KR0171808B1 - 내연기관의 흡기매니폴드 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연기관의 흡기매니폴드 구조에 관한 것으로, 직경이 작고 상시 개방된 다수개의 상부흡입구(1)와 직경이 크고 흡입기의 통과량을 제어하는 제어밸브(2)가 설치된 다수개의 하부흡입구(3)가 갖추어진 내연기관의 흡기매니폴드의 몸체가 플라스틱수지로써 성형되고, 상기 서로 이웃하는 하부흡입구(3)를 구획지워주는 각 경계벽(4)의 상단에 베어링 설치구(5)가 형성되며, 이 베어링 설치구(5)에 상기 제어밸브(2)의 밸브샤프트(6)를 지지하는 샤프트홀(7)을 갖춘 별도 부품의 플러그 베어링(8)이 삽입설치된 구조로 이루어져 있다. 이러한 구조로 이루어진 본 발명의 흡기매니폴드는 그 몸체를 플라스틱 수지로 성형시키므로써, 혼합기가 통과하는 유통로의 내면을 매끈하게 형성시킬 수가 있어, 공기의 유동저항을 줄일 수가 있으므로, 엔진의 효율을 증대시킬 수가 있으며, 또한 엔진의 무게를 줄일 수가 있는 한편, 이러한 플라스틱 수지로 만들어진 흡기매니폴드 몸체에 플러그 베어링(8)을 통해 간단하면서 혼합기의 누출이 발생하지 않도록 밸브샤프트(6)를 설치해 줄수 있게 된다.

Description

내연기관의 흡기매니폴드 구조

제1도는 본 발명에 따른 흡기매니폴드의 입구를 나타낸 평면도,

제2도는 본 발명에 따른 흡기매니폴드에 제어밸브를 지지하기 위한 플러그 베어링이 장착되는 과정을 나타낸 부분확대도.

제3도는 제2도의 상태에서 본 발명에 따른 플러그 베어링이 삽입된 상태의 부분확대도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 상부흡입구 2 : 제어밸브

3 : 하부흡입구 4 : 경계턱

5 : 베어링설치구 6 : 밸브샤프트

7 : 샤프트홀 8 : 플러그 베어링

9 : 슬라이드 홈 10 : 걸림홈

11 : 슬라이더 12 : 걸림턱

13 : 절결스리트 14 : 밸브플레이트

본 발명은 내연기관의 흡기매니폴드에 관한 것으로, 특히 흡기매니폴드를 플라스틱수지로 만들면서 이 플라스틱 흡기매니폴드에 가변흡기 밸브플레이트와 이 플레이트의 지지축을 간단하게 설치할 수 있도록 한 내연기관의 흡기매니폴드구조에 관한 것이다.

일반적으로 내연기관에서 사용되는 흡기매니폴드는, 공기청정기에서 여관된 공기와 연료분사장치에서 분사된 연료가 혼합된 혼합기(混合氣)를 내연기관의 연소실로 유도하는 통로로서, 가능한 흡입저항을 최소로 하면서 공기와 연료의 혼합비와 양이 균일하게 하여, 각 실린더에 고루고루 분배되도록 하도록 하여야 한다.

따라서, 이러한 흡기매니폴드는 그 설계에 따라 흡입공기량과 혼합기의 분배 및, 엔진의 출력에 미치는 영향이 크게 좌우되는 바, 특히 고속주행에서 흡기매니폴드의 내부를 통과하는 기체의 유동저항을 보다 적게 하면서 많은 량의 공기가 내연기관의 연소실로 유입되게 하므로써, 가장 이상적인 출력을 얻을 수 있도록 한 흡기매니폴드를 얻기위해 많은 연구가 진행중이다.

한편, 흡기매니폴드는 가속시의 응답성을 좋게 함과 더불어 저속시의 원활한 운전을 위해, 흡기매니폴드의 단면적을 적게 하여 공기흐름 속도를 빠르게 하는 것이 유리한 반면, 고속주행와 같이 높은 출력이 요구될 때는 흡기매니폴드의 단면적을 크게 함과 더불어 그 길이를 짧게하여 많은 량의 공기가 유입되게 하는 것이 유리하지만, 이미 특정 방식으로 설계되어 있는 기존의 흡기매니폴드 구조로는 이러한 요구조건에 맞추어 그 구조를 가변시킬 수가 없기 때문에 내연기관의 작동상황에 따른 효과의 증대를 기대할 수가 없게 된다.

따라서, 엔진의 성능과 효율이 흡기매니폴드의 형상 및 단면적에 의해 영향을 많이 받게 되므로, 그 단면적의 형상과 구조에 대한 많은 연구가 진행되고 있는 바, 이러한 연구의 결과 흡기매니폴드의 유입구를 상하 2개의 분리된 유입구로 형성시키면서, 그 중 상부유입구는 단면적을 작게 형성시키면서 상시개방시켜 둠과 더불어, 하부유입구는 단면적을 크게 형성시키고 그 입구에 제어밸브를 설치하여 이 제어밸브가 혼합기의 통과를 선택적으로 제어하도록 한 가변흡기시트템이(variable geometic induction system)가 있다.

이러한 가변흡기시스템은, 저부하에서는 직경이 작고 상시개방된 상부유입구를 통해서만 혼합기가 유입되도록 하고, 고부하상태에서는 직경이 큰 하부유입구의 제어밸브가 개방되어, 흡입구의 용적이 증가되도록 하므로써 그 성능을 항상 최적상태로 조절해 주게 되어 있다.

한편, 상기한 바와 같은 가변흡기시스템을 채용한 흡기매니폴드에서는, 하부유입구에 설치된 제어밸브를 필요에 따라 개폐작동시켜 주기위한 제어장치가 필요한 바, 통상 그 제어장치는 혼합기의 유입구를 차단시키는 밸브플레이트와 이 밸브플레이트를 회전작동시키면서 지지해 주는 지지샤프트로 구성되어 있으며, 이 지지샤프트는 다수개의 하부유입구에 각각 설치되어 있는 밸브플레이트를 동시에 작동시켜 줌과 더불어 그 구조를 간단하게 하기 위해 하나의 샤프트를 사용하고 있다.

한편, 일반적으로 내연기관에서 사용되고 있는 종래의 흡기매니폴드는 그 재질로서 주철합금을 사용하다가 요즈음에는 중량을 감소시키기 위해 알루미늄 합금으로 대체하여 사용하고 있는 바, 이 알루미늄재질로 된 흡기매니폴드는 공기의 유동저항을 적게 하기 위해 단면이 원형으로 되어 있기는 하지만, 결국 다이캐스팅 주조법으로 제조하므로, 그 내면을 매끄럽게 제작하기가 어렵고, 한편 혼합기가 유통하는 내부 표면이 매끈하지 않으므로 인해 공기의 유동저항이 커져서 와류가 발생되어 흡입효율이 나빠진다는 문제점이 있다.

이에 따라, 매니폴드의 내부에서 발생되는 공기의 유동저항을 줄이기 위해서 흡입구의 내면을 그라인딩처리하는 등과 같은 별도의 후가공이 요구되며, 이 때문에 제작공정이 복잡해지고 가공비가 상승되는 요인이 된다.

또한 알루미늄으로 주조한 다음, 밸브샤프트를 설치하기 위한 별도의 가공을 하여야 하기 때문에 제작공정이 복잡하다는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해소시킴과 더불어 내연기관을 차량에 설치하는 경우에 차량의 무게를 줄이기 위해, 흡기매니폴드를 포함한 내연기관 전체를 플라스틱재질로 제작하기 위한 연구가 진행되고 있는 바, 플라스틱 자체의 강도와 관련한 문제는 소재의 발전으로 이미 충분하게 검증된 바가 있지만, 이러한 소재를 사용하여 실제 내연기관을 만들기 위해서는 여러 가지 선결되어야 할 문제가 있다.

특히, 본 발명에 관련한 가변흡입시스템을 갖춘 흡기매니폴드를 플라스틱 재질로 만들기 위해서는, 우선 상기에서 설명한 바와 같이, 2개의 분할된 부품이 조립되어 이루어지는 플라스틱재질의 흡기매니폴드에 금속으로 된 밸브플레이트와 이 밸브플레이트를 지지하는 밸브샤프트를 설치해 주기가 용이하지 않은 문제점이 있는 것이다.

왜냐하면, 원형 단면을 갖는 흡기매니폴드를 플라스틱으로 제작하기 위해서는, 이 원형 단면형상을 그대로 사출성형할 수가 없기 때문에, 반원형 형상으로 분리하여 사출성형한 다음, 양쪽 사출품을 조립하여 제작하여야 하는데, 이와 같이 양쪽 부품을 결합하는 과정에서 우선 그 결합이 긴밀해야 하고, 또한 결합부분이 되는 중앙부분을 가로질러 설치되어야 하는 밸브샤프트를 지지하기가 용이하지 않기 때문인 것이다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하여, 플라스틱으로 성형된 흡기매니폴드의 본체에, 흡기매니폴드를 통하여 내연기관의 연소실로 유입되는 흡기량을 조절하는 조절밸브플레이트와 이 밸브플레이트를 지지하는 밸브샤프트를 간단하게 설치해 줄 수 있도록 한 내연기관의 흡기매니폴드구조를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 직경이 작고 상기 개방되어 있는 다수개의 상부 흡입구와 직경이 크고 혼합기의 흡입량을 제어하는 제어밸브가 설치된 다수개의 하부 흡입구를 갖춘 하부흡입구를 갖춘 내연기관의 흡기 매니폴드에 있어서, 이 흡기매니폴드의 몸체를 플라스틱재질을 사용하여 성형시키되, 서로 이웃하는 하부흡입구를 구획지우는 경계벽의 상단에 베어링 설치구를 형성시키고, 이 베어링 설치구에 밸브샤프트를 지지하는 샤프트홀을 갖춘 별도 부품의 플라그 베어링을 삽입설치한 구조로 되어 있다.

여기서, 상기 흡입매니폴드에 형성시킨 베어링 설치구와 별도의 부품으로 이루어져 플러그 베어링의 결합이 서로 긴밀하게 이루어질 수 있도록 하기 위해, 베어링 설치구의 내면에 슬라이드홈과 걸림홈이 각각 형성되어 있고, 상기 플러그 베어링에는 베어링 설치구의 슬라이드 홈과 걸림홈에 각각 삽입되는 슬라이더와 걸림턱이 갖추어져 있다.

이러한 구조로 이루어진 본 발명의 흡기매니폴드는, 플라스틱으로 그 본체를 제작하므로써 무게를 가볍게 할 수가 있고 혼합기가 통과하는 흡입구의 내면을 매끈하게 형성시킬 수가 있는 한편, 흡기매니폴드의 본체에 밸브샤프트를 설치하기 위한 샤프트지지홀을 후가공할 필요가 없고, 밸브샤프트를 지지하게 하는 베어링 등의 설치작업이 극히 간단해지므로 그 제작공정이 쉬워지게 되는 것이다.

이하 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 자세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 흡기매니폴드 구조의 흡기구상단이 나타내 보이도록 도시한 평면도이고, 제2도는 본 발명에 따른 흡기매니폴드에 제어밸브를 지지하기 위한 플러그 베어링이 장착되는 과정을 나타낸 부분확대도이고, 제3도는 제2도의 상태에서 본 발명에 따른 플러그 베어링이 삽입된 상태의 부분확대도로서, 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명은 직경이 작고 상시 개방된 다수개의 상부흡입구(1)와 직경이 크고 흡입기의 통과량을 제어하는 제어밸브(2)가 설치된 다수개의 하부흡입구(3)가 갖추어진 내연기관의 흡기매니폴드의 몸체가 플라스틱수지로써 성형되고, 상기 서로 이웃하는 하부흡입구(3)를 구획지워주는 각 경계벽(4)의 상단에 베어링 설치구(5)가 형성되며, 이 베어링 설치구(5)에 상기 제어밸브(2)의 밸브샤프트(6)를 지지하는 샤프트홀(7)을 갖춘 별도 부품의 플러그 베어링(8)이 삽입설치된 구조로 되어 있다.

그리고, 상기 흡기매니폴드의 몸체에 형성시킨 베어링 설치구(5)에 플러그 베어링(8)이 긴밀하게 결합되어지도록 하기 위해, 제2도에 도시된 바와 같이, 상기 베어링 설치구(5)의 양측 내면에 슬라이드홈(9)이 형성됨과 더불어 이 슬라이드홈(9)의 하단에 걸림홈(10)이 각각 형성되어 있는 한편, 상기 플러그 베어링(8)의 양측면에는 베어링 설치구(5)의 슬라이드홈(9)과 걸림홈(10)에 각각 삽입되는 슬라이더(11)와 걸림턱(12)이 갖추어져 있다.

또한, 상기 플러그 베어링(8)의 하단은 절결스리트(13)를 통해 아래쪽으로 개방된 구조로 되어, 이 플러그 베어링(8)의 걸림턱(12)이 베어링 설치구(5)의 걸림홈(10)에 결합될 때, 걸림턱(12)이 상기 절결스리트(13)를 통해 안쪽으로 오무려지면서 탄력적으로 결합되게 함과 더불어, 이 플러그 베어링(8)의 샤프트홀(7)에 밸브샤프트(6)가 결합될 때는 바깥쪽으로 벌어지게하여 그 결합이 용이하게 이루어지도록 되어 있다.

이러한 구조로 이루어진 본 발명에서, 상기 플러그 베어링(8)는 상기에서 설명한 바와 같이 제어밸브(2)의 밸브플레이트(14)를 고정시켜 축선회작동시켜 주기 위한 밸브샤프트(6)를 지지해주는 수단으로서, 이 플러그 베어링(8)에 형성되어 있는 샤프트홀(7)을 통해 상기 하부흡입구(3)사이에 형성된 경계벽(4)의 개수에 해당하는 만큼의 플러그 베어링(8)을 밸프플레이트(14)가 고정결합된 밸브샤프트(6)에 끼워 넣은 다음, 상기 플러그베어링(8)을 흡기매니폴드의 몸체에 형성된 베어링 설치구(5)에 삽입시키면, 제3도에 도시한 바와 같이 간단하게 결합되게된다.

따라서, 본 발명에서와 같이 흡기매니폴드를 플라스틱 수지로 성형시키드라도, 밸브샤프트(6)를 간단하게 설치해 줄 수가 있게 되는 것이다.

그리고, 이 밸브샤프트(6)가 설치되는 부분과 흡기매니폴드의 몸체사이에 빈틈이 형성되지 않게 되므로, 혼합기가 누출되는 등과 같은 현상이 발생하지 않게 된다.

또한, 본 발명에서와 같이 밸브샤프트(6)를 플러그 베어링(8)과 베어링 설치구(5)를 사용하여 결합시키므로써, 필요한 경우에 간단하게 플러그 베어링(8)을 분리해 낼 수가 있어 밸브샤프트(6)와 밸브플레이트(14)의 정비를 용이하게 할 수가 있게 되는 것이다.

그리고, 상기 밸브샤프트(6)는 제1도에 도시된 바와 같이, 이 밸브샤프트(6)의 한쪽 선단에 설치된 액튜에이터(15)의 작동에 의해 소정의 각도로 선회하면서, 밸브플레이트(14)가 하부흡입구(3)의 개방면적을 조절해 주도록 되어 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에서는, 흡기매니폴드의 몸체를 플라스틱 수지로 성형시키므로써, 혼합기가 통과하는 유통로의 내면을 매끈하게 형성시킬 수가 있어, 공기의 유동저항을 줄일 수가 있으므로, 엔진의 효율을 증대시킬 수가 있으며, 또한 엔진의 무게를 줄일 수가 있는 한편, 이러한 플라스틱 수지로 만들어진 흡기매니폴드 몸체에 플러그 베어링(8)을 통해 간단하면서 혼합기의 누출이 발생하지 않도록 밸브샤프트(6)를 설치해 줄 수 있다는 효과를 얻을 수가 있는 것이다.

Claims (3)

1. 직경이 작고 상시 개방된 다수개의 상부흡입구(1)와 직경이 크고 흡입기의 통과량을 제어하는 제어밸브(2)가 설치된다수개의 하부흡입구(3)가 갖추어진 내연기관의 흡기매니폴드의 몸체가 플라스틱 수지로써 성형되고, 상기 서로 이웃하는 하부흡입구(3)를 구획지워주는 각 경계벽(4)의 상단에 베어링 설치구(5)가 형성되며, 이 베어링 설치구(5)에 상기 제어밸브(2)의 밸브샤프트(6)를 지지하는 샤프트홀(7)을 갖춘 별도 부품의 플러그 베어링(8)이 삽입설치된 구조로 이루어진 내연기관의 흡기매니폴드 구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 베어링 설치구(5)의 양측 내면에 슬라이드홈(9)이 형성됨과 더불어 이 슬라이드홈(9)의 하단에 걸림홈(10)이 각각 형성되어 있는 한편, 상기 플러그 베어링(8)의 양측면에는 베어링 설치구(5)의 슬라이드홈(9)과 걸림홈(10)에 각각 삽입되는 슬라이더(11)와 걸림턱(12)이 갖추어져 있는 것을 특징으로 하는 내연기관의 흡기매니폴드 구조.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 플러그 베어링(8)의 하단이 절결스리트(13)를 통해 아래쪽으로 개방된 구조로 된 것을 특징으로하는 내연기관의 흡기매니폴드 구조.