KR960011444B1 - 희박연소 엔진의 흡기 가변장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

희박연소 엔진의 흡기 가변장치

제1도는 본 발명에 의한 흡기 가변장치의 사시도.

제2도는 본 발명에 의한 흡기 가변장치의 밸브 개폐수단의 사시도.

제3도는 본 발명에 의한 흡기 가변장치의 전체 시스템을 나타내는 도면.

제4도는 본 발명에 의한 흡기 가변장치의 흡기 변화를 설명하기 위한 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 흡기관 4 : 저속 흡기관

5 : 고속 흡기관 7 : 임펠러

8 : 밸브판 9 : 피니온

10 : 가변기구 11,12 : 랙기어 부재

13 : 직선운동 수단 14,15 : 피스톤

17,18 : 챔버

본 발명은 희박연소 엔진의 흡기 가변장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진의 전(全) 회전수 영역에서 큰 출력을 얻을 수 있으며, 연비를 향상시킬 수 있는 흡기 가변장치에 관한 것이다.

자동차 엔진의 흡기 계통은 에어 클리너를 통과한 공기가 에어 플로우 미터(Air Flow Meter)의 플랩(Flap)을 밀고 스로틀 밸브의 열림 정도에 따라 적당량의 공기가 연소실내로 흡입할 수 있도록 되어 있다.

이때 유입되는 공기는 엔진의 출력과 연비에 관계하게 되므로 흡입저항을 최소화하고 연료와 공기의 혼합이 이상적인 공연비가 되도록 하여 연료의 과잉공급을 억제하는 것이 바람직한 것으로 평가되고 있다.

그리고 최소한의 연료로 큰 출력을 얻을 수 있도록 하는 것이 중요한데, 차량이 주행시에는 출력에 관계하고 공회전시에는 연비에 관계하게 되므로 스로틀 밸브의 개폐정도만으로는 출력을 향상시키는데 한계가 있다.

물론 스로틀 바디 내에서 공기의 흡입 저항을 최소화하는 것도 중요하지만, 흡입된 공기를 보다 많이 연소실내로 유입되도록 하여 충진 효율을 높이는 것이 무엇보다 중요하다.

따라서 흡기포트를 2개의 통로로 나누어 한개의 통로는 헬리컬 나선을 형성하여 스월작용이 이루어지도록 하고 있으며, 또다른 통로에는 스월조절밸브를 설치하여 저속시에는 이 통로를 차단하고 고속시에는 통로를 열어주도록 하여 가변 흡기밸브의 기능을 부여하고 있다.

그러나 연소실내로 흡입되는 공기는 피스톤이 하사점으로 이동시 부압에 의해 빨려 들어가는 것이므로 흡입공기량을 증가시키는데에는 한계가 있다.

이런한 일반적인 흡기계의 구성으로는 특정한 회전수 영역에서는 비교적 큰 출력을 얻을 수 있지만, 이 영역을 벗어나면 출력이 저하될 수밖에 없으며, 연료의 소모량이 증가할 수밖에 없다.

본 발명은 상기한 바와같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 연비를 향상시킴과 아울러 엔진의 전 회전수 영역에서 큰 출력을 얻을 수 있는 희박연소 엔진의 흡기 가변장치를 제공하는데 있다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은, 에어 클리너와 연통하는 서지탱크와, 이 서지탱크로 부터 각각의 연소실로 공기를 분할 공급하는 다수개의 흡기관을 갖는 엔진에 있어서, 상기한 흡기관을 각각 좌우로 분리하여 저속 흡기관과 고속 흡기관으로 구분하고, 상기한 고속 흡기관에 고속 주행시 회전하는 임펠러를 설치함과 아울러 가변기구에 의해 회전하는 밸브판을 상기한 고속 흡기관에 설치하여 고속 주행시에 강한 텀블과 스월작용이 이루어지도록 하는 희박연소 엔진의 흡기 가변장치를 제공한다.

상기한 가변기구는 밸브판과 동축 설치되는 피니온과, 이 피니온과 각각 차차 결합되는 1쌍의 랙기어 부재와, 이 랙기어 부재의 종단에 설치된 피스톤이 위치하는 챔버를 보유한 직선운동수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 희박연소 엔진의 흡기 가변장치를 제공한다.

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

제1도는 본 발명에 의한 흡기 가변장치의 사시도로서, 스로틀 바디와 이어지는 서지탱크(1)와, 이 서지탱크(1)로부터 각각의 연소실로 공기를 분배하여 보내는 흡기관(2)를 보여주고 있다.

상기한 흡기관(2)들은 격벽(3)에 의해 좌우로 분리됨으로서 하나의 연소실에 대하여 2개의 흡기관이 연결되는 구조를 갖도록 되어 있다.

상기한 2개의 흡기관은 저속 흡기관(4)과 고속 흡기관(5)으로 구분되는데, 고속 흡기관(5)에 모터와 같은 구동수단(6)에 의해 회전하는 임펠러(7)가 관내에 설치되어 서지탱크(1)내의 공기를 보다 많이 연소실로 보내도록 되어 있다.

상기한 구동수단(6)은 전자제어 유닛에 의해 제어되어 고속시에만 회전하도록 되어 있다.

또한 고속 흡기관(5)에는 밸브판(8)이 설치되고 있는데, 이 밸브판(8)은 피니온(9)과 동축상에 설치되어 회전작용에 따라 고속 흡기관(5)을 개폐할 수 있도록 되어 있다.

제2도는 상기한 밸브판(8)을 회전작동시키는 가변기구(10)의 사시도로서, 피니온(9)에는 1쌍의 랙기어 부재(11)(12)가 치자결합되어 있다.

상기한 랙기어 부재(11)(12)는 직선운동수단(13)에 의해 각각 반대방향으로 이동할 수 있도록 설치되어야 하는데, 이를 위하여 상기한 랙부재(11)(12)는 독립된 피스톤(14)(15)을 보유하고 있으며, 이들 피스톤(14)(15)은 격벽(16)에 의해 구분되어 있는 1쌍의 챔버(17)(18)에 각각 위치하게 된다.

이러한 구성에 의해 챔버(17)(18)내에 위치한 피스톤(14)(15)이 이동함에 의해 랙기어 부재(11)(12)가 각각 이동하면서 피니온(9)을 회전시키게 되는데, 이들 랙기어 부재(11)(12)는 피니온(9)에 대향하는 위치로 결합되고 있기 때문에 이동방향이 반대가 되어야 피니온(9)이 회전할 수 있게 된다.

제3도는 본 발명에 의한 가변기구(10)의 설치예를 나타내는 도면으로서, 직선운동수단(13)의 좌우측 챔버(17)(18)는 방향전환밸브(19)의 출구포트와 관로(20)(21)를 통하여 연결되고 있으며, 이 방향전환밸브(19)의 입구포트는 스로틀 바디(22)와 연결되어 부압이 작용할 수 있도록 되어 있다.

상기한 방향전환밸브(19)는 흡입 공기량 센서(S1), 산소센서(S2), 스로틀 밸브 개도센서(S3)의 정보 신호를 전달받아 출력신호를 내는 전자제어 유닛(23)에 의해 제어되도록 전기적 연결이 이루어져 있다.

또한 전자제어 유닛(23)은 상기한 임펠러(7)를 회전작동시키는 구동수단(6)과 전기적으로 연결되어 고속시에만 출력신호를 내어 임펠러(7)를 회전시킬 수 있도록 되어 있다.

상기한 관로(20)(21)와 연결되고 있는 챔벼(17)(18)내에는 피스톤(14)(15)이 위치하고 있는데, 이 피스톤(14)(15)은 랙기어 부재(11)(12)의 연장부에 고정되어 이들과 치차결합되어 있는 피니온(9)을 회전작용시킬 수 있도록 되어 있다.

상기한 관로(20)(21)와 챔버(17)(18)의 연결 위치는 각각 피스톤(14)(15)을 중심으로 내측에 있게 된다.

이것은 피스톤(14)이 도면에서 보아 우측으로 이동할 때 또다른 피스톤(15)이 좌측으로 이동할 수 있도록 하기 위한 것이다.

이와 같이 이루어지는 본 발명의 흡기 가변장치는, 차량이 시동되면 에어 클리너를 통하여 서지탱크(1)내로 외부의 공기가 유입되기 시작한다.

이와 동시에 실린더 내의 피스톤이 승각작용을 함에 의해 연소실로 서지탱크(1)내의 공기가 흡입되기 시작한다.

이러한 상태로 차량은 공회전을 시작학 되는데, 차량이 출발하여 저속시에는 고속 흡기관(5)에 설치된 밸브판(8)이 관을 차단하고 있는 상태를 유지하기 때문에 저속 흡기관(4)만을 통하여 공기가 유입된다.

제4도 가)는 저속 흡기관(4)만을 통하여 공기가 연소실(F)로 유입될때의 흐름선도를 나타내는 것인데, 스월작용이 이루어짐을 알 수 있다.

따라서 저속시에 큰 출력을 얻을 수 있는데, 고속에서는 스월작용만으로는 큰 출력을 얻을 수 없기 때문에 차량이 고속으로 주행을 시작하면 전자제어 유니(23)에서 흡입 공기량 센서(S1)와, 산소센서(S2) 그리고 스로틀 밸브 개도 센서(S3)로 부터 전해지는 신호를 받아 고속 주행모드로 판단되는 경우, 임펠러(7)를 회전시키는 구동수단(6)과, 가변기구(10)의 방향전환밸브(19)로 전기적인 신호를 출력하게 된다.

그러면 구동수단(6)이 회전함에 임펠러(7)가 회전하면서 다량의 공기를 고속 흡기관(5)으로 흡입하게 된다.

이와 동시에 가변기구(10)의 방향전환밸브(19)가 작동하여, 포트 변환이 이루어지게 되는데, 고속시에는 스로틀 바디내의 공기 유동속도가 빨라지게 되므로 압력이 저하되어 방향전환밸브(19)를 통하여 챔버(17)(18)내에 진공압이 작용하게 된다.

따라서 챔버(17)(18)내에 위치한 피스톤(14)(15)은 각각 격벽(16)을 향하여 접근하게 된다.

이러한 작용으로 피스톤(14)(15)과 연결된 랙기어 부재(11)(12)가 각각 좌측에서 우측으로, 우측에서 좌측으로이동하게 되므로 피니온(9)은 반시계방향으로 회전하게 된다.

그러면 랙기어 부재(11)(12)와 치차결합되어 있는 피니온(9)과 동축으로 연결되어 있는 밸브판(8)이 회전을 하게 된다.

밸브판(8)이 회전함에 의해 고속 흡입관(5)이 열려지게 되므로 임펠러(7)에 의해 강한 텀블 작용과 스월작용이 동시에 일어나면서 연소실(F)로 유입하게 된다.

제4도 나)는 이때의 공기 흐름을 나타내는 도면으로서, 고속 흡기관(5)을 통하여 유입되는 공기는 강한 텀블과 스월이 이루어지고 있는 상태이므로 저속 흡기관(4)을 통하여 유입되는 공기는 내측으로 회전하고 고속 흡기관(5)을 통하여 유입되는 공기는 외측으로 회전하면서 다량의 공기가 유입된다.

이러한 상태로 공기가 유입되면 흡입 충진효율이 높아지게 되므로 압축성이 크게 되어 화염의 전파 속도를 빠르게 하고 폭발력을 크게 한다.

따라서 고소에서도 큰 출력을 얻을 수 있고, 이러한 상태에서는 적은 연료로도 점화가 가능하기 때문에 희박연소를 가능하게 하므로 연비를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

본 발명에서 제안하고 있는 임펠러와 밸브판에 관련하는 구조는 모든 흡기관에 개별적으로 설치하는 경우 응답성이 빨라지게 되므로 저속 주행에서 신속한 고속 주행을 가능하게 한다.

Claims (2)

1. 에어 클리너와 연통하는 서지탱크와, 이 서지탱크로 부터 각각의 연소실로 공기를 분활 공급하는 다수개의 흡기관을 갖는 엔진에 있어서, 상기한 흡기관(2)을 각각 좌우로 분리하여 저속 흡기관(4)과 고속 흡기관(5)으로 구분하고, 상기한 고속 흡기관(5)에 고속 주행시 회전하는 임펠러(7)를 설치함과 아울러 가변기구(10)에 의해 회전하는 밸브판(8)을 상기한 고속 흡기관(5)에 설치하여 고속 주행시에 강한 텀블과 스월작용이 이루어지도록 하는 희박연소 엔진의 흡기 가변장치.
2. 제1항에 있어서, 가변기구(10)는 밸브판(8)과 동축 설치되는 피니온(9)과, 이 피니온(9)과 각각 치차결합되는 1쌍의 랙기어 부재(11)(12)와, 이 랙기어 부재(11)(12)의 종단에 설치된 피스톤(14)(15)이 위치하는 챔버(17)(18)을 보유한 직선운동수단(13)을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 희박연소 엔진의 흡기 가변장치.