KR960012385B1 - 내연 기관의 보조 공기 제어 장치 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

내연 기관의 보조 공기 제어 장치

제1도는 본 발명에 관한 보조 공기 제어 장치의 일실시예를 도시하는 흡기계전체의 구성 설명도.

제2도는 보조 공기 제어밸브의 단면도.

제3도는 이 실시예에 있어서의 유량 특성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 흡기 통로 7 : 드로틀 밸브

9 : 보조 공기 제어 밸브 10 : 제1밸브부

11 : 제2밸브부 12 : 스텝 모터

19 : 바이패스 통로 20 : 연통로

21 : 어시스트 에어 통로 22 : 연료 분사 밸브

본 발명은 연료 분사식 내연 기관에 있어서 드로틀 밸브를 바이패스하여 도입되는 보조 공기를 제어하는 보조 공기 제어 장치에 관한 것으로, 특히 보조 공기의 일부를 소위 어시스트 에어로서 연료 분사 밸브의 분사구 근방에 공급하게 한 보조 공기 제어 장치에 관한 것이다.

드로틀 밸브를 바이패스하여 설치되는 보조 공기 계통은 일반적으로 내연 기관의 공회전 회전수 제어를 위해 설치되어 있으나, 연료 분사 밸브의 분사구 근처로부터 기류를 분사시켜서 분무의 무화, 미립화를 촉진하도록 한 소위 어시스트 에어 장치를 구비한 내연 기관에 있어서는 드로틀 밸브를 바이패스한 보조 공기의 일부가 어시스트 에어로서 기관에 공급되도록 되어 있다.

이와 같은 경우에, 어시스트 에어를 포함한 보조 공기의 총량은 공회전 회전수 제어를 위해 가변 제어되므로 바이패스 통로의 보조 공기 제어 밸브의 하류 측으로부터 단순히 어시스트 에어 통로를 분기 형성한 것으로는 보조 공기 총량을 적게 한 때에 곧 바로 어시스트 에어가 불충분하게 되어 버린다.

그 때문에, 예를 들면 일본국 실용신안 공개 평2-31374호 공보에 제시된 바와 같이 바이패스 통로의 보조 공기 제어 밸브 하류에 분류 제어 밸브를 직렬로 배치하고, 또 양 제어 밸브 사이로부터 어시스트 에어 통로를 분기시킨 구성이 많이 채용되고 있다. 이것으로는 보조 공기 총량을 보조 공기 제어 밸브가 가변 제어하고, 또 어시스트 에어와 그 이외의 보조 공기의 유량 비율을 분류 제어 밸브가 제어되게 되므로 보조 공기량의 대소에도 불구하고 그 적절한 어시스트 유량을 확보할 수 있게 된다.

또 일본국 특허 공개 소58-85338호 공보에는 상기 두가지 제어 밸브 대신에 3방향 전자 밸브를 이용하고 어시스트 에어 유량과 그 이외의 보조 공기량을 적절하게 제어하게 한 구성도 기재되어 있다.

그러나, 전자와 같이 보조 공기 총량을 제어하는 보조 공기 제어 밸브와 유량 비율을 제어하는 분류 제어 밸브를 설치한 구성에서는 스냅 모터 등의 구동 기구를 포함하는 유량 제어 밸브가 두개 필요한 동시에 각각을 구동하는 구동 회로가 두개 필요하며 구성이 복잡하게 되고 비용이 증가하게 된다.

또, 후자와 같이 3방향 제어 밸브를 이용한 구성에서는 3방향 전자 밸브의 두개의 공기 출구로부터 어시스트 에어 및 그 이외의 보조 공기가 각각 기관으로 공급되므로 보조 공기 총량을 0으로 하도록 3방향 전자 밸브를 완전 폐쇄한 때 누설 공기량이 2밸브분 있으며, 공회전 회전수를 낮게 제어하는 것이 곤란해진다는 결점이 있다.

본 발명에 관한 내연 기관의 보조 공기 제어 장치는, 제1밸브부 및 제2밸브부의 개도가 동시에 증감하도록 각 밸브부의 밸브체를 단일 액츄에이터(actuator)로 일체로 구동하도록 한 보조 공기 제어 밸브를 구비하고, 상기 제1밸브부의 공기 입구를 흡기 통로의 드로틀 밸브 상류측에 접속하는 동시에 상기 제1밸브부의 공기 출구 및 상기 제2밸브부의 공기 입구를 서로 합류시킨 다음 연료 분사 밸브의 분사구 근처에 이르는 어시스트 에어 통로에 접속하고, 또 상기 제2밸브부의 공기 출구를 흡기 통로의 드로틀 밸브 하류측에 접속한 것을 특징으로 하고 있다.

또, 청구항 2의 발명에서는 상기 보조 공기 제어 장치는 제1밸브부의 개도가 소정 개도이하인 때 제2밸브부가 폐쇄 상태로 되도록 구성하였다.

보조 공기는 드로틀 밸브 상하의 압력차에 의해 흐르지만 드로틀 밸브 상류측으로부터 보조 공기 제어 밸브에 권취된 보조 공기는 제1밸브에 의해 그 총량이 제어된다. 그리고, 제1밸브부를 관통한 보조 공기의 일부가 어시스트 에어 통로를 거쳐서 공기 입구로 유입하고, 상기 제2밸브부를 통과하여 기관으로 공급된다. 즉, 어시스트 에어와 그 이외의 보조 공기의 유량 비율이 제밸브부에 의해 제어된다. 보조 공기 총량이 작을 때, 즉 제1밸브부의 개도가 작을때는 이에 수반하여 제2밸브부의 개도도 작으므로 어시스트 에어측의 비율이 증대한다. 이로써 어시스트 에어는 대략 일정하게 유지된다.

특히, 청구항2와 같이 구성하면 보조 공기량이 작은 제1밸브부의 소정 개도 이하일 때 그 전량이 어시스트 에어로서 공급된다.

이하, 본 발명의 일실시예를 도면을 기초로 하여 설명한다.

제1도는 본 발명에 관한 보조 공기 제어 장치를 구비한 내연 기관(1)의 흡기계통 전체의 구성을 도시하고 있다. 내연 기관(1)의 통기공에는 흡기 통로(2)의 일부를 이루는 흡기 포트(2a)와 배기 포트(3)가 접속되고, 각각을 흡기 밸브(4) 및 배기 밸브(5)가 개폐되고 있다. 흡기 포트(2a)를 포함하는 각 기통마다 있는 분기 통로(2b)는 흡기 컬렉터(2c)에 있어서 일체로 합류하고, 또 이 흡기 컬렉터(2c)와 상류측의 에어 클리너(6)이 일반적으로 흡기 덕트에 의해 구성되는 흡기 통로(2d)에 의해 접속되어 있다. 상기 흡기 컬렉터(2c)의 입구 부분에는 드로틀 밸브(7)가 개재되고, 또 에어 클리너(6)의 출구 부분에는 흡기 공기량을 계측하는 예를 들면 열선식의 에어 플로우 미터(8)가 개재되어 있다.

공회전 회전수 제어에 이용되는 보조 공기 제어 밸브(9)는 후술하는 바와 같이 제1밸브부(10)와 제2밸브부(11)를 갖고, 각각의 개도가 동시에 증감하도록 단일 스텝 모터(12)에 의해 한 쌍의 밸브체(13, 14)가 구동되도록 되어 있다. 제1밸브부(10)는 공기 입구(15)와 공기 출구(16)를 갖고, 제2밸브부(11)는 마찬가지로 공기 입구(17)와 공기 출구(18)를 갖고 있으나, 보조 공기 제어밸브(9)는 흡기 컬렉터(2c)에 고정되어 있으며, 제2밸브부(11)의 공기 출구(18)가 흡기 컬렉터(2c)내에 직접 연통하고 있다.

상기 제1밸브부(10)의 공기 입구(15)는 바이패스 통로(19)를 거쳐서 흡기통로(2)의 드로틀 밸브(7)의 상류측, 혹은 에어 플로우 미터(8) 사이에 접속되어 있다. 제1밸브부(10)의 공기 출구(16)는 연통로(20)를 거쳐서 제2밸브(11)의 공기 입구(17)에 접속되고 있는 동시에, 어시스트 에어 통로(21)의 일단에 접속되어 있다. 이 어시스트 에어 통로(21)의 타단은 각 흡기 포트(2a)를 향해 배치된 전자식 연료 분사 밸브(22)의 분사구 근처로 개구되어 있다. 또, 연료 분사 밸브(22)는 각 기통마다 설치되어 있으므로 어시스트 에어 통로(21)도 실제로는 복수개로 분기되어 있다.

또, 공기 장치용 압축기 등의 보조 기기 부하에 대처하기 위해 이 실시예에서는 드로틀 밸브(7)를 바이패스하여 제2바이패스 통로(23)가 형성되어 있는 동시에 외부 부하에 연동하여 개폐하는 전자 밸브로 이루어지는 FICD 밸브(24)가 개재되어 있다.

제2도는 상기 보조 공기 제어 밸브(9)를 상세히 도시하는 것으로, 하우징(31) 내에 제1밸브부(10)와 제2밸브부(11)가 상하로 겹친 형태로 배치되어 있는 동시에 각 밸브부(10, 11) 마다 설치한 밸브 시트(32, 33)가 동축상으로 배치되어 있다. 제1밸브부(10)와 제1밸브부(11) 사이에는 격벽(34)에 구획되어 있다.

그리고, 제1밸브부(10)의 밸브 시트(32)의 하방에 공기 입구(15)가 접속되고, 또 상방에 공기 출구(16)가 접속되어 있다. 또, 제2밸브부(11)의 밸브 시트(33)의 상방에 공기 입구(17)가 접속되고, 또 밸브 시트(33)의 하면측이 공기 출구(18)로 되어 흡기 컬렉터(2C)의 보조 공기 취입구(35)에 연통되어 있다.

제1밸브부(10)의 개도를 조정하는 밸브체(13)와 제2밸브부(11)의 개도를 조정하는 밸브체(14)와, 일체로 상하로 움직이도록 서로 연결되어 있다. 구체적으로는 상방의 밸브체(13)의 선단으로부터 하방으로 로드부(36)가 연장 형성되어 있으며, 그 선단부에 하방의 밸브체(14)가 끼워 맞춰 부착되어 있다. 또, 하방의 밸브체(14)는 복귀 스프링(37)에 의해 항상 하방, 즉 폐쇄 방향으로 가압되고 있으며, 로드부(36)가 하강하면 그 스프링력으로 밸브 폐쇄한다. 또, 제2도로부터 명백한 바와 같이, 각 밸브체(13, 14)는 모두 동일 방향으로부터 밸브 시트(32, 33)에 접근·이격되므로 한쪽 개도가 커질 때 다른쪽 개도도 동시에 증대하는 특성이 된다.

상방에 위치하는 제1밸브부(10)의 밸브체(13)는 상하로 직선 이동하도록 안내된 밸브 홀더(38)에 고정되고, 또 이 밸브 홀더(38)에 스텝 모터(12)의 회전축(39)이 나사 결합되어 있다. 또, 밸브 홀더(38)에는 도시하지 않은 회전 방지 돌기 또는 홈이 형성되고, 안내부(40)에 형성된 홈 또는 돌기릭에 결합하고 있다. 따라서, 스텝 모터(12)의 회전축(39)이 회전하면 밸브 홀더(38)가 상하로 이동하고, 밸브체(13, 14)에 의해 개도가 변화하는 것이다. 여기서, 복귀 스프링(37)에 의해 가압되고 있는 제2밸브부(11)의 밸브체(14)는 제1밸브부(10)의 밸브체(13)가 소정 개도로 리프트하기까지 폐쇄 상태내를 유지하도록 되어 있다.

다음에, 상기 실시예의 작용에 대해 설명한다.

내연 기관(1)의 공회전 회전수는 도시하지 않은 크랭크 각도 센서에 의해 검출되고 있으며, 이 공회전 회전수를 목표치로 유지하도록 도시하지 않은 제어 유니트에 의해 스텝 모터(12)가 제어된다. 흡기 통로(2)의 드로틀 밸브(7) 상류측으로부터 바이패스 통로(19)를 거쳐서 보조 공기 제어 밸브(9)에 들어간 보조 공기는 그 총량이 제1밸브부(10)에 의해 제어된다. 구체적으로는 스텝 모터(12)의 스텝 수에 따라서 제3도에 도시한 바와 같은 유량 특성이 얻어진다. 제1밸브부(10)에 의해 유량 제어된 보조 공기의 일부는 어시스트 에어 통로(21)를 통하여 연료 분사 밸브(22)의 분사구 근방으로부터 어시스트 에어로서 기관으로 공급된다.

또, 나머지는 연통로(20)로부터 제2밸브부(11)로 복귀되어 상기 제2밸브부(11)를 거쳐서 흡기 컬렉터(2c)로 도입된다.

여기서, 제1밸브부(10)의 개도가 작을 때, 즉 보조 공기 총량이 작을 때는 제1밸브부(11)의 개도도 작아지므로 흡기 컬렉터(2c)를 향하여 어시스트 에어 이외의 보조 공기 유량이 억제되고, 필연적으로 보조 공기의 대부분이 어시스트 에어로서 공급되게 된다. 특히, 상기 실시예에서는 제3도에 도시한 바와 같이 스텝 모터(12)의 스텝 수가 S1으로 되기까지는 제2밸브부(11)는 열리지 않는다. 따라서, 보조 공기의 전량이 어시스트 에어로서 공급된다. 어시스트 에어 통로(21)의 통로 단면적은 비교적 작으므로 이에 따라서 어시스트 에어의 최대 유량이 정해지지만 상기 스텝 수 S1은 어시스트 에어가 대략 최대 유량이 되는 점으로 정해지고 있다. 이 스텝 수 S1 이상의 영역에서는 제1밸브부(10)의 개도 증가에 수반하여 제2밸브부(11)의 개도도 증가하지만 어시스트 에어는 상술한 최대 유량이상은 흐르지 않으므로 제3도에 도시한 바와 같이 과잉의 보조 공기가 제2밸브부(11)를 거쳐서 흡기 컬렉터(2c)로 도입된다.

이와 같이 상기 실시예의 구성에 따르면, 단일 스텝 모터(12)를 구비한 하나의 보조 공기 제어 밸브(9)로 보조 공기 총량을 가변 제어할 수 있는 동시에 어시스트 에어와 그 외의 보조 공기의 유량 비율을 적절히 제어할 수 있다. 따라서, 부품 개수가 적어지는 스텝 모터(12)로 구동하는 구동회로나 제어 시스템이 단일 계통으로 되며, 구성을 간소화할 수 있다. 또 보조 공기의 총량은 제1밸브부(10)만으로 총량 제어되므로 보조 공기 유량을 0으로 하도록 완전 폐쇄한 때의 누설 공기량이 3방향 전자 밸브에 비해 작아지며, 공회전 회전수를 충분히 낮게 제어하는 것이 가능해진다.

또, 상기 실시예에서는 보조 공기 제어 밸브(9)로서 스텝 모터(12)에 의해 개도 제어를 행하는 형식의 것을 이용하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 솔레노이드를 액츄에이터로 하는 듀티(duty) 제어형 유량 제어 밸브 등을 이용할 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 관한 내연 기관의 보조 공기 제어 장치에 따르면 단일 액츄에이터를 구비한 하나의 보조 공기 제어 밸브로 보조 공기 총량의 가변 제어와 어시스트 에어에의 분류 제어를 실행하는 것이 가능하며, 부품개수의 삭감이나 구동 회로 등의 구성의 간소화가 도모된다. 또 3방향 전자 밸브를 이용하는 경우에 비해 완전 폐쇄시의 누설 공기량을 대략 절반으로 억제하는 것이 가능하며, 공회전 회전수를 충분히 낮게 제어하는 것이 가능해진다.

Claims (2)

1. 제1밸브부 및 제2밸브부의 개도가 동시에 증감하도록 각 밸브부의 밸브체를 단일 액츄에이터로 일체로 구동하도록 한 보조 공기 제어 밸브를 구비하고 상기 제1밸브부의 공기 입구를 흡기 통로의 드로틀 밸브 상류측에 접속하는 동시에 상기 제1밸브부의 공기 출구 및 상기 제2밸브부의 공기 입구를 서로 합류시킨 다음 연료 분사 밸브의 분사구 근처에 이르는 어시스트 에어 통로에 접속하고, 또 상기 제2밸브부의 공기 출구를 흡기 통로의 드로틀 밸브 하류측에 접속한 것을 특징으로 하는 내연 기관의 보조 공기 제어 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 보조 공기 제어 장치는 제1밸브부의 개도가 소정 개도 이하인때 제1밸브부가 폐쇄상태로 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 보조 공기 제어 장치.