KR101755903B1

KR101755903B1 - 가변 흡기장치

Info

Publication number: KR101755903B1
Application number: KR1020150167827A
Authority: KR
Inventors: 한정재; 김원섭
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2015-11-27
Filing date: 2015-11-27
Publication date: 2017-07-10
Also published as: KR20170062643A

Abstract

터보차저에 공기를 유입시키는 흡입유로의 일부구간이 외주면을 따라 외측으로 돌출되어 소정의 장착공간을 형성하는 흡입관; 중공부가 형성된 링 형상으로서, 상기 장착공간에 위치되어 원주방향으로 회전 가능하되, 내측에는 원호형상의 가이드슬릿이 회전방향으로 형성된 림; 및 상기 림의 후방에 위치하되, 일단부가 상기 장착공간에 결합수단에 의해 회동 가능하도록 결합되고, 타단부가 상기 흡입관의 중앙을 향해 연장되며, 바디에는 상기 가이드슬릿에 삽입되어 이동되는 가이드돌기가 전방측으로 돌출형성되어 상기 림의 회전에 의해 상기 장착공간에 삽입 또는 인출되는 날개;를 포함하는 가변 흡기장치가 소개된다.

Description

가변 흡기장치 {VARIABLE INTAKE APPARSTUS}

본 발명은 차량의 흡기라인에서부터 터보차저로 공기를 공급하는 장치에 있어서 서지시 흡기관의 상류측으로 공기가 역류하여 공기 및 오일이 침입하는 것을 방지하는 가변 흡기장치에 관한 것이다.

통상적으로 차량이 주행하는데 있어서 엔진의 구동을 위해서는 일정한 비율의 공기와 연료를 필요로 한다. 흡기시스템은 차량의 외부로부터 엔진에 필요한 차가운 공기를 엔진의 내부로 도입하는 기능과 유입되는 공기 중에 포함된 이물질(먼지, 모래 등)을 여과하는 기능 및 엔진의 소음을 저감하는 기능을 겸하게 된다. 특히, 흡기시스템의 흡기관은 엔진의 진동 절연 및 에어클리너에 의해 이물질이 걸러진 외부의 공기를 엔진에 전달하는 역할을 한다.

터보차저가 장착된 차량에서는 엔진의 배기가스를 이용하여 상기 흡기시스템의 상기 흡기관으로 유입된 공기를 압축하여 흡기매니폴드로 공급하게 된다. 그러나 도 5에 도시한 것처럼, 터보차저의 컴프레서는 저유량 고압축비 영역에서 컴프레서 휠(맵), 인렛(Inlet)부 형상 및 흡기부의 구조적 특성에 따라 서지(Surge)가 빈번하게 발생된다. 상기와 같은 서지의 발생시, 공기의 흐름이 끊기고, 흡기관 내벽을 타고 역류하다가 다시 재순환(recirculation)하는 공기역학적 흐름이 발생되어 공기유량센서(AFS)가 공기유량을 오인식하는 문제가 발생되고, 과다한 서지는 "쌕~쌕~"하는 음질의 기류음 발생하여 소음이 증대된다.

또한, 터보차저로 유입되는 블로바이가스 및 오일도 역류되어 상기 흡입관의 상류측으로 거슬러 올라가 공기유량센서와 에어필터를 오염시켜 부품의 내구성을 떨어뜨리고, 오작동의 문제가 발생되었다.

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.

KR

20-0313120

Y1

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 서지시 역류되는 공기가 흡기관의 상류측으로 이동되는 것을 방지하여 부품의 오작동 및 오염을 방지하여 부품의 내구성을 증대시키고 서지에 강건한 가변 흡기장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가변 흡기장치는 터보차저에 공기를 유입시키는 흡입유로의 일부구간이 외주면을 따라 외측으로 돌출되어 소정의 장착공간을 형성하는 흡입관; 중공부가 형성된 링 형상으로서, 상기 장착공간에 위치되어 원주방향으로 회전 가능하되, 내측에는 원호형상의 가이드슬릿이 회전방향으로 형성된 림; 및 상기 림의 후방에 위치하되, 일단부가 상기 장착공간에 결합수단에 의해 회동 가능하도록 결합되고, 타단부가 상기 흡입관의 중앙을 향해 연장되며, 바디에는 상기 가이드슬릿에 삽입되어 이동되는 가이드돌기가 전방측으로 돌출형성되어 상기 림의 회전에 의해 상기 장착공간에 삽입 또는 인출되는 날개;를 포함한다.

상기 장착공간은 블로바이가스가 유입되는 블로바이가스 흡입구와 공기유량센서 사이에 위치될 수 있다.

상기 날개는 타단부에서 일단부로 갈수록 폭이 좁아지는 삼각형일 수 있다.

상기 날개는 삼각형이되, 상기 림의 회전방향의 바깥측에 가장 큰 내각이 위치되고, 내측에 중간크기의 내각이 위치되도록 배치될 수 있다.

상기 날개는 복수개가 마련되고, 상기 가이드슬릿은 상기 날개에 일대일 대응되는 개수로 형성될 수 있다.

상기 날개는 상기 장착공간의 외주면을 따라 복수개가 이격되어 배치되고, 모두 동일한 방향으로 비스듬히 배치될 수 있다.

상기 날개의 타단부 단부에는 경사면이 형성되고, 상기 복수의 경사면이 모여 상기 중공부와 동심원을 형성할 수 있다.

상기 날개의 타단부는 소정의 길이만큼 상기 터보차저측으로 절곡되어 절곡부를 형성하고, 상기 바디와 절곡부는 소정의 각도를 형성할 수 있다.

상기 절곡부는 상기 바디측에서 단부측으로 갈수록 두께가 점점 얇아질 수 있다.

상기 장착공간 후방측벽의 단부는 후방측으로 갈수록 점점 넓어지는 경사면이 형성되되, 상기 경사면의 각도는 상기 절곡부가 절곡된 각도와 크거나 같게 형성될 수 있다.

상기 림에는 작동로드가 마련되고, 상기 작동로드는 작동수단에 의해 작동되어 림을 회전시킬 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 가변 흡기장치에 따르면 서지시 발생하는 공기의 역류가 공기유로의 상류측으로 유입되는 것을 방지하여 흡기관의 벽면을 타고 상류측으로 유입되어 고착되는 오일의 역류를 방지하는 효과가 있다. 서지에 강건하여 서지에 의해 발생하는 공기유량센서의 노이즈가 제거되고, 오일의 역류로 인해 발생되는 흡기관, 공기유량센서 및 에어필터의 오염을 방지하여 정밀한 공기유량 측정이 가능하여 공기량 기반 엔진제어 시스템의 제어성이 향상되고, 부품의 내구성이 증대되는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 흡기장치를 도시한 도면.
도 2는 도 1의 측면도.
도 3은 도 1의 작동수단의 또 다른 실시예를 도시한 도면.
도 4는 가변 흡기장치의 동작시를 도시한 도면.
도 5는 가변 흡기장치의 비동작시를 도시한 도면.
도 6은 터보차저의 서지발생라인을 도시한 그래프.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에 대하여 살펴본다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 흡기장치를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 측면도이며, 도 3은 도 1의 작동수단(500)의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다. 도 4는 가변 흡기장치의 동작시를 도시한 도면이고, 도 5는 가변 흡기장치의 비동작시를 도시한 도면이며, 도 6은 터보차저(100)의 서지발생라인을 도시한 그래프이다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 가변 흡기장치는 터보차저(100)에 공기를 유입시키는 흡입유로(210)의 일부구간이 외주면을 따라 외측으로 돌출되어 소정의 장착공간(230)을 형성하는 흡입관(200); 중공부(310)가 형성된 링 형상으로서, 상기 장착공간(230)에 위치되어 원주방향으로 회전 가능하되, 내측에는 원호형상의 가이드슬릿(330)이 회전방향으로 형성된 림(300); 및 상기 림(300)의 후방에 위치하되, 일단부가 상기 장착공간(230)에 결합수단(600)에 의해 회동 가능하도록 결합되고, 타단부가 상기 흡입관(200)의 중앙을 향해 연장되며, 바디(410)에는 상기 가이드슬릿(330)에 삽입되어 이동되는 가이드돌기(430)가 전방측으로 돌출형성되어 상기 림(300)의 회전에 의해 상기 장착공간(230)에 삽입 또는 인출되는 날개(400);를 포함한다.

특히, 도 1 내지 도 2는 서지발생시 가변흡기장치가 동작했을 때의 모습을 도시한 것으로서, 상기 날개(400)가 상기 장착공간(230)으로부터 상기 흡입유로(210)의 내측으로 인출된 상태이다.

상기 장착공간(230)은 상기 흡입관(200)의 블로바이가스가 유입되는 블로바이가스 흡입구(700)와 공기유량센서(800) 사이에 위치되고, 상기 장착공간(230)에 상기 림(300)과 상기 날개(400)가 장착되는 것이 바람직할 것이다. 따라서, 서지발생시 상기 블로바이가스 흡입구(700)로부터 유입되는 블로바이가스와 오일이 상기 흡입유로(210)의 상류측으로 이동되어 퇴적되는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다. 상기 장착공간(230)의 전체적인 형상은 상기 흡입관(200)과 연통되되, 상기 흡입관(200)을 외측에서 감싸는 소정의 두께를 갖는 링 형상일 수 있다.

상기 림(300)은 중공부(310)가 형성된 링 형상으로서, 상기 장착공간(230) 내에서 전방측에 위치되어 상기 장착공간(230) 내에서 원주방향으로 소정의 거리만큼 회전 가능하도록 마련된다. 상기 림(300)의 내측에는 원호형상의 가이드슬릿(330)이 회전방향으로 형성되되, 보다 상세하게는 상기 중공부(310)측으로 휘감는 형상으로 형성될 수 있다.

상기 날개(400)는 상기 림(300)의 후방측에 위치되되, 일단부가 상기 바디(410)에 마련된 결합홀(490)과 상기 결합수단(600)에 의해 상기 장착공간(230)에 회동가능하도록 결합된다. 상기 결합수단(600)은 핀결합일 수 있다. 상기 날개(400)의 타단부는 상기 흡입관(200)의 중앙을 향해 연장된다. 상기 날개(400)의 바디(410)에는 상기 가이드슬릿(330)에 삽입되어 이동되는 가이드돌기(430)가 상기 립측 즉 전방측으로 돌출형성되어 상기 림(300)의 회전에 의해 상기 장착공간(230)에 삽입 또는 인출된다.

본 발명에서는 상기 날개(400)를 삼각형으로 예를들어 도시하고 설명하나, 상기 날개(400)는 설계나 환경에 따라 얼마든지 변경 가능하며 삼각형으로 그 형상을 한정하는 것은 아니다.

상기 날개(400)는 타단부에서 일단부로 갈수록 폭이 좁아지는 삼각형이되, 상기 림(300)의 회전방향의 바깥측에 가장 큰 내각이 위치되고, 내측에 중간크기의 내각이 위치되도록 비스듬히 배치된다. 상기 날개(400)는 복수개가 마련되고, 상기 가이드슬릿(330)은 상기 날개(400)에 일대일 대응되는 개수로 형성되어 상기 림(300)의 회전시 상기 가이드돌기(430)가 상기 가이드슬릿(330) 내를 이동함으로써, 상기 날개(400)가 상기 장착공간(230)으로부터 삽입 또는 인출되는 것이다.

상기 날개(400)는 상기 장착공간(230)의 외주면을 따라 복수개가 이격되어 배치되고, 모두 동일한 방향으로 비스듬히 배치된다. 상기 날개(400)의 타단부 단부에는 경사면(450)이 형성되고, 상기 복수의 경사면(450)이 모여 상기 중공부(310)와 동심원을 형성한다. 따라서, 상기 흡입관(200)을 통해 유입된 공기가 방해를 받지 않고 이동될 수 있는 것이다.

상기 날개(400)의 타단부는 소정의 길이만큼 상기 터보차저(100)측으로 절곡되어 절곡부(470)를 형성하고, 상기 바디(410)와 절곡부(470)는 소정의 각도를 형성하되, 둔각일 수 있다. 또한, 상기 절곡부(470)는 상기 바디(410)측에서 단부측으로 갈수록 두께가 점점 얇아지도록 형성되어 상기 흡입관(200)으로 유입된 공기가 상기 절곡부(470)를 따라 흐르게 됨으로써, 블로바이가스와 오일이 상류측으로 역류하지 못하도록 차단하면서도, 공기의 흐름에 방해가 되지 않도록 하는 것이다.

또한, 상기 장착공간(230) 후방측벽의 단부는 후방측으로 갈수록 점점 넓어지는 경사면(231)이 형성되되, 상기 경사면(231)의 각도는 상기 절곡부(470)가 절곡된 각도와 크거나 같게 형성됨으로써, 상기 날개(400)가 상기 장착공간(230)에 삽입 또는 인출될 때, 상기 장착공간(230)의 벽과 간섭되는 것을 방지하여 상기 날개(400)의 동작이 원활하게 이루어지도록 하는 것이다.

상기 날개(400)는 상기 림(300)의 회전에 의해 상기 장착공간(230)으로부터 삽입 또는 인출된다. 상기 림(300)에는 작동로드(510)가 마련되고, 상기 작동로드(510)는 작동수단(500)에 의해 작동되어 림(300)을 회전시키는 것이다. 상기 작동수단(500)은 도 1에 도시한 것처럼, 기어가 마련된 모터(530)일 수 있다. 혹은 상기 도 3에 도시한 것처럼, 상기 작동수단(500)은 상기 작동로드(510)가 진공장치(570)에 연결되어 진공호스(590)측에서 진공압에 의해 진공장치(570)를 작동시키고, 진공압이 해제되면 리턴스프링(550)에 의해 원복되는 구성일 수 있다.

도 4 내지 도 5를 통해 가변 흡기장치의 동작과 비동작시를 설명한다. 도 4에 도시한 것처럼, 서지 발생시에는 상기 작동수단(500)의 작동에 의해 상기 림(300)이 회전되어 상기 날개(400)의 상기 가이드돌기(430)가 상기 림(300)의 상기 가이드슬릿(330) 내를 이동하게 되어 상기 날개(400)가 소정의 거리만큼 회전되며 상기 장착공간(230)으로부터 인출된다. 따라서 상기 흡입관(200) 내의 벽면을 타고 역류하는 에너지가 상기 날개(400)에 의해 차단된다. 그러므로 상기 날개(400)와 상기 터보차저(100) 사이에서만 역류가 발생됨으로써, 상기 블로바이가스 흡입구(700)로부터 유입되는 블로바이 가스와 오일이 상류측으로 이동되지 못하여 상기 공기유량센서(800) 및 에어필터의 오염을 원천방지하여 상류측 유동이 노이즈에 강건해진다.

마찬가지로, 서지가 발생되지 않는 구간에서는 도 5에 도시한 것처럼 상기 림(300)이 상기 작동수단(500)에 의해 도 4와는 반대로 회전되어 상기 날개(400)의 상기 가이드돌기(430)가 상기 림(300)의 상기 가이드슬릿(330) 내를 이동하게 되어 상기 날개(400)가 소정의 거리만큼 역회전되며 상기 장착공간(230)으로 수납됨으로써, 상기 날개(400)에 의한 저항이 해소된다. 따라서 상기 흡입관(200) 내를 이동하는 흡입공기는 상기 날개(400)에 의해 흐름의 방해를 받지 않고, 상기 터보차저(100) 보다 상세하게는 터보차저(100)의 컴프레서측으로 이동되는 것이다.

따라서, 상기와 같은 가변 흡기장치에 의하면, 서지시 발생하는 공기의 역류가 공기유로의 상류측으로 유입되는 것을 방지하여 흡기관의 벽면을 타고 상류측으로 유입되어 고착되는 오일의 역류를 방지하는 효과가 있다. 서지에 강건하여 서지에 의해 발생하는 공기유량센서의 노이즈가 제거되고, 오일의 역류로 인해 발생되는 흡기관, 공기유량센서 및 에어필터의 오염을 방지하여 정밀한 공기유량 측정이 가능하여 공기량 기반 엔진제어 시스템의 제어성이 향상되고, 부품의 내구성이 증대되는 장점이 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 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 : 터보차저
200 : 흡입관
210 : 흡입유로
230 : 장착공간
231 : 경사면
300 : 림
310 : 중공부
330 : 가이드슬릿
400 : 날개
410 : 바디
430 : 가이드돌기
450 : 경사면
470 : 절곡부
490 : 결합홀
500 : 작동수단
510 : 작동로드
600 : 결합수단
700 : 블로바이가스 흡입구
800 : 공기유량센서

Claims

터보차저에 공기를 유입시키는 흡입유로의 일부구간이 외주면을 따라 외측으로 돌출되어 소정의 장착공간을 형성하는 흡입관;
중공부가 형성된 링 형상으로서, 상기 장착공간에 위치되어 원주방향으로 회전 가능하되, 내측에는 원호형상의 가이드슬릿이 회전방향으로 형성된 림; 및
상기 림의 후방에 위치하되, 일단부가 상기 장착공간에 결합수단에 의해 회동 가능하도록 결합되고, 타단부가 상기 흡입관의 중앙을 향해 연장되며, 바디에는 상기 가이드슬릿에 삽입되어 이동되는 가이드돌기가 전방측으로 돌출형성되어 상기 림의 회전에 의해 상기 장착공간에 삽입 또는 인출되는 날개;를 포함하되,
상기 날개의 타단부는 소정의 길이만큼 상기 터보차저측으로 절곡되어 절곡부를 형성하고, 상기 절곡부는 바디에 대해 둔각(θ)을 형성함으로써,
상기 터보차저와 절곡부 사이에서 역류가 발생되어 블로바이 가스와 오일이 상측으로 이동되지 않도록 차단함과 동시에 상기 흡입관 내에 가스와 오일의 잔류를 방지하는 것을 특징으로 하는 가변 흡기장치.
청구항 1에 있어서,
상기 장착공간은 블로바이가스가 유입되는 블로바이가스 흡입구와 공기유량센서 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 가변 흡기장치.
청구항 1에 있어서,
상기 날개는 타단부에서 일단부로 갈수록 폭이 좁아지는 삼각형인 것을 특징으로 하는 가변 흡기장치.
청구항 3에 있어서,
상기 날개는 삼각형이되, 상기 림의 회전방향의 바깥측에 가장 큰 내각이 위치되고, 내측에 중간크기의 내각이 위치되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 가변 흡기장치.
청구항 1에 있어서,
상기 날개는 복수개가 마련되고, 상기 가이드슬릿은 상기 날개에 일대일 대응되는 개수로 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 흡기장치.
청구항 1에 있어서,
상기 날개는 상기 장착공간의 외주면을 따라 복수개가 이격되어 배치되고, 모두 동일한 방향으로 비스듬히 배치되는 것을 특징으로 하는 가변 흡기장치.
청구항 6에 있어서,
상기 날개의 타단부 단부에는 경사면이 형성되고, 상기 복수의 경사면이 모여 상기 중공부와 동심원을 형성하는 것을 특징으로 하는 가변 흡기장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 절곡부는 상기 바디측에서 단부측으로 갈수록 두께가 점점 얇아지는 것을 특징으로 하는 가변 흡기장치.
청구항 1에 있어서,
상기 장착공간 후방측벽의 단부는 후방측으로 갈수록 점점 넓어지는 경사면이 형성되되, 상기 경사면의 각도는 상기 절곡부가 절곡된 각도와 크거나 같게 형성된 것을 특징으로 하는 가변 흡기장치.
청구항 1에 있어서,
상기 림에는 작동로드가 마련되고, 상기 작동로드는 작동수단에 의해 작동되어 림을 회전시키는 것을 특징으로 하는 가변 흡기장치.