KR101526718B1 - 엔진실린더의 흡배기 컨트롤 장치 - Google Patents

엔진실린더의 흡배기 컨트롤 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 엔진실린더의 흡배기 컨트롤 장치에 관한 것으로서, 특히 에어탱크(101)와 연결되어 실린더헤드(10)로 에어를 공급하는 솔레노이드밸브(100)와; 상기 실린더헤드(10)가 구비되는 엔진의 실린더블록(20)에 배기구(21)와 흡기구(22)가 형성되며, 상기 흡기구(22) 및 배기구(21)와 연결되는 흡배기 컨트롤밸브(200)로 구성되어, 배기 브레이크 및 가변 흡기구를 단일화하여 구조 간소화를 통해 엔진 구조 변경이 가능하게 하며, 저부하 및 저RPM 영역에서 연비와 출력을 향상시킬 수 있게 하여 상품성을 증대시키는데 효과가 있도록 하는 것이다.

Description

엔진실린더의 흡배기 컨트롤 장치{Intake and exhaust control device of engine cylinder}
본 발명은 엔진실린더의 흡배기 컨트롤 장치에 관한 것으로서, 특히 상용차에서 사용되는 배기 브레이크를 단순화하고, 저RPM에서 에어를 과급하여 출력을 증대시키고 연비를 향상시키기 위한 엔진실린더의 흡배기 컨트롤 장치에 관한 것이다.
일반적으로 트럭과 같은 상용차에는 비탈길을 내려갈 때나, 고속 주행 중 감속를 위한 용도 및 과도한 화물의 적재 후 주행 중에 주브레이크의 빈번한 사용으로 인한 라이닝의 과도한 마모나 페이드(Fade)현상의 유발에 따른 제동성능의 저하를 방지하기 위해 주브레이크를 보조하는 보조브레이크로, 배기 브레이크를 장착하고 있다.
이러한, 상용차는 디젤 엔진이 적용되는데 디젤 엔진은 공기량에 의해 연료량이 결정된다.
그러나, 종래의 배기 브레이크는 캠의 구조를 변경하여 캠샤프트의 캠프로파일을 변경시키는 것으로 구조가 복잡하고, 저부하 저RPM 영역에서는 터보차저를 통한 과급도 충분하지 못하기 때문에 연료 손실 및 출력이 저하되는 문제점이 있었다.
특허 1 : 대한민국 등록실용신안 20-0414487
본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위한 엔진실린더의 흡배기 컨트롤 장치에 관한 것으로서, 특히 상용차에서 사용되는 배기 브레이크를 단순화하고, 저RPM에서 에어를 과급하여 출력을 증대시키고 연비를 향상시키기 위한 것을 목적으로 한다.
이러한 본 발명은 에어탱크와 연결되어 실린더헤드로 에어를 공급하는 솔레노이드밸브와; 상기 실린더헤드가 구비되는 엔진의 실린더블록에 배기구와 흡기구가 형성되며, 상기 흡기구 및 배기구와 연결되는 흡배기 컨트롤밸브;를 포함함으로써 달성된다.
상기 흡배기 컨트롤밸브는 배기홀과 흡기홀이 형성된 파이프 형상의 밸브바디와; 상기 밸브바디 일단에 이동 가능하게 삽입되어 상기 배기홀 및 흡기홀을 개폐하는 피스톤과; 상기 밸브바디 타단에 장착되어 오일 공급을 제어하는 오일밸브;를 포함하도록 하는 것이 바람직하다.
상기 배기홀은 상기 밸브바디 끝단에 형성되며, 상기 흡기홀은 상기 배기홀 보다 상기 밸브바디 내측에 형성되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 배기홀은 상기 실린더블록의 배기구와 연동되며, 상기 흡기홀은 상기 실린더블록의 흡기구와 연동되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 흡배기 컨트롤밸브는 상기 밸브바디에 삽입되어 일단은 상기 피스톤에 연결되며, 타단은 상기 오일밸브에 연결되는 스프링을 더 포함하도록 하는 것이 바람직하다.
상기 흡배기 컨트롤밸브는 상기 피스톤과 스프링을 연결하는 플러그를 더 포함하도록 하는 것이 바람직하다.
상기 솔레노이드밸브와 흡배기 컨트롤밸브는 차량에 구비된 ECU와 연동되어 차량의 가속 또는 감속에 따라 제어하도록 하는 것이 바람직하다.
이상과 같은 본 발명은 배기 브레이크 및 가변 흡기구를 단일화하여 구조 간소화를 통해 엔진 구조 변경이 가능하게 하며, 저부하 및 저RPM 영역에서 연비와 출력을 향상시킬 수 있게 하여 상품성을 증대시키는데 효과가 있는 발명인 것이다.
도 1은 본 발명의 엔진실린더의 흡배기 컨트롤 장치를 도시하는 도면,
도 2는 본 발명의 엔진실린더의 흡배기 컨트롤 장치의 흡배기 컨트롤밸브를 도시하는 분해사시도,
도 3은 본 발명의 엔진실린더의 흡배기 컨트롤 장치에서 배기 브레이크 작동 시 흡배기 컨트롤밸브 상태를 도시하는 도면,
도 4는 본 발명의 엔진실린더의 흡배기 컨트롤 장치에서 흡기 과급 작동 중 흡입행정 초기 상태를 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 엔진실린더의 흡배기 컨트롤 장치에서 흡기 과급 작동 중 흡입행정 말기 상태를 도시하는 도면,
도 6은 본 발명의 엔진실린더의 흡배기 컨트롤 장치에서 가속 또는 감속 페달량에 따른 ECU 제어 시 작동 조건을 도시하는 도면.
본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 엔진실린더의 흡배기 컨트롤 장치는 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 에어탱크(101)와 연결되어 에어를 공급하는 솔레노이드밸브(100)와, 솔레노이드밸브(100)와 연동되는 실린더블록(20)의 흡배기 컨트롤밸브(200)를 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 에어탱크(101)는 컴프레서를 통해 압축된 공기가 내부에 저장되도록 한다.
솔레노이드밸브(100)는 에어탱크(101)와 연결되어 차량에 구비된 ECU(Electronic Control Unit, 전자제어부)의 제어에 따라 실린더헤드(10) 내측으로 에어를 공급할 수 있게 한다.
여기서 ECU는 솔레노이드밸브(100) 및 차량 내부의 페달과 연결되어 차량의 가속 또는 감속에 따라 페달량을 신호로 변환하여 ECU를 통해 솔레노이드밸브(100)를 제어할 수 있게 하는 것이 바람직하다.
이때, 실린더헤드(10)로 공급된 에어는 터보차저에 의한 과급이 부족한 영역에서 에어를 과급하여 출력 및 연비를 향상시킬 수 있게 한다.
흡배기 컨트롤밸브(200)는 실린더헤드(10)가 구비되는 엔진의 실린더블록(20)에 형성되는 것으로, 실린더블록(20)에 배기구(21)와 흡기구(22)가 형성되게 하여 연소 전후에 배기구(21)를 통해 배기가스가 배출되게 하고, 흡기구(22)를 통해 에어가 공급될 수 있게 한다.
즉, 배기구(21)는 압축행정에서 개방하여 실린더블록(20) 내의 배기가스를 외부로 내보내어 배기 브레이크로 사용하게 되고, 흡기구(22)는 실린더블록(20)에 형성된 피스톤과 흡배기 컨트롤밸브(200) 사이에서 발생시키는 부압과 에어탱크(101)에서 공급되는 에어의 압력으로 실린더블록(20) 내부로 에어가 공급되게 하는데, 이러한 과정은 ECU 제어를 통해 흡배기 컨트롤밸브(200)가 작동함으로써 이루어진다.
한편, 흡배기 컨트롤밸브(200)는 도 2에 도시된 바와 같이 배기홀(211)과 흡기홀(212)이 형성된 파이프 형상의 밸브바디(210)와, 밸브바디(210) 일단에 이동 가능하게 삽입되어 배기홀(211) 및 흡기홀(212)을 개폐하는 피스톤(220)과, 밸브바디(210) 타단에 장착되어 오일 공급을 제어하는 오일밸브(230)로 이루어진다.
이때, 배기홀(211)은 밸브바디(210) 끝단에 형성되며, 흡기홀(212)은 배기홀(211)보다 밸브바디(210) 내측(밸브바디에 장착된 오일밸브 측 방향)에 형성되도록 한다.
또한, 배기홀(211)은 실린더블록(20)의 배기구(21)와 연동되며, 흡기홀(212)은 실린더블록(20)의 흡기구(22)와 연동되도록 한다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 흡배기 컨트롤밸브(200)는 밸브바디(210)에 삽입되어 일단은 피스톤(220)에 연결되며, 타단은 오일밸브(230)에 연결되는 스프링(240)이 구비되도록 하여 흡배기 컨트롤밸브(200)의 밸브바디(210) 내부에서 유압과 함께 작용하여 흡배기 컨트롤밸브(200)의 피스톤(220)이 이동하는 것이 가능하게 한다.
도 4에 도시된 바와 같이 스프링(240)이 압축되면 피스톤(220)이 오일이 유입되는 방향(도면상 우측 방향)으로 이동하여 배기홀(211)과 흡기홀(212)을 개방시키게 되고, 도 5에 도시된 바와 같이 유압에 의해 스프링(240)이 인장되면 피스톤(220)이 오일이 유입되는 반대방향(도면상 좌측 방향)으로 이동하여 배기홀(211)과 흡기홀(212)을 폐쇄시키게 된다.
이때, 흡배기 컨트롤밸브(200)는 피스톤(220)과 스프링(240)을 연결하는 플러그(250)가 구비되도록 하여 피스톤(220)과 스프링(240)의 연결력을 향상시킬 수 있게 하는 것이 바람직하다.
이에 따라, 본 발명에서 흡배기 컨트롤배기가 작동하지 않게 되면 오일밸브(230)로 공급된 오일이 플러그(250)를 밀어내어 피스톤(220)이 배기홀(211)과 흡기홀(212) 전체를 폐쇄시킨 상태를 유지할 수 있게 한다.
한편, 배기 브레이크 작동 시에는 도 3에 도시된 바와 같이 오일밸브(230)로 일정량의 오일이 공급되어 배기홀(211)만 개방하여 브레이크 작동이 이루어질 수 있게 한다.
또한, 흡기 과급 작동 시 흡입 행정 초기에는 도 4에 도시된 바와 같이 스프링(240)의 압축력에 의해 피스톤(220)이 배기홀(211)과 흡기홀(212) 전체를 개방시킬 정도의 오일만 공급하여 에어를 흡입할 수 있게 하며, 흡입 행정 말기에는 도 5에 도시된 바와 같이 오일을 공급하여 배기홀(211)과 흡기홀(212) 전체를 폐쇄시키실 수 있게 한다.
즉, 본 발명은 도 6에 도시된 바와 같이 가속 또는 감속 시 페달량을 신호로 변환하여 그 신호를 ECU에서 감지하여 신호 없음, 배기 브레이크 작동, 과급 모드 작동으로 구분한다.
이때, 신호가 없으면 흡배기 컨트롤밸브(200)를 폐쇄시켜 일반 연소 조건이 될 수 있게 하며, 배기 브레이크가 작동되면 흡배기 컨트롤밸브(200)가 개방되어 배기가 이루어질 수 있게 하고, 과급 모드가 작동되면 흡입 행정 초기에는 흡배기 컨트롤밸브(200)를 개방시켜 배기를 정지하고 에어를 흡입할 수 있게 하다가 흡입 행정 말기에는 흡배기 컨트롤밸브(200)를 폐쇄시켜 에어 흡입을 정지시킨다.
이처럼, 본 발명은 실린더헤드(10)로 에어를 공급하는 솔레노이드밸브(100)와, 엔진의 실린더블록(20)에 형성된 흡기구(22) 및 배기구(21)와 연결되는 흡배기 컨트롤밸브(200)로 이루어져, 배기 브레이크 및 가변 흡기구를 단일화하여 구조 간소화를 통해 엔진 구조 변경이 가능하게 하며, 저부하 및 저RPM 영역에서 연비와 출력을 향상시킬 수 있게 하여 상품성을 증대시킬 수 있게 한다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
10 : 실린더헤드 20 : 실린더블록
21 : 배기구 22 : 흡기구
100 : 솔레노이드밸브 101 : 에어탱크
200 : 흡배기 컨트롤밸브 210 : 밸브바디
220 : 피스톤 230 : 오일밸브
240 : 스프링 250 : 플러그

Claims (7)

  1. 에어탱크와 연결되어 실린더헤드로 에어를 공급하는 솔레노이드밸브와;
    상기 실린더헤드가 구비되는 엔진의 실린더블록에 배기구와 흡기구가 형성되며, 상기 흡기구 및 배기구와 연결되는 흡배기 컨트롤밸브를 포함하되;
    상기 흡배기 컨트롤밸브는
    배기홀과 흡기홀이 형성된 파이프 형상의 밸브바디와;
    상기 밸브바디 일단에 이동 가능하게 삽입되어 상기 배기홀 및 흡기홀을 개폐하는 피스톤과;
    상기 밸브바디 타단에 장착되어 오일 공급을 제어하는 오일밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진실린더의 흡배기 컨트롤 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 배기홀은 상기 밸브바디 끝단에 형성되며, 상기 흡기홀은 상기 배기홀 보다 상기 밸브바디 내측에 형성되는 것을 특징으로 하는 엔진실린더의 흡배기 컨트롤 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 배기홀은 상기 실린더블록의 배기구와 연동되며, 상기 흡기홀은 상기 실린더블록의 흡기구와 연동되는 것을 특징으로 하는 엔진실린더의 흡배기 컨트롤 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡배기 컨트롤밸브는 상기 밸브바디에 삽입되어 일단은 상기 피스톤에 연결되며, 타단은 상기 오일밸브에 연결되는 스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진실린더의 흡배기 컨트롤 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 흡배기 컨트롤밸브는 상기 피스톤과 스프링을 연결하는 플러그를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진실린더의 흡배기 컨트롤 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 솔레노이드밸브와 흡배기 컨트롤밸브는 차량에 구비된 ECU와 연동되어 차량의 가속 또는 감속에 따라 제어하는 것을 특징으로 하는 엔진실린더의 흡배기 컨트롤 장치.
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