KR100380298B1 - 내연기관및내연기관의혼합기형성장치 - Google Patents

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Abstract

엔진의 고부하시 이외에 적절한 세기의 스월을 생성함과 동시에, 엔진의 고부하시에도 출력이 저하하지 않게 이루어지고, 또 엔진의 연소효율을 높일 수 있는 내연기관의 혼합기 형성장치를 제공한다.
기통의 연소실(103)에 개구된 흡기통로(110, 101a, 101b)와, 그 흡기통로(110, 101a, 101b)와 상기 연소실(103)의 접속부에 설치된 흡기밸브(102, 102)와, 그 흡기밸브(102, 102)를 지향하여 1 또는 2개 이상의 분무분기를 분사시키는 연료분사밸브(105)와, 상기 흡기통로(110, 101a, 101b)를 폐쇄함으로써 상기 연소실에서의 혼합기에 와류를 발생시키는 스월 발생수단을 구비한 내연기관의 혼합 형성장치에 있어서, 상기 스월 발생수단은 흡기관의 주통로(110)와, 그 주통로(110)에 바이패스하여 설치되고, 또 그 단면적의 총합이 상기 주통로의 단면적 보다 작아지도록 형성한 1 또는 2개 이상으로 이루어진 부흡기통로(101a, 101b)와, 상기 주통로(110)를 폐쇄 제어하는 흡기 제어밸브(107)와, 상기 부흡기통로(101a, 101b)의 1 또는 2개 이상을 폐쇄 제어하는 수단(113a, 113b)을 구비함과 동시에, 내연기관의 운전조건에 따라, 상기 부흡기통로(101a, 101b)의 갯수 및 그들 각각의 단면적을 가변 제어하는 수단 및 연료의 분사방향 및 분사류의 갯수를 가변 제어하는 수단을 구비하고 있다.

Description

내연기관 및 내연기관의 혼합기 형성장치
본 발명은, 내연기관의 혼합기 형성장치에 관한 것으로, 특히 운전상태에 따라 연소실내에 스월(Swirl: 소용돌이)을 발생시켜, 희박공연비에서의 연소촉진을 도모함과 동시에, 희박공연비에 있어서 혼합기를 성층화한 린번엔진 시스템에 적합한 내연기관의 혼합기 형성장치에 관한 것이다.
종래, 엔진의 저부하시에 혼합기를 희박화하여 연비소비율의 향상을 도모하는 한편, 고부하시에는 이론공연비, 또는 출력공연비로하여 출력향상을 도모할 뿐만 아니라, 출력의 확보와 경제성을 양립시킨 소위 린번 엔진의 기술이 잘 알려져 있다.
그런데, 이 희박공연비를 달성하는 주요한 방법으로서, 첫째로 희박연소(린번: lean burn)를 행할 때에 연소실내에 와류를 발생시켜, 화염전파를 촉진하여 균일한 희박혼합기에서도 양호한 연소성을 확보하는 방법 및 둘째로, 연소실내의 혼합기 분포, 즉 공연비 분포를 편기시켜 혼합기의 착화성을 확보하면서 연소실 전체로서의 혼합기를 희박화하는 소위 성층연소를 행한다고 하는 두가지의 방법이 알려져 있다.
상기중, 제 1의 와류를 사용한 기술로서는 예를 들면 일본국 특허 공개 소61-58921호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 2흡기밸브식 기관의 한쪽을 흡기ㄹ제어밸브를 가지는 스트레이트포트, 다른쪽을 흡기제어밸브에 의하여 개구하는 바이패스통로를 구비한 헬리컬 포트로서 구성한 것이 알려져 있다. 이 구성에 의하면, 엔진의 저부하시에는 흡기제어밸브를 닫아 헬리컬포트측에서만 흡기함으로써 연소실내에 강한 스월을 발생시킨다. 다른 한편, 고부하시에는 흡기 제어밸브를 열어 헬리컬포트와 스트레이트 포트, 다시 스트레이트 포트측으로부터 헬리컬 포트측으로 통하는 바이패스통로에 의하여 스월을 약화시키고, 흡입공기량을 증가시켜 출력을 확보하도록 하고 있다.
또, 제 2의 성층 연소방식의 기술로서는 예를 들면 일본국 특허 공개 평 3-185213호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 흡기포트의 형상을 종래의 것으로 변화시켜, 연소실내에 와류의 일종인 텀블(tumble)류를 발생시키면서, 저부하시에는 각각의 흡기포트에 유입하는 연료량을 변화시켜, 연소실내의 공연비분포를 편기시킨 것이 알려져 있다. 이 방법에서는 제 1의 방법인 스월 생성도 행하고 있어 성층 연소만을 사용한 경우보다도 혼합기를 희박화할 수 있다.
이들의 방식을 사용한 내연기관에 있어서는 그 운전상태에 적당한 최적의 공연비 분포 및 스월강도를 실현하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 엔진의 저부하 운전시에는 성층연소에 의하여 혼합기의 희박화를 촉진하는 것이 필요하고, 한편 스월강도를 강화하여 연소성의 향상을 도모할 필요가 있다. 이에 대하여 고부하 운전시에는 연소실내의 혼합기를 균일화하여 연소에 사용하는 공기의 이용률을 높이는 것이 필요하고, 한편 스월을 악화시켜 다량의 공기를 흡입하여, 출력을 향상시키는 구성이 요망된다.
상기와 같이 구성된 내연기관에 있어서는 이하에 나타내는 바와 같은 문제점이 있었다.
먼저, 스월의 생성기구가 주공기통로에 설치되어 있기 때문에, 내연기관의 고부하시에 스월을 약화시키는 것이 어렵고, 종래의 내연기관과 비교하여 흡기통로의 저항이 커지고, 그 때문에 흡입공기량이 감소하여 출력 성능이 저하한다는 문제점이 있었다.
또, 성층연소를 행하는 것을 목적으로 한 내연기관에 있어서는 고부하의 운전상태에서도 혼합기 분포를 균일하게 할 수 없기 때문에, 공기의 이용률이 종래의 내연기관 보다 낮아져, 출력이 저하하거나 또는 배기가 악화된다고 하는 문제점이 있었다.
다시, 와류에 의하여, 분무가 흡기관통로 또는 연소실 벽면에 부착되어 버리거나 또는 연료분무가 연소실의 일부분에 밀어 보내지게 되어, 벽면 가까이의 연료가 미연소인 상태로 배출되고, 그 때문에, 배출가스중에 미연 탄화수소가 증가하거나 연소소비가 증대한다고 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 특히 이하와 같은 특징을 구비하는 수단으로 이루어진 내연기관의 혼합기 형성장치를 제공하는데 있다.
첫째로, 엔진의 고부하시에 충분한 흡입공기량을 확보하여 고출력을 확보하는 한편, 중부하, 저부하시에는 부하의 크기나 엔진회전수에 의하여 적절한 세기의 스월을 생성하여 연소효율을 향상할 수 있는 수단이다.
둘째로, 엔진의 저부하시에 혼합기를 층상화함으로써 공연비의 희박화와 착화성을 양립시키는 한편, 고부하시에는 다량의 혼합기를 연소실에 균일하게 도입할 수가 있어, 공기의 이용률을 높이고 또한 고출력을 확보하는 수단이다.
셋째로, 층상연소를 행할 때, 연료분무가 흡기관이나 연소실 벽면에 부착하지 않고, HC, NOx등의 배출가스를 억제할 수 있는 혼합기의 생성수단을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하도록 본 발명에 의한 내연기관의 혼합기 형성장치는 기본적으로는 기통의 연소실에 개구된 흡기통로와, 그 흡기통로와 상기 연소실의 접속부에 설치된 흡기밸브와, 그 흡기밸브를 지향하여 1 또는 2개 이상의 분무분기류를 분사시키는 연료분사밸브와, 상기 흡기통로를 폐쇄 제어함으로써 상기 연소실에서의 혼합기에 와류를 발생시키는 스월발생수단을 구비한 내연기관의 혼합기 형성장치에 있어서, 상기 스월 발생수단은 상기 흡기통로를 구성하는 주통로와, 그 주통로에 바이패스하여 설치되고, 또 그 단면적의 총합이 상기 주통로의 단면적 보다도 작아지도록 형성된 1 또는 2개 이상으로 이루어진 부흡기통로와, 상기 주통로를 폐쇄 제어하는 흡기제어밸브와, 상기 부흡기 통로의 1 또는 2개 이상을 폐쇄 제어하는 밸브수단을 구비함과 동시에, 내연기관의 운전조건에 따라, 상기 부흡기통로의갯수 및 그들 각각의 단면적을 가변 제어하는 수단 및 연료의 분사방향 및 분사류의 갯수를 가변제어하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하고 있다.
또, 다른예로서는 기통의 연소실에 개구된 흡기통로와, 그 흡기통로와 상기 연소실의 접속부에 설치된 흡기밸브와, 그 흡기밸브를 지향하여 1 또는 2개 이상의 분무 분기류를 분산시키는 연료분사밸브와, 상기 흡기통로를 폐쇄 제어함으로써 상기 연소실에서의 혼합기에 와류를 발생시키는 스월발생수단을 구비한 내연기관의 혼합기 형성장치에 있어서, 상기 스월 발생수단은 흡기관의 주통로와, 그 주통로에 바이패스하여 설치되고, 상기 연소실내에서의 상이한 2개 이상의 위치에 공기를 유입시켜 와류를 발생시키는 2개 이상의 부흡기통로와, 상기 주통로를 폐쇄 제어하는 흡기제어밸브와, 상기 부흡기통로의 1 또는 2개 이상을 폐쇄 제어하는 수단을 구비함과 동시에, 내연기관의 운전조건에 따라 와류의 세기를 변화시켜 발생시키는 수단을 구비한 것을 특징으로 하고 있다.
이상과 같이 구성하였기 때문에 본 발명은 다음과 같은 작용을 갖는다.
먼저, 주공기통로 자체에 스월 생성수단을 설치할 필요가 없기 때문에 주통로의 흡기저항이 작고, 고부하시에는 보다 많은 공기를 흡입할 수가 있다.
또, 부흡기통로의 갯수를 가변으로 함으로써 흡기통로의 단면적을 다단계로 전환할 수가 있어, 종래 보다 광범위한 엔진의 운전범위에 있어서, 연소실내에 생성되는 스월을 적절한 세기로 설정할 수가 있다. 이에 의하여, 내연기관의 여러가지의 운전조건에 있어서의 총합적 연소효율이 향상된다.
또, 부흡기통로의 흡기관성 효과에 의하여, 부흡기통로로부터 흡입시킬 수있는 흡기량이 증대하고, 이에 의하여 스월을 발생시켜 운전범위를 넓힐 수가 있다
또, 연소실내에 복수의 부흡기통로를 사용하여 복수의 스월을 생성할 수 있다. 이에 의하여 스월이 1개인 경우에 비하여 동일 흡입공기량으로 연소실내의 흐트러짐을 크게할 수 있어, 공기와 연료와의 혼합이 촉진되어 연소효율이 향상한다.
또, 연료의 갯수 및 방향의 가변수단을 설치했기 때문에, 저부하시에 연료의 갯수를 적게하거나, 연료의 방향을 편기시키거나 하여 연료실내의 연료를 편기시킴으로써 층상흡기를 실현하고, 또 한편으로 고부하시에는 연료의 갯수를 증가시키고, 연료의 방향도 연소실내에서 균등하게 되도록 지향함으로써 균일 혼합기를 생성할 수 있어, 공기의 이용률이 높은 고출력의 내연기관으로 할 수가 있다.
또, 연료분무의 주위에 복수의 스월을 생성하도록 또, 연료와 흡입공기가 간섭하지 않도록 연료의 분사시기, 점화시기 또는 연료의 분사방향을 조정함으로써 연료가 연소실내의 벽면 가까이에 밀어 보내지는 일은 없다. 이에 의하여 배출가스중의 HC등의 유해성분을 저감할 수 있다.
이하, 도면에 따라 본 발명의 실시예를 설명한다. 또한, 실시예를 설명하기 위한 도면에 있어서, 동일기능을 가지는 것은 동일부호로 나타내고, 중복되는 설명은 생략한다.
먼저, 본 발명의 제 1의 실시예의 구성을 제 1도 및 제 2도에 나타낸다. 독립 흡기관의 주통로(110)는 2개의 흡기밸브(102,102)를 가지는 엔진의 연소실(103)에 개구시켜 접속되어 있다. 이 주통로(110)에 흡기 제어밸브(107)가 설치됨과 동시에, 그 상류로부터 부흡기통로(101a,101b)가 주통로(110)을 바이패스하도록 설치되어 있다. 각각의 부흡기통로에는 스월 제어밸브(113a, 113b)가 설치되어 있다. 여기서, 2개의 부흡기통로(101a, 101b)의 단면적의 총합은 주통로(110)의 상류부에 있어서의 단면적의 1/5∼1/2이 되도록 설정되어 있다.
연료분사밸브(105)는 주통로(110)로부터 2개의 흡기밸브(102, 102)의 밸브부의 대향내측, 즉 연소실 중심측을 향하는것 같은 2방향의 분무(106a, 106b)를 형성함과 동시에, 후술하는 분무 및 방향의 가변수단을 구비하고 있다. 또, 점화플러그(104)는 연소실의 대략 중심에 배치되어 있다.
부흡기통로(101a, 101b)의 출구는 흡기밸브(102)의 근방에 개구되어 있다. 부흡기통로(101a, 101b)를 통과하는 공기는 분류(噴流)가 되고, 2개의 흡기밸브(102)와 그 밸브시이트의 간극을 통하여 연소실(103)에 유입하여 2개의 스월(111a, 111b)을 생성한다. 이때, 스월(111a)은 분무(106a)를, 스월(111b)은 분무(106b)를, 각각 3차원적으로 감싸넣도록, 또 피스톤(112)의 표면을 따르도록 선회한다. 그 결과, 농혼합기의 생성영역(114) 및 희박혼합기의 생성영역(115)을 형성한다. 흡기 제어밸브(107)의 작동은 예를 들면 스탭핑모터(201)등에 의하여 행해진다. 또 스월 제어밸브(113a, 113b)의 작동도 예를 들면 스탭핑모터(도시생략)에 의하여 행해진다. 각각의 개방도의 설정은 컴퓨터(202)에 의하여 행해진다.
이하, 제 3도 내지 제 6도에 따라 공기량이 적은 상태로부터 많은 상태까지를 순차적으로 저부하시, 저중부하시, 중고부하시, 고부하시의 4가지의 단계로 나누어 각 작동상태를 설명한다.
제 3도에, 제 1의 실시예인 저부하시에 있어서의 작동상태를 나타낸다. 흡기제어밸브(107)의 개방도는 밸브의 고착을 방지함과 동시에, 밸브를 통하는 주공기통로의 유량이 부흡기통로의 유량에 비하여 1/5∼1/10이하인 바와 같이 완전폐쇄에 가까운 개방도( θ1)로 설정된다. 스월 제어밸브는 스월 제어밸브(113a)를 열고, 스월 제어밸브(113b)를 닫는다. 주통로(110)의 상류부를 통해 온 공기(108)는 부흡기통로(101a)를 통하고, 연소실(103)내에서 스월(111a)을 생성한다.
부흡기통로(101a)로 부터의 분류의 직경은 연소실의 크기에 대하여 작기 때문에 흡기밸브(102)로부터 흡입되는 공기의 흐름을 편기시킬 수가 있어, 적은 공기유량에 의하여 스월(111a)을 형성할 수 있다.
연료분사밸브(105)는 후술하는 분무의 갯수 가변수단에 의하여 분무를 106b의 하나만으로 한다. 이때 스월(111a)은 연료분부(106b)를 감싸넣도록 선회한다. 이에 의하여 분무가 연소실(103)의 벽면에 밀어 보내는 일은 없고, 연소시의 농혼합기의 생성범위를 대략 도면의 사선(114a)으로 나타낸 바와 같은 형으로 작게할 수가 있어, 점화플러그(104)의 극히 근방에만 농혼합기를 생성할 수 있다. 희박혼합기의 생성범위는 115a와 같이 된다. 이 층상 혼합기와, 스월의 연소촉진효과에 의하여 공연비 30전후까지 연소변동이 적은 양호한 운전을 행할 수가 있어, 연료소비율을 낮추어, HC, NOx등의 유해배출가스를 저감할 수가 있다.
제 4도에 제 1의 실시예인 저중부하시에 있어서의 작동상태를 나타낸다. 흡기 제어밸브(107)의 개방도는 저부하시의 경우와 마찬가지로 각도 θ1에 설정된다. 스월 제어밸브는 제 4도에 나타낸 바와 같이, 스월 제어밸브(113a)를 열고, 스월제어밸브(113b)를 닫는다. 주통로(110)의 상류부를 통과해온 공기(108)는 부흡기통로(101a)를 통하여 연소실(103)내에서 스월(111a)을 생성한다.
부흡기통로(101a)로부터의 분출류의 직경은 연소실의 크기에 대하여 작기 때문에, 흡기밸브(102)로부터 흡입되는 공기의 흐름을 편기시킬 수가 있어, 적은 공기유량으로 강한 스월(111a)을 형성할 수 있다.
연료분사밸브(105)는 후술하는 가변수단에 의하여 분무(106a,106b)의 2개를 분사한다. 이때 스월(111a)은 연료분무(106a,106b)의 2개의 분무를 각각 감싸넣도록 선회하여, 저부하의 경우보다도 넓은 농혼합기 영역(114b), 희박혼합기 영역(115b)을 각각 생성한다. 또, 이때, 연료분무(106a,106b)는 스월(111a)에 감싸여 들어가고 있기 때문에, 연료실(103)의 벽면에 밀어보내지는 일은 없다. 이에 의하여 저부하의 경우 보다도 많은 연료량에 대하여 적절한 층상 혼합기의 형성과 스월의 생성을 행하여 공연비를 최고 26 정도까지 희박화할 수가 있다.
제 5도에, 제 1의 실시예의 중고부하시에 있어서의 작동상태를 나타낸다. 흡기제어밸브(107)는 저부하시, 저중부하시와 마찬가지로 각도 θ1로 설정된다. 스월제어밸브는 제 5도에 나타낸 바와 같이, 스월 제어밸브(113a)(113b) 모두 개방한다. 주통로(110)의 상류부를 통하여 온 공기(108)는 2개의 부흡기통로(101a, 101b)를 통하여 연소실(103)내에서 2개의 스월(111a, 111b)을 생성한다.
연료분사밸브(105)는 후술하는 가변수단에 의하여 분무(106a, 106b)의 2개를 분무한다. 이때 스월(111a)은 연료분무(106a)를, 스월(111b)은 분무(106b)를 각각 감싸넣도록 선회하여 저중부하의 경우 보다도 넓은 농혼합기 영역(114c), 희박혼합기영역(115c)을 각각 생성한다. 또 이때, 연료분무(106a)는 스월(111a)에 연료분무(106b)는 스월(111b)에 각각 감싸여 들어가고 있기 때문에, 연소실(103)의 벽면에 밀어 보내지는 일은 없다. 이에 의하여 저중부하의 경우 보다도 더 많은 연료량에 대하여 적절한 층상 혼합기의 형성과 스월의 생성을 행하여 공연비를 최고 24정도까지 희박화할 수가 있다.
다음에, 제 6도에 제 1의 실시예의 고부하시에 있어서의 작동상태를 나타낸다. 흡기 제어밸브(107)는 주통로(110)를 개방하는 각도 θ2로 설정된다. 이때 흡입공기(108)의 대부분은 주통로(110)를 통하여 연소실(103)에 흡입된다. 도시한 예에 있어서는 주통로(110)에 헬리컬 포트등의 와류 생성수단을 설치하고 있지 않으므로, 대량의 공기를 흡입할 수 있다. 이때, 스월 제어밸브(113a, 113b)의 상태는 특별히 한정되지 않는다. 가령 스월 제어밸브(113a, 113b)가 열린 채이더라도 각각의 통로를 흐르는 공기의 유량은 그 단면적에 대략 비례하기 때문에, 부흡기통로(101a, 101b)로부터의 유입공기량은 작아 스월을 생성하는데는 이르지 않는다. 연료분사밸브(105)는 후술하는 가변수단에 의하여 분무(106a, 106b)의 2개를 분사하여 희박혼합기영역(115d), 농혼합기영역(114d)을 생성한다. 이때, 희박혼합기영역(115d)은 연소효율이 낮은 벽면 근방에서만이고, 거의가 농혼합기 영역(114d)의 균일 혼합이 된다. 설정공연비는 이론공연비인 14.7로 하고, 필요에 따라 출력공연비 12 정도까지로 한다. 공기량이 많으므로 필요로 하는 출력을 확보할 수가 있다.
또한, 본 실시예에서는 설명의 편의상 흡기제어밸브(107)는 주회로를 폐쇄하거나, 개방하거나 하는 온ㆍ오프만의 구성으로 했으나, 흡입공기의 양에 따라, 주공기통로(110)를 통과하는 유량의 비율을 제어하는 것도 가능한 것은 물론이고, 이와 같이 하면, 스월이 발생하는 영역을 한층 넓힐 수가 있다.
제 7도에, 제 1의 실시예의 구성에 대하여 저부하시에 있어서의 다른 작동 실시예를 나타낸다. 도시한 예에서는 흡기제어밸브(107)의 개방도는 원래의 실시예와 동일한 θ1으로 설정되어 있다. 스월 제어밸브는 스월 제어밸브(113a)를 폐쇄하고, 스월 제어밸브(113b)가 개방되어 있다. 주통로(110)의 상류부를 통과해온 공기(108)는 부흡기통로(101b)를 통과하여 연소실(103)내에서 스월(111b)을 생성한다. 부흡기통로(101a)로부터의 분류의 직경은 연소실(103)의 크기에 비하여 작기 때문에, 흡기밸브(102)로부터 흡입되는 공기의 흐름을 편기시킬 수가 있어, 적은 공기유량으로 강한 스월(111b)을 형성할 수 있다.
연료분사밸브(105)는 후술하는 분무의 갯수가변수단에 의하여 분무를 106b의 1개만으로 한다. 이때, 스월(111b)은 연료분무(106b)를 감싸넣도록 선회한다. 이에 의하여 분무가 연소실(103)의 벽면에 밀어 붙여지는 일은 없어, 연소시의 농혼합기의 생성범위를 대략 도면의 사선(114a')으로 나타낸 바와 같은 형으로 작게할 수가 있어, 점화플러그(104)의 극히 근방에만 농혼합기를 생성할 수 있다. 희박혼합기의 생성범위는 115a'와 같이 된다. 이 층상 혼합기와, 스월의 연소촉진 효과에 의하여 공연비 30전후까지 연소변동이 적은 양호한 운전을 행할 수가 있어, 연료소비율을 낮추어, HC, NOx등의 유해배기가스를 저감할 수가 있다.
제 8도에 제 1의 실시예의 구성에 대하여 저중부하시에 있어서의 다른 작동 실시예를 나타낸다. 흡기제어밸브(107)는 원래의 본 실시예와 마찬가지로 각도 θ1로 설정된다. 스월 제어밸브는 스월 제어밸브(113a)(113b) 모두 열려 있다. 주통로(110)의 상류부를 통과해온 공기(108)는 2개의 부흡기통로(101a, 101b)를 통하여 연소실(103)내에서 2개의 스월(111a, 111b)을 생성한다. 연료분사밸브(105)는 후술하는 가변수단에 의하여 분무(106b)의 1개를 분사한다. 스월(111b)은 연료분무(106b)를 감싸 넣도록 선회하여, 농혼합기영역(114b')을 생성한다. 한편, 스월(111a)은 농혼합기영역(114b')을 감싸넣도록 선회하여 저중부하의 경우 보다도 넓은 희박 혼합기영역(115b')을 생성한다. 또, 이때 연료분무(111b)는 스월(111b)에 감싸들어가고 있기 때문에 연료실(103)의 벽면에 밀어보내지는 일은 없다. 이에 의하여, 저부하의 경우보다 많은 연료량에 대하여 적절한 층상 혼합기의 형성과 스월의 생성을 행하여 공연비를 최고 26 정도까지 희박화할 수가 있다.
다음에 제 9a도 및 제 9b도에 본 발명의 내연기관의 혼합기 형성장치에 제공되는 연료분사밸브의 제 1의 실시예에 관한 구성 및 작동의 일예를 나타낸다. 연료(301)는 도시하지 않은 연료펌프에 의하여 가압되어 있다. 코일(302)에 펄스전류를 흘렸을 때, 코어(303)가 상하로 움직여, 밸브(304)가 밀어올려져 개폐됨으로써 연료(301)가 연료 오리피스(306)로부터 분무(305)로서 분출되도록 되어 있다, 연료량은 코일(302)의 통전시간과, 연료 오리피스(306)의 직경의 함수로 정해진다. 연료 오리피스(306)로부터 나온 연료는 분기재(分岐材)(307)에 의하여 2방향으로 나뉘어진다. 연료분무의 갯수가 2방향으로 좋은 경우에는 제 9a도에 나타낸 바와같이, 분무(305)는 2개로 분리되어 에어 분무기(atomizer)(308)내의 통로(309a, 309b)를 통과하여 분구(310a, 310b)로부터 분사된다. 에어 분무기(308)는 인슐레이터(313)를 거쳐 에어 갤러리(314)에 의하여 인젝터(315)에 고정된다.
한편, 연료분사를 1개로 하는 경우, 에어 오리피스(311)로부터 공기가 유입한다. 연료분무는 에어 분부기(308)내에 설치된 에어 오리피스(311)로부터의 공기류의 에너지에 의하여 미립화됨과 동시에, 공기류에 의하여 통로(309b)측으로 치우쳐 흐른다. 이에 의하여 제 9b도에 나타낸 바와 같이, 연료는 분출구(310b)로부터의 1방향 분무가 된다.
제 10a도 및 제 10b도에 연료분사밸브의 제 2의 실시예에 관한 구성도를 나타낸다. 연료량은 연료분사밸브의 제 1의 실시예에 있어서의 구성예와 마찬가지로, 코일(302)의 통전시간과, 연료 오리피스(306)의 직경의 함수로 정해진다. 에어 분무기(308)에는 타원추형의 통로(309)가 설치되어 있다. 연료 오리피스(306)로부터 나온 분무(305)는 분기재(307)에 의하여 2방향으로 나누어진다. 분무(305)의 갯수가 2방향으로 좋은 경우에는 제 10a도에 나타낸 바와 같이 분무(305)는 2개로 나누어져 에어 분무기(308)내의 통로(309)를 통하여 분구(310)로부터 분사된다.
연료분무를 1개로 하는 경우, 에어 오리피스(311)로부터 공기가 유입된다. 제 10b도에 나타낸 바와 같이, 분무(305)는 에어 분무기(308)내에 설치된 에어 오리피스(311)로부터의 공기류의 에너지에 의하여 미립화됨과 동시에, 공기류에 의하여 통로(309)의 중심부분에 밀어 보내진다. 이에 의하여 연료는 분구(310)로부터 1방향 분무가 되어, 제 1도에 나타낸 연소실(103)의 점화플러그(104) 근방에 농혼합기가 생성 된다.
제 11a도 및 제 11b도에 연료분사밸브의 제 3의 실시예에 관한 구성도를 나타낸다. 본 도면에 나타낸 예는 연료오리피스(306) 보다 앞의 구성은 다른 실시예에 있어서의 연료분사밸브의 구성과 동일하다. 연료통로(309a, 309b)중 한쪽의 연료통로(309a)내에는 이것을 폐쇄하는 마이크로밸브(312)가 설치되어 있다. 제 11a도에 나타낸 바와 같이, 분무를 2개로 하는 경우에는 마이크로밸브(312)를 열고, 제 11b도에 나타낸 바와 같이 분무를 1개로 하는 경우에는 마이크로밸브(312)를 닫는다. 이와 같이 구성함으로써, 에어오리피스(311)로부터의 공기류의 에너지를 사용하여 분무를 미립화함과 동시에 분무의 갯수를 바꿀수가 있어, 제 1도에 나타낸 연소실(103)내의 혼합기의 층상화와 연소분무의 미립화에 의한 급속한 혼합기의 생성을 양립할 수 있다. 이에 의하여 희박연소를 촉진할 수 있다.
제 12도, 제 13도는 본 발명에 관한 내연기관의 혼합기 형성장치의 제 2의 실시예의 일 구성도이다. 스월 생성기구의 구성은 기본적으로는 제 1도에 나타낸 제 1의 실시예에 구성과 동일하나, 본 실시예에 있어서는 2개의 연료분사밸브(105a, 105b)가 2개 있는 흡기밸브의 내측부분을 지향하도록 각 흡기밸브의 상류부분에 배치되어 있다. 연료분무를 1개로 하는 경우에는 컴퓨터(201)로부터의 펄스신호는 연료분사밸브(105a)에만 주어진다. 이에 의하여, 연료분무를 편기시켜 층상연소를 실현할 수가 있다.
제 14도는 본 발명에 관한 내연기관의 혼합기 형성장치를 자동차의 엔진에 사용했을 경우의 제어밸브, 연료분사밸브의 상태를 설정할 때의 플로우챠트의 일예이다. 먼저, 운전자의 의도를 검출하고, 필요로 하는 엔진의 회전수 및 토오크를 산출한다. 운전자의 의도는 예를 들면 액셀패달의 밟는 정도, 또는 밟는 상태의 변화량으로부터 필요한 축출력으로서 산출되는 값으로 한다. 이 값과 차속 및 기어위치의 정보로부터 엔진의 운전조건, 즉 현재 필요한 회전수 및 토오크가 계산된다. 다음에 이들 정보를 기초로, 설정된 조건에 있어서, 최적의 스월 및 분무의 갯수 및 방향을 도표를 참조함으로써 조사한다.
먼저, 엔진의 운전조건이 고부하영역인가를 조사하면, 고부하 영역이면, 제 1도의 제어밸브(107)의 개방도를 제 6도에 나타낸 θ2로 설정하고, 제 7도의 에어 오리피스(311)에의 공기량을 커트하거나, 또는 감소시켜 연료의 통로(309a, 309b)내의 편기를 작게하여 분무를 2방향으로 설정한다. 고부하영역이 아니면, 제어밸브(107)의 개방도를 제 3도, 제 4도, 제 5도에 나타낸 θ1으로 설정하여, 스월 및 분무의 설정으로 진행한다.
와류 및 분무의 설정에서는 먼저, 엔진이 저중부하영역 이상인가를 조사한다. 저중부하영역 이상이면, 스월제어밸브(113a, 113b)를 개방함으로써 2방향 스월로 한다. 여기서, 다시 엔진이 중고부하 영역인가를 조사하여, 중고부하 영역이면 고부하영역의 경우와 마찬가지로 에어 오리피스(311)의 공기량을 감소시켜 분무를 2방향으로 설정한다. 중고부하영역이 아니면 저중부하영역이므로, 에어 오리피스(311)에 흐르는 공기량을 증가시켜 분무를 1방향으로 편기시킨다.
마지막으로, 엔진이 저중부하영역 이상이 아닌 경우, 저부하영역이므로, 스월제어밸브(113a)를 열고, 스월 제어밸브(113b)를 폐쇄하여, 1방향 스월로 한다.또, 에어 오리피스(311)에 흐르는 공기량을 증가시켜 분무를 1개로 한다.
이와 같이 하여, 스월 및 연료의 조건이 정해졌으므로, 다음에 회전수와 필요토오크로부터 결정되는 공연비 도표를 참조하여 목표공연비를 조사한다. 이것을 기본으로, 도시하지 않은 드로틀밸브의 개방도를 결정하고, 공기량을 결정한다. 이에 의하여 연료량을 정하고, 또 공연비에 따른 연료분사시기, 점화시기를 도표등의 수단에 의하여 설정한다. 이상과 같이 하여, 운전상태에 따른 최적의 스월생성과, 연소실내의 혼합기 생성이 실현된다.
다음에 제 15도 및 제 16도에 와류의 세기에 따라, 연료 분사시기, 점화시기, 연료의 분사방향을 변화시키도록 한 실시예를 나타낸다 연료분사밸브(105)에는 공기에 의하여 미립화를 촉진하고, 또 미립화용 공기에 의하여 분무의 갯수 및 분사방향을 변화시킬 수 있는 에어 어시스트 인젝터를 사용한다. 제 15도는 와류를 생성시키지 않는 경우로서, 공기(108)는 주통로(110)로부터 유입되고, 유속은 비교적 느리며, 또 연소속도도 느리다. 이 때문에, 피스톤(112)이 압축 상사점 근방에 왔을 때에 양호하게 착화시키기 위해서는 연료분사시기를 조금 빠르게 설정하고 점화시기도 빠르게 할 필요가 있다. 또, 연료분무(106)의 방향은 분무가 주통로(110)로부터의 공기류에 의하여 흐르게 되는 것을 고러하여 연료분사밸브(105)와 2흡기밸브(102, 102)를 연결하는 방향보다 도면중에서 약간 하향 지향하고, 그 방향으로 많이 분사되도록 설정하면, 점화플러그(104)의 근방에 농혼합기를 생성할 수가 있다. 제 16도는 스월을 발생시켰을 경우로서, 공기(108)는 부흡기통로(101)로부터 유입하여 유속이 빠른 스월(111)을 생성한다. 이때, 연소속도는 빨라진다. 이 때문에 피스톤(112)이 압축 상사점 근방에 왔을 때에 양호하게 착화시키기 위해서는 연료분사시기를 제 15도의 경우보다도 약간 늦게 설정하고, 점화시기도 늦출 필요가 있다. 또, 연료와 흡입공기는 독립흡기관(110)내에서는 거의 간섭하지 않으므로 연료분무(106)를 제 15도의 경우보다 직선적으로 2흡기밸브(102, 102)를 지향하도록 하여 연료와 공기의 혼합을 촉진할 수가 있어, 연료분무가 흡기관(110)의 내벽이나 실린더(103)의 내벽에 부착하는 것을 억제할 수가 있다.
제 17도에 제 1의 실시예의 구성에 있어서, 제 14도에 나타낸 플로우챠트에 따라 부흡기통로의 갯수 및 연료의 분사수를 변화시켰을 경우에 있어서의 엔진회전수와 토오크에 의한 희박공연비 한계의 영역도 및 엔진의 운전범위를 나타낸다. 또, 제 18도는 제 1와 실시예의 구성에 있어서 연료의 분사갯수를 2개인채로 했을 경우, 제 19도는 종래의 스월 생성기구를 가지는 엔진, 제 20도는 스월 생성기구를 가지지 않는 엔진의 각 경우에 있어서의 희박공연비 한계의 영역도 및 그 운전범위를 나타낸 도이다.
각 도면중에서 사선밖의 영역은 그 구성으로 운전할 수 없는 회전수 또는 토오크 영역을 나타내고 있다. 도면중의 숫자는 그 영역에 있어서의 희박공연비 한계를 나타낸다.
제 17도로부터도 알 수 있듯이, 본 실시예에 의하면, 엔진이 희박공연비로 운전할 수 있는 영역이 다른 경우 보다도 넓고, 특히 저부하시의 공연비 한계가 커져, 연료소비율의 저감 및 HC, NOx등의 배출가스의 억제를 도모할 수가 있다. 또,스월 생성기구를 가지지 않는 엔진과 동일한 최고출력을 확보할 수 있음도 알 수 있다.
이상, 본 발명의 각 실시예를 상세히 설명했으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 특허청구의 범위에 기재된 본 발명을 일탈하는 일없이 여러가지의 설계변경을 행할 수가 있다.
예를 들면, 실시예에서는 부흡기통로가 2개인 경우에 대하여 나타냈으나, 본 발명의 구성은 이 갯수에 한정되는 것은 아니고, 최저 1개이상의 임의의 갯수의 부흡기통로에 의하여 스월을 생성할 수 있음은 물론이다. 또, 스월의 수에 대해서도 1개인 경우와 2개인 경우에 대하여 설명했으나, 부흡기통로 마다에 그 개구부의 위치 및 방향을 가변으로 하도록 설정함으로써 연소실내에 복수의 스월을 생성할 수가 있다. 또, 분사연료의 갯수로 1개의 경우와 2개의 경우에 대하여 설명했으나, 실제로는 스월의 수만큼 증가시킬 수가 있고, 그와 같은 구성에 있어서도 층상연소를 목적으로 하는 경우에는 최저 1개의 분무로 할 수가 있다. 어쨋거나 이 경우에도 스월이 분무를 3차원적으로 감싸들어가도록 스월 및 분무의 관계를 설정하면, 연료가 연소실 벽면에 부착하지 않고, 양호한 혼합기생성을 도모할 수가 있다.
또, 이들 어느 경우에도 연료의 분사시기등을 변화시킴으로써 공기와 연료의 혼합을 촉진하고, 최적의 연소를 행할 수 있음은 말할 것도 없다.
이상의 설명으로 이해되는 바와 같이, 본 발명에 의하면, 연소실내에 복수의 스월을 생성할 수 있게 되어 넓은 운전범위에 있어서, 연소실내에 생성되는 스월을 적절한 세기로 설정할 수 있고, 또한 희박연소한계를 신장시킬 수가 있음과 동시에, 배출가스중의 HC, NOx등의 유해성분을 저감할 수 있고, 다시 주공기통로의 단면적을 좁게하는 것을 불필요하여 고부하시에 많은 공기를 흡입할 수가 있고, 또 출력의 저하를 방지할 수가 있다.
제 1도는 본 발명의 제 1실시예의 구성을 나타낸 상면도,
제 2도는 본 발명의 제 1실시예의 구성을 나타낸 측면도,
제 3도는 본 발명의 제 1실시예의 저부하시에 있어서의 동작을 나타낸 도,
제 4도는 본 발명의 제 1실시예의 저중부하시에 있어서의 동작을 나타낸 도,
제 5도는 본 발명의 제 1실시예의 중고부하시에 있어서의 동작을 나타낸 도,
제 6도는 본 발명의 제 1실시예의 고부하시에 있어서의 동작을 나타낸 도,
제 7도는 본 발명의 제 1실시예의 저부하시에 있어서의 다른 작동 실시예를 나타낸 도,
제 8도는 본 발명의 제 1실시예의 저중부하시에 있어서의 다른 작동 실시예를 나타낸 도,
제 9도(a),(b)는 제 1실시예에 있어서의 연료분사밸브의 구성 및 작동의 제1의 실시예를 나타낸 상면도 및 측면도,
제 10도(a),(b)는 제 1실시예에 있어서의 연료분사밸브의 구성 및 작동의 제2의 실시예를 나타낸 상면도 및 측면도,
제 11도(a),(b)는 제 1실시예에 있어서의 연료분사밸브의 구성 및 작동의 제3의 실시예를 나타낸 상면도 및 측면도,
제 12도는 본 발명의 제 2의 실시예의 구성을 나타낸 상면도,
제 13도는 본 발명의 제 2의 실시예의 구성을 나타낸 측면도,
제 14도는 제어밸브 개방도를 설정하는 플로우챠트의 예,
제 15도는 스월을 발생시키지 않은 경우의 연료분사시기, 점화시기 및 연료분사 방향을 나타낸 도,
제 16도는 스월을 발생시켰을 경우의 연료분사시기, 점화시기 및 연료분사방향을 나타낸 도,
제 17도는 제 1의 실시예의 구성에서, 제 14도의 플로우챠트에 따라 부흡기통로 및 연료의 갯수를 변화시켰을 경우의 희박공연비 한계의 영역, 및 엔진의 운전가능 범위를 나타낸 도,
제 18도는 제 1의 실시예의 구성에서, 연료분사밸브로부터의 갯수를 2개로한 희박공연비 한계의 영역 및 엔진의 운전가능 범위를 나타낸 도,
제 19도는 종래의 스월 생성기구를 가지는 엔진의 희박공연비 한계의 영역, 운전가능범위를 나타낸 도,
제 20도는 종래의 스월 생성기구를 가지지 않은 희박공연비 한계의 영역, 운전가능범위를 나타낸 도,
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
101a∼101d : 부흡기통로 102 : 흡기밸브
103 : 연소실 104 : 점화플러그
105 : 연료분사밸브 107 : 흡기제어밸브
110 : 흡기주통로 112 : 피스톤
111a : 스월 114 : 농혼합기의 생성영역
115 : 희혼합기의 생성영역 201 : 스탭핑모터
202 : 컴퓨터

Claims (16)

  1. 엔진의 실린더내의 연소실에 개구된 흡기통로, 상기 흡기통로와 상기 연소실사이의 접속부에 제공된 흡기밸브, 상기 흡기밸브쪽으로 복수의 분기된 연료스프레이 흐름중 하나 이상을 분사하는 연료분사밸브의 노즐, 상기 흡기통로내의 공기흐름을 제어함으로써 상기 연소실내의 공기 및 연료의 혼합기에 와류를 발생시키는 스월 발생수단을 구비한 내연기관용 공기-연료 혼합기 공급장치에 있어서,
    상기 스월 발생수단은 상기 흡기통로를 형성하는 주통로, 상기 주통로의 주위의 바이패스공기에 바이패스통로를 형성하도록 제공되고 그 단면적의 총합이 상기 주통로의 단면적 보다 작도록 형성된 2개 이상의 부흡기통로, 상기 주통로내의 공기흐름을 제어하는 흡기제어밸브, 상기 하나 이상의 부흡기통로내의 공기흐름을 선택적으로 제어하는 초크수단, 및 내연기관의 운전상태에 따라 상기 초크수단을 제어함으로써 상기 하나 이상의 부흡기통로의 단면적을 제어하도록 사용중인 상기 부흡기통로의 수를 가변 제어하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 내연기관용 공기-연료 혼합기 공급장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    내연기관의 회전수 및 토오크를 이용하여 상기 내연기관의 운전상태를 판별하는 수단, 및 내연기관의 판별된 운전상태에 따라 연료스프레이 흐름의 수와 연료분사방향을 가변제어하는 수단을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 공기-연료 혼합기 공급장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    연료분사의 방향 및 연료스프레이 흐름의 수를 가변제어하는 상기 수단은 와류흐름이 발생될때 와류가 연소실내의 연료스프레이를 항상 감싸도록 순환하게 작동되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 공기-연료 혼합기 공급장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    복수의 부흡기통로로부터의 흡기류가 다른 와류 형성면을 가지는 2개 이상의 와류를 발생시키고 내연기관이 저부하 운전상태일 때, 상기 사용중인 부흡기통로의 수 및 각 부흡기통로의 단면적을 가변제어하는 상기 수단은 하나 이상의 와류가 연료스프레이 흐름과 간섭하지 않는 연소실의 부분에 형성되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 공기-연료 혼합기 공급장치.
  5. 엔진의 실린더내의 연소실에 개구된 흡기통로, 상기 흡기통로와 상기 연소실 사이의 접속부에 제공된 흡기밸브, 상기 흡기밸브쪽으로 하나 이상의 연료스프레이 흐름을 분사하는 연료분사밸브, 상기 흡기통로내의 공기흐름을 제어함으로써 상기 연소실내의 공기 및 연료의 혼합기에 와류를 발생시키는 스월 발생수단을 구비한 내연기관용 공기-연료 혼합기 공급장치에 있어서,
    상기 스월 발생수단은 상기 흡기통로를 형성하는 주통로, 상기 주통로의 주위의 바이패스공기에 바이패스통로를 형성하도록 제공되고 그 단면적의 총합이 상기 주통로의 단면적 보다 작도록 형성된 하나 이상의 부흡기통로, 상기 주통로내의 공기흐름을 제어하는 흡기제어밸브, 상기 하나 이상의 부흡기통로내의 공기흐름을 막히도록 제어하는 수단, 및 내연기관의 운전상태에 따라 상기 연소실내의 강도를 가변하여 스월형태에 와류를 발생시키는 수단을 포함하고,
    내연기관의 작동상태에 의해 생성된 상기 스월의 강도에 대응하는 분사방향을 가변시키는 수단을 포함하며,
    내연기관의 작동상태에 의해 생성된 상기 스월의 강도에 대응하는 각 연료스프레이 유량을 가변시키는 수단을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 공기-연료 혼합기 공급장치.
  6. 엔진의 실린더내의 연소실에 개구된 흡기통로, 상기 흡기통로와 상기 연소실 사이의 접속부에 제공된 흡기밸브, 상기 흡기밸브쪽으로 하나 이상의 연료스프레이 흐름을 분사하는 연료분사밸브, 상기 흡기통로내의 공기흐름을 제어함으로써 상기 연소실내의 공기 및 연료의 혼합기에 와류를 발생시키는 스월 발생수단을 구비한 내연기관용 공기-연료 혼합기 공급장치에 있어서,
    상기 스월 발생수단은 상기 흡기통로를 형성하는 주통로, 상기 주통로의 주위의 바이패스공기에 바이패스통로를 형성하도록 제공되고 그 단면적의 총합이 상기 주통로의 단면적 보다 작도록 형성된 하나 이상의 부흡기통로, 상기 주통로내의 공기흐름을 제어하는 흡기제어밸브, 상기 하나 이상의 부흡기통로내의 공기흐름을막히도록 제어하는 수단, 및 내연기관의 운전상태에 따라 상기 연소실내의 강도를 가변하여 스월형태에 와류를 발생시키는 수단을 포함하고,
    내연기관의 작동상태에 의해 생성된 상기 스월의 강도에 대응하는 분사방향을 가변시키는 수단을 포함하며,
    내연기관의 작동상태에 의해 생성된 상기 스월의 강도에 대응하는 연료분사시기를 가변시키는 수단을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 공기-연료 혼합기 공급장치.
  7. 엔진의 실린더내의 연소실에 개구된 흡기통로, 상기 흡기통로와 상기 연소실 사이의 접속부에 제공된 흡기밸브, 상기 흡기밸브쪽으로 하나 이상의 연료스프레이 흐름을 분사하는 연료분사밸브, 상기 흡기통로내의 공기흐름을 제어함으로써 상기 연소실내의 공기 및 연료의 혼합기에 와류를 발생시키는 스월 발생수단을 구비한 내연기관용 공기-연료 혼합기 공급장치에 있어서,
    상기 스월 발생수단은 상기 흡기통로를 형성하는 주통로, 상기 주통로의 주위의 바이패스공기에 바이패스통로를 형성하도록 제공되고 그 단면적의 총합이 상기 주통로의 단면적 보다 작도록 형성된 하나 이상의 부흡기통로, 상기 주통로내의 공기흐름을 제어하는 흡기제어밸브, 상기 하나 이상의 부흡기통로내의 공기흐름을 막히도록 제어하는 수단, 및 내연기관의 운전상태에 따라 상기 연소실내의 강도를 가변하여 스월형태에 와류를 발생시키는 수단을 포함하고,
    내연기관의 작동상태에 의해 생성된 상기 스월의 강도에 대응하는 분사방향을 가변시키는 수단을 포함하며,
    내연기관의 작동상태에 의해 생성된 상기 스월의 강도에 대응하는 점화시기를 가변시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 공기-연료 혼합기 공급장치.
  8. 상기 내연기관의 각 실린더내의 연소실에 연결된 흡기통로와, 상기 각 실린더의 흡기행정동안 상기 흡기통로와 각 연소실 사이에 제공된 흡기밸브를 개방함으로써 상기 흡기통로로부터 각 연소실내로 공기를 유입시키는 흡기밸브, 및 상기 실린더내의 연소실에 연료를 공급하는 연료분사밸브를 구비한 공기-연료 혼합기 공급장치를 갖는 내연기관에 있어서,
    직경이 상기 흡기밸브의 직경보다 작으며, 상기 흡기밸브쪽으로 방향성을 갖는 가느다란 공기 또는 공기-연료 혼합기를 생성하는 분사노즐을 구비한 공기 또는 공기-연료 혼합기 공급유닛을 포함하고,
    공기 또는 공기-연료 혼합기 공급유닛은 내연기관의 작동상태에 따라 상기 연료분사밸브로부터 분사된 연료의 흐름방향을 제어하는 제어유닛을 포함하며, 상기 연료분사밸브는 연료스프레이방향을 선택적으로 가변시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 공기-연료 혼합기 공급장치를 갖는 내연기관.
  9. 제 8항에 있어서,
    두개 이상의 흡기밸브가 각 실린더에 제공되고, 상기 공기 또는 공기-연료혼합기 공급유닛은 상기 각 흡기밸브에 연료의 흐름을 분배하는 것을 특징으로 하는 공기-연료 혼합기 공급장치를 갖는 내연기관.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제어유닛은 내연기관의 작동상태에 따라 상기 연료분사밸브로부터 분사된 연료스프레이 흐름의 수를 제어하는 것을 특징으로 하는 공기-연료 혼합기 공급장치를 갖는 내연기관.
  11. 상기 내연기관의 각 실린더내의 연소실에 연결된 흡기통로, 각 실린더의 흡입행정동안 개방함으로써 상기 흡기통로로부터 상기 연소실내로 공기를 유입시키는 흡기밸브, 상기 흡기통로 및 각 연소실 사이에 제공된 흡기밸브, 직경은 상기 흡기밸브의 직경보다 작고 상기 흡기밸브로의 방향성을 갖는 가느다란 공기흐름을 생성하는 분사노즐을 구비한 공기공급유닛, 및 상기 공기공급유닛으로부터 배기된 공기흐름내로 연료를 공급하는 연료분사밸브를 포함하는 공기-연료 혼합기 공급장치를 갖는 내연기관에 있어서,
    내연기관의 작동상태에 따라 상기 연료분사밸브로부터 분사된 연료의 흐름방향을 제어하는 제어유닛을 포함하고, 상기 연료분사밸브는 연료스프레이의 방향을 선택적으로 가변시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 공기-연료 혼합기 공급장치를 갖는 내연기관.
  12. 제 11항에 있어서,
    두개 이상의 흡기밸브가 각 실린더에 제공되고, 상기 연료분사밸브는 상기 흡기밸브에 연료의 흐름을 분배하는 것을 특징으로 하는 공기-연료 혼합기 공급장치를 갖는 내연기관.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제어유닛은 내연기관의 작동상태에 따라 상기 연료분사밸브로부터 분사된 연료스프레이 흐름의 수를 제어하는 것을 특징으로 하는 공기-연료 혼합기 공급장치를 갖는 내연기관.
  14. 제 11항에 있어서 ,
    공기공급유닛이 각 흡기밸브에 분배되는 것을 특징으로 하는 공기-연료 혼합기 공급장치를 갖는 내연기관.
  15. 제 14항에 있어서,
    내연기관의 작동상태에 따라 상기 공기공급유닛으로부터의 공기흐름방향을 제어하는 제어유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기-연료 혼합기 공급장치를 갖는 내연기관.
  16. 제 14항에 있어서,
    내연기관의 작동상태에 따라 상기 공기공급유닛으로부터의 공기흐름량을 제어하는 제어유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 공기-연료 혼합기 공급장치를 갖는 내연기관.
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