KR101452018B1 - 디젤엔진용 소기조의 블록 스토퍼를 이용한 에어 플랩 밸브 - Google Patents

디젤엔진용 소기조의 블록 스토퍼를 이용한 에어 플랩 밸브 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디젤엔진용 소기조의 블록 스토퍼를 이용한 에어 플랩 밸브에 관한 것으로, 그 목적은 에어 플랩의 개방시 개방 완료 시점에서 에어 플랩의 회전을 제한하기 위한 구조를 에어 플랩의 회전을 지지하는 지지블록 내에 마련하여 멈춤판을 사용하지 않도록 하며, 이로 인하여 에어 플랩이나 멈춤판의 파손을 방지할 수 있도록 한 디젤엔진용 소기조의 블록 스토퍼를 이용한 에어 플랩 밸브를 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 디젤엔진의 소기조 격벽에 설치된 다수개 지지블록과, 상기 지지블록에 지지되어 회전하는 힌지축과, 상기 힌지축에 설치되어 회전하면서 격벽에 형성된 통기구를 개폐하는 에어 플랩으로 구성된 에어 플랩 밸브에 있어서, 상기 에어 플랩의 개방 완료 시점에서 힌지축의 회전을 제한하는 블록 스토퍼가 힌지축의 지지를 위하여 지지블록 내에 형성된 축공의 내면에 일체형으로 형성되되, 상기 블록 스토퍼는 힌지축의 상하면과 면대면으로 접촉하여 힌지축의 회전을 제한할 수 있도록 두 빗면을 갖는 삼각형의 단면구조로 형성된 것으로 이루어진 디젤엔진용 소기조의 블록 스토퍼를 이용한 에어 플랩 밸브에 관한 것을 기술적 요지로 한다.

Description

디젤엔진용 소기조의 블록 스토퍼를 이용한 에어 플랩 밸브{Air flap valve with the block stopper of scavenge air receiver for diesel engine}
본 발명은 대형 2행정 디젤엔진용 소기조(scavenge air receiver)에 설치되는 에어 플랩 밸브에 관한 것으로, 특히 에어 플랩이 제한된 범위 내에서 회전할 수 있도록 에어 플랩의 회전을 제한하는 스토퍼가 에어 플랩과 연결된 힌지축을 지지하는 지지블록 내에 구비된 에어 플랩 밸브에 관한 것이다.
선박 추진 엔진이나 산업용 엔진으로 사용되는 대형 또는 초대형 2행정 디젤엔진에서는 유입공기의 역류를 방지하기 위한 다수개의 에어 플랩을 구비하는 에어 플랩 밸브를 통해 대기압 이상으로 가압된 신기(fresh air)를 실린더로 공급하여 배기가스와 치환하게 된다.
상기 에어 플랩 밸브는 소기조(scavenge air receiver)와 실린더 블록의 경계에 배치되어 소기조 내의 공기압에 의해 에어 플랩이 들어올려짐으로써 개방이 이루어지도록 구성되어 있다. 이러한 에어 플랩 밸브는 소기조 내부의 공기압이 대기압 이상으로 유지되도록 하여 엔진 출력을 향상시키는 역할과 함께 실린더 블록 쪽으로부터 소기조로 공기가 역류하는 것을 차단하는 역할을 하게 된다.
도 1은 소기조와 에어 플랩 밸브의 설치구조를 나타낸 구조도를 도시하고 있다.
실린더 블록(11) 상부의 연소실(12)로부터 배기관(13)으로 배출되는 고온 고압의 배기가스는 과급기(14)를 구동하게 된다. 과급기(14)의 구동에 의해 가압된 신선한 공기는 디퓨저(15)를 거쳐 에어쿨러(16)를 경유하면서 냉각된 다음, 소기조(17)의 하부를 거쳐 제1 에어 플랩 밸브(18-1)를 통과하게 되며, 제1 에어 플랩 밸브(18-1)를 통과한 공기는 실린더 블록(11)의 유입공(19)을 지나 실린더 라이너(20)의 소기공(21)으로 들어가게 된다.
한편 피스톤(22)이 하강하게 되면, 소기공(21)을 통해 가압 공기가 실린더 라이너(20) 내부로 유입되어 배기가스를 위쪽으로 밀어내면서 실린더 라이너(20) 내부를 새로운 공기로 치환하는 소기작용이 이루어지게 된다.
한편 엔진 시동 초기나 저부하 운전시에는 배기가스에 의한 과급기의 구동을 통해 공기를 압축하기가 어렵기 때문에 보조 블로어(23)를 구동하게 된다. 이처럼 보조 블로어(23)가 구동되면, 그의 흡입력에 의해 제2 에어 플랩 밸브(18-2)가 열려 소기조(17) 내의 공기가 보조 블로어(23)로 들어가고, 제1 에어 플랩 밸브(18-1)는 닫히게 된다. 따라서 소기조(17)에 있는 공기는 제2 에어 플랩 밸브(18-2)를 통과하여 보조 블로어(23)로 들어가 가압된 다음 실린더 블록(11)의 유입공(19)으로 들어가게 된다. 이와 같이, 2행정 디젤 엔진에는 서로 경로를 달리하도록 구획된 두 분의 에어 플랩 밸브(18-1,18-2)를 통해 실린더로 공기가 공급된다.
도 2는 소기조와 에어 플랩 밸브의 설치구조를 나타낸 사시도를, 도 3은 에어 플랩 밸브의 구조를 나타낸 사시도를 도시하고 있다.
상기 에어 플랩 밸브(18-1,18-2)는 소기조 격벽(30)에 복수의 통기구(31)를 형성해 두고, 각 통기구(31) 마다 에어 플랩(40)을 상하 회동 가능하게 설치한 것으로 이루어져 소기조(17) 내부의 공기 압력이 높은 경우 에어 플랩(40)을 들어 회동시킴으로써 개방되고, 소기조(17) 내부의 공기 압력이 낮으면 자중에 의해 닫히게 된다.
상기 에어 플랩 밸브(18-1,18-2)의 에어 플랩(40)은 통기구(31) 사이마다 설치되는 지지블록(50)을 관통하는 횡단축(51)에 상단부가 회전가능하게 결합된 구조로 설치되어 횡단축(51)을 중심으로 회동가능한 구조를 갖는다. 이러한 에어 플랩(40)의 상부에는 멈춤판(60)이 횡향 배치되며, 이 멈춤판(60)은 고정판(70)에 의해 지지블록(50)에 고정된다.
이러한 구조로 설치된 에어 플랩(40)은 소기조의 공기 압력이 높을 경우, 가압 공기가 밀어 올리는 힘에 의해 횡단축(51)을 중심으로 상향 회동하여 통기구(31)를 개방시키게 되고, 개방 완료 지점에서는 멈춤판(60)에 부딪혀 더 이상 열리지 못하게 된다.
그러나 상기와 같은 구조의 에어 플랩 밸브는 에어 플랩의 개방 완료 시점에서 에어 플랩이 멈춤판에 면대면(面對面)으로 충돌하게 되므로, 시간이 지남에 따라 에어 플랩과 멈춤판의 반복적인 충돌로 인해 에어 플랩과 멈춤판이 쉽게 파손되는 문제점이 있다.
상기와 같은 에어 플랩과 멈춤판의 빈번한 파손에 의해 에어 플랩과 멈춤판의 교체 주기가 짧아져 유비보수비용이 증가될 뿐만 아니라, 수시로 엔진 가동을 멈춰야만 하며, 소기 제어 및 압축비 제어가 제대로 이루어질 수 없고 배기의 역류 현상이 야기되어 엔진 성능이 급격히 저하되는 문제점이 있다.
또한 종래의 에어 플랩 밸브 구조에 따르면, 하나의 기다란 횡단축을 지지블록으로 통과시키면서 여러개의 에어 플랩을 순차적으로 끼워야 하기 때문에 조립 공정이 복잡하고 조립 시간이 많이 소요되는 단점이 있고, 이로 인하여 제조 원가도 상승하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 에어 플랩의 개방 완료 시점에서 에어 플랩의 회전을 제한하기 위한 구조를 에어 플랩의 회전을 지지하는 지지블록 내에 마련하여 멈춤판을 사용하지 않도록 하며, 이로 인하여 에어 플랩이나 멈춤판의 파손을 방지할 수 있도록 한 디젤엔진용 소기조의 블록 스토퍼를 이용한 에어 플랩 밸브를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 에어 플랩 및 에어 플랩의 회전을 제한하는 부품의 내구성을 향상시켜 유지보수비용의 절감이 가능한 디젤엔진용 소기조의 블록 스토퍼를 이용한 에어 플랩 밸브를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 에어 플랩의 설치가 용이한 디젤엔진용 소기조의 블록 스토퍼를 이용한 에어 플랩 밸브를 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명의 디젤엔진용 소기조의 블록 스토퍼를 이용한 에어 플랩 밸브는 디젤엔진의 소기조 격벽에 설치된 다수개 지지블록과, 상기 지지블록에 지지되어 회전하는 힌지축과, 상기 힌지축에 설치되어 회전하면서 격벽에 형성된 통기구를 개폐하는 에어 플랩으로 구성된 에어 플랩 밸브에 있어서, 상기 에어 플랩의 개방 완료 시점에서 힌지축의 회전을 제한하는 블록 스토퍼가 힌지축의 지지를 위하여 지지블록 내에 형성된 축공의 내면에 일체형으로 형성되되, 상기 블록 스토퍼는 힌지축의 상하면과 면대면으로 접촉하여 힌지축의 회전을 제한할 수 있도록 두 빗면을 갖는 삼각형의 단면구조로 형성된 것을 특징으로 한다.
삭제
또한 상기 블록 스토퍼는 축공 마다 2개가 형성되며, 2개의 블록 스토퍼는 축공의 내면 상에 상호 대칭구조를 갖도록 형성된다.
한편 상기 힌지축은 통기구 마다 하나씩 배치되어 각각의 에어 플랩과 개별적으로 결합될 수 있도록 다수개로 구성된다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 의하면, 에어 플랩의 개방 완료 시점에서 힌지축이 지지블록 내에 구비된 블록 스토퍼에 의해 회전이 제한되어 에어 플랩의 회전에 억제되는 구조로써, 종래와 같은 에어 플랩과 멈춤판의 충돌이 발생되지 않아 에어 플랩이나 멈춤판의 파손을 방지할 수 있게 되었다.
또한 에어 플랩이나 멈춤판 보다 형상적으로 강도가 큰 힌지축에 힘이 전달되어 멈춰지는 구조로써 에어 플랩 밸브의 내구성을 향상시킬 수 있게 되었다.
또한 하나의 에어 플랩 마다 하나의 힌지축을 가지는 구조로 이루어져 종래와 같이 에어 플랩의 유지 보수시 연관된 다른 에어 플랩이나 지지블록을 해체할 필요가 없이 해당 에어 플랩만을 손쉽게 교체하거나 수리할 수 있게 되었다.
도 1 은 소기조와 에어 플랩 밸브의 설치구조를 나타낸 구조도,
도 2 는 소기조와 에어 플랩 밸브의 설치구조를 나타낸 사시도,
도 3 은 에어 플랩 밸브의 구조를 나타낸 사시도,
도 4 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에어 플랩 밸브가 소기조의 격벽에 설치된 상태를 나타낸 사시도,
도 5 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에어 플랩 밸브의 사시도,
도 6 은 본 발명의 따른 지지블록의 구조를 나타낸 측면도,
도 7 은 본 발명에 따른 힌지축의 구조를 나타낸 사시도,
도 8 은 본 발명에 따른 힌지축과 에어 플랩의 결합구조를 나타내 측면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에어 플랩 밸브가 소기조의 격벽에 설치된 상태를 나타낸 사시도를, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에어 플랩 밸브의 사시도를 도시하고 있다.
본 발명의 에어 플랩 밸브는 대형 2행정 디젤엔진의 소기조(scavenge air receiver)의 격벽(30)에 설치되어 소기조 내의 공기압에 의해 회동하여 격벽(30)의 통기구(31)를 개방하거나 또는 자중에 의해 원위치로 복귀하여 통기구(31)를 폐쇄하는 것으로, 공지의 에어 플랩 밸브와 마찬가지로 지지블록(110)과, 힌지축(120)과, 에어 플랩(130)으로 구성되어 있다. 다만 본 발명의 에어 플랩 밸브는 힌지축(120)의 회전을 일정 각도 범위 내에서 제한하기 위한 블록 스토퍼(140)가 지지블록(110) 내에 일체형으로 형성된 것으로 구성되어 있다.
도 6은 본 발명의 따른 지지블록의 구조를 나타낸 측면도를 도시하고 있다.
상기 지지블록(110)은 소기조의 격벽에 설치되어 힌지축(120)을 회전 가능하게 지지하는 것으로, 도 4에 도시된 바와 같이 격벽(30)에 형성된 통기구(31)의 사이마다 설치된다. 이러한 지지블록(110)은 6면체로 이루어지는 블록으로써 힌지축(120)이 삽입되는 축공(111)이 좌우측면을 관통하도록 형성되며, 상기 축공(111)의 내면에 블록 스토퍼(140)가 형성된다.
상기 블록 스토퍼(140)는 축공(111)을 따라 길게 연장되며 축공(111)의 내면으로부터 돌출되게 형성되어 힌지축(120)의 회전을 일정 각도 범위 내에서 제한하도록 구성된다.
이와 같은 블록 스토퍼(140)는 힌지축(120)의 상하면과 면대면으로 접촉하면서 힌지축(120)의 회전을 안정적으로 제한할 수 있도록 두 빗면(140a,140b)을 갖는 삼각형의 단면구조로 형성된다. 이처럼 블록 스토퍼(140)에 구비되는 두 빗면(140a,140b) 중 어느 하나의 빗면은 에어 플랩(130)의 개방 종료 시점에 힌지축(120)과 접촉하고, 나머지 하나의 빗면은 에어 플랩(130)이 완전하게 닫히는 시점에서 힌지축(120)과 접촉하게 된다.
또한 상기 블록 스토퍼(140)는 하나의 축공(111) 내에 2개가 형성되며, 2개의 블록 스토퍼(140)는 축공(111)의 중심을 기준으로 상호 대칭구조를 갖도록 형성된다. 이처럼 대칭구조로 형성된 2개의 블록 스토퍼(140)는 에어 플랩(130)의 회전을 제한 할 때, 서로 다른 위치에서 힌지축(120)과 동시에 접촉하면서 에어 플랩(130)의 회전을 제한하게 되므로 힌지축(120) 및 블록 스토퍼(140)에 가해지는 하중을 분산시킬 수 있게 되며, 이로 인하여 힌지축(120)이나 블록 스토퍼(140)의 변형이나 파손을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명에 따른 힌지축의 구조를 나타낸 사시도를, 도 8은 본 발명에 따른 힌지축과 에어 플랩의 결합구조를 나타내 측면도를 도시하고 있다.
상기 힌지축(120)은 통기구의 사이사이에 설치된 지지블록(110)의 축공(111)에 양끝단이 삽입되며 에어 플랩(130)과 결합되어 에어 플랩(130)의 회전을 지지하는 것이다. 이러한 힌지축(120)을 영역별로 구분하면 삽입부(121)와 고정부(122)로 구분할 수 있다.
상기 삽입부(121)는 힌지축(120)의 양끝단부에 형성되어 축공(111)에 삽입되는 부분으로, 블록 스토퍼(140)의 빗면(140a,140b)과 면대면으로 접촉할 수 있도록 하기 위하여 평탄한 접촉면(1211,1212)이 상하에 각각 구비되어 흡사 사각바와 같은 형상으로 이루어져 있다.
상기 고정부(122)는 에어 플랩(130)과 결속되는 부분으로, 삽입부(121)와 일체형으로 형성된 전면홀더(1221)와, 상기 전면홀더(1221)의 배면에서 에어 플랩(130)을 사이에 두고 배치되는 후면홀더(1222)로 구성되며, 전면홀더(1221)와 후면홀더(1222)는 에어 플랩(130)을 사이에 둔채 볼트와 너트에 의해 결속되어짐으로써 고정부(122)와 에어 플랩(130)의 결합이 이루어지게 된다.
상기와 같은 힌지축(120)은 통기구 마다 하나씩 배치되어 각각의 에어 플랩(130)과 개별적으로 결합될 수 있도록 다수개로 이루어진다.
상기 에어 플랩(130)은 힌지축(120)에 상단부가 고정되어 힌지축(120)을 중심으로 회전하면서 통기구를 개폐하게 된다.
도 9는 통기구의 개방전 상태를 나타낸 측면도를, 도 10은 통기구의 개방후 상태를 나타낸 측면도를 도시하고 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 에어 플랩 밸브는 소기조 내의 공기 압력이 증가하여 에어 플랩(130)에 가압 공기에 의한 압력이 작용할 경우, 에어 플랩(130)은 힌지축(120)을 중심을 상향 회동하게 되며, 이때 에어 플랩(130)과 결합된 힌지축(120)도 함께 회전하게 된다.
상기와 같이 에어 플랩(130)과 함께 회전하는 힌지축(120)이 일정 각도 회전하게 되면, 힌지축(120)의 삽입부(121)에 구비된 두 접촉면(1211,1212)이 축공(111) 내에 형성된 두 블록 스토퍼(140)의 빗면(140a,140b)에 면대면으로 접촉하게 됨으로써 회전이 제한되며, 이로 인하여 에어 플랩(130)의 상향 회동은 멈추어지게 된다.
이처럼 본 발명의 에어 플랩 밸브는 에어 플랩(130)과 멈춤판이 충돌하는 일이 없어 에어 플랩(130)이나 멈춤판이 파손되는 문제가 발생되지 않는다. 더욱이 에어 플랩(130) 보다 형상적으로 강도가 큰 힌지축(120)에 힘이 전달되어 에어 플랩(130)의 회전이 멈춰지게 되고, 에어 플랩(130) 보다 강도가 뛰어난 힌지축(120)과 블록 스토퍼(140)가 면대면으로 충돌하면서 에어 플랩(130)의 회전이 멈춰지게 됨으로써 내하력과 내충격력이 매우 우수하여 힌지축(120)이 손상되는 일도 거의 없게 된다.
한편 본 발명의 에어 플랩 밸브는 하나의 에어 플랩(130) 마다 하나의 힌지축(120)을 갖는 구조로 이루어져 에어 플랩(130)의 유지 보수시 주변의 다른 에어 플랩(130)의 분해없이 해당 에어 플랩(130)만을 분해하여 수리하거나 교체할 수 있게 되어 유지 보수의 편의성을 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
(30) : 격벽 (31) : 통기구
(110) : 지지블록 (111) : 축공
(120) : 힌지축 (130) : 에어 플랩
(140) : 블록 스토퍼

Claims (4)

  1. 디젤엔진의 소기조 격벽(30)에 설치된 다수개 지지블록(110)과, 상기 지지블록(110)에 지지되어 회전하는 힌지축(120)과, 상기 힌지축(120)에 설치되어 회전하면서 격벽(30)에 형성된 통기구(31)를 개폐하는 에어 플랩(130)으로 구성된 에어 플랩 밸브에 있어서,
    상기 에어 플랩(130)의 개방 완료 시점에서 힌지축(120)의 회전을 제한하는 블록 스토퍼(140)가 힌지축(120)의 지지를 위하여 지지블록(110)에 형성된 축공(111)의 내면에 일체형으로 형성되되,
    상기 블록 스토퍼(140)는 힌지축(120)의 상하면과 면대면으로 접촉하여 힌지축(120)의 회전을 제한할 수 있도록 두 빗면(140a,140b)을 갖는 삼각형의 단면구조로 형성된 것을 특징으로 하는 디젤엔진용 소기조의 블록 스토퍼를 이용한 에어 플랩 밸브.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 블록 스토퍼(140)는 축공(111) 마다 2개가 형성되며, 2개의 블록 스토퍼(140)는 축공(111)의 내면 상에 상호 대칭구조를 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 디젤엔진용 소기조의 블록 스토퍼를 이용한 에어 플랩 밸브.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 힌지축(120)은 통기구 마다 하나씩 배치되어 각각의 에어 플랩(130)과 개별적으로 결합될 수 있도록 다수개로 구성된 것을 특징으로 하는 디젤엔진용 소기조의 블록 스토퍼를 이용한 에어 플랩 밸브.
KR1020100076725A 2010-08-10 2010-08-10 디젤엔진용 소기조의 블록 스토퍼를 이용한 에어 플랩 밸브 KR101452018B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH10148052A (ja) * 1996-11-18 1998-06-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 蓋の着脱構成
KR19990059584A (ko) * 1997-12-31 1999-07-26 정몽규 차량의 스로틀보디
KR20060108214A (ko) * 2005-04-12 2006-10-17 맨 비 앤드 더블유 디젤 에이/에스 대형 엔진

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