KR20010066016A - 혼합기의 유동 특성 개선을 위한 흡기포트 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 흡기포트에서 연소실내로 유입된 혼합가스가 맴돌이 방향으로 분출되므로써 혼합가스의 유동특성을 더욱 향상시켜 연소효율을 높이고 배출가스 발생량을 저감시킬 수 있는 흡기포트 구조를 제공하는데 있다.

이를 위해 본 발명은 연소실내에 도입되는 혼합가스의 맴돌이를 유도하기 위하여 비틀린 형상을 갖도록 형성된 흡기포트에 있어서,

상기 흡기포트는 혼합가스의 맴돌이가 일어나는 쪽의 중심을 편심시켜 가공한 챔퍼부를 형성하고, 챔퍼부의 반대쪽은 수직면으로 형성하므로써 흡기밸브가 열릴때 혼합가스가 상기 개방된 챔퍼부를 통하여 연소실내로 유입되어 맴돌이를 일으키게 되는 것을 특징으로 한다.

Description

혼합기의 유동 특성 개선을 위한 흡기포트 구조{Apparatus of intake port}

본 발명은 혼합 가스의 유동 특성 개선을 위한 흡기포트 구조에 관한 것이다.

엔진의 고성능화를 도모하기 위하여 체적 효율을 높이기 위한 방안으로 처음에는 직경이 큰 밸브를 사용하였으나 밸브 직경의 확장에도 한도가 있으며, 또 관성 중량도 늘어나서 작동 응답성이 저하되기 때문에 최근에는 1실린더당 밸브의 수를 증가시켜 효율 향상을 도모한 다밸브형이 사용되고 있다.

또 연소효율에 영향을 주는 요인으로는 흡기포트의 형상을 들 수 있는데 흡기포트의 형상은 실린더내에 도입되는 연료 가스의 속도와 방향에 큰 관계가 있으며, 연소 효율에 큰 영향을 미친다.

직선적인 흡기포트는 한번에 대량의 연료가스를 실린더내에 송입하는데 유리하나 엔진에 흡입되는 연료가스의 일부가 흡배기 밸브의 개폐 타이밍에 의해 연소되지 아니하고 외부로 배출되어 대기 오염을 유발하는 문제점이 있는바, 최근에는 연료가스의 연소효율을 증대시키고 흡기포트가 실린더내에서의 연료가스 충전효율을 높여 배출가스의 소기를 원활하게 하므로써 배기가스 배출량을 감소시키는 방안을 강구하고 있다.

이때문에 흡기포트(20)의 형상을 도 4에 도시하는 것과 같이 직선형으로 만들지 아니하고 약간 비틀어서 설계하면 피스톤의 하강에 의해 생긴 흡기포트의 부압은 연소가스에 강한 맴돌이(Swirl)를 발생시키게 되며, 이결과 연료가스는 실린더내에서 잔류하고 있던 배출가스와 혼합되어 실린더내의 연료가스 농도는 균일화되며, 균일한 농도의 연료가스는 다시 피스톤의 상승에 의해 생기는 맴돌이 (Squesh)에 의해 한층 교반된 혼합가스를 얻을 수 있게 된다.

이와같은 스월과 스키쉬 효과에 의해 연료가스가 희박하여도 확실한 점화가 가능하여 배출가스의 배출량 감소에 크게 기여하게 되었고 동시에 적은 연료로 엔진 출력을 향상할 수 있게 되었다.

그러나 상기한 종래의 흡기포트 구조에 의하면 다음과 같은 개선의 여지가 발견되고 있다.

흡기포트(20)의 단면도를 도시한 도 5에서와 같이 밸브시트(21)가 압입된 부분이 원형의 챔퍼(22, Circular chamfer)로 형성되어 있어 흡기밸브(23)가 열릴때 연소실(24)내로 유입되는 연료가스가 흡기밸브(23)에 대해 360°전방위에 걸쳐 확산되므로, 연료가스의 맴돌이(회전)방향(시계방향 화살표)과 일치하지 않게 되므로써 흐름 방향에 간섭을 일으켜 맴돌이(Swirl) 효과를 감소시키게 되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은 흡기포트에서 연소실내로 유입된 혼합가스가 맴돌이 방향으로 분출되므로써 혼합가스의 유동특성을 더욱 향상시켜 연소효율을 높이고 배출가스 발생량을 저감시킬 수 있는 흡기포트 구조를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 흡기포트의 구조는 연소실내에 도입되는 혼합가스의 맴돌이를 유도하기 위하여 비틀린 형상을 갖도록 형성된 흡기포트에 있어서,

상기 흡기포트는 혼합가스의 맴돌이가 일어나는 쪽의 중심을 편심시켜 가공한 챔퍼부를 형성하고, 챔퍼부의 반대쪽은 수직면으로 형성하므로써 흡기밸브가 열릴때 혼합가스가 상기 개방된 챔퍼부를 통하여 연소실내로 유입되어 맴돌이를 일으키게 되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 흡기포트의 형상을 나타내기 위한 연소실의 저면도

도 2는 본 발명의 흡기 포트의 A-A 단면도

도 3은 본 발명의 흡기포트의 연소실측에서 바라본 저면 형상을 나타낸 도면

도 4와 도 5는 종래의 흡기포트를 보인 도면.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 실린더 헤드 2 : 연소실

3,4 : 흡기포트 7 : 밸브시트

8(8a,8b) : 챔퍼부 9 : 수직면

10 : 흡기밸브

이하 본 발명의 구성과 작용을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 흡기포트의 형상을 나타내기 위한 연소실의 저면도이며, 도 2는 본 발명 흡기포트의 A-A 단면도이다.

실린더 헤드(1)에 형성된 연소실(2)에는 각기 2개씩의 흡기포트(3)(4)와 배기포트(5)(6)가 형성되어 있으며, 2개의 흡기포트(3)(4)는 화살표 방향으로의 혼합가스의 맴돌이를 유도하기 위하여 비틀린 형상으로 접속되어 있다.

흡기포트(3)(4)에는 각기 밸브시트(7)가 압입되어 있고, 밸브시트(7)의 하단측 경계부는 혼합가스의 맴돌이 방향을 향하여 경사지게 벌어져 있는 챔퍼부(8, Chamfer part)가 형성되고, 그 챔퍼부(8)의 반대측은 수직면(9)으로 형성되어 있다.

챔퍼부(8)는 흡기포트의 반경 R에 대하여 혼합가스의 흐름방향측으로 중심을 이동시켜, 편심(е)시켜 가공하며(도 3 참조), 이에 따라 도 1에 도시하는 것과 같이 도시상태를 기준하여 흡기포트(3)의 챔퍼부(8a)는 상부측으로 형성되고, 흡기포트(4)의 챔퍼부(8b)는 좌측 방향을 향해 형성된다.

여기서 도면중 부호 10은 흡기밸브이다.

이와같은 본 발명은 흡기밸브(10)가 밸브시트(7) 및 챔퍼부(8)로부터 하강되어 흡기포트(3)(4)를 개방하면(점선도시 참조), 흡기밸브(10)의 후방인 수직면(11) 부위에 의해 흡기포트(3)(4)의 수직면(9)은 막혀 있는 반면, 흡기밸브(10)의 전방인 경사면(12)과 챔퍼부(8) 사이는 열려지게 되므로써 그 사이의 공간부(13)를 통하여 혼합가스가 분출되므로 자연히 원형 연소실(2)의 내벽면을 따라 일방향으로 회전(맴돌이)이 일어나 혼합기가 고르게 섞이게 되는 것이다.

이상과 같은 본 발명은 흡기밸브가 당접하는 흡기포트가 혼합가스의 맴돌이가 일어나는 방향을 향하여 경사지게 가공한 챔퍼부로 형성되고, 그 반대쪽은 수직면으로 형성하므로써 흡기밸브가 열릴때 챔퍼부와 흡기밸브 사이의 틈새로만 혼합가스가 분출되도록 하므로써 혼합가스의 스월(맴돌이)을 극대화시켜 연소효율을 높이고 배기가스 배출을 감소시키게 되는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 연소실내에 도입되는 혼합가스의 맴돌이를 유도하기 위하여 비틀린 형상을 갖도록 형성된 흡기포트에 있어서,

   상기 흡기포트는 혼합가스의 맴돌이가 일어나는 쪽의 중심을 편심시켜 가공한 챔퍼부를 형성하고, 챔퍼부의 반대쪽은 수직면으로 형성하므로써 흡기밸브가 열릴때 혼합가스가 상기 개방된 챔퍼부를 통하여 연소실내로 유입되어 맴돌이를 일으키게 되는 것을 특징으로 하는 혼합가스의 유동 특성 개선을 위한 흡기포트 구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   흡기포트는 각각의 흡기포트를 통해 연소실 내부로 공급되는 혼합기가 일방향으로 유동할 수 있도록 하기 위해 일방향으로 기울어지게 형성한 것을 특징으로 하는 혼합가스의 유동 특성 개선을 위한 흡기포트 구조.