KR20030089247A - 디젤엔진의 시동오프시 공기시스템의 공기 차단장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디젤엔진의 공기시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 흡기 매니폴드에 설치되어 연소실로 공급되는 공기를 차단하는 공기 차단장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 장치는 흡기매니폴드 내부에 설치되고, 중앙을 가로지르는 중심축을 중심으로 회동하면서 흡입되는 공기를 차단하는 스로틀 플랩; 및 스로틀 플랩에 연결되어 스로틀 플랩을 회동시키는 회동수단을 포함한다. 바람직하게는, 회동수단은 스로틀 플랩의 중심축에 연결되어 스로틀 플랩을 회동시키는 링크와, 링크에 연결되어 링크를 왕복운동시키는 로드와, 로드에 연결되어 내부에 가해지는 압력의 변위에 의해 로드를 왕복운동시키는 엑추에이터와, 엑추에이터의 압력을 변위시키기 위한 진공이 저장되는 진공탱크와, 진공탱크와 엑추에이터 사이에 설치되어 진공탱크를 개폐하는 밸브와, 시동오프와 동시에 밸브를 개방하는 제어부로 구성된다.

Description

디젤엔진의 시동오프시 공기시스템의 공기 차단장치{Apparatus for cutting off supply of air in air system when a diesel engine is stopped}

본 발명은 디젤엔진의 공기시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 흡기매니폴드에 설치되어 연소실로 공급되는 공기를 시동오프시 신속하게 차단하는 공기 차단장치에 관한 것이다.

일반적으로, 디젤엔진은 공기만을 실린더에 흡입하여 압축행정 말기에 고온 고압으로 압축된 공기에 분사노즐 및 인젝터를 통해 연료가 분사된다. 이때 공기의 온도가 연료의 자기착화 온도보다 높으면 분사된 연료는 압축된 고온의 공기중에서 무화 증발되므로 자기착화가 가능한 최적의 혼합비가 연소실내에 형성되어 연소가 시작된다. 이것을 압축 자기착화라 하며, 그 후 분사되는 연료는 분무제트를 형성하여 주위의 공기와 혼합함으로써 계속 진행된다. 따라서 디젤엔진의 연소의 기본은 연료와 공기가 잘 혼합되도록 하는 것이 중요하다.

현대의 디젤엔진의 분사방식은 흡기 매니폴드에서 공기만을 보내 흡입행정중에 실린더안으로 연료를 직접 분사하는 직분사 방식을 사용하고 있다. 그 이유는 직분사 방식이 저연비와 배기가스 저감을 가능하게 했기 때문이며 또한 일반 예연소 엔진에 비해 안락하고 조용한 엔진이 가능했기 때문이다. 이러한 직분사 방식은 일반 디젤 엔진에 비해 우수하기 때문에 많이 사용되고 있다.

이러한 디젤엔진의 직분사 방식을 가능하게 하기 위한 공기시스템이 필요하다. 도 1에 도시된 바와 같이, 공기시스템은 공기청정기(1)를 통하여 공기가 흡입된 후, 에어플로우(air flow) 센서(2)에 의하여 공기량이 측정된다. 이후, 공기청정기(1)와 소통되도록 연결되는 흡기 매니폴드(3)를 통해 정화된 공기가 흐르게 된다. 이 공기는 흡기 매니폴드(3)를 통과하여 각 실린더(4)로 공급된다. 이후 제어부(5)로부터 신호를 인가받아 고온 고압으로 압축된 공기에 분사노즐 및 인젝터(미도시)를 통해 연료가 분사되어 자기 압축착화를 통해 연소가 시작된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 공기시스템은 에어플로우 센서를 사용해서 흡입 공기량을 계량하고 있으나 에어클리너 가까이에 장착되어 있는 에어플로우 센서로 계량된 공기량과 실제로 실린더에 들어가는 공기량과는 다른 값이 되어 버린다. 이에 따라, 시동 오프(off)시 이미 에어플로우 센서를 통과한 공기가 실린더로 공급되어 잔여 연료와 연소되기 때문에 디젤엔진에 소음과 진동이 과대하게 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 시동오프와 동시에 실린더로 흡입되는 공기를 순간적으로 완전히 차단하여 디젤엔진의 소음 및 진동이 현저히 저감되는 시동오프시 디젤엔진의 공기시스템의 공기 차단장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 디젤엔진의 공기시스템의 구성을 도시한 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 장치가 장착된 공기시스템의 구성을 도시한 개략도.

도 3은 본 발명에 따른 공기 차단장치의 작동전 상태를 도시한 확대도.

도 4는 본 발명에 따른 공기 차단장치의 작동후 상태를 도시한 확대도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

3: 흡기 매니폴드10: 스로틀 플랩

10a: 중심축20: 로드

30: 엑추에이터31: 스프링

32: 막 33: 하우징

33a: 통공40: 진공탱크

50: 밸브60: 제어부

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 흡기매니폴드 내부에 설치되고, 중앙을 가로지르는 중심축을 중심으로 회동하면서 흡입되는 공기를 차단하는 스로틀 플랩; 및 스로틀 플랩에 연결되어 스로틀 플랩을 회동수단을 포함한다.

바람직하게는, 회동수단은 스로틀 플랩의 중심축에 연결되어 스로틀 플랩을 회동시키는 링크와, 링크에 연결되어 링크를 왕복운동시키는 로드와, 로드에 연결되어 내부에 가해지는 압력의 변위에 의해 로드를 왕복운동시키는 엑추에이터와, 엑추에이터의 압력을 변위시키기 위한 진공이 저장되는 진공탱크와, 진공탱크와 엑추에이터 사이에 설치되어 진공탱크를 개폐하는 밸브와, 시동오프와 동시에 밸브를 개방하는 제어부로 구성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 2, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 공기 차단장치(100)는 스로틀 플랩(10), 링크(15), 로드(20), 엑추에이터(30), 진공탱크(40), 밸브(50) 및 제어부(60) 포함한다.

스로틀 플랩(10)은 흡기 매니폴드(3) 내부에 설치되고, 중앙을 가로지르는 중심축(10a)을 중심으로 회동하면서 흡입되는 공기를 차단한다.

링크(15)는 스로틀 플랩(10)의 중심축(10a)에 연결되어 스로틀 플랩(10)을 회동시킨다. 이 링크(15)는 'ㄱ'자 형상으로, 일단은 중심축(10a)과 볼트로 체결되고, 타단은 후술할 로드(20)와 볼트로 체결된다.

로드(20)는 링크(15)에 연결되어 이 링크(15)를 왕복운동시킨다.

엑추에이터(30)는 스프링(31)과 스프링의 상부에 설치되는 금속 또는 비금속 막(32)으로 이루어져 내부 압력의 변위에 따라 막에 회동가능하게 연결된 로드(20)를 왕복운동시킨다. 그리고, 하우징(33)의 로드(20)가 외부로 나가는 부분에서 링크(15)의 회동반경에 맞게 소정 크기의 통공(33a)이 형성되고, 이 통공(33a)에 의해 링크(15)의 회전에 따라 도 3 및 도4에서 전후방향으로 움직이는 것이 가능하게 된다. 도시하진 않았지만, 엑추에이터(30)는 흡기 매니폴드(3)의 측벽에 브라킷에 의해 고정된다.

진공탱크(40)는 엑추에이터(30)의 압력을 변위시키기 위한 진공이 저장된다. 이 진공탱크(40)는 브레이크 마스터 실린더(미도시)와 소통되도록 설치되고, 브레이크 페달을 밟을 때 발생되는 진공이 저장된다.

밸브(50)는 진공탱크(40)와 엑추에이터(30) 사이에 설치되고, 진공탱크(40)를 개폐한다.

제어부(60)는 시동오프와 동시에 상기 밸브(50)를 개방한다.

이러한 구성으로, 브레이크 페달을 밟을 때 브레이크 마스터 실린더에서 발생되는 진공이 진공탱크(40)에 저장된다. 시동오프와 동시에 제어부(60)는 밸브(50)를 개방하라는 신호를 출력하여 밸브(50)를 개방하게 된다. 이때 엑추에이터(30) 내부의 스프링(31)이 설치된 막(32)의 하측이 진공상태가 된다. 이에, 엑추에이터(30) 내부는 상부에서 하부로 가해지는 압력의 변위에 의해 로드(20)를 당기게 되고, 이 로드(20)는 링크(15)를 왕복운동시키게 되고, 이 링크(15)의 동작에 의해 스로틀 플랩(10)의 중심축(10a)을 회동시키게 된다. 따라서, 시동오프와 동시에 스로틀 플랩(10)이 회동되고, 흡기 매니폴드(3)를 통과하는 공기를 신속하게 차단시킨다.

즉, 통상 700∼800RPM 정도의 아이들(idle) 상태에서 시동오프까지 진행되는 동안에 발생되는 공진으로 인한 디젤엔진의 소음 및 진동을 현저히 줄이기 위해, 흡기 매니폴드(3)에 스로틀 플랩(10)을 이용한 공기 차단장치를 장착하여 아이들 상태에서 0RPM까지의 도달시간을 최대한 단축하게 되고, 수동변속기와 같은 디젤엔진을 구성하는 타부품의 소음 및 진동의 발생을 현저히 억제시킨다.

상기된 바와 같은 본 발명에 따른 장치는, 시동오프와 동시에 실린더로 흡입되는 공기를 순간적으로 완전히 차단하여 디젤엔진의 소음 및 진동이 현저히 저감되는 효과가 있다.

이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

Claims (2)

1. 흡기매니폴드 내부에 설치되고, 중앙을 가로지르는 중심축을 중심으로 회동하면서 흡입되는 공기를 차단하는 스로틀 플랩; 및

   상기 스로틀 플랩에 연결되어 상기 스로틀 플랩을 회동시키는 회동수단을 포함하는 공기시스템의 공기 차단장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 회동수단은 상기 스로틀 플랩의 중심축에 연결되어 상기 스로틀 플랩을 회동시키는 링크와, 상기 링크에 연결되어 상기 링크를 왕복운동시키는 로드와, 상기 로드에 연결되어 내부에 가해지는 압력의 변위에 의해 상기 로드를 왕복운동시키는 엑추에이터와, 상기 엑추에이터의 압력을 변위시키기 위한 진공이 저장되는 진공탱크와, 상기 진공탱크와 상기 엑추에이터 사이에 설치되며 상기 진공탱크를 개폐하는 밸브와, 시동오프와 동시에 상기 밸브를 개방하는 제어부로 구성되는 것을 특징으로 하는 공기시스템의 공기 차단장치.