KR20070016721A - 차량용 엔진의 흡기량 증가장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 엔진의 흡기량 증가장치에 관한 것으로, 에어클리너를 통과한 공기가 에어호스를 통해 흡기다기관을 거쳐 연소실로 내부로 공급되도록 설치된 서지탱크를 구비한 차량용 엔진에 있어서, 상기 에어호스에는 엑셀페달의 밟는 작용에 의해 작동하는 송풍장치를 설치하여 구성됨에 따라, 관마찰에 의한 흡기량 감소를 보정하고, 흡기다기관 내로 공급되는 공기량을 강제적으로 엑셀페달을 밟을 때마다 증대시켜 엔진출력 증대 및 연비 절감을 이루게 한 차량용 엔진의 흡기량 증가장치를 제공한다.

에어클리너, 에어호스, 서지탱크, 송풍팬, 구동모터, 엑셀페달

Description

차량용 엔진의 흡기량 증가장치{INTAKE AIR QUANTITY INCREASING SYSTEM FOR VEHICLE}

도 1은 종래기술로 터보챠저가 구비된 엔진의 구성을 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진의 흡기량 증가장치를 도시한 도면.

도 3은 도 2의 엔진의 흡기량 증가장치의 송풍장치를 확대 도시한 도면.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

30:엔진 31:흡기다기관

32:배기다기관 33:서지탱크

35:에어호스 36:흡기밸브

37:연소실 38:배기파이프

39:촉매컨버터 50:송풍장치

51:엑셀페달 52:스위치

53:구동모터 54:송풍팬

55:에어클리너

본 발명은 차량용 엔진의 흡기량 증가장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 흡기다기관 내로 공급되는 공기량을 강제적으로 엑셀페달을 밟을 때마다 증대시켜 엔진출력 증대 및 연비 절감을 이루게 한 차량용 엔진의 흡기량 증가장치에 관한 것이다.

자동차용 엔진의 구성요소를 대별하여 보면, 엔진의 본체를 구성하는 부분으로 다수의 실린더가 일체로 제작되며, 각 실린더 사이에는 냉각수가 유동하는 워터 재킷이 형성되어 있는 실린더 블록과, 이 실린더 블록의 상부에 배치되어 피스톤과 함께 연소실을 형성하는 부분으로, 각종 밸브 기구 및 스파크플러그나 분사밸브 등이 설치되는 실린더 헤드와, 크랭크축이 설치되는 크랭크 케이스로 이루어져 있다.

특히, 휘발유를 연료로 사용하는 가솔린 엔진에서는 연료 공급장치를 통해 공급된 연료와 흡기장치를 통해 공급된 공기를 혼합시킨 다음, 점화플러그를 통해 공급된 불꽃으로 혼합기를 점화시켜 필요한 동력을 얻는다.

이와 같이, 엔진에 공기를 공급하는 흡기장치에는 흡입되는 공기를 효과적으로 정화시키고, 공기 흡입시의 강한 소음을 감소시키는 에어클리너가 설치되어 있는바, 본 발명의 이해를 돕기 위해, 첨부한 도 1을 참조하여 엔진의 개략적인 구조에 대하여 설명한다.

도 1은 종래기술로 터보 챠져가 구비된 엔진의 구성을 개략적으로 도시한 도 면이다.

첨부되어 도시된 도면과 같이, 상기 터보챠저(2)는 동일 축 상의 터빈(4)과 컴프레셔(6)로 구성된다. 상기 터빈(4)과 컴프레셔(6)는 휠(12)과 하우징(14)으로 구성되며 휠(12)은 축의 양끝단에 설치되어 있다.

상기 터보챠저(2)는 차량의 주행 상태에 따라 출력을 증가시켜 줄때 엔진부하가 증가하여 스로틀 밸브가 열리면 연소실로 공기와 연료의 공급이 증가된다. 이에 높은 에너지의 배기가스가 더많이 엔진 배기 시스템(16)으로 유입되어 터보챠저(2)의 터빈 하우징(14)을 통과하면서 배기가스 에너지의 일부가 터빈휠(12)의 회전을 증가시켜준다.

상기 터빈 휠(12)과 컴프레셔 휠(18)은 동일축으로 연결되어 있기 때문에 컴프레셔휠(18)의 회전증가로 흡입공기를 압축하여 흡기 매니폴드(20)를 통해 스로틀 보디로 과급의 혼합기를 연소실로 보내어 폭발 행정시에 더 높은 출력을 발생시킨다.

상기 흡기 매니폴드(20)의 압력은 도시되지 않은 전자제어장치가 배기가스의 일부를 터빈휠(12)로 직접 통과시키지 않고 바이패스시켜 터빈의 회전속도를 감속시키게 운영하는 경우도 있다.

한편, 일반적으로 자연흡기식 엔진은 혼합기의 양을 늘림으로서 총배기량이 증가하여 출력을 높혀주나 터보챠져(2)는 이러한 총배기량의 변화없이 흡기공기를 압축하여 혼합기의 양을 증가시켜 출력을 증가시킨다.

이에 따라 터보챠져(2)의 엔진은 과급조건에서 공기 연료의 사용증가에 적합 한 배기 상태가 이루어지도록 하고 있다.

터보챠져를 탑재한 차량은 시동후 엔진이 워밍업-업이 되기전이나 엔진오일 및 필터 교환시 급가속을 하면 안 되며, 이유는 오일순환이 약 1-2분 정도 소요되므로 과도한 엔진 회전수를 올릴 경우 터빈 저널 베어링과 콤프레셔의 마모 발생 등 치명적 원인을 제공하게 되는 문제점이 있다.

또, 터보챠져의 내부 윤활은 엔진오일에 의해 이루어지는데, 오일 량과 오일색상을 수시점검하여 필요 시 오일과 필터를 동시에 교환하여야 함은 물론 혹한기 및 장기간 운행을 하지 않는 차량은 수차례 크랭킹 후 시동을 걸어야 하며 시동 직후 가속하지 말고 2~3분가량 공회전을 유지해야 함에 따라 연료 소비율이 확대되는 문제점이 있다.

그리고 주행 후 정차시 엔진은 공회전 상태이나 터보차져의 터빈은 30,000rpm으로 고속 회전함으로 엔진 정지시에는 2~3분 정도 공회전 상태를 유지 후 시동을 끈다. 이때 오일 순환이 덜된 상태임에 따라 엑셀페달을 밟지 말아야 한다.

이러한 구성을 지닌 종래의 차량용 엔진의 흡기량 증가장치에서는 엔진이 워밍-업 시간에 도달할 때까지 많은 시간이 소요되므로, 연소실로 공급되는 흡입공기의 충전 효율이 낮아 미연소 가스가 다량 발생함으로써, 연료의 소모가 증대되는 문제가 있다.

상기 바와 같이 이루어지는 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명은 목적은 엑셀페달의 작동에 의해 송풍팬이 연동하여 구동되도록 하여 흡입공기의 관마찰에 의한 공기량을 보정하고, 흡입 와류(swirl)를 발생시켜 유입되는 흡입 공기량을 증대시켜 엔진출력 증대 및 연비 절감을 이루어지게 한 차량용 엔진의 흡기량 증가장치를 제공하는 데 있다.

이를 실현하기 위한 본 발명은 에어클리너를 통과한 공기가 에어호스를 통해 흡기다기관을 거쳐 연소실로 내부로 공급되도록 설치된 서지탱크를 구비한 차량용 엔진에 있어서,

상기 서지탱크로 에어 량을 증대시켜 공급하게 에어호스에 엑셀페달의 밟는 작용에 의해 작동하는 송풍장치를 설치하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진의 흡기량 증가장치를 제공하는 데 있다.

상기 송풍장치는 엑셀페달을 밟을 때 전원이 통하게 설치된 스위치와, 상기 스위치에 전기적으로 연결되어 구동하게 설치된 구동모터와, 상기 구동모터에 의하여 서지탱크 측으로 송풍하게 설치된 송풍팬으로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진의 흡기량 증가장치를 제공하는 데 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부한 도면에 의하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 일반적인 자동차용 엔진의 구성을 개략적으로 나타낸 것으로, 엔진 (30)의 측면에는 외부의 공기를 흡입하기 위한 흡기다기관(31)과 함께, 연소한 가스를 배출하기 위한 배기다기관(32)이 부착된다. 흡기다기관(31)에는 서지탱크(33)가 연결되어 있으며, 에어클리너(55)를 지나면서 여과된 깨끗한 공기는 에어호스(35)를 통해 서지탱크(33)로 공급된 다음, 흡기밸브(36)의 개방에 따라 흡기다기관(31)을 거쳐 엔진(30)의 내부에 형성되어 있는 연소실(37)로 공급되게 구성된다.

연소실(37)로 공급된 공기는 인젝터에서 분사되는 연료와 혼합되어 혼합기를 형성한 다음, 점화 플러그에서 방출되는 불꽃에 의해 연소 된다. 연소한 후에 배기가스는 배기다기관(32)으로 배출된 후에 배기파이프(38)를 거쳐 촉매컨버터(39)로 공급된다. 촉매컨버터(39)는 배기가스 중에 포함되어 있는 유해물질을 제거하게 된다.

상기 에어호스(35)에는 흡기다기관(31)에 공기량을 증대시켜 공급하기 위하여 송풍장치(50)가 설치된다. 상기 송풍장치(50)는 엑셀페달(51)의 조작과 연동되어 작동하며, 엑셀페달(51)의 작동시 전원이 통하게 스위치(52)를 설치하고 있다. 상기 스위치(52)는 엑셀페달(51)의 밟는 여부에 따라서 온 / 오프 되는 스위치이다.

상기 스위치(52)는 시거잭 전원을 이용할 수도 있고, 설계에 따라 다른 라인의 전원 이용도 가능하다.

그리고 스위치(52)가 온(ON) 되어 전원이 통하게 되면 구동모터(53)가 구동하여 송풍팬(54)을 작동시키게 된다. 송풍팬(54)은 구동모터(53)에 의해 작동하여 에어클리너(55)를 통해 공기의 흡입량을 증대하면서 에어호스(35)와 연통 되어 설 치되고 있는 서지탱크(33) 측으로 공기의 공급량을 강제적으로 증대시키게 설치된다.

상기 바와 같이 이루어지는 본 발명의 작용을 설명하면, 차량의 주행을 위해 엑셀페달(51)의 초기 조작시나 주행중의 조작하게 되면 흡입되는 공기는 에어클리너(55)를 지나 에어호스(35)를 통과하여 서지탱크(33)로 공급되게 된다.

상기 에어클리너(55)를 통과한 공기는 에어호스(35)에 설치된 엑셀페달(51)의 연동하는 구동모터(53)에 의해 회전하는 송풍팬(54)이 따라서 구동하게 된다. 송풍팬(54)은 에어클리너(55)를 통해 흡기를 증대시키고 와류(swirl)를 발생시켜 서지탱크(33) 측으로 송풍을 강제적으로 증대시키게 된다.

따라서 송풍팬(54)에 의해 강제적으로 흡기 되고 송풍 되는 공기는 연소실 (37)측으로 공급되는 흡기량이 엑셀페달(51)의 작동과 더불어 작용하여 연소실(37)에 공급되는 공기량이 증대되면서 연소시 압축비가 높아져 출력을 증대시키게 된다. 그리고 엔진 출력의 향상으로 가속력에 대한 연비절감도 이룰 수 있게 됨은 당연하다.

상기 에어호스(35)에 엑셀페달(51)에 의해 작동하는 구동모터(53)에 의해 회전하는 송풍팬(54)을 에어호스(35)에 설치하여 사용함에 따라 기존의 터보 챠져와 같은 기능을 복잡한 구조를 탈피하면서 저렴한 비용으로 장착하여 터보챠져와 같은 효과를 거두게 된다.

상기 송풍팬은 엑셀페달의 작동으로 온 조작되는 스위치에 의해 구동모터가 작동하기 때문에 차량의 출발시나 엔진 정지시 워밍 업이 필요 없어 유해 배기가스 의 절감과 연비 절감 대기환경 오염을 줄이게 된다.

그리고 송풍팬의 설치와 정비가 용이하며, 차량 중량을 줄이게 됨은 물론 멈춤과 정지, 주행이 반복되는 도심 주행 차량에 있어서는 연료 소비량을 줄이게 된다.

상기 바와 같이 본 발명의 엑셀페달의 스위치, 구동모터, 에어호스에 설치된 송풍팬으로 구성된 송풍장치는;

첫째, 에어호스, 송풍팬의 설치 및 유지 비용이 터보챠져에 비해 저렴하며 높은 출력을 얻을 수 있다.

둘째, 터보챠져 등의 설치시 필요하던 별도의 냉각장치나 출발 및 엔진 정지시 워밍업이 필요없는 효과가 있다.

셋째, 송풍팬이 가볍고 크기가 작아 정비가 용이하고, 도심주행에서도 차량의 정지, 주행이 반복적으로 이루어지더라도 차량의 연료 소비량을 줄일 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 에어클리너를 통과한 공기가 에어호스를 통해 흡기다기관을 거쳐 연소실로 내부로 공급되도록 설치된 서지탱크를 구비한 차량용 엔진에 있어서,

   상기 에어호스에는 엑셀페달의 밟는 작용에 의해 작동하는 송풍장치를 설치하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진의 흡기량 증가장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 송풍장치는 엑셀페달을 밟을 때 전원이 통하게 설치된 스위치와, 상기 스위치에 전기적으로 연결되어 구동하게 설치된 구동모터와, 상기 구동모터에 의하여 서지탱크 측으로 송풍하게 설치된 송풍팬으로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진의 흡기량 증가장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 송풍팬은 에어클리너를 통해 공기의 흡입과 서지탱크로 공기의 공급 증대를 도모하게 설치됨을 특징으로 하는 차량용 엔진의 흡기량 증가장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 송풍팬은 엑셀페달의 밟는 량에 따라 가변적으로 회전의 가감을 가져오게 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진의 흡기량 증가장치.

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