KR100245646B1

KR100245646B1 - 가솔린 엔진의 혼합기 와류 형성장치

Info

Publication number: KR100245646B1
Application number: KR1019970079544A
Authority: KR
Inventors: 김규완
Original assignee: 정몽규; 현대자동차주식회사
Priority date: 1997-12-30
Filing date: 1997-12-30
Publication date: 2000-03-02
Also published as: KR19990059345A

Abstract

본 발명은 배기가스를 이용하여 내부에 나선형 그루브가 형성되어 있는 임펠러를 회전시켜 혼합기에 와류를 형성함으로써, 저속운전 구간에서 연소효율을 높여 엔진의 성능을 향상시키고 유해물질의 배출을 억제하여 환경오염을 예방할 수 있는 가솔린 엔진의 혼합기 와류 형성장치에 관한 것으로, 이 와류 형성장치는 유입관(32)을 통해 배기 다기관(14)으로부터 배기가스가 유입되는 에어 챔버(24)를 갖는 케이스(22)와, 에어 챔버(24)로 유입된 배기가스에 의해 회전되는 것으로, 외주면에는 다수의 블레이드(28a)가 부착되어 있으며, 내주면에는 나선형 그루브(26)가 형성되어 있는 임펠러(28)와, 유입관(32)에 장착되어 배기 다기관(14)에서 배출된 배기가스를 케이스(22)로 공급 및 차단하는 솔레노이드(36)와, 차속센서(40)에서 전달되는 차량의 현재속도를 바탕으로 솔레노이드(36)에 제어신호를 출력하는 ECU(38)로 구성된다.

Description

가솔린 엔진의 혼합기 와류 형성장치

본 발명은 가솔린 엔진의 혼합기 와류 형성장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 배기가스를 이용하여 내부에 나선형 그루브가 형성되어 있는 임펠러를 회전시켜 혼합기에 와류를 형성함으로써, 저속운전 구간에서 연소효율을 높여 엔진의 성능을 향상시키고 유해물질의 배출을 억제하여 환경오염을 예방할 수 있는 가솔린 엔진의 혼합기 와류 형성장치에 관한 것이다.

자동차의 배출가스를 그 배출원에 따라 구분하여 보면, 연료와 공기의 혼합기가 실린더 내에서 연소된 다음 배기관을 통해 대기로 방출되는 배기가스와, 연료탱크 내의 가솔린이 증발되는 증발가스 및 피스톤과 실린더 벽과의 틈새를 통해 연소실의 혼합기나 미연소가스가 크랭크 케이스로 유출되는 블로바이 가스로 나눌 수 있다.

이중에서, 배기다기관을 통해 엔진으로부터 배출되는 배기가스 내에는 많은 유해가스가 포함되어 있으며, 환경오염을 방지하기 위해서는 이들 유해가스를 대기 중으로 방출되기 전에 촉매기(catalytic converter)에 의해 처리하여 무해한 가스로 변환시켜 방출하여야 한다.

도 1은 일반적인 자동차용 배기 시스템을 도시한 구성도로, 엔진의 실린더 블록(2)에 일체로 형성된 실린더 내에는 커넥팅 로드(4)를 통해 전달되는 크랭크축의 회전력에 의해 실린더의 벽면을 따라 상하 이동하는 피스톤(6)이 설치되어 있다. 실린더 헤드(4)와 피스톤(6)의 헤드부에 의해 제공되는 연소실에는 흡기 다기관(12)을 통해 공기가 유입되며, 연소후에 배기가스는 배기 다기관(14)을 통해 배기 파이프로 배출된다. 또한, 실린더 블록(2)과 실린더 헤드(4)에는 냉각수가 유동하는 워터재킷이 형성되어 있다.

혼합기 형성기구(16)를 지나 유입된 공기는 흡기밸브(8)의 개방시에 연소실로 공급된 다음, 분사밸브에서 분사된 연료와 혼합되어 혼합기를 형성한다. 혼합기는 압축과정을 거쳐 점화플러그에 의해 점화되어 연소되며, 연소된 배기가스는 배기밸브(10)의 개방시에 배기 다기관(14)을 통해 배출된다.

배기 다기관(18)을 통해 배출되는 배기가스 중에는 여러 종류의 유해물질이 함유되어 있으며, 이를 촉매 컨버터(20)에 의해 제거한 다음, 소음기를 거쳐 외부로 배출시킨다.

이러한 구성을 지닌 종래의 가솔린 엔진의 혼합기 와류 형성장치에서는 엔진의 저속운전 구간에서 공기와 연료의 혼합률이 낮기 때문에, 일부 연소되지 않은 연료는 배기가스와 함께 배기 타기관을 거쳐 촉매 컨버터로 유입된다. 특히, 냉시동시에는 이러한 현상이 심화되며, 미연소 가스로 인한 연비의 저하와 함께, 유해물질의 다량 배출로 인한 환경오염을 초래하게 된다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 본 발명은 엔진의 회전수가 낮은 저속운전 구간에서 배기 다기관을 통해 배출되는 배기가스의 일부를 내부에 나선형 그루브가 형성되어 있는 임펠러로 보내 이를 회전시켜 혼합기에 와류를 형성함으로써, 완전연소를 유도할 수 있는 가솔린 엔진의 혼합기 와류 형성장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 가솔린 엔진의 구성을 도시한 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 와류 형성장치가 장착된 가솔린 엔진의 구성을 도시한 단면도,

도 3은 본 발명에서 채용한 임펠러의 구성을 보인 사시도.

♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣

2:실린더 블록 6:피스톤

8, 10:흡기, 배기밸브 12, 14:흡기, 배기 다기관

20:와류 형성장치 22:하우징

24:에어 챔버 26:나선형 그루브

28:임펠러 30:베어링

32, 34:유입, 유출관 36:솔레노이드

38:ECU 40:차속센서

상술한 본 발명의 목적은 흡기 다기관을 통해 유입된 혼합기에 불꽃을 점화시켜 연소시킨 다음, 배기 다기관을 통해 연소된 배기가스를 배출하는 가솔린 엔진에 있어서, 유입관을 통해 배기 다기관으로부터 배기가스가 유입되는 에어 챔버를 갖는 케이스와, 에어 챔버로 유입된 배기가스에 의해 회전되는 것으로, 외주면에는 다수의 블레이드가 부착되어 있으며, 내주면에는 나선형 그루브가 형성되어 있는 임펠러와, 유입관에 장착되어 배기 다기관에서 배출된 배기가스를 케이스로 공급 및 차단하는 솔레노이드와, 차속센서에서 전달되는 차량의 현재속도를 바탕으로 솔레노이드에 제어신호를 출력하는 ECU로 이루어진 것을 특징으로 하는 가솔린 엔진의 혼합기 와류 형성장치에 의해 달성된다.

이하, 첨부한 도 2와 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가솔린 엔진의 혼합기 와류 형성장치에 대하여 상세히 설명한다.(도 1에서 설명한 종래의 구조와 동일한 부품은 동일한 부호로 표시한다.)

도 2는 본 발명에 따른 와류 형성장치가 장착된 가솔린 엔진의 구성을 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명에서 채용한 임펠러의 구성을 보인 사시도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 혼합기 형성기구(16)에 의해 혼합된 공기와 연료의 혼합기에 와류(swirl)를 제공하여 완전연소를 유도하는 방안으로, 흡기 다기관(12)에 와류 형성장치를 설치하였다. 이 와류 형성장치(20)는 케이스(22)와 임펠러(28)로 구성되어 있으며, 유입관(32)을 통해 배기 다기관(14)에서 배출되는 배기기스의 일부를 이 케이스(22)내로 공급하여 임펠러(28)를 회전시킴으로써, 와류를 유도할 수 있도록 구성하였다.

여기에서, 케이스(22)내부에는 유입관(32)을 통해 배기 다기관(14)으로부터 배출된 배기가스가 유입되는 에어 챔버(24)가 구비되어 있다. 이 에어 챔버(24)로 유입된 배기가스는 임펠러(28)의 블레이드(28a)에 부딪쳐 이를 회전시킨 다음, 유출관(34)을 통해 배기 다기관(14)으로 리턴되어 촉매 컨버터(20)로 보내진다. 임펠러(28)는 베어링(30)에 의해서 케이스(22)내에 회전 가능하게 장착되어 있다.

에어 챔버(24)로 유입된 배기가스에 의해 회전되는 임펠러(28)의 외주면에는 다수의 블레이드(28a)가 부착되어 있으며, 내주면에는 나선형 그루브(26)가 형성되어 있다. 그러므로, 유입관(32)을 통해 에어챔버(24)로 유입되는 배기가스가 블레이드(28a)와 충돌하여 이를 회전시키게 되면, 혼합기 형성기구(16)에서 전달되는 혼합기가 임펠러(28)의 내부를 지나는 동안, 내주면에 형성된 나선형 그루브(26)에 의해 와류가 유도된다.

유입관(32)에는 배기 다기관(14)에서 배출된 배기가스를 케이스의 에어챔버(24)로 공급하거나 차단하기 위한 솔레노이드(36)가 장착되어 있으며, 이 솔레노이드(36)는 ECU(38)로부터 전달되는 전기적인 신호에 따라 작동된다. ECU(38)는 차속센서(40)에서 전달되는 차량의 현재속도를 바탕으로 솔레노이드(36)에 제어신호를 출력하여 배기가스의 공급을 단속한다.

이러한 구성을 지닌 와류 형성장치가 구비된 가솔린 엔진에 있어서, ECU(38)는 차속센서(40)에서 전달되는 차량의 현재 주행속도를 바탕으로 솔레노이드(36)에 제어신호를 출력한다. 솔레노이드(36)가 개방됨에 따라, 배기 다기관(14)에서 배출되는 배기가스의 일부는 케이스(22)내의 에어챔버(24)로 공급되면서 블레이드(28a)와 충돌하게 된다. 그에 따라, 임펠러(28)가 회전되면서 혼합기 형성기구(16)를 통해 흡기 다기관(12)으로 유입된 혼합기에 와류가 유도됨으로써, 연료와 공기의 혼합효율이 높아지게 된다.

이상으로 설명한 본 발명에 의하면, 엔진의 회전수가 낮은 저속운전 구간에서 배기 다기관을 통해 배출되는 배기가스의 일부를 내부에 나선형 그루브가 형성되어 있는 임펠러로 보내 이를 회전시켜 혼합기에 와류를 형성함으로써, 완전연소를 유도하여 연료의 소모를 줄이고 엔진의 성능을 향상시키는 한편, 유해물질의 배출을 최대한 억제하여 환경오염을 예방할 수 있는 이점이 있다.

Claims

흡기 다기관(12)을 통해 유입된 혼합기에 불꽃을 점화시켜 연소시킨 다음, 배기 다기관(14)을 통해 연소된 배기가스를 배출하는 가솔린 엔진에 있어서,

유입관(32)을 통해 상기 배기 다기관(14)으로부터 배기가스가 유입되는 에어 챔버(24)를 갖는 케이스(22)와,

상기 에어 챔버(24)로 유입된 배기가스에 의해 회전되는 것으로, 외주면에는 다수의 블레이드(28a)가 부착되어 있으며, 내주면에는 나선형 그루브(26)가 형성되어 있는 임펠러(28)와,

상기 유입관(32)에 장착되어 상기 배기 다기관(14)에서 배출된 배기가스를 상기 케이스(22)로 공급 및 차단하는 솔레노이드(36)와,

차속센서(40)에서 전달되는 차량의 현재속도를 바탕으로 상기 솔레노이드(36)에 제어신호를 출력하는 ECU(38)로 이루어진 것을 특징으로 하는 가솔린 엔진의 혼합기 와류 형성장치.
제 1항에 있어서,

상기 임펠러(28)는 베어링(30)에 의해서 상기 케이스(22)내에 회전 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 가솔린 엔진의 혼합기 와류 형성장치.