KR20040053732A - Rotary type cam shaft and cylinder head - Google Patents
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Abstract
본 발명은 특허출원 10-2002-0079947 호 유, 수압을 이용한 엔진 구동시스템의 실린더 헤드에 관한 출원으로, 엔진 기관용 실린더 헤드의 구성이 흡입관 통로와 배기관 통로를 좌,우로 두고 좌측 중앙과 우측 중앙에 각 각의 캠 샤프트를 독립 구조로 내장하고, 흡입 캠 축에 흡입관 통로와 배기 캠 축에 배기관 통로가 개설된 실린더 헤드로, 크랭크 축의 폴리와 흡,배기 캠 축의 폴리를 타이밍 벨트나 체인 스프라겟 또는 기어로 연결하여, 피스톤의 폭발(흡입) 순서와 배기(배출) 순서에 따라 흡입관 통로의 개 폐와 배기관 통로의 개 폐가 이루어지고, 흡 배기 밸브 스프링 및 밸브 태핏 등의 마찰 부재가 절제 된, 캠 축이 실린더 헤드에 내장되어 완성되는 실린더 헤드The present invention is an application for a cylinder head of an engine drive system using a patent application 10-2002-0079947 oil, hydraulic pressure, the configuration of the cylinder head for the engine engine in the left center and right center with the suction pipe passage and the exhaust pipe passage left and right Each camshaft is built in an independent structure, and the cylinder head is provided with an intake pipe passage on the intake cam shaft and an exhaust pipe passage on the exhaust cam shaft. Or by connecting with gears, opening and closing of the suction pipe passage and opening and closing of the exhaust pipe passage are made according to the explosion (suction) order and the exhaust (exhaust) order of the piston, and the friction members such as the intake and exhaust valve spring and the valve tappet are removed. Cylinder head with cam shaft built into cylinder head
Description
본 발명은 특허출원 10-2002-0079947 호 유,수압을 이용한 엔진 구동시스템의 실린더 헤드에 관한 출원으로 화석연료를 사용하는 내연기관의 헤드는 싱글 캠 샤프트(SOHC) 또는 더블 캠 샤프트(DOHC)와 흡 배기 밸브, 밸브 스프링, 밸브 태핏 등의 구성 부품으로 조합을 이루며 크랭크 축의 회전으로 상사점에 도달하는 피스톤의 위치에 따라 동기 회전하는 캠 샤프트가 흡,배기 밸브의 개 폐 시기를 결정하는 구조로 되어 있으며 인장력이 높은 흡,배기 밸브 스프링의 채용으로 에너지 효율성을 저하하는 부재로 구성되어 있다.The present invention is an application for a cylinder head of an engine driving system using oil and hydraulic pressure, and the head of an internal combustion engine using fossil fuel has a single cam shaft (SOHC) or a double cam shaft (DOHC). It is composed of components such as intake and exhaust valve, valve spring and valve tappet, and the cam shaft that rotates synchronously determines the opening and closing time of the intake and exhaust valve according to the position of the piston reaching top dead center by the rotation of the crank shaft. It is composed of members that reduce energy efficiency by adopting high intake and exhaust valve spring with high tensile force.
출원 10-2002-0079947호에 의하면 유한 된 석유연료를 사용하는 내연기관을 대체 할 수 있는 기관으로 화석연료의 소모 없이 오일(OIL)이나 물(水)의 압력을 이용하는 대체기관으로 유.수 저장탱크와 배터리, 모터펌프 엔진을 차레로 연결하고 배터리에서 전원이 인가되어 펌프를 구동하면 펌프에서 토출되는 유.수압력으로 엔진이 구동한다. 상기한 유.수압엔진은 그 구조상 액체의 흡입 압력으로 회전력을 얻는바기존 내연기관의 헤드 흡 배기 구는, 흡 배기 구 공간과 흡 배기 밸브의 개 폐 구 공간이 협소하여 이동 유속이 느린 오일이나 물을 구동원으로 사용하기에는 범용화 된 내연기관의 헤드 구조로는 고 회전력을 얻을 수 없어 본 고안에 이르렀다According to the application 10-2002-0079947, it is an engine that can replace the internal combustion engine that uses finite petroleum fuel and saves oil and water as an alternative engine that uses oil or water pressure without consuming fossil fuel. When the tank is connected to the battery and the motor pump engine, and the power is applied from the battery to drive the pump, the engine is driven by the oil / water pressure discharged from the pump. The above-described oil / hydraulic engine has a rotational force at the suction pressure of liquid in its structure, and the head intake and exhaust port of an existing internal combustion engine has a narrow moving flow rate due to a narrow opening and closing space of the intake and exhaust valves. In order to use as a driving source, the head structure of a general-purpose internal combustion engine does not allow high rotational force to be achieved.
전술한 바와 같이 내연기관의 헤드는 구조상 각 부분의 마찰력에 의한 에너지 소비효율을 저감 시키는 장해요소가 상당부분 차지하고 있으나, 본 고안은 흡입 캠 축과 배기 캠 축으로 구분하여 더블 캠 샤프트를 적용하고 있으며, 흡. 배기 밸브와 스프링 등 부품 부재를 절제하고, 캠 축을 실린더 헤드 내부에 장착하고 헤드 좌 우측에 흡 배기관 통로와, 캠 축에 흡 배기 관통로를 개설하여 범용 내연기관의 폭발순서에 따라 개 폐(ON.OFF) 되는 대, 범용화 된 3기통 내연기관의 행정동작을 보면 1번 폭발 3번 배기 2번 압축 1행정, 2번 폭발 1번 배기 3번 압축 1행정, 3번 폭발 2번 배기 1번 압축 1행정의 반복으로 회전력이 일어나고 있으며 4기통의 경우는 1-3-4-2의 순서로 1번 폭발 2번 배기 3번 압축 4번 흡입의 순서로 번갈아 반복 작용으로 크랭크 축 2회전 1사이클의 구동력을 얻는 구조로 되어있다As described above, the head of the internal combustion engine is considerably occupied by the obstacles to reduce the energy consumption efficiency due to the frictional force of each part, but the present invention applies a double cam shaft by dividing it into an intake cam shaft and an exhaust cam shaft. , Suction. Remove parts such as exhaust valves and springs, install the cam shaft inside the cylinder head, and open the intake exhaust pipe passage on the left and right side of the head and the intake exhaust passage through the cam shaft. OFF), the general operation of the three-cylinder internal combustion engine showed that 1 explosion 3 exhaust 2 compression 1 stroke, 2 explosion 1 exhaust 3 compression 1 stroke, 3 explosion 2 exhaust 1 compression The rotational force is generated by the repetition of one stroke, and in the case of four cylinders, it is repeated in the order of 1 explosion, 2 exhausts, 3 compressions and 4 suctions in the order of 1-3-4-2. It is structured to get driving force
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그러나 본 고안은 3기통의 예를 들어 1번 흡입-3번 배출, 2번 흡입-1번 배출, 3번 흡입-2번 배출의 반복 작용으로 크랭크 축 1회전에 1사이클의 회전력을 얻어 구동한다However, the present invention is driven by the rotational force of 1 cycle per crank shaft rotation by the repeated action of three cylinders, for example, 1 suction-3 discharge, 2 suction-1 discharge, and 3 suction-2 discharge.
상기 전술한 캠 축의 흡 배기 개 폐 작동은 엔진에 적용되는 피스톤의 수량에 따라 2기통은 1번 피스톤이 상사점(110)에 도달하는 상사점(이하상사점)에서 기준을 잡고 (도1의20) 캠 축 1-1번 흡입관 통로가 오픈 되어 오일이나 물의 압력이 피스톤 실린더 내로 유입되어 피스톤을 하강 시키고, 도1의 20-1의 2-2번 배출관 통로가 오픈 되어 피스톤 실린더에 유입되었던 액체나 기체를 피스톤이 상승하면서 배출한다. 이에 따르면 상사점에서 보는 캠 축의 행정간 개 폐 시기는 180도의 각으로 개폐 되어야 하고In the above-described intake and exhaust operation of the camshaft, the two cylinders are set at a top dead center (hereinafter, top dead center) where the first piston reaches the top dead center 110 according to the number of pistons applied to the engine (Fig. 1). 20) Cam shaft 1-1 suction pipe passage is opened so that oil or water pressure flows into the piston cylinder to lower the piston, and the liquid that has flowed into the piston cylinder by opening 2-2 discharge pipe passage of 20-1 in FIG. B) The gas is discharged as the piston rises. According to this, the opening and closing timing of the camshaft at the top dead center should be opened and closed at an angle of 180 degrees.
3기통의 캠 축은 상사점에서 각 120도의 각으로 관통로가 개 폐 되어야 하며The three-cylinder camshaft should open and close the passageway at an angle of 120 degrees from the top dead center.
4기통의 캠 축은 상사점에서 각 90도의 각으로 관통로가 개 폐 되어야 하며The four-cylinder camshaft should open and close the passageway at an angle of 90 degrees from the top dead center.
5기통의 캠 축은 상사점에서 각 75도의 각도로 관통로가 개 폐 되어야 하고The 5-cylinder camshaft should open and close the passageway at an angle of 75 degrees from the top dead center.
6기통의 캠 축은 상사점에서 각 60도의 각도로 관통로가 개 폐 되어야 하며, 흡입 및 배기 캠 축은 각각의 관통로가 관통하므로 위 각 세부 작동 각은 2/1이다. 상기와 같은 구성으로 캠 축의 오픈 관통로의 개 폐 시기는 엔진 기통 수와 크랭크 구조, 흡 배기 순서에 의하며 피스톤 상사점의 상사각과 비례하여 개 폐 각의 관통로가 정하여지며 피스톤 기통 수가 많으면 개 폐 관통로의 설치 각이 작아지므로 헤드 및 캠축의 외경이 커져야 하는 단점이 따른다.The six-cylinder camshaft has to be opened and closed at an angle of 60 degrees from the top dead center, and the inlet and exhaust camshafts are penetrated by their respective throughways, so the above detailed working angle is 2/1. With the above configuration, the opening and closing time of the open shaft of the camshaft is determined by the number of engine cylinders, the crank structure, and the intake and exhaust sequence, and the passage of the opening and closing angle is determined in proportion to the upper and lower angles of the piston top dead center. Since the installation angle of the through passage is reduced, there is a disadvantage that the outer diameters of the head and the camshaft must be increased.
도 1은 발명에 따른 실린더 헤드의 전체 구성을 나타내는 개략도.1 is a schematic view showing an overall configuration of a cylinder head according to the invention.
도 2은 발명에 따른 실린더 헤드의 구성 단면도.2 is a cross-sectional view of a cylinder head according to the present invention;
도 3는 발명에 따른 실린더 헤드 캠 축의 개 폐 관통로 구성 블럭도.Figure 3 is a block diagram of the opening and closing passage configuration of the cylinder head cam shaft according to the invention.
도 4는 발명에 따른 일 실시예, 캠 축의 관통로를 나타내는 구성 개략도.4 is a schematic view showing an embodiment of the invention, a through passage of a camshaft;
〔도면의 주요부분에 대한 부호설명〕[Code Description of Main Parts of Drawing]
1.2.3.4 : 피스톤 1-1 : 1번 실린더 흡 배기관 통로1.2.3.4: Piston 1-1: Cylinder intake exhaust pipe passage 1
2-1 : 2번 실린더 흡 배기관 통로 3-3 : 3번 실린더 흡 배기관 통로2-1: Cylinder intake exhaust pipe passage 3-3: Cylinder 3 intake exhaust pipe passage
4-4 : 4번 실린더 흡 배기관 통로 10 : 흡기 캠 샤프트 타이밍 풀리4-4: 4th cylinder intake exhaust pipe passage 10: Intake camshaft timing pulley
10-1 : 배기 캠 샤프트 타이밍 풀리 20 : 흡기 캠 샤프트 (캠 축)10-1: exhaust camshaft timing pulley 20: intake camshaft (camshaft)
20-1 : 배기 캠 샤프트 (캠 축) 30 : 흡기관 통로20-1: exhaust camshaft (camshaft) 30: intake pipe passage
40 : 배기관 통로 100 : 실린더 헤드40 exhaust pipe passage 100 cylinder head
110: 기준 상사점110: reference top dead center
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 통상의 실린더 헤드(100)와 더블 캠 샤프트 구조(캠 축)의 축 중에 관통로가 개설된 흡기 캠 축(20)과 배기 캠 축(20-1)과 부설된 각각의 타이밍 풀리(10,10-1) 흡기관 통로(30) 배기관 통로(40)와 도면 미도시 된 캠 축의 회전축을 지지하는 베어링과 오일 씰 압력누수를 차단하는 압력 차단 씰로 구성된다.In order to achieve the above object, the intake cam shaft 20 and the exhaust cam shaft 20-1, each having a through path, are attached to the shaft of the conventional cylinder head 100 and the double cam shaft structure (cam shaft). Each of the timing pulleys 10 and 10-1 consists of an intake pipe passage 30, an exhaust pipe passage 40, a bearing supporting a rotating shaft of a cam shaft, and a pressure blocking seal blocking an oil seal pressure leak.
작동에 있어 도면 미도시 된 범용 내연기관의 폭발순서에 따라 크랭크 축이 회전하고 크랭크 축에 부설된 타이밍 풀리와, 흡기 캠 축(20)에 부설된 타이밍 풀리(10)와 배기 캠 축(20-1)에 부설된 타이밍 풀리(10-1)를 통하여 도면 미도시 된 타이밍 벨트를 통하여 동기회전 하면서 흡기관 통로(30) 배기관 통로(40)를 좌 우측으로 두고 각각의 캠 축(20, 20-1)이 회전각도에 따라 개 폐 (ON,OFF)되는 대In operation, the crankshaft rotates in accordance with the explosion sequence of the general-purpose internal combustion engine (not shown) and the timing pulley attached to the crankshaft, the timing pulley 10 and the exhaust camshaft 20-attached to the intake camshaft 20. The cam pulleys 20 and 20- with the intake pipe passage 30 and the exhaust pipe passage 40 left and right while rotating synchronously through the timing belt not shown in the drawing through the timing pulley 10-1 attached to 1). 1) The opening and closing (ON, OFF) according to this rotation angle
3기통의 예를 들면 도1의 흡입관(30)(1-1) 관통로로 액체나 기체가 유입되면 흡입 캠 축(20)의 (1-1)이 오픈 되어 실린더 1번 내부로 유입 압력을 발생하여 피스톤을 하사점으로 밀고, 이때 3번 실린더에 유입되어 있던 액체나 기체는 피스톤의 상승과 배기 캠 축(20-1)의 배기관 통로(3-3)가 열리게 되어 배기관 통로(40,3-3)를 통하여 배출되어 도면 미도시된 유.수량 저장탱크로 순환 유입되고For example, in the case of three cylinders, when liquid or gas flows into the suction pipe 30 (1-1) through-path of FIG. 1, (1-1) of the suction cam shaft 20 is opened, and the inflow pressure into the cylinder 1 is increased. Generated and pushes the piston to the bottom dead center. At this time, the liquid or gas that has flowed into the cylinder No. 3 rises of the piston and opens the exhaust pipe passage 3-3 of the exhaust cam shaft 20-1, and the exhaust pipe passages 40 and 3 -3) is discharged through the circulation flow into the oil and water storage tank not shown
도1의 흡입관(30)(2-2) 관통로는 상사점(1-1)의 흡입각 120도 작동각 60도 회전된 각으로 흡입 캠 축(20)의 2-2가 오픈 되어 실린더 2번 내부로 액체나 기체가 유입. 압력을 발생하여 피스톤을 하사점으로 밀고, 이때 1번 실린더에 유입되어 있던 액체나 기체는 피스톤의 상승과 배기 캠 축(20-1)의 (1-1) 오픈으로 배기관 통로(40,1-1)을 통하여 배출되어 도면 미도시된 유.수량 저장탱크로 순환 유입되고1 through the suction pipe 30 (2-2) of FIG. 1, the suction cam shaft 20 of the upper dead center 1-1 is rotated by 60 degrees and the cylinder 2 is opened. Liquids or gases enter the furnace. When pressure is generated, the piston is pushed to the bottom dead center. At this time, the liquid or gas that has flowed into the cylinder 1 rises in the exhaust pipe shaft (20-1) and the exhaust pipe passage (40,1-) by opening (1-1). 1) is discharged through the circulation flow into the oil and water storage tank not shown
도1의 흡입관(30)(3-3) 관통로는 상사점(1-1)의 흡입각 240도 작동각 120도 회전된 각으로 흡입 캠 축(20)의 3-3가 오픈 되어 실린더 3번 내부로 액체나 기체가 유입 압력을 발생하여 피스톤을 하사점으로 밀고, 이때 2번 실린더에 유입되어 있던 액체나 기체는 피스톤의 상승과 배기 캠 축(20-1)의 (2-2) 오픈으로 배기관 통로(40,2-2)을 통하여 배출되어 도면 미도시된 유.수량 저장탱크로 순환 유입되고 다시 1번으로 연결, 흡입각 360도 작동각 180도의 반복작용으로 회전 구동력을 얻는다,1 through the suction pipe 30 (3-3) of FIG. 1, the suction cam shaft 20 of the upper dead center 1-1 is rotated by 120 degrees and the cylinder 3 is opened. Liquid or gas creates inflow pressure into the cylinder and pushes the piston to the bottom dead center.In this case, the liquid or gas that has flowed into the cylinder 2 rises of the piston and opens (2-2) of the exhaust cam shaft 20-1. It is discharged through the exhaust pipe passage (40,2-2) and circulated into the oil and water storage tank not shown in the drawing and connected to the first, and the rotational driving force is obtained by the repeated action of the suction angle 360 degrees operating angle 180 degrees,
전술한 구체적 설명이 생략된 4기통은 1-3-4-2 행정순서에 따라 구성하며, 5기통 및 6기통 등 피스톤의 수량에 따라 흡입 캠 축(20)과 배기 캠 축(20-1)의 관통로 개 폐 시기를 비례 대칭되도록 설정된 각도의 관통로를 각 개설하여, 흡입관 통로(30)로 유입되는 액체나 기체를 흡입 캠 축(20)이 단속하여 실린더 내로 유입하고, 유입된 액체나 기체를 배기 캠 축(20-1)이 단속하여 배기관(40)을 통하여 배출하므로 피스톤의 승 하강 왕복 운동과 구동력을 얻는다.The four cylinders in which the above detailed description is omitted are configured according to the 1-3-4-2 stroke sequence, and the intake cam shaft 20 and the exhaust cam shaft 20-1 according to the number of pistons such as the five and six cylinders. Opening passages of the angle set so as to proportionally symmetrically open and close the opening time of the through passage, the suction cam shaft 20 intermittently introduces the liquid or gas flowing into the suction pipe passage 30 into the cylinder, The gas is discharged through the exhaust pipe 40 by the exhaust cam shaft 20-1 intermittently intermittently, thereby obtaining a lowering reciprocating motion and driving force of the piston.
상기 전술한 구성으로 흡 배기 밸브, 스프링 밸브 태핏등의 부재사용이 절제 된 다이나믹하고 각각의 부재에서 발생하던 마찰 효율성이 향상된 헤드구성이 완료된다.With the above-described configuration, the head configuration is completed, in which the use of members such as the intake exhaust valve and the spring valve tappet is suppressed and the frictional efficiency improved in each member is improved.
전술한 내용과 같이 본 발명은 출원 10-2002-0079947호의 출원 유 수압엔진 기관등의 실린더 헤드이며 화석연료를 사용하지 않는 대체기관의 구성부재로 대기환경의 개선과, 에너지 효율을 저감하는 실린더 헤드의 밸브. 스프링 및 밸브 태핏등의 마찰부하 부재를 절제하여, 엔진이 회전하면서 발생하는 마찰소음이 적고 에너지효율을 향상시키는 효과가 있다As described above, the present invention is a cylinder head, such as a hydraulic head engine, such as the application of Application No. 10-2002-0079947, which is a component of an alternative engine that does not use fossil fuel, and improves the atmospheric environment and reduces energy efficiency. Valves. Friction load members such as springs and valve tappets are controlled to reduce friction noise generated by engine rotation and improve energy efficiency.
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Legal Events
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Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20050517 Patent event code: PE09021S01D |
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PE0601 | Decision on rejection of patent |
Patent event date: 20050929 Comment text: Decision to Refuse Application Patent event code: PE06012S01D Patent event date: 20050517 Comment text: Notification of reason for refusal Patent event code: PE06011S01I |