KR101341245B1 - 능동 연료 제어 장치 - Google Patents

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윤수환
신상연
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지엠 글로벌 테크놀러지 오퍼레이션스 엘엘씨
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Abstract

본 발명은 오일 갤러리에서 태핏모듈 내부로 공급되는 오일압력의 인가 여부에 따라 상부 태핏과 접하거나 이격되는 구조를 통하여 밸브를 작동시키지 않거나 기설정된 위치로 하강시킴으로써 엔진 연소실로 연료와 공기 혼합기 공급을 단속 가능하게 하는 능동 연료 제어 장치를 제공한다.

Description

능동 연료 제어 장치{Active fuel management aparatus}
본 발명은 능동 연료 제어 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 오일 갤러리에서 태핏모듈 내부로 공급되는 오일압력의 인가 여부에 따라 상부 태핏과 접하거나 이격되는 구조를 통하여 밸브를 작동시키지 않거나 기설정된 위치로 하강시킴으로써 엔진 연소실로 연료와 공기 혼합기 공급을 단속 가능하게 하는 능동 연료 제어 장치에 관한 것이다.
최근 들어 석유 에너지에 대한 대체 에너지 개발을 위한 노력이 여러 분야에서 활발히 이루어지고 있다. 이는 석유자원의 고갈에 대비할 뿐만 아니라 환경오염이라는 보다 심각한 문제에 대처하기 위한 노력의 일환으로 인식되고 있으며, 도시 대기오염의 주범으로 인식되고 있는 자동차의 경우에도 저공해 실현이 모든 자동차 제조사 및 부품업체의 당면 과제로 부각되고 있다.
이에 기존의 자동차 연료인 가솔린이나 경유에 비해 유해물질의 배출을 현저히 줄일 수 있는 대체 에너지를 사용하는 자동차의 개발에 많은 노력을 기울이고 있다.
그와 같은 노력의 일환으로 직접분사 터보차징, 다운 사이징, 엔진의 마찰력을 줄이기 위한 각종 코팅 기술들이 적용되고 있으며 근래에 들어서 한, 두 개의 실린더를 작동하지 않게 함으로 엔진의 연비 효율 향상 및 유해물질 저감을 극대화하는 방법이 개발되어 양산에 적용되고 있다.
그 중에서도 능동 연료 제어 장치는 실린더에 연료와 공기가 혼합되어 들어가는 것을 그 시작부터 제어하여 엔진의 효율을 더욱 높일 수 있게 된다는 장점이 있다. 더 나아가 밸브트레인을 이용한 능동 연료 제어장치는 효과적으로 설계하여 배치한다면, 엔진 패키지 측면에서 더욱 컴팩트한 엔진으로 만들 수 있어 다운사이징 효과까지 거둘 수 있다.
따라서, 상기한 엔진 효율의 향상과 다운사이징 효과를 이루기 위한 능동 연료 제어 장치의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 오일 갤러리에서 태핏모듈 내부로 공급되는 오일압력의 인가 여부에 따라 밸브를 작동시키지 않거나 기설정된 위치로 하강시키는 능동 연료 제어 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 공급되는 오일압력의 인가 여부에 따라 상부 태핏과 접하거나 이격되는 구조를 통하여 다수의 특정 실린더를 작동하지 않게 하는 기계적인 제어가 가능한 능동 연료 제어 장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 능동 연료 제어 장치는 실린더 헤드; 상기 실린더 헤드의 상면과 동일한 높이에서 상기 실린더 헤드의 중앙부에 배치되는 캠; 상기 실린더 헤드의 내부에 배치되어 상기 캠과 접하는 태핏모듈; 상기 태핏모듈의 하부에 장착되는 밸브; 및 상기 태핏모듈과 연통하여 오일을 공급하는 오일 갤러리;를 포함하고, 상기 캠이 회전하는 경우 상기 태핏모듈은 상기 오일 갤러리에서 공급되는 상기 오일압력의 인가 여부에 따라 상기 밸브를 닫혀 있는 위치인 제 1 위치(A)를 유지시키거나 열려 있는 위치인 제 2 위치(B)로 하강시키는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 태핏모듈은, 상기 실린더 헤드의 내부 상측에 배치되어 상기 캠과 접하는 상부 태핏; 상기 상부 태핏의 내측면과 접하는 하부 태핏; 및 상기 상부 태핏과 상기 하부 태핏에 접하도록 배치되는 태핏 스프링;을 포함하고, 상기 상부 태핏은 상기 캠의 회전에 따라 상기 실린더 헤드의 내부에서 왕복 운동하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 태핏모듈은, 상기 하부 태핏과 접하면서 상기 하부 태핏의 내부 일측에 배치되는 제 1 플런저; 상기 제 1 플런저를 바라보도록 배치되는 제 2 플런저; 및 상기 제 1 플런저와 상기 제 2 플런저에 접하도록 상기 실린더 헤드의 중앙부에 배치되는 플런저 스프링;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 연료제어조립체는 상기 제 1 플런저 및 상기 제 2 플런저의 양면과 중앙에 각각 장착되는 스냅링을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 캠이 회전하고 상기 오일이 공급되는 경우, 상기 제 1 플런저와 상기 제 2 플런저가 상기 오일 갤러리에서 공급되는 오일압력에 의해 상기 상부 태핏과 이격됨에 따라 상기 상부 태핏만 하강하고, 그리고 상기 밸브는 상기 제 1 위치(A)를 유지하는 것을 특징으로 한다. 이는 상기 밸브가 항상 닫혀있음을 의미한다.
바람직하게는, 상기 캠이 회전하는 경우, 상기 밸브는 상기 상부 태핏, 상기 하부 태핏, 상기 제 1 플런저 및 상기 제 2 플런저가 하강하면서 상기 제 2 위치(B)로 하강하는 것을 특징으로 한다. 이는 상기 밸브가 열림을 의미한다.
본 발명은 공급되는 오일압력의 인가 여부에 따라 상부 태핏과 접하거나 이격되는 구조를 통하여 밸브의 열고 닫힘을 제어하여 다수의 특정실린더가 작동하지 않도록 함으로써 기계적인 제어가 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 연료 제어 장치의 오일 갤러리에서 오일이 공급되는 경우 제 1 플런저 및 제 2 플런저가 움직이는 것을 나타낸 일 방향에서의 단면도,
도 2는 오일 갤러리에서 오일이 공급되지 않을 경우 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 연료 제어 장치를 나타낸 일 방향에서의 단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 연료 제어 장치의 캠이 회전하면서 오일 갤러리에서 오일이 공급되는 경우 제 1 플런저 및 제 2 플런저가 움직이는 것을 나타낸 일 방향에서의 단면도, 및
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 연료 제어 장치의 오일 갤러리에서 오일이 공급되지 않을 경우 밸브가 하강하는 것을 나타낸 일 방향에서의 단면도이다.
본 발명에 따른 능동 연료 제어 장치(100)의 바람직한 실시 예를 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 기술되어야 할 것이다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 연료 제어 장치(100)를 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 따른 능동 연료 제어 장치(100)는 가공홀을 포함한 실린더 헤드(110), 실린더 헤드(110)의 상면과 동일한 높이에서 실린더 헤드(110)의 중앙부에 배치되는 캠(120), 실린더 헤드(110)의 내부에 배치되어 캠(120)과 접하는 태핏모듈(130), 태핏모듈(130)의 하부에 장착되는 밸브(140) 및 태핏모듈(130)과 연동하여 오일을 공급하는 오일 갤러리(150)을 포함한다.
실린더(110) 헤드는 일반적인 내연기관에서 사용되는 공지기술로서, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
캠(120)은 실린더 헤드(110)의 상면과 동일한 높이에서 실린더 헤드(110)의 중앙부에 배치된다. 또한, 캠(120)은 도 1에 도시된 바와 같이 원형부재로부터 일방향으로 돌출된 캠노즈(미도시)를 포함한다.
이러한 캠(120)은 회전하면서 밸브(140)를 상하왕복운동시키며, 이에 대한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.
태핏모듈(130)은 실린더 헤드(110)의 내부 상측에 배치되어 캠(120)과 접하는 상부 태핏(131), 상부 태핏(131)의 하부와 접하는 하부 태핏(132), 하부 태핏(132)과 접하면서 하부 태핏(132)의 내부 일측에 배치되는 제 1 플런저(133), 제 1 플런저(133)를 바라보도록 배치되는 제 2 플런저(134), 상부 태핏(131)과 하부 태핏(132)에 접하도록 배치되는 태핏 스프링(135), 제 1 플런저(133)와 제 2 플런저(134)에 접하도록 실린더 헤드(110)의 중앙부에 배치되는 플런저 스프링(136) 및 제 1 플런저(133) 및 제 2 플런저(134)의 일면에 장착되는 스냅링(137)을 포함한다.
상부 태핏(131)은 실린더 헤드(110)의 내부 상측에 배치되어 캠(120)과 접한다. 보다 구체적으로 도 1을 참조하여 설명하면, 상부 태핏(131)의 상부는 평평한 원형의 판부재이고, 그 하부는 개방되어 있다.
또한, 상부 태핏(131)의 상부는 도 1에 도시된 바와 같이 다수의 상부 태핏홀(131a)이 형성되어 있다. 이러한 상부 태핏(131)은 캠(120)의 회전에 따라 실린더 헤드(110)의 내부에서 왕복 운동한다.
하부 태핏(132)은 상부 태핏(131)의 내측면과 접한다. 그 내부는 제 1 플런저(133)와 제 2 플런저(134)가 위치할 수 있도록 비어 있다.
또한, 하부 태핏(132)의 중앙부에는 하부 태핏홀(132a)이 형성되어 있어 하부 태핏(132)과 외부가 연통된다.
이러한 하부 태핏(132)은 캠(120)만 회전하는 경우 제 1 플런지(133) 및 제 2 플런지(134)에 의해 하부로 하강한다.
제 1 플런저(133)는 하부 태핏(132)과 접하면서 하부 태핏(132)의 내부 일측에 배치되며, 상부 태핏(131)과 하부 태핏(132)의 사이에 위치한다. 이러한 제 1 플런저(133)는 상부 태핏(131)에서 인가되는 힘을 하부 태핏(132)으로 전달하여 밸브(140)가 상하 왕복 운동할 수 있도록 한다.
제 2 플런저(134)는 제 1 플런저(133)를 바라보도록 배치되며, 이러한 제 2 플런저(134) 역시 제 1 플런저(133)와 동일한 기능을 수행한다.
태핏 스프링(135)은 상부 태핏(131)과 하부 태핏(132)에 접하도록 배치되며, 이러한 태핏 스프링(135)은 캠(120) 회전으로 인한 상부 태핏(131)의 원활한 거동을 유지하는 기능을 한다.
플런저 스프링(136)은 제 1 플런저(133)와 제 2 플런저(134)에 접하도록 실린더 헤드(110)의 중앙부에 배치되며, 이러한 플런저 스프링(136)은 제 1 플런저(133)과 제 2 플런저(134) 사이에 위치하여 오일갤러리(150)에 오일이 공급되지 않는 경우 탄성력에 의해 플렌저들(133, 134)을 외측으로 이동시켜 상부태핏(131)과 하부태핏(132)을 연동시키는 기능을 한다.
스냅링(137)은 제 1 플런저(133)와 제 2 플런저(134)의 양단과 중앙에 각각 위치하여 플런저들(133, 134)의 움직이는 거리를 구속하는 기능을 한다.
전술한 태핏모듈(130)은 캠(120)이 회전하는 경우 오일 갤러리(150)에서 공급되는 오일의 공급 여부에 따라 밸브(140)를 제 1 위치(A)로 유지시키거나 제 2 위치(B)로 하강시킨다.
보다 구체적으로 연료제어조립체(130)는 2가지 타입으로 운행될 수 있다.
우선, 캠(120)이 회전하고 오일이 공급되는 경우, 제 1 플런저(133)와 제 2 플런저(134)가 오일 갤러리(150)에서 공급되는 오일에 의해 상부 태핏(131)과 이격됨에 따라 상부 태핏(131)만 하강하게 되고, 밸브(140)는 제 1 위치(A)를 유지하게 된다. 이는 밸브(140)가 상시 닫혀있음을 의미한다.
한편, 오일갤러리(150)에서 오일이 공급되지 않고 캠(120)이 회전하는 경우, 밸브(140)는 상부 태핏(131), 하부 태핏(132), 제 1 플런저(133) 및 제 2 플런저(134)가 하강하면서 제 2 위치(B)로 하강하게 된다. 이는 밸브(140)가 상시 열림을 의미한다.
밸브(140)는 태핏모듈(130)의 하부에 장착된다. 보다 구체적으로 밸브(140)의 상부는 도 1에 도시된 바와 같이 하부 태핏(134)의 하측 중앙부와 연결된다.
오일 갤러리(150)는 태핏모듈(130) 내부로 오일을 공급하여 제 1 플런저(133) 및 제 2 플런저(134)를 실린더 헤드(110)의 중앙부로 이동시킴으로써 상부 태핏(131)과 플런저들(133, 134)의 기계적인 연결 관계를 조절할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 연료제어장치
110 : 실린더 헤드
120 : 캠
130 : 태핏모듈
131 : 상부 태핏
131a : 상부 태핏홀
132 : 하부 태핏
132a : 하부 태핏홀
133 : 제 1 플런저
134 : 제 2 플런저
135 : 태핏 스프링
136 : 플런저 스프링
137 : 스냅링
140 : 밸브
150 : 오일 갤러리

Claims (6)

  1. 실린더 헤드;
    상기 실린더 헤드의 상면과 동일한 높이에서 상기 실린더 헤드의 중앙부에 배치되는 캠;
    상기 실린더 헤드의 내부에 배치되어 상기 캠과 접하는 태핏모듈;
    상기 태핏모듈의 하부에 장착되는 밸브; 및
    상기 태핏모듈과 연통하여 오일을 공급하는 오일 갤러리;를 포함하고,
    상기 캠이 회전하는 경우 상기 태핏모듈은 상기 오일 갤러리에서 공급되는 상기 오일의 인가 여부에 따라 상기 밸브를 닫혀 있는 위치인 제 1 위치로 유지시키거나 열려 있는 위치인 제 2 위치로 하강시키는 것을 특징으로 하는,
    능동 연료 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 태핏모듈은,
    상기 실린더 헤드의 내부 상측에 배치되어 상기 캠과 접하는 상부 태핏;
    상기 상부 태핏의 내측면과 접하는 하부 태핏; 및
    상기 상부 태핏과 상기 하부 태핏에 접하도록 배치되는 태핏 스프링;을 포함하고,
    상기 상부 태핏은 상기 캠의 회전에 따라 상기 실린더 헤드의 내부에서 왕복 운동하는 것을 특징으로 하는,
    능동 연료 제어 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 태핏모듈은,
    상기 하부 태핏과 접하면서 상기 하부 태핏의 내부 일측에 배치되는 제 1 플런저;
    상기 제 1 플런저를 바라보도록 배치되는 제 2 플런저; 및
    상기 제 1 플런저와 상기 제 2 플런저에 접하도록 상기 실린더 헤드의 중앙부에 배치되는 플런저 스프링;을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    능동 연료 제어 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 태핏모듈은 상기 제 1 플런저 및 상기 제 2 플런저의 양면과 중앙에 각각 장착되는 스냅링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    능동 연료 제어 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 캠이 회전하고 상기 오일이 공급되는 경우, 상기 제 1 플런저와 상기 제 2 플런저가 상기 오일 갤러리에서 공급되는 오일압력에 의해 상기 상부 태핏과 이격됨에 따라 상기 상부 태핏만 하강하고, 그리고
    상기 밸브는 상기 제 1 위치를 유지하는 것을 특징으로 하는,
    능동 연료 제어 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 캠이 회전하는 경우, 상기 밸브는 상기 상부 태핏, 상기 하부 태핏, 상기 제 1 플런저 및 상기 제 2 플런저가 하강하면서 상기 제 2 위치로 하강하는 것을 특징으로 하는,
    능동 연료 제어 장치.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH10141030A (ja) * 1996-11-08 1998-05-26 Kazuo Inoue 可変動弁装置
KR20090058840A (ko) * 2007-12-05 2009-06-10 현대자동차주식회사 가변 태핏
KR20090121284A (ko) * 2007-02-19 2009-11-25 섀플러 카게 전환 가능한 컵 태핏
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