KR102185712B1 - 가변밸브 타이밍 장치 - Google Patents

가변밸브 타이밍 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102185712B1
KR102185712B1 KR1020190084227A KR20190084227A KR102185712B1 KR 102185712 B1 KR102185712 B1 KR 102185712B1 KR 1020190084227 A KR1020190084227 A KR 1020190084227A KR 20190084227 A KR20190084227 A KR 20190084227A KR 102185712 B1 KR102185712 B1 KR 102185712B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
chamber
flow path
upper plunger
plunger
valve
Prior art date
Application number
KR1020190084227A
Other languages
English (en)
Inventor
박태형
Original Assignee
현대중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대중공업 주식회사 filed Critical 현대중공업 주식회사
Priority to KR1020190084227A priority Critical patent/KR102185712B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102185712B1 publication Critical patent/KR102185712B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/26—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of two or more valves operated simultaneously by same transmitting-gear; peculiar to machines or engines with more than two lift-valves per cylinder
    • F01L1/267—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of two or more valves operated simultaneously by same transmitting-gear; peculiar to machines or engines with more than two lift-valves per cylinder with means for varying the timing or the lift of the valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
    • F01L1/18—Rocking arms or levers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/20—Adjusting or compensating clearance
    • F01L1/22—Adjusting or compensating clearance automatically, e.g. mechanically
    • F01L1/24—Adjusting or compensating clearance automatically, e.g. mechanically by fluid means, e.g. hydraulically
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/20—Adjusting or compensating clearance
    • F01L1/22—Adjusting or compensating clearance automatically, e.g. mechanically
    • F01L1/24—Adjusting or compensating clearance automatically, e.g. mechanically by fluid means, e.g. hydraulically
    • F01L2001/2427—Adjusting or compensating clearance automatically, e.g. mechanically by fluid means, e.g. hydraulically by means of an hydraulic adjusting device located between cam and push rod
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2810/00—Arrangements solving specific problems in relation with valve gears
    • F01L2810/02—Lubrication

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 가변밸브 타이밍 장치는 내부 공간에 제1 챔버 및 제2 챔버를 구비하는 본체; 상기 제2 챔버에 승강 가능하게 구비되는 상부플런저; 상기 상부플런저의 하측에 구비되고, 상기 상부플런저를 승강시키는 하부플런저; 상기 제1 챔버를 사이에 두고 상기 상부플런저와 이격되도록 배치되며, 상기 상부플런저와 연동되어 승강되는 연결로드; 상기 제1 챔버 및 상기 제2 챔버와 연결되도록 상기 본체에 형성되는 순환유로; 및 상기 본체에 설치되고, 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버가 연통되거나 차단되도록 상기 순환유로를 개폐하는 개폐밸브;를 포함하며, 상기 하부플런저가 상승함에 따라 상기 상부플런저와 상기 연결로드 사이의 이격거리가 변화될 수 있다.

Description

가변밸브 타이밍 장치{Variable valve timing apparatus}
본 발명은 가변밸브 타이밍 장치에 관한 것이다.
일반적으로 엔진은 연료의 연소시 발생하는 열에너지를 기계적 에너지로 바꾸는 장치이다. 즉, 엔진은 선박, 자동차 등과 같은 이동수단에 추진력을 발생시키는 장치이다. 이러한 엔진은 엔진블록 상에 다수의 실린더가 설치되고, 각각의 실린더 내에는 흡기밸브 및 배기밸브가 설치된다. 흡기밸브와 배기밸브는 로커암(Rocker Arm), 푸쉬로드(Push Rod), 스윙암(Swing Arm), 캠(Cam) 등을 통해 실린더를 개방시키거나 밀폐시킨다.
한편, 최근에는 친환경 고효율 엔진에 대한 요구가 증대하면서 다양한 엔진의 성능 개선에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 특히, 엔진 성능 향상에 있어 최적의 흡기 또는 배기 조건이 큰 영향을 미치고 있기 때문에 엔진의 운전 조건(속도, 부하 등)에 따른 상이한 밸브 타이밍 조절을 통해 엔진 내의 흡기밸브 및 배기밸브의 개폐시기를 최적화하기 위한 기술들이 연구되고 있다.
이와 같이 엔진의 운전 조건(속도, 부하 등)에 따라 흡, 배기밸브의 개폐 타이밍을 조절하여 열효율을 높이고, 스모크(Smoke)를 저감하며, 연비를 향상시키는 것이 가변밸브 타이밍 장치이다.
종래 기술에 따른 가변밸브 타이밍 장치는 캠의 위상을 변화시켜 흡, 배기밸브가 실린더를 밀폐하는 시기를 앞당기거나 지연시킨다. 이에 따라, 종래 기술에 따른 가변밸브 타이밍 장치는 다음과 같은 문제가 있다.
첫째, 종래 기술에 따른 가변밸브 타이밍 장치는 캠을 바꾸지 않는 이상 흡기밸브의 밀폐 시기를 조절하는 것이 불가능할 뿐만 아니라, 밀폐 시기를 능동적으로 제어할 수 없으므로 엔진의 부하에 따른 밸브 타이밍을 최적화할 수 없는 문제가 있다.
둘째, 종래 기술에 따른 가변밸브 타이밍 장치는 엔진의 부하에 따른 밸브 타이밍을 최적화할 수 없으므로, 엔진의 열효율이 낮아 연비가 좋지 않을 뿐만 아니라 유해 배기물질의 배출량을 증가시켜 환경을 오염시키는 문제가 있다.
한국 공개특허공보 제10-2013-0088319호
본 발명의 일 실시예에 따른 목적은 연소실의 개방 및 밀폐 시기를 조절하여 엔진의 성능을 최적화시킬 수 있는 가변밸브 타이밍 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가변밸브 타이밍 장치는 내부 공간에 제1 챔버 및 제2 챔버를 구비하는 본체; 상기 제2 챔버에 승강 가능하게 구비되는 상부플런저; 상기 상부플런저의 하측에 구비되고, 상기 상부플런저를 승강시키는 하부플런저; 상기 제1 챔버를 사이에 두고 상기 상부플런저와 이격되도록 배치되며, 상기 상부플런저와 연동되어 승강되는 연결로드; 상기 제1 챔버 및 상기 제2 챔버와 연결되도록 상기 본체에 형성되는 순환유로; 및 상기 본체에 설치되고, 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버가 연통되거나 차단되도록 상기 순환유로를 개폐하는 개폐밸브;를 포함하며, 상기 하부플런저가 상승함에 따라 상기 상부플런저와 상기 연결로드 사이의 이격거리가 변화될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가변밸브 타이밍 장치는 상기 하부플런저와 상기 상부플런저가 상승함에 따라 상기 제1 챔버에 채워진 윤활유가 상기 제2 챔버로 유동되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가변밸브 타이밍 장치의 상기 본체의 상기 내부 공간에는 상기 제2 챔버의 하측에 제3 챔버가 구비되고, 상기 제2 챔버와 상기 제3 챔버 사이에는 논리턴밸브가 배치되며, 상기 논리턴밸브는 상기 상부플런저가 승강함에 따라 상기 제2 챔버와 상기 제3 챔버를 연통시키거나 차단시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가변밸브 타이밍 장치의 상기 순환유로는 상기 제1 챔버에 연결된 제1 유로, 상기 제2 챔버에 연결된 제2 유로 및 상기 제3 챔버에 연결된 제3 유로를 포함하며, 상기 하부플런저와 상기 상부플런저가 상승함에 따라 상기 개폐밸브는 기설정된 시간 동안 상기 제1 유로와 상기 제2 유로를 개방하고 상기 제3 유로를 밀폐하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가변밸브 타이밍 장치는 상기 하부플런저와 상기 상부플런저가 상승함에 따라 상기 개폐밸브가 상기 제1 설정시간이 경과된 후 제2 설정시간 동안 상기 제1 유로, 상기 제2 유로 및 상기 제3 유로를 밀폐하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가변밸브 타이밍 장치의 상기 하부플런저가 하강함에 따라 상기 개폐밸브는 기설정된 시간 동안 상기 제1 유로, 상기 제2 유로 및 상기 제3 유로를 밀폐할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가변밸브 타이밍 장치는 상기 하부플런저가 하강함에 따라 상기 개폐밸브가 상기 제3 설정시간이 경과된 후 제4 설정시간 동안 상기 제1 유로를 밀폐하고 상기 제2 유로 및 상기 제3 유로를 개방하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가변밸브 타이밍 장치의 상기 연결로드에는 상기 제1 챔버에 윤활유를 공급하는 공급유로가 형성되고, 상기 본체에는 상기 제2 챔버에 윤활유를 공급하는 공급유로가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가변밸브 타이밍 장치는 엔진의 부하에 따라 연소실의 개방 및 밀폐 시기를 조절하여 엔진의 성능을 최적화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변밸브 타이밍 장치가 설치된 엔진의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변밸브 타이밍 장치의 개략적인 단면도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변밸브 타이밍 장치에 의해 연소실이 개방되는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변밸브 타이밍 장치에 의해 연소실이 밀폐되는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니한다.
예를 들어, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 구성요소의 추가, 변경 또는 삭제 등을 통하여 본 발명의 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
아울러, 명세서 전체에서, 어떤 구성이 다른 구성과 '연결'되어 있다 함은 이들 구성들이 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 구성을 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함하는 것을 의미한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변밸브 타이밍 장치가 설치된 엔진의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변밸브 타이밍 장치(100)는 스윙암(2)과 푸쉬로드(3) 사이에 설치된다. 푸쉬로드(3)는 로커암(4)을 통해 흡, 배기밸브(5)에 연결된다.
스윙암(2)은 캠(1)과 연동하여 상하로 승강하면서 가변밸브 타이밍 장치(100)를 승강시킬 수 있다. 가변밸브 타이밍 장치(100)는 상부플런저(120)와 하부플런저(130)를 포함하며, 하부플런저(130)는 캠(1)에 의해 상하 방향으로 승강될 수 있다.
하부플런저(130)가 상측으로 상승될 경우, 하부플런저(130)는 상부플런저(120)를 가압하여 상측으로 이동시킬 수 있다. 이때, 상부플런저(120)는 푸쉬로드(3)를 가압하여 로커암(4)을 통해 흡, 배기밸브(5)를 작동시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가변밸브 타이밍 장치(100)가 흡기밸브(5)를 작동시키는 경우를 일 예로 설명한다.
흡기밸브(5)는 연소실을 개방함으로써, 연소실에 공기가 주입되도록 할 수 있다. 흡기밸브(5)는 연소실을 폐쇄함으로써, 연소실에 주입되는 공기를 차단할 수 있다.
흡기밸브(5)가 연소실을 개방 및 밀폐시키는 타이밍에 따라 연소실에 공급되는 공기량이 달라질 수 있다. 예컨대, 흡기밸브(5)가 연소실을 밀폐시키는 타이밍이 빠르면, 연소실을 밀폐시키는 타이밍이 느린 경우에 비해 연소실에 주입되는 공기량이 적을 수 있다. 또한, 흡기밸브(5)가 연소실을 밀폐시키는 타이밍이 느리면, 연소실을 밀폐시키는 타이밍이 빠른 경우에 비해 연소실에 주입되는 공기량이 많을 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변밸브 타이밍 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변밸브 타이밍 장치(100)는 본체(110), 상부플런저(120), 하부플런저(130), 챔버(140), 순환유로(150), 논리턴밸브(170), 개폐밸브(160) 및 연결로드(190)를 포함한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변밸브 타이밍 장치(100)는 제어부 및 센서부를 더 포함할 수 있다.
본체(110)는 소정 길이를 갖도록 형성되고, 내부 공간을 갖는다. 본체(110)의 내부 공간에는 연결로드(190), 상부플런저(120), 하부플런저(130), 챔버(140) 및 논리턴밸브(170)가 설치된다.
본체(110)에는 공급유로(111)가 형성되고, 공급유로(111)를 통해 윤활유가 챔버(140)로 공급될 수 있다. 일 예로, 본체(110)의 공급유로(111)를 통해 제2 챔버(142)에 윤활유가 공급될 수 있다.
연결로드(190)는 상부플런저(120)와 연동되어 승강가능하게 구성된다. 연결로드(190)의 일측은 푸쉬로드(3)와 연결되며, 연결로드(190)는 푸쉬로드(3)를 가압하여 로커암(4)을 통해 흡기밸브(5)를 작동시킬 수 있다.
연결로드(190)에는 공급유로(191)가 형성되고, 공급유로(191)를 통해 윤활유가 챔버(140)로 공급될 수 있다. 일 예로, 연결로드(190)의 공급유로(191)를 통해 제1 챔버(141)에 윤활유가 공급될 수 있다. 연결로드(190)의 타측은 제1 챔버(141)와 연결된다. 연결로드(190)의 타측에는 윤활유 공급밸브(192)가 구비된다. 윤활유 공급밸브(192)는 일 예로, 체크밸브일 수 있다.
상부플런저(120)는 본체(110)의 내부 공간에 승강 가능하게 설치된다. 일 예로, 상부플런저(120)는 후술하는 제2 챔버(142)에 승강 가능하게 설치될 수 있다.
상부플런저(120)는 일측이 연결로드(190)에 연결되고, 타측이 하부플런저(130)에 연결될 수 있다.
상부플런저(120)는 상대적으로 직경이 큰 헤드부와 헤드부에서 상하로 연장되고 상대적으로 직경이 작은 바디부를 포함한다. 상측 바디부는 연결로드(190)에 연결되고, 하측 바디부는 하부플런저(130)에 연결될 수 있다.
상부플런저(120)의 헤드부, 하측 바디부 및 하부플런저(130)에는 제2 챔버(142)와 연통되는 드레인유로(131)가 형성될 수 있다.
상부플런저(120)는 하부플런저(130)에 의해 상승할 수 있다. 이 경우, 상부플런저(120)는 연결로드(190) 및 푸쉬로드(3)를 상승시켜 로커암(4)을 통해 흡기밸브(5)를 작동시킬 수 있다. 이에 따라, 흡기밸브(5)는 연소실에 공기가 주입되도록 연소실을 개방할 수 있다.
상부플런저(120)가 상승할 경우, 연결로드(190)는 상부플런저(120)와 이격된상태에서 상승하는데, 연결로드(190)와 상부플런저(120) 사이의 이격거리를 조정하여 연소실을 개방하는 타이밍을 늦추거나 앞당길 수 있다.
예를 들어, 연결로드(190)와 상부플런저(120) 사이에는 제1 챔버(141)가 구비된다. 상부플런저(120)가 상승할 경우 후술하는 바와 같이 개폐밸브(160)에 의해 제1 챔버(141)와 제2 챔버(142)가 서로 연통될 수 있고, 이에 따라 제1 챔버(141) 내의 윤활유가 제2 챔버(142)로 이동될 수 있다. 즉, 개폐밸브(160)에 의해 제1 챔버(141) 내의 유압을 변화시킬 수 있으므로, 상부플런저(120)와 연결로드(190)를 함께 상승시키지 않고, 상부플런저(120)만 상승시킬 수 있다. 따라서, 제1 챔버(141) 내의 유압을 조정함으로써 연결로드(190)와 상부플런저(120) 사이의 이격거리를 조정할 수 있다.
상부플런저(120)는 하부플런저(130)가 하강할 경우, 하부플런저(130)로부터 이격된 상태에서 천천히 하강하거나 하부플런저(130)에 접촉된 상태에서 함께 하강할 수 있다. 이 경우, 상부플런저(120)는 연결로드(190) 및 푸쉬로드(3)를 하강시켜 흡기밸브(5)가 연소실을 밀폐하도록 할 수 있다.
상부플런저(120)가 하부플런저(130)로부터 이격된 상태에서 천천히 하강할 경우, 연소실을 밀폐시키는 타이밍을 지연시킬 수 있고, 상부플런저(120)가 하부플런저(130)와 함께 하강할 경우, 연소실을 밀폐시키는 타이밍을 앞당길 수 있다.
하부플런저(130)는 상부플런저(120)를 승강시키기 위한 것으로서, 상부플런저(120)의 하측에 설치된다. 하부플런저(130)는 상면이 상부플런저(120)의 하면에 접촉될 수 있다.
하부플런저(130)는 스윙암(2)의 작동에 연동하여 승강되며, 상부플런저(120)를 승강시킬 수 있다. 일 예로, 하부플런저(130)는 스윙암(2)이 상승함에 따라 상측 방향으로 이동되어 상부플런저(120)를 상승시킬 수 있다. 하부플런저(130)는 스윙암(2)이 하강함에 따라 하측 방향으로 이동되어 상부플런저(120)를 하강시킬 수 있다.
한편, 본체(110)의 내부 공간에는 가이드부재(180)가 고정 배치되고, 상부플런저(120, 일 예로, 하측 바디부)와 하부플런저(130)는 가이드부재(180)에 삽입되어 승강될 수 있다.
챔버(140)는 본체(110)의 내부 공간에 형성된다. 챔버(140)에는 상부플런저(120)가 승강 가능하게 설치된다. 챔버(140)는 제1 챔버(141), 제2 챔버(142) 및 제3 챔버(143)를 포함한다.
제1 챔버(141)는 연결로드(190)와 상부플런저(120) 사이에 형성되고, 제2 챔버(142)는 논리턴밸브(170)의 상측에 형성되며, 제3 챔버(143)는 논리턴밸브(170)의 하측에 형성된다. 즉, 제3 챔버(143)는 제2 챔버(142)의 하측에 형성된다.
제1 챔버(141)와 제2 챔버(142)는 순환유로(150)를 통해 연통되거나 차단될 수 있다. 또한, 제2 챔버(142)와 제3 챔버(143)도 순환유로(150)를 통해 연통되거나 차단될 수 있다.
챔버(140)에는 윤활유가 채워질 수 있다. 제1 챔버(141)는 연결로드(190)의 공급유로(191)를 통해 윤활유를 공급받고, 제2 챔버(142)는 본체(110)의 공급유로(111)를 통해 윤활유를 공급받을 수 있다. 제3 챔버(143)는 상부플런저(120)의 상승에 의해 상부플런저(120)와 논리턴밸브(170)가 이격될 경우 제2 챔버(142)로부터 윤활유를 공급받을 수 있다.
윤활유는 상부플런저(120)의 이동시 발생하는 마찰을 감소시킬 수 있다. 또한, 윤활유는 상부플런저(120)가 상승할 경우 연결로드(190)의 상승을 지연시키는 기능을 할 수 있고, 상부플런저(120)가 하강할 경우 상부플런저(120)의 하강을 지연시키는 기능을 할 수 있다.
논리턴밸브(170)는 제2 챔버(142)와 제3 챔버(143) 사이에 설치될 수 있다. 논리턴밸브(170)와 상부플런저(120)가 접촉한 상태에서는 제2 챔버(142)와 제3 챔버(143)가 서로 차단될 수 있고, 논리턴밸브(170)와 상부플런저(120)가 이격된 상태에서는 제2 챔버(142)와 제3 챔버(143)가 서로 연통될 수 있다. 한편, 논리턴밸브(170)와 상부플런저(120)가 서로 접촉한 상태이더라도 개폐밸브(160)의 작동에 따라 제2 챔버(142)와 제3 챔버(143)가 연통될 수 있다.
논리턴밸브(170)는 가이드부재(180)에 대하여 탄성 지지될 수 있다. 이를 위하여, 가이드부재(180)에는 탄성부재(182, 일 예로, 스프링)가 설치될 수 있다. 일 예로, 탄성부재(182)의 일측은 논리턴밸브(170)에 고정되고, 탄성부재(182)의 타측은 가이드부재(180)에 고정될 수 있다. 따라서, 논리턴밸브(170)는 가이드부재(180)에 대하여 탄성 지지된 상태로 상부플런저(120)의 헤드부를 탄성 지지할 수 있다.
논리턴밸브(170)와 상부플런저(120)가 접촉한 상태에서 탄성부재(182)는 압축된 상태일 수 있다. 따라서, 상부플런저(120)가 상승할 경우, 탄성부재(182)의 탄성력에 의해 논리턴밸브(170)가 상측 방향으로 이동될 수 있다.
즉, 논리턴밸브(170)는 상부플런저(120)의 상승에 연동되어 상부플런저(120)와 함께 상승할 수 있다. 다만, 논리턴밸브(170)가 상승 가능한 최대거리는 탄성부재(182)에 영향을 받으므로, 상부플런저(120)가 일정 거리 이상 상승하게 되면 상부플런저(120)는 논리턴밸브(170)와 이격될 수 있다.
상부플런저(120)가 하강할 경우, 상부플런저(120)의 하중에 의해 탄성부재(182)가 압축될 수 있다.
순환유로(150)는 챔버(140)와 연결되도록 본체(110)에 형성되며, 개폐밸브(160)에 의해 개방되거나 폐쇄될 수 있다. 순환유로(150)는 제1 유로(151), 제2 유로(152) 및 제3 유로(153)를 포함한다.
개폐밸브(160)는 엔진의 운전 조건에 따라 제1 유로(151), 제2 유로(152) 및 제3 유로(153)을 선택적으로 개방하거나 밀폐시킬 수 있다. 예를 들어, 연소실을 개방할 경우, 개폐밸브(160)는 제1 유로(151)와 제2 유로(152)를 개방시키고 제3 유로(153)를 밀폐시키거나, 제1 유로(151) 내지 제3 유로(153)를 모두 밀폐시킬 수 있다. 연소실을 밀폐할 경우, 개폐밸브(160)는 제1 유로(151)를 밀폐하고, 제2 유로(152)와 제3 유로(153)를 개방시키거나, 제1 유로(151) 내지 제3 유로(153)를 모두 밀폐시킬 수 있다.
개폐밸브(160)는 본체(110)에 부착되는 밸브하우징(164) 및 밸브하우징(164)의 내부에 설치되는 제1 밸브(161), 제2 밸브(162) 및 제3 밸브(163)를 포함한다.
제1 밸브(161)는 제1 유로(151)를 개방하거나 폐쇄할 수 있도록 구성되고, 제2 밸브(162)는 제2 유로(152)를 개방하거나 폐쇄할 수 있도록 구성되며, 제3 밸브(163)는 제3 유로(153)를 개방하거나 폐쇄할 수 있도록 구성된다.
개폐밸브(160)는 본체(110)의 외부면에 설치될 수 있으며, 순환유로(150)를 개방하거나 폐쇄시킴으로써 각 챔버를 연통시키거나 차단시킬 수 있다.
순환유로(150)의 제1 유로(151)는 제1 챔버(141) 및 제1 밸브(161)와 연결되고, 제2 유로(152)는 제2 챔버(142) 및 제2 밸브(162)와 연결되며, 제3 유로(153)는 제3 챔버(143) 및 제3 밸브(163)와 연결된다.
개폐밸브(160)의 작동에 따라 제1 챔버(141), 제1 유로(151), 제2 유로(152) 및 제2 챔버(142)가 서로 연통될 수 있고, 제3 챔버(143), 제3 유로(153), 제2 유로(152) 및 제2 챔버(142)가 서로 연통될 수 있다.
개폐밸브(160)는 일 예로 솔레노이드 밸브(Solenoid Valve)일 수 있다. 개폐밸브(160)는 유선통신 및 무선통신 중 적어도 하나의 방법으로 제어부에 연결될 수 있다.
도 3 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변밸브 타이밍 장치의 작동에 의해 연소실이 개방되는 과정을 설명한다.
도 3을 참조하면, 본체(110)의 공급유로(111)와 연결로드(190)의 공급유로(191)를 통해 제1 챔버(141)와 제2 챔버(142)로 윤활유가 공급된다. 여기서, 제1 밸브(161)는 제1 유로(151)를 개방하도록 이동되고, 제2 밸브(162)는 제2 유로(152)를 개방하도록 이동된다. 이때, 제3 유로(153)는 제3 밸브(163)에 의해 밀폐된 상태이다. 즉, 개폐밸브(160)는 제1 설정시간 동안 제1 유로(151)와 제2 유로(152)를 개방하고 제3 유로(153)를 밀폐하도록 구성될 수 있다. 여기서, 제1 설정시간은 엔진의 운전 조건을 고려하여 미리 설정될 수 있다.
따라서, 개폐밸브(160)에 의해 제1 챔버(141)와 제2 챔버(142)는 제1 설정시간 동안 서로 연통될 수 있다.
캠(1)에 의해 하부플런저(130)가 상승되면, 상부플런저(120)는 하부플런저(130)에 의해 상측으로 이동된다. 이때, 상부플런저(120)와 연결로드(190) 사이의 제1 챔버(141)에 채워진 윤활유는 상부플런저(120)의 상승에 의해 유동될 수 있다. 예컨대, 제1 유로(151)와 제2 유로(152)가 개방된 상태이므로, 제1 챔버(141)에 채워진 윤활유는 제1 유로(151)와 제2 유로(152)를 거쳐 제2 챔버(142)로 유동될 수 있다.
개폐밸브(160)에 의해 제1 챔버(141)와 제2 챔버(142)가 서로 연통되므로, 상부플런저(120)가 상승할 경우 제1 챔버(141) 내의 윤활유가 제2 챔버(142)로 이동되며, 이 상태에서는 상부플런저(120)와 연결로드(190)가 함께 상승하지 않고, 상부플런저(120)만 상승된다.
즉, 상부플런저(120)의 상승에 의해 상부플런저(120)와 연결로드(190) 사이의 이격거리가 줄어들며(즉, 제1 챔버(141)의 체적이 줄어들며), 연결로드(190)의 상승을 지연시킬 수 있다.
이에 따라, 연결로드(190)의 상승을 지연시킬 수 있으므로, 연소실을 개방시키는 타이밍을 지연시킬 수 있다.
도 4를 참조하면, 제1 밸브(161)는 제1 유로(151)를 밀폐하도록 이동되고, 제2 밸브(162)는 제2 유로(152)를 밀폐하도록 이동된다. 제3 유로(153)는 제3 밸브(163)에 의해 여전히 밀폐된 상태이다.
즉, 개폐밸브(160)의 작동에 의해 제1 챔버(141)와 제1 유로(151)가 밀폐되므로, 상부플런저(120)의 상승에 의해 연결로드(190)가 상승하게 된다. 연결로드(190)의 상승에 의해 푸쉬로드(3)가 가압되어 로커암(4)을 통해 흡기밸브(5)를 작동시킴으로써, 연소실이 개방될 수 있다.
다시 말해, 하부플런저(130)와 상부플런저(120)가 상승함에 따라 개폐밸브(160)는 제1 설정시간이 경과된 후 제2 설정시간 동안 제1 유로(151), 제2 유로(152) 및 제3 유로(153)를 밀폐하도록 구성될 수 있다. 여기서, 제2 설정시간은 엔진의 운전 조건을 고려하여 미리 설정될 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상부플런저(120)가 상승함에 따라 논리턴밸브(170)도 상부플런저(120)와 함께 상승될 수 있다. 여기서, 논리턴밸브(170)는 상부플런저(120)와의 접촉상태가 유지되므로, 제2 챔버(142)와 제3 챔버(143)는 서로 차단된 상태이다.
한편, 설명의 편의를 위해, 도 4에는 제1 챔버(141)에 윤활유가 채워진 상태가 도시되었으나, 제2 챔버(142)에도 윤활유가 채워진 상태이다.
도 5를 참조하면, 연소실이 개방되는 동안 상부플런저(120)와 연결로드(190)는 함께 상승하게 된다. 이때, 논리턴밸브(170)가 상승 가능한 최대거리는 탄성부재(182)에 영향을 받으므로, 상부플런저(120)가 지속적으로 상승함에 따라 상부플런저(120)는 논리턴밸브(170)와 이격되게 된다.
따라서, 제2 챔버(142)와 제3 챔버(143)가 연통되어, 제2 챔버(142) 내의 윤활유가 제3 챔버(143)로 유동하게 된다.
한편, 제어부는 센서부가 측정한 엔진의 부하에 따라 개폐밸브(160)를 제어할 수 있다. 예컨대, 엔진의 부하에 따라 제1 밸브(161)를 통해 제1 유로(151)를 개방하거나 밀폐함으로써 연결로드(190)가 상승되는 시기를 조정할 수 있고, 이에 따라 연소실의 개방시점을 가변시킬 수 있다.
도 6 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변밸브 타이밍 장치의 작동에 의해 연소실이 밀폐되는 과정을 설명한다.
먼저, 도 5에 도시된 바와 같이, 연소실의 개방이 완료된 시점에서 제2 챔버(142)와 제3 챔버(143)가 연통되어 제3 챔버(143)에도 윤활유가 채워지게 된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 하부플런저(130)가 하강하게 되면 상부플런저(120)도 하강하게 되고, 상부플런저(120)의 헤드부와 논리턴밸브(170)가 다시 접촉되어 제2 챔버(142)와 제3 챔버(143)가 차단되고 이에 따라 윤활유의 유동이 차단된다.
하부플런저(130)가 하강이 시작될 때 제1 유로(151) 내지 제3 유로(153)는 개폐밸브(160)에 의해 모두 밀폐된 상태이다. 즉, 하부플런저(130)가 하강함에 따라 개폐밸브(160)는 제3 설정시간 동안 제1 유로(151) 내지 제3 유로(153)를 밀폐하도록 구성될 수 있다. 여기서, 제3 설정시간은 엔진의 운전 조건을 고려하여 미리 설정될 수 있다.
제2 챔버(142)와 제3 챔버(143)가 차단되고, 제1 유로(151) 내지 제3 유로(153)는 개폐밸브(160)에 의해 밀폐된 상태이므로, 상부플런저(120)가 하강하게 되면 제3 챔버(143) 내의 압력이 높아지게 되고, 이에 따라 하부플런저(130)와 상부플런저(120) 사이로 윤활유가 유입될 수 있다. 즉, 하부플런저(130)가 상부플런저(120)와 이격된 상태로 하강될 수 있다.
따라서, 하부플런저(130)가 하강할 경우 상부플런저(120)의 하강을 차단시키거나 하부플런저(130)에 비해 상부플런저(120)의 하강 속도를 늦출 수 있고, 이에 따라 연소실을 밀폐시키는 타이밍을 지연시킬 수 있다.
도 7을 참조하면, 제3 밸브(163)는 제3 유로(153)를 개방하도록 이동되고, 제2 밸브(162)는 제2 유로(152)를 개방하도록 이동된다. 이때, 제1 유로(151)는 제1 밸브(161)에 의해 밀폐된 상태이다. 즉, 하부플런저(130)가 하강함에 따라 개폐밸브(160)는 제3 설정시간이 경과된 후 제4 설정시간 동안 제1 유로(151)를 밀폐하고 제2 유로(152) 및 제3 유로(153)를 개방하도록 구성될 수 있다. 여기서, 제4 설정시간은 엔진의 운전 조건을 고려하여 미리 설정될 수 있다.
따라서, 개폐밸브(160)에 의해 제3 챔버(143)와 제2 챔버(142)가 서로 연통될 수 있다.
따라서, 제3 챔버(143) 내의 윤활유가 제3 유로(153)와 제2 유로(152)를 거쳐 제2 챔버(142)로 유동되면서, 상부플런저(120)가 하강될 수 있다.
제3 챔버(143) 내의 윤활유가 제2 챔버(142)로 유동되는 동안 상부플런저(120)의 하강 속도는 하부플런저(130)의 하강 속도보다 늦으므로, 연소실을 밀폐시키는 타이밍을 지연시킬 수 있다.
한편, 가이드부재(180)에는 압력제어홀(181)이 형성되며, 하부플런저(130)의 상부면이 압력제어홀(181)과 만나게 되면, 하부플런저(130)와 상부플런저(120) 사이에 채워진 윤활유가 압력제어홀(181)을 통해 드레인유로(131)로 유동된다.
도 8을 참조하면, 하부플런저(130)와 상부플런저(120) 사이에 채워진 윤활유가 압력제어홀(181)을 통해 드레인유로(131)로 유동됨에 따라 하부플런저(130)와 상부플런저(120)가 다시 접촉하게 된다.
하부플런저(130)와 상부플런저(120)의 하강이 완료되어 연소실이 밀폐되면, 제3 밸브(163)가 제3 유로(153)를 밀폐하도록 이동되고, 제2 밸브(162)가 제2 유로(152)를 밀폐하도록 이동된다.
한편, 제어부는 센서부가 측정한 엔진의 부하에 따라 개폐밸브(160)를 제어할 수 있다. 예컨대, 제어부는 센서부가 측정한 측정부하가 기설정된 기준부하 미만이면, 앞서 설명한 바와 같이 상부플런저(120)의 하강 속도를 늦춤으로써 연소실이 밀폐되는 타이밍을 지연시킬 수 있다. 따라서, 연소실에 주입되는 공기량을 증가시켜 스모크를 저감하고 연비를 개선시킬 수 있다.
또한, 제어부는 센서부가 측정한 측정부하가 기설정된 기준부하 이상이면, 하부플런저(130)의 하강이 시작되는 시점에 제3 밸브(163)와 제2 밸브(162)를 통해 제3 챔버(143)와 제2 챔버(142)를 연통시킴으로써 제3 챔버(143)의 압력이 높아지지 않도록 할 수 있다. 따라서, 하부플런저(130)와 상부플런저(120)가 접촉된 상태에서 하강되도록 하여 연소실이 밀폐되는 타이밍을 앞당길 수 있다. 예컨대, 흡입 행정 도중에 밀폐시켜 유효 압축비를 낮추어 연료 소비율을 향상시키고, 질소산화물(NOx) 배출을 저감시킬 수 있다.
이상의 실시예를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변밸브 타이밍 장치는 엔진의 부하에 따라 연소실의 개방 및 밀폐 시기를 조절하여 엔진의 성능을 최적화시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
100: 가변밸브 타이밍 장치
110: 본체
120: 상부플런저
130: 하부플런저
140: 챔버
150: 순환유로
160: 개폐밸브
170: 논리턴밸브
180: 가이드부재
190: 연결로드

Claims (8)

  1. 내부 공간에 제1 챔버 및 제2 챔버를 구비하는 본체;
    상기 제2 챔버에 승강 가능하게 구비되는 상부플런저;
    상기 상부플런저의 하측에 구비되고, 상기 상부플런저를 승강시키는 하부플런저;
    상기 제1 챔버를 사이에 두고 상기 상부플런저와 이격되도록 배치되며, 상기 상부플런저와 연동되어 승강되는 연결로드;
    상기 제1 챔버 및 상기 제2 챔버와 연결되도록 상기 본체에 형성되는 순환유로; 및
    상기 본체에 설치되고, 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버가 연통되거나 차단되도록 상기 순환유로를 개폐하는 개폐밸브;를 포함하며,
    상기 하부플런저가 상승함에 따라 상기 상부플런저와 상기 연결로드 사이의 이격거리가 변화될 수 있는 가변밸브 타이밍 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하부플런저와 상기 상부플런저가 상승함에 따라 상기 제1 챔버에 채워진 윤활유가 상기 제2 챔버로 유동되도록 구성된 가변밸브 타이밍 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 본체의 상기 내부 공간에는 상기 제2 챔버의 하측에 제3 챔버가 구비되고,
    상기 제2 챔버와 상기 제3 챔버 사이에는 논리턴밸브가 배치되며,
    상기 논리턴밸브는 상기 상부플런저가 승강함에 따라 상기 제2 챔버와 상기 제3 챔버를 연통시키거나 차단시키는 가변밸브 타이밍 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 순환유로는 상기 제1 챔버에 연결된 제1 유로, 상기 제2 챔버에 연결된 제2 유로 및 상기 제3 챔버에 연결된 제3 유로를 포함하며,
    상기 하부플런저와 상기 상부플런저가 상승함에 따라 상기 개폐밸브는 제1 설정시간 동안 상기 제1 유로와 상기 제2 유로를 개방하고 상기 제3 유로를 밀폐하도록 구성된 가변밸브 타이밍 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 하부플런저와 상기 상부플런저가 상승함에 따라 상기 개폐밸브는 상기 제1 설정시간이 경과된 후 제2 설정시간 동안 상기 제1 유로, 상기 제2 유로 및 상기 제3 유로를 밀폐하도록 구성된 가변밸브 타이밍 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 하부플런저가 하강함에 따라 상기 개폐밸브는 제3 설정시간 동안 상기 제1 유로, 상기 제2 유로 및 상기 제3 유로를 밀폐하도록 구성된 가변밸브 타이밍 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 하부플런저가 하강함에 따라 상기 개폐밸브는 상기 제3 설정시간이 경과된 후 제4 설정시간 동안 상기 제1 유로를 밀폐하고 상기 제2 유로 및 상기 제3 유로를 개방하도록 구성된 가변밸브 타이밍 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 연결로드에는 상기 제1 챔버에 윤활유를 공급하는 공급유로가 형성되고, 상기 본체에는 상기 제2 챔버에 윤활유를 공급하는 공급유로가 형성되는 가변밸브 타이밍 장치.
KR1020190084227A 2019-07-12 2019-07-12 가변밸브 타이밍 장치 KR102185712B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190084227A KR102185712B1 (ko) 2019-07-12 2019-07-12 가변밸브 타이밍 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190084227A KR102185712B1 (ko) 2019-07-12 2019-07-12 가변밸브 타이밍 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102185712B1 true KR102185712B1 (ko) 2020-12-02

Family

ID=73791566

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190084227A KR102185712B1 (ko) 2019-07-12 2019-07-12 가변밸브 타이밍 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102185712B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120127813A (ko) * 2011-05-16 2012-11-26 현대중공업 주식회사 유압을 이용한 가변밸브 타이밍장치
KR20130088319A (ko) 2012-01-31 2013-08-08 현대중공업 주식회사 가변밸브 타이밍장치
EP2941547B1 (en) * 2013-01-07 2016-11-30 Wärtsilä Finland Oy Valve lifting arrangement and method for operating valve lifting arrangement
KR20170121766A (ko) * 2016-04-25 2017-11-03 현대중공업 주식회사 엔진용 가변밸브 타이밍 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120127813A (ko) * 2011-05-16 2012-11-26 현대중공업 주식회사 유압을 이용한 가변밸브 타이밍장치
KR20130088319A (ko) 2012-01-31 2013-08-08 현대중공업 주식회사 가변밸브 타이밍장치
EP2941547B1 (en) * 2013-01-07 2016-11-30 Wärtsilä Finland Oy Valve lifting arrangement and method for operating valve lifting arrangement
KR20170121766A (ko) * 2016-04-25 2017-11-03 현대중공업 주식회사 엔진용 가변밸브 타이밍 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5011816B2 (ja) 可変動弁駆動装置
KR101371827B1 (ko) 가변 밸브 타이밍장치
US5448973A (en) Method of reducing the pressure and energy consumption of hydraulic actuators when activating engine exhaust valves
CN108590799B (zh) 一种液压驱动的全可变配气机构
KR20170121766A (ko) 엔진용 가변밸브 타이밍 장치
KR101198799B1 (ko) 가변 밸브 기구를 구비한 엔진
JP2664986B2 (ja) 内燃機関の動弁装置
KR20100029889A (ko) 가변 밸브 리프트장치
KR102185712B1 (ko) 가변밸브 타이밍 장치
KR101251478B1 (ko) 직동식 ｃｄａ 기구
KR101698301B1 (ko) 배기밸브 구동장치 및 이것을 구비한 내연기관
JP5071234B2 (ja) 内燃機関の可変動弁装置
JP6092090B2 (ja) 排気弁駆動装置およびこれを備えた内燃機関
KR101911102B1 (ko) 가변 밸브 타이밍 장치
CN108278137A (zh) 一种液力可变气门驱动装置及系统
JP2011157843A (ja) エンジンの弁作動特性変更装置に用いられる電磁弁
KR101234653B1 (ko) 가변 밸브 리프트 장치
JP2004084626A (ja) バルブメカニズム
JPS62203911A (ja) デイ−ゼル機関のバルブタイミング変更装置
KR102201991B1 (ko) 가변 밸브 타이밍장치
KR102195599B1 (ko) 엔진용 가변밸브 타이밍장치의 모니터링 장치
KR102121652B1 (ko) 엔진용 가변밸브의 오리피스형 타이밍 장치
KR20200040401A (ko) 가변 밸브리프트 장치
JP6254245B2 (ja) 排気弁駆動装置およびこれを備えた内燃機関
KR100527715B1 (ko) 엔진의 연속 가변 밸브리프트 장치

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant