KR20010024636A - 통합 지연 기능을 가진 공전 유압 오버헤드 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내연 기관용 밸브 작동 시스템에 관한 것이다. 밸브 작동 시스템은 흡입 캠에 따라 적어도 하나의 흡입 밸브를 작동시키는 흡입 밸브 작동 조립체를 포함한다. 밸브 작동 시스템은 주 배출 기능, 엔진 지연 기능 및 배기 재순환 기능 중 적어도 하나의 기능을 발생하기 위하여 적어도 하나의 배출 캠에 따라 적어도 하나의 배출 밸브를 작동시키는 배출 밸브 작동 조립체를 더 포함한다. 배출 작동 조립체는 두개의 모드를 작동시킬 수 있다. 제 1 작동 모드에서, 적어도 하나의 배출 밸브는 주 배출 이벤트를 발생하기 위하여 작동된다. 제 2 작동 모드에서, 적어도 하나의 배출 밸브는 주 배출 기능, 엔진 지연 기능 및 배기 재순환 기능 중 적어도 하나의 기능을 발생하기 위하여 작동된다.
Description
일반적으로, 현재 이용할 수 있는 비교 가능한 부품 보다 시스템의 총 비용이 더욱 작은 상위 기능을 제공하는 새로운 밸브 작동 시스템에 관심이 있다. 현재 공지된 많은 시스템은 엔진에 부품들을 추가함으로써 비용을 증가시키는 압축 해제 지연 기능(compression release retarding)을 제공한다. 엔진 조립 및 필드 서비스(field service)동안 래시 조정에 대한 요구를 감소시키는 시스템들은 고객에게 시간 및 돈을 절약시킨다.
본 발명은 내연기관의 통합 유압 밸브 트레인(fully-hydraulic valve train)을 실행하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 래시 조정(lash adjustment)의 제거, 기계적 밸브 트레인 부품의 제거, 및 통합 지연 기능을 허용하는 특징(features)을 포함한다.
도 1은 본 발명에 따른 밸브 작동 시스템의 흡입 구성을 도시한 개략도이며,
도 2는 본 발명에 따른 밸브 작동 시스템의 배출 구성을 도시한 개략도이며,
도 3은 본 발명에 따른 배출 밸브 리프트(exhaust valve lift)를 나타낸 그래프이다.
본 발명의 목적은 내연기관의 통합 유압 밸브 트레인을 실행하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 내연기관의 통합 유압 밸브 트레인을 실행하는 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 시간 고정식 밸브 작동 시스템(fixed-timed valve actuation system)으로부터 시간 가변식 밸브 작동 시스템(variable timed valve actuation system)으로 적용하는 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 포지티브 파워(positive power) 및 지연 모드(retarding modes) 사이의 배출 밸브 트레인을 유압적으로 스위칭함으로써 압축 해제 지연 기능을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 통합 공전 압축 해제 지연 기능(integrated lost motion compression release retarding)을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 강화된 작업을 위한 내부 배기 재순환 기능을 구비한 엔진 지연 기능을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 래시 조정에 대한 요구를 제거하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 낮은 총 시스템 높이, 중량 및 비용을 가지는 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 예측가능한 백업 모드(back up mode)를 제공하기 위하여 유압 유체의 제한된 축적을 가지는 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 기계적 밸브 트레인 부품을 제거하는 통합 유압 밸브 트레인을 실행하는 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 래시 조정에 대한 요구를 제거하는 반면 현재의 기계적 밸브 트레인[로커 암(rocker arms)]을 증가시키지 않고 교체하며, 포지티브 파워 및 지연 모드 사이의 배출 밸브 트레인을 유압적으로 스위칭함으로써 압축 해제 지연 기능을 제공하는 시스템에 관한 것이다. 또한 상기 시스템은 자체적으로 시간 고정식 밸브 작동 시스템으로부터 시간 가변식 밸브 작동 시스템으로 추가 적용된다.
본 발명은 내연기관용 밸브 작동 시스템에 관한 것이다. 밸브 작동 시스템은 흡입 캠에 따른 적어도 하나의 흡입 밸브를 작동시키는 흡입 밸브 작동 조립체를 포함한다. 밸브 작동 시스템은 주 배출 기능(main exhaust event), 엔진 지연 기능(engine retarding event) 및 배기 재순환 기능(exhaust gas recirculation event) 중 적어도 하나의 기능을 발생하기 위하여 적어도 하나의 배출 캠에 따라 적어도 하나의 배출 밸브를 작동시키는 배출 밸브 작동 조립체를 더 포함한다. 배출 밸브 작동 조립체는 두개의 모드에서 작동될 수 있다. 제 1 작동 모드에서, 적어도 하나의 배출 밸브가 주 배출 기능을 발생하기 위하여 작동된다. 제 2 작동 모드에서, 적어도 하나의 배출 밸브가 주 배출 기능, 엔진 지연 기능 및 배기 재순환 기능 중 적어도 하나의 기능을 발생하기 위하여 작동된다.
흡입 밸브 작동 조립체는 흡입 캠으로부터 에너지를 유도하는 흡입 에너지 유도 조립체, 및 적어도 하나의 흡입 밸브를 작동시키는 흡입 에너지 유도 조립체로부터 유도된 에너지를 전달하는 흡입 에너지 전달 조립체를 포함할 수 있다. 또한 흡입 에너지 전달 조립체는 흡입 유압 유체 공급 조립체를 포함할 수 있다.
배출 밸브 작동 조립체는 배출 캠으로부터 에너지를 유도하는 배출 에너지 유도 조립체, 및 적어도 하나의 배출 밸브를 작동시키는 배출 에너지 유도 조립체로부터 유도된 에너지를 전달하는 배출 에너지 전달 조립체를 포함할 수 있다. 배출 에너지 전달 조립체는 배출 에너지 전달 조립체의 작동을 제어하는 제어 조립체를 포함할 수 있으며 상기 배출 에너지 전달 조립체는 제어 조립체에 대해 제 1 작동 모드 및 제 2 작동 모드 중 하나의 모드에서 작동한다. 배출 에너지 전달 조립체는 배출 유압 유체 공급 조립체를 더 포함할 수 있다. 제어 조립체는 배출 유압 유체 공급 조립체와 연결된다.
제어 조립체는 제 1 작동 모드와 제 2 작동 모드 사이의 스위칭을 위한 밸브 조립체, 및 제 1 작동모드내에서 배출 에너지 유도 조립체로부터 에너지의 일부를 저장하는 에너지 저장 조립체를 포함할 수 있다. 배출 밸브 작동 조립체는 시간 고정식 밸브 작동을 할 수 있다. 더욱이, 배출 밸브 작동 조립체는 시간 가변식 밸브 작동을 할 수 있다.
전술된 일반적인 설명 및 후술되는 상세한 설명은 오직 예시적이고 설명적인 것이다. 그리고 청구된 것으로서 본 발명이 제한되는 것은 아니다. 본 명세서에서 도면 부호에 의하여 설명되며 상세한 설명의 일부분을 구성하는 첨부된 도면은 상세한 설명과 함께 본 발명의 임의의 실시예들 및 본 발명의 사상을 설명한다.
본 발명은 동일한 구성요소는 동일한 도면 부호로 도면과 관련되어 설명된다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 공전 유압 오버헤드 시스템(lost motion overhead system)의 흡입 회로(10)가 도시된다. 흡입 회로(10)는 하우징(100)내에 배치되는 마스터 피스톤(110)을 포함한다. 마스터 피스톤(110)은 흡입 캠(1)을 따라 구동되는 캠 피동체(111)를 포함한다. 마스터 피스톤(110)은 통로(130)를 통하여 적어도 하나의 슬레이브 피스톤(120)에 연결된다. 통로(130)에는 바람직하게는 유압 유체가 수용됨으로써 마스터 피스톤(110)에 의하여 전달된 힘이 유압 압력에 의하여 적어도 하나의 슬레이브 피스톤(120)으로 전달된다. 유압 압력은 적어도 하나의 슬레이브 피스톤(120)에 적용되는 유압 압력을 제어하기 위하여 필요한 경우 [예를 들면, 어큐뮬레이터(accumulator)와 같은] 적당한 수단에 의하여 증가 및 감소된다. 유체 공급원(140)은 통로(130)에 연결된다. 유체 공급원(140)은 누설에 의한 흡입 회로(10)로부터의 유체 손실을 대체한다. 유체 공급원(140)은 유압 유체가 유체 공급원으로 역류되는 것을 방지하는 적당한 조립체가 포함될 수 있다. 바람직한 일 실시예에서, 체크 밸브(141)는 유체의 역류을 방지하기 위하여 이용된다.
도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 공전 유압 오버헤드 시스템의 배출 회로(20)가 도시된다. 배출 회로(20)는 유압 운동 전달 장치와 유사하다. 그러나, 배출 회로는 작동 모드사이에서 스위칭되기 때문에 배출 회로(20)는 흡입 회로(10)보다 더욱 복잡하다. 배출 회로(20)는 하우징(100)내에 배치되는 마스터 피스톤(210)을 포함한다. 마스터 피스톤(210)은 배출 캠(2)의 형상을 따라 구동되는 캠 피동체(211)를 포함한다. 배출 캠(2)은 메인 배출 기능, 지연 기능 및 배기 재순환 기능을 포함하는 다중 배출 밸브 작동 기능들(multiple exhaust valve operating events)에 대응하는 다중 로브들(multiple lobes; 21, 22 및 23)을 가지지만 이에 제한되는 것은 아니다. 또한 배출 회로(20)는 고압 회로(250)를 가진다. 또한 배출 회로(20)는 스풀 밸브(spool valve; 220)를 포함한다. 스풀 밸브(220)는 배출 회로(20)의 작동 모드를 제어한다. 스풀 밸브(220)의 작동은 밸브 조립체(230)에 의하여 제어되는 작동 유체에 의하여 제어된다. 조립체 밸브(230)는 솔레노이드 밸브(230)인 것이 바람직하다. 솔레노이드 밸브(230)가 작동되지 않는 경우, 스풀 밸브(220)는 도 2에 도시된 바와 같은 정 위치(home position)에 있다. 정 위치 상태에서, 고압 회로(250)는 어큐뮬레이터(240)에 연결된다. 어큐뮬레이터는 완전한 행정내에서 마스터 피스톤(210)에 의하여 변위되는 오일 부분만 흡수할 수 있다. 마스터 피스톤(210)이 캠(2) 상에서 임의의 보조 로브(22 및 23)를 따라서 구동되기 시작할 때, 어큐뮬레이터(240)는 모든 운동을 흡수한다. 일단 마스터 피스톤(210)이 주 로브(21)를 따라서 구동되기 시작할 때, 어큐뮬레이터(240)가 임의의 부가적인 운동을 흡수할 수 없도록 어큐뮬레이터(240)는 충만(solid)된다. 그러므로, 완전한 배출 운동은 본 발명이 아닌 경우에도 발생한다.
상기 시스템의 작동을 상술하면 다음과 같다. 흡입 회로(10)의 마스터 피스톤(110)은 적어도 하나의 밸브 피스톤(120)의 동작을 제어한다. 캠(1)에 따른 마스터 피스톤(110)의 운동은 흡입 밸브를 작동시키는 적어도 하나의 슬레이브 피스톤(110)으로 전달된다. 슬레이브 밸브(120)에 의하여 작동되는 밸브의 개방 및 폐쇄는 캠(1)의 형상에 따라 제어된다.
표준 배출 작동(즉, 지연 기능 또는 배기 재순환 기능없는 배출 작동)동안, 스풀 밸브(220)는 도 2에 도시된 위치내에 있다. 상기 위치에서, 마스터 피스톤(210)에 의하여 변위되는 일부분의 유압 유체는 고압 회로(250)를 통하여 어큐뮬레이터(240)로 이동한다. 따라서, 도 3의 점선 아래 위치되는 부분의 운동은 어큐뮬레이터(240)에 의하여 흡수된다. 특히, 배출 밸브의 개방을 방지하는 지연 기능 및 배기 재순환 기능을 위한 캠 로브(22 및 23)에 의한 마스터 피스톤(210)의 운동이 흡수된다. 배출 밸브는 도 3에 도시된 바와 같이, 마스터 피스톤(210)에 의하여 변위되는 유체의 양이 어큐뮬레이터(240)에 의하여 흡수될 수 있는 양보다 더욱 많기 때문에 주 배출 기능을 위한 캠(2)상의 주 로브(21)에 따라 개방된다.
배출 지연 및 배기 재순환 기능이 요구될 때, 솔레노이드 밸브(230)는 스풀 밸브(220)가 오프(OFF) 위치로 이동되도록 작동된다. 결과적으로, 어큐뮬레이터(240)는 고압 회로(250)로부터 배제된다. 상기 위치에서, 마스터 피스톤(210)의 모든 운동은 슬레이브 피스톤(260)으로 전달된다. 이것은 지연 기능 및 배기 재순환 기능을 허용하는 캠(2)상의 보조 로브(22 및 23)에 따라 배출 밸브를 개방시킨다.
본 발명의 사상의 범주를 벗어나지 않고 본 발명의 구성 및 형상을 다양하게 변형 및 변화시킬 수 있다. 예를 들면, 흡입 회로(10) 및 배출 회로(20)내의 고압 회로는 외부 배관 또는 하우징(100)내에 일체로 형성된 통로를 형성할 수 있다. 본 발명은 브레이킹 및 포지티브 파워 이지알 로브(braking and positive power EGR lobes)를 가지는 캠 형상과 관련하여 이용될 수 있다. 그러나, 본 발명은 엔진 브레이킹 및/또는 이지알 로브없이 이용될 수 있다. 슬레이브 피스톤(120 및 260)은 브레이킹 동안 과도한 밸브 운동을 방지하기 위하여 스필 포트(spill port)를 포함할 수 있다. 마스터 피스톤상의 피동체는 진동 피동체(oscillating follower), 플랫 피동체 (flat follower) 및/또는 롤러 피동체(roller follower)를 포함하는 적당한 캠 피동체를 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 부가적으로, 스풀 밸브(220) 및 밸브(230)는 단일 고압 솔레노이드 밸브로 대체될 수 있다. 더욱이, 구성 유압 유체는 도 2에 도시된 바와 같이 어큐뮬레이터를 통하지 않고 유입 회로로 직접 공급될 수 있다. 또한 흡입 회로는 전술된 바와 같이 배출 회로(20)로 구성물을 가질 수 있음으로써 흡입 회로는 선택된 기능을 가능 및 불가능하게 할 수 있다. 마지막으로, 본 발명은 시간 고정식 및 시간 시간 가변식 적용 분야에 이용될 수 있다.
본 발명이 특정한 실시예와 관련하여 상술되었지만, 다양한 선택, 변형 및 변화는 본 기술분야의 기술자에게 명백하다. 따라서, 본 명세서에서 제시된 본 발명의 바람직한 실시예들은 예로서 의도되며 본 발명을 제한하는 것은 아니다. 후술되는 청구범위에서 한정된 것으로서 본 발명의 사상 및 범주로부터 이탈됨이 없이 다양하게 변화될 수 있다.
Claims (11)
- 내연기관용 밸브 작동 시스템으로서,흡입 캠에 따라 하나 이상의 흡입 밸브를 작동시키는 흡입 밸브 작동 조립체; 및주 배출 기능, 엔진 지연 기능 및 배기 재순환 기능중 하나 이상의 기능을 발생하기 위해, 하나 이상의 배출 캠에 따라 하나 이상의 배출 밸브를 작동시키는 배출 밸브 작동 조립체를 포함하며,상기 배출 밸브 작동 조립체는 상기 하나 이상의 배출 밸브가 상기 주 배출 기능을 발생하기 위하여 작동되는 제 1 작동 모드와, 상기 하나 이상의 배출 밸브가 상기 주 배출 기능, 상기 엔진 지연 기능 및 상기 배기 재순환 기능 중 하나 이상의 기능을 발생하기 위하여 작동되는 제 2 작동 모드를 가지는 밸브 작동 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 흡입 밸브 작동 조립체는:상기 흡입 캠으로부터 에너지를 유도하는 흡입 에너지 유도 수단; 및상기 하나 이상의 흡입 밸브를 작동시키는 상기 흡입 에너지 유도 수단으로부터 유도된 에너지를 전달하는 흡입 에너지 전달 수단을 포함하는 밸브 작동 시스템.
- 제 2 항에 있어서, 상기 흡입 에너지 전달 수단은 상기 흡입 에너지 유도 수단으로부터 유도된 에너지를 전달하는 흡입 유압 유체 조립체를 포함하는 밸브 작동 시스템.
- 제 3 항에 있어서, 상기 흡입 에너지 전달 수단은 흡입 유압 유체 공급 조립체를 더 포함하는 밸브 작동 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 배출 밸브 작동 조립체는:상기 배출 캠으로부터 에너지를 유도하는 배출 에너지 유도 수단; 및상기 하나 이상의 배출 밸브를 작동시키는 상기 배출 에너지 유도 수단으로부터 유도된 에너지를 전달하는 배출 에너지 전달 수단을 포함하는 밸브 작동 시스템.
- 제 5 항에 있어서, 상기 배출 에너지 전달 수단은 상기 배출 에너지 전달 수단의 작동을 제어하는 제어 수단을 포함하며, 상기 배출 에너지 전달 수단은 상기 제어 수단에 따라 상기 제 1 작동 모드 및 상기 제 2 작동 모드 중 하나의 모드에서 작동되는 밸브 작동 시스템.
- 제 6 항에 있어서, 상기 배출 에너지 전달 수단은 배출 유압 유체 공급 조립체를 더 포함하며, 상기 제어 수단은 상기 배출 유압 유체 공급 조립체와 연결되는 밸브 작동 시스템.
- 제 6 항에 있어서, 상기 제어 수단은:상기 제 1 작동 모드 및 상기 제 2 작동 모드 사이에서 스위칭되는 밸브 조립체; 및상기 제 1 작동모드내에 있을 때 상기 배출 에너지 유도 수단으로부터 상기 배출 에너지의 일부분을 저장하는 에너지 저장 수단을 포함하는 밸브 작동 시스템.
- 제 8 항에 있어서, 상기 배출 에너지 전달 수단은 배출 유압 유체 공급 조립체를 더 포함하며, 상기 제어 수단은 상기 배출 유압 유체 공급 조립체와 연결되는 밸브 작동 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 배출 밸브 작동 조립체는 시간 고정식 밸브 작동을 할 수 있는 밸브 작동 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 배출 밸브 작동 조립체는 시간 가변식 밸브 작동을 할 수 있는 밸브 작동 시스템.
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