KR20040104997A - 엔진의 가변 밸브리프트 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진의 운전상태가 저속에서 고속으로 변화함에 따라서 자동적으로 밸브 리프트가 커지도록 함으로써, 엔진의 전 운전영역에서 최적의 흡·배기상태를 확보할 수 있도록 한다.

Description

엔진의 가변 밸브리프트 장치{variable valve lift apparatus of an engine}

본 발명은 엔진의 밸브 리프트량을 엔진의 회전속도에 따라 가변시킬 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.

엔진 연소실의 흡기 및 배기를 위해 사용되는 밸브는 일정한 캠프로파일에 따라 작동되므로 밸브 리프트(valve lift)는 항상 일정하다.

그러나, 엔진은 저속에서 필요로 하는 흡기 및 배기상태와 고속에서 필요로 하는 흡기 및 배기상태가 다르므로, 상기와 같이 일정한 밸브 리프트를 가진 밸브트레인에서는 엔진의 전 운전영역에서 필요로 하는 최적의 흡·배기상태를 구현하기 어렵다.

이에 본 발명은, 엔진의 운전상태가 저속에서 고속으로 변화함에 따라서 자동적으로 밸브 리프트가 커지도록 함으로써, 엔진의 전 운전영역에서 최적의 흡·배기상태를 확보할 수 있도록 하는 엔진의 가변 밸브리프트 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 엔진의 가변 밸브리프트 장치의 구조 및 엔진 저속시의 상태를 도시한 도면,

도 2와 도 3은 엔진의 작동이 저속에서 고속으로 변화하는 동안에 도 1의 장치가 작동되는 상태를 도시한 도면,

도 4는 엔진이 고속으로 작동하는 동안에 도 1의 장치가 작동되는 상태를 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1; 피스톤 3; 태핏하우징

5; 오일공급관로 7; 캠

9; 밸브 11; 제1오일통로

13; 제2오일통로 15; 제3오일통로

17; 스위칭밸브 19; 스위칭피스톤

21; 스위칭스프링 23; 스위칭홈

25; 경사부 27; 밸브스프링

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 엔진의 가변 밸브리프트 장치는 밸브스템엔드에 장착된 피스톤과;

상기 피스톤에 대하여 밸브스템의 길이방향으로 이동 가능하게 설치된 태핏하우징과;

상기 피스톤과 태핏하우징 사이에 엔진의 속도에 따라 증가하는 오일압을 제공하도록 구비된 오일공급관로를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 엔진의 가변 밸브리프트 장치의 구조 및 엔진 저속시의 상태를 도시한 도면이고, 도 4는 엔진의 고속시 상태를 도시한 도면이며, 도 2와 도 3은 엔진의 작동이 저속에서 고속으로 변화하는 동안에 도 1의 장치가 작동되는 상태를 나누어서 도시한 도면이다.

본 실시예에서 밸브리프트를 가변시키는 주요 메커니즘은 밸브스템엔드에 장착된 피스톤(1)과, 상기 피스톤(1)에 대하여 밸브스템의 길이방향으로 이동 가능하게 설치된 태핏하우징(3)과, 상기 피스톤(1)과 태핏하우징(3) 사이에 오일압을 제공하도록 구비된 오일공급관로(5)로 이루어진다.

여기서, 상기 태핏하우징(3)의 이동 스트로크는 캠(7)의 기초원과 노우즈 사이로부터 캠(7)의 기초원까지로 설정되어 있다. 즉, 엔진 저속시의 상태를 보면 태핏하우징(3)의 상단은 캠(7)의 기초원에는 접촉하지 않으면서도 캠(7)이 회전되면 캠(7)의 노우즈에 의해 하측으로 일정량 밸브(9)를 이동시킬 수 있는 상태이며, 엔진 고속시의 상태를 보면 태핏하우징(3)의 상단은 캠(7)의 기초원에 접하는 상태로 상승되어 있는 것이다.

상기 태핏하우징(3)과 피스톤(1)의 사이에 오일압을 공급하는 오일공급관로(5)는 실린더헤드에 형성되어 엔진의 오일펌프에 연결된 제1오일통로(11)와, 상기 제1오일통로(11)에 연통되도록 상기 태핏하우징(3)에 형성된제2오일통로(13)와, 상기 제2오일통로(13)로 공급되는 오일이 상기 피스톤과 태핏하우징(3) 사이로 유입되도록 상기 피스톤에 형성된 제3오일통로(15)로 구성된다.

상기 제2오일통로(13)와 제3오일통로(15) 사이에는 제2오일통로(13)로부터 제3오일통로(15)로 공급되는 오일을 단속하는 스위칭밸브(17)가 더 구비되어 있는데, 상기 스위칭밸브(17)는 상기 피스톤에 밸브(9)의 작동방향에 수직한 방향으로 섭동 가능하게 설치된 스위칭피스톤(19)과, 상기 스위칭피스톤(19)을 태핏하우징(3)을 향하여 탄지하는 스위칭스프링(21)과, 상기 태핏하우징(3)에 상기 스위칭피스톤(19)의 일부가 삽입되며 상기 제2오일통로(13)가 연통되도록 형성된 스위칭홈(23)을 포함하여 구성된다.

한편, 상기 태핏하우징(3)의 내측에는 상기 태핏하우징(3)이 캠(7)을 향하여 이동하는 동안 스위칭피스톤(19)을 태핏하우징(3)으로 삽입되는 방향으로 가이드하는 경사부(25)를 구비하였다.

상기한 바와 같이 구성된 엔진의 가변 밸브(9)리프트 장치가 작동하는 것을 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 엔진이 저속으로 운전하고 있을 때의 상태를 도시한 것으로서, 태핏하우징(3)은 상기한 바와 같이 캠(7)의 기초원으로부터는 이격되어 있고, 그 위치로부터 캠(7)의 노우즈에 의해서 하측으로 이동하여 상기 피스톤을 통해 밸브(9)를 개방하도록 되어 있다.

물론, 이때의 밸브리프트는 저속엔진 운전상태에서 필요로 하는 흡기량 및 흡기유속을 충분히 확보할 수 있는 상태로 설정되어 있다.

엔진이 점차 고속 운전상태로 접어들게 되면, 상기 제1오일통로(11)와 제2오일통로(13)에는 오일펌프의 고속회전에 따라 점차 큰 오일압이 제공되어, 상기 스위칭피스톤(19)이 스위칭스프링(21)을 밀고 이동하여 도 2와 같은 상태가 된다.

따라서, 상기 제2오일통로(13)로부터 상기 제3오일통로(15)를 통해 오일이 유입하여 상기 피스톤(1)과 태핏하우징(3)의 사이에 오일이 채워지기 시작하여, 상기 피스톤(1)에 대해 태핏하우징(3)을 캠(7)쪽으로 밀게 된다(도 3).

이때, 상기 스위칭피스톤(19)은 상기 경사부(25)를 따라 가이드되면서 이동되는데, 이는 캠(7)의 노우즈가 태핏하우징(3)을 밀어 밸브(9)를 개방하는 힘이 보다 안정적으로 전달되도록 한다.

즉, 캠(7)의 노우즈에 의해 단속적으로 제공되는 힘에 의해 상기 태핏하우징(3)과 피스톤(1) 사이에 채워지는 오일이 압축되거나 리크가 생겨도 상기 경사부(25)에 의해 태핏하우징(3)과 피스톤(1) 사이의 상대운동을 최대한 억제하여 캠(7)으로부터 제공되는 가압력이 원활하고 안정적으로 밸브(9)로 전달되도록 한 것이다.

상기 태핏하우징(3)과 피스톤(1) 사이에 오일이 모두 채워지면 도 4와 같은 상태가 되는데, 이때에는 상기 태핏하우징(3)의 상단이 캠(7)의 기초원에 접촉하는 상태로서 밸브(9)리프트는 캠(7)의 노우즈 높이와 같게 되고 도 1의 상태보다 훨씬 증가된 상태로서, 엔진의 고속운전시에 필요로 하는 흡기과급을 구현할 수 있게 된다.

엔진이 다시 저속으로 운전되면, 상기 태핏하우징(3)과 피스톤(1) 사이의 오일압이 저하되면서, 상기 밸브(9)를 밸브시트에 밀착하는 밸브스프링(27)의 힘과 상기 캠(7)의 노우즈가 태핏하우징(3)을 가압하는 힘에 의해 태핏하우징(3)과 피스톤(1) 사이의 오일이 역류하여 배출되고, 다시 도 1의 상태로 복귀된다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 엔진의 운전상태가 저속에서 고속으로 변화함에 따라서 자동적으로 밸브 리프트가 커지도록 함으로써, 엔진의 전 운전영역에서 최적의 흡·배기상태를 확보할 수 있도록 한다.

Claims (6)

1. 밸브스템엔드에 장착된 피스톤과;

   상기 피스톤에 대하여 밸브스템의 길이방향으로 이동 가능하게 설치된 태핏하우징과;

   상기 피스톤과 태핏하우징 사이에 엔진의 속도에 따라 증가하는 오일압을 제공하도록 구비된 오일공급관로;

   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 엔진의 가변 밸브리프트 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 태핏하우징의 이동 스트로크는 캠의 기초원과 노우즈 사이로부터 캠의 기초원까지로 설정되는 것

   을 특징으로 하는 엔진의 가변 밸브리프트 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 오일공급관로는

   실린더헤드에 형성되어 엔진의 오일펌프에 연결된 제1오일통로와;

   상기 제1오일통로에 연통되도록 상기 태핏하우징에 형성된 제2오일통로와;

   상기 제2오일통로로 공급되는 오일이 상기 피스톤과 태핏하우징 사이로 유입되도록 상기 피스톤에 형성된 제3오일통로;

   로 구성된 것을 특징으로 하는 엔진의 가변 밸브리프트 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 제2오일통로와 제3오일통로 사이에는 제2오일통로로부터 제3오일통로로 공급되는 오일을 단속하는 스위칭밸브가 더 구비된 것

   을 특징으로 하는 엔진의 가변 밸브리프트 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 스위칭밸브는

   상기 피스톤에 밸브의 작동방향에 수직한 방향으로 섭동 가능하게 설치된 스위칭피스톤과;

   상기 스위칭피스톤을 태핏하우징을 향하여 탄지하는 스위칭스프링과;

   상기 태핏하우징에 상기 스위칭피스톤의 일부가 삽입되며 상기 제2오일통로가 연통되도록 형성된 스위칭홈;

   을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 엔진의 가변 밸브리프트 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 태핏하우징의 내측에는 상기 태핏하우징이 캠을 향하여 이동하는 동안 스위칭피스톤을 태핏하우징으로 삽입되는 방향으로 가이드하는 경사부를 구비한 것

   을 특징으로 하는 엔진의 가변 밸브리프트 장치.