KR810001925B1 - 내연기관의 공연비 제어장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

내연기관의 공연비 제어장치

제1도는 본 발명의 1 실시예를 도시한 단면도.

제2도는 실시예의 작동을 설명하기 위한 엔진의 출력선도.

본 발명은 자동차 엔진의 흡기계통에 주로 사용되어 필요한 때에 흡기계통에 공기를 투입하는 내연기관의 공연비 제어장치에 관한 것이다.

자동차가 주행중에 강속 운행으로 들어가면 기화기의 드로틀밸브의 교축작용에 의하여 드로틀밸브의 하류측에서 흡기의 부압이 상승하고 또 이것에 의하여 흡기 매니포울드의 내벽에 부착되고 있던 미기화된 연료가 급격하게 기화되어서 흡기 혼합기체의 농도가 짙어지는 고로 배기가스중에는 해로운 CO, HC 성분이 중대하게 되는 경향이 있다. 따라서 이와같은 혼합기체의 좋지않은 발생을 방지하기 위하여는 미연스 가소의 농도가 증대되는 동안에 흡기계통의 공기를 투입하는 방법이 효과적이다.

이를 위하여 공기의 투입장치로서 이미 혼합기 제어밸브(이하 MCV라고 칭함)가 알려져 있지만 본 발명은 그 MCV에 또다른 유익한 작용 즉 고속시에 NOx의 발생을 억제시키는 작용을 겸용케한 것인데 본발명의 주목적은 엔진의 감속수 및 다른 특징의 운전상태에서 흡기계통에 공기를 투입하는 자동차용 내연기판의 공연비 제어장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 엔진의 감속시 및 고속시에 흡기계통에 공기를 투입함에 의하여 감속시에 HC,CO의 발생을 감소시키고 또 고속시에는 NOx의 발생을 혼합기체의 희석화에 의하여 감소케하는 자동차용내연기관의 공연비 제어장치를 제공하는데 있고 본 발명의 다른목적은 엔진 감속시와 다른특정의 운전상태를 공기감지에 의하여 그 각동기간 혹은 작동이 늦어지게하는 조정이 용이하고 또 구조가 간단하여 값이싼 자동차용 내면기관의 공연비 제어장치를 제공하는데 있다.

상기한 모든 목적은 기화기의 드로틀밸브의 상류측 흡기통로 혹은 대기압공간에서 드로틀밸브의 하류측의 흡기통로에 통하는 통기로와, 통기로를 개페하는 제어밸브 및 동 제어밸브를 주동하는 가동 격벽을 설치함과 아울러 가동격벽의 양측에는 1대(對)의 부압실을 형성하는 차압응동장치와 상기한 제어밸브를 닫(閉)는 방향으로 힘을 가하는 스프링 및 1대의 부압실의 일측방에는 직접으로, 또, 타측 방의 부압실에도 병렬로 접속된 오리피스와 체크밸브를 설치하여 통하게하고 드로틀밸브의 하류측의 흡기통로에 개구된 부압통로와 상기한 타측방의 부압실에 접속되는 대기의 개방통로 및 그 대기 계방 통로에 장치된 내연기관의 특정한 운전상태를 검출케하여 개폐작동케하는 밸브 제어장치를 갖게하고 내연기관을 급속하게 감속할 때와 설정된 운전상태에서 상기한 제어밸브가 열리게하는 것을 특징으로하는 내연기관의 공연비 제어장치 혹은 그 장치를 기본으로하여 달성된다. 이하 제1도 및 제2도에 도시한 1실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.

제1도에 있어서 부호(1)은 실린더 헤드(2) 내에 형성된 흡기 포오트를 표시하며 그 포오트(1)에는 흡기매니포울드(3)를 통하여 공기여과기(4) 및 기화기(5)에서 공급되는 혼합기체가 유입된다. 그러고 기화기(5)의 일측에도 MCV(6)가 장치되어 있고 MCV(6)내에 형성된 통기로(7)에서 기화기(5)에 장치된 드로틀밸브(8)의 상류측 흡거통로(9)와 드로틀밸브(8)에서 하류측의 흡기통로(I0) 사이에서 상압공기의 바이패스가 이루어진다. 그 통기로(7)의 도중에는 제어밸브(11)이 장치되어 있고 그 제어밸브(11)에는 로드(12)가 장치되어 그 로드(12)는 차압응동장치(13)의 다이어프렘(14)에 의하여 분활된 2개의 부압실(15)(16)중 일측부압실(15)내에 돌출됨과 아울러 스프링(17)에 의하여 제어밸브(11)가 통기로(7)를 닫는 방향으로 힘을 가하게 되어있다. 다이어프렘(14)의 중앙부에는 체크밸브 케이스(18)가 장치되고 그 체크밸브케이스(18)는 스프링(19)의 힘에 의하여 좌측으로 가압되고 있으며 또 체크밸브 케이스(18)에는 상기한 양편 부압실(15) 및 (16)을 연통하는 통기공(20)이 장치되고 그 통기공(20)을 부압실(15)에서 부압실(16)방향으로만 기체가 통과되는 것을 허용하도록 개폐하는 고무질과 같은 우산형 체크밸브(21)가 장치된다.

상기한 부압실(15)(16)의 차압이 체크밸브 케이스(18)를 도면에서 우측으로 흡인하고 그 흡인력이 스프링(19)의 힘보다 크게되면 체크밸브 케이스(18)를 우측으로 변위시켜서 상기한 로드(12)의 선단에 접하고 그 이후에는 스프링(17) 및 (19)의 힘에 대향하여 로드(12)를 우측으로 밀게되고 양실(15)(16)의 차압에의한 흡인력이 설정치 이상되면 상기한 스프링(17)(19)이 압력을 받아서 로드(12)가 우측으로 변위하면 제어밸브(11)이 열린다.

또 상기한 부압실(15)(16)중 부압실(15)은 오리피스(22)가 장치된 부압통로(23)를 통하여 부압실(16)에 연통됨과 아울러 부압통로(24)를 통하여 직접 흡기통로(10)에 연통되고 또 부압실(16)은 공기통로(25)를 통하여 밸브제어장치(26)에 접속되며 상기한 밸브제어장치(26)에는 통공(27)을 개폐하는 개폐밸브(28)과 개폐밸브(28)에 로드(29)를 통하여 연결되어서 그 개폐밸브릍 작동시키는 가동격벽(30)과 가동격벽(30)의 일측에 형성된 부압실(3l)과 타측에 형성된 공기 여과기(32)가 설치된 대기 개방공(33)을 가진실(34)과 가동격벽(30)을 개폐밸브가 닫히는 방향으로 가압하는 스프링(35)및 개구통공(38)과 부압실(31)에 연통된부압통로(39) 사이에는 오리피스(36)와 체크밸브(37)를 설치한다. 그리고 상기한 제어장치(26)의 개구된 통공(38)은 부압통로(40)에 접속되고 부압통로(40)는 드로틀밸브(8)이 닫혀진 위치에서 약간 상류측 흡기통로 벽에서 특성을 가진 부압을 발생하는 특정 위치에 천설된 포오트(41)에 접속되고 그 포오트(41)에는 오리피스(42)가 있다. 또 부압통로(40)의 도중에서 분기된 롱로(43)는 온도밸브(44) 내의 통로(45)에 접속되고 그 통로(45)는 밸브 디스크(valve dise)(46)에 의하여 개폐되며 그 벨브디스크가 열리었을때에는 공기여과기(47)가 장치된 대기계방통로(48)에 연통되며 상기한 온도밸브(44)는 흡기 매니포올드(3)의 히트 라이저(heat riser)를 구성하는 냉각수통로(49)내에 설치되고 그 통로(49)내에는 노출된 왁스 엘레멘트(50)를 설치하여 엘레멘트의 열팽창에 따라 로드(51)가 변위됨으로서 밸브(46)가 개폐되도록 하였는데 본실시예에 있어서는 냉각수 통로(49)내의 냉각수의 온도가 섭시 70도 이하에서 밸브디스크(46)가 통로(45)를 열게되고 섭시 70도 이상일 때에는 그 통로가 닫히도록 설정된다. 미설명부호(52)는 기화기(5)의 외부벤튜리이고 (53)은 내부 벤튜리이며 (54)는 연료를 분사하는 매인 노즐이다.

다음에 제2도에 표시된 출력선도에 의하여 포오트(41)에서 발생하는 부압특성을 설명하건데 제2도의 실선(A)는 드로틀밸브(8)의 전체가 열리었을때에 출력선이고 실선(B)은 아아들시의 열림도에 따른 출력선이며 3개의 점선은 포오트(41)에서 발생하는 -60mmHg -80mmHg,-100mmHg의 등부압선인데, 프오트(41)에서 발생하는 부압은 제2도에 표시된 바와같이 엔진의 회전수(rpm)의 종대에 대응하여 증대됨과 아울러 전체가 열리었을때의 출력선 혹은 아이들시의 개페도에 따른 출력선(B)에 근접되는데 따라 감소하는 특성을 표시한다.

상기한 구성상태로 보면 드로틀밸브(8)의 하류측에 있는 흡기통로 (10)에서 발생하는 부압(이하 흡기매니포올드부압이라고 칭함)은 부압통로(24)를 통하여 부압실(15)이 전하여짐과 아울러 오리피스(22)가 개입된 부압통로(23)를 통하여 부압실(16)에 전달된다.

따라서 공기통로(25)에서 공기의 공급이 없을 경우에는 흡기 매니 포올드의 부압이 그대로 각 부압실(15)(16)도 도입되는데 이와같은 상태에서 자동차를 감속 운전할시에 드로틀밸브(8)가 급속하게 닫아지면 흡기 매니포올드의 부압은 급증하고 그 부압이 증대하게 되면 부압통로(24)를 통하여 부압실(15)에 전달되면 고로 그 부압실(15)에는 즉시 부압이 증대되지만 부압실(16)에는 오리피스(22)를 개재시킨 부압통로(23)를 통하여 전달되기 때문에 부압실(16)은 유통 저항에 의하여 부압의 진입이 늦어지게 되므로 서서히 그 부압이 증대되어서 양편실(15)(16) 사이에도 압력차가 생기므로 다이어프렘(14) 및 체크밸브 케이스(18)는 스프링(17)(19)의 힘에 대항하여 우측으로 이동하기 때문에 제어밸브(11)이 열리고 흡기통로(9)에서 통기로(7)를 따라 들어간 공기는 흡기통로(10) 내에 투입되는 고로 그 공기의 혼입에 의하여 농후하게되는 경향이 있는 혼합기체가 희석된다.

한편 드로틀밸브(8)의 닫혀진 부근이 저부하 상태에 있을때에는 흡기 매니포올드의 부압이 상당하게 커지므로 그 상태에서 드로틀밸브(8)이 절반만 열리게되어 부분적 부하상태로 되돌아가면 다시 흡기 매니포올드의 부압이 저하되나 그 부압이 저하되면 부압통로(24)를 통하여 부압실(15)에 전하여짐과 아울러 부압실(16)에는 오리피스(22)를 경유하여, 또는 체크밸브(21)가 열어져서 부압실(15)로 부터 통기공(20)을 통하여 전달되는 고로 양편부압실(15)(16)의 동기작용이 늦어지는 일이 없게되어 흡기 매니프올드의 부압에 즉시 따르게 된다. 따라서 급속하게 감속할 때에는 제어밸브(11)이 열리어져서 흡기통로(10)에 공기가 투입되기 때문에 강속시 혼합기체의 농후한 것을 방지되어 배기가스중에 있는 HC, CO 등의 미연소가스의 발생이 감소되고 또 체크밸브(21)를 개입시켰으므로 기어 체인지시의 작동등에 있어서 가, 감속의 조작이 단시간내에 연속적으로 반복될 경우에도 가 감속에 대응하여 제어밸브(11)이 확실하게 작동되기 때문에 유효하게 미연소된 가스의 증대가 억제된다. 엔진이 냉각되는 상태에서는 냉각수통로(49)의 수온이 섭시 70도 이하를 검출하여 온도밸브(44)의 밸브시이트(46)가 통로(45)를 열어서 통로(43)를 대기 개방통로(48)에 연통하는 고로 대기 개방통로(43)와 부압통로(40) 및 개구통공(38), 부압통로(39)를 통하여 부압실(31)에 대기가 공급되고 이때에는 오리피스(42)의 개입에 의하여 포오트(41)에서 발생하는 부압의 영향은 거의 없으며 부압실(31)은 대략 대기압이되고 개폐밸브(28)는 스프링(35)의 힘에 의하여 개구통공(27)을 닫게된다.

한편 엔진에 열이 생긴후 냉각수의 온도가 섭씨 70도 이상이 될때에는 밸브디스크(46)가 퉁로(45)를 닫아서 통로(43)로 대기가 공급되는 것을 차단하게 되어 부압실(31)에는 포오트(41)에서 발생하는 부압이 도통되고 그 부압실(31)에 부압이 발생하면 다이어프렘(30)이 스프링(35)의 힘에 대향하여 흡인되므로 상기한 부압이 설정치 이상이 되면 다이어프렘(30)은 변하여 개폐밸브(28)가 열린다. 그리고 개폐밸브(28)가 열릴때 부압실(31)내의 흡인압력은 다이어프렘(30)의 수압(受壓) 면적과 스프링(35) 세력의 크기를 적당하게 조정함에 의하여 임의로 설정되지만 지금 제2도에서 사선으로 표시한 운전영역(c)에서 개폐밸브(28)가 열리도록 설정되었다고 하면 그 고속영역(c)에서는 공기통로(25)가 부압실(34)를 통하여 대기개방공(33)에 연통되고 대기는 대기개방공(33)과 실(34) 및 공기통로(25)를 통하여 부압실(16)에 도입된다.

이와같은 공급되는 대기는 부압통로(23)를 통하여 부압통로(24) 및 부압실(15) 방향으로 새(漏)게되나 오리피스(22)가 작용을 하는데 특별한 영향은 없으며, 부압실(16)은 거의 대기압으로 되는 한편 부압실(15)에는 부압통로(24)를 통하여 흡기 매니포울드의 부압이 도입된다. 따라서 고속영역(c)에 있어서도 양부압실(15)(16)에 압력차가 발생하여 제어밸브(11)가 열리고 통기로(7)에서 흡기통로(10)에 공기가 투입되기 때문에 혼합기체가 희박해져서 NOX의 발생이 감소되는 동시에 연료의 소비가 향상된다.

그리하여 따뜻한 온도에서 엔진을 고속으로 운전할때에는 MCV(6)를 작동시켜서 공기를 투입하면 혼합기체가 희박화되어 엔진이 불안정하게되므로 추월성능이 저하되기 때문에 안전운행에 좋지 못하지만 이와같은 경우에는 상술한 바와같이 온도밸브(44)의 작동에 의하여 고속영역(c)에서의 공기의 투입은 정지되고 또 제2도에 표시한 바와 같은 특성을 갖인 부압을 부압실(31)로 도입함에 의하여 고속, 고부하 영역에서는 MCV(6)의 작동이 정지되어서 공기의 투입이 행하여 지지 않기 때문에 고속영역에서의 출력저하가 방지된다.

본 실시예에 있어서 감속영역에서는 감속 개시후의 설정된 지연 시간동안에 MCV(6)가 작동하여 공기의 투입이 행하여지는 고로 상술한 바와같은 HC, CO의 배출량이 감소되지만 특히 고속과 감속시에 발생되기 쉬운 미스화이어 및 애프터 화이어의 방지에도 효과가 있고 배기계통에 촉매전환기 등과 같은 배기가스의 정화장치가 장치되는 경우에는 그 장치의 이상온도의 상승이 방지되고 또 애프터 화이어에 의한 내압(內壓) 이상의 상승하게되는 것도 방지된다. 또 밸브제어장치(26)의 부압통로(39)에 오리피스 (36)및 체크밸브(37)를 병렬로 설치함에 의하여 저속에서 고속으로 바꾸는 과도기에 있어서는 포오트(41)에서 발생하는 부압이 부압실(31)로 전달되는 것이 늦어져서 운전상태가 고속운전영역(c)내에 들어간다고 하더라도 잠시동안에는 개폐밸브(28)이 열리지 않고 증속시의 잠시동안에는 MCV(6)가 작동되지 않고 증속시의 운전성의 악화가 방지된다.

한편 고속에서 저속으로 이행할 때에는 포오트(41)에서 발생하는 부압이 저하되지만 그 부압이 저하되는 것은 체크밸브(37)를 통하여 부압실(31)에 전달되기 때문에 그 부압실(31)로 전달되는 부압의 진입이 늦어지지 않고 고속운행영역(c)에서 다른 운전영역으로 이행되면 동시에 개폐밸브(28)이 닫아지는 것이다.

Claims (1)

1. 기화기의 드로틀밸브의 상류측 흡기통로와 대기압의 공간에서 드로틀밸브 하류측의 흡기통로로 통하는 통기를와 통기로를 개폐하는 제어밸브 및 제어밸브를 구동하는 가동 격벽을 설치함과 아울러 가공격벽의 양측에 1대(對)의 부압실을 형성하는 차압 응동장치와 제어밸브를 닫는 방향으로 힘을 가하는 스프링 및 1대의 부압실의 일측방에는 직접 또는 타측방의 부압실에는 병렬로 접속된 오리피스와 체크밸브를 통하여 연통시킴과 아울러 드로틀밸브 하류측의 흡기통로에 개구된 부압통로와 타측방의 부압실에 접속되는 대기개방통로 및 대기개방통로에 설치되고 내연기관의 특정한 운전상태를 검출하면서 개폐작동하는 밸브 제어장치를 가지며 내연기관의 급속 및 감속시와 설정된 운전상태에서 제어밸브가 열리게한 것을 특징으로하는 내연기관의 공연비 제어장치.

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