KR101201609B1 - 내연기관 내 가스 교환 밸브들의 타이밍을 변경하기 위한장치 - Google Patents

내연기관 내 가스 교환 밸브들의 타이밍을 변경하기 위한장치 Download PDF

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섀플러 홀딩 게엠베하 운트 코. 카게
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Abstract

본 발명은 유압식 조절 장치(102) 및 제어 밸브(103)를 이용하여 내연기관 내 가스 교환 밸브의 타이밍을 변경하기 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 변경 장치(101)는 유압식 조절 장치(102)의 중심 위치 잠금 장치를 구비하고 있다. 또한, 본 발명에 따른 변경 장치(101)는, 제어 밸브(103)를 조절하는 제어 유닛(112)이 고장 날 시에, 유압식 조절 장치(102)가 중심 위치에 잠금 고정되고, 이 잠금 고정은 제어 유닛(112)이 수리될 때까지 유지되도록 보장한다. 그 외에도, 본 발명에 따른 변경 장치(101)는, 중심 위치에서 잠금 고정된 상태에서 내연기관의 시동 시에 압력 챔버(104)의 측면 벽부에 유압식 조절 장치(102)의 이동 부재(105)가 충돌하지 않게 하면서, 내연기관의 시동을 가능케 한다. 그리고 본 발명에 따라, 내연기관의 재시동을 위해 조 절장치(102)를 잠금 고정된 중심 위치로 이동시키고 그 중심 위치에서 고정시키기 위한 방법이 제안된다.
유압식 조절 장치, 변경 장치, 가스 교환 밸브, 압력 챔버, 위상 위치

Description

내연기관 내 가스 교환 밸브들의 타이밍을 변경하기 위한 장치{DEVICE FOR MODIFYING THE TIMING OF GAS EXCHANGE VALVES IN AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 특허청구범위 제1항, 제2항 및 제3항의 전제부들에 따라 내연기관 내 가스 교환 밸브들의 타이밍을 변경하기 위한 장치에 관한 것이다.
내연기관에서 가스 교환 밸브를 작동시키기 위해 캠축들이 이용된다. 캠축들은 자체 구비된 캠들이 캠 종동자들에, 예컨대 버킷 타입 태핏들, 핑거 로커 암들(finger rocker arm), 혹은 로커 레버들에 인접하는 방식으로, 내연기관 내에 장착된다. 캠축이 회전되면, 캠은 캠 종동자 상에서 굴림 회전하며, 캠 종동자는 다시금 해당하는 가스 교환 밸브를 작동시킨다. 그로 인해 캠들의 위치 및 형태에 의해, 가스 교환 밸브들의 개방 기간뿐 아니라 그 개방 진폭 그리고 개방 시점 및 폐쇄 시점이 결정된다.
현대적인 엔진 컨셉은, 밸브 구동 장치를 가변 방식으로 설계하는 것에 있다. 일측에서는, 개별 실린더들이 완전하게 정지할 때까지, 밸브 양정 및 밸브 개방 기간이 가변 방식으로 형성될 수 있어야 한다. 이를 위해, 가변식 캠 종동자 혹은 전기 유압식 또는 전기식 밸브 작동 장치가 제공된다. 또한, 바람직한 점으로서 확인된 바에 따르면, 내연기관의 작동 동안 가스 교환 밸브의 개방 및 폐쇄 시간에 영향을 줄 수 있다. 이와 관련하여, 특히 바람직하게는, 소정의 밸브 오버랩을 목표한 바대로 설정하기 위해, 흡기 밸브 내지 배기 밸브의 개방 및 폐쇄 시점에 독립적으로 영향을 줄 수 있다. 엔진의 실제 특성 맵, 예컨대 실제 회전 속도 내지 실제 부하에 따라, 가스 교환 밸브의 개방 내지 폐쇄 시점을 설정함으로써, 한정된 연료 소모량은 감소하고, 배기 가스 거동에 긍정적인 영향을 미치며, 그리고 엔진 효율, 최대 토크 및 최대 출력은 증가할 수 있다.
밸브 타이밍과 관련하여 기술한 가변성은 크랭크축에 대해 캠축 위상 위치를 상대적으로 변경함으로써 달성된다. 이때 캠축은 대개 체인 구동 장치, 벨트 구동 장치, 기어 구동 장치 혹은 동일한 작용을 하는 구동 컨셉을 통해 크랭크축과 구동 연결된다. 크랭크축에 의해 구동되는 체인, 벨트 혹은 기어 구동 장치와 캠축 사이에는 내연기관의 타이밍을 변경하기 위한 장치(이하에서 캠축 조정 장치로도 지칭됨)가 장착되어, 크랭크축의 토크를 캠축에 전달한다. 이와 관련하여 상기 장치는, 내연기관의 작동 동안 크랭크축과 캠축 사이의 위상 위치가 확실하게 유지되며는 방식으로, 원하는 경우 캠축이 크랭크축에 비해 소정의 각도 범위 이내에서 회전될 수 있는 방식으로 구현된다.
흡기 밸브들 및 배기 밸브들을 위한 각각의 캠축을 구비한 내연기관에서, 상기한 밸브들은 각각의 캠축 조정 장치를 구비할 수 있다. 그렇게 함으로써 흡기 및 배기 밸브들의 개방 및 폐쇄 시점이 일시적으로 상호 간에 상대적으로 변위되고, 밸브 오버랩은 목표한 바대로 설정될 수 있다.
현대적인 캠축 조정 장치의 시트(seat)는 대개 캠축의 구동측 단부에 위치한다. 그러나 캠축 조정 장치는 중간축, 비회전 부품, 또는 크랭크축에 배치될 수도 있다. 캠축 조정 장치는, 크랭크축에 의해 구동되면서 이 크랭크축에 대해 고정된 위상 관계를 유지하는 구동 기어, 캠축과 구동 연결되는 출력 부재, 그리고 구동 기어의 토크를 출력 부재에 전달하는 조정 기구로 구성된다. 구동 기어는 캠축 조정 장치가 크랭크축에 배치되지 않은 경우, 체인 스프로켓, 벨트 스프로켓, 혹은 톱니 기어로서 구현되며, 체인 구동 장치, 벨트 구동 장치 혹은 기어 구동 장치를 이용하여 크랭크축에 의해 구동된다. 조정 메카니즘은 전기식, 유압식 혹은 공압식으로 작동될 수 있다.
유압 가변식 캠축 조정 장치에 대한 2가지 바람직한 실시예로는, 이른바 액시얼(axial) 피스톤 조정 장치와 회전식 피스톤 조정 장치가 있다.
액시얼 피스톤 조정 장치의 경우, 구동 기어는 피스톤과, 이 피스톤은 출력 부재와 각각 헬리컬 기어를 통해 연결된다. 피스톤은 출력 부재와 구동 기어에 의해 형성된 중공 공간부를 상호 간에 축방향으로 배치되는 2개의 압력 챔버로 분리한다. 만일 일측의 압력 챔버가 압력 매체를 공급받고 그에 반해 타측 압력 챔버가 탱크와 연통한다면, 피스톤은 축방향으로 변위된다. 피스톤의 축방향 변위는, 헬리컬 기어를 통해, 출력 부재에 대향하는 구동 기어의 상대적 회전으로 전환되고, 그로 인해 크랭크축에 대향하는 캠축의 상대적 회전으로 전환된다.
유압식 캠축 조정 장치의 제2 실시예는 이른바 회전식 피스톤 조정 장치이다. 이 회전식 피스톤 조정 장치 내에는 구동 기어가 고정자와 회전 고정식으로 체결된다. 고정자 및 회전자는 상호 간에 동심으로 배치되며, 회전자는 예컨대 프레스 끼워 맞춤, 나사 체결 혹은 용접 체결을 이용하여, 캠축, 캠축의 연장부, 혹은 중간축과 마찰 결합식, 형태 결합식 혹은 재료 결합식으로 결합된다. 고정자 내에는 원주 방향으로 이격된 다수의 중공 공간부가 형성되어 있으며, 이들 중공 공간부들은 회전자로부터 시작되어 반경 방향 외부로 연장된다. 중공 공간부들은 축방향에서 측면 덮개부에 의해 고압 밀봉 방식으로 범위 한정된다. 이들 중공 공간부들 각각의 내부로는 회전자와 연결되는 날개부가 연장되면서, 각각의 중공 공간부를 2개의 압력 챔버로 분리한다. 개별 압력 챔버들을 압력 펌프 내지 탱크와 목표한 바대로 연통시킴으로써, 크랭크축에 대한 캠축의 상대적 위상이 설정되거나 유지될 수 있다.
캠축 조정 장치를 제어하기 위해, 센서들은 예컨대 부하 상태 및 회전 속도와 같은 엔진의 특성 데이터를 검출한다. 이들 특성 데이터는 전자 제어 유닛에 공급되고, 이 전자 제어 유닛은 내연기관의 특성 맵과 상기한 특성 데이터를 비교한 후에 다양한 압력 챔버들에 대향하는 압력 매체의 공급 및 배출을 제어한다.
크랭크축에 대향하는 캠축의 위상 위치를 조정하기 위해, 유압식 캠축 조정 장치 내에는 중공 공간부에서 상호 간에 반작용하는 2개의 압력 챔버 중에 일측 압력 챔버는 압력 펌프와 연결되며, 그리고 타측 압력 챔버는 탱크와 연결된다. 일측 챔버로 향하는 압력 매체의 공급은 타측 챔버로부터의 압력 매체의 배출과 결부되어 압력 챔버들을 분리하는 피스톤을 축방향으로 변위시키며, 그럼으로써 액시얼 피스톤 조정 장치 내에서는 헬리컬 기어를 통해 캠축이 크랭크축에 상대적으로 회전된다. 회전식 피스톤 조정 장치 내에서는 일측 챔버에 압력을 가하고, 타측 챔버는 감압함으로써, 날개부의 변위와 그에 따라 직접적으로 크랭크축에 대향하는 캠축의 회전이 야기된다. 위상 위치를 유지하기 위해, 두 압력 챔버는 압력 펌프와 연통하거나, 혹은 압력 펌프뿐 아니라 탱크로부터 분리된다.
압력 챔버들로 향하거나 혹은 그들로부터 배출되는 압력 매체 흐름의 제어는 제어 밸브, 대개 4/3 프로포셔닝 밸브를 이용하여 이루어진다. 밸브 하우징은 압력 챔버들용으로 각각의 연결부(작동 연결부), 압력 펌프로 향하는 연결부, 그리고 탱크로 향하는 적어도 하나의 연결부를 구비한다. 본질적으로 중공 원통형으로 고안되는 밸브 하우징의 내부에는, 축방향으로 변위 가능한 제어 피스톤이 배치된다. 제어 피스톤은 전자기 제어 부재를 이용하여 스프링 부재의 탄성력에 대항하여 축방향에서 정의된 2곳의 말단 위치 사이의 각각의 위치로 이동될 수 있다. 또한, 제어 피스톤은 환형 그루브 및 제어 에지부를 구비하고 있으며, 그럼으로써 개별 압력 챔버들은 교호적으로 압력 펌프 혹은 탱크와 연통될 수 있다. 마찬가지로, 압력 챔버들이 압력 펌프뿐만 아니라 압력 탱크로부터도 분리되는 제어 피스톤의 위치가 제공될 수 있다.
DE 100 64 222 A1에는, 상기한 변경 장치가 개시되어 있다. 이 경우 변경 장치는 회전식 피스톤 구조의 장치이다. 캠축과 구동 연결된 고정자는 캠축과 회전 고정식으로 체결된 회전자 상에서 회전 가능하게 장착된다. 고정자는 회전자를 향해 개방되는 리세스부들을 구비하여 구현된다. 변경 장치의 축방향에는 측면 덮개부가 제공되며, 이 측면 덮개부는 변경 장치의 범위를 한정한다. 리세스부들은 회전자, 고정자 및 측면 덮개부에 의해 고압 밀봉식으로 밀폐되며, 그에 따라 압력 공간부를 형성한다. 회전자의 외주면에는 축방향 그루브들이 제공되는데, 이들 그루브 내부에는 리세스부들 내로 연장되는 날개부들이 배치된다. 날개부들은, 압력 공간부를 각각 상호 간에 반작용하는 2개의 압력 챔버로 분리한다. 압력 챔버들로 압력 매체를 공급하거나 그들로부터 배출시킴으로써, 크랭크축과 관련하는 캠축의 위상 위치는 선택적으로 유지되거나 조정될 수 있다.
측면 덮개부 내에는 스프링 수단을 이용하여 회전자의 방향으로 힘을 받는 2개의 잠금 고정 핀이 배치된다. 회전자에 있어 잠금 고정 핀의 방향으로 향해 있는 그의 단부면에는, 원주 방향으로 연장되는 그루브들이 제공된다. 이들 그루브들은, 그루브들 중 어느 그루브에도 압력 매체가 공급되지 않을 때, 정의된 중심 위치에서 두 잠금 고정 핀이 각각의 일측 그루브 내로 맞물리는 방식으로 배치 및 구현된다. 이와 관련하여, 각각의 핀은 각각의 그루브의 외주연측 단부에 인접한다. 그로 인해 회전자는 고정자에 상대적으로 잠금 고정되며, 그럼으로써 상대 회전이 억제된다. 제1 및 제2 압력 매체 라인을 통해, 압력 챔버들은 압력 매체로 충전될 수 있다. 제1 압력 챔버가 압력 매체로 충전된다면, 마찬가지로 잠금 고정 핀의 단부면도 압력 매체를 공급받게 된다. 그렇게 함으로써 대응하는 핀은 측면 덮개부의 수납 보어부 내로 압입되면서, 고정자에 상대적으로 회전자를 일측 방향으로 조정하는 것을 가능케 한다. 이와 관련하여, 타측 잠금 고정 핀이 여전히 맞물려 있는 타측 그루브는, 회전자가 중심 위치로부터 최대값까지 조정될 수 있도록 하는 방식으로 형성된다. 그에 상응하게 타측 방향으로 고정자에 대향하여 회전자가 조정된다. 변경 장치에는 보상 스프링이 장착되며, 이 보상 스프링의 일측 단부는 회전자에 고정되고, 타측 단부는 고정자에 고정되어, 캠축이 회전자로 가하는 드래그 토크를 보상한다.
DE 198 53 670 A1로부터는 제어 밸브가 개시된다. 이 제어 밸브는 내연기관의 실제 부하 상태에 따라 압력 챔버들로 향하는 압력 매체 흐름을 제어하는 역할을 한다. 제어 밸브는 제어 유닛, 본질적으로 중공 원통형으로 고안된 밸브 하우징, 그리고 본질적으로 중공 원통형으로 고안된 제어 피스톤으로 구성되며, 제어 피스톤은 밸브 하우징 내부에 축방향으로 변위 가능하게 수납된다. 밸브 하우징에는 2개의 작동 연결부, 공급 연결부 및 배출 연결부가 구성된다. 제어 유닛은 예컨대 제어 전류가 인가됨으로써 푸시 로드를 통해 스프링의 힘에 대항하여 제어 피스톤을 변위시키는 전자석일 수 있다. 밸브 하우징 내부에서 제어 피스톤의 위치에 따라, 공급 연결부는 두 작동 연결부 중 일측의 작동 연결부와, 그리고 탱크 연결부는 각각 타측의 작동 연결부와 연통하거나, 혹은 작동 연결부들이 공급 연결부 내지 배출 연결부로부터 분리된다. 그렇게 함으로써, 일측 압력 챔버에는 압력 매체가 공급되는 반면에, 타측 압력 챔버로부터는 압력 매체가 배출되는데, 그로 인해 크랭크축에 대향하는 캠축의 위상 위치가 변경된다.
중심 위치 잠금 고정 장치를 구비한 캠축 조정 장치와 관련된 상기 제어 밸브의 심각한 단점은, 전류가 공급되지 않는 상태에서 압력 매체 연결부가 두 작동 연결부 중 일측 작동 연결부와 연결되어 있다는 사실이다. 다시 말해, 제어 부재의 기능에 결함이 발생할 시에, 압력 매체가 두 압력 챔버 중 일측의 압력 챔버로 유도되며, 그와 동시에 두 핀 중 일측의 핀에도 유도된다. 그렇게 함으로써, 제어 밸브의 구조에 따라, 캠축 조정 장치는 제어 유닛의 고장 후에 두 최대 위치 중 일측의 최대 위치로 회전되고, 이런 위상 위치는 내연기관의 전체 작동기간에 걸쳐 유지된다. 변경 장치가 무압 상태일 때 캠축 조정 장치가 잠금 고정되는 중심 위치는 크랭크축과 관련하는 이런 캠축의 위상 위치에서 내연기관이 우수한 시동 및 운전 특성을 갖는 방식으로 선택되기 때문에, 중심 위치와 관련한 최대 위상 변위로 인해 내연기관의 바람직하지 못한 시동 및 운전 특성이 발생한다.
그러므로 본 발명의 목적은 종래 기술에 따라 전술한 단점들을 방지하며, 그에 따라, 캠축이 크랭크축에 상대적으로 임의의 위상 위치로 이동될 수 있도록 하는 방법을 제공하는 것에 있다. 이와 관련하여 상기한 위상 위치에서는, 피스톤 혹은 날개부가 말단 정지부에 충돌하지 않으면서, 유압식 조절 장치 자체가 잠금 고정되거나, 혹은 재시동 시에 캠축이 최초로 회전하는 동안 자동으로 잠금 고정 위치로 이동되는 위치에 유압식 조절 장치가 위치한다. 또한, 본 발명의 목적은, 정지 위치가 잠금 고정되지 않을 시에도 상기한 조절 장치가 잠금 고정 위치로 이동되도록 하는 방법을 제공하는 것에 있다.
특허 청구항 제1항의 전제부에 따른 제1 방법에서, 상기 목적은 본 발명에 따라, 하기의 처리 단계들이 기술된 순서로 실행됨으로써 달성된다:
정의된 위상 위치(
Figure 112007026521164-pct00001
)로 이동하여 그 위상 위치가 유지되는 단계,
점화 장치가 전원 차단되는 단계,
회전 속도 센서 장치가 회전 속도 n = 0임을 통지할 때까지, 위상 위치(
Figure 112010056276809-pct00002
)를 유지하기 위해, 제2 혹은 제4 제어 위치(130, 132)가 설정되는 단계,
회전 속도 센서 장치를 통해 회전 속도(n)가 검출되는 단계,
사전 설정된 시간 간격 동안, 점유된 제어 위치(130, 132)가 유지되는 단계,
상기 시간 간격이 경과한 후에, 제어 유닛(112)이 비활성화되는 단계.
이런 방법에 의해, 조절 장치는 정지 과정 동안 값 "X°크랭크축(KW)"만큼 중심 잠금 고정 위치와 차이가 나는 위상 위치로 이동된다. X의 연산 부호는, 조절 장치가 충분히 압력 매체로 충전되지 않을 때, 조절 장치의 조정 방향에 따라 달라진다. 예컨대 변경 장치가 극미한 토크, 즉 회전하는 캠축의 드래그 토크보다 작은 토크를 회전자-고정자 시스템에 인가하는 보상 스프링을 전혀 구비하지 않거나, 1개의 보상 스프링을 구비하고 있다면, 상기한 위상 위치는 중심 잠금 고정 위치에 대해 상대적으로 '진각(advanced)' 방향에 위치한다. 보상 스프링 토크가 캠축 드래그 토크보다 더욱 크면서도 그와 반대 방향으로 향하는 경우라면, 상기한 위상 위치는 상기 처리 단계들을 통해 중심 잠금 고정 위치에 대해 상대적으로 '지각(retarded)' 방향에 위치한다. 점화 장치가 오프 위치로 전환된 후에는, 회전 속도 센서 장치가 회전 속도 n = 0임을 통지할 때까지, 제어 유닛이 중심 위치로 이동되는 것을 억제하는 그러한 제어 위치가 점유되어야 한다. 이어서, 점유된 제어 위치는 정의된 시간 간격 동안 유지된다. 이는, 회전 속도 센서 장치가 캠축/크랭크축의 최종 회전 단계에서 이미 회전 속도 n = 0임을 통지하고, 교호 토크를 바탕으로 제어 유닛이 중심 위치를 거쳐 바람직하지 못한 위치로 변위될 수 있기 때문에 필요하다. 이와 같은 유지 시간에 의해, 마찬가지로 예컨대 피스톤 등의 압력 경감과 같은 내연기관의 완화 효과도 유지되는데, 그로 인해 마찬가지로 잘못된 위치가 점유될 수 있다.
특허 청구항 제2항의 전제부에 따른 제2 방법에서, 본원의 목적은, 본 발명에 따라 정지 과정 동안에는
정의된 위상 위치(
Figure 112007026521164-pct00003
)로 이동하여 그 위상 위치가 유지되는 단계,
점화 장치가 전원 차단되는 단계,
회전 속도 센서 장치가 회전 속도 n = 0임을 통지할 때까지, 위상 위치(
Figure 112010056276809-pct00004
)를 유지하기 위해, 제2 혹은 제4 제어 위치(130, 132)가 설정되는 단계,
회전 속도 센서 장치를 통해 회전 속도(n)가 검출되는 단계,
사전 설정된 시간 간격 동안, 점유된 제어 위치(130, 132)가 유지되는 단계,
상기 시간 간격이 경과된 후에, 제어 유닛(112)이 비활성화되는 단계가 상술된 순서로 실행되고,
시동 과정 동안에는
제1 제어 위치가 설정되는 단계,
크랭크축 혹은 캠축의 회전 속도(n)가 검출되는 단계,
회전 속도가 n > 0인 경우, 압력 매체의 압력(p)이 검출되는 단계,
압력 매체의 압력(p)이 사전 설정된 값보다 높은 경우, 제어 유닛 내에 저장된 특성 맵에 따라 제어 위치가 설정되는 단계가 상술된 순서로 실행됨으로써 달성된다.
그렇게 함으로써, 잠금 해제된 상태에서도 잠금 고정이 달성되고, 이런 잠금 고정은, 압력 매체의 압력이 소정의 값에 도달하고 그에 따라 변경 장치의 충분한 압력 매체 공급이 보장될 때 비로소 해제될 수 있는 점이 보장된다. 그럼으로써, 피스톤 혹은 날개부의 충돌은 억제되며, 이는, 변경 장치가 잠금 고정되지 않고 충분히 압력 매체를 공급받지 않은 경우에도 해당될 수 있다.
특허 청구항 제3항의 전제부에 따른 제3 방법에서, 본원의 목적은 본 발명에 따라 하기의 처리 단계들이 기술된 순서로 실행됨으로써 달성된다:
제1 제어 위치가 설정되는 단계,
크랭크축 혹은 캠축의 회전 속도(n)가 검출되는 단계,
회전 속도가 n > 0인 경우, 압력 매체의 압력(p)이 검출되는 단계,
압력 매체의 압력(p)이 사전 설정된 값보다 높은 경우, 제어 유닛 내에 저장된 특성 맵에 따라 제어 위치가 설정되는 단계.
본 발명의 추가의 특징들은 이하에서 기술되는 실시예 설명과 본 발명의 실시예들이 개략적으로 도시되어 있는 도면들로부터 제시된다.
도1은 유압식 조절 장치를 도시한 종단면도이다.
도2는 도1에 따른 유압식 조절 장치를 도시한 횡단면도이다.
도3은 가스 교환 밸브의 타이밍을 변경하기 위한 본 발명에 따른 변경 장치를 이용하여 내연기관을 시동하기 위한 방법에 대한 흐름도이다.
도4는 내연기관 내 가스 교환 밸브의 타이밍을 변경하기 위한 본 발명에 따른 변경 장치를 도시한 개략도이다.
도5a는 내연기관 내 가스 교환 밸브의 타이밍을 변경하기 위한 본 발명에 따른 변경 장치의 제어 밸브를 제1 제어 위치에 있는 상태로 도시한 종단면도이다.
도5b는 도5a에 따른 제어 밸브를 제2 제어 위치에 있는 상태로 도시한 종단면도이다.
도5c는 도5a에 따른 제어 밸브를 제3 제어 위치에 있는 상태로 도시한 종단면도이다.
도5d는 도5a에 따른 제어 밸브를 제4 제어 위치에 있는 상태로 도시한 종단면도이다.
도6은 밸브 하우징에 상대적인 제어 피스톤의 위치에 따라 공급 연결부로부터 압력 챔버들로 향하는 부피 흐름을 나타낸 그래프이다.
도7은 가스 교환 밸브의 타이밍을 변경하기 위한 본 발명에 따른 변경 장치를 이용하여 내연기관을 제어하면서 정지시키기 위한 방법에 대한 흐름도이다.
도8은 종래 기술에 따라 내연기관의 가스 교환 밸브의 타이밍을 변경하기 위한 장치를 도시한 개략도이다.
도1 및 도2는 내연기관 내 가스 교환 밸브들의 타이밍을 변경하기 위한 장치(1)의 유압식 조절 장치(1a)를 도시하고 있다. 조절 장치(1a)는 본질적으로 고정자(2)와 이 고정자에 대해 동심으로 배치된 회전자(3)로 구성된다. 구동 기어(4)는 고정자(2)와 회전 고정식으로 체결되고, 도시한 실시예에서는 체인 스프로켓으로서 구현된다. 마찬가지로 구동 기어(4)를 벨트 스프로켓 혹은 톱니 기어로서 구현하는 점도 생각해 볼 수 있다. 고정자(2)는 회전자(3) 상에 회전 가능하게 지지되며, 도시한 실시예에 따라 고정자(2)의 내주면에는 원주 방향으로 이격된 5개의 리세스부들(5)이 제공되어 있다. 이들 리세스부들(5)은 반경 방향에서 고정자(2) 및 회전자(3)에 의해, 원주방향에서는 고정자(2)의 2개의 측면 벽부(6)에 의해, 그리고 축방향에서는 제1 및 제2 측면 덮개부(7, 8)에 의해 범위 한정된다. 리세스부들(5) 각각은 상기한 방법으로 고압 밀봉 방식으로 밀폐된다. 제1 및 제2 측면 덮개부(7, 8)는 연결 부재(9), 예컨대 나사들을 이용하여 고정자(2)와 체결된다.
회전자(3)의 외주면에는 축방향으로 연장된 날개부 그루브들(10)이 구성되며, 각각의 날개부 그루브(10) 내에는 반경 방향으로 연장되는 날개(11)가 배치된다. 각각의 리세스부(5) 내로는 날개부(11)가 연장되며, 이 날개부(11)는 반경 방향에서 고정자(2)에 인접하며, 그리고 축방향에서는 측면 덮개부들(7, 8)에 인접한다. 각각의 날개부(11)는 리세스부(5)를 상호 간에 반작용하는 2개의 압력 챔버(12, 13)로 분리한다. 고정자(2)에 대한 날개부(11)의 고압 밀봉 방식의 인접을 보장하기 위해, 날개부 그루브(10)의 그루브 바닥부들(14)과 날개부들(11) 사이에 판스프링 부재들(15)이 배치되며, 이들 판스프링 부재들(15)은 반경 방향에서 날개부(11)에 힘을 인가한다.
제1 및 제2 압력 매체 라인들(16, 17)을 이용하여, 제1 및 제2 압력 챔버(12, 13)는 미도시한 제어 밸브를 통해 마찬가지로 미도시한 압력 펌프 혹은 마찬가지로 미도시한 탱크와 연통될 수 있다. 그렇게 함으로써, 회전자(3)에 대향하는 고정자(2)의 상대 회전을 가능케 하는 제어 구동 장치가 구현된다. 이와 관련하여, 모든 제1 압력 챔버(12)는 압력 펌프와, 그리고 모든 제2 압력 챔버(13)는 탱크와 연통하거나, 또는 정확하게 서로 반대되는 구조가 제공된다. 만일 제1 압력 챔버들(12)은 압력 펌프와 연통하고 제2 압력 챔버들(13)은 탱크와 연통한다면, 제1 압력 챔버들(12)은 제2 압력 챔버들(13)을 감소시키면서 팽창한다. 그 결과 날개부(11)가 원주방향으로, 다시 말해 제1 화살표(21)에 의해 도시된 방향으로 변위된다. 날개부(11)의 변위에 의해, 회전자(3)는 고정자(2)에 상대적으로 회전된다.
고정자(2)는, 도시한 실시예에 따라, 자체 구동 기어(4)에 작용하는 미도시한 체인 구동 장치를 이용하여, 크랭크축에 의해 구동된다. 마찬가지로, 벨트 구동 장치 혹은 기어 구동 장치를 이용한 고정자(2)의 구동을 생각해 볼 수도 있다. 회전자(3)는, 압입 끼워 맞춤을 이용하거나 혹은 중심 나사들을 이용한 나사 체결에 의해, 미도시한 캠축과, 마찰 결합식, 형태 결합식 혹은 재료 결합식으로 결합된다. 압력 챔버들(12, 13)로 압력 매체를 공급하거나, 그들로부터 압력 매체를 배출시킴에 따라 고정자(2)에 대해 회전자(3)가 상대 회전함으로써, 캠축 및 크랭크축 사이에서는 위상 변위가 야기된다. 그로 인해 압력 챔버들(12, 13) 내로 압력 매체를 목표한 바대로 공급하거나 그들로부터 배출시킴으로써, 내연기관의 가스 교환 밸브들의 타이밍이 의도한 바대로 변경될 수 있다.
압력 매체 라인들(16, 17)은 도시한 실시예에 따라 본질적으로 반경 방향으로 배치된 보어들로서 고안되며, 이들 보어들은 회전자(3)의 중심 보어부(22)로부터 회전자의 외부의 표면에까지 연장된다. 중심 보어부(22) 내부에는 미도시한 중심 밸브가 배치될 수 있다. 이 중심 밸브를 통해, 압력 챔버들(12, 13)이 목표한 바대로 압력 펌프 내지 탱크와 연통될 수 있다. 또한, 중심 보어부(22) 내부에는, 압력 매체 채널들 및 환형 그루브들을 통해 압력 매체 라인들(16, 17)을 외부에 장착된 제어 밸브의 연결부들과 연통시키는 압력 매체 분배 장치가 배치될 수도 있다.
리세스부들(5)에 있어 본질적으로 반경 방향으로 연장되는 측면 벽부들(6)은 성형부들(23)을 구비하며, 이들 성형부들은 원주 방향으로 리세스부들(5)에 닿아 있다. 성형부들(23)은 날개부(11)를 위한 정지부의 역할을 하며, 회전자(3)가 고정자(2)에 상대적으로, 날개부들(11)이 측면 벽부들(6) 중 하나에 인접하게 되는, 회전자의 두 말단 위치 중에 하나의 위치를 취할지라도, 압력 챔버들(12, 13)이 압력 매체를 공급받을 수 있도록 하는 점을 보장한다.
예를 들어 내연 기관의 시동 단계 동안 변경 장치(1)에 압력 매체 공급이 불충분할 경우, 회전자(3)는, 캠축이 이 회전자 상에 인가하는 교호 토크 및 드래그 토크를 바탕으로, 고정자(2)에 상대적으로 비제어 방식으로 이동된다. 제1 단계에서, 회전자가 측면 벽부들(6)에 인접할 때까지, 캠축의 드래그 토크는, 고정자에 상대적으로 회전자를, 고정자의 회전 방향에 대해 반대 방향으로 위치하는 원주방향으로 밀착한다. 그 결과, 캠축이 회전자(3) 상에 인가하는 교호 토크는, 압력 챔버들(12, 13) 중 적어도 하나의 압력 챔버가 압력 매체로 완전하게 충전될 때까지, 회전자(3)를 양방향으로 진동시키며, 그에 따라 리세스부들(5) 내의 날개부들(11)도 양방향으로 진동시킨다. 이는 변경 장치(1) 내에서 더욱 높은 마모와 소음 발생을 초래한다. 이러한 점을 억제하기 위해, 변경 장치(1) 내에는 2개의 잠금 고정 부재(24)가 제공된다. 각각의 잠금 고정 부재(24)는 포트(pot) 모양의 피스톤(26)으로 구성되며, 이 피스톤은 회전자(3)의 축방향 보어부(25) 내에 배치된다. 피스톤(26)은 스프링(27)에 의해 축방향으로 힘을 공급받는다. 스프링(27)은 축방향으로 일측은 배기 부재(28)에 지지되고, 그 반대편의 축방향 단부는 포트 모양으로 구현된 피스톤(26) 내부에 배치된다.
제1 측면 덮개부(7) 내에는, 내연기관의 시동 단계 동안 점유되는 위치에 상응하는 위치에서 회전자(3)가 고정자(2)에 상대적으로 잠금 고정될 수 있는 방식으로, 잠금 고정 부재(24) 별로 각각 홈붙이 링크(29)가 구현되어 있다. 이러한 위치에서, 변경 장치(1)의 압력 매체 공급이 불충분할 시에, 피스톤들(26)은 스프링들(27)을 이용하여 홈붙이 링크들(29) 내로 밀착된다. 또한, 변경 장치(1)에 압력 매체 공급이 충분할 때에는 피스톤들(26)을 축방향 보어부들(25) 내로 복원 밀착하 고 그에 따라 잠금 고정을 해제하기 위한 수단들이 제공된다. 이는 통상적으로 미도시한 압력 매체 라인들을 통해 공동부(30) 내로 유도되는 압력 매체를 이용하여 실현된다. 이와 관련하여 공동부(30)는 피스톤들(26)의 덮개부측 선단부들에 형성된다. 내연기관의 시동 위치에 대응하는 위상 위치(
Figure 112007026521164-pct00005
)가 각각의 측면 벽부(6) 사이에 위치하는 날개부들(11)의 중심 위치에 상응한다면, 이 위치에서 유압식 조절 장치(1a)의 잠금 고정은 2개의 잠금 고정 부재(24) 및 적합한 홈붙이 링크들(29)을 이용함으로써 실현될 수 있다.
축방향 보어부(25)의 스프링 공간부로부터 누출 오일을 배출시키기 위해서, 배기 부재(28)는 축방향으로 연장되는 그루브들을 구비하고 있으며, 이들 그루브들을 따라서 압력 매체는 제2 측면 덮개부(8) 내의 보어부 쪽으로 유도될 수 있다.
도8은 종래 기술에 따라 내연기관 내 가스 교환 밸브들의 타이밍을 변경하기 위한 장치(101)를 도시하고 있다. 이 변경 장치는 유압식 조절 장치(102)와 제어 밸브(103)로 구성된다.
조절 장치(102)는 압력 공간부(104)로 구성되며, 이 압력 공간부는 변위 가능한 요소(105)에 의해 상호 간에 반작용하는 2개의 압력 챔버(106, 107)로 분리된다. 변위 가능한 요소(105)는 회전 고정식으로 캠축 혹은 크랭크축과 체결되며, 그에 반해 여타의 구조 부재는 회전 고정식으로 압력 공간부(104)와 연결된다. 변위 가능한 요소(105)는 이동 불가능하게 2개의 홈붙이 링크(108, 109)와 연결된다. 또한, 각각의 잠금 고정 핀은 110 및 111로 부호 표시되어 있으며, 이들 잠금 고정 핀들은 압력 공간부(104) 쪽에 고정되어 장착된다. 각각의 홈붙이 링크(108, 109)에는 각각의 잠금 고정 핀(110, 111)이 할당된다. 대안적으로, 잠금 고정 핀들(110, 111)은 요소(105)와 종동될 수 있으며, 홈붙이 링크들(108, 109)은 압력 공간부(104) 쪽에 위치 고정된 구조 부재 내부에 형성될 수 있다.
제어 밸브(103)는 제어 유닛(112), 제1 스프링 부재(113), 그리고 밸브 본체(114)로 구성된다. 제어 유닛(112)은 예컨대 전기식 혹은 유압식 제어 유닛(112)의 형태로 구현될 수 있다. 이하에서는 일반성의 제한 없이, 전자석으로서 고안되는 전기식 제어 유닛(112)을 대상으로 기술된다. 밸브 본체(114)에는 제1 작동 연결부(A), 제2 작동 연결부(B), 공급 연결부(P) 및 배출 연결부(T)가 구성된다. 제1 작동 연결부(A)는 제1 압력 매체 라인(115)을 통해 제1 압력 챔버(106)와 연통하고, 제2 작동 연결부(B)는 제2 압력 매체 라인(116)을 통해 제2 압력 챔버(107)와 연통한다. 또한, 배출 연결부(T)는 압력 매체 저장부(117)와 연통한다. 압력 펌프(118), 필터(119), 및 체크 밸브(120)를 통해서는 공급 연결부(P)가 압력 매체를 공급받는다. 제3 압력 매체 라인(121)을 통해서는 제1 홈붙이 링크(108)가 제1 압력 매체 라인(115)과 연결된다. 마찬가지로 제2 홈붙이 링크(109)는 제4 압력 매체 라인(122)을 통해 제2 압력 매체 라인(116)과 연결된다. 제1 및 제2 홈붙이 링크(108, 109)는 각각 그루브로서 구현되며, 이 그루브의 치수는 이동 가능한 요소(105)의 이동 방향에서 각각의 잠금 고정 핀(110, 111)의 치수보다 더욱 크다. 두 잠금 고정 핀(110, 111)은 변위 가능한 요소(105)의 도시한 중심 위치에서 각각의 홈붙이 링크(108, 109) 내에 맞물리며, 그리고 이동 가능한 요소(105)의 변위 방향에서는 각각의 그루브의 단부에 배치되어 있다.
제어 유닛(112)을 이용하여, 밸브는 제1 스프링 부재(113)의 탄성력에 대항하여 제2, 제3 및 제4 제어 위치(130, 131, 132)로 이동될 수 있다. 만일, 제어 유닛(112)에 낮은 전류가 공급되는 것에서부터 전혀 공급되지 않은 경우에 해당하는 상태로서 밸브가 제2 제어 위치(130)에 위치한다면, 제2 작동 연결부(B)는 오로지 공급 연결부(P)와만 연통하며, 그리고 제1 작동 연결부(A)는 오로지 배출 연결부(T)와만 연통한다.
만일, 제어 유닛(112)에 낮은 전류에서 중간 정도의 전류가 공급되는 경우에 해당하는 상태로서 밸브가 제3 제어 위치(131)에 위치한다면, 두 작동 연결부(A, B)는 공급 연결부(P) 및 배출 연결부(T) 중 어느 연결부와도 연통하지 않는다. 대체되는 방법에 따라, 두 작동 연결부(A, B)는 누출 손실을 보상하기 위해 오로지 공급 연결부(P)와만 연통될 수 있다.
만일, 제어 유닛(112)에 중간 정도의 전류에서 최대 전류가 공급되는 경우에 해당하는 상태로서 밸브가 제4 제어 위치(132)에 위치한다면, 제1 작동 연결부(A)는 오로지 공급 연결부(P)와만 연통하고, 제2 작동 연결부(B)는 오로지 배출 연결부(T)와만 연통한다.
내연기관을 제어 작동할 때, 제2 화살표(126)로 표시된 '지각' 방향으로 이동 가능한 요소(105)의 조정을 달성하기 위해, 제어 밸브(103)는 제2 제어 위치(130)로 이동된다. 압력 매체는 공급 연결부(P)로부터 제2 작동 연결부(B) 및 제2 압력 매체 라인(116)을 거쳐 제2 압력 챔버(107)로 유도된다. 동시에, 제4 압력 매체 라인(122)을 통해서는 압력 매체가 제2 홈붙이 링크(109)로 유도된다. 그렇게 함으로써, 제2 잠금 고정 핀(111)은 제2 스프링(129)의 힘에 대항하여 제2 홈붙이 링크(109)로부터 밀려 배출된다. 동시에, 제1 압력 챔버(106)는 제1 압력 매체 라인(115) 및 배출 연결부(T)를 통해 압력 매체 저장부(117)와 연통한다. 제1 압력 챔버(106)로부터 압력 매체를 배출하고 제2 압력 챔버(107)로 압력 매체를 공급함으로써, 이동 가능한 요소(105)는 지각 방향으로 변위된다. 동시에, 제1 및 제2 홈붙이 링크(108, 109)는 마찬가지로 지각 방향으로 변위된다. 이와 관련하여, 제1 잠금 고정 핀(110)은 제1 홈붙이 링크(108) 내부에서 이동하며, 그에 반해 제2 잠금 고정 핀(111)은 제2 홈붙이 링크(109) 외부에 위치한다.
유압식 조절 장치(102)의 위상 위치(
Figure 112010056276809-pct00006
)를 유지하기 위해, 제어 밸브(103)는 제3 제어 위치(131)로 이동된다. 두 작동 연결부(A, B)는 공급 연결부(P) 및 배출 연결부(T) 중 어느 연결부와도 연통하지 않는다. 압력 챔버들(106, 107) 내로 압력 매체가 공급되거나 그들로부터 배출되지도 않으며, 위상 위치(
Figure 112010056276809-pct00007
)는 일정하게 유지된다. 제3 화살표(128)로 표시되는 '진각' 방향으로 이동 가능한 요소(105)의 조정을 달성하기 위해, 제어 밸브(103)는 제4 제어 위치(132)로 이동된다. 압력 매체는 공급 연결부(P)로부터 제1 작동 연결부(A) 및 제1 압력 매체 라인(115)을 거쳐 제1 압력 챔버(106)로 유도된다. 동시에, 제3 압력 매체 라인(121)을 통해서는 압력 매체가 제1 홈붙이 링크(108) 내로 유도된다. 그렇게 함으로써 제1 잠금 고정 핀(110)은 제1 스프링(127)의 힘에 대항하여 제1 홈붙이 링크(108)로부터 밀려 배출된다. 동시에 제2 압력 챔버(107)는 제2 압력 매체 라인(116) 및 배출 연결부(T)를 통해 압력 매체 저장부(117)와 연통한다. 제2 압력 챔버(107)로부터 압력 매체를 배출하고 제1 압력 챔버(106)로 압력 매체를 공급함으로써, 이동 가능한 요소(105)는 진각 방향으로 변위된다. 동시에 제1 및 제2 홈붙이 링크(108, 109)도 마찬가지로 진각 방향으로 변위된다. 이와 관련하여, 제2 잠금 고정 핀(111)은 제2 홈붙이 링크(109) 내부에서 이동되며, 그에 반해 제1 잠금 고정 핀(110)은 제1 홈붙이 링크(108) 외부에 위치한다.
이동 가능한 요소(105)가 도8에 도시한 중심 위치와 상이하게 중심 위치를 넘어 조정된다면, 압력 매체를 공급받지 않은 잠금 고정 핀(110, 111)은 각각의 홈붙이 링크(108, 109) 내에 맞물려 고정된다. 동시에 타측 잠금 고정 핀(110, 111)은 압력 매체를 공급받으며, 그로 인해 홈붙이 링크(108, 109) 외부에 위치하게 된다. 이동은 오로지 맞물려 고정된 잠금 고정 핀(110, 111)에 의해 제한된다.
유압식 조절 장치(102)가 도8에 도시한 중심 위치에 위치하고, 예컨대 내연기관의 시동 시의 경우에 해당하는 상태로서 변경 장치(101)에 충분히 압력 매체가 공급되지 않으면, 두 잠금 고정 핀(110, 111)은 각각의 홈붙이 링크(108, 109) 내에 맞물려 고정된다. 이와 관련하여, 잠금 고정 핀들(110, 111)이 홈붙이 링크들(108, 109)에 있어 상호 간에 가장 멀리 이격되어 있는 그들의 단부들에 위치하는 방식으로 잠금 고정 핀들(110, 111)이 배치되고, 홈붙이 링크들(108, 109)이 형성된다. 그렇게 함으로써, 이동 가능한 요소(105)는 압력 공간부(104)에 상대적으로 고정된다. 대체되는 방법에 따라, 잠금 고정 핀들(110, 111)은 홈붙이 링크들(108, 109)에 있어 가장 가까이 위치하는 그들의 단부들에 위치할 수도 있다. 이와 같이 대체되는 실시예의 경우, 제1 홈붙이 링크(108)는 제2 압력 매체 라인(116)으로부터, 그리고 제2 홈붙이 링크(109)는 제1 압력 매체 라인(115)으로부터 압력 매체를 공급받아야 한다. 마찬가지로, 홈붙이 링크들(108, 109)의 압력 매체 공급은, 예컨대 웜 그루브(worm groove)를 이용하여 각각의 압력 챔버(106, 107)를 통해 이루어지는 점도 생각해 볼 수 있다.
내연기관의 정지 과정에서, 변위 가능한 요소(105)는 중심 위치에 비해 상대적으로 지각 위치에 배치될 수 있다. 재시동할 시에, 변경 장치(101)는 아직 압력 매체로 충분하게 충전되어 있지 않다. 캠축의 드래그 토크를 바탕으로, 요소(105)는 지각 정지부(133)의 방향으로 구동되어, 그 지각 정지부에 충돌한다. 이는 구성품들의 마모를 증가시키고, 불쾌한 소음을 생성시킨다.
만일 제어 밸브(103)의 제어 유닛(112)이 고장난 경우라면, 전류 공급은 예컨대 전자석 혹은 전류 결선의 결함으로 중단되고, 제어 밸브(103)는 제2 제어 위치(130)로 이동된다. 그로 인해, 제2 잠금 고정 핀(111)은 맞물림 해제되며, 그리고 캠축은 크랭크축에 비해 상대적으로 지각 방향으로 변위된다. 그 결과, 도8에 도시한 중심 위치에서 최적의 상태가 되는 내연기관의 시동 및 운전 특성은 악화된다.
개략적으로 도시한 유압식 조절 장치(102)는 예컨대 액시얼 피스톤 조정 장치이거나 혹은 회전식 피스톤 조정 장치일 수 있다. 이하에서는 일반성의 제한 없이 오로지 회전식 피스톤 조정 장치의 실시예로만 기술된다. 압력 공간부(104)는 도1에 따른 리세스부(5)에 상응한다. 이동 가능한 요소(105)는 날개부들(11)에 상응한다. 잠금 고정 핀들(110, 111)은 도1에 따른 실시예에서 회전식 피스톤 조정 장치의 측면 덮개부 내에서, 혹은 회전식 피스톤 조정 장치의 회전자 내에서 보어 내부에, 바람직하게는 블라인드 홀 내부에 배치될 수 있다. 각각의 홈붙이 링크(108, 109)는 각각의 또 다른 구조 부재에 구성된다.
도4에는, 도8과 유사하게 본 발명에 따른 변경 장치(101)가 개략적으로 도시되어 있다. 상기한 변경 장치는 대부분이 도8에 도시한 변경 장치와 동일하며, 그에 따라 동일한 구조 부재에 대해 동일한 도면 부호가 이용된다. 단지 본 발명에 따른 변경 장치(101)의 차이점은, 제어 밸브(103)가 추가로 제1 제어 위치(140)를 갖는 점에 있다. 제어 유닛(112)이 낮은 전류 공급에서부터 전류가 전혀 공급되지 않는 경우에 상응하는 상태에 위치할 때, 제1 제어 위치(140)가 활성화된다. 이러한 경우, 제1 스프링 부재(113)를 통해 제1 제어 위치(140)에 도달하게 된다. 이런 위치에서, 제1 및 제2 작동 연결부(A, B) 모두는 공급 연결부(P)와 연통하지 않는다. 유압식 조절 장치(102)의 각각의 구조에 따라, 제1 혹은 제2 작동 연결부(A, B)는 배출 연결부(T)와 연결될 수 있으며, 그에 반해 각각 타측의 작동 연결부(A, B)는 배출 연결부(T)와 연통하지 않는다. 마찬가지로 제1 제어 위치(140)에서 제1 및 제2 작동 연결부(A, B) 모두는 공급 연결부(P)뿐 아니라 배출 연결부(T)와 연통하지 않거나, 혹은 두 작동 연결부(A, B) 모두가 오로지 배출 연결부(T)와만 연통하는 실시예도 생각해 볼 수 있다.
제1 제어 위치(140) 외에도, 제어 밸브(103)는 마찬가지로 도8에 도시한 제 2, 제3 및 제4 제어 위치(103, 131, 132)를 가지며, 제2 제어 위치(130)는 제어 유닛(112)에 낮은 전류에서부터 중간 정도의 전류가 공급될 때에, 제3 제어 위치(131)는 제어 유닛(112)에 중간 정도의 전류에서부터 높은 전류가 공급될 때에, 그리고 제4 제어 위치(132)는 제어 유닛(112)에 높은 전류에서부터 최대 전류가 공급될 때에 활성화된다.
제어 유닛(112)에 결함이 있거나, 그 전류 공급 장치에 오류가 발생하는 경우에, 제어 밸브(103)는 자동으로 제1 제어 위치(140)에 도달하며, 제어 밸브(103)는 제어 유닛(112) 내지 그 전류 공급 장치가 수리될 때까지 상기한 제1 제어 위치를 유지한다. 내연기관을 재시동한 후에, 유압식 조절 장치(102)의 불충분한 압력 매체 공급을 바탕으로, 이동 가능한 요소(105)는 내연기관의 정지 시에 자신의 위치와 무관하게 드래그 및 교호 토크를 바탕으로 중심 위치로 이동된다. 이때 두 잠금 고정 핀(110, 111)은 각각의 홈붙이 링크(108, 109) 내에 맞물려 고정될 수 있으며, 그렇게 함으로써 이동 가능한 요소(105)의 위치는 압력 공간부(104) 내에서 고정된다. 제1 제어 위치(140)의 구조를 바탕으로, 내연기관이 작동되는 동안, 압력 매체는 압력 챔버들(106, 107)과 그에 따른 홈붙이 링크들(108, 109)로 공급되지 않는다. 그 결과, 이동 가능한 요소(105)는 압력 공간부(104)에 상대적으로 위치 고정되어 유지되며, 그에 따라 캠축 및 크랭크축 사이의 위상 위치(
Figure 112007026521164-pct00008
)는 비상 운전 위치에 일정하게 유지되며, 이 비상 운전 위치에서 내연기관은 양호한 시동 및 운전 특성을 갖는다.
도5a 내지 도5d는 실시예에 따라 본 발명에 따른 변경 장치(101)의 제어 밸 브(103)의 밸브 본체(114)를 도시하고 있다. 밸브 본체(114)는 밸브 하우징(141)과 제어 피스톤(142)으로 구성된다. 밸브 하우징(141)은 본질적으로 중공 원통형으로 고안되며, 밸브 하우징의 외주면에는 축방향으로 이격된 3개의 환형 그루브(143, 144, 145)가 구성된다. 환형 그루브(143 내지 145) 각각은 밸브의 연결부를 나타내며, 축방향에서 외부에 위치하는 환형 그루브들(143, 145)은 작동 연결부들(A, B)을 형성하며, 그리고 중앙 환형 그루브(144)는 공급 연결부(P)를 나타낸다. 배출 연결부(T)는 밸브 하우징(141)의 단부면에 있는 개구부에 의해 구현된다. 환형 그루브(143 내지 145) 각각은 제1 반경 방향 개구부(146)를 통해 밸브 하우징(141)의 내부와 연통한다. 밸브 하우징(141)의 내부에는 본질적으로 중공 원통형으로 고안된 제어 피스톤(142)이 축방향으로 변위 가능하게 배치된다. 제어 피스톤(142)은 일측 단부면에서는 제2 스프링 부재(147)에 의해, 그리고 그 맞은편 단부면에서는 제어 유닛(112)의 푸시 로드(148)에 의해 힘을 공급받는다. 제어 유닛(112)에 전류를 공급함으로써, 제어 피스톤(142)은 제2 스프링(147)의 힘에 대항하여 제1 및 제2 말단 정지부(149, 150) 사이의 임의의 위치로 변위될 수 있다.
제어 피스톤(142)은 제1 및 제2 환형 웨브(151, 152)를 구비하고 있다. 환형 웨브들(151, 152)의 외경은 밸브 하우징(141)의 내경에 부합한다. 또한, 제어 피스톤(142)에서 푸시 로드(148)가 작용하는 제어 피스톤의 선단측 단부와 제2 환형 웨브(152) 사이에는 제2 반경 방향 개구부(146a)가 형성되며, 그럼으로써, 제어 피스톤(142)의 내부는 밸브 하우징(141)의 내부와 연결된다. 이와 관련하여 제어 에지부들(153 내지 156)이 밸브 하우징(141)에 상대적인 제어 피스톤(142)의 위치에 따라 공급 연결부(P)와 작동 연결부들(A, B) 사이의 연통을 개방하거나 차단하며, 그리고 작동 연결부들(A, B)과 배출 연결부(T) 사이의 연통을 개방하거나 차단하는 방식으로 제1 및 제2 환형 웨브(151, 152)가 구현되어 제어 피스톤(142)의 외주연에 배치된다. 제어 피스톤(142)의 외경은 푸시 로드(148)와 제2 환형 웨브(152) 사이의 영역에서, 그리고 제1 환형 웨브(151)와 제2 환형 웨브(152) 사이의 영역에서 밸브 하우징(141)의 내경보다 더욱 작게 고안된다. 그렇게 함으로써 제1 환형 웨브(151)와 제2 환형 웨브(152) 사이에는 제4 환형 그루브(157)가 형성된다. 제4 환형 그루브(157) 내부에는 제3 환형 웨브(158)가 형성된다. 제3 환형 웨브(158)의 외경은 밸브 하우징(141)의 내경에 부합한다. 또한, 제3 환형 웨브(158)는, 제어 밸브(103)의 제1 제어 위치(140)에서 공급 연결부(P)와 제2 작동 연결부(B) 사이의 연통을 차단하는 방식으로 위치 결정된다.
도5a는 제어 밸브(103)의 제1 제어 위치(140)를 도시하고 있다. 이러한 제어 위치(140)에서 제어 피스톤(142)은 제어 유닛(112)에 의해 푸시 로드(148)를 통해 최소의 힘과 작은 힘(F1) 사이의 힘을 공급받는다. 제어 피스톤(142)의 푸시 로드측 단부면은 제1 말단 정지부(149)(변위 거리 = 0mm)와 변위 거리(s1) 사이의 영역에 위치한다. 공급 연결부(P)와 제2 작동 연결부(B) 사이의 연통은 제3 환형 웨브(158)에 의해, 그리고 공급 연결부(P)와 제1 작동 연결부(A) 사이의 연통은 제1 환형 웨브(151)에 의해 차단된다. 또한, 제2 작동 연결부(B)와 배출 연결부(T) 사이의 연통은 제2 환형 웨브(152)를 이용하여 차단되며, 그에 반해 압력 매체는 제1 작동 연결부(A)로부터 배출 연결부(T)로 흐를 수 있다. 두 잠금 고정 핀(110, 111)과 두 압력 챔버(106, 107)로 향하는 압력 매체 흐름이 차단되기 때문에, 제1 제어 위치(140)에서는 능동적 조정이 실시될 수 없다. 저장부(11)와 제1 압력 챔버(106)의 연통에 의해 제1 압력 챔버는 비워지게 된다. 유압식 조절 장치(102)의 위치에 따라서, 이동 가능한 요소(105)는 즉시, 혹은 누출을 바탕으로 제2 압력 챔버(107)를 비우기 위해 소요되는 소정의 시간 후에, 캠축의 드래그 혹은 교호 토크를 바탕으로 중심 위치로 이동되어, 그 중심 위치에서 계속해서 잠금 고정된다.
이와 같은 제어 위치는, 제어 유닛(112)에 전류가 공급되지 않음으로써 제어 피스톤(142)이 제2 스프링 부재(147)를 이용하여 제1 말단 정지부(149)로 변위되는, 다시 말해 변위 거리가 영(0)인 제어 밸브(103)의 구조에 상응한다. 제어 유닛(112)이 결함이 있거나 그 전류 공급이 차단될 때, 밸브는 상기한 제어 위치에 위치한다.
도5b는 제어 밸브(103)의 제2 제어 위치(130)를 도시하고 있다. 이런 제2 제어 위치(130)에서, 제어 피스톤(142)은 제어 유닛(112)에 의해 푸시 로드(148)를 통해 작은 힘(F1)과 중간 정도의 힘(F2) 사이의 힘을 공급받으며, F2 > F1이다. 그렇게 함으로써, 제어 피스톤(142)은 이동 거리(S1 내지 S2) 만큼 푸시 로드측 제1 말단 정지부(149)로부터 변위되며, S2 > S1이다. 계속해서 제1 환형 웨브(151)는 제1 작동 연결부(A)와 공급 연결부(P) 사이의 연통을 차단하며, 그에 반해 계속해서 압력 매체는 제1 작동 연결부로부터 배출 연결부(T)로 흐를 수 있다. 또한, 제2 환형 웨브(152)는 제2 작동 연결부(B)와 배출 연결부(T) 사이의 연통을 차단하며, 그에 반해 제2 및 제3 환형 웨브(152, 158)는 공급 연결부(P)와 제2 작동 연결부(B) 사이의 연통을 개방한다. 이와 같은 위치에서, 제2 작동 연결부(B), 제2 및 제4 압력 매체 라인(116, 122)을 통해 제2 압력 챔버(107) 및 제2 홈붙이 링크(109)로 압력 매체가 공급되며, 그럼으로써 제2 잠금 고정 핀(111)이 맞물림 해제되고, 유압식 조절 장치(102)는 지각 방향으로 조정된다. 동시에 압력 매체는 제1 압력 챔버(106)로부터 배출되어 제1 압력 매체 라인(115)을 거쳐 제1 작동 연결부(A)로 흐른 다음, 이 작동 연결부로부터 배출 연결부(T)로 흐른다.
도5c는 제어 밸브(103)의 제3 제어 위치(131)를 도시하고 있다. 이 제3 제어 위치에서, 제어 피스톤(142)은 제어 유닛(112)에 의해 푸시 로드(148)를 통해 중간 정도의 힘(F2)과 큰 힘(F3) 사이의 힘을 공급받으며, F3 > F2이다. 그렇게 함으로써 제어 피스톤(142)은 이동 거리(S2 내지 S3) 만큼 푸시 로드측 제1 말단 정지부(149)로부터 변위되며, S3 > S2이다. 이와 같은 개폐 밸브의 위치에서, 제1 및 제2 환형 웨브(151, 152)는 작동 연결부들(A, B)과 공급 연결부(P) 사이의 연통 및 작동 연결부들(A, B)과 배출 연결부(T) 사이의 연통을 차단한다. 또한, 이와 같은 제어 밸브(103)의 위치에서, 압력 매체는 압력 챔버들(106, 107)로 공급되지 않을 뿐 아니라, 압력 매체는 압력 챔버들(106, 107)로부터 배출될 수 없다. 다시 말해 이런 제어 위치는, 캠축 및 크랭크축 사이의 위상 위치(
Figure 112007026521164-pct00009
)가 일정하게 유지되는 유지 위치에 상응한다.
도5d는 제어 밸브(103)의 제4 제어 위치(132)를 도시하고 있다. 이런 제4 제어 위치에서, 제어 피스톤(142)에는 제어 유닛(112)에 의해 푸시 로드(148)를 통해 큰 힘(F3)과 최대 힘(F4) 사이의 힘이 제공되며, F4 > F3이다. 그렇게 함으로써 제어 피스톤(142)은 이동 거리(S3 내지 S4) 만큼 푸시 로드측 제1 말단 정지부(149)로부터 변위되며, S4 > S3이다. 이런 구조에서, 제1 환형 웨브(151)는 제1 작동 연결부(A)와 배출 연결부(T) 사이의 연통을 차단하며, 그에 반해 공급 연결부(P)와 제1 작동 연결부(A) 사이의 연통은 제1 환형 웨브(151) 뿐 아니라 제3 환형 웨브(158)에 의해 개방된다. 또한, 제2 환형 웨브(152)는 공급 연결부(P)와 제2 작동 연결부(B) 사이의 연통을 차단하며, 그에 반해 압력 매체는 제2 작동 연결부(B) 및 제2 반경 방향 개구부(146a)를 거쳐 제어 피스톤(142)의 내부로, 그런 다음 그 내부로부터 배출 연결부(T)에 도달할 수 있다. 이와 같은 제어 밸브(103)의 위치에서, 압력 매체는 제2 압력 챔버(107)로부터 배출되어 제2 압력 매체 라인(116)을 거쳐 제2 작동 연결부(B)로, 그런 다음 이 작동 연결부로부터 배출 연결부(T)로 유도된다. 동시에 압력 매체는 제1 작동 연결부(A), 제1 압력 매체 라인(115), 그리고 제3 압력 매체 라인(121)을 거쳐, 제1 압력 챔버(106) 및 제1 홈붙이 링크(108)로 안내된다. 그렇게 함으로써 제1 잠금 고정 핀(110)은 맞물림 해제되고, 유압식 조절 장치(102)는 진각 방향으로 조정된다.
본 발명에 따른 변경 장치(101)의 제어 밸브(103)로서 전술한 4/4 방향 밸브를 사용함으로써, 예컨대 중심 위치 잠금 고정 장치를 구비하여 잠금 고정된 중심 위치에서 자동으로 시동되며, 정지부에 대한 요소(105)(베인 타입 조정 장치에서의 날개부)의 충돌이 방지되는 그런 변경 장치(101)를 구성하기 위해 예컨대 추가의 제어 밸브와 같은 추가 모듈은 필요하지 않다. 설계 공간, 제조 혹은 조립 비용은 종래 기술에 따라 기술한 실시예와 비교하여 상승하지 않는다. 동시에 변경 장치(101)는 제어 유닛(112)의 고장 시에 중심 위치로 이동되어, 그 위치에서 제어 유닛(112)이 수리될 때까지 잠금 고정된다.
도6은 제어 유닛(112)의 펄스 점유율에 따라 공급 연결부(P)로부터 압력 챔버들(106, 107)로 향하는 부피 흐름을 도시하고 있다. 제어 유닛(112)은 전압을 공급받을 수 있으며, 영(0) 볼트 혹은 최대값이 인가된다. 펄스 점유율은 최대값의 전압이 제어 유닛(112)에 인가되는 시간의 비율을 지시한다. 펄스 점유율이 높으면 높을수록, 제어 유닛(112)에 의해 푸시 로드(148)를 통해 제어 피스톤(142)에 인가되는 힘은 더욱 커진다. 그로 인해 펄스 점유율은 제1 말단 정지부(149)에 상대적으로 밸브 하우징(141) 내부에서 제어 피스톤(142)이 변위되는 것에 대한 척도가 된다.
펄스 점유율이 영과 제1 값(TV1) 사이에 위치하는 제1 영역에서, 제어 밸브(103)는 제1 제어 위치(140)를 갖는다. 이 제어 위치(140)에서 공급 연결부(P)와 작동 연결부들(A, B) 사이의 연통은 차단되며, 부피 흐름에서 누출 흐름(0)은 제외된다.
펄스 점유율이 제1 값(TV1)과 제2 값(TV2) 사이에 위치하면, 제어 밸브(103)는 제2 제어 위치(130)에 위치한다. 압력 매체는 공급 연결부(P)로부터 제2 작동 연결부(B)에 도달할 수 있으며, 그에 반해 공급 연결부(P)와 제1 작동 연결부(A) 사이의 연통은 차단된다. 부피 흐름은 펄스 점유율이 상승할 시에 제1 값(TV1)으로부터 제3 값(TV3)으로 계속해서 증가하며, 그에 반해 펄스 점유율이 계속해서 상승하면 부피 흐름은 제2 값(TV2)으로 계속해서 감소하여 종국에는 값(TV2)에서 거의 영(0)이 된다. 바람직하게는 제2 제어 위치(130)에 대해 오로지 TV3과 TV2 사이의 영역만이 이용된다.
펄스 점유율이 값(TV2)와 값(TV4) 사이에 위치하는 제3 영역(이 영역에 위치할 경우 결과적으로 펄스 점유율은 고정 펄스 점유율이 된다)에서는, 부피 흐름은 거의 영(0)이 된다. 이런 영역은 제어 밸브(103)의 제3 제어 위치(131)에 상응하며, 이런 제어 위치에서 두 작동 연결부(A, B)는 공급 연결부(P)와 연통하지 않는다.
펄스 점유율의 값이 값(TV4)으로부터 출발하여 계속해서 100%까지 상승한다면, 공급 연결부(P)로부터 압력 챔버(106, 107)로 향하는 부피 흐름은 우선 계속해서 상승한다. 부피 흐름은 100%의 펄스 점유율까지 계속해서 상승할 수 있거나, 혹은 구조적인 조건에 따라 최대값을 통과할 수 있다. 이런 영역은 제어 밸브(103)의 제4 제어 위치(132)에 상응하며, 이런 제어 위치에서 압력 매체는 공급 연결부(P)로부터 제1 작동 연결부(A)로 유도되며, 그에 반해 공급 연결부(P)와 제2 작동 연결부(B) 사이의 연통은 차단된다.
제어 유닛(112)의 고장 시에 내연기관을 재시동할 때 유압식 조절 장치(102)는 중심 위치에 잠금 고정되며, 이 잠금 고정이 유지된다는 장점 이외에도, 본 발명에 따른 변경 장치(101)는 제어 유닛(112)이 손상되지 않은 상태에서도 내연기관을 정지할 때 유압식 조절 장치(102)를 중심 위치에 잠금 고정시킬 수 있으며, 그리고 내연기관을 재시동 시에 유압식 조절 장치(102)가 중심 위치로 이동되어 그 위치에서 잠금 고정되는 방식으로 유압식 조절 장치(102)를 위치 결정할 수도 있다. 이는, 변경 장치(101)가 아직도 충분히 압력 매체로 충전되지 않은 시동 과정 동안에 유압식 조절 장치(102)가 확실하게 중심 위치에 잠금 고정되게 하는 장점을 제공하며, 그럼으로써 압력 공간부(104)의 측면 벽부에 대한 변위 가능한 요소(105)의 충돌이 방지되고, 그로 인해 마모 증가 및 소음 발생도 방지된다.
내연기관을 작동시키기 위해, 다양한 펄스 점유율(특히 TV1 내지 TV3)과 고정 펄스 점유율(TVHalte)이 엔진 제어 장치에 공지되어야 한다. 고정 펄스 점유율은 규격에 따라 엔진 제어 장치에 의해 결정되며, 메모리 유닛 내에 저장된다. TV1, TV2 및 TV3을 결정하기 위해 2가지 가능한 방법을 생각해 볼 수 있다.
구조적인 설계와 그에 따른 밸브 특성을 통해, TV1, TV2 및 TV3은 직접적으로 고정 펄스 점유율(TVHalte)에 따라 결정될 수 있다. 각도차(Y1, Y2, Y3)는 메모리 유닛 내에 영구히 저장된다. 엔진 제어 장치는 내연기관의 작동의 진각 위상에서 고정 펄스 점유율(TVHalte)을 결정한다. 이때 TV1, TV2 및 TV3에 대해 다음 방정식이 적용된다:
TV1 = TVHalte - Y1,
TV2 = TVHalte - Y2,
TV3 = TVHalte - Y3.
제2 이동 거리, 즉 TV1 및 TV2는 경우에 따라 매번 재시동한 후에 엔진 제어 장치에 의해 검출되어 특성 맵에 저장된다. TV1 및 TV3을 결정하기 위해, 캠축 각도 신호 및 크랭크축 각도 신호가 이용될 수 있다. 특히 두 축의 상대적인 위상 위치와 위상 위치의 시간별 변화가 이용될 수 있으며, 예컨대 하기의 방법이 적용될 수 있다. 펄스 점유율의 램프(ramp)는 0%로부터 상승하는 방향으로 진행한다. 조정 과정이 개시되면 값(TV1)에 도달한다(이 시점에 압력 챔버들(106, 107) 중 하나와 잠금 고정 핀(110, 111)에 압력 매체가 공급되고, 유압식 조절 장치가 조정되는데, 이런 상황은 캠축 각도 센서 및 크랭크축 각도 센서를 통해 검출될 수 있다). 최대 조정 속도가 초과되면 값(TV3)에 도달한다. 위상 위치가 일정하게 유지되면 TV2에 도달한다. 이어서 검출된 값들이 메모리에 저장된다.
도7은 내연기관의 정지 과정 동안 본 발명에 따른 변경 장치(101)를 제어하기 위한 방법의 흐름도를 도시하고 있다. 이 제어 방법을 통해 유압식 조절 장치(102)는 내연기관의 정지 후에 잠금 고정되는 위치로 이동되거나, 혹은 내연기관의 재시동 후에 곧바로 중심 위치로 변위되어 이 중심 위치에서 잠금 고정될 수 있는 그런 이전의 위치에 위치한다.
내연기관의 정지 과정이 개시될 때, 회전 속도는 n > 0이다. 캠축과 크랭크축 사이의 위상 위치(
Figure 112010056276809-pct00010
)는 제어 밸브(103)를 이용하여 정지 위상 위치로 이동되는데, 이 정지 위상 위치는 잠금 고정 위상 위치(
Figure 112010056276809-pct00011
)로부터 정의된 값(X) 만큼 편차를 갖는다. 정지 위상 위치는 보상 스프링을 구비하지 않도록 설계된 변경 장치(101)의 경우 잠금 고정 위상 위치(
Figure 112010056276809-pct00012
)에 상대적으로 진각 방향으로 변위된다. 이는, 캠축의 드래그 토크보다 더욱 작은 토크를 갖는 보상 스프링을 구비한 변경 장치(101)에 대해서도 동일하게 적용된다. 캠축의 드래그 토크보다 더욱 큰 토크를 가하는 보상 스프링을 구비한 변경 장치(101)의 경우에는, 정지 위상 위치가 잠금 고정 위상 위치(
Figure 112010056276809-pct00013
)에 상대적으로 지각 방향으로 변위되어 위치한다. 만일 사전 설정된 정지 위상 위치에 도달한다면, 점화 장치의 전원이 차단되며, 펄스 점유율의 값은, 상기한 위상 위치(
Figure 112010056276809-pct00014
)가 확실하게 유지되는 방식으로 설정된다. 다시 말해 진각 방향으로 변위된 정지 위상 위치가 설정된 경우에는, 펄스 점유율은 TV2와 100% 사이에 위치하며, 잠금 고정 위상 위치(
Figure 112010056276809-pct00015
)에 상대적으로 '지각' 방향으로 조정된 정지 위상 위치의 경우, 펄스 점유율은 TV4와 TV3 사이에 위치한다. 이러한 펄스 점유율은, 회전 속도 센서가 회전 속도는 영(0)임을 통지할 때까지 유지된다. 그런 후에, 설정된 펄스 점유율은 종국에 제어 유닛(112)이 무전류 상태로 유지되기 전까지, 소정의 시간 간격(Y) 동안 유지된다. 이런 Y의 유지 시간으로 인해, 회전 속도 센서가 이미 회전 속도 n = 0임을 통지하는 내연기관의 마지막 회전 동안, 교호 토크에 의한 압력 변동을 바탕으로 잠금 고정 핀들(110, 111)이 맞물림 해제되고, 이동 가능한 요소(105)가 중심 위치를 거쳐 잘못된 위치로 이동되는 점이 억제된다. 이후 유압식 조절 장치(102)는 크랭크축의 마지막 회전을 바탕으로 잠금 고정된 상태에 위치하거나, 혹은 내연기관이 시동될 시에 캠축의 드래그 토크에 의해 또는 보상 스프링의 토크에 의해 자동으로 즉시 잠금 고정된 위치로 이동되는 그러한 위치에 위치하게 된다.
도3은 본 발명에 따른 변경 장치(101)를 이용하여 내연기관을 시동하기 위한 방법에 대한 흐름도를 도시하고 있다. 상기한 방법으로 인해, 내연기관의 오일 압력이 변경 장치(101)의 확실한 작동을 위해 필요한 값으로 상승할 때까지, 이미 존재하거나 혹은 크랭크축의 최초 회전 동안 형성되는 이동 가능한 요소(105)의 잠금 고정이 유지되는 점이 보장된다. 시동 과정의 개시 시에, 회전속도(n) 및 펄스 점유율은 즉각 영(0)이 된다. 회전 속도 센서가 회전 속도 n = 0임을 통지하는 경우에 한해서, 펄스 점유율은 0%와 값(TV1) 사이에서 유지된다. 회전 속도 센서가 회전 속도 n > 0임을 통지하면, 오일 압력 센서의 값이 판독된다. 오일 압력(p)의 값이 본 발명에 따른 변경 장치(101)를 확실하게 작동시키기 위해 필요한 소정의 최소값(pmin)보다 작은 경우에 한해서, 펄스 점유율의 값은 0%와 값(TV1) 사이에서 유지된다. 오일 압력(p)이 사전 설정된 압력을 초과하면, 변경 장치(101)는 제어되는 작동 모드로 전환되며, 펄스 점유율은 내연기관의 각각의 부하 상태에 따라 TV3과 100% 사이에서 조정된다.
전술한 실시예들은 단지 예시일 뿐이다. 작동 연결부들(A, B)은 당연히 교환될 수 있다. 마찬가지로 유압식 제어 유닛(102)의 중심 위치 잠금 고정 장치를 구비한 변경 장치들(101)도 보호 범주에 포함되어야 하며, 이 경우 단지 하나의 잠금 고정 핀만이 홈붙이 링크 혹은 계단식 홈붙이 링크 내에 맞물려 고정될 수 있다. 또한, 하나 혹은 그 이상의 잠금 고정 핀을 구비하여 임의의 잠금 고정 위상 위치를 갖는 변경 장치들 역시 보호 범주에 포함될 수 있다. 개폐 밸브의 다양한 연결부들 사이의 부피 흐름 및 그 연통의 고려에 있어서, 누출에 기인한 압력 손실은 무시되었다.
<도면 부호 리스트>
1: 변경 장치
1a: 유압식 조절 장치
2: 고정자
3: 회전자
4: 구동 기어
5: 리세스부
6: 측면 벽부
7: 제1 측면 덮개부
8: 제2 측면 덮개부
9: 연결 부재
10: 날개부 그루브
11: 날개부
12: 제1 압력 챔버
13: 제2 압력 챔버
14: 그루브 바닥부
15: 판스프링 부재
16: 제1 압력 매체 라인
17: 제2 압력 매체 라인
21: 제1 화살표
22: 중심 보어부
23: 성형부
24: 잠금 고정 부재
25: 축방향 보어부
26: 피스톤
27: 스프링
28: 배기 부재
29: 홈붙이 링크
30: 공동부
101: 변경 장치
102: 유압식 조절 장치
103: 제어 밸브
104: 압력 공간부
105: 요소
106: 제1 압력 챔버
107: 제2 압력 챔버
108: 제1 홈붙이 링크
109: 제2 홈붙이 링크
110: 제1 잠금 고정 핀
111: 제2 잠금 고정 핀
112: 제어 유닛
113: 제1 스프링 부재
114: 밸브 본체
115: 제1 압력 매체 라인
116: 제2 압력 매체 라인
117: 압력 매체 저장부
118: 압력 펌프
119: 필터
120: 체크 밸브
121: 제3 압력 매체 라인
122: 제4 압력 매체 라인
126: 제2 화살표
127: 제1 스프링
128: 제3 화살표
129: 제2 스프링
130: 제2 제어 위치
131: 제3 제어 위치
132: 제4 제어 위치
133: 지각 정지부
140: 제1 제어 위치
141: 밸브 하우징
142: 제어 피스톤
143: 환형 그루브
144: 환형 그루브
145: 환형 그루브
146: 제1 반경 방향 개구부
146a:제2 반경 방향 개구부
147: 제2 스프링 부재
148: 푸시 로드
149: 제1 말단 정지부
150: 제2 말단 정지부
151: 제1 환형 웨브
152: 제2 환형 웨브
153: 제1 제어 에지부
154: 제2 제어 에지부
155: 제3 제어 에지부
156: 제4 제어 에지부
157: 제4 환형 그루브
158: 제3 환형 웨브
P: 공급 연결부
T: 배출 연결부
A: 제1 작동 연결부
B: 제2 작동 연결부
Figure 112007026521164-pct00016
: 위상 위치
Figure 112007026521164-pct00017
: 잠금 고정 위상 위치
X: 값
Y1: 각도차
Y2: 각도차
Y3: 각도차
TVHalte: 고정 펄스 점유율
pmin: 오일 압력

Claims (3)

  1. 내연기관의 정지 과정 동안 내연기관 내 가스 교환 밸브들의 타이밍을 변경하기 위한 장치(101)의 제어 방법이며,
    밸브 타이밍 변경 장치는 상호 간에 반작용하는 2개의 압력 챔버(106, 107)를 포함하는 유압식 조절 장치(102)를 구비하며
    상기 압력 챔버들(106, 107)에 압력 매체가 공급되거나 그들로부터 배출됨으로써, 크랭크축에 상대적인 캠축의 위상 위치(
    Figure 112012040350885-pct00018
    )가 유지되거나 목표한 바대로 변경될 수 있으며,
    상기 밸브 타이밍 변경 장치는 또한 2개의 작동 연결부(A, B), 배출 연결부(T) 및 공급 연결부(P)를 포함하는 제어 밸브(103)를 구비하며, 제1 작동 연결부(A)는 제1 압력 챔버(106)와 연통하고 제2 작동 연결부(B)는 제2 압력 챔버(107)와 연통하고 배출 연결부(T)는 탱크와 연통하고 공급 연결부(P)는 압력 매체를 공급받으며,
    상기 제어 밸브(103)는 제어 유닛(112)을 이용하여 4개의 제어 위치(103, 131, 132, 140)로 설정될 수 있으며,
    상기 제어 밸브(103)의 제1 제어 위치(140)에서, 상기 제1 작동 연결부(A) 및 상기 제2 작동 연결부(B) 모두는 상기 공급 연결부(P)와 연통하지 않으며,
    상기 제어 밸브(103)의 제2 제어 위치(130)에서, 상기 제1 작동 연결부(A)는 상기 배출 연결부(T)와 연통하며, 상기 제2 작동 연결부(B)는 상기 공급 연결부(P)와 연통하며,
    상기 제어 밸브(103)의 제3 제어 위치(131)에서, 상기 제1 및 제2 작동 연결부(A, B)는 상기 배출 연결부(T) 뿐 아니라 상기 공급 연결부(P)와도 연통하지 않거나, 상기 제1 및 제2 작동 연결부(A, B)는 오로지 상기 공급 연결부(P)와만 연통하며,
    상기 제어 밸브(103)의 제4 제어 위치(132)에서, 상기 제2 작동 연결부(B)는 상기 배출 연결부(T)와 연통하고 제1 작동 연결부(A)는 상기 공급 연결부(P)와 연통하는, 밸브 타이밍 변경 장치의 제어 방법에 있어서,
    정의된 위상 위치(
    Figure 112012040350885-pct00019
    )로 이동하여 이 위상 위치가 유지되는 단계,
    점화 장치가 전원 차단되는 단계,
    회전 속도 센서 장치가 회전 속도 n = 0임을 통지할 때까지, 상기 위상 위치(
    Figure 112012040350885-pct00020
    )를 유지하기 위해 제2 혹은 제4 제어 위치(130, 132)가 설정되는 단계,
    회전 속도 센서 장치를 통해 회전 속도(n)가 검출되는 단계,
    사전 설정된 시간 간격 동안 점유된 제어 위치(130, 132)가 유지되는 단계,
    상기 시간 간격이 경과한 후에 제어 유닛(112)이 비활성화되는 단계가 상술된 순서로 실행되는 것을 특징으로 하는, 밸브 타이밍 변경 장치의 제어 방법.
  2. 내연기관의 정지 과정 동안 내연기관 내 가스 교환 밸브들의 타이밍을 변경하기 위한 장치(101)의 제어 방법이며,
    밸브 타이밍 변경 장치는 상호 간에 반작용하는 2개의 압력 챔버(106, 107)를 포함하는 유압식 조절 장치(102)를 구비하며
    상기 압력 챔버들(106, 107)에 압력 매체가 공급되거나 그들로부터 배출됨으로써, 크랭크축에 상대적인 캠축의 위상 위치(
    Figure 112012040350885-pct00040
    )가 유지되거나 목표한 바대로 변경될 수 있으며,
    상기 밸브 타이밍 변경 장치는 또한 2개의 작동 연결부(A, B), 배출 연결부(T) 및 공급 연결부(P)를 포함하는 제어 밸브(103)를 구비하며, 제1 작동 연결부(A)는 제1 압력 챔버(106)와 연통하고 제2 작동 연결부(B)는 제2 압력 챔버(107)와 연통하고 배출 연결부(T)는 탱크와 연통하고 공급 연결부(P)는 압력 매체를 공급받으며,
    상기 제어 밸브(103)는 제어 유닛(112)을 이용하여 4개의 제어 위치(103, 131, 132, 140)로 설정될 수 있으며,
    상기 제어 밸브(103)의 제1 제어 위치(140)에서, 상기 제1 작동 연결부(A) 및 상기 제2 작동 연결부(B) 모두는 상기 공급 연결부(P)와 연통하지 않으며,
    상기 제어 밸브(103)의 제2 제어 위치(130)에서, 상기 제1 작동 연결부(A)는 상기 배출 연결부(T)와 연통하며, 상기 제2 작동 연결부(B)는 상기 공급 연결부(P)와 연통하며,
    상기 제어 밸브(103)의 제3 제어 위치(131)에서, 상기 제1 및 제2 작동 연결부(A, B)는 상기 배출 연결부(T) 뿐 아니라 상기 공급 연결부(P)와도 연통하지 않거나, 상기 제1 및 제2 작동 연결부(A, B)는 오로지 상기 공급 연결부(P)와만 연통하며,
    상기 제어 밸브(103)의 제4 제어 위치(132)에서, 상기 제2 작동 연결부(B)는 상기 배출 연결부(T)와 연통하고 제1 작동 연결부(A)는 상기 공급 연결부(P)와 연통하는, 밸브 타이밍 변경 장치의 제어 방법에 있어서,
    제1 제어 위치가 설정되는 단계,
    크랭크축 혹은 캠축의 회전 속도(n)가 검출되는 단계,
    회전 속도가 n > 0인 경우, 압력 매체의 압력(p)이 검출되는 단계,
    압력 매체의 압력(p)이 사전 설정된 값보다 높을 경우, 제어 유닛에 저장된 특성 맵에 따라 제어 위치가 설정되는 단계가 상술된 순서로 실행되는 것을 특징으로 하는, 밸브 타이밍 변경 장치의 제어 방법.
  3. 내연기관의 정지 과정 동안 내연기관 내 가스 교환 밸브들의 타이밍을 변경하기 위한 장치(101)의 제어 방법이며,
    밸브 타이밍 변경 장치는 상호 간에 반작용하는 2개의 압력 챔버(106, 107)를 포함하는 유압식 조절 장치(102)를 구비하며
    상기 압력 챔버들(106, 107)에 압력 매체가 공급되거나 그들로부터 배출됨으로써, 크랭크축에 상대적인 캠축의 위상 위치(
    Figure 112012040350885-pct00041
    )가 유지되거나 목표한 바대로 변경될 수 있으며,
    상기 밸브 타이밍 변경 장치는 또한 2개의 작동 연결부(A, B), 배출 연결부(T) 및 공급 연결부(P)를 포함하는 제어 밸브(103)를 구비하며, 제1 작동 연결부(A)는 제1 압력 챔버(106)와 연통하고 제2 작동 연결부(B)는 제2 압력 챔버(107)와 연통하고 배출 연결부(T)는 탱크와 연통하고 공급 연결부(P)는 압력 매체를 공급받으며,
    상기 제어 밸브(103)는 제어 유닛(112)을 이용하여 4개의 제어 위치(103, 131, 132, 140)로 설정될 수 있으며,
    상기 제어 밸브(103)의 제1 제어 위치(140)에서, 상기 제1 작동 연결부(A) 및 상기 제2 작동 연결부(B) 모두는 상기 공급 연결부(P)와 연통하지 않으며,
    상기 제어 밸브(103)의 제2 제어 위치(130)에서, 상기 제1 작동 연결부(A)는 상기 배출 연결부(T)와 연통하며, 상기 제2 작동 연결부(B)는 상기 공급 연결부(P)와 연통하며,
    상기 제어 밸브(103)의 제3 제어 위치(131)에서, 상기 제1 및 제2 작동 연결부(A, B)는 상기 배출 연결부(T) 뿐 아니라 상기 공급 연결부(P)와도 연통하지 않거나, 상기 제1 및 제2 작동 연결부(A, B)는 오로지 상기 공급 연결부(P)와만 연통하며,
    상기 제어 밸브(103)의 제4 제어 위치(132)에서, 상기 제2 작동 연결부(B)는 상기 배출 연결부(T)와 연통하고 제1 작동 연결부(A)는 상기 공급 연결부(P)와 연통하는, 밸브 타이밍 변경 장치의 제어 방법에 있어서,
    정지 과정 동안에는
    정의된 위상 위치(
    Figure 112012040350885-pct00023
    )로 이동하여 이 위상 위치가 유지되는 단계,
    점화 장치가 전원 차단되는 단계,
    회전 속도 센서 장치가 회전 속도 n = 0임을 통지할 때까지, 상기 위상 위치(
    Figure 112012040350885-pct00024
    )를 유지하기 위해 제2 혹은 제4 제어 위치(130, 132)가 설정되는 단계,
    회전 속도 센서 장치를 통해 회전 속도(n)가 검출되는 단계,
    사전 설정된 시간 간격 동안 점유된 제어 위치(130, 132)가 유지되는 단계,
    상기 시간 간격이 경과한 후에 제어 유닛(112)이 비활성화되는 단계가 상술된 순서로 실행되며,
    시동 과정 동안에는
    제1 제어 위치가 설정되는 단계,
    크랭크축 혹은 캠축의 회전 속도(n)가 검출되는 단계,
    회전 속도가 n > 0인 경우, 압력 매체의 압력(p)이 검출되는 단계,
    압력 매체의 압력(p)이 사전 설정된 값보다 높은 경우, 제어 유닛 내에 저장된 특성 맵에 따라 제어 위치가 설정되는 단계가 상술된 순서로 실행되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
KR1020077007842A 2004-10-07 2005-09-03 내연기관 내 가스 교환 밸브들의 타이밍을 변경하기 위한장치 KR101201609B1 (ko)

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DE102004049123A DE102004049123A1 (de) 2004-10-07 2004-10-07 Vorrichtung zur Veränderung der Steuerzeiten von Gaswechselventilen einer Brennkraftmaschine
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