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KR20040050300A - Intake port of cylinder head - Google Patents

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Publication number
KR20040050300A
KR20040050300A KR1020020078092A KR20020078092A KR20040050300A KR 20040050300 A KR20040050300 A KR 20040050300A KR 1020020078092 A KR1020020078092 A KR 1020020078092A KR 20020078092 A KR20020078092 A KR 20020078092A KR 20040050300 A KR20040050300 A KR 20040050300A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
intake port
combustion chamber
cylinder head
tumble
intake
Prior art date
Application number
KR1020020078092A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
손진욱
Original Assignee
현대자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B31/00Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

PURPOSE: An intake port of a cylinder head is provided to facilitate the combustion in a combustion chamber by enhancing the generation of a tumble and a swirl in the combustion chamber and to enhance the low-speed torque and the maximum torque by elevating the combustion speed. CONSTITUTION: An intake port(400) and an exhaust port are formed outside a combustion chamber. The pipe inclination of the intake port is formed to generate flow lamination when mixed gas flows into the combustion chamber and a tumble while limiting the mixed gas flow at a lower portion of a valve. At an upper portion(b) of the part contacting to an intake valve, the pipe inclination is an acute angle.

Description

실린더 헤드의 흡기 포트{INTAKE PORT OF CYLINDER HEAD}Intake port of the cylinder head {INTAKE PORT OF CYLINDER HEAD}

본 발명은 흡기 포트에 관한 것으로서, 특히 실린더 헤드의 흡기 포트에 관한 것이다.The present invention relates to an intake port, and more particularly to an intake port of a cylinder head.

통상적으로, 가솔린 엔진은 외기와 연료를 혼합하여 실린더 내에서 연소시켜 열 에너지를 회전 에너지로 변환하고 있다.Typically, gasoline engines mix air and fuel to burn in a cylinder to convert thermal energy into rotational energy.

도 1에 도시된 바와 같이 외기와 연료의 실린더(110) 유입을 위해 실린더 헤드에 흡기 포트(120)가 형성되어 있으며, 이러한 흡기 포트(120)는 흡기 매니폴드와 연결되어 있다.As shown in FIG. 1, an intake port 120 is formed in the cylinder head to introduce the cylinder 110 into the outside air and the fuel, and the intake port 120 is connected to the intake manifold.

흡기 포트(120)의 형상은 실린더(110)내에 공급되는 혼합기의 속도와 방향에 큰 관계가 있으며, 따라서 흡기 포트(120)의 형상에 따라 연소실내에서 혼합기의 연소 그 자체가 달라지게 된다.The shape of the intake port 120 has a large relationship with the speed and direction of the mixer supplied into the cylinder 110, and accordingly, the combustion itself of the mixer in the combustion chamber varies according to the shape of the intake port 120.

즉, 흡기 포트(120)의 형상에 따라 흡기의 유동 상태가 변경되며, 이러한 흡기의 유동에 따라 엔진의 성능에 영향을 주는 것이다.That is, the flow state of the intake air is changed according to the shape of the intake port 120, and the flow of the intake air affects the performance of the engine.

텀블은 흡기가 흡기 포트(120)를 따라 실린더(110) 상부로부터 유입되면서, 실린더(110) 상부에서 하부로 강하게 회동되는 유동으로 이러한 텀블의 회전수에 따른 텀블비에 따라 엔진의 성능에 영향을 미치게 된다.The tumble is a flow in which the intake air flows from the upper portion of the cylinder 110 along the intake port 120 and is strongly rotated from the upper portion of the cylinder 110 to the lower portion, thereby affecting the performance of the engine according to the tumble ratio according to the number of revolutions of the tumble. Go crazy.

여기서, 텀블비는 (텀블 회전수/엔진 최대 회전수)으로 계산된다.Here, the tumble ratio is calculated as (tumble rotation speed / engine maximum rotation speed).

그런데, 이러한 텀블 회전수는 흡기 포트(120)의 개구부 형상에 의해 좌우된다.However, the tumble rotation speed depends on the shape of the opening of the intake port 120.

텀블은 흡기 유동의 경계이자 유동에 저항을 주는 흡기 포트(120)에서 실린더(110) 공간으로 유입되면서 회전을 일으키게 되는 것인데, 실린더(110)와 흡기 포트(120)의 경계부인 흡기 포트(120)의 개구부의 형상에 따라 텀블의 변경이 있게되는 것이다.The tumble is a boundary of the intake flow and flows into the cylinder 110 space from the intake port 120 that resists the flow, causing a rotation. The intake port 120 is a boundary between the cylinder 110 and the intake port 120. According to the shape of the opening of the tumble will be changed.

도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 종래 기술에 따른 흡기 포트(120)에서는 ⓐ가 부드러운 곡선 형태로 되어 있어서 유량(Cf)이 극대화되었으나 텀블 발생이 매우 작았다.As shown in FIG. 2 and FIG. 3, in the intake port 120 according to the prior art, the flow rate Cf is maximized because ⓐ is in a smooth curved form, but the tumble is very small.

이와 같은 이유로, 종래 기술에 따른 흡기 포트(120)를 갖는 엔진의 경우 유량(Cf)은 극대화되었으나 낮은 텀블로 인해 혼합기 형성 및 연소 속도가 적절치 못하여 특히 저중속에서 엔진 성능을 최대한 끌어내지 못하는 문제점이 있었다.For this reason, in the case of the engine having the intake port 120 according to the prior art, the flow rate Cf is maximized, but due to the low tumble, the mixer formation and the combustion speed are not appropriate, and thus, the engine performance cannot be maximally drawn at low and medium speeds. there was.

본 발명의 목적은 흡기 포트를 통해 연소실로 유입되는 혼합기에 유동박리를 발생하도록 하여 적절한 유량(Cf)을 유지하면서 텀블을 최대한 높일 수 있는 실린더 헤드의 흡기 포트를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an intake port of a cylinder head capable of raising the tumble as much as possible while maintaining a proper flow rate Cf by causing flow separation to a mixer introduced into a combustion chamber through an intake port.

도 1은 일반적인 디오에이치씨 엔진의 흡기 포트 및 배기 포트 구성을 개략적으로 도시한 도면.1 is a view schematically showing the intake port and exhaust port configuration of a typical DOHC engine.

도 2와 도 3은 종래 기술에 따른 실린더 헤드의 흡기 포트 형상을 도시한 도면.2 and 3 show the intake port shape of the cylinder head according to the prior art.

도 4와 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드의 흡기 포트 형상을 도시한 도면.4 and 5 are views illustrating the intake port shape of the cylinder head according to the embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드의 흡기 포트 형상을 도시한 사시도.Figure 6 is a perspective view showing the intake port shape of the cylinder head according to an embodiment of the present invention.

도 7은 종래 기술과 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 성능을 비교한 그래프.7 is a graph comparing the performance of the engine according to the embodiment of the present invention and the prior art.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 내부에 피스턴 헤드와 함께 연소실을 형성하고 그 외부에는 흡기 포트와 배기 포트가 형성되고 각각 흡기 밸브와 배기 밸브가 연소실 내부를 단속하게되며 점화 플러그가 장착되어 있는 엔진의 실린더 헤드에 있어서, 상기 엔진의 연소실로 유입되는 혼합기의 유입시 유동 박리가 발생하게 하여 밸브 하면쪽 방향의 혼합기 유량을 제한하며 텀블을 발생할 수 있도록 상기 실린더 헤드에 형성되는 흡기 포트의 관로 기울기를 형성함에 있어 흡기 포트의 관로 기울기가 흡기 밸브와 접하는 부분 상부에서 절곡된 예각을 갖도록 설정하여 형성하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention forms a combustion chamber with a piston head therein, and an intake port and an exhaust port are formed outside thereof, respectively, and an intake valve and an exhaust valve intermittently control the inside of the combustion chamber, and a spark plug is mounted. In the cylinder head of the engine, a flow path of the intake port formed in the cylinder head to limit the flow rate of the mixer in the direction of the valve lower side and to generate a tumble when the inflow of the mixer flowing into the combustion chamber of the engine occurs In forming the inclination, the inclination of the inlet port pipe slope is set to have an acute angle bent at the upper portion in contact with the intake valve.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있으나, 이들 특정 상세들은 본 발명의 설명을 위해예시한 것으로 본 발명이 그들에 한정됨을 의미하는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. While many specific details, such as the following description and the annexed drawings, are shown to provide a more general understanding of the invention, these specific details are illustrative of the invention and are not meant to limit the invention to them. And a detailed description of known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.

도 4 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드의 흡기 포트(계단형 텀블 포트)(400) 형상을 설명한다.4 to 7, the shape of the intake port (stair tumble port) 400 of the cylinder head according to the embodiment of the present invention will be described.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드의 흡기 포트(400) 형상을 여러 방향에서 바라본 사시도이다.6 is a perspective view of the intake port 400 of the cylinder head according to the embodiment of the present invention viewed from various directions.

도 7은 종래 기술과 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 성능을 비교한 그래프로서, 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 실린더 헤드의 흡기 포트(계단형 텀블 포트)(400)가 장착된 엔진은 종래 기술의 흡기 포트가 장착된 엔진에 비해 저속 토크(2000rpm) 7% 및 최대 토크 4% 증대됨을 알 수 있다.7 is a graph comparing the performance of the engine according to the embodiment of the present invention and the prior art. Referring to FIG. 7, the intake port (stair tumble port) 400 of the cylinder head according to the embodiment of the present invention is It can be seen that the mounted engine increases the low speed torque (2000 rpm) by 7% and the maximum torque by 4% compared to the engine equipped with the intake port of the prior art.

본 발명의 실시예는 내부에 피스턴 헤드와 함께 연소실을 형성하고 그 외부에는 흡기 포트(400)와 배기 포트가 형성되고 각각 흡기 밸브와 배기 밸브가 연소실 내부를 단속하게되며 점화 플러그가 장착되어 있는 엔진의 실린더 헤드에 있어서, 엔진의 연소실로 유입되는 혼합기의 유입시 유동 박리가 발생하게 하여 밸브 하면쪽 방향의 혼합기 유량을 제한하며 텀블을 발생할 수 있도록 실린더 헤드의 흡기 포트(400)의 관로 기울기를 형성함에 있어 흡기 포트(400)의 관로 기울기가 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 흡기 밸브와 접하는 부분의 상부(ⓑ)에서 완만하지 않은 절곡된 예각을 갖도록 설정하여 형성한다.An embodiment of the present invention forms an combustion chamber with a piston head therein, and an intake port 400 and an exhaust port are formed outside thereof, and an intake valve and an exhaust valve intermittently control the inside of the combustion chamber, and an engine equipped with a spark plug. In the cylinder head of the engine, flow separation occurs when the mixer flows into the combustion chamber of the engine, thereby restricting the flow rate of the mixer toward the lower surface of the valve and forming a pipe slope of the intake port 400 of the cylinder head to generate a tumble. As shown in FIGS. 4 and 5, the inclination of the inlet port 400 is set to have an acute bent acute angle at an upper portion ⓑ of the portion in contact with the intake valve.

이와 같은 구성으로, 엔진의 연소실로 유입되는 혼합기의 유입시 유동박리를발생시킴으로써 텀블 유동에 따라 혼합기 형성을 좋게하며, 연소 속도를 증대시킬 수 있어 보다 안정된 연소를 할 수 있다.In such a configuration, by forming a flow separation at the inflow of the mixer flowing into the combustion chamber of the engine, it is possible to improve the formation of the mixer according to the tumble flow, and to increase the combustion speed, thereby enabling more stable combustion.

흡기 매니폴드를 통해 혼합기가 유입되면 혼합기는 흡기 밸브를 거쳐 흡기 포트(400)를 통과하게 된다.When the mixer is introduced through the intake manifold, the mixer passes through the intake port 400 through the intake valve.

여기서, 흡기 포트(400)의 관로 기울기는 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 ⓑ부분에서 절곡된 예각을 갖도록 형성되어 있어 흡기 포트(400)를 개폐하는 흡기 밸브가 열리게 되면 도 4에 도시된 바와 같이 흡기 포트(400)를 통해 연소실내로 유입되는 혼합기는 텀블 유동이 발생된다.Here, the inclination of the pipe of the intake port 400 is formed to have an acute angle bent at ⓑ as shown in Figs. 4 and 5 when the intake valve for opening and closing the intake port 400 is shown in Fig. As described above, the mixer introduced into the combustion chamber through the intake port 400 generates tumble flow.

따라서, 흡기 포트(400)를 통해 유입되는 혼합기는 와류를 일으키게 되고, 유입된 혼합기와 섞이면서 혼합기 자체가 회전하게 되어 연소실 내부의 혼합기는 스월과 텀블이 발생되어 연소실 내부를 맴돌게된다.Therefore, the mixer introduced through the intake port 400 causes vortexing, and the mixer itself rotates while mixing with the introduced mixer, so that the mixer inside the combustion chamber swirls and tumbles and revolves around the inside of the combustion chamber.

상기한 바와 같이 생성된 텀블은 자체적으로 에너지를 내포하고 있어서 엔진의 폭발 행정시 혼합기의 연소에 도움을 주며, 특히 착화된 화염의 전파를 빠르게 하여 연소 효율을 향상시키게 된다.The tumble produced as described above contains energy itself, which helps the combustion of the mixer during the explosion stroke of the engine, and in particular, speeds up propagation of the ignited flame to improve combustion efficiency.

본 발명의 실시예에서와 같이 혼합기가 연소실 내부로 유입될 때 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 ⓑ부분에서 텀블 유동을 발생시킴으로써 혼합기가 회전력을 내포한 상태로 연소실 내부로 유입되어 텀블과 스월의 발생을 증대시킴으로써 연소실의 연소를 촉진할 수 있다.As in the embodiment of the present invention, when the mixer is introduced into the combustion chamber, as shown in FIGS. 4 and 5, the tumble flow is generated in the ⓑ portion, so that the mixer is introduced into the combustion chamber with the rotational force to be tumbled and swirled. By increasing the occurrence of, it is possible to promote the combustion of the combustion chamber.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 실린더 헤드의 흡기 포트는 흡기 포트를통해 혼합기가 연소실 내부로 유입될 때 흡기 포트의 관로 기울기가 예각으로 절곡된 부분에서 와류를 일으키며 유입되어 연소실 내에서 혼합기의 텀블과 스월의 발생을 증대시킴으로써 연소실의 연소를 촉진할 수 있다.As described above, the intake port of the cylinder head according to the present invention is introduced into the combustion chamber through the intake port when the inclination of the inlet port is inclined at an acute angle when the pipe slope of the intake port is introduced into the combustion chamber and the tumble of the mixer in the combustion chamber. By increasing the generation of swirl, the combustion of the combustion chamber can be promoted.

또한, 혼합기 형성을 좋게 하며 연소 속도를 증대시킴에 따라 저속 토크 및 최대 토크를 증대시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, it is possible to increase the low speed torque and the maximum torque by improving the formation of the mixer and increasing the combustion speed.

Claims (1)

내부에 피스턴 헤드와 함께 연소실을 형성하고 그 외부에는 흡기 포트와 배기 포트가 형성되고 각각 흡기 밸브와 배기 밸브가 연소실 내부를 단속하게되며 점화 플러그가 장착되어 있는 엔진의 실린더 헤드에 있어서,In a cylinder head of an engine having an internal combustion chamber together with a piston head, an intake port and an exhaust port are formed outside thereof, and an intake valve and an exhaust valve control the inside of the combustion chamber, and a spark plug is mounted. 상기 엔진의 연소실로 유입되는 혼합기의 유입시 유동 박리가 발생하게 하여 밸브 하면쪽 방향의 혼합기 유량을 제한하며 텀블을 발생할 수 있도록 상기 실린더 헤드에 형성되는 흡기 포트의 관로 기울기를 형성함에 있어 흡기 포트의 관로 기울기가 흡기 밸브와 접하는 부분 상부에서 절곡된 예각을 갖도록 설정하여 형성하는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드의 흡기 포트.The flow separation occurs when the mixer is introduced into the combustion chamber of the engine, thereby restricting the flow rate of the mixer in the direction of the lower surface of the valve and forming a slope of the intake port formed in the cylinder head to generate a tumble. The intake port of the cylinder head, characterized in that the inclination of the pipeline is set to have an acute angle bent at the upper portion in contact with the intake valve.
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