KR0149366B1 - Combustion chamber and tumble intake port of 4-valve engine - Google Patents
Combustion chamber and tumble intake port of 4-valve engineInfo
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- KR0149366B1 KR0149366B1 KR1019930015841A KR930015841A KR0149366B1 KR 0149366 B1 KR0149366 B1 KR 0149366B1 KR 1019930015841 A KR1019930015841 A KR 1019930015841A KR 930015841 A KR930015841 A KR 930015841A KR 0149366 B1 KR0149366 B1 KR 0149366B1
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Abstract
연소실 및 흡기 포트의 형상을 개선하여 DOHC엔진의 저, 중속 영역에서 제동 평균 유효압력의 레벨 향상으로 연비 및 기관의 출력을 향상시킴과 아울러 급속 연소에 의한 배기 가스의 유해성분을 저감시켜 배기 가스의 강화 규제를 만족시킬 수 있는 내연기관의 연소실 및 텀블 흡기 포트를 제공함에 그 목적이 있다.By improving the shape of the combustion chamber and the intake port, it is possible to improve the fuel economy and engine output by improving the braking average effective pressure level in the low and medium speed range of DOHC engine, and also to reduce the harmful components of exhaust gas by rapid combustion. It is an object of the present invention to provide a combustion chamber and a tumble intake port of an internal combustion engine that can satisfy the strengthening regulations.
이에 따라 DOCH형 내연기관에 있어서, 실린더 헤드에 형성되어 혼합기가 유입되는 흡기 포트와; 상기한 흡기 포트의 중심축과 소정의 각도로 배치되어 혼합기의 유입을 선택적으로 제어하는 흡기 밸브와; 상기한 흡기 밸브의 중심축과 소정의 각도로 배치됨과 아울러 연소실의 하단부 수평면과 평행상태 또는 약간의 경사를 유지하도록 소정 거리 이격되어 배기 포트에 설치된 배기 밸브와; 상기한 흡기 밸브의 하단면과 배기 밸브의 하단면이 형성하는 연소실과; 상기한 연소실의 상측에 제공됨과 아울러 실린더 중심에 위치하여 실린더에 유입된 혼합기를 연소시키기 위한 점화 플러그를 포함하여 이루어진 구성에 특징이 있다.Accordingly, a DOCH type internal combustion engine comprising: an intake port formed in a cylinder head and into which a mixer is introduced; An intake valve disposed at a predetermined angle with the central axis of the intake port to selectively control the inflow of the mixer; An exhaust valve disposed at a predetermined angle with the central axis of the intake valve and spaced a predetermined distance from the lower end of the combustion chamber in a parallel or slightly inclined distance to maintain a slight inclination; A combustion chamber formed by the lower surface of the intake valve and the lower surface of the exhaust valve; In addition to being provided above the combustion chamber, it is characterized by a configuration including an ignition plug positioned in the center of the cylinder to combust the mixer introduced into the cylinder.
Description
제1도는 본 발명에 의한 내연기관의 흡, 배기 밸브 트레인을 도시한 도면.1 is a view showing the intake and exhaust valve train of the internal combustion engine according to the present invention.
제2도는 제1도의 저면도.FIG. 2 is a bottom view of FIG. 1. FIG.
제3도는 본 발명에 관련하는 연소실의 형상을 나타내는 개략도.3 is a schematic view showing a shape of a combustion chamber according to the present invention.
제4도는 본 발명에 관련하는 텀블 흡기 포트에 의한 혼합기의 흐름 상태도.4 is a flow state diagram of the mixer by the tumble intake port according to the present invention.
제5도 (a), (b)는 본 발명에 관련하는 텀블 흡기 포트에 의한 체적효율 및 스파크 타이밍이 지연되어 조기 연소화를 설명하기 위한 그래프 선도.5 (a) and 5 (b) are graph diagrams for explaining premature combustion by delaying volume efficiency and spark timing by the tumble intake port according to the present invention.
제6도는 본 발명에 관련하는 연소실에 의한 MBT작동을 설명하기 위한 도면.6 is a view for explaining the MBT operation by the combustion chamber according to the present invention.
제7도는 본 발명에 관련하는 텀블 흡기 포트에 의한 난류강도의 지속성을 설명하기 위한 그래프 선도.7 is a graph for explaining the persistence of the turbulence intensity by the tumble intake port according to the present invention.
제8도는 본 발명에 관련하는 텀블 흡기 포트에 의한 공연비의 희박 한계가 연장되는 것을 설명하기 위한 그래프 선도.8 is a graph for explaining that the lean limit of the air-fuel ratio by the tumble intake port according to the present invention is extended.
제9도는 본 발명에 관련하는 텀블 흡기 포트에 의한 엔진의 속도에 따라 BMEP의 레벨이 향상된 것을 설명하기 위한 그래프 선도.9 is a graph for explaining that the level of the BMEP is improved in accordance with the speed of the engine by the tumble intake port according to the present invention.
제10도는 본 발명에 관련하는 텀블 흡기 포트에 의한 점화 진각과 점화 진연 및 주연소시간 단축을 설명하기 위한 그래프 선도.FIG. 10 is a graph for explaining the ignition advance and the ignition delay and main combustion time reduction by the tumble intake port according to the present invention. FIG.
제11도는 본 발명에 관련하는 흡, 배기 밸브 각도에 의한 연비 향상을 설명하기 위한 그래프 선도.11 is a graph for explaining fuel efficiency improvement by intake and exhaust valve angles according to the present invention.
제12도는 본 발명에 관련하는 텀블 흡기 포트에 의한 배기가스 재순환율에 따라 도시 평균 유효압력과 NOX, HC 배출가스 그리고 스프크 진각 및 제동 연료 소비율을 설명하기 위한 그래프 선도.FIG. 12 is a graph for explaining urban average effective pressure, NO x , HC exhaust gas, and spike propagation and braking fuel consumption rate according to the exhaust gas recirculation rate by the tumble intake port according to the present invention. FIG.
제13도는 종래 기술의 내연기관의 흡, 배기 밸브 트레인을 도시한 도면.13 is a view showing an intake and exhaust valve train of a conventional internal combustion engine.
제14도는 제12도의 저면도.FIG. 14 is a bottom view of FIG. 12. FIG.
제15도는 종래 기술에 관련하는 흡기 포트 및 연소실에 의한 제동 평균 유효압력과 회전수에 따른 잔류가스 량을 설명하기 위한 그래프 선도.15 is a graph for explaining the amount of residual gas according to the braking average effective pressure and rotational speed by the intake port and the combustion chamber according to the prior art.
제16도는 종래 기술에 관련하는 흡기 포트 및 연소실에 의한 흡기 행정 말기에 배기가스가 역류되는 것을 설명하기 위한 그래프 선도.Fig. 16 is a graph for explaining that the exhaust gas flows back at the end of the intake stroke by the intake port and combustion chamber according to the prior art.
제17도는 종래 기술에 관련하는 흡기 포트 및 연소실에 의한 트로틀 개도에 따라 공연비가 희박측으로 시프트되는 것을 설명하기 위한 그래프 선도이다.17 is a graph for explaining that the air-fuel ratio is shifted to the lean side according to the throttle opening degree by the intake port and the combustion chamber according to the prior art.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
5 : 흡기 포트 7 : 배기 포트5: intake port 7: exhaust port
9 : 턱 11, 13 : 흡기 밸브9: jaw 11, 13: intake valve
15, 17 : 배기 밸브 19 : 연소실15, 17: exhaust valve 19: combustion chamber
19a, 21 : 경사면 19b : 수평면19a, 21: inclined surface 19b: horizontal surface
96 : 점화 플러그 A : 입구부 단면적96: spark plug A: inlet cross-sectional area
B : 중간부 단면적 C : 출구부 단면적B: Cross section of middle section C: Cross section of outlet section
[산업상의 이용분야][Industrial use]
본 발명은 4밸브 가솔린 기관의 연소실 및 텀블 흡기 포트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 DOHC 엔진의 저, 중속 영역에서 제동 평균 유효압력의 레벨 향상으로 연비 및 기관의 출력을 향상시킴과 아울러 급속연소에 의한 워엄시 배기 가스의 유해성분을 저감 및 연소 안정성을 향상시킬 수 있도록 한 4밸브 가솔린 기관의 연소실 및 텀블 흡기 포트에 관한 것이다.The present invention relates to a combustion chamber and a tumble intake port of a four-valve gasoline engine, and more particularly, to improve fuel economy and engine output by improving the level of braking average effective pressure in the low and medium speed range of a DOHC engine. The combustion chamber and the tumble intake port of the four-valve gasoline engine to reduce the harmful components of the warm water exhaust gas and improve the combustion stability.
[종래의 기술][Prior art]
일반적으로 DOHC 엔진은 흡, 배기 밸브를 각 실린더에 2개씩 설치하여, 흡, 배기 통로 확장에 따른 흡, 배기 효율을 향상시킴으로써 보다 많은 혼합기를 실린더 내에 공급할 뿐만 아니라 배출토록하여 고속에서 기관의 출력을 향상시키는 것이 주된 설계 개념이었다.In general, DOHC engines install two intake and exhaust valves in each cylinder to improve the intake and exhaust efficiency according to the expansion of the intake and exhaust passages. Improving was the main design concept.
따라서 기존의 4밸브 엔진은 고속 중시형의 흡기밸브 타이밍의 선정으로 저속, 저부하에서 흡입 행정 말기에 배기가스가 흡기 포트로 역류되어 잔류 가스량이 증대되어 연소상태를 악화시키고, 연소실을 이루는 각도가 커서 연소실의 체적에 대한 표면적이 커져서 저속·저부하 상태에서 냉각 손실이 커지게 되므로 연료소비율이 커지게 된다. 그리고 흡, 배기 밸브의 상호 경사 각도가 크고 혼합기의 흐름 손실 측면만 강조한 연소실 및 흡기 포트에 있어서, 특히 저속 영역(2500rpm이하의 경우)의 경우 유입되는 혼합기의 속도가 인젝터가 설치된 흡기 포트의 위치에서 저하됨에 따라 저속 및 흡기포트 내 부압이 발생하는 부분부하 상태에서 연료의 무화 상태가 나쁘고, 난류강도가 미약한 점이 대두되게 된다.Therefore, the existing four-valve engine is selected by the timing of the intake valve of the high-speed, medium-sized type, and the exhaust gas flows back to the intake port at the end of the intake stroke at low speed and low load. As the surface area of the combustion chamber increases, the cooling loss increases at low and low loads, thereby increasing fuel consumption. In addition, in the combustion chamber and the intake port where the mutual inclination angles of the intake and exhaust valves are large and only the flow loss side of the mixer is emphasized, especially in the low speed region (less than 2500 rpm), the speed of the inflowing mixer is at the position of the intake port where the injector is installed. As it is lowered, the atomization state of the fuel is poor and the turbulence strength is weak at the partial load state where the low speed and the negative pressure in the intake port are generated.
따라서 이러한 문제점을 개선하기 위해 2개의 흡기 포트중에 하나의 흡기 포트에 스월을 유도하기 위한 제어 밸브를 설치하는 방안이 제안되어 있으나 원가가 상승됨과 아울러 구조적으로 복잡하며, 점화 플러그가 중앙에 위치함에 따른 화염 전파시 원주방향의 흐름 속도가 거의 제로(Zero)상태가 되므로 이론 공연비 상태에서 화염핵 생성이 힘들어지기 때문에 주 연소시간은 단축시키나, 점화 지연을 단축시키지 목하여 노킹을 일으키는 현상을 초래하게 됨에 따라 근자에 이르러 연소실의 형상 설계시 최적화하는 방안이 제시되고 있지만, 기하학적인 변경 자유도가 거의 고정된 상태이기 때문에 개선의 여지가 거의 한정되어 있으며, 또한 워엄시나 냉시동시 과도한 농후화가 요구됨에 따른 배기가스 배출의 과다(HC) 및 연비불량을 야기시키고, 질소 산화물(NOX)을 저감시키기 위한 배기 가스 재순환시 연소상태가 안정되지 못하게 된다.Therefore, in order to solve this problem, a method of installing a control valve for inducing swirl in one of the two intake ports has been proposed, but the cost is increased and structurally complicated. Since the flow velocity in the circumferential direction becomes almost zero during flame propagation, it is difficult to generate flame nuclei at the theoretical air-fuel ratio, so that the main combustion time is shortened, but it causes knocking in order not to shorten the ignition delay. As a result, there have been suggested methods for optimizing the shape of the combustion chamber in the near term, but since the degree of freedom of geometric change is almost fixed, the room for improvement is almost limited, and exhaust gas is required due to excessive enrichment during warm and cold start-up. Causes excess emissions (HC) and poor fuel economy, nitrogen When the exhaust gas is recycled to reduce the oxide NO x , the combustion state becomes unstable.
이에 따라 본 발명에서는 연소실의 형상과 흡기 포트를 개선하여 실린더 내에 텀블 유동이 발생하도록하여 급속연소 및 연소안정화에 따른 문제점을 해결하고자 한다.Accordingly, in the present invention, the tumble flow is generated in the cylinder by improving the shape of the combustion chamber and the intake port, thereby solving the problems caused by rapid combustion and stabilization of combustion.
제13도는 종래 기술의 내연기관의 흡, 배기 밸브 트레인을 도시한 도면이고, 제14도는 제13도의 저면도로서, 도시되지 않은 크랭크 샤프트에 연결된 흡기캠 샤프트의 캠(50)(52)에 의해 연동하는 흡기 밸브(54)(56)가 흡기 포트(58)에 설치되어 혼합기가 선택적으로 유입되도록 되어 있으며, 그리고 배기 캠 사프트의 캠(60)(62)에 의해 연동하는 배기 밸브(64)(66)가 배기 포트(68)에 설치되어 연소실(69)에서 연소된 배기 가스를 배출하도록 되어 있다.FIG. 13 is a view showing the intake and exhaust valve train of the internal combustion engine of the prior art, and FIG. 14 is a bottom view of FIG. 13 by cams 50 and 52 of the intake cam shaft connected to an unshown crankshaft. The intake valves 54 and 56 that interlock are installed in the intake port 58 so that the mixer is selectively introduced, and the exhaust valves 64 that interlock by the cams 60 and 62 of the exhaust cam shaft. 66 is provided in the exhaust port 68 to exhaust the exhaust gas combusted in the combustion chamber 69.
상기한 흡기 밸브(54)(56)와 배기 밸브(64)(66)는 실린더(70)의 중심을 향해 거의 동일한 각도로 실린더 헤드(CH)에 경사지게 설치되는 바, 상기 흡, 배기 밸브(54)(56), (64)(66)가 이루는 각도(α)는 통상적으로 40 내지 50도로 이루어져 있다.The intake valves 54 and 56 and the exhaust valves 64 and 66 are inclined to the cylinder head CH at substantially the same angle toward the center of the cylinder 70. The intake and exhaust valves 54 The angle α between (56) and (64) (66) is typically 40 to 50 degrees.
또한 상기한 흡, 배기 밸브(54)(56), (64)(66)는 각각의 밸브 가이드(72)(74), (76)(78)에 의해 안내됨과 아울러 밸브 스프링(80)(82), (84)(86)으로 탄발 설치되어 항상 상측 방향으로 탄발력이 작용하도록 함으로써 밸브 페이스(54a)(56a), (64a)(66a)가 흡, 배기 포트(58), (68)에 마련된 시이트(80)(90), (92)(94)와 기밀이 유지되도록 밀착 접촉된다.In addition, the intake and exhaust valves 54, 56, 64, 66 are guided by respective valve guides 72, 74, 76, 78, and valve springs 80, 82. ), (84), (86) are installed, and the valve face 54a (56a), (64a) (66a) to the suction and exhaust ports (58) The sheets 80, 90, 92, 94 are provided in close contact with each other so as to maintain airtightness.
그리고 흡기 포트(58)에 설치되는 흡기 밸브(54)(56)의 전방 내측 곡율(R1)과 외측 곡율(R2)은 흡입되는 혼합기의 흐름 저항을 최소화하도록 R1/R2 값을 크게함에 따라 혼합기의 흐름 손실을 최소화하여 고속 성능을 향상시키도록 되어 있으며, 흡기 밸브(54)(56)의 중심축과 흡기 포트(58)의 중심축이 이루는 각도(β)가 통상적으로 55도 이상으로 설계된다.In addition, the front inner curvature R1 and the outer curvature R2 of the intake valves 54 and 56 installed at the intake port 58 may increase the R1 / R2 value to minimize the flow resistance of the inhaled mixer. It is intended to improve the high speed performance by minimizing the flow loss, and the angle? Between the central axis of the intake valves 54 and 56 and the central axis of the intake port 58 is typically designed to be 55 degrees or more.
한편, 실린더(70)에 유입된 혼합기를 연소시키기 위해 설치되는 점화 플러그(96)는 통상적으로 실린더(70)의 중심을 향해 직교 방향으로 설치되어 있다.On the other hand, the spark plug 96 which is provided for burning the mixer which flowed into the cylinder 70 is normally installed in the orthogonal direction toward the center of the cylinder 70.
이와 같이 구성되는 종래 기술은, 기관이 작동됨에 따라 크랭크 사프트와 연결된 흡, 배기 캠 샤프트가 연동됨으로써 흡기 캠 샤프트에 제공된 캠(50)(52)에 의해 흡기 밸브(54)(56)가 밸브 스프링(80)(82)의 탄성력을 극복하고 밸브 가이드(72)(74)에 안내되어 소정거리 하강됨에 따라 흡기 포트(58)가 개방됨과 동시에 상사점에 위치한 피스턴(도시생략)이 크랭크 샤프트의 회전에 의해 하강됨으로써 혼합기가 흡입되는 흡기 행정이 이루어지게 된다.In the prior art configured as described above, as the engine is operated, the intake and exhaust cam shafts connected to the crank shaft are interlocked so that the intake valves 54 and 56 are provided with the valve springs by the cams 50 and 52 provided on the intake cam shafts. The intake port 58 is opened and the piston (not shown) located at the top dead center is rotated by the crankshaft as it is guided to the valve guides 72 and 74 and is lowered by a predetermined distance. As a result of the lowering, the intake stroke in which the mixer is sucked is made.
이와 같은 상태에서 크랭크 샤프트의 회전력에 의해 흡기 캠 샤프트에 제공된 캠(50)(52)이 연동됨으로써 흡기 밸브(54)(56)는 밸브 스프링(80)(82)의 복원력에 의해 초기 상태로 복원되어 밸브 시이트(88)(90)와 밸브 페이스(54a)(56a)가 밀착 접촉되어 기밀이 보전되는 상태가 이루어지게 됨과 아울러 피스턴이 하사점으로부터 상사점으로 상승되어 유입된 혼합기를 압축하는 압축 행정이 이루어지게 된다.In this state, the cams 50 and 52 provided to the intake cam shaft are interlocked by the rotational force of the crankshaft so that the intake valves 54 and 56 are restored to the initial state by the restoring force of the valve springs 80 and 82. Compression stroke that presses the valve seats 88 and 90 and the valve face 54a and 56a so that the airtight is preserved, and the piston rises from the bottom dead center to the top dead center to compress the inflowing mixer. This is done.
이와 같이 압축 행정이 이루어짐과 아울러 점화 플러그(96)의 점화에 의해 혼합기가 연소되어 그 폭발 압력에 의해 피스턴이 상사점으로부터 하사점으로 직선 이동함으로써 크랭크 샤프트는 회전 운동되어 동력을 전달하게 되는 폭발 행정이 이루어지게 되며, 상기 크랭크 샤프트의 회전력에 의해 피스턴이 하사점으로부터 상사점에 이를 때 배기 캠 샤프트에 제공된 캠(60)(62)의 연동에 의해 배기 밸브(64)(66)는 밸브 스프링(84)(86)의 탄성력을 극복하고 소정 거리 하강됨으로써 배기 포트(68)가 개방되어 연소된 배기 가스가 외부로 배출되는 배기 행정이 이루어지게 된다.As described above, the compression stroke is performed and the mixer is combusted by the ignition of the spark plug 96, and the explosion stroke causes the crank shaft to rotate and transmit power by linearly moving the piston from the top dead center to the bottom dead center by the explosion pressure. And the exhaust valves 64 and 66 are connected to the valve springs by interlocking the cams 60 and 62 provided on the exhaust cam shaft when the piston reaches the top dead center from the bottom dead center by the rotational force of the crank shaft. 84 and 86, by overcoming the elastic force and lowering the predetermined distance, the exhaust port 68 is opened, and an exhaust stroke is performed in which the combusted exhaust gas is discharged to the outside.
[발명이 해결하고자 하는 문제점][Problem to Solve Invention]
이와 같이 종래 기술은 기관의 작동에 따라 1사이클의 기능을 실현할 때 흡, 배기 밸브(54)(56), (64)(66)의 수가 증대되어 혼합기의 충진 효율 및 배기 가스의 배출 능력이 증대되어 고속시 기관의 출력 성능을 증대시킬 수 있지만, 흡기 행정시 실린더 보어 면적에 대한 흡기 포트(58)의 단면적 비가 커 흡기 포트(58)를 통해 유입되는 혼합기의 유입 속도가 저하되어 특히 저속 및 저속 부분 부하시 혼합기의 연료가 흡기 포트(58)의 벽면에 부딪쳐 작은 입자상이 초래되므로 혼합기의 균일한 혼합 및 연료의 무화상태가 나빠지게 되어 불완전 연소 및 난류 강도가 낮아짐과 아울러 제15도 및 제16도에 도시한 바와 같이 흡기 유속 저하에 따른 흡기 밸브 타이밍을 고속측으로 전환됨에 따라 흡기 행정 말기에 연소된 배기가스의 일부가 역류되어 잔류 가스량이 증대됨에 따라 연소상태가 악화되어 배기 가스의 유해 성분이 증대됨으로써 배기 가스 강화 규제를 만족하기 어렵고, 연비가 저하되게 된다.As described above, the conventional technology increases the number of intake and exhaust valves 54, 56, and 64, 66 when the function of one cycle is realized according to the operation of the engine, thereby increasing the filling efficiency of the mixer and the ability to discharge the exhaust gas. It is possible to increase the output performance of the engine at high speed, but the ratio of the cross-sectional area of the intake port 58 to the cylinder bore area during the intake stroke is large, so that the inflow rate of the mixer flowing through the intake port 58 is lowered, so that the low speed and low speed The fuel of the mixer under partial load hits the wall surface of the intake port 58, resulting in small particles, resulting in uniform mixing of the mixer and deterioration of fuel atomization, resulting in incomplete combustion and turbulence intensity, as well as in FIGS. 15 and 16. As shown in the figure, as the intake valve timing according to the intake flow rate decreases to the high speed side, a part of the exhaust gas combusted at the end of the intake stroke is reversed to increase the amount of residual gas. As the combustion state is deteriorated difficult to satisfy the exhaust gas regulating reinforced by being harmful components of the exhaust gas is increased, fuel consumption is to be reduced.
또한, 차량의 일시적인 상태(냉 시동, 워엄 업, 급 가감속 등)에서 가속시 공연비가 희박한 측으로 시프트되어 제17도에 도시한 바와 같이 연료 부족분이 초래되기 때문에 토오크의 변동이 심화되고, 제동 평균 유효 압력(Brake Mean Effective Pressure)의 레벨이 낮아지며, 배기 가스 재순환율(Exhaust Gas Recirculation Rate)에 대한 허용 오차 한계의 악화 및 노킹현상 증대가 초래되어 최소 점화 진각(Minimum Advanced for Best Torque; 이하 MBT라 함)의 작동이 불가한 문제점이 있다.In addition, since the air-fuel ratio is shifted to the lean side during acceleration in a temporary state of the vehicle (cold start, worm-up, rapid acceleration and deceleration, etc.), fuel shortage is caused as shown in FIG. The level of Brake Mean Effective Pressure is lowered, the tolerance limit for Exhaust Gas Recirculation Rate is deteriorated, and the knocking phenomenon is increased, resulting in Minimum Advanced for Best Torque (MBT). There is a problem that can not be operated.
또한 2개의 흡기포트 중 하나의 흡기포트에 스월을 유도하기 위한 흡기유동 제어 밸브를 설치할 경우, 점화 플러그(96)가 실린더(70)의 중심을 향해 배치되어 있기 때문에 흡입되는 혼합기의 스월 흐름이 점화 플러그(96) 위치에서 원주 방향의 흐름 속도가 거의 제로 상태가 됨에 따라 화염핵생성이 미미하여 천천히 연소하고, 흡, 배기 밸브(54)(56), (64)(66)의 중심축이 이루는 각도(α)가 큼에 따라 연소실(69)의 체적에 대한 표면적의 비가 커 저속 영역에서 냉각 손실이 커짐으로써 연비가 더욱 저하되는 제반 문제점이 내재되어 있다.In addition, when an intake flow control valve for inducing swirl is installed in one of the two intake ports, the swirl flow of the inhaled mixer is ignited because the spark plug 96 is disposed toward the center of the cylinder 70. As the flow velocity in the circumferential direction becomes almost zero at the position of the plug 96, flame nucleation is insignificant and combustion is slow, and the angle formed by the central axis of the intake and exhaust valves 54, 56, 64, 66 is formed. As (a) is large, the ratio of the surface area with respect to the volume of the combustion chamber 69 is large, and there exists a general problem which the fuel economy further falls by increasing cooling loss in a low speed area | region.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 연소실 및 흡기 포트의 형상을 개선하여 DOHC 엔진의 저, 중속 영역에서 제동 평균 유효압력의 레벨 향상으로 연비 및 기관의 출력을 향상시킴과 아울러 급속 연소화에 의한 배기 가스의 유해성분을 저감시킬 수 있는 잠재능력을 향상시켜 배기 가스의 강화 규제를 만족시킬 수 있는 내연기관의 연소실 및 텀블 흡기 포트를 제공함에 있다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is to improve the shape of the combustion chamber and the intake port to improve fuel economy by improving the level of braking average effective pressure in the low and medium speed region of the DOHC engine. And the combustion chamber and the tumble intake port of an internal combustion engine that can satisfy the regulation of exhaust gas enhancement by improving the power output of the engine and improving the potential to reduce harmful components of exhaust gas by rapid combustion. have.
[문제점을 해결하기 위한 수단][Means to solve the problem]
상기한 바와 같은 목적을 실현하기 위해 본 발명은, DOHC형 내연기관에 있어서, 실린더 헤드에 형성되어 혼합기가 유입되는 흡기 포트와; 상기한 흡기 포트의 중심축과 소정의 각도로 배치되어 혼합기의 유입을 선택적으로 제어하는 흡기 밸브와; 상기한 흡기 밸브의 중심축과 소정의 각도로 배치됨과 아울러 연소실의 하단부 수평면과 평행상태를 유지하도록 소정 거리 이격되어 배기 포트에 설치된 배기 밸브와; 상기한 흡기 밸브의 하단면과 배기 밸브의 하단면이 형성하는 연소실과; 상기한 연소실의 상측에 제공됨과 아울러 실린더 중심에 위치하여 실린더에 유입된 혼합기를 연소시키기 위한 점화 플러그를 포함하여 이루어진 내연기관의 연소실 및 텀블 흡기 포트를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a DOHC type internal combustion engine, comprising: an intake port formed in a cylinder head and into which a mixer is introduced; An intake valve disposed at a predetermined angle with the central axis of the intake port to selectively control the inflow of the mixer; An exhaust valve disposed at a predetermined angle with the central axis of the intake valve and spaced a predetermined distance from the combustion chamber so as to be parallel to a horizontal plane of the lower end of the combustion chamber; A combustion chamber formed by the lower surface of the intake valve and the lower surface of the exhaust valve; The combustion chamber and the tumble intake port of the internal combustion engine, which are provided above the combustion chamber and are positioned at the center of the cylinder and include a spark plug for combusting the mixer introduced into the cylinder, are provided.
상기한 흡기 포트는 흡기 행정 중 혼합기의 흐름 손실을 최소화함과 아울러 실린더내 텀블 모멘트를 극대화하기 위해서 일정한 비율의 입구측 단면적과 중간부 단면적 및 출구측 단면적이 형성됨을 특징으로 한다.The intake port is characterized in that the inlet cross-sectional area and the middle cross-sectional area and the outlet side cross-sectional area of the ratio is formed to minimize the flow loss of the mixer during the intake stroke and to maximize the in-cylinder tumble moment.
상기한 각각의 단면적은 중간부 단면적이 입구측 단면적의 20 내지 22% 축소됨과 아울러 출구측 단면적의 65되도록 형성됨을 특징으로 한다.Each of the cross-sectional areas described above is characterized in that the intermediate cross-sectional area is reduced to 20-22% of the inlet cross-sectional area and 65 of the outlet-side cross-sectional area.
또한, 상기한 흡기 포트는 유입되는 혼합기가 연소실의 배기밸브 하측으로 주된 유동이 발생되도록 출구측의 흡기 밸브 시이트 형상이 원추형상으로 형성됨과 아울러 흡기포트 상부측으로 주된 유동이 이루어지도록 출구측 단면적 바로 위에 턱이 형성됨을 특징으로 한다.In addition, the intake port has a conical shape in which the inlet valve sheet on the outlet side is formed in a conical shape so that a main flow is generated under the exhaust valve of the combustion chamber, and the main inlet port is directly above the cross section of the inlet port. A jaw is formed.
상기한 흡기 밸브와 흡기 포트의 중심축과 이루는 각도는 흡기 포트를 따라 유입되는 혼합기가 실린더 축과 평행한 종방향의 텀블 유입이 이루어지도록 40도 이하로 설정됨을 특징으로 한다.The angle formed with the central axis of the intake valve and the intake port is set to 40 degrees or less so that the mixer flowing along the intake port has a longitudinal tumble inflow parallel to the cylinder axis.
상기한 흡기 밸브는 흡입되는 혼합기가 배기 밸브에 부딪치지 않음과 아울러 연소실에 넓게 유동이 퍼지도록 밸브 시이트와 밀착 접촉되는 밸브 페이스의 아래측에 별도의 원추 형상의 경사면이 형성됨을 특징으로 한다.The intake valve described above is characterized in that a conical inclined surface is formed on the lower side of the valve face in close contact with the valve seat so that the intake mixer does not hit the exhaust valve and the flow spreads widely in the combustion chamber.
상기한 흡기 밸브의 승강을 안내하는 밸브 가이드는 흡기 포트를 따라 유입되는 혼합기의 흐름 저항을 최소화 할 수 있도록 흡기 포트의 벽면에 수납되게 설치됨을 특징으로 한다.The valve guide for guiding the lift of the intake valve is installed to be received on the wall of the intake port so as to minimize the flow resistance of the mixer flowing along the intake port.
상기한 흡기 밸브와 배기 밸브의 중심측이 이루는 각도는 연소실의 체적에 대한 표면적 비를 줄임으로써 냉각 손실을 저감시켜 연비가 향상되도록 25도 각도로 설계됨을 특징으로 한다.The angle formed by the center side of the intake valve and the exhaust valve is characterized in that it is designed at an angle of 25 degrees to reduce fuel loss by reducing the surface area ratio to the volume of the combustion chamber to improve fuel efficiency.
상기한 연소실은 효과적인 혼합기의 텀블 유입을 유도함과 아울러 미연소가스의 효과적인 연소가 이루어지도록 흡기 밸브의 하단면이 이루는 경사면과, 상기 흡기 밸브와 소정의 각도로 배치된 배기 밸브의 하단면이 이루는 수평면을 갖는 형상으로 이루어짐을 특징으로 한다.The combustion chamber is an inclined surface formed by the bottom surface of the intake valve and an inclined surface formed by the intake valve and the bottom surface of the exhaust valve disposed at a predetermined angle so as to induce an effective tumble inflow of the mixer and to effectively burn unburned gas. Characterized in that it has a shape having.
상기한 연소실의 상측에 제공되는 점화 플러그는 흡기 유동에 의한 신선한 혼합기가 유입되어 전극 주위의 잔류 가스를 제거하고, 고온의 배기 밸브를 냉각시켜 초기 화염핵 생성이 양호하게 이루어지도록 흡, 배기 밸브를 연동시키는 각각의 캠 중심을 연결하는 라인과 직교 방향으로 설치됨과 아울러 배기 포트 측으로 경사지게 배치됨을 특징으로 한다.The spark plug provided on the upper side of the combustion chamber is provided with a fresh mixer by the intake air flow to remove residual gas around the electrode, and to cool the high temperature exhaust valve so that initial flame nucleation is well formed. It is installed in the direction orthogonal to the line connecting each cam center to be interlocked, and characterized in that disposed inclined toward the exhaust port side.
[작용][Action]
이와 같은 본 발명은, 기관의 작동에 따라 흡기 포트를 통해 혼합기가 실린더로 유입되게 되는 바, 상기 흡기 포트의 각각의 단면적 비와 아래측에 형성된 턱 및 연소실 형상에 의거 텀블 유입이 이루어짐과 아울러 흐름 손실의 저감 및 텀블 유동에 의한 압축 행정 말기까지 유지되는 강력한 난류에 의해서 급속 연소에 의한 연소 안정성이 확보됨에 따라 배출되는 배기 가스의 유해 성분을 저감시켜 배기 가스의 강화 규제를 만족시킬 수 있게 된다.In the present invention, the mixer is introduced into the cylinder through the intake port in accordance with the operation of the engine, the tumble inflow is made according to the ratio of the cross-sectional area of each intake port and the shape of the jaw and the combustion chamber formed on the lower side. As the combustion stability is secured by rapid combustion by the strong turbulence maintained until the end of the compression stroke due to the reduction of the loss and the tumble flow, it is possible to reduce the harmful components of the exhaust gas and satisfy the regulation of the exhaust gas strengthening.
[실시예]EXAMPLE
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention in more detail as follows.
제1도는 본 발명에 의한 4밸브 가솔린 기관의 흡, 배기 밸브 트레인을 도시한 도면이고, 제2도는 제1도의 저면도로서, 종래 기술의 구성과 동일한 부분의 구성은 동일한 부호로 표기한다.FIG. 1 is a view showing the intake and exhaust valve train of a four-valve gasoline engine according to the present invention, and FIG. 2 is a bottom view of FIG. 1, and the same components as those in the prior art are denoted by the same reference numerals.
피스턴(1)이 승강 안내되는 실린더(70)가 다수개 형성된 실린더 블록(3)의 상측에 실린더 헤드(CH)가 볼트 등의 고정수단(도시생략)에 의해 결합되어 있으며, 상기 실린더 헤드(CH)는 혼합기가 유입되는 흡기 포트(5)와 연소된 배기가스가 외부로 배출되는 배기 포트(7)가 형성되어 있다.The cylinder head CH is coupled to the upper side of the cylinder block 3 in which a plurality of cylinders 70 through which the piston 1 is lifted and guided by fixing means (not shown) such as bolts, and the cylinder head CH ) Is formed with an intake port 5 into which the mixer is introduced and an exhaust port 7 through which the combusted exhaust gas is discharged to the outside.
상기한 흡기 포트(5)는 유입되는 혼합기의 흐름 손실을 최소화함과 아울러 텀블 유동이 효과적으로 이루어지도록 입구측 단면적(A)과 중간부 단면적(B) 및 출구측 단면적(C)이 다르게 형성되어 있으며, 본 실시예에서는 중간부 단면적(B)이 입구측 단면적(A)의 20 내지 22% 크기로 축소 형성됨과 아울러 출구측 단면적(C)의 65% 정도의 크기로 축소 형성되지만, 기관의 종류에 따라 그 비율을 다르게 형성하여도 무방하다.The intake port 5 has a different inlet cross section (A), a middle cross section (B), and an outlet cross section (C) so as to minimize flow loss of the inflow mixer and to effectively perform tumble flow. In this embodiment, the middle cross-sectional area (B) is reduced to 20 to 22% of the inlet cross-sectional area (A) and reduced to about 65% of the outlet-side cross-sectional area (C). Therefore, the ratio may be formed differently.
또한, 상기한 흡기 포트(5)는 유입되는 혼합기가 유입되어 연소실의 배기측으로 유동이 증대되도록 출구측이 원추형상으로 형성됨과 아울러 출구측 단면적(C) 부위에 턱(9)을 형성하여 흡기포트(5)의 상측으로 흡기 유동이 이루어지게 된다.In addition, the intake port 5 is formed in the conical shape of the outlet side so that the flow is increased to the exhaust side of the combustion chamber is introduced into the mixing chamber, and the jaw 9 is formed in the outlet side cross-sectional area (C) part intake port Intake flow is made to the upper side of (5).
상기한 흡기 포트(5)의 중심축과 소정의 각도(β')로 배치됨과 아울러 흡기 캠 샤프트의 캠(50)(52)에 의해 연동하는 흡기 밸브(11)(13)는 흡기 포트(5)의 출구측에 승강 가능하게 설치되어 혼합기의 유입을 선택적으로 제어하도록 되어 있다.The intake valves 11 and 13 arranged at the predetermined angle β 'with the central axis of the intake port 5 and interlocked by the cams 50 and 52 of the intake cam shaft are provided with the intake port 5. It is installed on the outlet side of the slit to selectively control the inflow of the mixer.
본 실시예에서 상기한 각도(β')는 40도 이하로 설정되어 혼합기가 텀블 유입이 이루어지도록 되어 있다.In the present embodiment, the angle β 'is set to 40 degrees or less so that the tumbler is introduced into the mixer.
그리고 상기한 배기 포트(7)에는 배기 캠 샤프트의 캠(60)(62)에 의해 연동하는 배기 밸브(15)(17)가 흡기 밸브(11)(13)와 소정의 각도(α')로 설치되어 연소실(19)에서 연소된 배기 가스를 배출함과 아울러 상기 연소실(19)의 하단부 수평면과 소정거리 이격되어 배기 밸브(15)(17)의 하단면이 평행한 상태 또는 약간의 경사(약 5도 미만)로 이루어져 있다.In the exhaust port 7, the exhaust valves 15 and 17, which are interlocked by the cams 60 and 62 of the exhaust camshaft, have a predetermined angle α ′ with the intake valves 11 and 13. Installed and discharged exhaust gas combusted in the combustion chamber 19 and spaced apart from the horizontal surface of the lower end of the combustion chamber 19 by a predetermined distance so that the lower end surfaces of the exhaust valves 15 and 17 are parallel or slightly inclined (about Less than 5 degrees).
상기한 흡, 배기 밸브(11)(13), (15)(17)는 각각의 밸브 가이드(72)(74), (76)(78)에 의해 안내됨과 아울러 밸브 스프링(80)(82), (84)(86)으로 탄발 설치되어 항상 상측 방향으로 탄발력이 작용하도록 함으로써 밸브 페이스(11a)(13a), (15a)(17a)가 흡, 배기 포트(5), (7)에 마련된 시이트(88)(90), (92)(94)와 기밀이 유지되도록 밀착 접촉된다.The intake and exhaust valves 11, 13, 15, 17 are guided by respective valve guides 72, 74, 76, 78, and valve springs 80, 82. Valves 11a, 13a, 15a, and 17a are provided at the suction and exhaust ports 5 and 7 so that the force is applied upwardly. The sheets 88, 90, 92, 94 are in intimate contact with each other to maintain airtightness.
상기한 흡기 밸브(11)(13)는 흡입되는 혼합기가 배기 밸브(15)(17)에 부딪치지 않음과 아울러 연소실(19)에 넓게 유동이 퍼지도록 밸브 시이트(88)(89)와 밀착 접척되는 밸브 페이스(11a)(13a)의 아래측에 별도의 경사면(21)이 형성되어 있다.The intake valves 11 and 13 are brought into close contact with the valve seats 88 and 89 so that the inhaled mixer does not collide with the exhaust valves 15 and 17 and the flow spreads widely in the combustion chamber 19. Separate inclined surfaces 21 are formed below the valve faces 11a and 13a.
또한, 상기한 흡기 밸브(11)(13)의 승강을 안내하는 밸브 가이드(72)(74)는 흡기 포트(5)를 따라 유입되는 혼합기의 흐름 저항을 저감시킬 수 있도록 흡기 포트(5)의 내측에 수납되게 설치되어 있다.In addition, the valve guides 72 and 74 which guide the lifting and lowering of the intake valves 11 and 13 may reduce the flow resistance of the mixer introduced along the intake port 5. It is installed to be stored inside.
본 실시예에서 흡기 밸브(11)(13)와 배기 밸브(15)(17)의 중심축이 이루는 각도(α')는 연소실(19)의 체적에 대한 표면적 비를 줄임으로써 냉각 손실을 저감시켜 연비가 향상되도록 25도 각도로 설계되어 있지만, 이에 한정하는 것은 아니며 냉각손실을 줄일 수 있는 각도로 설계되면 무방하다.In this embodiment, the angle α 'formed between the central axes of the intake valves 11 and 13 and the exhaust valves 15 and 17 reduces the cooling loss by reducing the ratio of the surface area to the volume of the combustion chamber 19. Although it is designed at an angle of 25 degrees to improve fuel economy, it is not limited thereto, and it may be designed at an angle that reduces cooling loss.
상기한 연소실(19)은 제3도에 도시한 바와 같이 흡기 포트(5)의 중심축과 소정의 각도(β')로 배치된 흡기 밸브(11)(13)의 하단면이 이루는 경사면(19a)과, 상기 흡기 밸브(11)(13)와 소정의 각도(α')로 배치된 배기 밸브(15)(17)의 하단면이 이루는 수평면(19b) 또는 약간의 경사(약 5도 미만)를 갖는 형상으로 이루어져 텀블 유입을 유도한다.As shown in FIG. 3, the combustion chamber 19 is an inclined surface 19a formed by the central axis of the intake port 5 and the bottom surface of the intake valves 11 and 13 arranged at a predetermined angle β '. ) And a horizontal surface 19b or a slight inclination (less than about 5 degrees) formed by the lower surfaces of the exhaust valves 15 and 17 disposed at a predetermined angle α 'with the intake valves 11 and 13. Consists of a shape with an induction tumble inflow.
상기한 연소실(19)의 상측에 제공되어 실린더(70)에 유입된 혼합기가 압축된 다음 연소시키기 위한 점화 플러그(96)는 난류 흐름에 의한 신선한 혼합기가 유입되어 전극 주위의 잔여 가스를 제거하고, 고온의 배기 밸브(15)(17)를 냉각시켜 초기 화염핵 생성이 양호하게 이루어지도록 흡, 배기 밸브(11)(13), (15)(17)를 연동시키는 각각의 캠(50)(52), (60)(62) 중심을 연결하는 라인(L)과 직교 방향으로 설치됨과 아울러 배기 포트(7) 측으로 경사지게 배치되어 있다.The spark plug 96 provided at the upper side of the combustion chamber 19 to compress the mixer introduced into the cylinder 70 and then combusts the fresh mixture introduced by the turbulent flow to remove residual gas around the electrode, Each cam 50, 52 which interlocks the intake and exhaust valves 11, 13, and 15 and 17 so as to cool the high temperature exhaust valves 15 and 17 so that initial flame nucleation is well formed. ), (60) and (62) are installed in a direction orthogonal to the line (L) connecting the center and are inclined toward the exhaust port (7) side.
이와 같이 구성되는 본 발명은, 기관이 작동됨에 따라 크랭크 샤프트와 연결된 흡, 배기 캠 샤프트가 연동됨으로써 흡기 캠 샤프트에 제공된 캠(50)(52)에 의해 흡기 밸브(11)(13)가 밸브 스프링(80)(82)의 탄성력을 극복하고 밸브 가이드(72)(74)에 안내되어 소정거리 하강됨에 따라 흡기 포트(5)가 개방됨과 동시에 상사점에 위치한 피스턴(1)이 크랭크 샤프트의 회전에 의해 하강됨으로써 혼합기가 실린더(70)로 유입되는 흡입 행정이 이루어지게 된다.According to the present invention configured as described above, the intake valves 11 and 13 are provided with valve springs by the cams 50 and 52 provided on the intake cam shaft by interlocking the intake and exhaust cam shafts connected to the crankshaft as the engine is operated. Overcoming the elastic force of (80) (82) and guided by the valve guides (72) (74), the predetermined distance is lowered as the intake port (5) is opened and at the same time the piston (1) located at the top dead center is in response to the rotation of the crankshaft. As a result of the lowering, the suction stroke into which the mixer flows into the cylinder 70 is made.
이때 흡기 밸브(11)(13)가 완전히 개방되었을 때 흡기 포트(5)에 형성된 흡입구 단면적(A)과 중간부 단면적(B) 및 출구부 단면적(C)의 일정한 비율에 의해 유입되는 혼합기의 유입손실이 없이 흐름 모멘트가 유지되고, 흡기 밸브(11)(13)를 안내하는 밸브 가이드(72)(74)가 흡기 포트(5)의 벽면에 수납된 상태를 보전함으로써 흐름 손실이 더욱 저감되어 실린더(70)에 충진되는 혼합기의 충진 효율이 증대되게 됨과 아울러 흡기 포트(5)의 아래측에 형성된 턱(9)에 의해 흡기포트(5) 상부측으로 유동이 발생되고, 흡기 밸브(11)(13)의 밸브 페이스(11a)(13a) 하단부에 별도로 마련된 경사면(21)에 의해 연소실(19)의 배기 포트(7) 측으로 넓게 유동이 퍼지게 되어, 그 결과 제4도에 도시한 바와 같이 실린더(70)의 축을 중심으로 평행한 텀블 유입이 형성된다.At this time, when the intake valves 11 and 13 are fully open, the inflow of the mixer is introduced by a constant ratio between the inlet cross section A formed in the intake port 5 and the middle cross section B and the outlet cross section C. The flow moment is maintained without loss, and the flow loss is further reduced by preserving the state in which the valve guides 72 and 74, which guide the intake valves 11 and 13, are stored on the wall surface of the intake port 5. The filling efficiency of the mixer filled in the 70 is increased, and a flow is generated in the upper side of the intake port 5 by the jaw 9 formed at the lower side of the intake port 5, and the intake valves 11 and 13 The inclined surface 21 provided separately at the lower ends of the valve faces 11a and 13a of the valve flows to the exhaust port 7 side of the combustion chamber 19, and as a result, the cylinder 70 as shown in FIG. A tumble inflow parallel to the axis of Δ is formed.
따라서 제5도 (a)에 도시한 바와 같이 저, 중속 영역에서 체적 효율이 손실되지 않고 증대 또는 유지되면서, (b)에 도시한 바와 같이 최대 트로틀개도 전 영역에서 점화 시간이 늦게되어도 급속 연소를 얻을 수 있음을 알 수 있게 된다.Therefore, as shown in FIG. 5 (a), while the volume efficiency is increased or maintained in the low and medium speed regions without loss, rapid combustion can be performed even when the ignition time is delayed in the entire throttle opening degree as shown in (b). You will see that you can get it.
또한, 연소실(19)에 충진된 혼합기는 연료가 충분히 무화되어 균일한 상태를 보전할 수 있고, 저, 중속에서 제동 평균 유효 압력의 레벨의 상승 및 녹킹 한계를 개선할 수 있음에 따라 제6도에 도시한 바와 같은 MBT 작동이 가능하게 되고, 제7도에 도시한 바와 같이 텀블 유동의 특징인 흡입 행정에서 압축 행정 상사점 30도 전(前)까지 충분한 난류 강도가 유지되어 초기 점화 지연 구간을 축소시킴과 아울러 안정된 연소상태를 얻을 수 있게 된다.In addition, the mixer packed in the combustion chamber 19 can maintain the uniform state of the fuel sufficiently atomized, and can improve the knocking limit and the rise of the level of the braking average effective pressure at low and medium speeds. MBT operation as shown in FIG. 7 is enabled, and sufficient turbulence strength is maintained until the compression stroke top dead center 30 degrees in the suction stroke, which is a characteristic of the tumble flow, as shown in FIG. In addition to shrinking, a stable combustion state can be obtained.
그리고 제8도에 도시한 바와 같이 공연비의 희박 한계를 확장함에 따라 도시 평균 유효 압력(Indicate Mean Effective Pressur)의 변화율이 작아지고, 제동 연료 소비율(Brake Specific Fuel Consumption)이 저감됨으로써 냉시동시 농후량을 줄일 수 있게 되어, 즉 희박 공연비 한계를 증가시켜 에미션 및 연비를 향상시킬 수 있다.As shown in FIG. 8, as the lean limit of the air-fuel ratio is expanded, the rate of change of the Indicate Mean Effective Pressur decreases, and the brake specific fuel consumption decreases, thereby reducing the rich amount during cold start-up. It is possible to reduce, i.e., increase the lean air-fuel limit to improve emission and fuel economy.
또한, 혼합기의 텀블 유입이 이루어짐과 아울러 배기 포트(7)에 설치된 배기 밸브(15)(17)가 연소실(19)의 하단면과 소정 거리 이격되어 평행한 상태 또는 약간의 경사를 이루는 수평면(19b)과, 흡기 밸브(11)(13)의 하단면과 경사진 상태를 유지하는 경사면(19a)으로 형성된 연소실(19)의 형상에 의해 최대 트로틀 개도 전 회전영역과 부분 부하 영역에서 제9도에 도시한 바와 같이 제동 평균 유효 압력이 상승됨을 알 수 있으며, 제10도에 도시한 바와 같이 점화 진각과 초기 점화 지연 및 주연소 시간이 감소됨을 알 수 있게 된다.In addition, the tumble is introduced into the mixer, and the exhaust valves 15 and 17 provided in the exhaust port 7 are spaced apart from the lower surface of the combustion chamber 19 by a predetermined distance in a parallel or slightly inclined horizontal plane 19b. And the combustion chamber 19 formed by the inclined surface 19a which is inclined with the lower end surfaces of the intake valves 11 and 13, the maximum throttle opening degree from the rotational region and the partial load region is shown in FIG. As shown in FIG. 10, it can be seen that the braking average effective pressure is increased, and as shown in FIG. 10, the ignition advance, initial ignition delay, and main combustion time are reduced.
그리고 흡, 배기 밸브(11)(13), (15)(17)의 중심축이 이루는 각도(α')가 작아 연소실(19)의 체적에 대한 표면적 비가 축소되어 저속, 저부하 조건에서 냉각 손실을 저감함에 따라 제11도에 도시한 바와 같은 연료 소비량의 개선에 의해 연비가 향상되며, 제12도에 도시한 바와 같이 배기 가스 재순환 율이 높아져도 도시 평균 유효 압력 변화율이 낮고, NOX및 HC의 저감은 물론 제동연료 소비율이 저감되는 것을 알 수 있게 된다.In addition, the angle α 'formed by the central axes of the intake and exhaust valves 11, 13, and 15 and 17 is small, so that the ratio of the surface area to the volume of the combustion chamber 19 is reduced, resulting in cooling loss at low and low load conditions. As shown in FIG. 11, fuel efficiency is improved by improving fuel consumption as shown in FIG. 11, and as shown in FIG. 12, even if the exhaust gas recirculation rate is increased, the urban average effective pressure change rate is low, and NO X and HC are reduced. In addition, the braking fuel consumption rate is reduced.
이와 같은 상태에서 크랭크 샤프트의 회전력에 의해 흡기 캠 샤프트에 제공된 캠(50)(52)이 연동됨으로써 흡기 밸브(11)(13)는 밸브 스프링(80)(82)의 복원력에 의해 초기 상태로 복원되어 밸브 시이트(88)(90)와 밸브 페이스(11a)(13a)가 밀착 접촉되어 기밀이 보전되는 상태가 이루어지게 됨과 아울러 피스턴(1)이 하사점으로부터 상사점으로 상승되어 유입된 혼합기를 압축하는 압축 행정이 이루어진다.In this state, the cams 50 and 52 provided to the intake cam shaft are interlocked by the rotational force of the crankshaft so that the intake valves 11 and 13 are restored to the initial state by the restoring force of the valve springs 80 and 82. As a result, the valve seats 88 and 90 and the valve face 11a and 13a come into close contact with each other to maintain the airtightness, and the piston 1 rises from the bottom dead center to the top dead center to compress the introduced mixer. A compression stroke is made.
이와 같이 압축이 이루어짐과 아울러 점화 플러그(96)의 점화에 의해 혼합기가 연소되어 그 폭발 압력에 의해 피스턴(1)이 상사점으로부터 하사점으로 직선 이동함으로써 크랭크 샤프트는 회전 운동되어 동력을 전달하게 되는 폭발 행정이 이루어지게 되며, 상기 크랭크 샤프트의 회전력에 의해 피스턴이 하사점으로부터 상사점에 이를 때 배기 캠 샤프트에 제공된 캠(60)(62)의 연동에 의해 배기 밸브(15)(17)는 밸브 스프링(84)(86)의 탄성력을 극복하고 소정 거리 하강됨으로써 배기 포트(7)가 개방되어 연소된 배기 가스가 외부로 배출되는 배기 행정이 이루어지게 되어 1사이클이 완료되게 된다.Compression is performed and the mixer is combusted by the ignition of the spark plug 96, and the crankshaft rotates by transmitting the power by linearly moving the piston 1 from the top dead center to the bottom dead center by the explosion pressure. The explosive stroke is made, and the exhaust valves 15 and 17 are operated by the interlocking of the cams 60 and 62 provided on the exhaust cam shaft when the piston reaches the top dead center from the bottom dead center by the rotational force of the crankshaft. By overcoming the elastic force of the springs 84 and 86 and lowering by a predetermined distance, the exhaust port 7 is opened so that an exhaust stroke in which the burned exhaust gas is discharged to the outside is completed, thereby completing one cycle.
이때 점화 플러그(96)는 실린더(70)의 중심에서 배기 포트(7)측으로 경사지게 형성되어 있기 때문에 압축 행정에서 피스턴(1)이 상사점으로 이동시 흡기 밸브(11)(13)의 하단부 연소실(19) 체적이 작아 난류 흐름이 흡기 포트(5)측에서 배기 포트(7)측으로 이동하면서 점화 플러그(96)의 전극에 신선한 혼합기가 유입되어 전극 주위의 잔류 가스를 제거시키고, 고온의 배기 밸브(15)(17)를 냉각시킴으로써 초기 화염핵 생성이 양호하게 이루어짐과 아울러 내녹킹성을 향상시키게 된다.At this time, since the spark plug 96 is formed to be inclined from the center of the cylinder 70 toward the exhaust port 7 side, the lower end combustion chamber 19 of the intake valves 11 and 13 when the piston 1 moves to the top dead center in the compression stroke. The volume is small and the turbulent flow moves from the intake port 5 side to the exhaust port 7 side, whereby a fresh mixer flows into the electrode of the spark plug 96 to remove residual gas around the electrode, and the high temperature exhaust valve 15 Cooling the (17) results in good initial flame nucleation and improved knocking resistance.
[효과][effect]
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 내연기관의 연소실 및 텀블 흡기 포트는, 연소실의 형상을 흡기 밸브의 하단면이 이루는 경사면과 배기 밸브의 하단면이 연소실의 하단면과 평행상태 또는 약간의 경사를 이루는 수평면을 포함하여 이루어짐과 아울러 입구부와 중간부 및 출구부 단면적 비를 각각 다르게 형성하고, 아래측에 턱을 형성하여 텀블 유입이 가능하게 흡기 포트의 형상을 개선하여 압축 행정 말기에 강력한 텀블 발생으로 인한 효과적으로 급속 연소로 DOHC 엔진의 저, 중속 영역에서 제동 평균 유효압력의 레벨 향상에 따라 연비 및 기관의 출력을 향상시킴과 아울러 급속 연소화에 의한 배기 가스의 유해성분을 저감시켜 배기 가스의 강화 규제를 만족시킬 수 있다.As described above, the combustion chamber and the tumble intake port of the internal combustion engine of the present invention have a shape in which the inclined surface formed by the bottom surface of the intake valve and the bottom surface of the exhaust valve are parallel or slightly inclined with the bottom surface of the combustion chamber. In addition, the inlet, the middle and the outlet portion have different cross-sectional area ratios, and a jaw is formed on the lower side to improve the shape of the intake port so that the tumble can be introduced due to the strong tumble generation at the end of the compression stroke. In the low and medium speed zones of DOHC engines, the combustion efficiency improves fuel economy and engine output as well as reduces the harmful components of exhaust gases due to rapid combustion. Can satisfy.
또한, 실린더의 중심에서 배기 포트측으로 점화 플러그가 경사지게 배치되어 있기 때문에 압축 행정에서 피스턴이 상사점으로 이동시 흡기 밸브의 하단부 연소실 체적이 작아 난류 흐름이 흡기 포트측에서 배기 포트측으로 이동하면서 점화 플러그의 전국에서 신선한 혼합기가 유입되어 전극 주위의 잔류 가스를 제거시키고, 고온의 배기 밸브를 냉각시킴으로써 초기 화염핵 생성이 양호하게 이루어지게 됨과 아울러 내녹킹성을 향상시키게 되는 이점이 있다.In addition, since the spark plug is inclined from the center of the cylinder to the exhaust port side, when the piston moves to the top dead center in the compression stroke, the combustion chamber volume of the lower end portion of the intake valve is small, and the turbulent flow moves from the intake port side to the exhaust port side. In the fresh mixer flows in to remove the residual gas around the electrode, and by cooling the exhaust valve of the high temperature, the initial flame nucleation is good and the knock resistance is improved.
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1993
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