KR100208834B1 - 자동차용 가변식 흡기밸브 장치 - Google Patents

자동차용 가변식 흡기밸브 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차의 주행상태에 따라 혼합가스의 공급양이 변화될 수 있도록 함으로써 저속시에는 연료소모량을 줄이고, 고속시에는 하이 파우워를 실현시킬 수 있도록 하는데에 있는 것으로서, 그 구조는 자동차의 엔진으로부터 동력을 전달받아 회전하면서 좌, 우로 유동되게 설치되는 동시에 작용력을 전달하는 캠을 다수 형성하고 있는 흡기 캠 축과, 상기 흡기 캠 축 일단에 설치되어 좌, 우로 유동할 수 있도록 작용력을 제공하는 실린더와, 상기 실린더에 연결되어 펌프로부터 공급되는 유체의 흐름 방향을 조정하는 방향 제어밸브와, 상기 캠 하부에 밀착되게 접하는 동시에 좌, 우로 작용하는 흡기 캠 축에 의하여 행정거리가 변하면서 작용력을 전달하는 밸브 리프터와, 상기 밸브 리프터에 의하여 상, 하로 작용하면서 실린더 헤드에 형성된 흡기포트를 개, 폐시키는 흡기밸브로 구성된 자동차용 가변식 흡기밸브 장치를 제공 하는데에 있다.

Description

자동차용 가변식 흡기밸브 장치
본 발명은 자동차용 가변식 흡기밸브 장치에 관한 것으로서, 특히 자동차의 주행 상태에 따라 엔진에 공급되는 혼합가스의 양을 적절히 조정할 수 있도록 함으로써, 연료 소모량을 줄이는 동시에 고속 주행시 하이 파우워(high power)를 실현시킬 수 있게 한 자동차용 가변식 흡기밸브 장치에 관한 것이다.
일반적으로 흡기밸브는 자동차의 엔진 실린더 헤드에 개, 폐되게 설치되는 것으로서, 흡기 매니폴드를 통하여 공급되는 혼합가스의 흐름을 단속한다.
종래의 기술은 엔진을 구성하는 실린더 헤드에 흡, 배기 밸브가 개, 폐되게 설치되고, 이 흡, 배기 밸브 상단에 작용력을 전달하는 캠이 위치하되 흡, 배기 캠 축에 형성되면서 설치된다.
이때 상기 흡, 배기밸브 상단부에는 실린더 헤드 외측에 위치하며 플렉시블 와셔와 스프링, 그리고 스프링 리테이너가 순차적으로 결합되고, 동시에 상기 스프링 리테이너에 흡, 배기밸브의 이탈을 방지하는 리테이너 록이 결합된다.
그리고 상기 흡, 배기밸브 상단부에 캠에 밀착되게 접하면서 스프링 리테이너 상단부를 내포하는 동시에 작용력을 전달하는 밸브 리프터가 결합된다.
상기와 같이 구성되는 종래의 기술을 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.
먼저 엔진이 작동하게 되면 크랭크 축으로 부터 타이밍 밸트를 통하여 흡, 배기 캠 축에 전달되는데, 이때 캠이 밸브 리프터의 상단부를 가압하게 된다.
따라서 상기 흡기밸브는 스프링을 가압하면서 하향하게 되고, 동시에 흡기포트를 닫고 있던 상기 흡기밸브는 오픈 상태로 되어 혼합가스가 실린더 내부로 유입되게 한다.
그리고 계속하여 회전하는 흡기 캠 축에 의하여 캠은 상기 밸브 리프터에 가한 외력을 제거하게 되는데, 이로 인하여 스프링에 반발하면서 하향한 흡기밸브를 본래 위치로 복귀시킨다.
이와 동시에 실린더내에 공급된 혼합가스는 폭팔행정을 거쳐 배기밸브를 통하여 외부로 배기된다.
상기와 같이 작동하는 과정에서 운전자가 가속페달의 가압정도를 달리하여 자동차 주행 속도를 높이게 되면, 상기 흡기밸브를 통하여 공급되는 혼합가스의 양이 증가됨과 동시에 농도가 짙어지게 된다.
이때 상기 밸브의 행정거리는 자동차의 주행속도에 관계없이 항시 일정한 상태를 유지하게 된다.
상기한 종래 기술은 자동차의 주행 속도가 저속일 경우에 공급되는 혼합가스의 양이 필요 이상을 공급되어 연료 소비량이 증대되는 문제점이 있고, 또한 고속으로 주행할 경우 하이 파우워를 실현시키지 못하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 자동차의 주행상태에 따라 혼합가스의 공급양이 변화될 수 있도록 함으로써 저속시에는 연료소모량을 줄이고, 고속시에는 하이 파우워를 실현시킬 수 있도록 하는데에 그 목적이 있다.
이를 실현시키기 위한 본 발명은, 자동차의 엔진으로부터 동력을 전달받아 회전하면서 좌, 우로 유동되게 설치되는 동시에 작용력을 전달하는 캠을 다수 형성하고 있는 흡기 캠 축과, 상기 흡기 캠 축 일단에 설치되어 좌, 우로 유동할 수 있도록 작용력을 제공하는 실린더와, 상기 실린더에 연결되어 펌프로부터 공급되는 유체의 흐름 방향을 조정하는 방향 제어밸브와, 상기 캠 하부에 밀착되게 접하는 동시에 좌, 우로 작용하는 흡기 캠 축에 의하여 행정거리가 변하면서 작용력을 전달하는 밸브 리프터와, 상기 밸브 리프터에 의하여 상, 하로 작용하면서 실린더 헤드에 형성된 흡기포트를 개, 폐시키는 흡기밸브로 구성된다.
도 1 은 본 발명의 실시예를 개략적으로 나타낸 상태도.
도 2 는 본 발명의 실시예로 흡기밸브의 측 단면도.
도 3 은 본 발명의 실시예로 크랭크 축을 작동시키기 위한 구조도.
도 4 는 본 발명의 실시예로 저속일 때의 작동 상태도.
도 5 는 본 발명의 실시예로 고속일 때의 작동 상태도.
도 6 는 본 발명의 작동 상태를 나타낸 순서도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
2:타이밍 벨트:흡기 캠 축:배기 캠 축
8:캠경사면12:심
14:밸브 리프터16:홈18:흡기밸브
20:스프링22:스프링 리테이너24:로커
26:피스톤28:실린더30:칼라
32:위치 감지센서34:방향 제어밸브36:오일탱크
본 발명은 도 1 에 도시된 바와 같이 자동차의 엔진을 구성하는 크랭크 축 일단에 타이밍 벨트(2)가 결합되고, 이 타이밍 벨트(2)는 실린더 헤드상에 회전되게 설치된 흡기 캠 축(4)과 배기 캠 축(6)에 각각 결합된다.
그리고 상기 흡기 캠 축(4)과 배기 캠 축(6)에 각각 캠(8)이 형성되는데, 이때 상기 흡기 캠(4)에 형성된 캠(8)은 소정의 각도로 기울어진 경사면(10)을 형성하고, 또한 상기 흡기 캠(4) 어느 위치에 축 방향으로 작용할 수 있게 일측에는 보스(7)를 형성하고 타측에는 스플라인(9)을 형성하여 상호 결합시킨다.
상기 흡기 캠 축(4) 하부에는 밀착되게 접하면서 미끄럼 운동을 하는 심(shim)(12)이 반 구 형상을 하며 위치하고, 이 심(12)은 작용력을 전달하는 밸브 리프터(14) 상단에 결합을 이루되 반 구 모양을 한 홈(16) 내에 설치된다.
또한 상기 밸브 리프터(14) 내부에 흡기밸브(18) 상단이 결합되는데, 이 흡기밸브(18)는 실린더 헤드에 형성된 흡기포트에 개, 폐되게 설치된다.
그리고 상기 흡기밸브(18)에 실린더 헤드 상단부에 위치하는 플랙시블 와셔와 스프링(20), 그리고 스프링 리테이너(22)가 순차적으로 상부에 결합되고, 또한 상기 스프링 리테이너(22)에 로커(24)가 결합되어 흡기밸브(18)의 이탈을 방지한다.
한편 상기 흡기 캠 축(4) 일측에 도 3 에 도시된 바와 같이 피스톤(26)이 형성되고, 이 피스톤(26)은 실린더 헤드 상에 고정되게 설치된 실린더(28)에 전, 후로 작용되게 결합된다.
또한 상기 흡기 캠 축(4) 일단에 위치하면서 실린더(28) 외측에 칼라(30)가 형성되고, 이 칼라(30) 외측에 작동 위치를 감지하도록 된 위치 감지센서(32)가 설치된다.
상기 실린더(28)에 유체의 흐름 방향을 조정하는 방향 제어밸브(34)가 연결되고, 이 방향 제어밸브(34)에 오일탱크(36)로부터 오일을 강제로 인출하여 공급하는 펌프(38)가 연결된다.
그리고 상기 위치 감지센서(32)로부터 정보를 전달받아 방향 제어밸브(34)와 펌프(38)의 작동을 조정하는 ECU가 설치되고, 이 ECU에 미 도시된 차동기어에 설치되어 자동차의 주행속도를 감지하도록 된 차량 속도센서(40)가 연결된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저 엔진이 작동하게 되면 크랭크 축으로 부터 제공되는 동력은 타이밍 벨트(2)를 통하여 흡, 배기 캠 축(4, 6)으로 동력이 전달되는데, 이때 상기 흡기 캠 축(4)에 형성된 캠(8)이 심(12) 상부면에서 슬라이딩하며 가압하게 된다.
따라서 밸브 리프터(14)가 전달되는 가압력에 의하여 하향을 하되 스프링(20)을 압축하면서 흡기밸브(18)와 함께 하향하게 되는데, 이로 인하여 흡기포트를 닫고 있는 상기 흡기밸브(18)는 오픈상태로 된다.
상기와 같은 상태에서 흡기 매니폴드를 통하여 공급되는 혼합가스가 실린더 내부로 유입된다.
동시에 상기 흡기 캠 축(4)이 계속하여 회전하게 되면 심(12)을 가압하는 캠(8)의 외력이 제거되는데, 이때 압축되었던 스프링(20)이 반발하면서 밸브 리프터(14)를 상승시킨다.
이로 인하여 흡기 밸브 포트가 닫쳐지면서 혼합가스의 유입이 방지되는 동시에, 실린더내에 공급된 혼합가스가 압축행정과 폭팔행정을 거쳐 배기밸브를 통하여 외부로 배기된다.
상기와 같이 작동하는 과정에서 차량의 속도가 저속에서 고속상태로 변화할 때, ECU에 의해 각 기관이 작동을 설명하면 다음과 같다.
먼저 차량이 저속으로 주행하게 되면 차동기어에 설치된 차량 속도센서(40)가 이를 감지하여 ECU에 전달하게 되는데, 이때 상기 ECU는 펌프(38)를 구동시킴과 동시에 방향 제어밸브(34)를 작동시켜 실린더(28)내에 위치한 피스톤(26)을 일측으로 이동시킨다.
따라서 스플라인(9)은 보스(7)내에서 축 방향으로 이동한다.
이때 위치 감지센서(32)가 흡기 캠 축(4) 일단에 형성된 칼라(30)의 이동 위치를 확인하여 ECU에 전달하게 되면, 이 ECU는 방향 제어밸브(34)를 작동시켜 피스톤(26)의 위치를 셋팅시킨다.
상기와 같이 피스톤(26)이 이동하게 되면 흡기 캠 축(4)이 일측으로 이동하게 됨에 따라, 캠(8)의 하단부는 심(12)의 상부면 일측에 위치하게 된다.
따라서 상기 심(12)은 밸브 리프터(14) 상단부에 형성된 홈(16) 내부에서 일측 방향으로 슬라이딩하되 수평상태보다 좀더 기울어진 상태를 한다.
이때 상기 흡기 캠 축(4)이 회전시 캠(8)의 위치가 심(12) 상부면 일측단에 위치하는 관계로, 흡기 밸브(18)의 행정거리는 중 속도일 때 보다 작게 나타난다.
이로 인하여 저속으로 주행하는 자동차의 실린더내에 공급되는 혼합가스의 양은, 상기 흡기밸브(18)에 의하여 작게 오픈되는 흡기포트에 의하여 작은 양의 혼합가스가 실린더내로 유입된다.
한편 자동차가 저속 상태에서 중속을 지나 고속으로 주행하게 되면, 차동기어에 설치된 차량 속도센서(40)에 의하여 체크된 정보가 상기 ECU에 전달되는데, 이때 상기 ECU는 펌프(38)를 구동시킴과 동시에 방향 제어밸브(34)를 작동시켜 피스톤(26)을 실린더(28) 내에서 타측 방향으로 이동시킨다.
따라서 스플라인(9)은 보스(7)내에서 축 방향으로 이동한다.
이때 이동하는 상기 피스톤(26)에 의하여 흡기 캠 축(4)이 타측 방향으로 이동하면서 칼라(30)가 위치 감지센서(32)에 체크되게 하면, 상기 ECU는 방향 제어밸브(32)를 작동시켜 피스톤(26)의 위치를 셋팅시킨다.
상기와 같이 타 측 방향으로 이동한 흡기 캠 축(4)에 의하여 캠(8)의 경사면(10)이 심(12) 상부면에서 이동하게 되는데, 이때 상기 캠(8)의 경사면(10)이 이동하면서 심(12)을 가압하게 된다.
이로 인하여 상기 심(12)은 홈(16) 내부에서 슬라이딩하며 저속인 상태보다 더욱 기울어진 상태를 하게 되고, 동시에 상기 심(12)의 기울어진 정도에 따라 밸브 리프터(14)는 비례하여 하강한 위치에 있게 된다.
상기와 같은 상태에서 자동차가 주행하게 되면 흡기밸브(18)의 행정거리가 커진 관계로 흡기포트를 통해 공급되는 혼합가스의 양은 증대된다.
상기 공급된 혼합가스는 전술한 바와 같이 압축행정과 폭팔행정, 그리고 배기행정을 거쳐 배기포트를 통해 외부로 배기된다.
본 발명은 자동차의 주행속도에 비례하여 흡기밸브의 행정거리가 조정될 수 있도록 함으로써, 저속일 경우에 연료 소모량을 줄일 수 있는 효과가 있고, 또한 고속으로 자동차가 주행할 경우에는 하이 파우워를 실현할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 자동차의 엔진으로부터 동력을 전달받아 회전하면서 좌, 우로 유동되게 설치되는 동시에 작용력을 전달하는 캠(8)을 다수 형성하고 있는 흡기 캠 축(4)과,
    상기 흡기 캠 축(4) 일단에 설치되어 좌, 우로 유동할 수 있도록 작용력을 제공하는 실린더(28)와,
    상기 실린더(28)에 연결되어 펌프(38)로부터 공급되는 유체의 흐름 방향을 조정하는 방향 제어밸브(34)와,
    상기 캠(8) 하부에 밀착되게 접하는 동시에 좌, 우로 작용하는 흡기 캠 축(4)에 의하여 행정거리가 변하면서 작용력을 전달하는 밸브 리프터(14)와,
    상기 밸브 리프터(14)에 의하여 상, 하로 작용하면서 실린더 헤드에 형성된 흡기포트를 개, 폐시키는 흡기밸브(18)로 구성된 자동차용 가변식 흡기밸브 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡기 캠 축(4) 일단에 위치 감지센서(32)를 설치하고, 이 위치 감지센서(32)로부터 상기 흡기 캠 축(4)의 이동 위치에 대한 정보를 전달받아 방향 제어밸브(34)에 작동명령을 전달하는 ECU가 설치된 자동차용 가변식 흡기밸브 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 ECU에 자동차의 주행속도를 감지하도록 된 차량 속도센서(40)가 연결되는 자동차용 가변식 흡기밸브 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브 리프터(14) 상단면에 반구 모양을 하는 홈(16)을 형성하고, 이 홈(16)에 반 구 형상을 하는 심(12)을 슬라이딩되게 결합하면서 캠(8)과 밀착되게 설치한 자동차용 가변식 흡기밸브 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 흡기 캠 축(4) 어느 위치에 일단에는 보스(7)를 형성하고 타 측단에는 스플라인(9)을 형성하여 상호 결합되게 한 자동차용 가변식 흡기밸브 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 캠(8) 외주면에 일측 방향으로 기울어진 경사면(10)이 형성된 자동차용 가변식 흡기밸브 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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