KR20080018477A - Variable valve lift apparatus of engine for vehicles - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명이 적용된 밸브 트레인의 하이 리프트 상태도.1 is a high lift state of the valve train to which the present invention is applied.
도 2는 본 발명에 의한 롤러부의 하이 리프트 상태 사시도.Figure 2 is a perspective view of the high lift state of the roller unit according to the present invention.
도 3은 본 발명에 의한 롤러부의 로우 리프트 상태 사시도.Figure 3 is a perspective view of the low lift state of the roller unit according to the present invention.
도 4는 본 발명이 적용된 밸브 트레인의 로우 리프트 상태도.Figure 4 is a low lift state of the valve train to which the present invention is applied.
도 5는 종래 밸브 트레인의 사시도이다.5 is a perspective view of a conventional valve train.
본 발명은 자동차 엔진의 가변 리프트 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 캠과 접촉되는 롤러의 위치를 엔진의 운전 조건에 따라 변화시킴으로써, 엔진의 흡입 성능을 정밀하게 제어하여 토크 안정성 및 최대 출력을 저하시키지 않으면서도 엔진의 운전 조건에 따라 흡/배기의 양을 조절하여 연비를 향상시키고, 배기가스를 저감시킬 수 있도록 한 자동차 엔진의 가변 리프트 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a variable lift device for an automobile engine, and more particularly, by changing the position of the roller in contact with the cam according to the driving conditions of the engine, precisely controlling the engine suction performance to lower torque stability and maximum output. The present invention relates to a variable lift device for an automobile engine capable of improving fuel efficiency and reducing exhaust gas by adjusting the amount of intake / exhaust according to the operating conditions of the engine without making it.
일반적으로 자동차 엔진은 연료가 연소되어 동력을 발생시키는 연소실이 형성되어 있으며, 이의 연소실에는 흡입공기와 배기가스를 제어할 수 있는 흡/배기 밸브를 포함하는 밸브 트레인이 배치되어 있으며, 이의 밸브 트레인은 크랭크 샤프트에 연동되면서 연소실을 개폐하도록 이루어져 있다.In general, an automobile engine has a combustion chamber in which fuel is combusted to generate power, and a combustion valve of the automobile engine includes a valve train including an intake / exhaust valve capable of controlling intake air and exhaust gas. Interlocked with the crankshaft is configured to open and close the combustion chamber.
이와 같은 밸브 트레인은 통상적으로 일정한 형상을 갖는 캠에 의해 밸브가 항상 일정한 리프트 값을 가지게 됨으로써, 흡입 또는 배출되는 가스의 양이 일정량으로 제한된다.Such a valve train typically has a constant lift value of the valve by a cam having a constant shape, so that the amount of gas to be sucked or discharged is limited to a certain amount.
이에 따라 저속의 운전상태에 맞추어 설계를 하면 고속의 운전상태에서는 밸브가 열려있는 시간과 양이 충분하지 못하게 되고, 고속의 운전상태에 맞추어 설계를 하면 저속의 운전상태에서 반대의 현상이 일어나게 된다.Accordingly, if the design is made according to the low speed operation state, the time and amount of valve opening are not sufficient in the high speed operation state, and if the design is made according to the high speed operation state, the opposite phenomenon occurs in the low speed operation state.
보다 구체적으로는 일반적인 엔진의 경우, 고속용으로 튜닝된 경우 밸브 리프트가 크게 설정되어 있기 때문에 고속 영역에서 우수한 성능을 발휘하지만 저속 영역에서의 아이들 안정성 및 저속 토크에 매우 불리하고, 상기와는 반대로 저속용으로 튜닝된 경우에는 아이들 안정성 및 저속에서의 토크가 우수하지만 고속에서의 출력 성능에 한계가 있으나, 상기와 같은 가변 밸브 리프트의 경우에는 고속 영역과 저속 영역에 각각 알맞게 밸브 리프트를 가변함으로써, 저속 및 고속에서의 이점을 동시에 취할 수 있게 된다.More specifically, in the case of a general engine, when the engine is tuned for a high speed, the valve lift is set to a large value, so that it shows excellent performance in the high speed range, but is very disadvantageous in idling stability and low speed torque in the low speed range. In the case of the tuner, the idle stability and torque at low speed are excellent, but the output performance at high speed is limited. However, in the case of the above-mentioned variable valve lift, the valve lift is changed to suit the high speed region and the low speed region, respectively. And high speed at the same time.
따라서 최근에는 연비 개선과 출력 향상을 위해 멀티 밸브화에 이어 충진 효율을 높이기 위한 기술이 개발되고 있으며, 이의 결과물로서 엔진의 회전 영역에 따라 변화하는 공기의 흡입저항에 맞춰 흡기 매니폴드의 길이 또는 단면적으로 변경하는 가변 흡기 시스템(Variable Induction System; VIS)과, 엔진의 회전 영역에 따라 밸브의 개폐시기 및 개폐량을 조절해 오버랩 타이밍을 제어하여 실린더 충진 량과 잔류 가스량을 제어하는 가변 밸브 타이밍(Variable Valve Timing: VVT) 및 가변 밸브 리프트(Variable Valve Lift; VVL)의 기술을 예로 들 수 있다.Therefore, in order to improve fuel efficiency and output, a technology for increasing filling efficiency has been developed following the multi-valve, and as a result, the length or cross-sectional area of the intake manifold according to the intake resistance of the air that varies with the rotational area of the engine. Variable Induction System (VIS) to change the pressure, and variable valve timing to control the cylinder filling amount and residual gas amount Valve Timing (VVT) and Variable Valve Lift (VVL) are examples.
상기에서 가변 밸브 리프트의 기술은 일반적인 DOHC 캠 샤프트와는 달리 도 5에서와 같이 저속용으로 설계된 캠 프로파일을 가진 캠(100) 1개와 고속용으로 설계된 캠 프로파일을 가진 2개의 캠(102)을 포함하여 실린더 한 개당 3개의 흡기 캠으로 구성되어 있다.Unlike the conventional DOHC camshaft, the technique of the variable valve lift includes one
상기에서 저속용 캠과 고속용 캠은 엔진 조건에 따라 최적의 흡기 효율을 갖도록 서로 변환되면서 밸브를 구동시켜 전 영역에서 최적의 효율을 이끌어내는데, 캠의 변환은 가변 밸브 리프트 작동용 유압과 가변 밸브 리프트 작동용 롤러 핑거 팔로워(Roller Finger Follower; 104)로 단속되며, 엔진 제어 모듈과 오일압 제어밸브가 엔진 부하 엔진 회전수, 차속등 엔진 상태에 따라 오일의 공급이 이루어짐으로써, 롤러 핑거 팔로워에 의한 캠의 변환을 밸브에 전달하게 되는 것이다.In the above, the low speed cam and the high speed cam are converted to each other to have an optimum intake efficiency according to the engine conditions, driving the valve to derive the optimum efficiency in all areas. The roller finger follower (104) for the lift operation is intermittent and the engine control module and the oil pressure control valve are supplied with oil according to the engine load, engine speed, vehicle speed, etc. The cam change is transmitted to the valve.
그러나 상기와 같은 종래의 가변 밸브 리프트 장치에 있어서는 하이 리프트를 구현하기 위한 2개의 캠과 로우 리프트를 구현하기 위한 1개의 캠을 필요로 하며, 이로 인하여 밸브 1개당 3개의 캠이 필요하다는 문제점을 내포하고 있다.However, in the conventional variable valve lift apparatus as described above, two cams for implementing a high lift and one cam for implementing a low lift require a cam that requires three cams per valve. Doing.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 1개의 캠을 이용하여 밸브 리프트를 가변시킬 수 있도록 함으로써, 엔진의 성능은 예전과 동일하면서도 엔진을 컴팩트화 할 수 있도록 한 자동차 엔진의 가변 밸브 리프트 장치를 제공함에 있다.Therefore, the present invention has been invented to solve the above problems, the object of the present invention is to be able to vary the valve lift using a single cam, the engine performance is the same as before, but the engine can be made compact To provide a variable valve lift device of an automotive engine.
이를 실현하기 위하여 본 발명은, 1개의 캠 프로파일을 갖는 캠과, 밸브 스프링을 포함하는 밸브와, 상기 캠과 접촉되는 롤러를 포함하는 롤러 핑거 팔로워와, 상기 롤러 핑거 팔로워의 피봇점을 형성하는 HLA를 포함하여 이루어지는 밸브 트레인에 있어서,In order to realize this, the present invention provides an HLA for forming a cam having one cam profile, a valve including a valve spring, a roller finger follower including a roller in contact with the cam, and a pivot point of the roller finger follower. In the valve train comprising a,
상기 롤러를 롤러 지지축을 개재시켜 상기 롤러 핑거 팔로워의 롤러 설치부 양 측벽에 형성된 슬라이드 공에 전후 이동이 가능하도록 배치하고, 상기 롤러 지지축은 상기 HLA측에서 공급되는 유압에 의하여 전후 이동시켜 주는 유압 이송수단에 연결시켜 구성한 자동차 엔진의 가변 밸브 리프트 장치를 제공한다.The roller is disposed so as to be moved back and forth in a slide ball formed on both sidewalls of the roller mounting portion of the roller finger follower through a roller support shaft, and the roller support shaft is moved back and forth by the hydraulic pressure supplied from the HLA side. Provided is a variable valve lift apparatus for an automobile engine constructed by connecting to a means.
이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention that can specifically realize the above object will be described in detail.
도 1은 본 발명에 의한 밸브 트레인의 정면도로서, 밸브 트레인은 밸브 스프링(2)을 포함하는 밸브(4)와, 가변 밸브 리프트 작동용 롤러(6)를 포함하는 롤러 핑거 팔로워(8)와, 상기 롤러 핑거 팔로워(8)의 피봇점을 형성하는 HLA(Hydraulic Lash Adjuster; 10)와, 1개의 캠 프로파일을 갖는 캠(12)으로 이루어진다.1 is a front view of a valve train according to the present invention, wherein the valve train comprises a
이러한 밸브 트레인에 있어서 본 발명은, 상기 롤러 핑거 팔로워(8)의 롤러(6)가 유압 이동수단에 의하여 전후 이동이 가능하도록 형성하였다.In this valve train, the present invention is formed such that the
이를 위하여 도 2에서와 같이 롤러 핑거 팔로워(8)의 상측 중앙 부분을 절취하여 롤러 설치부(14)를 형성하고, 이의 롤러 설치부(14)의 양 측벽(16)에 길이 방향으로 슬라이드 공(18)을 형성하여 롤러(6)가 롤러 지지축(20)을 개재시켜 상기 슬라이드 공(18)에서 전,후 이동이 가능하도록 설치하였다.To this end, as shown in FIG. 2, the upper central portion of the
상기 롤러 지지축(20)의 외경은 상기 슬라이드 공(18)의 높이에 대응하여 형성됨으로써, 상하 유동 없이 전후 미끄러짐이 가능하도록 결합된다.The outer diameter of the
그리고 롤러 지지축(20)의 양측단은 피스톤(22)과 연결되는데, 상기 피스톤(22)은 슬라이드 공(18)의 전측부에 길이방향으로 형성되어 있는 실린더(24)에 결합된다 .And both ends of the
또한 상기 피스톤(22)과 실린더(24) 사이에는 압축 스프링(26)이 배치되어 항상 롤러(6)를 HLA(10)측으로 이동시키려는 탄성력을 발휘하게 된다.In addition, a
그리고 상기 실린더(24)는 HLA(10)와 유로(28)를 통해 연통되어 이의 HLA(10)로부터 유압을 공급받아 상기 피스톤(22)을 작동시킴으로써, 롤러(6)의 위치를 가변시키게 되는 것이다.And the
즉, 본 발명은 위치 변경이 불가능한 HLA(10) 측의 피벗 포인트와 밸브 스템 엔드 접촉부를 제외한 롤러(6)의 위치를 제어함으로써, 밸브 리프트의 양을 가변시켜 주는 것이다.That is, the present invention changes the amount of valve lift by controlling the position of the
이와 같이 구성되는 본 발명에 의하면 하이 리프트를 구현하고자 할 때에는 실린더(24)에 유압을 공급하지 않으면, 압축 스프링(26)의 탄성력에 의하여 롤러(6)가 도1 및 도 2에서와 같이 HLA(10)측으로 이동함으로써, A1값이 작아지면서 B/A1값이 커지게 되며, 밸브 리프트가 증가하게 된다.According to the present invention constituted as described above, when hydraulic pressure is not supplied to the
그리고 상기와는 반대로 상기 실린더(24)에 유압이 공급되면 이의 유압에 의하여 피스톤(22)이 압축 스프링(26)의 탄성력을 극복하면서 전진하여 롤러(6)를 도 3, 4에서와 같이 밸브 스템 엔드 접촉부측으로 밀어냄으로써, A1이 커지면서 B/A1값이 작아지게 되며, 밸브 리프트가 감소하게 된다.On the contrary, when the hydraulic pressure is supplied to the
상기와 작동 롤러(6)의 위치를 가변시킴에 있어서, 롤러(6)가 HLA측과 밸브스템 엔드 접촉부의 양쪽의 위치로만 한정되어 이동되는 것이 아니라, 실린더(24)에 공급되는 유압에 크기에 따라 슬라이드 공(18)의 길이 범위내에서는 위치 조절이 가능하다.In varying the position of the above-mentioned and the
이에따라 밸브 리프트 양은 최소에서 최대 범위까지 자유롭게 제어할 수 있게 된다. Accordingly, the valve lift amount can be freely controlled from the minimum to the maximum range.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 롤러 핑거 팔로워에서 위치 변경이 불가능한 HLA측의 피벗 포인트와 밸브 스템 엔드 접촉부를 제외한 롤러 위치를 제어함으로써, 레버비에 의해 밸브 리프트의 양을 자유롭게 제어할 수 있는 것이다.As described above, according to the present invention, the amount of valve lift can be freely controlled by the lever ratio by controlling the roller position excluding the pivot point on the HLA side and the valve stem end contact portion, which are not changeable in the roller finger follower. .
그리고 1개의 캠을 이용하여 밸브 리프트를 가변시킬 수 있도록 함으로써, 엔진의 성능은 예전과 동일하면서도 엔진을 컴팩트화 할 수 있는 발명인 것이다.And by using a single cam to change the valve lift, the performance of the engine is the same as before, but is an invention that can compact the engine.
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