KR970008662B1 - 디젤엔진에서의 공기흡입장치 - Google Patents

Abstract

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Description

디젤엔진에서의 공기흡입장치

제1도는 본 발명에 따른 공기흡입장치의 작동구성을 개략적으로 도시한 블럭계통도.

제2도는 본 발명에 따른 에어밸브의 일실시에 구성을 도시한 예시도.

제3도는 제2도의 에어밸브가 작동되는 구조를 도시한 작동 구조도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 에러 클리너 20 : 에어 컴프레서

30 : 에어 탱크 40 : 에어 밸브

41 : 로드 42 : 관통 홀

50 : 에어 튜브 51 : 역지 밸브

60 : 캠 샤프트 61 : 밸브 캠

70 : 크랭크 샤프트 80 : 모터

90 : 분사장치

본 발명은 엔진의 실린더내로 유입되는 공기를 실린더로 송출하는 에어튜브 일측에서 크랭크 샤프트와 연동되는 캠 샤프트의 밸브캠에 의해 슬라이딩작동하는 에어밸브에 공기흡입이 단속되도록 하므로서 공기흡입구조를 단순화하고, 엔진소음을 감소시킴과 함께 빠른 공기흡입에 따른 혼합기생성과 연소 및 배기효율이 향상되도록 하는 디젤엔진에서의 공기흡입장치에 대한 것이다.

일반적으로 차량의 엔진은 실린더내로 공기와 연료가 혼합된 혼합기를 흡입시켜 피스톤으로 압축한 후 점화연소시키므로서 열 에너지를 생성하고, 연소시의 폭발힘으로 실린더내에 고압이 발생하여 피스톤 헤드에 높은 압력을 작동토록 하므로서 피스톤을 상하로 왕복운동시키게 되고 이렇게 해서 열에너지를 기계적 에너지로 바뀌어지도록 하여서 되는 것이다.

상기 피스톤의 운동은 단순한 직선왕복운동이지만 이것을 커넥팅 로드와 크랭크 축을 사용하여 회전운동으로 다시 바꾸어 주므로서 차륜을 회전시키게 되는 것이다.

한편 상기와 같은 피스톤의 주기적인 운동을 지속시키기 위해서는 연소된 가스늘 배출하고, 새로운 혼합기를 보충해야 하며, 따라서 크랭크 샤프트와 연동하는 밸브기구와 필요로 되는 것이며, 이러한 흡·배기구인 밸브의 정확한 개폐 타이밍에 의해 공기의 흡입과 연소가스의 배출을 하게 되는 것이다.

특히 상기의 흡·배기 밸브는 캠 샤프트의 회전으로 작동되는 것이며, 상기의 캠 샤프트는 크랭크 샤프트와 통상 타이밍 벨트로 연결되어 연동되며, 이때 상기 캠 샤프트와 통상 타이밍 벨트로 연결되어 연동되며, 이때 상기 캠 샤프트와 크랭크 샤프트의 회전수는 1:2의 비율로 회전하게 되는 것으로서, 상기 흡기밸브는 피스톤의 상사점 전에서 열려 하사점 후 잠깐 있다가 닫혀져 상기 피스톤의 흡입관성을 이용하여 혼합기를 최대한 흡입할 수 있도록 되며, 상기 배기밸브는 피스톤의 하사점에 열려 연소가스를 신속하게 배출시킨 뒤 상사점 후에 닫히도록 하여 연소가스의 배출을 완전히 할수 있도록 하는 작동구성으로 되는 것이다.

이러한 흡·배기밸브의 개폐시 특징적인 것은 배기행정의 종료로부터 흡기행정의 초기에 있어서 상기 흡·배기 밸브가 함께 열려있게 되는 경우가 있는데 이는 연소가스의 배출과 동시에 혼합기의 충전효율을 높이고자 하는 오버 랩(Over Lap)주기를 두어 엔진의 작동성능을 향상시키고자 하는 것이다.

한편 상기와 같은 흡기장치에서 흡기밸브로 유입되는 공기는 디젤 엔진의 경우에 에어 클리너를 통해 여과시킨 공기를 바로 흡기 매니폴드를 통해 실린더내 연소실로 흡입되도록 하기도 하고, 또한 상기의 구성에 과급기(Supercharger)를 장착시켜 공기를 강제적으로 흡·배출시키기도 하는 것이다.

그러나 상기와 같은 과급기가 없는 구성의 경우에는 공기의 흡·배출효율이 좋지 못하여 엔진의 출력이 과히 좋지 못한 단점이 있고, 또한 상기 흡기 매니폴드의 스로틀 밸브에 의해서 공기의 공급량이 조절되도록 하는 동시에 실린더에서는 흡기밸브의 개폐에 의해서 공기가 흡입되도록 하는 구조로 되는 것이므로 공기 흡입을 위한 구조가 매우 복잡하게 되어 그만큼 제조원가가 상승되는 문제가 있으며, 특히 밸브의 소음이 심하여 엔진소음을 증폭시키기도 하는 것이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 공기흡입장치의 단점과 문제점들을 해소시키기 위한 것으로서 그주된 목적은 공기의 흡입 및 배출력을 향상시켜 엔진의 출력이 향상되도록 하고자 하는데 있는 것이다.

또한 본 발명은 종래의 흡기 매니폴드와 흡기밸브를 제거하여 구조를 단순화시키므로서 엔진의 크기를 축소시키고, 제조원가가 절감되도록 하는데 다른 목적이 있는 것이다.

또한 본 발명은 종래의 흡기밸브가 개폐되면서 발생하는 소음을 없애므로서 전체적인 엔진소음을 현저히 저감되도록 하는데 또 다른 목적이 있는 것이다

상기와 같은 목적에 따른 본 발명의 구성을 간단히 설명하면, 본 발명은 에어 컴프레서에 의해서 에어 클리너를 통해 공기를 유입하여 에어탱크에서 압축저장한 후 에어튜브를 통해 각 실린더헤드로 송출되는 압축공기는 상기 에어튜브의 일부에서 캠 샤프트의 밸브 캠에 의해서 슬라이딩작동되는 에어밸브에 의해 단속되도록 하는 구성으로 흡기장치가 형성토록 한 것이다.

이를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도면 제1도는 본 발명에 따른 흡기장치의 전체적인 공기 흡입계통을 개략적으로 도시한 블럭도로서, 본 발명은 대기 중의 공기를 에어 클리너(10), 에어 컴프레서(20), 에어 탱크(30), 에어 밸브(40)를 통해 실린더로 유입되도록 하는 구성이다.

즉 에어 컴프레서(20)에 의해 흡입되는 공기는 에어 클리너(10)를 통해 여과되어 에어 탱크(30)내에 압축저장된 후 에어 밸브(40)의 작동에 의해서 에어 튜브(50)를 통해 실린더내로 송출되도록 하는 구성이다.

상기의 에어 컴프레서(20)는 엔진이 작동중인 상태일 때는 크랭크 샤프트(70)에 의해 동력을 공급받기는 하나, 상기 에어 탱크(30)내의 압력이 규정치 이하로 내려가거나 시동시에 별도의 모터(80)에 의해서 동력이 공급되어 작동되도록 하는 구성이다.

또한 실린더내로 송출되는 압축공기의 단속은 상기한 바와 같이 도면 제2도의 일실시예에서와 같은 에어 밸브(40)의 슬라이딩작동에 의해서 수행되는 바 상기의 에어 밸브(40)는 크랭크 샤프트와 연동되는 캠 샤프트(60)의 밸브 캠(61)에 의해 슬라이딩되는 로드(41)가 상기 에어 튜브(50) 일측에서 수직으로 끼워져 일단면은 밸브 캠(61) 주면에 접하고, 타단면은 스프링(43)에 의해 탄지되어 슬라이딩 작동하면서 양측으로 관통된 관통 홀(42)이 양측의 에어 튜브(50)와 연통되면서 압축공기가 송출되도록 하는 구성으로 되는 형상이다.

이때 크랭크 샤프트와 연동되는 상기 캠 샤프트(60)는 종래와 마찬가지로 크랭크 샤프트의 2회전시 캠 샤프트(60)는 1회전하는 회전비를 갖도록 하며, 상기 캠 샤프트(60)에는 배기밸브를 연동시키는 밸브 캠도 동시에 형성되도록 한다.

그리고 상기 실린더내로 압축공기와 함께 유입되는 연료는 실린더 헤드에서 직접 분사장치(90)에 의해 분사되도록 하므로서 압축공기와 혼합되어 적정의 혼합기가 실린더에서 형성될 수 있도록 한다.

한편 상기 에어 밸브(40)를 통해 실린더로 송출된 압축공기가 실린더에서 다시 에어 튜브(50) 단부측으로는 역지밸브(51)가 형성되도록 하는 것이 보다 바람직하다.

이하 상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 작동 및 그 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

즉 본 발명은 최초 시동이나 에어 탱크(30)내의 압력이 규정치이하인 경우에는 별도의 모터(80)에 의해 에어 컴프레서(20)가 작동되도록 하며, 그 이후의 엔진이 정상작동되는 때에는 크랭크 샤프트(70)에 의해 동력이 공급되도록 하여 공기를 흡입시키게 되며, 상기와 같은 공기는 에어 클리너(10)를 통과하면서 여과되고, 에어컴프레서(20)에 의해서 압축되어 에어 탱크(30)내에 일정압력으로 저장되는 것이다.

이렇게 저장된 압축공기는 에어튜브(50)를 통해 각 실린더로 공급되게 되는 바 이때 상기 에어 튜브(50)에는 도면 제3도에서와 같이 작동하는 에어 밸브(40)에 의해 에어 공급이 단속되도록 한다.

따라서 상기 에어 밸브(40)는 전기한 바와 같이 크랭크 샤프트와 연동되는 캠 샤프트(60)의 밸브캠(61)에 로드(41)의 일단면이 밀착되고, 타단면은 스프링(43)에의해서 탄지되게 되므로 양단면이 지지되어 슬라이딩 작동시 전혀 요동이 없게 되므로서 밸브(40)의 개폐가 보다 유연하게 작동할 수가 있게 되는 것이다. 그리고 상기와 같은 작동으로 상기 로드(41)의 관통 홀(42)이 에어 튜브(50)와 연통되게 되면 압축공기는 빠른 속도로 실린더내로 유입되게 되며, 이렇게 유입되는 공기는 역지밸브(51)에 의해 역류가 방지되면서 분사장치(90)에서 분사되는 연료와 적정하게 혼합되게 되는 것이다.

또한 이러한 혼합의 생성은 압축공기의 빠른 기류에 의해 분사연료와 혼합성이 향상되어 연소시보다 상승된 연소효율을 얻게 되는 이점이 있으며, 또한 공기의 흡입 및 연소가스의 배출이 동시에 일어나는 오버 랩상태에서 공기의 빠른 흡입력으로 연소가스를 매우 빠르게 배출시킴과 동시에 연소실을 보다 청정화시키게 되므로 엔진의 충전효율을 보다 향상시킬 수가 있고, 그리고 종래와 같은 흡기밸브의 개폐에 따른 소음이 제거되므로 엔진소음이 대폭 줄어들 수가 있게 되는 것이다.

한편 본 발명은 종래의 흡기장치가 흡기 매니폴드와 흡기 밸브로 이루어지는 반해 본 발명은 단순히 에어 튜브(50)의 일측부에서 슬라이딩작동되도록 하는 에어 밸브(40)를 수직으로 증설시켜 구조를 단순화시키므로서 엔진전체의 향상을 축소시킬 수가 있게 되는 것이다.

그러므로 본 발명은 밸브개폐의 소음제거로보다 조용한 엔진을 제공하게 되면서 구조의 변형으로 엔진의 크기가 축소되는 동시에 그에 따른 제조원가절감의 장점이 있게 되는 것이며, 특히 빠른 속도로 공기를 실린더내로 유입시켜 혼합기를 생성하고, 연소가스의 배출력을 상승시켜 엔진의 출력을 크게 향상시키게 되는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 에어 클리너를 통해 여과되면서 에어 콤프레서에 의해 압축되어 에어 탱크에 저장되는 압축공기를 각 실린더로 송출하는 에어 튜브의 일측에서 크랭크 샤프트와 연동되는 캠 샤프트의 밸브 캠에 의해 관통홀이 천공된 로드가 슬라이딩작동되도록 하는 에어 밸브에 의해서 단속되면서 실린더내로 송출되도록 하는 구성을 특징으로 하는 디젤엔진의 공기흡입장치.
2. 상기 에어 튜브의 실린더측으로는 실린더로 송출되는 압축공기 또는 상기 압축공기와 연료가 혼합된 혼합기의 역류가 방지되도록 역지밸브가 형성되도록 하는 구성을 특징으로 하는 디젤엔진의 공기흡입장치.