을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 피스톤헤드부에 W자형 요홈연소실을 구비하는 디젤엔진의 연소실에 있어서,

상기 W자형 요홈연소실의 가장자리 측벽을 따라 텀블 형성홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 직접 분사식 디젤엔진의 연소실 구조를 나타낸 피스톤의 정단면도

도 2는 본 발명에 의한 직접 분사식 디젤엔진의 연소실 구조를 나타낸 피스톤의 평면도

도 3은 본 발명에 의한 연소실의 요부 확대 사시도

도 4는 종래기술

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 피스톤 2 : W자형 요홈 연소실

3 : 돌출부 4 : 측벽

5 : 텀블형성홈 6 : 노즐

이하 본 발명의 구성을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 직접연소식 디젤엔진의 연소실의 구조를 보여주는 피스톤의 정단면도이고, 도 2는 동상 연소실의 구조를 보여주는 피스톤의 평면도이고, 도 3은 본 발명에 의한 연소실의 요부 확대사시도이다.

도면중 부호 1은 디젤엔진의 피스톤으로, 피스톤헤드부에는 평면에서 보아 대략 원을 그리고, 정단면 형상이 W형을 이루는 W자형 요홈연소실(2)이 형성되어있으며, 연료가 직접 W자형 요홈연소실(2)에 분사되는 연료직접분사식이다.

W자형 요홈연소실(2)의 중앙부는 화산과 같이 봉긋하게 솟아오른 돌출부(3)가 있으며, 가장자리를 따른 측벽(4)에는 복수개의 텀블형성홈(5)이 형성되어 있다.

그리고 이 텀블형성홈(5)은 연료분사노즐(6)의 노즐구멍 방향에 맞추어 형성되는 것이 바람직하다. 이에따라 5개의 노즐구멍을 갖는 연료분사노즐을 사용하는 경우 방사상으로 연료가 분사되는 위치에 5개의 텀블형성홈(5)을 형성하게 된다.

이와같은 본 발명은 노즐구멍수에 따라 분사된 연료의 접촉 위치를 설정하고 그 설정위치에 텀블형성홈(5)을 마련하고 있어 분사된 연료가 텀블형성홈(5)에서 압축시 흘러드는 공기와 강한 텀블을 형성하게 되고, 또 흡기포트로부터 연소실(2)내를 선회하도록 공기가 도입되므로 고른 혼합기가 형성되어지게 되는 것이다.

이상과 같은 본 발명에 의하면 W자형의 요홈연소실의 가장자리 측벽에 노즐구멍으로부터 분사되는 연료가 도달하는 위치상으로 텀블형성홈을 형성하는 것에 의해서 텀블형성홈에 의한 강한 텀블 유동과 연소실을 선회하면서 발생하는 강한 와류(Swirl)가 동시에 일어나게 되어 혼합기의 부분적 농후 현상을 방지할 수 있어 중저속 운전시에도 최적 연소가 가능하여 NOx 및 PM(particle mass, 탄매) 저감에 효과가 있다.

Claims (3)

1. 피스톤헤드부에 W자형 요홈연소실을 구비하는 디젤엔진의 연소실에 있어서,

   상기 W자형 요홈연소실의 가장자리 측벽을 따라 텀블 형성홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 직접분사식 디젤엔진의 연소실 구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 텀블형성홈은 복수개가 형성되는 것을 특징으로 하는 직접분사식 디젤엔진의 연소실 구조.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 텀블형성홈은 연료분사노즐의 노즐구멍수 및 분사 위치에 맞추어 형성되는 것을 특징으로 하는 직접분사식 디젤엔진의 연소실 구조.