KR100216462B1 - 내연기관 - Google Patents

Abstract

혼합기 유입시 스파크 플러그의 포인트부가 젖어 실화되는 것을 방지하여 연소상태를 활성화 시킴으로써, 출력향상 및 연비절감, 그리고 배기가스의 배출을 최소화할 목적으로;

실린더 헤드의 연소실 일측으로 3개의 흡기포트가 형성되고, 이들 포트에는 각각에 흡기밸브가 배치되며, 그의 반측에는 2개의 배기포트와 이에 배기밸브가 배치되는 내연기판에 있어서,

상기 흡기포트의 출구측을 배치하되, 중앙 흡기포트의 출구를 스파크 플러그의 포인트부와 가능한한 멀리 떨어질 수 있도록 연소실의 일측단으로 배치하고, 이에 배치되는 밸브를 수직의 상태에서 소정의 각 α를 갖고 상단이 외측으로 기울어지도록 배치하여 이루어지며,

상기 밸브 헤드면의 직하방의 피스톤 헤드면을 상기 밸브 기울임 각 α와 동일하게 β각으로 기울임을 갖는 경사면으로 형성한 내연기관을 제공한다.

Description

내연기관

제1도는 본 발명의 내연기관에 적용되는 흡기구조의 평면도.

제2도는 제1도의 측단면도.

제3도는 본 발명의 요부 확대 단면도.

제4도는 본 발명에 적용되는 피스톤의 평면도.

제5도는 종래도로서, (a)는 흡기구조의 평면도이고, (b)는 (a)의 측단면도이다

[산업상 이용분야]

본 발명은 차량의 원동기로 사용되는 내연기관에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 3개의 흡기포트와 2개의 배기포트를 갖는 내연기관에 있어서, 혼합기 유입시 스파크 플러그의 포인트부가 젖어 실화되는 것을 방지할 수있도록 한 내연기관에 관한 것이다.

[종래 기술]

잘 알려진 바와 같이, 내연기관은 연소실 내부에서 혼합기의 연소로 발생되는 열에너지에 의한 작동 유체의 팽창으로 피스톤을 승강운동시키고, 이의 승강운동이 커넥팅 로드를 통해 크랭크 샤프트를 회전운동시킴으로써,기계적인 에너지로 출력이 이루어지게 되는 것으로 자동차의 원동기로 널리사용되고 있다.

이러한 내연기관의 출력은 여러 요소에 의하여 결정되는데, 그중 흡기효율에 의하여 큰 영향을 받게 된다.

즉, 연료가 포함된 혼합기가 연소실내로 충분히 흡입되어 연소되어야만 강한 팽창력으로 피스톤을 하강시키게 되는 바, 큰 출력을 얻게 되는데, 이를 위하여 내연기관에는 혼합기가 흡입되는 흡기포트와 연소된 가스가 배출될 수 있는 배기포트가 마련되고, 이의 포트들에는 각각 이를 개폐할 수 있는 흡, 배기밸브가 배치된다.

이들 흡, 배기밸브는 일반적으로 한 실린더당 각각 1개식의 밸브가 배치되는 것이 통상적이나 고출력 내연기관으로 발전되어가면서 흡기효율과 배기효율을 증대 시키기위한 수단으로 2개의 흡기밸브와 1개의 배기밸브, 2개의 흡기밸브와 2개의 배기밸브, 3개의 흡기밸브와 2개의 배기밸브를 적응하는 내연기관이 개발되어 사용되고 있는데, 본 발명은 3개의 흡기밸브와 2개의 배기밸브가 적용된 내연기관에 관계한다.

이러한 내연기관의 종래기술을 살펴보면 제5도의 (a)(b)에서 보인바와 같이, 실린더 헤드(100) 의 연소실 (102) 일측으로 3개의 흡기포트(104), (106), (108)이 형성되고, 이들포트(104), (106), (108)에는각각에 흡기밸브(110), (112), (114)가 배치되며 그의 반측에는 2개 의 배기포트(116), (118)와 이에 배기밸브(120), (122)가 배치된다.

그리고 중앙에 배치되는 흡기포트(106)과 배기포트(116), (118) 사이에는 압축된 가스를 연소시키는 스파크 플러그(124)가 배치된다.

이에따라 흡입행정시에는 흡기계통을 통해 흡기포트(104), (106), (108)로 유입되는 공기가 인젝터(126)에서 분사되는 연료와 혼합기가 되어 연소실(102)로 유입된다.

그러면 이의 혼합기는 피스톤(128)의 상승으로 압축되며, 이의 상태에서 스파크 플러그(124)에 의해 점화되어 연소되면서 팽창하여 이의 팽창력으로 피스톤(128)를 하강시켜 동력을 발생케하고, 연소된 가스는 배기밸브(120), (122)의 열림으로 배기포트(116), (118)를 통해 배출되는 과정을 반복적으로 행하면서 동력을 발생하게 되는 것이다.

이와같은 내연기관은 3개의 흡기포트와 2개의 배기포트를 보유하는 바, 흡기 및 배기 효율이 좋기 때문에 큰 출력을 얻을 수는 있으나, 흡기포트중 중앙에 위치하느 흡기포트(106)의 출구 부분이 도면에서와 같이 스파크 플러그(124)의 포인트(130) 부분과 너무 근접되어 있기 때문에 이의 흡기포트(106)를 통해 유입되는 혼합기에 포함된 연료가 포인트(130)부분을 젖게 하여 실화의 원인이 된다는 문제점을 내포하고 있다.

즉, 스파크 플러그(124)의 포인트(130)이 연료에 의해 젖게되면, 점화불꽃이 발생되지 않거나 점화 불꽂이 발행하더라도 약한 불꽂이 발생되면서 압축된 혼합기를 완전연소시키지 못하여 내연기관의 출력을 저하시킴은 물론 연료 소비량이 증대되고, 미연소된 배기가스가 배출되어 환경을 오염시킨다는 문제점을 내포하고 있는 것이다.

[발명의 요약]

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 3개의 흡기포트와 2개의 배기포트를 갖는 내연기관에 있어서,혼합기 유입시 스파크플러그의 포인트부가 젖어 실화되는 것을 방지하여 연소상태를 활성화시킴으로써, 출력향상 및 연비절감, 그리고 배기가스의 배출을 최소화할 수 있는 내연기관를 제공함에 있다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은 실린더 헤드의 연소실 일측으로 3개의 흡기포트가 형성되고, 이들 포트에는 각각에 흡기맬브가 배치되며, 그의 반측에는 2개의 배기포트와 이에 배기밸브가 배치되는 내연기관에 있어서, 상기 흡기포트의 출구측을 배치하되, 중앙 흡기포트의 출구를 스파크플러그의 포인트부와 가능한 한 멀리 떨어질 수 있도록 연소실의 일측단으로 배치하고, 이에 배치되는 밸브를 수직의 상태에서 소정의 각 α를 갖고 상단이 외측으로 기울어지도록 배치하여 이루어지며, 상기 밸브 헤드면의 직하방의 피스톤 헤드면을 상기 밸브 기울임 각 α와동일하게 β각으로 기울임을 갖는 경사면으로 형성한 내연기관을 제공한다.

상기에서 α와 β는 2° 보다 작게한 내연기관을 제공한다.

상기 피스톤은 그의 헤드면의 중앙부에 상기 경사면에 연장되는 타원형의 요입부를 형성하고, 이의 요입부의 배기측은 이에 연설되는 돌출부로 형성하여 파형의 형태를 취하도록 형성한 내연기관을 제공한다.

상기에서 요입부는 피스톤을 평면에서 보았을 때 밸브 배열방향으로 직경이 큰 형태의 타원형으로 형성한 내연기관을 제공한다.

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부만 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

[실시예]

제1도 내지 제3도는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 것으로서, 이의 내연기관은 실린더 헤드(1)의 연소실(3) 일측으로 3개의 흡기포트(5), (7), (9)가 형성되고, 이들 포트(5), (7), (9)에는 각각에 흡기밸브(11), (13), (15)가 배치되며, 그의 반측에는 2개의 배기포트(17), (l9)와 이에 배기밸브(21), (23)가 배치된다.

그리고 중앙에 배치되는 흡기포트(7)과 배기포트(21), (23) 사이에는 압축된 가스를 연소시키는 스파크 플러그(25)가 배치된다.

이에따라 흡입행정시에는 흡기계통을 통해 흡기포트(5), (7), (9)로 유입되는 공기가 인젝터(27)에서 분사되는 연료와 혼합되면서 혼합기가 되어 연소실(3)로 유입되며, 이의 혼합기는 피스톤(29)의 상승으로 압축되어 이의 상태에서 스파크 플러그(25)에 의해 점화 연소되면서 팽창하여 이의 팽창력으로 피스톤(29)를 하강시켜 동력을 발생케하고, 연소된 가스는배기밸브 (21), (23)의 열림으로 배기포트(17), (19)를 통해 배출되는 과정을 반복적으로 행하면서 동력을 발생하게 된다.

이러한 내연기관에 있어서, 본 발명은 흡기포트(5), (7), (9)의 출구측을 배치하되, 중앙 흡기포트(7)를 스파크 플러그(25)와 좀 멀리 떨어질 수 있도록 연소실(3)의 일측단으로 배치하고, 양측 흡기포트(5), (9)를 연소실의 중앙측에 위치하도록 배치하였다.

그리고 상기 중앙흡기포트(7)의 직경을 다른 흡기포트(5), (9)에 비하여 작게 하여 유속을 빠르게 하여 혼합기의 유동을 활성화시키도록 하였으며, 이의 흡기밸브(l3) 장착각도는 밸브 헤드면이 평면으로부터 소정의 각도(α)로 기울어지도록 하였다.

또한, 상기 밸브 헤드면의 직하방의 피스톤(29) 헤드면을 상기 밸브 기울임각(α)과 동일하게 β각으로 기울임을 주었으며, 피스톤(29)의 헤드면중앙부는 타원형의 요입부(31)로 형성하였다.

그리고 상기 오입부(31)의 배기속은 헤드면 기준선에서 약간 돌출되게 하였으며, 이의 돌출부(33)는 연소실(3)의 상면과 배기 밸브(21), (23)의 하강시 간섭이 일어나지 않을 정도로 돌출시켰다.

이에따라 피스톤(29)의 상면 흡기측단으로 부터 완만한 경사로 요입되면서 요입부(31)와 돌출부(33)가 파형으로 형성되는 형태를 취하게된다.

또한 상기 요입부(31)는 제4도에서와 같이 피스톤(29)을 평면에서 보았을때 밸브 배열방향으로 직경이 큰 형태의 타원형으로 형성된다.

이는 다수의 흡기밸브(15), (7), (9)가 종방향으로 배치된 상태에서 혼합기가 유입되는바, 이의 혼합기가 전체적으로 경사면과 요입부(29)에 의하여 흡입과 압축 행정시 유동이 크게 발생되도록 하기 위함이다.

그리고 상기 중앙 흡기밸브(7)의 장착각도(α)와 피스톤 헤드면 경사각(β)은 α=β2°의 등식이 성립되도록 하는 것이 바람직하다.

이와같이 구성된 본 발명의 내연기관에 의하면, 혼합기가 유입되는 중앙의 흡입포트(7)의 출구를 스파크 플러그(25)의 포인트(35) 부분과 멀리하고, 혼합기의 유입방향을 피스톤(29)의 경사진 헤드면을 향하도록 하였는 바, 혼합기에 의하여 스파크 플러그(25)의 포인트(35) 부위가 젖는 것이 방지된다.

이에따라 스파크 플러그(25)의 포인트(35)부의 젖음으로 인해 발생되는 있는 실화의 원인을 미연에 방지할 수 있으며, 강력한 점화불꽃 발생으로 압축가스의 연소를 활성화하여 완전연소가 이루어지게 된다.

그리고 피스톤(29) 헤드면 형상에 의해 유입되는 혼합기가 강하게 유통되면서 완전연소의 효과를 더욱 증대시킬 수 있게 되는 것이며, 이러한 효과에 의하여 내연기관의 출력 향상과 연비향상, 그리고 배기가스 발생을 최소화할 수 있는 발명인 것이다.

Claims (4)

1. 실린더 헤드의 연소실 일측으로 3개의 흡기포트가 형성되고, 이들 포트에는 각각에 흡기밸브가 배치되며, 그의 반측에는 2개의 배기포트와 이에 배기밸브가 배치되는 내연기관에 있어서, 상기 흡기포트의 출구측을 배치하되, 중앙 흡기포트의 출구를 스파크플러그의 포인트부와 가능한 한 멀리 떨질 수 있도록 연소실의 일측단으로 배치하고, 이에 배치되는 밸브를 수직의 상태에서 소정의 각 α를 갖고 상단이 외측으로 기울어지도록 배치하여 이루어지며, 상기 밸브 헤드면의 직하방의 피스톤 헤드면을 상기 밸브 기울임 각 α와 동일하게 β각으로 기울임을 갖는 경사면으로 형성하여 이루어짐을 특징으로하는 내연기판.
2. 제1항에 있어서, α와 β는 2°보다 작게함을 특징으로 하는 내연기관.
3. 제1항에 있어서, 피스톤은 그의 헤드면의 중앙부에 상기 경사면에 연장되는 타원형의 요입부를 형성하고, 이의 요입부의 배기측은 이에 연설되는 돌출부로 형성하여 파형의 형태를 취하도록 형성한 것을 특징으로 하는 내연기관.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 요입부는 피스톤을 평면에서 보았을 때 밸브 배열방향으로 직경이 큰 형태의 타원형으로 형성함을 특징으로 하는 내연기관.