KR19990019380U - 디이젤 엔진의 가변용 흡기장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 디이젤 엔진의 가변용 흡기장치에 관한 것으로, 흡기매니폴드의 내측으로 구비된 버터프라이밸브에 링크를 통해 유압실린더에 연결시키고, 속도감지센서의 시그널을 인가 받아 컨트롤 유닛으로 작동되는 솔레노이드 밸브가 유압실린더의 유로를 조정하여 엔진의 회전수에 따라 흡기매니폴드의 체적을 가변시킬 수 있도록 한 디이젤 엔진에 있어서, 엔진의 부스트압에 의해 작동되도록 한 다이어프램(12)을 내장한 하우징(10)과, 다이어프램의 중앙에 체결부재(22)로 고정된 링크(20)와, 하우징과 다이어프램 사이에 구비된 탄성부재(30)를 포함하여, 주행중 발생하게 되는 부스트압을 이용하여 흡기매니폴드의 체적을 변화시켜 출력을 조절할 수 있도록 한 것이다.

Description

디이젤 엔진의 가변용 흡기장치

본 고안은 디이젤 엔진의 가변용 흡기장치에 관한 것으로, 특히 스로틀 밸브의 개도와 엔진의 회전속도에 의해 발생하게 되는 부스트압을 이용하여 흡기매니폴드의 체적을 변화시켜 출력을 증가시킬 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 자동차용 디이젤 엔진은 실린더 안에 공기만을 흡입한 상태에서 압축을 하여 압축된 공기의 온도가 높아졌을 때, 연료를 안개 모양의 입자로 고압(高壓 )분사함과 동시에 이 분사 연료가 공기의 압축열에 의해 자기작화, 연소되는 것을 이용한 것으로 이때, 발생한 가스의 압력에 의해 동력을 얻게 된다.

이 디이젤 엔진은 피스톤-크랭크 샤프트 기구로 된 엔진 본체와 이에 부속된 윤활, 냉각, 연료, 흡배기, 전기장치 등이 가솔린 엔진과 동일한 구조로 구성되어 있으며, 단지 차이점은 디이젤 엔진에서는 전기 점화장치가 필요치 않고 그 대신 연료 분사장치가 장착되어 있다는 점이다.

또한, 가솔린 엔진은 기화기에 의해 가솔린과 공기를 연소 가능한 혼합비(13∼18:1)로 미리 혼합한 혼합기를 흡입하여 압축하고 전기 불꽃을 튀겨 점화하는 것으로 이 불꽃은 화염면을 형성하여 매초 10수∼수10m의 속도로 전파되면서 연소를 하게 되나, 디이젤 엔진은 공기만을 흡입하고 압축하여 고온(약700。c)이 된 실린더 안에 경유를 분사하여 자기 착화시키는 것으로 분사된 연료의 입자의 크기는 대략10∼35μm이고, 착화 지연 기간이 지난 다음 혼합비가 가장 적합한 위치에 1개 또는 몇 개의 착화액이 형성되어 연소가 폭발적으로 진행되는 것을 이용한다.

한편, 연료의 분사는 계속되며, 뒤에 분사된 연료는 분무 제트를 형성하고 여기에 주위의 공기가 도입되어 차례로 연소가 진행(확산형 연소)된다.

즉, 디이젤 엔진에서는 가솔린 엔진에서와 같이 화면이 전파하는 형태를 취하지는 않게 된다.

이 때문에 폭발시의 압력 상승 비율은 높으며 크랭크 각도로 가솔린 기관에 비해 큼으로 디이젤 엔진 특유의 연소음을 내는 원인으로 작용한다.

이 디이젤 엔진의 출력의 조정은 가솔린 기관에서는 보통 기화기에 달려 있는 드로틀 밸브를 개폐하여 혼합기의 양을 가감하여 조정하는 것으로 그 혼합비는 항상 연소 가능한 범위인 13∼18의 범위가 되도록 구비되어 있는 반면, 디이젤 엔진에서는 드로틀 밸브가 없고, 출력의 조정은 연료의 분사량을 가감함으로써 조정이 가능하도록 구비되어 있음으로 흡입 공기량은 엔진의 부하에 따라 변화하지 않으며, 혼합비는 공회전부터 전부하에 이르기까지 약16∼160으로 광범위하게 되어 있다.

한편, 균일하지 않은 혼합기의 연소 때문에 가솔린 엔진과는 달리 이론 혼합비부근에서 배출되는 가스 연기의 농도가 짙어서 혼합비의 하한을 16 정도로 억제하고 있으며, 디이젤 엔진의 비출력(배기량에 대한 출력)이 적은 원인의 하나로 작용하게 된다.

그리고, 운전자가 가속페달을 조작하여 연료 분사량을 증감해서 기관의 회전속도나 출력을 조정할 수 있으나, 특히 공회전 등을 할 때 부하에 약간의 변동이 있어도 회전속도는 크게 변동하게 되는데 이러한 것을 방지하기 위해 부하에 따라 분사량의 증감을 자동적으로 조정하여 제어 랙에 전달하는 조속기가 구비되어 있다.

이 조속기의 원리는 엔진의 회전속도는 부하의 증감에 반비례하여 변환하도록 구비되어 있는 것으로 부하가 변하지 않으면 회전 속도는 연료의 분사량이 증가하면 그 회전속도는 빨라지며, 분사량이 감소할 경우에는 회전속도가 감소하도록 되어 있다.

디이젤 엔진에서는 연료 분사량을 조절하여 회전속도를 제어하고, 흡입 공기량의 조정은 하지 않으나 회전속도를 낮추기 위해 분사량을 감소하면 이에 필요한 흡입 공기량도 감소되어 충분한 공기 과잉율을 유지함으로 연소에 지장이 없도록 되어 있다.

도 3 은 가변용 흡기장치의 구성도로써, 흡기 매니폴드(100)안에 그 체적을 가변시킬 수 있도록 하는 버터프라이밸브(101)를 설치하고, 이 버터프라이밸브(101)를 개폐토록 하는 링크(102)를 구비하여 유압실린더(110)에 연결시킨다.

이 유압실린더(100)에는 속도감지센서(120)의 시그널을 인가 받아 컨트롤 유닛(130)에 의해 작동되는 솔레노이브 밸브(140)가 구비되어 그 유로를 컨트롤함으로써, 엔진의 회전수에 따라 흡기매니폴드의 체적이 가변 되도록 구성되어 있다.

차량을 주행시키게 됨과 동시에 흡기매니폴트를 통해 실린더내로 외기가 유입되며, 압축한 상태에서 인젝터를 통해 소정의 연료를 분사함으로써 자연연소를 일으켜 동력을 발생시키게 된다.

이 과정에서 차량의 속도가 변화하게 되면, 구동부의 일측에 구비되어 있는 속도감지센서(120)의 감지값에 대한 시그널이 변화하게 되면서 그 신호가 컨트롤 유닛(130)으로 인가된다.

속도감지값에 대한 시그널이 인가된 컨트롤 유닛(130)은 그에 대한 출력으로 솔레노이드 밸브(140)를 작동시켜 유압실린더(100)로 유입되는 유로를 제어함으로써, 링크(102)를 작동시켜 그 단부에 고정되어 있는 버터프라이밸브(101)를 조정함으로써, 실린더내로 유입되는 공기의 량을 조절하게 된다.

그러나, 차량의 속도와 비례하여 흡기매니폴드의 체적을 조절하는 가변용 흡기장치는 버터프라이밸브를 조정하기 위해 센서와 컨트롤 유닛 및 작동수단을 구비해야 하는등 구성이 복잡해지게 됨으로써, 이를 제작하는데 많은 시간과 경비가 들어가게 되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 엔진을 가동시키게 되면서 발생하게 되는 부스트압을 이용하여 흡기매니폴드의 체적을 가 변화시켜 주행상태에 알맞은 출력을 발생시킬 수 있도록 하는 디이젤 엔진의 가변용 흡기장치를 제공하는데 있다.

도 1 은 본 고안에 따른 가변용 흡기장치의 설치상태를 도시한 구성도,

도 2 는 본 고안에 따른 흡기장치의 종단면도,

도 3 은 종래 고안에 따른 가변용 흡기장치의 구성도,

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10;하우징 12;다이어프램

20;링크 22;체결부재

30;탄성부재

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안은 흡기매니폴드의 내측으로 구비된 버터프라이밸브에 링크를 통해 유압실린더에 연결시키고, 속도감지센서의 시그널을 인가 받아 컨트롤 유닛으로 작동되는 솔레노이드 밸브가 유압실린더의 유로를 조정하여 엔진의 회전수에 따라 흡기매니폴드의 체적을 가변시킬 수 있도록 한 디이젤 엔진에 있어서, 엔진의 부스트압에 의해 작동되도록 한 다이어프램을 내장한 하우징과, 다이어프램의 중앙에 체결부재로 고정된 링크와, 하우징과 다이어프램사이에 구비된 탄성부재를 포함하여, 주행속도와 비례하여 발생하게 되는 부스트압에 의해 흡기매니폴드의 제적을 가변시킬 수 있도록 한 것이다.

이하, 본 고안의 일실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 고안에 따른 가변용 흡기장치의 설치상태를 도시한 구성도이며, 도 2 는 본 고안에 따른 흡기장치의 종단면도로서, 본 고안에서 사용된 구성부분과 종래의 구성부분과 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 사용한다.

흡기매니폴드의 내측으로 구비된 버터프라이밸브에 링크를 통해 유압실린더에 연결시키고, 속도감지센서의 시그널을 인가 받아 컨트롤 유닛으로 작동되는 솔레노이브 밸브가 유압실린더의 유로를 조정하여 엔진의 회전수에 따라 흡기매니폴드의 체적을 가변시킬 수 있도록 한 디이젤 엔진에 있어서, 흡기매니 폴드(100)의 일측에 엔진의 흡입력으로 발생하게 되는 부스트압이 작용되도록 하는 하우징(10)을 설치한다.

이 하우징(10)은 중앙을 기준으로 부스트압이 작용되도록 한 부분은 대기압이 작용하지 않도록 기밀을 유지하고, 그 외측은 대기압이 작용하도록 하여 부스트압과 대기압에 의해 원활한 작동을 할 수 있도록 한다.

상기 하우징(10)의 내측은 기관에서 발생하게 되는 부스트압에 의해 그 체적이 변화하도록 휘어지는 다이어프램(12)을 구비하고, 이 다이어프램(12)의 중앙에 버터프라이밸브(101)에 연결되어 있는 링크(120)에 회동 가능하게 고정되는 링크(20)를 체결부재(22)로 고정한다.

그리고, 하우징(10)의 내부에 작용하는 부스트압이 대기압보다 작아질 경우(저속) 버터프라이밸브(101)를 원위치 시키기 위한 탄성부재(30)를 다이어프램(12)과 하우징(10)사이에 구비하는 것으로 구성된다.

이와 같이 구성된 본 고안의 작용은 다음과 같다.

엔진을 가동시키게 됨과 동시에 부스트압이 발생하게 되고, 이 부스트압은 흡기매니폴드(100)의 일측에 설치되어 있는 하우징(10)의 내측으로 작용하게 된다.

차량의 가속패달을 밟게 되면 흡입되는 공기의 량이 증가하게 되면서 부스트압이 상승하게 되고, 이 부스트압이 대기압보다 크게 되면서 그 외측에 있는 다이어프램(12)을 도 2 에서 도시한 바와 같이 좌측으로 이동시키게 된다.

다이어프램(12)의 이동으로 그 중앙에 체결부재(22)로 고정되어 있는 로드(20)가 돌출 되면서 링크(102)를 밀게되고, 버터프라이밸브(101)를 회전시켜 개도량을 크게 하여 흡기매니폴드의 체적을 넓힘으로써, 많은 량의 공기가 실린더내부로 흡입되도록 하여 출력을 증가시키게 된다.

한편, 엔진의 출력이 저속으로 감소할 때는 부스트압에 의해 팽창되면서 압축되어 있던 탄성부재(30)의 탄력으로 다이어프램(12)을 신속히 원위치로 하게 되어 출력을 감소시키게 된다.

이상에서 살펴 본 바와 같이 본 고안은 주행(동력발생)중 발생하게 되는 부스트압을 이용하여 흡기매니폴드의 체적을 가변시킬 수 있도록 하여 노면 여건에 맞는 출력을 발생시킬 수 있도록 한 것이다.

또한, 버터플라이밸브의 작동수단을 간략화함으로써, 이를 제작하는데 들어가는 시간과 경비를 줄일 수 있도록 한 효과가 있다.

Claims (1)

1. 흡기매니폴드의 내측으로 구비된 버터프라이밸브에 링크를 통해 유압실린더에 연결시키고, 속도감지센서의 시그널을 인가 받아 컨트롤 유닛으로 작동되는 솔레노이드 밸브가 유압실린더의 유로를 조정하여 엔진의 회전수에 따라 흡기매니폴드의 체적을 가변시킬 수 있도록 한 디이젤 엔진에 있어서,

   엔진의 부스트압에 의해 작동되도록 한 다이어프램(12)을 내장한 하우징(10);

   다이어프램의 중앙에 체결부재(22)로 고정된 링크(20)와,

   하우징과 다이어프램사이에 구비된 탄성부재(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 디이젤 엔진의 가변용 흡기장치.