KR100292882B1 - Intake manifold of internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내연기관 엔진의 흡기 매니폴드에 관한 것으로서, 공기와 연료의 혼합 비율을 높여 연료 소비율을 개선하는 초희박 연소 시스템 및 공기와 연료의 혼합 비율이 일반적인 엔진에 모두 적용할 수 있음은 물론 흡기계의 저속과 고속에서 출력을 향상시키는 것과 현재 양산되는 차량에서 최소의 변경으로 최대의 효과를 거둘 수 있도록 하는 가솔린 엔진의 흡기 매니폴드를 제공함에 그 목적이 있다. 이를 위해 구성되는 본 발명은 내연기관 엔진의 흡기 매니폴드는 흡기포트의 텀블포트와 스월포트 각각에 관계하여 텀블포트측 흡기 매니폴드와 스월포트측 흡기 매니폴드로 독립 형성하되 텀블포트측 흡기 매니폴드와 스월포트측 흡기 매니폴드의 길이를 서로 다르게 형성하는 한편 텀블포트측 흡기 매니폴드와 스월포트측 흡기 매니폴드의 단면적을 서로 다르게 형성하고, 텀블포트측 흡기 매니폴드의 내측 적소에 액츄에이터의 작동에 의해 회전함과 동시에 텀블포트측 흡기 매니폴드를 개폐하는 흡기제어밸브를 설치하여 연소실로 유입되는 공기의 유동을 제어할 수 있도록 한 것이다. 이러한 구성에 의한 본 발명의 효과는 연소실 내부로 유입되는 흡기의 유동 제어를 통해 공기와 연료의 혼합 비율을 높여 연료 소비율을 개선하는 초희박 연소 시스템에 적용할 수 있다.The present invention relates to an intake manifold of an internal combustion engine, and an ultra-thin combustion system that improves fuel consumption by increasing air and fuel mixing ratios, and that the air and fuel mixing ratios can be applied to a general engine as well. The objective is to improve the output at low and high speeds of the machine and to provide an intake manifold for the gasoline engine that allows maximum effect with minimal change in current production vehicles. According to the present invention configured for this purpose, the intake manifold of the internal combustion engine is formed independently of the tumble port intake manifold and the swirl port intake manifold in relation to the tumble port and the swirl port of the intake port, respectively. And the length of the swirl port side intake manifold are formed differently, while the cross-sectional areas of the tumble port side intake manifold and the swirl port side intake manifold are different from each other. By installing the intake control valve for rotating and opening and closing the tumble port side intake manifold to control the flow of air flowing into the combustion chamber. The effect of the present invention by such a configuration can be applied to the ultra-thin combustion system to improve the fuel consumption rate by increasing the mixing ratio of air and fuel through the flow control of the intake air flowing into the combustion chamber.

Description

내연기관 엔진의 흡기 매니폴드Intake manifold of internal combustion engine

본 발명은 내연기관 엔진의 흡기 매니폴드에 관한 것으로서, 특히 연소실 내부로 유입되는 흡기의 유동 제어를 통해 공기와 연료의 혼합 비율을 높여 연료 소비율을 개선하는 초희박 연소 시스템에 적용할 수 있는 가솔린 엔진의 흡기 매니폴드에 관한 것이다.The present invention relates to an intake manifold of an internal combustion engine, and in particular, a gasoline engine that can be applied to an ultra-thin combustion system that improves fuel consumption by increasing the mixing ratio of air and fuel through controlling the flow of intake air flowing into the combustion chamber. Of the intake manifold.

일반적으로 가솔린 엔진 뿐 아니라 모든 엔진에서 추구하고 있는 목표는 동일 배기량으로 최대의 큰 출력을 얻으면서도 반면에 운전 경비는 가장 적게 들어야 하는 점이다. 다시 말하면, 최소의 경비로 최대의 효과를 얻자는 것이다. 여기에 한가지를 덧붙이자면 환경 보전에 적합성이 있어야 한다는 점이다.In general, the goal of all engines, not just gasoline engines, is to achieve the greatest output at the same displacement, while at the lowest cost. In other words, get the maximum effect with the least cost. One thing to add to this is that it must be environmentally compatible.

전술한 바와 같이 추구하는 목표를 달성하고자 엔진의 많은 부분에서 연구가 진행되고 있는데, 특히 혼합기의 성층화를 통한 저연비, 고출력의 초희박 연소 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.As described above, research is being conducted in many parts of the engine in order to achieve the pursuit of the pursuit. In particular, research on low fuel consumption, high power ultra thin combustion system through stratification of the mixer is being actively conducted.

이러한 초희박 연소 시스템의 괄목한 만한 연구로써 흡입되는 외기를 스월유동(Swirl Flow, 수평 방향의 회전유동)으로 유도하기 위한 흡기 시스템의 구성에 관한 연구를 들 수 있다.As a remarkable study of the ultra-thin combustion system, a study on the configuration of the intake system for guiding the sucked outside air into swirl flow (horizontal rotational flow) is mentioned.

전술한 가솔린 엔진의 흡기 시스템 연구에 관한 기술로는 연료를 분사하는 위치에 따라 흡기포트 내에 분사하는 방식과 실린더 내에 직접 분사하는 방식으로 크게 구별할 수 있으며, 흡기포트 내부에 분사하는 방식의 경우에는 연비 향상을 위한 희박 연소 엔진(Lean Burn Engine, 린번 엔진)도 개발되어 있다.As described above, the technology for researching the intake system of a gasoline engine can be largely classified into a method of injecting into an intake port and a method of directly injecting a cylinder according to a location of injecting fuel. Lean burn engines have also been developed to improve fuel economy.

이러한 엔진 중 흡기포트 분사식 가솔린 엔진은 연료 인젝터를 흡기 매니폴드 또는 실린더 헤드에 장착하여 흡기포트에 연료를 분사시킬 수 있도록 한 구조로, 연료는 통상 흡기행정 중에 분시되며, 점화시 연소실 내의 연료와 공기는 균일한 혼합기 상태가 된다. 이와 같은 흡기포트 분사식 가솔린 엔진에서의 흡기 매니폴드 및 흡기포트는 혼합기의 흡기유량, 텀블유동(Tumble Flow, 수직 방향의 회전유동) 및 스월유동 등을 감안하여 설계된다.Among these engines, the intake port injection type gasoline engine has a fuel injector mounted on an intake manifold or cylinder head to inject fuel into the intake port. The fuel is normally divided during the intake stroke, and the fuel and air in the combustion chamber during ignition. Becomes a uniform mixer state. The intake manifold and the intake port of the intake port injection type gasoline engine are designed in consideration of the intake flow rate of the mixer, tumble flow (rotational flow in the vertical direction) and swirl flow.

한편, 린번 흡기포트 분사식 가솔린 엔진은 흡기포트 분사식 가솔린 엔진과 유사하나 희박 공연비에서의 연소 안정성 확보를 위하여 흡기 유동의 스월(Swirl)이나 텀블(Tumble) 등의 특성을 강화시켜 혼합기의 균일한 분포 또는 성층화를 유도 하는 점에서 다르다. 이러한 엔진은 희박 연소가 적용되는 영역(연비모드)과 일반연소가 적용되는 영역(출력모드)으로 연소제어모드가 구분되며, 각 연소모드에서의 연료분사 방법 및 분사 시기는 흡기포트 분사식 가솔린 엔진과 동일하다.On the other hand, the lean burn intake port injection gasoline engine is similar to the intake port injection gasoline engine, but in order to ensure combustion stability at a lean air-fuel ratio, the characteristics such as swirl or tumble of the intake flow are enhanced to uniformly distribute the mixer or It differs in inducing stratification. These engines are divided into a combustion control mode into a region in which lean combustion is applied (fuel mode) and a region in which general combustion is applied (output mode), and the fuel injection method and injection timing in each combustion mode are the intake port injection gasoline engine. same.

그리고, 직접분사식 가솔린 엔진의 경우에는 최근에 고압 인젝터 기술 등의 발전과 연비 향상의 필요성이 증가하면서 개발되기 시작하였으며, 이러한 직접분사식 엔진은 부분 부하 운전시 40:1 정도의 초희박 운전이 가능한 연소 시스템을 적용하여 연비의 획기적인 향상을 가져온다. 그 구성은 고압으로 구동되는 연료 인젝터가 실린더 헤드에 장착되며, 연료는 연소실 내로 직접 분사된다.In the case of the direct injection gasoline engine, the development of the high-pressure injector technology and the need for improving fuel economy have been recently developed. Such direct injection engines are capable of ultrathin operation of about 40: 1 in partial load operation. Applying the system brings a dramatic improvement in fuel economy. The configuration is such that a fuel injector driven at high pressure is mounted to the cylinder head, and fuel is injected directly into the combustion chamber.

이러한 직접분사식 가솔린 엔진의 연소모드는 초희박 공연비 운전구간인 연비모드와 일반 운전구간인 출력모드로 구분되며, 각 모드는 연료 분사시기와 혼합기의 유동현상 등에 의하여 구분된다. 연비모드는 혼합기의 성층화(점화 플러그 주위에 혼합기를 농후하게 만듦)를 통하여 초희박 연소를 가능하게 하며, 연료의 분사 시기는 혼합기 성층화 효과를 극대화하기 위하여 압축 행정 중에 이루어진다. 출력모드의 경우에는 연료의 직접분사 외에는 흡기포트 분사방식과 동일하여 흡기 행정 중에 분사가 이루어지고 균일 혼합기를 이용한다.The combustion mode of the direct injection gasoline engine is classified into a fuel efficiency mode, which is an ultra-thin air-fuel ratio driving section, and an output mode, which is a general operation section. Each mode is classified by a fuel injection timing and a flow phenomenon of the mixer. The fuel economy mode enables ultrathin combustion through stratification of the mixer (making the mixer richer around the ignition plug), and the injection timing of the fuel is made during the compression stroke to maximize the mixer stratification effect. In the case of the output mode, the same as the intake port injection method except for direct injection of fuel, injection is performed during the intake stroke and a uniform mixer is used.

한편, 직접분사식 가솔린 엔진은 혼합기의 적절한 성층화와 연료 분사시기 등의 제어를 위해 직립형 역텀블 흡기포트, 흡기제어밸브를 갖는 나선형 스월포트 등의 적용과 각 흡기포트 형상에 적절한 피스톤 상면부 설계를 통해 연소실내 혼합기의 유동을 제어한다.On the other hand, the direct injection gasoline engine uses an upright reverse tumble intake port, a helical swirl pot with an intake control valve, and a piston upper design suitable for each intake port shape for proper stratification of the mixer and control of fuel injection timing. Control the flow of the mixer in the combustion chamber.

이상의 설명에서와 같이 가솔린 엔진에서 희박연소가 가능하게 하기 위해서는 엔진의 연소실 내부에서 점화 플러그(Spark Plug) 주위의 혼합기는 농후해지고, 점화 플러그에서 먼 혼합기는 희박해지는 성층화가 필요하다. 이를 위해서는 연소실 내에서 강한 스월유동을 유도하는 흡기 시스템의 설계가 필요하다.As described above, in order to enable lean burn in a gasoline engine, a mixer around the spark plug is thickened in the combustion chamber of the engine, and a mixer far from the spark plug is thinned. This requires the design of an intake system that induces strong swirl flow in the combustion chamber.

도 1 은 일반적인 흡기포트를 개략적으로 보인 평면도, 도 2 는 일반적인 흡기포트를 개략적으로 보인 측면도이다.1 is a plan view schematically showing a general intake port, Figure 2 is a side view schematically showing a general intake port.

도 1 및 도 2 는 기술논문 SAE(Society Of Automotive Engineers)850046에 기술된 것으로 도면에 도시된 바와 같이 흡기포트(10)는 나선형 포트와 흡기제어밸브(Swirl Control Valve; 20)의 사용에 따른 연소성 향상과 흡기시 피스톤의 하강에 의한 행정체적 유동으로 연료 효율의 향상 및 연료 소비율을 저감시킬 수 있도록 한 것으로, 이 나선형 흡기포트(10)는 유입되는 공기의 흐름을 나선형 곡면으로 안내하여 연소실로 유입시 실린더 벽면과의 충돌을 최소화하여 스월유동을 형성하는 방식을 채택하고 있다.1 and 2 are described in the technical paper SAE (Society Of Automotive Engineers) 850046, as shown in the drawing, the intake port 10 has a combustibility according to the use of a spiral port and a swirl control valve 20. In order to improve the fuel efficiency and reduce the fuel consumption rate by improving the flow volume of the piston due to the lowering of the piston during improvement and intake, the spiral intake port 10 guides the flow of incoming air to the spiral curved surface and flows into the combustion chamber. It is designed to create a swirl flow by minimizing collision with the cylinder wall.

한편, 흡기제어밸브(20)는 4밸브 엔진에서 스월유동을 형성시키기 위한 것으로 텀블포트(12)와 스월포트(12a)로 이루어진 나선형 흡기포트(10) 중 텀블포트(12)를 개폐할 수 있도록 한 것이다.On the other hand, the intake control valve 20 is for forming a swirl flow in the four-valve engine to open and close the tumble port 12 of the spiral intake port 10 consisting of the tumble port 12 and the swirl port 12a It is.

즉, 텀블포트(12)를 열었을 때는 유입되는 흡기가 텀블포트(12)와 스월포트(12a)에 동시에 유입되어 연소실 내부에 텀블유동이 형성되게 하고, 텀블포트(12)를 닫았을 때는 스월포트(12a)로만 공기가 유입되어 연소실 내부에 스월유동이 발생하도록 한 것이다.That is, when the tumble port 12 is opened, the intake air flowing into the tumble port 12 and the swirl pot 12a is simultaneously introduced to allow the tumble flow to be formed in the combustion chamber, and the swirl pot 12 when the tumble port 12 is closed. Only air (12a) is introduced to cause swirl flow to occur inside the combustion chamber.

이처럼 흡기제어밸브(20)를 통해 텀블포트(12)를 개폐하므로써 운전 조건에 따라 가솔린 엔진의 출력모드와 연소모드로 전환시킬 수가 있게 된다.Thus, by opening and closing the tumble port 12 through the intake control valve 20, it is possible to switch to the output mode and combustion mode of the gasoline engine in accordance with the operating conditions.

이와 같은 유형의 나선형 흡기포트(10)는 연소실 내에 강한 스월유동을 형성시키므로써 연소 조건을 개선하여 엔진의 효율을 증가시킬 뿐만 아니라 배기가스 중 HC (미연 탄화수소)를 저감시킨다.This type of spiral intake port 10 forms a strong swirl flow in the combustion chamber, thereby improving combustion conditions and improving engine efficiency as well as exhaust gas emissions. HC Reduce unburned hydrocarbons.

도 3 은 종래 흡기 매니폴드 및 흡기포트의 다른 예를 도시한 종단면도.Figure 3 is a longitudinal sectional view showing another example of a conventional intake manifold and intake port.

도 3 은 US특허 5704328에 기술된 것으로 흡기제어밸브(40)를 판 형태로 제작하여 좌우 개도를 통해 연소실 내부로 유입되는 공기의 양을 조절하는 방식의 흡기 매니폴드(30) 구조를 보여주고 있다.FIG. 3 shows the structure of the intake manifold 30 in which the intake control valve 40 is formed in a plate shape to adjust the amount of air introduced into the combustion chamber through left and right openings as described in US Patent 5704328. .

이러한 흡기 매니폴드(30) 방식은 엔진의 속도에 따라 최적화된 출력 토크를 위하여 설계된 것으로, 엔진의 운전 상태에 대한 상태 자료를 감지하여 길이가 짧은 텀블포트(32)로 공기의 유동이 통과하거나 통과하지 않도록 설계된다.The intake manifold 30 is designed for an optimized output torque according to the speed of the engine. The intake manifold 30 senses state data on the operating state of the engine and passes or passes the air to the short tumble port 32. It is designed not to.

이와 같은 유형의 흡기 매니폴드(30)는 엔진의 운전 상태가 고속인 경우에는 관성효과에 의하여 흡입 행정 체적을 증가시켜 출력 토크를 증가시키고, 저속 저부하의 경우에는 길이가 긴 스월포트(32a)로 공기를 유입되게 하여 출력 토크 저하를 예방한다.The intake manifold 30 of this type increases the output torque by increasing the intake stroke volume due to the inertia effect when the engine is operated at a high speed, and in the case of a low speed low load, the long swirl pot 32a. Air inflow to prevent output torque drop.

그러나, 제 1 도 및 제 2 도에 도시된 바와 같은 나선형 흡기포트 형태는 저속 중부하 이하에서는 효과적인 반면, 최대 출력에서는 나선형 곡면이 유동 저항을 유발시키는 문제가 있고, 또한, 피스톤의 운동 방향과 흡기포트가 이루는 각이 작아 유동 저항을 유발시키는 문제가 있다.However, while the helical intake port shape as shown in Figs. 1 and 2 is effective under low speed heavy loads, the helical curved surface causes a flow resistance at maximum output, and also the direction of movement and intake of the piston The angle formed by the port is small, causing a problem of flow resistance.

한편, 도 3 에 도시된 바와 같은 형태의 흡기포트는 엔진의 저속과 고속에 따라 매니폴드의 길이를 길게 하거나 작게 하여 흡기 유동을 다르게 할 뿐 연소실로 유입되는 공기의 스월유동에 대한 구체적인 방안이나 매니폴드의 단면 효과 등은 기술되어 있지 않다.On the other hand, the intake port of the type as shown in Figure 3 is to increase or decrease the length of the manifold according to the low speed and high speed of the engine to change the intake flow, but the specific scheme or manifold for the swirl flow of air flowing into the combustion chamber Cross-sectional effects of the fold and the like are not described.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 공기와 연료의 혼합 비율을 높여 연료 소비율을 개선하는 초희박 연소 시스템 및 공기와 연료의 혼합 비율이 일반적인 엔진에 모두 적용할 수 있는 가솔린 엔진의 흡기 매니폴드를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, the ultra-thin combustion system for improving the fuel consumption rate by increasing the mixing ratio of air and fuel, and the gasoline engine that can be applied to both the engine and the mixture ratio of air and fuel The purpose is to provide an intake manifold.

또한, 본 발명은 흡기계의 저속과 고속에서 출력을 향상시키는 것과 현재 양산되는 차량에서 최소의 생산라인 변경으로 최대의 효과를 거둘 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.It is also an object of the present invention to improve the output at low speed and high speed of the intake system, and to achieve the maximum effect with the minimum production line change in the current mass production vehicle.

도 1 은 종래의 흡기포트를 개략적으로 보인 평면도.1 is a plan view schematically showing a conventional intake port.

도 2 는 종래의 흡기포트를 개략적으로 보인 측면도.Figure 2 is a side view schematically showing a conventional intake port.

도 3 은 종래 흡기 매니폴드 및 흡기포트의 다른 예를 도시한 종단면도.Figure 3 is a longitudinal sectional view showing another example of a conventional intake manifold and intake port.

도 4 는 본 발명에 따른 흡기 매니폴드를 보인 정면도.4 is a front view showing an intake manifold according to the present invention.

도 5 는 본 발명에 따른 흡기 매니폴드를 보인 측면도.5 is a side view showing an intake manifold according to the present invention;

도 6 은 본 발명에 따른 흡기 매니폴드와 결합되는 흡기포트의 배열을 보인 평면도.Figure 6 is a plan view showing the arrangement of the intake port coupled with the intake manifold according to the present invention.

도 7 은 본 발명에 따른 흡기 매니폴드의 다른 예를 보인 정면도.7 is a front view showing another example of an intake manifold according to the present invention.

도 8 은 도 7 에 따른 흡기 매니폴드를 보인 측면도.8 is a side view of the intake manifold according to FIG. 7;

도 9 는 도 7 에 따른 흡기포트의 배열을 보인 평면도.9 is a plan view showing the arrangement of the intake port according to FIG.

도 10 은 본 발명에 따른 흡기 매니폴드의 또 다른 예를 보인 정면도.10 is a front view showing still another example of the intake manifold according to the present invention.

도 11 은 도 10 에 따른 흡기 매니폴드를 보인 측면도.11 shows a side view of the intake manifold according to FIG. 10;

도 12 은 도 10 에 따른 흡기포트의 배열을 보인 평면도.12 is a plan view showing the arrangement of the intake port according to FIG. 10;

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **** Description of symbols for the main parts of the drawing **

100, 200, 300. 실린더 헤드100, 200, 300. Cylinder Head

110, 210, 310. 흡기포트110, 210, 310. Intake port

112, 212, 312. 텀블포트112, 212, 312.Tumbleport

112a, 212a, 312a. 스월포트112a, 212a, 312a. Swirlport

120, 220, 320. 흡기 매니폴드120, 220, 320. Intake manifold

122, 222, 322. 텀블포트측 흡기 매니폴드122, 222, 322. Tumble port side intake manifold

122a, 222a, 322a. 스월포트측 흡기 매니폴드122a, 222a, 322a. Swirl Pot Side Intake Manifold

124, 224, 324. 플레넘 챔버124, 224, 324. Plenum Chamber

130, 230, 330. 흡기제어밸브130, 230, 330. Intake control valve

전술한 목적을 달성하기 위해 구성되는 본 발명의 특징은 텀블포트와 스월포트로 독립되어 이루어진 흡기포트에 길이 및 그 단면적이 서로 다른 텀블포트측 흡기 매니폴드와 스월포트측 흡기 매니폴드로 이루어지는 흡기 매니폴드를 연결하고, 텀블포트측 흡기 매니폴드에 흡기제어밸브를 설치하여 연소실 내로 유입되는 흡기의 텀블유동 및 스월유동을 제어할 수 있도록 함으로써 출력모드 및 연비모드의 운전영역을 확보할 수 있도록 한 것이다.Features of the present invention configured to achieve the above object is an intake manifold consisting of a tumble port side intake manifold and a swirl port intake manifold having different lengths and cross-sections in an intake port formed independently of a tumble port and a swirl pot. By connecting the folds and installing an intake control valve on the intake manifold of the tumble port, it is possible to control the tumble flow and the swirl flow of the intake air flowing into the combustion chamber, thereby securing the operating mode of the output mode and the fuel consumption mode. .

이러한 특징을 갖는 본 발명에 따른 내연기관 엔진의 흡기 매니폴드는 흡기포트의 텀블포트와 스월포트 각각에 관계하여 텀블포트측 흡기 매니폴드와 스월포트측 흡기 매니폴드로 독립 형성하되 텀블포트측 흡기 매니폴드와 스월포트측 흡기 매니폴드의 길이를 서로 다르게 형성하는 한편 텀블포트측 흡기 매니폴드와 스월포트측 흡기 매니폴드의 단면적을 서로 다르게 형성하고, 텀블포트측 흡기 매니폴드의 내측 적소에 액츄에이터의 작동에 의해 회전함과 동시에 텀블포트측 흡기 매니폴드를 개폐하는 흡기제어밸브를 설치하여 연소실로 유입되는 공기의 유동을 제어할 수 있도록 한 것이다.The intake manifold of the internal combustion engine according to the present invention having the above characteristics is formed independently of the tumble port side intake manifold and the swirl port side intake manifold in relation to the tumble port and the swirl port of the intake port, respectively. While different lengths of the fold and the swirl port side intake manifold are formed, the cross-sectional areas of the tumble port side intake manifold and the swirl port side intake manifold are different from each other, and the actuator is operated at an inner position of the tumble port side intake manifold. By installing the intake control valve to rotate and open and close the tumble port side intake manifold to control the flow of air flowing into the combustion chamber.

전술한 구성에서 텀블포트측 흡기 매니폴드의 길이는 스월포트측 흡기 매니폴드의 길이 보다 더 짧게 형성됨이 적절하다.In the above configuration, the length of the tumble port side intake manifold is suitably formed to be shorter than the length of the swirl pot side intake manifold.

한편, 텀블포트측 흡기 매니폴드의 단면적은 스월포트측 흡기 매니폴드의 단면적 보다 더 크게 형성됨이 적절하다.On the other hand, the cross-sectional area of the tumble port side intake manifold is suitably formed larger than the cross-sectional area of the swirl port side intake manifold.

그리고, 텀블포트와 스월포트 각각에 연결되는 텀블포트측 흡기 매니폴드와 스월포트측 흡기 매니폴드의 출구측이 이루는 각도는 서로 다르게 형성될 수 있다.The angle between the tumble port side intake manifold and the outlet side of the swirl port side intake manifold connected to each of the tumble port and the swirl pot may be different from each other.

다른 구성을 갖는 본 발명에 따른 내연기관 엔진의 흡기 매니폴드는 흡기포트의 텀블포트와 스월포트 각각에 관계하여 텀블포트측 흡기 매니폴드와 스월포트측 흡기 매니폴드로 독립 형성하되 텀블포트측 흡기 매니폴드의 길이를 스월포트측 흡기 매니폴드의 길이 보다 더 짧게 형성하는 한편 텀블포트측 흡기 매니폴드와 스월포트측 흡기 매니폴드의 단면적을 서로 동일하게 형성하고, 텀블포트측 흡기 매니폴드의 내측 적소에 액츄에이터의 작동에 의해 회전함과 동시에 텀블포트측 흡기 매니폴드를 개폐하는 흡기제어밸브를 설치하여 연소실로 유입되는 공기의 유동을 제어할 수 있도록 한 것이다.The intake manifold of the internal combustion engine according to the present invention having a different configuration is formed independently of the tumble port side intake manifold and the swirl port side intake manifold in relation to the tumble port and the swirl port of the intake port, respectively, The length of the fold is made shorter than the length of the swirl port side intake manifold, while the cross-sectional areas of the tumble port side intake manifold and the swirl port side intake manifold are formed equal to each other, An intake control valve is installed to rotate the actuator and open and close the tumble port side intake manifold to control the flow of air into the combustion chamber.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예에 따른 내연기관 엔진의 흡기 매니폴드에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, an intake manifold of an internal combustion engine according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4 는 본 발명에 따른 흡기 매니폴드를 보인 정면도, 도 5 는 본 발명에 따른 흡기 매니폴드를 보인 측면도, 도 6 은 본 발명에 따른 흡기 매니폴드와 결합되는 흡기포트의 배열을 보인 평면도이다.Figure 4 is a front view showing an intake manifold according to the present invention, Figure 5 is a side view showing an intake manifold according to the present invention, Figure 6 is a plan view showing the arrangement of the intake port coupled to the intake manifold according to the present invention. .

본 발명에 따른 내연기관 엔진의 흡기 매니폴드는 하나의 실린더에 두 개의 흡기밸브가 구성된 엔진에 적용되는 기술로써 본 발명은 도 4 내지 도 6 에 도시된 바와 같이 실린더 헤드(100) 상에 텀블포트(112)와 스월포트(112a)가 독립되어 형성된 흡기포트(110)의 구성을 전제로 한다.The intake manifold of the internal combustion engine according to the present invention is a technology applied to an engine in which two intake valves are configured in one cylinder, and the present invention provides a tumble port on the cylinder head 100 as shown in FIGS. 4 to 6. The configuration of the intake port 110 formed independently of the 112 and the swirl pot 112a is assumed.

먼저, 본 발명에 따른 흡기 매니폴드(120)를 설명하기에 앞서 전술한 흡기포트(110)에 대해 설명하면, 흡기포트(110)는 연소실로 유입되는 흡기를 텀블유동으로 유도하기 위한 텀블포트(112)와 연소실로 유입되는 흡기를 스월유동으로 유도하기 위한 스월포트(112a)로 형성되는데, 이 텀블포트(112)와 스월포트(112a)는 실린더 헤드(100) 상에 각각 독립 형성되어 두 개가 한 조로 구성된다.First, before describing the intake port 110 described above, the intake port 110 according to the present invention, the intake port 110 is a tumble port for inducing the intake air flowing into the combustion chamber to the tumble flow ( 112 and a swirl pot 112a for guiding the intake air flowing into the combustion chamber into the swirl flow, and the tumble pot 112 and the swirl pot 112a are each formed independently on the cylinder head 100. It consists of a group.

예시로서, 4기통의 4밸브 가솔린 엔진에서 흡기포트(110)는 각각의 실린더에 한 조씩 4조가 형성된다. 즉, 실린더 헤드(100)에 텀블포트(112)와 스월포트(112a)가 각각 네 개씩 형성되는데, 각각의 실린더에 텀블포트(112) 한 개와 스월포트(112a) 한 개가 한 조로 이루어진다.As an example, in a four-cylinder four-valve gasoline engine, four sets of intake ports 110 are formed in each cylinder. That is, four tumble pots 112 and four swirl pots 112a are formed in the cylinder head 100, and one tumble pot 112 and one swirl pot 112a are formed in each cylinder.

이러한 흡기포트(110)의 형성각도는 도 6 에 도시된 바와 같이 텀블포트(112)와 스월포트(112a)가 실린더 헤드(100) 상에 일정한 기울기를 갖는 각도로 형성되거나 후술할 도 9 에서와 같이 일정한 기울기를 갖는 각도로 형성될 수 있다.As shown in FIG. 6, the inclination angle of the intake port 110 may be formed at an angle at which the tumble port 112 and the swirl pot 112a have a predetermined slope on the cylinder head 100, or as described in FIG. 9. Likewise, it may be formed at an angle having a constant slope.

흡기포트(110)의 텀블포트(112)와 스월포트(112a)의 형성각도가 상이할 경우의 한 예로 4밸브 4기통의 엔진에서, 실린더 헤드(100) 상에 형성되는 흡기포트(110) 중 텀블포트(112)는 도 6 에서와 같이 실린더 헤드(100)의 상부측 동일 수평선상에 형성되고, 스월포트(112a)는 실린더 헤드(100)의 하부측 동일 수평선상에 형성된다. 이때, 한 조의 텀블포트(112)와 스월포트(112a)가 이루는 각도는 실린더 헤드(100)의 수직 중심을 향하여 좌측의 것은 사선 방향으로 우측의 것은 역사선 방향의 각도로 기울어져 있다.As an example of the case where the formation angles of the tumble port 112 and the swirl pot 112a of the intake port 110 are different, in the four-valve four-cylinder engine, one of the intake ports 110 formed on the cylinder head 100 is included. The tumble port 112 is formed on the same horizontal line as the upper side of the cylinder head 100 as shown in FIG. 6, and the swirl pot 112a is formed on the same horizontal line as the lower side of the cylinder head 100. At this time, the angle formed by the pair of tumble ports 112 and the swirl pot 112a is inclined toward the vertical center of the cylinder head 100 at an oblique direction and at an angle in the inverse direction in the right direction.

더욱 상세히 설명하면 도 6 에 도시된 바와 같이 좌측으로부터 우측으로 스월포트(112a), 텀블포트(112), 스월포트(112a), 텀블포트(112), 텀블포트(112), 스월포트(112a), 텀블포트(112) 그리고 마지막으로 스월포트(112a)와 같은 배열로 이루어진다.More specifically, as shown in FIG. 6, the swirl pot 112a, the tumble pot 112, the swirl pot 112a, the tumble pot 112, the tumble pot 112, and the swirl pot 112a are moved from left to right. , Tumble pot 112 and finally a swirl pot 112a.

또한, 전술한 바와 같이 텀블포트(112)와 스월포트(112a)의 형성각도가 상이하게 이루어짐과 동시에 텀블포트(112)와 스월포트(112a)의 단면적 또한 서로 상이하게 형성되는데, 스월포트(112a)의 단면적이 텀블포트(112)의 단면적보다 작게 형성된다. 이는 스월포트(112a)에서 흡기의 유속을 빠르게 하여 강한 스월유동을 유도하기 위해서이다.In addition, as described above, the formation angles of the tumble pot 112 and the swirl pot 112 a are different, and the cross-sectional areas of the tumble pot 112 and the swirl pot 112 a are also different from each other. ) Has a cross-sectional area smaller than that of the tumble port 112. This is to induce a strong swirl flow by increasing the flow rate of the intake air in the swirl pot 112a.

한편, 텀블포트(112)와 스월포트(112a)로 이루어진 흡기포트(110)에 연결되는 본 발명에 따른 흡기 매니폴드(120) 및 흡기 내미폴드(120)의 내측에 설치되어 연소실(도시하지 않음) 내로 유입되는 흡기의 유동을 제어하는 흡기제어밸브(130)는 다음과 같다.On the other hand, the combustion chamber (not shown) is installed inside the intake manifold 120 and the intake manifold 120 according to the present invention connected to the intake port 110 consisting of a tumble port 112 and a swirl pot 112a. Intake control valve 130 for controlling the flow of intake air flowing into the) is as follows.

먼저, 흡기 매니폴드(120)는 흡기포트(110)의 텀블포트(112)와 스월포트(112a) 각각에 관계하여 텀블포트측 흡기 매니폴드(122)와 스월포트측 흡기 매니폴드(122a)로 이루어지는데, 이 흡기 매니폴드(120)는 흡기의 유입구인 플레넘 챔버(124)로 부터 분리되어 텀블포트측 흡기 매니폴드(122)와 스월포트측 흡기 매니폴드(122a)로 각각 독립되어 형성된다.First, the intake manifold 120 is connected to the tumble port side intake manifold 122 and the swirl pot side intake manifold 122a in relation to each of the tumble port 112 and the swirl pot 112a of the intake port 110. The intake manifold 120 is separated from the plenum chamber 124 which is an inlet of the intake air and is formed independently of the tumble port side intake manifold 122 and the swirl pot side intake manifold 122a. .

따라서, 4기통 엔진에서 4조의 흡기포트(110)가 텀블포트(112)와 스월포트(112a)로 각각 4개씩 형성되기 때문에 흡기 매니폴드(120) 또한 텀블포트(112)에 관계하는 텀블포트측 흡기 매니폴드(122) 네 개와 스월포트(112a)에 관계하는 스월포트측 흡기 매니폴드(112a) 네 개 도합 여덟 개로 이루어진다.Therefore, in the four-cylinder engine, four sets of intake ports 110 are formed in the tumble port 112 and the swirl port 112a, respectively, so that the intake manifold 120 also has a tumble port side related to the tumble port 112. Four intake manifolds 122 and four swirl pot side intake manifolds 112a related to the swirl pot 112a are made up of eight.

이처럼 텀블포트측 흡기 매니폴드(122)와 스월포트측 흡기 매니폴드(122a)로 이루어지는 흡기 매니폴드(120)는 텀블포트측 흡기 매니폴드(122)와 스월포트측 흡기 매니폴드(122a)의 길이가 서로 다르게 형성될 뿐만 아니라, 텀블포트측 흡기 매니폴드(122)와 스월포트측 흡기 매니폴드(122a)의 단면적이 서로 다르게 형성된다.Thus, the intake manifold 120 which consists of the tumble port side intake manifold 122 and the swirl port side intake manifold 122a has the length of the tumble port side intake manifold 122 and the swirl port side intake manifold 122a. Is formed differently from each other, and the cross-sections of the tumble port side intake manifold 122 and the swirl pot side intake manifold 122a are different from each other.

즉, 텀블포트측 흡기 매니폴드(122)의 길이가 스월포트측 흡기 매니폴드(122a) 보다 더 짧게 형성되고, 또한 텀블포트측 흡기 매니폴드(122)의 단면적이 스월포트측 흡기 매니폴드(122a)의 단면적 보다 더 크게 형성된 것이다. 이는 스월포트(112a)에서 흡기의 유속을 빠르게 하여 연소실 내로 유입되는 흡기의 유동을 강한 스월유동으로 유도하기 위해서이다.That is, the length of the tumble port side intake manifold 122 is shorter than the swirl port side intake manifold 122a, and the cross-sectional area of the tumble port side intake manifold 122 is further reduced. ) Is larger than the cross-sectional area. This is to speed up the flow rate of the intake air in the swirl pot 112a to induce the flow of the intake air into the combustion chamber into a strong swirl flow.

한편, 텀블포트(112)와 스월포트(112a) 각각에 연결되는 텀블포트측 흡기 매니폴드(122)와 스월포트측 흡기 매니폴드(122a)의 출구측이 이루는 각도는 서로 다르게 형성되는데, 텀블포트측 흡기 매니폴드(122)와 스월포트측 흡기 매니폴드(122a)의 출구측 형성각도는 흡기포트(110)의 텀블포트(112)와 스월포트(112a)가 이루는 각도에 의해 좌우된다.Meanwhile, angles formed by the tumble port side intake manifold 122 and the outlet side of the swirl port side intake manifold 122a respectively connected to the tumble port 112 and the swirl pot 112a are different from each other. The angle of formation of the outlet side of the side intake manifold 122 and the swirl port side intake manifold 122a depends on the angle formed by the tumble port 112 and the swirl pot 112a of the intake port 110.

즉, 흡기포트(110)의 텀블포트(112)와 스월포트(112a)의 형성각도가 실린더 헤드(100)의 동일 수평선상에 형성되면 텀블포트측 흡기 매니폴드(122)와 스월포트측 흡기 매니폴드(122a) 출구측이 이루는 각 역시 동일 수평선상으로 이루어지고, 후술할 도 8 에서와 같이 상이한 각도로 이루어질 수도 있다.That is, when the formation angles of the tumble port 112 and the swirl pot 112a of the intake port 110 are formed on the same horizontal line of the cylinder head 100, the tumble port side intake manifold 122 and the swirl port side intake manifold are formed. The angle formed by the outlet side of the fold 122a is also formed on the same horizontal line, and may be made at a different angle as shown in FIG. 8 to be described later.

한편, 텀블포트측 흡기 매니폴드(122)의 내측 적소에는 액츄에이터(도시하지 않음)의 작동에 의해 회전하여 텀플측 흡기 매니폴드(122)를 개폐하는 흡기조절밸브(130)가 설치되는데, 이 흡기조절밸브(130)는 텀블포트측 흡기 매니폴드(122)를 개폐하여 텀블포트측 흡기 매니폴드(122)를 통해서도 흡기가 유동되도록 함으로써 연소실로 유입되는 흡기의 유동을 텀블유동(Tumble Flow, 수직 방향의 회전유동)으로 유도한다. 이러한 흡기제어밸브(130)는 선형제어가 가능하게 설계되어 밸브(130) 개폐의 각도를 자유롭게 조절할 수 있도록 되어 있다.On the other hand, an intake control valve 130 is installed at an inner position of the tumble port side intake manifold 122 to rotate and open and close the tumble side intake manifold 122 by the operation of an actuator (not shown). The control valve 130 opens and closes the tumble port side intake manifold 122 to allow the intake air to flow through the tumble port side intake manifold 122 to tumble flow (tumble flow, vertical direction). Rotational flow). The intake control valve 130 is designed to be linearly controlled so that the angle of opening and closing the valve 130 can be freely adjusted.

이와 같이 흡기제어밸브(130)를 포함한 흡기 매니폴드는 엔진의 운전을 연비모드(초희박공연비 운전구간)와 출력모드(일반연소가 적용되는 일반운전구간)로 전환할 수 있게 한다.In this way, the intake manifold including the intake control valve 130 enables the operation of the engine to be switched to the fuel consumption mode (ultra fuel efficiency operation section) and the output mode (general operation section to which normal combustion is applied).

더욱 상세히 설명하면, 연비모드로 엔진이 운전되는 경우 텀블포트측 흡기 매니폴드(122)에 설치된 흡기제어밸브(130)는 닫힌 상태가 되고, 이에 따라 스월포트측 흡기 매니폴드(122a)로만 외부 공기가 유입되어 연소실 내부에는 스월유동(Swirl Flow; 수평 방향의 회전유동)이 발생된다. 반면, 출력모드로 엔진이 운전되는 경우 텀블포트측 흡기 매니폴드(122)에 설치된 흡기제어밸브(130)는 열린 상태가 되고, 이에 따라 두 개의 흡기 매니폴드(122, 122a)를 통해 외부 공기가 유입되어 연소실 내부에는 텀블유동(Tumble Flow; 수직 방향의 회전유동)이 발생된다.In more detail, when the engine is operated in the fuel consumption mode, the intake control valve 130 installed in the tumble port side intake manifold 122 is in a closed state, and thus only the outside air flows into the swirl port side intake manifold 122a. Swirl flow (Swirl Flow) is generated inside the combustion chamber. On the other hand, when the engine is operated in the output mode, the intake control valve 130 installed in the tumble port side intake manifold 122 is in an open state, whereby external air is supplied through the two intake manifolds 122 and 122a. Tumble flow (rotational flow in the vertical direction) is generated inside the combustion chamber.

이와 같이 구성된 흡기 시스템이 적용된 직접분사식 가솔린 엔진이 부분 부하의 운전조건에서 연비모드로 작동할 경우, 흡기제어밸브(130)는 닫힌 상태가 되고 연소실 내에 유입된 외부 공기의 유동은 스월유동(Swirl Flow)으로 성장하는데, 이 경우 흡기포트(110) 형상의 특성에 따라 텀블유동과 함께 발생하므로 최종적으로는 경사스월유동(Inclined Swirl Flow)의 형태를 갖는다. 이때, 운전조건 등에 의해 흡기제어밸브(130)의 개폐정도를 필요한 스월강도에 따라 조절한다.When the direct injection gasoline engine to which the intake system configured as described above is operated in the fuel consumption mode under the operating condition of the partial load, the intake control valve 130 is closed and the flow of external air introduced into the combustion chamber is swirl flow. In this case, since it occurs along with the tumble flow according to the characteristics of the intake port 110 shape, it finally has the form of inclined swirl flow. At this time, the opening and closing degree of the intake control valve 130 is adjusted according to the required swirl strength according to the operating conditions.

반면, 직접분사식 가솔린 엔진이 고출력을 요하는 엔진 운전영역인 전 부하 또는 전 부하에 가까운 운전조건에서 출력모드로 작동할 경우, 흡기제어밸브(130)는 완전히 열린 상태가 되고, 이에 따라 텀블포트측·스월포트측 흡기 매니폴드(122, 122a)를 통해 최대한의 외부 공기가 연소실 내에 유입되어 높은 체적 효율이 유지된다.On the other hand, when the direct injection gasoline engine operates in the output mode under full load or close to full load, which is an engine operating area requiring high power, the intake control valve 130 is completely opened, and thus the tumble port side The maximum outside air flows into the combustion chamber through the swirl pot side intake manifolds 122 and 122a to maintain high volumetric efficiency.

전술한 바와 같이 본 발명은 독립된 흡기포트와 흡기 매니폴드 구조 및 흡기제어밸브의 개폐에 의해 출력모드 또는 연비모드로의 운전이 가능하고 또한, 부분 부하의 운전조건에서 연소실내 흡기의 유동제어를 통한 초희박공연비 운전영역을 확보할 수 있다.As described above, the present invention enables the operation in the output mode or the fuel consumption mode by opening and closing the intake port, the intake manifold structure, and the intake control valve, and through the flow control of the intake in the combustion chamber under the operating conditions of the partial load. It is possible to secure the ultra-thin fuel economy operating area.

도 7 은 본 발명에 따른 흡기 매니폴드의 다른 예를 보인 정면도, 도 8 은 도 7 에 따른 흡기 매니폴드를 보인 측면도, 도 9 는 도 7 에 따른 흡기포트의 배열을 보인 평면도이다.7 is a front view showing another example of the intake manifold according to the present invention, FIG. 8 is a side view showing the intake manifold according to FIG. 7, and FIG. 9 is a plan view showing the arrangement of the intake port according to FIG. 7.

도 7 내지 도 9 은 흡기 매니폴드 및 흡기포트의 다른 예를 나타낸 것으로, 도시된 바와 같이 흡기포트(210)의 텀블포트(212)와 스월포트(212a)는 실린더 헤드(200)의 동일 수평선상에 형성된다. 이때, 연소실로 유입되는 흡기의 유속을 빠르게 하여 강한 스월유동을 유도하기 위하여 전술한 예와 같이 스월포트(212a)의 단면적을 텀블포트(212)의 단면적 보다 작게 형성한다.7 to 9 show another example of the intake manifold and the intake port. As shown, the tumble port 212 and the swirl pot 212a of the intake port 210 are located on the same horizontal line of the cylinder head 200. Is formed. At this time, the cross-sectional area of the swirl pot 212a is made smaller than the cross-sectional area of the tumble pot 212 to induce a strong swirl flow by increasing the flow rate of the intake air flowing into the combustion chamber.

한편, 텀블포트(212)와 스월포트(212a) 각각에 연결되는 흡기 매니폴드(220)의 텀블포트측 흡기 매니폴드(222)과 스월포트측 흡기 매니폴드(222a)의 출구측 역시 텀블포트(212)와 스월포트(212a)에 관계하여 동일 수평선상으로 이루어진다.On the other hand, the outlet side of the tumble port side intake manifold 222 and the swirl port side intake manifold 222a connected to each of the tumble port 212 and the swirl pot 212a is also a tumble port ( 212 and swirl pot 212a are formed on the same horizontal line.

이처럼 텀블포트측 흡기 매니폴드(222)과 스월포트측 흡기 매니폴드(222a)는 동일 수평선상에 이루어짐과 동시에 텀블포트(212)와 스월포트(212a)에 관계하여 형성되기 때문에 그 단면적 역시 스월포트측 흡기 매니폴드(222a)가 텀블포트측 흡기 매니폴드(222)의 단면적보다 작게 형성된다. 이는 연소실 내로 유입되는 흡기의 유동을 강한 스월유동으로 유도하기 위해서이다.Since the tumble port side intake manifold 222 and the swirl port side intake manifold 222a are formed on the same horizontal line and are formed in relation to the tumble port 212 and the swirl pot 212a, the cross-sectional area thereof is also a swirl pot. The side intake manifold 222a is formed smaller than the cross-sectional area of the tumble port side intake manifold 222. This is to induce a strong swirl flow of the intake air flow into the combustion chamber.

그리고, 텀블포트측 흡기 매니폴드(222)에는 액츄에이터(도시하지 않음)의 작동에 의해 회전하여 텀플측 흡기 매니폴드(222)를 개폐하는 흡기조절밸브(230)가 설치된다.The tumble port side intake manifold 222 is provided with an intake control valve 230 which rotates by an actuator (not shown) to open and close the tumble side intake manifold 222.

이와 같이 구성되는 흡기조절밸브(230)를 흡기 매니폴드(220)의 작용은 도 4 내지 도 6 의 작용 설명에서와 같다.The action of the intake manifold 220 of the intake control valve 230 configured as described above is the same as in the operation description of FIGS. 4 to 6.

도 10 은 본 발명에 따른 흡기 매니폴드의 또 다른 예를 보인 정면도, 도 11 은 도 10 에 따른 흡기 매니폴드를 보인 측면도, 도 12 은 도 10 에 따른 흡기포트의 배열을 보인 평면도이다.10 is a front view showing another example of the intake manifold according to the present invention, FIG. 11 is a side view showing the intake manifold according to FIG. 10, and FIG. 12 is a plan view showing the arrangement of the intake ports according to FIG.

도 10 내지 도 12 는 흡기 매니폴드 및 흡기포트의 다른 예를 나타낸 것으로, 도시된 바와 같이 흡기포트(310)의 텀블포트(312)와 스월포트(312a)는 일정한 기울기를 갖는 각도로 형성되는데, 실린더 헤드(300)의 상부측 동일 수평선상에 텀블포트(312)가 형성되고, 그 하부측에 사선 또는 역사선 방향의 기울기로 스월포트(312a)가 동일 수평선상에 형성된다. 이때, 텀블포트(312)와 스월포트(312a)의 단면적은 동일하게 형성된다.10 to 12 illustrate another example of the intake manifold and the intake port. As shown, the tumble port 312 and the swirl pot 312a of the intake port 310 are formed at an angle having a constant slope. The tumble port 312 is formed on the same horizontal line as the upper side of the cylinder head 300, and the swirl pot 312a is formed on the same horizontal line with the inclination of a diagonal or inverted line direction at the lower side. At this time, the cross-sectional areas of the tumble pot 312 and the swirl pot 312a are formed the same.

한편, 텀블포트(312)와 스월포트(312a) 각각에 연결되는 흡기 매니폴드(320)의 텀블포트측 흡기 매니폴드(322)와 스월포트측 흡기 매니폴드(322a)의 출구측 역시 텀블포트(312)와 스월포트(312a)에 관계하여 일정한 기울기를 갖는 각도로 이루어지고, 그 단면적 또한 동일게 형성된다.On the other hand, the outlet side of the tumble port side intake manifold 322 and the swirl port side intake manifold 322a of the intake manifold 320 connected to each of the tumble port 312 and the swirl pot 312a is also a tumble port ( 312) and the swirl pot 312a, and it has an angle with a constant inclination, and its cross-sectional area is also formed the same.

그리고, 텀블포트측 흡기 매니폴드(322)에는 액츄에이터(도시하지 않음)의 작동에 의해 회전하여 텀플측 흡기 매니폴드(322)를 개폐하는 흡기조절밸브(330)가 설치된다.The tumble port side intake manifold 322 is provided with an intake control valve 330 which rotates by an operation of an actuator (not shown) to open and close the tumble side intake manifold 322.

이와 같이 구성되는 흡기조절밸브(330)를 흡기 매니폴드(320)의 작용은 도 4 내지 도 6 의 작용 설명에서와 같다.The action of the intake manifold 320 of the intake control valve 330 configured as described above is the same as in the operation description of FIGS. 4 to 6.

미설명 부호 224, 324는 외기가 유입되는 플레넘 챔버이다.Reference numerals 224 and 324 denote plenum chambers into which outside air is introduced.

이상에서와 같이 기술된 본 발명과 종래에 소개된 기술과의 연관성 및 차이점은 다음과 같다.Associations and differences between the present invention described above and the conventionally introduced technologies are as follows.

먼저, 기술논문 SAE(Society Of Automotive Engineers)850046에 기술된 도요다(Toyota) 제품과 본 발명 모두 강한 스월유동을 유도한다는 것과 흡기제어밸브를 채택하여 연료 소비율 감소와 연료 효율 향상을 도모하는 측면에서는 연관성이 있으나, 도요다의 기술이 흡기포트에 흡기제어밸브를 설치한 구조로 되어 있는 반면, 본 발명은 흡기 매니폴드에 흡기제어밸브를 설치하여 흡기포트 이전인 흡기 매니폴드로부터 강한 스월유동을 형성한다는 점에서 그 차이를 찾아 볼 수 있다. 이는 흡기포트가 스월포트와 텀블포트로 형성되어 흡기포트와 흡기 매니폴드의 연결부 단면적 차이와 흡기포트의 진입 설치각 차이에서 기인한다.First, both the Toyota product described in the technical paper SAE (Society Of Automotive Engineers) 850046 and the present invention induce strong swirl flow and the intake control valve to reduce fuel consumption and improve fuel efficiency. However, while Toyota's technology has a structure in which an intake control valve is installed in the intake port, the present invention provides a strong swirl flow from the intake manifold before the intake port by installing an intake control valve in the intake manifold. You can see the difference in This is caused by the difference between the cross-sectional area of the connection portion between the intake port and the intake manifold and the inlet installation angle of the intake port because the intake port is formed of the swirl port and the tumble port.

US 특허 5704328의 기술과 본 발명의 기술 모두 작동 목적인 고속에서는 흡기 매니폴드를 짧게 하고 저속에서는 흡기 매니폴드를 길게 하여 고속과 저속에서 고출력의 엔진을 설계한다는 것에 연관성이 있다. 그러나, US 특허 5704328의 기술은 흡기포트 전의 흡기 매니폴드의 형상이 본 발명과는 다르고 또한, 흡기 매니폴드의 형상이 독립형이면서 하나의 연소실로 유입되는 두 통로의 단면적이 다르며, 흡기포트와 연결되는 부분의 위치 차이가 있다.Both the technique of US Pat. No. 5704328 and the technique of the present invention are related to the design of high power engines at high speed and low speed by shortening the intake manifold at high speed and the intake manifold at low speed. However, the technique of US Pat. No. 5704328 differs from the present invention in that the shape of the intake manifold before the intake port is different from that of the present invention, and that the shape of the intake manifold is independent and the cross-sectional area of the two passages introduced into one combustion chamber is different and connected to the intake port. There is a difference in position of the parts.

본 발명은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면 텀블포트측 흡기 매니폴드와 스월포트측 흡기 매니폴드의 단면적과 그 길이를 상이하게 하고, 텀블포트측 흡기 매니폴드의 내측에 흡기제어밸브를 설치하여 흡기의 유동을 제어할 수 있도록 험으로써 연비모드와 출력모드로의 전환을 가능하게 하여 공기와 연료의 비율을 높여 연료 소비율을 개선하는 초희박 연소 시스템 및 공기와 연료의 비율이 일반적인 엔진 모두에 적용할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the cross-sectional area and length of the tumble port side intake manifold and the swirl port side intake manifold are different from each other, and an intake control valve is provided inside the tumble port side intake manifold to maintain the flow of intake air. Ultra-thin combustion system that improves fuel consumption by increasing the ratio of air and fuel by switching between fuel economy mode and output mode as a hum to control, and the effect that air and fuel ratio can be applied to both general engines There is.

또한, 본 발명은 흡기 매니폴드의 입구로 유입된 공기를 저속 저부하시에는 스월포트측 흡기 매니폴드로만 유입되게 함으로써 연소실 내에 강한 스월유동을 형성시켜 효과적인 연소를 유도하는 효과가 있다.In addition, the present invention is effective to induce effective combustion by forming a strong swirl flow in the combustion chamber by allowing only the swirl inlet intake manifold to flow into the inlet of the intake manifold at low speed low load.

다른 효과로는 현재 양산되는 차량에서 최소의 변경으로 최대의 효과를 거둘 수 있도록 하는데 있다. 이에 반해 US특허 5704328이나 기술논문SAE 850046의 기술된 엔진은 현재 엔진 생산라인을 대폭 변경하지 않으면 안되는 기술이다.The other effect is to make the maximum effect with the minimum change in the current vehicle production. In contrast, the engine described in US Pat. No. 5,704,328 or technical paper SAE 850046 is a technology that requires a major change in the current engine production line.

또 다른 효과로는 관성효과를 고려하여 흡기 매니폴드의 길이를 서로 다르게 하여 저속 저부하나 고속 고부하에서도 최적의 운전조건을 유지시킬 수 있다.Another effect is that the length of the intake manifold is different from each other in consideration of the inertia effect, so that the optimum operating conditions can be maintained even at a low speed low load or a high speed high load.

Claims (5)

엔진의 연소실 내에 유입되는 흡기를 텀블유동으로 유도하는 텀블포트와 상기 연소실 내에 유입되는 흡기를 스월유동으로 유도하는 스월포트로 이루어진 흡기포트 및 상기 흡기포트에 연결되어 외기를 상기 흡기포트로 안내하는 흡기 매니폴드를 구비하여 이루어진 내연기관 엔진의 흡기 시스템에 있어서,An intake port consisting of a tumble port that leads intake air into the combustion chamber of the engine to the tumble flow and a swirl port that guides the intake air introduced into the combustion chamber into the swirl flow and an intake air connected to the intake port to guide the outside air to the intake port In the intake system of an internal combustion engine provided with a manifold, 상기 흡기 매니폴드는 상기 흡기포트의 텀블포트와 스월포트 각각에 관계하여 텀블포트측 흡기 매니폴드와 스월포트측 흡기 매니폴드로 독립 형성하되, 상기 텀블포트측 흡기 매니폴드와 스월포트측 흡기 매니폴드의 길이를 서로 다르게 형성하는 한편, 상기 텀블포트측 흡기 매니폴드와 스월포트측 흡기 매니폴드의 단면적을 서로 다르게 형성하고,The intake manifold is formed independently of the tumble port side intake manifold and the swirl port side intake manifold in relation to each of the tumble port and the swirl port of the intake port, wherein the tumble port side intake manifold and the swirl port side intake manifold While forming different lengths of the cross section, while forming different cross-sectional areas of the tumble port side intake manifold and the swirl pot side intake manifold, 상기 텀블포트측 흡기 매니폴드의 내측 적소에 액츄에이터의 작동에 의해 회전함과 동시에 상기 텀블포트측 흡기 매니폴드를 개폐하는 흡기제어밸브를 설치하여 상기 연소실로 유입되는 공기의 유동을 제어할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 내연기관 엔진의 흡기 매니폴드.An intake control valve for rotating the tumble port side intake manifold and opening / closing the tumble port side intake manifold at an inner position of the tumble port side intake manifold to control the flow of air flowing into the combustion chamber Intake manifold of an internal combustion engine. 제 1 항에 있어서, 상기 텀블포트측 흡기 매니폴드의 길이는 상기 스월포트측 흡기 매니폴드의 길이 보다 더 짧게 형성된 것을 특징으로 하는 내연기관 엔진의 흡기 매니폴드.The intake manifold of the internal combustion engine of claim 1, wherein a length of the tumble port side intake manifold is shorter than a length of the swirl pot side intake manifold. 제 2 항에 있어서, 상기 텀블포트측 흡기 매니폴드의 단면적은 상기 스월포트측 흡기 매니폴드의 단면적 보다 더 크게 형성된 것을 특징으로 하는 내연기관 엔진의 흡기 매니폴드.The intake manifold of the internal combustion engine of claim 2, wherein a cross sectional area of the tumble port side intake manifold is larger than a cross sectional area of the swirl pot side intake manifold. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 텀블포트와 스월포트 각각에 연결되는 상기 텀블포트측 흡기 매니폴드와 스월포트측 흡기 매니폴드의 출구측이 이루는 각도는 서로 다르게 형성된 것을 특징으로 하는 내연기관 엔진의 흡기 매니폴드.The angle between the tumble port side intake manifold and the outlet side of the swirl port side intake manifold connected to each of the tumble port and the swirl pot is formed differently. Intake manifold of an internal combustion engine. 엔진의 연소실 내에 유입되는 흡기를 텀블유동으로 유도하는 텀블포트와 상기 연소실 내에 유입되는 흡기를 스월유동으로 유도하는 스월포트로 이루어진 흡기포트 및 상기 흡기포트에 연결되어 외기를 상기 흡기포트로 안내하는 흡기 매니폴드를 구비하여 이루어진 내연기관 엔진의 흡기 시스템에 있어서,An intake port consisting of a tumble port that leads intake air into the combustion chamber of the engine to the tumble flow and a swirl port that guides the intake air introduced into the combustion chamber into the swirl flow and an intake air connected to the intake port to guide the outside air to the intake port In the intake system of an internal combustion engine provided with a manifold, 상기 흡기 매니폴드는 상기 흡기포트의 텀블포트와 스월포트 각각에 관계하여 텀블포트측 흡기 매니폴드와 스월포트측 흡기 매니폴드로 독립 형성하되, 상기 텀블포트측 흡기 매니폴드의 길이를 상기 스월포트측 흡기 매니폴드의 길이 보다 더 짧게 형성하는 한편, 상기 텀블포트측 흡기 매니폴드와 스월포트측 흡기 매니폴드의 단면적을 서로 동일하게 형성하고,The intake manifold is formed independently of the tumble port side intake manifold and the swirl port side intake manifold in relation to each of the tumble port and the swirl port of the intake port, and the length of the tumble port side intake manifold is the swirl side. While forming a shorter than the length of the intake manifold, while forming the same cross-sectional area of the tumble port side intake manifold and the swirl pot side intake manifold, 상기 텀블포트측 흡기 매니폴드의 내측 적소에 액츄에이터의 작동에 의해 회전함과 동시에 상기 텀블포트측흡기 매니폴드를 개폐하는 흡기제어밸브를 설치하여 상기 연소실로 유입되는 공기의 유동을 제어할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 내연기관 엔진의 흡기 매니폴드.An intake control valve for rotating the tumble port side intake manifold and opening / closing the tumble port side intake manifold at an inner position of the tumble port side intake manifold to control the flow of air flowing into the combustion chamber Intake manifold of an internal combustion engine.
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