KR100231334B1 - 엔진의 가변식 흡기장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진의 가변식 흡기장치에 관한 것으로, 종래의 자동차는 엔진의 RPM이 2500에서 3000을 유지하는 구간에서 최적의 성능을 유지할 수 있는 상태로 흡기포트를 설정하기 때문에, 엔진의 전구간에 걸친 흡기장치의 최적화를 이루기가 어려워 엔진의 출력성능이 떨어지는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명은 예시도면 도 2 에서와 같이 제 1 흡기포트(10)에는 엔진의 연소실로 유입되는 흡입공기의 양을 조절하는 개폐밸브(14)가 장착되고, 제 2 흡기포트(12)에는 연소실로 유입되는 외기에 맴돌이를 형성시켜 주는 가이드밸브(16)가 장착되며, 상기 개폐밸브(14)와 가이드밸브(16)는 전자제어장치(18)의 통제하에 액추에이터(20)에 의해서 작동되는 것이다.

따라서, 본 발명은 저속에서 고속까지의 전구간에 걸친 엔진의 부하상태에 따른 외기가 유입되어 흡기장치의 최적화를 이루며 연비의 향상이나 배기가스를 저감시키는 효과가 있다.

Description

엔진의 가변식 흡기장치

본 발명은 엔진의 가변식 흡기장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 전구간에 걸친 엔진의 부하에 따라 최적의 외기를 유입시켜서 엔진의 출력성능을 향상시키고 연비의 향상과 배기가스의 청정화가 이룰 수 있는 엔진의 가변식 흡기장치에 관한 것이다.

일반적으로 엔진은 차량의 동력을 발생시키는 중요한 부분으로, 연소실에서 발생한 열에너지를 기계적 일로 바꾸는 기관이며 피스톤의 직선운동을 회전운동으로 바꾸기 위하여 피스톤과 크랭크축을 커넥팅로드로 연결한 기구로 이루어졌으며, 혼합기를 흡입하고 압축한 다음 점화 연소시켜 연소가스를 배출하는 흡입, 압축, 폭발, 배기의 4단계를 반복하여 동력을 발생시킨다.

이러한 엔진은 상기한 기관본체와 기관의 작동을 원활하게 하고 그 수명을 오래 유지하기 위해 운동마찰부분에 윤활유를 공급하여 주는 윤활장치, 기관을 냉각하여 과열을 방지하기 위한 냉각장치, 기관이 필요로 하는 알맞은 혼합기를 공급하여 기관의 성능과 출력을 좌우하는 연료장치, 배기가스의 대책으로 폭넓은 운전조건하에서 정밀한 연료제어를 해 주는 연료분사장치, 실린더 안으로 혼합기를 흡입하고 연소가스를 외부로 배출하는 흡·배기장치로 이루어져 있다.

가솔린 엔진에서는 외기와 연료를 혼합하여 실린더에 공급하기 때문에 실린더헤드에 설치되어 있는 흡기포트는 그 형상에 따라 도 1 에 도시된 바와 같이 스트레이트포트(2)로 이루어진 엔진(1)과 헬리컬포트(3)로 이루어진 엔진(1)으로 대별된다.

상기 흡기포트는 실린더내 혼합가스의 연소에 큰 영향을 주게 되고 이것이 주목되면서 저공해 엔진(1)이 개발되었으며, 근본적인 해결을 위하여 연소가스의 연소효율 자체를 개선할 필요가 있었다.

이와 관련하여 흡기포트는 1실린더 4밸브로 흡배기 밸브의 복수화에 의해 흡기포트 자체는 본래의 고출력 엔진과 마찬가지로 스트레이트한 형상으로 유량을 확보하고 유입저항의 감소를 목적으로 한 스트레인트포트(2)가 있다.

또한, 흡기포트를 약간 비틀어 설계하여 연소가스에 강한 맴돌이를 발생시키는데, 이 결과 흡기포트는 흡입되는 혼합가스를 실린더내에 잔유하고 있는 미연가스와 혼합하여 실린더내의 혼합가스 농도를 균일화시켜 주어 적은 연료로 엔진의 출력을 향상시키는 헬리컬포트(3)가 있다.

그리고, 상기한 흡기포트(2,3)와 관련하여 스로틀챔버와 흡기포트를 연결하는 통로인 흡기매니폴드는 도 1 의 (다)에 도시된 바와 같이 흡기매니폴드내에 저속시와 고속시에 알맞은 외기를 제어할 수 있는 스왈컨트롤밸브(Swirl Control Valve,4)가 설치되어 있다.

따라서, 상기와 같은 엔진의 흡기장치는 엔진의 출력부하에 따라 저속에서 고속으로 알맞은 외기를 연소실내로 공급하여 차량의 엔진동력 성능을 향상시켜 주는 것이다.

상술된 바와 같이 연비의 저감과 배기가스의 저감을 위하여 1실린더내의 2개로 구성된 흡기포트는 혼합가스의 유량을 확보하고 유입저항을 감소시키는 스트레이트포트(2)내지 연소가스에 맴돌이를 발생시키는 헬리컬포트(3)로 구성되어 있으며, 또한 흡기매니폴드내에 엔진(1)의 저속시와 고속시에 알맞은 혼합가스를 제어할 수 있는 스왈컨트롤밸브(4)를 적용하였다.

그러나, 상기한 흡기장치는 각각의 구조에 따른 장점과 단점을 내포하고 있어서 엔진(1)의 성능에 따른 저속에서 고속까지의 전구간에 걸친 외기의 유입을 적절하게 설정하는데 설계상의 어려움이 있었다.

따라서, 일반적으로 자동차는 엔진의 RPM이 2500에서 3000을 유지하는 구간에서 최적의 성능을 유지할 수 있는 상태로 흡기포트를 설정하기 때문에, 엔진의 전구간에 걸친 흡기장치의 최적화를 이루기가 어려울 뿐더러 연비의 향상이나 배기가스의 저감시키는 효과를 거둘수가 없었다.

이에 본 발명은 상기한 종래 기술이 지닌 문제점을 해소시키기 위하여 안출된 것으로, 차량의 전구간에 걸친 엔진의 부하에 따라 최적의 외기를 유입시킬 수 있도록 흡기장치를 설치하여 엔진의 출력성능을 향상시킬 수 있도록 한 엔진의 가변식 흡기장치를 제공하는데 발명의 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 하나의 실린더에 두 개의 흡기포트가 장착된 엔진에서 하나의 흡기포트에는 개폐밸브를 설치하고, 다른 하나의 흡기포트에는 외기에 맴돌이를 형성시켜 주는 가이드밸브를 설치한 것이며, 상기 개폐밸브와 가이드밸브는 전자제어장치의 통제하에 액추에이터에 의해서 개폐되는 것이다.

따라서, 본 발명은 엔진의 각 상태에 따른 흡기량이 유입될 수 있도록 조절되는 가이드밸브와 개폐밸브를 흡기포트에 장착한 것으로, 저속에서 고속까지의 전구간에 걸친 엔진의 부하상태에 따른 외기가 유입되어 흡기장치의 최적화를 이루며 연비의 향상이나 배기가스를 저감시킬 수 있는 것이다.

도 1 은 종래 엔진의 흡입포트를 나타낸 도면으로, (가)는 헬리컬포트를 나타낸 도면이고, (나)는 스트레이트포트를 나타낸 도면이고, (다)는 흡기매니폴드내의 스왈 컨트롤 밸브(SCV)를 나타낸 도면,

도 2 는 본 발명에 따른 엔진의 흡기장치를 나타낸 도면으로, (가)는 보통주행시의 흡기포트상태를 나타낸 도면이고, (나)는 고속주행시의 흡기포트상태를 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 - 제 1 흡기포트, 12 - 제 2 흡기포트,

14 - 개폐밸브, 16 - 가이드밸브,

18 - 전자제어장치, 20 - 액추에이터,

22 - 엔진.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 구성과 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 제 1 흡기포트(10)에 엔진의 연소실로 유입되는 흡입공기의 양을 조절하는 개폐밸브(14)가 장착되고, 제 2 흡기포트(12)에는 연소실로 유입되는 외기에 맴돌이를 형성시켜 주는 가이드밸브(16)가 장착되며, 상기 개폐밸브(14)와 가이드밸브(16)는 전자제어장치(18)의 통제하에 액추에이터(20)에 의해서 작동되는 엔진의 가변식 흡기장치이다.

상기 제 1 흡기포트(10)에 장착되어 있는 개폐밸브(14)는 흡기포트내로 유입되는 외기를 완전히 차단 내지 흐르게 할 수 있도록 내경의 사이즈에 맞는 원형으로 설계되며, 개폐밸브(14)의 회전지점을 중심으로 개폐되도록 되어 있다.

또한, 제 2 흡기포트(12)에 장착되어 있는 가이드밸브(16)는 흡기포트내로 유입되는 외기를 유도할 수 있도록 내경의 사이즈에 맞는 반으로 절개된 긴 타원형으로 설계되며, 밸브스템을 지점으로 일정각도 회동되도록 되어 있다.

예시도면 도 2 는 본 발명에 따른 엔진의 흡기장치를 나타낸 도면으로, (가)는 보통주행시의 흡기포트상태를 나타낸 도면이고, (나)는 고속주행시의 흡기포트상태를 나타낸 도면이다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 흡기장치는 전자제어장치(18)의 제어하에 액추에이터(20)가 작동하여 개폐밸브(14)와 가이드밸브(16)를 개폐하게 된다.

즉, 전자제어장치(18)는 차량의 운전상태를 감지하는 각 센서의 신호를 입력받아 이를 비교판단하여 엔진에 필요한 흡기량을 결정하며, 상기 결정된 전자제어장치(18)의 결정값에 따라 신호가 송출되어 개폐밸브(14) 및 가이드밸브(16)가 회동되게 된다.

도시된 바와 같이, 엔진의 저속 및 중속운전에서는 제 1 흡기포트(10)의 개폐밸브(14)가 닫히게 되고 제 2 흡기포트(12)의 가이드밸브(16)는 일측으로 젖혀지게 된다.

따라서, 엔진(22)의 무부하시나 저부하시에는 인젝터에서 분사되는 연료와 제 2 흡기포트(12)를 통하여 유입되는 외기가 무화된 혼합가스가 가이드밸브(16)에 안내되어 맴돌이를 형성하여 엔진(22)의 연소실로 유입되어 혼합가스의 충전량을 확보하고 연비의 향상을 도모하는 것이다.

또한, 엔진(22)의 고부하시에는 흡기공기량의 확보를 위하여 개폐밸브(14)와 가이드밸브(16)가 열리게 된다.

이는 엔진(22)의 고속운전에서 공기량을 확보하고 유입저항을 감소시킬 수 있도록 개폐밸브(14)와 가이드밸브(16)가 열려진 상태이며, 즉 혼합가스가 빠른시간내에 직접 연소실내로 유입될 수 있는 스트레이트포트와 같은 역할을 하는 것이다.

따라서, 상기와 같은 개폐밸브(14) 내지 가이드밸브(16)는 엔진(22)의 상태에 따라 적절한 량의 혼합가스가 유입될 수 있도록 회동되어 엔진(22)의 동력성능을 향상시켜 주는 것이다.

상술된 바와 같이 본 발명은 엔진의 연소실로 흡입되는 2개의 흡기포트내에 가이드밸브와 개폐밸브를 장착하여 차량의 각 상태에 따른 흡기량을 설정하는 것으로, 저속에서 고속까지의 전구간에 걸쳐 엔진의 부하상태에 따른 외기가 유입되어 흡기장치의 최적화를 이루며 연비의 향상이나 배기가스를 저감시키며, 종국적으로 엔진의 동력성능을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 제 1 흡기포트(10)에는 엔진의 연소실로 유입되는 흡입공기의 양을 조절하는 개폐밸브(14)가 장착되고, 제 2 흡기포트(12)에는 연소실로 유입되는 외기에 맴돌이를 형성시켜 주는 가이드밸브(16)가 장착되며, 상기 개폐밸브(14)와 가이드밸브(16)는 전자제어장치(18)의 통제하에 액추에이터(20)에 의해서 작동되는 것을 특징으로 하는 엔진의 가변식 흡기장치.

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