KR101774593B1 - 흡기 매니폴드 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 흡기 매니폴드 구조에 관한 것으로서, 특히 흡기 매니폴드에 소용량의 압축기(101)를 장착하고, 가이드 부시(102) 및 앵귤러 브리지(103)에 의해 지지되는 샤프트(S)에 구속되어 작동하는 외부동력부(100)가 구비되며, 상기 샤프트(S)의 끝단은 외부동력부(100)의 동력 전달 부재인 풀리(104) 및 벨트(105)와 연결되고, 상기 샤프트(S)의 중앙부는 동력 전달을 제어하는 클러치박스(106)와 솔레노이드밸브(107)가 설치되어, 인터쿨러를 삭제함으로 인해 원가를 절감시키고, 배기가스를 사용하지 않으므로 부품의 변형 및 열부하로 인한 내구성 저하를 방지하는 동시에 압축된 공기와 자연흡입 공기를 연소실로 공급하여 엔진 성능을 향상시키는데 효과가 있도록 하는 것이다.

Description

흡기 매니폴드 구조{Intake manifold structure}

본 발명은 흡기 매니폴드 구조에 관한 것으로서, 특히 가변 흡기 매니폴드 또는 과급 엔진의 적용 없이 고출력이 가능하게 하기 위한 흡기 매니폴드 구조에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 엔진에 사용되는 흡기 매니폴드는 흡기 호스를 통해 유입되는 공기 및 연료의 혼합기를 엔진의 각 기통의 실린더 내부로 분배해서 연소가 촉진되게 하는 역할을 한다.

상기와 같은 흡기 매니폴드는 최근에 자동차의 중량 저감을 위해 플라스틱 소재를 사용해서 제작하고, 흡기 매니폴드를 다수개의 파트로 분할해서 성형한 다음에 융착 등의 방법을 통해 일체로 접합시키고 있다.

한편, 종래의 차량에는 엔진의 성능 향상을 위해 과급이나 가변 흡기 매니폴드를 적용하고 있으며, 이중 터보차저는 연소 후 나오는 배기가스로 터빈을 회전시켜 같은 회전축에 취부되어 있는 압축기를 가동하여 흡입 공기를 압축시키고 압축된 공기가 인터쿨러를 지나 냉각되어 연소실로 공급되게 된다.

이러한, 종래기술은 작은 장치를 붙이는 것만으로 엔진의 출력이 대폭으로 증가하지만, 엔진회전이 낮을 때 배기 에너지가 적어 터빈 회전을 순식간에 올리는 것이 가능하지 않아 회전의 상승이 지연 된다.

또한, 슈퍼차저는 크랭크샤프트로부터 기어, 벨트로 구동되어 엔진회전에 비례하여 회전하고 반응성이 좋으나, 특히 저속회전에서 로터와 하우징의 틈새로부터 새는 공기량이 많아 효율이 나빠지는 것과, 회전수가 커지게 됨에 따라 동력손실이 커지게 된다.

이처럼, 종래의 터보차저는 과급된 공기의 냉각을 위해 인터쿨러가 필요하여 시스템 레이아웃이 복잡해지며 원가측면에서도 불리하고, 엔진 고속영역에서는 충분한 과급효과로 흡입효율을 향상시켜주지만 저속에서는 터보랙 현상으로 오히려 흡기저항의 역할을 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위한 흡기 매니폴드 구조에 관한 것으로서, 특히 가변 흡기 매니폴드 또는 과급 엔진의 적용 없이 고출력이 가능하게 하기 위한 것을 목적으로 한다.

이러한 본 발명은 흡기 매니폴드에 소용량의 압축기를 장착하고, 가이드 부시 및 앵귤러 브리지에 의해 지지되는 샤프트에 구속되어 작동하는 외부동력부가 구비되며, 상기 샤프트의 끝단은 외부동력부의 동력 전달 부재인 풀리 및 벨트와 연결되고, 상기 샤프트의 중앙부는 동력 전달을 제어하는 클러치박스와 솔레노이드밸브가 설치됨으로써 달성된다.

또한, 상기 외부동력부는 워터펌프 또는 전동모터인 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 클러치박스와 솔레노이드밸브는 전자제어부(ECU)와 연동되어 동력 전달 제어가 가능하게 하는 것이 바람직하다.

이상과 같은 본 발명은 인터쿨러를 삭제함으로 인해 원가를 절감시키고, 배기가스를 사용하지 않으므로 부품의 변형 및 열부하로 인한 내구성 저하를 방지하는 동시에 압축된 공기와 자연흡입 공기를 연소실로 공급하여 엔진 성능을 향상시키는데 효과가 있는 발명인 것이다.

도 1은 본 발명의 흡기 매니폴드 구조에서 워터펌프와 전동모터가 구비된 실시예를 도시하는 도면,
도 2는 본 발명의 흡기 매니폴드 구조에서 워터펌프가 구비된 실시예를 도시하는 도면.

도 1 및 도 2는 본 발명의 흡기 매니폴드 구조에 관한 것으로, 도 1은 본 발명의 흡기 매니폴드 구조에서 워터펌프와 전동모터가 구비된 실시예를 도시하는 도면이며, 도 2는 본 발명의 흡기 매니폴드 구조에서 워터펌프가 구비된 실시예를 도시하는 도면이다.

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 흡기 매니폴드 구조는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 흡기 매니폴드에 압축기(101)를 장착하고, 샤프트(S)에 구속되어 작동하는 외부동력부(100)가 구비되며, 상기 샤프트(S)의 끝단에서 외부동력부(100)는 풀리(104) 및 벨트(105)와 연결되고, 상기 샤프트(S)의 중앙부는 클러치박스(106)와 솔레노이드밸브(107)가 설치되어 압축된 공기와 자연흡입 공기를 연소실로 공급하여 엔진 성능을 향상시키게 되는 것을 그 기술상의 기본 특징으로 한다.

이하 본 발명의 흡기 매니폴드 구조에 대한 각 구성요소를 첨부한 도면을 참조하여 하나씩 살펴보면 다음과 같다.

우선 본 발명은 가변흡기 시스템이 없는 흡기 매니폴드에 압축기(101)를 장착하고, 가이드 부시(102)와 앵귤러 브리지(103)에 의해 지지되는 샤프트(S)가 구비되는 것을 기본으로 한다.

샤프트(S) 끝단에는 외부동력부(100)가 구비되어 작동을 구속하도록 한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 외부동력부(100)는 워터펌프 또는 전동모터로 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 샤프트(S)의 끝단은 외부동력부(100)인 워터펌프와 전동모터의 풀리(104) 및 벨트(105)와 연결되어 샤프트(S)로 동력을 전달시킬 수 있게 한다.

한편, 외부동력부(100) 중 워터펌프는 샤프트(S) 끝단에 장착된 벨트(105)와 연결되며, 전동모터도 상기 벨트(105)와 연결되어 상기 전동모터와 워터펌프를 통해 발생되는 동력을 벨트(105)와 풀리(104)를 통해 샤프트(S)로 전달시킬 수 있게 한다.

또한, 샤프트(S)의 중앙부에는 클러치박스(106)와 솔레노이드밸브(107)가 설치되어 동력 전달을 제어할 수 있게 한다.

여기서, 상기 클러치박스(106)와 솔레노이드밸브(107)는 전자제어부(ECU, 108)와 연동되어 동력 전달 제어가 가능하게 하는 것이 바람직하다.

이처럼, 본 발명은 흡기 매니폴드 하단에 설치된 소형 압축기(101)를 구동시키고 흡입통로에 유입되는 공기의 일부를 과급시켜 흡기 매니폴드에 재공급하여 엔진 성능을 향상시키는 구조이다.

한편, 흡입공기의 일부는 압축기(101)를 통해 운동 에너지(Kinetic Energy) 즉, 속도(Velocity)가 생기면서 유입되며, 이때 유입된 공기는 초기 유입 방향과 직각으로 방향을 선회하여 디퓨저로 확산되어 나아가는 동시에 압축기(101)의 원심력을 받아 압력이 서서히 증가한다.

이렇게 과급된 공기를 흡기 매니폴드에 재공급함으로써 결과적으로 엔진의 흡입성능(체적효율)이 향상되는데, 이때 과급된 공기는 압력의 상승과 동시에 온도도 함께 상승하나 압축기(101)의 용량이 흡기 매니폴드에 비해 소용량이며 디퓨저 관로가 길어 자연 냉각 또는 흡입공기의 주 유동흐름과 만나 냉각된다.

또한, 압축기(101)는 샤프트(S)에 너트를 통해 구속되어 회전하며, 상기 샤프트(S)는 가이드 부시(102)와 앵귤러 브리지(103)에 의해 지지되는데 이때, 구동력은 워터펌프 동력 또는 독립된 전동모터를 이용한다.

여기서, 워터펌프 동력을 이용하는 경우 워터펌프 풀리(104)와 적정 가속비로 튜닝된 압축기(101) 측 풀리(104)가 벨트(105)와 연결되어 구동되며, 전동모터를 이용하는 경우에도 동일하게 벨트(105)로 연결되어 구동되지만 샤프트(S) 중앙부에는 엔진 운전 영역별 최적의 과급효과를 발휘하기 위해 샤프트(S) 중앙부에 클러치박스(106)를 설치하여 과급이 필요한 운전영역에서는 클러치 디스크(106D)를 접촉시켜 압축기(101)를 구동시킨다.

상기 클러치 디스크(106D)는 온/오프용 솔레노이드밸브(107)의 유압제어에 의해 작동되는데, 즉 과급이 필요한 시점에서는 전자제어부(ECU, 108) 신호에 의한 전원인가로 온/오프 솔레노이드밸브(107)가 개방이 되어 유압에 의해 클러치 디스크(106D)가 접촉이 되며, 과급이 필요 없는 시점에서는 전원이 차단되어 클러치 디스크(106D)가 이탈된다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이 벨트(105)로 연결된 워터펌프(110) 구동력을 이용하여 압축기(101)를 회전시킬 때 상기 압축기(101)의 회전은 엔진 회전수에 비례하여 증가하거나 감소하게 되므로 압축기(101) 측 회전수는 과급효과가 떨어지는 임계회전수까지만 구동시키기 위해 워터펌프(110)와 압축기(101)간의 적정 가속비를 적용한다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 압축기(101) 회전수의 적극제어를 위해 전동모터(120)를 이용하여 압축기(101)를 구동시킬 경우 상기 압축기(101)는 전동모터(120)와 직결하거나 유효한 과급 성능을 발휘할 수 있는 범위 내에서 작동하도록 풀리(104)를 이용하여 구동한다.

이처럼, 본 발명은 흡기 매니폴드로 공급되는 흡입공기의 일부를 워터펌프 또는 전동모터로 구동되는 소형의 보조압축장치를 이용하여 엔진에 공급함으로써 고출력 및 고효율 엔진 개발이 가능하게 하는 것으로, 흡기 매니폴드에 결합된 압축기(101)를 워터펌프 또는 전동모터를 통해 구동하여 압축된 공기와 자연흡입 공기를 연소실로 공급하여 체적효율을 향상시킴으로 인해 엔진 성능을 향상시키는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 흡기 매니폴드 구조는 흡기 매니폴드에 소용량의 압축기를 장착하고, 가이드 부시 및 앵귤러 브리지에 의해 지지되는 샤프트에 구속되어 작동하는 외부동력부가 구비되며, 상기 샤프트의 끝단은 외부동력부의 동력 전달 부재인 풀리 및 벨트와 연결되고, 상기 샤프트의 중앙부는 동력 전달을 제어하는 클러치박스와 솔레노이드밸브가 설치되어 인터쿨러를 삭제함으로 인해 원가를 절감시키고, 배기가스를 사용하지 않으므로 부품의 변형 및 열부하로 인한 내구성 저하를 방지하는 동시에 압축된 공기와 자연흡입 공기를 연소실로 공급하여 엔진 성능을 향상시키는데 탁월한 이점을 가진 발명인 것이다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

100 : 외부동력부 101 : 압축기
102 : 가이드 부시 103 : 앵귤러 부시
104 : 풀리 105 : 벨트
106 : 클러치박스 107 : 솔레노이드밸브
110 : 워터펌프 120 : 전동모터

Claims (3)

1. 흡기 매니폴드에 소용량의 압축기를 장착하고, 가이드 부시 및 앵귤러 브리지에 의해 지지되는 샤프트에 구속되어 작동하는 외부동력부가 구비되며,
   상기 샤프트의 끝단은 외부동력부의 동력 전달 부재인 풀리 및 벨트와 연결되고, 상기 샤프트의 중앙부는 동력 전달을 제어하는 클러치박스와 솔레노이드밸브가 설치되되;
   상기 외부동력부는 워터펌프이며, 상기 워터펌프는 상기 샤프트 끝단에 장착된 상기 벨트와 연결되는 것을 특징으로 하는 흡기 매니폴드 구조.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 클러치박스와 솔레노이드밸브는 전자제어부(ECU)와 연동되어 동력 전달 제어가 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 흡기 매니폴드 구조.

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