KR20220070930A - 차량용 흡기시스템 - Google Patents

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KR20220070930A
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bypass duct
bypass
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양일석
김원규
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 흡기매니폴드의 분리구조를 통해 가변 텀블시스템을 구현하면서, 텀블 강화 조건에서 흡기포트 내에 유동되는 흡기의 유동손실을 방지하여 텀블 유동을 강화시키는 기술에 관한 것으로, 내부공간이 격벽에 의해 구분되어 제1챔버 및 제2챔버를 형성하는 흡기매니폴드;를 포함하고, 과급경로를 통해 상기 제1챔버 내에 흡기가 유입되어, 흡기포트의 일부분으로 토출되고; 상기 과급경로를 우회하는 바이패스경로를 통해 상기 제2챔버 내에 흡기가 유입되어, 흡기포트의 나머지 부분으로 토출되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 흡기시스템이 소개된다.

Description

차량용 흡기시스템{Intake system for vehicles}
본 발명은 흡기매니폴드의 분리구조를 통해 가변 텀블시스템을 구현하면서, 텀블 강화 조건에서 흡기포트 내에 유동되는 흡기의 유동손실을 방지하여 텀블 유동을 강화시키는 차량용 흡기시스템에 관한 것이다.
가변 텀블시스템(VCM : Variable Charge Motion)은 흡기매니폴드 끝단에 가변밸브가 장착되고, 실린더헤드에 형성된 흡기포트 중심부에 텀블플레이트가 삽입됨으로써, 텀블 강화 조건에서 흡기포트 상부로 흡입공기를 유도하는 역할을 하게 된다.
즉, 가변밸브가 개방된 상태에서는, 가변밸브가 흡기매니폴드의 포트 하면에 위치하여 흡기저항을 최소화하게 됨으로써, 플레이트 상하부 모두에 흡기가 유동되고, 이에 충분한 흡기유량을 확보하게 된다.
반면, 가변밸브가 폐쇄되면, 가변밸브가 회전하여 밸브의 끝단이 텀블플레이트와 일치하게 됨으로써, 텀블플레이트의 상부로만 유동되어 연소실 내 텀블 유동을 강화시킬 수 있게 된다.
하지만, 기존의 텀블시스템은 흡기포트의 소재 특성과, 흡기포트와 텀블플레이트 간의 생산공차로 인해 텀블플레이트의 폭방향 길이가 흡기포트의 폭방향 길이보다 짧게 형성됨으로써, 텀블플레이트의 양 측면과 흡기포트 내면 사이에 간극이 형성되고, 이에 상부로 유동되는 흡기 일부가 하부로 유동되어 텀블 유동이 약화되는 문제가 발생되었다.
또한, 일체형 가변밸브와 분리형 텀블플레이트의 조립 공차로 인해 단차가 형성되면서 흡기의 유동 손실이 발생하는 문제도 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-1296961 B1
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 흡기매니폴드의 분리구조를 통해 가변 텀블시스템을 구현하면서, 텀블 강화 조건에서 흡기포트 내에 유동되는 흡기의 유동손실을 방지하여 텀블 유동을 강화시키는 차량용 흡기시스템을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 내부공간이 격벽에 의해 구분되어 제1챔버 및 제2챔버를 형성하는 흡기매니폴드;를 포함하고, 과급경로를 통해 상기 제1챔버 내에 흡기가 유입되어, 흡기포트의 일부분으로 토출되고; 상기 과급경로를 우회하는 바이패스경로를 통해 상기 제2챔버 내에 흡기가 유입되어, 흡기포트의 나머지 부분으로 토출되도록 구성될 수 있다.
상기 제1챔버 내의 흡기가 흡기포트의 하부로 토출되고; 상기 제2챔버 내의 흡기가 흡기포트의 상부로 토출될 수 있다.
상기 격벽이 흡기매니폴드의 내면에 좌우로 가로지르는 형상으로 형성되어 흡기매니폴드의 출구 단면이 상하로 분할될 수 있다.
상기 제1챔버 및 제2챔버는 입구에서 출구를 향해 단면적이 좁아지는 형상으로 형성될 수 있다.
상기 흡기매니폴드의 출구에 텀블어댑터가 결합되고; 상기 텀블어댑터가 흡기포트 내부에 삽입되며; 상기 텀블어댑터의 내부공간이 상하로 분할되어 제1챔버 및 제2챔버와 각각 독립적으로 이어질 수 있다.
상기 제1챔버의 전단에 인터쿨러가 연결되고; 상기 인터쿨러 전단에 과급기가 연결되며; 상기 과급기 전단에 흡기관이 연결되어 과급경로를 형성할 수 있다.
상기 인터쿨러와 과급기 사이에 서지탱크가 연결되되, 서지탱크가 인터쿨러에 직결되고; 상기 인터쿨러가 제1챔버의 입구에 직결될 수 있다.
상기 제2챔버의 전단에 바이패스덕트가 연결되고; 상기 바이패스덕트의 전단에 흡기관으로부터 분기되는 바이패스관이 연결되어 바이패스경로를 형성할 수 있다.
상기 바이패스덕트가 제2챔버의 입구에 직결될 수 있다.
상기 바이패스덕트 내부에 바이패스밸브가 개폐 가능하게 설치되어, 흡기의 유동이 조절될 수 있다.
상기 바이패스덕트의 내부공간이 바이패스덕트의 입구와 이어지는 제1영역과, 바이패스덕트의 출구와 이어지는 제2영역으로 구분되고; 상기 제1영역과 제2영역 사이에 길이방향을 따라 복수의 통로가 형성되어, 각 통로를 통해 흡기가 균일하게 유동될 수 있다.
상기 제1영역과 제2영역이 좌우 길이방향으로 길게 형성되면서 상하로 적층되는 형상으로 형성되고; 상기 바이패스덕트의 입구가 제1영역의 측단부에 형성되고; 상기 바이패스덕트의 출구가 상기 제1영역의 반대편에 형성될 수 있다.
상기 흡기매니폴드에 가스통로가 형성되고; 상기 가스통로와 제2챔버 사이에 가스분배홀이 형성되어 가스통로에 유입되는 유해가스가 제2챔버 내에 유입될 수 있다.
상기 가스통로가 제2챔버를 형성하는 흡기매니폴드의 외면에 길이방향을 따라 형성되고; 상기 가스분배홀은 상기 가스통로를 따라 흡기포트 별로 형성될 수 있다.
상기 과급경로 상에 과급기가 설치되고; 상기 바이패스경로 상에 흡기 유동량의 조절이 가능한 바이패스덕트가 설치되며; 상기 과급기의 작동시, 바이패스덕트를 폐쇄시켜 흡기가 과급경로와 이어지는 제1챔버를 통해서만 흡기포트에 유입되도록 제어하는 제어기;를 포함할 수 있다.
상기 제어기는, 상기 과급기의 미작동시, 바이패스덕트를 개방시켜 흡기가 과급경로 및 바이패스경로와 각각 이어지는 제1챔버 및 제2챔버를 통해 흡기포트에 유입되도록 제어할 수 있다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 과급기 작동시, 제2챔버를 폐쇄하고 제1챔버를 통해서만 흡기를 유동시켜 흡기포트의 하부에 흡기 유동을 집중시킴으로써, 연소실 내에 강한 텀블을 구현하여 린번운전(희박 연소)에 유리한 특장점이 있다.
또한, 과급기 비작동시, 제2챔버를 개방함에 따라 제2챔버 뿐만 아니라 제1챔버를 통해서도 흡기 유동이 이루어지게 됨으로써, 연소실 내에 좀더 많은 흡기 유량을 확보할 수 있는 장점도 있다.
더불어, 기존의 가변 텀블시스템에 적용되는 VCM밸브 없이 바이패스밸브를 이용하여 가변 텀블시스템을 구현함으로써, VCM밸브시스템을 설치하는 데에 필요한 여러 부품들을 삭제하여 원가를 절감하게 되는 것은 물론, 흡기매니폴드 주변의 패키지를 개선하는 효과도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 흡기시스템을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 도 1에 도시된 흡기시스템의 형상을 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 흡기매니폴드와 이에 조립되는 부품들을 확대하여 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 흡기매니폴드와 이에 조립되는 부품들의 결합관계를 설명하기 위한 단면도.
도 5는 본 발명의 흡기매니폴드의 외관 형상을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 바이패스덕트 내부에서 흡기가 유동되는 작용을 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 흡기매니폴드 내에 유해가스가 유입되는 구조를 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명의 흡기포트에 적용된 Fish belly 형상과, 그에 따른 흡기 유동의 관계를 설명하기 위한 도면.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 흡기시스템을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 흡기시스템의 형상을 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명은 내부공간이 격벽(130)에 의해 구분되어 제1챔버(110) 및 제2챔버(120)를 형성하는 흡기매니폴드(100);를 포함하여 구성이 된다.
이에, 본 발명은 과급경로를 통해 상기 제1챔버(110) 내에 흡기가 유입되어, 흡기포트(11)의 일부분으로 토출되고; 상기 과급경로를 우회하는 바이패스경로를 통해 상기 제2챔버(120) 내에 흡기가 유입되어, 흡기포트(11)의 나머지 부분으로 토출되도록 구성된다.
예컨대, 상기 흡기매니폴드(100) 내부의 중간부분을 좌우로 가로지르는 판 형상으로 격벽(130)이 형성되어 격벽(130)의 양면에 제1챔버(110)와 제2챔버(120)가 각각 형성된다.
상기 제1챔버(110)에는 과급기(500)를 통해 과급된 공기가 유입되고, 제2챔버(120)에는 과급기(500)를 우회한 공기가 유입된다.
그리고, 상기 제1챔버(110)의 출구 및 제2챔버(120)의 출구가 실린더헤드(10)에 형성된 흡기포트(11) 별로 연결됨으로써, 제1챔버(110) 및 제2챔버(120)에서 토출되는 흡기가 각 기통 별로 유입되는 구조가 된다.
즉, 이처럼 구분된 경로로 인해 과급기(500)의 과급조건에서는 흡기의 유동이 과급경로와 이어진 제1챔버(110)를 통해 이루어지게 됨으로써, 흡기가 흡기포트(11)의 한 쪽 벽면을 통해 연소실 내부에 유입되어 텀블 유동을 강화시킬 수 있게 된다.
반면, 과급기(500)의 비과급조건에서는 흡기의 유동이 바이패스경로와 이어진 제2챔버(120)를 통해 이루어지게 된다. 다만, 엔진의 피스톤 펌핑에 의해 과급기(500)에도 부압을 형성하게 됨으로써, 과급경로와 이어진 제1챔버(110)를 통해서도 흡기의 유동이 이루어지게 된다. 따라서, 흡기포트(11)를 통한 흡기 유동이 전반적으로 이루어지게 됨으로써, 유량을 최대로 확보하여 엔진을 운전할 수 있다.
아울러, 도 3은 본 발명에 따른 흡기매니폴드(100)와 이에 조립되는 부품들을 확대하여 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 흡기매니폴드(100)와 이에 조립되는 부품들의 결합관계를 설명하기 위한 단면도이다.
도면을 참조하면, 상기 제1챔버(110) 내의 흡기가 흡기포트(11)의 하부로 토출되고; 상기 제2챔버(120) 내의 흡기가 흡기포트(11)의 상부로 토출될 수 있다.
이를 위해, 상기 격벽(130)이 흡기매니폴드(100)의 내면을 좌우로 가로지르는 형상으로 형성되어 흡기매니폴드(100)의 출구 단면이 상하로 분할되는 구조로 형성될 수 있다.
즉, 기존에는 흡기포트(11) 상부에 흡기를 집중적으로 유동시켜 연소실 내에 유입시키는 경우, 연소실 내 텀블이 강화되는 것으로 알려져 있다.
하지만, 연소실과 이어지는 흡기포트(11) 끝부분 하단이 Fish belly 형상(도 8 참조)으로 형성된 경우, 흡기포트(11) 상부로 흡기가 집중되면 Fish Belly 형상에 의해 흡기밸브가 열리면서 흡기밸브의 상측 공간은 물론, 하측 공간으로도 흡기가 유동되면서 텀블이 약화되는 문제가 있다. 참고로, Fish belly 형상은 흡기포트(11) 끝부분 하단이 흡기포트(11) 내부를 향해 돌출된 형상을 일컫는다.
반면, 도 8과 같이 흡기포트(11)를 통해 유입되는 흡기의 유동이 흡기포트(11)의 하부로 유동되면, Fish belly에 의해 연소실 입구에서 흡기의 유동방향이 상부로 변경되고, 연소실 내부에 텀블현상이 강화될 수 있게 된다.
따라서, 본 발명의 경우, 과급된 공기가 제1챔버(110)에 유입되어 흡기포트(11)의 하부로 토출되도록 구성함으로써, 연소실 입구에서 Fish belly에 의해 유동방향이 상부로 변경되게 되는바, 텀블현상을 강화시키게 된다.
한편, 도 4를 참조하면, 본 발명에서 상기 제1챔버(110) 및 제2챔버(120)는 입구에서 출구를 향해 단면적이 좁아지는 형상으로 형성될 수 있다.
예컨대, 상기 제1챔버(110)의 입구가 흡기매니폴드(100)의 일측방을 향해 형성되고, 상기 제1챔버(110)의 출구가 흡기매니폴드(100)의 하단 타측방을 향하도록 형성된다.
그리고, 상기 제2챔버(120)의 입구가 흡기매니폴드(100)의 상방을 향해 형성되고, 상기 제2챔버(120)의 출구가 흡기매니폴드(100)의 하단 타측방을 향하도록 형성된다.
즉, 제1챔버(110)와 제2챔버(120)의 측단면이 삼각형 형상으로 형성되면서 제1챔버(110)의 입구와 제2챔버(120)의 입구가 서로 다른 방향을 향하도록 배치됨으로써, 제1챔버(110)와 제2챔버(120)의 흡기 유동 단면적을 충분하게 확보할 수 있게 된다.
더불어, 본 발명에서는 상기 흡기매니폴드(100)의 출구에 텀블어댑터(200)가 결합되고; 상기 텀블어댑터(200)가 흡기포트(11) 내부에 삽입되며; 상기 텀블어댑터(200)의 내부공간이 상하로 분할되어 제1챔버(110) 및 제2챔버(120)와 각각 독립적으로 이어지도록 구성할 수 있다.
예컨대, 상기 흡기매니폴드(100)의 출구측 테두리에 플랜지가 형성되고, 텀블어댑터(200)의 입구측 테두리에 플랜지가 형성되어, 흡기매니폴드(100)의 출구에 텀블어댑터(200)의 입구가 결합된다.
그리고, 상기 텀블어댑터(200) 내부의 중간부분을 좌우로 가로지르는 판 형상으로 어댑터격벽(210)이 형성되어 상기 어댑터격벽(210)을 중심으로 상부유로(220) 및 하부유로(230)가 각각 구분된다. 상기 텀블어댑터(200)의 어댑터격벽(210)은 흡기매니폴드(100)의 격벽(130)과 일치하도록 구성된다.
이에, 상기 텀블어댑터(200)의 하부유로(230)에는 제1챔버(110)의 출구에서 토출되는 흡기가 유동되고, 상부유로(220)에는 제2챔버(120)의 출구에서 토출되는 흡기가 유동됨으로써, 텀블어댑터(200)를 통해 흡기매니폴드(100)에서 유입되는 흡기의 유동을 흡기포트(11)의 하부로 유지시키면서 연소실 내부에 유입시키게 된다.
한편, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 제1챔버(110)의 전단에 인터쿨러(300)가 연결되고; 상기 인터쿨러(300) 전단에 과급기(500)가 연결되며; 상기 과급기(500) 전단에 흡기관(P1)이 연결되어 과급경로를 형성할 수 있다.
예컨대, 상기 인터쿨러(300)는 과급기(500)를 통해 과급된 공기를 냉각시키는 수냉식 인터쿨러(300)일 수 있는 것으로, 수냉식 인터쿨러(300)에 냉각수를 순환시키기 위한 전동식 워터펌프가 더 설치될 수 있다.
과급기(500)의 바람직한 예시로서 모터(510)에 의해 구동되는 전동식 슈퍼차저가 적용될 수 있지만, 전동식 슈퍼차저 외에 기계식 슈퍼차저 또는 그 밖에 흡기의 과급이 가능한 과급기가 적용가능할 수도 있다.
아울러, 상기 과급기(500)와 ETC(700)(전자식 스로틀밸브) 사이에 흡기관(P1)이 연결되어 과급기(500)에 공기가 유입되고, 상기 ETC(700) 전단에 에어크리너(800)가 연결되어 외기가 유입되는 구조가 된다.
즉, 과급경로는 전동식 슈퍼차저와 수냉식 인터쿨러(300)를 통해 공기를 과급한 후 냉각시켜 제1챔버(110) 내에 흡기를 유동시키는 경로로서, 과급조건에서 흡기의 유동이 제1챔버(110)를 통해 텀블어댑터(200)의 하부로 유입됨으로써, 흡기의 강력한 텀블 유동을 구현할 수 있게 된다.
더불어, 도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 인터쿨러(300)와 과급기(500) 사이에 서지탱크(400)가 연결되되, 서지탱크(400)가 인터쿨러(300)에 직결되고; 상기 인터쿨러(300)가 제1챔버(110)의 입구에 직결되는 구조가 된다.
즉, 과급기(500)를 통해 과급된 공기가 서지탱크(400) 내에 유입되고, 서지탱크(400)에서 인터쿨러(300)에 과급공기를 유입시키며, 상기 인터쿨러(300)에서 냉각된 공기가 제1챔버(110)에 유입된다.
이를 위해, 상기 제1챔버(110)의 입구측 테두리에 플랜지가 형성되고, 상기 인터쿨러(300)의 출구측 테두리에 플랜지가 형성되어 이들이 볼팅 체결됨으로써, 인터쿨러(300)에서 냉각된 공기가 제1챔버(110) 내에 즉시 유입될 수 있게 된다.
참고로, 도 5와 같이 제1챔버(110) 내부에 그 길이방향을 따라 3개소에 장착홀(112)이 형성됨으로써, 장착홀(112)을 통해 흡기매니폴드(100)가 엔진에 먼저 장착된 후, 인터쿨러(300)가 흡기매니폴드(100)에 장착될 수 있게 된다.
한편, 도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 제2챔버(120)의 전단에 바이패스덕트(600)가 연결되고; 상기 바이패스덕트(600)의 전단에 흡기관(P1)으로부터 분기되는 바이패스관(P2)이 연결되어 바이패스경로를 형성할 수 있다.
예컨대, ETC(700)의 후단에 연결되는 흡기관(P1) 중단에 바이패스관(P2)의 일단이 연결되어 분기되고, 상기 바이패스관(P2)의 타단이 바이패스덕트(600)에 연결되어 외기가 바이패스덕트(600)에 유입되는 구조가 된다.
즉, 바이패스경로는 과급기(500)를 통해 과급을 실시하지 않는 조건에서 신기가 과급기(500)와 인터쿨러(300)를 우회하여 제2챔버(120) 내에 유입되는 경로로서, 비과급조건에서 신기가 제2챔버(120)를 통해 텀블어댑터(200)의 상부로 유입된다.
다만, 이 경우 전동식 슈퍼차저가 정지되어 있기는 하지만, 피스톤 펌핑은 과급부에도 부압을 형성하여 과급경로를 통해서도 제1챔버(110) 내에 신기가 동시에 유입되어 텀블어댑터(200)의 상부는 물론 하부에도 흡기가 유동되는바, 흡기유량을 증대시킬 수 있게 된다.
아울러, 본 발명에서는 상기 바이패스덕트(600)가 제2챔버(120)의 입구에 직결될 수 있다.
예컨대, 상기 제2챔버(120)의 입구측 테두리에 융착면을 형성하고, 상기 바이패스덕트(600)의 출구측 테두리에 융착면을 형성하여, 상기 융착면끼리 융착 접합하여 상기 제2챔버(120)와 바이패스덕트(600)를 고정시킨다.
더불어, 도 3을 참조하면, 상기 바이패스덕트(600) 내부에 바이패스밸브(640)가 개폐 가능하게 설치되어, 흡기의 유동이 조절되는 구조가 된다.
예컨대, 바이패스덕트(600)의 입구측에 바이패스밸브(640)가 장착되어 바이패스덕트(600)를 개폐시키고, 상기 바이패스밸브(640)에 바이패스액추에이터(650)가 연결되어 상기 바이패스밸브(640)에 작동력을 제공하게 된다.
그리고, 도 6은 본 발명의 바이패스덕트(600) 내부에서 흡기가 유동되는 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도면을 참조하면, 상기 바이패스덕트(600)의 내부공간이 바이패스덕트(600)의 입구와 이어지는 제1영역(610)과, 바이패스덕트(600)의 출구와 이어지는 제2영역(620)으로 구분되고; 상기 제1영역(610)과 제2영역(620) 사이에 길이방향을 따라 복수의 통로(630)가 형성되어, 각 통로(630)를 통해 흡기가 균일하게 유동될 수 있다.
더불어, 상기 제1영역(610)과 제2영역(620)이 좌우 길이방향으로 길게 형성되면서 상하로 적층되는 형상으로 형성되고; 상기 바이패스덕트(600)의 입구가 제1영역(610)의 측단부에 형성되고; 상기 바이패스덕트(600)의 출구가 상기 제1영역(610)의 반대편에 형성될 수 있다.
예컨대, 상기 바이패스덕트(600)의 입구에 인렛부재가 고정되어 바이패스관(P2)과 연결된다. 이에, 바이패스관(P2)을 통해 유입되는 신기가 상기 인렛부재를 통해 바이패스덕트(600)의 내부에 유입되고, 상기 바이패스덕트(600) 내부에 유입되는 신기가 제1영역(610)과 제2영역(620) 사이에 형성된 통로(630)를 거쳐 제2챔버(120) 내에 균일하게 분배된다.
즉, 제1영역(610)과 제2영역(620) 사이의 통로(630)가 구분되지 않고 1개의 단일통로로 형성된 경우, 흡기 유동이 한쪽으로 편중될 수 있는 문제가 있다.
이에, 본 발명에서는 제1영역(610)의 하측과 제2영역(620) 상측 사이에 위치하는 부분에 2개의 통로(630)를 형성함으로써, 제1영역(610)에 유입되는 흡기가 각 통로(630)를 통해 제2영역(620) 내에 골고루 분배되고, 제2영역(620) 내에 분배된 흡기가 다시 제2챔버(120) 내에 골고루 분배되면서 유입되어 각 기통에 균일하게 흡기를 유입시킬 수 있게 된다.
한편, 도 7은 본 발명의 흡기매니폴드(100) 내에 유해가스가 유입되는 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도면을 참조하면, 상기 흡기매니폴드(100)에 가스통로(124)가 형성되고; 상기 가스통로(124)와 제2챔버(120) 사이에 가스분배홀(126)이 형성되어 가스통로(124)에 유입되는 유해가스가 제2챔버(120) 내에 유입될 수 있다.
구체적으로, 상기 가스통로(124)가 제2챔버(120)를 형성하는 흡기매니폴드(100)의 외면에 길이방향을 따라 형성되고; 상기 가스분배홀(126)은 상기 가스통로(124)를 따라 흡기포트(11) 별로 형성될 수 있다.
즉, 상기 가스통로(124)의 일단에 흡기매니폴드(100)를 관통하여 가스유입홀(122)이 형성됨으로써, 블로바이가스 또는 퍼지가스 등의 유해가스가 상기 가스유입홀(122)을 통해 가스통로(124) 내에 유입된다.
이에, 상기 가스통로(124)를 흐르는 유해가스가 각 기통 별로 형성된 가스분배홀(126)을 통해 제2챔버(120) 내에 유입됨으로써, 각 기통에 균일하게 유입될 수 있다.
한편, 도 1을 참조하면, 본 발명에서는 상기 과급경로 상에 과급기(500)가 설치되고; 상기 바이패스경로 상에 흡기 유동량의 조절이 가능한 바이패스덕트(600)가 설치된다.
그리고, 상기 과급기(500)의 작동시, 바이패스덕트(600)를 폐쇄시켜 흡기가 과급경로와 이어지는 제1챔버(110)를 통해서만 흡기포트(11)에 유입되도록 제어하는 제어기(900);를 포함하여 구성이 된다.
즉, 전동식 슈퍼차저의 작동에 따른 과급 조건의 경우, 제어기(900)가 바이패스덕트(600)를 폐쇄하도록 제어함으로써, 바이패스경로를 통한 흡기 유동 없이, 과급경로를 통한 흡기 유동만 이루어져 슈퍼차저를 통해 과급된 공기가 인터쿨러(300)를 통해 냉각 후 제1챔버(110) 내에 유입된다. 이에, 텀블어댑터(200)의 하부공간에 흡기가 유동되어 연소실 내에 강력한 텀블을 형성할 수 있게 된다.
더불어, 상기 제어기(900)는, 상기 과급기(500)의 미작동시, 바이패스덕트(600)를 개방시켜 흡기가 과급경로 및 바이패스경로와 각각 이어지는 제1챔버(110) 및 제2챔버(120)를 통해 흡기포트(11)에 유입되도록 제어할 수 있다.
즉, 전동식 슈퍼차저의 미작동에 따른 바이패스조건의 경우, 제어기(900)가 바이패스덕트(600)를 개방하도록 제어함으로써, 바이패스경로를 통한 흡기 유동이 이루어져 바이패스덕트(600)를 통해 유입되는 공기가 제2챔버(120) 내에 유입된다.
이와 함께, 과급경로를 통해서도 흡기 유동이 이루어져 제1챔버(110) 내에도 흡기가 유입된다.
따라서, 텀블어댑터(200)의 상부 및 하부공간 모두에서 흡기가 유동되어 연소실 내에 흡기가 유입될 수 있게 된다.
참고로, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 제어기(900)는 차량의 다양한 구성 요소의 동작을 제어하도록 구성된 알고리즘 또는 상기 알고리즘을 재생하는 소프트웨어 명령어에 관한 데이터를 저장하도록 구성된 비휘발성 메모리(도시되지 않음) 및 해당 메모리에 저장된 데이터를 사용하여 이하에 설명되는 동작을 수행하도록 구성된 프로세서(도시되지 않음)를 통해 구현될 수 있다. 여기서, 메모리 및 프로세서는 개별 칩으로 구현될 수 있다. 대안적으로는, 메모리 및 프로세서는 서로 통합된 단일 칩으로 구현될 수 있다. 프로세서는 하나 이상의 프로세서의 형태를 취할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 제1챔버(110)와 제2챔버(120)로 구분되는 흡기매니폴드(100)의 분리형 구조를 통해 고텀블 운전조건과 고유량 운전조건을 구분하는 가변 텀블시스템을 구현하게 된다.
즉, 고텀블 운전은 흡기포트(11)의 하부를 통해서만 연소실에 흡기의 유동이 이루어지는 운전영역으로, 예를 들어 과급조건의 경우 제2챔버(120)를 폐쇄하고 제1챔버(110)를 통해서만 흡기를 유동시켜 흡기포트(11)의 하부에 흡기 유동을 집중시킴으로써, 연소실 내에 강한 텀블을 구현하여 린번운전(희박 연소)에 유리한 특장점이 있다.
또한, 고유량 운전은 흡기포트(11)의 상부와 함께 흡기포트(11)의 하부를 통해서도 흡기의 유동이 이루어지는 운전영역으로, 예를 들어 비과급 조건의 경우 제2챔버(120)를 개방함에 따라 제2챔버(120) 뿐만 아니라 제1챔버(110)를 통해서도 흡기 유동이 이루어지게 됨으로써, 연소실 내에 좀더 많은 흡기 유량을 확보할 수 있게 된다.
더불어, 기존의 가변 텀블시스템에 적용되는 VCM밸브 없이 바이패스밸브(640)를 이용하여 가변 텀블시스템을 구현함으로써, VCM밸브시스템을 설치하는 데에 필요한 여러 부품들을 삭제하여 원가를 절감하게 되는 것은 물론, 흡기매니폴드(100) 주변의 패키지를 개선할 수 있게 된다.
한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
10 : 실린더헤드
11 : 흡기포트
100 : 흡기매니폴드
110 : 제1챔버
112 : 장착홀
120 : 제2챔버
122 : 가스유입홀
124 : 가스통로
126 : 가스분배홀
130 : 격벽
200 : 텀블어댑터
210 : 어댑터격벽
220 : 상부유로
230 : 하부유로
300 : 인터쿨러
400 : 서지탱크
500 : 과급기
510 : 모터
600 : 바이패스덕트
610 : 제1영역
620 : 제2영역
630 : 통로
640 : 바이패스밸브
650 : 바이패스액추에이터
700 : ETC
800 : 에어크리너
900 : 제어기
P1 : 흡기관
P2 : 바이패스관

Claims (16)

  1. 내부공간이 격벽에 의해 구분되어 제1챔버 및 제2챔버를 형성하는 흡기매니폴드;를 포함하고,
    과급경로를 통해 상기 제1챔버 내에 흡기가 유입되어, 흡기포트의 일부분으로 토출되고;
    상기 과급경로를 우회하는 바이패스경로를 통해 상기 제2챔버 내에 흡기가 유입되어, 흡기포트의 나머지 부분으로 토출되도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 흡기시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1챔버 내의 흡기가 흡기포트의 하부로 토출되고;
    상기 제2챔버 내의 흡기가 흡기포트의 상부로 토출되는 것을 특징으로 하는 차량용 흡기시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 격벽이 흡기매니폴드의 내면에 좌우로 가로지르는 형상으로 형성되어 흡기매니폴드의 출구 단면이 상하로 분할되는 것을 특징으로 하는 차량용 흡기시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1챔버 및 제2챔버는 입구에서 출구를 향해 단면적이 좁아지는 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 흡기시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡기매니폴드의 출구에 텀블어댑터가 결합되고;
    상기 텀블어댑터가 흡기포트 내부에 삽입되며;
    상기 텀블어댑터의 내부공간이 상하로 분할되어 제1챔버 및 제2챔버와 각각 독립적으로 이어지는 것을 특징으로 하는 차량용 흡기시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1챔버의 전단에 인터쿨러가 연결되고;
    상기 인터쿨러 전단에 과급기가 연결되며;
    상기 과급기 전단에 흡기관이 연결되어 과급경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 차량용 흡기시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 인터쿨러와 과급기 사이에 서지탱크가 연결되되, 서지탱크가 인터쿨러에 직결되고;
    상기 인터쿨러가 제1챔버의 입구에 직결되는 것을 특징으로 하는 차량용 흡기시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2챔버의 전단에 바이패스덕트가 연결되고;
    상기 바이패스덕트의 전단에 흡기관으로부터 분기되는 바이패스관이 연결되어 바이패스경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 차량용 흡기시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 바이패스덕트가 제2챔버의 입구에 직결되는 것을 특징으로 하는 차량용 흡기시스템.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 바이패스덕트 내부에 바이패스밸브가 개폐 가능하게 설치되어, 흡기의 유동이 조절되는 것을 특징으로 하는 차량용 흡기시스템.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 바이패스덕트의 내부공간이 바이패스덕트의 입구와 이어지는 제1영역과, 바이패스덕트의 출구와 이어지는 제2영역으로 구분되고;
    상기 제1영역과 제2영역 사이에 길이방향을 따라 복수의 통로가 형성되어, 각 통로를 통해 흡기가 균일하게 유동되는 것을 특징으로 하는 차량용 흡기시스템.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1영역과 제2영역이 좌우 길이방향으로 길게 형성되면서 상하로 적층되는 형상으로 형성되고;
    상기 바이패스덕트의 입구가 제1영역의 측단부에 형성되고;
    상기 바이패스덕트의 출구가 상기 제1영역의 반대편에 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 흡기시스템.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡기매니폴드에 가스통로가 형성되고;
    상기 가스통로와 제2챔버 사이에 가스분배홀이 형성되어 가스통로에 유입되는 유해가스가 제2챔버 내에 유입되는 것을 특징으로 하는 차량용 흡기시스템.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 가스통로가 제2챔버를 형성하는 흡기매니폴드의 외면에 길이방향을 따라 형성되고;
    상기 가스분배홀은 상기 가스통로를 따라 흡기포트 별로 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 흡기시스템.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 과급경로 상에 과급기가 설치되고;
    상기 바이패스경로 상에 흡기 유동량의 조절이 가능한 바이패스덕트가 설치되며;
    상기 과급기의 작동시, 바이패스덕트를 폐쇄시켜 흡기가 과급경로와 이어지는 제1챔버를 통해서만 흡기포트에 유입되도록 제어하는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 흡기시스템.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 과급기의 미작동시, 바이패스덕트를 개방시켜 흡기가 과급경로 및 바이패스경로와 각각 이어지는 제1챔버 및 제2챔버를 통해 흡기포트에 유입되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 흡기시스템.
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