KR20010094964A

KR20010094964A - 불꽃 점화식 내연기관의 회전체형 스로틀 밸브

Info

Publication number: KR20010094964A
Application number: KR1020010012223A
Authority: KR
Inventors: 스즈키오사무; 다카하시야스시
Original assignee: 가와모토 노부히코; 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2001-03-09
Publication date: 2001-11-03
Anticipated expiration: 2021-03-09
Also published as: EP1559885B1; EP1138895A3; CN1165676C; DE60125430T2; US6561160B2; ID29712A; ES2277307T3; DE60125430D1; EP1559885A3; CN1319720A; DE60117312D1; EP1559885A2; TW475971B; US20010035156A1; JP2001280161A; EP1138895A2; ES2258993T3; EP1138895B1; KR100453873B1; DE60117312T2

Abstract

본 발명은, 불꽃 점화식 내연기관의 회전체형 스로틀 밸브에서, 중간 개도시에 발생하는 소용돌이를 작게 하여, 유동 저항을 저감시키고자 하는 것이다.

내부에 흡기 통로(12a, 12b)가 형성되는 동시에, 이 흡기 통로(12a, 12b) 중에 이 흡기 통로의 중심축선(12c)과 교차하는 선을 축심(14)으로 하는 회전체 오목부(12d)가 형성된 밸브 케이싱(11)과, 이 밸브 케이싱(11)의 회전체 오목부(12d)에 회전가능하게 끼워맞추어진 회전체 형상의 밸브 본체(13)를 구비하고, 상기 밸브 케이싱(11)의 회전체 오목부(12d)를 사이에 끼운 상류측 흡기 통로(12a)와 하류측 흡기 통로(12b)를 연통하는 연통로(15)가 상기 밸브 본체(13)에 설치된 불꽃 점화식 내연기관의 회전체형 스로틀 밸브에 있어서, 상기 밸브 본체의 연통로(15)에서 이 연통로(15)의 중심 축선(15a)과 교차하는 방향으로 지향하여 이 밸브 본체(13)의 회전 바깥면의 한쪽에만 도달하는 관통 구멍(18)이 설치된 것을 특징으로 한다.

Description

불꽃 점화식 내연기관의 회전체형 스로틀 밸브{Rotary throttle valve for spark ignition typed internal combustion engine}

본 발명은, 불꽃 점화식 내연기관의 회전체형 스로틀 밸브, 특히 유동 저항을 저감한 회전체형 스로틀 밸브에 관한 것이다.

종래, 불꽃 점화식 내연기관의 회전체형 스로틀 밸브로서, 일본 실공평 4-47396호 공보에 개시되어 있는 것을 비롯하여, 여러 가지가 발표되고, 또 실시되고 있다.

도 12는 이와 같은 종래의 회전체형 스로틀 밸브의 일례의 밸브가 완전히 닫힌 상태를 도시한 정면도(도 13의 ⅩⅡ-ⅩⅡ 화살표도), 도 13은 도 12의 ⅩⅢ-ⅩⅢ 화살표 단면도, 도 14는 마찬가지로 완전히 열린 상태를 도시한 단면도, 도 15는 마찬가지로 반 열린 상태를 도시한 단면도이다.

이들의 도면에서, 01은 밸브 케이싱이고, 내부에 흡기통로(02a, 02b)가 형성되어 있다. 상기 밸브 케이싱(01)은, 또 상기 흡기통로(02a, 02b)의 중심 축선(02c)과 교차하는 선(04)을 축선으로 하는 원통 형상의 오목부(02d)가 형성되어 있고, 그 원통형상의 오목부에 원주 형상의 밸브 본체(03)가 상기 축선(04)의 둘레에 회전가능하게 끼워맞추어져 있다. 그리고, 상기 밸브 본체(03)에는 상기 밸브 케이싱(01)의 원통 형상의 오목부(02d)를 사이에 끼운 상류측 흡기통로(02a)와 하류측 흡기통로(02b)를 연통하는 연통로(05)가 설치되어 있다.

상기 밸브 본체(03)의 연통로(05)의 바깥측 벽 부분(06a, 06b)은, 도 14에 도시된 밸브가 완전히 열렸을 때에, 상기 밸브 케이싱(01)의 원통 형상의 오목부(02d) 내에 수용되도록 되어 있다. 또, 도 10 중의 07은 아이들링시의 유로이다.

상기와 같은 회전체형 스로틀 밸브는, 유로 내에 장해물이 없기 때문에, 완전히 열린 상태의 흐름은 이상적이지만, 중간 개도에서는 도 15에 도시된 바와 같이 연통로(05)의 외측벽 부분(06a, 06b)이 유로 내에 돌출하는 한편, 밸브가 완전히 열렸을 때에 외측벽 부분(06a, 06b)을 수용한 밸브 케이싱(01)의 원통형상의 오목부(02)가 유로에 개방되므로, 소용돌이(a,b,c,d)가 발생하여 유동저항이 증가하여 압력손실이 발생했다.

상기의 과제를 해결하기 위해, 청구항 1에 기재된 발명은, 내부에 흡기 통로가 형성되는 동시에, 이 흡기 통로중에 이 흡기 통로의 중심 축선과 교차하는 선을 축심으로 하는 회전체 오목부가 형성된 밸브 케이싱과, 이 밸브 케이싱의 회전체 오목부에 회전가능하게 끼워맞추어진 회전체 형상의 밸브 본체를 구비하고, 상기 밸브 케이싱의 회전체 오목부를 사이에 끼운 상류측 흡기통로와 하류측 흡기통로를 연통하는 연통로가 상기 밸브 본체에 설치된 불꽃 점화식 내연기관의 회전체형 스로틀 밸브에 있어서,

상기 밸브 본체의 연통로에서 이 연통로의 중심 축선과 교차하는 방향으로 지향하여 이 밸브 본체의 회전 바깥면의 한쪽에만 도달하는 관통 구멍이 설치된 것을 특징으로 하는 것이다.

청구항 1에 기재된 발명은 이와 같이 구성되므로, 중간 개도시, 관통 구멍을 통해, 연통로에 흘러들어가는 흐름에 의해 소용돌이의 일부가 작아지고, 따라서 중간 개도시의 압력손실을 저감할 수 있다.

또, 청구항 2에 기재된 발명은, 상기 관통 구멍의 밸브 본체 둘레 방향의 치수는, 상기 흡기 통로 직경의 1/3∼2/3으로 설정한 것을 특징으로 한다.

청구항 2에 기재된 발명은 이와 같이 구성되므로, 밸브가 완전히 열렸을 때나, 중간정도 열린 때의 어느 경우에서도, 유로 내의 소용돌이, 더 나아가서는 유동저항이 커지지 않고, 소정 유량이 확보된다.

또, 청구항 3에 기재된 발명은, 내부에 흡기 통로가 형성되는 동시에, 이 흡기 통로중에 이 흡기 통로의 중심 축선과 교차하는 선을 축심으로 하는 회전체 오목부가 형성된 밸브 케이싱과, 상기 밸브 케이싱의 회전체 오목부에 회전가능하게 끼워맞추어진 회전체 형상의 밸브 본체를 구비하고, 상기 밸브 케이싱의 회전체 오목부를 사이에 끼운 상류측 흡기 통로와 하류측 흡기 통로를 연통하는 연통로가 상기 밸브 본체에 설치된 불꽃 점화식 내연기관의 회전체형의 스로틀 밸브에 있어서,

상기 상류측 흡기 통로는 나팔 형상으로 하류를 향해 단면적이 감속하고 있고, 그 경사진 벽면의 적어도 일부에, 이 상류측 흡기 통로의 축선과 밸브의 회전 축선을 포함하는 평면에 평행하고, 또 깊이가 상기 밸브 본체의 밸브 벽의 두께를 넘지않는 홈이 설치된 것을 특징으로 하는 것이다.

청구항 3에 기재된 발명은 이와 같이 구성되므로, 중간 개도시, 연통로에 흘러들어가는 흐름의 소용돌이를 작게 할 수 있고, 따라서 중간 개도의 유동저항을 저감할 수 있다.

그리고, 또 청구항 4에 기재된 발명은, 내부에 흡기 통로가 형성되는 동시에, 이 흡기 통로중에 이 흡기 통로의 중심 축선과 교차하는 선을 축심으로 하는 회전체 오목부가 형성된 밸브 케이싱과, 이 밸브 케이싱의 회전체 오목부에 회전가능하게 끼워맞추어진 회전체 형상의 밸브 본체를 구비하고, 상기 밸브 케이싱의 회전체 오목부를 사이에 끼운 상류측 흡기통로와 하류측 흡기통로를 연통하는 연통로가 상기 밸브 본체에 설치된 불꽃 점화식 내연기관의 회전체형 스로틀 밸브에 있어서,

상기 밸브 본체의 연통로에서 이 연통로의 중심 축선과 교차하는 방향으로 지향하여 이 밸브 본체의 회전 바깥면의 한쪽에만 도달하는 관통 구멍이 설치되는 동시에, 이 상류측 흡기 통로가 나팔 형상으로 하류를 향해 단면적이 감소하고 있고, 그 경사진 벽면의 적어도 일부에 이 상류측 흡기통로의 축선과 밸브의 회전축선을 포함하는 평면에 평행하고, 또 깊이가 상기 밸브 본체의 밸브 벽의 두께를 넘지 않는 홈이 설치된 것을 특징으로 하는 것이다.

청구항 4에 기재된 발명은 이와 같이 구성되므로, 중간 개도의 상태에서는 소용돌이를 작게 하여, 유동 저항을 저감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태인 회전체형 스로틀 밸브가 완전히 닫힌 상태를 도시한 정면도(도 2의 선Ⅰ-Ⅰ을 따라 절취한 도면),

도 2는 도 1의 선 Ⅱ-Ⅱ을 따라 절취한 단면도,

도 3은 마찬가지로 완전히 열린 상태를 도시한 단면도,

도 4는 마찬가지로 반 열린 상태를 도시한 단면도,

도 5는 도 3의 선 Ⅴ-Ⅴ을 따라 절취한 단면도,

도 6은 본 발명의 다른 실시형태인 회전체형 스로틀 밸브가 완전히 닫힌 상태를 도시한 정면도(도 7의 Ⅵ-Ⅵ 화살표),

도 7은 도 6의 선 Ⅶ-Ⅶ을 따라 절취한 단면도,

도 8은 마찬가지로 완전히 열린 상태를 도시한 단면도,

도 9는 마찬가지로 반 열린 상태를 도시한 단면도,

도 10은 도 8의 선 Ⅹ-Ⅹ을 따라 절취한 단면도,

도 11은 본 발명의 또 다른 실시형태에서, 중간 개도의 상태를 도시한 단면도,

도 12는 종래의 회전체형 스로틀 밸브의 일례의 밸브가 완전히 닫힌 상태를도시한 정면도(도 13의 선ⅩⅡ-ⅩⅡ을 따라 절취한 도면),

도 13은 도 12의 선 ⅩⅢ-ⅩⅢ을 따라 절취한 단면도,

도 14는 마찬가지로 완전히 열린 상태를 도시한 단면도,

도 15는 마찬가지로 반 열린 상태를 도시한 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

01, 11, 21 : 밸브 케이싱 02a, 12a, 22a, 32a : 상류측 흡기통로

02b, 12b, 22b : 하류측 흡기통로

02c, 12c, 22c, 32c : 흡기통로의 중심 축선

02d, 12d, 22d : 원통형상의 오목부

03, 13, 23, 33 : 밸브 본체 04, 14, 24, 34 : 회전 축선

05, 15, 25, 35 : 연통로 15a, 35a : 연통로의 중심 축선

06a, 06b, 16a, 16b, 26a, 26b, 36a, 36b : 외측벽 부분(밸브 벽)

07, 17, 27 : 아이들링시 유로 18, 38 : 관통구멍

29, 39a, 39b : 홈 a, b, c, d, e, f : 소용돌이

W : 관통구멍의 치수 D : 흡기통로의 직경

s : 홈의 깊이 t : 밸브 벽의 두께

(실시형태 1)

이하, 본 출원 발명의 실시형태를 도면을 따라 설명한다.

도 1은, 본 출원 발명의 실시의 일형태인 회전체형 스로틀 밸브가 완전히 열린 상태를 도시한 정면도(도 2의 선Ⅰ-Ⅰ을 따라 절취한 단면도), 도 2는 도 1의 선Ⅱ-Ⅱ을 따라 절취한 단면도, 도 3은 마찬가지로 완전히 열린 상태를 도시한 단면도, 도 4는 마찬가지로 반 열린 상태를 도시한 단면도, 도 5는 도 3의 선 Ⅴ-Ⅴ을 따라 절취한 단면도이다.

이들의 도면에서, 11은 밸브 케이싱이고, 내부에 흡기통로(12a, 12b)가 형성되어 있다. 상기 밸브 케이싱(11)은, 또 상기 흡기통로(12a, 12b)의 중심 축선(12c)과 교차하는 선(14)을 축선으로 하는 원통 형상의 오목부(12d)가 형성되어 있고, 그 원통 형상의 오목부에 원주 형상의 밸브 본체(13)가 상기 축선(14)의 둘레에 회전가능하게 끼워맞추어져 있다. 그리고, 상기 밸브 본체(13)에는 상기 밸브 케이싱(11)의 원통 형상의 오목부(12d)를 사이에 끼운 상류측 흡기 통로(12a)와 하류측 흡기 통로(12b)를 연통하는 연통로(15)가 설치되어 있다.

상기 밸브 본체(13)의 연통로(15)의 바깥측 벽 부분(16a, 16b)은, 도 3에 도시된 밸브가 완전히 열렸을 때에, 상기 밸브 케이싱(11)의 원통 형상의 오목부(12d)내에 수용되도록 되어 있다. 또, 도 1 중의 17은 아이들링시의 유로이다.

이상은, 상기 도 12 내지 도 15에 의해 설명한 종래의 것과 같지만, 본 실시형태에서는 밸브 본체(13)의 연통로(15)에서 이 연통로의 중심축선(15a)과 교차하는 방향으로 지향하여, 대향하는 두 개의 밸브벽(16a, 16b) 중 한 쪽(16a)을 관통하여, 밸브 본체(13)의 회전 바깥면에 이르는 관통 구멍(18)이 설치되어 있다.

본 실시형태는 이와 같이 구성되므로, 도 4에 도시한 바와 같은 중간 개도시, 관통 구멍(18)을 통해 연통로(15)에 흘러들어가는 흐름에 의해, 소용돌이(a, c)가 작아진다. 따라서, 중간 개도시의 압력손실을 저감할 수 있다.

밸브가 완전히 열린 때에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 관통 구멍(18) 내에 소용돌이(e)가 발생하는데, 이 소용돌이는 작아, 압력손실은 미소하다. 또, 도 2에도시된 바와 같이, 밸브가 완전히 닫힌 때에는 다른 쪽의 밸브 벽(16b)에 의해 흐름이 차단되는 것은 물론이다.

관통 구멍(18)의 밸브 본체(13) 둘레 방향의 치수(W)는, 흡기 통로(12a, 12b)의 직경(D)의 1/3 이상, 2/3 이하로 하는 것이 바람직하다. 2/3을 넘으면, 도 3에 도시된 밸브가 완전히 열린 때의 소용돌이(e)가 커져 유동저항이 증가하고, 1/3 미만이면, 도 4에 도시된 중간 개도시의 소용돌이(a, b, c)가 커져, 압력손실이 증가하기 때문이다.

(실시형태 2)

다음에, 도 6은 본 출원 발명의 다른 실시형태인 회전체형 스로틀 밸브가 완전히 닫힌 상태를 도시한 정면도(도 7의 선 Ⅵ-Ⅵ을 따라 절취한 단면도), 도 7은 도 6의 선Ⅶ-Ⅶ을 따라 절취한 단면도), 도 8은 마찬가지로 완전히 열린 상태를 도시한 단면도, 도 9는 마찬가지로 반 열린 상태를 도시한 단면도, 도 10은 도 8의 선Ⅹ-Ⅹ을 따라 절취한 단면도이다.

이들의 도면에서, 21은 밸브 케이싱으로, 내부에 흡기통로(22a, 22b)가 형성되어 있다. 상기 밸브 케이싱(21)은, 또 상기 흡기통로(22a, 22b)의 중심 축선(22c)과 교차하는 선(24)을 축선으로 하는 원통 형상의 오목부(22d)가 형성되어 있고, 그 원통형상의 오목부에 원주 형상의 밸브 본체(23)가 상기 축선(24)의 둘레에 회전가능하게 끼워맞추어져 있다. 그리고, 상기 밸브 본체(23)에는 상기 밸브 케이싱(21)의 원통 형상의 오목부(22d)를 사이에 끼운 상류측 흡기통로(22a)와 하류측 흡기통로(22b)를 연통하는 연통로(25)가 설치되어 있다.

상기 밸브 본체(23)의 연통로(25)의 바깥측 벽 부분(26a, 26b)은, 도 7에 도시된 밸브가 완전히 열렸을 때에, 상기 밸브 케이싱(21)의 원통 형상의 오목부(22d)내에 수용되도록 되어 있다. 또, 도 5 중의 27은 아이들링시의 유로이다.

이상은, 상기 도 12 내지 도 15에 의해 설명한 종래의 것, 및 도 1 내지 도 5에 의해 설명한 상기 제1 실시형태와 같지만, 본 실시형태에서는 도 7에 도시된 바와 같이, 상류측 흡기통로(22a)는, 나팔(trumpet) 형상으로 하류를 향해 단면적이 감소하고 있고, 그 경사진 벽면의 일부에, 상류측 흡기통로의 중심 축선(22c)과 밸브의 회전축선(24)을 포함하는 평면에 평행한 홈(29)이 설치되어 있다. 이 홈(29)의 깊이(s)는, 상기 밸브 본체(23)의 밸브 벽(26b)의 두께(t)를 넘지 않게 되어 있다.

본 실시형태는 이와 같이 구성되어 있으므로, 중간 개도시, 도 9에 도시된 바와 같이, 연통로(25)에 흘러들어가는 흐름의 소용돌이(b)를 작게할 수 있고, 따라서, 중간 개도의 유동 저항을 저감할 수 있다. 밸브가 완전히 열린 때에는, 도 8에 도시된 바와 같이, 홈(29)의 하류 단부에서 소용돌이(f)가 발생하는데, 이 소용돌이는 작아, 압력손실은 미소하다. 또, 홈(29)의 깊이(s)가 밸브벽(26b)의 두께(t)를 넘지 않기 때문에, 밸브가 완전히 닫힌 때에는 도 7에 도시된 바와 같이, 유로는 완전히 차단된다.

(실시형태 3)

다음에, 도 11은 본 발명의 또 다른 실시형태에서, 중간 개도의 상태를 도시한 단면도이다. 이 실시형태에서는, 상기 제1 실시형태와 마찬가지로, 밸브 본체(33)의 연통로(35)에서 동 연통로의 중심축선(35a)과 교차하는 방향으로 지향하고, 대향하는 두 개의 밸브 벽(36a, 36b) 중 한쪽의 36a를 관통하여, 밸브 본체(33)의 회전 바깥면에 이르는 관통 구멍(38)이 설치되어 있다. 또, 상기 제2 실시형태와 마찬가지로, 나팔 형상의 입구 통로(32a)의 경사진 벽면의 두 지점에, 상류측 흡기 통로의 중심 축선(32c)과 밸브의 회전 축선(34)을 포함하는 평면에 평행하고, 또 깊이가 밸브 본체(33)의 밸브벽(36a, 36b)의 두께를 넘지 않는 홈(39a, 39b)을 설치한다.

이에 따라, 중간 개도의 상태에서는, 소용돌이(a, b, c)를 모두 작게 하여, 유동저항을 저감할 수 있다.

상기 발명의 실시의 여러 형태에서는, 모두 밸브 케이싱에 원통 형상의 오목부가 형성되고, 이 오목부에 원주 형상의 밸브 본체가 끼워맞추어진 경우에 대해서 설명했지만, 이들의 오목부와 밸브 본체의 형상은, 특히, 원통과 원주에 한정되는 것이 아니고, 구형·통형·원추형 등, 목적이나 조건에 따라 여러 회전체 형상을 적용할 수 있다.

본 발명에 의하면, 중간 개도시, 관통 구멍을 통해, 연통로에 흘러들어가는 흐름에 의해 소용돌이의 일부가 작아지고, 따라서 중간 개도시의 압력손실을 저감할 수 있다.

또 본 발명에 의하면, 밸브가 완전히 열렸을 때나, 중간정도 열린 때의 어느경우에서도, 유로 내의 소용돌이, 더 나아가서는 유동저항이 크지 않고, 소정 유량이 확보된다.

Claims

내부에 흡기 통로가 형성되는 동시에, 이 흡기 통로중에 이 흡기 통로의 중심 축선과 교차하는 선을 축심으로 하는 회전체 오목부가 형성된 밸브 케이싱과, 이 밸브 케이싱의 회전체 오목부에 회전가능하게 끼워맞추어진 회전체 형상의 밸브 본체를 구비하고, 상기 밸브 케이싱의 회전체 오목부를 사이에 끼운 상류측 흡기 통로와 하류측 흡기 통로를 연통하는 연통로가 상기 밸브 본체에 설치된 불꽃 점화식 내연기관의 회전체형 스로틀 밸브에 있어서,

상기 밸브 본체의 연통로에서 이 연통로의 중심축선과 교차하는 방향으로 지향하여 이 밸브 본체의 회전 바깥면의 한쪽에만 도달하는 관통구멍이 설치된 것을 특징으로 하는 불꽃 점화식 내연기관의 회전체형 스로틀 밸브.
제1항에 있어서,

상기 관통 구멍의 밸브 본체 둘레 방향의 치수는, 상기 흡기 통로의 직경의 1/3∼2/3으로 설정된 것을 특징으로 하는 불꽃 점화식 내연기관의 회전체형 스로틀 밸브.
내부에 흡기 통로가 형성되는 동시에, 이 흡기 통로중에 이 흡기 통로의 중심 축선과 교차하는 선을 축심으로 하는 회전체 오목부가 형성된 밸브 케이싱과, 상기 밸브 케이싱의 회전체 오목부에 회전가능하게 끼워맞추어진 회전체 형상의 밸브 본체를 구비하고, 상기 밸브 케이싱의 회전체 오목부를 사이에 끼운 상류측 흡기통로와 하류측 흡기통로를 연통하는 연통로가 상기 밸브 본체에 설치된 불꽃 점화식 내연기관의 회전체형 스로틀 밸브에 있어서,

상기 상류측 흡기 통로는 나팔 형상으로 하류를 향해 단면적이 감소하고 있고, 그 경사진 벽면의 적어도 일부에, 이 상류측 흡기 통로의 축선과 밸브의 회전 축선을 포함하는 평면에 평행하고, 또 깊이가 상기 밸브 본체의 밸브 벽의 두께를 넘지 않는 홈이 설치된 것을 특징으로 하는 불꽃 점화식 내연기관의 회전체형 스로틀 밸브.
내부에 흡기 통로가 형성되는 동시에, 이 흡기 통로중에 이 흡기 통로의 중심 축선과 교차하는 선을 축심으로 하는 회전체 오목부가 형성된 밸브 케이싱과, 이 밸브 케이싱의 회전체 오목부에 회전가능하게 끼워맞추어진 회전체 형상의 밸브 본체를 구비하고, 상기 밸브 케이싱의 회전체 오목부를 사이에 끼운 상류측 흡기통로와 하류측 흡기통로를 연통하는 연통로가 상기 밸브 본체에 설치된 불꽃 점화식 내연기관의 회전체형 스로틀 밸브에 있어서,

상기 밸브의 연통로에서 이 연통로의 중심 축선과 교차하는 방향으로 지향하여 이 밸브 본체의 회전 바깥면의 한쪽에만 도달하는 관통 구멍이 설치되는 동시에, 이 상류측 흡기 통로는 나팔 형상으로 하류를 향해 단면적이 감소하고 있고, 그 경사진 벽면의 적어도 일부에 이 상류측 흡기통로의 축선과 밸브의 회전축선을 포함하는 평면에 평행하고, 또 깊이가 상기 밸브 본체의 밸브 벽의 두께를 넘지 않는 홈이 설치된 것을 특징으로 하는 불꽃 점화식 내연기관의 회전체형 스로틀 밸브.