KR870002080Y1 - 직접분사식 디젤엔진 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

직접분사식 디젤엔진

첨부된 도면은 본 고안의 실시예를 표시하는 것으로서,

제1도는 횡형 수냉식 디젤엔진의 측면도.

제2도는 그 엔진의 실린더 블록의 배면도.

제3도는 제2도의(Ⅲ)-(Ⅲ)선에 따르는 단면도.

제4도는 제2도의 (Ⅳ)-(Ⅳ)선에 따른는 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

5 : 실린더헤드 6 : 연소실

7 : 흡기포오트 8 : 배기포오트

9 : 분사노즐 2 : 연소실단면

21 : 송풍용 요입부 22 : 배풍용 요입부

23 : 바람받이용 요입부 24 : 흡기밸브의 밸브시이트

25 : 배기밸브의 밸브시이트 26 : 흡기밸브

27 : 배기밸브 28 : 흡기포오트의 입구

29 : 선회류 발생실 30 : 통로

36 : 분사노즐 장입구멍 42 : 간극

43 : 분사구부

본 고안은 직접 분사식 디젤엔진에 관한 것이다. 최근에 있어서 직접분 사식 디젤엔진은 점차로 고속화되고, 또한 고출력화로 되어가고 있다.

이 때문에 분사노즐이 받는 열부하가 높게되어 분사노즐내에서 연료가 탄화된다고 하는 문제가 제기되고 있었다.

분사노즐내에서의 연료의 탄화는 분사노즐의 분사가 흩어져서, 그 분사구의 막힘의 원인이 될 뿐 아니라 분사노즐에서 연소실에 탄소를 분출하여 흡기밸브 및 흡기밸브시이트, 배기밸브 및 배기밸브 시이트등이 손상되는 원인으로 되었다.

또 한편 시장에서는 연료비가 값싼점에서 소형 디젤엔진의 직접 분사식화(化)의 요청이 강하였다.

이 요청에 따라서 배기량이 적은 직접분사식 엔진에 여러가지로 연구되고 있으나, 배기량이 적은 경우 당연히 캐비티도 소강화(小徑化)되고 분사노즐의 분사구도 작게하지 않으면 안되었다. 이 때문에 위에서 설명한 연료의 탄화에 의한 불편이 현저하게나타나서, 가령 고속. 고출력화되지 않는 경우에서도 양호한 엔진의 성능이 얻어지지 못하고 있었다.

그래서 이것들의 결점을 해소하기 위하여 종래보다 예컨대, 일본국 공개실용신안공보소 58-77146호에 표시한 것이 본 출원인에 의하여 제안되고 있다.

그것은 흡기포인트와 배기포오트와 연료분사노즐 장입구멍을 보유하는 실린더헤드를 갖추고 상기한 흡기포오트는 그 부분을 개폐하는 버섯 모양의 흡기밸브를 갖추며 상기한 배기포오트는 그 부분을 개폐하는 배기밸브를 갖추고 상기한 노즐장입구멍에 연료 분사용 노즐을 삽입하며 상기한 흡기밸브의 밸브시이트를 실린더헤드의 연소실단면 보다도 요입시켜서 형성하는 것에 의하여 그 연소실 단면과 상기한 흡기밸브의 밸브시이트와의 사이에 송풍용 요입부를 설치하고 상기한 분사노즐장입 구멍의 연소실 측단개구를 상기한 연소실 단면보다도 요입시켜서 그 단개구와 상기한 연소실 단면과의 사이에 바람받이 요입부를 형성하고 상기한 송풍용과 바람받이용의 양요입부를 서로 연통시켜서 구성한 것이다.

이 종래예에 의하면, 흡기포오트에서 유입된 흡입공기를 이용하여 분사노즐의 분사구부를 냉각할 수가 있으므로 그 이전의 것에 비교하여 대단한 우수한 것이다.

그러나, 분사노즐이 분사노즐 장입구멍에 밀착 감합하고 있기 때문에 노즐의 좁은 선단면 밖에 냉각되지 않으며, 또한 실린더헤드의 열이 분사노즐로 그 넓은 주면으로부터 전해지고 또한 바람받이용 요업부에 유입된 흡기가 바람받이용 요입부에 체류하여 흡기포오트에서의 차가운 흡기와 충분하게 교체되지 않으므로 분사노즐의 냉각능력에 한계가 있으며 엔진의 고속회전화. 고출력화에 한계가 있다. 그러므로, 본 고안은 분사노즐의 흡기에 의하여 냉각을 한층 강화함과 아울러, 실린더헤드에서 분사노즐에의 열전도를 감소시키고, 또한 분사노즐을 냉각한 흡기를 배기의 관성력에 의하여 배기포오트쪽에 흡출하여 흡기포오트에서 냉각된 흡기를 다량으로 흡입하는 것에 의해서 분사노즐내에서의 연료의 탄화를 더한층 강력하게 방지하는 것을 최대의 목적으로 한다.

이 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 흡기포오트와 배기포오트와 연료분사노즐 장입구멍을 보유하는 실린더헤드를 갖추며, 상기한 흡기 포오트는 그 부분을 개폐하는 버섯모양의 흡기밸브를 갖추고, 상기한 배기 포오트는 그 부분을 개폐하는 배기밸브를 갖추며 상기한 노즐장입구멍에 연료분사용 노즐을 삽입하고, 상기한 흡기밸브의 밸브 시이트를 실린더헤드의 연소실 단면보다도 요입시켜서 형성하는 것에 의하여 그 연소실 단면과 상기한 흡기밸브의 밸브 시이트와의 사이에 송풍용 요입부를 설치하며, 상기한 분사노즐 장입구멍의 연소실 측단개구를 상기한 연소실 단면보다도 요입시켜서 그 단개구와 상기한 연소실 단면과의 사이에 바람받이용 요입부를 형성하고, 상기한 송풍용과 바람받이용의 양요입부를 서로 연통시켜서 이루어진 직접 분사식 디젤엔진에 있어서, 상기한 분사노즐 장입구멍과 분사노즐과의 사이에 바람받이용 요입부와 연통시킨 간극을 설치하며, 흡기행정 초기에 흡기가 상기한 송풍용 요입부와 바람받이용 요입부를 경유하여 간극에 유입하여 분사노즐을 냉각하도록 상기한 간극의 폭을 설정하고, 상기한 배기밸브의 밸브시이트를 실린더헤드의 연소실 단면보다도 요입시켜 형성하는 것에 의하여 그 연소실단면과 상기한 배기밸브의 밸브시이트와 사이에 배풍용요입부를 설치하며 상기한 바람받이용과 배풍용의 양요입부를 서로 연통시킨 것이다.

본 고안은 위에서 설명한 바와같이, 실린더헤드의 연소실 단면에 송풍용 요입부와 바람받이용 요입부를 서로 연통시키고 있으므로, 흡기밸브가 개방되기 시작한 다음 송풍용 요입부에 있는 사이에는 흡기밸브의 밸브 자루쪽의 면에 의하여 흡기가 송풍용 요입부의 원심방향으로 향하여 안내되고, 그 흡기의 일부는 바람받이용 요입부에 힘차게 유입된다.

바람받이용 요입부에 연통된 간극에는 그 힘찬 한냉한 흡기가 유입되고 분사노즐의 분사구 주변이나 상기한 간극의 공기 청소다 행하여 진다.

이 공기 청소에 의하여 폭발행정중에 가열된 상기한 간극의 공기가 배제되고, 그 대신에 차가운 흡기가 상기한 간극으로 유입되는 결과, 분사노즐은 효과적으로 냉각된다.

또 그 공기 청소에 따라서 연소배출 가스중의 탄소가 상기한 간극이나 분사노즐의 부근에 부착되거나 저류되거나 하는 것이 방지된다. 또 가열된 실린더 헤드에서 분사노즐에의 열전도는 상기한 간극을 설치하는 것에 의해서 감소된다.

또한, 실린더헤드의 연소실 단면에 배풍용 요입부와 바람받이용 요입부를 서로 연통시키고 있으므로 흡기밸브의 밸브 개방시기와 배기밸브의 밸브개방시기가 오버랩하는 사이에 배기의 관성력에 의해서 상기한 간극내의 흡기가 배기포오트쪽에 흡출되고 상기한 간극내의 분사노즐 냉각후의 흡기와 흡기포오트로부터의 냉각된 흡기와의 교체가 충분하게 행해진다.

이와같은 흡기에 의한 분사노즐주면의 넓은 면부분의 냉가과 분사 노즐에의 열전도의 감소와 배기의 관성력에 의하여 상기한 간극내의 흡기의 흡출에 의해서 분사노즐의 열부하기 경감되는 결과, 분사 노즐내에서의 연료의 탄화가 방지되고, 또 분사노즐 분사구 부근에의 연소가스중의 탄소부착이 줄게된다.

따라서 이것에 기인되는 노즐의 막힘, 분사의 흩어짐, 실린더, 피스톤, 흡, 배기밸브, 흡, 배기밸브 시이트등이 손상되는 것을 방지할 수 있는 효과를 나타낸다.

본 고안 실시상 흡기에 의한 분사노즐의 냉각을 보다 효과적으로 행하기 위하여 상기한 흡기포오트를 그출구로부터의 신회류 발생실과 그 입구 근처의 통로로서 구성하며, 신회류 발생실은 흡기밸브의 축심을 중심으로 하는 회전체형상으로 형성하고, 통로를 선회류 발생실의 주연부에 정면맞닿는 상태로 점속된다.

이와같이 구성하면, 선회류 발생실에서 흡기에 선회세력이 부여되어 연소실로 유입된다.

흡기가 위에서 설명한 선회세력에 의하여 연소실 내에서 스윌을 형성하므로 연소효율 및 출력을 향상시킬수 있는 것은 말할 것까지도 없으나, 요입부에 유출되는 흡기류의 세력도 강하게 되는 결과, 상기한 간극의 공기청소 및 노즐의 냉각이 보다 효과적으로 행할 수 있다.

이하, 본 고안을 도면에 표시한 실시예를 통하여 상세하게 설명한다. 제1도에 표시된 횡형 수냉식 디젤엔진(1)은 크랭크 케이스(2)의 전반부(도면상 좌측절반부분)내에 실린더(3)를 보유하고, 그 실린더(3)내에 왕복운동 가능하게 삽입된 피스톤(4)과 크랭크 케이스(2)의 앞면에 고정된 실린더헤드(5)에 의하여 실린더(3)내에 연소실(6)을 구획하여 이루어진다.

이 실린더헤드(5)에는 뒤에서 설명하는 바와같이, 흡기포오트(7)와 배기포오트(8)가 형성되어서 연료분사노즐(9)이 결합 부착된다. 제1도에 표시한 바와같이, 흡기포오트(7)는 흡기관(10)을 개재하여 에어클리이너(11)에 점속되며, 배기포오트(8)는 배기관(12)을 개재하여 소음기(13)에 점속된다.

연료분사노즐(9)에는 연료 공급로(14)를 개재하여 연료탱크(15)가 점속된다.

부호(16)은 연료필터, (17)은 연료분사펌프, (18)은 오버플로우 연료를 상기한 분사노즐(9)에서 연료탱크(15)로 복귀시키는 환류로, (19)는 라디에이터를 각각 표시한다.

제2도와 제3도에 표시한 바와같이, 흡기포오트(7)는 그 부분을 개폐하는 버섯모양의 흡기밸브(26)를 갖춘다.

이 흡기밸브(26)의 밸브시이트(24)는 실린더헤드(5)내의 연소실단면(20) 보다도 요입된 위치에 형성된다.

이 밸브 시이트(24)와 연소실 단면(20)과의 사이에 그 밸브시이트(24) 보다도 지름이 큰 송풍용 요입부(21)가 형성된다.

또 배기포오트(8)에 설치된 버섯모양의 배기밸브(27)의 밸브 시이트(25)도 연소실단면(20)보다도 요입된 위치에 형성된다. 이 배기밸브 시이트(25)와 연소실단면(20)과의 사이에는 그 밸브 시이트(25) 보다도 지름이 큰 배풍용 요입부(22)가 형성된다. 또한 상기한 분사노즐(9)을 장입하기 위한 분사노즐 장입구멍(36)의 연소실쪽의 단부개구도 상기한 연소실단면(20)에서 요입위 치에 설치되고, 그 단부 개구에서 연소실단면(20)과의 사이에 겹쳐서 바람받이용 요입부(23)가 형성된다.

위에서 설명한 송풍용 용입부(21)와 배풍용 요입부(22)는 서로 격리시키고, 바람받이용 요입부(23)는 송풍용, 배풍용 요입부(21)(22)에 연통시킨다.

이 실시예에서는 바람받이용 요입부(23)는 직접송풍용, 배풍용 요입부(21)(22)에 연통시키고 있다.

그러나, 이들 요입부(21)(22)(23)을 모두 서로 격리하여서 형성하고, 별도로연소실단면(20)에 요설된 연통홈(도면표시 하지 않았음)에서 바람받이용 요입부(23)와 송풍용, 배풍용 요입부(21)(22)를 연통시켜도 좋다.

또 이들 요입부(21)(22)(23)는 일직선상으로 나란히 설치하여도 좋다.

그러나, 도면 표시한 실시예에서는 지름이 작은 연소실(6)의 연소실단면(20)내에 이들을 소형화하여 수납하기 위하여 이들 요입부(21)(22)(23)는 가상되는 3각형의 각 정점에 위치시키고 있다. 또한 이들 3개와 요입부(21)(22)(23)는 도면표시와 같이 난락형상(난落形狀) 또는 원추형상에 한정되는 것은 아니며, 또 연소실(6)에서 보아서 원형상으로 하고 있는 것에 한정되지 않는다.

상기한 흡기포오트(7)의 입구(28)는 실린더헤드(5)의 한쪽 옆면에 개구되고, 흡기포오트(7)는 그 밸브 시이트(24) 근처의 선회류 발생실(29)과 입구(28)에 가까운 통로(30)로 이루어진다.

선회류 발생실(29)은 흡기밸브(26)의 밸브 자루(31)를 중심으로 하는 회전 체형으로 형성되며, 통로(30)는선회류발생실(29)의 주연부분에 정면당접상태로 연결된다.

선회류발생실(29)에는 흡기밸브(26)용 밸브안내부(32)가 부분적으로 돌출시켜지며, 이 밸브안내부(32)의 외주면의 점선위에 통로(30)의 한쪽면의 선회류 발생실(29)에 가까운 부분(33)이 위치되도록 한다. 또한 그점선에 따라서 역류방지용 설편(34)이 선회류발생실(29) 내에 돌설된다.

이 설편(34)과 선회류발생실(29)의 주면과는 반지름(R)의 만곡면(35)으로서 접속된다.

이것과 관련하여 상기한 설편(34)의 점선방향의 길이(l)는 흡기포오트(7)의 밸브시이트(24)의 개구지름(D)의 24-28%, 바람직하게는 약 26%로 설정하고, 만곡면(35)의 반지름(R)은 흡기포오트(7)의 밸브시이트(24)의 7.4% 이하로 설정되어 있다.

그런데, 분사노즐(9)은 큰지름의 기부(37)와 작은 지름의 선부(38)을 보유하고 있다.

이 기부(37)와 선부(38)에는 단(段)이 부착된 면(39)에서 점속된다.

이것에 대응하여 상기한 분사노즐 장입구멍(36)의 중간부에는 분사노즐(9)의 단이 부착된면(39)을 봉지부재(40)를 개재하여 수납지 착하는 봉지면(41)이 형성된다.

이 봉지면(41)과 바람받이용 요입부(23)와의 사이에서 분사노즐 장입구멍(36)은 분사노즐(9)의 선부(38)보다도 지름이 크게 형성된다.

이렇게 하여 분사노즐(9)의 선부(38)와 분사노즐 장입구멍(36)의 내주면과의 사이에 간극(42)이 형성된다. 주목하여야 할 것은 이 간극(42)의 폭이 흡기 행정초기에 송풍용 요입부(21)를 경유하여 바람받이용 요입부(23)에 유입된 흡기가 또다시 이 간극(42)으로 유입되어 그 간극(42)의 공기청소를 행할 수 있는 정도로 넓을 것이다.

또한, 상기한 분사노즐(9) 및 분사노즐 장입구멍(36)은 바람받이용 요입부(23)의 축심이 동일한 축심 형상으로 형성하여도 좋으나, 본실시예에서는 제4도에 표시한 바와같이, 상기한 분사노즐(9) 및 분사노즐 장입구멍(36)의 축심을 실린더(3)의 중앙부로 향하여 경사시킨다.

상기한 분사노즐(9)의 앞쪽끝에는 분사구부(43)가 설치되고, 이 분사구부(43)는 상기한 바람받이용 요입부(23)내로 위치하게 된다. 상기한 분사노즐(9)의 분사구(44)는 그 분사구부(43)의 주면에 개구되어 있다.

다음에 이 디젤엔진(1)의 작용을 설명한다.

먼저, 흡기밸브(26)가 개방되기 시작하면, 흡기는 흡기밸브(26)의 밸브자루(31)쪽의 면에서 안내되어 송풍용 요입부(21)의 주연방향으로 향하게 된다.

이 흡기류의 일부가 바람받이용 요입부(23)로 유입되고, 바람받이용 요입부(23) 내에서 선회하면서 분사노즐(9)과 분사노즐 장입구멍(36)과의 사이의 간극(42)으로 유입된다.

이 간극(42)에의 흡기가 유입에 따라서 폭발에 의하여 가열된 공기가 간극(42)에서 청소되어 그 간극(42)에 노출하고 있는 연료 분사노즐(9)의 신부(38)이 냉각된다.

또 부착하려고 하는 연소가스중의 탄소를 날려버린다. 물론, 분사노즐(9)의 분사구부(43)는 바람받이용 요입부(23)에 유입된 흡기에 의하여 냉각된다.

여기서는, 배기포오트(8)의 밸브 시이트(25)를 배풍용 요입부(22)를 개재하여바람받이용 요입부(23)로연통시키고 있으므로, 흡기밸브(26)의 개방기간과 배기밸브(27)의 개방기간이 오버랩하는 사이에는 배기의 관성력에 의하여 상기한 간극(42)내의 공기가 빨려 나오게 되어서 간극(42)의 공기청소가 보다 효과적으로 행하여진다. 또 흡기포오트(8)의 선회류 발생실(29)에서 흡기에 선회세력을 부여하고 있으므로 바람받이용 요입부(23)에 유입되는 흡기가 상기한 간극(42)에 용이하게 유입되고 상기한 간극(42)의 공기청소는 한층 더효과적으로 행하여진다.

분사노즐(9)을 바람받이용 요입부(23)의 축심에 대하여 경사시키는 것도 상기한 간극(42)의 공기 청소효율을 높이는데 유효하다. 즉, 분사노즐(9)의 축심과 바람받이용 요입부(23)의 축이 일치하고 있는 경우에는 바람받이용 요입부(23)의 면에 따르는 기류가 간극(42)의 축심방향에의 세력을 보유하고 있지 않는데 대하여, 분사노즐(9)의 축심을바람받이용 요입부(23)의 축심에 대하여 경사시키면 바람받이용 요입부(23)의 면에 따라서 선회하는 기류가 간극(42)에 대하여서는 분사노즐(9)의 선부(38)의 주면에 따라서 나선상으로 진행하게 되어서 간극(42)의 축심방향에의 세력을 얻는다.

이 간극(42)의 축심방향에의 세력에 의하여 흡기가 간극(42)에 압압진입한 결과 간극(42)의 공기청소효율이 높아진다.

그리고, 흡기에 의한 상기한 간극(42)의 공기청소에 비례하여 분사노즐(9)의 선부(38)의 냉각도 효과적으로 행하여진다.

또한, 분사노즐(9)의 분사구부(43)를 바람받이용 요입부(23)내에 위치시키는 것에 의하여 분사구부(43)의 금속 소손화(燒損化)를 방지할 수 있어서 분사구부(43)의 금속소손화에 의한 착화시기의 난조(亂調)를 방지할 수 있는 효과도 있다.

Claims (3)

1. 흡기포오트(7)와 배기포오트(8)와 연료분사노즐 장입구멍(36)을 보유하는 실린더헤드(5)를 갖추고, 흡기포오트는 그 부분을 개폐하는 버섯모양의 흡기밸브(26)를 갖추며, 배기포오트(8)는 그 부분을 개폐하는배기밸브를 갖추고 노즐 장입구멍에 연료분사노즐(9)을 삽입하며 밸브의 밸브시이트(24)를 실린더헤드(5)의 연소실단면(20) 보다도 요입시켜서 형성하는 것에 의하여 그 연소실 단면과 상기한 흡기밸브의 밸브 시이트와의 사이에 송풍용 요입부(21)를 설치하고, 상기한 분사노즐장입구멍(36)의 연소실(6) 측단개구를 연소실단면(20)보다도 요입시켜서 그 단개구와 연소실 단면(20)과의 사이에 바람받이용 요입부(23)를형성하며, 상기한 송풍용과 바람받이용의 양 요입부를 서로 연통시켜서 이루어진 직점분사식 디젤엔진에 있어서, 상기한 분사노즐 장입구멍(36)과 분사노즐(9)과의 사이에 바람받이용 요입부(23)와 연통시킨 간극(42)을 설치하며, 흡기행정초기에 흡기가 상기한 송풍용 요입부(31)와 바람받이용 요입부(23)를 경유하여 간극(42)에 유입하여 분사노즐(9)을 냉각하도록 상기한 간극의 폭을 설정하고, 상기한 배기밸브의 밸브시이트(25)를 실린더헤드(3)의 연소실 단면보다도 요입시켜 형성하는 것에 의하여 그 연소실단면과 상기한 배기밸브의 밸브시이트(25)와의 사이에 배풍용요입부(22)를 설치하며 바람받이용과 배풍용의 양용입부(23)(22)를 서로 연통시킨것을 특징으로 하는 직점 분사식 디젤엔진.
2. 제1항에 있어서, 상기한 흡기포오트는(7)는 그 밸브시이트(24) 근처의 선회류 발생실(29)과, 그입구(28)에 가까운 통로(30)를 보유하고, 이 선회류발생실(29)은 흡기밸브(26)의 축심을 중심으로하는 회전체형으로 형성하며, 상기한 통로(30)를 선회류 발생실(29)의 주연부에 정면당점상태로 점속한 것을 특징으로 하는 직점분사식 디젤엔진.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기한 분사노즐(9)의 분사구부(43)를 바람받이용 요입부(23)내에 위치시킨 것을 특징으로 하는 직점분사식 디젤엔진.