KR100448741B1

KR100448741B1 - Swirl control apparatus for intake port

Info

Publication number: KR100448741B1
Application number: KR10-2001-0083946A
Authority: KR
Inventors: 김영주
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2001-12-24
Filing date: 2001-12-24
Publication date: 2004-09-16
Also published as: KR20030053915A

Abstract

본 발명은 엔진의 운전영역에 따라서 스월을 발생하기 위한 흡기밸브의 회전을 제어하여 저부하시에는 흡기의 스월을 유도하여 엔진의 시동과 연소가 안정되도록 하고, 고부하시에는 흡기의 저항을 줄여 고출력이 유지되도록 하는 흡기 포트의 스월제어구조에 관한 것으로,The present invention controls the rotation of the intake valve for generating a swirl in accordance with the operating region of the engine to induce the intake swirl at low load to stabilize the starting and combustion of the engine, and at high load to reduce the resistance of the intake to high output The swirl control structure of the intake port to be maintained,

흡기 밸브의 밸브 페이스에 스월리브가 형성되어 흡기 포트로 유입되는 흡입공기의 스월을 유도하기 위한 스월유도장치에 있어서,In the swirl induction device for inducing the swirl of the intake air flowing into the intake port is formed in the valve face of the intake valve,

밸브 스템의 중간부 일측으로 걸림홈이 형성되며, 밸브 페이스의 외주연에는 스월리브가 형성되는 흡기 밸브와;An intake valve in which a locking groove is formed at one side of the middle of the valve stem, and a swirl rib is formed at an outer circumference of the valve face;

상기한 흡기 밸브의 걸림홈이 위치되는 실린더 헤드 부위에 형성되는 장착공간과;A mounting space formed at a cylinder head portion at which the locking groove of the intake valve is located;

상기한 흡기 밸브의 걸림홈이 축삽되도록 하기 위한 축공이 중앙에 형성되고, 상기 축공의 일측으로는 스프링에 의해 탄력지지되는 플런저가 형성되고, 그 외주연에는 다수의 톱니가 형성되어, 상기한 장착공간에 수용되는 회전 풀리와;A shaft hole is formed in the center to allow the catching groove of the intake valve to be inserted into the center, and a plunger is elastically supported by a spring on one side of the shaft hole, and a plurality of teeth are formed on the outer circumference thereof. A rotary pulley accommodated in the space;

오일 펌프로부터 펌핑되어 소정이상의 압력을 지닌 오일이 상기한 회전 풀리의 톱니 일측으로 유도될 수 있도록 실린더 헤드의 도중에 형성되는 오일 통로와;An oil passage formed in the middle of the cylinder head such that oil pumped from the oil pump and having a predetermined pressure can be directed to one side of the tooth of the rotary pulley;

상기한 오일 통로의 도중에 형성되어 엔진의 운전 영역에 따라서 회전 풀리 측으로 흐르는 오일의 흐름을 단속하기 위한 솔레노이드 밸브; 로 구성되는 것을특징으로 한다.A solenoid valve which is formed in the middle of the oil passage and regulates the flow of oil flowing to the rotational pulley side according to the operating region of the engine; It consists of what consists of.

Description

Swirl control apparatus for intake port

본 발명은 흡기 포트의 스월제어구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엔진의 운전영역에 따라서 스월을 발생하기 위한 흡기밸브의 회전을 제어하여 저부하시에는 흡기의 스월을 유도하여 엔진의 시동과 연소가 안정되도록 하고, 고부하시에는 흡기의 저항을 줄여 고출력이 유지되도록 하는 흡기 포트의 스월제어구조에 관한 것이다.The present invention relates to a swirl control structure of the intake port, and more particularly, to control the rotation of the intake valve for generating a swirl according to the operating region of the engine. It relates to a swirl control structure of the intake port to be stabilized, and to reduce the resistance of the intake air at high loads to maintain a high output.

엔진은 동력행정에 필요한 혼합기를 연소실 안으로 흡입되도록 하고, 또 연소가스를 외부로 배출되도록 하기 위해 1개의 실린더에 흡기 밸브와 배기 밸브가 설치된다.The engine is provided with an intake valve and an exhaust valve in one cylinder to allow a mixer necessary for power stroke to be sucked into the combustion chamber and to discharge the combustion gas to the outside.

흡기 밸브와 배기 밸브는 피스톤이 1사이클을 작동하는 극히 짧은 시간에 쉽게 흡기 및 배기를 하여 체적효율을 높이고, 두 밸브가 닫혀 있는 압축 및 동력 행정에서는 충분한 기밀을 유지할 것과, 연소가스의 고온에 노출되어도 정확히 작동되고, 장시간의 운전에 견디는 등의 어려운 조건에 충족되어야만 한다.Intake valves and exhaust valves easily intake and exhaust in very short periods of time during which a piston operates one cycle, increasing volumetric efficiency, maintaining sufficient air tightness in compression and power strokes with both valves closed, and exposure to high temperatures of combustion gases. It must be operated correctly, and it must meet difficult conditions such as enduring long time operation.

도 6은 상기한 연소실에 흡기 및 배기 밸브가 장착된 상태를 도시한 것으로, 실린더 헤드(10)의 형성되는 흡기 포트(11) 및 배기 포트(12)에 상기한 흡기 밸브(13) 및 배기 밸브(14)가 장착된다. 상기한 흡기 및 배기 밸브(13,14)는 밸브 스템(13a,14a)이 길게 형성되고, 상기 밸브 스템(13a,14a)의 하부에는 밸브 헤드(13b,14b)가 형성된다.FIG. 6 shows a state in which the intake and exhaust valves are mounted in the combustion chamber, and the intake valve 13 and the exhaust valve described above in the intake port 11 and the exhaust port 12 formed in the cylinder head 10. 14 is mounted. The intake and exhaust valves 13 and 14 have long valve stems 13a and 14a, and valve heads 13b and 14b are formed below the valve stems 13a and 14a.

상기한 흡기 밸브(13) 및 배기 밸브(14)는 크랭크 축과 연동되는 캠(15)의작동에 의해 주기적으로 상하이동되면서 흡기 포트(11) 및 배기 포트(12)를 개폐하게 된다.The intake valve 13 and the exhaust valve 14 are periodically moved by the operation of the cam 15 interlocked with the crank shaft while opening and closing the intake port 11 and the exhaust port 12.

이 과정에서 상기한 흡기 포트(11)로 유입되는 흡입공기의 스월량이 증대되도록 하기 위하여 도 7과 같이 흡기 밸브(13)의 밸브 스템(13a)의 상부에 홈을 밸브 가이드에는 돌기(16)를 나선형상으로 형성하여 흡기 밸브(13)가 상하로 이동될 때 회전되도록 하는 기술이 개발되었다. 그러나 상기와 같이 구성되는 흡기 밸브는 상하 거동시 각각 그 회전방향이 서로 반대가 되므로 스월 발생이 어려울 뿐만 아니라 흡기 밸브 자체의 회전만으로 스월을 발생시키는데 어려운 단점이 있었다.In this process, in order to increase the amount of swirl of the intake air flowing into the intake port 11 as described above, a groove 16 is provided in the valve guide with a groove on the valve stem 13a of the intake valve 13 as shown in FIG. 7. Has been developed to form a spiral to rotate when the intake valve 13 is moved up and down. However, the intake valve configured as described above has a disadvantage in that it is difficult to generate a swirl only by the rotation of the intake valve itself since the rotation directions thereof are opposite to each other in the vertical movement.

또한, 도 8과 같이 흡기 포트로 유입되는 흡입공기의 스월량이 증대되도록 하기 위하여 상기 흡기 밸브(13)의 밸브 페이스 부분에 유선형의 스월리브(17)가 형성된 경우도 있다. 즉, 흡기 포트로 유입되는 흡입공기가 상기 스월리브(17)와 부딪치면서 공기의 흐름에 유동이 생기게 되는 것이다. 그러나 이와 같이 흡기 밸브(13)의 밸브 페이스부에 스월리브(17)를 형성하게 되면 엔진이 저속으로 회전하는 경우에는 흡입공기의 스월을 증대시켜 연소의 안정성을 향상시키는데 효과가 있게 되지만, 엔진이 고속으로 회전하게 되는 경우에는 상기한 스월리브가 오히려 저항으로 작용되어 엔진의 출력이 저하되는 문제점이 있었다.In addition, in order to increase the amount of swirl of intake air flowing into the intake port as shown in FIG. 8, a streamlined swirl rib 17 may be formed in the valve face portion of the intake valve 13. That is, as the suction air flowing into the intake port collides with the swirl rib 17, the flow of air is generated. However, if the swirl ribs 17 are formed in the valve face portion of the intake valve 13 in this way, when the engine rotates at a low speed, the swirl of the intake air is increased to improve the stability of combustion. In the case of rotating at a high speed, the swirl rib acts as a resistance, thereby lowering the output of the engine.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 엔진의 운전영역에 따라서 스월을 발생하기 위한 흡기밸브의 회전을 제어하여 저부하시에는 흡기의 스월을 유도하여 엔진의 시동과 연소가 안정되도록 하고, 고부하시에는 흡기의 저항을 줄여 고출력이 유지되도록 하는 흡기 포트의 스월제어구조를 제공하는 데 목적이 있는 것이다.Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, by controlling the rotation of the intake valve for generating a swirl in accordance with the operating region of the engine to induce a swirl of the intake at low load to stabilize the starting and combustion of the engine The purpose of the present invention is to provide a swirl control structure of the intake port to maintain the high output by reducing the resistance of the intake air under high load.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,The present invention as a means for achieving the above object,

상기한 오일 통로의 도중에 형성되어 엔진의 운전 영역에 따라서 회전 풀리 측으로 흐르는 오일의 흐름을 단속하기 위한 솔레노이드 밸브; 로 구성되는 것을 특징으로 한다.A solenoid valve which is formed in the middle of the oil passage and regulates the flow of oil flowing to the rotational pulley side according to the operating region of the engine; Characterized in that consists of.

도 1은 본 발명에 의해 형성되는 스월제어장치의 구성도.1 is a block diagram of a swirl control device formed by the present invention.

도 2는 본 발명에 의해 형성되는 흡기 밸브의 사시도.2 is a perspective view of an intake valve formed by the present invention;

도 3은 본 발명에 의한 흡기 밸브에 회전 풀리가 장착된 상태의 도면.Figure 3 is a view of a rotary pulley mounted on the intake valve according to the present invention.

도 4는 흡기 밸브가 닫혔을 경우의 작동상태도.4 is an operating state when the intake valve is closed.

도 5는 도 4의 A-A선 단면도.5 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.

도 6 내지 도 8은 종래의 기술을 설명하기 위한 도면.6 to 8 are views for explaining a conventional technology.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of code for main part of drawing

20 : 실린더 헤드 21 : 흡기 포트20: cylinder head 21: intake port

25 : 장착공간 26 : 오일통로25: mounting space 26: oil passage

30 : 흡기 밸브 32 : 걸림홈30: intake valve 32: locking groove

34 : 스월리브 40 : 회전풀리34: swirl rib 40: rotating pulley

41 : 축공 42 : 플런저41: shaft ball 42: plunger

43 : 스프링 44 : 톱니43: spring 44: tooth

45 : 볼 50 : 솔레노이드 밸브45: ball 50: solenoid valve

60 : 전자제어장치 61 : 스로틀 센서60: electronic control device 61: throttle sensor

이하, 본 발명의 구성 및 작동에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments according to the configuration and operation of the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명에 의해 형성되는 스월제어장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 의해 형성되는 흡기 밸브의 사시도이며, 도 3은 본 발명에 의한 흡기 밸브에 회전 풀리가 장착된 상태의 도면이고, 도 4는 흡기 밸브가 닫혔을 경우의 작동상태도이며, 도 5는 도 4의 A-A선 단면도이다.1 is a configuration diagram of a swirl control device formed by the present invention, Figure 2 is a perspective view of the intake valve formed by the present invention, Figure 3 is a view of a state in which the rotary pulley is mounted on the intake valve according to the present invention 4 is an operation state diagram when the intake valve is closed, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.

도면 중에 표시되는 도면부호 20은 본 발명에 의해 형성되는 실린더 헤드를 지시하는 것이고, 도면부호 30은 본 발명에 의해 형성되는 흡기 밸브를 지시하는 것이며, 도면부호 40은 회전 풀리를 지시하는 것이다.Reference numeral 20 shown in the drawing indicates a cylinder head formed by the present invention, reference numeral 30 indicates an intake valve formed by the present invention, and reference numeral 40 indicates a rotary pulley.

상기한 실린더 헤드(20)에는 종래와 같이 흡기 포트(21) 및 배기 포트(22)가 형성되고, 그 상부에는 밸브를 작동시키기 위한 캠(23)이 형성된다. 그리고 흡기 밸브(30)가 장착되기 위한 밸브 가이드(24)의 중간위치에 소정 크기의 장착공간(25)이 형성되며, 이 장착공간(25)으로는 오일펌프()에서 펌핑된 오일이 유도되도록 하기 위한 오일 통로(26)가 형성된다.The inlet port 21 and the exhaust port 22 are formed in the cylinder head 20 as in the prior art, and a cam 23 for operating the valve is formed thereon. In addition, a mounting space 25 having a predetermined size is formed at an intermediate position of the valve guide 24 for mounting the intake valve 30, so that the oil pumped from the oil pump is introduced into the mounting space 25. An oil passage 26 is formed for this purpose.

그리고 상기한 흡기 밸브(30)의 밸브 스템(31)의 중간부 일측에는 걸림홈(32)이 형성되고, 밸브 페이스(33)의 외주연에는 스월리브(34)가 형성되는데, 상기한 스월리브(34)는 위에서 아래방향으로 직선형상으로 형성되는 것이 바람직하다.A locking groove 32 is formed at one side of the middle portion of the valve stem 31 of the intake valve 30, and a swirl rib 34 is formed at the outer circumference of the valve face 33. 34 is preferably formed in a straight line shape from the top to the bottom.

그리고 상기한 실린더 헤드(20)의 장착공간(25)에는 회전 풀리(40)가 수용되는데, 상기 회전 풀리(40)의 중앙부에 형성되는 축공(41)으로 상기 흡기 밸브(30)의 밸브 스템(31) 부분이 축삽된다. 상기 회전 풀리(40)의 내부에는 스프링(43)에의해 탄력지지되는 플런저(42)가 수용되는데, 이 플런저(42)의 끝단이 상기 걸림홈(32)에 끼워지는 것이다. 그리고 상기한 회전 풀리(40)의 외주연에는 다수의 톱니(44)가 일정한 간격으로 형성되어 있는데, 이는 상기 회전 풀리(40)가 오일 통로(26)에서 전달되는 오일의 압력에 의해 회전되도록 하기 위한 것이다.The rotary pulley 40 is accommodated in the mounting space 25 of the cylinder head 20, and the valve stem of the intake valve 30 is formed by a shaft hole 41 formed in the center of the rotary pulley 40. 31) The part is deflated. The plunger 42 elastically supported by the spring 43 is accommodated in the rotary pulley 40, and the end of the plunger 42 is fitted into the locking groove 32. And the outer periphery of the rotary pulley 40 is formed with a plurality of teeth 44 at regular intervals, which is to allow the rotary pulley 40 to be rotated by the pressure of the oil delivered from the oil passage (26) It is for.

그리고 상기한 회전 풀리(40)의 내부 하측으로는 흡기 밸브(30)가 닫히는 경우에 흡기 밸브(30)의 걸림홈(32)에 플런저(42)가 걸리지 않도록 하기 위한 볼(45)이 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 흡기 밸브(30)가 개방된 상태일 때는 상기한 플런저(42)가 스프링(43)에 밀려 걸림홈(32)에 걸리게 구성되고, 흡기 밸브(30)가 닫혀 상승된 상태일 때는 상기 볼(45)이 상기한 플런저(42)를 외측으로 밀어 상기 걸림홈(32)으로부터 플런저(42)가 분리되도록 형성되는 것이다.In addition, a ball 45 is formed in the lower portion of the rotary pulley 40 to prevent the plunger 42 from being caught in the locking groove 32 of the intake valve 30 when the intake valve 30 is closed. It is preferable. That is, when the intake valve 30 is in the open state, the plunger 42 is pushed by the spring 43 to be caught by the locking groove 32, and when the intake valve 30 is closed and raised, the ball is 45 is formed so that the plunger 42 is separated from the locking groove 32 by pushing the plunger 42 to the outside.

그리고 상기한 오일 통로(26)의 도중에는 엔진의 운전 영역에 따라서 회전 풀리(40) 측으로 흐르는 오일의 흐름을 단속하기 위한 솔레노이드 밸브(50)가 형성된다. 상기한 솔레노이드 밸브(50)는 스로틀 센서(61)에서 측정되는 스로틀 각에 따라 전자제어장치(60)의 제어에 의해서 작동되는 것이다. 특히, 상기한 솔레노이드 밸브(50)는 스로틀 대도각이 60% 이상일 경우에 닫히게 되어 회전 풀리(40) 측으로 오일이 공급되지 않도록 설정하는 것이 바람직하다.In the middle of the oil passage 26, a solenoid valve 50 for controlling the flow of oil flowing toward the rotary pulley 40 is formed along the operating region of the engine. The solenoid valve 50 is operated by the control of the electronic controller 60 according to the throttle angle measured by the throttle sensor 61. In particular, the solenoid valve 50 is closed when the throttle large angle is more than 60% is preferably set so that no oil is supplied to the rotary pulley (40).

상기와 같이 구성되는 흡기 밸브의 스월제어장치의 작동을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the swirl control device of the intake valve configured as described above are as follows.

엔진이 시동되어 저부하 운전 영역일 경우(스로틀 개도각이 대략 60% 이하)에는 상기한 오일 통로(26)로 오일 펌프(62)에서 펌핑된 소정 압력을 지닌 오일이회전 풀리(40)쪽으로 공급된다. 이렇게 공급되는 오일에 의해서 상기한 회전 풀리(40)는 회전된다.When the engine is started and is in the low load operating region (approximately 60% or less of the throttle opening angle), the oil having the predetermined pressure pumped from the oil pump 62 to the oil passage 26 is supplied toward the rotary pulley 40. do. The rotary pulley 40 is rotated by the oil thus supplied.

이 때, 상기한 흡기 밸브(30)가 개방된 상태일 경우에는 상기한 회전 풀리(40)의 내측에 수용된 플런저(42)가 스프링(43)의 탄력에 의해서 전진되어 흡기 밸브(30)의 걸림홈(32)에 걸리게 되므로서 상기한 흡기 밸브(30)가 회전된다. 따라서 흡기 포트(21)로 유입되는 흡입공기는 스월을 일으키며 연소실로 유입된다.At this time, when the intake valve 30 is in the open state, the plunger 42 accommodated inside the rotary pulley 40 is advanced by the elasticity of the spring 43 to catch the intake valve 30. The intake valve 30 described above is rotated by being caught by the groove 32. Therefore, the suction air flowing into the intake port 21 causes swirl and flows into the combustion chamber.

반대로 흡기 밸브(30)가 닫힌 상태가 되면 상기한 흡기 밸브(30)는 일정 높이로 상승된 상태이고, 흡기 밸브(30) 상승시 밸브 스템(31)의 원주부분이 상기한 볼(45)을 외측으로 밀게 된다. 따라서 상기 볼(45)에 의해 걸림홈(32)에서 플런저(42)를 이탈되도록 하므로서, 상기한 흡기 밸브(30)는 회전하지 않게 된다. 즉, 상기 흡기 밸브(30)가 회전되지 않게 되어 밸브 페이스와 밸브 시트가 마찰에 의해 마모되는 것이 방지된다.On the contrary, when the intake valve 30 is closed, the intake valve 30 is raised to a certain height, and when the intake valve 30 is raised, the circumferential portion of the valve stem 31 lifts the ball 45. Pushed outward. Therefore, the intake valve 30 is not rotated by allowing the plunger 42 to be separated from the locking groove 32 by the ball 45. That is, the intake valve 30 is not rotated to prevent the wear of the valve face and the valve seat by friction.

그리고 엔진이 고부하 영역일 경우(스로틀 개도각이 대략 60%이상)에는 전자제어장치(60)의 제어에 의해 솔레노이드 밸브(50)가 닫힌 상태가 되어 상기한 오일통로(26)를 통해 회전 풀리(40) 측으로 공급되는 오일이 차단된다.When the engine is in the high load region (the throttle opening angle is about 60% or more), the solenoid valve 50 is closed by the control of the electronic controller 60, and the rotary pulley ( 40) The oil supplied to the side is cut off.

따라서 상기한 회전 풀리(40) 및 흡기 밸브(30)의 회전은 멈추게 되고 스월발생을 줄여 연소실로 공급되는 흡입공기의 최대유량이 확보된다. 특히 이 경우에는 스월리브(34)가 직선으로 형성되어 있으므로 유동저항이 줄어들게 된다.Therefore, the rotation of the rotary pulley 40 and the intake valve 30 is stopped and the swirl flow is reduced to secure the maximum flow rate of the intake air supplied to the combustion chamber. In particular, in this case, since the swirl rib 34 is formed in a straight line, the flow resistance is reduced.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 엔진의 운전조건에 맞추어 흡입공기의 스월이 제어되므로서 엔진의 시동성을 향상시키고 저부하시에는 연소안정성을 향상시켜 배기가스 측면에서 유리하게 되며, 고부하시에는 충분한 흡입공기의 유량이 확보되어 출력을 향상시키게 되는 커다란 장점이 있는 것이다.According to the present invention configured as described above, the swirl of the intake air is controlled according to the operating conditions of the engine, thereby improving the startability of the engine and improving combustion stability at low loads, which is advantageous in terms of exhaust gas, and sufficient intake air at high loads. There is a huge advantage that the flow rate is secured to improve the output.

Claims

In the swirl induction device for inducing the swirl of the intake air flowing into the intake port is formed in the valve face of the intake valve,

An intake valve 30 in which a locking groove 32 is formed at one side of an intermediate portion of the valve stem 31, and a swirl rib 34 is formed at an outer circumference of the valve face 33;

A mounting space 25 formed at a portion of the cylinder head 20 where the locking groove 32 of the intake valve 30 is located;

A shaft hole 41 is formed at the center to allow the locking groove 32 of the intake valve 30 to be inserted into a shaft, and one side of the shaft hole 41 is elastically supported by a spring 43. Is formed, a plurality of teeth 44 is formed on the outer periphery, the rotary pulley 40 accommodated in the mounting space 25;

An oil passage 26 formed in the middle of the cylinder head 20 such that oil pumped from the oil pump 62 and having a predetermined pressure can be directed to one side of the teeth 44 of the rotary pulley 40;

A solenoid valve 50 formed in the middle of the oil passage 26 to control the flow of oil flowing along the rotational pulley 40 in accordance with the operating region of the engine; Swirl control structure of the intake port, characterized in that consisting of.

The method of claim 1,

On one side of the rotary pulley 40 is a ball 45 for retracting the plunger 42 so that the plunger 42 is not caught in the engaging groove 32 of the intake valve when the intake valve 30 is closed. Swirl control structure of the intake port, characterized in that formed.

The method of claim 2,

Swirl ribs (34) formed on the valve face (33) of the intake valve (30) is a swirl control structure of the intake port, characterized in that formed in a straight line from the top to the bottom.

The method of claim 1,

The solenoid valve 50 is operated by the control of the electronic control device 60, the rotation pulley 40 when the throttle opening angle measured by the throttle sensor 61 is a high load region (about 60% or more). Swirl control structure of the intake port, characterized in that the oil is not supplied to the side.