KR19990032810U

KR19990032810U - 자동차의 가변용 흡기장치

Info

Publication number: KR19990032810U
Application number: KR2019970045576U
Authority: KR
Inventors: 우두식
Original assignee: 정몽규; 현대자동차 주식회사
Priority date: 1997-12-31
Filing date: 1997-12-31
Publication date: 1999-07-26
Also published as: KR200191651Y1

Abstract

본 고안은 자동차의 가변용 흡기장치에 관한 것으로서, 스로틀 밸브가 힌지고정되어 있는 스로틀 보디와, 스로틀 보디와 흡기매니폴드 사이에 내부로 소정의 공간을 가지도록 고정된 서지탱크에 있어서, 제 1 DC모터(52)의 제 1 축(54)에 고정된 제 1 기어(56)로 구비된 제 1 가동부(50)와, 제 2 DC모터(42)의 제 2 축(44)에 고정된 제 2 기어(46)로 설치된 제 2 가동부(40)와, 제 1 가동부(50)를 고정토록 하는 고정단(62)이 형성된 메인 하우징(60)과, 제 2 가동부(40)와 외접기어(22)의 내측에 설치된 셔터 밸브(24)(24a)로 구비된 밸브(20) 및 랙기어(30)를 고정하여 메인 하우징(70)에 삽입된 가변용 서브 하우징(10)과, 제 1 DC모터(52)와 제 2 DC모터(42)를 선택적으로 구동시키도록 한 제어부로 이루어져 다변화되어 가는 엔진의 출력 요구에 필요로 하는 공기를 신속하게 공급할 수 있도록 한 것이다.

Description

자동차의 가변용 흡기장치

본 고안은 자동차의 가변용 흡기장치에 관한 것으로서, 특히 실린더내로 흡입되는 공기를 보관하는 서지탱크의 체적을 가변시켜 다변화하는 엔진의 요구에 따라 신속한 공기를 공급할 수 있도록 하는 자동차의 가변용 흡기장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량은 연료와 공기가 혼합된 혼합기를 실린더내로 흡입하고, 압축, 착화 및 배기의 과정을 거치면서 발생하게 되는 팽창력을 토오크로 변환시켜 주행을 가능하게 한 것으로, 연료가 실린더내로 흡입되는 상태에 따라 캬브레터식과 분사식 엔진이 있다.

캬브레터식은 스로틀 보디내에서 에어크리너를 경유한 공기와 연료펌프의 흡입력으로 토출된 연료와 혼합하여 실린더내로 흡입시키는 것이며, 분사식 엔진은 공기만을 흡입한 상태에서 연소실내로 분사하는 일레트로닉 가솔린 인젝션(Electronic Gasoline Injection : EGI)이 있다.

도 1 은 일반적인 엔진의 흡기장치를 도시한 개략적인 구성도로서, 엔진(150)은 양측으로 배기계와 흡기계가 설치되어 있다.

흡기계는 연소에 필요한 공기와 연료를 실린더내로 흡입토록 하는 것으로, 에어크리너(100)와, 스로틀 보디(120)와, 서지탱크(130) 및 흡기매내폴드(140)로 구성되어 있으며, 배기계는 배기매니폴드와 촉매컨버터 및 머플러등으로 구성된다.

흡기계의 에어크리너(100)는 일측에 흡입구와 토출구를 구비한 하우징과, 하우징의 내측으로 공기중에 포함되어 있는 먼지등을 제거키 위한 엘리먼트가 내장된다.

스로틀 보디(20)는 그 내부에 스로틀 밸브(122)가 힌지고정되어 있어 에어크리너(100)로 부터 유입되는 공기의 량을 조절하도록 되어 있으며, 덕트(110)로 에어크리너(100)의 토출측에 연결된다.

서지 탱크(130)는 내부에 소정의 공간을 갖도록 형성되어 있어 스로틀 보디(120)를 통과한 공기를 저장토록 한 것으로 스로틀 보디(120)에 연장되어 설치되어 있다.

그리고, 흡기매니폴드(140)는 서지탱크(130)와 실린더 헤드의 흡기구에 연결되어 있으며, 상부에 구멍을 형성하여 연료분사용 인젝터(170)가 설치되어 있다.

연료분사용 인젝터(170)는 미도시한 인젝터 펌프와 연결되어 있어 연료탱크내로 부터 펌프의 흡입력으로 이송된 연료를 흡입행정 초기에 분사하여 공기와 혼합된 상태로 흡입되도록 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 흡기계를 통해 동력을 발생시키는 과정은 다음과 같다.

엔진(실린더 블록)내에 설치되어 있는 피스톤이 상부에서 하부로 이동(흡입행정)하면서 부압이 발생하게 되면, 이 부압으로 인해 에어크리너(100)의 흡입구를 통해 내부에 설치되어 있는 엘리먼트를 경유하면서 이물질이 제거된 공기는 덕트(110)내로 흐르면서 그 단부에 설치되어 있는 스로틀 밸브(122)를 경유하여 서지탱크(130)로 유입된다.

서지탱크(120)내로 유입된 공기는 이와 연결되어 있는 흡기매니폴드(140)내를 흐르게 된다.

이때, 미도시되어 있는 인젝터 펌프로부터 토출된 소량의 연료는 인젝터(170)를 통해 흡기매니폴드(140)내로 분사되고, 공기와 혼합된 상태로 헤드의 흡기구를 통해 실린더내로 유입이 되고, 압축, 착화, 배기의 과정을 거치면서 동력을 발생시켜 주행을 가능하게 한다.

그러나, 서지탱크의 체적이 고정되어 있어 다변화되어 가는 엔진의 출력요구에 따라 적절한 공기를 실린더내로 신속하게 공급할 수 없게 되는 원인으로 그 출력이 낮아지게 되는 문제점이 있다.

또한, 서지탱크의 체적이 중,저속에 맞게 제작되어 있음으로, 고속시 부압에 의한 소음이 발생하여 정숙성이 낮아지는 문제점이 있다.

따라서, 본 고안은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 고안은 스로틀 보디와 흡기매니폴드사이에 설치되어 있는 서지탱크의 체적을 차량의 속도에 맞게 가변시켜 적절한 공기를 신속하게 공급할 수 있도록 하는 자동차의 가변용 흡기장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 일반적인 엔진의 흡기장치를 도시한 개략적인 구성도,

도 2 는 본 고안에 따른 흡기장치의 개략적인 구성도,

도 3 은 본 고안에 따른 흡기장치의 사시도,

도 4 는 본 고안에 따른 흡기장치의 사용상태도로서,

4a는 중속시의 상태이며,

4b는 고속시의 상태이다.

도 5 는 본 고안에 따른 흡기장치용 제어부의 블록도,

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

22;외접기어 24,24a;셔터 밸브

30;랙기어 40;제 2 가동부

42;제 2 DC모터 44;제 2 축

46;제 2 기어 50;제 1 가동부

52;제 1 DC모터 54;제 1 축

56;제 1 기어 60;메인 하우징

62;고정단 70;속도센서

80;ECU 90;부압센서

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 스로틀 밸브가 힌지고정되어 있는 스로틀 보디와, 스로틀 보디와 흡기매니폴드 사이에 내부로 소정의 공간을 가지도록 고정된 서지탱크에 있어서, 제 1 DC모터의 제 1 축에 고정된 제 1 기어로 구비된 제 1 가동부와, 제 2 DC모터의 제 2 축에 고정된 제 2 기어로 설치된 제 2 가동부와, 제 1 가동부를 고정토록 하는 고정단이 형성된 메인 하우징과, 제 2 가동부와 외접기어의 내측에 설치된 셔터 밸브로 구비된 밸브 및 랙기어를 고정하여 메인 하우징에 삽입된 가변용 서브 하우징과, 제 1 DC모터와 제 2 DC모터를 선택적으로 구동시키도록 한 제어부로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차의 가변용 흡기장치에 의해 달성된다.

이하, 본 고안의 일실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2 는 본 고안에 따른 흡기장치의 개략적인 구성도이고, 도 3 은 본 고안에 따른 흡기장치의 사시도이다.

엔진에는 흡입구와 토출구를 구비하고 그 내부에 엘리먼트가 내장되어 있는 에어크리너(100)와, 공간을 가지도록 하는 서지탱크(130)내로 흡입되는 공기의 량(속도)을 조절키 위한 스로틀 밸브(122)가 회전 가능하게 고정된 스로틀 보디(120)와, 서지탱크(130)와 엔진을 연결하는 흡기매니폴드(140)의 흡입측에 그 토출측이 고정되어 있는 서지탱크로 구성되어 있다.

흡입행정시 발생하게 되는 부압으로 에어크리너(100)의 엘리먼트에 의해 이물질이 제거된 공기가 덕트(110)내로 유입되고, 스로틀 밸브(122)를 경유하여 서지탱크(130)로 유입된다.

그리고, 서지탱크(120)내로 유입된 공기는 인젝터로 부터 연료가 분사되는 흡기매니폴드(140)내를 흐르면서, 혼합기화되어 실린더내로 흡입되도록 되어 있는 종래의 흡기장치에 있어서, 본 실시예는 중,저속시 서지탱크의 체적이 커지도록 하고, 고속시 그 체적이 작아지도록 하여 실린더내로 충분한 공기를 공급할 수 있도록 한 것이다.

즉, 가변용 흡기장치는 스로틀 바디에 연결되어 있는 메인 하우징(60)과, 메인 하우징(60)내로 삽입되거나, 돌출되는 가변용 서브 하우징(10)과, 속도와 부압에 따라 서브 하우징(10)을 이동시키도록 하는 제어부로 구성된다.

메인 하우징(60)은 스로틀 바디의 일측에 고정되어 있으며, 일측이 개방되어 가변용 서브 하우징(10)이 삽입되도록 되어 있고, 제어부로 구동되는 제 1 DC 모터(52)의 제 1 축(54)에 고정된 제 1 기어(56)로 구성된 제 1 가동부(50)를 고정토록 하는 고정단(62)이 돌출 되도록 구비되어 있다.

서브 하우징(10)은 그 일측에 제 1 기어(56)에 맞물리도록 하는 랙기어(30)가 고정되어 있어 메인 하우징(60)내로 삽입되거나, 돌출 되도록 되어 있으며, 에어크리너와 연결되어 있는 덕트와 연결되는 밸브(20)가 설치되어 있다.

밸브(20)는 서브 하우징(10)의 정면에 설치되는 것으로, 내측에 설치된 셔터 밸브(24)(24a)와 이를 둘러싼 외접기어(22)로 구성되며, 외접기어(22)는 제 2 DC모터(52)의 제 2 축(44)에 고정된 제 2 기어(46)와 맞물려 있다.

그리고, 제 1 DC모터(52)와 제 2 DC모터(42)를 차량의 속도와 부압에 따라 선택적으로 구동시키도록 한 주행속도를 감지하는 속도센서(70)와, 실린더내로 흡입되는 공기의 압력을 측정하는 부압센서(90)와, 양센서에 연결되어 있는 ECU(80)로 구성된다.

이와 같이 구성된 본 고안의 작용은 다음과 같다.

엔진을 가동시킴과 동시에 피스톤이 이동으로 실린더내에서 부압이 발생하게 되고,

이 부압은 일측에 설치되어 있는 부압센서(90)가 그에 해당하는 값을 시그널화 하여 ECU(80)에 인가하게 된다.

부압센서(90)로 부터 압력에 해당하는 시그널을 인가받은 ECU(80)은 이 값을 기준 값과 비교하여 그 차이에 대한 값을 전기적인 신호로 변환하여 제 2 가동부(40)의 제 2 DC모터(42)에 전류를 통전시키게 된다.

전류가 통전된 제 2 DC모터(42)가 회전함으로써, 그 단부에 고정되어 있는 제 2 기어(46)가 회전을 하게 되고, 이와 맞물려 있는 외접기어(22)가 회동하여 그 내부에 원주방향으로 힌지고정되어 있는 셔터 밸브(24)(24a)가 개방되어 서지탱크내로 공기가 유입된다.

이어 흡기매니폴드를 거치면서 인젝터로 부터 분사된 연료와 혼합된 상태로 실린더내로 흡입되어 압축, 착화, 배기의 과정을 거치면서 동력을 발생시키게 된다.

이 상태에서 가속 패달을 밟게 되면 흡기매니폴드내로 유입되는 공기의 속도가 가속되고, 그 부압이 상승하게 된다.

이때, 부압센서(80)와 속도센서(70)로 부터 변화된 값에 해당하는 전기적인 신호가 ECU(80)에 인가되고, ECU(80)는 제 1 가동부(50)와 제 2 가동부(40)에 전류를 통전시켜 모터를 구동시킨다.

제 1 가동부(50)의 제 1 DC모터(52)의 회전으로 그 단부에 고정되어 있는 제 1 기어(56)가 회전을 하게 되고, 이와 맞물려 있는 랙(30)이 우측으로 이동( 도 4 의 a에 도시함)하게 된다.

즉, 메인 하우징(60)의 내측으로 가변형 서브 하우징(10)이 삽입됨으로써, 서지탱크의 제적이 적어지게 되고 유입된 공기는 신속히 흡기매니폴드를 경유하여 실린더내로 흡입되어 출력이 증가하게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안은 스로틀 보디에 연결되어 있는 서지탱크를 엔진의 속도와 부압의 변화에 따라 각각의 가동부를 선택적으로 작동시켜 실린더내에서 필요로 하는 공기의 량을 신속하게 공급할 수 있도록 함으로써, 출력의 저하를 방지하게 한 효과와 아울러 부압의 증가로 인한 흡기소음을 최소화하여 정숙한 주행을 할 수 있도록 한 것이다.

Claims

스로틀 밸브가 힌지고정되어 있는 스로틀 보디와, 스로틀 보디와 흡기매니폴드 사이에 내부로 소정의 공간을 가지도록 고정된 서지탱크에 있어서,

제 1 DC모터(52)의 제 1 축(54)에 고정된 제 1 기어(56)로 구비된 제 1 가동부(50)와,

제 2 DC모터(42)의 제 2 축(44)에 고정된 제 2 기어(46)로 설치된 제 2 가동부(40)와,

제 1 가동부(50)를 고정토록 하는 고정단(62)이 형성된 메인 하우징(60)과,

제 2 가동부(40)와 외접기어(22)의 내측에 설치된 셔터 밸브(24)(24a)로 구비된 밸브(20) 및 랙기어(30)를 고정하여 메인 하우징(60)에 삽입된 가변용 서브 하우징(10)과,

제 1 DC모터(52)와 제 2 DC모터(42)를 선택적으로 구동시키도록 한 제어부로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차의 가변용 흡기장치.
제 1 항에 있어서,

모터를 선택적으로 구동시키도록 한 제어부는

차량의 주행속도를 감지하는 속도센서(70)와,

실린더내로 흡입되는 공기의 압력을 측정하는 부압센서(90)와,

속도센서(70)와 부압센서(80)에 연결되어 있는 ECU(80)로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차의 가변용 흡기장치.