KR960012380B1 - 내연기관의 가변 흡기 장치 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

내연기관의 가변 흡기 장치

제1도는 본 발명의 실시예를 도시하는 기관의 정면도.

제2도는 본 발명의 흡기 매니 홀더의 단면도.

제3도는 본 발명의 하부 블록을 위에서 본 평면도.

제4도는 본 발명의 중간 블록을 위에서 본 평면도.

제5도는 본 발명의 상부 블록을 아래에서 본 평면도.

제6도는 본 발명의 상부 블록의 측면도.

제7도는 종래예를 도시하는 기관의 정면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

6 : 흡기 매니 홀더 8 : 하부 블록

9 : 중간 블록 10 : 상부 블록

13, 14 : 분기관 15, 16 : 서지 탱크

17 : 격벽 21, 22, 26 : 제어밸브

23, 24 : 분기 단락로 25 : 탱크간 연결통로

26 : 제어밸브

[산업상의 이용분야]

본 발명은 내연기관의 가변흡기 장치의 개량에 관한 것이다.

[종래의 기술]

저속에서 고속까지 폭넓은 회전 영역으로 이동하여 흡입 효율을 유지하기 위해 서지 탱크와 기통간을 연결하는 분기관의 길이가 운전조건에 따라 변하는 것이 있다.

V형 기관으로 구비되어 있는 가변흡기 장치로서는 제7도에 도시되어 있는 종래 예가 있다(실개평 3-17233호 참조).

이에 대하여 설명하면 흡기 매니 홀더(50)는 좌우 뱅크(51, 52)의 각 기통에 연통하는 분기관(53)을 서로 교차시키고 각 분기관(53)을 집결시키는 좌우 서지탱크(54, 55)가 좌우 뱅크(51, 52)상에 배설된다.

각 분기관(53)의 상방으로 중앙 서지탱크(56)가 배설되며, 각 분기관(53)의 도중 및 중앙 서지탱크(56)를 연결하는 분기 단락로(57)가 형성된다.

각 분기 단락로(57)를 운전상태에 따라 개폐하는 분기 제어밸브(59)가 설치된다. 각 분기 제어 밸브(59)를 개폐하여 흡기 통로 길이를 변화시킴에 따라 기관 회전수에 따른 흡기의 과급효과를 높일 수 있도록 되어 있다.

[발명이 해결하고자 하는 과제]

그러나 상기와 같은 종래의 흡기 매니 홀더(50)에 있어서는 좌우 서지탱크(54, 55)가 좌우 뱅크(51, 52)상에 돌출하여 배설되는 구조를 위해 한정된 엔진 룸의 스페이스에 의해 각 분기관(53)의 길이와 좌우 서지탱크(54, 55)의 용적이 제약되고, 흡입 효율을 충분히 높일 수 없다고 하는 문제점이 있다.

또, 흡기 매니 홀더(50)는 3개의 서지탱크(54, 56)와 각 분기관(53) 등을 대체로 형성하고 있음으로 구조가 복잡화하고 블로-바이-가스(blow-by-gas)와 EGR 가스 등을 환류하는 통로를 배설하는 자유도가 적다고 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점에 착안하여 내연기관의 가변흡기 장치에 있어서 흡기 매니 홀더의 소형화를 도모, 각종 통로의 배치 자유도를 크게 하는 것을 목적으로 한다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

제1항 기재의 발명은 V형으로 대향하는 좌우 뱅크의 각 기통에 연통하는 분기관을 서로 교차시키고 소정 용적을 갖는 서지탱크를 각 분기관의 상방에 배설하며 각 분기관을 서지탱크에 대해 J자형의 단면을 가지고 접속하며 각 분기관의 도중을 각 서지탱크에 단락(短絡)하는 분기 단락로를 양자를 구분하는 격벽에 개구시키며 각 분기 연통로를 운전조건에 따라 개폐하는 제어 밸브를 구비한다.

제2항 기재의 발명은 제1항 기재의 발명에 있어서 좌우 뱅크의 기통군에 연통하는 분기관들을 집합시키는 2개의 서지탱크를 화성(畵成)하고 각 서지탱크를 연통하는 탱크간 연통로를 형성하고 탱크간 연통로를 운전조건에 따라 개폐하는 탱크 제어 밸브를 구비한다.

제3항 기재의 발명은 제1항 또는 제2항 기재의 발명에 있어서 서지탱크를 화성하는 상부 블록과 각 분기관을 화성하는 하부 블록과 서지탱크와 각 분기관을 구분하는 격벽을 갖는 중간 블록을 서로 분할하여 형성하고 중간 블록에 대한 상부 블록 또는 하부 블록의 접합부에서 기관에 흡입되는 유체를 인도하는 통로를 형성한다.

[작용]

제1항 기재의 발명은 저회전 영역에 분기 제어 밸브가 폐쇄되어 각 분기관의 흡기 통로 길이를 길게 함으로써 흡기의 맥동 에너지를 이용하여 공명과급(共鳴過給)을 행한다. 고회전 영역에 분기 제어 밸브가 분기 단락로를 개방하여 각 분기관의 흡기통로 길이를 짧게 함으로써 흡기의 운동 에너지를 이용하여 관성과급(慣性過給)을 행한다.

각 분기관은 서로 교차하고, 그 상방에 배설되는 각 서지탱크에 대해서 J자형으로 만곡하여 접속되어 있음으로 기관 전체 높이를 억제하면서 각 흡기 통로 길이와 서지탱크의 용적을 충분히 확보하고 저회전시의 흡입 효율을 높일 수 있다.

각 서지탱크를 각 분기관보다 상방으로 배치했음으로 각 서지탱크가 좌우 뱅크상에서 크게 오버행 하는 것이 아니라 흡기 매니 홀더의 강성을 충분히 확보해서 진동의 발생을 억제할 수 있다.

제2항 기재의 발명은 제1항 기재의 발명에 있어서 2개의 서지탱크를 연통하는 탱크간 연통로에 개구면적을 기관 회전수등의 운전조건에 따라 변화시킴으로써 회전수의 넓은 범위에서 흡기의 관성과급효과를 높일 수 있다.

제3항 기재의 발명은 제1항 또는 제2항 기재의 발명에 있어서 서로 분할하여 형성되는 중간 블록에 대한 상부 블록 또는 하부 블록의 접합부에 블로-바이-가스와 EGR 가스등을 인도하는 통로를 형성함에 따라 흡기 매니 홀더에 대한 이들의 통로의 배치자유도가 크고 이들의 통로에서 인도되는 가스를 각 기통에 균등하게 배분할 수 있다.

예를들면 하부 블록과 중간 블록을 분기관에 따라서 분할함과 동시에 중간 블록과 상부 블록을 분기관 및 분기 단락로의 단부에서 분할함에 따라 각 블록을 다이캐스트에서 형성할 수 있고 생산성을 높일 수 있다.

[실시예]

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면에 의거 설명한다.

제1도에서 도시하는 바와 같이 V형 6기통 기관은 실린더 블록(1)의 상부에 좌우 실린더(2, 3)가 설치되고 좌우 실린더 헤드(2, 3)의 내측에 흡기 매니 홀더(6)가 접속되며 좌우 실린더 헤드(2, 3)의 외측에 도시하지 않은 배기관이 접속되어 있다. 또 좌우 뱅크에는 점화 순서로 연속하지 않는 기통들이 모이고 있다.

여기서 좌우 뱅크 사이를 2등분하고 또 도시하지 않은 크랭크축에 직교하는 선분을 뱅크 사이의 중심선(B)으로 하면, 뱅크 사이의 중심선(B)과 직교하는 면을 수평면으로 하고 뱅크 사이의 중심선(B)에 대해 뱅크 축에서 떨어지는 방향을 상방이라고 정의한다.

흡기 매니 홀더(6)는 좌우 실린더 헤드(2, 3)의 각 흡기 홀더에 연통하는 분기관(13, 14)이 각 분기관(13, 14)을 집합하는 2개의 서지탱크(15, 16)를 구비한다.

각 분기관(13, 14)은 제1도의 정면도상에 있어서 서로 교차하여 설치된다. 즉, 우측 뱅크(2)에 접속하는 각 분기관(13)은 좌측 뱅크상으로 연장되며 좌측 뱅크(3)에 접속하는 각 분기관(14)은 우측 뱅크상으로 연장한다.

흡기 매니 홀더(6)는 좌우 실린더 헤드(2, 3)에 접속되는 하부 매니 홀더(7)와 상기 하부 매니 홀더(7)의 상부에 순서대로 겹쳐지는 하부 블록(8)과 중간블록(10)에서 분할하여 형성된다.

제2도에서도 도시한 바와 같이 중간 블록(9)은 각 분기관(13, 14)과 서지탱크(15, 16)를 각각 구분하는 격벽(17)을 갖는다. 격벽(17)은 수평방향으로 연장하고 각 분기관(13, 14)은 각 서지탱크(15, 16)에 대해서 J자형의 단면을 가지고 접속된다. 따라서 서지탱크(15)와 분기관(13), 서지탱크(16)와 분기관(14)은 각각 격벽(17)을 거쳐서 상하로 병행하는 2층 건물의 구조로 되어 있다.

격벽(17)으로 각 분기 단락로(23, 24)가 개구된다. 각 분기 단락로(23, 24)는 실린더 헤드(2, 3)의 흡기 포트와 동방향으로 연장하도록 소정 각도에서 경사하여 형성된다. 따라서 각 분기 단락로(23, 24)와 각 분기관(13, 14) 및 각 흡기 포트는 크게 만곡하는 것이 아니라 스트레이트로 연속하고 있다.

분기 단락로(23, 24)에서는 버터플라이식의 분기 제어 밸브(21, 22)가 개재된다. 각 분기 제어 밸브(21, 22)는 도시하지 않는 액추에이터와 그 제어장치에 의해 운전조건에 따라 회동함으로써 각 분기 단락로(23, 24)를 개폐한다.

상부 블록(10)과 중간 블록(9)의 사이에는 각 서지탱크(15, 16)를 연통하는 탱크간 연통로(25)가형성된다. 탱크간 연통로(25)에는 버터플라이식의 탱크 제어 밸브(26)가 개재된다. 각 탱크 제어 밸브(26)는 도시하지 않은 액추에이터와 그 제어장치에 의해 운전조건에 따라 회전함으로써 탱크간 연통로(25)를 개폐한다.

저회전수 영역에서는 각 분기 제어 밸브(21, 22)가 닫히는 동시에 탱크 제어 밸브(36)가 닫히고 공명과급이 행하여진다. 중회전수 영역에서는 각 분기 제어 밸브(21, 22)가 닫히는 동시에 탱크 제어 밸브(36)가 열리고 관성관급이 행하여진다. 고회전수 영역에서는 각 분기 밸브(21, 22)가 열리는 동시에 탱크 제어 밸브(36)가 열리어 관성과급이 행하여진다.

제3도에서 도시하는 바와 같이 하부 블록(8)의 중간 블록(9)에 대한 접합면(27)에서 블로-바이-가스 통로(28)가 형성되는 동시에 제4도에서 도시하는 바와 같이 중간 블록(9)의 하부 블록(8)에 대한 접합면(39)에서 블로-바이 가스 통로(30)가 형성된다. 각 블로-바이 가스(30, 28)는 서로 연통하고 블로-바이 가스 통로(30)는 도시하지 않은 배관을 거쳐서 크랭크실로 연통하며 피스톤과 실린더의 간극에서 크랭크실로 송풍된 블로-바이 가스를 흡기 매니 홀더(6)내로 환류시킨다.

블로-바이 가스 통로(28)는 각 분기관(13, 14)을 우회하도록 만곡하여 형성되고 블로-바이 가스 통로(28)와 각 분기관(13, 14)을 연통하는 6개의 블로-바이 가스 송풍구(29)가 형성된다.

제4도 및 제5도에서 도시하는 바와 같이 중간 블록(9)과 상부 블록(10)의 각 접합면(31, 41)의 후면에 EGR 통로(32)가 각각 형성된다. EGR 통로(32)는 도시하지 않는 배관과 제어 밸브를 거쳐서 배기관에 연통하고 배기가스의 일부를 흡기 매니 홀더(6)내로 환류시킨다. 배기가스의 일부가 흡기 매니 홀더(6)를 거쳐서 연소실로 되돌아옴에 따라 연소시의 최고 온도를 낮추어 배기가스중의 유해성분인 NOx의 발생을 억제한다.

EGR 통로(32)는 각 서지탱크(15, 16)의 후부를 따라 형성되고, 중간 블록(9)에 EGR 통로(32)와 각 서지탱크(15, 16)를 연통하는 EGR 가스 송풍구(33, 34)가 각각 형성된다.

중간 블록(9)과 상부 블록(10)의 각 접합면(31, 41)의 전방부에 보조 공기 통로(35)가 각각 형성된다. 보조 공기 통로(35)는 도시하지 않은 배관과 보조 공기량 제어 밸브를 거쳐서 흡기 스로틀 밸브보다 상류측의 흡기 통로에 연통한다. 보조 공기량 제어 밸브는 밸브 개방 시간이 듀티 제어됨으로써 흡기 스로틀 밸브의 전체 폐쇄시에 존재하는 흡입 공기량을 조절하고, 기관의 아이들 회로수를 목표치에 피드백 제어한다.

보조 공기 통로(35)는 각 서지탱크(15, 16)의 전방부를 따라 형성되고, 상부 블록(10)에 보조 공기 통로(35)와 각 서지탱크(15, 16)를 연통하는 보조 공기 송풍구(36, 37)가 각각 형성된다.

제6도에 도시한 바와 같이, 상부 블록(10)에는 각 서지탱크(15, 16)에 흡기를 도입하는 두 개의 도입구(43, 44)가 형성된다. 각 도입구(43, 44)에는 도시하지 않은 스로틀 챔버가 접속되고, 스로틀 챔버에 장착되는 흡기 스로틀 밸브에 의해 흡입 공기량이 조정되도록 되어 있다.

이상과 같이 구성되며, 다음에 작용에 대해서 설명한다.

도시하지 않은 에어 클리너에서 받아들여진 흡기는 스로틀 챔버에서 각 도입구(43, 44)를 통해서 각 서지탱크(15, 16)에 보내진 후, 각 분기관(13, 14)을 통해 차례로 흡입 행정을 맞이하는 기통에 흡입된다.

저회전 영역에서는 분기 제어 밸브(21, 22)가 함께 폐쇄되어, 각 분기관(13, 14)의 흡기 통로 길이를 길게 함과 더불어, 탱크 제어 밸브(26)를 거쳐서 각 서지탱크(15, 16)를 연통하는 개구 면적을 변화시킴으로써 흡기의 맥동 에너지를 이용해서 공명과급을 행한다.

각 분기관(13, 14)은 서로 교차하고, 그 상방에 배치되는 각 서지탱크(15, 16)에 대해서 J자형으로 만곡해 접속되어 있기 때문에 기관 전체 높이를 억제하면서, 각 흡기 통로 길이와 서지탱크(15, 16)의 용적을 충분히 확보하고 저회전시의 흡입 효율을 높이게 된다.

고회전 영역에서는 각 분기 제어 밸브(21, 22)가 함께 개방되어, 각 분기관(13, 14)의 흡기 통로 길이를 짧게 함과 더불어 탱크 제어 밸브(26)를 개방하여 각 서지탱크(15, 16)를 연통함으로서 흡기의 운동 에너지를 이용해 관성과급을 행한다.

각 분기 단락로(23, 24)와 각 분기관(13, 14) 및 각 흡기 포트가 크게 만곡하지 않고, 스트레이트로 연장되어 있기 때문에 이들을 흐르는 흡기 저항을 작게 억제해 고회전시의 흡입 효율을 높이게 된다.

각 서지탱크(15, 16)를 분기관(13, 14)보다 상방에 배치하기 때문에, 각 서지탱크(15, 16)가 좌우의 뱅크상에 크게 오버행하지 않고 흡기 매니 홀더(6)의 강성을 충분히 확보해 진동의 발생을 억제하게 된다.

블로-바이 가스(blow-by gas) 통로(30)가 하부 블록(8)의 중간 블록(9)의 접합부에 형성됨에 따라서 6개의 블로-바이 가스 송풍구(29)를 각 분기관(13, 14)에 개구시키는 것이 가능하게 되고, 각 기통에 분배되는 블로-바이 가스량에 분산이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

EGR 통로(32)와 보조 공기 통로(35)가 중간 블록(9)과 상부 블록(10)의 접합부에 각각 형성됨에 따라 EGR 가스 및 보조 공기를 각 서지탱크(15, 16)에 균등하게 분배하는 것이 가능하게 되고, 각 기통에 분배되는 EGR 가스량과 흡입 공기량에 분산이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

하부 블록(8)과 중간 블록(9)을 분기관(13, 14)의 중심선을 따라 분할하고, 중간 블록(9)과 상부 블록(10)을 분기관(13, 14) 및 분기 단락로(23, 24)의 단부에서 분할함에 따라 각 블록(8∼10)을 다이캐스트로 형성하는 것이 가능하게 되고, 품질 및 생산성의 향상이 도모된다.

[발명의 효과]

이상 설명한 바와 같이 제1항의 발명은 V형에 대향하는 좌우 뱅크의 각 기통에 연통하는 분기관을 서로 교차시켜, 소정 용적을 갖는 서지탱크를 각 분기관의 상방에 배설하여 각 분기관을 서지탱크에 대해 J자형의 단면을 갖고 접속해서, 각 분기관의 도중을 각 서지탱크에 단락하는 분기 단락로를 양자를 막는 격벽에 개구시켜 각 분기 연통로를 운전조건에 따라 개폐하는 분기 제어 밸브를 구비하기 위해, 흡기 매니 홀더의 강성을 충분히 확보해서, 진동의 발생을 억제함과 더불어 기관 전체 높이를 억제하면서 각 흡기 통로 길이와 서지탱크의 용적을 충분히 확보해 흡입 효율을 높이게 된다.

제2항의 발명은, 제1항의 발명에 있어서, 좌우 뱅크의 기통군에 연통하는 분기관들을 집합시키는 두 개의 서지탱크를 화성하고, 각 서지탱크를 연통하는 탱크간 연통로를 형성해 뱅크간 연통로를 운전조건에 따라 개폐하는 뱅크 제어 밸브를 구비하기 위해 운전 조건에 따라 흡기 매니 홀더에 있는 흡기의 흐름이 제어됨에 따라 넓은 회전수 범위에 걸쳐 흡기의 과급효과를 높일 수 있다.

제3항의 발명은, 제1항 또는 제2항의 발명에 있어서, 서지탱크를 화성하는 상부 블록과, 각 분기관을 화성하는 하부 블록과, 서지탱크와 각 분기관을 막는 격벽을 갖는 중간 블록을 서로 분할하여 형성하고, 중간 블록에 대한 상부 블록 또는 하부 블록의 접합부에 기관에 흡입되는 유체를 안내하는 통로를 형성하기 위해 각 블록의 형상을 간소화함으로써 품질 및 생산성의 향상을 도모함과 동시에 흡기 매니 홀더에 대한 이들 통로의 배치 자유도를 크게 확보하고, 이들의 통로에서 안내되는 가스를 각 기통에 균등하게 분배하는 것이 가능하게 되고 기관 운전성을 손상하는 것을 방지할 수 있다.

Claims (3)

1. V자형으로 대향하는 좌우 뱅크의 각 기통에 연통하는 분기관을 서로 교차시키고 소정 용적을 갖는 서지탱크를 각 분기관의 상방으로 배설하고 각 분기관을 서지탱크에 대해 J자형의 단면을 갖고 접속하며 각 분기관의 도중을 각 서지탱크에 단락하는 분기 단락로의 양자를 구분하는 격벽에 개구시키어 각 분기 연통로를 운전조건에 따라 개폐하는 분기 제어 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 가변 흡기 장치.
2. 제1항에 있어서, 좌우 뱅크의 기통군에 연통하는 분기관들을 집합시키는 2개의 서지탱크를 화성하고 각 서지탱크를 연통하는 뱅크간 연통로를 형성하여 뱅크간 연통로를 운전조건에 따라 개폐하는 탱크 제어 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 가변 흡기 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 서지탱크를 화성하는 상부 블록과 각 분기관을 화성하는 하부 블록과, 서지탱크와 각 분기관을 구분하는 격벽을 갖는 중간 블록을 서로 분할하여 형성하고 중간 블록에 대한 상부 블록 또는 하부 블록의 접합부에서 기관에 흡입되는 유체를 안내하는 통로를 형성하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 가변 흡기 장치.