KR101836154B1 - 모터를 이용한 엔진 휴지 기통 제어 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

모터를 이용한 엔진 휴지 기통 제어 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 모터를 이용한 엔진 휴지 기통 제어 장치 및 그 제어 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터를 이용한 엔진 휴지 기통 제어 장치 및 그 제어 방법은, 엔진의 실린더 밸브를 개폐하여 작동시키는 로커암; 상기 로커암의 하부에 위치하고 있는 케이스; 상기 케이스의 내부에 위치하고 있으며 로커암의 힌지와 연결되어 있는 제 1 록핀; 상기 제 1 록핀과 일단이 힌지 연결되어 있는 제 2 록핀; 상기 제 2 록핀의 타단이 고정되어 있는 고정판 및 상기 고정판을 구동시키는 모터를 포함하여 구성된다.

Description

모터를 이용한 엔진 휴지 기통 제어 장치 및 그 제어 방법 {CONTROL APPARATUS AND METHOD FOR CYLINDER DE-ACTIVATION ENGINE USING MOTOR}
본 발명은 모터를 이용한 엔진 휴지 기통 제어 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모터를 이용한 엔진 휴지 기통 제어 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
최근 국제 유가의 상승 등으로 인해 차량의 연비 개선에 관한 운전자들의 관심이 높아지고 있으며, 이러한 자동차 엔진의 연비를 향상시키고자 기통 휴지 기술(Cylinder De-Activation: CDA)을 적용하려는 연구가 진행되고 있다.
기통 휴지 기술이란 저부하 운전 조건에서는 기통의 일부를 휴지 상태로 제어함으로써 일부 기통만으로 부하에 대응하도록 하여 엔진 효율을 증대시키고 연비를 향상시키는 기술이다.
즉, 저부하 운전 조건이나 요구 동력이 낮은 아이들 조건에서는 전체 기통을 작동시켜 동력을 발생시키는 경우에 잉여 동력이 발생되므로, 일부 기통을 휴지 상태로 제어하고 나머지 기통을 통해 동력을 발생시킴으로써 연비를 향상시킨다.
기통 휴지 기술과 관련되는 선행기술은 한국 공개특허공보 제 10-2007-0123833 호에 개시되어 있고, 도 1에는 종래의 밸브 트레인의 모식도가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 밸브 트레인은 밸브 스프링(2)을 포함하는 밸브(4)와, 상기 밸브(4)를 구동시켜 주는 스윙 아암(6)과, 상기 스윙 아암(6)에 장착되어 스윙 아암(6)의 회동 범위를 조절하는 리프트 조절기구(8)와, 캠축(10)에 의하여 회전하면서 상기 리프트 조절 기구(8)를 포함하는 스윙 아암(6)을 구동시키는 캠(12)을 포함하여 이루어진다.
즉, 미도시한 크랭크 샤프트의 회전에 의하여 캠축(10)이 회전하면서 캠(12)을 회전시키면, 회전되는 캠(12)이 상기 리프트 조절기구(8)를 매개체로 스윙 아암(6)을 구동시켜 밸브(4)의 개폐 작동이 이루어지게 된다.
이 때, 리프트 조절기구(8)는 엔진의 회전 영역에 따라 상기 로커 아암(6)의 구동 높이를 제어함으로써, 밸브(4)의 리프트를 가변시킬 수 있게 되어 결과적으로 밸브를 여닫지 않는 휴지 상태로 제어가 가능하게 된다.
스윙 아암(6)은 한쌍의 좌우 아암(14)(16)으로 이루어져 좌우 일정간격으로 이격된 상태에서 후단부가 회전축(20)에 고정되며, 전단부에는 밸브(4)의 스템 엔드부(22)와 접촉되는 밸브 구동롤러(24)가 배치된다.
그리고 스윙 아암(6)의 중간부에 상기 리프트 조절기구(8)가 배치되는데, 리프트 조절기구(8)를 형성하는 한쌍의 원추형 롤러(26)(28)는 좌우 아암(14)(16)의 중앙부 내측에 고정되는 지지축(30)에 회전 및 좌우 슬라이드 가능하게 배치된다.
원추형 롤러(26)(28)는 소경부가 가운데로 모아지는 형태로 배치되며 그 사이에 배치되는 중앙 스톱퍼(32)에 의하여 좌,우 분리되며, 좌,우측으로 이격되는 범위는 확대 제한 스톱퍼(34)(36)에 의하여 제한된다.
중앙 스톱퍼(32)와 원추형 롤러(26)(28) 사이에는 유압실이 형성되어 저속시 이에 연통되는 유로를 통해 유압이 공급되면, 원추형 롤러(26)(28)는 양측으로 이격되어, 캠(12)이 회전하더라도 밸브를 구동시킬 수 없게 된다.
그러나, 상기 리프트 조절기구(8)를 작동시키기 위해 유압실에 연통되어 있는 유로에 유압을 이용하여야만 하고, 유압을 이용하면 오일 온도가 설정 온도 이상 상승하여 유압이 형성되기 전에는 휴지 기통을 원활하게 제어하지 못한다는 단점이 있다.
또한, 유압을 이용하기 위해서는 구조가 복잡해져 내구성이 약해지고, 이는 차량의 안전성에 문제가 된다.
대한민국 공개특허출원 제 10-2009-0056606 호
본 발명의 일 실시 예는, 실린더 밸브를 작동시키는 로커암에 있는 링크를 작동시키기 위해 유압으로 작동하는 록핀들을 모터로 제어하여 유압이 형성되기 전에 사용할 수 없는 냉시동, 아이들 구간에서도 휴지 기통을 제어할 수 있는 모터를 이용한 엔진 휴지 기통 제어 장치 및 그 제어 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 엔진의 실린더 밸브를 개폐하여 작동시키는 로커암;
상기 로커암의 하부에 위치하고 있는 케이스;
상기 케이스의 내부에 위치하고 있으며 로커암의 힌지와 연결되어 있는 제 1 록핀;
상기 제 1 록핀과 일단이 힌지 연결되어 있는 제 2 록핀;
상기 제 2 록핀의 타단이 고정되어 있는 고정판; 및
상기 고정판을 구동시키는 모터;
를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 제 1 록핀의 로드부가 케이스 내부에서 상하로 슬라이딩 가능하고, 제 1 록핀의 일단은 케이스로부터 돌출되어 로커암의 힌지와 연결될 수 있는 체결공이 형성되어 있고, 제 1 록핀의 타단은 제 2 록핀의 일단부와 힌지 연결되어 있는 구조일 수 있다.
바람직하게로는, 제 2 록핀은 'ㄱ'자 형상일 수 있으며, 제 2 록핀의 일단은 제 1 록핀과 힌지 연결되어 제 1 록핀이 케이스 내부에서 상하로 슬라이딩될 수 있다.
이러한 구조에서, 케이스 및 고정판은 실린더 헤드부에 고정되어 있는 구조일 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 모터를 이용한 엔진 휴지 기통 제어 방법으로서,
(a) 운전자의 요구 토크를 획득하는 토크 획득 단계;
(b) 엔진의 운전 상태를 검출하는 운전 상태 검출 단계; 및
(c) 엔진의 휴지 제어가 필요한지를 판단하는 휴지 제어 판단 단계;
를 포함할 수 있다.
이 때, (c) 단계에서, 휴지 제어가 필요한 것으로 판단한 경우에, 모터에 회전 신호를 인가하여 로커암의 작동을 제한함으로써 휴지 기통으로 제어될 수 있다.
이와 달리, (c) 단계에서, 휴지 제어가 필요하지 않은 것으로 판단한 경우에, 로커암의 작동을 정상 작동시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 모터를 이용한 엔진 휴지 기통 제어 장치 및 그 제어 방법은, 실린더 밸브를 작동시키는 로커암에 있는 링크를 작동시키기 위해 유압으로 작동하는 록핀들을 모터를 이용하여 유압이 형성되기 전에 사용할 수 없는 냉시동, 아이들 구간에서도 휴지 기통을 사용할 수 있게 됨으로써 연비 효율 및 내구성을 향상시키는 효과를 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 밸브 트레인의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터를 이용한 엔진 휴지 기통 제어 장치의 정상 작동 상태의 모식도이다.
도 3은 도 2의 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터를 이용한 엔진 휴지 기통 제어 장치의 휴지 상태의 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터를 이용한 엔진 휴지 기통 제어 방법의 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면에 도시된 특정 실시 예들에 의해 본 발명의 다양한 실시 예들을 설명한다. 후술되는 본 발명의 실시 예들에 차이는 상호 배타적이지 않은 사항으로 이해되어야 한다. 즉 본 발명의 기술 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서, 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은, 일 실시 예에 관련하여 다른 실시 예로 구현될 수 있으며, 각각의 개시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 변경될 수 있음이 이해되어야 하며, 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.
도 2에는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터를 이용한 엔진 휴지 기통 제어 장치의 정상 작동 상태의 모식도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 2의 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터를 이용한 엔진 휴지 기통 제어 장치의 휴지 상태의 모식도가 도시되어 있다.
도 2 및 도 3을 함께 참조하면, 모터를 이용한 엔진 휴지 기통 제어 장치(100)는 로커암(110), 케이스(120), 제 1 록핀(130), 제 2 록핀(140), 고정판(150) 및 모터(160)를 포함하여 구성되어 있다.
로커암(110)은 정상 작동 상태인 경우에 캠(170)의 작동에 따라 엔진의 실린더 밸브(112)를 정상적으로 개폐하도록 작동된다.
케이스(120)와 고정판(150)은 로커암(110)의 하부에 위치하여 실린더 헤드부에 고정되어 있다.
제 1 록핀(130)은 로드부(132)가 케이스(120) 내부에서 상하로 슬라이딩되며, 제 1 록핀(130)의 상부에는 케이스(120)로부터 돌출되어 로커암(110)의 힌지(114)와 체결될 수 있는 체결공(134)이 형성되어 있으며, 하부에는 제 2 록핀(140)의 일단부와 힌지 연결되도록 힌지공(136)이 형성되어 있어 로커암(110)의 힌지(114)와 함께 이동 가능하다.
제 2 록핀(140)은 'ㄱ'자 형상일 수 있으며, 제 1 록핀(130)과 일단이 힌지 연결되어 있고, 제 2 록핀(140)의 타단은 고정판(150)에 고정되어 있으며, 고정판(150)은 실린더 헤드부에 고정되어 모터(160)에 의해 구동된다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 작동 관계를 기술하면, 로커암(110)의 하부에 케이스(120)가 위치하고 있고, 제 1 록핀(130)은 케이스(120)의 내부에 위치하고 있다.
엔진의 휴지 제어가 필요한 것으로 판단된 경우에, 모터(160)를 작동시켜 고정판(150)의 각도(θ)를 조정하여 제 2 록핀(140)과 힌지 연결되어 있는 제 1 록핀(130)을 케이스(120) 내에서 슬라이딩시킨다. 제 1 록핀(130)의 체결공(134)이 케이스(120) 측으로 이동하면 결합되어 있는 로커암(110)의 힌지부(114)도 함께 이동하여 로커암(110)이 캠(170)에 의해 구동되지 않으므로 기통이 휴지 상태가 된다.
엔진의 휴지 제어가 필요하지 않은 것으로 판단한 경우에, 모터(160)를 작동시켜 고정판(150)의 각도를 조정하여 제 2 록핀(140)과 힌지 연결되어 있는 제 1 록핀(130)이 케이스(120)의 상부로부터 상승됨에 따라 힌지 연결되어 있는 로커암(110)도 함께 상승되어 로커암(110)이 캠(170)에 의해 구동되어 밸브(112)가 개폐되도록 한다.
도 4에는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터를 이용한 엔진 휴지 기통 제어 방법의 흐름도가 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 모터를 이용한 엔진 휴지 기통 제어 방법은, (a) 운전자의 요구 토크를 획득한다(S110). (b) 엔진의 운전 상태를 검출하여(S120) (c) 엔진의 휴지 제어가 필요한지를 판단한다(S130).
(c) 단계에서, 휴지 제어가 필요한 것으로 판단한 경우에, 해당 기통의 모터 회전을 조정하여(S140) 제 2 록핀과 힌지 연결되어 있는 제 1 록핀을 하강시키기 위해 고정판의 각도를 조정하여 로커암이 캠에 의해 구동되지 않도록 기통을 휴지 상태로 제어한다(S150).
(c) 단계에서, 휴지 제어가 필요하지 않은 것으로 판단한 경우에, 휴지 기통 제어를 종료하고 제 2 록핀과 힌지 연결되어 있는 제 1 록핀의 일단을 케이스로부터 돌출하도록 모터를 조정하여 로커암이 캠에 의해 구동되도록 정상 작동시킨다.
이상과 같이 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 이를 기초로 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다 할 것이다.
100: 엔진 휴지 기통 제어 장치 110: 로커암
112: 실린더 밸브 114: 힌지
120: 케이스 130: 제 1 록핀
132: 로드부 134: 체결공
136: 힌지공 140: 제 2 록핀
150: 고정판 160: 모터
170: 캠

Claims (7)

  1. 엔진의 실린더 밸브를 개폐하여 작동시키는 로커암;
    상기 로커암의 하부에 위치하고 있는 케이스;
    상기 케이스의 내부에 위치하고 있으며 로커암의 힌지와 연결되어 있는 제 1 록핀;
    상기 제 1 록핀과 일단이 힌지 연결되어 있는 제 2 록핀;
    상기 제 2 록핀의 타단이 고정되어 있는 고정판; 및
    상기 고정판을 구동시키는 모터;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터를 이용한 엔진 휴지 기통 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 록핀의 일단부는 케이스로부터 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 모터를 이용한 엔진 휴지 기통 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 록핀은 'ㄱ'자 형상인 것을 특징으로 하는 모터를 이용한 엔진 휴지 기통 제어 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이스 및 고정판은 실린더 헤드부에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 모터를 이용한 엔진 휴지 기통 제어 장치.
  5. 제 1 항에 따른 모터를 이용한 엔진 휴지 기통 제어 방법으로서,
    (a) 운전자의 요구 토크를 획득하는 토크 획득 단계;
    (b) 엔진의 운전 상태를 검출하는 운전 상태 검출 단계; 및
    (c) 엔진의 휴지 제어가 필요한지를 판단하는 휴지 제어 판단 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터를 이용한 엔진 휴지 기통 제어 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서, 휴지 제어가 필요한 것으로 판단한 경우에, 모터에 회전 신호를 인가하여 로커암의 작동을 제한함으로써 휴지 기통으로 제어하는 것을 특징으로 하는 모터를 이용한 엔진 휴지 기통 제어 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서, 휴지 제어가 필요하지 않은 것으로 판단한 경우에, 로커암의 작동을 정상 작동시키는 것을 특징으로 하는 모터를 이용한 엔진 휴지 기통 제어 방법.
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