KR20190000322A - 내연 기관 - Google Patents

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KR20190000322A
KR20190000322A KR1020180072001A KR20180072001A KR20190000322A KR 20190000322 A KR20190000322 A KR 20190000322A KR 1020180072001 A KR1020180072001 A KR 1020180072001A KR 20180072001 A KR20180072001 A KR 20180072001A KR 20190000322 A KR20190000322 A KR 20190000322A
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하이디 그루버
알베르트 짜이틀마이어
콘스탄틴 에벌리
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만 에너지 솔루션즈 에스이
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Abstract

실린더 헤드(2)와 적어도 하나의 실린더를 구비하는 본 발명에 따른 내연 기관(1)은, 각 실린더의 실린더 헤드(2)에, 흡기 측의 과급 공기 또는 과급 공기-연료 혼합물용의 적어도 하나의 가스 교환 밸브와, 배기 측의 배기 가스용의 적어도 하나의 가스 교환 밸브, 그리고 각 실린더의 연소실(3) 내의 연소실측 압력을 측정하기 위한 압력 센서가 각각 수용되어 있으며, 상기 각 압력 센서를 수용하는 상기 실린더 헤드(2)의 리세스(4)와, 각 리세스(4)에 수용된 압력 센서의 센서 하우징 또는 센서 어댑터가 각각, 서로 면하고 있고 각 실린더의 연소실(3)에 인접해 있는 섹션들에서 원뿔형으로 윤곽이 형성되어 있고, 센서 하우징(6) 또는 센서 어댑터(8) 각각의 원뿔형 윤곽의 섹션의 원뿔각이, 이에 면하는 각 압력 센서(5)를 수용하는 실린더 헤드(2)의 리세스(4)의 원뿔형 윤곽의 섹션(11)의 원뿔각보다 큰 것이다.

Description

내연 기관{INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 내연 기관에 관한 것이다.
실제 알려진 내연 기관은 통상적으로 복수 개의 실린더를 포함한다. 내연 기관의 각 실린더마다, 흡기 측의 과급 공기용의 적어도 하나의 가스 교환 밸브와 배기 측의 배기 가스용의 적어도 하나의 가스 교환 밸브가 각각, 내연 기관의 실린더에 수용되어 있다. 가스 엔진 또는 이중-연료 엔진에서, 흡기 측의 가스 교환 밸브는 가스-공기 혼합물을 각 실린더의 연소실에 유입시키는 역할을 한다.
게다가, 내연 기관의 실린더 헤드는 각 실린더의 연소실 내의 연소실측 압력을 검출하기 위해 각 실린더마다 압력 센서를 수용하는 것이, 실무를 통해 이미 알려져 있다. 여기서, 압력 센서의 센서 하우징에 형성된 수나사부를 통해 압력 센서를 실린더 헤드의 리세스에 있는 대응하는 암나사부와 나사 결합하는, 압력 센서를 실린더 헤드의 대응 리세스에 배치하는 구성이 알려져 있다. 각 압력 센서를 수용하는 역할을 하는 실린더 헤드의 리세스에 상기한 암나사부를 마련하는 것은, 많은 수고와 시간이 든다.
이러한 점으로부터 시작하여, 본 발명은 압력 센서가 실린더 헤드에 최적으로 통합되는 신규한 타입의 내연 기관의 창출이라고 하는 과제에 기초한 것이다. 이러한 과제는 청구항 1에 따른 내연 기관을 통해 해결된다.
본 발명에 따르면, 각 압력 센서를 수용하는 실린더 헤드의 리세스와, 각 리세스에 수용된 압력 센서의 센서 하우징 또는 센서 어댑터가 각각, 서로 면하고 있고 각 실린더의 연소실에 뒤이어 있는 섹션들에서 원뿔형으로 윤곽이 형성되어 있으며, 상기 센서 하우징 또는 센서 어댑터의 원뿔형 윤곽의 섹션의 원뿔각이, 상기 압력 센서를 수용하는 실린더 헤드의 리세스의 원뿔형 윤곽의 섹션의 원뿔각보다 작다. 압력 센서를 수용하는 실린더 헤드의 리세스의 원뿔형 윤곽의 섹션과, 압력 센서의 센서 하우징 또는 센서 어댑터의 원뿔형 윤곽의 섹션을 본 발명에 따라 윤곽을 형성함으로써, 실린더 헤드 내에서 각 압력 센서를 최적으로 밀봉하는 것이 구현될 수 있고, 즉 각 압력 센서를 수용하는 리세스의 영역에서 암나사부가 불필요해질 수 있다.
바람직하게는, 센서 하우징 또는 센서 어댑터의 원뿔형 윤곽의 섹션의 원뿔각은, 압력 센서를 수용하는 실린더 헤드의 리세스의 원뿔형 윤곽의 섹션의 원뿔각보다 5.0° 내지 2.0° 작다. 이로써, 실린더 헤드와 각 압력 센서의 사이에서 매우 양호한 밀봉 효과가 달성 가능하게 된다.
유익한 추가적인 개선예에 따르면, 상기 각 압력 센서를 수용하는 상기 리세스와, 각 리세스에 수용된 압력 센서의 센서 하우징 또는 센서 어댑터는 각각, 서로 면하고 있고 상기 원뿔형 윤곽의 섹션들보다 각 실린더의 연소실로부터 더 멀리 떨어져 있는 섹션들에서 원통형으로 윤곽이 형성되어 있으며, 지정된 헐거운 끼워맞춤을 형성하는 상기 센서 하우징 또는 센서 어댑터의 원통형 윤곽의 섹션의 외경이 상기 압력 센서를 수용하는 리세스의 원통형 윤곽의 섹션의 내경보다 작다. 상기한 지정된 헐거운 끼워맞춤의 영역에서, 실린더 헤드와 압력 센서 사이의 밀봉 효과가 더 향상될 수 있다. 게다가, 열이 압력 센서로부터 실린더 헤드로 최적으로 방산될 수 있다.
바람직하게는, 상기 센서 하우징 또는 센서 어댑터의 원통형 윤곽의 섹션의 외경의 공칭 직경과 상기 압력 센서를 수용하는 실린더 헤드의 리세스의 원통형 윤곽의 직경의 공칭 직경이 동일하고, 상기 센서 하우징 또는 센서 어댑터의 원통형 윤곽의 섹션의 외경이 e7-치수 공차를 가지며, 상기 압력 센서를 수용하는 리세스의 원통형 윤곽의 섹션의 내경이 H7-치수 공차를 갖는다. 상기한 헐거운 끼워맞춤은, 최적의 밀봉 효과와 최적의 열 방산을 제공하기에 매우 바람직하다.
바람직하게는, 헐거운 끼워맞춤을 형성하는 상기 센서 하우징 또는 센서 어댑터의 원통형 윤곽의 섹션과 상기 센서 하우징 또는 센서 어댑터의 원뿔형 윤곽의 섹션의 사이에 수나사부가 형성되어 있고, 마찬가지로 원통형으로 윤곽이 형성된 인접 섹션에서 압력 센서를 수용하는 실린더 헤드의 리세스에는 암나사부가 형성되어 있지 않다.
유익한 추가적인 개선예에 따르면, 상기 센서 하우징 또는 센서 어댑터의 내부 공간을 각 실린더의 연소실과 연결하는 리세스가, 그 직경의 0.5배 내지 10.0배에 상당하는 깊이를 갖는다. 이를 통해, 압력 센서에 의한 매우 양호한 신호 획득과 이에 따른 각 실린더의 연소실측 압력의 매우 양호한 검출이 보장된다.
바람직하게는, 상기 센서 하우징 또는 센서 어댑터의 내부 공간을 각 실린더의 연소실과 연결하는 리세스는, 그 직경의 0.5배 내지 5.0배, 특히 1.0배 내지 2.0배에 상당하는 깊이를 갖는다. 상기한 특징들은, 압력 센서에 의해 제공될 수 있는 측정 품질 또는 신호 품질을 더 최적화하는 역할을 한다.
본 발명의 더 바람직한 개선예는, 종속 청구항과 이하의 상세한 설명을 통해 확보된다. 도면을 통해 본 발명의 예시적인 실시형태를 보다 상세히 설명하지만, 이 도면에 제한되는 것은 아니다.
도면에서,
도 1은 압력 센서를 수용하는 역할을 하는 리세스의 영역에서 발췌를 통해 취한 내연 기관의 실린더 헤드의 단면도이고;
도 2는 압력 센서, 즉 압력 센서의 센서 하우징의 상세도이며;
도 3은 도 2의 상세도의 단면도이고;
도 4는 센서 어댑터의 사시도이며;
도 5는 도 4의 센서 어댑터의 단면도이고;
도 6은 도 5의 상세도이다.
본 발명은 적어도 하나의 실린더를 구비하는 내연 기관에 관한 것이다.
도 1은 내연 기관(1)의 실린더 헤드(2)의 영역에서 내연 기관으로부터 발췌하여 도시하는 도면이다. 내연 기관(1)의 실린더 헤드(2)는 각 실린더에 대한 흡기 측의 적어도 하나의 가스 교환 밸브와 배기 측의 적어도 하나의 가스 교환 밸브를 수용한다. 흡기 측의 가스 교환 밸브와 배기 측의 가스 교환 밸브는 도 1에 도시되어 있지 않다.
흡기 측의 가스 교환 밸브를 경유하여, 적어도 과급 공기가, 그리고 가스 엔진의 경우 및 가스 모드로 작동되는 이중-연료 엔진의 경우에는 과급 공기에 더하여 연료가 또한, 각 실린더의 연소실(3)에 도입될 수 있다. 배기 측의 각 가스 교환 밸브를 경유하여, 배기 가스가 실린더의 연소실(3)로부터 배출될 수 있다.
도 1은 압력 센서(5)를 위한 리세스(4)의 영역에서 취한 내연 기관(1)의 실린더 헤드(2)의 단면도로서, 실린더 헤드(2)의 리세스(4)에 수용되는 압력 센서(5)는 각 실린더의 연소실(3) 내의 연소실측 압력을 측정하는 역할을 하는 것이다.
도 2와 도 3은 실린더 헤드(2)의 리세스(4)에 수용되는 압력 센서(5)를, 즉 압력 센서(5)의 센서 하우징(6)을 상세히 보여준다. 센서 하우징(6)은, 도시되어 있지 않은 실제 압력 측정치를 제공하는 압력 센서(5)의 어셈블리를 수용하기 위한 내부 공간(7)을 획정한다.
본 발명에 따르면, 각 압력 센서(5)를 수용하는 실린더 헤드(2)의 리세스(4)와 각 리세스(4)에 수용된 압력 센서(5)의 센서 하우징(6) 양자 모두는 각각, 서로 면하고 있고 각 실린더의 연소실(3)에 인접해 있는 섹션들(11, 12)에서 원뿔형으로 윤곽이 형성되어 있지만, 서로 차이가 나는 원뿔각을 가지며, 압력 센서(5)를 수용하는 실린더 헤드(2)의 리세스(4)의 원뿔형 윤곽의 섹션(11)의 원뿔각 α1은, 센서 하우징(6)의 원뿔형 윤곽의 섹션(12)의 원뿔각 α2보다 크다. 따라서, 원뿔각 α2는 원뿔각 α1보다 작다.
센서 하우징(6)의 원뿔형 윤곽의 섹션(12)의 원뿔각 α2는, 압력 센서(5)를 수용하는 실린더 헤드(2)의 리세스(4)의 원뿔형 윤곽의 섹션(11)의 원뿔각 α1보다 5.0° 내지 2.0° 작다. 바람직하게는, 센서 하우징의 원뿔각은 리세스(4)의 영역에서의 실린더 헤드(2)의 원뿔각 α1보다 5.0° 내지 2.0° 작고, 특히 바람직하게는 10.0° 내지 1.0° 작다.
원뿔각 α1과 센서 하우징(6)의 영역의 원뿔각 α2를 통하여, 압력 센서(5)와 압력 센서(5)를 수용하는 실린더 헤드(2)의 리세스(4)가, 실린더 헤드(2)와 압력 센서(5)의 사이에 최적의 밀봉이 제공될 수 있는 방식으로, 즉 실린더 헤드(2)의 리세스(4)에 대해 암나사부를 마련할 필요가 없는 방식으로 치수 설정되어 있다.
유익한 추가적인 개선예에 따르면, 각 압력 센서(5)를 수용하는 리세스(4)와 압력 센서(5)의 센서 하우징(6)은, 서로 면하고 있고 상기 원뿔형 윤곽의 섹션들(11, 12)보다 각 실린더의 연소실(3)로부터 더 멀리 떨어져 있는 섹션들(13, 14)에서 원통형으로 윤곽이 형성되어 있으며, 실린더 헤드(2)와 헐거운 끼워맞춤을 형성하는 압력 센서(5)의 센서 하우징(6)의 원통형 윤곽의 섹션(14)의 외경 d2가, 압력 센서(5)를 수용하는 실린더 헤드(2)의 리세스(4)의 대응하는 원통형 윤곽의 섹션(13)의 내경 d1보다 작다.
특히 바람직하게는, 내경 d1과 외경 d2가, 즉 원통형 윤곽의 섹션들(13 및 14)의 직경들이 동일한 공칭 직경을 갖고, 센서 하우징(6)의 원통형 윤곽의 섹션(14)의 외경 d2가 e7-치수 공차를 가지며 압력 센서(5)를 수용하는 실린더 헤드(2)의 리세스(4)의 원통형 윤곽의 섹션(13)의 내경 d1이 H7-치수 공차를 갖는 구성이 제공된다. 게다가 이를 통해, 압력 센서(5)와 실린더 헤드(2) 사이의 밀봉 효과가 분명히 조정될 수 있을 뿐만 아니라, 압력 센서(5)로부터 실린더 헤드(2)로의 최적의 열전달이 가능하다.
압력 센서(5)의 영역, 즉 압력 센서(5)의 센서 하우징(6)의 영역에 있어서, 헐거운 끼워맞춤을 형성하는 원통형 윤곽의 섹션(14)과 원뿔형 윤곽의 섹션(12)의 사이에, 수나사부(17)를 갖는 추가적인 원통형 윤곽의 섹션(16)이 형성되어 있다.
압력 센서(5) 상의 상기한 수나사부(17)는, 제조자에 의한 압력 센서(5)의 교정에 유익하다.
조립된 상태에서 압력 센서(5)의 센서 하우징(6)의 수나사부(17)의 맞은편에 놓이는, 압력 센서(5)를 수용하는 역할을 하는 실린더 헤드(2)의 리세스(4)의 대응하는 원통형 윤곽의 섹션(15)이 암나사부를 구비하지 않으며, 이에 따라 암나사부 없이 실시된다. 이는 실린더 헤드(2)를 간단하게 제조하기에 바람직하다. 전술한 센서 하우징(6)과 리세스(4)의 원뿔형 윤곽의 섹션(11, 12)과 원통형 윤곽의 섹션(13, 14)의 형태로 인하여, 리세스(4)의 영역에서 암나사부가 생략될 수 있다.
센서 하우징(6)의 내부 공간(7)은 리세스(10)를 통해 각 실린더의 연소실(3)에 연결될 수 있다. 상기 리세스(10)는 센서 하우징(6)의 내부 공간으로부터 시작하여 원뿔형 윤곽의 섹션(12)의 단부를 향하는 방향으로 연장된다. 상기 리세스(10)는 직경 d3과 깊이 l3을 갖는다. 실린더의 연소실(3)에 존재하는 압력을 최적으로 획득할 수 있기 위해, 상기 깊이 l3은, 상기 리세스(10)의 직경 d3의 0.5배 내지 10배, 바람직하게는 0.5배 내지 5.0배, 특히 바람직하게는 1.0배 내지 2.0배에 상당한다.
본 발명은 또한, 특히 종래의 압력 센서(5)가 센서 어댑터(8)를 통해 실린더 헤드(2)의 리세스(4)에 도입될 수 있는 경우에, 구현될 수 있다. 도 4, 도 5 및 도 6은 상기한 센서 어댑터(8)를 상세히 보여준다.
또 이러한 경우에, 압력 센서(5)의 센서 하우징(6)과 관련하여 전술한 상세한 사항들은 센서 어댑터(8)에 관한 것이고, 센서 어댑터(8)의 원뿔각 α4는 센서 하우징(6)의 원뿔각 α2에 대응하며, 센서 어댑터의 리세스(10)의 깊이 l5 및 직경 d5는 센서 하우징(6)의 리세스(10)의 깊이 l3 및 직경 d3에 대응한다.
불필요한 중복 설명을 피하기 위해, 센서 어댑터(8)와 상기 센서 어댑터의 형태 또는 윤곽 형성 그리고 상기 센서 어댑터의 리세스(10)의 치수 설정에 대해서는, 도 2 및 도 3의 압력 센서(5)의 센서 하우징(6)에 관한 앞의 설명을 참조한다.
따라서, 원뿔각 α4가 원뿔각 α1보다 크고, 특히 원뿔각 α1보다 0.2° 내지 2.0°, 바람직하게는 0.4° 내지 2.0°, 특히 바람직하게는 0.4° 내지 1.0° 큰 것이, 도 4 내지 도 6의 예시적인 실시예에서도 사실이다. 게다가, 실린더 헤드(2)와 헐거운 끼워맞춤을 형성하는 외경 d4는 내경 d1보다 작다. 게다가, 상기 깊이 l5는, 직경 d5의 0.5배 내지 10배, 바람직하게는 0.5배 내지 5.0배, 특히 바람직하게는 1.0배 내지 2.0배에 상당한다.
본 발명은 내연 기관(1)의 실린더 헤드(2)에 압력 센서(5)를 최적으로 통합하는 것을 가능하게 한다. 압력 센서(5)는 실린더 헤드(2)의 리세스에 기밀 방식으로, 즉 최적의 열전달과 최적의 신호 품질을 보장하는 방식으로 통합될 수 있다.
압력 센서(5)는 압전 압력 센서인 것이 바람직하다.
1 : 내연기관 2 : 실린더 헤드
3 : 연소실 4 : 리세스
5 : 압력 센서 6 : 센서 하우징
7 : 내부 공간 8 : 센서 어댑터
9 : 내부 공간 10 : 리세스
11 : 원뿔형 섹션 12 : 원뿔형 섹션
13 : 원통형 섹션 14 : 원통형 섹션
15 : 원통형 섹션 16 : 원통형 섹션
17 : 수나사부

Claims (8)

  1. 내연 기관(1)으로서,
    실린더 헤드(2); 및
    적어도 하나의 실린더를 구비하고,
    각 실린더의 실린더 헤드(2)에는, 흡기 측의 과급 공기 또는 과급 공기-연료 혼합물용의 적어도 하나의 가스 교환 밸브와, 배기 측의 배기 가스용의 적어도 하나의 가스 교환 밸브, 그리고 각 실린더의 연소실(3) 내의 연소실측 압력을 측정하기 위한 압력 센서(5)가 각각 수용되어 있는 것인 내연 기관에 있어서,
    상기 각 압력 센서(5)를 수용하는 상기 실린더 헤드(2)의 리세스(4)와, 각 리세스(4)에 수용된 압력 센서(5)의 센서 하우징(6) 또는 센서 어댑터(8)가 각각, 서로 면하고 있고 각 실린더의 연소실(3)에 뒤이어 있는 섹션들(11, 12)에서 원뿔형으로 윤곽이 형성되어 있고,
    센서 하우징(6) 또는 센서 어댑터(8) 각각의 원뿔형 윤곽의 섹션(12)의 원뿔각이, 이에 면하는 상기 각 압력 센서(5)를 수용하는 실린더 헤드(2)의 리세스(4)의 원뿔형 윤곽의 섹션(11)의 원뿔각보다 작은 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  2. 제1항에 있어서, 센서 하우징(6) 또는 센서 어댑터(8)의 원뿔형 윤곽의 섹션(12)의 원뿔각이, 압력 센서(5)를 수용하는 실린더 헤드(2)의 리세스(4)의 원뿔형 윤곽의 섹션(11)의 원뿔각보다 5.0° 내지 2.0° 작은 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  3. 제2항에 있어서, 센서 하우징(6) 또는 센서 어댑터(8)의 원뿔형 윤곽의 섹션(12)의 원뿔각이, 압력 센서(5)를 수용하는 실린더 헤드(2)의 리세스(4)의 원뿔형 윤곽의 섹션(11)의 원뿔각보다 5.0° 내지 2.0°, 바람직하게는 10.0° 내지 1.0° 작은 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 각 압력 센서(5)를 수용하는 상기 실린더 헤드(2)의 리세스(4)와, 상기 실린더 헤드(2)의 각 리세스(4)에 수용된 압력 센서(5)의 센서 하우징(6) 또는 센서 어댑터(8)는 각각, 서로 면하고 있고 상기 원뿔형 윤곽의 섹션들(11, 12)보다 각 실린더의 연소실(3)로부터 더 멀리 떨어져 있는 섹션들(13, 14)에서 원통형으로 윤곽이 형성되어 있으며, 지정된 헐거운 끼워맞춤을 형성하는 상기 센서 하우징(6) 또는 센서 어댑터(8)의 원통형 윤곽의 섹션(14)의 외경이 상기 압력 센서(5)를 수용하는 리세스의 원통형 윤곽의 섹션(13)의 내경보다 작은 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  5. 제4항에 있어서, 지정된 헐거운 끼워맞춤을 형성하기 위해, 상기 센서 하우징(6) 또는 센서 어댑터(8)의 원통형 윤곽의 섹션(14)의 외경은 e7-치수 공차를 갖고, 상기 압력 센서(5)를 수용하는 리세스(4)의 원통형 윤곽의 섹션(13)의 내경은 공칭 직경이 동일한 H7-치수 공차를 갖는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 헐거운 끼워맞춤을 형성하는 상기 센서 하우징(6) 또는 센서 어댑터(8)의 원통형 윤곽의 섹션(14)과 상기 센서 하우징(6) 또는 센서 어댑터(8)의 원뿔형 윤곽의 섹션(12)의 사이에 수나사부(17)가 형성되어 있고, 마찬가지로 원통형으로 윤곽이 형성된 인접 섹션(15)에서 각 압력 센서(5)를 수용하는 실린더 헤드(2)의 리세스(4)에는 암나사부가 형성되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서 하우징(6) 또는 센서 어댑터(8)의 내부 공간(7)을 각 실린더의 연소실(3)에 연결하는 리세스(10)가, 그 직경의 0.5배 내지 10.0배에 상당하는 깊이를 갖는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
  8. 제7항에 있어서, 상기 센서 하우징(6) 또는 센서 어댑터(8)의 내부 공간(7)을 각 실린더의 연소실(3)에 연결하는 리세스(10)는, 그 직경의 0.5배 내지 5.0배, 바람직하게는 1.0배 내지 2.0배에 상당하는 깊이를 갖는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
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