KR20040045752A

KR20040045752A - 밸브 및 밸브시트의 접촉각이 변경된 ｃｎｇ 엔진의배기밸브 장치

Info

Publication number: KR20040045752A
Application number: KR1020020073606A
Authority: KR
Inventors: 장산익
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2002-11-25
Filing date: 2002-11-25
Publication date: 2004-06-02

Abstract

마모를 방지할 수 있는 CNG 엔진의 배기밸브 장치가 개시된다. 그러한 CNG 엔진의 배기밸브 장치는 실린더 헤드의 배기포트를 개폐하여 배기 행정을 행하는 CNG 엔진의 배기밸브 장치에 있어서, 배기밸브와 상기 배기포트의 밸브 시트가 이루는 접촉각이 상기 배기밸브 방향으로 더 기울어지는 경사를 갖도록 형성함으로써 배기밸브와 밸브 시트의 마모를 최소화 할 수 있다.

Description

밸브 및 밸브시트의 접촉각이 변경된 ＣＮＧ 엔진의 배기밸브 장치{EXHAUST VALVE OF C.N.G ENGINE}

본 발명은 CNG 엔진의 배기밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배기밸브와 밸브 시트와의 접촉각을 30도로 가공함으로써 배기밸브의 마모를 최소화할 수 있는 CNG 엔진의 배기밸브에 관한 것이다.

일반적으로 CNG 엔진은 압축천연가스(CNG 가스;Compressed Natural Gas; 이하, CNG 가스)를 연료로 사용하는 엔진을 의미한다. 그리고, CNG 가스는 넓게는 천연에서 산출하는 가스를 말하지만, 보통 탄화수소를 주성분으로 하는 가연성가스를 가리킨다.

이러한 CNG를 차량에 연료로 사용할 경우에는 가격이 싸고 경제성이 뛰어나며 혼합기가 가스상태로 공기와 혼합되어 실린더로 들어가므로서 그 상태가 균일하고 이론 공기혼합비에 가까운 값에서 완전 연소되기 때문에 연소의 효율이 높으며 엔진이 조용할 뿐만 아니라 연소속도가 가솔린보다 느리고 옥탄가가 높으므로 노킹 현상이 없다는 장점이 있다.

그래서, 대기오염이 적고 위생적이며 유독성 물질인 CO의 함량이 적어 배기가스의 냄새가 거의 없고 연기도 거의 없다는 장점이 있다.

도 1에는 이러한 CNG 엔진의 배기밸브가 도시된다. 도시된 바와 같이, 배기밸브는 실린더 헤드(1)에 형성된 배기포트(2)에 장착되어 배기포트(2)를 개폐한다. 그리고, 배기밸브(3)는 흡입행정이 진행되는 중에는 실린더 내부에 마련된 밸브 시트(4)에 밀착됨으로써 밀봉상태를 유지하게 된다. 그리고, 배기행정시에는 배기밸브(3)가 실린더 내부로 이동함으로써 배기밸브(3)와 밸브 시트(4) 사이에 일정한 공간이 형성되어 실린더 내부의 가스가 외부로 배출된다.

결국, 배기밸브(3)와 밸브 시트(4)의 밀봉상태가 원활하지 않는 경우 배기가스가 새어 나옴으로 엔진성능에 영향을 미치게 된다.

따라서, 상기 배기밸브(3)와 밸브 시트(4)의 접촉각(θ), 접촉면적 등에 따라 배기밸브(3)와 밸브 시트(4)의 밀봉상태가 결정되므로 이러한 요소는 설계에 있어서 중요한 요소이며, 현재는 배기밸브(3)와 밸브 시트(4)의 접촉각(θ)을 45도로 가공한다. 디젤엔진, 가솔린등 기타 엔진에 있어서도 접촉각(θ)을 45도로 가공하고 있는 추세이다.

그러나, 디젤 및 가솔린 엔진에 있어서는 배기밸브가 밸브 시트에 접촉하는 경우, 배기가스 성분중에 함유된 입자상 물질이 윤활작용을 함으로 마모가 최소화 될 수 있으나, CNG 엔진의 경우는 입자상 물질이 없음으로 심각한 마모가 발생하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 배기밸브와 밸브 시트의 접촉각을 30도로 가공함으로써 배기밸브와 시트의 접촉각도를 작게 하여 마모를 최소화할 수 있는 CNG 엔진의 배기밸브를 제공하는데 있다.

도 1은 종래기술에 따른 CNG 엔진의 배기포트에 장착된 배기밸브와 밸브 시트를 확대하여 도시하는 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 CNG 엔진의 배기포트에 장착된 배기밸브와 밸브 시트를 도시하는 단면도이다.

도 3은 도 2의 "A" 부분의 작동상태를 확대하여 도시하는 부분 확대도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10: 실린더 헤드 12: 배기포트

14: 배기밸브 16:코일 스프링

18: 로커암 θ: 접촉각

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 실시예는 실린더 헤드의 배기포트를 개폐하여 배기 행정을 행하는 CNG 엔진의 배기밸브 장치에 있어서, 배기밸브와 상기 배기포트의 밸브 시트가 이루는 접촉각이 상기 배기밸브 방향으로 더 기울어지는 경사를 갖도록 형성함으로써 배기밸브와 밸브 시트의 마모를 최소화 할 수 있는 CNG 엔진의 배기밸브 장치를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 배기밸브 및 밸브 시트의 접촉각은 30도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 CNG 엔진의 배기밸브 장치를 상세하게 설명한다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명이 제안하는 CNG 엔진의 배기밸브 장치는 실린더 헤드(10)에 형성된 배기포트(12)에 장착되어 배기포트(12)를 개폐한다.

이러한 배기밸브 장치는 배기포트(12)를 개폐하는 배기밸브(14)와, 상기 배기밸브(14)를 탄력적으로 가압하는 코일 스프링(16)과, 상기 배기밸브(14)를 하향으로 가압하는 로커암(18)으로 이루어진다.

따라서, 캠축(도시안됨)이 회전하여 배기행정이 진행되는 경우, 상기 로커암(18)이 배기밸브(14)를 누르게 되고, 상기 배기밸브(14)가 하향으로 이동함으로서 배기포트(12)를 개방하게 된다. 그리고, 배기행정이 완료되면, 상기 코일 스프링(16)의 탄성력에 의하여 상기 배기밸브(14)가 상승함으로서 배기포트(12)를 밀폐하게 된다.

이러한 구조를 갖는 배기밸브 시스템에 있어서, 상기 배기밸브(12)의 테두리부(20)와 밸브 시트(22)가 이루는 접촉각(θ)은 상기 배기밸브(12) 방향으로 더 기울어진 경사를 갖도록 형성된다. 바람직하게는 이 접촉각(θ)이 30도를 유지하도록 한다.

보다 상세하게 설명하면, 상기 배기밸브(12)의 테두리부(20)에 형성되는 경사각(θ1)은 일정한 각도, 바람직하게는 30도의 각도로 가공된다. 그리고, 상기 배기밸브(12)의 테두리부(20)가 접촉하여 밀봉상태를 유지하는 밸브 시트(22)의 경사각(θ2)도 30도의 각도로 가공된다.

따라서, 상기 접촉각(θ)이 30도를 유지함으로 접촉각(θ)이 45도인 경우에 비하여 작게 형성되므로 접촉면 방향으로 보다 작은 분력이 작용한다.

결과적으로, 배기밸브(12)의 테두리부(20)가 밸브 시트(22)에 보다 작은 힘으로 밀착됨으로 마모를 최소화 할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 배기밸브 장치는 배기밸브와 밸브 시트의 접촉각이 30도를 유지함으로써 접촉면에 작용하는 분력의 크기를 줄여 배기밸브의 작동시 발생하는 마모량을 최소화 할 수 있는 장점이 있다.

또한, 별도의 재질 변경없이 현 재질을 사용한 상태에서 가공각도만을 변경하여 마모량 절감의 효과를 얻을 수 있음으로 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

그리고, 배기밸브 및 밸브 시트의 마모량을 줄일 수 있음으로 엔진의 내구수명을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims

실린더 헤드의 배기포트를 개폐하여 배기 행정을 행하는 CNG 엔진의 배기밸브 장치에 있어서,

배기밸브와 상기 배기포트의 밸브 시트가 이루는 접촉각은 상기 배기밸브 방향으로 더 기울어지는 경사를 갖도록 형성함으로써 배기밸브와 밸브 시트의 마모를 최소화 할 수 있는 CNG 엔진의 배기밸브 장치.
제1 항에 있어서, 상기 접촉각은 30도인 CNG 엔진의 배기밸브 장치.