KR20000074662A - 자동차용 흡입장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 흡입장치에 관한 것으로 각 실린더마다 공연비센서를 구비하여 정확한 공연비 제어는 물론 독립적인 스로틀 밸브를 각 흡기관에 직접적으로 장착하여 이론 공연비 제어에 의한 적정량의 공기를 흡입할 수 있도록하여 엔진성능 향상을 목적으로 창출된 것으로,

상기 흡입장치(2)는 각 실린더헤드에 형성된 흡입밸브(20)와 관통구성된 흡기관(21)을 구비하고,

상기 흡기관(21)의 선단에는 독립 구성된 스로틀 밸브(22)를 각각 형성하여, 엔진제어장치(E.C.U)와 연결되도록 구성하며,

상기 독립구성된 스로틀 밸브(22)는 실린더의 흡입행정시에만 개방되도록 구성하고,

상기 스로틀 밸브(22)를 장착한 실린더는 각 배기관(24) 일측으로 공연비 센서(25)를 더 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

자동차용 흡입장치{Intake system for vehicle}

본 발명은 자동차용 흡입장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 엔진 각 실린더로 연소에 필요한 공기를 흡입 및 공급하기 위한 스로틀 밸브와 흡기다기관의 구성에 있어서,

상기 스로틀 밸브를 흡기다기관과 실린더를 연결하는 각 흡기관상에 독립적으로 장착하도록 한 것에 관한 것이다.

일반적으로 자동차는 원동기에 의해 육상에서 이동할 목적으로 제작한 용구를 말하며, 섀시(chassis)와 바디(body)로 구성된다.

그 중 섀시는 엔진을 비롯하여 자동차의 구동에 필요한 동력전달장치, 차축 및 현가장치, 조향장치 및 브레이크장치로 이루어지고,

바디는 섀시를 차체와 체결하기위한 프레임과 승객의 탑승이 이루어지는 외장을 형성한다.

상기와 같이 구성된 자동차는 엔진의 열에너지를 기계적에너지로 전환하여 그 구동이 가능한데,

상기 엔진은 연소에 필요한 연료와 공기의 혼합기를 실린더내방에 유입 및 배출하기위한 밸브장치가 구비되고,

상기 밸브장치에 의해 유입된 혼합기는 피스톤의 압축행정에 의해 고온고압의 기체상태를 유지하며,

이어 점화배전기 및 점화플러그로 구성된 점화장치에 의해 불꽃점화되어 폭발과정을 거치면서 열에너지를 발생한다.

상기와 같이 자동차의 구동에 필요한 열에너지를 생성하는 엔진은 연료(가솔린 또는 디젤)의 연소를 위해 다량의 공기(산소)를 요구하고, 그 일예로서 1㏄의 연료를 연소시키는데 10ℓ의 공기가 필요한 것으로 알려져 있다.

상기와 같이 엔진내에서의 연료를 연소하기위한 다량의 공기는 실린더헤드 측면에 형성된 흡기관을 통하여 적정량이 공급되며,

상기 흡기관은 엔진의 각 실린더와 상응하는 수를 이루므로 일명 흡기 다기관(intake manifold)으로 통용된다.

상기 흡기 다기관(1)은 도 1에서와 같이 알루미늄주물을 이용하여 그 형상이 개략 직육면체의 서지탱크(10)와 그 하방으로 각 실린더의 흡기밸브측과 관통되는 다수 개의 흡기관(11)이 구비된다.

상기 흡기 다기관(1)은 각 실린더내방에 혼합기가 균일하게 분배될 수 있도록 유체충돌에 의한 손실을 최소화 하기위해 곡률을 최소화하고,

그 내경의 정도(精度)를 높게 하여 표면마찰에 의한 공기유동손실을 최소화한다.

상기 흡기 다기관(1)은 실린더에서 흡기작용으로 항상 진공상태를 유지하며, 공전상태에서는 45㎜Hg - 50㎜Hg의 진공을 유지하여 브레이크 배력 장치 및 크랭크 케이스환기와 점화 장치의 점화시기 진각장치등을 작동시킨다.

상기 흡기 다기관(1)의 지름은 클수록 흡입효율이 양호하나 혼합기의 흐름속도가 느려 연료의 입자가 다기관(1)의 벽에 부착되어 혼합기가 희박해지는 문제점으로 인해 통상적으로 실린더 지름의 약 25 - 35％가 가장 적합한 직경이다.

상기와 같이 구성된 흡기 다기관(1)으로 흡입되는 공기의 양은 배기구일측에 구비된 공연비센서의 측정자료를 E.C.U가 분석하여 서지탱크(11) 일측에 장착되는 스로틀 밸브(12)의 개도를 조절하여 가능해진다.

상기 공연비는 공기와 연료의 중량비로서 엔진에 흡입되는 혼합기 중 공기의 중량을 연료의 중량으로 나눈 값으로 나타내지며,

이론상 연료의 완전연소에 필요한 공연비를 이론 공연비라하며 규정된 가솔린에서의 이론 공연비는 14.8 : 1이고, 가솔린엔진의 실제 안정적인 공연비는 10 - 17 : 1정도가 적당하다.

상기와 같은 공연비의 측정은 배기관의 일측에 장착된 공연비센서에 의해 측정되고, 상기 공연비의 측정위치는 각 실린더의 배출가스가 한 곳으로 집적하는 위치에서 행해진다.

상기와 같이 공연비의 측정이 각 실린더의 배출가스가 집적되는 곳에서 행해질 경우,

각 실린더내의 연소상태를 정확히 파악할 수 없을 뿐만 아니라 종합적인 배출가스를 토대로 흡입되는 공기의 량을 조절하여 각 실린더에서 요구하는 공기량의 정확한 분배가 불가능함은 물론,

공기의 흡입작용 역시 스로틀 밸브(12)와 근접한 위치의 흡기관(11)과 원거리에 위치한 흡기관(11)을 통한 공기의 흡입량에 적지않은 편차를 나타내어 정확한 공연비 제어가 불가능한 문제점을 안고 있었다.

그리하여 불완전연소에 의한 배출가스내의 유해물질이 증가하여 환경오염을 유발하는 등의 단점을 안고 있었다.

뿐만 아니라, 스로틀 밸브(12)가 항상 일정한 개도량을 가진 상태로 장착되므로 엔진에서의 폭발음과 흡입소음이 지속적으로 유발되어 자동차 주행소음의 주요원인으로 작용하는 등의 많은 문제점을 안고 있었다.

이에 본 발명에서는 상기한 여러 가지 문제점을 해결하기위해 창출된 것으로 각 실린더마다 공연비센서를 구비하여 정확한 공연비 제어는 물론 독립적인 스로틀 밸브를 각 흡기관에 직접적으로 장착하여 공연비 제어에 의한 적정 공기 흡입량을 유도하여 엔진성능 향상등을 그 목적으로 한다.

도 1은 통상적인 자동차용 흡입다기관을 도시한 사시도,

도 2는 종래 자동차용 흡입장치가 적용된 엔진을 도시한 사시도,

도 3은 본 발명이 적용된 자동차용 흡입장치의 구성을 도시한 블록도,

도 4는 본 발명인 자동차용 흡입장치의 4 실린더에 적용된 개략적인 개요를 도시한 도면.

*도면의 주요 부분에 사용된 부호의 설명*

2;흡입장치

20;흡입밸브

22;스로틀 밸브

24;배기관

25;공연비 센서

이하 첨부되는 도면과 관련하여 본 발명의 구성 및 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명이 적용된 자동차용 흡입장치의 구성을 도시한 블록도, 도 4는 본 발명인 자동차용 흡입장치의 4실린더시스템에 적용된 개략적인 개요를 도시한 도면과 함께 설명한다.

자동차용 엔진은 실린더내방에서 피스톤의 압축과 폭발작용에 의한 혼합기의 원활한 연소를 위해 일정량의 공기(대기)를 흡입하며,

상기 흡입공기의 지속적이며 균일한 분배를 위해 각 실린더의 흡기밸브와 관통구성한 흡기관과 스로틀 밸브로 구성된 흡입장치(2)를 형성한다.

상기 흡입장치(2)는 도 3에서와 같이 각 실린더헤드에 형성된 흡입밸브(20)와 관통구성된 흡기관(21)을 구비하고,

상기 흡기관(21)의 선단에는 독립 구성된 스로틀 밸브(22)를 각각 형성한다.

상기 각 실린더의 흡기관(21)에 장착된 스로틀 밸브(22)는 엔진제어장치(E.C.U)와 연결되어 제어되고,

상기 엔진제어장치는 스로틀 밸브(22)의 개도 제어이외에도 배출밸브(23)와 관통된 각 실린더의 배기관(24)에 장착된 공연비센서(25)와도 체결된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용상태를 종래 구성의 문제점과 비교하여 설명하면 다음과 같다.

상기와 같이 각 실린더에 독립적으로 장착된 스로틀 밸브(22)를 형성한 엔진은,

실린더를 통하여 연소된 배기가스가 배기관(24)을 통해 배출되면서 이에 장착된 공연비센서(25)에 의해 이론 공연비를 체크하고,

체크된 자료를 엔진제어장치(E.C.U)가 분석하여 이론 공연비의 범위를 벗어난 실린더는 독립구성된 스로틀 밸브(22)의 개도를 조절하여 흡입공기량을 제어한다.

상기와 같이 각 실린더에서의 연소상황에 따른 스로틀 밸브(22)의 개도가 결정되므로 항상 균일한 이론 공연비의 설정이 가능하고,

그로 인한 배출가스내의 유해물질이 감소하여 환경오염을 방지하는 기능을 수행한다.

뿐만 아니라 상기 독립구성된 흡입장치는 도 4에서와 같이 엔진제어장치(E.C.U)에 의해 실린더의 흡입행정시에만 개방하여 외부로부터 공기를 흡입하도록 제어하여 기타 행정(압축, 폭발, 배기)시에는 스로틀 밸브(22)를 폐쇄하도록 한다.

예를 들어 1번 실린더와 4번 실린더가 흡입행정을 수행하고, 2번과 3번 실린더가 압축과 폭발등의 행정이 이루어질 경우,

1번과 4번 실린더의 흡기관에 장착된 스로틀 밸브(22)만 개방하여 공기를 흡입하고, 그 나머지 2번과 3번 실린더에 장착된 스로틀 밸브(22)는 흡입밸브(20)와 같이 폐쇄되도록한다.

상기와 같이 실린더의 흡입행정시에만 스로틀 밸브(22)를 개방하기위해서는 캠샤프트 센서와 크랭크샤프트 센서의 입력값을 엔진제어장치가 판단하여 각 실린더의 사이클에 적합한 스로틀 밸브(22) 개.폐 작동을 제어한다.

상기와 같이 각 실린더의 흡입행정시에만 개방되는 스로틀 밸브(22)는,

종래의 스로틀 밸브가 흡기다기관과 연결되어 상시 개방된 구성으로 인한 흡입소음과 폭발소음이 엔진룸 외방으로 유출되는 것을 방지할 수 있다.

이상과 같이 구성된 본 발명인 자동차용 흡입장치는 각 실린더로의 균일한 공기흡입량에 따른 이론 공연비의 조성이 용이하여 배기가스내의 유해물질이 감소함은 물론 행정에 따른 스로틀 밸브의 개,폐제어로 주행소음이 저하되어 승차감이 상승하는 유용한 발명이다.

Claims (3)

1. 실린더내방 피스톤의 압축과 폭발작용에 의한 혼합기의 원활한 연소를 위해 일정량의 공기를 흡입하며,

   상기 흡입공기의 지속적이며 균일한 분배를 위해 각 실린더의 흡기밸브와 관통구성한 흡기관과 스로틀 밸브로 구성된 흡입장치를 형성한 자동차 엔진에 있어서;

   상기 흡입장치(2)는 각 실린더헤드에 형성된 흡입밸브(20)와 관통구성된 흡기관(21)을 구비하고,

   상기 흡기관(21)의 선단에는 독립 구성된 스로틀 밸브(22)를 각각 형성하여, 엔진제어장치(E.C.U)와 연결되도록 구성한 것을 특징으로 하는 자동차용 흡입장치.
2. 제 1 항에 있어서;

   상기 독립구성된 스로틀 밸브(22)는 실린더의 흡입행정시에만 개방되도록 구성한 것을 특징으로 하는 자동차용 흡입장치.
3. 제 1 항에 있어서;

   상기 스로틀 밸브(22)를 장착한 실린더는 각 실린더의 배기관 일측으로 공연비 센서(25)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 자동차용 흡입장치.