KR830001450Y1 - 레시프로 엔진의 공기 펌프 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

레시프로 엔진의 공기 펌프 장치

제1도는 종래의 배기계의 공기유량의 특성을 표시한 선도.

제2도는 본 고안의 제1실시예를 표시한 종단면도.

제3도는 제1도의 A-A화살표로 보인 단면도.

제4도는 상기한 제1실시예에 있어서의 간막이판(仕切板) 사시도.

제5도는 상기한 제1실시예에 있어서의 공기유량 특성의 설명도.

제6도는 본 고안의 제2실시예를 도시한 종단면도.

제7도는 제6도의 B-B화살표로 보인 단면도.

제8도는 제7도의 C-C화살표로 보인 단면도.

제9도는 제7도의 D-D화살표로 본 단면도.

제10도는 상기한 제2실시예로 제공된 다이어프램 펌프의 절단도.

제11도는 제10도의 E-E화살표로 본 단면도.

제12도는 상기한 제2실시예에 있어서의 릴리이프용 첵크 밸브의 변형예를 도시한 평면도.

제13도는 상기한 변형예의 종단면도.

제14도는 상기한 제2실시예에 있어서의 변동 공기압 배출구의 변형예를 도시한 단면도.

제15도는 제14의 F-F화살표로 본 단면도.

제16도는 다이어프램 펌프의 변형예를 도시한 절단도.

제17도는 제16도의 G-G화살표로 본 단면도.

제18도는 펌프의 다른 변형예를 표시한 단면도.

본 고안은 자동차 엔진드의 레시프로엔진에 사용되는 펌프장치에 관한 것이다. 예를들면, 자동차의 엔진에는 보조기루로서 에어펌프가 설치될 경우가 있고, 특히 최근과 같이 공해규제가 엄격화되면서, 배기가스 정화때문에 2차 공기등이 신기가 필요로 되고 이것에 사용되는 에어펌프를 설치하는 엔진이 많아진다.

그래서 종래의 에어펌프는, 일반적으로 엔진의 작동기구에 의해서 기계적으로 구동되는 베인타이프(vane type)등의 용적형 펌프가 이용되어 있지만, 이 종래의 용적형 펌프는 고가이고 동력손실이 크고 또 제1도에 있어서 1점쇄선 A혹은 B에 의해 표시된 것처럼 엔진의 회전수의 종래에 비례적으로 공기의 토출량이 증가되는 특성을 가지고 있기 때문에, 배기가스 재연소용의 공기로서 배기계에 공급하고저 하면 공기의 공급량을 제어하는 제어기루를 설치하지 않으면 안되는 결점이 있었다. 또, 배기의 맥동을 이용해서 배기압이 부압으로 될때 대기압과의 차압에 의해 리이드 밸브를 열고 배기계에 공기를 공급하는 장치도 제안되어 있지만 동 장치는 제1도에 있어서 파선 C에 의해 표시된 것처럼 공기유입량이 적고 또 엔진 회전수의 증대에 따라서 급격하게 흡입량이 감소되고 특시 엔진의 고 회전영역에서는 공기량이 부족한 결점이 있다. 본 고안의 공기 공기펌프장치는 상기한 것에 비추어 제안된 것이고 다기통 엔진의 실리더 블럭하부에 설치된 크랭크 샤프트의 축부에 장치하기 위하여 복수의 간막이벽의 내부에 인접하는 간막이벽 하부간에 한개의 크랭크를 장치하는 크랭크실을 다른 크랭크실 및 오일팬내와 격리되는 간막이판을 설치하고 동 간막이판에 의해 격리된 단수 또는 복수의 크랭크실 내에 발생되는 변동 공기압에 의해 차압용 등 공기펌프를 작동 시키도록 구성한 것을 특징으로 하고 장치가 염가로 제공됨과 공시에, 동력손실이 적고 그 위에 배기계로 공급되는 재연소용 2차 공기로서 양호한 토출량 특성을 가진 공기 펌프장치를 제공하는 것이다.

다음에 본 고안을 도면에 도시한 실시예에 의해 상세히 설명한다.

제2도-제4도에 표시한 본 고안의 제1실시예에 있어서 부호(10)은 자동차용 4기통 엔진을 표시하고 (12)는 도시안한 엔진배기계에 배기가스 정화용 2차 공기를 공급하기 위해 다이어프램 펌프를 각각 총괄적으로 도시함.

상기한 엔진(10)의 각 실린더(14), (16), (18) 및 (20)을 형성하는 실린더 블럭(22)의 하부에는 크랭크 샤프트(24)의 축베어링(26)을 형성하기 위해 복수개의 간막이벽(28)이 실질적으로 서로 평행으로 배치되어 있다. 각 간막이벽(28)사이에는 크랭크샤프트(24)의 한개의 크랭크(30)을 설치하는 크랭크실(32), (34), (36), (38)이 형성되고 동 크랭크실(32), (34), (36), (38)의 상방은 각실린더(14)-(20)에 연통함과 동시에 하방은 오일팬(40)내로 연결되어 있다. 실린더(14) 및 실린더(18)을 끼고 인접하는 각 간막이벽(26)의 하부에는 볼트(42)에 의해 간막이판(44)가 설치되고 동 간막이판(44)는 실린더(14)에 연통되는 크랭크 실(32)와 실린더(18)에 연통되는 크랭크실(36)을 각각 다른 크랭크실 및 오일팬(40)내와 분리되어 있다. 상기한 간막이판(44)에는 볼트(42)때문에 구멍(46)이 설치됨과 동시에 만곡된 저판의 중앙부에는 배유공(48)이 설치되어 있다.

상기한 다이어프램 펌프(12)는 하우징(50)내에 두장이 다이어프램(52), (54)가 평행으로 배치되고 양 다이어프램(52), (54)간에 격리판(56)을 설치해서 두개의 펌프실(58), (60)을 형성하고 다이어프램(52)에 의해 간막이된 압력실(62)는 공기통로(64)를 통해서 크랭크실(32)에 연결되고 다이어프램(54)에 의해 간막이된 압력실(66)은 공기통로(68)을 통해서 크랭크실(36)에 연결되어 있다. 격리판(56)의 중앙부를 접동 가능하게 관통되는 로드(70)의 양단은 각 다이어그램(52), (54)의 중앙부에 연결되어 있다. 펌프실(58), (60)에는 각 다이프어램(52), (54)를 가압하는 스프링(72), (74)가 장치되고 펌프실(58)은 라이드밸브(76)을 통하여 흡입구(78)에서 외기로 개구됨과 동시에 리이드 밸브(80)을 통해서 공기를 압송하는 배출구(82)에 연결되어 있다. 또 동배출구(82)는 도시를 안한 도관을 통해서 엔진 배기계내의 적당한 장소, 예를들면, 써멀리액터(thermal reactor) 혹은 촉매 컨버터(catalytic converter) 또는 이들 배기정화장치의 상류측의 배기가스 통로에 연통되어 있다. 또 펌프실(60)은 리이드 밸브(84)를 장치하여 흡입구(78)에 연결됨과 동시에 리이드 밸브(86)을 장치하여 배출구(82)에 연결되어 있다.

또 (85)는 도시되어있지 않은 클러치에 접속되어 있는 플라이 휘일, (87)은 각 실린더 (14)-(20)에 있는 피스톤, (88)은 피스톤(87)과 크랭크축(30)를 연결하는 커낵팅로드, (90)은 윤활유, (92)는 오일스트레인너,(94)는 냉각 팬, (96)은 베어링(26)의 캡볼트이다.

다음에 이상과 같이 구성된 펌프장치의 작동에 대해 설명한다. 주지하는 바와 같이 일반적인 4기통 엔진에서는 실린더(14)와 (20)의 피스톤에 대한 크랭크 취부각은 같고 또 실린더(16)과 (18)의 피스톤의 크랭크 취부각도 같고 양자는 180°의 위상차를 가지고 있다. 지금실린더(14)의 피스톤이 하강되면 크랭크실(32)내의 공기는 압축되고 일부의 공기는 배유공(48) 혹은 간막이 벽(28)과 간막이판(44)와의 간격에서 유출되지만 고압으로되고 동 고압공기는 공기통로(64)를 통해서 다이어프램 펌프(12)의 압력실(62)로 전달된다. 한편 실린더(14)내의 피스톤이 하강시에는 실린더(18)내의 피스톤이 상승하므로, 크랭크실(36)내의 공기는 팽창하고 다른 크랭크실 혹은 오일팬(40)내에서 일부의 공기가 배유공(48)등을 통해서 크랭크실(36)내에 유입하지만 저압으로 되고, 이 저압은 공기통로(68)을 통해서 압력실(66)으로 전달된다. 따라서 크랭크실(32)와 크랭크실(36)은 엔진의 1회전마다 압력이 1회 고압에서 저압으로 각각 변동하고 그리고 양실간에서는 압력의 상승과 하강이 반대시기로 되고 엔진 1회전마다 양압력실(62), (64)내의 공기압의 압력차는 역전하고 이것에 의해 차압용동 펌프(12)가 작동된다. 즉, 압력실(62)내부에서 고압이고 압력실(66)내가 저압일때 다이어프램(52) 및 (54)는 스프링(72)의 힘에 대향하여 제1도 우방으로 움직이고 펌프실(58)내의 공기는 압축되어서 리이드 밸브(80)이 개방되어서 배출구(82)에서 배출되고 펌프실(60)내의 공기는 팽창되어서 리이드 밸브(84)가 개방되어 흡입구(78)에서 펌프실(60)내에 대기가 흡입된다. 반대로 압력실(62)내가 저압으로 압력실(66)내가 고압으로되면 다이아프램(52) 및 (54)는 스프링(74)의 힘에 대향하여 제1도 좌측방향으로 움직이고 리이드밸브(76)이 개방되어서 펌프실(58)내에 대기가 흡입되고 리이드밸브(86)이 개방되어 펌프실(60)내의 공기가 배출구(82)에서 배출된다. 여기서 양 다이아그프램(52), (54) 및 로드(70)은 스프링(72), (74)의 설정장력등에 따라 고유의 진동(왕복동)주기를 가지고, 상기한 설정장력을 변경시키는 것에 따라 펌프 특성은 변화되지만 본 실시예에 있어서는 상기한 주기가 엔진의 종속회전속도 이하로 설정되어 있으므로 엔진의 고속회전시에는 상기한 로드(70)등의 진동체는 상기한 공기압의 변도주기에 추종 불능 상태가 되고 자동적으로 펌프(12)이 작동은 정지하고 불작동 상태로 이행된다.

상기한 펌프장치에 의하면 제5도에 도시한 것같은 공기 유량의 특성이 얻어진다. 또 상기한 제5도에 있어서 실선은 양 스프링(72), (74)의 설정장역을 크게하였을 경우의 공기유량성을 도시하고 파선은 양 스프링(72), (74)의 설정된 장력을 같게한 경우의 공기유량 특성을 도시하고 파선을 양 스프링(72), (74)의 선정장력을 조정함에 따라 공기유량, 그 자체 및 공기유량이 급 감소되는 엔진회전영역을 바람직한 수치로 설정하는 것이 가능하다.

배기가스 재연소용의 2차공기는, 일반적으로 배기가스 온도가 낮고 배기계에서의 재연소성이 비교적 나쁜엔진의 지속회전 영역에 있어서는 배기가스량에 비교해서 충분한 량을 공급함에 있어서 배기가스 정화성이 향상하고 배기가스 온도가 비교적 높게되는 엔진 종속회전 영역에 있어서는 배기가스량에 비교해서 비교적 소량이라도 정화성이 높고 오히려 공기가 과잉으로 공급되면, 배기가스 재연소장치등이 과냉각되어서 정화성능이 저하되는 경향이 있다. 또 배기계가 과열되기 쉬운 엔진 고속회전 영역에서는 배기계에의 2차 공기공급을 차단함에 따라 소손(燒損)이 방지된다. 따라서 제5도에 도시한 것 같은 공기 유량특성을 가진 상기한 제1실시예 장치는 배기계예의 2차 공기공급용 펌프로서 양호하다.

다음, 제6도-제11도에 도시한 본 고안의 제2실시예를 상기한 제1실시예의 동일한 또는 균등한 부분에는 동일부호를 붙이고 설명하면 실린더 블록(22)의 간막이벽에는 간격을 두고 복수의 리브(28'), (28")이 형성되고 간막이벽(28)의 최하부에 형성된 리브(28")의 하면은 수평면으로서 형성되어 있다. 간막이판(44)는 만곡된 저판(44')와 측판(44")로 구성되어 있다.

측판(44")의 하부 중앙에는 배유공(48)이 설치되고 상부에는 메팅호울(mating hole)(46)을 가지고, 절곡부(44")가 설치되고 만곡지판(44')측면부에는 릴리이프용 첵크밸브(98)이 설치되어 있다.

상기한 릴리이프용 첵크밸브(98)은 만곡저판(44')에 설치된 연통공(100)을 개폐하는 밸브디스크(102)의 중앙에 설치된 로드(104)에 설치된 밸브디스크(102)를 닫는 방향으로 힘을 가하는 스프링(106)을 가지고 크랭크실(32) 또는 (36)과 오일팬(40)내에서 발생되는 공기압의 차압이 설정치 이상으로 되면 밸브디스크(102)가 연통공(100)을 열고 크랭크실내의 공기를 오일 팬(40)내로 유출되는 것이다.

간막이(44)는 캡 볼트(96)에 의해 베어링(26)과 함께 실린더 블럭(22)에 고정되고 베아링(26)과 간막이 벽(28)의 사이에는 고무제의 시일부재(108)이 부착되어 간막이판(44)의 측면판(44")상단면과 베아링(26)과의 격간에는 고무제의 시일부재(110)이 부착되어 리브(28")에 대향되는 측면판(44")의 상단부에는 상방으로 개구된 홈(112)가 형성되어 홈(112)에는 고무제 시일부재(114)가 삽입하고 시일부재(114)의 돌출부는 리브(28")에 접하여 리브와 측면판(44")와의 각간부를 폐쇄한다. 실린더 블럭(22)의 크랭크실(32)를 형성하는 외벽에는 변동 공기압배출구(116)이 설치되고 크랭크실(36)을 형성하는 외벽에는 변동 공기압배출구(118)이 설치되어 있다.

다이어 프램펌프(12)도면 제10, 11도)는 하우징(50)을 연결하는 4개의 볼트(120)에 의해서 설치하고 상기한 하우징(50)에 고정된 브래킷(122)를 설치하여 흡기 매니홀드의 집합관저부에 설치된 히트라이저부(124)하면에 고정되고 압력실(62)에 연통하는 변동공기압 입구(126)은 도시안된 에어파이프를 통하여 상기한 변동공기압 배출구(118)에 연결되어 있다.

본 실시예에 있어서는 크랭크실(32), (36)의 밀폐성이 고무제의 시일부재(108), (110), (114)에 의해 향상하고 크랭크실내의 공기압의 변동폭이 증대하기 때문에 펌프성능이 향상된다.

또 본 실시예에 있어서는 릴리이프용 첵크 밸브(98)을 설치함에 따라 엔진회전수의 증대에 따른 변동 공기압의 압력 최고치의 증대가 소저의치 이하로 하기 때문에 첵크 밸브(98)의 스프링(106)의 힘을 조정함에 따라 공기유량 특성을 수망의 특성으로 제어하는 것이 가능하게되고 또 상기한 크랭크실내의 공기압의 이상상승에 의한 동력손실이 방지된다.

제12도 및 제13도는 상기한 제2실시예에 있어서의 릴리이프용 첵크밸브(98)의 변형예를 도시하고 만곡저판(44') 측면부에 설치된 릴리이프용 첵크밸브(98')는 만곡저판(44')이 설치된 연통공(100')에 로드(104')가 접동가능하게 설치되고 동 로드(104')에는 상기한 연통공(100")주변의 만곡저판(44')에 간격을 두고 복수개로 설치된 연통공(100')를 개폐하는 밸브디스크(102')가 접동가능하게 설치됨과 동시에 상기한 로드(104')의 하단에는 스프링받침(130)이 설정되고 상단에는 만곡저판(44') 상면에 접되는 스톱퍼(132)가 설치되고 상기한 밸브디스크(102')와 스프링 받침(130)과의 사이에는 스프링(106')이 장치되고 스프링(106')의 팽창력에 의해 밸브디스크(102')는 만곡저판(44')하면에 접해서 연통공(100')을 폐쇄하고 있다.

본 변경예에 의하면 간막이판(44)상방의 크랭크실의 공기압이 소정치 이상으로 되면 밸브디스크(102')가 스프링(106')의 힘에 대향해서 하방으로 가압되고 연통공(100')가 열려서 상기한 크랭크실의 공기가 오일팬내에 유출하고 크랭크실(32) 및 (36)내의 공기압의 과대한 상승이 방지된다.

제14도 및 제15도는 상기한 제2 실시예에 있어서 변동 공기압 배출구(116), (118)의 변형예를 도시하고 본 변형에 있어서는 변동공기압의 배출관(134)가 오일팬(40)의 측벽을 관통하여 용접으로 설치되고 간막이판(44)의 만곡저판(44')측면부에는 원공(136)이 설치되고 오일팬(40)취부시 상기한 배출관(134)의 내단이 고무제 시일링(138)을 설치하고 상기한 원공(136) 가장자리의 만곡저판(44')하면에 접되도록 구성되고 크랭크실 내의 변동공기압은 원공(136), 배출관(134)를 통해서 다이어프램 펌프(12)의 압력실(62) 또는 (66)에 인도된다. 또 (140)은 상기한 원공(136)의 상방을 덮는 것처럼 만곡저판(44')상면에 고정된 유절판(油切板)이고 유절판(140)은 간막이판(44)에 모여있는 기름이 배출관(134)내에 침입하는 것을 방지하고 있다.

상기한 제1 및 제2실시예에 있어서는 크랭크 실(32), (36)의 양실에 발생한 공기압의 변동을 이용했지만 예를들면 크랭크실(32)만의 공기압의 변동을 이용한 펌프에서도 충분히 작동하고 이 경우 상기한 각 실시예에 도시한 펌프(12)를 사용한다고 하면 펌프실(66)으로 접속되어 있는 공기 통로(60)을 생략하고 펌프실(66)을 대기로 개방하여 대기실로 하면된다.

다음에, 단일의 크랭크실의 공기압의 변동만을 이용해서 작동되는 다이어프램 펌프의 변형예를 제16도 및 제17도에 대해 설명하면 이 다이어프램 펌프(142)는 그 분활된 하우징(144)내에 단일 다이어프램(146)이 설치되고 다이어프램(146)에 의해 분리된 한편 실(148)은 변동공기압 입구(150)을 가진 압력실로 형성되고 타방의 실(152)는 리드 밸브(154)를 통해서 흡입구(156)로 연통되고 동시에 리브밸브(158)를 설치해서 배출구(160)으로 연통되어서 펌프실로서 형성되어 있다. 펌프실(152)와 흡입구(156) 및 배출구(160)와 를 구획하는 간막이판(162)에는 리브 밸브(145), (158)이 설치되고 동시에 중앙부에는 다이어프램(146)의 제17도 후방에의 이동량을 규제하는 스토퍼(164)가 고정되고 또 하우징(144)의 다이어프램(146)중앙에 대향되는 내벽면에는 다이어프램(146)의 제17도 좌편으로의 이동량을 규제하는 스토퍼(166)이 고정되어 있다. 실(148)내에는 하우징(144)의 내벽면과 다이어프램(146)간의 스프링(168)이 설치되고 실(152)내에는 간막이판(162)의 다이어프램(146)간에 스프링(170)이 설치되어 있다.

상기한 구성에 의하여 압력실(148)내부가 고압으로 되면 다이어프램(146)은 스프링(170)의 힘에 대항해서 제17도 후방에 움직이고 펌프실(152)내의 공기는압축되어서 리드 밸브(158)이 열리고 펌프실(152)내부의 공기는 배출구(160)으로 배출된다. 또 압력실(148) 내부가 부압되면 다이어프램(146)은 스프링(168)의 힘에 대항해서 제17도 좌측방향으로 흡입되어서 움직이게되고 펌프실(152)내의 공기는 팽창되어 부압으로되고 리드밸브(154)가 열려서 흡입구(156)에서 펌프실(152)내에 공기가 유입되고 상기한 양작동이 교대로 반복되어서 공기가 엔진의 배기계내에 계속 공급된다.

또 본 고안의 펌프는 상기한 실시예에 도시된 다이어프램 펌프(12) 또는 (142)에 한정되는 것은 아니고 또 다이어프램을 대신하여 피스톤등 다른 차압응동체를 사용하여도 같은 작용이 얻어짐은 물론이다.

다음에 피스톤 구조의 펌프예를 제18도에 따라 설명하면 하우징(172)내에 로드(174)를 설치하여 연결된 2개의 피스톤(176), (178)이 장치되고 양 피스톤간에 로드(174)가 관통된 간막이판(180)이 설치되고 간막이판과 피스톤(178)과의 사이에 있는 실(182)내에는 피스톤(178)을 제18도 우측방향에 가압하는 스프링(184)가 장치되고 피스톤(178)의 우측의 펌프실(186)에는 리이드 밸브(188)을 장치해서 흡입구(190) 및 리드밸브(192)를 장치한 배출구(194)가 설치되고 피스톤(176)과 간막이판(180) 사이에 있는 압력실(196)은 전기한 공기통로(68)을 통해서 크랭크실(36)에 연통되고 피스톤(176)의 좌측의 압력실(198)은 공기통로(64)를 통해서 크랭크실(32)에 연통되어있다. 또(200), (202)는 제각기 피스톤(176), (178)의 좌우의 변위량을 규제하는 스토퍼이다. 본 변형예 에의하면 압력실(196), (198)내에 도통되는 변동압에 용해서 피스톤(176)이 좌우로 왕복운동하고 그것에 연동되는 피스톤(178)의 펌프작용에 의해 흡입구(190)에서 펌스실(186)로 흡입된 공기가 배출구(194)에서 엔진의 배기계내로 공급된다.

이상으로 명확한 것처럼, 본 고안의 왕복기관의 공기펌프장치에 의하면 펌프의 구동원에 크랭크실내의 압력변동을 이용하기 때문에 펌프의 토출을 필요로 하지않는 엔진의 운전속도역에 있어서 자동적으로 펌프를 부작동상태로 이행시키는 것이 가능하게 되고 공기량을 제어하는 제어밸브가 불빌요하게 됨과 동시에 펌프장치 자체가 염가로 제공되고 배기가스 정화용의 펌프장치로서 특별히 유효하다.

Claims (1)

1. 다기통 레시프로엔진(10)의 실린더블럭(22)하부에 설치되고 크랭크샤프트(24)의 축수부(26)를 형성하기 위하여 병설된 복수의 간막이 벽(28)중 인접하는 간막이 벽(28) 하부 사이에 설치되고 크랭크샤프트(24)의 1개의 크랭크(30)가 내장된 크랭크실(32, 36), 그 크랭크실(32, 36)내에 공기통로(64, 68)를 개재하여 연통되는 압력실(62, 66, 148, 196, 198), 그 압력실에 작용하는 변동압력을 받아서 작동하는 차압응동체(52, 54, 146, 176), 그 차압 응동체의 작동에 의해 용적이 변화하여 엔진의 배기계에 공기를 공급하는 펌프실(58, 60, 152, 186) 및 상기 차압 응동체를 그 작동방향으로 힘을 가하는 스프링(72, 74, 168, 170, 184)으로 구성된 차압응동공기 펌프(12, 142)를 구비한 레시프로 엔진의 공기펌프장치에 있어서, 그 인접하는 간막이벽(28) 하부사이에 설치된 크랭크실(32, 36)을 다른 크랭크실(34, 38) 및 오일팬(40) 내와 격절(隔絶)시킴과 동시에 배유공(48)이 형성되어 있는 간막이판(44)가 설치된 것을 특징으로하는 차압응동 공기펌프를 구비한 레시프로 엔진의 공기펌표장치.