KR102273467B1 - 차량의 흡기조절장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 차량의 흡기조절장치는 흡기가 유동하는 유동관이 분할되어 다수의 분할유로를 형성하고, 다수의 분할유로는 서로 동일한 연소실에 함께 연통되도록 마련된 흡기유로; 유동관에 마련되고, 회전각도에 따라 유동관의 개도를 조절하도록 마련된 흡기밸브; 다수의 분할유로 중 어느 하나에 마련되고, 회전각도에 따라 분할유로의 개도를 조절하도록 마련된 스월밸브; 및 스월밸브와 결합되어 회전되고, 캠홈이 형성된 캠플레이트;를 포함하며, 흡기밸브는 그 회전축으로부터 이격된 위치에서 캠홈에 삽입되는 삽입돌기가 마련되고, 캠홈의 적어도 일부 구간은 스월밸브의 회전에 따라 삽입돌기가 슬라이딩되면서 흡기밸브의 중심축을 중심으로 회동됨으로써, 흡기밸브를 회전시키는 제1회동구간을 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.

Description

차량의 흡기조절장치 {APPRATUS CONTROLLING INTAKE AIR FOR ENGINE OF VEHICLE}
본 발명은 차량의 흡기조절장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엔진으로 유입되는 흡기를 조절하는 장치에 관한 것이다.
엔진에는 복수의 연소실이 마련될 수 있으며, 각 연소실로 흡기가 유동하기 위한 유로가 마련될 수 있다. 유로에는 흡기의 유동단면적을 조절함으로써 흡기의 유동량을 조절하는 밸브가 마련될 수 있다.
한편, 차량의 주행상황에 따라서 엔진의 각 연소실로 유입되는 흡기량이 조절될 수 있으며, 이 때 상기의 밸브를 이용하여 흡기량을 조절할 수 있다. 주행상황별로 연소실에 유입되는 흡기의 유동을 적절히 조절하는 것은 차량에 있어서 중요한 과제가 된다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 20-1996-0008470 A1
본 발명은 구조를 간소화하면서 동시에 흡기 유동을 조절하는 복수의 밸브를 효과적으로 작동시킬 수 있는 흡기조절장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 흡기조절장치는 흡기가 유동하는 유동관이 분할되어 다수의 분할유로를 형성하고, 다수의 분할유로는 서로 동일한 연소실에 함께 연통되도록 마련된 흡기유로; 유동관에 마련되고, 회전각도에 따라 유동관의 개도를 조절하도록 마련된 흡기밸브; 다수의 분할유로 중 어느 하나에 마련되고, 회전각도에 따라 분할유로의 개도를 조절하도록 마련된 스월밸브; 및 스월밸브와 결합되어 회전되고, 캠홈이 형성된 캠플레이트;를 포함하며, 흡기밸브는 그 회전축으로부터 이격된 위치에서 캠홈에 삽입되는 삽입돌기가 마련되고, 캠홈의 적어도 일부 구간은 스월밸브의 회전에 따라 삽입돌기가 슬라이딩되면서 흡기밸브의 중심축을 중심으로 회동됨으로써, 흡기밸브를 회전시키는 제1회동구간을 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
다수의 분할유로는 각각 분기되어 다수의 분기유로를 형성하며, 다수의 분기유로가 엔진에 형성된 다수의 연소실에 각각 연통되도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
캠홈의 제1회동구간은 길이방향을 따라 스월밸브의 회전축과의 거리가 변화되도록 마련됨으로써, 삽입돌기가 제1회동구간 상에서 슬라이딩되면서 회동되도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
제1회동구간은 슬라이딩되는 삽입돌기에 의한 흡기밸브의 회전각도가 스월밸브의 회전각도에 대해 일정비를 이루도록 굴곡진 형상으로 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
캠홈은 제1회동구간을 제외한 적어도 일부 구간에서 슬라이딩되는 삽입돌기가 회동되지 않도록 길이방향을 따라 스월밸브 회전축과의 거리가 일정한 비회동구간이 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
스월밸브가 흡기밸브의 최대 오픈(OPEN) 상태에 해당되는 기준상태로부터 일방향으로 회전되면, 캠플레이트의 캠홈은 삽입돌기가 제1회동구간 상에 위치되도록 마련되고, 내부에 스월밸브가 마련된 분할유로들에는 스월밸브가 설정각도로부터 일방향으로 더 회전가능하도록 회전홈이 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
스월밸브가 기준상태로부터 타방향으로 회전되면, 캠플레이트의 캠홈은 삽입돌기가 비회동구간 상에 위치되도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
제1회동구간은 슬라이딩되는 삽입돌기에 의한 흡기밸브의 회전각도가 스월밸브의 회전각도에 대해 일정비를 가지도록 굴곡진 형상으로 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
스월밸브에 회전력을 제공하는 구동부; 및 구동부를 제어하여 스월밸브의 회전각도를 조절하는 제어부;를 더 포함하고, 제어부는 배기유로 상에 마련된 DPF장치의 재생모드에서, 삽입돌기가 제1회동구간에서 슬라이딩되도록 스월밸브의 회전각도를 조절하되, 스월밸브의 개도가 회전홈 구간 내에서 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다.
캠홈은 제1회동구간, 비회동구간을 제외한 적어도 일부 구간은 스월밸브의 회전에 따라 삽입돌기가 슬라이딩되면서 회동되는 제2회동구간이 형성되고, 제1회동구간과 제2회동구간 사이에 비회동구간이 위치되도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
스월밸브가 흡기밸브의 최대 오픈(OPEN) 상태에 해당되는 기준상태로부터 타방향으로 회전되면, 캠플레이트의 캠홈은 삽입돌기가 비회동구간 또는 제2회동구간 상에 위치되도록 마련되는 것을 특징으로 할 수 있다.
스월밸브에 회전력을 제공하는 구동부; 및 구동부를 제어하여 스월밸브의 회전각도를 조절하는 제어부;를 더 포함하고, 제어부는 배기유로상에 마련된 LNT장치의 재생모드에서는 삽입돌기가 제2회동구간에서 슬라이딩되도록 스월밸브의 회전각도를 조절하고, 배기유로 상에 마련된 DPF장치의 재생모드에서는 삽입돌기가 제1회동구간에서 슬라이딩되도록 스월밸브의 회전각도를 조절하되, 스월밸브의 개도가 회전홈 구간 내에서 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량의 흡기조절장치에 따르면, 구조를 간소화하는 동시에 흡기 유동을 조절하는 복수의 밸브를 효과적으로 작동시킬 수 있다.
또한, 스월밸브를 통해 흡기밸브를 구동함으로써, 구동부와 밸브간 회전각도 비율을 조정하거나 구동부 작동에도 불구하고 밸브는 비회전상태로 유지시키는 등 밸브의 작동에 대한 자유도가 향상될 수 있다.
또한, 캠플레이트에 캠홈 형상에 따라 스월밸브에 전달되는 회전력으로 흡기밸브에도 회전력으로 전달될 수 있어 복수의 밸브를 단일 구동부로 작동시킬 수 있는바, 구조의 간소화 및 경량화가 가능하다.
또한, 제어부를 통해 차량의 주행상황에 따라 단일의 구동부로 복수의 밸브를 조절할 수 있는바, 주행상황에 따른 흡기 유동을 효과적으로 충족시킬 수 있다.
또한, 캠홈 형상을 간단하게 하고 스월밸브에 별다른 삽입돌기 구성을 적용하지 않아도 되는바, 구조적으로 간단하게 제작 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 흡기조절장치가 장착된 흡배기시스템을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 흡기조절장치가 장착되는 흡기유로를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량의 흡기조절장치의 기준상태를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량의 흡기조절장치에서 스월밸브가 일방향으로 회전되어 흡기밸브의 개도가 조절된 모습을 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량의 흡기조절장치에서 스월밸브가 타방향으로 회전된 모습을 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량의 흡기조절장치에서 스월밸브의 회전각도에 따른 흡기밸브의 개도 변화를 도시한 그래프,
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량의 흡기조절장치에서 기준상태를 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량의 흡기조절장치에서 스월밸브가 일방향으로 회전되어 흡기밸브의 개도가 조절된 모습을 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량의 흡기조절장치에서 스월밸브가 타방향으로 회전된 모습을 도시한 도면,
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량의 흡기조절장치에서 스월밸브가 타방향으로 회전되어 흡기밸브의 개도가 조절된 모습을 도시한 도면,
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량의 흡기조절장치에서 스월밸브의 회전각도에 따른 흡기밸브의 개도 변화를 도시한 그래프이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량의 흡기조절장치에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 흡기조절장치가 장착된 흡배기시스템을 도시한 도면, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 흡기조절장치가 장착되는 흡기유로를 도시한 도면, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량의 흡기조절장치의 기준상태를 도시한 도면, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량의 흡기조절장치에서 스월밸브가 일방향으로 회전되어 흡기밸브의 개도가 조절된 모습을 도시한 도면, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량의 흡기조절장치에서 스월밸브가 타방향으로 회전된 모습을 도시한 도면, 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량의 흡기조절장치에서 스월밸브의 회전각도에 따른 흡기밸브의 개도 변화를 도시한 그래프이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량의 흡기조절장치는 흡기가 유동하는 유동관(112)이 분할되어 다수의 분할유로(114)를 형성하고, 다수의 분할유로(114)는 서로 동일한 연소실에 함께 연통되도록 마련된 흡기유로(110); 유동관(112)에 마련되고, 회전각도에 따라 유동관(112)의 개도를 조절하도록 마련된 흡기밸브(160); 다수의 분할유로(114) 중 어느 하나에 마련되고, 회전각도에 따라 분할유로(114)의 개도를 조절하도록 마련된 스월밸브(170); 및 스월밸브(170)와 결합되어 회전되고, 캠홈(210)이 형성된 캠플레이트(200);를 포함하며, 흡기밸브(160)는 그 회전축(162)으로부터 이격된 위치에서 캠홈(210)에 삽입되는 삽입돌기(166)가 마련되고, 캠홈(210)의 적어도 일부 구간은 스월밸브(170)의 회전에 따라 삽입돌기(166)가 슬라이딩되면서 흡기밸브(160)의 중심축을 중심으로 회동됨으로써, 흡기밸브(160)를 회전시키는 제1회동구간(212)을 형성할 수 있다.
흡기유로(110)는 흡기가 유동하는 유동관(112)이 분할되어 다수의 분할유로(114)를 형성하고, 다수의 분할유로(114)는 서로 동일한 연소실에 함께 연통되도록 마련된다.
흡기유로(110)는 엔진(50)을 향해 유동되는 흡기의 유동경로가 된다. 본 발명의 흡기유로(110)는 내부에 공간을 가지는 유동관(112)이 마련되며, 상기 유동관(112)은 흡기의 유동을 기준으로 하류 측이 분할되어 다수의 분할유로(114)를 형성한다.
유동관(112)의 분할은 다양한 방식으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 유동관(112)이 분기되어 다수의 관이 형성될 수도 있고, 유동관(112)의 파이프 형상 외벽은 그대로 유지되되, 내부에 유동관(112)의 길이방향으로 연장된 격벽이 마련됨으로써, 유동관(112) 내부에 다수의 분할유로(114)가 형성될 수도 있다.
도 1 내지 도 2는 유동관(112)이 다수의 관으로 분기되어 분할유로(114)를 형성하는 것을 개략적으로 도시하고 있다. 도 1 내지 도 2에 도시된 흡기유로(110)에는 유동관(112)의 하류 측이 분할되어 2개의 분할유로(114)를 형성하는 모습이 실시예로서 도시하고 있다.
한편, 엔진(50)에는 다수의 연소실이 마련되고, 다수의 분할유로(114)는 서로 대응되는 연소실에 함께 연통된다. 즉, 각각의 분할유로(114)를 경유하는 흡기는 결국 각 연소실에서 서로 혼합되는 것이다.
한편, 흡기밸브(160)는 유동관(112)에 마련되고, 회전각도에 따라 유동관(112)의 개도를 조절하도록 마련된다. 흡기밸브(160)는 ACV(Air Control Valve)로도 표기된다.
흡기밸브(160)는 유동관(112)의 개도를 조절하여 유동관(112) 내부를 유동하는 흡기의 양을 조절하는 기능을 수행한다. 이러한 흡기밸브(160)의 종류 및 형상은 다양할 수 있으나, 본 발명의 일 실시예에서는 회전축(162)이 구비된 밸브 플레이트(164)로 구성되는 종류의 밸브가 제시된다.
도 3 내지 도 5에는 위와 같이 본 발명의 제1 실시예로서 회전하는 밸브 플레이트(164)로 구성된 흡기밸브(160)와 스월밸브(170)가 도시되어 있다. 스월밸브(170)는 SCV(Swirl Control Valve)로도 표기된다.
구체적으로, 흡기밸브(160) 및 스월밸브(170)는 당해 기구가 장착된 지점의 흡기 유동면적과 동일 내지 실질적으로 유사한 단면 형상을 가지는 밸브 플레이트(164,174)가 구비되도록 형성된다.
밸브 플레이트(164,174)는 각각의 밸브의 회전축(162,172)을 가지며, 회전축(162,172)을 중심으로 회전하게 되는데, 이때 밸브 플레이트(164,174)는 그 길이방향이 흡기의 유동방향과 나란히 정렬된 상태가 되면 해당 유동경로가 완전히 오픈(OPEN)된 상태가 된다.
본 발명에서 개도는 밸브 또는 해당 유로가 개방된 정도를 의미하는 것으로서, 개도가 클수록 흡기의 유동면적은 증가된다. 또한, 개도는 닫힘량으로 표현될 수 있는데, 닫힘량이 클수록 흡기의 유동면적은 감소된다. 즉, 개도가 클수록 닫힘량은 작은 값으로 표현되는 것으로 서로 상반되는 개념으로 이해될 수 있다.
밸브 플레이트(164,174)가 회전할수록 흡기가 유동 가능한 면적이 점차 감소되고, 이는 밸브의 개도 또는 해당 경로의 개도가 점차 감소되는 것으로 표현될 수 있다. (닫힘량이 증가되는 것으로도 표현 가능하다.)
본 발명에서 흡기밸브(160)는 유동관(112)에 마련된다. 즉, 본 발명의 흡기밸브(160)는 유동관(112)을 경유하는 흡기의 유량을 제어하도록 마련된다. 이러한 흡기밸브(160)의 위치는 도 1에 개략적으로 도시되어 있으며, 도 3 내지 도 5에는 유동관(112)에 마련된 흡기밸브(160)의 단면이 도시되어 있다.
본 발명에서는 흡기밸브(160)의 개도가 최대로 설정되어 오픈(OPEN)된 상태로서, 해당 밸브의 밸브 플레이트(164,174)가 그 길이방향이 흡기의 유동방향과 나란하게 정렬된 회전상태를 '기준상태'로 표현하고, 이러한 기준상태에서의 흡기밸브(160)와 스월밸브(170)의 회전각도를 0 이라 정의한다.
즉, 도 3에 도시된 흡기밸브(160) 및 스월밸브(170)는 회전각도가 0으로서 기준상태에 해당되는 것이다.
한편, 스월밸브(170)는 다수의 분할유로(114) 중 어느 하나에 마련되고, 회전각도에 따라 분할유로(114)의 개도를 조절하도록 마련된다.
바람직하게는 흡기밸브(160)가 유동관(112)의 하류 측에 위치되고, 스월밸브(170)가 분할유로(114)의 상류 측에 위치되어 상호 인접하게 마련된다. 이는 흡기밸브(160)와 스월밸브(170)가 서로 연동되어 회전각도가 제어되도록 함에 있어서 용이한 장점이 있다.
스월밸브(170)는 분할유로(114) 중 어느 하나에 마련되는 점에서 흡기밸브(160)와 위치적으로 상이한 점이 있으며, 특히 스월밸브(170)는 다수의 분할유로(114) 중 어느 하나의 분할유로(114)의 개도를 조절한다.
스월밸브(170)는 특히 연소실로 유입되는 흡기의 스월(swirl)을 형성하는데 이용된다. 상술한 바와 같이, 다수의 분할유로(114)는 서로 동일한 연소실에 연통되는데, 그 중 스월밸브(170)가 마련된 어느 하나의 분할유러(114)의 개도가 0이 되어(닫힘량이 최대가 되어) 흡기의 유동이 차단되면, 나머지 분할유로(114)를 경유하는 흡기만이 연소실로 유입된다. 이때, 연소실로 유입되는 흡기는 모든 분할유로(114)가 개방된 상태에 비해 연소실 내부에서 불균형한 유동을 이루게 된다.
예를 들어, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 분할유로(114)가 2개로 마련되는 경우, 2개의 분할유로(114)를 경유하는 흡기가 연소실에 모두 유입되는 경우에는 각각의 흡기 유동이 연소실 내에서 균형을 이루고, 어느 하나의 분할유로(114)를 통해서만 흡기가 연소실로 유입되면 다른 하나의 분할유로(114) 측 흡기는 유동이 존재하지 않으므로, 연소실 내에서의 흡기 유동에 대한 균형성이 사라져 편향된 유동흐름을 가지게 된다.
이때, 편향된 유동흐름에 의해 연소실 내에서는 스월(swirl)이 유도되는 것이며, 이러한 이유로 본 발명에서는 복수의 분할유로(114) 중 어느 하나의 유로에 마련된 밸브를 스월밸브(170)로 정의한다. 연소실로 유입되는 흡기 유동의 방향이나 상호 위치관계는 다양하게 결정될 수 있다.
흡기밸브(160)는 개도가 감소되면 연소실로 유입되는 흡기량이 감소되지만, 스월밸브(170)의 개도가 감소되면 연소실로 유입되는 흡기량은 대략 일정하게 유지되면서 스월(swirl)이 발생한다.
도 1에는 스월밸브(170)의 위치가 개략적으로 도시되어 있으며, 도 3 내지 도 5에는 본 발명의 제1 실시예로서 2개의 분할유로(114) 중 어느 하나에 마련된 스월밸브(170)의 단면이 도시되어 있다.
한편, 캠플레이트(200)는 스월밸브(170)와 결합되어 함께 회전 가능하도록 마련된다. 또한, 캠플레이트(200)는 스월밸브(170)와 결합되는바, 스월밸브(170)의 회전축(172)을 중심으로 회전 가능하도록 마련된다. 한편, 캠플레이트(200)의 재질이나 형상은 다양하게 적용될 수 있다.
캠플레이트(200)는 캠홈(210)이 마련되는데, 캠홈(210)은 캠플레이트(200)에 형성된 홈에 해당하는데, 이러한 홈은 캠플레이트(200)의 양면을 관통하는 홈일 수도 있고, 캠플레이트(200)의 일면에서 함입된 홈의 형상으로 마련될 수도 있다. 또한, 캠플레이트(200)는 단일체로 구성될 수도 있고, 복수의 플레이트가 결합된 형태로 마련될 수도 있다.
하기할 내용과 같이, 캠플레이트(200)는 캠홈(210)을 통해 구동부(140)를 통해 스월밸브(170)로 전달된 동력을, 흡기밸브(160)까지 전달하여 회전시키는 매개체의 역할을 한다.
한편, 흡기밸브(160)는 그 회전축(162)으로부터 이격된 위치에서 캠홈(210)에 삽입되는 삽입돌기(166)가 마련된다. 또한, 캠홈(210)의 적어도 일부 구간은 캠플레이트(200)의 회전에 따라 삽입돌기(166)가 슬라이딩되면서 흡기밸브(160)의 회전축(162)을 중심으로 회동됨으로써, 흡기밸브(160)가 회전되는 제1회동구간(212)을 형성한다.
흡기밸브(160)에는 회전축(162)으로부터 이격된 지점에 삽입돌기(166)가 마련되고, 이에 따라 삽입돌기(166)는 흡기밸브(160)와 함께 회전한다. 삽입돌기(166)의 회전축은 흡기밸브(160)의 회전축(162)과 동일하다.
삽입돌기(166)는 캠홈(210)에 삽입되도록 마련되는데, 캠플레이트(200)가 회전하면 삽입돌기(166)는 캠홈(210)을 따라 슬라이딩된다. 이때, 캠홈(210)의 연장된 형상에 따라서는 해당 구간을 슬라이딩하는 삽입돌기(166)가 흡기밸브(160)의 회전축(162)을 중심으로 회동하게 된다.
구체적으로, 캠홈(210)이 연장된 형상에 따라서는 스월밸브(170)의 회전과 함께 캠홈(210)의 측면이 삽입돌기(166)의 측면을 가압하게 되고, 이에 따라 삽입돌기(166)는 스월밸브(170)의 회전축(172)을 기준으로 위치가 변화하면서 회동하는 것이다.(단순히 슬라이딩하는 삽입돌기(166)는 스월밸브(170)의 회전축(172)을 기준으로 그 위치가 변하지 않는다.)
즉, 삽입돌기(166)가 캠홈(210)에 삽입되고, 캠플레이트(200)가 회전하면 삽입돌기(166)는 결국 캠홈(210)을 따라 슬라이딩하게 되는데, 이러한 삽입돌기(166)의 슬라이딩운동은 흡기밸브(160) 회전축을 기준으로 하는 회동으로 이어질 수 있는바, 삽입돌기(166)의 회동은 결국 흡기밸브(160)의 회전으로 이어질 수 있다.
한편, 캠홈(210)에 삽입된 삽입돌기(166)는 캠홈(210)의 연장된 형상에 따라서는 슬라이딩되되 흡기밸브(160)의 회전축(162)을 기준으로 회동되지 않을 수 있다.
예를 들어, 캠홈(210)이 일부가 스월밸브(170)의 회전축(172)을 중심으로 하는 원호를 그리며 연장된 형상일 경우에는 해당 구간을 슬라이딩하는 삽입돌기(166)는 흡기밸브(160)의 회전축(162)을 중심으로 회동하지 않는다. 이는 아래에서 자세히 서술하도록 하겠다.
도 3은 흡기밸브(160)가 최대 오픈(OPEN) 상태로서, 스월밸브(170)의 회전각도가 0으로 정의된 기준상태를 도시한 것이다. 즉, 본 발명의 기준상태란, 흡기밸브(160)가 최대 오픈(OPEN) 상태에 해당되고 이에 대응되는 흡기밸브(160) 및 스월밸브(170)의 회전각도가 0인 상태를 의미하는 것이다.
도 3을 살펴보면, 흡기밸브(160)의 개도가 최대인 상태이며, 캠홈(210)에 삽입돌기(166)가 삽입된 모습을 확인할 수 있다. 캠홈(210)은 그 길이방향이 다양하게 결정될 수 있지만, 본 발명에서 캠홈(210)의 적어도 일부 구간은 삽입돌기(166)가 슬라이딩되면서 회동되는 제1회동구간(212)을 형성하도록 마련된다.
도 3에는 캠홈(210)에서 제1회동구간(212)이 도시되어 있다. 한편, 스월밸브(170)가 기준상태로부터 일방향 또는 타방향으로 회전된 상태가 도 4 및 도 5에 도시되어 있다.
특히, 도 4는 스월밸브(170)가 회전되어 삽입돌기(166)가 제1회동구간(212)에서 슬라이딩되는 모습을 도시한 것이다. 아래에서 상세히 서술할 것이지만, 본 발명에서 회전축에 대한 일방향과 타방향은 자유롭게 설정될 수 있고, 설명의 용이성을 위해 시계방향을 일방향으로 정의하고, 반시계방향을 타방향으로 정의하여 서술하겠다.
즉, 도 3의 상태에서 스월밸브(170)가 회전축(172)을 중심으로 시계방향 회전한 상태가 도 4이며, 이는 스월밸브(170)가 기준상태로부터 일방향으로 회전된 상태로 표현될 수 있다. 도 6의 그래프 상에서는 스월밸브(200)의 일방향 회전을 (+)방향으로 표시하고 있다.
또한, 스월밸브(170)가 반시계 방향으로 회전된 상태를 도 5가 도시하고 있으며, 이는 스월밸브(170)가 기준상태로부터 타방향으로 회전된 상태라 할 수 있다. 도 6의 그래프 상에서는 스월밸브(200)의 타방향 회전을 (-)방향으로 표시하고 있다.
상술한 바와 같이, 위와 같은 일방향 및 타방향은 상기한 것처럼 설명을 위해 임의적으로 설정한 것일 뿐, 서로 바뀌어도 무방하다. 다만, 일방향 및 타방향을 달리 설정한다면, 이하에서의 제1회동구간(212) 위치나 도 6의 (+), (-) 관계 역시 그에 맞게 변경함이 바람직하다.
결국, 본 발명에서는 캠홈(210)의 적어도 일부구간이 제1회동구간(212)을 형성함으로써, 스월밸브(170)의 회전각도 내지 방향에 따라 삽입돌기(166)가 회동되도록 할 수 있고, 그렇지 않도록 할 수 있다.
또한, 캠홈(210)의 제1회동구간(212)에서도 캠홈(210)의 길이방향 설정에 따라서는, 스월밸브(170)의 동일한 회전각도에 대해 제1회동구간(212)을 슬라이딩하는 삽입돌기(166)의 회동각도를 증가시키거나 감소시킬 수 있다.
즉, 본 발명은 바람직하게는 구동부(140)에 의해 회전하는 스월밸브(170)를 구비하고, 스월밸브(170)에 형성된 캠홈(210)을 통해 삽입돌기(166)가 슬라이딩되면서 회동할 수 있도록 함으로써, 구동부(140)의 회전각도만을 조절하면 흡기밸브(160)의 회전여부 및 회전량을 조절할 수 있는 것이다.
이러한 방식을 통해 드러나는 유리한 효과의 예는 도 6을 살펴보면 확인할 수 있다. 도 6에는 도 3에 도시된 스월밸브(170)의 회전각도에 의해 변화하는 흡기밸브(160)의 개도변화가 그래프로서 나타나 있다.
기준상태로부터 스월밸브(170)가 회전되어 삽입돌기(166)가 제1회동구간(212) 상에서 슬라이딩됨에 따라, 삽입돌기(166)가 흡기밸브(160)의 회전축(162)을 중심으로 회동하게 되면, 도 4와 같이 흡기밸브(160)가 회전되어 개도가 감소되는데, 이러한 스월밸브(170)의 회전각도 및 흡기밸브(160)의 개도변화가 도 6에 도시되어 있다.
도 6에 나타난 본 발명의 제1 실시예에서는 스월밸브(170)의 회전각도가 일방향으로 증가되면 흡기밸브(160)가 회전되어 개도가 점차 감소된다. 도 6 상에서는 개도의 반대 개념인 닫힘량으로 세로축이 정의되어 있으며, 이에 따라 세로축의 100%는 닫힘량을 의미하는 것이고, 해당 지점의 개도는 0이 된다. 흡기밸브(160)의 닫힘량은 ACV선으로 도시되어 있다.
도 6의 가로축은 스월밸브(170)의 회전각도가 된다. (+)로 표시된 방향은 스월밸브(170)의 일방향 회전각도를 의미하며, (-)로 표시된 방향은 스월밸브(170)의 타방향 회전각도를 의미한다.
이러한 정의는 다양한 실시예 중 하나에 불과한 것으로, 앞서 정의한 바와 같이 일방향을 시계방향이 아닌 반시계방향으로 정의하게되면 도 6의 그래프에서 일방향 회전각도가 (-)방향을 의미하게 되는 것일 뿐, 그 개념이나 내용이 변화되는 것은 아닐 것이다.
도 6에서, 스월밸브(170)의 회전각도가 0인 상태에서 일방향으로 회전각도가 증가되면 흡기밸브(160)의 닫힘량이 점차 증가되는 것을 확인할 수 있는데, 이는 스월밸브(170)가 일방향으로 회전하면 삽입돌기(166)가 제1회동구간(212) 상에서 슬라이딩되고 있음을 의미한다.
또한, 타방향으로 스월밸브(170)가 회전되는 경우에는 흡기밸브(160)의 닫힘량 또는 개도가 변화되지 않음을 확인할 수 있는데, 이와 같이 캠홈(210)의 형상을 적절히 설정함으로써 스월밸브(170)의 회전에도 흡기밸브(160)의 회전여부와 회전각도를 다양하게 조절할 수 있다.
한편, 캠홈(210)에서 제1회동구간(212)이 이루는 곡률 또는 길이방향을 적절히 조절하면 스월밸브(170)의 회전각도와 흡기밸브(160)의 회전각도 간의 상관관계를 형성할 수 있다.
예를 들어, 제1회동구간(212)을 곡률을 적절히 조절한다면 흡기밸브(160)의 닫힘량이 100%가 되어 흡기밸브(160)의 회전각도가 약 90°가 되는 상황에서, 스월밸브(170)는 단지 30도만 회전되도록 할 수 있다는 것이다.
즉, 스월밸브(170)의 회전각도를 줄이고, 흡기밸브(160)의 상대적 회전각도는 증가시키도록 캠홈(210)의 제1회동구간(212) 곡률을 설정함으로써, 흡기밸브(160)의 개도 변화에 대한 반응성을 대폭 향상시킬 수 있다.
결국, 본 발명에서는 흡기밸브(160)를 직접 회전시키지 않고, 단일의 구동부(140)를 통해 스월밸브(170)를 회전시키면서 동시에 흡기밸브(160)를 연동하여 회전시킴으로써, 흡기밸브(160)와 스월밸브(170)의 개도 변화를 보다 간단하고 다양하게 변화시킬 수 있으며, 회전각도 비율을 변화시켜 제어가 복잡해지지 않으면서도 다양한 흡기밸브(160)의 개도변화를 구현할 수 있다는 효과가 있다.
한편, 도 1 내지 도 2와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 흡기조절장치에서, 다수의 분할유로(114)는 각각 분기되어 다수의 분기유로(116)를 형성하며, 다수의 분기유로(116)가 엔진(50)에 형성된 다수의 연소실에 각각 연통되도록 마련된다. 여기서, 분기유로(116)는 흡기매니폴드일 수 있다.
구체적으로, 본 발명에서 분할유로(114)는 다수로 마련되는데, 각 분할유로(114)는 분기되어 각각 다수의 분기유로(116)를 형성한다. 또한, 어느 하나의 분할유로(114)로부터 분기된 다수의 분기유로(116)는 각각 서로 다른 연소실에 연통됨이 바람직하다.
더 나아가, 앞서 설명한 바와 같이 본 발명의 다수의 분할유로(114)는 서로 동일한 연소실에 연통되는데, 분기유로(116) 중 서로 다른 분할유로(114)로부터 분기된 분기유로(116)들은 서로 동일한 연소실에 연통된다.
도 1 내지 도 2의 실시예를 예로서 설명하면 아래와 같다. 유동관(112)으로부터 분할된 분할유로(114)의 수는 다양할 수 있으나, 본 발명의 실시예에서는 유동관(112)으로부터 2개의 분할유로(114)가 형성된다.
한편, 각각의 분할유로(114)는 하류 측에서 다시 분기되어 분기유로(116)를 형성하는데, 하나의 분할유로(114)에서 분기되는 분기유로(116)의 수는 다양할 수 있으나, 본 발명의 실시예에서는 분할유로(114)마다 4개의 분기유로(116)가 형성된다.
또한, 어느 하나의 분할유로(114)로부터 분기된 복수의 분기유로(116)는 바람직하게는 서로 다른 연소실에 연통되도록 마련되는데, 도 1 내지 도 2에 도시된 실시예에서는 4개의 분기유로(116)가 각각 4개의 서로 다른 연소실에 연통되는 것이다.
위와 같은 경우, 서로 다른 분할유로(114)로부터 형성된 분기유로(116)는 각각 동일한 연소실에 함께 연통되고, 결국 복수의 분할유로(114)는 각각의 연소실에 함께 연통된 구조를 가지게 된다.
결국, 본 발명의 흡기유로(110)는 분할유로(114)가 각각 분기되어 복수의 분기유로(116)를 형성하고, 각 분할유로(114)로부터 분기된 분기유로(116)가 엔진(50)의 연소실에 각각 연통되면서, 서로 다른 분할유로(114)로부터 분기된 분기유로(116)가 서로 동일한 연소실에 연통되어 결국 복수의 분할유로(114)는 서로 동일한 연소실에 연통된 구조를 가지게 된다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 어느 하나의 분할유로(114) 상에 마련되어 해당 분할유로(114)의 흡기량을 조절하는 스월밸브(170)에 의해, 엔진(50)의 연소실 전체에서 흡기량이 조절될 수 있다.
더 나아가, 스월밸브(170)는 단일 객체로 마련됨에도 불구하고, 스월밸브(170)가 닫힘량 최대가 되면, 엔진(50)의 연소실 전체에서 스월(swirl)이 유도된다.
위와 같은 구조에 의해, 다수의 연소실이 마련됨에도 불구하고 하나의 스월밸브(170)를 통해 다수의 연소실 전체에서 스월(swirl)이 유도될 수 있어, 구조의 단순화가 효과적으로 이루어지고 경량화 및 원가절감이 이루어지게 된다.
한편, 유동관(112)에 존재하는 흡기밸브(160)의 개도 조절에 의해, 엔진(50)의 연소실 전체에서 흡기량이 조절되는 것은 자명한 것이다.
한편, 도 3 내지 도 4와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 흡기조절장치에서, 캠홈(21)0의 제1회동구간(212)은 길이방향을 따라 스월밸브(170)의 회전축(172)과의 거리가 변화되도록 마련됨으로써, 삽입돌기(166)가 제1회동구간(212) 상에서 슬라이딩되면서 회동되도록 마련된다.
구체적으로, 캠홈(210)에 제1회동구간(212)은 길이방향을 따라 스월밸브(170)의 회전축(172) 간 거리가 변화된다. 이를 달리 표현하면, 제1회동구간(212)은 스월밸브(170)의 회전축(172)을 중심으로 하는 원호를 벗어난 곡선을 이루도록 마련된다는 것이다.
이때, 제1회동구간(212)이 길이방향을 따라 스월밸브(170)의 회전축(172)에 대한 거리가 변화되는 정도에 따라서 흡기밸브(160)의 회전각도가 변화된다. 예를 들어, 제1회동구간(212)이 길이방향을 따라 스월밸브(170)의 회전축(172)에 대한 거리가 크게 변화될수록, 해당 구간에서의 흡기밸브(160) 회전각도 변화량은 커지게 된다.
이때, 제1회동구간(212)의 거리 변화가 스월밸브(170)의 회전축(172)에 가까워지거나, 멀어지는 것에 대한 결정은 해당 위치에서의 삽입돌기(166)의 회동방향에 따라 결정될 수 있다.
예를 들어, 도 3의 경우, 제1회동구간(212)이 길이방향으로 진행될수록 스월밸브(170) 회전축(172)으로부터 멀어지도록 연장된 형상을 가진다. 이는 제1회동구간(212)에서 삽입돌기(166)가 스월밸브(170)의 회전축(172)과 멀어지는 방향으로 회동하도록 위치된 상태이기 때문이며, 만약 도 3과 같은 삽입돌기(166)의 위치 특성에 유지된 상태로 제1회동구간(212)이 스월밸브(170)의 회전축(172)에 가까워지도록 연장된 형상으로 결정되면, 도 3에서 스월밸브(170)는 일방향 회전에 따른 삽입돌기(166)의 회동을 이루기 어렵게 된다.(삽입돌기(166)는 더 이상 스월밸브(170)의 회전축(172)에 가까워지도록 회동할 수 없기 때문이다.)
결국, 제1회동구간(212)은 길이방향을 따라 스월밸브(170)의 회전축(172) 간 거리가 변화되도록 연장됨으로써, 스월밸브(170)가 회전하면 삽입돌기(166)가 제1회동구간(212)을 따라 슬라이딩하되, 제1회동구간(212)의 측벽이 삽입돌기(166)의 측면을 가압함으로써 삽입돌기(166)가 흡기밸브(160)의 회전축(162)을 중심으로 회동하게 되고, 이에 따라 흡기밸브(160)의 회전이 이루어진다. 도 4에는 도 3의 상태에서 제1회동구간(212)을 슬라이딩하여 회동된 삽입돌기(166)의 모습이 도시되어 있다.
한편, 도 3, 도 4 및 도 6과 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량의 흡기조절장치에서, 제1회동구간(212)은 슬라이딩되는 삽입돌기(166)에 의한 흡기밸브(160)의 회전각도가 스월밸브(170)의 회전각도에 대해 일정비를 이루도록 굴곡진 형상으로 마련된다.
앞서 설명한 바와 같이, 캠홈(210)의 제1회동구간(212)은 스월밸브(170)의 회전축(172)에 대한 거리 변화에 따라 해당 구간에서의 삽입돌기(166) 회동각도를 조절할 수 있다. 본 발명의 제1실시예에서는, 제1회동구간(212)에서 이루어지는 삽입돌기(166)의 회동에 대한 회동각도가 스월밸브(170)의 회전각도에 대해 일정비를 이루도록, 제1회동구간(212)의 상기 스월밸브(170)의 회전축(172)에 대한 거리 변화가 설정된다.
이러한 제1회동구간(212)의 형상 결정은 다양한 방식으로 이루어질 수 있다. 예컨대, 이론적인 예측을 통해 결정될 수도 있고, 모델링된 이미지를 시뮬레이션함으로써 원하는 형상을 얻을 수도 있다.
다만, 삽입돌기(166)가 제1회동구간(212)에 진입하는 당시의 위치가 제1회동구간(212)의 결정에 중요하게 작용한다. 구체적으로 설명하면 아래와 같다.
삽입돌기(166)는 흡기밸브(160)에 고정된 회전체에 해당한다. 즉, 삽입돌기(166)는 흡기밸브(160)의 회전축(162)과 항상 일정한 거리를 가지며 흡기밸브(160) 회전축(162)을 중심으로 회동하게 된다.
이에 따라, 삽입돌기(166)는 스월밸브(170)의 회전축(172)과의 거리가 변화될 수 있지만, 흡기밸브(160) 회전축(162)과의 거리는 항상 일정하며, 스월밸브(170)의 회전축(172)과의 거리 또한 일정범위 내에서 변화할 수 있는 것이지, 제한없이 변화하는 것은 아니다. 이는 흡기밸브(160)와 스월밸브(170)의 회전축(162, 172)이 각각 고정된 위치를 가지기 때문이다.
도 4를 기준으로 설명하면 아래와 같다. 도 4에 도시된 제1 실시예에서는 제1회동구간(212)을 따라 슬라이딩하는 삽입돌기(166)가 흡기밸브(160)를 기준으로 상기 캠플레이트(200)를 바라보도록 위치된다.
이때, 삽입돌기(166)가 회동하게 되면, 삽입돌기(166)는 주로 캠플레이트(200)로부터 멀어지도록 회동할 것이다. 이는 도 3으로부터 변화된 도 4의 삽입돌기(166)의 위치로부터 확인할 수 있다.
즉, 도 4와 같은 제1 실시예에서는 제1회동구간(212)에서 삽입돌기(166)가 캠플레이트(200)로부터 멀어지도록 회동하게 되므로, 제1회동구간(212)은 길이방향을 따라 스월밸브(170)의 회전축(172)으로부터 멀어지는 형상으로 마련된다. 이러한 제1회동구간(212)의 형상이 도 3 및 도 4에 도시되어 있다.
만일, 도 3 내지 도 4에서 제1회동구간(212)을 슬라이딩하게되는 삽입돌기(166)가 흡기밸브(160)의 상류 측(도면을 기준으로 좌측)에 위치된 경우라면, 삽입돌기(166)는 회동에 의해 스월밸브(170)의 회전축(172)에 가까워지도록 이동될 것이고, 이러한 경우에는 제1회동구간(212)이 길이방향을 따라 스월밸브(170)의 회전축(172)에 가까워지는 형상으로 마련될 것이다. 즉, 제1회동구간(212)이 길이방향 변화는 그 당시의 삽입돌기(166) 위치가 어디로 결정되느냐에 따라 달라진다.
이 때, 상기 제1회동구간(212)이 이루는 곡률 내지 그 연장된 형상은 설계적인 측면에서 결정될 수 있는 것인데, 본 발명의 제1 실시예에서는 흡기밸브(160)의 회전각도가 스월밸브(170)의 회전각도에 대해 일정한 비를 이루도록 곡률이 결정된 다.
이러한 결과는 도 6을 통해 확인할 수 있다. 도 6에는 본 발명의 다양한 실시예 중 하나로서 스월밸브(170)의 회전각도가 일방향으로 30도 회전되면, 흡기밸브(160)의 닫힘량이 100%가 되는 것을 확인할 수 있다.
흡기밸브(160)의 닫힘량이 100%인 것은 회전각도가 바람직하게는 90도인 것을 의미한다. 또한, 도 6의 흡기밸브(160) 닫힘량 변화는 기울기가 일정한 것을 확인할 수 있는데, 이는 스월밸브(170)의 회전각도에 대해 흡기밸브(160)의 회전각도가 일정한 비를 이루며 증가되고 있음을 의미하는 것이다.
다만, 도 6에 도시된 스월밸브(170) 회전각도 대비 흡기밸브(160)의 회전각도 비는 다양한 실시 예의 하나에 불과한 것이고, 그 비율은 필요에 따라 다양하게 결정될 수 있음은 통상의 기술자에게 자명할 것이다.
결국, 본 발명의 실시예에서는 스월밸브(170)의 회전각도에 대해 흡기밸브(160)의 회전각도가 일정비를 이루도록 제1회동구간(212)의 곡률을 설정하는 데에 그 특징이 있고, 이에 따라 흡기밸브(160)의 개도 또는 닫힘량 또는 회전각도를 정확하게 제어하는 데에 용이할 수 있다.
한편, 도 3, 도 5 및 도 6과 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량의 흡기조절장치에서, 캠홈(210)은 제1회동구간(212)을 제외한 적어도 일부 구간에서 슬라이딩되는 삽입돌기(166)가 회동되지 않도록 길이방향을 따라 캠플레이트(200) 회전축(202)과의 거리가 일정한 비회동구간(214)이 형성된다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에서 제1회동구간(212)은 스월밸브(170)의 회전축(172)과의 거리가 변화함에 따라, 그 측벽이 삽입돌기(166)의 측면을 가압하게 되어 삽입돌기(166)의 회동을 유도하게 되는 것인데, 캠홈(210)이 길이방향을 따라 스월밸브(170)의 회전축(172)과의 거리가 일정한 경우라면, 캠홈(210)의 측벽이 삽입돌기(166)를 가압하지 않게 되고, 삽입돌기(166)가 회동하지 않게 된다.
본 발명의 실시예에서는 위와 같이 캠홈(210)의 적어도 일부 구간이 스월밸브(170)의 회전축(172)과 거리가 일정하게 유지되어 슬라이딩되는 삽입돌기(166)가 회동하지 않는 비회동구간(214)을 형성하게 된다.
차량의 주행상황에 따라 흡기 유동을 다양하게 조절하게 되는데, 본 발명의 실시예에서는 스월밸브(170)를 회전시키더라도 흡기밸브(160)의 개도는 일정하게 유지되는 비회동구간이 마련됨으로써, 다양한 흡기 유동 제어를 만족할 수 있게 된다.
예컨대, 스월밸브(170)를 통해 타 기구의 작동을 제어하게 되는 경우라면, 상기 타 기구의 제어를 위해 스월밸브(170)가 회전하게 되는데, 이때 흡기밸브(160)는 개도를 유지해야 하는 경우가 요구될 수 있다.
본 발명의 제1 실시예는 특히 상기와 같은 상황에서 유용할 수 있다. 스월밸브(170)가 회전되더라도 흡기밸브(160)는 개도를 유지하는바, 스월밸브(170)를 이용한 흡기밸브(160) 개도 제어에 있어 그 제어의 자유도가 크게 향상되는 것이다.
도 5에는 삽입돌기(166)가 비회동구간(214)에 위치된 상황이 도시되어 있다. 도 3에 도시된 기준상태로부터 스월밸브(170)가 회전하여 도 5의 상태가 되는데, 도 3의 상황과 비교할 때, 도 5의 상태는 스월밸브(170)가 회전하였지만 흡기밸브(160)는 기준상태를 유지하고 있음을 확인할 수 있다.
도 6을 살펴보면, 스월밸브(170)의 회전각도가 변화함에도 불구하고 흡기밸브(160)의 개도는 일정하게 유지되는 구간을 확인할 수 있는데, 이 구간이 바로 삽입돌기(166)가 비회동구간(214)에서 슬라이딩되는 것을 의미한다.
결국, 본 발명은 캠홈(210)에 회동구간(212) 및 비회동구간(214)이 마련됨으로써, 스월밸브(170)의 일정한 회전에도 불구하고 삽입돌기(166)의 회전 여부 및 회전각도 변화율을 다양하게 결정할 수 있게 되어, 제어적인 측면에서 자유도가 크게 향상된다.
한편, 도 3 내지 도 6과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 흡기조절장치에서, 스월밸브(170)가 흡기밸브(160)의 최대 오픈(OPEN) 상태에 해당되는 기준상태로부터 일방향으로 회전되면, 캠플레이트(200)의 캠홈(210)은 삽입돌기(166)가 제1회동구간(212) 상에 위치되도록 마련되고, 내부에 스월밸브(170)가 마련된 분할유로(114)들에는 스월밸브(170)가 설정각도로부터 일방향으로 더 회전가능하도록 회전홈(118)이 형성될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 있어서 일방향 및 타방향은 시계방향 및 반시계방향 중 어느 하나로 결정된다. 즉, 시계방향을 일방향으로 설정하면 타방향은 반시계방향이 되는 것이다.
또한, 일방향을 시계방향으로 할 수도 있고, 반시계방향으로 설정할 수도 있다. 이는 임의적인 결정의 문제이다. 도 3 내지 도 6에는 일방향을 시계방향으로 설정한 경우의 실시예가 도시되어 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 기준상태로부터 스월밸브(170)가 일방향으로 회전되면, 삽입돌기(166)가 제1회동구간(212)에 위치되도록 캠홈(210)이 마련된다.
즉, 기준상태에서 삽입돌기(166)는 캠홈(210)에서 바람직하게는 제1회동구간(212)의 끝에 위치되어 스월밸브(170)의 일방향 회전시 삽입돌기(166)가 제1회동구간(212)상에서 슬라이딩된다.
이러한 캠홈(210)의 형상은 도 3 내지 5에 도시되어 있다. 스월밸브(170)가 기준상태로부터 일방향으로 회전할 때, 캠홈(210)은 삽입돌기(166)가 위치될 구간이 제1회동구간(212)으로 존재한다.
도 3의 기준상태로부터 스월밸브(170)가 일방향으로 회전된 상태는 도 4에 도시되어 있다. 도 4를 살펴보면, 본 발명의 다양한 실시예 중 하나로서 일방향이 시계방향으로 설정된 경우, 스월밸브(170)가 일방향으로 회전함과 동시에 삽입돌기(166)가 캠홈(210)의 제1회동구간(212)에서 슬라이딩되는바, 흡기밸브(160)의 개도가 변화한 모습이 도시되어 있다.
또한, 본 발명에는 스월밸브(170)가 마련된 분할유로(114)들에 스월밸브(170)의 밸브플레이트(174)가 회동할 수 있는 회전홈(118)이 추가적으로 형성된다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이 스월밸브(170)가 닫힘량이 0인 기준상태에서 일방향으로 회전하면, 종래에는 밸브플레이트(174)가 분할유로(114)의 내측벽에 막혀 회전 불가능한 상태가 되었다. 하지만, 본 발명에는 분할유로(114) 내측에 스월밸브(170)의 밸브플레이트(174)가 회동가능한 영역이 확보됨으로써 스월밸브(170)를 기준상태에서 일방향으로 더 회전시킬 수 있다. 하지만, 여전히 분할유로(114)는 최대 오픈(OPEN) 상태를 유지한다고 판단할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 스월밸브(170)의 일방향 회전시 삽입돌기(166)가 제1회동구간(212)을 슬라이딩하도록 캠홈(210)이 마련됨으로써, 스월밸브(170)의 일방향 회전을 통해 흡기밸브(160) 및 스월밸브(170) 중 흡기밸브(160)의 개도만을 조절할 수 있다.(스월밸브(170)는 일방향으로 회전하지만 개도는 최대 오픈 상태를 유지하기 때문이다.)
도 6을 살펴보면, (+)방향으로 표시된 스월밸브(170)의 일방향 회전 상태에서 흡기밸브(160)의 닫힘량은 점차 증가되지만, 스월밸브(170)의 닫힘량은 0%로 유지되고 있음을 확인할 수 있다. 스월밸브(170)의 닫힘량은 SCV선으로 표시되어 있다.
한편, 도 3 내지 6과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 흡기조절장치에서, 스월밸브(170)가 기준상태로부터 타방향으로 회전되면, 캠플레이트(200)의 캠홈(210)은 삽입돌기(166)가 비회동구간(214) 상에 위치되도록 마련된다.
본 발명의 실시예에서는 기준상태로부터 스월밸브(170)가 타방향으로 회전되면, 상기 삽입돌기(166)가 비회동구간(214)에 위치되도록 캠홈(210)이 마련된다.
즉, 기준상태에서 삽입돌기(166)는 캠홈(210)에서 바람직하게는 비회동구간(214)의 끝에 위치되어 스월밸브(170)의 타방향 회전시 삽입돌기(166)가 비회동구간(214)상에서 슬라이딩된다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 바람직하게는 기준상태에서 삽입돌기(166)가 제1회동구간(212) 및 비회동구간(214)의 경계지점에 위치되고 있다.
이러한 캠홈(210)의 형상은 도 3 내지 도 5에 도시되어 있다. 스월밸브(170)가 기준상태로부터 타방향으로 회전할 때, 캠홈(210)은 삽입돌기(166)가 위치될 구간이 비회동구간(214)으로 존재하는 것이다.
도 3의 기준상태로부터 스월밸브(170)가 타방향으로 회전된 상태는 도 5에 도시되어 있다. 도 5를 살펴보면, 본 발명의 제1 실시예 중 하나로서 타방향이 반시계방향으로 설정된 경우, 스월밸브(170)가 타방향으로 회전함과 동시에 삽입돌기(166)가 캠홈(210)의 비회동구간(214)에서 슬라이딩되는 바, 흡기밸브(160)의 개도가 유지되는 모습이 도시되어 있다. 바람직하게는, 기준상태로부터 삽입돌기(166)가 비회동구간(214)을 슬라이딩하게 되므로, 흡기밸브(160)는 최대 개도 상태를 유지한다.
본 발명의 실시예에서는 스월밸브(170)의 타방향 회전시, 삽입돌기(166)가 비회동구간(214)을 슬라이딩하도록 캠홈(210)이 마련됨으로써, 스월밸브(170)의 타방향 회전을 통해 흡기밸브(160) 및 스월밸브(170) 중 스월밸브(170)의 개도만을 조절할 수 있다.
즉, 본 발명의 제1 실시예에서는 스월밸브(170)의 회전방향에 따라 복수의 밸브를 개별적으로 제어할 수 있어 매우 유리하다. 이는 복잡한 제어시스템이 요구되지 않으며, 필요한 구동부(140)의 수도 감소되고, 나아가 안정적인 흡기밸브(160) 및 스월밸브(170)의 제어가 가능하다는 효과가 있다.
도 6을 살펴보면, (+)방향으로 표시된 스월밸브(170)의 일방향 회전 상태에서 흡기밸브(160)의 닫힘량은 점차 증가되지만, 스월밸브(170)의 닫힘량은 0%로 유지되고 있음을 확인할 수 있으며, (-)방향으로 표시된 스월밸브(170)의 타방향 회전 상태에서 흡기밸브(160)의 닫힘량은 0%로 유지되지만, 스월밸브(170)의 닫힘량은 점차 증가되고 있음을 확인할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 스월밸브(170)의 회전 방향 및 흡기밸브(160)와 스월밸브(170)의 회전각도 변화율은 다양하게 결정될 수 있음은 물론이다.
도 3에는 스월밸브(170) 회전각도 변화에 대한 가상의 기준선인 K선이 도시되어 있다. 즉, K선은 스월밸브(170)의 회전각도가 0인 상태를 표시하는 선이다.
도 4에는 도 3의 기준상태에서 스월밸브(170)가 일방향으로 회전된 상태가 도시되어 있다. 이때, 스월밸브(170)가 일방향으로 회전된 정도를 보여주는 K'선이 도시되어 있다. 스월밸브(170)가 기준상태로부터 회전된 회전각도는 K선과 K'선이 이루는 각과 같다.
도 5에는 도 3의 기준상태에서 스월밸브(170)가 타방향으로 회전된 상태가 도시되어 있다. K'선을 참고하면 스월밸브(170)가 타방향으로 얼마만큼 회전된 상태인지 확인할 수 있다.
한편, 도 3 내지 도 6과 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량의 흡기조절장치에서, 회동구간(212)은 슬라이딩되는 삽입돌기(166)에 의한 흡기밸브(160)의 회전각도가 스월밸브(170)의 회전각도에 대해 일정한 비를 가지도록 굴곡진 형상으로 마련된다.
앞서 설명한 것처럼, 제1회동구간(212)은 그 곡률의 설정에 의해 삽입돌기(166)의 슬라이딩에 따른 회동각도를 결정할 수 있다. 또한, 본 발명의 제1 실시예에서는 특히 스월밸브(170)의 회전각도와 흡기밸브(160) 및 스월밸브(170)의 회전각도 사이에 일정비를 이루도록 상기 제1회동구간(212)의 곡률이 설정되는 것이다.
이러한 제1회동구간(212)의 형상이 도 3 내지 도 5에 도시되어 있다. 흡기밸브(160)가 스월밸브(170)와 회전각도 상에서 가지는 비율을 서로 상이할 수 있지만, 회전에 따라 비율은 각각 일정하게 유지된다.
도 6에는 상기의 특징을 가지는 제1회동구간(212)에 의해 변화하는 흡기밸브(160) 및 스월밸브(170)의 닫힘량 변화가 도시되어 있다. 도 6을 살펴보면, 스월밸브(170)가 일방향((+)방향)으로 회전각도가 증가되면 흡기밸브(160)의 닫힘량이 증가됨을 확인할 수 있는데, 이때 흡기밸브(160)의 닫힘량 변화는 기울기가 일정한 것을 알 수 있다.
또한, 스월밸브(170)가 타방향((-)방향)으로 회전각도가 증가되면 스월밸브(170)의 닫힘량이 증가됨을 확인할 수 있는데, 이때의 스월밸브(170) 닫힘량 변화는 기울기가 일정한 것을 알 수 있다.
결국, 본 발명의 제1 실시예는 상기 제1회동구간(212)에 의한 흡기밸브(160) 가 스월밸브(170) 회전각도에 대해 일정비를 유지하며 변화하도록 마련됨으로써, 흡기밸브(160) 및 스월밸브(170)에 대한 제어 정확도가 향상될 수 있도록 한다.
한편, 도 1, 도 3 내지 도 6과 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량의 흡기조절장치에서, 스월밸브(170)에 회전력을 제공하는 구동부(140); 및 구동부(140)를 제어하여 스월밸브(170)의 회전각도를 조절하는 제어부(150);를 더 포함하고, 제어부(150)는 배기유로(70) 상에 마련된 DPF장치(104)의 재생모드에서, 삽입돌기(166)가 제1회동구간(212)에서 슬라이딩되도록 스월밸브(170)의 회전각도를 조절하되, 스월밸브(170)의 개도가 회전홈(118) 구간 내에서 조절하도록 마련된다.
구체적으로, 스월밸브(170)는 구동부(140)에 의해 회전력을 제공받는다. 앞서 설명한 바와 같이, 구동부(140)는 다양한 종류 및 작동방식을 가질 수 있다. 예컨대, 구동부(140)는 부압식으로 작동할 수도 있으며, 바람직하게는 스월밸브(170)의 회전각도 제어가 용이하도록 회전각 제어가 용이한 모터식으로 구비될 수 있을 것이다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에서는 제어부(150)가 마련된다. 제어부(150)는 구동부(140)의 작동을 제어함으로써 스월밸브(170)의 회전각도를 조절하도록 마련된다. 제어부(150)는 차량의 주행환경에 따른 요구조건에 따라 흡기밸브(160)와 스월밸브(170)의 개도를 조절함으로써, 흡기의 유동 상태를 차량 주행환경을 만족시키도록 한다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에서는 배기유로(70)상에 DPF장치(104)가 마련된다. DPF장치(104)는 차량의 배기 중에 포함된 유해물질 중 특히 불완전연소 상태의 탄소물질 또는 PM(입자성 물질)을 제거하는 장치이다.
DPF장치(104)의 작동방식은 다양할 수 있으나, 본 발명의 제1실시예에 따른 DPF장치(104)는 배기 중의 PM을 포집하고, 포집된 PM의 양이 제한량 이상이 되면 PM을 연소 등의 방식으로 제거함으로써 재생되는 방식을 취한다.
한편, 제어부(150)는 DPF장치(104)의 재생모드가 되면, 흡기밸브(160)의 개도를 감소시키고, 스월밸브(170)는 개도가 유지되도록 스월밸브(170)를 회전시킨다. 본 발명의 실시예에서는 특히 스월밸브(170)를 일방향으로 회전시켜 상기의 밸브 개도 조건을 만족시킬 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 DPF장치(104)의 재생모드에서는 흡기량을 감소시켜 배기 중에 연소물질(예컨대 미연소된 연료 등)을 증가시켜 DPF장치(104)에서의 연소활동이 일어나도록 한다.
이때, 본 발명의 실시예는 흡기밸브(160) 및 스월밸브(170) 각각의 개도를 조절할 필요없이 제어부(150)가 스월밸브(170)의 회전각도만을 제어함으로써, 흡기밸브(160) 및 스월밸브(170)에 요구되는 회전각도를 모두 만족시킬 수 있다.
특히, 앞서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에서 제어부(150)는 스월밸브(170)를 일방향으로 회전시킨다. 이때의 스월밸브(170)의 회전각도는 다양한 값으로 결정될 수 있으며, 해당 주행환경에서 다양한 변수를 통해 결정될 수도 있다.
스월밸브(170)가 일방향으로 회전되면, 삽입돌기(166)는 캠홈(210)에서 제1회동구간(212)을 슬라이딩함으로 흡기밸브(160)의 개도가 감소된다. 스월밸브(170)의 개도는 회전홈(118) 내 구간을 밸브플레이트(174)가 회동하도록 마련되는바, 지속적으로 최대값으로 유지된다.
도 1에는 본 발명의 실시예에 따라 배기유로(70)상에 DPF장치(104)가 마련된 모습이 도시되어 있다. 도 3에는 기준상태의 스월밸브(170)가 도시되어 있으며, 도 4에는 제어부(150)가 구동부(140)를 작동시켜 스월밸브(170)를 일방향으로 회전시킴으로써, 흡기밸브(160)의 개도는 감소되고 스월밸브(170)의 개도는 최대로 유지된 모습이 도시되어 있다.
이에 따라, 엔진(50)으로 유입되는 흡기량은 감소되되, 스월은 발생되지 않아 배기 중에 미연소 연료물질 등의 포함 비율이 증가하게 되고, DPF장치(104)의 재생모드를 통해 DPF장치(104)가 재생된다.
도 6에는 스월밸브(170)가 일방향으로 회전되어 흡기밸브(160)의 개도가 감소되고 스월밸브(170)의 개도는 유지되는 상황이 그래프로서 도시되어 있다.
결국, 본 발명의 실시예에서는 제어부(150)가 단지 하나의 구동부(140)를 통해 단일의 스월밸브(170)를 제어함으로써, DPF장치(104)의 재생모드를 충족하기 위한 흡기밸브(160)의 개도 및 스월밸브(170)의 개도를 모두 충족시킬 수 있는 유리한 효과가 있다.
한편, 도 1, 도 3, 도 5 및 도 6과 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량의 흡기조절장치에서, 제어부(150)는 차량의 일반 주행상황에 해당되는 노멀모드에서, 삽입돌기(166)가 캠홈(210)의 비회동구간(214)에서 슬라이딩되도록 스월밸브(170)의 회전각도를 조절함으로써, 흡기밸브(160)의 개도를 유지하되 스월밸브(170)의 개도는 조절하도록 마련된다.
본 발명의 실시예에서 노멀모드란, 차량의 배기유로(70)상에 마련되는 DPF장치(104) 또는 LNT장치(102) 등의 재생이 요구되지 않고, 차량의 주행에 따라 흡기 유동을 조절하는 상황을 의미한다.
이때, 제어부(150)는 흡기밸브(160)의 개도를 유지하여 엔진(50)으로 유입되는 흡기량을 일정하게 유지하되, 스월밸브(170)의 개도를 조절함으로써 연소실의 스월을 유도하여 완전연소를 도모한다. 즉, 제어부(150)는 차량의 일반 주행상황에서는 연소실의 연료 연소효율을 상승시키도록 흡기밸브(160) 및 스월밸브(170)를 제어하는 것이다.
이를 위해, 제어부(150)는 스월밸브(170)를 타방향으로 회전시킨다. 상술한 바와 같이, 스월밸브(170)가 타방향으로 회전되면 삽입돌기(166)는 캠홈(210)의 비회동구간(214)에서 슬라이딩되어 흡기밸브(160)의 개도가 유지되며, 스월밸브(170)는 타방향으로 회전하면서 개도가 조절된다. 이때, 스월밸브(170)는 바람직하게는 최대 개도 상태인 기준상태로부터 개도가 감소되도록 제어된다.
도 1에는 구동부(140)를 통해 스월밸브(170)의 회전각도를 조절하는 제어부(150)가 도시되어 있고, 도 3에는 기준상태의 흡기밸브(160) 및 스월밸브(170)가 도시되어 있으며, 도 5에는 기준상태로부터 스월밸브(170)가 타방향으로 회전되어 흡기밸브(160)의 개도는 유지되되 스월밸브(170)의 개도는 기준상태보다 감소된 모습이 도시되어 있다.
도 6을 살펴보면, 스월밸브(170)가 제어부(150)에 의해 타방향으로 회전되면, 스월밸브(170)의 닫힘량을 증가되고 흡기밸브(160)의 닫힘량은 바람직하게는 0%로 유지되는 것을 확인할 수 있다.
결국, 차량의 주행상황에 따라 특히 흡기밸브(160)는 개도를 유지하되 스월밸브(170)의 개도를 조절하여 연소실에 요구되는 스월 유도 수준을 충족하고자 할 때, 본 발명의 실시예에서는 제어부(150)가 단지 구동부(140)를 통해 하나의 스월밸브(170) 회전각도만을 제어함으로써, 상기 흡기밸브(160) 및 스월밸브(170)의 개도를 모두 요구 상황에 맞게 충족시킬 수 있어 효과적으로 차량의 주행상황을 만족시킬 수 있는 유리한 효과가 있다.
한편, 도 7 내지 도 10과 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량의 흡기조절장치에서, 캠홈(210)은 제1회동구간(212), 비회동구간(214)을 제외한 적어도 일부 구간은 스월밸브(170)의 회전에 따라 삽입돌기(166)가 슬라이딩되면서 회동되는 제2회동구간(216)이 형성되고, 제1회동구간(212)과 제2회동구간(216) 사이에 비회동구간(214)이 위치되도록 마련된다.
구체적으로, 본 발명의 또 다른 실시예에서는 상기 캠홈(210)에 제1회동구간(212) 및 비회동구간(214) 이외에도, 슬라이딩되는 삽입돌기(166)를 회동시키는 제2회동구간(216)이 형성된다.
제2회동구간(216)이 가지는 특징은 제1회동구간(212)과 크게 다르지 않다. 즉, 제2회동구간(216)은 바람직하게는 스월밸브(170) 회전축(172)과의 거리가 변화되도록 마련됨으로써 삽입돌기(166)를 회동시키게 되며, 이때 제2회동구간(216)의 굴곡진 형상 또는 굴곡된 방향 등은 삽입돌기(166)의 위치관계 등을 통해 다양하게 결정될 수 있다.
또한, 캠홈(210)은 상기 제1회동구간(212)과 제2회동구간(216) 사이에 비회동구간(214)이 위치되도록 형성된다. 즉, 스월밸브(170)의 일방향 또는 타방향 회전에 따라 삽입돌기(166)는 제1회동구간(212) 또는 제2회동구간(216) 중 어느 하나의 구간에서 슬라이딩하게 된다.
차량의 주행상황에 따라 흡기밸브(160) 및 스월밸브(170)의 개도 변화는 다양하게 이루어질 것인데, 흡기밸브(160)가 개도를 최대로 유지하다가 특정 상황에서 개도 변화가 이루어질 필요가 있는 상황이 있을 수 있다.
예컨대, 본 발명의 제2 실시예와 같이 스월밸브(170)의 회전방향에 따라 흡기밸브(160) 및 스월밸브(170)의 개도 변화 상태가 다른 경우라면, 일방향 또는 타방향 중 어느 하나의 방향으로 스월밸브(170)가 회전되는 상황에서, 스월밸브(170)가 회전되지만 흡기밸브(160)는 회전각도를 일정하게 유지하다가, 특정 회전각도 이상에서 스월밸브(170)와 흡기밸브(160)가 함께 회전되어야 하는 경우가 그러하다.
결국, 본 발명의 제2 실시예에서는 2가지의 회전방향을 통해 흡기밸브(160) 및 스월밸브(170)의 회전각도를 조절하는 상황에서 흡기밸브(160) 및 스월밸브(170)의 회전각도 조절 상황을 다양하게 구현할 수 있는 유리한 효과가 있는 것이다.
본 발명의 제2 실시예로서 제2회동구간(216)이 형성된 실시예는, 앞서 설명한 도 3 내지 5의 실시예와 비교할 때, 삽입돌기(166)가 회동되는 제2회동구간(216)이 추가될 뿐, 그 밖의 특징에 있어서는 상호 실질적으로 유사하며, 기술적 특징 및 사상을 공유하고 있다.
한편, 도 7 내지 10과 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량의 흡기조절장치에서, 스월밸브(170)가 흡기밸브(160)의 최대 오픈(OPEN) 상태에 해당되는 기준상태로부터 타방향으로 회전되면, 캠플레이트(200)의 캠홈(210)은 삽입돌기(166)가 비회동구간(214) 또는 제2회동구간(216) 상에 위치되도록 마련된다.
구체적으로, 스월밸브(170)가 타방향으로 회전하게 되면, 본 발명의 또 다른 실시예는 삽입돌기(166)가 캠홈(210)의 비회동구간(214) 또는 제2회동구간(216)에서 슬라이딩하게 된다.
앞서 설명한 특징을 고려한다면, 비회동구간(214)이 제1회동구간(212)과 제2회동구간(216) 사이에 위치해야 하므로, 기준상태로부터 스월밸브(170)가 타방향으로 회전되면 삽입돌기(166)는 비회동구간(214)을 슬라이딩한 이후 제2회동구간(216)으로 진입하게 된다.
즉, 본 발명의 제2 실시예에서 스월밸브(170)가 일방향으로 회전되면, 삽입돌기(166)는 캠홈(210)의 제1회동구간(212)을 슬라이딩하여 흡기밸브(160)의 개도가 조절된다. 결국, 스월밸브(170)의 일방향 회전에서는 스월밸브(170)는 오픈(OPEN) 상태를 유지한 채, 흡기밸브(160)의 개도만을 조절할 수 있는 것이다.
또한, 본 발명의 제2 실시예에서 스월밸브(170)가 타방향으로 회전되면, 삽입돌기(166)는 회전 초기에 캠홈(210)의 비회동구간(214)을 슬라이딩하여 흡기밸브(160)의 개도가 유지되고, 스월밸브(170)의 타방향 회전되어 개도가 조절된다. 즉, 스월밸브(170)의 타방향 회전에서 일정 회전각도 이하에서는 흡기밸브(160)의 개도는 유지한 채, 스월밸브(170)의 개도만을 조절할 수 있게 된다.
더 나아가, 본 발명의 제2 실시예에서 스월밸브(170)가 타방향으로 일정 수준 이상의 회전각도를 가지도록 회전되면, 삽입돌기(166)는 캠홈(210)의 제2회동구간(216)을 슬라이딩하여 흡기밸브(160)의 개도가 조절되며, 스월밸브(170)의 개도도 조절된다.
즉, 스월밸브(170)의 타방향 회전이 일정 회전각도 이상이 되면 흡기밸브(160) 및 스월밸브(170)의 개도를 동시에 제어할 수 있는 것이다.
도 7에는 본 발명의 제2 실시예에서 스월밸브(170)의 기준상태가 도시되어 있으며, 스월밸브(170) 회전각도 변화에 대한 가상의 기준선인 K선이 도시되어 있다. 즉, K선은 스월밸브(170)의 회전각도가 0인 상태를 표시하는 선이다.
도 8에는 도 7의 기준상태에서 스월밸브(170)가 일방향으로 회전된 상태가 도시되어 있다. 흡기밸브(160)의 개도는 감소하였지만 스월밸브(170)의 개도는 유지된 상태이다. 이때, 스월밸브(170)가 일방향으로 회전된 정도를 보여주는 K'선이 도시되어 있다. 스월밸브(170)가 기준상태로부터 회전된 회전각도는 K선과 K'선이 이루는 각과 같다.
도 9에는 도 7의 기준상태에서 스월밸브(170)가 타방향으로 회전된 상태가 도시되어 있다. 흡기밸브(160)의 개도는 유지되지만 스월밸브(170)의 개도는 감소된 상태이다. K'선을 참고하면 스월밸브(170)가 타방향으로 얼만큼 회전된 상태인지 확인할 수 있다.
도 10에는 도 9보다 스월밸브(170)가 타방향으로 더 회전되어 삽입돌기(166)가 제2회동구간(216)상에서 슬라이딩되는 상태가 도시되어 있다. 흡기밸브(160) 및 스월밸브(170)의 개도가 함께 감소된 상태이다.
삽입돌기(166)가 비회동구간(214)상에서 슬라이딩되는 상태의 스월밸브(170) 회전각도를 나타내는 K'선보다, 스월밸브(170)의 회전각도가 더욱 증가되어 삽입돌기(166)가 제2회동구간(216)상에서 슬라이딩되는 상태의 스월밸브(170) 회전각도를 나타내는 K''선이 표시되어 있다.
한편, 도 7 내지 11과 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량의 흡기조절장치에서, 스월밸브(170)에 회전력을 제공하는 구동부(140); 및 구동부(140)를 제어하여 스월밸브(170)의 회전각도를 조절하는 제어부(150);를 더 포함하고, 제어부(150)는 배기유로(70)상에 마련된 LNT장치(102)의 재생모드에서는 삽입돌기(166)가 제2회동구간(216)에서 슬라이딩되도록 스월밸브(170)의 회전각도를 조절하고, 배기유로(70) 상에 마련된 DPF장치(104)의 재생모드에서는 삽입돌기(166)가 제1회동구간(212)에서 슬라이딩되도록 스월밸브(170)의 회전각도를 조절하되, 스월밸브(170)의 개도가 회전홈(118) 구간 내에서 조절하도록 마련된다.
구체적으로, 본 발명의 제2 실시예에서는 배기유로(70)상에 배기 중의 유해물질을 제거하기 위한 LNT장치(102)가 마련된다. LNT장치(102)는 주로 배기중의 불완전 연소된 질소산화물을 저감하는 데에 사용될 수 있다.
제어부(150)에는 LNT장치(102)의 재생모드가 설정되는데, LNT장치(102)의 재생모드에서는 흡기량을 줄이고 연소실에 스월이 유도될 것이 요구된다. 이는 LNT장치(102)의 재생과정에서 배기중의 불완전 연소된 질소산화물 자체를 감소시키는 효과를 가져올 수도 있다.
한편, 위와 같은 LNT장치(102)의 재생모드에서 흡기량을 줄이고 스월을 유도하기 위해 흡기밸브(160) 및 스월밸브(170)를 개도를 기준상태로부터 동시에 감소시킬 것이 요구되는데, 이를 위해 제어부(150)는 스월밸브(170)를 타방향으로 회전시키되 특히 삽입돌기(166)가 캠홈(210)의 제2회동구간(216)상에서 슬라이딩될 수 있도록 회전각도를 제어한다.
앞서 설명한 것처럼, 삽입돌기(166)가 제2회동구간(216)상에서 슬라이딩되는 상황은 스월밸브(170)의 타방향 회전으로 인해, 흡기밸브(160)와 스월밸브(170)가 모두 개도 조절된다.
결국, 제어부(150)는 LNT장치(102)의 재생모드가 되면, 삽입돌기(166)가 제2회동구간(216)상에서 슬라이딩되도록 스월밸브(170)를 회전시킴으로써, 흡기밸브(160) 및 스월밸브(170)의 개도를 기준상태보다 감소시켜, LNT장치(102)의 재생모드의 요구조건을 충족시키는 것이다.
배기유로(70)상에 마련된 LNT장치(102)는 도 1에 도시되어 있고, 도 7에 도시된 기준상태로부터 삽입돌기(166)가 제2회동구간(216)상에서 슬라이딩되도록 스월밸브(170)가 회전된 상태는 도 10에 도시되어 있다.
도 11을 살펴보면, 스월밸브(170)가 타방향으로 회전되어 일정 수준의 회전각도 이상이 되면, 흡기밸브(160) 및 스월밸브(170)의 닫힘량이 동시에 조절됨을 확인할 수 있다. 다만, 흡기밸브(160) 및 스월밸브(170)의 구체적인 닫힘량 변화율과, 흡기밸브(160) 및 스월밸브(170)의 개도가 동시에 변화되기 시작하는 스월밸브(170)의 회전각도는 설계적으로 다양하게 결정될 수 있음은 물론이다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량의 흡기조절장치에 따르면, 구조를 간소화하는 동시에 흡기 유동을 조절하는 복수의 밸브를 효과적으로 작동시킬 수 있다.
또한, 스월밸브를 통해 흡기밸브를 구동함으로써, 구동부와 밸브간 회전각도 비율을 조정하거나 구동부 작동에도 불구하고 밸브는 비회전상태로 유지시키는 등 밸브의 작동에 대한 자유도가 향상될 수 있다.
또한, 캠플레이트에 캠홈 형상에 따라 스월밸브에 전달되는 회전력으로 흡기밸브에도 회전력으로 전달될 수 있어 복수의 밸브를 단일 구동부로 작동시킬 수 있는바, 구조의 간소화 및 경량화가 가능하다.
또한, 제어부를 통해 차량의 주행상황에 따라 단일의 구동부로 복수의 밸브를 조절할 수 있는바, 주행상황에 따른 흡기 유동을 효과적으로 충족시킬 수 있다.
또한, 캠홈 형상을 간단하게 하고 스월밸브에 별다른 삽입돌기 구성을 적용하지 않아도 되는바, 구조적으로 간단하게 제작 가능하다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
50: 엔진 70: 배기유로
102: LNT장치 104: DPF장치
110 : 흡기유로 112: 유동관
114: 분할유로 116: 분기유로
118: 회전홈
140: 구동부 150: 제어부
160 : 흡기밸브 162: 흡기밸브 회전축
164: 흡기밸브 밸브플레이트 166: 삽입돌기
170 : 스월밸브 172: 스월밸브 회전축
174: 스월밸브 밸브플레이트
200: 캠플레이트 210: 캠홈
212: 제1회동구간 214: 비회동구간
216: 제2회동구간

Claims (12)

  1. 흡기가 유동하는 유동관이 분할되어 다수의 분할유로를 형성하고, 상기 다수의 분할유로는 서로 동일한 연소실에 함께 연통되도록 마련된 흡기유로;
    상기 유동관에 마련되고, 회전각도에 따라 상기 유동관의 개도를 조절하도록 마련된 흡기밸브;
    상기 다수의 분할유로 중 어느 하나에 마련되고, 회전각도에 따라 상기 분할유로의 개도를 조절하도록 마련된 스월밸브; 및
    상기 스월밸브와 결합되어 회전되고, 캠홈이 형성된 캠플레이트;를 포함하며,
    상기 흡기밸브는 그 회전축으로부터 이격된 위치에서 상기 캠홈에 삽입되는 삽입돌기가 마련되고, 상기 캠홈의 적어도 일부 구간은 상기 스월밸브의 회전에 따라 상기 삽입돌기가 슬라이딩되면서 상기 흡기밸브의 중심축을 중심으로 회동됨으로써, 상기 흡기밸브를 회전시키는 제1회동구간을 형성하고;
    상기 캠홈은 상기 제1회동구간을 제외한 적어도 일부 구간에서 슬라이딩되는 상기 삽입돌기가 회동되지 않도록 길이방향을 따라 상기 스월밸브 회전축과의 거리가 일정한 비회동구간이 형성되며;
    상기 스월밸브가 상기 흡기밸브의 최대 오픈(OPEN) 상태에 해당되는 기준상태로부터 일방향으로 회전되면, 상기 캠플레이트의 캠홈은 상기 삽입돌기가 상기 제1회동구간 상에 위치되도록 마련되고,
    내부에 상기 스월밸브가 마련된 분할유로들에는 상기 스월밸브가 설정각도로부터 일방향으로 더 회전가능하도록 회전홈이 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 흡기조절장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 다수의 분할유로는 각각 분기되어 다수의 분기유로를 형성하며, 상기 다수의 분기유로가 엔진에 형성된 다수의 연소실에 각각 연통되도록 마련된 것을 특징으로 하는 차량의 흡기조절장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 캠홈의 제1회동구간은 길이방향을 따라 상기 스월밸브의 회전축과의 거리가 변화되도록 마련됨으로써, 상기 삽입돌기가 상기 제1회동구간 상에서 슬라이딩되면서 회동되도록 마련된 것을 특징으로 하는 차량의 흡기조절장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1회동구간은 슬라이딩되는 상기 삽입돌기에 의한 상기 흡기밸브의 회전각도가 상기 스월밸브의 회전각도에 대해 일정비를 이루도록 굴곡진 형상으로 마련된 것을 특징으로 하는 차량의 흡기조절장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 스월밸브가 기준상태로부터 타방향으로 회전되면, 상기 캠플레이트의 캠홈은 상기 삽입돌기가 비회동구간 상에 위치되도록 마련된 것을 특징으로 하는 차량의 흡기조절장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1회동구간은 슬라이딩되는 상기 삽입돌기에 의한 상기 흡기밸브의 회전각도가 상기 스월밸브의 회전각도에 대해 일정비를 가지도록 굴곡진 형상으로 마련된 것을 특징으로 하는 차량의 흡기조절장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 스월밸브에 회전력을 제공하는 구동부; 및
    상기 구동부를 제어하여 상기 스월밸브의 회전각도를 조절하는 제어부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는 배기유로 상에 마련된 DPF장치의 재생모드에서, 상기 삽입돌기가 상기 제1회동구간에서 슬라이딩되도록 상기 스월밸브의 회전각도를 조절하되, 상기 스월밸브의 개도를 상기 회전홈 구간 내에서 조절하는 것을 특징으로 하는 차량의 흡기조절장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 캠홈은 상기 제1회동구간, 비회동구간을 제외한 적어도 일부 구간은 상기 스월밸브의 회전에 따라 상기 삽입돌기가 슬라이딩되면서 회동되는 제2회동구간이 형성되고, 상기 제1회동구간과 제2회동구간 사이에 상기 비회동구간이 위치되도록 마련된 것을 특징으로 하는 차량의 흡기조절장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 스월밸브가 상기 흡기밸브의 최대 오픈(OPEN) 상태에 해당되는 기준상태로부터 타방향으로 회전되면, 상기 캠플레이트의 캠홈은 상기 삽입돌기가 상기 비회동구간 또는 제2회동구간 상에 위치되도록 마련되는 것을 특징으로 하는 차량의 흡기조절장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 스월밸브에 회전력을 제공하는 구동부; 및
    상기 구동부를 제어하여 상기 스월밸브의 회전각도를 조절하는 제어부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는 배기유로상에 마련된 LNT장치의 재생모드에서는 상기 삽입돌기가 상기 제2회동구간에서 슬라이딩되도록 상기 스월밸브의 회전각도를 조절하고, 상기 배기유로 상에 마련된 DPF장치의 재생모드에서는 상기 삽입돌기가 상기 제1회동구간에서 슬라이딩되도록 상기 스월밸브의 회전각도를 조절하되, 상기 스월밸브의 개도를 상기 회전홈 구간 내에서 조절하는 것을 특징으로 하는 차량의 흡기조절장치.
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