KR101581068B1 - Electrohydraulic valve controller - Google Patents

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KR101581068B1
KR101581068B1 KR1020117006852A KR20117006852A KR101581068B1 KR 101581068 B1 KR101581068 B1 KR 101581068B1 KR 1020117006852 A KR1020117006852 A KR 1020117006852A KR 20117006852 A KR20117006852 A KR 20117006852A KR 101581068 B1 KR101581068 B1 KR 101581068B1
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미햐엘 하아스
니콜라 모렐리
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섀플러 테크놀로지스 아게 운트 코. 카게
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Abstract

본 발명은 유압 밸브(13)를 포함하고 비상 작동 특성을 위해서 추가의 유압 밸브(19)를 포함하는, 내연 기관용 가스 교환 밸브(2)의 가변 작동을 위한 전기 유압식 밸브 제어 장치(1)에 관한 것이다.The present invention relates to an electrohydraulic valve control device (1) for variable operation of a gas exchange valve (2) for an internal combustion engine, comprising a hydraulic valve (13) and an additional hydraulic valve will be.

Description

전기 유압식 밸브 제어 장치{ELECTROHYDRAULIC VALVE CONTROLLER}ELECTROHYDRAULIC VALVE CONTROLLER [0001]

본 발명은 내연 기관용 가스 교환 밸브의 가변 작동을 위한 전기 유압식 밸브 제어 장치에 관한 것이다. 이러한 밸브 제어 장치는The present invention relates to an electrohydraulic valve control apparatus for variable operation of a gas exchange valve for an internal combustion engine. Such a valve control device

- 캠축에 의해 구동되는 마스터 실린더 피스톤과, A master cylinder piston driven by a camshaft,

- 가스 교환 밸브를 구동시키는 슬레이브 실린더 피스톤과,A slave cylinder piston for driving the gas exchange valve,

- 마스터 실린더 피스톤 및 슬레이브 실린더 피스톤에 의해 경계가 형성되며 체적이 변화하는 압력 챔버와,A pressure chamber in which a boundary is formed by the master cylinder piston and the slave cylinder piston and whose volume changes,

- 내연 기관의 유압 수단 공급부에 연결되는 압력 강하 챔버와,A pressure drop chamber connected to the hydraulic means supply of the internal combustion engine,

- 압력 챔버를 압력 강하 챔버와 연결시키는 제어 라인 및, 이러한 제어 라인 내에 배치되어 제어 라인을 관통하는 유압 수단 흐름을 허용 또는 차단하는 전기식으로 트리거링 가능한 유압 밸브와,A control line connecting the pressure chamber with the pressure drop chamber, and an electrically triggerable hydraulic valve disposed within the control line for permitting or blocking the flow of the hydraulic means through the control line,

- 압력 챔버를 압력 강하 챔버와 연결시키는 바이패스 라인 및, 이러한 바이패스 라인 내에 배치되어 바이패스 라인을 관통하는 유압 수단 흐름을 압력 챔버 내로는 허용하고 압력 강하 챔버 내로는 차단하는 체크 밸브를 포함한다.- a bypass line connecting the pressure chamber with the pressure drop chamber and a check valve disposed in the bypass line to permit a flow of hydraulic means through the bypass line into the pressure chamber and into the pressure drop chamber .

상기 유형의 밸브 제어 장치는 일반적 유형으로서 고려되는 EP 0 931 912 A2호에 제시된다. 가스 교환 밸브의 최대 양정 및 제어 시간은, 소위 유압 링크 장치로서 작용하는 압력 챔버의 부분 체적이 압력 강하 챔버 내로의 유압 밸브 개방시 지속적으로 조절 가능하고 이에 상응하게 캠축에 의해 사전 설정된 캠 양정이 가스 교환 밸브로 완전히 전달되거나, 부분적으로 전달되거나, 전혀 전달되지 않음으로써 변경될 수 있다. 따라서, 밸브 제어 장치의 작동 신뢰도에 대한 실질적인 책임은 유압 밸브가 담당하게 되며, 유압 밸브의 스위칭 기능은 내연 기관의 모든 작동 조건하에서 정확하고 재현 가능하도록 보장되어야 한다.A valve control device of this type is shown in EP 0 931 912 A2, which is considered as a general type. The maximum lift and control time of the gas exchange valve is such that the partial volume of the pressure chamber acting as a so-called hydraulic linkage is continuously adjustable when the hydraulic valve is opened into the pressure drop chamber and correspondingly, May be altered by being fully delivered to the exchange valve, partially delivered, or not delivered at all. Therefore, the actual responsibility for operational reliability of the valve control apparatus is taken by the hydraulic valve, and the switching function of the hydraulic valve must be ensured to be accurate and reproducible under all operating conditions of the internal combustion engine.

그러나 유압 밸브가 더 이상 차단되지 않음으로써, 관련된 가스 교환 밸브 또는 가스 교환 밸브들의 작동 정지가 수반되고, 유압 밸브의 기능 장애가 결코 완전히 배제될 수는 없으므로, 인용된 공보에서 제시된 밸브 제어 장치에는 내연 기관의 적어도 제한된 추가 작동을 가능하게 하는 비상 작동 특성이 없다.However, since the hydraulic valve is no longer blocked, accompanied by the disconnection of the associated gas exchange valves or gas exchange valves, and the malfunction of the hydraulic valve can never be totally excluded, the valve control device presented in the cited publication, There is no emergency operating characteristic that allows at least limited additional operation of the battery.

따라서, 본 발명의 목적은 유압 밸브에 기능 장애가 발생하는 경우에도 충분한 비상 작동 특성을 갖도록, 도입부에 언급한 유형의 밸브 제어 장치를 개선하는 것이다. 이는 내연 기관의 성공적인 차지 교환(charge changing)을 위해 충분한 밸브 양정이 비상 작동시에도 발생될 수 있음을 의미한다.It is therefore an object of the present invention to improve the valve control device of the type mentioned in the introduction section so as to have sufficient emergency operation characteristics even in the event of a malfunction of the hydraulic valve. This means that sufficient valve lift can also be generated during emergency operation for successful charge changing of the internal combustion engine.

상기 목적은 청구범위 제1항의 특징부에 의해 달성되는 반면, 본 발명의 바람직한 실시예 및 개선예들은 종속항들에 제시될 수 있다. 이에 따라, 밸브 제어 장치는 추가 유압 밸브를 포함해야 하며, 이러한 추가 유압 밸브는 제어 라인 내에서 유압 밸브와 압력 강하 챔버 사이에 배치되어, 유압 밸브가 잘못 개방될 때 제어 라인을 관통하는 압력 강하 챔버 내로의 유압 수단 흐름을 차단한다. 이러한 조치를 통해서는 추가 유압 밸브가 비상 작동 동안 차단되고 이로써 압력 챔버의 압력 경감이 방지됨으로써, (예를 들어 전류 중단 또는 유압 밸브의 기계적 결함에 의해) 유압 밸브가 영구적으로 개방된 채로 유지될 때도 가스 교환 밸브로의 양정 전달을 위해 충분한 압력이 압력 챔버 내에 형성될 수 있다.While this object is achieved by the features of claim 1, the preferred embodiments and improvements of the invention can be indicated in the dependent claims. Accordingly, the valve control device must include an additional hydraulic valve, which is disposed in the control line between the hydraulic valve and the pressure drop chamber, such that the pressure drop chamber through the control line when the hydraulic valve is opened incorrectly Thereby blocking the flow of the hydraulic means. This action ensures that the additional hydraulic valve is shut down during the emergency operation and thus the pressure relief of the pressure chamber is prevented so that the hydraulic valve remains permanently open (e.g. by a current interruption or a mechanical fault of the hydraulic valve) Sufficient pressure may be formed in the pressure chamber for transferring the lift to the gas exchange valve.

유압 밸브가 전류가 공급되지 않는 상태에서 개방되도록 형성되는, 본 발명에 바탕한 바람직한 경우를 위해, 추가 유압 밸브도 전기식으로 트리거링 가능하고 전류가 공급되지 않는 상태에서 개방되도록 형성될 수 있다. 이러한 구성의 중요 장점은 밸브 제어 장치의 유리한 에너지 균형이며, 이는 이 경우 추가 유압 밸브가 단지 비상 작동 동안만 전류가 흐를 것이기 때문이다. 그럼에도 불구하고, 전류가 공급되지 않는 상태에서 차단되도록 설계되는 추가 유압 밸브를 제공하고 그리고/또는 이를 전기식으로 트리거링하는 대신에 유압식, 압축 공기식, 또는 기계식으로 트리거링하는 것을 선택할 가능성도 있다.For the preferred case based on the present invention, in which the hydraulic valve is configured to open in a state in which no current is supplied, the additional hydraulic valve may also be formed to be electrically triggerable and open in a state in which no current is supplied. A key advantage of this configuration is the favorable energy balance of the valve control system, since in this case the additional hydraulic valve will only conduct current during emergency operation. Nevertheless, it is also possible to provide an additional hydraulic valve designed to be shut off in the absence of current, and / or to select to trigger hydraulic, pneumatic, or mechanically instead of electrically triggering it.

또한, 유압 밸브는 추가 유압 밸브보다 훨씬 더 빠르게 스위칭되도록 형성되어야 한다. 시간이 제한되는 비상 작동 동안 밸브 제어 장치의 정상 기능이 생략될 수 있기 때문에, 추가 유압 밸브는 영구적으로 차단된 채로 유지될 수 있고, 이에 따라 비교적 천천히 스위칭되며 비용면에서 유리한 밸브로서 형성될 수 있다.In addition, the hydraulic valve should be configured to be switched much faster than the additional hydraulic valve. Since the normal function of the valve control device during the time-limited emergency operation can be omitted, the additional hydraulic valve can be kept permanently blocked and thus can be formed as a relatively slowly switched, cost-effective valve .

본 발명의 추가 특징들은 하기의 명세 내용과, 본 발명의 실시예가 단순하게 도시된 도면으로부터 얻어진다. 단 하나의 도면에는 본 발명에 따른 전기 유압식 밸브 제어 장치의 유압 회로도가 도시되어 있다.Additional features of the invention will be apparent from the following specification and from the drawings in which an embodiment of the invention is simply shown. Only one figure shows a hydraulic circuit diagram of an electrohydraulic valve control apparatus according to the present invention.

도 1에는 내연 기관용 가스 교환 밸브(2)의 가변 작동을 위한 본 발명에 따른 전기 유압식 밸브 제어 장치(1)의 중요 부품들이 유압 회로도에 의해 도시되어 있다. 본 도면에는 레버 형태의 캠공이(4)에 의해 캠축(6)의 캠(5)으로부터 구동되는 마스터 실린더 피스톤(3)과, 밸브 브릿지(8)에 의해 동일하게 작용하는 한 쌍의 가스 교환 밸브(2), 즉 유입 밸브 또는 배출 밸브를 차단 방향으로 작용하는 밸브 스프링(9)의 힘과 반대로 구동시키는 슬레이브 실린더 피스톤(7)이 도시되어 있다. 마스터 실린더 피스톤(3)과 슬레이브 실린더 피스톤(7)은 제어 라인(11)을 통해 유압식 압력 강하 챔버(12)와 연결되는 유압식 압력 챔버(10)의 경계를 형성한다. 제어 라인(11) 내에 배치된 유압 밸브(13), 즉 표시된 회로 표식에 따라 전기식으로 트리거링 가능하고 전류가 공급되지 않는 상태에서 개방되는 구조로 형성되는 유압 밸브는 제어 라인(11)을 관통하는 유압 수단 흐름이 허용 또는 차단되고, 이에 상응하게 압력 챔버(10)는 마스터 실린더 피스톤(3)이 작동하는 동안 변화하는 체적을 갖도록 한다. 이를 통해 발생하는 지속적인 가변성을 갖는 밸브 작동은 한편으로 유압 밸브(13)가 마스터 실린더 피스톤(3)의 전체 행정 단계 동안 차단 상태인 경우에는 가스 교환 밸브(2)의 최대 개방 행정의 한계 내에서 연장되고, 다른 한편으로 유압 밸브(13)가 적어도 마스터 실린더 피스톤(3)의 최대 양정에 이르기까지 개방 상태인 경우에는 가스 교환 밸브(2)의 완전 차단부 내에서 연장된다.In Fig. 1, important parts of an electrohydraulic valve control apparatus 1 according to the present invention for variable operation of a gas exchange valve 2 for an internal combustion engine are shown by a hydraulic circuit diagram. This figure shows a master cylinder piston 3 driven by a cam 5 of a camshaft 6 by a lever-shaped cam hole 4 and a pair of gas exchange valves 7, The slave cylinder piston 7 which drives the valve 2, that is, the inlet valve or the discharge valve, against the force of the valve spring 9 acting in the blocking direction. The master cylinder piston 3 and the slave cylinder piston 7 form the boundary of the hydraulic pressure chamber 10 connected to the hydraulic pressure drop chamber 12 via the control line 11. The hydraulic valve 13 arranged in the control line 11, that is, the hydraulic valve which is electrically triggerable according to the indicated circuit mark and which is formed so as to be opened in a state in which no current is supplied, The means flow is permitted or blocked and correspondingly the pressure chamber 10 has a volume which varies during operation of the master cylinder piston 3. The valve actuation having a constant variability arising therefrom is carried out on the one hand within the limit of the maximum opening stroke of the gas exchange valve 2 when the hydraulic valve 13 is in the shut-off state during the entire stroke phase of the master cylinder piston 3 And on the other hand it extends in the complete shut-off of the gas exchange valve (2) when the hydraulic valve (13) is at least open to the maximum head of the master cylinder piston (3).

내연 기관의 유압 수단 공급부(14)에, 여기서는 내연 기관의 윤활제 공급부에 체크 밸브(15)를 통해 연결된 압력 강하 챔버(12)는 스프링 하중을 받는 공지된 구조의 어큐뮬레이터(16)를 포함하고, 누설에 따른 압력 챔버(10)로부터의 유압 수단 손실을 보상하기 위한 목적으로 바이패스 라인(17)을 통해 압력 챔버(10)와 연결된다. 이 경우, 바이패스 라인(17) 내에 배치된 체크 밸브(18)는 바이패스 라인(17)을 관통하는 유압 수단 흐름이 압력 챔버(10) 내로는 허용되고 압력 강하 챔버(12) 내로는 차단되도록 한다.The pressure drop chamber 12 connected to the hydraulic means supply portion 14 of the internal combustion engine through the check valve 15 to the lubricant supply portion of the internal combustion engine here includes an accumulator 16 of a known structure subjected to a spring load, Is connected to the pressure chamber (10) through the bypass line (17) for the purpose of compensating for the loss of hydraulic means from the pressure chamber (10). In this case the check valve 18 disposed in the bypass line 17 ensures that the hydraulic means flow through the bypass line 17 is allowed into the pressure chamber 10 and blocked into the pressure drop chamber 12 do.

유압 밸브(13)가 내연 기관이 작동하는 동안 에러가 발생하여 개방된 채로 유지되는 경우(상술한 바와 같이, 이의 원인으로서는 특히 유압 밸브(13)의 전류 공급 중단이 고려된다), 그리고 이로 인해 상응하게 내연 기관의 작동 거동을 허용할 수 없을 때 가스 교환 밸브(2)의 완전 작동 정지가 야기되는 경우를 위해, 밸브 제어 장치(1)는 본 발명에 따라 추가 유압 밸브(19)를 포함하고, 이러한 추가 유압 밸브는 제어 라인(11) 내에서 유압 밸브(13)와 압력 강하 챔버(12) 사이에 배치되어 밸브 제어 장치(1)가 정상으로 작동하는 동안, 즉 에러 없이 작동하는 동안 개방된다. 그러나 이러한 추가 유압 밸브(19)는 내연 기관의 비상 작동을 가능하게 한다. 이러한 비상 작동은 에러가 발생하여 개방된 채로 유지되는 유압 밸브(13)의 감지 이후에 추가 유압 밸브(19)가 차단됨으로써 시작되므로, 압력 챔버(10) 내에 형성되는 유압 수단 압력은 더 이상 압력 강하 챔버(12) 내에서 경감될 수 없으며 가스 교환 밸브(2)는 충분하게 개방된다. 압력 챔버(10)가 완전 비압축성이며 누설 밀봉식인 이론적인 경우, 마스터 실린더 피스톤(3)에 의해 사전 설정된 행정은 완전히 가스 교환 밸브(2)로 전달될 것이며, 상술한 최대 개방 행정에 상응할 것이다.In the case where the hydraulic valve 13 is kept open due to an error occurring during the operation of the internal combustion engine (as described above, the interruption of the current supply of the hydraulic valve 13 is particularly considered as a cause thereof) The valve control device 1 comprises an additional hydraulic valve 19 in accordance with the present invention, for example, in the case where a complete shutdown of the gas exchange valve 2 is caused when the operating behavior of the internal combustion engine can not be allowed, This additional hydraulic valve is disposed in the control line 11 between the hydraulic valve 13 and the pressure drop chamber 12 so that the valve control device 1 is opened during normal operation, However, this additional hydraulic valve 19 enables emergency operation of the internal combustion engine. This emergency operation is started by blocking the further hydraulic valve 19 after detection of the hydraulic valve 13 which is kept open by an error, so that the hydraulic means pressure formed in the pressure chamber 10 is no longer pressure drop It can not be relieved in the chamber 12 and the gas exchange valve 2 is sufficiently opened. In the theoretical case where the pressure chamber 10 is completely incompressible and leak-tight, the predetermined stroke by the master cylinder piston 3 will be fully transferred to the gas exchange valve 2 and will correspond to the maximum opening stroke described above.

회로 표식에 따라 마찬가지로 전기식으로 트리거링 가능하고 전류가 공급되지 않는 상태에서 개방되는 추가 유압 밸브(19)의 전환 속도에 대해 유압 밸브(13)에 대한 요건보다 훨씬 덜 까다로운 요건이 요구될 수 있다. 이는 추가 유압 밸브(19)가 비상 작동이 시작될 때 개방 상태로부터 차단 상태로 단지 한 번만 전환될 필요가 있다는 사실에 기인한다. 이에 상응하게 추가 유압 밸브(19)는 훨씬 더 빠르게 스위칭되는 유압 밸브(13)보다 비용면에서 훨씬 유리하게 설계될 수 있다.A requirement that is much less demanding than the requirement for the hydraulic valve 13 for the switching speed of the additional hydraulic valve 19 which is also electrically triggerable and open in the current-unapplied state may be required according to the circuit marking. This is due to the fact that the additional hydraulic valve 19 needs to be switched only once from the open state to the shut-off state when the emergency operation is started. Correspondingly, the additional hydraulic valve 19 can be designed to be much more cost-effective than the hydraulic valve 13 which is switched much faster.

1 : 밸브 제어 장치
2 : 가스 교환 밸브
3 : 마스터 실린더 피스톤
4 : 캠공이
5 : 캠
6 : 캠축
7 : 슬레이브 실린더 피스톤
8 : 밸브 브릿지
9 : 밸브 스프링
10 : 압력 챔버
11 : 제어 라인
12 : 압력 강하 챔버
13 : 유압 밸브
14 : 유압 수단 공급부
15 : 체크 밸브
16 : 어큐뮬레이터
17 : 바이패스 라인
18 : 체크 밸브
19 : 추가 유압 밸브1: Valve control device
2: Gas exchange valve
3: master cylinder piston
4: Cam ball
5: Cam
6: camshaft
7: Slave cylinder piston
8: Valve bridge
9: Valve spring
10: Pressure chamber
11: control line
12: Pressure drop chamber
13: Hydraulic valve
14: Hydraulic supply part
15: Check valve
16: Accumulator
17: Bypass line
18: Check valve
19: Additional hydraulic valve

Claims (4)

내연 기관용 가스 교환 밸브(2)의 가변 작동을 위한 전기 유압식 밸브 제어 장치(1)이며, 상기 전기 유압식 밸브 제어 장치는
- 캠축(6)에 의해 구동되는 마스터 실린더 피스톤(3)과,
- 가스 교환 밸브(2)를 구동시키는 슬레이브 실린더 피스톤(7)과,
- 마스터 실린더 피스톤(3) 및 슬레이브 실린더 피스톤(7)에 의해 경계가 형성되며 체적이 변화하는 압력 챔버(10)와,
- 내연 기관의 유압 수단 공급부(14)에 연결되는 압력 강하 챔버(12)와,
- 압력 챔버(10)를 압력 강하 챔버(12)와 연결시키는 제어 라인(11) 및, 상기 제어 라인 내에 배치되어 제어 라인(11)을 관통하는 유압 수단 흐름을 허용 또는 차단하는 전기식으로 트리거링 가능한 유압 밸브(13)와,
- 압력 챔버(10)를 압력 강하 챔버(12)와 연결시키는 바이패스 라인(17) 및, 상기 바이패스 라인 내에 배치되어 바이패스 라인(17)을 관통하는 유압 수단 흐름을 압력 챔버(10) 내로는 허용하고 압력 강하 챔버(12) 내로는 차단하는 체크 밸브(18)를 포함하는 전기 유압식 밸브 제어 장치(1)에 있어서,
- 상기 밸브 제어 장치(1)는 추가 유압 밸브(19)를 포함하며, 상기 추가 유압 밸브는 제어 라인(11) 내에서 유압 밸브(13)와 압력 강하 챔버(12) 사이에 배치되어 유압 밸브(13)가 잘못 개방될 때 제어 라인(11)을 관통하는 압력 강하 챔버(12) 내로의 유압 수단 흐름을 차단하는 것을 특징으로 하는 전기 유압식 밸브 제어 장치(1).An electrohydraulic valve control device (1) for variable operation of a gas exchange valve (2) for an internal combustion engine, wherein the electrohydraulic valve control device
- a master cylinder piston (3) driven by a camshaft (6)
- a slave cylinder piston (7) for driving the gas exchange valve (2)
- a pressure chamber (10) whose boundary is formed by the master cylinder piston (3) and the slave cylinder piston (7) and whose volume changes,
- a pressure drop chamber (12) connected to the hydraulic means supply (14) of the internal combustion engine,
A control line 11 for connecting the pressure chamber 10 with the pressure drop chamber 12 and an electrically triggerable hydraulic pressure control valve 11 for permitting or blocking the flow of hydraulic means disposed in the control line and through the control line 11, A valve 13,
A bypass line 17 connecting the pressure chamber 10 with the pressure drop chamber 12 and a hydraulic means flow disposed in the bypass line and passing through the bypass line 17 into the pressure chamber 10 And a check valve (18) which permits the pressure reduction chamber (12) to shut off and into the pressure drop chamber (12)
The valve control device 1 comprises an additional hydraulic valve 19 which is arranged in the control line 11 between the hydraulic valve 13 and the pressure drop chamber 12 and is connected to a hydraulic valve (13) is opened incorrectly, the flow of hydraulic means into the pressure drop chamber (12) through the control line (11) is blocked. 제1항에 있어서, 상기 유압 밸브(13)는 전류가 공급되지 않는 상태에서 개방되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 유압식 밸브 제어 장치(1).The electrohydraulic valve control device (1) according to claim 1, wherein the hydraulic valve (13) is formed to be opened in a state in which no current is supplied. 제2항에 있어서, 상기 추가 유압 밸브(19)도 전기식으로 트리거링 가능하고 전류가 공급되지 않는 상태에서 개방되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 유압식 밸브 제어 장치(1).3. The electrohydraulic valve control device (1) according to claim 2, characterized in that said additional hydraulic valve (19) is also electrically triggerable and open to open in the absence of current. 제1항에 있어서, 상기 유압 밸브(13)는 상기 추가 유압 밸브(19)보다 더 빠르게 스위칭되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 유압식 밸브 제어 장치(1).2. An electrohydraulic valve control device (1) as claimed in claim 1, characterized in that the hydraulic valve (13) is configured to switch faster than the further hydraulic valve (19).
KR1020117006852A 2008-09-26 2009-09-15 Electrohydraulic valve controller KR101581068B1 (en)

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