KR101316282B1 - 가변 압축비 벨브장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가변 압축비 밸브장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 밸브의 시트부분에 판스프링(Belleville Spring)을 설치하여 기 설정된 압력이상의 연소압력이 발생할 경우 판스프링 압축을 통해서 가변압축비를 실현하며, 특히 저온환경에서 시동초기 압축비를 증가시켜서 냉시동 성능을 향상시키는 가변 압축비 밸브장치에 관한 것이다.

본 발명의 가변 압축비 밸브장치는 밸브의 시트부위를 두부분으로 구분하여 상부밸브(11)와 하부밸브(13)로 나누고, 상기 상부밸브(11)와 하부밸브(13)와의 사이에 판스프링(50)을 설치하며, 상기 상부 및 하부 밸브(11,13)를 일체로 하기 위하여 리테이너 링(30)을 삽입하여 이루어지는 구성으로 된다.

Description

가변 압축비 벨브장치{VARIABLE COMPRESSION RATIO VALVING DEVICE}

본 발명은 가변 압축비 밸브장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 밸브의 시트 부분에 판스프링(Belleville Spring)을 설치하여 기 설정된 압력이상의 연소압력이 발생할 경우 판스프링 압축을 통해서 가변압축비를 실현하며, 저온환경에서 시동초기 압축비를 증가시켜서 냉시동 성능을 향상시키는 가변 압축비 장치에 관한 것이다.

가변압축비와 관련한 종래의 기술은 대부분 링키지를 사용하여 연소실 부피를 변화시키거나 피스톤의 부분 변형을 유도하여 가변압축비를 실현하는 방법이 대부분이다.

상기한 종래의 기술에 있어서, 가변압축비 범위를 넓히기 위해서는 과도한 설계변경이 요구되고, 구현 메카니즘이 복잡하여 비용이 증가하고 실현가능성 여부도 불분명한 문제점이 있다.

따라서 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 밸브의 시트부분에 판 스프링을 설치하여 기 설정된 압력이상의 연소압력이 발생할 경우 판스프링의 압축을 통해서 가변압축비를 실현하며, 저온환경에서 시동초기 압축비를 증가시켜서 저온 시동성능을 향상시키는 가변 압축비 밸브장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발의 가변 압축비 밸브장치는 밸브의 시트부위를 상부밸브(11)와 하부밸브(13)로 구분하여 나누고, 상기 상부밸브(11)와 하부밸브(13)와의 사이에 판스프링(50)을 설치하며, 상기 상부 및 하부 밸브(11,13)를 일체로 하기 위하여 리테이너 링(30)을 삽입하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 판스프링(50)은 실린더 내부압력이 판스프링의 예하중보다 낮을 경우 팽창하여 전체 스프링계가 압축되지 않는 상태가 되도록 하고, 실린더 내부압력이 판스프링(50)의 예하중보다 클 경우 압축되어 원래의 압축비로 환원되도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 가변 압축비 밸브장치에 의하면, 밸브 시트부에 판스프링을 설치하여 연소실 압력이 작을 경우 스프링의 팽창을 이용하여 압축비를 증가시켜 저온환경에서 시동성능을 향상시킬 수 있는 효과를 발휘한다.

또한, 본 발명은 판스프링의 예하중 설계를 적절히 하여 연소실 압력이 증가할 경우, 압축비를 원래의 값 또는 그 이하로 저감시켜 EM 구간에서는 배기규제 만족이 가능하도록 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 가변 압축비 밸브장치의 적합한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 1 은 종래의 일반 밸브의 사시도이고,

도 2 는 본 발명의 가변 압축비 밸브 구조를 도시한 단면도이며,

상기 도 3 은 상기 도 2 에 장착된 판스프링과 리테이너를 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 가변 압축비 밸브장치는 종래의 밸브(1) 구조와 달리 밸브 시트부위를 2부분으로 구분하여 상부밸브(11)와 하부밸브(13)로 나누고, 상기 상부밸브(11)와 하부밸브(13)의 사이에 판스프링(50)을 설치하며, 상기 상부 및 하부 밸브(11,13)를 일체로 하기 위하여 리테이너 링(30)을 삽입하는 구조로 이루어진다.

한편, 도 4 는 상기 도 3 의 가변 압축비 밸브장치의 실린더 내부 압력 상태에 따라 작동되는 상태를 도시한 도면으로,

도 4의 (a)는 판스프링이 팽창한 상태를, 도 4의 (b)는 판스프링이 압축된 상태를 각각 도시한 단면도이다.

겨울철, 저온 시동조건에서와 같이, 엔진의 실린더 내부 압력이 낮을 경우에는 상기 도 4 의 (a) 에서와 같이, 두개의 판스프링(50)의 예하중이 커서 전체 스프링계가 압축되지 않은 상태가 되며, 이때의 압축비는 공칭 압축비보다 크게 스프링을 설계하여 저온에서의 시동성능을 좋게 하도록 한다.

한편, 실린더 내부의 압력이 판스프링(50)의 예하중보다 높을 경우 스프링계가 도 4 의 (b) 에서와 같이, 판스프링(50)이 압축되어서 원래의 압축비로 환원하여 배기규제를 만족시킨다.

한편, 도 5 는 본 발명에서 적용되는 판스프링의 설계 예를 나타낸 도면이다.

앞에서 설명한 바와 같이, 판스프링 구조에 의해서 압축비의 범위가 결정되며 기하학적 설계조건은 도 5 에 도시된 것과 같다.

즉, 판스프링(50)은 일반적으로 댐핑(Damping) 효과가 있으며 변위와 힘과의 역학관계는 도 5 에 기재된 식과 같으며, 판스프링계의 형상은 각 스프링을 나란하게 또는 뒤집어서 배열할 수 있으며, 예하중 및 밸브시트 내의 공간에 따라 정해진다.

본 발명의 상기 판스프링(50)을 밸브 시트에 삽입할 시, 일정 변위를 압축시켜서 예하중 범위를 조절할 수 있으며, 상기 변위에 따라서 엔진운전 중 스프링계가 압축을 시작하게 하며, 따라서 연소실 압력에 의한 힘이 예하중보다 커서 압축비가 변하게 할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 가변 압축비 밸브 장치는 실린더 내부에 발생되는 압력이 판스프링(50)의 예하중보다 낮을 경우 팽창하여 전체 스프링계가 압축되지 않는 상태가 되도록 하고, 실린더 내부압력이 판스프링(50)의 예하중보다 클 경우 압축되어 원래의 압축비로 환원되어 가변압축비를 실현하게 되며, 이를 통해 특히 저온환경에서 시동초기 압축비를 증가시킴으로 저온 시동성능을 향상시킬 수 있게 된다.

도 1 은 종래의 일반 밸브의 사시도이고,

도 2 는 본 발명의 가변 압축비 밸브장치 구조를 도시한 단면도이며,

상기 도 3 은 상기 도 2 에 장착된 판스프링과 리테이너를 도시한 도면이다.

도 4 는 상기 도 3 의 가변 압축비 밸브장치의 실린더 내부 압력 상태에 따라 작동되는 상태를 도시한 도면이다.

도 5 는 본 발명에서 적용되는 판스프링의 설계 예를 나타낸 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 일반밸브 10 : 가변 압축비 밸브

11 : 상부밸브 13 : 하부밸브

30 : 리테이너 링 50 : 판스프링

Claims (2)

1. 밸브의 시트부위를 상부밸브(11)와 하부밸브(13)로 구분하여 나누고,

   상기 상부밸브(11)와 하부밸브(13)와의 사이에 2개의 판스프링(50)을 설치하며,

   상기 상부 및 하부 밸브(11,13)를 일체로 하기 위하여 리테이너 링(30)을 삽입하여 이루어지고,

   상기 판스프링(50)은 실린더 내부압력이 판스프링의 예하중보다 낮을 경우 팽창하여 전체 스프링계가 압축되지 않는 상태가 되도록 하고, 실린더 내부압력이 판스프링(50)의 예하중보다 클 경우, 압축되어 원래의 압축비로 환원되도록 한 것을 특징으로 하는 가변 압축비 밸브장치.
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