KR101251528B1 - 2기통 엔진의 서지 방지 구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 2기통 엔진의 크랭크룸과 실린더헤드 커버를 연결하는 제1관로와 상기 제1관로에 원웨이밸브로 설치되는 제1밸브를 포함하고, 상기 엔진의 흡기 매니폴드와 상기 크랭크룸 연결하는 제2관로와 상기 제2관로에 원웨이밸브로 설치되는 제2밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 2기통 엔진의 서지 방지 구조에 관한 것으로서 본 발명에 따르면 2기통 엔진의 크랭크룸에서 피스톤 상승 또는 하강시 압력이 과하게 충진되거나 과하게 부족하게 되는 현상을 방지할 수 있게 된다.

Description

2기통 엔진의 서지 방지 구조{STRUCTURE FOR PROTECTING SERGE OF ENGINE}
본 발명은 2기통 엔진의 서지 방지 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2기통 엔진의 크랭크룸에서 발생하는 정압과 부압에 의한 서지와 흡기매니폴드에서 발생하는 흡입행정 휴지기간에 의한 서지를 방지하여 성능을 향상시킬 수 있는 2기통 엔진의 서지 방지 구조에 관한 것이다.
일반적으로 2기통 엔진은 크랭킹(CRANKING) 시에 발란스를 유지하기 위하여 1번 기통과 2번 기통이 같은 방향으로 왕복운동을 한다.
즉, 1번 기통이 흡입(피스톤 하강) - 압축(피스톤 상승) - 폭발(피스톤 하강) - 배기(피스톤 상승)의 순서로 작동될 때에 2번 기통은 폭발(피스톤 하강) - 배기(피스톤 상승) - 흡입(피스톤 하강) - 압축(피스톤 상승)의 순서로 작동된다.
따라서, 2기통 엔진은 2개의 피스톤이 동일한 방향으로 상/하 운동을 동시에 하므로 피스톤 하강시에는 크랭크룸에 압력이 과하게 충진되고, 피스톤 상승시에는 반대로 크랭크룸 압력이 과하게 부족하게 되는 문제가 발생한다.
또한, 상기와 같은 2기통 엔진의 경우 도 1에 도시된 바와 같이 1번 기통과 2번 기통의 1사이클 흡입행정(720도)이 이루어지는 가운데 240도에서 480도 구간의 흡입행정이 휴지기간으로 정지되어 있기 때문에 터보차저의 컴프레서에서 압입되는 공기가 이 구간에서 저항을 받아 원활한 흡입행정을 방해하는 문제가 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 크랭크룸에서 발생하는 정압과 부압에 의한 서지를 방지하여 엔진의 성능을 향상시키고 원활한 흡입행정을 가능하게 하는 2기통 엔진의 서지 방지 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명의 실시예에서는 2기통 엔진의 서지 방지 구조를 제공한다. 몇몇 실시예에서, 상기 2기통 엔진의 서지 방지 구조는 상기 엔진의 크랭크룸과 실린더헤드 커버를 연결하는 제1관로 및 상기 제1관로에 설치되어 상기 크랭크룸에서 상기 실린더헤드 커버 방향으로 유체가 흐르도록 하는 제1밸브를 포함할 수 있다.
상기 엔진의 흡기 매니폴드와 상기 크랭크룸 연결하는 제2관로, 상기 제2관로에 설치되어 상기 흡기 매니폴드에서 상기 크랭크룸 방향으로 유체가 흐르도록 하는 제2밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 제1밸브 및 상기 제2밸브는 한 방향으로만 유체가 흐르도록 하는 원웨이 밸브인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제2관로는 상기 제1관로에서 분기되어 상기 흡기 매니폴드에 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1관로와 상기 제2관로는 독립적으로 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에서는 2기통 엔진의 서지 방지 구조를 제공한다. 몇몇 실시예에서 상기 2기통 엔진의 서지 방지 구조는, 상기 엔진의 흡기 매니폴드와 크랭크룸을 연결하는 제2관로 및 상기 제2관로에 설치되어 상기 흡기 매니폴드에서 상기 크랭크룸 방향으로 유체가 흐르도록 하는 제2밸브를 포함할 수 있다.
상기 2기통 엔진은, 2개의 피스톤이 동일한 방향으로 상승 또는 하강 운동을 하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 2기통 엔진의 서지 방지 구조에 따르면 2기통 엔진에서 피스톤 하강시 크랭크룸의 압력이 과하게 충진되는 서지 현상을 방지하는 효과가 있고, 2기통 엔진의 피스톤이 상승시 크랭크룸의 압력이 과부족 되는 현상을 방지하는 효과가 있다.
또한, 흡입행정의 사이클에서 흡입과정이 정지되는 휴지구간에서도 터포차저의 컴프레서에서 압입되는 공기가 저항을 받지 않도록 하여 흡입행정이 원활하게 진행되도록 하는 효과가 있다.
도 1은 1사이클 흡기행정을 도시한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 2기통 엔진의 서지 방지 구조의 예시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 2기통 엔진의 서지 방지 구조의 예시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 실시예에 따른 2기통 엔진의 서지 방지 구조는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 엔진(10)의 크랭크룸(200)과 실린더헤드 커버(400)를 연결하는 제1관로(500)와 상기 제1관로(500)에 설치되는 제1밸브(510)와 상기 엔진의 흡기 매니폴드(300)와 상기 크랭크룸(200) 연결하는 제2관로(600) 및 상기 제2관로(600)에 설치되는 제2밸브(610)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제1관로(500)는 도 2에 도시된 바와 같이 2기통 엔진(10)의 크랭크룸(200)과 실린더헤드 커버(400)를 연결한다.
2 기통 엔진(10)의 경우 2개의 피스톤이 상/하 운동을 동시에 같은 방향으로 하게 되므로 피스톤 하강시 크랭크룸(200)에 압력이 과하게 가해지는 서지 (Surge)현상이 발생하게 된다. 따라서 본 실시예에서는 제1관로(500)를 구비하여 상기 크랭크룸(200)과 상기 2기통 엔진(10)의 실린더헤드 커버(400)를 연통시킴으로써 크랭크룸(200)에 충진되는 압력이 제1관로(500)를 통해 실린더헤드 커버(400)로 유입되도록 하여 서지를 방지한다.
여기서, 상기 제1밸브(510)는 상기 크랭크룸(200)에서 상기 실린더헤드 커버(400) 방향으로 유체가 흐르도록 하기 위하여 상기 제1관로(500) 상에 설치되는 밸브로서, 바람직하게는 체크밸브(Check Valve)와 같은 원웨이밸브(One Way Valve)로 설치된다.
원웨이밸브의 경우 유체를 한 방향으로만 흐르도록 하는 밸브로써 본 발명의 경우 크랭크룸(200)에서 실린더헤드 커버(400) 방향으로만 유체가 흐르도록 해야 하기 때문이다. 즉, 본 실시예에서 제1관로(500)를 설치하는 이유가 크랭크룸(200)의 유체 일부를 실린더헤드 커버(400)로 유입시켜 서지를 방지하기 위한 것인데, 반대로 실린더헤드 커버(400)에서 크랭크룸(200) 방향으로 유체가 유입된다면 크랭크룸(200)의 압력이 더욱 상승하여 서지를 더욱 악화시키는 문제가 발생하기 때문이다. 이러한 현상을 방지하기 위하여 본 실시예에서는 제1밸브(510)를 크랭크룸(200)에서 실린더헤드 커버(400) 방향으로만 유체가 흐르도록 하는 원웨이밸브로 설치한다.
상기 제2관로(600)는 상기 엔진(10)의 흡기 매니폴드(300)와 상기 엔진(10)의 크랭크룸(200)을 연통하는 것으로서, 엔진(10)의 피스톤 상승시에 크랭크룸(200)의 압력이 과하게 부족하게 되는 현상을 방지하는 역할을 한다.
즉, 2기통 엔진(10)의 경우 2개의 피스톤이 동시에 상승하게 됨으로 인해 크랭크룸(200)의 압력이 과하게 부족하게 되는 문제가 발생하는데 이때 제2관로(600)가 흡기 매니폴드(300)와 크랭크룸(200)을 연통됨으로써 흡기 매니폴드(300)를 통해 유체가 크랭크룸(200) 내부로 유입되어 압력의 과부족을 방지하게 된다.
여기서, 흡기 매니폴드(300)(Intake Manifold)는 소위 인매니라고 하는 것으로서, 엔진(10)으로 들어가는 공기를 빨아들이고 엔진(10)으로 공급하는 역할을 한다. 흡기 매니폴드(300)는 여러 관들의 집합체이며, 이러한 관들을 공기 혹은 공기와 연료의 혼합물을 스로틀 밸브로부터 실린더헤드(100) 내의 흡기 포트로 이송시킨다. 도 2에 실시예로 도시된 바와 같이 상기 흡기 매니폴드(300)는 실린더(50) 상부의 실린더헤드(100)의 측면에 부착될 수 있다.
따라서, 흡기 매니폴드(300)와 연결된 제2관로(600)가 설치되면 공기 일부가 크랭크룸(200) 내부로 유입되므로 크랭크룸(200) 내부의 압력이 높아지게 되어 압력이 과부족한 현상을 방지하게 된다.
한편, 상기 제2밸브(610)는 상기 흡기 매니폴드(300)에서 상기 크랭크룸(200) 방향으로 유체가 흐르도록 하기 위하여 상기 제2관로(600) 상에 설치되는 것으로서, 바람직하게는 체크밸브와 같은 원웨이밸브로 설치된다.
제2밸브(610)를 원웨이밸브로 설치하는 것은 흡기 매니폴드(300)에서 크랭크룸(200) 방향으로만 유체가 흐르도록 하기 위함이다. 역 방향인 크랭크룸(200)에서 흡기 매니폴드(300) 방향으로 유체가 흐르게 되면 크랭크룸(200)의 압력이 더욱 부족해지는 문제가 발생하므로 이를 방지하기 위하여 제2밸브(610)를 원웨이밸브로 설치하여 흡기 매니폴드(300)에서 크랭크룸(200) 방향으로만 유체가 흐를 수 있도록 한다.
상기 제2관로(600)는 상기 제1관로(500)와 독립적으로 설치할 수도 있고, 제1관로(500)에서 분기되도록 설치할 수도 있다.
즉, 도 3에 실시예로 도시된 바와 같이 제2관로(600)를 제1관로(500)와 별도로 설치할 수도 있고, 도 2에 실시예로 도시된 바와 같이 크랭크룸(200)과 실린더헤드 커버(400)를 연결하는 제1관로(500)에서 일 부분을 분기하여 이를 흡기 매니폴드(300)에 연결함으로써 제2관로(600)를 형성할 수도 있다.
상기 제1밸브(510)와 제2밸브(610)를 제1관로(500)와 제2관로(600) 상에 원웨이밸브로 설치하게 되면 제2관로(600)를 독립적으로 설치하는 경우와 제2관로(600)를 제1관로(500)에서 분기하여 설치하는 경우 모두 서지 방지 효과는 동일하게 된다.
즉, 원웨이밸브에 의해 2기통 엔진(10)의 2개의 피스톤이 하강할 경우에 제1밸브(510)에 의해 크랭크룸(200)에서 실린더헤드 커버(400) 방향으로만 유체가 흐를 수 있게 되고, 제2밸브(610)에 의해 크랭크룸(200)에서 흡기 매니폴드(300) 방향으로는 유체가 흐르지 못하게 되므로 제2관로(600) 쪽으로는 유체가 흐르지 않게 되어 결국 제1관로(500)만 있는 경우와 동일한 효과를 가지게 된다. 마찬가지로 피스톤 상승시에는 제2밸브(610)에 의해 흡기 매니폴드(300)에서 크랭크룸(200) 방향으로만 유체가 흐를 수 있게 되고, 제1밸브(510)에 의해 크랭크룸(200)에서 실린더헤드 커버(400) 방향으로는 유체가 흐르지 못하게 되므로 이 경우에도 제2관로(600)만 있는 경우와 같게 된다. 따라서, 제1밸브(510)와 제2밸브(610)를 상기와 같이 원웨이밸브로 형성하게 되면 제2관로(600)를 독립적으로 형성하는 경우나 제1관로(500)에서 분기하여 형성하는 경우 모두 서지 방지 측면에서 효과는 동일하게 된다.
다만, 제2관로(600)를 제1관로(500)에서 분기시켜 형성하는 경우에는 독립적으로 형성하는 경우보다 관로가 차지하는 공간이 작으므로 공간적인 측면에서 유리한 점이 있다.
이상 살펴본 바와 같이 본 실시예에 따른 2기통 엔진(10)의 서지 방지 구조에 따르면, 2기통 엔진(10)에 있어서, 피스톤 하강 운동시에는 제1밸브(510)에 의해 크랭크룸(200)에서 실린더헤드 커버(400) 방향으로 압력이 유입되어 크랭크룸(200)의 압력이 과하게 되는 문제를 방지할 수 있게 되고, 반대로 피스톤 상승 운동시에는 제2밸브(610)에 의해 흡기 매니폴드(300)로부터 크랭크룸(200)으로 유체가 유입되므로 흡사 피스톤이 하나 더 있는 것과 같은 효과를 발휘하여 크랭크룸(200)의 압력이 과하게 부족하게 되는 문제를 방지하게 된다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이 흡입행정이 휴지기간으로 되는 경우에도 제2밸브(610)에 의해 흡기 매니폴드(300)로부터 유체가 흡입되므로 터보차저의 컴프레서에서 압입되는 공기가 저항을 받지 않고 이동하게 되어 흡입행정이 원활해지는 효과가 있다.
10: 2기통 엔진 50: 실린더
100: 실린더헤드 200: 크랭크룸
300: 흡기 매니폴드 400: 실린더헤드 커버
500: 제1관로 510: 제1밸브
600: 제2관로 610: 제2밸브

Claims (7)

  1. 2기통 엔진의 서지 방지 구조에 있어서,
    상기 엔진의 크랭크룸과 실린더헤드 커버를 연결하는 제1관로; 및
    상기 제1관로에 설치되어 상기 크랭크룸에서 상기 실린더헤드 커버 방향으로 유체가 흐르도록 하는 제1밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 2기통 엔진의 서지 방지 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 엔진의 흡기 매니폴드와 상기 크랭크룸을 연결하는 제2관로;
    상기 제2관로에 설치되어 상기 흡기 매니폴드에서 상기 크랭크룸 방향으로 유체가 흐르도록 하는 제2밸브;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2기통 엔진의 서지 방지 구조.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1밸브 및 상기 제2밸브는 한 방향으로만 유체가 흐르도록 하는 원웨이 밸브인 것을 특징으로 하는 2기통 엔진의 서지 방지 구조.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2관로는 상기 제1관로에서 분기되어 상기 흡기 매니폴드에 연결되는 것을 특징으로 하는 2기통 엔진의 서지 방지 구조.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1관로와 상기 제2관로는 독립적으로 설치되는 것을 특징으로 하는 2기통 엔진의 서지 방지 구조.
  6. 삭제
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 2기통 엔진은,
    2개의 피스톤이 동일한 방향으로 상승 또는 하강 운동을 하는 것을 특징으로 하는 2기통 엔진의 서지 방지 구조.
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