KR20160122176A - 통합된 이중 흐름 차단을 가진 슈퍼 흡인기 - Google Patents

통합된 이중 흐름 차단을 가진 슈퍼 흡인기 Download PDF

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KR20160122176A
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매튜 버넘
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나일론크래프트, 인코퍼레이티드
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Abstract

일 실시예에서, 수렴 유입구 및 수렴 유출구를 포함하는 수렴 구획, 및 발산 유입구 및 발산 유출구를 가진 발산 구획을 갖는 벤투리 파이프를 포함하는 흡인기가 제공된다. 목부는 수렴 유출구와 발산 유입구 사이에 배치된다. 차단 밸브는 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능하다. 차단 밸브는 폐쇄 위치에 있을 때 목부 내에 배치된다.

Description

통합된 이중 흐름 차단을 가진 슈퍼 흡인기{SUPER ASPIRATOR WITH INTEGRATED DUAL FLOW SHUT OFF}
관련 출원에 대한 상호-참조
본 출원은, 미국 특허 일련 번호 제61/940,643호(출원일: 2014년 2월 17일, 발명의 명칭: "SUPER ASPIRATOR WITH INTEGRATED DUAL FLOW SHUT OFF")에 대한 우선권을 주장하며, 이 기초 출원은 그의 전문이 본 명세서에 참고로 편입된다.
내연 기관은 브레이크, 자동 변속기 및 기타와 같은, 자동차 서브시스템을 위한 진공 보조를 제공하기 위해 공기 흐름 도관을 오랫동안 이용하여 왔다. 이들 시스템은 종종 서브시스템 배압이 엔진에 도달하는 것을 방지하기 위해 공기 흐름 도관을 따라 위치된 체크 밸브를 이용한다.
체크 밸브 유닛은 주 공기 채널을 통해 서로 연결되는 유입구 및 유출구를 포함한다. 조립된 상태에서 또는 이용의 경우에, 유입구는 동작 시스템에 및 유출구는 흡입 시스템에 연결된다. 제1 체크 밸브는 주 공기 채널에 위치된다. 이것은 일단 압력이 흡입 시스템에서 오르는 경우에 그것이 동작 시스템에서 생성되었다면 부압을 벗어나는 것을 방지한다. 더욱이, 제1 체크 밸브의 아래쪽으로 주 공기 채널로부터 분기하며 대기로 방출하는 하나의 단일 유출구 채널은 체크 밸브 유닛을 제공받는다. 벤투리 파이프 또는 단면의 협소화는 이러한 외부 채널에서 제공된다. 단면의 이러한 협소화는 채널, 이후 벤투리 채널을 통해, 제1 체크 밸브의 위쪽으로 위치된 포인트에서 주 공기 채널에 연결된다.
알려진 체크 밸브 유닛에서, 공기가 외부 채널을 통해 끊임없이 흡입되는 것은 단점이다. 이것은 특히 공기 흡입 파이프의 초크 밸브를 통해 흐르는 기단이 엔진 제어를 위해 또는 연소 프로세스를 최적화하기 위해 사용되는 연소 기관에 유해하다. 벤투리 파이프를 포함하는 외부 채널은 동작 시스템의 시스템 압력이 그것의 타겟 값에 도달할 때 슬라이딩 밸브에 의해 차단될 수 있다.
일 실시예에서, 수렴 유입구 및 수렴 유출구를 포함하는 수렴 구획, 및 발산 유입구 및 발산 유출구를 가진 발산 구획을 갖는 벤투리 파이프를 포함하는 흡인기가 제공된다. 상기 수렴 유출구는 상기 발산 유입구와 유체 연통한다. 차단 밸브는 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능하다. 상기 차단 밸브는 관통하여 연장된 애퍼처를 가질 수 있다. 폐쇄 위치에서, 상기 애퍼처는 수렴 유출구와 발산 유입구 사이에서 유체 연통한다. 상기 차단 밸브가 개방 위치에 있을 때, 흡인기는 브레이크와 같은 디바이스를 동작시키기 위해 높은 질량 흐름 성능을 가진다. 상기 차단 밸브가 폐쇄 위치에 있을 때, 흡인기를 통한 흐름은 감소되지만, 완전히 차단되지는 않는다. 따라서, 상기 차단 밸브는 브레이크 부스터를 빨리 철수시키기 위해 개방될 수 있으며, 시스템을 통한 누설의 양을 감소시키기 위해 폐쇄될 수 있다. 그러나, 애퍼처는 차단 밸브가 고장나고 개방되지 않는다면 브레이크를 작동시키기에 충분한 누설을 허용한다.
본 발명은 상세한 설명 및 수반되는 도면들로부터 보다 완전히 이해될 것이다.
도 1은 종래 기술의 체크 밸브 흡인기의 정면도;
도 2는 종래 기술의 체크 밸브 흡인기의 단면도;
도 3은 종래 기술의 체크 밸브 흡인기의 상면도;
도 4는 실시예에 따라 형성되며 폐쇄 위치에서의 차단 밸브를 가진 흡인기의 단면도;
도 5는 도 3에 도시되며 개방 위치에서의 차단 밸브를 가진 흡인기의 단면도;
도 6은 폐쇄 위치에서 도 3에 도시된 차단 밸브의 단면도;
도 7은 개방 위치에서 도 3에 도시된 차단 밸브의 단면도;
도 8은 실시예에 따라 형성되며 폐쇄 위치에서의 차단 밸브를 가진 흡인기의 단면도;
도 9는 도 7에 도시되며 개방 위치에서의 차단 밸브를 가진 흡인기의 단면도;
도 10은 폐쇄 위치에서 도 7에 도시된 차단 밸브의 단면도;
도 11은 개방 위치에서 도 7에 도시된 차단 밸브의 단면도.
본 발명의 원리의 이해를 촉진시키기 위해, 참조가 이제 도면들에 예시된 실시예에 대해 이루어질 것이며, 특정 언어가 상기 실시예를 설명하기 위해 사용될 것이다. 그럼에도 불구하고 본 발명의 범위의 어떤 제한도 의도되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 일반적으로 본 발명이 관련되는 기술분야에서의 숙련자에게 발생할 바와 같이, 예시된 디바이스에서 변경 및 수정, 및 여기에 예시된 바와 같이 본 발명의 원리의 추가의 적용분야가 고려되며 보호되도록 요구된다. 이러한 대안적인 실시예들은 이 기술분야의 숙련자들에게 명백할 여기에 논의된 실시예들에 대한 특정한 적응화를 요구한다.
종래 기술의 체크 밸브 흡인기가 도 1에 예시된다. 종래 기술의 흡인기의 내부 구성 및 동작은 미국 특허 번호 제5,291,916호에 도시되며 설명된다. 도 1 내지 도 3은 미국 특허 번호 제5,291,916호로부터의 도면의 재생이다. 종래 기술의 체크 밸브 흡인기는 나일론크래프트 인코포레이티드사(Nyloncraft Incorporated)(인디아나주 46545, 미셔워커, 616 W. 맥킨리 가)로부터 상업적으로 이용 가능하다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 체크 밸브(10)는 일반적으로 엔진 블록 및 전체 혼합 포트에서의 공기 흡입 포트, 일반적으로 기화기 또는 연료 주입 포트 사이에서의 공기 흐름 라인에서 내연 기관에서 이용된다. 명료함을 위해, 엔진, 기화기, 호스 연결부, 및 서브시스템은 도시되지 않으며, 이들 포트는 거의 모든 차량에서 발견된 내연 기관들에 공통적이라는 것이 이해된다.
통상적인 내연 기관에서의 공기 흐름 시스템은 엔진이 동작함에 따라, 적절한 연료 연소를 돕기 위해 연료 주입기의 기화기의 공기 흡입 포트를 통해 공기를 끌어당기는 부분 진공이 생성되는 원리에 대해 동작한다. 이러한 진공은 차량에서의 진공 보조 서브시스템, 특히 브레이크, 자동 변속기 및 가장 최근에, 공기 조절기를 보완할 때 유용한 것으로 발견되어 왔다. 체크 밸브(10)는 주된 통기로와 서브시스템 사이에서 연결을 제공하며, 서브시스템으로부터의 배압이 주된 통기로를 통한 기류를 방해하는 것을 억제하도록 작용한다.
도면에 도시된 체크 밸브(10)는 바람직하게는 최상부 밸브 절반(14) 및 최하부 밸브 절반(16)으로 형성되는 실질적으로 일체 밸브 본체(12)를 포함한다. 최상부 절반 및 최하부 절반의 표시는 단지 설명적인 목적을 위한 것이며 엔진실에서 밸브(10)의 배향을 제한하지 않는다. 바람직하게는, 최상부 밸브 절반(14)은 음파 용접, 가열 또는 그것의 사용 이전의 다른 종래의 방법에 의해 최하부 밸브 절반(16)에 연결된다.
최하부 밸브 절반(16)은 공기 통로(22)를 통해 직접 공기 흐름 연통을 하는 공기 유입구(18) 및 공기 유출구(20)를 포함한다. 내연 기관에서의 통상적인 사용에서, 공기 유입구(18)는 도관(도시생략)을 통해 엔진 기화기 또는 다른 연료 주입 부재(도시생략)에서의 공기 흡입 포트에 연결될 것이다. 공기 유출구(20)는 바람직하게는 도관(도시생략)을 통해 엔진 블록(도시생략)의 진공 포트에 연결된다.
도시된 바와 같이, 최하부 밸브 절반(16)은 또한 하부 밸브 시트(24, 26)을 포함한다. 각각의 하부 밸브 시트(24, 26)는 연속 외부 벽(28, 29), 및 최하부 벽(30, 31)에 의해 획정된다. 보어(32, 33)는 공기 통로(22)와의 공기 흐름 연통을 허용하기 위해 각각의 하부 밸브 시트(24, 26)에서 획정된다. 각각의 외부 벽(28, 29)은 본 명세서에서 나중에 설명되는 바와 같이, 상부 밸브 시트(25, 27)와 짝짓기할 때 용이함을 제공하기 위해 도시된 바와 같이 계단식 부분(58, 59)을 포함할 수 있다. 복수의 방사상 이격된 핑거(34, 35)는 각각의 최하부 벽(30, 31)으로부터 위쪽으로 일체형으로 연장되며 가요성 밀봉 부재(36, 37)를 지원하도록 작용한다. 공기 통로(22)는 통로와 밸브 시트(24) 사이에서의 공기 연통을 허용하는 개구(38)를 가진다.
도 2에 도시된 바와 같이, 공기 통로(22)는 유입구 포트(18)에서 개구(38)까지 좁아지는 테이퍼링 외부 통로(40), 및 개구(38)로부터 통로(22) 및 밸브 시트(26)의 교차점으로의 확장 통로(42)에 의해 획정된다. 통로(22)의 이러한 구성은 일반적으로 벤투리 도관으로서 알려져 있으며, 그것의 기능은 이 기술분야의 숙련자들에게 잘 알려져 있다.
상부 밸브 절반(14)은 체크 밸브(10)를 형성하기 위해 하부 밸브 절반(14)과 짝짓기하기 위해 채택된다. 도시된 바와 같이 상부 밸브 절반(14)은 공기 통로(48)에 의해 공기 흐름 연통하여 연결될 수 있는 유입구(44) 및 유출구(46)를 포함한다. 내연 기관으로의 통상적인 연결에서, 유입구(44)는 공기 호스(도시생략)를 통해 브레이크 시스템(도시생략)에 연결될 것이며 유입구(46)는 공기 조절기 압축기(도시생략)와 같은, 차량의 또 다른 서브시스템에 캡핑되거나 또는 연결될 것이다.
도시된 바와 같이, 상부 밸브 절반(14)은 밸브 시트(25, 27)를 포함한다. 각각의 상부 밸브 시트(25, 27)는 연속적 외부 벽(50, 51) 및 최하부 벽(52, 53)에 의해 획정된다. 보어(54, 55)는 공기 통로(48) 및 유입구(44, 46)와의 공기 연통을 허용하기 위해 각각의 상부 밸브 시트(25, 27)에서 획정된다. 최하부 벽(52, 53)은 바람직하게는 밀봉 부재(36, 37)의 것보다 약간 더 작은 직경의 보어(54, 55)를 갖고 도시된 바와 같이 평활한 오목 구성이다. 각각의 외부 벽(50, 51)은 바람직하게는 하부 밸브 시트(24, 26)의 계단식 부분(58, 59)에 실질적으로 상보적인 주변 홈(56, 57)을 가진다.
체크 밸브(10)는 계단식 부분(58, 59)이 홈(56, 57)과 동조되도록 밸브 시트(25, 27)와 밸브 시트(24, 26)를 동조시킴으로써 조립된다. 밀봉 부재(36, 37)는 핑거(34, 35) 상에 위치되며 밸브 부분(14, 16)은 그 후 함께 가압되어 음파 용접 또는 다른 공통 방법에 의해 연결된다. 밸브 부분(14, 16)을 연결하는 선호되는 방법은 일반적으로, 밸브 부분을 형성하기 위해 사용된 재료, 이 실시예에서 사출 성형된 열 저항, 경질 플라스틱에 의존할 것이다. 적절한 플라스틱 또는 금속 또는 다른 화합물이, 이제 다음과 같이 내연 기관에서 구현할 준비가 된, 체크 밸브(10)를 형성할 때 사용될 수 있다는 것이 이해된다.
상기 언급된 상기 호스 후크-업을 갖고, 체크 밸브(10)는 다음과 같이 기능한다. 엔진(도시생략)이 동작함에 따라, 그것은 유입구(18), 통로(22) 및 유출구(20)를 통해 공기를 인출한다. 이것은 핑거(34, 35)에 대해 아래쪽으로 밀봉 부재(36, 37)를 끌어내리기 위해 밸브 시트(24 내지 27) 및 통로(48)에서 부분 진공을 생성한다. 핑거(34, 35)(도 3)의 간격으로 인해, 통로(48)에서 통로(22)로의 자유 공기 흐름이 허용된다. 엔진의 동작에 의해 생성된 부분 진공은 브레이크, 및 원한다면, 공기 조절 서브시스템(도시생략)의 동작의 진공 보조에서 공통 방식으로 작용한다.
어떤 이유로든, 서브시스템들 중 하나에서의 배압이 유입구(44, 46)로의 통로(48)를 통한 양성 공기 흐름을 생성하기 위해 발생된다면, 역류 진공이, 진공이 통로(22)를 통한 상기 설명된 공기 흐름을 방해하는 것을 방지하기 위해 밸브 시트 최하부 벽들(52, 53)에 대해 단단한 밀봉 부재(36, 37)를 끌어당기기 위해 발생된다. 이제까지 설명된 바와 같이 체크 밸브(10)의 기능은 이 기술분야의 숙련자들에게 잘 알려져 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 테이퍼링 및 확장 통로(40, 42)는 엔진(도시생략)의 동작 동안 발생된 부분 진공에 대한 신규 벤투리 효과를 생성한다. 그것들의 구성들에 의해, 통로(40, 42)는 통로(42)를 통과하는 공기의 감소된 압력을 갖고 속도에서의 뚜렷한 증가를 허용한다. 통로(22) 및 밸브 시트(24, 25)의 연결로 인해, 통로(48) 및 밸브 시트(25, 24)를 통해 인출된 공기의 양에서의 뚜렷한 증가는 서브시스템(도시생략)을 위한 진공 보조에서의 상당한 신장을 제공한다. 예로서, 체크 밸브(10)는 일반적으로 약 7인치의 수은(7" Hg)의 진공을 당기는 종래의 내연 기관에서 검사되었다. 제자리에 밸브(10)를 가진 유출구(44)에서의 관찰된 진공은 그것의 벤투리 효과 통로(40, 42)를 가진 밸브(10)의 사용으로 인해 발생된 157% 증가에 이르는 18인치의 수은(18" Hg)이었다.
도 4 내지 도 7에 예시된 바와 같이, 엔진 내에서 센서로부터 수신된 신호에 기초하여 전자적으로 동작될 수 있는 흡인기(210)가 제공된다. 흡인기(210)는 진공 채널(216) 및 외부 공기 채널(218)을 포함한다. 진공 채널(216)은 유입구(212)와 바이패스 채널(213) 사이에서 연장되며, 외부 공기 채널(218)은 유입구 포트(215)와 유출구 포트(236) 사이에서 연장된다. 바이패스 채널(213)는 진공 채널(216) 및 유출구 포트(236)를 유동적으로 결합한다. 진공 채널(216) 및 외부 공기 채널(218)은 벤투리 채널(240)에 의해 추가로 유동적으로 결합된다. 벤투리 파이프(220)는 외부 공기 채널(218)에 위치된다. 벤투리 파이프(220)는 수렴 구획(222) 및 발산 구획(224)을 포함한다. 목부(throat)(226)는 수렴 구획(222)과 발산 구획(224)을 연결한다. 수렴 구획(222)은 수렴 유입구(228)와 수렴 유출구(230) 사이에서 연장된다. 수렴 구획(222)은 수렴 유입구(228)에서 수렴 유출구(230)로 좁아진다. 특히, 수렴 유입구(228)는 수렴 유출구(230)의 직경(D2)보다 큰 직경(D1)을 가진다. 발산 구획(224)은 발산 유입구(232) 및 발산 유출구(234)를 포함한다. 발산 구획(224)은 발산 유입구(232)에서 발산 유출구(234)로 넓어진다. 특히, 발산 유입구(232)는 발산 유출구(234)의 직경(D4)보다 작은 직경(D3)을 가진다. 목부(226)는 수렴 유출구(230)와 발산 유입구(232) 사이에서 연장된다.
차단 밸브(250)(도 6 및 도 7에 상세히 예시됨)는 수렴 유출구(230)와 발산 유입구(232) 사이에 배치된다. 차단 밸브(250)는 수렴 유출구(230) 및 발산 유입구(232)와 유체 연통한다. 특히, 차단 밸브(250)는 벤투리 파이프(220)의 목부(226)를 폐쇄하기 위해 배치된다. 차단 밸브(250)는 개방 위치(221)(도 5 및 도 7에 도시됨)와 폐쇄 위치(223)(도 4 및 도 6에 도시됨) 사이에서 이동 가능하며, 여기에서 개방 위치(221)에서, 목부(226)가 개방되며, 폐쇄 위치(223)에서, 차단 밸브(250)는 목부(226)에 배치된다. 차단 밸브(250)는 흡인기(210)에 인접하여 배치되며 그것에 결합된 솔레노이드(252)에 의해 개방 위치(221)와 폐쇄 위치(223) 사이에서 이동된다. 솔레노이드는 차단 밸브(250)가 개방 위치(221)와 폐쇄 위치(223) 사이에서 이동할 때 접촉하는 상부 범퍼(270) 및 하부 범퍼(272)를 포함한다. 특히, 개방 위치(221)에서, 차단 밸브(250)는 상부 범퍼(270)와 접촉하며, 폐쇄 위치(223)에서, 차단 밸브(250)는 하부 범퍼(272)와 접촉한다. 범퍼(270 및 272)는 차단 밸브(250)가 개방 위치(221)와 폐쇄 위치(223) 사이에서 이동할 때 잡음을 감소시킨다. 일 실시예에서, 범퍼(270 및 272)는 불소실리콘 고무로부터 형성된다.
차단 밸브(250)는 도 14에 도시된, 엔진(80) 내에서 센서로부터 수신된 신호에 기초하여 전자적으로 동작될 수 있다. 도 14에 도시된, 브레이크 부스터 진공(84)이 엔진 진공과 동등하게 될 때, 차단 밸브는 벤투리 목부(226)를 통한 공기 흐름을 방지하지만 바이패스 밸브(213)를 통한 공기 흐름을 허용하기 위해 폐쇄된다. 일 실시예에서, 차단 밸브(250)는 브레이크 부스터(84) 내에 진공을 생성하기 위해 벤투리 파이프(220)를 통해, 엔진 흡입 매니폴드(80)가 도 14에 도시된, 공기 흡입구(82)로부터 공기를 인출하도록 허용하기 위해 점화 콜드 스타트 동안 개방된 채로 있는다. 일 실시예에서, 엔진 스로틀 밸브가 개방될 때, 흡입 매니폴드 압력에 관계없이, 차단 밸브(250)는 브레이크 부스터 진공이 35㎪ 미만이면 개방될 것이며, 차단 밸브(250)는 브레이크 부스터 진공이 35㎪ 이상이면 폐쇄될 것이다. 일 실시예에서, 엔진 스로틀 밸브가 폐쇄되며 엔진 흡입 매니폴드 압력이 50㎪ 미만일 때, 차단 밸브(250)는 브레이크 부스터 압력이 35㎪ 미만이면 개방될 것이며, 차단 밸브(250)는 브레이크 부스터 압력이 35㎪ 이상이면 폐쇄될 것이다. 일 실시예에서, 엔진 스로틀 밸브가 폐쇄되며 엔진 흡입 매니폴드 압력이 50㎪ 이상일 때, 차단 밸브(250)는 브레이크 부스터 압력에 관계없이 폐쇄될 것이다. 여기에서 주어진 예들은 단지 대표적이며, 설명된 압력은 적용분야 및 엔진 유형에 기초하여 달라질 수 있다는 점에 유의해야 한다.
솔레노이드(252)는 개방 위치(221)와 폐쇄 위치(223) 사이에서 차단 밸브(250)를 이동시키기 위해 낮은 힘을 요구한다. 요구된 낮은 힘 때문에, 솔레노이드는 다른 차단 밸브와 비교될 때 비교적 작게 사이징될 수 있다. 일 실시예에서, 차단 밸브(250)는 터보 과급기 또는 역화에 의해 생성될 수 있는 것과 같은, 역류 이벤트 동안 개방되지 않을 것이다.
벤투리를 통한 기류가 완전히 차단될 때, 브레이크와 같은, 자동차 서브시스템은 제한된 기능을 가질 수 있다. 따라서, 슬라이딩 밸브가 막히게 되거나 또는 밸브의 작동기가 오작동한다면, 차량은 자동차 서브시스템의 제한된 제어를 가지며, 이것은 위험하고 값비쌀 수 있다. 도 8 내지 도 11에 예시된 바와 같이, 흡인기(110)는 진공 채널(116) 및 외부 공기 채널(118)을 포함한다. 진공 채널(116)은 유입구(112)와 바이패스 채널(113) 사이에서 연장되며, 외부 공기 채널(118)은 유입구 포트(115)와 유출구 포트(136) 사이에서 연장된다. 바이패스 채널(113)은 진공 채널(116) 및 유출구 포트(136)를 유동적으로 결합한다. 진공 채널(116) 및 외부 공기 채널(118)은 벤투리 채널(140)에 의해 추가로 유동적으로 결합된다. 벤투리 파이프(120)는 외부 공기 채널(118)에 위치된다. 벤투리 파이프(120)는 수렴 구획(122) 및 발산 구획(124)을 포함한다. 목부(126)는 수렴 구획(122)과 발산 구획(124)을 연결한다. 수렴 구획(122)은 수렴 유입구(128)와 수렴 유출구(130) 사이에서 연장된다. 수렴 구획(122)은 수렴 유입구(128)에서 수렴 유출구(130)로 좁아진다. 특히, 수렴 유입구(128)는 수렴 유출구(130)의 직경(D12)보다 큰 직경(D11)을 가진다. 발산 구획(124)은 발산 유입구(132) 및 발산 유출구(134)를 포함한다. 발산 구획(124)은 발산 유입구(132)에서 발산 유출구(134)로 넓어진다. 특히, 발산 유입구(132)는 발산 유출구(134)의 직경(D14)보다 작은 직경(D13)을 가진다. 목부(126)는 수렴 유출구(130)와 발산 유입구(132) 사이에서 연장된다.
차단 밸브(150)(도 10 및 도 11에 상세히 예시됨)는 수렴 유출구(130)와 발산 유입구(132) 사이에 배치된다. 차단 밸브(150)는 수렴 유출구(130) 및 발산 유입구(132)와 유체 연통한다. 특히, 차단 밸브(150)는 벤투리 파이프(120)의 목부(126)를 폐쇄하기 위해 배치된다. 차단 밸브(150)는 개방 위치(121)(도 9 및 도 11에 도시됨)와 폐쇄 위치(123)(도 8 및 도 10에 도시됨) 사이에서 이동 가능하며, 여기에서 개방 위치(121)에서, 목부(126)가 개방되며, 폐쇄 위치(123)에서, 차단 밸브(150)는 목부(126)에 배치된다. 차단 밸브(150)는 흡인기(110)에 인접하여 배치되며 그것에 결합된 솔레노이드(152)에 의해 개방 위치(121)와 폐쇄 위치(123) 사이에서 이동된다. 솔레노이드는 차단 밸브(150)가 개방 위치(121)와 폐쇄 위치(123) 사이에서 이동할 때 접촉하는 상부 범퍼(170) 및 하부 범퍼(172)를 포함한다. 특히, 개방 위치(121)에서, 차단 밸브(150)는 상부 범퍼(170)를 접촉하며, 폐쇄 위치(123)에서, 차단 밸브(150)는 하부 범퍼(172)와 접촉한다. 범퍼(170 및 172)은 차단 밸브(150)가 개방 위치(121)와 폐쇄 위치(123) 사이에서 이동할 때 잡음을 감소시킨다. 일 실시예에서, 범퍼(170 및 172)는 불소실리콘 고무로부터 형성된다.
차단 밸브(150)는 관통하여 연장된 애퍼처(154)를 포함한다. 도 12에 예시된 바와 같이, 개방 위치(121)에서, 차단 밸브(150)는 벤투리 파이프(120)의 임의의 것을 차단하지 않는다. 애퍼처(154) 크기는 엔진을 위한 용인 가능한 유량에 의해 결정된다. 도 13에 예시된 바와 같이, 폐쇄 위치(123)에서, 애퍼처(154)는 수렴 유출구(130)와 발산 유입구(132) 사이에서 유체 연통을 허용한다. 애퍼처(154)는 폐쇄 위치(123)에서 수렴 유출구(130)에 인접하여 배치된 업스트림 단부(156)를 가진다. 업스트림 단부(156)는 수렴 유출구(130)의 직경(D12)과 대략 동일한 직경(D15)을 가진다. 애퍼처(154)는 또한 폐쇄 위치(123)에서 발산 유입구(132)에 인접하여 배치된 다운스트림 단부(158)를 포함한다. 일 실시예에서, 다운스트림 단부(158)는 발산 유입구(132)의 직경(D13)보다 작을 수 있는 직경(D16)을 가진다. 애퍼처(154)는 폐쇄 위치(123)에서 수렴 유출구(130)에서 발산 유입구(132)로 수렴된다. 폐쇄 위치(123)에서, 차단 밸브(150)에서의 개구(180)는 또한 공기가 밸브(140)를 통해 수렴 구획(122)과 진공 채널(116) 사이에서 누설되도록 허용한다.
차단 밸브(150)가 개방 위치(121)에 있을 때, 공기의 제1 양은 수렴 유출구(130)에서 발산 유입구(132)로 흐른다. 차단 밸브(150)가 폐쇄 위치(123)에 있을 때, 공기의 제2 양은 수렴 유출구(130)에서 발산 유입구(132)로 흐른다. 공기의 제1 양은 공기의 제2 양보다 크다. 차단 밸브(150)가 개방 위치(121)에 있을 때, 공기는 제1 흐름에서 수렴 유출구(130)에서 발산 유입구(132)로 흐른다. 차단 밸브(150)가 폐쇄 위치(123)에 있을 때, 공기는 제2 유량에서 수렴 유출구(130)에서 발산 유입구(132)로 흐른다. 제2 유량은 제1 유량보다 적다. 공기는 차단 밸브(150)가 폐쇄 위치(123)에 있을 때 애퍼처(154)를 통해 누설된다.
차단 밸브(150)가 개방 위치(121)에 있을 때, 흡인기(110)는 브레이크와 같은 디바이스를 동작시키기 위해 고 질량 흐름 성능을 가진다. 차단 밸브(150)가 폐쇄 위치(123)에 있을 때, 흡인기(110)를 통한 흐름은 감소되지만, 완전히 차단되지는 않는다. 따라서, 차단 밸브(150)는 브레이크 부스터를 빨리 철수시키기 위해 개방될 수 있으며, 시스템을 통한 누설의 양을 감소시키기 위해 폐쇄될 수 있다. 그러나, 애퍼처(154)는 차단 밸브(150)가 고장나며 개방되지 않는 경우 브레이크 또는 다른 서브시스템을 작동시키기에 충분한 누설을 허용한다.
차단 밸브(150)는 엔진 내에서 센서들로부터 수신된 신호들에 기초하여 전자적으로 동작될 수 있다. 브레이크 부스터 진공이 엔진 진공과 동등하게 될 때, 차단 밸브는 벤투리 목부(126)를 통한 공기 흐름을 방지하지만 바이패스 밸브(140)를 통한 공기 흐름을 허용하기 위해 폐쇄된다. 일 실시예에서, 차단 밸브(150)는 브레이크 부스터 내에 진공을 생성하기 위해 엔진 흡입 매니폴드가 벤투리 파이프(120)를 통해 공기를 인출하도록 허용하기 위해 점화 콜드 스타트 동안 개방된 채로 있는다. 일 실시예에서, 엔진 스로틀 밸브가 개방될 때, 흡입 매니폴드 압력에 관계없이, 차단 밸브(150)는 브레이크 부스터 진공이 35㎪ 미만이면 개방될 것이며, 차단 밸브(150)는 브레이크 부스터 압력이 35㎪ 이상이면 폐쇄될 것이다. 일 실시예에서, 엔진 스로틀 밸브가 폐쇄되며 엔진 흡입 매니폴드 압력이 50㎪ 미만일 때, 차단 밸브(150)는 브레이크 부스터 압력이 35㎪ 미만이면 개방될 것이며, 차단 밸브(150)는 브레이크 부스터 압력이 35㎪ 이상이면 폐쇄될 것이다. 일 실시예에서, 엔진 스로틀 밸브가 폐쇄되며 엔진 흡입 매니폴드 압력이 50㎪ 이상일 때, 차단 밸브(150)는 브레이크 부스터 압력에 관계없이 폐쇄될 것이다. 여기에 제공된 예들은 단지 대표적이며, 설명된 압력은 적용분야 및 엔진 유형에 기초하여 달라질 수 있다는 점에 유의해야 한다.
본 발명은 도면들 및 앞서 말한 설명에서 상세히 예시되고 설명되었지만, 이것은 특성이 예시적이며 제한적이지 않은 것으로 고려될 것이고, 단지 바람직한 실시예가 도시되고 설명되었으며 본 발명의 사상 내에 있는 모든 변화들 및 수정들이 보호되길 요구된다는 것이 이해될 것이다.

Claims (15)

  1. 흡인기로서,
    수렴 유입구 및 수렴 유출구를 포함하는 수렴 구획, 및 발산 유입구 및 발산 유출구를 가진 발산 구획을 갖는 벤투리 파이프로서, 상기 수렴 유출구는 상기 발산 유입구와 유체 연통하는, 벤투리 파이프;
    상기 수렴 유출구와 상기 발산 유입구 사이에 배치된 목부(throat);
    개방 위치 및 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능한 차단 밸브로서, 상기 폐쇄 위치에 있을 때 상기 목부 내에 배치되는, 상기 차단 밸브를 포함하는, 흡인기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 차단 밸브는 관통하여 연장된 애퍼처를 가지며, 상기 폐쇄 위치에 있을 때, 상기 애퍼처는 수렴 유출구와 상기 발산 유입구 사이에서 유체 연통하는, 흡인기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 애퍼처는 상기 수렴 유출구에 인접하여 배치된 업스트림 단부를 가지며, 상기 업스트림 단부는 상기 수렴 유출구의 직경과 대략 동일한 직경을 갖는, 흡인기.
  4. 제2항에 있어서, 상기 애퍼처는 상기 발산 유입구에 인접하여 배치된 다운스트림 단부를 가지며, 상기 다운스트림 단부는 상기 발산 유입구의 직경보다 작은 직경을 갖는, 흡인기.
  5. 제2항에 있어서, 상기 애퍼처는 상기 수렴 유출구에서 상기 발산 유입구로 수렴되는, 흡인기.
  6. 제2항에 있어서, 상기 개방 위치에서, 공기의 제1 양은 상기 수렴 유출구에서 상기 발산 유입구로 흐르고, 상기 폐쇄 위치에서, 공기의 제2 양은 상기 수렴 유출구에서 상기 발산 유입구로 흐르며, 상기 공기의 제1 양은 상기 공기의 제2 양보다 큰, 흡인기.
  7. 제2항에 있어서, 공기는 상기 차단 밸브가 상기 폐쇄 위치에 있을 때 상기 애퍼처를 통해 누설되는, 흡인기.
  8. 제2항에 있어서, 상기 개방 위치에서, 공기는 제1 유량에서 상기 수렴 유출구에서 상기 발산 유입구로 흐르며, 상기 폐쇄 위치에서, 공기는 제2 유량에서 상기 수렴 유출구에서 상기 발산 유입구로 흐르고, 상기 제2 유량은 상기 제1 유량보다 적은, 흡인기.
  9. 제1항에 있어서, 상기 차단 밸브는 솔레노이드에 의해 상기 개방 위치와 상기 폐쇄 위치 사이에서 이동되는, 흡인기.
  10. 제9항에 있어서, 상기 솔레노이드는 상기 차단 밸브가 상기 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동할 때 잡음을 감소시키는 범퍼를 포함하는, 흡인기.
  11. 흡인기로서,
    제1 공기 유입구 포트를 가진 밸브 본체;
    공기 통로를 획정하기 위해 상기 제1 공기 유입구 포트와 공기 흐름 연통하는 공기 유출구 포트;
    상기 제1 공기 유입구 포트 및 상기 공기 유출구 포트와 공기 흐름 연통하는 제2 공기 유입구 포트로서, 공기가 상기 제2 공기 유입구 포트로부터 상기 공기 유출구 포트를 향해 인출되는, 상기 제2 공기 유입구 포트;
    상기 제2 공기 유입구 포트를 통한 상기 공기 통로로부터의 공기 흐름을 억제하기 위해 상기 공기 통로와 상기 제2 공기 유입구 포트 사이에 배치된 밸브로서, 상기 공기 통로는 상기 제1 공기 유입구 포트와 상기 유출구 포트 사이에 배치된 벤투리 도관을 포함하고, 상기 벤투리 도관은 상기 제2 공기 유입구 포트로부터 상기 유출구 포트를 향해 인출된 공기의 대응하는 강화부를 이용해서 상기 유출구 포트를 통한 공기 흐름을 강화하기 위한 수단을 구성하고, 상기 밸브는 상기 공기 통로와 연통하는 개구를 가진 상기 제1 유입구 포트와 제2 유입구 포트 사이에 배치된 밸브 시트를 포함하는, 상기 밸브;
    외부 진공 영향 하에 상기 제2 공기 유입구 포트를 빠져나오는 공기에 응답하기 위하여 그리고 상기 공기 통로로부터의 공기 흐름이 상기 제2 공기 유입구 포트를 통해 빠져나오는 것을 방지하기 위해 상기 밸브 시트에 대해서 안착하기 위하여 위치결정된 상기 밸브 시트에 배치된 가요성 밀봉 수단으로서, 상기 벤투리 도관은 상기 밸브 시트를 통한 최대 진공 신장을 제공하기 위해 상기 밸브 시트 개구에 바로 인접하여 배치되는, 상기 가요성 밀봉 수단; 및
    개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능한 차단 밸브로서, 상기 차단 밸브는 상기 폐쇄 위치에 있을 때 상기 벤투리 도관 내에 배치된, 상기 차단 밸브를 포함하는, 흡인기.
  12. 제11항에 있어서, 상기 밸브 본체에서 제2 공기 통로를 획정하기 위해 상기 제2 공기 유입구 포트와 공기 흐름 연통하는 제3 공기 유입구 포트를 더 포함하며, 상기 밸브 수단은 상기 처음-언급된 공기 통로와 상기 제2 공기 통로 사이에 배치되는, 흡인기.
  13. 제12항에 있어서, 상기 밸브 수단은 제1 및 제2 이격된 밸브 시트를 포함하며, 각각의 밸브 시트는 외부 진공 영향 하에서 상기 제2 및 제3 공기 유입구 포트 중 하나를 빠져나오는 공기에 응답하기 위해 그리고 상기 처음-언급된 통로로부터의 공기 흐름이 각각의 제2 및 제3 공기 유입구 포트를 통해 빠져나오는 것을 방지하기 위해 연관된 밸브 시트에 안착하기 위하여 상기 밸브 시트에 위치결정된 가요성 밀봉 수단을 포함하는, 흡인기.
  14. 제13항에 있어서, 상기 벤투리 도관은 상기 밸브 시트 개구에 바로 인접한 협소화된 직경의 테이퍼링된 중심 부분을 갖는, 흡인기.
  15. 제11항에 있어서, 상기 밸브 시트 내에 배치된 체크 밸브를 더 포함하되, 상기 체크 밸브는 스캘럽 다이어프램(scalloped diaphragm)을 갖는, 흡인기.
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