KR100395008B1

KR100395008B1 - 엔진의 흡입공기 바이패스 밸브

Info

Publication number: KR100395008B1
Application number: KR10-2000-0070841A
Authority: KR
Inventors: 신달흔
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2000-11-27
Filing date: 2000-11-27
Publication date: 2003-08-19
Also published as: KR20020041093A

Abstract

본 발명은 스로틀밸브가 닫혔을 경우에 보다 빠르게 작동하며, 또한 바이패스되는 공기가 바이패스밸브 내의 밸브스톱퍼와 부딪치며 발생하는 소음을 방지하는 바이패스밸브에 관한 것으로,

인터쿨러의 전방과 에어클리너의 후방을 잇는 바이패스라인의 도중에 형성되어 스로틀밸브가 닫히게 될 때, 밸브가 개방되어 인터쿨러로 유입되는 공기를 에어클리너의 후방으로 순환시키는 바이패스밸브에 있어서,

길이가 긴 축의 일측 끝단에 환형의 밸브가 형성된 밸브체와;

일측으로 에어클리너와 연결되는 바이패스라인의 도중에 끼워지기 위한 제1연결구가 돌출형성되며, 중앙부로 밸브축의 좌우이동을 안내하기 위한 밸브가이드가 내향으로 돌출형성되고, 밸브가이드의 외주연으로 스프링이 설치되기 위한 스프링시트가 형성되며, 상기 밸브가이드를 기준으로 양측이 개방되어 제2 및 제3하우징과 플랜지 결합되는 제1하우징과;

상기한 제1하우징과 플랜지 결합되는 부분의 내측으로 상기 밸브와 면접촉되는 밸브시트가 형성되며, 그 타측으로 인터쿨러와 연결되는 바이패스라인의 도중에 끼워지기 위한 제2연결구가 돌출형성되는 제2하우징과;

중앙부에 형성되는 제2밸브가이드를 기준으로 양측이 개방형성되며, 상기 제1하우징에 플랜지 결합되는 측에는 스로틀바디의 부압을 전달받기 위한 제3연결구가 돌출형성되고, 제4하우징과 플랜지 결합되는 측에는 인터쿨러와 연결되기 위한 제4연결구가 돌출형성되는 제3하우징과;

상기한 제2하우징의 일측에 플랜지 결합되며, 일측면으로 스로틀바디의 부압을 전달받기 위한 제5연결구가 돌출형성되는 제4하우징과;

상기한 제1하우징의 스프링시트와 밸브 사이에 개재되어 상기 밸브체를 탄성지지하는 스프링과;

상기한 제1하우징 및 제3하우징의 플랜지 결합부에 개재되며, 그 중앙부는 상기한 밸브체의 축 중단에 수용되어 제3연결구를 통해 전해지는 부압으로 작동되는 제1다이아프램과;

상기한 제3하우징 및 제4하우징의 플랜지 결합부에 개재되며, 그 중앙부는 상기한 밸브체의 축 끝단에 수용되어 볼트로써 고정되는 제2다이아프램; 으로 구성되는 것을 특징으로 하며,

상기 제1다이아프램이 부압에 의해 작동하게 될 경우 다이아프램의 이동을 원활하게 하기 위하여 제1하우징의 플랜지 결합부 일측에 흡입공이 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

엔진의 흡입공기 바이패스밸브{Air bypass valve for engine}

본 발명은 엔진으로 유입되는 공기의 바이패스밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스로틀밸브가 닫혔을 경우에 에어클리너에서 정화된 공기가 터보차져 및 인터쿨러로 역류하는 것을 방지하고, 다시 에어클리너로 바이패스시키는 바이패스밸브에 관한 것이다.

일반적인 자동차의 엔진으로 공기가 공급되는 공기공급시스템은 도 4와 같다. 에어덕트(2)로 공급되는 공기는 에어클리너(3)에서 정화된 후 터보차져(4)의 가압에 의해 인터쿨러(5)에서 냉각되어 스로틀바디(6)로 유입되도록 되어 있다. 상기한 스로틀바디(6)의 전단에는 스로틀밸브(7)가 형성되어 있어서 스로틀바디(6)로 유입되는 공기의 양을 조절할 수 있도록 되어 있다.

운전자의 조작에 의해 상기한 스로틀밸브(7)가 닫히게 되는 경우에는 에어클리너(3)에서 정화되어 터보차저(4)에서 가압된 공기가 스로틀바디(6)를 통해 엔진(1) 내부로 공급되지 못하고 인터쿨러(5)와 터보차져(4)로 역류하게 되는데, 이 때 역류되는 공기가 터보차저(4)의 블레이드에 부딪치면서 소음이 발생하게 되었다.

그래서 종래에는 유입된 공기의 역류에 의해 발생하는 소음을 방지하기 위해서 인터쿨러(5)의 전단과 에어클리너(3)의 후단을 잇는 바이패스라인(8)을 형성하고, 상기 바이패스라인(8) 도중에 바이패스밸브(10)를 형성하여 스로틀밸브(7)가 닫히게 되는 경우 바이패스밸브(10)의 일측에 연결된 부압라인(9a)에 부압이 형성되어 상기한 바이패스밸브(8)가 개방되도록 하였다. 즉, 바이패스밸브(10)를 개방하여 터보차저(4)에서 가압되어 인터쿨러(5)로 유입되는 공기를 에어클리너(3)의 후방으로 순환되도록 하고 있다. 그리고, 터보차저(4)에서 인터쿨러(5)로 연결되는 공기파이프의 도중과 연결되는 공기라인(9b)은 바이패스밸브(10) 내의 다이아프램에 정압을 가하여 밸브가 쉽게 열리도록 공기를 공급하여 주는 역활을 하게 된다.

종래의 바이패스밸브(10)는 도 5와 같이 스로틀밸브(7)가 닫히게 되는 경우 스로틀밸브(6)에 형성되는 부압의 힘과 인터쿨러 내의 정압의 힘에 의해 다이아프램(11)이 스프링(12)을 압축하며 밸브축(13)을 전방으로 당기면서 밸브(14)가 열리도록 되어 있으며, 밸브(14)의 지나친 이동을 막기 위해서 밸브(14)의 전방측에 스톱퍼(15)가 돌출형성되어 있다.

그러나 상기한 종래의 바이패스밸브(10)는 스로틀바디(6)에 형성되는 부압과 인터쿨러 내의 정압에 의해 밸브(14)를 개방해야 하므로 밸브(14)의 응답성이 늦어 인터쿨러(5)까지 흡입된 일부의 공기가 터보차져(4)로 역류하면서 소음이 발생되었을 뿐만 아니라, 밸브(14)의 지나친 이동을 방지하기 위해 돌출형성된 스톱퍼(15)에 공기가 부딪치며 마찰음(파~~하는 소리)이 발생하는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 보다 상세하게는 스로틀밸브가 닫혔을 경우에 보다 빠르게 작동하며, 또한 바이패스되는공기가 바이패스밸브 내의 밸브스톱퍼와 부딪치며 발생하는 소음을 방지하는 바이패스밸브를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

도 1은 본 발명에 의한 바이패스밸브가 적용된 상태도.

도 2는 본 발명에 따른 바이패스밸브의 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 바이패스밸브의 작동상태도.

도 4와 도5는 종래의 기술을 설명하기 위한 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

21 : 엔진 23 : 에어클리너

24 : 터보차저 25 : 인터쿨러

26 : 스로틀바디 27 : 스로틀밸브

28 : 바이패스라인 29 : 부압라인

30 : 밸브체 32 : 밸브

40 : 제1하우징 41 : 제1연결구

43 : 스프링시트 44 : 흡입공

50 : 제2하우징 51 : 제2연결구

60 : 제3하우징 62 : 제3연결구

63 : 제4연결구 65 : 제1다이아프램

70 : 제4하우징 71 : 제5연결구

75 : 제2다이아프램 80 : 스프링

본 발명의 실시예를 첨부한 도면에 따라 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 바이패스밸브가 적용된 상태도이고, 도 2는 본 발명에 따른 바이패스밸브의 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 바이패스밸브의 작동상태도이다.

도면부호 100은 본 발명에 의한 바이패스밸브로 제1하우징(40)의 양측으로 각각 제2하우징(50)과 제3하우징(60)이 플랜지 결합된다.

상기한 제1하우징(40)은 양측으로 제2하우징(50)과 제3하우징(60)이 플랜지 결합될 수 있도록 플랜지 결합부가 형성되며, 그 단부들은 양측으로 결합되는 제2 및 제3하우징(50,60)과 각각 내부가 연통되도록 양측이 개방된 채로 형성된다. 도면상 제1하우징(40)의 하측으로는 에어클리너(23)의 후방과 바이패스라인(28)으로 연결하기 위한 제1연결구(41)가 돌출형성되는데, 제1연결구(41)는 제2하우징(50)의 제2연결구(51)와 연통될 수 있도록 구성된다. 그리고 제1하우징(40)의 내부로는 밸브체(30)의 축(31)이 좌우로 이동될 수 있도록 안내하는 밸브가이드(42)가 형성되는데, 상기 밸브가이드(42)는 제1하우징(40)의 내부를 격벽으로 양분하여 그 격벽의 중간부에 구멍을 뚫어 밸브체(30)의 축(31)을 삽입한 형상이 된다. 그리고 상기한 밸브가이드(42)의 외주에는 밸브(32)를 탄력지지하는 스프링(80)을 안착하기 위한 스프링시트(43)가 형성된다.

특히, 종래의 바이패스밸브와는 달리 제2하우징(50)과 결합되는 내부측에는 밸브스톱퍼가 형성되지 않으므로 그 내부가 바이패스되는 공기의 저항을 줄일 수 있도록 곡면으로 형성된다.

그리고, 도면상 제1하우징(40)의 우측에 플랜지 결합되는 제2하우징(50)의 내부에는 스프링(80)에 탄지되는 밸브(32)가 면접촉되어 공기의 흐름을 차단할 수 있도록 밸브시트(52)가 형성되며, 상기 밸브시트(52)의 반대측으로는 인터쿨러(25)의 전방으로 이어지는 바이패스라인(28)과 연결하기 위한 제2연결구(51)가 형성된다.

도면상 제1하우징(40)의 좌측에 플랜지 결합되는 제3하우징(60)은 중앙부에 형성되는 제2밸브가이드(61)를 기준으로 양측이 개방형성되는데, 제1하우징(40)에플랜지 결합되는 일측에는 스로틀바디(26)의 부압을 전달받기 위한 제3연결구(62)가 돌출형성되며, 제4하우징(70)과 플랜지 결합되는 타측에는 인터쿨러(25)와 연결되기 위한 제4연결구(63)가 돌출형성된다.

그리고 상기한 제3하우징(60)의 좌측에 플랜지 결합되는 제4하우징(70)은 일측면으로 스로틀바디(26)의 부압을 전달받기 위해서 부압라인(29)과 연결되기 위한 제5연결구(71)가 돌출형성되며, 그 내부 측면에는 밸브체(30)의 축(31)이 지나치게 이동되는 것을 방지하기 위한 스톱퍼(72)가 형성된다.

상기한 제1하우징(40)과 제3하우징(60)이 플랜지 결합되는 결합부에는 부압에 의해 작동하는 제1다이아프램(65)이 형성된다. 상기 제1다이아프램(65)은 제1하우징(40)의 일측에 형성된 공기실(45)과 제3하우징(40)의 부압실(64)을 서로 차단하는 역활과, 밸브체(30)의 축(31)이 이동되도록 하는 역활을 한다. 특히, 상기한 제1하우징(40)의 공기실(45) 일측에는 외부의 공기가 유입될 수 있도록 흡입공(44)이 형성되는데, 상기한 흡입공(44)은 밸브체(30)의 작동에 의해 움직이는 제1다이아프램(65)의 작동을 원활히 하기 위한 것이다. 상기한 제1다이아프램(65)의 중간부에는 상기 밸브체(30)의 축(31) 중단에 금속부재에 의해 고정형성된다.

그리고 상기한 제3하우징(60)과 제4하우징(70)이 플랜지 결합되는 결합부에는 부압에 의해 작동하는 제2다이아프램(75)이 형성된다. 상기 제2다이아프램(75)은 하우징 결합시에 제3하우징(60) 측에 형성되는 공기실(66)과 제4하우징(70) 측에 형성되는 부압실(74)을 서로 차단하는 역활과, 밸브체(30) 축(31)이 이동하는 것을 배가시키는 역활을 한다. 상기한 제2다이아프램(75)의 중간부에는 상기 밸브체(30)의 축(31) 끝단에 금속부재에 의해 지지되어 수용되어, 축(31)의 끝단은 볼트(76)에 의해 체결된다.

상기한 밸브체(30)는 하우징 내부에 삽입형성되는데, 축(31)의 일끝단은 제2다이아프램(75)에 삽입된 채로 볼트결합될 수 있도록 볼트부가 형성되며, 축(31)의 중간부에는 제1다이아프램(65)이 수용될 수 있도록 홈부가 형성된다. 위와 같이 형성된 축(31)은 직선운동이 될 수 있도록 제1하우징(40)의 밸브가이드(42)와 제3하우징(60)의 제2밸브가이드(61)에 삽입되고, 축(31)의 다른 일끝단에는 밸브(32)가 일체로 형성된다. 이 밸브(32)의 내측은 제1하우징(40)의 스프링시트단(43)에 장착되는 스프링(80)에 의해 탄력지지된다. 또한, 이 밸브(32)면에는 밸브의 단속력을 향상하기 위해 고무재의 패킹(33)이 형성된다.

이상과 같이 구성된 바이패스밸브(100)의 작동을 설명하면 다음과 같다.

엔진이 가동되고 운전자의 엑셀페달 작동에 의해 스로틀밸브(27)가 개방되면 엔진의 흡입력에 의해 에어덕트(22)로 공기가 흡입되고, 흡입된 공기는 에어클리너(23)에서 정화된 후 터보차저(24)에서 가압되어 인터쿨러(25)를 거쳐 엔진(21)으로 흡입된다.

차량이 급가속상태이거나 완가속상태인 경우에는 운전자의 가속에 의해 스로틀밸브(27)가 최고로 열리게 되고 엔진(21)에는 충분한 공기가 공급되고, 터보차저(24)에서 가압된 공기가 스로틀바디(26)로 흡입되므로 상기한 바이패스밸브(100) 내에 형성된 스프링(80)의 힘에 의해 밸브(32)는 닫힘상태를 유지하게 된다.

그리고 차량이 가속상태에서 팁아웃(Tip-out, 운전자의 엑셀페달 조작에 의해 스로틀밸브가 닫히는 상태)시에는 스로틀밸브(27)가 닫히게 되므로서, 스로틀바디(26)로 유입되던 공기는 바이패스라인(28)으로 흐르게 된다. 또한, 스로틀바디(26)에는 부압이 형성되고 이 부압은 부압라인(29)을 따라 제3하우징(60)의 부압실(64)과 제4하우징(70)의 부압실(74)에 전해지게 된다. 터보차저(24)에서 가압되어 바이패스라인(28)으로 흐르는 공기는 제2연결구(51)로 유입되어 밸브체(30)를 지지하던 스프링(80)을 가압하며 밸브(32)를 개방하게 된다. 또한, 부압라인(29)을 통해 스로틀바디(26)에서 형성된 부압이 제1다이아프램(65)과 제2다이아프램(75)를 작동시키면서 밸브체(30)의 이동력을 증가시키게 된다. 특히, 제1하우징(40)에 형성된 흡입공(44)으로는 대기의 공기가 공기실(45)로 흡입되어 다이아프램(65,75)의 작동을 수월하게 한다.

이와 같이 밸브(32)가 개방되므로서 스로틀바디(26)로 흘러들어 가지 못한 공기가 에어클리너(23)의 후방측으로 재순환되므로서 흡입공기의 역류에 의해 발생되는 소음이 방지된다. 특히 종래의 바이패스밸브에 형성되어 있던 밸브스톱퍼가 본 기술에 의한 바이패스밸브(100)에서는 삭제되므로서 공기가 밸브스톱포에 부딪치면서 발생되던 소음이 방지된다.

그리고 다시 운전자의 조작에 의해 스로틀밸브(27)가 열리게 되면 엔진(21)의 흡입력에 의해 바이패스라인(28)으로 흐르는 공기는 스로틀바디(26)로 흐르게 되고, 그로 인해 스로틀바디(26) 내의 부압도 사라지게 된다. 따라서 바이패스밸브(100) 내에 형성된 스프링(80)의 탄발력에 의해 밸브체(30)는 전진하게 되고 밸브(32)가 바이패스라인(28)과 연결된 제2연결구(51)를 차단하게 된다.

참고로 종래의 바이패스밸브와 본 발명에 의한 바이패스밸브(100)의 소음발생 메카니즘을 설명하면 다음과 같다.

우선 종래의 바이패스밸브의 경우는 운전자의 조작에 의해 스로틀밸브가 닫히게 되면 에어클리너 내의 압력보다 인터쿨러 내의 압력이 높아지게 된다. 그런데 이 경우에는 바이패스밸브 내의 스프링의 압력에 의해 밸브의 응답성이 늦어지므로서 공기가 인터쿨러에서 에어클리너로 역류되고, 역류되는 공기가 터보차저의 불레이드에 충돌하여 소음이 발생하게 되고, 공기의 에어클리너 박스 가진에 의한 소음(파~~~하는 소음)이 발생하게 된다. 특히 이 소음은 에어클리너 박스 내에 흡음재를 형성하더라도 일부의 소음이 잔존하게 되었다.

반면에 본 발명에 의한 바이패스밸브(100)의 경우에는 운전자의 엑셀페달 조작에 의해 스로틀밸브(27)가 닫히게 되면 에어클리너(23) 박스 내의 압력이 인터쿨러(25) 내의 압력보다 크게 된다. 이 때 바이패스밸브(100) 내의 스프링(80)에 의한 빠른 밸브의 응답이 가능해지므로서 바이패스밸브(100)를 통한 공기의 빠른 유출이 가능하게 되므로, 인터쿨러(25)에서 에어클리너(23) 박스로 역류하는 공기의 양을 최소화하게 되는 것이다. 다라서 바이패스밸브(100)를 통하여 공기의 유동 및 에어클리너 박스의 가진에 의한 기류음 만이 발생하게 되는데, 이는 에어클리너 내에 형성된 흡음재로 충분히 소음이 제거된다.

이상과 같이 구성되는 바이패스밸브는 종래의 기술에 비해 스로틀밸브가 닫혔을 경우 흡입공기가 인터쿨러에서 에어클리너 측으로 이동하는 과정에서 발생하던 소음이 감소할 뿐만 아니라, 밸브를 개폐하기 위해 스로틀바디에 형성되는 부압으로 작동되는 다이아프램이 이중으로 형성되므로서 밸브의 응답성이 향상되는 장점이 있는 것이다.

Claims

인터쿨러의 전방과 에어클리너의 후방을 잇는 바이패스라인의 도중에 형성되어 스로틀밸브가 닫히게 될 때, 밸브가 개방되어 인터쿨러로 유입되는 공기를 에어클리너의 후방으로 순환시키는 바이패스밸브에 있어서,

길이가 긴 축(31)의 일측 끝단에 환형의 밸브(32)가 형성된 밸브체(30)와;

일측으로 에어클리너(23)와 연결되는 바이패스라인(28)의 도중에 끼워지기 위한 제1연결구(41)가 돌출형성되며, 중앙부로 밸브축(31)의 좌우이동을 안내하기 위한 밸브가이드(42)가 내향으로 돌출형성되고, 밸브가이드(42)의 외주연으로 스프링이 설치되기 위한 스프링시트(43)가 형성되며, 상기 밸브가이드(42)를 기준으로 양측이 개방되어 제2 및 제3하우징과 플랜지 결합되는 제1하우징(40)과;

상기한 제1하우징(40)과 플랜지 결합되는 부분의 내측으로 상기 밸브(32)와 면접촉되는 밸브시트(52)가 형성되며, 그 타측으로 인터쿨러(25)와 연결되는 바이패스라인(28)의 도중에 끼워지기 위한 제2연결구(51)가 돌출형성되는 제2하우징(50)과;

중앙부에 형성되는 제2밸브가이드(61)를 기준으로 양측이 개방형성되며, 상기 제1하우징(40)에 플랜지 결합되는 측에는 스로틀바디(26)의 부압을 전달받기 위한 제3연결구(62)가 돌출형성되고, 제4하우징(70)과 플랜지 결합되는 측에는 인터쿨러(25)와 연결되기 위한 제4연결구(63)가 돌출형성되는 제3하우징(60)과;

상기한 제2하우징(60)의 일측에 플랜지 결합되며, 일측면으로스로틀바디(26)의 부압을 전달받기 위한 제5연결구(71)가 돌출형성되는 제4하우징(70)과;

상기한 제1하우징(40)의 스프링시트(43)와 밸브(32) 사이에 개재되어 상기 밸브체(30)를 탄성지지하는 스프링(80)과;

상기한 제1하우징(40) 및 제3하우징(60)의 플랜지 결합부에 개재되며, 그 중앙부는 상기한 밸브체(30)의 축(31) 중단에 수용되어 제3연결구(62)를 통해 전해지는 부압으로 작동되는 제1다이아프램(65)과;

상기한 제3하우징(60) 및 제4하우징(70)의 플랜지 결합부에 개재되며, 그 중앙부는 상기한 밸브체(30)의 축(31) 끝단에 수용되어 볼트(76)로써 고정되는 제2다이아프램(75); 으로 구성되는 것을 특징으로 하는 흡입공기 바이패스밸브.
제 1 항에 있어서,

상기 제1다이아프램(65)이 부압에 의해 작동하게 될 경우 다이아프램(65,75)의 이동을 원활하게 하기 위하여 제1하우징(40)의 플랜지 결합부 일측에 흡입공(44)이 형성된 것을 특징으로 하는 흡입공기 바이패스밸브.