KR100831582B1

KR100831582B1 - 가솔린 엔진에 사용되는 텀블 컨트롤 밸브 조립체

Info

Publication number: KR100831582B1
Application number: KR1020070025120A
Authority: KR
Inventors: 김영복; 강영일; 김영진
Original assignee: 주식회사 케피코
Priority date: 2007-03-14
Filing date: 2007-03-14
Publication date: 2008-05-22

Abstract

본 발명은 가솔린 엔진에 사용되는 텀블 컨트롤 밸브 조립체에 관한 것으로, 흡기 매니폴드(10)에 구비된 러너(11,12,13,14)의 공기통로(11a,12a,13a,14a)를 선택적으로 개폐시키기 위해 상기 공기통로(11a,12a,13a,14a)마다 한 개씩 배치되도록 밸브축(21)상에 일체로 결합되는 한편 밸브모터(23)의 동력으로 밸브축(21)과 함께 회전하면서 상기 공기통로(11a,12a,13a,14a)를 개폐시킬 때 상기 러너(11,12,13,14)와 직접 접촉하는 댐퍼(27)가 일체로 결합된 다수개의 밸브판(25)을 포함하여 구성됨으로써, 공기통로(11a,12a,13a,14a)의 개폐시 발생하는 소음 및 진동을 대폭적으로 줄일 수 있게 되면서 상기 밸브판(25) 및 러너(11,12,13,14)의 내구수명을 증대시킬 수 있게 되고, 상기 밸브모터(23)의 작동부하를 경감시킬 수 있게 됨으로써 내구성의 향상을 도모할 수 있게 되며, 아울러 공기통로(11a,12a,13a,14a)의 밀폐시 밸브판(25)의 오작동 및 작동성의 불량을 최대한 없앨 수 있도록 된 것이다.

Description

가솔린 엔진에 사용되는 텀블 컨트롤 밸브 조립체{Tumble control valve assembly}

도 1은 가솔린 엔진에서 사용되는 텀블 컨트롤 밸브 조립체에 대한 제어장치의 개략적인 구성도,

도 2는 본 발명에 따라 밸브판에 댐퍼가 구비된 텀블 컨트롤 밸브를 설명하기 위한 사시도,

도 3과 도 4는 도 2의 Ⅰ-Ⅰ선 및 Ⅱ-Ⅱ선 부분단면도,

도 5는 밸브판에 의해 개방된 러너의 공기통로를 보여주기 위한 흡기매니폴드의 절개 사시도,

도 6은 도 5의 상태에서 밸브판이 회전하여 러너의 공기통로가 밀폐된 상태를 도 5의 후방에서 바라본 정면도이다.

< 도면의 주요 부분에 사용된 부호의 설명 >

10 - 흡기 매니폴드 11,12,13,14 - 러너

11a,12a,13a,14a - 공기통로 17 - 스톱퍼돌기

21 - 밸브축 23 - 밸브모터

25 - 밸브판 25a - 댐퍼홈

27 - 댐퍼

본 발명은 가솔린 엔진에 사용되는 텀블 컨트롤 밸브 조립체에 관한 것으로, 특히 밸브판의 개폐 동작시 발생하는 진동과 소음의 줄일 수 있도록 함과 동시에 밸브모터의 작동부하를 경감시킬 수 있도록 하는 가솔린 엔진에 사용되는 텀블 컨트롤 밸브 조립체에 관한 것이다.

일반적으로, 가솔린 엔진에서 멀티 포인트 분사(Multi Point Injection; 이하 'MPI'라 함)용 전자 제어 시스템(Electronic Management System; 이하 'EMS'라 함)은 쓰로틀링을 통한 제어로서 가변 차지 모션 밸브(Variable Charge Motion 밸브 ; 이하 VCM 밸브라 함)를 선택적으로 사용한다.

상기 가변 차지 모션(VCM)은 엔진의 시동시 불완전 연소로 발생하는 각종 가스를 최소화시키고자 텀블 타입의 유동을 발생시켜 분사가스의 완전연소를 이룩하기 위한 시스템이다.

여기서, 상기 VCM 밸브는 흡기 유동을 스월 또는 텀블 타입으로 연소실에 공급하기 위한 스월 컨트롤 밸브(Swirl Control Valve; SCV) 또는 텀블 컨트롤 밸브(Tumble Control Valve; TCV)를 통칭하는 명칭으로 규정한다.

한편, 도 1에는 가솔린 엔진에서 사용되는 VCM 밸브 중 텀블 컨트롤 밸브(TCV) 조립체에 대한 제어장치의 구성도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이 텀블 컨트롤 밸브 조립체는, 실린더의 각 기통과 연결되는 다수개의 러너(11,12,13,14)를 구비하고서 밸브 하우징의 역할을 수행하는 흡기 매 니폴드(10)와, 상기 흡기 매니폴드(10)에 장착되어 상기 러너(11,12,13,14)의 공기통로(11a,12a,13a,14a)를 선택적으로 개폐시키면서 흡기의 유동을 텀블 타입으로 변화시키는 텀블 컨트롤 밸브(20)로 구성된다.

여기서, 상기 텀블 컨트롤 밸브(20)는 흡기 매니폴드(10)를 일직선의 형태로 가로질러 설치되는 밸브축(21)과, 엔진 회전수 및 엑셀 페달의 개도량 신호에 따른 ECU(31)로부터의 제어신호에 의해 구동되면서 상기 밸브축(21)으로 동력전달이 가능하도록 연결된 밸브모터(23)와, 상기 밸브축(21)상에 일체로 결합되어 상기 흡기 매니폴드(10)에 구비된 각 러너(11,12,13,14)의 공기통로(11a,12a,13a,14a)마다 한 개씩 배치되도록 설치되는 한편 상기 밸브모터(23)의 동력으로 밸브축(21)과 함께 회전하면서 상기 공기통로(11a,12a,13a,14a)를 선택적으로 개폐시키는 다수개의 밸브판(25)으로 구성된다.

따라서, 엔진 회전수 및 엑셀 페달의 개도량 신호에 따른 ECU(31)의 제어신호에 의해 상기 밸브모터(23)가 구동하면 밸브축(21)과 밸브판(25)이 함께 회전하면서 흡기 매니폴드(20)에 구비된 각 러너(11,12,13,14)의 공기통로(11a,12a,13a,14a)를 상기 밸브판(25)이 개폐시키게 되고, 이에 따라 흡기의 유동은 도시된 화살표와 같이 텀블 타입으로 변화되어 연소실(32)에 공급되어 진다.

도 1에 도시된 미설명 도면부호 33은 서지탱크이고, 미설명 도면부호 34는 쓰로틀 유닛이다.

그러나, 상기와 같은 종래의 텀블 컨트롤 밸브 조립체는 밸브판(25)의 회전에 따른 공기통로(11a,12a,13a,14a)의 개폐시 상기 밸브판(25)과 러 너(11,12,13,14)와의 강한 접촉으로 인해 비교적 큰 소음 및 진동이 발생하게 되고, 이와 같은 강한 접촉이 장기간 지속됨으로 인해 밸브판(25)과 러너(11,12,13,14)의 내구수명이 단축되는 문제점이 있었다.

또한, 상기 밸브판(25)과 상기 러너(11,12,13,14)와의 강한 접촉으로 인해 발생하는 진동이 밸브축(21)을 통해 밸브모터(23)로 그대로 전달됨으로써, 상기 밸브모터(23)는 작동부하가 커지게 되고 이 결과 내구성이 감소되는 문제점도 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 모든 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 밸브판마다 댐퍼를 일체로 결합시켜 밸브판에 의한 흡기 매니폴드의 공기통로 개폐시 상기 댐퍼가 러너와 직접 접촉할 수 있도록 함으로써, 공기통로의 개폐시 발생하는 소음 및 진동을 대폭 줄일 수 있도록 함과 동시에 상기 밸브판과 러너의 내구수명을 증대시킬 수 있도록 하고, 아울러 밸브모터는 작동부하를 경감시킬 수 있도록 하여 내구성의 향상에 큰 도움을 줄 수 있도록 하는 가솔린 엔진에 사용되는 텀블 컨트롤 밸브 조립체를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 다른 목적은, 흡기 매니폴드의 각 러너에 스톱퍼돌기를 일체로 형성하여 회전하는 밸브판이 항상 일정한 각도에서 공기통로를 밀폐시킬 수 있도록 함으로써, 오작동 및 작동성의 불량을 최대한 없앨 수 있도록 하는 것에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 텀블 컨트롤 밸브 조립체는, 흡기 매니폴드에 구비된 러너의 공기통로를 선택적으로 개폐시키기 위해 상기 공기통로마다 한 개씩 배치되도록 밸브축상에 일체로 결합되는 한편, 밸브모터의 동력으로 밸브축과 함께 회전하면서 상기 공기통로를 개폐시킬 때 상기 러너와 직접 접촉하는 댐퍼가 일체로 결합된 다수개의 밸브판;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따라 밸브판에 댐퍼가 구비된 텀블 컨트롤 밸브를 설명하기 위한 사시도이고, 도 3과 도 4는 도 2의 Ⅰ-Ⅰ선 및 Ⅱ-Ⅱ선 부분단면도로서, 종래와 동일한 부위에는 동일한 참조부호를 붙이면서 설명하기로 한다.

본 발명에 따라 가솔린 엔진에서 사용되는 VCM 밸브 중 텀블 컨트롤 밸브(TCV) 조립체는 크게 흡기 매니폴드(10)와 텀블 컨트롤 밸브(20)로 구성된다.

여기서, 상기 흡기 매니폴드(10)는 밸브 하우징의 역할을 수행하는 것으로서 도 1을 참조로 전술하였던 바와 같이 실린더의 각 기통과 연결되는 다수개의 러너(11,12,13,14)를 구비하고 있으며, 상기 각 러너(11,12,13,14)에는 공기통로(11a,12a,13a,14a)가 각각 형성된 구조이다.

그리고, 상기 텀블 컨트롤 밸브(20)는 상기 흡기 매니폴드(10)에 장착되어 상기 러너(11,12,13,14)의 공기통로(11a,12a,13a,14a)를 선택적으로 개폐시키면서 흡기의 유동을 텀블 타입으로 변화시키는 것으로서, 그 구성은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 상기 흡기 매니폴드(10)의 러너(11,12,13,14)를 일직선의 형태로 가로질러 설치되는 밸브축(21)과, 엔진 회전수 및 엑셀 페달의 개도량 신호에 따른 ECU(31)로부터의 제어신호에 의해 구동되면서 상기 밸브축(21)으로 동력전달이 가능하도록 연결된 밸브모터(23)와, 상기 밸브축(21)상에 일체로 결합되어 상기 흡기 매니폴드(10)에 구비된 각 러너(11,12,13,14)의 공기통로(11a,12a,13a,14a)마다 한 개씩 배치되도록 설치되는 한편 상기 밸브모터(23)의 동력으로 밸브축(21)과 함께 회전하면서 상기 공기통로(11a,12a,13a,14a)를 선택적으로 개폐시키는 다수개의 밸브판(25)과, 상기 밸브판(25)마다 각각 한 개씩 일체로 결합되어 상기 밸브판(25)이 상기 공기통로(11a,12a,13a,14a)를 개폐시킬 때 상기 러너(11,12,13,14)와 직접 접촉하면서 소음과 진동을 줄일 수 있도록 하는 댐퍼(27)를 포함하여 구성된다.

상기 댐퍼(27)는 그 재질이 고무인 것으로서, 상기 밸브축(21)의 길이방향과 평행한 방향으로 상기 밸브판(25)마다 각각 한 개씩 일체로 결합된 구조이다.

이를 위해, 상기 밸브판(25)의 바깥 표면에는 디귿(ㄷ)자의 단면형상을 갖는 댐퍼홈(25a)이 상기 밸브축(21)의 길이방향과 평행한 방향으로 음각되어 형성된다.

따라서, 상기 댐퍼(27)는 상기 댐퍼홈(25a)으로 삽입되어 가류 접착에 의해 밸브판(25)과 일체로 결합되는 구조를 갖게 된다.

한편, 상기 댐퍼(27)의 두께(T1)는 상기 댐퍼홈(25a)의 깊이(D1)보다 더 큰 치수를 갖도록 형성되며, 이에 따라 상기 밸브축(21)에 결합된 댐퍼(27)는 그 바깥 표면이 상기 댐퍼홈(25a)으로부터 돌출된 구조를 갖게 된다.

그리고, 본 발명에 따른 턴블 컨트롤 밸브 조립체는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 흡기 매니폴드(10)의 각 러너(11,12,13,14)마다 상기 공기통 로(11a,12a,13a,14a)의 내측을 향해 일체로 돌출 형성된 스톱퍼돌기(17)를 더 포함하여 구성되는 바, 상기 스톱퍼돌기(17)는 회전하는 밸브판(25)이 도 6과 같이 항상 일정한 각도에서 공기통로(11a,12a,13a,14a)를 밀폐시킬 수 있도록 하는 역할을 수행하게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 텀블 컨트롤 밸브 조립체는 밸브판(25)의 회전에 의해 도 5와 같이 러너(11,12,13,14)의 공기통로(11a,12a,13a,14a)가 개방될 때에는 상기 밸브판(25)에 결합된 댐퍼(27)가 공기통로(11a,12a,13a,14a)의 바닥면과 접촉하게 되며, 이에 따라 상기 밸브판(25)과 러너(11,12,13,14)의 직접적인 접촉을 차단할 수 있게 된다.

또한, 밸브판(25)의 회전에 의해 도 6과 같이 러너(11,12,13,14)의 공기통로(11a,12a,13a,14a)가 밀폐될 때에는 상기 밸브판(25)에 결합된 댐퍼(27)가 러너(11,12,13,14)에 형성된 스톱퍼돌기(17)와 접촉하게 되며, 이때에도 상기 밸브판(25)과 러너(11,12,13,14)의 직접적인 접촉을 차단할 수 있게 된다.

즉, 본 발명의 실시예는 회전하는 밸브판(25)에 의해 러너(11,12,13,14)의 공기통로(11a,12a,13a,14a)가 반복적으로 개폐될 때 상기 밸브판(25)과 상기 러너(11,12,13,14)의 직접적인 접촉을 차단할 수 있게 됨으로써, 종래의 구조에 비해 소음 및 진동을 대폭적으로 줄일 수 있게 되며, 이로 인해 상기 밸브판(25) 및 러너(11,12,13,14)의 내구수명을 증대시킬 수 있는 장점이 있게 된다.

또한, 본 발명은 공기통로(11a,12a,13a,14a)의 개폐시 발생하는 진동을 줄일 수 있음으로 인해 밸브모터(23)로 전달되는 진동 및 충격을 최소화시킬 수 있게 되 고, 이에 따라 상기 밸브모터(23)의 작동부하를 경감시킬 수 있게 됨으로써 내구성의 향상을 도모할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 텀블 컨트롤 밸브 조립체는 각 러너(11,12,13,14)에 형성된 스톱퍼돌기(27)에 의해 공기통로(11a,12a,13a,14a)를 밀폐시키는 밸브판(25)이 항상 일정한 각도에서 공기통로(11a,12a,13a,14a)를 밀폐시킬 수 있게 됨으로써, 공기통로(11a,12a,13a,14a)를 밀폐시키는 밸브판(25)의 오작동 및 작동성의 불량을 최대한 없앨 수 있는 장점도 갖출 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 텀블 컨트롤 밸브 조립체는, 밸브판이 러너의 공기통로를 개폐시키는 동작을 할 때 상기 밸브판에 결합된 댐퍼가 상기 러너와 직접적인 접촉을 하게 됨으로써, 공기통로의 개폐시 발생하는 소음 및 진동을 대폭적으로 줄일 수 있게 되면서 상기 밸브판 및 러너의 내구수명을 증대시킬 수 있는 효과가 있게 된다.

또한, 본 발명은 밸브판에 의한 공기통로의 개폐시 밸브모터로 전달되는 진동 및 충격을 최소화시킬 수 있음으로 인해 상기 밸브모터의 작동부하를 경감시킬 수 있게 되고, 이 결과 내구성의 향상을 도모할 수 있는 효과도 있게 된다.

또한, 본 발명의 텀블 컨트롤 밸브 조립체는, 밸브판이 항상 일정한 각도에서 공기통로를 밀폐시킬 수 있게 됨으로써, 공기통로를 밀폐시키는 밸브판의 오작동 및 작동성의 불량을 최대한 없앨 수 있는 효과도 있게 된다.

Claims

흡기 매니폴드(10)에 구비된 러너(11,12,13,14)의 공기통로(11a,12a,13a,14a)를 선택적으로 개폐시키기 위해 상기 공기통로(11a,12a,13a,14a)마다 한 개씩 배치되도록 밸브축(21)상에 일체로 결합되는 한편,

밸브모터(23)의 동력으로 밸브축(21)과 함께 회전하면서 상기 공기통로(11a,12a,13a,14a)를 개폐시킬 때 상기 러너(11,12,13,14)와 직접 접촉하는 댐퍼(27)가 일체로 결합된 다수개의 밸브판(25);

을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 가솔린 엔진에 사용되는 텀블 컨트롤 밸브 조립체.
청구항 1에 있어서, 상기 댐퍼(27)는 상기 밸브축(21)의 길이방향과 평행한 방향으로 상기 밸브판(25)마다 각각 한 개씩 일체로 결합된 것을 특징으로 하는 가솔린 엔진에 사용되는 텀블 컨트롤 밸브 조립체.
청구항 1에 있어서, 상기 밸브판(25)의 바깥 표면에는 디귿(ㄷ)자의 단면형상을 갖는 댐퍼홈(25a)이 상기 밸브축(21)의 길이방향과 평행한 방향으로 음각되어 형성되고;

상기 댐퍼(27)는 고무재질로서 상기 댐퍼홈(25a)으로 삽입되어 가류 접착에 의해 밸브판(25)과 일체로 결합되는 것을 특징으로 하는 가솔린 엔진에 사용되는 텀블 컨트롤 밸브 조립체.
청구항 3에 있어서, 상기 댐퍼(27)의 바깥 표면이 상기 댐퍼홈(25a)으로부터 돌출될 수 있도록 상기 댐퍼(27)의 두께(T1)가 상기 댐퍼홈(25a)의 깊이(D1)보다 더 큰 치수를 갖도록 형성되어, 상기 밸브판(25)의 회전시 상기 밸브판(25)이 상기 러너(11,12,13,14)와 직접적으로 접촉하는 것을 방지할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 가솔린 엔진에 사용되는 텀블 컨트롤 밸브 조립체.
청구항 1에 있어서, 상기 흡기 매니폴드(10)의 각 러너(11,12,13,14)에는 회전하는 밸브판(25)이 항상 일정한 각도에서 공기통로(11a,12a,13a,14a)를 밀폐시킬 수 있도록 하기 위해 상기 댐퍼(27)와 접촉하는 스톱퍼돌기(17)가 상기 공기통로(11a,12a,13a,14a)의 내측을 향해 일체로 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 가솔린 엔진에 사용되는 텀블 컨트롤 밸브 조립체.