KR100320533B1 - Electro mechanical valve train - Google Patents
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Abstract
본 발명은 밸브를 작동시키는 아마추어가 능동적으로 작동하도록 하여 응답성을 개선시킴과 동시에 보다 가볍고 컴팩트하게 제작할 수 있도록 하기 위하여,The present invention is to enable the armature actuating the valve to be actively operated to improve the responsiveness and at the same time to be made lighter and more compact,
밸브 보디와; 상기 밸브 보디의 상, 하측으로 내장되는 제1, 2코일과; 상기 제1, 2코일 사이에 개재되는 아마추어와; 상기 아마추어의 하단에 장착되는 밸브와; 상기 아마추어를 밸브 보디의 상, 하측에서 탄지하는 제1, 2밸브 스프링을 포함하고, 상기 아마추어는 상,하 플레이트를 로드로 연결한 H형 평판으로 이루어지고, 상기 상, 하 플레이트 사이로는 제3코일이 개재되는 것을 특징으로 하는 전자 기계식 밸브 트레인을 제공한다.A valve body; First and second coils built into upper and lower sides of the valve body; An armature interposed between the first and second coils; A valve mounted to the lower end of the armature; And first and second valve springs for holding the armature on the upper and lower sides of the valve body, wherein the armature is formed of an H-type flat plate connecting upper and lower plates with rods, and a third between the upper and lower plates. An electromechanical valve train characterized in that a coil is interposed.
Description
본 발명은 전자 기계식 밸브 트레인에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 밸브를 작동시키는 아마추어가 전자석에 의해 그 극성이 제어되어 능동적으로 작동할 수 있도록 함으로써, 작동 신호에 대한 응답성을 향상시키고, 보다 가볍고 컴팩트한 구조로 이루어질 수 있는 전자 기계식 밸브 트레인에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electromechanical valve train, and more particularly, by allowing an armature to operate a valve to be actively operated with its polarity controlled by an electromagnet, thereby improving the responsiveness to the operation signal, making it lighter and more compact It relates to an electromechanical valve train that can be made in one structure.
일반적으로 차량의 내연기관은 혼합기를 흡기 다기관으로 유입하여 연소실에서 압축 폭발시켜 크랭크 샤프트를 구동시켜 출력을 내고, 연소된 배기가스를 배기 다기관으로 배출시킨다. 이와 같이 혼합기를 유입하여 연소실에서 연소시키고 배출시키도록 연소실의 상부를 형성하는 실린더 헤드의 흡, 배기포트에는 흡,배기 밸브가 장착된다.In general, an internal combustion engine of a vehicle introduces a mixer into an intake manifold, compresses and explodes in a combustion chamber, drives a crankshaft to produce an output, and discharges combusted exhaust gas to an exhaust manifold. In this way, the intake and exhaust valves of the cylinder head forming the upper portion of the combustion chamber so that the mixer is introduced to combust and discharge the combustion chamber are installed.
이와 같은 흡, 배기 밸브와 이를 작동시키는 밸브 기구를 포함하여 이루어지는 일련의 장치를 밸브 트레인이라 하며, 이 밸브 트레인의 밸브 작동 타이밍에 따라 내연기관의 연소 상태는 달라지게 되므로, 최적의 연소 제어를 위해서는 밸브 트레인의 작동 제어가 무엇보다도 중요하다.A series of devices including such intake and exhaust valves and a valve mechanism for operating the same is called a valve train, and the combustion state of the internal combustion engine varies depending on the valve operation timing of the valve train. Operational control of the valve train is of utmost importance.
이러한 밸브 트레인의 작동 제어 방식으로는 크랭크샤프트에 연동하는 캠축과 이 캠축의 캠에 의해 힌지 작동하는 로커아암 등에 의하여 흡, 배기 밸브를 기계적으로 승강시키는 캠 방식이 주로 채택되고 있다.As the operation control method of such a valve train, the cam system which mechanically raises and lowers the intake / exhaust valve by the cam shaft linked with a crankshaft, the rocker arm hinged by the cam of this cam shaft, etc. is mainly adopted.
그런데 상기 캠식 밸브 트레인은 최근 활발히 연구되는 첨단 전자 제어 방식의 엔진 개발과 이를 위한 가변 밸브 타이밍 제어(VVT; VARIABLE VALVE TIMING) 등에 있어서 다양한 방식의 밸브 제어 조건을 충족시키기에는 그 기계적 구조의 특성상 일정한 한계가 있었다.However, the cam-type valve train has a certain limit due to its mechanical structure in order to satisfy various valve control conditions in the development of an advanced electronically controlled engine and a variable valve timing control (VVT). There was.
이에 따라 밸브 트레인을 전자적으로 작동 가능하도록 개선한 것이 전자 기계식 밸브 트레인(EMV; Electro Mechanical Valvetrain)으로서, 이의 밸브 트레인에 의하여 밸브 타이밍과 듀레이션(duration)을 자유롭게 구사하도록 하여 엔진이 최적 성능을 유지할 수 있도록 하고, 흡기 밸브가 공기량을 직접 제어할 수 있으므로 스로틀 밸브를 삭제할 수 있고 펌핑 손실을 저감시킬 수 있었으며, 또한, 다양한 형태의 운전이 가능하며, 배기가스를 저감시키고, 밸브의 설치 구조를 보다 간소화시킬 수 있었다.Accordingly, the improvement of the valve train to be electronically operable is an electromechanical valve train (EMV), which allows the engine to maintain optimum performance by allowing the valve train to use the valve timing and duration freely. Since the intake valve can directly control the air volume, the throttle valve can be eliminated and the pumping loss can be reduced. Also, various types of operation are possible, the exhaust gas is reduced, and the valve installation structure is simplified. I could make it.
상기와 같은 전자 기계식 밸브 트레인의 일예를 들면, 종래에는 도 4에 도시한 바와 같이, 밸브 보디(112)내에 닫힘 코일(114)과 열림 코일(116)을 상하로 배치하고, 이의 중간에는 평판형의 아마추어(armature; 118)를 배치하며, 이 아마추어(118)에 밸브(120)를 연결하는 동시에 그 상하로 밸브 스프링(122,124)을 설치하는 구조로 이루어져 있었다.As an example of such an electromechanical valve train, conventionally, as shown in FIG. 4, the closing coil 114 and the opening coil 116 are disposed up and down in the valve body 112, and in the middle thereof, a flat plate type. The armature 118 is arranged, and the valve 120 is connected to the armature 118 and the valve springs 122 and 124 are installed above and below the armature 118.
이에 따라, 밸브의 닫힘 유지는 닫힘 코일(114)에 전류를 온(on)시키고 열림 코일(116)에 전류를 오프(off)시키면 되며, 밸브의 열림 유지는 열림 코일(116)에 전류를 온(on)시키고 닫힘 코일(114)에 전류를 오프(off)시키면 되며, 밸브의 닫힘 동작은 닫힘 코일(114)과 열림 코일(116)을 모두 오프(off)시키면 밸브(120)가 밸브 스프링(122,124)에 의해 중립 상태로 가고, 이 때, 닫힘 코일(114)에 고전류를 흘러보내면 밸브(120)가 완전히 닫히게 되며, 밸브의 열림 동작은 이와 반대로, 닫힘 코일(114)과 열림 코일(116)을 모두 오프(off)시킨 상태에서 열림 코일(116)에 고전류를 흘러보내면 밸브(120)가 완전히 열리게 된다.Accordingly, the maintenance of the valve may be performed by turning on the current to the closing coil 114 and turning off the current to the opening coil 116, and the maintenance of the valve by turning on the current to the opening coil 116. (on) and the current is turned off to the closing coil 114, and the closing operation of the valve is performed by turning off both the closing coil 114 and the opening coil 116. 122, 124 to the neutral state, at this time, if a high current flows to the closing coil 114, the valve 120 is completely closed, the opening operation of the valve, in contrast, the closing coil 114 and the opening coil 116 When the high current flows to the opening coil 116 in a state in which all of the off (off), the valve 120 is completely opened.
그런데 상기와 같이 이루어지는 전자 기계식 밸브 트레인은 밸브를 작동시키는 아마추어가 단순한 도체로만 이루어져 있으므로, 닫힘 코일과 열림 코일의 자성에 의존하여 작동이 이루어지게 된다.By the way, the electromechanical valve train made as described above is made of a simple conductor of the armature to operate the valve, the operation is made depending on the magnetism of the closing coil and the opening coil.
이에 따라, 아마추어가 닫힘 코일 또는 열림 코일의 어느 일측으로 이동한 후에 타측으로 이동시에는 내부에 생성된 자성이 잔존하여 작동의 응답성이 떨어지는 문제점이 있었다.Accordingly, when the armature moves to one side of the closing coil or the opening coil and then moves to the other side, there is a problem in that the generated magnetic remains and the response of the operation is inferior.
이를 위하여, 아마추어 자체를 영구자석으로 제작하여 아마추어가 보다 능동적으로 작동할 수 있도록 하는 방법이 있으나, 이는 연소실의 작동 온도가 고온이기 때문에 영구자석의 자성이 손실되고, 또는 장치 자체가 무거워지는 문제점이 있었다.To this end, there is a method to make the amateur itself as a permanent magnet to operate more actively, but this is because the operating temperature of the combustion chamber is a high temperature, the magnetism of the permanent magnet is lost, or the device itself is heavy there was.
따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 밸브를 작동시키는 아마추어가 능동적으로 작동하도록 하여 응답성을 개선시킴과 동시에 보다 가볍고 컴팩트하게 제작할 수 있는 전자 기계식 밸브 트레인을 제공하는 데 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to provide an electromechanical valve train that can be made lighter and more compact at the same time to improve the responsiveness by allowing the armature to operate the valve active operation. There is.
도 1은 본 발명에 의한 전자 기계식 밸브 트레인의 단면도,1 is a cross-sectional view of an electromechanical valve train according to the present invention;
도 2는 본 발명에 의한 전자 기계식 밸브 트레인의 닫힘시의 작동도,2 is an operation diagram when the electromechanical valve train according to the present invention is closed;
도 3은 본 발명에 의한 전자 기계식 밸브 트레인의 열림시의 작동도,3 is an operation diagram when the electromechanical valve train according to the present invention is opened;
도 4는 종래 기술에 의한 전자 기계식 밸브 트레인의 개략 단면도이다.4 is a schematic cross-sectional view of an electromechanical valve train according to the prior art.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
12 : 밸브 보디 14 : 제1코일12: valve body 14: the first coil
16 : 제2코일 18 : 아마추어16: coil 2 18: amateur
20 : 밸브 22 : 제1밸브 스프링20: valve 22: first valve spring
24 : 제2밸브 스프링 28 : 체결홀24: second valve spring 28: fastening hole
30 : 실린더 헤드 32 : 상부 코일 모듈30: cylinder head 32: upper coil module
34 : 하부코일모듈 36 : 전선34: lower coil module 36: electric wire
38 : 상부 플레이트 40 : 하부 플레이트38: upper plate 40: lower plate
42 : 로드 44 : 제3코일42: load 44: third coil
46 : 전선 48 : 콘트롤러46: electric wire 48: controller
50 : 중간 코일 모듈50: middle coil module
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,In order to achieve the above object, the present invention,
밸브 보디와; 상기 밸브 보디의 상, 하측으로 내장되는 제1, 2코일과; 상기제1, 2코일 사이에 개재되는 아마추어와; 상기 아마추어의 하단에 장착되는 밸브와; 상기 아마추어를 밸브 보디의 상, 하측에서 탄지하는 제1, 2밸브 스프링을 포함하고, 상기 아마추어는 상,하 플레이트를 로드로 연결한 H형 평판으로 이루어지고, 상기 상, 하 플레이트 사이로는 제3코일이 개재되는 것을 특징으로 하는 전자 기계식 밸브 트레인을 제공한다.A valve body; First and second coils built into upper and lower sides of the valve body; An armature interposed between the first and second coils; A valve mounted to the lower end of the armature; And first and second valve springs for holding the armature on the upper and lower sides of the valve body, wherein the armature is formed of an H-type flat plate connecting upper and lower plates with rods, and a third between the upper and lower plates. An electromechanical valve train characterized in that a coil is interposed.
이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings an embodiment of the present invention that can specifically realize the above object will be described.
도 1은 본 발명에 의한 전자 기계식 밸브 트레인의 단면도로서, 이를 참조하면, 상기 밸브 트레인은 밸브 보디(12)와, 이 밸브 보디(12)의 상, 하측으로 내장되는 제1, 2코일(14,16)과, 이 제1, 2코일(14,16) 사이에 개재되는 아마추어(armature; 18)와, 이 아마추어(18)의 하단에 장착되는 밸브(20)와, 이 아마추어(18)를 밸브 보디(12)의 상, 하측에서 탄지하는 제1, 2밸브 스프링(22,24)을 포함하는 구성을 갖는다.FIG. 1 is a cross-sectional view of an electromechanical valve train according to the present invention. Referring to this, the valve train includes a valve body 12 and first and second coils 14 which are embedded above and below the valve body 12. And the armature 18 interposed between the first and second coils 14 and 16, the valve 20 mounted on the lower end of the armature 18, and the armature 18. It has the structure containing the 1st and 2nd valve springs 22 and 24 supported by the upper and lower sides of the valve body 12. As shown in FIG.
상기에서 밸브 보디(12)는 그 외측의 플랜지에 형성되는 다수의 체결홀(28)을 갖추고서 실린더 헤드(30)에 장착되며, 실린더 헤드(30)에의 장착 부위 형상에 따라 원통형으로 이루어질 수도 있으며, 사각형으로 이루어질 수 있다. 여기서, 사각형 타입으로 밸브 보디를 형성하게 되면 보다 제작이 용이해진다.The valve body 12 is mounted to the cylinder head 30 having a plurality of fastening holes 28 formed in the flange of the outer side, may be made of a cylindrical shape depending on the shape of the mounting portion on the cylinder head 30 It may be made of a rectangle. Here, if the valve body is formed in a rectangular type, the production becomes easier.
상기 밸브 보디(12)내는 중공부로 이루어지며 이에 코일등과 아마추어가 장착된다. 여기서, 제1코일(14)은 ㄷ자 형상의 상부 코일 모듈(32)에 내장되어 밸브 보디(12)의 상면에 장착되며, 제2코일(16)도 상기 제1코일(14)과 동일하게 하부코일모듈(34)에 내장되어 밸브 보디(12)의 하면에 장착된다.The valve body 12 is composed of a hollow portion, which is equipped with a coil and the armature. Here, the first coil 14 is embedded in the U-shaped upper coil module 32 is mounted on the upper surface of the valve body 12, the second coil 16 is also lower than the first coil 14 It is embedded in the coil module 34 and mounted on the lower surface of the valve body 12.
상기 제1코일(14)과 제2코일(16)은 하나의 전선(36)으로 연결되어 있으며 상부 코일 모듈(32)과 하부 코일 모듈(34)의 둘레로 서로 반대 방향으로 감겨지도록 하여 전류 인가시, 서로 대향하는 면이 같은 극성이 되도록 한다. 그리고 상기 상부 코일 모듈(32)과 하부코일모듈(34)은 개구면이 밸브 보디(12) 측면으로 향하도록 고정된다.The first coil 14 and the second coil 16 are connected by one wire 36 and wound around the upper coil module 32 and the lower coil module 34 in opposite directions to apply current. At the same time, the surfaces facing each other have the same polarity. In addition, the upper coil module 32 and the lower coil module 34 are fixed such that the opening surface faces the side of the valve body 12.
상기 제1코일(14)과 제2코일(16) 사이로는 이들 사이를 왕복하는 아마추어(18)가 설치된다. 이 아마추어(18)의 하단으로는 실린더 헤드(30)의 흡기 포트 또는 배기 포트를 개폐하는 밸브(20)가 장착되어 있다.An armature 18 is provided between the first coil 14 and the second coil 16 to reciprocate between them. The lower end of this armature 18 is equipped with a valve 20 for opening and closing the intake port or exhaust port of the cylinder head 30.
상기 아마추어(18)는 H자 형상으로서 상,하 플레이트(38,40)와 이를 로드(42)로서 연결한 형상으로 이루어진다. 그리고 이 상,하 플레이트(38,40) 사이로는 제3코일(44)이 삽입되어, 이 제3코일(44)에 흐르는 전류에 의해 아마추어(18)는 자화되게 된다. 상기 제3코일(44)은 상기 제1,2코일(14,16)과 다른 전선(46)에 의하여 전류를 공급받으며, 이 제3코일(44)로 전류를 인가하는 장치는 외부의 콘트롤러(48)에 의하며, 이 콘트롤러(48)는 전류의 방향 및 강약을 조절할 수 있도록 이루어져 있다.The armature 18 has an H-shaped upper and lower plates 38 and 40 and a rod 42 connected to each other. The third coil 44 is inserted between the upper and lower plates 38 and 40 so that the armature 18 is magnetized by the current flowing through the third coil 44. The third coil 44 is supplied with electric current by the first and second coils 14 and 16 and the other wire 46, and the device for applying the current to the third coil 44 is an external controller ( 48), the controller 48 is configured to adjust the direction and strength of the current.
상기 제3코일(44)은 이를 안착시키기 위한 중간 코일 모듈(50)에 내장되며, 이 중간 코일 모듈(50)은 밸브 보디(12)에 볼트 체결되어 고정된다. 이 중간 코일 모듈(50)은 아마추어(18)의 로드(42) 측으로 개구되어 있으며, 이 개구면이 로드(42)의 외주면을 향하도록 설치된다.The third coil 44 is embedded in the intermediate coil module 50 for seating it, and the intermediate coil module 50 is bolted and fixed to the valve body 12. This intermediate coil module 50 is opened to the rod 42 side of the armature 18, and is provided so that this opening surface may face the outer peripheral surface of the rod 42. As shown in FIG.
상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명의 전자 기계식 밸브 트레인의 작동 내용을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operation of the electromechanical valve train of the present invention made as described above are as follows.
먼저, 밸브의 닫힘 동작을 살펴보면, 도 2에 도시한 바와 같이, 제1코일(14)과 제2코일(16)로 전류를 인가하면 제1코일(14)과 제2코일(16)의 아마추어 측은 동일한 극성의 S극이 된다. 이 때, 제3코일(44)에 그 상부가 N극, 하부가 S극이 되는 방향으로 전류를 인가하면, 이와 함께 아마추어(18)도 그 상부 플레이트(38)는 N극, 하부 플레이트(40)는 S극이 된다. 여기서, 제1코일(14)의 하면은 S극이고 아마추어(18)의 상부 플레이트(38)는 N극이므로 인력이 작용하고, 제2코일(16)의 상면은 S극이고 아마추어(18)의 하부 플레이트(40)는 S극이므로 척력이 작용하여 결국 아마추어(18)가 상승하게 되며, 이와 함께 밸브(20)도 상승하게 되어 실린더 헤드의 흡기포트 또는 배기포트가 닫히게 된다.First, referring to the closing operation of the valve, as shown in FIG. 2, when the current is applied to the first coil 14 and the second coil 16, the armatures of the first coil 14 and the second coil 16 are applied. The side becomes the S pole of the same polarity. At this time, if a current is applied to the third coil 44 in a direction where the upper portion is the N pole and the lower portion is the S pole, the armature 18 also has its upper plate 38 with the N pole and the lower plate 40. ) Becomes the S pole. Here, since the lower surface of the first coil 14 is the S pole and the upper plate 38 of the armature 18 is the N pole, the attraction force acts, and the upper surface of the second coil 16 is the S pole and the armature 18 Since the lower plate 40 is the S pole, the repulsive force acts to raise the armature 18, and the valve 20 also rises to close the intake port or the exhaust port of the cylinder head.
한편, 밸브의 열림 동작은 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 밸브의 닫힘 동작에서 제1코일(14)과 제2코일(16)의 전류의 흐름 방향을 닫힘 동작과 반대로 연결하든가, 또는 제3코일(44)의 전류의 흐름 방향을 반대로 연결하기만 하면 동일한 방식으로 작동하여 밸브(20)가 하강하여 실린더 헤드의 흡기,배기포트가 열리게 할 수 있다.On the other hand, the opening operation of the valve, as shown in Figure 3, in the closing operation of the valve connected the flow direction of the current of the first coil 14 and the second coil 16 opposite to the closing operation, or the third Simply by reversely connecting the current flow direction of the coil 44 to operate in the same manner to lower the valve 20 can open the intake, exhaust port of the cylinder head.
그리고 각 코일에 흐르는 전류를 차단하게 되면 밸브 보디 상, 하측의 제1,2밸브 스프링에 의하여 밸브는 중립 위치에 놓이게 된다.When the current flowing through each coil is blocked, the valve is placed in the neutral position by the first and second valve springs on the lower side of the valve body.
상기와 같은 각 코일의 자화되는 방향을 조절하거나 차단하는 방법을 응용하여 보다 다양한 내용의 밸브 제어가 가능할 수 있다. 이와 같은 전자 기계식 밸브트레인의 밸브 제어 방법은 본 발명의 범위 밖이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.By applying a method of adjusting or blocking the magnetized direction of each coil as described above it may be possible to control the valve of more various contents. Since the valve control method of the electromechanical valve train is outside the scope of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 전자 기계식 밸브 트레인은 밸브를 작동시키는 아마추어가 전자석에 의해 그 극성이 제어되어 상하의 닫힘 코일과 열림 코일에 대하여 능동적으로 작동하므로 응답성이 향상되며, 자화된 코일간에 인력 및 척력의 증대에 따라 아마추어의 크기를 소형화시킬 수 있으므로 보다 가볍고 컴팩트하게 밸브 트레인을 제작할 수 있다.The electromechanical valve train according to the present invention made as described above improves the responsiveness because the armature actuating the valve is actively controlled by the electromagnet for the upper and lower closing coils and the opening coils, and between the magnetized coils. As the manpower and repulsion increase, the size of the armature can be reduced, making the valve train lighter and more compact.
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| US6003481A (en) * | 1996-09-04 | 1999-12-21 | Fev Motorentechnik Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft | Electromagnetic actuator with impact damping |
-
1999
- 1999-12-30 KR KR1019990066801A patent/KR100320533B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20010059404A (en) | 2001-07-06 |
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