KR20030049217A - variation system of valve spring stiffness for automotive vehicles - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 엔진의 밸브 스프링 강성 가변장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엔진의 운전 속도에 따라 밸브 스프링의 강성을 가변화시켜 밸브 트레인 계통에서 유발되는 마찰에 의한 손실을 줄임으로써 연비의 향상을 도모할 수 있도록 하는 엔진의 밸브 스프링 강성 가변장치에 관한 것이다.The present invention relates to a valve spring stiffness variable device of the engine, and more particularly, by varying the rigidity of the valve spring in accordance with the operating speed of the engine to reduce fuel losses caused by the valve train system to improve the fuel economy. It relates to a valve spring stiffness variable device of the engine that allows.
일반적으로 차량의 엔진은 실린더 헤드커버와 실린더 블럭이 형성하는 연소실내에 적정 비율의 연료와 공기가 혼합된 혼합기를 분사시켜 연소시킴으로써 발생하는 운동 에너지를 차량의 구동에 이용하도록 하는 장치인 바, 이와 같은 엔진의 경우에 있어 연비는 엔진의 성능을 결정하는 데 중요한 인자로 작용하고 있어, 이에 따라 차량의 제조회사들은 엔진의 설계 및 제작에 있어 연비의 향상을 위해 많은 노력을 기울이고 있는 실정이다.In general, the engine of the vehicle is a device that uses the kinetic energy generated by injecting and combusting a mixture of a mixture of fuel and air into the combustion chamber formed by the cylinder head cover and the cylinder block to drive the vehicle. In the case of the same engine, fuel economy is an important factor in determining the performance of the engine, accordingly, the vehicle manufacturers are making a lot of efforts to improve the fuel efficiency in the design and manufacture of the engine.
한편, 엔진의 연비 향상을 위한 주된 방법으로는 연소실내에서 발생하는 연소를 효율적으로 하여 연료의 소비율을 저감시키는 방법과, 엔진의 구동에 있어 구동 마찰 손실을 줄임으로서 엔진의 연비를 향상시키는 방법이 있다.On the other hand, the main methods for improving the fuel efficiency of the engine is to reduce the fuel consumption rate by efficiently performing combustion generated in the combustion chamber, and to improve the fuel efficiency of the engine by reducing the driving friction loss in the driving of the engine. have.
그 중에서, 엔진의 마찰 손실을 결정하는 주요 인자로는 크랭크 트레인에 의한 마찰 손실과, 밸브 트레인에 의한 마찰 손실 및, 기타 부대 장비에 의한 구동 마찰 손실을 들 수 있는 바, 상기 밸브 트레인에서 발생하는 마찰 손실은 통상적으로 엔진이 낮은 운전 속도(대략 2000rpm)의 영역에서 가동될 경우에 전체 엔진의 마찰 손실에서 대략 1/3을 점유하고 있는 것으로 알려지고 있다.Among them, the main factors that determine the frictional loss of the engine include friction loss by the crank train, friction loss by the valve train, and driving friction loss by other auxiliary equipment. Friction losses are typically known to occupy approximately one third of the friction loss of the entire engine when the engine is operated in the region of low running speed (approximately 2000 rpm).
따라서, 엔진의 밸브 트레인 계통에서의 구동 토오크를 줄여 마찰 손실을 줄인다면 엔진에 있어 연비의 향상을 도모할 수 있게 된다.Therefore, if the driving torque in the valve train system of the engine is reduced to reduce the friction loss, the fuel economy of the engine can be improved.
한편, 일반적인 엔진에 있어 흡/배기 밸브의 밸브 트레인 계통의 구성은 도 1에 도시된 바와 같이, 실린더 헤드(10)에 형성된 흡/배기 통로(12)상에 설치되어 이의 개폐를 조절하는 흡/배기 밸브(14)와, 이 흡/배기 밸브(14)의 밸브 스템(14a)의 외주에 끼워진 밸브 스프링(16), 이 밸브 스프링(16)의 상단을 고정지지하는 리테이너 조립체(18), 상기 밸브 스템(14a)의 상단부에 안착되는 태핏(20) 및, 이 태핏(20)의 상부에서 캠축(22)상에 장착된 캠(24) 등을 포함하여 구성된다.On the other hand, the configuration of the valve train system of the intake / exhaust valve in the general engine is installed on the intake / exhaust passage 12 formed in the cylinder head 10, as shown in FIG. An exhaust valve 14, a valve spring 16 fitted to the outer circumference of the valve stem 14a of the intake / exhaust valve 14, a retainer assembly 18 for holding and fixing an upper end of the valve spring 16; And a tappet 20 seated on the upper end of the valve stem 14a, and a cam 24 mounted on the camshaft 22 on the upper part of the tappet 20.
여기서, 상기 밸브 스프링(16)의 하단부는 실린더 헤드(10)상에 밸브 시이트(10a)상에 지지되고, 상단부는 상기 리테이너 조립체(18)에 의해 지지된다.Here, the lower end of the valve spring 16 is supported on the valve seat 10a on the cylinder head 10, and the upper end is supported by the retainer assembly 18.
그리고, 상기 캠축(22)은 엔진의 크랭크 축(도시안됨)의 회전과 연동되어 회전되도록 크랭크 축과 타이밍 장치(타이밍 벨트 내지 타이밍 체인 또는 타이밍 기어)를 매개로 연결되어 있다.The camshaft 22 is connected via a crankshaft and a timing device (timing belt or timing chain or timing gear) so as to rotate in conjunction with the rotation of the crankshaft (not shown) of the engine.
따라서, 엔진의 작동시 크랭크 축이 회전되고, 이 크랭크 축과 타이밍 장치를 매개로 연결된 상기 캠축(22)이 회전되며, 이 캠축(22)상에 설치된 캠(24)이 회전하면서 이의 프로파일(profile;윤곽)에 따라 상기 태핏(20)이 주기적으로 가압되는 한편, 이 태핏(20)의 주기적인 가압에 따라 상기 흡/배기 밸브(14)의 밸브 스템(14a)은 밸브 스프링(16)을 주기적으로 가압하면서 하강과 상승을 반복하여 흡/배기 통로(12)를 개방 및 폐쇄시키게 된다.Therefore, when the engine is operated, the crankshaft is rotated, the camshaft 22 connected through the crankshaft and the timing device is rotated, and the cam 24 provided on the camshaft 22 is rotated so that its profile ; The tappet 20 is periodically pressurized according to the contour, while the valve stem 14a of the intake / exhaust valve 14 periodically presses the valve spring 16 according to the periodic pressurization of the tappet 20. The intake / exhaust passage 12 is opened and closed by repeatedly descending and raising while pressurizing.
한편, 엔진의 밸브 트레인 계통에서 상기 밸브 스프링(16)은 엔진의 최고 허용 운전 속도에 이르기까지 밸브계의 동적거동을 안정적으로 유지할 수 있어야 하는 바, 이를 위해 상기 밸브 스프링(16)은 이의 장착 하중과 강성이 각각 엔진의 최고 허용 운전 속도에 부합하도록 설계되어진다.On the other hand, in the valve train system of the engine, the valve spring 16 should be able to stably maintain the dynamic behavior of the valve system up to the maximum allowable operating speed of the engine, for this purpose, the valve spring 16 is the mounting load thereof The stiffness and stiffness are each designed to match the maximum permitted operating speed of the engine.
여기서, 상기 최고 허용 운전 속도는 가솔린 엔진의 경우에 7000rpm 정도이고 디젤 엔진의 경우에는 5200rpm의 범위이나, 통상적인 주행 조건에서 엔진의 운전 속도는 엔진의 최고 허용 운전 속도에 크게 미치지 못하고, 가솔린 엔진의 경우에는 대략 2000에서 3000rpm의 범위이고 디젤 엔진의 경우에는 대략 1000에서 2000rpm의 범위이다.Here, the maximum allowable driving speed is in the range of about 7000rpm in the case of a gasoline engine and 5200rpm in the case of a diesel engine, but under normal driving conditions, the operating speed of the engine does not significantly exceed the maximum allowable driving speed of the engine, The range is approximately 2000 to 3000 rpm for diesel engines and approximately 1000 to 2000 rpm for diesel engines.
그런데, 엔진의 운전 속도가 상승할수록 밸브 트레인 계통에서 관성 질량에 의한 관성력의 크기는 밸브의 가속도의 제곱과 밸브의 관성 질량의 곱에 비례하게 되는 데, 상기 밸브 스프링(16)의 강성은 엔진의 최고 허용 운전 속도에서 밸브계의 관성력의 크기를 이길 수 있을 정도의 크기로 설계가 이루어지기 때문에, 일반적인 주행 조건하에서 상기 밸브 스프링(16)의 강성은 엔진의 최고 허용 운전 속도에서 요구하는 밸브 스프링(16)의 강성 보다 작아도 충분하다.However, as the operating speed of the engine increases, the magnitude of the inertia force due to the inertia mass in the valve train system becomes proportional to the product of the square of the acceleration of the valve and the inertia mass of the valve. The rigidity of the valve spring 16 Since the design is designed to overcome the magnitude of the inertia force of the valve system at the maximum allowable operating speed, the stiffness of the valve spring 16 under normal driving conditions is required to achieve the required valve spring ( It is sufficient to be smaller than the stiffness of 16).
즉, 상기 밸브 스프링(16)은 이의 강성을 엔진의 통상적인 운전 속도를 감안하여 설계하여도 이의 거동은 안정적일 수 있음에도 불구하고, 엔진의 최고 허용 운전 속도를 감안한 강성을 갖도록 설계하는 것은, 엔진을 저속 운전 조건하에서 가동시킬 경우에 밸브 트레인 계통의 구동을 위한 토오크는 필요 이상으로 크게 요구되기 때문에, 연비의 측면에서 불리하게 작용하는 단점이 있는 것이다.That is, the valve spring 16 is designed to have rigidity in consideration of the maximum allowable driving speed of the engine, even though the valve spring 16 may be designed to have its rigidity in consideration of the normal operating speed of the engine. When operating under low speed operating conditions, the torque for driving the valve train system is much larger than necessary, which is disadvantageous in terms of fuel efficiency.
이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 엔진의 운전 조건에 따라 밸브 스프링의 강성을 가변화시킬 수 있게 함으로써, 저속의 운전 영역에서 불필요하게 소모되는 엔진의 구동 토오크 손실을 줄일 수 있도록 하여 연비의 향상을 도모할 수 있도록 하는 엔진의 밸브 스프링 강성 가변장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above, and by varying the stiffness of the valve spring according to the operating conditions of the engine, it is possible to reduce the driving torque loss of the engine, which is unnecessarily consumed in the low speed operating region. It is an object of the present invention to provide a valve spring stiffness variable device of the engine that can improve the fuel economy.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 실린더 헤드의 흡/배기 밸브상에 설치되어 이의 개폐를 조절하는 흡/배기 밸브와, 이 흡/배기 밸브의 작동시 복원력을 부여하는 밸브 스프링, 이 밸브 스프링의 상단을 고정지지하는 리테이너 조립체, 상기 흡/배기 밸브의 상단부에 안착되는 태핏 및, 이 태핏의 상부에서 캠축상에 장착되어 상기 흡/배기 밸브의 개폐를 도모하는 캠을 포함하는 엔진의 밸브 트레인 계통에 있어서, 상기 밸브 스프링은 엔진의 운전 속도에 따라 이의 장착 길이를 가변화시키는 장착 부재와, 이 장착 부재의 작동을 도모하는 액츄에이터 및, 이 액츄에이터의 작동을 제어하는 제어유니트를 포함하는 가변수단을 매개로 하여이의 장착 강성을 변화시키도록 된 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, the inlet / exhaust valve is installed on the intake / exhaust valve of the cylinder head to control the opening and closing of the valve, the valve spring for imparting a restoring force during operation of the intake / exhaust valve, A retainer assembly for holding an upper end of the valve spring, a tappet seated on an upper end of the intake / exhaust valve, and a cam mounted on a cam shaft at an upper part of the tappet to support opening and closing of the intake / exhaust valve. In a valve train system, the valve spring includes a mounting member for varying its mounting length in accordance with an operating speed of the engine, an actuator for driving the mounting member, and a control unit for controlling the operation of the actuator. It is characterized in that it is adapted to change its mounting stiffness by means of means.
도 1은 종래 자동차 엔진의 밸브 트레인 계통을 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view showing a valve train system of a conventional automobile engine.
도 2는 본 발명에 따른 밸브 스프링 강성 가변장치를 갖춘 자동차 엔진의 밸브 트레인 계통을 도시한 단면도.Figure 2 is a cross-sectional view showing a valve train system of an automotive engine with a valve spring stiffness variable device according to the present invention.
도 3은 도 2에 도시된 밸브 스프링 강성 가변장치의 구체적인 구성을 도시한 개략도.3 is a schematic view showing a specific configuration of the valve spring stiffness variable device shown in FIG.
도 4는 도 2 내지 도 3에 각각 도시된 장착부재와 이를 작동시키는 가압부재의 구성을 도시한 사시도.Figure 4 is a perspective view showing the configuration of the mounting member and the pressing member for operating it shown in Figures 2 to 3, respectively.
도 5는 엔진의 중속 운전시 장착부재의 동작 상태를 도시한 단면도.5 is a cross-sectional view showing the operating state of the mounting member during the medium speed operation of the engine.
도 6은 엔진의 고속 운전시 장착부재의 동작 상태를 도시한 단면도.6 is a cross-sectional view showing an operating state of the mounting member at high speed of the engine;
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
10-실린더 헤드12-흡/배기 통로10-cylinder head 12-intake / exhaust passage
14-흡/배기 밸브16-밸브 스프링14-intake / exhaust valve 16-valve spring
18-리테이너 조립체20-태핏18-Retainer Assembly 20-Tappet
22-캠축24-캠22-camshaft24-cam
26-장착 부재28-가압 부재26-mounting member 28-pressure member
30-액츄에이터32-절환밸브30-actuator 32-switching valve
34-제어유니트36-차속감지센서34-control unit 36-vehicle speed sensor
38-높이방향 이동판40-길이방향 이동판38-height moving plate 40-height moving plate
42-유압펌프44-위치감지센서42-hydraulic pump 44-position sensor
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 밸브 스프링 강성 가변장치를 갖춘 자동차 엔진의 밸브 트레인 계통을 도시한 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 밸브 스프링 강성 가변장치의 구체적인 구성을 도시한 개략도이며, 도 4는 도 2 내지 도 3에 각각 도시된 장착부재와 이를 작동시키는 가압부재의 구성을 도시한 사시도인 바, 본 발명의 상세한 설명을 위해 종래 엔진의 밸브 트레인 계통을 도시한 도 1에서와 동일한 참조부위에는 동일한 참조부호를 병기하기로 한다.FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a valve train system of an automotive engine having a valve spring stiffness variable device according to the present invention, and FIG. 3 is a schematic view showing a specific configuration of the valve spring stiffness variable device shown in FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the mounting member shown in Figures 2 and 3 and the pressing member for operating the same, the same reference portion as in Figure 1 showing a valve train system of a conventional engine for a detailed description of the invention The same reference numerals are given together.
본 발명은 엔진의 밸브 트레인 계통에 있어 밸브 스프링에 대한 강성을 엔진의 운전 속도에 따라 가변화시킬 수 있도록 한 것인 바, 엔진의 밸브 트레인 계통은 도 2에 도시된 바와 같이, 실린더 헤드(10)에 형성된 흡/배기 통로(12)상에 설치되어 이의 개폐를 조절하는 흡/배기 밸브(14)와, 이 흡/배기 밸브(14)의 밸브 스템(14a)의 외주에 끼워진 밸브 스프링(16), 이 밸브 스프링(16)의 상단을 고정지지하는 리테이너 조립체(18), 상기 밸브 스템(14a)의 상단부에 안착되는 태핏(20) 및, 이 태핏(20)의 상부에서 캠축(22)상에 장착된 캠(24) 등으로 구성된다.The present invention is to allow the rigidity of the valve spring in the valve train system of the engine to be changed according to the operating speed of the engine bar, the valve train system of the engine, as shown in Figure 2, the cylinder head (10) Intake / exhaust valve 14 provided on the intake / exhaust passage 12 formed in the control panel 12 and controlling the opening and closing thereof, and a valve spring 16 fitted to the outer circumference of the valve stem 14a of the intake / exhaust valve 14. ), A retainer assembly 18 holding the upper end of the valve spring 16 fixed thereto, a tappet 20 seated on the upper end of the valve stem 14a, and a camshaft 22 on the upper end of the tappet 20. And a cam 24 mounted on it.
여기서, 상기 밸브 스프링(16)은 이의 장착 길이를 엔진의 운전 속도에 따라 변화시켜 스프링 강성을 가변시킬 수 있도록 하는 가변수단을 구비하고 있는 바, 이 가변수단은 도 3 내지 도 4에 각각 도시된 바와 같이, 상기 밸브 스프링(16)의하부에서 상하의 층상으로 면착되게 설치되어 면착거리에 따라 전체 높이를 달리하여 상기 밸브 스프링(16)의 장착 길이를 가변화시키도록 하는 장착 부재(26)와, 이 장착 부재(26)에 조작력을 가해 이의 전체 높이를 가변화시키는 가압 부재(28), 이 가압 부재(28)에 작동력을 인가하여 장착 부재(26)의 작동을 도모하는 액츄에이터(30), 이 액츄에이터(30)의 작동량을 조절하는 절환밸브(32), 이 절환밸브(32)의 작동을 제어하는 제어유니트(34) 및, 이 제어유니트(34)에 주행중인 차량의 차속을 입력하는 차속감지센서(36)로 구성된다.Here, the valve spring 16 is provided with a variable means for varying its mounting length in accordance with the operating speed of the engine to vary the spring stiffness, which is shown in FIGS. As described above, the mounting member 26 is installed to face up and down on the bottom of the valve spring 16 so as to vary the mounting height of the valve spring 16 by varying the overall height according to the adhesion distance, A pressurizing member 28 that applies an operating force to the mounting member 26 to vary its overall height, an actuator 30 that applies an actuation force to the pressing member 28 to support the operation of the mounting member 26, and the actuator. A switching valve 32 for adjusting the operation amount of the 30, a control unit 34 for controlling the operation of the switching valve 32, and a vehicle speed detection for inputting a vehicle speed of the vehicle being driven to the control unit 34 Consisting of sensors 36 All.
그리고, 상기 장착 부재(26)는 상측에서 상기 밸브 스프링(16)의 저면부와 면착되는 높이방향 이동판(38)과, 이 높이방향 이동판(38)의 저면에 면착됨과 더불어 저면이 상기 실린더 헤드(10)상에 면착되는 길이방향 이동판(40)으로 구성되는 바, 상기 높이방향 이동판(38)의 저면과 상기 길이방향 이동판(40)의 상면에는 각각 소정의 각도로 경사진 형태의 경사면(38a,40a)이 형성되어 있으며, 상기 길이방향 이동판(40)의 일측에서 길이방향을 따라 소정의 각도로 경사진 형태의 가압면(40b)이 형성되어 있다.In addition, the mounting member 26 is in contact with the bottom surface of the height direction moving plate 38 and the height direction moving plate 38 which is in contact with the bottom portion of the valve spring 16, the bottom surface is the cylinder It is composed of a longitudinal moving plate 40 facing the head 10, the bottom surface of the height moving plate 38 and the upper surface of the longitudinal moving plate 40 inclined at a predetermined angle, respectively The inclined surfaces 38a and 40a are formed, and the pressing surface 40b is inclined at a predetermined angle along the longitudinal direction from one side of the longitudinal moving plate 40.
또한, 상기 높이방향 이동판(38)에는 흡/배기 밸브(14)의 밸브 스템(14a)을 수용하기 위한 관통구멍(38b)이 형성되어 있으며, 상기 길이방향 이동판(40)에는 흡/배기 밸브(14)의 밸브 스템(14a)을 수용함과 더불어 길이방향 이동판(40)이 길이방향으로 이동함에 있어 상기 밸브 스템(14a)과의 간섭을 회피하기 위한 장공(40c)이 형성되어 있는 바, 이 장공(40c)은 도 4에 도시된 바와 같이 일측이 완전히 개방되지 않고, 폐쇄된 형태이면서 폭이 길게 연장된 형태일 수도 있다. 그리고, 상기 길이방향 이동판(40)의 일측에는 이의 복원이동을 위한 리턴 스프링(40d)이 설치되어 있다.In addition, the height moving plate 38 is provided with a through hole 38b for accommodating the valve stem 14a of the intake / exhaust valve 14, and the length moving plate 40 has an intake / exhaust air. A long hole 40c is formed to accommodate the valve stem 14a of the valve 14 and to avoid interference with the valve stem 14a when the longitudinal moving plate 40 moves in the longitudinal direction. Bar, the long hole 40c is not completely open at one side, as shown in Figure 4, it may be in a closed form and extending in a long width. One side of the longitudinal moving plate 40 is provided with a return spring 40d for restoring movement thereof.
한편, 상기 가압 부재(28)에는 일측이 다소 경사진 형태로 이루어져 상기 길이방향 이동판(40)의 가압면(40b)과 면착되는 경사면(28a)이 형성되어 있어, 상기 가압 부재(28)의 이동에 따라 상기 경사면(28a)과 면착되는 가압면(40b)은 상기 길이방향 이동판(40)을 길이방향으로 이동시키게 된다.On the other hand, the pressing member 28 is formed with an inclined surface (28a) is formed in a slightly inclined form on one side and the surface facing the pressing surface (40b) of the longitudinal moving plate 40, so that the pressing member (28) The pressing surface 40b facing the inclined surface 28a according to the movement moves the longitudinal moving plate 40 in the longitudinal direction.
그리고, 상기 액츄에이터(30)는 상기 가압 부재(28)와 연결로드(30a)를 매개로 연결된 피스톤(30b)을 내장하고 있는 실린더(30c)와, 상기 피스톤(30b)을 중심으로 하여 각각 떨어져 상기 실린더(30c)를 관통하는 한 쌍의 유압관로(30d)를 갖추고 있다.The actuator 30 is spaced apart from the cylinder 30c having the piston 30b connected through the pressure member 28 and the connecting rod 30a, and the piston 30b, respectively. A pair of hydraulic pipe lines 30d penetrating the cylinder 30c are provided.
또한, 상기 절환밸브(32)는 상기 유압관로(30d)를 매개로 상기 액츄에이터(30)의 실린더(30c)와 연통됨과 더불어, 상기 유압관로(30d)를 통해 공급되는 작동유의 공급 경로를 변경시키는 솔레노이드(32a)를 갖춘 전자제어밸브로 구성된다.In addition, the switching valve 32 is in communication with the cylinder 30c of the actuator 30 via the hydraulic pipe (30d), and to change the supply path of the operating oil supplied through the hydraulic pipe (30d). It consists of an electronic control valve with a solenoid 32a.
여기서, 상기 절환밸브(32)에는 유압펌프(42)가 연결되어 있는 바, 이 유압펌프(42)는 상기 액츄에이터(30)의 작동원으로 이용되는 것이다.Here, the hydraulic valve 42 is connected to the switching valve 32, the hydraulic pump 42 is used as an operating source of the actuator (30).
한편, 상기 제어유니트(34)는 차속감지센서(36)를 통해 검출되는 엔진의 운전 속도를 통해 상기 유압펌프(42)의 구동과 상기 절환밸브(32)의 절환을 각각 제어하여, 상기 액츄에이터(30)의 작동에 따른 가압 부재(28)와 장착 부재(26)를 연동시켜, 상기 밸브 스프링(16)의 장착 길이를 가변화시키게 된다.On the other hand, the control unit 34 controls the driving of the hydraulic pump 42 and the switching of the switching valve 32 through the operating speed of the engine detected by the vehicle speed sensor 36, respectively, the actuator ( By interlocking the pressing member 28 and the mounting member 26 according to the operation of 30, the mounting length of the valve spring 16 is varied.
또한, 상기 가압 부재(28)에는 이의 변위를 검출하는 위치감지센서(44)가 구비되어 있는 바, 이 위치감지센서(44)는 상기 가압 부재(28)의 이동량을 검출하여 이를 상기 제어유니트(34)로 출력하도록 되어 있다.In addition, the pressure member 28 is provided with a position sensor 44 for detecting its displacement, the position sensor 44 detects the amount of movement of the pressure member 28 and the control unit ( 34).
이에 따라, 상기 제어유니트(34)는 위치감지센서(44)를 매개로 하여 가압 부재(28)의 이동 정도를 확인함으로써, 상기 장착 부재(26)의 높이 방향으로의 이동에 따른 상기 밸브 스프링(16)의 장착 길이의 변위를 검출하여 상기 액츄에이터(30)의 작동을 피드백 제어할 수 있으므로, 상기 밸브 스프링(16)의 장착 길이의 변화에 따른 장착 강성을 정밀하게 제어할 수 있게 된다.Accordingly, the control unit 34 checks the degree of movement of the pressurizing member 28 via the position sensor 44 so that the valve spring according to the movement in the height direction of the mounting member 26 ( By detecting the displacement of the mounting length of the 16, it is possible to feedback control the operation of the actuator 30, it is possible to precisely control the mounting rigidity according to the change in the mounting length of the valve spring (16).
이하, 본 발명에 따른 밸브 스프링 강성 가변장치의 작동을 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation of the valve spring rigidity variable device according to the present invention will be described in detail.
먼저, 상기 제어유니트(34)는 주행중 차량의 차속을 차속감지센서(36)를 통해 검출하고서 차속에 따른 상기 밸브 스프링(16)의 필요 강성을 연산하고, 이 연산된 상기 밸브 스프링(16)의 필요 강성에 구현하기 위한 밸브 스프링(16)의 장착 길이를 연산하며, 이 연산된 상기 밸브 스프링(16)의 장착 길이에 따라 상기 장착 부재(26)를 필요 높이 만큼 상승시키기 위한 제어를 수행하게 된다.First, the control unit 34 detects the vehicle speed of the vehicle while driving through the vehicle speed sensor 36, calculates the necessary rigidity of the valve spring 16 according to the vehicle speed, and calculates the calculated stiffness of the valve spring 16. The mounting length of the valve spring 16 for implementing the required rigidity is calculated, and the control for raising the mounting member 26 by the required height is performed according to the calculated mounting length of the valve spring 16. .
이때, 상기 밸브 스프링(16)의 필요 강성은 다음과 같이 결정된다. 밸브 트레인 계통에서 작용하는 힘은 크게 밸브계의 관성 질량에 의한 관성력과, 흡/배기시 흡/배기 밸브(14)에 작용하는 실린더의 압력, 흡기 압력, 밸브계의 관성력, 흡/배기시 실린더내 압력과 흡기 압력을 이길 수 있는 스프링력으로 이루어진다.At this time, the required rigidity of the valve spring 16 is determined as follows. The force acting on the valve train system is largely due to the inertia force of the inertial mass of the valve system, the pressure of the cylinder acting on the intake / exhaust valve 14 during intake / exhaust, the intake pressure, the inertia force of the valve system, and the cylinder during intake / exhaust It consists of a spring force that can overcome the internal pressure and the intake pressure.
그 중에서 상기 스프링력은 밸브계의 관성 질량에 의한 관성력과 밸브에 작용하는 흡기압력에 의한 힘의 합에 동적 거동 특성에 따른 안전 계수를 곱한 값으로 결정된다.Among them, the spring force is determined by multiplying the safety coefficient according to the dynamic behavior characteristic by the sum of the inertia force due to the inertial mass of the valve system and the force due to the intake pressure acting on the valve.
그런데, 밸브계의 관성 질량에 의한 관성력은 밸브의 가속도 제곱에 비례하고, 밸브의 가속도는 엔진의 회전 속도의 제곱에 비례하게 되므로, 엔진의 운전 속도에 따라 요구되는 밸브 스프링(16)의 최대 하중은 엔진의 운전 속도의 제곱에 비례하는 경향을 가지게 된다.However, since the inertia force due to the inertial mass of the valve system is proportional to the square of the acceleration of the valve, and the acceleration of the valve is proportional to the square of the rotational speed of the engine, the maximum load of the valve spring 16 required according to the operating speed of the engine is required. Tends to be proportional to the square of the engine's running speed.
즉, 저속 운전 조건에서 요구되는 스프링력은 고속 운전 조건에서 요구되는 스프링력 보다 훨씬 작고, 저속에서 엔진이 작동할 때 밸브 스프링(16)은 필요 이상의 과도한 강성을 가지고 있다. 따라서 저속 운전 조건에서 밸브계의 구동력을 필요 이상으로 많이 요구된다.That is, the spring force required at low speed operating conditions is much smaller than the spring force required at high speed operating conditions, and the valve spring 16 has excessive rigidity more than necessary when the engine is operated at low speed. Therefore, the driving force of the valve system is required more than necessary at low speed operating conditions.
따라서, 상기 밸브 스프링(16)의 강성을 낮추어 주는 것이 밸브계 구동력 측면에서 유리하지만 밸브 스프링(16)의 강성을 너무 낮추게 되면 고속에서 밸브의 점프(jump) 및 바운스(bounce)가 발생하게 되므로, 고속에서는 밸브 스프링(16)의 강성을 충분히 크게 하여 밸브의 점프 및 바운스가 발생하지 않도록 하여야 한다.Therefore, lowering the rigidity of the valve spring 16 is advantageous in terms of the driving force of the valve system, but if the rigidity of the valve spring 16 is too low, a jump and a bounce of the valve occur at high speed, At high speeds, the rigidity of the valve spring 16 should be made large enough to prevent jumps and bounces of the valve.
이를 위해 저속에서는 밸브 스프링(16)의 강성을 작게 하여 밸브계 구동력을 줄이고, 고속에서는 밸브 스프링(16)의 강성을 크게 하여 밸브의 점프 및 바운스를 방지한다. 이는 저속에서는 밸브 스프링(16)의 장착 길이를 크게 하여 밸브 스프링(16)의 강성을 작게 하여 연비의 향상을 구현하고, 고속에서는 밸브 스프링(16)의 장착 길이를 작게 하여 밸브 스프링(16)의 강성을 크게 하여 밸브의점프 및 바운스를 방지하는 것이다.To this end, at low speeds, the rigidity of the valve spring 16 is reduced to reduce the valve driving force, and at high speeds, the rigidity of the valve spring 16 is increased to prevent jump and bounce of the valve. This improves fuel economy by increasing the mounting length of the valve spring 16 at a low speed, thereby reducing the rigidity of the valve spring 16, and improving the fuel economy by reducing the mounting length of the valve spring 16 at a high speed. The rigidity is increased to prevent jump and bounce of the valve.
즉, 엔진의 운전 속도가 낮은 저속 운전 조건에서는, 상기 제어유니트(34)가 절환밸브(32)의 제어를 통해 액츄에이터(30)의 피스톤(30b)을 하강시키는 제어를 하게 되고, 이에 따라 상기 가압 부재(28)는 하강하게 되며, 이 가압 부재(28)와 접촉된 상기 길이방향 이동판(40)은 리턴 스프링(40d)의 복원력으로 이동하여 상기 높이방향 이동판(38)을 도 2에 도시된 바와 같이 하강시키게 된다.That is, in a low speed operating condition in which the operating speed of the engine is low, the control unit 34 performs a control to lower the piston 30b of the actuator 30 through the control of the switching valve 32. The member 28 is lowered, and the longitudinal moving plate 40 in contact with the urging member 28 moves with the restoring force of the return spring 40d to show the height moving plate 38 in FIG. 2. It will descend as shown.
이 결과, 상기 밸브 스프링(16)의 장착 길이는 증가한 상태가 되어 이의 스프링 강성은 약화되므로, 밸브 트레인 계통을 구동시키기 위한 엔진의 구동 토오크는 감소하게 되어 밸브의 작동시 엔진의 마찰 손실을 줄일 수 있으므로 연비의 향상을 도모하게 된다.As a result, since the mounting length of the valve spring 16 is increased and its spring stiffness is weakened, the driving torque of the engine for driving the valve train system is reduced to reduce the frictional loss of the engine when the valve is operated. Therefore, the fuel economy is improved.
이에 반해, 엔진의 운전 속도가 높은 고속 운전 조건에서는, 상기 제어유니트(34)가 절환밸브(32)의 제어를 통해 액츄에이터(30)를 상승시키는 제어를 하게 되고, 이에 따라 상기 가압 부재(28)는 상승하면서 이의 경사면(28a)으로 상기 장착 부재(26)의 길이방향 이동판(40)의 일측 경사면(40a)을 밀어 길이방향으로 이동시키게 되며, 이 길이방향 이동판(40)의 이동에 따라 경사면(38a,40a)을 매개로 면착된 상기 높이방향 이동판(38)은 도 6에 도시된 바와 같이 상기 밸브 스프링(16)의 저면을 밀어 올리게 된다.On the contrary, in the high-speed operation condition in which the engine operation speed is high, the control unit 34 performs the control of raising the actuator 30 through the control of the switching valve 32, and thus the pressurizing member 28 While moving up the inclined surface (28a) of the mounting member 26, the one side inclined surface (40a) of the longitudinal moving plate 40 is pushed to move in the longitudinal direction, according to the movement of the longitudinal moving plate (40) The height moving plate 38 faced via the inclined surfaces 38a and 40a pushes up the bottom surface of the valve spring 16 as shown in FIG. 6.
이 결과, 상기 밸브 스프링(16)의 장착 길이는 감소한 상태가 되어 이의 스프링 강성은 강화되므로, 상기 흡/배기 밸브(14)는 작동시 점프 및 바운스와 같은 이상 현상 없이 안정적인 동적 거동을 하게 된다.As a result, since the mounting length of the valve spring 16 is reduced and its spring rigidity is strengthened, the intake / exhaust valve 14 has a stable dynamic behavior without anomalies such as jumping and bounce during operation.
한편, 엔진의 운전 속도가 중간 정도의 조건에서는 상기 제어유니트(34)는 상기 액츄에이터(30)의 적절한 제어를 통해 상기 장착 부재(26)의 이동을 조절하여 상기 밸브 스프링(16)의 장착 길이를 도 5에 도시된 바와 같이 중간 정도의 길이로 조절한다. 이때 상기 밸브 스프링(16)의 스프링 강성은 중간 정도로 조절되어 연비의 향상을 도모함과 더불어, 상기 흡/배기 밸브(14)의 작동중 점프 및 바운스와 같은 이상 현상을 배제하게 된다.On the other hand, in the condition that the driving speed of the engine is about medium, the control unit 34 adjusts the movement of the mounting member 26 through proper control of the actuator 30 to adjust the mounting length of the valve spring 16. As shown in Figure 5 it is adjusted to a medium length. At this time, the spring stiffness of the valve spring 16 is adjusted to a medium degree to improve fuel economy, and to eliminate abnormal phenomena such as jumps and bounces during operation of the intake / exhaust valve 14.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 엔진의 밸브 스프링 강성 가변장치에 의하면, 엔진의 운전 속도에 따라 밸브 트레인 계통의 밸브 스프링(16)의 장착 길이를 가변화시켜 이의 강성을 변경함으로써, 저속 운전 조건에서 밸브계의 작동을 위한 엔진의 불필요한 구동 토오크를 줄여 연비의 향상을 도모함과 더불어, 고속 운전 조건에서 밸브의 점프 및 바운스의 이상 거동을 배제할 수 있는 효과가 있게 된다.As described above, according to the valve spring stiffness variable device of the engine according to the present invention, by varying the mounting length of the valve spring 16 of the valve train system in accordance with the operating speed of the engine and changing its rigidity, It is possible to reduce the unnecessary driving torque of the engine for the operation of the valve system to improve the fuel economy, and to eliminate the abnormal behavior of the jump and bounce of the valve under high speed operating conditions.
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57148003U (en) * | 1981-03-11 | 1982-09-17 | ||
JPS58146010U (en) * | 1982-03-26 | 1983-10-01 | 日産自動車株式会社 | Internal combustion engine valve train |
JPS60209613A (en) * | 1984-04-04 | 1985-10-22 | Fuji Heavy Ind Ltd | Valve driving apparatus for internal-combustion engine |
JPH05187211A (en) * | 1992-01-13 | 1993-07-27 | Chuo Spring Co Ltd | Valve spring assembly height adjusting device in valve system for engine |
-
2001
- 2001-12-14 KR KR1020010079376A patent/KR20030049217A/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57148003U (en) * | 1981-03-11 | 1982-09-17 | ||
JPS58146010U (en) * | 1982-03-26 | 1983-10-01 | 日産自動車株式会社 | Internal combustion engine valve train |
JPS60209613A (en) * | 1984-04-04 | 1985-10-22 | Fuji Heavy Ind Ltd | Valve driving apparatus for internal-combustion engine |
JPH05187211A (en) * | 1992-01-13 | 1993-07-27 | Chuo Spring Co Ltd | Valve spring assembly height adjusting device in valve system for engine |
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