KR100305795B1

KR100305795B1 - 차량용흡입공기조절장치

Info

Publication number: KR100305795B1
Application number: KR1019970080129A
Authority: KR
Inventors: 유창노
Original assignee: 이계안; 현대자동차주식회사
Priority date: 1997-12-31
Filing date: 1997-12-31
Publication date: 2001-12-17
Also published as: KR19990059915A

Abstract

엔진의 상태에 따라 흡입 공기량을 조절하는 것에 의해 미연소 가스의 발생과 연비 저하를 저감시키는 차량용 흡입 공기 조절장치를 제공한다.

그 차량용 흡입 공기 조절장치는 차량의 흡기계통 일측에 형성되어 흡입 공기를 유통시키고 내부에 설치된 격벽에 의해 제1챔버(5) 및 제2챔버(7)를 갖는 스로틀 바디(1)와, 상기한 스로틀 바디(1)의 제1챔버(5)에 설치되어 가속페달(9)의 답습량에 따라 그 제1챔버(5)를 개폐하는 주스로틀 밸브(11)와, 상기한 스로틀 바디(1)에 의 제2챔버(7) 내에 설치되어 그 제2챔버(7)를 개폐하도록 작동하는 보조스로틀 밸브(13)와, 상기한 보조 스로틀 밸브(13)와 연결되어 엔진의 상태에 따라 보조 스로틀 밸브(13)를 작동시켜서 제2챔버(7)를 개폐시키는 보조 스로틀 밸브 작동수단(15)과, 상기한 보조 스로틀 밸브 작동수단(15)과 연결되어 차량의 상태를 감지하는 것에 의해 그 보조 스로틀 밸브 작동수단(15)을 제어하는 제어수단(17)으로 이루어진다.

따라서, 스로틀 바디를 2개의 챔버로 구획하고 차량의 상태에 따라 1개의 챔버를 선택적으로 개폐하는 구조를 가지므로, 엔진의 상태에 따라 흡입 공기량을 조절하는 것을 달성하여 미연소 가스의 발생과 연비 저하를 저감시킬 수 있다.

Description

차량용 흡입 공기 조절장치

본 발명은 차량용 흡기장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진 상태에 따라 흡입 공기량을 제어하는 차량용 흡입 공기 조절장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량은 크게 사람이나 화물을 싣는 차체와, 그 차체를 제외한 나머지 부분으로 이루어진 섀시(chassis)로 나뉜다.

상기 섀시는 자동차가 주행하는데 필요한 동력을 발생시키는 엔진과, 상기 엔진에서 발생한 동력을 구동바퀴로 전달y하는 동력전달장치와, 자동차의 진행방향을 변경하기 위한 조향장치와, 자동차의 속도를 줄이기 위한 제동장치로 이루어진다.

상기한 엔진은 흡입 공기와 연료를 폭발에 의해 발생하는 열에너지를 기계적 에너지로 변환시켜 차량을 구동시킨다.

따라서, 그 엔진은 외부의 공기를 흡입하고 이 흡입 공기와 연료를 혼합시켜서 혼합기를 폭발시키거나 그 흡입 공기를 압축한 후 연료를 분사시켜 열에너지를 얻는 구조로 이루어진다.

그러므로, 흡입 공기와 연료의 비율을 차량의 상태에 따라 적절하게 조절하기 위하여 여러가지 흡기장치가 사용되고 있다.

이러한 흡기장치는 흡입 공기를 정화하는 에어클리너와, 상기 에어클리너를 통과한 공기를 유통시키는 스로틀 바디와, 상기한 스로틀 바디와 연결되어 그 스로틀 바디를 통과한 공기를 연소실로 이송하기 위한 흡기 매니폴드를 포함하여 구성된다.

상기 스로틀 바디 내에는 운전석 일측에 설치된 가속페달과 연결되어 그 가속페달의 답습량에 따라 작동하여 스로틀 바디를 개폐시키는 것에 의해 흡입 공기량을 조절하는 스로틀 밸브가 설치된다.

상기한 스로틀 바디의 스로틀 밸브 설치부위 앞부분에는 차량의 아이들 시에도 흡입 공기를 흡기 매니폴드로 이송시키는 바이패스 관로가 설치된다.

그 바이패스 관료는 차량의 웜 업(warm up)을 위한 아이들 시 또는 차량의 정차 시에 엔진의 작동을 유지시키기 위해 형성되는 것으로, 특히 엔진의 웜 업 시에는 혼합기 중 연료의 비율이 증가되어야 하므로 스로틀 바디에 비하여 소경의 직경을 갖는다.

그러나 종래의 기술은 차량의 웜 업이 종료되고 아이들 상태를 유지할 경우에도 바이패스 관로를 통해 흡입 공기가 유통되므로, 혼합기에 있어서의 연료 비율이 증대되어 미연소 가스가 발생하고 과도한 연료소비에 의해 연비가 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 엔진의 상태에 따라 흡입 공기량을 조절하는 것에 의해 미연소 가스의 발생과 연비 저하를 저감시키는 차량용 흡입 공기 조절장치를 제공하는 것이다.

제1도는 본 발명의 차량용 흡입 공기 조절장치를 도시한 단면도.

제2도는 제1도의 A부분을 확대하여 도시한 단면도.

제3도는 본 발명에 따른 3방향 조절밸브의 작동 과정을 도시한 흐름도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 스로틀 바디 5 : 제1챔버

7 : 제2챔버 11 : 주스로틀 밸브

13 : 보조 스로틀 밸브 15 : 보조 스로틀 밸브 작동수단

17 : 제어수단 21 : 케이싱

23 : 피스톤 27 : 로드

29 : 대기압 관로 35 : 3방향 변환밸브

37 : 진공탱크 39 : 진공펌프

41 : 센싱부

상기한 본 발명의 목적을 해결하기 위하여, 차량용 흡입 공기 조절장치는 차량의 흡기계통 일측에 형성되어 흡입 공기를 유통시키고 내부에 설치된 격벽에 의해 제1챔버(chamber) 및 제2챔버를 갖는 스로틀 바디와; 상기한 스로틀 바디의 제1챔버에 설치되어 가속페달의 답습량에 따라 그 제1챔버를 개폐하는 주스로틀 밸브와; 상기한 스로틀 바디의 제2챔버 내에 설치되어 그 제2챔버를 개폐하도록 작동하는 보조 스로틀 밸브와; 상기한 보조 스로틀 밸브와 연결되어 엔진의 상태에 따라 보조 스로틀 밸브를 작동시켜서 제2챔버를 개폐시키는 보조 스로틀 밸브 작동수단과; 상기한 보조 스로틀 밸브 작동수단과 연결되어 차체의 상태를 감지하는 것에 의해 그 보조 스로틀 밸브 작동수단을 제어하는 제어수단으로 이루어진다.

따라서, 제어수단에 의해 차량의 상태를 감지하여 보조 스로틀 밸브의 작동을 제어하고, 그 보조 스로틀 밸브는 제어수단의 제어에 따라 제2챔버내의 보조 스로틀 밸브를 작동시킨다.

그러므로 제어수단의 제어에 따라 작동하는 보조 스로틀 밸브에 의해 스로틀 바디 내의 제2챔버를 개폐시켜 차량의 상태에 따라 흡입 공기량을 선택적으로 조절할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 차량용 흡입 공기 조절장치를 도시한 단면도로서, 차량의 흡기계통 일측에 형성되어 흡입 공기를 유통시키고 내부에 설치된 격벽(3)에 의해 제1챔버(5) 및 제2챔버(7)를 갖는 스로틀 바디(1)를 도시한다.

상기한 차량용 흡입 공기 조절장치는 상기한 스로틀 바디(1)의 제1챔버(5)에 설치되어 가속페달(9)의 답습량에 따라 그 제1챔버(5)를 개폐하는 주스로틀 밸브(11)와, 상기한 스로틀 바디(1)의 제2챔버(7) 내에 설치되어 그 제2챔버(7)를 개폐하도록 작동하는 보조 스로틀 밸브(13)와, 상기한 보조 스로틀 밸브(13)와 연결되어 엔진의 상태에 따라 보조 스로틀 밸브(13)를 작동시켜서 제2챔버(7)를 개폐시키는 보조 스로틀 밸브 작동수단(15)을 갖는다.

그 보조 스로틀 밸브(13)는 최초에 제2챔버(7)를 일부 개방하도록 설정하여 장착한다.

그 차량용 흡입 공기 조절장치는 상기한 보조 스로틀 밸브 작동수단(15)과 연결되어 차량의 상태를 감지하는 것에 의해 그 보조 스로틀 밸브 작동수단(15)을 제어하는 제어수단(17)을 포함한다.

상기한 보조 스로틀 밸브 작동수단(15)은 일측에 공기를 유입 및 배출하기 위한 공기 유통홀(19)을 갖는 외관을 이루는 케이싱(21)과, 상기한 케이싱(21)내에 설치되어 상기 케이싱(21)내의 압력 변화에 따라 좌우로 이동하는 피스톤(23)을 포함한다.

상기 피스톤(23)의 일측과 케이싱(21) 사이에는 피스톤(23)의 이동량을 제한하고 이동된 피스톤(23)을 원 위치로 복원하는 복원력을 제공하는 스프링 부재(25)가 설치된다.

또한 피스톤(23)의 타측과 보조 스로틀 밸브(13) 사이에는 그 피스톤(23)의 이동에 따라 보조 스로틀 밸브(13)를 개폐시키기 위한 로드부재(27)가 연결된다.

상기한 제어수단(17)은 일측은 공기 유통홀(19)과 연결된 공기 유통 관로(29)와 연결되고 타측은 대기압 관로(31)와 연결되며 또 다른 일측은 진공관로(33)와 연결되어 차량의 상태에 따라 선택적으로 관로를 개폐시키는 밸브부재(이하, 3방향 변환밸브라 칭함)(35)를 갖는다.

상기 3방향 변환밸브(35)는 상기한 진공관로(33)로 이송되는 진공압을 저장하는 진공탱크(37)와 연결되고, 상기한 진공탱크(37)는 그 진공탱크(37)와 연결되어 그 진공탱크(37)에 저장되는 진공압을 발생시키는 진공펌프(39)와 연결된다.

상기한 3방향 변환밸브(35)는, 제3도에 도시된 바와 같이, 차량의 상태를 감지하여 그 차량의 상태에 따라 전기적 신호를 발생시키는 센싱부(41)와 연결되어 그 센싱부(41)의 전기적 신호에 따라 작동되는 구조를 갖는다.

이하, 상기 센싱부(41)와의 연결 관계를 설명한다.

상기 센싱부(41)는 엔진 일측에 설치되어 엔진을 냉각시키는 냉각수의 온도를 감지하는 냉각수온도센서(43)와, 차체 일측에 설치되어 가속페달(9)의 답습량을 감지하는 가속페달 위치센서(45)와, 상기한 엔진의 또 다른 일측에 설치되어 엔진의 회전수를 감지하는 엔진 회전수 감지센서(47)로 이루어진다.

상기한 각 센서(43)(45)(47)는 전자제어유닛(이하, ECU라 칭함)(49)과 연결되고 그 ECU(49)는 다시 3방향 변환밸브(35)와 연결된다.

이하 본 발명의 실시예의 차량용 흡입공기 조절장치의 작동을 살펴보면 다음과 같다.

따라서, 초기 시동에 따른 차량의 웜 업 시에는 제2챔버(7)를 일부 개방하도록 보조 스로틀 밸브(13)를 설정하였으므로, 그 제2챔버(7) 내로 유입된 흡입공기에 의해 엔진을 웜 업 시킬 수 있다.

이때, 차체의 일측에 설치되어 엔진을 냉각시키는 냉각수의 온도를 감지하는 냉각수온도센서(43)와, 가속페달의 답습량을 감지하는 가속페달 위치센서(45)와, 엔진의 회전수를 감지하는 엔진 회전수 감지센서(47)가 차량의 상태를 감지한 감지값을 ECU(49)로 인가한다.

그 ECU(49)는 각 센서(43)(45)(47)의 감지값을 미리 설정된 설정값과 비교 연산하여 차량의 웜 업 상태를 지났다고 판단하면, 3방향 변환밸브(35)에 전기적 신호를 인가한다.

상기한 3방향 변환밸브(35)는 그 ECU(49)의 전기적 신호에 의해 대기압 관로(31)를 폐쇄하고 진공관로(33)를 개방시킨다.

그러면, 그 진공관로(33)와 연결된 진공펌프(39)에 의해 케이싱(21)내에는 부압이 발생하게 된다.

상기한 케이싱(21)에 부압이 발생되면 압력차에 의해 그 케이싱(21)내에 설치된 피스톤(23)이 우측으로 이동하게 되고, 그 피스톤(23)의 이동에 따라서, 상기 피스톤(23)에 연결된 로드(27)도 우측으로 이동하게 된다.

상기 로드(27)의 이동에 따라 제2챔버(7) 내에 설치된 보조 스로틀 밸브(13)는 개방되고, 그 보조 스로틀 밸브(13)의 개방에 의해 제2챔버(7)가 완전 개방된다.

상기 제2챔버(7)의 완전 개방에 따라 연소실로 유입되는 흡입 공기량은 증대되어 엄웝 이후에 필요한 적정 혼합비에 도달하게 된다.

이때, 각 센서(43)(45)(47)의 감지값에 의해 ECU(49)가 연소실로 공급되는 흡입 공기량을 저감시켜야겠다고 판단되면, 그 ECU(49)는 다시 전기적 신호를 3방향 변환밸브(35)로 인가한다.

그러면, 상기한 3방향 변환밸브(35)는 진공관로(33)를 폐쇄하고 대기압 관로(31)를 개방시킨다.

상기한 대기압 관로(31)의 개방에 따라 외부의 대기압은 그 대기압 관로(31)로 유입되고, 그 유입된 대기압은 케이싱(21)내로 이송된다.

그 케이싱(21) 내로 이송된 대기압에 따라 피스톤(23)은 좌측으로 이동하게 되고, 상기한 피스톤(23)의 이동에 연동하여 이와 연결된 로드(27)도 이동하게 된다.

그 로드(27)의 이송에 따라 상기한 보조 스로틀 밸브(13)는 폐쇄되고, 따라서 제2챔버(7)는 폐쇄된다.

그러나, 상기한 보조 스로틀 밸브(13)는 폐쇄 시에도 일부 개방되도록 설정되어 있으므로, 상기한 제2챔버(7) 내에는 소량의 흡입공기가 통과하게 된다.

상기한 본 발명은 스로틀 바디를 2개의 챔버로 구획하고 차량의 상태에 따라 1개의 챔버를 선택적으로 개폐하는 구조를 가지므로, 엔진의 상태에 따라 흡입 공기량을 조절하는 것을 달성하여 미연소 가스의 발생과 연비 저하를 저감시킬 수 있다.

Claims

차량의 흡기계통 일측에 형성되어 흡입공기를 유통시키고 내부에 설치된 격벽에 의해 제1챔버 및 제2챔버로 분할되는 스로틀 바디와; 상기 제1챔버에 설치되어 가속페달의 답습량에 따라 그 제1챔버를 개폐하는 주스로틀 밸브와; 상기 제2챔버 내에 설치되어 그 제2챔버를 개폐하도록 작동하는 보조 스로틀 밸브와; 상기한 보조 스로틀 밸브와 연결되어 보조 스로틀 밸브를 작동시켜서 제2챔버를 개폐시키는 보조 스로틀 밸브 작동수단과; 상기한 보조 스로틀 밸브 작동수단과 연결되어 차량의 상태를 감지하는 것에 의해 그 보조 스로틀 밸브 작동수단을 제어하는 제어수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 흡입공기 조절장치.
제1항에 있어서, 보조 스로틀 밸브 작동수단은 일측에 공기를 유입 및 배출하기 위한 공기 유통홀을 갖는 외관을 이루는 케이싱과; 상기한 케이싱 내에 설치되어 그 케이싱내의 압력 변화에 따라 좌우로 이동하는 피스톤과; 상기한 케이싱과 피스톤 사이에 설치되어 피스톤의 이동량을 제한하고 그 피스톤을 원래 상태로 복귀시키기 위한 스프링 부재와; 상기한 피스톤과 보조 스로틀 밸브 사이에 연결되어 그 피스톤의 이동에 따라 보조 스로틀 밸브를 개폐시키는 로드부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 흡입공기 조절장치.
제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 제어수단은 일측은 공기 유통홀과 연결된 공기 유통 관로와 연결되고 타측은 대기압 관로와 연결되며 또 다른 일측은 진공관로와 연결되어 차량의 상태에 따라 선택적으로 관로를 개폐시키는 밸브부재와; 차량의 상태를 감지하여 그 차량의 상태에 따라 밸브부재를 작동시키는 센싱부와; 상기한 밸브부재의 진공관로와 연결되어 그 진공관로로 이송시키는 진공압을 저장하는 진공탱크와; 상기한 진공탱크와 연결되어 그 진공탱크에 저장되는 진공압을 발생시키는 진공펌프로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 흡입공기 조절장치.
제3항에 있어서, 센싱부는 엔진 일측에 설치되어 엔진을 냉각시키는 냉각수의 온도를 감지하는 냉각수 온도센서와; 차체 일측에 설치되어 가속페달의 답습량을 감지하는 가속페달 위치센서와; 상기한 엔진의 또 다른 일측에 설치되어 엔진의 회전수를 감지하는 엔진 회전수 감지센서와; 상기한 각 센서와 연결되어 그 센서의 감지값을 인가 받아서 미리 설정된 설정값과 감지값을 비교 연산하는 것에 의해 밸브부재를 개폐시키는 제어유닛으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 흡입공기 조절장치.