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KR101534721B1 - 엔진 - Google Patents

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KR101534721B1
KR101534721B1 KR1020130162946A KR20130162946A KR101534721B1 KR 101534721 B1 KR101534721 B1 KR 101534721B1 KR 1020130162946 A KR1020130162946 A KR 1020130162946A KR 20130162946 A KR20130162946 A KR 20130162946A KR 101534721 B1 KR101534721 B1 KR 101534721B1
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cylinder
intake
valve unit
stroke
connecting valve
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KR1020130162946A
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Inventor
이원석
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현대자동차 주식회사
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Publication date
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Priority to DE102014115711.7A priority patent/DE102014115711A1/de
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Abstract

본 발명은 엔진에 관한 것으로, 복수 개의 실린더를 포함하는 엔진에 있어서, 각 실린더의 흡기 포트와 차기 점화 순서의 실린더의 흡기 포트를 연결하는 복수 개의 연결 라인; 및 상기 각각의 연결 라인을 개폐하도록 구비된 커넥팅 밸브 유닛;을 포함한다.

Description

엔진{ENGINE}
본 발명은 엔진에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 각 실린더를 연결하는 연결라인이 구비되어 흡기 효율을 향상시킨 엔진에 관한 것이다.
일반적으로, 실린더의 흡입행정 시 흡기밸브는 열려있고, 배기밸브는 닫혀 있는 상태에서 피스톤이 상사점에서 하사점으로 하강함에 따라 생기는 압력변화로 외부공기(또는 과급공기)가 실린더 내로 흡입된다.
이어서 압축 행정이 되면 열려있던 흡기 밸브가 닫히게 되는데, 이 때 실린더로 공급되던 공기의 흐름이 막혀 유동 정체가 발생하게 되고, 이로 인한 흡기 손실이 펌핑 손실을 유발하게 된다.
또한, 터보차져 엔진의 경우 가속 시, 실린더의 흡입 공기량이 증가하고 연소가스가 증가함에 따라 터보차져 터빈 회전속도와 컴프레서 회전속도가 빨라진다. 그로 인해 과급량이 증가하며 엔진의 출력이 상승되는데, 이 때 가속 페달을 밟고 출력이 증가하기까지 일정 시간이 소요되는 가속지체현상(Turbo Lag)이 발생하게 된다.
본 발명은, 흡기 효율이 향상된 엔진을 제공하는 것이다.
또한, 터보 차져 엔진이 장착된 엔진의 경우, 가속 지체 현상을 억제할 수 있는 엔진을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 엔진은 복수 개의 실린더를 포함하는 엔진에 관한 것으로, 각 실린더의 흡기 포트와 차기 점화 순서의 실린더의 흡기 포트를 연결하는 복수 개의 연결 라인; 및 상기 각각의 연결 라인을 개폐하도록 구비된 커넥팅 밸브 유닛;를 포함할 수 있다.
상기 커넥팅 밸브 유닛은 해당 실린더의 흡입 행정 말기 또는 압축 행정 초기에 열릴 수 있다.
상기 커넥팅 밸브 유닛은 해당 실린더의 압축 행정 말기 또는 폭발 행정 초기에 닫힐 수 있다.
상기 커넥팅 밸브 유닛은 입력 축에 구비된 커넥팅 캠; 및 상기 커넥팅 캠에 의해 개폐되는 커넥팅 밸브;를 포함할 수 있다.
상기 각 실린더의 흡기 포트는 쌍으로 형성되며, 상기 2개의 흡기 포트 중 어느 하나의 흡기 포트에는 차기 점화 순서의 실린더와 연결된 연결라인의 입구가 형성되고, 상기 2개의 흡기 포트 중 다른 하나의 흡기 포트에는 이전 점화 순서의 실린더와 연결된 연결라인의 출구가 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 엔진은 각 실린더의 흡기 포트와 차기 점화 순서의 실린더의 흡기 포트를 연결하는 복수 개의 연결 라인; 및 상기 각각의 연결 라인을 개폐하도록 구비되는 커넥팅 밸브 유닛;을 포함하며, 상기 커넥팅 밸브 유닛은 차기 점화 순서 실린더의 흡기 행정시 해당 흡기 포트와 차기 점화 순서의 흡기 포트를 연통시키도록 열릴 수 있다.
상기 커넥팅 밸브 유닛은 입력 축에 구비된 커넥팅 캠; 및 상기 커넥팅 캠에 의해 개폐되는 커넥팅 밸브;를 포함할 수 있다.
상기 커넥팅 밸브 유닛은 해당 실린더의 흡입 행정 말기 또는 압축 행정 초기에 열릴 수 있다.
상기 커넥팅 밸브 유닛은 해당 실린더의 압축 행정 말기 또는 폭발 행정 초기에 닫힐 수 있다.
상기 각 실린더의 흡기 포트는 쌍으로 형성되며, 상기 2개의 흡기 포트 중 어느 하나의 흡기 포트에는 차기 점화 순서의 실린더와 연결된 연결라인의 입구가 형성되고, 상기 2개의 흡기 포트 중 다른 하나의 흡기 포트에는 이전 점화 순서의 실린더와 연결된 연결라인의 출구가 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 엔진에 의하면, 실린더를 연결하는 연결 라인을 통해 흡기 효율을 향상시킬 수 있고, 가속 지체 현상을 억제할 수 있는 엔진을 제공하는 것이다.
도1은 본 발명의 실시예에 의한 엔진을 나타낸 도면이다.
도2는 본 발명의 실시예에 의한 엔진에 적용되는 커넥팅 밸브 유닛을 나타낸 사시도이다.
도3은 본 발명의 실시예에 의한 엔진에 적용되는 커넥팅 밸브 유닛을 나타낸 평면도이다.
도4는 본 발명의 실시예에 의한 엔진에 적용되는 커넥팅 밸브 유닛을 나타낸 정면도이다.
도5는 일반적인 4기통 엔진의 점화 순서를 나타낸 차트이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 바로 위에 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도5는 일반적인 4기통 엔진의 점화 순서를 나타낸 차트이다.
도5을 참조하면, 일반적인 4기통 엔진의 점화 순서는 1-3-4-2 실린더 순서로 점화가 일어난다. 예를 들어, 1번 실린더의 흡입 행정이 끝난 이후, 1번 기통은 압축 행정을 진행하고, 3번 기통의 경우, 배기 행정을 끝내고, 흡입 행정을 진행한다.
제1번 기통의 흡입 행정 동안에는 배기 밸브가 닫혀 있고, 흡기 밸브가 열리며, 압축 행정 동안에는 흡기 밸브가 닫히고, 피스톤이 하강하여 압축 행정을 진행한다. 이 때, 흡기 행정 동안 유입되던 신기(fresh air)는 흡기 밸브가 닫혀 유동 정체가 발생하게 된다.
도1은 본 발명의 실시예에 의한 엔진을 나타낸 도면이고, 도2는 본 발명의 실시예에 의한 엔진에 적용되는 커넥팅 밸브 유닛을 나타낸 사시도이다.
도3은 본 발명의 실시예에 의한 엔진에 적용되는 커넥팅 밸브 유닛을 나타낸 평면도이고, 도4는 본 발명의 실시예에 의한 엔진에 적용되는 커넥팅 밸브 유닛을 나타낸 정면도이다.
도1 내지 도4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 엔진(1)은 복수 개의 실린더(30, 40, 50, 60)를 포함하며, 각 실린더(30, 40, 50, 60)의 흡기 포트와 차기 점화 순서의 실린더의 흡기 포트를 연결하는 복수 개의 연결 라인(210, 220, 230, 240) 및 상기 각각의 연결 라인(210, 220, 230, 240)을 개폐하도록 구비된 커넥팅 밸브 유닛(100)을 포함한다.
설명의 편의를 위하여 각 실린더(30, 40, 50, 60)를 도1의 좌에서 우로 각각 제1번 실린더(30), 2번 실린더(40), 3번 실린더(50) 및 4번 실린더(60)로 지칭하기로 하며, 제1번 실린더(30), 2번 실린더(40), 3번 실린더(50) 및 4번 실린더(60) 에는 2 개씩의 흡기 포트(32, 34) (42, 44) (52, 54) (62, 64)가 형성되어, 흡기 매니 폴드(10)와 연결되며, 각각의 배기 포트(EX)가 배기 매니폴드(20)와 연결된다.
도면의 IN-1은 각 실린더의 1번 포트로 지칭하며, IN2는 2번 포트로 지칭한다.
각 실린더(30, 40, 50, 60)의 1번 포트(32, 42, 52, 62)에는 상기 각각의 연결 라인(210, 220, 230, 240)의 입구가 연결되고, 각 실린더(30, 40, 50, 60)의 2번 포트(34, 44, 54, 64)에는 상기 각각의 연결 라인(210, 220, 230, 240)의 출구가 연결된다.
설명의 편의를 위하여 상기 1번 실린더(30)와 상기 제3번 실린더(50)를 연결하는 연결 라인을 제1 연결 라인(210)이라 하고, 상기 3번 실린더(50)와 상기 제4번 실린더(60)를 연결하는 연결 라인을 제2 연결 라인(220)이라 하고, 상기 4번 실린더(60)와 상기 제2번 실린더(40)를 연결하는 연결 라인을 제3 연결 라인(230)이라 하고, 상기 2번 실린더(40)와 상기 제1번 실린더(30)를 연결하는 연결 라인을 제4 연결 라인(240)이라 지칭한다.
도2를 참조하면, 캠 샤프트(70)와 함께 회전하는 캠(72, 74)이 로커 암(80, 90)을 누르면, 상기 로커 암(80, 90)에 연결된 흡기 밸브(82, 92)가 개폐된다.
상기 커넥팅 밸브 유닛(100)은 상기 입력 축(70)에 구비된 커넥팅 캠(110) 및 상기 커넥팅 캠(110)에 의해 개폐되는 커넥팅 밸브(130)를 포함한다. 상기 커넥팅 캠(110)과 상기 커넥팅 밸브(130) 사이에는 상기 커넥팅 캠(110)의 회전을 왕복운동으로 변경하여 전달하는 로커 암(120)이 개재될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 상기 커넥팅 캠(110)에 의해 개폐되는 상기 커넥팅 밸브(130)는 직동식 밸브로 그 사이에 태핏이 개재될 수도 있다.
상기 캠(72, 74)과 상기 커넥팅 캠(110)의 위상은 서로 달리 형성되며, 상기 캠(72, 74)보다 상기 커넥팅 캠(110)의 위상이 늦춰져 형성된다.
즉, 상기 커넥팅 밸브 유닛(100)은 해당 실린더의 흡입 행정 말기 또는 압축 행정 초기에 열릴 수 있고, 해당 실린더의 압축 행정 말기 또는 폭발 행정 초기에 닫힐 수 있다.
즉, 상기 커넥팅 밸브 유닛(100)은 해당 실린더의 흡입 행정 말기나 압축 행정 초기, 즉 해당 실린더의 흡기 밸브가 닫히기 직전이나 직후에 각각 열려 해당 실린더로 유입되는 공기를 차기 흡기 행정을 진행하는 실린더로 흐르게 하여 해당 실린더의 흡기 손실에 의한 펌핑 손실을 방지한다. 또한, 차기 흡기 행정을 진행하는 실린더로 유입되는 공기로 인해 차기 흡기 행정을 진행하는 실린더의 흡기 효율이 향상될 수 있다.
도1 내지 도5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 작동을 설명한다.
도면에 도시된 엔진의 4기통 엔진이나, 이에 한정되는 것은 아니고, 복수 개의 실린더를 갖고 어느 하나의 실린더가 흡기 행정을 진행하고, 차기 점화 순서의 실린더가 흡기 행정을 다음 흡기 행정을 진행하는 엔진이면 모두 본 발명의 실시예에 따른 엔진일 수 있다.
예를 들어, 1번 실린더(30)가 흡기 행정일 때, 1번 실린더(30)의 흡기 밸브(82, 92)가 열리고, 1번 실린더(30)의 흡입 행정 말기 또는 압축 행정 초기에 상기 흡기 밸브(82, 92)는 닫히며, 상기 커넥팅 밸브(130)가 열린다. 그러면, 1번 실린더(30)의 1번 포트(32)로 유입되던 공기가 제1 연결 라인(210)을 통해 3번 실린더(50)의 제2 포트(54)로 전달되어 3번 실린더(50)의 흡기 효율이 증대된다.
마찬가지로, 3번 실린더(50)가 흡기 행정일 때, 3번 실린더(50)의 흡기 밸브(82, 92)가 열리고, 3번 실리더(50)의 흡입 행정 말기 또는 압축 행정 초기에 상기 흡기 밸브(82, 92)는 닫히며, 상기 커넥팅 밸브(130)가 열린다. 그러면, 3번 실린더(50)의 1번 포트(52)로 유입되던 공기가 제2 연결 라인(220)을 통해 4번 실린더(60)의 제2 포트(64)로 전달되어 4번 실린더(60)의 흡기 효율이 증대된다.
그리고, 차례대로, 4번 실린더(60) 및 2번 실린더(40)의 커넥팅 밸브(130)도 해당 실린더의 흡입 행정 말기 또는 압축 행정 초기에 열리게 된다.
또한, 1번 실린더(30)의 압축 행정 말기 또는 폭발 행정 초기에 닫혀 압축 및 연소 과정에서 공기 또는 연소 가스의 누출을 차단한다.
각 실린더(30, 40, 50, 60)의 1번 포트(32, 42, 52, 62)에는 상기 각각의 연결 라인(210, 220, 230, 240)의 입구가 연결되고, 각 실린더(30, 40, 50, 60)의 2번 포트(34, 44, 54, 64)에는 상기 각각의 연결 라인(210, 220, 230, 240)의 출구가 연결되어, 흡기 공기의 스월(swirl)이 발생되므로, 흡기 효율이 증진될 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
1: 엔진 10: 흡기 매니폴드
20: 배기 매니폴드 30, 40, 50, 60: 실린더
32, 34, 42, 44, 52, 54, 62, 64: 흡기 포트
70: 입력 축 72, 74: 입력 캠
80, 90: 로커 암 82, 92: 입력 밸브
100: 커넥팅 밸브 유닛 110: 커넥팅 캠
120: 커넥팅 암 130: 커넥팅 밸브
210, 220, 230, 240: 연결 라인

Claims (10)

  1. 복수 개의 실린더를 포함하는 엔진에 있어서,
    각 실린더의 흡기 포트와 차기 점화 순서의 실린더의 흡기 포트를 연결하는 복수 개의 연결 라인; 및
    상기 각각의 연결 라인을 개폐하도록 구비된 커넥팅 밸브 유닛;
    를 포함하되,
    상기 각 실린더의 흡기 포트는 쌍으로 형성되며,
    상기 2개의 흡기 포트 중 어느 하나의 흡기 포트에는 차기 점화 순서의 실린더와 연결된 연결라인의 입구가 형성되고,
    상기 2개의 흡기 포트 중 다른 하나의 흡기 포트에는 이전 점화 순서의 실린더와 연결된 연결라인의 출구가 형성된 엔진.
  2. 제1항에서,
    상기 커넥팅 밸브 유닛은
    해당 실린더의 흡입 행정 말기 또는 압축 행정 초기에 열리는 것을 특징으로 하는 엔진.
  3. 제2항에서,
    상기 커넥팅 밸브 유닛은
    해당 실린더의 압축 행정 말기 또는 폭발 행정 초기에 닫히는 것을 특징으로 하는 엔진.
  4. 제1항에서,
    상기 커넥팅 밸브 유닛은
    입력 축에 구비된 커넥팅 캠; 및
    상기 커넥팅 캠에 의해 개폐되는 커넥팅 밸브;
    를 포함하는 엔진.
  5. 삭제
  6. 각 실린더의 흡기 포트와 차기 점화 순서의 실린더의 흡기 포트를 연결하는 복수 개의 연결 라인; 및
    상기 각각의 연결 라인을 개폐하도록 구비되는 커넥팅 밸브 유닛;
    을 포함하며,
    상기 커넥팅 밸브 유닛은
    차기 점화 순서 실린더의 흡기 행정시 해당 흡기 포트와 차기 점화 순서의 흡기 포트를 연통시키도록 열리며,
    상기 각 실린더의 흡기 포트는 쌍으로 형성되며,
    상기 2개의 흡기 포트 중 어느 하나의 흡기 포트에는 차기 점화 순서의 실린더와 연결된 연결라인의 입구가 형성되고,
    상기 2개의 흡기 포트 중 다른 하나의 흡기 포트에는 이전 점화 순서의 실린더와 연결된 연결라인의 출구가 형성된 엔진.
  7. 제6항에서,
    상기 커넥팅 밸브 유닛은
    입력 축에 구비된 커넥팅 캠; 및
    상기 커넥팅 캠에 의해 개폐되는 커넥팅 밸브;
    를 포함하는 엔진.
  8. 제7항에서,
    상기 커넥팅 밸브 유닛은
    해당 실린더의 흡입 행정 말기 또는 압축 행정 초기에 열리는 것을 특징으로 하는 엔진.
  9. 제8항에서,
    상기 커넥팅 밸브 유닛은
    해당 실린더의 압축 행정 말기 또는 폭발 행정 초기에 닫히는 것을 특징으로 하는 엔진.

  10. 삭제
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