KR100232460B1

KR100232460B1 - Direct cam operating valve of engine

Info

Publication number: KR100232460B1
Application number: KR1019960070256A
Authority: KR
Inventors: 조승현
Original assignee: 류정열; 기아자동차주식회사
Priority date: 1996-12-23
Filing date: 1996-12-23
Publication date: 1999-12-01
Also published as: KR19980051364A

Abstract

본 발명은 자동차 엔진의 캠구동식 밸브에 관한 것으로, 종래의 흡기밸브는 밸브가 열릴 경우에 연소실을 유동되어 되돌아오는 가스에 의해서 텀블현상이 발생하기 때문에 혼합기 및 공기의 체적효율이 감소하며, 연료가 제대로 연소되지 않아서 불완전연소를 초래하여 환경오염의 주범인 배기가스를 배출하는 문제점이 있었던 바, 이에 본 발명은 예시도면 제3도에서와 같이 엔진의 크랭크샤프트와 연결된 타이밍기어에 의해 회전하는 캠축(24)에 설치된 구동캠(22)에 의해 작동하는 종동캠(20)을 설치하되, 상기 종동캠(20)에는 밸브페이스(19)를 구비한 여닫이밸브(16)를 장착하고, 상기 밸브페이스(19)의 상측으로는 리턴스프링(14)을 설치한 자동차 엔진의 캠구동식 밸브로써, 본 발명은 흡기밸브의 개폐 구조를 변경하여 혼합기 및 유입공기의 텀블 효과가 극대화되고, 배기밸브의 경우 연소가스에 대한 냉각효율이 향상되며, 연소실내의 체적효율이 증가하여 엔진이 이상적으로 연소할 수 있으며, 엔진의 성능이 향상되며 환경오염의 주범인 배기가스가 저감되는 효과가 있다.The present invention relates to a cam-driven valve of an automobile engine. In the conventional intake valve, when the valve is opened, the tumble phenomenon is generated by the gas flowing back into the combustion chamber, thereby reducing the volumetric efficiency of the mixer and the air, and Was not burned properly, resulting in incomplete combustion, and thus there was a problem of exhaust gas, which is the main culprit of environmental pollution. Accordingly, the present invention is a camshaft rotated by a timing gear connected to the crankshaft of the engine as shown in FIG. A follower cam 20 actuated by a drive cam 22 installed at 24 is installed, and the follower cam 20 is equipped with a opening valve 16 having a valve face 19 and the valve face. On the upper side of (19) is a cam-driven valve of an automobile engine provided with a return spring (14), the present invention changes the opening and closing structure of the intake valve to tumble effect of the mixer and inlet air In the case of the exhaust valve, the cooling efficiency of the combustion gas is improved, and the volumetric efficiency in the combustion chamber is increased so that the engine can be ideally burned, the performance of the engine is improved, and the exhaust gas, which is the main cause of environmental pollution, is reduced. It works.

Description

Direct Cam Drive Valves for Automotive Engines

본 발명은 자동차 엔진의 캠구동식 밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 흡입가스의 텀블유동이 흡기밸브와 부딪히는 현상을 방지하여 연소실내의 체적효율을 증가시키도록 된 자동차의 캠구동식 밸브에 관한 것이다.The present invention relates to a cam-driven valve of an automobile engine, and more particularly, to a cam-driven valve of an automobile designed to increase the volumetric efficiency in a combustion chamber by preventing a tumble flow of intake gas from colliding with an intake valve. will be.

일반적으로 엔진의 본체는 연료의 연소에서 얻어지는 열에너지를 운동에너지로 바꾸어 동력을 발생시켜 주는 기계로 상용적으로 사용되는 엔진은 크게 연료에 따라 가솔린엔진과 디젤엔진으로 구분되고, 실린더헤드와 실린더블록, 크랭크케이스의 3부분의 몸체로 구분되어 그 부품들은 정지부품과 운동부품 및 각종 부속장치로 이루어져 있다.In general, the main body of the engine is a machine that generates power by converting thermal energy obtained from combustion of fuel into kinetic energy. Engines commonly used are divided into gasoline engine and diesel engine according to fuel, cylinder head, cylinder block, It is divided into three parts of the crankcase body, and its parts consist of stationary parts, motion parts and various accessories.

여기서, 정지부품인 실린더헤드는 흡기밸브와 배기밸브 및 가솔린 기관에서는 점화플러그가 장착되어 있고, 디젤기관에서는 연료분사노즐이 부착되어 있는 것으로, 예시도면 제1도는 엔지(1)의 연소실(2)내로 연료를 공급시켜 주고, 연소가스를 배출하여 주는 캠축식 밸브의 구조를 나타낸 사시도이다.Here, the cylinder head, which is a stationary part, is equipped with an ignition plug in an intake valve, an exhaust valve, and a gasoline engine, and a fuel injection nozzle in a diesel engine, and FIG. 1 is a combustion chamber 2 of the engine 1. It is a perspective view which shows the structure of the camshaft type valve which supplies fuel to it and discharges combustion gas.

일반적으로 4행정 사이클의 캠축(5,6)은 크랭크샤프트의 회전수에 1/2로 타이밍기어가 설치되어 있으며, 크랭크샤프트의 회전에 대한 각 밸브의 개폐시기가 정확히 맞추어져야 하며, 흡기캠축(5)과 배기캠축(6)에는 캠(7)이 부착되어 있어 이에 연결되어 있는 흡기밸브(3)와 배기밸브(4)를 개폐시키게 된다.In general, the camshaft (5,6) of the four-stroke cycle is equipped with a timing gear at 1/2 the number of revolutions of the crankshaft, the timing of opening and closing of each valve for the rotation of the crankshaft must be precisely matched, the intake camshaft ( 5) and the exhaust camshaft 6 has a cam 7 attached to open and close the intake valve 3 and the exhaust valve 4 connected thereto.

또한, 흡기밸브(3)는 흡기저항이 적게 받도록 설계되고, 배기밸브(4)는 냉각이 잘되고 내구력이 크게 설계되어야 한다.In addition, the intake valve (3) is designed to receive less intake resistance, the exhaust valve (4) should be designed to be well cooled and durable.

따라서, 상기 흡기밸브(3)와 배기밸브(4)는 피스톤이 1사이클을 하는 동안 극히 짧은 시간에 쉽게 흡기 및 배기를 하여 체적효율을 높이고, 두 밸브(3,4)가 닫혀 있는 압축행정과 동력행정에서는 충분한 기밀을 유지하여야 하며, 연소가스의 고온에 노출되어도 정확히 작동하고, 장시간의 운전에도 견딜 수 있는 등의 어려운 조건에서도 충족하는 것이었다.Therefore, the intake valve 3 and the exhaust valve 4 easily intake and exhaust the piston in one extremely short time during one cycle to increase the volumetric efficiency, and the compression stroke and the power of the two valves 3 and 4 are closed. The administration had to maintain sufficient airtightness, and to meet the difficult conditions such as to operate correctly even when exposed to high temperature of combustion gas and to withstand long-term operation.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 흡기밸브(3)는 밸브가 열릴 경우에는 제2도에 도시된 바와 같이 연소실(2)로 유동되어 되돌아오는 혼합기 및 공기에 의해서 흡기밸브(3)로 유입되는 가스가 간섭을 받게되므로, 혼합기 및 공기의 체적효율이 감소하며 연료가 제대로 연소되지 않아서 불완전연소를 초래하여 환경오염의 주범인 배기가스를 배출하는 문제점이 있었다.However, the conventional intake valve 3 as described above is a gas flowing into the intake valve 3 by the mixer and air flowing back to the combustion chamber 2 as shown in FIG. 2 when the valve is opened. Since the interference is reduced, the volumetric efficiency of the mixer and air is reduced and the fuel is not burned properly, resulting in incomplete combustion, thereby causing exhaust gas, which is the main cause of environmental pollution.

본 발명의 목적은 이와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 흡입가스의 텀블유동이 흡기밸브와 부딪히는 현상을 방지하여 연소실 내의 체적효율을 증가시키도록 된 자동차 엔진의 캠구동식 밸브를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to invent such a problem, and to provide a cam-driven valve of an automobile engine to increase the volumetric efficiency in the combustion chamber by preventing the tumble flow of the suction gas from colliding with the intake valve. .

이러한 목적을 실현하기 위한 본 발명의 구성은, 엔진의 크랭크샤프트와 연결된 타이밍기어에 의해 회전하는 캠축에 설치된 구동캠에 의해 작동하는 종동캠을 설치하되, 상기 종동캠에는 밸브페이스를 구비한 여닫이밸브를 장착하고, 상기 밸브페이스의 상측으로는 리턴스프링을 설치하여서 된 것이다.The configuration of the present invention for realizing this object is provided with a driven cam operated by a drive cam installed on a cam shaft that is rotated by a timing gear connected to the crankshaft of the engine, wherein the driven cam has a valve valve having a valve face. And a return spring above the valve face.

따라서, 본 발명은 흡기밸브의 경우 혼합기 및 유입공기의 텀블 효과가 극대화되고, 연소실 내의 체적효율이 증가하여 엔진이 이상적으로 연소할 수 있으며 엔진의 성능이 향상되며 환경오염의 주범인 배기가스가 저감되는 것이다.Therefore, in the case of the intake valve, the tumble effect of the mixer and the inlet air is maximized, the volumetric efficiency in the combustion chamber is increased, the engine can be ideally burned, the performance of the engine is improved, and the exhaust gas, which is the main cause of environmental pollution, is reduced. Will be.

제1도는 종래 엔진의 오버헤드 캠축식 밸브의 구조를 나타낸 사시도.1 is a perspective view showing the structure of an overhead camshaft valve of a conventional engine.

제2도는 종래 오버헤드 밸브의 문제점인 텀블유동을 나타낸 예시도.2 is an exemplary view showing a tumble flow which is a problem of a conventional overhead valve.

제3도는 본 발명에 따른 캠구동식 밸브를 나타낸 도면으로서,3 is a view showing a cam driven valve according to the present invention,

제3(a)도는 밸브가 닫혀있을 때를 나타낸 도면.3 (a) is a view showing when the valve is closed.

제3(b)도는 밸브가 열려있을 때를 나타낸 도면.3 (b) shows when the valve is open.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : 실린더 12 : 피스톤10 cylinder 12 piston

14 : 리턴스프링 16 : 여닫이 밸브14: return spring 16: opening and closing valve

18 : 힌지축 19 : 밸브페이스18: hinge axis 19: valve face

20 : 종동캠 22 : 구동캠20: driven cam 22: drive cam

24 : 캠축 26 : 연소실24: camshaft 26: combustion chamber

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 엔진의 크랭크샤프트와 연결된 타이밍기어에 의해서 흡기밸브 캠축과 배기밸브 캠축이 회전하도록 한 구성과, 상기 캠축에 구동캠을 설치한 구성은 종래와 동일하다.The present invention has a configuration in which the intake valve camshaft and the exhaust valve camshaft are rotated by a timing gear connected to the crankshaft of the engine, and the configuration in which the drive cam is provided on the camshaft is the same as in the prior art.

다만, 본 발명에서는 캠축(24)에 설치된 구동캠(22)에 의해서 종동캠(20)이 작동되도록 구성한 것이며, 이 종동캠(20)에 밸브페이스(19)를 구비한 여닫이밸브(16)를 장착하고, 상기 밸브페이스(19)의 상측으로는 리턴스프링(14)을 설치하여 개폐를 이루도록 한 것이다.However, in the present invention, the driven cam 20 is configured to operate by the drive cam 22 installed on the camshaft 24, and the opening and closing valve 16 having the valve face 19 in the driven cam 20 is provided. The return valve 14 is installed at the upper side of the valve face 19 so as to be opened and closed.

여기서, 상기 구동캠(22)에 의해 종동캠(20)이 작동되도록 상기 캠축(24)의 설치 위치는 종래의 설치 위치 보다 낮은 위치에 설치한다. 즉, 실린더헤드에 근접되도록 설치한다.Here, the installation position of the cam shaft 24 is installed at a position lower than the conventional installation position so that the driven cam 20 is operated by the drive cam 22. That is, it is installed close to the cylinder head.

상기와 같이 캠축(24)에 설치된 구동캠(22)에 의해 작동하는 종동캠(20)은, 힌지축(18)을 지점으로 회전되며, 상기 종동캠(20)에는 밸브페이스(19)가 구비된 여닫이밸브(16)가 장착되어 연소실(26)로 노출되어 있다.The driven cam 20 operated by the drive cam 22 installed on the cam shaft 24 as described above is rotated by the hinge shaft 18 to the point, the valve cam 19 is provided with the driven cam 20 An open and close valve 16 is mounted and exposed to the combustion chamber 26.

또한, 상기한 종동캠(20)은 구동캠(22)에 의해 작동되도록, 구동캠(22)의 밸브양정에 해당하는 돌출부에 대응하여 종동캠(20)에는 오목부가 형성되어 있으며, 구동캠(22)의 1회전에 대하여 상기 여닫이밸브(16)가 닫히고 열리게 된다. 즉, 상기 여닫이밸브(16)는 종래의 밸브양정에 의한 상태와 동일하게 작동함으로, 진동, 소음 및 흡배기타이밍 등이 해결된다.In addition, the driven cam 20 has a recess formed in the driven cam 20 corresponding to the protrusion corresponding to the valve head of the drive cam 22 so that the driven cam 20 is operated by the drive cam 22. The closing valve 16 is closed and opened with respect to one rotation of 22). That is, the opening and closing valve 16 operates in the same manner as the conventional valve lift, so that vibration, noise and intake and exhaust timing are solved.

예시도면 제3도는 본 발명에 따른 캠구동식 밸브를 나타낸 도면으로서, 제3(a)도는 밸브가 닫혀있을 때를 나타낸 도면이고, 제3(b)도는 밸브가 열려있을 때를 나타낸 도면으로서, 제3(a)도에 도시된 바와 같이 엔진이 압축행정과 폭발행정 및 배기행정을 할 경우에 흡기밸브의 여닫이밸브(16)는 구동캠(22)에 의해서 닫히게되고, 제3(b)도에 도시된 바와 같이 엔진이 흡입행정을 할 경우에 구동캠(22)과 밸브페이스(19)의 상측에 부착되어 있는 리턴스프링(14)에 의해서 비로소 흡입포트의 내측으로 열리게 된다.Exemplary Drawing 3 is a view showing a cam driven valve according to the present invention, Figure 3 (a) is a view showing when the valve is closed, Figure 3 (b) is a view showing when the valve is open, As shown in FIG. 3 (a), when the engine performs a compression stroke, an explosion stroke, and an exhaust stroke, the opening valve 16 of the intake valve is closed by the drive cam 22, and in FIG. As shown in the drawing, the engine is opened to the inside of the suction port by the return spring 14 attached to the upper side of the driving cam 22 and the valve face 19.

또한, 상기한 바와 같은 방식에 의해서 본 발명의 배기밸브도 여닫이밸브(16)도 구성되어 있고, 엔진의 배기행정시에 열리게되어 배기포트를 통하여 연소가스를 배출하게 된다. 즉, 상기 구동캠(22)은 엔진의 크랭크샤프트와 연결된 타이밍기어에 의해서 흡기밸브 캠축과 배기밸브 캠축에 각각 설치되어 있는 것이다.In addition, the exhaust valve of the present invention and the closing valve 16 are also constituted by the above-described method, and are opened during the exhaust stroke of the engine to discharge the combustion gas through the exhaust port. That is, the drive cam 22 is installed on the intake valve camshaft and the exhaust valve camshaft, respectively, by a timing gear connected to the crankshaft of the engine.

또한, 상기 흡입포트와 배기포트 및 밸브페이스(19)가 접촉하는 시트링은 종래의 엔진이 구비하는 성능에 뒤지지 않는 형상과 기능을 가질 수 있도록 제작되어야 함은 물론이다.In addition, the seat ring in contact with the suction port, the exhaust port and the valve face 19 should be manufactured to have a shape and function that is inferior to the performance of the conventional engine.

따라서, 상기한 흡기밸브의 여닫이밸브(16)는 종래 흡기밸브의 개폐시 문제시되었던 흡입가스의 역류로 원활한 흡입공기의 유입이 이루어지지 않았던 문제점을 해결할 수 있는 것이고, 또 배기밸브의 경우에 있어서 고압고온의 연소가스에 의해서 가열된 배기밸브 여닫이밸브(16)는 표면적이 증가로 인하여 냉각속도가 기존의 그것보다 향상되는 것이다.Therefore, the opening and closing valve 16 of the intake valve can solve the problem that the smooth inflow of the intake air was not made due to the reverse flow of the intake gas, which has been a problem in the opening and closing of the intake valve, and in the case of the exhaust valve, Exhaust valve opening and closing valve 16 heated by the combustion gas of the high temperature is to increase the cooling rate than that of the existing due to the increase in the surface area.

이상의 설명에서 알 수 있듯이 본 발명은 구동캠에 의해 작동하도록 종동캠을 설치하고, 이 종동캠에 여닫이밸브를 장착하여 개폐시키는 것으로, 흡기밸브의 경우 혼합기 및 유입공기의 텀블 효과가 극대화 되고, 배기밸브의 경우 연소가스에 대한 냉각효율을 향상시킬 수 있으며, 종국적으로 연소실내의 체적효율이 증가하여 엔진이 이상적으로 연소할 수 있어 엔진의 성능이 향상되며 환경오염의 주범인 배기가스가 저감되는 효과가 있다.As can be seen from the above description, the present invention is to install a driven cam to operate by the drive cam, and to open and close by opening the closing valve to the driven cam, in the case of the intake valve is maximized the tumble effect of the mixer and inlet air, exhaust In the case of the valve, the cooling efficiency of combustion gas can be improved, and the volumetric efficiency in the combustion chamber is increased ultimately, so that the engine can be ideally burned, thereby improving the engine performance and reducing the exhaust gas, which is the main cause of environmental pollution. There is.

Claims

A driven cam 20 operated by a drive cam 22 installed on a cam shaft 24 that is rotated by a timing gear connected to the crankshaft of the engine is installed, and the driven cam 20 is provided with a valve face 19. Cam drive valves for an automobile engine, characterized in that a valve valve (16) is mounted and a return spring (14) is provided above the valve face (19).