KR100555051B1

KR100555051B1 - 내연기관의 흡기구 형상

Info

Publication number: KR100555051B1
Application number: KR1020007013936A
Authority: KR
Inventors: 아키히로니시무라; 히로시오모테
Original assignee: 얀마 가부시키가이샤
Priority date: 1998-06-09
Filing date: 1999-05-11
Publication date: 2006-03-03
Anticipated expiration: 2019-05-11
Also published as: CN1124403C; WO1999064733A1; EP1087115A1; KR20010072592A; JP4022006B2; JP2000064843A; EP1087115A4; CN1305566A; US6431140B1; BR9911109A

Abstract

본 발명은 내연기관의 흡기구 형상에 관한 것으로, 밸브축에 충돌해서 역와류방향으로 흐르게 되는 일부 흡기류를 억제하고 유량계수의 악화를 억제함으로써 강한 와류를 발생시킬 수 있는 내연기관의 흡기구 형상을 제공하는 것을 목적으로 하는 바, 실린더헤드(1)의 흡기구 출구부에 밸브시트지지용 환형상 단차면(14)이 형성되고서, 그 내주면선단의 형상이 밸브시트(4)의 내주면선단(4a)의 형상을 기준원주(C)로 하고, 직경방향 흡기구의 입구측면부에 밸브축(11)쪽을 향해 돌출한 연장부(15)를 갖추며, 이 연장부(15)는 밸브축 쪽으로 가장 많이 돌출한 정상부(15a)에서부터 원주방향 양쪽으로 넓혀짐과 더불어 그 하단부선단이 기준원주로 이어지는 산모양이나 원호형상 또는 사다리꼴로 형성되어 있고, 상기 연장부(15)의 밸브시트쪽과 반대되는 쪽에는 흡기구(2) 내를 상류쪽으로 갈수록 돌출높이가 낮아져 상기 흡기구(2)의 내주벽면에 매끄럽게 이어지는 배면벽(16)이 형성되어 있다.

Description

내연기관의 흡기구 형상{Intake port shape of internal combustion engine}

본 발명은 내연기관의 흡기구(吸氣口) 형상에 관한 것으로, 특히 직접식 흡기구에 의해 소용돌이를 발생시키는 내연기관의 흡기구 형상에 관한 것이다.

일반적으로 내연기관에서, 흡기구 또는 이 흡기구의 출구부에서 흡기류의 방향을 제어함으로써 와류의 강도를 향상시키기 위한 다양한 기술과 연구가 이루어졌는 바, 그 중에는 덮개밸브법과, 차폐판법, 계단식 포트법 등이 있다.

상기 덮개밸브법은 방향제어용 덮개가 흡기밸브에 형성된 구조이고, 상기 차폐판법은 일본국 특개소63-131824호에 제시된 바와 같이 밸브시트와 시트부착용 환상단차면 사이에 안쪽으로 뻗은 표면을 갖춘 환형상의 차폐판을 협착시킨 구조이고, 상기 계단식 포트법은 일본국 특개평8-189366호에 기재된 바와 같이 흡기구의 내주벽에 안쪽으로 뻗어 있는 형상의 경사벽을 갖춘 구조로 되어 있다.

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이상과 같은 목적을 다성하기 위한 본 발명은, 실린더헤드(1)의 흡기구 출구부에 밸브시트지지용 환형상 단차면(14)이 형성되고서, 이 환형상 단차면(14)에 밸브시트(4)의 끝면이 닿아 지지되도록 구성된 내연기관의 흡기구 형상에서, 상기 환형상 단차면(14)의 내주면선단의 형상이 상기 밸브시트(4)의 내주면선단(4a)의 형상을 기준원주로 함과 더불어, 직경방향의 흡기구 입구쪽 부분에 밸브축(11) 쪽으로 돌출한 연장부(15)를 갖추며; 이 연장부(15)가 밸브축(11)쪽으로 가장 많이 돌출한 정상부(15a)에서 원주방향 양쪽으로 완만하게 경사져 넓혀짐과 더불어, 하단부선단이 기준원주를 따르도록 된 산모양을 하고서; 상기 연장부(15)의 밸브시트쪽과 반대되는 쪽에는 흡기구(2) 내를 상류쪽으로 갈수록 돌출하는 높이가 낮아져 흡기구(2)의 내주벽면에 매끄럽게 이어지는 미근(尾根)모양의 배면벽(16)이 형성된 것을 특징으로 하고 있다.

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또, 본 발명은 실린더헤드(1)의 흡기구 출구부에 밸브시트지지용 환형상 단차면(14)이 형성되고서, 이 환형상 단차면(14)에 밸브시트(4)의 끝면이 닿아 지지되도록 구성된 내연기관의 흡기구 형상에서, 상기 환형상 단차면(14)의 내주면선단의 형상이 상기 밸브시트(4)의 내주면선단(4a)의 형상을 기준원주로 함과 더불어, 직경방향 입구쪽 부분에 밸브축(11)쪽으로 돌출한 연장부(15)를 갖추며; 이 연장부(15)가 밸브축쪽으로 가장 많이 돌출한 정상부(15a)가 편평하게 되어 이 편평한 정상부(15a)로부터 원주방향 양쪽으로 경사지게 넓혀짐과 더불어, 그 하단부선단이 기준원주에 이어지는 사다리꼴 형상을 하도록 되어 있고; 상기 연장부(15)의 밸브시트쪽과 반대되는 쪽에는 흡기구(2) 내를 상류쪽으로 갈수록 돌출하는 높이가 낮아져 흡기구(2)의 내주벽면에 매끄럽게 이어지는 미근모양의 배면벽(16)이 형성된 것을 특징으로 한다.

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또한, 본 발명은 실린더헤드(1)의 흡기구 출구부에 밸브시트지지용 환형상 단차면(14)이 형성되고서, 이 환형상 단차면(14)에 밸브시트(4)의 끝면이 닿아 지지되도록 구성된 내연기관의 흡기구 형상에서, 상기 환형상 단차면(14)의 내주면선단의 형상이 상기 밸브시트(4)의 내주면선단(4a)의 형상을 기준원주로 함과 더불어, 직경방향 흡기구 입구쪽 부분에 밸브축(11)쪽으로 돌출한 연장부(15)를 갖추며; 이 연장부(15)가 상기 기준원주에 대하여 원호형상으로 형성되고; 상기 연장부(15)의 밸브시트쪽과는 반대되는 쪽에는 흡기구(2) 내를 상류쪽으로 갈수록 돌출하는 높이가 낮아져 상기 흡기구(2)의 내주벽면에 매끄럽게 이어지는 배면벽(16)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

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또, 본 발명은 상기와 같은 내연기관의 흡기구 형상에서, 상기 정상부(15a)에 상기 밸브축(11)에서 소정의 거리만큼 떨어져 있고서 부분적으로 원형인 오목부가 형성된 것을 특징으로 하고 있다.

또, 본 발명은 상기와 같은 내연기관의 흡기구 형상에서, 상기 사다리꼴 또는 원호형상인 연장부의 앞끝이 상기 밸브축쪽으로 돌출하는 선단 산모양부를 형성하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

그리고, 본 발명은 상기와 같은 내연기관의 흡기구 형상에서, 밸브시트로 원형곡면을 가진 밸브시트가 설치된 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명이 이상과 같이 구성됨으로써, ① 종래부터 밸브축이나 밸브헤드에충돌하여 역와류로 되는 흡기류 부분이 배면벽(16)에 의해 밸브축의 양측면으로 일정하게 나뉘어져, 흡기구(2) 내의 중간에서부터 밸브시트지지용 환형상 단차면(14)의 연장부(15)에 이르기까지 배면벽(16)에 의해 정류함과 더불어, 밸브축 양쪽으로 갈라져 밸브축에 충돌하지 않게 되는 한편, 밸브축쪽으로 가장 많이 돌출해 있는 정상부(15a)에 의해 밸브축(11)의 직경방향 상류쪽 공간을 좁혀 역와류방향으로 흡기류가 흐르는 것을 제한함으로써 와류를 강화시킬 수 있게 된다.

② 종래의 덮개밸브법에서와 같이 흡기밸브의 회전을 저지할 필요가 없기 때문에, 열변형 등으로 인해 흡기밸브에 편마모가 생기는 것을 방지할 수 있어, 흡기밸브의 내구성이 유지될 수 있게 된다. 더구나, 흡기밸브를 잘못 조립한다거나 축중심이 어긋나게 될 염려가 없게 된다.

③ 환형상 단차면(14)의 상류쪽에 연장부(15)에서 이어지는 배면벽(16)이 형성됨으로써 유통단면적이 변경되도록 되어 있기 때문에, 종래의 덮개밸브법이나 차폐판법에 비해 흡기구 내의 상류쪽에서부터 흡기류가 정류됨으로써 압력손실이 적어지게 된다.

④ 청구범위 제1항에 기재된 발명에서는, 상기 연장부(15)가 밸브축 쪽으로 돌출한 정상부(15a)로부터 완만한 경사로 넓혀지는 산모양을 이루게 됨으로써 상기 밸브축(11) 부근의 차폐영역의 비율이 커지도록 되어 있기 때문에, 흡기류가 상기 밸브축(11)에 충돌해서 역와류방향으로 흐르도록 효과적으로 제한하면서도 유통단면적의 감소량이 적어 유량계수의 저하를 방지할 수 있게 된다.

⑤ 청구범위 제2항 또는 제3항에 기재된 발명에서는, 적어도 연장부의 정상부가 평면형상으로 되어 있기 때문에, 주조성형이 용이하게 된다.

⑥ 청구범위 제4항 또는 제5항에 기재된 발명에서는, 상기 연장부가 산모양과 원호형상 또는 사다리꼴이 조합된 형상을 하고 있기 때문에, 단지 산모양이나 사다리꼴 또는 원호형상으로 된 것과 비교할 때 유량계수의 저하를 억제함과 더불어, 연장부의 단면적을 증가시켜 와류를 한층 더 강화할 수 있게 된다.

⑦ 청구범위 제6항에 기재된 발명에서는, 밸브시트로서 곡면을 가진 밸브시트(24)가 설치되면, 시트면(23)의 하단과 아래쪽의 곡면(21)의 경계에서 흡기류가 박리되는 것이 줄어들게 되는데, 이러한 효과는 연장부가 없는 부분에서 현저하게 되며, 상대적으로 역와류방향의 흐름이 줄어들게 된다. 이로써, 와류가 다시 더 강화될 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 내연기관의 실린더헤드의 부분종단면도,

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도,

도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도,

도 4는 도 1의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도,

도 5는 본 발명의 청구범위 제6항이 적용된 내연기관의 실린더헤드의 부분종단면도,

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따르는 도 2와 동일한 부분의 단면도,

도 7은 본 발명의 제3실시예에 따르는 도 2와 동일한 부분의 단면도,

도 8은 본 발명의 각 실시예와 종래기술의 특성을 비교한 특성선도,

도 9는 본 발명의 청구범위 제4항이 적용된 도 2와 동일한 부분의 단면도,

도 10은 본 발명의 청구범위 제4항이 적용된 도 2와 동일한 부분의 단면도,

도 11은 본 발명의 청구범위 제5항이 적용된 도 2와 동일한 부분의 단면도,

도 12는 본 발명의 청구범위 제5항이 적용된 도 2와 동일한 부분의 단면도이다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따르는 실린더헤드(1)의 부분종단면도로서, 도면에서 직접식 흡기구(2)가 그 입구의 단부에서 실린더헤드(1)의 측면에 개방되고서, 도시되지 않은 흡기매니홀드에 연결되어 흡기밸브(8)의 밸브축(11)과 밸브헤드(12) 부분을 지나 연소실(10)로 연통하도록 되어 있다. 흡기구(2)의 출구쪽 단부에는 밸브시트(4)를 부착하기 위한 환형상 단차면(14) 및 이에 연속되는 확경구멍(13)이 형성되어, 상기 밸브시트(4)가 이 확경구멍(13)에 끼워짐과 더불어, 상기 환형상 단차면(14)에 닿아 지지되도록 구성되어 있다.

상기 환형상 단차면(14)의 내주면선단(14a)의 형상은 밸브시트(4)의 내경(D)과 같은 직경의 기준원주를 기준으로 해서, 직경방향의 상류쪽(도 1의 오른쪽)에 밸브축(11)쪽으로 돌출한 연장부(15)를 갖도록 되어 있다. 이 연장부(15)의 흡기류 방향의 상류쪽(도 1의 오른쪽 위)에는, 상류쪽으로 갈수록 흡기구 내주벽면(2b)으로부터의 돌출량이 적어져 흡기구 내주벽면(2b)으로 매끄럽게 이어지는 미근모양의 배면벽(16)이 형성되어 있다.

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 확대단면도로서, 연장부(15)가 밸브축쪽으로 가장 많이 돌출한 정상부(15a)와, 이 정상부(15a)에서 원주방향 양쪽으로 완만한 경사로 넓혀진 완경사부(15b)로 이루어져 넓은 하단부선단을 가진 산모양을 이루도록 되어 있다. 양쪽 하단부(15c)는 기준원주 상의 단차면의 내주면선단(14a)에 대해 특히 원형곡면 등을 취하지 않고 이어지도록 되어 있다.

상기 연장부(15)의 치수는 폭(W)이 밸브축 직경(d)의 약 1 내지 2배 정도이고, 정상부(15a)의 돌출높이(H)는 밸브축 내경(기준원주의 직경:D)의 약 10 내지 30%로 되는 것이 적당하다. 이러한 범위는 산모양의 연장부에서 흡기구의 유통단면적의 감소를 억제할 수가 있어 유량계수의 저하를 효과적으로 방지하는 데에 가장 알맞은 범위가 된다. 도시된 실시예에서는 폭(W)이 밸브축 직경(d)의 대략 2배이고, 정상부(15a)의 돌출높이(H)가 밸브시트 내경(D)의 대략 16%로 되어 있다.

도 4는 도 1의 Ⅳ-Ⅳ선 확대단면도로서, 이 도면으로부터 상기 배면벽(16)의 단면형상도 전술된 연장부(15)에 대응하는 완만하게 경사진 산모양으로 되어 있음을 명확히 알 수 있다.

도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선 확대단면도로서, 이 도면은 밸브시트(4)의 형상이 명확히 도시되어 있다.

도 1에서, 흡기매니홀드로부터 흡기구(2) 내로 공급되는 흡기류의 주된 흐름은 예컨대 화살표(F1)로 표시된 바와 같이 직경방향의 하류쪽 흡기구의 내주벽면(2c)을 따라 흘러 연소실(10) 내로 공급되어 와류로 된다. 흡기구(2) 내의 상류쪽(내주벽면(2b)쪽)에서는, 종래라면 가상선의 화살표(f3)로 표시된 바와 같이 밸브축(11)에 충돌하여 와류방향에 반대방향으로 흐르는 흡기류가 흡기구(2)의 중간에서 연장부(15)에 이르는 미근모양의 배면벽(16)에 의해 정류됨과 더불어 화살표 (F2)로 표시된 바와 같이 밸브축(11)의 직경방향 양쪽으로 갈라져, 상기 주된 흐름(F1)과 마찬가지의 순으로 와류방향의 흐름으로 되어 연소실(10)로 공급된다. 덧붙여, 상기 밸브축(11)쪽으로 가장 많이 돌출해 있는 정상부(15a)에 의해 직경방향 상류쪽에 있는 공간(S)이 좁혀져 있어서 역와류방향으로의 흡기류를 제한하기 때문에 와류를 한층 더 강화할 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 제2실시예를 도시한 것으로, 도 2에 도시된 부분과 동일한 부분의 단면도(도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 대응되는)이다. 이 도 6에서 직경방향의 흡기구 입구쪽(도 6의 오른쪽)의 단부에 형성된 연장부(15)는 그 정상부(15a)가 편평하게 형성되고서 그 양쪽 아래가 넓어지는 경사부(15d)를 가진 사다리꼴을 이루도록 되어 있다. 여기서, 상기 기준원주(C)에 대한 정상부(15a)의 돌출높이(H)는 밸브시트 내경(D)의 약 10 내지 30% 정도이고, 그 폭(W)은 밸브축 직경(d)의 약 1 내지 4배 정도가 된다. 연장부(15)의 흡기류방향 상류쪽에는, 상기 도 1에서 설명된 경우와 마찬가지로 흡기구 상류쪽으로 갈수록 흡기구의 내주벽면(2b)으로부터의 돌출량이 감소되어 매끄럽게 흡기구의 내주벽면(2b)으로 이어지는 배면벽(16)이 형성되어 있다. 상기 연장부(15)와 배면벽(16) 이외의 구조는 도 1 내지 도 4에 도시된 실시예와 마찬가지로서, 같은 부품에는 동일한 참조번호를 붙이고서 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.

도 7은 본 발명의 제3실시예를 도시한 것으로, 도 2에 도시된 부분과 동일한 부분의 단면도(도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 대응되는)이다. 이 도 7에서 직경방향의 흡기구 입구쪽의 단부에 형성된 연장부(15)가 기준원주(C)에 대해 원호형상으로 형성됨과 더불어, 그 양 단부가 상기 기준원주에 이어지도록 되어 있다.

상기 연장부(15)의 치수는 기준원주(C)에 대한 정상부(15a)의 돌출높이(H)가 밸브시트 내경(D)의 약 10 내지 30% 정도이고, 그 폭(W)은 밸브축 직경(d)의 약 1 내지 4배 정도가 된다. 상기 연장부(15)의 흡기류방향 상류쪽에는, 도 1에 설명된 바와 마찬가지로 흡기구 상류쪽으로 갈수로 흡기구의 내주벽면(2b)으로부터의 돌출량이 감소되어 매끄럽게 흡기구의 내주벽면(2b)으로 이어지는 배면벽(16)이 형성되어 있다. 상기 연장부(15)와 배면벽(16) 이외의 구조는 도 1 내지 도 4에 도시된 실시예와 마찬가지로서, 같은 부품에는 동일한 참조번호를 붙이고서 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.

도 8에서는, 종축의 하부가 와류강도(P)를 나타내고, 그 정상부는 유량계수(φ)를 나타내며, 횡축은 불연속부(연장부(15))의 단면적(S)을 나타내고 있으며, 정상부의 직선 A1 내지 A3과 A0는 종래의 초승달모양의 연장부와 본 발명의 제1실시예 내지 제3실시예의 연장부에 대한 유량계수(φ)와 불연속부의 단면적(S)의 관계를 나타내고, 하부의 직선 B1 내지 B3과 B0은 종래의 초승달모양의 연장부와 본 발명의 제1실시예 내지 제3실시예의 연장부에 대한 와류강도(P)와 불연속부의 단면적(S)의 관계를 나타내고 있다.

즉, 상기 직선 A1과 B1은 연장부(15)를 도 2에 도시된 바와 같이 산모양으로 형성한 경우(제1실시예)에 얻어지는 특성을 나타내고, 상기 직선 A2와 B2는 연장부(15)를 도 6에 도시된 바와 같이 사다리꼴로 형성한 경우(제2실시예)에 얻어지는 특성을 나타내며, 상기 직선 A3과 B3은 연장부(15)를 도 7에 도시된 바와 같이 원호형상으로 형성한 경우(제3실시예)에 얻어지는 특성을 나타내는 한편, 일점쇄선으로 표시된 직선 A0과 B0은 연장부(15)를 종래기술과 같이 초승달모양으로 형성한 경우(일본국 특개평8-189366호)에 얻어지는 특성을 나타내고 있다.

직선 A1 내지 A3과 A0으로 표시된 바와 같이, 유량계수(φ)와 불연속부의 단면적(S)은 기본적으로 불연속부의 단면적(S)이 증가하면 상기 유량계수(φ)가 저하되는 관계로 되어 있지만, 유량계수(φ)의 감소율(기울기)은 연장부의 형상, 특히 밸브축 근처의 넓이의 비율차에 따라 달라지는데, 종래의 초승달모양(직선 A0)인 경우에 저하율이 가장 크고, 산모양을 한 본 발명의 제1실시예(직선 A1)인 경우가 저하율이 가장 작으며, 사다리꼴 및 원호형상의 제2실시예와 제3실시예(직선 A2와 A3)의 경우는 상기 제1실시예 보다는 저하율이 크지만, 종래의 초승달모양인 경우보다는 저하율이 작게 되어 있다.

따라서, 일정한 유량계수(φ)에서 각 불연속부의 단면적들(S1 내지 S3와 S0)을 비교하면, 본 발명의 제1실시예 내지 제3실시예(직선 A1 내지 A3)에서의 단면적 (S1과 S2 및 S3)은 모두 종래기술의 단면적(S0)보다 크게 되어 있으면서, 이들이 S1 〉S2 〉S3의 관계를 갖도록 되어 있다. 즉, 일정한 유량계수(φ)를 유지하면서도 산모양의 연장부가 단면적을 가장 크게 할 수 있고, 다음으로 사다리꼴 연장부, 그 다음으로는 원호형상의 연장부 순으로 되어 있는 바, 종래기술에서는 상기 연장부의 단면적을 최소로 할 수 밖에 없었다. 다시 말해서, 연장부의 단면적을 가령 S1으로 같아지게 하면, 종래의 초승달모양(직선 A0)에서 유량계수(φ)가 가장 낮아지고, 제3실시예, 제2실시예, 제1실시예의 순으로 유량계수가 높아지게 된다.

직선 B1 내지 B3과 B0으로 표시된 바와 같이, 와류강도(P)와 불연속부의 단면적(S)은 기본적으로 이 불연속부의 단면적(S)이 커지면 와류강도(P)가 커지게 되는 관계로 되어 있지만, 와류강도(P)의 증가율(기울기)은 연장부의 형상, 특히 밸브축 근처의 넓이의 비율차에 따라 달라지는데, 종래의 초승달모양(직선 B0)인 경우가 가장 증가율이 작고, 산모양인 본 발명의 제1실시예(직선 B1)인 경우에 증가율이 가장 크며, 사다리꼴 및 원호형상(직선 B2와 B3)의 경우는 상기 제1실시예의 경우보다 증가율은 작지만, 종래의 초승달모양의 경우보다는 증가율이 커지도록 되어 있다.

따라서, 연장부의 단면적(S)을 가령 S1으로 같게 한 경우에는, 종래의 초승달모양(직선 B0)에서 와류강도(P)가 가장 작고, 제3실시예, 제2실시예, 제1실시예(B3, B2, B1)의 순으로 와류강도(P)가 커지게 된다.

이제, 유량계수(φ)와 와류강도(P)의 관계를 불연속부의 단면적(S)을 매개로 비교해 본다. 유량계수(φ)를 일정한 값(φa)에서 유지되도록 한 경우에, 제1실시예와 제2실시예 및 제3실시예에서는 각 쇄선의 화살표를 따라 직선 A1 내지 A3와 B1 내지 B3를 지나 유도되도록 와류강도(P)가 각각 P1, P2, P3로 되는 한편, 종래의 초승달모양에서는 쇄선의 화살표를 따라 직선 A0과 B0을 거쳐 유도되도록 하는 와류강도(P0)로 되는 바, 도면에서 명확히 알 수 있듯이 와류강도는 P1 〉P2 〉P3 〉P0의 관계가 성립되게 된다.

즉, 제1실시예 내지 제3실시예에 따르면 유량계수를 저하시키지 않고서 큰 불연속부의 단면적을 확보함으로써, 종래기술의 와류강도보다 큰 와류강도를 만들어낼 수 있다.

도 9와 도 10은 각각 본 발명의 제4실시예를 도시한 것으로, 도 2와 같은 부분의 단면도(도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 대응되는)이다. 도 9의 연장부(15)는 도 6의 사다리꼴 연장부의 변형예라 할 수 있는 것으로, 연장부(15)의 정상부(15a)에 밸브축으로부터 일정한 거리를 유지하는 부분원형 오목부가 형성되어 있다. 도 10의 연장부(15)는 도 7의 원호형상인 연장부라 할 수 있는 것으로, 원호형상인 연장부(15)의 정상부(중앙부:15a)에 밸브축으로부터 일정거리만큼 떨어져 부분원형 오목부가 형성되어 있다. 여기서, 상기 연장부(15)의 치수는, 기준원주(C)에 대한 상기 정상부(15a)의 돌출높이(H)가 밸브시트 내경(D)의 약 10 내지 30% 정도이고, 그 폭(W)은 밸브축 직경(d)의 약 1 내지 4배 정도가 된다.

도 9와 도 10의 양쪽 연장부(15)는 모두 전체로서 도 6 및 도 7의 연장부들 보다 더 밸브축쪽으로 뻗어 단면적을 증가시키는 한편, 단면적의 증가로 인한 유량계수의 감소를 방지하기 위해, 정상부에다 부분적으로 원형인 오목부를 형성함으로써 흡기류가 상기 밸브축(11)에 충돌하는 량을 줄여, 역와류로 되는 흐름을 효과적으로 억제하도록 되어 있기 때문에, 도 9와 도 10의 연장부(15)는 도 6과 도 7에 도시된 단순한 사다리꼴 또는 호원형상으로 된 연장부보다 와류강도를 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

도 11과 도 12는 본 발명의 제5실시예를 도시한 것으로, 도 2와 같은 부분의 단면도(도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 대응되는)이다. 도 11의 연장부(15)는 도 6의 사다리꼴 연장부의 변형예라 할 수 있는 것으로, 편평한 정상부(15a) 상에 밸브축쪽으로 더욱 돌출한 산모양의 선단부(15e)가 형성되어 있고, 도 12의 연장부(15)는 도 7의 원호형상인 연장부의 변형예라 할 수 있는 것으로, 연장부(15)의 정상부(중앙부) 상에 밸브축쪽으로 더욱 돌출한 산모양의 선단부(15e)가 형성되어 있다. 요컨대, 이들 제5실시예는 도 2의 산모양 연장부와 도 6의 사다리꼴 또는 도 7의 원호형상의 연장부를 조합함으로써 형성된 형상이라고도 할 수 있다. 상기 연장부(15)의 치수는, 기준원주(C)에 대한 상기 정상부(15a)의 돌출높이(H)가 밸브시트 내경(D)의 약 10 내지 30% 정도이고, 그 폭(W)은 밸브축 직경(d)의 약 1 내지 4배 정도이다.

그러므로, 도 11과 도 12에 도시된 어느 쪽 연장부(15)도 예컨대 도 2에 도시된 연장부의 양쪽 부분, 즉 밸브축(11)에서 떨어진 부분을 원호형상 또는 사다리꼴로 함으로써, 유량계수의 저하를 억제함과 더불어, 불연속부의 단면적을 증가시켜 와류강도를 향상시킬 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 청구범위 제6항이 적용된 실시예로서, 이는 곡면(R)을 가진 밸브시트(24)가 끼워진 구조로 되어 있다. 또, 연장부(15)의 형상은 도 2나, 도 6, 도 10, 도 11, 또는 도 12 중 어떤 형상을 한 것이라도 좋다. 기타 구조는 도 1과 마찬가지로서 같은 부품 또는 같은 부분에는 동일한 참조번호를 붙이기로 한다. 곡면을 가진 밸브시트(24) 자체는 잘 알려져 있는 것으로, 원추형상으로 형성된 시트면(23)의 축중심방향 양쪽(상부 및 하부)에 각각 곡면(20,21)이 형성되어 있다.

이러한 곡면을 가진 밸브시트(24)를 이용함으로써, 상기 시트면(23)의 하단과 하부 곡면(21)의 경계부에서 흡기류가 박리되는 현상이 줄어들게 되는 바, 이에 따른 효과는 연장부가 없는 부분에서 현저하게 되며, 상대적으로 역와류방향의 흐름이 감소되게 된다. 이로써, 와류를 한층 더 강화시킬 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 흡기구 형상에 의하면, 와류를 강화시킬 수 있음과 더불어, 흡기를 정류시킴으로써 압력손실을 줄일 수가 있기 때문에, 직접식 흡기구로 와류를 발생시키는 각종 내연기관에 적합하게 된다.

Claims

실린더헤드(1)의 흡기구 출구부에 밸브시트지지용 환형상 단차면(14)이 형성되고서, 이 환형상 단차면(14)에 밸브시트(4)의 단면을 닿게 해서 지지되도록 구성된 내연기관의 흡기구 형상에 있어서,

상기 환형상 단차면(14)의 내주면선단의 형상은 상기 밸브시트(4)의 내주면선단(4a)의 형상을 기준원주(C)로 함과 더불어, 직경방향 흡기구의 입구측면부에 밸브축(11)쪽을 향해 돌출한 연장부(15)를 갖추며;

이 연장부(15)는 밸브축 쪽으로 가장 많이 돌출한 정상부(15a)로부터 원주방향 양쪽으로 완만하게 경사져 넓혀짐과 더불어 하단부선단이 기준원주에 이어지는 산모양을 이루고;

상기 연장부(15)의 밸브시트쪽과 반대되는 쪽에는 흡기구(2) 내를 상류쪽으로 갈수록 점차적으로 돌출높이가 낮아져 상기 흡기구(2)의 내주벽면에 매끄럽게 이어지는 미근형상 배면벽(16)이 형성된 것;을 특징으로 하는 내연기관의 흡기구 형상.
실린더헤드(1)의 흡기구 출구부에 밸브시트지지용 환형상 단차면(14)이 형성되고서, 이 환형상 단차면(14)에 밸브시트(4)의 단면을 닿게 해서 지지되도록 구성된 내연기관의 흡기구 형상에 있어서,

상기 환형상 단차면(14)의 내주면선단의 형상은 상기 밸브시트(4)의 내주면선단(4a)의 형상을 기준원주(C)로 함과 더불어, 직경방향 흡기구의 입구측면부에 밸브축(11)쪽을 향해 돌출한 연장부(15)를 갖추며;

이 연장부(15)는 밸브축 쪽으로 가장 많이 돌출한 정상부(15a)가 편평하게 되어, 이 편평한 정상부(15a)에서 원주방향 양쪽으로 경사져 넓혀짐과 더불어 하단부선단이 기준원주에 이어지는 사다리꼴을 이루고;

상기 연장부(15)의 밸브시트쪽과 반대되는 쪽에는 흡기구(2) 내를 상류쪽으로 갈수록 점차적으로 돌출높이가 낮아져 상기 흡기구(2)의 내주벽면에 매끄럽게 이어지는 미근형상 배면벽(16)이 형성된 것;을 특징으로 하는 내연기관의 흡기구 형상.
실린더헤드(1)의 흡기구 출구부에 밸브시트지지용 환형상 단차면(14)이 형성되고서, 이 환형상 단차면(14)에 밸브시트(4)의 단면을 닿게 해서 지지되도록 구성된 내연기관의 흡기구 형상에 있어서,

상기 환형상 단차면(14)의 내주면선단의 형상은 상기 밸브시트(4)의 내주면선단(4a)의 형상을 기준원주(C)로 함과 더불어, 직경방향 흡기구의 입구측면부에 밸브축(11)쪽을 향해 돌출한 연장부(15)를 갖추며;

이 연장부(15)는 상기 기준원주(C)에 대해 원호형상으로 형성되고;

상기 연장부(15)의 밸브시트쪽과 반대되는 쪽에는 흡기구(2) 내를 상류쪽으로 갈수록 점차적으로 돌출높이가 낮아져 상기 흡기구(2)의 내주벽면에 매끄럽게 이어지는 미근형상 배면벽(16)이 형성된 것;을 특징으로 하는 내연기관의 흡기구 형상.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 정상부(15a)에 상기 밸브축(11)으로부터 소정의 거리만큼 떨어진 위치에 부분적으로 원형인 오목부가 형성된 것을 특징으로 하는 내연기관의 흡기구 형상.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 사다리꼴 또는 원호형상인 연장부의 원주방향 중앙부에 밸브축쪽으로 한층 더 돌출한 산모양의 선단부가 형성된 것을 특징으로 하는 내연기관의 흡기구 형상.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브시트로서 곡면을 가진 밸브시트가 설치된 것을 특징으로 하는 내연기관의 흡기구 형상.
제4항에 있어서, 상기 밸브시트로서 곡면을 가진 밸브시트가 설치된 것을 특징으로 하는 내연기관의 흡기구 형상.
제5항에 있어서, 상기 밸브시트로서 곡면을 가진 밸브시트가 설치된 것을 특징으로 하는 내연기관의 흡기구 형상.