KR101943221B1 - A cylinder head, internal combustion engine and vehicle including the same - Google Patents

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KR101943221B1 KR1020170134529A KR20170134529A KR101943221B1 KR 101943221 B1 KR101943221 B1 KR 101943221B1 KR 1020170134529 A KR1020170134529 A KR 1020170134529A KR 20170134529 A KR20170134529 A KR 20170134529A KR 101943221 B1 KR101943221 B1 KR 101943221B1
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임현철
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현대위아 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a cylinder head, and an internal combustion engine and a vehicle including the same. According to the present invention, the cylinder head comprises: an intake flow path to guide intake air to a combustion chamber; an exhaust flow path to discharge exhaust gas from the combustion chamber; an intake adjustment device to adjust the opening degree of the intake flow path; and an exhaust adjustment device to adjust the opening degree of the exhaust flow path. The intake adjustment device comprises a first shaft to be able to rotate, and a first cam valve rotated with the first shaft and adjusting the opening degree of the intake flow path. The exhaust adjustment device comprises a second shaft to be able to rotate, and a second cam valve rotated with the second shaft and adjusting the opening degree of the exhaust flow path. Accordingly, weight, costs, and the harmful substance content of the exhaust gas are able to be reduced, and mileage, durability, and mounting property are able to be improved.

Description

실린더 헤드 및 이를 포함하는 내연기관과 자동차{A CYLINDER HEAD, INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND VEHICLE INCLUDING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a cylinder head, an internal combustion engine including the cylinder head,

본 발명은, 실린더 헤드 및 이를 포함하는 내연기관과 자동차에 관한 것이다. The present invention relates to a cylinder head and an internal combustion engine including the same and an automobile.

일반적으로, 자동차는 노상, 산야 등에서 주행하며 사람이나 화물을 운반하거나 각종 작업을 하는 기계로서, 공기와 연료가 혼합된 흡기의 연소가 기관의 내부에서 이루어져 열에너지를 기계적 에너지로 바꾸는 내연기관, 상기 내연기관으로 흡기를 공급하는 흡기라인 및 상기 내연기관에서 발생되는 배기를 배출하는 배기라인을 포함한다. 2. Description of the Related Art Generally, an automobile is an internal combustion engine that travels on a road, a mountain, and the like and carries a person or a cargo or performs various operations. The internal combustion engine changes the thermal energy into mechanical energy by combustion of an intake air, An intake line for supplying intake air to the engine, and an exhaust line for exhausting the exhaust gas generated in the internal combustion engine.

상기 내연기관은, 실린더 블록, 상기 실린더 블록과 함께 연소실을 형성하는 실린더 헤드, 상기 연소실의 내부에서 왕복 운동 가능하게 형성되는 피스톤 및 상기 피스톤의 왕복 운동을 회전 운동을 전환시키는 크랭크 샤프트를 포함하고, 상기 실린더 헤드는, 상기 연소실로 흡기를 안내하는 흡기 포트, 상기 연소실로부터 배기를 배출하는 배기 포트 및 상기 흡기 포트와 상기 배기 포트를 개폐하는 밸브트레인을 포함한다. Wherein the internal combustion engine includes a cylinder block, a cylinder head forming a combustion chamber together with the cylinder block, a piston formed to be reciprocatable within the combustion chamber, and a crankshaft for switching a reciprocating motion of the piston, The cylinder head includes an intake port for guiding intake air to the combustion chamber, an exhaust port for exhausting exhaust gas from the combustion chamber, and a valve train for opening and closing the intake port and the exhaust port.

상기 밸브트레인은, 상기 흡기 포트를 개폐하는 제1 밸브트레인 및 상기 배기 포트를 개폐하는 제2 밸브트레인을 포함한다. The valve train includes a first valve train for opening and closing the intake port and a second valve train for opening and closing the exhaust port.

상기 제1 밸브트레인은, 회전 가능하게 구비되는 제1 캠샤프트, 상기 제1 캠샤프트로부터 반경방향으로 돌출되는 제1 캠, 상기 제1 캠에 연동되어 왕복 운동되며 상기 흡기 포트를 개폐하는 제1 밸브 및 상기 제1 밸브가 상기 흡기 포트를 폐쇄하도록 상기 제1 밸브에 탄성력을 가하는 제1 밸브 스프링을 포함한다. The first valve train includes a first camshaft rotatably provided, a first cam projecting radially from the first camshaft, a first cam reciprocally interlocked with the first cam and opening and closing the intake port, And a first valve spring for applying an elastic force to the first valve so that the first valve closes the intake port.

상기 제2 밸브트레인은, 회전 가능하게 구비되는 제2 캠샤프트, 상기 제2 캠샤프트로부터 반경방향으로 돌출되는 제2 캠, 상기 제2 캠에 연동되어 왕복 운동되며 상기 배기 포트를 개폐하는 제2 밸브 및 상기 제2 밸브가 상기 배기 포트를 폐쇄하도록 상기 제2 밸브에 탄성력을 가하는 제2 밸브 스프링을 포함한다. The second valve train includes a second camshaft rotatably provided, a second cam projecting in the radial direction from the second camshaft, a second cam that reciprocally moves in conjunction with the second cam and opens and closes the exhaust port, And a second valve spring for applying an elastic force to the second valve so that the second valve closes the exhaust port.

여기서, 상기 내연기관은 통상적으로 다기통 엔진으로 형성됨에 따라, 상기 연소실이 복수로 형성되고, 상기 흡기포트와 상기 배기포트가 각각 연소실마다 적어도 하나씩 구비되고, 상기 제1 캠, 상기 제1 밸브 및 상기 제1 밸브 스프링이 각 흡기포트마다 적어도 하나씩 구비되고, 상기 제2 캠, 상기 제2 밸브 및 상기 제2 밸브 스프링이 각 배기포트마다 적어도 하나씩 구비된다. Here, the internal combustion engine is typically a multi-cylinder engine, so that a plurality of combustion chambers are formed, at least one intake port and an exhaust port are provided for each combustion chamber, and the first cam, At least one of the first valve springs is provided for each intake port, and at least one of the second cam, the second valve and the second valve spring is provided for each exhaust port.

그리고, 상기 내연기관은, 상기 흡기라인으로부터 공급받는 흡기를 일시 저장하는 서지탱크, 상기 서지탱크의 흡기를 분기시켜 복수의 흡기포트에 각각 공급하는 흡기매니폴드, 상기 복수의 배기포트로부터 배출되는 배기를 모으는 배기매니폴드 및 상기 배기매니폴드로부터 상기 배기라인으로 흐르는 배기에서 유해물질을 제거하는 촉매를 더 포함한다. The internal combustion engine includes a surge tank for temporarily storing intake air supplied from the intake line, an intake manifold for branching the intake air of the surge tank and supplying the intake manifold to the plurality of intake ports, And a catalyst for removing harmful substances from the exhaust flowing from the exhaust manifold to the exhaust line.

상기 흡기라인은, 자동차의 외부로부터 유입되는 공기에서 이물질을 제거하는 에어 필터 및 상기 에어 필터를 통과한 공기를 상기 서지탱크로 안내하는 흡기덕트를 포함한다. The intake line includes an air filter for removing foreign matter from air introduced from the outside of the automobile and an intake duct for guiding the air that has passed through the air filter to the surge tank.

상기 배기라인은, 상기 촉매를 통과한 배기를 머플러로 안내하는 배기 파이프를 포함한다. The exhaust line includes an exhaust pipe for guiding the exhaust passing through the catalyst to a muffler.

그러나, 이러한 종래의 실린더 헤드 및 이를 포함하는 내연기관과 자동차에 있어서는, 중량 및 원가가 상승되고, 연비가 악화되고, 배기의 유해물질 함유량이 증가되고, 내구성이 저하되며, 탑재성이 불리한 문제점이 있었다. However, in such a conventional cylinder head and an internal combustion engine and an automobile including the conventional cylinder head, there are problems in that the weight and cost are increased, the fuel consumption is deteriorated, the content of harmful substances in exhaust is increased, the durability is decreased, there was.

구체적으로, 실린더 헤드의 부품수가 많고, 실린더 헤드의 구조가 복잡하며, 실린더 헤드의 크기가 상당히 커서, 중량 및 원가가 상승되고, 연비가 악화되고, 배기의 유해물질 함유량이 증가되고, 내구성이 저하되며, 탑재성이 불리해진다. Specifically, the number of parts of the cylinder head is large, the structure of the cylinder head is complicated, the size of the cylinder head is considerably large, the weight and cost are increased, fuel economy is deteriorated, the content of harmful substances in exhaust is increased, And the mountability is deteriorated.

그리고, 밸브가 밸브 헤드와 밸브 스템을 갖는 포핏 밸브로 형성됨에 따라, 실린더 헤드의 부품수가 더욱 많아지고, 실린더 헤드의 구조가 더욱 복잡해지며, 실린더 헤드의 크기가 더욱 커져, 중량 및 원가가 더욱 상승되고, 연비가 더욱 악화되고, 배기의 유해물질 함유량이 더욱 증가되고, 내구성이 더욱 저하되며, 탑재성이 더욱 불리해진다. Further, since the valve is formed of a poppet valve having a valve head and a valve stem, the number of parts of the cylinder head is further increased, the structure of the cylinder head is further complicated, the size of the cylinder head is further increased, The fuel consumption is further deteriorated, the content of the harmful substances in the exhaust is further increased, the durability is further lowered, and the mountability becomes further deteriorated.

그리고, 밸브에 의한 흡기와 배기의 유동 저항이 커지고, 흡기와 배기의 유동 형태에 급격한 변화가 발생되어, 흡기와 배기가 원활히 유동되지 못하고, 연비가 더욱 악화되고, 배기의 유해물질 함유량이 더욱 증가된다. Further, the flow resistance of the intake and exhaust by the valve becomes large, and the shape of flow of the intake and exhaust becomes abruptly changed, the intake and exhaust do not flow smoothly, fuel economy becomes worse, and the content of harmful substances in the exhaust increases do.

그리고, 서지탱크, 흡기매니폴드 및 배기매니폴드가 구비됨에 따라, 중량 및 원가가 더욱 상승되고, 연비가 더욱 악화되고, 배기의 유해물질 함유량이 더욱 증가되고, 탑재성이 더욱 불리해진다. Further, with the provision of the surge tank, the intake manifold and the exhaust manifold, the weight and the cost are further increased, the fuel economy is further deteriorated, the content of the toxic substances in the exhaust is further increased, and the mountability becomes worse.

그리고, 배기매니폴드가 구비됨에 따라, 배압이 증가되어 배기가 원활이 배출되지 못하고, 성능 및 연비가 저하되고, 배기의 유해물질 함유량이 더욱 증가된다. Further, as the exhaust manifold is provided, the back pressure is increased and the exhaust gas can not be discharged smoothly, the performance and the fuel consumption are lowered, and the content of the harmful substances in the exhaust gas is further increased.

그리고, 실린더헤드와 촉매 사이에 배기매니폴드가 구비됨에 따라, 시동 시 촉매의 온도가 활성화 온도에 이를 때까지 상당한 시간이 소요되어, 대기 중으로 배출되는 유해물질의 양이 증가된다. Further, since the exhaust manifold is provided between the cylinder head and the catalyst, a considerable amount of time is required until the temperature of the catalyst reaches the activation temperature at startup, thereby increasing the amount of harmful substances discharged into the atmosphere.

대한민국 등록특허공보 10-1230884호Korean Patent Publication No. 10-1230884 대한민국 공개특허공보 10-2009-0063909호Korean Patent Publication No. 10-2009-0063909 대한민국 공개특허공보 10-2009-0090628호Korean Patent Publication No. 10-2009-0090628

따라서, 본 발명은, 중량 및 원가를 절감하고, 연비를 개선하고, 배기의 유해물질 함유량을 감소시키고, 내구성을 향상시키며, 탑재성을 개선할 수 있는 실린더 헤드 및 이를 포함하는 내연기관과 자동차를 제공하는 것을 그 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention provides a cylinder head capable of reducing weight and cost, improving fuel economy, reducing the content of harmful substances in exhaust, improving durability, and improving mountability, and an internal combustion engine The purpose is to provide.

본 발명은, 상기한 바와 같은 목적 달성을 위해, 연소실로 흡기를 안내하는 흡기유로; 상기 연소실로부터 배기를 배출하는 배기유로; 상기 흡기유로의 개도량을 조절하는 흡기조절기구; 및 상기 배기유로의 개도량을 조절하는 배기조절기구;를 포함하고, 상기 흡기조절기구는, 회전 가능하게 구비되는 제1 샤프트; 및 상기 제1 샤프트와 함께 회전되며 상기 흡기유로의 개도량을 조절하는 제1 캠밸브;를 포함하고, 상기 배기조절기구는, 회전 가능하게 구비되는 제2 샤프트; 및 상기 제2 샤프트와 함께 회전되며 상기 배기유로의 개도량을 조절하는 제2 캠밸브;를 포함하는 실린더 헤드를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, comprising: an intake passage for guiding an intake air to a combustion chamber; An exhaust passage for exhausting exhaust gas from the combustion chamber; An intake control mechanism for controlling an amount of opening of the intake passage; And an exhaust control mechanism for controlling the amount of opening of the exhaust passage, wherein the intake control mechanism includes: a first shaft rotatably provided; And a first cam valve rotated together with the first shaft to adjust an amount of opening of the intake passage, wherein the exhaust adjusting mechanism includes: a second shaft rotatably provided; And a second cam valve that is rotated together with the second shaft and adjusts the amount of opening of the exhaust passage.

상기 흡기유로는, 흡기가 유입되는 흡기실; 및 상기 흡기실과 상기 연소실을 연통시키는 흡기구;를 포함하고, 상기 흡기조절기구는 상기 흡기실에 수용되고, 상기 제1 캠밸브가 상기 흡기구의 개도량을 조절하도록 형성될 수 있다. Wherein the intake passage includes an intake chamber into which intake air flows; And an intake port communicating the intake chamber and the combustion chamber, wherein the intake control mechanism is accommodated in the intake chamber, and the first cam valve can be formed to adjust the amount of opening of the intake port.

상기 제1 캠밸브는 그 제1 캠밸브의 회전 위치에 따라 상기 흡기구를 폐쇄하는 제1 폐쇄면 및 상기 흡기구를 개방하는 제1 개방면을 포함할 수 있다. The first cam valve may include a first closing surface that closes the intake port in accordance with the rotational position of the first cam valve, and a first opening surface that opens the intake port.

상기 제1 폐쇄면은 그 제1 폐쇄면으로부터 상기 제1 캠밸브의 회전축까지의 거리가 일정하게 형성되고, 상기 제1 개방면은 그 제1 개방면으로부터 상기 제1 캠밸브의 회전축까지의 거리가 상기 제1 폐쇄면으로부터 상기 제1 캠밸브의 회전축까지의 거리보다 짧게 형성될 수 있다. Wherein the first closed surface has a constant distance from the first closed surface to the rotation axis of the first cam valve, the first open surface has a distance from the first open surface to the rotation axis of the first cam valve May be formed to be shorter than the distance from the first closed surface to the rotation axis of the first cam valve.

상기 제1 개방면은 그 제1 개방면으로부터 상기 제1 캠밸브의 회전축까지의 거리가 가변되게 형성될 수 있다. The first open face may be formed such that a distance from the first open face to a rotational axis of the first cam valve is variable.

상기 제1 개방면은, 상기 제1 폐쇄면의 일단부로부터 연장되는 제1 개방면 제1 부위; 상기 제1 폐쇄면의 타단부로부터 연장되는 제1 개방면 제2 부위; 및 상기 제1 개방면 제1 부위로부터 상기 제1 개방면 제2 부위까지 연장되는 제1 개방면 제3 부위;를 포함하고, 상기 제1 개방면 제1 부위는, 상기 제1 폐쇄면의 일단부 측으로부터 상기 제1 개방면 제3 부위 측으로 갈수록, 그 제1 개방면 제1 부위로부터 상기 제1 캠밸브의 회전축까지의 거리가 점진적으로 감소되게 형성되고, 상기 제1 개방면 제2 부위는, 상기 제1 폐쇄면의 타단부 측으로부터 상기 제1 개방면 제3 부위 측으로 갈수록, 그 제1 개방면 제2 부위로부터 상기 제1 캠밸브의 회전축까지의 거리가 점진적으로 감소되게 형성되고, 상기 제1 개방면 제3 부위는 그 제1 개방면 제3 부위로부터 상기 제1 캠밸브의 회전축까지의 거리가 일정하게 형성될 수 있다. The first open face includes a first open first side portion extending from one end of the first closed side; A first opening second portion extending from the other end of the first closing surface; And a first open first side portion extending from the first open side first portion to the first open side second portion, wherein the first open side first portion includes a first open side first portion The distance from the first open first side portion to the rotation axis of the first cam valve is gradually decreased from the negative side to the first open side third portion side, , The distance from the first opening second side portion to the rotation axis of the first cam valve gradually decreases from the other end side of the first closing surface to the first opening third side portion side, And the first opening third portion may have a constant distance from the first opening third portion to the rotation axis of the first cam valve.

상기 흡기실은 하나로 형성되고, 상기 흡기구는 복수로 형성되고, 복수의 상기 흡기구는 하나의 상기 흡기실에 연통될 수 있다. The intake chamber may be formed as one, the intake port may be formed in plural, and a plurality of the intake ports may communicate with one intake chamber.

상기 제1 샤프트는 하나로 형성되고, 상기 제1 캠밸브는 각 흡기구마다 그 제1 캠밸브가 하나씩 배치되도록 복수의 상기 흡기구와 동일 개수로 형성되고, 복수의 상기 제1 캠밸브는 하나의 상기 제1 샤프트에 체결될 수 있다. The first cam valve is formed in the same number as a plurality of the intake ports so that the first cam valves are arranged one by one for each intake port, 1 shaft.

상기 흡기실은 에어 필터에 연통될 수 있다. The intake chamber may communicate with the air filter.

상기 배기유로는, 상기 연소실과 연통되는 배기구; 및 상기 배기구와 연통되는 배기실;을 포함하고, 상기 배기조절기구는 상기 배기실에 수용되고, 상기 제2 캠밸브가 상기 배기구의 개도량을 조절하도록 형성될 수 있다. Wherein the exhaust passage includes an exhaust port communicating with the combustion chamber; And an exhaust chamber communicated with the exhaust port, wherein the exhaust control mechanism is accommodated in the exhaust chamber, and the second cam valve can be formed to adjust the opening amount of the exhaust port.

상기 제2 캠밸브는 그 제2 캠밸브의 회전 위치에 따라 상기 배기구를 폐쇄하는 제2 폐쇄면 및 상기 배기구를 개방하는 제2 개방면을 포함할 수 있다. The second cam valve may include a second closing surface that closes the exhaust port in accordance with the rotational position of the second cam valve, and a second opening surface that opens the exhaust port.

상기 제2 폐쇄면은 그 제2 폐쇄면으로부터 상기 제2 캠밸브의 회전축까지의 거리가 일정하게 형성되고, 상기 제2 개방면은 그 제2 개방면으로부터 상기 제2 캠밸브의 회전축까지의 거리가 상기 제2 폐쇄면으로부터 상기 제2 캠밸브의 회전축까지의 거리보다 짧게 형성될 수 있다. Wherein the second closed surface has a constant distance from the second closed surface to the rotation axis of the second cam valve and the second open surface has a distance from the second open surface to the rotation axis of the second cam valve May be formed to be shorter than the distance from the second closing surface to the rotation axis of the second cam valve.

상기 제2 개방면은 그 제2 개방면으로부터 상기 제2 캠밸브의 회전축까지의 거리가 가변되게 형성될 수 있다. And the second open face may be formed such that a distance from the second open face to a rotational axis of the second cam valve is variable.

상기 제2 개방면은, 상기 제2 폐쇄면의 일단부로부터 연장되는 제2 개방면 제1 부위; 상기 제2 폐쇄면의 타단부로부터 연장되는 제2 개방면 제2 부위; 및 상기 제2 개방면 제1 부위로부터 상기 제2 개방면 제2 부위까지 연장되는 제2 개방면 제3 부위;를 포함하고, 상기 제2 개방면 제1 부위는, 상기 제2 폐쇄면의 일단부 측으로부터 상기 제2 개방면 제3 부위 측으로 갈수록, 그 제2 개방면 제1 부위로부터 상기 제2 캠밸브의 회전축까지의 거리가 점진적으로 감소되게 형성되고, 상기 제2 개방면 제2 부위는, 상기 제2 폐쇄면의 타단부 측으로부터 상기 제2 개방면 제3 부위 측으로 갈수록, 그 제2 개방면 제2 부위로부터 상기 제2 캠밸브의 회전축까지의 거리가 점진적으로 감소되게 형성되고, 상기 제2 개방면 제3 부위는 그 제2 개방면 제3 부위로부터 상기 제2 캠밸브의 회전축까지의 거리가 일정하게 형성될 수 있다. The second open face includes a second open face first portion extending from one end of the second closed face; A second open side second portion extending from the other end of the second closed side; And a second open side third portion extending from the second open side first portion to the second open side second portion, wherein the second open side first portion includes a first open side The distance from the second open side first portion to the rotational axis of the second cam valve gradually decreases from the negative side toward the second open side third portion side, and the second open side second portion , The distance from the second open side second portion to the rotational axis of the second cam valve gradually decreases from the other end side of the second closed surface toward the second open side third portion side, And the second opening third portion may be formed such that the distance from the second opening third portion to the rotation axis of the second cam valve is constant.

상기 배기실은 하나로 형성되고, 상기 배기구는 복수로 형성되고, 복수의 상기 배기구는 하나의 상기 배기실에 연통될 수 있다. The exhaust chamber may be formed as one, the exhaust ports may be formed in plural, and the plurality of exhaust ports may communicate with one exhaust chamber.

상기 제2 샤프트는 하나로 형성되고, 상기 제2 캠밸브는 각 배기구마다 그 제2 캠밸브가 하나씩 배치되도록 복수의 상기 배기구와 동일 개수로 형성되고, 복수의 상기 제2 캠밸브는 하나의 상기 제2 샤프트에 체결될 수 있다. Wherein the second cam valve is formed in the same number as a plurality of the exhaust ports so that the second cam valves are disposed one by one for each exhaust port, 2 shaft.

상기 배기실은 촉매에 연통될 수 있다. The exhaust chamber may communicate with the catalyst.

그리고, 본 발명은, 상기 실린더 헤드; 상기 실린더 헤드와 함께 상기 연소실을 형성하는 실린더 블록; 상기 연소실의 내부에서 왕복 운동 가능하게 형성되는 피스톤; 및 상기 피스톤의 왕복 운동을 회전 운동으로 전환시키는 크랭크 샤프트;를 포함하는 내연기관을 제공한다. Further, the present invention is characterized in that: the cylinder head; A cylinder block forming the combustion chamber together with the cylinder head; A piston reciprocatably formed inside the combustion chamber; And a crankshaft for converting a reciprocating motion of the piston into a rotational motion.

상기 크랭크 샤프트의 회전력을 상기 제1 샤프트와 상기 제2 샤프트에 전달하는 동력전달기구를 더 포함할 수 있다. And a power transmitting mechanism for transmitting the rotational force of the crank shaft to the first shaft and the second shaft.

그리고, 본 발명은, 상기 내연기관을 포함하는 자동차를 제공한다.And, the present invention provides an automobile including the internal combustion engine.

본 발명에 의한 실린더 헤드 및 이를 포함하는 내연기관과 자동차는, 연소실로 흡기를 안내하는 흡기유로; 상기 연소실로부터 배기를 배출하는 배기유로; 상기 흡기유로의 개도량을 조절하는 흡기조절기구; 및 상기 배기유로의 개도량을 조절하는 배기조절기구;를 포함하고, 상기 흡기조절기구는, 회전 가능하게 구비되는 제1 샤프트; 및 상기 제1 샤프트와 함께 회전되며 상기 흡기유로의 개도량을 조절하는 제1 캠밸브;를 포함하고, 상기 배기조절기구는, 회전 가능하게 구비되는 제2 샤프트; 및 상기 제2 샤프트와 함께 회전되며 상기 배기유로의 개도량을 조절하는 제2 캠밸브;를 포함할 수 있다. 이에 의하여, 중량 및 원가를 절감하고, 연비를 개선하고, 배기의 유해물질 함유량을 감소시키고, 내구성을 향상시키며, 탑재성을 개선할 수 있다. A cylinder head and an internal combustion engine and an automobile including the cylinder head according to the present invention are provided with an intake passage for guiding intake air to a combustion chamber; An exhaust passage for exhausting exhaust gas from the combustion chamber; An intake control mechanism for controlling an amount of opening of the intake passage; And an exhaust control mechanism for controlling the amount of opening of the exhaust passage, wherein the intake control mechanism includes: a first shaft rotatably provided; And a first cam valve rotated together with the first shaft to adjust an amount of opening of the intake passage, wherein the exhaust adjusting mechanism includes: a second shaft rotatably provided; And a second cam valve rotated together with the second shaft to adjust an amount of opening of the exhaust passage. Thus, weight and cost can be reduced, fuel economy can be improved, the content of harmful substances in exhaust can be reduced, durability can be improved, and mountability can be improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더 헤드를 도시한 사시도,
도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.1 is a perspective view showing a cylinder head according to an embodiment of the present invention,
2 is a sectional view taken along the line AA in Fig.

이하, 본 발명에 의한 <명칭>을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a <name> according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실린더 헤드를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.FIG. 1 is a perspective view showing a cylinder head according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along line A-A of FIG.

첨부된 도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차는, 흡기를 공급하는 흡기라인, 상기 흡기라인으로부터 공급되는 흡기를 연소시켜 열에너지를 기계적 에너지로 바꾸는 내연기관, 상기 내연기관에서 발생되는 배기를 배출하는 배기라인을 포함할 수 있다. 1 and 2, an automobile according to an embodiment of the present invention includes an intake line that supplies intake air, an internal combustion engine that converts heat energy into mechanical energy by burning an intake air supplied from the intake line, And an exhaust line for exhausting the exhaust gas generated in the engine.

상기 흡기라인은, 자동차의 외부로부터 유입되는 공기에서 이물질을 제거하는 에어 필터 및 상기 에어 필터를 통과한 공기를 상기 내연기관으로 안내하는 흡기덕트를 포함할 수 있다. The intake line may include an air filter for removing foreign matter from the air introduced from the outside of the automobile and an intake duct for guiding air passing through the air filter to the internal combustion engine.

상기 내연기관은, 실린더 블록, 상기 실린더 블록과 함께 연소실을 형성하는 실린더 헤드, 상기 연소실의 내부에서 왕복 운동 가능하게 형성되는 피스톤 및 상기 피스톤의 왕복 운동을 회전 운동을 전환시키는 크랭크 샤프트를 포함할 수 있다. The internal combustion engine may include a cylinder block, a cylinder head forming a combustion chamber together with the cylinder block, a piston formed to be reciprocatable within the combustion chamber, and a crankshaft for changing the reciprocating motion of the piston have.

여기서, 상기 내연기관은 상기 연소실이 복수로 형성되는 소위 다기통 엔진으로 형성될 수 있다. Here, the internal combustion engine may be formed of a so-called multi-cylinder engine in which a plurality of the combustion chambers are formed.

상기 실린더 헤드는, 상기 연소실로 흡기를 안내하는 흡기유로, 상기 연소실로부터 배기를 배출하는 배기유로, 상기 흡기유로의 개도량을 조절하는 흡기조절기구 및 상기 배기유로의 개도량을 조절하는 배기조절기구를 포함할 수 있다. The cylinder head includes an intake passage for guiding intake air to the combustion chamber, an exhaust passage for exhausting exhaust gas from the combustion chamber, an intake control mechanism for regulating the opening amount of the intake passage, and an exhaust control mechanism for controlling the opening amount of the exhaust passage . &Lt; / RTI &gt;

상기 흡기유로는, 상기 흡기덕트와 연통되어 그 흡기덕트의 흡기가 유입되는 흡기실(110) 및 상기 흡기실(110)의 흡기를 상기 연소실로 안내하도록 상기 흡기실(110)과 상기 연소실을 연통시키는 흡기구(120)를 포함할 수 있다. The intake passage includes an intake chamber 110 communicating with the intake duct and introducing an intake air of the intake duct, and an intake chamber 110 communicating with the combustion chamber to guide the intake air of the intake chamber 110 to the combustion chamber. (Not shown).

여기서, 상기 흡기구(120)는 각 연소실마다 구비되도록 복수로 형성될 수 있다. The plurality of intake ports 120 may be formed in each combustion chamber.

그리고, 상기 흡기실(110)이 종래의 서지탱크 및 흡기매니폴드의 기능도 수행하도록, 상기 흡기실(110)은 하나로 형성되고, 복수의 상기 흡기구(120)는 하나의 상기 흡기실(110)에 연통되며, 하나의 상기 흡기실(110)은 상기 흡기덕트를 통해 상기 에어 필터에 직접 연통될 수 있다. The intake chambers 110 are formed as one unit and the plurality of intake ports 120 are formed in one intake chamber 110 so that the intake chamber 110 also functions as a conventional surge tank and an intake manifold. And one of the intake chambers 110 can communicate with the air filter directly through the intake duct.

상기 배기유로는, 상기 연소실과 연통되는 배기구(220), 상기 배기구(220)와 연통되는 배기실(210)을 포함할 수 있다. The exhaust passage may include an exhaust port 220 communicating with the combustion chamber and an exhaust chamber 210 communicating with the exhaust port 220.

여기서, 상기 배기구(220)는 각 연소실마다 구비되도록 복수로 형성될 수 있다. Here, the exhaust ports 220 may be formed in plural for each combustion chamber.

그리고, 상기 배기실(210)이 종래의 배기매니폴드의 기능도 수행하도록, 상기 배기실(210)은 하나로 형성되고, 복수의 상기 배기구(220)는 하나의 상기 배기실(210)에 연통되며, 하나의 상기 배기실(210)은 배기로부터 유해물질을 제거하는 촉매에 직접 연통될 수 있다. The exhaust chamber 210 is formed so that the exhaust chamber 210 functions as a conventional exhaust manifold and a plurality of the exhaust ports 220 communicate with one exhaust chamber 210 , One exhaust chamber (210) can communicate directly with the catalyst for removing harmful substances from the exhaust.

상기 흡기조절기구는, 회전 가능하게 구비되는 제1 샤프트(310) 및 상기 제1 샤프트(310)와 함께 회전되며 상기 흡기유로의 개도량을 조절하는 제1 캠밸브(320)를 포함할 수 있다. The intake control mechanism may include a first shaft 310 rotatably provided and a first cam valve 320 rotated together with the first shaft 310 to adjust the amount of opening of the intake passage .

상기 제1 샤프트(310)는 일 방향으로 연장 형성되고, 상기 흡기실(110)에 수용되며, 하나의 상기 제1 샤프트(310)가 복수의 상기 흡기구(120)에 대향되게 형성될 수 있다. The first shaft 310 extends in one direction and is accommodated in the intake chamber 110 and one of the first shafts 310 may be formed to face a plurality of the intake ports 120.

한편, 상기 제1 샤프트(310)의 일단부는 상기 크랭크 샤프트의 회전력을 그 제1 샤프트(310) 및 후술할 제2 샤프트(410)에 전달하기 위한 동력전달기구에 연결될 수 있다. One end of the first shaft 310 may be connected to a power transmitting mechanism for transmitting the rotational force of the crankshaft to the first shaft 310 and the second shaft 410, which will be described later.

상기 제1 캠밸브(320)는 각 흡기구(120)마다 그 제1 캠밸브(320)가 하나씩 배치되도록 복수의 상기 흡기구(120)와 동일 개수로 형성되고, 복수의 상기 제1 캠밸브(320)는 하나의 상기 제1 샤프트(310)에 체결될 수 있다. The first cam valve 320 is formed in the same number as a plurality of the intake ports 120 so that the first cam valve 320 is disposed for each intake port 120 and the plurality of first cam valves 320 May be fastened to one of the first shafts 310.

그리고, 각 제1 캠밸브(320)는 상기 흡기실(110)에 수용된 상태에서 상기 제1 샤프트(310)와 함께 회전됨에 따라 각 흡기구(120)의 개도량을 조절하도록 형성될 수 있다. The first cam valve 320 may be rotated together with the first shaft 310 while being accommodated in the intake chamber 110 to adjust the amount of opening of each intake port 120.

구체적으로, 각 제1 캠밸브(320)는 그 제1 캠밸브(320)의 회전 위치에 따라 상기 흡기구(120)를 폐쇄하는 제1 폐쇄면(322) 및 상기 흡기구(120)를 개방하는 제1 개방면(324)을 포함할 수 있다. Specifically, each of the first cam valves 320 includes a first closing surface 322 for closing the inlet port 120 in accordance with the rotational position of the first cam valve 320, and a second closing surface 322 for closing the inlet port 120 And one side 324.

상기 제1 폐쇄면(322)은, 그 제1 폐쇄면(322)이 상기 흡기구(120)에 대향될 때 그 흡기구(120)를 폐쇄하도록, 그 제1 폐쇄면(322)으로부터 상기 제1 캠밸브(320)의 회전축까지의 거리가 일정하게 형성될 수 있다. The first closure surface 322 is configured to move from the first closure surface 322 to the first closure surface 322 such that the first closure surface 322 closes the inlet 120 when the first closure surface 322 is opposed to the intake port 120. [ The distance to the rotation axis of the valve 320 may be constant.

상기 제1 개방면(324)은, 그 제1 개방면(324)이 상기 흡기구(120)에 대향될 때 그 흡기구(120)를 개방하도록, 그 제1 개방면(324)으로부터 상기 제1 캠밸브(320)의 회전축까지의 거리가 상기 제1 폐쇄면(322)으로부터 상기 제1 캠밸브(320)의 회전축까지의 거리보다 짧게 형성될 수 있다. The first opening 324 extends from the first opening 324 to the first opening 324 so as to open the inlet 120 when the first opening 324 faces the inlet 120. [ The distance to the rotation axis of the valve 320 may be shorter than the distance from the first closing surface 322 to the rotation axis of the first cam valve 320.

그리고, 상기 제1 개방면(324)은, 흡기의 유동 저항이 감소되고, 유동 형태가 급격히 변화되지 않도록, 그 제1 개방면(324)으로부터 상기 제1 캠밸브(320)의 회전축까지의 거리가 가변되게 형성될 수 있다. The first opening 324 is formed so that the flow resistance of the intake air is reduced and the distance from the first opening 324 to the rotation axis of the first cam valve 320 Can be varied.

즉, 상기 제1 개방면(324)은, 상기 제1 폐쇄면의 일단부(322a)로부터 연장되는 제1 개방면 제1 부위(324a), 상기 제1 폐쇄면의 타단부(322b)로부터 연장되는 제1 개방면 제2 부위(324b) 및 상기 제1 개방면 제1 부위(324a)로부터 상기 제1 개방면 제2 부위(324b)까지 연장되는 제1 개방면 제3 부위(324c)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 개방면 제1 부위(324a)는, 상기 제1 폐쇄면의 일단부(322a) 측으로부터 상기 제1 개방면 제3 부위(324c) 측으로 갈수록, 그 제1 개방면 제1 부위(324a)로부터 상기 제1 캠밸브(320)의 회전축까지의 거리가 점진적으로 감소되게 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제1 개방면 제2 부위(324b)는, 상기 제1 폐쇄면의 타단부(322b) 측으로부터 상기 제1 개방면 제3 부위(324c) 측으로 갈수록, 그 제1 개방면 제2 부위(324b)로부터 상기 제1 캠밸브(320)의 회전축까지의 거리가 점진적으로 감소되게 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제1 개방면 제3 부위(324c)는 그 제1 개방면 제3 부위(324c)로부터 상기 제1 캠밸브(320)의 회전축까지의 거리가 일정하게 형성될 수 있다. That is, the first opening 324 includes a first opening first portion 324a extending from one end 322a of the first closing surface, a second opening portion 324b extending from the other end 322b of the first closing surface, And a first opening third portion 324c extending from the first opening first portion 324a to the first opening second portion 324b. The first opening second portion 324b includes a first opening second portion 324b and a first opening third portion 324c extending from the first opening first portion 324a to the first opening second portion 324b. can do. At this time, the first open side first portion 324a is formed so as to move from the one end portion 322a side of the first closed side to the first open side third portion 324c side, The distance from the first cam valve 324a to the rotation axis of the first cam valve 320 may be gradually reduced. The first open side second portion 324b is formed so as to move from the other end portion 322b side of the first closed side toward the first open side third portion 324c side, The distance from the first cam valve 324b to the rotation axis of the first cam valve 320 may be gradually reduced. The first opening third portion 324c may be formed such that the distance from the first opening third portion 324c to the rotation axis of the first cam valve 320 is constant.

여기서, 상기 제1 개방면(324)의 프로파일은 연소 전략에 따라 적절히 조절될 수 있다. Here, the profile of the first opening 324 can be appropriately adjusted according to the combustion strategy.

상기 배기조절기구는, 회전 가능하게 구비되는 제2 샤프트(410) 및 상기 제2 샤프트(410)와 함께 회전되며 상기 배기유로의 개도량을 조절하는 제2 캠밸브(420)를 포함할 수 있다. The exhaust control mechanism may include a second shaft 410 rotatably provided and a second cam valve 420 rotated together with the second shaft 410 to adjust the amount of opening of the exhaust passage .

상기 제2 샤프트(410)는 일 방향으로 연장 형성되고, 상기 배기실(210)에 수용되며, 하나의 상기 제2 샤프트(410)가 복수의 상기 배기구(220)에 대향되게 형성될 수 있다. The second shaft 410 extends in one direction and is accommodated in the exhaust chamber 210 and one of the second shafts 410 may be formed to face a plurality of the exhaust ports 220.

한편, 상기 제2 샤프트(410)의 일단부는 상기 동력전달기구에 연결될 수 있다. Meanwhile, one end of the second shaft 410 may be connected to the power transmission mechanism.

상기 제2 캠밸브(420)는 각 배기구(220)마다 그 제2 캠밸브(420)가 하나씩 배치되도록 복수의 상기 배기구(220)와 동일 개수로 형성되고, 복수의 상기 제2 캠밸브(420)는 하나의 상기 제2 샤프트(410)에 체결될 수 있다. The second cam valve 420 is formed in the same number as a plurality of the exhaust ports 220 so that the second cam valves 420 are disposed for each exhaust port 220. A plurality of the second cam valves 420 May be fastened to one of the second shafts (410).

그리고, 각 제2 캠밸브(420)는 상기 배기실(210)에 수용된 상태에서 상기 제2 샤프트(410)와 함께 회전됨에 따라 각 배기구(220)의 개도량을 조절하도록 형성될 수 있다. The second cam valve 420 may be formed to adjust the amount of opening of each exhaust port 220 as the second cam valve 420 is rotated together with the second shaft 410 while being accommodated in the exhaust chamber 210.

구체적으로, 각 제2 캠밸브(420)는 그 제2 캠밸브(420)의 회전 위치에 따라 상기 배기구(220)를 폐쇄하는 제2 폐쇄면(422) 및 상기 배기구(220)를 개방하는 제2 개방면(424)을 포함할 수 있다. Specifically, each second cam valve 420 includes a second closing surface 422 for closing the exhaust port 220 in accordance with the rotational position of the second cam valve 420, and a second closing surface 422 for closing the exhaust port 220 And may include two sides 424.

상기 제2 폐쇄면(422)은, 그 제2 폐쇄면(422)이 상기 배기구(220)에 대향될 때 그 배기구(220)를 폐쇄하도록, 그 제2 폐쇄면(422)으로부터 상기 제2 캠밸브(420)의 회전축까지의 거리가 일정하게 형성될 수 있다. The second closing surface 422 is configured to receive the second closing surface 422 from its second closing surface 422 so as to close the exhaust port 220 when the second closing surface 422 faces the exhaust port 220. [ The distance to the rotation axis of the valve 420 may be constant.

상기 제2 개방면(424)은, 그 제2 개방면(424)이 상기 배기구(220)에 대향될 때 그 배기구(220)를 개방하도록, 그 제2 개방면(424)으로부터 상기 제2 캠밸브(420)의 회전축까지의 거리가 상기 제2 폐쇄면(422)으로부터 상기 제2 캠밸브(420)의 회전축까지의 거리보다 짧게 형성될 수 있다. The second open face 424 extends from the second open face 424 to the second open face 424 such that the second open face 424 opens the exhaust opening 220 when the second open face 424 faces the exhaust opening 220. [ The distance from the second closing surface 422 to the rotation axis of the valve 420 may be shorter than the distance from the second closing surface 422 to the rotation axis of the second cam valve 420.

그리고, 상기 제2 개방면(424)은, 배기의 유동 저항이 감소되고, 유동 형태가 급격히 변화되지 않도록, 그 제2 개방면(424)으로부터 상기 제2 캠밸브(420)의 회전축까지의 거리가 가변되게 형성될 수 있다. The second opening 424 is formed so that the flow resistance of the exhaust is reduced and the distance from the second opening 424 to the rotation axis of the second cam valve 420 Can be varied.

즉, 상기 제2 개방면(424)은, 상기 제2 폐쇄면의 일단부(422a)로부터 연장되는 제2 개방면 제1 부위(424a), 상기 제2 폐쇄면의 타단부(422b)로부터 연장되는 제2 개방면 제2 부위(424b) 및 상기 제2 개방면 제1 부위(424a)로부터 상기 제2 개방면 제2 부위(424b)까지 연장되는 제2 개방면 제3 부위(424c)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제2 개방면 제1 부위(424a)는, 상기 제2 폐쇄면의 일단부(422a) 측으로부터 상기 제2 개방면 제3 부위(424c) 측으로 갈수록, 그 제2 개방면 제1 부위(424a)로부터 상기 제2 캠밸브(420)의 회전축까지의 거리가 점진적으로 감소되게 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제2 개방면 제2 부위(424b)는, 상기 제2 폐쇄면의 타단부(422b) 측으로부터 상기 제2 개방면 제3 부위(424c) 측으로 갈수록, 그 제2 개방면 제2 부위(424b)로부터 상기 제2 캠밸브(420)의 회전축까지의 거리가 점진적으로 감소되게 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제2 개방면 제3 부위(424c)는 그 제2 개방면 제3 부위(424c)로부터 상기 제2 캠밸브(420)의 회전축까지의 거리가 일정하게 형성될 수 있다. That is, the second opening 424 includes a second opening first portion 424a extending from one end 422a of the second closing surface, a second opening facing portion 422a extending from the other end 422b of the second closing surface, And a second open side third portion 424c extending from the second open side first portion 424a to the second open side second portion 424b. can do. At this time, the second open side first portion 424a is formed so as to move from the one end portion 422a side of the second closed side to the second open side third portion 424c side, The distance from the second cam valve 424a to the rotation axis of the second cam valve 420 may be gradually reduced. The second open side second portion 424b is formed so as to move toward the second open side third portion 424c side from the other end portion 422b side of the second closed side, The distance from the second cam valve 424b to the rotation axis of the second cam valve 420 may be gradually reduced. The second opening third portion 424c may be formed such that the distance from the second opening third portion 424c to the rotation axis of the second cam valve 420 is constant.

여기서, 상기 제2 개방면(424)의 프로파일은 연소 전략에 따라 적절히 조절될 수 있다. Here, the profile of the second opening 424 may be appropriately adjusted according to the combustion strategy.

상기 배기라인은, 상기 촉매를 통과한 배기를 머플러로 안내하는 배기 파이프를 포함할 수 있다. The exhaust line may include an exhaust pipe for guiding exhaust gas passed through the catalyst to a muffler.

이하, 본 실시예에 따른 실린더 헤드 및 이를 포함하는 내연기관과 자동차의 작용효과에 대해 설명한다.Hereinafter, the effect of the cylinder head and the internal combustion engine including the cylinder head according to the present embodiment and the vehicle will be described.

즉, 상기 내연기관에 시동이 걸리면, 상기 크랭크 샤프트가 시동 모터에 의해 회전되고, 상기 피스톤이 상기 크랭크 샤프트의 회전에 의해 상기 연소실의 내부에서 왕복 운동되고, 상기 흡기조절기구와 상기 배기조절기구가 상기 동력전달기구를 통해 상기 크랭크 샤프트의 회전력을 전달받아 구동될 수 있다.That is, when the internal combustion engine is started, the crankshaft is rotated by the starter motor, the piston is reciprocated inside the combustion chamber by rotation of the crankshaft, and the intake control mechanism and the exhaust control mechanism And can be driven by receiving the rotational force of the crankshaft through the power transmission mechanism.

그리고, 상기 피스톤이 상사점에서 하사점으로 이동 시(흡입행정 시), 상기 흡기조절기구는 상기 흡기구(120)를 개방하고, 상기 배기조절기구는 상기 배기구(220)를 폐쇄하고, 상기 연소실에 형성되는 음압에 의해 외기가 상기 에어 필터, 상기 흡기 덕트, 상기 흡기실(110), 상기 흡기구(120)를 통해 상기 연소실로 유입될 수 있다. When the piston moves from the top dead center to the bottom dead center (at the time of the intake stroke), the intake control mechanism opens the intake port 120, the exhaust control mechanism closes the exhaust port 220, The ambient air can be introduced into the combustion chamber through the air filter, the intake duct, the intake chamber 110, and the intake port 120 by the generated negative pressure.

그리고, 상기 피스톤이 하사점에서 상사점으로 이동 시(압축 행정 시), 상기 흡기조절기구는 상기 흡기구(120)를 폐쇄하고, 상기 배기조절기구는 상기 배기구(220)를 폐쇄하고, 상기 연소실로 유입된 흡기는 압축 및 연소될 수 있다. When the piston moves from the bottom dead center to the top dead center (during a compression stroke), the intake control mechanism closes the intake port 120, the exhaust control mechanism closes the exhaust port 220, The intake air can be compressed and burned.

그리고, 연소압에 의해 상기 피스톤이 상사점에서 하사점으로 이동 시(팽창 행정 시), 상기 흡기조절기구는 상기 흡기구(120)를 폐쇄하고, 상기 배기조절기구는 상기 배기구(220)를 폐쇄하고, 상기 크랭크 샤프트가 회전되며 동력을 발생시킬 수 있다.Then, when the piston moves from the top dead center to the bottom dead center by the combustion pressure (during the expansion stroke), the intake control mechanism closes the intake port 120, the exhaust control mechanism closes the exhaust port 220 , The crankshaft is rotated and power can be generated.

그리고, 상기 피스톤이 하사점으로부터 상사점으로 이동 시(배기 행정 시), 상기 흡기조절기구는 상기 흡기구(120)를 폐쇄하고, 상기 배기조절기구는 상기 배기구(220)를 개방하고, 상기 연소실에서 발생된 배기가 상기 배기구(220), 상기 배기실(210), 상기 촉매, 상기 배기 파이프 및 상기 머플러를 통해 대기로 배출될 수 있다. Then, when the piston moves from the bottom dead center to the top dead center (at the time of exhaust stroke), the intake control mechanism closes the intake port 120, the exhaust control mechanism opens the exhaust port 220, The generated exhaust can be discharged to the atmosphere through the exhaust port 220, the exhaust chamber 210, the catalyst, the exhaust pipe, and the muffler.

여기서, 본 실시예에 따른 실린더 헤드 및 이를 포함하는 내연기관과 자동차는, 상기 흡기조절기구가 상기 제1 샤프트(310) 및 상기 제1 캠밸브(320)로 구성되고, 상기 배기조절기구가 상기 제2 샤프트(410) 및 상기 제2 캠밸브(420)로 구성됨에 따라, 중량 및 원가를 절감하고, 연비를 개선하고, 배기의 유해물질 함유량을 감소시키고, 내구성을 향상시키며, 탑재성을 개선할 수 있다. Here, the cylinder head and the internal combustion engine and the automobile including the cylinder head according to the present embodiment are characterized in that the intake control mechanism includes the first shaft 310 and the first cam valve 320, The second shaft 410, and the second cam valve 420, thereby reducing weight and cost, improving fuel economy, reducing the amount of harmful substances in exhaust, improving durability, improving mountability can do.

구체적으로, 종래의 캠샤프트, 캠, 밸브, 밸브 스프링이 삭제됨에 따라, 실린더 헤드의 부품수가 감소되고, 실린더 헤드의 구조가 단순화되며, 실린더 헤드의 크기가 축소될 수 있다. 이에 의하여, 중량 및 원가가 감소되고, 연비가 개선되고, 배기의 유해물질 함유량이 감소되고, 내구성이 향상되며, 탑재성이 개선될 수 있다. Specifically, as the conventional camshaft, cam, valve, and valve spring are eliminated, the number of parts of the cylinder head is reduced, the structure of the cylinder head is simplified, and the size of the cylinder head can be reduced. Thus, weight and cost are reduced, fuel economy is improved, the content of harmful substances in exhaust is reduced, durability is improved, and mountability can be improved.

그리고, 상기 제1 캠밸브(320)와 상기 제2 캠밸브(420)가 종래의 포핏 밸브를 대체함에 따라, 실린더 헤드의 부품수가 더욱 감소되고, 실린더 헤드의 구조가 더욱 단순화되며, 실린더 헤드의 크기가 더욱 축소될 수 있다. 이에 의하여, 중량 및 원가가 더욱 감소되고, 연비가 더욱 개선되고, 배기의 유해물질 함유량이 더욱 감소되고, 내구성이 더욱 향상되며, 탑재성이 더욱 개선될 수 있다. As the first cam valve 320 and the second cam valve 420 replace the conventional poppet valve, the number of parts of the cylinder head is further reduced, the structure of the cylinder head is further simplified, The size can be further reduced. Thereby, the weight and the cost are further reduced, the fuel consumption is further improved, the content of the harmful substances in the exhaust is further reduced, the durability is further improved, and the mountability can be further improved.

그리고, 흡기와 배기의 유동 저항이 감소되고, 유동 형태에 급격한 변화가 방지되어, 흡기와 배기가 원활히 유동될 수 있다. 이에 의하여, 연비가 더욱 개선되고, 배기의 유해물질 함유량이 더욱 감소될 수 있다. Then, the flow resistance of the intake air and the exhaust is reduced, and a sudden change in the flow shape is prevented, so that the intake air and the exhaust air can smoothly flow. Thereby, the fuel consumption can be further improved and the content of the harmful substances in the exhaust can be further reduced.

그리고, 상기 흡기실(110)이 종래의 서지탱크, 흡기매니폴드 및 흡기포트를 대체함에 따라, 중량 및 원가가 더욱 절감되고, 연비가 더욱 개선되고, 배기의 유해물질 함유량이 더욱 감소되고, 탑재성이 더욱 개선될 수 있다. Further, as the intake chamber 110 replaces the conventional surge tank, intake manifold and intake port, the weight and cost are further reduced, the fuel consumption is further improved, the content of the toxic substances in the exhaust is further reduced, Sex can be further improved.

그리고, 상기 배기실(210)이 종래의 배기포트 및 배기매니폴드를 대체함에 따라, 중량 및 원가가 더욱 절감되고, 연비가 더욱 개선되고, 배기의 유해물질 함유량이 더욱 감소되고, 탑재성이 더욱 개선될 수 있다. Further, since the exhaust chamber 210 replaces the conventional exhaust port and the exhaust manifold, the weight and the cost are further reduced, the fuel consumption is further improved, the content of the toxic substances in the exhaust is further reduced, Can be improved.

그리고, 종래의 배기매니폴드가 삭제됨에 따라, 배압이 감소되어 배기가 원활이 배출되고, 성능 및 연비가 향상되고, 배기의 유해물질 함유량이 더욱 감소될 수 있다. Further, as the conventional exhaust manifold is removed, the back pressure is reduced and the exhaust gas is smoothly discharged, and the performance and the fuel consumption are improved, and the content of the harmful substances in the exhaust gas can be further reduced.

그리고, 종래의 배기매니폴드가 삭제되고, 상기 배기실(210)과 상기 촉매가 직접 연통됨에 따라, 시동 시 촉매의 온도가 활성화 온도에 이를 때까지 소요되는 시간이 감소되어, 대기 중으로 배출되는 유해물질의 양이 더욱 감소될 수 있다.As the conventional exhaust manifold is removed and the exhaust chamber 210 and the catalyst are directly communicated with each other, the time required for the temperature of the catalyst to reach the activation temperature at startup is reduced, The amount of material can be further reduced.

110: 흡기실 120: 흡기구
210: 배기실 220: 배기구
310: 제1 샤프트 320: 제1 캠밸브
322: 제1 폐쇄면 322a: 상기 제1 폐쇄면의 일단부
322b: 상기 제1 폐쇄면의 타단부 324: 제1 개방면
324a: 제1 개방면 제1 부위 324b: 제1 개방면 제2 부위
324c: 제1 개방면 제3 부위 410: 제2 샤프트
420: 제2 캠밸브 422: 제2 폐쇄면
422a: 상기 제2 폐쇄면의 일단부 422b: 상기 제2 폐쇄면의 타단부
424: 제2 개방면 424a: 제2 개방면 제1 부위
424b: 제2 개방면 제2 부위 424c: 제2 개방면 제3 부위110: intake chamber 120: intake port
210: exhaust chamber 220: exhaust port
310: first shaft 320: first cam valve
322: first closing surface 322a: one end of the first closing surface
322b: the other end portion of the first closed surface 324:
324a: first opening first portion 324b: first opening second portion
324c: first facing third portion 410: second shaft
420: second cam valve 422: second closed face
422a: one end 422b of the second closing surface: the other end 422b of the second closing surface
424: second orientation 424a: second orientation first region
424b: second opening second portion 424c: second opening third portion

Claims (20)

연소실로 흡기를 안내하는 흡기유로;
상기 연소실로부터 배기를 배출하는 배기유로;
상기 흡기유로의 개도량을 조절하는 흡기조절기구; 및
상기 배기유로의 개도량을 조절하는 배기조절기구;를 포함하고,
상기 흡기유로는,
흡기가 유입되는 흡기실(110); 및
상기 흡기실(110)과 상기 연소실을 연통시키는 흡기구(120);를 포함하고,
상기 배기유로는,
상기 연소실과 연통되는 배기구(220); 및
상기 배기구(220)와 연통되는 배기실(210);을 포함하고,
상기 흡기조절기구는,
회전 가능하게 구비되는 제1 샤프트(310); 및
상기 제1 샤프트(310)와 함께 회전되며 상기 흡기구(120)의 개도량을 조절하는 제1 캠밸브(320);를 포함하고,
상기 배기조절기구는,
회전 가능하게 구비되는 제2 샤프트(410); 및
상기 제2 샤프트(410)와 함께 회전되며 상기 배기구(220)의 개도량을 조절하는 제2 캠밸브(420);를 포함하고,
상기 연소실은 복수로 형성되고,
상기 흡기구(120)는 각 연소실마다 구비되도록 복수로 형성되고, 상기 제1 캠밸브(320)는 각 흡기구(120)마다 구비되도록 복수의 상기 흡기구(120)와 동일 개수로 형성되고, 상기 흡기실(110)은 하나로 형성되고, 복수의 상기 흡기구(120)는 하나의 상기 흡기실(110)에 연통되고, 복수의 상기 제1 캠밸브(320)는 하나의 상기 흡기실(110)에 수용되며, 하나의 상기 흡기실(110)은 에어 필터에 직접 연통되어, 하나의 상기 흡기실(110)이 복수의 상기 제1 캠밸브(320)를 수용하면서 서지탱크 및 흡기매니폴드의 기능도 수행하고,
상기 배기구(220)는 각 연소실마다 구비되도록 복수로 형성되고, 상기 제2 캠밸브(420)는 각 배기구(220)마다 구비되도록 복수의 상기 배기구(220)와 동일 개수로 형성되고, 상기 배기실(210)은 하나로 형성되고, 복수의 상기 배기구(220)는 하나의 상기 배기실(210)에 연통되고, 복수의 상기 제2 캠밸브(420)는 하나의 상기 배기실(210)에 수용되며, 하나의 상기 배기실(210)은 촉매에 직접 연통되어, 하나의 상기 배기실(210)이 복수의 상기 제2 캠밸브(420)를 수용하면서 배기매니폴드의 기능도 수행하는 것을 특징으로 하는 실린더 헤드.An intake flow path for guiding the intake air to the combustion chamber;
An exhaust passage for exhausting exhaust gas from the combustion chamber;
An intake control mechanism for controlling an amount of opening of the intake passage; And
And an exhaust control mechanism for controlling the amount of opening of the exhaust passage,
The intake air passage
An intake chamber 110 into which intake air flows; And
And an intake port (120) for communicating the intake chamber (110) and the combustion chamber,
The exhaust passage
An exhaust port (220) communicating with the combustion chamber; And
And an exhaust chamber 210 communicating with the exhaust port 220,
The intake control mechanism includes:
A first shaft 310 rotatably provided; And
And a first cam valve (320) rotated together with the first shaft (310) to adjust the amount of opening of the intake port (120)
The exhaust control mechanism includes:
A second shaft 410 rotatably installed; And
And a second cam valve (420) rotated together with the second shaft (410) to adjust the amount of opening of the exhaust port (220)
The combustion chamber is formed in a plurality of,
The first cam valve 320 is formed in the same number as the plurality of the intake ports 120 so that each of the intake ports 120 is provided for each combustion chamber, The plurality of first intake valves 110 are communicated to one intake chamber 110 and the plurality of first cam valves 320 are accommodated in one intake chamber 110, , One intake chamber 110 communicates directly with the air filter so that one intake chamber 110 accommodates a plurality of the first cam valves 320 and functions as a surge tank and an intake manifold ,
The plurality of exhaust ports 220 are formed in each combustion chamber and the second cam valves 420 are formed in the same number as the plurality of exhaust ports 220 so as to be provided for each exhaust port 220, A plurality of the exhaust ports 220 are communicated to one exhaust chamber 210 and a plurality of the second cam valves 420 are accommodated in one exhaust chamber 210, , One exhaust chamber (210) communicates directly with the catalyst, and one exhaust chamber (210) accommodates a plurality of the second cam valves (420) and also functions as an exhaust manifold Cylinder head. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 캠밸브(320)는 그 제1 캠밸브(320)의 회전 위치에 따라 상기 흡기구(120)를 폐쇄하는 제1 폐쇄면(322) 및 상기 흡기구(120)를 개방하는 제1 개방면(324)을 포함하는 실린더 헤드.The method according to claim 1,
The first cam valve 320 includes a first closing surface 322 for closing the intake port 120 in accordance with the rotational position of the first cam valve 320 and a second closing surface 322 for opening the intake port 120. [ (324). 제3항에 있어서,
상기 제1 폐쇄면(322)은 그 제1 폐쇄면(322)으로부터 상기 제1 캠밸브(320)의 회전축까지의 거리가 일정하게 형성되고,
상기 제1 개방면(324)은 그 제1 개방면(324)으로부터 상기 제1 캠밸브(320)의 회전축까지의 거리가 상기 제1 폐쇄면(322)으로부터 상기 제1 캠밸브(320)의 회전축까지의 거리보다 짧게 형성되는 실린더 헤드.The method of claim 3,
The first closing surface 322 has a constant distance from the first closing surface 322 to the rotation axis of the first cam valve 320,
The first opening 324 is formed such that the distance from the first opening 324 to the rotational axis of the first cam valve 320 is greater than the distance from the first closing surface 322 of the first cam valve 320 The cylinder head being shorter than the distance to the rotation axis. 제4항에 있어서,
상기 제1 개방면(324)은 그 제1 개방면(324)으로부터 상기 제1 캠밸브(320)의 회전축까지의 거리가 가변되게 형성되는 실린더 헤드. 5. The method of claim 4,
Wherein the first opening (324) is formed such that a distance from the first opening (324) to a rotation axis of the first cam valve (320) is variable. 제5항에 있어서,
상기 제1 개방면(324)은,
상기 제1 폐쇄면의 일단부(322a)로부터 연장되는 제1 개방면 제1 부위(324a);
상기 제1 폐쇄면의 타단부(322b)로부터 연장되는 제1 개방면 제2 부위(324b); 및
상기 제1 개방면 제1 부위(324a)로부터 상기 제1 개방면 제2 부위(324b)까지 연장되는 제1 개방면 제3 부위(324c);를 포함하고,
상기 제1 개방면 제1 부위(324a)는, 상기 제1 폐쇄면의 일단부(322a) 측으로부터 상기 제1 개방면 제3 부위(324c) 측으로 갈수록, 그 제1 개방면 제1 부위(324a)로부터 상기 제1 캠밸브(320)의 회전축까지의 거리가 점진적으로 감소되게 형성되고,
상기 제1 개방면 제2 부위(324b)는, 상기 제1 폐쇄면의 타단부(322b) 측으로부터 상기 제1 개방면 제3 부위(324c) 측으로 갈수록, 그 제1 개방면 제2 부위(324b)로부터 상기 제1 캠밸브(320)의 회전축까지의 거리가 점진적으로 감소되게 형성되고,
상기 제1 개방면 제3 부위(324c)는 그 제1 개방면 제3 부위(324c)로부터 상기 제1 캠밸브(320)의 회전축까지의 거리가 일정하게 형성되는 실린더 헤드. 6. The method of claim 5,
The first obverse surface 324,
A first opening first portion (324a) extending from one end (322a) of the first closing surface;
A first opening second portion 324b extending from the other end portion 322b of the first closing surface; And
And a first opening third portion 324c extending from the first opening facing first portion 324a to the first opening facing second portion 324b,
The first opening first portion 324a is formed so as to extend from the one end portion 322a side of the first closing surface to the first opening third portion 324c side and the first opening first portion 324a ) To the rotation axis of the first cam valve 320 is gradually decreased,
The first open side second portion 324b is formed so that the first open side second portion 324b extends from the other end portion 322b side of the first closed side toward the first open side third portion 324c side, ) To the rotation axis of the first cam valve 320 is gradually decreased,
The first opening third portion 324c is formed such that the distance from the first opening third portion 324c to the rotation axis of the first cam valve 320 is constant. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 샤프트(310)는 하나로 형성되고,
복수의 상기 제1 캠밸브(320)는 하나의 상기 제1 샤프트(310)에 체결되는 실린더 헤드. The method according to claim 1,
The first shaft 310 is formed as one,
The plurality of first cam valves (320) are fastened to one of the first shafts (310). 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제2 캠밸브(420)는 그 제2 캠밸브(420)의 회전 위치에 따라 상기 배기구(220)를 폐쇄하는 제2 폐쇄면(422) 및 상기 배기구(220)를 개방하는 제2 개방면(424)을 포함하는 실린더 헤드.The method according to claim 1,
The second cam valve 420 includes a second closing surface 422 for closing the exhaust port 220 in accordance with the rotational position of the second cam valve 420 and a second closing surface 422 for closing the exhaust port 220, (424). 제11항에 있어서,
상기 제2 폐쇄면(422)은 그 제2 폐쇄면(422)으로부터 상기 제2 캠밸브(420)의 회전축까지의 거리가 일정하게 형성되고,
상기 제2 개방면(424)은 그 제2 개방면(424)으로부터 상기 제2 캠밸브(420)의 회전축까지의 거리가 상기 제2 폐쇄면(422)으로부터 상기 제2 캠밸브(420)의 회전축까지의 거리보다 짧게 형성되는 실린더 헤드.12. The method of claim 11,
The second closing surface 422 has a constant distance from the second closing surface 422 to the rotation axis of the second cam valve 420,
The second opening 424 is formed such that the distance from the second opening 424 to the rotation axis of the second cam valve 420 is greater than the distance between the second closing surface 422 of the second cam valve 420 The cylinder head being shorter than the distance to the rotation axis. 제12항에 있어서,
상기 제2 개방면(424)은 그 제2 개방면(424)으로부터 상기 제2 캠밸브(420)의 회전축까지의 거리가 가변되게 형성되는 실린더 헤드. 13. The method of claim 12,
Wherein the second opening face (424) is formed such that the distance from the second opening face (424) to the rotation axis of the second cam valve (420) is variable. 제13항에 있어서,
상기 제2 개방면(424)은,
상기 제2 폐쇄면의 일단부(422a)로부터 연장되는 제2 개방면 제1 부위(424a);
상기 제2 폐쇄면의 타단부(422b)로부터 연장되는 제2 개방면 제2 부위(424b); 및
상기 제2 개방면 제1 부위(424a)로부터 상기 제2 개방면 제2 부위(424b)까지 연장되는 제2 개방면 제3 부위(424c);를 포함하고,
상기 제2 개방면 제1 부위(424a)는, 상기 제2 폐쇄면의 일단부(422a) 측으로부터 상기 제2 개방면 제3 부위(424c) 측으로 갈수록, 그 제2 개방면 제1 부위(424a)로부터 상기 제2 캠밸브(420)의 회전축까지의 거리가 점진적으로 감소되게 형성되고,
상기 제2 개방면 제2 부위(424b)는, 상기 제2 폐쇄면의 타단부(422b) 측으로부터 상기 제2 개방면 제3 부위(424c) 측으로 갈수록, 그 제2 개방면 제2 부위(424b)로부터 상기 제2 캠밸브(420)의 회전축까지의 거리가 점진적으로 감소되게 형성되고,
상기 제2 개방면 제3 부위(424c)는 그 제2 개방면 제3 부위(424c)로부터 상기 제2 캠밸브(420)의 회전축까지의 거리가 일정하게 형성되는 실린더 헤드. 14. The method of claim 13,
The second obverse surface 424,
A second opening first portion (424a) extending from one end (422a) of the second closing surface;
A second opening second portion 424b extending from the other end 422b of the second closing surface; And
And a second opening third portion 424c extending from the second opening facing first portion 424a to the second opening facing second portion 424b,
The second open side first portion 424a is formed so as to extend from the one end portion 422a side of the second closed side to the second open side third portion 424c side and the second open side first portion 424a ) To the rotational axis of the second cam valve 420 is gradually decreased,
The second open side second portion 424b is formed so that the second open side second portion 424b is closer to the second open side third portion 424c side from the other end portion 422b side of the second closed side, ) To the rotational axis of the second cam valve 420 is gradually decreased,
And the second opening third portion 424c is formed such that the distance from the second opening third portion 424c to the rotation axis of the second cam valve 420 is constant. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제2 샤프트(410)는 하나로 형성되고,
복수의 상기 제2 캠밸브(420)는 하나의 상기 제2 샤프트(410)에 체결되는 실린더 헤드. The method according to claim 1,
The second shaft 410 is formed as one,
And the plurality of second cam valves (420) are fastened to one of the second shafts (410). 삭제delete 제1항, 제3항 내지 제6항, 제8항, 제11항 내지 제14항 및 제16항 중 어느 한 항에 따른 실린더 헤드;
상기 실린더 헤드와 함께 상기 연소실을 형성하는 실린더 블록;
상기 연소실의 내부에서 왕복 운동 가능하게 형성되는 피스톤; 및
상기 피스톤의 왕복 운동을 회전 운동으로 전환시키는 크랭크 샤프트;를 포함하는 내연기관. A cylinder head according to any one of claims 1, 3, 4, 6, 8, 11 to 14, and 16;
A cylinder block forming the combustion chamber together with the cylinder head;
A piston reciprocatably formed inside the combustion chamber; And
And a crankshaft for converting a reciprocating motion of the piston into a rotational motion. 제18항에 있어서,
상기 크랭크 샤프트의 회전력을 상기 제1 샤프트(310)와 상기 제2 샤프트(410)에 전달하는 동력전달기구를 더 포함하는 내연기관.19. The method of claim 18,
And a power transmitting mechanism for transmitting the rotational force of the crankshaft to the first shaft (310) and the second shaft (410). 제19항에 따른 내연기관을 포함하는 자동차.An automobile comprising an internal combustion engine according to claim 19.
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KR100311285B1 (en) * 1998-05-26 2002-06-22 김진환 Intake/exhaust device of engine

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