KR101421318B1 - 가변 밸브 기어를 구비한 내연 기관 - Google Patents

가변 밸브 기어를 구비한 내연 기관 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 각각의 실린더에 대해 제1 흡기 캠 및 제2 흡기 캠에 의해 각각 구동되도록 구성된 제1 흡기 밸브 및 제2 흡기 밸브와, 적어도 제2 흡기 캠의 위상을 가변하도록 구성된 캠 위상 가변 기구를 포함하는 가변 밸브 기어를 구비한 내연 기관에 있어서, 제2 흡기 캠은 제2 흡기 밸브의 개방 기간이 제1 흡기 밸브의 개방 기간보다 길어지도록 설정된다.

Description

가변 밸브 기어를 구비한 내연 기관 {INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH VARIABLE VALVE GEAR}
본 발명은 흡기 캠의 위상이 변경 가능한 캠 위상 가변 기구를 구비한 내연 기관에 관한 것이다.
종래, 흡기 밸브의 개폐 시기를 변화시키도록 흡기 캠의 위상을 변경하는 캠 위상 가변 기구를 가변 밸브 기어로서 포함하는 내연 기관이 알려져 있다. 또한, 각각의 실린더에 복수 개의 흡기 밸브가 구비된 내연 기관에 캠 위상 가변 기구를 채용하는 기술이 개발되어 있다. 이러한 기술에 따르면, 엔진 부하 및 속도에 따라서 일부의 흡기 밸브의 개폐 시기가 변화된다.
이러한 내연 기관에서는, 예를 들어 고부하이고 또한 고속 모드 시에, 일부의 흡기 밸브의 개폐 시기를 지각시킴으로써, 지각 제어하지 않은 흡기 밸브를 포함하여 흡기 밸브의 개방 시기를 연장하여, 흡기의 유속을 증가시켜 출력을 확보한다(일본 특허 출원 공개 평3-202602호 공보).
그러나, 상기 특허 문헌에 기재되어 있는 내연 기관에서는, 저속 모드 시의 연소 안정성을 확보하기 위해, 각각의 흡기 밸브의 폐쇄 시기를 하사점에 대해 크게 지각되지 않도록 설정하여 블로우 백(blow-back)을 방지한다. 따라서, 밸브 개방 기간을 길게 확보할 수 없고, 펌핑 로스에 의해 연비가 저하될 수도 있다.
본 발명의 목적은 연소 안정성을 확보하면서, 펌핑 로스를 저감시켜 연비를 향상시키기 위한 가변 밸브 기어를 구비한 내연 기관을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 각각의 실린더에 대해 제1 흡기 캠 및 제2 흡기 캠에 의해 각각 구동되도록 구성된 제1 흡기 밸브 및 제2 흡기 밸브와, 적어도 제2 흡기 캠의 위상을 가변하도록 구성된 캠 위상 가변 기구를 포함하는 가변 밸브 기어를 구비한 내연 기관을 제공하고, 제2 흡기 캠은 제2 흡기 밸브의 개방 기간이 제1 흡기 밸브의 개방 기간보다 길어지도록 설정되는 것을 특징으로 한다.
따라서, 제2 흡기 밸브의 개방 기간이 제1 흡기 밸브의 개방 기간보다 길게 설정되어 있으므로, 밸브 개방 기간이 제2 흡기 캠의 위상을 가변함으로써 크게 변화될 수 있다.
특히, 제2 흡기 밸브의 개방 기간이 제1 흡기 밸브의 개방 기간과 상이하므로, 제1 흡기 밸브 및 제2 흡기 밸브 중 어느 한쪽의 흡기 밸브가 개방되는 편측 밸브 개방 기간이 제2 흡기 캠의 위상의 변화에 상관없이 흡기 밸브의 개방 기간 내에 항상 마련된다. 따라서, 연소실 내에서의 흡기류 사이의 간섭에 의한 스월의 저하가 억제될 수 있어, 연소 안정성이 확보될 수 있다. 이에 의해, 흡기 밸브의 개방 기간이 지각 방향으로 크게 증가될 수 있어, 펌핑 로스가 저감되어, 연비를 향상시킬 수 있다.
제2 흡기 캠이 캠 위상 가변 기구에 의해 최지각 제어된 경우에, 제2 흡기 밸브의 폐쇄 시기는 하사점보다도 하사점 다음의 상사점에 근접하게 설정되는 것이 바람직하다.
따라서, 제2 흡기 캠이 최지각 제어된 경우에, 그 밸브 폐쇄 시기는 하사점보다도 다음의 상사점에 근접하므로, 펌핑 로스가 대폭 저감될 수 있다.
제2 흡기 캠이 캠 위상 가변 기구에 의해 최진각 제어된 경우에, 제2 흡기 밸브의 폐쇄 시기는 제1 흡기 밸브의 폐쇄 시기와 실질적으로 일치하도록 설정되는 것이 바람직하다.
따라서, 제2 흡기 캠이 최진각 제어된 경우에, 그 밸브 폐쇄 시기는 제1 흡기 밸브의 폐쇄 시기와 실질적으로 일치하므로, 제2 흡기 밸브만 개방되는 편측 밸브 개방 기간이 밸브 개방 기간의 초기에 마련된다. 따라서, 스월이 발생되어 연소성이 향상되고, 배기 성능이 향상된다.
또한 제2 흡기 캠이 캠 위상 가변 기구에 의해 최지각 제어된 경우에, 제1 및 제2 흡기 밸브 각각의 리프트량은 각각의 리프트량이 동일한 때에 제1 또는 제2 흡기 밸브의 최대 리프트량의 절반보다 큰 것이 바람직하다.
따라서, 제2 흡기 캠이 최지각 제어된 경우에, 동일한 크기의 제1 및 제2 흡기 밸브의 리프트량이 최대 리프트량의 절반보다 크기 때문에, 이 시점에서의 흡기의 유량을 증가시킴으로써 연소성이 향상될 수 있다.
바람직하게는, 또한, 내연 기관의 연소실은 펜트루프형으로 형성되고, 제1 흡기 밸브에 의해 개폐되도록 구성되는 밸브 구멍 및 제2 흡기 밸브에 의해 개폐되도록 구성되는 밸브 구멍은 연소실의 중앙으로부터 오프셋하여 위치된다.
따라서, 연소실이 펜트루프형이며, 펜트루프형 연소실의 경사 벽면의 편측에 배치되고 제1 및 제2 흡기 밸브에 의해 개별로 개폐되도록 구성되는 밸브 구멍이 연소실의 중앙으로부터 오프셋하여 위치된다. 따라서, 강한 스월이 제1 또는 제2 흡기 밸브를 통과하여 연소실로 유입하는 흡기에 발생될 수 있다. 또한, 연소실 내의 강한 스월이 제2 또는 제1 흡기 밸브를 통과하여 연소실로부터 배출되는 흡기에 의해 유지될 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 흡기 밸브의 어느 한쪽이 개방되는 편측 밸브 개방 기간에 있어서, 스월이 연소실 내에서 서로 상쇄되지 않고 유지되어, 연소성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 흡기 밸브의 개방 기간을 지각 방향으로 크게 증가시킬 수 있어, 펌핑 로스를 저감시켜, 연비를 향상시킬 수 있다.
본 발명은 이후에 기술된 상세한 설명으로부터 더욱 완벽하게 이해될 것이며, 첨부 도면은 단지 설명을 목적으로 도시된 것으로 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 엔진의 개략 구성도.
도 2는 밸브 및 포트의 배치를 도시하는 참고도.
도 3은 밸브 기구의 구조를 도시하는 종단면도.
도 4는 밸브 기구의 구조를 도시하는 상면도.
도 5는 제2 흡기 캠의 설치부의 구조를 도시하는 단면도.
도 6의 (a) 내지 도 6의 (c)는 흡기 밸브의 리프트량을 도시하는 타임 챠트로, 도 6의 (a)는 저부하 모드, 도 6의 (b)는 고속 고부하 모드, 도 6의 (c)는 저속 저부하 모드 또는 시동 모드를 도시하는 도면.
도 7의 (a) 및 도 7의 (b)는 스월을 도시하는 참고도로, 도 7의 (a)는 저부하 모드의 편측 밸브 개방 기간 동안의 흡기 행정의 초기 단계, 도 7의 (b)는 저부하 모드의 편측 밸브 개방 기간의 압축 행정의 후반을 도시하는 도면.
이하, 첨부 도면에 기초하여 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다.
도 1은 본 실시 형태에 따른 가변 밸브 기어를 구비한 내연 기관[엔진(1)]의 개략 구성도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 엔진(1)은 DOHC식 밸브 기구를 포함한다. 캠 스프로킷(4, 5)이 엔진(1)의 흡기 캠 샤프트(2) 및 배기 캠 샤프트(3)의 각각의 전단부에 각각 접속된다. 캠 스프로킷(4, 5)은 체인(6)에 의해 크랭크 샤프트(7)에 연결된다. 크랭크 샤프트(7)가 회전함에 따라, 흡기 및 배기 캠 샤프트(2, 3)가 캠 스프로킷(4, 5)과 함께 회전된다. 흡기 밸브(12, 13)가 흡기 캠 샤프트(2) 상의 흡기 캠(10, 11)에 의해 개폐되고, 배기 밸브(16, 17)가 배기 캠 샤프트(3) 상의 배기 캠(14, 15)에 의해 개폐된다. 엔진(1)의 연소실(18)은 펜트루프형이다.
도 2는 엔진(1)의 밸브 및 포트의 배치를 도시하는 참고도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 엔진(1)의 각각의 실린더에는 2개의 흡기 밸브[제1 및 제2 흡기 밸브(12, 13)]와 2개의 배기 밸브(16, 17)가 설치되어 있다. 제1 및 제2 흡기 밸브(12, 13)는 연소실(18)의 중앙부(c)의 (도 2에서와 같이)우측에 종방향으로 배치된다. 2개의 배기 밸브(16, 17)는 연소실(18)의 중앙부(c)의 좌측에 종방향으로 배치된다.
또한, 엔진(1)의 흡기 포트(19)는 연소실(18)의 우측 상방 위치로부터 연소실(18)을 향해 비스듬하게 연장되고, 연소실(18)의 직전에 분기하여 제1 및 제2 흡기 밸브(12, 13)에 의해 개폐되는 밸브 구멍에 개별적으로 연통한다.
또한, 제2 흡기 밸브(13)의 밸브 기구는 제2 흡기 캠(11)의 위상을 가변하는 캠 위상 가변 기구(20)를 포함한다.
도 3 내지 도 5는 밸브 기구의 구조도이다. 도 3은 종단면도, 도 4는 상면도, 도 5는 제2 흡기 캠(11)의 설치부의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 흡기 캠 샤프트(2)는 중공 형상의 제1 흡기 캠 샤프트(21)와, 제1 흡기 캠 샤프트에 삽입된 제2 흡기 캠 샤프트(22)를 포함하는 2중 구조를 갖는다. 제1 및 제2 흡기 캠 샤프트(21, 22)는 그들 사이에 간극을 두고 동심 상에 배치되며, 엔진(1)의 실린더 헤드에 형성된 지지부(23)에 피벗 가능하게 지지되어 있다. 제1 흡기 밸브(12)를 구동하는 제1 흡기 캠(10)이 제1 흡기 캠 샤프트(21)에 고정된다. 또한, 제2 흡기 캠(11)이 제1 흡기 캠 샤프트(21)에 피벗 가능하게 지지된다. 제2 흡기 캠(11)은 실질적으로 원통 형상의 지지부(11a)와 캠부(11b)를 포함한다. 제1 흡기 캠 샤프트(21)가 지지부(11a)에 삽입된다. 캠부(11b)는 지지부(11a)의 외주로부터 돌출하고, 제2 흡기 밸브(13)를 구동하는 역할을 한다. 제2 흡기 캠(11)과 제2 흡기 캠 샤프트(22)는 고정 핀(24)에 의해 서로에 대해 고정된다. 고정 핀(24)은 제2 흡기 캠(11)의 지지부(11a)와, 제1 및 제2 흡기 캠 샤프트(21, 22)를 관통한다. 고정 핀(24)은 제2 흡기 캠 샤프트(22) 내의 구멍에 실질적인 간극 없이 삽입되고, 그 대향 단부가 지지부(11a)에 크림핑되어 고정된다. 고정 핀(24)이 통과되는 긴 구멍(25)이 둘레 방향으로 연장되도록 제1 흡기 캠 샤프트(21)에 형성된다.
캠 위상 가변 기구(20)가 제1 흡기 캠 샤프트(21)의 일단부에 배치된다. 캠 위상 가변 기구(20)는 공지의 베인식 캠 위상 가변 기구이며, 베인 로터(31)가 캠 스프로킷(4)과 일체화한 하우징(30) 내에 피벗 가능하게 배치되고, 제2 흡기 캠 샤프트(22)가 볼트(32)에 의해 베인 로터(31)에 체결되도록 구성되어 있다.
또한, 캠 위상 가변 기구(20)에는 스프링(36)이 구비된다. 스프링(36)은 하우징(30)과 베인 로터(31) 사이에 설치되어, 베인 로터(31)를 진각 방향으로 압박하는 역할을 한다. 따라서, 제2 흡기 캠(11)을 진각 방향으로 압박한다.
캠 위상 가변 기구(20)는 제1 흡기 캠 샤프트(21) 및 지지부(23)에 형성된 유로(33)를 통해 오일 컨트롤 밸브(이하, OCV라고 함)(34)에 접속된다. 도 1에 도시한 바와 같이, 캠 위상 가변 기구(20)는, 베인 로터(31)가 엔진(1)의 오일 펌프(35)로부터 OCV(34)의 절환에 따라서 베인 로터(31)와 하우징(30) 사이에 형성된 유실로 공급된 작동유에 의해 피벗되는 방식으로, 캠 스프로킷(4)에 대한 제2 흡기 캠 샤프트(22)의 위상각, 즉 제2 흡기 밸브(13)의 개폐 시기를 연속적으로 조정할 수 있다.
ECU(40)는 입출력 장치(도시하지 않음), ROM, RAM 등의 기억 장치, 중앙 처리 장치(CPU) 등을 구비하고 있고, 엔진(1)을 전체적으로 제어한다.
크랭크각 센서(41) 및 스로틀 센서(42)와 같은 각종 센서가 ECU(40)의 입력측에 접속된다. 크랭크각 센서(41)는 엔진(1)의 크랭크각을 검출한다. 스로틀 센서(42)는 스로틀 밸브(도시하지 않음)의 개방을 검출한다. 또한, OCV(34)뿐만 아니라 연료 분사 밸브(43), 점화 플러그(44) 등이 ECU(40)의 출력측에 접속된다. ECU(40)는 센서로부터의 검출 정보에 기초하여 점화 시기 및 연료 분사량 등을 결정하여, 점화 플러그(44) 및 연료 분사 밸브(43)를 구동 제어한다. 또한, ECU(40)는 OCV(34), 즉 캠 위상 가변 기구(20)를 구동 제어한다.
도 6의 (a) 내지 도 6의 (c)는 흡기 밸브의 리프트량을 도시하는 타임챠트로, 도 6의 (a)는 저부하 모드를 도시하고, 도 6의 (b)는 고속 고부하 모드를 도시하고, 도 6의 (c)는 시동 모드 또는 저속, 고부하 모드를 도시한다.
도 6의 (a) 내지 도 6의 (c)에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 제2 흡기 밸브(13)의 개방 기간이 제1 흡기 밸브(12)의 개방 기간보다 길도록 설정된다. 또한, 제1 흡기 밸브(12)의 개방 시기는 상사점 부근으로 고정된다.
크랭크각 센서(41) 및 스로틀 센서(42)로부터의 입력 신호에 기초하여, ECU(40)는 엔진 속도(N) 및 부하(L)를 구하고, 이들 엔진 속도 및 부하에 기초하여 캠 위상 가변 기구(20)의 작동 제어 변수, 즉 제2 흡기 밸브(13)의 개폐 시기를 작동 제어한다.
구체적으로는, ECU(40)는 저부하 모드에 있어서 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이 제2 흡기 밸브(13)의 개폐 시기를 지각시킨다. 이때, 흡기 밸브 개방 기간은 제1 흡기 밸브(12)의 개방 시기와 지각된 제2 흡기 밸브(13)의 폐쇄 시기 사이의 기간으로 되어, 제2 흡기 밸브(13)의 밸브 시기가 지각되지 않는 경우보다 길어진다. 또한, 이때 제2 흡기 밸브(13)의 폐쇄 시기는 최대 지각 상태에서 하사점(BDC)보다 상사점(TDC)에 근접하게 설정된다.
한편, 고속 고부하 모드에 있어서 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이 ECU(40)는 제2 흡기 밸브(13)의 개폐 시기의 지각량을 도 6의 (a)에 도시하는 저부하 모드보다 작게 하여, 제2 흡기 밸브(13)의 폐쇄 시기가 압축 행정의 후반에 있거나, 또는 예를 들어 제2 흡기 밸브(13)가 피스톤에 의한 흡기의 흡기 포트(19)로의 되밀림이 발생하는 영역 부근에서 폐쇄되도록 설정한다.
또한, 시동 모드 또는 저속 고부하 모드에 있어서 도 6의 (c)에 도시한 바와 같이 ECU(40)는 제2 흡기 밸브(13)의 개폐 시기를 진각시킨다. 최진각 상태에서의 제2 흡기 밸브(13)의 폐쇄 시기는 제1 흡기 밸브(12)의 폐쇄 시기와 실질적으로 일치하도록 제어된다. 따라서, 흡기 밸브 개방 기간은, 도 6의 (a)에 도시하는 저부하 모드와, 도 6의 (b)에 도시하는 고속 고부하 모드와 비교할 경우 가장 작아진다. 제2 흡기 밸브(13)의 개방 기간은 제1 흡기 밸브(12)의 개방 기간보다 길게 설정되어 있으므로, 제2 흡기 밸브(13)의 개방 시기는 그들 각각의 밸브 폐쇄 시기를 일치시킴으로써, 제1 흡기 밸브(12)의 개방 시기보다 앞서게 된다. 게다가, 제2 흡기 밸브(13)의 개방 기간은 배기 밸브(16, 17)의 개방 기간과 약간 오버랩된다.
따라서, 본 실시 형태에 따르면, 저부하 모드에 있어서 흡기 밸브 수단의 전체 밸브 개방 기간이 증가하므로, 펌핑 로스가 저하되어 연비를 향상시킬 수 있다. 특히, 제2 흡기 밸브(13)가 최대 지각 위치에 있을 경우에는, 그 폐쇄 시기가 하사점보다 다음의 상사점에 가까운 압축 행정의 후반에 있으므로, 펌핑 로스가 대폭 저감된다. 또한, 제1 흡기 밸브(12)의 개방 시기가 상사점 부근으로 설정되어 있으므로, 흡기 행정 초기 단계의 펌핑 로스도 저감될 수 있다. 또한, 제1 흡기 밸브(12)의 개방 시기가 상사점 부근이면, 배기 밸브(16, 17)의 폐쇄 시기가 상사점 부근으로 설정되어 있는 경우, 오버랩이 적다. 따라서, 배기 밸브측으로부터의 내부 EGR량이 감소되어, 연소성의 저하를 회피할 수 있다.
한편, 고속 고부하 모드에 있어서는 제2 흡기 밸브(13)의 폐쇄 시기가 압축 행정의 전반부 내에 있어, 흡기가 피스톤에 의해 흡기 포트(19)로 되밀림되는 영역 부근에서 밸브(13)를 폐쇄함으로써, 흡기의 충전 효율이 높아져 출력을 확보할 수 있다.
또한, 시동 모드나 저속 고부하 모드에 있어서는 제2 흡기 밸브(13)의 개폐 시기가 앞서게 되어 흡기 밸브 개방 기간의 초기 단계에 제2 흡기 밸브(13)만 개방되는 편측 밸브 개방 기간이 마련된다. 그 결과, 스월이 발생하여 연료와 공기의 혼합이나 연료 기화가 촉진되어, 엔진이 적은 연료로 시동될 수 있고, 연소성이 향상되어 배기 성능이 향상된다. 또한, 배기 밸브(16, 17)가 상당한 오버랩을 가짐으로써, 흡기 밸브가 개방될 경우 흡기가 흡기 포트(19)로 블로우 백되고, 흡기 포트(19)에 부착한 연료를 날려 버려 미립화시킨다. 따라서, 흡기 온도가 배기에 의해 상승됨에 따라 연료의 기화가 촉진되므로, 내부 EGR 가스가 증가되더라도 오히려 연소성이 향상될 수 있다. 또한, 미연소 연료를 많이 포함하는 배기가 배기 행정 후반에 배기 포트로 배출된다. 그러나, 스로틀 밸브(도시하지 않음)가 폐쇄되어 있으므로, 부압이 흡기 포트 내에 형성되어, 일단 배출된 배기 행정 후반의 배기가 흡기 포트측으로 빨려들어 간다. 그 후, 배기가 재흡입되어 연소되므로, 미연소 연료 성분이 저감된다. 이때, 흡기 밸브와 배기 밸브가 펜트루프형 연소실의 대향하는 경사면에 개별로 위치되는 경우, 배기가 원활하게 흡기 포트측으로 빨려들어가, 다음의 행정에서 재흡입된다. 그 후, 흡기 포트 벽면에 부착된 액체 연료가 날려 버려지고 연료 기화가 공기와 연료의 혼합 및 내부 EGR 가스와 미연소 연료 성분의 혼합과 함께 촉진된다. 따라서, 미연소 연료의 배출이 더욱 저감된다. 또한, 배기가 흡기 포트로 분출될 때에도 연소실에 스월이 생성되어, 혼합이 촉진된다.
또한, 본 실시 형태에 따르면 흡기 포트(19)가 우측으로부터 연장되어 있으므로, 흡기 포트(19)를 통과한 흡기는 펜트루프형인 연소실(18)에 좌측 방향으로 원활하게 유입된다. 또한, 밸브 개방 기간이 저부하 모드에서 증가될 때, 2개의 흡기 밸브 중 1개의 개폐 시기가 지각되는 경우, 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이 제1 흡기 밸브(12)만 개방한 편측 밸브 개방 기간이 흡기 행정 초기 단계에 마련된다. 따라서, 제1 흡기 밸브(12)를 통과하여 연소실(18)로 유입된 흡기는 연소실 내에서 도시한 바와 같이 반시계 방향으로 흐른다. 이어서 제2 흡기 밸브(13)는 폐쇄되므로 반시계 방향으로 흐르는 흡기를 서로 상쇄하지 않아, 스월(50)이 증가될 수 있다. 한편, 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이 제2 흡기 밸브(13)만 개방된 편측 밸브 개방 기간이 압축 행정 전반에 마련되므로, 연소실(18) 내의 흡기가 피스톤이 상승함에 따라 반시계 방향으로 흐르면서 제2 흡기 밸브(13)로부터 흡기 포트(19)로 블로우 백된다. 따라서, 흡기가 블로우 백되는 경우에도 연소실(18) 내의 흡기의 스월(51)이 유지될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 따르면 제2 흡기 밸브(13)만의 개폐 시기 제어와 흡기 포트(19) 및 흡기 밸브(12, 13)의 배치에 기초하여, 저부하 모드에 있어서도 스월이 강화될 수 있다. 따라서, 연료의 기화 및 공기와의 혼합이 촉진되고, 실압축비가 낮음에도 불구하고 실린더 벽면으로부터 받은 열에 의해 실린더 내 혼합 기체 온도가 상승될 수 있다. 따라서, 연소가 안정될 수 있다. 또한, 일단, 흡입된 혼합 기체가 흡기 포트(19)로 되밀려져, 반시계 방향 스월이 연소실(18) 내에서 더욱 강화된다. 따라서, 연료의 기화가 보다 촉진되어, 연소성을 향상시킬 수 있다. 또한, 흡기 포트로 되밀린 혼합 기체는 다음 행정에서 재흡입되지만, 사전에 기화와 혼합이 진행되어 연소성이 더욱 향상된다.
또한, 저부하 모드에서의 연소가 안정화되므로, 흡기 밸브의 폐쇄 시기를 지각시킬 수 있다. 따라서, 펌핑 로스가 저감될 수 있어, 연비가 대폭 향상될 수 있다.
특히, 본 실시 형태에서는 제2 흡기 밸브(13)의 개방 기간이 제1 흡기 밸브(12)의 개방 기간보다 길게 설정되어 있으므로, 흡기 밸브 수단의 전체 밸브 개방 기간이 제2 흡기 캠(11)의 위상을 가변함으로써 크게 변화될 수 있다. 따라서, 펌핑 로스의 저감 효과가 향상될 수 있다.
또한, 제1 흡기 밸브(12)의 개방 기간이 제2 흡기 밸브(13)의 개방 기간과 상이하므로, 제1 및 제2 흡기 밸브(12, 13)의 어느 한쪽의 흡기 밸브가 개방되는 편측 밸브 개방 기간이 제2 흡기 밸브(13)의 개방 기간의 변동에 상관없이, 흡기 밸브 개방 기간 내에 마련된다. 따라서, 연소실 내에서의 흡기류 사이의 간섭에 의한 스월의 저하가 억제될 수 있어, 연소 안정성이 확보될 수 있다. 특히, 시동 모드나 저속 고부하 모드에 있어서도, 스월이 밸브 개방 기간 초기 단계에 제2 흡기 밸브(13)만 개방되는 편측 밸브 개방 기간에 신속히 발생된다. 결과적으로, 연소성이 향상되어, 배기 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 저부하 모드에 있어서, 제2 흡기 캠(11)이 최지각으로 제어되는 경우 제1 및 제2 흡기 밸브(12, 13)의 각각의 리프트량을 나타내는 선도가 최대 리프트량의 1/2보다 큰 값에서 교차한다. 따라서, 이 교차점, 즉 흡기 밸브(12, 13)의 각각의 리프트량이 동일한 시점에서의 흡기에 대해 높은 유량을 확보할 수 있다. 따라서, 저부하 모드에 있어서 높은 흡기 유량이 확보될 수 있어, 연소성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 베인식 액추에이터로 형성되는 캠 위상 가변 기구가 제2 흡기 밸브(13)의 폐쇄 시기를 변경하는 기구로서 사용된다. 따라서, 밸브 리프트량을 증감시킴으로써 흡기 밸브의 폐쇄 시기를 변경하는 기구와 비교하여, 마찰이 감소될 수 있고, 밸브 기구의 작동 신뢰성 및 내구성이 향상될 수 있다.
본 발명은 도 6의 (a) 내지 도 6의 (c)에 도시한 3개 모드의 캠 위상 가변 기구(20)에 대한 작동 설정으로 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 이들 모드를 엔진의 특성에 기초하여 연속적인 가변 방식으로 설정해도 좋다.
또한, 본원에서 기술한 실시 형태에 따르면 제2 흡기 밸브의 위상이 가변적이지만, 제1 흡기 밸브(12)의 위상도 가변 가능하면 위상의 가변 범위가 넓어질 수 있다.
1 : 엔진
10 : 제1 흡기 캠
11 : 제2 흡기 캠
12 : 제1 흡기 밸브
13 : 제2 흡기 밸브
18 : 연소실
20 : 캠 위상 가변 기구
40 : ECU

Claims (5)

  1. 각각의 실린더에 대해, 제1 흡기 캠(10) 및 제2 흡기 캠(11)에 의해 각각 구동되도록 구성된 제1 흡기 밸브(12) 및 제2 흡기 밸브(13)와, 적어도 상기 제2 흡기 캠(11)의 위상을 가변하도록 구성된 캠 위상 가변 기구(20)를 포함하는 가변 밸브 기어를 구비한 내연 기관에 있어서,
    상기 제2 흡기 캠(11)은 상기 제2 흡기 밸브(13)의 개방 기간이 상기 제1 흡기 밸브(12)의 개방 기간보다 길어지도록 설정되고,
    상기 제2 흡기 캠(11)이 상기 캠 위상 가변 기구(20)에 의해 최지각 제어된 경우, 상기 제1 흡기 밸브(12)보다 지각 위치에 있고, 상기 제2 흡기 밸브(13)의 폐쇄 시기는 하사점(BDC)보다도 상기 하사점 다음의 상사점(TDC)에 더 가깝게 설정되고,
    상기 제2 흡기 캠(11)이 상기 캠 위상 가변 기구(20)에 의해 최진각 제어된 경우, 상기 제2 흡기 밸브(13)의 개방 기간의 초기에 상기 제2의 흡기 밸브(13)만 개방하는 편측 개방 기간이 마련되고, 상기 제2 흡기 밸브(13)의 폐쇄 시기는 상기 제1 흡기 밸브(12)의 폐쇄 시기와 실질적으로 일치하도록 설정되는 것을 특징으로 하는, 가변 밸브 기어를 구비한 내연 기관.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2 흡기 캠(11)이 상기 캠 위상 가변 기구(20)에 의해 최지각 제어된 경우, 상기 제1 및 제2 흡기 밸브(12, 13)의 각각의 리프트량은 상기 각각의 리프트량이 동일한 때, 상기 제1 또는 제2 흡기 밸브(12, 13)의 최대 리프트량의 1/2보다 큰 것을 특징으로 하는, 가변 밸브 기어를 구비한 내연 기관.
  5. 제1항에 있어서, 상기 내연 기관의 연소실(18)은 펜트루프형이고,
    상기 제1 흡기 밸브(12)에 의해 개폐되도록 구성되는 밸브 구멍과, 상기 제2 흡기 밸브(13)에 의해 개폐되도록 구성되는 밸브 구멍은 상기 연소실(18)의 중앙으로부터 오프셋하여 위치되는 것을 특징으로 하는, 가변 밸브 기어를 구비한 내연 기관.
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