KR100457307B1 - 엔진의 텀블형 흡기장치 - Google Patents

Abstract

텀블 컨트롤 밸브와 텀블 컨트롤 샤프트의 체결구성을 변경하여 흡입공기의 유동저항을 최소화하며, 동시에 볼트 체결작업이 텀블 스터브 바디 상에 별도의 보스 없이도 런너 내부를 통하여 간단하게 이룰 수 있도록 하는 엔진의 텀블형 흡기장치를 제공할 목적으로,

텀블 스터브 바디 내부에서 스텝모터에 의해 작동하는 텀블 컨트롤 샤프트 상에 텀블 컨트롤 밸브가 흡기통로를 단속할 수 있도록 장착되어 이루어지는 엔진의 텀블형 흡기장치에서,

상기 텀블 컨트롤 샤프트는 상기 텀블 컨트롤 밸브가 장착되도록 평면으로 형성되는 장착부면에 대하여 소정의 각도를 이루어 상기 텀블 컨트롤 밸브와 수평을 이루는 평행면을 형성하며, 상기 텀블 컨트롤 밸브는 그 일선단이 상기 텀블 컨트롤 샤프트의 장착부면에 볼트 체결되도록 전체 밸브면에 대하여 소정의 각도로 절곡되는 절곡면을 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 엔진의 텀블형 흡기장치를 제공한다.

Description

엔진의 텀블형 흡기장치{TUMBLE TYPE AIR INDUCTION SYSTEM OF ENGINE}

본 발명은 엔진의 텀블형 흡기장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 텀블 컨트롤 밸브와 텀블 컨트롤 샤프트의 체결구성을 변경하여 흡입공기의 유동저항을 최소화하며, 동시에 볼트 체결작업을 손쉽게 이룰 수 있도록 하는 엔진의 텀블형 흡기장치에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 내연기관 엔진은 공기와 연료를 흡입하여 실린더 내에서 연소시킴으로써 그 폭발력을 이용하는 장치이다.

따라서 공기와 연료가 혼합된 혼합가스에서는 연료가 공기 속에 충분히 잘 혼합되는 것이, 폭발력을 결정하는 중요한 요소가 되며, 공기와 연료를 혼합하는 방법으로서 통상 텀블(tumble)과 스월(swirl)의 두 가지 방법이 사용되고 있다.

상기 텀블은 도 1a에 도시된 바와 같이, 실린더(110) 내에서 수직 방향으로 흡기 공기를 유동시킴으로써 연료와의 혼합을 촉진하는 것을 말하며, 상기 스월은 도 1b에 도시된 바와 같이, 실린더(110) 내에서 수평 방향으로 흡기를 유동시킴으로서 연료를 스월의 중심쪽으로 집중시키는 흡기 유동이다.

텀블형 유동이 강화되는 경우에는 연소실에서의 연소속도가 빨라지게 되므로 출력을 향상시키고 노킹 발생을 억제할 수 있으며, 스월형 유동이 강화되는 경우에는 연료가 스월의 중심, 즉 점화 플러그(도시하지 않음)에 집중시킴으로써 적은 공연비로도 안정적인 연소를 실현할 수 있게 된다.

여기서 상기 혼합가스의 텀블형 유동을 유도하기 위한 엔진의 텀블형 흡기장치는, 특히 희박 연소 엔진(Lean Burn Engine) 등과 같이 엔진의 주행상태에 따라 공연비를 다르게 제어할 필요가 있는 엔진의 흡기포트 일측에 구성하여 혼합기스의 텀블형 유동의 발생강도를 조절할 수 있도록 하고 있다.

도 2는 일반적인 엔진의 텀블형 흡기장치를 도시하고 있으며, 상기 텀블형 흡기장치(1)는 도면에서와 같이, 흡기 매니폴드(3)의 일측에서 흡기 매니폴드(3)로 유입되는 공기에 텀블형 유동을 유도하여 연소실로 공급될 수 있도록 하고 있다.

즉, 도 10 및 도 11에서 도시한 바와 같이, 텀블 스터브 바디(5) 내부에서 텀블 컨트롤 샤프트(7) 상에 텀블 컨트롤 밸브(9)가 흡기통로, 즉 런너(11)를 단속할 수 있도록 장착되며, 상기 텀블 컨트롤 샤프트(7)는 텀블 스터브 바디(5)의 외부 일측에 구성되는 스텝모터(13)에 연결되어 상기 텀블 컨트롤 밸브(9)를 작동시키게 된다.

여기서 상기 텀블 컨트롤 밸브(9)는, 도 13에서 도시한 바와 같이, 판부재로 이루어져 그 내측 선단부가, 도 12에서 도시한 바와 같이, 평평한 단면의 장착부(15)를 갖는 텀블 컨트롤 샤프트(7) 상의 2개소에 형성되는 볼트 체결홀(17)에 볼트 체결되며, 그 외측 선단부 상에는 요입부(19)를 두어 저속, 아이들 또는 파트로드 시에 흡입공기에 강한 텀블형 유동을 유도할 수 있도록 하고 있다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 텀블형 흡기장치에서, 텀블 컨트롤 밸브와 텀블 컨트롤 샤프트의 연결구성은 상호 체결을 위한 볼트가 런너 내부로 돌출되어 흡입공기의 유동을 방해하는 간섭물로 작용하여 고속 성능을 저하시키게 되는 문제점이 있으며, 상기 볼트의 체결방향이 상기 텀블 스터브 바디상에, 상기 각 볼트에 대응하는 별도의 보스(21;도 10 참조)를 두어 이를 통하여서만 체결할 수 있도록 되어 공정 및 구조가 복잡하고, 원가가 상승한다는 등의 문제점들을 내포하고 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 텀블 컨트롤 밸브와 텀블 컨트롤 샤프트의 체결구성을 변경하여 흡입공기의 유동저항을 최소화하며, 동시에 볼트 체결작업이 텀블 스터브 바디상에 별도의 보스 없이도 런너 내부를 통하여 간단하게 이룰 수 있도록 하는 엔진의 텀블형 흡기장치를 제공하는 것이다.

도 1은 텀블과 스월을 도시한 도면이다.

도 2는 일반적인 엔진의 텀블형 흡기장치를 도시한 사시도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 엔진의 텀블형 흡기장치의 부분 사시도이다.

도 4는 도 3의 A 부분의 확대 사시도이다.

도 5는 도 3의 B-B 선에 따른 부분 확대 단면도이다.

도 6은 본 발명에 따른 텀블 컨트롤 샤프트의 부분 사시도이다.

도 7은 본 발명에 따른 텀블 컨트롤 밸브의 확대 사시도이다.

도 8은 본 발명에 따른 텀블형 흡기장치의 제1작동 상태도이다.

도 9는 본 발명에 따른 텀블형 흡기장치의 제2작동 상태도이다.

도 10은 종래 기술의 일 실시예에 의한 엔진의 텀블형 흡기장치의 부분 사시도이다.

도 11은 도 10의 C-C 선에 따른 단면도이다.

도 12는 종래 기술에 따른 텀블 컨트롤 샤프트의 사시도이다.

도 13은 종래 기술에 따른 텀블 컨트롤 밸브의 확대 사시도이다.

상기 목적을 달성하기 위한 엔진의 텀블형 흡기장치는 텀블 스터브 바디 내부에서 스텝모터에 의해 작동하는 텀블 컨트롤 샤프트 상에 텀블 컨트롤 밸브가 흡기통로를 단속할 수 있도록 장착되어 이루어지는 엔진의 텀블형 흡기장치에서,

상기 텀블 컨트롤 샤프트는 상기 텀블 컨트롤 밸브가 장착되도록 평면으로 형성되는 장착부면에 대하여 소정의 각도를 이루어 상기 텀블 컨트롤 밸브와 수평을 이루는 평행면을 형성하며, 상기 텀블 컨트롤 밸브는 그 일선단이 상기 텀블 컨트롤 샤프트의 장착부면에 볼트 체결되도록 전체 밸브면에 대하여 소정의 각도로 절곡되는 절곡면을 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하며,

상기 소정의 각도는 90도로 하는 것을 특징으로 하고, 상기 텀블 컨트롤 샤프트 상의 장착부면에는 2개의 볼트 체결홀이 형성되며, 이에 대응하여 상기 텀블컨트롤 밸브의 절곡면에도 2개의 볼트홀을 구성하여 각각 볼트로 체결되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면의 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 엔진의 텀블형 흡기장치의 부분 사시도이다.

본 발명의 일 실시예에 의한 엔진의 텀블형 흡기장치(1)는, 먼저, 도면(도 2참조)에서와 같이, 흡기 매니폴드(3)의 일측에서 흡기 매니폴드(3)로 유입되는 공기에 텀블형 유동을 유도하여 연소실로 공급될 수 있도록 텀블 스터브 바디(105) 내부에서 텀블 컨트롤 샤프트(107) 상에 텀블 컨트롤 밸브(109)가 런너(111)를 단속할 수 있도록 장착된다.

상기 텀블 컨트롤 샤프트(107)는 텀블 스터브 바디(105)의 외부 일측에 구성되는 스텝모터(113)에 일단이 연결되어 상기 텀블 컨트롤 밸브(109)를 회전 작동시키게 된다.

여기서 상기 텀블 컨트롤 샤프트(107)는, 도 6에서와 같이, 상기 텀블 컨트롤 밸브(109)가 장착되도록 평면으로 형성되는 장착부면(131)에 대하여 90도 각도를 이루어 상기 텀블 컨트롤 밸브(109)와 수평을 이루는 평행면(133)을 형성한다.

그리고 상기 텀블 컨트롤 밸브(109)는, 도 7에서와 같이, 판부재로 이루어져 그 외측 선단부 상에 요입부(119)를 두어 저속, 아이들 또는 파트로드 시에 흡입공기에 강한 텀블형 유동을 유도할 수 있도록 구성되며, 그 내측 선단부는 상기 텀블컨트롤 샤프트(107)의 장착부면(131)에 볼트(135)로 체결되도록 전체 밸브면(137)에 대하여 90도 각도로 절곡되는 절곡면(139)을 형성하여 이루어진다.

또한, 상기 텀블 컨트롤 샤프트(107) 상의 장착부면(131)에는 2개의 볼트 체결홀(117)이 형성되며, 이에 대응하여 상기 텀블 컨트롤 밸브(109)의 절곡면(139)에도 2개의 볼트홀(미도시)을 구성하여 각각 볼트(135)로 체결된다.

그리고 상기 텀블 스터브 바디(105)의 런너(111) 내측면에는, 도 4에서와 같이, 상기 텀블 컨트롤 샤프트(107)의 설치홈(141) 일측으로, 상기 텀블 컨트롤 밸브(109)를 텀블 컨트롤 샤프트(107)에 체결하기 위한 볼트(135)에 대응하여 그 작동반경을 확보하기 위한 반경홈(143)을 형성한다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 텀블형 흡기장치(1)에 의하면, 도 5 및 도 8에서와 같이, 상기 텀블 컨트롤 밸브(109)를 텀블 컨트롤 샤프트(107)에 체결하기 위한 볼트(135)를 텀블 스터브 바디(105)의 런너(111) 내측으로 돌출시키지 않고 절곡부(139)를 통하여 그 내측으로 체결함으로서, 엔진의 고속 풀 로드(full load) 구간에서도 흡입공기의 유동저항을 최소화할 수 있으며, 이로서 고속 성능을 향상시키게 된다.

또한, 도 9에서와 같이, 상기 텀블 컨트롤 밸브(109)를 텀블 컨트롤 샤프트(107)에 체결 시, 상기 텀블 컨트롤 밸브(109)와 텀블 컨트롤 샤프트(107)의 체결방향을 텀블 스터브 바디(105)의 런너(111) 입구를 향하도록 함으로서 일반적인 공구를 사용하여 간단하게 체결되며, 이로서 텀블 스터브 바디(105) 상에, 상기 터블 컨트롤 밸브(109)의 체결작업을 위한 별도의 보스를 형성할 필요가 없게 된다.

그리고 저속, 아이들 및 파트로드 시에는, 상기 텀블 컨트롤 밸브(109)의 요입부(119)를 통하여 흡입공기의 고속 텀블유동을 유발할 수 있도록 하는 것이다.

이상으로 본 발명의 엔진의 텀블형 흡기장치에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

본 발명의 상기 엔진의 텀블형 흡기장치에 의하면, 텀블 컨트롤 밸브와 텀블 컨트롤 샤프트의 체결방향을 런너 입구측으로 향하도록 구성을 변경하여 체결볼트가 흡입공기의 유동에 대한 간섭물로 작용하지 않도록 함으로서, 흡입공기의 유동저항을 최소화하며, 동시에 볼트 체결작업이 텀블 스터브 바디상에 별도의 보스(종래 8개소) 및 플러그 없이도 런너 내부를 통하여 간단하게 이룰 수 있도록 하는 등의 엔진의 고속 성능 향상 및 간단한 구조를 통한 제조원가를 저감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 텀블 스터브 바디 내부에서 스텝모터에 의해 작동하는 텀블 컨트롤 샤프트 상에 텀블 컨트롤 밸브가 흡기통로를 단속할 수 있도록 장착되어 이루어지는 엔진의 텀블형 흡기장치에 있어서,

   상기 텀블 컨트롤 샤프트는 상기 텀블 컨트롤 밸브가 장착되도록 평면으로 형성되는 장착부면에 대하여 소정의 각도를 이루어 상기 텀블 컨트롤 밸브와 수평을 이루는 평행면을 형성하며,

   상기 텀블 컨트롤 밸브는 그 일선단이 상기 텀블 컨트롤 샤프트의 장착부면에 볼트 체결되도록 전체 밸브면에 대하여 소정의 각도로 절곡되는 절곡면을 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 엔진의 텀블형 흡기장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 소정의 각도는

   90도로 하는 것을 특징으로 하는 엔진의 텀블형 흡기장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 텀블 컨트롤 샤프트 상의 장착부면에는 2개의 볼트 체결홀이 형성되며, 이에 대응하여 상기 텀블 컨트롤 밸브의 절곡면에도 2개의 볼트홀을 구성하여 각각 볼트로 체결되는 것을 특징으로 하는 엔진의 텀블형 흡기장치.