KR20010041124A - 내연기관 - Google Patents

Abstract

본 발명의 내연 기관은 60°보다 큰, 바람직하기로는 101°±3°인 흡기 포트 측면각을 갖는다. 배기 밸브 측면각(C)은 93°±3°인 것이 바람직하다. 흡기 밸브 시트(3)는 배기 밸브 시트(4) 보다 실린더의 종방향 축(8)에 더 근접하여 배치되며, 밸브 시트(3,4)들의 기하학적 중심들을 관통하는 가상선(16)이 실린더의 직경(7)으로부터 편심되어 있다. 이러한 구성 특징은 엔진으로 하여금 높은 비출력, 낮은 연료소비율, 낮은 일산화탄소 배출 및 불완전연소 탄화수소화물의 배출, 및 상당한 체적의 산소를 포함하는 상대적으로 찬 배기가스 배출 특성을 갖게 한다.

Description

내연기관{INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

이러한 이용을 위하여, 문제의 엔진은 실린더의 종축이 수직이고 크랭크샤프트의 회전축은 수평으로서 피스톤의 기하학적 중심 밑에서 직각으로 일점을 교차하하도록 되어 있는 것임을 상정한다. 그러한 방침으로, 실린더 헤드는 피스톤 위에 있으며, 실린더 헤드는 위에서부터 보았을 때, 그 관찰 위치와 피스톤의 크라운 사이에 있게 된다. 본 발명의 실시예에 따른 실제 엔진은 이러한 방침에 따라야 하는 것은 아니지만, 이러한 방침은 엔진의 여러 구성 성분들의 상대적인 위치를 한정하는 편리한 방법을 제공하기 때문에 본 명세서에서 이용되는 것이다.

종래의 오버헤드 밸브 엔진에서 각각의 실린더는 하나의 흡기밸브와 배기밸브를갖는다. 각각의 밸브는 밸브 시트와 관련되어 있다. 흡기 포트는 (보통 연료와 혼합된) 연소 공기 공급원을 흡기 밸브 시트와 연결하고, 배기 포트는 배기 밸브 시트를 배기 파이프와 소음기에 연결되는 배기구와 연결시킨다. 상기 흡기 포트와 배기 포트는 위에서 보면 대체로 직선으로 된 종방향 중심선들을 갖는다. 측면에서 보았을 때, 흡기 포트와 배기 포트들은 밸브 시트들에 바로 인접한 포트의 방향에 있어서 다소 변화가 있을 수 있지만 대체로 직선의 주요부로 되어 있다. 밸브 시트들에 인접한 포트들의 형상에서도 다소 국부적인 변화가 있는 경우라도, 흡기 포트와 배기 포트는 그 길이의 주요부 위에서 측면으로부터 보았을 때 사실상 직선의 종방향 중심선들을 갖는다.

흡기 및 배기 포트들의 종방향 중심선들의 위치는 2개의 각도로 정의되며, 그 하나의 각도는 (이후 측면각으로 언급됨) 실린더의 종방향 축에 직각인 평면에 투영되었을 때 종방향 중심선이 상기 평면에 역시 투영되었을 때 흡기 및 배기 밸브 시트들의 기하학적 중심선들을 관통하는 가상선과 이루는 각도이다. 다른 각도는 (이후 수직각으로 언급됨) 상기 평면과 포트의 종방향 중심선이 이루는 각도이다. 본 명세서의 목적을 위하여 포트의 측면각은, 상기 평면상에 투영된 포트의 종방향 중심선이 흡기 및 배기 밸브의 기하학적 중심선들을 관통하는, 상기 평면에 투영된 가상선과 일치하고 다른 밸브 시트로부터 떨어져 있는 문제의 포트와 관련된 밸브 시트의 측면에 위치하는 가상선 부분과 겹쳐질 때 0°인 것으로 한다. 상기 측면각은 항상 양(+)인 것으로 하며, 즉 포트의 측면각이 X°이면 포트가 0°의 위치로부터 시계방향으로 X°또는 반시계방향으로 X°로 회전하면 X°로 진술된다.이로부터 최대로 가능한 측면각의 값은 180°이며, 이것은 실린더의 종방향 축에 직각인 평면상의 포트의 종방향 중심선의 투영이 밸브 시트들의 기하학적 중심들 사이에 위치된 밸브 시트들의 기하학적 중심들을 관통한 가상선 부분과 일치하여 겹쳐질 때 발생된다.

소형의 내연기관의 여러 특징들의 중요성을 이해하기 위한 대체적인 검토는 미국, 캘리포니아, 로스앤젤스의 클라이머 퍼블리케이션(ISBN 0-85113-075-5)에 의해 간행된 P.E. IRVING에 의한 모터사이클 엔지니어링(MOTOR CYCLE ENGINEERING)의 챕터 9에 개시되어 있다. 상기 간행물로부터 연소실내에서 높은 수준의 난류 또는 와류는 모터사이클 규격의 내연기관에서 완전 연소를 위하여 필요하다는 것을 잘 알수 있다. 또한, 흡기와 배기 밸브 시트들의 기하학적 중심선을 관통하는 가상선에 대하여 흡기 포트를, 0°보다 더 큰 측면각을 흡기 포트에 주어 요구되는 수준의 와류를 발생하도록 경사지게 함으로써 달성될 수 있다. 더욱이, 흡기 포트의 측면각의 증가는 와류의 량을 증가시켜서 결과적으로 저속 및 중속에서도 높은 수준의 토크가 발생되지만, 측면각이 증가함에 따라 엔진의 체적 효율이 감소하여 결과적으로 높은 회전수에서 제한된 성능을 초래하게 되고 따라서 최대출력 또한 제한된다. 사실, 현대의 많은 엔진들에 있어서, 예를들어 혼다의 GX160과 같이 흡기구에 대하여 측면각이 사실상 0°이 사용되고 있으며, 그럼에도 불구하고 실린더에서의 와류를 증가시키기 위해 0°보다 더 큰 흡기 포트 측면각이 사용된다. 일반적으로, 그러한 흡기 포트의 측면각은 18°를 초과하지 않는다는 것을 인식해야 한다.

본 발명자들은 흡기 포트의 측면각이 통상의 엔진 설계에서 허용될 수 있는 것으로 생각되는 것보다 상당히 더 큰 경우 개선된 성능이 얻어짐을 알았다.

본 발명은 내연기관에 관한 것으로, 특히 본 발명의 바람직한 실시예는 모터사이클, 또는 소형 발전기, 펌프등을 구동하기 위하여 사용되는 고효율의 소형 단일 실린더 내연기관을 제공한다. 본 발명의 바람직한 실시예는 그러한 소형 엔진, 특히 그러한 단일 실린더 엔진의 설계에 관련된 것이지만, 본 발명은 그러한 설계에만 한정되는 것은 아니며 본 발명의 특징은 멀티-실린더 엔진 및 상대적으로 큰 사이즈의 엔진에도 적용될 수 있음을 이해해야 한다.

도 1은 통상의 단일 실린더 내연기관의 흡기 포트와 배기 포트들과 흡기밸브와 배기밸브의 배치를 개략적으로 도시하고 있다.

도 2는 본 발명에 따른 엔진의 바람직한 실시예를 도시한 도 1과 같은 배치도이다.

도 3은 도 2의 선 Ⅲ-Ⅲ에 의한 단면도이다.

도 4는 도 2의 선 Ⅳ-Ⅳ에 의한 단면도이다.

도 5는 실린더속에서의 충진의 성층화를 보여주는 도 2와 같은 도면이다.

따라서, 본 발명의 목적은 실린더와, 그속에서 왕복운동하는 피스톤, 실린더의 상부를 폐쇄하는 실린더 헤드, 실린더 헤드에 장착된 흡기 밸브, 실린더 헤드에 장착된 배기 밸브, 배기 밸브가 닫혀지는 배기 밸브 시트, 연소 공기 공급원, 흡기 밸브 시트에 상기 연소 공기 공급원을 연결하는 흡기 포트를 포함하는 내연기관에 있어서, 상기 흡기 포트의 측면각은 60°보다 큰 것을 특징으로 하는 내연기관을 제공하는 것이다.

상기 실린더 헤드는 실린더 블록으로 별개로 형성될 수 있으며, 실린더 블록과 일체로 되거나 통상의 수단을 이용하여 고정된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 흡기 포트의 측면각은 60°에서 160° 의 범위에 있으며, 60°- 160°범위의 개시는 각 범위에 있어서 하한값과 상한값이 모두 60°- 160°사이에 있는 것으로 해석되어야 한다.

최적의 흡기 포트 측면각은 90°- 112°범위이며, 보다 바람직하기로는 95°- 107°범위이고, 바람직한 값은 101°±3°이다. 흡기 포트의 수직각은 엔진의 요구되는 최대 속도에 따라 변화될 수 있다. 저속 주행의 엔진에서는 비교적 작은 수직각으로 최적의 결과를 낳는 반면, 보다 높은 수직각은 높은 회전수에서 개선된 결과를 낳는다. 바람직한 수직각은 10°- 60°이다. 본 발명에 따른 엔진들의 다른 실시예들은 24°±3°및 55°±3°의 흡기 포트 수직각으로 만족스럽게 작동하는 것으로 밝혀졌다.

배기 포트의 각도들은 흡기 포트의 각도들 보다 엔진 성능에 있어서 덜 중요하다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 배기 포트 측면각은 90°- 95°의 범위, 바람직하기로는 93°이며, 배기밸브의 수직각은 3°- 23°이 바람직하고, 가장 바람직한 값은 13°이다.

흡기 및 배기 밸브 시트들이 실린더의 종방향 축에 대하여 대칭으로 배치되는 경우에 엔진의 성능이 더 향상될 수 있음을 알았다. 특히, 한가지 바람직한 배치에 있어서, 흡기 밸브가 배기 밸브보다 실린더의 종방향 축에 더 근접하여 배치되었다. 본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 흡기 밸브 시트의 가장 중심부가 실린더의 투영된 종방향 축에 사실상 놓이는 반면, 상기 투영된 종방향 축에 가장 가까운 지점의 배기 밸브 시트가 상기 투영된 종방향 축으로부터 소정 거리만큼 이동되게 흡기 밸브가 배치된다. 또한, 흡기 밸브가 배기밸브의 기하학적 중심을 통과하는 실린더의 직경으로부터 편심되어 있으면 엔진의 성능이 더 개선되는 것을 알았다. 이러한 배치 결과, 흡기 밸브 시트와 배기 밸브 시트의 기하학적 중심들을 관통하는 가상선이 실린더의 기준 직경의 일측으로 이동되어 평행하게 된다. 상기 흡기 포트가 실린더의 기준 직경으로부터 떨어져 있는 흡기 밸브 시트의 측면으로부터 흡기 밸브 시트에 접근되어 있다. 본 발명의 큰 흡기 포트 측면각과 함께 이러한 배치 결과, 연소공기가 실린더 벽에 접하여 실린더로 유입된다. 이것은 높은 수준의 와류를 발생시키게 되어 연료와 공기의 혼합물의 성층화를 초래하고, 결과적으로 연료가 농후한 혼합물이 실린더의 중심 영역에 생성되게 하고 이 연료가 농후한 영역은 연료가 희박한 또는 연료가 사실상 결핍된 영역으로 둘러싸이게 된다. 이러한 성층화는 본 발명에 다른 엔진의 실시예들의 우수한 작동 특성들에 적어도 부분적으로 기여하는 것으로 믿어진다.

이러한 성층화 효과는 연료가 농후한 영역의 기하학적 중심에 가능한한 근접하여 점화 플러그가 배치되는 경우에 달성될 것이다. 이것은 전형적으로 실린더의 종방향 축에 근접하게 된다. 점화 플러그를 이 위치에 배치시킴으로서 연료의 연소 시간을 감소시키게 되고, 따라서 필요한 점화 촉진 량을 감소시키게 되며 엔진의 질소산화물의 배출을 감소시킨다.

본 발명의 잇점은, 엔진이 실린더의 직경이 피스톤의 행정보다 더 큰 "오버 스퀘어(over square)" 형태의 것일 때 특히 명백하다. 그러한 배치는 실린더의 종방향 축에 대한 밸브를 경사지게 할 필요없이 비교적 큰 사이즈의 밸브들이 수용될 수 있게 한다. 즉, 오버 스퀘어 엔진에서 밸브들은 그들의 종방향 스템들이 실린더의 종방향 축에 평행하도록 장착될 수 있다. 본 발명에 다라 포트 설계에 의해 높은 정도의 와류 및 높은 체적 효율이 얻어진다. 이것은 실린더 헤드의 용이하고 저렴하게 제조할 수 있게 한다. 상기 흡기 및 배기 밸브들은 제조비용을 더욱 감소시키도록 한다.

본 발명에 따라 제조된 엔진은 매우 낮은 일산화탄소 배출 수준이 얻어짐을 알았다. 예를들어, 하나의 테스트 엔진에서 0.06%의 일산화탄소 배출 수준이 달성된다. 낮은 일산화탄소 수준은 매우 낮은, 예를들어 백만분의 4부 수준의 불완전연소 탄화수소화물 배출 및 양호한 수준의 이산화탄소 배출을 수반한다. 엔진은 또한 연료의 자연 폭발을 잘 일으키지 않아서 저 옥탕 연료를 사용할 수 있도록 한다. 엔진의 배기 테스트는 또한 바람직한 흡기 포트 구조로 인하여 성층화를 발생함으로써 연료가 연소실의 중앙부에 집중되는 것을 암시하는 높은 산화 수준을 나타내었다. 테스트 엔진으로 부터의 배기가스 배출은 또한 낮은 온도인 것으로 나타났다. 엔진은 양호한 출력 및 낮은 연료 소비를 제공하는 것으로 나타났다.

이하에서 첨부한 도면을 단지 예로서 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 설명으로 본 발명을 보다 잘 이해할 수 있을 것이다.

먼저, 도 1과 2들은 엔진을 위에서 본 개략적인 도면들이다. 각각의 경우에, 실린더(2)의 위치와, 흡기 밸브 시트(3)와 배기밸브 시트(4)의 외측 모서리들이 도시되어 있다. 점화 플러그(5) 또한 도시되어 있다. 물론, 실제로 엔진을 위에서 볼 때 실린더(2)나 밸브 시트(3,4)들은 보이지 않음을 알 수 있다.

도 1은 통상적인 종래 기술의 설계를 보여주고 있으며, 밸브 시트들의 기하학적 중심(5,6)들은 실린더의 직경(7)상에 있으며, 실린더의 종축(8)으로부터 동일하게 이격되어 있다. 흡기 포트(9)는 실린더 헤드(1)를 통하여 흡기구(10)로부터 흡기 밸브 시트(3) 바로 위에 위치한 챔버로 연장되어 있다. 마찬가지로, 배기 포트(11)는 배기 밸브 시트(4) 바로 위에 위치한 챔버로부터 실린더 헤드를 통해 실린더 헤드의 측부에 위치한 배기구(12)로 연장되어 있다. 실제로, 기화기가 흡입구(10)로 연료-공기 혼합물을 공급하기 위해 장착되며, 배기 파이프와 소음기들이 배기구(12)에 연결된다.

흡기 포트(9)와 배기 포트(11)의 위치는 그들의 종방향 중심선들로 간편하게 정의될 수 있다. 흡기 포트(9)의 종방향 중심선(13)은, 그것이 도 1 종이 자체의 평면상에 투영될 때, 역시 도 1의 종이 자체의 평면상에 투영되는 흡기 및 배기 밸브들의 기하학적 중심(5,6)들을 통과하는 가상선(14)과 각도 (A)를 이룬다. 이 각도를 흡기 포트 측면각이라고 부른다. 도 1에 도시된 경우에 상기 흡기 포트 측면각은 대략 18°이다. 통상적으로, 흡기 포트의 측면각은 가상선(14) 부분으로부터 측정되며, 그 가상선 부분은 배기 밸브 시트(4)와 떨어져 있는 흡기 밸브 시트(3)의 측부에 놓이며, 종이위에 투영된 종방향 중심선(13)이 종이 위에 투영된 가상선(14)으로부터 반시계 방향 또는 시계방향으로 변위되어 있는지에 관계없이 양(+)의 각도로서 표현된다.

도 1에 도시된 엔진에서, 배기 포트(11)의 종방향 중심선(15)은 종이위에 투영될 때, 흡기 밸브 시트(3)로부터 떨어진 배기 밸브 시트(4)의 측부에 위치한 가상선(14)의 부분과 바로 겹쳐진다. 배기 포트(11)의 측면각은 따라서 0°이다.

흡기 포트와 배기 포트의 종방향 중심선(13,15)들은 각각 종이의 평면과 각도를 이룬다. 이 각도는 "수직 각도"로 언급되며 전형적으로 0°에 가깝다.

통상의 엔진 설계에서(위에 언급된 모터사이클 엔지니어링 참조), 와류의 증가는 흡기 포트 측면 각(A)의 증가와 연관된다. 그러나, 측면각(A)의 증가는 체적 효율의 감소와 최대 출력의 예기치 못한 감소를 초래한다. 따라서 최적의 측면각(A)은 12°- 18°의 범위에 있는 것으로 믿어진다.

도 2를 참고하여 설명하면, 본 도는 도 1과 유사한 도면으로서 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있다.

도 2의 엔진에서 밸브 시트(3,4)의 위치는 도 1의 엔진의 밸브 시트의 위치와 조금 다르다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 특히, 도 2의 엔진의 밸브 시트(3,4)들의 기하학적 중심을 통과하는 가상선(16)은 여기에 평행한 실린더의 직경(7)으로부터 조금 편심되어 있다. 더욱이, 흡기 밸브 시트(3)는 도 1의 밸브 시트(3)의 위치와 비교하여 실린더의 종방향 축(8)을 향하여 편심되어 있다. 도 2의 밸브 시트(3)와 실린더의 가장 가까운 지점 사이의 간격(7)은 도 1의 엔진의 대응된 간격과 비교하여 증가되어 있다.

그러나, 가장 중요한 것은 도 2의 엔진의 흡기 포트(18)의 측면각(B)가 도 1에 도시된 엔진의 측면각(A) 보다 상당히 더 크다는 것이다. 예상과 달리 이러한 큰 측면각은 엔진의 체적 효율을 실질적으로 감소시키지 않는다는 것이 밝혀졌다. 이 측면각은 그러나 높은 출력, 낮은 연료소비, 배기가스의 극히 낮은 수준의 불완전 탄화수소 및 일산화탄소의 항목에서 엔진 효율의 상당한 증가를 초래한다. 넓은 범위의 흡기 포트 측면각(B)은 향상된 결과를 초래하였으며, 본 발명에서 가장 넓은 측면각(B)은 60°- 160°을 포함한다. 그러나, 최적의 측면각(B)은 90°- 112°이며, 바람직한 범위는 95°- 107°이다. 특별한 엔진 테스트 결과, 최적의 측면각은 101°±3°인 것으로 밝혀졌다.

도 2의 엔진의 넓은 측면각(B)은, (실린더 헤드에 고정된 기화기로부터 전형적으로 유도되는) 흡기 혼합물이 흡기 밸브 시트(3)에 가장 가까운 실린더 벽의 일점에 접선 방향으로 연소실로 인입되는 효과를 갖는다는 사실을 인식할 수 있을 것이다. 이러한 배치는 연소실내에서 높은 수준의 와류를 초래한다. 더욱이, 넓게 개방된 스로틀 조건을 가정하면 흡기 포트에서의 평균 공기 속도가 61m^-1일 때(200ft^-1), 최상의 엔진 출력값이 얻어지는 것을 밝혀졌다. 이러한 속도에서, 연소실의 와류 정도는, 상대적으로 연료가 농후한 영역이 상대적으로 연료가 희박한 영역에 의해 둘러 싸여진 실린더의 중심 영역에서 존재하는 충진물의 성층화가 발생되게 하는 것으로 믿어진다. 이러한 형태의 장치는 도 5에 예시되어 있지만, 도 5는 완전히 개략적인 도면으로서 연료가 농후한 영역(20)과 연료가 희박한 영역(21)은 엔진의 흡기 포트에서의 평균 속도와 엔진의 형상에 따라 변화됨을 이해할 수 있을 것이다. 더욱이, 연료가 농후한 영역(20)과 연료가 희박한 영역(21)속에서 혼합물의 농후화의 변화가 있을 것이다. 점화 플러그(5)는 연료가 농후한 영역의 일측 모서리에 인접하여 위치하게 된다. 더욱이, 연료가 농후한 영역(20)의 전체 면적을 가로질러 연소실 전방의 확산에 필요한 시간을 감소시키도록 연료가 농후한 영역의 중심에 근접하게 점화 플러그가 이동되는 경우 엔진 효율이 개선될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이러한 위치에 점화 플러그를 배치시키는 것은 연료의 연소시간을 단축시키게 될 것이고, 따라서 점화 진행에 필요한 량을 감소시키며 엔진의 질산화물 배출을 감소시키게 된다.

이러한 형태의 통상의 내연기관에서 최대 토크의 출력은 흡기 포트에서의 평균 공기 속도가 대략 91 m·sec^-1일 때 발생하는 경향이 있는 것으로 이해된다. 이러한 상태는, 본 발명에 이용된 흡기 포트 측면각이 통상적으로 허용가능한 것으로 여겨지던 흡기 포트 측면각 보다 상당히 더 크다는 사실에도 불구하고 본 발명의 엔진에서 유지되는 것으로 나타났다.

14 mm의 초크 직경을 갖는 기화기로 작동하는 65.1 mm의 보어와 44.4 mm의 행정을 갖는 전형적인 소형 엔진에서, 최적의 배출은 2400 rpm에서 발생하고 최대 토크 출력은 3600 rpm에서 발생하는 것으로 밝혀졌다. 2500 rpm 이상에서 배출 효율이 다소 감소하지만, 3600 mm의 최대 토크 속도 너머까지 낮게 유지된다. 그러한엔진의 최대 출력은 약 5700 rpm에서 발생된다.

도 2에 도시된 엔진에서, 배기 포트(19)의 측면각(C)은 도 1의 엔진의 배기 포트(11)의 0°의 측면각 보다 상당히 더 크다. 그러나, 그 배기관의 측면각(C)은 배기 포트의 측면각(B)의 경우 보다 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엔진의 개선된 특징에 덜 중요하다.

도 3의 선 Ⅲ-Ⅲ과 도 4의 선 Ⅳ-Ⅳ은 각각 흡기 포트(18)와 배기 포트(19)의 수직각을 도시하고 있다. 흡기 포트의 수직각(D)은 0°- 48°의 범위에 있지만, 16°- 32°범위의 바람직한 값을 가지며 특히 바람직한 각도는 24°±3°이다. 마찬가지로, 배기 밸브의 수직각(E)은 0°- 22°의 범위일 수 있지만, 바람직한 범위는 5°- 17°, 바람직한 각도 값은 11°±3°이다.

상술한 엔진에서 흡기 포트와 배기 포트는 TFLFLS더 헤드의 외부 표면으로부터 각각의 포트로서 작용하는 밸브에 인접한 지점까지 삿??상 직선이다. 상기 흡기 포트와 배기 포트들은 단면이 일정한 것이 바람직하다. 이러한 형상은 실린더 헤드가 비교적 가공하기 쉽다는 것을 의미한다. 바람직한 측면각과 수직각을 갖는 직선형의 포트들은 상술한 엔진 작동 특성을 제공한다.

상술한 엔진의 바람직한 실시예에서, 배기 밸브 시트의 부근에서부터 실린더 헤드의 측부상의 배출구를 향한 배기 포트의 방향은, 흡기구로부터 흡기 밸브 시트 부근을 향하여 개방된 방향과 같은 방향으로 향하여 평행하게 되어 있다. 따라서, 흡기 포트 측면각의 결과로서 실린더에서의 가스의 와류는 배기 포트로 유입되기 위해 필요한 것과 반대 방향으로 이동될 것이다. 종래의 엔진 설계에서 그러한 배기 포트의 위치는 매우 바람직하지 못한 것으로 여겨졌고, 배기 포트의 정확한 측면각은 실제 측면각으로부터 거의 180°로 떨어져 있는 것으로 여겼다. 그러나, 도시된 배치가 매우 만족스럽고 실린더 헤드의 주조 및 가공이 비교적 쉬운 장점을 갖는다.

도시된 실시예에서, 흡기와 배기 밸브 시트들에 인접한 흡기와 배기 포트들의 단부들은 흡기 밸브와 배기 밸브들의 스템에 사실상 중심이 맞춰져 있다. 다시 말해서, 흡기와 배기 스템들은 흡기 포트와 배기 포트들의 중심에 각각 위치하게 된다.

본 발명에 따른 엔진의 개선된 동작 특성들은 실린더 헤드의 신규한 구조 덕분임을 알 수 있다. 따라서, 현존하는 엔진의 동작 특성들은 본 발명에 따라 요구되는 구조의 새로운 실린더 헤드를 갖는 엔진을 제공함으로써 개선된다. 본 발명은 따라서, 요구되는 설계의 새로운 실린더 헤드를 엔진에 제공함으로써 현존하는 엔진의 동작 특성을 개선하는 방법을 제공한다.

Claims (10)

1. 실린더와, 그속에서 왕복운동하는 피스톤, 실린더의 상부를 폐쇄하는 실린더 헤드, 실린더 헤드에 장착된 흡기 밸브, 실린더 헤드에 장착된 배기 밸브, 배기 밸브가 닫혀지는 배기 밸브 시트, 연소 공기 공급원, 흡기 밸브 시트에 상기 연소 공기 공급원을 연결하는 흡기 포트를 포함하는 내연기관에 있어서, 상기 흡기 포트의 측면각은 60°보다 큰 것을 특징으로 하는 내연기관.
2. 제1항에 있어서, 상기 흡기 포트의 측면각은 90°에서 112° 범위, 바람직하기로는 95°- 107°범위에 있는 것을 특징으로 하는 내연기관.
3. 제1항에 있어서, 상기 측면각은 101°±3°인 것을 특징으로 하는 내연기관.
4. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서, 상기 배기밸브의 측면각은 83°- 103°의 범위, 바람직하기로는 93°±3°인 것을 특징으로 하는 내연기관.
5. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서, 상기 흡기 포트의 수직각은 10°에서 60°의 범위, 바람직하기로는 21°- 58°범위에 있는 것을 특징으로 하는 내연기관.
6. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서, 상기 흡기 포트의 수직각은 24°±3°인 것을 특징으로 하는 내연기관.
7. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서, 상기 흡기밸브 시트의 모서리는 배기 밸브 시트의 모서리 보다 실린더 의 종축에 더 근접하여 위치한 것을 특징으로 하는 내연기관.
8. 제7항에 있어서, 상기 흡기 밸브 시트의 모서리는 사실상 실린더의 종축상에 위치한 것을 특징으로 하는 내연기관.
9. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서, 흡기 밸브 시트와 배기 밸브 시트의 기하학적 중심을 관통하는 가상의 선이 실린더의 기준 직경으로부터 편심되어 평행하게 구성되는 것을 특징으로 하는 내연기관.
10. 제9항에 있어서, 상기 흡기 포트는 기준 직경으로부터 떨어진 흡기 밸브 시트의 측면으로부터 흡기 밸브 시트에 근접하여 배치된 것을 특징으로 하는 내연기관.