KR200157990Y1 - 내연기관의 흡기구조 - Google Patents

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Abstract

연소실내의 공기 흐름이 강한 스월이 되도록 하여 최대의 출력 및 토오크를 얻고 배기가스내의 유해물질을 줄이기 위하여, 연소실(12)를 보유하는 실린더 헤드(2)와, 이 실린더 헤드(2) 위에 배치되는 서지탱크(4)와, 상기한 연소실(12)과 서지탱크(4)를 연결하는 저속용 흡기관(6) 및 고속용 흡기관(8)을 포함하여 이루어지며, 상기한 저속용 흡기관(6)과 고속용 흡기관(8)은 연소실(12)로 연통하는 방향이 대각선 방향이고, 상기한 연소실(12)은 저속용 흡기관으로 유입된 혼합기가 와류를 일으키도록 하는 제1스월영역(14)과, 고속용 흡기관(8)으로 유입되는 공기가 와류를 일으키도록 하는 제2스월영역(16)을 형성하고 있는 내연기관의 흡기구조.

Description

내연기관의 흡기구조
제1도는 본 고안에 의한 흡기 구조를 갖는 엔진의 사시도.
제2도는 본 고안에 의한 연소실의 횡단면도로서, 저속영역에서의 공기 흐름을 나타내는 도면.
제3도는 본 고안에 의한 연소실의 횡단면도로서, 고속영역에서의 공기 흐름을 나타내는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2 : 실린더 헤드 4 : 서지탱크
6 : 저속용 흡기관 8 : 고속용 흡기관
10 : 에어조절밸브 12 : 연소실
14 : 제1스월 발생 영역 16 : 제2스월 발생 영역
18 : 제1흡기포트 20 : 제2흡기포트
22 : 점화 플러그
본 고안은 내연기관의 흡기 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연소실내에서 강력한 스월(swirl)을 일으키도록 하여 성층점화 및 빠른 점화를 실현할 수 있는 흡기구조에 관한 것이다.
일반적으로 고성능 엔진은 2개의 흡기관을 채용하여 하나의 흡기관은 고속영역시에만 흡기 작용이 이루어질 수 있도록 하고 있다.
이러한 것은 고속영역에서 흡기 증진 효율을 높여 최대의 출력과 토오크를 얻고자 하는 것으로서, 고속용 흡기관에는 엔진의 부압이나 전자제어유닛(ECU)에 의해 개폐 작용하는 에어조절밸브가 설치된다.
그러나 이러한 흡기 시스템을 갖추고 있다 할지라도 연소실내로 유입된 공기의 흐름이 와류를 강하게 일으켜야 성층점화 및 빠른 점화를 실현할 수 있다.
엔진은 연소실내로 유입되는 공기는 연소실내에서 강한 와류를 일으켜야 엔진의 출력 및 토오크를 높일 수 있는데, 대부분의 엔진은 연소실로 연통하는 흡기관들이 동일한 방향에서 설치되거 있기 때문에 와류를 발생시키는데 한계가 있다.
그리고 연소실이 단순한 원통 내면으로 이루어지고 있기 때문에 혼합기의 성층점화를 기대할 수 없다.
본 고안은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 강한 스월을 일으켜 성층점화 및 빠른 점화를 실현할 수 있는 내연기관의 흡기 구조를 제공하는데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 실현하기 위하여, 연소실을 보유하는 실린더 헤드와, 이 실린더 헤드 위에 배치되는 서치탱크와, 상기한 연소실과 서지탱크를 연결하는 저속용 흡기관 및 고속용 흡기관을 포함하여 이루어지며, 상기한 저속용 흡기관과 고속용 흡기관은 연소실로 연통하는 방향이 대각선 방향이고, 상기한 연소실은 저속용 흡기관으로 유입된 혼합기가 와류를 일으키도록 하는 제1스월 영역과, 고속용 흡기관으로 유입되는 공기가 와류를 일으키도록 하는 제2스월 영역을 형성하고 있는 내연기관의 흡기 구조를 제공한다.
상기한 제1스월 영역을 연소실의 1/2 지역에 걸쳐 형성됨을 특징으로 하는 내연기관의 흡기 구조를 제공한다.
또한 상기한 저속용 흡기관과 연통하는 제1흡기포트 측으로 점화 플러그가 배치됨을 특징으로 하는 내연기관의 흡기 구조를 제공한다.
이하 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 더욱 상세히 설명한다.
제1도는 본 고안에 의한 흡기 구조와 사시도로서, 실린더 블록의 상부에 위치하며 연소실을 보유하는 실린더 헤드(2)와, 에어 클리너를 통하여 유입되는 공기를 각각의 연소실로 분배하는 서지탱크(4)를 보여주고 있다.
상기한 서지탱크(4)는 실린더 헤드(2)의 상측으로 위치하고 있으며, 서지탱크(4)내의 공기를 연소실로 유도하는 흡기관들은 각각 서지탱크의 좌우측에서 연장하여 연소실과 이어지고 있다.
상기한 흡기관들은 엔진이 저,고속 영역에서 항상 흡기가 이루어지는 저속용 흡기관(6)과, 고속영역에서만 흡기가 이루어지는 고속용 흡기관(8)으로 나뉘어진다.
상기한 고속용 흡기관(8)에는 대한민국 특허 공고번호 90-6871호에 개시된 그러한 밸브수단을 갖을 수 있으며, 또 다르게는 엔진의 부압을 이용하여 개폐되는 일반적인 에어 조절밸브(10)가 설치된다.
본 고안은 이러한 에어 조절밸브(10)의 개폐수단에 특징을 갖는 것이 아니므로 상세한 설명은 생략한다.
상기한 바와 같이 실린더 헤드(2)의 상측 중앙부에 서지탱크(2)가 위치함으로서, 저속용 흡기관(6)과 고속용 흡기관(8)의 길이는 동일하게 이루어질 수 있다.
본 고안은 실린더 헤드(2) 내에 형성되는 연소실의 구조에도 특징을 갖고 있는데, 제2도 및 제4도에 도시한 바와 같이 실린더 헤드(2)에 형성된 연소실(12)에는 제1스월영역(14)과 제2스월 영역을 갖는다.
상기한 제1스월 영역은 저속용 흡기관(6)이 연결되는 제1흡기포트(18)와 접하는 부위부터 연소실 내측으로 완만하게 돌출하는 구조로 이루어진다.
이 제1스월영역(14)은 연소실(12) 내측으로 완만하게 돌출을 시작하고 고속용 흡기관(8)과 이어지는 제2흡기포트(20)가 위치한 곳에서 완료되어 연소실(12)의 대략 1/2 지역에 걸쳐 형성된다.
그리고 제2스월 영역(16)은 제2흡기포트(20)로 유입된 공기가 연소길(12)로 유입되면서 충돌할 수 있는 위치에 형성되는데, 연소실(12)의 대략 1/4 지역에 걸쳐 돌출된다.
따라서 제2스월영역(16)은 제1스월영역(14)보다 급하게 돌출되는 형상을 갖는다.
제2도를 통하여 알 수 있듯이 본 고안에 의한 흡기관들의 배치는 저속용 흡기관(6)과 고속용 흡기관(8)이 대각선 방향으로 이루어지고, 점화 플러그(22)는 저, 고속용 흡기관(6,8) 사이에 위치하여 저속용 흡기관(6)으로 유입되는 혼합기가 첫 번째로 그 주변을 지나갈 수 있도록 하고 있다.
도면 중 미설명 부호 24는 배기포트이며, 26은 연료 인젝터이다.
이와 같이 이루어진 본 고안의 흡기구조는 엔진이 시동되어 흡입, 압축, 폭발, 배기행정이 시작되면 서지탱크(4) 내의 공기가 연소실(12) 내로 유입되기 시작하면서 인젝터(26)로부터 분사되는 연료와 혼합되어 연소되고 배출된다.
이때 엔진의 속도 영역이 저속인 구간에서는 에어조절밸브(10)가 고속용 흡기관(8)을 차단하고, 있게 되므로 서지탱크(4) 내의 공기는 저속용 흡기관(6)만을 통하여 연소실(12) 내에 유입된다.(제2도 참조)
이와 같이 저속용 흡기관(6)을 통하여 연소실(12)로 유입되는 혼합기는 제1흡기포트(18)를 통과하면서 제1스월영역(14)에 접촉하면서 화살표 P 방향으로 흐르는 혼합기는 연소실 내에서 원주방향으로 방향성을 갖고 흐르면서 제1스월을 일으키게 된다.
그리고 엔진의 속도 영역이 고속인 구간에서는 에어조절밸브(10)가 열리게 되므로 고속용 흡기관(8)을 통하여 공기가 유입되면서 제2흡기포트(20)를 통하여 연소실(12) 내로 들어가게 된다.(제3도 참조)
이때 제1흡기포트(18)를 통하여 유입되는 혼합기는 스월을 일으키고 이는 상태이므로 이러한 상태의 흐름에 제2흡기포트(20)를 통하여 유입되는 공기는 제2스월 영역(16)에 의해 화살표 Q 방향으로 흐르면서 더욱 강한 스월을 일으키게 된다.
따라서 실린더 내의 흐름은 마치 소용돌이를 일으키듯이 와류를 일으키게 되므로 점화 플러그(22)에 의해 스파크가 일어나면 성층점화가 이루어지면서 빠른 속도로 연소가 완료된다.
이러한 작용은 완전연소에 가까운 연소를 실현할 수 있으므로 배기가스 내의 유해물질이 줄어들게 되고, 최대의 출력 및 토오크를 얻을 수 있게 된다.
그리고, 실린더 내의 혼합기 흐름은 연소 후에도 계속적으로 이루어지기 때문에 배기행정에서 배기가스를 신속하게 배출시킬 수 있는 효과도 얻을 수 있다.

Claims (1)

  1. 연소실(12)을 보유하는 실린더 헤드(2)와 이 실린더 헤드(2) 위에 배치되는 서지탱크(4)와, 상기한 연소실(12)과 서지탱크(4)를 연결하는 저속용 흡기관(6) 및 고속용 흡기관(8)을 포함하여 이루어지고, 상기한 저속용 흡기관(6)과 고속용 흡기관은 연소실(12)로 연통하는 방향이 대각선 방향이고, 상기한 연소실(12)은 저속용 흡기관으로 유입된 혼합기가 와류를 일으키도록 상기 연소실(12)의 1/2 지역에 걸쳐 형성되고, 제1스월영역(14)과 고속용 흡기관(8)으로 유입되는 공기가 와류를 일으키도록 제2스월영역(16)을 형성되고, 저속용 흡기관(6)과 연통하는 제2흡기포트(18)측으로 점화플러그(22)가 배치됨을 특징으로 하는 내연기관의 흡기구조.
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