KR101641937B1 - 이중 밸브 구조를 가지는 흡기 매니폴드 - Google Patents

Abstract

중앙에 마련된 서지탱크; 상기 서지탱크 하부와 연결되고 상기 서지탱크를 시계방향으로 둘러싸면서 형성된 제1유로; 상기 제1유로의 어느 한 부분과 상기 서지탱크의 상부와 수직으로 연결되고 상기 서지탱크 보다 폭이 좁게 형성된 제2유로; 상기 제2유로와 상기 제1유로가 만나는 지점에 마련되고 엔진회전수가 높을 때 상기 제2유로를 개방하는 VIS밸브; 상기 제2유로와 상기 서지탱크가 연결되는 지점에 마련된 커버밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 밸브 구조를 가지는 흡기 매니폴드가 소개된다.

Description

이중 밸브 구조를 가지는 흡기 매니폴드{Intake Manifold Having Double Valve Structure}

본 기술은 흡기 매니폴드 내부에 설치되는 밸브 구조에 관한 것으로서, 의도치 않은 방향으로 공기가 유입되어 손실이 발생함에 따라 엔진의 출력이 저하되는 것을 방지하고, 또한, 진동이나 소음을 감소시키는 것에 관한 것이다.

현재 대부분의 차량엔진은 흡기 매니폴드가 마련되어 있다. 흡기 매니폴드는 엔진으로 유입되는 공기의 유량을 조절하고 엔진실린더로 안정되게 공기를 공급하는 역할을 수행한다. 최근에는 엔진성능이 급격히 향상되면서 단순히 흡입공기를 분배하는 것뿐만 아니라 엔진의 회전과 부하 상태에 따라 공기 흡입통로를 자동적으로 조절해, 저속에서 고속에 이르기까지 모든 운전 영역에서 엔진 출력을 높여 주는 역할도 수행한다.

VIS밸브는 다양한 운전자의 요구에 맞게 저속에서 고속까지 높은 출력을 낼 수 있는 엔진 부속장치이다. 저속·저부하일 때는 밸브를 닫아 자연흡기 방식의 일반엔진보다 흡입경로를 길게 하고, 고속·고부하일 때는 반대로 밸브를 열어 일반엔진보다 흡입경로를 짧게 함으로써 엔진 출력을 높여 주는 방식으로 작동한다.

저속·저부하일 때는 밸브를 닫음으로써 흡입 관성력과 흡입효율이 높아지고, 이로 인해 엔진 출력이 높아지며, 고속·고부하일 때는 반대로 흡입경로를 짧게 해 흡입 저항을 줄여 줌으로써 상대적으로 흡입효율이 높아지고, 따라서 엔진 출력도 높아진다. 이처럼 엔진의 회전수와 부하 정도에 따라 자동적으로 흡입구를 조절하는데, 보통 10% 정도 엔진 출력이 상승되는 효과가 있는 것으로 알려지고 있다.

그러나, 종래의 VIS밸브는 밸브를 닫을 경우 서지탱크에 있는 공기가 자연흡기구로 바로 이동하지 않고 닫힌 VIS 밸브 쪽으로 유동이 발생하면서, 그만큼 유동 손실을 초래하며, 또한, VIS밸브에 진동 또는 소음이 유발되어 밸브 반대측에서 흐르는 흡입공기의 흐름을 교란하여 안정적인 공기흡입을 방해하는 등의 문제가 있었다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로 이중 밸브구조를 통해 엔진으로 유입되는 흡입공기의 유동손실을 최소화하여 VIS밸브가 닫힌 상태에서 유동손실 또는 와류가 발생되지 않도록 하는 이중밸브 구조를 가지는 흡기 매니폴드를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이중 밸브 구조를 가지는 흡기 매니폴드는 중앙에 마련된 서지탱크; 상기 서지탱크 하부와 연결되고 상기 서지탱크를 둘러싸면서 형성된 제1유로; 상기 제1유로의 어느 한 부분과 상기 서지탱크의 상부를 연결시키며 상기 서지탱크 보다 폭이 좁게 형성된 제2유로; 상기 제2유로와 상기 제1유로가 만나는 지점에 마련되고 엔진회전수가 높을 때 상기 제2유로를 개방하는 VIS밸브; 상기 제2유로와 상기 서지탱크가 연결되는 지점에 마련된 커버밸브;를 포함할 수 있다.

상기 커버밸브는 엑추에이터로 동작될 수 있다.

상기 커버밸브는 상기 VIS밸브와 동일한 방향으로 개폐될 수 있다.

상기 VIS밸브의 일단부와 상기 커버밸브의 일단부를 연결하기 위한 커넥팅로드를 더 포함할 수 있다.

상기 VIS밸브는 상기 제2유로의 상부에 마련되고, 상기 커버밸브는 상기 VIS밸브 하부에 평행하게 마련될 수 있다.

상기 VIS밸브는 양단부에 씰러가 마련될 수 있다.

상기 커버밸브는 상기 VIS밸브와 기어로 연결되어 구동될 수 있다.

또는, 상기 커버밸브는 상기 VIS밸브와 벨트로 연결되어 구동될 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 이중 밸브 구조를 가지는 흡기 매니폴드에 따르면, VIS밸브를 이중으로 형성하여 서지 탱크 내의 유동손실이 발생 되지 않고 VIS밸브와 서지탱크가 연결되는 지점에 밸브를 추가하여 서지탱크와 연결된 유로가 좁아지면서 발생되는 와류현상으로 인해 VIS밸브에 흡입공기가 유동하면서 발생 되는 진동 소음을 줄여주는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 흡기 매니폴드의 단면을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 흡기매니폴드에 마련된 VIS밸브와 커버밸브의 구조를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 일 실시 예를 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 그러나 이는 본 발명의 범위를 한정하려고 의도된 것은 아니다.

각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡기 매니폴드(100)의 단면을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 이중 밸브 구조를 가지는 흡기 매니폴드(100)는 중앙에 마련된 서지탱크(110), 서지탱크(110) 하부와 연결되고 서지탱크(110)를 시계방향으로 둘러싸면서 형성된 제1유로(200), 제1유로(200)의 어느 한 부분과 서지탱크(110)의 상부와 수직으로 연결되고 서지탱크(110) 보다 폭이 좁게 형성된 제2유로(210), 제2유로(210)와 제1유로(200)가 만나는 지점에 마련되고 엔진회전수가 높을 때 제2유로(210)를 개방하는 VIS밸브(300), 제2유로(210)와 서지탱크(110)가 연결되는 지점에 마련된 커버밸브(310)를 포함한다.

서지탱크(110)는 가로보다 세로가 긴 형상으로 구성될 수 있다. 이러한 서지탱크(110)의 하부의 측면에 제1유로(200)가 연결될 수 있다. 제1유로(200)는 시계방향으로 둘러싸면서 서지탱크(110)의 상부를 지나고 다시 서지탱크(110)의 측면부와 평행하게 아래로 길게 형성되면서 엔진흡기구(미도시)와 연결될 수 있다. 제1유로(200)의 단부는 서지탱크(110)의 측면부에 고정되어 제1유로(200)의 단부가 안정되게 고정될 수 있다.

제2유로(210)는 서지탱크(110)의 상부와 제1유로(200)의 어느 한 부분 사이에 형성될 수 있다. 제2유로(210)는 서지탱크(110)의 상부를 통과하는 제1유로(200)의 측면에 형성된 홀과 연결되고 제2유로(210)의 하부는 서지탱크(110)의 상부와 결합 되어질 수 있다.

VIS밸브(300)는 제1유로(200)와 제2유로(210)가 연결되는 부분에 마련되고 엔진이 고속회전을 할 때 VIS밸브(300)를 개방하여 대량의 공기가 엔진 흡기구(미도시)로 들어갈 수 있도록 한다.

VIS밸브(300) 아래에는 커버밸브(310)가 위치될 수 있다. 커버밸브(310)는 제2유로(210)와 서지탱크(110)가 연결된 부분에 위치될 수 있으며, 서지탱크(110)로 유입된 공기가 제2유로(210) 내로 유입되는 것을 방지한다.

종래에는 제2유로(210) 내로 공기가 유입되어 유동손실을 일으켰으며, 도한, 제2유로(210) 내에서 와류현상을 일으켜 VIS밸브(300)를 타격함으로써 소음 및 진동을 발생시켰다.

커버밸브(310)는 중앙에 축이 결합될 수 있도록 관통홀이 형성되며 단면이 마름모 형상일 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 흡기 매니폴드(100)에 마련된 VIS밸브(300)와 커버밸브(310)의 구조를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 커버밸브(310)는 엑추에이터(미도시)에 의해 동작될 수 있다. 엑추에이터(미도시)는 흡기 매니폴드(100) 외부에 마련될 수 있다. 엑추에이터(미도시)는 커버밸브(310)를 개폐시키는 압축공기 엑추에이터(미도시)일 수 있고 전기적으로 구동되는 스텝모터나 DC모터를 듀티 제어하는 방식으로 커버밸브(310)가 개폐되도록 할 수 있다. 듀티 제어 기술은 당 업계에서 통상의 지식을 가진자에게 있어 자명한 사항이므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.

또한, 커버밸브(310)는 VIS밸브(300)와 동일한 방향으로 개폐되도록 할 수 있다. VIS밸브(300)는 도 2에 도시된 바와 같이, 중심축(500)이 약간 좌측으로 구성되어 있다. 따라서 VIS밸브(300)가 개방이 되면 좌측면은 중심축(500)을 기준으로 하강하고 우측면은 중심축(500)을 기준으로 상승하게 되면서 VIS밸브(300)가 개방되게 된다. 따라서 커버밸브(310)도 VIS밸브(300)와 동일하게 개방되도록 함으로써 VIS밸브(300)와 커버밸브(310)가 동작하면서 서로 충돌하지 않도록 할 수 있다.

그리고, VIS밸브(300)의 일단부와 상기 커버밸브(310)의 일단부를 연결하기 위한 커넥팅 로드(400)를 더 포함할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 커버밸브(310)는 별도의 엑추에이터(미도시)를 통해 구동될 수 있으나 커버밸브(310)는 항상 VIS밸브(300)와 동시에 구동되는 것이 바람직하다. 따라서 엑추에이터(미도시) 대신 VIS밸브(300) 좌측 단부와 커버밸브(310) 좌측 단부를 커넥팅 로드(400)로 연결하여 별도의 엑추에이터(미도시) 없이 VIS밸브(300)의 동작으로 커버밸브(310)가 함께 개폐되도록 구성될 수 있다.

VIS밸브(300)는 제2유로(210)의 상부에 마련되고, 커버밸브(310)는 VIS밸브(300) 하부에 평행하게 마련되도록 구성될 수 있다. 더욱 상세하게는 VIS밸브(300)는 제1유로(200)와 제2유로(210)와 직각으로 연결되는 지점에 마련될 수 있다. 커버밸브(310)는 VIS밸브(300) 아래부분 다시 말하면 서지탱크(110)의 상부와 제2유로(210)의 하부가 만나는 지점에 VIS밸브(300)와 커버밸브(310)가 서로 평행하게 마련될 수 있다. VIS밸브(300) 및 커버밸브(310)이 폐쇄된 상태에서, 제1유로(200) 내를 흐르는 공기는 VIS밸브(300)에 막혀 제2유로(210)로 유입되지 못하며, 또한, 써지탱크(110)의 공기는 커버밸브(310)에 의해 막혀 제2유로(210)으로 유입되지 못하게 된다.

VIS밸브(300)는 양단부에 씰러(410)가 마련될 수 있다. VIS밸브(300)는 엔진회전수에 따라 지속적으로 개폐된다. 따라서 VIS밸브(300)의 단부가 제2유로(210) 내주면에 접촉하면서 소음이 발생하거나 마모 작용으로 기밀성이 저하되는 것을 방지하기 위해 별도의 씰러(410)가 마련될 수 있다.

또한, 본 발명은 도면에 도시되지는 않았지만 커버밸브(310)는 VIS밸브(300)와 기어로 연결되어 구동될 수 있다. 기어는 엑추에이터(미도시)가 마련된 흡기 매니폴드(100) 외부에 마련될 수 있다. VIS밸브(300)와 커버밸브(310)는 앞서 설명했듯이 같은 방향으로 개방되어야 하므로 기어는 3개가 치합되어 VIS밸브(300)와 커버밸브(310)가 같은 방향으로 구동되는 것이 바람직할 수 있다.

또 다른 실시예에 따르면, 커버밸브(310)는 상기 VIS밸브(300)와 구동벨트 또는 체인으로 연결되어 구동될 수 있다. VIS밸브(300)와 커버밸브(310) 외부에 구동풀리나 체인기어가 결합되고 구동풀리나 체인기어에 구동벨트 또는 체인을 결합하여 커버밸브(310)를 구동할 수 있다.

본 발명은 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100: 흡기 매니폴드 110: 서지탱크
200: 제1유로 210: 제2유로
300: VIS밸브 310: 커버밸브
400: 커넥팅 로드 410: 씰러
500: 중심축

Claims (8)

1. 중앙에 마련된 서지탱크;
   상기 서지탱크 하부와 연결되고 상기 서지탱크의 측면과 상부를 둘러싸면서 형성된 제1유로;
   상기 제1유로의 어느 한 부분과 상기 서지탱크의 상부와 연결되고 상기 서지탱크 보다 폭이 좁게 형성된 제2유로;
   상기 제2유로가 폐쇄된 상태에서 상기 제1유로를 흐르는 공기가 상기 제2유로 상부로 유입되지 못하도록, 상기 제2유로의 일측 단부로서 상기 제2유로와 상기 제1유로가 만나는 지점에 회전 가능하게 설치되도록 중심축을 포함하는 VIS밸브;
   상기 제2유로가 폐쇄된 상태에서 상기 제1유로를 흐르는 공기가 상기 제2유로 하부로 유입되지 못하도록, 상기 제2유로의 타측 단부로서 상기 제2유로와 상기 서지탱크가 연결되는 지점에 위치되고, 상기 VIS밸브의 상기 중심축과 별도의 중심축을 가지며 회전 가능하게 설치되는 커버밸브;및
   상기 VIS밸브의 일단부와 상기 커버밸브의 일단부를 연결하기 위한 커넥팅로드;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡기 매니폴드.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 VIS밸브는 양단부에 씰러가 마련된 것을 특징으로 하는 흡기 매니폴드.
7. 삭제
8. 삭제

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