KR20220121298A - Changeable exhaust system of 2-stroke engine - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배기가스의 맥동효과를 이용하여 2행정 엔진의 성능을 향상시킬 수 있는 2행정 엔진용 가변형 배기시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a variable exhaust system for a two-stroke engine capable of improving the performance of a two-stroke engine by using the pulsation effect of exhaust gas.
일반적으로, 2행정 엔진은 4행정 엔진과 달리 흡/배기 밸브구조가 없다.In general, a two-stroke engine does not have an intake/exhaust valve structure unlike a four-stroke engine.
이러한 2행정 엔진은 피스톤 위치에 따라 실린더 측면에 형성된 흡/배기 포트 개폐가 조정된다. 이에 따라 배기가스의 맥동효과가 실린더의 압력과 소기(Scavenging)에 직접적으로 관여하게 되고 엔진 성능에 큰 영향을 미치게 된다.In such a two-stroke engine, the opening and closing of intake/exhaust ports formed on the side of the cylinder are adjusted according to the position of the piston. Accordingly, the pulsating effect of the exhaust gas is directly involved in the cylinder pressure and scavenging, and greatly affects the engine performance.
참고로, 맥동효과는 흡/배기관 내의 잔존파가 다음 사이클의 흡배기 과정에 영향을 미치는 효과를 말한다.For reference, the pulsation effect refers to the effect that residual waves in the intake/exhaust pipe affect the intake/exhaust process of the next cycle.
구체적으로, 종래의 2행정 엔진용 배기 머플러는 기능별로 Box(Silencer) 타입과 Tuned pipe 타입으로 구분될 수 있다.Specifically, the conventional exhaust muffler for a two-stroke engine may be divided into a box (silencer) type and a tuned pipe type for each function.
도 1을 참조하면, Box(Silencer) 타입은 주로 소음 저감을 주된 목적으로 하고 있으며, 박스 용량을 주요 인자로 하고 있다. 또한 배기 맥동효과가 없어 출력은 낮으나 분당회전수(rpm)에 따른 출력 변동폭은 크지 않다. 이러한 Box(Silencer) 타입은 성능 증대에 제한이 있어 제약된 패키지 공간에 적합하다.Referring to FIG. 1 , the box (silencer) type has the main purpose of noise reduction, and the box capacity is the main factor. In addition, there is no exhaust pulsation effect, so the output is low, but the range of output fluctuation according to the revolutions per minute (rpm) is not large. This box (silencer) type is suitable for the limited package space as there is a limit to increase in performance.
도 2를 참조하면, Tuned pipe 타입은 주로 성능 극대화를 목적으로 하고 있으며, 파이프의 길이를 주요 인자로 하고 있다. 이러한 Tuned pipe 타입(이하, '배기파이프'라 함)은 배기 맥동효과가 극대화되는 분당회전수(rpm)의 영역대가 좁고, 해당 영역 이외의 구간에서는 맥동이 역효과를 유발하여 성능저하가 급격하게 발생할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the tuned pipe type is mainly aimed at maximizing performance, and the length of the pipe is a major factor. Such a tuned pipe type (hereinafter referred to as 'exhaust pipe') has a narrow range of revolutions per minute (rpm) in which the exhaust pulsation effect is maximized, and in sections other than the corresponding area, the pulsation causes an adverse effect, resulting in rapid performance degradation. can
본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 배기파이프의 길이를 가변적으로 조절할 수 있도록 함으로써 폭넓은 분당회전수(rpm) 대에서 높은 출력을 형성하여 2행정 엔진의 성능을 향상시킬 수 있도록 한 2행정 엔진용 가변형 배기시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was devised to solve the above problems, and by enabling the length of the exhaust pipe to be variably adjusted, it is possible to improve the performance of a two-stroke engine by forming a high output in a wide rpm band. An object of the present invention is to provide a variable exhaust system for a two-stroke engine.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명에 따른 2행정 엔진용 가변형 배기시스템은, 엔진에서 발생하는 배기가스를 외부로 배출시킬 수 있도록 일측에 상기 엔진과 연결되는 유입구가 구비되고, 타측에 배출구가 구비되어 소정길이의 제1유로를 형성해주는 메인파이프; 상기 메인파이프의 유입구와 인접한 지점에 일측이 연결되고, 타측이 상기 배출구 측으로 소정길이 연장된 후 상기 메인파이프에 다시 연결되어, 상기 제1유로보다 길이가 긴 제2유로를 형성해주는 분기파이프; 상기 메인파이프의 내부에 개폐 가능하게 설치되어, 상기 제1유로와 제2유로 중 어느 하나를 선택적으로 개방시켜주는 가변밸브; 및 상기 가변밸브를 제어하여 상기 제1유로와 제2유로 중 어느 하나를 통해 상기 배기가스를 배출시켜주는 제어부;를 포함할 수 있다.The variable exhaust system for a two-stroke engine according to the present invention for realizing the object as described above is provided with an inlet connected to the engine on one side so as to discharge exhaust gas generated from the engine to the outside, and an exhaust port on the other side a main pipe provided with a first flow path having a predetermined length; a branch pipe having one end connected to a point adjacent to the inlet of the main pipe, and the other end being extended by a predetermined length toward the outlet and then reconnected to the main pipe to form a second passage having a length longer than that of the first passage; a variable valve installed in the main pipe so as to be able to open and close and selectively open any one of the first flow path and the second flow path; and a control unit configured to control the variable valve to discharge the exhaust gas through any one of the first flow path and the second flow path.
이 경우 상기 분기파이프는, 상기 메인파이프의 외둘레에 나선형으로 감긴 형태로 형성될 수 있다.In this case, the branch pipe may be spirally wound around the outer periphery of the main pipe.
또한 상기 가변밸브는, 상기 제1유로와 제2유로 중 어느 하나를 막아 밀폐시켜줄 수 있도록 일측이 힌지 결합되어 소정각도 범위 내에 선회 가능하게 결합되는 플랩부재; 및In addition, the variable valve may include: a flap member having one side hinged to block any one of the first flow path and the second flow path and pivotally coupled within a predetermined angle range; and
상기 플랩부재를 회전 조작해주는 액추에이터;를 포함할 수 있다.It may include; an actuator for rotating the flap member.
또한 상기 플랩부재의 외둘레에는, 상기 제1유로 또는 제2유로와의 사이 틈새를 막아 기밀을 유지해주는 가스켓;이 구비된 것을 더 포함할 수 있다.In addition, the outer periphery of the flap member, a gasket for blocking the gap between the first flow passage or the second flow passage to maintain airtightness; may further include a provided.
또한 상기 제1유로와 제2유로의 내주면에는, 상기 플랩부재의 선회 시 정확한 밀폐 위치를 설정할 수 있도록 걸림턱;이 형성될 수 있다.In addition, on the inner peripheral surfaces of the first flow passage and the second flow passage, a locking protrusion may be formed to set an accurate sealing position when the flap member is turned.
또한 상기 제어부는, 상기 제1유로와 제2유로의 맥동효과가 천이되는 분당회전수(rpm)를 기준으로 상기 가변밸브를 제어해줄 수 있다.In addition, the controller may control the variable valve based on the revolutions per minute (rpm) at which the pulsation effect of the first flow passage and the second flow passage transitions.
이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 2행정 엔진용 가변형 배기시스템은, 제1유로가 형성된 메인파이프와 제2유로를 형성해주는 분기파이프 중 어느 하나를 특정 분당회전수(rpm) 영역대에서 개방시켜 파이프 길이를 가변적으로 조절해줄 수 있으며, 이에 따라 폭넓은 분당회전수(rpm) 대에서 높은 출력을 형성하여 2행정 엔진의 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.In the variable exhaust system for a two-stroke engine according to the present invention having the above configuration, any one of a main pipe having a first flow path and a branch pipe forming a second flow path is opened in a specific revolutions per minute (rpm) range. The pipe length can be variably adjusted, and accordingly, there is an advantage in that the performance of the two-stroke engine can be improved by forming a high output in a wide rpm band.
도 1은 Box(Silencer) 타입과 Tuned pipe 타입의 배기 맥동 극대화 영역을 보여주는 그래프,
도 2는 종래 Tuned pipe 타입의 외관을 보여주는 도면대용 사진,
도 3은 본 발명에 따른 2행정 엔진용 가변형 배기시스템을 보여주는 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 가변밸브의 내부구조를 보여주는 도 3의 'A' 부분 상세도,
도 5 내지 도 7은 각종 환경 조건에서 본 발명에 따른 2행정 엔진용 가변형 배기시스템의 성능을 보여주는 그래프이다.1 is a graph showing an exhaust pulsation maximization area of a Box (Silencer) type and a Tuned pipe type;
2 is a photograph for a drawing showing the appearance of a conventional Tuned pipe type;
3 is a perspective view showing a variable exhaust system for a two-stroke engine according to the present invention;
4 is a detailed view of part 'A' of FIG. 3 showing the internal structure of the variable valve according to the present invention;
5 to 7 are graphs showing the performance of the variable exhaust system for a two-stroke engine according to the present invention in various environmental conditions.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration and operation of specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
여기서, 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.Here, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that only the same components are marked with the same reference numerals as much as possible even though they are displayed on different drawings.
도 3은 본 발명에 따른 2행정 엔진용 가변형 배기시스템을 보여주는 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 가변밸브의 내부구조를 보여주는 도 3의 'A' 부분 상세도이다.3 is a perspective view showing a variable exhaust system for a two-stroke engine according to the present invention, and FIG. 4 is a detailed view of part 'A' of FIG. 3 showing the internal structure of the variable valve according to the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 2행정 엔진용 가변형 배기시스템(100)은, 메인파이프(110), 분기파이프(120), 가변밸브(130), 제어부(ECU, 미도시)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3 , a
이러한 본 발명의 구성에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The configuration of the present invention will be described in detail as follows.
먼저, 상기 메인파이프(110)는 엔진(10)과 연결되며, 엔진(10)의 작동 시 발생하는 배기가스를 외부로 배출시켜줄 수 있다. 이러한 메인파이프(110)는 일측에 엔진(10)과 연결되는 유입구(111)가 구비되고, 타측에 배출구(113)가 구비되어 소정길이의 제1유로(L1)를 형성해줄 수 있다.First, the
분기파이프(120)는 메인파이프(110)의 유입구(111)와 인접한 지점에 일측이 연결되고, 타측이 배출구(113) 측으로 소정길이 연장된 후 메인파이프(110)에 다시 연결되는 방식으로 형성될 수 있다. 이러한 메인파이프(110)에서 분기되는 분기파이프(120)를 포함함으로써, 상기 유입구(111)를 통해 이동하는 배기가스가 분기파이프(120)를 통해 배출구(113)로 배출되는 경우, 상기 제1유로(L1)보다 길이가 긴 제2유로(L2)를 형성해줄 수 있다.One side of the
구체적으로, 상기 분기파이프(120)는 메인파이프(110)의 외둘레에 나선형으로 감긴 형태로 형성될 수 있다. 즉 분기파이프(120)는 배기가스의 흐름을 방해하지 않으면서 메인파이프(110)의 제한된 길이 내에 형성되어야 함에 따라, 상기와 같이 나선형으로 감김 형성되는 것이 바람직하다.Specifically, the
즉, 상기 배기가스의 맥동에 영향을 주는 길이는 배기파이프의 길이(Lt)이다. 이에 따라 분기파이프(120)를 가변길이 조절부(L1)에 형성하고, 상기 분기파이프(120)를 선택적으로 개폐시켜 가변길이 조절부(L1)를 조절함으로써 배기파이프의 길이(Lt)를 제어할 수 있다.That is, the length that affects the pulsation of the exhaust gas is the length (Lt) of the exhaust pipe. Accordingly, the
이 경우 본 발명에서는 상기 분기파이프(120)가 나선형으로 형성된 경우의 일례를 들어 도시하고 설명하였으나, 배기가스의 원활한 흐름을 유지하면서 상기 메인파이프(110)의 제한된 길이와 공간 내에서 소정길이 이상으로 형성될 수 있는 구조라면 다양한 형태로 변경 적용될 수 있다.In this case, in the present invention, an example of the case where the
도 4를 참조하면, 상기 가변밸브(130)는 메인파이프(110)의 내부에 개폐 가능하게 설치될 수 있다. 이러한 가변밸브(130)는 상기 제1유로(L1)와 제2유로(L2) 중 어느 하나를 선택적으로 개방시켜줄 수 있다.Referring to FIG. 4 , the
구체적으로, 상기 가변밸브(130)는 제1유로(L1)와 제2유로(L2) 중 어느 하나를 막아 밀폐시켜줄 수 있도록 일측이 힌지 결합되어 소정각도 범위 내에 선회 가능하게 결합되는 플랩부재(131)와, 상기 플랩부재(131)를 회전 조작해주는 액추에이터(미도시)를 포함할 수 있다. 이 경우 액추에이터는 다양한 종류를 적용할 수 있음에 따라 본 발명에서는 특별히 한정하지는 않는다.Specifically, the
아울러 상기 플랩부재(131)의 외둘레에는 제1유로(L1) 또는 제2유로(L2)와의 사이 틈새를 막아 기밀을 유지해줄 수 있도록 가스켓(133)이 구비될 수 있다. 가스켓은 고온 환경에서 견딜 수 있는 재질로 형성될 수 있으며, 이러한 가스켓(133)의 재질에 대해서는 특별히 한정하지 않는다.In addition, a
또한 상기 제1유로(L1)와 제2유로(L2)의 내주면에는 플랩부재(131)의 선회 시 정확한 밀폐 위치를 설정할 수 있도록 걸림턱(135)이 구비될 수 있다.In addition, a
상기 제어부(ECU, 미도시)는 가변밸브(130)의 플랩부재(131)를 선회 제어하여 제1유로(L1)와 제2유로(L2) 중 어느 하나를 통해 배기가스를 배출시켜줄 수 있다.The control unit (ECU, not shown) may control the
이 경우 상기 제어부는 엔진의 rpm을 실시간으로 모니터링하고 있으므로, 가변밸브(130)는 제어부를 통해 제어될 수 있다.In this case, since the control unit monitors the rpm of the engine in real time, the
이러한 제어부는 제1유로(L1)와 제2유로(L2)의 맥동효과가 천이되는 분당회전수(rpm)를 기준으로 가변밸브(130)를 제어해줄 수 있다.The controller may control the
이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 2행정 엔진용 가변형 배기시스템(100)은, 제1유로가 형성된 메인파이프(110)의 길이에서 발생하는 배기가스의 맥동효과는 도 5에 도시된 바와 같이 특정 분당회전수(rpm) 영역대에 한정하여 극대화될 수 있다. 이에 따라 분기파이프(120)를 통해 파이프 길이를 가변적으로 조절하여 제2유로를 개방시켜줄 수 있도록 함으로써, 폭넓은 분당회전수(rpm) 대에서 높은 출력을 형성하여 2행정 엔진의 성능을 향상시킬 수 있다.In the
구체적으로, 본 발명에 따른 2행정 엔진의 배기시스템(100)은 도 6에 도시된 3가지 형태중 일반적으로 C 타입을 사용하여 출력을 극대화할 수 있다.Specifically, the
이 경우 도 6의 우측에 도시된 실선 그래프(파랑, 빨강, 녹색)는 배기파이프 종류별 엔진의 성능커브이며, C 타입에서 성능이 가장 좋으나 해당 rpm 영역이 좁다.In this case, the solid line graphs (blue, red, and green) shown on the right side of FIG. 6 are performance curves of the engine for each type of exhaust pipe, and the C type has the best performance, but the corresponding rpm range is narrow.
이러한 효과는 C 타입 배기관 각 형상의 위치(길이)에 따라 배기가스의 맥동이 변화되어 연소실로부터 배기가스 배출을 쉽게하여 연소실 내에 배기가스 잔류량을 감소시키고(Transfer 효과), 또한 연소실에 유입된 신기가 배기파이프로 배출되지 않도록 막는 역할을 하기 때문이다(Plugging 또는 Port blocking 효과).This effect changes the pulsation of the exhaust gas according to the position (length) of each shape of the C type exhaust pipe, which makes it easier to discharge the exhaust gas from the combustion chamber, thereby reducing the amount of exhaust gas remaining in the combustion chamber (Transfer effect). This is because it serves to prevent discharge through the exhaust pipe (plugging or port blocking effect).
도 7을 참조하면, 상기 트랜스퍼(Transfer) 및 플러깅(Plugging) 효과를 내기 위해서는 BDC 전후에 배기포트 압력이 부업이 되어 배기가스를 연소실로부터 잘 배출(Transfer)시켜야 하며, BDC와 흡기닫힘 사이에 압력이 정압이 되어 연소실로 유입된 신기가 배기포트로 배출되지 않도록 막아야(Plugging) 한다.Referring to FIG. 7 , in order to achieve the transfer and plugging effects, the exhaust port pressure becomes a side job before and after BDC, so that the exhaust gas must be well discharged from the combustion chamber, and the pressure between the BDC and intake air closing It must be plugged (plugging) so that the new air flowing into the combustion chamber at this positive pressure is not discharged to the exhaust port.
즉 2행정 엔진은 실린더 보어 옆에 흡기와 배기 포트가 구멍 형태로 되어 있고, 피스톤 위치에 따라 흡/배기 포트 구멍이 열리고 닫히는데, 흡기는 배기가 열려 있는 동안 항상 열려 있다. 이에 따라 배기가스가 잘 배출되지 않으면 신기가 연소실로 원활히 들어올 수 없으며, 신기가 연소실로 들어왔더라도 배기포트가 열려 있으므로 배기측으로 바로 배출될 수 있다.That is, in the 2-stroke engine, the intake and exhaust ports are in the form of holes next to the cylinder bore, and the intake/exhaust port holes are opened and closed according to the position of the piston, and the intake is always open while the exhaust is open. Accordingly, if the exhaust gas is not well discharged, the fresh air cannot smoothly enter the combustion chamber, and even if the fresh air enters the combustion chamber, the exhaust port is open, so that the fresh air may be directly discharged to the exhaust side.
이상에서는 본 발명을 특정의 구체적인 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않으며 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경과 수정이 가능함은 물론이다.In the above, the present invention has been illustrated and described with reference to specific specific embodiments, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes and modifications are possible without departing from the technical spirit of the present invention.
10 : 엔진 100 : 가변형 배기시스템
110 : 메인파이프 111 : 유입구
113 : 배출구 L1 : 제1유로
L2 : 제2유로 120 : 분기파이프
130 : 가변밸브 131 : 플랩부재
133 : 가스켓 135 : 걸림턱10: engine 100: variable exhaust system
110: main pipe 111: inlet
113: outlet L1: first flow path
L2: 2nd Euro 120: Branch pipe
130: variable valve 131: flap member
133: gasket 135: hooking jaw
Claims (6)
상기 메인파이프의 유입구와 인접한 지점에 일측이 연결되고, 타측이 상기 배출구 측으로 소정길이 연장된 후 상기 메인파이프에 다시 연결되어, 상기 제1유로보다 길이가 긴 제2유로를 형성해주는 분기파이프;
상기 메인파이프의 내부에 개폐 가능하게 설치되어, 상기 제1유로와 제2유로 중 어느 하나를 선택적으로 개방시켜주는 가변밸브; 및
상기 가변밸브를 제어하여 상기 제1유로와 제2유로 중 어느 하나를 통해 상기 배기가스를 배출시켜주는 제어부;를 포함하는 2행정 엔진용 가변형 배기시스템.
a main pipe having an inlet connected to the engine on one side to discharge exhaust gas generated from the engine to the outside, and an outlet port on the other side to form a first flow path of a predetermined length;
a branch pipe having one end connected to a point adjacent to the inlet of the main pipe, and the other end being extended by a predetermined length toward the outlet and then reconnected to the main pipe to form a second passage having a length longer than that of the first passage;
a variable valve installed in the main pipe so as to be able to open and close and selectively open any one of the first flow path and the second flow path; and
and a control unit configured to control the variable valve to discharge the exhaust gas through any one of the first flow path and the second flow path.
상기 분기파이프는,
상기 메인파이프의 외둘레에 나선형으로 감긴 형태로 형성되는 것인 2행정 엔진용 가변형 배기시스템.
According to claim 1,
The branch pipe is
A variable exhaust system for a two-stroke engine that is formed in a spirally wound shape around the outer periphery of the main pipe.
상기 가변밸브는,
상기 제1유로와 제2유로 중 어느 하나를 막아 밀폐시켜줄 수 있도록 일측이 힌지 결합되어 소정각도 범위 내에 선회 가능하게 결합되는 플랩부재; 및
상기 플랩부재를 회전 조작해주는 액추에이터;를 포함하는 2행정 엔진용 가변형 배기시스템.
According to claim 1,
The variable valve is
a flap member having one side hinged to block any one of the first flow path and the second flow path and pivotally coupled within a predetermined angle range; and
A variable exhaust system for a two-stroke engine comprising a; an actuator for rotating the flap member.
상기 플랩부재의 외둘레에는,
상기 제1유로 또는 제2유로와의 사이 틈새를 막아 기밀을 유지해주는 가스켓;이 구비된 것을 더 포함하는 2행정 엔진용 가변형 배기시스템.
4. The method of claim 3,
On the outer periphery of the flap member,
A variable exhaust system for a two-stroke engine further comprising a gasket for maintaining airtightness by blocking a gap between the first flow path or the second flow path.
상기 제1유로와 제2유로의 내주면에는,
상기 플랩부재의 선회 시 정확한 밀폐 위치를 설정할 수 있도록 걸림턱;이 형성된 것을 더 포함하는 2행정 엔진용 가변형 배기시스템.
4. The method of claim 3,
On the inner peripheral surfaces of the first flow path and the second flow path,
The variable exhaust system for a two-stroke engine further comprising a locking jaw so that an accurate sealing position can be set when the flap member is turned.
상기 제어부는,
상기 제1유로와 제2유로의 맥동효과가 천이되는 분당회전수(rpm)를 기준으로 상기 가변밸브를 제어해주는 것인 2행정 엔진용 가변형 배기시스템.According to claim 1,
The control unit is
and controlling the variable valve based on revolutions per minute (rpm) at which the pulsation effect of the first flow passage and the second flow passage transitions.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210025003A KR20220121298A (en) | 2021-02-24 | 2021-02-24 | Changeable exhaust system of 2-stroke engine |
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---|---|---|---|---|
KR102643883B1 (en) * | 2022-12-22 | 2024-03-11 | (주)테너지 | Changeable exhaust system of 2-stroke engine |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20140141416A (en) | 2013-05-31 | 2014-12-10 | 포레시아 이미션스 콘트롤 테크놀로지스 디벨로프먼트 (상하이) 컴퍼니 리미티드 | Dual-scheme muffler for exhaust system of internal combustion engine |
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2021
- 2021-02-24 KR KR1020210025003A patent/KR20220121298A/en unknown
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