KR19990062244A - 자동차용 흡기매니폴드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 흡기매니폴드에 관한 것으로서, 서지탱크와 실린더 헤드의 흡기구 사이에 연결되어 있으며, 상부에 구멍을 형성하여 연료분사용 인젝터가 설치되어 있는 흡기매니폴드에 있어서, 구멍(13)과 복수개의 제 1 고정용 홈(11)과 제 2 고정용 홈(11a) 및 슬라이드 홈(12)을 일체로 형성한 흡기매니폴드(10)와, 제 1 고정용 홈(11)에 삽입되는 제 1 스토퍼(21)와 고정단(22)을 구비한 중공 루버(23)와, 중공 루버(23)의 고정단(22)과 제 2 고정용 홈(11a)에 삽입되는 가변수단으로 이루어져 저속시 그 단면적이 줄어들도록 함으로써, 유속을 증가시킴으로써 출력이 낮아지는 것을 방지할 수 있도록 한 것이다.

Description

자동차용 흡기매니폴드

본 발명은 자동차용 흡기매니폴드에 관한 것으로서, 특히 흡기매니폴드내의 단면적이 부압에 따라 변화하도록 하여 실린더내로 흡입되는 공기의 량을 증가시켜 출력이 낮아지는 것을 방지할 수 있도록 하는 자동차용 흡기매니폴드에 관한 것이다.

일반적으로 차량은 공기와 연료가 혼합된 혼합기를 흡기계를 통해 실린더내로 흡입하고, 압축, 착화, 배기의 과정을 반복하면서 발생하게 되는 팽창력을 토크로 변환시켜 주행을 가능하게 한 것이다.

실린더내로 혼합기를 흡입하는 상태에 따라 기화시식(캬브레터식)과 직접분사식으로 구분된다.

즉, 기화기식은 스로틀 보디내를 경유하면서 연료와 혼합된 혼합기를 서지탱크와 연결되어 있는 흡기매내폴드를 통해 실린더내로 유입하여 압축, 착화가 되도록 한 것이며, 직접 분사식은 각각의 주행 상태에 따라 센서로 부터 인가된 시그널을 기준 값과 비교토록 하는 전자제어유닛을 사용하여 최적의 토오크를 출력할 수 있도록 하는 연료의 량을 흡기매니폴드나 연소실내로 분사시켜 사용하는 직접분사식으로 사용된다.

도 1 은 일반적인 흡기계가 설치된 상태시의 개략적인 엔진의 구성도로서, 흡기계는 양측으로 배기계와 흡기계가 설치되어 있다.

흡기계는 연소에 필요한 공기와 연료를 실린더내로 흡입토록 하는 것으로, 에어크리너(210)와, 스로틀 보디(220)와, 서지탱크(230) 및 흡기매니폴드(240)로 구성되어 있으며, 배기계(300)는 미도시된 배기매니폴드와 촉매컨버터 및 머플러등으로 구성된다.

흡기계의 에어크리너(210)는 일측에 흡입구(214)와 토출구를 구비한 하우징(212)과, 하우징(212)의 내측으로 공기중에 포함되어 있는 먼지등을 제거키 위한 엘리먼트(213)가 내장된다.

스로틀 보디(220)는 그 내부에 스로틀 밸브(221)가 힌지고정되어 있어 에어크리너(210)로 부터 유입되는 공기의 량을 조절하도록 되어 있으며, 덕트(216)로 에어크리너(210)의 토출측에 연결된다.

서지 탱크(230)는 내부에 소정의 공간을 갖도록 형성되어 있어 스로틀 보디(220)를 통과한 공기를 저장토록 한 것으로 스로틀 보디(220)에 연장되어 설치되어 있다.

그리고, 흡기매니폴드(240)는 서지탱크(230)와 실린더 헤드의 흡기구에 연결되어 있으며, 상부에 구멍을 형성하여 연료분사용 인젝터(242)가 설치되어 있고, 그 내부는 일정한 단면적을 가지도록 형성되어 있다.

또한, 실린더내로 흡입토록 하는 혼합기의 유속을 가속화시키기 위해 단면적이 점진적으로 줄어들도록 형성한 것도 있다.

연료분사용 인젝터(242)는 미도시한 인젝터 펌프와 연결되어 있어 연료탱크내로 부터 펌프의 흡입력으로 이송된 연료를 흡입행정 초기에 분사하여 공기와 혼합된 상태로 흡입되도록 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 흡기계를 통해 동력을 발생시키는 과정은 다음과 같다.

실린더 블록내에 설치되어 있는 피스톤이 상부에서 하부로 이동하는 흡입과정에서 부압이 발생하게 됨과 동시에 이 부압으로 인해 에어크리너(210)의 흡입구(214)를 통해 내부에 설치되어 있는 엘리먼트(213)를 경유하면서 이 물질이 제거된 공기는 덕트(2160)내로 흐르면서 그 단부에 설치되어 있는 스로틀 밸브(221)를 경유하여 서지탱크(230)로 유입된다.

서지탱크(230)내로 유입된 공기는 이와 연결되어 있는 흡기매니폴드(2400)내를 흐르게 된다.

이때, 미도시되어 있는 인젝터 펌프로부터 토출된 소량의 연료는 인젝터(242)를 통해 흡기매니폴드(240)내로 분사되고, 공기와 혼합된 상태로 헤드의 흡기구를 통해 실린더내로 유입이 되어, 압축, 착화, 배기의 과정을 거치면서 동력을 발생시켜 주행을 가능하게 한다.

그러나, 흡기매니폴드의 단면적이 일정한 속도에 맞추어 제작이 되어 있어, 저 출력시는 공기의 유속이 느리고, 고출력에서는 유속이 증가되는 원인으로 혼합기와 공기를 적절히 공급할 수 없음으로 출력이 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 흡기매니폴드내를 흐르는 유속의 변화에 따라 그 단면적을 비례적으로 조절할 수 있도록 하여 엔진의 출력요구에 따른 충분한 공기(혼합기)를 공급함으로써, 출력의 저하를 방지할 수 있도록 하는 자동차용 흡기매니폴드를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 일반적인 흡기계가 설치된 상태시의 개략적인 엔진의 구성도,

도 2 는 본 발명에 따른 흡기매니폴드의 내부 구조를 도시한 단면도,

도 3 은 본 발명에 따른 흡기매니폴드의 분해 사시도,

도 4 는 본 발명에 따른 다른 실시예의 내부 구조를 도시한 단면도,

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10;흡기매니폴드 11;제 1 고정용 홈

11a;제 2 고정용 홈 12;슬라이드 홈

13;구멍 21;제 1 스토퍼

22;고정단 22b;슬리이딩 랙

23;중공 루버 24;주름부

25;제 2 스토퍼 26;벨로우즈

30;피니언

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 서지탱크와 실린더 헤드의 흡기구 사이에 연결되어 있으며, 상부에 구멍을 형성하여 연료분사용 인젝터가 설치되어 있는 흡기매니폴드에 있어서, 구멍과 복수개의 제 1 고정용 홈과 제 2 고정용 홈 및 슬라이드 홈을 일체로 형성한 흡기매니폴드와, 제 1 고정용 홈에 삽입되는 제 1 스토퍼와 중공 루버의 고정단과 제 2 고정용 홈에 삽입되는 가변수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 흡기매니폴드에 의해 달성된다.

이하, 본 발명의 일실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2 는 본 발명에 따른 흡기매니폴드의 내부 구조를 도시한 단면도이고, 도 3 은 본 발명에 따른 흡기매니폴드의 분해 사시도이며, 도 4 는 본 발명에 따른 다른 실시예의 내부 구조를 도시한 단면도로서, 종래 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일 부호를 사용한다.

흡기계는 연소에 필요한 공기와 연료를 실린더내로 흡입토록 하는 것으로, 에어크리너(210)와, 스로틀 보디(220)와, 서지탱크(230) 및 흡기매니폴드(240)로 구성되어 있으며, 배기계(300)는 미도시된 배기매니폴드와 촉매컨버터 및 머플러등으로 구성되어 실린더 헤드와 연결되도록 설치되어 있다.

스로틀 보디(220)는 그 내부에 스로틀 밸브(221)가 힌지고정되어 있어 에어크리너(210)로 부터 유입되는 공기의 량을 조절하도록 되어 있으며, 덕트(216)로 에어크리너(210)의 토출측에 연결되어 있다.

에어크리너(210)는 일측에 흡입구(214)와 토출구를 구비한 하우징(212)과, 하우징(212)의 내측으로 공기중에 포함되어 있는 먼지등을 제거키 위한 엘리먼트(213)가 내장되어 있다.

서지 탱크(230)는 내부에 소정의 공간을 갖도록 형성되어 있어 스로틀 보디(220)를 통과한 공기를 저장토록 한 것으로 스로틀 보디(220)에 연장되어 설치되어 있다.

흡기매니폴드(240)는 서지탱크(230)와 실린더 헤드의 흡기구에 연결되어 있으며, 상부에 구멍을 형성하여 연료분사용 인젝터(242)가 설치되어 있고, 그 내부는 일정한 단면적을 가지도록 형성되어 있다.

그리고, 연료분사용 인젝터(242)는 연료탱크내로 부터 펌프의 흡입력으로 이송된 연료를 분사하여 공기와 혼합된 상태로 흡입하여 압축, 착화 배기의 과정을 거치면서 동력을 발생시키도록 구성되어 있은 흡기매니폴드에 있어서,

본 실시예는 흡기매니폴드의 내부에 공기의 유속에 따라 그 단면적이 변화되는 중공 루버관을 설치하여 공기의 흐름을 조절할 수 있도록 한 것이다.

즉, 흡기매니폴드(10)의 내측으로 중공 루버(23)를 설치하고, 이 중공 루버(23)에 장력을 가하도록 하는 가변수단으로 이루어진다.

흡기매니폴드(20)는 단축과 장축을 가지는 폐곡선의 단면을 가지도록 형성되어 있으며, 입구부와 출구부의 단면적이 동일하거나, 출구부(실린더 헤드)로 갈수록 그 단면적이 일정한 비율로 축소된 것을 사용한다.

흡기매니폴드(20)의 내측은 대기압이 작용하도록 한 구멍(13)이 형성되어 있으며, 이 구멍(13)의 양측으로 제 1 고정용 홈(11)과 제 2 고정용 홈(11a)을 형성하고, 제 2 고정용 홈(11a)과 연결되도록 한 슬라이드 홈(12)을 일체로 구비한다.

중공 루버(23)는 통형으로 양측에 링 형태의 제 1 스토퍼(21)가 구비되어 제 1 고정용 홈(11)에 삽입되도록 되어 있으며, 그 타단에는 제 1 스토퍼(21)와 동일한 형태의 고정단(22)이 일체로 되어 슬라이드 홈(12)에 삽입된다.

그리고, 이 고정단(22)에는 제 2 고정용 홈(11a)에 삽입되는 가변수단이 설치되어 있다.

이 가변수단은 부압의 변화에 따라 직경의 크기가 변화하는 중공 루버(23)를 지지하는 것으로서, 외측으로 주름부(24)가 형성되어 있고, 단부에 제 2 스토퍼(25)가 일체로 형성된 벨로우즈(26)로 구비되어 제 2 고정용 홈(11a)에 고정된다.

또한, 제 4 도에 도시한 바와 같이 중공 루버의 일측에 구비되어있는 가변수단은 그 단부에 설치되어 있는 슬라이딩 랙(22b)과 맞물리는 피니언(30)을 흡기매니폴드(10)의 내측에 설치하고, 흡기매니폴드내의 부압 변화를 측정하는 부압센서와 전기적으로 연결되어 있는 전자제어 유닛으로 서보 모터를 가동시키도록 하는 제어수단으로 구성한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용은 다음과 같다.

엔진이 저속시는 흡기매니폴드(10)내에 높은 부압이 발생하게 됨과 동시에 중공 루버(23)는 중앙을 향해 오목해지면서 벤츄리를 형성하여 흡입되는 공기를 가속시켜 많은 량을 흡입토록 하여 완전연소가 가능하게 된다.

이때, 일측에 형성되어 있는 구멍(13) 사이로 대기압이 작용하게 되어 중공루버(23)의 외측이 흡기매니폴드(10)내벽으로 부터 이격되도록 하며, 고정단(22)에 고정되어 있는 벨로우즈(26)의 단부에 형성되어 있는 제 2 스토퍼(25)가 제 2 고정용 홈(11a)에 삽입되어 있음으로, 부압의 크기만큼 늘어나게 된다.

고속시는 공기의 유속이 증가하면서 흡기매니폴드(10)내에 작용하는 부압이 적어지게 됨으로써, 벨로우즈(26)의 장력으로 중공 루버(23)가 슬라이드 홈(12)을 따라 이동하여 그 단면적이 넓어지게 되어 직경이 커져 많은 량의 공기가 신속하게 실린더내로 유입이 될 수 있도록 한다.

한편, 부압센서를 이용하는 경우는 흡기매니폴드내에서 발생하게 되는 압력을 측정하는 부압센서로 부터 그 값이 시그널 화되어 전자제어 유닛으로 인가되고, 이 전자제어 유닛은 기준 값과 비교하고, 그 차이에 해당하는 값을 서보 모터에 전류를 인가시켜 피니언(30)을 구동함으로써, 랙을 전후로 이동시켜 중공 루버의 지름을 가변 시켜 실린더내로 흡입되는 공기의 량을 조절할 수 있게 된다.

이상에서 살펴 본 바와 같이 본 발명은 주행중 발생하게 되는 흡기매니폴드내의 부압에 따라 단면적이 가변되어 최적 상태의 공기를 실린더내로 공급하여 완전연소가 가능하도록 하고, 출력이 저하되는 것을 방지할 수 있도록 한 것이다.

Claims (4)

1. 서지탱크와 실린더 헤드의 흡기구 사이에 연결되어 있으며, 상부에 구멍을 형성하여 연료분사용 인젝터가 설치되어 있는 흡기매니폴드에 있어서,

   구멍(13)과 복수개의 제 1 고정용 홈(11)과 제 2 고정용 홈(11a) 및 슬라이드 홈(12)을 일체로 형성한 흡기매니폴드(10)와,

   제 1 고정용 홈(11)에 삽입되는 제 1 스토퍼(21)와 고정단(22)을 구비한 중공 루버(23)와,

   중공 루버(23)의 고정단(22)과 제 2 고정용 홈(11a)에 삽입되는 가변수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 흡기매니폴드.
2. 제 1 항에 있어서,

   중공 루버에 연결되는 가변수단은 주름부(24)가 형성되며, 그 단부에 제 2 스토퍼(25)가 일체로 형성된 벨로우즈(26)로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 흡기매니폴드.
3. 제 1 항에 있어서,

   중공 루버에 연결되는 가변수단은 중공 루버(23a)의 단부에 구비되어 있는 슬리이딩 랙(22b)과,

   이 랙(22b)에 맞물려 있는 피니언(30)과,

   피니언(30)을 구동시키도록 하는 제어수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 흡기매니폴드.
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

   피니언(30)을 구동시키는 제어수단은 피니언에 연결되어 있는 서보모터와,

   흡기매니폴드내의 압력을 측정하는 부압센서와,

   부압센서의 시그널을 기준 값과 비교하여 서보모터를 선택적으로 구동시키는 전자제어유닛으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 흡기매니폴드.