KR100222523B1 - Intake system for internal combustion engines - Google Patents

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Abstract

고 회전형 엔진이 중,저속에서 저하되는 토오크 및 출력을 향상시키기 위하여, 흡기 포트 및 배기포트가 형성된 실린더 헤드와, 이 실린더 헤드의 함께 연소실을 형성하는 피스톤이 설치되는 실린더 블럭과, 상기한 흡기포트에 설치되어 엔진의 속도 영역이 저속인 경우에 이 흡기포트의 개구면적을 줄여주는 텀블 발생수단과, 엔진의 흡기계 부압에 따라 전후진 작동하여 상기 텀블 발생수단의 동력원으로 작용하는 액츄에이터를 포함하는 내연기관의 흡기장치를 제공한다.In order to improve the torque and output that the high-rotational engine lowers at medium and low speeds, a cylinder head provided with an intake port and an exhaust port, a cylinder block provided with a piston forming the combustion chamber together with the cylinder head, and the intake air described above. A tumble generating means installed in the port to reduce the opening area of the intake port when the speed range of the engine is low, and an actuator acting as a power source of the tumble generating means by operating forward and backward according to the intake machine negative pressure of the engine. It provides an intake apparatus of an internal combustion engine.

Description

내연기관의 흡기장치Intake apparatus of internal combustion engine

제1도는 본 발명에 의한 흡기장치의 측단면도.1 is a side cross-sectional view of the intake apparatus according to the present invention.

제2도는 본 발명에 의한 텀블발생수단의 평면도.2 is a plan view of the tumble generating means according to the present invention.

제3도는 제2도의 A-A선 단면도.3 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.

제4도는 본 발명에 관련하는 텀블 플레이트의 힌지 연결구조를 나타내는 도면.4 is a view showing a hinge connection structure of the tumble plate according to the present invention.

제5도는 본 발명에 의한 텀블 플레이트의 일실시예를 나타내는 도면.5 is a view showing an embodiment of a tumble plate according to the present invention.

제6도는 본 발명에 의한 텀블 플레이트의 다른 실시예를 나타내는 도면.6 is a view showing another embodiment of the tumble plate according to the present invention.

제7도는 본 발명에 의한 흡기장치의 고속영역 작동 상태도.7 is a high speed region operating state diagram of the intake apparatus according to the present invention.

제8도는 본 발명에 의한 흡기장치의 저속영역 작동 상태도.8 is a low speed region operating state of the intake apparatus according to the present invention.

제9도는 본 발명에 의한 흡기장치의 흡기방향을 설명하기 위한 도면.9 is a view for explaining the intake direction of the intake apparatus according to the present invention.

제10도는 종래의 내연기관에서 흡기방향을 설명하기 위한 도면이다.10 is a view for explaining the intake direction in a conventional internal combustion engine.

본 발명은 내연기관의 흡기장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 중,저속영역에서 흡기의 텀블 유동을 발생시켜 토오크 및 출력의 향상과 공회전수를 낮출수 있는 흡기장치에 관한 것이다.The present invention relates to an intake apparatus of an internal combustion engine, and more particularly, to an intake apparatus capable of generating a tumble flow of intake air in a medium and low speed region, thereby improving torque and output and lowering idle speed.

일반적으로 내연기관은 하나의 연소실에 대하여 1개 또는 2개의 흡기포트를 갖추고 있지만, 고 회전형 내연기관은 출력을 중시하므로 저,중속에서 토오크 및 성능이 저하되고, 연비 및 에미션 양이 증대하며, 아이들 회전수를 높게 한다.In general, internal combustion engines have one or two intake ports for one combustion chamber, but high-rotation internal combustion engines focus on output, reducing torque and performance at low and medium speeds, and increasing fuel economy and emissions. , Raises children's rotation speed.

반대로 저 회전형 저,중속에서 강한 출력과 토오크를 낼수 있도록 설계되기 때문에 고속에서 가속성이 저하된다.On the contrary, acceleration is deteriorated at high speed because it is designed to produce strong output and torque at low and low speeds.

발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 저,중속에서 토오크 및 출력이 저하되는 고 회전형 내연기관의 단점을 보완할 수 있는 흡기장치를 제공하는데 있다.The present invention has been invented to solve the above problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide an intake apparatus that can compensate for the disadvantages of a high-rotation type internal combustion engine in which torque and output are reduced at low and medium speeds.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여, 흡기포트 및 배기포트가 형성된 실린더 헤드와, 이 실린더 헤드의 함께 연소실을 형성하는 피스톤이 설치되는 실린더 블럭과, 상기한 흡기포트에 설치되어 엔진의 속도 영역이 저속인 경우에 이 흡기포트의 개구면적을 줄여주는 텀블 발생수단과, 엔진의 흡기계 부압에 따라 전후진 작동하여 상기 탐블 발생수단의 동력원으로 작용하는 액츄에이터를 포함하는 내연기관의 흡기장치를 제공한다.In order to realize the above object of the present invention, a cylinder head having an intake port and an exhaust port formed therein, a cylinder block provided with a piston forming a combustion chamber together with the cylinder head, and a speed range of the engine provided in the intake port described above. It provides an intake apparatus of an internal combustion engine including a tumble generating means for reducing the opening area of the intake port at a low speed, and an actuator acting as a power source of the tumble generating means by moving forward and backward according to the intake machine negative pressure of the engine. do.

상기한 텀블 발생수단은, 흡기포트에 길이방향으로 배치되는 텀블플레이트와, 이 텀블 플레이트와 나사결합되는 나선축과, 이 나선축이 중심에 고정되는 피니온 기어 및 이 피니온 기어와 치차물림되는 랙기어를 포함하며, 이 랙기어는 액츄에이터와 연결되는 내연기관의 흡기장치를 제공한다.The tumble generating means includes a tumble plate disposed in a longitudinal direction in the intake port, a spiral shaft screwed to the tumble plate, a pinion gear to which the spiral shaft is fixed at the center, and a tooth bit with the pinion gear. It includes a rack gear, which provides an intake of the internal combustion engine connected to the actuator.

상기한 텀블 플레이트는, 평면상의 부재로 형성되는 내연기관의 흡기장치를 제공한다.The tumble plate described above provides an intake apparatus for an internal combustion engine that is formed of a planar member.

상기한 텀블 플레이트는, 반원통상의 부재로 형성되는 내연기관의 흡기장치를 제공한다.The tumble plate described above provides an intake apparatus of an internal combustion engine formed of a semi-cylindrical member.

상기한 텀블 플레이트는 흡기밸브의 개폐작동에 간섭되지 않도록 홈이 형성되는 내연기관의 흡기장치를 제공한다.The tumble plate provides an intake apparatus of an internal combustion engine in which a groove is formed so as not to interfere with the opening and closing operation of the intake valve.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

제1도는 본 발명에 의한 흡기장치의 측단면도로서, 흡기포트(2)와 배기포트(4)를 구비한 실린더 헤드(6)와, 이 실린더 헤드와 함께 연소실을 구성하는 피스톤(8)이 승강가능하게 설치되는 실린더 블럭(10)을 보여주고 있다.1 is a side cross-sectional view of an intake apparatus according to the present invention, in which a cylinder head 6 including an intake port 2 and an exhaust port 4 and a piston 8 constituting a combustion chamber together with the cylinder head are elevated. Shown is a cylinder block 10 that is possibly installed.

상기한 실린더 헤드(6)의 흡기포트(2)의 내측 통로에는 이 흡기포트를 통하여 연소실(12)로 유입되는 혼합기의 흐름속도를 조절함과 아울러 이 혼합기의 흐름이 텀블유동으로 이루어질 수 있도록 하기 위한 텀블 발생수단(14)이 제공된다.The inner passage of the intake port 2 of the cylinder head 6 controls the flow rate of the mixer flowing into the combustion chamber 12 through the intake port and allows the flow of the mixer to be made of tumble flow. A tumble generating means 14 is provided.

이 텀블 발생수단(14)은 엔진의 흡기계 부압에 따라 작동하는 통상적인 다이어프램식 액츄에이터(16)를 구동원으로 한다.The tumble generating means 14 uses a conventional diaphragm actuator 16 which operates in accordance with the negative pressure of the intake system of the engine as a driving source.

상기한 텀블 발생수단(14)은 흡기포트(2)의 내측에 위치하는 텀블 플레이트(18)와, 이 텀블 플레이트(18)의 연소실 측 부위를 흡기포트 내에서 승강시킬 수 있는 승강기구(20)를 포함한다.The tumble generating means 14 includes a tumble plate 18 located inside the intake port 2 and an elevating mechanism 20 capable of elevating the combustion chamber side of the tumble plate 18 in the intake port. It includes.

제2도 및 제3도에 도시한 바와 같이 상기한 승강기구(20)는 액츄에이터(16)의 작동로드(22)와 연결되어 엔진의 속도영역에 따라 전후진하는 랙기어(24)와, 이 랙기어(24)에 치차물림되어 회전하는 피니온 기어(26)를 포함하고 있으며, 이 피니온 기어(26)의 중심에는 나선축(28,30)이 고정되어 함께 회전할 수 있도록 된다.As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the elevating mechanism 20 is connected to the actuating rod 22 of the actuator 16 and moves forward and backward along the speed range of the engine. It includes a pinion gear 26 that is geared to the rack gear 24 to rotate, the spiral shaft (28, 30) is fixed to the center of the pinion gear 26 to be rotated together.

상기한 텀블 플레이트(18)는 2개의 흡기포트를 갖는 내연기관에서는 2개의 포트에 모두 설치되거나 어느 하나의 포트에만 설치될 수 있으며, 물론 1개의 흡기포트를 갖는 내연기관에 설치될 수도 있는데 이 경우에는 1개의 나선축만이 설치된다.In the internal combustion engine having two intake ports, the tumble plate 18 may be installed at both ports or only at one port, and of course, may be installed at the internal combustion engine having one intake port. Only one helix is installed in the shaft.

상기한 나선축(28,30)의 하단부는 실린더 헤드의 흡기포트(2) 아래측에 피봇 결합되어 회전할 수 있도록 되며, 이 나선축의 상단부는 흡기포트(2)의 내측으로 관통하여 텀블 플레이트(18)를 나사결합으로 관통한다.The lower ends of the spiral shafts 28 and 30 are pivotally coupled to the lower side of the intake port 2 of the cylinder head so as to rotate, and the upper ends of the spiral shafts penetrate into the intake port 2 and are tumble plate ( 18) through the screwing.

상기한 텀블 플레이트(18)와 나선축(28,30)의 나사결합은 볼너트(32)를 이용하여 이루어질 수 있다.The screw coupling of the tumble plate 18 and the spiral shafts 28 and 30 may be made using a ball nut 32.

제3도는 2개의 흡기포트를 갖는 내연기관에 적용될 수 있는 텀블 발생수단(14)을 도시하고 있는데, 각각의 나선축(28,30)에는 피니온 기어(26,27)가 고정되며 이들 피니온 기어는 서로 치차물림된다.3 shows a tumble generating means 14 which can be applied to an internal combustion engine having two intake ports, each of which has pinion gears 26 and 27 fixed to the spiral shafts 28 and 30. The gears are geared to each other.

따라서 피니온 기어(26)의 회전방향과 또다른 피니온 기어(27)의 회전방향은 반대방향이 되므로 나선축(28,30)의 나사산 방향도 반대가 된다.Therefore, the direction of rotation of the pinion gear 26 and the direction of rotation of the other pinion gear 27 become opposite directions, so that the thread directions of the spiral shafts 28 and 30 are also reversed.

즉 나선축(28)이 왼 나사이면, 또다른 나선축(30)은 오른 나사가 되어야 단일 구동원을 사용하여 동시에 승강시킬 수 있다.That is, if the spiral shaft 28 is a left screw, another spiral shaft 30 must be a right screw to simultaneously lift up and down using a single drive source.

상기한 텀블 플레이트(18)는 제5도에 도시한 바와 같이 평면상의 판재가 사용될 수도 있으며, 제6도에 도시한 바와같이 반원통상의 부재가 사용될수도 있다.As for the tumble plate 18, a flat plate may be used as shown in FIG. 5, and a semi-cylindrical member may be used as shown in FIG.

그리고 이들 텀블 플레이트(18)는 연소실측으로 반원형의 홈(34)을 형성하여 흡기포트를 개폐하는 흡기밸브(36)의 개폐작용에 방해가 되지 않도록 되어 있다.These tumble plates 18 form a semicircular groove 34 on the combustion chamber side so as not to interfere with the opening and closing action of the intake valve 36 that opens and closes the intake port.

제4도는 이들 텀블 플레이트(18)가 흡기포트(2) 내측면에 힌지결합되는 구조를 도시하고 있는데, 실린더 헤드(6)에 고정될 수 있는 고정부(36)와 텀블 플레이트(18)가 힌지 결합 될 수 있는 핀(38)을 양측에 갖는 컨넥터(40)를 사용할 수 있도록 하고 있다.4 shows a structure in which these tumble plates 18 are hinged to the inner side of the intake port 2, and the fixing part 36 and the tumble plate 18 which can be fixed to the cylinder head 6 are hinged. It is possible to use the connector 40 having a pin 38 that can be coupled to both sides.

상기한 컨넥터(40)의 사용은 텀블 플레이트(18)가 반원통상인 경우에 사용될 수 있는데, 제5도에 도시한 바와 같이 텀블 플레이트가 평면상인 부재인 경우에는 직접 플레이트의 일측에 힌지핀(38)을 감싸는 구조로 할 수도 있다.The use of the connector 40 can be used when the tumble plate 18 is semi-cylindrical. As shown in FIG. 5, when the tumble plate is a flat member, the hinge pin 38 is directly connected to one side of the plate. ) Can also be wrapped around.

이와같이 이루어지는 본 발명의 흡기장치는, 고속시에는 흡기계의 부압이 작아지게 되므로 액츄에이터(16)가 랙기어(24)를 당겨 피니온 기어(260를 시계방향으로 회전시키게 된다.In the intake apparatus of the present invention thus formed, the negative pressure of the intake system is reduced at high speed, so that the actuator 16 pulls the rack gear 24 to rotate the pinion gear 260 clockwise.

이러한 작용으로 피니온 기어(26)에 고정된 나선축(28)은 시계방향으로 회전하게 되므로 이 나선축(28)에 나사결합된 텀블 플레이트(18)는 나사산을 따라 하강하게 된다.Due to this action, the spiral shaft 28 fixed to the pinion gear 26 rotates clockwise, so that the tumble plate 18 screwed to the spiral shaft 28 descends along the thread.

이때 텀블 플레이트(18)의 흡기포트 입구측은 힌지핀(38)에 의해 흡기포트에 힌지결합되어 있기 때문에 제7도에 도시한 바와 같이 흡기포트(2)의 내측면에 나란히 놓여져 있는 상태가 된다.At this time, since the intake port inlet side of the tumble plate 18 is hinged to the intake port by the hinge pin 38, as shown in FIG. 7, the intake port inlet side is placed side by side on the inner surface of the intake port 2.

이러한 상태에서 흡기포트(2)를 통하여 유입되는 혼합기의 흐름은 정상적인 상태가 된다.In this state, the flow of the mixer flowing through the intake port 2 is in a normal state.

이러한 상태에서 엔진이 저속영역으로 진입하게 되면 흡기계의 부압이 커지게 되므로 고속시와는 반대로 액츄에이터(16)가 작동하여 랙기어(24)를 밀게된다.In this state, when the engine enters the low speed region, the negative pressure of the intake system increases, so that the actuator 16 is operated to push the rack gear 24 as opposed to the high speed.

따라서 나선축(28)은 고속시와는 반대방향으로 회전하게 되므로 이 나선축(28)에 나사결합된 텀블 플레이트(18)는 상승하게 된다.Therefore, since the spiral shaft 28 rotates in the opposite direction as the high speed, the tumble plate 18 screwed to the spiral shaft 28 is raised.

이때 텀블 플레이트(18)의 일측단은 흡기포트에 힌지결합된 상태이므로 연소실(12)측으로 들려지는 상태가 되면서 제8도의 도시와 같이 된다.At this time, one side end of the tumble plate 18 is hinged to the intake port, so that it is lifted to the combustion chamber 12 side, as shown in FIG. 8.

즉 흡기통로(2) 내에서 텀블 플레이트(18)의 내측부위가 상방향으로 상승된 상태를 유지하게 되는데, 이러한 상태에서 흡기통로(2)를 통하여 유입되는 혼합기는 연소실(12)로 유입되면서 텀블 플레이트(18)에 의해 상방향으로 흐르다가 급격히 하강하는 흐름상태가 되므로 텀블 유동이 일어나게 된다.In other words, the inner portion of the tumble plate 18 is maintained in the upward direction in the intake passage 2, and in this state, the mixer introduced through the intake passage 2 is tumbled while flowing into the combustion chamber 12. The tumble flow occurs because the plate 18 flows upward and then descends rapidly.

이것은 텀블 플레이트(18)의 일측단이 상승하면서 흡기포트(2)의 직경을 줄여주게 되므로 혼합기의 흐름속도가 빠르게 되므로 더욱 강한 텀블 유동이 일어난다.This decreases the diameter of the intake port 2 as one end of the tumble plate 18 rises, so that the flow speed of the mixer is increased, and thus stronger tumble flow occurs.

제9도는 본 발명에 의한 흡기장치에 의해 저속시 흡기포트내의 혼합기 유입상태를 나타내는 도면으로서, 흡기포트(2)로 유입되는 혼합기의 대부분이 연소실(12)의 중앙부로 유입되는데 비하여, 제10도에 도시한 바와 같이 종래의 흡기포트 구조에서는 흡기포트를 중심으로 거의 균일하게 연소실로 유입됨을 알 수 있다.FIG. 9 is a view showing the inflow state of the mixer in the intake port at low speed by the intake apparatus according to the present invention. FIG. 10 shows that most of the mixer flowing into the intake port 2 flows into the central portion of the combustion chamber 12. As shown in FIG. 3, it can be seen that the conventional intake port structure flows into the combustion chamber almost uniformly around the intake port.

이러한 혼합기의 흐름상태는 텀블 유동을 일으키는 가장 바람직한 흐름으로서 혼합기의 점화 속도를 빠르게 할 수 있으며, 연소효율 및 연소성을 향상시킬 수 있어 연비를 좋게할 수 있으며, 공회전 수를 낮출 수 있고, 특히 괴 회전 엔진의 단점인 중,저소에서 토오크 및 출력을 증대시킬 수 있다.The flow state of the mixer is the most preferable flow causing the tumble flow, which can speed up the ignition speed of the mixer, improve the combustion efficiency and the combustibility, improve the fuel efficiency, reduce the idling speed, and in particular, the ingot rotation. It is possible to increase torque and power at low and mid-range, which are disadvantages of the engine.

Claims (6)

흡기포트 및 배기포트가 형성된 실린더 헤드와; 상기 실린더 헤드와 함께 연소실을 형성하는 피스톤이 설치되는 실린더 블럭과; 상기 흡기포트에 설치되어 엔진의 속도 영역이 저속인 경우에 흡기포트의 개구면적을 줄여주도록, 흡기포트에 길이방향으로 배치되는 텀블 플레이트와, 상기 텀블 플레이트와 나사 결합되는 나선축과, 상기 나선축의 중심에 고정되는 피니온 기어 및 상기 피니온 기어와 치차 물림되는 랙기어를 포함하여 이루어지는 텀블 발생수단과; 상기 텀블 발생수단의 랙기어와 연결되고 엔진의 흡기계 부압에 따라 전,후진 작동하여 상기 텀블 발생수단의 동력으로 작용하는 액츄에이터를 포함하는 내연기관의 흡기장치.A cylinder head formed with an intake port and an exhaust port; A cylinder block having a piston for forming a combustion chamber together with the cylinder head; A tumble plate provided in the intake port and disposed in the longitudinal direction in the intake port so as to reduce the opening area of the intake port when the speed range of the engine is low, a spiral shaft which is screwed with the tumble plate, and the spiral shaft Tumble generating means comprising a pinion gear fixed to a center and a rack gear toothed with the pinion gear; And an actuator connected to the rack gear of the tumble generating means and acting as a power of the tumble generating means by operating forward and backward according to the negative pressure of the intake engine of the engine. 제1항에 있어서, 텀블 플레이트는 평면상의 부재로 형성되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 흡기장치.The intake apparatus of an internal combustion engine according to claim 1, wherein the tumble plate is formed of a flat member. 제1항에 있어서, 텀블 플레이트는 반원통상의 부재로 형성되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 흡기장치.The intake apparatus of an internal combustion engine according to claim 1, wherein the tumble plate is formed of a semi-cylindrical member. 제1항에 있어서, 텀블 플레이트는 흡기밸브의 개폐작동에 간섭되지 않도록 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 흡기장치.The intake apparatus of the internal combustion engine according to claim 1, wherein the tumble plate is provided with a groove so as not to interfere with the opening and closing operation of the intake valve. 제1항에 있어서, 텀블 발생수단은 하나의 연소실에 대하여 2개의 흡기포트를 구비한 엔진에서 하나 또는 2개의 흡기포트에 설치되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 흡기장치.The intake apparatus of an internal combustion engine according to claim 1, wherein the tumble generating means is installed in one or two intake ports in an engine having two intake ports for one combustion chamber. 제5항에 있어서, 2개의 흡기포트에 설치되는 텀블 발생수단은 나사산의 반대로 형성된 2개의 나선축과 이들 나선축들에 각각 나사 결합되는 텀블 플레이트와, 상기 나선축에 각각 고정되며 상호 치차 물림되는 피니온 기어들로 이루어짐을 특징으로 하는 내연기관의 흡기장치.6. The tumble generating means installed in the two intake ports comprises: two spiral shafts formed opposite to the thread and a tumble plate screwed to each of the spiral shafts, and each of which is fixed to the spiral shaft and interleaved with each other. Intake apparatus of an internal combustion engine, characterized in that the pinion gears.
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