KR102249559B1 - 원동 핀을 갖는 흡출기 - Google Patents

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Abstract

흡출기가 개시되며, 흡출기는 중심축을 형성하는 몸체, 수렴하는 원동부, 발산하는 배출부, 적어도 하나의 흡입 포트, 및 적어도 하나의 벤튜리 갭을 포함한다. 상기 벤튜리 갭은 수렴하는 원동부의 출구 단부와 발산하는 배출부의 입구 단부 사이에 위치된다. 상기 흡출기는 또한 몸체의 원동부 내에 위치되는 핀을 포함한다. 상기 핀은 중심축의 방향으로 연장한다.

Description

원동 핀을 갖는 흡출기
본 출원 발명은 흡출기에 의한 진공 생성에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는 원동 통로를 관통하여 연장하는 핀(fin)을 포함하는 흡출기에 관한 것이다.
일부 차량에서는 다양한 장치들을 작동시키거나 그의 작동을 도와 주기 위해 진공이 사용된다. 예컨대, 차량 브레이크를 이용하는 운전자, 터보 과급기 작동, 연료 증기 제거, 가열 및 환기 시스템의 작동, 및 구동계 구성품의 작동을 도와 주기 위해 진공이 사용될 수 있다. 차량이 예컨대 흡기 매니폴드로부터 진공을 자연적으로 생성하지 못하면, 그러면 상기 장치들을 작동시키기 위해 별도의 진공원이 필요하게 된다.
흡기 매니폴드 압력이 종종 대기압보다 높은 압력으로 있는 일부 부스트식(boosted) 엔진에서, 흡기 매니폴드 진공은 흡출기로부터의 진공으로 대체되거나 증대될 수 있다. 구체적으로, 일 접근 방식에서, 흡출기는 방출기를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 방출기(ejector)는, 3개의 연결부, 즉 대기압보다 높은 압력원에 연결되는 원동 포트, 대기압에 연결되는 배출 포트, 및 진공 요구 장치에 연결되는 흡입 포트를 갖는 수렴-발산형 노즐 어셈블리이다. 압력을 받은 공기가 상기 방출기를 통과함으로써, 저압력 구역은, 공기가 진공 저장소로부터 빠져나올 수 있도록 방출기 내에 생성될 수 있거나 진공 요구 장치상에 직접 작용할 수 있으며, 그로 인해 진공 저장소 또는 진공 요구 장치 내에 압력을 감소시킨다.
또 다른 접근 방식에서, 상기 흡출기는 흡인기(aspirator)를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 흡인기는, 3개의 연결부, 즉 대기압에서 흡기 공기에 연결되는 원동 포트, 스로틀의 하류에 위치된 매니폴드 진공에 연결되는 배출 포트, 및 진공 요구 장치에 연결되는 흡입 포트를 갖는 수렴-발산형 노즐 어셈블리이다. 상기 방출기와 유사하게, 저압력 구역은, 공기가 진공 저장소로부터 빠져나올 수 있도록 흡인기 내에 생성될 수 있거나 또는 진공 요구 장치상에 직접적으로 작용할 수 있으며, 그로 인해 진공 저장소 또는 진공 요구 장치 내에 압력을 감소시킨다.
그러므로, 엔진 공기의 소비를 감소시키면서 증가된 진공 압력 및 증가된 흡입 질량 유량(mass flow rate)을 생성하는 향상된 흡출기가 당업계에서 계속해서 요구된다.
일 양태에서, 흡출기가 개시된다. 이 흡출기는 중심축, 제1 테이퍼형 부분, 제2 테이퍼형 부분, 적어도 하나의 흡입 포트, 및 제1 테이퍼형 부분의 출구 단부와 제2 테이퍼형 부분의 입구 단부 사이에 위치된 적어도 하나의 벤튜리 갭을 형성하는 몸체를 포함한다. 핀은 중심축의 방향으로 연장하는 몸체의 제1 테이퍼형 부분 내에 위치된다.
또 다른 양태에서, 터보과급식 엔진 공기 시스템이 개시된다. 이 터보과급식 엔진 공기 시스템은 진공 요구 장치, 엔진의 흡기 매니폴드에 유체 연결되는 압축기를 갖는 터보 과급기, 및 원동부(motive section), 배출부, 및 흡입 포트를 형성하는 흡출기를 포함한다. 상기 흡출기는 원동부의 출구 단부와 배출부의 입구 단부 사이에 위치되는 벤튜리 갭을 포함하며, 상기 벤튜리 갭은 흡입 포트와 유체 연통된다. 흡출기의 배출부는 압축기의 하류의 위치에서 엔진의 흡기 매니폴드에 유체 연결되며, 흡출기의 흡입 포트는 진공 요구 장치에 유체 연결된다. 핀은 원동부의 길이를 따라 연장하는 흡출기의 원동부 내에 위치된다.
또 다른 양태에서, 표준 흡인식 엔진 공기 시스템(normally-aspirated engine air system)이 개시된다. 표준 흡인식 엔진 공기 시스템은 진공 요구 장치, 엔진의 흡기 매니폴드, 및 원동부, 배출부, 및 흡입 포트를 형성하는 흡출기를 포함한다. 상기 흡출기는 원동부의 출구 단부와 배출부의 입구 단부 사이에 위치되는 벤튜리 갭을 포함하며, 상기 벤튜리 갭은 흡입 포트와 유체 연통된다. 상기 흡출기의 배출부는 압출기의 하류의 위치에서 엔진의 흡기 매니폴드에 유체 연결되며, 상기 흡출기의 흡입 포트는 진공 요구 장치에 유체 연결된다. 핀은 원동부의 길이를 따라 연장하는 흡출기의 원동부 내에 위치된다.
본 발명의 기타 양태들은 본 명세서에 제시된 설명 및 예시들의 관점에서 쉽게 분명해질 것이다.
도 1은 흡출기를 포함하는 내연 엔진 터보 시스템의 일 실시예의 유동 경로 및 유동 방향을 포함하는 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 흡출기의 개략도이다.
도 3은 도 2에 있는 흡출기의 일 실시예에 대한 측면 사시도이다.
도 4는 도 3의 단면선 B - B를 따라 취한, 도 3의 공압 작동식 진공 펌프의 측면 단면도이다.
도 5는 원동 포트에서 본 도 3의 흡출기의 단부도(end view)이다.
도 6은 도 2의 흡출기의 또 다른 실시예의 측면 단면도이다.
도 7은 흡출기의 제1 테이퍼형 부분의 출구 단부를 보여주는, 도 6의 단면선 C - C를 따라 취한, 도 6의 흡출기의 단면도의 예시적 표현이다.
도 8은 흡출기의 제2 테이퍼형 부분의 입구 단부를 보여주는, 도 6의 단면선 D - D를 따라 취한, 도 6의 흡출기의 단면도의 예시적 표현이다.
다음의 상세한 설명은 본 발명의 전반적인 원리를 예시하며, 본 발명의 예시들이 첨부 도면에 추가로 도시되어 있다. 도면들에서, 유사한 참조 번호는 동일하거나 기능적으로 유사한 요소를 나타낸다. 본 명세서에서 사용되는 용어 유체는 임의의 액체, 현탁물(suspension), 콜로이드, 가스, 플라즈마 또는 이것들의 조합물을 포함할 수 있다.
이제 도 1을 참조하면, 차량 진공 시스템에 진공을 제공하기 위한 예시적인 터보과급식 엔진 공기 시스템(10)이 개시되어 있다. 이 엔진 공기 시스템(10)은 내연 엔진(12), 공기 정화기(14), 흡출기(20), 압축기(24), 터빈(26), 스로틀(28), 진공 저장부 또는 캐니스터(canister)(30), 및 진공 소비 장치(32)를 포함할 수 있다. 내연 엔진(12)은 예컨대 불꽃 점화(SI) 엔진 또는 압축 점화(CI) 엔진일 수 있다. 일 실시예에서, 내연 엔진(12)은 하이브리드 차량의 일부분인 전기 모터/배터리 시스템에 포함될 수 있다. 스로틀(28)은 공기 정화기(14)와 압축기(24)의 하류, 및 내연 엔진(12)의 흡기 매니폴드(42)의 상류에 위치될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같은 비제한적인 실시예에서, 상기 내연 엔진(12)은 부스트식(boosted)이다. 이는, 압축기(24)와 터빈(26)이 내연 엔진(12)의 파워 출력 및 전체 효율을 개선하기 위한 터보 과급기의 일부분일 수 있음을 의미한다. 터빈(26)은 터빈 휠(도 1에는 도시되어 있지 않음)을 포함할 수 있고, 이 터빈 휠은 배기 에너지를 이용하여 이를 공통 축(40)을 통해 기계적 일로 변환시켜 압축기(24)의 압축기 휠(도 1에는 도시되어 있지 않음)을 회전시키게 된다. 압축기 휠은 공기를 받아들여 압축해서 상승된 작동 압력에서 내연 엔진(12)의 흡기 매니폴드(42) 안으로 공급하게 된다. 비록 도 1 및 도 2가 부스트식 엔진을 도시할지라도, 개시된 흡출기(20)는 표준 흡인식 또는 비부스트식(non-boosted) 엔진 시스템에서도 또한 사용될 수 있다는 점이 이해될 것이다.
진공 캐니스터(30)는 상기 흡출기(20)로부터 진공을 공급받을 수 있다. 도 1에서 도시된 바와 같은 실시예에서, 흡출기(20)는 압축기(24)로부터 깨끗한 공기를 공급받는다. 구체적으로, 대기압의 깨끗한 공기가 공기 정화기(14)에서 나가고, 흡출기(20)를 통과하기 전에 압축기(24)에 의해 압축될 수 있다. 아래에서 더 상세히 설명하는 바와 같이, 흡출기(20)는 진공 캐니스터(30)에 진공을 공급하기 위해 사용될 수 있다. 비록 도 1이 흡출기(20)가 압축기(24)로부터 공기는 제공받는다는 점을 도시할지라도, 또 다른 실시예에서, 흡출기(20)는 예컨대 표준 흡인식 또는 비부스트식 엔진 시스템의 경우에, 공기 정화기(14)로부터 공기를 수용하도록 위치될 수 있다는 점이 이해될 것이다.
운전자가 가속기 페달(도시되어 있지 않음)을 감압시키면 스로틀(28)이 열릴 수 있다. 스로틀(28)이 열리면, 압축기(24)에서 나온 압축 공기가 내연 엔진(12)의 흡기 매니폴드(42)를 자유롭게 채우게 되며, 그리하여 그 흡기 매니폴드(42)에서 압력이 증가된다. 통상의 기술자는, 스로틀(28)은 가속기(도시되어 있지 않음)의 감압 양에 근거하여 복수의 부분 열림 위치에 위치될 수 있음을 알 것이다. 상기 엔진 공기 시스템(10)은 터보과급식이기 때문에, 흡기 매니폴드(42)에서의 압력은, 스로틀(28)이 열림에 따라 대기압보다 높은 압력으로 증가될 수 있다.
상기 흡출기(20)는 제1 엔진 공기 연결부(44), 제2 엔진 공기 연결부(46), 및 공압 작동식 진공 펌프(50)(도 2에 나타나 있음)를 포함할 수 있다. 흡출기(20)의 엔진 공기 연결부(44)는, 스로틀(28)의 상류와 압축기(24) 하류의 위치에서 엔진 공기 시스템(10)에 유체 연결될 수 있다. 흡출기(20)의 제2의 엔진 공기 연결부(46)는, 흡기 매니폴드(42)의 상류와 스로틀(28) 하류의 위치에서 엔진 공기 시스템(10)에 유체 연결될 수 있다. 흡출기(20)는 진공 캐니스터(30)에 진공을 공급하는 것으로 도시되어 있지만, 통상의 기술자는, 대안적인 실시예에서 흡출기(20)는 진공 소비 장치(32)에 진공을 직접 공급할 수 있음을 알 것이다.
진공 소비 장치(32)는 브레이크 부스터와 같은 진공 요구 장치일 수 있다. 일 실시예에서, 진공 소비 장치(32)는, 예컨대 터보 과급기 웨이스트 게이트 액츄에이터, 가열 및 환기 액츄에이터, 구동계 액츄에이터(예컨대, 4-륜 구동 액츄에이터), 연료 증기 제거 시스템, 엔진 크랭크케이스 환기 장치, 및 연료 시스템 누출 시험 시스템과 같은 추가적인 진공 소비기도 포함할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 흡출기(20)의 일 실시예의 개략도이며, 공압 작동식 진공 펌프(50)를 도시한다. 도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 공압 작동식 진공 펌프(50)는 3개 이상의 연결부를 갖는 수렴-발산형 노즐 어셈블리일 수 있다. 공압 작동식 진공 펌프(50)는, 제1 엔진 공기 연결부(44)에 유체 연결되는 원동 포트(motive port)(70), 제2 엔진 공기 연결부(46)에 유체 연결되는 배출 포트(74), 및 진공 캐니스터(30)(도 1) 또는 하나 이상의 진공 요구 장치(32)에 유체 연결되는 하나 이상의 흡입 포트(72)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 흡출기(50)의 원동 포트(70)는 압축기(24)의 하류에서 엔진 공기 시스템(10)에 유체 연결될 수 있고, 배출 포트(74)는 흡기 매니폴드(42)의 상류에서 엔진 공기 시스템(10)에 유체 연결될 수 있다. 통상의 기술자는, 비록 도 2가 하나의 흡입 포트(72)를 도시하지만, 공압 작동식 진공 펌프(50)는 추가의 흡입 포트(들)(72)을 포함할 수 있다는 점을 이해할 것이다.
도 2에 도시된 바와 같은 실시예에서, 공압 작동식 진공 펌프(50)는 방출기로서 작동하며, 대기압보다 높은 부스트된 공기는 원동 포트(70)를 통해 흡출기(20)로 공급될 수 있다. 그러나, 통상의 기술자들은, 일 대안적인 실시예에서, 공압 작동식 진공 펌프(50)의 원동 포트(70)는 대기압에 있는 공기원에 유체 연결될 수 있으므로 공압 작동식 진공 펌프(50)는 흡출기로서 작동한다는 점을 쉽게 이해할 것이다.
도 3 내지 도 5을 참조하면, 공압 작동식 진공 펌프(50)의 일 실시예가 도시된다. 도 3은 사시도이며, 도 4는 도 3의 선 B - B를 따라 취한 측면 단면도이며, 및 도 5는 원동 포트(70)의 사시도로부터 본 단부도이다. 공압 작동식 진공 펌프(50)의 축선(A-A)을 따라 연장하는 통로(80)는 통로(80)의 원동부(90)에서 제1 테이퍼형 부분(92)(원동 원추라고도 함)을 포함할 수 있다. 통로(80)는 또한 이 통로(80)의 배출부(95)에 있는 제2 테이퍼형 부분(93)(배출 원추라고도 함)을 포함할 수 있다. 통로(80)의 제1 테이퍼형 부분(92)은 입구 단부(94)와 출구 단부(96)를 포함할 수 있다. 이와 유사하게, 통로(80)의 제2 테이퍼형 부분(93) 역시 입구 단부(98)와 출구 단부(100)를 포함할 수 있다.
도 4에서 보는 바와 같이, 공압 작동식 진공 펌프(50)의 제1 테이퍼형 부분(92)은 벤튜리 틈(102)에 의해 제2 테이퍼형 부분(93)에 유체 결합될 수 있다. 상기 벤튜리 틈(102)은 흡입 포트(72)를 공압 작동식 진공 펌프(50)의 원동부(90) 및 배출부(92)와 유체 연통시키는 유체 연결부일 수 있다. 벤튜리 틈(102)은, 제1 테이퍼형 부분(92)의 출구 단부(96)와 제2 테이퍼형 부분(93)의 입구 단부(98) 사이에서 측정되는 선형 거리(L)일 수 있다. 입구 단부(94, 98) 및 출구 단부(96, 100)는, 원형, 타원형, 또는 다른 굴곡진 또는 다각형 형태 같은 어떤 종류의 프로파일이라도 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 또한, 통로(80)의 입구 단부(94, 98)와 출구 단부(96, 100)에서부터 연장하는 점진적이고 연속적으로 감소되는 내경은 쌍곡면, 포물면 또는 원추를 형성할 수 있다. 제1 테이퍼형 부분(92)의 출구 단부(96) 및 제2 테이퍼형 부분(93)의 입구 단부(98)에 대한 일부 예시적인 구성이, 2014년 6월 3일에 출원되어 함께 출원 계속 중인 미국 특허 출원 제 14/294,727 호(전체적으로 본 명세서에 참조로 통합되어 있음)의 도 4 내지 도 6에 나타나 있다. 복수의 추가 벤튜리 갭들(도시되지 않음)은 공압 작동식 진공 펌프(50)의 제2 테이퍼형 부분(93)을 따라, 벤튜리 갭(102)의 하류에 위치될 수 있다. 복수의 벤튜리 갭을 갖는 공압 작동식 진공 펌프에 대한 일부 예시적인 구성이, 2014년 8월 6일에 출원되어 함께 출원 계속 중인 미국 특허 출원 제 14/452,651 호(전체적으로 본 명세서에 참조로 통합되어 있음)의 도 2 내지 도 5c에 나타나 있다.
이제 도 3 내지 도 6을 참조하면, 공압 작동식 진공 펌프(50)는 핀(82)을 포함할 수 있으며, 이는 공압 작동식 진공 펌프(50)의 대칭 중심축선(A - A)과 사실상 정렬된다. 상기 핀(82)은, 진공 캐니스터(30)로 제공되는 특정 양의 진공을 생산하기 위해, 흡출기(20)에 의해 요구되는 원동 유량을 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 핀(82)은 또한 흡입 유동을 증가시키면서, 원동 유동과 흡입 유동 사이의 둘레 영역을 증가시킬 수 있다. 핀(82)은, 예컨대 사출 성형 공정의 일부와 같이, 공압 작동식 진공 펌프(50)의 하우징(110)에 일체로 형성되는 강성 구조체일 수 있다. 핀(82)은 대안적으로 공압 작동식 진공 펌프(50)의 하우징(110)에 영구적으로 부착될 수 있다. 펌프(50)의 하우징(110)에 핀(82)의 일체적인 또는 영구적인 부착은, 핀(82)의 진동을 사실상 막거나 최소화하면서, 실사용에서 핀(82)에 안정성을 제공하며, 그렇지 않은 경우 이는 난류(turbulence) 및/또는 소음을 증가시킬 수 있다. 핀(82)은 2014년 8월 27일에 출원되어 함께 출원 계속 중인 미국 특허 출원 제 62/042,569 호(전체적으로 본 명세서에 참조로 통합되어 있음)에 개시된 바와 같이, 깃형 인서트(fletch insert)와 유사한 기능을 할 수 있다.
핀(82)은 공압 작동식 진공 펌프(50)의 제1 테이퍼형 부분(92)내에 배치된 제1 부분(112) 및 펌프(50)의 제2 테이퍼형 부분(93)내에 배치된 제2 부분(114)을 포함할 수 있다. 핀(82)은 테이퍼형 부분들(92, 93)의 내부 표면(122)으로부터 통로(80)에 의해 형성된 공간부(124)로, 대칭축선(A - A)쪽으로 반경방향 내측으로 연장한다. 핀(82)은, 상측 표면(120)에서 종료하도록 핀(82)의 바닥(118)으로부터 공간부(124) 쪽으로 반경 방향으로 연장한다. 바닥(118)은 대칭축선(A - A)의 방향으로 내측 표면(122)과 같은 공간에 있는 통로(80)를 통해 연장한다. 핀(82)은 길이를 따라 비 균일한 높이를 가질 수 있으며, 일 실시예에서, 통상 제1 테이퍼형 부분(92)을 통과하며 높이가 증가하고 통상 제2 테이퍼형 부분(93)을 통과하며 높이가 감소한다. 상기 묘사된 실시예에서, 핀(82)은 원형, 사다리꼴의 단면 형상을 가진다(도 3 및 도 5에 도시됨). 그러나, 통상의 기술자는, 핀(82)이 공압 작동식 진공 펌프(50)의 특정 적용을 위해 필요한 원동 유동 특성에 따라, 사실상 반-타원형, 반원형, 또는 임의의 다양한 굴곡진 또는 다각형의 형상인 단면 형상을 가질 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다는 점을 이해할 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서, 핀(82)은 제1 테이퍼형 부분(92)의 입구 단부(94)로부터 벤튜리 갭(102)을 지나, 및 제2 테이퍼형 부분(93)의 출구 단부(100)까지 계속해서 연장한다. 핀(82)은 벤튜리 갭(102)에서 또는 근처에서 최대 높이까지 제1 테이퍼형 부분(92)을 지나며 높이가 점차적으로 증가하고, 그 뒤 제2 테이퍼형 부분(93)을 지나며 높이가 점차적으로 감소할 수 있다. 핀(82)은 (도 4에 도시된 바와 같이)출구 단부들(96, 100) 사이의 전체 거리를 따라 사실상 연장할 수 있거나, 대안적으로 통로(80)의 길이 내 중간 위치(들)에서 시작/종료할 수 있다.
핀(82)은 공압 작동식 진공 펌프(50)의 작동 동안 다양한 이점과 이익을 제공할 수 있다. 핀(82)은, 특정 흡입 양을 발생시키기 위해 공압 작동식 진공 펌프(50)에 의해 요구되는 원동 유동 또는 공기 유동의 양을 감소시킬 수 있다. 이는 공압 작동식 진공 펌프(80)가 동일한 진공 양을 생성하기 위해 핀(82)을 포함하지 않는 흡출기보다 더 적은 공기 유동을 필요로 한다는 것을 의미한다. 도 5에서 도시된 바와 같이, 핀(82)은 공압 작동식 진공 펌프(50)의 통로(80) 내에 위치된 공간부(124)의 일부를 채우거나 차단한다. 공압 작동식 진공 펌프(50)로 들어가는 원동 유동은, 동일한 치수를 갖지만 핀(82)이 없는 흡출기와 비교할 때, 펌프(50)의 통로(80)를 채우기 위해 더 작은 부피를 갖는다. 그러므로, 더 적은 공기는, 핀을 포함하지 않는 흡출기와 비교하여, 진공 캐니스터(30)에서 동일한 흡입 양을 생성하기 위해 공압 작동식 진공 펌프(50)의 원동 포트(70)(도 3에 나타남)로 들어가도록 요구된다.
도 6 내지 도 8은 공압 작동식 진공 펌프(50')의 대안적인 실시예를 나타내며, 핀(82')은 벤튜리 갭(102)을 관통하여 연장하지 않는다. 이 실시예에서, 핀(82')의 제1 부분(112')과 제2 부분(114') 사이에 위치된 갭(116)이 있으며, 각각의 부분(112', 114')은 개별의 핀 부분이다. 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 테이퍼형 부분(92)의 출구 단부(96)와 제2 테이퍼형 부분(93)의 입구 단부(98)를 보여주는 도 6의 단면선 C - C 및 D - D를 따라 벤튜리 갭(102)에서 취한 통로(80)의 단면도가 있으며, 핀(82')의 각 부분들(112', 114')은 벤튜리 갭(102)에서 또는 근처의 단부(126, 128)에서 종료한다. 각 단부(126, 128)는 벤튜리 갭(102)쪽으로 향하는 표면(127, 129)을 갖는다. 표면들(127, 129)(또는 표면(127, 129) 중 하나에 의해 형성된 평면)은 대칭축선(A - A)을 직각으로 또는 비스듬히 교차시킬 수 있다. 제1 부분(112')의 표면(127)(face) 및 제2 부분(114')의 표면(129)은 통상 벤튜리 갭(102)을 가로질러 정렬될 수 있다. 예를 들어, 표면들(127, 129) 모두가 (단면이) 동일한 크기 및 형상일 때, 단부들(126, 128)은 대칭축선(A - A)에 대해 각각의 테이퍼형 부분(92, 93) 내에 실질적으로 동일하게 위치될 수 있으므로, 단부들(126, 128) 중 하나가 벤튜리 갭(102)을 가로질러 선형적으로 연장될 경우, 제1 부분(112')의 표면(127)은 제2 부분(114')의 표면(129)과 실질적으로 일치한다. 표면들(127, 129)이 동일한 크기 및/또는 형상이 아닐 때, 각 단부(126, 128)가 벤튜리 갭(102)을 가로질러 서로에 대해 표면들(127, 129)의 대칭적인 위치결정(symmetrical positioning)을 최대화 하기 위해 각각의 테이퍼형 부분(92, 93) 내에 위치될 경우, 단부들(126, 128)은 그럼에도 불구하고 일렬로 정렬될 수 있다. 예를 들어, 도 7 및 도 8은 일반적으로 동일한 형상이지만 상이한 크기를 갖는 표면들(127, 129)을 보여주며, 양쪽 표면들은 통상 테이퍼형 부분들(92, 93) 내의 부분들(112', 114')의 중심 배치를 관통하여 정렬된다.
핀(82')의 부분들(112', 114')의 표면들(126, 128)은 제1 테이퍼형 부분(92)의 출구 단부(96) 및 제2 테이퍼형 부분(93)의 입구 단부(98)의 내부 둘레 형상/프로파일에 영향을 미친다. 묘사된 실시예에서, 핀(82')을 포함하여, 양쪽 단부(96, 98)의 내부 둘레 형상은 통상 편자 형상이다(다시 말해, 각 단부(96, 98)에서 또는 근처의 통로(80)의 공간부(24)의 단면 형상은 통상 편자 형상이다). 그러나, 이러한 설명은 단지 예시적인 것이며, 단부들(96, 98)의 내부 둘레 형상은 다른 프로파일도 또한 포함할 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 일 실시예에서, 벤튜리 갭(102)에서 핀(82')의 부분(112')의 높이(H1) 및/또는 너비(W1)는 벤튜리 갭(102)에서 핀(82')의 부분(114')의 높이(H2) 및/또는 너비(W2)보다 더 크다. 일 대안적인 실시예에서, 핀(82')의 너비는, 핀(82')이 (단부들(126, 128) 중 하나 또는 모두에서) 벤튜리 갭(102)에 접근할수록 가늘어지므로, 표면들(127, 129)은 도 7 및 도 8에 묘사된 것보다 사실상 더 얇다(예컨대 일 실시예에서 거의 선형임).
추가의 대안적인 실시예에서(도시되지 않음), 핀(82')은 제1 테이퍼형 부분(92)을 지나는 제1 부분(112')만을 포함할 수 있고, 제2 테이퍼형 부분(93)에서 제2 부분(114')을 생략한다.
계속해서 도 6 내지 도 8을 참조하면, 필요한 흡입 양을 생성하기 위해 요구되는 원동 유동을 감소시킴으로써 효율성을 향상시키는 것에 더해, 핀(82')은, 벤튜리 갭(102)의 한쪽 면에서 핀(82')의 표면들(127, 129)의 형상, 크기 및 위치 결정 사이의 관계를 기반으로, 펌프(50')의 진공의 소정의 흡입 유량 및 깊이를 미세 조정할 추가 기회를 제공한다. 제1 테이퍼형 부분(92)의 출구 단부(96)와 제2 테이퍼형 부분(93)의 입구 단부(98)사이의 선형 거리(L)에 더해, 출구 단부(96)의 둘레 형상은 또한 흡입 유량에 영향을 미친다. 구체적으로, 더 큰 둘레는 증가된 흡입 유동을 초래한다. 또한, 오프셋의 규모(즉, 입구 단부(98)의 영역이 출구 단부(96)의 영역보다 더 큰 정도)는 생성되는 진공의 흡입 유량 및 깊이 모두에 영향을 미친다. 이러한 관계는 2014년 6월 3일에 출원된 미국 특허 출원 제 14/294,727 호, 및 2014년 8월 27일에 출원된 미국 특허 가출원 제 62/042,568 호(전체적으로 본 명세서에 참조로 통합되어 있음)에 기재된다.
핀(82')은 흡입 유량을 최대화하는 것과 진공의 깊이를 증가시키는 것 모두에 대해 향상된 옵션을 제공한다. 도 7 및 도 8을 참조하면, 흡입 유량에 대해, 핀(82')의 제1 부분(112')의 단부(126)에서 표면(127)의 형상은, 일반적으로 타원형 모양인 핀(82')이 없는 유사한 크기의 제1 테이퍼형 부분(92)에 대한 출구 단부와 비교하여, (도시된 바와 같이, 일반적으로 편자 형상의 공간부를 형성하여) 실질적으로 출구 단부(96)의 전체 내부 둘레를 증가시킨다. 따라서, 벤튜리 갭(102)을 가로지르는 펌프(50')의 잠재적 흡입 유량은 핀(82')이 없는 동일한 펌프와 비교하여 실질적으로 증가된다. 추가로, 적용들 사이의 흡입 유동 수용력을 조정하기 위해(예컨대, 상이한 적용에 대해 펌프(50')의 디자인을 수정하기 위해), 제1 테이퍼형 부분(92)의 형상 또는 크기를 바꿈으로써, 다른 관점에서 통로(80)의 형상 또는 크기를 바꿀 필요성 없이, 핀(82') 단독의 형상 및/또는 크기를 바꾸는 것은 가능할 수 있다.
계속해서 도 7 및 도 8을 참조하면, 핀(82')은 또한 펌프(50')에 대한 진공 파라미터의 깊이를 제어하기 위한 설계 옵션을 확장한다. 진공의 깊이는 벤튜리 갭(102)의 입구 단부(98)와 출구 단부(96) 사이의 오프셋의 규모의 함수이다. 오프셋이 작을수록, 진공의 깊이는 커진다. 따라서, 핀(82')으로부터 떨어져 단부들(96, 98)의 전체적인 둘레 형상의 형상 및/또는 크기가 변화하는 것에 더해(또는 대신에)(다시 말해, 도 7 및 도 8의 예시에서 아치형 타원 모양), 펌프(50')의 오프셋은 입구 단부(98)에서 핀(82')의 제2 부분(114')의 표면(128)의 형상을 변경 및/또는 크기를 변화시킴으로써 조정될 수 있다. 예를 들어, 오프셋은 출구 단부(96)의 표면(126)의 높이(H1) 및/또는 너비(W1)와 비교하여 입구 단부(98)상의 표면(128)의 높이(H2) 및/또는 너비(W2)를 감소시킴으로써 증가될 수 있다. 따라서, 핀(82')의 제1 및 제2 부분(112' 114')의 형상 및 크기는, 필요한 성능 기준에 따라 펌프(50')의 진공 특성의 흡입 유량 및 깊이를 설정하기 위해, 서로에 대해 최적화될 수 있다.
도면에 도시된 본 발명의 실시예는 첨부된 청구 범위에서 이루어질 수 있는 많은 실시예들 중의 예시적인 것이다. 개시된 방안을 이용하여 본 개시의 많은 다른 구성이 창안될 수 있음을 알 것이다. 요컨대, 본 출원인의 의도는, 본 특허의 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 한정될 것이라는 것이다.

Claims (20)

  1. 흡출기에 있어서,
    중심축, 제1 테이퍼형 부분, 제2 테이퍼형 부분, 하나 이상의 흡입 포트, 및 상기 제1 테이퍼형 부분의 출구 단부와 상기 제2 테이퍼형 부분의 입구 단부 사이에 위치된 하나 이상의 벤튜리 갭을 형성하는 몸체로서, 흡입 포트는 상기 벤튜리 갭과 유체 연통하는 몸체; 및
    통로 내측으로 돌출하는 단일 핀으로서, 상기 제1 테이퍼형 부분의 입구 단부 또는 상기 제1 테이퍼형 부분 내의 중간 위치에서의 시점으로부터 상기 제2 테이퍼형 부분의 출구 단부 또는 상기 제2 테이퍼형 부분 내의 중간 위치에서의 종점까지의 길이를 갖고 상기 중심축의 방향으로 연장하는 단일 핀;
    을 구비하고,
    상기 핀은 상기 벤튜리 갭을 통해 연속이거나 상기 벤튜리 갭에서 불연속인, 흡출기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 핀은 상기 벤튜리 갭에서 불연속이고, 제1 테이퍼형 부분의 상기 출구 단부에서의 제1 표면을 형성하고, 상기 제2 테이퍼형 부분의 상기 입구 단부에서의 제2 표면을 형성하며,
    상기 제2 표면의 둘레 길이가 상기 제1 표면의 둘레 길이보다 더 큰, 흡출기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 핀은 상기 몸체와 일체인, 흡출기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 핀이 상기 핀의 길이에 따라 가변적인 높이를 갖는, 흡출기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 핀이 상기 벤튜리 갭 근처에서 최대 높이를 갖는, 흡출기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 테이퍼형 부분은 수렴하는 원동부이고, 상기 제2 테이퍼형 부분은 발산하는 배출부인, 흡출기.
  7. 터보과급식 엔진 공기 시스템에 있어서,
    진공 요구 장치,
    엔진의 흡기 매니폴드에 유체 연결되는 압축기를 갖는 터보 과급기,
    원동부, 배출부, 및 흡입 포트를 형성하는 흡출기로서, 상기 흡출기는 상기 원동부의 출구 단부와 상기 배출부의 입구 단부 사이에 위치된 벤튜리 갭을 포함하고, 상기 벤튜리 갭은 상기 흡입 포트와 유체 연통하며, 상기 흡출기의 상기 배출부는 상기 압축기의 하류의 위치에서 상기 엔진의 흡기 매니폴드에 유체 연결되며, 상기 흡출기의 흡입 포트는 상기 진공 요구 장치에 유체 연결되는, 흡출기, 및
    상기 흡출기의 상기 원동부 내에 위치된 단일 핀으로서, 상기 핀은 상기 원동부의 길이를 따라 연장하고, 상기 단일 핀은 통로 내측으로 돌출하고, 제1 테이퍼형 부분의 입구 단부 또는 상기 제1 테이퍼형 부분 내의 중간 위치에서의 시점으로부터 제2 테이퍼형 부분의 출구 단부 또는 상기 제2 테이퍼형 부분 내의 중간 위치에서의 종점까지의 길이를 갖는 단일 핀;
    을 포함하며,
    상기 핀은 상기 벤튜리 갭을 통해 연속이거나 상기 벤튜리 갭에서 불연속인, 터보과급식 엔진 공기 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 핀은 상기 흡출기의 원동부와 일체인, 터보과급식 엔진 공기 시스템.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 핀의 높이는 상기 벤튜리 갭에서 또는 상기 벤튜리 갭 근처에서 최대 높이까지 상기 제1 테이퍼형 부분을 통하여 점점 증가하는, 터보과급식 엔진 공기 시스템.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 핀은 반타원형 또는 반원형의 단면 형상을 가진, 터보과급식 엔진 공기 시스템.
  11. 비부스트식 엔진 공기 시스템에 있어서,
    진공 요구 장치,
    엔진의 흡기 매니폴드,
    원동부, 배출부, 및 흡입 포트를 형성하는 흡출기로서, 상기 흡출기는 상기 원동부의 출구 단부와 상기 배출부의 입구 단부 사이에 위치된 벤튜리 갭을 포함하고, 상기 벤튜리 갭은 상기 흡입 포트와 유체 연통하며, 상기 흡출기의 상기 배출부는 공기 정화기의 하류의 위치에서 상기 엔진의 흡기 매니폴드에 유체 연결되며, 상기 흡출기의 흡입 포트는 상기 진공 요구 장치에 유체 연결되는, 흡출기, 및
    통로 내측으로 돌출하는 핀으로서, 제1 테이퍼형 부분의 입구 단부 또는 상기 제1 테이퍼형 부분 내의 중간 위치에서의 시점으로부터 제2 테이퍼형 부분의 출구 단부 또는 상기 제2 테이퍼형 부분 내의 중간 위치에서의 종점까지의 길이를 갖는, 핀;
    을 포함하며,
    상기 핀은 상기 벤튜리 갭을 통해 연속이거나 상기 벤튜리 갭에서 불연속인, 비부스트식 엔진 공기 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 핀은 상기 흡출기의 원동부와 일체인, 비부스트식 엔진 공기 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 핀은 반타원형 또는 반원형의 단면 형상을 가진, 비부스트식 엔진 공기 시스템.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 핀의 높이는 상기 벤튜리 갭에서 또는 상기 벤튜리 갭 근처에서 최대 높이까지 상기 제1 테이퍼형 부분을 통하여 점점 증가하는, 흡출기.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 핀은 상기 제2 테이퍼형 부분을 통하여 점점 감소하는, 흡출기.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 핀은 반타원형 또는 반원형의 단면 형상을 가진, 흡출기.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 테이퍼형 부분의 입구 단부는 상기 벤튜리 갭에서 타원형의 제2 개구를 형성하는, 흡출기.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 핀은 반타원형 또는 반원형의 단면 형상을 가진, 흡출기.
  19. 제 6 항에 있어서,
    상기 제2 테이퍼형 부분의 입구 단부는 반타원형 개구를 형성하고, 상기 핀은 반타원형 또는 반원형의 단면 형상을 가진, 흡출기.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 제2 테이퍼형 부분에서 상기 핀의 제2 부분의 단면 형상은 상기 제1 테이퍼형에서 상기 핀의 제1 부분보다 높이 및 폭의 적어도 하나가 더 작은, 흡출기.
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