KR19980067774A - Intake and exhaust system of multi-cylinder internal combustion engine - Google Patents

Intake and exhaust system of multi-cylinder internal combustion engine Download PDF

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Abstract

본 발명은 다기통 내연기관의 흡배기장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 서지탱크, 각각의 흡기포트와 배기포트를 구비하고 흡입밸브 또는 배기밸브가 설치된 실린더 헤드, 상기 서지탱크와 상기 실린더 헤드 또는 각 실린더 흡기포트 사이에 설치되어 상기 서지탱크 내의 흡기를 상기 각 실린더의 흡기포트로 분기공급하는 흡기 다기관을 구비하는 흡기 시스템과, 상기 각 실린더의 배기포트에 일단이 접속되고 타단은 배기 파이프에 접속되어 상기 각 실린더에서 배출되는 배기가스를 조합하여 상기 배기 파이프쪽으로 보내는 배기 다기관, 상기 배기 파이프 중에 설치된 머플러를 구비하는 배기 시스템으로 구성된 다기통 내연기관의 흡배기장치에 있어서, 상기 흡기 시스템은, 상기 각 실린더 마다 별도로 흡입되는 흡기와 역류되는 흡기를 분리하고 상기 각 실린더의 각각의 흡기 분기다기관과 연통되도록 설치되는 복수개의 흡기 콘덴서탱크, 상기 흡기 콘덴서탱크 상호간을 연통시키는 콘트롤 호스를 구비함에 따라, 상기 실린더 중, 어느 한 실린더의 흡입행정 종료직후 흡기포트로부터 반사 역류되는 흡기를 상기 흡기 분기다기관을 통해 상기 흡기 콘덴서 탱크에 흡입하여 일부는 저장하고, 나머지는 상기 콘트롤 호스를 통해 다음 흡기 콘덴서탱크에 저장된 흡기와 합류하여 다음 순차로 흡입행정을 수행하는 다른 한 실린더의 흡기포트에 보충 공급하도록 되고, 상기 배기 시스템은, 상기 배기 파이프 중의 복수개소에 상기 배기 파이프와 연통되도록 설치된 배기 콘덴서탱크를 구비함에 따라, 상기 실린더의 배기행정 종료직후 급격히 배출되는 배기가스 일부를 흡입 저장하였다가 배기행정이 완료후 배출하여 배기가스의 끊김이 없이 연속적으로 배출되도록 하며, 상기 머플러의 전후양단에 각단이 접속된 바이패스관을 구비함에 따라, 상기 머플러를 통과하기 전의 배기가스 일부가 상기 바이패스관을 통과한 후 상기 머플러를 통과한 배기가스와 합류될 때 부압을 얻어 상기 배기가스 배출속도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 다기통 내연기관의 흡배기장치를 제공한다.The present invention relates to an intake and exhaust device of a multi-cylinder internal combustion engine. More specifically, a surge tank, a cylinder head provided with each intake port and an exhaust port and provided with an intake valve or an exhaust valve, is installed between the surge tank and the cylinder head or each cylinder intake port to relieve intake air in the surge tank. An intake system having an intake manifold branched to an intake port of each cylinder, and one end connected to an exhaust port of each cylinder, and the other end connected to an exhaust pipe, wherein the exhaust gas discharged from each cylinder is combined. An intake / exhaust system of a multi-cylinder internal combustion engine composed of an exhaust manifold sent to a side, and an exhaust system having a muffler provided in the exhaust pipe, wherein the intake system separates the intake air backflowed with the intake air sucked separately for each cylinder. In communication with each intake branch manifold of the cylinder A plurality of intake condenser tanks installed and a control hose for communicating with each of the intake condenser tanks are provided so that the intake air flowing back from the intake port immediately after the end of the intake stroke of one of the cylinders is returned through the intake branch manifold. Inhaled in the intake condenser tank and partly stored, and the rest is supplied to the intake port of the other cylinder through the control hose to the intake stored in the next intake condenser tank to perform the suction stroke in the next sequence, the exhaust The system includes an exhaust condenser tank installed in communication with the exhaust pipe at a plurality of places in the exhaust pipe to suck and store a portion of the exhaust gas which is rapidly discharged immediately after the exhaust stroke of the cylinder, and discharge the exhaust gas after completion of the exhaust stroke. Continuously without exhaust gas And a bypass pipe connected to each end at both front and rear ends of the muffler, so that a part of the exhaust gas before passing through the muffler passes through the bypass pipe and merges with the exhaust gas passing through the muffler. When the negative pressure is obtained to increase the exhaust gas discharge rate is provided an intake and exhaust device of a multi-cylinder internal combustion engine.

Description

다기통 내연기관의 흡배기장치Intake and exhaust system of multi-cylinder internal combustion engine

본 발명은 다기통 내연기관의 흡배기장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건설용 중장비나 자동차 등의 동력원으로 사용되는 내연기관에 장착되어 각 실린더에 공기 또는 혼합기를 분배하여 공급하거나, 각 실린더에서 연소되는 배기가스를 대기중으로 배출하는 흡배기장치의 흡입 및 배기효율을 더욱 향상시킬 수 있도록 한 다기통 내연기관의 흡배기장치에 관한 것이다.The present invention relates to an intake and exhaust device of a multi-cylinder internal combustion engine, and more particularly, is mounted on an internal combustion engine used as a power source for construction heavy equipment or automobiles, and supplies air or a mixer to each cylinder, or burns in each cylinder. It relates to an intake and exhaust device of a multi-cylinder internal combustion engine to further improve the intake and exhaust efficiency of the intake and exhaust device for discharging the exhaust gas to the atmosphere.

일반적으로 내연기관의 작동 사이클(cycle)은 공기 또는 혼합기가 실린더 내에 흡입되어 일을 마치고 배기가스가 되어 실린더 밖으로 배출될 때까지 실린더 내에서 가스의 주기적 변화를 가르킨다.In general, the operating cycle of an internal combustion engine refers to the periodic change of gas in the cylinder until the air or mixer is sucked into the cylinder to complete the work and become exhaust gas and out of the cylinder.

가솔린 엔진의 경우는, 각 실린더의 흡입포트에서 공기와 연료의 혼합기를 흡입하는 흡입행정(intake stroke), 흡입된 혼합기를 고온 고압으로 압축하는 압축행정(compression stroke), 압축한 혼합기에 점화시켜 연소팽창하여 그 압력으로 동력을 발생하는 팽창행정(expansion stroke) 및 실린더 내에 있는 배기가스를 배출하는 배기행정(exhaust stroke)으로 이루어 진다.In the case of gasoline engines, an intake stroke for injecting a mixture of air and fuel from the inlet port of each cylinder, a compression stroke for compressing the inhaled mixture at high temperature and high pressure, and ignited by a compressed mixer are burned. It consists of an expansion stroke that expands and generates power at that pressure, and an exhaust stroke that exhausts the exhaust gas in the cylinder.

또한, 디젤 엔진의 경우에도 실린더내로 공기를 흡입하는 흡입행정, 흡입한 공기를 연소실로 압축하여 고온화하는 압축행정, 고온화한 공기 중에 연료를 분사하여 연소시켜 동력을 발생시키는 팽창행정 및 배기가스를 실린더 밖으로 배출하는 배기행정으로 이루어 진다.Also in the case of diesel engines, the cylinder includes a suction stroke that sucks air into the cylinder, a compression stroke that compresses the sucked air into the combustion chamber to make it hot, and an expansion stroke and exhaust gas that generate power by injecting and burning fuel into the heated air. It consists of an exhaust stroke that discharges out.

한편, 위와 같이 작동 사이클을 이루는 내연기관에서 다기통 엔진이 작동하는 데는, 실린더 내에 공기 또는 혼합기를 흡입하는 흡입장치(intake system)와 연소후의 배기가스를 배출하는 배기장치(exhaust system)로 구성되어 있다.On the other hand, the multi-cylinder engine operates in the internal combustion engine constituting the operation cycle as described above, which consists of an intake system for sucking air or a mixer in the cylinder and an exhaust system for exhausting exhaust gas after combustion. have.

도 1 은 종래의 내연기관의 흡배기장치를 개략적으로 나타내는 사시도로서, 도시된 바와 같이, 흡기장치의 구조는, 흡입되는 공기를 여과하는 에어 크리너(1)와, 이 에어 크리너(1)에서 여과된 흡입공기량을 제어하는 스로틀 밸브(2)가 내설된 스로틀 보디(3)와, 이 스로틀 보디(3)를 통과한 공기가 일시적으로 채류하는 서지탱크(4)와, 이 서지탱크(4) 내의 공기를 각 실린더(5)에 균일하게 공급하는 복수개의 흡입 매니폴드관으로 구성된 흡기 매니폴드(6)가 설치되어 있다.1 is a perspective view schematically showing a conventional intake and exhaust device of an internal combustion engine. As shown in FIG. 1, the structure of the intake device includes an air cleaner 1 for filtering inhaled air, and a filter disposed in the air cleaner 1. A throttle body 3 incorporating a throttle valve 2 for controlling the intake air amount, a surge tank 4 through which the air passing through the throttle body 3 temporarily collects, and the air in the surge tank 4 An intake manifold 6 composed of a plurality of intake manifold tubes for uniformly supplying the cylinders 5 to each cylinder 5 is provided.

그리고, 배기장치의 구조는, 각 실린더(5)에서 연소후에 배출되는 가스를 종합하는 배기 매니폴드(7)와, 이 배기 매니폴드(7)에 종합된 배기가스를 대기중으로 배출하기 전에 배기가스 중의 유해한 CO, HC, NOx 를 무해한 CO₂, H₂O, N₂로 산화 또는 환원시키는 촉매 컨버터(8)와 온도와 압력을 낮추어 배기소음을 저하시키는 서브 및 메인 머플러(9)(10)가 배기 파이프(11) 상에 설치되어 있다.The exhaust device has an exhaust manifold 7 which synthesizes the gas discharged after combustion in each cylinder 5 and exhaust gas before exhausting the exhaust gas integrated in the exhaust manifold 7 into the atmosphere. The catalytic converter 8 which oxidizes or reduces harmful CO, HC, and NOx to harmless CO 2, H 2 O, and N 2, and the sub and main mufflers 9 and 10 that reduce exhaust noise by lowering the temperature and pressure are exhaust pipes 11. Installed on the

이와 같이 구성된 종래의 다기통 내연기관의 흡배기장치를 설명하기 전에 도시된 기관은 가솔린을 연료로 사용하는 가솔린 엔진이며, 이 엔진은 직렬 4기통이다.Before describing the intake and exhaust device of a conventional multi-cylinder internal combustion engine configured as described above, the engine shown is a gasoline engine using gasoline as fuel, and the engine is a four-cylinder in-line.

먼저, 흡기장치는 각 실린더 내에서 피스톤의 하강에 의한 부압과 흡입밸브의 개방에 의해 이루어지 바, 피스톤이 하사점으로 하강하게 되면 실린더 내부에는 진공상태가 형성된다. 이 때에 형성되는 진공력으로 인해 흡기 매니폴드(6)에 부압이 형성됨에 따라 에어 크리너(1)를 통해 여과된 공기가 스로틀 밸브(2)를 지나 서지탱크(4)에 일시적으로 집합된 다음 흡기 매니폴드(6)을 통해 흡입행정을 이루어지는 실린더 내부로 흡입된다.First, the intake apparatus is formed by the negative pressure due to the lowering of the piston in each cylinder and the opening of the suction valve. When the piston descends to the bottom dead center, a vacuum is formed inside the cylinder. As the negative pressure is generated in the intake manifold 6 due to the vacuum force generated at this time, the air filtered through the air cleaner 1 is temporarily collected in the surge tank 4 through the throttle valve 2 and then intake Through the manifold 6 is sucked into the cylinder which constitutes a suction stroke.

따라서, 이와 같이 각 실린더 내부에서 발생하는 진공력에 의해 흡기 매니폴드(6)을 통해 실린더 내부로 공기가 흡입되는 흡입행정 중에는 강한 흡입력과 속도로 실린더 내부로 외부의 공기가 흡입되었다.Therefore, during the suction stroke in which air is sucked into the cylinder through the intake manifold 6 by the vacuum force generated inside each cylinder, the outside air is sucked into the cylinder with a strong suction force and speed.

그런데, 흡입행정이 완료되면서 흡입밸브가 닫히면 강한 흡입력으로 흡입되는 공기가 이번에는 흡입밸브에 충돌되면서 반사되어 흡기 매니폴드(6) 쪽으로 역류하게 됨에 따라 흡입되는 공기와 상호 충돌되면서 다음 흡입행정시 흡입되는 공기와의 많은 간섭과 저항을 발생시키고 동시에 큰 소음을 발생시키는 것은 물론, 엔진출력이 저하되는 문제점이 있었다.However, when the suction valve is completed and the suction valve is closed, the air sucked by the strong suction force is reflected by the collision with the suction valve this time and flows back toward the intake manifold (6). There is a problem that generates a lot of interference and resistance with the air and at the same time generates a large noise, as well as the engine output is lowered.

한편, 각 실린더에서 배출되는 가스는 피스톤의 상승과 실린더 내의 연소압력의 여압과의 정압에 의해 이루진다. 따라서 실린더 내에서 연소후의 잔압은 상당히 높기 때문에 배기 밸브가 열리는 순간에 실린더 내에서 배기 매니폴드(7)로 유입되는 배출가스의 속도는 음속을 초과하며 동시에 고온 고압상태이다.On the other hand, the gas discharged from each cylinder is formed by the positive pressure between the rise of the piston and the pressurization pressure of the combustion pressure in the cylinder. Therefore, since the residual pressure after combustion in the cylinder is considerably high, the velocity of the exhaust gas flowing into the exhaust manifold 7 in the cylinder at the moment of opening the exhaust valve exceeds the speed of sound and is at a high temperature and high pressure.

따라서, 배기장치는 각 실린더 내에서 연소가 끝난 가스를 배기 매니폴드(7)에 의해 집합시킨 다음 배기 파이프(11)를 통해 대기중으로 배출시키는 데, 이 때에 배기 파이프(11) 상에 설치된 촉매 컨버터(8)와 서버 및 메인 머플러(9)(10)를 통해 대기중으로 배출된다. 즉, 각 실린더에서 배출되는 가스를 배기 매니폴드(7)에 의해 종합하여 배기 파이프(11)를 지나 대기중으로 배출하기 전에 촉매 컨버터(8)에 의해 배기가스 중의 유해한 CO, HC, NOx 를 무해한 CO₂, H₂O, N₂로 산화 또는 환원시켜 대기중으로 배출시킴과 동시에 서브 및 메인 머플러(9)(10)에 의해 온도 및 압력을 낮추어 배기소음을 저하시켜 대기중으로 배출시키는 것이다.Therefore, the exhaust device collects the gas which has been burned in each cylinder by the exhaust manifold 7 and then discharges it to the atmosphere through the exhaust pipe 11, at which time the catalytic converter installed on the exhaust pipe 11. (8) and to the atmosphere through the server and main muffler (9) (10). That is, before the gas discharged from each cylinder is combined by the exhaust manifold 7 and discharged through the exhaust pipe 11 into the atmosphere, the catalytic converter 8 makes the harmful CO, HC, NOx in the exhaust gas harmless. Oxidation or reduction with H2O, N2 to discharge into the atmosphere and at the same time lower the temperature and pressure by the sub and main muffler (9) (10) to reduce the exhaust noise to discharge to the atmosphere.

특히, 서브 및 메인 머플러(9)(10)의 내부는 몇 개의 공간으로 구분하여 배기가스가 그들의 장벽을 통과한 음파의 간섭, 압력변동의 감소, 배기온도의 저하 등을 일으켜 점진적으로 소음되도록 되어 있다.In particular, the interior of the sub and main muffler (9) (10) is divided into several spaces so that the exhaust gas is gradually noise by causing interference of sound waves passing through their barriers, reducing pressure fluctuations, lowering the exhaust temperature, and the like. have.

이러한, 소음효과를 높이기 위해서 머플러의 저항이 너무 커지면 엔진의 폭음이 작아지지만, 배기행정에 미치는 저항, 즉 배압(back pressure)이 높아져 엔진의 출력이 저하되는 문제점이 있었다.In this case, if the resistance of the muffler is too large to increase the noise effect, the engine's sound level decreases, but the resistance to the exhaust stroke, that is, the back pressure is increased, resulting in a decrease in the output of the engine.

따라서, 본 발명의 목적은, 흡입행정 이후에 역류되는 흡기를 일시적으로 흡기 콘덴서탱크가 흡입하여 일부는 저장시키고 나머지 흡기는 콘트롤 관을 통하여 다음 흡입행정을 수행하는 실린더의 흡기 콘덴서탱크에 저장된 흡기와 합류하여 외부로부터 흡입되는 흡기와 합류시켜 흡입행정을 수행하는 실린더에 유입되는 흡기를 과급시켜서 흡기효율을 향상시킬 수 있는 다기통 내연기관의 흡배기장치를 제공하는 것에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to intake the intake condensate tank which is flowed back after the intake stroke temporarily to store a part of the intake condenser tank and the remaining intake is stored in the intake condenser tank of the cylinder to perform the next intake stroke through the control tube It is to provide an intake and exhaust device of a multi-cylinder internal combustion engine that can increase the intake efficiency by supercharging the intake air introduced into the cylinder for performing the suction stroke by joining with the intake air sucked from the outside.

본 발명의 다른 목적은, 배기행정 중에 배출되는 가스의 일부를 배기 콘덴서탱크가 흡입 저장하였다가 배기행정 완료후 배기압이 저하되었을 때 배출하여 연속적인 배기가스의 흐름을 유지시켜 배기효율을 향상시킬 수 있는 다기통 내연기관의 흡배기장치를 제공하는 것에 있다.Another object of the present invention is to store a portion of the gas discharged during the exhaust stroke in the exhaust condenser tank when the exhaust pressure is reduced after the exhaust stroke is completed to maintain a continuous flow of exhaust gas to improve the exhaust efficiency An intake and exhaust device of a multi-cylinder internal combustion engine can be provided.

도 1 은 종래의 내연기관의 흡배기장치를 개략적으로 나타내는 사시도,1 is a perspective view schematically showing a conventional intake and exhaust device of an internal combustion engine;

도 2 는 본 발명의 일실시예에 의한 내연기관의 흡배기장치를 나타내는 사시도,2 is a perspective view showing an intake and exhaust device of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention;

도 3 은 본 발명에 의한 내연기관의 흡기시스템이 작용하는 작동도,3 is an operation of the intake system of the internal combustion engine according to the present invention,

도 4 는 본 발명에 의한 내연기관의 배기시스템이 작동하는 작동도.4 is an operation of the exhaust system of the internal combustion engine according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

21: 서지탱크21: surge tank

22: 흡기 분기다기관22: intake branch manifold

24: 흡기 콘덴서탱크24: intake condenser tank

25: 콘트롤 호스25: control hose

30: 실린더 헤드30: cylinder head

31~34: 실린더31 ~ 34: cylinder

40: 배기 다기관40: exhaust manifold

41: 배기 파이프41: exhaust pipe

42: 촉매 컨버터42: catalytic converter

43: 서브 머플러43: sub muffler

44: 메인 머플러44: main muffler

45: 바이패스관45: bypass tube

50: 배기 콘덴서탱크50: exhaust condenser tank

51: 제 3 콘덴서탱크51: third condenser tank

전술한 본 발명의 목적은, 서지탱크, 각각의 흡기포트와 배기포트를 구비하고 흡입밸브 또는 배기밸브가 설치된 실린더 헤드, 상기 서지탱크와 상기 실린더 헤드 또는 각 실린더 흡기포트 사이에 설치되어 상기 서지탱크 내의 흡기를 상기 각 실린더의 흡기포트로 분기공급하는 흡기 다기관을 구비하는 흡기 시스템과, 상기 각 실린더의 배기포트에 일단이 접속되고 타단은 배기 파이프에 접속되어 상기 각 실린더에서 배출되는 배기가스를 조합하여 상기 배기 파이프쪽으로 보내는 배기 다기관, 상기 배기 파이프 중에 설치된 머플러를 구비하는 배기 시스템으로 구성된 다기통 내연기관의 흡배기장치에 있어서, 상기 흡기 시스템은, 상기 각 실린더 마다 별도로 흡입되는 흡기와 역류되는 흡기를 분리하고 상기 각 실린더의 각각의 흡기 분기다기관과 연통되도록 설치되는 복수개의 흡기 콘덴서탱크, 상기 흡기 콘덴서탱크 상호간을 연통시키는 콘트롤 호스를 구비함에 따라, 상기 실린더 중, 어느 한 실린더의 흡입행정 종료직후 흡기포트로부터 반사 역류되는 흡기를 상기 흡기 분기다기관을 통해 상기 흡기 콘덴서 탱크에 흡입하여 일부는 저장하고, 나머지는 상기 콘트롤 호스를 통해 다음 흡기 콘덴서탱크에 저장된 흡기와 합류하여 다음 순차로 흡입행정을 수행하는 다른 한 실린더의 흡기포트에 보충 공급하도록 되고, 상기 배기 시스템은, 상기 배기 파이프 중의 복수개소에 상기 배기 파이프와 연통되도록 설치된 배기 콘덴서탱크를 구비함에 따라, 상기 실린더의 배기행정 종료직후 급격히 배출되는 배기가스 일부를 흡입 저장하였다가 배기행정이 완료후 배출하여 배기가스의 끊김이 없이 연속적으로 배출되도록 하며, 상기 머플러의 전후양단에 각단이 접속된 바이패스관을 구비함에 따라, 상기 머플러를 통과하기 전의 배기가스 일부가 상기 바이패스관을 통과한 후 상기 머플러를 통과한 배기가스와 합류될 때 부압을 얻어 상기 배기가스 배출속도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 다기통 내연기관의 흡배기장치를 제공함에 의해 달성된다.The above object of the present invention is a surge tank, a cylinder head having each intake port and an exhaust port and provided with an intake valve or an exhaust valve, and installed between the surge tank and the cylinder head or each cylinder intake port, and the surge tank. An intake system including an intake manifold for branching and supplying intake air to the intake port of each cylinder, and one end connected to an exhaust port of each cylinder and the other end connected to an exhaust pipe, thereby combining exhaust gas discharged from each cylinder In the intake and exhaust device of a multi-cylinder internal combustion engine composed of an exhaust manifold which is sent to the exhaust pipe toward the exhaust pipe, and an exhaust system provided with a muffler provided in the exhaust pipe, the intake system is an intake air that is separately sucked with each intake cylinder To separate and separate each intake branch manifold of each cylinder And a plurality of intake condenser tanks installed to communicate with each other, and a control hose for communicating the intake condenser tanks with each other, thereby allowing the intake branch pipe which is reflected back from the intake port immediately after the end of the intake stroke of one of the cylinders. Inhaled in the intake condenser tank through the part is stored, and the rest is joined to the intake stored in the next intake condenser tank through the control hose to supplement the supply to the intake port of the other cylinder to perform the suction stroke in the next sequence, The exhaust system includes an exhaust condenser tank installed at a plurality of places in the exhaust pipe to communicate with the exhaust pipe, and sucks and stores a part of the exhaust gas rapidly exhausted immediately after the exhaust stroke of the cylinder. To exhaust the exhaust gas without interruption And a bypass pipe connected to each end at both front and rear ends of the muffler, so that a part of the exhaust gas before passing through the muffler passes through the bypass pipe and passes through the muffler. It is achieved by providing an intake and exhaust device of a multi-cylinder internal combustion engine characterized by increasing the exhaust gas discharge rate by obtaining a negative pressure when joined.

본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 바이패스관에 적어도 일개소 이상 제 3 콘덴서가 설치되는 것을 특징으로 한다.According to a preferred feature of the present invention, at least one or more third capacitors are provided in the bypass pipe.

이하, 첨부도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described based on the accompanying drawings.

도 2 는 본 발명의 일실시예에 의한 내연기관의 흡배기장치를 나타내는 사시도이고, 도 3 은 본 발명에 의한 내연기관의 흡기시스템이 작용하는 작동도이며, 도 4 는 본 발명에 의한 내연기관의 배기시스템이 작동하는 작동도이다.2 is a perspective view showing an intake and exhaust device of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is an operation of the intake system of the internal combustion engine according to the present invention, Figure 4 is an internal combustion engine of the present invention This is the operation diagram in which the exhaust system works.

도면에 도시된 바와 같이, 외부로부터 흡입되는 흡기가 일시적으로 채류하는 서지탱크(21)와, 각각의 흡기포트와 배기포트를 구비하고 흡입밸브가 설치된 실린더 헤드(30)와, 전술한 서지탱크(21)와 실린더 헤드(30) 또는 각 실린더(31~34)의 흡기 포트 사이에 설치되어 서지탱크(21) 내의 흡기를 각 실린더의 흡기포트로 분기 공급하는 흡기 분기다기관(22)과, 각 실린더(31~34)의 배기포트에 일단이 접속되고 타단은 배기 파이프(41)에 접속되어 각 실린더(31~34)에서 배출되는 배기가스를 조합하여 배기 파이프(41) 쪽으로 보내는 배기 다기관(40), 전술한 배기 파이프(41) 중에 설치된 촉매 컨버터(42)와 서브 및 메인 머풀러(43)(44)로 구성된다.As shown in the figure, a surge tank 21 through which intake air sucked from the outside is temporarily collected, a cylinder head 30 provided with an intake port and an exhaust port and provided with an intake valve, and the above-described surge tank ( An intake branch manifold 22 which is provided between the cylinder head 30 or the intake ports of the cylinders 31 to 34 to branch supply the intake air in the surge tank 21 to the intake port of each cylinder, and each cylinder. One end is connected to the exhaust port of the 31 to 34 and the other end is connected to the exhaust pipe 41, and the exhaust manifold 40 which combines the exhaust gas discharged from each cylinder 31 to 34 and sends it to the exhaust pipe 41 is provided. And the catalytic converter 42 and the sub and main mufflers 43 and 44 installed in the exhaust pipe 41 described above.

그리고, 전술한 각 실린더(31~34) 마다 별도로 흡입되는 흡기와 역류되는 흡기를 분리하고 각 실린더(31~34)의 각각의 흡기 분기다기관(22)과 연통되도록 설치되는 복수개의 흡기 콘덴서탱크(24)와, 이 흡기 콘덴서탱크(24) 상호간을 연통시키는 콘트롤 호스(25)를 구비한다.In addition, a plurality of intake condenser tanks are provided to separate the intakes sucked separately from each of the above-described cylinders 31 to 34 and communicate with the intake branch manifolds 22 of each of the cylinders 31 to 34. 24 and a control hose 25 for communicating with the intake condenser tanks 24 with each other.

또한, 전술한 배기 파이프(41) 중의 복수개소에 배기 파이프(41)와 연통되도록 설치된 배기 콘덴서탱크(50)와, 전술한 메인 머플러(44)의 전후양단에 각단이 접속된 바이패스관(45)을 구비한다.In addition, the exhaust condenser tank 50 provided to communicate with the exhaust pipe 41 in a plurality of places of the exhaust pipe 41 described above, and the bypass pipe 45 each end connected to the front and rear ends of the main muffler 44 described above. ).

바람직하기로는 전술한 바이패스관(45)에 적어도 일개소 이상 제 3 콘덴서탱크(51)가 설치된다.Preferably, at least one or more third condenser tanks 51 are provided in the bypass pipe 45 described above.

미설명 부호 23 은 흡기 분기다기관(22)와 흡기 콘덴서탱크(24)를 연결하는 연결호스를 나타낸다.Reference numeral 23 denotes a connection hose connecting the intake branch manifold 22 and the intake condenser tank 24.

이하, 위와 같이 구성된 본 실시예의 작동을 설명한다.Hereinafter, the operation of the present embodiment configured as described above will be described.

도 3 에 도시된 바와 같이, 엔진을 시동하면 엔진의 작동 사이클을 따라 흡입행정 중에 흡기밸브가 열리고 실린더(31) 안에는 피스톤이 하강하면서 실린더(31) 내부가 진공상태가 되고 이 진공력으로 흡기 분기다기관(22)이 부압상태로 되어 에어 크리너와 스로틀 보디를 통해 들어오는 흡기는 서지탱크(21)를 거친 다음 흡기 분기다기관(22)을 통해 실린더(31) 내부로 흡입된다.(화살표: A 참조)As shown in FIG. 3, when the engine is started, the intake valve is opened during the intake stroke along the operation cycle of the engine, the piston 31 is lowered in the cylinder 31, and the inside of the cylinder 31 is in a vacuum state, and the intake branch is driven by this vacuum force. The intake air flowing through the air cleaner and the throttle body due to the negative pressure of the manifold 22 passes through the surge tank 21 and is sucked into the cylinder 31 through the intake branch manifold 22 (see arrow A).

한편, 흡입행정이 완료되면 흡기 밸브가 닫히고 지금까지 강한 흡입력으로 흡입되던 흡기가 역류하여 나오며, 이 때에 역류하는 흡기는 흡기 콘덴서탱크(24)로 유입되어 일부 저장하고, 나머지는 콘트롤 호스(25)를 통해 다음 순차로 흡입행정을 수행하는 다른 한 실린더(33)로 공급된다.(화살표: B 참조)On the other hand, when the intake stroke is completed, the intake valve is closed and the intake air, which has been sucked with a strong suction force, flows back out. At this time, the intake air flowing into the intake condenser tank 24 is partially stored and the rest is stored in the control hose 25. Is supplied to the other cylinder 33 which performs the suction stroke in the next sequence (see arrow: B).

이때, 콘트롤 호스(25)를 통해 실린더(33)으로 공급되는 흡기와 외부로부터 서지탱크(21) 내로 흡입되는 새로운 흡기(화살표: C)가 흡기 분기다기관(22)을 통해 서로 합류되어 흡입행정을 수행하는 실린더(33) 내로 공급된다.At this time, the intake air supplied to the cylinder 33 through the control hose 25 and the new intake air (arrow C) sucked into the surge tank 21 from the outside are joined to each other through the intake branch manifold 22 to perform the intake stroke. It is supplied into the cylinder 33 to perform.

따라서, 흡기 콘덴서탱크(24)에 의해 흡입행정 직후의 역류되는 흡기를 일부는 저장하고, 나머지는 콘트롤 호스(25)를 통하여 다음 흡기해정을 수행하는 실린더(33)로 과급시킴으로 다시 흡입행정을 수행할 때에 흡기 분기다기관(22)을 통해 흡기포트로 공급되는 다른 흡기와의 상호 충돌에 의한 간섭이 해소되는 한편, 흡기 콘덴서탱크(24)에 일시적으로 저장된 흡기는 콘트롤 호스(25)를 통해 다음 순차로 흡입행정을 수행하는 다른 한 실린더(33)의 흡기포트에 보충 공급하여 흡입행정에 따른 새로운 흡기와 합류되면서 흡기를 과급시켜 실린더(33) 내로 공급하게 되는 것이다.Therefore, a part of the intake air flowing back immediately after the intake stroke by the intake condenser tank 24 is stored, and the rest of the intake stroke is again performed by supercharging the cylinder 33 to perform the next intake release through the control hose 25. In this case, interference due to mutual collision with other intake air supplied to the intake port through the intake branch manifold 22 is eliminated, while the intake air temporarily stored in the intake condenser tank 24 is sequentially controlled through the control hose 25. By supplementing and supplying to the intake port of the other cylinder 33 performing the suction stroke, the new intake according to the suction stroke is supercharged to supply the intake air into the cylinder 33.

도 4 에 도시된 바와 같이, 배기행정시, 즉 동력을 발생하는 팽창행정 이후에 실린더 내의 피스톤이 상승함에 따라 연소된 가스는 개방된 배기밸브와 배기포트를 통해 급속히 배출되는 데, 이 때에 배출되는 배기가스는 배기 다기관(40)에 의해 집합된 다음 배기 파이프(41)를 통해 촉매 컨버터(42)와 서브 및 메인 머플러(43)(44)를 거쳐 대기 중으로 배출된다.(화살표: X 참조)As shown in Fig. 4, the combustion gas is rapidly discharged through the open exhaust valve and the exhaust port as the piston in the cylinder rises during the exhaust stroke, that is, after the expansion stroke that generates the power. The exhaust gas is collected by the exhaust manifold 40 and then discharged to the atmosphere via the exhaust pipe 41 through the catalytic converter 42 and the sub and main mufflers 43 and 44 (arrow: see X).

한편, 배기행정 중에 배출되는 가스의 일부는 배기 파이프(41)에 설치된 복수개의 배기 콘덴서탱크(50)로 유입되고, 또 다른 배기가스의 일부는 메인 머플러(44)의 전후 양단에 각단이 접속된 바이패스관(45)을 통과하는 한편, 바이패스관(45)을 통과하는 배기가스 중의 일부는 입구 및 출구측에 설치된 제 3 콘덴서탱크(51)로 유입되어 저장된다.(화살표: X 참조)On the other hand, a part of the gas discharged during the exhaust stroke flows into the plurality of exhaust condenser tanks 50 installed in the exhaust pipe 41, and another part of the exhaust gas is connected at both ends before and after the main muffler 44. Some of the exhaust gas passing through the bypass pipe 45 and passing through the bypass pipe 45 flows into and is stored in the third condenser tank 51 provided at the inlet and outlet sides (see arrow: X).

이와 같이, 배기행정시에 배기 콘덴서탱크(50) 내에 저장된 배기가스는 배기행정이 완료될 때에 배기 파이프(41) 내의 배기압이 급격히 저하되면 압력차에 의해 배출되어(화살표: Y 참조) 연속적인 배기가스의 흐름을 유지시키는 한편, 바이패스관(45)과 배기 파이프(41)와의 접속부에는 매우 큰 고속의 기체흐름이 발생되며 이러한 고속의 기체흐름은 벤츄리 효과로 인해 접속부에서의 압력을 감소시키게 되고 결국 메인 머플러(44)를 통과하는 배기가스를 강하게 흡입하는 효과를 얻을 수 있다. 또한 바이패스관(45)에 설치된 제 3 콘덴서탱크(51)의 압력차에 의해 바이패스관(45) 내의 연속적인 배기가스의 흐름을 유도함으로써 메인 머플러(44) 내에 남아있던 잔여 배기가스를 효과적으로 배출시킬 수 있는 것이다.In this way, the exhaust gas stored in the exhaust condenser tank 50 at the time of exhaust stroke is discharged by the pressure difference when the exhaust pressure in the exhaust pipe 41 drops rapidly when the exhaust stroke is completed (see arrow: Y). While maintaining the flow of exhaust gas, a very large high speed gas flow is generated at the connection between the bypass pipe 45 and the exhaust pipe 41, and this high speed gas flow reduces the pressure at the connection due to the venturi effect. As a result, the effect of strongly sucking the exhaust gas passing through the main muffler 44 can be obtained. In addition, by inducing a continuous flow of exhaust gas in the bypass pipe 45 by the pressure difference between the third condenser tank 51 installed in the bypass pipe 45, the remaining exhaust gas remaining in the main muffler 44 can be effectively removed. It can be discharged.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 다기통 내연기관의 흡배기장치는, 흡입행정시 실린더에 유입되는 흡기의 간섭이 해소로 흡기저항의 감소와 과급효과로 인한 엔진의 출력이 대폭 향상되는 것과, 이상연소에 의한 유해가스의 감소 및 엔진의 과열이 방지되는 것과, 엔진 열효율의 향상으로 연료비가 감소되는 효과가 있다.As described above, the intake and exhaust device of the multi-cylinder internal combustion engine according to the present invention is characterized in that the engine output due to the reduction of the intake resistance and the supercharge effect is greatly improved by eliminating the interference of the intake air flowing into the cylinder during the intake stroke. Reduction of harmful gases by combustion and overheating of the engine is prevented, and fuel cost is reduced by improving engine thermal efficiency.

그리고, 배출가스의 간섭이 해소되어 배기저항의 감소로 소음이 저하됨과 동시에 배압의 감소로 엔진의 출력이 대폭 향상되는 효과가 있다.In addition, the interference of the exhaust gas is eliminated, the noise is reduced by reducing the exhaust resistance, and at the same time, the output of the engine is greatly improved by reducing the back pressure.

또한, 엔진 출력의 향상으로 인해 엔진 브레이크 성능의 향상으로 제동거리가 단축됨과 동시에 엔진의 가감속이 민감하여 타이어와 노면 사이의 접지력이 향상되며, 흡배기 간섭의 해소로 균일한 폭발력에 의해 엔진의 진동이 감소되는 효과가 있다.In addition, the braking distance is shortened due to the improvement of the engine brake performance due to the improvement of the engine output, and the acceleration and deceleration of the engine is sensitive, and the grip between the tire and the road surface is improved. There is a decreasing effect.

Claims (2)

서지탱크, 각각의 흡기포트와 배기포트를 구비하고 흡입밸브 또는 배기밸브가 설치된 실린더 헤드, 상기 서지탱크와 상기 실린더 헤드 또는 각 실린더 흡기포트 사이에 설치되어 상기 서지탱크 내의 흡기를 상기 각 실린더의 흡기포트로 분기공급하는 흡기 다기관을 구비하는 흡기 시스템과, 상기 각 실린더의 배기포트에 일단이 접속되고 타단은 배기 파이프에 접속되어 상기 각 실린더에서 배출되는 배기가스를 조합하여 상기 배기 파이프쪽으로 보내는 배기 다기관, 상기 배기 파이프 중에 설치된 머플러를 구비하는 배기 시스템으로 구성된 다기통 내연기관의 흡배기장치에 있어서:A surge tank, a cylinder head having an intake port and an exhaust port and having an intake valve or an exhaust valve installed therebetween, is provided between the surge tank and the cylinder head or each cylinder intake port to provide intake air in the surge tank. An intake system having an intake manifold for branch supply to a port, and an exhaust manifold having one end connected to an exhaust port of each cylinder and the other end connected to an exhaust pipe and combining exhaust gas discharged from each cylinder to the exhaust pipe In the intake and exhaust device of a multi-cylinder internal combustion engine comprising an exhaust system having a muffler installed in the exhaust pipe: 상기 흡기 시스템은,The intake system, 상기 각 실린더 마다 별도로 흡입되는 흡기와 역류되는 흡기를 분리하고 상기 각 실린더의 각각의 흡기 분기다기관과 연통되도록 설치되는 복수개의 흡기 콘덴서탱크,A plurality of intake condenser tanks installed to separate the intakes which are separately sucked from each cylinder and the intakes that flow back and communicate with each intake branch manifold of each cylinder; 상기 흡기 콘덴서탱크 상호간을 연통시키는 콘트롤 호스를 구비함에 따라, 상기 실린더 중, 어느 한 실린더의 흡입행정 종료직후 흡기포트로부터 반사 역류되는 흡기를 상기 흡기 분기다기관을 통해 상기 흡기 콘덴서 탱크에 흡입하여 일부는 저장하고, 나머지는 상기 콘트롤 호스를 통해 다음 흡기 콘덴서탱크에 저장된 흡기와 합류하여 다음 순차로 흡입행정을 수행하는 다른 한 실린더의 흡기포트에 보충 공급하도록 되고,As the control hose communicates with each other of the intake condenser tanks, the intake air reflected from the intake port immediately after the end of the intake stroke of one of the cylinders is sucked into the intake condenser tank through the intake branch manifold. And the rest is supplemented to the intake port of the other cylinder which performs the suction stroke in the next step by joining the intake stored in the next intake condenser tank through the control hose. 상기 배기 시스템은,The exhaust system, 상기 배기 파이프 중의 복수개소에 상기 배기 파이프와 연통되도록 설치된 배기 콘덴서탱크를 구비함에 따라, 상기 실린더의 배기행정 종료직후 급격히 배출되는 배기가스 일부를 흡입 저장하였다가 배기행정이 완료후 배출하여 배기가스의 끊김이 없이 연속적으로 배출되도록 하며,As a plurality of exhaust condenser tanks are provided in communication with the exhaust pipes at a plurality of the exhaust pipes, a portion of the exhaust gas which is rapidly discharged immediately after the exhaust stroke of the cylinder is sucked in and stored and discharged after the exhaust stroke is completed to discharge the exhaust gas. To be discharged continuously without interruption, 상기 머플러의 전후양단에 각단이 접속된 바이패스관을 구비함에 따라, 상기 머플러를 통과하기 전의 배기가스 일부가 상기 바이패스관을 통과한 후 상기 머플러를 통과한 배기가스와 합류될 때 부압을 얻어 상기 배기가스 배출속도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 다기통 내연기관의 흡배기장치.By providing a bypass pipe connected to each end at both ends of the muffler, when the part of the exhaust gas before passing through the muffler passes through the bypass pipe and merges with the exhaust gas passing through the muffler, negative pressure is obtained. Intake and exhaust device of the multi-cylinder internal combustion engine, characterized in that for increasing the exhaust gas discharge rate. 청구항 1 에 있어서,The method according to claim 1, 상기 바이패스관에 적어도 일개소 이상 제 3 콘덴서가 설치되는 것을 특징으로 하는 다기통 내연기관의 흡배기장치.At least one or more third condensers are provided in the bypass pipe.
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