KR20000015730A - 자동차의 흡배기 밸브 개폐속도 조절장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밸브를 구동시키는 캠과 흡배기 밸브 사이에 ER 유체가 수납시킨 구조를 채용하여 ER 유체가 밸브 리프터의 역할을 담당하도록 함으로써 엔진의 회전수에 따라 엔진의 흡배기 밸브의 개폐속도를 조절하도록 함으로써 엔진의 스로틀링에 의한 손실을 감소시켜 연비를 개선하고, 공회전 및 저속에서의 연비를 개선하며, 배기 가스를 감소시키며 아울러 중저속 및 고속에서의 토크를 증가시키도록 한 자동차의 흡배기 밸브 개폐속도 조절장치에 관한 것이다.

Description

자동차의 흡배기 밸브 개폐속도 조절장치

본 발명은 자동차의 흡배기 밸브 장치에 관한 것으로, 특히 밸브를 구동시키는 캠과 흡배기 밸브 사이에 ER 유체가 수납시킨 구조를 채용하여 ER 유체가 밸브 리프터의 역할을 담당하도록 함으로써 엔진의 회전수에 따라 엔진의 흡배기 밸브의 개폐속도를 조절하도록 한 자동차의 흡배기 밸브 개폐속도 조절장치에 관한 것이다.

자동차의 밸브 기구는 각 실린더의 흡입밸브, 배기밸브를 점화 순서대로 개폐작용을 실시하는 기구로서, 개략적으로 도 1에 도시한 바와 같이, 밸브(1), 캠축(2), 밸브리프터(3), 로커암 어셈블리 등으로 구성되어 있다.

이때, 캠축(2)은 크랭크축에서 동력을 전달받아 밸브의 개폐동작을 구현하는 캠이 밸브의 수만큼 배열되어 있는 축이며, 밸브 리프터(3)는 캠의 회전운동을 상하 직선운동으로 전환하여 푸시로드(4) 및 로커 암(5)에 전달하고, 푸시로드 및 로커 암으로 전달된 운동력에 의하여 밸브(1)가 개폐되는 것이다.

상술한 바와 같은 종래 일반적인 밸브 장치는 엔진의 회전수에 따라 밸브의 개폐속도를 조절할 수 없기 때문에 효율적인 출력을 얻을 수 없는 문제가 있다.

이와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 엔진의 회전수에 따라 엔진의 흡배기 밸브의 개폐속도를 조절토록 함으로써 공회전시 및 저속에서의 연비를 개선하도록 하고, 중저속 및 고속에서 토크를 증가시키려는 것이다.

도 1은 일반적인 흡배기 밸브 장치의 개략적인 구성도.

도 2는 본 발명에 의한 흡배기 밸브 장치의 개략적인 단면도.

도 3은 종래 기술과 본 발명 기술에 의한 밸브 타이밍 대 밸브 리프트 시간 관계 그래프와 이때 인가되는 전압량을 도시한 도면.

( 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 )

10 ; 몸체 11 ; ER 유체

12 ; 밸브 13 ; 캠

14 ; 리턴스프링 15 ; 전원

16 ; 제어부 17 ; 밸브스프링

18 ; 오리피스밸브

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 자동차의 흡배기 밸브 개폐속도 조절장치는 몸체와, 상기 몸체의 내부에 충진되는 ER 유체와, 상기 몸체의 내부에서 왕복운동하여 실린더를 개폐하는 밸브와, 캠과 상기 밸브 사이에 개재되어 밸브가 닫히는 방향으로 복원력을 발생시키는 리턴 스프링과, 상기 ER 유체의 점도를 변화시키는 전원과, 상기 전원을 인가하여 상기 ER 유체의 상태를 변화시킴으로써 밸브의 개폐시기를 조절하는 제어부를 포함한다.

상기 밸브의 스템 엔드에는 ER 유체가 유동되는 오리피스밸브가 구비되는 것이 바람직하다.

이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명한다.

첨부도면 도 2는 본 발명에 의한 흡배기 밸브 장치의 개략적인 단면도이고, 도 3은 종래 기술과 본 발명 기술에 의한 밸브 타이밍 대 밸브 리프트 시간 관계 그래프와 이때 인가되는 전압량을 도시한 도면이다.

이에 도시한 바와 같이, 본 발명 실시예는 몸체(10)의 내부에 ER 유체(Electro-Rheological Fluid)(11)를 충진시키고, 밸브(12)와 캠(13) 사이에는 리턴스프링(14)을 개재시킨 구성이다.

ER 유체(11)는 전원이 인가되면, 졸상태에서 겔상태가 되므로 밸브(12)의 이동을 지연시키는 작용을 하고, 전원이 차단되면 다시 겔상태에서 졸상태가 되어 밸브(12)의 왕복운동이 원활하게 이루어지도록 한다.

ER 유체(11)는 전원(15)과 연결되어 있고, 전원(15)은 셋팅 밸브의 흡배기 동작주기에 따라 전원을 인가하는 제어부(16)와 연결되어 있다.

몸체(10)의 외주부에는 밸브의 개폐시 가스누출을 방지하기 위한 밸브스프링(17)이 장착되어 있다.

밸브(12)의 스템 엔드에는 오리피스밸브(18)가 구비되어 있어 실린더 몸체(10)의 내부에서 ER 유체(11)의 유동이 가능하도록 한다.

이와 같이 구성되는 본 발명 흡배기 밸브의 개폐작용을 설명한다.

자동차가 고속으로 주행하는 경우에 엔진의 회전수가 큰 경우에는 도 3에서 a에 해당되는 바와 같이, ER유체에 전원을 인가하지 않은 상태에서는 ER유체는 졸상태이고, 단지 캠의 회전력이 밸브로 전달되는 구조이다.

이와 같은 구조에서는 밸브 타이밍(VVT)과 밸브 리프트(VVL)가 모두 최대한 지연된 상태로 밸브의 개폐작용이 이루어지게 된다.

상술한 바와 같이, ER유체에 전원이 인가되지 않는 a의 경우 차량이 보다 저속으로 주행하여 엔진의 회전수가 작아지는 경우에는 밸브 타이밍을 지연시키던가 밸브 리프트의 길이를 줄이도록 하며, 이러한 작용을 제어부에 의하여 ER유체에 인가하는 전원의 크기 및 시간에 따라 조절된다.

먼저 밸브 타이밍만을 지연시키고자 하면, 도 3의 b에서와 같이, 초기에는 전원을 인가하지 않다가, 후반부에 전원을 인가하게 되면 밸브 리프트의 크기는 전원을 인가하지 않는 경우인 a의 상태와 동일하나, 밸브 타이밍은 짧아지게 된다.

이때, 후반부에 인가된 전원으로 인해 ER유체는 점도가 커지게 되며, 이에 따라 실린더 내에서 왕복운동되는 밸브의 개폐동작은 늦게 개방되고, 빨리 폐쇄되는 것이다.

또한, 밸브 타이밍과 아울러 밸브 리프트 길이를 짧게 해주는 경우에는 c에서와 같이, 밸브가 개폐되는 1사이클 구간에 지속적으로 전원을 인가함으로써 b의 경우보다 밸브 타이밍이 짧아지게 되며, 밸브 리프트의 길이도 짧아지게 된다.

한편, 도 3의 d의 경우는 밸브 타이밍만을 짧게 해준 b의 경우와, 밸브 타이밍과 밸브 리프트의 길이를 짧게 해준 c의 경우의 중간 레벨에 해당되는 것으로, 초기에 낮은 전압을 인가해준 후에, 후반부에 본래의 전압을 인가해주면 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명이 적용된 흡배기 밸브 장치는 ER유체에 전원을 인가하였을 때, 발생되는 기계적인 성질을 이용하여 주행중인 차량의 속도에 알맞는 적절한 밸브 개폐시기 및 밸브 리프트 길이를 자동으로 조절할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 자동차의 흡배기 밸브 개폐속도 조절장치는 엔진의 스로틀링에 의한 손실을 감소시켜 연비가 개선되는 효과가 있다.

또한, 공회전 및 저속에서의 연비를 개선하며, 배기 가스를 감소시키는 효과가 있으며, 아울러 중저속 및 고속에서의 토크가 증가하는 효과가 있는 유용한 발명인 것이다.

Claims (2)

1. 몸체와,

   상기 몸체의 내부에 충진되는 ER 유체와,

   상기 몸체의 내부에서 왕복운동하여 실린더를 개폐하는 밸브와,

   캠과 상기 밸브 사이에 개재되어 밸브가 닫히는 방향으로 복원력을 발생시키는 리턴 스프링과,

   상기 ER 유체의 점도를 변화시키는 전원과,

   상기 전원을 인가하여 상기 ER 유체의 상태를 변화시킴으로써 밸브의 개폐시기를 조절하는 제어부를 포함하는 자동차의 흡배기 밸브 개폐속도 조절장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 밸브의 스템 엔드에는 ER 유체가 유동되는 오리피스 밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 자동차의 흡배기 밸브 개폐속도 조절장치.