KR100306711B1 - Intake system of internal combustion engine - Google Patents

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KR100306711B1 KR1019980054908A KR19980054908A KR100306711B1 KR 100306711 B1 KR100306711 B1 KR 100306711B1 KR 1019980054908 A KR1019980054908 A KR 1019980054908A KR 19980054908 A KR19980054908 A KR 19980054908A KR 100306711 B1 KR100306711 B1 KR 100306711B1
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Abstract

본 발명은 내연기관 엔진의 흡기 시스템에 관한 것으로서, 공기/연료의 혼합 비율을 높여 연료 소비율을 개선하는 초희박 연소 시스템 및 공기/연료의 혼합 비율이 일반적인 엔진에 모두 적용할 수 있는 가솔린 엔진의 흡기 시스템을 제공함에 그 목적이 있다. 이를 위해 구성되는 본 고안은 연소실 내에 유입되는 흡기를 텀블유동으로 유도하는 텀블포트와 연소실 내에 유입되는 흡기를 스월유동으로 유도하는 스월포트로 형성하되 텀블포트와 스월포트의 각도를 상이하게 함과 동시에 그 단면적을 서로 다르게 형성한 흡기포트, 각각의 텀블포트와 스월포트에 관계하여 텀블포트측 흡기 매니폴드와 스월포트측 흡기 매니폴드로 구성하여 흡기포트에 연결하되 텀블포트측 흡기 매니폴드의 길이를 스월포트측 흡기 매니폴드의 길이보다 짧게 형성한 흡기 매니폴드 및 텀블포트측 흡기 매니폴드를 개폐하여 연소실 내에 유입되는 흡기의 유동을 제어하는 흡기제어밸브를 구비하여 이루어진다. 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.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an intake system of an internal combustion engine engine, and includes an ultra-thin combustion system that improves fuel consumption by increasing an air / fuel mixing ratio and an intake of a gasoline engine in which the air / fuel mixing ratio is applicable to a general engine. The purpose is to provide a system. The present invention, which is configured for this purpose, is formed of a tumble port that induces intake air in the combustion chamber into tumble flow and a swirl pot that induces intake air into the combustion chamber into swirl flow, but at the same time, the angle between the tumble port and the swirl pot is different. Intake port with different cross-sectional area, tumble port side intake manifold and swirl port side intake manifold in relation to each tumble port and swirl port, are connected to the intake port, and the length of the tumble port side intake manifold And an intake control valve for controlling the flow of intake air flowing into the combustion chamber by opening and closing the intake manifold formed shorter than the swirl pot side intake manifold. 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 시스템Intake system of internal combustion engine

본 발명은 내연기관 엔진의 흡기 시스템에 관한 것으로서, 특히 연소실 내부로 유입되는 흡기의 유동 제어를 통해 공기와 연료의 혼합 비율을 높여 연료 소비율을 개선하기 위한 초희박 연소 시스템에 적용할 수 있는 가솔린 기관의 흡기 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an intake system of an internal combustion engine engine, and in particular, a gasoline engine that can be applied to an ultra-thin combustion system for improving 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 system.

일반적으로 가솔린 엔진 뿐 아니라 모든 엔진에서 우리가 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, our goal for 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.

가솔린을 연료로 사용하는 자동차용 내연기관은 연료를 분사하는 위치에 따라 흡기포트 내에 분사하는 방식과 실린더 내에 직접 분사하는 방식으로 크게 구별할 수 있으며, 흡기포트 내부에 분사하는 방식의 경우에는 연비향상을 위한 희박 연소 엔진(Lean Burn Engine, 린번 엔진)도 개발되어 있다.Automotive internal combustion engines using gasoline as a fuel can be classified into two types of injection in the intake port and a direct injection in the cylinder according to the location where the fuel is injected.In the case of the injection in the intake port, fuel efficiency is improved. Lean burn engines (Lean Burn engines) have also been developed.

흡기포트 분사식 가솔린 엔진은 연료 인젝터를 흡기관 또는 실린더 헤드에 장착하여 흡기포트로 연료가 분사되도록 한 것으로, 분사되는 연료는 일반적으로 흡기 행정 중에 연소실 내로 유입되며, 점화시 연소실 내의 연료와 공기는 균일한 혼합기 상태가 된다. 이와 같은 흡기포트 분사식 가솔린 엔진에서의 흡기포트는 혼합기의 흡기유량, 텀블유동(Tumble Flow, 수직 방향의 회전유동) 및 스월유동(Swirl Flow, 수평 방향의 회전유동) 등을 감안한 설계가 요구된다.Intake port injection gasoline engine is equipped with a fuel injector in the intake pipe or cylinder head to inject the fuel into the intake port. The injected fuel is generally introduced into the combustion chamber during the intake stroke, and the fuel and air in the combustion chamber are uniform during ignition. The mixer is in a state. The intake port of the intake port injection type gasoline engine requires a design in consideration of the intake flow rate of the mixer, tumble flow (rotational flow in the vertical direction), swirl flow (rotational flow in the horizontal direction), and the like.

한편, 린번 흡기포트 분사식 가솔린 엔진에서는 일반적인 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 유도한다. 이러한 엔진은 희박연소가 적용되는 영역(연비모드)과 일반연소가 적용되는 영역(출력모드)으로 연소제어모드가 구분되며 각 연소모드에서의 연료분사 방법 및 분사 시기는 동일하다.On the other hand, the lean burn intake port injection gasoline engine is similar to the general intake port injection gasoline engine, but the distribution of the mixer is enhanced by enhancing the characteristics such as swirl and tumble of the intake flow to secure combustion stability at a lean air-fuel ratio. Or induce stratification. These engines are divided into a combustion control mode into an area where lean combustion is applied (fuel mode) and an area where general combustion is applied (output mode), and the fuel injection method and injection timing in each combustion mode are the same.

그리고, 직접 분사식 가솔린 엔진은 최근에 고압 인젝터 기술 등의 발전과 연비향상의 필요성이 증가하면서 개발되기 시작하였으며, 이러한 직접 분사식 엔진은 부분 부하 운전시 40:1 정도의 초희박운전이 가능한 연소 시스템을 적용하여 연비의 획기적인 향상을 가져온다. 그 구성은 고압으로 구동되는 연료 인젝터가 실린더 헤드에 장착되며, 연료는 연소실 내로 직접 분사된다.In addition, the direct injection gasoline engine has recently been developed with the development of high pressure injector technology and the necessity of improving fuel efficiency. Such a direct injection engine has a combustion system capable of ultra-thin operation of about 40: 1 in partial load operation. It is applied to bring 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.

직접 분사식 가솔린 엔진의 연소모드는 초희박공연비 운전구간인 연비모드와 일반 운전구간인 출력모드로 구분되며, 각 모드는 연료 분사 시기와 혼합기의 유동현상 등에 의하여 구분된다. 연비모드는 혼합기의 성층화(점화 플러그 주위에 혼합기를 농후하게 만듦)를 통하여 초희박연소를 가능하게 하며 연료의 분사 시기는 혼합기 성층화 효과를 극대화하기 위하여 압축행정 중에 이루어진다. 출력모드의 경우에는 연료의 직접분사 외에는 흡기포트분사방식과 동일하여 흡기 행정 중에 분사가 이루어지고 균일 혼합기를 이용한다.The combustion mode of the direct injection gasoline engine is divided into the fuel efficiency mode, which is an ultra-lean fuel economy operation section, and the output mode, which is a general operation section, and each mode is classified by the fuel injection timing and the flow phenomenon of the mixer. The fuel economy mode enables ultra-thin combustion through stratification of the mixer (making the mixer thicker around the ignition plug) and the injection timing of the fuel takes place during the compression stroke to maximize the effect of the stratification of the mixer. 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, 직접 분사식 가솔린 엔진은 혼합기의 적절한 성층화와 연료 분사 시기 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 스월유동(Swirl Flow, 수평 방향의 회전유동)을 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(20)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 20 forms a strong swirl flow in the combustion chamber, thereby improving combustion conditions and increasing the efficiency of the engine as well as reducing HC (unburned hydrocarbon) in the exhaust gas.

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 토크를 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 from dropping.

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 있다.However, while the helical intake port shape as shown in Figs. 1 and 2 is effective at low speeds and below heavy loads, the helical curved surface causes a flow resistance at maximum output.

또한, 피스톤의 운동 방향과 흡기포트가 이루는 각이 작아 유동 저항을 유발시키는 문제가 있다.In addition, the angle between the direction of movement of the piston and the intake 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, 공기/연료의 비율을 높여 연료 소비율을 개선하는 초희박 연소 시스템 및 공기/연료의 비율이 일반적인 엔진에 모두 적용할 수 있는 가솔린 엔진의 흡기 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention was devised to solve the above-described problems, and is an ultra-thin combustion system that improves fuel consumption by increasing the ratio of air / fuel and an intake system of a gasoline engine in which the ratio of air / fuel can be applied to a general engine. The purpose is to provide.

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 매니폴드 및 흡기포트를 보인 정면도.4 is a front view showing an intake manifold and an intake port according to the present invention.

도 5 는 본 발명에 따른 흡기 매니폴드 및 흡기포트를 보인 측면도.5 is a side view showing an intake manifold and an intake port according to the present invention.

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

도 7 은 본 발명에 따른 흡기포트 배열의 제 2 실시예를 보인 평면도.Figure 7 is a plan view showing a second embodiment of the intake port arrangement according to the present invention.

도 8 은 본 발명에 따른 흡기포트 배열의 제 3 실시예를 보인 평면도.8 is a plan view showing a third embodiment of the intake port arrangement according to the present invention;

도 9 는 본 발명에 따른 흡기포트 배열의 제 4 실시예를 보인 평면도.9 is a plan view showing a fourth embodiment of an intake port arrangement according to the present invention;

도 10 은 본 발명에 따른 다른 흡기 매니폴드 및 흡기포트를 보인 정면도.10 is a front view showing another intake manifold and intake port according to the present invention.

도 11 은 도 10 에 따른 흡기 매니폴드 및 흡기포트를 보인 측면도.11 is a side view showing an intake manifold and an intake port according to FIG. 10.

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

도 13 은 도 12 에 따른 흡기포트 배열의 제 2 실시예를 보인 평면도.FIG. 13 is a plan view showing a second embodiment of the intake port arrangement according to FIG. 12; FIG.

도 14 는 도 12 에 따른 흡기포트 배열의 제 3 실시예를 보인 평면도.FIG. 14 is a plan view showing a third embodiment of the intake port arrangement according to FIG. 12; FIG.

도 15 는 도 12 에 따른 흡기포트 배열의 제 4 실시예를 보인 평면도.FIG. 15 is a plan view showing a fourth embodiment of the intake port arrangement according to FIG. 12; FIG.

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

100, 200, 300, 400. 실린더 헤드100, 200, 300, 400. Cylinder head

110, 210, 220, 230, 310, 410, 420, 430. 흡기포트110, 210, 220, 230, 310, 410, 420, 430.Intake port

112, 212, 222, 232, 312, 412, 422, 432. 텀블포트112, 212, 222, 232, 312, 412, 422, 432.

112a, 212a, 222a, 232a, 312a, 412a, 422a, 432a. 스월포트112a, 212a, 222a, 232a, 312a, 412a, 422a, 432a. Swirlport

120, 320. 흡기 매니폴드120, 320. Intake manifold

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

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

124. 플레넘 챔버124. Plenum Chamber

130, 330. 흡기제어밸브130, 330. Intake control valve

전술한 목적을 달성하기 위해 구성되는 본 발명의 특징은 엔진의 연소실 내에 유입되는 흡기를 텀블유동으로 유도하는 텀블포트와 연소실 내에 유입되는 흡기를 스월유동으로 유도하는 스월포트로 이루어진 흡기포트 및 흡기포트에 연결되어 외기를 흡기포트로 안내하는 흡기 매니폴드를 구비하여 이루어진 내연기관 엔진의 흡기 시스템에 있어서, 흡기 매니폴드는 흡기포트의 텀블포트와 스월포트 각각에 관계하여 텀블포트측 흡기 매니폴드와 스월포트측 흡기 매니폴드로 독립 형성되고, 흡기포트는 연소실 내에 유입되는 흡기를 텀블유동으로 유도하는 텀블포트와 연소실 내에 유입되는 흡기를 스월유동으로 유도하는 스월포트로 이루어지되 텀블포트와 스월포트의 각도는 상이하게 형성되는 한편 텀블포트보다 스월포트의 단면적이 작게 형성되고, 흡기포트에 연결되는 흡기 메니폴드는 각각의 텀블포트와 스월포트에 관계하여 텀블포트측 흡기 메니폴드와 스월포트측 흡기 메니폴드로 이루어지되 텀블포트측 흡기 메니폴드의 길이는 스월포트측 흡기 메니폴드의 길이보다 짧게 형성되는 한편 텀블포트측 흡기 메니폴드보다 스월포트측 흡기 메니폴드의 단면적이 작게 형성되며, 텀블포트측 흡기 메니폴드를 개폐하여 연소실 내로 유입되는 흡기의 유동을 제어하는 스월제어밸브를 구비하여 이루어진다.Features of the present invention configured to achieve the above object is an intake port and an intake port consisting of a tumble port for inducing intake air flowing into the combustion chamber of the engine to the tumble flow and a swirl port for intake air entering the combustion chamber to the swirl flow In the intake system of an internal combustion engine engine having an intake manifold connected to the air intake port and connected to the intake port, the intake manifold is a tumble port side intake manifold and swirl in relation to each of the tumble port and the swirl port of the intake port. It is formed independently of the port side intake manifold, and the intake port is composed of a tumble port that induces intake air flowing into the combustion chamber into tumble flow and a swirl port that induces intake air into the combustion chamber into swirl flow. Is formed differently while the cross-sectional area of the swirl pot is smaller than the tumble pot The intake manifold connected to the intake port is composed of a tumble port side intake manifold and a swirl port side intake manifold in relation to each tumble port and swirl port, but the length of the tumble port side intake manifold is larger than the length of the swirl port side intake manifold. While being formed short, the cross-sectional area of the swirl port side intake manifold is smaller than that of the tumble port side intake manifold, and is provided with a swirl control valve for controlling the flow of intake air flowing into the combustion chamber by opening and closing the tumble port side intake manifold.

전술한 텀블포트측 흡기 메니폴드와 스월포트측 흡기 메니폴드의 압력강하는 같게 설계된다.The pressure drops of the tumble port side intake manifold and the swirl pot side intake manifold are designed equally.

전술한 구성에서 강한 스월유동을 유도하기 위해 텀블포트보다 스월포트의 단면적을 작게 형성하는 것이 바람직하다.In the above-described configuration, in order to induce strong swirl flow, it is preferable to form a cross section of the swirl pot smaller than the tumble pot.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예에 따른 내연기관 엔진의 흡기 시스템에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, an intake system 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 매니폴드 및 흡기포트를 보인 정면도, 도 5 는 본 발명에 따른 흡기 매니폴드 및 흡기포트를 보인 측면도, 도 6 은 본 발명에 따른 흡기포트의 배열을 보인 평면도이다.4 is a front view showing an intake manifold and an intake port according to the present invention, FIG. 5 is a side view showing an intake manifold and an intake port according to the present invention, and FIG. 6 is a plan view showing an arrangement of the intake port according to the present invention. .

본 발명에 따른 내연기관 엔진의 흡기 시스템은 하나의 실린더에 두 개의 흡기밸브가 구성된 엔진에 적용되는 기술로써 본 발명은 도 4 내지 도 6 에 도시된 바와 같이 실린더 헤드(100)에 두 개가 한 조로 형성된 흡기포트(110), 각각의 흡기포트(110)에 연결되는 흡기 매니폴드(120) 및 흡기제어밸브(130)로 이루어진다.The intake system of an internal combustion engine according to the present invention is a technology applied to an engine having two intake valves in one cylinder, and the present invention is a pair of two cylinder heads 100 as shown in FIGS. 4 to 6. The intake port 110 is formed, the intake manifold 120 and the intake control valve 130 connected to each intake port 110.

전술한 구성의 흡기포트(110)는 앞서 설명한 바와 같이 외기를 엔진의 연소실(도시하지 않음)로 공급하기 위한 것으로, 이 흡기포트(110)는 하나의 실린더(도시하지 않음)에 두 개가 한 조로 구성된다.The intake port 110 of the above-described configuration is for supplying the outside air to the combustion chamber (not shown) of the engine as described above, the intake port 110 is a pair of two in one cylinder (not shown) It is composed.

이러한 흡기포트(110)는 흡기 매니폴드(120)와 실린더 헤드(100)와의 연결부위에서 연소실로 유입되는 흡기를 텀블유동으로 유도하는 텀블포트(112)와 연소실로 유입되는 흡기를 스월유동으로 유도하는 스월포트(112a)로 구분·형성되어 텀블포트(112)와 스월포트(112a) 한 조로 구성되어 있다.The intake port 110 leads to the tumble port 112 and the intake air flowing into the combustion chamber into the swirl flow at the connection between the intake manifold 120 and the cylinder head 100. It is divided and formed into the swirl pot 112a, and is comprised by the pair of the tumble pot 112 and the swirl pot 112a.

따라서, 4기통 엔진에서 흡기포트(110)는 각각의 실린더에 한 조씩 네 개조가 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 이루어져 있다.Therefore, in the four-cylinder engine, the intake port 110 has four modifications, one set for each cylinder. That is, four tumble pots 112 and one swirl pot 112a are formed in the cylinder head 100, and one tumble pot 112 and one swirl pot 112a are formed in each cylinder.

전술한 바와 같이 구성된 흡기포트(110)의 텀블포트(112)와 스월포트(112a)의 형성 각도는 상이하게 이루어진다. 즉, 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.The formation angles of the tumble port 112 and the swirl pot 112a of the intake port 110 configured as described above are different. That is, among the intake ports 110 formed on the cylinder head 100, 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 port 112a is a cylinder. The lower side of the head 100 is formed on the same horizontal line. 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.

흡기포트(110)의 텀블포트(112)와 스월포트(112a)의 배열을 더욱 상세히 기술하면, 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.The arrangement of the tumble port 112 and the swirl pot 112a of the intake port 110 will be described in more detail. As shown in FIG. 6, the swirl pot 112a, the tumble port 112, and the swirl pot are from left to right. And a tumble pot 112, a tumble pot 112, a swirl pot 112a, a tumble pot 112, and finally a swirl pot 112a.

전술한 바와 같이 텀블포트(112)와 스월포트(112a)의 형성 각도가 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.As described above, the formation angles of the tumble pot 112 and the swirl pot 112a are made different, and the cross-sectional areas of the tumble pot 112 and the swirl pot 112a are also different from each other. The cross section is formed smaller than the cross section 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, 흡기포트(110)에 연결되어 외기를 흡기포트(110)에 송급하는 흡기 매니폴드(120)는 각각의 텀블포트(112)와 스월포트(112a)에 관계하여 흡기의 유입부인 플레넘 챔버(124)로부터 구분되어 텀블포트측 흡기 매니폴드(122)와 스월포트측 흡기 매니폴드(122a) 한 조로 이루어져 형성된다.On the other hand, the intake manifold 120 connected to the intake port 110 to supply the outside air to the intake port 110 has a plenum chamber which is an inlet of the intake air in relation to each tumble port 112 and the swirl pot 112a. Separated from 124, a tumble port side intake manifold 122 and a swirl pot side intake manifold 122a are formed.

따라서, 4기통 엔진에서 네 개조의 흡기포트(110)가 텀블포트(112)와 스월포트(112a)로 각각 네 개씩 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 intake ports 110 of four modifications are formed as tumble ports 112 and swirl pots 112a, respectively, so that the intake manifold 120 also has a tumble port associated with the tumble port 112. Four side intake manifolds 122 and four swirl pot side intake manifolds 112a related to the swirl pot 112a are made up of eight.

이러한 구성으로 이루어진 흡기 매니폴드(120)는 스월포트측 흡기 매니폴드(122a)의 단면적이 텀블포트측 흡기 매니폴드(122)의 단면적보다 작게 형성된다. 이는 연소실 내에 유입되는 흡기를 강한 스월유동을 유도하기 위해서이다.The intake manifold 120 having such a configuration is formed such that the cross-sectional area of the swirl port side intake manifold 122a is smaller than the cross-sectional area of the tumble port side intake manifold 122. This is to induce strong swirl flow of intake air flowing into the combustion chamber.

또한, 흡기 매니폴드(120)는 스월포트측 흡기 매니폴드(122a)에 비해 텀블포트측 흡기 매니폴드(122)의 길이가 짧게 형성된다.In addition, the length of the tumble port side intake manifold 122 is shorter than that of the swirl pot side intake manifold 122a.

전술한 흡기 시스템의 구성 중 흡기 매니폴드(120)로 유입되는 흡기의 흐름을 제어하는 흡기제어밸브(130)는 선형제어가 가능하게 설계되어 밸브(130) 개폐의 각도를 자유롭게 조절할 수 있도록 되어 있다.Among the configuration of the intake system described above, the intake control valve 130 for controlling the flow of intake air flowing into the intake manifold 120 is designed to be linearly controlled so as to freely adjust the angle of opening and closing the valve 130. .

이러한 흡기제어밸브(130)를 포함한 흡기 시스템은 엔진의 운전을 연비모드(초희박공연비 운전구간)와 출력모드(일반연소가 적용되는 일반운전구간)로 전환할 수 있도록 하기 위한 것이다.The intake system including the intake control valve 130 is to enable the operation of the engine to be switched to the fuel consumption mode (ultra lean fuel economy operation section) and the output mode (general operation section to which normal combustion is applied).

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.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, whereby external air flows only into the swirl port side intake manifold 122a to allow the inside of the combustion chamber. Swirl flow is generated in the horizontal flow. 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 직접 분사식 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, 직접 분사식 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 fully 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.

이와 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 efficiency mode by opening and closing the intake port, the intake manifold structure, and the intake control valve, and super-thinning through the flow control of the intake in the combustion chamber under the operating conditions of the partial load The air-fuel ratio driving area can be secured.

도 7 은 본 발명에 따른 흡기포트 배열의 제 2 실시예를 보인 평면도, 도 8 은 본 발명에 따른 흡기포트 배열의 제 3 실시예를 보인 평면도, 도 9 는 본 발명에 따른 흡기포트 배열의 제 4 실시예를 보인 평면도이다.7 is a plan view showing a second embodiment of the intake port arrangement according to the present invention, FIG. 8 is a plan view showing a third embodiment of the intake port arrangement according to the present invention, and FIG. 9 is a first view of the intake port arrangement according to the present invention. 4 is a plan view showing an embodiment.

도 7 에서와 같이 흡기포트(210)의 배열은 실린더 헤드(200)의 상부 동일 수평면상에 텀블포트(212)가 형성되고, 실린더 헤드(200)의 하부 동일 수평면상에 스월포트(212a)가 형성된 상태에서 실린더 헤드(200)의 좌측 상부의 텀블포트(212)로부터 우측으로 스월포트(212a), 텀블포트(212), 스월포트(212a), 스월포트(212a), 텀블포트(212), 스월포트(212a) 그리고 마지막으로 텀블포트(212)의 배열로 이루어질 수 있다.As shown in FIG. 7, in the arrangement of the intake ports 210, the tumble port 212 is formed on the same horizontal surface as the upper portion of the cylinder head 200, and the swirl port 212a is formed on the same horizontal surface as the lower portion of the cylinder head 200. Swivel pot 212a, tumble pot 212, swirl pot 212a, swirl pot 212a, tumble pot 212, and the like from the tumble port 212 at the upper left of the cylinder head 200 in the formed state. Swivel pot 212a and finally an array of tumble pots 212.

즉, 좌측 상부의 텀블포트(212)로부터 우측으로 선을 그어 연결하면 하방향 역사선, 상방향 사선, 하방향 역사선, 수평선, 상방향 사선, 하방향 역사선 그리고 상방향 사선으로 연결된다.That is, when a line is drawn to the right from the tumble port 212 on the upper left side, it is connected to the downward twisted line, upward diagonal line, downward twisted line, horizontal line, upward diagonal line, downward twisted line and upward diagonal line.

또한, 흡기포트(220)의 배열은 도 8 에서와 같이 실린더 헤드(200)의 상부 동일 수평면상에 텀블포트(222)가 형성되고, 실린더 헤드(200)의 하부 동일 수평면상에 스월포트(222a)가 형성된 상태에서 실린더 헤드(200)의 좌측 하부의 스월포트(222a)로부터 우측으로 텀블포트(222), 스월포트(222a), 텀블포트(222), 스월포트(222a), 텀블포트(222), 스월포트(222a) 그리고 마지막으로 텀블포트(222)의 배열로 이루어질 수 있다. 이러한 배열은 사선과 역사선 방향으로 반복하여 연결시킨 것이다In addition, in the arrangement of the intake ports 220, as shown in FIG. 8, the tumble port 222 is formed on the upper same horizontal plane of the cylinder head 200, and the swirl pot 222a is formed on the lower same horizontal plane of the cylinder head 200. Tumble port 222, swirl pot 222a, tumble pot 222, swirl pot 222a, tumble pot 222 from the left lower swirl pot 222a of the cylinder head 200 in a state where ), The swirl pot 222a and finally the tumble pot 222. This arrangement is repeated in the direction of the oblique line and the inverse line.

그리고, 도 9 에서와 같이 흡기포트(230)의 배열은 앞서 설명한 바와 같이 실린더 헤드(200)의 상부 동일 수평면상에 텀블포트(232)가 형성되고, 실린더 헤드(200)의 하부 동일 수평면상에 스월포트(232a)가 형성된 상태에서 실린더 헤드(200)의 좌측 상부의 텀블포트(232)로부터 우측으로 스월포트(232a), 텀블포트(232), 스월포트(232a), 텀블포트(232), 스월포트(232a), 텀블포트(232) 그리고 마지막으로 스월포트(232a)의 배열로 이루어질 수 있다. 이러한 배열은 역사선과 사선 방향을 반복하여 연결한 것이다.As shown in FIG. 9, the tumble port 232 is formed on the upper horizontal surface of the cylinder head 200, and the tumble port 232 is formed on the lower horizontal surface of the cylinder head 200, as described above. Swivel pot 232a, tumble pot 232, swirl pot 232a, tumble pot 232, from the tumble port 232 on the upper left side of the cylinder head 200 in the state where the swirl pot 232a is formed, The swirl pot 232a, the tumble pot 232, and finally the swirl pot 232a may be arranged. This arrangement is a repetition of the inverse direction and the oblique line.

이와 같이 배열되는 흡기포트(210, 220, 230)의 텀블포트(212, 222, 232)와 스월포트(212a, 222a, 232a)는 각각 동일 수평면상에 형성되기는 하나, 동일 수직선상에 형성되지는 않는다. 즉, 한 조로 이루어진 텀블포트(212, 222, 232)와 스월포트(212a, 222a, 232a)는 상시 그 형성 각도가 다르게 구성된다.The tumble ports 212, 222, and 232 and the swirl ports 212a, 222a, and 232a of the intake ports 210, 220, and 230 arranged in this manner are each formed on the same horizontal plane, but are not formed on the same vertical line. Do not. That is, the pair of tumble pots 212, 222, and 232 and the swirl pots 212a, 222a, and 232a are always formed at different angles.

도 10 은 본 발명에 따른 다른 흡기 매니폴드 및 흡기포트를 보인 정면도, 도 11 은 도 10 에 따른 흡기 매니폴드 및 흡기포트를 보인 측면도, 도 12 는 도 10 에 따른 흡기포트의 배열을 보인 평면도이다.10 is a front view showing another intake manifold and intake port according to the present invention, FIG. 11 is a side view showing the intake manifold and intake port according to FIG. 10, FIG. 12 is a plan view showing the arrangement of the intake port according to FIG. to be.

도 10 내지 도 12 는 본 발명에 따른 흡기 시스템의 다른 구성을 나타낸 것으로, 이 흡기 시스템은 실린더 헤드(300)에 형성되어 연소실 내에 유입되는 흡기를 텀블유동으로 유도하는 텀블포트(312)와 연소실 내에 유입되는 흡기를 스월유동으로 유도하는 스월포트(312a)로 형성하되 텀블포트(312)와 스월포트(312a)의 각도를 상이하게 형성한 흡기포트(310), 각각의 텀블포트(312)와 스월포트(312a)에 관계하여 텀블포트측 흡기 매니폴드(322)와 스월포트측 흡기 매니폴드(322a)로 구성하여 흡기포트(310)에 연결하되 텀블포트측 흡기 매니폴드(322)의 길이를 스월포트측 흡기 매니폴드(322a)의 길이보다 짧게 한 흡기 매니폴드(320) 및 텀블포트측 흡기 매니폴드(322)를 개폐하여 연소실 내에 유입되는 흡기의 유동을 제어하는 흡기제어밸브(330)로 이루어진다.10 to 12 show another configuration of the intake system according to the present invention, which is formed in the cylinder head 300 in the tumble port 312 and the combustion chamber which induces the intake air flowing into the combustion chamber into the tumble flow. An intake port 310 formed with a swirl pot 312a for inducing intake air into the swirl flow, and having different angles between the tumble port 312 and the swirl pot 312a, respectively, the tumble port 312 and the swirl. The tumble port side intake manifold 322 and the swirl port side intake manifold 322a are connected to the intake port 310 with respect to the port 312a, but the length of the tumble port intake manifold 322 is swirled. An intake manifold 320 shorter than the length of the port side intake manifold 322a and an intake control valve 330 for opening and closing the tumble port side intake manifold 322 to control the flow of intake air flowing into the combustion chamber. .

이하, 흡기포트(310), 흡기 매니폴드(320) 및 흡기제어밸브(330)를 포함한 흡기 시스템의 설명은 도 4 내지 도 6 에 기술한 바와 같으나, 다만 텀블포트(312)와 스월포트(312a)의 단면적이 동일하게 형성된다는 점과 흡기포트(310)에 관계하여 구성되는 흡기 매니폴드(320)의 텀블포트측 흡기 매니폴드(322)와 스월포트측 흡기 매니폴드(322a)의 단면적 또한 동일하게 형성된다는 점이 다를 뿐이다.Hereinafter, description of the intake system including the intake port 310, the intake manifold 320, and the intake control valve 330 is as described with reference to FIGS. 4 to 6, but the tumble port 312 and the swirl pot 312a are described. ) Cross-sectional area of the intake manifold 320 and the tumble port side intake manifold 322 and the swirl port side intake manifold 322a of the intake manifold 320 configured in relation to the intake port 310 are also the same. The only difference is that it is formed.

한편, 흡기포트(310)의 텀블포트(312)와 스월포트(312a)의 배열은 도 6 의 배열과 같다.On the other hand, the arrangement of the tumble port 312 and the swirl pot 312a of the intake port 310 is the same as the arrangement of FIG.

도 13 은 도 12 에 따른 흡기포트 배열의 제 2 실시예를 보인 평면도, 도 14 는 도 12 에 따른 흡기포트 배열의 제 3 실시예를 보인 평면도, 도 15 는 도 12 에 따른 흡기포트 배열의 제 4 실시예를 보인 평면도이다.FIG. 13 is a plan view showing a second embodiment of the intake port arrangement according to FIG. 12, FIG. 14 is a plan view showing a third embodiment of the intake port arrangement according to FIG. 12, and FIG. 15 is a first view of the intake port arrangement according to FIG. 4 is a plan view showing an embodiment.

도 13 에 도시된 바와 같이 실린더 헤드(400)에 형성된 흡기포트(410)의 텀블포트(412)와 스월포트(412a)의 배열은 도 7 에 설명한 배열과 같고, 도 14 에 도시된 흡기포트(420)의 텀블포트(422)와 스월포트(422a)의 배열은 도 8 에 설명한 배열과 같으며, 도 15 에 도시된 흡기포트(430)의 텀블포트(432)와 스월포트(432a)의 배열은 도 9 에 설명한 바와 같은 배열로 이루어진다.As shown in FIG. 13, the arrangement of the tumble port 412 and the swirl pot 412a of the intake port 410 formed in the cylinder head 400 is the same as the arrangement described with reference to FIG. 7, and the intake port illustrated in FIG. 14 ( The arrangement of the tumble port 422 and the swirl pot 422a of the 420 is the same as the arrangement described with reference to FIG. 8, and the arrangement of the tumble port 432 and the swirl pot 432a of the intake port 430 shown in FIG. 15. Has an arrangement as described in FIG.

미설명 부호 324는 외기가 유입되는 플레넘 챔버이다.Reference numeral 324 denotes a plenum chamber 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 측면에는 연관성이 있다. 그러나, 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 is adopted to reduce fuel consumption and improve fuel efficiency. There is this. However, while Toyota's technology has a structure in which an intake control valve is provided at 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 at the intake manifold. You can see the difference. 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 텀블포트와 스월포트의 형성 각도를 상이하게 하고 또한, 그 단면적을 다르게 구성하므로써 흡기 매니폴드 입구로 유입된 공기는 저속 저부하에서 텀블포트보다 단면적이 작은 스월포트로만 유입되게 하여 강한 스월유동을 유도함은 물론 효과적인 연소를 유도할 수 있다.As described above, according to the present invention, the air flowing into the intake manifold inlet by varying the formation angle of the tumble port and the swirl pot and configuring the cross section differently is only a swirl pot having a smaller cross-sectional area than the tumble port at low speed and low load. Inflow can lead to strong swirl flow as well as effective combustion.

또한, 고속 고부하에서 저속 저부하보다 다량의 연료를 연소시킬 수 있도록 단면적이 큰 텀블포트와 단면적이 작은 스월포트로 동시에 공기가 유입되도록 할 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an effect that the air can be introduced into the tumble port having a large cross-sectional area and the swirl pot having a small cross-sectional area at the same time so as to burn a larger amount of fuel than the low speed low load at a high speed high load.

다른 효과로는 관성효과를 고려하여 흡기 매니폴드의 길이를 서로 다르게 하여 저속 저부하나 고속 고부하에서도 최적의 운전조건 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.

또한, 독립된 흡기포트와 흡기 매니폴드 및 하나의 흡기 매니폴드에 흡기제어밸브를 설치하여 개폐시킴으로써 연소실 내에 유입되는 공기의 텀블유동 및 경사스월유동을 발생시켜 출력모드 및 연비모드의 운전조건을 확보할 수 있다.In addition, by installing and opening the intake control valve at the independent intake port, the intake manifold and one intake manifold, it is possible to generate the tumble flow and the inclined swirl flow of the air flowing into the combustion chamber to secure the operation conditions of the output mode and the fuel consumption mode. Can be.

Claims (2)

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 형성되고,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 pot of the intake port, 상기 흡기포트는 상기 연소실 내에 유입되는 흡기를 텀블유동으로 유도하는 텀블포트와 상기 연소실 내에 유입되는 흡기를 스월유동으로 유도하는 스월포트로 이루어지되 상기 텀블포트와 스월포트의 각도는 상이하게 형성되는 한편 상기 텀블포트와 상기 스월포트의 단면적이 작게 형성되고,The intake port is composed of a tumble port for inducing the intake air flowing into the combustion chamber into the tumble flow and a swirl pot for introducing the intake air into the combustion chamber into the swirl flow, but the angle between the tumble port and the swirl pot is differently formed. Small cross-sectional area of the tumble pot and the swirl pot is formed, 상기 흡기포트에 연결되는 흡기 메니폴드는 각각의 텀블포트와 스월포트에 관계하여 텀블포트측 흡기 메니폴드와 스월포트측 흡기 메니폴드로 이루어지되 상기 텀블포트측 흡기 메니폴드의 길이는 상기 스월포트측 흡기 메니폴드의 길이보다 짧게 형성되는 한편 상기 텀블포트측 흡기 메니폴드보다 상기 스월포트측 흡기 메니폴드의 단면적이 작게 형성되며,The intake manifold connected to the intake port comprises a tumble port side intake manifold and a swirl port side intake manifold in relation to each tumble port and swirl pot, and the length of the tumble port side intake manifold is the length of the swirl port side intake manifold. While being formed shorter, the cross-sectional area of the swirl pot side intake manifold is smaller than that of the tumble port side intake manifold. 상기 텀블포트측 흡기 매니폴드를 개폐하여 상기 연소실 내로 유입되는 흡기의 유동을 제어하는 흡기제어밸브를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 내연기관 엔진의 흡기 시스템.And an intake control valve for controlling the flow of intake air flowing into the combustion chamber by opening and closing the tumble port side intake manifold. 제1항에 있어서, 상기 텀블포트측 흡기 메니폴드와 스월포트측 흡기메니폴드의 압력강하는 같게 설계된 것을 특징으로 하는 내연기관 엔진의 흡기 시스템.2. The intake system of an internal combustion engine of claim 1, wherein the pressure drops of the tumble port side intake manifold and the swirl pot side intake manifold are designed equally.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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