KR100331429B1 - 차량 엔진의 전자석 흡배기밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 엔진의 전자석 흡배기밸브에 관한 것으로, 차량 엔진의 전자석 흡배기밸브의 아마츄어가 전자석의 자력에 의해 전자석과 가깝게 당겨질 때에 아마츄어에 작용하는 전자석의 자력을 적절히 줄일 수 있는 외력을 기계적인 구조로 가할 수 있도록 하여, 구성이 간단하면서도 아마츄어의 충돌속도를 효과적으로 줄여서 충돌소음을 저감시키고, 밸브와 실린더의 내구성도 향상시킬 수 있도록 하기 위해, 상하로 이동가능하게 장착되는 밸브스템에 연동되도록 설치된 아마츄어와, 상기 아마츄어에 자력을 가하여 밸브스템을 이동시켜 흡배기포트로부터 개폐시키는 전자석 및, 상기 아마츄어가 전자석의 자력에 의해 상하로 이동할 때에 상기 아마츄어의 이동력의 일부를 상쇄시켜 아마츄어와 전자석의 충돌속도를 저감시키기 위해 아마츄어에 외력을 가하는 가력수단이 구비된 것을 특징으로 한다.

Description

차량 엔진의 전자석 흡배기밸브{Electro-Magnetic Valve of Engine in vehicle}

본 발명은 차량 엔진의 실린더에 형성된 흡배기포트를 개폐제어하는 전자석밸브에 관한 것으로, 특히 아마츄어가 자력으로 전자석쪽으로 당겨질 때에 아마츄어의 전자석과의 충돌속도를 저감시켜 엔진소음을 줄이일 수 있도록 된 차량 엔진의 전자석 흡배기밸브에 관한 것이다.

종래 차량의 엔진 실린더에는 혼합기를 연소실 안으로 유입되게 함과 더불어 연소가스를 외부로 배출시키기 위해 흡기포트와 배기포트가 형성되는 바, 이러한흡배기포트는 흡배기밸브에 의해 그 개폐가 제어되게 되어 있다. 즉 도1에 도시된 바와 같이, 엔진의 실린더(1)에 흡배기포트(2)가 형성되고, 이 흡배기포트를 개폐시키도록 전자석으로 된 흡배기밸브(3)가 실린더(1)에 장착되며, 상기 흡배기밸브(3)는 제어보드(4)를 통해 전자제어장치(5)와 연결되어, 상기 전자제어장치(5)의 제어신호에 따라 흡배기밸브가 작동해서 흡배기포트를 개폐시키게 되어 있다.

상기 흡배기밸브(3)는 흡배기포트를 직접적으로 개폐하는 헤드부(3a)와, 이 헤드부(3a)와 일체로 연장되어 형성된 밸브스템(3b), 이 밸브스템(3b)을 탄력적으로 지지하면서 밸브스템의 운동시에 복원력을 가해주기 위해 상하로 설치된 리턴스피링(3c), 상기 밸브스템(3b)의 길이방향을 따른 소정부위에 장착된 아마츄어(3d) 및, 이 아마츄어(3d)를 사이에 두고 상하로 소정간격을 두고 이격되어 밸브하우징에 장착되면서 상기 제어보드(4)를 통해 전자제어장치(5)의 제어신호를 인가받을 수 있도록 전자제어장치와 연결된 상하의 전자석(3ea,3eb)으로 구성되어 있다.

이에 따라 상기 전자제어장치가 예컨대 상부의 전자석(3ea)에 제어신호를 인가하면, 상부의 전자석에 인가된 제어전류에 의해 자력이 형성되면서 상기 아마츄어(3d)를 상부로 당겨주게 되고, 이 아마츄어의 상승운동으로 밸브스템이 일체로 당겨지면서 리턴스프링을 압축시킴과 더불어 밸브스템에 장착된 밸브헤드도 상승됨에 따라 흡배기포트가 개방되게 된다.

한편, 상기 상부의 전자석에 인가된 제어전류가 오프되면서 하부의 전자석에 전자제어장치로부터 제어전류가 인가되면, 하부의 전자석에 자력이 형성되면서 이자력과 리턴스프링의 복원력으로 아마츄어가 하부의 전자석쪽으로 당겨지게 되며, 이러한 아마츄어의 하강운동으로 밸브스템의 헤드가 흡배기포트에 안착되어, 흡배기포트를 폐쇄시켜주게 된다.

그런데 상기와 같은 종래의 전자석 흡배기밸브 구조에서는, 아마츄어가 전자석에 의해 당겨질 때에, 아마츄어에 작용하는 전자석의 자력은 아마츄어와 전자석사이의 거리의 제곱에 반비례하게 되어 있는 데, 아마츄어가 전자석쪽으로 가깝게 당겨질수록 아마츄어에 작용하는 자력의 크기는 증가하게 되고, 이로 인해 아마츄어는 전자석에 가깝게 갈수록 점점 더 가속도가 증가하여 전자석과 충돌할 때에 최대의 속도로 충돌하게 된다.

상기와 같이 아마츄어가 전자석에 충돌하게 되면, 그 충돌소음이 운전자에게 전달되어 불쾌감을 주게될 뿐만 아니라 실린더와 전자석밸브의 내구성도 저하시키게 된다.

상기와 같은 전자석에 의한 아마츄어의 충돌속도를 제어하기 위해 아마츄어가 전자석에 가깝게 당겨질수록 전자석에 인가되는 제어전류의 크기를 적절히 제어하면, 아마츄어의 충돌속도를 줄일 수 있지만, 이러한 소프트웨어적인 제어방식에서는 제어기술이 복잡해지고, 다수의 반도체부품을 사용하여야 하므로, 가격측면에서 불리하게 되는 결점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 사정을 감안하여 안출된 것으로, 차량 엔진의 전자석 흡배기밸브의 아마츄어가 전자석의 자력에 의해 전자석과 가깝게 당겨질 때에 아마츄어에 작용하는 전자석의 자력에 의한 이동속도를 적절히 줄일 수 있는 외력을 기계적인 구조로 가할 수 있도록 하여, 구성이 간단하면서도 아마츄어의 충돌속도를 효과적으로 줄여서 충돌소음을 저감시키고, 밸브와 실린더의 내구성도 향상시킬 수 있도록 한 차량 엔진의 전자석 흡배기밸브를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 상하로 이동가능하게 장착되는 밸브스템에 연동되도록 설치된 아마츄어와, 상기 아마츄어에 자력을 가하여 밸브스템을 이동시켜 흡배기포트로부터 개폐시키는 전자석 및, 상기 아마츄어가 전자석의 자력에 의해 상하로 이동할 때에 상기 아마츄어에 작용하는 이동력의 일부를 상쇄시켜 아마츄어와 전자석의 충돌속도를 저감시키기 위해 아마츄어에 외력을 가하는 가력수단이 구비된 것을 특징으로 한다.

도1은 종래 기술에 따른 차량 엔진의 전자석 흡배기밸브의 단면도이고,

도2는 본 발명에 따른 차량 엔진의 전자석 흡배기밸브의 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 밸브하우징 11 : 벨브헤드

14 : 아마츄어 15a,15b : 전자석

17 : 전자제어장치 19 : 램프홀더

20 : 전자제어장치

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

도2는 본 발명에 따른 차량 엔진의 전자석 흡배기밸브의 구조를 개략적인 단면으로 도시한 것으로, 밸브하우징(10)내에 흡배기포트를 직접 개폐시키는 헤드(11)를 구비한 밸브스템(12)이 상하로 이동가능하게 삽입되어 상하의 리턴스프링(13)을 매개로 탄력적으로 지지되고, 상기 밸브스템(12)의 길이방향을 따른 소정부위에는 아마츄어(14)가 수직한 방향으로 일체로 돌출되게 형성되어 있다.

그리고, 상기 아마츄어(14)를 사이에 두고 상부 전자석(15a)과 하부 전자석(15b)이 상하로 소정 간격을 두고 하우징에 고정되게 장착되고, 상기 전자석(15a,15b)은 각각 제어보드(16)를 통해 전자제어장치(17)와 도통할 수 있도록 연결되며, 상기 밸브스템이 상하로 이동할 수 있도록 하우징내에 형성된 밸브스템 가이드홀에는 부시(18)가 끼워져 있다.

또, 상기 아마츄어의 한쪽 선단(14a)에는 램프홀더(19)가 접촉하도록 설치되어 있는 데, 이 램프홀더(19)는 스프링(20)을 매개로 탄력적으로 지지되어, 이 스프링에 의해 램프홀더(19)와 아마츄어의 선단(14a)이 항상 접촉하게 되어 있으며, 상기 램프홀더(19)는 스프링(20)에 의해 지지되면서 아마츄어의 선단(14a)과 접촉한 상태로 밸브스템(12)의 수직한 상하이동방향에 대해 직각을 이루도록 전후 횡방향으로 이동할 수 있도록 설치된다.

상기 램프홀더가 아마츄어의 선단과 접하게 되는 램프홀더의 내측면(19a)은 원호형상으로 오목하게 형성되고, 상기 내측면과 접촉하는 아마츄어의 한쪽 선단(14a)도 내측면과의 마찰을 줄이기 위해 둥글게 형성되며, 상기 원호형상을 한 내측면의 상하 양측 단부(19aa)는 삼각형상으로 형성되어 있다.

이에 따라, 상기 전자제어장치의 제어전류가 예컨대 상부의 전자석(15a)에 인가되면, 전자석이 자화되면서 자력을 발생시키고, 이 자력에 의해 아마츄어(14)가 상부의 전자석쪽으로 당겨지게 되는 데, 이 아마츄어는 상방향으로 자력에 의한 이동력을 받는 반면에 압축스프링(20)의 탄성복원력을 매개로 램프홀더에 의해 횡방향으로는 힘을 받게 된다. 이때 아마츄어의 선단(14a)에 거의 횡방향으로 작용하는 스프링의 복원력에 의해 가해지는 힘보다는 전자석의 자력이 물론 크게 설정되어 있다.

상기와 같이 아마츄어(14)가 2개의 힘 즉, 전자석에 의한 수직 이동력과 램프홀더(19)에 의한 횡방향의 스프링 탄성복원력을 받으면서 상부의 전자석쪽으로 당겨지면, 이때 상기 아마츄어(14)는 전자석쪽으로 인접하게 당겨질수록 자력이 커짐에 따라 아마츄어(14)의 이동속도가 더욱 커지게 되고 이에 따라, 상기 아마츄어(14)의 선단(14a)이 램프홀더(19)의 만곡진 내측면(19a)쪽으로 이동되면서 아마츄어(14)의 수직한 이동력이 수평과 수직한 반발 분력(Fx,Fy)을 발생시키게 된다.이와 같이, 상기 아마츄어(14)가 램프홀더(19)의 내측면(19a)을 따라 상승할수록 상기 아마츄어에 작용하는 램프홀더(19)의 작용방향도 그 내측면(19a)의 형상에 따라 점차적으로 각도를 가지게 되며, 이에 따라 상기 아마츄어(14)의 선단(14a)과 램프홀더(19)의 내측면(19a)에 의해 발생되는 반발 분력 중 아마츄어(14)의 이동방향과 반대로 작용하는 수직반발분력(Fy)이 아마츄어(14)의 이동속도를 저감시켜주게 된다.여기서, 상기 아마츄어(14)의 선단(14a)에 의해 스프링(20)의 탄성복원력을 받는 램프홀더(19)에 발생되는 수평반발분력(Fx)은 스프링(20)을 더욱 압축시키도록 램프홀더(19)를 이동시켜 스프링의 탄성반발려을 더욱 증가시키게 됨은 물론이다.

이어, 상기 아마츄어(14)가 램프홀더(19)의 양측 선단(14a)으로 갈수록 내측면의 경사각도가 커지게 되고, 이 때문에 램프홀더가 아마츄어에 의해 스프링(20)쪽으로 더 밀리면서 스프링(20)을 더욱더 압축시킴에 따라 아마츄어(14)의 이동을 방해하는 램프홀더(19)의 반발력도 스프링의 탄성복원력의 증가와 함께 그만큼 증대됨과 더불어 상기 자력에 의해 이동되는 아마츄어(14)의 이동방향과 반대방향으로 작용하는 일부 분력인 수직반발분력(Fy)도 비례적으로 증가해서 아마츄어(14)의 이동력을 점진적으로 상쇄시키게 되고 이에 따라, 상기 아마츄어(14)가 는 일정하게 감속된 속도로 전자석과 충돌하게 된다.

따라서, 본 발명에 의한 아마츄어의 전자석과의 충돌속도는 종래에 비해 일정하게 감속되므로, 아마츄어와 전자석의 충격량이 작아져서 충돌소음도 저감될 뿐만 아니라 아마츄어와 전자석의 내구성도 종래에 비해 향상시킬 수 있으며, 전체적인 구성도 기계적으로 간단해서 가격측면에서도 유리하게 되는 것이다.

한편, 본 발명의 실시예에서 단지 아마츄어의 한측에 램프홀더와 스프링을 장착한 구조를 설명하였지만, 이에 한정되지 않고 아마츄어의 양측에 램프홀더와 스프링을 장착할 수 있음은 물론이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량 엔진의 전자석 흡배기밸브에 의하면, 흡배기밸브를 개폐시키기 위해 밸브헤드와 스템을 매개로 연결된 아마츄어가 전자석의 자력에 의해 당겨질 때에 기계적인 간단한 구성으로 아마츄어에 상기 자력에 의한 아마츄어의 이동력의 일부를 상쇄시킬 수 있는 외력을 가하여 줌으로써, 아마츄어와 전자석의 충돌속도를 줄여서 충돌소음을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 밸브와 실린더의 내구성 등도 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 상하로 이동가능하게 장착되는 밸브스템에 연동되도록 설치된 아마츄어와, 상기 아마츄어에 자력을 가하여 밸브스템을 이동시켜 흡배기포트로부터 개폐시키는 전자석을 구비한 차량 엔진의 전자석 흡배기밸브에 있어서,

   상기 아마츄어가 전자석의 자력에 의해 상하로 이동할 때에 아마츄어의 이동방향과 반대로 작용하는 분력을 통해 아마츄어의 이동력중 일부를 상쇄시켜 아마츄어와 전자석의 충돌속도를 저감시킬 수 있도록 아마츄어에 외력을 가하는 가력수단이 아마츄어의 한쪽 선단에 접촉되게 설치된 램프홀더와, 이 램프홀더와 상기 선단이 항상 접촉하도록 램프홀더를 아마츄어의 선단쪽으로 밀어주는 가압수단으로 이루어지되,

   상기 램프홀더가 아마츄어의 선단과 접하게 되는 램프홀더의 내측면(19a)은 원호형상으로 오목하게 형성되고, 상기 내측면과 접촉하는 아마츄어의 한쪽 선단(14a)도 내측면과의 마찰을 줄이기 위해 둥글게 형성되며, 상기 원호형상을 한 내측면의 상하 양측 단부(19aa)는 삼각형상으로 형성되어진 것을 특징으로 하는 차량 엔진의 전자석 흡배기밸브.
2. 제1항에 있어서,

   상기 가력수단이 아마츄어의 한쪽 혹은 양쪽 선단에 외력을 가해주도록 설치된 것을 특징으로 하는 차량 엔진의 전자석 흡배기밸브.
3. 제1항에 있어서,

   상기 가압수단이 램프홀더를 아마츄어쪽으로 밀어주기 위해 램프홀더를 탄력적으로 지지하는 스프링을 갖춘 것을 특징으로 하는 차량 엔진의 전자석 흡배기밸브.
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