KR20130044201A - 직접 분사 디젤 엔진 - Google Patents

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KR20130044201A
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fuel
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리챠드 콘웰
패브리지오 코니셀라
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리카도 유케이 리미티드
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Abstract

4개의 밸브의 직접 분사 디젤 엔진용 피스톤은 축 단면에서 피스톤의 축에 대해 회전 대칭이고, 베이스 및 측벽으로 정의되는 피스톤 크라운 내의 리세스(10)를 포함하는 연소실을 정의한다. 일반적으로 원추형 돌출부(5)는 베이스에서 직립한다. 리세스(10)는 하위 도넛형 부분(8) 및 상위 부분(10)을 포함하며, 이의 직경은 점진적으로 피스톤 크라운을 향해 증대한다. 리세스의 상위 및 하위 부분은 리세스로 확장하는 고리형 아치형 립(12)에 의해 분리된다. 원추형 돌출부(5)의 끼인각은 104°와 108°사이이고, 리세스(10)의 최대 깊이는 피스톤의 직경의 13%와 22% 사이이며, 원추형 돌출부(5)는 직경이 피스톤의 직경의 38%와 44% 사이인 원형 라인을 따라 리세스의 베이스와 병합하며, 립(12)의 직경은 피스톤의 직경의 54%와 59% 사이이며, 립(12)의 최소 직경의 라인은 피스톤 크라운의 평면에서 피스톤의 직경의 5%와 10% 사이의 거리에 위치되며, 리세스의 상위 부분(10)의 직경은 립의 최소 직경의 라인에서의 피스톤의 직경의 54% 내지 59%에서, 리세스의 측벽이 피스톤 크라운의 평면과 교차하는 라인에서의 피스톤의 직경의 72%와 76% 사이로 증가한다.

Description

직접 분사 디젤 엔진{DIRECT INJECTION DIESEL ENGINES}
본 발명은 실린더당 4개의 밸브, 즉 2개의 흡입 밸브 및 2개의 배기 밸브를 가진 타입의 직접 분사 디젤 엔진에 관한 것이다.
디젤 엔진을 설계할 때에 가장 중요한 고려 사항 중 하나는 특히 미연(unburnt) 탄화 수소, 질소 산화물(NOx) 및 그을음 입자(sooty particulates)의 배출 레벨이며, 점점 엄격한 배출 법안은 엔진 개발자가 가능한 가장 비용 효율적인 방식으로 엔진 배출을 줄이기 위해 더욱더 노력을 하게 한다. 일반적으로, 이런 연유로, 촉매 및 여과 시스템과 같은 배기 가스 후처리 시스템과 관련된 자본 및 유지 비용의 양방을 회피하기 위해 엔진 기반 대책에 초점을 맞추는 것이 바람직하다.
디젤 엔진에서, 연소실의 형상 및 연료 분사 시스템과의 상호 작용은 배출을 줄이는데 매우 중요하다. 직접 분사 디젤 엔진의 연소실은 일반적으로 피스톤의 크라운(crown)에 위치된다. 실린더당 2개의 밸브, 즉 하나의 흡입 밸브 및 하나의 배기 밸브를 가진 엔진은 필연적으로 피스톤 및 실린더의 축에서 오프셋하고 경사진 연료 분사기를 가져야 하며, 이것은 피스톤 크라운의 연소실이 일반적으로 연료 분사기 아래에 위치되도록 유사하게 오프셋하여야 함을 의미한다. 이와 같은 오프셋 연소실은, 연소실 내의 연료/공기 혼합물의 소용돌이 운동(swirling motion)이 실린더의 축에 대해 균일하지 않다는 사실 및, 4개의 밸브의 직접 분사 디젤 엔진의 연소실에 대한 많은 서로 다른 형상이 연료 분사기 내의 여러 분사 구멍(orifices)에서의 연료의 분무 경로의 길이가 일반적으로 동일하지 않다는 사실로 인해 엔진의 배출 및 연비의 양방에 부정적 영향을 준다. 이런 이유로, 실린더당 4개의 밸브를 가진 직접 분사 디젤 엔진은 일반적으로 연소실이 동축으로 위치되도록 하고, 연료 분사기가 또한 동축으로 위치되고 지향되도록 하기 때문에 바람직하다.
알려져 있지만, 이들 중 일부는 일반적으로 축 단면에서 ω 형상이며, 이것은 본 발명이 관계되는 연소실의 형상이다. 특히, 본 발명은 연소실을 구성하는 리세스(recess)가 축 단면에서 피스톤의 축에 대해 회전 대칭이고, 베이스 및 측벽으로 정의되는 피스톤의 타입과 관계되며, 실질적으로 원추형 또는 절두 원추형 돌출부(conical or frusto-conical projection)는 베이스에서 직립하며, 리세스는 피스톤 크라운에서 가장 먼 하위 도넛형(toroidal) 부분 및 피스톤 크라운에서 가장 가까운 상위 부분을 포함하며, 이의 직경은 점진적으로 피스톤 크라운을 향해 증대하며, 상위 및 하위 부분은 리세스로 확장하는 축 단면에서 아치 형상(arcuate shape)의 고리형 립(annular lip)으로 분리된다.
이러한 일반적인 타입의 피스톤은 동펭(DongFeng) 중국 특허 출원 제2010745567호에 개시되어 있다. 그러나, 이러한 피스톤은 2개의 밸브의 직접 분사 엔진에 사용하기 위한 것이어서, 연소실은 피스톤 크라운에 동심으로 위치되며, 이것은 상술한 이유로 아무튼 불리하다. 그러나, 이러한 문서에 개시된 연소실이 피스톤 크라운에서 중심에 위치되어, 피스톤을 본질적으로 4개의 밸브의 디젤 엔진에 사용하기 위해 적절하게 할지라도, 연료 및 공기의 혼합은 불충분하게 완성하고, 배출 레벨, 예컨대, 미연 탄화 수소, NOx 및 그을음 입자는 받아들이기 어려울 정도로 높은 것으로 생각된다.
일반적으로 유사한 타입의 추가 피스톤은 US 7210448B2 및 US 6732703B2에 개시되어 있지만, 이들 특허의 모두에는 고리형 립이 없어, 리세스의 상위 부분과 하위 부분 사이에 식별 가능한 구분(identifiable division)이 없다. 공기 및 연료의 혼합은 또한 이들 연소실에서 최적 이하인 것으로 생각되고, 오염 물질 배출의 레벨은 다시 바람직할 만큼 낮지 않은 것으로 생각된다. 더욱이, 연료/공기 혼합물은 연료에 의해 실린더 벽에 윤활 오일을 희석시키는 상당한 정도까지 실린더 벽과 접촉하여, 엔진의 수명을 감소시키는 것으로 발견된다.
상술한 바와 같이, 그을음 입자의 생성 레벨은 상술한 이전의 문서의 모두의 연소실에서는 받아들이기 어려울 정도로 높은 것으로 생각된다. 이것은 연료의 불완전 연소를 나타내어 비효율적이며, 더욱이, 대기로의 그을음 입자의 배출만이 여과와 같은 값비싼 후처리에 의해 받아들일 수 있는 또는 법적으로 허용 가능한 레벨까지 감소될 수 있다. 그을음 또는 부분적으로 연소된 탄화 수소 입자는 상당히 단단하여 연마하며, 사실상, 이전의 문서의 연소 시스템에는, 받아들이기 어려울 정도로 높은 비율의 그을음 입자가 실린더 벽과 접촉해 있고, 그 벽에 제공되는 오일의 층에 트랩(trap)되거나 혼입된다(entrained). 그 후, 오일 및 혼입된 입자는 엔진의 주요 오일 회로로 복귀하며, 여기서, 연마 입자가 장기적으로 오일 펌프 및 오일을 공급하는 다른 구성 요소에 상당한 손상을 유발시켜, 엔진의 유지 보수 비용을 증가시키고, 및/또는 수명을 감소시킨다.
그래서, 본 발명의 목적은 4개의 밸브의 직접 분사 디젤 엔진 및, 연료/공기 혼합물을 이전보다 더 집중적이고 철저히 혼합한 그런 엔진에 대한 피스톤을 제공하여, 배출을 감소시키고, 엔진 효율을 증가시키기 위한 것이다. 본 발명의 추가 목적은 생성되는 그을음 입자의 양을 감소시킬 뿐만 아니라 실린더 벽의 오일의 층에 혼입되는 이들 입자의 비율을 줄여, 유지 보수 비용을 감소시키고, 엔진의 수명을 증가시키기 위한 것이다.
본 발명에 따르면, 상술한 타입의 4개의 밸브의 직접 분사 디젤 엔진은, 원추형 또는 절두 원추형 돌출부의 끼인각(included angle)이 104°와 108°사이이고, 베이스에서 피스톤 크라운의 평면까지의 리세스의 최대 깊이가 피스톤의 직경의 13%와 22% 사이, 바람직하게는 18%와 22% 사이이며, 원추형 또는 절두 원추형 돌출부가 직경이 피스톤의 직경의 38%와 44% 사이, 바람직하게는 38%와 42% 사이인 원형 라인을 따라 베이스와 병합하며, 립의 직경이 피스톤의 직경의 54%와 59% 사이이며, 립의 최소 직경의 라인이 피스톤 크라운의 평면에서 피스톤의 직경의 5%와 10% 사이의 거리에 위치되며, 리세스의 상위 부분의 직경이 립의 최소 직경의 라인에서의 피스톤의 직경의 54% 내지 59%에서, 리세스의 측벽이 피스톤 크라운의 평면과 교차하는 라인에서의 피스톤의 직경의 72%와 76% 사이로 증가하는 것을 특징으로 한다.
연소실의 다차원 매개 변수는 모두 공기 및 연료의 혼합의 강도와 완전도(thoroughness)에 영향을 미쳐, 엔진의 효율 및 배출에 영향을 미치며, 그래서, 모든 매개 변수를 서로에 대해 최적화하는 것이 필요하고, 철저한 테스트는 상술한 차원 범위가 최적을 나타내고, 상당한 저 배출이 생성되며, 고 효율이 달성되는 것을 나타내었다. 상술한 알려진 연소실에 대한 가장 큰 차이점은 고리형 립이 상당히 더 크다는, 즉 연소실로 더 돌출하여, 연소실을 상위 및 하위 부분으로 더욱 두드러지게 분리한다는 사실에 있다. 4개의 밸브의 직접 분사 디젤 엔진의 흡입 밸브는 일반적으로 실린더의 축에 대해 실질적으로 연소실 내에 유입(inflowing) 공기의 소용돌이를 생성하도록 구성되어 배치되는 타입이며, 더 큰 고리형 립은 이러한 립 아래의 연소실의 하위 부분에 소용돌이 공기 및 연료의 체류 시간(residence time)을 더 길게 하여, 또한 연소실의 상위 부분으로 상향 이동하고 나서, 피스톤이 상사점(top dead centre) 위치에서 이동한 후에 실린더의 상위 부분으로 이동하기 전에 공기 및 연료의 더욱 철저히 혼합시키는 것으로 생각된다. 큰 고리형 립은 또한 움직임에 대한 방사 내측 구성 요소(radially inward component)가 주어지는 연소실의 하위 부분에서 흐르는 공기/연료 혼합물을 생성시키며, 이것은 연소 혼합물의 작은 부분이 비교적 냉각 실린더 벽에 충돌한다는 것을 의미한다. 이것은 공기/연료 혼합물이 실린더 벽과 접촉하는 범위를 줄이며, 이것은 결과적으로 연료에 의한 실린더 벽에 윤활 오일의 희석을 감소시킨다. 큰 고리형 립은 또한 실린더 벽과의 접촉에 의해 담금질 또는 급격한 냉각이 이루어지는 연소 혼합물의 비율을 줄이며, 이것은 결과적으로 NOx의 생성을 감소시킨다. 공기 및 연료의 더욱 철저한 혼합은 연소를 더욱 완전하게 하여, 미연 탄화 수소, 특히 그을음 입자의 배출을 감소시킨다. 따라서, 그을음 입자가 보다 적게 생성할 뿐만 아니라, 주로 큰 고리형 립의 결과로서, 이들의 적은 비율이 실린더 벽의 표면의 오일 층에 혼입된다.
리세스의 상위 부분을 정의하는 측벽의 부분은 축 단면에서 오목한 것이 바람직하다. 이러한 오목함은 부가적으로 실린더 벽과 접촉하지 않고 일반적으로 축 방향으로 연소 연료/공기 혼합물의 움직임을 촉진하며, 여기서 그것은 실린더 벽의 비교적 저온에 의해 국부적으로 담금질되며, 이것은 실린더 벽의 오일의 층에 혼입되는 그을음 입자의 비율을 더 감소시킨다.
본 발명은 또한 실린더 헤드에 의해 폐쇄되고, 상술한 타입의 각각의 피스톤을 왕복 운동 가능하게 수납하는 적어도 하나의 실린더를 정의하는 실린더 블록을 포함한 직접 분사 디젤 엔진을 포함하는데, 실린더는 실린더 헤드 내의 2개의 흡입 밸브 및 2개의 배기 밸브와 연통하고, 흡입 밸브는 실린더 축에 대해 실질적으로 실린더 내에 유입 공기의 소용돌이를 유도하도록 배치되는 타입이며, 실린더 헤드는 부가적으로 실린더 축 상에 실질적으로 위치되고, 다수의 연료 분사 구멍을 포함하는 연료 분사기를 운반하며, 이들 구멍은 이들을 통한 연료 제트가 돌출부의 표면에서 15°내지 19°만큼 벗어나는 각도로 확장하여, 연료 제트가 먼저 리세스의 하위 부분의 아치형 측벽에 충돌하도록 배치된다.
분사기 구멍에 의해 배출되는 연료 제트가 돌출부의 인접한 경사 표면에서 벗어나도록 분사기 구멍을 지향하는 것은 엔진의 효율을 더 향상시키고, 실린더의 벽에 오일의 그을음 입자의 혼입 및 오염 물질의 배출을 더 감소시키는 것으로 발견된다. 본 발명은 이것이 왜 그렇게 되어야 하는지에 대해 어떤 특별한 이유로 제한되지 않지만, 이 이유는 다음과 같은 것으로 생각된다.
이러한 타입의 엔진에서는, 연료 제트가 초기에 돌출부의 원추형 표면에 충돌하도록 연료 분사기 구멍이 지향되는 것이 일반적이다. 제트는 원추형 표면에 튀어, 연소실에서 직접 이동하거나 더 일반적으로 연소실의 하위 도넛형 부분의 아치형 측벽의 하위 부분과 접촉하여 이동한다. 그 후, 제트는 본질적으로 상향으로, 즉, 피스톤 크라운으로 편향되어, 적어도 대개 연소실에서 실린더로 흐른다. 따라서, 연료는 실질적으로 실린더 축에 수직인 접선 방향으로 확장하는 축에 대한 연소실에 간단히 소용돌이친다. 이러한 소용돌이 운동은 흡입 포트에 의해 유도되는 실린더 축을 대한 소용돌이 운동에 중첩되는 것으로 평가될 것이다. 그래서, 연소실에서 연료의 체류 시간은 비교적 짧다. 그러나, 본 발명에 따른 엔진에서, 연료 제트의 방향은 일부가 20°내지 40°를 통해 회전되고, 이들의 방향은 돌출부의 인접한 표면에서 벗어난다. 이것은 이들이 본질적으로 먼저 리세스의 하위 도넛형 부분의 곡선형 측벽의 상위 부분에 충돌하고, 이의 곡률은 본질적으로 연료 제트가 하향으로, 즉, 피스톤 크라운으로 향하지 않고 그것으로부터 멀리 편향되도록 한다는 것을 의미한다. 이것은 실린더 축에 수직인 축에 대한 연료의 2차 소용돌이 운동이 알려진 엔진의 것과 반대인 것을 의미한다. 이것은 본질적으로 2차 소용돌이 운동에서 연료에 의해 커버되는 거리를 증가시켜, 연소실의 하위 부분 내의 연료의 체류 시간이 또한 증가되도록 한다. 이것은 본질적으로 연료의 혼합 및 기화를 개선시켜, 오염 물질 및 그을음 입자의 생성이 감소된다. 더욱이, 상술한 바와 같이, 그을음 입자의 감소된 수는 이들의 감소 비율이 엔진 오일에 혼입되도록 고리형 립에 의해 실린더 벽에서 멀리 지향된다.
본 발명의 추가 특징 및 상세 사항은, 첨부한 도식적 도면과 관련하여 예로서만 주어지는 본 발명에 따른 한 특정 4개의 밸브의 직접 분사 디젤 엔진에 대한 다음의 설명에서 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 피스톤의 상위 부분의 축 단면도이다.
도 2는 상사점 위치에서 하나의 실린더 및 그 내의 피스톤의 상위 부분만을 도시한 4개의 밸브의 직접 분사 멀티실린더 디젤 엔진의 부분 및 결합된 실린더 헤드의 부분을 통한 단면도이다.
도 1에 도시된 피스톤은 일반적으로 통상의 형상이고, 실질적으로 평평한 상부 표면 또는 크라운(2)을 갖는다. 피스톤 크라운(2)에는, 피스톤의 축(4)에 대해 회전 대칭이고, 연소실을 구성하는 리세스가 형성된다. 리세스는, 축 단면도에서, 베이스(6), 아래에 설명되는 바와 같이 두 부분으로 분할되는 측벽, 및 베이스에서 직립한 동축, 실질적으로 원추형 돌출부(5)로 정의된다. 리세스는 일반적으로 ω 형상이고, 피스톤 크라운(2)에서 가장 먼 하위 도넛형 부분(8) 및 피스톤 크라운에서 가장 가까운 상위 부분(10)을 포함하며, 이의 직경은 점진적으로 피스톤 크라운을 향해 증대한다. 상위 및 하위 부분(6 및 10)은 연소실로 돌출하는 단면의 아치형 윤곽의 고리형 립(12)에 의해 분리된다. 립의 아치형 형상은 리세스의 상위 부분(10)을 정의하는 측벽의 상위 부분(14)으로 원활하게 병합하고, 또한 리세스의 하위 도넛형 부분(8)을 정의하는 측벽의 아치형 하위 부분(13)으로 원활하게 병합한다. 피스톤의 직경 D는 본 특정 실시예에서 103mm이다. 크라운(2)과 병합하는 원형 라인에서의 리세스의 상위 부분(10)의 최대 직경 A는 0.72 D와 0.76 D 사이이고, 본 특정 실시예에서는 76mm이다. 아치형 고리형 립(12)의 최소 직경 B, 즉 꼭대기 또는 정점(crest or apex)에서의 이의 직경은 0.54 D와 0.58 D 사이이고, 특정 실시예에서는 58mm이다. 돌출부(5)의 외부 표면은 단면에서 선형이며, 직경 C이 0.38 D와 0.42 D 사이인 원형 라인에서 베이스(6)와 병합한다. 리세스의 최대 깊이 H, 즉 크라운(2)의 평면과 리세스의 최심점(deepest point) 사이의 거리는 0.18 D와 0.22 D 사이이고, 특정 실시예에서는 19.6mm이다. 리세스의 상위 부분(10)의 깊이 h, 즉 크라운(2)의 평면과 아치형 리세스(12)의 꼭대기 사이의 거리는 0.06 D와 0.10 D 사이이고, 특정 실시예에서는 6.63mm이다. 원추형 돌출부(5)의 끼인각 α은 104°와 108°사이이다. 상위 부분(10)을 정의하는 리세스의 측벽의 부분(14)은 축 단면에서 오목하다.
도 2는 멀티실린더 직접 분사 디젤 엔진 중 하나의 실린더의 위치에 도 1에서 개략적으로 예시된 피스톤을 도시한 것이다. 엔진은 실린더를 정의하는 실린더 블록(20)을 포함하며, 이의 모두는 실린더 헤드(22)에 의해 폐쇄된다. 실린더 헤드(22)는 보통의 방식으로 흡입 밸브(26)에 의해 제어되는 2개의 흡입 통로(24)를 정의하며, 이 중 하나만이 가시적이다. 흡입 덕트(24) 및 흡입 밸브(26)는 알려진 방식으로 이들을 통해 수용되는 흡입 공기를 유도하여, 피스톤 및 실린더의 축(4)에 대해 실질적으로 피스톤 크라운의 리세스에 의해 구성되는 연소실 및 실린더 내에 소용돌이치도록 구성된다. 실린더 헤드는 또한 통상의 방식으로 배기 밸브(30)에 의해 제어되는 2개의 배기 통로(28)를 정의하며, 이 중 하나만이 볼 수 있다. 또한, 실린더 헤드(22) 내에는, 실린더의 축(4)과 평행하고 동축으로 배치되는 연료 분사기(34)가 수용된다. 도 2에 예시된 바와 같이, 피스톤이 상사점 위치에 있을 때에, 연료 분사기(32)는 실린더 헤드의 아래쪽의 평면 바로 아래에 위치되어, 피스톤의 리세스로 약간 확장하는 팁(tip)(34)에서 종료한다. 연료 분사기의 팁(34)에는, 원추형 돌출부(5)의 표면에 15°와 19°사이의 각도 β만큼 경사지는 각도로 연료의 개별 제트를 배출하도록 위치되는 다수의 연료 분사 구멍이 형성된다.
사용 시에, 연료 분사기는 피스톤이 상사점 위치에 있거나 매우 근접해 있을 때에 연료 분사기 구멍을 통해 연료를 피스톤 크라운의 리세스로 분사하도록 동작된다. 흡입 통로(24)를 통해 수용되는 공기는 연소실 내의 축(4)에 대해 급속히 소용돌이치고, 연소실로 분사된 연료(36)의 제트는 돌출부(5)의 표면에서 벗어나는 각도로 분사된다. 그래서, 이들 제트는 돌출부(5)의 표면에 직접 충돌하지 않지만, 대신에 리세스의 하위 도넛형 부분(8)을 정의하는 리세스의 측벽의 아치형 부분에 충돌한다. 측벽의 이런 부분 및 그것에 대한 연료 제트의 입사각의 곡률은 연료 제트가 하향으로, 즉 리세스의 베이스로 편향되어, 연료가 또한 물론 축(4)에 대해서도 부가적으로 소용돌이치도록 유발되면서 도 1 및 2의 오른쪽에 보여지는 바와 같이 시계 방향으로 소용돌이치도록 유발된다. 그래서, 도 2의 오른쪽의 화살표로 개략적으로 도시된 바와 같이, 연료는 리세스의 측벽의 하위 부분을 따라 하향으로 소용돌이쳐, 일반적으로 상향으로 이동하기 전에 리세스의 베이스를 따라 수평으로 안쪽으로 소용돌이친다. 그래서, 연료는 연소실 내에서 연장된 체류 시간을 가지며, 연소실의 차원 매개 변수의 최적화와 결부된 이러한 사실은 결과적으로 연료 및 공기를 매우 효율적으로 혼합시켜, 연소가 실질적으로 완료하여 매우 효율적이며, 미연 탄화 수소의 양은 최소화되어, 그을음 입자의 생성이 또한 최소화된다. 그 후, 연소 연료 및 공기 혼합물은 연소실에 남아 실린더의 상위 부분에 들어가며, 이는 피스톤이 도 2에 예시된 상사점 위치에서 멀리 하향으로 이동한다는 사실로 인해 지금 수용 가능하다. 그러나, 측벽의 부분(14)의 오목한 형상과 결합된 연소실로의 고리형 립(12)의 돌출은 연소실에 남은 연소 연료/공기 혼합물이 실린더의 측벽과 약간만 접촉하는 실질적으로 수직 확장 컬럼(column)으로 그렇게 하여, 실린더 벽에 연소 연료/공기 혼합물의 국부적 담금질을 최소화하며, 결과적으로 NOx의 생성을 최소화한다는 것을 의미한다. 더욱이, 연소 연료/공기 혼합물이 실린더의 벽과 거의 접촉하지 않는다는 사실은 생성되는 그을음 입자의 감소된 량의 작은 비율만이 실린더 벽을 코팅한 오일의 층에 혼입된다는 것을 의미한다.
2 : 크라운 4 : 축
5 : 돌출부 6 : 베이스
8 : 하위 도넛형 부분 10 : 상위 부분
12 : 립 13 : 아치형 하위 부분
22 : 실린더 헤드 24 : 흡입 통로
28 : 배기 통로 30 : 배기 밸브
32 : 연료 분사기

Claims (4)

  1. 4개의 밸브의 직접 분사 디젤 엔진용 피스톤으로서, 상기 피스톤은 피스톤 크라운 내에 형성되는 리세스를 포함하는 연소실을 정의하며, 상기 리세스는 축 단면에서 상기 피스톤의 축에 대해 회전 대칭이고, 베이스 및 측벽으로 정의되며, 실질적으로 원추형 또는 절두 원추형 돌출부는 상기 베이스에서 직립하며, 상기 리세스는 상기 피스톤 크라운에서 가장 먼 하위 도넛형 부분 및 상기 피스톤 크라운에서 가장 가까운 상위 부분을 포함하며, 상기 리세스의 직경은 점진적으로 상기 피스톤 크라운을 향해 증대하며, 상기 상위 및 하위 부분은 상기 리세스로 확장하는 축 단면에서 아치 형상의 고리형 립에 의해 분리되는 4개의 밸브의 직접 분사 디젤 엔진용 피스톤에 있어서,
    상기 원추형 또는 절두 원추형 돌출부의 끼인각은 104°와 108°사이이고, 상기 베이스에서 상기 피스톤 크라운의 평면까지의 상기 리세스의 최대 깊이는 상기 피스톤의 직경의 13%와 22% 사이이며, 상기 원추형 또는 절두 원추형 돌출부는 직경이 상기 피스톤의 직경의 38%와 44% 사이인 원형 라인을 따라 상기 베이스와 병합하며, 상기 립의 직경은 상기 피스톤의 직경의 54%와 59% 사이이며, 상기 립의 최소 직경의 라인은 상기 피스톤 크라운의 평면에서 상기 피스톤의 직경의 5%와 10% 사이의 거리에 위치되며, 상기 리세스의 상기 상위 부분의 직경은 상기 립의 최소 직경의 라인에서의 상기 피스톤의 직경의 54% 내지 59%에서, 상기 리세스의 측벽이 상기 피스톤 크라운의 평면과 교차하는 라인에서의 상기 피스톤의 직경의 72%와 76% 사이로 증가하는 것을 특징으로 하는 4개의 밸브의 직접 분사 디젤 엔진용 피스톤.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 원추형 또는 절두 원추형 돌출부의 끼인각은 실질적으로 106°인 4개의 밸브의 직접 분사 디젤 엔진용 피스톤.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 리세스의 상기 상위 부분을 정의하는 상기 측벽의 부분은 축 단면에서 오목한 4개의 밸브의 직접 분사 디젤 엔진용 피스톤.
  4. 실린더 헤드에 의해 폐쇄되고, 청구항 1, 2 또는 3에서 청구된 바와 같은 각각의 피스톤을 왕복 운동 가능하게 수납하는 적어도 하나의 실린더를 정의하는 실린더 블록을 포함한 직접 분사 디젤 엔진에 있어서,
    상기 실린더는 상기 실린더 헤드 내의 2개의 흡입 밸브 및 2개의 배기 밸브와 연통하고, 상기 흡입 밸브는 실린더 축에 대해 실질적으로 상기 실린더 내에 유입 공기의 소용돌이를 유도하도록 배치되는 타입이며, 상기 실린더 헤드는 부가적으로 상기 실린더 축 상에 실질적으로 위치되고, 다수의 연료 분사 구멍을 포함하는 연료 분사기를 운반하며, 상기 구멍은 상기 구멍을 통한 연료 제트가 돌출부의 표면에서 15°내지 19°만큼 벗어나는 각도로 확장하여, 상기 연료 제트가 먼저 상기 리세스의 하위 부분의 아치형 측벽에 충돌하도록 배치되는 직접 분사 디젤 엔진.
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