KR100243576B1 - Part operating cam shaft and variable amount of exhaust of engine - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동차의 엔진을 부분적으로 작동시키는 부분작동식 캠축과 이를 이용한 가변 배기량 엔진에 관한 것이다. 본 발명은 4기통 엔진의 경우, 캠축을 2개로 분할하여, 구동캠축(20)과 피동캠축(30)으로 구분하고, 구동캠축(20)의 삽입종단(23)에는 유압에 의해 원주방향으로 유동하는 피스톤(24)을 설치하고, 피동캠축(30)의 수용종단(33)에는 구동캠축(20)의 피스톤(24)이 감합할 요홈(34)을 형성하여 구성되는 부분구동식 캠축을 제공한다. 또한, 부분작동식 캠축을 선택적으로 체결하기 위한 유압회로 및 체결시 분할된 캠들의 위상차를 유지하기 위한 센서를 포함하는 제어시스템을 포함하는 가변 배기량 엔진을 제공한다.The present invention relates to a partially operated camshaft for partially operating an engine of a motor vehicle and a variable displacement engine using the same. In the case of a four-cylinder engine, the cam shaft is divided into two, divided into a drive cam shaft 20 and a driven cam shaft 30, and the insertion end 23 of the drive cam shaft 20 flows in the circumferential direction by hydraulic pressure. The piston 24 is provided, and the receiving end 33 of the driven camshaft 30 is provided with a partially driven camshaft formed by forming a groove 34 into which the piston 24 of the drive camshaft 20 is fitted. . Also provided is a variable displacement engine comprising a control system including a hydraulic circuit for selectively engaging a partially actuated camshaft and a sensor for maintaining the phase difference of the divided cams during engagement.
이에 따라, 차량의 속도와 부하에 따라 엔진 실린더의 일부만을 선택적으로 구동할 수 있으므로, 연료가 절감되며 공해방지에도 유용하다.Accordingly, since only a part of the engine cylinder can be selectively driven according to the speed and load of the vehicle, fuel is saved and it is useful for preventing pollution.
Description
제1도는 캠축의 사시도이다.1 is a perspective view of a camshaft.
제2도는 본 발명에 따른 가변배기량 엔진의 개략적인 구성도이다.2 is a schematic configuration diagram of a variable displacement engine according to the present invention.
제3도는 제2도의 A-A선에 따른 캠축의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of the camshaft along line A-A in FIG.
* 도면에 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts in the drawings
20 : 구동캠축 23 : 삽입종단20: drive camshaft 23: insertion termination
24 : 피스톤 25 : 스프링24: piston 25: spring
26 : 유로 27 : 메인유로26: Euro 27: Main Euro
30 : 피동캠축 33 : 수용종단30: driven camshaft 33: acceptance termination
34 : 요홈 55, 56 : 센서34: groove 55, 56: sensor
60 : 솔레노이드밸브60: solenoid valve
본 발명은 자동차의 엔진에 관한 것이며, 특히는 흡, 배기실린더를 선택할 수 있는 캠축 및 이를 이용한 엔진에 관한 것이다.The present invention relates to an engine of an automobile, and more particularly, to a camshaft capable of selecting an intake and exhaust cylinder and an engine using the same.
엔진의 작동을 위하여 엔진의 흡기 및 배기밸브를 구동하는 캠축은 일체로 형성되어 차량의 실린더 수에 대응하는 캠이 일시에 작동되도록 되어 있다. 제1도에 4기통 엔진의 전형적인 캠축의 일례가 도시되어 있다. 캠축(1)에는 길이방향으로 1번 내지 4번 캠(11∼14)이 위상차를 달리하여 형성되어 있으며, 사이클에 따라 한 쌍의 캠축이 차례로 밸브시스템을 구동하게 되며 이에 맞추어 엔진이 구동되어 4기통의 4사이클행정이 진행되게 된다.The camshaft for driving the engine intake and exhaust valves for the operation of the engine is formed integrally so that the cam corresponding to the number of cylinders of the vehicle is temporarily operated. An example of a typical camshaft of a four cylinder engine is shown in FIG. The camshaft 1 has cams 1 to 4 cams 11 to 14 formed in different lengths in the longitudinal direction, and a pair of camshafts sequentially drive the valve system according to the cycle, and the engine is driven accordingly. The four-cycle administration of the cylinder will proceed.
그러나, 도심에서의 주행은 극심한 교통체증으로 인해 저속주행을 행하는 빈도수가 증가하고 있으므로, 대개의 경우 4기통 전체의 작동은 불필요하며 2기통만의 작동으로도 충분한 경우가 많다. 이에 따라, 항시 엔진전체를 작동시키는 종래의 방식은 연료의 낭비와 이에 따른 공해를 유발하는 중요한 요인이다.However, in the case of driving in the city, the frequency of low-speed driving is increasing due to the heavy traffic, and in most cases, the operation of the entire four cylinders is unnecessary and the operation of only two cylinders is often sufficient. Accordingly, the conventional method of always operating the entire engine is an important factor causing fuel waste and thus pollution.
이러한 연료낭비 및 공해방지를 위하여 차량의 주행속도에 따라 엔진의 일부만 구동할 수 있는 타입의 가변배기량 방식의 엔진이 개발된다면 편리할 것이다.In order to prevent such fuel waste and pollution, it would be convenient to develop a variable displacement engine of a type capable of driving only a part of the engine according to the driving speed of the vehicle.
이러한 가변배기량 엔진의 개발을 위해서는 엔진의 전체적인 작동방법의 변경이 요구될 것이며, 이에는 연료분사의 제어라든가 선택적으로 작동가능한 흡, 배기시스템용 캠축의 개발이 요구된다.In order to develop such a variable displacement engine, a change in the overall operating method of the engine will be required, and this requires the development of a camshaft for intake and exhaust systems that can be selectively operated or controlled by fuel injection.
본 발명의 기본적인 목적은 가변 배기량 엔진에 사용하기 위한 부분작동형 캠축을 제공하는 것이다.It is a primary object of the present invention to provide a partially actuated camshaft for use in a variable displacement engine.
본 발명의 다른 목적은 부분작동형 캠축을 사용하는 가변 배기량 엔진을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a variable displacement engine using a partially operated camshaft.
이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 구동캠축, 구동캠축에 선택적으로 체결될 수 있는 피동캠축으로 구성되는 캠축을 제공한다.In order to achieve this object, the present invention provides a cam shaft composed of a drive cam shaft, a driven cam shaft that can be selectively fastened to the drive cam shaft.
또한, 본 발명은 엔진속도에 따라 부분작동식 캠축으로 구동되는 흡배기밸브 시스템을 선택적으로 제어하는 가변 배기량 엔진을 제공한다.The present invention also provides a variable displacement engine that selectively controls an intake and exhaust valve system driven by a partially actuated camshaft in accordance with the engine speed.
이하, 첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제2도에 본 발명의 실시예에 따른 부분작동형 캠축 및 이를 구동하기 위한 유압회로가 도시되어 있다.2 shows a partially actuated camshaft and a hydraulic circuit for driving the same according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 캠축은 캠축(1)을, 제1도의 C의 위치에서 절개하여, 두 부분으로 구분하여 형성된다. 즉, 본 발명의 캠축은 1번 및 2번 캠(21, 22)을 포함하는 구동캠축(20)과 구동캠축(20)에 탈착되며 3번 및 4번 캠(31, 32)을 가지는 피동캠축(30)으로 구성되어 있다.The camshaft of this invention is formed by cutting the camshaft 1 in the position of C of FIG. 1, and dividing it into two parts. That is, the camshaft of the present invention is detached from the driving camshaft 20 and the driving camshaft 20 including the first and second cams 21 and 22 and the driven camshaft having the third and fourth cams 31 and 32. It consists of 30.
제3도에 구동캠축(20)과 피동캠축(30)의 연결부위의 단면도(제2도의 A-A선에 따른 캠축의 단면도)가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 피동캠축(30)의 수용종단(33)에는 서로 직각으로 4개의 요홈(34)이 형성되어 있다. 한편, 피동캠축(30)의 수용종단(33)에 삽입될 구동캠축(20)의 삽입종단(23)에는 피동캠축(30)의 수용종단(33)의 요홈(34)에 삽입 체결될 피스톤(24)들이 인장스프링(25)을 개재하여 설치되는 유압실(29)이 형성되어 있으며, 유압실(29)의 저면에는 각기 유로(26)가 형성되어 있다. 또한, 구동캠축(20)의 중앙을 관통하여 메인통로(27)가 형성되어 있어서, 메인통로(27)를 통해 유압실(29)로 유입된 오일이 분기되어 유로(26)로 공급되게 된다. 분기된 유로(26)로 공급된 오일은 피스톤(24)을 구동캠축(20)의 삽입종단(23)의 반경방향으로 밀어 피스톤(24)이 피동캠축(30)의 요홈(34)에 삽입체결되게 한다.FIG. 3 is a cross-sectional view (cross section of the camshaft along line A-A in FIG. 2) of the connection portion between the drive camshaft 20 and the driven camshaft 30. FIG. As shown, the receiving end 33 of the driven camshaft 30 is formed with four grooves 34 at right angles to each other. On the other hand, the insertion end 23 of the drive cam shaft 20 to be inserted into the receiving end 33 of the driven cam shaft 30, the piston to be inserted into the groove (34) of the receiving end 33 of the driven cam shaft 30 ( 24 are formed in the hydraulic chamber 29 is provided via the tension spring 25, the flow path 26 is formed on the bottom of the hydraulic chamber 29, respectively. In addition, the main passage 27 is formed through the center of the drive cam shaft 20, so that the oil introduced into the hydraulic chamber 29 through the main passage 27 is branched and supplied to the flow passage 26. The oil supplied to the branched flow path 26 pushes the piston 24 in the radial direction of the insertion end 23 of the drive camshaft 20 so that the piston 24 is inserted into the groove 34 of the driven camshaft 30. To be.
인장스프링(25)은 일단이 피스톤(24)의 저면에 고정되고, 타단은 유압실(29)의 저면에 고정되어 있어서, 오일이 투입되면 피스톤(24)과 함께 팽창하였다가, 오일의 투입이 정지되면 복귀하여 피스톤(24)을 피동캠축(30)의 요홈(34)으로부터 이탈시킨다.One end of the tension spring 25 is fixed to the bottom of the piston 24, and the other end is fixed to the bottom of the hydraulic chamber 29. When oil is introduced, the tension spring 25 expands together with the piston 24. When it stops, it returns and the piston 24 will be disengaged from the groove 34 of the driven camshaft 30. FIG.
이에 따라, 구동캠축(20)의 피스톤(24)이 원주외부로 돌출되어 피동캠축(30)의 요홈(34)에 삽입되면 양 캠축(20, 30)은 체결되어 함께 회전하며, 피스톤(24)이 스프링(25)에 의해 후퇴하여 요홈(34)으로부터 이탈되면 양캠축(20, 30)의 연결이 해체되어 구동캠축(20)만이 회전하게 된다.Accordingly, when the piston 24 of the drive cam shaft 20 protrudes outwardly and is inserted into the groove 34 of the driven cam shaft 30, both cam shafts 20 and 30 are engaged and rotate together, and the piston 24 is rotated. When retracted by the spring 25 and separated from the groove 34, the connection of both camshafts 20 and 30 is dismantled so that only the drive camshaft 20 rotates.
이어서, 다시 제2도를 참조하여 본 발명의 캠축(20, 30)의 구동방식을 설명한다.Next, referring to FIG. 2 again, the driving method of the cam shafts 20 and 30 of the present invention will be described.
제2도의 좌측에 도시된 구동캠축(20)의 구성으로부터 알 수 있는 바와 같이, 구동캠축(20)에는 캠축(20)의 1번 캠(21)과 2번 캠(22) 사이에 원형홈(40)이 형성되어 있으며, 원형홈(40)내에는 오일포트(41)가 형성되어 있다. 이 부분은 실린더 헤드(50)에 안착되는 부분이며, 실린더 헤드(50)의 대응부분에는 오일 갤러리(51)를 형성하여 오일 갤러리(51) 하부에 솔레노이드 밸브(60)를 부설한다. EMS에 의해 제어되는 솔레노이드 밸브(60)는 갤러리(51)를 통해 구동캠축(20)의 오일포트(41)로 오일의 유입을 제어하게 된다. 오일포트(41)로 공급된 오일은 구동캠축(20)의 메인통로(27)를 통해 각 피스톤(24) 하부의 유로(26)로 공급되어 피스톤(24)을 원주외부로 밀어내게 된다.As can be seen from the configuration of the drive cam shaft 20 shown on the left side of FIG. 2, the drive cam shaft 20 has a circular groove () between the first cam 21 and the second cam 22 of the cam shaft 20. 40 is formed, the oil port 41 is formed in the circular groove (40). This part is a part seated in the cylinder head 50, and the oil gallery 51 is formed in the corresponding part of the cylinder head 50, and the solenoid valve 60 is attached to the oil gallery 51 lower part. The solenoid valve 60 controlled by the EMS controls the inflow of oil into the oil port 41 of the drive camshaft 20 through the gallery 51. The oil supplied to the oil port 41 is supplied to the flow path 26 below each piston 24 through the main passage 27 of the drive cam shaft 20 to push the piston 24 out of the circumference.
그러나, 각 캠(21,22,31,32)은 일정한 위상차를 가져야 하므로 캠축(20,30)의 체결은 각 캠간의 위상차가 유지되도록 이루어져야 한다.However, since each cam 21, 22, 31, 32 should have a constant phase difference, the fastening of the cam shaft 20, 30 should be made so that the phase difference between each cam is maintained.
따라서, 실린더 헤드(50)에는 캠들의 위상차를 감지하기 위한 센서(55,56)를 설치한다. 본 발명의 캠축(20,30)은 각기 1번과 2번 및 3번과 4번의 캠을 갖도록 분할되어 있으므로, 위상차의 검출은 2번 캠(22)과 3번 캠(31)의 위상차를 검출하는 것으로 충분하다. 따라서, 2번 캠(22)과 3번 캠(31) 상부에 각기 캠의 앵글감지용 센서(55,56)를 설치하고 2번 캠(22)과 3번 캠(31)에는 감지를 위한 핀(22a,31a)을 부설한다. 이에 따라, 양 캠축(20, 30)의 체결 제어시 먼저 센서(55,56)로부터 2번 캠(22)과 3번 캠(31)의 위상차를 감지한 후 위상차가 90° 이내에 있을 때, 즉 1번 캠을 0°로 할 때, 2번 캠(22)과 3번 캠(31)의 위상차가 90°∼180°에 있을 때 피스톤(24)을 작동시키도록 오일을 공급한다. 따라서 제1센서(55)가 2번 캠(22)의 핀(22a)을 감지하여 EMS에 신호를 보내면 제2센서(56)가 현재의 3번 캠(31)의 위치를 감지하여 EMS로 신호를 보내고 EMS는 적절한 시기에 솔레노이드 밸브(60)에 신호를 보내어 개폐 밸브인 솔레노이드 밸브(60)를 작동시켜 메인통로(27)에 오일을 공급하게 된다. 솔레노이드 밸브(60)가 폐쇄되어 있을 때에 오일은 오일탱크로 드레인(D)시킨다. 이런 방식으로, 센서(55, 56) 및 솔레노이드 밸브(60)를 이용하여 구동캠축(20)과 피동캠축(30)의 위상차가 유지되도록 구동캠축(20)과 피동캠축(30)을 체결하게 된다.Therefore, the cylinder head 50 is provided with sensors 55 and 56 for detecting the phase difference between the cams. Since the cam shafts 20 and 30 of the present invention are divided to have cams 1 and 2, and 3 and 4, respectively, the phase difference detection detects the phase difference between the cam 2 and the cam 31. It is enough to do. Therefore, the cam angle detection sensors 55 and 56 are installed on the second cam 22 and the third cam 31, respectively, and the second cam 22 and the third cam 31 are pins for sensing. (22a, 31a) are laid. Accordingly, when the phase difference between the second cam 22 and the third cam 31 is first detected from the sensors 55 and 56 during the control of the fastening of both cam shafts 20 and 30, that is, when the phase difference is within 90 °, that is, When the first cam is made 0 °, oil is supplied to operate the piston 24 when the phase difference between the second cam 22 and the third cam 31 is 90 ° to 180 °. Therefore, when the first sensor 55 detects the pin 22a of the second cam 22 and sends a signal to the EMS, the second sensor 56 detects the current position of the third cam 31 and signals the EMS. EMS sends a signal to the solenoid valve 60 at the appropriate time to operate the solenoid valve 60, which is an on-off valve to supply oil to the main passage (27). When the solenoid valve 60 is closed, the oil is drained to the oil tank (D). In this way, the drive cam shaft 20 and the driven cam shaft 30 are fastened to maintain the phase difference between the drive cam shaft 20 and the driven cam shaft 30 using the sensors 55 and 56 and the solenoid valve 60. .
또한, 이러한 캠축의 작동에 맞추어 연료분사를 제어함으로써 엔진의 속도에 맞추어 실린더의 일부만을 구동하는 가변 배기량 엔진을 구성할 수 있다.In addition, by controlling the fuel injection in accordance with the operation of the camshaft, it is possible to configure a variable displacement engine that drives only a part of the cylinder in accordance with the engine speed.
상술한 바와 같이 구성된 부분작동식 캠축을 이용하는 가변 배기량 엔진을 사용함으로써, 차량의 속도에 맞추어 2기통 혹은 4기통 구동의 선택작동식 엔진의 구성이 기능하여, 연료절감은 물론, 공해방지에도 유용하다.By using a variable displacement engine using a partially operated camshaft configured as described above, the configuration of a two- or four-cylinder selective-actuated engine functions according to the speed of the vehicle, which is useful for fuel reduction and pollution prevention. .
이상에서 본 발명의 구체적인 일 실시예를 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 이 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.Although one specific embodiment of the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited thereto, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art based on the technical idea of the present invention.
예컨데, 4기통 엔진을 예를 들어 설명하였으나, 6기통 이상의 엔진에도 적용할 수 있을 것이며, 이 경우는 캠축을 3단으로 구분하여 3단계의 부분구동방식을 사용할 수도 있을 것이며 이러한 변경은 상술의 구조를 단순히 응용하여 용이하게 구성할 수 있는 것이다. 그 밖에 캠축내로의 오일공급회로 등에도 공지의 다양한 유압시스템을 이용하여 다양한 변경이 가능하다.For example, although a four-cylinder engine has been described as an example, it may be applied to an engine having six or more cylinders. In this case, the camshaft may be divided into three stages to use a three-stage partial driving method. It can be easily configured by simply applying. In addition to the oil supply circuit into the camshaft, various modifications can be made using various known hydraulic systems.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |