KR20050039319A - 내연기관 엔진 및 이의 캠 축 - Google Patents

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Abstract

실린더 당 복수개의 흡기밸브들이 구비되는 내연기관 엔진의 흡기유동을 향상할 수 있도록, 흡기밸브들 각각에 대응하는 캠들을 캠 축에 형성하되, 캠들의 캠 로브들(cam lobes)은 서로 다른 형상으로 형성한다.

Description

내연기관 엔진 및 이의 캠 축{INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND CAMSHAFT THEREOF}
본 발명은 내연기관 엔진 및 이의 캠 축에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 실린더 내에 흡입되는 흡기의 유동을 향상할 수 있는 내연기관 엔진 및 이의 캠 축에 관한 것이다.
최근 하나의 실린더에 복수개의 흡기밸브를 사용하는 엔진이 널리 사용되고 있다. 엔진의 흡기밸브 구동은 캠 축에 의해 이루어지고, 보다 구체적으로는 캠 축에 형성된 캠에 의해 흡기밸브가 구동되게 된다.
흡기밸브의 동작 타이밍 및 동작 패턴은 캠 축의 캠에 의해 결정되게 된다. 따라서, 복수개의 흡기밸브를 구동하여 캠 축에는 그 흡기밸브 개수에 따른 캠이 형성되게 된다.
그런데 종래기술에 의하면, 하나의 실린더에 복수 개로 배치되는 흡기밸브를 구동하는 캠의 형상이 동일하게 형성되고 있다. 즉, 하나의 실린더에 복수 개로 배치된 흡기밸브들이 같은 동작 타이밍으로 동작하게 되는 것을 의미한다.
그런데, 흡기밸브를 통해 흡입되는 공기의 유동(흡기유동)을 향상할 수 있다면, 엔진의 완전연소와 출력향상을 기대할 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 실린더당 복수개의 흡기밸브가 배치되는 엔진에 관해 흡기유동이 향상된 내연기관 엔진 및 이를 위한 캠 축을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 내연기관 엔진용 캠 축은,
하나의 실린더(cylinder)용으로 배치되는 제1,2흡기밸브(first and second intake valves)를 각각 구동하기 위한 제1,2캠(first and second cams)을 구비한 캠 축(camshaft)으로서, 상기 제1,2캠의 제1,2캠 로브(first and second cam lobes)는 서로 다른 형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 제1,2캠 로브는 설정된 오프셋 각도(offset angle)로 그 주축(principal axes)이 서로 오프셋 된 것이 바람직하다.
상기 오프셋 각도는 60도 미만의 각도인 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 내연기관 엔진은,
최소한 하나의 실린더(cylinder)를 구비한 엔진으로서,
상기 하나의 실린더용으로 배치되는 제1,2흡기밸브(first and second intake valves); 및
제1,2흡기밸브를 각각 구동하기 위한 제1,2캠(first and second cams)을 구비한 캠 축(camshaft)을 포함하되,
제1,2캠의 제1,2캠 로브(first and second cam lobes)는 서로 다른 형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 제1,2캠 로브는 설정된 오프셋 각도(offset angle)로 그 주축(principal axes)이 서로 오프셋 된 것이 바람직하다.
상기 오프셋 각도는 60도 미만의 각도인 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 캠 축(100)이 사용된 내연기관 엔진(200)(internal combustion engine)의 단면도이고, 도 1은 본 발명의 실시예에 의한 캠 축에 관하여, 도 2의 I-I 선에 따른 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 엔진(200)에는 실린더 블록(250)과 실린더 헤드(260)이 결합하여 실린더(205)를 형성하는데, 실린더(205)에는 복수개의 흡기밸브, 즉, 제1,2흡기밸브(210,220)(first and second intake valves)(도 2 참조)가 제1,2흡기포트(261,261) 내에 각각 배치된다.
본 발명의 실시예에 의한 캠 축(100)은, 이러한 제1,2흡기밸브(210,220)를 구동하기 위한 제1,2캠(110,120)을 구비하는데, 이러한 제1,2캠(110,120)은 그 제1,2캠 로브(115,125)가 서로 다른 형상으로 형성된다.
보다 구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1,2캠 로브(115,125)는 설정된 오프셋 각도(offset angle)(θ)로 그 주축(112,122)(principal axes)이 서로 오프셋 되어 형성된다.
이러한 오프셋 각도(θ)는 의도하는 흡기유동에 따라 당업자가 자명하게 설정할 수 있다. 다만, 이러한 제1,2캠 로브(115,125)의 오프셋 각도(θ)는 60도 미만으로 형성되는 것이 바람직하다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 엔진(200)은, 최소한 하나의 실린더(205)(cylinder)를 구비하고, 상기 실린더(205)에는 제1,2흡기밸브 (210,220)(first and second intake valves)가 배치된다.
상기 제1,2흡기밸브(210,220)의 상부에는 전술한 캠 축(100)이 설치되는데, 캠 축(100)에 형성된 제1,2캠(110,120)은 제1,2흡기밸브(210,220)를 각각 구동한다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 의한 엔진(200)에서 캠 축(100)의 회전에 따라 실린더 내에서 흡기유동이 발생되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
보다 구체적으로, 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 엔진(200)에서 흡기행정의 초기에 발생되는 흡기유동을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 엔진(200)에서 흡기행정의 중기에 발생되는 흡기유동을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 엔진(200)에서 흡기행정의 말기에 발생되는 흡기유동을 설명하기 위한 도면이다.
도 3b, 4b, 및 5b는 실린더(205)와 흡기밸브(210,220) 및 배기밸브(310)를 도식화하여 도시한 평면도이며, 도 3a, 4a, 및 5a는, 도 3b, 4b, 및 5b의 III-III선, IV-IV선, 및 V-V선에 따른 각 단면도이다.
흡기행정의 초기에는, 도 3a에 도시된 바와 같이, 캠 축(100)의 회전에 의하여 먼저 제1캠(110)이 제1흡기밸브(210)를 구동한다. 따라서 제1흡기밸브(210)가 먼저 열리게 되어, 흡기행정의 초기에는 도 3b에 도시된 바와 같이 시계 방향의 흡기유동이 발생하게 된다.
흡기행정의 중기에는, 도 4a에 도시된 바와 같이, 캠 축(100)의 회전에 의해 제1,2캠(110,120)이 제1,2흡기밸브(210,220)를 각각 구동하고 있다. 따라서, 제1,2흡기밸브(210,220)는 비슷한 정도로 열리게 되어, 흡기행정의 중기에는 도 4b에 도시된 바와 같이, 흡기유동이 미약하거나 형성되지 않는다.
흡기행정의 말기에는, 도 5a에 도시된 바와 같이, 캠 축(100)의 회전에 의해 제1캠(110)에 의한 제1흡기밸브(210)의 구동은 종료되고, 제2캠(120)에 의한 제2흡기밸브(220) 구동은 유지된 상태가 된다. 따라서, 제2흡기밸브(220)만이 열리게 되어, 흡기행정의 말기에는 도 5b에 도시된 바와 같이, 반시계 방향의 흡기유동이 발생하게 된다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 하나의 실린더에 배치되는 제1,2흡기밸브의 동작 타이밍을 달리할 수 있으므로, 실린더에 흡입되는 공기의 흡기유동을 향상할 수 있다. 따라서, 실린더 내에서 공기와 연료의 혼합정도를 향상할 수 있으므로, 완전연소, 유해배기가스 저감, 및 엔진의 출력향상에 기여하게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 캠 축에 관하여, 도 2의 I-I 선에 따른 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 캠 축이 사용된 내연기관 엔진(internal combustion engine)의 단면도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 의한 엔진에서 캠 축의 회전에 따라 실린더 내에서 흡기유동이 발생되는 과정을 설명하기 위한 도면으로서, 도 3은 흡기행정의 초기, 도 4는 흡기행정의 중기, 그리고 도 5는 흡기행정의 말기에 발생되는 흡기유동을 설명하기 위한 도면이다.

Claims (6)

  1. 하나의 실린더(cylinder)용으로 배치되는 제1,2흡기밸브(first and second intake valves)를 각각 구동하기 위한 제1,2캠(first and second cams)을 구비한 캠축(camshaft)으로서,
    상기 제1,2캠의 제1,2캠 로브(first and second cam lobes)는 서로 다른 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 내연기관 엔진용 캠 축.
  2. 제1항에서,
    상기 제1,2캠 로브는 설정된 오프셋 각도(offset angle)로 그 주축 (principal axes)이 서로 오프셋 된 것을 특징으로 하는 내연기관 엔진용 캠 축.
  3. 제2항에서,
    상기 오프셋 각도는 60도 미만의 각도인 것을 특징으로 하는 내연기관 엔진용 캠 축.
  4. 최소한 하나의 실린더(cylinder)를 구비한 엔진으로서,
    상기 하나의 실린더용으로 배치되는 제1,2흡기밸브(first and second intake valves); 및
    제1,2흡기밸브를 각각 구동하기 위한 제1,2캠(first and second cams)을 구비한 캠 축(camshaft)을 포함하되,
    제1,2캠의 제1,2캠 로브(first and second cam lobes)는 서로 다른 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 내연기관 엔진(internal combustion engine).
  5. 제4항에서,
    상기 제1,2캠 로브는 설정된 오프셋 각도(offset angle)로 그 주축(principal axes)이 서로 오프셋 된 것을 특징으로 하는 내연기관 엔진.
  6. 제5항에서,
    상기 오프셋 각도는 60도 미만의 각도인 것을 특징으로 하는 내연기관 엔진.
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