KR20020025832A - 내연기관의 포트 구조 - Google Patents
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Abstract
흡배기계와 접속 단차가 없이 용이하게 접속되고, 부품수가 적고 조립성이 우수한 내연기관의 포트 구조를 제공한다.
포트 라이너(20)의 일단이 실린더 헤드(5) 또는 실린더 블록에 주입(鑄入)되고, 타단이 실린더 헤드(5) 또는 실린더 블록으로부터 돌출하여 흡기계 또는 배기계에 접속되는 내연기관의 포트 구조이다.
Description
본 발명은 내연기관의 흡기 또는 배기 포트에 포트 라이너를 이용한 포트 구조에 관한 것이다.
종래, 배기 포트 라이너를 엔진 본체에 일체로 주입한 예가 일본국 특개소 52-81411호 공보에 기재되어 있다.
상기 공보에 기재된 배기 포트 라이너 장치는 엔진 본체의 주조시에 그 내부의 소요 개소에 포트 라이너 본체를 주입하여 적어도 이 포트 라이너 본체의 양 단부에서 이것에 주입하여 결착하고 있다.
즉 양 단부를 포함시켜서 포트 라이터 전체가 엔진 본체에 주입되어 있다. 따라서 엔진 본체에 주입된 포트 라이너의 단부에 배기관이 접합되게 되고, 접합을 위한 부품이 필요하게 되어 조립성이 좋지 않은 동시에, 접속 단차가 생긴다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 것은 흡배기계와 접속 단차가 없이 용이하게 접속되고, 부품수가 적고 조립성이 우수한 내연기관의 포트 구조를 제공하는 데에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 포트 라이너의 일단이 실린더 헤드 또는 실린더 블록에 주입되고, 타단이 실린더 헤드 또는 실린더 블록으로부터 돌출하여 흡기계 또는 배기계에 접속되는 내연기관의 포트 구조로 하였다.
실린더 헤드 또는 실린더 블록에 일단을 주입한 포트 라이너가 실린더 헤드또는 실린더 블록으로부터 돌출하고 있기 때문에, 흡기계 또는 배기계로의 접속이 용이하고, 부품수가 적고 조립성이 우수하다.
또 접속 단차가 생기지 않는다.
포트 라이너의 단부에 흡기계 부재 또는 배기계 부재의 접속용 플랜지가 형성됨으로써, 포트 라이너의 흡기계 부재 또는 배기계 부재의 접속부의 시일성의 향상 및 빠짐 방지를 도모할 수 있다.
또, 포트 라이너에 장착되는 인젝터의 장착부가 실린더 헤드와 일체로 주조됨으로써, 부품수를 적게 하여 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
도 1은 수냉식으로 적용한 내연기관의 정면도,
도 2는 도 1의 후면도,
도 3은 크랭크 축을 포함하는 평면으로 절단한 도 2의 단면 및 그 외의 부재의 단면도,
도 4는 상기 도면의 요부 확대도,
도 5는 실린더 헤드의 측면도,
도 6은 상기 실린더 헤드의 상면을 밸브 기어 시스템과 함께 도시한 도면,
도 7은 다른 실시형태에 관한 실린더 헤드의 상면도,
도 8은 도 7에서의 Ⅷ-Ⅷ선을 따라서 절단한 단면도,
도 9는 또 다른 실시형태에 관한 사이드 밸브식 내연기관의 실린더 블록의 상면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 내연기관 2 : 크랭크 축
3 : 하부 크랭크 케이스 4 : 실린더 블록
5 : 실린더 헤드 6 : 실린더 헤드 커버
7 : 라디에이터 8 : 가급(加給) 장치
9 : 제1 커버 부재 10 : 물 펌프
11 : 냉각수 호스 12 : 냉각수 호스
13 : 배기 포트 라이너 14 : 블리더관
15, 16 : 원형구멍 17 : 가급 흡입 파이프
18 : 가급 토출 파이프 19 : 전자 솔레노이드
20 : 흡기 포트 라이너 21 : 예비 파이프
22 : 예비 탱크 24 : 오일 펌프
25 : 클러치 축 30 : 실린더 라이너
31 : 피스톤 32 : 커넥팅 로드
33, 34 : 베어링 홀더 35, 36 : 주 베어링
38 : 냉각 팬 41 : 로커 아암 축
42 : 흡기 로커 아암 43 : 배기 로커 아암
44 : 로커 아암 축 45 : 가급 로커 아암
51 : 흡기 밸브 52 : 가급 밸브
53 : 배기 밸브 55 : 가급관
56 : 연료 분사 밸브 57 : 1차 구동 기어
58 : 1차 종동 기어 59 : 발진 클러치
60 : 무단변속기 61 : 변속기 케이스
62 : 변속기 축 62a : 구동 페이스
63 : 콘 64 : 콘 홀더
65 : 롤러 베어링 66 : 종동 페이스
67 : 전동 모터 68 : 출력 기어
70 : 동력 전달부 71 : 전달 케이스
72 : 중간 입력 기어 73 : 중간 축
74 : 중간 출력 베벨 기어 75 : 베벨 기어
76 : 뒷차축 77 : 뒷차바퀴
80 : 워터 재킷 81 : 직사각형 개구
82 : 장착구멍 83 : 맞춤면
84 : 밸브 기어 시스템 공간 85 : 블리더실
90 : 에어클리너 91 : 로터리 스로틀 밸브
92 : 흡기 도관 93 : 가급 도관
94 : 접속관 95 : ECU
96 : 인젝터 98, 99 : 밸브 시트
100 : 실린더 헤드 101 : 흡기 포트 라이너
102 : 배기 포트 라이너 103, 104 : 밸브 가이드
110 : 실린더 블록 111 : 실린더 배럴
112 : 흡기 밸브 시트 113 : 배기 밸브 시트
115 : 흡기 포트 라이너 116 : 배기 포트 라이너
이하, 본 발명에 관한 한 실시형태에 대해서 도 1 내지 도 6에 기초하여 설명한다.
본 실시형태에 관한 내연기관(1)은 수냉식의 단기통 4사이클 내연기관으로, 자동 이륜차에 적용되며, 크랭크 축(2)을 차체의 전후 방향으로 지향시켜서 세로로 탑재된다.
도 1은 이 내연기관(1) 전체의 정면도, 도 2는 이 도면의 후면도, 도 3은 크랭크 축(2)을 포함하는 평면으로 절단한 내연기관 및 변속기 등의 단면 및 그 외의 부재의 일부 단면을 도시하고 있다.
내연기관(1)은 크랭크 축(2)을 사이에 두고 하부 크랭크 케이스(3), 상부 크랭크 케이스와 일체의 실린더 블록(4), 실린더 블록(4)에 순서대로 포개지는 실린더 헤드(5), 실린더 헤드 커버(6)로 구성된다.
실린더 블록(4)의 실린더는 좌우방향으로 약간 위쪽으로 돌출하고, 실린더 중심축에 대해서 수직으로 하부 크랭크 케이스(3), 실린더 블록(4), 실린더 헤드(5)의 각 맞춤면을 갖는다.
도 1에 도시하는 바와 같이 내연기관(1)의 전면에는 직사각형의 라디에이터(7)가 하부 크랭크 케이스(3), 실린더 블록(4)의 중앙부를 덮어서 배치되어 있고, 실린더 블록(4)의 도 1에서 상측의 측벽에 가급 장치(8)가 장착되며, 실린더 헤드(5)의 역시 상측의 측면에 실린더 헤드(5)의 냉각 유로인 워터 재킷(80)을 폐쇄하는 제1 커버 부재(9)가 장착되어 있다.
가급 장치(8)의 전면에 물 펌프(10)가 장착되어 있고, 라디에이터(7)와 연결되어 냉각수를 흡입하고, 상기 제1 커버 부재(9)로부터 연장되어 나온 냉각수 호스(12)가 라디에이터(7)에 연결되어 냉각수가 라디에이터(7)로 환류된다.
또한 도 1을 참조하여 실린더 헤드(5)의 앞측의 측벽에서는 배기 포트 라이너(13)의 단부 개구의 플랜지(13a)가 노출되어 있다.
실린더 헤드(5)의 상측 측벽의 실린더 헤드 커버(6) 주위에서 위쪽으로 블리더관(14)이 돌출되어 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이 내연기관(1)의 후면에는 하부 크랭크 케이스(3)와 실린더 블록(4)의 맞춤면에 크랭크 축(2)에 연결되어 구동하는 오일 펌프(24)(도 3 참조)가 끼워 붙여지는 원형구멍(15), 하부 크랭크 케이스(3)에 클러치 축(25)의 후단이 베어링을 통해서 축 지지되는 원형구멍(16)이 개구하고 있다.
가급 장치(8)의 오른쪽 상부에서는 가급 흡입 파이프(17)가 실린더 헤드(5)의 뒤쪽으로 연장되어 나오고 있다.
또, 가급 장치(8)의 후면에는 오일 공급용의 전자 솔레노이드(19)가 장착되고, 실린더 헤드(5)의 후측의 측벽에서는 흡기 포트 라이너(20)가 연장되어 나오고 있다.
제1 커버 부재(9)의 후면에서는 예비 파이프(21)가 연장되어 나와서 예비 탱크(22)에 연결되어 있다.
도 3을 참조하여 실린더 블록(4)의 실린더부의 실린더 라이너(30)에는 왕복 운동하는 피스톤(31)이 슬라이드 이동 가능하게 끼워지고, 이 피스톤(31)과 크랭크 축(2)의 크랭크 핀을 커넥팅 로드(32)가 연결하고 있다.
도 3에 도시하는 바와 같이 크랭크 축(2)은 한쌍의 베어링 홀더(33, 34)에 주 베어링(35, 36)을 통해서 회전가능하게 축 지지되고, 하부 크랭크 케이스(3)와 실린더 블록(4)의 앞측의 측벽을 관통하여 돌출한 크랭크 축(2)의 전부에는 교류 발전기(37)가 설치되고, 내부 스테이터(37a)의 주위를 회전하는 아우터 로터(37b)가 크랭크 축(2)의 전단에 고착되어 있으며, 아우터 로터(37b)의 전면에는 냉각 팬(38)이 장착되어 있다.
냉각 팬(38)의 앞쪽에 상기 라디에이터(7)가 배치된다.
한편 크랭크 축(2)의 주 베어링(36)에 축 지지되어 돌출된 후단부에는 상기 원형구멍(15)에 끼워 붙여지는 트로코이드식의 오일 펌프(24)의 펌프 구동 축(24a)이 동 축에 연결된다.
크랭크 축(2)의 제2 크랭크 웨브(2b)의 외주에 설치된 1차 구동 기어(57)가클러치 축(25)에 회전가능하게 장착된 발진 클러치(59)의 1차 종동 기어(58)와 맞물려서, 크랭크 축(2)의 동력이 발진 클러치(59)를 통해서 클러치 축(25)에 전달된다.
도 3에 도시하는 바와 같이 하부 크랭크 케이스(3)의 후면에 변속기 케이스(61)가 결합되고, 변속기 케이스(61)에 전달 케이스(71)가 연결 접속되며, 내연기관(1)으로부터 변속기(60) 및 동력 전달부(70)가 뒤쪽으로 연장되어 설치되어 있고, 동력 전달부(70)의 후부에 뒷차축(76)이 오른쪽 방향으로 돌출하고, 이 뒷차축(76)에 뒷차바퀴(77)가 일체로 설치된다.
변속기 케이스(61) 내에서 클러치 축(25)의 후단부에 변속기 축(62)이 스플라인에 끼워 맞춰져서 뒤쪽으로 연장되어 나오고 있고, 이 변속기 축(62) 상에 무단변속기(60)가 구성되어 있다.
무단변속기(60)는 변속기 축(62)의 주위에 배열된 다수의 콘(63)을 유지하는 동시에 변속기 축(62)의 회전 축선 방향으로 이동가능한 콘 홀더(64)와, 변속기 축(62)에 플랜지형상으로 형성된 외주 테이퍼면이 각 콘(63)과 접촉하는 구동 페이스(62a)와 변속기 축(62)에 롤러 베어링(65)을 통해서 회전가능하게 지지되어 내주면이 각 콘(63)과 접촉하는 종동 페이스(66)와, 콘 홀더(64)를 축 방향으로 이동시키는 전동 모터(67)(도 2 참조)를 구비한다.
전동 모터(67)의 구동으로 콘 홀더(64)가 콘(63)을 축 방향으로 이동하면, 구동 페이스(62a)의 외주 테이퍼면에 접촉하는 콘(63)의 직경방향 위치를 바꿀 수 있고, 변속기 축(62)의 구동 페이스(62a)의 회전이 콘(63)을 통해서 종동페이스(66)로 변속되어 전달된다.
종동 페이스(66)와 일체로 결합된 출력 기어(68)에 동력 전달부(70)의 중간 축(73)의 전부에 끼워 붙여진 중간 입력 기어(72)가 맞물리고, 중간 축(73) 후단의 중간 출력 베벨 기어(74)에 뒷차축(76)에 끼워 붙여진 베벨 기어(75)가 맞물린다.
따라서 무단 변속기(60)로 변속된 종동 페이스(66)의 회전이 출력 기어(68)와 중간 입력 기어(72)의 맞물림을 통해서 중간 축(73)에 전달되고, 이 중간축(73)의 회전이 중간 출력 베벨 기어(74)와 베벨 기어(75)의 맞물림을 통해서 뒷차축(76)에 전달되어 뒷차바퀴(77)가 회전한다.
한편 실린더 헤드(5)에는 스테인레스 파이프로 이루어지는 흡기 포트 라이너(20), 가급 포트 라이너(55), 배기 포트 라이너(13)가 알루미늄 합금제의 실린더 헤드(5)에 다이캐스트(고압 주조)로 일체로 주입되어 있다.
도 3 내지 도 6에 도시하는 바와 같이 실린더 헤드(5)는 실린더 헤드(5)의 연소실(5a)에 연결되어 통하는 흡기 포트 라이너(20), 배기 포트 라이너(13), 가급 포트 라이너(55)(도 6 참조)를 각각 덮는 부분, 밸브 가이드(51a, 52a, 53a)를 덮는 부분 및 점화 플러그가 장착되는 장착구멍(82)에 의해 구획이 형성되어 연소실(5a)의 주위에 워터 재킷(80)(도 5 참조)이 형성되어 있다.
이 워터 재킷(80)을 구성하는 공간은 실린더 헤드(5)의 일측면에서 도 5에 도시하는 바와 같이 직사각형 개구(81)를 갖고, 그 개구 맞춤면(83)에 제1 커버 부재(9)가 맞추어져서 수밀하게 장착되어 워터 재킷(80)은 폐쇄된다.
워터 재킷(80)의 위쪽을 분할하는 칸막이벽의 위쪽의 밸브 기어 시스템공간(84)에 밸브 기어 시스템이 배치된다.
밸브 기어 시스템 공간(84)의 일부에 블리더실(85)이 형성되고, 블리더실(85)로부터 블리더관(14)이 연장되어 나오고 있다.
이 밸브 기어 시스템 공간(84)의 직사각형의 개구를 막도록 하여 실린더 헤드 커버(6)가 덮여진다.
도 6을 참조하여 실린더 헤드(5)에 있어서 로커 아암 축(41)에 이 축에 흡기 밸브(51)를 개방 밸브 구동하는 흡기 로커 아암(42)과 배기 밸브(53)를 개방밸브 구동하는 배기 로커 아암(43)이 축 지지되고, 다른 로커 아암 축(44)에 가급 밸브(52)를 개방 밸브 구동하는 가급 로커 아암(45)이 축 지지되어 있다.
이 흡기 밸브(51), 가급 밸브(52), 배기 밸브(53)를 슬라이드 이동가능하게 지지하는 밸브 가이드(51a, 52a, 53a)는 각 포트 라이너(20, 55, 13)에 미리 용접되어 포트 라이너(20, 55, 13)와 함께 실린더 헤드(5)에 다이캐스트로 일체로 주입된다.
따라서 스테인레스 파이프의 포트 라이너(20, 55, 13)와 밸브 가이드(51a, 52a, 53a)에 의해 중간자 없이 다이캐스트 제법이 가능하므로 생산성이 우수하다.
실린더 헤드(5)에 일단을 주입한 흡기 포트 라이너(20)는 타단이 실린더 헤드(5)로부터 돌출 설치하여 뒤쪽으로 연장되고, 도 4에 도시하는 바와 같이 에어클리너(90)에 내장된 로터리 스로틀 밸브(91)의 흡기 도관(92)의 하류측 개구(92a)에 연결되어 있다.
흡기 포트 라이너(20)의 단부에는 플랜지(20a)가 형성된 로터리 스로틀밸브(91)의 흡기 도관(92)의 하류측 개구(92a)에 고무 슬리브(93b)를 통해서 삽입되어 결합 장착되어 있다.
이와 같이 실린더 헤드(5)에 주입된 흡기 포트 라이너(20)가 실린더 헤드(5)로부터 연장되어 나와서 직접 로터리 스로틀 밸브(91)의 흡기 도관(92)의 하류측 개구(92a)에 접합되기 때문에, 접속이 용이하고, 별도의 흡기관이 불필요하며 부품수가 적어지고, 조립성도 좋다.
흡기관과의 접속이 없기 때문에, 흡기 통로에 접속 단차가 없고 흡기 저항을 저감할 수 있어서 기관 성능의 향상을 도모할 수 있다.
또한 로터리 스로틀 밸브(91)는 에어클리너(90)에 내장되고, 도 4에 도시하는 바와 같이 상류 개구는 에어클리너(91)의 클린 사이드 내에 개구하고 있어서 에어클리너와 접합하는 커넥팅 튜브도 흡기관과 함께 필요로 하지 않으므로 부품수가 더욱 적고 조립성도 좋다.
도 4를 참조하여 로터리 스로틀 밸브(91)의 소정 개소에 뚫어서 설치된 개공(91a)으로부터 가급 도관(93)에 흡기의 일부가 인도된다.
가급 도관(93)의 하류 개구(93a)는 상기 흡기 도관(92)의 하류 개구(92a)와 동일면에 나란히 형성되어 있고, 가급 흡입 파이프(17)가 접속관(94)을 통해서 접속되며, 가급 흡입 파이프(17)는 가급 장치(8)에 연결되어 있다.
또한, 로터리 스로틀 밸브(91)를 따라서 전자 제어 유닛(ECU)(95)이 설치되어 있다.
또, 실린더 헤드(5)로부터 뒤쪽으로 연장되어 나온 흡기 포트 라이너(20)에연결되는 로터리 스로틀 밸브(91)는 에어클리너(90)에 내장되어 있고, 내연기관(1)의 오른쪽 방향의 약간 위쪽으로 위치하고 있는 실린더 헤드(5)의 뒤쪽으로 도 3에 도시하는 바와 같이 에어클리너(90)가 위치하고, 그 왼쪽에 위치하는 동력 전달부(70) 사이의 공간에 뒷차축(77)이 위치한다.
실린더 헤드(5)의 흡기 포트 라이너(20)가 연장되어 나오는 부분에는 인젝터(96)가 장착되는 장착부(5b)가 실린더 헤드 본체와 일체로 다이캐스트로 주조되어 형성되어 있고, 이 장착부(5b)에 인젝터(96)를 장착하면, 흡기 포트 라이너(13)에 뚫어서 설치된 구멍에 인젝터(96)의 분사구가 향하여, 분사구로부터 분사되는 연료와 흡입 공기가 혼합되어 연소실(5a)에 공급된다.
인젝터(96)의 장착부(5b)가 실린더 헤드와 일체로 주조됨으로써, 부품수를 적게 하여 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
또 흡기 포트 라이너(20) 및 배기 포트 라이너(13)의 실린더 헤드(5) 내의 단부는 도 4에 도시하는 바와 같이 연소실(5a)에 개구를 갖는 별체의 밸브 시트(98, 99)에 각각 연결된다.
이와 같이 포트 라이너(20, 13)와는 별체로 내마모성이 우수한 밸브 시트(98, 99)를 설치함으로써, 포트 라이너 부재의 재질을 보다 저렴한 것으로 할 수 있다.
또한 포트 라이너의 개구 단부를 밸브 시트로 하는 실시형태를 도 7 및 도 8에 도시한다.
도 7은 본 실시형태에 관한 실린더 헤드(100)의 상면도이고, 도 8은 도 7에있어서의 Ⅷ-Ⅷ선을 따라서 절단한 단면도이다.
흡기 포트 라이너(101) 및 배기 포트 라이너(102)가 실린더 헤드(100)에 일단을 다이캐스트로 주입하고 있다.
또한 가급 포트 라이너(103)는 전체가 실린더 헤드(100)로 주입되고 있다.
흡기 포트 라이너(101) 및 배기 포트 라이너(102)의 개구 단부가 연소실(100a)로 직접 향하여 밸브 시트(101a, 102a)를 구성하고 있다.
밸브 시트를 구성하는 내마모성이 우수한 재질로 포트 라이너(101, 102)를 형성하는 것으로, 부품수가 적고 주조가 용이하여 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
또한 흡기 포트 라이너(101)와 배기 포트 라이너(102)에는 밸브 가이드(103, 104)가 각각 용접되어 포트 라이너(101, 102)와 함께 실린더 헤드(5)에 다이캐스트로 일체로 주입되어 있다.
도시되지 않지만, 가급 포트 라이너(103)도 동일한 구성이다.
따라서 포트 라이너와 밸브 가이드에 의해 중간자 없이 다이캐스트 제법이 가능하며 생산성이 우수하다.
다음에 또 다른 실시형태에 대해서 도 9에 도시하여 설명한다.
본 실시형태는 사이드 밸브식(사이드 밸브 타입)의 내연기관에 관한 것으로, 흡기 밸브와 배기 밸브가 실린더의 옆쪽에 나란히 설치되어 있다.
도 9는 실린더 블록(110)을 실린더 헤드와의 맞춤면 측에서 본 도면을 도시하고 있다.
실린더 배럴(111)의 옆쪽에 흡기 밸브 시트(112)와 배기 밸브 시트(113)가 실린더 헤드측에 개구하여 설치되고, 이 흡기 밸브 시트(112)에 연결 접속되는 흡기 포트 라이너(115)와 배기 밸브 시트(113)에 연결 접속되는 배기 포트 라이너(116)가 실린더 블록(110)에 다이캐스트로 일체로 주입되어 있다.
흡기 포트 라이너(115)는 일단이 실린더 블록(110)에 주입되고, 타단이 실린더 블록(110)으로부터 연장되어 나오며, 그 개구 단부에는 흡기계 부재와의 접속용 플랜지(115a)가 형성되어 있다.
밸브(도시하지 않음)는 밸브 시스템이 실린더와 대략 평행하게 왕복 운동하여 밸브 헤드를 밸브 시트(112, 113)에 붙였다 떼었다 하여 개폐한다.
실린더 블록(110)에 일단을 주입한 흡기 포트 라이너(115)가 실린더 블록(110)으로부터 돌출하고 있기 때문에, 흡기계로의 접속이 용이하고, 부품수가 적으며 생산성이 우수하다.
또 접속 단차가 생기지 않는다.
흡기 포트 라이너(115)의 단부에 흡기계 부재와의 접속용 플랜지(115a)가 형성되고, 흡기 포트 라이너(115)의 흡기계 부재와의 접속부의 시일성의 향상 및 빠짐 방지를 도모할 수 있다.
흡기 포트 라이너(115) 및 배기 포트 라이너(116)는 스테인레스 파이프이고, 실린더 블록(110)에 포트 중간자 없이 다이캐스트 제법으로 주입할 수 있어서 생산성이 우수하다.
또 흡기 포트 라이너 및 배기 포트 라이너의 재질을 알루미늄 파이프로서 포트 측면의 온도의 상승을 방지함으로써 흡기 효율의 향상 및 출력의 향상을 도모할 수 있다.
Claims (3)
- 포트 라이너의 일단이 실린더 헤드 또는 실린더 블록에 주입되고, 타단이 실린더 헤드 또는 실린더 블록으로부터 돌출되어 흡기계 또는 배기계에 접속되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 포트 구조.
- 제 1항에 있어서,상기 포트 라이너의 단부에 흡기계 부재 또는 배기계 부재와의 접속용 플랜지가 형성된 것을 특징으로 하는 내연기관의 포트 구조.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 포트 라이너에 장착되는 인젝터의 장착부가 상기 실린더 헤드와 일체로 주조되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 포트 구조.
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