KR100187975B1 - 차량의 탄화수소저감용 2차공기공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축행정 상사점후 크랭크샤프트의 각도가 180°에서 2차공기를 배기포트에 공급하여 배기가스중 탄화수소의 저감을 도모하도록 한 차량의 탄화수소저감용 2차공기공급장치에 관한 것으로, 유빌되는 공기를 저장하여 실린더헤드(10)의 각 흡기포트(11)에 균일하게 배분하도록 흡기매니폴드(30)에 연결되는 서지탱크(20)와, 실린더헤드(10)의 각 배기포트(12)에 연결되어 연소가스를 배기시키는 배기매니폴드(40)와, 각 흡기포트(11)를 개폐하도록 각 흡입밸브부(50)를 상,하작동시키는 흡기캠샤프트(60)와, 각 배기포트(12)를 개폐하도록 각 배기밸브부(70)를 상,하작동시키는 배기캠샤프트(80)와, 시동초기시 전자제어부(90)의 신호를 받아서 외부의 공기를 유입시키는 2차에어펌프(100)와, 2차에어펌프(100)에 의하여 유입되는 2차공기를 각 배기포트(12)로 공급하는 2차공기유입포트(13)와, 2차공기유입포트(13)로 안내되는 2차공기가 역류되지 않도록 하는 일방향밸브(110)와, 흡기캠샤프트(60)와 배기캠샤프트(80)의 구동시 체인(120)에 의하여 동시에 구동하는 2차공기캠샤프트(130)와, 2차공기캠샤프트(130)의 구동에 의하여 압축행정 상사점후 크랭크샤프트의 각도가 180°에서 2차 공기를 각 배기포트(12)에 공급되도록 각 2차공기유입포트(13)를 개폐되는 2차공기밸브부(140)로 차량의 탄화수소저감용 2차공기공급장치를 구성한다.

Description

차량의 탄화수소저감용 2차공기공급장치

제1도는 본 발명의 구성을 나타낸 평면도.

제2도는 본 발명의 2차공기유입포트를 나타낸 평단면도.

제3도는 본 발명의 요부를 발췌한 종단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 실린더헤드 11 : 흡기포트

12 : 배기포트 13 : 2차공기유입포트

20 : 서지탱크 30 : 흡기매니폴드

40 : 배기매니폴드 50 : 흡입밸브부

60 : 흡기캠샤프트 70 : 배기밸브부

80 : 배기캠샤프트 90 : 전자제어부

100 : 2차에어펌프 110 : 일방향밸브

120 : 체인 130 : 2차공기캠샤프트

140 : 2차공기밸브부

본 발명은 차량의 배기장치에 관한 것으로, 특히 압축행정 상사점후 크랭크샤프트의 각도가 180°에서 2차 공기를 배기포트에 공급하여 배기가스중 탄화수소의 저감을 도모하도록 한 차량의 탄화수소 저감용 2차공기공급장치에 관한 것이다. 일반적으로 차량의 엔진은 흡입, 압축, 폭발, 배기행정의 4싸이클행정을 하도록 되어 있다.

즉, 차량의 운전시 실린더헤드의 흡기포트를 통하여 연료와 공기의 혼합가스가 유입되어 흡입밸브의 개방시 실린더헤드로 공급하게 되고, 공급된 혼합가스는 점화플러그에 의하여 점화되어 피스톤을 구동시킨 뒤 배기밸브의 개방에 의하여 배기포트로 배기되며, 배기포트로 배기되는 연소가스는 배기파이프를 통하여 외부로 배출하게 된다.

따라서 연소가스의 배기시 유해한 물질인 탄화수소, 질소산화물, 이산화탄소등이 배출되어 대기오염의 원인이 되는 문제점이 있어, 이를 방지하고자 배기파이프의 설정된 위치에 촉매를 설치하여 배기가스증의 유해한 물질과 반응시켜 유해물질을 설정된 함유량범위내로 줄이도록 하였다.

그런데 이러한 촉매는 설정된 온도의 고온이 될 때 활성화되어 유해물질과 반응하도록 되어 있으나, 설정된 온도로 되기 전까지는 촉매의 역할을 발휘할 수 없는 문제점이 있었다.

따라서, 차량의 운전시 실린더헤드와 실린더블럭이 고온의 연소열에 의하여 상승되는 경우 물자켓으로 순환되는 냉각수가 냉각시켜 설정된 온도를 유지시키도록 하며, 실린더헤드와 실린더블럭의 설정된 온도의 유지시 배기되는 배기가스도 설정된 온도를 유지할 수가 있으므로 배기되는 배기가스에 의하여 촉매가 가열되어 촉매에 의하여 배기가스중의 유해물질을 저감시키게 되는 것이다.

그러나 실린더헤드와 실린더블럭이 설정된 온도로 되기 전 시동초기에는 실린더헤드와 실린더블럭은 외부의 온도와 비슷하여 고온의 배기가스가 배기포트와 배기파이프를 통하여 배기될 때 그 열은 실린더헤드, 물자켓, 배기파이프에 전달하게 되며, 이로인해 배기파이프로 배기되는 배기가스는 열의 빼앗김에 의하여 촉매를 활성화 할 수 있는 온도로 되지 못하기 때문에 그 배기가스는 유해물질이 포함된 상태로 외부로 배기되어 대기를 오염시키는 문제점이 발생하게 되었다. 즉, 시동초기 발생되는 유해물질의 대부분이 배기가스가 배기되는 통로의 과냉각구간에서 발생하게 되는데, 그 원인은 첫째, 실린더헤드, 물자켓, 배기파이프로 배기된 배기가스는 외부로 배기되는 것이 아니고 다음 싸이클의 배기가스가 배기될 때까지 머물고 있는 동안 차가운 실린더헤드, 물자켓, 배기파이프에 배기가스열을 빼앗겨서 냉각된 상태이므로 산화작용이 발생하지 않아 유해물질이 많이 발생하게 되고, 둘째, 배기되는 배기가스의 열이 실린더헤드, 물자켓, 배기파이프에 빼앗겨서 설정된 온도로 촉매를 가열시킬 수 없어 활성화 되지 않아 유해물질과 반응을 하지 못하기 때문이다.

또한, 연소된 배기가스는 배기포트로 배기되나 일부는 실린더의 연소실에 잔존하여 다음 싸이클의 배기행정시 배기하도록 되어 있어, 고온의 열을 가지고 있음에도 불구하고 유해물질을 산화시킬 수가 없어 외부로 배기되어 대기를 오욤시키는 원인이 되는 문제점이 있었다.

특히 배기되는 유해물질중에서 탄화수소가 많이 배기되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 압축행정 상사점후 크랭크샤프트의 각도가 180°에서 2차공기를 배기포트에 공급하여 배기가스중 탄화수소의 저감을 도모하고자 차량의 탄화수소저감용 2차공기공급장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여, 유입되는 공기를 저장하여 실린더헤드의 각 흡기포트에 균일하게 배분하도록 흡기매니폴드에 연결되는 서지탱크와, 실린더헤드의 각 배기포트에 연결되어 연소가스를 배기시키는 배기매니폴드와, 각 흡기포트를 개폐하도록 각 흡입밸브부를 상,하작동시키는 흡기캠샤프트와, 각 배기포트를 개폐하도록 각 배기밸브부를 상,하작동시키는 배기캠샤프트와, 시동초기시 전자제어부의 신호를 받아서 외부의 공기를 유입시키는 2차에어펌프와, 2차에어펌프에 의하여 유입되는 2차공기를 각 배기포트로 공급하는 2차공기유입포트와, 2차공기유입포트로 안내되는 2차공기가 역류되지 않도록 하는 일방향밸브부와, 흡기캠샤프트와 배기캠샤프트의 구동시 체인에 의하여 동시에 구동하는 2차공기캠샤프트와, 2차공기캠샤프트의 구동에 의하여 압축행정 상사점후 크랭크샤프트의 각도가 180°에서 2차공기를 각 배기포트에 공급되도록 각 2차공기유입포트를 개폐되는 2차공기밸브부로 차량의 탄화수소저감용 2차공기공급장치를 구성한 것이 본 발명의 특징이다.

이하 본 발명을 첨부도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도면 제1도 내지 제3도는 본 발명의 실시예로서, 유입되는 공기를 저항하여 실린더헤드(10)의 각 흡기포트(11)에 균일하게 배분하도록 흡기매니폴드(30)에 연결되는 서지탱크(20)와, 실린더헤드(10)의 각 배기포트(12)에 연결되어 연소가스를 배기시키는 배기매니폴드(40)와, 각 흡기포트(11)를 개폐하도록 각 흡입밸브부(50)를 상,하 작동시키는 흡기캠샤프트(60)와, 각 배기포트(12)를 개폐하도록 각 배기밸브부(70)를 상,하작동시키는 배기캠샤프트(80)와, 시동초기시 전자제어부(90)의 신호를 받아서 외부의 공기를 유입시키는 2차에어펌프(100)와, 2차에어펌프(100)에 의하여 유입되는 2차공기를 각 배기포트(12)로 공급하는 2차공기유입포트(13)와, 2차공기유입포트(13)로 안내되는 2차공기가 역류되지 않도록 하는 일방향밸브(110)와, 흡기캠샤프트(60)와 배기캠샤프트(80)의 구동시 체인(120)에 의하여 동시에 구동하는 2차공기캠샤프트(130)와, 2차공기캠샤프트(130)의 구동에 의하여 압축행정 상사점후 크랭크샤프트의 각도가 180°에서 2차공기를 각 배기포트(12)에 공급되도록 각 2차공기유입포트(13)를 개폐되는 2차공기밸브부(140)로 차량의 탄화수소저감용 2차공기공급장치를 구성한다.

상기 흡기캠샤프트(60), 배기캠샤프트(80)및 2차공기캠샤프트(130)에는 설정된 각도에서 각 밸브부(50)(70)(140)를 구동하기 위한 캠(61)(81)(131)이 설치되어 있으며, 또한 체인(120)으로 일체로 구동하기 위하여 일단에 스프로켓이 각각 설치되어 있다.

또, 2차공기밸브부(140)는 흡입밸브부(50) 및 배기밸브부(70)와 동일하게 구동하는 데 따르는 각 구성과 동일하게 구성되어 있으며, 예컨데 포트를 개폐시키는 각 밸브와, 밸브의 간극을 조절하는 오토래쉬, 밸브부의 원상복귀를 위한 밸브스프링, 밸브의 안내 및 누기를 방지하는 밸브스탬 등으로 구성되어 있다.

이와같이 구성된 발명의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

차량의 운전시 실린더헤드(10)의 흡기포트(11)를 통하여 연료와 공기의 혼합가스가 유입되어 흡입밸브부(50)의 개방시 실린더헤드(10)로 공급하게 되고, 공급된 혼합가스는 점화플러그에 의하여 점화되어 피스톤을 구동시킨 뒤 배기밸브부(70)의 개방에 의하여 배기포트(12)로 배기되며, 배기포트(12)로 배기되는 연소가스는 배기파이프를 통하여 외부로 배출하게 된다.

그러나 본 발명은 상술한 엔진의 구동시 냉각수 온도가 설정된 온도로 유지되고 있을 경우에는 2차공기 공급시스템은 작동하지 않고, 시동초기시 냉각수의 온도가 설정된 온도로 상승되기 전까지 2차공기를 공급하여 연소가스의 배기시 유해한 물질인 탄화수소, 질소산화물, 이산화탄소등을 저감시키도록 한것이다.

즉, 시동초기시 냉각수의 온도를 전자제어부(90)가 감지하여 2차에어펌프(100)에 구동신호를 송신하게 되면 2차에어펌프(100)는 구동하여 2차공기유입포트(13)로 2차공기를 공급하게 되며, 2차공기유입포트(13)로 공급되는 2차공기는 역류되지 않도록 일방향밸브(110)가 차단하게 되고, 2차공기유입포트(13)로 공급되는 2차공기는 2차공기밸브부(140)의 차단으로 배기포트(12)로 공급되지 못하고 2차 공기유입포트(13)에 머물게 된다.

그 후 각 실린더의 압축행정 상사점후 크랭크샤프트의 각도가 180°에서 2차공기를 각 배기포트(12)에 공급하도록 2차공기캠샤프트(130)가 각 2차공기밸브부(140)를 순차적으로 개방시켜 주게 되며, 각 배기포트(12)로 2차공기의 공급 후 배기밸브부(70)의 개방으로 배기되는 연소가스와 혼합하여 희석시키는 동시에 유해물질을 저감시키게 되는 것이다.

즉, 2차공기와 배기가스를 화학반응시켜 주로 탄화수소의 발생을 현저하게 저감시켜 주게 되는 것이다.

그리고 엔진의 냉각수가 설정된 온도로 상승된 경우 전자제어부(90)가 그 온도감지신호를 받아서 2차에어펌프(100)의 구동을 정지시키는 신호를 보내게 되며, 2차공기캠샤프트(130)와 2차공기밸브(140)가 체인(120)의 구동에 의하여 작동되더라도 2차에어펌프(100)의 구동정지로 2차공기유입포트(13)로 공급되는 2차공기의 유입을 차단하게 되고, 이때 2차공기밸브(140)의 개폐시 배기가스가 2차공기유입포트(13)로 유입되더라도 일방향밸브(110)가 차단하여 주므로 배기가스가 2차에어펌프(100)를 통해 누기될 염려가 없는 것이다.

이와같이 본 발명은 압축행정 상사점후 크랭크샤프트의 각도가 180°에서 2차공기를 배기포트에 공급하여 배기가스중 탄화수소의 발생을 현저하게 저감시킬 수가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 유입되는 공기를 저장하여 실린더헤드의 각 흡기포트에 균일하게 배분하도록 흡기매니폴드에 연결되는 서지탱크와, 실린더헤드의 각 배기포트에 연결되어 연소가스를 배기시키는 배기매니폴드와, 각 흡기포트를 개폐하도록 각 흡입밸브부를 상,하작동시키는 흡기캠샤프트와, 각 배기포트를 개폐하도록 각 배기밸브부를 상,하작동시키는 배기캠샤프트와, 시동초기시 전자제어부의 신호를 받아서 외부의 공기를 유입시키는 2차에어펌프와, 2차에어펌프에 의하여 유입되는 2차공기를 각 배기포트로 공급하는 2차공기유입포트와, 2차공기유입포트로 안내되는 2차공기가 역류되지 않도록 하는 일방향밸브부와, 흡기캠샤프트와 배기캠샤프트의 구동시 체인에 의하여 동시에 구동하는 2차공기캠샤프트와, 2차공기캠샤프트의 구동에 의하여 압축행정 상사점후 크랭크샤프트의 각도가 180°에서 2차공기를 각 배기포트에 공급되도록 각 2차공기유입포트를 개폐되는 2차공기밸브부로 구성한 것을 특징으로 하는 차량의 탄화수소저감용 2차공기공급장치.