KR200152901Y1 - 내연기관의 흡기조절장치 - Google Patents

Abstract

내연기관에서 저중속에서 저연비 및 에미션 방출량을 줄이고 또 토오크를 증대시키며, 고속에서 출력저하를 방지하기 위하여, 엔진의 부압에 의해 작동하는 액츄에이터(10)와, 상기 액츄에이터(10)의 작동로드에 연결되며 저속용 흡기포트(14)와 고속용 흡기포트(16)가 1조로 뚫려진 밸브체(12)와, 상기한 밸브체(12)가 슬라이드 가능하게 설치되며 흡기매니폴드와 실린더 헤드 사이에 위치하는 케이싱(22)을 포함하여 이루어지는 내연기관의 흡기조절장치.

Description

내연기관의 흡기조절장치

제1도는 본 고안에 의한 흡기조절장치의 분해 사시도.

제2도는 본 고안에 관련하는 흡기 스월 컨트롤 수단의 사시도.

제3도는 본 고안에 의한 흡기조절장치의 횡단면도.

제4도는 본 고안에 의한 흡기조절장치의 부분 확대단면도.

제5도(a), 제5(b)도, 제5(c)도, 제5(d)도는 본 고안에 의한 흡기조절장치의 흡기조절 작용을 설명하기 위한 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

4 : 실린더 헤드 6 : 흡기매니폴드

8 : 스월 컨트롤 수단 10 : 액츄에이터

12 : 밸브체 14 : 저속용 흡기통로

16 : 고속용 흡기통로 18 : 스월 조절판

22 : 케이싱 24 : 다이어프램

26,28 : 경사면

본 고안은 내연기관의 흡기조절장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저, 중속시에는 흡기에 스월 유동을 발생시켜 성층점화 및 빠른 점화로 희박연소를 실현함과 아울러 토오크 및 연비를 향상시키고, 고속시에는 구동력이 저하되지 않도록 하는 흡기조절장치에 관한 것이다.

내연기관의 흡기계통은 에어 클리너를 통과한 공기가 에어플로우 미터의 플랩을 밀고 스로틀 밸브의 열림정도에 따라 적당량의 공기가 연소실내로 유입될 수 있도록 되어 있다.

이러한 공기는 연료분사 수단에 의해 분사되는 연료와 혼합되어 연소실로 유입되는데, 내연기관은 공회전시와 주행조건 상태에 따라 연소실로 유입되는 혼합기의 양을 조절할 수 있도록 되어 있다.

차량 주행시에는 혼합기의 유입량과 유입상태에 따라 출력에 영향을 미치게 되는데, 고부하 상태일지라도 과도한 연료를 분사하는 것은 좋지 않다.

가장 바람직한 방법은 적은 연료량으로 큰 출력을 얻을 수 있도록 하는 것인데, 이러한 효과를 얻고자 흡기포트를 2개로 나누어 한 개의 통로에는 나선을 형성하여 스월작용이 이루어지도록 하는 방안이 제안되어 있다.

그리고 흡기관성을 크게 하기 위하여 흡기포트의 길이를 길게하는 방안도 제안되어 있다.

상기한 2개의 흡기포트를 이용하는 방안은, 저속시 스월포트만 개방하고 스트레이트 포트는 닫아 주도록 하고 있는데, 이러한 작용을 실현시키기 위하여 엔진의 부압에 의해 작동하는 액츄에이터와 스월 컨트롤 밸브를 다수개의 링크들로 연결하고 있다.

따라서 부품수의 증가로 원가를 상승시키는 하나의 요인이 되고 있으며, 링크들의 연결부위가 마찰저항을 일으켜 원활한 작동을 기대할 수 없는 문제점이 있다.

그리고 저속에서 스트레이트 포트를 차단하는 스월 컨트롤 밸브가 저속포트와 고속포트의 경계면에 위치하고 있기 때문에 고속영역에서 2개의 포트가 완전히 개방되어도 이 밸브에 의해 유동저항을 받게 되므로 고속에서 출력이 저하되는 원인이 되고 있다.

본 고안은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 부품수로 원활한 작동이 이루어지도록 함과 아울러, 저, 중속에서 희박연소로 연비를 향상시키고 토오크의 증대효과와 고속에서 출력저하를 방지할 수 있는 내연기관의 흡기조절장치를 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 실현하기 위하여, 엔진의 부압에 의해 작동하는 액츄에이터와, 상기 액츄에이터의 작동로드에 연결되며 저속용 흡기포트와 고속용 흡기포트가 1조로 뚫려진 밸브체와, 상기한 밸브체가 슬라이드 가능하게 설치되며 흡기매니폴드와 실린더 헤드 사이에 위치하는 케이싱을 포함하여 이루어지는 내연기관의 흡기조절장치를 제공한다.

이하 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 더욱 상세히 설명한다.

제1도는 본 고안에 의한 흡기조절장치의 분해 사시도로서, 도시되지 않은 에어 클리너측과 연결되어 대기의 공기를 유입받는 서지탱크(2)와, 이 서지탱크내의 공기를 실린더 헤드(4)내의 연소실로 유입하기 위하여 공기의 흐름을 안내하는 흡기매니폴드(6)를 포함하고 있다.

본 고안은 상기한 실린더 헤드(4)와 흡기매니폴드(6)의 연결부위에 스월 컨트롤 수단(8)을 설치하고 있다.

이 스월 컨트롤 수단(8)은 스로틀 바디나 흡기관과 연결되어 엔진의 부압으로 작용하는 액츄에이터(10)와, 이 액츄에이터(10)의 작동에 의해 직선이동하는 밸브체(12)를 포함하여 이루어진다.(제2도 참조)

본 실시에서 상기한 밸브체(12)는 4기통 엔진에 사용될 수 있는 것을 보여주고 있다.

이 밸브체(12)는 약간의 두께를 갖는 판체로 이루어지며, 저속용 흡기 통로(14)와 고속용 흡기통로(16)가 실질적으로 1개의 통로로 되는 다수조의 흡기통로들을 보유하고 있다.

상기한 저속용 흡기통로(14)와 고속용 흡기통로(16)는 개구면적이 동일하게 이루어지고 있지만, 실질적으로 저속용 흡기통로(14)는 그 개구면적이 가변될 수 있는 구조를 갖는다.

이러한 개구면적 가변을 위하여, 저속용 흡기통로(14)에는 스월 조절판(18)이 회동가능하게 설치되어 있다.

제2도에서 하나의 스월 조절판(18)이 회동할 수 있는 예를 보여 주고 있는데, 스월 조절판(18)의 일측 상하단에 핀(20)을 돌출하여 저속용 흡기통로(14)의 개구 상하단에 회동가능하게 결합시키는 것으로 하고 있다.

이러한 구조는 모든 저속용 흡기통로에 적용되며 반대로 고속용 흡기통로는 완전히 열려진 상태를 유지하도록 되어 있다.

이러한 밸브체(12)는 실린더 헤드(4)와 흡기매니폴드(6) 사이에 고정설치되는 케이싱(22)내에 슬라이드 가능하게 설치된다.

제3도는 본 고안에 의한 스월 컨트롤 수단(8)이 실린더 헤드에 장착된 예를 보여주는 도면으로서, 4개의 실린더(C1,C2,C3,C4)의 흡기포트는 각각 2개의 포트(P1,P2)로 나뉘어져 스월 조절판(18)에 의해 어느 하나의 포트 개구량이 가변될 수 있도록 되어 있다.

상기한 액츄에이터(10)는 엔진의 부압에 의해 탄성적으로 이동하는 다이어프램(24)를 보유하는 일반적인 구성을 갖는 것으로서, 어느 형태의 것도 적용될 수 있다.

상기한 2개의 포트중 어느 하나의 포트를 부분적으로 차단하고 있는 상태에서 2개의 포트를 개방하거나 부분적으로 차단하기 위하여 이동하는 스월 조절판(18)이 부드럽고 원활하게 이동할 수 있도록 하기 위하여, 실린더 헤드(4)와 접촉하는 스월 컨트롤 수단(8)의 케이싱(22)의 개구 측부를 제4도에 도시한 바와 같이 경사면(26)으로 형성하고 있다.

그리고 2개의 포트(P1,P2) 사이에 형성되는 격벽(28)에도 상기한 경사면(26)과 동일한 방향으로 경사면(30)을 형성하여 스월 조절판(18)이 포트(P1)을 부분적으로 차단하는 상태에서 지지될 수 있도록 하고 있다.

이와 같이 이루어지는 흡기조절장치는, 엔진이 시동되면 액츄에이터(10)에 부압이 작용하면서 제3도에 도시한 바와 같이 액츄에이터(10)의 다이어프램(24)이 축방향으로 이동력을 받는다.

이때 엔진이 공회전 상태로 있으면, 액츄에이터(10)의 부압은 스프링(S)력을 완전히 극복하지 못하게 되므로 스월 컨트롤 수단(8)의 밸브체(12)는 도면에서 보아 약간 우측으로 이동한 상태를 유지하게 된다.

이러한 상태에서는 포트(P1)의 개구가 스월 밸브체(12)의 스월 조절판(18)에 의해 거의 차단된 상태를 유지하게 되므로 혼합기의 유입량은 적게 된다.

그리고 이러한 상태에서 엔진이 가속되기 시작하여 엔진의 회전수가 높아지기 시작하면, 즉 엔진의 회전수가 저속, 중속, 고속으로 구분된 상태에서 저속영역에서는, 제5(a)도에 도시한 바와 같이 스월 조절판(18)이 공회전시보다 약간 이동하여 포트(P1)가 대략 1/3이상 개방된다.

이 때 포트(P2)는 스월 조절판(18)에 의해 완전 차단된 상태를 유지하게 되는데, 엔진이 증속으로 되면, 엔진의 부압이 커지게 되므로 액츄에이터(10)의 다이어프램(24)에 작용하는 힘이 증가하여 제5(b)도에 도시한 바와 같이 스월 조절판(18)이 포트(P1)를 완전개방하게 된다.

그리고 엔진이 고속영역으로 진입되면, 엔진의 부압이 최대로 상승하게 되므로 액츄에이터(10)의 다이어프램(24)에 작용하는 힘이 가장 크게되어 스월 밸브체(12)는 제5(c)도에 도시한 바와 같이 2개의 포트(P1,P2)를 완전히 개방시키게 된다.

그리고 다시 엔진이 중속으로 되면 제5(d)도에 도시한 바와 같은 상태를 유지하게 된다.

상기한 제5도의 변화과정은 이해를 돕기 위하여 3단계로 도시하고 있으나, 실질적으로 제5(a)도의 상태에서 (c)의 상태까지 포트의 개구면적은 점차적으로 증대하거나 축소된다.

이러한 작용으로 얻을 수 있는 본 고안의 효과는, 제5(a)도의 상태에서는, 혼합기가 빠른 속도로 유입되면서 스월작용을 일으키게 되므로 흡기의 충전효율을 높일 수 있어 압축비를 높일 수 있다.

이러한 작용은 결국 적은 연료를 분사하여도 큰 폭발력을 얻을 수 있으므로 희박연소를 가능하게 하는데, 이로써 연비를 향상시킬 수 있고, 배기가스내의 유해물질을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

그리고 고속영역에서는 2개의 포트가 완전히 개방되는 스월 조절판이 포트내에 돌출하지 않고 있기 때문에 흡기의 유동에 아무런 영향을 주지 않아 고속에서의 출력저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 각 실린더당 2개의 흡기포트(P1)(P2)를 갖는 실린더 헤드(4)와 흡기 매니폴드(6)와의 사이에 스월컨트롤 수단(8)을 배치하되, 상기 스월 컨트롤 수단(8)은, 엔진의 부압에 의해 작동로드가 전,후진 동작되는 액츄에이터(10)와; 상기 액츄에이터(10)의 작동로드에 연결되며, 저속용 흡기통로(14)와 고속용 통로(16)가 1개의 통로로 뚫려지고, 이 통로에 중,저속에서 실린더의 포트(P1)(P2)중 어느 하나의 포트를 부분적으로 차단하고, 고속에서 2개의 포트를 완전히 개방할 수 있는 스월 조절판(18)이 배치된 밸브체(12)와; 내부에 상기 밸브체(12)가 슬라이드 가능하게 설치되며 실린더 헤드(4)와 흡기 매니폴드(6) 사이에 위치하는 케이싱(22)을 포함하여 이루어지는 내연기관의 흡기 조절장치.
2. 제1항에 있어서, 스월 조절판(18)은 일측 상하부에 핀(20)이 돌출되어 저속 흡기통로(14)에 회동 가능하게 결합됨을 특징으로 하는 내연기관의 흡기 조절장치.
3. 제1항에 있어서, 케이싱(22)은 실린더 헤드와 접촉되는 면의 개구 일측에 경사면(26)을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 내연기관의 흡기 조절장치.