KR100836927B1

KR100836927B1 - 가변 기통 휴지 시스템용 오일공급회로

Info

Publication number: KR100836927B1
Application number: KR1020060128101A
Authority: KR
Inventors: 김웅
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2006-12-14
Filing date: 2006-12-14
Publication date: 2008-06-11

Abstract

본 발명은 휴지제어를 위한 각 기통별 저압유로의 배치패턴을 변경하여 저압유로에 고압의 오일 공급시간을 최적화함으로써 응답성을 향상시키며, 2개의 오일제어밸브의 위치를 배기 메니폴드로부터 충분히 이격시켜 배기열에 의한 오일제어밸브의 성능저하를 방지할 수 있도록 하는 가변 기통 휴지 시스템용 오일공급회로를 제공한다.

또한, 본 발명은 엔진의 프론트 캠 캡의 내부를 지나는 저압유로의 일측에 에어 빼기홀을 형성하여 타이밍 체인의 윤활을 위한 오일젯으로 사용할 수 있도록 함과 동시에, 상기 저압유로 내에 에어레이션(AERATION)의 발생을 방지할 수 있도록 하는 가변 기통 휴지 시스템용 오일공급회로를 제공한다.

가변 기통 휴지 시스템, CDA, 오일공급회로, 오일제어밸브

Description

가변 기통 휴지 시스템용 오일공급회로{OIL SUPPLY CIRCUIT FOR CYLINDER DEACTIVATION SYSTEM}

도 1은 종래 기술에 따른 가변 기통 휴지 시스템용 오일공급회로의 개념도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 기통 휴지 시스템용 오일공급회로의 개념도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 기통 휴지 시스템용 오일공급회로의 개념 사시도이다.

본 발명은 가변 기통 휴지 시스템용 오일공급회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 운전조건에 따라 일부 실린더를 휴지시키으로써 연비를 향상시킬 수 있도록 하는 가변 기통 휴지 시스템용 오일공급회로에 관한 것이다.

일반적으로 가변 기통 휴지 시스템(cylinder deactivation system; 이하, CDA라 칭함)은 필요에 따라 일부 실린더를 휴지시킴으로써 연비를 향상시킬 수 있도록 하는 것으로, 이러한 CDA는 운전조건에 따라서 흡기밸브 및 배기밸브의 개폐 를 조절하는 태핏(tappet)에 설정압 이상의 고압을 걸어주어 흡기 캠과 배기 캠의 작동을 제한함으로서 해당 흡기밸브 및 배기밸브의 작동을 정지시켜 해당 실린더를 휴지제어하는 장치이다.

즉, 상기 CDA는 해당 태핏에 고압의 오일이 인가되면, 캠은 회전을 하지만 해당 밸브는 작동하지 않으며, 상기 해당 태핏에 저압의 오일이 인가되면, 캠은 정상적으로 해당 밸브를 작동시키는 기본적인 원리를 갖는다.

이러한 CDA는 실린더 헤드 내부에 오일공급회로를 형성하는데, 상기 오일공급회로는 엔진의 메인 겔러리로부터 고압의 오일을 공급받는 고압유로와, 상기 고압유로로부터 오리피스를 거쳐 설정압 이하의 저압의 오일을 충진하는 동시에, 오일제어밸브의 작동에 의해 순간적으로 고압이 걸리면, 순차적으로 각 기통별 배기밸브 및 흡기밸브의 태핏에 스위칭압을 공급해주는 저압유로로 구성된다.

도 1은 종래 기술에 따른 V형 6기통 엔진의 가변 기통 휴지 시스템용 오일공급회로의 개념도로써, 종래 가변 기통 휴지 시스템용 오일공급회로의 예는 제1기통(Cyl1), 제3기통(Cyl3) 및 제5기통(Cyl5)에 작용하도록 형성된다.

즉, 상기 오일공급회로의 저압유로(LL)는 일단이 제1오일제어밸브(OCV1)로부터 제5기통(Cyl5)의 배기측 태핏을 거쳐 제5기통(Cyl5)의 흡기측 태핏, 및 제3기통(Cyl3) 흡기측 태핏과 연결되는 제1저압유로(LL1)와, 일단이 제2오일제어밸브(OCV2)로부터 제3기통(Cyl3)의 배기측 태핏을 거쳐 제1기통(Cyl1)의 배기측 태핏, 및 제1기통(Cyl1) 흡기측 태핏과 연결되는 제2저압유로(LL2)로 형성된다.

그리고 상기 제1저압유로(LL1)와 제2저압유로(LL2)의 타단은 각각 제1오리피 스(OF1)와 제2오리피스(OF2)를 개재한 상태로 상기 고압유로(HL)와 연결되고, 상기 제1오일제어밸브(OCV1)와 제2오일제어밸브(OCV2)에도 고압유로(HL)가 연결된다.

여기서, 상기 고압유로(HL)에는 상시 설정압 이상의 고압의 유압이 걸리며, 상기 제1저압유로(LL1)와 제2저압유로(LL2)의 내부에는 상기 제1오리피스(OF1)와 제2오리피스(OF2)를 통하여 각각 조정된 저압의 유압이 걸린 상태를 유지한다.

따라서 상기한 바와 같은 종래의 오일공급회로는 상기 운전조건에 따라 제1,2오일제어밸브(OCV1,OCV2)가 작동하면, 상기 제1,2저압유로(LL1,LL2)에 순간적으로 고압이 걸려 제1,3,5기통(Cyl1,Cyl3,Cyl5)의 배기측 및 흡기측 태핏에 스위칭압을 공급하여 캠 샤프트는 회전하더라도 제1,3,5기통(Cyl1,Cyl3,Cyl5)의 흡,배기밸브의 작동은 멈추도록 제어하게 된다.

이러한 오일공급의 작동원리를 보다 구체적으로 살펴보면, 폭발순서가 제1,3,5기통(Cyl1,Cyl3,Cyl5)의 순서일 경우, 제1기통(Cyl1)부터 휴지시키고자 한다면, 제5기통(Cyl5)의 배기밸브가 열린 직후에 제2오일제어밸브(OCV2)가 작동하여 제2저압유로(LL2)에 고압의 유압이 걸리게 되어 제1기통(Cyl1)의 배기밸브가 열리기 직전까지 제1기통(Cyl1)의 배기측 태핏에 스위칭압이 걸리도록 하여 제1기통(Cyl1)의 배기밸브를 정지시키게 되며, 동일한 방법으로 제1기통(Cyl1)의 흡기밸브, 제3기통(Cyl3)의 배기밸브도 순차적으로 정지된다.

그리고 상기 제1오일제어밸브(OCV1)는 상기 제5기통(Cyl5)의 흡기밸브가 열린 직후에 작동하여 제1저압유로(LL1)에 고압의 오일이 공급되어 제3기통(Cyl3)의 흡기밸브가 열리기 직전까지 제3기통(Cyl3)의 흡기측 태핏에 스위칭압이 걸리도록 하여 제3기통(Cyl3)의 배기밸브가 정지됨에 이어 제3기통(Cyl3)의 흡기밸브를 정지시키게 되며, 동일한 방법으로 제5기통(Cyl5)의 배기밸브, 제5기통(Cyl5)의 흡기밸브도 순차적으로 정지된다.

즉, 이러한 시간을 스위칭 윈도우(SWITCHING WINDOW)라고 하며, 최소 20msec가 되어야 제어가 가능하다.

이와 같이, CDA의 작동은 반드시 원하는 시기에 폭발순서 대로 각 기통의 배기밸브를 먼저 정지시키고, 그 다음 흡기밸브를 정지시켜야 하는데, 배기밸브를 먼저 정지시키지 못하면, 연소실 내부 가스가 배출된 상태에서 피스톤이 압축 및 팽창하면서 크랭크 케이스 내부의 오일을 빨아들여 에미션(EMISSION) 을 악화시키게 된다.

또한, 이러한 CDA의 작동은 1사이클 내에서 각 기통을 휴지시켜야 하는데, 그렇지 못하고, 다음 사이클에서 기통 휴지가 들어가게 되면 배출가스 악화의 원인이 된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 가변 기통 휴지 시스템용 오일공급회로는 제1오일제어밸브(OCV1)의 작동으로 고압의 오일이 제5기통(Cyl5)의 배기측 태핏, 제5기통(Cyl5)의 흡기측 태핏, 제3기통(3)의 흡기측 태핏의 순으로 공급되는 바, 이 경우 제5기통(Cyl5)의 배기측 태핏 대비 제3기통(Cyl3)의 흡기측 태핏에 공급되는 시간지연이 발생하며, 상기 제2오일제어밸브(OCV2)의 작동으로 오일이 제3기통(Cyl3)의 배기측 태핏, 제1기통(Cyl1)의 배기측 태핏, 제1기통(Cyl1)의 흡기측 태핏의 순으로 공급됨으로써 제3기통(Cyl3)의 태핏 대비 제1기통(Cyl1)의 흡기측 태핏에 오일 공급시간이 지연되어 응답성이 저하되는 단점이 있다.

또한, 종래의 가변 기통 휴지 시스템용 오일공급회로는 그 루트의 구조상 제1오일제어밸브(OCV1)와 제2오일제어밸브(OCV2)를 배기 매니폴드 측(Exhaust Manifold Side)의 상부에 대응하는 위치에 배치할 수밖에 없어 분위기 온도가 상기 제1,2오일제어밸브(OCV1,OCV2)의 사용온도(150℃)를 초과하여 배기열에 의한 성능저하 및 오작동의 문제점을 내포하고 있다.

또한, 종래의 가변 기통 휴지 시스템용 오일공급회로는 제2오일제어밸브(OCV2)와 연결되는 제2저압유로(LL2)가 엔진 전방에서 고압유로(HL)와 교차됨으로써 프론트 캠 캡(미도시; FRONT CAM CAP) 이용 시, 그 유로가 상향되어 배치됨으로써 에어 배출이 어려워 에어레이션(AERATION)에 의해 태핏의 스위칭 응답성을 저하시키는 문제점도 내포하고 있다.

본 발명은 상기와 같은 단점 및 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 휴지제어를 위한 각 기통별 저압유로의 배치패턴을 변경하여 저압유로에 고압의 오일 공급시간을 최적화함으로써 응답성을 향상시키며, 2개의 오일제어밸브의 위치를 배기 메니폴드로부터 충분히 이격시켜 배기열에 의한 오일제어밸브의 성능저하를 방지할 수 있도록 하는 가변 기통 휴지 시스템용 오일공급회로를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 엔진의 프론트 캠 캡의 내부를 지나는 저압유로의 일측에 에어 빼기홀을 형성하여 타이밍 체인의 윤활을 위한 오일젯으로 사용할 수 있 도록 함과 동시에, 상기 저압유로 내에 에어레이션(AERATION)의 발생을 방지할 수 있도록 하는 가변 기통 휴지 시스템용 오일공급회로를 제공하는 것이다.

이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 가변 기통 휴지 시스템용 오일공급회로는 V형 6기통 엔진의 실린더 헤드의 내부에서 메인 겔러리로부터 고압의 오일을 공급받는 고압유로와, 상기 고압유로로부터 오리피스를 거쳐 설정압 이하의 저압의 오일을 충진하는 동시에, 제1,제2오일제어밸브의 작동에 의해 순간적으로 고압이 걸리면, 순차적으로 각 기통별 배기밸브 및 흡기밸브의 태핏에 스위칭압을 공급해주는 저압유로를 포함하는 가변 기통 휴지 시스템용 오일공급회로에 있어서,

상기 저압유로는 상기 제1오일제어밸브로부터 흡기측으로 배치되어 제5기통의 흡기측 태핏과 제3기통의 흡기측 태핏과 연결되는 제1저압유로; 상기 제1오일제어밸브로부터 일정구간 이후, 상기 제1저압유로로부터 배기측으로 분기되어 제5기통의 배기측 태핏과 연결되는 분기 저압유로; 상기 제2오일제어밸브로부터 제3기통의 배기측 태핏을 거쳐 제1기통의 배기측 태핏, 및 제1기통의 흡기측 태핏과 연결되는 제2저압유로로 형성되며,

상기 고압유로는 상기 제1저압유로와 제2저압유로 및 상기 분기 저압유로의 각 단부에 각각 제1오리피스와 제2오리피스 및 제3오리피스를 개재한 상태로 연결되며, 동시에 상기 제1오일제어밸브 및 제2오일제어밸브에 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1오일제어밸브 및 제2오일제어밸브는 엔진의 후방 측에 이웃하게 배 치되는 것을 특징으로 한다.

상기 제2저압유로는 상기 엔진의 전방에 대응하여 프론트 캠 캡의 내부를 지나는 유로의 일측에서 타이밍 체인을 향하는 에어 빼기홀을 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 에어 빼기홀은 상기 프론트 캠 캡의 내부에 가공홀로 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조로, 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 기통 휴지 시스템용 오일공급회로의 개념도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 기통 휴지 시스템용 오일공급회로의 개념 사시도이다.

본 발명의 실시예에 따른 가변 기통 휴지 시스템용 오일공급회로는 V형 6기통 엔진의 실린더 헤드의 내부에서 구성된다.

즉, 상기 오일공급회로는 메인 겔러리로부터 고압의 오일을 공급받는 고압유로(HL)와, 상기 고압유로(HL)로부터 오리피스를 거쳐 설정압 이하의 저압의 오일을 충진하는 동시에, 2개의 오일제어밸브의 작동에 의해 순간적으로 고압이 걸리면, 순차적으로 각 기통별 배기밸브 및 흡기밸브의 태핏에 스위칭압을 공급해주는 저압유로(LL)로 구성된다.

먼저, 상기 저압유로(LL)는 상기 제1오일제어밸브(OCV1)로부터 흡기측으로 제1저압유로(LL1)가 배치되어 제5기통(Cyl5)의 흡기측 태핏(5a)과 제3기통(Cyl3)의 흡기측 태핏(3a)에 연결된다.

그리고 상기 제1저압유로(LL1)에는 상기 제1오일제어밸브(OCV1)로부터 일정구간 이후, 배기측으로 분기되는 분기 저압유로(BLL)가 형성되어 상기 제5기통(Cyl5)의 배기측 태핏(5b)과 연결된다.

또한, 상기 저압유로(LL)는 제2오일제어밸브(OCV2)로부터 제3기통(Cyl3)의 배기측 태핏(3b)을 거쳐 제1기통(Cyl1)의 배기측 태핏(1b), 및 제1기통(Cyl1)의 흡기측 태핏(1a)과 연결되는 제2저압유로(LL2)를 포함한다.

여기서, 상기 제1오일제어밸브(OCV1) 및 제2오일제어밸브(OCV2)는 엔진의 배기 매니폴드가 형성되는 부분으로부터 일정거리 이상 이격된 엔진의 후방 측에 서로 이웃하여 배치된다.

또한, 상기 제2저압유로(LL2)는 상기 엔진의 전방에 대응하여 프론트 캠 캡(미도시)의 내부를 지나는 유로의 일측에서 타이밍 체인(미도시)을 향하는 에어 빼기홀(7)을 형성하여 타이밍 체인에 윤활을 위한 오일젯의 기능을 수행하도록 한다.

여기서, 상기 에어 빼기홀(7)은 상기 프론트 캠 캡의 내부에 약 1mmm 정도의 직경을 갖는 가공홀로 형성되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 고압유로(HL)는 상기 제1저압유로(LL1)와 제2저압유로(LL2) 및 상기 분기 저압유로(BLL)의 각 단부에 각각 제1오리피스(OF1)와 제2오리피스(OF2) 및 제3오리피스(OF3)를 개재한 상태로 연결된다.

즉, 상기 제1오리피스(OF1)와 제2오리피스(OF2) 및 제3오리피스(OF3)는 상기 고압유로(HL) 내부의 고압의 오일을 상기 제1저압유로(LL1)와 제2저압유로(LL2) 및 상기 분기 저압유로(BLL)에 각각 설정압 이하의 저압의 오일이 상시 충진되도록 오 일압을 제어해 주게 된다.

그리고 상기 고압유로(HL)는 상기 제1오일제어밸브(OCV1) 및 제2오일제어밸브(OCV2)에도 연결되어 상기 제1오일제어밸브(OCV1) 및 제2오일제어밸브(OCV2)가 운전조건에 따라 제어기로부터의 제어신호가 입력되면, 상기 제1저압유로(LL1), 제2저압유로(LL2) 및 분기 저압유로(BLL)에 고압을 걸어주도록 작동하게 된다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 가변 기통 휴지 시스템용 오일공급회로는 엔진의 운전조건에 따라 제1,2오일제어밸브(OCV1,OCV2)가 작동하면, 상기 제1저압유로(LL1), 분기저압유로(BLL) 및 제2저압유로(LL2)에 고압이 걸려 제1,3,5기통(Cyl1,Cyl3,Cyl5)의 배기측 및 흡기측 태핏에 스위칭압을 공급하여 캠 샤프트는 회전하더라도 제1,3,5기통(Cyl1,Cyl3,Cyl5)의 흡,배기밸브의 작동은 멈추도록 제어하게 된다.

이러한 오일공급의 작동원리를 보다 구체적으로 살펴보면, 폭발순서가 제1,3,5기통(Cyl1,Cyl3,Cyl5)의 순서일 경우, 제1기통(Cyl1)의 배기밸브부터 휴지시키고자 한다면, 제3기통(Cyl3)의 배기밸브가 열린 직후에 제2오일제어밸브(OCV2)가 작동하여 제2저압유로(LL2)에 고압의 유압이 걸리게 되어 제1기통(Cyl1)의 배기밸브가 열리기 직전까지 제1기통(Cyl1)의 배기측 태핏(1b)에 스위칭압이 걸리도록 하여 제1기통(Cyl1)의 배기밸브를 정지시키게 되며, 동일한 방법으로 제1기통(Cyl1)의 흡기밸브, 제3기통(Cyl3)의 배기밸브도 순차적으로 정지된다.

그리고 상기 제1오일제어밸브(OCV1)는 상기 제5기통(Cyl5)의 흡기밸브가 열린 직후에 작동하여 제1저압유로(LL1)와 분기 저압유로(BLL)에 고압의 오일이 공급 되어 제3기통(Cyl3)의 흡기밸브가 열리기 직전까지 제3기통(Cyl3)의 흡기측 태핏(3a)에 스위칭압이 걸리도록 하여 제3기통(Cyl3)의 배기밸브가 정지됨에 이어 제3기통(Cyl3)의 흡기밸브를 정지시키게 되며, 동일한 방법으로 제5기통(Cyl5)의 배기밸브, 제5기통(Cyl5)의 흡기밸브도 순차적으로 정지된다.

이러한 CDA의 오일공급 작동에 의한 각 기통의 휴지작동은 1사이클 내에서 이루어지게 된다.

이러한 본 실시예의 가변 기통 휴지 시스템용 오일공급회로는 종래의 구성보다 오리피스(OF3)를 하나 더 추가하여 분기 저압유로(BLL)를 형성함으로써, 제3기통(Cyl3)의 흡기측 태핏(3a)과 제5기통(Cyl5)의 배기측 태핏(5b)의 오일공급 루트를 짧게 함으로써 고압이 동시에 걸리도록 하여 응답성을 약 5~10msec 이상 향상시키게 된다.

또한, 본 실시예의 가변 기통 휴지 시스템용 오일공급회로는 제1오일제어밸브(OCV1)와 제2오일제어밸브(OCV2)를 배기 매니폴드와 일정거리 이격하여 분위기 온도가 130℃이하인 엔진의 후방 일측에 배치함으로써, 제1,2오일제어밸브(OCV1,OCV2)의 사용온도(150℃)를 초과하지 않는 범위에서 운용할 수 있어 그 성능을 유지할 수 있게 된다.

또한, 본 실시예의 가변 기통 휴지 시스템용 오일공급회로는 제2오일제어밸브(OCV2)와 연결되는 제2저압유로(LL2)는 프론트 캠 캡(FRONT CAM CAP) 내부 일측으로부터 에어 빼기홀(7)을 형성하여 에어레이션(AERATION)의한 태핏의 스위칭 응답성의 저하를 방지하며, 상기 에어 빼기홀(7)은 타이밍 체인을 향하도록 하여 에 어와 함께 빠지는 오일을 이용하여 타이밍 체인의 윤활을 유도함으로써 오일젯의 기능을 갖도록 하는 이점이 있다.

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.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 가변 기통 휴지 시스템용 오일공급회로에 의하면, 휴지제어를 위한 각 기통별 저압유로의 배치패턴을 변경하여 저압유로에 고압의 오일 공급시간을 최적화함으로써 응답성을 향상시키며, 2개의 오일제어밸브의 위치를 배기 메니폴드로부터 충분히 이격시켜 배기열에 의한 오일제어밸브의 성능저하를 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.

그리고 엔진의 프론트 캠 캡의 내부를 지나는 저압유로의 일측에 에어 빼기홀을 형성하여 타이밍 체인의 윤활을 위한 오일젯으로 사용할 수 있도록 함과 동시에, 상기 저압유로 내에 에어레이션(AERATION)의 발생을 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims

V형 6기통 엔진의 실린더 헤드의 내부에서 메인 겔러리로부터 고압의 오일을 공급받는 고압유로와, 상기 고압유로로부터 오리피스를 거쳐 설정압 이하의 저압의 오일을 충진하는 동시에, 제1,제2오일제어밸브의 작동에 의해 순간적으로 고압이 걸리면, 순차적으로 각 기통별 배기밸브 및 흡기밸브의 태핏에 스위칭압을 공급해주는 저압유로를 포함하는 가변 기통 휴지 시스템용 오일공급회로에 있어서,

상기 저압유로는 상기 제1오일제어밸브로부터 흡기측으로 배치되어 제5기통의 흡기측 태핏과 제3기통의 흡기측 태핏과 연결되는 제1저압유로;

상기 제1오일제어밸브로부터 일정구간 이후, 상기 제1저압유로로부터 배기측으로 분기되어 제5기통의 배기측 태핏과 연결되는 분기 저압유로;

상기 제2오일제어밸브로부터 제3기통의 배기측 태핏을 거쳐 제1기통의 배기측 태핏, 및 제1기통의 흡기측 태핏과 연결되는 제2저압유로로 형성되며,

상기 고압유로는 상기 제1저압유로와 제2저압유로 및 상기 분기 저압유로의 각 단부에 각각 제1오리피스와 제2오리피스 및 제3오리피스를 개재한 상태로 연결되며, 동시에 상기 제1오일제어밸브 및 제2오일제어밸브에 연결되는 것을 특징으로 하는 가변 기통 휴지 시스템용 오일공급회로.
제1항에 있어서,

상기 제1오일제어밸브 및 제2오일제어밸브는 엔진의 후방 측에 이웃하게 배 치되는 것을 특징으로 하는 가변 기통 휴지 시스템용 오일공급회로.
제1항에 있어서,

상기 제2저압유로는 상기 엔진의 전방에 대응하여 프론트 캠 캡의 내부를 지나는 유로의 일측에서 타이밍 체인을 향하는 에어 빼기홀을 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 가변 기통 휴지 시스템용 오일공급회로.
제3항에 있어서,

상기 에어 빼기홀은

상기 프론트 캠 캡의 내부에 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 기통 휴지 시스템용 오일공급회로.