KR950001329B1 - 과급기부 엔진 - Google Patents

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KR950001329B1
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슌지 마스다
도시히코 핫토리
켄지 카시야마
쥰조 사사키
노리유키 이와타
나오유키 야마가타
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마쯔다 가부시기가이샤
와다 요시히로
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Abstract

내용없음.

Description

과급기부 엔진
제1도는 본 발명에 의한 과급기부 엔진의 제1실시예을 표시한 종단면도.
제2도는 제1도의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도.
제3도는 본 발명의 제1실시예에 의한 엔진의 흡기장치 및 배기장치를 표시한 개략도.
제4도는 본 발명의 제1실시예에 의한 엔진의 제어장치를 표시한 블록도.
제5도는 배기가스의 환류 및 혼합연료의 공연비를 제어하는 맵.
제6도는 공연비 및 배기가스의 환류(EGR)을 대 밸브브티지부등의 관계를 표시그래프.
제7도는 공연비 및 EGR율에 대해 배기가스중의 NOX율의 감소의 개선효과를 표시한 그래프.
제8도는 EGR율 및 배기가스의 온도 사이의 관계를 표시한 그래프.
제9도는 공연비 및 흡기포오트사이의 주기적 관계를 표시한 그래프.
제10도는 공연비제어 및 EGR제어사이의 관계를 표시한 타임차아트.
제11도는 공연비가 린(leon)화된 후, 배기가스가 환류될때 배기가스의 온도에 있어서의 비교변형예를 표시한 타임차아트.
제12도는 공연비가 리치(rich)영역으로부터 린(leon)영역으로 전환될때, 배기가스가 환류될 때의 환류의 배기가스온도의 변형예를 표시한 타임차아트.
제13도는 공연비 및 2차공기의 제어를 행하기 위한 제어맵.
제14도 내지 제18도는 본 발명의 제2실시예에 의한 과급기부 엔진의 바람직한 예에 관한 도면.
제14도는 과급기부 엔진의 주요부를 표시한 단면도.
제15도는 제14도의 X15-X15선에서 본 도면.
제16도는 제14도의 X16-X16선부분종단면도.
제17도는 흡기의 유속의 분포를 그린 흡기통로의 개략도.
제18도는 흡기의 유속의 분포를 그린 흡기통로의 개략도.
제19도 내지 21도는 본 발명에 의한 과급기부 엔진의 제3실시예에 관한 도면.
제19도는 본 발명에 의한 V형엔진의 주요부를 표시한 정면도.
제20도는 제19도의 선 X20-X20에서 본 도면.
제21도는 제19도의 선 X21-X21에서 본 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 엔진본체 4 : 실린더
6 : 피스톤 32 : 과급기
33 : 인터쿨러 40 : 흡기장치
60 : 배기장치 65 : 제1외부 EGR통로(저부하용)
66 : 제2외부 EGR통로(고부하용) 67 : 저부하용 EGR제어밸브
73 : 고부하용 EGR제어밸브 U : 제어유닛
본 발명은 흡기장치에 장착된 과급기를 구비한 자동차의 과급기부 엔진에 관한 것이다.
흡기를 엔진에 과급해서 그 동력을 증가시키도록 배치된 과급기부 엔진은 엔진내의 열부하가 커지게 되는 문제가 존재할 수 있으므로, 엔진에 흡기된 혼합연료의 공연비가, 과급기가 과급능력을 충분히 발현할 수 있는 과급영역에서 이론공연비 보다 린화되며, 이에 의해 밸브브리지부동에서의 온도와 같은 엔진내의 온도를 낮추면서 소비되는 연료율을 개선시키는 것이 일본 특허공개공보 제3-23,327호에 제안되어 있다.
그러나, 혼합연료의 공연비를 린화함으로써 달성될 수 있는 개선효과는 A/F=15에 가까운 공연비에서 실현될 수 있으며, 공연비가 한층더 린화하더라도, 연료소비율의 추가적인 개선효과는 그다지 기대할 수 없다는 것이 제6도로부터 명백하다. 제6도는 동일부하상태에서 동일 엔진에 의해 동일 토오크를 얻기 위하여, 배기가스의 환류(EGR)율과 밸브브리지부에서의 온도, 배기가스의 온도등과 같은 각종 인자들을 가진 공연비와의 관계를 표시한다. 제6도에 있어서, 약 100℃의 온도를 가진 배기가스의 엔진의 흡기장치에 환류된다.
혼합연료의 공연비가 과급영역에서 A/F=5보다 린화되더라도, 이와 같은 린공연비에 의해 달성되는 개선효과는 단지 엔진내의 온도의 감소로만 한정된다.
그러므로, 본 발명의 목적은, 공연비를 린화함으로써 얻어지는 연료소비율의 개선효과를 억제함이 없이, 혼합연료의 린공연비보다 높은 엔진내의 온도를 낮추게 되어있는 과급기부 엔진을 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해서, 자동차의 과급기부 엔진으로 이루어진 본 발명은, 흡기를 엔진에 과급하는 과급기와 ; 엔진으로부터 배출된 배기가스의 일부를 엔진의 흡기장치에 환류시키기 위한 EGR통로와 ; EGR통로로 부터 환류되는 배기가스의 양을 조정하는 EGR제어밸브와 ; 과급기가 그 과급능력을 충분히 달성할 수 있는 과급영역에서 연료소비율의 개선효과를 최대화하고, 이론 공연비 보다 어 린화되는 린공연비가 되도록 엔진에 공급되는 혼합연료의 공연비를 제어하는 공연비제어수단과 ; 그리고 과급영역에서 린공연비의 시기에 배기가스를 흡기장치에 환류시키기 위하여 EGR제어밸브를 제어하는 EGR제어수단을 구비하고 있다.
제6도에 도시한 바와 같이, 흡기를 엔진에 과급함으로써 압력이 600mmHg에서 700mmHg로 증가되고, 혼합연료의 공연비가 A/F=15.1에서 A/F/=16.2로 린화될때, 연료소비율의 린공연비의 효과는 약간만 개선할 수 있으며, 엔진내의 온도의 감소는 약 3.5℃만큼만 개선할 수 있다. 한편, 압력이 600mmHg에서 700mmHg로 증가되고, 배기가스의 환류율이 5.5%에서 13%로 증가할때, 엔진내의 온도(즉, 밸브브리지부에서의 온도)의 하강의 개선효과는 약 7℃만큼 얻을 수 있으며, 이 결과는 공연비를 A/F=15.1에서 A/F=16.2로 린화함으로써 달성되는 결과의 약 2배이다. 또한, 여기서 혼합연료의 린공연비에 의해 달성되는 배기가스의 온도의 하강율은 약 30℃만큼 개선할 수 있으며, 한편 배기가스의 온도는 배기가스를 엔진의 흡기장치에 환류시킴으로써 약 40℃만큼 하강된다. 또한, 제7도에 도시한 바와 같이, 배기가스의 온도감소시 배기가스의 환류에 의해 달성되는 효과는 공연비를 린화함으로써 달성되는 것보다 크다. 제7도에 있어서, 실선 A는 공연비를 린화하는데 필요한 공기의 잉여량과 같은 무게로 배기가스가 환류될때의 배기가스중의 NOX의 율을 표시하며, 파선 B는 배선가스가 환류되지 않을때의 배기가스중의 NOX율을 표시한다. 또한, 제7도에 있어서, NOX의 율은 A/F비가 16일때 1로 세트되며, 그 결과는 동일 부하상태에서 주어진다.
따라서, 본 발명의 장치는, 엔진내의 온도를 공연비가 린화될때보다 더 크게 저하시킬 수 있고, 배기가스중의 NOX의 양을 크게 저하시킬 수 있는 특징을 제공한다. 다시 말하면, 엔진내의 동일한 정도의 온도는 공연비를 린화시키는데 필요한 양보다 더 적은 양의 배기가스에 의해 저하시킬 수 있으므로, 이예에서, 과급기의 능력을, 공연비를 린화함으로써 엔진내의 온도를 동일한 정도로 감소시키는데 필요한 과급기의 능력보다 작게 할 수 있다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 특징들은 첨부도면을 참조한 다음의 바람직한 실시예의 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 발명을 첨부도면을 참조해서 상세히 설명한다. 제1도 및 2도에 도시한 바와 같이, 엔진의 본체(1)는 좌축뱅크부(2L) 및 우측뱅크부(2R)를 구비하며, 이것들은 V형상의 관계로 배치되어 있다. 3개의 실린더(4)는 각 뱅크부와 일직선으로 각 좌측 및 우측뱅크부(2L) 및 (2R) 내에 배치되어 있다. 다시말하면, 본 발명의 실시예에 사용되는 엔진은 소위 V형의 6기통 엔진이다. 다음 설명에 있어서, 접미사로서 사용된 ＂L＂ 및 ＂R＂은 필요할 경우, 각각 ＂좌측＂ 및 ＂우측＂을 표시한 것이다.
엔진의 본체(1)에 대해서 상세히 설명한다. 엔진의 본체(1)는 실린더 섹션(5) 및 실린더헤드(7)에 삽입된 피스톤(6)에 의해 형성되고 펜트하우스식의 연소실(8)을 가지고 있다. 특히 제1도에 도시한 바와 같이, 실린더헤드(7)는 제1및 제2배기포오트(11) 및 (12)와 제1및 제2흡기포오트(9) 및 (10)를 구비하고 있으며, 그 각각은 연소실(8)에서 개구부를 가지고 있다. 또한 제1도에 도시한 바와같아. 제1흡기밸브(13)은 제1흡기포오트(9)에 장착되어 있으며, 제2흡기밸브(14)는 제2흡기포오트(10)에 장착되어 있으며 ; 그리고 제1배기밸브(15)는 제1배기포오트(11)에 장착되어 있으며, 제2배기밸브(16)는 제2배기포오트(12)에 장착되어 있다.
본 발명의 이 실시예에 사용된 엔진의 본체(1)는 각 실린더에 대하여 2개의 흡기밸브(13) 및 (14)와 두개의 배기밸브(15) 및 (16)를 가진 밸브식의 엔진이다. 밸브(13)-(16)를 개폐하기 위한 밸브작동장치(17)는 소위 이중오우버헤드 캠(DOHC)식으로 되어 있으며, 이것은 실린더헤드(7)에 수용된 2개의 캠축(18) 및 (19)를 가지고 있다. 다시 말하면, 제1캠축(18)은 흡기밸브(13) 및 (14)를 개폐하게 되어 있으며, 제2캠축(19)은 배기밸브(15) 및 (16)을 개폐하게 되어 있다. 제2도에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2캠축(18) 및 (19) 각각은 그축에 설치되어 있고, 흡기밸브에 대해 캠플리를 구비하고 있다(배기밸브에 대한 캠플리는 도면에는 도시되어 있지 않지만). 이 캠플리(20)는 종래에 공지된 방식으로 타이밍밸브(22)를 개재해서 엔진의 출력축(크랭크축)(23)과 기계적으로 결합되어 있으며, 이에 의해 엔진의 출력측(23)의 회전과 동기해서 소정의 타이밍에서 흡기밸브(13), (14) 및 배기밸브(15), (16)를 개폐한다.
제1캠축(18)에는 흡기밸브용 캠플리에 대한 제1캠축(18)의 위상을 변경시키는 제1밸브타이밍가변기구(24)(흡기밸브에 대한)가 장착되어 있으며, 제2캠축(19)은, 도면에는 도시되어 있지 않지만, 배기밸브용 캠플리에 대한 제2캠축(19)의 위상을 변경시키는 제2밸브타이밍가변기구(배기밸브에 대한)가 구비되어 있다. 배기밸브용 제2밸브타이밍가변기구는 흡기밸브용 제1밸브타이밍가변기구(24)와 같은 구조를 가지고 있어, 제2밸브타이밍가변기구의 상세한 설명은 생략한다. 각 실린더헤드(9)에는 점화플럭(25)이 장착되어 있어, 연소실(8)의 중심을 향하게 되어 있다.
피스톤(6)은 연결로드(26)를 개재해서 크랭크축(23)에 연결되어 있으며, 엔진오일을 저장하는 쳄버(28)는 크랭크축(23)을 수용하는 크랭크실(27)밑의 영역에 오일팬(29)에 의해 형성되어 있다. 제2도에 있어서, (30)은 오일스트레이너이다.
좌측 및 우측뱅크부(2L) 및 (2R)사이에 있는 중앙공간(31)에는 제1도에 도시한 바와 같이, 크링크축(23)의 회전력에 의해 기계적으로 구동되는 나사식의 과급기(32)가 장착되어 있다. 과급기(32)위에는 인터쿨러(33)가 배치되어 있다. 한편, 좌측 및 우측뱅크부(2L) 및 (2R) 각각의 위에는 크랭크축923)을 따라 길이방향으로 뻗은 서어지탱크(34)가 배치되어 있으며, 서어지탱크(34)는 독립흡기관(35)을 개재해서 각 실린더용 흡기포오트(9) 및 (10)에 연결되어 있다. 좌측 및 우측뱅크부(2L) 및 (2R) 각각의 흡기포오트(9) 및 (10) 각각의 상류외단부는 이 뱅크부사이에 있는 중앙공간(31)에 면해서 개방되도록 배치되어 있지만, 독립흡기관(35)은 처음에 서어지탱크(34)로부터 중앙공간(31)으로 횡으로 벋은후 아래로 만곡하는 형재로 배치되어 있다.
엔진의 본체(1)용 흡기장치(50)에 대해서 제3도를 참조해서 상세히 설명한다.
흡기장치(40)는 공통흡기관(41), 좌측서어지탱크(34L), 우측서어지탱크(34R) 및 독립흡기관(35)을 구비하고 있으며, 이것들은 상기 순서대로 상류쪽으로부터 하류쪽으로 배치되어 있다. 공통흡기관에는 에어클리너(42), 공기유량계(43) 및 드로틀밸브(44)가 이 순서대로 상류측으로부터 하류쪽으로 배치되어 있다. 공통흡기관(41)은, 드로틀밸브(44)를 바이패스하도록 배치된 제1바이패스(45)와 나사식의 과급기(32)를 바이패스하도록 배치된 제2바이패스(46)를 구비하고 있다.
제1바이패스(45)는 이들 회전수를 종래에 공지된 방식으로 조정할 수 있는 ISC밸브(47)를 구비하고 있다. 한편, 제2바이패스는 다이아프램식의 작동기(48)에 의해 구동되는 릴리이프밸브(49)를 구비하고 있다. 릴리이프밸브는 흡기의 과급에 의해 증가된 압력이 소정치보다 높아질때 개방되도록 배치되며, 이에 의해 제2바이패스(46)를 개방하게 된다. 한편, 좌측서어지탱크(34L)는 연결관(50)을 개재해서 우측서어지탱크(34R)와 연통되어 있으며, 이것은 그 중간부에 흡기의 양을 가변적으로 제어하는 가변흡기제어밸브(51)를 구비하고 있으며, 예를들면, 이것은 엔진의 회전수에 따라 개폐될 수 있으며, 이에 의해 종래에 공지된 방식으로 넓은 영역에 걸쳐 흡기의 동적효과를 달성하게 된다.
독립흡기관(35)은 격벽(35a)을 구비하고 있어, 그 내부공간을 부분적으로 좌측 및 우측섹션, 즉, 제1독립흡기관(52) 및 제2독립흡기관(53)르로 분할한다. 제1독립흡기관(52)은 제1흡기포오트(9)와 연결되어 있으며, 제2독립흡기관(53)은 제2흡기포오트(10)와 연결되어 있다. 제2독립흡기관(53)은 그 상류단부에 장착된 서터밸브(54)에 의해 개폐되도록 배치되어 있다. 좌측뱅크부(2L)에 배치된 각 서터밸브(54L)는 좌측뱅크부(2L)용 공통축(55L)과 연결되어 있으며, 우측뱅크부(2R)에 배치된 각 셔터밸브(54R)는 우측뱅크부(2R)용 공동축(55R)과 연결되어 있다. 공통축(55L) 및 (55R)의 각각의 축단부에는 작동기(도시생략)가 장착되어 있다. 서터밸브(54L) 및 (54R) 각각은, 엔진의 회전수 3000rpm보다 작은 저회전영역에서 폐쇄되고 한편으로는, 엔진의 회전수가 3000rpm보다 높은 고회전영역에서 개방되도록 배치되어 있다.
엔진의 본체(1)의 연료공급장치논상류의 인젝터(56)와 하류의 인젝터(57)로 이루어져 있다. 상류의 인젝터(56)는 과급기(32)의 바로 상류쪽에 장착되어 있으며, 하류의 인젝터(57)는 제1흡기포오트(9) 및 제2흡기포오트(10)에 면하도록 독립흡기관(35)에 장착되어 있다. 제3도에 있어서 (58)은 보조공기통로이며, (59)는 첵밸브이다.
제3도에 도시한 바와 같이, 엔진의 배기장치(63)는 좌측뱅크부(2L)용 좌측배기 매니포울드(61L)와 우측뱅크부(2R)용 우측배기매니포울드(61R), 그리고 공통배기관(62)으로 이루어져 있으며, 이것들은 상기 순서대로 상류쪽으로부터 하류쪽에 배치되어 있다.공통배기관(62)은 그 중앙위치에 배기가스를 정화하기 위한 촉매(3성분의 촉매)변환기(63)를 구비하고 있으며, 그 하류단부에는 종래에 공지된 방식으로 사이렌서(도시생략)를 구비하고 있다.
엔진의 본체(1)는 제1외부 EGR통로 및 제2외부 EGR통로(66)를 구비하고 있으며, 그 각각은 엔진에 배출된 배기가스의 일부를 환류시킬 수 있다. 제1및 제2외부 EGR통로(65) 및 (66) 각각은 엔진의 본체(1) 외부에 배치된 관부재로 구성된 외부관을 포함하고 있다. 제2외부 EGR통로(66)용 외부통로는 제1외부 EGR통로(65)용 그것보다 충분히 길도록 배치되어 있다. 제1외부 EGR통로(65)의 단면직경은 제2외부 EGR통로(66)의 그것보다 작다. 따라서, 제1외부 EGR통로(65)는 저부하영역에서 사용하게 되어 있으며, 한편 제2외부 EGR통로(66)는, 이하에 설명하는 바와 같이, 고부하영역에서 사용하도록 되어있다.
제1외부 EGR통로(65)는 그 일단에서 배기매니포울드(61L) 또는 (61R)에 연결되어 있으며, 그 타단에서 제1흡기포오트(9)에 연결되어 있다. 제1외부 EGR통로에는 그 일단에서 제1EGR밸브(67)가 장착되어 있으며, 그 타단에서 집합실(68)이 장착되어 있다. 집합실(68)은, 바이패스에어제어밸브(70)가 장착되어 있는 바이패스공기관(69)을 개재해서 공통흡기관(41)과 연통되어 있다. 한편, 제2외부 EGR통로(66)의 일단에는 촉매변환기(63)의 하류쪽에 공통배기관(62)이 연결되어 있으며, 그 타단에는 과급기(32)의 하류쪽 더나아가서 드로틀밸브(44)의 하류쪽에 공통흡기관(41)이 연결되어 있다. 제2외부 EGR통로(66)는 일단으로부터 타단에 카아본트랩(71), EGR쿨러(72) 및 제2EGR밸브(73)를 구비하고 있다.
또한, 제4도에 도시한 바와 같이, 엔진의 본체(1)는 공통흡기관(41) 및 공통배기관(62)에 연결된 제2공기공급통로(74)를 구비하고 있다. 제2공기공급통로(74)는 에어클리너(42) 및 공기유량계(43)사이에 배치된 위치에 연결된 일단과 촉매변환기(63)의 상류쪽에서 연결된 타단을 가지고 있으며, 그것은 제2공기제어밸브(75)를 구비하고 있다.
엔진의 사양
엔진의 사양은 다음과 같다.
(1) 엔진의 형식 : V형식 6기통 ; DOHC 4밸브엔진
(2)좌측뱅크부와 우측뱅크부사이의 각도 : 90°
(3) 배기량 : 1,496cc
(4) 실린더의 보어의 크기 : 직경 63mm
(5) 피스톤의 행정 : 80mm
(6) 압축비(E) : ε=10
(7) 흡기밸브와 배기밸브사이의 각도 : 30°
(8) 과급기 : 나사형식(압력비=2.5)
(9) 인터쿨러의 출구의 온도 : 60℃
(10) 연료 : 정류 개솔린(옥탄가=91)
엔진의 제4도에 도시한 바와 같이 제어유닛(U)을 가지고 있으며, 제어유닛(U)은, 예를 들면, 마이크로 컴퓨우터로 구성되어 있으며, 이 마이크로컴퓨우터는, 종래에 공지되어 있는 바와 같이, 예를 들면, CPU, ROM, RAM등으로 이루어져 있다. 제어유닛내부(U)에는 흡기량을 감지하는 공기유량계(43), 드로틀밸브(44)의 개도를 감지하는 센서(80), 엔진의 회전수를 감지하는 센서(81), 괴급기(32)의 회전수를 감지하는 센서(82), 그리고 흡기의 압력으로부터 엔진의 부하를 감지하는 센서(83)로부터의 신호가 입력된다. 한편, 제어유닛(U)은 상류의 인젝터(56), 하류의 인젝터(57), 제1EGR밸브(67), 제2EGR밸브(73), 제2공기제어밸브(75)등에 제어신호를 발생한다.
다음은 배기가스의 환류 및 공연비를 위해 제어유닛(U)에 의해 행해지는 제어를 설명한 것이다.
EGR 및 공연비의 제어
배기가스의 환류의 제어는 4개의 영역, 즉, 영역 Ⅰ,Ⅱ, Ⅲ 및Ⅳ에서 제5도에 표시된 맵에 의거하여 이하에 설명하는 방식으로 제1EGR밸브(67) 및 제2EGR밸브(73)를 제어함으로써 행해진다. 또한, 공연비는 인젝터(56) 및 (57)로부터의 연료량을 제어함으로써 상기의 영역에서 제어된다. 공연비의 제어는 종래의 방식으로 행해지므로, 4개의 영역 각각에서의 공연비제어의 과정은 설명하지 않지만, 4개의 영역 각각에 있어서의 목표공연비는 이하에 설명한다.
영역 Ⅰ : 이 영역은 엔진의 부하가 극히 낮고, 엔진의 회전수가 낮은 영역이다. 이 영역은 약 아이들링(idling) 영역으로 간주된다.
이 영역 Ⅰ에 있어서, 제1및 제2EGR밸브(67) 및 (73)모두는 완전히 폐쇄된다. 목표공연비는 이론공연비이다(λ=1).
영역 Ⅱ : 이 영역은 엔진의 부하가 낮고, 엔진의 회전수가 극히 낮은 영역이다. 이 영역 Ⅱ에 있어서, 배기가스는 제1EGR밸브(67)를 개방함으로써 환류되며, 동시에 제2EGR밸브(73)는 완전히 폐쇄된다. 한편, 목표공연비는 이론공연비이다(λ=1).
영역Ⅲ : 이 영역은 엔진의 부하가 중간부하이고, 엔진의 엔진수가 높은 모든 영역이다. 이 영역에 있어서, 과급기는 그의 과급능력을 충분히 발휘할 수 있다.
영역 Ⅲ에 있어서, 배기가스의 환류는 부하가 제5도의 라인 C보다 높은 쪽에서 제2EGR밸브(73)에 의해 제어되며, 동시에 배기가스의 환류의 제어는 부하가 제5도의 D라인보다 낮은 쪽에서 제1EGR밸브(67)에 의해 행해진다. 한편, 라인 C 및 D사이에 있는 영역에 있어서(제5도의 빗금친 영엑에 있어서), 배기가스의 환류는 제1및 제2EGR밸브(67) 및 (73)모두에 의해 제어된다.
다시말하면, 영역 Ⅲ에 있어서, 비교적 높은 온도를 가진 배기가스는 비교적 낮은 부하영역에서 제1EGR밸브(67)에 의해 환류되며, 한편 낮은 온도를 가진 배기가스는 비교적 높은 부하영역에서 제2EGR밸브(73)에 의해 환류되며, 즉, 소위 콜드(cold)EGR이 행해진다. 이 영역에 있어서, 목표공연비는 이론공연비보다 더 린공연비인, 예를들면 A/F-16이 된다.
이 영역 Ⅲ에 있어서, 비교적 저부하측에서는 제1외부EGR통로(65)의 상류단부는 배기매니폴울드(61)와 연결되어 있고, 이것은 엔진의 본체(1)로부터 감지하는 센서로부터 배출된 배기가스의 일부가 배기장치(60)에서 냉각되기전에 상기 제1외부 EGR통로(65)를 통해서 환류되도록 배치되어 있다. 따라서, 제1외부통로(65)를 통해서 환류된 배기가스의 온도는 비교적 높아서 환류된 배기가스를 이용해서 펌핑로스를 줄일 수 있다.
한편, 이 영역 Ⅲ에 있어서, 비교적 고부하축에서는, 배기가스는 EGR쿨러(72)를 구비한 제2외부통로(66)를 통해서 냉각된 후, 제2EGR밸브(73)를 통해 엔진의 흡기장치에 환류된다. 다시 말하면, 콜드(cold)EGR이 행해진다. 제2외부EGR통로(66)의 상류단부는 배기장치(60)의 하류측과 연결되어 있으며, 그 하류단부는 인터쿨러(33)의 상류측과 연결되어 있다. ＂따라서, 엔진으로부터 배출된 배기가스는 배기장치(60)에서 냉각된후, 제2외부통로(66)에 도입된다. 다음, 배기가스는 제2외부EGR통로(66)를 통해 흡기장치(40)에 환류된 후, 배기가스는 다시 인터쿨럭(33)에 의해 냉각되게 된다.
따라서, 이 영역 Ⅲ에 있어서의 비교적 고부하측에서는, 저온을 가진 배기가스의 환류에 의해 목표공연비를 공연비16으로 설정함으로써, 엔진내의 온도(즉, 밸브브리지부의 온도)의 상승을 억제할 수 있다. 또한 콜드EGR은 배기가스의 상승을 억제할 수 있으며, 이에 의해 배기가스중의 NOX의 양이 감소되게 된다. 콜드EGR은 고압축비, 고과급으로 하는 것과 관련해서 엔진의 신뢰성을 높이는데 효과적이다.
영역Ⅳ : 이 영역은 고부하 및 저회전영역이다.
이 영역 Ⅳ 있어서, 제1EGR밸브(67)가 폐쇄상태로 되어, 환류되는 배기가스의 율이 제2EGR밸브(73)에 의해 조정된다. 배기가스는 EGR쿨러가 구비된 제2외부EGR통로(66)에 의해 환류된다. 이 영역에서는, 과급기가 그 용량을 상당한 범위까지 발휘할 수 있지만, 목표공연비는 엔진의 출력중시의 관점으로부터 공연비 약 13으로 설정된다.
따라서 이영역 Ⅳ에서는, 과급에 의해 크게 증가한 압력과 고압축비(예를들면, 밸브브리지부의 온도) 또는 배기가스의 온도를 가진 엔진의 본체(1) 내부의 온도를 냉각된 배기가스의 환류에 의해 저하시킬 수 있다. 또한, 냉각배기가스의 환류는 배기가스중의 NOX의 양을 줄일 수 있다.
상술한 바와같이, 배기가스의 환류 및 공연비제어를 위한 이장치는 연료소비율의 개선효과를 확보하면서 엔진내부의 온도를 린화공연비가 할 수 있는 것보다 더 크게 낮출 수 있다. 또한, 내부가스중의 NOX의 양을 더크게 감소시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 의한 과급엔진에 사용되는 과급기의 용량을 단지 공연비를 린화시킴으로써 엔진내부의 온도를 감소시키는데 필요한 것보다 더 작게할 수 있어, 엔진내부의 온도를 낮추는데 있어 동일한 결과를 얻게된다. 작은용량을 가진 과급기의 장착은 또한 연료소비율을 일층 개선할 수 있게 된다.
2차공기의 공급의 제어
제5도에 도시한 바와 같이 고부하영역 Ⅳ에 있어서, 2차 공기의 공급은 제2공기제어밸브(75)를 완전히 폐쇄함으로써 중지된다. 한편, 공연비가 린화되는 영역 Ⅲ에 있어서, 2차 공기는 기본적으로 2차공기제어밸브(75)를 개방함으로써 배기장치에 공급된다.
다시 말하면, 공연비가 리치(rich)로 되는 영역 Ⅳ에서는, 배기가스중에 미연연료가 포함되어 있어, 이 영역Ⅳ에서 2차공기가 공급될때에는 배기장치에 미연연료가 연소되어 배기가스의 온도를 고온화시키게 된다. 한편, 공연비가 린화되는 영역 Ⅲ에 있어서는, 미연연소가 존재하지 않기 때문에, 2차 공기의 공급은 전적으로 배기가스를 냉각하는 작용을 하게 되어, 촉매변환기(63)의 신뢰성을 높이는데 기여하게 된다.
공연비의 전환시의 EGR제어
특히 공연비가 더 린화되는 영역과 공연비가 더 리치하게되는 영역 Ⅳ사이에서 공연비가 전환될때의 배기가스의 환류의 제어의 바람직한 모우드에 관해서 설명한다.
공연비가 영역Ⅲ 및 Ⅳ사이에서 전환될때, 공연비가 이론공연비, 즉 A/F=14.7에서 λ=1이 되는 과도영역이 그 사이에 나타나게 된다. 제9도에 도시한 바와같이 배기가스의 온도는 이론공연비에서 상승되며 ; 그러나, 제8도에 도시한 바와 같이, 배기가스의 온도는 환류되는 배기가스의 율이 증가될때 저하된다. 따라서 배기가스의 온도의 상승은 영역Ⅲ 및Ⅳ사이의 공연비의 전환시 환류되는 배기가스의 율을 일시적으로 상승시킴으로써 방지할 수 있다. 배기가스의 환류율을 공연비의 전환이 전에 일시적으로 상승시키고, 공연비가 전환된 후에도 소정기간동안 배기가스의 일시적으로 상승된 환류율을 유지하는 것이 바람직하다.
환류되는 배기가스의 율이 공연비의 전환시에 일시적으로 증가하는 특정예에 대해서 설명한다.
드로틀밸브(44)가 전개된 상태에 있어서, 엔진의 주행상태는 제5도의 화살표 A의 방향으로 영역 Ⅳ(공연비가 리치한 영역)에서 영역 Ⅲ(공연비가 린한 영역)으로 이행되는 상황에 있다.
드로틀밸브(44)의 전개상태의 가속시에 있어서의 배기가스의 환류는 제10도에 도시한 모우드로 제어된다. 엔진의 회전수가 증가함에 따라서, 과급기(32)가 그 용량을 서서히 발휘하기 시작하더라도, 배기가스의 환류는 영역 Ⅳ에서 영역Ⅲ으로의 공연비의 전환이전, 즉, 리치공연비에서 린공연비로의 공연비의 전환이전에, 엔진에 과급된 흡기의 과잉분에 의해 생성된 과잉력을 이용해서 시작된다. 배기가스의 환류의 결과로서, 배기가스의 온도는, 제12도에 도시한 바와 같이, 서서히 저하된다.
엔진의 주행상태가 영역 Ⅳ에서 영역Ⅲ으로 이행된 초기단계에 있어서, 환류되는 배기가스의 율은 일정 상태를 유지하며, 흡기의 과잉분은 공연비를 린화하는데 소비된다. 다음, 혼합연료의 공연비가 이론공연비(λ=1)가 되는 순간에 있어서, 환류되는 배기가스의 율은 그때 EGR율이 유지되는 배기가스의 환류의 소정율로 서서히 감소된다.
제11도는, 배기가스의 환류의 개시이전에, 흡기의 과급에 의해 주어진 흡기의 과잉분을 이용해서 공연비가 린화되는 예에서 배기가스의 온도의 변화를 비교로서 표시하고 있다. 이 예에서, 배기가스의 온도는 영역 Ⅳ에서 영역Ⅲ으로의 이행시에 상승을 계속하므로, 배기가스의 온도의 절대치는, 공연비가 이론공연비(λ=1)가 될때, 극히 높아지게 된다.
한편, 영역 Ⅲ(린공연비)에서 영역 Ⅳ(리치공연비)로 이행될때, 배기가스의 환류율을 일시적으로 상승시키는 것이 가능하다. 또한 영역Ⅳ에서 배기가스를 환류시키는 것이 가능하며 ; 그러나, 이 경우에, 배기가스는 영역 Ⅳ 및 Ⅲ사이에서 이행이 이루어질때 영역 IV에서 일시적으로 환류할 수도 있다. 다시말하면 배기가스는 공연비의 전환이전에 환류할 수도 있다. 또한, 영역 Ⅳ에서의 공연비가 이론공연비가 되더라도, 환류되는 배기가수의 율을 상술한 방식으로 일시적으로 상승시키도록 배기가스의 환류가 행해진다.
변형예(제13도)
제13도는 제5도에 대응하는 변형예를 표시한다. 제13도의 예에서, 다음과 같은 제어가 행해진다.
EGR제어
제13도의 라인 L의 밑 또는 위의 저부하영역에 있어서, 배기가스의 환류의 제어는 제1EGR밸브(67)를 개방함으로써 행해지며, 동시에 제2EGR밸브(73)는 전폐상태로 된다. EGR밸브(67) 및 (73)을 위한 이 장치는 고온을 가진 배기가스를 제1외부EGR통로(65)를 통해 흡기장치에 환류되도록하며, 이에 의해 저부하 영역에서 발생하는 펌핑로스라는 문제점을 감소시킨다. 여기서 저회전영역에서는, 배기가스의 환류는 중지될 수 있다는 것을 또한 주목해야 한다.
한편, 제13도의 라인 L의 위 또는 밑의 고부하영역에 있어서(제13도의 저회전영역 Ⅳ가 제외된다면), 제2EGR밸브를 개방함으로써 제어되고, 동시에 제1EGR밸브(67)는 전폐된다. 이 장치는 EGR쿨러를 구비한 제2외부 EGR통로를 통해서 냉각된 배기가스를 엔진의 흡기장치로 환류시키며, 특 콜드 EGR이 행해진다. 이 콜드 EGR은 배기가스의 온도를 낮추고, 배기가스중의 NOX의 양을 감소시키는 작용을 한다.
공연비의 제어
제13도의 저회전 및 저부하영역 Ⅴ에 있어서, 공연비의 이론공연비(λ=1)가 되도록 제어된다.
한편, 고부하 및 고회전영역 Ⅳ에 있어서, 공연비는 A/F비가 약 13이 되도록 제어된다. 흡기가 과급기에 의해 엔진에 과급될 수 있더라도, 과급기(32)는 영역 Ⅶ에서보다 영역 Ⅵ에서 그 능력을 더 잘 발휘할 수 있다.
영역 Ⅶ에 있어서, 영역Ⅴ 및 Ⅵ를 제외하고는, 공연비는 A/F비가 약 16이 되도록 제어된다.
제13도의 예에 있어서, 또한, 영역 Ⅵ에서의 공연비는 이론공연비로 설정될 수 있으며, 콜드 EGR이 행해질 수도 있다. 물론 배기가스의 온도의 절대치는, 영역 Ⅵ에서 영역 Ⅶ로의 이행이전에 배기가스의 환류를 행함으로써 또는 배기가스의 환류율을 상승시킴으로써 증가를 억제할 수 있다.
이것은 공연비가, 기준 공연비를 린공연비로 설정함으로써 그리고 공연비를 가속시에 연료의 증가에 의해 보정함으로써 리치하게 되는 예에 적용할 수 있다. 이 경우에, 배기가스는 타이머를 가속의 검출과 동기해서 작동시킴으로써 그리고 소정의 기간이 경과한 후에 배기가스의 환류를 행함으로써 공연비가 가속의 완료시에 린화되기 이전에 환류할 수 있다.
또한, 2차 공기의 공급은 영역 Ⅵ에서 중지되며, 2차 공기는 영역 Ⅶ에서 공급된다. 이것은 제5의 예에서도 마찬가지이다.
흡기장치의 구조(제14-18도)
제14도 내지 18도는 연료분사밸브 또는 인젝터 근방에 있는 흡기장치의 바람직한 형상을 표시하며, 이것은 제1도 내지 3도에 도시한 바와 같이, 과급엔진의 실시예에 대한 응용에 적합하다.
제14도 내지 18도에 도시한 바와같이, 흡기장치의 예는 만곡부를 가진 흡기통로를 구비한 연료분사형식의 내연엔진의 흡기장치에 관한 것이다. 이 흡기장치는 연료를 흡기에 고속도로 분사함으로써 연료의 기화 및 무하(霧化)를 용이하게 하고, 평균유속을 고속도로 유지함으로써 충전효율을 개선시키는 작용을 한다. 이 장치는 또한 배기성능을 개선시킬 수 있다.
제14도 및 15도는 V-형 엔진의 좌측뱅크부를 표시하며, 이는 제1도의 좌측뱅크부(2L)에 대응한다.
제14도 및 18도에 있어서, (101)은 실린더블록, (102)는 실린더헤드, (103) 및 (14)는 한쌍의 좌측 및 우측캠측(123) 및 (124)를 운반하는 캠캐리어, (105)는 헤드커드, (106)은 피스톤, 그리고 (107)은 연소실을 표시한다. 본 발명의 이 실시예에 사용된 엔진은 2개의 흡기밸브 및 2개의 배기밸브를 가진 엔진이다. 실린더헤드(102)의 바닥에는, 연소실(107)에 면해서, 배기포오트(109) 및 흡기포오트(108) 및 (108)이 형성되어 있다. 흡기포오트(108) 및 (108)에는 흡기밸브(120) 및 (120)이 장착되어 있다. 배기포오트(109) 및 (109)에는 배기밸브(121) 및 (121)이 장착되어 있다.
흡기포오트(108)는, 1차통로(111) 및 2차통로(112)를 통해서 헤드커버(105)위에 배치된 서어지탱크에 연결되어 있고, 이들 통로는 분기로에 배치되어 있다. 1차통로(111) 및 2차통로(112)는 각 실린더의 흡기통로(110)를 구성한다. 1차 통로(111)는 흡기를 엔진의 전 주행영역에 도입하도록 배치되며, 2차통로(112)는 흡기를 엔진의 부하가 소정치와 같거나 보다 높은 고부하영역에만 도입하도록 배치된다. 1차 통로(111) 및 (112)는, 이하에 설명하는 바와 같이, 개폐밸브가 2차통로(112)의 가장 상류의 위치, 즉 서어지탱크(117)의 출구부(117a)에 장착되고, 2차통로(112)가 블로우바이(blow-by)가스 또는 흡기에 추가되는 환류를 위한 배기가스등의 보충가스를 분사하는 분사출구(136)를 가진 중간위치에 설치되어 있다. 따라서, 2차통로(112)의 형상만을 제14도 내지 16도를 참조해서 설명하며, 1차 통로(111)는 다음 설명에서 생략한다. 2차통로(112)는, 하류측에 만곡부(하류만곡부)(115), 직선부(114) 및 상류측에 만곡부(하류만곡부)(113)로 이루어져 있다. 하류만곡부(115)는 흡기포오트(108)로부터 계속적으로 뻗어서 실린더헤드(102)내에서 위로 뻗으면서 엔진의 옆으로 점차로 만곡되게 배치되어 있다. 직선부(114)는 실린더헤드(102)내에서 비스듬히 윗방향으로 하류만곡부(115)의 상류단부로부터 계속적으로 직선으로 뻗도록 배치되어 있고, 직선부(114)의 상류단부는 실린더헤드(102)의 옆에서 개방되도록 배치되어 있다. 상류만곡부(113)는, 분리할 수 있고, 엔진의 상단부를 그 옆으로 부터 둘러싸도록 하류만곡부(115)에 대향하는 방향으로 만곡하도록 직선부(114) 및 서어지탱크(117)의 출구부(117a)에 걸러서 배치되어 있다.
2차통로(112)의 가장 상류의 위치에 있는 서어지탱크(117)의 출구부(117a)에는, 밸브측(119)이 상류만곡부(113)의 만곡표면에 수직한 방향으로 향하고, 상류만곡부(113)의 외주벽면(113a)에 가까운 위치에 있는 주위모서리부(118a)가 계폐밸브(118)의 밸브축(119)보다 하류측에 위치하고, 그 내부벽(113b)에 가까운 위치에 있는 주위부(118b)가 밸브축(119)보다 상류측에 위치하도록, 버터플라이밸브로 이루어진 개폐밸브가 장착되어 있다. 계폐밸브(118)가 개방되면, 주위모서리부(118a)의 위치 및 주위모서리부(118b)의 위치의 관계는, 제14도의 2점쇄선으로 표시한 바와 같다.
제15도에 도시한 바와같이, 상류만곡부(113)는, 만곡부가 나란히 배치된 상태에서(제15도 및 16도에 도시한 바와 같이) 1차통로(111)의 하류만곡부(122)와 일체적으로 형성되어 있고, 흡기매니포울드(130)는 각각 한쌍의 상부 및 하부플랜지(141) 및 (142)로 이루어져 있고, 이것들은 각 실린더에 대해 흡기통로(110) 및 (110)사이의 위치에서 서로 연결되어 있다.
또한, 제14도 및 16도에 도시한 바와 같이, 연료를 상류만곡부에 분사하는 분사구멍(126)은 상류만곡부(113)의 하류단부근방 및 직선부(114)를 통해서 흡기포오트(108)에 향하도록 외주벽(113a)가 가까운 위치에 배치되어 있다. 또한 인젝터(125)는 분사구멍(126)의 상부단부쪽에 배치되어 있다. 상술한 바와 같은 장치를 가진 분사구멍(126)도 마찬가지로 1차통로(111)의 상류만곡부(122)에 설치되어 있으며, 인젝터로부터 분사된 연료는 2개의 분사구멍(126), (127) 각각을 통해서 1차통로(111) 및 2차통로(12)에 도시에 공급된다. 한편 제14도 및 제15도에 도시된 바와 같이, 흡기매니포울드(130)는, 각 실린더에 대한 흡기통로(110)가 횡단부(131)에 걸쳐서 횡으로 배치된 상태에서 상류만곡부(113)의 내주벽(113b)외부의 위치에 횡단부(131)와 일체적으로 형성되어 있다. 횡단부(131)는, 그 거의 전 길이에 걸쳐 그 내부에 밀접하게 병렬된 관계로 배치된 보충가스통로(135) 및 보조공기통로(137)를 구비하고 있다.
보충가스통로(135)는, 상류만곡부(113)의 내주벽(113b)을 관통하도록 형성된 분사부(136)를 통해서 분사구멍(126)보다 상류측에 있는 내주벽(113b)에서 개방하도록 배치되어 있다. 배기가스통로(116)에서 분사되는, 환류를 위한 블로우바이가스 또는 배기가스등의 보충가스는, 보충가스통로(135)를 통해서 각 실린더 및, 분사부(136)에 대응하는 실린더의 2차통로(112)에 유동하도록 허용된다. 한편, 보조공기통로(137)는 흡기매니포울드(130)내에 형성된 연결통로(138)를 통해서 분사구멍(126)의 최상류부와 연통되어 있으며 보조공기통로(137)에 공급된 보조공기는 각 실린더에 유입되도록 허용되며, 연결통로(138)로부터 분사구멍(126)의 최상류부에 공급된다.
주로 2차통로(112)를 통한 흐름을 예로 취함으로써 상술한 바와 같은 구성의 흡기장치의 작용 및 효과에 대한 설명으로 돌아간다. 엔진이 시동되면, 계폐밸브(118)는 폐쇄되어, 저부하영역에서 폐쇄상태를 유지한다. 흡기는 1차통로로부터만 연소실(1078)에 도입되어, 스월(swirl) 흐름이 연소실(107)내에 발생하게 된다. 이 예에서, 연료는 인젝터(125)로부터 분사되어, 1차통로(111) 및 2차통로(112)로 분할되므로, 흡기와 연료를 함유하는 혼합연료는 1차통로(111)로부터 연소실(107)에 도입되며, 동시에 연료만이 2차통로(112)로부터 연소실(107)에 도입된다. 또한, 보조공기통로(137)에 공급된 보조공기는 연결통로(138)를 통해서 인젝터(125)의 분사구멍(126)의 근방에 있는 위치에공급되며, 이에 의해 연료와 흡기와의 혼합 및 기화와 무화가 용이하게 된다. 보충가스통로(135)에 공급된 보충가스는 분사부(136)로부터 2차통로(112)의 상류만곡부에 도입된다. 따라서, 더 엄격한 의미로, 연료 및 보충가스(G)를 함유하는 혼합가스는 2차통로(112)로부터 연소실(107)에 도입된다.
엔진의 부하가 고부하주행영역에 상승되면, 계폐밸브(118)는 개방되게 되므로, 혼합연료는 1차통로(111) 및 2차통로(112)의 양쪽으로부터 연소실(107)에 도입된다. 또한, 보충가스는 분사부(136)로부터 2차통로(112)의 상류만곡부(113)에 도입된다.
2차통로(112)내의 보충가스 및 흡기와 고부하주행상태에 있어서 연료의 혼합에 대해서 설명한다. 흡기가 서어지탱크(117)로부터 계폐밸브(118)를 통해서 2차통로(112)에 도입된 후, 하류만곡부(113)로부터 직선부(114)를 통해서 하류만곡부(115)에 흐르도록 허용되어, 흡기포오트(108)로부터 연소실(107)에 흡입되게 된다. 이 예에서, 상류만곡부(113)는 크게 만곡되지만, 하류만곡부(113)의 유속은 제17도의 유동분포곡선 L1에 표시된 바와 같이 최대유속이 흡기의 흐름의 관성으로부터 오는 2차흐름에 기인해서 외주벽면(113a)에서 편향되는 상태로 분포된다. 유속분포의 편향은, 계폐밸브(118)가 개방될때, 특히 현저하게 발생된다. 계폐밸브(118)가 만곡부의 외주에 가까운 위치에 있는 외주모서리부(118a)에 대해 흡기의 하류쪽에 위치하도록 개방되면, 서어지탱크(117)로부터 도입된 흡기는, 흡기가 계폐밸브(118)를 통과할때, 계폐밸브(118)에 의해 만곡부를 향해 편향하는 흐름의 작용을 받는다. 따라서, 최고최대유속은 다음예에 의해 얻을 수 있다.
종래의 엔진의 구성에 있어서, 편향된 유속의 분포는 흡기가 상류만곡부(113)를 통과하는 기간동안에 유지된다. 그러나, 이 실시예에 있어서, 보충가스가 상류만곡부(113)의 중간위치에서 내주벽(113b)상에 형성된 분사부(136)를 통해 상류만곡부(113)에 도입되기 때문에, 편향된 유속의 분포는 흡기의 통과에 따라 변화하도록 배치되어 있다.
분사부(136)보다 상류쪽의 유속의 분포는 제17도의 유속분포곡선 L1으로 표시할 수 있다. 따라서, 동압(動壓)은, 화살표 A2로 표시한 바와 같이, 흡기의 흐름에 기인해서, 상류만곡부(113)의 내주벽(113b) 근방에서 낮아지므로, 보충가스(G)를 상류만곡부(114)로 원활하게 도입할 수 있다. 내주벽면(113b) 근방에 도입된 보충가스(G)는 실제로는, 상류만곡부(113)에서 흡기의 흐름에 의해 하류쪽으로 압축되며, 그것은, 제14도의 부호 A2로 표시한 바와 같이, 흡기에 부가되는 상태로 되며, 이에 의해 분사부(136)의 바로 하류쪽에서 제17도의 유속분포곡선 L2로 되며, 그 결과, 외주벽면(113a)에 가까운 위치 및 내주벽면(113b)에 가까운 위치 각각에서 2개의 고유속의 정점을 지닌 분포를 형성하게 된다.
유속의 분포가 2개의 고유속의 정점을 지닌 상태는 오랜기간동안 유지되지는 않는다. 시간이 경과하면, 내주벽면에 가까운 위치의 고유속영역은, 흡기의 통과 및 2차흐름으로부터의 충격에 기인해서, 외주벽면(113a)의 옆을 향해서 점차로 압축되며, 이에 의해 제17도의 유속분포곡선 L3로 표시한 바와 같이, 대략 사다리꼴형의 유속분포로되며, 여기서 외주벽면(113a)에 가까운 위치 및 내주벽면(113b)에 가까운 위치에서의 유속에 있어서 큰 차는 없다. 이 상태에 있어서, 외주벽면(113a)에 가까운 위치의 최대유속에는 약간이 변화가 있다. 그러나, 상류만곡부(113)의 평균유속은 크게 상승된다. 평균유속의 상승은 상류만곡부(113)의 단면적을 증가시킬 수 있으며, 이것은 흡기를 효과적으로 도입하는데 기여할 수 있으며, 이에 의해 유효단면적의 이용의 효율이 향상된다. 또한, 이것은 흡기를 많은 양 및 고속도로 도입되게 하며, 이에 의해 흡기의 충전효율을 향상시켜, 결국 출력성능을 향상시키게 된다. 보충가스를 분사하는 분사부(136)의 하류쪽에 있는 유속의 분포가 향상되면, 이것은 분사부(136)의 하류쪽 뿐만 아니라 그 상류쪽에도 또한 영향을 끼치며, 그 상류쪽의 유솔의 분포는 그 하류쪽의 그것이 향상될 수 있는 것과 마찬가지로 향상될 수 있다.
보충가스를 추가함으로써 내주벽면(113b)에 가까운 위치에서 달성되는 고유속영역은, 흡기가 아래쪽으로 흐를때, 외주벽면(113a)의 옆을 향해서 점차로 이동하도록 허용되므로, 제17의 유속분포곡선 L3로 표시한바와 같이, 최고 평균유속은, 보충가스를 분사하는 분사부(136)가 형성되는 위치로부터 어느정도 아래쪽의 위치에서 얻을 수 있다. 흡기가 일층 아래쪽으로 흐르면, 유속의 분포의 편향은 외주벽면(113a)의 옆에서 다시 현저히 발생하게 되며, 결국 최대유속만이 돌출하는 유속분포가 형성된다. 이러한 유속의 분포는 흡기의 충전효율을 향상시키는데 적절하지 않다. 따라서, 이 실시예에서, 상류만곡부(113)의 하류단부는, 제17도의 유속분포곡선 L3로 표시한 바와 같이, 유속의 분포가, 인젝터(125)의 분사구멍(126)을 이 위치에서 개방하게 허용하도록 형성되어 있는 위치의 근방에 있는 위치에 배치되도록 배열되어 있다.
인젝터(125)로부터 분사된 연료는 외주벽면(113a)에 가까운 위치에 배치된 개구부를 가진 분사구멍(126)으로부터 직선부(114)의 축방향으로 공급되며, 그 외주벽면(113a)내에서, 제17의 유속분포곡선 L3로 표시한 바와 같은 유속분포를 얻을 수 있으며, 따라서, 연료는 최고유속을 가진 위치에서 흡기흐름과 함께 이동되게 되며, 이에 의해 흡기와의 혼합이 용이하게 되며, 그 결과 연료의 기화 및 무화가 촉진되어 결국 엔진의 연소성능의 향상을 가져오게 된다.
한편, 상류만곡부(113)에 도입된 보충가스는 2차흐름에 기인해서 외주벽면(113a)으로 저차로 이동하게 된다. 그러나, 보충가스는 전체가 외주벽면(113a)으로 이동하지는 않으며, 그것이 흡기와 혼합되고 있는 동안 서서히 이동한다. 이러한 보충가스의 흐름이 2차통로(112)내에서 전체흐름으로서 관찰되고 있을때, 상류만곡부(113)의 내주벽면(113b)에 가까운 위치에 도입된 보충가스(G)는 2차통로(112)의 범위내에서 하류단부, 즉 흡기포오트(108)까지 밀도분포를 제공하여, 보충가스(G)의 밀도가 상류만곡부의 외주벽면(113a)에 가까운 부분에서보다 그 내주벽면(113)에 가까운 부분에서 더 높게된다. 따라서, 상류만곡부(113)의 하류단부 바로 가까이의 위치로부터 직선부(114)까지의 거리에 걸친 흡기의 온도(엄밀한 의미에서는, 흡기와 보충가스로 이루어진 혼합연료의 온도)는 상류벽면(113a)의 외주벽면(113a)에서 보다 그 내주벽면(113b)에 가까운 위치에서 더 높다. 똑같은 것을 벽면의 온도에 대해서도 말할 수 있다.
그러므로, 분사구멍(126)으로부터 상류만곡부(113)에 분사된 연료는 고유속으로 유동하고 있는 흡기와 함께 연소실(107)로 이송된다. 또한, 상류만곡부(113)의 내주벽면(113a)의 온도 및 그 내주벽면(113a) 근처의 부분의 주위온도는 더높게되어, 연료는 그 부분에서 순조롭게 기화되고 무화된다. 이러한 사실은 연료가 상류만곡부의 내주벽면, 직선부(114) 및 하류만곡부(115)에 부착하는 것을 방지할 수 있어, 연료제어시의 엔진의 출력의 응답성의개선을 가져오게 된다.
또한, 한편으로는, 흡기는 주로 2차통로(112)의 상류만곡부(113)의 외주벽면(113a)에 가까운 부분에 흐르며, 또 한편으로는 보충가스는 주로 그 내주벽면(13b)에서 흐른다. 이 실시예에서, 직선부(114)는 상당히 큰 각도로 흡기포오트(108)에 뻗도록 배치되어 있고, 직선부(114) 다음의 하류만곡부는 연소실(107)의 측으로 만곡되므로 흡기포오트(108)로부터 연소실(107)에 흡입된 혼합연료는 소위 텀블(tumble) 흐름을 형성하는 연소실내에서 아래위로 선회하게 된다. 한편, 이 실시예에서, 상술한 바와 같이, 주로 상류만곡부(113)의 내주벽면(113b)에 가까운 부분에 존재하는 보충가스(G)는 그때 실제로는 상류만곡부(112)의 내주벽면의 (113b)의 옆에 각각 위치한, 직선부(114)의 벽면 및 하류만곡부(115)의 벽면을 따라서 연소실(107)에 유입되며 ; 따라서, 연소실(107)에 도입된 보충가스(G)는 연소실(107)의 내부벽 가까이 또는 피스톤(106)의 상면 가까이에 있는 부분에서 층으로 존재하며, 이에 의해 층형상의 보충가스(G)가 흡기와 연료를 함유하는 혼합연료(B)를 둘러싸도록하며, 이 가스들을 연소실(107)내에 층형상으로 존재하도록 한다.
연소실(107)내에 층상으로 존재하는 혼합연료는 희석연소를 실현할 수 있어, 연료절약이라는 개선을 가져오게 된다. 또한, 배기가스의 방출 및 노킹성능은 동시에 개선될 수 있다. 다시말하면, 연소온도가 비교적 낮아서 연료의 미연성분이 연소불량에 기인해서 발생하기 쉬운, 연소실(107)의 외주부분은 할 수 없는 보충 가스로 점유될 수 있어, 혼합가스는 관련부분에 거의 유입하지 않으며, 이에 의해 그부분에서 연소가 발생하지 않으며, 그 결과 연료의 미연성분이 발생하는 것을 억제한다. 이는 배기가스의 방출을 향상시킬 수 있다. 또한, 보충가스의 연소실(107)의 외주부의 점유는 노킹의 원인이 되는 엔드가스조운(end gas gone) 그 자체를 소멸시키는데 기여할 수 있어 노킹이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 이에 의해 결국 고압축비 때문에 출력성능의 향상을 기대할 수 있다.
엔진의 저부하영역으로 돌아가면, 계폐밸브(118)는 폐쇄되며 ; 그러나, 계폐밸브(118)는 버터플라이밸브로 이루어져 있으므로, 그것이 전폐되더라도, 그 주위부와 통로의 벽면사이에는 미소한 틈이 있어, 소량의 흡기가 그틈을 통해 흡기포오트(108)에 누출되게 된다. 또한, 이 실시예에서, 계폐밸브(118)는 일반적으로 종래의 경우에 흡기포오트에 가까운 위치에 배치되지만, 이것은 상류만곡부(113)의 상류단부 근방에 있는 위치에 배치되어 있으며 ; 따라서, 계폐밸브(118)와 흡개밸브(120)사이의 거리에걸친 상류만곡부(113)내의 용적은 크게되어, 계폐밸브(118)의 틈을 통해 누출되어, 이 영역에 머무는 흡기의 용적을 크레 증가시킬 수 있다. 흡기밸브(120)의 개방상태가 피스톤의 배기행정의 최종단계에 있는 배기밸브(121)의 개방상태와 중첩할때, 대량의 흡기는 흡기포오트(108)로부터 연소실로 유입되게 되기 때문에, 상류만곡부(113)내에 머무는, 이와 같은 대량의 흡기는 배기포오트(109) 둘레의 부분을 효과적으로 배기하는 작용을 할 수 있다.
또한, 횡단부(131)내의 보충가스통로(135)와 보조공기통로(137)의 밀접한 병렬위치는 보조공기의 도움에 의해 연료의 기화 및 무화를 촉진하는 작용을 할 수 있다. 왜냐하면, 보조공기통로(137)내의 보조공기는 보충가스통로(135)를 통해서 유동하는 보충가스의 열에 의해 데워진 후, 인젝터(125)의 분사구멍(126)에 가까운 부분에 공급될 수 있기 때문이다.
한편, 보충가스통로(135)와 보조공기통로(137)가 형성된 횡단부(131)는 실린더가 배치된 방향으로 흡기매니포울드(130)의 흡기통로(110)에 걸러서 배치되어 있으므로, 흡기매니포울드(130)는 그 중간부에서 횡단부(131)와 연결되어 있다. 또한, 흡기매니포울드(130)는 상부 및 하부단부에서 플랜지(141) 및 (142)와 연결되어 있다. 이 구성은 흡기매니포울드(130)의 강성을 신장시킬 수 있어, 엔진전체로의 강성을 증가시키고, 엔진의 진동에 의한 소음을 감소시킬 수 있는 결과를 가져온다.
이 실시예에서, 보충가스를 분사하는 분사부(136)가 2차통로(112) 설치되어 있지만, 분사부(136)의 위치는 이 위치에 제한받지 않으며, 이것은, 예를 들면, 1차통로(111)에 설치해도 된다.
또한, 제1도 내지 제3도에 도시한 구성요소에 대응하는 제14도 내지 18도의 구성요소는 다음과 같다. : 흡기통로(110)는 독립흡기관(35)에 대응하고 ; 1차통로(111)는 제1독립흡기관(52)에 대응하고 ;2차통로(112)는 제2독립흡기관(53)에 대응하고 ; 계폐밸브(118)는 셔터밸브(54)에 대응하고 ; 인젝터(125)는 하류 인젝터(57)에 대응하고 ; 그리고 보충가스통로(135)는 제1외부 EGR통로(65)에 대응한다.
흡기장치의 다른 구성(제19-21도) :
제19도 내지 21도 모두 서어지탱크에 가까운 부분에 있는 흡기장치의 구성의 바람직한 실시예에 관한 것이며, 이것은 특히 제1도 내지 제3도 모두에 도시한 엔진에 적합하다. 제19도 내지 21도 모두에 도시한 흡기장치의 실시예는, 흡기장치를 구성하는 각 부재를 효과적으로 이용해서, 흡기장치의 구조를 콤팩트하게 함으로써, 엔진의 본체(1)를 지지하기 위해 흡기장치의 전체의 강성을 신장하도록 되어 있다. 또한, 실시예에 의한 흡기장치는, 과급기의 진동에 의해 증가되는 서어지탱크의 진동을 억제함으로써 엔진의 소음을 감소시키는데 기여할 수 있다.
제19도 내지 21도 모두에 도시한 바와 같이, V형 엔진(201)은 한쌍의 좌측 및 우측뱅크부(201A ) 및 (201B)를 가지고 있으며, 이것들은 실린더블록(211)의 상부에 V형의 배치고 소정의 각도로 비스듬히 배치되어 있으며, 또, 이것은 각 뱅크부(201A) 및 (201B)에 배치된 캠캐리어(213) 및 (213)을 가지고 있다.
엔진(201)의 좌측 및 우측뱅크부(201A ) 및 (201B)사이에는 소정의 크기를 가지고, 엔진의 출력축의 축방향으로 뻗은 V형의 오목부(214)가 배치되어 있다. V형의 오목부(214)에는 엔진에 의해 구동할 수 있는 형식의 과급기(203)가 장착되어 있으며, 과급기(203)는 하부커버부(241) 및 상부커버부(242)로 이루어진 커버(204)내에 배치되어 있으며 ; 하부커버부(241)는 상부표면에 개구부를 가지고, 실린더블록(211)의 상부면에 고정된 거의 상자형태로 되어 있으며 ; 상부커버부(242)는 위로부터, 하부커버부(241)에 형성된 개구부의 단부에 삽입되고, 거기에 고정되어 있다.
또한, 서어지탱크(215) 및 (215)는 실린더가 배치된 방향으로 뻗은, 좌측 및 우측뱅크부(201A ) 및 (201B)위에 장착되어 있다. 각 서어지탱크(215) 및 (215)는, 그에 측면부 각각에 연결된 각 흡기매니포울드(205) 및 (205)를 통해 각 좌측 및 우측뱅크부(201A ) 및 (201B)의 측면부와 연결되고, 그에 의해 지지되어 있다. 또한, 각 서어지탱크(215) 및 (215)는 각각, 그 밑에 형성된 한쌍의 좌측 및 우측장착보스부(216) 및 (216)과 좌측 및 우측뱅크부(201A ) 및 (201B)에 형성된 측면보스부(251) 및 (251)사이에 뻗은 측면브래킷(232) 및 (232)를 통해서 좌측 및 우측뱅크부(201A ) 및 (201B)에 의해 지지되어 있다. 측면브래킷(232)은 소정의 두께와 고강성도를 가진 판형태로 되어 있으며, 그의 평면은 대응하는 서어지탱크의 축방향, 즉, 엔진의 출력측의 축방향으로 뻗도록 배치되어 있으며, 그에 의해 엔진의 출력축방향으로 강성도를 신장시키게 되어 있다.
좌측서어지탱크(215)의 일단(215a)은, 이하에 설명하는 흡기관(206)을 통해 우측서어지탱크의 일단(215a)과 연결되어 있다. 한편, 좌측서어지탱크(215)의 타단(215b)은 그 중간위치에 장착된 제어밸브(218)를 가진 공명관(210)을 통해 우측 서어지탱크(215)의 타단(215b)과 연결되어 있다. 각 흡기관(206)과 공명관(210)은 거의 직사각형단면의 프레임체로 되어 있다. 제어밸브(21B)는 엔진의 주행상태에 따라 공명관(210)을 개폐하도록 배치되어 있어, 흡기의 동적효과에 의해 흡기의 충전효율을 개선시키게 되어 있다.
V형의 오목부(214)위에는 좌측 및 우측뱅크부(201A ) 및 (201B)에 걸러서 그리고 그 사이에 뻗은 상태에서 거의 직사각형의, 평평한 단면을 가진 인터쿨러(202)가 장착되어 있다. 인터쿨러(202)는, 한쌍의 코어(222) 및 (222)가 알루미늄합금으로된 케이싱(221)내에 엔진의 출력축의 축방향에 수직한 방향으로 병렬상태로 배치되도록 구성되어 있으며, 또한 인터쿨러(202)는 케이싱(221)의 일단부(202a)의 측면에 있는 거의 횡방향의 중간위치에서 흡기를 배출하는 출구(233)를 구비하고 있으며, 이 케이싱(221)은 엔진의 출력축의 축방향으로 뻗어있고, 케이싱(221)의 타단부(202b)의 바닥쪽에서 흡기를 도입하는 입구(224)를 구비하고 있다. 인터쿨러(202)의 케이싱(221)의 바닥쪽에는, 강철로 만들어지고, 소정의 면적을 가진 베이스플레이트(217)가 장착되어 있다. 베이스플레이트(217)는, 전면좌측 및 우측과 후면 좌측 및 우측부 각각에서 2개의 전면좌측 및 우측 돌출브래킷(233) 및 (235)와 2개의 후면 좌측 및 우측돌출브래킷(234) 및 (236)을 가진 바닥면에 설치되어 있으며, 또한 인터쿨러(202)는, 브래킷(233) 내지 (236)모두를, 좌측 및 우측뱅크부(201A ) 및 (201B) 각각에 형성된 전면보스부(252) 및 (252)와 후면보스부(253) 및 (253)에 고정함으로써 엔진(201)에 고정지지되어 있다. 인터쿨러(202)의 베이스플레이트(217)의 바닥면으로부터 돌출하도록 형서된 브래킷(233) 내지 (236)모두는, 각 길이방향 평면에 대해 엔진의 출력측의 축방향에 수직한 방향으로, 즉, 뱅크부의 단면이 형상인 각도의 방향으로 뻗도록 배치되어 있다. 브래킷(233) 내지 (236)은 좌측 및 우측뱅크부(201A ) 및 (201B)를 연결하는 방향으로 엔진의 강성을 신장시키는 작용을 한다.
흡기를 도입하는 인터쿨러(202)의 입구(224)는 외부관(219)을 통해, 과급된 공기를 배출하는 과급기(203)의 출구(230)와 연통되어 있고, 흡기를 배출하는 출구(223)는 이하 설명하는 방식으로 흡기관(206)을 통해 각 서어지탱크(215) 및 (215)와 연통되어 있다.
제20도 및 21도에 있어서, (220)은 과급기(203)의 상류위치를 흡기를 배출하는 출구(223)의 근방의 위치와 직접 연통시키는 바이패스관이다. 바이패스관(220)은 그 중간위치에 흡기의 바이패스를 제어하는 제어밸브(도시생략)를 구비하고 있다. 제어밸브가 개방되면, 흡기는 과급기(203) 및 인터쿨러(202) 모두를 바이패스해서 직접 각 서어지탱크(215) 및 (215)에 도입된다.
특히 제20도에 도시한 바와 같이, 흡기관(206)은, 인터쿨러(202)의 흡기출구(223)에 연결된 두 지관부(209)와, 두 지관부(209)의 지부의 하나로부터 제1뱅크부(201A)의 측면에 있는 서어지탱크(215)의 일단부(215a)까지 뻗는 제1흡기지관(207)과, 그리고 두지관부(209)의 다른 지부로부터 제2뱅크부(201B)의 측면에 있는 서어지탱크(215)의 타단부(215a)까지 뻗는 제2흡기지관을 구비하고 있다. 인터쿨러(202)의 흡기출구(223)에서 배출된 과급공기(또는 어떤 경우에 있어서, 자연흡기)는 제1및 제2흡기지관(207) 및 (208)으로 분할된 후, 각각 제1 및 제2뱅크부(201A) 및 (201B)에 공급된다.
상기 설명한 것과 같은 구성을 가진 흡기장치의 작용 및 효과에 대해서 설명한다.
엔진(201)이 시동되면, 그 압력이 과급기(203)에 의해 적적한 레벨까지 상승된 흡기는 흡기입구(224)로부터 인터쿨러(202)에 도입되어, 과급공기를 인터쿨러(202)로 냉각하고, 그 결과로서의 공기를 흡기출구(223)로부터 흡기관(206)의 흡기지관(207) 및 (208)을 통해 각 뱅크부(201A) 및 (201B)의 서어지탱크(215) 및 (215)에 공급하며, 이에 의해 그 공기를 흡기매니포울드(205)로부터 각 실린더에 흡입되도록 한다.
과급기(203)는 커버(204)로 덮여있지만, 과급기(203)을 작동함으로써 생성된 소음이 내부로부터 외부로 방출되는 것을 크게 방지할 수 있으며, 이에 의해 정적 구동을 실현할 수 있다. 이 장치는 또한 엔진의 작동에 의해 생성된 열에의한 변형에 의해서 손상되는 것을 방지할 수 있으며, 그 결과, 로테이터(도시생략)의 회전능력이 약화되지 않는다. 또한, 과급기(203)의 작동에 의해 생성된 진동은 서어지탱크(215)에 전달되며, 이에 의해 서어지탱크(215)의 진동은 촉진되게 된다. 그러나, 본 발명에 의한 실시예에 있어서, 인터쿨러(202) 및 서어지탱크(215)의 구조는 촉진된 진동을 아무런 또는 거의 실제적 영향없이 어느 정도까지 줄일 수 있도록 설계되어 있다.
상술한 바와 같은 구성을 가진 V형 엔진에 대하여, 좌측 및 우측뱅크부(201A ) 및 (201B)는, 그것들이 V형의 단면배열로 기울어진 각도의 방향으로, 즉, 좌측뱅크부(201A)의 내부벽면이 우측뱅크부(201B)에 면하는 방향으로 V형으로 배치되어 있다. 여기서 이 방향은 특별한 언급이 없으면 설명의 간결을 위해 이하단지 ＂각도방향＂이라 부른다. 따라서 각도방향의 충분한 강성도가 엔진의 본체의 무게의 중가없이 보장되야 하는 것이 바람직하다. 본 발명에 의한 실시예에 있어서, 인터쿨러(202)는, 좌측 및 우측뱅크부(201A ) 및 (201B)사이에 걸러서 뻗어있고, 그것들에 고정되도록 구성되어 있으며, 또한 인터쿨러(202)를 뱅크부(201A) 및 (201B)에 고정하는 브래킷(233) 내지 (235)모두는 각도방향으로 강성을 갖도록 배치되어 있는 구성으로 되어 있다. 이 장치는 인터쿨러(202) 및 브래킷이 설치되는 베이스플레이트(217)에 의해 각도방향으로 뱅크부(201A) 및 (201B)의 강성을 증가시킬 수 있다. 동시에, 이 장치는 엔진(201)의 본체를 지지하기 위해 인터쿨러(202) 자체의 강성을, 특히 각도방향으로 증가시킬 수 있다.
한편, 서어지탱크(215) 및 (215)는 흡기관(206) 및 공명관(210)과 함께 거의 직사각형의 프레임체구조내에 배치되어 있으며, 그리고 흡기관(206)은 서어지탱크(215) 및 (215)의 일단부(215a)와 서로 연결되어 있고, 공명관(210)은 그 타단부(215b)와 서로 연결되어 있다. 프레임체구조내의 서어지탱크(215)는 전체로서 증가된 강성도를 갖고 있다. 또한, 서어지탱크(215) 및 (215)는 흡기관(206)통해서, 증가된 강성을 가진 엔진의 본체에 연결된 인터쿨러(202)에 연결되어 있기 때문에, 그것들은 특히 각도방향으로 증가된 강성도를 갖고 있다. 또한 각 서어지탱크(215) 및 (215)는 엔진의 출력측의 방향으로 강성을 갖도록 구성된 측면브래킷을 통해 뱅크부(201A) 및 (201B)에 직접 연결되어 있다. 상술한 장치들의 조합체는 서어지탱크(215) 및 (215)를 엔진(201)의 본체에 의해 지지하기 위해 강성을 크게 증가시킬 수 있다.
또한, 흡기를 배출하는 인터쿨러(202)의 출구(233)는 각 서어지탱크(215) 및 (215)의 일단부(215a) 및 (215a)사이에서 엔진의 출력측의 축방향으로 거의 중간위치에 배치되어 있으므로, 흡기관(206)을 거의 직선구조로 배치할 수 있다. 이러한 장치는 엔진의 본체전체의 구조를 콤팩트하게하고 경량화하는데 기여할 수 있다.
또한, 인터쿨러(202)의 흡기출구(223)에 연결된 두 흡기지관은 좌측 및 우측서어지탱크(215) 및 (215)이의 거의 중간위치에 있기 때문에, 흡기관(206)의 구조는 좌 및 우방향으로, 특히 각도방향으로 인터쿨러의 중량의 균형을 잘 취할 수 있게 한다. 그 결과, 흡기장치의 진동을 전체적으로 억제할 수 있고, 흡기장치를 지지하기 위한 성능을 양호하게 유지할 수 있다
요약하면, 서어지탱크(215), (215), 인터쿨러(202), 흡기관(206) 및 공명관(210)을 포함하는 흡기장치 전체의 구조는 엔진(201)의 본체를 지지하기 위한 강성을 증가시키는데 기여할 수 있다. 따라서, 과급기(203) 작동에 의해 생성된 진동이 엔진전체의 진동을 촉진하더라도, 흡기장치를 구성하는 각 부재는 흡기장치의 증가된 강성에 의해 거의 진동하지 않으며, 이에 의해 엔진의 본체를 지지하기 위한 각 구성부재의 강도를 양호하게 유지할 수 있고, 각 구성부재의 진동과 관련해서 발생하는 소음을 방지할 수 있게 된다.
또한, 인터쿨러 측면에 있는 브래킷(233) 내지 (236)모두는 각 플레이트평면이 각도방향으로 뻗도록 구성되어 있으며, 한편 브래킷(231) 및 (232)는 각 플레이트평면이 엔진의 출력축의 방향으로 뻗도록 구성되어 있다. 브래킷(233) 내지 (236)모두를 위한 이장치는 인터쿨러(202)가 각도방향에 의거하여 장착되도록 하며, 한편 브래킷(231) 및 (232)을 위한 장치는 엔진의 출력축방향에 의거하여 장착되도록 한다. 이는, 그것들이 독립적으로 장착될 수 있기 때문에 , 인터쿨러(202) 및 서어지탱크(215),(215)의 장착성능을 향상시킬수 있으며, 이에 대하여 브래킷의 플레이트평면의 길이방향의모두 동일방향으로 세트될때, 인터쿨러(202) 및 서어지탱크(215),(215)는 동일 방향에 의거하여 동시에 장착되어야하기 때문에, 장착성능은 약화된다.
비교하기 위해, 제1도 내지 3도에 도시한 구성요소와 제19도 내지 21도에 도시한 구성요소의 관계를 설명한다. 좌측 및 우측뱅크부(201A ) 및 (201B)는 좌측 및 우측뱅크부(2L) 및 (2R)와 대응하고 ; 좌측 및 우측 서어지탱크(215) 및 (215)는 좌측 및 우측서어지탱크(34L) 및 (34R)에 대응하고 ; 인터쿨러(202)는 인터쿨러(33)에 대응하며; 그리고 공명관(210)는 연결관(50)에 각각 대응한다.
본 발명에 의한 실시예를 상술하였지만, 예를 들면, 과급기는 터어보차저로 해도되며, 흡기가 과급되어야 하는 과급영역을 설정함에 있어서, 제5도 또는 제13도에 표시한 맵을 준비해서, 제어유닛(U)의 ROM에 미리 기억시킬 수도 있으며, 이에 의해 엔진의 현재주행상태를 맵과 대조할 수 있게되며, 예를 들면, 공연비를 전환할 수 있게하며, 또한 배기가스의 환류의 제어를 전환할 수 있게 한다. 또한, 물론, 과급영역을, 예를들면, 흡기의 압력을 감지하는 센서(83)의 출력에 의거하여 결정할 수도 있다.
본 발명은 상술된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 개념에서 벗어나지 않는 모든 변형예는 본 발명의 정신과 범위내에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (27)

  1. 흡기를 과급하는 과급기와 ; 엔진으로부터 흡기장치에 배출된 배기가스의 일부를 환류시키기 위한 환류통로와 ; 환류통로로부터 환류되는 배기가스의 양을 제어하는 제어밸브와 ; 과급기가 과급능력을 충분히 발취할 수 있는 과급영역에 존재할때, 이론공연비 보다 더 린(lean)하고 연료소비율의 개선을 최대화하기 위해 충분히 린한 린공연비가 되오록 엔진에 공급되는 흡기밸브를 제어하는 제1제어수단과 ; 그리고 과급영역에 있어서 린공연비시에 배기가스가 흡기장치에 환류하도록 제어밸브를 제어하는 제2제어수단을 구비한 과급기부 엔진.
  2. 제1항에 있어서, 린공연비는 A/F=15에서 A/F/=16까지의 범위내에 있는 과급기부 엔진.
  3. 제1항에 있어서, 흡기장치에 환류되는 배기가스의 온도는 린공연비시에 저하하게 되는 과급기부 엔진.
  4. 제3항에 있어서, 환류통로는 엔진의 외부에 배치된 외부통로를 가지며 ; 외부통로는 긴 관부재로 이루어지고 ; 그리고 환류되는 배기가스는 외부통로로부터의 열복사에 의해 냉각되는 과급기부 엔진.
  5. 제3항에 있어서, 환류통로는 제1쿨러수단에 연결되고 ; 그리로 환류되는 배기가스는 제1쿨러수단에 의해 냉각되는 과급기부 엔진.
  6. 제3항에 있어서, 제2쿨러수단은 과급기의 하류쪽의 흡기장치에 연결되고 ; 환류통로의 하류단부는 제2쿨러수단의 상류쪽의 흡기장치에 개구부를 가지며 ; 그리고 환류되는 배기가스는 제2쿨러수단에 의해 냉각되는 과급기부 엔진.
  7. 제3항에 있어서, 제1쿨러수단은 환류통로에 연결되고 ; 제2쿨러수단은 과급기의 하류쪽의 흡기장치에 연결되고 ; 환류통로의 하류단부는 제2쿨러수단의 상류쪽의 흡기장치에서 개구부를 가지며 ; 그리고 환류되는 배기가스는 제1쿨러수단 및 제2쿨러수단에 의해 냉각되는 과급기부 엔진.
  8. 제1항에 있어서, 린공연비에서 흡기장치에 환류되는 배기가스의 온도는 엔진의 고부하시에 저하되고, 엔진의 저부하시에 상승되는 과급기부 엔진.
  9. 제8항에 있어서, 환류통로는, 쿨러수단이 연결되어 있지 않은 제1환류통로와, 제1쿨러수단이 연결되어 있는 제2환류통로로 이루어지고 ; 그리고 배기가스는, 엔진의 저부하시에는 제1환류통로로부터만흡기장치에 환류되고, 엔진의 고부하시에는 제2환류통로로부터만 흡기장치에 환류되고, 엔진의 고부하시에는 제2환류통로로부터만 흡기장치에 환류되는 과급기부 엔진.
  10. 제9항에 있어서, 배기가스는 엔진의 중간부하시에 제1환류통로로 및 제2환류통로 양쪽으로부터 흡기장치에 환류되고, 이 엔진의 중간부하는 엔진의 고부하 및 엔진의 저부하 사이의 중간위치에 있는 과급기부 엔진.
  11. 제1항에 있어서, 공연비가 린공연비가 되는 과급영역은 적어도 회전수가 높은 영역인 과급기부 엔진.
  12. 제11항에 있어서, 공연비가 린공연비가 되는 과급영역은 엔진의 회전수가 낮고 엔진의 부하가 중간인 영역인 과급기부 엔진.
  13. 제11항에 있어서, 엔진의 저회전수 및 엔진의 고부하시에, 공연비는 이론공연비가 되거나, 공연비가 이론공연비 보다 더 리치한 리치공연비가 되는 과급기부 엔진.
  14. 제13항에 있어서, 공연비는, 엔진의 회전수가 낮고 그리고 엔진의 부하가 낮은 영역에서 이론공연비가 되는 과급기부 엔진.
  15. 제13항에 있어서, 환류되는 배기가스의 율은, 공연비가 린공연비가 되는 과급영역과, 공연비가 이론공연비 또는 흡기장치가 되는 영역 사이의 이행시에 일시적으로 증가되는 과급기부 엔진.
  16. 제13항에 있어서, 배기가스의 흡기장치에의 환류는, 공연비가 이론공연비 또는 리치공연비가 되는, 엔진의 저회전 및 고부하시에 중지되는 과급기부 엔진.
  17. 제16항에 있어서, 배기가스는, 공연비가 이론공연비 또는 리치공연비가 되는 영역으로부터, 공연비가 린공연비가 되는 영역으로 이행하기 전에 흡기장치에 환류되는 과급기부 엔진.
  18. 제13항에 있어서, 공연비가 엔진의 저회전수 및 엔진의 고부하시에 리치공연비가 될때, 리치공연비는 A/F=약 13이 되는 과급기부 엔진.
  19. 제1항에 있어서, 과급기는 엔진에 의해 기계적으로 구동할 수 있는 형식으로 되어 있는 과급기부 엔진.
  20. 제1항에 있어서, 공연비는, 적어도 드로틀밸브가 전개(全開)되어 있는 가속시에 이론공연비 보다 더 리치한 리치공연비가 되고 ; 그리고 배기가스는 전환이전에 흡기장치로 환류되거나, 공연비가 가속에 의해 리치공연비가 되는 상태가, 공연비가 린공연비가 되는 과급영역으로 전환될때, 환류되는 배기가스의 율은 증가되는 과급기부 엔진.
  21. 제1항에 있어서, 엔진의 주행상태를 파라미터로서 사용함으로써 공연비가 린공연비가 되는 과급영역을 기억하는 기억수단과 ; 그리고 엔진의 주행상태를 검출하는 검출수단을 포함하고 ; 여기서 공연비는 린공연비가 되고, 상기 검출수단에 의해 검출된 엔진의 현주행상태가 상가 기억수단에 의해 기억된 과급영역과 일치할때, 배기가스는 흡기장치에 환류되는 과급기부 엔진.
  22. 제21항에 있어서, 파라미터는 엔진의 회전수 및 엔진의 부하를 포함하는 과급기부 엔진.
  23. 제1항에 있어서, 공연비가 이론공연비 보다 더 리치한 리치공연비가 되고, 배기가스가 흡기장치로 환류되어야 하는 영역은, 공연비가 린공연비가 되는 과급영역으로부터 분리되어 설정되어 있고 ; 그리고 환류되는 배기가스의 율은 린공연비 및 리치공연비 사이의 전환시에 일시적으로 증가되는 과급기부 엔진.
  24. 제23항에 있어서, 환류되는 배기가스의 율은 전환이전에 일시적으로 증가되는 과급기부 엔진.
  25. 제24항에 있어서, 환류되는 배기가스의 율은 전환후 소정기간 동안 일시적으로 증가되는 과급기부 엔진.
  26. 제25항에 있어서, 일시적으로 증가되는 배기가스의 환류율은 서서히 증가된 후, 환류되는 배기가스의 소정율로 서서히 감소하는 과급기부 엔진.
  27. 제1항에 있어서, 공연비가 이론공연비 보다 리치한 리치공연비가 되고, 배기가스가 흡기장치에 환류되지 않은 영역은, 공연비가 린공연비가 되는 과급영역으로부터 분리되어 설정되며 ; 그리고 배기가스는 리치공연비로부터 린공연비로의 전환이전에 흡기장치에 환류되는 과급기부 엔진.
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