KR100610434B1 - 흡기 매니폴드 보호용 안전밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 흡기 매니폴드 보호용 안전밸브에 관한 것으로서, 플라스틱 소재의 흡기 매니폴드가 적용됨에 따라 역화에 의한 내부 폭발 발생으로 흡기 매니폴드가 파손되는 문제점이 있었는 바, 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 흡기 매니폴드에서 내부압력이 일정 수준 이상으로 급격히 증가하는 경우 압력 작용에 의해 일부분이 파손 및 이탈되면서 자동 개방되는 구조로 구비되어, 흡기 매니폴드 내 역화에 의한 폭발이 발생할 경우 개방과 동시에 폭발압력 유출이 이루어지도록 함으로써, 역화에 의한 폭발 발생시에 흡기 매니폴드 자체의 파손 및 사고를 방지할 수 있음은 물론 역화에 의한 엔진 페일 및 고객의 신뢰성 저하를 방지할 수 있는 흡기 매니폴드 보호용 안전밸브에 관한 것이다.

자동차, 흡기 매니폴드, 안전밸브, 역화

Description

흡기 매니폴드 보호용 안전밸브{Relief valve for intake manifold}

도 1은 본 발명에 따른 안전밸브를 도시한 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 안전밸브의 장착상태를 도시한 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 안전밸브의 작동상태를 도시한 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 안전밸브의 장착방법을 설명하기 위한 도면,

도 5는 본 발명에 따른 안전밸브의 설치예를 도시한 도면,

도 6은 종래 문제점을 설명하기 위한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 흡기 매니폴드 11 : 서지탱크

12 : 마운팅부 13 : 개구홀

20 : 안전밸브 21 : 측면부

22 : 하면부 23 : 나사선

24 : 절개홈 25 : 테두리단

26 : 홈

본 발명은 흡기 매니폴드 보호용 안전밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 흡기 매니폴드에서 내부압력이 일정 수준 이상으로 급격히 증가하는 경우 압력 작용에 의해 일부분이 파손 및 이탈되면서 자동 개방되는 구조로 구비되어, 흡기 매니폴드 내 역화에 의한 폭발이 발생할 경우 개방과 동시에 폭발압력 유출이 이루어지도록 함으로써, 역화에 의한 폭발 발생시에 흡기 매니폴드 자체의 파손 및 사고를 방지할 수 있음은 물론 역화에 의한 엔진 페일 및 고객의 신뢰성 저하를 방지할 수 있는 흡기 매니폴드 보호용 안전밸브에 관한 것이다.

일반적으로 흡기 매니폴드(intake manifold)는 엔진의 헤드(head)측에 장착되어 실린더 내부에 엔진의 연소에 필요한 공기 및 연료를 공급하는 기능을 한다.

상기 흡기 매니폴드는 스로틀 바디(throttle body)가 장착되어 이를 통해 공기가 유입되고 유입된 공기량이 조절되는 공기유입구와, 유입된 공기가 머물 수 있도록 하는 서지탱크(surge tank)와, 유입된 공기를 적절히 분배하여 각 실린더로 공급하는 런너(runner)의 세부분으로 구성되어 있다.

보통 흡기 매니폴드의 런너는 3개 혹은 4개로 구성되어 있으며, 이 부분이 엔진의 헤드에 장착되어, 이를 통해 실린더 내부로 공기 및 연료가 공급된다.

최근 가솔린 엔진의 흡기 매니폴드는 경량화 및 원가 절감의 목적으로 재질을 알루미늄 소재 대신 유리섬유 등으로 보강된 내열성을 가진 플라스틱으로 확대하고 있는 추세이다.

그러나, 가솔린 엔진에서 역화(back fire)에 의한 흡기 매니폴드의 파손이 간혹 발생되어 심각한 품질문제로 제기되고 있는 실정이다.

보다 상세히 설명하면, 도 6에 도시한 바와 같이, 가솔린 엔진에서는 연료가 인젝터(1)에 의해 흡기밸브(2) 후면을 향해 분사되어 연소실로 유입되기 직전 신기와 혼합되도록 되어 있다.

그러나, 잦은 시동이나 출발과 정지가 빈번할 경우 또는 기타 이유로 인해 혼합가스가 연소실로 모두 유입되지 못하고 흡기 매니폴드 내에 잔류해 있다가 연소실로부터 역류되는 화염에 의해 순간적으로 폭발할 수 있다.

이러한 흡기 매니폴드에서의 폭발은 플라스틱의 강성으로는 견디지 못하므로 폭발시 약한 부분(예, 용접 부위) 등에서 파손이 발생하게 되고, 결국 차량 운행이 불가하게 된다.

이에 역화에 의한 폭발로 흡기 매니폴드가 파손되는 것을 방지할 수 있는 방안이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 흡기 매니폴드에서 내부압력이 일정 수준 이상으로 급격히 증가하는 경우 압력 작용에 의해 일부분이 파손 및 이탈되면서 자동 개방되는 구조로 구비되어, 흡기 매니폴드 내 역화에 의한 폭발이 발생할 경우 개방과 동시에 폭발압력 유출이 이루어지도록 함으로써, 역화에 의한 폭발 발생시에 흡기 매니폴드 자체의 파손 및 사고 를 방지할 수 있음은 물론 역화에 의한 엔진 페일 및 고객의 신뢰성 저하를 방지할 수 있는 흡기 매니폴드 보호용 안전밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 흡기 매니폴드 보호용 안전밸브는,

측면부와 하면부로 이루어진 컵 형상으로 구비되어 상기 하면부에 일정 이상의 압력 작용시에 파손될 수 있게 하면부 테두리 부분을 따라 원주방향 전 둘레에 걸쳐 절개홈이 형성된 구조로 되어 있고, 흡기 매니폴드의 마운팅부 내에 삽입되어 마운팅부의 개구홀을 통해 상기 하면부가 흡기 매니폴드의 내부공간에 접하도록 장착되며, 흡기 매니폴드 내에서 역화에 의한 폭발 발생시에 폭발압력이 작용함에 따라 상기 절개홈이 파열되어 상기 하면부가 이탈됨으로써 흡기 매니폴드 내부공간을 개방할 수 있게 된 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 하면부 테두리 부분을 따라 상기 절개홈을 갖는 원형의 컵 형상으로 구비되고, 상기 측면부 외주상에 나사선이 가공되어 상기 마운팅부 안쪽으로 나사 체결방식으로 삽입 장착되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 원형의 컵 형상 상단부에 외경을 확장시킨 형태의 테두리단이 형성되고, 이 테두리단의 양측 위치에 공구가 넣어질 수 있는 홈이 형성 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 절개홈에 의해 구분되는 상기 하면부의 직경이 흡기 매니폴드의 개구홀 직경보다 크게 되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 흡기 매니폴드 보호용 안전밸브는 흡기 매니폴드의 서지탱크에 설치되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 흡기 매니폴드 보호용 안전밸브에 관한 것으로서, 역화에 의한 폭발로 흡기 매니폴드가 파손되는 것을 방지하기 위하여 폭발 발생시 폭발압력에 의해 특정부분의 절개 및 파열이 이루어지면서 내부공간을 개방하여 흡기 매니폴드 자체의 파손을 방지할 수 있도록 설치되는 흡기 매니폴드 보호용 안전밸브에 관한 것이다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 안전밸브를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 안전밸브의 장착상태를 도시한 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 안전밸브의 작동상태를 도시한 단면도이다.

또한, 도 4는 본 발명에 따른 안전밸브의 장착방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 안전밸브의 설치예를 도시한 도면이다.

본 발명의 안전밸브(20)는 역화에 의한 폭발 발생시 내부의 폭발압력에 의해 흡기 매니폴드(10)가 파손되는 것을 방지하기 위하여 설치되는 것으로, 폭발압력 작용시 특정부분이 절개되면서 흡기 매니폴드(10)의 내부공간을 개방하여 내부공기를 외부로 유출시킬 수 있는 구조로 되어 있다.

그 구조를 상세히 설명하면, 본 발명의 안전밸브(20)는 플라스틱을 재질로 사용하여 전체적인 형상이 대략 컵의 형상을 가지도록 제작되며, 흡기 매니폴드(10)의 소정 위치에 구비된 마운팅부(12)에 삽입하여 고정하게 된다.

상기 안전밸브(20)는 흡기 매니폴드(10) 내에서 역화에 의한 폭발 발생시에 상기 마운팅부(12)에 형성된 개구홀(13)을 통해 하면부(22)가 내부 폭발압력을 직접 받을 수 있도록 장착되며, 측면부(21)의 외주상에는 나사선(23)이 가공되어 마운팅부(12) 내주에 나사 체결방식으로 체결될 수 있게 되어 있다.

이와 같이 안전밸브(20)에서 그 하면부(22)는 상기 개구홀(13)을 통해 흡기 매니폴드(10)의 내부공간에 접하여 내부 폭발압력을 직접 받게 되는 압력작용면이 되는데, 특히 하면부(22)의 테두리 부분이 특정 압력 이상 작용시에 절개되어 분리될 수 있도록 전 둘레에 걸쳐 두께가 크게 축소된 구조로 되어 있으며, 상기 하면부(22)에 일정수준 이상의 압력이 작용할 경우 두께 축소된 상기 테두리 부분이 파열되면서 본 발명의 안전밸브가 개방될 수 있게 되어 있다.

즉, 상기 하면부(22)의 테두리 부분에 전 둘레에 걸쳐 원주방향을 따라 절개홈(24)이 형성된 구조로 되어 있으며, 결국 하면부(22)에 특정 압력 이상의 폭발압력이 작용할 경우 상기 절개홈(24)이 파열되면서 하면부(22)가 도 3에 도시한 바와 같이 안전밸브(20)의 측면부(21)로부터 분리되어 제거되고, 결국 흡기 매니폴드(10)의 내부공간이 개방되면서 내부공기를 외부로 유출시킬 수가 있게 된다.

바람직하게는, 본 발명의 안전밸브(20)에서 상기 절개홈(24)에 의해 구분되는 하면부(22)의 직경(D1)은 도 2에 도시한 바와 같이 흡기 매니폴드 개구홀(13)의 직경(D1)보다 크게 한다.

정상상태에서 흡기 매니폴드(10)의 내부압력이 대기압보다 항상 낮기 때문에 하면부(22)에는 흡기 매니폴드의 내측 방향, 즉 도면상의 하측으로 힘이 작용하게 되는데, 상기와 같이 하면부(22)의 직경을 개구홀(13) 직경보다 크게 함으로써 내측으로의 힘에 의해 두께가 얇은 부분, 즉 절개홈(24)이 파손되지 않도록 되어 있고, 결국 흡기 매니폴드(10) 내에서는 안전밸브(20)의 절개홈(24) 파손 없이 정상 부압상태를 유지할 수 있다.

여기서, 흡기 매니폴드(10)의 개구홀(13) 테두리 부분은 흡기 매니폴드 내 부압에 의한 내측 방향의 힘에 대하여 하면부(22)가 하측으로 걸리도록 된 걸림턱 역할을 하게 된다.

또한, 본 발명의 안전밸브(20)에서 상단부에는 외경을 확장시킨 형태의 테두리단(25)을 형성하고, 이 테두리단(25)의 양측 위치에는 공구가 넣어질 수 있는 홈(26)을 형성 구비한다.

이는 드라이버와 같은 공구를 사용하여 본 발명의 안전밸브(20)를 보다 간단히 장착할 수 있도록 하기 위한 것으로, 장착시에는 도 4에 도시한 바와 같이 안전밸브(20)를 흡기 매니폴드(10)의 마운팅부(12) 안쪽으로 삽입한 후 드라이버(3)를 상기 테두리단(25)에 형성한 홈(26)에 끼워 회전시킴으로써 간단히 조립할 수 있게 된다.

결국, 역화에 의한 폭발이 발생하여 안전밸브(20)의 하면부(22)가 분리 제거되었을 경우 새로운 밸브로 손쉽게 교체가 가능해진다.

한편, 본 발명의 안전밸브(20)는 도 5에 도시한 바와 같이 흡기 매니폴드 (10)의 서지탱크(11)에 설치되는 것이 적당하며, 정확한 위치 설정은 엔진 및 차량의 레이아웃에 따라 결정한다.

그 이유로서, 역화에 의해 발생되는 내부압력은 표면적이 가장 큰 서지탱크(11)에 가장 많은 힘을 작용시키므로 서지탱크에 설치하는 것이 가장 바람직하며, 폐쇄된 공간에서의 압력은 가장 취약한 부분(안전밸브)으로 분출되기 때문에 서지탱크상에서의 위치 제한은 없다.

이와 같이 하여, 본 발명의 안전밸브(20)가 설치된 상태에서 흡기 매니폴드(10) 내에 잔류하던 혼합가스가 폭발할 경우 그 내부압력이 급격하게 증가하게 되고, 이때 밸브(20)의 하면부(22)에 압력이 가해지면서 절개홈(24) 부분이 파손된다.

상기와 같이 절개홈(24)이 파손되면서 큰 소리와 함께 하면부(22)가 이탈되고, 결국 흡기 매니폴드(10)의 내부공간이 개방되면서 공기가 유출되어 내부압력이 해제됨과 동시에 흡기 매니폴드 자체는 폭발압력에 의한 파손으로부터 보호될 수 있게 된다.

이후 흡기 매니폴드 내 압력이 해제되면서 엔진이 정지하게 되는데(더 이상 정상부압이 형성되지 않아 ECU의 판단에 의해 정지됨), 사용자는 소리와 계기판의 경고에 의해 상태를 인지하고, 앞서 설명한 바 대로 드라이버 등의 공구를 이용하여 새로운 밸브로 간단히 교체하게 되면 바로 운행이 가능하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 흡기 매니폴드 보호용 안전밸브에 의하면, 흡기 매니폴드 내 압력이 일정 수준 이상으로 급격히 증가하는 경우 내부압력 작용에 의해 일부분이 파손 및 이탈되면서 개방되는 구조로 구성됨으로써, 흡기 매니폴드 내에서 역화에 의한 폭발이 발생할 경우 자동으로 폭발압력 유출이 이루어지도록 하고, 이에 흡기 매니폴드 자체의 파손 및 사고를 방지할 수 있음은 물론 역화에 의한 엔진 페일 및 고객의 신뢰성 저하를 방지할 수 있는 효과를 제공하게 된다.

또한, 본 발명에 따른 안전밸브를 적용할 경우, 고압 폭발 발생시 밸브가 파손되면서 차량의 재운행은 불가하게 되나, 매우 간단하게 교체할 수 있기 때문에 이후 사용자가 밸브를 교체하게 되면 바로 재운행이 가능해지며, 이에 사용자의 불안감 해소, 신뢰도 증진 등 효과가 있다.

Claims (5)

1. 측면부와 하면부로 이루어진 컵 형상으로 구비되어 상기 하면부에 일정 이상의 압력 작용시에 파손될 수 있게 하면부 테두리 부분을 따라 원주방향 전 둘레에 걸쳐 절개홈이 형성된 구조로 되어 있고, 흡기 매니폴드의 마운팅부 내에 삽입되어 마운팅부의 개구홀을 통해 상기 하면부가 흡기 매니폴드의 내부공간에 접하도록 장착되며, 흡기 매니폴드 내에서 역화에 의한 폭발 발생시에 폭발압력이 작용함에 따라 상기 절개홈이 파열되어 상기 하면부가 이탈됨으로써 흡기 매니폴드 내부공간을 개방할 수 있게 된 것을 특징으로 하는 흡기 매니폴드 보호용 안전밸브.
2. 청구항 1에 있어서,

   하면부 테두리 부분을 따라 상기 절개홈을 갖는 원형의 컵 형상으로 구비되고, 상기 측면부 외주상에 나사선이 가공되어 상기 마운팅부 안쪽으로 나사 체결방식으로 삽입 장착되는 것을 특징으로 하는 흡기 매니폴드 보호용 안전밸브.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 원형의 컵 형상 상단부에 외경을 확장시킨 형태의 테두리단이 형성되고, 이 테두리단의 양측 위치에 공구가 넣어질 수 있는 홈이 형성 구비되는 것을 특징으로 하는 흡기 매니폴드 보호용 안전밸브.
4. 청구항 1 또는 2에 있어서,

   상기 절개홈에 의해 구분되는 상기 하면부의 직경이 흡기 매니폴드의 개구홀 직경보다 크게 되어 있는 것을 특징으로 하는 흡기 매니폴드 보호용 안전밸브.
5. 청구항 1에 있어서,

   흡기 매니폴드의 서지탱크에 설치되는 것을 특징으로 하는 흡기 매니폴드 보호용 안전밸브.

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