KR20160134905A - 엔진의 공기 유동성 개선 장치 - Google Patents

엔진의 공기 유동성 개선 장치 Download PDF

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KR20160134905A
KR20160134905A KR1020150066624A KR20150066624A KR20160134905A KR 20160134905 A KR20160134905 A KR 20160134905A KR 1020150066624 A KR1020150066624 A KR 1020150066624A KR 20150066624 A KR20150066624 A KR 20150066624A KR 20160134905 A KR20160134905 A KR 20160134905A
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Abstract

실린더 헤드의 흡기 포트에 형성되고 흡기 매니폴드와 결합되는 지점에서 공기 유동 경로를 따라 연소실 측으로 연장되게 형성된 결합홈; 결합홈에 끼움 삽입되어 결합되는 고정체; 및 흡기 포트의 유동 경로 상에서 단부가 고정체에 결합 지지되고 흡기 포트에 유입되는 공기의 유동을 가이드하는 플레이트;를 포함하는 엔진의 공기 유동성 개선 장치가 소개된다.

Description

엔진의 공기 유동성 개선 장치{APPARATUS FOR IMPROVING ENGINE AIR FLOW}
본 발명은 엔진의 공기 유동성 개선 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실린더 별로 독립적인 결합이 가능한 엔진의 공기 유동성 개선 장치에 관한 것이다.
차량에 대한 소비자들의 인식이 변화되면서 최근 각광받는 차량의 조건은 고연비 고출력을 구현할 수 있는지 여부에 집중되고 있다.
이러한 소비자들의 요구조건을 만족하기 위해선 내연 기관에서의 엔진 연소 효율을 높이는 것이며, 이러한 방책의 일환으로 흡기되는 공기에 와류를 발생시켜 의도적으로 난류를 형성함으로써 연료 분사시의 신속한 연료 혼합 및 연소 효율을 가능하게 하는 기술들이 개발되고 있다.
종래의 KR10-1459932 B1 텀블 발생용 흡기장치는 이러한 목적을 위한 것으로써, 흡기포트가 관통하여 형성된 실린더헤드; 상기 실린더헤드와 흡기매니폴드 사이에 결합되는 플레이트; 상기 플레이트에 고정되며, 상기 흡기포트에 삽입되어 상기 흡기포트의 내부공간을 상하로 구획하는 삽입부재; 및 상기 흡기 매니폴드의 단부에 설치되며, 흡기매니폴드로부터 유입되는 흡기의 유동 방향을 삽입부재에 의해 구획된 흡기포트 상부 내부공간으로 유도하는 유동조절수단;을 포함하되, 상기 흡기포트의 후단에 격벽이 형성되어, 흡기포트 후단의 내부공간을 양측으로 구획하며; 상기 삽입부재의 단부 중단에 홈부가 형성되어, 상기 홈부가 상기 격벽에 직교하는 형상으로 끼워지는 것을 특징으로 한다.
그러나 이러한 종래의 기술에 의하더라도 삽입부재를 흡기포트 내부공간에서 지지해주는 별도의 지지수단이 마련되어 있지 않아 와류 발생시의 불안정성을 야기할 수 있고, 개별적으로 흡기포트에 결합된 방식이 아니라 플레이트에 의해 일괄 고정되는 방식이므로 불량 발생시 개별적인 교체가 불가능하는 등 사후 처리에 있어서 불편함이 야기되는 문제점이 있어왔던 것이다.
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 10-1459932 B1
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 실린더 별로 독립적인 결합이 가능하고, 각각의 흡기포트에 안정적으로 지지결합 가능한 엔진의 공기 유동성 개선 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 엔진의 공기 유동성 개선 장치는 실린더 헤드의 흡기 포트에 형성되고 흡기 매니폴드와 결합되는 지점에서 공기 유동 경로를 따라 연소실 측으로 연장되게 형성된 결합홈; 결합홈에 끼움 삽입되어 결합되는 고정체; 및 흡기 포트의 유동 경로 상에서 단부가 고정체에 결합 지지되고 흡기 포트에 유입되는 공기의 유동을 가이드하는 플레이트;를 포함한다.
결합홈은 한 쌍으로 마련되며 흡기 포트 양 측벽부에 각각 서로 대향하도록 형성될 수 있다.
고정체는 한 쌍으로 마련되고 각각 한 쌍의 결합홈에 끼움 삽입되며, 플레이트의 양 측단부는 각각 한 쌍의 결합홈에 결합될 수 있다.
고정체는 외주면이 탄성소재로 이루어진 블록이고, 결합홈을 따라 소정의 길이를 형성하며, 외주면에는 고정체의 길이를 따라 끼움돌기가 형성될 수 있다.
고정체의 외주면에 형성된 끼움돌기는 고정체의 중심에서 끼움돌기 단부까지의 반경거리가 고정체의 중심에서 결합홈의 내벽부까지의 반경거리보다 더 길게 되도록 형성될 수 있다.
고정체 중 흡기 매니폴드 측 단부에는 고정체의 축 방향으로 흡기 매니폴드를 향해 돌출된 적어도 하나 이상의 접촉돌기가 형성되며, 접촉돌기는 실린더 헤드의 외측으로 돌출되도록 형성되어 흡기 매니폴드와 실린더 헤드의 결합시 가압될 수 있다.
고정체는 탄성 소재를 포함하며 고정체 중 접촉돌기가 형성된 단부는 고정체의 나머지 부분보다 연질의 소재로 이루어질 수 있다.
고정체 중 접촉돌기가 형성된 단부는 고무 소재로 이루어지고, 나머지 부분은 플라스틱 소재로 이루어질 수 있다.
고정체는 전체가 고무 소재로 이루어질 수 있다.
끼움돌기는 고정체의 원주방향을 따라 복수개 마련될 수 있다.
고정체의 흡기 매니폴드 측 단부에는 고정체의 축방향으로 삽입홈이 형성되고, 삽입홈에는 흡기 매니폴드 측으로 탄성 돌출되는 가압돌기가 마련될 수 있다.
삽입홈 내부에는 가압돌기를 흡기 매니폴드 측으로 가압하는 탄성체가 마련될 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 엔진의 공기 유동성 개선 장치에 따르면, 실린더 별로 흡기포트에 각각 독립적으로 마련됨에 따라 각 실린더의 유동성 차에 개별적으로 대응할 수 있고, 사후 교체시에도 개별적으로 교체가 가능하다.
또한, 흡기포트에 직접 결합됨에 따라 안정적인 지지가 가능하여 와류 발생시에도 강건성을 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 엔진의 공기 유동성 개선 장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 엔진의 공기 유동성 개선 장치의 구성도.
도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 엔진의 공기 유동성 개선 장치의 구성도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 엔진의 공기 유동성 개선 장치에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 엔진의 공기 유동성 개선 장치의 구성도로써, 엔진의 공기 유동성 개선 장치는 실린더 헤드의 흡기 포트(300) 내벽부에 형성되고 흡기 매니폴드(400)와 결합되는 지점에서 공기 유동 경로를 따라 연소실 측으로 연장되게 형성된 결합홈(310); 탄성 소재를 포함하며 결합홈(310)에 끼움 삽입되어 결합되는 고정체(100); 및 흡기 포트(300)의 유동 경로 상에서 단부가 고정체(100)에 결합 지지되고 흡기 포트(300)에 유입되는 공기의 유동을 가이드하는 플레이트(200);를 포함한다.
플레이트(200)와 고정체(100)로 구성된 조립체는 결합홈(310)에 끼움 결합되어 흡기 포트(300) 내부에 고정되며, 플레이트(200)의 형상에 따라 유입되는 공기가 플레이트(200)를 지나면서 유동성이 난류화 되어 실린더 내에서의 연료 혼합성 및 연소성을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 도 1a는 플레이트(200)와 고정체(100)가 결합된 모습을 도시한 것이고, 도 1b는 결합홈(310)에 고정체(100)가 끼움 결합된 상태에서 고정체(100)의 흡기 매니폴드 측 단부를 도시한 도면이며, 도 1c는 결합홈(310)에 고정체(100)가 끼움 결합된 상태에서 흡기 포트(300)와 흡기 매니폴드(400)가 결합된 모습을 도시한 도면이다.
상기 결합홈(310)은 한 쌍으로 마련되며 흡기 포트(300) 양 측벽부에 각각 서로 대향하도록 형성될 수 있으며, 도 1a에 도시된 바와 같이 고정체(100) 또한 한 쌍으로 마련되고 각각 한 쌍의 결합홈(310)에 끼움 삽입되며, 플레이트(200)의 양 측단부는 각각 한 쌍의 결합홈(310)에 결합될 수 있다. 상기 결합홈(310)은 흡기 매니폴드(400) 측이 개구되어 고정체(100)가 개구부를 통해 삽입될 수 있도록 형성될 수 있다.
상기 결합홈(310)은 흡기 포트(300) 내주면의 벽부 중 어느 곳에라도 형성될 수 있으나, 바람직하게는 플레이트(200)가 한 쌍의 흡기 밸브와 나란하게 되도록 결합홈(310)도 흡기 포트(300)의 내주면 양 측벽부에 각각 하나씩 마련됨이 바람직하다.
한편, 상기 결합홈(310)은 고정체(100)의 형상에 매칭되도록 형성될 수 있는데, 상기 고정체(100)는 다양한 형상을 가질 수 있으며 바람직하게는 외주면이 탄성소재로 이루어진 블록이고, 결합홈(310)을 따라 소정의 길이를 형성하며, 외주면에는 고정체(100)의 길이를 따라 끼움돌기(110)가 형성될 수 있다.
고정체(100)는 하나의 소재로 이루어질 수도 있고 복수개의 소재가 혼합되어 구성될 수도 있다. 예컨데 플레이트(200)와 결합된 프레임부와 프레임부를 감싸며 외주부를 형성하는 코팅부로 이루어져 프레임부와 코팅부가 서로 다른 소재로 이루어 질 수도 있으며, 또는 프레임부와 코팅부의 구분 없이 하나의 소재 또는 복수개의 소재가 혼합되어 하나의 몸체를 이루도록 형성될 수도 있다. 또는 복수개의 소재가 고정체(100)에서 서로 독립적인 구획으로 나누어져 적용될 수도 있다.
또한, 고정체(100)의 외주면에 형성된 끼움돌기(110)는 고정체(100)의 중심에서 끼움돌기(110) 단부까지의 거리가 고정체(100)의 중심에서 결합홈(310)의 내벽부까지의 거리보다 더 길게 되도록 형성될 수 있는데, 이러한 구성에 의해 고정체(100)를 결합홈(310)에 삽입할 시 돌출된 끼움돌기(110)에 의해 억지 끼움 결합이 이루어지게 되며, 결합이 이루어진 뒤에도 끼움돌기(110)가 결합홈(310)의 내벽부를 지속적으로 가압함에 따라 고정성을 증진시키고 강건한 결합을 가능하게 하는 것이다.
상기 끼움돌기(110)는 고정체(100)의 원주방향을 따라 적어도 하나 이상, 바람직하게는 복수개 마련될 수 있으며 각각의 끼움돌기(110)들은 설정된 간격을 이루도록 배치될 수 있다. 바람직하게는 고정체(100)의 원주 방향을 따라 외주부에 5개의 끼움돌기(110)를 형성할 수 있으며, 고정체(100)의 상하 각 1개소와 수평 방향 1개소 및 사선 방향, 바람직하게는 45도 각도로 상하방 사선 각 1개소씩 배치될 수 있다.
물론, 이는 하나의 실시예일 뿐 상기 끼움돌기(110)의 개수와 각각의 간격은 고정체(100)가 결합홈(310)에 안정적으로 지지될 수 있도록 설계자의 의도 및 실험에 의해 다양하게 결정될 수 있다.
한편, 고정체(100) 중 흡기 매니폴드 측 단부에는 고정체(100)의 축 방향으로 흡기 매니폴드(400)를 향해 돌출된 적어도 하나 이상의 접촉돌기(120)가 형성되며, 접촉돌기(120)는 실린더 헤드의 외측으로 돌출되도록 형성되어 흡기 매니폴드(400)와 실린더 헤드의 결합시 가압될 수 있다.
상기 접촉돌기(120)는 고정체(100)의 흡기 매니폴드 측 단부의 끝 단면에 형성됨이 바람직하며, 실린더 헤드의 외측으로 돌출되게 형성되기 때문에 흡기 매니폴드(400)와 실린더 헤드의 결합시 압축되어 고정체(100)의 축방향 고정이 안정적으로 이루어질 수 있도록 할 수 있다.
또한, 고정체(100) 중 접촉돌기(120)가 형성된 단부는 고정체(100)의 나머지 부분보다 연질의 소재로 이루어질 수 있는데, 바람직하게는 고정체(100) 중 접촉돌기(120)가 형성된 단부는 고무 재질로 이루어지고, 나머지 부분은 플라스틱 소재로 이루어질 수 있다.
따라서 끼움돌기(110)가 형성된 부분이 플라스틱으로 이루어져 탄성력을 가지면서도 강건성을 유지할 수 있고, 접촉돌기(120)가 형성된 부분은 고무, 더욱 바람직하게는 불소고무로 이루어져 진동 및 소음 저감성을 향상시킴과 더불어 오일침투, 마모성, 내열성 등에서도 강건성을 구현할 수 있다.
물론, 이는 하나의 실시예인 경우이며, 상기 고정체(100)를 구성하는 소재는 다양하게 이루어질 수 있다.
한편, 도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 엔진의 공기 유동성 개선 장치의 구성도로서, 제2실시예는 제1실시예와 구성이 유사하게 이루어질 수 있다.
다만, 상기 고정체(100)가 서로 다른 재질이 부분을 이루는 구조가 아닌 단일재질 또는 혼합재질로 일체화 되어 이루어진 것으로 제1실시예와 차이가 있다.
이 경우 상기 고정체(100)는 전체가 고무 소재로 이루어질 수 있는데, 바람직하게는 제1실시예에서 사용된 불소고무가 사용될 수 있다.
또한, 제2실시예에서 상기 고정체(100)는 플레이트(200)와 결합된 프레임부와 프레임부를 감싸며 외주부를 형성하는 코팅부로 이루어져 프레임부와 코팅부가 서로 다른 소재로 이루어 질 수도 있으며, 또는 프레임부와 코팅부의 구분 없이 하나의 소재 또는 복수개의 소재가 혼합되어 하나의 몸체를 이루도록 형성될 수도 있다.
프레임부와 코팅부로 분리된 경우 코팅부에는 고무 소재가 사용됨이 바람직하다.
한편, 도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 엔진의 공기 유동성 개선 장치의 구성도로써, 도 3a는 플레이트(200)와 고정체(100)가 결합된 모습을 도시한 것이고, 도 3b는 결합홈(310)에 고정체(100)가 끼움 결합된 상태에서 고정체(100)의 흡기 매니폴드 측 단부를 도시한 도면이며, 도 3c는 결합홈(310)에 고정체(100)가 끼움 결합된 상태에서 흡기 포트(300)와 흡기 매니폴드(400)가 결합된 모습을 도시한 도면이다.
구체적으로 제3실시예는 제1실시예와 유사하게 이루어 질 수 있으나 고정체(100)의 구조에서 차이가 있다. 즉, 상기 고정체(100)의 흡기 매니폴드 측 단부에는 고정체(100)의 축방향으로 삽입홈(130)이 형성되고, 삽입홈(130)에는 흡기 매니폴드(400) 측으로 탄성 돌출되는 가압돌기(600)가 마련될 수 있다.
제1실시예에서의 끼움돌기(110)와 접촉돌기(120)는 형성될 수도 있고 형성되지 않고 고정체(100)와 결합홈(310) 또는 가압돌기(600)와 흡기 매니폴드(400)가 면대면 접촉될 수 있도록 구성할 수도 있다.
상기 가압돌기(600)는 삽입홈(130) 내부에 삽입되어 삽입홈(130)을 따라 슬라이딩 이동하는 블록이 될 수 있으며, 삽입홈(130) 내부에는 가압돌기(600)를 흡기 매니폴드 측으로 가압하는 탄성체(500)가 마련되어 평상시에는 도 3b와 같이 돌출된 상태를 유지하다가 실린더 헤드와 흡기 매니폴드(400)가 결합된 경우 탄성체(500)가 압축되어 가압돌기(600)가 삽입홈(130) 내부로 인입됨으로써 고정체(100)의 축방향 지지가 안정적으로 이루어질 수 있도록 할 수 있다.
또한, 상기 고정체(100)에는 삽입홈(130)을 따라 형성된 가이드 홈(140)이 더 형성될 수 있으며, 가압돌기(600)에는 가이드 홈(140)에 삽입되도록 돌출된 가이드 돌기(610)가 더 형성될 수 있다. 상기 가이드 홈(140)은 삽입홈(130)의 내벽부에 형성되거나 도 3a에 도시된 바와 같이 삽입홈(130)과 고정체(100)의 외부를 통공시키도록 형성 될 수도 있다. 또한 가이드 홈(140)의 이동 경로 중에는 90도 이상으로 절곡된 뒤 흡기 매니폴드 측 단부로 개구되는 절곡부가 형성되어 가압돌기(600)가 삽입홈(130)에 삽입된 후 탄성체(500)에 의해 외부로 갑작스레 돌출되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 고정체(100)를 결합홈(310)에 삽입하거나 분리함에 있어서 조립의 용이성이 향상될 수 있다.
제 3실시예에서도 제1실시예 내지는 제2실시예와 유사하게 고정체(100)가 탄성력을 가진 플라스틱 소재 또는 고무 소재로 이루어져 결합홈(310)과의 결합력이 증대될 수 있으며, 여기에 한정되는 것이 아니라 상기 소재는 설계자의 의도에 따라 다양하게 이루어질 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 엔진의 공기 유동성 개선 장치에 따르면, 실린더 별로 흡기포트에 각각 독립적으로 마련됨에 따라 각 실린더의 유동성 차에 개별적으로 대응할 수 있고, 사후 교체시에도 개별적으로 교체가 가능하다.
또한, 흡기포트에 직접 결합됨에 따라 안정적인 지지가 가능하여 와류 발생시에도 강건성을 유지할 수 있다.
또한, 끼움 결합방식 및 탄성체의 가압방식에 의해 고정체의 축방향 및 축방향에 수직한 방향의 지지에 대해 강건성을 유지할 수 있으며, 흡기 포트와 고정체 간의 유격 발생을 방지할 수 있다.
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.
100 : 고정체 110 : 끼움돌기
120 : 접촉돌기 130 : 삽입홈
140 : 가이드 홈 200 : 플레이트
300 : 흡기 포트 310 : 결합홈
400 : 흡기 매니폴드 500 : 탄성체
600 : 가압돌기 610 : 가이드 돌기

Claims (12)

  1. 실린더 헤드의 흡기 포트에 형성되고 흡기 매니폴드와 결합되는 지점에서 공기 유동 경로를 따라 연소실 측으로 연장되게 형성된 결합홈;
    결합홈에 끼움 삽입되어 결합되는 고정체; 및
    흡기 포트의 유동 경로 상에서 단부가 고정체에 결합 지지되고 흡기 포트에 유입되는 공기의 유동을 가이드하는 플레이트;를 포함하는 엔진의 공기 유동성 개선 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    결합홈은 한 쌍으로 마련되며 흡기 포트 양 측벽부에 각각 서로 대향하도록 형성된 것을 특징으로 하는 엔진의 공기 유동성 개선 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    고정체는 한 쌍으로 마련되고 각각 한 쌍의 결합홈에 끼움 삽입되며, 플레이트의 양 측단부는 각각 한 쌍의 결합홈에 결합된 것을 특징으로 하는 엔진의 공기 유동성 개선 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    고정체는 외주면이 탄성소재로 이루어진 블록이고, 결합홈을 따라 소정의 길이를 형성하며, 외주면에는 고정체의 길이를 따라 끼움돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 엔진의 공기 유동성 개선 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    고정체의 외주면에 형성된 끼움돌기는 고정체의 중심에서 끼움돌기 단부까지의 반경거리가 고정체의 중심에서 결합홈의 내벽부까지의 반경거리보다 더 길게 되도록 형성된 것을 특징으로 하는 엔진의 공기 유동성 개선 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    고정체 중 흡기 매니폴드 측 단부에는 고정체의 축 방향으로 흡기 매니폴드를 향해 돌출된 적어도 하나 이상의 접촉돌기가 형성되며, 접촉돌기는 실린더 헤드의 외측으로 돌출되도록 형성되어 흡기 매니폴드와 실린더 헤드의 결합시 가압되는 것을 특징으로 하는 엔진의 공기 유동성 개선 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    고정체는 탄성 소재를 포함하며 고정체 중 접촉돌기가 형성된 단부는 고정체의 나머지 부분보다 연질의 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 엔진의 공기 유동성 개선 장치.
  8. 청구항 6에 있어서,
    고정체 중 접촉돌기가 형성된 단부는 고무 소재로 이루어지고, 나머지 부분은 플라스틱 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 엔진의 공기 유동성 개선 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    고정체는 전체가 고무 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 엔진의 공기 유동성 개선 장치.
  10. 청구항 4에 있어서,
    끼움돌기는 고정체의 원주방향을 따라 복수개 마련된 것을 특징으로 하는 엔진의 공기 유동성 개선 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    고정체의 흡기 매니폴드 측 단부에는 고정체의 축방향으로 삽입홈이 형성되고, 삽입홈에는 흡기 매니폴드 측으로 탄성 돌출되는 가압돌기가 마련된 것을 특징으로 하는 엔진의 공기 유동성 개선 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    삽입홈 내부에는 가압돌기를 흡기 매니폴드 측으로 가압하는 탄성체가 마련된 것을 특징으로 하는 엔진의 공기 유동성 개선 장치.
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