KR100250050B1 - V형 엔진의 가변 흡기시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 V형 6실린더 혹은 8실린더 엔진의 가변 흡기시스템에 관한 것으로서, 특히 서지탱크에서 흡기의 공명 작용이 구현되고, 그로 인하여 흡기가 과급토록 하므로서, 엔진의 전속도 영역에서 토오크가 향상되게 하고, 아울러 흡기계의 구조가 컴펙트하게 실현될 수 있도록 한다. 이를 위하여, 서지탱크(1)의 중간에 격판(6)을 설치하여 내부 공간이 상,하로 분리되게 하고, 상기 격판에 흡기 부압에 의해 개폐되는 밸브체(7)를 설치하되, 그 밸브체가 흡기 부압에 연동되는 뉴메틱 액츄에이터(9)에 연결되어 엔진의 회전속도가 상승됨에 따라 개방되게 하므로서, 서지탱크의 상,하측 공간이 연통되어 공명실로 구성되게 한 기술적 구성으로 이루어진다. 따라서, 엔진의 고속 운전시에는 상기 밸브체가 개방되어 서지탱크의 내부 공간에서 공명현상이 발생되며, 흡기의 과급 효과로 인하여 엔진의 토오크가 향상되게 한다. 또한, 상기한 가변 흡기시스템은 서지탱크의 내부에 격판과 밸브체를 설치하는 간단한 구조로 실현되므로서, 엔진의 레이 아웃 설계를 컴펙트하고 용이하게 실현할 수 있다.

Description

Ｖ형 엔진의 가변 흡기시스템

본 발명은 V형 엔진의 가변 흡기시스템(VIS; varkable induction system)에 관한 것으로서, 특히 V형 뱅크(소정의 각도로 경사 형성된 V형의 일측 실린더 블록)로 형성되는 6, 8실린더 엔진에 있어서, 서지탱크에서 흡기의 공명 작용이 발생되도록 하여 엔진의 전속도 영역에서 토오크가 향상되게 하고, 아울러 흡기계의 구조가 단순화되게 하는데 적합하게 이용될 수 있는 공명식 가변 흡기시스템에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 내연기관의 대표적인 예로 들 수 있는 자동차 엔진은 최근 고성능화 추세에 따라, 흡·배기 효율을 높여 고출력을 얻을 수 있도록 한 형식으로 설계되고 있다.

이러한 고성능 엔진의 경우에는 연소실로 유입되는 공기를 활성화하여 엔진의 출력을 높이게 되는데, 이것은 흡기시 발생되는 부압파를 정압파로 반전시켜, 그 정압파에 의해 흡기의 충전 효율을 높이고, 또한 흡기의 맥동 효과를 유효하게 사용하여 체적 효율을 높이도록 한 것이며, 가변 흡기시스템으로 공지되어 있다.

가변 흡기시스템은 실제적으로 공기가 유입되는 통로의 길이를 저속에서 길게, 고속에서 짧게하여 흡기의 맥동를 이용하여 흡기 효율을 높이도록 하는 방법과, 흡기 통로를 2개로 나누어 한쪽에 밸브를 설치하여 흡기 통로의 단면적을 가변시켜 흡기 효율을 높이도록 하는 방법 등 다수의 것이 제안되어 있다.

이러한 가변 흡기시스템의 하나로서, 6 혹은 8실린더 V형 엔진에서 흡기 효율을 높여 엔진의 토오크를 향상시키도록 한 흡기시스템이 도 1에 잘 나타나 있다.

도 1에서 서지탱크(1)는 에어 클리너에 의해 청정화된 공기의 통로인 흡기관(2)에 연결되고, V형 뱅크(3)의 각각으로 공기를 분배하기 위해 2개로 분리, 형성된다. 따라서, 양 뱅크로 분배되는 서지탱크가 분리된 효과로 한 개의 서지탱크에서 양뱅크의 실린더로 흡기 매니폴드로 연결된 경우에 비해 뱅크간의 맥동간섭을 방지하는 효과가 있으나, 공명현상을 이용한 과급효과는 구현할 수 없다.

종래 기술에서 설명된 공명식 가변 흡기시스템은, 교차된 흡기 매니폴드가 공명기의 역할을 수행하여, 흡입 공기의 주파수를 조밀화하고, 조밀화된 흡기가 엔진으로 흡입되어 마치 과급기의 역할을 하므로서, 엔진의 전속도 영역에서 토오크를 향상시키는 것이다.

그러나 상기와 같은 가변 흡기시스템은 서지탱크를 2개로 분리하고, 분리된 흡기 매니폴드를 서로 교차하는 등 구조가 복잡하며, 설치 공간이 많이 소요되므로서 엔진룸의 레이 아웃 설계를 어렵게 만드는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 목적에서 제안된 것으로서, 흡기계에 공명실을 형성하여 흡기의 과급 효과를 구현하므로서, 엔진의 전속도 영역에서 토오크가 향상되게 하는 것은 물론, 그 구조가 간단하여 설치가 컴펙트하게 실현될 수 있도록 한다.

도 1은 일반적인 V형 엔진의 가변 흡기시스템을 도시한 구성도.

도 2는 본 발명에 의한 V형 엔진의 가변 흡기시스템을 도시한 것으로서, 서지탱크의 일부를 절취 도시한 상태의 사시도.

도 3은 본 발명에 의한 V형 엔진의 가변 흡기시스템을 도시한 단면도.

도 4는 본 발명에 의한 V형 엔진의 가변 흡기시스템의 동작 상태도.

도 5는 본 발명에 의한 가변 흡기시스템의 효과를 그래프로 나타낸 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1-서지탱크 6-격판

7-밸브체 9-뉴메틱 액츄에이터

상술한 목적을 실현하기 위한 수단으로서, 본 발명의 V형 엔진의 가변 흡기시스템은 서지탱크의 중간에 격판을 설치하여 내부 공간이 상,하로 분리되게 하고, 그 격판에 흡기 부압에 의해 개폐되는 밸브체를 설치하여서, 그 밸브체의 개방시 서지탱크가 공명실로서 작용되도록 한 기술적 구성으로 이루어진다.

여기서, 상기 서지탱크의 상,하측 공간에는 각각 V형 뱅크쪽으로 연결되는 3 혹은 4개씩의 런너가 연결되며, 각각의 런너는 흡기 매니폴드와 연결된다.

이러한 구성에 따라, 본 발명의 가변 흡기시스템은 엔진의 고속 운전시 상기 밸브체를 개방하여 서지탱크의 내부 공간을 공명실로 이용하므로서, 흡기의 과급 효과를 구현한다. 또한, 본 발명에 의한 공명실은 서지탱크의 내부에 격판과 밸브체를 설치하는 간단한 구조로 실현되므로서, 설치 구조가 컴펙트하게 실현된다.

이하, 본 발명을 실현하기 위한 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

실시예

도 2는 본 실시예에 관련된 V형 엔진의 가변 흡기시스템을 도시한 것으로서, 서지탱크의 일부를 절취 도시한 상태의 사시도이고, 도 3은 실시예의 가변 흡기시스템을 도시한 단면도이며, 도 4는 도 3의 동작 상태도이고, 도 5는 본 실시예에 의한 효과를 그래프로 나타낸 도면이다.

참고로 본 실시예를 설명함에 있어, 종래 기술에서 인용된 도면과 동일한 본 실시예의 구성에 대해서는 설명의 명료성을 위해 동일한 부호를 사용하기로 한다.

도면에서의 설명 부호 (1)은 서지탱크를 지칭한다. 서지탱크(1)는 흡기관(2)과 연결되므로서, 드라이버의 가속페달 조작에 연동되는 스로틀 밸브의 개폐 정도에 따라 에어 클리너로부터 청정된 공기가 유입된다. 서지탱크(1)로 유입된 공기는 흡기 통로 및 흡기 매니폴드를 통하여, V형 엔진의 각각의 뱅크에 형성된 실린더로 공급된다.

흡기 매니폴드들은 하나의 실린더에 대하여 하나가 연결될 수 있으며, 일반적으로 고성능 엔진에서 채택하고 있는 것과 같이 하나의 실린더에 대하여 두 개를 설치할 수도 있다.

본 실시예는 6실린더(혹은 8실린더)의 V형 엔진에 관하여 설명하기 위하여, 6개의 흡기 매니폴드와 서지탱크(1)의 사이에 6개의 런너(5)가 설치된 구조로 이루어진다.

각각의 뱅크쪽으로 분리되게 흡기 매니폴드와 연결된 런너(5)는 그 수의 절반이 격판(6)에 의해 분리된 서지탱크(1)의 상,하측 공간에 각각 연결된다. 즉, 서지탱크(1)는 종래 기술에서 설명된 것과 마찬가지로 2개의 공간으로 분리 형성된다.

서지탱크(1)의 내부 공간을 구획하는 격판(1)에는 공기가 유입되는 흡기관(2)에 대하여 반대쪽의 엔드부에 밸브체(7)가 설치된다.

밸브체(7)는 개방시 서지탱크(1)의 상,하측 공간이 서로 연통되게 하여, 공명현상을 발생시켜 흡기의 과급 효과를 얻기 위한 것으로서, 힌지(8)를 축으로 상기 격판(6)에 회전 가능하게 설치된다. 또한, 밸브체(7)는 흡기 부압에 비례하여 엔진의 회전수가 상승됨에 따라 개폐되도록 하기 위해, 흡기 부압을 받아 작동되는 뉴메틱 액츄에이터(9)(pneumatic actuator)와 연결된다. 뉴메틱 액츄에이터(9)는 호스 또는 파이프(9a)를 통해 흡기관(2)의 임의의 장소에 연결되며, 내부에 흡기 부압에 의해 동작되는 다이아프램이 설치된 구조로 이루어진다.

이상에서 설명된 구성에 의거하여, 본 실시예에 의한 공명식 가변 흡기시스템의 작용은 다음과 같다.

엔진의 고부하 및 고속 운전시, 흡기 부압에 의해 동작되는 뉴메틱 액츄에이터(9)는 밸브체(7)를 개방시켜 서지탱크(1)의 상,하측 공간이 연통되게 한다. 따라서, 런너(5) 및 흡기 매니폴드 내부에서 흡기의 진동은 서지탱크(1)의 공명현상에 의해 조밀화되고, 조밀화된 흡기가 엔진의 실린더쪽으로 공급되어 흡기의 과급 효과를 실현한다.

이와 같은 작용에 의해 엔진의 흡기 효율은 향상되고, 도 5에 도시된 바와 같이, 고속 운전시 엔진의 토오크를 향상시킨다. 또한, 엔진의 저속 운전시 폐쇄되어 서지탱크(1)를 분리하므로서, 흡기가 고유 주파수만큼 진동되면서 엔진으로 공급되도록 하고, 조속 운전시의 토오크를 향상시킨다.

이상에서 설명된 실시예를 통하여 알 수 있듯이, 본 발명에 의한 V형 엔진의 가변 흡기시스템은 종래 기술의 문제점을 실질적으로 해소한다.

즉, 본 발명은 서지탱크의 내부에 공명실을 형성하므로서, 흡입 공기의 주파수를 조밀화하고, 조밀화된 흡기가 엔진으로 흡입되어 마치 과급기의 역할을 하므로서, 엔진의 전속도 영역에서 토오크를 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 서지탱크의 내부에 격판과 밸브체를 설치하는 간단한 구조로 실현되므로서, 설치 구조가 컴펙트하게 실현되고, 엔진의 레이 아웃 설계가 용이하게 실현되는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (3)

1. 2개의 뱅크를 갖는 V형 엔진에서, 각각의 뱅크쪽에서 연장된 흡기 매니폴드와 연결되도록 절반의 수로 분리된 런너가 격판에 의해 분리된 서지탱크의 상,하측 공간에 각각 연결되고, 상기 격판에 설치된 밸브체가 흡기 부압에 비례하여 엔진의 회전수가 상승됨에 따라 개폐되므로서, 상기 밸브체의 개방시 서지탱크의 상,하측 공간이 서로 연통되어 공명실이 되게 한 구성을 특징으로 하는 V형 엔진의 가변 흡기시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 밸브체는 흡기 부압을 받아 작동되는 뉴메틱 액츄에이터와 연결된 구성을 특징으로 하는 V형 엔진의 가변 흡기시스템.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 밸브체는 공기가 유입되는 흡기관에 대하여 반대쪽 엔드부에 설치된 구성을 특징으로 하는 V형 엔진의 가변 흡기시스템.

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