KR100405883B1 - Piston structure decreasing exhaust gas - Google Patents

Abstract

본 발명은 피스톤의 부연소실에서 토출되는 혼합기가 2차연소 과정에서 최고효율을 얻을 수 있도록 개선된 매연저감을 위한 피스톤구조에 관한 것으로, 피스톤의 상면에 부연소실에서 토출되는 혼합기가 유입되는 트렌치와, 상기 트렌치의 끝부분인 트렌치 월이 크로버 캐비티의 중간 영역까지 길게 형성되게 한 것에 있어서, 상기 트렌치의 바닥을 깊고 낮은 상태의 계단형으로 단층지게 형성하며, 트렌치 월을 크로버 캐비티의 크로버리프 월과 완전히 이격되게 형성하며, 또한 상기 트렌치의 바닥 깊이는 부연소실에서 토출되는 혼합기가 유입되는 영역은 깊고 크로버리프 월쪽을 향한 영역은 낮게 형성하고, 또한 상기 트렌치 월과 크로버리프 월과의 이격거리는 13∼15mm임을 특징으로 하는 발명이다.The present invention relates to a piston structure for reducing smoke so that the mixer discharged from the subcombustion chamber of the piston can obtain the highest efficiency in the secondary combustion process, and a trench into which the mixer discharged from the subcombustion chamber flows into the upper surface of the piston; The trench wall, which is the end of the trench, is formed long to the middle region of the clover cavity, the bottom of the trench is formed to be stepped into a deep, low stepped step, and the trench wall is completely connected to the clover cavity wall of the clover cavity. And the bottom depth of the trench is deep in the region into which the mixer discharged from the sub-combustion chamber is introduced, and the area facing the cloverleaf wall is low, and the separation distance between the trench wall and the cloverleaf wall is 13 to 15 mm. It is an invention characterized by.

Description

부연소실 엔진에서 매연저감을 위한 피스톤구조{Piston structure decreasing exhaust gas}Piston structure reducing exhaust gas in combustion engine

본 발명은 피스톤의 부연소실에서 토출되는 혼합기가 2차연소 과정에서 최고효율을 얻을 수 있도록 개선된 매연저감을 위한 피스톤구조에 관한 것이다.The present invention relates to a piston structure for improved soot reduction so that the mixer discharged from the subcombustion chamber of the piston can obtain the highest efficiency in the secondary combustion process.

종래 기술의 부연소실이 구비된 디젤엔진의 피스톤의 연소실도 좋은 연소실 구조를 갖고 있지만 다음과 같은 연소 매칭(Matching)에 한계를 보이고 있다.The combustion chamber of a piston of a diesel engine equipped with a sub-combustion chamber of the prior art also has a good combustion chamber structure, but shows a limitation in the following combustion matching.

첫째, 종래 기술의 연소실은 저속(대략 1750rpm 이하)에서 매연이 많이 나오고 있으며, 이는 최적 연소를 위한 형상 최적화가 안되었기 때문이다.First, the combustion chamber of the prior art has a lot of soot coming out at a low speed (about 1750rpm or less), because the shape optimization for optimum combustion is not.

둘째, 매연 과다는 저속에서 출력(Torque)을 더 이상 높일 수 없다는 한계를 나타내고 있다.Secondly, the excess smoke shows a limit that the torque can no longer be increased at low speeds.

세째, 향후 배기 에미션에 관한 법적 규제 강화시에 대응하기가 어렵다.Third, it is difficult to cope with the tightening of legal regulations on exhaust emission in the future.

즉, 종래 기술은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 피스톤(100) 상면에 형성된 주연소실은 부연소실에서 토출되는 혼합기가 트렌치(Trench : 200)의 끝부분인 트렌치 월(Trench Wall : 201)과 크로버 캐비티(300)의 크로버리프 월(Cloverleaf Wall : 301)과의 이격거리가 지나치게 가깝게 형성되어 있고 또 트렌치(200)에서 크로버 캐비티(300)로 잘 유입될 수 있도록 크로버리프 월(301)을 테이퍼진 경사면으로 형성되어 있으므로 부연소실에서 주연소실로 강하게 유입된 연소가스가 트렌치(200)에서 곧장 크로버 캐비티(300)로 유입되기 때문에 연소가스가 크로버 캐비티(300) 밖으로 흐르게 되는 현상이 나타나 연소손실이 컸다.That is, in the prior art, as shown in FIGS. 3 and 4, the main combustion chamber formed on the upper surface of the piston 100 has a trench wall 201 in which a mixer discharged from the sub combustion chamber is the end of the trench 200. The distance between the Cloverleaf Wall 301 of the Clover Cavity 300 and the Cloverleaf Wall 301 is formed so close that the Cloverleaf Wall 301 can be easily introduced into the Clover Cavity 300 from the trench 200. Because the tapered inclined surface is formed, the combustion gas flowing strongly from the sub-combustion chamber to the main combustion chamber flows directly into the clover cavity 300 from the trench 200, so that combustion gas flows out of the clover cavity 300, resulting in combustion loss. This was great.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술에서 나타나는 제반 사항을 감안하기 위한 것으로서, 피스톤의 상면에 형성되는 주연소실은 부연소실에서 토출되는 혼합기가 2차 연소 과정이 진행되는 곳으로서 최적 조합을 이룰 때 최고 효율을 얻을 수 있는 바, 부연소실에서 토출된 연소가스는 피스톤 상면으로 곧장 확산되면 불완전 연소를 유발시키게 되므로 트렌치에 유입된 후 크로버리프에서 후연소과정까지 머물러 있다가 확산되도록 하므로서 연소효율을 증대시킬 수 있도록 하는데 목적을 두고 발명한 것이다.The present invention is to take into account the general matters appearing in the prior art as described above, the main combustion chamber formed on the upper surface of the piston is the highest efficiency when the mixer is discharged from the sub-combustion chamber to achieve the optimum combination as the secondary combustion process proceeds Since the combustion gas discharged from the subcombustion chamber diffuses straight to the upper surface of the piston, it causes incomplete combustion, so that the combustion efficiency can be increased by staying until the post-combustion process in the croburp after being introduced into the trench. It was invented for the purpose of doing so.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서는,The present invention as a means for achieving the above object,

피스톤의 상면에 부연소실에서 토출되는 혼합기가 유입되는 트렌치와, 상기 트렌치의 끝부분인 트렌치 월이 크로버 캐비티의 중간 영역까지 길게 형성되게 한 것에 있어서,In the trench that the mixer discharged from the sub-combustion chamber flows into the upper surface of the piston, and the trench wall which is the end of the trench is formed long to the middle region of the clover cavity,

상기 트렌치의 바닥을 깊고 낮은 상태의 계단형으로 단층지게 형성하며, 트렌치 월을 크로버 캐비티의 크로버리프 월과 완전히 이격되게 형성한 것을 특징으로 하는 것이며,The bottom of the trench is formed in a deep, low-level stepped form, characterized in that the trench wall is formed to be completely spaced apart from the clover cavity wall of the clover cavity,

또한 상기 트렌치의 바닥 깊이는 부연소실에서 토출되는 혼합기가 유입되는 영역은 깊고 크로버리프 월쪽을 향한 영역은 낮게 형성한 것을 특징으로 하는 것이며,In addition, the bottom depth of the trench is characterized in that the region in which the mixer discharged from the subcombustion chamber flows is deep and the region facing the cloverleaf wall is low.

또한 상기 트렌치 월과 크로버리프 월과의 이격거리는 13∼15mm임을 특징으로 하는 것이다.In addition, the separation distance between the trench wall and the crowbury wall is characterized in that 13 ~ 15mm.

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 피스톤의 평면 구성도.1 is a plan configuration diagram of a piston for explaining the present invention.

도 2는 도 1의 A-A선 단면도.2 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.

도 3은 종래 기술의 피스톤 평면 구성도.3 is a piston plan view of the prior art.

도 4는 도 3의 B-B선 단면도.4 is a cross-sectional view taken along the line B-B in FIG.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of code for main part of drawing

1 : 피스톤 2 : 주연소실1: piston 2: main combustion chamber

2a : 트렌치 2b : 크로버 캐비티2a: Trench 2b: Clover Cavity

21 : 깊은 영역 22 : 낮은 영역21: deep zone 22: low zone

23 : 단층부 24 : 트렌치 월23: fault section 24: trench wall

25 : 크로버리프 월25: Crowbury Wall

본 발명의 실시예를 첨부한 도면에 따라서 상세히 설명하면 다음과 같다.An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 피스톤의 평면 구성도이며, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도를 도시한 것으로,1 is a plan view of the piston for explaining the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view taken along the line A-A of Figure 1,

도면부호 1은 피스톤을 나타내는 것으로, 상기 피스톤(1)의 상면에는 부연소실에서 토출되는 혼합기의 2차연소가 진행되는 주연소실(2)이 형성되어 있다.Reference numeral 1 denotes a piston, and on the upper surface of the piston 1, a main combustion chamber 2 through which secondary combustion of the mixer discharged from the subcombustion chamber proceeds is formed.

상기 주연소실(2)은 부연소실에서 토출되는 혼합기가 유입되는 트렌치(2a)와 실질적으로 2차연소과정이 진행되는 크로버 캐비티(2b)가 함께 형성되어 있는데, 상기 트렌치(2a)는 크로버 캐비티(2b) 영역을 벗어난 깊은 영역(21)과 크로버 캐비티(2b)의 영역 내에 있는 낮은 영역(22)으로 구분되어 있으며, 상기 깊은 영역(21)과 낮은 영역(22)의 경계부위는 단층부(23)가 형성되어 있다.The main combustion chamber 2 is formed with a trench 2a into which a mixer discharged from the subcombustion chamber flows and a clover cavity 2b substantially undergoing a secondary combustion process, and the trench 2a includes a clover cavity 2b. ) Is divided into the deep region 21 and the low region 22 within the region of the clover cavity 2b, and the boundary between the deep region 21 and the lower region 22 is the fault portion 23. Is formed.

부연소실에서 토출되는 혼합기는 상기 트렌치(2a)의 깊은 영역(21)으로 유입된 후 낮은 영역(22)으로 확산되는데, 이때 단층부(23)에 의하여 혼합기의 확산이 지연된다.The mixer discharged from the subcombustion chamber flows into the deep region 21 of the trench 2a and then diffuses into the low region 22, whereby the diffusion of the mixer is delayed by the single layer portion 23.

또한 상기 트렌치(2a)의 낮은 영역(22)은 크로버 캐비티(2b)의 바닥보다 낮게 형성되어 있으며, 상기 트렌치(2a)의 낮은 영역(22)의 끝부분인 트렌치 월(24)과 크로버 캐비티(2b)의 크로버리프 월(25)은 단층진 상태로 이격되어 있으며, 그 이격거리는 대략 13∼15mm가 유지되도록 구성되어 있다.In addition, the lower region 22 of the trench 2a is formed lower than the bottom of the clover cavity 2b, and the trench wall 24 and the clover cavity (the end of the lower region 22 of the trench 2a) are formed. The cloverbury wall 25 of 2b) is spaced apart in the monolayer, and the separation distance is comprised so that about 13-15 mm may be maintained.

그리고 본 발명에서의 트렌치(2a)는 종래 기술에 비하여 깊이가 더 깊고 반경 또한 증대된 구조를 가지고 있다.And the trench 2a in the present invention has a structure having a deeper depth and an increased radius as compared with the prior art.

이와 같이 구성된 본 발명의 피스톤(1)은 부연소실에서 토출되는 혼합기가 1차 폭발을 일으키면서 강한 유속의 운동량을 가지고 주연소실(2)로 유입될 때 제일 먼저 유입되는 곳이 트렌치(2a)의 깊은 영역(21)이고, 상기 깊은 영역(220으로 유입된 연소가스는 크로버 캐비티(2b)로 확산되는데, 이때 상기한 깊은 영역(21)과 낮은 영역(22)은 단층부(23)에 의하여 단층진 상태이므로 깊은 영역(21)에서 낮은영역(22)으로 확산되는 연소가스는 단층부(23)에 의해 1차적으로 확산이 지연되고 또 트렌치 월(24)에 의하여 2차적으로 확산이 지연된 후에 크로버 캐비티(2b)로 확산되므로 연소가스가 크로버 캐비티(2b)를 벗어나 피스톤(1)으로 분산되는 현상을 방지할 수 있어 연소가스의 연소효율을 증대시킬 수 있는 것이다.The piston (1) of the present invention configured as described above is the first place that is introduced when the mixer discharged from the subcombustion chamber is introduced into the main combustion chamber (2) with a momentum of a strong flow rate while causing the first explosion. The deep region 21, and the combustion gas flowing into the deep region 220 diffuses into the clover cavity 2b, where the deep region 21 and the low region 22 are monolayered by the fault layer 23. The combustion gas diffused from the deep region 21 to the low region 22 because it is in a deep state is delayed by the single-layer part 23 and delayed by the trench wall 24. Since it is diffused into the cavity 2b, it is possible to prevent the combustion gas from dispersing out of the clover cavity 2b to the piston 1, thereby increasing the combustion efficiency of the combustion gas.

또한 본 발명에서는 트렌치(2a)의 트렌치 월(24)과 크러버 캐비티(2b) 바닥을 연결하는 라운드의 반경을 아주 작게(0,3mm 내외)하는 한편, 크로버 캐비티(2b) 바닥과 크로버리프 월(25)을 연결하는 라운드의 반경 또한 종래 기술보다 작은 반경(5mm 내외)으로 구성하므로서 주연소실(2)로 유입 확산되는 연소가스가 피스톤(1) 상면으로 분산 손실되는 현상을 방지할 수 있게 된다.In the present invention, the radius of the round connecting the trench wall 24 and the bottom of the clover cavity 2b of the trench 2a is very small (about 0,3 mm), while the bottom of the clover cavity 2b and the cloverleaf wall are The radius of the round connecting the 25 is also smaller than the prior art (about 5 mm), thereby preventing the combustion gas flowing into the main combustion chamber 2 from being dispersed and lost to the upper surface of the piston 1. .

상기와 같은 본 발명은 부연소실에서 토출되는 혼합기가 주연소실에서 2차연소 과정이 진행될 때 트렌치에서 크로버 캐비티로 곧장 확산되지 않고 트렌치에서 순간적으로 확산이 지연된 후 크로버 캐비티로 확산되도록 하므로서 연소가스가 피스톤 상면으로 분산되는 현상없이 주연소실에서 연소되게 하여 연소효율의 최적화를 이룰 수 있으며, 이에 따라 매연을 저감시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있는 것이다.In the present invention as described above, the combustion gas is diffused into the clover cavity after the mixer is discharged from the sub-combustion chamber is not diffused directly from the trench into the clover cavity when the second combustion process proceeds in the main combustion chamber, but is delayed instantaneously from the trench. Combustion in the main combustion chamber without the phenomenon of dispersing can be achieved to optimize the combustion efficiency, thereby reducing the smoke can be expected to effect.

Claims (3)

부연소실에서 토출된 혼합기의 2차 연소가 진행되는 주연소실(2)을 피스톤(1)의 상면에 형성하되, 상기 주연소실(2)은 부연소실에서 토출되는 혼합기가 유입되는 트렌치(2a)와, 상기 트렌치(2a)의 끝부분인 트렌치 월(24)이 크로버 캐비티(2b)의 중간 영역까지 길게 형성되게 한 것에 있어서,The main combustion chamber (2) is formed on the upper surface of the piston (1), the secondary combustion of the mixer discharged from the sub-combustion chamber, the main combustion chamber (2) and the trench (2a) to the mixer discharged from the sub-combustion chamber flows in; In which the trench wall 24, which is the end of the trench 2a, is formed long to the middle region of the clover cavity 2b, 상기 트렌치(2a)의 바닥을 깊고 낮은 상태의 계단형으로 단층지게 형성하며, 트렌치 월(24)을 크로버 캐비티(2b)의 크로버리프 월(25)과 13∼15mm의 이격거리를 가지도록 이격되게 형성하되,The bottom of the trench 2a is formed to be a single layer in a deep and low stepped form, and the trench wall 24 is spaced apart from the clover cavity wall 25 of the clover cavity 2b to have a distance of 13 to 15 mm. Form, 상기 트렌치(2a)의 바닥부는 부연소실에서 토출되는 혼합기가 유입되는 깊은 영역(21)과 크로버리프 월(25)쪽을 향한 낮은영역(22)으로 형성한 것을 특징으로 하는 부연소실 엔진에서 매연저감을 위한 피스톤 구조.The bottom portion of the trench 2a is formed of a deep region 21 into which the mixer discharged from the subcombustion chamber flows and a low region 22 facing the cloverleaf wall 25. Piston structure for 삭제delete 삭제delete