KR101417599B1

KR101417599B1 - 흡기 매니폴드 구조

Info

Publication number: KR101417599B1
Application number: KR1020130020054A
Authority: KR
Inventors: 서창우; 김영진; 홍기철
Original assignee: 주식회사 현대케피코
Priority date: 2013-02-25
Filing date: 2013-02-25
Publication date: 2014-07-09

Abstract

본 발명은 흡기 매니폴드 구조에 관한 것으로, 엔진의 실린더로 공기를 공급하는 경로를 제공하는 러너와, 상기 러너 내측에 회동 가능하도록 설치되는 밸브판을 통해 상기 러너에 흐르는 공기의 유속을 조절하는 VCM 밸브를 포함하는 흡기 매니폴드에 있어서, 상기 러너 내측에서 상기 밸브판의 회동 경로에 돌출 형성되어 상기 밸브판의 최대 회동각도를 제한하는 회동제한부재를 포함하고, 상기 회동제한부재에 의해 상기 밸브판의 최대 회동각도가 제한되는 것이 바람직하다.

Description

흡기 매니폴드 구조 {STRUCTURE OF INTAKE MANIFOLD}

본 발명은 흡기 매니폴드 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 흡기 매니폴드의 러너에 흐르는 공기 유속을 제어하는 VCM 밸브의 회동각도를 제한하고, VCM 밸브의 회동각도 제한에 의한 충격, 진동 및 소음을 감소할 수 있는 흡기 매니폴드 구조에 관한 것이다.

차량용 엔진은 실린더 헤드 및 실린더 블록에 의해 형성된 하나 이상의 실린더를 가지고, 각 실린더 내에서 적정 비율의 연료와 공기가 혼합된 혼합기가 연속됨으로써 발생하는 운동에너지를 차량의 구동에 이용한다.

차량용 엔진의 실린더 헤드 측에는 흡기 매니폴드가 설치되고, 이러한 흡기 매니폴드는 엔진의 실린더로 공기가 공급되는 경로를 제공한다. 흡기 매니폴드는 일측에 구비된 서지탱크 및 서지탱크와 엔진의 실린더를 연결하는 복수의 러너를 포함한다.

흡기 매니폴드에는 러너에 흐르는 공기의 유속을 제어할 수 있는 VCM 밸브가 설치된다. VCM 밸브는 엔진의 시동시 냉간 시동과 같은 불완전 연소로 발생하는 각종 유해 가스의 발생을 최소화 하기 위해 ECU의 제어를 통해 러너 단면적을 조절함으로써 러너에 흐르는 공기의 유속을 조절할 수 있다.

이러한 VCM 밸브는 한국공개특허 공개번호 제10-2011-0054543호 및 한국공개특허 공개번호 제10-2007-0047050호에 개시되어 있다.

도 1은 종래의 흡기 매니폴드 구조를 설명하는 단면도이고, 도 2는 도 1의 종래의 흡기 매니폴드 내부에서 VCM 밸브의 작동 상태를 설명하는 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 흡기 매니폴드 구조(100)는 일측에 VCM 밸브(110)의 샤프트(111)가 관통하여 배치되고, 사프트(111)에 연결된 밸브판(112)이 회동 가능하게 설치된다. 이러한 종래의 흡기 매니폴드 구조(100)는 외측에 액추에이터(미도시됨)가 배치되고, 액추에이터에 연결되는 샤프트(111)가 러너(10)를 관통하여 배치된다.

액추에이터는 엔진 회전수 및 엑셀 페달의 개도량 신호에 따라 ECU의 제어신호에 의해 작동한다. 즉, 액추에이터는 ECU의 제어에 의해 샤프트(111) 및 샤프트(111)에 연결된 밸브판(112)을 회동시킨다.

종래의 흡기 매니폴드 구조(100)는 밸브판(112)이 러너(10) 내부에 위치하여 회동을 통해 러너(10)의 단면적을 조절할 수 있다. 이러한 러너(10)의 단면적 변화는 러너(10)에 흐르는 공기의 유속을 조절하여 엔진의 실린더(미도시됨) 또는 기화기 내에서 연료와 공기의 혼합을 원활하게 함으로써 엔진의 냉간 시동과 같은 불완전 연소를 방지할 수 있다.

이러한 종래의 흡기 매니폴드 구조(100)는 엔진으로부터의 역화와 같은 이상 압력이 발생할 때, 밸브판(112)이 급격하게 회동하여 VCM 밸브(110)에서 진동 및 소음이 발생하는 문제점이 발생할 수 있다. 또한, 이러한 종래의 흡기 매니폴드 구조(100)는 밸브판(111)이 과도하게 회동하여 VCM 밸브(110)에 충격이 가해지고, VCM 밸브(110)가 파손 또는 손상되는 문제점이 발생할 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, VCM 밸브의 밸브판 회동각도를 제한하여 밸브판의 과도한 회동을 방지하고, 밸브판의 과도한 회동으로 인한 VCM 밸브의 파손 또는 손상을 방지할 수 있는 흡기 매니폴드 구조를 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 회동제한부재에 충돌에 의해 VCM 밸브의 밸브판 회동이 제한될 때, 충격, 진동 및 소음을 감소함으로써 VCM 밸브의 내구성을 증대할 수 있는 흡기 매니폴드 구조를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 엔진의 실린더로 공기를 공급하는 경로를 제공하는 러너와, 상기 러너 내측에 회동 가능하도록 설치되는 밸브판을 통해 상기 러너에 흐르는 공기의 유속을 조절하는 VCM 밸브를 포함하는 흡기 매니폴드에 있어서, 상기 러너 내측에서 상기 밸브판의 회동 경로에 돌출 형성되어 상기 밸브판의 최대 회동각도를 제한하는 회동제한부재를 포함한다.

또한, 상기 회동제한부재는 상기 밸브판의 회동 경로에서 상기 밸브판의 최대 회동 각도상에 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 회동제한부재는 상기 러너의 내측 양면 중 적어도 하나의 면에 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 회동제한부재는 상기 밸브판에 대향하는 전면이 상기 러너의 내측면에 수직한 평면으로 형성되고, 상기 전면의 반대측 후면으로 연장되며 상기 러너의 내측면으로 경사지는 경사면을 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 회동제한부재는 상기 러너의 내측면에 돌출 형성되는 서포터와, 상기 밸브판에 대향하는 상기 서포터의 전면에 형성되는 스토퍼를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 서포터는 상기 밸브판에 대향하는 전면이 상기 러너의 내측면에 수직한 평면으로 형성되고, 상기 전면의 반대측 후면으로 연장되며 상기 러너의 내측면으로 경사지는 경사면을 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 스토퍼는 탄성 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 흡기 매니폴드의 러너 내측에 서포터를 배치하고, 밸브판이 회동하면 회동제한부재에 걸림을 통해 VCM 밸브의 밸브판 회동각도를 제한함으로써 밸브판의 과도한 회동을 방지하고, 밸브판의 과도한 회동으로 인한 VCM 밸브의 파손 또는 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 회동제한부재에 탄성재질로 형성되는 스토퍼를 포함하고, 회동제한부재에 충돌에 의해 VCM 밸브의 밸브판 회동이 제한될 때 충격, 진동 및 소음을 감소함으로써 VCM 밸브의 내구성을 증대할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 흡기 매니폴드 구조를 설명하는 단면도.
도 2는 도 1의 종래의 흡기 매니폴드 내부에서 VCM 밸브의 작동 상태를 설명하는 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡기 매니폴드 구조를 설명하는 정면도.
도 4는 도 3의 스토퍼와 VCM 밸브의 작동 상태를 설명하는 단면도.
도 5는 도 3의 흡기 매니폴드 구조의 회동제한부재를 설명하는 A-A' 단면도.
도 6은 도 3의 흡기 매니폴드 구조의 회동제한부재를 설명하는 B-B' 단면도.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 회동제한부재를 설명하는 단면도.

본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡기 매니폴드 구조를 설명하는 정면도이고, 도 4는 도 3의 스토퍼와 VCM 밸브의 작동 상태를 설명하는 단면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 흡기 매니폴드 구조(300)는 엔진에 공기를 공급하는 경로를 제공하는 러너(310)와, 러너(310)의 내측에 회동 가능하도록 설치되는 밸브판(321)을 포함하는 VCM 밸브(320)와, 러너(310)의 내측면에 밸브판(321)의 최대 회동각도를 제한하도록 설치되는 회동제한부재(330)를 포함한다.

러너(310)는 엔진의 실린더 헤드 측에 설치되는 흡기 매니폴드의 내부에 형성되어 엔진의 실린더와 흡기 매니폴드 일측에 구비되는 서지탱크를 연결한다. 러너(310)는 서지탱크로부터 엔진의 실린더로 공기가 공급될 수 있게 공기가 흐르는 경로를 제공한다.

VCM 밸브(320)는 러너(310) 내측에 회동 가능하도록 설치되는 밸브판(321)과, 러너(310)를 관통하여 밸브판(321)의 회동축에 연결되는 샤프트와, 흡기 매니폴드 외측에 배치되고 샤프트의 일단에 연결되는 액츄에이터(미도시됨)를 포함한다. VCM 밸브(320)는 엔진 회전수 및 엑셀 페달의 개도량 신호에 따라 ECU의 제어신호에 의해 액츄에이터를 작동하여 밸브판(321)이 회동된다.

회동제한부재(330)는 러너(310) 내측에서 밸브판(321)의 회동 경로에 돌출되도록 형성된다. 회동제한부재(330)는 회동하는 밸브판(321)이 충돌하여 밸브판(321)의 회동이 제한되도록 한다. 이러한 회동제한부재(330)는 밸브판(321)의 회동 경로에서 밸브판(321)의 최대 회동 각도상에 배치된다.

또한, 회동제한부재(330)는 러너(310)의 내측 양면 중 적어도 하나의 면에 형성될 수 있다. 회동제한부재(330)는 러너(310)의 내측면에 일체로 형성될 수 있고, 러너(310)의 내측면에 부착되어 결합될 수 있다.

이러한 흡기 매니폴드 구조(300)는 엔진 회전수 및 엑셀 페달의 개도량 신호에 따라 ECU의 제어신호에 의해 VCM 밸브(320)가 작동하여 밸브판(321)이 회동한다. 흡기 매니폴드 구조(300)는 VCM 밸브(320)가 작동하지 않은 상태이면, 러너(310)의 단면적에 균일하게 공기가 흐르게 되고(a), VCM 밸브(320)의 작동에 따라 밸브판(321)이 회동하여 러너(310)의 단면적을 조절함으로써 공기의 유속을 조절하게 된다(b).

러너(310)의 단면적이 좁아지면 러너(310)에 흐르는 공기의 속도가 증대되어 엔진의 실린더(미도시됨) 또는 기화기로 유입되는 공기의 속도가 증대되고 연료와의 혼합이 활발하게 될 수 있다. 따라서, 엔진의 냉간 시동과 같은 불완전 연소를 방지하도록 연료와 공기의 혼합이 활발하게 이뤄지게 한다.

이러한 흡기 매니폴드 구조(300)는 엔진으로부터 역화와 같은 이상 상태가 발생하면, 러너(310)에 이상 압력이 형성되어 밸브판(321)에 압력이 가해진다. 이때, 밸브판(321)은 사용 범위 내의 회동 각도보다 큰 각도로 회동하게 되고, 회동제한부재(330)에 충돌하여 회동이 멈춰지게 된다(c).

도 5는 도 3의 흡기 매니폴드 구조의 회동제한부재를 설명하는 A-A' 단면도이고, 도 6은 도 3의 흡기 매니폴드 구조의 회동제한부재를 설명하는 B-B' 단면도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 회동제한부재(330)는 러너(310)의 내측면에 돌출 형성되는 서포터(331)와 밸브판(미도시됨)에 대향하는 서포터(331)의 전면에 형성되는 스토퍼(332)를 포함한다. 회동제한부재(330)는 회동하는 밸브판이 스토퍼(332)에 충돌함으로써 밸브판의 회동을 제한한다.

서포터(331)는 밸브판(미도시됨)에 대향하는 전면이 러너(310)의 내측면에 수직한 평면(331a)으로 형성되고, 전면의 반댈측 후면으로 연장되며 러너(310)의 내측면으로 경사지는 경사면(331b)이 형성된다. 이러한 서포터(331)는 경사면(331b)이 공기가 흘러 들어오는 방향으로 배치되어 공기의 흐름에 저항을 감소시켜 공기의 유동성을 향상시킬 수 있다.

스토퍼(332)는 서포터(331)의 평면(331a)에서 전면 방향으로 돌출 되도록 형성된다. 스토퍼(332)는 서포터(331)와 일체로 형성될 수 있고, 서포터(331)에 부착되어 결합될 수 있다. 스토퍼(332)는 탄성 재질로 형성되어, 밸브판이 충돌할 때 충격을 흡수할 수 있다. 이러한 스토퍼(332)는 회동하는 밸브판의 회동이 제한될 때 충돌에 의해 발생하는 충격을 흡수함으로써, VCM 밸브(미도시됨)의 파손 또는 손상을 방지할 수 있다.

즉, 스토퍼(332)는 밸브판의 회동이 제한될 때의 충돌로 인한 밸브판 파손, 샤프트 손상 및 액츄에이터 고장 등을 방지함으로써 VCM 밸브의 내구성을 향상시킬 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 회동제한부재를 설명하는 단면도이다.

도 7을 참조하면, 회동제한부재(340)는 밸브판(미도시됨)에 대향하는 전면이 러너(310)의 내측면에 수직한 평면(341)으로 형성되고, 전면의 반대측 후면으로 연장되며 러너(310)의 내측면으로 경사지는 경사면(342)을 형성한다. 회동제한부재(340)는 회동하는 밸브판이 평면(341)에 충돌함으로써 밸브판의 회동이 제한된다. 회동제한부재(340)는 경사면(342)이 공기가 흘러 들어오는 방향으로 배치되어 공기의 흐름에 저항을 감소시켜 공기의 유동성을 향상시킬 수 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡기 매니폴드 구조(300)의 작용을 간략하게 설명하기로 한다.

흡기 매니폴드 구조(300)는 러너(310)의 내측에 형성되는 회동제한부재(330)를 통해 VCM 밸브(320)의 밸브판(321)이 사용 회동 범위를 벗어나더라도 특정 범위 내에서 회동이 멈추도록 하여 VCM 밸브(320)의 액추에이터(미도시됨)에 충격 또는 과부하가 걸리지 않도록 방지할 수 있다.

회동제한부재(330)는 러버와 같은 탄성을 지니는 재질로 형성될 수 있고, 밸브판(321)이 충돌하여 회동이 제한될 때 탄성에 의해 충격이 흡수되어 VCM 밸브(320)에 전달되는 충격을 감소함으로써 VCM 밸브(320)의 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 이러한 회동제한부재(330)는 공기가 흘러 들어오는 방향으로 단면적이 점점 작아지도록 경사지게 형성되어, 공기의 흐름에 저항을 감소시켜 공기의 유동성을 향상시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

300 : 흡기 매니폴드 구조 310 : 러너
320 : VCM 밸브 321 : 밸브판
330 : 회동제한부재 331 : 서포터
331a : 평면 331b : 경사면
332 : 스토퍼

Claims

엔진의 실린더로 공기를 공급하는 경로를 제공하는 러너와, 상기 러너 내측에 회동 가능하도록 설치되는 밸브판을 통해 상기 러너에 흐르는 공기의 유속을 조절하는 VCM(Variable Charge Motion) 밸브를 포함하는 흡기 매니폴드에 있어서,
상기 러너 내측에서 상기 밸브판의 회동 경로에 돌출 형성되어 상기 밸브판의 최대 회동각도를 제한하는 회동제한부재;를 포함하고,
상기 회동제한부재는, 상기 러너의 내측면에 돌출 형성되는 서포터와, 상기 밸브판에 대향하는 상기 서포터의 전면에 형성되는 스토퍼를 포함하고, 상기 스토퍼는 상기 밸브판이 충돌하여 상기 밸브판의 최대회동각도를 제한하도록 구성되고,
상기 스토퍼는 탄성재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 흡기 매니폴드 구조.
제1항에 있어서,
상기 회동제한부재는
상기 밸브판의 회동 경로에서 상기 밸브판의 최대 회동 각도상에 배치되는 것을 특징으로 하는 흡기 매니폴드 구조.
제1항에 있어서,
상기 회동제한부재는
상기 러너의 내측 양면 중 적어도 하나의 면에 형성되는 것을 특징으로 하는 흡기 매니폴드 구조.
제1항에 있어서,
상기 회동제한부재는
상기 밸브판에 대향하는 전면이 상기 러너의 내측면에 수직한 평면으로 형성되고, 후면이 상기 러너의 내측면으로 경사지는 경사면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 흡기 매니폴드 구조.
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제1항에 있어서,
상기 서포터는
상기 밸브판에 대향하는 전면이 상기 러너의 내측면에 수직한 평면으로 형성되고, 상기 전면의 반대측 후면으로 연장되며 상기 러너의 내측면으로 경사지는 경사면을 형성하는 것을 특징으로 하는 흡기 매니폴드 구조.
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