KR20060134985A - 멀티 리프트 밸브 작동 시스템 및 방법 - Google Patents

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KR20060134985A
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브라이언 루지에로
죠우 양
닐 푸크스
로브 자낙
셍퀴앙 후앙
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자콥스 비히클 시스템즈, 인코포레이티드.
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Abstract

엔진 밸브 이벤트를 발생시키기 위하여 하나 이상의 엔진 밸브를 작동시키는 시스템 및 방법이 개시된다. 이 시스템은 하우징; 상기 하우징 내에 배치되며 제 1 개방 단부와 제 2 개방 단부를 갖는 어큐뮬레이터; 상기 하우징에 형성된 제 1 보어 내에서 활주 가능하도록 배치되는 마스터 피스톤; 상기 마스터 피스톤에 모션을 전달하기 위한 밸브 트레인 부재(들); 상기 하우징에 형성된 제 2 보어 내에서 활주 가능하도록 배치되는 슬레이브 피스톤;을 포함하며, 상기 슬레이브 피스톤은 고압의 유압 통로를 통해 상기 마스터 피스톤과 유체 연통하고, 상기 어큐뮬레이터의 제 1 단부와 제 2 단부는 상기 고압의 유압 통로와 연통되어 상기 전달된 모션을 선택적으로 변형시킨다.

Description

멀티 리프트 밸브 작동 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR MULTI-LIFT VALVE ACTUATION}
본 출원은 전체로서 여기 참조되며, 2004년 2월 17일자로 출원된 멀티 리프트 밸브 작동 시스템 및 방법에 대한 미합중국 가특허출원 제60/544,336호를 우선권으로 한다.
본 발명은 대체로 엔진 내의 하나 이상의 밸브를 작동시키는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 엔진 밸브 이벤트(engine valve event)를 발생시키는 하나 이상의 엔진 밸브의 멀티 리프트 작동을 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 일 실시예에서, 본 발명은 멀티 리프트 배기 가스 재순환 밸브 이벤트(multi-lift exhaust gas recirculation valve event)를 제공하도록 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예들은 예를 들면, 메인 밸브 이벤트(배기 및/또는 흡기), 압축 해제 브레이킹 밸브 이벤트, 블리더 브레이킹 밸브 이벤트(bleeder braking valve event) 및/또는 다른 보조 밸브 이벤트와 같은 그 밖의 멀티 리프트 밸브 이벤트(multi-lift valve events)를 제공할 수 있다.
엔진은 정상 출력(positive power), 엔진 브레이킹 및 배기 가스 제순환(EGR)을 발생시키기 위해 내연 기관에서의 밸브 작동을 필요로 한다. 정상 출력동 안, 하나 이상의 흡기 밸브가 개방되어 연소용 실린더 내에 연료와 공기를 유입시킬 수 있다. 하나 이상의 배기 밸브는 개방되어 실린더로부터 연소 가스가 새어나올 수 있도록 할 수 있다. 또한, 정상 출력동안 흡기, 배기 및/또는 보조 밸브가 여러 번 개방되어 방출이 개선되도록 가스를 재순환시킬 수 있다.
또한, 엔진 밸브 작동은 정상 출력을 발생시키는데 엔진이 사용되지 않는 경우, 엔진 브레이킹 및 배기 가스 재순환을 발생시키는데 사용될 수 있다. 엔진 브레이킹 중에, 하나 이상의 배기 밸브는 선택적으로 개방되어 적어도 일시적으로 엔진을 공기 압축기로 전환시킬 수 있다. 이때, 엔진은 지연 마력을 발달시켜 차량의 속력을 늦추도록 한다. 이는 운전자에게 차량에 대한 증가된 제어력을 제공하여, 실질적으로 차량의 상용 브레이크(service brakes)의 마모를 감소시킬 수 있다.
엔진 밸브(들)는 압축-해제 브레이킹 및/또는 블리더 브레이킹을 발생시키도록 작동될 수 있다. 종래 기술의 압축 해제 엔진 브레이크의 일례는 여기 참조되는 미합중국 특허 제3,220,392호(1965년 11월)의 공개에 의해 제공된다. 블리더형 엔진 브레이크를 활용하는 시스템 및 방법의 일례는 여기 참조되는 출원인의 미합중국 특허 제6,594,996(2003년 7월 22일)의 공개에 의해 제공된다.
또한, 배기 가스 재순환(EGR)의 기본 원리도 공지되어 있다. 적절히 작동하는 엔진dl 연소 챔버 내에서 연료 및 유입 공기를 배합하는 작업을 실행한 후, 엔진은 엔진 실린더로부터 잔여 가스를 배출한다. EGR 시스템은 이들 배기 가스의 일부가 엔진 실런더로 다시 유동하도록 한다. 엔진 실린더로의 이러한 가스 재순 환은 정상 출력 작업동안 및/또는 엔진 브레이킹 사이클동안 이용되어 상당한 이익을 제공할 수 있다. 여기 사용된 바와 같이, EGR은 브레이크 가스 재순환(brake gas recirculation; BGR)을 포함할 수 있으며, 브레이크 가스 재순환은 엔진 브레이킹 사이클 동안의 가스의 재순환이다.
정상 출력 작동동안, EGR 시스템은 주로 엔진 방출(engine emissions)을 개선하는데 사용된다. 엔진 정상 출력동안, 하나 이상의 흡기 밸브가 개방되어 연료 및 대기로부터의 공기를 유입시킬 수 있으며, 이때 공기는 실린더 내의 연료를 연소시키는데 필요한 산소를 포함하고 있다. 그러나 또한 공기는 많은 양의 질소를 포함한다. 엔진 실린더 내의 고압으로 인해 질소는 임의의 사용되지 않은 산소와 반응하여 산화 질소(NOx)를 형성하게 된다. 산화 질소는 디젤 엔진이 방출하는 주 오염물질들 중 하나이다. EGR 시스템에 의해 제공된 재순환 가스는 엔진에 이미 사용되어 적은 양의 산소를 포함한다. 이들 가스를 신선한 공기와 혼합함으로써 엔진으로 유입되는 공기의 양이 감소되어 더 적은 양의 산화 질소가 형성될 수 있다. 또한, 재순환 가스는 질소가 산소와 결합하여 산화 질소(NOx)를 형성하는 온도 아래로 엔진 실린더 내의 연소 온도를 낮추는 효과를 가질 수 있다. 그 결과, EGR 시스템은 발생된 산화 질소의 양을 감소시키고 엔진 방출을 개선하도록 작동할 수 있다. 미합중국 및 다른 나라에서 제안된 법규뿐 아니라 디젤 엔진에 대한 현행 환경 기준은 미래에는 개선된 방출에 대한 요구가 보다 중요해질 것임을 나타낸다.
또한, EGR 시스템은 엔진 브레이킹 작업동안 지연 출력(retarding power)을 최적화하는데 사용될 수 있다. 전술한 바와 같이, 하나 이상의 배기 밸브는 엔진 브레이킹 동안 선택적으로 개방되어 적어도 일시적으로 엔진을 공기 압축기로 전환시킬 수 있다. EGR을 이용하여 엔진의 압력과 온도를 제어함으로써, 브레이킹 레벨은 복수의 작업 조건에서 최적화될 수 있다.
많은 시스템에서, 엔진 밸브 이벤트에 복수의 밸브 리프트를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들면, 바람직한 배기 가스 재순환의 양은 엔진 속도에 따라 증가될 수 있다. EGR 밸브 이벤트를 제공하는 경우, 밸브 리프트는 높은 엔진 속도에서 더 높고 및/또는 더 길며, 낮은 엔진 속도에서 더 낮고 및/또는 더 짧다.
많은 내연 기관에서, 엔진 흡기 및 배기 밸브는 고정된 프로파일 캠(profile cams)에 의해, 보다 상세하게는 하나 이상의 고정된 로브에 의해 개방되고 폐쇄될 수 있다. 흡기 및 배기 밸브 타이밍과 리프트가 변화될 수 있는 경우, 향상된 성능, 개선된 연료 경제성, 낮은 방출률 및 우수한 차량 운전성과 같은 이점이 얻어질 수 있다. 그러나 고정된 프로파일 캠을 사용하면 타이밍 및/또는 엔진 밸브 리프트 양을 조정하여 다양한 엔진 작동 조건에 대해 최적화하기 어렵게 될 수 있다.
고정된 캠 프로파일이 주어진 밸브 타이밍 및 리프트를 조정하는 한가지 방법은 밸브 작동을 제공하는 것이며, 밸브 작동은 밸브와 캠 사이의 밸브 트레인 링키지(valve train linkage) 내에 "로스트 모션" 시스템(lost motion system)을 일체화한다. 로스트 모션은 변화 가능한 길이의 기계, 유압 및/또는 다른 링키지 조립체를 갖는 캠 프로파일에 의해 규정된 밸브 모션을 변형시키기 위한 기술 방법에 대해 적용된 용어이다. 로스트 모션 시스템에서, 캠 로브(cam lobe)는 엔진 작동 조건의 전체 범위에 걸쳐서 요구되는 "최대"(가장 긴 정지(dwell) 및 가장 큰 리프트) 모션을 제공할 수 있다. 그 후, 변화 가능한 길이의 시스템은 개방되어야 하는 밸브의 매개물 및 최대 모션을 제공하는 캠을 밸브 트레인 링키지에 포함하여, 캠에 의해 밸브에 전달된 모션의 일부 또는 전체를 감하거나 잃을 수 있다. 고정된 캠 프로파일의 모션을 변형시키기 위한 시스템을 제공하는 것이 유리하며, 고정된 캠 프로파일은 켜지거나 꺼질 수 있으며, 다양한 조건에 기초하여 선택적으로 제어될 수 있다.
본 발명의 시스템 및 방법은 정상 출력에 대한 밸브 작동, 엔진 브레이킹 밸브 이벤트 및/또는 EGR/BGR 밸브 이벤트를 필요로 하는 엔진에 특히 유용할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예의 시스템 및 방법은 비용이 저렴하고 구조가 단순한 가변 밸브 작동 시스템을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 시스템 및 방법은 복수의 밸브 리프트 프로파일을 제공하여 정상 출력, 엔진 브레이킹, 다양한 조건 하에서의 EGR 및/또는 BGR 작동중에 엔진 성능을 개선할 수 있다. 본 발명의 실시예의 다른 이점들은 본 명세서에 부분적으로 설명되어 있으며, 본 명세서는 본 발명의 상세한 설명 및/또는 실시로부터 부분적으로 당업자에게 명백할 것이다.
전술한 설명에 대해, 출원인은 하나 이상의 엔진 밸브를 작동시키기 위한 혁신적인 시스템 및 방법을 개발하였다. 일 실시예에서, 본 발명의 시스템은, 하우징; 상기 하우징 내에 배치되며 제 1 개방 단부와 제 2 개방 단부를 갖는 어큐뮬레이터; 상기 하우징에 형성된 제 1 보어 내에서 활주 가능하도록 배치되는 마스터 피스톤; 상기 마스터 피스톤에 모션을 전달하는 밸브 트레인 부재(들); 및 상기 하우징에 형성된 제 2 보어 내에서 활주 가능하도록 배치되는 슬레이브 피스톤을 포함하며, 상기 슬레이브 피스톤은 고압의 유압 통로를 통해 상기 마스터 피스톤과 유체 연통하고, 상기 어큐뮬레이터의 제 1 개방 단부와 제 2 개방 단부는 상기 고압의 유압 통로와 연통하여 전달된 상기 모션을 선택적으로 변형시킬 수 있다.
또한, 본 출원인은 배기가스 재순환 엔진 밸브 이벤트를 발생시키도록 내연 기관의 하나 이상의 엔진 밸브를 작동시키는 시스템을 개발하였으며, 상기 시스템은, 하우징; 상기 하우징 내에 배치되며 제 1 개방 단부와 제 2 개방 단부를 갖는 어큐뮬레이터; 고압의 유압 통로; 상기 하우징에 형성된 제 1 보어 내에서 활주 가능하도록 배치되는 마스터 피스톤; 상기 마스터 피스톤에 모션을 전달하는 전달 수단; 상기 하우징에 형성된 제 2 보어 내에서 활주 가능하도록 배치되는 슬레이브 피스톤; 셔틀 밸브; 및 상기 어큐뮬레이터의 제 1 개방 단부와 제 2 개방 당부를 상기 고압의 유압 통로와 선택적으로 연통하도록 상기 셔틀 밸브를 제어하기 위한 제 1 솔레노이드 밸브;를 포함하며, 상기 슬레이브 피스톤은 상기 고압의 유압 통로를 통해 상기 마스터 피스톤과 유체 연통하고, 상기 어큐뮬레이터의 제 1 개방 단부와 제 2 개방 단부는 상기 고압의 유압 통로와 선택적으로 연통하여 전달된 상기 모션을 선택적으로 변형시킨다.
전술한 총체적 설명 및 하기의 상세한 설명은 모두 예시적이고 단지 설명을 위한 것 일뿐이며, 청구된 본 발명을 제한하지 않음을 이해하여야 한다. 여기 참조되어 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면들은 상세한 설명과 함께 본 발명의 특정 실시예들을 설명하고 본 발명의 원리를 설명한다.
본 발명의 이해를 돕기 위해, 이제 첨부 도면을 참조할 것이며, 첨부도면에서 동일한 참조부호는 동일한 요소를 참조한다. 도면은 단지 예시일뿐이며 본 발명을 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
도 1은 본 발명의 밸브 작동 시스템의 제 1 실시예의 블록도,
도 2는 본 발명의 실시예에 사용될 수 있는 캠의 개략도,
도 3은 본 발명의 밸브 작동 시스템의 제 2 실시예의 개략도,
도 4는 본 발명의 밸브 작동 시스템의 제 3 실시예의 개략도,
도 5는 본 발명의 밸브 작동 시스템의 제 4 실시예의 개략도, 및
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 밸브 작동 시스템에 따른 밸브 리프트 도면이다.
이하 본 발명의 시스템 및 방법에 대한 실시예를 상세히 참조할 것이며, 이러한 실시예들은 첨부 도면에 도시되어 있다. 여기 구체화된 바와 같이, 본 발명은 하나 이상의 엔진 밸브를 작동시키는 시스템 및 방법을 포함한다.
본 발명의 제 1 실시예는 도 1에 밸브 작동 시스템(10)으로서 개략적으로 도시되어 있다. 밸브 작동 시스템(10)은 밸브 작동기 조립체(300)에 작동적으로 연결된 모션 전달 수단(100)을 포함하며, 또한 밸브 작동기 조립체(300)는 하나 이상의 엔진 밸브(200)에 작동적으로 연결된다. 모션 전달 수단(100)은 밸브 작동기 (300)에 모션을 가한다. 밸브 작동기(300)는 선택적으로 제어되어 엔진 밸브(200)에 모션을 전달하거나 전달하지 않을 수 있다.
모션 전달 모드인 경우, 밸브 작동기(300)는 엔진 밸브(200)를 작동시켜, 예를 들면 메인 흡기, 메인 배기, 배기 가스 재순환, 압축 해제 브레이킹 및/또는 블리더 브레이킹과 같지만, 이에 제한되지 않는 엔진 밸브 이벤트를 발생시킨다. 또한, 밸브 작동기(300)는 엔진 밸브(200)에 전달된 모션의 양 및 타이밍을 변화시킬 수 있다. 이에 따라, 밸브 작동기(300)는 복수의 밸브 리프트 프로파일(valve lift profiles)을 제공한다. 밸브 작동기(300)를 포함하는 밸브 작동 시스템(10)은 제어기(400)로부터의 신호 또는 입력에 응답하여 모션을 전달, 비전달 및/또는 변형시킬 수 있다. 엔진 밸브(200)는 하나 이상의 배기 밸브, 흡기 밸브 또는 전용 밸브(dedicated valve)와 같은 보조 밸브일 수 있다.
모션 전달 수단(100)은 캠(들), 푸시 튜브(들) 및/또는 로커 아암(들) 또는 밸브 작동기(300)에 모션을 전달하는 다른 등가물들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 모션 전달 수단(100)은 캠(110)을 포함한다. 캠(110)은 배기 캠, 흡기 캠, 분사 캠(injector cam) 및/또는 전용 캠을 포함할 수 있다. 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 캠(110)은 엔진 밸브 이벤트(들)를 발생시키기 위한 하나 이상의 캠 로브(cam lobes)들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 캠은 메인 (배기 또는 흡기) 이벤트 로브(112), 엔진 브레이킹 로브(114) 및 EGR 로브(116)와 같은 로브들을 포함할 수 있다. 캠(110) 상의 로브에 대한 묘사는 예시적일 뿐이며 이에 제한되지 않는다. 로브의 개수, 결합, 크기, 위치 및 형 상은 본 발명의 범주를 벗어나지 않은 상태에서 현저히 변화할 수 있다.
엔진 밸브 메인 이벤트를 발생시키도록 캠(110)에 의해 전달된 모션은 EGR 밸브 이벤트를 제공하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 메인 이벤트(예를 들면 흡기 또는 배기) 로브(112)는 EGR 밸브 이벤트를 위한 하나 이상의 밸브(200)를 추가로 작동시키는데 사용될 수 있다. 메인 이벤트의 전체 모션이 EGR 밸브 이벤트에 요구되는 것보다 많이 밸브 리프트에 제공될 수 있기 때문에, 이러한 모션은 밸브 작동기(300)에 의해 변형될 수 있다.
EGR 밸브 이벤트는 메인 엔진 밸브 이벤트를 실행하는데 사용되는 것과 상이한 밸브(들)에 의해 실행될 수 있다. 이들 "상이한 밸브들"은 메인 밸브 이벤트에 사용되는 것과 동일하거나 상이한 유형(흡기 대 배기)일 수 있으며, 메인 밸브 이벤트에 사용된 밸브와 상이하거나 동일한 실린더와 결합될 수도 있다.
제어기(400)는 임의의 전자 또는 기계 장치를 포함할 수 있으며, 이 장치는 밸브 작동기(300)와 이어져서 밸브 작동기(300)가 상기 장치에 대한 모션 입력을 전달하고 모션 입력을 변형시키거나, 엔진 밸브(200)에 모션을 전달하지 않도록 한다. 제어기(400)는 다른 엔진 구성요소(들)에 연결된 마이크로프로세서를 포함하여 밸브 작동기(300)의 적절한 작동을 결정하고 선택할 수 있다. 마이크로프로세서에 의해 엔진 구성요소(들)로부터 수집된 정보를 기초로 밸브 작동기(300)를 제어함으로써, EGR은 복수의 엔진 작동 조건(예를 들면, 속도, 부하 등)에서 이루어지며 최적화될 수 있다. 수집된 정보는 엔진 속도, 차량 속도, 오일 온도, 매니폴드 (또는 포트) 온도, 매니폴드 (또는 포트) 압력, 실린더 온도, 실린더 압력, 미 립자 정보 및/또는 크랭크 각도를 포함할 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
이하, 도 3을 참조로 본 발명의 제 2 실시예가 설명된다. 밸브 작동기(300)는 하우징(302)에 형성된 제 1 보어(311) 내에서 활주 가능하도록 배치되는 마스터 피스톤 조립체(310)를 포함하며, 하우징(302)에 유압 밀봉을 유지하면서 보어 내에서 앞뒤로 활주할 수 있다. 밸브 작동기(300)는 하우징(302)에 형성된 제 2 보어(321) 내에 배치된 슬레이브 피스톤 조립체(320)를 더 포함하여, 하우징(302)에 유압 밀봉을 유지하면서 보어 내에서 앞뒤로 활주할 수 있다. 슬레이브 피스톤 조립체(320)는 하우징(302)에 형성된 유압 통로(304)를 통해 마스터 피스톤 조립체(310)와 유체 연통한다. 스프링(322)은 엔진 밸브(200)와 떨어져서 보어(321)의 상부로 슬레이브 피스톤 조립체(320)를 편향시킨다. 스프링(324)은 피스톤 상에 작용할 수 있는 통로(304) 내의 임의의 낮은 유압 압력에 대해 슬레이브 피스톤(320)을 유지한다. 이로 인해 슬레이브 피스톤 조립체(320)는 시스템에 손상을 가할 수 있는 조건인 "재킹(jacking)"이 방지된다.
밸브 작동기(300)는 하우징(302)에 형성된 저압의 유압 통로(306)에 배치된 솔레노이드 밸브(330)와 같은 유체 공급 밸브를 더 포함할 수 있다. 제 1 솔레노이드 밸브(330)는 제어기(400)로부터 수신된 신호에 응답하여 유체 공급 수단(미도시)으로부터 저압 통로(306)를 통해 통로(304)까지 작동유(hydraulic fluid)를 선택적으로 공급할 수 있다. 제 1 체크 밸브(332)는 저압 통로(306)에 배치되어, 저압 통로(306)로부터 통로(304)까지 주로 일방향 유체 유동만을 허용할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 체크 밸브(332)는 예를 들면 제어 밸브, 또는 저압 통로 (306)로부터 주로 일방향 유체 유동만을 허용하도록 된 다른 유형의 밸브를 포함할 수 있다.
밸브 작동기는 제어 밸브(355)와 연통하는 솔레노이드 밸브(350)를 더 포함할 수 있다. 제어 밸브(355)는 예를 들면, 스풀 밸브, 셔틀 밸브, 또는 복수의 피스톤들 사이에서 작동될 수 있는 다른 밸브를 포함할 수 있다. 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 솔레노이드 밸브(350)는 제어기(400)로부터 수신된 신호에 응답하여, 제어 밸브(355)를 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 작동시킬 수 있다.
밸브 작동기(300)는 제 1 개방 단부(342)와 제 2 개방 단부(344)를 갖는 어큐뮬레이터(340)를 더 포함한다. 제 1 개방 단부(342)와 제 2 개방 단부(344) 사이에는 스트로크를 제한하는 어큐뮬레이터 스프링(346)이 배치된다. 예를 들면 스프링이 압축되는 경우와 같은 스프링(346)의 사양은 시스템 요구조건을 기초로 조정될 수 있다. 도 3에 도시되어 있는 본 발명의 실시예에서, 제 1 단부(342)는 어큐뮬레이터 통로(308)와 연통되고, 제 2 단부(344)는 대기압과 연통된다.
도 3에 도시되어 있는 밸브 작동기(300) 실시예에서, 모션 전달 수단(100)은 로커 샤프트를 수용하기 위한 중심 개구(122)와, 마스터 피스톤(310)에 접촉하는 접촉 표면(124)을 갖는 로커 아암(120)을 포함한다. 로커 아암(120)이 캠(110)에 작동적으로 연결되어, 캠(110)의 모션은 로커 아암(120)을 통해 마스터 피스톤(310)으로 전달될 수 있다.
도 3에 도시되어 있는 밸브 작동기(300) 실시예에서, 슬레이브 피스톤(320)은 로커 아암(120)에 작용할 수 있으며, 로커 아암(120)은 하나 이상의 엔진 밸브 (200)에 차례로 작용할 수 있다. 로커 아암(120)은 로커 샤프트를 수용하기 위한 중심 개구(222)와, 슬레이브 피스톤(320) 및 밸브(200)와 접촉하는 접촉 확장부(224)를 포함한다. 본 발명의 대안적인 실시예에서, 슬레이브 피스톤(320)은 접촉 확장부(224) 내에서 활주 가능하도록 배치되는 핀 또는 엔진 밸브(200)에 직접 작용할 수 있는 것으로 생각된다. 또 다른 대안적인 실시예에서, 슬레이브 피스톤은 예를 들면 밸브 브리지를 통해 복수의 엔진 밸브(200)에 작용할 수 있다.
전술한 바와 같이, 캠 및 로커 아암(120)은 로커 아암(220) 및 밸브(200)와 동일하거나 상이한 실린더이며 상이한 "유형"(예를 들면, 흡기 대 배기와 같이)일 수 있다. 예를 들면 다기통 엔진(multi-cylinder engine)에서, 로커 아암(120)은 제 1 실린더로부터 흡기 로커 아암을 포함할 수 있으며, 제 2 로커 아암(220)은 제 1 실린더로부터 배기 로커 아암을 포함할 수 있다. 이러한 배치는 메인 흡기 이벤트 중에 예를 들면 배기 가스 재순환 이벤트와 같이 적절히 타이밍 조절된 밸브 이벤트를 제공하는데 유용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 밸브 작동기(300)는 슬레이브 피스톤(320) 상에 배치된 래시 조립체(360)를 더 포함할 수 있다. 래시 조립체(360)는 슬레이브 피스톤 보어(321)로 연장되는 조정 가능한 나사(364)와 잠금 너트(362)를 포함한다. 잠금 너트(362)는 보어(321) 내의 원하는 거리에 나사(364)를 연장하도록 조정되어, 슬레이브 피스톤(320)과 로커 아암(120) 사이에 존재할 수 있는 임의의 래시를 조정할 수 있다.
이제 도 3에 도시되어 있는 밸브 작동기(300)의 작동이 설명된다. 설명을 위해, 밸브 작동기(300)의 작동은 EGR 엔진 밸브 이벤트의 발생과 관련하여 설명될 것이다. 전술한 바와 같이, 밸브 작동기(300)는 다른 엔진 밸브 이벤트를 제공하는 것으로 설명된 바와 같이 작동될 수 있다.
EGR이 요구되지 않는 경우, 솔레노이드 밸브(330)는 작동되지 않는다. 그 결과, 작동유는 통로(304)에 공급되지 않는다. 통로(304) 내의 불충분한 유압으로 인해, 마스터 피스톤 조립체(310)의 작동은 슬레이브 피스톤(320)으로 전달되지 않는다. 그에 따라, 슬레이브 피스톤(320)이 엔진 밸브(200) 상에 작용하지 않아 엔진 밸브 이벤트가 발생되지 않는다. 결과적인 밸브 리프트 도표가 도 6a에 도시되어 있으며, 도 6a에서는 메인 배기 이벤트(212)만이 일어난다.
EGR 이벤트가 요구되는 경우, 솔레노이드 밸브(330)는 제어기(400)로부터의 신호에 응답해 작동하여 저압의 작동유를 통로(304)로 제공할 수 있다. 마스터 피스톤(310)에 모션이 전달됨에 따라, 마스터 피스톤(310)은 보어(311) 내에서 상부로 이동한다. 마스터 피스톤 모션은 통로(304) 내의 유압 압력을 통해 슬레이브 피스톤(320)으로 전달된다. 이로 인해 슬레이브 피스톤(320)은 아래 방향으로 직동되어 엔진 밸브(200)의 작동을 초래한다. 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 제어 밸브(355)가 제 1 위치에 있을 경우, 통로(304) 내의 작동유 압력은 통로(308)를 통해 어큐뮬레이터(340)로 전달되는 것이 방지된다. 따라서, 마스터 피스톤(310)에 전달된 모든 모션은 슬레이브 피스톤(320)에 전달되어, 예를 들면 도 6b에 도시되어 있는 바와 같이, 최대 리프트 EGR 밸브 이벤트(216)가 발생된다.
로우 리프트 엔진 밸브 이벤트(low lift engine valve event)가 요구되는 경 우, 마스터 피스톤(310)에 전달된 모션이 변형될 수 있다. 제어기(400)로부터의 신호에 응답하여, 솔레노이드(350)는 제어 밸브(355)를 제 2 위치로 작동시킬 수 있다. 이 위치에서, 이제 통로(304) 내의 작동유 압력은 통로(308)를 통해 어큐뮬레이터(340)의 제 1 개방 단부(342)로 전달될 수 있다. 통로(304) 내의 유압은 어큐뮬레이터 스프링(346)의 편향을 극복하기에 충분하다. 따라서, 모션이 마스터 피스톤(310)에 전달됨에 따라, 통로(304) 내의 유압은 슬레이브 피스톤(320)에 전달되지 않고 어큐뮬레이터 스프링(346)에 의해 흡수된다. 어큐뮬레이터(340)는 스프링(346)이 어큐뮬레이터 내의 기계적 정지부(mechanical stop)에 도달할 때까지 모션을 흡수한다. 이때, 마스터 피스톤(310)에 전달된 잔여 모션은 슬레이브 피스톤(320) 및 밸브(200)에 전달된다. 결과는 예를 들면 도 6c에 도시되어 있는 바와 같이, 변형 리프트 EGR 밸브 이벤트(216)이다.
도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서, 제 2 체크 밸브(334)는 저압 통로(306)에 배치될 수 있다. 솔레노이드 밸브(330)가 작동되어 저압 유체를 통로(304)에 제공하는 경우, 작동유는 체크 밸브(334)를 통해 어큐뮬레이터의 제 1 단부(342)로 유동할 수도 있다. 제어 밸브(355)가 제 2 위치에 있고, 고압 유체가 통로(308)를 통해 제공되는 경우, 저압 오일이 존재하여 어큐뮬레이터(340)에 고압 유체를 용이하게 전달할 수 있다. 이로 인해 시스템(10)에 대한 응답 시간이 개선될 수 있다. 저압 유체 자체는 어큐뮬레이터 스프링(346)의 편향을 극복하기에 불충분하기 때문에, 변형된 모션이 요구되지 않을 때, 어큐뮬레이터(340)의 스트로크가 영향받지 않는다. 체크 밸브(334)는 주로 일방향 유체 유동을 허용하여, 통로(308)를 통해 제공된 고압 유체는 저압 통로(304)로 유동하지 않을 수 있다.
도 4를 참조로 밸브 작동기(300)의 다른 실시예가 도시되어 있으며, 도 4에서 동일한 참조 부호는 동일한 구성요소를 참조한다. 어큐뮬레이터(340)의 제 1 단부(342)는 통로(308)를 통해 통로(304)와 계속 연통된다. 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 제어 밸브(355)는 어큐뮬레이터(340)의 제 2 단부(344)가 개구(356)를 통해 제어 밸브(355) 내의 대기와 연통하는 제 1 위치와, 어큐뮬레이터(340)의 제 2 단부(344)가 통로(304)와 연통하는 제 2 위치 사이에서 작동될 수 있다. 제어 밸브(355)가 제 1 위치에 있을 경우, 통로(304) 내의 고압 작동유는 통로(308)를 통해 어큐뮬레이터(340)의 제 1 개방 단부(342)로 전달될 수 있다. 어큐뮬레이터(340)의 제 2 단부(344) 압력이 대기압이기 때문에, 통로(308)로부터의 고압은 어큐뮬레이터 스프링의 편향을 극복하기에 충분하다. 따라서, 마스터 피스톤(310)에 모션이 전달됨에 따라, 통로(304) 내의 유압 압력은 슬레이브 피스톤(320)에 전달되지 않고 어큐뮬레이터(340)에 의해 흡수된다. 결과는 예를 들면 도 6c에 도시되어 있는 바와 같이, 변형 리프트 EGR 밸브 이벤트(216)이다.
제어 밸브(355)가 제 2 위치에 있을 경우, 통로(304) 내의 고압 작동유는 통로(308)를 통해 어큐뮬레이터(340)의 제 1 단부(342)와, 어큐뮬레이터(340)의 제 2 단부(344)에 전달될 수 있다. 이제 어큐뮬레이터(340)의 제 2 단부(344)의 압력은 실질적으로 제 1 단부(342)의 고압과 동일하다. 압력차가 부족하기 때문에 어큐뮬레이터 스프링(346)은 작동하지 않는다. 따라서, 마스터 피스톤(310)에 모션이 전 달됨에 따라, 통로(304) 내의 유압 압력은 어큐뮬레이터(340)에 의해 흡수되지 않으며, 전체 모션은 슬레이브 피스톤(320)에 전달된다. 결과는 예를 들면 도 6b에 도시되어 있는 바와 같이 최대 리프트 EGR 밸브 이벤트(216)이다.
도 5를 참조로 밸브 작동기(300)의 다른 실시예가 도시되어 있으며, 도 5에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 참조한다. 솔레노이드 밸브(350)는 유체 공급 수단과 연통하는 고속 유체 공급 밸브를 포함할 수 있다. 최대 이벤트가 요구되는 경우, 솔레노이드 밸브(350)는 제어 밸브(355)를 통해 어큐뮬레이터(340)의 제 2 단부(344)에 고압 유체를 공급하도록 작동될 수 있다. 어큐뮬레이터(340)의 제 1 단부와 제 2 단부 양쪽에 고압이 작용하기 때문에, 어큐뮬레이터 스프링(346)이 작동하지 않아 모션이 흡수되지 않는다. 변형된 밸브 리프트가 요구되는 경우, 솔레노이드 밸브(350)는 작동되지 않는다. 이제 어큐뮬레이터(340)의 제 1 단부(342)에만 작용하는 고압은 어큐뮬레이터 스프링(346)의 편향을 극복하기에 충분하며, 어큐뮬레이터(340)는 전달된 모션의 일부를 흡수한다.
본 발명의 범주 또는 사상을 벗어나지 않는 상태에서 본 발명의 변형예 및 수정예가 가능함이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 첨부된 특허청구범위 및 동등물의 범주 내에 포함될 경우, 본 발명은 본 발명의 이러한 모든 변형예 및 수정예를 포함할 것이다.

Claims (18)

  1. 엔진 밸브 이벤트를 발생시키도록 내연 기관내의 하나 이상의 엔진 밸브를 작동시키는 시스템으로서:
    하우징;
    상기 하우징 내에 배치되며 제 1 개방 단부와 제 2 개방 단부를 갖는 어큐뮬레이터;
    상기 하우징에 형성된 제 1 보어 내에서 활주 가능하도록 배치되는 마스터 피스톤;
    상기 마스터 피스톤에 모션을 전달하기 위한 전달 수단: 및
    상기 하우징에 형성된 제 2 보어 내에서 활주 가능하도록 배치되는 슬레이브 피스톤;을 포함하며,
    상기 슬레이브 피스톤이 고압의 유압 통로를 통해 상기 마스터 피스톤과 유체 연통하고,
    상기 어큐뮬레이터의 상기 제 1 개방 단부와 제 2 개방 단부가 상기 고압의 유압 통로와 선택적으로 연통하여 전달된 상기 모션을 변형시키는,
    엔진 밸브 작동 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔진 밸브 이벤트가 배기가스 재순환을 포함하는,
    엔진 밸브 작동 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 어큐뮬레이터의 제 1 개방 단부가 고압의 유압 통로와 연통하며, 상기 제 2 개방 단부가 대기압과 연통하는,
    엔진 밸브 작동 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    전달된 상기 모션이 변형되어 로우 리프트 엔진 밸브 이벤트를 발생시키는,
    엔진 밸브 작동 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 어큐뮬레이터의 제 1 개방 단부와 제 2 개방 단부가 상기 고압의 유압 통로와 연통하는,
    엔진 밸브 작동 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 전달된 모션이 변형되지 않는,
    엔진 밸브 작동 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 어큐뮬레이터가 상기 제 1 개방 단부와 제 2 개방 단부 사이에 배치된 스트로크 제한 피스톤을 더 포함하는,
    엔진 밸브 작동 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    셔틀 밸브; 및
    상기 어큐뮬레이터의 제 1 개방 단부와 제 2 개방 단부를 상기 고압의 유압 통로와 선택적으로 연통시키도록 상기 셔틀 밸브를 제어하는 제 1 솔레노이트 밸브;를 더 포함하는,
    엔진 밸브 작동 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    유체 공급 수단;
    저압의 유압 통로; 및
    상기 저압의 유압 통로를 통해 상기 유체 공급 수단으로부터 상기 고압의 유압 통로까지 선택적으로 유체를 공급하는 제 2 솔레노이드 밸브;를 더 포함하는,
    엔진 밸브 작동 시스템.
  10. 배기 가스 재순환 엔진 밸브 이벤트를 발생시키도록 내연 기관내의 하나 이 상의 엔진 밸브를 작동시키는 시스템으로서:
    하우징;
    상기 하우징 내에 배치되며 제 1 개방 단부와 제 2 개방 단부를 갖는 어큐뮬레이터;
    고압의 유체 통로;
    상기 하우징에 형성된 제 1 보어 내에서 활주 가능하도록 배치되는 마스터 피스톤;
    상기 마스터 피스톤에 모션을 전달하는 전달 수단;
    상기 하우징에 형성된 제 2 보어 내에서 활주 가능하도록 배치되는 슬레이브 피스톤;
    셔틀 밸브; 및
    상기 어큐뮬레이터의 제 1 개방 단부와 제 2 개방 단부를 상기 고압의 유압 통로와 선택적으로 연통시키도록 상기 셔틀 밸브를 제어하는 제 1 솔레노이트 밸브;를 포함하며,
    상기 슬레이브 피스톤이 상기 고압의 유압 통로를 통해 상기 마스터 피스톤과 유체 연통하고,
    상기 어큐뮬레이터의 상기 제 1 개방 단부와 제 2 개방 단부가 상기 고압의 유압 통로와 선택적으로 연통하여 전달된 상기 모션을 선택적으로 변형시키는,
    엔진 밸브 작동 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    하나 이상의 엔진 밸브와 상기 마스터 피스톤 사이에 배치된 제 1 로커 아암; 및
    상기 모션 전달 수단 및 상기 슬레이브 피스톤 사이에 배치된 제 2 로커 아암;을 더 포함하는,
    엔진 밸브 작동 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 어큐뮬레이터의 제 1 개방 단부가 상기 고압의 유압 통로와 연통하고, 상기 제 2 개방 단부가 대기 압력과 연통하는,
    엔진 밸브 작동 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    전달된 상기 모션이 변형되어 로우 리프트 엔진 밸브 이벤트를 발생시키는,
    엔진 밸브 작동 시스템.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 어큐뮬레이터의 제 1 개방 단부와 제 2 개방 단부가 상기 고압의 유압 통로와 연통하는,
    엔진 밸브 작동 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    전달된 상기 모션이 변형되지 않는,
    엔진 밸브 작동 시스템.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 어큐뮬레이터가 상기 제 1 개방 단부와 제 2 개방 단부 사이에 배치된 스트로크 제한 피스톤을 더 포함하는,
    엔진 밸브 작동 시스템.
  17. 제 10 항에 있어서,
    유체 공급 수단;
    저압의 유압 통로; 및
    상기 저압의 유압 통로를 통해 상기 유체 공급 수단으로부터 상기 고압의 유압 통로까지 선택적으로 유체를 공급하는 제 2 솔레노이드 밸브;를 더 포함하는,
    엔진 밸브 작동 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 저압의 유압 통로 내에 배치된 체크 밸브를 더 포함하는,
    엔진 밸브 작동 시스템.
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