KR100288223B1

KR100288223B1 - 내연기관용 밸브 타이밍조정장치

Info

Publication number: KR100288223B1
Application number: KR1019990004599A
Authority: KR
Inventors: 정재훈
Original assignee: 이계안; 현대자동차주식회사
Priority date: 1999-02-10
Filing date: 1999-02-10
Publication date: 2001-04-16
Also published as: KR20000055776A

Abstract

본 발명은 보다 넓은 운전영역에서 밸브 타이밍을 조정할 수 있고, 종래에 비해 부품수를 절감할 수 있어 제작비용이 저렴하고, 그 구조를 단순화할 수 있는 내연기관용 밸브 타이밍 조정장치를 제공하는데 있다.

이러한 밸브 타이밍 조정장치는 흡기, 배기 캠 샤프트 스프로켓과 크랭크 샤프트 스프로켓 사이에 각각 연결된 제1 및 제2 타이밍 벨트의 일측에 각각 설치되어 타이밍 벨트의 위치를 변경하여 캠 샤프트의 위상각을 조정하는 캠 샤프트 위상각 조정기구와, 상기 흡기측 캠 샤프트 조정기구에 작용하는 유압을 조정하는 제1 및 제2 솔레노이드 밸브와, 상기 배기측 캠 샤프트 위상각 조정가구에 작용하는 유압을 조정하는 제3 및 제4 솔레노이드 밸브와, 엔진 회전수에 따라 상기 제1, 제2, 제3, 제4 솔레노이드 밸브의 작동을 제어하는 제어수단으로 이루어진다.

Description

내연기관용 밸브 타이밍조정장치{VALVE TIMING CONTROL SYSTEM FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 내연기관에서 엔진 회전수(RPM)에 따라 밸브 타이밍을 조정하는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 모든 운전영역에서 최적의 밸브 타이밍을 세팅할 수 있는 내연기관용 밸브 타이밍 조정장치에 관한 것이다.

일반적으로 내연기관의 밸브 타이밍은 내연기관의 각 실린더마다 점화사이클에 맞추어 흡, 배기 밸브를 개폐하는 시기로서, 저속에서는 밸브의 열리는 타이밍을 늦게 하고, 고속에서는 밸브의 열리는 타이밍을 빠르게 하는 밸브 타이밍 조정장치가 일부 자동차에서 사용된다.

밸브 타이밍 조정장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 캠 샤프트(102)에 저속 캠(104)과 고속 캠(106)을 각각 설치하고, 이 저속 캠(104)은 저속 로커암(108)과 작용하고, 고속 캠(106)은 고속 로커암(110)과 작용토록 하여 저속시에는 저속 캠(104)과 저속 로커암(108)의 작용으로 밸브(112)가 개폐되어 밸브 타이밍을 늦추고, 고속시에는 고속 캠(106)과 고속 로커암(110)의 작용으로 밸브(112)가 개폐되어 밸브 타이밍을 빠르게 하여 엔진 회전수(RPM)가 저속일 때와 고속일 때 각각 밸브(112)의 개폐시기를 다르게 조정한다.

그러나 상기한 바와 같이 이루어진 밸브 타이밍 조정장치는 저속일 때 저속 캠과 저속 로커암이 작용토록 하고, 고속일 때 고속 캠과 고속 로커암이 작용토록 하는 이원화된 구조이므로 각각 두가지 밸브 타이밍만이 조정 가능하기 때문에 밸브 타이밍의 조정범위가 좁아지는 문제점이 있다.

또한 캠 및 로커암이 저속용과 고속용 각각 필요로 하기 때문에 그 구조가 복잡해지고, 제작비용을 늘어나는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 보다 넓은 운전영역에서 밸브 타이밍을 조정할 수 있고, 종래에 비해 부품수를 절감할 수 있어 제작비용이 저렴하고, 그 구조를 단순화할 수 있는 내연기관용 밸브 타이밍 조정장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 밸브 타이밍 조정장치의 구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 밸브 타이밍 조정장치의 제어상태를 나타낸 블럭도이다.

도 3은 종래 기술에 따른 밸브 타이밍 조정장치의 일부 사시도이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 흡기, 배기 캠 샤프트 스프로켓과 크랭크 샤프트 스프로켓 사이에 각각 연결된 제1 및 제2 타이밍 벨트의 일측에 각각 설치되어 타이밍 벨트의 위치를 변경하여 캠 샤프트의 위상각을 조정하는 캠 샤프트 위상각 조정기구와, 상기 흡기측 캠 샤프트 조정기구에 작용하는 유압을 조정하는 제1 및 제2 솔레노이드 밸브와, 상기 배기측 캠 샤프트 위상각 조정기구에 작용하는 유압을 조정하는 제3 및 제4 솔레노이드 밸브와, 상기 차속에 따라 상기 제1, 제2, 제3, 제4 솔레노이드 밸브의 작동을 제어하는 제어수단을 포함하는 내연기관용 밸브 타이밍 조정장치를 제공한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 밸브 타이밍 조정장치의 구성도로서, 흡기 캠 샤프트 스프로켓(2)과 크랭크 샤프트 스프로켓(4) 사이에 연결된 제1 타이밍 벨트(6)에 설치되는 흡기 캠 샤프트 위상각 조정기구(8)와, 배기 캠 샤프트 스프로켓(10)과 크랭크 샤프트 스프로켓(4) 사이에 연결된 제2 타이밍 벨트(12)에 설치되는 배기 캠 샤프트 위상각 조정기구(14)와, 이 흡기 및 배기 캠 샤프트 위상각 조절기구(8,14)를 작동시키는 작동기구와, 이 작동기구를 제어하는 제어기구 등으로 구성된다.

상기 흡기 캠 샤프트 위상각 조절기구(8)는 흡기 캠 샤프트 스프로켓(2)과 가까운 제1 타이밍 벨트(6)의 외측 양쪽에 지지되는 아이들러 풀리(16,18)와, 이 아이들러 풀리(16,18)의 위치를 조정하는 실린더(20)로 이루어진다.

실린더(20)는 내측에 복동식 피스톤(22)이 슬라이드 가능하게 설치되고, 이 피스톤(22)을 중심으로 제1 및 제2 챔버(24,27)를 형성한다. 그리고 피스톤(22)의 양측은 아이들러 풀리(16,18)와 각각 연결된다.

이러한 흡기 캠 샤프트 위상각 조정기구(8)는 제1챔버(24) 또는 제2챔버(27)에 유압이 작용하면 피스톤(22)이 직선 운동하여 아이들러 풀리(16,18)의 위치를 변화시키면, 이 아이들러 풀리(16,18)가 이동하는 방향으로 타이밍 벨트(6)가 당겨지고, 이때 이 타이밍 벨트(6)의 이동방향으로 캠 샤프트(2)에도 회전력이 작용하여 위상각을 조정한다.

그리고 타이밍 벨트(6)의 장력은 타이밍 벨트(6)이 양측면에 아이들러 풀리(16,18)가 지지되기 때문에 항상 일정하게 유지될 수 있다.

상기 배기 캠 샤프트 위상각 조정기구(14)는 제2 타이밍 벨트(12)에 설치되고, 위에서 설명한 흡기 캠 샤프트 위상각 조정기구(8)와 동일한 구조로 이루어지고, 동일한 작동을 한다.

작동기구는 흡기 캠 샤프트 위상각 조정기구(8)를 작동시키도록 실린더(20)에 유압을 작용시키는 제1, 제2 솔레노이드 밸브(26,28)와, 이 제1, 제2 솔레노이드 밸브(26,28)와 각각 동일한 구조로 이루어지고, 배기 캠 샤프트 위상각 조정기구(14)를 작동시키는 제3 및 제4 솔레노이드 밸브(30,32)로 구성된다.

제1 솔레노이드 밸브(26)는 흡기 캠 샤프트 위상각 조정기구의 실린더(20) 제1챔버(24)와 연결되는 유로(38,40), 제2챔버(27)와 연결되는 유로(42,44)와 각각 연결되고, 오일펌프(46)와 연결되는 유로(34), 오일팬(48)과 연결되는 유로(36)와 각각 연결되며, 밸브스풀(54)의 일측은 탄성부재(50)가 개재되고, 타측은 솔레노이드(52)가 연결된다. 그리고 제2 솔레노이드 밸브(28)는 상기 유로(34,36)와 각각 연결되고, 제1 솔레노이드 밸브(26)와 연결되어, 상기 유로(34,36)의 방향을 절환시킨다.

상기 제1 솔레노이드 밸브(26)는 탄성부재(50)의 탄성력으로 밸브스풀(54)이 도면에서 보아 좌측으로 이동된 상태에서는 유로(34)와 유로(38)를 서로 연결시켜 오일펌프에서 펌핑된 유압이 제1챔버에 작용토록 하고, 유로(40)는 막고, 유로(44)와 유로(36)를 연결시켜서 제2챔버 내의 유압이 오일팬으로 드레인되고, 유로(42)는 막는다. 그리고 유로(38) 상에는 체크밸브(56)가 설치되어 제1 챔버(24)에 작용된 유압을 유지한다.

그리고 이와 반대로 전자제어유닛(ECU)의 전기신호에 따라 솔레노이드(52)가 작동되면, 탄성부재(50)의 탄성력을 극복하고, 밸브스풀(54)이 도면에서 보아 우측으로 밀리고, 이때 제2 솔레노이드 밸브(28)에도 전원이 공급되어 유로(34)와 유로(36)의 방향을 절환시킨다.

그러면, 유로(34)와 유로(42)가 서로 연결되어 오일펌프(46)에서 펌핑된 유압이 제2챔버(27)로 작용되고, 유로(36)와 유로(40)가 서로 연결되어 제1챔버(24) 내의 유압이 오일팬(48)으로 드레인되며, 유로(38)와 유로(44)는 폐쇄된다. 그리고 유로(42) 상에는 체크 밸브(58)가 설치되어 제2챔버(27)에 작용된 유압을 유지한다.

이와 같이, 제1 솔레노이드 밸브(26)는 제1 및 제2 챔버(24,27)에 작용된 유압이 해제되는 것을 방지하여 흡기 캠 샤프트 위상각 조정기구(8)의 작동상태를 유지하는 역할을 한다. 그리고 제2 솔레노이드 밸브(28)는 제1 및 제2 챔버(24,27)로 공급되는 유압의 방향을 절환시켜 흡기 캠 샤프트 위상각 조정기구(8)의 작동방향을 조정하는 역할을 한다.

상기 제3, 4 솔레노이드 밸브(30,32)는 배기 캠 샤프트 위상각 조정기구(14)와 연결되고, 위에서 설명한 제1 및 제2 솔레노이드 밸브(26,28)와 동일한 구조로 이루어지고, 동일한 작용을 한다.

이와 같은 작동기구의 각 솔레노이드 밸브(26,28,30,32)를 작동시키는 제어수단은 도 2에 도시된 바와같이, 크랭크 앵글센서(74), 캠 앵글센서(76) 등의 신호에 따라 각 솔레노이드 밸브를 제어하는 전자제어유닛(ECU)으로 이루어진다.

크랭크 앵글센서(74)에서 엔진의 회전수가 저속인 상태와 고속인 상태를 검출하고, 크랭크 앵글센서(74)에 의해 크랭크 샤프트 각을 검출하고, 캠 앵글센서(76)에서 캠 각을 검출하여 그 신호를 전자제어유닛(ECU)에 인가하면, 이 전자제어유닛(ECU)은 그 신호에 따라 제1, 제2, 제3 제4 솔레노이드 밸브(26,28,30,32)에 전원을 공급하여 작동시킨다.

즉, 엔진 회전수가 변화되면, 그 신호에 따라 전자제어유닛(ECU)은 각 솔레노이드 밸브(26,28,30,32)를 작동시켜 크랭크 샤프트에 대한 캠 샤프트의 위상각을 조절하고, 캠각과 크랭크각을 비교하여 샤프트 스프로켓(2,10)과 크랭크 샤프트 스프로켓(4)이 설정된 위상에 오도록 제어하여, 밸브 타이밍을 조정한다.

이와 같이 이루어진 밸브 타이밍 조정장치는 저속시에는 흡기측 제1 타이밍 벨트(6)의 좌측에 아이들러 풀리(16,18)가 작용되도록 제1챔버(24)로 유압이 작용하게 제어하고, 배기측 제2 타이밍 벨트(12) 역시 동일한 작용을 한다.

이러한 상태에서 엔진 회전수가 점진적으로 고속으로 증가되면, 크랭크 앵글 센서(74)의 신호에 따라 전자제어유닛(ECU)은 각 솔레노이드 밸브(26,28,30,32)를 작동시킨다. 그러면, 제1, 제2, 제3, 제4 솔레노이드 밸브(26,28,30,32)의 밸브스풀이 이동되면서, 위에서 설명한 바와 같이, 유로를 각각 절환시킨다.

즉 각 제1챔버(27)로 공급되는 유압은 오일팬(48)으로 배출되고, 제2챔버(24)로 유압이 작용하여 흡기측 아이들러 풀리(16,18)는 도면에서 보아 좌측으로 이동하여 타이밍 벨트(6)의 위치를 변화시켜 캠 샤프트의 위상각을 조정한다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 벨브 타이밍 조정장치는 벨트의 위치를 변화시켜 캠 샤프트의 위상각을 변화시키므로서, 전 운전영역에 걸쳐 폭넓게 밸브 타이밍을 조정할 수 있다.

또한 그 구조를 단순화하여, 제작비용이 저렴하게 할 수 있다.

Claims

흡기, 배기 캠 샤프트 스프로켓과 크랭크 샤프트 스프로켓 사이에 각각 연결된 제1 및 제2 타이밍 벨트의 일측에 각각 설치되어 타이밍 벨트의 위치를 변경하여 캠 샤프트의 위상각을 조정하는 캠 샤프트 위상각 조정기구와;

상기 흡기측 캠 샤프트 조정기구에 작용하는 유압을 조정하는 제1 및 제2 솔레노이드 밸브와;

상기 배기측 캠 샤프트 위상각 조정가구에 작용하는 유압을 조정하는 제3 및 제4 솔레노이드 밸브와;

엔진 회전수에 따라 상기 제1, 제2, 제3, 제4 솔레노이드 밸브의 작동을 제어하는 제어수단을 포함하는 내연기관용 밸브 타이밍 조정장치.
청구항 1에 있어서, 캠 샤프트 위상각 조정기구는 캠 샤프트 스프로켓과 가까운 타이밍 벨트의 양측에 지지되는 아이들러 풀리와, 이 아이들러 풀리를 직선 이동시키는 실린더로 이루어짐을 특징으로 하는 내연기관용 밸브 타이밍 조정장치.
청구항 1에 있어서, 제1 및 제3 솔레노이드 밸브는 상기 실린더에 형성된 제1 및 제2 챔버와 연결되는 유로와 오일팬과 오일펌프와 연결되는 유로와 각각 연결되어, 상기 제1 또는 제2 챔버에 작용된 유압을 유지하도록 이루어짐을 특징으로 하는 내연기관용 밸브 타이밍 조정장치.
청구항 1에 있어서, 제2 및 제4 솔레노이드 밸브는 전자제어유닛(ECU)의 전기신호에 따라 오일팬과 오일펌프를 연결하는 유로와 상기 제1 솔레노이드 밸브 사이에 위치하여, 전자제어유닛(ECU)의 신호에 따라 상기 오일팬과 오일펌프를 연결하는 유로를 각각 절환시키도록 이루어짐을 특징으로 하는 내연기관용 밸브 타이밍 조정장치.
청구항 1에 있어서, 제어수단은 크랭크 앵글센서, 캠 앵글센서의 신호를 인가받는 전자제어유닛에서 크랭크각 및 캠각 등을 비교하여 상기 제1, 제2, 제3, 제4 솔레노이드 밸브를 제어하도록 이루어짐을 특징으로 하는 내연기관용 밸브 타이밍 조정장치.