KR100203507B1 - 직분식 가솔린 엔진 - Google Patents

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    • F02B31/04—Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder by means within the induction channel, e.g. deflectors
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Abstract

본 발명은 직분식 가솔린 엔진에 관한 것이다.
혼합기를 연소시키는 엔진(31)과, 상기 엔진(31)으로 공기를 유입시키는 흡기 시스템(45)과, 상기 엔진(31)에서 연소된 배기 가스를 배출시키는 배기 시스템(50)로 구성되는 직분식 가솔린 엔진에 있어서, 제 1 흡기 밸브(42)가 제 1 흡기 포트(40)에 장착되는 각도 ｜A3와 제 2 흡기 밸브(43)가 제 2 흡기 포트(41)에 장착되는 각도 ｜A4를 달리하고, 제 2 흡기 매니폴드(46)가 제 2 흡기 포트(40)에 장착되는 각도 ｜H3와 제 2 흡기 매니폴드(47)가 제 2 흡기 포트(41)에 장착되는 각도 ｜H4를 서로 달리하여 실린더(32)내로 유입되는 흡기량이 최대가 되는 각도로 제 1 흡기 밸브(42) 및 제 2 흡기 밸브(43) 그리고 제 1 흡기 매니폴드(53) 및 제 2 흡기 매니폴드(54)가 제 1 흡기 포트(40) 및 제 2 흡기 포트(41)에 각각 장착되며, 피스톤(35) 헤드의 중심부에 홈(57)이 형성되고, 제 2 흡기 매니폴드(47)에 스월 컨트롤 밸브(58)가 장착되는 것을 특징으로 한다.
이것에 의해, 제 2 흡기 포트를 통하여 실린더로 유입되는 흡기량이 최대가 되고, 스월 컨트롤 밸브의 조절에 의해 연소의 최적화가 구현되며, 인젝터에서 분사된 연료가 연소실 중심부에 성층화되어 희박 공기 연료비에서도 안정된 연소가 가능한 효과가 있다.

Description

직분식 가솔린 엔진 (GASOLINE ENGINE OF DIRECT INJECTION TYPE)
본 발명은 직분식 가솔린 엔진에 관한 것이며, 보다 상세히는 제 1 흡기 밸브가 제 1 흡기 포트에 장착되는 각도와 제 2 흡기 밸브가 제 2 흡기 포트에 장착되는 각도를 다르게 하고, 제 1 흡기 매니폴드가 제 1 흡기 포트에 장착되는 각도와 제 2 흡기 매니폴드가 제 2 흡기 포트에 장착되는 각도를 달리하여 혼합기의 스월비 및 흡기 유량이 최대가 되도록하고, 제 2 흡기 매니폴드에 스월 컨트롤 밸브를 장착하여 운전 조건에 따라 실린더내로 흡입되는 공기량을 달리하므로서 연소의 최적화를 이루며, 피스톤 헤드의 중심부에 홈을 형성시켜 분사된 연료가 흐트러지지 않는 연료 캡쳐 구조를 이루도록 하여 성층 연소가 되게하므로서 희박 연소에서도 안정된 연소가 가능한 직분식 가솔린 엔진에 관한 것이다.
종래의 경우를 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.
종래의 직분식 가솔린 엔진은 혼합기를 연소시키는 엔진(1)과, 상기 엔진(1)으로 공기를 유입시키는 흡기 시스템(15)과, 상기 엔진(1)에서 연소된 배기 가스를 배출시키는 배기 시스템(20)으로 구성된다.
상기 엔진(1)은 혼합기가 연소되는 실린더(2)와, 상기 실린더(2)내에서 왕복 운동하는 피스톤(5)으로 구성된다.
상기 실린더(2)는 피스톤(5)이 왕복 운동을 하는 바디부(3)와, 상기 바디부(3)를 커버하는 챔버(4)로 구성된다.
상기 챔버(4)에는 실린더(2)내로 공기를 유입시키는 제 1 흡기 포트(10) 및 제 2 흡기 포트(11)와, 실린더(2)내에서 연소된 배기 가스를 배출시키는 제 1 배기 포트(21) 및 제 2 배기 포트(22)가 형성된다. 그리고, 중심에는 연료를 분사하는 인젝터(6)와, 분사된 연료를 점화시키는 점화 플러그(7)가 장착된다.
상기 제 1 흡기 포트(10) 및 제 2 흡기 포트(11)에는 실린더(2)내의 혼합기 및 배기 가스가 유출되는 것을 방지하는 제 1 흡기 밸브(12) 및 제 2 흡기 밸브(13)가 장착된다.
상기 제 1 배기 포트(21) 및 제 2 배기 포트(22)에는 실린더(2)내의 혼합기가 유출되는 것을 방지하고 배기 가스를 유출시키는 제 1 배기 밸브(25) 및 제 2 배기 밸브(26)가 장착된다.
상기 흡기 시스템(15)은 제 1 흡기 포트(10) 및 제 2 흡기 포트(11)에 장착되는 제 1 흡기 매니폴드(16) 및 제 2 흡기 매니폴드(17)와, 상기 제 1 흡기 매니폴드(16) 및 제 2 흡기 매니폴드(17)로 공기를 분배하는 딜리버리 파이프(18)를 포함한다.
배기 시스템(20)은 제 1 배기 포트(21) 및 제 2 배기 포트(22)에 장착되는 제 1 배기 매니폴드(23) 및 제 2 배기 매니폴드(24)를 포함한다.
상기와 같이 구성된 종래의 직분식 가솔린 엔진의 경우, 제 1 흡기 밸브(12)가 제 1 흡기 포트(10)에 장착되는 각도(즉, 제 1 흡기 밸브(12)가 제 1 흡기 포트(10)의 센터라인과 이루는 각도) ｜A1과, 제 2 흡기 밸브(13)가 제 2 흡기 포트(11)에 장착되는 각도(즉, 제 2 흡기 밸브(13)가 제 2 흡기 포트(11)의 센터라인과 이루는 각도) ｜A2가 같고, 제 1 흡기 매니폴드(16)가 제 1 흡기 포트(10)에 장착되는 각도 ｜H1 과 제 2 흡기 매니폴드(17)가 제 2 흡기 포트(11)에 접하는 각도 ｜H2가 서로 같다. 따라서, 제 1 흡기 포트(10) 및 제 2 흡기 포트(11)에서 실린더(2)로 유입되는 흡기량은 같다.
그러나, 상기와 같이 구성된 종래의 직분식 가솔린 엔진은 흡입 행정중에 연료를 분사할 경우 흡입 유동에 밀려 연료가 실린더 벽쪽에 부착되는 문제가 있고, 압축 행정중에 연료를 분사할 경우에는 실린더내로 흡입된 공기의 텀블(Tumble) 유동으로 분사된 연료가 연소실 전체에 흩어저서 점화 플러그 주위에 농후한 혼합기를 성층화시키지 못하므로서 희박 연소가 어려우며, 제 1 흡기 포트 및 제 2 흡기 포트가 실린더에 장착되는 각도가 같아 스월 유동 및 실린더내로 유입되는 공기 유량을 증대시키지 못하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 실린더내로 유입되는 흡기량이 최대가 되도록 제 2 흡기 매니폴드가 제 2 흡기 포트에 장착되는 각도를 달리하고, 스월 컨트롤 밸브를 제 2 흡기 매니폴드에 설치하여 운전 조건에 따라 흡기량을 조절하므로서 연소의 최적화를 구현하며, 인젝터에서 분사된 연료가 흩어지지 않도록 피스톤 헤드에 홈을 형성시켜 연료가 연소실 중심부에서 성층화되므로서 희박 공기 연료비에서도 안정된 연소를 할 수 있는 직분식 가솔린 엔진을 제공하는데 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 직분식 가솔린 엔진의 일예로서, 혼합기를 연소시키는 엔진과, 상기 엔진으로 공기를 유입시키는 흡기 시스템과, 상기 엔진에서 연소된 배기 가스를 배출시키는 배기 시스템으로 구성되는 직분식 가솔린 엔진에 있어서,
제 1 흡기 밸브가 제 1 흡기 포트에 장착되는 각도 ｜A3와 제 2 흡기 밸브가 제 2 흡기 포트에 장착되는 각도 ｜A4를 달리하고, 제 1 흡기 매니폴드가 제 1 흡기 포트에 장착되는 각도 ｜H3와 제 2 흡기 매니폴드가 제 2 흡기 포트에 장착되는 각도 ｜H4를 서로 달리하여 실린더내로 유입되는 흡기량이 최대가 되는 각도로 제 1 흡기 밸브 및 제 2 흡기 밸브 그리고 제 1 흡기 매니폴드 및 제 2 흡기 매니폴드가 제 1 흡기 포트 및 제 2 흡기 포트에 각각 장착되며, 피스톤 헤드의 중심부에 홈이 형성되고, 제 2 흡기 매니폴드에 스월 컨트롤 밸브가 장착되는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 의해, 실린더 유입되는 흡기량이 최대가 되고, 스월 컨트롤 밸브의 조절에 의해 연소의 최적화가 구현되며, 피스톤 헤드에 형성된 홈에 의해 인젝터에서 분사된 연료가 실린더 중심부에서 성층화되어, 희박 공기 연료비에서도 안정된 연소가 가능하다.
도 1은 종래의 직분식 가솔린 엔진에 있어서, 흡기 포트에 흡기 매니폴드가 장착된 상태를 도시한 평면도
도 2는 종래의 직분식 가솔린 엔진을 도시한 도 1의 A - A선에 따른 단면도
도 3은 종래의 직분식 가솔린 엔진을 도시한 도 1의 B - B선에 따른 단면도
도 4는 본 발명에 따른 직분식 가솔린 엔진에 있어서, 흡기 포트에 흡기 매니폴드가 장착된 상태를 도시한 평면도
도 5는 본 발명에 따른 직분식 가솔린 엔진을 도시한 도 4의 A - A선에 따른 단면도
도 6은 본 발명에 따른 직분식 가솔린 엔진을 도시한 도 4의 B - B선에 따른 단면도
도 7은 본 발명에 따른 직분식 가솔린 엔진에 있어서, 흡기 포트에 장착되는 흡기 밸브의 각도 변화와 흡기 매니폴드의 각도 변화에 따른 흡기량의 변화를 도시한 그래프
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1, 31 : 엔진2, 32 : 실린더
3, 33 : 바디부4, 34 : 챔버
5, 35 : 피스톤3, 36 : 인젝터
7, 37 : 점화 플러그10, 40 : 제 1 흡기 포트
11, 41 : 제 2 흡기 포트12, 42 : 제 1 흡기 밸브
13, 43 : 제 2 흡기 밸브15, 45 : 흡기 시스템
16, 46 : 제 1 흡기 매니폴드17, 47 : 제 2 흡기 매니폴드
18, 48 : 딜리버리 파이프20, 50 : 배기 시스템
21, 51 : 제 1 배기 포트22, 52 : 제 2 배기 포트
23, 53 : 제 1 배기 매니폴드24, 54 : 제 2 배기 매니폴드
25, 55 : 제 1 배기 밸브26, 56 : 제 2 배기 밸브
57 : 홈58 : 스월 컨트롤 밸브
이하, 본 발명의 실시예를 도 4 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 직분식 가솔린 엔진은 혼합기를 연소시키는 엔진(31)과, 상기 엔진(31)으로 공기를 유입시키는 흡기 시스템(45)과, 상기 엔진(31)에서 연소된 배기 가스를 배출시키는 배기 시스템(50)으로 구성된다.
상기 엔진(31)은 혼합기가 연소되는 실린더(32)와, 상기 실린더(32)내에서 왕복 운동하는 피스톤(35)으로 구성된다.
상기 실린더(32)는 피스톤(35)이 왕복 운동을 하는 바디부(33)와, 상기 바디부(33)를 커버하는 챔버(34)로 구성된다.
상기 챔버(34)에는 실린더(32)내로 공기를 유입시키는 제 1 흡기 포트(40) 및 제 2 흡기 포트(41)와, 실린더(32)내에서 연소된 배기 가스를 배출시키는 제 1 배기 포트(51) 및 제 2 배기 포트(52)가 형성된다. 그리고, 중심에는 연료를 분사하는 인젝터(36)와, 분사된 연료를 점화시키는 점화 플러그(37)가 장착된다.
상기 피스톤(35)은 헤드 중심부에 홈(57)이 형성된다. 이것은 인젝터(36)에서 분사된 연료가 흩어지는 것을 방지하는 연료 캡쳐 구조를 형성한다. 이것에 의해 연료는 실린더(32)의 중심부에서 성층화되어 희박 공기 연료비에서도 안정된 연소를 한다.
상기 제 1 흡기 포트(40) 및 제 2 흡기 포트(41)에는 실린더(32)내의 혼합기 및 배기 가스가 유출되는 것을 방지하는 제 1 흡기 밸브(42) 및 제 2 흡기 밸브(43)가 장착된다.
상기 제 1 배기 포트(51) 및 제 2 배기 포트(52)에는 실린더(32)내의 혼합기가 유출되는 것을 방지하고 배기 가스를 유출시키는 제 1 배기 밸브(55) 및 제 2 배기 밸브(56)가 장착된다.
상기 흡기 시스템(45)은 제 1 흡기 포트(40) 및 제 2 흡기 포트(41)에 장착되는 제 1 흡기 매니폴드(46) 및 제 2 흡기 매니폴드(47)와, 상기 제 1 흡기 매니폴드(46) 및 제 2 흡기 매니폴드(47)로 공기를 분배하는 딜리버리 파이프(48)를 포함한다.
상기 제 2 흡기 포트(41)에는 실린더(32)내로 유입되는 공기량을 조절하는 스월 컨트롤 밸브(58)가 장착된다.
상기 배기 시스템(50)은 제 1 배기 포트(51) 및 제 2 배기 포트(52)에 장착되는 제 1 배기 매니폴드(53) 및 제 2 배기 매니폴드(54)를 포함한다.
상기와 같이 구성된 직분식 가솔린 엔진의 경우 엔진(31)에 흡기 시스템(45)이 다음과 같이 장착된다.
제 1 흡기 밸브(42)가 제 1 흡기 포트(40)에 장착되는 각도(즉, 제 1 흡기 밸브(42)가 제 1 흡기 포트(40)의 센터라인과 이루는 각도) ｜A3와 제 2 흡기 밸브(43)가 제 2 흡기 포트(41)에 장착되는 각도(즉, 제 2 흡기 밸브(43)가 제 2 흡기 포트(41)의 센터라인과 이루는 각도) ｜A4를 달리하고, 제 1 흡기 매니폴드(46)가 제 1 흡기 포트(40)에 장착되는 각도 ｜H3와 제 2 흡기 매니폴드(47)가 제 2 흡기 포트(41)에 장착되는 각도 ｜H4를 서로 달리하여 제 2 흡기 포트(41)를 통하여 실린더(32)내로 유입되는 흡기량이 최대가 되도록 조절한다.(도 7 참조)
상기와 같은 구성에 의해 본 발명의 직분식 가솔린 엔진는 다음과 같이 작동한다.
엔진의 저, 중 부하에서는 제 2 흡기 매니폴드(47)에 장착된 스월 컨트롤 밸브(58)가 크로즈되어 제 1 흡기 매니폴드(46)만이 공기를 실린더(32)내로 유입시키고, 고 부하에서는 제 2 흡기 매니폴드(47)에 장착된 스월 컨트롤 밸브(58)가 오픈되어 제 1 흡기 매니폴드(46) 및 제 2 흡기 매니폴드(47)가 동시에 공기를 실린더(32)내로 유입시키므로서 강한 스월 유동에 의해 연료 기화가 촉진되며, 인젝터(36)는 흡입 행정중에 연료를 분사한다.
여기서, 분사된 연료는 피스톤(35) 헤드에 형성된 홈(57)에 의해 실린더(32)의 중심부에서 성층화되어 희박 공기 연료비에서도 안정된 연소가 가능하다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 직분식 가솔린 엔진은 제 2 흡기 포트를 통하여 실린더내로 유입되는 흡기량이 최대가 되고, 스월 컨트롤 밸브의 조절에 의해 연소의 최적화가 구현되며, 인젝터에서 분사된 연료가 연소실 중심부에 성층화되어 희박 공기 연료비에서도 안정된 연소가 가능한 효과가 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 직분식 가솔린 엔진을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (1)

  1. 혼합기를 연소시키는 엔진(31)과, 상기 엔진(31)으로 공기를 유입시키는 흡기 시스템(45)과, 상기 엔진(31)에서 연소된 배기 가스를 배출시키는 배기 시스템(50)로 구성되는 직분식 가솔린 엔진에 있어서,
    제 1 흡기 밸브(42)가 제 1 흡기 포트(40)에 장착되는 각도 ｜A3와 제 2 흡기 밸브(43)가 제 2 흡기 포트(41)에 장착되는 각도 ｜A4를 달리하고, 제 1 흡기 매니폴드(46)가 제 1 흡기 포트(40)에 장착되는 각도 ｜H3와 제 2 흡기 매니폴드(47)가 제 2 흡기 포트(41)에 장착되는 각도 ｜H4를 서로 달리하여 실린더(32)내로 유입되는 흡기량이 최대가 되는 각도로 제 1 흡기 밸브(42) 및 제 2 흡기 밸브(43) 그리고 제 1 흡기 매니폴드(53) 및 제 2 흡기 매니폴드(54)가 제 1 흡기 포트(40) 및 제 2 흡기 포트(41)에 각각 장착되며, 피스톤(35) 헤드의 중심부에 홈(57)이 형성되고, 제 2 흡기 매니폴드(47)에 스월 컨트롤 밸브(58)가 장착되는 것을 특징으로 하는 직분식 가솔린 엔진.
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