KR20040045245A - 오일 가압수단이 구비된 연속가변 밸브타이밍 시스템 - Google Patents

오일 가압수단이 구비된 연속가변 밸브타이밍 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 오일 가압수단이 구비된 연속가변 밸브타이밍 시스템에 관한 것으로서, 엔진의 저속-고온 운전 조건에서 오일 압력 부족으로 문제되는 CVVT시스템의 작동성을 개선하여 모든 엔진 조건에서 밸브 타이밍이 최적화될 수 있도록 실린더 헤드 내에 오일 가압수단인 부스터 펌프 및 솔레노이드 밸브를 설치하여 필요한 오일 압력을 CVVT 페이스 컨버터에 공급할 수 있는 오일 가압수단이 구비된 연속가변 밸브타이밍 시스템에 관한 것이다.

Description

오일 가압수단이 구비된 연속가변 밸브타이밍 시스템{Continuously Variable Valve Timing system having the booster pump}
본 발명은 오일 가압수단이 구비된 연속가변 밸브타이밍 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엔진의 저속-고온 운전 조건에서 오일 압력 부족으로 문제되는 CVVT시스템의 작동성을 개선하기 위해 실린더 헤드 내에 부스터 펌프 및 솔레노이드 밸브를 설치하여 필요한 오일 압력을 CVVT 페이스 컨버터에 공급할 수 있는오일 가압수단이 구비된 연속가변 밸브타이밍 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 연속가변 밸브타이밍(CVVT) 시스템은 엔진의 밸브 타이밍을 여러 운전 조건에서 최적화할 수 있도록 캠축의 위상각을 임의로 제어할 수 있는 기술로서, 주로 유압식 형식으로 엔진의 오일 펌프에서 발생하는 유압을 이용하여 CVVT하우징 내에 토크를 발생시키는 방법으로 캠축의 마찰 저항을 이기면서 작동한다.
여기서, 밸브 타이밍은 CVVT 시스템이 작동하지 않는 경우에 최 지각(retard)상태를 의미하며 운전조건에 따라 최적의 밸브 타이밍을 위해 CVVT 시스템이 캠축을 진각(advance)시키면서 캠축의 타이밍을 변화시킨다.
그런데, 엔진에 적용되는 유압식 CVVT 시스템이 원활하게 작동하기 위해서는 상기 CVVT 시스템이 캠축을 진각시키는데 있어 저항이 되는 밸브계 마찰을 이길 수 있는 충분한 오일 압력이 필요하다.
엔진의 중,고속 운전 조건에서는 엔진 오일 펌프가 충분한 오일 압력을 공급하므로 CVVT 시스템의 작동에 문제가 없지만 엔진의 저속 또는 공회전 조건에서는 오일 펌프의 작동 특성상 유압이 많이 저하되어 원활한 CVVT 시스템의 작동에 문제가 될 수 있다.
특히, 엔진이 가열된 상태에서는 오일 점도가 더욱 낮아지기 때문에 CVVT 시스템으로 공급되는 유압이 크게 부족할 수 있으며, 최근들어 마찰-연비 개선 목적으로 사용되는 저점도 오일유는 CVVT 시스템의 작동에 있어 더욱 불리하다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 엔진의 저속-고온 운전 조건에서 오일 압력 부족으로 문제되는 CVVT시스템의 작동성을 개선하여 모든 엔진 조건에서 밸브 타이밍이 최적화될 수 있도록 실린더 헤드 내에 오일 가압수단인 부스터 펌프 및 솔레노이드 밸브를 설치하여 필요한 오일 압력을 CVVT 페이스 컨버터에 공급할 수 있는 오일 가압수단이 구비된 연속가변 밸브타이밍 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 오일 가압수단이 구비된 연속가변 밸브타이밍 시스템을 나타내는 개략적인 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 부스터 펌프11 : 실린더
12 : 스프링13 : 피스톤
14 : 체크밸브20 : 솔레노이드 밸브
이하, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 연속가변 밸브타이밍 시스템에 있어서,
실린더 헤드 내의 오일 통로(120) 상에 캠운동을 이용한 오일 가압수단을 설치하여 엔진의 저속-고온 운전조건에서 부족한 오일 압력을 보충할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 오일 가압수단은 원통형상의 실린더(11)와, 캠(131)의 압력에 의해 상하 탄성작용을 할 수 있도록 스프링(12)이 하단에 탄설된 피스톤(13)과, 오일 갤러리로부터의 오일이 역류되는 것을 방지하기 위한 체크밸브(14)를 포함하여 이루어진 부스터 펌프(10)인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 오일 가압수단은 상기 부스터 펌프(10)를 경유한 오일의 압력이부족하여 원활하게 작동하지 않을 시, 오일 압력을 더욱 증가시킬 수 있도록 ECU(140)에 의해 작동되는 솔레노이드 밸브(20)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 오일 가압수단이 구비된 연속가변 밸브타이밍 시스템을 나타내는 개략적인 도면이다.
본 발명은 출력향상, 연비 및 배출저감을 목적으로 개발된 CVVT(Continuously Variable Valve Timing, 연속가변 밸브타이밍) 시스템이 장착된 엔진의 경우, 엔진의 마찰면에 유막을 형성하여 마찰저항을 감소시켜 부품의 마모를 방지하고, 마찰열을 냉각시키기 위해서 흡기 밸브타이밍을 진각(Advance) 또는 지각(Retard)시키기 위하여 CVVT 페이스 컨버터(CVVT Phase Converter)(100)가 사용되고, 이의 구동은 스풀(Spool Valve)타입의 오일 제어 밸브(Oil Control Valve : OCV)(110)에 의해 작동되는 유압회로에 의해 제어된다.
본 발명은 첨부도면에 도시된 바와 같이, 오일 팬과, 오일 펌프와, 오일 갤러리와, 엔진 시동시 오일 공급부를 포함하여 이루어져 있으며, 오일회로를 통해 엔진 구동을 이루는 모든 구성부품에 오일이 공급되도록 되어 있다.
이와 같은 구성에 있어서, 엔진 실린더의 하부를 이루는 오일 팬에는 오일이 저장되고, 오일 펌프는 오일 스트레이너를 통해 상기 오일 팬에 저장된 오일을 펌핑하도록 되어 있다.
상기 오일 갤러리는 오일 펌프에 의해 펌핑된 오일을 엔진의 각 구동부로 운반하도록 되어 있다.
엔진이 구동되는 도중에는, 오일 펌프에 의해 펌핑되는 오일은 오일 갤러리로 운반되고, 오일 통로(120)를 통해 오일 갤러리에서 엔진의 각 구동부로 공급되는데, 캠축(130)의 경우, 상기 오일 갤러리로부터 오일 통로(120)를 통해 유압회로를 작동시키는 오일 제어 밸브(OCV)(110)를 거치고, 진각,지각 오일통로(121,122)를 통해 흡기 및 배기 캠축(130)의 각 캠(131)과 CVVT 페이스 컨버터(CVVT phase converter)(100)로 공급되도록 되어 있다.
이와 같이, 공급된 오일은 엔진의 각 구동부의 접촉면에 유막을 형성하도록 하여 윤활작용을 하게 된다.
이때, 엔진의 저속-고온 운전 조건에서 오일 압력 부족으로 문제되는 CVVT 시스템의 작동성을 개선하여 모든 엔진 조건에서 밸브 타이밍이 최적화될 수 있도록 실린더 헤드 내에 오일을 가압하기 위해 캠운동을 이용한 오일 가압수단인 부스터 펌프(10)가 구성된다.
상기 부스터 펌프(10)는 원통형상의 실린더(11)와, 캠(131)의 압력에 의해 상하 탄성작용을 할 수 있도록 스프링(12)이 하단에 탄설된 피스톤(13)과, 오일 갤러리로부터의 오일이 역류되는 것을 방지하기 위한 체크밸브(14)를 포함하여 이루어진 실린더 장치로 되어 있다.
상기와 같은 부스터 펌프(10)의 작용은 캠축(130)에 구축되는 캠(131)이 회전하면서 실린더 헤드에 설치되는 부스터 펌프(10)의 피스톤(13)에 주기적인 힘을가하게 되는데, 상기 피스톤(13)에 힘이 가해질 시, 실린더(11) 내의 오일 압력이 증폭되어 CVVT 페이스 컨버터(100)로 오일 압력을 전달하게 된다.
이때, 실린더(11)에는 매인 오일 갤러리로부터의 오일이 채워지며 이어 피스톤(13) 하강 시, 체크밸브(14)가 닫혀지면 오일 압력이 증가되면서 CVVT 페이스 컨버터(100)로 공급된다.
상기 캠(131)이 피스톤(13)에 압력을 가하고 난 후, 상기 피스톤(13) 하단의 스프링(12)에 의해 피스톤(13)은 상승하고, 체크밸브(14)가 열리면서 오일은 다시 실린더(11) 내에 채워지게 된다.
한편, 상기 부스터 펌프(10)를 경유한 오일의 압력이 부족하여 원활하게 작동하지 않을 시, 오일 압력을 더욱 증가시킬 수 있도록 ECU(140)에 의해 작동되는 솔레노이드 밸브(20)가 오일 통로(120) 상에 설치되어 있다.
상기 솔레노이드 밸브(20)의 작동은 ECU(140)에 의해 작동되는 이 솔레노이드 밸브(20)가 닫혀진 상태에서 실린더(11) 내의 오일 압력을 증가시킨 후, 상기 솔레노이드 밸브(20)를 지속적으로 개폐하면서 CVVT 페이스 컨버터(100)에 필요한 오일 압력을 공급하는 것이다.
이와 같이, 오일 압력이 필요 이상으로 증가하게 되면, 상기 ECU(140)는 상기 솔레노이드 밸브(20)를 열어 오일 압력이 각각의 오일 통로(120)로 배출될 수 있도록 되어 있는데, 이는 상기 솔레노이드 밸브(20)의 폐쇄 작동에 의해 오일 통로(120)의 압력이 비정상적으로 팽창되는 것을 미연에 방지할 수 있도록 하기 위함이다.
따라서, 본 발명에 따른 오일 가압수단이 구비된 연속가변 밸브타이밍 시스템은 엔진의 저속-고온 운전 시의 오일 압력 문제를 해결 가능한 발명인 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 오일 가압수단이 구비된 연속가변 밸브타이밍 시스템은 다음과 같은 효과를 가지고 있다.
첫째, 오일 압력이 부족한 저속-고온 운전 조건에서의 CVVT 시스템의 작동성을 개선하여 모든 엔진 조건에서 연속가변 밸브타이밍이 최적화될 수 있다.
둘째, 오일 압력을 보충하는 방법으로 오일 펌프 용량 증대가 필요없고 실린더 헤드에 간단한 구조 개선으로 기존 엔진에 적용 가능하다.
셋째, 유압식 연속가변 밸브타이밍이 적용되는 모든 형식의 엔진에 적용 가능하다.
넷째, 연속가변 밸브타이밍(CVVT) 시스템의 오일 압력 문제를 개선하므로 저점도 오일유 사용도 가능하다.

Claims (3)

  1. 연속가변 밸브타이밍 시스템에 있어서,
    실린더 헤드 내의 오일 통로(120) 상에 캠운동을 이용한 오일 가압수단을 설치하여 엔진의 저속-고온 운전조건에서 부족한 오일 압력을 보충할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 오일 가압수단이 구비된 연속가변 밸브타이밍 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 오일 가압수단은 원통형상의 실린더(11)와, 캠(131)의 압력에 의해 상하 탄성작용을 할 수 있도록 스프링(12)이 하단에 탄설된 피스톤(13)과, 오일 갤러리로부터의 오일이 역류되는 것을 방지하기 위한 체크밸브(14)를 포함하여 이루어진 부스터 펌프(10)인 것을 특징으로 하는 오일 가압수단이 구비된 연속가변 밸브타이밍 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 오일 가압수단은 상기 부스터 펌프(10)를 경유한 오일의 압력이 부족하여 원활하게 작동하지 않을 시, 오일 압력을 더욱 증가시킬 수 있도록 ECU(140)에 의해 작동되는 솔레노이드 밸브(20)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오일 가압수단이 구비된 연속가변 밸브타이밍 시스템.
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