KR20160065276A - 진공챔버를 구비한 흡기 매니폴드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공챔버를 구비한 흡기 매니폴드에 관한 것으로, 러너(52)에 의해 형성된 주흡기유로(53)와 진공챔버(54)를 연결하는 체크밸브(60)가 흡기 매니폴드(50)내에 설치된 것이다.

Description

진공챔버를 구비한 흡기 매니폴드{INTAKE MANIFOLD HAVING VACUUM CHAMBER}

본 발명은 진공챔버를 구비한 흡기 매니폴드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 러너에 의해 형성된 주흡기유로와 진공챔버를 연결하는 체크밸브가 흡기 매니폴드내에 설치된 진공챔버를 구비한 흡기 매니폴드에 관한 기술이다.

고유가로 인한 에너지 효율과 관련하여 차량 연료 소비의 효율성을 증진시킴과 동시에 신속한 차량 반응을 동시에 이루기 위한 끊임없는 연구 및 생산이 진행되고 있다.

한편, 차량의 엔진에 장착되는 흡기 매니폴드는 엔진 내 연소에 소요되는 공기 등을 공급하는 부품으로, 연비와 고출력이라는 요구 사항을 동시에 만족시키기 위하여 가변 흡기 밸브 장치 또는 스월(swirl) 형성 밸브 장치를 구비하는 흡기 매니폴드에 대한 연구가 활발히 진해되고 있다.

흡기 매니폴드는 내부에 공기가 유입되는 플래넘 챔버(plenum chamber)와 이에 연통되는 러너(runner)가 형성되어 러너를 통해 엔진의 연소실로 흡기를 분배 공급하는데, 가변 흡기 밸브 장치는 하나의 흡기 매니폴드에 서로 다른 길이의 러너를 적용하여 차량 엔진의 상태에 따라 가변적으로 서로 다른 러너가 개방되도록 하는 장치이다.

즉, 가변 흡기 밸브 장치가 폐쇄 모드로 작동된 경우 상대적으로 러너의 길이가 길어져서 저중속 운전 상태에 적합하도록 조절되고, 가변 흡기 밸브 장치가 개방 모드로 작동된 경우 상대적으로 러너의 길이가 짧아져서 고속 운전 상태에 적합하도록 조절된다.

또한, 스월 형성 밸브 장치는 엔진의 연소 효율 향상을 위해 엔진의 연소실 내에서 혼합기가 원주 방향으로 회전하는 스월 현상을 발생시키는 장치로서, 일반적으로 흡기 매니폴드의 흡기 포트 측에 장착되어 스월 현상을 발생시킨다.

이러한 가변 흡기 밸브 장치 및 스월 형성 밸브 장치는 ECU의 신호에 따라 별도의 액추에이터에 의해 구동되도록 구성되는데, 이러한 액추에이터에 구동력을 전달하기 위한 수단으로써 일반적으로 진공압을 이용하고 있다.

즉, 흡기 매니폴드와 별도의 공간에 진공탱크를 장착하고 이러한 진공탱크 내에 형성되는 진공압이 액추에이터에 전달되도록 하여 진공압을 통해 액추에이터가 구동되는 방식으로 구성되고 있다.

따라서, 종래 기술에 의한 일반적인 흡기 매니폴드는 이와 같이 별도의 진공탱크를 제작하여 장착해야 하므로 제작 및 조립작업이 용이하지 않고, 특히, 진공탱크의 진공압을 형성하기 위해 별도의 연결파이프를 통해 흡기 매니폴드와 연결하고 연결파이프에 체크 밸브를 별도로 설치해야 하는 등 추가적인 제작 및 조립 공정이 더욱 크게 요구되는 단점이 있다.

또한, 별도의 진공탱크가 장착되기 위한 별도의 공간이 필요하므로, 엔진룸내의 공간활용 측면에서 비효율적이고, 부품수의 증가에 따라 중량 및 제작비용이 증가하는 등의 단점도 있다.

상기의 단점을 해결하기 위해 흡기 매니폴드내에 진공챔버를 형성한 기술이 개발되었는 바 ,즉 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 흡기 매니폴드(1)내에 러너(2)에 의해 형성된 주흡기유로(3)와 분할된 진공챔버(4)를 형성하고, 상기 주흡기유로(3)와 진공챔버(4)를 진공호스(5)로 연결하고, 상기 진공호스(5)의 경로상에 외장형 체크밸브(6)를 설치한 구성이다.

상기 주흡기유로(3)의 입구부(3a)는 플래넘챔버(6)와 연결되고 출구부(3b)는 엔진의 연소실과 연결된 구조가 된다.

가변밸브유닛(7)은 별도의 액추에이터(8)를 통해 구동되는데, 액추에이터(8)는 ECU(9)로부터 신호를 전달받는 솔레노이드밸브(10)의 제어를 통해 동작되고, 솔레노이드밸브(10)는 진공챔버(4)와 액추에이터(8)를 연결하는 연결호스(11)상에 장착되며, 액추에이터(8)에 전달되는 구동력은 진공챔버(4)로부터 전달되는 진공압이 된다.

즉, 엔진이 가동되어 흡기 매니폴드(1)내의 플래넘챔버(6)에 공기 유동으로 인한 부압이 발생하면, 체크밸브(6)의 개방에 의해 진공챔버(4)에 진공압이 발생하게 되고, 발생된 진공압은 연결호스(11)를 통해 액추에이터(8)에 전달되어서 액추에이터(8)에 대한 구동력으로 작용하게 된다.

이때, 연결호스(11)상에 장착된 솔레노이드밸브(10)는 액추에이터(8)에 진공압 전달상태를 제어하게 되며, 이러한 제어를 통해 액추에이터(8)가 동작해서 가변밸브유닛(7)이 개폐동작을 하게 되는 것이다.

그런데, 전술한 종래 구조는 진공챔버(4)에 진공압을 생성하기 위한 체크밸브(6)가 흡기 매니폴드(1)의 외부에 위치하는 외장형으로, 상기와 같은 외장형 체크밸브(6)로 인해 별도의 진공호스(5)를 사용해야 하므로 부품수 증가 및 비용이 상승하는 단점이 있고, 주변 부품과의 간섭 회피를 위해 공간을 확보해야 하는 단점이 있으며, 특히 진공호스(5)를 사용함에 따라 진공챔버(4)의 형상 및 용량 확보에 제약이 따르는 단점이 있다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

대한민국공개실용신안공보 20-1994-0010262호

이에 본 발명은 상기와 바의 단점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 러너에 의해 형성된 주흡기유로와 진공챔버를 연결하는 체크밸브가 흡기 매니폴드내에 설치된 진공챔버를 구비한 흡기 매니폴드를 제공함으로써, 별도의 진공호스를 사용하지 않음에 따라 부품수 감축과 비용절감을 도모함은 물론 진공챔버의 형상 및 용량 확보에 유리하고, 체크밸브를 흡기 매니폴드내에 구성함에 따라 주변 부품과의 간섭 문제를 해결할 수 있어서 공간 확보에 유리하며, 더 나아가 흡기 매니폴드를 컴팩트하게 제작이 가능하도록 하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 진공챔버를 구비한 흡기 매니폴드는, 혼합기를 저장하는 플래넘챔버 및 러너에 의해 형성된 주흡기유로와 하우징 쉘에 의해 분할된 진공챔버가 내부에 형성된 진공챔버를 구비한 흡기 매니폴드에 있어서, 상기 주흡기유로와 상기 진공챔버를 분할하는 하우징 쉘에 설치된 것으로 상기 진공챔버의 공기압이 기준압을 초과하는 경우 상기 진공챔버내의 기체를 상기 주흡기유로로 배출하도록 작동하는 체크밸브;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 주흡기유로와 상기 진공챔버를 분할하는 하우징 쉘에는 공기통로가 형성되고; 상기 체크밸브는 상기 공기통로를 개폐시키도록 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 체크밸브는 상기 공기통로를 관통하도록 설치되고 일단에 상기 공기통로를 개폐시키는 밸브헤드를 구비한 밸브몸체; 및 상기 밸브몸체의 타단에 형성된 스프링시트와 상기 하우징 쉘에 양단이 지지되게 설치된 것으로 상기 밸브헤드가 상기 공기통로를 밀폐시키는 방향으로 이동하도록 상기 밸브몸체에 탄성력을 제공하는 밸브스프링;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 체크밸브는 상기 공기통로가 개방됨에 따라 상기 진공챔버내의 기체가 상기 주흡기유로로 배출될 때에 기체속에 포함된 이물질을 필터링하는 밸브필터;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 밸브필터는 밸브캡에 고정 결합되고; 상기 밸브캡은 밸브몸체와 밸브필터가 마주 대하도록 상기 하우징 쉘의 끝단에 고정 결합되며; 상기 밸브캡에는 다수개의 통기공이 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 러너에 의해 형성된 주흡기유로와 진공챔버를 연결하는 체크밸브가 흡기 매니폴드내에 설치된 내장형 구조로서, 이로 인해 흡기 매니폴드를 컴팩트하게 제작할 수 있게 되고, 주흡기유로와 진공챔버를 연결하는 별도의 진공호스를 사용할 필요가 없으며, 이 결과 부품수 감축과 비용절감을 도모할 수 있고, 주변 부품과의 간섭 문제를 해결할 수 있으며, 더 나아가 진공챔버의 형상 및 용량 확보에도 유리한 효과가 있다.

도 1과 도 2는 외장형 체크밸브를 구비한 종래의 흡기 매니폴드를 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명에 따라 내장형 체크밸브를 구비한 흡기 매니폴드의 도면,
도 4는 본 발명에 따른 체크밸브를 설명하기 위한 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 진공챔버를 구비한 흡기 매니폴드에 대해 살펴보기로 하겠는 바, 종래와 동일한 부위에는 동일한 도면 부호를 붙이면서 설명한다.

본 발명에 따라 흡기 매니폴드(50)의 내부에는 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이 기화기와 트로틀바디를 거쳐서 공급된 혼합기를 저장하는 플래넘챔버(51)가 형성되고, 다수개의 러너(52)에 의해 형성된 주흡기유로(53)의 입구부(53a)가 상기 플래넘챔버(51)와 연결되게 형성되며, 상기 주흡기유로(53)의 출구부(53b)는 엔진의 연소실과 연결되고, 상기 플래넘챔버(51) 및 주흡기유로(53)와 하우징 쉘(shell)에 의해 분할된 진공챔버(54)가 형성된다.

상기 진공챔버(54)는 연결호스(55)를 통해 액추에이터(56)와 연결되고, 상기 연결호스(55)의 경로상에는 ECU(57)의 제어신호에 의해 동작하는 솔레노이드밸브(58)가 설치되며, 상기 액추에이터(56)에 전달되는 구동력은 진공챔버(54)로부터 전달되는 진공압이 되고, 액추에이터(56)의 구동력은 주흡기유로(53)의 길이를 가변하도록 동작하는 가변밸브유닛(59)으로 전달된다.

한편, 본 발명에 따른 실시예는 흡기 매니폴드(50)내에 체크밸브(60)가 설치된 내장형 구조로서, 상기 체크밸브(60)는 주흡기유로(53)와 진공챔버(54)를 분할하는 하우징 쉘(61)에 설치된다.

즉, 상기 주흡기유로(53)와 진공챔버(54)를 분할하는 하우징 쉘(61)에는 공기통로(61a)가 형성되고, 상기 체크밸브(60)는 공기통로(61a)를 개폐시키도록 설치된 구조인 것이다.

상기 체크밸브(60)는 진공챔버(54)의 공기압이 기준압을 초과하는 경우 상기 진공챔버(54)의 기체를 상기 주흡기유로(53)로 배출하도록 작동하는 일방향 밸브로서, 상기 공기통로(61a)를 관통하도록 설치되고 일단에 상기 공기통로(61a)를 개폐시키는 밸브헤드(62a)를 구비한 밸브몸체(62); 상기 밸브몸체(62)의 타단에 형성된 스프링시트(62b)와 상기 하우징 쉘(61)에 양단이 지지되게 설치된 것으로 상기 밸브헤드(62a)가 상기 공기통로(61a)를 밀폐시키는 방향으로 이동하도록 상기 밸브몸체(62)에 탄성력을 제공하는 밸브스프링(63); 상기 공기통로(61a)가 개방됨에 따라 상기 진공챔버(54)내의 기체가 상기 주흡기유로(53)로 배출될 때에 기체속에 포함된 이물질을 필터링하는 밸브필터(64); 및 상기 밸브필터(64)가 고정 결합되는 밸브캡(65)를 포함한다.

여기서, 상기 밸브캡(65)은 밸브몸체(62)와 밸브필터(64)가 마주 대하도록 상기 하우징 쉘(61)의 끝단에 고정되게 결합되고, 상기 밸브캡(65)에는 다수개의 통기공(65a)이 형성된 구조이다.

따라서, 엔진이 가동되어 흡기 매니폴드(50)내의 플래넘챔버(51) 및 주흡기유로(53)에 공기 유동으로 인한 부압이 발생하면, 체크밸브(60)의 밸브몸체(62)가 밸브스프링(63)의 힘을 이기고 주흡기유로(53)쪽으로 이동하게 되고, 이때 공기통로(61a)가 개방되고, 개방된 공기통로(61a)를 통해 진공챔버(54)내의 공기가 주흡기유로(53)쪽으로 이동하게 된다.

그러면, 진공챔버(54)의 진공압이 연결호스(55)를 통해 액추에이터(55)에 전달되고, 이 과정에서 ECU(57)의 제어에 의해 솔레노이드밸브(57)가 개방되며, 이로 인해 액추에이터(55)의 구동력이 가변밸브유닛(59)으로 전달됨에 따라 가변밸브유닛(59)은 개폐동작을 하게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 실시예는, 러너(52)에 의해 형성된 주흡기유로(53)와 진공챔버(54)를 연결하는 체크밸브(60)가 흡기 매니폴드(50)내에 설치된 구조로, 이로 인해 흡기 매니폴드(50)를 컴팩트하게 제작할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 흡기 매니폴드(50)내에 체크밸브(60)가 내장된 내장형의 구조로서, 종래의 외장형 체크밸브의 구성과 비교하여 볼 때에 주흡기유로와 진공챔버를 연결하는 별도의 진공호스를 사용할 필요가 없으며, 이로 인해 부품수 감축과 비용절감을 도모할 수 있고, 주변 부품과의 간섭 문제를 해결할 수 있으며, 더 나아가 진공챔버의 형상 및 용량 확보에도 유리한 장점이 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

50 - 흡기 매니폴드 51 - 플래넘챔버
52 - 러너 53 - 주흡기유로
54 - 진공챔버 60 - 체크밸브
61 - 하우징 쉘

Claims (5)

1. 혼합기를 저장하는 플래넘챔버 및 러너에 의해 형성된 주흡기유로와 하우징 쉘에 의해 분할된 진공챔버가 내부에 형성된 진공챔버를 구비한 흡기 매니폴드에 있어서,
   상기 주흡기유로와 상기 진공챔버를 분할하는 하우징 쉘에 설치된 것으로 상기 진공챔버의 공기압이 기준압을 초과하는 경우 상기 진공챔버내의 기체를 상기 주흡기유로로 배출하도록 작동하는 체크밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공챔버를 구비한 흡기 매니폴드.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 주흡기유로와 상기 진공챔버를 분할하는 하우징 쉘에는 공기통로가 형성되고;
   상기 체크밸브는 상기 공기통로를 개폐시키도록 설치된 것을 특징으로 하는 진공챔버를 구비한 흡기 매니폴드.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 체크밸브는 상기 공기통로를 관통하도록 설치되고 일단에 상기 공기통로를 개폐시키는 밸브헤드를 구비한 밸브몸체; 및
   상기 밸브몸체의 타단에 형성된 스프링시트와 상기 하우징 쉘에 양단이 지지되게 설치된 것으로 상기 밸브헤드가 상기 공기통로를 밀폐시키는 방향으로 이동하도록 상기 밸브몸체에 탄성력을 제공하는 밸브스프링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공챔버를 구비한 흡기 매니폴드.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 체크밸브는 상기 공기통로가 개방됨에 따라 상기 진공챔버내의 기체가 상기 주흡기유로로 배출될 때에 기체속에 포함된 이물질을 필터링하는 밸브필터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공챔버를 구비한 흡기 매니폴드.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 밸브필터는 밸브캡에 고정 결합되고;
   상기 밸브캡은 밸브몸체와 밸브필터가 마주 대하도록 상기 하우징 쉘의 끝단에 고정 결합되며;
   상기 밸브캡에는 다수개의 통기공이 형성된 것을 특징으로 하는 진공챔버를 구비한 흡기 매니폴드.

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