KR100765613B1 - 유동 저항이 개선된 스로틀플레이트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스로틀플레이트의 형상을 개선하여 유입공기의 스트림라인에 와류가 형성되지 않아 공기 유입이 증가하고, 공기 유입 증가로 인하여 엔진출력이 증대되는 유동 저항이 개선된 스로틀플레이트에 관한 것이며, 스로틀바디의 공기유입로에 설치되어 공기유입로를 개폐하도록 설치되는 스로틀플레이트에 있어서, 스로틀플레이트(10)의 샤프트(11) 외경에 길이방향으로 원판고정홈(14)을 형성하고, 원판고정홈(14)에 원판(12)을 삽입하여 고정하며, 원판(12)의 상면을 유선형으로 형성하는 것을 특징으로 한다.

스로틀플레이트, 스로틀바디, 와류, 최대출력

Description

유동 저항이 개선된 스로틀플레이트{A Throttle plate lessened inflowing resistance}

도 1은 종래의 스로틀바디를 도시한 사시도.

도 2는 종래의 스로틀플레이트를 도시한 사시도.

도 3a, 도 3b는 종래의 스로틀플레이틀 통과한 유입공기 흐름을 도시한 상태도.

도 4는 종래의 스로틀플레이트의 와이드 오픈 상태에서 전체 유입공기 가능면적을 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 유동 저항이 개선된 스로틀플레이트를 도시한 사시도.

도 6a, 도 6b는 본 발명의 유동 저항이 개선된 스로틀플레이트를 통과한 유입공기 흐름을 도시한 상태도.

도 7은 본 발명의 유동 저항이 개선된 스로틀플레이트의 와이드 오픈 상태에서 전체 유입공기 가능 면적을 도시한 도면.

도 8은 본 발명의 유동 저항이 개선된 스로틀플레이트를 도시한 분해 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 스로틀플레이트(Throttle plate) 11 : 샤프트

12 : 원판 13 : 고정핀

14 : 원판고정홈 15, 16 : 핀고정홀

17 : 공기이동홈 20 : 공기흐름

A, B : 전체공기유입가능면적

본 발명은 유동 저항이 개선된 스로틀플레이트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스로틀플레이트의 형상을 개선하여 유입공기의 스트림라인에 와류가 형성되지 않아 공기 유입이 증가하고, 공기 유입 증가로 인하여 엔진출력이 증대되는 유동 저항이 개선된 스로틀플레이트에 관한 것이다.

일반적으로 가솔린을 연소시키는 데에는 공기와 가솔린의 적당한 혼합비율이 필요하며, 이 혼합비율을 조절하는 것이 기화기이다. 한편 공기가 너무 많거나 가솔린이 너무 과다하게 주입되면 완전한 연소가 될 수 없으며 가솔린을 연소시키는데는 이론적 중량으로 말해서 가솔린 1에 대하여 공기 약 15의 혼합비율이 필요하며 연소가능한 혼합비 범위는 대체로 8-20 사이이다.

연료의 분사방식에 따라 싱글 포인트 인젝션(SIP)방식과 멀티 포인트 인젝션(MIP)방식 등으로 나누어 볼 수 있으며, 상기 싱글 포인트 인젝션(SIP)방식은 연 료와 공기를 혼합하는 부분이 초크밸브, 벤츄리, 메인노즐, 스로틀밸브로 이루어져 있고 엔진이 동작되면 위로부터 흡입된 공기의 유속이 벤츄리부에서 빨라져 이 부분의 기압이 내려가므로 연료가 딸려 나간가 연료가 공급되도록 하는 방식이며, 멀티 포인트 인젝션(MIP)방식은 각 기통마다 인젝션을 갖추고 흡기 매니폴더에 따로따로 연료를 분사하는 방식을 말한다.

이때 연료는 공기에 휩슬려 미립화 되면서 공기와 혼합하여 아래쪽으로 흐르게 되며, 공급되는 공기의 량을 조절하는 것이 스로틀모듈이다.

스로틀모듈은 스로틀바디의 공기유입로에 유입공기의 양을 조절하는 스로틀플레이트가 설치된 샤프트가 설치되어 있으며 샤프트는 스로틀 포지션센서에 연결되고 스로틀바디에 형성된 공기유입로는 바이패스통로와 연결되어 엔진의 공회전시 운전자가 가속페달을 밟지 않고도 엔진이 구동될 수 있도록 보조 공기량을 공급 또는 조절할 수 있는 공회전시 공기를 공급하는 유량제어 엑츄에이터가 설치되어 있다.

스로틀바디(Throttle Body)는 매니폴드(manifold) 전단에 장착되어 엔진으로 유입되는 공기의 양을 조절하는 장치로서, 스로틀플레이트 개폐량을 조절하여 엔진출력을 조절하게 된다.

종래의 스로틀 플레이트는 도 1에 도시된 바와 같이 스로틀바디(1)의 공기유입로(2)에 회전가능하게 고정되고, 스로틀플레이트(3)의 형상은 도 2에 도시되어 있듯이 원판(4)을 샤프트(5)에 형성된 홈에 삽입하여 고정핀(6) 등으로 고정하는 구성으로 이루어진다.

이러한 구조는 도 3a와 도 3b에 도시된 바와 같이 스로틀플레이트(3)가 일부만 열렸을 때와 스로틀플레이트(3)가 완전히 개방된 때 모두 원형의 샤프트(5) 부분을 지나면서 와류가 형성되어 원활한 공기 유입을 방해하게 된다. 이러한 와류 발생 형상은 특히 샤프트(5)가 완전히 열린 WOT(Wide Open Throttle) 상태에서의 유입공기량을 감소시켜 엔진의 최대출력을 떨어뜨리는 문제가 발생한다.

또한 와류 발생이 심한 경우에는 스로틀플레이트(3)를 심하게 떨게 만들어 스로틀플레이트(3)의 원활한 조절을 방지하여 스로틀바디(1)의 내구성을 저감시키는 문제가 있다.

도 4에는 종래의 전체공기유입 가능면적(A)를 도시하고 있는데, 이는 공기유입로(2)에서 샤프트(5)의 면적을 제외한 부분으로 원형의 샤프트(5)가 공기유입면적을 줄이는 문제가 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 스로틀플레이트의 상단 표면을 유선형으로 제작하여 와류의 발생을 차단하고, 샤프트의 하부에 공기이동홈을 형성하여 공기의 흐름을 더욱 원활하게 하여 최대출력을 얻을 수 있게 한 유동 저항이 개선된 스로틀플레이트를 제공하고자 하는 목적이 있다.

본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여 스로틀바디의 공기유입로에 설치되어 공기유입로를 개폐하도록 설치되는 스로틀플레이트에 있어서, 스로틀플레이트의 샤프트 외경에 길이방향으로 원판고정홈을 형성하고, 원판고정홈에 원판을 삽입 하여 고정하며, 원판의 상면을 유선형으로 형성하고, 샤프트에서 원판고정홈의 180도 대향되는 곳에 공기이동홈을 형성하며, 샤프트에 형성된 원판고정홈에 핀고정홀을 형성하고, 원판에 중앙에 핀고정홀을 형성하여 서로 일치시킨 후 고정핀으로 원판을 샤프트의 원판고정홈에 고정하는 것을 특징으로 하는 유동 저항이 개선된 스로틀플레이트를 제공한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 유동 저항이 개선된 스로틀플레이트를 도시한 사시도이고, 도 6a, 도 6b는 본 발명의 유동 저항이 개선된 스로틀플레이트를 통과한 유입공기 흐름을 도시한 상태도이며, 도 7은 본 발명의 유동 저항이 개선된 스로틀플레이트의 와이드 오픈 상태에서 전체 유입공기 가능 면적을 도시하고 있고, 도 8은 본 발명의 유동 저항이 개선된 스로틀플레이트를 도시한 분해 사시도이다.

본 발명은 스로틀 플레이트(Throttle plate)의 상면을 유선형으로 제작하고, 저부에 공기통로를 추가하여 공기 유입시의 와류발생을 방지하고 공기 유입 가능면적을 증대하여 엔진출력을 향상시키는 스로틀플레이트 구조이다.

스로틀플레이트(10)는 원판(12)이 샤프트(11)에 고정되는 것으로서, 샤프트(11)의 구성을 개선하여 공기유입 가능면적을 증대하게 할 뿐만 아니라 와류가 일어나지 않게 한다.

스로틀플레이트(10)의 샤프트(11) 외경에 길이방향으로 원판고정홈(14)을 형성하고, 원판고정홈(14)에 원판(12)의 지름 부분을 삽입하여 고정한다.

이때 원판(12)의 상면을 유선형으로 형성하여 스로틀바디로 유입된 공기는 유선형의 스로틀플레이트를 따라서 부드럽게 인테이크 매니폴드로 유입되며 와류의 발생이 현저하게 감소되어 기존과 동일한 유입가능 면적을 가지는 스로틀바디의 경우 기존보다 더 큰 최대출력을 얻을 수 있다.

샤프트(11)에서 원판고정홈(14)의 180도 대향되는 곳에 공기이동홈(17)을 형성한다.

샤프트(11)에 원판(12)을 고정하는 구성은 샤프트(11)에 형성된 원판고정홈(14)에 핀고정홀(15)을 형성하고, 원판(12)에 중앙 지름부에 원판고정홈(14)과 동일한 간격으로 핀고정홀(16)을 형성하여 서로 일치시킨후 고정핀(13)으로 원판(12)을 샤프트(14)의 원판고정홈(15)에 고정한다.

고정핀(13)은 핀고정홀(14)(16)에 삽입되면 걸려 고정되는 것으로 일반적이므로 상세 설명을 생략한다.

또한 본 발명은 도 7에서 볼 수 있듯이, 기존의 샤프트와 대비하여 WOT시 공기의 유입 가능면적(B)이 더 크기 때문에 더 적은 스로틀바디 사이즈로도 기존과 동일한 출력을 얻을 수 있다.

샤프트(11)에 형성된 원판고정홈(14)과 공기이동홈(17)에 의해 공기 유입가능면적이 늘어나고 공기이동홈(17)을 통하여 에어가 샤프트에 걸리지 않고 직진 이동하므로 와류 발생억제를 하게 된다.

최근의 고급엔진에는 대부분 스로틀플레이트를 모터로 구동하는 ETC(Electrical Throttle Control) system을 사용하고 있는데, 본 발명의 기술을 이용하면 스로틀 플레이트에 작용하는 와류를 억제하여 스로틀플레이트에 걸리는 부하를 저감할 수 있다. 따라서 스로틀플레이트를 동작시키는 모터의 용량을 줄일 수 있으며 스로틀바디의 내구성도 향상시킬 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 스로틀플레이트 상면을 유선형으로 형성하여 와류발생이 억제되고, 와류발생이 억제되므로 엔진 출력이 증대되는 효과가 있다.

스로틀플레이트에서 원판이 고정되는 샤프트에 원판고정홈과 공기이동홈이 형성되므로 공기유입가능면적이 증대되고, 이를 통해 엔진출력이 증가하는 효과가 있다.

와류가 줄어들어 스로틀플레이트의 부하가 감소되므로 스로틀 플레이트를 동작시키는 모터의 용량이 줄어드는 효과가 있고, 스로틀바디의 중량이 저감되므로 차량의 전체 중량이 줄어들어 연비를 증대시키는 효과가 있다.

스로틀플레이트에 작용하는 와류를 현저히 줄임으로서 와류에 의한 피로와 파손을 줄여 내구성이 향상되는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 삭제
2. 스로틀바디의 공기유입로에 설치되어 공기유입로를 개폐하도록 설치되는 한편, 스로틀플레이트(10)의 샤프트(11) 외경에 길이방향으로 원판고정홈(14)을 형성하고, 원판고정홈(14)에 원판(12)을 삽입하여 고정하며, 원판(12)의 상면을 유선형으로 형성한 유동 저항이 개선된 스로틀플레이트에 있어서,

   샤프트(11)에서 원판고정홈(14)의 180도 대향되는 곳에 공기이동홈(17)을 형성하는 것을 특징으로 하는 유동 저항이 개선된 스로틀플레이트.
3. 삭제

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