KR20040041309A - 스월 강화를 위한 엔진의 흡기포트 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스월강화를 위한 엔진의 흡기포트구조에 관한 것으로서, 특히 헤리컬포트를 그 상부의 직경이 하부보다 넓어지는 에어로 다이나믹 형상을 이루도록 하고, 헤리컬포트의 연소실 입사각이 커지도록 하여 헤리컬포트를 통해 연소실로 공급되는 흡기의 스월이 강화되면서 흡기량 또한 증가하도록 하여 엔진의 중저속 운전영역에서도 흡기와 분무연료의 혼합 최적화를 꾀하여 출력 최적화를 기대할 수 있고, 헤리컬포트와 탄젠셜포트에서 배출된 흡기의 상호 간섭이 감소되도록 하면서 헤러컬포트를 통한 흡기가 연소실의 중앙부를 향하도록 하여 연소실의 중심부에서 흡기의 스월이 강하게 이루어져 연소효율이 향상되도록 한 스월강화를 위한 엔진의 흡기포트구조에 관한 것이다.

Description

스월강화를 위한 엔진의 흡기포트구조{Intake port structure of engine}

본 발명은 스월강화를 위한 엔진의 흡기포트구조에 관한 것으로서, 특히 헤리컬포트를 통해 연소실로 공급되는 흡기의 스월이 강화되면서 흡기량 또한 증가하도록 하여 엔진의 중저속 운전영역에서도 흡기와 분무연료의 혼합 최적화를 꾀하여 출력 최적화를 기대할 수 있고, 연소실의 중심부에서 흡기의 스월이 강하게 이루어져 연소효율이 향상되도록 한 스월강화를 위한 엔진의 흡기포트구조에 관한 것이다.

현재 디젤엔진에서는 각국에서의 배기규제 강화에 따라 저중속영역 저부하 운전 구간에서의 연소효율 향상을 위해 강력한 흡기 스월이 요구되고 있으며, 또한 승용 및 RV 차량의 동력성능 향상을 위해 고출력이 동시에 요구되고 있다.

도 1 은 종래의 흡기포트구조를 도시한 것으로서,

실린더헤드(10)의 상측으로 일정한 경사각을 이루도록 고속용 탄젠셜포트(11)와 저중속용 헤리컬포트(12)가 설치되어 있으며, 상기 탄젠셜포트(11)와 헤리컬포트(12)를 통과한 흡기는 연소실(14)로 공급되도록 이루어져 있다.

상기 탄젠셜포트(11)는 엔진의 고속운전영역에서 주로 사용되는 것으로서, 대량의 흡기를 연소실(14) 내부로 공급할 수 있도록 길이가 짧고 직경이 큰 형상으로 형성되어 있고, 상기 헤리컬포트(12)는 저중속영역에서 연소실로 강한 스월을 가지면서 흡기가 공급될 수 있도록 그 내부가 나선형으로 꼬아져 있다.

그러나, 종래의 흡기포트구조는 탄젠셜포트(11)와 헤리컬포트(12)가 실린더헤드(10)와 예각을 이루면서 결합되어 있기 때문에 헤리컬포트(12)에서 공급되는 흡기가 스월되면서 연소실(14)의 외각을 향하기 때문에 실질적으로 연소실(14) 내에서는 그 중심이 아닌 외각부분에서 강한 스월이 형성되며, 이러한 이유로 연소실 중앙부위로 분사되어지는 연료가 흡기와 잘 혼합되지 못하게되어 연소효율이 낮아지고 다량의 배기가스가 생성되는 문제점이 발생하고 있었다.

또한, 탄젠셜포트(11)와 헤리컬포트(12)가 동일한 각도를 이루면서 실린더헤드(10)에 결합되기 때문에 고속주행시에는 탄젠셜포트(11)와 헤리컬포트(12)를 통해 공급된 흡기가 상호 간섭되면서 강한 스월을 이루지 못하게되어 엔진의 최대출력을 얻지 못하게되는 것이다.

상기와같은 문제점의 해결을 위해 스월콘트롤밸브 등을 적용하여 엔진의 고출력과 배기가스 저감을 동시에 만족시키는 기술이 제공되고 있으나 이러한 경우 흡기저항이 증가할 뿐만 아니라 제품의 구조가 복잡해지면서 생산원가가 증가하는 문제점을 가지고 있으며,

또 탄젠셜포트에 오프셋 챔퍼(Offset Chamfer)를 적용하여 흡기의 상호간섭을 줄여주는 기술이 제공되고 있으나, 이러한 기술 역시 흡기저항이 증가하여 엔진의 출력을 저하시키는 문제점이 발생하고 있다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 헤리컬포트를 그 상부의 직경이 하부보다 넓어지는 에어로 다이나믹 형상을 이루도록 하고, 헤리컬포트의 연소실 입사각이 커지도록 하여 헤리컬포트를 통해 연소실로 공급되는 흡기의 스월이 강화되면서 흡기량 또한 증가하도록 하여 엔진의 중저속 운전영역에서도 흡기와 분무연료의 혼합 최적화를 꾀하여 출력 최적화를 기대할 수 있고, 헤리컬포트와 탄젠셜포트에서 배출된 흡기의 상호 간섭이 감소되도록 하면서 헤러컬포트를 통한 흡기가 연소실의 중앙부를 향하도록 하여 연소실의 중심부에서 흡기의 스월이 강하게 이루어져 연소효율이 향상되도록 한 스월강화를 위한 엔진의 흡기포트구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은,

실린더헤드의 상면에 흡기가 스월 형태로 연소실로 공급되도록 하는 저중속 헤리컬포트와 대량의 공기가 연소실로 공급되도록 하는 고속용 탄젠셜포트가 형성된 흡기포트구조에 있어서,

상기 헤리컬포트가 그 상측이 넓고 하측이 점진적으로 좁아지는 에어로다이나믹 형상을 이루도록 하여 흡기의 관성 과급 효과에 의해 다량의 흡기가 연소실로 공급될 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 헤리컬포트의 연소실 입사각이 커지도록 하여 헤리컬포트를 통과한 흡기가 연소실이 중앙부를 향할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

도 1 은 본 발명의 스월강화를 위한 엔진의 흡기포트구조를 보인 도면.

도 2 는 본 발명의 흡기포트구조를 보인 평면도.

도 3 은 종래의 흡기포트구조를 보인 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 실린더헤드 2 : 탄젠션포트

3 : 헤리컬포트 4 : 연소실

31 : 상부 32 : 하부

이하, 첨부된 도면 도 1 과 도 2 를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도면부호 1 은 실린더헤드를 나타내며, 이 실린더헤드(1)의 내측으로 연소실(4)이 형성된다.

상기 실린더헤드(1)의 상측으로 고속용 탄젠셜포트(2)와 중저속용 헤리컬포트(3)를 결합하는데, 본 발명에서는 상기 탄젠셜포트(2)와 헤리컬포트(3)의 설치각도가 서로 다르도록 하였다.

즉, 상기 탄젠셜포트(2)가 실린더헤드(1)와 작은경사각을 이루면서 결합되어 있는 반면 상기 헤리컬포트(3)는 실린더헤드(1)와의 결합각도(A)가 매우 커지도록 하여 마치 헤리컬포트(3)가 실린더헤드(1)의 상측으로부터 결합되는 것과 같은 효과를 가지도록 하였다.

상기 헤리컬포트(3)는 에어로다이나믹 형상으로 형성하여 흡기의 관성 과급효과를 얻을 수 있도록 하는데, 그 구체적인 형상은 헤리컬포트(3)의 상부 직경이 넓고 하측으로 갈수록 점진적으로 직경이 좁아지는 형태를 취하고 있어서 흡기가 헤리컬포트(3)를 통해 연소실로 공급될때 직경이 점진적으로 좁아짐에 따라 흡기의 유동속도가 점차 빨라지고, 또한 헤리컬포트(3)가 강한 스월생성을 위해 트위스트형태로 비틀어진 형상을 가지도록 하고, 실린더헤드(1)와 급경사(A)를 이루면서 결합되어 있으므로 흡기가 자유낙하 및 관성에 의해 과급되는 효과를 가지게되므로서, 저중속영역에서 상기 헤리컬포트(3)를 통해 많은 양의 흡기가 강한 스월을 가지면서 연소실(4)로 공급될 수 있게되어 연소효율을 향상시킬 수 있게되는 것이다.

또한, 상기 헤리컬포트(3)가 실린더헤드(1)와 급경사(A)를 이루기 때문에 헤리컬포트(3)를 통과한 흡기가 연소실(4)의 중앙부를 향해 공급되므로 연소실(4)의 중앙부분에서 흡기의 강한 스월이 일어나게되며, 이에의해 연소실의 중앙부로 분무된 연료가 공기와 잘 혼합되면서 연소효율이 종래에 비해 향상될 수 있게된다.

상기 설명과같이 형성된 헤리컬포트(3)를 통해 중저속영역에서 연소실(4)로 흡기가 공급되면 흡기의 유속증가에 의해 보다 강한 스월을 얻을 수 있고, 또 흡기가 연소실(4)의 중앙부로 공급되므로 연소실(4)의 중앙부분에서 강한 스월을 형성하면서 분무되는 연료와의 혼합도가 향상되어 엔진의 연소효율이 향상되고, 이에의해 중저속 운전영역에서 발생되는 배기가스량을 현저히 감소시킬 수 있게되는 것이다.

한편, 본 발명에서는 엔진의 고속운전영역에서 탄젠셜포트(2)를 통한 흡기와헤리컬포트(3)를 통한 흡기 상호간의 간섭을 줄여주어 엔진 최대출력을 꾀할 수 있게된다.

즉, 상기 탄젠셜포트(2)는 실린더헤드(1)와 예각을 이루면서 결합되고, 상기 헤리컬포트(3)는 실린더헤드(1)와 급경사(A)를 이루면서 결합되기 때문에 탄젠셜포트(2)를 통과한 다량의 흡기는 도 2 에 도시된 바와같이 연소실(4)의 외각을 향해 토출되어지고, 상기 헤리컬포트(3)를 통과한 스월 흡기는 연소실(4)의 중앙을 향해 공급되어지므로 상기 탄젠셜포트(2)와 헤리컬포트(3)를 통과한 흡기 상호간의 간섭을 최소화 할 수 있는 것이다.

상기와같이 탄젠셜포트(2)와 헤리컬포트(3)를 통과한 흡기의 상호간섭을 줄여주게 되면 그만큼 고속 운전영역에서 연소실 내에서의 흡기 스월이 강화됨은 물론 탄젠셜포트(2)를 통한 다량의 흡기가 보다 수월하게 연소실로 공급될 수 있으므로 엔진의 최대출력을 꾀할 수 있게되는 것이다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 헤리컬포트를 그 상부의 직경이 하부보다 넓어지는 에어로 다이나믹 형상을 이루도록 하고, 헤리컬포트의 연소실 입사각이 커지도록 하여 헤리컬포트를 통해 연소실로 공급되는 흡기의 스월이 강화되면서 흡기량 또한 증가하도록 하여 엔진의 중저속 운전영역에서도 흡기와 분무연료의 혼합 최적화를 꾀하여 출력 최적화를 기대할 수 있고, 헤리컬포트와 탄젠셜포트에서 배출된 흡기의 상호 간섭이 감소되도록 하면서 헤러컬포트를 통한 흡기가 연소실의 중앙부를 향하도록 하여 연소실의 중심부에서 흡기의 스월이 강하게 이루어져 연소효율이 향상되도록 한 스월강화를 위한 엔진의 흡기포트구조를 제공하는 효과를 기대할 수 있다.

Claims (2)

1. 실린더헤드의 상면에 흡기가 스월 형태로 연소실로 공급되도록 하는 저중속 헤리컬포트와 대량의 공기가 연소실로 공급되도록 하는 고속용 탄젠셜포트가 형성된 흡기포트구조에 있어서,

   상기 헤리컬포트가 그 상측이 넓고 하측이 점진적으로 좁아지는 에어로다이나믹 형상을 이루도록 하여 흡기의 관성 과급 효과에 의해 다량의 흡기가 연소실로 공급될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 스월강화를 위한 엔진의 흡기포트구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 헤리컬포트의 연소실 입사각이 커지도록 하여 헤리컬포트를 통과한 흡기가 연소실이 중앙부를 향할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 스월강화를 위한 엔진의 흡기포트구조.