KR100289303B1 - 차량엔진용실린더헤드의흡배기구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 엔진용 실린더 헤드의 흡배기구조에 관한 것이다.

종래에는 흡,배기 포트와 흡,배기 밸브가 원형으로 형성되어 있으므로 보다 신속한 흡,배기가 이루어지지 못하는 문제점이 발생되었다.

본 발명에서는 연료의 연소가 보다 효율적으로 이루어지도록 실린더 헤드(10)의 흡기 포트(30)가 점화 플러그(20)의 일측에 대략 타원 형상으로 형성되고, 배기 포트(40)는 점화 플러그(20)의 타측에 대략 타원 형상으로 형성된다. 그리고 흡입 밸브(50)는 상기한 흡기 포트(30)의 형상과 같도록 흡입 밸브헤드(51)가 형성되고, 배기 밸브(60)는 상기한 배기 포트(40)의 형상과 같도록 대략 타원 형상으로 형성된다.

따라서, 혼합연료와 연소가스의 신속한 흡기 및 배기가 이루어지는 흡,배기 포트 및 흡,배기 밸브는 연료의 연소효율을 증대시켜 완전연소가 이루어지므로 차량의 연비 절감 및 배기가스의 발생을 줄여 차량의 성능을 향상시킨 매우 유용한 효과가 있는 것이다.

Description

차량 엔진용 실린더 헤드의 흡배기구조

본 발명은 차량 엔진의 흡배기구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 혼합연료의 흡기 및 연소가스의 배기가 보다 신속하게 이루어져 엔진을 성능을 향상시킬 수 있는 차량 엔진용 실린더 헤드의 흡배기구조에 관한 것이다.

일반적으로 최근의 차량 엔진은 단순히 고출력 엔진을 제작하는 것 외에 점차 강화되고 있는 배기가스 기준을 통과하기 위하여 연료의 완전연소에 심혈을 기울이고 있다. 즉, 연료의 완전연소는 배기가스 발생을 줄이면서 차량의 주행성능을 향상시키기 때문에 이에 대한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다.

이와 같은 차량 엔진의 실린더 헤드부는 흡,배기 밸브와 흡,배기 포트(Intake port & Exhaust port)등이 설치되어 혼합연료의 흡입 및 배기 이루어지는 곳으로, 이러한 실린더 헤드부는 그 형상이나 흡,배기 밸브수에 따라 고속엔진용이나 저속엔진용으로 나누어진다.

한편, 완전연소와 주행성능을 향상시키기 위해서는 실린더 헤드부분이 큰 영향을 미치게 된다. 즉, 흡,배기 포트나 흡,배기 밸브가 설치된 실린더 헤드는 그 형상이나 설치 상태에 따라 연료의 효율적 연소가 크게 달라지게 된다.

상기한 실린더 헤드부중 먼저, 흡,배기 밸브는 피스톤이 1사이클하는 극히 짧은 시간에 흡입, 배기하여 체적효율을 높이고, 또한, 양 밸브가 닫혀있는 압축, 팽창행정에서는 충분한 기밀을 유지하게 된다. 그리고 이러한 흡,배기 밸브는 고온의 가스에 노출되어 있으므로 페라이트계 내열강이나 오스테나이트계 내열강이 사용된다. 또한 흡입밸브 보다는 배기 밸브가 고온의 연소가스에 노출되어 있으므로 내식성 및 내열성 등이 보다 뛰어나도록 만들어진다.

한편, 흡입 밸브는 배기 밸브 보다 직경이 크며, 그 이유는 연소실 내부로 유입되는 혼합연료의 유입속도가 배출되는 배기가스 보다 느리기 때문이다. 그러나, 최근에는 완전한 연소가 이루어지도록 흡,배기 밸브의 개수나 형상 변화가 이루어지고 있다.

또한, 흡,배기 포트는 혼합연료 및 배기가스가 연소실 내, 외부로 흡,배기 될 수 있는 통로를 말하며, 이러한 흡,배기 포트는 흡,배기 밸브의 직경 및 갯수에 따라 그 형상이 달라지게 되며, 더욱이 완전 연소를 위해서는 연소실 내부로 유입되는 혼합연료가 맴돌이(swirl) 형태로 유입되어 균일한 농도로 분포되도록 하는 것이 필수적이며, 이를 위해서 최근의 흡,배기 포트는 비틀어진 형상으로 제작되고 있다.

이러한 종래의 차량 엔진용 실린더 헤드의 흡배기구조는 도 1 및 도 2에서 나타낸 바와 같이 실린더 헤드(1)에 원형 통로의 흡기 포트(3)와 배기 포트(4)가 형성되며, 흡기 포트(3)가 배기 포트(4)보다 지름이 더 크게 형성된다. 그리고 흡기 포트(3)와 배기 포트(4) 사이에는 점화 플러그(2)가 설치된다.

한편, 상기한 흡기 포트(3)와 배기 포트(4)에는 그 지름 크기에 해당하는 흡입 밸브(5)와 배기 밸브(6)가 설치되어 혼합연료 연소실(7)로 유입시키면서 연소가스를 배출시키는 기능을 수행하게 된다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 차량 엔진용 실린더 헤드의 흡배기구조는 도 2에서 나타낸 바와 같이 흡,배기 포트(3)(4)와 흡,배기 밸브(5)(6)가 원형으로 형성되어 있으므로 보다 신속한 흡,배기가 이루어지지 못하는 문제점이 발생되었다.

즉, 신속한 흡,배기가 이루어지지 못하는 엔진은 연료의 연소율이 낮아지므로 완전 연소가 불가능하여 배기가스의 배출이 증가된다. 즉, 흡기 포트(3)를 통해 연소실(7)로 유입된 혼합연료는 피스톤의 폭발행정에 의해 연소되며, 이때 연소가스는 배기 포트(4)를 통해 배출된다.

그러나, 배기 포트(4)의 지름이 작을수록 연소가스의 배출이 신속하게 이루어지지 못하므로 연소실(7)에는 연소가스의 상당량이 일부 잔류되어 재 연소되므로 혼합연료의 보다 효율적인 연소가 이루어지지 못하게 된다.

더욱이, 흡기 포트(3)의 경우에도 그 형상이 단순히 원형으로 형성되고, 또 일정한 지름으로 형성되어 있으므로 이를 통해 연소실(7)로 유입되는 혼합연료가 보다 신속하게 유입될 수 없는 문제점이 발생되었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 연료의 연소가 보다 효율적으로 완전하게 이루어져 엔진의 성능을 향상시킬 수 있는 차량 엔진용 실린더 헤드의 흡배기구조를 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 실린더 헤드부를 나타낸 단면도,

도 2는 종래의 실린더 헤드부를 개략적으로 나타낸 평면도,

도 3은 본 발명의 실린더 헤드부 구조를 개략적으로 나타낸 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10; 실린더 헤드 20; 점화 플러그

30; 흡기 포트 40; 배기 포트

50; 흡입 밸브 51; 흡입 밸브헤드

60; 배기 밸브 61; 배기 밸브헤드

70; 연소실

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량 엔진용 실린더 헤드의 흡배기구조는 실린더 헤드에 대략 타원 형상으로 형성되는 흡기 포트와; 이 흡기 포트의 반대 방향에 대략 타원 형상으로 형성되며, 그 크기가 상기 흡기 포트보다 작게 형성되는 배기 포트와; 상기한 흡기 포트의 형상돠 같도록 대략 타원 형상으로 흡입 밸브헤드가 형성되는 흡입 밸브와; 상기한 배기 포트의 형상과 같도록 대략 타원 형상으로 배기 밸브헤드가 형성되는 배기 밸브로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 차량 엔진용 실린더 헤드의 흡배기구조에 대한 하나의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3는 본 발명에 따른 실린더 헤드부의 구조를 개략적으로 나타낸 평면도이다.

도 3에서 나타낸 바와 같이, 실린더 헤드(10)에는 연소실(70)에 유입된 혼합연료를 점화, 즉 폭발시키는 점화 플러그(20)가 중앙에 설치된다. 그리고 점화 플러그(20)의 일측에는 도시하지 않은 흡기 매니폴드로부터 혼합연료를 연소실(70)로 유입시키는 흡기 포트(30)가 형성된다.

이러한 흡기 포트(30)는 실린더 헤드(10)에 대략 타원 형으로 형성되며, 혼합연료가 보다 신속하게 연소실(70)로 유입되도록 크게 형성되고, 그 크기는 대략 점화 플러그(20)를 기준으로 평면에서 볼 때, 원형형상의 연소실(70)에서 대략 절반을 차지하는 비율로 형성된다.

한편, 도시하지 않은 배기 매니폴드측으로 연소된 연소가스를 배기하는 배기 포트(40)는 실린더 헤드(10)에 대략 타원으로 형성되며, 이때 상술한 흡기 포트(30)보다 크 크기를 작게 형성한다.

상기한 흡기 포트(30)에 설치되는 흡입 밸브(50)는 흡기 포트(30)의 형상과 같도록 흡입 밸브헤드(51)가 대략 타원으로 형성되어 보다 신속하게 혼합연료를 연소실(70)로 유입시키게 된다.

상기한 배기 포트(40)에 설치되는 배기 밸브(60)는 배기 포트(40)의 형상과 같도록 배기 밸브헤드(61)가 대략 타원으로 형성되어 보다 신속하게 혼합연료를 연소실(70)로 유입시키게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2 및 도 3에서 나타낸 바와 같이 대략 타원 형상으로 크게 형성된 흡,배기 포트(30)(40)와 흡,배기 밸브(50)(60)는 혼합연료의 유입과 연소가스의 배출이 보다 신속하게 이루어져, 연료의 연소효율을 높이게 된다.

상술하면, 대략 타원으로 형성된 흡기 포트(30)는 원형의 연소실(70)을 평편에서 볼때, 대략 절반정도 차지하고 있으므로 도시하지 않은 흡기 매니폴드로부터 공급되는 혼합연료가 보다 신속하게 연소실(70)로 유입된다.

즉, 상기한 혼합연료는 단순히 흡기 매니폴드측에서 공급되어 지는 압력으로 연소실(70) 내부로 유입되므로 흡기 매니폴드가 클수록 보다 신속하게 연소실(70)로 유입되는 것이다. 또한, 이 상태에서 점화 플러그(20)에 의해 연소가 이루어지면 연소된 연소가스는 배기 포트(40)를 통해 배기 매니폴드측으로 배기되며, 이때, 배기 포트(40)도 상기한 흡기 포트(30)와 비례하여 타원형으로 크게 형성되어 있으므로 연소된 가스가 신속하게 배기된다.

한편, 배기 포트(40)가 흡기 포트(30) 보다 직경이 작은 것은 연소실(70)에서 폭발되는 압력에 의해 배기되는 연소가스는 폭발력에 의해 흡기되는 혼합연료보다 속도가 빠르므로 배기 포트(40)가 흡기 포트(30) 보다 작더라도 충분히 배기 매니폴드측으로 연소가스가 배기된다.

따라서, 흡,배기 포트(30)(40)와 흡,배기 밸브(50)(60)는 기존의 원형 흡,배기 포트와 흡,배기 밸브 보다 신린더 헤드(10)에서 더 많은 공간을 활용하게 되므로 혼합연료의 흡기 및 연소가스의 배기가 보다 신속하게 이루어져 연료의 완전연소가 이루어져 연비의 절감 및 배기가스의 배출을 줄일 수 있는 매우 유용한 효과가 있는 것이다.

한편, 상기한 실시예는 본 발명의 바람직한 하나의 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 적용 범위는 SOHC엔진에 한정되는 것은 아니며 동일 사상의 범주내에스 적절하게 변경 가능한 것이다. 예를 틀면 본 발명의 실시예의 구체적으로 나타난 각 구성 요소의 형상 및 구조는 변형하여 실시할 수 있는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명은 실린더 헤드에 대략 타원형의 흡,배기 포트와 흡,배기 밸브를 설치하여 혼합연료가 연소가스의 신속한 흡기 및 배기가 이루어지게 된다. 따라서, 혼합연료와 연소가스의 신속한 흡기 및 배기가 이루어지는 흡,배기 포트 및 흡,배기 밸브는 연료의 연소효율을 증대시켜 완전연소가 이루어지므로 차량의 연비 절감 및 배기가스의 발생을 줄여 차량의 성능을 향상시킨 매우 유용한 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 혼합연료를 연소실로 유입시켜 실린더 헤드에 설치된 점화 플러그에 의해 혼합연료를 연소시키고 연소된 연소가스는 배기 매니폴드측으로 배출시키는 차량 엔진용 실린더 헤드의 흡배기구조에 있어서, 혼합연료가 보다 신속하게 상기 연소실(70)로 유입되록 상기 실리더 헤드(10)에 대략 타원 형상으로 형서되는 흡기 포트(30)와; 연소가스가 보다 신속하게 상기 배기 매니폴드측으로 배기되도록 상기 실린더 헤드(10)에 대략 타원 형상으로 형성되며, 그 크기가 상기 흡기 포트(30) 보다 작게 형성되는 배기 포트(40)와; 상기 흡기 포트(30)의 형상과 같도록 대략 타원 형상으로 흡입 밸브헤드(51)가 형성되어 상기 흡기 포트(30)에 설치되는 흡입 밸브(50)와; 상기 배기 포트(40)의 형상과 같도록 대략 타원 형상으로 배기 밸브헤드(61)가 형성되어 상기 배기 포트(40)에 설치되는 배기 밸브(60); 로 이루어진 것을 특징으로 하는차량 엔진용 실린더 헤드의 흡배기구조.

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