KR101210076B1 - 연속 가변 흡기 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 연속 가변 흡기 시스템에 관한 것으로, 특히 단일의 엑튜에이터를 사용하여 흡기 매니폴드 길이 가변 방식에 의한 흡기관성효과와 인테이크 컬렉터 용적 증가 방식에 의한 공명효과의 적용이 이루어짐으로써, 차량 엔진의 출력 및 연비 향상을 도모할 수 있는 연속 가변 흡기 시스템에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 스로틀 밸브를 거친 혼합기가 인테이크 매니폴드와 인테이크 컬렉터를 거쳐 각각의 런너를 통해 엔진의 실린더 헤드로 유입되도록 하는 자동차 엔진의 흡기 시스템에 있어서, 상기 인테이크 매니폴드의 관 내부에 회전형의 격벽장치를 구비하여, 단일의 액튜에이터의 구동에 의해 흡기 매니폴드의 길이가 연속적으로 조정되도록 한 것을 특징으로 한다.

Description

연속 가변 흡기 시스템{CONTINUOUS VARIABLE AIR INDUCTION SYSTEM}

도 1a 와 도 1b 및 도 2a 와 도 2b 는 본 발명에 따른 연속 가변 흡기 시스템의 구조를 도시한 도면,

도 3 은 본 발명의 연속 가변 흡기 시스템에 장착된 회전형 격벽장치의 사시도임.

<도면의 주요 부분의 부호에 대한 설명>

1 : 흡기 매니폴드 3 : 인테이크 컬렉터

5 : 런너 7 : 흡기통로

9 : 혼합기 10 : 격벽장치

13 : 액튜에이터 15 : 구동축

17 : 회전자 19 : 격벽

본 발명은 차량의 연속 가변 흡기 시스템에 관한 것으로, 특히 단일의 엑튜에이터를 사용하여 길이 가변 방식에 의한 흡기관성효과와 인테이크 컬렉터 용적 증가 방식에 의한 공명효과의 적용이 이루어짐으로써, 차량의 엔진 출력 및 연비 향상을 도모할 수 있는 연속 가변 흡기 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 차량 엔진의 출력성능은 엔진의 회전수에 따른 흡기 매니폴드의 흡기 통로 길이의 장단에 의존하며, 흡기통로의 길이를 길게 할 경우는 공기의 맥동효과에 의해 엔진의 저속성능이 향상되며, 흡기통로의 길이를 짧게 할 경우에는 공기의 관성력에 의해 엔진의 고속성능이 향상되게 된다.

통상 가변 흡기 시스템의 작동기구는 상기와 같은 흡입공기의 관성효과 또는 맥동(공명)효과를 적극적으로 이용하여 가능한 한 많은 공기를 흡입하도록 하여 출력을 향상시킬 목적으로 작용하는 기구이다.

참고로, 상기 흡기 관성효과와 맥동효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

흡기 관성효과는 흡기밸브의 주기적인 개폐작용에 의해 흡기 매니폴드 내에는 주기적으로 흡기의 밀도가 달라지는 상태, 즉 맥동류가 생성되며 이 맥동류의 주기는 흡기매니폴드의 길이에 비례하는 특성을 갖는다.

밀도가 높은 흡기가 흡기밸브 전단에 위치하는 시기에 흡기밸브가 적절히 열린다면 높은 밀도의 흐기를 할 수 있어 성능향상을 도모할 수 있게 된다.

그러나, 밸브 개폐 횟수가 증가하는 고회전 영역에서는 흡기 매니폴드의 길이를 감소시켜 주기를 짧게 해주고, 저회전 영역에서는 반대로 길이를 증가시켜 주기를 길게 해주는 방식으로 이를 실현할 수 있다.

흡기 맥동(공명)효과는 연결된 별도의 매니폴드 사이에 같은 주파수의 압력진동이 발생하지 않는 현상으로, 이것이 일어나면 고속시의 관성 과급효과가 얻어지지 않는다.

이것은 매니폴드가 연결되어 있는 부분에 설치된 인테이크 컬렉터의 용적을 크게 함으로써, 공명효과의 발생을 방지하는 것이 가능하지만, 공명이 일어나면 중,저속에서는 역으로 관성 과급효과가 높아져서 충진효율이 올라가게 된다.(이것을 ‘공명 과급효과’라 함)

그리하여 흡기 매니폴드의 통로길이를 가변적으로 하고, 그 길이를 엔진의 회전수에 따라 변화시킴으로써 엔진의 출력성능을 향상시킬 수 있도록 한 엔진의 흡기장치가 제안되어 있다.

상기한 종래의 가변흡기장치의 대표적인 예들로는 다음과 같은 것들이 있다.

첫째, 벨로즈 관을 이용하여 길이를 가변시키는 방식으로서, 이 방식은 관내의 유동이 증가하는 문제가 있다.

둘째, 다양한 길이의 흡기 매니폴드를 두고 각각에 밸브를 두는 방식이 있으며, 이 방식은 부피가 커지고 연속 가변은 불가능한 문제점이 있다.

셋째, 서지탱크 내에 격벽을 두는 방식이 있으며, 이 방식은 연속가변은 불가능한 문제점이 있으며,

넷째, 흡기 매니폴드 또는 서지탱크에 플래넘을 추가하고 밸브를 구동시키는 방식이 있으며, 이 방식 또한 연속가변이 불가능한 문제점이 있다.

즉, 상기한 종래의 연속 가변 흡기 시스템은 매니폴드의 길이 변화, 혹은 플레넘 추가 등 한가지 방식을 사용하며, 여러 방식을 혼합하여 적용할 시에는 각각의 엑튜에이터가 구비되어야 하는 단점이 있으며, 이에 의해 하나의 액튜에이터에 의해서도 구현이 가능하도록 할 필요가 있다.

따라서 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 단일의 엑튜에이터를 사용하여 길이 가변 방식에 의한 흡기관성효과와 인테이크 컬렉터 용적 증가 방식에 의한 공명효과 두가지를 동시에 적용하여 효과적인 성능향상을 도모할 수 있는 연속 가변 흡기 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연속 가변 흡기 시스템은 인테이크 매니폴드의 관 내부에 회전형의 격벽장치를 구비하여, 단일의 액튜에이터의 구동에 의해 흡기 매니폴드의 길이와 인테이크 컬렉터 용적이 연속적으로 조정되도록 함으로써, 흡기 매니폴드의 길이 가변에 의한 흡기관성효과와 인테이크 컬렉터 용적 증가 방식에 의한 공명효과의 두 가지 효과가 동시에 이루어짐으로써, 차량 엔진의 출력 및 연비 향상을 도모할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

상기에서, 회전형의 격벽장치는 최상측의 격벽과, 상기 격벽이 상측에 결착되고 회전하는 회전자와, 상기 회전자의 저부에 구동축이 연결되고 구동축을 구동시키는 액튜에이터로 구성되도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 상기 격벽은 인테이크 매니폴드의 곡률과 유사한 곡률로 굴곡지게 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

도 1a 와 도 1b 및 도 2a 와 도 2b 는 본 발명에 따른 회전형 격벽장치가 설치된 연속 가변 흡기 시스템의 구조를 도시한 도면으로,

도 1a 와 도 1b 는 격벽이 닫힌 상태, 도 2a 와 도 2b 는 격벽이 이동하여 열린 상태를 각각 도시하고 있으며,

도 1b 와 도 2b 는 상기 도 1a 와 도 2a 의 평단면도이다.

또한, 도 3 은 본 발명의 상기 회전형 격벽장치의 사시도이다.

본 발명에 따른 연속 가변 흡기 시스템은 달팽이 모양의 흡기 매니폴드(1) 의 관 내부에 회전형의 격벽장치(10)를 구비하여, 단일의 액튜에이터(13)의 구동에 의해 흡기 매니폴드(1)의 내부 유통로(7)의 길이가 조정될 수 있도록 하고 있다.

즉, 도 3 에 도시된 바와 같이 상기 회전형 격벽장치(10)는 저부의 액튜에이터(13)와, 상기 액튜에이터(13)로부터 연장되어 나온 회전축(15)과, 상기 회전축(15)의 상측단에 결합된 회전자(17)과, 상기 회전자(17)의 단부 상측면 둘레를 따라 일정길이 상측으로 연장되어 나온 최상측의 격벽(19)을 포함하는 구성으로 이루어진다.

상기 구성에서, 상측의 격벽(19)은 굴곡면을 이루며, 이 굴곡면의 곡률은 흡기 매니폴드(1) 관의 내부 곡률과 같게 하여 격벽(19)의 열고 닫힘에 따라 매니폴드가 동일한 형상이 유지되면서 그 길이가 조절될 수 있도록 한다.

즉, 도 1a 와 도 1b 는 상기 격벽(19)이 회전하여 매니폴드(1)의 길이가 늘어난 상태를 도시하고 있으며, 이 경우는 매니폴드(1)의 길이가 격벽(19)의 폭만큼 더 연장되는 결과를 얻게 된다.

또한, 격벽(19)이 상기 도 1a 와 도 1b 의 상태에서 내측으로 이동하여 개방된(접철된) 상기 도 2a 와 도 2b 의 상태에서는, 매니폴드(1) 관의 내측으로 삽입된 격벽(19)의 길이만큼 흡기 매니폴드(1)의 길이는 줄어들게 된다. 이때의 격 벽(19)은 인테이크 컬렉터의 일부로 작용하게 된다.

앞서 설명한 바와 같이, 상기 격벽(19)이 회전하여 매니폴드(1)의 관 안으로 삽입되어 들어가면, 매니폴드(1)의 길이가 줄어드는 동시에, 인테이크 컬렉터(3)의 의 용적이 늘어나게 된다. 이 경우 엔진의 중,저속시 관성 과급효과가 높아져서 충진효율이 올라가게 된다.

따라서 격벽장치(10)의 회전 방향에 따라 상기 격벽(19)의 이동이 이루어지고 이에 의해 흡기 매니폴드(10)의 통로길이가 가변적으로 이루어지고, 그 길이를 엔진의 회전수에 따라 변화시킬 경우, 엔진의 출력성능을 향상시킬 수 있게 된다.

상기 회전자(17)는 원판형으로, 그 저부 중앙부에 엑튜에이터의 구동축(15)이 연결되고, 엑튜에이터(13)의 작동시 구동축(15)을 통해 회전력이 전달되며 단부 상측면 둘레를 따라 부착된 격벽(19)과 함께 회전하게 된다.

상기에서, 액튜에이터(13)로는 예컨대, 스텝모터를 이용할 수 있으며, 이 이외에 임의의 다른 회전방식의 액튜에이터를 이용할 수 있다.

따라서 본 발명의 연속 가변 흡기 시스템은 종래의 흡기 매니폴드 구조에서, 인테이크 컬렉터의 바로 앞쪽에 격벽장치(10)가 장착됨으로써 흡기 매니폴드(1)의 길이를 연속적으로 변화시킬 수 있게 된다.

이상에서 기술한 바와 같이, 본 발명에 따른 연속 가변 흡기 시스템은 흡기 매니폴드의 길이 가변 방식에 의한 흡기 관성효과와 인테이크 컬렉터의 용적 증가 방식에 의한 공명효과 두가지를 동시에 적용하여 보다 더 효과적인 성능 향상을 도 모할 수 있게 된다.

또한, 단일의 액튜에이터를 사용하는 것을 통해 흡기 시스템 구성에 따른 원가절감을 도모할 수 있는 장점이 있다.

Claims (3)

1. 스로틀 밸브를 거친 혼합기가 상호 연결되는 인테이크 매니폴드와 인테이크 컬렉터를 거쳐 각각의 런너를 통해 엔진의 실린더 헤드로 유입되도록 하는 자동차 엔진의 연속 가변 흡기 시스템에 있어서,

   상기 인테이크 매니폴드의 관 내부에 회전형의 격벽장치를 구비하여, 단일의 액튜에이터의 구동에 의해 인테이크 매니폴드의 길이와 인테이크 컬렉터 용적이 연속적으로 조정되도록 하되,

   상기 회전형의 격벽장치는 최상측의 격벽과, 상기 격벽이 상측에 결착되고 회전하는 회전자와, 상기 회전자의 저부에 구동축이 연결되고 구동축을 구동시키는 액튜에이터로 구성되는 것을 특징으로 하는 연속 가변 흡기 시스템.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 격벽은 인테이크 매니폴드의 곡률과 유사한 곡률로 굴곡지게 형성되는 것을 특징으로 하는 연속 가변 흡기 시스템.

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