KR100448741B1 - 흡기 포트의 스월제어구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엔진의 운전영역에 따라서 스월을 발생하기 위한 흡기밸브의 회전을 제어하여 저부하시에는 흡기의 스월을 유도하여 엔진의 시동과 연소가 안정되도록 하고, 고부하시에는 흡기의 저항을 줄여 고출력이 유지되도록 하는 흡기 포트의 스월제어구조에 관한 것으로,
흡기 밸브의 밸브 페이스에 스월리브가 형성되어 흡기 포트로 유입되는 흡입공기의 스월을 유도하기 위한 스월유도장치에 있어서,
밸브 스템의 중간부 일측으로 걸림홈이 형성되며, 밸브 페이스의 외주연에는 스월리브가 형성되는 흡기 밸브와;
상기한 흡기 밸브의 걸림홈이 위치되는 실린더 헤드 부위에 형성되는 장착공간과;
상기한 흡기 밸브의 걸림홈이 축삽되도록 하기 위한 축공이 중앙에 형성되고, 상기 축공의 일측으로는 스프링에 의해 탄력지지되는 플런저가 형성되고, 그 외주연에는 다수의 톱니가 형성되어, 상기한 장착공간에 수용되는 회전 풀리와;
오일 펌프로부터 펌핑되어 소정이상의 압력을 지닌 오일이 상기한 회전 풀리의 톱니 일측으로 유도될 수 있도록 실린더 헤드의 도중에 형성되는 오일 통로와;
상기한 오일 통로의 도중에 형성되어 엔진의 운전 영역에 따라서 회전 풀리 측으로 흐르는 오일의 흐름을 단속하기 위한 솔레노이드 밸브; 로 구성되는 것을특징으로 한다.

Description

흡기 포트의 스월제어구조{Swirl control apparatus for intake port}
본 발명은 흡기 포트의 스월제어구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엔진의 운전영역에 따라서 스월을 발생하기 위한 흡기밸브의 회전을 제어하여 저부하시에는 흡기의 스월을 유도하여 엔진의 시동과 연소가 안정되도록 하고, 고부하시에는 흡기의 저항을 줄여 고출력이 유지되도록 하는 흡기 포트의 스월제어구조에 관한 것이다.
엔진은 동력행정에 필요한 혼합기를 연소실 안으로 흡입되도록 하고, 또 연소가스를 외부로 배출되도록 하기 위해 1개의 실린더에 흡기 밸브와 배기 밸브가 설치된다.
흡기 밸브와 배기 밸브는 피스톤이 1사이클을 작동하는 극히 짧은 시간에 쉽게 흡기 및 배기를 하여 체적효율을 높이고, 두 밸브가 닫혀 있는 압축 및 동력 행정에서는 충분한 기밀을 유지할 것과, 연소가스의 고온에 노출되어도 정확히 작동되고, 장시간의 운전에 견디는 등의 어려운 조건에 충족되어야만 한다.
도 6은 상기한 연소실에 흡기 및 배기 밸브가 장착된 상태를 도시한 것으로, 실린더 헤드(10)의 형성되는 흡기 포트(11) 및 배기 포트(12)에 상기한 흡기 밸브(13) 및 배기 밸브(14)가 장착된다. 상기한 흡기 및 배기 밸브(13,14)는 밸브 스템(13a,14a)이 길게 형성되고, 상기 밸브 스템(13a,14a)의 하부에는 밸브 헤드(13b,14b)가 형성된다.
상기한 흡기 밸브(13) 및 배기 밸브(14)는 크랭크 축과 연동되는 캠(15)의작동에 의해 주기적으로 상하이동되면서 흡기 포트(11) 및 배기 포트(12)를 개폐하게 된다.
이 과정에서 상기한 흡기 포트(11)로 유입되는 흡입공기의 스월량이 증대되도록 하기 위하여 도 7과 같이 흡기 밸브(13)의 밸브 스템(13a)의 상부에 홈을 밸브 가이드에는 돌기(16)를 나선형상으로 형성하여 흡기 밸브(13)가 상하로 이동될 때 회전되도록 하는 기술이 개발되었다. 그러나 상기와 같이 구성되는 흡기 밸브는 상하 거동시 각각 그 회전방향이 서로 반대가 되므로 스월 발생이 어려울 뿐만 아니라 흡기 밸브 자체의 회전만으로 스월을 발생시키는데 어려운 단점이 있었다.
또한, 도 8과 같이 흡기 포트로 유입되는 흡입공기의 스월량이 증대되도록 하기 위하여 상기 흡기 밸브(13)의 밸브 페이스 부분에 유선형의 스월리브(17)가 형성된 경우도 있다. 즉, 흡기 포트로 유입되는 흡입공기가 상기 스월리브(17)와 부딪치면서 공기의 흐름에 유동이 생기게 되는 것이다. 그러나 이와 같이 흡기 밸브(13)의 밸브 페이스부에 스월리브(17)를 형성하게 되면 엔진이 저속으로 회전하는 경우에는 흡입공기의 스월을 증대시켜 연소의 안정성을 향상시키는데 효과가 있게 되지만, 엔진이 고속으로 회전하게 되는 경우에는 상기한 스월리브가 오히려 저항으로 작용되어 엔진의 출력이 저하되는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 엔진의 운전영역에 따라서 스월을 발생하기 위한 흡기밸브의 회전을 제어하여 저부하시에는 흡기의 스월을 유도하여 엔진의 시동과 연소가 안정되도록 하고, 고부하시에는 흡기의 저항을 줄여 고출력이 유지되도록 하는 흡기 포트의 스월제어구조를 제공하는 데 목적이 있는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,
흡기 밸브의 밸브 페이스에 스월리브가 형성되어 흡기 포트로 유입되는 흡입공기의 스월을 유도하기 위한 스월유도장치에 있어서,
밸브 스템의 중간부 일측으로 걸림홈이 형성되며, 밸브 페이스의 외주연에는 스월리브가 형성되는 흡기 밸브와;
상기한 흡기 밸브의 걸림홈이 위치되는 실린더 헤드 부위에 형성되는 장착공간과;
상기한 흡기 밸브의 걸림홈이 축삽되도록 하기 위한 축공이 중앙에 형성되고, 상기 축공의 일측으로는 스프링에 의해 탄력지지되는 플런저가 형성되고, 그 외주연에는 다수의 톱니가 형성되어, 상기한 장착공간에 수용되는 회전 풀리와;
오일 펌프로부터 펌핑되어 소정이상의 압력을 지닌 오일이 상기한 회전 풀리의 톱니 일측으로 유도될 수 있도록 실린더 헤드의 도중에 형성되는 오일 통로와;
상기한 오일 통로의 도중에 형성되어 엔진의 운전 영역에 따라서 회전 풀리 측으로 흐르는 오일의 흐름을 단속하기 위한 솔레노이드 밸브; 로 구성되는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 의해 형성되는 스월제어장치의 구성도.
도 2는 본 발명에 의해 형성되는 흡기 밸브의 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 흡기 밸브에 회전 풀리가 장착된 상태의 도면.
도 4는 흡기 밸브가 닫혔을 경우의 작동상태도.
도 5는 도 4의 A-A선 단면도.
도 6 내지 도 8은 종래의 기술을 설명하기 위한 도면.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
20 : 실린더 헤드 21 : 흡기 포트
25 : 장착공간 26 : 오일통로
30 : 흡기 밸브 32 : 걸림홈
34 : 스월리브 40 : 회전풀리
41 : 축공 42 : 플런저
43 : 스프링 44 : 톱니
45 : 볼 50 : 솔레노이드 밸브
60 : 전자제어장치 61 : 스로틀 센서
이하, 본 발명의 구성 및 작동에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 의해 형성되는 스월제어장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 의해 형성되는 흡기 밸브의 사시도이며, 도 3은 본 발명에 의한 흡기 밸브에 회전 풀리가 장착된 상태의 도면이고, 도 4는 흡기 밸브가 닫혔을 경우의 작동상태도이며, 도 5는 도 4의 A-A선 단면도이다.
도면 중에 표시되는 도면부호 20은 본 발명에 의해 형성되는 실린더 헤드를 지시하는 것이고, 도면부호 30은 본 발명에 의해 형성되는 흡기 밸브를 지시하는 것이며, 도면부호 40은 회전 풀리를 지시하는 것이다.
상기한 실린더 헤드(20)에는 종래와 같이 흡기 포트(21) 및 배기 포트(22)가 형성되고, 그 상부에는 밸브를 작동시키기 위한 캠(23)이 형성된다. 그리고 흡기 밸브(30)가 장착되기 위한 밸브 가이드(24)의 중간위치에 소정 크기의 장착공간(25)이 형성되며, 이 장착공간(25)으로는 오일펌프()에서 펌핑된 오일이 유도되도록 하기 위한 오일 통로(26)가 형성된다.
그리고 상기한 흡기 밸브(30)의 밸브 스템(31)의 중간부 일측에는 걸림홈(32)이 형성되고, 밸브 페이스(33)의 외주연에는 스월리브(34)가 형성되는데, 상기한 스월리브(34)는 위에서 아래방향으로 직선형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
그리고 상기한 실린더 헤드(20)의 장착공간(25)에는 회전 풀리(40)가 수용되는데, 상기 회전 풀리(40)의 중앙부에 형성되는 축공(41)으로 상기 흡기 밸브(30)의 밸브 스템(31) 부분이 축삽된다. 상기 회전 풀리(40)의 내부에는 스프링(43)에의해 탄력지지되는 플런저(42)가 수용되는데, 이 플런저(42)의 끝단이 상기 걸림홈(32)에 끼워지는 것이다. 그리고 상기한 회전 풀리(40)의 외주연에는 다수의 톱니(44)가 일정한 간격으로 형성되어 있는데, 이는 상기 회전 풀리(40)가 오일 통로(26)에서 전달되는 오일의 압력에 의해 회전되도록 하기 위한 것이다.
그리고 상기한 회전 풀리(40)의 내부 하측으로는 흡기 밸브(30)가 닫히는 경우에 흡기 밸브(30)의 걸림홈(32)에 플런저(42)가 걸리지 않도록 하기 위한 볼(45)이 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 흡기 밸브(30)가 개방된 상태일 때는 상기한 플런저(42)가 스프링(43)에 밀려 걸림홈(32)에 걸리게 구성되고, 흡기 밸브(30)가 닫혀 상승된 상태일 때는 상기 볼(45)이 상기한 플런저(42)를 외측으로 밀어 상기 걸림홈(32)으로부터 플런저(42)가 분리되도록 형성되는 것이다.
그리고 상기한 오일 통로(26)의 도중에는 엔진의 운전 영역에 따라서 회전 풀리(40) 측으로 흐르는 오일의 흐름을 단속하기 위한 솔레노이드 밸브(50)가 형성된다. 상기한 솔레노이드 밸브(50)는 스로틀 센서(61)에서 측정되는 스로틀 각에 따라 전자제어장치(60)의 제어에 의해서 작동되는 것이다. 특히, 상기한 솔레노이드 밸브(50)는 스로틀 대도각이 60% 이상일 경우에 닫히게 되어 회전 풀리(40) 측으로 오일이 공급되지 않도록 설정하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 구성되는 흡기 밸브의 스월제어장치의 작동을 설명하면 다음과 같다.
엔진이 시동되어 저부하 운전 영역일 경우(스로틀 개도각이 대략 60% 이하)에는 상기한 오일 통로(26)로 오일 펌프(62)에서 펌핑된 소정 압력을 지닌 오일이회전 풀리(40)쪽으로 공급된다. 이렇게 공급되는 오일에 의해서 상기한 회전 풀리(40)는 회전된다.
이 때, 상기한 흡기 밸브(30)가 개방된 상태일 경우에는 상기한 회전 풀리(40)의 내측에 수용된 플런저(42)가 스프링(43)의 탄력에 의해서 전진되어 흡기 밸브(30)의 걸림홈(32)에 걸리게 되므로서 상기한 흡기 밸브(30)가 회전된다. 따라서 흡기 포트(21)로 유입되는 흡입공기는 스월을 일으키며 연소실로 유입된다.
반대로 흡기 밸브(30)가 닫힌 상태가 되면 상기한 흡기 밸브(30)는 일정 높이로 상승된 상태이고, 흡기 밸브(30) 상승시 밸브 스템(31)의 원주부분이 상기한 볼(45)을 외측으로 밀게 된다. 따라서 상기 볼(45)에 의해 걸림홈(32)에서 플런저(42)를 이탈되도록 하므로서, 상기한 흡기 밸브(30)는 회전하지 않게 된다. 즉, 상기 흡기 밸브(30)가 회전되지 않게 되어 밸브 페이스와 밸브 시트가 마찰에 의해 마모되는 것이 방지된다.
그리고 엔진이 고부하 영역일 경우(스로틀 개도각이 대략 60%이상)에는 전자제어장치(60)의 제어에 의해 솔레노이드 밸브(50)가 닫힌 상태가 되어 상기한 오일통로(26)를 통해 회전 풀리(40) 측으로 공급되는 오일이 차단된다.
따라서 상기한 회전 풀리(40) 및 흡기 밸브(30)의 회전은 멈추게 되고 스월발생을 줄여 연소실로 공급되는 흡입공기의 최대유량이 확보된다. 특히 이 경우에는 스월리브(34)가 직선으로 형성되어 있으므로 유동저항이 줄어들게 된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명은 엔진의 운전조건에 맞추어 흡입공기의 스월이 제어되므로서 엔진의 시동성을 향상시키고 저부하시에는 연소안정성을 향상시켜 배기가스 측면에서 유리하게 되며, 고부하시에는 충분한 흡입공기의 유량이 확보되어 출력을 향상시키게 되는 커다란 장점이 있는 것이다.

Claims (4)

  1. 흡기 밸브의 밸브 페이스에 스월리브가 형성되어 흡기 포트로 유입되는 흡입공기의 스월을 유도하기 위한 스월유도장치에 있어서,
    밸브 스템(31)의 중간부 일측으로 걸림홈(32)이 형성되며, 밸브 페이스(33)의 외주연에는 스월리브(34)가 형성되는 흡기 밸브(30)와;
    상기한 흡기 밸브(30)의 걸림홈(32)이 위치되는 실린더 헤드(20) 부위에 형성되는 장착공간(25)과;
    상기한 흡기 밸브(30)의 걸림홈(32)이 축삽되도록 하기 위한 축공(41)이 중앙에 형성되고, 상기 축공(41)의 일측으로는 스프링(43)에 의해 탄력지지되는 플런저(42)가 형성되고, 그 외주연에는 다수의 톱니(44)가 형성되어, 상기한 장착공간(25)에 수용되는 회전 풀리(40)와;
    오일 펌프(62)로부터 펌핑되어 소정이상의 압력을 지닌 오일이 상기한 회전 풀리(40)의 톱니(44) 일측으로 유도될 수 있도록 실린더 헤드(20)의 도중에 형성되는 오일 통로(26)와;
    상기한 오일 통로(26)의 도중에 형성되어 엔진의 운전 영역에 따라서 회전 풀리(40) 측으로 흐르는 오일의 흐름을 단속하기 위한 솔레노이드 밸브(50); 로 구성되는 것을 특징으로 하는 흡기 포트의 스월제어구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기한 회전 풀리(40)의 일측으로는 흡기 밸브(30)가 닫히는 경우에 흡기 밸브의 걸림홈(32)에 플런저(42)가 걸리지 않도록 상기 플런저(42)를 후퇴시키기 위한 볼(45)이 형성되는 것을 특징으로 하는 흡기 포트의 스월제어구조.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기한 흡기 밸브(30)의 밸브 페이스(33)에 형성되는 스월리브(34)는 위에서 아래방향으로 직선형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 흡기 포트의 스월제어구조.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기한 솔레노이드 밸브(50)는 전자제어장치(60)의 제어에 의해 작동되어지되, 스로틀 센서(61)에 의해서 측정되는 스로틀 개도각이 고부하영역(대략 60% 이상)일 때에는 회전 풀리(40) 측으로 오일이 공급되지 않도록 구성되는 것을 특징으로 하는 흡기 포트의 스월제어구조.
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