KR20110052918A

KR20110052918A - 엔진의 가변흡기장치

Info

Publication number: KR20110052918A
Application number: KR1020090109665A
Authority: KR
Inventors: 이상일
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2009-11-13
Filing date: 2009-11-13
Publication date: 2011-05-19

Abstract

본 발명은 종래의 체크밸브와 진공탱크 및 솔레노이드밸브 등의 구성을 배제하여, 보다 간단한 구성과 최소한의 부품으로 흡기덕트의 유효단면적과 길이를 가변시킬 수 있도록 함으로써, 엔진의 저속운전 영역에서의 저속 부밍 소음 저감 효과와 고속운전 영역에서의 출력 향상효과를 저렴한 비용과 간단한 제작 공정으로 구현할 수 있도록 한다.

부압, 서지탱크, 액츄에이터, 가변밸브, 흡기

Description

엔진의 가변흡기장치{Variable Air-Intake Apparatus of Engine}

본 발명은 엔진의 가변흡기장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 보다 간단한 구성으로 엔진 흡기덕트의 유효 단면적과 길이를 가변시키도록 하는 기술에 관한 것이다.

도 1은 종래의 일반적인 엔진 가변흡기장치의 구성을 설명한 것으로서, 흡기매니폴드의 서지탱크(500)에서 제공되는 부압은 체크밸브(502)를 통해 진공탱크(504)에 저장되고, 상기와 같이 저장된 진공은 ECU(506;Engine Control Unit)에 의해 제어되는 솔레노이드밸브(508)에 의해 액츄에이터(510)로 공급되며, 상기 액츄에이터는 공급받은 부압으로 밸브플랩을 구동하여 고속용덕트(512)를 개폐하도록 되어 있다.

즉, 상기 ECU(506)가 엔진의 작동상태에 따라 상기 솔레노이드밸브(508)를 제어하여, 상기 고속용덕트(512)를 개폐함으로써, 엔진의 작동상황에 적합한 공기유동을 형성하도록 하는 것인데, 통상 엔진의 저속 운전 영역에서는 상기 고속용덕 트(512)를 차단하여 저속이나 고속의 경우에 항상 개방되는 저/고속용덕트(514)로만 공기가 흡입되도록 하여, 필요 이상의 흡기덕트 유효 단면적을 줄여 저속 부밍 소음을 저감시키도록 하며, 엔진의 고속 운전 영역에서는 상기 고속용덕트를 개방하여 보다 많은 공기가 저항 없이 유입되도록 하여 출력을 향상시키도록 하는 것이다.

그런데, 상기한 바와 같이 구성되어 작동되는 엔진의 가변흡기장치는, 상기한 바와 같이 흡기매니폴드로부터의 부압을 상기 액츄에이터의 제어에 사용하기 위하여, 체크밸브와 진공탱크 및 솔레노이드밸브 등의 다수의 부품을 추가로 필요로 하므로, 많은 부품수로 인하여 엔진의 원가를 상승시키고 조립 공정수를 증가시키는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 보다 간단한 구성과 최소한의 부품으로 흡기덕트의 유효단면적과 길이를 가변시킬 수 있도록 함으로써, 엔진의 저속운전 영역에서의 저속 부밍 소음 저감 효과와 고속운전 영역에서의 출력 향상효과를 저렴한 비용과 간단한 제작 공정으로 구현할 수 있도록 한 엔진의 가변흡기장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 발명 엔진의 가변흡기장치는

고속용덕트를 개폐할 수 있도록 구비된 가변밸브와;

엔진의 서지탱크에 연결되는 진공호스와;

상기 진공호스에 연결되어, 상기 진공호스로부터의 부압이 상대적으로 큰 경우에는 상기 가변밸브로 고속용덕트를 폐쇄시키고, 상기 부압이 상대적으로 작은 경우에는 상기 부압에 대응하여 작용하는 일정한 탄성력으로 상기 가변밸브를 구동하여 상기 고속용덕트를 개방시키는 공압액츄에이터;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 엔진의 가변흡기장치는

단일 공기 유동로를 형성하는 엔진의 흡기덕트와;

상기 흡기덕트 내에 회동 가능하게 설치되고 일정한 구멍으로 이루어진 상시관통부를 구비한 가변밸브와;

엔진의 서지탱크에 연결되는 진공호스와;

상기 진공호스에 연결되어, 상기 진공호스로부터의 부압이 상대적으로 큰 경우에는 상기 가변밸브가 상기 흡기덕트를 최대한 폐쇄시키는 방향으로 회동되고, 상기 부압이 상대적으로 작은 경우에는 상기 부압에 대응하여 작용하는 일정한 탄성력으로 상기 가변밸브를 구동하여 상기 흡기덕트를 개방시키는 공압액츄에이터;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명 실시예는 고속용덕트(1)를 개폐할 수 있도록 구비된 가변밸브(3)와; 엔진의 서지탱크(2)에 연결되는 진공호스(5)와; 상기 진공호스에 연결되어, 상기 진공호스로부터의 부압이 상대적으로 큰 경우에는 상기 가변밸브로 고속용덕트(1)를 폐쇄시키고, 상기 부압이 상대적으로 작은 경우에는 상기 부압에 대응하여 작용하는 일정한 탄성력으로 상기 가변밸브를 구동하여 상기 고속용덕트를 개방시키는 공압액츄에이터(7)를 포함하여 구성된다.

물론, 상기 고속용덕트(1)와 함께 병렬로 설치된 저/고속용덕트(9)는 상시 개방되어 엔진의 연소실로 지속적으로 흡기 유동이 이루어질 수 있도록 되어 있으며, 상기 가변밸브(3)는 상기 고속용덕트(1) 내에서 회동되도록 설치된다.

상기 공압액츄에이터(7)는 상기 부압이 작용하지 않은 상태에서 가변밸브(3)가 상기 고속용덕트(1)를 개방하는 상태를 형성하도록 상기 탄성력을 제공하는 탄성부재(11)를 구비하며, 상기 진공호스(5)는 상기 공압액츄에이터(7)와 상기 서지탱크(2)를 직접 연결한다.

즉, 종래와 같이 서지탱크와 액츄에이터 사이에 체크밸브와 진공탱크 및 솔레노이드밸브를 설치하지 않고, 서지탱크(2)의 부압이 직접 상기 공압액츄에이터(7)로 제공될 수 있도록 되어 있다.

따라서, 상기 공압액츄에이터(7)는 상기 서지탱크의 부압 정도에 따라 연동하게 된다.

본 실시예에서, 상기 공압액츄에이터(7)는 케이스(13)와 함께 폐공간을 형성하여 상기 진공호스(5)를 통해 공급되는 부압으로 진공실을 형성하는 다이어프렘(15)과, 상기 다이어프렘에 연결되어 직선왕복운동하는 구동로드(17)와, 상기 진공실의 부압으로 이동하는 상기 구동로드의 이동범위를 제한하도록 구비된 제1스토퍼(19)와, 상기 탄성부재(11)가 제공하는 탄성력으로 이동하는 상기 구동로드의 이동범위를 제한하도록 구비된 제2스토퍼(21)를 포함하여 구성된다.

상기 가변밸브(3)에는 상기 구동로드(17)에 연결되어, 상기 구동로드가 상기 제1스토퍼(19)에 의해 운동이 제한된 상태에서, 상기 가변밸브가 상기 고속용덕트(1)를 차단시키는 상태가 되도록 회동시키고, 상기 구동로드(17)가 제2스토퍼(21)에 의해 운동이 제한된 상태에서, 상기 가변밸브가 상기 고속용덕트(1)를 개방시키는 상태가 되도록 회동시키는 회동레버(23)가 구비되어 있다.

엔진이 저속 운전시에는 고속 운전시에 비하여 상기 서지탱크(2)에 형성되는 부압이 크므로, 상기 서지탱크의 부압은 상기 진공호스(5)를 통해 상기 공압액츄에이터(7)로 직접 공급되어, 상기 탄성부재(11)의 힘을 극복하고 상기 다이어프렘(15)을 당겨서 상기 구동로드(17)가 상기 제1스토퍼(19)에 의해 운동이 제한될 때까지 이동시킨다.

결국, 상기 회동레버(23)는 상기 가변밸브(3)를 도 3의 우측과 같이 회동시켜서 상기 고속용덕트(1)를 차단시키는 상태를 형성하게 된다.

따라서, 엔진의 저속 운전시에는 상기 고속용덕트(1)를 차단하고 상기 저/고속용덕트(9)만을 개방한 상태를 형성하여, 필요 이상의 흡기덕트 유효 단면적을 줄여 저속 부밍 소음을 저감시키도록 한다.

엔진이 고속운전 상태로 접어들게 되면, 상기 서지탱크(2)의 부압은 스로틀밸브의 개도가 증가함에 따라 떨어지게 되어, 상기 진공호스로 연결된 상기 공압액츄에이터(7)에 제공되는 부압도 약화된다.

따라서, 상기 탄성부재(11)는 상기 부압을 이기고 상기 구동로드(17)를 이동시켜서 상기 제2스토퍼(21)가 이동을 제한하는 상태에 이르게 된다.

이에 의해 상기 회동레버(23)는 상기 가변밸브(3)를 회동시켜서 도 3의 좌측과 같은 상태가 되도록 함으로써, 결국 상기 고속용덕트(1)를 개방하는 상태를 형성하게 되며, 이에 의해 보다 많은 공기가 저항 없이 엔진으로 유입되어 궁극적으로 엔진의 출력을 향상시킬 수 있도록 한다.

즉, 상기한 바와 같이 구성되어 작동되는 엔진의 가변흡기장치에서는 종래의 체크밸브와 진공탱크 및 솔레노이드밸브와 같은 추가적인 부품을 사용하지 않고도 동등한 기술적 효과를 구현해낼 수 있는 것이다.

한편, 도 4와 도 5는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 것으로서, 이 실시예는 단일 공기 유동로를 형성하는 엔진의 흡기덕트(101)와; 상기 흡기덕트(101) 내에 회동 가능하게 설치되고 일정한 구멍으로 이루어진 상시관통부(103)를 구비한 가변밸브(105)와; 엔진의 서지탱크에 연결되는 진공호스(107)와; 상기 진공호스에 연결되어, 상기 진공호스로부터의 부압이 상대적으로 큰 경우에는 상기 가변밸브가 상기 흡기덕트를 최대한 폐쇄시키는 방향으로 회동되고, 상기 부압이 상대적으로 작은 경우에는 상기 부압에 대응하여 작용하는 일정한 탄성력으로 상기 가변밸브를 구동하여 상기 흡기덕트를 개방시키는 공압액츄에이터(109)를 포함하여 구성된다.

즉, 이 실시예의 경우에는 엔진에 하나의 흡기덕트만을 구비한 상태에서, 상기 가변밸브(105)가 닫혀 있는 상태에서는 상기 상시관통부(103)에 의해, 종래 저/ 고속용덕트만 개방된 상태를 구현하고, 상기 가변밸브(105)가 열린 상태에서는 상기 저/고속용덕트 및 고속용덕트가 모두 개방된 상태를 구현하도록 한 것이다.

상기 가변밸브의 상시관통부(103)는 상기 가변밸브(105)의 회동축을 중심으로 일측으로 치우쳐져서 형성되는 것이 바람직할 것이다.

본 실시예의 경우에도 상기 진공호스(107)는 상기 공압액츄에이터(109)와 서지탱크를 직접 연결하며, 상기 공압액츄에이터(109)는 케이스와 함께 폐공간을 형성하여 상기 진공호스를 통해 공급되는 부압으로 진공실을 형성하는 다이어프렘과, 상기 다이어프렘에 연결되어 직선왕복운동하는 구동로드와, 상기 진공실의 부압으로 이동하는 상기 구동로드의 이동범위를 제한하도록 구비된 제1스토퍼와, 상기 탄성부재가 제공하는 탄성력으로 이동하는 상기 구동로드의 이동범위를 제한하도록 구비된 제2스토퍼를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 가변밸브에는 상기 구동로드에 연결되어, 상기 구동로드가 상기 제1스토퍼에 의해 운동이 제한된 상태에서, 상기 가변밸브가 상기 흡기덕트를 차단시키는 상태가 되도록 회동시키고, 상기 구동로드가 제2스토퍼에 의해 운동이 제한된 상태에서, 상기 가변밸브가 상기 흡기덕트를 개방시키는 상태가 되도록 회동시키는 회동레버가 구비되어, 도 5에 도시된 바와 같이 엔진의 저속상태에서는 상기 가변밸브가 닫혀 있어서, 상기 상시관통부에 의해서만 엔진의 운전에 필요한 흡기 유동이 이루어지고, 엔진의 고속 운전시에는 상기 가변밸브가 열려서 상기 흡기덕트의 전체를 통해 흡기유동이 이루어지게 된다.

상기 공압액츄에이터 및 상기 회동레버의 구조는 상기 도 3의 실시예와 동일하며, 그 작동도 거의 유사하므로 상세한 도시와 설명은 생략한다.

도 1은 종래 기술에 의한 엔진의 가변흡기장치를 설명한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 엔진의 가변흡기장치를 설명한 도면,

도 3은 도 2의 실시예의 상세한 구조와 작용을 함께 비교하여 도시한 도면,

도 4는 본 발명의 다른 실시예를 구현하기 위한 가변밸브의 구조를 설명한 도면,

도 5는 도 4의 가변밸브를 사용한 본 발명의 다른 실시예를 설명한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1; 고속용덕트 3, 105; 가변밸브

5, 107; 진공호스 7, 109; 공압액츄에이터

9; 저/고속용덕트 11; 탄성부재

13; 케이스 15; 다이어프렘

17; 구동로드 19; 제1스토퍼

21; 제2스토퍼 23; 회동레버

103; 상시관통부

Claims

고속용덕트를 개폐할 수 있도록 구비된 가변밸브와;

엔진의 서지탱크에 연결되는 진공호스와;

상기 진공호스에 연결되어, 상기 진공호스로부터의 부압이 상대적으로 큰 경우에는 상기 가변밸브로 고속용덕트를 폐쇄시키고, 상기 부압이 상대적으로 작은 경우에는 상기 부압에 대응하여 작용하는 일정한 탄성력으로 상기 가변밸브를 구동하여 상기 고속용덕트를 개방시키는 공압액츄에이터;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 엔진의 가변흡기장치.
청구항 1에 있어서,

상기 가변밸브는 상기 고속용덕트 내에서 회동되도록 설치되고;

상기 공압액츄에이터는 상기 부압이 작용하지 않은 상태에서 가변밸브가 상기 고속용덕트를 개방하는 상태를 형성하도록 상기 탄성력을 제공하는 탄성부재를 구비하며;

상기 진공호스는 상기 공압액츄에이터와 상기 서지탱크를 직접 연결하는 것

을 특징으로 하는 엔진의 가변흡기장치.
청구항 2에 있어서,

상기 공압액츄에이터는

케이스와 함께 폐공간을 형성하여 상기 진공호스를 통해 공급되는 부압으로 진공실을 형성하는 다이어프렘과;

상기 다이어프렘에 연결되어 직선왕복운동하는 구동로드와;

상기 진공실의 부압으로 이동하는 상기 구동로드의 이동범위를 제한하도록 구비된 제1스토퍼와;

상기 탄성부재가 제공하는 탄성력으로 이동하는 상기 구동로드의 이동범위를 제한하도록 구비된 제2스토퍼;

를 포함하여 구성되고;

상기 가변밸브에는 상기 구동로드에 연결되어, 상기 구동로드가 상기 제1스토퍼에 의해 운동이 제한된 상태에서, 상기 가변밸브가 상기 고속용덕트를 차단시키는 상태가 되도록 회동시키고, 상기 구동로드가 제2스토퍼에 의해 운동이 제한된 상태에서, 상기 가변밸브가 상기 고속용덕트를 개방시키는 상태가 되도록 회동시키는 회동레버를 포함하여 구성된 것

을 특징으로 하는 엔진의 가변흡기장치.
단일 공기 유동로를 형성하는 엔진의 흡기덕트와;

상기 흡기덕트 내에 회동 가능하게 설치되고 일정한 구멍으로 이루어진 상시관통부를 구비한 가변밸브와;

엔진의 서지탱크에 연결되는 진공호스와;

상기 진공호스에 연결되어, 상기 진공호스로부터의 부압이 상대적으로 큰 경우에는 상기 가변밸브가 상기 흡기덕트를 최대한 폐쇄시키는 방향으로 회동되고, 상기 부압이 상대적으로 작은 경우에는 상기 부압에 대응하여 작용하는 일정한 탄성력으로 상기 가변밸브를 구동하여 상기 흡기덕트를 개방시키는 공압액츄에이터;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 엔진의 가변흡기장치.
청구항 4에 있어서,

상기 가변밸브의 상시관통부는 상기 가변밸브의 회동축을 중심으로 일측으로 치우쳐져서 형성된 것

을 특징으로 하는 엔진의 가변흡기장치.
청구항 5에 있어서,

상기 진공호스는 상기 공압액츄에이터와 서지탱크를 직접 연결하며;

상기 공압액츄에이터는

케이스와 함께 폐공간을 형성하여 상기 진공호스를 통해 공급되는 부압으로 진공실을 형성하는 다이어프렘과;

상기 다이어프렘에 연결되어 직선왕복운동하는 구동로드와;

상기 진공실의 부압으로 이동하는 상기 구동로드의 이동범위를 제한하도록 구비된 제1스토퍼와;

상기 탄성부재가 제공하는 탄성력으로 이동하는 상기 구동로드의 이동범위 를 제한하도록 구비된 제2스토퍼;

를 포함하여 구성되고;

상기 가변밸브에는 상기 구동로드에 연결되어, 상기 구동로드가 상기 제1스토퍼에 의해 운동이 제한된 상태에서, 상기 가변밸브가 상기 흡기덕트를 차단시키는 상태가 되도록 회동시키고, 상기 구동로드가 제2스토퍼에 의해 운동이 제한된 상태에서, 상기 가변밸브가 상기 흡기덕트를 개방시키는 상태가 되도록 회동시키는 회동레버를 포함하여 구성된 것

을 특징으로 하는 엔진의 가변흡기장치.