KR20080106366A - 내연기관용 공기 흡기 장치 - Google Patents

내연기관용 공기 흡기 장치 Download PDF

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Abstract

내연기관용 공기 흡기 장치는 흡기 공기를 내연기관의 연소실 (40) 에 도입하는 장치이고, 실린더 헤드 (30) 에 부착된 흡기 매니폴드 (200), 및 흡기 매니폴드 (200) 에 끼워진 카트리지 (300) 를 포함한다. 카트리지 (300) 는 공기 흡기 채널 (50) 을 형성하는 관형 본체 (310), 공기 흡기 채널 (50) 을 제 1 및 제 2 통로 (51, 52) 로 분리하기 위해 상기 본체 (310) 에 제공되는 파티션 (320), 파티션 (320) 에 의해 분리되는 제 1 및 제 2 통로 (51, 52) 중 적어도 하나의 채널 단면적을 줄일 수 있는 공기 흡기 제어 밸브 (330) 를 포함한다.

Description

내연기관용 공기 흡기 장치{AIR INTAKE APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 내연기관용 공기 흡기 장치에 관한 것이고, 특히 공기 흡기 제어 밸브를 갖는 내연기관용 공기 흡기 장치에 관한 것이다.
공기 흡기 제어 밸브를 갖는 내연기관용 공기 흡기 장치가 종래에 알려져 있다.
예컨대, 일본 특허 공개 공보 No. 2003-206761 (특허 문헌 1) 은 밸브 요소가 직렬 4 기통 내연기관의 각 실린더에 제공되는 가변적인 흡기 공기 유량을 제공할 수 있는 급기 장치 (air charging apparatus) 를 기재하고 있다.
또한, 독일 특허 공개 공보 No. 10108729 (특허 문헌 2) 의 명세서는 실린더 헤드에 삽입된 파티션을 갖는 내연기관을 기재하고 있다.
또한, 미국 특허 No. 5273014 (특허 문헌 3) 의 명세서는 내연기관용 공기 흡기 경로에 삽입되는 삽입 부재가 관형부와 파티션부를 갖는 것을 기재하고 있다.
내연기관에 공기 흡기 제어 밸브가 제공될 때, 파티션이 공기 흡기 경로에 제공된다. 하지만, 실린더 헤드에 파티션을 제공하기 위해서, 실린더 헤드에 홈과 같은 부착 안내부를 제공하기 위해 실린더 헤드는 가공되어야만 한다. 또 한, 공기 흡기 제어 밸브가 제공되는지 아닌지에 따라 실린더 헤드의 형상을 변경할 필요가 있다. 그 결과, 생산 비용이 증가한다.
상기와 다른 관점으로부터, 파티션 및 공기 흡기 제어 밸브가 흡기 매니폴드 (intake manifold) 에 별개로 부착될 때, 조립 정밀도가 저하될 수 있다.
본 발명의 목적은 생산 비용의 증가를 억제하고 높은 조립 정밀도를 보장하면서 내연기관의 흡기 공기 내에 선회류를 발생할 수 있는 공기 흡기 제어 밸브를 갖는 내연기관용 공기 흡기 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 내연기관용 공기 흡기 장치는 흡기 공기를 내연기관의 연소실에 도입하는 공기 흡기 장치이고, 내연기관의 실린더 헤드에 부착된 흡기 매니폴드, 및 흡기 매니폴드에 끼워지는 끼움 부재를 포함한다. 끼움 부재는 공기 흡기 채널을 형성하는 관형 본체, 공기 흡기 채널을 다수의 공기 흡기 채널로 분리시키기 위해 본체에 제공되는 파티션, 및 파티션에 의해 분리된 다수의 공기 흡기 채널 중 적어도 하나의 채널 단면적을 줄일 수 있는 공기 흡기 제어 밸브를 포함한다.
상기 설명된 구성에 따르면, 파티션 및 공기 흡기 제어 밸브는 흡기 매니폴드에 끼움 부재를 삽입함으로써 공기 흡기 채널에 제공될 수 있고, 따라서 파티션을 제공하기 위한 안내부를 실린더 헤드에 제공할 필요가 없다. 따라서, 실린더 헤드에 요구되는 가공 단계의 수가 줄어든다. 또한, 공기 흡기 제어 밸브가 제공되는지 아닌지에 따라 부품을 변경할 필요가 없어질 수 있다. 추가적으로, 끼움 부재는 파티션 및 공기 흡기 제어 밸브를 가져서, 파티션 및 공기 흡기 제어 밸브는 흡기 매니폴드에 일체로 부착될 수 있고, 이는 파티션 및 공기 흡기 제어 밸브의 조립 정밀도를 개선한다. 따라서 비용 증가를 억제하고 높은 조립 정밀도를 보장하면서 내연기관의 흡기 공기 내에 선회류를 발생할 수 있는 공기 흡기 제어 밸브를 갖는 내연기관용 공기 흡기 장치를 얻을 수 있다.
상기 설명된 내연기관용 공기 흡기 장치에 있어서, 내연기관은 다수의 실린더를 갖고, 끼움 부재는 내연기관의 각 실린더에 대해 형성되는 것이 바람직하다.
그로 인해, 파티션 및 공기 흡기 제어 밸브의 조립 정밀도는 더 개선된다. 추가적으로, 끼움 부재는 더 용이하게 흡기 매니폴드에 끼워진다.
상기 설명된 내연기관용 공기 흡기 장치에 있어서, 일예로서 끼움 보재 내의 본체와 파티션은 일체 성형에 의해 형성된다.
바람직하게는, 상기 설명된 내연기관용 공기 흡기 장치는 끼움 부재 내의 공기 흡기 제어 밸브를 회전 가능하게 구동하기 위한 축을 또한 포함한다. 여기서, 내연기관의 다수의 실린더를 갖고, 축은 연동 방식으로 다수의 공기 흡기 제어 밸브를 회전 가능하게 구동하도록 제공되고, 다수의 공기 흡기 제어 밸브는 각각 내연기관의 다수의 실린더에 대응한다.
상기 설명된 구성은 더 간단한 구조로 다수의 공기 흡기 제어 밸브를 회전 가능하게 구동하는 것을 가능하게 한다.
본 발명에 따르면, 상기 설명된 것과 같이, 비용 증가를 억제하고 높은 조립 정밀도를 보장하면서 내연기관의 흡기 공기 내에 선회류를 발생시킬 수 있는 공기 흡기 제어 밸브를 갖는 내연기관용 공기 흡기 장치를 얻을 수 있다.
도 1 은 본 발명의 실시형태에 따른 내연기관용 공기 흡기 장치를 나타내는 전체 구성도이다.
도 2 는 도 1 에 나타낸 내연기관용 공기 흡기 장치의 끼움 부재를 나타내는 단면도이다.
도 3 은 도 1 에 나타낸 내연기관용 공기 흡기 장치의 끼움 부재를 나타내는 사시도이다.
도 4 는 도 2 및 도 3 에 에 나타낸 끼움 부재가 어떻게 흡기 매니폴드에 부착되는지를 나타내는 도이다.
도 5 는 도 2 및 도 3 에 나타낸 끼움 부재가 흡기 매니폴드에 부착된 것을 나타내는 도이다.
본 발명을 기본으로 하는 내연기관용 공기 흡기 장치의 실시형태가 이하에 설명될 것이다. 동일하거나 대응하는 부품은 동일한 참조 부호로 제공되는 것과, 이들의 설명은 반복되지 않을 수 있다는 것을 참조해야 한다.
개수, 양 등이 이하에 설명된 실시형태에 나타나더라도, 특별히 언급되지 않는다면, 본 발명의 범위는 이에 제한될 필요가 없다는 것을 참조해야 한다. 또한, 이하의 실시형태에서, 특별히 언급되지 않는다면 각 구성 요소는 본 발명에 대해 본질적으로 필수적인 것은 아니다. 또한, 이하에 다수의 실시형태가 존재한 다면, 특별히 언급되지 않는다면, 각각의 실시형태의 특징부의 적절한 조합이 초기부터 예상된다.
본 명세서에서, "내연기관" 은 가솔린 엔진 또는 디젤 엔진일 수 있다. 내연기관에 제공된 분사기는 연료를 공기 흡기 채널에 분사하는 분사기이거나, 연료를 실린더에 분사하는 분사기일 수 있다. 또한, 두 가지 종류의 분사기 모두가 제공될 수 있다.
도 1 은 본 발명의 실시형태에 따른 내연기관용 공기 흡기 장치를 나타내는 전체 구성도이다.
도 1 을 참조하면, 원통형 실린더 (20) 가 실린더 블럭 (10) 에 형성되고, 펜트 루프 형 (pent roof type) 연소실 (40) 이 실린더 (20) 의 정상부를 덮는 실린더 헤드 (30) 에 제공된다. 공기 흡기 채널 (50) 및 공기 배기 채널 (60) 은 이들이 연소실 (40) 의 두 개의 경사면에 각각 연결되도록 형성된다. 공기 흡기 채널 (50) 의 일단부가 공기 흡기 밸브 (70) 에 의해 개폐되고, 공기 배기 채널 (60) 의 일단부는 공기 배기 밸브 (80) 에 의해 개폐된다. 공기 흡기 채널 (50) 의 단부 부분이 두 개의 단부로 갈라지고, 각 실린더에 제공되는 한 쌍의 공기 흡기 밸브 (70) 는 두 개의 단부를 각각 개폐한다. 유사하게, 한 쌍의 공기 배기 밸브 (80) 가 또한 각 실린더에 제공된다. 플러그 (90) 가 이러한 4 개의 밸브에 의해 둘러싸인 연소실 (40) 의 중앙부에 위치된다. 피스톤 (100) 이 실린더 (20) 에 위치된다. 도 1 의 실시예에서 피스톤 (100) 의 정상면이 편평한 형상이지만, 정상면은 성층 연소 (stratified explosion) 등에 적합한 원하는 형상 으로 적절하게 구성된다.
흡기 매니폴드 (200) 가 실린더 헤드 (30) 에 연결된다. 흡기 매니폴드 (200) 는, 예컨대 나일론 6 와 같은 수지로 구성된다. 카트리지 (300) 가 흡기 매니폴드 (200) 에 끼워진다. 카트리지 (300) 는 도 1 외에 도 2 (단면도) 및 도 3 (사시도) 를 참조하여 설명될 것이다.
카트리지 (300) 는 본체 (310), 파티션 (320), 및 공기 흡기 제어 밸브 (330) 를 포함하도록 구성된다. 공기 흡기 채널 (50) 이 본체 (310) 내에 형성된다. 공기 흡기 채널 (50) 은 파티션 (320) 에 의해 제 1 및 제 2 통로 (51 및 52) 로 분리된다. 공기 흡기 제어 밸브 (330) 는 공기 흡기 채널 (50) 의 채널 단면적을 조절하기 위해 도 1 의 화살표 (DR1) 의 방향으로 회전한다.
본체 (310) 및 공기 흡기 제어 밸브 (330) 는 흡기 매니폴드의 재료와 상이하게, 예컨대 수지 재료 (예컨대 나일론 66 등) 로 구성된다. 일예로서, 본체 (310) 및 공기 흡기 제어 밸브 (330) 는 동일한 주형을 사용함으로써 동시에 형성될 수 있다. 대안적으로, 본체 (310) 및 공기 흡기 제어 밸브 (330) 는 상이한 재료로 구성될 수 있거나, 본체 (310) 및 공기 흡기 제어 밸브 (330) 는 상이한 주형을 사용하으로써 상이한 단계에서 형성될 수 있다. 또한, 파티션 (320) 은 본체 (310) 와 일체 성형을 통해 수지로 구성될 수 있거나, 본체 (310) 가 형성될 때 금속 판을 삽입함으로써 인서트 성형을 통해 구성될 수 있다.
도 1 ~ 3 에 나타낸 것과 같이, 카트리지 (300) 는 파티션 (320) 과 공기 흡기 제어 밸브 (330) 를 포함할 수 있고, 카트리지 (300), 파티션 (320) 및 공기 흡 기 제어 밸브 (330) 는 흡기 매니폴드 (20) 에 일체로 부착된다. 이에 의해 흡기 매니폴드 (200) 에 대한 파티션 (320) 및 공기 흡기 제어 밸브 (330) 의 조립 정밀도를 개선할 수 있다. 그 결과, 예컨대 공기 흡기 제어 밸브 (330) 가 완전히 폐쇄될 때, 파티션 (320) 과 공기 흡기 제어 밸브 (330) 사이의 예상치 못한 틈 (gap) 의 발생이 억제될 수 있다.
흡기 매니폴드 (200) 에 파티션 및 공기 흡기 제어 밸브를 부착하는 단계가 이제 도 4 및 5 를 참조하여 설명될 것이다. 도 4 를 참조하면, 각각 파티션 및 공기 흡기 제어 밸브를 갖는 카트리지 (300) 는 하나의 카트리지 (300) 가 각 실린더에 대응하도록 흡기 매니폴드 (200) 에 끼워진다. 그 후에, 공기 흡기 제어 밸브를 구동하기 위한 축 (400) 이 삽입된다. 이 때, 축 (400) 은 다수의 카트리지 (300) 를 관통하도록 흡기 매니폴드 (200) 에 삽입된다. 그 후 가스켓 (500) 이 이에 끼워진다. 상기 단계를 통하여, 도 5 에 나타낸 것과 같이 다수의 카트리지 (300) 가 흡기 매니폴드 (200) 에 고정된다.
본 발명에 따른 내연기관용 공기 흡기 장치에 있어서, 파티션 (320) 및 공기 흡기 제어 밸브 (330) 는 카트리지 (300) 를 흡기 매니폴드 (200) 에 삽입함으로써 공기 흡기 채널에 제공될 수 있고, 따라서 파티션을 제공하기 위한 안내부를 실린더 헤드 (30) 에 제공할 필요가 없다. 따라서, 실린더 헤드 (30) 의 형상을 변경하지 않고 파티션 (320) 및 공기 흡기 제어 밸브 (330) 를 제공하는 것이 가능하다. 또한, 카트리지 (300) 는 파티션 (320) 및 공기 흡기 제어 밸브 (330) 를 갖고, 따라서 파티션 (320) 및 공기 흡기 제어 밸브 (330) 는 흡기 매니폴드 (200) 에 일체로 부착될 수 있으며, 이는 파티션 (320) 및 공기 흡기 제어 밸브 (330) 의 조립 정밀도를 개선한다. 이와 같이, 본 실시형태에 따르면, 비용 증가를 억제하고 높은 조립 정밀도를 보장하면서 내연기관의 흡기 공기 내에 선회류 (텀블류 (tumble flow)) 를 발생시킬 수 있는 공기 흡기 제어 밸브 (330) 를 갖는 내연기관용 공기 흡기 장치를 얻을 수 있다.
또한, 하나의 카트리지 (300) 가 내연기관의 각 실린더에 대해 형성되며, 따라서 파티션 (320) 및 공기 흡기 제어 밸브 (330) 의 조립 정밀도는 더 개선된다. 또한, 카트리지 (300) 는 흡기 매니폴드 (200) 에 더 용이하게 끼워진다.
또한, 축 (400) 이 내연 기관의 다수의 실린더 내의 공기 흡기 제어 밸브 (330) 를, 연동 방식으로, 회전 가능하게 구동하도록 제공되고, 따라서 다수의 공기 흡기 제어 밸브 (330) 는 더 간단한 구조에 의해 회전 가능하게 구동될 수 있다.
상기 설명된 구성은 이하와같이 요약된다. 본 실시형태에 따른 내연기관용 공기 흡기 장치는 흡기 공기를 연소실 (40) 에 도입하는 공기 흡기 장치이고, 실린더 헤드 (30) 에 부착된 흡기 매니폴드 (200), 흡기 매니폴드 (200) 에 끼워지는 "끼움 부재" 의 역할을 하는 카트리지 (300) 를 포함한다. 카트리지 (300) 는 공기 흡기 채널 (50) 을 형성하는 관형 본체 (310), 본체 (310) 에 제공되고 이 흡기 채널 (50) 을 "다수의 공기 흡기 채널" 의 역할을 하는 제 1 및 제 2 통로 (51 및 52) 로 분리하는 파티션 (320), 그리고 파티션 (320) 에 의해 분리된 제 1 및 제 2 통로 (51 및 52) 중 적어도 하나의 채널 단면적을 줄일 수 있는 공기 흡기 제어 밸브 (330) 를 포함한다.
본 발명의 실시형태가 설명되었다. 하지만, 여기 기재된 실시형태는 예시적이고 모든 양태에서 제한적이지 않은 것으로 이해되어야 한다. 본 발명의 범위는 청구항에 의해 나타나고, 청구항과 동일한 의미 및 범위 내의 모든 변경을 포함하도록 의도된다.
본 발명은 내연기관 및 다른 것의 공기 흡기 장치에 적용될 수 있다.

Claims (4)

  1. 흡기 공기를 내연기관의 연소실 (40) 에 도입하는 내연기관용 공기 흡기 장치로서,
    상기 내연기관의 실린더 헤드 (30) 에 부착된 흡기 매니폴드 (200), 및
    상기 흡기 매니폴드 (200) 에 끼워진 끼움 부재 (300) 를 포함하고,
    상기 끼움 부재 (300) 는
    공기 흡기 채널 (50) 을 형성하는 관형 본체 (310),
    상기 공기 흡기 채널 (50) 을 다수의 공기 흡기 채널 (51, 52) 로 분리하기 위해 상기 본체 (310) 에 제공되는 파티션 (320),
    상기 파티션 (320) 에 의해 분리되는 다수의 상기 공기 흡기 채널 (51, 52) 중 적어도 하나의 채널 단면적을 줄일 수 있는 공기 흡기 제어 밸브 (330) 를 포함하는 내연기관용 공기 흡기 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 내연기관은 다수의 실린더 (20) 를 갖고,
    상기 끼움 부재 (300) 는 상기 내연기관의 각 실린더 (20) 에 대해 형성되는 내연기관용 공기 흡기 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 끼움 부재 (300) 내의 상기 본체 (310) 및 상기 파티션 (320) 은 일체 성형에 의해 형성되는 내연기관용 공기 흡기 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 끼움 부재 (300) 내의 상기 공기 흡기 제어 밸브 (330) 를 회전 가능하게 구동하기 위한 축 (400) 을 더 포함하고,
    상기 내연기관은 다수의 실린더 (20) 를 갖고,
    상기 축 (400) 은 다수의 상기 공기 흡기 제어 밸브 (330) 를 연동 방식으로 회전 가능하게 구동하도록 제공되고, 다수의 상기 공기 흡기 제어 밸브 (330) 는 상기 내연기관의 다수의 실린더 (20) 에 각각 대응하는 내연기관용 공기 흡기 장치.
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