KR100535463B1 - 가변 흡기 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서지탱크 및 런너의 상하방향 크기를 크게 하지 않으면서도, 엔진이 저속운전영역과 고속운전영역에서 운전되는 경우에 따라서 런너를 통과하는 흡기유로의 길이가 가변되도록 하기 위한 가변 흡기 장치에 관한 것으로,

상기한 서지탱크를 통과한 흡기가 엔진 각 흡기 매니폴드로 배분될 수 있도록 소정길이의 유로를 가지면 절곡형성되는 런너가 엔진의 실린더 수만큼 나란하게 배열되는 흡기 매니폴드에 있어서,

상기한 런너와 런너를 경계하는 격벽의 시작부분에서 소정구간 나아간 부분까지에는 서로 연통될 수 있도록 형성되는 관통부와;

엔진의 운전영역 변화에 따라서 상기 관통부가 개방되거나 폐쇄되도록 하기 위해 상기 관통부의 크기로 밸브면이 형성되고, 상기 밸브면의 양측이 상기 격벽에 런너의 길이방향으로 힌지결합되는 가변 밸브와;

상기 가변 밸브들의 일측 힌지축에 링크로써 연결되어, 상기 가변 밸브가 열림방향 혹은 닫힘방향으로 작동시키기 위한 액츄에이터; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

가변 흡기 장치{Variable air intake apparatus}

본 발명은 가변 흡기 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서지탱크 및 런너의 상하방향 크기를 크게 하지 않으면서도, 엔진이 저속운전영역에서 운전되는 경우와 고속운전영역에서 운전되는 경우에 따라서 런너를 통과하는 흡기유로의 길이가 가변되도록 하기 위한 가변 흡기 장치에 관한 것이다.

흡기 매니폴드는 스로틀 바디를 통과한 흡입공기를 연소실로 유도하기 위한 관으로, 다실린더 엔진에서 각각의 연소실로 혼합기가 균일하게 분배되도록 하는 역할을 한다.

그런데 흡기 매니폴드는 공기가 통과되는 런너의 길이에 따라서 엔진의 효율이 달라지게 되는데, 엔진이 중저속 영역에서 운전되는 경우에는 런너의 길이가 긴 것이 유리하고, 엔진이 고속영역에서 운전되는 경우에는 런너의 길이가 짧게 형성되는 것이 유리하다. 이를 위해, 엔진의 운전 영역에 따라서 흡기관의 길이와 단면적이 최적화될 수 있도록 런너의 길이와 단면적이 가변 가능한 가변 흡기 제어 시스템(Varible Induction System)이 개발되어 엔진에 적용되고 있다.

도 5는 상기한 가변 흡기 제어 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 도면에서와 같이, 흡기 매니폴드(12)의 런너(13)는 서지탱크(14)의 일측에서부터 연장되어 엔진(10)의 흡기 포트에 접속가능하도록 절곡형성되며, 상기 런너(12)는 서지탱크(14)를 통과한 흡기가 엔진(10)의 각 실린더로 분배되도록 다수의 흡기관으로 형성된다. 그리고 상기한 런너(13)를 통과하는 흡기가 엔진(10)이 운전영역 변화에 따라서 변경될 수 있도록 하기 위한 가변밸브(15)가 상기 서지탱크(14)와 런너(13)의 지나가는 도중에 형성된다.

즉, 엔진이 저속운전영역에서 운전되는 경우에는 상기한 가변밸브(15)가 닫힌 상태가 되므로서 서지탱크(14)를 통과한 흡기는 도면에 실선으로 표시된 화살표의 방향을 따라 흐르게 된다. 반면에 엔진이 고속영역에서 운전되는 경우에는 상기한 가변밸브(15)가 열린 상태가 되므로서 서지탱크(14)를 통과한 흡기는 도면에 점선으로 표시된 화살표 방향을 따라 흐르게 된다. 이와 같이 엔진이 저속운전영역일 경우에는 흡기유로의 길이가 길게 되고, 엔진이 고속운전영역일 경우에는 흡기유로의 길이가 짧게 되므로서, 엔진의 운전상황에 맞는 흡기공급이 이루어지게 된다.

그런데 상기와 같은 가변 흡기 장치를 적용하기 위해서는 런너 및 서지탱크의 상하방향의 크기가 커지게 되어 엔진 룸의 엔진 탑재공간이 좁아지게 되므로서, 엔진 룸이 비좁은 차량의 경우에는 상기와 같은 가변 흡기장치를 적용하지 못하는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 서지탱크 및 런너의 상하방향 크기를 크게 하지 않으면서도, 엔진이 저속운전영역에서 운전되는 경우와 고속운전영역에서 운전되는 경우에 따라서 런너를 통과하는 흡기유로의 길이가 가변되도록 하기 위한 가변 흡기 장치를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서,

상기한 서지탱크를 통과한 흡기가 엔진 각 흡기 매니폴드로 배분될 수 있도록 소정길이의 유로를 가지면 절곡형성되는 런너가 엔진의 실린더 수만큼 나란하게 배열되는 흡기 매니폴드에 있어서,

상기한 런너와 런너를 경계하는 격벽의 시작부분에서 소정구간 나아간 부분까지에는 서로 연통될 수 있도록 형성되는 관통부와;

엔진의 운전영역 변화에 따라서 상기 관통부가 개방되거나 폐쇄되도록 하기 위해 상기 관통부의 크기로 밸브면이 형성되고, 상기 밸브면의 양측이 상기 격벽에 런너의 길이방향으로 힌지결합되는 가변 밸브와;

상기 가변 밸브들의 일측 힌지축에 링크로써 연결되어, 상기 가변 밸브가 열림방향 혹은 닫힘방향으로 작동시키기 위한 액츄에이터; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 가변 흡기 시스템의 구성 및 작동에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 흡기 매니폴드의 일부분을 단면한 평단면도이고, 도 2는 본 발명에 의한 가변 밸브를 구동수단을 도시한 도면이며, 도 3은 도 1의 A-A선 단면도이고, 도 4는 본 발명에 의한 가변 흡기장치의 작동상태를 도시한 도면이다.

도면 중에 표시되는 도면부호 20은 본 발명에 의해 형성된 흡기 매니폴드를 지시하는 것으로서, 상기한 흡기 매니폴드(20)는 서지탱크(21)를 통과한 흡기가 엔진의 흡기포트 측으로 흐르는 과정에서 엔진의 각 실린더 수에 맞추어 흡기가 분배될 수 있도록 다수의 런너(22)가 마련된다. 상기한 런너(22)는 서지탱크(21)의 일측 측면에서 시작되어 엔진의 흡기 포트를 향해 소정의 길이를 갖도록 절곡형성된다.

그런데 본 발명에 의한 흡기 매니폴드(20)는 종래의 흡기 매니폴드와는 달리 서지탱크(21)의 일측으로 분지되는 다수의 런너(22)의 일정구간이 서로 연통되도록 관통부(23)가 형성된다. 즉, 서로 이웃하는 런너(22)들 사이를 구분하는 격벽(24)의 도중에 관통부(23)가 형성되므로서 상기 서지탱크(21)의 내부공간이 확장된 기능을 하게 되는 것이다.

그리고 상기와 같이 형성된 관통부(23)의 위치에는 각 런너(22) 간을 경계하기 위한 가변 밸브(30)가 런너(22)의 길이방향으로 힌지결합되므로서, 상기 관통부(23)는 가변 밸브(30)의 작동방향에 따라서 개방되거나 폐쇄되는 것이다.

가변 밸브(30)에 의해서 상기 관통부(23)가 폐쇄되면 상기한 런너(22)는 관통부(23)가 폐쇄된 구간만큼 길어지게 되는 것이고, 상기 가변 밸브(30)가 개방되면 관통부(23)의 개방된 구간은 서지탱크(21)와 연통되는 구간이 되므로 런너(22)의 길이는 상대적으로 짧아지게 되는 것이다.

상기와 같이 런너(22)의 길이조절을 위해 형성된 가변 밸브(30)는 그 힌지축(32)이 엔진의 운전영역의 변화에 따른 부압으로 작동되는 액츄에이터(40)와 로드(41) 및 링크(42,43)로써 연결된다. 따라서 엔진이 고속운전하게 되어 엔진 부압이 상승되면 상기 액츄에이터(40)의 로드(41)를 당기게 되어 가변 밸브(30)가 열리도록 작동되고, 엔진이 저속운전영역에서 운전되어 엔진 부압이 떨어지게 되면 상기한 액츄에이터(40)의 로드(41)가 원위치되면서 상기 개방부(23)는 가변 밸브(30)에 의해 닫히도록 구성되는 것이다.

한편, 다수의 개방부(23)에 형성된 가변 밸브(30)는 일률적으로 작동될 수 있도록 각각의 가변 밸브(30)의 힌지축(31)은 링크(42,43)에 연결되고, 상기 다수의 링크(43)는 하나의 액츄에이터 로드(41)에 연결된다. 즉, 상기한 액츄에이터(40)의 로드(41)가 전진되거나 후진되면, 상기 링크(42,43)가 로드(41)의 작동방향에 따라 힌지축(32)을 회전시키고, 상기 힌지축(32)과 일체로 형성된 밸브면(31)이 상기한 개방부(23)를 개방하거나 폐쇄하게 되는 것이다.

참고로, 상기한 런너(22)의 내측에 가변 밸브(30)를 수용하기 위해서 런너(22)의 일측 혹은 서지탱크(21)의 일측은 부분적으로 분리결합될 수 있도록 형성되는 것이 바람직한데, 본 발명을 설명하기 위한 실시예의 도면에서는 분리결합되는 부분은 따로 표시하지 않았음을 밝힌다. 그리고 상기한 액츄에이터(40)는 진공압을 이용한 기존의 액츄에이터와 별다른 차이가 없으므로 그 내부구조에 대한 설명은 생략하였다.

이상과 같이 구성된 가변 흡기 시스템이 엔진에 적용되면, 서지탱크(21) 및 런너(22) 부의 상하높이가 별도로 높아지지 않게 되므로서, 종래기술의 설명에서 언급된 서지탱크 및 런너부의 상하높이에 의한 엔진룸의 레이아웃 문제가 해결된다. 한편, 본원발명에 의한 가변 흡기 장치가 적용되므로 인하여 엔진의 저속운전영역시에는 고속영역시에 비하여 런너(22)의 길이가 상대적으로 길어지면서 서지탱크(21)의 부피는 상대적으로 작아지고, 엔진이 고속운전영역시에는 저속운전영역시에 비하여 런너(22)의 길이가 상대적으로 짧아지면서 서지탱크(21)의 부피는 상대적으로 증대된다.그런데 엔진의 효율이 달라지게 하는 인자는 서지탱크(21)의 부피보다도 종래기술의 설명에서 설명된 바와 같이 런너(22)의 길이에 있는 것이다. 따라서, 본 발명에 의한 가변 흡기 장치가 적용되면, 상기한 바와 같이 가변 밸브(30)의 개폐에 의해서 엔진의 운전영역별로 런너(22)의 길이가 가변되고, 그에 따른 엔진의 효율이 증대될 수 있는 것이다.그리고, 본원발명에 의한 가변 밸브(30)가 엔진의 중저속 운전영역에서 닫히게 되면 관통부(23)가 가변 밸브(30)에 의해 막힌 상태가 되므로서, 런너(22)의 길이는 길어지지만 서지탱크(21)의 부피는 엔진이 고속영역에서 운전될 때에 비하여 감소된다. 따라서 엔진의 흡기계에서 걸려오는 부압에 의해서 서지탱크(21)의 공기충진률이 고속영역시에 비하여 우수하게 되므로서 각 런너와 연결된 기통에서 요구하는 응답성이 향상된다.반면에, 상기한 가변 밸브(30)가 엔진의 고속 운전영역에서 개방되면 런너(22) 사이의 관통부(23)가 서지탱크(21)의 영역에 포함되면서 서지탱크(21)의 부피가 커지는 효과를 가져오게 되므로서, 엔진의 고속 운전에 따른 각 기통에서 요구하는 공기량을 보다 신속하고 충분하게 공급할 수 있게 된다.

이상과 같이 구성되는 본 발명에 의하면, 서지탱크부와 런너부의 상하높이를 종래와 같이 크게 형성시키지 않고 작게 형성시키더라도 가변 흡기 시스템의 적용이 가능하게 되므로서, 상기와 같은 가변 흡기 시스템이 적용된 엔진 룸에 탑재되기 위한 레이아웃의 설계에 커다란 장점을 제공하게 되며, 엔진 운전영역의 변화에 따른 흡기 유로의 변경이 이루어지게 되므로서 엔진의 성능이 향상되는 커다란 장점이 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 흡기 매니폴드의 일부분을 단면한 평단면도.

도 2는 본 발명에 의한 가변 밸브를 구동수단을 도시한 도면.

도 3은 도 1의 A-A선 단면도.

도 4는 본 발명에 의한 가변 흡기장치의 작동상태도.

도 5는 종래의 기술을 설명하기 위한 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 흡기 매니폴드 21 : 서지탱크

22 : 런너 23 : 관통부

24 : 격벽 30 : 가변 밸브

31 : 밸브면 32 : 힌지축

40 : 액츄에이터 41 : 로드

42,43 : 링크

Claims (3)

1. 상기한 서지탱크를 통과한 흡기가 엔진 각 흡기 매니폴드로 배분될 수 있도록 소정길이의 유로를 가지면 절곡형성되는 런너가 엔진의 실린더 수만큼 나란하게 배열되는 흡기 매니폴드에 있어서,

   상기한 런너(22)와 런너(22)를 경계하는 격벽(24)의 시작부분에서 소정구간 나아간 부분까지에는 서로 연통될 수 있도록 형성되는 관통부(23)와;

   엔진의 운전영역 변화에 따라서 상기 관통부(23)가 개방되거나 폐쇄되도록 하기 위해 상기 관통부(23)의 크기로 밸브면(23)이 형성되고, 상기 밸브면(31)의 양측이 상기 격벽(24)에 런너(22)의 길이방향으로 힌지결합되는 가변 밸브(30)와;

   상기 가변 밸브(30)들의 일측 힌지축(32)에 링크(43)로써 연결되어, 상기 가변 밸브(30)가 열림방향 혹은 닫힘방향으로 작동시키기 위한 액츄에이터(40); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 가변 흡기 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기한 각각의 관통부(23)를 개폐하기 위해 형성되는 가변 밸브(30)들은 일률적으로 작동될 수 있도록 가변 밸브(30)의 힌지축(32)이 링크(43)와 연결되고, 상기 각각의 링크(43)는 하나의 액츄에이터 로드(41)에 연결되는 것을 특징으로 하는 가변 흡기 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기한 액츄에이터(40)는 엔진의 흡기 부압에 의해 작동되는 것을 특징으로 하는 가변 흡기 장치.