KR101844156B1 - Egr 응축수 역류 방지구조를 적용한 흡기매니폴드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 응축수 역류 방지구조를 적용한 흡기매니폴드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서지탱크(200)로부터 EGR 가스와 공기가 혼합된 혼합기를 엔진으로 공급하기 위한 유로의 하단부에 일정깊이의 응축수 배출부(500)를 형성하여, 흡착패드(600)를 장착하여 응축수를 흡수 및 증발시키고, 상기 응축수 고임부(510)의 하단에 응축수 배출밸브를 설치함으로써, 흡기매니폴드내 응축수를 배출하기 위한 응축수 역류방지구조를 적용한 흡기매니폴드에 관한 것이다.

Description

EGR 응축수 역류 방지구조를 적용한 흡기매니폴드 {INTAKE MANIFOLD HAVING STRUCTURE FOR PREVENTING EGR CONDENSATE WATER BACKWARD FLOW}

본 발명은 EGR응축수 역류 방지구조를 적용한 흡기매니폴드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서지탱크(200)로부터 EGR 가스와 공기가 혼합된 혼합기를 엔진으로 공급하기 위한 유로의 하단부에 일정깊이의 응축수 배출부(500)를 형성하여, 흡착패드(600)를 장착하여 응축수를 흡수 및 증발시키고, 상기 응축수 고임부(510)의 하단에 응축수 배출밸브를 설치함으로써, 흡기매니폴드내 응축수를 배출하기 위한 응축수 역류방지구조를 적용한 흡기매니폴드에 관한 것이다.

차량의 엔진에 장착되는 흡기 매니폴드는 엔진 내 연소에 소요되는 공기 등을 공급하는 부품으로, 연비와 고출력이라는 요구 사항을 동시에 만족시키기 위하여 가변 흡기 밸브 장치를 구비하는 흡기 매니폴드에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

일반적으로 배기가스 재순환장치인 EGR장치는, 연소 후 배출되는 배기가스속의 질산산화물을 감소시키기 위해 실린더에서 스로틀바디 부분에 위치한 흡기 매니폴드 포트로 재순환시켜 가능한 한 출력감소를 최소로 하면서 최고연소온도를 낮추어 NOX의 배출량을 감소시킨다.

혼합기에 공기중의 질소(N2)에 비해 열용량이 큰 이산화탄소(CO2)가스를 함유한 배출가스를 적절한 혼입하면 동일한 발열량의 연소를 하더라도 배출가스를 혼입하지 않는 경우에 비하여 연소온도가 내려가 질소산화물(NOX)의 발생을 억제할 수 있기 때문에 배출가스 EGR장치는 질소산화물(NOX) 저감장치로 많이 이용되고 있다.

그러나 서지탱크(200) 내부로 들어오는 EGR가스는 약 120도 이상의 고온이고, 상대적으로 낮은 온도의 신기(약 30도)와 만나서 응축수가 생성되는 문제가 있다.

흡기 매니폴드는 내부에 공기가 유입되는 서지탱크(200)와 이에 연통되는 러너(runner)가 형성되어 러너를 통해 엔진의 연소실로 흡기를 분배 공급하는데, 가변 흡기 밸브 장치는 하나의 흡기 매니폴드에 서로 다른 길이의 러너를 적용하여 차량 엔진의 상태에 따라 가변적으로 서로 다른 러너가 개방되도록 하는 장치이다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 가변 흡기 밸브 장치가 폐쇄 모드로 작동된 경우 상대적으로 러너의 길이가 길어져서 저중속 운전 상태에 적합하도록 조절되고, 가변 흡기 밸브 장치가 개방 모드로 작동된 경우 상대적으로 러너의 길이가 짧아져서 고속 운전 상태에 적합하도록 조절된다.

그러나 도 1에 도시된 바와 같이, 서지탱크(200) 내부로 들어오는 EGR가스는 약 120도 이상의 고온이고, 상대적으로 낮은 온도의 신기(약 30도)와 만나서 응축수가 생성되는 문제가 있다.

따라서, 서지탱크(200) 내부에 생성되는 응축수 및 서지탱크(200)와 연통되는 러너부(100)에 생성되는 응축수가 흡기와 함께 엔진으로 혼입되는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 제 10-0598530 호 (2006.07.03)

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 유로부의 하단부에 일정 깊이의 배출부(500)를 형성하고, 상기 배출부(500)에 흡착패드(600)를 장착함으로써 생성된 응축수를 수집하여 흡수하고, 상기 배출부(500)와 연통되는 별도의 유로부를 형성하여 흡수된 응축수를 증발시키기 위한 응축수 역류 방지구조를 적용한 흡기매니폴드를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 상기 배출부(500)의 하단부에 스프링을 적용한 응축수 배출밸브를 구비하여 수집된 응축수를 외부로 배출시키기 위한 응축수 역류 방지구조를 적용한 흡기매니폴드를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 응축수 역류방지 구조가 적용된 흡기 매니폴드는 가변흡기시스템이 적용된 흡기매니폴드의 러너부(100)에 있어서,

일단이 서지탱크(200)의 하부 일측과 연결되고, 타단이 엔진의 흡기포트와 연결되어 엔진에 혼합기를 공급하는 제 1유로부(300);

상기 서지탱크(200)의 하단부 일측에 형성된 제 1응축수 배출홀(520); 및

상기 제 1유로부(300)의 하단부에 일정한 깊이로 형성된 응축수 배출부(500); 를

포함할 수 있다.

또한, 상기 응축수 배출부(500)는 상부가 개방되어 상기 제 1유로부(300)의 하단부와 연통되는 상기 제 1유로부(300)의 하단부로부터 일정한 깊이로 형성된 고임부(510)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 고임부(510)는 상기 고임부(510)에 형성된 응축수를 흡착하기 위해 장착된 흡착패드(600)를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 흡착패드(600)는 다공성 스펀지인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 고임부(510)에 공기를 유입시켜 상기 흡착패드(600)에 흡수된 응축수를 증발시키기 위한 제 2유로부(550)를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제 2유로부(550)는 상기 서지탱크(200)의 하부 일측과 상기 고임부(510)의 하부 일측을 연통하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제 2유로부(550)의 유입구는 상기 제 1유로부(300)의 상류 일측에서 분기되어 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 고임부(510)는 상광하협의 형태로 형성된 것을 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 흡기매니폴드는 가변흡기밸브(400)를 통해 상기 서지탱크(200)의 상부 일측과 상기 제 1유로부(300)의 일측을 연통시켜 상기 제 1유로부(300)보다 상대적으로 짧은 유로를 형성하는 제 3유로부(350)를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 응축수 배출부(500)는 상면이 다공판(580)으로 구성된 고임부(510)인 것을 특징으로 하는 응축수 역류방지 구조가 적용된 흡기매니폴드.

또한, 상기 다공판(580)은 상기 제 1유로부(300)와 일체로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 고임부(510) 하부 일측에 제 2응축수 배출홀을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제 2응축수 배출홀을 개폐하기 위한 배출밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 배출밸브는 상기 제 2응축수 배출홀과 밀착되는 플레이트(560);

상기 플레이트(560)의 일단을 상기 제 2응축수 배출홀의 하부 일측에 체결하는 힌지부(570);

를 포함하되, 상기 힌지부(570)는 스프링 탄성체를 더 포함하여 힌지축을 중심으로 상기 플레이트(560)에 대해 상측을 향해 일정한 탄성력을 부여함으로써 상기 제 2응축수 배출홀을 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 응축수 역류방지 구조가 적용된 흡기 매니폴드.

또한, 상기 배출밸브는 상기 고임부(510)에 고인 응축수의 무게에 따라 개방되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명은 유로부의 하단부에 일정 깊이의 배출부(500)를 형성하고, 상기 배출부(500)에 흡착패드(600)를 장착함으로써 생성된 응축수를 수집하여 흡수하고, 상기 배출부(500)와 연통되는 별도의 유로부를 형성하여 흡수된 응축수를 증발시킴으로써, 흡기매니폴드내에 생성된 응축수를 배출하는 효과가 있다.

또한, 상기 배출부(500)의 하단부에 스프링을 적용한 응축수 배출밸브를 구비하여 수집된 응축수의 무게에 의해 상기 배출밸브가 작동함으로써 흡기매니폴드내에 생성된 응축수를 배출하는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 흡기매니폴드의 단면도
도 2는 종래기술에 따른 흡기매니폴드의 런너부의 단면도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 EGR 응축수 역류 방지구조를 적용한 흡기매니폴드의 단면도 및 A-A'의 단면도
도 4는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 EGR 응축수 역류 방지구조를 적용한 흡기매니폴드의 단면도 및 그 작동방법을 보여주는 단면도

본 명세서 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 EGR 응축수 역류 방지구조를 적용한 흡기매니폴드의 단면도 및 A-A'의 단면도이다.

도 3을 참고하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 EGR 응축수 역류 방지구조를 적용한 흡기매니폴드는 가변흡기시스템이 적용된 흡기매니폴드에 있어서, 일단이 서지탱크(200)의 하부 일측과 연결되고, 타단이 엔진의 흡기포트와 연결되어 엔진에 혼합기를 공급하는 제 1유로부(300); 가변흡기밸브(400)를 통해 상기 상기 서지탱크(200)의 상부 일측과 상기 제 1유로부(300)의 일측을 연통시켜 상기 제 1유로부(300)보다 상대적으로 짧은 유로를 형성하는 제 3유로부(350); 상기 서지탱크(200)의 하단부 일측에 형성된 제 1응축수 배출홀(520); 및 상기 제 1유로부(300)의 하단부에 일정한 깊이로 형성된 응축수 배출부(500); 포함하여 구성된다.

이때 상기 서지탱크(200)의 하부 일측에는 구조상 응축수가 모이게 되는 서지탱크 고임부(700)가 형성된다. 이 서지탱크 고임부(700)에 고인 응축수를 배출하기 위해 그보다 아래쪽에 형성되는 응축수 배출부(500)로 응축수를 흘려보내기 위한 배출홀을 형성하는 것이다. 또한, 서지탱크에서 제 1유로부로 EGR가스와 공기의 혼합기가 유입되면서 상기 제 1유로부의 하단부에 형성된 응축수 배출부에 응축수가 모이게 된다. 이로써 흡기매니폴드내부에서 생성되는 응축수는 상기 응축수 배출부(500)로 모이게 되는 것이다.

상기 응축수 배출부(500)는 상부가 개방되어 상기 제 1유로부(300)의 하단부와 연통되는 상기 제 1유로부(300)의 하단부로부터 일정한 깊이로 형성된 고임부(510)를 포함하여 구성된다. 상기 고임부는(510) 상부가 개방됨으로써 상기 고임부(510)로 응축수가 모일 수 있는 수집구의 역할을 함과 동시에 후술할 바와 같이, 상기 고임부(510)로 모인 응축수를 증발시키는 배출구의 역할도 수행할 수 있다.

이때 상기 고임부(510)에는 상기 고임부(510)에 형성된 응축수를 흡착하기 위해 장착된 흡착패드(600)를 더 포함할 수 있고, 상기 흡착패드(600)는 응축수를 용이하게 흡수할 수 있는 다공성 스펀지로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 흡착패드의 상부는 상기 제 1유로부의 단면적에 변화가 없는 범위내에서 형성되는 것이 바람직하다. 본 발명의 효과는 배출부를 형성하면서도, 기존 유로부의 단면적을 동일하게하여 흡기 손실을 최소화하는데 있기 때문이다.

상기 응축수 배출부(500)는 상기 고임부(510)에 공기를 유입시켜 상기 흡착패드(600)에 흡수된 응축수를 증발시키기 위한 제 2유로부(550)를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 제 2유로부(550)는 상기 서지탱크(200)의 하부 일측과 상기 고임부(510)의 하부 일측을 연통하도록 구성될 수 있으며, 상기 제 2유로부(550)의 유입구는 상기 제 1유로부(300)의 상류 일측에서 분기되어 형성될 수 있다. 즉, 제 1유로부로부터 바이패스 유로부를 새롭게 형성하여 상기 고입부(510)의 하부로 공기를 유입시켜 상기 흡착패드(600)에 흡수된 응축수를 증발시키는 것이다.

또한, 상기 고임부(510)는 상광하협의 형태로 형성될수 있고, 바람직하게는 상기 고임부(510)의 하류측 벽면은 상기 고임부(510)의 하면으로부터 둔각으로 형성하는 것이 바람직하다. 이는 상기 제 2유로부(550)를 통해 상기 고임부(510)에 유입된 공기가 상기 흡착패드(600)를 통과하면서 상기 개방된 상부를 통해 흡착된 응축수를 증발시켜 배출시키게 되고, 이렇게 형성되는 응축수의 배출유로는 결국 상기 제 1유로부(300)와 합기되기 때문에, 상기 제 1유로부(300)에서의 공기의 유동을 방해하지 않는 범위에서 이루어지는 것이 바람직하기 때문이다.

따라서, 저속운전구간에서 가변흡기밸브(400)가 폐쇄되고, 제 1유로부로 공기가 유동되는 구간에서(LONG RUNNER POSITION) 상기 제 1유로부로 공기가 유동하면서, 제 1유로부의 상류 일측에서 바이패스로 형성된 제 3유로부로, 분기된 공기에 유입되면서 상기 흡착패드에 흡착된 응축수를 증발시키고, 증발된 응축수는 상기 제 1유로부를 유동하는 공기와 합류하여 유동하게 되는 것이다. 다만, 이때 분기되지 않고 상기 제 1유로부를 따라 유동하는 공기의 흐름을 방해하지 않는 범위내에서 상기 고임부 및 이에 장착되는 흡착부의 모양이 형성되어야 한다.

도 4는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 EGR 응축수 역류 방지구조를 적용한 흡기매니폴드의 단면도 및 그 작동방법을 보여주는 단면도이다.

도 4를 참고하여 설명하면, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 EGR 응축수 역류 방지구조를 적용한 흡기매니폴드는 상기 응축수 배출부(500)의 하단부에 일정한 깊이로 형성되되, 상기 제 1유로부(300)와 연통되는 상면이 다수의 홀을 포함하는 다공판(580)으로 구성된 고임부(510)일 수 있다.

상기 다공판(580)에 형성된 다수의 홀을 통해 상기 고임부(510)로 응축수가 모이게 된다. 따라서, 상기 홀은 상기 제 1유로부(300)를 통한 공기의 주된 흐름을 방해하지 않는 범위내에서 그 크기가 정해질 수 있으며, 바람직하게는 2~2.5mm로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 다공판(580)은 제 1유로부(300)내에서 공기의 유동에 따른 유격이 없어야 하므로, 상기 제 1유로부(300)와 일체로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 고임부(510)의 하부 일측에는 상기 고임부(510)에 모인 응축수를 외부로 배출하기 위한 제 2응축수 배출홀을 더 포함할 수 있고, 상기 제 2응축수 배출홀은 배출밸브를 통해 개폐되는데, 이때 상기 배출밸브는 스프링의 탄성력을 이용한 스프링밸브일 수 있다.

보다 상세하게 설명하면, 상기 배출밸브는 상기 제 2응축수 배출홀과 밀착되는 플레이트(560), 상기 플레이트(560)의 일단을 상기 제 2응축수 배출홀의 하부 일측에 체결하는 힌지부(570)를 포함하되, 상기 힌지부(570)는 스프링 탄성체를 더 포함하여 힌지축을 중심으로 상기 플레이트(560)에 대해 상측을 향해 일정한 탄성력을 부여함으로써 상기 제 2응축수 배출홀을 폐쇄할 수 있다.

흡기매니폴드 내부의 압력은 상시 부압이 형성되므로 상기 플레이트(560)는 내부의 부압 및 상기 힌지부(570)에 적용된 스프링의 탄성력에 의해 상기 제 2응축수 배출홀과 밀착되어 상기 제 2응축수 배출홀을 폐쇄하게 된다. 또한, 상기 고임부(510)에 응축수가 계속적으로 모여서 일정중량 이상을 형성하게 되면, 중력에 의해 자동적으로 상기 플레이트(560)가 힌지부(570)를 중심으로 하측으로 개방됨으로써 상기 배출밸브가 개방되어 상기 응축수 배출부(500)에 모인 응축수를 흡기매니폴드의 외부로 배출하게 된다.

이렇게 상기 응축수 배출부(500)로 흡기매니폴드내에 생성되는 EGR응축수를 모으고, 상기 응축수 배출부(500)를 통해 외부로 증발 또는 배출 밸브에 의한 방법으로 배출함으로써 흡기매니폴드내에 생성된 EGR응축수를 엔진의 실린더 내부로 진입하는 것을 방지할 수 있게 된다.

앞서 살펴본 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 (이하 '당업자'라 한다)가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하는 바람직한 실시 예 일 뿐, 전술한 실시 예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니므로 이로 인해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 당업자에게 있어 명백할 것이며, 당업자에 의해 용이하게 변경 가능한 부분도 본 발명의 권리범위에 포함됨은 자명하다.

100: 러너부(100)
200: 서지탱크(200)
300: 제 1유로부(300)
350: 제 3유로부(350)
400: 가변흡기밸브(400)
500: 배출부(500)
510: 고임부(510)
520: 제 1응축수 배출홀(520)
550: 제 2유로부(550)
560: 플레이트(560)
570: 힌지부(570)
580: 다공판(580)
600: 흡착패드(600)
700: 서지탱크 고임부(700)

Claims (15)

1. 가변흡기시스템이 적용된 흡기매니폴드의 러너부에 있어서,
   일단이 서지탱크의 하부 일측과 연결되고, 타단이 엔진의 흡기포트와 연결되어 엔진에 혼합기를 공급하는 제 1유로부;
   상기 서지탱크의 하단부 일측에 형성된 제 1응축수 배출홀; 및
   상기 제 1유로부의 하단부에 일정한 깊이로 형성된 응축수 배출부; 를 포함하고,
   상기 응축수 배출부는 상부가 개방되어 상기 제 1유로부의 하단부와 연통되는 상기 제 1유로부의 하단부로부터 일정한 깊이로 형성된 고임부를 포함하며,
   상기 고임부는 상기 고임부에 형성된 응축수를 흡착하기 위해 장착된 흡착패드를 포함하고,
   상기 고임부에 공기를 유입시켜 상기 흡착패드에 흡수된 응축수를 증발시키기 위한 제 2유로부를 더 포함하되,
   상기 제 2유로부는 상기 서지탱크의 하부 일측과 상기 고임부의 하부 일측을 연통하는 것을 특징으로 하는 응축수 역류방지 구조가 적용된 흡기 매니폴드.
   
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3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 흡착패드는 다공성 스펀지인 것을 특징으로 하는 응축수 역류방지 구조가 적용된 흡기매니폴드.
   
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6. 삭제
7. 제 1항에 있어서,
   상기 제 2유로부의 유입구는 상기 제 1유로부의 상류 일측에서 분기되어 형성된 것을 특징으로 하는 응축수 역류방지 구조가 적용된 흡기매니폴드.
   
8. 제 1항에 있어서,
   상기 고임부는 상광하협의 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 응축수 역류방지 구조가 적용된 흡기매니폴드.
   
9. 제 1항에 있어서,
   상기 흡기매니폴드는 가변흡기밸브를 통해 상기 상기 서지탱크의 상부 일측과 상기 제 1유로부의 일측을 연통시켜 상기 제 1유로부보다 상대적으로 짧은 유로를 형성하는 제 3유로부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 응축수 역류방지 구조가 적용된 흡기매니폴드.
   
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