KR20050039965A

KR20050039965A - An air intake system in engine

Info

Publication number: KR20050039965A
Application number: KR1020030075060A
Authority: KR
Inventors: 강종인
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2003-10-27
Filing date: 2003-10-27
Publication date: 2005-05-03

Abstract

본 발명은 엔진의 흡기장치에 관한 것으로, 실린더헤드 흡기구의 둘레면에 형성하는 챔퍼와 흡기 밸브 시트의 가리개에 의해 설정방향으로 흡기 유량의 오프셋을 부여함으로써, 실린더헤드의 흡기구로부터 연소실로 흡입되는 흡기 유동의 소용돌이를 더욱 크게 할 수 있고 이를 통해 연소 시 smoke 및 No_x와 같은 공해물질의 발생을 저감시킬 수 있도록 한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an intake apparatus of an engine, wherein an intake flow rate is sucked into the combustion chamber from the intake port of a cylinder head by giving an offset of the intake flow rate in a set direction by a chamfer formed on the circumferential surface of the cylinder head intake port and a shade of the intake valve seat. The vortex of the flow can be made larger, thereby reducing the generation of pollutants such as smoke and No _x during combustion.

Description

An air intake system in engine}

본 발명은 엔진의 흡기장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 흡입 공기 유동의 소용돌이 강도를 크게 할 수 있는 구조로 이루어진 엔진의 흡기장치에 관한 것이다.The present invention relates to an intake apparatus of an engine, and more particularly, to an intake apparatus of an engine having a structure capable of increasing the vortex strength of an intake air flow.

일반적으로, 엔진은, 공기를 흡입하는 흡기계와 이 흡입된 공기를 연료와 함께 혼합하여 연소하는 연소실과 실린더 헤드 및 실린더 헤드 블록을 포함하는 연소계와 이 연소계에 의해 연소 후 발생하는 연소가스를 외부로 배기시키는 배기계 및 연소계를 냉각하는 냉각계로 이루어진다.In general, an engine includes a combustion system including an intake machine that sucks air, a combustion chamber that mixes and burns the sucked air together with fuel, and a combustion head generated after combustion by the combustion system and a cylinder head and a cylinder head block. It consists of a cooling system for cooling the exhaust system and the combustion system for exhausting the outside.

이중 엔진의 흡기계는, 도 1에 도시된 바와 같이, 외부 공기를 흡입하는 흡기 매니폴드(1)와 이 흡기 매니폴드(1)에 의해 흡입되는 공기를 엔진의 각 연소실로 공급하는 흡기 포트(2a, 2b)와 실린더 헤드 블록(3)에 구비되고 흡기 포트(2a, 2b)와 연결되어 있는 실린더 헤드(4)로 구성된다.As shown in FIG. 1, the intake system of the dual engine includes an intake manifold 1 for sucking external air and an intake port for supplying air sucked by the intake manifold 1 to each combustion chamber of the engine ( It consists of the cylinder head 4 provided in 2a, 2b and the cylinder head block 3, and connected with the intake port 2a, 2b.

여기서, 실린더 헤드(4)에는 스프링의 힘에 의해 흡기구를 막고 있다가 엔진의 작동에 따라(크랭크샤프트에 연결된 캠샤프트의 움직임에 따라) 여닫히면서 흡기가스를 연소실의 내부로 공급하는 흡기 밸브가 구비되어 있다.Here, the cylinder head 4 has an intake valve which closes the intake port by the force of the spring and opens and closes in accordance with the operation of the engine (in accordance with the movement of the cam shaft connected to the crankshaft) while supplying the intake gas into the combustion chamber. It is provided.

이러한 흡기 밸브는, 밸브헤드와 밸브페이스와 밸브 스템 및 스텀엔드 등 4부분으로 이루어져 있으며, 도 2를 참조하면 알 수 있듯이, 실린더 헤드(4)의 흡기구(5)에는, 상기한 흡기밸브(IV)의 벨브페이스와 밀착하여 연소실의 압력이 새는 것을 방지하며 완전한 기밀을 유지하도록 도 3에 도시된 바와 같은 구조의 흡기 밸브 시트(6)가 구비되어 있다.The intake valve is composed of four parts, such as a valve head, a valve face, a valve stem, and a stem end. As shown in FIG. 2, the intake valve IV of the cylinder head 4 includes the intake valve IV described above. Intake valve seat 6 of the structure as shown in FIG. 3 is provided so as to be in close contact with the valve face of the < Desc / Clms Page number 6 >

한편, 엔진의 연소계를 개발할 때 가장 중요하게 여기는 것 중 하나가 연소실로 흡입되는 공기의 소용돌이(swirl)화 유동이다. 이는 흡입 공기의 소용돌이 유동이 충분히 커야만 공기와 연료의 혼합이 원활하게 되어 주운전영역에서 smoke를 감소시킬 수 있기 때문이다.On the other hand, one of the most important things when developing an engine combustion system is the swirling flow of air drawn into the combustion chamber. This is because the vortex flow of the intake air must be large enough to smoothly mix the air and the fuel, thereby reducing the smoke in the main operation region.

이에 종래에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 연소실당 한쌍의 흡기 포트(2a, 2b)를 구비하되, 헬리컬 포트(Helical port)라고 불리우는 흡기 포트-2a 는 실린더 헤드(4) 부근에서 나선형으로 꼬아 주고, 탄젠셜 포트(Tangential port)라고 불리우는 흡기 포트-2b 는 연소실의 가장자리쪽에서 접선 방향으로 흡기가 유입되도록 배치하여 흡기의 유동 진행 방향 자체가 소용돌이를 형성하도록 하였다.In the related art, as shown in FIG. 1, a pair of intake ports 2a and 2b are provided per combustion chamber, and an intake port-2a called a helical port is twisted spirally near the cylinder head 4. Intake port-2b, called a tangential port, is arranged so that intake air flows in a tangential direction from the edge of the combustion chamber so that the flow direction of intake air itself forms a vortex.

참고적으로, 각 실린더 헤드에는 흡기구와 더불어 배기구 및 그 주변장치도 함께 구비되어 있으나, 도 1 내지 도 3에서는, 불필요한 기재를 회피하기 위해 배기구와 배기포트 및 배기 밸브 시트는 생략하여 도시하였다.For reference, each cylinder head is provided with an exhaust port as well as an exhaust port and a peripheral device thereof. In FIGS. 1 to 3, the exhaust port, the exhaust port, and the exhaust valve seat are omitted to avoid unnecessary substrates.

그런데, 상기와 같이 흡기 포트에 의한 흡기 유동의 소용돌이는, 일정량 이상의 공기가 흐르는 경우에만 형성될 수 있는 것이기 때문에. 그 소용돌이의 강도는 흡기 밸브가 열린 양에 거의 선형으로 비례한다.By the way, since the vortex of the intake flow by the intake port as described above can be formed only when a certain amount or more of air flows. The strength of the vortex is almost linearly proportional to the amount of intake valve opening.

즉, 흡기 밸브의 열림 양이 적은 경우에는 소용돌이의 강도가 매우 작고 미미한 반면에, 흡기 밸브의 열림 양이 큰 경우에는 소용돌이의 강도가 매우 강하다.That is, when the opening amount of the intake valve is small, the vortex strength is very small and insignificant, whereas when the opening amount of the intake valve is large, the vortex strength is very strong.

따라서, 흡기 행정 중반에는 흡기 밸브의 열림 양이 큼에 따라 소용돌이의 강도가 크게 되지만 흡기행정 말기로 갈수록 흡기 밸브가 닫혀짐에 따라 공기의 유량이 감소함과 더불어 흡기 포트로부터 흡입되는 공기의 소용돌이가 점차 작아지게 된다. Therefore, in the middle of the intake stroke, as the opening amount of the intake valve increases, the vortex strength increases, but as the intake valve closes toward the end of the intake stroke, the flow rate of air decreases and the vortex of air sucked in from the intake port It becomes smaller gradually.

이로 인해 흡기밸브가 닫히고 압축행정이 시작되는 순간에 흡기 유동의 소용돌이 강도가 흡기행정의 중반에 비해 상당히 저하됨으로써, 연료가 분사되는 시점에 공기와 연료의 혼합이 원활하지 못하여 효과적으로 smoke를 저감시킬 수 없는 문제점이 있었다.As a result, when the intake valve is closed and the compression stroke starts, the vortex strength of the intake flow decreases considerably compared to the middle of the intake stroke, so that the mixture of air and fuel is not smooth at the time of fuel injection, thereby effectively reducing the smoke. There was no problem.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로, 연소실을 향한 실린더 헤드 흡기구의 유동량에 설정방향으로 오프셋을 부여함으로써, 흡기 유동의 소용돌이를 강하게 할 수 있도록 이루어진 엔진의 흡기장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, by providing an offset in the set direction to the flow amount of the cylinder head intake port toward the combustion chamber, the intake apparatus of the engine made to make the vortex of the intake flow strong The purpose is to provide.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 엔진의 흡기장치는, 연소실을 향하는 흡기구의 둘레면에 챔퍼 가공이 되어 있는 실린더헤드 및, 상기 실린더 헤드의 흡기구에 압입되고 연소실을 향하는 단부에 상기 실린더헤드의 챔퍼 가공부위의 일부를 가리는 가리개가 구비되어 있는 흡기 밸브 시트를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.An engine intake apparatus according to the present invention for achieving the above object is a cylinder head which is chamfered on the circumferential surface of the inlet port toward the combustion chamber, and the cylinder head is pressed into the inlet port of the cylinder head and directed toward the combustion chamber. And an intake valve seat provided with a screen covering a part of the chamfering part.

그리고, 본 발명은, 하나의 연소실 당 복수의 흡기 밸브 시트가 구비되어 있는 엔진의 경우, 각 흡기 밸브 시트의 가리개 방향을 달리 설정하여 압입 설치하는 것을 다른 특징으로 한다.The present invention is characterized in that, in the case of an engine provided with a plurality of intake valve seats per combustion chamber, the inlet direction of each intake valve seat is set differently and press-fitted.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실린더 헤드의 저면도이고, 도 5는 도 4의 "BB"방향에 대한 단면도로서, 도 4 및 도 5를 참조하면 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 흡기장치는, 흡기구(11)를 갖춘 실린더 헤드(10)와 이 실린더 헤드(10)의 흡기구(11)에 연통하는 흡기포트(20)와 실린더 헤드(10)의 흡기구(11)에 압입되는 흡기 밸브 시트(30)를 포함한다.Figure 4 is a bottom view of the cylinder head according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 5 is a cross-sectional view of the "BB" direction of Figure 4, as can be seen with reference to Figures 4 and 5, the embodiment of the present invention The engine intake apparatus according to the present invention includes a cylinder head 10 having an intake port 11, an intake port 20 communicating with the intake port 11 of the cylinder head 10, and an intake port 11 of the cylinder head 10. Intake valve seat 30 is pressed into the.

상기 실린더 헤드(10)는, 도 6을 참조하면 알 수 있듯이, 연소실을 향하는 흡기구(11)의 둘레면에 챔퍼(Chamfer)(12)가 가공되어 있는데, 이 챔퍼(12)는 흡기구(11)와 일정한 각도(Δθ)로 경사지게 가공하는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 6, the cylinder head 10 has a chamfer 12 formed on a circumferential surface of the inlet 11 facing the combustion chamber, and the chamfer 12 has an inlet 11. It is preferable to process the inclined at a constant angle Δθ.

상기 흡기 밸브 시트(30)는, 도 7을 참조하면 알 수 있듯이, 연소실을 향하는 단부에 실린더헤드(10)의 챔퍼(12) 일부를 가리는 가리개(31)가 형성되어 있다. 단, 도 7에 도시한 흡기 밸브 시트(30)는 도 5 및 도 6에 도시한 그것과는 상하방향으로 역전시켜 도시하였음을 주의해야한다.As shown in FIG. 7, the intake valve seat 30 is provided with a shade 31 covering a part of the chamfer 12 of the cylinder head 10 at an end portion facing the combustion chamber. It should be noted, however, that the intake valve seat 30 shown in FIG. 7 is inverted in the up and down direction from that shown in FIGS. 5 and 6.

이러한, 흡기 밸브 시트(30)를 실린더 헤드(10)의 흡기구(11)에 압입할 경우, 흡기 밸브 시트(30)의 가리개(31)로 가려지는 챔퍼(21)의 부위(P1)는 챔퍼(21)를 가공하지 않은 상태와 동일한 흡기 유량이 유지되지만, 가리개(31)로 가려지지 않는 챔퍼(21)의 부위(P2)는 흡기밸브(IV)와의 공극이 커서 상대적으로 흡기 유량이 커지므로, 흡기구(11)의 흡기 유량에 오프셋(offset)이 부여된다.When the intake valve seat 30 is press-fitted into the intake port 11 of the cylinder head 10, the portion P1 of the chamfer 21 covered by the shade 31 of the intake valve seat 30 is a chamfer ( 21 is maintained at the same intake flow rate as the unprocessed state, but the portion P2 of the chamfer 21 that is not covered by the shade 31 has a large gap with the intake valve IV, so that the intake flow rate is relatively large. An offset is provided to the intake air flow rate of the intake port 11.

따라서, 실린더 헤드(10)와 흡기 밸브 시트(30)의 조립시에는, 소용돌이를 형성하고자 하는 방향(S)에 맞추어 오프셋 방향(D1)을 설정하고, 이 설정된 오프셋 방향(D1)에 따라 흡기 밸브 시트(30)의 가리개(31)의 위치를 맞추어 실린더 헤드(10)의 흡기구(11)에 압입함으로써, 원하는 방향으로 흡기 유량의 소용돌이를 형성할 수 있다.Therefore, at the time of assembling the cylinder head 10 and the intake valve seat 30, the offset direction D1 is set in accordance with the direction S in which the vortex is to be formed, and the intake valve is made in accordance with the set offset direction D1. By aligning the position of the shade 31 of the seat 30 and pressing it into the inlet 11 of the cylinder head 10, a vortex of the intake air flow rate can be formed in a desired direction.

상기와 같이 실린더 헤드(10)의 흡기구(11)와 흡기 밸브 시트(30)의 가리개(31)로 형성되는 흡기 유량의 오프셋에 의해, 흡기 포트(20)로부터 연소실로 흡입되는 공기가 흡기 밸브(IV)를 통해 연소실로 유입되는 순간에 소용돌이가 강해지게 된다.As described above, due to the offset of the intake air flow rate formed by the inlet 11 of the cylinder head 10 and the shade 31 of the intake valve seat 30, the air sucked into the combustion chamber from the intake port 20 is obtained from the intake valve ( The vortex becomes stronger at the moment it enters the combustion chamber through IV).

이와 같이 흡기구(11)의 오프셋에 의한 소용돌이는 흡기 밸브(IV)와 인접한 부위에서 발생하는 것이므로 흡기 행정 말기에 더욱 강해지게 된다.As such, the vortex due to the offset of the intake port 11 is generated at a portion adjacent to the intake valve IV, and thus becomes stronger at the end of the intake stroke.

즉, 흡기 행정 말기에 흡기 밸브가 닫혀져가면 흡기 밸브(IV)와 흡기구(11) 사이의 틈이 작아지면서 오히려 유속이 빨라지게 되는바, 실린더 헤드(10)의 흡기구(11)와 흡기 밸브 시트(30)의 가리개(31)로 형성되는 흡기 유량의 오프셋으로 인한 소용돌이는 더욱 강해진다.That is, when the intake valve is closed at the end of the intake stroke, the gap between the intake valve IV and the intake port 11 becomes smaller and the flow rate becomes faster, so that the intake port 11 and the intake valve seat of the cylinder head 10 ( The vortex due to the offset of the intake air flow rate formed by the shade 31 of 30) becomes stronger.

이와 같이 흡기 행정 말기에 연소실 내의 흡기 유량에 대한 소용돌이가 강해짐으로써, 연료가 분사되는 시점에 충분한 강도의 소용돌이가 유지되어 Smoke 뿐만 아니라 No_x가 저감된다.As such, the vortex with respect to the intake flow rate in the combustion chamber becomes strong at the end of the intake stroke, so that the vortex of sufficient strength is maintained at the time when the fuel is injected, and not only Smoke but also No _x is reduced.

참고적으로, 하나의 실린더 헤드(10)에 복수의 흡기구(11, 11a) 및 흡기 밸브 시트(30, 30a)가 구비되어 있는 경우에, 각 흡기구(11, 11a)의 오프셋 방향(D1, D2)을 설정 각도(예컨대, 90˚ 정도)씩 차이를 갖도록 설정하고, 그에 따라 흡기 밸브 시트(30, 30a)의 가리개(31, 31a)를 배치하여 조립하면, 각 흡기구(11, 11a)로부터 형성된 소용돌이가 서로 상쇄돼지 않고 더욱 강한 소용돌이를 형성할 수 있으므로 바람직하다.For reference, when one cylinder head 10 is provided with a plurality of inlet ports 11 and 11a and inlet valve seats 30 and 30a, the offset directions D1 and D2 of the respective inlet ports 11 and 11a are provided. ) Is set so as to have a difference by a set angle (for example, about 90 °), and the shades 31 and 31a of the intake valve seats 30 and 30a are arranged and assembled accordingly. It is preferable because the vortices can form a stronger vortex without canceling each other.

상기에서 본 발명은 특정 실시예를 예시하여 설명하지만 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 당업자는 본 발명에 대한 다양한 변형, 수정을 용이하게 만들 수 있으며, 이러한 변형 또는 수정이 본 발명의 특징을 이용하는 한 본 발명의 범위에 포함된다는 것을 명심해야 한다.The present invention is described above by illustrating specific embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments. Those skilled in the art can easily make various changes and modifications to the present invention, and it should be noted that such variations or modifications are included within the scope of the present invention as long as the features of the present invention are used.

상술한 바와 같이 본 발명은, 실린더헤드 흡기구의 둘레면에 형성하는 챔퍼와 흡기 밸브 시트의 가리개에 의해 설정방향으로 흡기 유량의 오프셋을 부여함으로써, 실린더헤드의 흡기구로부터 연소실로 흡입되는 흡기 유동의 소용돌이를 더욱 크게 할 수 있고 이를 통해 연소 시 smoke 및 No_x와 같은 공해물질의 발생을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention provides a vortex of the intake flow sucked into the combustion chamber from the inlet of the cylinder head by giving an offset of the intake flow rate in the set direction by the chamfer formed on the circumferential surface of the cylinder head inlet and the inlet valve seat. It can be made larger and through this it is possible to reduce the generation of pollutants such as smoke and No _x during combustion.

도 1은 일반적인 엔진의 흡기 시스템을 나타낸 개략도,1 is a schematic view showing an intake system of a general engine;

도 2는 도 1에 도시된 실린더 헤드의 저면도,Figure 2 is a bottom view of the cylinder head shown in Figure 1,

도 3은 도 2의 "AA" 방향에 대한 단면도,3 is a cross-sectional view taken along the direction “AA” of FIG. 2;

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실린더 헤드의 저면도,4 is a bottom view of a cylinder head according to a preferred embodiment of the present invention;

도 5는 도 4의 "BB"방향에 대한 단면도,5 is a cross-sectional view taken along the "BB" direction of FIG. 4;

도 6은 도 5에서 실린더 헤드와 흡기 밸브 시트를 분리한 상태를 나타낸 도면,FIG. 6 is a view illustrating a state in which a cylinder head and an intake valve seat are separated in FIG. 5;

도 7은 도 4에 도시된 흡기 밸브 시트의 사시도.FIG. 7 is a perspective view of the intake valve seat shown in FIG. 4. FIG.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10: 실린더 헤드 11: 흡기구10: cylinder head 11: intake vent

12: 챔퍼 20: 흡기 포트12: chamfer 20: intake port

30: 흡기 밸브 시트 31: 가리개30: intake valve seat 31: shield

IV: 흡기 밸브IV: intake valve

Claims

A cylinder head which is chamfered on the circumferential surface of the inlet port facing the combustion chamber,

And an intake valve seat provided with a screen covering a part of the chamfering portion of the cylinder head at an end portion which is pressed into the inlet of the cylinder head and directed toward the combustion chamber.

The engine intake apparatus according to claim 1, wherein in the case of an engine provided with a plurality of intake valve seats per combustion chamber, the inlet direction of each intake valve seat is set differently and press-fitted.