KR19990020903U - 차량용 엔진의 흡배기 밸브 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 엔진의 연소실로 무화된 연료를 흡기 시키고, 폭발 후 배기 시키는데 관여되는 흡배기 밸브에 관한 것으로, 특히 하나의 오버헤드 캠샤프트(Single Overhead Camshaft)를 갖는 엔진의 밸브를 구조 변경하여, 이에 따르는 많은 부품을 삭제할 수 있어 엔진의 단가를 저렴히 할 수 있음과 동시에 중량감소로 엔진의 연 비를 개선할 수 있는 차량용 엔진의 흡배기 밸브 장치에 관한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 고안은 엔진의 연소실에서의 폭발 행정으로 회전되는 크랭크축의 구동력을 벨트 또는 체인으로 전달받아 회전되는 밸브 샤프트가 지나는 실린더블록의 흡기 포트와 배기 포트가 위치된 연소실 상부와, 이 연소실 대응 위치의 실린더헤드의 내저면에 일정 반경의 원호형 홈을 각각 형성하여 그 중심을 지나는 밸브 샤프트를 축으로 일정한 회전 반경이 되는 홈을 형성한다.

그리고 이 홈에는 상기 홈의 폭과 맞는 두께를 갖는 원반의 일 측을 절단하여 흡배기면을 형성한 일체형 흡배기밸브를 상기 밸브 샤프트에 고정하되, 상기 흡배기면은 안쪽으로 일정 곡률을 가지게 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 엔진의 흡배기 밸브 장치

본 고안은 엔진의 연소실로 무화된 연료를 흡기 시키고, 폭발 후 배기 시키는데 관여되는 흡배기 밸브에 관한 것으로, 특히 하나의 오버헤드 캠샤프트(Single Overhead Camshaft)를 갖는 엔진의 밸브를 구조 변경하여, 이에 따르는 많은 부품을 삭제할 수 있어 엔진의 단가를 저렴히 할 수 있음과 동시에 중량감소로 엔진의 연 비를 개선할 수 있는 차량용 엔진의 흡배기 밸브 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 동력발생장치인 엔진은 차량을 구동시키기 위한 동력을 발생시키는 장치이며, 엔진의 주요부는 윤활장치, 연료장치, 냉각장치, 흡배기장치, 점화장치 등으로 구성되어 있다.

엔진은 연료를 열원으로 하여, 그 연소에 의한 열에너지를 작동유체에 공급하여 열팽창(연소, 폭발)시켜서 작동 유체가 팽창하는 힘을 기계적 에너지인 축의 회전력이나 유체의 분 출력으로 바꾸어서 동력을 얻는 장치를 열기관(heat engine)이라고 한다.

즉 열기관이란 열에너지를 기계적 에너지(일)로 바꾸는 장치이며, 내연기관과 외연기관으로 분류된다.

그리고 실린더 배열에 따라 엔진은 직렬형 엔진, V형 엔진, 수평대향형 엔진, 방사형 엔진, 경사형 엔진, 기타 X형 및 W형 엔진 등이 있으며, 특히 차량에서 적용되는 엔진은 모든 실린더가 일렬 수직으로 배열된 직렬형 엔진과 직렬형 실린더 2조가 90°의 각도로 1개의 크랭크 핀에 2개의 커넥팅 로드가 설치된 V형 엔진으로 대별할 수 있다.

상기 차량용 엔진은 흡기 매니폴드로부터 연소실내로 연료가 흡기되면 캠 샤프트와 회동결합된 피스톤 로드가 승강 운동과 좌우운동의 행정을 반복하면서 수직 반복운동을 하게 하는 피스톤에 의해 구동력을 얻게 된다.

즉, 피스톤이 하강하고 흡기포트가 열리면서 연료가 연소실내로 흡기되도록 하는 흡기행정, 연료가 만충 흡기되어 흡기포트를 닫고 피스톤을 상승시켜 연소실 체적을 압축하는 압축행정, 피스톤이 상사 점에 도달하면 점화플러그에서 불꽃방전으로 압축된 연료를 점화 연소되도록 하는 폭발행정, 배기포트가 열리면서 폭발행정을 한 연소가스를 실린더 밖으로 배출시키도록 하는 배기 행정 등의 피스톤작동으로 구동력을 얻게 된다.

이와 같은 행정은 흡기밸브와 배기밸브를 적절히 개폐시켜 줌으로써 가능한데 상기 각 밸브는 제 1 도에 도시된 바와 같이 실린더 헤드(200)상부에 로커아암(12)의 수직 변위를 가능하게 하는 캠축(10A)에 의해서 상기 밸브(11)를 개폐하게 되는 것이다.

그러나, 이와 같은 종래의 차량용 엔진에서 상기 각 밸브는 그 끝단에 수직력을 작용시켜야만 개방 또는 복귀하여 폐방되기 때문에 다수의 캠이 압입된 캠축(10A)과 상기 캠축의 회동에 의해 밸브(11)를 흡기포트(110A) 및 배기포트(110B)로부터 개폐하도록 하는 로커아암(12)이 필수적으로 필요하다.

이에 따라 구조가 복잡하게 될 뿐 아니라 엔진의 중량과 크기가 증대되어 차량 연 비의 저하 및 엔진 룸의 공간활용 측면에 막대한 지장을 초래하게 되는 구조적인 문제점이 있다.

따라서 본 고안은 이상과 같은 문제점을 해결하기 위해 창안 된 것으로, 본 고안의 목적은 캠샤프트, 즉 밸브 샤프트와 함께 회전되는 회전식 일체형 흡배기 밸브를 제공함으로써 종래의 오버헤드 밸브 기구인 밸브 리프터, 푸시로드, 로커암, 어셈블리 및 밸브(포핏밸브) 등을 삭제하여 부품을 축소하고, 따라서 엔진의 구조를 간단히 하여 조립 공정을 간단히 하는 등 엔진의 소형화를 이룰 수 있어 중량을 감소시킬 수 있는 새로운 밸브를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 고안은 엔진의 연소실에서의 폭발 행정으로 회전되는 크랭크축의 구동력을 벨트 또는 체인으로 전달받아 회전되는 밸브 샤프트가 지나는 실린더블록의 흡기 포트와 배기 포트가 위치된 연소실 상부와, 이 연소실 대응 위치의 실린더헤드의 내저면에 일정 반경의 원호형 홈을 각각 형성하여 그 중심을 지나는 밸브 샤프트를 축으로 일정한 회전 반경이 되는 홈을 형성한다.

그리고 이 홈에는 상기 홈의 폭과 맞는 두께를 갖는 원반의 일 측을 절단하여 흡배기면을 형성한 일체형 흡배기밸브를 상기 밸브 샤프트에 고정하되, 상기 흡배기면은 안쪽으로 일정 곡률을 가지게 형성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 흡배기 밸브 장치를 보인 측 단면도.

도 2는 본 고안의 흡배기 밸브 장치를 보인 측 단면도.

도 3은 도 2의 평 단면도.

도 4는 본 고안의 흡배기 밸브의 제어 수단을 도시한 사시도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

10: 밸브 샤프트 100: 실린더블록

110A: 흡기 포트 110B: 배기 포트

110R: 원호형 홈 200: 실린더헤드

210R: 원호형 홈 300: 흡배기밸브

310: 흡배기면 310R: 곡률

320: 원호면 500: 연소실

이하에서 본 고안을 바람직한 실시예의 첨부 도면에 의해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안에서 종래와 동일 또는 동등한 부분은 같은 부호로 표기하여 설명하기로 한다.

도 2는 본 고안의 측 단면도로써, 본 고안의 밸브 작동상태를 순차적으로 도시한 도면이다.

도 3은 본 고안의 평 단면도이고, 도 4는 본 고안의 흡배기 밸브의 제어 수단을 도시한 사시도이다.

먼저 본 고안의 구성을 설명하기로 한다.

엔진의 연소실(500)에서의 폭발 행정으로 회전되는 크랭크축의 구동력을 벨트 또는 체인으로 전달받아 회전되는 밸브 샤프트(10)가 지나는 실린더블록(100)의 흡기 포트(110A)와 배기 포트(110B)가 위치된 연소실 상부와, 이 연소실 대응 위치의 실린더헤드(200)의 내저면에 일정 반경의 원호형 홈(110R,210R)을 각각 형성하여 그 중심을 지나는 밸브 샤프트(10)를 축으로 일정한 회전 반경이 되는 홈을 형성한다.

그리고 이 홈(110R,210R)에는 상기 홈의 폭과 맞는 두께를 갖는 원반의 일 측을 절단하여 흡배기면(310)과 원호면(320)을 형성하여서된 일체형 흡배기밸브(300)를 상기 밸브 샤프트(10)에 삽입 고정하되, 상기 흡배기면(310)은 안쪽으로 일정 곡률(310R)을 가지게 형성된 것을 특징으로 한다.

한편 엔진은 연소실(500)의 개수가 다양하고 배열 상태에 따라 전기한 직렬형, V형, 수평 대향형, 방사형, 경사형, X형, W형 등이 있기 때문에, 이에 대응하는 상기 개페 제어 수단인 일체형 흡배기밸브(300)는 연소실의 개수 또는 배열에 따라 복수개로 설치 될 수 있을 것이다.

도면 중 미 설명 부호 400은 점화 플러그로써 종래와 비슷한 위치, 즉 도 3의 연소실 상부 일 측에 위치되게 한다.

이상과 같이 구성된 본 고안의 작용을 설명하면 다음과 같다.

연소실(500)에서 피스톤의 각 행정으로 구동하는 크랭크샤프트에 의해 상기 크랭크샤프트에 압입된 크랭크샤프트 풀리가 회전하고, 상기 크랭크샤프트 풀리와 벨트 결합된 샤프트 풀리는 이와 연동 하면서 실린더 헤드(200)의 각 연소실(500) 상부에 위치한 밸브 샤프트(10)를 일 방향으로 회전시킨다.

따라서 상기 밸브 샤프트(10)에 압입 고정된 일체형 흡배기밸브(300)는 밸브 샤프트(10)의 회전에 따라 제 2 도에서와 같이 흡기, 압축, 폭발, 배기의 작용을 이룬다.

즉, 흡입 시에는 흡배기밸브(300)의 흡배기면(310)이 흡기 포트(110A)를 향하고 있으며, 다른 측의 원호면(320)은 실린더 헤드(200)의 원호형 홈(210R)에 안내되고 있다.

따라서 연료가 흡기 포트(110A)와 흡배기밸브(300)의 흡배기면(310)이 이룬 통로를 통해 연소실(500)로 유입된다.

이후 계속되는 밸브 샤프트(10)의 회전에 따라 흡배기밸브(300)의 원호면(320)이 연소실(500) 상부와 배기 포트(110B)를 폐방하고, 도시되지는 않았지만 피스톤의 상승과 함께 압축 행정을 가지며, 계속되는 흡배기밸브(300)의 회전간에 점화 플러그(400)의 스파크로 폭발 작용을 갖는다.

이후 배기 시에는 흡배기밸브(300)의 원호면(320)이 실린더헤드(200)의 원호형 홈(210R)과 실린더블록(100)의 흡기 포트(110A) 및 실린더블록(100)의 배기포트(110A)측 원호형 홈(110R)에 위치되고, 흡배기면(310)은 연소실(500)을 개방하는 위치부터 배기 포트(110B)의 상측 까지의 선상으로 위치되어 배기를 이루도록 한다.

이때 상기 흡배기 작용 중에 흡배기밸브(300)의 흡배기면(310)을 일정 곡률(310R)이 되게 함으로써, 흡기시 무화 연료가 흡기 포트(110A)로부터 연소실로, 그리고 연소실내의 배기 가스가 연소실로부터 배기 포트(110B)로 흐르는 기류의 원활함을 도모하는 작용을 갖는다.

한편 본 고안에서 일체형의 흡배기밸브(300)를 원반형의 구조로 한정하여 설명하였으나, 구(Ball) 형태의 밸브로써 일측을 라운드로 오목하게한 흡배기면을 형성하면 보다 바람직 할 것이다.

그러나 상기의 구성은 흡배기밸브 및 이 흡배기밸브가 습동되는 실린더블록과 실린더헤드의 구면 가공의 어려움으로 실현이 어려울 것이다.

한편 본 고안에서 흡배기밸브의 윤활수단과 점화플러그가 센타에 위치하지 못함에 따른 효율성은 계속해서 연구되어 출원될 것으로 본 고안은 원호면과 흡배기면을 갖는 일체형 흡배기밸브와 이를 장착한 구조에 특징이 있다 할 것이다.

이상과 같이 구성되고 작용되는 본 고안은 캠샤프트와 함께 회전되는 회전식 일체형 흡배기 밸브를 제공함으로써 종래의 오버헤드 밸브 기구인 밸브 리프터, 푸시로드, 로커암, 어셈블리 및 밸브(포핏밸브) 등을 삭제하여 부품을 축소하고, 따라서 엔진의 구조를 간단히 하여 조립 공정을 간단히 하는 등 엔진의 소형화를 이룰 수 있어 중량을 감소시킬 수 있는 새로운 밸브를 제공함으로써 차량의 연 비가 개선되는 등의 효과가 있다.

Claims (1)

1. 엔진의 연소실(500)에서의 폭발 행정으로 회전되는 크랭크축의 구동력을 벨트 또는 체인으로 전달받아 회전되는 밸브 샤프트(10)가 지나는 실린더블록(100)의 흡기 포트(110A)와 배기 포트(110B)가 위치된 연소실(500) 상부와, 이 연소실 대응 위치의 실린더헤드(200)의 내저면에 일정 반경의 원호형 홈(110R,210R)을 각각 형성하여 그 중심을 지나는 밸브 샤프트(10)를 축으로 일정한 회전 반경이 되는 홈을 형성하되, 이 홈(110R,210R)에는 상기 홈의 폭과 맞는 두께를 갖는 원반의 일 측을 절단한 흡배기면(310)과 원호면(320)을 형성한 일체형 흡배기밸브(300)를 상기 밸브 샤프트(10)에 삽입 고정하되, 상기 흡배기면(310)은 안쪽으로 일정 곡률(310R)을 가지게 형성된 것을 특징으로 한 차량용 엔진의 흡배기 밸브 장치.