KR20080086532A - 내연 기관 - Google Patents
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Abstract
각각의 파워 행정이 그 사이의 하나의 중간 파워 행정과 함께 일어나는 한쌍의 중간 실린더 (#2 및 #3) 의 배기 포트 (8 및 9) 는 하나의 조인트 배기 포트 (11) 를 형성하기 위해 실린더 헤드 (1) 내에 함께 결합된다. 각각의 파워 행정이 그 사이의 하나의 중간 파워 행정과 함께 일어나는 한쌍의 단부 실린더 (#1 및 #4) 의 배기 포트 (7 및 10) 는 각각의 실린더 (#1 및 #4) 로부터 조인트 배기 포트 (11) 를 향해 연장된다. 그리고나서, 조인트 배기 포트 (11) 의 각각의 측에서 조인트 배기 포트 (11) 를 따라 실린더 헤드 (1) 의 측벽 면 (5) 까지 연장되는 한편, 배기 포트 (7 및 10) 및 조인트 배기 포트 (11) 는 각각의 얇은 벽 (12 및 13) 에 의해 서로 분리된다.
배기 포트, 파워 행정, 중간 실린더, 단부 실린더, 조인트 배기 포트, 실린더 헤드, 배기 분기 파이프
Description
본 발명은 내연 기관에 관한 것이다.
예를 들어, 일본 특허 출원 공보 제 2003-176722(JP-A-2003-176722) 호는 직렬 4 실린더 내연 기관을 기재한다. 기재된 내연 기관에서, 한 단부에 배치된 실린더로부터 다른 단부에 배치된 실린더로 연장되는 배기 매니폴드는 실린더 헤드의 측벽 면에 설치되며, 반대쪽 단부에 배치된 이 실린더의 배기 포트는 배기 매니폴드로 개방되고, 중간에 배치된 두 실린더의 배기 포트는 배기 매니폴드로 개방되도록 함께 결합된다.
그러나, 배기 매니폴드는 큰 사이즈 등의 불편을 야기하며, 매니폴드가 기관실 내에서 많은 공간을 차지하도록 한다. 불편을 최소화하기 위하여, 모든 실린더의 배기 포트는 실린더 헤드의 측벽 면에서 개방되는 배기 포트 조인트부를 형성하기 위해 실린더 헤드 내에서 함께 결합되며, 배기 파이프는 배기 포트 조인트부의 개구에 연결된다.
그러나, 모든 실린더의 배기 포트가 실린더 헤드 내에서 함께 결합된다면, 각 실린더에서의 압력파는 다른 실린더로부터의 배기 가스의 방출에 영향을 주는 데, 즉 다른 실린더로부터 방출되는 배기 가스는 서로 간섭하게 된다. 게다가, 배기 포트 조인트부의 개구는 모든 배기 포트로 방출된 배기 가스가 전체적으로 배기 포트 조인트부의 개구를 통해 흐르기 때문에 과열된다.
본 발명의 한 양태는 배기 포트가 형성되어 있는 실린더 헤드 및 배기 포트가 개방되는 측벽 면을 포함하는 직렬 4 기통 내연 기관에 관한 것이다. 본 내연 기관에서, 직렬 4 기관의 중간에 배치되고 각각의 파워 행정이 각각의 파워 행정 사이의 하나의 중간 파워 행정과 함께 일어나는 한쌍의 중간 실린더의 배기 포트는 하나의 조인트 배기 포트를 형성하기 위해 실린더 헤드 내에 함께 결합되며, 조인트 배기 포트는 실린더 헤드의 측벽 면까지 연장된다. 또한, 직렬 4 기통의 반대쪽 단부에 배치되고 각각의 파워 행정이 각각의 파워 행정 사이의 하나의 중간 파워 행정과 함께 일어나는 한쌍의 단부 실린더의 배기 포트는 각각의 실린더로부터 조인트 배기 포트를 향해 연장된다. 그리고나서, 조인트 배기 포트의 각각의 측에서 조인트 배기 포트를 따라 실린더 헤드의 측벽 면까지 연장되는 한편, 배기 포트 및 조인트 배기 포트는 각각의 얇은 벽에 의해 서로 분리된다.
본 발명은 서로 가까운 위치에서 배기 포트의 개구를 형성할 수 있게 하는 한편, 다른 실린더로부터 방출되는 배기 가스의 접촉 및 배기 포트의 개구의 과열을 방지한다.
앞선 및 뒤따르는 본 발명의 목적, 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참조하여 예시적인 실시형태의 다음 설명으로부터 명백해질 것이며, 이에 의해 같은 또는 대 응하는 부분은 같은 참조 부호에 의해 나타낼 것이고, 여기서:
도 1 은 실린더 헤드의 평면 단면도이며;
도 2 는 도 1 에서의 II-II 선을 따르는 단면도이고;
도 3 은 배기 포트의 형상을 보여주는 사시도이며;
도 4 는 실린더 헤드의 측벽 면의 입면도이고;
도 5 는 내연 기관의 일부분의 사시도이다.
도 1 및 2 는 알루미늄 합금으로 주조된 일체형 실린더 헤드 (1) 를 보여준다. 도 1 에서 점선으로 나타내는 원은 제 1 실린더 (#1), 제 2 실린더 (#2), 제 3 실린더 (#3), 및 제 4 실린더 (#4) 의 배치를 보여준다. 따라서, 도 1 에서 보여지는 내연 기관은 직렬 4 기통 내연 기관이며, 실린더 헤드 (1) 를 포함한다. 도 1 에서, 참조 번호 2 는 흡기 밸브에 의해 열리고/닫히는 밸브 포트를 각각 나타내며, 참조 번호 3 은 배기 밸브에 의해 열리고/닫히는 밸브 포트를 각각 나타낸다. 따라서, 각각의 실린더 (#1, #2, #3 및 #4) 에는 한쌍의 흡기 밸브 및 한쌍의 배기 밸브가 제공된다.
실린더 헤드 (1) 는 실질적으로 복잡한 경로를 따라 연장되는 냉각제 경로, 밸브 기구가 지지되는 부분, 스파크 플러그가 삽입되는 부분, 연료 분사 밸브가 삽입되는 부분 등을 갖는다. 그러나, 이 경로 및 부분은 도 1 및 2 에서 생략되어 있다.
실린더 헤드 (1) 는 실린더 (#1, #2, #3 및 #4) 의 축을 포함하는 평면의 반 대 측에 형성되는 측벽 면 (4 및 5) 을 갖는다. 측벽 면 (4 및 5) 은 실질적으로 이 평면에 평행하게 연장된다. 실린더 헤드 (1) 내에 형성되는 실린더 (#1, #2, #3 및 #4) 의 흡기 포트 (6) 는 측벽 면 (4) 에서 개방된다.
실린더 헤드 (1) 내에는, 제 1 실린더 (#1) 의 배기 포트 (7), 제 2 실린더 (#2) 의 배기 포트 (8), 제 3 실린더 (#3) 의 배기 포트 (9), 및 제 4 실린더 (#4) 의 배기 포트 (10) 가 형성되어 있다. 도 3 은 이 배기 포트 (7, 8, 9 및 10) 의 형상의 사시도를 보여준다. 도 1 에서 보여지듯이, 각각의 배기 포트 (7, 8, 9 및 10) 는 대응하는 한쌍의 밸브 포트 (3) 근처의 부분에서 두 부분으로 갈라지는 한편, 각각의 배기 포트 (7, 8, 9 및 10) 는 이 밸브 포트 (3) 로부터 약간 떨어진 부분에서 단일 배기 포트에 형성되어 있다.
도 1 에서 보여지듯이, 한쌍의 중간 실린더의 배기 포트, 즉 제 2 실린더 (#2) 의 배기 포트 (8) 및 제 3 실린더 (#3) 의 배기 포트 (9) 는 조인트 배기 포트 (11) 를 형성하기 위해서 실린더 헤드 (1) 내에서 함께 결합되며, 조인트 배기 포트 (11) 는 실린더 헤드 (1) 의 측벽 면 (5) 까지 연장된다. 이후, 제 2 실린더 (#2) 와 제 3 실린더 (#3) 사이의 중심부를 통해 실린더의 축방향으로 연장되고 실린더 (#1, #2, #3 및 #4) 의 축을 포함하는 평면과 수직인 평면이 대칭 평면 (K-K) 이라고 언급될 것이다. 제 2 실린더 (#2) 의 배기 포트 (8) 및 제 3 실린더 (#3) 의 배기 포트 (9) 는 대칭 평면 (K-K) 에 대해 대칭으로 배치된다. 조인트 배기 포트 (11) 는 대칭 평면 (K-K) 을 따라 실린더 헤드 (1) 의 측벽 면 (5) 까지 연장된다.
한쌍의 단부 실린더의 배기 포트, 즉 제 1 실린더 (#1) 의 배기 포트 (7) 및 제 4 실린더 (#4) 의 배기 포트 (10) 도 또한 대칭 평면 (K-K) 에 대해 대칭으로 배치된다. 제 1 실린더 (#1) 의 배기 포트 (7) 는 제 1 실린더 (#1) 로부터 조인트 배기 포트 (11) 를 향해 연장된다. 그리고, 조인트 배기 포트 (11) 의 한 측에서, 배기 포트 (7) 는 조인트 배기 포트 (11) 를 따라 실린더 헤드 (1) 의 측벽 면 (5) 까지 연장되는 한편, 배기 포트 (7) 및 조인트 배기 포트 (11) 는 얇은 벽 (12) 에 의해 서로 분리되어 있다. 유사하게, 제 4 실린더 (#4) 의 배기 포트 (10) 는 제 4 실린더 (#4) 로부터 조인트 배기 포트 (11) 를 향해 연장된다. 그리고, 조인트 배기 포트 (11) 의 다른 측에서, 배기 포트 (10) 는 조인트 배기 포트 (11) 를 따라 실린더 헤드 (1) 의 측벽 면 (5) 까지 연장되는 한편, 배기 포트 (10) 및 조인트 배기 포트 (11) 는 얇은 벽 (13) 에 의해 서로 분리된다.
도 1 에 보여지듯이, 배기 포트 (7 및 10) 를 따라 연장되어 있는 얇은 벽 (12 및 13) 의 길이는 배기 포트 (7 및 10) 의 직경보다 각각 더 크다. 또한, 얇은 벽 (12) 의 두께는 제 1 실린더 (#1) 에 연결된 두 밸브 포트 (3) 중 제 2 실린더 (#2) 에 더 가까운 밸브 포트 (3) 와 제 2 실린더 (#2) 에 연결된 두 밸브 포트 (3) 중 제 1 실린더 (#1) 에 더 가까운 밸브 포트 (3) 사이의 거리보다 더 작다. 유사하게, 얇은 벽 (13) 의 두께는 제 3 실린더 (#3) 에 연결된 두 밸브 포트 (3) 중 제 4 실린더 (#4) 에 더 가까운 밸브 포트 (3) 와 제 4 실린더 (#4) 에 연결된 두 밸브 포트 (3) 중 제 3 실린더 (#3) 에 더 가까운 밸브 포트 (3) 사이의 거리보다 더 작다. 도 1 내지 4 에서 보여지듯이, 제 1 실린더 (#1) 의 배기 포트 (7) 및 제 4 실린더 (#4) 의 배기 포트 (10) 는 조인트 배기 포트 (11) 가 개방되는 개구 (14) 의 각 측에 있는 배기 포트 (7) 의 개구 (15) 및 배기 포트 (10) 의 개구 (16) 에서 실린더 헤드 (1) 의 측벽 면 (5) 에 개방된다.
도 5 는 내연 기관의 일부분을 보여준다. 도 5 에서, 참조 부호 17 은 실린더 블록을 나타낸다. 도 5 에 보여지듯이, 실린더 헤드 (1) 의 측벽 면 (5) 에서, 조인트 배기 포트 (11) 를 위한 배기 파이프 (18)(이후, "조인트 배기 포트 배기 파이프 (18)" 로서 언급됨) 는 조인트 배기 포트 (11) 의 개구 (14) 에 연결된다. 실린더 헤드 (1) 의 측벽 면 (5) 에서, 분기 파이프 (19 및 20) 가 배기 포트 (7) 의 개구 (15) 및 배기 포트 (10) 의 개구 (16) 에 각각 연결된다. 이 배기 분기 파이프 (19 및 20) 는 배기 분기 결합 파이프 (21) 를 형성하기 위해 함께 결합된다. 배기 분기 결합 파이프 (21) 는 결합 배기 파이프 (22) 를 형성하기 위해 조인트 배기 포트 배기 파이프 (18) 에 연결된다. 실린더 블록 (17) 아래에서, 결합 배기 파이프 (22) 는 실린더 블록 (17) 을 가로질러 통과하며, 촉매 컨버터 (23) 에 연결된다.
도 5 에 보여지듯이, 배기 분기 파이프 (19 및 20) 는 조인트 배기 포트 배기 파이프 (18) 부근에 배치되며 조인트 배기 포트 배기 파이프 (18) 를 따라 연장된다. 배기 분기 결합 파이프 (21) 는 또한 조인트 배기 포트 배기 파이프 (18) 근처에 배치되며 조인트 배기 포트 배기 파이프 (18) 를 따라 연장된다. 따라서, 이 배기 파이프로 형성된 배기 시스템은 단지 작은 공간만을 차지한다.
본 발명의 실시형태에서, 내연 기관에서 실린더의 점화 순서는 #1 -> #3 -> #4 -> #2, 또는 #1 -> #2 -> #4 -> #3 이다. 이 두 순서 중 어떤 순서에서도, 각각의 파워 행정이 그 사이의 중간 파워 행정과 함께 일어나는 한쌍의 실린더는 한쌍의 중간 실린더, 즉 제 2 실린더 (#2) 및 제 3 실린더 (#3) 이다(중간 파워 행정은 제 2 실린더 (#2) 와 제 3 실린더 (#3) 의 파워 행정 사이에 일어남). 그러한 실린더의 다른 쌍은 한쌍의 단부 실린더, 즉 제 1 실린더 (#1) 및 제 4 실린더 (#4) 이다(중간 파워 행정은 제 1 실린더 (#1) 와 제 4 실린더 (#4) 의 파워 행정 사이에 일어남). 이 경우, 모든 배기 포트가 실린더 헤드 (1) 내에서 함께 결합된다면, 배기 행정 동안에 한 실린더의 배기 포트에서 생성되는 양의 압력이 다음에 파워 행정이 일어나는 다른 실린더의 배기 포트에 배기 행정 동안 작용한다. 이는 연소된 가스가 연소실로부터 원활하게 방출되는 것을 방해한다.
그에 반하여, 본 발명의 실시형태에 따르면, 각각의 파워 행정이 그 사이의 하나의 중간 파워 행정과 함께 일어나는 실린더만의 배기 포트가 함께 결합되며, 즉 제 2 실린더 (#2) 의 배기 포트 (8) 및 제 3 실린더 (#3) 의 배기 포트 (9) 가 함께 결합되며, 제 1 실린더 (#1) 의 배기 포트 (7) 및 제 4 실린더 (#4) 의 배기 포트 (10) 가 함께 결합된다. 이 구조로, 배기 가스는 배기 행정 동안에 한 실린더의 배기 포트를 통해 방출되는 한편, 다른 실린더의 배기 포트에서 생성되는 양의 압력은 상기 한 실린더의 배기 포트에 작용되지 않는다. 그 결과, 연소된 가스는 원활하게 연소실로부터 방출된다. 즉, 다른 배기 포트로부터 방출된 배기 가스의 간섭을 방지하고, 이리하여 높은 정도의 효율로 배기 가스를 방출할 수 있게 된다.
모든 실린더의 배기 행정 동안 대신에, 단지 모든 다른 실린더의 배기 행정 동안에만 배기 가스가 조인트 배기 포트 (11) 의 개구 (14) 를 통해서 흐른다. 이는 개구 (14) 주위의 과열을 방지한다. 게다가, 배기 가스는 제 1 실린더 (#1) 의 개구 (15) 및 제 4 실린더 (#4) 의 개구 (16) 를 통해 대응하는 실린더 (#1 및 #4) 의 한 사이클에 단지 한번 흐른다. 이 구성 때문에, 개구 (15 및 16) 주위의 과열이 적다.
밸브 포트 (3) 로부터 개구 (15) 까지의 거리 및 밸브 포트 (3) 로부터 개구 (16) 까지의 거리, 즉 배기 포트 (7 및 10) 의 경로 길이는 배기 포트 (8 및 9) 의 경로 길이보다 각각 더 길다. 따라서, 배기 포트 (7 및 10) 를 통해 흐르는 배기 가스의 온도는 배기 포트 (11) 를 통해 흐르는 배기 가스의 온도보다 더 많은 양으로 감소한다. 그러므로, 조인트 배기 포트 (11) 와 배기 포트 (7) 사이에 형성된 얇은 벽 (12) 및 조인트 배기 포트 (11) 와 배기 포트 (10) 사이에 형성된 얇은 벽 (13) 은 배기 포트 (7) 및 배기 포트 (10) 를 통해 흐르는 배기 가스에 의해 각각 냉각된다. 이는 더욱 확실하게 조인트 배기 포트 (11) 의 개구 (14) 주위의 과열을 방지한다.
Claims (9)
- 배기 포트가 형성되어 있는 실린더 헤드 및 배기 포트가 개방되는 측벽 면을 포함하는 직렬 4 기통 내연 기관에 있어서,직렬 4 기관의 중간에 배치되고 각각의 파워 행정이 각각의 파워 행정 사이의 하나의 중간 파워 행정과 함께 일어나는 한쌍의 중간 실린더의 배기 포트는 하나의 조인트 배기 포트를 형성하기 위해 실린더 헤드 내에 함께 결합되며, 조인트 배기 포트는 실린더 헤드의 측벽 면까지 연장되고,직렬 4 기통의 반대쪽 단부에 배치되고 각각의 파워 행정이 각각의 파워 행정 사이의 하나의 중간 파워 행정과 함께 일어나는 한쌍의 단부 실린더의 배기 포트는 각각의 실린더로부터 조인트 배기 포트를 향해 연장되고 나서, 조인트 배기 포트의 각각의 측에서 조인트 배기 포트를 따라 실린더 헤드의 측벽 면까지 연장되는 한편, 배기 포트 및 조인트 배기 포트는 각각의 얇은 벽에 의해 서로 분리되는 것을 특징으로 하는 내연 기관.
- 제 1 항에 있어서,한쌍의 단부 실린더의 각각의 배기 포트의 경로 길이는 한쌍의 중간 실린더의 각각의 배기 포트의 경로 길이보다 더 긴 내연 기관.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,한쌍의 단부 실린더의 배기 포트는 조인트 배기 포트의 개구의 각 측의 위치에서 실린더 헤드의 측벽 면에서 개방되는 내연 기관.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,조인트 배기 포트 배기 파이프는 실린더 헤드의 측벽 면 상의 위치에서 조인트 배기 포트의 개구에 연결되며,배기 분기 파이프는 실린더 헤드의 측벽 면 상의 위치에서 한쌍의 단부 실린더의 배기 포트의 개구에 연결되고,배기 분기 파이프는 함께 결합되어 조인트 배기 포트 배기 파이프에 연결되는 내연 기관.
- 제 4 항에 있어서,배기 분기 파이프는 조인트 배기 포트 배기 파이프 근처에 배치되며 조인트 배기 포트 배기 파이프를 따라 연장되는 내연 기관.
- 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,배기 분기 파이프는 배기 분기 조인트 파이프를 형성하기 위해 함께 결합되며, 배기 분기 조인트 파이프는 조인트 배기 포트 배기 파이프 근처에 배치되고 조인트 배기 포트 배기 파이프를 따라 연장되는 내연 기관.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,한쌍의 중간 실린더가 제 2 실린더 및 제 3 실린더이고, 한쌍의 단부 실린더가 제 1 실린더 및 제 4 실린더인 경우, 각각의 파워 행정은 제 1 실린더, 제 3 실린더, 제 4 실린더, 및 제 2 실린더의 순서로 일어나거나, 또는 제 1 실린더, 제 2 실린더, 제 4 실린더, 및 제 3 실린더의 순서로 일어나는 내연 기관.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,얇은 벽의 길이는 배기 포트의 직경보다 더 긴 내연 기관.
- 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,중간 실린더는 제 1 밸브 포트를 경유하여 각각의 배기 포트에 연결되며, 단부 실린더는 제 2 밸브 포트를 경유하여 각각의 배기 포트에 연결되고, 각각의 얇은 벽의 두께는 서로 인접하여 배치된 제 1 밸브 포트와 제 2 밸브 포트 사이의 거리보다 더 작은 내연 기관.
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