KR960003247B1 - 내연 기관용 실린더 헤드 및 그 실린더 헤드를 갖는 내연 기관 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

내연 기관용 실린더 헤드 및 그 실린더 헤드를 갖는 내연 기관

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명에 따른 흡기 포트 시스템의 제1실시예를 나타내는 개략 단면도.

제2도는 제1도의 포트 시스템의 개략 저면도.

제3도는 제2실예를 나타내는 개략 단면도.

제4도는 본 발명에 따른 흡기 포트 시스템의 제3실시예를 나타내는 개략 사시도.

제5도는 가변 밸브 승강 기구를 나타내는 개략 단면도.

제6도는 피스톤이 상사점에 휴지하기에 적합한 피스톤 로드를 나타내는 개략 전개 사시도.

제7도는 다른 2중관 포트 시스템의 개략 측면도.

제8도는 또 다른 2중관 포트 시스템의 개략 측면도.

제9도는 내지 제13도는 흡기 밸브 포트 시스템에 행해진 각각의 시험에 따른 밸브 헤드 위의 유동 분포를 나타내는 개략 다이어그램 및,

제14도는 다른 흡기 시스템의 시험 모델용의 시험 장치를 나타내는 개략도이다.

[발명의 상세한 설명]

[기술 분야]

본 발명은 내연 기관에 관한 것으로, 보다 상세히 설명하면 흡기 포트 시스템을 갖는 내연 기관용 실린더 헤드에 관한 것이다.

[배경 기술]

일반적인 엔진에 있어서, 하나 또는 2개의 흡기 밸브가 제공되며 현재의 최고 효율에서 일지라도, 흡기 기류는 120°와 160° 사이에서 회전되어 밸브 헤드의 한 측면에 기류를 집중시키는 경향이 있으며, 밸브 스템과 그 안내부에 의해 방해된다. 그 결과, 평균적으로 밸브 헤드 주변의 200°정도의 범위만이 유입하는 연료 함유 공기를 효과적으로 통과 시킬 수 있다.

영국 특허 출원 제A-971,211호에 기술된 실린더 포트 시스템은 한쌍의 외부 가스 공급관을 포함하며, 이 공급관은 밸브 스템의 축선에 평행한 가스류를 제공하도록 실린더 포트를 조절하는 포핏 밸브 스템을 둘러싸는 단일 내부 공급관에 결합된다. 이러한 시스템을 “2중관 포트 시스템”이라 칭하기로 한다. 이 시스템은 단일 가스 공급관보다 개선된 체적 효율을 제공하며, 적어도 2중 흡기 밸브 시스템과 비교되고, 또한 다른 기술적인 작용 효과, 예컨대 밸브 작동 기구가 한쌍의 밸브보다 하나의 밸브만을 필요로 하므로써 보다 용이하게 제조될 수 있다. 이상적으로, 가스의 와류가 전체 밸브 헤드 원주변 둘레로부터 연소실 안으로 퍼져서, 밸브 헤드 둘레에 균일하게 퍼지는 가연선 연료 혼합물을 특히 효과적으로 준비하도록, 가스류가 밸브헤드의 원주변 전체에 분포되는 것이 바람직하다. 이것은 환상 와류 흡기라고 알려져 있으며, 2중관 또는 다중관 포트 시스템에 의해서만 얻어질 수 있다.

그러나, 이러한 포트 시스템을 한쌍의 외부 공급관으로의 측방 유입로를 필요로 하는 실린더 헤드에 제공하면, 측방 유입로용으로 만곡된 각각의 외부 공급관내의 개개의 기류는 만곡부의 내측으로부터 분리되는 경향이 있으며, 만곡부의 외측 부분쪽으로 흐른 후에 밸브 헤드 원주변의 약 200°범위에 걸쳐 분포된 병합되는 기류를 형성한다. 이것은 밸브 헤드에서 연소실내로 퍼지는 고르게 분포된 환상 와류의 형성을 방해한다.

[발명의 개시]

본 발명의 목적은 2중관 포트 시스템을 통과하는 가스류가 관련 밸브 헤드위에 비교적 균일하게 분포되는, 측방 유입에 적합한 포트 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명은 내연 기관의 2중관 포트 시스템을 제공하는데, 이 시스템은 벤츄리관 부분을 형성하도록 되어있는 단일 공급로에 결합되는 한쌍의 나란하게 만곡된 측방 유입 공급관을 포함하며, 상기 단일 공급로는 밸브 포트와 관련된 포핏 밸브 스템을 둘러싸는 상태로 그 밸브 구멍과 연통하며, 각각의 만곡된 측방 유입 공급관에는 관의 만곡부의 반경방향 내측 지역을 따라 특정 위치에서 가스류내에 와류를 발생시키기 위한 수단과, 관의 만곡부의 반경방향 외부 지역에 외향 볼록부가 제공되어 있다.

사용시, 와류 발생 수단은 관의 만곡부 내측에 가스류의 조절된 분리를 발생시켜 저압 지역을 만들어서, 와류의 회전 방향과 더불어 조절된 방식으로 가스류를 관의 반경방향 내측면에 접촉하도록 당기려는 경향이 있는 반면, 관의 만곡부 외측의 외향 볼록부는 가스류를 그 지역에서 귀환시키려는 경향이 있다. 이러한 효과를 조합하면 각각의 관의 만곡부 하류의 가스류가 수직하게 되려는 경향이 있어서 관의 하류 부분에서 축방향 유동이 보다 균일하게 분포된다. 따라서, 외부 공급관으로부터 유입하는 가스류는 병합되어, 단일 공급로를 통해 대략 축방향으로 흐르는 가스류를 형성함으로써, 포핏 밸브 헤드위에 거의 균일하게 분포되고, 균일하게 분포된 환상 와류 상태로 그 밸브 헤드로부터 퍼진다.

상기 와류 발생 수단은 여러 형태를 취할 수 있다. 예컨대, 그러한 수단은 각각의 공급관 벽에 형성된 또는 관의 만곡부 뒤에 형성된 내측 언더컷 부분으로 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 그러한 수단은 관의 만곡부 내측에서 관벽에 형성된 내향 돌출 연부로 구성될 수 있다. 하나의 연부 대신에, 조절된 경계층 분리를 일으키기에 적합한 불연속적인 일련의 연부 또는 다른 내향 돌출부가 와류 발생 수단으로 이용될 수도 있다.

필수적이지는 않지만, 한쌍의 상기 공급관의 단면적은 병합 지점을 향해 점진적으로 감소하여 관을 통해 흐르는 가스를 가속시키는 것이 바람직하다.

어떤 실시예에서, 적어도 하나의 상기 공급관에는 그 관을 통과하는 유동을 조절하는 수단이 제공되어. 예컨대 경부하 작동중 한 공급관을 작동시키지 않는 수단이 제공될 수 있다.

본 발명에 따른 2중관 포트 시스템은 여러 작동 부하 및 속도에 대한 이성적인 연소 싸이클의 요구에 적합하도록 밸브 양정이 가변될 수 있는 기구를 갖는 내연 기관에 유리하게 사용될 수 있다. 비록 그러한 조절은 평사시 엔진 성능을 감소시키지만, 그 시스템은 그에 의해 일어나는 특별한 성능때문에 본 발명에 따른 포트 시스템을 가지는 엔진에 적합하다. 또한 본 시스템은 낮은 엔진 속도에서도 높은 가스 속도를 유지한다. 가스 속도는 환산 와류의 “세기”와 관련하여 중요하며, 저속 성능과 경제성을 돕는다.

더욱이, 본 발명에 따른 2중관 포트 시스템은 피스톤이 상사점 후에 휴지(休止)할 수 있는 기구를 갖는 내연 기관에 사용할 수 있다. 이러한 피스톤의 휴지는 통상의 엔진에서보다 더 일정한 체적으로의 연소를 허용하여 엔진의 열효율을 향상시킨다. 이 효과는, 우수한 혼합물 준비의 결과로 환상 와류 흡기가 노킹을 덜 일으킬 수 있기 때문에, 본 발명에 따른 흡기 포트 시스템을 갖는 엔진에서 향상된다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조로 기술한다.

[실시예]

제1도 및 제2도의 실린더 헤드(10)에는 그 연소실(12)안으로 흡기구(11)가 형성되어 있는데, 이 흡기구(11)는 통상의 밸브 기구에 의해 작동되는 축선 방향으로 미끄럼 이동가능한 포핏(poppet) 밸브(13)에 의해 조절된다. 실린더 헤드(10)에는 분기된 한쌍의 공급관(14, 15)을 포함하는 측방 유입구가 형성되어 있는데, 공급관은 그 길이를 따라 만곡되어 측방으로 유입되는 공기 또는 연료 혼합물이 실린더 헤드로 공급될 수 있게 한다.

공급관(14, 15)은 실린더 헤드의 측면에서 거의 나란하게 연장하지만, 관의 만곡부 뒤에서 서로를 향해 모이도록 분기되어, 흡기구(11)와, 연통하는 단일 공급로에 결합된다. 이 공급로는 축방향으로 연장하고, 밸브(13)의 스템을 둘러싸며, 밸브 헤드의 바로 상류에는 벤츄리관(17)이 형성되어 있다. 본 실시예에서, 공급관(14, 15)의 단면은 둥근 모서리가 있는 거의 장방형이며, 관의 단면적은 관내부의 가스 경계층을 제어하도록 그 관안에 정확한 압력 분포를 발생시키기 위해 병합 지점을 향하여 감소한다. 공급관(14, 15)은 관이 D형 단면을 갖는 병합 지점(18)에서 함께 결합되어, 그 바로 하류에 밸브(13) 스템을 대칭적으로 둘러싸는 원형 단면의 병합된 공급로(16)를 제공한다.

제8도에 도시된 두개로 분기된 포트 시스템에서, 분기된 공급관(14A, 15A)은 그 길이에 따라 거의 직선이며, 밸브(13A)의 밸브 헤드 바로 뒤에서 단일 공급 벤츄리관 (16A)으로 병합된다. 이 시스템은 벤츄리관(16A)에서 단일 유동으로 병합되는 2개의 가스류를 제공한다. 병합된 유동은 밸브 헤드위를 원활하게 지나가고 그 위에 고르게 분포되어 둘러싸는 흐름으로서, 밸브 스템 둘레를 거의 축방향으로 흐른다. 전체 밸브 헤드위의 이 원활한 유동의 결과로 밸브 헤드의 전체 원주로부터 와류가 퍼져서 밸브 바로 아래에 일련의 환상 와류가 생성되고, 그 다음, 와류는 고난류 상태로 실린더 안으로 유입된다. 이러한 형태의 유동은 많은 장점을 갖는다. 유동 분포의 본질적인 비회전성 및 안전성으로 인해 공기 유동관에 첨가되는 연료는 연소실의 절반 정도가 그 유동관 안에 잔류할 수 있게 된다. 그러므로, 유동이 점화 플러그에 인접하게 위치될 수 있어서, 비균질한 또는 층을 이룬 충전효과의 가능성을 제공하여, 매우 희박한 공연비의 혼합물도 연소될 수 있게 한다. 또한, 환상 와류로 퍼지는 유동은 매우 미세하게 분무된 연료 입자를 생성하여, 비록 희박한 공연비에서도 혼합물이 매우 빠르게 연소되도록 유도한다. 매우 빠른 연소율이 발생되기 때문에 선행점화의 필요가 감소되고 노크(knock) 내성(耐性)이 향상된다. 게다가, 전체 밸브 헤드 원주변을 이용하기 때문에, 흡기 밸브의 크기를 변화시키거나 밸브 양정을 조절하거나 또는 이들 둘다에 의해 발생되는 높은 비출력을 허용하거나, 밸브를 지나는 공기 속도의 유리한 증가를 허용하는 특별히 높은 체적 효율을 초래하여 연소용 연료의 준비를 더욱 향상시킨다. 더욱이 구멍 및/또는 관의 각도 또는 비대칭 위치를 차등 조절함에 의해 연소실로 도입되는 유동에 와류가 유도될 수 있다.

이러한 동심 축방향 유동은 제8도에 도시된 장치에 의해 얻어질 수 있다. 그러나, 이 원리를 제1도 및 제2도에 예시된 측방 유입 밸브 포트 시스템에 적용할 때 문제점이 발생한다. 제1도 및 제2도에서, 만곡된 2중 공급관(14, 15)을 통해 흐르는 가스는 밸브 헤드의 반쪽 주변 위에서, 공급로(16)내의 가스의 병합 유동에 공급된 가스의 집중이 초래된다. 그 이유는 관의 만곡부 외측 지역에 이 관으로부터 공통 공급관(16)으로 분출하는 가스의 집중을 초래하는 경향이 있는 관(14, 15)의 만곡부 내부 둘레에서의 유동의 분리 때문이다. 그러므로, 벤츄리관(17)내의 가스의 소망환형 축방향 유동이 얻어지지 않아서, 단지 밸브 헤드 주변의 일부분에만 와류의 확산이 발생한다.

이 측방 유입 구멍 시스템으로부터의 개선된 흐름은 관(14, 15)내의 만곡부 안쪽으로부터 분리되었던 유동을 재부탁하도록 작용하고 또한 만곡부 외측상의 유동을 곧게 하도록 작용하는 하기의 구조적인 특징에 의해 얻어질 수 있다. 만곡부 내측에 제공된 수단은 만곡부 내측에 경계층의 조절된 분리를 야기시키고, 그곳에 와류를 발생시켜서 와류의 회전 방향과 함께 가스 흐름을 관내의 만곡부 안쪽으로 관벽과 접촉하도록 뒤로 당기는 저압 지역을 발생시킨다. 제1도에 도시된 실시예에서, 그러한 수단은 관(14, 15)의 만곡부 내측에 형성된 언더컷(undercut) 지역(20)에 의해 제공되며, 이 지역은 언더컷 지역으로 회전하는 와류를 발생시키는 조절된 분리를 촉진한다. 이 언더컷 지역에 발생되는 저압 지역은 가스류를 이 지역의 관벽과 접촉하도록 뒤로 당기려 한다.

또한, 관(14, 15)의 만곡부 외측에는 외향 블록 지역(21)이 그러한 만곡부의 출구 단부쪽으로 형성되어 있다. 이러한 블록 또는 오목 지역은 관의 만곡부 외측에서 가스류를 수용하여, 밸브(13)의 축선에 대해 그 유동이 수직이 되도록 보조하여, 연소실(12)로 들어가기 전에 벤츄리관(17)을 통해 병합되는 만곡부 외측에 가스의 수직 유동을 촉진함이 판명되었다. 와류 발생 수단(20)과 외향 블록 지역(21)의 효과는 가스 공급로(16)내에서 밸브(13)의 축선 둘레에 보다 균일하게 분포된 병합된 유동의 생성을 보조하여, 밸브 헤드의 거의 전체 주변 둘레로부터 퍼지는 와류를 얻을 수 있음이 판명되었다.

제3도에 도시된 다른 실시예는 제1도 실시예의 만곡부 내측의 언더컷 지역 (20)이 관(14, 15)의 만곡부 내측에 형성된 예리한 연부(22)로 대체된 것을 제외하고는 제1도 및 제2도의 실시예와 유사하다. 이와 유사하게, 예리한 연부(22)는 만곡부의 내측에 경계층을 조절 분라히여, 그곳에 벤츄리관(17)으로 유입되기 전에 경계층의 재부착에 영향을 주기 위한 저압지역을 만드는 와류를 발생시킨다.

제4도에 도시된 실시예는 제1도의 실시예가 거의 장방형 단면인데 비해 관(14B, 15B)이 원형 단면인 것을 제외하고는 제1도와 대략 유사하다.

제5도는 상기 임의의 2중 흡기 포트 시스템의 밸브(13)를 작동하기 위한 가변 밸브 승강 기구를 예시한다. 이 기구는 밸브 양정이 이상적인 연소 사이클의 요구에 적합하게 변할 수 있도록 허용한다. 이 기구는 캠 종동자(30)와, 캠 종동자의 이동을 밸브(13)에 전달하기 위한 로커(rocker)로 구성된다. 스터드(stud)(32)가 실린더 헤드(10)에 고정되어 그 헤드에서 돌출한다. 로커 보유 피봇(33)은 스터드(32)에 미끄럼 장착되며, 아래로 향하는 반구형 착좌면(34)이 있는데, 이 착좌면은 로커(31) 몸체에 형성된 유사한 형상의 착좌면(35′)과 협력한다. 바이어스식 압축 스프링(35)은 로커 보유 피봇(33)의 윗면과 스터드(32)의 돌출 부분에 미끄럼 장착된 환형 디스크(36) 사이에서 작용한다. 컵형 조절 플린저(37)는 디스크(36)의 윗면과 결합하여 디스크에 가해지는 축방향 힘에 따라 그 위에서 작용한다. 플린저(37)가 상방 또는 하방으로 조절됨에 따라 스프링(37) 부하가 변화한다. 스프링(35) 부하가 밸브 밀폐 스프링(38) 부하에 비해 감소되면, 캠승강 이동의 일부가 로커(31)와 스터드(32)를 따라 위로 이동하는 보유 피봇(33)과의 조립체의 이동으로 흡수된다. 따라서, 밸브 양정은 플런저(37)의 위치에 따라 변화할 수 있다.

다른 실시예에서, 스프링(35)은 밸브 양정의 조절을 가능케하고 수압 래쉬 (lash) 조절을 허용하는 유압 기계식 조립체로 대체할 수 있다. 이러한 장치는 수압 서보 시스템의 압력 변화에 따라 밸브 양정의 변화를 허용한다. 이러한 밸브 승강 시스템은 또한 흡기 밸브 양정 교축을 이룰 수 있도록시스템의 조절 범위를 허용한다. 더욱이, 가변 밸브 타이밍이 이루어질 수 있으므로 밸브가 개방되는 주기는 양과 시간과 밀폐 사이클을 다르게 함으로써 개방 및 밀폐 사이클 동안 플런저(37)의 이동에 의해 변할 수 있다.

밸브 헤드 주변 둘레로 퍼지는 환상 와류를 만드는 제1도 내지 제8도를 참조하여 상술된 바와 같은 흡기 포트 시스템에 따른 가변 밸브 양정은 촤적 연소 사이클을 얻는데 특히 유리하다. 통상의 포트 시스템에 포트 따른 가변 밸브 양정은 성능의 상당한 감소를 초래한다. 그러나, 이것은 첨부 도면을 참조하여 설명된 2중관 포트 시스템의 우수한 체적 효율 때문에 그 시스템에는 유해하지 않다.

제6도는 상기한 바와 같은 이중관 흡기 포트 시스템을 갖는 내연 기관에 또한 적용할 수 있는 피스톤 밸브 커넥팅 로드 시스템을 예시한다. 이러한 흡기 시스템의 혼합기체 준비물의 빠른 연소 및 향상된 노킹 내성(耐性)은 상사점후에 휴지하는 피스톤의 사용에 적합하며, 이 피스톤은 통상의 엔진보다 더 일정한 체적으로 연소할 수 있게 하여 엔진의 한계 효율을 향상시킨다.

제6도의 기구는 상사점과 또한 하사점 후에 휴지할 수 있다. 이 기구는 2중 크랭크 핀(42)에 장착된 2개의 블럭(40, 41)을 포함한다. 이 블럭은 커넥팅 로드(45)의 하단부에 형성된 각각의 미끄럼 채널(43, 44)에 위치되어 상호 직각 방향으로 미끄러진다. 2중 크랭크핀(42)이 블럭 안쪽에서 회전할때, 커넥팅 로드의 큰 단부는 평상시의 원형 궤적 대신에 대체로 타원형 퀘적을 그린다. 2중 크랭크핀(42)의 형상을 적절히 만듦으로서, 피스톤 이동의 휴지점은 상사점 및 하사점의 전, 후에 위치될 수 있다.

제7도에 예시된 다른 형상의 이중관 흡기 포트 시스템은 관(50)의 흡기 단부쪽이 실린더 헤드(51)의 경사면(52)과 연통하도록 약간 회전되어 있는 것을 제외하고는 제8도에 도시된 것과 유사하다.

본 발명에 따른 이중관 흡기 포트 시스템은 차동 교축 또는 차동 연료 공급에 영향을 미치도록 적합하게 작동할 수 있다.

[차동 교축(Differential Throttlink)]

별도의 유입구를 갖는 실린더당 4개의 밸브가 있는 앤진은 보통 낮은 엔진 속도 및 가벼운 부하에서 혼합물의 속도를 증가시키고 그리하여 그러한 엔진 부품의 부하 경감을 위해 포트가 작동하지 않는다. 포트를 이용하지 않으면 평상시 보조 버터플라이 밸브를 헤드의 흡입구면에 밀접하게 위치시키면 포트가 작동되지 않는다. 버터플라이 밸브는 매니폴드 진공 시스템 또는 엔진 통제 시스템에 의해 작동된다.

이러한 시스템은 본 발명에 따른 2중관 포트에 유리하게 적용되어 높은 혼합물 속도를 다시 만들 수 있다. 그러나 이 경우에는 제2흡기 밸브의 여분의 비용없이 이익을 얻을 수 있다. 또한, 유동 체계가 변화하여 우수한 혼합 준비물과 더불어 보다 완전한 환상 와류 구조가 생성된다.

[차동 연료공급]

수직 흡기 포트는 연소실 및 실린더내에 복잡한 가스 유동 패턴을 만든다. 이 유동 패턴은 실린더의 하나 또는 두 축선을 중심으로 하거나 그 실린더에 수직한 축선을 중심으로 하는 회전 운동을 포함한다. 이 회전 운동의 강도는 엔진 속도의 함수이다. 따라서 비균질한 혼합물이 흡기되면 점화시 플러그와 관계하여 혼합물의 연소가능한 부분 위치가 불확실하게 된다. 따라서 수직 흡기 포트에는 균질한 혼합물이 요구된다.

비균질한 또는 층을 이룬 혼합물이 생성되고 연소되면 엔진은 균질한 혼합물이 연소되는 것 보다 더 희박한 전체 공연비로 연소될 수 있다. 이것은 엔진의 부품에 충전되는 연료를 절감시키는데 유리하다.

본 발명에 따른 2중관 흡기 포트 시스템은 점화 플러그에 대해 현저하게 고정적인 비회전 유동 패턴을 만든다. 그외에, 축대칭 2중 흡기관은 기류의 분사후에 각 관으로부터의 기류 사이에 적은 혼합이 발생함을 의미한다. 이 특징으로 인해 연료는 하나의 관안으로만 유리하게 도입될 수 있다. 이 관은 연료가 농후한 혼합물을 선택된 점화 플러그에 인접하게 위치시킨다. 따라서 2중관은상기한 장점과 더불어 층을 이룬 연료 분포를 만들 수 있다.

본 발명자는 본 발명에 따른 2중관 흡기 시스템의 성능을 관의 만곡부에 상기 와류 발생 수단과 외향 블록부가 없는 유사한 시스템과 비교하여 시험을 행하였다. 시험된 포트 시스템의 항목과 규격은 아래와 같다.

시험 1(제9도) 단일 측방 유입관을 갖는 통상의 흡기 포트 시스템 :

스템 :

유입관의 직경-34mm

유입관의 길이-100mm

관의 만곡부의 반경-50mm

밸브 시이트의 직경-40.5mm

시험 2(제10도) 2중관 포트 시스템

유입관의 직경-31.6mm

유입관의 길이-115mm

관의 만곡부의 반경-50mm

밸브 시이트의 직경-40.5mm

벤츄리관 목부분의 직경-30mm

병합된 관 부분의 길이-32mm

시험 3(제12도) 각 흡기관에 깊이가 5mm이고 길이가 25mm이 외향 블록부가 있는 것을 제외하고는 시험 2의 것과 동일한 2중관 포트 시스템.

시험 4(제12도) 각 흡기관에 깊이가 5mm이고 길이가 15mm인 언더컷 와류 발생수단이 추가로 형성되어 있는 것을 제외하고는 시험 3의 것과 동일한 2중관 포트 시스템.

시험 5(제13도) 하나의 흡기관을 통하여 흐름이 차단된 것을 제외하고는 제2도의 것과 동일한 이중관 포트 시스템.

시험 1-5에서 행해진 실험은 제14도에 예시된 바의 장치를 이용하였다. 이 장치는 드로틀 조절 추출 팬시스템(61)이 연결된 큰 체적의 챔버(60)를 포함한다. 수압계(62)는 작동시 챔버(60)내에 생성되는 진공을 기록한다. 챔버(60)의 외측벽에 고정된 모듀율(63)은 포핏 밸브를 포함하는 시험되는 관 포트 시스템의 모델을 제공한다. 모듀율(63)은 일련의 시험 1-5에 요구되는 다른 관 포트 시스템의 모델을 제공하는 다른 모듀율에 의해 대체된다. 모듀율(63)에 형성된 밸브 포트는 챔버(60)의 안쪽에 위치한 적절한 크기의 실린더(64)와 연통한다. 각각의 모듀율(63)에 형성된 단일 또는 이중 유입 관의 유입 단부(들)에 분무 입자를 도입하는데는 분무기(64)가 이용된다.

시험중, 분무기(63)로부터의 분무 입자의 시간조절된 연소가 행해져서 공급관(들)안으로 적절한 물질, 예를 들어 가벼워서 관(들)안의 기류의 유선을 매우 정확히 따를 수 있는 균열 탐지 현상액을 도입한다. 분무된 매개 물질은 밸브 헤드의 뒤에서 모이며 색체 밀도는 그위의 유동 분포를 나타낸다.

공기는 포트의 양단에서 소정의 압력차로 포트를 통과하며, 이 값은 모든 상기 시험에 대해 유지된다. 기류는 추출 팬 시스템(61)에 의해 제공되는 드로틀에 의해 조절된다.

시험 1 내지 5에서는 밸브 헤드위를 지나는 위 유동 분포가 제9도 내지 제13도에 각각 개략적으로 도시되어 있다. 이 그림에서 밸브 헤드위의 유동 본포는 점표시로 도시되어 있으며 또한 밸브 헤드의 각 4분면에 백분율로 나타내어 졌다. 시험 1에서 유동의 체적 효율은 80%이다. 2중관 포트 시스템에 관한 시험 2내지 4에서, 전체 유동은 계산 기초가 리카르도(RICARDO) 유동 계수로부터 계산된 값에 기초한 통상의 단일관 유입 포트 시스템에 가능한 이론적인 최대 유동으로 취해졌기 때문에 100%를 초과한다.

통상의 단일관 포트 시스템을 이용하는 제9도에서 밸브 스템은 본 도면의 우상귀 4분면의 유동을 차단하며, 도면의 밑쪽 부분에서 유동이 거의 또는 전혀 발생하지 않는다. 이것은 관의 만곡부의 반경반향 외측 지역에 집중된, 관의 만곡부를 통한 유동에 의해 야기된다.

제10도는 2중관 포트 시스템을 이용하여 밸브 스팀에 의한 차단을 극복하는 유동 분포를 나타낸다. 그러나 관의 만곡부의 효과는 극복되지 않았다.

제11도는 전체 밸브 헤드위에 개선된 기류 분포로서 아직 그 헤드의 한쪽으로 치우친 기류 분포를 나타낸다. 이것은 유입관의 볼록한 외측 지역에 의해 얻어진다.

제12도는 유입관의 만곡부의 반경방향내측에 추가로 언더컷 지역을 이용함에 의한, 전체 밸브 헤드위의 보다 균일한 유동 분포를 보여준다. 제13도는 유입관 중 하나를 차단함에 의해 이 유동이 어떻게 변하는지를 보여준다.

[산업상 이용가능성]

비록 이중관 포트 시스템이 흡기 시스템에 관하여 도면을 참조로 기술되었지만, 또한 배기 시스템에도 이용될 수 있다. 벤츄리관 및 2중관의 단면적의 증가로 인해 포트에 적절한 압력 분포를 제공하며, 밸브의 뒷쪽 물레에 가스가 원활히 유동되어 보다 적은 난류 유동 패턴을 형성하여 배기 공정을 향상시킨다.

Claims (8)

1. 벤츄리관 부분(17)을 형성하여 밸브 포트(11)와 연결된 포핏 밸브(13)의 스템을 에워싸는 상태로 밸브 포트(11)와 연통하는 단일 공급로(16)에 결합되는 한쌍의 나란하게 만곡된 측방 유입 공급(14, 15)을 포함하는 2중관 포트 시스템이 실린더 헤드에 설치되어 있는 내연기관용 실린더 헤드에 있어서, 상기 공급관은 만곡된 측방 유입 공급관(14, 15)을 각각 구비하며, 각각의 만곡 측방 유입 공급관에는 관의 만곡부의 반경방향 내측 지역을 따라 특정 위치에서 가스류에 와류를 발생시키기 위한 수단(20, 22)과, 관의 만곡부의 반경방향회측 지역에 외향 볼록부(21)가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관용 실린더 헤드.
2. 제1항에 있어서, 상기 와류 발생 수단은 관의 만곡부의 반경방향 내측에서 각각의 상기 공급관(14, 15)의 벽에 형성된 내향 돌출 연부(22)를 구비하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 실린더 헤드.
3. 제1항에 있어서, 상기 와류 발생 수단은 관의 만곡부 또는 그 바로 뒤에서 각각의 공급관(14, 15)의 벽에 형성된 내측 언더컷 부분(20)을 구비하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 실린더 헤드.
4. 제1항에 있어서, 상기 한쌍의 공급관(14, 15)의 단면적은 결합 지점을 향해서 점차로 감소되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 실린더 헤드.
5. 제1항에 있어서, 상기 공급관 중 적어도 하나에는 그 관을 통과하는 유도를 조절하여 경부와 작동하에서 포트를 밀폐 또는 제한하기 위한 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 실린더 헤드.
6. 벤츄리관 부분(17)을 형성하며 밸브 포트(11)와 연결된 포핏 밸브(13)의 스템을 에워싸는 상태로 밸브포트(11)와 연통하는 단일공급로(16)에 결합되는 한쌍의 나란하게 만곡된 측방 유입 공급관(14, 15)을 포함하는 2중관 포트 시스템이 실린더 헤드에 설치되어 있는 내연기관용 실린더 헤드를 갖는 내연 기관에 있어서, 상기 공급관은 만곡된 측방 유입 공급관(14, 15)을 각각 구비하며, 각각의 만곡 측방 유입 공급관에는 관의 만곡부의 반경방향 내측 지역을 따라 특정 위치에서 가스류에 와류를 발생시키기 위한 수단(20, 22)과, 관의 만곡부의 반경방향 외측 지역에 외향 볼록부(21)가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 내연기관.
7. 제6항에 있어서, 밸브 양정을 가변시키는 밸브 작동 기구(30~37)를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관.
8. 제6항에 있어서, 피스톤이 상사점후에 휴지하도록 하는 커넥팅 로드 기구(40~45)를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관.

Images