KR20060031217A

KR20060031217A - 3단계 가변 흡기 매니폴드

Info

Publication number: KR20060031217A
Application number: KR1020040080162A
Authority: KR
Inventors: 조석현; 김지호
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2004-10-08
Filing date: 2004-10-08
Publication date: 2006-04-12
Also published as: KR101033943B1

Abstract

본 발명은 엔진의 연소실로 공급되는 흡기량이 엔진의 운전영역에 따라서 가변되도록 구성된 위한 3단계 가변 흡기 매니폴드에 관한 것으로,

일측으로 플레넘 챔버가 형성되고, 다른 일측으로는 엔진의 흡기 포트에 접속되도록 하기 위한 플랜지가 형성되며, 상기 플레넘 챔버와 플랜지 간을 연결하는 흡기 런너가 구비된 흡기 매니폴드에 있어서,

상기한 흡기 런너의 내경에 소구경 런너가 수용되어 이중관이 형성되고, 상기 흡기 런너가 시작되는 위치의 플레넘 챔버에 흡기의 유로를 선택적으로 제어하기 위한 회전밸브가 형성되어지되, 상기한 회전밸브는 스텝 모터의 회전에 의해서 다수의 흡기 런너로 유입되는 흡입공기의 흐름이 동시에 제어될 수 있도록 그 외주면의 도중에 소정간격으로 다수의 밸브공을 가진 통형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.

가변 흡기 매니폴드, 소구경 런너, 회전밸브

Description

3단계 가변 흡기 매니폴드{Variable intake manifold}

도 1은 본 발명에 의한 가변 흡기 매니폴드의 구성도.

도 2는 도 1의 A-A선 단면도.

도 3은 본 발명에 의한 회전밸브의 구성도.

도 4 내지 도 5는 본 발명에 의해 형성된 가변 흡기 매니폴드의 작동상태도.

도 6은 종래의 기술을 설명하기 위한 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 가변 흡기 매니폴드 21 : 흡기 런너

22 : 플레넘 챔버 23 : 플랜지

24 : 소구경 런너 25 : 고정용 돌기

26 : 내측유로 27 : 외측유로

30 : 회전밸브 31 : 구동수단

32 : 밸브통 33 : 소구경 밸브공

34 : 중구경 밸브공 35 : 밸브원판

36 : 철심

본 발명은 3단계 가변 흡기 매니폴드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진의 연소실로 공급되는 흡기량이 엔진의 운전영역에 따라서 가변되도록 구성된 위한 3단계 가변 흡기 매니폴드에 관한 것이다.

흡기 매니폴드는 서지탱크에서 분배된 흡입공기를 엔진의 각 연소실로 안내하기 위한 흡기 다수의 런너가 하나의 몸체로 구성된 것이다.

최근에 개발되는 일부 엔진의 경우에는 엔진의 저속 운전영역의 성능과 고속 운전영역의 성능을 모두 만족시키기 위한 VIS(Variable intake system) 구조가 적용되고 있다. 일반적으로 적용되고 있는 VIS 구조는 흡기 런너의 길이를 변화시키는 방식과 플레넘 챔버(Plenum chamber)의 부피를 변화시키는 방식이 있다.

도 6은 종래 VIS 구조의 일예의 측면도를 도시한 도면으로서, 소정용적을 가지는 플레넘 챔버(11)의 일측으로 흡기 런너(12)가 연장형성되고, 상기 흡기 런너(12)의 끝단에는 엔진의 흡기 포트에 접속되기 위한 플랜지(13)가 형성된 흡기 매니폴드(10)의 모습이다. 특히, 합성수지재로 성형되는 흡기 매니폴드(10)의 경우에는 상기한 흡기 런너(12)가 상부체(12a)와 하부체(12b)로 분리형성된 후에 조립과정에서 초음파 용접 등에 의한 방법으로 접합된다.

하지만, 위의 두 방식에 의한 VIS의 구조는 런너의 추가적 길이를 확보하기 위해 또는 런너의 길이를 변화시키는 장치를 내장하기 위해 상대적으로 부피가 커져서 장착성과 질량증가 등의 문제가 발생된다. 또한, 런너의 길이를 변화시키기 위해 장착된 밸브는 유동저항을 증가시켜서 고속 운전영역에서의 흡기성능이 감소 될 가능성이 큰 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 엔진의 연소실로 공급되는 흡기량이 엔진의 운전영역에 따라서 가변되도록 구성된 위한 3단계 가변 흡기 매니폴드를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

상기한 흡기 런너의 내경에 소구경 런너가 수용되어 이중관이 형성되고, 상기 흡기 런너가 시작되는 위치의 플레넘 챔버에 흡기의 유로를 선택적으로 제어하기 위한 회전밸브가 형성되어지되,

상기한 회전밸브는 스텝 모터의 회전에 의해서 다수의 흡기 런너로 유입되는 흡입공기의 흐름이 동시에 제어될 수 있도록 그 외주면의 도중에 소정간격으로 다수의 밸브공을 가진 통형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 3단계 가변 흡기 매니폴드의 구성 및 작동상태에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 가변 흡기 매니폴드의 구성도이고, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이고, 도 3은 본 발명에 의한 회전밸브의 구성도이고, 도 4 내지 도5는 본 발명에 의해 형성된 가변 흡기 매니폴드의 작동상태도이다.

도면 중에 표시되는 도면부호 20은 본 발명에 의한 가변 흡기 매니폴드를 지시하는 것이고, 도면부호 30은 본 발명에 의한 회전밸브를 지시하는 것이다.

상기한 가변 흡기 매니폴드(20)는 다수의 흡기 런너(21)가 유선형으로 굽은 상태로 형성되는데, 이 흡기 런너(21)는 종래기술의 설명에서 설명된 바와 같이 상부체(21a)와 하부체(21b)로 구분형성된다. 그리고 상기 흡기 런너(21)의 양측에는 각각 플레넘 챔버(22)와 플랜지(23)가 형성된다.

특히, 상기한 흡기 런너(21)는 그 내부에 소구경 런너(24)가 수용된 이중관 형태로 형성되는데, 흡기 런너(21)의 내경과 소구경 런너(24)의 외경 사이에는 관의 직경 차이에 의한 유로가 마련된다. 즉, 흡기 런너(21)의 유로는 소구경 런너(24)의 내측에 마련되는 내측유로(26)와, 소구경 런너(24)의 외경에 마련되는 외측유로(27)가 구분형성되는 것이다. 또한, 상기 내측유로(26)와 외측유로(27)를 합한 전체유로를 통해 흡입공기의 흐름이 가능하게 된다. 특히, 상기한 소구경 런너(24)의 직경은 내측유로(26)의 단면적이 외측유로(27)의 단면적보다 넓은 상태가 되도록 설정된다.

소구경 런너(24)를 흡기 런너(21)의 내측에 고정시키기 위해서 상기 흡기 런너(21)의 내경과 소구경 런너(24)의 외경 사이에는 고정용 돌기(25)가 마련된다. 이 고정용 런너(25)는 흡기 런너(21)의 상부체(21a)와 하부체(21b) 사이에 그 외측이 위치된 상태에서 초음파 용접 등에 의한 방법으로 결합된다.

한편, 상기한 플레넘 챔버(22)를 통과한 흡입공기의 유로가 흡기 런너(21)와 소구경 런너(24)에 의해서 구획된 내측유로(26), 외측유로(27), 내측유로와 외측유로를 통합한 전체유로 중 어느 하나의 유로가 선택될 수 있도록 하기 위한 회전밸브(30)가 장착된다.

상기한 회전밸브(30)는 플레넘 챔버(22)의 측면측에 구비된 스텝 모터 등의 구동수단(31)의 구동에 의해서 회동동작되는 것으로, 그 측단면 형상이 부채꼴형을 이루며 내부는 빈 밸브통(32)이 플레넘 챔버(22)의 길이방향으로 길게 수용된다. 그리고 상기 밸브통(32)의 호형상의 면에는 상기 소구경 런너(24)의 입구만이 개방되도록 하기 위한 원형상의 소구경 밸브공(33)과, 상기한 소구경 런너(24)의 입구만을 폐쇄하기 위한 도넛형상의 중구경 밸브공(34)이 소정의 간격을 두고 형성된다. 특히, 상기한 중구경 밸브공(34)의 중앙에는 밸브 원판(35)이 철심(36)에 의해서 밸브통(32)의 몸체에 고정지지된다. 상기한 밸브통(32)의 일측이 상기한 구동수단(31)에 마련된 회전축(31a)에 고정장착된다.

이상과 같이 구성된 가변 흡기 매니폴드의 작동상태를 이하에 설명한다.

상기한 가변 흡기 매니폴드는 엔진의 운전영역을 저속운전영역, 중속운전영역, 고속운전영역의 3단계로 구분하여 엔진의 연소실로 향하는 흡입공기의 유로가 가변되도록 한다. 이를 위해, 엔진의 운전영역을 판단하는 전자제어장치는 본 발명에 의한 회전밸브(30)의 구동수단(31)의 회동을 제어하게 된다.

우선, 엔진의 운전영역이 저속운전영역인 경우에는 상기한 내측유로(26)의 입구는 막고, 외측유로(27)의 입구는 개방되도록 소구경 밸브공(33)이 소구경 런너(24)의 입구에 위치되도록 밸브통(32)이 회동된다. 따라서 플레넘 챔버(22)를 통과 한 흡입공기는 소구경 런너(24)의 내경측에 마련된 내측유로(26)를 통해서 흐르게 된다.

그리고 엔진의 운전영역이 중속운전영역인 경우에는 상기한 내측유로(26)의 입구는 개방시키고, 외측유로(27)의 입구는 폐쇄되도록 중구경 밸브공(34)이 외측유로(27)의 입구와 일치되는 위치까지 밸브통(32)이 회동된다. 따라서 플레넘 챔버(22)를 통과한 흡입공기는 소구경 런너(24)의 외측에 마련된 외측유로(27)를 통해서 흐르게 된다.

한편, 엔진의 운전영역이 고속운전영역인 경우에는 상기한 내측유로(26) 및 외측유로(27)의 입구가 동시에 개방될 수 있도록 밸브통(32)의 호형상의 면이 흡기 런너(21)의 입구로부터 벗어난 위치가 되도록 밸브통(32)이 회동된다. 따라서 플레넘 챔버(22)를 통과하는 흡입공기는 흡기 런너(21)의 내측에 마련되는 내측유로(26) 및 외측유로(27)를 통합한 전체유로를 통해 흐르게 된다.

이상과 같이 본 발명에 의한 3단계 가변 흡기 매니폴드(20)는 엔진의 운전영역을 3단계로 구분하여 각 운전영역에 따라 흡기 런너를 통과하는 공기량이 최적의 상태로 가변된다.

이상과 같이 구성된 본 발명은 이중관으로 형성된 흡기런너에 의해서 3단계로 구분된 엔진의 운전영역별로 최적의 흡입공기량이 연소실로 공급되므로서, 엔진의 출력향상 뿐만 아니라 엔진 흡기계의 레이아웃 측면에서도 유리해질 수 있는 커다란 장점이 있는 것이다.

Claims

일측으로 플레넘 챔버가 형성되고, 다른 일측으로는 엔진의 흡기 포트에 접속되도록 하기 위한 플랜지가 형성되며, 상기 플레넘 챔버와 플랜지 간을 연결하는 흡기 런너가 구비된 흡기 매니폴드에 있어서,

상기한 흡기 런너(21)의 내경에 소구경 런너(24)가 수용되어 이중관으로 형성되고, 상기 흡기 런너(21)가 시작되는 위치의 플레넘 챔버(22)에 흡기의 유로를 선택적으로 제어하기 위한 회전밸브(30)가 형성된 것을 특징으로 하는 3단계 가변 흡기 매니폴드.
제 1 항에 있어서,

상기한 흡기 런너(21)의 내경과 소구경 런너(24)의 외경 사이에는 소구경 런너(24)의 고정을 위한 고정용 돌기(25)가 형성된 것을 특징으로 하는 3단계 가변 흡기 매니폴드.
제 1 항에 있어서,

상기한 회전밸브(30)는 구동수단(31)의 회전에 의해서 흡기 런너(21)로 유입되는 흡입공기의 흐름방향이 제어될 수 있도록 그 외주면의 도중에 소정간격으로 다수의 밸브공(33,34)을 가진 통형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 3단계 가변 흡기 매니폴드.
제 3 항에 있어서,

상기한 회전밸브(30)의 밸브통(32)은 그 단면형상이 부채꼴형으로 형성된 것을 특징으로 하는 3단계 가변 흡기 매니폴드.
제 3 항에 있어서,

상기한 밸브공은 상기한 소구경 런너(24)의 입구만을 개방하기 위한 원형상의 소구경 밸브공(33)과, 상기한 소구경 런너(24)의 입구만을 폐쇄하기 위한 도넛형상의 중구경 밸브공(34)으로 구분형성된 것을 특징으로 하는 3단계 가변 흡기 매니폴드.
제 5 항에 있어서,

상기한 중구경 밸브공(34)의 중앙에는 밸브 원판(35)이 철심(36)에 의해서 밸브통(32)의 몸체에 지지된 것을 특징으로 하는 3단계 가변 흡기 매니폴드.