KR101039938B1 - 엔진의 실린더 휴지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다기통 엔진에 있어 엔진의 운전 조건에 따라 일부 실린더에 휴지 기능을 부여하기 위한 구성을 보다 간략화하여 연비의 향상은 물론 제작 비용의 절감을 도모할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 적어도 두 개 이상의 복수개의 샤프트로 분할되어 단일의 개체를 이루는 캠 샤프트와; 상기 복수개의 샤프트 사이의 연결부위에 설치되어 대응되는 샤프트 사이를 기계적으로 연결 및 해제시키는 록크 기구 및; 상기 록크 기구의 작동 및 해제를 엔진의 운전 조건에 따라 조절하는 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

엔진의 실린더 휴지 장치{cylinder deactivation system of engine}

도 1은 본 발명에 따른 엔진의 실린더 휴지 장치에서 휴지시 상태를 도시한 도면.

도 2는 도 1에 도시된 실린더 휴지 장치에서 동작시 상태를 도시한 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10-캠 샤프트 12-흡/배기용 캠

14-제어부 16-압력실

18-록크 핀 20-삽입 구멍

22-전자 밸브 24-리턴 스프링

26-접촉판 28,30-위치검출센서

본 발명은 엔진의 실린더 휴지 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 캠 샤프트를 복수개로 분할하고 이를 선택적으로 연동시킬 수 있도록 하는 엔진의 실린더 휴지 장치에 관한 것이다.

최근 들어, 자동차 산업에 있어 다양한 분야에서 기술 개발이 지속되고 있는 바, 그 중에서 엔진의 연비를 향상시키는 분야도 주목을 받고 있는 기술인 것이다.

이에 따라 하이브리드 차량과 같이 엔진과 모터의 적절한 작동을 매개로 차량의 연비를 향상시키는 기술이 개발되고 있는 데, 이 경우 엔진에 특별한 기술이 적용되고 있는 바, 그 중 하나가 실린더 휴지 장치인 것이다.

여기서, 실린더 휴지(deactivation) 장치란, 필요시에만 실린더내에 공기와 연료의 혼합물인 혼합기를 주입하여 연소를 행하고, 불필요한 경우에는 실린더내에 혼합기를 주입하지 않고 연소를 시키지 않음으로써, 엔진의 연비를 향상시키는 기술이다.

특히, 4 기통의 엔진을 적용하는 하이브리드 차량에 적용되는 실린더 휴지 장치는 필요시 1번 실린더만을 작동시키고, 2번에서 4번 실린더, 또는 필요한 만큼의 실린더는 작동시키고 나머지는 휴지시키는 기술이 상용화되고 있다.

그런데, 상기와 같은 기술을 적용하기 위한 종래의 실린더 휴지 장치는 밸브 리프트의 양을 적절하게 조절하는 가변 밸브 리프트(variable valve lift) 기술을 각 실린더 마다 적용시켜 왔는 데, 이 경우 가변 밸브 리프트를 각 실린더 마다 적용시키기 위해서는 엔진의 구조가 매우 복잡해 질 뿐만 아니라, 제작에 소요되는 비용의 증대를 초래하게 되는 문제가 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 다기통 엔진에 있어 엔진의 운전 조건에 따라 일부 실린더에 휴지 기능을 부여하기 위한 구성을 보다 간략화하여 연비의 향상은 물론 제작 비용의 절감을 도모할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 적어도 두 개 이상의 복수개의 샤프트로 분할되어 단일의 개체를 이루는 캠 샤프트와; 상기 복수개의 샤프트 사이의 연결부위에 설치되어 대응되는 샤프트 사이를 기계적으로 연결 및 해제시키는 록크 기구 및; 상기 록크 기구의 작동 및 해제를 엔진의 운전 조건에 따라 조절하는 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 캠 샤프트는 크랭크 샤프트와 연동되는 구동 샤프트와, 상기 록크 기구를 매개로 상기 구동 샤프트로부터 구동력을 전달받아 회전하는 종동 샤프트로 이루어진 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 록크 기구는 상기 구동 샤프트에 형성된 압력실과, 상기 압력실내에서 이동가능하게 설치된 록크 핀, 상기 종동 샤프트내에서 상기 록크 핀을 수용하도록 형성된 삽입 구멍, 상기 압력실과 연통되어 작동압을 공급하는 공급 관로 및, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 공급 관로의 개폐를 조절하는 전자 밸브를 구비한 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 캠 샤프트(10)는 실린더 헤드(도시안됨)의 저어널부(1)에 안착되고, 이의 전장을 따라 복수개의 흡/배기용 캠(12)을 장착하고 있으며, 엔진의 크랭크 샤프트(도시안됨)와 연동되어 구동된다.

그리고, 상기 캠 샤프트(10)는 적어도 두 개 이상의 복수개의 샤프트로 분할되어 단일의 개체를 이루는 바, 상기 복수개의 샤프트 사이의 연결부위에는 대응되는 샤프트 사이를 기계적으로 연결 및 해제시키는 록크 기구가 설치되어 있다.

또한, 상기 록크 기구는 엔진의 운전 조건에 따라 적정의 제어 신호를 출력하는 제어부(14)의 제어에 따라 작동 및 해제를 하게 되는 바, 상기 록크 기구의 작동시에는 상기 복수개의 샤프트가 서로 단일의 개체로 회전하게 되는 반면에, 상기 록크 기구의 해제시에는 상기 복수개의 샤프트중 크랭크 샤프트와 직접 연동되는 샤프트만이 독립적으로 회전하게 된다.

이를 위해, 상기 캠 샤프트(10)는 크랭크 샤프트와 연동되는 구동 샤프트(10a)와, 상기 록크 기구를 매개로 상기 구동 샤프트(10a)로부터 구동력을 전달받아 회전하는 종동 샤프트(10b)로 이루어지는 데, 바람직하기로는 상기 구동 샤프트(10a)는 실린더 헤드상에서 1번 실린더가 위치한 부위에 설치되고, 상기 종동 샤프트(10b)는 실린더 헤드상에서 2번에서 4번 실린더가 위치한 부위에 설치된다.

또는, 상기 구동 샤프트(10a)는 실린더 헤드상에서 구동이 필요한 실린더(예를 들어 1,2번 또는 1,2,3번)가 위치한 부위에 설치되고, 상기 종동 샤프트(10b)는 실린더 헤드상에서 2,3번 또는 4번 실린더가 위치한 부위에 설치된다.

이는 직렬형 4 기통 엔진에 적용되는 것으로, 본 실시예에서는 상기 캠 샤프 트(10)를 하나의 구동 샤프트(10a)와 또 다른 하나의 종동 샤프트(10b)로 분할하여 전체적으로는 두 개의 샤프트로 이루어지지만, 상기 록크 기구를 다수의 위치로 설치한다면 상기 종동 샤프트(10b)는 복수개로 구성할 수도 있다.

즉, 상기 종동 샤프트(10b)는 상기 구동 샤프트(10a)로부터 구동력을 전달받아 회전하는 상기 종동 샤프트(10b)부터 상기 록크 기구를 매개로 구동력을 전달받아 회전하는 또다른 형태의 종동 샤프트(도시안됨)로 이루어질 수 있는 것이다.

한편, 상기 록크 기구는 상기 구동 샤프트(10a)에 형성된 압력실(16)과, 상기 압력실(16)내에서 이동가능하게 설치된 록크 핀(18), 상기 종동 샤프트(10b)내에서 상기 록크 핀(18)을 수용하도록 형성된 삽입 구멍(20), 상기 압력실(16)과 연통되어 작동압을 공급하는 공급 관로 및, 상기 제어부(14)의 제어에 따라 상기 공급 관로의 개폐를 조절하는 전자 밸브(22)를 구비하고 있다.
상기 록크 핀(18)은 도 1에 도시된 바와 같이 구동 샤프트와(10a) 종동 샤프트(10b)의 중심축(a-a)의 수평방향에 대해 원주방향으로 일정간격(b)으로 이격되어진 위치에서 상기 중심축(a-a)의 수평방향으로 설치되어진다.

그리고, 상기 삽입 구멍(20)에는 상기 록크 핀(18)의 진입을 억제하는 방향으로 리턴 스프링(24)에 의해 탄발지지되는 접촉판(26)이 설치되어 있다.

여기서, 상기 압력실(16)과 상기 삽입 구멍(20)은 상기 구동 샤프트(10a)와 상기 종동 샤프트(10b)에 각각 동심원상으로 대응되는 부위에 적어도 하나 이상의 위치에 형성되어 있다.

또한, 상기 공급 관로는 상기 구동 샤프트(10a)를 축방향으로 관통하는 제1유로(L1)와, 상기 제1유로와 연통되면서 상기 캠 샤프트의 저널부를 반경방향으로 관통하여 실린더 헤드를 관통하는 제2유로(L2)로 이루어진다.

한편, 상기 구동 샤프트(10a)와 상기 종동 샤프트(10b)에는 각각 위치검출센 서(28,30)가 개별적으로 설치되어 있는 바, 상기 제어부(14)는 상기 위치검출센서(28,30)들로부터 검출된 신호에 따라 상기 록크 기구의 작동 및 해제 시점을 조절하게 된다.

또는, 본 발명에서는 각 샤프트에 설치된 위치검출센서를 갖추지 않고도, 실린더 휴지가 필요한 시점 또는 실린더 구동이 필요한 시점에서 록크 기구에 유압을 가하거나 제거하게 되면 장치의 원활한 작동이 가능하게 될 수 있음은 물론이다.

따라서, 엔진의 가동중 운전 조건이 아이들 상태 또는 저부하인 경우에는 상기 제어부(14)는 상기 전자 밸브(22)에 폐쇄신호를 출력하게 되고, 상기 전자 밸브(22)의 폐쇄에 따라 상기 공급 관로는 상기 압력실(16)내에 작동압을 인가하지 못하게 되어, 상기 록크 핀(18)은 상기 삽입 구멍(20)으로부터 벗어나게 되므로, 상기 구동 샤프트(10a)와 상기 종동 샤프트(10b) 사이의 연동 관계를 해제된다.

이 결과, 엔진에서 1번 실린더에 위치한 흡/배기용 캠(12)만이 구동 샤프트(10a)로부터 구동력을 인가받아 흡/배기 밸브를 동작시켜 혼합기의 연소를 도모하게 된다.

이에 반해, 엔진의 운전 조건이 중부하 내지 고부하인 경우에는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(14)는 상기 전자 밸브(22)에 개방신호를 출력하게 되어, 상기 록크 핀(18)이 상기 삽입 구멍(20)내로 진입하여 상기 구동 샤프트(10a)와 상기 종동 샤프트(10b)를 일체로 회전시키게 된다.

이 결과, 엔진에서는 1번은 물론 2번 내지 4번의 실린더에서 혼합기의 연소가 이루어져 출력이 증대된다.

이와 같은 일련의 과정에서 상기 제어부(14)는 상기 록크 기구의 작동에 대한 제어를 통해 상기 캠 샤프트(10)를 분할 내지 단일의 개체로 동작되도록 함에 있어, 상기 위치검출센서(28,30)를 매개로 양쪽 구동 샤프트(10a)와 종동 샤프트(10b)에 각각 구비된 록크 핀(18)과 삽입 구멍(20) 사이의 정확한 결합 및 이탈에 대한 시점을 입력받을 수 있게 되므로, 상기 캠 샤프트(10)의 연결 및 해제에 대한 보다 정밀한 제어를 수행할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 엔진의 실린더 휴지 장치에 의하면, 보다 간략화된 구성으로 다기통 엔진에 있어 엔진의 운전 조건에 따라 일부 실린더에 휴지 기능을 부여할 수 있으므로, 연비의 향상은 물론 엔진을 제작하는 데 소요되는 비용을 줄일 수 있게 된다.

Claims (8)

1. 크랭크 샤프트와 연동되는 구동 샤프트로부터 구동력을 전달받아 회전하는 종동 샤프트로 분할되어진 캠샤프트와, 상기 구동 샤프트와 상기 종동 샤프트의 대응되는 연결부위에 설치되어 상기 캠 샤프트를 단일의 개체를 이루게 하는 록크 기구를 갖춘 엔진의 실린더 휴지 장치에 있어서,

   상기 록크 기구에는 상기 구동 샤프트의 중심축에서 원주방향으로 간격을 둔 중심축의 수평방향으로 형성된 압력실에 위치되고, 상기 압력실과 동일한 위치에서 상기 종동 샤프트의 중심축의 수평방향으로 형성된 삽입 구멍으로 이동되는 록크 핀이 구비되고, 엔진의 운전 조건에 따르는 제어부의 제어로 상기 록크핀이 상기 구동 샤프트와 상기 종동 샤프트의 중심축 수평방향으로 이동함으로써 상기 구동 샤프트와 상기 종동 샤프트를 기계적으로 연결 및 해제시키는 것을 특징으로 하는 엔진의 실린더 휴지 장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 종동 샤프트는 상기 구동 샤프트로부터 구동력을 전달받아 회전하는 상기 종동 샤프트로부터 상기 록크 기구를 매개로 구동력을 전달받아 회전하는 또다른 형태의 종동 샤프트로 이루어진 것을 특징으로 하는 엔진의 실린더 휴지 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 록크 핀은 상기 삽입 구멍으로 수용되도록 상기 압력실내에서 이동가능하게 설치되고,

   상기 삽입 구멍에는 상기 록크 핀의 진입을 억제하는 방향으로 리턴 스프링에 의해 탄발지지되는 접촉판이 구비되고,

   상기 압력실은 작동압을 공급하는 공급 관로와 연통되며, 상기 공급 관로에는 상기 제어부의 제어에 따라 상기 공급 관로의 개폐를 조절하는 전자 밸브를 구비한 것을 특징으로 하는 엔진의 실린더 휴지 장치.
5. 삭제
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 압력실과 상기 삽입 구멍은 상기 구동 샤프트와 상기 종동 샤프트에 각각 동심원상으로 대응되는 부위에 적어도 하나 이상의 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 엔진의 실린더 휴지 장치.
7. 제 4 항에 있어서,

   상기 공급 관로는 상기 구동 샤프트를 축방향으로 관통하는 제1유로와, 상기 제1유로와 연통되면서 상기 캠 샤프트의 저널부를 반경방향으로 관통하여 실린더 헤드를 관통하는 제2유로로 이루어진 것을 특징으로 하는 엔진의 실린더 휴지 장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 구동 샤프트와 상기 종동 샤프트에는 각각 위치검출센서가 개별적으로 설치되고, 상기 제어부는 상기 위치검출센서들로부터 검출된 신호에 따라 상기 록크 기구의 작동 및 해제 시점을 조절하는 것을 특징으로 하는 엔진의 실린더 휴지 장치.

Images