KR0179306B1 - 흡기압에 의해 자동개폐되는 흡입밸브 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술분야

본 발명은 엔진의 흡입밸브에 관한 것임.

2. 발명이 해결하고자 하는 기술적인 과제

밸브를 흡기압에 의해 자동개폐케 함으로써 흡입밸브의 개폐 구동메카니즘을 간략화시키고저 함.

3. 발명의 해결방법의 요지

실린더헤드를 관통하는 밸브스템의 종단부에 형성된 헤드로 엔진의 흡입구를 개폐하는 흡입밸브에 있어서, 상기 스템의 상단부로부터 스템축선방향으로 연장된 상기 실린더헤드의 소정부위에 형성되는 안내홈;상기 안내홈에 탄설되어 상기 흡기구를 폐쇄하도록 상기 흡입밸브에 상향의 복원력을 제공하는 탄성편;및 상기 안내홈에 상/하강자재케 수용되는 안내편을 스템상단부에 구비하고, 상기 흡기구로의 흡기압에 의해 상기 헤드가 밀리면서 상기 안내홈상을 상기 안내편이 하강하여 상기 흡입구를 개방하며, 흡기압의 제거로 탄성편의 복원력에 의해 원상복귀하여 상기 흡기구를 폐쇄하는 것임.

4. 발명의 중요한 용도

흡입밸브 구동메카니즘의 구조간략화

Description

흡기압에 의해 자동개폐되는 흡입밸브

제1도는 일반적인 엔진밸브를 나타낸 사시도.

제2도는 기존의 밸브구동방법을 설명하기 위해 엔진일부를 부분절취하여 나타낸 엔진부의 내부구조도.

제3도는 본 발명에 따른 흡기압에 의해 자동개폐되는 흡입밸브의 장착된 상태를 나타낸 엔진부분의 내부구조도.

제4(a)도 및 제4(b)도는 본 발명의 구동원리를 설명하기 위한 동작 설명도

제5도는 일반적인 밸브 개폐시기 선도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 실린더헤드 21 : 흡기구

22 : 연소실 23 : 배기구

40 : 안내홈 50 : 흡입밸브

51 : 안내편 52 : 스템

53 : 헤드 60 : 탄성편

본 발명은 차량엔진의 흡입밸브에 관한 것으로, 특히 흡입밸브를 실린더 헤드에 승하강자재케 삽지하여 흡기압에 의해 하강하고, 탄발력에 의해 복원되도록 한 흡기압에 의해 자동개폐되는 흡입밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 엔진은 분사연료를 흡입하기 위한 흡입밸브를 구비하고 있다. 이러한 흡입밸브(10)는 통상 제1도에 도시한 바와 같이 엔진의 흡기구를 개폐하는 원판상의 밸브헤드(11)와, 이 밸브헤드(11)와 일체로 연설되어 외부의 동력을 공급받는 밸브스템(12)및, 밸브헤드(11)와 상반되는 밸브스템(12)의 일단부에 형성된 밸브스템엔드(13)로 이루어져 있다.

이러한 흡입밸브는 1사이클동안 극히 짧은 시간에 용이하게 흡입을 하여 체적효율을 높일 것, 닫혀있는 압축, 팽창행정에서 충분한 기밀을 유지할 것, 고온의 연소가스에 노출되어도 정확하게 작동하고 장시간 운전에 견딜 것 등을 요건으로 하고 있다.

이상과 같은 구조와 조건을 만족하는 흡입밸브는 4사이클기관을 예로 들어 설명하면, 제2도에 도시한 바와 같이 흡입밸브(10)는 실린더헤드(20)의 흡기구(21)에 대략 소정각도 경사져 종방향으로 실린더헤드(20)를 관통하며 흡기구(21)에 구성되어 있다. 이때, 흡입밸브(10)의 헤드(11)는 흡기구(21)의 연소실(22)내측 개구부위를 밀폐하게 된다. 이 흡입밸브(11)는 피스톤(30)에 의해 구동되는 크랭크축으로부터 동력을 전달받는 캠축의 회전에 의해 흡기구(21)의 개폐동작을 수행하게 된다. 이때, 흡입밸브(10)는 캠의 형상및 회전속도에 의해 개폐타이밍이 결정되며, 캠이 밸브스템(12)의 상단부를 가압함에 의해 흡기구(21)를 개방하고 캠의 가압력이 해제되면 밸브스템(12)의 상단부에 탄설된 스프링(미도시)의 복원력에 의해 원상복귀하게 된다. 물론, 배기구(23)도 흡기구(21)와 동일한 구동메카니즘을 갖고 개폐동작이 수행된다.

위에서 밝힌 바와 같이, 기존의 흡입밸브는 그 구동메카니즘이 복잡하여 설계및 제작이 어렵고, 이에 따라 조립생산성이 격감하며 생산비가 많이 소요되는 폐단을 갖고 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 상술한 제결점들을 해소하기 위해서 안출한 것으로서, 흡입밸브를 흡기압에 의해 자동개폐되도록 함으로써 그 개폐구동메카니즘의 구조를 간소화한 흡기압에 의해 자동개폐되는 흡입밸브를 제공함에 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 실린더헤드를 관통하는 밸브스템의 종단부에 형성된 헤드로 엔진의 흡기구를 개폐하는 흡입밸브에 있어서, 상기 스템의 상단부로부터 스템축선방향으로 연장된 상기 실린더헤드의 소정부위에 형성되는 안내홈 상기 안내홈내에 탄설되어 상기 흡입구를 폐쇄하도록 상기 흡입밸브에 상향의 복원력을 제공하는 탄성편및 상기 안내홈에 상/하강자재케 수용되고 상기 스템상단부에 구비되는 안내편을 포함하고, 상기 흡기구로의 흡기압에 의해 상기 헤드가 밀리면서 상기 안내홈상을 상기 안내편이 하강하여 상기 흡기구를 개방하며, 흡기압의 제거로 탄성력의 복원력에 의해 원상복귀하여 상기 흡기구를 폐쇄하는 흡기압에 의해 자동개폐되는 흡입밸브에 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다.

제3도는 본 발명에 따른 흡기압에 의해 자동개폐되는 흡입밸브의 장착된 상태를 나타낸 엔진부분의 내부구조도이다.

도시한 바와 같이, 엔진의 실린더헤드(20)에는 안내홈(40)이 형성되어 있다. 이 안내홈(40)은 흡입밸브(50)의 스템축선방향으로 연장되어 형성되어 있으며, 그 내부에는 안내편(51)이 상/하동자재케 수용되어 있다. 안내편(51)은 흡입밸브(50)의 스템(52)상단부에 연설된 것으로, 그 상/하강동작은 곧 스템(52)으로 전달되어 밸브헤드(53)를 상/하강시켜 흡기구(21)를 개폐하는 구실을 하게 된다. 위에서 밟힌 바와 같이, 안내편(51)은 스템(52)의 상단부에 연설되어 헤드(53)와 일체화되어 흡입밸브(50)를 이루고 있다.

전술한 안내홈(40)은 실린더헤드(20)에 안내통편을 취부하여 구성할 수 있으며, 또 한방법으로 실린더헤드(20)를 가공하여 일체성형할 수도 있다.

안내홈(40)내에는 탄성편(60)이 탄설되어 흡기압에 의해 하강한 흡입밸브(50)를 흡기압이 제거되면 곧바로 원상태로 복귀시킬 수 있도록 되어 있다.

이 탄성편(60)은 스템(52)의 종단부에 관삽되고, 안내편(51)의 하부면과 이와 대응하는 안내홈(40)의 내측부에 상하단이 규제돼 상기 안내편(51)을 상향으로 가압하는 코일스프링으로 구성된다.

도시된 배기밸브(70)의 개폐메카니즘은 기존과 동일한 방법으로 배기구(23)를 개폐하며, 본 발명에서 다루려고 하는 것이 아님으로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다. 이제, 제4도를 참조하여 본 흡입밸브의 작동원리에 대해 상세히 설명한다.

제4도는 본 발명의 구동원리를 설명하기 위한 동작설명도로서, 제4(a)도는 흡기구의 개방상태를 나타낸 것이고, 제4(b)도는 흡기구의 폐쇄동작을 나타낸 것이다.

기화기(미도시)로부터 연료가 공급되면 연료가스가 형성한 흡기압이 흡입밸브(50)의 헤드(53)상부면을 밀어 하강하게 된다. 이때, 안내편(51)은 제4(a)도와 같이 안내홈(40)상에서 하강하게 되며 탄성편(60)은 압축된다.

이와 같이 흡입밸브(50)가 하강하여 흡기구(21)를 개방하며, 흡기구(21)의 개방으로 피스톤(30)이 하강하며 연료가스가 연소실(22)내로 공급된다. 연료가스의 공급이 중단되면 흡입밸브(50)에 흡기압의 작용이 제거되므로 인해 제4(b)도에서 보는 바와 같이 압축된 탄성편(60)이 복원되며 안내편(51)을 안내홈(40)내에서 상승시켜 주므로 흡입밸브(50)는 원상태로 상승복귀하여 흡기구(21)를 폐쇄하게 된다.

이때 중요한 점은 흡입밸브(50)와 배기밸브(70)이 흡기구(21)및 배기를 알맞는 시기에 개폐하여 실린더 내에 혼합기를 흡입하고 연소가스를 배출해야 한다.

즉, 4행정 사이클 엔진은 4개의 행정(Stroke)을 하여 1사이클을 완성한다. 행정은 피스톤(30)이 극한의 위치에서 극한의 위치까지 움직인 운동 또는 거리를 뜻하며 피스톤 운동의 상한을 상사점(top dead center, TDC)이라 하고, 하한을 하사점(bottom dead center,BDC)이라고 부른다. 또 피스톤(30)이 상사점에서 하사점으로, 하사점에서 상사점까지 운동하는 것을 1행정이라고 한다.

행정 사이클 엔진의 4행정은 흡기, 압축, 동력(폭발)및 배기이다.

따라서 밸브는 가스 흐름의 관성을 유효하게 이용하기 위해서 제5도의 밸브 개폐시기 선도에서 보는 바와 같이 행정중 정확히 상사점이나 하사점에서 개폐하지 않고 흡기 밸브는 상사점전 10°(A)에서 열리고 하사점후 45°(C)에서 닫히며, 배기 밸브는 하사점선 45°(D)에서 열리고 상사점후 10°(B)에서 닫히게 되어 있다. 또 이 선도에 의하면 상사점 부근에서는 흡배구 밸브가 동시에 열려 있는데 이것을 밸브 오우버랩(valve overlap)이라고 부르며 이 엔진의 밸브 오우버랩은 10°+10°=20°가 된다.

따라서 본 발명과 같은 경우에는 흡기밸브(50)의 개폐가 캠이 아닌 흡기압에 의해 자동으로 이루어짐에 따라 일정한 흡기압에 맞추어 흡입밸브(50) 탄성편(60)의 강도를 조절하여 일정한 흡기압에 따라 흡기밸브(50)가 상기 제5도의 선도와 같이 개폐되도록 하는 것이 바람직하며, 배기밸브(70)는 종전 그대로이므로 특별히 조절할 필요는 없다.

이상 서술한 바와 같이, 본 발명에 따른 흡입밸브는 흡입밸브를 여닫기 위한 다수의 구동부품들을 제거하여 그 구동메카니즘을 대폭적으로 간소화시킴으로써 조립이 손쉬워 생산성이 향상되고, 생산비를 대폭 절감할수 있는 잇점을 갖는다.

Claims (5)

1. 실린더헤드를 관통하는 밸브스템의 종단부에 형성된 헤드로 엔진의 흡기구를 개폐하는 흡입밸브에 있어서, 상기 스템의 상단부로부터 스템축선방향으로 연장된 상기 실린더헤드의 소정부위에 형성되는 안내홈;상기 안내홈내에 탄설되어 상기 흡기구를 폐쇄하도록 상기 흡입밸브에 상향의 복원력을 제공하는 탄성편;및 상기 안내홈에 상/하강자재케 수용되고 상기 스템상단부에 구비되는 안내편을 포함하고, 상기 흡기구로의 흡기압에 의해 상기 헤드가 밀리면서 상기 안내홈상을 상기 안내편이 하강하여 상기 흡기구를 개방하며, 흡기압의 제거로 탄성편의 복원력에 의해 원상복귀하여 상기 흡기구를 폐쇄하는 흡기압에 의해 자동개폐되는 흡입밸브.
2. 제1항에 있어서, 상기 탄성편은 상기 스템의 종단부에 관삽되고, 상기 안내편의 일측부및 이와 대응되는 상기 안내홈의 내측부에 탄설되는 코일 스프링인 것을 특징으로 하는 흡기압에 의해 자동개폐되는 흡입밸브.
3. 제2항에 있어서, 상기 탄성편의 탄발력은 상기 흡기압보다 작도록 설계됨을 특징으로 하는 흡기압에 의해 자동개폐되는 흡입밸브.
4. 제1항에 있어서, 상기 안내홈은 상기 실린더헤드와 일체로 성형됨을 특징으로 하는 흡기압에 의해 자동개폐되는 흡입밸브.
5. 제1항에 있어서, 상기 안내홈은 상기 실린더헤드에 원통형의 안내통편을 취부하여 구성됨을 특징으로 하는 흡기압에 의해 자동개폐되는 흡입밸브.