KR100230865B1 - 층상급기 엔진(Stratified charge type engine) - Google Patents

Abstract

본 발명은 층상급기 엔진을 개시한다. 개시된 본 발명은, 점화 플러그(3)가 구비된 연소실(1)에 연결된 흡기 포트(2)에 연료 분사를 위한 인젝터(5)가 설치되고, 상기 연소실(1) 입구를 개폐시키는 흡기 뱁브(4)가 흡기 포트(2)에 승강식으로 설치된 엔진에 있어서, 상기 흡기 포트(2)는, 점화 플러그(3) 부근의 혼합기가 농후한 층상 구조가 되도록, 스월 현상이 활발히 일어나는 L자 형상인 것을 특징으로 한다.

Description

층상급기 엔진

본 발명은 층상급기(層狀給氣; stratified charge) 엔진에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 희박 연소(lean burn)를 위해 점화 플러그 부근만 농후하게 혼합기를 공급시키는 방식의 엔에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차의 엔진은 공기와 연료가 소정 비율로 혼합된 혼합기가 연소실내에서 피스톤 및 점화 플러그에 의해 압축, 폭발되는 힘으로 동력을 발생시키도록 되어 있고, 이를 위해 연소실에는 공기 통로인 흡기 매니폴드가 연결되어 있으며, 연소가스를 배출하기 위한 배기 매니폴드도 연결되어 있다.

한편, 흡기 및 배기 매니폴드와 연소실 사이를 연결하는 흡기 및 배기 포트가 연소실 상부를 구성하는 실린더 헤드에 형성되어 있고, 이 흡배가 포트에 흡배기 밸브가 승강식으로 설치되어 있으며, 또한 흡기 포트에는 연료 분사를 위한 인젝터가 설치되어 있다.

그런데, 종래의 엔진은 실화(失火)를 방지하기 위해서, 과분사 방식을 채택하고 있다. 즉, 인젝터에서 분산되는 연료량을 늘여서 혼합기를 매우 농후한 상태로 조성하므로써, 실화를 방지하도록 되어 있다. 그러나, 상기와 같이 혼합기가 농후해지면 실화는 방지할 수 있으나, 배기가스의 배출량이 과다해지게 되어 환경오염을 가중시키고, 또한 연료의 과소모로 연비 저하라는 문제점이 유발되었다.

특히, 종래의 흡기 포트는 흡기 매니폴드에서 연소실 사이를 거의 직선으로 연결하는 형상이기 때문에, 혼합기의 스윌(swirl)량이 적어서 층상을 이루지 못하게 되었다. 이로 인하여, 상기와 같이 실화를 방지하기 위해 농후한 혼합기를 공급할 수 밖에 없었다.

따라서, 본 발명은 종래의 엔진으로 인해 야기되는 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 희박한 혼합기를 공급시키는 대신에 점화 플러그 부근에는 농후한 혼합기가 위치하게 되는 층상급기가 되도록 하여, 실화를 방지하고 배기가스의 배출량을 저감시키며, 연비 향상을 실현할 수 있는 층상급기 엔진을 제공하는데 목적이 있다.

제1도 내지 제3도는 본 발명에 따른 층상급기 엔진이 내부 구조를 나타낸 단면도.

제1도는 흡입 행정 초기 상태.

제2도는 흡입 행정 말기 상태.

제3도는 압축 행정 상태.

제4도는 본 발명의 주요부인 슈라우드 밸브를 상세하게 나타낸 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 연소실 2 : 흡기 포트

3 : 점화 플러그 4 : 슈라우드 밸브

5 : 점화 플러그 41 : 가이드

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 점화 플러그가 구비된 연소실에 연결된 흡기 포트에 연료 분사를 위한 인젝터가 설치되고, 상기 연소실 입구를 개폐시키는 흡기 밸브가 흡기 포트에 승강식으로 설치된 엔진에 있어서, 상기 흡기 포트는, 점화 플러그 부근의 혼합기가 농후한 층상 구조가 되도록, 스월 현상이 활발히 일어나는 L자 형상인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 흡기는 밸브는 그 페이스 외주에 스월 현상을 유도하는 가이드가 설치된 슈라우드 밸브인 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 점화 플러그는 흡기 포트 하단의 수평한 부분과 평행하게 배치되도록 흡기 포트에 설치된 것을 특징으로 한다.

상기된 본 발명의 구성에 의하면, 흡기 포트가 L자 형상이므로 공기의 스월량이 증대괴고, 또한 흡기 밸브로서 슈라우드 밸브를 채택하여 스월량이 한층 많아지므로써 점화 플러그 부근이 혼합기가 농후해지며, 아울러 점화 플러그가 횡으로 배치되었으므로 적은 양의 연료라도 공기와의 혼합성이 좋게 되어 실화가 방지된다.

[실시예]

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명한다.

제1도 내지 제3도는 본 발명에 따른 층상급기 엔진의 내부 구조를 나타낸 단면도로서, 제1도는 흡입 행정 초기 상태, 제2도는 흡입 행정 말기 상태이고, 제3도는 압축행정 상태이며, 제4도는 본 발명의 주요부인 슈라우드 밸브를 상세하게 나타낸 도면이다.

참고로, 본 실시예의 구성을 설명함에 있어, 명세서의 서두에서 설명된 종래의 기술과 동일한 부분에 대해서는 설명의 중복을 피하기 위하여 반복설명은 생략하고 개선된 부분만을 주로하여 설명한다.

제1도에 도시된 바와 같이, 흡기 매니폴드(미도시)와 연소실(1) 사이에 연결하도록 실린더 헤드에 형성된 흡기 포트(2)는 종래와 같이 일자형이 아니라 L자형상을 갖는다. 이는, 수직하향으로 내려온 공기가 흡기 포트(2)의 중간 절곡된 부분에 부딪힌 후, 수평한 하단 부분에서 소용돌이치게 되는 스월 현상을 활성화시키기 위함이다.

또한, 흡기 포트(2)의 연소실(1) 입구를 승강되어 개폐시키는 흡기 밸브는 스월량이 증대되는 슈라우드 밸브(4)이다. 슈라우드 밸브(4)는 제4도에 상세히 도시된 바와 같이, 페이스의 외주에 띠 형상의 가이드(41)가 끼워진 밸브로서, 이 가이드(41)를 따라 혼합기가 소용돌이되므로써, 스월량을 증대시키게 된다.

그리고, 흡기 포트(2)에 연료를 분사시키는 인젝터(5)는 종래와 같이 연소실(1) 입구를 향하는 것이 아니라, 흡기 포트(2)의 중간 절곡부에 수평하게 배치되도록 흡기 포트(2)에 설치된다. 이와 같이 되면, 인젝터(5)에서 분사된 연료는 즉시 연소실(1)로 공급되지 않고 흡기 포트(2)에서 공기와 충분히 혼합된 후, 연소실(1)로 공급되어진다. 즉, 혼합성이 향상되므로, 연료 분사량을 줄일 수가 있게 된다.

여기서, 미설명부호 3은 연소실(1) 상부를 구성하는 실린더 헤드에 설치된 점화 플러그이고, 6은 혼합기를 압축시키도록 연소실(1)내에 이동가능하게 끼워진 피스톤이다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 실시예의 제1도 내지 제3도를 참고로 하여 동작을 상세히 설명한다.

제1도에 도시된 흡입 행정 초기에는, 슈라우드 밸브(4)가 하강하면서 연소실(1) 입구가 천천히 개방되면서, 공기만이 흡기 포트(2)를 통해서 연소실(1)로 공급된다. 이때, 공기는 흡기 포트(2)의 L자 형상 중간부에 부딪히면서 강하게 소용돌이치게 되고, 다시 슈라우드 밸브(4)의 가이드(41)를 따라 소용돌이가 되면서, 화살표로 도시된 바대로, 연소실(1)내에는 강하게 소용돌이치게 된다. 즉, 스월량이 크게 증대된다.

그런 다음, 흡입 행정 말기가 되면, 인젝터(5)에서 흡기 포트(2)로 연료가 분사된다. 분사된 연료는 공기가 이미 강하게 소용돌이치고 있는 상태이므로, 공기와 혼합되면서 같이 소용돌이되어, 연소실(1)에서, 제2도에 도시된 바대로 층상구조가 이루어진다. 즉, 점화 플러그(3) 부근의 혼합기는 농후해지고, 피스톤(6) 방향으로 내려갈수록 혼합기는 점점 희박해지게 되는 층상구조가 형성된다.

다음으로, 압축 행정인 제3도에 도시된 바와 같이, 피스톤(6)이 상승하여 혼합기를 압축시킬 때도, 상기의 층상구조는 그대로 유지되고, 이후의 점화 플러그(3)에 의한 폭발 행정시, 농후한 혼합기가 점화 플러그(3) 부근에 위치하고 있으므로, 실화가 방지되고 착화가 용이하게 진행될 수가 있다.

따라서, 혼합기는 층상 구조를 형성하기 때문에, 많은 양의 연료를 분사시킬 필요가 없고 적은 양이어도 실화가 방지되면서 착화가 용이해지므로, 혼합기의 농도를 희박하게 할 수가 있게 되어, 배기가수의 발생량이 적어지게 된다.

상기된 바와 같이 본 발명에 의하면, 스월 현아이 강하게 유도되어 점화 플러그 부근의 혼합기 농도가 농후한 층상 구조가 연소실에서 형성되게 되므로써, 실화를 방지하면서 혼합기를 희박화하는 것이 가능해지게 되어 배기가스의 배출량을 줄일 수가 있고, 따라서 배기가스로 인한 환경오염도 낮출 수가 있다.

또한, 연료의 분사량을 줄일 수가 있게 되어 연료 소모량이 저감되므로써, 연비가 향상된다.

한편, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (3)

1. 점화 플러그가 구비된 연소실에 연결된 흡기 포트에 연료 분사를 위한 인젝터가 설치되고, 상기 연소실 입구를 개폐시키는 흡기 밸브가 흡기 포트에 승강식으로 설치된 엔진에 있어서, 상기 흡기 포트는, 점화 플러그 부근의 혼합기가 농후한 층상 구조가 되도록, 스월 현상이 활발히 일어나는 L자 형상인 것을 특징으로 하는 층상급기 엔진.
2. 제1항에 있어서, 상기 흡기 밸브는 그 페이스 외주에 스월 현상을 유도하는 가이드가 설치된 슈라우드 밸브인 것을 특징으로 하는 층상급기 엔진.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 점화 플러그는 흡기 포트 하단의 수평한 부분과 평행하게 배치되도록 흡기 포트에 설치된 것을 특징으로 하는 층상급기 엔진.

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