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KR100222525B1 - 내연기관의 흡기제어장치 - Google Patents

내연기관의 흡기제어장치 Download PDF

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KR100222525B1
KR100222525B1 KR1019940029315A KR19940029315A KR100222525B1 KR 100222525 B1 KR100222525 B1 KR 100222525B1 KR 1019940029315 A KR1019940029315 A KR 1019940029315A KR 19940029315 A KR19940029315 A KR 19940029315A KR 100222525 B1 KR100222525 B1 KR 100222525B1
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Abstract

저속영역에서 흡기의 흐름이 텀블유동이 되도록 함과 아울러 흡기의 흐름속도를 빠르게 하여 연소무화 증대와 토오크 및 출력 향상을 도모하고, 고속영역에서 연소성을 향상시키기 위하여, 피스톤이 승강가능하게 위치하는 실린더 블럭과 함께 연소실을 구성하며, 흡기포트 및 배기포트를 갖는 실린더 헤드와, 상기한 흡기포트를 제1흡기통로 및 제2흡기통로로 분할하여 흡기의 흐름속도를 가변시킬수 있는 분할판과, 상기한 분할판의 종단부에 위치하며 상기한 제1,2흡기통로의 흐름상태를 제어하거나 또는 어느 하나의 흡기통로를 엔진의 속도 영역에 따라 차단하는 밸브수단을 포함하는 내연기관의 흡기 제어장치를 제공한다.

Description

내연기관의 흡기제어장치
제1도는 본 발명에 의한 흡기제어 장치의 측단면도.
제2도는 본 발명에 관련하는 흡기조절수단의 사시도.
제3도는 본 발명에 관련하는 흡기조절수단의 측단면도.
제4도는 본 발명에 관련하는 흡기조절밸브의 작동예를 나타내는 도면으로서,
(a)는 저속시 상태도,
(b)는 중속시 상태도.
(c)는 고속시 상태도.
제5도는 본 발명에 관련하는 흡기 흐름상태를 설명하기 위한 도면으로서,
(a)는 저속시 상태도.
(b)는 중속시 상태도.
(c)는 고속시 상태도이다.
본 발명은 내연기관의 흡기제어장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 흡기의 흐름이 텀블유 동으로 진행될 수 있도록 하여 고속에서 연소성 개선과 저속에서 높은 토오크 및 출력향상을 도모할 수 있는 흡기제어장치에 관한 것이다.
고성능 엔진의 경우 1개의 실린더에 대하여 2개의 흡기관을 장착하고 있는데, 하나의 흡기관은 고속영역에서만 공기를 흐르게 하는 것이고, 다른 하나의 흡기관은 모든 속도 영역에서 공기가 흐르도록 하는 것이다.
흡기가변장치는 저속에서 길이가 긴 흡기관을 신기가 통과하도록 하여 흡기의 맥동효과를 높임으로서 체적효율을 증대시키고, 고속에서는 길이가 짧은 흡기관을 신기가 통과하도록 하여 흡기저항을 줄이고 신속히 유입될 수 있도록 하는 것이다.
그러나 하나의 연소실에 대하여 단일 흡기포트를 구비하고 있으며, 이 흡기포트가 텀블유동을 발생시키지 못하는 일반적인 포트를 보유하는 엔진은, 저속에서 만족할만한 토오크 및 출력이 얻어지지 못하고 있으며, 텀블포트를 갖는 엔진에 비하여 많은 연료량이 분사되는 고속에서 연소성이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 흡기의 흐름이 텀블유동으로 될 수 있도록 하여 저속에서 큰 토오크 및 출력을 얻을 수 있으며 고속에서 연소성을 개선할 수 있는 내연기관의 흡기제어장치를 제공하는데 있다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여, 피스톤이 승강 가능하게 위치하는 실린더 블럭과 함께 연소실을 구성하며 흡기포트 및 배기포트를 갖는 실린더 헤드와, 상기한 흡기포트를 제1흡기통로 및 제2흡기통로로 분할하여 흡기의 흐름 속도를 가변시킬 수 있는 분할판과, 상기한 분할판의 종단부에 위치하며 상기한 제1,2 흡기통로의 흐름상태를 제어하거나 또는 어느 하나의 흡기통로를 엔진의 속도 영역에 따라 차단하는 밸브수단을 포함하는 내연기관의 흡기 제어장치를 제공한다.
상기한 밸브수단은 가속페달과 당김줄로 연결되어 스로틀 밸브를 개폐하는 스로틀 밸브축으로 부터 이어지는 와이어의 일단이 감김되는 풀리와, 이 풀리와 대향하는 자세로 위치하여 회전력을 전달받는 시차제어판과, 이 시차제어판이 고정되어 회전력을 전달받으며 실린더의 수와 동일한 수의 홈이 형성된 회전부재를 포함하는 내연기관의 흡기 제어장치를 제공한다.
상기한 분할판은 흡기포트의 수평 중심선 아래측에 위치되는 내연기관의 흡기 제어장치를 제공한다.
상기한 시차제어판은 걸림돌기를 보유하고 있으며, 풀리는 시차제어판과 대향하는 면에 상기한 걸림돌기와 걸려질 수 있는 위치에 또다른 걸림돌기를 보유하는 내연기관의 흡기 제어장치를 제공한다.
상기한 회전부재의 홈은 엔진의 속도 영역이 고속일때 흡기의 흐름방향을 상방향으로 하기 위하여 홈의 뒤쪽이 상승된 자세를 갖는 내연기관의 흡기 제어장치를 제공한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 통하여 더욱 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명의 흡기제어장치가 적용된 실린더 헤드의 측단면도로서, 피스톤이 승강가능하게 설치되는 실린더 블럭(2)과 함께 연소실(4)을 구성하는 실린더 헤드(6)는 연료 및 연속에 필요한 공기를 연소실로 유입하기 위한 흡기포트(8)를 보유하고 있다.
상기한 흡기포트(8)로 유입되는 혼합기가 텀블유동이 이루어질 수 있도록 하기 위하여, 이 흡기포트(8)는 분할판(10)에 의해 상하로 나뉘어지고 있는데, 이 분할판(10)는 흡기포트(8)의 중심선 보다 아래측에 위치한다.
상기한 분할판(10)에 의해 흡기포트는 제1흡기통로(12)와 제2흡기통로(14)로 흐름을 나누어 보낼 수 있는데, 상기한 제1흡기통로(12)로 연료와 공기가 혼합된 혼합기를 보내기 위하여 제1흡기통로(12)의 입구에는 연료 인젝터(16)가 설치된다.
이 연료 인젝터(16)로 부터 분사되는 연료가 아래측의 제2흡기통로(14)로 흐름되는 것을 방지하기 위하여 이 연료 인젝터(16)는 제1흡기통로(12)가 뚫려지는 방향으로 누워진 자세를 갖는다.
상기한 분할판(10)의 종단부에는 제2흡기통로(14)를 열거나 닫을 수 있는 밸브수단(18)이 제공된다.
이 밸브수단(18)은 제2도에 도시한 바와 같은 회전부재(20)를 포함하는데, 이 회전부재(20)는 다수개의 홈(22)들을 갖는다.
이 홈(22)의 갯수는 엔진의 흡기포트 수와 동일하게 형성되는데, 대략 반원형으로 이루어지며 이 홈(22)에 상기한 분할판(10)의 종단부가 위치하게 된다.
상기한 회전부재는(20)는 가속페달의 밟힘정도에 따라 개폐량이 조절되는 스로틀 밸브(미도시)의 힘을 전달받기 위하여 와이어(24)와 연결된다.
이 와이어(24)는 스로틀 밸브의 회전축에 결합되는 풀리(미도시)로 부터 이어진다.
제3도는 상기한 밸브수단(18)의 구성을 보다 상세히 나타내고 있는데, 회전부재(20)의 일측단에 시차제어판(26)이 고정되어 있으며, 이 시차제어판(26)은 실린더 헤드(6)에 회전가능하게 결합되며 상기한 와이어(24)의 일단이 감김되는 풀리(28)와 약간의 간격을 띄우고 대향하는 자세로 위치되고 있다.
상기한 풀리(28)는 와이어(24)가 당겨짐으로서 회전할 수 있는데, 이때 이 풀리의 회전력이 시차제어판(26)으로 전달될 수 있도록 하기 위하여 시차제어판(26)과 풀리(28)의 대향면에는 각각 걸림돌기(30,32)를 돌출시키고 있다.
상기한 걸림돌기(30.32)들은 제4도에 도시한 바와 같이 초기상태에서 떨어져 있는데, 이것은 가속페달을 밟을때 즉시 회전부재(20)가 회전하지 않도록 하는 것으로서, 저속시에 제2흡기통로(14)를 차단하기 위한 것이다.
상기한 걸림돌기(3)는 1쌍으로 되어 있는데, 이들 사이에 상기한 걸림돌기(32)가 위치될 수 있도록 되어 풀리(28)가 회전한 상태에서 초기 위치로 회전시 회전부재(20)를 함께 초기 위치로 이동시킬 수 있도록 되어 있다.
도면중 미설명 부호 34는 흡기밸브이고, 36은 배기밸브이며, 38은 풀리(28)가 회전된 상태에서 초기 위치로 되돌려 주기 위한 코일 스프링이다.
이와 같이 이루어지는 본 발명의 흡기 제어장치는, 엔진이 시동된 상태에서 운전자가 가속페달을 밟게 되면, 스로틀 밸브(미도시)가 열려지면서 흡기포트(8)로 유입되는 공기의 양이 증가하기 시작한다.
이러한 상태에서는 스로틀 밸브의 축과 연결된 와이어 (24)가 당겨지면서 풀리(28)를 회전시키게 되는데, 이때 시차제어판(26)에 형성된 걸림돌기(30)와 풀리에 제공된 걸림돌기(32)가 제4(a)도에 도시한 바와 같이 떨어져 있기 때문에 풀리(28)의 회전력은 시차제어판(26)으로 전달되지 않는다.
따라서 흡기포트(8)는 제5(a)도에 도시한 바와 같이 밸브수단(18)에 의해 제2흡기통로(14)가 차단된 상태가 된다.
즉 밸브수단(18)의 회전부재(20)가 제2흡기통로(14)를 차단하고 있는 상태가 되는데, 이러한 상태에서는 회전부재(20)의 홈(22)이 연소실(4)을 향하여 있게 된다.
이러한 상태는 엔진이 저속영역에서 운전중에 있는 것인데, 이때에는 제1흡기통로(12)가 열려 있는 상태이므로 연료 인젝터(16)로 부터 분사되는 연료는 제1흡기통로(12)만을 통하여 흐르게 된다.
이때 제1흡기통로(12)를 통하여 흐르는 혼합기는 흐름속도가 빠르게 되는데, 이것은 제2흡기통로(14)가 차단된 상태이므로 실질적으로 흡기포트(8)의 개구면적이 줄어들었기 때문이다.
따라서 연료의 무화가 촉진되며 혼합기의 흐름속도가 빠르게 진행되고, 또 혼합기의 흐름이 텀블유동으로 이루어지기 때문에 화염전파 시간을 단축시킬 수 있어 저속에서 큰 토오크 및 출력을 얻을 수 있다.
게다가 제1흡기통로(12)로 혼합기가 흐르는 것은 점화 플러그(S)주위에 진합 혼합기를 형성할 수 있는 것이므로 저속영역에서 희박연소를 가능하게 하는 효과도 얻을 수 있다.
이러한 저속영역에서 가속페달을 더욱 밟게 되면, 와이어(24)가 더욱 당겨지면서 풀리(28)의 회전각도를 증대시키게 되므로 제4(b)도에 도시한 바와 같이 시차제어판(26)의 걸림돌기(30)를 풀리(28)에 제공된 걸림돌기(32)가 밀게 된다.
이러한 작용으로 시차제어판(26)은 풀리(28)와 함께 회전하게 되는데, 이 시차제어판(26)은 회전부재(20)와 고정되어 있으므로 회전부재가 함께 회전하게 된다.
따라서 제5(a)도의 상태에서 제5(b)도에 도시한 바와 같이 회전부재(20)가 회전하면서 제2흡기통로(14)를 서서히 열어주게 된다.
이러한 상태에서는 흡기포트(8)로 유입되는 공기가 제1흡기통로(12)로는 연료 인젝터(16)로 부터 분사되는 연료와 혼합되어 흐르고, 제2흡기통로(14)로는 연료와 혼합되지 않은 공기만 흐르게 된다.
그리고 이러한 상태에서 더욱 가속페달이 밟혀지면, 회전부재(20)가 제4(b)도의 상태에서 제4(c)도의 상태로 회전하게 되므로 밸브수단(18)의 회전부재(20)에 형성된 홈(22)의 개구부는 제5(c)도에 도시한 바와 같이 되면서 홈(22)의 앞쪽 부분이 제2흡기통로(14)의 아래측 저면에 일치하게 되고 뒤쪽 부분이 제2흡기통로(14)의 공간부에 위치하게 된다.
이러한 상태에서는 제2흡기통로(12)로 혼합기가 흐르고, 제2흡기통로(14)로는 공기만이 흐르게 되는데, 이때 제1흡기통로(14)에는 홈(22)의 뒤쪽부분이 올라와 있는 상태이므로 이곳을 지나는 공기는 화살표 방향으로 흐르면서 연소실의 입구측에서 제1흡기통로(12)측으로 상승하는 흐름이 이루어진다.
따라서 연소실(4)로 유입되는 혼합기 및 공기는 텀블유동이 이루어지게 되는데, 이러한 텀블 유동으로 고속에서 연소성이 향상된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 흡기 제어장치는, 저속에서 흡기통로의 단면적을 줄여 흡기의 흐름속도가 빠르게 되도록 함과 아울러 텀블유동이 이루어지도록 하여 연료 무화증대와 토오크 및 출력을 높일 수 있으며, 고속에서는 하측의 흡기통로를 개방하되 공기의 흐름이 상방향으로 이루어지도록 하여 텀블을 발생시키게 되므로 연소성을 향상시킬 수 있다.

Claims (4)

  1. 엔진의 실린더 블럭과 함께 연소실을 구성하며 흡기포트 및 배기 포트를 갖는 실린더 헤드; 상기 흡기포트를 제1흡기통로 및 제2흡기통로로 분할하여 흡기의 흐름 속도를 가변시키는 분할판; 및 상기분할판의 종단부에 위치하며, 싱기 제1, 2흡기통로의 흐름상태를 제어하는 밸브수단 -여기서 밸브수단은 a. 가속페달과 당김줄로 연결되어 스로틀 밸부를 개폐하는 스로틀 밸브축으로부터 이어지는 와이어의 일단이 감김되는 풀리; b. 이 풀리와 대향하는 자세로 위치하여 회전력을 전달받는 시차제어판; 및 c. 이 시차 제어판이 고정되어 회전력을 전달 받으며 실린더의 수와 동일한 수의 홈이 형성된 회전부재를 포함함 -;을 포함하는 내연기관의 흡기 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 분할판은 흡기포트의 수평 중심선 아래측에 위치되는 내연기관의 흡기제어장치.
  3. 제1항에 있어서, 시차제어판은 걸림돌기를 보유하고 있으며, 풀리는 시차제어판과 대향하는 면에 상기한 걸림돌기와 걸려질 수 있는 위치에 추가의 걸림돌기를 보유하는 내연기관의 흡기 제어장치.
  4. 제1항에 있어서, 회전부재의 홈은 엔진의 속도 영역이 고속일 때 흡기의 흐름방향을 상방향으로 하기 위하여 홈의 뒤쪽이 상승된 자세를 갖는 내연기관의 흡기 제어장치.
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