KR100222522B1 - 내연기관의 흡기장치 - Google Patents

Abstract

엔진의 전 속도구간에서 크고 균일한 토오크 및 출력을 얻을 수 있으며, 도심지 주행시 연비를 절감하기 위하여, 각각의 연소실로 균일한 공기를 공급하며 저속용 흡기관 및 고속용 흡기관을 보유하는 서지탱크와, 상기한 서지탱크 내측에 회동가능하게 위치하는 다수개의 밸브판들과, 상기한 밸브판들을 엔진이 저속구간에서는 수직상태로 회동시키고 고속구간에서는 수평상태로 회동시켜 저속용 흡기관 및 고속용 흡기관의 공기 흐름을 제어하는 구동수단과, 상기한 구동수단의 정역방향 구동력을 상기한 밸브판들로 전달하는 유성기어장치를 포함하는 내연기관의 흡기장치를 제공한다.

Description

내연기관의 흡기장치

제1도는 본 발명에 의한 흡기장치의 분해 사시도.

제2도는 본 발명에 의한 흡기장치의 결합 측단면도.

제3도는 본 발명에 관련하는 밸브판의 단면도.

제4도는 본 발명에 의한 밸브판과 회동수단의 결합 상태를 나타내는 사시도.

제5도는 본 발명에 의한 흡기장치의 적용예를 나타내는 도면.

제6도는 본 발명에 의한 흡기장치의 작동을 설명하기 위한 도면으로서, 제6(a)도는 저속시 상태도, 제6(b)도는 고속시 상태도.

제7도는 본 발명에 의한 흡기장치의 흡기조절 상태를 설명하기 위한 도면으로서, 제7(a)도는 저속시 상태도이고, 제7(b)도는 고속시 상태도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 구동수단 4 : 선기어

6 : 유성기어 8 : 회전부재

12 : 링기어 14 : 걸림구

18 : 케이스 20 : 축

22 : 커버 24 : 스톱퍼

26 : 플랜지 28 : 링크

32 : 제1밸브판 38 : 제2밸브판

46 : 제3밸브판 48 : 제4밸브판

50 : 서지탱크 52 : 고속용 흡기관

54 : 저속용 흡기관

본 발명은 내연기관의 흡기장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저,중,고속영역에서 균일한 출력향상을 도모하며, 연비를 절감하며 가속성과 주행성을 향상시킬 수 있도록 한 흡기장치에 관한 것이다.

엔진의 출력은 서지탱크와 연소실 사이를 연결하는 흡기관들의 구조와 형상에 따라 좌우되는데, 이러한 것은 흡기관의 구조를 변경함으로서 엔진의 출력을 높일 수 있다.

고성능 엔진의 경우 1개의 실린더에 대하여 2개의 흡기관을 장착하고 있는데, 하나의 흡기관은 고속영역에서만 공기를 흐르게 하는 것이고, 다른 하나의 흡기관은 모든 속도영역에서 공기가 흐르도록 하는 것이다.

흡기가변 장치는 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.

일반적으로 고속용 흡기관에 밸브개폐 수단을 설치하여 엔진이 고속영역으로 진입하게 되면 이 밸브를 열어주도록 하고 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 흡기조절장치의 성능을 더욱 향상시켜 저,중속으로 운행되는 시가지 주행시 주행성과 가속성을 향상시키고 고속도로와 같이 고속주행이 요구되는 경우에는출력을 향상시킬 수 있는 내연기관의 흡기장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여, 각각의 연소실로 균일한 공기를 공급하며 저속용 흡기관 및 고속용 흡기관을 보유하는 서지탱크와,

상기한 서지탱크 내측에 회동가능하게 위치하는 다수개의 밸브판들과,

상기한 밸브판들을 엔진이 저속구간에서는 수직상태로 회동시키고 고속구간에서는 수평상태로 회동시켜 저속용 흡기관 및 고속용 흡기관의 공기 흐름을 제어하는 구동수단과,

상기한 구동수단의 정역방향 구동력을 상기한 밸브판들로 전달하는 유성기어장치를 포함하는 내연기관의 흡기장치를 제공한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 더욱 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명이 흡기장치의 분해 사시도이고, 제2도는 결합 측단면도이며, 제3도는 밸브판의 측단면도이고, 제4도는 밸브판과 회동수단의 연결구조를 나타내는 도면으로서, 전자제어 유닛(ECU)에 의해 정역회전이 제어되는 모터와 같은 구동수단(2)을 도시하고 있다.

상기한 구동수단(2)의 구동축에는 키이에 의해 함께 정역회전이 이루어질 수 있도록 선기어(4)가 고정된다.

상기한 선기어(4)의 외주에는 다수개의 유성기어(6)가 치차물림되어 동력을 전달받을 수 있도록 되어 있는데, 이들 유성기어는 회전부재(8)에 고정되어 돌출된 핀(10)에 각각 회전이 가능하게 설치된다.

상기한 핀(10)에 회전가능하게 설치되는 다수개의 유성기어(6)는 내치차를 보유하는 링기어(12)에 치차물림 있는데, 이 링기어(12)의 외주면에는 2개의 걸림구(14,16)가 고정되어 있다.

상기한 선기어(4)와 유성기어(6) 및 링기어(12)에 의해 유성기어 장치가 형성되는데, 이 링기어(12)는 케이스(18)내에 회동가능하게 위치한다.

상기한 회전부재(8)는 유성기어(6)가 설치되는 그 반대면에 축(20)이 돌출되어 있는데, 이 축(20)에는 커버(22)가 끼워져 스톱퍼(24)에 의해 고정된다.

상기한 스톱퍼(24)는 대략 볼트등이 사용될 수 있는데, 상기한 축(20)에 플랜지(26)가 형성되어 볼트에 의해 체결될 때 커버(22)와 회전부재(8)가 접촉하지 않고 간격을 띄울수 있도록 된다.

상기한 스톱퍼(24)는 케이스(18)를 관통하여 커버(22)에 결합되는데, 적어도 케이스(18)의 상측에 2개가 관통하여야 한다.

이 케이스(18)의 상부에 2개의 스톱퍼(24)를 설치하는 이유는 링기어(12)에 형성된 걸림구(14)가 정역방향으로 회동시 이 스톱퍼(24)에 걸리도록 함으로서 링기어(12)의 회동각을 제한하기 위한 것이다.

상기한 회전부재(8)에는 링크(28)가 핀(30)으로 회동가능하게 설치되어 회전부재(8)가 회동함에 따라 길이방향으로 변위가 발생하도록 되어 있다.

상기한 회전부재(8)의 축(20)에는 제1밸브판(32)이 연결될 수 있는데, 이 제1밸브판(32)의 좌측면에 고정되는 돌기(34)는 상기한 축(20)에 고정되며, 우측면에 고정되는 돌기(36)는 서지탱크의 내측면에 회동가능하게 설치된다.

상기한 제1밸브판(320은 제3도에 도시한 바와 같이 제2밸브판(38)과 겹쳐짐으로서 서지탱크를 2개의 챔버로 분리할 수 있도록 되어 있는데, 이들 겹침부위(40)(42)는 언더컷 처리가 되어 겹침시 동일한 평면이 이루어질 수 있도록 되어 있다.

상기한 겹침부위(40,42)에는 밸브판이 벌려진 상태에서 겹침상태로 될 때 충돌소음이 발생하지 않도록 패드(44)가 부착된다.

이 패드(44)는 일반적으로 쿳션을 갖는 실리콘 계열이나 고무재질로 이루어질 수 있다.

제3밸브판(46)과 제4밸브판(48)도 상기한 제1,2밸브판과 동일한 구조로 이루어진다.

상기한 제1밸브판(32)이 회전부재(8)의 축(20)과 연결되어 회전력을 전달받는 구조에 비하여 제2,3,4밸브판(38,46,48)은 상기한 링크(28)에 각각 연결되어 회전력을 전달받을 수 있도록 연결된다(제2도 및 제4도 참조).

제4도는 상기한 제2,3,4 밸브판(38,46,48)들이 링크(28)와 각각 소링크(49)들을 통하여 연결되는 것을 보여준다.

이 소링크들(49)은 링크(28)의 직선 이동을 밸브판의 회전운동으로 변환시켜 주는 작용을 하게 된다.

상기한 밸브판 개폐수단은 제5도에 도시한 바와 같이 서지탱크(50)의 내측에 설치되어 각각 고속용 흡기관(52)측과 저속용 흡기관(54)을 구획 분할할 수 있도록 된다.

제5도에 점선으로 도시된 바와 같이 서지탱크(50) 내부가 제1,2,3,4밸브판들에 의해 분할되는데, 공기 흡입구(51)에서 고속용 흡기관(52)측으로 치우쳐진 위치에 밸브판들이 위치하여야 한다.

그리고 상기한 유성기어 장치를 보유하는 케이스(18)와 이 케이스의 외측으로 장착되는 구동수단(2)은 서지탱크(50)의 외측으로 위치한다.

본 실시예에서 구동수단(2)은 전자제어 유닛에 의해 제어되는 모터를 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 흡기계의 부압을 이용하는 다이어프램식 액츄에이터를 사용할 수도 있다.

흡기계의 다이어프램식 액츄에이터의 구조는 당분야에서 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.

이와 같이 이루어지는 본 발명의 흡기장치는, 엔진이 저속구간에 있을 때 저속용 흡기관(52)으로 신기가 유입될 수 있도록 하는 것이며, 고속구간에서는 고속용 흡기관(52)과 저속용 흡기관(54)으로 동시에 신기가 흐를수 있도록 하는 것이다.

이러한 흡기조절 작용은, 먼저 전자제어 유닛에 의해 정역방향으로 제어되는 구동수단(2)이 저속구간에서는 저속용 흡기관(54)으로만 상기 흐를수 있도록 밸브판들을 제6(a)도에 도시한 바와 같이 수직상태로 세우게되며, 고속시에는 제6(b)도에 도시한 바와 같이 밸브판들을 수평상태로 위치시키게 된다.

이러한 작용은 구동수단(2)이 정방향으로 회전시 축(20)에 고정된 선기어(4)가 함께 회전하게 되는데, 이 선기어(4)의 회전력이 유성기어(6)로 전달되면서 이 유성기어들(6)이 설치된 회전부재(8)를 회전시키게 되므로 가능하게 된다.

상기한 작용으로 회전부재(8)가 회전하게 되면 축(20)이 회전하면서 제1밸브판(32)을 회전시키게 되고, 동시에 이 회전부재(8)에 설치된 링크(28)에 소 링크(49)를 통하여 연결된 제2,3,4밸브판(38,46,48)은 회전하게 된다.

이때 링기어(12)의 외주에 설치된 걸림구(14,16)가 스톱퍼(24)에 걸려 더 이상의 회전이 이루러지지 않게 되므로 제6(a)도의 상태로 되면서 제7(a)도와 같이 흡입구(51)를 고속용 흡기관(52)측과 차단하게 된다.

이러한 작용으로 흡입구(51)를 통하여 유입되는 공기는 저속용 흡기관(54)을 통하여 연소실로 흐르게된다.

그리고 엔진이 중속으로 진입되면서 고속영역으로 들어가게 되면 전자제어 유닛은 구동수단(2)을 반대 방향으로 제어하여 선기어(4)를 저속시와 반대방향으로 회전시키게 되므로 상기한 바와 같은 동력전달 경로를 통하여 회전부재(8)를 저속시와는 반대방향으로 회전시키게 된다.

따라서 제6(b)도에 도시한 바와 같이 모든 밸브판들(32,38,46,48)은 수평상태로 유지되기 때문에 제7(b)도의 도시를 통하여 알 수 있듯이 흡입구(51)를 통하여 유입되는 공기는 저속용 흡기관(54)과 고속용 흡기관(52)으로 동시에 흐르게 된다.

상기한 구동수단(2)의 제어는 전자제어 유닛에 입력되는 엔진 회전수와 스로틀 밸브의 개도값에 따라 저속과 중,고속영역이 구분될 수 있으므로 엔진의 특성에 따라 초기에 그 값을 셋팅하면 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 흡기장치는, 저속영역에서는 저속용 흡기관으로만 흡기가 이루어질 수 있도록 하면서 중,고속영역으로 진입하면서 고속용 흡기관으로도 흡기가 이루어질 수 있도록 하기 때문에 엔진의 전 부하구간에 걸쳐 균일한 큰 토오크 및 출력을 낼 수 있으며, 시가지 주행시 연비를 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 각각의 연소실로 균일한 공기를 공급하며 저속용 흡기관 및 고속용 흡기관을 보유하는 서지탱크와, 상기한 서지탱크 내측에 회동가능하게 위치하여 적어도 1개의 밸브판은 회전부재에 직접 연결되며, 다른 밸브판들은 회전부재에 연결되는 링크와 이 링크에 연결되는 소링크를 통하여 회동 가능하게 연결되는 다수개의 밸브판들과, 상기한 밸브판들을 엔진이 저속구간에서는 수직상태로 회동시키고 고속구간에서는 수평상태로 회동시켜 저속용 흡기관 및 고속용 흡기관의 공기 흐름을 제어하는 구동수단과, 상기한 구동수단의 정역방향 구동력을 상기한 밸브판들로 전달하도록 구동수단과 직접 연결되는 선기어와, 이 선기어와 치차 물림되는 다수개의 유성기어와, 이 유성기어가 내치차 물림되는 링기어를 포함하며, 상기한 유성기어들은 밸브판과 연결되는 회전부재에 회동 가능하게 설치되는 유성기어장치를 포함하는 내연기관의 흡기장치.
2. 제1항에 있어서, 밸브판들은 언더컷 처리된 겹침부위가 제공되는 내연기관의 흡기장치.
3. 제2항에 있어서, 겹침부위에는 패드가 설치되는 내연기관의 흡기장치.
4. 제1항에 있어서, 링기어는 걸림구를 보유하는 내연기관의 흡기장치.
5. 제1항에 있어서, 유성기어장치는 케이스에 내장되며, 이 케이스에는 커버가 스톱퍼로 고정되는 내연기관의 흡기장치.
6. 제5항에 있어서, 커버는 회전부재로부터 돌출된 축에 끼워지며 이 축에는 커버와 회전부재 사이에 간격을 형성하기 위한 플랜지가 제공되는 내연기관의 흡기장치.