KR830000291B1 - 내연 기관의 제어방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

내연 기관의 제어방법

제1도 본 발명을 실시한 기관의 단면도.

제2도, 제1도의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도.

제3도 제1도에서 기화기 부분의 외면도.

제4도 다른 변형예를 도시한 것으로, 기관의 단면도.

제5도 또 다른 변형예를 도시한 것으로 기관의 단면도.

제6도 (a)는 종래 기관의 지압선도.

(b)는 본 발명 기관의 지압선도.

(c)는 폭발 과정에 있어서의 연소실내의 압력변화상황을 나타내는 압력선도.

제7도 제1도에 나타낸 기관에 있어서 부흡기 통로를 지나서 흐르는 흡기의 유속과 흡기중에 환류되는 배기의 비율을 나타낸 그래프.

제8도 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 내연기과의 단면도.

제9도 제8도에 나타낸 기관에 있어서 부 흡기통로를 지나서 흐르는 흡기의 유속과 점화시기 진각(進角)특성과의 관계를 나타내는 설명도.

이 발명은 내연기관에 있어서 연소실내로 흡입된 혼합기의 연소개선에 관한 것이다. 근래, 내연기관은 배기중에 포함되는 탄화수소, 일산화탄소 및 질소산화물 등의 대기 오염물질을 감소시키기 위하여 점화시기를 적정한 시기에 현저하게 지각(遲角)

시킨다든지, 흡입혼합기의 공연비(空然比)를 희박하게 하는 일이 흔히 행하여지고 있다. 이 때문에 연소실 내의 혼합기 연소가 불안정하고, 기관의 원활한 운전을 해친다거나(자동차용 기관에 있어서 이른바 주행능력에 악화), 열효율이 저하하여 연료의 소비량이 증가하는 경향이 있다.

이 발명의 목적은 상기와 같은 결함을 제거하고 연료 소비량이 적고도 넓은 범위의 운전상태에 걸쳐 실화가 없이 원활한 운전을 가능케 하는 특히 자동차용으로 호적한 내연 기관을 만드는데 있다.

종래, 연소실에 통하는 흡기통로에 안내 날개를 마련한다든지, 연소실내에 큰 스퀴시 에리어를 마련하는등 연소실내로 흡입된 혼합기의 와류(渦流) 또는 난류(亂流)를 강화조장함으로써 연소가 개선된다는 것이 알려지고 있다.

본 발명자는 상술한 연소실내에 있어서의 흡기의 와류 또는 난류를 조장하는 수단으로서, 종래의 층상급기(層狀給氣)연료의 벽면 부착 방지를 위한 흡기통로에 부 흡기통로를 부설한 기관의 기술이 효과적이라는 점에 착안하였다. 즉, 흡기통로의 흡기 밸브 근방에 소 단면적의 부 흡기 통로를 개구시켜서 기관의 저부하 운전시에는 이 부흡기 통로를 통하여 고속의 흡기류를 연소실내에 도입하고, 연소실내에 고속의 와류를 일으키도록 하였다. 그런데 이 기관의 부하운전 영역이 확대 되도록 흡기 통로를 통하는 흡기유량을 증가시키면, 상대적으로 부 흡기통로를 통하여 흡입되는 흡기 비율이 감소되는데 부 흡기통로로 부터 공급되는 흡기 비율이 큰 동안에 연소속도 환언하면 화염전파 속도에 큰 격차가 있어서, 이 새로운 개념에 의한 내연기관을 효과적으로 운전하는데는 상기화염 전파속도의 상위를 보상할 필요가 있다.

이것을 제6도(c)에 따라 설명한다. 이것은 크랭크축의 회전에 따른 연소실 내의 압력변화의 상태를 나타낸 것이바, 도면중 A는 종래 기관의 경우를 나타낸다. 즉, 일반적으로 점화시기 F1은 최고 연소압력 Pmax가 상사점(上死點)후 5-10°가 되도록 설정되어 있다. 그런데 본 발명을 적용토록 한 상기 부 흡기통로를 갖춘 기관에서는, 부 흡기통로를 통하여 공급되는 흡기에 의하여 연소실내에 고속의 와류나 난류를 일으키게 하는 기능이 불충분한 아이들링 감속 또는 전부하에 가까운 고출력 운전시와 그렇지 않은 부분 부하시와는 화염전파 속도가 현저하게 다르다. 그래서 부 흡기통로를 흐르는 흡기의 속도에 관계없이 종래와 같은 점화시기에 점화하면, 전자의 경우는 선 A로 나타낸것처럼 적당한 시기에 최고 연소압력 Pmax가 얻어진다고 하면, 후자의 경우는 선 D로 나타낸것처럼 지나치게 빠른 착화가 된다. 즉 부흡기통로를 지나서 흐르는 흡기의 양과 속도에 따라 적정한 점화시기가 변화하기 때문에 기존의 점화시기제어개념으로는 도저히 기관을 효과적으로 제어할 수 없게 되는 것이다.

본 발명은 이러한 현상의 발견으로부터 착안된 것인바, 부 흡기류에 의한 와류, 난류의 생성기능이 활발한 시기에는 흡기중에 배기의 일부를 환류시켜서 연소 속도를 지연시키고(이 상태를 선 B로 나타냄), 또는 점화시기를 지각 제어하여(도면에서 C)연소 최고 압력이 생기는 시기를 적정화 하려고 한 점에 특징이 있다. 이하 도시한 실시예에 따라 본 발명을 설명한다.

제1도는 기화기식 내연기관을 나타낸것으로 도면중 1은 기관 본체로서 흡기 매니포울드(2)를 통하여 복합식 기화기(3)가 부착되어 있다. 기관본체(1)는 실린더(4), 실린더 헤드(5) 및 피스톤(6)에 의하여 구성된 연소실(7)이 있다. 8은 배기 밸브(9)를 지나서 연소실(7)에 연통하는 배기통로, (11)은 흡기밸브(12)를 지나서 연소실(7)에 연하는 흡기통로이다. 복합식 기화기(3)는 상부 배럴(barrel)(3a)와 하부배럴(3b)로 이루어진다. 양배럴(3a, 3b)은 각각 1차통로(3c)와 2차통로(3d)를 가지며, 1차통로( 3c)에는 초우크(choke) 밸브(3e), 1차주연료노즐(3f), 1차 드로틀(throttle) 밸브(14)가 설치되어 있다. 3g는 2차 주연료 노즐, 3h는 2차드로틀밸브인데 이상의 구성은 종래의 내연기관과 큰 차는 없다.

흡기통로(11)는 인위적으로 조작되는 1차 드로틀밸브(14)의 하류에, 기관의 저부하시에 닫히는 제어밸브(15)를 가짐과 동시에, 드로틀 밸브(14)와 제어밸브(15)사이에서 분기하고, 제어밸브(15)를 측로로 흡기밸브(12)근방에서 다시 함유하는 부 흡기통로(16)를 갖추고 있다. 제어밸브(15)는 링(17)을 지나서 부압응동(負壓應動)수단 (suction pressure responsive device)(18)에 연결되고, 이 18에 의해서 기관의 아이들링을 포함하는 저부하 운전시에 닫히고 고부하운전시에는 열린다.

그런데, 제어밸브(15)의 닫힘이라함은 반드시 전폐를 의미하는 것은 아니다.

부압 응동수단(18)은 용기(18a)내를 다이어프램(diaphram)(18b)으로 구획하여 그 한쪽에 부압실(18c)과 다른쪽에 대기로 통하는 대기실(大氣室)(18d)을 설치하고, 부압실(18c)은 연통로(連通路)(19)를 통하여 드로틀밸브(14)근방의 흡기통로(1 1)내에 통하고 있다. 18e는 다이어프램(18b)를 대기실(18d)쪽으로 부세하는 스프링이다.

21은 배기통로(8)로 부터 기연(旣燃)가스의 일부를 흡기통로(11)로 되돌리는 환류로이고, 그 도중에 기연가스의 유량을 조절 또는 차단하는 유량제어 밸브(23)가 개입되어 있다. 유량 제어밸브(23)는 밸브체(23a)와 밸브실(23b)로 이루어지고 다이어프램장치(24)에 의하여 개폐제어 된다.

다이어프램 장치(24)는 공실(24a)내를 스프링(24b)에 의해 탄발(彈發)된 다이어프램(24c)에 의하여 2실로 구획되는데 그 1실은 종래 공지된 배기환류 제어 증폭기(25)를 거쳐서 출력원인 저압조(貯壓槽)(26)에 이어진다.

저압조(26)내에는 역상(逆上)밸브(20)를 지나서 상기 연통로(19)에 접속되고 연통로(19)를 통하여 드로틀밸브 하류의 흡기통로(11)에 생기는 흡기부압이 저압된다. 상기 증폭기(25)는 저압조(25)로부터 통로(22)를 통하여 다이어프램장치(23)로 보내지는 압력을 제1신호통로(27)로 부터 오는 신호에 따라 단속(斷續)하고, 유량제어밸브(23)를 개폐하는 한편, 제2증폭신호통로(28)로부터 오는 신호에 따라서 흡기, 통로(11)를 흐르는 흡기유량에 응하여 유량제어밸브(23)의 개도(開度)를 조절하여 흡기중에 기연가스가 소정비율로 혼입하도록 제어한다. 이 특성을 제7도(b)에 나타낸다. 22a는 리이크 밸브로 기관이 소정 이상의고속이 되면 속도스위치(8)가 투입되어, 리이크 밸브(22a)의 전자코일이 전원 B에 의해서 부세되어 밸브를 연다. 리이크 밸브(22a)가 열리면 통로(22)안으로 대기가 도입되어 통로(22)내의 압력을 높이므로 다이의프램 밸브(23)는 개도를 감하고, 흡기통로(11)로 환류하는 기연 가스량을 감소보정한다.

이 실시예 기관의 작동을 설명하면 기관의 아이들링 운전시, 즉, 드로틀밸브(14 )의 개도가 작은 동안은 드로틀밸브(14)하류의 흡기압력이 매우낮다. 이 저압은 연통로 (19)를 통하여 부압 응동수단(18)에 작용하고, 그 다이어프램(18b)에 의하여 스프링( 18e)에 저항하여 제어밸브(15)를 닫는다. 그래서 드로틀밸브(14)를 통과한 흡입혼합기는 대부분이 부흡기통로(16)을 통하여 흡기밸브(12)의 근방에 이르고, 흡기밸브(12 )가 열리는 흡기과정중에 흡기밸브(12)의 간극을 통하여 고속으로 연소실(7)안으로 유입하여 그 내부에 고속의 와류나 난류를 생기게하는 것으로, 계속되는 폭발 과정에 있어서 화염의 전파가 급속하고도 원활하게 되어 연소가 단시간에 완결된다.

즉, 아이들링 운전중에 있어서도 종래의 기관에서의 고 부하 운전시와 같거나 그 이상으로 고속의 와류나 난류가 얻어지고 화염 전파와 안정이 현저하게 개선된다. 이 때 제1신호통로(27)는 드로틀밸브(14)의 아이들링 위치보다 상류의 흡기통로(11)내에 위치하며, 증폭기(25)에는 대략 대기압에 가까운 높은 압력을 전하고, 이 압력에 의하여 증폭기(25)는 통로(22)를 차단한다. 다이어프램장치(24)는 부압이 끊기면 스프링( 24b)에 의하여 밸브체(23a)를 밸브실(23b)에 착좌(着座)시켜, 기연가스의 환류를 정지시킨다.

이것은 아이들링 운전시 또는 감속운전중의 흡기량은 많지 않고, 또 저속 고부하 운전시에는 제어밸브(15)가 열리므로, 부흡기통로(16)에 의한 와류나 난류의 조장효과가 크지 않기 때문이다.

다음에 드로틀밸브(14)의 개도를 약간 증가한 이른바 부분 부하운전중은 흡기유량이 급격히 증가하고, 이 상태에서는 드로틀밸브(14)하류의 흡기부압도 낮고 부압응동수단(18)의 작동에 의하여 제어밸브(15)는 전폐 또는 저개도로 유지되므로, 부흡기통로(16)를 통하여 공급되는 흡기량이 급증하고, 연소실(7)내에 매우 고속의 와류 또는 난류를 발생시킨다. 이 결과 상술한 바와 같이 최고연속압력이 발생하는 시기를 지연시킬 필요가 생긴다. 이때 드로틀밸브(14)의 열림에 따라서 제1신호통로(27)가 드로틀밸브하류가 되므로, 흡기부압이 증폭기(25)에 작용하여 통로(22)를 개로한다. 그리고 제2신호통로(28)는 흡기량의 증대를 소위벤츄리 부압으로 취출하여 증폭기(25)에 입력하므로 증폭기(25)는 흡기량의 증가 즉 부흡기량이 증가되고, 연소가 활발해짐에 따라 연통로( 21)를 통하여 흡기로(16)에 환류하는 배기의 양이-증가되도록 유량제어밸브(23)를 제어한다. 즉, 저압조(26)내의 압력은 흡기유량에 응한 압력으로 제어되어 서다이어프램장치(24)에 이른다. 그리고 다이어프램장치(24)의 다이어프램(24c)은 스프링(24b )와의 균형에 의하여 밸브체(23a)를 열고, 흡기유량에 응한 기연가스가 환류로(21)를 거쳐서 부흡브기통로(16)내에 환류된다. 그래서 흡기중에 소요 비율의 기연가스가 혼입되는데 환류개시 당초는 부흡기통로(16)를 통과하는 흡기유량도 많지 않고, 기연가스의 필요량을 일시에 공급했다. 차단했다 하면 기관 출력이 급변하여 원활한 운전이 저해되므로 배기환류량을 적게하고, 흡기유량의 증가에 따라서 서서히 기연개스의 혼입비율이 증가되도록 제어하는 것이 바람직하다.

부흡기통로(16)내로 환류된 기연 가스는 대기중에서 도입된 흡기와 함게 연소실(7)로향하므로 부흡기의 유량이 기연가스량만큼 증가하고, 부 흡기류의 유속을 높여서 연소실(7)내의 와류나 난류를 증가하는데도 기여하고, 동시에 질소 산화물의 제어에도 소용된다. 또한 이 발명이 대상으로 하고 있는 부흡기통로(16)를 갖춘 기관에서는 이미 연소가 개선되어 있으므로 보통 엔진의 약 2배량의 기연 가스를 환류하여도 운전의 안정성이 결여되는 일은 없다는 것이 확인되었다.

다음에, 다시 고출력을 내도록 드로틀밸브(14)를 전개하고, 또는 전개에 가까울 정도의높은 개도로 열면 흡기는 벌써 소단면적의 부흡기통로(16)만으로는 흐를수가 없게된다.

이와 같은 상태에서는 드로틀밸브(14)하류의 흡기통로(11)내의 압력이 대기압에 가깝게 승압하기 때문에, 이 압력이 연통로(19)를 통하여 부압응동수단(18)에 미쳐서, 그 다이어프램(18b)은 스프링(18e)에 탄발시키고, 이 스프링(18e)의 탄력과 균형되는 위치까지 이동하여 제어밸브(15)를 연다.

제어밸브(15)가 열리기 시작하면 부흡기통로(16)을 통과하는 흡기의 비율이 감소하고, 제어밸브(15)가 전개에 이르면 흡기의 대부분은 제어밸브(15)를 통과하여 연소실(7)에 도달한다. 따라서 제어밸브(15)의 개도가 증가함에 따라 부 흡기통로(16 )가 연소실(7)내의 와류나 난류를 촉진 조장하는 기능은 저하되어 간다. 이로 인하여 연소실(7)에 있어서의 화염전파 속도가 저하 하므로, 기연 가스의 환류량을 감소시키거나 정지시킬 필요가 있다. 이 실시예에서는 드로틀밸브(14)하류의 압력이 대기압에 가깝게 되면, 이것이 제1신호통로(27)를 통하여 증폭기(25)에 전해져서 통로(22)의 연통을 단절하기 때문에 다이어프램장치(24)의 다이어프램(24c)는 스프링(24b)의 탄력에 의하여 밸브체(23a)를 밸브실(23b)에 착좌시켜서 배기통로(8)로부터 흡기통로(11)로 환류하는 기연가스를 정지시킨다. 더구나. 이 실시예에서는 부흡기통로(16)에 의한 연소실(7)내의 와류나 난류를 강화하는 기능이 저하하는 시기와 흡기통로(11)로 환류하는 기연가스를 차단하는 시기와는 반드시 일치하지 않으며, 또 제7도로도 명백한 바와 같이 부흡기통로를 지나서 흡입되는 흡기의 유속과흡기중에 혼입되는 배기 가스 비율과의 관계도 정비례하는 것은 아니다.

또한 배기통로(8)로부터 흡기통로(11)로 환류되는 기연가스의 유량과 제어밸브(15)와의 사이에 직접적인 연통관계는 없으나, 이것은 기관의 가속, 감속 또는 속도의 대소등 연소실(7)내에서의 연소 속도가 변동하는 본래적 요소를 제어밸브(15)의 개폐에 의하여 함께 제어하려고 하기 때문이다.

요켠데 이 발명은 부흡기통로(16)가 유효한 기능을 하고 있는 기관의 부분부하 운전중에 다량의 기연 가스를 흡기통로로 환류하여 미리 화염전파 속도를 저하시켜두고, 부흡기 통로의 기능이 약해지는 고부하시에 기연가스의 환류비율을 감소시키거나 정지시켜서 화염전파속도를 빠르게 되도록 보상하는 것을 기본개념으로 하는 것이다.

또한 이 실시예에 있어서 기화기로서 복합식이 사용되었으나 반드시 이것에 한하는 것은 아니며, 단동식 기화기를 갖추어도 좋다. 또한 엔진은 반드시 기화기가 붙은 엔진에 한하지 않고, 예컨대 제5도에 나타낸 바와 같은 연료분사식 기관에도 적용가능하며, 도시는 하지 않았으나 이 발명의 기본적 개념은 윈켈식의 로타리 엔진등 각종 내연기관에도 응용가능하다.

제4도는 본 발명을 이른바 듀알 인덕숀식 흡기 시스템을 갖춘기관에 실시한 예를 나타낸 것이다. 도면중 제1도의 실시예에서 설명한 점은 동일부호를 붙이고, 이 부분의 설명은 생략한다.

연소실(7)로부터 도입되는 흡기통로(11)는 각 기통마다 1개의 기화기(3')를 갖추고 있고, 이 드로틀밸브(3h)하류에 흡기밸브구(12) 방향으로 지향하여 개구하는 부흡기통로(16)는 분기로(16a)에 의하여 집합되는 각 기통 공통의 부 기화기(3″)을 갖추고 있다.

부 기화기(3″)의 부드로틀밸브(14′)는 인위적으로 조작되는 가속페달 P에 연결되고, 드로틀밸브(3h)는 부드로틀밸브(14′)의 예정 이상의 고개도로 열리도록 연결되어 있는데 보통 100km/H로 주행할 정도의 출력은 모두 부 흡기통로(16)에 의하여 처리된다.

그리고 드로틀밸브(3h)도 전폐하고 있어야 할 것은 없고 밸브가 열릴 때는 항상 소량의 흡기가 흐르도록 구성해두는 편이 바람직하다. 본예에서 상기한 제어밸브(14)는 부드로틀밸브(14′)에 상당한다.

제5도는 본 발명을 연료분사직 내연기관에 실시한계를 나타낸다. 도면중 제1도의 실시예와 대응하는 부분에는 동일부호를 붙이고 그 설명을 생략한다. (51)은 연료분사노즐(52)로 부터 분사될 연료를 계량하는 신호를 취출하기 위한 공기유량계이다. 부흡기통로(16)는 각 기통을 분기로(16a)에 의하여 집합되고, 공기 유량기(51)하류의 흡기 팽창실(53)내에 개구되어 있다. 연료분사식 기관에서는 배기환류제어 증폭기(25 )의 출입신호를 취출할 기화기의 벤츄리부에 상당하는 부분이 없다. 그래서 본예에서는 부흡기통로(16)에 악셀 페달 P 에 연동하는 부 조임밸브(14′)를 설치하고, 이 근방에 제1신호 통로(27)를 개구시킴과 동시에 그 약간의 상류측에 제2신호통로(28)를 개구 시킨점에 특징이 있다. 본예에 있어서 제1실시예에서 말한 제어밸브(24)에 상당하는 밸브는 부드로틀밸브(14')이다.

다음에 제어밸브의 개폐에 관련하여 점화시기를 진퇴각 시키는 예를 설명한다. 제8도에 있어서 기관주체(1)는 제1도의 실시예와 기본적으로 다른바 없는 것인데, 제어밸브(15)가 흡기매니포울드(2)의 하류측에 위치하는 점에서 서로 다르다. 즉 제어밸브(15)는 기통마다 각기 1개씩 설치되어 있는데, 드로틀 밸브(14)하류의 흡기통로(11 )내에 생기는 부압의 증감에 응하여 개폐제어되는 점은 아무런 차이가 없다.

본 예에 있어서, B는 전원으로 주 스위치(SW)를 거쳐서 점화회로(IG)에 접속하고 있으며, 점화회로(IG)에서 생긴 고전압은 배전기(55)를 거쳐서 각 기통의 점화전에 인가되는 구성으로 되어있다. 그리고 배전기(55)는 종래 공지된 것과 같이 점화 단속기를 갖추고 있고, 이 점화 단속기를 제어 하는 진각 장치에 개량을 가하고, 부흡기통로로부터 공급되는 흡기의 작용에 의하여 연소가 촉진되는 부분부하시에 점화시기를 퇴각시키고저 하는 것이며, 종래 부분부하영역에 있어서 진각시키고 저한 개념과 크게 다르다. 또한 여기에서 말하는 점화 단속기는 접점식 또는 무접점식 어느것이나 포함한다는 의미이다.

제9도는 점화시기를 퇴각시키는 수단으로서 다이어프램 장치(61)를 사용한 예를 나타낸다. 이 기관의 점화시기 제어특성은 제9도(b)에 나타낸 바와같이, 기관속도에 의존하여 점화시기를 제어하는 이른바 가버너(governor)진각특성(F)을 가진다. 이것은 종래 기관에 있어서의 드로틀밸브(14)전개가속시의 진각특성과 일치한다. 그래서 기관의 아이들링 운전중은 다이어프램장치(61)에 통하는 통로(62)가 드로틀밸브(14)의 상류에 위치하고 다이어 프램장치(61)에는 대기압이 작용하는 것처럼 되므로, 다이어프램(64)과 스프링(63)과의 균형이 무너져서, 스프링(63)의 탄력에 의하여 점화시기가 진각위치에 유지된다. 즉, 부흡기통로(61)를 통하여 공급되는 흡기의 작용이 약한 아이들링 운전시는 진각된다. 다음에 드로틀밸브(14)를 조금 열었을 때의 부분부하 상태에서는 상기통로(62)가 드로틀밸브(14)의 하류측이 되므로, 다이어프램장치(61)에 흡기부압이 파급된다. 그리하여 다이어프램(64)에 흡기부압이 작용하고, 다이어프램( 64)는 스프링(63)에 저항하여 점화시기를 점화시기특성(G)까지 지각시킨다. 즉, 부흡기통로를 통하여 공급되는 흡기의 작용이 활발하게 됨에 따라 점화시기가 지각된다.

드로틀밸브(14)가 전개 가까이 까지 열리면 통로(62)를 거쳐서 대기압에 가까운 압력이 다이어프램 장치(61)에 작용하고, 따라서 다이어프램(64)은 다시 스프링(6 3)의 탄력에 의하여 후퇴하여 점화시기를 진각시킨다. 즉 드로틀밸브((14)가 전개되어 부흡기통로(16)에 의한 흡기의 와류 촉진기능이 약해지는 고출력 영역에서는 다시 점화시기는 진각하고 진각특성 G상에 복귀한다. 또한 H는 부분부하시에 진각시켜있는 종래기관의 진각특성을 나타낸다. 또 이 실시예에서는 점화시기를 제어하는데 다이어프램장치(61)을 사용하여 무단계로 행하도록 하였으나 반드시 무단계일 필요는 없으며 전기 스위치를 써서 단계적으로 제어하는 것도 자유다.

또 점화시기가 다른 2개의 단속기를 준비하고, 통로(62)에 의하여 취출되는 압력에 의존하여 선택적으로 절환하여서 진각한 점화시기와 지각한 점화시기와를 얻을 수 있도록 하여도 좋다. 본 발명은 이상의 실시예로써 명백한 바와같이, 엔진내의 흡기밸브를 거쳐서 연소실에 연통하는 흡기통로에 기관의 저부하시에는 닫히도록 동작하는 제어밸브를 설치하고, 상기 흡기통로에는 일단을 대기중에 개구하고 타단을 흡기밸브 근방의 흡기통로내에 개구하는 부흡기통로를 부설하고, 부흡기통로의 타단측 개구를 흡기밸브의 밸브구 방향으로 지향시켜서, 제어밸브가 닫치는 저부하 운전시에는 부흡기통로를 거쳐서 고속의 흡기류를 연소실내에 도입되도록 구성하고, 부흡기통로를 통하여 흡입시키는 고속 흡기류에 의하여 연소실내에 고속의 와류나 난류를 생기게하고, 이것에 의하여 연소를 개선함과 동시에, 그 흡기류의 단속 또는 증감에 따라 생기는 화염 전파속도의 변화, 환언하면 점화시기의 요구 진각 특성의 변화를 보상하기 위하여 기관의 최고 연소압력을 일으키는 시기를 변화시키는 조절수단을 마련하고, 상기 제어밸브의 개폐 동작과 조절수단과를 관련시켜서, 상기 제어밸브가 닫혔을때에는 조절수단을 동작시켜서 최고 연소압력이 생기는 시기를 지연 시키도록 하여 이루어진다. 따라서 제어밸브를 통과하는 흡기에 비하여 부흡기통로를 통과하는 흡기의비율이 큰부분 부압 운전시에 있어서는, 고속 흡기류는 연소실내에서 고속의 와류 난류로 되어 이것은 점화전에 의한 점화시까지 지속한다.

따라서 점화후 화염전파가 빨리 안정하여 행하여지는 반면, 점화시기의 요구 진각은 이러한 부흡기통로를 갖이 않은 것에 비하여 또는 부흡기통로의 기능이 불충분한 시기에 비하여 점화시기의 요구 진각은 현저하게 지각된다.

그래서 흡기통로에 배기의 일부를 환류시키고, 흡기중에 10-30%의 기연가스를 혼입시키며, 또는 점화단속기를 제어하여 요구 진각의 지각을 보상하면 연소가 안정되고 동작이 원활한 내연 기관이 얻어진다. 이 상항을 연소실내의 지압선도에 의하여 종래의 기관과 비교하면, 제6도(a)는 종래기관의 지압선도에서 동일건조하에 운전한 경우 도면중 H로 나타낸 양만큼 최고연속 압력이 변동하지만, 동도(b)에 나타낸 본발명 실시의 기관에서는 도면중 b로 나타낸 양에 변동폭이 감소하고 있어서 운전이 원활하게 행하여지는 것을 알 수 있다.

최고 연소압력을 조정하는 수단으로서 배기의 일부를 흡기통로에 되돌릴 경우에는 상기한 바와같이 10-30%라는 대량의 기연가스를 환류시키어도 운전에 불원활을 일으키지 않으므로, 이 수단을 적용할 때는 배기중의 질소 산화물을 대폭 감소시킬 수가 있다.

또한 최고 연소압력을 조절하는 수단으로서 점화시기를 제어밸브의 동작에 관련을 갖게하여 제어하고, 부흡기통로를 거쳐서 흡입되는 흡기의 속도에 따라서 연소 최고 압력이 생기는 시기를 보상하는 방법은 질소산화물의 발생이 적은 기관에 응용하면 연료소비량이 감소하는 효과가 현저하게 된다.

그리고 이상의 설명에 있어서, 설명의 이하를 돕기 위하여, 연소 최고 압력이 발생하는 시기를 지연시키는 수단으로서, 배기를 환류시키는 방법과 점화시기를 제어하는 방법과를 단독적으로 갖추고 있는 경우에 대하여 각각 설명하였으나, 이 발명의 실시에 있어서는 양자의 각 특징을 살리도록, 두가지 실시예가 병용되는 일이 많을 것으로 보이나, 본 발명의 기본적 개념이 번복되는 사태에 이르지는 않는다.

Claims (1)

1. 흡기밸브를 통하여 연소실로 연통하는 흡기통로에 기관의 저부하시에는 닫히도록 작동하는 제어밸브를 설치하고, 상기흡기통로에, 일단을 대기중에 개구하고 타단을 흡기밸브 근방의 흡기통로내에 개구하는 부흡기통로를 부설하고, 부흡기통로의 타단측 개구를 흡기 밸브의 밸브구 방향에 지향시켜서, 제어밸브가 닫히는 저부하 운전시에는 부흡기 통로를 지나서 고속의 흡기류를 연소실내에 도입되도록 구성한 내연기관에 있어서, 기관의 최고 연소압력 발생시기를 변화시키는 조절 수단을 설치하여, 상기 제어밸브의 개폐동작과 조절 수단을 관련시키고, 제어밸브가 닫혔을 때에는 조절수단을 동작시켜서 최고 연소 압력이 발생하는 시기를 지연되도록 하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 내연기관의 제어 방법.

Images