KR920004879B1 - 내연기관용 다련드로틀 기구 - Google Patents

내연기관용 다련드로틀 기구 Download PDF

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KR920004879B1
KR920004879B1 KR1019880005450A KR880005450A KR920004879B1 KR 920004879 B1 KR920004879 B1 KR 920004879B1 KR 1019880005450 A KR1019880005450 A KR 1019880005450A KR 880005450 A KR880005450 A KR 880005450A KR 920004879 B1 KR920004879 B1 KR 920004879B1
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air
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쇼조 야나기사와
시게오 다마끼
이사무 이시자와
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가부시기가이샤 히다찌세이사꾸쇼
미다 가쓰시게
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Abstract

내용 없음.

Description

내연기관용 다련드로틀 기구
제 1 도는 본 발명의 한 실시예에 따른 4실린더 내연기관용 다련드로틀 기구의 단면도.
제 2 도는 제 3 도의 선Ⅱ-Ⅱ에 따른 단면도.
제 3 도는 제 1 도의 부분확대 단면도.
제 4 도는 본 발명을 적용하는 6실린더 내연기관용 다련드로틀 기구의 부분 종단면도.
제 5 도 및 6 도는 트로틀샤프트의 측정된 편향을 도시한 다이어그램.
제 7 도는 본 발명의 기구와 종래의 다련드로틀 기구 사이에서 필요한 샤프트구동토오크의 비교를 도시한 다이어그램.
제 8 도는 드로틀샤프트와 관통개구 사이의 갭을 도시한 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100a-100d : 드로틀밸브 101 : 공기정화기
103 : 주공기흡입통로 104 : 열선형공기유량계
105 : 분배실 106a, 106d : 흡기매니포울드통로
106A, 106B : 흡기매니포울드블럭 107 : 엔진블럭
108a-108d : 실린더 109a-109d : 휨통로
109A, 109B : 연결블럭 111A, 111B : 드로틀샤프트
113a-113d : 분사기 116a-116d : 직선통로
120 : 고정나사 123a-123d : 베어링
본 발명은 다련실린더엔진에 있는 드로틀기구에 관한 것으로, 특히 개개 실린더로 공기를 도입하는 흡기매니포울드통로에 제공된 공기제어드로틀 밸브를 구비한 다련드로틀 기구에 관한 것이다.
일본특허공개 제84-28038호에 공지된 바와 같이 내연기관용 다련드로틀 기구에 있어서 드로틀밸브가 장착되는 샤프트는 흡기매니포울드통로를 통하여 지나고 각 흡기매니포울드통로를 위해 두개의 베어링에 의해 지지되어서 4실린더엔진에는 8개의 베어링이 필요하며 6실린더엔진에는 12개의 베어링이 필요하다.
상기 구조를 갖는 종래의 다련드로틀 기구에서 큰 마찰저항이 베어링에 생기게 되어 다련드로틀 기구는 큰 드로틀밸브구동력을 필요로 하고 실제로 사용할 수 없게 된다.
더욱이 이 다련드로틀밸브기구에서 각 매니포울드통로에서 유동하는 공기의 유량이 변하게 된다.
각 드로틀밸브는 초기공기유동의 소정량을 얻기 위해 공기추출개구 또는 노치를 구비하고, 이에 의해 아이들링시 공기유량에서의 변화를 극소화한다.
드로틀밸브는 초기공기유량을 제공하기 위해 특별한 기계가공을 필요로 하며, 이것은 제조효율을 저하시킨다.
본 발명의 목적은 드로틀샤프트상에 작용하는 베어링마찰을 감소시켜 드로틀밸브를 구동하기 위해 필요한 힘을 극소화시키고, 엔진의 아이들링시 개개의 엔진실린더에 흐르는 공기의 유량변화를 감소시키는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 극소화된 구동력으로 다수의 드로틀밸브를 구동할 수 있는 다련드로틀 기구를 제공하고, 드로틀기구상에 부가의 특별한 기계가공을 행함없이 초기공기유량을 개개의 매니포울드통로에 제공하는 것이다.
본 발명은 인접한 흡기매니포울드통로들 사이의 벽의 갯수와 이에 따른 베어링의 갯수를 감소시키기 위해 한 블럭을 통하여 지나는 두개 이상의 흡기매니포울드통로를 각각 구비하는 다수의 매니포울드블럭을 제공하고, 샤프트의 양단부에 위치된 흡기매니포울드블럭벽에만 있는 지지하는 드로틀밸브베어링을 제공하며, 인접한 흡기매니포울드통로를 분리하는 벽에 있는 개구를 통하여 샤프트를 느슨하게 삽입하는 것을 특징으로 한다.
더욱이 본 발명은 인접한 흡기매니포울드통로들 사이의 벽의 갯수와 이에 따른 베어링의 갯수를 감소시키기 위해 한 블럭을 통하여 지나는 두개 이상의 흡기매니포울드통로를 제공하고, 샤프트의 양단부에 위치된 흡기매니포울드블럭벽에만 있는 지지하는 드로틀밸브베어링을 제공하며, 인접한 흡기매니포울드통로를 분리하는 벽에 있는 개구를 통하여 샤프트를 느슨하게 삽입하고 초기공기유량을 얻어서 엔진의 아이들링시 바람직한 공연비를 얻기 위해 개구의 내부원주와 샤프트 사이에 공기갭을 제공하는 것을 특징으로 한다. 초기공기유량은 아이들링동안 엔진의 회전수를 얻기 위해 필요한 공기유량이다.
이하 본 발명의 한 실시예를 제 1 도 내지 3 도를 참조하여 설명한다.
제 1 도는 연료분사형 다련실린더 엔진의 구조를 도시한다. 인용번호 101은 공기정화기를 가리키고, 흡입된 공기가 정화기요소(102)로 정화된다. 주공기흡입통로(103)가 벤튜리부에서 바이패스통로에 설치된 열선형 공기유량계(104)를 구비한다. 주공기흡입통로(103)가 하류단부에서 분배실(105)에 연결된다. 분배실(105)은 흡기매니포울드통로(106a)-(106d)의 상류단부에 연결되고, 흡기매니포울드통로의 하류단부는 휨통로(109a)-(109d)를 통하여 엔진블럭(107)의 실린더(108a)-(108d)와 연통한다. 흡기매니포울드통로(106a)-(106d)는 흡기매니포울드블럭(106A),(106B)에 형성된 직선통로(116a)-(116d)와, 연결블럭(109A),(109B)에 형성된 휨통로(109a)-(109d)로 구성된다.
흡기매니포울드통로(106a)-(106d)의 직선통로(116a)-(116d)는 각각 드로틀밸브(100a)-(100d)를 구비한다. 드로틀밸브(100a),(100d)는 드로틀샤프트(111A)상에 장착되고, 이 샤프트는 베어링(123a),(123d)을 통하여 흡기매니포울드블럭(106A)상에서 지지되며 직각으로 통로(106a),(106d)를 횡단한다. 드로틀밸브(100c),(100d)는 드로틀샤프트(111B)상에 장착되고, 이 샤프트는 베어링(123c),(123d)을 통하여 흡기매니포울드블럭(106B)상에서 지지되며 직각으로 직선통로(116c),(106d)를 횡단한다. 이들 드로틀밸브(100a)-(100d)는 고정나사(120)에 의해 샤프트(111A),(111B)에 안전하게 고정된다. 드로틀샤프트(111A),(111B)는 링크기구(115)로 상호연결되어서 샤프트(111B)가 드로틀작동부재(112)에 의해 회전됨에 따라 샤프트(111A)도 샤프트(111B)와 함께 회전하게 되며 드로틀밸브(100a)-(100d)가 제 2 도에 있는 화살표(A)의 방향으로 회전하게 된다.
분사기(113a)-(113d)는 흡기매니포울드통로(106a)-(106d)의 직선통로(116a)-(116d)에 있는 드로틀밸브(100a)-(100d)의 하류에 제공된다. 분사기(113a)-(113d)는 공지의 전자제어식이며 분사될 연료량을 제어하기 위해 마이크로컴퓨터(114)와 같은 전자제어장치로 제어된다. 공기유량계(104)가 주공기흡입통로(103)를 통하여 흐르는 공기량을 측정하면 측정된 공기유량을 표시하는 전기신호를 컴퓨터(114)로 보낸다.
공기유량계(104)로부터의 신호, 회전수신호(N), 도시하지 않은 공연비센서로부터의 A/F 신호, 드로틀밸브개방신호(θ), 냉각수온도신호(Tw)등에 의거하여 컴퓨터(114)는 분사될 연료량을 계산하고, 계산결과에 따라 각 분사기(113a)-(113d)로 제어신호를 보낸다. 다음에 분사기(113a)-(113d)는 컴퓨터(114)로부터의 제어신호에 따라 흡기매니포울드통로(106a)-(106d)로 연료를 분사한다.
직선통로(116a),(116d)를 분리하는 흡기매니포울드블럭의 벽과 직선통로(116c),(116d)를 분리하는 벽은 각각 관통개구(118a),(118d)를 형성하고, 이 개구를 통하여 드로틀샤프트(111A),(111B)가 느슨하게 삽입된다. 관통개구의 내부원주와 드로틀샤프트의 외부원주 사이의 갭의 동일한 단면영역이 양샤프트에 대해 형성된다. 제 8 도에 도시된 바와 같이 하류측상의 갭(G)은 드로틀샤프트(111A),(111B)의 최대편향(후에 상술됨)보다 더 크게 되어있다.
이제 상기 구조를 가진 실시예의 조작을 이하에서 설명한다.
엔진조작동안에 공기정화기(101)를 통하여 주공기흡입통로(103)로 흡입된 공기는 분배실(105)에 의해 흡기매니포울드통로(106a)-(106d)로 분배되고, 이 흡기매니포울드통로로부터 실린더(108a)-(108d)로 인도된다.
연료는 주공기흡입통로(103)를 통하여 흐르는 공기량에 따라 분사기(113a)-(113d)로부터 드로틀밸브(100a)-(100d)의 하류에 있는 흡기매니포울드통로(106a)-(106d)로 분사된다. 따라서 흡기매니포울드통로(106a)-(106d)에서 연료는 드로틀밸브(100a)-(100d)의 하류에서 공기와 혼합되고, 공기-연료 혼합물은 실린더(108a)-(108d)로 도입된다.
흡기매니포울드통로(106a)-(106d)로 분사된 연료량이 주공기흡입통로(103)를 통하여 흡입된 공기량에 따라 컴퓨터(114)로 제어되기 때문에 흡기매니포울드통로(106a)-(106d)에서 연료량변화는 적다. 한편 이들 통로를 통하여 흐르는 공기량은 흡기매니포울드통로(106a)-(106d)에서 변화한다. 이것들은 분배실(105)에 의해 생기는 공기분배에서의 변화와 드로틀밸브(100a)-(100d)의 개방도에서의 변화등에 기인한다.
그러나 이 실시예에서 동일한 단면영역의 공기갭(118a),(118b)이 드로틀샤프트를 삽입되게 하는 흡기매니포울드블럭벽의 관통개구에 제공되기 때문에 공기갭(118a),(118b)을 통하여 지나는 공기량은 흡기매니포울드통로(106a)-(106d)사이에서 실질적으로 동등하다.
이런 타입의 엔진에서 각 흡기매니포울드통로로 분사된 연료량은 주공기흡입통로를 통하여 흐르는 전체공기량에 따라 제어된다. 따라서 각 흡기매니포울드통로로 분사된 연료량에서의 변화는 이들 통로사이에서 작다. 그러나 흡기매니포울드통로로 공급된 공기량은 공기분배변화, 드로틀밸브의 개방도 변화 그리고 드로틀샤프트에 드로틀밸브의 조립오차 때문에 통로들 사이에서 변화한다.
이것은 실린더들 사이에서 공연비가 변화되게 하고, 특히 이 변화는 아이들링동안 드로틀밸브가 폐쇄될 때 중대하게 크다.
그러나 이 실시예에서 공기갭(118a),(118b)을 통하여 흐르는 공기량은 모든 통로(106a)-(106d)에 대해 실질적으로 동등하고 적어도 초기공기유동으로써 사용될 수 있다. 이것은 공기분배변화와 드로틀개방도 변화의 역효과를 경감시킨다. 그결과 통로들사이의 공기량변화와 이에 따른 공연비변화가 감소된다.
드로틀밸브(100a)-(100b)가 폐쇄될 때 또는 단지 미소하게 개방될 때 특히 공기갭(118a),(118b)이 효과적으로 작용한다. 이런 드로틀밸브의 상태에서 폐쇄된 드로틀밸브의 공기유량에 대한 공기갭의 공기유량의 비율은 비교적 크다. 드로틀밸브가 개방되어 엔진의 회전수가 증가함에 따라 이 비율은 감소한다.
종래의 다련드로틀 기구에서 흡기매니포울드통로는 서로 독립적으로 형성되어서 각 통로가 한 쌍의 베어링을 필요로 하였다. 즉 4실린더엔진은 8개의 베어링을 필요로 하고 6실린더엔진은 12개의 베어링을 필요로 하게 된다.
제 7 도는 드로틀샤프트를 회전시키기 위해 필요한 토오크와 베어링의 갯수사이의 관계를 도시한다. 여기서 드로틀샤프트의 회전토오크가 베어링갯수에 따라 증가하는 것을 알 수 있다. 드로틀밸브가 거의 폐쇄되는 아이들링상태에서 흡인진공압력은 베어링에 대해 샤프트를 압착하도록 드로틀밸브에 작용하여서 드로틀샤프트를 회전시키기 위해 필요한 토오크가 증가하게 된다.
이 실시예에 따라 한 셋트로써 두개이상의 흡기매니포울드통로는 이 통로의 직선부들을 평행하게 하는 방식으로 흡기매니포울드블럭에 형성된다 인접한 흡기매니포울드통로사이의 블럭면은 통로들에 대해 공통의 벽이다. 따라서 제 1 도 및 3 도에 도시한 바와 같이 두개의 흡기매니포울드통로를 각각 갖는 두개의 흡기매니포울드블럭(106A),(106B)을 구비하는 4실린더엔진에서 베어링의 갯수가 6개로 감소한다. 더우기 이 실시예에서 동일한 블럭에 있는 인접통로를 분리하는 블럭면은 관통개구를 형성하고, 샤프트가 이 관통개구를 통하여 느슨하게 삽입되어 벽과 접촉되지 않도록 되어 있다. 또한 이것은 각 블럭의 양측에 설치되는 베어링의 갯수를 2개로 감소시킨다. 즉 엔진상에는 단지 4개의 베어링만 있게 된다. 이것은 샤프트의 회전토오크를 감소시키는 중요한 결과를 초래한다.
드로틀밸브가 흡입진공압력하에 있을 때 드로틀샤프트(111A),(111B)가 블럭벽과 접하기 않도록 하기 위해 샤프트가 느슨하게 삽입되는 관통개구의 공기갭(118a),(118b)은 샤프트의 직경, 베어링사이의 샤프트 길이 및 최대흡입진공압력을 고려하여 결정되어야 한다.
제 5 도는 10mm의 샤프트직경, 45mm의 드로틀밸브직경 그리고 97mm이 샤프트길이(a와 f사이)를 갖고서 드로틀밸브가 아이들링동안에 800rpm의 회전수에서 충분히 폐쇄될 때 여러지점에서 측정된 샤프트의 편향을 도시한 것이다.
중심벽에서 약 0.06mm의 최대편향이 발생하였다.
따라서 제 8 도에서 샤프트의 하류에 있는 공기갭(G) 즉 샤프트의 하부단부(공기유동에 관하여)와 관통개구의 원주사이는 0.06mm보다 더 크게 되어야 한다.
상술한 바와 같이 이 공기갭이 초기공기유량을 제공하기 위한 갭으로써 사용될 때에도 샤프트의 하류에 있는 공기갭은 0.06mm보다 더 크게 설정되어야 하고, 샤프트의 각 측면과 상류의 공기갭은 초기공기유량을 얻을 수 있는 크기로 설정되어야 한다. 예를들면 2000cc의 배기량을 갖는 엔진에서는 최대공기갭이 0.12mm이다. 이 목적을 달성하기 위한 방법들 중 하나는 샤프트(111)의 중심축에 관하여 편심의 관통개구(118)를 만드는 것이다.
이 실시예에서 직선통로를 형성한 블럭이 가스켓(105a)을 통하여 분배실(105)에 직접 고착된다고 할지라도 휨통로가 이들사이에 필요하게 될 때 블럭과 분배실 사이에 연결파이프수단을 넣는 것이 가능하다.
더우기 제 1 도의 연결블럭(109A),(109B)을 흡기매니포울드블럭(106A),(106B)과 일체로 형성하는 것이 가능하다.
제 4 도 및 6 도는 3개의 흡기매니포울드통로(106a)-(106f)의 직선부가 6실린더엔진을 위한 각 흡기매니포울드블럭에서 한 셋트로써 형성되는 경우를 도시한다. 한쌍의 드로틀샤프트(111A),(111B)는 드로틀밸브(100a)-(100f)를 구비하고 베어링(123a)-(123d)을 통하여 흡기매니포울드블럭에 의해 지지된다. 샤프트(111A),(111B)는 링크기구(115)에 의해 연결되고 드로틀작동부재(112)에 의해 구동된다. 샤프트(111A),(111B)는 스프링(116A),(116B)에 의해 초기위치로 회전된다.
이 경우에 150mm의 샤프트길이(a와 e사이)에 대해 중심점(C)에서 0.09mm의 최대편향이 발생하였다. 그러나 각 중간벽에서 최대편향이 약 0.08mm이기 때문에 갭(G)은 0.08mm로 설정될 수 있다. 이 예에서 베어링의 갯수가 보통의 12개에서 4개로 감소되어 샤프트 회전토오크에 중요하고 바람직한 효과를 갖는다.
상기 실시예에서 흡기매내포울드통로(106a)-(106f)가 두 블럭에 형성되었지만 샤프트와 베어링강도에 대한 문제점을 해결한다면 4실린더엔진을 위한 한 블럭에 4개의 직선통로를 형성하는 것이 가능하고 또는 6실린더엔진을 위해 한 블럭에 6개의 직선통로를 형성하는 것이 가능하다.
상기 설명한 바와 같이 이 실시예는 4개의 베어링상에서 드로틀샤프트를 지지하고, 이에 따라 제 7 도에 도시한 바와 같이 실린더의 갯수에 관계없이 샤프트토오크를 일정하게 유지할 수 있다.
모든 흡기매니포울드통로가 한 블럭에 형성되고 이 실시예와 유사한 방식으로 구성된다면 베어링은 샤프트토오크의 감소로 단지 두 위치에만 필요하게 된다.
상기 실시예에서 공기갭은 초기공기유동을 확실하게 하고 샤프트편형을 허용하기 위해 블럭벽을 통하여 연장되는 샤프트의 둘레에 제공된다. 그러나 초기공기유동을 확실하게 하기 위한 별도의 수단이 제공된다면 베어링은 공기갭이 형성되는 블럭벽에 설치될 수 있다. 또한 이 경우에 베어링의 갯수는 종래구조에서 보다 더 적어지고, 본 발명의 효과가 나타난다.
상기에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따라 다련드로틀 기구에 장착된 베어링의 갯수는 샤프트토오크의 감소로 적어질 수 있다. 더욱이 댜련드로틀 기구의 드로틀샤프트가 삽입되는 블럭벽의 개구가 샤프트직경보다 더 크기 때문에 부가의 특별한 기계가공의 처리없이 초기공기유량을 제공하는 것이 가능하고 엔진의 아이들링동안 바람직한 공연비의 연료와 공기의 혼합물을 제공할 수 있다.

Claims (6)

  1. 주공기흡입통로와, 상기 주공기흡입통로의 하류측에 연결되고 각각의 엔진실린더와 연통하는 다수의 흡기매니포울드통로와, 각각의 상기 흡기매니포울드통로에 제공된 다수의 드로틀밸브와, 각각의 상기 드로틀밸브의 하류측에 있는 상기 흡기매니포울드통로에 개방된 연료분사 개구를 갖는 연료분사기로 이루어진 내연기관용 다련드로틀 기구에 있어서, 한쌍의 흡기매니포울드블럭이 서로 분리되고, 각 블럭이 관통하여 형성된 적어도 2개의 평행한 통로와 상기 인접하는 평행한 통로를 분리하는 벽부를 구비하며, 상기 평행한 통로의 각각이 상기 흡기매니포울드통로의 일부이고 상기 분사개루를 구비하며 ; 한쌍의 드로틀샤프트가 축방향으로 배열되고, 상기 드로틀샤프트의 각각이 상기 평행한 통로를 횡단하며 상기 흡기매니포울드블럭의 상기 벽부에 형성된 관통개구를 통하여 지나고 상기 흡기매니포울드블럭상에 지지되며, 상기 드로틀밸브가 상기 드로틀샤프트상에 장착되어 각 평행한 통로의 단면영역을 제어하기 위해 동시에 조작되고 ; 상기 관통개구와 드로틀샤프트 사이를 한정하는 공기갭을 포함하는 수단이 상기 흡기매니포울드블럭의 각각에 있는 상기 평행한 통로를 유체로 상호 연결하고, 상기 드로틀밸브를 바이패스함으로써 공기를 상기 주공기흡입통로로부터 상기 드로틀밸브의 하류에 있는 상기 평행한 통로로 지나게 하며, 이에 의해 엔진의 아이들링 동안에 각각의 엔진실린더에 대해 바람직한 공연비를 제공하는 것을 특징으로 하는 내연기관용 다련드로틀 기구.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 흡기매니포울드블럭의 갯수가 2이고, 상기 흡기매니포울드블럭 중 하나에 형성된 상기 평행한 통로의 갯수가 상기 엔진실린더의 절반인 것을 특징으로 하는 내연기관용 다련드로틀 기구.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 샤프트들 중 하나가 링크를 갖는 상기 샤프트를 회전시키도록 가속페달의 억압을 상기 샤프트로 전달하기 위한 드로틀 작동기구를 구비하고, 다른 링크기구가 한 샤프트로부터 다른 샤프트로 회전을 전달하기 위해 상기 샤프트들 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 내연기관용 다련드로틀 기구.
  4. 주공기흡입통로와, 상기 주공기흡입통로의 하류측에 연결되고 각각의 엔진실린더와 연통하는 다수의 흡기매니포울드통로와, 각각의 흡기매니포울드통로에 제공된 다수의 드로틀밸브와, 각각의 드로틀밸브의 하류에 있는 상기 흡기매니포울드통로에 개방된 연료분사개구를 갖는 연료분사기와, 상기 주공기흡입통로를 통하여 흡입되는 공기의 유량을 검출하는 공기유량계로 이루어진 내연기관용 다련드로틀 기구에 있어서, 한쌍의 흡기매니포울드블럭이 서로 분리되고, 각 블럭이 관통하여 형성된 적어도 두 개의 평행한 통로와 상기 인접하여 평행한 통로를 분리하는 벽부를 구비하며, 상기 평행한 통로의 각각이 상기 흡기매니포울드통로의 일부이고 상기 분사개구를 구비하며 ; 한쌍의 드로틀샤프트가 축방향으로 배열되고, 상기 드로틀샤프트의 각각이 상기 평행한 통로를 횡단하며 상기 흡기매니포울드블럭의 상기 벽부에 형성된 관통개구를 통하여 지나고 상기 흡기매니포울드블럭상에 지지되며, 상기 드로틀밸브가 상기 드로틀샤프트상에 장착되어 각 평행한 통로의 단면영역을 제어하기 위해 동시에 조작되고 ; 공기갭이 초기공기유동을 제공하기 위해 상기 관통개구의 내부원주와 상기 샤프트의 외부원주사이에 형성된 것을 특징으로 하는 내연기관용 다련드로틀 기구.
  5. 제 4 항에 있어서, 각각의 공기갭이 상기 드로틀밸브상에 작용하는 흡입진공 압력에 따라 또 이 압력에 의해 야기되는 상기 샤프트의 자유편향을 허용하기에 충분한 것을 특징으로 하는 내연기관용 다련드로틀 기구.
  6. 제 5 항에 있어서, 공기갭들이 샤프트의 상류측에서 보다 하류측에서 더 크게 되도록 하는 방식으로 형성된 것을 특징으로 하는 내연기관용 다련드로틀 기구.
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