KR20030029424A - 자동차 기관의 흡기, 배기밸브 연속제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 기관의 출력 향상 및 연비 개선에 관한 것으로 더욱 상세하게는 자동차 기관의 캠축을 이용하여 흡기, 배기시기를 연속으로 제어하여 저속 중속 고속에서 고축력을 얻는 방법에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 현재 디젤 기관에서 사용중인 인젝션 펌프의 자동 타이머와 같은 유사한 장치를 가솔린 기관의 캠축 스프로켓에 장착 적용시킨 것이다. 인젝션펌프의 자동 타이머는 디젤 기관의 분사시기를 제어하는 장치이다 본 발명은 기관의 회전 속도에 따라 캠축에 진각(위상차)을 주어 캠축의 회전을 빠르거나 늦게 제어하여 보다 나은 연비 개선 효과를 얻고자 한 것이다. 그리고 본 발명은 자동차 기관이면 즉 캠축이 있는 기관이면 어느 기관이라도 적용이 용이한 점이 특징이다.

Description

자동차 기관의 흡기, 배기밸브 연속제어 방법{V.V.T(Variable Valve Timing)}

본 발명은 자동차 기관의 흡기, 배기시기를 연속으로 제어하는 방법에 관한 것으로써 더욱 상세하게는 [도 3] 와 같은 방법으로 캠축 스프로켓에 자동 타이머와 유사한 장치를 하여 캠축에 진각(위상차)을 주어 흡기, 배기 밸브의 작동 시기를 연속으로 제어하여 나은 연비개선(출력향상)의 효과를 얻는 방법에 관한 것이다.

□경제속도 운전

도로를 주행하는 자동차는 경제적으로 운전하기가 그리 쉽지 않다. 복잡한 도심의 거리나 정체 구간에서의 운전은 경제 속도가 아니다. 경제 속도란 2.000RPM 전후/70∼80Km/h의 속도인데 비해 도로사정이나 운행 조건은 경제 속도로 주행할 수 없는 조건이 많다.

자동차 운행에 있어서 연료가 가장 많이 드는 때는 출발 할 때 일 것이다 그런데 기관의 구조상 흡기 배기밸브 작동 시기는 제작시 이미 중속에서 열리고 닫히는 구조(캠축, 스프로켓 고정식)로 제작되어 있다. 이것이 현재우리나라의 자동차 기술이다.

자동차는 도로 사정에 따라 엔진을 저속, 중속 또는 고속으로 회전시켜야 하는 경우가 있다.

현재 우리나라에서 사용하는 자동차 기관은 저, 중, 고속 회전시 흡기, 배기 밸브의 여닫는 시기가 항상 일정하다. 현재 기관에 적용된 흡, 배기시기는 중속에 맞추어 제작되어 있다. 따라서 경제속도 범위가 정해져 있기도 하다. 자동차는 사정에 따라 저속으로 운행되는 경우 즉 복잡한 도시거리나 정체구간에서의 경제속도로 운행이 어렵게되고 따라서 연료낭비가 초래된다.

□우리 나라 자동차의 흡기 배기시기(고정식)

현제 우리나라의 자동차 흡기 배기시기는 중속에서 밸브가 열리고 닫히게 제작되어 있다. 자동차의 엔진이 저속에서도 중속시기에 고속에서도 중속 시기에 열리고 닫히게 제작되어 있다.(고정식 캠축을 사용하므로) 흔히 말하는 경제 속도는 70∼80Km/h로 되어 있는데 이것은 중속 시기에 흡기 배기 밸브가 열리고 닫히기 때문이기도 하다. 자동차를 사용함에 있어서 가장 연료가 많이 들어갈 때는 출발할 때 즉 저속일 때와 기어를 변속하고 악세레이터를 밟을 때 (이때가 엔진의 rpm은 저속회전에서 중속으로 바퀴는 시기 즉 연료가 많이 소모되는 시기) 많은 연료가 소모된다. 본 발명은 저속에서는 저속에 맞게 흡기 배기 시기가 조정되고 중속에서는 중속시기에 고속에 맞게 흡기 배기시기가 연속으로 조정된다면 경제 속도 범위가 넓어지지 않겠나 하는 것이다. 엔진의 회전 속도에 따라 흡기 배기 밸브의 열리는 시기를 조절해준다면 연료절약도 되고 또한 대기오염 방지도 될 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 [도 3]과 같이 자동차 기관의 캠축 스프로켓에 인젝션 펌프의 자동타이머와 유사한 장치를 하여 캠축에 진각(위상차)을 둔다. 좀더 상세하게는 저속일 때 흡기시기를 늦게 제어하고 중속은 중속에 맞게 고속은 고속대로 흡기 시기를 상사점전에 열어주므로 흡입 효율을 높인다. 다시 말해 저속에서는 흡기 시기를 제어하여 보다나은 출력 얻을수 있고 출력을 얻게 되고 고속은 고속대로 흡기 시기를 빠르게 제어하여 고출력을 얻는 방법이다. 배기시기도 마찬가지이다. 배기시기를 연속으로 제어하여 역시 고출력과 매연을 적게 나오게 하는 방법을 꾀할 수 있다.

도 1은 현재 자동차에 사용중인 고정식 캠축과 스프로겟

도 2는 현재 자동차에 사용중인 캠축과 스프로켓의 분해도

도 3은 본 발명에 고안되어 캠축 스프로켓에 자동타이머를 장착한 모양도

도 4는 캠축 스프로켓에 정착될 대형 디젤기관의 인젝션펌프의 자동타이머 분해도

도 5는 캠축의 진각장치(자동타이머)의 정지상태

도 6는 저속과 고속에서 흡기 밸브의 열고닫히는 시기를 보여 주는 그림

도 7는 참고도 일본에서 이미 개발된 유압식 VVT의 모양도

이하 첨부되 도면에 의해 설명하면 다음과 같다.

도 3은 현재 사용중인 자동차 기관의 캠축 스프로켓에 디젤 기관의 인젠션 펌프의 자동타이머와 유사한 장치를 장착한 것이다.

고정된 캠축 스프로켓에 진각(위상차)을 주어 저속에서 또는 고속에서 고출력을 얻어내는 방법이다.

도 4는 현재 대형 디젤기관 인젝션펌프에 사용중인 자동타이머를 분해해 놓은 그림이다.

도 5는 캠축의 진각장치인 자동타이머의 정지 상태를 보여준 그림이다.

그림 - 1 작동전의 상태

그림 - 2 작동후의 상태

□캠축의 진각장치(일명 자동타이머) 작동 원리

그림 -1- 하우징(7)은 캠축플리에 고정되어 있다 허브(1)는 캠축과 연결 고정되어 있다. 스프링(5)은 허브(플랜지)를 밀고있는 상태.

엔진의 회전속도가 저속일 때에는 원심추(3)의 원심력보다 스프링(5)의 압력이 강하기 때문에 원심추(3)는 그림 -1-과 같이 유지되어 캠축에 진각(변화)이 그대로 유지된다.

그림 -2- 그러나 엔진의 회전속도가 상승함에 따라 스프링(5)의 장력보다 원심추(3)의 원심력이 강하여 원심추(3)는 원심력에 의해 밖깥쪽으로 이동하게 되고 이때 원심추(3)에 끼워진 롤러(2)는 허브(1)를 밀어서 캠축의 진각(변화)을 주어 진각되는 방향으로 허브(1)를 회전시킨다 이것이 캠축을 진각(변화) 시키고 이로 인해 흡기 배기 시기를 제어하게 되고 따라서 흡,배기 밸브를 엔진의 회전속도에맞게 가변제어 하게된다

-. 자동차 기관의 토오크와 출력의 향상, 연비 개선, 배출가스 유해 성분의 줄이는 것을 동시에 목표한다.

-. 저속 중속 고속 토오크 향상에 목표한다. (특히 저속 토오크)

Claims (1)

1. 자동차 기관의 흡기 배기 밸브작동시기가 고정식인데 이것을 진각(위상차)을 주어 저속 중속 고속에 출력을 얻어내는 과정에 있어서 상기 자동차 기관의 (도 3) 캠축 스프로켓에 자동타이머와 같은 유사한 장치를 장착하는 단계

   (DOHC)관의 경우 흡기 캠축 스프로켓에 장착 - 1개 -

   배기 캠축 스프로켓에 장착 - 1개 -

   자동차 기관의 출력 향상 및 연비 개선을 위해 자동차 기관의 캠축을 이용하여 흡기, 배기밸브작동 시기를 연속으로 제어하여 저속 중속 고속에서 고출력을 얻는 방법(특히 저속에서 고출력)

   상기 단계후 자동차 기관의 토오크와 출력의 향상, 배출가스 유해성분을 줄이는 방법