KR960012347B1

KR960012347B1 - 내연기관의 급속 연소장치

Info

Publication number: KR960012347B1
Application number: KR1019920015211A
Authority: KR
Inventors: 김용섭
Original assignee: 현대자동차 주식회사; 전성원
Priority date: 1992-08-24
Filing date: 1992-08-24
Publication date: 1996-09-18
Also published as: KR940004183A

Abstract

내용없음.

Description

내연기관의 급속 연소장치

제1도는 이 발명의 급속 연소장치의 전체 시스템을 나타내는 도면.

제2도는 이 방법의 내연기관의 급속 연소장치의 구성을 나타내는 일측단면도.

제3도는 이 발명에 관련되는 솔레노이드 밸브의 개폐동작을 나타내는 도면.

제4도는 종래 기술의 내연기관의 급속 연소장치의 구성을 나타내는 측단면도.

제5도는 종래 기술의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 실린더 헤드 23 : 예연소실

25 : 캐피러리 튜브 26 : 인젝터 아답터

27 : ECU 29 : 인젝터

30 : 솔레노이드 밸브 31 : 홀

32 : 승강부재 33 : 탄성부재

34 : 하우징 35 : 코일

A : 에어 크리너

이 발명은 내연기관의 급속 연소장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 예연소실에 공급되는 혼합기를 이론 공연비 상태로 제어하여 스파크 플러그의 강한 점화에너지를 형성함은 물론 주연소실에 공급되는 혼합기를 희박하게 함으로써 연비를 절감하고, 점화시기를 지연시켜 엔진의 출력을 증대시킴은 물론 배출되는 배기가스의 유해성분(NO_x, HC)을 저감하며, 노킹을 예방할 수 있도록 한 내연기관의 급속 연소장치에 관한 것이다.

일반적으로 내연기관에 있어서, 기관의 성능향상과 배출되는 배기가스의 유해성분을 저감시키기 위해 예연소실에 제공된 스파크 플러그로부터 전파되는 강한 점화에너지를 이용하여 주연소실의 혼합기가 급속하게 연소되도록 많은 연구가 행하여지고 있다.

제4도는 종래 기술의 내연기관의 급속 연소장치의 구성을 나타내는 측단면도로서, 부호(1)는 실린더 헤드를 나타내고 있다.

상기한 실린더 헤드(1)는 실린더 블록(2)과 긴밀이 유지되도록 고정설치되어 있으며, 흡기 포트(3)에 제공된 흡기 밸브(4)가 밸브 가이드(5)에 안내되어 선택적으로 개폐되도록 되어 있다.

또한 실린더 헤드(1)에는 도시되지 않은 배전기로 부터 전원이 인가되어 스파크가 형성되도록 한 점화 플러그(6)가 제공됨과 아울러 냉각수가 순환되는 물 자켓(7)이 형성된 실린더 블록(2)의 실린더(8)에 제공되어 직선 왕복운동하는 피스턴(9)의 상단과 이루는 주연소실(10)과 연통되는 예연소실(11)이 점화 플러그(6)의 아래측에 형성되어 점화 플러그(6)의 스파크에 의해 일차적으로 연소된 화염이 주연소실(10)로 전파되어 급속연소가 이루어지도록 구성되어 있다.

이와 같이 구성되는 종래 기술의 급속 연소장치는, 기관의 작동에 따라 흡기행정시 흡기 밸브(4)가 개방됨에 따라 연료와 공기가 혼합된 혼합기가 흡기 포트(3)를 통해 실린더(8)에 충진된 다음, 압축행정에 따라 피스턴(9)이 상승됨으로써 혼합기가 압축될 때 주연소실(10)에 충진된 혼합기가 예연소실(11)까지 충진되게 된다.

이러한 상태에서 점화 플러그(6)에 전원이 인가되어 스파크가 발생되면, 예연소실(11)에 충진된 혼합기가 우선적으로 연소되어 그 화염이 주연소실(10)에 급속하게 전파됨으로써 혼합기의 급속연소를 이룰 수 있지만, 예연소실(11)에 충진된 혼합기가 주연소실(10)에 충진된 혼합기와 동일한 공연비를 이루고 있어 점화 에너지가 크지 못해 점화시기의 지연이 이루어지지 않아 연소시 최고 온도가 상승함에 기인하여 배출되는 배기가스의 유해성분(NO_x)이 증대됨은 물론 기관의 출력이 저하되는 문제점이 있다.

따라서 상기한 문제점을 해결하기 위해 제5도에 도시한 바와 같은 종래 기술의 다른 실시예는, 예연소실(11)에 연료를 선택적으로 분사하도록 미도시된 ECU(전자 제어 유닛)와 전기적으로 연결된 인젝터(12)를 설치함으로써, 점화 플러그(6)의 스파크 이전에 ECU의 제어에 따라 소량의 연료가 예연소실(11)에 분사되어 점화 플러그(6)의 스파크에 의해 점화된 화염전파가 강한 점화 에너지로 변하여 주연소실(10)로 급속하게 이루어져 급속연소를 이룸에 따라 점화시기를 지연시켜 연소시 최고 온도를 낮추어 NO_x의 생성량을 줄임은 물론 엔진의 성능을 향상시킬 수 있으나, 점화 플러그(6)의 주위에 농후한 연료가 공급됨으로써 연소 상태가 불량하여 불완전 연소가 이루어짐에 따른 배기가스의 유해성분이 증대되고, 엔진의 출력이 저하됨은 물론 노킹 현상이 초래되는 제반 문제점이 내재되어 있다.

이 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 이 발명의 목적은 예연소실에 이론 공연비의 혼합기가 선택적으로 공급되도록 제어하여 점화 플러그의 스파크시 강한 점화 에너지를 형성함은 물론 주연소실에 공급되는 혼합기를 희박하게 함으로써 연비를 절감하고, 엔진의 출력을 증대시킴은 물론 점화시기를 지연시켜 연소시 최고온도를 낮추어 배출되는 배기가스의 유해성분(NO_x, HC)을 저감하고, 노킹을 예방할 수 있는 내연기관의 급속 연소장치를 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 실현하기 위해 이 발명은, 실린더 헤드에 형성된 예연소실과 에어 크리너가 연통 설치되는 캐피러리 튜브와, 상기한 캐피러리 튜브의 소정 위치에 아답터에 의해 고정 설치됨은 물론 ECU와 전기적으로 연결되어 선택적으로 연료를 분사하는 한 개의 인젝터와, 상기한 실린더 헤드를 관통하는 캐피러리 튜브에 제공되어 관로를 선택적으로 개폐하도록 ECU와 전기적으로 연결된 수개의 솔레노이드 밸브로 이루어진 내연기관의 급속 연소장치를 제공한다.

상기한 솔레노이드 밸브의 개폐는 캐피러리 튜브의 직경과 동일하게 형성됨은 물론 동일한 방향으로 형성된 홀을 보유하는 승강부재가 탄성부재로 탄발 설치되어 하우징에 수납된 코일의 자화력에 의해 개폐되도록 함을 특징으로 한다.

이하, 이 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 더욱 상세히 설명한다.

제1도는 이 발명의 급속 연소장치의 전체 시스템을 나타내는 도면이고, 제2도는 이 발명의 내연기관의 급속 연소장치의 구성을 나타내는 일측단면도로서, 부호(20)는 실린더 헤드를 나타내고 있다.

상기한 실린더 헤드(20)는 도시되지 않은 실린더 블록의 실린더에 위치하는 피스턴 상단과 이루는 주연소실(21)이 형성됨과 아울러 이 주연소실(21)과 포트(22)가 형성되어 연통되는 예연소실(23)이 형성되어 있다.

상기한 예연소실(23)은 점화 플러그(24)가 위치되어 스파크에 의해 형성된 화염이 주연소실(21)로 급속하게 전파되도록 되어 있으며, 에어 크리너(A)와 캐피러리 튜브(25)로 연통 설치되어 있다.

상기한 캐피러리 튜브(25)의 소정 위치에는 인젝터 아답터(26)가 제공되어 에어 플로우 센서(도시 생략)와 크랭크 각 위치 센서(도시 생략)의 출력신호를 받아 선택적으로 제어하는 ECU(27)와 전기적으로 연결됨은 물론 인젝터 레일(28)과 연통 설치된 한 개의 인젝터(29)가 고정 설치되어 연료를 선택적으로 분사함으로써 에어 크리너에서 유입된 공기와 혼합된 혼합기 상태로 예연소실(23)에 공급되도록 되어 있다.

이때 예연소실(23)에 공급되는 혼합기는 이론 공연비가 제어되도록 에어 플로우 센서의 출력신호에 따라 ECU(27)가 인젝터(29)의 연료 분사량을 제어하게 된다.

상기한 실린더 헤드(20)를 관통하는 캐피러리 튜브(25)의 소정 위치에 ECU(27)와 전기적으로 연결된 다수개의 솔레노이드 밸브(30)가 제공되어 관로를 선택적으로 개폐하도록 되어 있다.

상기한 솔레노이드 밸브(30)는 캐피러리 튜브(25)의 직경과 동일한 직경으로 형성됨은 물론 동일한 방향으로 형성된 홀(31)을 보유하는 승강부재(32)가 탄성부재(33)로 탄발 설치되어 하우징(34)에 수납된 코일(35)의 자화력에 의해 관로를 선택적으로 개폐하도록 되어 있다.

이와 같이 구성되는 이 발명의 내연기관의 급속 연소장치는, 기관이 작동됨에 따라 흡기행정시 흡기 밸브(도시 생략)가 개방됨과 동시에 피스턴(도시 생략)이 하강됨으로써 흡기 포트(도시 생략)를 통해 혼합기가 충진되게 된다.

이때 플로우 센서와 크랭크 각 위치 센서의 출력신호를 입력받은 ECU(27)는 기관의 회전수, 부하 등의 조건을 만족하도록 메모리된 설정치와 비교하여 인젝터(29)와 솔레노이드 밸브(30)에 전기적인 출력신호를 출력한다.

따라서 인젝터(29)는 캐피러리 튜브(25)를 통해 흡입되는 공기량에 알맞도록 연료를 분사하여 그 혼합기가 이론 공연비가 형성됨은 물론 솔레노이드 밸브(30)의 승강부재(32)는 코일(35)의 자화력에 의해 탄성부재(33)의 탄성력을 이기고 상승됨에 따라 제2(a)도에 도시한 상태에서 (b)에 도시한 바와 같이 승강부재(32)의 홀(31)이 캐피러리 튜브(25)와 엇갈린 상태에서 일치하게 됨에 따라 이론 공연비 상태로 혼합된 혼합기가 예연소실(23)로 공급되게 된다.

이러한 상태에서 압축행정이 시작하면 인젝터(29)와 솔레노이드 밸브(30)에 인가된 출력신호를 차단시키게 됨으로써 연료분사를 차단함과 동시에 혼합기가 예연소실(23)로 흡입되는 캐피러리 튜브(25)가 차단됨에 따라 점화 플러그(24)가 점화되면 그 스파크에 의해 예연소실(23)의 혼합기가 연소됨과 동시에 그 화염전파가 강한 점화 에너지로 전환되어 포트(22)를 통해 주연소실(21)로 전파된다.

따라서 주연소실(21)에 전파된 화염에 의해 혼합기가 급속 연소되므로 점화시기가 지연됨에 따라 기관의 성능이 향상되고, 연소시 최고 온도를 낮추며 NO_x의 생성을 억제시킴으로써 배출되는 배기가스의 유해성분을 저감시킬 수 있다.

또한 예연소실(23)의 혼합기가 이론 공연비로 제어되기 때문에 완전연소를 이루게 함으로써 그 강한 화염전파에 의해 실린더에 충진된 희박한 혼합기를 안정되게 연소시킴으로 배기가스의 유해성분을 저감함은 물론 연비를 절감할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 이 발명의 급속 연소장치는, 예연소실에 공급되는 혼합기를 이론 공연비가 되도록 제어함으로써 점화 플러그의 스파크 발생시 완전 연소를 도모할 수 있도록 하여 그 화염전파가 강한 점화 에너지로 전환됨에 따라 주연소실에 충진된 혼합기를 급속 연소할 수 있음으로 그에 따른 점화시기를 지연시켜 최대 토오크를 얻을 수 있어 기관의 성능을 향상시킴은 물론 연소시 최고온도를 낮추어 NO_x의 생성을 억제할 수 있다.

또한 예연소실에 공급되는 혼합기가 완전연소됨에 따라 주연소실에 충진되는 혼합기를 희박한 상태의 혼합기가 되도록 공급함으로써 연비를 절감함은 물론 완전연소를 이루게 하여 배출되는 배기가스의 유해성분을 저감하고, 특히 노킹을 미연에 예방할 수 있는 이점이 있다.

Claims

실린더 헤드(20)에 형성된 예연소실(23)과 에어 크리너(A)가 연통 설치되는 캐피러리 튜브(25)와, 상기한 캐피러리 튜브(25)의 소정 위치에 인젝터 아답터(26)에 의해 고정 설치됨은 물론 ECU(27)와 전기적으로 연결되어 선택적으로 연료를 분사하는 한 개의 인젝터(29)와, 상기한 실린더 헤드(20)를 관통하는 캐피러리 튜브(25)에 제공되어 관로를 선택적으로 개폐하도록 ECU(27)와 전기적으로 연결된 수개의 솔레노이드 밸브(30)로 이루어짐을 특징으로 하는 내연기관의 급속 연소장치.
제1항에 있어서, 솔레노이드 밸브(30)는 캐피러리 튜브(25)의 직경과 동일하게 형성됨은 물론 동일한 방향으로 형성된 홀(31)을 보유하는 승강부재(32)가 탄성부재(33)로 탄발 설치되어 하우징(34)에 수납된 코일(35)의 자화력에 의해 개폐되도록 함을 특징으로 하는 내연기관의 급속 연소장치.
제1항에 있어서, 인젝터(29)는 캐피러리 튜브(25)를 통해 예연소실(23)에 흡입되는 혼합기가 이론 공연비가 형성되도록 제어됨을 특징으로 하는 내연기관의 급속 연속장치.