KR20160074266A - 가변 흡기 매니폴드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가변 흡기 매니폴드에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 가변 흡기 매니폴드는, 흡기 매니폴드에 형성되며, 차량 엔진의 실린더 중 어느 하나의 실린더로 공기가 공급되도록 하는 제1흡입구 및 제2흡입구와, 상기 흡기 매니폴드의 내부에 설치되되, 일측은 구동모터에 연결되어 상기 구동모터에 의해 회전되는 회전봉과, 상기 회전봉의 외주면에 설치되되, 상기 구동모터에 의해 상기 제2흡입구를 선택적으로 개폐하는 게이트 밸브가 포함되며, 상기 게이트 밸브는, 상기 제2흡입구를 개폐하는 개폐부와, 상기 개폐부의 양측에 형성되며, 상기 고정봉이 관통되는 관통공이 형성되는 관통부와, 상기 관통부의 외주면에 형성되며, 상기 게이트 밸브의 제작시 상기 관통부의 외주면에 발생되는 버어(Burr)가 수용되는 버어 수용부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
이상 상술한 바와 같은 본 발명에 의하면,흡기 매니폴드의 2개의 흡입포트 중 어느 하나의 흡입포트를 개폐하는 게이트 밸브와 흡기 매니폴드가 맞닿는 부분에 버어 수용부가 구비되어 개폐부의 제작시 버어가 발생될 염려가 없는 장점이 있다.

Description

가변 흡기 매니폴드{VARIABLE INTAKE MANIFOLD}

본 발명은 가변 흡기 매니폴드에 관한 것으로서, 더 상세하게는 흡기 매니폴드의 2개의 흡입포트 중 어느 하나의 흡입포트를 개폐하는 게이트 밸브와 흡기 매니폴드가 맞닿는 부분에 버어 수용부가 구비되어 개폐부의 제작시 버어가 발생될 염려가 없는 가변 흡기 매니폴드에 관한 것이다.

일반적으로 연료를 직접 분사하여 연소시키는 내연기관에서는 실린더 블록에 실린더 헤드를 결합시켜 연소실을 형성하고, 상기 연소실을 압축하거나 팽창시켜 연소실의 용적을 가변시키기 위해 상기 실린더 블록에 피스톤이 왕복 운동을 할 수 있도록 설치된다.

상기 실린더 헤드에는 상기 연소실로 공기를 유입시키기 위한 흡기포트와, 상기 연소실에서 연소된 배기가스를 배출시키는 배기포트가 각각 형성되고, 상기 흡기포트를 개폐하는 흡기밸브 및 상기 배기포트를 개폐하는 배기밸브가 상기 실린더 헤드에 설치된다.

상기 흡기포트와 인접하여 상기 실린더 헤드에는 상기 연소실로 연료를 분사하는 인젝터가 설치되고, 가솔린을 연료로 사용하는 내연기관에는 상기 인젝터에 의해 분사된 연료에 불꽃을 점화시키는 스파크 플러그도 상기 실린더 헤드에 설치된다.

상기와 같이 구성된 직접 분사식 내연기관에서 상기 흡기밸브를 통해 상기 연소실로 유입되는 흡기의 유동에 텀블(Tumble)이나 스월(Swirl)을 형성시키면 연소 속도가 증가하여 불완전 연소를 줄일 수 있고, 내연기관의 냉시동 및 저속 저부하 운전시에 흡기의 흡입 관성력을 증대시켜 내연기관의 출력을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 배기가스의 유해 성분을 줄일 수 있으며, 또한 내연기관의 고속 고부하 운전시에 흡기의 흡입 효율을 증대시켜 내연기관의 출력을 향상시킬 수 있다.

상기와 같이 흡기에 텀블 유동 혹은 스월 유동을 형성시키기 위한 종래의 가변 흡기장치로서 가변 흡기 밸브장치가 제안되어 있다.

상기 가변 흡기 밸브장치는 1개의 실린더에 2개의 흡입포트가 구비되며, 2개의 흡입포트 중 하나의 흡입포트는 항상 개방되어 있고, 나머지 하나의 흡입포트는 차량의 운전조건(예:rpm)에 따라 개도량을 조절한다.

상기와 같이 나머지 하나의 흡입포트를 개폐하는 개폐부는 흡기 매니폴드의 내부에서 회전되면서 흡입포트를 개폐하는데, 이러한 개폐부가 흡기 매니폴드의 내벽에 반복적으로 맞닿는 마찰이 발생한다.

그러나, 상기 개폐부를 생산하는 과정에서, 개폐부의 일측에 버어(burr)가 형성되는 경우가 빈번한데, 이에 따라, 버어에 의해 개폐부가 흡입포트를 개폐하는 동작에 지장을 주게 되는 문제점이 있었다.

이와 관련된 선행기술로는, 한국공대특허 제10-2006-0061041호(발명의 명칭:가변 흡기 매니폴드의 가변 밸브 장착구조, 공개일자:2005년 06월 22일)가 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 흡기 매니폴드의 2개의 흡입포트 중 어느 하나의 흡입포트를 개폐하는 게이트 밸브와 흡기 매니폴드가 맞닿는 부분에 버어 수용부가 구비되어 개폐부의 제작시 버어가 발생될 염려가 없는 가변 흡기 매니폴드를 제공하는 것이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명에 따른 가변 흡기 매니폴드는, 흡기 매니폴드에 형성되며, 차량 엔진의 실린더 중 어느 하나의 실린더로 공기가 공급되도록 하는 제1흡입포트 및 제2흡입포트와, 상기 흡기 매니폴드의 내부에 설치되되, 일측은 구동모터에 연결되어 상기 구동모터에 의해 회전되는 회전봉과, 상기 회전봉의 외주면에 설치되되, 상기 구동모터에 의해 상기 제2흡입포트를 선택적으로 개폐하는 게이트 밸브가 포함되며, 상기 게이트 밸브는, 상기 제2흡입포트를 개폐하는 개폐부와, 상기 개폐부의 양측에 형성되며, 상기 고정봉이 관통되는 관통공이 형성되는 관통부와, 상기 관통부의 외주면에 형성되며, 상기 게이트 밸브의 제작시 상기 관통부의 외주면에 발생되는 버어(Burr)가 수용되는 버어 수용부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 버어 수용부는, 상기 관통부의 외주면 일부를 절삭 또는 살빼기 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회전봉의 외주면에는, 상기 관통공을 관통한 회전봉이 고정되도록 상기 게이트 밸브의 양측을 고정하는 스톱퍼가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회전봉의 횡단면은 모서리에 라운드부가 구비된 직사각 형상으로 제작되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 구동모터는 차량의 ECU에 의해 구동되어 실린더 내부로 제공되는 공기에 와류가 형성되도록 상기 제2흡입포트를 개폐하는 것을 특징으로 한다.

이상 상술한 바와 같은 본 발명에 의하면,흡기 매니폴드의 2개의 흡입포트 중 어느 하나의 흡입포트를 개폐하는 게이트 밸브와 흡기 매니폴드가 맞닿는 부분에 버어 수용부가 구비되어 개폐부의 제작시 버어가 발생될 염려가 없는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가변 흡기 매니폴드를 보인 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가변 흡기 매니폴드의 회전봉과 게이트밸브의 부분 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가변 흡기 매니폴드의 게이트 밸브의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가변 흡기 매니폴드의 게이트 밸브의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가변 흡기 매니폴드의 게이트 밸브의 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예들을 설명하기로 한다. 각 도면에 제시된 동일한 부호는 동일한 부재를 나타낸다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

본 발명은 4개의 실린더가 구비된 4기통 엔진을 예로 들어 설명하며, 도 1에 도시된 바와 같이, 흡입포트(100, 200)는 모두 8개 구비된다.

상기와 같은 흡입포트(100, 200)는 1개의 실린더(미도시)에 2개씩 연결되며, 2개의 흡입포트(100, 200) 중 어느 하나의 흡입포트를 제1흡입포트(100), 나머지 하나의 흡입포트는 제2흡입포트(200)라 한다.

상기 제1흡입포트(100)는 흡기 밸브(미도시)로부터 유입되는 공기가 일정하게 공급될 수 있도록 항시 개방되고, 상기 제2흡입포트(200)는 후술할 게이트 밸브(400)에 의해 선택적으로 개방된다.

상기 제2흡입포트(200)의 선택적인 개방은 차량 엔진(미도시)의 회전수(rpm:Revolution Per Minute)에 따라 개방될 수 있으며, 엔진의 회전수가 높아지는 과정, 즉, 고속주행시 서서히 개방되는데, 게이트 밸브(400)에 의한 제2흡입포트(200)의 개도량은 차량의 ECU(미도시)에 의해 제어될 수 있다.

즉, 상기 게이트 밸브(400)는, 완전 밀폐, 일부 개방, 완전 개방의 움직임을 가질 수 있으며, 엔진의 회전수가 낮은 경우에는 완전 밀폐, 엔진의 회전수가 높은 경우에는 완전 개방의 움직임을 가질 수 있다.

상기 게이트 밸브(400)는 흡기 매니폴드(10)의 내부에서 회전되어 제2흡입포트(200)를 개폐할 수 있으며, 이러한 게이트 밸브(400)의 회전은 회전봉(300)에 의해 이루어진다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가변 흡기 매니폴드를 보인 개략적인 사시도, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가변 흡기 매니폴드의 회전봉과 게이트밸브의 부분 분해사시도, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가변 흡기 매니폴드의 게이트 밸브의 사시도, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가변 흡기 매니폴드의 게이트 밸브의 측면도이다.

본 발명에 따른 가변 흡기 매니폴드는, 제1흡입포트(100), 제2흡입포트(200), 회전봉(300) 및 게이트 밸브(400)가 포함되며, 게이트 밸브(400)는 개폐부(410), 관통부(420) 및 버어 수용부(430)가 포함된다.

먼저, 제1흡입포트(100)와 제2흡입포트(200)에 대해 설명한다.

상기 제1흡입포트(100)와 제2흡입포트(200)는 흡기 매니폴드(10)의 일측에 형성되어 공기를 실린더의 내부로 공급하기 위한 포트로서, 제1흡입포트(100)와 제2흡입포트(200)는 도 1에 도시된 바와 같이, 서로 이웃하게 배치되며, 서로 이웃하게 배치된 제1흡입포트(100)와 제2흡입포트(200)는 차량 엔진의 실린더 중 어느 하나의 실린더로 공기를 공급한다.

정확하게는, 상기와 같이 이웃하게 배치된 제1흡입포트(100)와 제2흡입포트(200)는 동일한 실린더로 공기를 공급하며, 도 1에는 모두 8개의 흡입포트(100, 200)들이 도시되어 있는데, 이러한 8개의 흡입포트들(100, 200)은 2개씩 짝을 이루어 4개의 실린더로 각각 공기를 공급한다.

상술한 바와 같이, 제1흡입포트(100)는, 실린더의 내부로 항상 공기가 공급될 수 있도록 개방되어 있으며, 제2흡입포트(200)는 기설정된 조건(예:엔진의 회전수(rpm)에 충족하는 경우에만 개방된다.

또한, 상기 제1흡입포트(100)는 실린더의 상면에 대하여 일측으로 치우쳐 배치되어 실린더의 내부로 공기가 진입하는 과정에서 자연스럽게 와류가 발생될 수 있도록 하여 실린더의 내부에서 공기와 연료가 잘 혼합될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기 제2흡입포트(200) 또한, 실린더의 상면에 대하여 일측으로 치우쳐 배치되되, 상기 제1흡입포트(100)와 마주보도록 치우쳐 배치되어 제2흡입포트(200)의 개방시 상기 제1흡입포트(100)로 진입하는 공기와 더욱 강력한 와류가 형성되도록 한다.

조금 더 상세하게, 상기 제2흡입포트(200)는 제1흡입포트(100)와 마주보되, 공기의 진행방향은 서로 반대로 향하게 배치되어 제1흡입포트(100)와 제2흡입포트(200)를 통해 유입되는 공기가 서로 부딪히면서 와류를 형성시켜, 공기와 연료가 잘 혼합될 수 있도록 한다.

다음으로, 회전봉(300)에 대해 설명한다.

상기 회전봉(300)은 도 1에 도시된 바와 같이, 흡기 매니폴드(10)의 내부에 설치되되, 일측은 구동모터(20)에 연결되어 구동모터(20)의 회전에 의해 회전되는 부재로서, 이러한 회전봉(300)의 외주면에는 도 2에 도시된 바와 같이, 후술할 게이트 밸브(400)가 설치된다.

상기 회전봉(300)의 타측은 흡기 매니폴드(10)의 내부에 베어링 등을 매개로 설치되어 구동모터(20)의 회전에 의해 회전봉(300)이 원활하게 회전될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 회전봉(300)의 횡단면은 대체로 직사각 형상으로 제작되어 구동모터의 회전시, 회전봉(300)과 게이트 밸브(400)의 회전력이 잘 전달되도록 하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 회전봉(300)의 횡단면은 게이트 밸브(400)와 결합시 결합면이 증가될 수 있도록 모서리에 라운드부가 구비되는 것도 좋을 것이다.

상기 회전봉(300)의 횡단면이 원으로 제작되는 경우, 회전봉(300)과 게이트 밸브(400) 사이에 미끄럼(slip) 현상이 발생될 수 있다.

다음으로, 게이트 밸브(400)에 대해 설명한다.

상기 게이트 밸브(400)는 상술한 회전봉(300)의 외주면에 설치되는 부재로서, 엔진의 실린더 갯수와 동일한 갯수가 구비된다.

상기와 같은 게이트 밸브(400)는 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 개폐부(410), 관통부(420), 버어 수용부(430)를 포함하며, 상술한 회전봉(300)의 회전에 의해 흡기 매니폴드(10)의 내부에서 제2흡입포트(200)를 선택적으로 개폐한다.

상기 개폐부(410)는 대체로 원판 형상으로 제작되는 부재로서, 이러한 개폐부(410)는, 제2흡입포트(200)의 내주면을 직접적으로 개폐하는 부재이다.

상기와 같은 개폐부(410)의 하부에는 관형상의 관통부(420)가 형성되는데, 이러한 관통부(420)에는 상술한 회전봉(300)이 관통되는 통공인 관통공(421)이 형성된다.

상기와 같은 관통공(421)은 상술한 회전봉(300)의 횡단면에 대응되는 형상으로 관통형성되며, 게이트 밸브(400)가 회전봉(300)의 외주면을 따라 이동되는 것이 방지되도록 스톱퍼(310)가 구비되는 것이 바람직하다.

상기 스톱퍼(310)는 도 2의 부분확대도에 도시된 바와 같이, 회전봉(300)의 외주면에 돌출형성된 돌기 타입이 바람직하지만, 별도의 클립이나 클램프와 같은 고정수단이어도 무방할 것이다.

한편, 상기 관통부(420)의 외주면에는 게이트 밸브(400)의 제작시 발생되는 버어(burr)가 수용되는 버어 수용부(430)가 형성되는데, 버어 수용부(430)에 버어가 수용됨으로 인하여, 게이트 밸브(400)가 흡기 매니폴드(10)의 내부에서 회전시 흡기 매니폴드(10)의 내벽이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

조금 더 상세하게 설명하면, 관통부의 외주면에 버어가 형성되는 경우, 버어는 관통부의 외주면에 돌기의 형상으로 제작되므로, 게이트 밸브가 반복적으로 제2흡입포트를 개폐하는 동작에서 제2흡입포트(200)의 내벽을 손상시킨다.

이에 따라, 본 발명은 관통부(420)의 외주면에 버어가 형성되는 부위에 버어 수용부(430)가 구비되어 게이트 밸브(400)의 제작시 또는 게이트 밸브의 동작시 발생될 수 있는 버어를 수용하는 것을 특징으로 한다.

상기 버어 수용부(430)는 도 3에 도시된 바와 같이, 관통부(420)의 외주면에 디(D)형상으로 커팅되는 것이 바람직하지만, 도 5에 도시된 바와 같이, 관통부(420)의 외주면의 일부를 살빼기(440) 하여 형성시킬 수도 있을 것이다.

상기와 같은 디형상의 커팅은 약 0.5mm 정도의 깊이를 갖도록 커팅하여 게이트 밸브의 사출시 관통부(420)의 외주면에 형성될 수 있는 버어가 버어 수용부(430)에 형성되도록 하며, 살빼기(440)는 버어가 생성될 수 있는 부분의 일부에 홈이 형성되도록 살빼기하여 살빼기(440)에 버어가 수용될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

도면과 명세서에서 최적의 실시예들이 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면, 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

10-흡기 매니폴드
20-구동모터
100-제1흡입포트
200-제2흡입포트
300-회전봉 310-스톱퍼
400-게이트 밸브 410-개폐부
420-관통부 421-관통공
430-버어수용부 440-살빼기

Claims (5)

1. 흡기 매니폴드에 형성되며, 차량 엔진의 실린더 중 어느 하나의 실린더로 공기가 공급되도록 하는 제1흡입포트 및 제2흡입포트와,
   상기 흡기 매니폴드의 내부에 설치되되, 일측은 구동모터에 연결되어 상기 구동모터에 의해 회전되는 회전봉과,
   상기 회전봉의 외주면에 설치되되, 상기 구동모터에 의해 상기 제2흡입포트를 선택적으로 개폐하는 게이트 밸브가 포함되며,
   상기 게이트 밸브는,
   상기 제2흡입포트를 개폐하는 개폐부와,
   상기 개폐부의 양측에 형성되며, 상기 고정봉이 관통되는 관통공이 형성되는 관통부와,
   상기 관통부의 외주면에 형성되며, 상기 게이트 밸브의 제작시 상기 관통부의 외주면에 발생되는 버어(Burr)가 수용되는 버어 수용부가 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 흡기 매니폴드.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 버어 수용부는,
   상기 관통부의 외주면 일부를 절삭 또는 살빼기 하는 것을 특징으로 하는 가변 흡기 매니폴드.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 회전봉의 외주면에는,
   상기 관통공을 관통한 회전봉이 고정되도록 상기 게이트 밸브의 양측을 고정하는 스톱퍼가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 가변 흡기 매니폴드.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 회전봉의 횡단면은 모서리에 라운드부가 구비된 직사각 형상으로 제작되는 것을 특징으로 하는 가변 흡기 매니폴드.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 구동모터는 차량의 ECU에 의해 구동되어 실린더 내부로 제공되는 공기에 와류가 형성되도록 상기 제2흡입포트를 개폐하는 것을 특징으로 하는 가변 흡기 매니폴드.

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