KR20000055220A - Direct injection gasoline engine combustion system - Google Patents

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KR20000055220A
KR20000055220A KR1019990003731A KR19990003731A KR20000055220A KR 20000055220 A KR20000055220 A KR 20000055220A KR 1019990003731 A KR1019990003731 A KR 1019990003731A KR 19990003731 A KR19990003731 A KR 19990003731A KR 20000055220 A KR20000055220 A KR 20000055220A
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여진구
이경헌
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김덕중
사단법인고등기술연구원연구조합
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Abstract

PURPOSE: A directly spraying type gasoline engine is provided to effectively realize the gasoline engine characteristic of a directly spraying type. CONSTITUTION: An engine operation condition of high speed and load is applied in an output mode. Absorbed air is let in a combustion chamber(100) during an intake process. A swirl control valve installed in a tumble port(120a) is perfectly opened to absorb much air. The absorbed air through the tumble and swirl ports forms a flow of a tumble/swirl mixed type according to each port characteristic and has a strong warm current element. Fuel is sprayed through a fuel injector(130) during the intake process and mixed with the flow of the absorbed air. An equal air/fuel mixing period is generated until a compression process.

Description

직분식 가솔린 엔진의 연소시스템{DIRECT INJECTION GASOLINE ENGINE COMBUSTION SYSTEM}DIRECT INJECTION GASOLINE ENGINE COMBUSTION SYSTEM}

본 발명은 직분식 가솔린 엔진에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연소실을 구성하는 흡기포트 및 연료인젝터의 장착위치 등의 효과적인 설계를 통하여 연소실내 유동을 적절하게 제어할 수 있는 직분식 가솔린 엔진의 연소시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a direct gasoline engine, and more particularly, to a combustion system of a direct gasoline engine capable of appropriately controlling the flow in the combustion chamber through an effective design such as an intake port constituting the combustion chamber and a mounting position of the fuel injector. It is about.

일반적으로 가솔린 엔진 뿐 아니라 모든 엔진에서 우리가 추구하고 있는 있는 주된 목표는 동일 배기량으로 최대의 큰 출력을 얻으면서도 운전경비를 절감할 수 있음은 물론 유해 배기가스를 저감시켜야 하는 점이다.In general, the main goal we pursue in all engines, not just gasoline engines, is to reduce operating costs and reduce harmful emissions while still getting maximum output at the same displacement.

연료의 저감을 목적으로 초희박연소를 실현하기 위한 기술로는, 흡기포트에서 연료를 분사하고 실린더내의 적절한 유동에 의한 희박연소를 추구하는 방식과, 실린더 내에 직접 분사하고 절절한 실린더 내부 유동에 의하여 혼합기의 성층화(부분적으로 농후한 혼합기를 형성하는 것)를 통한 희박연소를 추구하는 방식이 있다.As a technique for realizing ultra-lean combustion for the purpose of reducing fuel, a mixer is injected by injecting fuel from the intake port and pursuing lean combustion by appropriate flow in the cylinder, and by injecting the cylinder directly and in-cylinder flow. There is a way of pursuing lean burning through stratification (forming a partially thick mixer).

우선, 상기 흡기포트 분사식 가솔린 엔진에서는 분무된 연료를 최대한 균질화시키고 실린더내의 강한 유동으로 급속 연소시키는 방법이 주로 사용되지만 희박연소의 한계가 좁고 강한 유동을 생성할 수 있도록 흡기포트를 설계하여야 하기 때문에 오히려 최대출력이 감소되는 단점이 있다. 흡기포트 분사식 가솔린 엔진에서, 연료 인젝터는 흡기관 또는 실린더 헤드에 장착되어 흡기포트로 연료를 분사하게 된다. 이때, 분사되는 연료는 일반적으로 흡기 행정 중에 연소실내로 유입되며, 점화시 연소실내의 연료와 공기는 균일한 형태의 혼합기 상태가 된다. 이와 같은 흡기포트 분사식 가솔린 엔진에서의 흡기포트는 혼합기의 흡기유량, 텀블유동(Tumble Flow) 및 스월유동(Swirl Flow) 등을 감안한 설계가 요구된다. 린번 흡기포트분사식 가솔린 엔진에서는 일반적인 흡기포트분사식 가솔린 엔진과 유사하나 희박공연비에서의 연소 안정성 확보를 위하여 흡기유동의 스월(수평 방향의 회전유동, Swirl)이나 텀블(수직 방향의 회전유동, 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 분사시기는 동일하다.First, in the intake port injection type gasoline engine, the method of homogenizing the sprayed fuel as much as possible and rapidly burning it with a strong flow in the cylinder is mainly used, but the limit of lean burn is narrow and the intake port must be designed to generate a strong flow. The disadvantage is that the maximum output is reduced. In the intake port injection type gasoline engine, the fuel injector is mounted in the intake pipe or the cylinder head to inject fuel into the intake port. At this time, the injected fuel is generally introduced into the combustion chamber during the intake stroke, and the fuel and air in the combustion chamber are in the form of a uniform mixer during ignition. The intake port of the intake port injection type gasoline engine is required to be designed in consideration of the intake flow rate, tumble flow and swirl flow of the mixer. The lean burn intake port injection type gasoline engine is similar to the general intake port injection type gasoline engine, but the intake flow swirl (horizontal rotational flow, swirl) and tumble (vertical rotational flow, tumble) are used to secure combustion stability at lean fuel consumption. Enhances the properties of the inducer to induce uniform distribution or stratification of the mixer. 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 same.

그리고, 직접분사식 가솔린 엔진(G.D.I Engine)은 연소실 내부에 연료를 직접분사하고 적절한 실린더 내부 유동에 의하여 혼합기의 성층화를 통한 희박연소를 추구하는 방식이다. 최근에 고압 인젝터 기술 등의 발전과 연비향상의 필요성이 증가하면서 개발이 본격화되기 시작하였으며, 이러한 직접분사식 엔진은 부분부하 운전시 40:1 정도의 초희박운전이 가능한 연소 시스템을 적용하여 연비의 획기적인 향상을 가져온다. 그 구성을 살펴보면, 고압으로 구동되는 연료 인젝터가 실린더 헤드에 장착되며, 연료는 연소실내로 직접 분사된다. 직접분사식 가솔린 엔진의 연소모드는 초희박공연비 운전구간인 연비모드와 일반 운전구간인 출력모드로 구분되며, 각 모드는 연료 분사시기와 혼합기의 유동현상 등에 의하여 구분된다. 연비모드는 혼합기의 성층화(점화 플러그 주위에 연료를 농후하게 만듦)를 통하여 초희박연소를 가능하게 하며 연료의 분사시기는 혼합기 성층화 효과를 극대화하기 위하여 압축행정 중에 이루어진다. 출력모드의 경우에는 연료의 직접분사 외에는 흡기포트 분사방식과 동일하여 흡기행정 중에 분사가 이루어지고 균일 혼합기를 이용한다. 직접분사식 가솔린 엔진은 혼합기의 적절한 성층화와 연료 분사시기 등의 제어를 위해 직립형 역텀블 흡기포트, 스월 제어밸브를 갖는 나선형 흡기포트 등의 적용과 각 흡기포트 형상에 적절한 피스톤 상면부 설계를 통해 연소실내 혼합기의 유동을 제어한다.The direct injection gasoline engine (G.D.I Engine) is a method of directly injecting fuel into the combustion chamber and pursuing lean combustion through stratification of the mixer by appropriate in-cylinder flow. In recent years, the development of high pressure injector technology and the need for improvement of fuel economy have begun to develop in earnest. Such direct injection engines have a revolutionary fuel economy by applying a combustion system capable of ultra-thin operation of about 40: 1 during partial load operation. It brings an improvement. Looking at the configuration, a fuel injector driven at high pressure is mounted to the cylinder head, and fuel is injected directly into the combustion chamber. 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 fuel richer around the ignition plug) and the injection timing of the fuel takes place 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. The direct injection gasoline engine has an upright invertible tumble intake port, a spiral intake port with a swirl control valve, etc. for proper stratification and fuel injection timing of the mixer, and a piston top design suitable for each intake port shape. Control the flow of the mixer.

도 1a 은 미국 특허 5305720에서 보인 종래 직분식 가솔린 엔진에 관한 것이다. 도 1a에 도시된 바와같이, 종래 연소시스템은 직립형 역텀블 흡기포트(10)를 갖는 실린더 헤드(12), 반구형 상변 형상의 피스톤(14), 실린더 헤드(12)에 장착되는 고압 연료 인젝터(16)등으로 구성된다. 역텀블 흡기포트(10)에 의한 역텀블 유동의 생성과 피스톤(14) 상면부에 고압으로 분사되는 유동을 피스톤(14)의 반구형 상면부에 충돌시켜 점화 플러그(18) 주위에 농후한 혼합기를 형성시킴으로써 초희박 공연비에서도 연소가 가능하다. 직립형 역텀블 흡기포트를 사용하며 별도의 유동제어 장치는 없다. 흡입시 생성되는 강한 역텀블 유동으로 압축 행정시에 분사되는 연료를 점화 플러그(18) 주위에 농후하게 분포시키고 점화 플러그(18)에서 멀어질수록 희박하게 분포시키는 공기/연료 혼합기의 성층화 기법을 이용한다. 연비모드 및 출력모드시에 동일한 흡기시스템을 사용한다.1A relates to a conventional direct gasoline engine shown in US Patent 5305720. As shown in FIG. 1A, the conventional combustion system includes a cylinder head 12 having an upright inverted tumble intake port 10, a piston 14 having a hemispherical top shape, and a high pressure fuel injector 16 mounted to the cylinder head 12. Etc.) The thick tumble mixer is formed around the spark plug 18 by generating a reverse tumble flow by the inverted tumble intake port 10 and impinging a flow injected at a high pressure on the upper surface of the piston 14 to the hemispherical upper surface of the piston 14. By forming it, combustion is possible even in ultra-thin air-fuel ratio. Upright invertible tumble intake port is used and there is no separate flow control device It uses a stratification technique of air / fuel mixture that distributes the fuel injected during the compression stroke in a strong reverse tumble flow generated during intake, around the spark plug 18 and sparsely away from the spark plug 18. . The same intake system is used in fuel consumption mode and output mode.

도 1b 는 일본 특허 08246878(기술논문 SAE970540)에서 보인 다른 종래 기술로서 나선형 흡기포트(20) 및 스월 제어밸브(22)를 이용하여 강한 스월유동으로 혼합기의 성층화를 유동하는 방식으로 구성되어 있다.FIG. 1B is another conventional technique shown in Japanese Patent 08246878 (technical paper SAE970540), and is configured in such a manner that the stratification of the mixer is flowed by a strong swirl flow using the spiral intake port 20 and the swirl control valve 22. As shown in FIG.

도 1c 는 닛산 기술논문(SAE980149)에서 보인 또 다른 종래 기술로서 흡기포트분사 방식에 많이 적용되는 흡기포트(Simamesed 흡기포트)(24)를 적용하여 흡기유동의 스월양을 조절하기 어려운 구성으로 되어 있다.Figure 1c is another conventional technique shown in the Nissan technical paper (SAE980149) by applying an intake port (Simamesed intake port) 24, which is widely applied to the intake port injection system has a configuration difficult to adjust the amount of swirl of the intake flow .

한편, 도 2 는 종래 연료 인젝터의 일반적인 장착을 나타내는 구성도로 연료 인젝터(26)를 설치함에 있어서 연료 인젝터의 중심선(l1)과 크랭크 샤프트 중심선 직각방향(l2)을 평행하게 한 상태로 연료 인젝터(26)를 설치하고 필요에 따라 연료의 분사방향을 조절하기 위하여 연료 인젝터(26)에 특별한 고안을 하는 경우도 있다.On the other hand, Figure 2 is a configuration showing the general mounting of the conventional fuel injector in the fuel injector 26 in the fuel injector in a state in which the center line l 1 of the fuel injector and the crankshaft center line perpendicular direction l 2 are parallel to each other. In some cases, special arrangements may be made for the fuel injector 26 in order to install 26 and adjust the fuel injection direction as necessary.

한편, 도 3 은 스월포트에 곡률이 없는 경우의 포트내 유동상태를 보인 종단면도이고, 도 4 는 종래 스월포트에서의 주 유동상태를 보인 평면도이다. 우선 도 3은 스월포트(32) 중심선(l3)과 실린더 헤드(30) 수평면(34)이 이루는 각(θ2)을 보이는 것으로 화살표는 공기의 흐름을 보이는 것이다. 그리고, 도 4는 스월포트를 곡률없는 형상으로 하여 스월포트 중심에서 점화 플러그(34)를 연결하는 선(L4)과 스월포트 내의 주 스월유동 방향선(L5)과 이루는 각(γ')을 보이는 것으로 미설명 부호 36은 스월 제어밸브를 보이는 것이다.On the other hand, Figure 3 is a longitudinal cross-sectional view showing the flow state in the port when the swirl pot does not have curvature, Figure 4 is a plan view showing the main flow state in the conventional swirl pot. First, FIG. 3 shows an angle θ 2 formed between the swirl line 32 centerline 13 and the cylinder head 30 horizontal plane 34. The arrow shows the flow of air. 4 shows an angle γ 'formed between a line L 4 connecting the spark plug 34 at the center of the swirl pot and the main swirl flow direction line L 5 in the swirl pot with the swirl pot having a shape without curvature. Reference numeral 36 denotes a swirl control valve.

그러나 도 1a에 도시된 종래 직분식 가솔린 엔진은 별도의 흡기유동 제어시스템이 없으므로 직분식 엔진에서 요구되는 두가지 모드, 즉 운전모드/출력모드에서 필요한 유동발생 조건을 충족시키지 못하는 단점이 있다. 또한 흡기포트의 형상이 종래의 흡기 포트분사식 엔진과 상이하여 실린더 헤드등 엔진 주요부품 전체 설계 변형이 필요하며 이에 따른 많은 투자비가 소요되는 문제점이 있다.However, since the conventional direct gasoline engine shown in FIG. 1A does not have a separate intake flow control system, there are disadvantages in that it does not satisfy the required flow generation conditions in two modes required in the direct engine. In addition, since the shape of the intake port is different from that of the conventional intake port injection engine, it is necessary to modify the overall design of the main parts of the engine such as a cylinder head, and thus there is a problem in that a large investment cost is required.

도 1b에 도시된 종래 직분식 가솔린 엔진은 흡기유동 제어를 위하여 스월제어 밸브를 채택하여 상기한 두 가지의 운전모드를 충족하나, 나선형 흡기포트를 사용함으로써 흡기유동의 저항이 크다. 따라서 전부하 운전시 출력의 손실이 발생하는 문제점이 있다.The conventional direct gasoline engine shown in FIG. 1B satisfies the above two operation modes by adopting a swirl control valve for intake flow control, but has a large resistance to intake flow by using a spiral intake port. Therefore, there is a problem that a loss of output occurs during full load operation.

도 1c에 도시된 종래 직분식 가솔린 엔진은 독립형 흡기포트를 사용하지 않고 흡기포트 분사식 엔진에 주로 사용되는 흡기포트와 이에 적절한 스월 제어밸브를 사용한다. 따라서 효과적인 스월유동의 제어가 어려운 문제점이 있다.The conventional direct gasoline engine shown in FIG. 1C does not use a standalone intake port, but uses an intake port and a swirl control valve suitable for the intake port injection engine. Therefore, effective swirl flow control is difficult.

본 발명은 상기 문제점을 감안하여 창출된 것으로, 초희박공연비 운전에 의한 연비향상을 추구하는 직분식 가솔린 엔진특성을 효과적으로 실현할 수 있는 직분식 가솔린 엔진을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a direct gasoline engine capable of effectively realizing a direct gasoline engine characteristic in pursuit of fuel efficiency improvement by ultra-thin fuel efficiency.

도 1a 은 종래 직분식 가솔린 엔진을 도시한 사시도.1A is a perspective view of a conventional direct gasoline engine.

도 1b 는 종래 직분식 가솔린 엔진을 도시한 사시도.1B is a perspective view of a conventional direct gasoline engine.

도 1c 는 종래 직분식 가솔린 엔진을 도시한 사시도.1C is a perspective view of a conventional direct gasoline engine.

도 2 는 종래 연료 인젝터의 설치 상태를 보인 평면도.2 is a plan view showing an installation state of a conventional fuel injector.

도 3 은 스월포트에 곡률이 없는 경우의 포트내 유동상태를 보인 종단면도.3 is a longitudinal cross-sectional view showing the flow state in the port when the swirl pot does not have curvature.

도 4 는 종래 스월포트에서의 주 유동상태를 보인 평면도.4 is a plan view showing a main flow state in a conventional swirl pot.

도 5 는 본 발명에 따른 직분식 가솔린 엔진의 연소시스템을 도시한 종단면도.5 is a longitudinal sectional view showing a combustion system of a direct gasoline engine according to the present invention;

도 6 은 본 발명에 따른 직분식 가솔린 엔진의 연소시스템을 도시한 평면도.6 is a plan view showing a combustion system of a direct gasoline engine according to the present invention;

도 7 은 본 발명에 따른 연료인젝터 장착에 의하여 연료분사 방향을 조절하는 상태를 보인 평면도.7 is a plan view showing a state in which the fuel injection direction is adjusted by mounting the fuel injector according to the present invention.

도 8 은 스월밸브의 개방 상태에서의 혼합기 유동을 보인 사시도.8 is a perspective view showing the mixer flow in the open state of the swirl valve.

도 9 은 스월밸브의 닫힌 상태에서의 혼합기 유동을 보인 사시도.9 is a perspective view showing the mixer flow in the closed state of the swirl valve.

도 10 는 스월포트에 곡률부가 있는 상태의 혼합기의 상태를 보인 종단면도.10 is a longitudinal sectional view showing a state of the mixer with a curvature in the swirl pot;

도 11 은 포트전용 공구 사용상태를 보인 구성도.11 is a configuration diagram showing a port dedicated tool use state.

도 12 는 스월포트가 곡률을 갖도록 형성된 상태에서의 주 유동상태를 보인 평면도.12 is a plan view showing a main flow state in a state where the swirl pot is formed to have a curvature.

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

100:연소실 110:배기포트100: combustion chamber 110: exhaust port

112:배기밸브 114 : 배기 밸브시트112: exhaust valve 114: exhaust valve seat

124:흡기 밸브시트 120:흡기포트124: intake valve seat 120: intake port

120a:텀블포트 120b:스월포트120a: tumble pot 120b: swirl pot

122:흡기밸브 124:배기 밸브시트122: intake valve 124: exhaust valve seat

130:연료 인젝터 140:점화 플러그130: fuel injector 140: spark plug

150:스월 제어밸브 θ1:텀블포트 중심선과 실린더 헤드 수평면이 이루는 각150: swirl control valve θ 1 : the angle between the tumble port center line and the cylinder head horizontal plane

θ2:스월포트 중심선과 실린더 헤드 수평면이 이루는 각θ 2 : Angle between the swirl pot center line and the cylinder head horizontal plane

α:연료 인젝터의 중심선과 크랭크 샤프트 중심선의 직각방향의 선과 이루는 경사각α: inclination angle between the center line of the fuel injector and the line perpendicular to the center line of the crankshaft

γ:스월포트 중심선과 크랭크 샤프트 중심선의 직각방향의 선이 이루는 각도γ: angle formed between the center of the swirl pot and the crankshaft center line

θ3:가솔린엔진의 흡기밸브각θ 3 : Intake valve angle of gasoline engine

θ4:가솔린 엔진의 배기밸브각θ 4 : exhaust valve angle of gasoline engine

θ5:실린더 헤드의 연소실 표면과 실린더 헤드 평면이 이루는 각θ 5 : Angle formed between the combustion chamber surface of the cylinder head and the cylinder head plane

L0:실린더 중심선L 0 : Cylinder center line

L1:텀블포트 중심선L 1 : Tumble port center line

L2:스월포트 중심선L 2 : Swirlport Centerline

L3:연료 인젝터의 중심선L 3 : centerline of fuel injector

L4:크랭크 샤프트 중심선 직각방향의 선L 4 : Crankshaft center line perpendicular

L5,L6:흡/배기 밸브의 장착 중심선L 5, L 6 : Mounting center line of intake / exhaust valve

L7:점화 플러그를 연결하는 선L 7 : Wire connecting the ignition plug

L8:스월포트 내의 주 스월유동 방향선L 8 : Main swirl flow direction line in swirl pot

본 발명은 연소실을 구성하는 흡기포트 및 연료인젝터의 장착위치 등의 효과적인 설계를 통하여 연소실내 유동을 적절하게 제어하는 것으로, 전술한 목적을 달성하기 위하여 다음과 같이 구성된다. 즉, 실린더헤드의 일측에는 배기밸브를 갖는 배기포트가 형성되고, 타측에는 흡기밸브를 갖는 흡기포트가 형성되는 데 상기 흡기포트는 스월포트와 스월제어밸브가 형성된 텀블포트의 독립된 각각의 포트로 형성되고, 실린더 헤드상의 상기 흡기포트 하단부에 연료 인젝터가 형성되고, 실린더 헤드의 중앙부에는 점화 플러그가 형성되어 구성되는 연소실 내부에 연료를 직접분사하는 직분식 가솔린 엔진에 있어서, 상기 텀블포트 중심선과 실린더 헤드 수평면이 이루는 각을 θ1, 상기 스월포트 중심선과 실린더 헤드 수평면이 이루는 각을 θ2라고 할 때, θ1을 θ2보다 크게 형성한 특징이 있다.The present invention is to properly control the flow in the combustion chamber through the effective design of the intake port and the fuel injector mounting position constituting the combustion chamber, to achieve the above object is configured as follows. That is, an exhaust port having an exhaust valve is formed at one side of the cylinder head, and an intake port having an intake valve is formed at the other side, and the intake port is formed as a separate port of the tumble port having a swirl port and a swirl control valve. And a fuel injector formed at a lower end of the intake port on the cylinder head, and a fuel gas injector directly injecting fuel into a combustion chamber formed by forming a spark plug at the center of the cylinder head. When the angle formed by the horizontal plane is θ 1 , and the angle formed by the swirl pot center line and the cylinder head horizontal plane is θ 2 , θ 1 is larger than θ 2 .

전술한 구성에서 상기 연료 인젝터 중심선과 상기 크랭크 샤프트 중심선의 직각방향의 선이 이루는 각은 실린더 내부 유동 형성에 따라 적절히 선택할 수 있다.In the above configuration, the angle formed by the line in the direction perpendicular to the fuel injector center line and the crankshaft center line can be appropriately selected according to the in-cylinder flow formation.

그리고 실린더헤드의 일측에는 배기밸브를 갖는 배기포트가 형성되고, 타측에는 흡기밸브를 갖는 흡기포트가 형성되는 데 상기 흡기포트는 스월포트와 스월제어밸브가 형성된 텀블포트의 독립된 각각의 포트로 형성되고, 실린더 헤드상의 상기 흡기포트 하단부에 연료 인젝터가 형성되고, 실린더 헤드의 중앙부에는 점화 플러그가 형성되어 구성되는 연소실 내부에 연료를 직접분사하는 직분식 가솔린 엔진에 있어서, 상기 스월포트측의 흡기밸브의 흡기밸브 가이드에 근접하는 스월포트의 상부면이 하방으로 움푹파인 곡률부를 가지는 특징이 있다.In addition, an exhaust port having an exhaust valve is formed at one side of the cylinder head, and an intake port having an intake valve is formed at the other side, and the intake port is formed as a separate port of the tumble port having a swirl port and a swirl control valve. A fuel injector is formed at the lower end of the intake port on the cylinder head, and a spark plug is formed at the center portion of the cylinder head to directly inject fuel into the combustion chamber. The upper surface of the swirl pot close to the intake valve guide is characterized by having a curvature recessed downward.

또한, 실린더헤드의 일측에는 배기밸브를 갖는 배기포트가 형성되고, 타측에는 흡기밸브를 갖는 흡기포트가 형성되는 데 상기 흡기포트는 스월포트와 스월제어밸브가 형성된 텀블포트의 독립된 각각의 포트로 형성되고, 실린더 헤드상의 상기 흡기포트 하단부에 연료 인젝터가 형성되고, 실린더 헤드의 중앙부에는 점화 플러그가 형성되어 구성되는 연소실 내부에 연료를 직접분사하는 직분식 가솔린 엔진에 있어서, 상기 스월포트 중심선은 크랭크 샤프트 중심선의 직각방향의 선과 소정의 각도(γ)를 갖는 곡률로 형성하여 스월포트내에서 스월유동의 발생을 강화한 특징이 있다.In addition, an exhaust port having an exhaust valve is formed at one side of the cylinder head, and an intake port having an intake valve is formed at the other side, wherein the intake port is formed as a separate port of the tumble port having a swirl port and a swirl control valve. And a fuel injector formed at a lower end of the intake port on the cylinder head, and a fuel injection injecting fuel directly into a combustion chamber formed by forming a spark plug at the center of the cylinder head. The curvature has a curvature having a line perpendicular to the center line and a predetermined angle γ to enhance the generation of swirl flow in the swirl pot.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직분식 가솔린 엔진의 연소시스템을 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the combustion system of a direct gasoline engine according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail.

도 5 는 본 발명에 따른 직분식 가솔린 엔진의 연소시스템을 도시한 종단면도이며, 도 6 은 본 발명에 따른 직분식 가솔린 엔진의 연소시스템을 도시한 평면도이다.5 is a longitudinal sectional view showing a combustion system of a direct gasoline engine according to the present invention, and FIG. 6 is a plan view showing a combustion system of a direct gasoline engine according to the present invention.

우선, 도 5내지 도 6에 도시된 바와같이, 본 발명은 연소실(100) 내부에 연료를 직접 분사하고 적절한 스월, 텀블 유동에 의하여 혼합기의 성층화를 통한 희박연소를 추구하는 바, 실린더 헤드의 일측에는 배기밸브(112)를 갖는 배기포트(110)가 형성되고 타측에는 흡기밸브(122)를 갖는 흡기포트(120)가 형성되어 있다. 여기서, 흡기포트(120)는 텀블포트(120a)와 스월포트(120b)의 독립된 각각의 포트로 형성되어 있으며 각각의 포트는 흡기밸브(122)에 의해서 개폐된다. 흡기밸브(122)가 열린 경우에는 흡입공기는 흡기포트(120)를 통하여 연소실(100)내로 유입되며 흡기 또는 압축 과정중에 연료 인젝터(130)를 통하여 분사되는 연료와 연소실(100)내에서 혼합된다. 압축과정에서, 압축되는 공기/연료 혼합기는 점화 플러그(140)에 의하여 점화된다. 또한 연소실(100)내의 배기포트(110)는 배기밸브(112)에 의하여 개폐되며 연소후의 배기가스를 배기 행정중에 연소실로부터 외부로 배출한다. 흡기포트(120)에는 하류측에 흡기밸브시트(124)가 위치하며 흡기밸브(122)와 흡기밸브시트(124)로 이어지는 공간을 통하여 흡입공기가 연소실(100)내로 유입되고, 배기포트(110)에도 배기밸브시트(114)가 장착된다. 실린더 헤드의 연소실(100)을 구성하는 표면은 펜트루프 형상으로 구성되며 전술한 흡배기 포트(110)(120), 연료 인젝터(130) 및 점화 플러그(140) 등이 포함된다.First, as illustrated in FIGS. 5 to 6, the present invention directly injects fuel into the combustion chamber 100 and seeks lean combustion through stratification of the mixer by appropriate swirl and tumble flow. An exhaust port 110 having an exhaust valve 112 is formed therein, and an intake port 120 having an intake valve 122 is formed at the other side. Here, the intake port 120 is formed of independent ports of the tumble port 120a and the swirl pot 120b, and each port is opened and closed by the intake valve 122. When the intake valve 122 is opened, the intake air is introduced into the combustion chamber 100 through the intake port 120 and mixed in the combustion chamber 100 with fuel injected through the fuel injector 130 during the intake or compression process. . In the compression process, the compressed air / fuel mixer is ignited by the spark plug 140. In addition, the exhaust port 110 in the combustion chamber 100 is opened and closed by an exhaust valve 112 and exhausts the exhaust gas after combustion from the combustion chamber to the outside during the exhaust stroke. An intake valve seat 124 is positioned downstream of the intake port 120, and suction air flows into the combustion chamber 100 through a space leading to the intake valve 122 and the intake valve seat 124, and the exhaust port 110. ) Is also equipped with an exhaust valve seat 114. The surface constituting the combustion chamber 100 of the cylinder head is configured in a pen loop shape and includes the above-described intake and exhaust ports 110 and 120, a fuel injector 130, a spark plug 140, and the like.

직접 분사식 가솔린 엔진의 연료 인젝터(130)는 통상적으로 흡기포트측의 실린더 헤드에 장착되며 스월유동을 이용한 공기/연료 혼합기의 성층화를 이용하는 경우에는 스월유동과 같은 방향으로 연료를 분사하는 것이 유리하다. 이러한 점을 고려하여 본 발명에서는 상기 텀블포트(120a) 중심선(L1)와 실린더 헤드 수평면과 이루는 각을 θ1, 상기 스월포트 중심선(L2)와 실린더 헤드 수평면과 이루는 각을 θ2라고 할 때, θ1을 θ2보다 크게 형성하는 특징이 있다. 여기서 θ1은 35°내지 45°이고, θ2는 20°내지 25°하는 것이 바람직하다. 통상적으로 흡기 포트각이 크면 텀블유동에 유리하고, 유동저항이 작기 때문에 고속의 전 부하운전에서 고출력을 얻을 수 있다. 반면에, 강한 스월유동을 얻기 위해서는 흡기포트각이 작은 경우가 유리하여 저속의 부분 부하운전에서 연소 안정성을 높일 수 있다. 따라서 흡기포트의 구성은 각각의 흡기 포트각을 다르게 배치함으로써 텀블유동과 스월유동을 운전조건에 따라 최적으로 생성시킬 수 있는 것이다.The fuel injector 130 of the direct injection gasoline engine is typically mounted on the cylinder head on the intake port side, and in the case of using stratification of the air / fuel mixture using swirl flow, it is advantageous to inject fuel in the same direction as the swirl flow. In view of this point, in the present invention, an angle between the tumble port 120a center line L 1 and the cylinder head horizontal plane is θ 1 , and an angle between the swirl pot center line L 2 and the cylinder head horizontal plane is θ 2 . At this time, θ 1 is formed larger than θ 2 . Here, θ 1 is 35 ° to 45 °, and θ 2 is preferably 20 ° to 25 °. In general, a large intake port angle is advantageous for tumble flow and a low flow resistance enables high output at high speed at full load operation. On the other hand, in order to obtain a strong swirl flow, it is advantageous that the intake port angle is small, so that the combustion stability can be improved in the low-speed partial load operation. Therefore, the configuration of the intake port allows the tumble flow and the swirl flow to be optimally generated according to the operating conditions by arranging each intake port angle differently.

도 7 은 본 발명에 따른 연료인젝터 장착에 의하여 연료분사 방향을 조절하는 상태를 보인 평면도이다. 도 7을 참조하여 전술한 연료 인젝터(130)의 장착위치를 살펴보면, 연료 인젝터(130)는 실린더 헤드의 흡기밸브(122) 하단에 설치되는 바, 연료 인젝터(130)의 연료가 스월포트(120b)에서 발생하는 스월유동과 동일한 방향으로 연소실(100)내에 분사될 수 있도록 연료 인젝터(130)의 중심선(L3)과 크랭크 샤프트 중심선 직각방향의 선(L4)이 이루는 각을 소정 각도로 하여 장착되어 있다. 여기서 점화 플러그(140)는 다소간 배기포트측에 치우친 상태로 연소실(100)의 중앙부에 위치한다. 다시 말하면, 전술한 종래 기술은 연료 인젝터(130)의 분사각으로 분사방향을 조절하는 경우(도 2에 도시됨)로서 연료 인젝터(130)의 제작이 어렵고 비용이 상승하는 등의 많은 문제점이 발생된다. 따라서 본 발명은 이러한 단점을 해소하기 위하여 연료 인젝터(130) 장착시 연료 인젝터(130)를 스월유동 방향으로 경사각 α로 장착함으로써 연소성능이 뛰어난 효과를 얻게 된다. 여기서 연료 인젝터(130)의 중심선(L3)와 크랭크 샤프트 중심선의 직각방향의 선(L4)이 이루는 각(α)은 연소실(100)내부 유동 형성에 따라 적절히 선택될 수 있다.7 is a plan view showing a state in which the fuel injection direction is adjusted by mounting a fuel injector according to the present invention. Looking at the mounting position of the fuel injector 130 described above with reference to Figure 7, the fuel injector 130 is installed on the lower end of the intake valve 122 of the cylinder head, the fuel of the fuel injector 130 is swirl pot 120b The angle formed between the center line L 3 of the fuel injector 130 and the line L 4 in the direction perpendicular to the crankshaft center line so as to be injected into the combustion chamber 100 in the same direction as the swirl flow generated in It is installed. Here, the spark plug 140 is located at the center of the combustion chamber 100 in a state slightly biased toward the exhaust port side. In other words, the above-described conventional technique is a case where the injection direction is adjusted by the injection angle of the fuel injector 130 (shown in FIG. 2), and thus, many problems such as difficulty in manufacturing the fuel injector 130 and an increase in cost occur. do. Therefore, in order to solve this disadvantage, the present invention achieves excellent combustion performance by mounting the fuel injector 130 at an inclination angle α in the swirl flow direction when the fuel injector 130 is mounted. Here, the angle α formed by the center line L 3 of the fuel injector 130 and the line L 4 in the right angle direction of the crankshaft center line may be appropriately selected according to the internal flow formation of the combustion chamber 100.

도 8 은 스월밸브의 개방 상태에서의 혼합기 유동을 보인 사시도이고, 도 9 은 스월밸브의 닫힌 상태에서의 혼합기 유동을 보인 사시도이다. 도 8 및 도 9에 도시된 바와같이, 흡기포트(120)중 텀블포트(120a)의 상류측과 연결된 흡기 다기관에는 스월 제어밸브(150)가 장착되며 이의 개폐를 통하여 텀블포트(120a)로 유입되는 공기량을 조절하여 연소실(100)로 유입되는 총 공기량과 유동의 형태를 운전조건에 맞게 적절하게 제어한다. 즉, 고속 및 고부하시의 고출력이 요구되는 운전조건에서는 도 8에 도시된 바와같이, 스월 제어밸브(150)를 열어 많은 양의 흡입공기가 유입됨과 동시에 실린더 중심선(L0:도 5에 도시)의 방향과 유동성분인 텀블유동을 강화시켜 고출력에 유리한 유동을 생성한다.8 is a perspective view showing the mixer flow in the open state of the swirl valve, Figure 9 is a perspective view showing the mixer flow in the closed state of the swirl valve. 8 and 9, the intake manifold connected to an upstream side of the tumble port 120a of the intake port 120 is equipped with a swirl control valve 150 and flows into the tumble port 120a through opening and closing thereof. By adjusting the amount of air to be appropriately controlled the total amount of air flowing into the combustion chamber 100 and the type of flow according to the operating conditions. That is, in operating conditions requiring high output at high speed and high load, as shown in FIG. 8, the swirl control valve 150 is opened to allow a large amount of intake air to flow and at the same time, a cylinder center line (L 0: shown in FIG. 5). It enhances the direction of and the tumble flow, which is a flow component, and creates a favorable flow for high output.

반면에, 저중속 및 저중부하 운전에서는 도 9에 도시된 바와같이, 스월 제어밸브(150)를 닫아서 스월포트(120b)로만 흡입공기가 유입되며 실린더 중심선(L0) 방향과 직각방향인 수평유동 성분의 스월유동을 강화하여 압축과정중 분사되는 연료와 혼합시 점화 플러그(140)를 중심으로 공기/연료 혼합기의 성층화를 유도한다.On the other hand, in the low and high speed operation, as shown in FIG. 9, the intake air flows into the swirl pot 120b only by closing the swirl control valve 150, and the horizontal flow is perpendicular to the cylinder center line L 0 direction. Enhances the swirl flow of the component to induce stratification of the air / fuel mixer around the spark plug 140 when mixing with the fuel injected during the compression process.

도 10 는 스월포트에 곡률부가 있는 상태의 혼합기의 상태를 보인 종단면도이다. 도 10에 도시된 바와같이, 밸브 가이드(126)에 근접하는 스월포트(120b)측에는 하방으로 움푹파인 곡률부(Ra)가 형성되어 스월유동이 흡기포트측 연소실(100)을 따라 유입되도록 구성되어 있다. 다시 말하면, 강한 스월유동을 유동하기 위하여 스월포트(120b)의 중심선(L2)으로 표시될 수 있는 주 유동이 스월포트(120b)의 흡기밸브 시트(124)와의 충돌이 없이 연소실(100)내로 유입되어 배기포트측의 연소실(100)을 따라 실린더 벽면으로 자연스럽게 유입되는 것이 바람직하다. 그러나 현재의 가솔린 엔진 개발은 도 5에 도시된 바와같이 실린더 헤드의 크기를 가능한 작게 제작하기 위하여 실린더의 중심선(L0)과 흡배기 밸브의 장착 중심선(L5)(L6)과 수직으로 이루어지는 실린더 헤드의 연소실 표면과 실린더 헤드 평면이 이루는 각(θ5:도 10에 도시)이 작아져서 전술한 유동을 기대하기 어렵다. 즉, 도 3에서와 같이 스월유동을 발생시키기 위하여 스월포트 각(θ2: 스월포트 중심선과 실린더 헤드 수평면이 이루는 각)을 작게 하는 경우에는 주 유동이 스월포트의 흡기밸브 시트와 충돌하여 효과적인 스월 유동의 발생이 어렵다. 이러한 유동을 구현하기 위하여 본 발명은 도 5에 도시된 바와같이 스월포트(120b)의 밸브가이드(126) 부분에 곡률부(Ra)를 주어서 흡입공기의 주 유동이 밸브시트(124)와 충돌을 피하도록 한다.10 is a longitudinal sectional view showing a state of the mixer with a curvature portion in the swirl pot. As shown in FIG. 10, the curvature Ra which is recessed downward is formed at the side of the swirl pot 120b close to the valve guide 126 so that the swirl flow is introduced along the intake port side combustion chamber 100. have. In other words, the main flow, which can be represented by the centerline L 2 of the swirl pot 120b, to flow the strong swirl flow into the combustion chamber 100 without colliding with the intake valve seat 124 of the swirl pot 120b. It is preferable to flow into the cylinder wall surface along the combustion chamber 100 on the exhaust port side. However, current gasoline engine development is a cylinder made perpendicular to the center line (L 0 ) of the cylinder and the mounting center line (L 5 ) (L 6 ) of the intake and exhaust valves in order to make the size of the cylinder head as small as shown in FIG. The angle formed between the combustion chamber surface of the head and the cylinder head plane (θ 5: shown in Fig. 10) becomes small, so that the aforementioned flow is difficult to be expected. That is, when the swirl pot angle (θ 2 : the angle between the swirl pot center line and the cylinder head horizontal plane) is reduced to generate the swirl flow as shown in FIG. 3, the main flow collides with the intake valve seat of the swirl pot to effectively swirl. It is difficult to generate flow. In order to realize such a flow, the present invention provides a curvature Ra to a portion of the valve guide 126 of the swirl pot 120b so that the main flow of the intake air collides with the valve seat 124. Avoid it.

도 11 은 포트전용 공구 사용상태를 보인 구성도이다. 도 11에 도시된 바와같이, 흡기포트(120)측에 설치된 흡배기 밸브시트(114,124)는 전용공구(200)에 의해서 동일 형상으로 형성되는 특징이 있는 바, 일반적으로 흡기포트(120)의 출구부에 장착되는 흡기밸브시트(124)는 장착후 특별한 공구를 사용한 기계가공에 의하여 밸브와의 안착면이 형성된다. 흡기포트 분사식 엔진을 기본으로 직분식 엔진을 개발하는 경우 전술한 바와같이, 스월 흡기포트내의 곡률부(Ra:도 10에 도시됨)에 의하여 적절한 스월유동을 발생시키면 흡기포트분사식 가솔린 엔진의 흡기밸브각(θ3)을 공유할 수 있다. 따라서 이러한 경우 흡기포트 분사식 엔진과 직분식 엔진을 혼용 생산할 때 텀블포트 뿐만 아니라 스월포트까지 흡기밸브 가공부를 동일한 공구로 가공하므로 가공생산성이 향상된다.11 is a configuration diagram showing a port-only tool use state. As shown in FIG. 11, the intake and exhaust valve seats 114 and 124 provided on the intake port 120 are formed in the same shape by the dedicated tool 200, and generally, the outlet portion of the intake port 120 is provided. The intake valve seat 124 is mounted on the seating surface is formed with the valve by machining using a special tool after mounting. In case of developing a direct injection engine based on the intake port injection engine, as described above, if an appropriate swirl flow is generated by the curvature portion (Ra: shown in FIG. 10) in the swirl intake port, the intake valve of the intake port injection type gasoline engine The angle θ 3 can be shared. Therefore, in this case, when the intake port injection engine and the direct injection engine are mixed, the intake valve processing part is processed by the same tool not only the tumble port but also the swirl pot, thereby improving the productivity.

도 12 는 스월포트가 곡률을 갖도록 형성된 상태에서의 주 유동상태를 보인 평면도이다. 도 12에 도시된 바와같이, 스월포트를 소정의 곡률로 형성하여 스월포트 중심에서 점화 플러그(140)를 연결하는 선(L7)과 스월포트 내의 주 스월유동 방향선(L8)과 이루는 각(γ)을 종래 도 4에서 보인 각(γ')보다 크게 형성하여 엔진의 효과를 최대화할 수 있다.12 is a plan view showing a main flow state in a state where the swirl pot is formed to have a curvature. As shown in FIG. 12, a swirl pot is formed to have a predetermined curvature to form a line L 7 connecting the spark plug 140 at the center of the swirl pot and a main swirl flow direction line L 8 in the swirl pot. It is possible to maximize the effect of the engine by forming (γ) larger than the angle (γ ') shown in the related art.

이와같이 구성된 본 발명에 따른 직분식 가솔린 엔진의 연소시스템의 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the combustion system of a direct gasoline engine according to the present invention configured as described above are as follows.

도 5 내지 도 12에 도시된 바와같이, 직분식 가솔린 엔진의 운전은 크게 출력모드와 연비모드로 구분되며 이에 따라 흡기시스템의 작동도 각각의 운전모드에 따라 다르게 된다.As shown in FIGS. 5 to 12, the operation of the direct gasoline engine is largely divided into an output mode and a fuel consumption mode, and accordingly, the operation of the intake system also varies according to each operation mode.

우선, 출력모드에서는 고속 및 고부하의 엔진 운전조건에 적용되는 바, 흡기행정중에 흡입공기가 연소실(100)내로 유입되며 텀블포트(120a)에 장착된 스월 제어밸브(150)는 완전히 열어 많은 양의 공기가 흡입될 수 있도록 한다. 텀블포트(120a)와 스월포트(120b)를 통하여 흡입된 공기는 각각의 포트 특성에 따라 텀블/스월 혼합형태의 유동이 형성되며 강한 난류성분을 가지게 된다.First, in the output mode, it is applied to the engine operating conditions of high speed and high load. Intake air flows into the combustion chamber 100 during the intake stroke, and the swirl control valve 150 mounted in the tumble port 120a is completely opened. Allow air to be inhaled. The air sucked through the tumble pot 120a and the swirl pot 120b forms a tumble / swirl mixed flow according to the respective port characteristics and has a strong turbulent component.

한편 연료는 연료 인젝터(130)를 통하여 흡기행정중에 분사되어 흡입중인 공기의 유동과 함께 혼합되며 압축과정까지 균일한 공기/연료 혼합기를 생성한다.On the other hand, the fuel is injected during the intake stroke through the fuel injector 130 and mixed with the flow of the inhaled air and produces a uniform air / fuel mixer until the compression process.

한편, 연비모드에서는 저중속 및 저중 부하의 엔진운전에 적용되는 바, 엔진의 흡입행정중에 흡입공기가 연소실(100)내로 유입되며 텀블포트(120a)에 장착된 스월제어밸브(150)를 닫아서 주로 스월포트(120b)를 통하여 공기가 흡입된다. 이 경우 스월 제어밸브(150)는 선형제어가 가능하여 밸브의 개폐정도를 엔진의 운전조건에 적절하게 조절할 수 있다.On the other hand, in the fuel consumption mode is applied to the engine operation of low and medium speed and low load, the intake air flows into the combustion chamber 100 during the intake stroke of the engine, mainly by closing the swirl control valve 150 mounted on the tumble port (120a) Air is sucked in through the swirl pot 120b. In this case, the swirl control valve 150 can be linearly controlled to adjust the opening and closing degree of the valve according to the engine operating conditions.

흡입된 공기는 실린더 중심선(L0)과 직각방향인 수평 스월유동이 주 유동이 되며 압축행정중에도 이러한 유동형태가 유지된다. 연료는 압축과정중에 연료 인젝터(130)를 통하여 분사되며 분사된 연료가 실린더내에 형성되어 있는 스월유동에 대한 추종성을 좋게 하기 위하여 연료 인젝터(130)는 스월유동 방향으로 소정의 각(α)을 가지고 장착된다.Inhaled air is the main flow of the horizontal swirl flow perpendicular to the cylinder center line (L 0 ) and is maintained during the compression stroke. The fuel is injected through the fuel injector 130 during the compression process, and the fuel injector 130 has a predetermined angle α in the swirl flow direction to improve the followability of the swirl flow in which the injected fuel is formed in the cylinder. Is mounted.

기형성된 스월유동에 의하여 점화 플러그 주위에는 농후한 공기/연료 혼합기가 형성되고 점화 플러그(130)에서 멀어질수록 희박해지는 성충화된 혼합기가 형성되어 적은양의 연료를 분사하는 초희박 공연비 운전시에도 점화플러그에 의한 착화를 보장하여 엔진의 연비를 대폭 향상시키는 것이다.Due to the preformed swirl flow, a rich air / fuel mixture is formed around the spark plug, and an adult mixture is formed that becomes thinner as the distance from the spark plug 130 increases. It ensures the ignition by the spark plug to greatly improve the fuel economy of the engine.

본 발명은 도면에 도시된 바람직한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능함은 물론이다.Although the present invention has been described with reference to the preferred embodiments shown in the drawings, which are merely exemplary, and various modifications and equivalent other embodiments are possible to those skilled in the art.

이상에서 설명한 바와같이, 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the present invention has the following effects.

첫 번째, 저중속 운전에서의 연비향상과 고속운전에서의 출력향상 효과를 얻을 수 있다.First, the fuel efficiency improvement in low and medium speed operation and the output improvement effect in high speed operation can be obtained.

두 번째, 연료 인젝터의 연료 분사각에 대한 특별한 고안없이 장착방법으로 원하는 방향의 연료분사가 가능하다.Second, the fuel injection in the desired direction is possible by the mounting method without special design for the fuel injection angle of the fuel injector.

세 번째, 성층 혼합기에 의한 연소로 연소 안정성이 향상되어 많은 양의 EGR가스의 유입이 가능하여 엔진에서의 질소산화물 배출을 감소시키며 추가적인 연비향상 효과도 커진다.Third, the combustion stability is improved by the combustion of the stratified mixer, so that a large amount of EGR gas can be introduced, thereby reducing the emission of nitrogen oxides from the engine and increasing the additional fuel efficiency.

네 번째, 연료의 직접분사로 인한 흡입공기의 온도를 낮추는 효과를 수반하여 노킹의 억제와 체적효율 향상을 통한 엔진 출력향상이 가능하다.Fourth, it is possible to improve engine output by suppressing knocking and improving volumetric efficiency by accompanied by the effect of lowering the temperature of intake air due to the direct injection of fuel.

다섯 번째, 기존의 흡기포트 분사식 가솔린엔진의 설계변경에 의하여 직분식 엔진을 생산하는 경우 흡기포트 및 흡기밸브 시트부에 사용되는 가공용 공구를 공용화할 수 있으므로 두 방식의 엔진 혼용생산시 생산성이 향상된다.Fifth, in case of producing direct injection engine by design change of existing intake port injection type gasoline engine, it is possible to share common tools for intake port and intake valve seat. .

Claims (6)

실린더헤드의 일측에는 배기밸브를 갖는 배기포트가 형성되고, 타측에는 흡기밸브를 갖는 흡기포트가 형성되는 데 상기 흡기포트는 스월포트와 스월제어밸브가 형성된 텀블포트의 독립된 각각의 포트로 형성되고, 실린더 헤드상의 상기 흡기포트 하단부에 연료 인젝터가 형성되고, 실린더 헤드의 중앙부에는 점화 플러그가 형성되어 구성되는 연소실 내부에 연료를 직접분사하는 직분식 가솔린 엔진에 있어서,An exhaust port having an exhaust valve is formed at one side of the cylinder head, and an intake port having an intake valve is formed at the other side, and the intake port is formed as a separate port of the tumble port having a swirl port and a swirl control valve. In a direct gasoline engine in which a fuel injector is formed at a lower end of the intake port on a cylinder head, and a fuel plug is directly injected into a combustion chamber formed by forming a spark plug at a central portion of the cylinder head. 상기 텀블포트와 실린더 헤드 수평면과 이루는 각을 θ1, 상기 스월포트와 실린더 헤드 수평면과 이루는 각을 θ2라고 할 때, θ1을 θ2보다 크게 형성한 것을 특징으로 하는 직분식 가솔린 엔진의 연소시스템.When the angle between the tumble port and the cylinder head horizontal plane is θ 1 , and the angle between the swirl pot and the cylinder head horizontal plane is θ 2 , θ 1 is formed larger than θ 2. system. 제 1항에 있어서, 상기 연료 인젝터의 연료가 상기 스월포트에서 발생하는 스월유동과 동일한 방향으로 분사될 수 있도록 상기 연료 인젝터의 중심선과 크랭크 샤프트 중심선의 직각방향의 선과 이루는 경사각(α)을 소정각도로 형성한 것을 특징으로 하는 직분식 가솔린 엔진의 연소시스템.The angle of inclination α of claim 1, wherein the fuel injector is inclined at a predetermined angle with a line perpendicular to the center line of the fuel injector and the crankshaft center line so that the fuel of the fuel injector can be injected in the same direction as the swirl flow generated in the swirl pot. Combustion system of a direct gasoline engine, characterized in that formed by. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 θ1은 35°내지 45°이고, θ2는 20°내지 25°인 것을 특징으로 하는 직분식 가솔린 엔진의 연소시스템.3. The combustion system of a petrol engine according to claim 1 or 2, wherein θ 1 is 35 ° to 45 ° and θ 2 is 20 ° to 25 °. 실린더헤드의 일측에는 배기밸브를 갖는 배기포트가 형성되고, 타측에는 흡기밸브를 갖는 흡기포트가 형성되는 데 상기 흡기포트는 스월포트와 스월제어밸브가 형성된 텀블포트의 독립된 각각의 포트로 형성되고, 실린더 헤드상의 상기 흡기포트 하단부에 연료 인젝터가 형성되고, 실린더 헤드의 중앙부에는 점화 플러그가 형성되어 구성되는 연소실 내부에 연료를 직접분사하는 직분식 가솔린 엔진에 있어서,An exhaust port having an exhaust valve is formed at one side of the cylinder head, and an intake port having an intake valve is formed at the other side, and the intake port is formed as a separate port of the tumble port having a swirl port and a swirl control valve. In a direct gasoline engine in which a fuel injector is formed at a lower end of the intake port on a cylinder head, and a fuel plug is directly injected into a combustion chamber formed by forming a spark plug at a central portion of the cylinder head. 상기 스월밸브 측의 흡기밸브의 흡기밸브 가이드에 근접하는 스월포트의 상부면이 하방으로 움푹파인 곡률부를 가지는 것을 특징으로 하는 직분식 가솔린 엔진의 연소시스템.A combustion system of a direct gasoline engine, characterized in that the upper surface of the swirl pot proximate to the intake valve guide of the intake valve on the swirl valve side has a curvature recessed downward. 제 4 에 있어서, 상기 흡기포트측에 설치된 흡배기 밸브용 시트는 전용공구에 의해서 동일 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 직분식 가솔린 엔진의 연소시스템.5. The combustion system of a direct gasoline engine according to claim 4, wherein the intake / exhaust valve seat provided on the intake port side is formed in the same shape by a dedicated tool. 실린더헤드의 일측에는 배기밸브를 갖는 배기포트가 형성되고, 타측에는 흡기밸브를 갖는 흡기포트가 형성되는 데 상기 흡기포트는 스월포트와 스월제어밸브가 형성된 텀블포트의 독립된 각각의 포트로 형성되고, 실린더 헤드상의 상기 흡기포트 하단부에 연료 인젝터가 형성되고, 실린더 헤드의 중앙부에는 점화 플러그가 형성되어 구성되는 연소실 내부에 연료를 직접분사하는 직분식 가솔린 엔진에 있어서,An exhaust port having an exhaust valve is formed at one side of the cylinder head, and an intake port having an intake valve is formed at the other side, and the intake port is formed as a separate port of the tumble port having a swirl port and a swirl control valve. In a direct gasoline engine in which a fuel injector is formed at a lower end of the intake port on a cylinder head, and a fuel plug is directly injected into a combustion chamber formed by forming a spark plug at a central portion of the cylinder head. 상기 스월포트는 크랭크 샤프트 중심선의 직각방향의 선과 소정의 각도(γ)를 갖는 곡률로 형성하여 스월포트내에서 스월유동의 발생을 강화한 것을 특징으로 하는 직분식 가솔린 엔진의 연소시스템.And said swirl pot is formed with a curvature having a predetermined angle [gamma] with a line in a direction perpendicular to the crankshaft center line to enhance the generation of swirl flow in the swirl pot.
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