KR20020031119A - Inducing self-ignition device and its method for spark ignition in an internal combustion engine - Google Patents

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KR20020031119A
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정성식
이명준
박종상
하종률
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정성식
하종률
이중순
이명준
박종상
이태원
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Abstract

PURPOSE: An auto-ignition inducing apparatus of a spark ignition engine and a method thereof are provided to reduce fuel consumption and pollution, and to improve efficiency by burning mixed air drastically with supplying combustion gas ignited in an auxiliary chamber to a main chamber and with guiding auto-ignition of mixed air. CONSTITUTION: A combustion chamber of a spark ignition engine is composed of a valve, a cylinder block, a piston and a cylinder head(4). A cap(8) having plural communication holes(6) and an auxiliary chamber(7) is combined with the cylinder head to place an electrode of an ignition plug(5) in the auxiliary chamber, and the combustion chamber is divided into the auxiliary chamber and a main chamber. Mixed air in the auxiliary chamber is ignited with spark discharge, and combustion gas is supplied to the main chamber. Combustion time is reduced with igniting mixed air simultaneously at multiple points in the main chamber. Fuel consumption and harmful gas are reduced, and thermal efficiency is increased.

Description

불꽃점화기관의 자기착화 유도장치 및 그 방법{Inducing self-ignition device and its method for spark ignition in an internal combustion engine}Inducing self-ignition device and its method for spark ignition in an internal combustion engine}

본 발명은 내연기관의 일종인 불꽃점화기관에서 연소실에 공급된 혼합기의 자기착화를 유도하는 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연소실의 부실에서 점화 플러그에 의해 점화된 연소 가스가 주실로 공급되어 주실 내에 공급된 혼합기의 자기 착화를 유도하여 낮은 당량비의 혼합기를 급속히 연소시킴으로써 연료의 절감과 높은 열효율 및 저공해의 효과를 얻을 수 있는 불꽃점화기관의 자기착화 유도장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for inducing self-ignition of a mixer supplied to a combustion chamber in a spark ignition engine, which is a kind of an internal combustion engine, and more particularly, a combustion gas ignited by a spark plug in a poor part of a combustion chamber to a main chamber. The present invention relates to a self-ignition induction apparatus and a method of a spark ignition engine that can induce self-ignition of a mixer supplied to a main chamber and rapidly burn a mixer having a low equivalent ratio to obtain fuel savings, high thermal efficiency, and low pollution.

종래의 불꽃점화기관은 점화플러그로써 혼합기에 점화 에너지를 공급하여 연소를 실현하게 되는 것으로, 점화플러그를 중심으로 하여 화염핵이 형성되고 화염핵이 화염면이라고 하는 고온의 반응면이 형성되어 자력으로 전파해 가면서 순차적인 연소를 거쳐 혼합기의 연소가 종료하게 된다. 이와 같은 불꽃점화기관에서는 열효율을 높이기 위하여 상사점 부근에서 가능한한 빠른 연소를 시키는 것이 바람직하고, 부적절한 점화시기는 출력의 저하와 연료의 낭비 및 불완전 연소로 인한 유해 배출 가스의 증대를 가져오는 문제점이 있다. 따라서, 상사점 부근에서 가능한한 빠른 연소로써 높은 출력과 완전 연소의 실현이 요구된다.The conventional spark ignition engine is a spark plug which supplies ignition energy to the mixer to realize combustion. A flame nucleus is formed around the spark plug, and a hot reaction surface is formed in which the flame nucleus is the flame surface. As it propagates, the combustion of the mixer is terminated through sequential combustion. In such a spark ignition engine, it is desirable to perform combustion as fast as possible near the top dead center in order to increase the thermal efficiency, and the improper ignition timing causes problems such as a decrease in output, waste of fuel, and an increase in harmful emissions due to incomplete combustion. have. Therefore, realization of high power and complete combustion is required as fast combustion as possible near top dead center.

그리고, 화석 에너지의 고갈과 대기 오염의 방지를 위해 자동차 등의 연비와 배출가스의 규제가 점차 강화되어 가고 있는 실정이다. 따라서, 이러한 시대적인 조류에 맞추어 고효율과 저공해의 엔진 개발을 목표로 관련 분야에서 수많은 기술 개발이 진행되어 오고 있다. 그 결과로서 린번 엔진, GDI엔진, 예혼합압축착화엔진이 대표적인 것이라 할 수 있다.In addition, in order to prevent fossil energy depletion and air pollution, regulations on fuel efficiency and emission gas of automobiles are gradually being tightened. Therefore, in order to develop high efficiency and low pollution engines in accordance with the current trend, a number of technologies have been developed in related fields. As a result, lean burn engines, GDI engines, and premixed compression engines are typical.

린번 엔진은 기존의 엔진에 비하여 희박한 혼합기를 연소시키는 방법을 개발하여 적용한 것으로서, HC를 증가시키나 NOx와 CO를 저감시키고 고효율을 얻는 것으로 알려져 있고, GDI엔진은 고효율과 저공해를 얻기 위하여 부하에 따라 연료의 분사시기를 바꾸고 혼합기의 성층화를 위하여 연소실의 유동 개선 방법을 취하고 있다. 그러나, 상기와 같은 희박 연소 엔진은 희박 영역에서의 실화 유발과 폭넓은 공연비 제어 및 고부하시 매연 발생 등의 문제점을 발생시킴에 따라 이의 단점을 보안한 연소 시스템으로서 예혼합압축착화 엔진에 관한 연구가 최근에 진행되고 있다.The lean burn engine was developed by applying a method of burning a thinner mixer compared to the existing engine. The lean burn engine is known to increase HC, reduce NOx and CO, and obtain high efficiency. The GDI engine is fueled according to load in order to obtain high efficiency and low pollution. In order to change the injection timing and to stratify the mixer, the flow chamber is improved. However, the above-described lean combustion engine is a combustion system that secures its shortcomings as it causes problems such as misfire in lean region, wide air-fuel ratio control, and smoke generation at high load. It is progressing recently.

예혼합압축착화 엔진의 연소는 가솔린 엔진의 예혼합기를 공급하는 형식과 디젤 엔진에서의 연료의 자기착화를 통한 연소방식을 서로 결합한 연소 방식으로서, 가솔린 엔진과 디젤 엔진의 장점을 취하여 고효율과 저공해의 동시 실현을 기대하는 차세대 엔진으로 주목받고 있고, PREDIC(FREmixed-charge Diesel Ignited Combustion), HCDC(Homogeneous Charge Diesel Ignited Combustion), PCCI(Premixed-charge combustion Ignition), HCCI(Homogeneous Charge Compression Ignition), ATAC(Active Thermo Atmosphere Combustion) 등의 이름으로 보고되고 있다.Combustion of the premixed compression ignition engine is a combustion method that combines the type of supplying a premixer of a gasoline engine and the combustion method through self-ignition of fuel in a diesel engine, taking advantage of a gasoline engine and a diesel engine, thereby achieving high efficiency and low pollution. It is attracting attention as a next-generation engine that expects simultaneous realization, and is equipped with PREDIC (FREmixed-charge Diesel Ignited Combustion), HCDC (Homogeneous Charge Diesel Ignited Combustion), PCCI (Premixed-charge combustion Ignition), HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition), and ATAC (ATAC) Active Thermo Atmosphere Combustion).

상기 엔진 중 HCCI(Homogeneous Charge Compression Ignition)는 주로 4행정 SI 엔진에서 기존의 스파크 점화방식과는 달리 높은 압축비와 고온의 예혼합기 상태에서 균일한 자기착화를 실현한 것으로, 저부하에서 스로틀링(throttling) 없이 작동이 가능하므로 디젤 엔진과 같은 연료 경제성이 제공되고, 동일 엔진에서 균일 급기로 전부하 작동이 가능하여 기솔린 엔진에 비해 높은 비출력을 얻을 수 있으며, CNG 연료를 적용한 연구에서는 넓은 작동 범위와 기존 엔진과 비교시 유해 배출물이 매우 낮은 장점이 있다.Among the engines, HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition) is a four-stroke SI engine that realizes uniform self-ignition at high compression ratio and high temperature premixer, unlike conventional spark ignition method, and throttling at low load Because it can be operated without the fuel economy, it provides the same fuel economy as diesel engine, and it can operate at full load with uniform air supply in the same engine, so it can get higher specific power than the gasoline engine. Compared with conventional engines, the emissions are very low.

ATAC(Active Thermo Atmosphere Combustion)는 소형 발전기용 엔진에 이 기술을 적용하였고, 근래에는 ATAC에 대한 여러가지 새로운 연구들이 소개되고 있다. 대부분의 연구에서 희박한 혼합기의 연소에 기인하여 기존의 린번 엔진과 같은 비교적 낮은 수준의 유해 배출물 특성과 다점 자기 착화에 의해 급격 연소가 진행되어 고효율과 고출력을 구현할 수 있으나, 대상이 2행정 기관에 국한되고 폭넓은 작동 범위와 착화 안정성을 위해 매우 높은 잔류 가스량을 필요로 하며 4행정 기관에 적용하기 위해서는 잔류 가스량이 적어 착화시기의 제어와 사이클 안정성이 가장 큰 문제점으로 지적되고 있다.Active Thermo Atmosphere Combustion (ATAC) has applied this technology to engines for small generators. Recently, a number of new studies on ATAC have been introduced. Most studies show that high efficiency and high output can be achieved by rapid combustion due to the relatively low level of hazardous emission characteristics and multi-point self-ignition, such as the conventional lean burn engine, due to the combustion of the lean mixture, but the target is limited to the two-stroke engine. In addition, a very high amount of residual gas is required for a wide range of operation and ignition stability, and a small amount of residual gas is required for application to a four-stroke engine.

본 발명의 목적은 연료의 절감과 유해 배출 가스의 감소 및 열효율의 증대를 위하여, 화염면이 전파하는 과정을 가지는 종래의 연소법을 탈피하고 혼합기의 자기 착화 조건에 훨씬 일찍 도달하게 하는 연소를 통해, 화염전파식 연소가 가지는 시간손실을 줄여 급속 연소를 가능하게 하고 종래의 불꽃점화기관의 연소법에 비해 보다 희박한 당량비를 가진 혼합기의 연소가 가능하도록, 주실에 있는 혼합기를 동시 다점 착화시키는 내연기관의 자기착화 유도장치 및 그 방법을 제공함에 있다.It is an object of the present invention to reduce fuel consumption, reduce harmful emissions and increase thermal efficiency, through combustion, which avoids the conventional combustion method of propagating the flame surface and reaches the self-ignition conditions of the mixer much earlier, The magnetism of internal combustion engines simultaneously ignites the mixer in the main chamber to reduce the time loss of flame propagation combustion, enabling rapid combustion, and allowing the combustion of mixers with a sparse equivalence ratio compared to the conventional combustion methods of flame ignition engines. The present invention provides an ignition induction device and a method thereof.

도 1은 본 발명의 상세도1 is a detailed view of the present invention

도 2는 본 발명을 이용한 기관에서의 흡입행정 상태도Figure 2 is an intake stroke state diagram in the engine using the present invention

도 3은 본 발명을 이용한 기관에서의 압축행정 상태도Figure 3 is a state of compression stroke in the engine using the present invention

도 4는 본 발명을 이용한 기관에서의 폭발행정 상태도Figure 4 is an exploded stroke state diagram in the engine using the present invention

도 5는 본 발명을 이용한 기관의 당량비 1.0일 경우의 연소 압력 변화도5 is a combustion pressure change diagram when the equivalent ratio 1.0 of the engine using the present invention

도 6은 본 발명을 이용한 기관의 당량비 0.8일 경우의 연소 압력 변화도6 is a combustion pressure change diagram when the equivalent ratio of the engine 0.8 using the present invention

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1 : 밸브 2 : 실린더 블록 3 : 피스톤1: valve 2: cylinder block 3: piston

4 : 실린더 헤드 5 : 점화 플러그 6 : 연락공4: cylinder head 5: spark plug 6: contact hole

7 : 부실 8 : 캡 9 : 주실7: insolvent 8: cap 9: main chamber

이하 본 발명의 구성 및 작용을 첨부 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 밸브(1)와 실린더 블록(2)과 피스톤(3) 및 실린더 헤드(4)로써 연소실이 구성되고, 실린더 헤드(4)에 설치된 점화 플러그(5)에 의해 혼합기가 점화되어 점화 플러그(5)를 중심으로 화염핵이 생성되고 화염핵이 발달된 고온의 반응면인 화염면이 자력으로 전파되어 순차적인 연소를 거쳐 연소실 내의 혼합기의 연소가 종료되는 불꽃점화기관에 있어서, 다수의 연락공(6)이 형성되고 내부에 부실 (7)이 형성된 아래로 볼록한 반구형상의 캡(8)이 점화 플러그(5)의 전극이 부실(7)의 가운데에 위치되게 체결 수단으로 실린더 헤드(4)에 체결되어 종래의 연소실이 부실(7)과 주실(9)로 나누어져 구성됨을 특징으로 한다.In the present invention, the combustion chamber is composed of a valve (1), a cylinder block (2), a piston (3), and a cylinder head (4), and a mixer is ignited by an ignition plug (5) installed in the cylinder head (4). A flame ignition engine in which a flame nucleus is formed around (5) and a flame plane, which is a high-temperature reaction surface on which a flame nucleus is developed, propagates by magnetic force and is sequentially burned to terminate combustion of a mixer in a combustion chamber. The cylinder head 4 is provided with a fastening means such that a downwardly convex hemispherical cap 8 with a ball 6 formed therein and an insulator 7 formed therein is positioned so that the electrode of the spark plug 5 is located in the center of the insulator 7. It is fastened to the conventional combustion chamber is characterized in that it is divided into a compartment (7) and the main chamber (9).

이와같이 된 본 발명은 주실(9)에서 형성되는 연료와 공기의 혼합기가 압축행정 중에 연락공(6)을 통하여 부실(7)로 유입되고, 압축행정의 말기에 이르러 스파크 점화가 일어나면 부실(7)의 혼합기가 연소되어 주실(9)로 분출되며, 이에 의해 주실(9)의 혼합기가 연소되게 된다.According to the present invention, the mixture of fuel and air formed in the main chamber 9 flows into the sub chamber 7 through the contact hole 6 during the compression stroke, and when the spark ignition occurs at the end of the compression stroke, the sub chamber 7 Of the main chamber (9) is combusted and ejected into the main chamber (9).

본 발명은 부실(7)의 구조가 별도의 연료공급 장치를 가지지 않음으로써 종래의 엔진을 쉽게 개조하여 사용할 수 있는 특징이 있고, 부실(7)의 체적과 연락공 (6)의 갯수 및 높이에 대한 직경비는 혼합기의 연소에 많은 영향을 미치는 중요한 치수로서 엔진 및 주실(9)의 체적에 따라 변하게 된다.The present invention is characterized in that the structure of the failure chamber 7 does not have a separate fuel supply device, so that a conventional engine can be easily modified and used, and the volume of the failure chamber 7 and the number and height of the contact holes 6 are different. The ratio of diameter to diameter is an important dimension that greatly affects the combustion of the mixer and changes with the volume of the engine and main chamber 9.

통상적인 불꽃점화기관의 연소과정을 보면, 스파크 방전에 의하여 전극을 중심으로 화염핵이 생성되고, 이 화염핵은 화염면으로 발달하며, 화염면은 주변의 혼합기에 연속적이고 순차적인 발열 화학 반응으로 연소실 끝까지 전파하여 연소가 종료된다.In the combustion process of a conventional spark ignition engine, a flame nucleus is formed around an electrode by a spark discharge, and the flame nucleus develops into a flame surface, and the flame surface is a continuous and sequential exothermic chemical reaction in the surrounding mixer. It propagates to the end of the combustion chamber and combustion ends.

상기에 비해 본 발명은 압축 행정 말기에 스파크 점화에 의해 부실(7)에서 연소가 일어나면 부실(7)내의 연소 가스는 급격한 압력 상승으로 연락공(6)을 통해 주실(9)로 분출하게 되는 물리 및 화학적인 방법을 주실(9) 혼합기의 연소에 적극 이용한 것이다. 이 때, 연소 생성물은 부실(7)에서 주실(9)의 넓은 영역으로 분출되고, 주실(9)에 존재하는 혼합기와 화학적인 반응을 통해 주실(9) 혼합기의 자기 착화에 의한 연소를 유발시킨다.Compared to the above, in the present invention, when combustion occurs in the subsidiary chamber 7 by spark ignition at the end of the compression stroke, the combustion gas in the subsidiary chamber 7 is ejected to the main chamber 9 through the contact hole 6 at a sudden pressure rise. And a chemical method is actively used for combustion of the main chamber (9) mixer. At this time, the combustion products are ejected from the subsidiary chamber 7 to a large area of the main chamber 9 and cause combustion by self-ignition of the main chamber 9 mixer through chemical reaction with the mixer existing in the main chamber 9. .

본 발명에 의한 연소 방법은 종래의 방법에 비하여 연소시간을 단축시키게 된다. 즉, 급속한 연소를 달성함으로써 내연기관의 시간 손실을 감소시킬 수 있다. 이론상, 연소가 시작되어 종료할 때까지 걸리는 시간이 짧을수록 엔진의 효율이 높아진다. 따라서, 본 발명은 종래의 엔진에 비하여 급속 연소를 이루므로 고효율 엔진을 달성할 수 있다. 뿐만아니라, 급속 연소를 달성하게 되면 가솔린 연료의 노크(knock)를 방지할 수 있어서 내연기관의 압축비를 높여 운전할 수 있게 된다. 이론적으로 압축비의 상승은 곧 열효율의 상승으로 이어지기 때문에 본 발명으로 고효율의 엔진을 생산할 수 있는 또 하나의 이유가 된다.The combustion method according to the present invention shortens the combustion time compared to the conventional method. That is, time loss of the internal combustion engine can be reduced by achieving rapid combustion. Theoretically, the shorter the time from the start of combustion to the end, the higher the efficiency of the engine. Therefore, the present invention achieves a high efficiency engine because it achieves rapid combustion as compared to a conventional engine. In addition, when the rapid combustion is achieved, knocking of the gasoline fuel can be prevented, so that the compression ratio of the internal combustion engine can be increased to operate. Theoretically, an increase in compression ratio leads to an increase in thermal efficiency, which is another reason for producing an engine of high efficiency with the present invention.

본 발명을 통한 연소는 종래의 불꽃점화기관과는 달리, 주실(9)의 혼합기를 자기 착화시키는 연소방식이기 때문에 혼합기의 가연 한계의 범위를 확장시킬 수 있다. 종래의 연소 방식에서는 가연 범위를 확장시키기 위하여 주로 층상급기법을사용하거나 연소실 내의 유동을 개선하여 점화 플러그(5) 부근에 농후한 혼합기를 유도하여 연소를 달성하지만, 이는 혼합기의 제어가 어렵고 실화의 위험성이 보고되고 있다. 그러나, 본 발명은 불꽃점화기관에서 자기 착화 연소법을 이용하므로 공연비가 희박하여도 충분히 제어된 연소가 가능하도록 되어 있다. 그리고 층상급기기관처럼 혼합기의 농도를 점화 플러그(5) 쪽에 높이는 방법을 쓰지 않아도 된다. 균질한 혼합기를 주실(9)에서 만들고 부실(7)에서 점화만 이루어지면 주실(9)에서 자기 착화가 일어나서 희박한 공연비에서도 연소가 달성된다. 이로써 연료를 적게 공급하여도 연소가 급격하게 이루어져 고효율, 저공해의 엔진이 될 수 있다.The combustion through the present invention, unlike the conventional spark ignition engine, is a combustion method of self-igniting the mixer of the main chamber 9, so that the range of the flammability limit of the mixer can be extended. In the conventional combustion method, combustion is mainly achieved by using the stratified technique to expand the flammable range or by improving the flow in the combustion chamber to induce a rich mixer near the spark plug 5, but this is difficult to control the mixer, Risks are reported. However, the present invention uses a self-ignition combustion method in a spark ignition engine, so that even if the air-fuel ratio is lean, sufficiently controlled combustion is possible. And it is not necessary to use a method of increasing the concentration of the mixer on the spark plug 5 side like the stratified supercharge engine. If a homogeneous mixer is made in the main chamber 9 and only ignition occurs in the sub chamber 7, self ignition occurs in the main chamber 9, so that combustion is achieved even in a lean air-fuel ratio. As a result, even if a small amount of fuel is supplied, combustion can be made rapidly, resulting in an engine of high efficiency and low pollution.

본 발명의 실제 엔진에서의 실시예가 도 2내지 도 4에 도시되어 있다. 즉, 도 2는 흡입행정시에 주실(9)에 혼합기가 형성되는 모양이 도시되어 있고, 도 3은 압축행정의 말기에 스파크 점화에 의하여 발생한 연소 가스가 부실(7)에서 주실(9)로 분출되는 모양이 도시되어 있으며, 도 4는 유도 분출된 연소 가스에 의하여 주실(9)의 혼합기가 동시 다점 착화되는 모양이 도시되어 있다.Embodiments in an actual engine of the present invention are shown in FIGS. That is, FIG. 2 shows a state in which the mixer is formed in the main chamber 9 at the suction stroke, and FIG. 3 shows the combustion gas generated by the spark ignition at the end of the compression stroke from the sub-room 7 to the main chamber 9. The ejected form is shown, and FIG. 4 shows the form in which the mixer of the main chamber 9 is simultaneously ignited by the injected ejected combustion gas.

그리고, 불꽃점화기관을 모델화한 정적연소기를 이용하여 본 발명에 의한 연소의 특성을 확인 한 실험 결과가 도 5내지 도 6에 도시되어 있고, 이는 당량비에 따라 본 발명과 종래의 특성을 비교한 것이다.In addition, experimental results confirming the characteristics of combustion according to the present invention using a static combustion modeled after the spark ignition engine are shown in Figs. 5 to 6, which compare the present invention with the conventional properties according to the equivalent ratio. .

실험에 사용된 부실(7)의 치수는 체적은 2cc이고, 두께는 2mm이며, 연락공 (6)은 11개이고, 연락공(6)의 직경은 1.5mm이며, 주실(9)의 체적은 400cc이다. 부실(7)에서 주실(9)로 향하는 연락공(6)의 방향은 중심축에 대하여 60˚정도의 각을 가지고 등간격으로 형성되어 있다. 점화 플러그(5)는 통상의 자동차용 엔진에 사용되는 것이고, 부실(7)의 형상과 부실(7)과 점화 플러그(5)의 위치 관계는 도 1에 도시되어 있다.The size of the auxiliary chamber 7 used in the experiment was 2cc in volume, 2mm in thickness, 11 contact holes 6, the diameter of the contact hole 6 was 1.5mm, and the volume of the main chamber 9 was 400cc. to be. The direction of the contact hole 6 from the subsidiary chamber 7 to the main chamber 9 is formed at equal intervals with an angle of about 60 degrees with respect to the central axis. The spark plug 5 is used in a typical automobile engine, and the shape of the failure chamber 7 and the positional relationship between the failure chamber 7 and the spark plug 5 are shown in FIG. 1.

상기의 실험에서의 결과인 도 5는 스파크 방전 후의 경과 시간에 따른 연소 압력의 변화를 본 발명에 의한 것과 종래의 방법에 의한 것을 비교하여 나타낸 것으로, 실험 조건은 사용 연료는 n-heptane, 당량비 1.0, 온도와 압력은 403K와 0.5MPa이다. 연소 압력의 측정은 키슬러사의 압력변환기와 신호증폭기를 사용하였다. 여기서 당량비는 연소공학에서 사용되는 무차원수로서, 연료+공기인 혼합기 중에 포함된 연료의 정도를 나타내는 척도이다. 보통 당량비 1 이상인 경우와 이하인 경우에 대하여 각각 연료과농(fuel rich), 연료희박(fuel lean)이란 표현을 쓰고, 린번 엔진이란 주로 연료 희박한 상태에서 구동할 수 있는 엔진을 상징하는 표현이다.FIG. 5, which is a result of the above experiment, shows a change in combustion pressure according to the elapsed time after the spark discharge compared with that according to the present invention and that according to the conventional method, and the experimental condition is n-heptane, equivalent ratio 1.0 , Temperature and pressure are 403K and 0.5MPa. The combustion pressure was measured using a Kiesler pressure transducer and a signal amplifier. Here, the equivalence ratio is a dimensionless number used in combustion engineering and is a measure of the degree of fuel contained in the fuel + air mixer. In general, when the equivalent ratio is 1 or more and below, the expressions of fuel rich and fuel lean are used respectively, and the lean burn engine is mainly used to represent an engine capable of running in a lean state of fuel.

도 5에 나타난 결과에 의하면, 본 발명에 의한 방법이 종래 방법에 비하여 착화 지연시간이 짧고, 압력상승률이 급격하며, 최고 압력이 더 높게 나타났다.According to the results shown in FIG. 5, the method according to the present invention showed a shorter ignition delay time, a rapid pressure increase rate, and a higher peak pressure than the conventional method.

도 6은 당량비를 0.8로 하고, 나머지 조건은 도 5의 실험 조건과 동일하며, 그 결과는 본 발명에 의한 것이 종래의 방법에 비하여 착화 지연시간이 짧고, 압력상승률이 급격하며, 최고 압력이 더 높다.Figure 6 is equivalent to 0.8, the rest of the conditions are the same as the experimental conditions of Figure 5, the results of the present invention compared to the conventional method is shorter ignition delay time, pressure rise rate is sharp, the maximum pressure is more high.

도 5 내지 도 6을 종합해 보면, 도 5 내지 도 6의 결과와 같은 본 발명의 특징적인 압력선도의 모양은 종래의 연소법인 점화 플러그(5) 만의 연소는 혼합기가 순차적인 연소를 하는데 비하여 본 발명에 의한 연소는 부실(7)에서 유도 분출된 연소가스가 주실(9) 혼합기의 동시 다점 자기 착화를 유발시킨 결과이다.5 to 6, the characteristic pressure diagram of the present invention as shown in the results of FIGS. 5 to 6 is a combustion of only the spark plug 5, which is a conventional combustion method, compared with the sequential combustion of the mixer. Combustion according to the invention is the result of the combustion gas induced in the jet chamber 7 causing simultaneous multi-point self ignition of the main chamber 9 mixer.

따라서, 본 발명을 이용함으로써 착화지연을 짧게하고, 연소를 급격하게 하며, 희박한 당량비에 더 안정된 연소를 얻을 수 있음으로써, 고효율과 저공해 엔진이 가능하게 된다.Therefore, the use of the present invention can shorten the ignition delay, sharpen the combustion, and obtain more stable combustion at a lean equivalent ratio, thereby enabling a high efficiency and low pollution engine.

이와같이 본 발명은 부실(7) 속의 혼합기를 스파크 방전에 의해 점화하고 이의 연소 가스를 주실(9)로 공급하여 주실(9)에 있는 혼합기를 동시 다점 착화시킴으로써, 종래의 화염 전파식 연소가 가지는 시간손실을 줄여 급속 연소가 가능한 효과가 있고, 보다 희박한 당량비를 가진 혼합기의 연소가 가능한 효과가 있으며, 연료의 절감과 유해 배출 가스의 감소 및 열효율 증대의 효과가 있고, 이로써 고효율과 저공해 엔진이 가능한 효과가 있다.As described above, the present invention ignites the mixer in the subsidiary chamber 7 by spark discharge, supplies its combustion gas to the main chamber 9, and simultaneously ignites the mixer in the main chamber 9, so that the time of the conventional flame propagation type combustion has. It has the effect of reducing the loss and enabling rapid combustion, the effect of combustion of the mixer with a thinner equivalent ratio, the effect of saving fuel, reducing harmful emissions and increasing the thermal efficiency, thereby enabling high efficiency and low pollution engines. There is.

Claims (4)

밸브(1)와 실린더 블록(2)과 피스톤(3) 및 실린더 헤드(4)로써 연소실이 구성된 불꽃점화기관에 있어서, 다수개의 연락공(6)이 형성되고 내부에 부실(7)이 형성된 캡(8)을 점화 플러그(5)의 전극이 부실(7)의 내부에 위치되게 실린더 헤드(4)에 체결하여 연소실이 부실(7)과 주실(9)로 나누어져 구성됨을 특징으로 하는 불꽃점화기관의 자기착화 유도장치.In a spark ignition engine comprising a combustion chamber composed of a valve (1), a cylinder block (2), a piston (3), and a cylinder head (4), a plurality of communication holes (6) are formed and a cap (7) is formed therein. (8) is fastened to the cylinder head (4) so that the electrode of the spark plug (5) is located inside the sub chamber (7) so that the combustion chamber is divided into the sub chamber (7) and the main chamber (9). Self-ignition induction device of the engine. 제 1항에 있어서, 캡(8)은 아래로 볼록한 반구형상으로 형성됨을 특징으로 하는 불꽃점화기관의 자기착화 유도장치.The device of claim 1, wherein the cap (8) is formed in a hemispherical shape convex downward. 제 1항에 있어서, 연락공(6)은 부실(7)에서 주실(9)로 향하는 방향이 중심축에 대하여 아랫쪽이 외측으로 향하게 특정 각도를 가지고 등간격으로 형성됨을 특징으로 하는 불꽃점화기관의 자기착화 유도장치.The spark ignition engine according to claim 1, characterized in that the contact hole (6) is formed at equal intervals with a specific angle such that the direction from the subsidiary chamber (7) to the main chamber (9) is lowered outward with respect to the central axis. Self-ignition induction device. 실린더 헤드(4)에 설치된 점화 플러그(5)에 의해 혼합기가 점화되어 점화 플러그(5)를 중심으로 화염핵이 생성되고 화염핵이 발달된 고온의 반응면인 화염면이 자력으로 전파되어 순차적인 연소를 거쳐 연소실 내의 혼합기의 연소가 종료되는 불꽃점화기관에 있어서, 부실(7)에 유입된 혼합기가 압축 행정 말기에 점화 플러그 (5)에 의해 점화 연소되고, 점화 연소된 연소 생성물이 주실(9)로 분출되며, 주실(9)로 분출된 연소 생성물이 주실(9)에 존재하는 혼합기와 화학적인 반응을 통해 주실(9) 혼합기에 자기 착화에 의한 연소를 유발시킴을 특징으로 하는 불꽃점화기관의 자기착화 유도방법.The mixer is ignited by the spark plug 5 installed in the cylinder head 4, and a flame nucleus is generated around the spark plug 5, and the flame plane, which is a high-temperature reaction surface on which the flame nucleus is developed, is propagated by magnetic force and is sequentially In the spark ignition engine in which the combustion of the mixer in the combustion chamber is terminated through combustion, the mixer introduced into the subsidiary chamber 7 is ignited and burned by the spark plug 5 at the end of the compression stroke, and the ignition and burned combustion product is supplied to the main chamber 9. And a combustion product ejected into the main chamber (9) causes combustion by self-ignition in the main chamber (9) mixer through chemical reaction with the mixer present in the main chamber (9). Induction method of self ignition.
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