KR20000007789U - 차량용 엔진의 밸브 타이밍 조절 장치 - Google Patents

Abstract

비교적 간단한 구조로 밸브 타이밍을 조절할 수 있는 밸브 타이밍 조절 장치가 개시되어 있다. 밸브 타이밍 조절 장치는 실린더 헤드의 흡기 포트와 배기 포트 사이에 실린더와 소통되도록 형성되고, 흡기 포트와 소통되는 흡기측 통로 및 배기 포트와 소통되는 배기측 통로를 가지는 센터 포트; 센터 포트를 개폐하기 위한 센터 포트 개폐 수단; 흡기측 통로와 배기측 통로를 각각 개폐하기 위한 한 쌍의 개폐 밸브; 및 엔진의 회전수에 맞추어 센터 포트 개폐 수단과 한 쌍의 개폐 밸브의 작동을 제어하는 제어부를 포함한다. 이에 따르면, 센터 밸브와 흡, 배기측 통로의 개폐 밸브의 작동에 의해 비교적 간단한 구조로 흡, 배기 밸브의 밸브 타이밍을 조절하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

차량용 엔진의 밸브 타이밍 조절 장치

본 고안은 차량용 엔진에 관한 것이며, 보다 상세하게는 비교적 간단한 구조로 밸브 타이밍을 조절할 수 있는 밸브 타이밍 조절 장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 4사이클 엔진은 동력 행정에 필요한 혼합기를 연소실 안으로 흡입하기 위한 흡기 밸브와, 연소 가스를 외부로 배출하기 위한 배기 밸브를 가지고 있다.

이러한 흡기 밸브와 배기 밸브는 피스톤이 1사이클을 작동하는 극히 짧은 시간에 용이한 흡기 및 배기가 이루어져야 하고, 또 일정한 시기에 정확히 개폐될 것이 요구된다. 또한, 최근에는 엔진의 성능 및 연비를 향상시키고 배기 가스를 감소시키기 위해 엔진의 회전수, 즉 공회전으로부터 고속 회전 상태에 따라 밸브의 개폐 시기를 적절히 조절하는 것이 요구되고 있다.

엔진의 회전수에 따라 밸브의 개폐 시기를 조절하는 장치로 두 개의 캠 샤프트를 사용하는 예와 캠의 위상을 변화시키는 예가 종래에 알려져 있다. 두 개의 캠 샤프트를 사용하는 예는 저속용과 고속용의 캠 샤프트를 따로 갖추고 이를 엔진의 회전수에 맞추어 적절하게 치환하는 것에 의해 흡, 배기 밸브의 개폐 시기를 조절한다. 도 1a에 두 개의 캠 샤프트를 사용하는 예의 밸브 타이밍 선도가 나타나 있다. 이에 따르면, 밸브 타이밍과 함께 밸브의 개방 정도도 조절할 수 있다.

캠의 위상을 변화시키는 예는 피동 풀리에 가변기구를 내장하여 흡, 배기 밸브의 개폐 시기를 조절한다. 도 1b에 캠의 위상을 변화시키는 예에 따른 밸브 타이밍 선도가 나타나 있다. 이에 따르면 밸브 타이밍의 조절은 가능하지만 밸브의 개방 정도는 조절할 수 없다.

그러나, 이러한 종래의 예들을 채택한 밸브 개폐 장치들은 모두 그 구조가 매우 복잡하고 제조 비용이 상승된다는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 비교적 간단한 구조로서 용이하게 밸브 타이밍을 조절할 수 있는 밸브 개폐 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1a는 종래의 두 개의 캠 샤프트를 이용한 밸브 타이밍 조절 장치의 밸브 타이밍 선도.

도 1b는 캠의 위상을 조절하는 방법을 사용한 밸브 타이밍 조절 장치의 밸브 타이밍 선도.

도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 밸브 타이밍 조절 장치의 단면도.

도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 밸브 타이밍 조절 장치의 작동 예를 보인 단면도.

도 4는 본 고안의 일 실시예에 따른 밸브 타이밍 조절 장치의 밸브 타이밍 선도의 일 예.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 ; 실린더 12 ; 흡기 포트

13 ; 흡기 밸브 14 ; 배기 포트

15 ; 배기 밸브 16, 17 ; 캠 샤프트

22 ; 센터 포트 24 ; 센터 밸브

25 ; 흡기측 개폐 밸브 26 ; 배기측 개폐 밸브

27 ; 작동 실린더 28 ; 흡기측 통로

29 ; 배기측 통로 32 ; 실린더

32 ; 연소실

상기와 같은 목적은, 실린더 헤드의 흡기 포트와 배기 포트 사이에 실린더와 소통되도록 형성되고, 흡기 포트와 소통되는 흡기측 통로 및 배기 포트와 소통되는 배기측 통로를 가지는 센터 포트; 센터 포트를 개폐하기 위한 센터 포트 개폐 수단; 흡기측 통로와 배기측 통로를 각각 개폐하기 위한 한 쌍의 개폐 밸브; 및 엔진의 회전수에 맞추어 센터 포트 개폐 수단과 한 쌍의 개폐 밸브의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 본 고안에 따른 차량용 엔진의 밸브 타이밍 조절 장치에 의해 달성된다.

센터 포트 개폐 수단은 센터 포트를 개폐하기 위한 센터 밸브와 센터 밸브를 작동시키기 위한 작동 실린더를 가지며, 한 쌍의 통로 개폐 수단은 각 통로를 개폐하기 위한 개폐 밸브와 개폐 밸브를 작동시키기 위한 모터를 가진다. 또는 센터 밸브를 작동시키기 위한 수단으로 작동 실린더 대신 캠 샤프트와 구동 모터를 사용할 수도 있다. 바람직하게는 개폐 밸브는 버터플라이 밸브가 사용된다.

이에 따르면, 센터 밸브와 흡, 배기측 통로의 개폐 밸브의 작동에 의해 비교적 간단한 구조로 흡, 배기 밸브의 밸브 타이밍을 조절하는 효과를 얻을 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 일 실시예를 보다 상세하게 설명한다.

도 2 내지 도 4에 본 고안의 일 실시예에 따른 밸브 개폐 장치가 도시되어 있다. 도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 밸브 개폐 장치가 설치된 차량용 엔진을 도시한 단면도이고, 도 3은 이 장치의 작동을 보인 단면도이며, 도 4는 본 고안의 일 실시예에 따른 밸브 타이밍 조절 장치의 밸브 타이밍 선도의 일 예를 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, 실린더 헤드(10)에는 흡기 포트(12) 및 배기 포트(14)가 형성되어 있고, 흡기 포트(12) 및 배기 포트(14)에는 흡기 밸브(13)와 배기 밸브(15)가 각각 설치되어 있다. 흡, 배기 밸브(13, 15)는 각각 그 상측에 설치된 캠 샤프트(16, 17)에 의해 상하로 이동되며 흡, 배기 포트(12, 14)를 개폐한다.

그리고, 센터 포트(22)가 흡, 배기 포트(12, 14) 사이의 실린더 헤드(10)에 형성되어 있다. 센터 포트(22)는 그 하측이 실린더(30)의 연소실(32)과 소통되어 있으며, 흡기측 통로(28) 및 배기측 통로(29)를 통해 흡, 배기 포트(13, 14)와 각각 소통되어 있다.

센터 밸브(24)가 센터 포트(22)를 관통하여 설치되어 있고, 센터 밸브(24)를 작동시키기 위한 작동 실린더(27)가 센터 밸브(24)의 상측에 설치되어 있다. 작동 실린더(27) 대신 캠 샤프트와 구동 모터를 이용하여 센터 밸브(24)를 작동시킬 수도 있다.

흡기측 통로(28)와 배기측 통로(29)에 각각 개폐 밸브(25, 26)가 설치되어 있다. 이 개폐 밸브(25, 26)로는 버터플라이 밸브가 바람직하며, 각각의 개폐 밸브(25, 26)는 모터(미도시)에 의해 작동된다. 작동 실린더(27)와 모터는 모두 제어부(미도시)에 의해 그 작동이 제어된다. 이 제어부는 전자 제어 유닛에 내장되는 것이 바람직하다. 도면에서 미설명 부호 34는 피스톤이고, 36은 커넥팅 로드이다.

이와 같이 구성된 본 고안의 일 실시예에 따른 밸브 타이밍 조절 장치의 밸브 타이밍 선도의 일 예가 도 4에 도시되어 있다. 여기서, 흡, 배기 밸브(13, 15)는 엔진의 회전수에 관계없이 일정한 주기로 개폐된다. 대신, 전자 제어 유닛에 내장된 제어부가 엔진의 회전수에 맞추어 작동 실린더(27) 및 한 쌍의 모터의 작동을 제어하는 것, 즉 센터 밸브(24)의 개폐 시기를 조절하는 것에 의해 밸브 타이밍이 조절되는 효과를 얻을 수 있다.

예를 들어, 저속 주행시에는 흡기 밸브(13)가 열리기 전에 센터 밸브(24)와 흡기측 개폐 밸브(25)가 먼저 열리고, 흡기 밸브(13)가 닫히는 것과 동시에 센터 밸브(24)와 흡기측 개폐 밸브(25)가 닫힌다. 이는 종래의 밸브 타이밍 조절 장치에서 흡기 밸브가 열리는 시기를 당기는 것과 같은 효과를 얻는다. 즉, 센터 밸브(24)와 흡기측 개폐 밸브(25)가 흡기 밸브(13)보다 먼저 열리게 되면, 흡기 포트(12)의 흡입 공기가 흡기측 통로(28)와 센터 포트(22)를 거쳐 연소실(32)로 흡입된다(도 3 참조). 흡기 밸브(13)가 열리고 나면, 흡입 공기는 흡기 포트(12)와 센터 포트(22)의 양측을 통해 연소실(32)로 흡입된다. 이 결과, 연소실(32)로 흡입되는 공기량이 증가되어 엔진의 출력이 증대되고, 배기 밸브(15)와 흡기 밸브(13)의 오버랩 시간이 줄어들어 배기 가스의 재순환이 저감된다. 여기서, 센터 밸브(24)와 흡기측 개폐 밸브(25)의 작동 시기는 제어부에 의해 결정된다.

한편, 고속 주행시에는 흡기 밸브(13)가 열리는 것과 동시에 센터 밸브(22) 및 흡기측 개폐 밸브(25)가 열리고, 흡기 밸브(13)가 닫히고 소정의 시간이 지난 뒤에 센터 밸브(22)와 흡기측 개폐 밸브(25)가 닫힌다. 이는 종래의 밸브 타이밍 조절 장치에서 흡기 밸브의 닫히는 시기를 늦추는 것과 같은 효과를 얻는다.

배기 밸브(15)의 경우에도 동일한 과정으로 밸브 타이밍을 조절하는 효과를 얻을 수 있다. 그리고, 공회전 상태에서는 센터 밸브(24)를 닫는 것에 의해 흡, 배기 밸브(13, 15)의 오버랩이 최소화되고 안정성이 증대된다.

상기된 바와 같은 본 고안은, 센터 밸브와 흡, 배기측 통로의 개폐 밸브의 작동에 의해 비교적 간단한 구조로 흡, 배기 밸브의 밸브 타이밍을 조절하는 효과를 얻을 수 있는 장점이 있다.

이상에서는 본 고안의 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나, 본 고안은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 실용신안등록청구의 범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능할 것이다.

Claims (4)

1. 실린더 헤드의 흡기 포트와 배기 포트 사이에 실린더와 소통되도록 형성되고, 상기 흡기 포트와 소통되는 흡기측 통로 및 상기 배기 포트와 소통되는 배기측 통로를 가지는 센터 포트;

   상기 센터 포트를 개폐하기 위한 센터 포트 개폐 수단;

   상기 흡기측 통로와 배기측 통로를 각각 개폐하기 위한 한 쌍의 개폐 밸브; 및

   엔진의 회전수에 맞추어 상기 센터 포트 개폐 수단과 한 쌍의 개폐 밸브의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진의 밸브 타이밍 조절 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 센터 포트 개폐 수단은 센터 포트를 개폐하기 위한 센터 밸브와 상기 센터 밸브를 작동시키기 위한 작동 실린더를 가지며, 상기 한 쌍의 통로 개폐 수단은 상기 각 통로를 개폐하기 위한 개폐 밸브와 상기 개폐 밸브를 작동시키기 위한 모터를 가지는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진의 밸브 타이밍 조절 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 센터 포트 개폐 수단은 센터 포트를 개폐하기 위한 센터 밸브와, 상기 센터 밸브를 상하이동 시키기 위한 캠 샤프트와 상기 캠 샤프트를 작동시키기 위한 구동 모터를 가지며, 상기 한 쌍의 통로 개폐 수단은 상기 각 통로를 개폐하기 위한 개폐 밸브와 상기 개폐 밸브를 작동시키기 위한 구동 모터를 가지는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진의 밸브 타이밍 조절 장치.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 개폐 밸브는 버터플라이 밸브인 것을 특징으로 하는 차량용 엔진의 밸브 타이밍 조절 장치.