KR20090052206A

KR20090052206A - 스월 컨트롤 밸브 구동장치

Info

Publication number: KR20090052206A
Application number: KR1020070118791A
Authority: KR
Inventors: 오미선
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2007-11-20
Filing date: 2007-11-20
Publication date: 2009-05-25

Abstract

본 발명은 스월 컨트롤 밸브 구동장치에 관한 것으로 구동모터에 의해서 회전되는 구동축에 고정되며, 외주면 일부 구간에 기어치가 형성된 제1 구동기어 및 제2 구동기어; 상기 제1 구동기어 및 제2 구동기어와 각각 기어결합하는 기어치가 형성되어 있으며, 상기 제1 구동기어 및 제2 구동기어로부터 각각 회전력을 전달받아 스월밸브를 회전시키는 제1 밸브기어 및 제2 밸브기어를 포함하며, 상기 제1 구동기어는 상기 제2 구동기어 보다 직경이 크며, 상기 제1 밸브기어는 제2 밸브기어 보다 직경이 큰 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 의해서 본 발명은 스월밸브의 회전속도를 회전구간에 따라서 달리함으로써 회전구간에 따른 스월양이 직선적으로 변화되도록 하며, 그 결과 스월 밸브의 제어시 제어 오차가 존재하더라도 실제 스월양과 제어시 목표된 스월양의 차이를 줄일 수 있는 효과를 가진다.

스월밸브, 구동기어, 밸브기어, 스월양

Description

스월 컨트롤 밸브 구동장치{Driving Apparatus for Swirl Control Valve}

본 발명은 스월 컨트롤 밸브(SCV, Swirl Control Valve) 구동장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 부분적인 플랩각도구간에 대해서 밸브를 빠르게 회전시킴으로써 스월편차를 줄일 수 있으며, 중속구간에서 연소특성을 향상시킬 수 있는 스월 컨트롤 밸브 구동장치에 관한 것이다.

스월 컨트롤 밸브 구동장치는 엔진의 연소실로 흡기를 공급하는 흡기매니폴드에 형성된 흡기포트에서 플랩을 회전시킴으로써 흡기매니폴드에서 스월을 발생시키기 위한 장치이다. 도 1은 종래의 스월 컨트롤 밸브 구동장치를 나타내는 도면이며, 도 2 및 도 3은 종래기술의 문제점을 나타내는 도면이다.

도 1에 도시한 바와 같이 흡기매니폴드(20)의 출구측에는 여러쌍의 흡기포트(21)가 형성되어 있으며, 상기 흡기포트(21)는 부분적으로 플랩(24)에 의해서 개폐된다. 상기 플랩(24)은 제어모터(25)에 의해서 회전하는 밸브축(23)에 의해서 0°~90° 사이를 회전하게 되는데, 상기 밸브축(23)은 흡기포트(21)의 출구측을 가로지르도록 관통하여 설치된다.

엔진이 중저속으로 구동하면 미도시된 ECU의 제어신호에 의해 제어모터(25) 를 구동하여 밸브축(23)을 일방향으로 회전시켜 플랩(24)의 형상에 의해서 흡기포트(21)로 이동하는 흡기에 스월을 발생시킴으로써, 연소실의 스월계수를 증대시켜 연소효율을 향상시키고, 배출가스가 감소되도록 한다.

하지만 종래의 스월 컨트롤 밸브 구동장치는 ECU에 의해서 전자적으로 제어됨에도 불구하고, ECU로부터 입력값에 대해서 출력값이 플랩각도가 도 2에 도시한 것과 같이 6°의 오차를 가지고 있다. 또한, 종래의 스월 컨트롤 밸브 구동장치로 인해서 발생되는 스월은 도 3에 도시한 것과 같이 플랩의 회전각에 따라서 2차 함수 곡선을 가지고 증가하게 된다. 따라서 ECU에서 요구하는 스월에 해당하는 플랩의 각도를 조절하더라고 실질적으로 만들어지는 스월은 요구되는 스월과 큰 차이를 가진다. 예를 들어 도 3에서 보는 바와 같이 ECU에서 약 2.0의 스월을 발생시키기 위해서 약 58°로 플랩의 각도를 제어하면, 앞서 설명한 6°의 오차로 인해서 발생되는 스월은 2.55 정도가 되어 큰 차이를 가지는 문제점이 있다.

본 발명은 개방시 부분적으로 플랩의 회전속도를 증가시킴으로써 스월편차를 줄일 수 있도록 하여 중속 구간에서의 연소특성을 향상시킬 수 있는 스월 컨트롤 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명에 따르는 스월 컨트롤 밸브 구동장치는 구동모터에 의해서 회전되는 구동축에 고정되며, 외주면 일부 구간에 기어치가 형성된 제1 구동기어 및 제2 구동기어; 상기 제1 구동기어 및 제2 구동기어와 각각 기어결합하는 기어치가 형성되어 있으며, 상기 제1 구동기어 및 제2 구동기어로부터 각각 회전력을 전달받아 스월밸브를 회전시키는 제1 밸브기어 및 제2 밸브기어를 포함하며, 상기 제1 구동기어는 상기 제2 구동기어 보다 직경이 크며, 상기 제1 밸브기어는 제2 밸브기어 보다 직경이 큰 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 의해서 본 발명은 스월밸브의 회전속도를 회전구간에 따라서 달리함으로써 회전구간에 따른 스월양이 직선적으로 변화할 수 있도록 한다.

또한 본 발명의 상기 제1 구동기어는 스월 밸브의 개방 초기에 제1 밸브기어를 구동시키며, 이후 상기 제2 구동기어가 제2 밸브기어를 구동시키는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 의해서 본 발명은 스월 밸브의 개방 초기에 스월양을 증대키게 됨으로써 회전구간에 따른 스월양이 직선적으로 변화할 수 있도록 한다.

또한 본 발명의 상기 제1 구동기어는 스월밸브의 0° 내지 30°사이의 회전 구간에서 제1 밸브기어를 구동시키며, 상기 제2 구동기어는 스월밸브의 30° 내지 90°사이의 회전구간에서 제2 밸브기어를 구동시키는 것을 특징으로 한다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르는 스월 컨트롤 밸브 구동장치는 스월밸브의 회전구간에 따른 스월양을 직선적으로 변화시킬 수 있기 때문에, 제어 오차가 존재하더라도 실제 스월양과 제어시 목표된 스월양의 차이를 줄일 수 있는 효과를 가진다.

이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따르는 스월 컨트롤 밸브 구동장치에 대해서 보다 상세하게 설명한다. 도 4는 본 발명에 따르는 스월 컨트롤 밸브 구동장치를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 5는 도 4의 구동장치 부분을 나타내는 사시도이며, 도 6은 본 발명에 따르는 스월 컨트롤 밸브 구동장치의 동작으로 나타내는 도면이며, 도 7은 본 발명에 따르는 스월 컨트롤 밸브 구동장치의 성능을 나타내는 도면이다.

본 발명에 따르는 스월 컨트롤 밸브 구동장치(100)는 도 4 및 도 5에 도시한 것과 같이, 내측에 설치되는 구동모터(미도시)에 의해서 회전하는 제1 및 제2 구동기어(110, 120) 및 상기 제1 및 제2 구동기어와 각각 기어결합되는 제1 및 제2 밸브기어(210, 220)를 포함한다.

상기 제1 및 제2 구동기어(110, 120)는 구동축(101)에 소정의 거리를 두고 고정설치된다. 상기 제1 구동기어(110)는 제2 구동기어(120) 보다 큰 직경을 가진 다.

또한, 상기 제1 및 제2 구동기어(110, 120)는 각각 외주면 일부분에 대해서만 기어치(111, 121)가 형성되어 있다. 구체적으로 도 6에 도시한 것과 같이 상기 제1 구동기어(110)는 0° 내지 30° 의 구간에 대해서만 기어치(111)가 형성되어 있으며, 제2 구동기어(120)는 30° 내지 90° 사이의 구간 대해서만 기어치(121)가 형성되어 있다.

상기 제2 구동기어(120)의 위치를 배치할 때, 상기 제2 구동기어(120)의 기어치(121)는 제1 구동기어(110)의 기어치(111)가 종료되는 지점에 위치되도록 한다.

상기 제1 및 제2 밸브기어(210, 220)는 밸브축(201)에 고정되며, 상기 제1 및 제2 구동기어(110, 120)에 각각 기어결합된다. 이를 위해서 제1 및 제2 밸브기어(210, 220) 역시 원주면 일부분 즉 상기 제1 및 제2 구동기어(110, 120)에 대응하는 구간만 기어치(211, 221)가 형성되어 있다. 또한 상기 제1 밸브기어(210)의 직경은 제2 밸브기어(220)의 직경 보다 크다.

상기 밸브축(201)에는 복수개의 스월 밸브(230)가 설치되어 밸브축(201)의 회전에 따라서 회전한다. 상기 밸브축(201)은 구동장치(100)와 베어링(250)을 통해서 연결된다. 도 4 및 도 5에 도시된 커플링(240)은 제1 및 제2 밸브기어(210, 220)가 설치된 밸브축과 스월 밸브(230)가 설치된 밸브축을 연결하여 하나의 밸브축(201)을 형성한다.

상기 구동장치(100)에 설치된 구동모터(미도시)의 작동에 의해서 제1 및 제2 구동기어(110, 120)가 회전하게 되면, 먼저 0° 내지 30°의 회전구간에서 제1 구동기어(110)와 기어결합된 제1 밸브기어(210)가 회전하여 스월 밸브(230)를 회전시킨다. 이 경우, 상기 제1 구동기어(110)는 직경이 크고 제1 밸브기어(210)는 직경이 작기 때문에 제1 밸브기어(210)는 보다 빠른 회전 속도를 가지고 회전한다. 따라서 상기 스월 밸브(230)가 0° ~ 30° 회전 구간에서 빠르게 회전하여 초기에 스월양을 급격하게 증가시킨다. 도 7에서 보는 바와 같이 본 발명은 종래와 달리 0° ~ 30° 구간에서 직선적으로 스월양이 변화함을 알 수 있다.

이후 스월 밸브(230)의 30° ~ 90° 구간에서는, 상기 제1 구동기어(110)와 제1 밸브기어(210)의 기어결합이 분리되고, 상기 제2 구동기어(120)의 기어치(121)가 제2 밸브기어(220)의 기어치(221)와 기어결합한다. 상기 제2 밸브기어(220)가 60°의 구간을 회전하게 되고, 스월 밸브(230)는 전체적으로 90°회전하게 된다. 이때, 상기 제2 구동기어(120)의 직경이 제2 밸브기어(220)의 직경보다 크기 때문에 제2 밸브기어(220)의 회전속도는 0° ~ 30° 구간에서 보다 늦어진다. 도 7에서 보는 바와 같이 본 발명은 30° ~ 90°에서 스월의 양이 직선적으로 증가하게 된다.

본 발명에 따르는 스월 컨트롤 밸브 구동장치는 스월 밸브(230)의 0° ~ 30°구간의 회전시의 회전속도를 30° ~ 90° 구간의 회전속도에 비해서 빠르게 회전시킴으로써 회전각도에 따르는 스월양의 변화가 도 7에 도시한 것과 같이 직선적으로 변화하게 한다. 따라서 ECU에서 스월 밸브(230)의 회전각을 58°로 할 경우 제어 오차에 기인한 6°의 오차가 존재하더라도 실제 스월양과 제어시 목표된 스월양 의 차이는 종래에 비해서 크게 감소됨을 알 수 있다.

도 1은 종래의 스월 컨트롤 밸브 구동장치를 나타내는 도면.

도 2 및 도 3은 종래기술의 문제점을 나타내는 도면.

도 4는 본 발명에 따르는 스월 컨트롤 밸브 구동장치를 개략적으로 나타내는 도면.

도 5는 도 4의 구동장치 부분을 나타내는 사시도.

도 6은 본 발명에 따르는 스월 컨트롤 밸브 구동장치의 동작으로 나타내는 도면.

도 7은 본 발명에 따르는 스월 컨트롤 밸브 구동장치의 성능을 나타내는 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 구동장치 110 : 제1 구동기어

120 : 제2 구동기어 210 : 제1 밸브기어

220 : 제2 밸브기어 230 : 스월밸브

240 : 커플링 250 : 베어링

Claims

구동모터에 의해서 회전되는 구동축에 고정되며, 외주면 일부 구간에 기어치가 형성된 제1 구동기어 및 제2 구동기어,

상기 제1 구동기어 및 제2 구동기어와 각각 기어결합하는 기어치가 형성되어 있으며, 상기 제1 구동기어 및 제2 구동기어로부터 각각 회전력을 전달받아 스월밸브를 회전시키는 제1 밸브기어 및 제2 밸브기어를 포함하며,

상기 제1 구동기어는 상기 제2 구동기어 보다 직경이 크며, 상기 제1 밸브기어는 제2 밸브기어 보다 직경이 큰 것을 특징으로 하는 스월 컨트롤 밸브 구동장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 구동기어는 스월 밸브의 개방 초기에 제1 밸브기어를 구동시키며,

이후 상기 제2 구동기어가 제2 밸브기어를 구동시키는 것을 특징으로 하는 스월 컨트롤 밸브 구동장치.
제2항에 있어서,

상기 제1 구동기어는 스월밸브의 0° 내지 30°사이의 회전구간에서 제1 밸브기어를 구동시키며,

상기 제2 구동기어는 스월밸브의 30° 내지 90°사이의 회전구간에서 제2 밸 브기어를 구동시키는 것을 특징으로 하는 스월 컨트롤 밸브 구동장치.