KR19990029248U - 엔진의 밸브 개폐시기 검출장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 벨트 구동방식에서의 워터펌프 구동 샤프트를 이용하여 엔진의 밸브 개폐시기를 검출할 수 있는 엔진의 밸브 개폐시기 검출장치에 관한 것으로, 크랭크축의 일단에 형성된 크랭크샤프트(70)와 상기 크랭크샤프트(70)에 의해 구동하는 타이밍 벨트(30)와 상기 타이밍 벨트(30)의 회전에 의해 구동되는 배기캠 샤프트(10), 흡기캠 샤프트(20) 및 워터펌프 구동샤프트(60)와 상기 타이밍 벨트(30)의 장력을 조절하는 텐셔너(40,50)로 구성되는 벨트 구동방식의 밸브 개폐시기 검출장치에 있어서, 워터펌프 구동샤프트(60)의 기어비를 캠 샤프트(10,20)의 기어비와 동일하게 형성하고, 상기 워터펌프 구동 샤프트(60)에 형성된 기어산은 일정간격으로 4부분중 3부분은 하나의 기어산을 제거하고, 그 외 나머지 1부분은 2개의 기어산을 제거하고, 이렇게 제거된 워터펌프 구동 샤프트(60)의 의 일측에 상기 제거된 기어산을 검출할 수 있도록 센서(100)를 설치하여 센서(100)에 의해 제거된 기어산을 검출함으로써 밸브 개폐시기를 검출하도록 하여 구조의 단순화를 기할 수 있고, 또한 벨트의 인장에 의한 잘못된 개폐시기 검출을 억제할 수 있는 효과가 있다.

Description

엔진의 밸브 개폐시기 검출장치(DETECTION DEVICE OF TIMING OF ENGINE VALVE FOR A CAR)

본 고안은 자동차에 관한 것으로서, 특히 벨트 구동방식에서의 워터펌프 구동 샤프트를 이용하여 엔진의 밸브 개폐시기를 검출할 수 있는 엔진의 밸브 개폐시기 검출장치에 관한 것이다.

자동차의 동력원으로 가솔린 엔진, LPG 엔진, 디젤 엔진 등이 있으며 가솔린이나 디젤 및 액화 석유가스를 연소시켜 열에너지를 기계적 에너지로 바꾸게 되어있다. 이와 같이 연소에 의해 발생된 열을 이용하는 엔진을 열기관이라 하며, 크게 외연기관, 내연기관으로 분류된다. 내연기관으로서는 가솔린엔진과 디젤엔진으로 나누어지며 상기 가솔린엔진은 혼합기를 압축하여 전기적인 불꽃으로 연소하는 기관을 말하고, 디젤엔진은 공기를 압축한 후 압축열을 이용하여 자기착화 연소하는 기관을 말한다.

이러한 엔진은 기관본체, 윤활장치, 냉각장치, 연료장치, 흡배기장치, 점화장치 및 기동장치로 구성되며 상기 기관본체는 실린더, 실린더헤드, 피스톤, 커넥팅 로드, 크랭크축, 크랭크 케이스, 플라이 휠로 구성되고 공기와 연료를 혼합하여 동력을 발생시키는 부분으로서 엔진에서는 심장부분이다.

밸브기구로서는 밸브, 캠축, 밸브리프터, 로커암 어셈블리로 구성되어 있으며 푸시로드가 밸브리프터에 의해 상하운동을 하면 로커암이 축을 중심으로 요동하여 밸브를 눌러 열리게 하고, 밸브스프링의 장력으로 밸브가 닫히게 된다. 장점으로는 흡배기 흐름에 저항이 적고 밸브의 크기와 양정을 충분히 할 수 있어 흡배기 효율이 좋고 고압축비를 얻을 수 있으며 노킹도 비교적 적다. 단점으로는 밸브기구가 복잡하고 소음과 관성력이 크다.

이와 같은 밸브는 캠축에의해 작동되는데 상기 캠축은 크랭크축 회전수의 1/2로 회전하며 크랭크축 회전에 대하여 각 밸브의 개폐시기를 정확히 유지해야한다. 이러한 캠축 구동방식에는 기어 구동방식, 체인 구동방식 혹은 벨트 구동방식으로 구분된다.

먼저, 기어 구동방식에서는 크랭크축 기어와 캠축 기어가 맞물고 회전하며 크랭크축과 캠축이 축간거리가 작으면 직접 물리게 되어있고 축간 거리가 멀면 공전기어를 거쳐 구동하게 되어있다. 캠축기어와 크랭크축 기어의 비는 2 : 1이며 회전을 원활하게 하고 소음을 적게하기 위하여 체리컬 기어를 사용한다. 또한 크랭크축 타이밍 기어는 저탄소 침탄강이나 크롬강을 표면경화하여 사용하고 캠출 타이밍 기어는 소음을 적게하고 마멸을 적게하기 위하여 베클라이트 등의 합성수지로 되어있다.

체인 구동방식은 캠축구동을 체인으로 하며 크랭크축과 캠축에는 스프로킷이 설치되어 있다. 캠축의 위치를 임의로 정할 수 있으며 소음을 적게할 수 있고 양체인 스프로킷 이의 비는 2 : 1이다. 또한 체인이 늘어나 헐러워지면 밸브개폐 시기가 틀려지므로 유격을 자동조절하는 텐셔너와 진동을 흡수하는 댐퍼를 설치하여 사용한다.

그리고, 벨트 구동방식은 캠축구동을 체인대신 벨트로 하며 탄성에 의한 진동소음이 적다 벨트의 스르로킷에 접하는 돌기가 서로 만들어져 맞물려 전동하며 오일이 묻을시에는 벨트의 수명이 단축된다. 또한 체인구동방식과 같이 유격조정을 자유로이 할 수 있는 로울러 텐셔너를 설치하여 밸브 개폐시기가 틀려지지 않게 하고 있다.

도 1은 일반적인 엔진의 밸브 개폐시기 검출장치를 도시한 구성도로서, 크랭크축의 일단에 형성된 크랭크샤프트(7)와, 상기 크랭크샤프트(7)에 의해 구동하는 타이밍 벨트(3)와, 상기 타이밍 벨트(3)의 회전에 의해 구동되는 배기캠 샤프트(1), 흡기캠 샤프트(2) 및 워터펌프 구동샤프트(6)와, 상기 타이밍 벨트(3)의 장력을 조절하는 텐셔너(4,5)로 구성된다. 그리고, 상기 흡기캠 샤프트(1)와 배기팸 샤프트(2)의 기어비는 동일하며 상기 크랭크샤프트(7)와의 기어비는 2 : 1로서 크랭크샤프트(7)가 2회전할 때 캠 샤프트(1,2)는 각각 1회전 하도록 되어있다.

그리고, 상기 크랭크샤프트(7)의 일측에는 도면에서는 기어산이 한 개 제거된 것으로 도시하였고, 이와 같은 방식으로 흡기캠 샤프트(1)에는 동일한 간격으로 4개의 기어산이 각각 제거되어 있다. 그러므로 크랭크샤프트(7)의 크랭크각은 도면에서 간력하게 도시된 크랭크각 센서(9)에 의해 검출되며 흡기캠 샤프트(1)의 위치도 마찬가지로 도면에서 간략하게 도시된 캠센서(8)에 의해 검출된다.

도 2는 이와 같이 검출된 크랭크각 및 흡기캠 샤프트(1)의 위치를 도시한 타이밍도로서, 크랭크각 센서(9)에 의해 2개의 타이밍 신호가 검출될 때 캠센서(8)에 으해 4개의 타이밍 신호가 검출되고, 상기 검출된 신호를 근거로 하여 분사시기를 결정하게 된다.

그러나 상기와 같은 종래 장치에 의한 기통 판별장치는 타이밍 벨트의 인장으로 인하여 크랭크각 및 캠샤프트 간에 정확한 위치검출이 어려워져서 밸브개폐시기가 틀려질 우려가 있으며 또한 크랭키각 위치 및 캠샤프트의 위치를 검출하기 위하여 각각의 센서를 사용하여야 하기 때문에 복잡해지는 문제가 있다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 워터펌프 샤프트의 기어산 개수를 캠샤프트와 동일하게 형성하고, 상기 워터펌프 샤프트에 크랭크각 및 캠샤프트 위치를 검출하기 위한 타이밍 마크를 형성함으로써 한 개의 센서를 이용하여 밸브 개폐시기를 검출할 수 있도록 한 엔진의 밸브 개폐시기 검출장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 일반적인 엔진의 밸브 개폐시기 검출장치를 도시한 구성도.

도 2는 이와 같이 검출된 크랭크각 및 흡기캠 샤프트의 위치를 도시한 타이

밍도.

도 3은 본 고안에 따른 엔진의 밸브 개폐시기 검출장치를 도시한 구성도.

도 4는 워펌프 구동 샤프트만을 확대 도시한 구성도.

도 5는 상기 센서에 의해 상기 워터펌프 구동 샤프트의 일측에 제거된 기어 산을 검출하여 도시한 타이밍도

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 흡기캠 샤프트 20 : 배기캠 샤프트

30 : 타이밍 벨트 40,50 : 텐셔너

60 : 워터펌프 구동 샤프트 70 : 크랭크샤프트

100 : 센서

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 크랭크축의 일단에 형성된 크랭크샤프트(70)와 상기 크랭크샤프트(70)에 의해 구동하는 타이밍 벨트(30)와 상기 타이밍 벨트(30)의 회전에 의해 구동되는 배기캠 샤프트(10), 흡기캠 샤프트(20) 및 워터펌프 구동샤프트(60)와 상기 타이밍 벨트(30)의 장력을 조절하는 텐셔너(40,50)로 구성되는 벨트 구동방식의 밸브 개폐시기 검출장치에 있어서, 워터펌프 구동샤프트(60)의 기어비를 캠 샤프트(10,20)의 기어비와 동일하게 형성하고, 상기 워터펌프 구동 샤프트(60)에 형성된 기어산은 일정간격으로 4부분중 3부분은 하나의 기어산을 제거하고, 그 외 나머지 1부분은 2개의 기어산을 제거하고, 이렇게 제거된 워터펌프 구동 샤프트(60)의 의 일측에 상기 제거된 기어산을 검출할 수 있도록 센서(100)를 설치한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안에 따른 엔진의 밸브 개폐시기 검출장치의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 고안에 따른 엔진의 밸브 개폐시기 검출장치를 도시한 구성도로서, 크랭크축의 일단에 형성된 크랭크샤프트(70)와, 상기 크랭크샤프트(70)에 의해 구동하는 타이밍 벨트(30)와, 상기 타이밍 벨트(30)의 회전에 의해 구동되는 배기캠 샤프트(10), 흡기캠 샤프트(20) 및 워터펌프 구동샤프트(60)와, 상기 타이밍 벨트(30)의 장력을 조절하는 텐셔너(40,50)로 구성된다. 그리고, 상기 흡기캠 샤프트(10)와 배기캠 샤프트(20)의 기어비는 동일하며 상기 크랭크샤프트(70)와의 기어비는 2 : 1로서 크랭크샤프트(70)가 2회전할 때 캠 샤프트(10,20)는 각각 1회전 하도록 되어있다. 또한, 상기 워터펌프 구동 샤프트(60)의 기어산은 캠 샤프트(10,20)의 기어산과 개수가 동일하게 형성되며 일정간격으로 4군데에 기어산의 개수를 1개씩 제거되도록 형성되며 다만 그중 한곳에만 2개의 기어산이 제거되도록 형성된다. 그리고, 상기 원터펌프 구동 샤프트(60)의 일측에는 상기 워터펌프 구동 샤프트(60)의 제거된 기어산을 검출할 수 있도록 센서(100)가 설치된다.

상기와 같이 구성된 본 고안에 따른 엔진의 밸브 개폐시기 검출장치의 동작원리를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 워펌프 구동 샤프트(60)만을 확대 도시한 구성도로서, 엔진이 회전회면 타이밍 벨트(30)에 의해 2개의 캠 샤프트(10,20)가 회전하고, 이와 동일한 회전비로 워터펌프 구동 샤프트(60)도 상기 캠 샤프트(10,20)와 동일한 방향으로 회전한다. 이때, 상기 워터펌프 구동 샤프트(60)의 일측에 형성된 센서(100)에 의해 제거된 기어산을 검출한다.

도 5는 상기 센서(100)에 의해 상기 워터펌프 구동 샤프트(60)의 일측에 제거된 기어산을 검출하여 도시한 타이밍도로서, 화살표 A로 도시된 부분이 종래기술의 크랭크각 센서에 의해 검출된 신호와 동일하게 됨을 알 수 있으며 상기 센서(100)에 의해 검출된 신호로 동일한 회전비를 갖는 흡기캠 샤프트(10)의 위치와, 크랭크각 위치를 알 수 있는 것이다. 따라서 상기 워터펌프 구동 샤프트(60)의 제거된 기어산을 이용하여 밸브의 개폐시기를 결정할 수 있으며 이로 인하여 분사시기를 결정할 수 있는 것이다.

본 실시예에서는 제거된 기어산을 검출하기 위하여 수광소자의 발광소자가 함께 구성되는 센서(100)를 이용하였으나, 본 고안은 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 도면에서 볼 때 수광소자 혹은 발광소자를 후방에서 전방으로 혹은 전방에서 후방으로 조사되도록 설치하고, 이와 대향하여 발광소자 혹은 수광소자를 동일위치에 설치하여도 본 고안의 목적을 실현할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 크랭크각 위치 및 캠샤프트의 위치를 검출하기 위하여 제거된 기어산을 이용하였으나, 본 고안은 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 워터펌프 구동 샤프트의 측면에 타이밍 마크를 제거된 기어산과 대응하여 동일하게 형성하여도 좋으며 또는 상기 워터펌프 구동 샤프트의 측면에 형성된 홀을 막아놓고 상기 제거된 기어산과 대응하여 홀을 형성하여도 좋다. 이때, 타이밍 마크 또는 마이밍 홀의 지름을 3개는 동일하고 하나는 작거나 또는 크게 형성해야한다.

상술한 바와 같이 본 고안에 의하면 워터펌프 샤프트를 캠 샤프트와 동일한 기어비를 갖도록 형성하고, 이렇게 형성된 워터펌프 샤프트의 일정간격으로 4군데중 한군데는 기어산을 2개 제거하고 나머지는 한 개를 제거한 후 센서에 의해 제거된 기어산을 검출함으로써 밸브 개폐시기를 검출하도록 하여 구조의 단순화를 기할 수 있고, 또한 벨트의 인장에 의한 잘못된 개폐시기 검출을 억제할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 크랭크축의 일단에 형성된 크랭크샤프트(70)와 상기 크랭크샤프트(70)에 의해 구동하는 타이밍 벨트(30)와 상기 타이밍 벨트(30)의 회전에 의해 구동되는 배기캠 샤프트(10), 흡기캠 샤프트(20) 및 워터펌프 구동샤프트(60)와 상기 타이밍 벨트(30)의 장력을 조절하는 텐셔너(40,50)로 구성되는 벨트 구동방식의 밸브 개폐시기 검출장치에 있어서,

   워터펌프 구동샤프트(60)의 기어비를 캠 샤프트(10,20)의 기어비와 동일하게 형성하고, 상기 워터펌프 구동 샤프트(60)에 형성된 기어산은 일정간격으로 4부분중 3부분은 하나의 기어산을 제거하고, 그 외 나머지 1부분은 2개의 기어산을 제거하고, 이렇게 제거된 워터펌프 구동 샤프트(60)의 의 일측에 상기 제거된 기어산을 검출할 수 있도록 센서(100)를 설치한 것을 특징으로 하는 엔진의 밸브 개폐시기 검출장치.