KR20110121073A - Variable charge motion valve device for gasoline direct injection engines - Google Patents

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KR20110121073A
KR20110121073A KR1020100040501A KR20100040501A KR20110121073A KR 20110121073 A KR20110121073 A KR 20110121073A KR 1020100040501 A KR1020100040501 A KR 1020100040501A KR 20100040501 A KR20100040501 A KR 20100040501A KR 20110121073 A KR20110121073 A KR 20110121073A
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KR1020100040501A
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우수형
김상원
차정화
공진국
김영남
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현대자동차주식회사
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Abstract

PURPOSE: A device for a gasoline direction injection engine is provided to minimize the generation of all kinds of gas by inducing complete combustion. CONSTITUTION: A device for a gasoline direction injection engine comprises a valve shaft(51), a valve motor, a flap valve(53), a support valve(55), and a valve guide unit(56). The valve shaft linearly crosses the port(7) of an intake manifold(6). The valve motor is powered by a control signal from an ECU and transfers power to the valve shaft. The flap valve is rotated with the valve shaft and opens and closes a part of the port of the intake manifold. One end of the support valve is rotatably coupled to the front end of the flap valve through a valve hinge shaft(54). The valve guide unit connects the port of the intake manifold and the support valve and moves the support valve when the flap valve is rotated.

Description

가솔린 직접 분사 엔진의 가변 차지 모션 밸브 장치{Variable charge motion valve device for gasoline direct injection engines}Variable charge motion valve device for gasoline direct injection engines

본 발명은 가솔린 직접 분사 엔진의 가변 차지 모션 밸브 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엔진의 냉시동 및 저속 저부하시에는 흡입되는 공기의 와류현상을 없앨 수 있도록 함과 동시에 엔진의 회전속도 및 부하가 증가한 정상 운전시에는 고속으로 흡입되는 공기의 흡입저항을 없앨 수 있도록 함으로써 엔진성능 향상을 도모할 수 있도록 하는 가솔린 직접 분사 엔진의 가변 차지 모션 밸브 장치에 관한 기술이다.The present invention relates to a variable charge motion valve device of a gasoline direct injection engine. More specifically, the engine's rotational speed and load can be eliminated at the same time to eliminate the vortex of the air sucked during cold start and low speed of the engine. It is a technology of a variable charge motion valve device of a gasoline direct injection engine that can improve the engine performance by removing the suction resistance of the air sucked at high speed during increased normal operation.

일반적으로, 가솔린 직접 분사 엔진은 도 1에 도시된 바와 같이 실린더블록(1)과 실린더헤드(2)가 결합되어 연소실(3)을 형성하고, 상기 실린더블록(1)에는 피스톤(4)이 설치되며, 상기 실린더헤드(2)의 흡기포트(5)에는 흡기 매니폴드(6)의 포트(7)가 연결되고, 상기 실린더헤드(2)의 배기포트(8)에는 배기 매니폴드(미도시)의 포트가 연결되며, 상기 흡기포트(5)의 일측에는 상기 연소실(3)로 연료를 직접 분사하기 위한 인젝터(9)가 설치되고, 상기 연소실(3)의 상측에는 상기 인젝터(9)에서 분사된 연료에 불꽃을 발산하여 점화되도록 하는 점화플러그(10)가 설치된 구조를 갖고 있다.In general, a gasoline direct injection engine is coupled to the cylinder block 1 and the cylinder head 2 as shown in Figure 1 to form a combustion chamber 3, the cylinder block 1 is provided with a piston (4) A port 7 of the intake manifold 6 is connected to the intake port 5 of the cylinder head 2, and an exhaust manifold (not shown) is connected to the exhaust port 8 of the cylinder head 2. Is connected to the inlet port 5, an injector 9 for directly injecting fuel into the combustion chamber 3 is installed at one side of the intake port 5, and is injected from the injector 9 above the combustion chamber 3. It has a structure in which the spark plug 10 is installed to ignite by igniting sparks to the fuel.

상기와 같이 구성된 가솔린 직접 분사 엔진에는 엔진 시동시 불완전 연소로 발생하는 각종 가스(HC)를 최소화시킬 수 있도록 분사가스의 완전연소를 이룩하기 위한 가변 차지 모션(Variable Charge Motion ; 이하 VCM이라 한다) 밸브 장치(20)가 선택적으로 설치된다.The gasoline direct injection engine configured as described above has a variable charge motion valve (VCM) to achieve complete combustion of the injection gas so as to minimize various gases (HC) generated by incomplete combustion when the engine is started. The device 20 is optionally installed.

여기서, 상기 VCM 밸브 장치(20)는 흡기 유동을 스월 타입이나 또는 텀블 타입으로 연소실에 공급하기 위한 스월 컨트롤(Swirl Control Valve; SCV) 밸브 장치 또는 텀블 컨트롤(Tumble Control Valve; TCV) 밸브 장치를 통칭하는 명칭으로 규정한다.Here, the VCM valve device 20 collectively referred to as a swirl control valve (SCV) valve device or a tumble control valve (TCV) valve device for supplying intake flow to the combustion chamber in a swirl type or a tumble type. It is prescribed by name to say.

상기 VCM 밸브 장치(20)는 흡기 매니폴드(6)의 포트(7)를 일직선의 형태로 가로질러 설치되는 밸브축(21)과, 엔진 회전수 및 엑셀 페달의 개도량 신호에 따른 엔진제어유니트(11;이하 ECU라 한다)로부터의 제어신호에 의해 구동하면서 상기 밸브축(21)으로 동력전달이 가능하도록 상기 밸브축(21)의 일단에 연결된 밸브모터(22)와, 상기 밸브축(21)상에 일체로 결합되고 상기 흡기 매니폴드(6)의 포트(7)마다 한 개씩 배치되도록 설치되며 상기 밸브모터(22)의 동력으로 상기 밸브축(21)과 함께 회전하면서 상기 포트(7)를 선택적으로 개폐시키는 다수개의 플랩밸브(23)로 구성되어 있다.The VCM valve device 20 is a valve shaft 21 which is installed across the port 7 of the intake manifold 6 in a straight line, the engine control unit according to the engine speed and the opening amount signal of the accelerator pedal A valve motor 22 connected to one end of the valve shaft 21 and the valve shaft 21 to enable power transfer to the valve shaft 21 while being driven by a control signal from the controller 11 (hereinafter referred to as ECU). And are integrally coupled to each other and disposed so as to be arranged one by one for each port 7 of the intake manifold 6 and rotate together with the valve shaft 21 by the power of the valve motor 22. Is composed of a plurality of flap valve 23 for selectively opening and closing the.

따라서, 엔진의 냉시동 및 저속 저부하시에는 도 1과 같이 플랩밸브(23)가 흡기 매니폴드(6)의 포트(7)속으로 돌출되게 회전하여 흡기포트(5)를 부분적으로 밀폐시키게 되고, 이에 따라 흡입 관성력이 증가함으로써 흡입효율이 증대되며, 이 결과 흡입효율이 높아져서 엔진출력이 향상됨은 물론 분사가스의 완전연소를 도모하여 각종 가스(HC)의 발생을 최소화시킬 수 있게 된다.Therefore, during cold start and low speed low load of the engine, the flap valve 23 rotates to protrude into the port 7 of the intake manifold 6 as shown in FIG. 1, thereby partially closing the intake port 5. As a result, the suction inertia increases, so that the suction efficiency is increased. As a result, the suction efficiency is increased, thereby improving the engine output and minimizing the generation of various gases by minimizing the combustion of the injection gas.

그리고, 엔진의 회전속도 및 부하가 증가한 정상 운전시에는 도 2와 같이 플랩밸브(23)를 흡기 매니폴드(6)의 포트(7)에 밀착시켜 흡기포트(5)를 개방시키게 되고, 이 결과 연소에 필요한 공기가 연소실(3)로 충분히 공급되어 흡입효율이 높아짐으로써 엔진출력의 증대를 이룩할 수 있게 된다.In the normal operation in which the rotational speed and the load of the engine are increased, the flap valve 23 is brought into close contact with the port 7 of the intake manifold 6 as shown in FIG. 2, thereby opening the intake port 5. The air necessary for combustion is sufficiently supplied to the combustion chamber 3, so that the suction efficiency is increased, thereby increasing the engine output.

그러나, 상기와 같은 종래의 VCM 밸브 장치(20)는 엔진의 냉시동 및 저속 저부하시 플랩밸브(23)가 흡기 매니폴드(6)의 포트(7)속으로 회전하여 흡기포트(5)를 부분적으로 밀폐시켰을 때, 상기 플랩밸브(23)를 통과하는 흡입공기가 상기 플랩밸브(23)의 후미에서 와류를 형성하게 되고, 이럴 경우 연소실(3)로의 흡입효율이 감소하여 결국 엔진의 출력성능 감소 및 불완전 연소의 원인이 되는 문제점이 있었다.However, in the conventional VCM valve device 20 as described above, the flap valve 23 rotates into the port 7 of the intake manifold 6 during cold start and low speed low load of the engine. When partially sealed, the intake air passing through the flap valve 23 forms a vortex at the rear of the flap valve 23, in which case the suction efficiency to the combustion chamber 3 is reduced, resulting in the output performance of the engine. There was a problem that caused reduction and incomplete combustion.

이를 예방하기 위하여 도 3과 같이 실린더헤드(2)의 흡기포트(5)에 상기 흡기포트(5)를 상하로 양분하는 텀블플레이트(31)를 고정 설치하여, 엔진의 냉시동 및 저속 저부하시에는 도 3의 (A)와 같이 플랩밸브(23)를 상기 텀블플레이트(31)까지 회전시켜서 흡입공기가 상기 텀블플레이트(31)의 상측공간을 통해 흡입되도록 하고, 엔진의 회전속도 및 부하가 증가한 정상 운전시에는 도 3의 (B)와 같이 플랩밸브(23)를 흡기 매니폴드(6)의 포트(7)에 밀착시켜 흡기포트(5)를 개방시킴으로써 연소에 필요한 공기가 충분히 연소실(3)로 공급되도록 하는 방안이 제안되기도 하였다.In order to prevent this, as shown in FIG. 3, the tumble plate 31 for dividing the intake port 5 up and down is fixedly installed at the intake port 5 of the cylinder head 2. As shown in FIG. 3A, the flap valve 23 is rotated to the tumble plate 31 so that the intake air is sucked through the upper space of the tumble plate 31, and the rotation speed and load of the engine are increased. At the time of operation, as shown in FIG. 3B, the flap valve 23 is brought into close contact with the port 7 of the intake manifold 6 to open the intake port 5 so that the air necessary for combustion is sufficiently brought into the combustion chamber 3. Some proposals have been made to ensure supply.

하지만, 도 3과 같은 종래의 방안에서 엔진의 냉시동 및 저속 저부하시 플랩밸브(23)가 텀블플레이트(31)의 위치까지 회전하였을 때 상기 플랩밸브(23)와 상기 텀블플레이트(31)사이의 틈새를 통해 흡입공기가 빠져나가게 됨으로써 여전히 상기 플랩밸브(23)의 후미에서 와류를 형성하게 되고, 이로 인해 연소실(3)로의 흡입효율이 감소하여 결국 엔진의 출력성능이 감소되는 문제점이 발생하였다.However, when the flap valve 23 rotates to the position of the tumble plate 31 during cold start and low speed low load of the engine in the conventional scheme as shown in FIG. 3, the flap valve 23 and the tumble plate 31 are separated. As the suction air escapes through the gaps of the flap valve 23, the vortex is still formed at the rear of the flap valve 23. As a result, the suction efficiency of the combustion chamber 3 decreases, resulting in a decrease in the output performance of the engine. .

또한, 엔진의 회전속도 및 부하가 증가한 정상 운전시 흡기포트(5)가 개방된 상태에서는 고속으로 흡입되는 공기가 텀블플레이트(31)와의 접촉으로 인해 흡입저항이 발생하고, 이로 인해 연소실(3)로의 흡입효율이 감소하여 결국 엔진의 출력성능이 감소되는 문제점도 있었다.In addition, in the state in which the intake port 5 is opened during the normal operation in which the rotational speed and the load of the engine are increased, intake resistance is generated due to the contact of the tumble plate 31 with the air sucked at a high speed. The intake efficiency of the furnace was reduced, resulting in a problem that the output performance of the engine was reduced.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 엔진의 냉시동 및 저속 저부하시에는 흡입되는 공기가 와류현상 없이 층류를 형성한 상태로 흡입될 수 있도록 하고, 또한 엔진의 회전속도 및 부하가 증가한 정상 운전시에는 고속으로 흡입되는 공기의 흡입저항을 없앨 수 있도록 함으로써, 연소실로의 흡입효율을 증대시킬 수 있도록 하고, 이를 통해 엔진의 출력성능 향상을 도모할 수 있도록 하는 가솔린 직접 분사 엔진의 가변 차지 모션 밸브 장치를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made in order to solve the above problems, during the cold start and low speed low load of the engine, the intake air can be sucked in the form of laminar flow without vortex phenomenon, and also the rotational speed and In normal operation with increased load, it is possible to eliminate the suction resistance of the air sucked at high speed, thereby increasing the suction efficiency into the combustion chamber, thereby improving the output performance of the engine. Its purpose is to provide a variable charge motion valve device.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 가솔린 직접 분사 엔진의 가변 차지 모션 밸브 장치는, 흡기 매니폴드의 포트를 일직선의 형태로 가로질러 설치되는 밸브축과; ECU의 제어신호에 의해 구동하면서 상기 밸브축으로 동력전달이 가능하도록 상기 밸브축의 일단에 연결된 밸브모터와; 상기 밸브축에 일체로 결합되어서 상기 흡기 매니폴드의 포트마다 한 개씩 배치되도록 설치됨과 더불어 상기 밸브모터의 동력으로 상기 밸브축과 함께 회전하면서 상기 포트의 일부를 개폐시키도록 작동하는 다수개의 플랩밸브와; 상기 포트의 길이방향을 따라 배치되면서 일단이 상기 플랩밸브의 선단과 밸브힌지축을 매개로 회전 가능하게 결합된 서포트밸브와; 상기 흡기 매니폴드의 포트와 상기 서포트밸브를 연결하도록 설치되어서 상기 플랩밸브의 회전시 상기 서포트밸브의 이동이 가능하도록 안내하는 밸브가이드수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.The variable charge motion valve device of the gasoline direct injection engine of the present invention for achieving the above object includes a valve shaft installed across the port of the intake manifold in a straight line; A valve motor connected to one end of the valve shaft to enable power transfer to the valve shaft while driving by an ECU control signal; A plurality of flap valves integrally coupled to the valve shaft and arranged to be arranged one by one for each port of the intake manifold and operative to open and close a portion of the port while rotating together with the valve shaft by the power of the valve motor; ; A support valve disposed along the length of the port and rotatably coupled to one end of the flap valve via a valve hinge shaft; And a valve guide means installed to connect the port of the intake manifold and the support valve to guide the movement of the support valve when the flap valve rotates.

그리고, 상기 플랩밸브가 상기 흡기 매니폴드의 포트속으로 돌출되게 회전하였을 때 상기 서포트밸브는 상기 포트를 상부공간과 하부공간으로 양분하면서 상기 포트의 길이방향을 따라 평행하게 위치하도록 설치되는 것을 특징으로 한다.And, when the flap valve is rotated to protrude into the port of the intake manifold, the support valve is installed so as to be located parallel to the longitudinal direction of the port while dividing the port into the upper space and the lower space do.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 밸브가이드수단은 상기 서포트밸브에 일단이 상단힌지축을 매개로 상기 회전 가능하게 결합되면서 상기 흡기 매니폴드의 포트에 타단이 하단힌지축을 매개로 회전 가능하게 결합되어 설치된 밸브플레이트인 것을 특징으로 한다.On the other hand, the valve guide means according to an embodiment of the present invention is rotatably coupled to the support valve through the upper end hinge shaft while the other end is rotatably coupled to the port of the intake manifold via the lower hinge shaft It is characterized in that the valve plate is installed.

여기서, 상기 흡기 매니폴드의 포트에는 상기 플랩밸브와 상기 서포트밸브가 상기 포트의 길이방향을 따라 상기 포트에 밀착된 상태가 되었을 때 상기 플랩밸브와 상기 서포트밸브가 삽입되는 밸브홈이 형성되고; 상기 밸브홈에는 상기 플랩밸브와 상기 서포트밸브가 상기 밸브홈에 삽입된 상태가 되었을 때 상기 밸브플레이트가 삽입되는 플레이트홈이 추가로 형성된 것을 특징으로 한다.Here, the port of the intake manifold is provided with a valve groove into which the flap valve and the support valve is inserted when the flap valve and the support valve is in close contact with the port along the longitudinal direction of the port; The valve groove may further include a plate groove into which the valve plate is inserted when the flap valve and the support valve are inserted into the valve groove.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 밸브가이드수단은 상기 서포트밸브의 양쪽 측면에서 각각 돌출 형성된 밸브돌기와; 상기 플랩밸브의 회전에 따라 상기 서포트밸브가 이동할 때에 상기 밸브돌기의 이동을 안내할 수 있도록 상기 흡기 매니폴드의 포트에 원호모양으로 형성되면서 상기 밸브돌기가 삽입 설치되는 한 쌍의 가이드홈으로 구성된 것을 특징으로 한다.In addition, the valve guide means according to another embodiment of the present invention comprises a valve protrusion formed on each side of the support valve; Consists of a pair of guide grooves are formed in the shape of an arc in the port of the intake manifold so as to guide the movement of the valve protrusion when the support valve moves in accordance with the rotation of the flap valve is inserted into the valve projection It features.

여기서, 상기 흡기 매니폴드의 포트에는 상기 플랩밸브와 상기 서포트밸브가 상기 포트의 길이방향을 따라 상기 포트에 밀착된 상태로 위치하였을 때 상기 플랩밸브와 상기 서포트밸브가 삽입되는 밸브홈이 형성된 것을 특징으로 한다.Here, the port of the intake manifold is formed with a valve groove into which the flap valve and the support valve is inserted when the flap valve and the support valve is located in close contact with the port along the longitudinal direction of the port It is done.

본 발명에 의한 가솔린 직접 분사 엔진의 가변 차지 모션 밸브 장치는, 엔진의 냉시동 및 저속 저부하시에는 흡입효율을 증대시킬 수 있도록 흡입공기가 와류 현상의 발생없이 층류로 변환되어 연소실로 흡입될 수 있도록 하고, 엔진의 회전속도 및 부하가 증가한 정상 운전시에는 고속으로 흡입되는 흡입공기에 흡입저항의 발생을 없앨 수 있도록 함으로써, 엔진의 출력 향상을 도모할 수 있을 뿐만 아니라 완전 연소를 유도하여 각종 가스(HC)의 발생을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.In the variable charge motion valve device of the gasoline direct injection engine according to the present invention, the intake air can be converted into laminar flow without inducing vortex and sucked into the combustion chamber so as to increase the suction efficiency during engine cold start and low speed low load. In addition, during normal operation in which the engine's rotational speed and load are increased, it is possible to eliminate the occurrence of suction resistance in the suction air sucked at high speed, thereby improving the output of the engine and inducing complete combustion to induce various gases ( It is effective to minimize the occurrence of HC).

도 1은 종래의 가변 차지 모션 밸브 장치가 설치된 가솔린 직접 분사 엔진의 도면으로, 엔진의 냉시동 및 저속 저부하시의 동작상태를 보여주기 위한 도면,
도 2는 엔진의 회전속도 및 부하가 증가한 정상 운전시 도 1의 종래 가변 차지 모션 밸브 장치의 동작상태를 보여주기 위한 도면,
도 3은 흡기포트에 텀블플레이트가 설치된 상태에서 종래 가변 차지 모션 밸브 장치의 동작상태를 보여주기 위한 도면,
도 4는 엔진의 냉시동 및 저속 저부하시 본 발명에 따른 가변 차지 모션 밸브 장치의 동작상태를 보여주기 위한 도면,
도 5는 도 4의 가변 차지 모션 밸브 장치의 사시도,
도 6은 엔진의 회전속도 및 부하가 증가한 정상 운전시 도 4의 가변 차지 모션 밸브 장치의 동작상태를 보여주기 위한 도면,
도 7은 본 발명 다른 실시예의 가변 차지 모션 밸브 장치를 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram of a gasoline direct injection engine in which a conventional variable charge motion valve device is installed, and illustrates an operation state of a cold start and a low speed low load of the engine;
2 is a view showing an operating state of a conventional variable charge motion valve device of FIG. 1 during normal operation in which the rotational speed and load of an engine are increased;
3 is a view for showing an operating state of a conventional variable charge motion valve device in a state where a tumble plate is installed in the intake port;
4 is a view for showing the operating state of the variable charge motion valve device according to the present invention during cold start and low speed low load of the engine,
5 is a perspective view of the variable charge motion valve device of FIG. 4, FIG.
6 is a view showing an operating state of the variable charge motion valve device of FIG. 4 during normal operation in which the rotational speed and load of the engine are increased;
7 is a view for explaining a variable charge motion valve device according to another embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 실시예에 대해 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

가솔린 직접 분사 엔진은 도 1을 참조로 설명한 바와 같이 실린더블록(1)과 실린더헤드(2)가 결합되어 연소실(3)을 형성하고, 상기 실린더블록(1)에는 피스톤(4)이 설치되며, 상기 실린더헤드(2)의 흡기포트(5)에는 흡기 매니폴드(6)의 포트(7)가 연결되고, 상기 실린더헤드(2)의 배기포트(8)에는 배기 매니폴드(미도시)의 포트가 연결되며, 상기 흡기포트(5)의 일측에는 상기 연소실(3)로 연료를 직접 분사하기 위한 인젝터(9)가 설치되고, 상기 연소실(3)의 상측에는 상기 인젝터(9)에서 분사된 연료에 불꽃을 발산하여 점화되도록 하는 점화플러그(10)가 설치된 구조를 갖고 있다.As described with reference to FIG. 1, the gasoline direct injection engine is coupled to the cylinder block 1 and the cylinder head 2 to form a combustion chamber 3, and the cylinder block 1 is provided with a piston 4. A port 7 of the intake manifold 6 is connected to the intake port 5 of the cylinder head 2, and an exhaust manifold (not shown) is connected to the exhaust port 8 of the cylinder head 2. Is connected, an injector 9 for directly injecting fuel into the combustion chamber 3 is installed at one side of the intake port 5, and the fuel injected from the injector 9 is disposed above the combustion chamber 3. It has a structure in which the spark plug 10 is installed to ignite by emitting a flame.

상기 가솔린 직접 분사 엔진에 설치되는 본 발명에 따른 VCM 밸브 장치(50)는 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이 흡기 매니폴드(6)의 포트(7)를 일직선의 형태로 가로질러 설치되는 밸브축(51)과, ECU(11)의 제어신호에 의해 구동하면서 상기 밸브축(51)으로 동력전달이 가능하도록 상기 밸브축(51)의 일단에 연결된 밸브모터(52)와, 상기 밸브축(51)에 일체로 결합되어서 상기 흡기 매니폴드(6)의 포트(7)마다 한 개씩 배치되도록 설치됨과 더불어 상기 밸브모터(52)의 동력으로 상기 밸브축(51)과 함께 회전하면서 상기 포트(7)의 일부를 개폐시키도록 작동하는 다수개의 플랩밸브(53)와, 상기 포트(7)의 길이방향을 따라 배치되면서 일단이 상기 플랩밸브(53)의 선단과 밸브힌지축(54)을 매개로 회전 가능하게 결합된 서포트밸브(55)와, 상기 흡기 매니폴드(6)의 포트(7)와 상기 서포트밸브(55)를 연결하도록 설치되어서 상기 플랩밸브(53)의 회전시 상기 서포트밸브(55)의 이동이 가능하도록 안내하는 밸브가이드수단(56,57)을 포함하여 구성된다.The VCM valve device 50 according to the present invention installed in the gasoline direct injection engine is a valve installed across the port 7 of the intake manifold 6 in a straight line as shown in FIGS. 4 to 7. A shaft motor 51, a valve motor 52 connected to one end of the valve shaft 51 so as to enable power transfer to the valve shaft 51 while being driven by a control signal of the ECU 11, and the valve shaft ( 51 is integrally coupled to one of the ports 7 of the intake manifold 6 and is rotated together with the valve shaft 51 by the power of the valve motor 52. A plurality of flap valves 53 which operate to open and close a portion of the c), and one end of the flap valve 53 is disposed along the longitudinal direction of the port 7 through the front end of the flap valve 53 and the valve hinge shaft 54. A support valve 55 rotatably coupled with the port 7 of the intake manifold 6 It is installed to connect the support valve 55 is configured to include a valve guide means (56, 57) for guiding the movement of the support valve 55 when the flap valve 53 is rotated.

여기서, 본 발명에 따른 VCM 밸브 장치(50)는 상기 플랩밸브(53)가 상기 흡기 매니폴드(6)의 포트(7)속으로 돌출되게 회전하였을 때 상기 서포트밸브(55)는 상기 포트(7)를 상부공간(7a)과 하부공간(7b)으로 양분하면서 상기 포트(7)의 길이방향을 따라 평행하게 위치하도록 설치된 구조가 된다.Here, the VCM valve device 50 according to the present invention, when the flap valve 53 is rotated to protrude into the port 7 of the intake manifold 6, the support valve 55 is the port (7) ) Is divided into the upper space (7a) and the lower space (7b) while being arranged in parallel along the longitudinal direction of the port (7).

한편, 본 발명에 따른 VCM 밸브 장치(50)에서 일 실시예에 따른 상기 밸브가이드수단(56)은 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 상기 서포트밸브(55)에 일단이 상단힌지축(56a)을 매개로 상기 회전 가능하게 결합되면서 상기 흡기 매니폴드(6)의 포트(7)에 타단이 하단힌지축(56b)을 매개로 회전 가능하게 결합되어 설치된 밸브플레이트(56c)인 것을 특징으로 한다.On the other hand, in the VCM valve device 50 according to the present invention, the valve guide means 56 according to the embodiment is one end of the upper hinge shaft 56a on the support valve 55 as shown in Figs. The other end is rotatably coupled to the port 7 of the intake manifold (6) through the lower side is characterized in that the valve plate 56c is installed rotatably coupled via the lower hinge shaft (56b). .

상기와 같이 밸브플레이트(56c)가 밸브가이드수단(56)의 역할을 하는 VCM 밸브 장치(50)일 경우, 상기 흡기 매니폴드(6)의 포트(7)에는 상기 플랩밸브(53)와 상기 서포트밸브(55)가 상기 포트(7)의 길이방향을 따라 상기 포트(7)에 밀착된 상태가 되었을 때 상기 플랩밸브(53)와 상기 서포트밸브(55)가 삽입되는 밸브홈(7c)이 형성되고, 상기 밸브홈(7c)에는 상기 플랩밸브(53)와 상기 서포트밸브(55)가 상기 밸브홈(7c)에 삽입된 상태가 되었을 때 상기 밸브플레이트(56c)가 삽입되는 플레이트홈(7d)이 추가로 형성된 구조를 갖는다.When the valve plate 56c is the VCM valve device 50 serving as the valve guide means 56 as described above, the flap valve 53 and the support are provided at the port 7 of the intake manifold 6. When the valve 55 is brought into close contact with the port 7 along the longitudinal direction of the port 7, a valve groove 7c into which the flap valve 53 and the support valve 55 are inserted is formed. The valve groove 7c is a plate groove 7d into which the valve plate 56c is inserted when the flap valve 53 and the support valve 55 are inserted into the valve groove 7c. It has a further formed structure.

그리고, 본 발명에 따른 VCM 밸브 장치(50)에서 다른 실시예에 따른 상기 밸브가이드수단(57)은 도 7에 도시된 바와 같이 상기 서포트밸브(55)의 양쪽 측면에서 각각 돌출 형성된 밸브돌기(57a)와, 상기 플랩밸브(53)의 회전에 따라 상기 서포트밸브(55)가 이동할 때에 상기 밸브돌기(57a)의 이동을 안내할 수 있도록 상기 흡기 매니폴드(6)의 포트(7)에 원호모양으로 형성되면서 상기 밸브돌기(57a)가 삽입 설치되는 한 쌍의 가이드홈(57b)으로 구성된다.In the VCM valve device 50 according to the present invention, the valve guide means 57 according to another embodiment is provided with valve protrusions 57a protruding from both sides of the support valve 55 as shown in FIG. 7. And an arc shape in the port 7 of the intake manifold 6 so as to guide the movement of the valve protrusion 57a when the support valve 55 moves as the flap valve 53 rotates. The valve protrusion 57a is formed of a pair of guide grooves 57b inserted and installed.

상기와 같이 밸브돌기(57a)와 한 쌍의 가이드홈(57b)이 밸브가이드수단(57)의 역할을 하는 VCM 밸브 장치(50)일 경우, 상기 흡기 매니폴드(6)의 포트(7)에는 상기 플랩밸브(53)와 상기 서포트밸브(55)가 상기 포트(7)의 길이방향을 따라 상기 포트(7)에 밀착된 상태로 위치하였을 때 상기 플랩밸브(53)와 상기 서포트밸브(55)가 삽입되는 밸브홈(7c)만 형성된 구조를 갖는다.As described above, when the valve protrusion 57a and the pair of guide grooves 57b are the VCM valve device 50 serving as the valve guide means 57, the port 7 of the intake manifold 6 is provided. The flap valve 53 and the support valve 55 when the flap valve 53 and the support valve 55 is in close contact with the port 7 along the longitudinal direction of the port 7. Has a structure in which only the valve groove 7c into which is inserted is formed.

이하, 본 발명 실시예의 작용에 대해 설명한다.The operation of the embodiment of the present invention will be described below.

엔진의 냉시동 및 저속 저부하시 밸브모터(52)로부터 동력을 전달받은 플랩밸브(53)는 도 4와 같이 흡기 매니폴드(6)의 포트(7)속으로 돌출되게 회전하게 되고, 상기 플랩밸브(53)와 힌지 결합된 서포트밸브(55)는 흡기 매니폴드(6)의 포트(7)를 상부공간(7a)과 하부공간(7b)으로 양분한 상태가 되도록 동작하게 된다.The flap valve 53, which receives power from the valve motor 52 during cold start and low speed low load of the engine, rotates to protrude into the port 7 of the intake manifold 6, as shown in FIG. The support valve 55 hinged to the valve 53 is operated such that the port 7 of the intake manifold 6 is divided into the upper space 7a and the lower space 7b.

그러면, 흡입공기는 서포트밸브(55)에 의해 난류에서 층류로 변환되어 흡입되고, 이에 따라 흡입 관성력이 증가함으로써 흡입효율이 증대되며, 이 결과 흡입효율이 높아져서 엔진출력이 향상됨은 물론 분사가스의 완전연소를 도모하여 각종 가스(HC)의 발생을 최소화시킬 수 있게 된다.Then, the suction air is converted into the laminar flow from the turbulent flow by the support valve 55, the suction efficiency is increased by increasing the suction inertia, and as a result, the suction efficiency is increased to improve the engine output as well as the injection gas completely. It is possible to minimize the generation of various gases HC by combustion.

한편, 도 4와 같은 상태에서 흡입공기는 플랩밸브(53)를 타고 넘어가면서 자연스럽게 서포트밸브(55)에 의해 이동이 안내되므로, 도 1과 같이 상기 플랩밸브(53)의 후미에서 와류가 발생하는 현상을 없앨 수 있게 되고, 또한 도 3과 같이 플랩밸브(53)와 서포트밸브(55)사이로 흡입공기가 빠져나가면서 와류를 발생하는 현상을 없앨 수 있게 되는 바, 이에 따라 본 발명은 엔진의 출력 향상을 도모할 수 있을 뿐만 아니라 유해한 가스의 발생을 없앨 수 있는 장점이 있다.Meanwhile, since the suction air is naturally guided by the support valve 55 while the intake air passes over the flap valve 53 in the state as shown in FIG. 4, the vortex is generated at the rear of the flap valve 53 as shown in FIG. 1. The phenomenon can be eliminated, and as shown in FIG. 3, the phenomenon in which the vortex is generated while the suction air escapes between the flap valve 53 and the support valve 55 can be eliminated. Not only can it be improved, but there is an advantage of eliminating harmful gas.

그리고, 엔진의 회전속도 및 부하가 증가한 정상 운전시 플랩밸브(53)와 서포트밸브(55)는 도 6과 같이 밸브홈(7c)속으로 삽입된 상태가 되며, 이에 따라 흡기포트(5)는 완전히 개방된 상태가 된다.In addition, the flap valve 53 and the support valve 55 are inserted into the valve groove 7c as shown in FIG. 6 during the normal operation in which the rotation speed and the load of the engine are increased. Accordingly, the intake port 5 is It is completely open.

그러면, 연소에 필요한 공기가 연소실(3)로 충분히 흡입되어 흡입효율이 높아지게 되고, 이에 따라 엔진출력의 증대를 도모할 수 있게 된다.As a result, the air necessary for combustion is sufficiently sucked into the combustion chamber 3, so that the suction efficiency is increased, whereby the engine output can be increased.

또한, 본 발명의 장치는 흡기포트(5)의 완전 개방시 도 3의 텀블플레이트(31)와 같이 흡입저항을 발생시키는 것이 없는 구성이므로, 흡입효율의 증대를 통해 엔진의 출력 향상을 크게 향상시킬 수 있는 장점도 있다.In addition, since the apparatus of the present invention does not generate suction resistance as in the tumble plate 31 of FIG. 3 when the intake port 5 is fully opened, the engine output can be greatly improved by increasing the suction efficiency. There are also advantages.

5 - 흡기포트 6 - 흡기 매니폴드
7 - 포트 11 - ECU
50 - 가변 차지 모션 밸브 장치 51 - 밸브축
52 - 밸브모터 53 - 플랩밸브
55 - 서포트밸브 56,57 - 밸브가이드수단5-Intake port 6-Intake manifold
7-port 11-ECU
50-Variable Charge Motion Valve Unit 51-Valve Shaft
52-Valve Motor 53-Flap Valve
55-Support valve 56,57-Valve guide means

Claims (6)

흡기 매니폴드의 포트를 일직선의 형태로 가로질러 설치되는 밸브축과;
ECU의 제어신호에 의해 구동하면서 상기 밸브축으로 동력전달이 가능하도록 상기 밸브축의 일단에 연결된 밸브모터와;
상기 밸브축에 일체로 결합되어서 상기 흡기 매니폴드의 포트마다 한 개씩 배치되도록 설치됨과 더불어 상기 밸브모터의 동력으로 상기 밸브축과 함께 회전하면서 상기 포트의 일부를 개폐시키도록 작동하는 다수개의 플랩밸브와;
상기 포트의 길이방향을 따라 배치되면서 일단이 상기 플랩밸브의 선단과 밸브힌지축을 매개로 회전 가능하게 결합된 서포트밸브와;
상기 흡기 매니폴드의 포트와 상기 서포트밸브를 연결하도록 설치되어서 상기 플랩밸브의 회전시 상기 서포트밸브의 이동이 가능하도록 안내하는 밸브가이드수단;
을 포함하는 가솔린 직접 분사 엔진의 가변 차지 모션 밸브 장치.A valve shaft installed across the port of the intake manifold in a straight line;
A valve motor connected to one end of the valve shaft to enable power transfer to the valve shaft while driving by an ECU control signal;
A plurality of flap valves integrally coupled to the valve shaft and arranged to be arranged one by one for each port of the intake manifold and operative to open and close a portion of the port while rotating together with the valve shaft by the power of the valve motor; ;
A support valve disposed along the length of the port and rotatably coupled to one end of the flap valve via a valve hinge shaft;
Valve guide means installed to connect the port of the intake manifold and the support valve to guide the movement of the support valve when the flap valve rotates;
Variable charge motion valve device of a gasoline direct injection engine comprising a. 청구항 1에 있어서, 상기 플랩밸브가 상기 흡기 매니폴드의 포트속으로 돌출되게 회전하였을 때 상기 서포트밸브는 상기 포트를 상부공간과 하부공간으로 양분하면서 상기 포트의 길이방향을 따라 평행하게 위치하도록 설치되는 것;
을 특징으로 하는 가솔린 직접 분사 엔진의 가변 차지 모션 밸브 장치.The method of claim 1, wherein when the flap valve is rotated to protrude into the port of the intake manifold, the support valve is installed to be parallel to the longitudinal direction of the port while dividing the port into the upper space and the lower space that;
Variable charge motion valve device of a gasoline direct injection engine, characterized in that. 청구항 1에 있어서, 상기 밸브가이드수단은
상기 서포트밸브에 일단이 상단힌지축을 매개로 상기 회전 가능하게 결합되면서 상기 흡기 매니폴드의 포트에 타단이 하단힌지축을 매개로 회전 가능하게 결합되어 설치된 밸브플레이트인 것;
을 특징으로 하는 가솔린 직접 분사 엔진의 가변 차지 모션 밸브 장치.The method of claim 1, wherein the valve guide means
A valve plate having one end rotatably coupled to the support valve via an upper hinge shaft and the other end rotatably coupled to a port of the intake manifold via a lower hinge shaft;
Variable charge motion valve device of a gasoline direct injection engine, characterized in that. 청구항 3에 있어서, 상기 흡기 매니폴드의 포트에는 상기 플랩밸브와 상기 서포트밸브가 상기 포트의 길이방향을 따라 상기 포트에 밀착된 상태가 되었을 때 상기 플랩밸브와 상기 서포트밸브가 삽입되는 밸브홈이 형성되고;
상기 밸브홈에는 상기 플랩밸브와 상기 서포트밸브가 상기 밸브홈에 삽입된 상태가 되었을 때 상기 밸브플레이트가 삽입되는 플레이트홈이 추가로 형성된 것;
을 특징으로 하는 가솔린 직접 분사 엔진의 가변 차지 모션 밸브 장치.The port of the intake manifold is formed with a valve groove into which the flap valve and the support valve are inserted when the flap valve and the support valve are in close contact with the port along a length direction of the port. Become;
The valve groove further includes a plate groove into which the valve plate is inserted when the flap valve and the support valve are inserted into the valve groove;
Variable charge motion valve device of a gasoline direct injection engine, characterized in that. 청구항 1에 있어서, 상기 밸브가이드수단은
상기 서포트밸브의 양쪽 측면에서 각각 돌출 형성된 밸브돌기와;
상기 플랩밸브의 회전에 따라 상기 서포트밸브가 이동할 때에 상기 밸브돌기의 이동을 안내할 수 있도록 상기 흡기 매니폴드의 포트에 원호모양으로 형성되면서 상기 밸브돌기가 삽입 설치되는 한 쌍의 가이드홈;
으로 구성된 것을 특징으로 하는 가솔린 직접 분사 엔진의 가변 차지 모션 밸브 장치.The method of claim 1, wherein the valve guide means
Valve protrusions protruding from both sides of the support valve, respectively;
A pair of guide grooves in which the valve protrusion is inserted and formed in an arc shape at a port of the intake manifold so as to guide the movement of the valve protrusion when the support valve moves as the flap valve rotates;
Variable charge motion valve device of the gasoline direct injection engine, characterized in that consisting of. 청구항 5에 있어서, 상기 흡기 매니폴드의 포트에는
상기 플랩밸브와 상기 서포트밸브가 상기 포트의 길이방향을 따라 상기 포트에 밀착된 상태로 위치하였을 때 상기 플랩밸브와 상기 서포트밸브가 삽입되는 밸브홈이 형성된 것;
을 특징으로 하는 가솔린 직접 분사 엔진의 가변 차지 모션 밸브 장치.The method of claim 5, wherein the port of the intake manifold
A valve groove into which the flap valve and the support valve are inserted when the flap valve and the support valve are positioned in close contact with the port along a longitudinal direction of the port;
Variable charge motion valve device of a gasoline direct injection engine, characterized in that.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US10190532B2 (en) 2016-04-05 2019-01-29 Hyundai Motor Company Air intake structure for vehicle engine

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