KR20040100449A - 엔진의 텀블 발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실린더헤드에 흡기통로를 상하로 나누도록 설치된 쉬트와, 자유단이 상기 쉬트의 하측면에 밀착된 상태와 실린더헤드의 흡기통로 하측면에 밀착된 상태를 전환하도록 스페이서블록에 회동 가능하게 설치된 플랩과, 상기 플랩을 회동시키는 플랩작동모듈을 포함하여 이루어진 엔진의 텀블 발생장치를 제공하여, 플랩의 작동을 안정적으로 확보하고, 플랩에 의해 개폐되는 흡기통로의 밀폐성을 충분히 확보하도록 함으로써, 강하고 안정적인 텀블을 엔진의 연소실에 제공할 수 있도록 한다.

Description

엔진의 텀블 발생장치{tumble generating apparatus of an engine}

본 발명은 엔진의 연소실 내에 강한 텀블을 발생시키도록 하는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 흡기통로의 단면 일부를 개폐하여 텀블을 발생시키는 장치에 관한 것이다.

최근 엔진은 연소실내에 강한 텀블 또는 스월을 형성하여 혼합기의 연소효율을 향상시킬 수 있도록 하는 기술이 많이 사용되고 있다.

상기와 같은 텀블 발생 장치 중에는 실린더헤드에 흡기통로를 상하로 양분하는 쉬트를 설치하고, 상기 쉬트 하측의 흡기통로를 개폐할 수 있는 플랩을 구비하여, 상기 플랩이 모터 등에 의해 회동됨에 의해 텀블을 형성하는 상태와 텀블을 형성하지 않는 상태를 전환하도록 하는 메커니즘이 있는데, 이러한 메커니즘으로 이루어진 엔진의 텀블 발생장치에서는 상기 플랩의 작동 안정성 및 플랩에 의해 개폐되는 흡기통로의 밀폐성 등이 적절한 텀블의 형성에 매우 중요한 요소로 작용한다.

본 발명은 상기한 바와 같이 쉬트와 플랩을 구비한 엔진의 텀블 발생장치에서 플랩의 작동을 안정적으로 확보하고, 플랩에 의해 개폐되는 흡기통로의 밀폐성을 충분히 확보하도록 한 엔진의 텀블 발생장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 텀블 발생장치의 요부를 도시한 단면도로서, 텀블 발생시의 도면,

도 2는 도 1에 대비하여 텀블을 발생하지 않는 보통상태의 도면,

도 3은 도 1의 플랩작동모듈을 상세히 도시한 도면,

도 4는 도 1의 스페이서블록의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도,

도 5는 도 1의 실린더헤드의 Ⅴ-Ⅴ선 단면도,

도 5은 도 1의 플랩의 하방 투영도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1; 실린더헤드 3; 쉬트

5; 스페이서블록 7; 플랩

9; 플랩작동모듈 11; 자유단

13; 회동축 15; 안착홈

17; 헤드측플랩안착공간 19; 스페이서측플랩안착공간

21; 회동암 23; 부압직선액츄에이터

25; 솔레노이드밸브 27; ECU

31; 피스톤로드 33; 스프링

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 엔진의 텀블 발생장치는 실린더헤드에 흡기통로를 상하로 나누도록 설치된 쉬트와;

자유단이 상기 쉬트의 하측면에 밀착된 상태와 실린더헤드의 흡기통로 하측면에 밀착된 상태를 전환하도록 스페이서블록에 회동 가능하게 설치된 플랩과;

상기 플랩을 회동시키는 플랩작동모듈을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1과 도 2는 본 발명에 따른 텀블 발생장치의 요부를 개략적으로 도시한 단면도로서, 각각 텀블 발생시의 도면과 텀블을 발생하지 않는 보통상태의 도면이며, 상기 도 1과 도 2에서 개략적으로 표현된 플랩작동모듈은 도 3에 상세히 도시되어 있다.

본 발명에 의한 엔진의 텀블 발생장치의 구성은 기본적으로, 실린더헤드(1)에 흡기통로를 상하로 나누도록 설치된 쉬트(3)와, 상기 실린더헤드(1)와 흡기매니폴드(미도시) 사이에 설치되는 스페이서블록(5)에 장착되어 상기 쉬트(3)의 하측 흡기통로를 개폐하도록 설치된 플랩(7)과, 상기 플랩(7)을 작동시키는 플랩작동모듈(9)로 이루어져 있다.

특히, 본 발명의 텀블 발생장치에서는 상기 플랩(7)의 자유단(11)이 상기 쉬트(3)의 하측면에 밀착된 상태와 실린더헤드의 흡기통로 하측면에 밀착된 상태를 전환하도록 상기 스페이서블록(5)에 회동 가능하게 설치됨으로써, 플랩(7)이 상기 쉬트(3)의 하측 흡기통로를 차단하여 텀블을 발생시킬 때, 플랩(7)과 쉬트(3) 사이에 공기가 샐 수 있는 틈새가 발생할 수 없는 구조를 채택하고 있다.

상기 플랩(7)의 보다 구체적인 구조를 보면, 상기 플랩(7)이 상기 쉬트(3)의 하측면에 밀착된 상태에서는 플랩의 자유단(11)측 일부가 쉬트(3)와 평행하게 형성되고, 상기 플랩(7)의 회동축(13)은 상기 스페이서블록(5)의 흡기통로 하측에 위치하여, 결국 상기 플랩(7)은 도 1과 도 2에서 볼 때 굽은 형태로 형성되어 있다.

이는 상기 플랩(7)의 자유단이 상기 쉬트(3)에 선접촉하지 않고 면접촉하여 플랩과 쉬트(3) 사이의 기밀성을 크게 향상시킬 수 있도록 함으로써, 텀블 형성시 쉬트(3)의 하측으로 새어들어가는 공기의 유동을 완전히 차단할 수 있도록 함으로써, 보다 강하고 안정적인 텀블의 형성이 가능하도록 한다.

따라서, 상기 실린더헤드(1)의 흡기통로 하측면에는 상기 플랩의 자유단(11)이 삽입될 수 있도록 안착홈(15)을 구비하여, 상기 플랩(7)이 개방될 때 흡기통로의 하측면에 돌출되지 않도록 함으로써, 매끄러운 흡기유동로 단면이 형성될 수 있도록 하였다.

상기 플랩(7)의 하방 투영형상은 도 6에 도시된 바와 같이 직사각형으로 형성되었는바, 특히 플랩의 자유단(11) 모서리가 거의 직각으로 형성되도록 함으로써, 쉬트(3)와의 접촉시 기밀성이 우수하도록 하였고, 이에 따라 상기 실린더헤드(1)의 흡기통로 양측의 아래쪽에는 도 5와 같이 상기 플랩(7)의 모서리가 간섭되지 않도록 헤드측플랩안착공간(17)을 형성하고, 상기 스페이서블록(5)의 흡기통로 양측의 아래쪽에는 도 4와 같이 상기 플랩(7)의 양측이 간섭되지 않도록 스페이서측플랩안착공간(19)을 형성하여, 플랩(7)이 개방될 때 도 2와 같은 상태로 원활하게 개방될 수 있도록 하였다.

즉, 통상 실린더헤드나 스페이서블록(5)은 주물로 제작되는데, 이와 같이 주물로 제작된 실린더헤드나 스페이서블록의 흡기통로는 그 모서리가 곡면을 이루게 되므로 플랩(7)이 회동될 때 간섭을 유발시키는 원인이 되는바, 본 발명에서는 이를 감안하여 플랩과 쉬트(3)의 밀폐성 향상을 위해 플랩(7)의 모서리를 도 6과 같이 직각에 가깝게 형성하면서, 동시에 도 4와 도 5에 도시된 바와 같은 스페이서측플랩안착공간(19)과 헤드측플랩안착공간(17)을 형성하여 간섭의 염려를 배제하도록 한 것이다.

한편, 상기 플랩작동모듈(9)은 상기 플랩의 회동축(13)에 설치된 회동암(21)과, 상기 회동암(21)을 회동시키도록 구비된 부압직선액츄에이터(23)와, 상기 부압직선액츄에이터(23)에 제공되는 부압을 제어하는 솔레노이드밸브(25)를 포함하여 구성하였다.

상기 솔레노이드밸브(25)를 구동하기 위한 컨트롤러는 엔진의 ECU(27)가 사용되며, 상기 솔레노이드밸브(25)로 제공되는 부압은 엔진의 서지탱크(29) 등과 같은 흡기계에서 공급되도록 하였다.

상기 부압직선액츄에이터(23)의 설치상태는 부압이 제공될 때 피스톤로드(31)가 당겨져서 상기 플랩(7)이 실린더헤드 흡기통로 하측을 개방하고, 부압이 해제되고 대기압이 제공될 때에는 내장된 스프링(33)에 의해 피스톤로드(31)가 밀려서 상기 플랩의 자유단(11)이 상기 쉬트(3)의 하측면에 탄성 지지되도록 설치하였다.

물론, 상기 플랩의 자유단(11)을 쉬트(3)의 하측면에 탄성지지 하도록 하는 스프링(33)은 상기 플랩의 회동축(13)과 스페이서블록(5) 사이에 별도로 설치되는 스프링으로 구성할 수도 있다.

상기한 바와 같이 구성된 엔진의 텀블 발생장치의 작용을 살펴보면, 텀블의 형성이 필요하지 않은 보통의 엔진 운전상태에서는 ECU(27)가 상기 솔레노이드밸브(25)를 제어하여 상기 부압직선액츄에이터(23)에 부압이 제공되도록 한다.

따라서, 상기 회동암(21)이 회동되면서 상기 플랩(7)을 도면상 반시계방향으로 회동시켜 상기 쉬트(3)의 하측통로가 개방된 상태를 가지게 된다.

이때, 상기한 바와 같이 상기 플랩의 자유단(11)은 상기 헤드측플랩안착공간(17)과 스페이서측플랩안착공간(19)을 통해 상기 안착홈(15)에 안착되어, 쉬트(3)의 하측통로가 완전히 개방되고 흡기유동로가 매끄러운 상태를 확보할 수 있도록 함으로써, 엔진의 충분한 흡기성능을 확보할 수 있도록 한다.

초희박연소 등과 같이 엔진에서 텀블의 형성을 필요로 하는 경우에는 상기 ECU(27)가 상기 솔레노이드밸브(25)를 제어하여, 상기 부압직선액츄에이터(23)에 대기압이 작용하도록 한다.

따라서, 상기 부압직선액츄에이터(23)의 피스톤로드(31)는 상기 스프링(33)의 힘에 의해 상기 회동암(21)을 회동시키고, 이렇게 제공된 탄성력은 상기 플랩(7)이 상기 쉬트(3)의 하측면에 안정적으로 밀착되도록 하는 힘으로 작용하게 된다.

상기한 바와 같이 플랩(7)은 상기 쉬트(3)와 면접촉한 상태에서 강한 스프링(33)의 탄성력으로 지지되므로 플랩(7)의 진동이 방지되고 플랩과 쉬트(3) 사이를 통과하여 쉬트(3)의 하측으로 유동하는 공기가 없게 되므로, 안정적이고 강한 텀블의 발생이 가능해진다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 플랩의 작동을 안정적으로 확보하고, 플랩에 의해 개폐되는 흡기통로의 밀폐성을 충분히 확보하도록 함으로써, 강하고 안정적인 텀블을 엔진의 연소실에 제공할 수 있도록 한다.

Claims (6)

1. 실린더헤드에 흡기통로를 상하로 나누도록 설치된 쉬트와;

   자유단이 상기 쉬트의 하측면에 밀착된 상태와 실린더헤드의 흡기통로 하측면에 밀착된 상태를 전환하도록 스페이서블록에 회동 가능하게 설치된 플랩과;

   상기 플랩을 회동시키는 플랩작동모듈;

   을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 엔진의 텀블 발생장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 플랩은 쉬트의 하측면에 밀착된 상태에서 자유단측 일부가 쉬트와 평행하게 형성되고;

   상기 플랩의 회동축은 상기 스페이서블록의 흡기통로 하측에 위치하여;

   상기 플랩이 굽은 형태로 형성된 것

   을 특징으로 하는 엔진의 텀블 발생장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 실린더헤드의 흡기통로 하측면에는 상기 플랩의 자유단이 삽입될 수 있도록 안착홈이 구비된 것

   을 특징으로 하는 엔진의 텀블 발생장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 플랩의 하방 투영형상은 직사각형으로 형성되고;

   상기 실린더헤드의 흡기통로 양측의 아래쪽에는 상기 플랩의 모서리가 간섭되지 않도록 헤드측플랩안착공간이 형성되며;

   상기 스페이서블록의 흡기통로 양측의 아래쪽에는 상기 플랩의 양측이 간섭되지 않도록 스페이서측플랩안착공간이 형성된 것

   을 특징으로 하는 엔진의 텀블 발생장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 플랩작동모듈은

   상기 플랩의 회동축에 설치된 회동암과;

   상기 회동암을 회동시키도록 구비된 부압직선액츄에이터와;

   상기 부압직선액츄에이터에 제공되는 부압을 제어하는 솔레노이드밸브;

   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 엔진의 텀블 발생장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 부압직선액츄에이터는 부압이 제공될 때 피스톤로드가 당겨져서 상기 플랩이 실린더헤드 흡기통로 하측을 개방하고;

   부압이 해제되고 대기압이 제공될 때에는 내장된 스프링에 의해 피스톤로드가 밀려서 상기 플랩의 자유단이 상기 쉬트의 하측면에 탄성 지지되도록 설치된 것

   을 특징으로 하는 엔진의 텀블 발생장치.