KR870002192B1 - 진공 진각장치용 진공압 조정장치 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

진공 진각장치용 진공압 조정장치
제1도는 종래의 어드반스 시스템을 나타낸 설명도.
제2도는 본 발명 실시예를 사용한 어드반스 시스템을 나타낸 설명도.
제3도는 본 발명에 관계되는 진공진각 장치용 진공압 조정장치의 일실시예이고, 그 일부를 절결하여 나타낸 사시도.
제4도는 제3도의 A-A'선 단면도.
제5도는 종래의 어드반스 시스템에 의한 진각 특성을 나타낸 그래프.
제6도는 상기 실시예를 사용한 어드반스 시스템에 의한 진각 특성을 나타낸 그래프.
제7도는 압력과 크랭크각과의 관계를 나타낸 그래프.
제8도는 크랭크와 콘넥딩 롯드와의 관계를 나타낸 설명도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
(1) : 기체 (2) : 진공실
(3)(3') : 닙플 (4)(4')(4") : 호울
(5)(5') : 밸브 (6) : 에어필터
(7) : 배전기 (8) : 진공진각장치
(10) : 카아뷰레터 (11)(11') : 진공호오스
본 발명은 가솔린 엔진등의 스파크 이그니숀 엔진에 있어서의 스파크 타이밍을 제어하는 진공 진각장치용 진공압 조정장치에 관한 것이다.
예를 들자면, 1400cc, 4행정(4사이클), 4실린더, 압축비 9 : 1의 엔진(이하 주로 이 엔진을 예시로 해서 설명을 전개한다)에 있어서, 연료가 연소하여 최대의 동력을 얻을 수 있는 연소점은 제8도에 보는 바와 같이, 크랭크가 ATDC(상사점후) 12°인 때이다.
따라서, 옥탄가, 회전속도, 부하등이 변해도 ATDC 12°에서 항상 연소 하도록 스파크타이밍을 조정해두면 일정의 연료로 최대의 출력 효율을 얻을 수가 있다.
연소실내의 혼합가스가 착화되어지면, 일정시간이 경과한 후 점화점으로부터 연소가 확대하기 시작한다.
상술한 바와 같이 플러그에서 스파크한 후, 소정의 지연시간을 필요로 하기 때문에 ATDC 12°에서 본격적 연소가 되어지기 위하여는 지연시간과 크랭크의 회전각을 감안하여 미리스파크시킬 필요가 있다.
상기 지연시간은 연료의 옥탄가나 혼합비 및 압축비에 의하여 변하지만, 부하나 속도에 의하여는 변하지 않는다. 회전속도가 변해지더라도 지연 시간이 변하지 않기 때문에 회전 속도가 빨라지게 되면, 스파크타이밍을 빠르게 하지 않으면 아니된다. 스파크 타이밍을 빠르게 하는 것을 진각이라고 한다.
이를 행하는 시스템을 시스템 스파크 타이밍 어드반스 시스템이라고 칭하고 있지만, 웨잇트 어드반서에 의한 어드반스 시스템과 진공 진각장치에 의한 어드반스 시스템이 하나의 시스템으로 되고, 상술한 역활을 담당하고 있다. 웨잇트 어드반서(Weight Advancer)는 원심추와 스프링으로 구성되어 있고 회전속도가 빠르게 되는 때에는 원심력에 의해 웨잇트가 외측으로 벌어지면서 스파크타이밍이 빨라지도록 되어 있다.
제1도에 보는 바와 같이 진공 진각장치(8)는 배전기(디스퓨리뷰우터)(7)에 설치되어 있고, 다이어프램(16)을 구비하고 있다. 이 다이어프램에는 배전기(7)의 크레이커 포인터 플레이트(12)에 연결된 레버(15)가 연결되어 있다.
이 도면에서 보는 바와 같이, 진공 진각장치를 사용한 종래의 어드반스 시스템(진공 진각장치에 의한 어드반스 시스템)에서는, 카아뷰레터(10)에 설치된 드로틀밸브(17)을 크게 열수로 진공압(부압)이 커지기 때문에 호오스(11)을 개재한 다이어프램(16)을 인장하는 힘도 강해지고 따라서, 다이아프램(16)에 연결한 레버(15)가 브레이커 포인터 플레이트(12)를 끌어 당기는 정도로 커져서 크랭크와 동기 회전하는 캠(14)의 회전각에 대해서 콘택터(13)(13')가 접촉하는 시기가 앞당겨지고, 스파크 타이밍이 빨라지도록 되어 있다.
이와 같이 종래의 어드반스 시스템은 회전속도와 진공에 의하여 진각하도록 설계되어 있지만, 전체의 운전조건에 있어서 전부가 최대 효율점에 있어서 연소하도록 유지할 수 있는 것은 아니었다. 그때문에, 열량의 손실이 많았다. 제5도는 그 특성을 나타내고 있다.
제5도에는 그 특성이 S커브로되어 있지만 이론상은 직선으로 되어 있지 않으면 아니된다.
즉, 적당한 진각이 되지 않았기 때문에 개선의 여지가 많은 것을 나타내고 있다.
제7도는 연료의 폭발시기와 출력과의 관계를 나타내고 있다. 도면에 있어서, a곡선은 최대 효율의 연소점을 얻기 위한 연소를 일으킬 수가 있는 가장 이상적인 스파크타이밍의 경우를 나타내고, b곡선은 스파크 타이밍이 빠른 것이고, c곡선은 늦은 것이다. 또한, s.p는 스파크 타이밍을 나타내고, s.c는 연소개시점을 나타내고 있다. 도면에서 보는바와 같이 b곡선 및 c곡선의 경우에는 a곡선의 경우와 비교해서 연소압력이 낮게 되어 있다. 이 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 만약 스파크 타이밍이 a곡선을 형성하는 스파크 타이밍으로부터 벗어나면 얻어지는 출력은 a곡선의 경우에 비하여 훨씬 저하한다.
따라서, 어떠한 운행조건일지라도 앞서 예시한 엔진이라면, 크랭크각이 ATDC 12°로 항상 연소하도록 스파크 타이밍을 조정해 둠으로서 일정한 연료로 최대의 출력효율을 얻을 수 있는 것이지만 종래의 어드반스 시스템에서는 제5도에 보는 바와 같을 특성을 표시하고 전체의 운행조건에서 최적한 스파크 타이밍을 얻을 수가 없었다. 그 때문에 엔진의 출력효율이 나빠지고 연비를 나빠지게 하였다.
이상의 사정을 감안하여, 본 발명은 종래의 어드반스 시스템의 미비점을 개선하고 어떤 운행조건일지라도 최적한 스파크 타이밍을 얻는 것을 가능케 하는 진공 진각장치용 진공압 조정기를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 발명자는 여러가지 실험연구를 행한 결과, 본 발명을 완성 하였다. 즉, 본 발명은 진공 진각장치와 카아뷰레터를 연결하는 진공파이프에 배치되는 진공압 조정장치이고, 상기 진공 파이프에 양단이 각각 접속되어지는 진공 통공과 이의 진공통공에 외기를 도입하는 외기 통공을 구비하고, 상기 진공통공의 일부가 내부치수가 큰 진공실로되어 있고, 또한 상기 진공 통공에는 그 개구도를 조절하는 밸브가 설치되어 있는 동시에, 상기 외기 통공에는 그 개구도를 조절하는 밸브가 설치되어 있으며, 이들 밸브를 조절함으로서 진공 진각장치의 진공압을 조정하도록 되어있는 진공 진각장치용 진공압 조정장치를 그 요지로 하고 있다.
또한, 발명자는 본 발명을 완성함에 있어서, 지연 시간이나 화염 전파시간에 관해서도 여러가지로 실험연구를 행하였다. 그 결과 연소실의 연료가 점화되어 연소할때 까지의 지연시간은 문헌에 의하면 1/600초이고, 화염 전파 시간은 1/1000초로 되어 있지만, 발명자가 행한 정밀한 실험결과는 지연시간은 1/500초, 화염전파 시간은 1.5/1000초이었다.
이상의 결과를 기초로 발명자는 다시한번 실험연구를 진행시켜 아래에 표시하는 스파크 타이밍을 계산하는 경험식을 얻었다.
스파크 타이밍의 계산식 :
Figure kpo00001
상기식 중, θ는 BTDC 즉, 상점전의 크랭크각이고, β는 회전속도에 따르는 대입수로 하고, 상기 예시한 엔진의 경우는 다음과 같다.
900rpm일때 8°
1800rpm일때 25°
2700rpm일때 32°
3600rpm일때 39°
α는 엔진의 총 배기량을 실린더 수로 나눈 값이다.
이하, 본 발명을 그 일실시예를 나타내는 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.
제3도 및 제4도는 본 발명에 관련한 진공 진각 장치용 진공압 조정장치의 일실시예를 나타낸 것이고, 제2도는 그 진공 진각 장치용 진공압 조정장치를 사용한 어드반스 시스템의 일예를 나타내고 있다.
제2도에 있어서, 배전기(7)의 진공 진각장치(8)과 카아뷰레터(10)은 종래와 동일 모양으로 구성되어 있다.
상기 도면에서 보는 바와 같이 이 진공 진각 장치용 진공압 조정장치는 기체(1)에 진공 통공(4)(4'), 진공실(2)을 구비하고 있다. 상기 진공실(2)은 상기 진공 통공인 호울(4)(4')보다 내부치수가 크게 형성되어 있다.
진공실(2)는 진공에 따르는 반응이 가장 양호하게 설계되어 있다. 호울(4)(4'
)에도 각각 닙플(3)(3')가 접속되어 있다. 한쪽 호울(4)는 닙플(3)을 개재해서 카아뷰레터(10)의 닙플에 접속된 진공 호오스(진공파이프)(11')에 접속되어지도록 되어 있다. 다른쪽 호울(4') 닙플(3')을 개재해서 진공 진각 장치(8)의 닙플(9)에 접속된 진공 호오스(진공파이프)(11)에 접속되도록 되어 있다. 호울(4)의 진공실(2) 근방에는 진공 통공에 외기를 도입하는 호울(외기 통공)(4")가 연결되어 있다.
상기 호울(4")의 개구단에는 에어필터(6)가 장착되어져 있으며, 먼지등의 오물이 내부로 유입하지 않도록 되어 있다. 호울(4)(4")에는 각각 그 개구도를 조절하는 밸브(5)(5')가 설치되어 있다. 이 진공 진각장치용 진공압 조정장치는 상기한 바와 같이 구성되어 있고, 이 진공 진각장치(8)에 설치된 닙플(9)와 카아뷰레터(10)의 닙플의 사이에 연결한 진공 호오스(11)(11')에 닙플(3)(3')을 연결하고, 밸브(5)(5')을 조절함으로서, 진공 진각장치(8)에 가하여지는 진공의 흡입력(진공압)을 조정하고 스파크 타이밍을 제어하도록 되어 있다.
또한, 다이어프램(16)의 스프링(16')의 부세력은 진공압에 응해서 적당히 정하여지도록 하지 않으면 아니되는 것은 말할 필요도 없다. 상기의 진공 진각 장치용 진공압 조정장치의 진공압의 조정은, 다음과 같이 하여 실시한다.
우선 정밀도가 높은 회전 속도계와 타이밍 어드반스메터를 계기사용 방법에 따라 엔진에 연결한다. 그리고, 탄화수소 및 일산화 탄소메터도 연결한다.
단, 이를 실시하기전에 미리 상기 수식①에 의해 900, 1800, 2700, 3600rpm의 각각의 속도에 대해 진각표를 작성해 둔다.
상기 예시한 엔진의 경우, 상기 수식①에서 각기 속도에 있어서의 스파크 타이밍을 계산하면 부하가 없을 때에는,
900rpm일때, BTDC=8°
1800rpm 일때, BTDC=25°
2700rpm 일때, BTDC=32°
3600rpm 일때, BTDC=39°
이고, 제6도에 나타낸 실선과 같이 된다.
예를들면, 2000cc형 4행정(사이클), 4실린더, 압축비 9 : 1, 옥탄가 85의 경우, 상기 수식①에서 각 속도에 있어서의 스파크 타이밍을 계산하면 부하가 없는 경우,
900rpm일때, BTDC=9.1°
1800rpm 일때, BTDC=28.4°
2700rpm 일때, BTDC=36.4°
3600rpm 일때, BTDC=44.4°
이고, 제6도에 나타낸 점선과 같이 된다.
다음, 상기 예시한 엔진을 소정 표준 온도에 웜압(warm up)한 후 아이들링, 스피드와 배출가스를 표준 사양이 되도록 조정한다.
그 다음에 900, 1800, 2700, 3600rpm의 각각의 도속에 대해 스파크 타이밍의 상기 수식① 의해 구해진 강도로 되도록 밸브 5, 5'를 유기적으로 조절해서 진각의 조정을 실시한다.
실제 상황에 있어서는, 가회전수가 1000rpm에 달할때 까지는 진각의 변화가 없기 때문에 아이들링시의 스파크 타이밍을 900rpm 때의 스파크 타이밍에 합치하도록 조정한다. 진공 진각장치용 진공압 조정장치의 조정은 구체적으로 다음과 같이 하여 실시한다.
우선, 밸브(5)를 반시계 방향으로 3회 정도 돌리고 고정시킨 후 엔진의 회전수가 1800rpm이 되도록 회전속도계를 보면서 가속한다. 다음에, 1800rpm 일때에 밸브(5')을 좌우로 돌리면서 진각표에 따르는 각도로 되도록 어드반스메터를 읽어가면서 주의 깊게 조정한다.
그후, 엔진의 회전수를 3600rpm으로 해서 밸브(5)를 좌우로 돌려서 진각표에 의한 각도로 되도록 조절한다. 이 방법을 3, 4회 반복하면, 밸브(5)(5')의 조절을 실시하지 않더라도 1800rpm과 3600rpm으로 스파크타이밍이 진각표의 값과 합치하도록 된다. 1800rpm과 3600rpm으로 스파크 타이밍이 진각표의 값과 합치하도록 하지 않으면 2700rpm에 있어서도, 스파크타이밍이 진각표의 값에 자연히 합치하도록 되지만 확인을 위해 2700rpm에서의 스파크 타이밍을 측정하도록 하여도 좋다.
이와 같이 조정하면 엔진의 회전수를 어떤 속도로 변화시켜도 진각특성이 제6도에서 실선으로 표시한 바와 같이 직선을 이루고 있고, 따라서, 연소점이 항상 ATDC 12°를 유지하도록 되고 어떤 회전속도에 있어서도 최대의 출력 효율을 얻으면서 운전할 수가 있는 것이다.
상술한 바에 있어서는, 진공 진각 장치용 진공압 조정장치의 조정이 무부하이고, 즉 경제 혼합비의 경우에 실시되어 있었지만, 이상과 같이 진공 진각장치용 진공압 조정장치가 있으면 가령, 부하에 대하여 혼합비가 농후하게 되었더라도 자동적으로 진공을 적성 간격만 감소시키고, 적성인 스파크 타이밍으로 하도록 작용하기 때문에 최대의 출력을 얻을 수 있는 연소점, 예를들면 상기 예시한 엔진의 경우, ATDC 12°로 연소시키도록 할 수 있고, 어떤 부하나 속도 조건에 있어서도 최대의 출력 효율을 얻을 수 있는 것이다.
이 진공 진각 장치용 진공압 조정장치에 의하여 기존의 어드반스 시스템의 미비점이 보완되는 이유는 다음과 같다.
진공실(2)에는 호울(4")을 통해서 외기가 항상 흡입된다. 호울(4")로부터 들어오는 공기량은, 밸브(5')에 의하여 조정된다. 상기의 조정에 의해 진공실(2)의 진공압이 낮을 때에는, 흡입하는 공기량이 보다 적어지고, 진공실(2)의 진공압이 높을때는, 흡입하는 공기량이 보다 커지게 된다. 이에 의하여, 진공실(2)내의 진공압은 낮을 때에는 너무 낮아지지 않고, 높을 때에는 너무 높아지지 않도록 완충되어 있다.
그 때문에 엔진의 회전속도가 늦을 때에는 다이어프램(16)에 작용하는 진공압이 너무 적어지지 않도록 되어서, 스파크 타이밍이 지나치게 늦어지지 않도록 되며, 회전속도는 빠를 때에는 진공압이 너무 크게 되지 않도록 되고, 스파크 타이밍이 너무 빨리 되지 않도록 된다.
따라서, 진각 특성이 제5도에 표시하는 종래의 S커브로부터 제6도에 표시하는 직선으로 되어 진각 오차가 보정되고, 적성인 스파크 타이밍이 얻어질 수 있도록 되는 것이다. 이하, 제1표 내지 제3표의 시험결과(국립공업 시험원 : 제9188호(1985.9.5))를 표시한다.
또, 각 표에 있어서 실시예(부착후)는 어드반스 시스템에 제3도에 표시한 진공 진각장치용 진공압 조정장치를 구비한 경우이고, 비교예(부착전)는 어드반스 시스템에 진공 진각장치용 진공압 조정장치를 구비하지 않은 경우이다.
[제 1 표]
Figure kpo00002
[제 2 표]
Figure kpo00003
비고 1) 본 시험은 샤시다이나 모미터에 의한 시험이며, 10Mode 주행 연비 시험의 10Mode는 환경청 고시 제84-1호의 휘발유 자동차의 배출가스 검사 방법에 의한 주행 모드이고 10Mode 1회 주행 거리는 3120m임.
비고 2) 시험조건은 비교예(부착전) 공회전시 700RPM, Co 1.7% 점화진각 -4°이며, 실시예(부착후)공회전시 700RPM, CO 1.7% 점화진각 -8°로 하여 시험한 것임.
[제 3 표]
Figure kpo00004
비고 3) 본 시험 비교예(부착전), 실시예(부착후)관성 질량은 931.46kg으로 하였고, 샤시다이나모니터의 차속별 평균 부하 조건은 표 3과 같으며, 이는 시험차의 도로주행시 실측 주행 저항은 아님.
비고 4) 시험 차량의 시험시 승차 인원은 1명이고, 표시된 주행거리는 47772km 이었음.
상기 시험결과로부터 실시예는 비교예와 비해서 출력 효율이 향상 되었기 때문에 동일 조건의 운전시에는 연료가 절약된 것을 알 수 있다.
즉, 실시예는 비교예와 비해서 동일 조건의 운전시에는 동일의 주행을 하는데에 20% 이상의 연료절약이 가능하게 되어 있다. 본 발명에 관계되는 진공 진각장치용 진공압 조정장치는, 상기 실시예에 한정되지 않는다. 이상에 있어서는 본 발명에 관계되는 진공 진각 장치용 진공압 조정장치를 1400cc, 4행정(4사이클), 4실린더, 압축비 9 : 1의 엔진에 사용한 경우를 예를들어 설명하였지만, 다른 엔진에 사용되어도 무방하다는 것을 말할 필요도 없다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 관계되는 진공 진각 장치용 진공압 조정장치는 진공 진각 장치와 캬아뷰레터를 연결하는 진공 파이프에 배치된 진공압 조정장치이고, 상기 진공파이프에 양단이 각각 접속되는 진공 통공과 이 진공 통공에 외기를 도입하는 외기 통공을 구비하고, 상기 진공 통공의 일부가 내부치수가 큰 진공실로되어 있고, 한편 상기 진공 통공에는 그 개구도를 조절하는 밸브가 설치되어 있는 동시에 상기외기 통공에는 그 개구도를 조절하는 밸브가 설치되어 있고, 이들의 밸브를 조절하는 것에 의해 진공진각장치의 진공압을 조정할 수 있도록 되어 있기 때문에 여하한 운행조건일 지라도 최적인 스파크 타이밍을 얻을 수가 있다.

Claims (2)

  1. 진공 진각 장치와 커아뷰레터를 연결하는 진공파이프에 배치되는 진공압 조정장치로서, 진공 파이프(13)(13')에 양단이 각각 접속되는 진공 통공(4), (4')과 이 진공통공에 외기를 도입하는 외기 통공(4")을 구비하고, 상기 진공 통공의 일부가 내부치수가 큰 진공실(2)로되어 있고, 이의 진공 통공(4), (4')에는 그 개구도를 조절하는 밸브(5)가 설치되어 있음과 동시에, 그 외기 통공(4")에는 그 개구도를 조절하는 밸브(5')가 설치되어 있고, 이들의 밸브(5), (5')를 조절함으로서 진공 진각 장치의 진공압을 조정하도록 되어 있는 진공 진각 장치용 진공압 조정장치.
  2. 제1항에 있어서, 진공실(2)이 진공 통공용 조절밸브(5), (5') 및 외기 통공(4")에서 진공 진각 장치측의 설치측에다 설치되어 있는 진공 진각장치용 진공압 조정장치.
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