KR100681065B1 - Ｖ형 엔진의 흡기매니폴드 밸브 안착기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 V형의 좌측 뱅크 및 우측 뱅크 사이에 설치된 가변 흡기매니폴드 밸브를 안착 강화시키기 위한 V형 엔진의 흡기매니폴드 밸브 안착기구에 관한 것으로, 여덟 개의 런너가 좌우측 뱅크에 각각 네 개씩 엇갈리게 분리되어 각각의 뱅크에 있는 네 개의 실린더로 들어가고, 가변밸브가 상기 가변 흡기매니폴드의 중앙에 위치하여 각 런너 당 한 개씩 배치되어서 해당되는 좌우 뱅크 각각의 개폐를 제어하며, 상기 우측 뱅크의 런너에 위치한 좌측 샤프트의 단부에는 프레서가 구비되게 함으로써, 밸브에 의한 씰링과 엔브이에이치(NVH) 현상을 획기적으로 개선시키기 위한 것이다.

V형 엔진, 흡기매니폴드, 밸브, 런너, 샤프트, 프레서

Description

Ｖ형 엔진의 흡기매니폴드 밸브 안착기구{A valve seating device of intake manifold of V-type engine}

도 1은 종래의 V형 엔진의 흡기매니폴드를 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 V형 엔진의 흡기매니폴드 밸브의 뱅크 구조를 도시한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 V형 엔진의 흡기매니폴드 밸브를 도시한 도면.

도 4는 본 발명에 따른 V형 엔진의 흡기매니폴드의 밸브 안착기구가 장착된 상태를 도시한 도면.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1: 좌측 뱅크 2: 우측 뱅크

3: 런너 4: 좌측 샤프트

5: 우측 샤프트 6: 안착면

7: 좌측 밸브 8: 우측 밸브

10: 프레서 15: 돌출부

본 발명은 V형 엔진의 흡기매니폴드 밸브 안착기구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 밸브가 닫혔을 때는 씰링을 확보할 수 있고 밸브가 열리거나 닫힐 때는 밸브의 떨림을 최소화하여 엔브이에이치 현상을 획기적으로 개선시키기 위한 V형 엔진의 흡기매니폴드 밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차용 엔지에 있어서는, 흡기의 관성 효과를 유효하게 이용해서 흡기의 충전효율을 높임으로써 엔진의 고출력화를 도모하는 시도가 행해지고 있다.

따라서, 흡기통로의 유동저항이 적고 또한 통로 길이가 길수록 고수준의 흡기관성효과를 얻을 수 있다는 것이 알려져 있으며, 이에 보다 고수준의 흡기충전율을 확보하기 위해서는 흡기매니폴드를 보다 직선에 가깝고 또한 가급적으로 장대한 흡기 통로를 얻을 수 있도록 구성되고 있다.

상기 흡기매니폴드의 구성에 따라서, 엔진을 자동차의 엔진룸 내에 탑재한 상태에서 엔진측부에 비교적 큰 스페이스가 확보되도록 하여 흡기매니폴드의 장착을 용이하게 하는 통로를 구성한 직렬형 엔진과, 좌우 2개의 뱅크를 구비함과 동시에, 좌우 양 뱅크간에 하류단이 한쪽의 뱅크에 접속된 흡기매니폴드와 하류단이 다른쪽의 뱅크에 접속된 흡기매니폴드를 상호 교차시킨 상태로 배치한 V형 엔진이 주로 이용되고 있다.

상기 V형 엔진의 흡기매니폴드(Intake Manifold)는 대부분 길이 변환식의 가변식 흡기매니폴드(Variable Intake Manifold (가변식 흡기매니폴드))로 개발되고 있다.

이때, 길이를 변환하는 밸브의 형식에 대해 수많은 개발품과 고안들이 제안되어 오고 있다.

이러한 밸브 형식을 결정하는 기준은 원가 및 재작성을 제외하면 주로 1) 밸브가 닫혔을 때(즉, 긴 런너를 이용할 때) 밸브 주변의 씰링을 확보하는 것과, 2) 밸브가 열렸을 때(즉, 짧은 런너를 이용할 때) 밸브 입구부의 유동 저항을 최소화하는 것과, 3) 밸브가 열린 혹은 닫힌 상태에서의 밸브 떨림을 최소화하는 NVH (noise, vibration, harshness) 측면이 있다.

상기와 같은 밸브 기준에 있어서, 1)과 같이 만약 긴 런너의 중간에 누수가 있다면 압력 파동의 손실에 따른 엔진 성능(토크) 저하가 발생하기 때문에 씰링의 확보는 설계된 런너의 길이를 충분히 이용하게 하여 성능을 개선하는데 필수적인 요소이다.

또한, 2) 및 3)과 같이 밸브가 열린 혹은 닫힌 상태에서 밸브 양단간의 압력 차이로 밸브가 미세한 진동을 계속한다면 그에 따른 소음이 운전자에게 불쾌감을 유발하고 부품 망실의 원인이 되겠지만 밸브를 확실하게 잡아주는 기구가 있다면 이러한 문제를 방지할 수 있다.

여기서, 종래의 V형 엔진에 주로 이용되고 있는 가변식 흡기매니폴드들에 대해 개략적으로 살펴보면, 도 1에 도시된 바와 같은 버터플라이(butterfly)형과, 도시되지 않은 배럴(barrel)형, 플랩-인(flap-in)형, 플랩-아웃(flap-out)형, 및 스윙(swing)형 등이 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 종래의 주로 이용되고 있는 버터플라이형에 있어 서는 별도의 안착면이 없어 씰링에 불리하고, 밸브와 러너의 틈새로 기류음이 발생할 수 있어 NVH에 불리한 구조로 이루어져 있다.

상기 배럴형의 경우에 있어서는 밸브가 열렸을 경우 유동 저항 측면에서 유리하고 또한 NVH측면에서도 유리하지만, 이 역시 씰링의 문제와 배럴의 공간을 확보해야 하는 점에서 아주 불리한 문제점이 있다.

또한, 플랩-인형, 플랩-아웃형, 및 스윙형의 경우에 있어서는 아직 사용하는 경우가 많지 않고 그들의 장단점도 불분명하지만, 다만 안착면이 있다는 점에서 씰링은 다소 유리할 것으로 보이나 NVH는 여전히 문제가 될 것으로 보인다.

한편, 상기와 같은 구조들에 있어서는 최근에 배럴 형식을 제외하고는 밸브를 씰링제로 오버 몰딩(over-molding)하여 씰링을 강화하는 추세에 있다.

따라서, 현재 상용화되었거나 개발중인 가변식 흡기매니폴드의 모든 경우에 있어서는 완벽한 씰링과 NVH 만족을 기대하기는 곤란하며 이에 대한 손실을 어느 정도 감수하고 개발되고 있는 실정에 있다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 밸브가 닫힌 상태에서 별도의 추가 장치 없이 기존 가변 밸브 시스템의 부품을 변형하여 이 변형된 부품이 상대편 밸브가 닫혔을 때 확실하게 안착면에 고정되도록 눌러 줌으로써 씰링을 확보하고 또한 밸브의 떨림을 방지할 수 있게 하기 위한 V형 엔진의 흡기매니폴드 밸브 안착기구을 제공하는 데에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 실시예는, V형의 좌측 뱅크 및 우측 뱅크 사이에 설치된 가변 흡기매니폴드 밸브를 안착 강화시키기 위한 V형 엔진의 흡기매니폴드 밸브 안착기구에 있어서, 여덟 개의 런너가 좌우측 뱅크에 각각 네 개씩 엇갈리게 분리되어 각각의 뱅크에 있는 네 개의 실린더로 들어가며, 가변밸브가 상기 가변 흡기매니폴드의 중앙에 위치하여 각 런너 당 한 개씩 배치되어서 해당되는 좌우 뱅크 각각의 개폐를 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 우측 뱅크의 런너에 위치한 좌측 샤프트의 단부에는 프레서가 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 프레서의 일측에 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 V형 엔진의 흡기매니폴드 밸브 안착기구에 대한 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 V형 엔진의 흡기매니폴드 밸브의 뱅크 구조를 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 V형 엔진의 흡기매니폴드 밸브를 도시한 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 V형 엔진의 흡기매니폴드의 밸브 안착기구가 장착된 상태를 도시한 도면이다.

본 발명에서 이용하고 있는 V-8형 엔진의 구조를 도 2 및 도 3을 통해서 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 2에 도시된 바와 같이, V-8형 가변식 흡기매니폴드는 V형으로 구성되는 좌측 뱅크(1)와 우측 뱅크(2) 사이에 가변식 흡기매니폴드가 들어가게 되는 데, 여 덟 개의 런너(3)가 좌우측에 네 개씩 좌우로 엇갈리게 분리되어 각각의 뱅크(1, 2)에 있는 네 개의 실린더(미도시)로 들어간다.

따라서, 가변밸브(7, 8)는 보통 가변식 흡기매니폴드의 중앙에 위치하여 각 런너(3) 당 한 개씩 배치된다.

각 런너(3)의 길이는 상기 가변밸브(7, 8)의 열고 닫힘, 즉 회전에 의해 제어되는데 서로 인접한 밸브(7)는 각각 좌우 뱅크(1, 2)를 제어하게 되므로 회전 방향이 반대가 된다.

도 3은 본 발명을 적용시킨 플랩-아웃(Flap_out)에서 가변밸브(7, 8)가 열릴 때의 경우를 보여 주고 있다.

도시된 바와 같이, 상기 시스템의 주요 구성 요소는 밸브(7), 샤프트(4, 5), 및 안착면(6)이라 할 수 있다.

상기와 같은 구조의 특징은 좌측 샤프트(4)와 우측 샤프트(5)가 분리되어 있고, 각각 좌측 밸브(7)와 우측 밸브(8)를 제어하지만 좌측 샤프트(4)의 경우 우측 밸브(8)의 안착면(6) 근방에 위치하고 있을 뿐 우측 런너(3)에 대해 특별한 기능을 하지 않고 있는 것을 볼 수 있다.

즉, 상기 좌측 샤프트(4)의 기능은 좌측 런너(미도시)에만 국한되어, 우측 런너(3)에 대해서는 그저 그 해당 위치에 존재할 뿐인 것이다.

이때, 상기와 같은 형태는 우측 샤프트(5)의 경우에서도 마찬가지이다.

따라서, 본 발명에서는 상기와 같은 현상을 고려하여, 상기 우측 런너(3)에 위치한 좌측 샤프트(4) 부위를 변형하거나 부품을 넣어 마침 그 위치에 존재하는 우측 밸브(8)가 닫혔을 때 그 끝단을 눌러 줌으로써 씰링과 NVH 현상을 개선할 수 있게 하였다.

즉, 상기 우측 뱅크(2)의 런너(3)에 위치한 좌측 샤프트(4)의 단부에는 일측에 돌출부(15)가 형성되어 있는 프레서(10)를 구비한다.

따라서, 상기 우측 밸브(8)의 끝단이 안착면(6)에 거의 닿아 안착이 되면 ㅍ프레서(10)의 돌출부(15)가 회전하여 우측 밸브(8)의 끝단을 강하게 눌러주게 되고, 상기 우측 밸브(8)가 닫혀 있는 동안은 계속하여 프레서(10)의 돌출부(15)가 우측 밸브(8)의 끝단을 눌러 줌으로써 우측 밸브(8)는 강하게 안착되게 하는 것이다.

상기와 같은 프레서(10)에 의한 우측 밸브(8)에서의 작동은 좌측 밸브(7)에서 동일하게 행해진다.

상기와 같은 밸브의 안착기구에 의한 가변식 흡기매니폴드의 작동상태를 살펴보면 다음과 같다.

먼저 엔진 운전 조건에 따라 긴 런너를 이용해야되는 경우 좌우측 밸브(7, 8)가 닫히는 쪽으로 제어되면 우측 밸브(8)는 시계방향으로 회전한다.

이때, 좌측 밸브(7)는 반시계 방향으로 회전하게 된다.

그리고, 우측 런너(3)에 위치한 좌측 샤프트(4)의 부분에 프레서(10)가 장착되어 있는데, 좌측 샤프트(4)가 반시계 방향으로 회전하므로 프레서(10)도 반시계 방향으로 회전하게 된다.

상기 프레서(10)는 우측 밸브(8)의 회전을 방해하지 않아야함으로 우측 밸브 (8)의 끝단이 프레서(10)의 돌출부(15)보다 먼저 안착면(6)에 근접하도록 프레서(10)의 형상과 위치가 정해져야 한다.

상기 우측 밸브(8)의 끝단이 안착면(6)에 거의 닿아 안착이 되면 프레서(10))의 돌출부(15)가 회전하여 우측 밸브(8)의 끝단을 강하게 눌러준다.

상기 우측 밸브(8)가 닫혀 있는 동안은 계속하여 프레서(10)의 돌출부(15)가 우측 밸브(8)의 끝단을 눌러 줌으로써 우측 밸브(8)는 강하게 안착되어 씰링과 NVH가 획기적으로 개선된다.

따라서, 상기 좌측 밸브(7)의 씰링과 NVH도 우측 샤프트(5)에 위치한 프레서(미도시)에 의해 동일하게 개선될 수 있는 것이다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에서 청구된 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 V형 엔진의 흡기매니폴드 밸브 안착기구를 이용하면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째. 플랩 아웃형 가변식 흡기매니폴드에서 밸브의 씰링을 강화하여 4.5리터급 엔진의 저중속 전개토크를 크게 개선할 수 있다.

둘째. 플랩 아웃형 가변식 흡기매니폴드에서 밸브의 끝단을 고정시켜 NVH를 획기적으로 개선할 수 있다.

셋째. 플랩 아웃형 가변식 흡기매니폴드에서 샤프트의 불용부분을 이용함으로써 별도의 복잡한 기구와 비용 없이 성능과 NVH를 개선할 수 있다.

Claims (3)

1. V형의 좌측 뱅크 및 우측 뱅크 사이에 설치된 가변 흡기매니폴드 밸브를 안착 강화시키기 위한 V형 엔진의 흡기매니폴드 밸브 안착기구에 있어서,

   여덟 개의 런너가 좌우측 뱅크에 각각 네 개씩 엇갈리게 분리되어 각각의 뱅크에 있는 네 개의 실린더로 들어가며, 가변밸브가 상기 가변 흡기매니폴드의 중앙에 위치하여 각 런너 당 한 개씩 배치되어서 해당되는 좌우 뱅크 각각의 개폐를 제어하는 것을 특징으로 하는 V형 엔진의 흡기매니폴드 밸브 안착기구.
2. 제1항에 있어서, 상기 우측 뱅크(2)의 런너(3)에 위치한 좌측 샤프트(4)에는 프레서(10)가 구비되는 것을 특징으로 하는 V형 엔진의 흡기매니폴드 밸브 안착기구.
3. 제2항에 있어서, 상기 프레서(10)의 일측에는 돌출부(15)가 형성되는 것을 특징으로 하는 V형 엔진의 흡기매니폴드 밸브 안착기구.

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