KR19980074001A - 차량 엔진의 흡기포트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 엔진의 흡기포트에 관한것으로, 흡기포트는 흡기의 유동에 영향을 미치므로, 엔진의 성능과 연관되어 있으며, 이를 고려하여 엔진이 설계되고 있다. 그러나, 이러한 흡기유동에 의한 흡기포트의 형상이 엔진특성에 마추어 어느 일정영역에서 너무 국부적으로 적용되는 문제점이 있었다.

즉, 흡기포트의 개구부 형상이 일단 정하여진 상태에서 텀블비는 변경되지 않고, 그 결과로써 엔진의 어느 일정영역에서만 최적의 효율을 기대할 수 밖에 없었던 것이다.

이에 본 발명은 예시도면 도4 및 도5 에서와 같이 흡기포트(3)의 개구부(4) 형상이 엔진의 영역에 따라 변경되도록 한것으로, 저속 저부하 엔진에 적합한 완곡면(5)을 갖는 흡기포트에 고속 고부하 엔진에 적합한 급곡면(6)을 갖는 저항체가 밀착되고, 이러한 저항체는 엔진의 회전수와 부하에 따라 완곡면(5)에서 착탈되도록 ECU(Electronic Control Unit)(20) 의 제어를 받는 솔레노이드(14)에 의해 구동되는 것이다.

따라서, 저속 저부하영역에서는 완곡면(5)을 갖는 흡기포트가 형성되고, 고속 고부하 영역에서는 급곡면(6)을 갖는 흡기포트가 형성되어 엔진의 성능이 향상되는 것이다.

Description

차량 엔진의 흡기포트

본 발명은 차량 엔진의 흡기포트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 흡기행정시 배기프트측으로도 흡기가 실린더로 유입되도록 된 차량 엔진의 흡기포트에 관한 것이다.

가솔린엔진은 외기와 연료를 혼합하여 실린더 내에서 연소시켜 열 에너지를 회전 에너지로 변환하고 있다.

따라서, 예시도면 도 1 에서와 같이 외기와 연료의 실린더(1) 유입을 위해 실린더헤드(2)에 흡기포트(3)가 형성되어 있으며, 이러한 흡기포트(3)는 흡기매니폴드와 연결되어 있다.

흡기포트(3)의 형상은 실린더(1)내에 송급되는 연료가스의 속도와 방향에 큰 관계가 있으며, 따라서 흡기포트(3)의 형상에 따라 연소실내에서 연료가스의 연소 그 자체가 달라지게 된다.

즉, 흡기포트(3)의 형상에 따라 흡기의 유동상태가 변경되며, 이러한 흡기의 유동이 따라 엔진의 성능에 영향을 주는 것이다.

이러한 흡기포트에 따른 흡기유동은 크게 3 가지가 있으며, 스월(Swirl), 스퀴시(Squesh), 텀블(Tumbl)이 그것이다.

이를 좀더 상세히 설명하면, 흡기포트(3)의 형상을 곧게 만들지 않고 약간 비틀어서 설계하면 피스톤의 하강에 의해 생긴 흡기포트(3)의 부압은 연료가스에 강한 맴돌이인 스월을 발생시킨다.

그 결과 연료가스는 실린더(1)내에서 잔류하고 있던 배출가스와 혼합되어 실린더(1)내의 연소가스 농도는 균일화 된다.

또한, 균일화 된 농도의 연료가스는 또다시 피스톤의 상승에 의해 생기는 맴돌이인 스퀴시에 의해 한층 교반된 점화가 수행되는 것이다.

한편, 텀블은 예시도면 도 2 에 도시된 바와 같이 흡기가 흡기포트(3)를 따라 실린더(1) 상부로 부터 유입되면서, 실린더(1) 상부에서 하부로 강하게 회동되는 유동으로 이러한 텀블의 회전수에 따른 텀블비에 따라 엔진의 성능에 영향을 미치게 된다.

여기서, 텀블비는 (텀블회전수)/(엔진최대회전수) 이며, 이것이 어느 값 이상인 고비율에서는 고속 고부하의 엔진에 적합하고, 저비율에서는 저속 저부하의 엔진에 적합하다.

그런데, 이러한 텀블회전수는 흡기포트(1)의 개구부(4) 형상에 의해 좌우된다.

텀블은 흡기유동의 경계이자 유동에 저항을 주는 흡기포트(3)에서 실린더 공간으로 유입되면서 회전을 일으키게 되는 것인데, 예시도면 도 3 과 같이 실린더와 흡기포트의 경계부인 흡기포트(3)의 개구부(4)의 형상에 따라 텀블의 변경이 있게 되는 것이다.

즉, 도 3 (가) 에서와 같이 개구부(4)의 하면부가 완곡면(5)을 이루고 있는 경우 자연스러운 흡기유동을 일으켜 낮은 텀블회전수를 갖게 되며, 도 3 (나) 와같이 급곡면(6)을 이루는 경우 높은 텀블회전수를 갖게 되는 것이다.

상술된 바와 같이 흡기포트(3)는 흡기의 유동에 영향을 미치므로, 엔진의 성능과 연관되어 있으며, 이를 고려하여 엔진이 설계되고 있다.

그러나, 이러한 흡기유동에 의한 흡기포트의 형상이 엔진특성에 마추어 어느 일정영역에서 너무 국부적으로 적용되는 문제점이 있었다.

즉, 상술된 바와 같이 텀블회전수에 의한 텀블비가 높은 것이 고회전 고부하영역에서 주로 운행되는 엔진에 적합하고, 텀블비가 낮은 것이 저부하 저회전 영역에서 주로 운행되는 엔진에 적합한데, 이러한 텀블비는 흡기포트의 개구부(4) 형상에 따라 달라진다.

따라서, 흡기포트의 개구부(4) 형상이 일단 정하여진 상태에서 텀블비는 변경되지 않고, 그 결과로써 엔진의 어느 일정영역에서만 최적의 효율을 기대할 수 밖에 없었던 것이다.

이에 본 발명은 상기 문제점을 해소하기 위한 차량 엔진의 흡기포트를 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

이를 위한 본 발명은 흡기포트의 개구부 형상이 엔진의 영역에 따라 변경되도록 한것으로, 저속 저부하 엔진에 적합한 완곡면을 갖는 흡기포트에 고속 고부하 엔진에 적합한 급곡면을 갖는 저항체가 밀착되고, 이러한 저항체는 엔진의 회전수와 부하에 따라 완곡면에서 착탈되도록 ECU(Electronic Control Unit) 의 제어를 받는 솔레노이드에 의해 구동되는 것이다.

따라서, 저속 저부하영역에서는 완곡면을 갖는 흡기포트가 형성되고, 고속 고부하 영역에서는 급곡면을 갖는 흡기포트가 형성되어 엔진의 전 영역에서 최적의 효율이 기대되는 것이다.

도 1 은 종래 연소실 및 흡기포트를 나타낸 설명도,

도 2 는 연소실의 흡기유동중 텀블을 나타낸 설명도,

도 3 (가)(나)는 도 2 의 A 부 확대 설명도,

도 4 및 도 5 는 본 발명에 따른 흡기포트를 나타낸 개념도이다.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

1 - 실린더, 2 - 실린더헤드,

3 - 흡기포트, 4 - 개구부,

5 - 완곡면,6 - 급곡면,

10 - 저항몸체, 12 - 리턴스프링,

14 - 솔레노이드,16 - 엔진회전센서,

18 - 스로틀센서, 20 - ECU,

22 - 구동축.

이하 첨부된 예시도면과 함께 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 흡기포트(3)의 개구부(4) 완곡면(5)에 급곡면(6)이 형성된 저항몸체(10)가 이에 결합된 리턴스프링(12)에 의해 밀착되고, 상기 저항몸체(10)는 솔레노이드(14)에 의해 완곡면(5)에서 착탈되며, 상기 솔레노이드(14)는 엔진회전센서(16)와 스로틀센서(18)가 연결된 ECU(20)에 의해 저속 저부하영역에서 구동되는 구조인 차량 엔진의 흡기포트이다.

예시도면 도 4 및 예시도면 도 5 는 본 발명에 따른 흡기포트를 나타낸 개념도로서, 본 발명은 흡기의 유동에 있어 엔진의 저속 저부하영역과 고속 고부하영역에 따라 흡기포트의 개구부(4)형상이 변경되어 최적의 텀블회전수를 갖도록 하였다.

즉, 상술된 바와 같이 텀블회전수에 따른 텀블비는 개구부(4)의 형상에 따라 변경되는데, 개구부(4)가 완곡면(5)으로 형성된 경우 저속 저부하영역에 적합한 화염전파속도를 갖게되며, 연소음이 적고 탄화수소등의 오염물질의 배출량이 경감된다.

반면, 개구부(4)가 급곡면(6)으로 형성된 경우 텀블비가 높고 화염전파속도가 빨라 고속 고부하영역에 적합하게 되는데, 본 발명은 이러한 엔진의 영역에 따라 개구부(4)의 형상이 완곡면(5)과 급곡면(6)으로 변경되도록 한 것이다.

이를 위한 본 발명은 완곡면(5)을 갖는 흡기포트(3)를 기초로 급곡면(6)이 상기 완곡면(5)에서 착탈가능 하도록 된 것으로, 도시된 바와 같이 개구부(4)의 완곡면(5)에 급곡면(6)을 갖는 저항몸체(10)가 밀착되어 있다.

이러한 저항몸체(10)의 급곡면(6)은 엔진의 영역, 즉 엔진의 저속 저부하영역에서는 완곡면(5)으로 부터 이탈되어야 하고, 엔진의 고속 고부하영역에서는 완곡면(5)에 밀착되어 급곡면(6)을 갖는 개구부(4)를 형성하여야 한다.

따라서, 상기 저항몸체(10)를 이동시켜야 할 수단과 이러한 이동수단을 엔진의 영역에 따라 제어해야 할 수단이 필요하게 되는데, 본 발명은 저항몸체(10)에 솔레노이드(14)가 장착되며, 이러한 솔레노이드(14)는 엔진의 통체적 제어를 수행하는 ECU(20)에 의해 통제되도록 하였다.

따라서, ECU(20)가 솔레노이드(14)로 통전을 하게되면, 구동축(22)이 저항몸체(10)를 밀어내어 완곡면(5)에서 급곡면(6)이 이탈되어 완곡면(5)을 갖는 흡기포트가 형성되며, 통전이 차단되면, 리턴스프링(12)에 의해 저항몸체(10)가 완곡면(5)에 밀착되어 급곡면(6)을 갖는 흡기포트(3)가 형성되는 것이다.

한편, 상기 ECU(20)는 상기된 엔진영역을 감지하여야 하므로, 도시된 바와 같이 ECU(20)의 입력단에 엔진회전센서(16)가 연결되어 엔진의 회전수영역을 감지 하도록 하였고, 이와 더불어 스로틀센서(18)가 연결되어 스로틀밸브의 개도에 따른 엔진의 부하영역을 감지하도록 하였다.

따라서, 상기 ECU(20)는 상기 엔진회전센서(16)와 스로틀센서(18)로 부터의 송출신호에 의해 설정된 기준이하이면 상기 솔레노이드(14)를 구동시켜 텀블비가 저하되고, 그 결과로써, 적절한 화염전파 속도를 유지하여 연소음이 저감되고 탄화수소등의 배출량이 경감되며, 송출신호가 설정된 기준을 초과하면 솔레노이드(14) 구동을 정지시켜 급곡면(6)을 형성하고, 그 결과로써 텀블비를 상승시키고 빠른 화염전파 속도를 유도하여 고성능을 유지하도록 하게 되는 것이다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따르면 저속 저부하 엔진에 적합한 완곡면을 갖는 흡기포트에 고속 고부하 엔진에 적합한 급곡면을 갖는 저항체가 밀착되고, 이러한 저항체는 엔진의 회전수와 부하에 따라 완곡면에서 착탈되도록 ECU의 제어를 받는 솔레노이드에 의해 구동되도록 하므로써, 흡기포트의 개구부 형상이 엔진의 영역에 따라 변경되어 엔진의 성능이 향상되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 흡기포트(3)의 개구부(4) 완곡면(5)에 급곡면(6)이 형성된 저항몸체(10)가 이에 결합된 리턴스프링(12)에 의해 밀착되고, 상기 저항몸체(10)는 솔레노이드(14)에 의해 완곡면(5)에서 착탈되며, 상기 솔레노이드(14)는 엔진회전센서(16)와 스로틀센서(18)가 연결된 ECU(20)에 의해 저속 저부하영역에서 구동되는 구조인 차량 엔진의 흡기포트.