KR100199585B1

KR100199585B1 - 배출가스 역류방지용 배리어를 구비한 내연기관

Info

Publication number: KR100199585B1
Application number: KR1019950056738A
Authority: KR
Inventors: 김윤석
Original assignee: 정몽규; 현대자동차주식회사
Priority date: 1995-12-26
Filing date: 1995-12-26
Publication date: 1999-06-15
Also published as: KR970045139A

Abstract

본 발명은 흡기밸브와 배기밸브 사이에 배리어를 설치한 다음, 밸브의 개방시 배리어를 돌출시켜 신기가 배기포트로 배출되는 것을 방지함과 동시에 배출가스가 흡기포트로 역류하는 것을 방지하는 배출가스 역류방지용 배리어를 구비한 내연기관에 관한 것으로, 흡기밸브와 배기밸브 사이에는 캠 샤프트와 함께 회전하는 보조 캠과, 보조 캠의 작동시 플레이트를 통해 전달되는 가압력에 의해 연소실을 향해 돌출하여 유체의 혼합을 방지하는 배리어로 구성된다.

Description

배출가스 역류방지용 배리어를 구비한 내연기관

제1도는 본 발명의 배출가스 역류방지용 배리어를 구비한 내연기관을 보인 단면도.

제2도는 본 발명의 배리어를 구동하는 캠을 보인 구성도.

제3도는 본 발명의 밸브구조의 작동상태를 설명하는 일부 확대도로,

(a)는 흡기밸브의 개방시,

(b)는 흡기밸브 및 배기밸브의 개방시의 유체의 흐름상태를 나타내는 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 캠 샤프트 12 : 흡기 캠

14 : 배기 캠 16 : 보조 캠

20 : 흡기밸브 24 : 배기밸브

26 : 흡기포트 28 : 배기포트

30 : 플레이트 34 : 배리어

본 발명은 배출가스 역류방지용 배리어를 구비한 내연기관에 관한 것으로서, 특히, 흡기밸브와 배기밸브 사이에 배리어를 설치한 다음, 밸브의 개방시 배리어를 돌출시켜 신기가 배기포트로 배출되는 것을 방지함과 동시에 배출가스가 흡기포트로 역류하는 것을 방지할 수 있는 구조의 배출가스 역류방지용 배리어를 구비한 내연기관에 관한 것이다.

일반적으로, 차량에 장착된 내연기관의 흡기밸브는 흡입행정시 개폐되어 실린더 내로 새로운 공기를 공급하는 한편, 배기밸브는 배기행정 중에 개폐되어 연소된 배기가스를 배기다기관으로 보내는 역할을 한다. 또한, 엔진의 출력 증대를 위해 최근에는 밸브의 갯수가 증가되는 추세에 있다. 그에 따라, 흡기밸브 2개와 배기밸브 1개를 설치하거나, 흡기밸브 및 배기밸브를 각각 2개씩 설치하여 출력을 증대시키고 있다.

이러한 구성을 갖는 종래의 밸브시스템에서는 흡기밸브와 배기밸브의 오버 랩(over lap)시에, 흡기포트로 유입된 신기가 배기포트를 통해 곧바로 배출되는 한편, 연소후의 배기가스가 흡기포트로 역류하는 현상이 발생하여 엔진의 성능이 저하되며, 미연소 가스의 증가로 인해 대기오염을 초래하는 문제가 있다.

이와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명은 흡기밸브와 배기밸브 사이에 배리어를 설치한 후에 밸브의 개방시 배리어를 돌출시킴으로써 신기가 배기포트로 배출 및 배출가스의 역류를 방지할 수 있는 배출가스 역류방지용 배리어를 구비한 내연기관를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 본 발명의 목적은 흡기용 로커암에 의해 구동되어 흡기포트를 개방하여 새로운 공기를 연소실로 공급하는 흡기밸브와, 배기용 로커암에 의해 구동되어 배기포트를 개방하여 배기가스를 배기다기관으로 배출하는 배기밸브로 이루어진 내연기관에 있어서, 흡기밸브와 배기밸브 사이에는 캠 샤프트와 함께 회전하는 보조 캠과, 보조 캠의 작동시 플레이트를 통해 전달되는 가압력에 의해 연소실을 향해 돌출하여 유체의 혼합을 방지하는 배리어를 포함하는 것을 특징으로 하는 배출가스 역류방지용 배리어를 구비한 내연기관에 의해 달성된다.

다음에는 첨부한 제1도 내지 제3도를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배출가스 역류방지용 배리어를 구비한 내연기관에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

제1도는 본 발명의 배출가스 역류방지용 배리어를 구비한 내연기관을 보인 단면도이며, 제2도는 본 발명의 배리어를 구동하는 캠을 보인 구성도이다.

먼저, 제1도에 도시한 바와 같이, 통상의 내연기관의 구성을 보면, 흡기다기관을 통해 새로운 공기가 유입되는 흡기포트(26)와, 피스톤(36)의 압축 작용을 통해 흡기포트(26)로 유입된 공기가 연료와 혼합되어 연소되는 연소실(38)과, 폭발행정시 연소 후에 생성된 배출가스를 배기다기관으로 배출시키는 배기포트(28)로 이루어져 있다.

또한, 연소실(38)의 상부에는 캠 샤프트(11)의 회전에 따라 구동되는 흡기용 로커암(18)에 의해 흡기포트(26)를 개방함으로써 새로운 공기를 연소실로 공급하는 흡기밸브(20)와, 배기용 로커암(22)에 의해 구동되어 배기포트(28)를 개방함으로써 배기가스를 배기다기관으로 배출시키는 배기밸브(24)가 설치되어 있다.

이러한 구성을 갖는 내연기관에 있어서, 흡기밸브(20)와 배기밸브(24)의 오버랩시에 신기의 배출 및 배기가스의 연류를 방지하는 본 발명의 배리어(barrier)(34)가 연소실(38)상부에 설치되어 있다.

흡기밸브(20)와 배기밸브(24)사이에 설치된 배리어(34)는 캠 샤프트(제2도의 11)와 일체로 구동되는 보조 캠(16)에 의해 상하로 가압되는 플레이트(30)에 의해 돌출되어 유체의 혼합을 차단한다.

여기에서, 배리어(34)를 구동하는 플레이트(30)는 리턴 스프링(32)에 의해 가압되어 있다. 따라서, 캠 샤프트(11)와 함께 회전하는 보조 캠(16)의 가압에 의해 리턴 스프링(32)이 아래방향으로 가압되면서, 스프링에는 가압에 따른 탄성 변형에너지가 저장된다. 다음에, 캠 샤프트(11)가 더욱 회전하여 보조 캠(16)이 플레이트(30)를 가압하지 않게 되면, 가압시에 저장된 탄성 변형에너지에 의해 리턴 스프링(32)은 원래의 형태로 복귀되면서 플레이트(30)를 밀어올려 다음 동작을 대비한다.

다음에, 제2도에 도시한 바와 같이, V-벨트를 통해 크랭크 샤프트에서 전달되는 회전력에 의해 구성되는 캠 샤프트에는 흡입행정시에 흡기밸브(20)를 작동시키는 흡기 캠(12)과, 배기행정시에 배기밸브(24)를 작동시키는 배기 캠(14)이 형성되어 있으며, 이들 흡기 캠(12)과 배기 캠(14)사이에는 본 발명의 배리어(34)를 구동시키는 보조 캠(16)이 설치되어 있다.

여기에서, 흡기 캠(12)과 배기 캠(14) 및 이들 사이에 배치된 보조 캠(16)의 편심부는 각각의 행정에 맞게 적절히 밸브를 개방할 수 있도록 하기 위해 서로 일정한 각도를 이루면서 배치되어 있다.

이하에는 첨부한 제3도를 참고로 본 발명의 배리어를 이용한 유체의 혼합을 차단하는 과정을 설명한다.

제3도는 본 발명의 밸브구조의 작동상태를 설명하는 일부 확대도로, (a)는 흡기밸브의 개방시, (b)는 흡기밸브 및 배기밸브의 개방시의 유체의 흐름상태를 나타내는 단면도이다.

먼저, (a)에 도시한 바와 같이, 흡입행정시에 흡입밸브(20)가 개방되는 경우, 배리어(34)는 돌출되지 않게 되며, 이때에는 흡기포트(26)를 통해 유입된 새로운 공기가 피스톤(36)의 하강 이동에 따라 연소실(38)내로 흡입된다.

다음에, (b)에 도시한 바와 같이, 연소 후 배기밸브(24)가 열림과 동시에 흡기밸브(20)도 함께 열리는 밸브 오버 랩시에는 위에서 설명한 보조 캠(16)의 작동에 따라 플레이트(30)가 가압되면서, 흡기밸브(20)와 배기밸브(24)사이에 배치된 배리어(34)를 하방으로 밀어낸다. 그에 따라, 배리어(34)는 연소실(38)을 향해 아래쪽으로 돌출되어 흡기밸브(20)와 배기밸브(24)를 차단하게 된다.

그러므로, 흡기포트(26)를 통해 새로 유입된 공기는 배리어(34)에 의해 차단되어 곧바로 연소실(38)내로 흡입됨으로써 배기포트(28)로 배출되는 것을 방지하게 된다.

또한, 연소로 인해 생성된 배기가스는 배리어(34)에 의해 차단되어 흡기포트(26)로 역류되지 않고 곧바로 배기포트(28)를 통해 배출된 다음, 배기다기관 및 촉매 컨버너와 소음기를 거쳐 외부로 빠져나간다.

이상으로 설명한 본 발명에 따른 배출가스 역류방지용 배리어를 구비한 내연기관은 신기의 배출을 방지함과 동시에 배기가스의 역류를 방지하여 체적효율이 저하되는 것을 막아 엔진의 출력을 높이는 효과를 지닌다.

Claims

흡기용 로커암(18)에 의해 구동되어 흡기포트(26)를 개방하여 새로운 공기를 연소실로 공급하는 흡기밸브(20)와, 배기용 로커암(22)에 의해 구동되어배기포트(28)를 개방하여 배기가스를 배기다기관으로 배출하는 배기밸브(24)로 이루어진 내연기관에 있어서, 상기 흡기밸브(20)와 상기 배기밸브(24) 사이에는 캠 샤프트(11)와 함께 회전하는 보조 캠(16)과, 상기 보조 캠(16)의 작동시 플레이트(30)를 통해 전달되는 가압력에 의해 연소실(38)을 향해 돌출하여 유체의 혼합을 방지하는 배리어(34)를 포함하는 것을 특징으로 하는 배출가스 역류방지용 배리어를 구비한 내연기관.
제1항에 있어서, 상기 플레이트(30)를 가압하는 리턴 스프링(32)이 추가로 설치되는 것을 특징으로 하는 배출가스 역류방지용 배리어를 구비한 내연기관.