KR100597147B1 - 흡입 시스템을 가지는 내연기관 - Google Patents

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Abstract

내연기관을 위한 흡입 시스템은 공명 효과를 이용하기 위한 장치를 갖고 있다. 이 장치는 공명 용기 내부에 배열된 제어 장치를 포함하며, 이 제어 장치에 의해서 공명 단면이 내연기관의 파라미터에 따라 변화할 수 있다.
실린더 뱅크, 실린더, 흡입 시스템, 제어 장치, 공명 용기

Description

흡입 시스템을 가지는 내연기관 {SUCTION SYSTEM HAVING INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
도1은 본 발명에 따른 흡입 시스템을 갖는 내연기관의 개략도.
도2는 도1에 대응하는 개략도.
도3은 도1의 선 III-III에 따른 확대 단면도.
도4는 본 발명에 따라 구체적으로 구성된 흡입 시스템을 위에서 본 사시도.
도5는 또 다른 실시예의 내연기관(1)에 대응하는 도면.
도6은 도5에 대응하는 도면.
도7은 본 발명에 따른 흡입 시스템의 출력을 나타내는 다이어그램.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
2, 3 : 실린더 뱅크
4 내지 9 : 실린더
10 : 흡입 시스템
12 : 제어 장치
13 : 공명 용기
36, 37 : 수용부
46, 47 : 이송관
56 : 조정 장치
본 발명은 청구 범위 제1항의 전제부에 따른 내연기관을 위한 공명 효과를 이용하는 장치를 갖는 흡입 시스템에 관한 것이다.
독일 특허 제36 33 929호에는 내연기관을 위한 공명 효과를 얻을 수 있는 몇 가지 가능성이 개시되어 있다. 이 명세서에서는 흡입관의 길이 및 단면을 각각의 내연기관에 조화되게 함으로써 내연기관의 토크 및 동력을 최적화할 수 있는 것으로 설명하고 있다.
미국 특허 제4 846 117호에는 환형 채널이 마련되어 있는 용기를 갖는 흡입 시스템이 설명되어 있다. 이 환형 채널을 통해 대향 실린더 뱅크들이 흡입 공기를 공급받는다.
미국 특허 제5 408 962호에는 두개의 가변 길이 이송관에 연결된 용기를 갖는 흡입 시스템이 개시되어 있다. 이러한 구조에 의해서, 하부 및 중간 회전 속도 범위에서 공명 동조가 얻어진다.
마지막으로, 유럽 특허 제0 065 076호에는 고유 주파수가 계속적으로 조정 가능하여서 조정된 흡입 압력 충전의 효과를 전체 회전 속도 범위에 걸쳐 이용할 수 있도록 된 흡입 시스템이 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 큰 범위의 회전 속도에 걸쳐 토크 최적화를 수행할 수 있도록 된 내연기관용 특정 흡입 시스템을 마련하는 것이다.
본 발명에 따르면, 상기 목적은 청구 범위 제1항의 특징부에 의해 달성된다. 본 발명을 구성하는 또 다른 특징은 종속 청구항에 기재되어 있다.
본 발명의 주된 장점은 내연기관의 토크 거동을 개선시키는 공명 효과를 얻도록, 공명 용기의 공명 단면이 제어 장치에 의해 변경될 수 있다는 것이다. 제어 장치는 단순한 방식으로 프리즘형 기본 형상을 갖는 타이밍 케이스에 일체될 수 있다. 이 경우에, 제어 장치는 구조적으로 명확한 방식으로 설계될 수 있고 제1 단부 위치와 제2 단부 위치 사이에서 연속적인 선형 이동에 의해 이동할 수 있는 부품이다. 제어 장치의 제1 단부 위치에서, 제어 장치의 웨브 벽은 공명 용기의 제1 전방 벽을 갖는 연결 도관을 형성하고, 내연기관의 낮은 회전 속도에서, 상기 연결 도관은 대향 실린더 뱅크들의 전방에 배치된 공명 용기의 두개의 공명 용적부들 사이에 공명관을 형성한다.
제어 장치는 공명 용기의 수용부에 의해 둘러싸인 레그형 벽들을 갖고 있다. 상기 수용부는 공명 용기의 연장부를 형성하고 튜브형 단면을 갖는다. 제어 장치의 레그형 벽과 공명 용기의 수용부 사이에 안내 장치가 마련된다.
공기 필터를 구비한 이송 장치는 공명 용기에 연결되고, 단일 이송관으로서 구성될 수 있다. 스로틀 밸브는 이 이송관에 배열된다.
그러나, 이송 장치를 공명 용기에 이어지는 두개의 별도 이송관들을 갖는 도관 유닛으로서 형성할 수도 있다. 단일 도관 부분이 이들 이송관들의 전방에 연결되고, 상기 도관 부분 내에 스로틀 밸브가 배열된다. 이러한 구성에서, 차단 플랩은 공명체의 연결 도관에 배열되고, 제어 장치는 완전히 이동할 때 상기 차단 플랩은 낮은 회전 속도 범위에서 폐쇄된다. 특히, 낮은 속도 범위에서, 이러한 구조는 추가의 토크 증가를 보장하게 된다. 제어 장치는 조정 장치에 의해, 특히 회전 속도 및/또는 부하에 따라 작동된다. 이 경우에, 조정 장치는 제어 장치에 연결된 커넥팅 로드를 포함한다. 커넥팅 로드는 전기 모터에 의해 작동된다. 이 전기 모터는 워엄 기어에 의해 커넥팅 로드와 함께 작동한다.
이하, 본 발명의 실시예는 도면에 도시되고, 상세히 설명된다.
내연기관(1)은 대향 형상 또는 V형으로 서로에 대하여, 특히 이 엔진에서는 종방향 중심선 LM을 형성하는 거리로 배열된 대향 실린더 뱅크(2, 3)를 포함한다. 이 실시예에서, 각각의 실린더 뱅크(2, 3)는 3개의 실린더(4, 5, 6 또는 7, 8, 9)를 각각 갖는다. 실린더 뱅크(2, 3)들 사이에는 실린더(4, 5, 6 및 7, 8, 9)에 공기를 공급하는 흡입 시스템(10)이 마련된다.
흡입 시스템은 공명 효과를 이용하기 위한 장치(11)를 구비하며, 상기 공명 효과는 헬름홀쯔(Helmholtz) 공명기(보쉬, 차량 기술서, 22판, 1995년, 379면)에 의해 얻어진다.
상기 장치(11)는 금속 또는 플라스틱 등으로 구성된 흡입 시스템(10)의 공명 용기(13)의 내부에 배열되는 제어 장치(12)를 포함한다. 공명 용기(13)의 공명 단면은 제어 장치(12)에 의해 변경될 수 있어서, 내연기관(1)의 한정된 토크의 최적화가 달성될 수 있다.
마찬가지로 금속 또는 플라스틱 등으로 제조될 수 있는 제어 장치(12)는 공명 용기(13)의 벽(16, 17, 18, 19)에 대하여 거리 MA Ix, MA II 및 MA III(도1)로 연장되는 안내 벽(13, 14, 15)을 갖고 있다.
공명 용기(13)는 실린더 뱅크(2, 3)에 면하는 종방향 벽(20, 21)과 제1 전방 벽(22) 및 제2 전방 벽(23)으로서 구성된 프리즘형 기본 형상을 취하는 벽(17, 18)을 갖고 있다. 제어 장치(12)의 안내 벽(13, 14, 15)들은 종방향 벽(20, 21) 및 전방 벽(22, 23)과 동일 방향으로, 바람직하게는 평행으로 연장된다.
안내 벽(13, 14, 15)은 U형 진행을 취하고, 레그형 벽들은 도면 부호 24, 25로 표시되고 웨브형 벽은 도면부호 26으로 표시된다.
제어 장치(12)는 도1의 제1 단부 위치(STE I)와 도2의 제2 단부 위치(STE II) 사이에서 연속으로 조정 가능하게 구성되어 있다. 제1 단부 위치(STE I)에서 웨브형 벽(26; 도1)은 제1 전방 벽(22)과 함께 연결 도관(27; 도1)을 형성한다. 연결 도관(27)은 실린더 뱅크(2, 3)의 전방에 배치된 제1 공명 용적부(28) 및 제2 공명 용적부(29)로 안내된다.
실린더 뱅크(2, 3)에 면하는 측면 상에서, 공명 용기(13)는 실린더(4, 5, 6 및 7, 8, 9)로 안내되는 도관 부분(30, 31, 32 및 33, 34, 35)을 갖는다. 비교적 짧은 이들 도관 부분은 공명 용기(13)의 부품들이다.
제어 장치(12)의 레그형 벽(24, 25)들은 공명 용기(13)의 수용부(36, 37)에 의해 둘러싸인다. 이들 수용부(36, 37)들은 공명 용기(13)의 연장부(38, 39)이고, 도3의 튜브형 단면을 갖는다. 레그형 벽(24, 25)들과 수용부(36, 37)들 사이에는 이 실시예에서는 수용부(36, 37)에 고정 연결된 안내 장치(101, 102)가 마련된다.
공명 하우징(13)의 제1 전방 벽(22)은 공기 필터(40)를 포함하는 이송 장치(41)를 구비한다. 이 이송 장치(41)는 공기량 센서(43) 및 스로틀 밸브(44)가 배열되는 단일 이송관(42)으로 도시되어 있다. 스로틀 밸브(44)는 공기 필터(40)보다는 공명 용기(13)의 연결 도관(27)에 더 가까이 위치하여 있다.
도5에 따르면, 이송 장치(45)는, 공명 용기(13)의 제1 전방 벽(47')으로 안내되고 부분적으로 분리된 두 개의 이송관(46, 47)을 갖고 있다. 단일 도관 부분(49)은 이송관(46, 47)의 전방에 연결되고, 상기 이송관들과 함께 Y형 구조를 형성한다. 스로틀 밸브(50)는 도관 부분(49) 내에 배열된다.
또한, 차단 플랩(54)은 공명 용기(13)의 제1 공명 용적부(52)와 제2 공명 용적부(53) 사이의 연결 도관(51) 내에 마련되고, 이로써 공명 용적부(52, 53)들 사이의 연결이 차단될 수 있다. 이 차단 플랩(54)은 이송관(46, 47)들 사이의 영역(55) 내에 배열되고, 낮은 회전 속도 범위에서 제어 장치(12)의 웨브형 벽(26)과 함께 작동한다.
제어 장치(12)는 조정 장치(56)에 의해 작동될 수 있다. 이 조정 장치(56)는 리프팅 로드(57)와 전기 모터(58)를 포함한다. 리프팅 로드(57)는 제어 장치(12)에 고정 연결되는 반면에, 전기 모터(58)는 제2 전방 벽(23)에 그러나 공명 용기(13)의 외부에 배열된다. 워엄 기어(59)는 전기 모터(58)와 리프팅 로드(57) 사이에 마련된다. 이 회전 전기 모터 대신에 선형 모터를 사용할 수도 있다. 제어 장치(12)는 내연기관의 파라미터, 바람직하게는 회전 속도 및 부하(가속기 페달 위치)에 따라 작동된다.
흡입 시스템의 작동에 대하여 도1, 도2, 도5, 도6 및 도7과 관련하여 간단하게 설명한다. 제어 장치(12)를 갖는 내연기관의 작동 중에, 낮은 회전 속도 범위에서 제어 장치는 단부 위치(STE I)를 취하고, 연결 도관(27)은 제1 공명 용적부(28)와 제2 공명 용적부 사이에서 공명관으로서 작동한다. 스로틀 밸브(44)가 개방되면, 제어 장치(12)가 조정 장치(54)에 의해 회전 속도 및/또는 부하에 따라 위치 (STE II)로 이동하여 부분 토크 곡선 DMTK 1이 얻어진다. 그 다음 과정에서, 부분 토크 곡선 DMTK 2 내지 DMTK 4가 얻어진다.
이는 도7에 따른 다이아그램에 도시되어 있으며, 여기서 토크는 종좌표에 도시되고 회전 속도 rpm은 횡좌표에 도시되어 있다. 이들 부분 토크 곡선으로부터 합성 토크 곡선 D res가 얻어지고, 이는 내연기관(1)의 토크 작용이 제어 장치(12)에 의해 최적화되는 것을 보여준다.
토크 거동의 또 다른 개선점은 이송 장치(45)가 두개의 별도 이송관(46, 47)을 갖고 차단 플랩(54)이 낮은 회전 속도 범위에서 폐쇄될 때 얻어진다. 이 작동 상태에서, 스로틀 밸브(50)가 개방되어 있을 때, 긴 공명관들을 형성하고 부분 토크 곡선 DMTK 1 plus로 되는 압력 진동이 이송관(46, 47) 내에서 발생한다. 제2 단부 위치(STE II)의 방향으로 제어 장치(12)를 더 조정하는 동안에, 부분 토크 곡선 DMTK 2 내지 DMTK 6이 얻어진다.
본 발명에 따르면, 큰 범위의 회전 속도에 걸쳐 토크 최적화를 수행할 수 있도록 된 내연기관용의 흡입 시스템이 마련된다.

Claims (18)

  1. 공명 효과를 이용하는 장치(11)를 갖는 흡입 시스템(10)과, 경계 벽들을 갖고 일측에서 대기와 연통하며 타측에서 내연기관의 실린더와 연통하는 공명 용기(13)를 포함하는, 대향 실린더 뱅크들을 갖는 내연기관에 있어서,
    공명 단면을 가변시키는 제어 수단(12)을 가지는 장치(11)가 공명 용기(13) 내부에 구비되고, 상기 제어 수단(12)은 공명 용기(13)의 벽(16, 17, 18, 19)으로부터 이격된 안내 벽(13, 14, 15)을 가지며,
    안내 벽(13, 14, 15)은 U형으로 연장되는 두 개의 평행한 레크형 벽(24, 25) 및 웨브형 벽(26)에 의해 형성되며,
    제어 수단(12)은 제1 단부 위치(STE I)와 제2 단부 위치(STE II) 사이에서 조정 가능하고, 제어 수단(12)의 웨브형 벽(26)은 적어도 제1 단부 위치(STE I)에서 공명 용기의 제1 전방 벽(22)과 함께, 실린더 뱅크(2, 3) 상류의 공명 용기(13)에 구비된 공명 용적부(28, 29) 사이에 연결 도관(27)을 형성하는 것을 특징으로 하는 내연기관.
  2. 제1항에 있어서, 공명 용기(13)는 실린더 뱅크(2, 3)를 향하는 종방향 벽(20, 21)과 제1 전방 벽(22) 및 제2 전방 벽(23)을 갖는 프리즘형 기본 형상을 취하고, 상기 제어 수단(12)의 안내 벽(13, 14, 15)이 종방향 벽(20, 21) 및 전방 벽(22, 23)에 대하여 동일 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 내연기관.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제어 수단(12)의 레그형 벽(24, 25)이 공명 용기(13)의 대응 수용부(36, 37)에 의해 둘러싸인 것을 특징으로 하는 내연기관.
  6. 제5항에 있어서, 수용부(36, 37)가 공명 용기(13)의 연장부(38, 39)에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 내연기관.
  7. 제6항에 있어서, 상기 연장부(38, 39)는 튜브형 단면을 취하는 것을 특징으로 하는 내연기관.
  8. 제6항에 있어서, 안내 장치(101, 102)가 레그형 벽(24, 25)들과 수용부(36, 37)들 사이에 마련된 것을 특징으로 하는 내연기관.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 공명 용기(13)의 제1 전방 벽(22)은 공기 필터(40)를 포함하는 이송 장치(41)를 구비한 것을 특징으로 하는 내연기관.
  10. 제9항에 있어서, 이송 장치(41)는 스로틀 밸브(44)를 구비한 단일 이송관(42)을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관.
  11. 제9항에 있어서, 이송 장치(45)는 부분적으로 별도로 연장되어 공명 용기(13)의 제1 전방 벽(22)에 이어지는 이송관(46, 47)들을 갖는 것을 특징으로 하는 내연기관.
  12. 제9항에 있어서, 두개의 이송관(46, 47)은, 이들의 전방에 연결되고 그 안에 스로틀 밸브(50)가 배열된 단일 도관 부분(49)을 구비한 것을 특징으로 하는 내연기관.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 차단 플랩(54)이 이송관(46, 47)들 사이에서 연장되는 영역(55)에서 연결 도관(51) 내에 마련된 것을 특징으로 하는 내연기관.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제어 수단(12)이 조정 장치(56)에 의해 작동될 수 있는 것을 특징으로 하는 내연기관.
  15. 제14항에 있어서, 조정 장치(56)가 제어 수단(12)의 리프팅 로드(57)에 의해 그리고 공명 용기(13) 상의 제2 전방 벽(23)에 인접 배열된 전기 모터(58)에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 내연기관.
  16. 제15항에 있어서, 전기 모터(58)가 워엄 기어(59)를 통해 리프팅 로드(57)와 함께 작동하는 것을 특징으로 하는 내연기관.
  17. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제어 수단(12)이 적어도 내연기관(1)의 회전 속도에 따라 조정되는 것을 특징으로 하는 내연기관.
  18. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제어 수단(12)이 내연기관(1)의 회전 속도 및/또는 부하에 따라 조정되는 것을 특징으로 하는 내연기관.
KR1019990011520A 1998-04-03 1999-04-01 흡입 시스템을 가지는 내연기관 KR100597147B1 (ko)

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