KR100925134B1 - 내연 기관의 흡기 장치 - Google Patents

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다이스케 우치다
미츠마사 야마가타
아키라 나카와타세
아키오 요시마츠
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도요타 지도샤（주）
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Abstract

흡기관 (3) 내에 길이 방향을 따라 칸막이판 (4A) 을 형성하여 내부를 상기 흡기관의 상측 통로인 제 1 흡기 통로 (5) 와 상기 흡기관의 하측 통로인 제 2 흡기 통로 (6) 로 분할함과 함께, 제 2 흡기 통로 (6) 를 개폐하는 흡기 제어 밸브 (10) 를 구비하고 있는 내연 기관의 흡기 장치 (1) 에 있어서, 칸막이판 (4) 이 제 1 흡기 통로 (5) 와 제 2 흡기 통로 (6) 를 연통하고, 칸막이판 하면의 연료가 제 1 흡기 통로로 빨려나가도록 복수의 구멍 (9) 을 갖고 있다. 흡기 장치 (1) 는, 제 1 흡기 통로 (5) 에 강한 텀블류를 흐르게 하면 구멍 (9) 에 제 2 흡기 통로로부터 제 1 흡기 통로를 향하는 기류를 생성하여, 칸막이판에 부착된 연료 (FU) 를 빨아낼 수 있다.

Description

내연 기관의 흡기 장치{INTAKE DEVICE OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은, 흡기관 내에 칸막이판을 배치하여 흡기류를 제어하는 내연 기관의 흡기 장치에 관한 것이다.
흡기관 (흡기 포트라고도 칭해진다) 내에 강한 텀블류를 발생시키는 구조를 형성한 흡기 장치가 종래부터 복수 제안되고 있다. 예를 들어, 특허 문헌 1 은 흡기관의 내부에 길이 방향을 따른 칸막이판 (칸막이벽, 격벽 등이라고도 칭해진다) 을 배치하여, 텀블 통로와 제어 통로로 분할하고 있다. 그리고, 제어 통로측에 자유롭게 개폐할 수 있는 흡기류 제어 밸브를 배치함과 함께 텀블 통로측에는 좌우 격벽을 형성하여, 텀블류의 성층화를 도모하고 있다. 또, 특허 문헌 2 는, 분사 연료가 충돌하는 부위가 적어도 연통 다공상으로 되어 있는 칸막이판을 사용한 흡기 장치를 개시한다. 이 흡기 장치는, 분사 연료가 충돌하는 부위의 표면을 요철 형상으로 연통 다공상으로 함으로써 연료의 비산 및 기화 무화를 촉진하고, 분사 연료의 액적화를 방지하여 연소의 안정화를 도모하고 있다. 또한, 특허 문헌 3 은 흡기 포트 내를 2 개의 통로로 분할하는 격벽의 상류에 흡기 제어 밸브를 배치함과 함께, 격벽에 슬릿상의 연통로를 형성한 흡기 장치를 개시한다. 상기 연통로는, 흡기 제어 밸브를 닫았을 때에 하류측에 발생하는 국부적인 저압 영역에 임하도록, 격벽의 상류단측에 형성되어 있다. 특허 문헌 3 의 흡기 장치는, 텀블류를 발생시킬 때에 하측의 제 2 통로를 흡기 제어 밸브로 닫아, 상측의 제 1 통로에 흡기류를 흐르게 한다. 이 때에, 상기 연통로에 제 2 통로로부터 제 1 통로에 취입하는 흡기류를 발생시켜 텀블류의 강화를 도모하고 있다.
특허 문헌 1 : 일본 공개특허공보 평6-159079호
특허 문헌 2 : 일본 공개특허공보 평5-209582호
특허 문헌 3 : 일본 공개특허공보 2004-124836호
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
상기 특허 문헌 1 에서 개시하는 흡기 장치는, 텀블 통로측에 연료가 분사되고 있고, 칸막이판을 통과한 후의 흡기류는 연료를 포함하여 연소실로 흘러든다. 도 8 의 (a) 는 이 때의 흡기 장치 (100) 의 상태를 모식적으로 나타내고 있다. 흡기 장치 (100) 는 흡기관 (103) 의 내부가 칸막이판 (104) 에 의해, 텀블 통로 (105) 와 제어 통로 (106) 로 분할되어 있다. 도 8 의 (a) 는 흡기류 제어 밸브 (110) 를 회전 운동시켜 제어 통로 (106) 측을 닫아 텀블 통로 (105) 에 강한 텀블류를 발생시킨 상태를 나타내고 있다. 이러한 상태가 형성되었을 때에는 칸막이판 (104) 을 통과한 후의 흡기류의 일부가 하단에서 강한 와류 (EC) 가 되는 경우가 있다. 이 와류 (EC) 는 제어 통로 (106) 를 역류하여 칸막이판 (104) 의 하면에 연료 (FU) 를 액적상으로 부착시킨다. 또, 기통 상부의 흡기 밸브 (도시 생략) 가 열렸을 때의 역송풍에 의해 칸막이판 (104) 의 하면에 연료 (FU) 가 부착되는 경우가 있다.
역류된 혹은 역송풍된 연료 (FU) 는, 칸막이판 (104) 의 하면이나 둘레부의 패임 부분에 체류한다. 이와 같이 분사 연료가 제어 통로 (106) 측에 체류한 상태에서 흡기류 제어 밸브 (110) 가 개방 (특히 전체 개방) 으로 전환되면, 도 8의 (b) 에서 나타내는 바와 같이 액적상의 연료 (FU) 가 연소실 내에 단번에 흘러들게 되므로 공연비 (A/F) 가 급격하게 리치가 된다. 이 변화는 돌발적이기 때문에 공연비를 제어하는 것이 매우 곤란하다. 그 때문에 내연 기관의 연소 효율이 저하됨과 함께 에미션을 악화시킨다.
또, 특허 문헌 2 에서 개시하는 흡기 장치의 칸막이판은, 분사 연료가 충돌하는 부위가 요철 형상이고 또한 표리를 연통하는 연통 다공상의 재료로 형성되어 있다. 그리고, 이러한 연통 다공상의 재료로서 발포 금속 재료를 사용하는 것을 제안하고 있다. 그러나, 연통 다공상의 재료로 흡기관 내를 나누면, 텀블 통로와 제어 통로가 광범위하게 연통되어 있는 상태가 되므로 칸막이판을 형성한 효과가 저하된다. 따라서, 이 흡기 장치는 텀블 통로측에 강한 텀블류를 형성시키는 것이 곤란해진다. 또, 칸막이판에 발포 금속과 같은 재료를 사용하면, 연료가 도중에 막히거나, 통로가 복잡하기 때문에 연료가 잘 빨려나가지 않는 경우가 있다. 또, 이 흡기 장치는 특수한 재료를 사용하므로 제조 비용이 상승된다. 또한, 이 흡기 장치는 인젝터로부터 분사된 연료의 기화 무화를 촉진하는 기술을 제안한 것으로, 전술한 바와 같이 흡기류의 역류 등에 의해 칸막이판의 하면에 부착된 연료에 대처하는 것은 아니다.
또한, 특허 문헌 3 에서 개시하는 흡기 장치는, 텀블류를 형성할 때에 흡기가 연통로를 통하여 제 2 통로로부터 제 1 통로에 취입된다. 이 때에 제 2 통로 내에는 흡기류가 하방에서 상방으로 환류 (역류) 하고 있다. 이 환류에 수반하여 분사된 연료가 역류하므로, 전술한 특허 문헌 1 의 장치와 마찬가지로, 격벽의 하면이나 주변부에 연료가 체류하게 된다. 특히, 연통로는 흡기 제어 밸브를 닫았을 때에 발생하는 저압 영역에 임하도록 격벽 상류단에 형성되어 있으므로, 연료가 격벽의 하면 전체에 부착되기 쉽다. 또, 연료가 흡기 제어 밸브의 가까운 위치에까지 역류하여 둘레부의 패임 부분에 체류할 가능성이 있다. 따라서, 이러한 흡기 장치를 채용하는 내연 기관은, 연소 효율의 저하 및 에미션의 악화가 우려된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 흡기류가 흡기 제어 밸브의 주변부에까지 환류하는 것을 방지하고, 칸막이판의 하면에 부착되는 연료를 억제하여, 연소 효율의 향상과 에미션의 개선을 도모할 수 있는 흡기 장치를 제공하는 것이다.
과제를 해결하기 위한 수단
상기 목적은, 흡기관 내에 길이 방향을 따라 칸막이판을 형성하여 내부를 상기 흡기관의 상측 통로인 제 1 흡기 통로와 상기 흡기관의 하측 통로인 제 2 흡기 통로로 분할함과 함께, 상기 제 2 흡기 통로를 개폐하는 흡기 제어 밸브를 구비하고 있는 내연 기관의 흡기 장치에 있어서, 상기 칸막이판이 상기 제 1 흡기 통로와 제 2 흡기 통로를 연통하고, 상기 칸막이판 하면의 연료가 상기 제 1 흡기 통로로 빨려나가도록 복수의 구멍을 갖고 있는 내연 기관의 흡기 장치에 의해 달성된다.
본 발명에 의하면, 칸막이판이 제 1 흡기 통로와 제 2 흡기 통로를 연통하는 복수의 구멍을 갖고 있으므로, 제 1 흡기 통로에 강한 흡기류 (텀블류) 를 흐르게 하면 제 2 흡기 통로로부터 제 1 흡기 통로를 향하는 기류가 상기 구멍에 생성되므로 칸막이판에 부착된 연료를 빨아낼 수 있다. 따라서, 액적화된 연료가 내연 기관에 돌발적으로 흘러드는 사태를 억제할 수 있으므로, 연소 효율의 향상과 에미션의 개선을 도모할 수 있는 흡기 장치를 제공할 수 있다.
또, 흡기류 방향에서, 상기 제 1 흡기 통로측에서의 상기 구멍의 개구 위치가 상기 제 2 흡기 통로측에서의 상기 구멍의 개구 위치보다 하류측에 있는 구조로 해도 된다. 또, 흡기류 방향에서, 상기 제 1 흡기 통로측에서의 상기 구멍의 개구 위치가 상기 제 2 흡기 통로측에서의 상기 구멍의 개구 위치보다 상류측에 있는 구조로 해도 된다,
또, 흡기류의 방향에서, 상기 제 2 흡기 통로측의 상기 구멍의 하류측 단부가 상기 제 1 흡기 통로측의 상기 구멍의 하류측 단부보다 하류측에 있는 구조로 해도 된다.
또, 상기 제 1 흡기 통로측에 형성한 상기 구멍의 개구 직경을, 상기 제 2 흡기 통로측에 형성한 상기 구멍의 개구 직경보다 작게 형성하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 구멍은 상기 제 1 흡기 통로측으로부터 상기 제 2 흡기 통로측을 향하여 직경이 확대되는 테이퍼 형상으로 되는 구조를 채용하는 것이 바람직하다. 또, 상기 구멍은 상기 칸막이판의 하류측에 형성한 구조를 채용해도 된다. 이와 같이 칸막이판에 형성하는 구멍을 주로 하류측에 형성함으로써, 가령 제 2 통로 내에 환류가 발생하였다고 해도 환류의 범위를 좁혀, 연료가 상류에 있는 흡기 제어 밸브에까지 역류하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 칸막이판은 평탄한 판상 부재를 채용하는 것이 바람직하다. 칸막이판이 평탄하면 압력 손실이 작기 때문에 부근을 흐르는 흡기류를 원활하게 흐르게 할 수 있다.
발명의 효과
본 발명에 의하면, 흡기류가 흡기 제어 밸브의 주변부에까지 환류하는 것을 방지하고, 칸막이판의 하면에 부착되는 연료를 억제하여, 연소 효율의 향상과 에미션의 개선을 도모할 수 있는 흡기 장치를 제공할 수 있다.
도 1 은 실시예 1 에 관련된 흡기 장치에 대하여 나타낸 도면으로, (a) 는 흡기 장치의 전체 구성을 나타낸 도면이며, (b) 는 (a) 의 CR 내를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 2 의 (a) 는 칸막이판의 평면도이고, (b) 는 도 1 의 (b) 에서 나타낸 구멍의 하나를 확대한 도면이며, (c) 는 균등하게 확대되는 구멍의 예를 나타낸 도면이다.
도 3 은 실시예 2 에 대하여 나타낸 도면이다.
도 4 는 실시예 3 에 대하여 나타낸 도면이다.
도 5 는 실시예 4 에 대하여 나타낸 도면이다.
도 6 은 변형예의 흡기 장치의 전체 구성을 나타낸 도면이다.
도 7 은 칸막이판에 형성하는 구멍의 다른 배치예에 대하여 나타낸 도면이다.
도 8 은 종래의 흡기 장치에 대하여 나타낸 도면이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시형태에 관련된 내연 기관의 흡기 장치에 대하여 설명한다.
실시예 1
도 1 은 실시예 1 에 관련된 흡기 장치 (1) 에 대하여 나타낸 도면이다. 도 1 의 (a) 는 흡기 장치 (1) 의 전체 구성을 나타낸 도면, 동 도면 (b) 는 (a) 의 CR 내를 확대하여 나타낸 도면이다. 흡기 장치 (1) 는, 도시 생략된 내연 기관의 기통측과 인테이크 매니폴드를 접속하는 부분에 배치 형성되어 있다. 도 1 의 (a) 에서는 하측의 단부 (2) 가 흡기 장치 (1) 의 기통측이다. 흡기류 (GS) 는 도시와 같이 인테이크 매니폴드측으로부터 기통을 향하여 흐르고 있다. 또한, 일반적으로 흡기 장치의 흡기관은 내연 기관의 실린더 헤드 내에 형성되는 경우가 많으나, 본 발명에 관련된 흡기 장치는 이러한 형태에 한정되지 않는다. 흡기관은 인테이크 매니폴드의 일부, 혹은 독립적인 배관으로서 존재하는 형태이어도 된다. 이하에서 나타내는 실시예는 흡기관을 형성하는 장소를 특별히 한정하지 않고 설명한다.
흡기관 (3) 의 내부에는 칸막이판 (4A) 이 길이 방향을 따라 배치되어 있다. 이 칸막이판 (4A) 에 의해 흡기관 (3) 의 내부가 상측 통로인 제 1 흡기 통로 (5) 와 하측 통로인 제 2 흡기 통로 (6) 로 분할되어 있다. 제 1 흡기 통로 (5) 의 상부에는 인젝터 장착부 (7) 가 외측에 돌출되도록 형성되어 있고, 이 장착부 (7) 에 삽입된 인젝터 (8) 의 선단부 (8a) 로부터 연료가 흡기관 (3) 내에 분사된다. 따라서, 이 이후의 흡기류 (GS) 는 연료를 포함한 혼합기가 된다.
칸막이판 (4A) 으로부터 상류측 (인테이크 매니폴드측) 에는 흡기 제어 밸브로서 개폐 밸브 (10) 가 배치되어 있다. 이 개폐 밸브 (10) 는 흡기관 (3) 의 내벽에 형성한 지축 (15) 을 중심으로 회전 운동한다. 도시되어 있는 예에서는 제 2 흡기 통로 (6) 측의 벽면에 지축 (15) 이 배치 형성되어 있다. 이 지축 (15) 은 베어링 (16) 에 의해 축지지되어 있다. 또, 지축 (15) 에는 액츄에이터 (17) 로부터의 회전력이 전달되고 있다. 액츄에이터 (17) 는 ECU (Electronic Control Unit : 전자 제어 장치) (18) 에 의해 구동이 제어되어 있다. 이 ECU (18) 는 도시 생략된 내연 기관을 제어하는 ECU 와 겸용해도 된다. 이 경우에는, 내연 기관의 상태에 따라 액츄에이터 (17) 를 제어하여 개폐 밸브 (10) 를 원하는 위치에 이동시킬 수 있다.
도 1 의 (a) 에서 나타내는 바와 같이 개폐 밸브 (10) 가 제 2 흡기 통로 (6) 측을 닫고 제 1 흡기 통로 (5) 측만을 연 상태를 형성하면, 전체 개방 상태의 경우보다 제 1 흡기 통로 (5) 내에 강한 텀블류를 형성할 수 있다. 또한, 이 도 1 의 (a) 에서 나타내고 있는 상태를 반개방 상태라고 칭하고, 개폐 밸브 (10) 가 회전 운동하여 흡기관 (3) 의 벽면과 평행이 되어 제 1 흡기 통로 (5) 및 제 2 흡기 통로 (6) 를 연 상태를 전체 개방 상태라고 칭한다. 또, 이 흡기 장치 (1) 에서는, 제 1 흡기 통로 (5) 가 텀블 통로, 제 2 흡기 통로 (6) 가 제어 통로가 된다. 상기 개폐 밸브 (10) 는, 제 1 흡기 통로 (5) 의 흡기류도 제어할 수 있도록 크게 형성되어 있으나, 제 2 흡기 통로 (6) 로의 흡기류만을 제어하도록 작게 형성해도 된다.
도 1 의 (b) 는 칸막이판 (4A) 에 형성되어 있는 구멍 (9) 의 단면 형상을 확인할 수 있도록 나타내고 있다. 또, 이 도면에서는 역류한 흡기류 (CGS) 에 의해 칸막이판 (4A) 의 하면에 부착된 연료 (FU) 의 거동을 모식적으로 나타내고 있다. 칸막이판 (4A) 에는 복수의 구멍 (9) 이 형성되어 있다. 복수의 구멍 (9) 은 제 1 흡기 통로 (5) 와 제 2 흡기 통로 (6) 를 연통하도록 형성되어 있다. 이 칸막이판 (4A) 에 형성한 구멍 (9) 은, 제 1 흡기 통로 (5) 보다 제 2 흡기 통로 (6) 의 개구 직경이 크게 형성되어 있다.
도 2 의 (a) 는 칸막이판 (4A) 의 평면도 (제 1 흡기 통로 (5) 측에서 본 상면에서 본 도면) 이다. 실선으로 나타내는 것이 제 1 흡기 통로 (5) 측에 형성되는 구멍 (9) 의 개구 (9Ha) 이고, 점선으로 나타내는 것이 제 2 흡기 통로 (6) 측에 형성되는 구멍 (9) 의 개구 (9Hb) 이다. 도 2 의 (b) 는 도 1 의 (b) 에서 나타낸 구멍 (9) 의 하나를 더욱 확대한 도면이다. 이들 도면으로부터 제 2 흡기 통로 (6) 측의 개구 직경이 제 1 흡기 통로 (5) 측의 개구 직경보다 커지도록 형성되어 있는 것을 확인할 수 있다. 이와 같이 칸막이판 (4A) 하면측 구멍의 개구를 크게 형성해 두면, 칸막이판 (4A) 의 하면에 부착된 연료 (FU) 를 구멍 (9) 내에 유도하기 쉬워진다. 또, 이와 같이 제 1 흡기 통로 (5) 측의 개구를 작게 형성해 두면, 흡기류 (GS) 가 제 1 흡기 통로 (5) 측으로부터 제 2 흡기 통로 (6) 측으로 흐르기 어려워지므로 텀블비를 낮추지 않고 연료 (FU) 를 제 1 흡기 통로 (5) 측으로 빨아낼 수 있다.
특히, 도 2 의 (b) 에서 나타내는 바와 같이, 흡기류 (GS) 의 방향에서 제 2 흡기 통로 (6) 측 구멍 (9) 의 하류측 단부 (92) 가 제 1 흡기 통로 (5) 측의 하류측 단부 (91) 보다 하류측에 위치하고 있다. 이와 같이 하면측 구멍의 단부를 하류측으로 밀어낸 구조로 함으로써도, 부착된 연료를 구멍 (9) 내에 유도하기 쉽게 하고 있다. 또한, 도시와 같이 구멍 (9) 의 내벽 (9TE) 을 테이퍼상으로 형성해 두면 진입한 연료를 반대측으로 원활하게 유도할 수 있으므로 바람직하다.
도 2 의 (a) 및 (b) 에서는, 제 1 흡기 통로 (5) 측에서의 구멍 형상 (개구 형상) 및 제 2 흡기 통로 (6) 의 구멍 형상이 원형으로서, 제 2 흡기 통로 (6) 측에서 하류측 단부 (92) 를 하류측으로 밀어낸 경우를 예시하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 구멍 (9) 의 구멍 형상은 타원, 슬릿상 등이어도 된다. 또, 제 1 흡기 통로 (5) 측이 원형 형상이고, 제 2 흡기 통로 (6) 측이 타원 형상과 같이 상이한 형상이어도 된다. 또한, 도 2 의 (c) 에서 나타내는 바와 같이 구멍 (9) 은 제 1 흡기 통로 (5) 측으로부터 제 2 흡기 통로 (6) 측을 향하여 균등하게 직경이 확대되는 테이퍼 형상으로 되어 있어도 된다. 이 실시예 1 의 칸막이판 (4A) 이 갖는 구멍 (9) 은, 제 2 흡기 통로 (6) 측의 개구 면적이 제 1 흡기 통로 (5) 측보다 크고, 하류측 단부 (92) 가 제 1 흡기 통로 (5) 측 의 하류측 단부 (91) 보다 하류측이 되도록 형성되어 있다. 상기 칸막이판 (4A) 은 평탄한 판상 부재를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 칸막이판 (4A) 으로서 예를 들어 소정 두께로 표면을 평활하게 마무리한 금속판을 사용할 수 있다. 이 금속판의 원하는 위치에 구멍 가공을 실시하여 테이퍼 형상의 구멍 (9) 을 복수 형성하고 칸막이판 (4A) 으로 하면 된다. 칸막이판 (4A) 이 평탄하면 압력 손실을 작게 할 수 있으므로 부근을 흐르는 흡기류를 원활하게 흐르게 할 수 있다.
이상 설명한 실시예 1 의 흡기 장치 (1) 는, 도 1 의 (a) 에서 나타내는 반개방 상태로서 흡기류 (GS) 를 흐르게 하면 제 1 흡기 통로 (5) 측에 강한 흐름이 발생하므로, 차압에 의해 제 1 흡기 통로 (5) 가 제 2 흡기 통로 (6) 보다 저압이 된다. 이 때에 제 2 흡기 통로 (6) 측으로부터 제 1 흡기 통로 (5) 측으로 흐르는 기류가 구멍 (9) 에 발생하므로, 칸막이판 (4A) 의 하면에 부착된 연료 (FU) 가 구멍 (9) 을 통하여 상측 (제 1 흡기 통로 (5) 측) 으로 빨려나가게 된다. 제 1 흡기 통로 (5) 측으로 빨려나간 연료 (FU) 는, 제 1 흡기 통로 (5) 측의 강한 흡기류를 타고 다시 기통을 향하여 반송된다. 특히, 본 실시예 1 에서는 제 2 흡기 통로 (6) 측 구멍의 개구 면적이 크고, 하류측 단부 (92) 가 제 1 흡기 통로 (5) 측의 하류측 단부 (91) 보다 하류측에 있으므로, 칸막이판 (4A) 의 하면에 부착되어 있는 연료 (FU) 를 효율적으로 상측으로 빨아낼 수 있다.
이상의 설명으로부터 분명한 바와 같이, 실시예 1 의 흡기 장치 (1) 에 의하면, 칸막이판 (4A) 의 하면에 부착되는 연료를 상면측으로 빨아내어 흡기류로 되돌 릴 수 있으므로, 제어 통로가 되는 제 2 흡기 통로 (6) 측에 연료가 체류하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 흡기 장치 (1) 의 칸막이판 (4A) 은 금속판 등에 구멍 가공 등을 실시하여, 제 1 흡기 통로 (5) 와 제 2 흡기 통로 (6) 를 일부 연통시키는 것인데, 텀블 통로가 되는 제 1 흡기 통로 (5) 에 발생시키는 텀블류를 약하게 하지 않는 범위에서 구멍 (9) 이 배치되어 있다. 따라서, 이 흡기 장치 (1) 는 내연 기관의 연소 효율의 향상 및 에미션의 개선을 도모할 수 있다. 또, 본 흡기 장치 (1) 에 의해, A/F 의 안정화가 도모되기 때문에, 내연 기관의 토크 변동을 억제하여 안정적인 출력을 얻을 수 있다. 또한, 흡기 장치 (1) 가 반개방 상태 및 전체 개방 상태가 되어 칸막이판 (4A) 의 구멍 (9) 을 통하여 흡기가 제 2 흡기 통로 (6) 로부터 제 1 흡기 통로 (5) 로 흐르는 상태가 형성되었을 때에는, 제 1 흡기 통로 (5) 를 흐르는 흡기류를 흡기관 (3) 의 상면측에 탄성지지할 수 있다. 이로써 텀블비를 높일 수 있기 때문에, 구멍 (9) 을 형성한 부차적인 효과로서 더욱 내연 기관의 연료 향상을 도모할 수 있다.
실시예 2
도 3 은 흡기 장치 (1) 에서 사용하는 칸막이판을 다른 칸막이판 (4B) 으로 한 경우의 실시예 2 에 대하여 나타낸 도면이다. 도 3 의 (a) 는 칸막이판 (4B) 의 평면도, 동 (b) 는 측면도이다. 이 칸막이판 (4B) 은 흡기류 (GS) 가 흐르는 방향에 대하여 거의 수직으로 형성된 구멍 (9) 을 구비하고 있다. 이 구멍 (9) 은 제 1 흡기 통로 (5) 측의 개구 (9Ha) 와 제 2 흡기 통로 (6) 측의 개구 (9Hb) 가 거의 동일하고, 구멍 직경도 거의 동일하게 형성되어 있다.
이와 같이 단순한 형상의 구멍 (9) 을 구비한 칸막이판 (4B) 을 채용하는 흡기 장치 (1) 에서도, 하면에 부착되는 연료를 상면측으로 빨아내어 흡기류로 되돌릴 수 있으므로, 제어 통로측에 연료가 체류하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 이 흡기 장치 (1) 도 내연 기관의 연소 효율의 향상 및 에미션의 개선을 도모할 수 있고, 또 내연 기관의 토크 변동을 억제하여 안정적인 출력을 얻을 수 있다.
실시예 3
도 4 는 흡기 장치 (1) 에서 사용하는 칸막이판을 다른 칸막이판 (4C) 으로 한 경우의 실시예 3 에 대하여 나타낸 도면이다. 도 4 의 (a) 는 칸막이판 (4C) 의 평면도, 동 (b) 는 측면도이다. 실선으로 나타내는 것이 제 1 흡기 통로 (5) 측에 형성되는 구멍 (9) 의 개구 (9Ha) 이고, 점선으로 나타내는 것이 제 2 흡기 통로 (6) 측에 형성되는 구멍 (9) 의 개구 (9Hb) 이다. 이 칸막이판 (4C) 은 흡기류 (GS) 가 흐르는 방향에 있어서, 제 1 흡기 통로 (5) 측의 개구 위치가 제 2 흡기 통로 (6) 측보다 하류측이 되도록 구멍 (9) 이 형성되어 있다. 또, 이 구멍 (9) 의 구멍 직경은 거의 동일하게 형성되어 있다.
도 4 에서 나타내는 칸막이판 (4C) 을 채용하면, 반개방 상태시에는 흡기류가 제 1 흡기 통로 (5) 로부터 제 2 흡기 통로 (6) 로 흐르기 어렵기 때문에, 제 1 흡기 통로 (5) 측에 강한 텀블류를 확보할 수 있다. 이로써 실시예 1 의 경우와 마찬가지로 칸막이판 (4C) 의 하면에 부착된 연료를 상면측으로 빨아낼 수 있다. 따라서, 이 칸막이판 (4C) 을 채용한 흡기 장치 (1) 도 내연 기관의 연소 효율의 향상 및 에미션의 개선을 도모할 수 있다.
실시예 4
도 5 는 흡기 장치 (1) 에서 사용하는 칸막이판을 다른 칸막이판 (4D) 으로 한 경우의 실시예 4 에 대하여 나타낸 도면이다. 도 5 의 (a) 는 칸막이판 (4C) 의 평면도, 동 (b) 은 측단면도이다. 실선으로 나타내는 것이 제 1 흡기 통로 (5) 측에 형성되는 구멍 (9) 의 개구 (9Ha) 이고, 점선으로 나타내는 것이 제 2 흡기 통로 (6) 에 형성되는 구멍 (9) 의 개구 (9Hb) 이다. 이 칸막이판 (4D) 은 흡기류 (GS) 가 흐르는 방향에 있어서, 제 2 흡기 통로 (6) 측의 구멍 위치가 제 1 흡기 통로 (5) 측보다 하류측이 되도록 하여 구멍 (9) 이 형성되어 있다. 또, 이 구멍 (9) 의 구멍 직경은 거의 동일하게 형성되어 있다.
도 5 에서 나타내는 칸막이판 (4D) 을 채용하면, 반개방 상태시에 제 2 흡기 통로 (6) 로부터 제 1 흡기 통로 (5) 를 향하는 흡기의 흐름이 순조로워지므로, 실시예 1 의 경우와 마찬가지로 칸막이판 (4D) 의 하면에 부착된 연료를 상면측으로 빨아낼 수 있다. 따라서, 이 칸막이판 (4D) 을 채용한 흡기 장치 (1) 도 내연 기관의 연소 효율의 향상 및 에미션의 개선을 도모할 수 있다.
(변형예)
도 6 은 변형예의 흡기 장치 (40) 의 전체 구성을 나타낸 도면이다. 중복되는 설명을 피하기 위하여, 실시예 1 에서 나타낸 흡기 장치 (1) 와 동일한 부위에는 동일한 부호를 붙이고 있다. 흡기 장치 (40) 는, 내부에 히터 (42) 를 매설한 칸막이판 (41) 을 구비하고 있다. 이와 같이 가열 수단이 되는 히터 (42) 를 구비한 칸막이판 (41) 을 채용하여 부착된 연료의 기화를 촉진하도록 해도 된다. 또한, 이 흡기 장치 (40) 는 ECU (18) 에 의해 히터 (42) 로의 통전을 제어하고, 칸막이판 (41) 의 하면에 부착되는 연료가 없는 상태를 형성하여 개폐 밸브 (10) 를 개방으로 전환하도록 하면 된다. 도 6 은 구멍을 갖지 않는 칸막이판 (41) 에 히터 (42) 를 형성한 구조예를 나타내고 있는데, 실시예 1 ∼ 4 에서 예시한 구멍을 갖는 칸막이판에 히터를 추가로 형성한 구조를 채용해도 된다.
변형예의 흡기 장치 (40) 에 의해서도 칸막이판 (41) 의 하면에 부착되는 연료를 억제할 수 있으므로, 전술한 다른 실시예의 흡기 장치 (1) 와 마찬가지로 내연 기관의 연소 효율의 향상 및 에미션의 개선을 도모할 수 있다.
또, 전술한 실시예 1 내지 실시예 4 에서는, 칸막이판 (4) (4A ∼ 4D) 에 다양한 형상의 구멍 (9) 을 거의 균등하게 배치하는 경우를 예시하고 있다. 이와 같이 칸막이판에 구멍 (9) 을 형성한 구조로 함으로써 제 2 흡기 통로 (6) 내에 환류 (역류) 가 발생하였다고 해도 구멍 (9) 을 형성한 빨아냄 효과 (흡인 효과) 에 의해 서서히 약하게 할 수 있다. 따라서, 연료가 상류에 위치하는 개폐 밸브 (10) 주변에까지 도달하는 것을 방지할 수 있으므로, 개폐 밸브 (10) 의 패임 부분에 연료가 체류하는 일이 없다. 따라서, 밸브 전체 개방시에 돌발적 (일과적) 으로 리치가 되는 상태가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 칸막이판 (4) 에 형성하는 구멍 (9) 은, 균등하게 배치하는 것은 필수적이지는 않다. 추가로, 이 점에 대하여 설명한다. 도 7 은 칸막이판 (4) 에 형성한 구멍 (9) 의 다른 배치예를 나타내고 있다. 도 7 의 (a) 는 칸막이판 (4) 의 중앙 위치 (CL) 보다 하류측에 집중적으로 구멍 (9) 을 배치한 경우의 예를 나타내고 있다. 이와 같은 구조의 칸막이판 (4) 을 채용하면, 형성한 구멍 (9) 의 빨아냄 효과에 의해 칸막이판 (4) 의 하류측에서 발생한 환류를 없앨 수 있다. 따라서, 환류의 범위를 좁혀, 연료가 역류하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 도 7 의 (a) 에서 나타내는 구멍 (9) 의 배치는, 상기 실시예 1 내지 실시예 4 에서 나타낸 칸막이판 (4A ∼ 4D) 중 어느 것에도 적용할 수 있다. 따라서, 도 7 의 (a) 에서는 A ∼ D 의 구별을 하지 않고 칸막이판 (4) 으로서 나타내고 있다.
또한, 칸막이판 (4) 의 하류측에 구멍 (9) 을 배치하는 것에 관하여, 도 7 의 (a) 는 중앙 위치 (CL) 보다 하류측에 구멍 (9) 을 배치한 경우를 예시하고 있으나, 이러한 배치로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 하류로부터 2/3 의 위치 (CLS) 보다 하류측에 구멍 (9) 을 배치해도 된다. 요컨데, 칸막이판 (4) 에 구멍 (9) 을 균등하게 배치한 경우와 비교하여, 구멍 (9) 의 배치가 상대적으로 하류측에 치우쳐 있으면 된다. 이와 같이 설계해 두면 균등 배치의 경우보다 환류 범위를 하류측에 가까이 하여 실질적으로 좁힐 수 있다. 따라서, 도 7 의 (b) 에서 나타내는 바와 같이 중앙 위치 (CL) 보다 하류측에 존재하는 구멍 (9) 의 밀도를 상류측보다 높인 구조의 칸막이판 (4) 을 채용해도 된다.
이상 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 상세히 서술하였으나, 본 발명은 관련된 특정한 실시형태로 한정되는 것은 아니고, 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에 있어서, 다양한 변형·변경이 가능하다.

Claims (11)

  1. 흡기관 내에 길이 방향을 따라 칸막이판을 형성하여 내부를 상기 흡기관의 상측 통로인 제 1 흡기 통로와 상기 흡기관의 하측 통로인 제 2 흡기 통로로 분할함과 함께, 상기 제 2 흡기 통로를 개폐하는 흡기 제어 밸브를 구비하고 있는 내연 기관의 흡기 장치에 있어서,
    상기 흡기관에는 상기 흡기관 내에 돌출된 연료 분사부를 갖는 인젝터가 배치되고,
    상기 칸막이판은, 상기 연료 분사부보다 흡기류 방향에서 상류측으로 연장되어 있는 부분을 가지며, 또한 상기 제 1 흡기 통로와 제 2 흡기 통로를 연통하고, 상기 칸막이판 하면의 연료가 상기 제 1 흡기 통로로 빨려나가도록 복수의 구멍을 상기 연장되어 있는 부분에 갖는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 흡기 장치.
  2. 흡기관 내에 길이 방향을 따라 칸막이판을 형성하여 내부를 상기 흡기관의 상측 통로인 제 1 흡기 통로와 상기 흡기관의 하측 통로인 제 2 흡기 통로로 분할함과 함께, 상기 제 2 흡기 통로를 개폐하는 흡기 제어 밸브를 구비하고 있는 내연 기관의 흡기 장치에 있어서,
    상기 칸막이판은, 평탄한 형상부를 가지며, 또한 상기 제 1 흡기 통로와 제 2 흡기 통로를 연통하고, 상기 칸막이판 하면의 연료가 상기 제 1 흡기 통로로 빨려나가도록 복수의 구멍을 상기 평탄한 형상부에 가지며,
    상기 흡기관은 상기 칸막이판의 평탄한 형상부에 따라 직선 형상 부분을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 흡기 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 칸막이판은, 평탄한 형상부를 갖고, 또한 상기 복수의 구멍을 상기 평탄한 형상부에 가지며,
    상기 흡기관은 상기 칸막이판의 평탄한 형상부에 따라 직선 형상 부분을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 흡기 장치.
  4. 흡기관 내에 길이 방향을 따라 칸막이판을 형성하여 내부를 상기 흡기관의 상측 통로인 제 1 흡기 통로와 상기 흡기관의 하측 통로인 제 2 흡기 통로로 분할함과 함께, 상기 제 2 흡기 통로를 개폐하는 흡기 제어 밸브를 구비하고 있는 내연 기관의 흡기 장치에 있어서,
    상기 칸막이판이 상기 제 1 흡기 통로와 제 2 흡기 통로를 연통하고, 상기 칸막이판 하면의 연료가 상기 제 1 흡기 통로로 빨려나가도록 복수의 구멍을 갖고,
    상기 복수의 구멍은 상기 칸막이판의 흡기류 방향에서 하류측으로 치우쳐 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 흡기 장치.
  5. 흡기관 내에 길이 방향을 따라 칸막이판을 형성하여 내부를 상기 흡기관의 상측 통로인 제 1 흡기 통로와 상기 흡기관의 하측 통로인 제 2 흡기 통로로 분할함과 함께, 상기 제 2 흡기 통로를 개폐하는 흡기 제어 밸브를 구비하고 있는 내연 기관의 흡기 장치에 있어서,
    상기 칸막이판이 상기 제 1 흡기 통로와 제 2 흡기 통로를 연통하고, 상기 칸막이판 하면의 연료가 상기 제 1 흡기 통로로 빨려나가도록 복수의 구멍을 갖고 있고,
    흡기류 방향에서, 상기 제 1 흡기 통로측에서의 상기 구멍의 개구 위치가 상기 제 2 흡기 통로측에서의 상기 구멍의 개구 위치보다 하류측에 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 흡기 장치.
  6. 흡기관 내에 길이 방향을 따라 칸막이판을 형성하여 내부를 상기 흡기관의 상측 통로인 제 1 흡기 통로와 상기 흡기관의 하측 통로인 제 2 흡기 통로로 분할함과 함께, 상기 제 2 흡기 통로를 개폐하는 흡기 제어 밸브를 구비하고 있는 내연 기관의 흡기 장치에 있어서,
    상기 칸막이판이 상기 제 1 흡기 통로와 제 2 흡기 통로를 연통하고, 상기 칸막이판 하면의 연료가 상기 제 1 흡기 통로로 빨려나가도록 복수의 구멍을 갖고 있고,
    흡기류 방향에서, 상기 제 1 흡기 통로측에서의 상기 구멍의 개구 위치가 상기 제 2 흡기 통로측에서의 상기 구멍의 개구 위치보다 상류측에 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 흡기 장치.
  7. 흡기관 내에 길이 방향을 따라 칸막이판을 형성하여 내부를 상기 흡기관의 상측 통로인 제 1 흡기 통로와 상기 흡기관의 하측 통로인 제 2 흡기 통로로 분할함과 함께, 상기 제 2 흡기 통로를 개폐하는 흡기 제어 밸브를 구비하고 있는 내연 기관의 흡기 장치에 있어서,
    상기 칸막이판이 상기 제 1 흡기 통로와 제 2 흡기 통로를 연통하고, 상기 칸막이판 하면의 연료가 상기 제 1 흡기 통로로 빨려나가도록 복수의 구멍을 갖고 있고,
    흡기류의 방향에서, 상기 제 2 흡기 통로측의 상기 구멍의 하류측 단부가 상기 제 1 흡기 통로측의 상기 구멍의 하류측 단부보다 하류측에 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 흡기 장치.
  8. 흡기관 내에 길이 방향을 따라 칸막이판을 형성하여 내부를 상기 흡기관의 상측 통로인 제 1 흡기 통로와 상기 흡기관의 하측 통로인 제 2 흡기 통로로 분할함과 함께, 상기 제 2 흡기 통로를 개폐하는 흡기 제어 밸브를 구비하고 있는 내연 기관의 흡기 장치에 있어서,
    상기 칸막이판이 상기 제 1 흡기 통로와 제 2 흡기 통로를 연통하고, 상기 칸막이판 하면의 연료가 상기 제 1 흡기 통로로 빨려나가도록 복수의 구멍을 갖고 있고,
    상기 제 1 흡기 통로측에 형성한 상기 구멍의 개구 직경이, 상기 제 2 흡기 통로측에 형성한 상기 구멍의 개구 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 내연 기관의 흡기 장치.
  9. 흡기관 내에 길이 방향을 따라 칸막이판을 형성하여 내부를 상기 흡기관의 상측 통로인 제 1 흡기 통로와 상기 흡기관의 하측 통로인 제 2 흡기 통로로 분할함과 함께, 상기 제 2 흡기 통로를 개폐하는 흡기 제어 밸브를 구비하고 있는 내연 기관의 흡기 장치에 있어서,
    상기 칸막이판이 상기 제 1 흡기 통로와 제 2 흡기 통로를 연통하고, 상기 칸막이판 하면의 연료가 상기 제 1 흡기 통로로 빨려나가도록 복수의 구멍을 갖고 있고,
    상기 제 1 흡기 통로측에 형성한 상기 구멍의 개구 직경이, 상기 제 2 흡기 통로측에 형성한 상기 구멍의 개구 직경보다 작고,
    상기 구멍은 상기 제 1 흡기 통로측으로부터 상기 제 2 흡기 통로측을 향하여 직경이 확대되는 테이퍼 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 흡기 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항, 또는 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구멍은, 상기 칸막이판의 하류측에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 흡기 장치.
  11. 제 1 항, 또는 제 4 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 칸막이판은 평탄한 판상 부재인 것을 특징으로 하는 내연 기관의 흡기 장치.
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