KR19980040495U - 자동차 엔진의 스로틀 밸브 - Google Patents

Abstract

본 고안은 스로틀 밸브의 구조를 개선하여 엔진의 연소실 내부로 유입되는 공기가 스로틀 밸브로부터 와류로 발생되도록 함으로써연소실내에 유입된 공기와 연료의 혼합 가스가 완전 연소될 수 있도록 한 자동차 엔진의 스로틀 밸브에 관한 것으로, 대경부와 소경부로 이루어져 공기의 통로를 형성하는 스로틀 바디와; 상기 스로틀 바디의 소경부보다는 크고 대경부보다는 작은 직경을 갖으며, 상기 스로틀 바디의 대경부내에 전후진 가능하게 설치되는 밸브체와; 상기 밸브체를 전후진 구동시킴으로써 상기 공기 통로의 개도를 조절하기 위한 구동 수단; 을 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

자동차 엔진의 스로틀 밸브

본 고안은 자동차 엔진의 스로틀 밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스로틀 밸브의 구조를 개선하여 연소실내에 유입된 공기와 연료의 혼합 가스가 완전 연소될 수 있도록 스월 효과를 높일 수 있도록 한 자동차 엔진의 스로틀 밸브에 관한 것이다.

현재, 거의 모든 차량의 엔진에는 연소실내로 공기와 연료의 혼합 가스를 스월(swirl ; 와류)방식으로 주입하여 실린더내에서 상기 혼합 가스가 완전 연소되도록 하는 연구가 지속적으로 이루어지고 있는 바, 이 스월 방식은 흡기 포트를 연소실에 대해 소정 각도 편심되도록 실린더 헤드에 형성하거나 흡기 다기관 또는 흡기 밸브의 전방에 설치되는 분사 밸브의 연료 분사구의 형상을 바꾸는 방법(예 : 슈라우드 밸브)등이 개발되었다.

상기에 전술된 종래의 스월 방식은 실린더 헤드의 흡기 포트 부근에서 모두 발생되는 것으로서, 어느 정도의 와류가 발생되어 분사 밸브로부터 분사되는 연료와 스로틀 밸브의 개도에 의한 공기의 혼합 가스가 연소실내에서 완전 연소되도록 하고 있다.

또한, 상기 스월 방식은 연료와 공기의 혼합된 혼합 가스가 엔진의 흡기 포트를 통해 엔진의 연소실내로 유입될 때, 일정한 기류의 흐름이 형성되면서 유입된다.

그러나, 상기 혼합 가스는 와류의 강약 정도에 따라 그 기류 흐름이 현저하게 변화되는 바, 이 변화 정도가 심하게되면 엔진의 연소실내에서 연소되는 혼합 가스는 불완전 연소가 되어 엔진 출력의 저하와 연비가 상승되는 문제점이 있었다.

본 고안의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 와류가 발생이 스로틀 밸브에서부터 시작되도록 스로틀 밸브의 구조를 개선하여 연소실내에 유입된 공기와 연료의 혼합 가스가 완전 연소될 수 있도록 하여 스월 효과를 높일 수 있는 자동차 엔진의 스로틀 밸브를 제공하는 데 있다.

도 1은 본 고안에 의한 자동차 엔진의 스로틀 밸브를 도시한 단면도,

도 2는 본 고안에 의한 자동차 엔진의 스로틀 밸브를 작동시키기 위한 제어 구성도,

도 3은 본 고안에 의한 자동차 엔진의 스로틀 밸브의 동작 상태를 나타낸 단면도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 가속 페달20 : 포텐셔 미터30 : 제어부

60 : 구동 모터40 : 스로틀 밸브41 : 래크

42 : 피니언44 : 골부45 : 산부

51 : 소경부52 : 대경부53 : 지지체

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 의한 자동차 엔진의 스로틀 밸브는 대경부와 소경부로 이루어져 공기의 통로를 형성하는 스로틀 바디와; 상기 스로틀 바디의 소경부보다는 크고 대경부보다는 작은 직경을 갖으며, 상기 스로틀 바디의 대경부내에 전후진 가능하게 설치되는 밸브체와; 상기 밸브체를 전후진 구동시킴으로써 상기 공기 통로의 개도를 조절하기 위한 구동 수단; 을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안에 의한 자동차 엔진의 스로틀 밸브를 도시한 단면도이다.

스로틀 바디는 소정의 공기가 유입되어 배출되는 입구와 출구가 연통된 통로를 갖는 통체 부재(50)로 이루어져 있는 바, 이 통체 부재(50)는 공기가 유입되며 소정의 직경을 갖는 소경부(51)와 공기가 배출되며 소경부보다는 더 큰 직경을 갖는 대경부(52)로 이루어져 있다.

소경부(51)로부터 소정 거리 이격된 대경부(52) 내부에는 지지체(53)가 마련되어 있는 바, 이 지지체(53)는 양단이 관통되는 관통공(53')이 형성된 원통으로, 고정바(54)에 의해 대경부(52) 내측 벽면으로부터 고정 설치되어 있다.

지지체(53)와 소경부(51) 사이의 대경부(52)내의 공간상에는 공기 통로(54)를 개도하는 밸브체(40)가 마련되어 있는 바, 지지체(53)와 마주 대하는 밸브체(40)의 일측에 형성된 래크(41)의 자유단부가 지지체(53)의 관통공(53') 내부에 소정 길이 슬라이드 가능하게 삽입되어 밸브체(40)가 대경부(52)내의 공간상에서 고정 위치되어 있다. 여기서, 상기 래크(41)의 자유 단부는 지지체(53)의 관통공(53')에 슬라이드 삽입되어 있다.

래크(41)의 아래에는 래크의 기어열과 치차 결합되며 대경부(52)의 외측에 고정 설치된 모터(미도시)의 모터축(43)에는 피니언(42)이 설치되어 있는 바, 이 피니언(42)은 모터의 구동력을 전달받아 래크(41)가 전,후진되도록 하여 밸브체(40)가 공기 통로(54)를 개도하도록 한다.

밸브체(40)는 공기 통로(54)측의 소경부(51)보다는 큰 직경을 갖고 있으며, 대경부보다는 작은 직경을 갖고 있는 것으로, 모터의 구동시 공기 통로(54)를 개도하기에 적합한 형상으로 되어 있는 바, 바람직하게는 단면이 원뿔 형상을 하고 있다.

밸브체(40)의 형상을 원뿔이 아니 판 형상(미도시)로 할 수도 있는 바, 이 판형상의 밸브체(40)가 공기 통로(54)를 개도하기에 적합하도록 상기 소경부(51)와 대경부(52)는 직각으로 단차가 지도록 할 수 있다.

밸브체(40)의 형상이 도시된 바와 같이, 원뿔인 경우에는 공기 통로(54)를 개도하기에 적합하도록 상기 소경부(51)로부터 대경부(52)는 소정의 각도로 경사가 져 있다.

밸브체(40)인 원뿔의 외주면상에는 나선 형상의 골부(44)와 산부(45)가 형성되어 있는 바, 이는 소경부(51)측으로부터 유입되는 공기가 밸브체(40)에 부디치면서 이 흐름의 형태가 와류로 형성되어 대경부(52)로 배출되게 된다.

밸브체(52)에 의해 생성된 공기의 와류는 도시하지는 않았지만, 엔진의 연소실 내부에 흡입되어 연료가 연소실내에서 완전 연소가 되도록 하는 역할을 한다.

또한, 스로틀 바디(50)를 이루는 대경부의 내측면에 나사부(54)를 더 형성하여 밸브체(40)에 의해 생성된 공기의 와류 흐름이 더 활발하게 되도록 하여 엔진의 연소실로 유입되도록 할 수도 있다.

상기 설명에서는 스로틀 바디(50)를 대경부(51)와 소경부(52)로 단순히 구성되는 것으로 예를 들었으나, 대경부(52)내에 밸브체(40)를 설치하기 위해서는 스로틀 바디(50)를 2부분으로 분리하여서 된 조립체로 하는 것이 바람직하다.

미설명 부호 55는 2부분으로 분리된 스로틀 바디(50)를 조립하기 위한 체결 부재인 볼트이다.

상기와 같이 구성된 본 고안에 의한 자동차 엔진의 스로틀 밸브의 동작을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 고안에 의한 자동차 엔진의 스로틀 밸브를 작동시키기 위한 제어 구성도이고, 도 3(A)는 밸브체가 공기 통로를 폐쇄한 상태를 나타낸 도면이며, 도 3(B)는 밸브체가 공기 통로를 개방한 상태를 나타낸 도면이다.

가속 페달(10)에 가해진 답력 정도에 따라 변하는 전기 저항치를 가변저항 검출부(20)에서 검출한다. 이후, 제어부(30)에서는 가변저항 검출부(20)에서 검출된 신호를 입력받아 구동 모터(60)로 출력한다.

가변저항 검출부(20)는 가속 페달의 답력 정도에 따라 전기 저항치가 변하는 포텐셔 미터(TPS)를 사용함이 바람직하다.

구동 모터(60)는 제어부(30)로부터 입력받은 신호에 따라 가변적으로 구동되는 바, 도 3(B)에서처럼, 구동 모터(60)의 구동에 따라 피니언(42)이 회전되면, 래크(41)가 지지체(53) 방향으로 직선 운동하게 된다.

이때. 래크(41)가 직선 운동함에 따라 그 단부측은 지지체(53)의 관통공(53') 내부에서 슬라이드 삽입된다.

상기와 같이 래크(41)가 직선 운동함에 따라 밸브체(40)는 공기 통로(54)를 개도하게 된다.

밸브체(40)에 의해 공기 통로(54)가 개도되면, 소경부(51)측으로부터 유입되는 공기의 흐름이 밸브체(40)에 부디쳐 와류로 변화되어 대경부(52)로 배출된다.

여기서, 밸브체(40)에 의한 공기 통로(54)의 개도 정도는 가속 페달(10)의 답력 정도에 따라 달라지게 되는 바, 사용자가 가속 페달(10)을 많이 밟아 그 답력 정도가 크면 상기에서 설명된 도 3(B)와 같이 되고, 도 3(B)와 같은 상태에서 가속 페달(10)에 가해진 외부의 힘을 서서히 제거하면, 도 3(A)에서처럼, 가속 페달(10)에 가해진 답력 정도를 가변저항 검출부(20)에서 검출한다. 이후, 제어부(30)에서는 가변저항 검출부(20)에서 검출된 신호를 입력받아 구동 모터(60)로 출력한다.

이후, 구동 모터(60)는 제어부(30)로부터 입력받은 신호에 따라 가변적으로 구동되어 피니언(42)이 회전된다. 이 피니언(42)이 회전됨에 따라 래크(41)가 공기 통로(54)측으로 직선 이동되어 밸브체(40)가 공기 통로를 폐쇄하게 된다.

따라서, 엔진의 연소실 내부로 유입되는 공기가 스로틀 밸브에서부터 와류로 발생되도록 함으로써, 결국 연소실에 가담하는 공기의 밀도를 높일 수 있고, 엔진의 연소실내의 연료가 완전 연소가 됨에 따라 기화율도 높일 수 있다.

이상 살펴본 바와 같이 본 고안에 의한 자동차 엔진의 스로틀 밸브에 따르면, 엔진의 연소실 내부로 유입되는 공기가 스로틀 밸브에서부터 와류로 발생되도록 함으로써, 결국 연소실에 가담하는 공기의 밀도를 높일 수 있고, 엔진의 연소실내의 연료가 완전 연소가 됨에 따라 기화율도 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 대경부와 소경부로 이루어져 공기의 통로를 형성하는 스로틀 바디와; 상기 스로틀 바디의 소경부보다는 크고 대경부보다는 작은 직경을 갖으며, 상기 스로틀 바디의 상기 대경부내에 전후진 가능하게 설치되는 밸브체와; 상기 밸브체를 전후진 구동시킴으로서 공기 통로의 개도를 조절하기 위한 구동 수단;을 구비하는 것을 특징으로 하는 스로틀 밸브.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 대경부와 상기 소경부는 완만한 경사를 갖도록 연결되는 것을 특징으로 하는 스로틀 밸브.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 공기 유동 방향으로 점차 확대되는 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 스로틀 밸브.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 밸브체는 원뿔 형상의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 스로틀 밸브.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 구동 수단은 상기 밸브체의 일측에 돌출 형성되는 래크와; 상기 래크에 치차 결합되며, 상기 스로틀 바디 일측에 고정 설치된 모터의 모터축에 설치된 피니언;을 구비하는 것을 특징으로 하는 스로틀 밸브.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 스로틀 바디의 내측면에 나선홈이 형성된 것을 특징으로 하는 스로틀 밸브.