KR20040038636A - 직접 분사식 디젤 엔진 - Google Patents

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Abstract

엔진의 각 기통에서의 프런트 흡기구 및 리어 흡기구가, 기통 열의 열방향에 대해 한쪽측에서 해당 열방향에 따라 배열되는 직접분사식 디젤 엔진으로서, 프런트 흡기구에 연통하는 프런트 흡기 포트는, 프런트 흡기구로부터 기통 열방향에 대해 개략 직교하는 방향으로 늘어나도록 형성되고, 리어 흡기구에 연통하는 리어 흡기 포트는, 연소실에서 생성되는 스월의 유동 방향을 지향하도록 형성되어, 저 스월류 및 고 체적 효율을 달성할 수 있다.

Description

직접 분사식 디젤 엔진{DIRECT INJECTION TYPE DIESEL ENGINE}
발명의 배경
발명의 분야
본 발명은, 직접분사식 디젤 엔진의 흡기 포트의 구조에 관한 것이다.
종래의 기술
근래, 디젤 엔진에서는, 연료 분사계가 개선되어 고압에서의 연료 분사가 가능하게 되었기 때문에, 통 내에 흡입된 가스의 스월(swirl)류를 저 스월류로 하여 체적 효율을 높게 하고, 가장 낮은 스월류에 의한 연소를 행하는 것이 있다. 예를 들면, 일본 공개 특허 문헌 특개평7-217437호에는, 흡기 포트를 실린더 형상에 따르도록 비틀어서 배치함으로써, 스월류를 저 스월류로 함과 함께 고 체적 효율을 얻을 수 있는 구성으로 한 기술이 개시되어 있다.
그러나, 상기 일본 공개 특허 문헌에 기재된 기술에서는, 2개의 흡기 포트가 비틀어서 배치되기 때문에, 밸브 구동계 기구가 복잡하게 된다는 문제가 있다.
그래서, 예를 들면, 독일 특허 문헌 DE19942169호에는, 2개의 흡기구를 기통 열방향에 대해 평행하게 마련하는 구성이 개시되어 있다. 그리고, 이 흡기구에 연통하는 흡기 포트가 스트레이트 형상으로 형성됨과 함께 실린더의 접선 방향으로 지향되어 있다. 따라서, 밸브 구동계 기구가 복잡하게 되는 것이 회피되고, 스월류를 저 스월류로 하여 체적 효율이 높은 연소가 효율 좋게 행하여진다.
그러나, 상기 독일 특허 문헌에 기재된 기술에서는, 흡기 포트가 실린더의 접선 방향을 지향하도록 형성되어 있기 때문에, 흡기구로부터 연소실 내로 유입한흡입 가스는 실린더 벽면 부근에서 유속이 저하되고 체적 효율이 저하되는 문제가 생기고 있다. 또한, 흡입 가스는 흡기구를 통과하여 실린더의 중심으로부터 떨어진 위치(실린더 벽면 부근)로 유입하기 때문에, 흡입 가스의 회전 모멘트가 커지고, 스월류가 비교적 높아진다는 문제가 있엇다.
본 발명은 상술한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 밸브 구동계의 구성을 복잡하게 하는 일 없이, 또한 흡기구로부터 유입한 흡입 가스의 유속을 저하시키는 일 없이, 흡입 가스의 회전 모멘트를 작게 할 수 있는 직접분사식 디젤 엔진을 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위해 제 1항의 본 발명은, 복수 기통의 각 연소실에 직접 연료를 분사하는 연료 분사 요소와, 상기 복수 기통의 열방향에 대해 한쪽측에서 해당 열방향에 따라 배열되고 상기 연소실로 개구하는 제 1 흡기구 및 제 2 흡기구와, 상기 제 1 흡기구에 연통하는 제 1 흡기 포트와, 상기 제 2 흡기구에 연통하는 제 2 흡기 포트가 형성된 상기 실린더 헤드를 구비한 직접분사식 디젤 엔진으로서, 상기 제 1 흡기 포트는, 상기 제 1 흡기구로부터 상기 열방향에 대해 거의 직교하는 방향으로 늘어나도록 형성되고, 상기 제 2 흡기 포트는, 상기 연소실에서 생성되는 스월의 유동 방향을 지향하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 관한 직접분사식 디젤 엔진의 주요부를 도시한 평면도.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선의 화살표도.
도 3은 도 1 및 도 2의 Ⅲ방향의 화살표도.
♣부호의 설명♣
1 : 기통
2 : 연소실
3 : 제 1 흡기구(프런트 흡기구)
4 : 제 2 흡기구(리어 흡기구)
6 : 제 1 흡기 포트(프런트 포트)
7 : 제 2 흡기 포트(리어 포트)
8 : 글로우 플러그
9 : 실린더 헤드 볼트
10 : 흡기 밸브
이하, 본 발명을 구체화한 직접분사식 디젤 엔진의 실시 형태를 도면에 의거하여 설명하다. 또한, 실시 형태중의 「프런트」 및「리어」는 편의적인 명칭으로,차량의 「전」 및「후」에 설치되어 있는 의미가 아니라, 엔진의 설치 상황에 의해 전후 또는 좌우 등에 설치되는 것으로 된다.
본 실시 형태에 있어서의 직접분사식 디젤 엔진은, 도 1에 도시한 바와 같이, 복수(도면에는 2기통을 나타내고 있다)의 기통(1)을 갖는다. 해당 엔진의 실린더 헤드(C/H)는, 각 기통(1)의 연소실(2)의 일부(윗면)를 형성함과 함께, 각 기통(1)마다 프런트 흡기구(제 1 흡기구)(3) 및 리어 흡기구(제 2 흡기구)(4)가 형성되어 있다. 프런트 흡기구(3) 및 리어 흡기구(4)는, 상기 복수의 기통(1)의 열방향에 대해, 즉 복수 기통(1)의 중심축선(S)을 포함한 평면(도 1 중점선(5)으로 도시한 부분의 종이면에 수직한 평면)에 대해 한쪽(도 1의 하측)에서 연소실(2)로 개구하고, 해당 열방향에 따라 배열되어 있다.
또한, 실린더 헤드(C/H)는, 일단이 프런트 흡기구(3) 및 리어 흡기구(4)에 접속되고 타단이 실린더 헤드(C/H)의 외부로 개구하는 프런트 흡기 포트(제 1 흡기 포트)(6) 및 리어 흡기 포트(제 2 흡기 포트)(7)가 형성되어 있다. 이들 프런트 흡기 포트(6) 및 리어 흡기 포트(7)는, 직선적으로 형성됨과 함께, 연소실 및 각 흡기구(3, 4)에 연통하고 있다.
실린더 헤드(2)에는, 도시하지 않은 연료 분사 밸브가 기통마다 배설되고, 해당 연료 분사 밸브 등의 연료 분사 요소에 의해 고압 연료가 연소실(2) 내로 직접적으로 분사된다. 또한, 실린더 헤드(C/H)에는, 냉태시 시동시 등에 사용되는 글로우 플러그(8; glow plug) 및 프런트 흡기구(3) 및 리어 흡기구(4)를 개폐하는 흡기 밸브(10)가 배설된다.
또한, 실린더 헤드(2)는, 실린더 헤드 볼트(9)에 의해 도시하지 않은 실린더 블록에 고정되고, 이 실린더 헤드 볼트(9)는, 기통(1)의 열방향의 한쪽(도 1의 하측) 및 다른쪽측의 각각(도 1의 상측)에서, 열방향에 따라 나열되어 있다. 그리고, 기통(1)의 열방향의 한쪽측 및 다른쪽측에 배치되는 실린더 헤드 볼트(9)는, 서로 이웃하는 기통의 사이에서, 기통의 열방향에 직교한 방향으로 병설된다.
프런트 흡기 포트(6)는, 기통(1)의 열방향에 대해 개략 직교하도록, 프런트 흡기구(3)로부터 프런트 흡기구(3) 및 리어 흡기구(4)가 배열되어 있는 기통(1)의 한쪽측(도 2의 하측, 즉, 중심축선(S)을 포함한 기통열에 대한 프런트 흡기구(3) 및 리어 흡기구(4)의 배설측)을 향하여 늘어나도록 형성되어 있다.
리어 흡기 포트(7)는, 연소실(2)에서 생성되는 스월류의 방향을 지향하는 방향, 즉, 스월류의 흐름 방향에 따라 해당 스월류를 저해하지 않는 방향으로 형성되어 있다. 구체적으로는, 리어 흡기 포트(7)는 리어측(도 1의 우측)으로 열방향에 대해 한쪽측 및 다른쪽측에 배치되고 있는 2개의 실린더 헤드 볼트(9)의 사이로부터 리어 흡기구(4)를 향하여 늘어나도록 배설되어 있다.
또한, 실린더 헤드 볼트(9)의 설치 개소에 응해서는, 리어 흡기 포트(7)를 기통(1)의 열방향과 거의 평행한 방향으로 늘어나도록 형성하는 것도 가능하다.
프런트 흡기 포트(6)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 기통(1)의 중심축선(S)의 축선 방향에서 보아, 기통(1)의 열방향에 대해 개략 직교하는 방향으로 늘어나도록 형성되어 있다. 따라서, 실린더 헤드(C/H)에 배설된 글로우 플러그(8)를, 기통(1)의 중심축선(S)의 축선 방향에서 보아, 프런트 흡기 포트(6)와 개략 평행하게 배설하는 것이 가능하게 되고, 글로우 플러그(8)와 프런트 흡기 포트(6)과의 간섭이 회피된다. 이 때문에, 도 2에 도시한 바와 같이, 글로우 플러그(8)의 실린더 헤드(C/H)의 하면에 대한 설치 각도(θ)를 프런트 흡기 포트(6)와 같은 정도의 각도, 또는 그 이상의 직각 방향의 각도로 설치하는 것이 가능하다. 따라서, 실린더 헤드(C/H)의 하면과 글로우 플러그(8)의 삽입 구멍과의 사이의 두께가 충분히 확보되어 실린더 헤드(C/H)의 강도를 확보할 수 있다.
상기 구성의 직접분사식 디젤 엔진에서는, 프런트 흡기구(3) 및 리어 흡기구(4)는, 기통 열, 즉 기통(1)의 중심축선(S)을 포함하는 평면(도 1 중점선(5)으로 도시한 부분의 종이면에 수직한 평면)에 대해 한쪽측(도 1의 하측)에서 연소실(2)로 개구하도록 배설되어 있기 때문에, 흡기 밸브(10)를 개폐 구동하는 밸브 구동계의 구조가 복잡하게 되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 프런트 흡기구(3) 및 리어 흡기구(4)에 각각 접속되는 프런트 흡기 포트(6) 및 리어 흡기 포트(7)가 직선적으로 형성되기 때문에, 흡기 저항이 작고 체적 효율이 좋다.
그리고, 프런트 흡기구(3)가 기통(1)의 열방향에서 기통(1)의 실린더 벽면과 이간하여 배치됨과 함께, 프런트 흡기 포트(6)가 기통(1)의 열방향에 대해 개략 직교하도록 또한 직선적으로 형성되기 때문에, 프런트 흡기 포트(6)를 통과하는 흡입 공기가, 기통(1)의 열방향에 대해 개략 직교하는 방향으로부터 연소실 내로 유입하고, 기통(1)의 실린더 벽면보다도 중심축선(S) 근처로 유입한다. 이 때문에, 벽면 부근에서 유속이 저하되는 일이 없고, 고 체적 효율을 달성할 수 있다.
또한, 리어 흡기 포트(7)가, 연소실(2)에서 생성되는 스월류의 방향을 지향하는 방향으로 형성되어 있기 때문에, 연소실 내에 스월류가 알맞게 생성되지만, 프런트 흡기 포트(6)을 통과하는 흡입 공기가, 기통(1)의 열방향에 대해 개략 직교하는 방향으로부터 연소실 내로 유입하고, 기통(1)의 실린더 벽면보다도 중심축선(S) 근처로 유입하기 때문에, 흡입 공기의 회전 모멘트가 커지는 것을 억제할 수 있고, 그 스월류는 저 스월류으로 된다.
또한, 리어 흡기 포트(7)를 기통(1)의 열방향에 대해 개략 평행한 방향으로 늘어나도록 형성한 경우, 리어 흡기 포트(7)로부터의 흡입 공기도 벽면 부근에서 유속이 저하되는 일이 없고 회전 모멘트가 작아지고, 저 스월류와 고 체적 효율을 달성할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 직접분사식 디젤 엔진은, 복수 기통의 각 연소실에 직접 연료를 분사하는 연료 분사 요소와, 상기 복수의 기통의 열방향에 대해 한쪽측에서 해당 열방향에 따라서 배열되고 상기 연소실로 개구하는 제 1 흡기구 및 제 2 흡기구와, 상기 제 1 흡기구에 연통하는 제 1 흡기 포트와, 상기 제 2 흡기구에 연통하는 제 2 흡기 포트가 형성된 상기 실린더 헤드를 구비한 직접분사식 디젤 엔진이고, 상기 제 1 흡기 포트는, 상기 제 1 흡기구로부터 상기 열방향에 대해 개략 직교하는 방향으로 늘어나도록 형성되고, 상기 제 2 흡기 보트는, 상기 연소실에서 생성되는 스월의 유동 방향을 지향하도록 형성된다. 따라서, 밸브 구동계의 구조를 복잡하게 하는 일이 없고, 또한 흡입구로부터 연소실 내로 유입한 흡인 가스의 유속을 저하시키는 일이 없고, 게다가 흡입 가스의 회전 모멘트를 작게 할 수 있다. 이 결과, 저 스월류와 고 체적 효율을 달성할 수 있다.
또, 제 2 흡기 포트를 기통 열방향에 대해 개략 평행한 방향으로 형성한 경우에는, 제 2 흡기 포트로부터의 유입 가스가 직선적으로 연소실 내로 유입하여, 체적 효율을 보다 향상시킬 수 있다.

Claims (7)

  1. 복수 기통의 각 연소실에 직접 연료를 분사한 연료 분사 요소와,
    상기 복수 기통의 열방향에 대해 한쪽측에서 해당 열방향에 따라 배열되고 상기 연소실로 개구하는 제 1 흡기구 및 제 2 흡기구와, 상기 제 1 흡기구에 연통하는 제 1 흡기 포트와, 상기 제 2 흡기구에 연통하는 제 2 흡기 포트가 형성된 상기 실린더 헤드를 구비한 직접분사식 디젤 엔진에 있어서,
    상기 제 1 흡기 포트는, 상기 제 1 흡기구에서 상기 열방향에 대해 개략 직교하는 방향으로 늘어나도록 형성되고,
    상기 제 2 흡기 포트는, 상기 연소실에서 생성되는 스월의 유동 방향을 지향하도록 형성되는 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 직접분사식 디젤 엔진.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 흡기 포트는, 상기 열방향과 개략 평행한 방향으로 늘어나도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 직접분사식 디젤 엔진.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 흡기 포트 및 상기 제 2 흡기 포트는, 직선적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 직접분사식 디젤 엔진.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 흡기구는, 상기 기통의 실린더 벽면에 이간하여 배치되는 것을 특징으로 하는 직접분사식 디젤 엔진.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 실린더 헤드는, 상기 기통의 열방향에 대해 한쪽측 및 다른쪽측에 배치되는 실린더 헤드 볼트에 의해 고정되고,
    상기 제 2 흡기 포트는, 상기 열방향에 대해 한쪽측 및 다른쪽측에 마련되는 2개의 실린더 헤드 볼트의 사이로부터 상기 제 2 흡기구를 향하여 늘어나도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 직접분사식 디젤 엔진.
  6. 제 1항에 있어서,
    제 1 흡기 포트는, 상기 기통의 중심축 방향에서 보아, 상기 실린더 헤드에 배설된 글로우 플러그와 평행하게 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 직접분사식 디젤 엔진.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 연료 분사 요소는, 상기 연소실 내로 고압 연료를 분사하는 것을 특징으로 하는 직접분사식 디젤 엔진.
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