KR20190033342A - Swirl chamber type diesel engine - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 와류실식 디젤 엔진에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 와류실식 디젤 엔진에서 부연소실과 주연소실을 연결하는 연결통로에 상기 부연소실에서 상기 주연소실로 분출되는 연소 가스를 세 부분으로 나누어 가이드할 수 있는 가이드구조를 구비하여, 디젤 엔진에서의 확산 연소를 촉진하고 스모그 등 유해 가스의 생성을 억제할 수 있는 와류실식 디젤 엔진에 관한 것이다.The present invention relates to a vortex type diesel engine, and more particularly, to a vortex type diesel engine which guides a combustion gas blown from the subordinate combustion chamber to the main combustion chamber into three parts in a connection passage connecting the subordinate combustion chamber and the main combustion chamber Which is capable of promoting diffusion combustion in a diesel engine and suppressing generation of harmful gas such as smog.
디젤 엔진은 열에너지를 기계적인 에너지로 바꾸는 주요부분의 구조(실린더 헤드, 실린더블록, 피스톤커넥팅 어셈블리, 크랭크축, 캠축, 밸브기구)에 있어서는 본질적으로 가솔린 엔진과 큰 차이가 없다.Diesel engines are essentially no different from gasoline engines in the structure of the major parts (cylinder heads, cylinder blocks, piston connecting assemblies, crankshafts, camshafts, valve mechanisms) that convert thermal energy into mechanical energy.
그러나, 연료의 연소 과정에 있어서 가솔린 엔진은 공기와 연료의 혼합기를 압축한 후 전기적 불꽃으로 점화하는데 반하여, 디젤 엔진은 공기만을 흡입하고 높은 압축비로 그 온도가 500~600 ˚C 이상이 되게 한 후 연료를 분사펌프에서 가압하여 분사노즐로 실린더 내에 분사시켜 자기착화(압축착화)시키는 점에서 차이가 있다. However, in the combustion process of the fuel, the gasoline engine compresses a mixture of air and fuel and then ignites it with an electrical flame, whereas the diesel engine sucks only air and makes the temperature higher than 500 ~ 600 ° C There is a difference in that the fuel is injected into the cylinder by the injection nozzle while being pressurized by the injection pump to self-ignite (compression ignition).
상기 디젤 엔진의 연소실은 다음과 같은 조건을 갖추어야 한다. 즉, 분사된 연료를 가능한 짧은 시간에 완전 연소시켜야 하고, 평균 유효 압력이 높아야 하며, 연료소비율이 적어야 한다. 또한, 고속회전에서의 연소상태가 좋아야 하며, 기동이 쉬워야 하고, 디젤 노크가 적어야 한다.The combustion chamber of the diesel engine should satisfy the following conditions. That is, the injected fuel must be completely burned in the shortest possible time, the average effective pressure must be high, and the fuel consumption rate must be low. Further, the combustion state at high speed rotation should be good, the start-up must be easy, and the diesel knock must be small.
상기 연소실의 상방에는 실린더 헤드에 설치되는 분사노즐이 구비된다. 상기 분사노즐은 분사펌프에서 보내준 고압의 연료를 미세한 연기 형태로 연소실 내에 분사하는 장치이다. 이러한 분사노즐로 분사되는 연료분무는 무화(안개화) 특성이 좋아야 하고, 관통력이 커야 하며, 분무가 골고루 이루어져야 하고, 분사도 및 분사율이 적절하여야 하며, 노즐유량계수도 정확하여야 한다.An injection nozzle installed in the cylinder head is provided above the combustion chamber. The injection nozzle is a device for injecting high-pressure fuel sent from the injection pump into the combustion chamber in the form of fine smoke. The fuel spray injected by such an injection nozzle must have good atomization characteristics, large penetration force, uniform spraying, proper jetting rate and injection rate, and accurate nozzle flowmeter.
디젤 엔진의 연소실 형식은 단실식으로 직접분사실식, 복실식으로 예연소실실, 와류실식 등이 있다. 직접분사실식은 연소실이 실린더 헤드와 피스톤 헤드에 설치된 요철에 의하여 형성이 되며, 여기에 연료가 직접 분사되는 구조로서, 주연소실만으로 구성되어 단실식이라고 하며, 하트형, 구형, 반구형 등의 형상을 가진다.The combustion chamber type of the diesel engine is a single-chamber type, direct-injection type, a complex type, a pre-combustion chamber, and a vortex type. The direct injection type is a structure in which the combustion chamber is formed by the irregularities provided on the cylinder head and the piston head, and the fuel is injected directly into the combustion chamber. The combustion chamber is composed of only the main combustion chamber and is referred to as a single- I have.
예연소실식은 피스톤과 실린더 헤드 사이에 형성되는 주연소실 위쪽에 연소실을 두게 되며, 분사된 연료의 일부가 예연소실에서 연소되어 고온, 고압의 가스를 발생시키며 이것에 의해 나머지 연료가 주연소실로 분출되어 완전연소하도록 하는 구조를 가진다.In the precombustion chamber, a combustion chamber is placed above the main combustion chamber formed between the piston and the cylinder head, and a part of the injected fuel is combusted in the precombustion chamber to generate high temperature and high pressure gas, whereby the remaining fuel is injected into the main combustion chamber And has a structure for completely burning.
와류실식은 실린더나 실린더 헤드에 와류실을 두어 압축행정 중에 와류실에서 와류가 발생되게 된다. 상기 와류실에서 연료가 분사되면, 분사된 연료는 선회 운동을 하고 있는 공기와 혼합되어 착화연소하면서 주연소실로 분출되고, 다시 상기 주연소실에서 미연소 연료가 새 공기와 만나면서 연소하게 되는 구조를 가진다.The vortex chamber has a vortex chamber in the cylinder or cylinder head, and a vortex is generated in the vortex chamber during the compression stroke. When the fuel is injected from the swirling chamber, the injected fuel mixes with the swirling air and is ejected into the main combustion chamber while being ignited and burnt, and the unburned fuel is burned while meeting the fresh air in the main combustion chamber .
도 1은 종래의 와류실식 디젤 엔진 연소실의 내부 구조를 나타낸 도면이다. 도 1에서는 부연소실(와류실)(2a)의 구조를 중심으로 나타내고 있다.1 is a view showing the internal structure of a conventional vortex type diesel engine combustion chamber. In Fig. 1, the structure of the secondary combustion chamber (swirl chamber) 2a is mainly shown.
도 1을 참조하여 살펴보면, 실린더헤드(1)에는 부연소실조립체(2)가 별도로 조립되어 부연소실(2a)이 마련되고, 피스톤(3) 상면 쪽에는 주연소실(3a)이 형성된다. 상기 부연소실(2a)의 중앙 상단 실린더헤드(1)에는 분사노즐(4)이 연료를 부연소실(2a)로 편향되게 분사시킬 수 있도록 설치되고, 상기 부연소실(2a)의 상단에는 예열플러그(5)가 장착된다. 상기 예열플러그(5)는 시동이나 저속 시 연소실의 온도가 낮아지기 때문에 설치되는 것이다. 상기 부연소실(2a)의 하단에는 상기 주연소실(3a)로부터 공기가 유입되는 연결통로(2b)가 경사지게 설치된다. 상기 연결통로(2b)는 주로 상기 부연소실(2a)의 접선 방향으로 설치된다. 그리고, 부연소실(2a) 주변에는 냉각수통로(1a)가 형성된다.1, a
이와 같이 구성되는 와류실식 연소실은 압축 행정 시 주연소실(3a)로부터 유입되는 압축공기가 연결통로(2b)를 통하여 부연소실(2a)로 유동될 때 화살표(도 1의 (A))와 같이 강한 와류가 형성하게 된다. 이때 분사노즐(4)로부터 연료가 분사되어 부연소실(2a)에서 거의 연소가 이루어지게 된다.In the swirling type combustion chamber constructed as described above, when the compressed air introduced from the
종래의 와류실식 연소실은 리카르도(Ricardo)의 코맷 Vb(Commet Vb) 타입으로서, 특히 부연소실조립체(2)의 형상은 도 2에 나타낸 바와 같이, 분사노즐(4)로부터 분사된 연료가 충돌되는 직선 단면 형태의 연료충돌부(2c)와 곡면 형상으로 이루어진 와류유도부(2d)로 구분될 수 있으며, 이때 연결통로(2b)는 상기 와류유도부(2d)와 접선을 이루는 구조로 형성되어 있고, 특히 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이 상기 연결통로(2b)의 형상은 2개의 원과 탄젠트한 원호로 구성되는 일체형의 단면 형상을 이루게 된다.The conventional vortex chamber type combustion chamber is a Comet Vb type of Ricardo, and in particular, the shape of the
이러한 구조로 이루어진 상기 연결통로(2b)의 형상은 상기 부연소실(2a)에서 연소된 혼합 가스가 상기 주연소실(3a)로 분출되는 경우, 직진 방향으로 확산이 집중되면서 좌우 클로버부에서 와류가 적절하게 형성되지 못하여 확산 연소를 저하시키게 되고, 이에 따라 배출 가스의 유해 성분, 특히 스모그(smog)의 배출을 증가시키는 원인이 된다.When the mixed gas combusted in the
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 부연소실(2a)에서 주연소실(3a)로 분출되는 혼합 가스를 세 부분으로 나누어 가이드해 분출시켜 직진 방향의 확산 및 좌우 클로버부의 와류를 촉진시킴으로써, 배출 가스에 포함되는 스모그 등 유해 성분의 생성을 효과적으로 억제할 수 있는 와류실식 디젤 엔진을 제공하는 것을 목적으로 한다.Disclosure of the Invention The present invention has been conceived to solve the above problems. It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a gas- Which is capable of effectively suppressing the generation of harmful components such as smog contained in the exhaust gas.
그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술 분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.Other objects and advantages of the present invention will become apparent to those skilled in the art from the following detailed description.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 와류실식 디젤 엔진은, 내벽면에 곡면 형상을 가지는 와류유도부(2d) 및 상기 와류유도부(2d) 하단에 형성된 연결통로(2b)를 포함하며, 실린더헤드(1)와 결합되어 부연소실(2a)을 구성하는 부연소실조립체(2); 및 상기 연결통로(2b)와 연통되는 트렌치부(3c) 및 상기 트렌치부(3c)의 양측에 형성된 클로버부(3b)를 포함하며, 주연소실(3a)을 구성하는 피스톤(3)을 포함하고, 상기 연결통로(2b)에는 상기 부연소실(2b)에서 주연소실(3a)로 분출되는 연소 가스를 세 부분으로 나누어 가이드할 수 있는 가이드구조(2e)가 구비되는 것을 특징으로 한다.The vortex type diesel engine according to an embodiment of the present invention includes a
이때, 상기 가이드구조(2e)에 의하여 가이드되어 세 부분으로 나누어진 연소 가스는 각각 상기 트렌치부(3c)에서 직진 방향으로 인입되거나, 상기 트렌치부(3c)의 양측의 클러버부(3b) 방향으로 인입되도록 가이드될 수 있다.At this time, the combustion gases guided by the
또한, 상기 가이드구조(2e)는, 상기 연결통로(2b)의 상면에 서로 연접하는 3개의 곡면 형상을 구비하여 구성될 수 있다.In addition, the
이때, 상기 연결통로(2b)의 상면에 구비된 상기 3개의 곡면 형상은 상기 연결통로(2b) 전체에 걸쳐 동일한 형상을 유지할 수 있다.At this time, the three curved shapes provided on the upper surface of the
이때, 상기 연결통로(2b)의 상면에 구비된 상기 3개의 곡면 형상은 동일한 반경을 가지는 곡면 형상일 수 있다.At this time, the three curved surfaces provided on the upper surface of the
또한, 상기 가이드구조(2e)는 중앙에 위치하는 제1가이드홈(21e) 및 상기 제1가이드홈(21e)의 양측에 위치하는 제2가이드홈(22e) 및 제3가이드홈(23e)을 포함하며, 상기 제1가이드홈(21e)의 중심은 상기 제2가이드홈(22e)과 제3가이드홈(23e)의 중심을 연결하는 직선보다 높이 위치할 수 있다.The
또한, 상기 가이드구조(2e)는 중앙에 위치하는 제1가이드홈(21e) 및 상기 제1가이드홈(21e)의 양측에 위치하는 제2가이드홈(22e) 및 제3가이드홈(23e)을 포함하며, 상기 제2가이드홈(22e)과 제3가이드홈(23e) 사이의 거리(D)는 상기 제1가이드홈(21e)의 반지름(r)의 3배(D = 3r)로 형성될 수 있다.The
나아가, 상기 가이드구조(2e)는 중앙에 위치하는 제1가이드홈(21e) 및 상기 제1가이드홈(21e)의 양측에 위치하는 제2가이드홈(22e) 및 제3가이드홈(23e)을 포함하며, 상기 제1가이드홈(21e)은 상기 제2가이드홈(22e) 및 제3가이드홈(23e)보다 높이 위치할 수 있다.Further, the
여기서, 상기 제1가이드홈(21e), 제2가이드홈(22e) 및 제3가이드홈(23e)은 상기 연소 가스를 대략 균일하게 나누어 가이드할 수 있다.Here, the first guide groove 21e, the second guide groove 22e, and the
이때, 상기 제1가이드홈(21e), 제2가이드홈(22e) 및 제3가이드홈(23e)은 서로 동일한 단면적을 가질 수 있다.At this time, the first guide groove 21e, the second guide groove 22e, and the
본 발명의 일실시예에 따른 와류실식 디젤 엔진에서는, 와류실식 디젤 엔진에서 부연소실과 주연소실을 연결하는 연결통로에 연소 가스를 세 부분으로 나누어 가이드할 수 있는 가이드구조를 구비하여, 상기 부연소실에서 상기 주연소실로 분출되는 연소 가스를 나누어 가이드해 분출하여 줌으로써, 디젤 엔진에서의 확산 연소를 촉진하고 스모그 등 유해 가스의 생성을 억제할 수 있게 된다.In the vortex-type diesel engine according to an embodiment of the present invention, the vortex chamber diesel engine has a guide structure for guiding the combustion gas into three parts in a connecting passage connecting the sub-combustion chamber and the main combustion chamber, The combustion gas ejected to the main combustion chamber is divided and guided and ejected, thereby promoting diffusion combustion in the diesel engine and suppressing generation of harmful gas such as smog.
도 1은 통상의 와류실식 디젤 엔진의 연소실 구조에 대한 예시도이다.
도 2는 통상의 와류실식 디젤 엔진에서 부연소실(2a)을 구성하는 부연소실조립체(2)의 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 와류실식 디젤 엔진의 연소실 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일반적인 구조의 연결통로(2b)를 구비하는 와류실식 디젤 엔진을 예시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결통로(2b)를 구비하는 와류실식 디젤 엔진의 특징을 예시하는 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 연결통로(2b)를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 와류실식 디젤 엔진에서 연결통로(2b)에 따른 연소 가스 흐름의 개선을 설명하는 도면이다.1 is an exemplary view of a combustion chamber structure of a conventional swirl-type diesel engine.
2 is an exemplary view of a
3 is a view for explaining a combustion chamber structure of a swirl type diesel engine according to an embodiment of the present invention.
4 is a view illustrating a swirl-type diesel engine having a
5 is a diagram illustrating a feature of a swirl-type diesel engine having a connecting
6 and 7 are views for explaining the
8 is a view for explaining an improvement of the combustion gas flow according to the
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components throughout the drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. Further, the preferred embodiments of the present invention will be described below, but it is needless to say that the technical idea of the present invention is not limited thereto and can be practiced by those skilled in the art.
먼저, 도 3을 참조하여 일반적인 와류실식 디젤 엔진의 구성 및 동작을 개략적으로 살핀 후, 본 발명의 기술적 특징을 설명하도록 한다.First, the construction and operation of a general vortex type diesel engine will be schematically described with reference to FIG. 3, and technical features of the present invention will be described.
보다 구체적으로, 중, 대형의 디젤 엔진에서는 혼합기 형성에 주어지는 시간이 충분하므로 연료 분사 만으로 공기와의 접촉을 충분히 할 수 있으나, 소형 또는 고속의 디젤 엔진에서는 공기 와류의 도움 없이 짧은 시간 내에 완전하게 연소를 마치기 어려워진다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 와류실식 등 다양한 종류의 연소실 구조가 사용되고 있으며, 특히 와류실식 디젤 엔진은 압축 행정에 의하여 부연소실(2a)에서 생성된 와류로 연료를 분사시켜 연소시키는 구조를 가진다. More specifically, in a medium- and large-sized diesel engine, since sufficient time is given to the formation of a mixture, fuel injection alone can sufficiently bring the air into contact with each other. However, in a small or high speed diesel engine, . In order to solve such a problem, various types of combustion chamber structures such as a vortex chamber type are used. In particular, a vortex type diesel engine has a structure in which fuel is injected into a vortex generated in a
이에 따라, 도 3(a)에서 볼 수 있는 바와 같이, 일반적으로 와류실식 디젤 엔진은 주연소실(3a)와 부연소실(2a)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 상기 부연소실(2a)은 실린더헤드(1)에 부연소실조립체(2)가 구비되어 형성될 수 있다. Accordingly, as can be seen from Fig. 3 (a), the vortex type diesel engine can generally be configured to include the
또한, 상기 주연소실(3a)는 상기 피스톤(3)의 상면에 형성될 수 있다.Further, the
상기 부연소실(2a)의 중앙 상단에는 분사노즐(4)이 구비되어 연료를 부연소실(2a)의 일측 벽면에 형성된 직선 단면 형태의 연료충돌부(2c)로 편향되게 분사시킬 수 있다. 또한, 상기 부연소실(2a)의 타측 벽면에는 곡면 형상으로 이루어진 와류유도부(2d)가 구비되어 상기 주연소실(3a)로부터 유입되는 압축공기가 연결통로(2b)를 통하여 부연소실(2a)로 유동될 때 와류를 형성하도록 하게 된다.A
또한, 상기 부연소실(2a)의 하단에는 상기 부연소실(2a)과 상기 주연소실(3a)을 연결하여, 상기 주연소실(3a)로부터 상기 부연소실(2a)로 공기가 유입되는 통로를 제공하는 연결통로(2b)가 경사지게 설치될 수 있으며, 상기 연결통로(2b)는 주로 부연소실(2a)의 와류유도부(2d)와 접선 방향으로 설치되는 것이 바람직하다.The
나아가, 상기 부연소실(2a)에는 예열플러그(5)가 구비되어 시동 시 또는 저속 구동 시 연소실의 온도가 낮아지는 것을 방지하게 된다. 그리고, 부연소실(2a) 주변에는 냉각수통로(1a)가 형성될 수 있다.Further, the
위와 같은 일반적인 와류실식 디젤 엔진에서는 상기 부연소실(2a)에서 생성된 연소 가스가 주연소실(3a)로 분출되는 경우, 도 3(b)에서 트렌치부(3c)로 인입되는 연소 가스가 직진 방향으로 확산이 집중되면서, 상기 트렌치부(3c)의 양측에 위치하는 클로버부(3b)에서 와류가 적절하게 형성되지 못하여 확산 연소를 저하시킬 수 있고, 나아가 배출 가스의 유해 성분, 특히 스모그(smog)의 배출을 증가시키는 문제가 따를 수 있다.In the general swirl-type diesel engine, when the combustion gas generated in the
보다 구체적으로, 도 3과 도 4를 참조하여 살펴보면, 종래 통상적인 와류실식 디젤 엔진에서 상기 부연소실(2a)은 실린더헤드(1)에 부연소실조립체(2)가 구비되어 형성될 수 있으며, 상기 부연소실(2a)은 연결통로(2b)를 통해 상기 주연소실(3a)과 연결되어 상기 부연소실(2a)에서 생성된 연소 가스를 상기 주연소실(3a)로 분출하게 된다.3 and 4, in the conventional vortex type diesel engine, the
도 4(a)에서는 상기 부연소실(2a)을 구성하는 부연소실조립체(2) 및 상기 연결통로(2b)의 형상을 상면(a1), 하면(a2) 및 측면(a3) 방향에서 도시하고 있다. 또한, 도 4(b)에서는 상기 부연소실(2a)을 구성하는 부연소실조립체(2) 및 상기 연결통로(2b)의 형상에 대한 단면도를 도시하고 있으며, 보다 구체적으로 도 4(b)의 (b3)에서는 상기 연결통로(2b)의 단면 형상을 자세하게 도시하고 있다.4A, the shapes of the
특히, 도 4(b)의 (b3)에서 볼 수 있는 바와 같이, 종래 와류실식 디젤 엔진의 주연소실(3a)과 부연소실(2a)을 연결하는 연결통로(2b)는 2개의 원과 탄젠트한 원호로 구성되는 일체형의 단면 형상을 이루게 되면서, 상기 부연소실(2a)에서 연소된 혼합 가스가 주연소실(3a)로 분출되는 경우, 상기 트렌치부(도 3(b)의 3c)로 인입되는 연소 가스가 직진 방향으로 확산이 집중되면서, 상기 트렌치부(3c)의 양측에 위치하는 상기 클로버부(도 3(b)의 3b)에서 와류가 적절하게 형성되지 못하여 확산 연소를 저하시킬 수 있고, 나아가 배출 가스의 유해 성분, 특히 스모그(smog)의 배출을 증가시키는 문제가 따르게 된다.Particularly, as can be seen from (b3) of FIG. 4 (b), the connecting
이에 대하여, 도 5에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결통로(2b)를 구비하는 와류실식 디젤 엔진의 특징을 구체적으로 예시하고 있다.In contrast, FIG. 5 specifically illustrates the characteristics of a swirl-type diesel engine having a connecting
도 5(a)에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결통로(2b)를 구비하는 와류실식 디젤 엔진에서, 부연소실(2a)을 구성하는 부연소실조립체(2) 및 연결통로(2b)의 형상을 상면(a1), 하면(a2) 및 측면(a3) 방향에서 도시하고 있다. 5A shows a swirl type diesel engine having a connecting
또한, 도 5(b)에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결통로(2b)를 구비하는 와류실식 디젤 엔진에서, 상기 부연소실(2a)을 구성하는 부연소실조립체(2) 및 상기 연결통로(2b)의 형상에 대한 단면도를 도시하고 있으며, 보다 구체적으로 도 5(b)의 (b3)에서는 상기 연결통로(2b)의 단면 형상을 자세하게 도시하고 있다.5 (b), in the swirl-type diesel engine having the connecting
특히, 도 5(a)의 (a2) 및 도 5(b)의 (b3)에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 와류실식 디젤 엔진의 주연소실(3a)과 부연소실(2a)을 연결하는 연결통로(2b)에는 상기 부연소실(2b)에서 상기 주연소실(3a)로 분출되는 연소 가스를 세 부분으로 나누어 가이드할 수 있는 가이드구조(2e)가 구비될 수 있다.Particularly, as can be seen from (a2) of FIG. 5 (a) and FIG. 5 (b) of FIG. 5 (b), the
나아가, 도 6에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결통로(2b)를 설명하기 위하여 상기 연결통로(2b)에 형성된 가이드구조(2e)의 단면도를 도시하고 있다.6 is a cross-sectional view of a
도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 가이드구조(2e)는 상기 연결통로(2b)의 상면에 구비되는 3개의 곡면 형상을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 가이드구조(2e)의 형상에 의해 상기 연소 가스는 세 부분으로 나누어 가이드될 수 있다.As shown in FIG. 6, the
이때, 상기 가이드구조(2e)는 상기 연결통로(2b)의 상면에 동일한 반경을 가지는 3개의 곡면 형상을 구비하여 구성될 수 있다.At this time, the
보다 구체적으로, 상기 가이드구조(2e)에 의하여 세 부분으로 나누어 가이드된 연소 가스는 각각 상기 트렌치부(3c)에서 직진 방향으로 인입되거나, 상기 트렌치부(3c)의 양측에 위치하는 상기 클러버부(3b) 방향으로 인입될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에서는 상기 부연소실(2a)과 상기 주연소실(3a)을 연결하는 상기 연결통로(2b)에 연소 가스를 세 부분으로 나누어 가이드할 수 있는 상기 가이드구조(2e)를 이용하여, 상기 부연소실(2a)에서 상기 주연소실(3a)로 분출되는 연소 가스를 세 부분으로 나누어 분출할 수 있으며, 나아가 종래에는 연소 가스가 직진 방향의 트렌치부(3c)로 집중되면서 좌우측의 클로버부(3b)에서의 와류가 적절하게 형성되지 못하던데 반하여, 상기 가이드구조(2e)를 이용하여 상기 트렌치부(3b)와 상기 클로버부(3b)로 분출되는 연소 가스의 비율을 조절하여 줌으로써, 디젤 엔진에서의 확산 연소를 촉진하고 스모그 등 유해 가스의 생성을 효과적으로 억제할 수 있게 된다.More specifically, the combustion gas guided in three parts by the
나아가, 상기 연결통로(2b)의 상면에 서로 연접하는 3개의 곡면 형상을 구비하는 상기 가이드구조(2e)는, 중앙에 위치하는 제1가이드홈(21e), 상기 제1가이드홈(21e)의 양측에 위치하는 제2가이드홈(22e) 및 제3가이드홈(23e)을 구비할 수 있다.Further, the
이때, 상기 제1가이드홈(21e)의 중심은 상기 제2가이드홈(22e)과 제3가이드홈(23e)의 중심을 연결하는 직선보다 높이 위치할 수 있다. 즉, 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 제1가이드홈(21e)은 상기 연결통로(2b)의 중심선(도 5(b)의 (C))을 기준으로 상기 제2가이드홈(22e) 및 제3가이드홈(23e)보다 높이 위치할 수 있다. 이에 따라, 도 5(b)의 (b3)를 보면 상기 연결통로(2b)의 중심선(도 5(b)의 (C))을 기준으로 볼 때, 상기 제1가이드홈(21e)이 가장 외부로 돌출되어 높이 위치하는 것을 볼 수 있다.At this time, the center of the
그리고, 상기 제1가이드홈(21e)은 상기 제2가이드홈(22e)과 상기 제3가이드홈(23e)의 중앙에 위치하면서, 상기 제1가이드홈(21e)이 상기 제2가이드홈(22e) 및 제3가이드홈(23e)과 동일한 단면적을 가지도록 하여, 상기 제1가이드홈(21e), 제2가이드홈(22e) 및 제3가이드홈(23e)이 상기 연소 가스를 나누어 가이드할 수 있게 된다.The
나아가, 상기 제1가이드홈(21e), 제2가이드홈(22e) 및 제3가이드홈(23e)은 동일한 반경을 가지거나, 동일한 단면적을 가지는 구조를 통해 상기 연소 가스를 대략 균일하게 나누어 가이드하여 상기 트렌치부(3c)로 집중되는 연소 가스를 상기 트렌치부(3c)와 그 양단에 위치하는 클로버부(3b)로 균일하게 분출하도록 할 수 있다. Further, the
즉, 본 발명에서 상기 제1가이드홈(21e), 제2가이드홈(22e) 및 제3가이드홈(23e)이 상기 연소 가스를 대략 균일하게 나누어 가이드한다는 것은, 종래에는 연결 통로(2b)에서 연소 가스의 대부분을 트렌치부(3c)로 집중시켜 분출하였던데 반하여, 상기 제1가이드홈(21e), 제2가이드홈(22e) 및 제3가이드홈(23e)이 동일한 반경을 가지거나 동일한 단면적을 가짐으로써, 상기 트렌치부(3c)의 위치하는 클로버부(3b)로 분출되는 연소 가스의 양이 상기 트렌치부(3c)로 분출되는 연소 가스의 양과 균일해질 수 있을 정도로 증가하여 가이드되는 것을 말한다.That is, in the present invention, the
특히, 상기 제2가이드홈(22e)과 제3가이드홈(23e) 사이의 거리(도 6의 D)를 상기 제1가이드홈(21e)의 반지름(도 6의 r)의 3배(D = 3r)로 형성하여 상기 트렌치부(3c) 및 상기 클로버부(3b)로 분출되는 연소 가스의 비율을 최적화하여 줌으로써, 상기 클로버부(3b)에서 와류가 효율적으로 형성되면서 확산 연소를 촉진하고 스모그(smog) 등 배출 가스의 유해 성분 생성을 효과적으로 억제할 수 있게 된다Particularly, the distance (D in FIG. 6) between the
나아가, 상기 제1가이드홈(21e)의 높이를 조절하여 상기 제1가이드홈(21e)의 단면적을 조절함으로써 상기 제1가이드홈(21e)에 의하여 가이드되는 연소 가스의 비율을 조절할 수 있으며, 더 나아가 트렌치부(3c)에서 직진 방향으로 인입되는 연소 가스 및 상기 트렌치부(3c)의 양측에 위치하는 상기 클러버부(3b) 방향으로 인입되는 연소 가스의 비율을 적절하게 조절할 수도 있다.Further, the ratio of the combustion gas guided by the
그리고, 도 7에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결통로(2b)를 설명하기 위하여 상기 연결통로(2b)의 내부 구조를 도시하고 있다.7 shows the internal structure of the
도 7(a)에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 연결통로(2b)는 시작점(S)에서부터 끝점(E)까지 동일한 형상으로 형성된다. 상기 부연소실조립체(2)의 하면(도 7(c)의 B면)에 평행한 단면들(a1, a2, a3)은 모두 동일한 형상을 가진다.As shown in Fig. 7 (a), the
나아가, 도 7(b)에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 연결통로(2b)의 진행 방향 중심축(도 7(c)의 D-D)에 수직한 단면들(b1, b2, b3)도 모두 동일한 형상을 나타낸다.7 (b), the cross-sections b1, b2 and b3 perpendicular to the traveling direction central axis (DD in Fig. 7 (c)) of the connecting
도 8에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 연결통로(2b)를 구비하는 와류실식 디젤 엔진에서의 연소 가스 흐름의 개선을 설명하고 있다. 먼저, 도 8(a)에서 볼 수 있는 바와 같이, 종래 통상적인 와류실식 디젤 엔진에서는 상기 부연소실(2a)에서 생성된 연소 가스가 상기 주연소실(3a)로 분출되는 경우(도 7(a)의 (A0)), 상기 트렌치부(3c)로 인입되는 연소 가스가 직진 방향으로 확산이 집중되면서(도 7(a)의 (A2)), 상기 트렌치부(3c)의 양측에 위치하는 상기 클로버부(3b)에서 와류가 적절하게 형성되지 못하여(도 7(a)의 (A1) 및 (A3)) 확산 연소를 저하시킬 수 있고, 나아가 배출 가스의 유해 성분, 특히 스모그(smog)의 배출을 증가시키는 문제가 따를 수 있다.Fig. 8 illustrates the improvement of combustion gas flow in a swirl-type diesel engine having a connecting
이에 대하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 와류실식 디젤 엔진에서는, 상기 부연소실(2a)과 상기 주연소실(3a)을 연결하는 상기 연결통로(2b)에 연소 가스를 세 부분으로 나누어 가이드할 수 있는 가이드구조(2e)를 이용하여, 상기 부연소실(2a)에서 상기 주연소실(3a)로 분출되는 연소 가스를 세 부분으로 나누어 분출하여 줌으로써(도 7(b)의 (B0)), 상기 트렌치부(3c)에서 직진 방향으로 인입되는 연소 가스(도 7(b)의 (B2))와 상기 트렌치부(3c)의 양측에 위치하는 상기 클러버부(3b) 방향으로 인입되는 연소 가스(도 7(b)의 (B1) 및 (B2))로 적절한 비율에 따라 나누어 분출될 수 있게 된다.On the other hand, in the vortex type diesel engine according to the embodiment of the present invention, the combustion gas is divided into three parts and guided to the
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 와류실식 디젤 엔진에서는, 상기 트렌치부(3c)의 양측에 위치하는 상기 클로버부(3b)에서 와류가 보다 강하게 형성되면서 디젤 엔진에서의 확산 연소를 촉진하고, 나아가 스모그 등 유해 가스의 생성을 효과적으로 억제할 수 있게 된다.Accordingly, in the vortex type diesel engine according to the embodiment of the present invention, the vortex is formed more strongly in the
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경, 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면들에 의해서 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It will be possible. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are intended to illustrate and not to limit the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments and the accompanying drawings . The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the scope of the present invention.
(1) : 실린더헤드
(1a) : 냉각수통로
(2) : 부연소실조립체
(2a) : 부연소실
(2b) : 연결통로
(2c) : 연료충돌부
(2d) : 와류유도부
(2e) : 가이드구조
(3) : 피스톤
(3a) : 주연소실
(3b) : 클로버부
(3c) : 트렌치부
(4) 분사노즐
(5) : 예열플러그
(21e) : 제1가이드홈
(22e) : 제2가이드홈
(23e) : 제3가이드홈(1): cylinder head (1a): cooling water passage
(2): Sub-combustion chamber assembly (2a): Sub-combustion chamber
(2b): connecting passage (2c): fuel collision part
(2d): vortex induction part (2e): guide structure
(3): piston (3a): main combustion chamber
(3b): clover portion (3c): trench portion
(4) Injection nozzle (5): Preheating plug
(21e): first guide groove (22e): second guide groove
(23e): third guide groove
Claims (10)
상기 연결통로(2b)와 연통되는 트렌치부(3c) 및 상기 트렌치부(3c)의 양측에 형성된 클로버부(3b)를 포함하며, 주연소실(3a)을 구성하는 피스톤(3)을 포함하고,
상기 연결통로(2b)에는 상기 부연소실(2b)에서 주연소실(3a)로 분출되는 연소 가스를 세 부분으로 나누어 가이드할 수 있는 가이드구조(2e)가 구비되는 것을 특징으로 하는 와류실식 디젤 엔진.And a connecting passage 2b formed at the lower end of the vortex inducing portion 2d and having a curved shape on the inner wall of the subordinate combustion chamber assembly 2. The subordinate combustion chamber assembly 2c is connected to the cylinder head 1, (2); And
A piston 3 constituting a main combustion chamber 3a including a trench portion 3c communicating with the connecting passage 2b and a clover portion 3b formed on both sides of the trench portion 3c,
Wherein the connecting passage is provided with a guide structure for guiding the combustion gas injected into the main combustion chamber in the sub combustion chamber to divide the combustion gas into three parts.
상기 가이드구조(2e)에 의하여 가이드되어 세 부분으로 나누어진 연소 가스는 각각 상기 트렌치부(3c)에서 직진 방향으로 인입되거나, 상기 트렌치부(3c)의 양측의 클러버부(3b) 방향으로 인입되도록 가이드되는 것을 특징으로 하는 와류실식 디젤 엔진.The method according to claim 1,
The combustion gases guided by the guide structure 2e and divided into three portions are respectively guided in the trench portion 3c in the straight forward direction or in the direction of the clubber portion 3b on both sides of the trench portion 3c A whirlwind diesel engine characterized by being guided.
상기 가이드구조(2e)는,
상기 연결통로(2b)의 상면에 서로 연접하는 3개의 곡면 형상을 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 와류실식 디젤 엔진.The method according to claim 1,
The guide structure (2e)
Wherein the connecting passage (2b) has three curved surfaces connected to each other on the upper surface of the connecting passage (2b).
상기 연결통로(2b)의 상면에 구비된 상기 3개의 곡면 형상은 상기 연결통로(2b) 전체에 걸쳐 동일한 형상을 유지하는 것을 특징으로 하는 와류실식 디젤 엔진.The method of claim 3,
Wherein the three curved shapes provided on the upper surface of the connection passage (2b) maintain the same shape throughout the connection passage (2b).
상기 연결통로(2b)의 상면에 구비된 상기 3개의 곡면 형상은 동일한 반경을 가지는 곡면 형상인 것을 특징으로 하는 와류실식 디젤 엔진.The method of claim 3,
Wherein the three curved surfaces provided on the upper surface of the connecting passage (2b) are curved surfaces having the same radius.
상기 가이드구조(2e)는 중앙에 위치하는 제1가이드홈(21e) 및 상기 제1가이드홈(21e)의 양측에 위치하는 제2가이드홈(22e) 및 제3가이드홈(23e)을 포함하며,
상기 제1가이드홈(21e)의 중심은 상기 제2가이드홈(22e)과 제3가이드홈(23e)의 중심을 연결하는 직선보다 높이 위치하는 것을 특징으로 하는 와류실식 디젤 엔진.6. The method of claim 5,
The guide structure 2e includes a first guide groove 21e positioned at the center and a second guide groove 22e and a third guide groove 23e located on both sides of the first guide groove 21e ,
Wherein the center of the first guide groove (21e) is positioned higher than a straight line connecting the center of the second guide groove (22e) and the center of the third guide groove (23e).
상기 가이드구조(2e)는 중앙에 위치하는 제1가이드홈(21e) 및 상기 제1가이드홈(21e)의 양측에 위치하는 제2가이드홈(22e) 및 제3가이드홈(23e)을 포함하며,
상기 제2가이드홈(22e)과 제3가이드홈(23e) 사이의 거리(D)는 상기 제1가이드홈(21e)의 반지름(r)의 3배(D = 3r)로 형성되는 것을 특징으로 하는 와류실식 디젤 엔진.6. The method of claim 5,
The guide structure 2e includes a first guide groove 21e positioned at the center and a second guide groove 22e and a third guide groove 23e located on both sides of the first guide groove 21e ,
The distance D between the second guide groove 22e and the third guide groove 23e is formed to be three times the radius r of the first guide groove 21e (D = 3r) A vortex real estate diesel engine.
상기 가이드구조(2e)는 중앙에 위치하는 제1가이드홈(21e) 및 상기 제1가이드홈(21e)의 양측에 위치하는 제2가이드홈(22e) 및 제3가이드홈(23e)을 포함하며,
상기 제1가이드홈(21e)은 상기 제2가이드홈(22e) 및 제3가이드홈(23e)보다 높이 위치하는 것을 특징으로 하는 와류실식 디젤 엔진.The method according to claim 1,
The guide structure 2e includes a first guide groove 21e positioned at the center and a second guide groove 22e and a third guide groove 23e located on both sides of the first guide groove 21e ,
Wherein the first guide groove (21e) is located higher than the second guide groove (22e) and the third guide groove (23e).
상기 제1가이드홈(21e), 제2가이드홈(22e) 및 제3가이드홈(23e)은 상기 연소 가스를 대략 균일하게 나누어 가이드하는 것을 특징으로 하는 와류실식 디젤 엔진.9. The method of claim 8,
Wherein the first guide groove (21e), the second guide groove (22e), and the third guide groove (23e) divide the combustion gas substantially uniformly to guide the combustion gas.
상기 제1가이드홈(21e), 제2가이드홈(22e) 및 제3가이드홈(23e)은 서로 동일한 단면적을 가지는 것을 특징으로 하는 와류실식 디젤 엔진.10. The method of claim 9,
Wherein the first guide groove (21e), the second guide groove (22e), and the third guide groove (23e) have the same cross-sectional area as each other.
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JPH08260978A (en) * | 1995-03-24 | 1996-10-08 | Kubota Corp | Indirect combustion chamber of diesel engine |
KR19980044006U (en) * | 1996-12-26 | 1998-09-25 | 김무 | Connection passage connecting main combustion engine and subcombustion engine of engine |
KR20020053242A (en) | 2000-12-27 | 2002-07-05 | 이계안 | Swirl chamber type combustion chamber for diesel engine |
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