KR920008918B1 - 롤링포오트형 4행정 가솔린엔진 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

롤링포오트형 4행정 가솔린엔진

제1도는 본 발명 롤링포오트형 가솔린엔지진 수직단면도.

제2도는 본 발명 가솔린엔진의 흡기부에 대한 종단면도.

제3도는 본 발명 가솔린엔진의 가버너에 대한 단면도.

제4a,b,c도는 본 발명에 따른 흡입포오트와 흡기구가 겹쳐진 여러가지 모양을 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요분분에 대한 부호의 설명

1 : 흡기부 2 : 배기부

3 : 크랭크축 4 : 벨트

5 : 풀리 6 : 스플라인

7 : 실린더헤드 8 : 롤링샤프트

9 : 흡기롤링부재 10 : 가버너

11 : 원통부재 12 : 에어크리너

13 : 캬브레타 14 : 흡기통로

15 : 연소실 16 : 흡기구

17 : 흡기포오트 18 : 스프링

19 : 스프링 지지부 20 : 원판플레이트

21 : 삽입구멍 22 : 가변웨이트

본 발명은 롤링포오트형 4행정 가솔린엔진에 관한 것으로, 특히 엔진의 회전속도에 따라 혼합기의 공급향을 적절하게 변화시켜 최적의 출력을 낼 수 있도록 된 가변흡기부를 갖춘 롤링포오트형 4행정 가솔린엔진에 관한 것이다.

일반적으로 4행정 사이클기관에서는 흡기밸브구동계가 기관에 의해 회전하는 크랭크샤프트의 절반속도로 구동되어지는 캠축에 설치될 캠의 회전운동에 따라 작동되어지도록 되어 있는바, 이러한 구조를 갖는 기관에서는 캠축에 설치된 캠의 종동부에 캠의 운동을 전달 받는 태핏트가 설치되어 이 태핏트에 의해 캠의 회저운동이 직선운동으로 바뀌어지고 상기 태핏트가 푸시로드를 통해 기관의 실린더3에 설치되어 있는 흡기 밸브구동계의 로커기구를 작동시키도록 되어 있다.

또 일반적인 4행정 사이클기관에서는, 실린더헤드에 설치되어 있는 로커기구에 전달된 푸시로드의 직선왕복운동이 로커기구에 장착된 로커축을 중심으로 그 좌우에 형성되어 있는 로커아암으로 전달되고, 이 로커 기구에 전달된 직선운동은 로커축을 중심으로 그 좌우에 형성된 로커 아암의 요동운동에 따라 흡배기밸브가 개폐되게 되어 있다.

그리고 상기 캠축의 회전운동이 푸시로드를 거쳐 직선운동으로 바뀌어져서 이 직선운동에 의해 흡배기밸브가 리프트되면서 이 흡배기밸브가 리프트되어진 양만큼 상기 흡기밸브 시이트에서 밸브가 차례로 열려지면서 혼합기기 연소실내로 흡입되고, 또 연소된 연소가스가 연소실 밖으로 빠져나가게 되는 한편, 피스톤이 압축될때에는 상기 흡배기밸브에 장착된 스프링의 압축력에 의해 흡배기밸브의 끝면이 밸브시이트에 밀착되어 연소실을 밀봉시켜주게 됨으로써 연소실내로 흡입된 혼합기가 피스톤에 의해 압축되어져 스파크플러그의 점화에 따라 압축혼합기가 폭발되도록 되어 있다.

그런데 이와 같이 구성된 종래의 4행정 사이클가솔린기관은, 상기 흡배기밸브구동계가 프시로드라던가 로커아암, 로커축, 태핏트, 스프링, 밸브 등과 같은 많은 부품으로 이루어지기 때문에 가솔린기관이 구동될 때 이들 부품들의 상호연관작동에 따라 그 최대회전수가 규제를 받게된다고 하는 문제점이 따르게 되고, 또 흡배기밸브가 작동될 때 심하게 요동이 일어나게 되는 이른바 써어징현상이 일어나게 됨은 물론, 흡배기밸브에 설치되는 스프링이 상기 각 부품들로 구성되는 질량계들과의 사이에서 공진현상을 일으켜 밸브스프링이 파손되는 경우가 있고, 또 밸브구동계가 다수개의 부품으로 구성되어져야 하기 때문에 이것이 기관의 경량화에 상당한 저해요인으로 되고 있었다.

이상과 같은 제반 문제점을 해결하기 위해 본 출원인이 출원하여 기히 특허공개공보 제89-8429호로 공개된 바 있는 롤링포오트형 4행정 가솔린기관은 흡배기부의 흡배기롤링부재가 크랭크축에 연결된 타이밍벨트를 매개로 회전하게 되면서 이 흡배기롤링부재에 형성된 흡배기롤링포오트로 흡배기개스가 흡기 및 배기되도록 된 것이나, 이와 같은 롤링포오트형 4행정 가솔린 엔진이 저속으로 구동될 경우 흡기롤링부재도 저속으로 회전되므로 실린더헤드 연소실의 흡기구와 흡기롤링부재의 흡입포오트가 만나는 시간이 길어져 혼합기가 연소실내부로 유입되는 양이 많아지게 됨으로써 출력이 커지게 되는 한편, 상기 가솔린엔진이 고속으로 구동될 경우에는 홉기롤링부재도 고속으로 회전되므로 상기 실린더헤드 연소실의 흡입구와 흡기롤링부재의 흡입포오트가 만나는 시간이 짧아져 소량의 혼합기가 연소실 내부로 유입됨으로써 출력이 작아지게 되어, 출력효율이 떨어지게 되는 문제점이 남아 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 가솔린 엔진의 회전수에 따라 실린더헤드 연소실의 흡입구와 흡기롤링부재의 흡입포오트가 겹쳐지는 모양을 변화시켜 줌으로써 혼합기 흡입량을 가변시켜 엔진의 PRM에 따라 최적의 출력을 낼 수 있도록 된 롤링포오트형 4행정 가솔린엔진을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 크랭크샤프프에 벨트를 매개로 회전되는 흡기롤링부재에 연소실로 연통되는 흡기구와 어긋나게 겹쳐지는 흡기포오트가 구비됨과 더불어 실린더헤드 외부로 돌출되는 롤링샤프트가 일체로 형성되고, 이 롤링샤프트의 선단이 이 롤링샤프트를 감싸주도록 실린더헤드에 체결된 원통부재의 측벽에 설치된 스프링에 탄력지지되며, 상기 롤링샤프트 한쪽에는 원판플레이트가 일체로 끼워지는 한편, 이 원판플레이트에는 내부에 +자형 절결부가 형성된 가버너의 일체로 부착되고, 상기 가버너의 절결부가 원판플레이트와 함께 형성하는 4개의 구멍에는 상기 롤링샤프트의 회전에 따라 원심력을 받으면서 상기 원판플레이트의 스프링쪽으로 밀어주도록 된 가변웨이트가 각각 끼워진 구조로 되어, 크랭크샤프트가 저속으로 회전하게 되면 흡기 롤링부재도 저속으로 회전하게 되면서 가버너의 가변웨이트가 롤링샤프트 쪽으로 오무려지면서 회전하게 되고, 이때 상기 가변웨이트의 원심력이 롤링샤프트선단의 스프링의 탄력과 균형을 이루게 되므로 연소실로 연통되는 흡기구와 흡기롤링부재의 흡기포오트가 어긋나는 상태로 되게 되어 이 2개의 구멍으로 소량의 혼합기가 통과하여 연소실로 공급되게 되는 한편, 크랭크샤프트가 고속으로 회전하게 되면 흡기롤링부재도 고속으로 회전하게 되면서 상기 가변웨이트가 원심력을 받아 원주방향으로 벌어짐과 더불어 롤링샤프트의 원판 플레이트를 스프링에 대항해서 밀어주게 되어 흡기롤링부재 전체가 스프링쪽으로 소정간격 이동되면서 상기 흡입구와 흡기포오트의 구멍이 일치됨으로써 다량의 혼합기가 연소실로 공급되도록 되어 있다

이하 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명 폴링포오트형 가솔린엔진의 수직단면도로써 실린더헤드(7) 양쪽에 흡배기부(1,2)가 설치되고, 이 흡배기부(1,2)에는 크랭크축(3)에 연결된 벨트(4)에 의해 회전되면서 흡,배기개스를 흡입 및 배출해주는 흡,배기롤링부재(9,23)가 구비되어 있다.

그리고 상기 흡기부(1)는 제2도의 도시된 바와 같이 상기 벨트(4)에 의해 직접구동되는 풀리(5)와 스플라인(6) 결합되면서 실린더헤드(7) 외부로 돌출된 롤링샤프트(8)와 일체로 형성된 상기 흡기롤링부재(9)와, 이 흡기롤링부재(9)의 회전속도에 따라 이 흡기롤링부재(9)를 축방향으로 이동시켜 주는 가버너(10) 및, 이 가버너(10)와 흡기롤링부재(9)의 롤링샤프트(8)를 감싸 보호해주도록 상기 실린더헤드(7)에 체결설치된 원통부재(11)로 되어 있는바, 상기 흡기롤링부재(9) 중앙에는 에어크리너(12)와 캬브레터(13)를 통과한 혼합기가 충전되어 있는 흡기통로(14)가 형성되고, 이 흡기통로(14) 한쪽 흡기롤링부재(9)에는 연소실(15)쪽으로 연통되는 흡기구(16)와 그 구멍이 일치되지 않도록 비껴져 형성된 흡기포오트(17)가 구비되며, 상기 흡기롤링부재(9)의 롤링샤프트(8) 선단에는 원통부재(11)의 측벽면(11a)에 지지된 스프링(18)의 탄력을 받는 스프링지지부(19)가 일체로 연결부착되는 한편, 상기 롤링샤프트(8)의 한쪽에는 원판플레이트(20)가 상기 실린더헤드(7)와 소정의 간격을 두고 일체로 고정되어 있다.

또한 상기 롤링샤프트(8)의 원판플레이트(20)에 고정부착된 상기 가버너(10)는 제3도에 도시된 바와 같이 그 내부에 +자형 절결홈이 구비되어 이 절결홈에 상기 원판플레이트(20)를 끼워 고정시켜줄 때 이 원판플레이트(20)주위로 4개의 웨이트 삽입구멍(21)이 형성되는바, 이 웨이트 삽입구멍(21)에는 제2도에 도시된 바와 같은 단면이 3각형인 가변웨이트(22)가 각각 끼워지게 되는데, 상기 롤링샤프트(8)가 저속회전할 때에는 이 가변웨이트(22)가 롤링샤프트(8)에 밀착된 상태로 회전하게 되나, 롤링샤프트(8)가 고속회전할 때에는 가변웨이트(22)가 원심력에 의해 바깥쪽으로 벌어지도록 되어 있다.

다음은 이상과 같이 구성된 본 발명의 작용효과에 대해 설명한다.

먼저 피스톤(도시안됨)이 상사점에서 하사점으로 하강하게 되면 연소실(15)의 압력이 대기압보다 약간 낮아지게 됨과 동시에 피스톤의 하강운동에 따라 회전하는 크랭크축(3)의 회전력을 벨트(4)를 통해 전달받은 흡기롤링부재(9)가 회전되어 흡기포오트(17)와 흡기구(16)를 연통시켜 줌으로써, 상기 에어크리너(12)에서 정제된 공기와 함께 캬브레타(13)에 혼합된 혼합기가 상기 압력차에 의해 흡기통로(14)를 통해 연소실(15)내로 유입되게 된다.

한편 연소실(15) 내부로 유입된 혼합기가 압축폭발될 때에는 흡,배기롤링부재(9,23)의 각 포오트(17,24)가 흡배기구(16,25)와 서로 어긋나게 되어 연소실(15)을 밀폐시켜 줌으로써 압력의 누출이 일어나지 않게 되고, 다음 압축.폭발행정을 거치면서 배기행정에 따라 피스톤이 상승운동할 때 상기 배기롤링부재(23)의 배기포오트(24)가 연소실(15)의 배기구(25)와 연통됨으로써, 연소실(15)내부에 있던 연소가스가 이들 배기구(25)와 배기포오트(24)를 통해 빠져나가게 된다.

이와 같이 피스톤의 왕복운동에 의해 회전되는 크랭크축(3)이 벨트(4)를 매개로 흡,배기롤링부재(9,23)를 회전시켜주면서 엔진이 계속 구동되게 되는바, 크랭크축(3)이 저속으로 회전될 때 흡기롤링부재(9)도 저속으로 회전하게 되고 따라서 롤링샤프트(8)의 원판플레이트(20)에 고정된 가버너(10)의 가변웨이트(22)도 가버너(10)의 삽입구멍(21)내부에서 저속으로 회전하게 된다. 이때 제2도의 점선으로 표시된 것과같이 이 가변웨이트(22)의 꼭지점(22a)이 실린더헤드(7)와 원통부재(11)가 만나는 모서리에 지지되면서 이 가변웨이트(22)의 가압부(22b)가 원판플레이트(20)를 스프링(18)쪽으로 밀어주게 되나, 상기 롤링샤프트(8)의 선단이 스프링(18)에 탄력지지되어 상기 가변웨이트(22)의 가압부(22b)의 미는 힘과 균형을 이루게 되고, 이때 흡기포오트(17)와 흡기구(16)가 서로 어긋나게 비껴져 포개진 상태로 되어, 상기 캬브레타(13)에서 혼합된 혼합기가 흡기통로(14)에서 흡기포오트(17)와 흡기구(16)가 겹쳐진 공간을 통해 연소실(15)로 소량만 유입되게 된다.

다음 크랭크축(3)이 고속으로 회전될 때 흡기롤링부재(9)도 고속으로 회전하게 되고, 롤링샤프트(8)의 원판플레이트(20)에 고정된 가버너(10)의 가변웨이트(22)도 고속으로 회전하게 되는바, 제2도에서 실선으로 도시된 바와 같이 가변웨이트(22)가 회전하게 되면서 원주방향으로 벌어지되, 가변웨이트(22)의 가압부(22b)가 스프링(18)의 탄력을 극복하면서 원판플레이트(20)를 스프링(18)쪽으로 밀어주게 되고, 이때 흡기포오트(17)와 흡기구(16) 구멍이 서로 거의 일치하게 되어 흡기롤링부재(9)의 흡기통로(14)에 충전된 혼합기의 다량이 상기 흡기포오트(17)와 흡기구(16)를 지나 연소실(15)로 유입되게 된다.

한편, 상기 흡기포오트(17)와 흡기구(16)의 겹쳐지는 단면현상에 대한 실시예가 제4a,b,c도에 도시되어 있는 바, 흡기포오트(17)와 흡기구(16)의 단면이 제4a도에서는 4각형으로 되어 있으나, 제4b도에 도시된 원형이나 또는 제4c도에 도시된 사다리꼴등의 다각형상으로 할 수도 있다.

이상에서 설명된 본 발명과 같이 엔진의 저속 또는 고속에 따라 흡기롤링부재(9)의 가버너(10)의 가변웨이트(22)가 원심력을 받아 상기 가버너(10)가 고정설치된 원판플레이트(20)스프링(18)의 탄력에 대항하면서 밀어주게 됨으로써 상기 흡기롤링부재(9)에 형성된 흡기포오트(17)와 흡기구(16)의 포개지는 단면적을 가변시켜주게 되어, 이 흡기포오트(17)와 흡기구(16)를 통과하여 연소실(15)로 공급되는 혼합기를 적당량으로 제어해주게 됨으로써 엔진효율을 극대화 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 실린더헤드(7)에 흡,배기롤링부재(9,23)가 설치되어 크랭크축에 연결된 벨트를 매개로 회전되어, 상기 흡기롤링부재(9)의 흡기포오트(17)로 혼합가스를 흡입해주도록 된 롤링포오트형 4행정 가솔린엔진에 있어서, 상기 실린더헤드(7) 한쪽에 원통부재(11)가 체결되고, 상기 흡기롤링부재(9)에는 원통부재(11) 내부로 돌출된 롤링샤프트(8)가 일체로 연장형성되며, 이 롤링샤프트(8) 선단에 상기 원통부재(11)의 측벽면(11a)에 설치된 스프링(18)의 탄력을 받는 스프링지지부(19)가 고정설치되는 한편, 이 롤링샤프트(8)의 실린더헤드(7)쪽에 원판플레이트(20)가 끼워 고정되고, 상기 롤링샤프트(8)의 원판플레이트(10)주위에 +자형 절결홈에 구비된 가버너(10)가 끼워 고정되며, 이 원판플레이트(10)주위의 가버너(10)에 형성된 삽입구멍(21)에 단면이 3각형상의 가변웨이트(22)가 끼워진 것을 특징으로 하는 롤링포오트형 4행정 가솔린엔진.
2. 제1항에 있어서, 상기 흡기롤링부재(9)의 흡기포오트(17)와 연소실(15)로 연통된 흡기구(16)의 단면형상이 원형, 4각형 또는 사다리꼴의 다각형으로 된 것을 특징으로 하는 롤링포오트형 4행정 가솔린엔진.

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