KR830000889B1 - 공기 압축 직접 분사식 내연기관의 사용점화 연료를 연소시키는 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

공기 압축 직접 분사식 내연기관의 사용점화 연료를 연소시키는 방법

제1도는 피스톤의 여러 위치에서 본 발명에 따른 연료분사를 개략적으로 도시한 회전 몸체형의 연소실을 지니는 피스톤의 상부 부분을 보여주는 종단면도.

제2도는 제1도에서 보여진 피스톤의 평면도.

본 발명은 공기 압축 직접 분사식 내연기관의 사용 점화 연료를 연소시키는 방법에 관한 것으로서 여기에서 연료는 피스톤 정상부내에 회전몸체 형태로 제공된 연소실의 벽상에 있는 막이 회전운동을 수행하는 공기에 의해 제거되고 공기를 지닌 증기형태로 점차적으로 혼합되는 것과 같이 대부분의 연료에 침전을 야기시키는 제트(jet)로서 양호하게 사용되며, 피스톤의 상사점 위치에 제공된 점화 장치는 연소실을 관통하는 자유연료 제트의 연소실 벽사이의 연소실림(rim)에 배치된 분사노즐구멍 근처에서 연소실속으로 돌출한다.

연료의 벽침전 과정을 채택한 공기압축 직접 분사식 내연기관은 오늘날 널리 알려져있다. 게다가, 그러한 내연기관이 스파크 플러그나 글로플러그(glow plug)같은 점화장치를 갖추었고, 특히 차가운 상태로 시동증이거나 다연료작동(multi-fuel-operation)의 목적을 위해 사용된 점화장치로 그들을 작동시킨다는 것이 독일특허 명세서 제1576020호에 잘 알려져 있다. 이러한 목적을 위하여 연소실을 관통하는 자유연료제트와 연소실 벽사이의 분사노즐 구멍 근처에서 연소실속으로 돌출하는 점화장치를 갖도록 제안되었고, 그에 의하여 효과적인 혼합 준비 및 연소와 마찬기지로 확실한 점화를 얻게 되었다.

가솔린과 같은 사용점화 연료가 쓰여질 때, 엔진성능 특히 연료손실, 배기가스온도 및 연기 방출은 개선될 여지가 충분히 있다.

사용점화 연료가 연소할 때, 연소형태를 좌우하는 열혼합물형성 과정이 인용된 손실을 피할수 있는 상태에 부합되도록 초기에 설명된 형태의 내연기관을 단가 감소와 함께 간단한 방법으로 개선시킬 목적을 갖고 본 발명은 시작되었다.

본 발명에 따라서, 이러한 목적은 분사 시스템의 고압력 부분내의 압력수준을 낮추는 것에 의해 자체점화 연료의 연소와 비교해서 실린더속으로의 분사율이 40%에서 60%, 양호하게는 50%로 되게 함으로써, 그리고 분사 사이클의 시작점에서 연료 충돌점이 연소실벽의 상부끝 바로 앞에서 끝나고 피스톤의 상사점 위치에서 연료충돌점이 연소실 하부끝 근처나 거기에 밀접하게 되도록하고, 연료막이 연소실과 그벽의 전 깊이에 걸쳐서 일어나는 공기의 회전운동에 의해 퍼지도록 연료 분사 과정을 연장함으로써 성취된다.

다시말하면, 그러한 엔진의 경우에 상사점전 30°크랭크 각과 전부하상태에서의 상사점 사이에서 평균이 되는 분사시간은 분사의 시작을 앞당김으로써 연장되었고, 일반적으로 2mm²/°크랭크각 정도의 분사율이 감소되었으며, 분사 압력은 더 낮아졌다. 동시에, 설비는 연소 형태를 좌우하는 열혼합물 형성상에 확실한 효과를 주는 연소실의 실재적인 전 깊이에 걸쳐서 연료막이 퍼지도록 만들어진다.

이것은 보다 간단하고, 낮은 비용으로, 가볍게 제작될 분사펌프 설계가 사용될 수 있다는 사실은 별문제로 하고, 분사시스템내의 소음수준역시 감소되었다. 이 목적에 부합되는 중요한 인자는 설명된 명세서에서 보다 양호한 열혼합물 형성과정의 결과로서 중요하게 개선되는 엔진 성능이다. 특히, 그것은 실험에 의하여 특별한 연료소비가 10%까지 감소될 수 있고, 배기가스 온도가 약 20%정도 낮아졌으며, 연기 방출이 약 30%정도 떨어졌다는 것이 증명되었다.

본 발명의 결과로서 연소실 벽상의 연료의 확장된 보존상(retention phase)은 한편으로는 연소실벽으로부터의 연료제거가 단지 불꽃열에 의해서만 가속화되어 결과적으로 점화하기 전에 가연성 혼합물의 형성에 기여하지 못하고, 다른 한편으로는 많은 양의 가연성 혼합물이 통상적인 방법으로 자유연료 제트로부터 분리되어 증발되는 연료입자들로 형성되었기 때문에 바람직스럽지 못한 압력 상승율의 증가를 명백히 초래하는 과도량의 가연성 혼합물을 야기시키는, 즉 과도량의 가연성 혼합물을 존재케하는, 차후와 점화 과정 형태를 결코 변화시키지 않는다.

마지막에 설명된 방법으로 형성하는 가연성 연료/공기 혼합물의 양은 한편으로는 비교적 낮은 공기밀도로 인하여 연료제트의 분산이 여전히 약할때 연료분사가 동시에 시작되고, 다른 한편으로는 연료라인내의 낮은 압력으로 인하여 제트 분산이 일반적으로 약해져서 종래의 분사 방법에서 보다 분사율이 낮아지기 때문에 상당히 확장된 분사상(injection phase)에도 불구하고 초과되지 않는다.

좀더 상세히하면, 본 발명에 따라서 연료분사과정은 피스톤의 상사점 위치전 50°와 60°의 크랭크 각 사이에서, 양호하게는 45°의 크랭크각에서, 시작되어지고, 자유연료 제트는 피스톤 운동에 기인한 충돌점이 실질적으로 분사노즐구멍의 정반대쪽에 있는 연소실벽상의 라인을 따르도록 하는 방식으로 연소실을 가로지른다는 것등이 제안되었다.

본 발명을 근거로하여 첨부도면에 도시된 대표적인 실시예가 아래에서 좀더 상세하게 설명되어질 것이다.

제1도는 실린더헤드(3)에 의해 덮혀져 있는 실린더(1)를 개략적으로 도시한 것으로, 실린더 상부끝에 가스켓(2)이 끼워져 있는 것을 개략적으로 보여준다. 실린더(1)속에는 회전몸체형의 연소실(7)과 압축된 목부(8) 및 피스톤정상부(5)내의 평판하부(9)를 갖는 피스톤(4)이 그 상사점위치에 도시되어지고, 상기 연소실(7)은 실린더(1)의 중심선(6)에 대해 오프셋 되어있다.

실린더 헤드(3)속에 비스듬히 배치된 분사기(10)는 그 분사노즐 구멍(11)이 실린더헤드(3)의 하부 모서리 평면내에 그리고 연소실목부(8)의 모서리나 각각의 요홈(12) (제2도)내에 놓여지도록 배열되어 있다. 전극(13,14)으로 구성된 점화 장치는 또한 분사노즐 구멍(11)근처의 실린더헤드(3)속에 고정되어 있다. 피스톤(4)의 상사점 위치에서, 서로 평행하게 배열되어 있는 이들 전극(13,14)은 제2도로부터 볼 수 있는 바와 같이 연소실(7)을 통하여 침투하는 자유연료제트(15)와 연소실벽(16)사이의 연소실(7)속으로 돌출한다. 전극(13,14)은 실재로 연소실(7)의 전방반쪽속으로 돌출하기 때문에 제1도의 연쇄점선에 의해 도시되어진다.

마지막으로 제2도를 참조하면, 점화장치가 중앙전극(13)과 서로 연결된 세개의 단일 전극(14)으로 구성되므로서 점화의 확실성이 개선된다는 것을 명백히 알수있다.

본 발명을 이해하기 위해서, 사람들은 실린더헤드(3)의 하부 모서리를 마음속에 그리게될 것이고, 그결과로서 분사노즐 구멍(11')은 피스톤(4)이 그 상사점 위치로부터 약 54°의 크랭크각을 떠나도록 평면내에 놓여진다. 이 순간에, 연료연료분사는 이미 방향이 정해진 연료제트(17)로 시작되고, 따라서 출돌점(15)은 연료 입자가 피스톤 정상부(5)에 도달됨이 없이 연소실벽(16)상부끝바로 앞에서 끝나게 된다.

피스톤(4)이 상향이동할 때, 도시된 실시예는 피스톤이 상사점전 약 40°의 크랭크각에 있는 것을 도시했으며, 연소실벽(16)상의 연료 제트(15)의 충돌점(18')은 하향 이동하여 횡선(19)아래에 있는 점(18")에 도달한다. 이 위치에 있는 분사노즐구멍(11")은 피스톤에서 떨어져서 평면(20)내에 있게 된다.

피스톤(4)의 상사점 위치에서, 분사노즐 구멍(11)은 연소실(7)바로 위에 있고, 그럼으로서 연료제트(15)의 충돌점(18)은 연소실 하부(9)근처의 지점에 도달하게 된다. 벽(16)상에서 연소실(7)의 실제적인 전 깊이에 걸쳐있는 선을 따라서 이러한 유형내에 적용되는 연료는 화살표(21)방향으로 회전하여 넓은 막을 형성해주는 연소용 공기에 의해 퍼지고 결국 점화후에 연소된다. 넓은 막은 종래기술에 따라 공기와 혼합된 중기 상태로 공기에의해 점진적으로 제거된다.

Claims (1)

1. 연료는 피스톤 정상부내에 있는 회전 몸체형의 연소실벽상에 형성된 막이 회전운동을 수행하는 공기에 의해 제거되고 공기를 지닌 증기 형태로 점진적으로 혼합되어 대부분의 연료에 침전을 야기시키는 제트로서 분사되고, 피스톤의 상사점 위치에 제공된 점화 장치는 연소실을 관통하는 자유 연료 제트와 연소실벽 사이의 연소실 가장자리에 놓여진 분사 노즐구멍 근처에서 연소실속으로 돌출하게 되는 공기압축직접분사식 내연기관의 사용 점화 연료를 연소시키는 방법에 있어서, 분사시스템의 고압부에서의 압력수준과 그에 따른 실린더속에서의 분사율은 자기 점화 연료를 연소시키기 위해 사용되는 수준과 비교하여 40%내지 60%까지 감소되고, 연료 분사는 피스톤의 상사점전 50°와 60°의 크랭크각 사이에서 시작되고, 연료분사 사이클은 분사 사이클이 시작할때의 연료충돌점(18')의 연소실벽(16)이 상단에서 끝나고 피스톤(4)의 상사점 위치에서의 연료충돌점(18)이 연소실하부(9)에 밀접하거나 상기벽(16)의 하단근처에 놓여지도록 연장되고, 연료막은 연소실(7)의 전체 깊이에 걸쳐서 일어나는 공기의 회전운동에 의해 연소실벽(16)상에 퍼지는 것을 특징으로 하는 공기압축 직접분사식 내연기관의 사용점화 연료를 연소시키는 방법.

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