KR100405457B1 - 자동차 엔진의 가변 흡기 덕트 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 엔진의 가변 흡기 덕트 구조에 관한 것으로서, 차속에 따라 각 연소실로 공급되는 외기량을 조절해주기 위해 내부에 메인 챔버와 보조 챔버로 분기되고, 상기 메인 챔버와 보조 챔버는 매니폴드 밸브에 의해 연통가능하도록 구성된 흡기 덕트를 포함하는 자동차 엔진의 가변 흡기 덕트 구조에 있어서, 상기 메인 챔버는 서로 나란하면서 각각의 연소실측으로 연결되는 제1메인 챔버와 제2메인 챔버로 구성되고, 상기 제1메인 챔버와 제2메인 챔버 사이에는 간섭 밸브가 구비되어 차속에 따라 선택적으로 간섭 밸브가 개폐되면서 제1메인 챔버와 제2메인 챔버가 통할 수 있게 구성됨으로써, 저속 영역, 중속 영역 및 고속 영역에서 엔진의 성능을 향상시킬 수 있는 자동차 엔진의 가변 흡기 덕트 구조를 제공하는데 있다.

Description

자동차 엔진의 가변 흡기 덕트 구조{Variable intake duct structure of engine for automobile}

본 발명은 자동차 엔진의 가변 흡기 덕트 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 흡기 덕트로 공급된 외기가 서로 다른 2개의 챔버로 분기되어 차속에 따라 상호 선택적으로 개폐되는 매니폴드 밸브 및 간섭 밸브의 개폐작용을 통해 실린더측으로 공급되게 함으로써, 고속 영역 뿐만 아니라 저속 영역과 중속 영역에서도 엔진 성능을 향상시킬 수 있는 자동차 엔진의 가변 흡기 덕트 구조에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 엔진에는 흡기 덕트 구조를 구비하여 외부에서 제공되는 혼합기(또는 공기)를 연소시켜 동력을 얻게 된다.

이러한 흡기 덕트 구조는 통상적으로 각 실린더까지의 거리가 일정한 것을 사용하게 되며, 근래에 와서는 그 길이를 가변시켜주는 다양향 형태의 흡기 덕트 구조를 선보이고 있다.

최근에 들어 저속 영역과 중속 영역에서의 엔진 성능을 향상시키기 위한 구조로서, 도 1에 도시한 바와 같이, 흡기 덕트가 분기된 구조를 많이 사용하고 있다.

이렇게 가변적인 흡기 덕트 구조는 흡기 덕트(10)의 내부가 메인 챔버(11)와 보조 챔버(12)로 분기되어 각각의 챔버를 통해 외기를 연소실로 유도할 수 있도록 되어 있으며, 메인 챔버(11)측과 연결되는 보조 챔버(12)의 끝부분에는 차속에 따라 선택적으로 개폐시킬 수 있는 매니폴드 밸브(13)가 구비되어 있다.

즉, 상기 매니폴드 밸브(13)는, 도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 차속이 중속일 경우 열려지면서 메인 챔버(11)와 보조 챔버(12)를 통해 외기의 공급을 가능하게 해주고, 차속이 고속일 경우 닫혀지면서 메인 챔버(11)만을 통해 외기의 공급을 가능하게 해준다.

그러나, 기존의 흡기 덕트 구조에서는 메인 챔버(11)와 보조 챔버(12)의 길이가 거의 유사한 길이로 되어 있고, 고속 영역시 또는 저속 영역시 단순히 매니폴드 밸브(13)의 개폐 여부에 따라 보조 챔버(12)로부터 외기가 공급되도록 구성되어 있기 때문에 단순하게 보조적인 공기량을 제공하는 효과 밖에는 얻을 수 없었다.

또한, 상기 흡기 덕트 구조에서는 매니폴드 밸브(13)가 저속 영역과 중속 영역에서 열려있고, 고속 영역에서 닫히도록 구성되어 있기 때문에 저속 영역과 중속 영역에서는 엔진의 성능을 향상시킬 수 있으나, 고속 영역에서는 엔진 성능의 향상을 기대하기 어려워 이에 대한 개선이 필요하게 되었다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 차속에 따라 각 연소실로 공급되는 외기량을 조절해주기 위해 내부에 메인 챔버와 보조 챔버로 분기되고, 상기 메인 챔버와 보조 챔버는 매니폴드 밸브에 의해 연통가능하도록 구성된 흡기 덕트를 포함하는 자동차 엔진의 가변 흡기 덕트 구조에 있어서, 상기 메인 챔버는 서로 나란하면서 각각의 연소실측으로 연결되는 제1메인 챔버와 제2메인 챔버로 구성되고, 상기 제1메인 챔버와 제2메인 챔버 사이에는 간섭 밸브가 구비되어 차속에 따라 선택적으로 간섭 밸브가 개폐되면서 제1메인 챔버와 제2메인 챔버가 통할 수 있게 구성됨으로써, 저속 영역, 중속 영역 및 고속 영역에서 엔진의 성능을 향상시킬 수 있는 자동차 엔진의 가변 흡기 덕트 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 매니폴드 밸브와 간섭 밸브는 저속 영역에서 모두 닫혀져서 제1메인 챔버 및 제2메인 챔버를 통해 외기의 공급이 이루어지도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 차속이 중속 영역일 경우 상기 매니폴드 밸브가 닫히고 간섭 밸브가 열려 메인 챔버의 제1메인 챔버와 제2메인 챔버가 통할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 차속이 고속 영역에서 상기 매니폴드 밸브와 간섭 밸브는 모두 열려 외기가 제1메인 챔버 및 제2메인 챔버와 보조 챔버 모두에서 제공되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 간섭 밸브는 중공의 실린더 형상으로 이루어져 있으면서 외주면에는 제1메인 챔버와 제2메인 챔버를 통할 수 있도록 해주기 위한 절개면이 길이방향으로 형성되어 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 절개면은 폭이 중공 실린더의 원주면에 대해 1/2 이하로 절개되어 이루어진 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 가변 흡기 덕트 구조에서 흡기의 진행상태를 보여주는 평단면도

도 2는 종래의 가변 흡기 덕트 구조에서 저중속 영역시 흡기의 진행상태를 보여주는 도 1의 A-A 선 단면도

도 3은 종래의 가변 흡기 덕트 구조에서 고속 영역시 흡기의 진행상태를 보여주는 도 1의 A-A 선 단면도

도 4는 본 발명의 가변 흡기 덕트 구조를 보여주는 사시도

도 5는 본 발명의 가변 흡기 덕트 구조를 보여주는 평면도

도 6은 도 5의 정면도

도 7은 도 5의 B-B 선 단면도도 8은 도 5의 C-C 선 단면도도 9는 본 발명의 가변 흡기 덕트 구조에서 흡기의 진행상태를 보여주는 평단면도도 10은 본 발명의 가변 흡기 덕트 구조에서 저속 영역시 흡기의 진행상태를 보여주는 도 9의 D-D 선 단면도도 11은 본 발명의 가변 흡기 덕트 구조에서 중속 영역시 흡기의 진행상태를 보여주는 도 9의 D-D 선 단면도도 12는 본 발명의 가변 흡기 덕트 구조에서 고속 영역시 흡기의 진행상태를 보여주는 도 9의 D-D 선 단면도도 13은 본 발명의 가변 흡기 덕트 구조에서 채용하고 있는 간섭 밸브의 구조를 보여주는 일부 확대 사시도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 흡기 덕트 11 : 메인 챔버

11a : 제1메인 챔버 11b : 제2메인 챔버

12 : 보조 챔버 13 : 매니폴드 밸브

14 : 우회 통로 15a,15b,15c : 측벽

16 : 간섭 밸브 17 : 절개면

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용 효과에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 4 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명에서 제공하는 가변 흡기 덕트 구조는 메인 챔버(11)와 보조 챔버(12)로 분기되어 메니폴드 밸브(13)에 의해 연통가능하도록 구성된 흡기 덕트(10)의 구조를 변경하여 차속의 저속 영역, 중속 영역, 고속 영역에 대응하여 흡기 저항을 최소화할 수 있도록 한 것이다.

이를 실현하기 위한 본 발명의 가변 흡기 덕트 구조에서는 상기 흡기 덕트(10)를 메인 챔버(11)와 보조 챔버(12)로 분기되고, 상기 메인 챔버(11)와 보조 챔버(12) 간의 연결부위에는 각 연소실로 외기를 공급할 수 있는 매니폴드 밸브(13)가 구비된다.

여기서, 상기 메인 챔버(11)는 차속에 관계없이 엔진 시동이 걸리게 되면 항상 연소실로 외기를 공급시켜주게 되며, 상기 보조 챔버(12)는 매니폴드 밸브(13)의 개폐에 따라 외기를 공급시켜주게 된다.

특히, 상기 메인 챔버(11)는 우회 통로(14)를 통해 연결되어 연소실로 외기를 공급해주는 흡기 덕트(10)의 전체적인 길이를 연장시켜주게 된다.

즉, 종래의 흡기 덕트(10)는 메인 챔버(11) 및 보조 챔버(12)의 길이가 거의 유사한데 비해, 본 발명에서 제공하는 흡기 덕트(10)는 메인 챔버(11)의 길이가 우회 통로(14)의 길이만큼 더 연장되어 형성된 것이다.

또한, 상기 메인 챔버(11)는 제1메인 챔버(11a)와 제2메인 챔버(11b)로 구분되어 있으며, 각각의 메인 챔버(11a),(11b)는 각 연소실과 연결되고, 각 메인 챔버(11a),(11b) 사이에는 간섭 밸브(16)가 장착되어 있어서 이 간섭 밸브(16)의 의 개폐여부에 따라 서로 통하거나 차단될 수 있도록 되어 있다.

이러한 간섭 밸브(16)는 차속에 따라 매니폴드 밸브(13)와 마찬가지로 개폐되면서 흡기저항을 지연시키거나 최소화해서 차속에 따라 최적의 엔진 성능을 얻을 수 있게 해준다.

따라서, 이와 같이 구성된 본 발명의 가변 흡기 덕트 구조에 대한 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 9 내지 도 12에 도시한 바와 같이, 차속이 저속 영역인 경우, 이때에는 매니폴드 밸브(13)와 간섭 밸브(16)는 닫힌 상태로 있게 된다.이렇게 간섭 밸브(16)가 닫혀있는 상태에서는 제1메인 챔버(11a) 및 제2메인 챔버(11b)를 통해 외기의 공급이 이루어지고, 보조 챔버(12)를 통해서는 외기의 공급이 이루어지지 않는다(도 10).

이에 따라, 외기는 메인 챔버(11)를 통해 각 연소실로 공급되는데, 이때의 메인 챔버(11)는 우회 통로(14)에 의해 길이가 더욱 연장되어 있기 때문에 연소실로 공급되는 외기의 간섭을 지연시켜 저속 영역에서의 엔진 성능을 향상시켜주게 된다.

차속이 중속 영역인 경우, 상기 매니폴드 밸브(13)는 닫혀진 상태로 있게 되며, 간섭 밸브(16)는 열려지게 되어 제1메인 챔버(11a)와 제2메인 챔버(11b)는 서로 통할 수 있는 상태가 된다(도 11).

이렇게 제1메인 챔버(11a)와 제2메인 챔버(11b)가 통하게 되므로서, 각각의 챔버(11a),(11b)와 연결되어 있는 서로 인접한 연소실의 압력 맥동(Pressure pulsuation)에 의해 발생되는 것을 흡수할 수 있게 된다.

차속이 고속 영역인 경우, 상기 매니폴드 밸브(13)와 간섭 밸브(16) 모두 열려진 상태가 되며, 이때에는 상술한 압력 맥동 효과와 함께 보조 챔버(12)를 통한 외기가 연소실로 공급된다(도 12).

즉, 보조 챔버(12)를 통해 공급되는 외기로 인해 전반적으로 흡기 덕트(10)를 통해 공급되는 외기의 공급경로가 단축될 수 있으므로, 고속으로 튜닝(Turning)하면서 중속 영역의 통로를 통해 신기를 유입하여 흡기저항을 최소화할 수 있고, 이에 따라 엔진 성능을 향상시킬 수 있다.

한편, 상기 간섭 밸브의 구조는 도 13에 도시되어 있다.

상기 간섭 밸브(16)는 내부가 빈 중공의 실린더 형상으로 형성되어 있으며, 외주면에는 길이방향을 따라 연소실 갯수에 상응하는 절개면(17)이 절개 형성되어 있다.

특히, 상기 절개면(17)은 그 폭이 간섭 밸브(16)의 전체 원주에 대해 1/2 이하가 되도록 절개하여 사용하게 되는데, 이는 상기 흡기 덕트(10)에 설치시 제1메인 챔버(11a)와 제2메인 챔버(11b)를 선택적으로 개폐시켜주기 위함이다.

이를 좀더 상세히 설명하면, 도 13에 도시한 바와 같이, 상기 절개면(17)을 감싸고 있는 3개의 날개부분은 각각 제1메인 챔버(11a)의 측벽(15b)와 제2메인 챔버(11b)의 측벽(15a), 그리고 2개의 챔버(11a),(11b)를 구획시켜주는 측벽(15c)을 각각 나타낸다.

이러한 3개의 측벽(15a),(15b),(15c) 중에서 2개의 측벽(15a),(15b)은 수직 상태로 이루어지는 동시에 나머지 1개의 측벽(15c)은 수평 상태로 이루어지며, 그 중간 부분에 간섭 밸브(16)가 회전가능하도록 설치된다.

이에 따라, 상기 간섭 밸브(16)가 좌우로 회전 운동을 함에 따라 절개면(17)이 2개의 측벽(15a),(15b) 내에 수납되거나 또는 다른 2개의 측벽(15b).(15c) 사이를 밀폐하면서 개폐될 수 있게 된다.

본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 간섭 밸브(16)는 스로틀 밸브 작동 링크 또는 별도의 구동수단에 연결시켜 좌우로 소정의 범위 내에서 회전가능하도록 장착하여 사용하게 되며, 그 회전 범위는 상술한 바와 같이 차속이 저속 영역에서는 제1메인 챔버(11a)와 제2메인 챔버(11b) 사이를 차단시켜주고, 중속 영역 및 고속 영역에서 제1메인 챔버(11a)와 제2메인 챔버(11b) 사이를 통할 수 있도록 해주는 범위가 바람직하다.

따라서, 상기 흡기 덕트(10)는 차속의 중속 영역과 고속 영역 뿐만 아니라 저속 영역에서도 엔진 성능을 향상시킬 수 있게 된다.

이상에서 본 바와 같이 본 발명은 차속에 따라 각 연소실로 공급되는 외기량을 조절해주기 위해 내부에 메인 챔버와 보조 챔버로 분기되고, 상기 메인 챔버와 보조 챔버는 매니폴드 밸브에 의해 연통가능하도록 구성된 흡기 덕트를 포함하는 자동차 엔진의 가변 흡기 덕트 구조에 있어서, 상기 메인 챔버는 서로 나란하면서 각각의 연소실측으로 연결되는 제1메인 챔버와 제2메인 챔버로 구성되고, 상기 제1메인 챔버와 제2메인 챔버 사이에는 간섭 밸브가 구성되어 차속에 따라 선택적으로 간섭 밸브가 개폐되면서 제1메인 챔버와 제2메인 챔버가 통할 수 있게 구성됨으로써, 저속 영역, 중속 영역 및 고속 영역에서 엔진의 성능을 향상시킬 수 있는 자동차 엔진의 가변 흡기 덕트 구조를 제공함으로써, 다음과 같은 효과를 얻게 된다.

1) 저속에서 엔진 구동시 흡기 덕트의 길이가 연장된 메인 챔버를 통해 외기를 공급시켜 인접한 실린더 사이에서 발생되는 외기 간섭을 지연시킴으로써, 저속 영역에서도 엔진 성능을 향상시켜주게 된다.

2) 메인 챔버를 제1메인 챔버와 제2메인 챔버로 구성하여 이것들을 서로 통할 수 있도록 함으로써, 서로 인접한 연소실에서 발생되는 압력 맥동을 이용하여 중속 영역에서 엔진 성능을 향상시켜주게 되며, 짧은 길이의 보조 챔버와 중속시 외기의 통로를 통해 외기를 공급하여 중속 영역 뿐만 아니라 고속 영역에서도 엔진 성능을 향상시켜주게 된다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 차속에 따라 각 연소실로 공급되는 외기량을 조절해주기 위해 내부에 메인 챔버와 보조 챔버로 분기되고, 상기 메인 챔버와 보조 챔버는 매니폴드 밸브에 의해 연통가능하도록 구성되고, 상기 메인 챔버에는 우회 통로가 더 연장 형성되고, 상기 메인 챔버는 서로 나란하면서 각각의 연소실측으로 연결되는 제1메인 챔버와 제2메인 챔버로 구성되고, 상기 제1메인 챔버와 제2메인 챔버 사이에는 간섭 밸브가 구비되어 차속에 따라 선택적으로 간섭 밸브가 개폐되면서 제1메인 챔버와 제2메인 챔버가 통할 수 있도록 구성되는 자동차 엔진의 가변 흡기 덕트 구조에 있어서,

   상기 간섭 밸브는 중공의 실린더 형상으로 이루어져 있으면서 외주면에는 제1메인 챔버와 제2메인 챔버를 연통시켜주기 위한 절개면이 길이방향으로 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차 엔진의 가변 흡기 덕트 구조.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 간섭 밸브의 절개면은 폭이 중공 실린더의 원주면에 대해 1/2 이하로 절개되어 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차 엔진의 가변 흡기 덕트 구조.