KR20090036823A - 차량용 오일 콘트롤 시스템 - Google Patents

차량용 오일 콘트롤 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 오일 콘트롤 시스템에 관한 것으로,
차량의 오일 콘트롤 시스켐에서 오일콘트롤밸브(OCV) 개방 시점 이전에는 단순히 엔진의 윤활만이 필요하지만 오일콘트롤밸브(OCV)가 개방된 이후에는 CVVT / CDA / VVL 등의 기구들을 작동시키기 위해 그만큼 오일 소모량이 증가하기 때문에 엔진 전체의 유압은 하강할 수밖에 없으며, 바로 이 때 필요한 유압을 안정적으로 유지해야 하는 바,
캠 베어링 등에 윤활오일을 공급하는 메인 갤러리에 오일콘트롤밸브가 접속되고, 오일콘트롤밸브에 CDA, VVL 등의 기구 작동을 위한 작동오일을 공급하는 서브 갤러리가 접속되는 차량용 오일 콘트롤 시스템을 구성함에 있어서, 상기 메인 갤러리에 윤활을 위한 오일의 압력을 일정압력으로 콘트롤할 수 있도록 하는 오일 콘트롤러를 설치하는 것과,
오일 콘트롤러를 내부 중앙 상부에 작동공간이 마련되고, 작동공간의 양측에 유입유로와 윤활유로가 마련되며, 윤활유로 중간에 마련된 오일분기점에 작동공간의 내부 하부와 연결되는 가압유로가 마련되는 하우징(housing)과; 상기 하우징의 작동공간의 내부에 상하방향으로 이동 가능하게 설치되고, 외주에 상기 하우징의 유입유로와 윤활유로를 연결하는 그루브가 형성된 슬라이딩 유니트(sliding unit)와; 상기 하우징의 작동공간의 내부 상단부에 설치되는 씰링캡과: 상기 슬라이딩 유니트의 상단과 씰링캡의 하단 사이에 설치되어 슬라이딩 유니트를 탄성 지지하는 스프링(housing);으로 구성하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 의하면 윤활에 필요한 최소 유압을 콘트롤하여 CVVT/CDA/VVL 등의 작동유압을 안정적으로 충분히 확보할 수 있으며, 필요 이상의 오일 소모를 방지함으로써 오일펌프 용량을 축소하여 성능을 향상시킬 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있게 된다.
오일 콘트롤러, 하우징, 슬라이딩 유니트, 스프링, 밀폐캡

Description

차량용 오일 콘트롤 시스템{an oil control system for a vehicle}
본 발명은 차량용 오일 콘트롤 시스템에 관한 것으로, 더 자세하게는 엔진 윤활에 필요한 오일의 압력을 일정압력으로 유지시킴으로써 엔진의 윤활 및 기구 작동유압 확보의 두 가지를 모두 만족시킬 수 있도록 한 것에 관한 것이다.
최근 자동차 기술은 연비를 개선하고 출력을 향상시키기 위해 엔진의 흡배기(Breathing)와 관련하여 다밸브(Multi-valve)화에 이어 충진효율(Charging efficiency)을 높이기 위한 기술들이 선보이고 있다.
이러한 기술로는 엔진의 회전영역에 따라 변화하는 공기의 흡입저항에 맞춰 흡기 다기관의 길이나 단면적을 변경하는 가변 흡기 시스템(VIS; Variable Induction System)과 엔진의 회전영역에 따라 밸브의 개폐시기 및 개폐량을 조절해 오버랩 타이밍을 제어, 실린더 충전량과 잔류 가스량에 대한 조절이 가능하도록 하는 가변 밸브 타이밍(VVT; Variable Valve Timing)을 들 수 있다.
이런 차원에서 종래와 달리 현재 대부분의 엔진에는 연속 가변 밸브 타이 밍(CVVT; Continuously Variable Valve Timing) / 저부하시 일부 실린더를 죽여서 연비를 도모하는 CDA / 가변 밸브 리프트(VVL; Variable Valve Lift) / 연속 가변 밸브 리프트(CVVL; Continuously Variable Valve Lift) 등의 기술을 적용하고 있는 추세이다.
캠이 열리고 닫히는 시기와 리프트의 높이를 조절함으로써 밸브 오버랩 기간을 조절할 수 있는 VVT(Variable Valve Timing)와 VVL(Variable Valve Lift)를 포함하는 이런 신기술은 대부분 유압에 의해 작동되고, 또한 작동에 필요한 유압이 설정되어 있기 때문에 필요시 요구되는 유압이 확보되지 않거나 유압이 불안정할 경우, 작동불가 하거나 작동하더라도 신뢰성을 가질 수 없다.
한편 엔진 구동에 있어서 오일의 역할은 매우 중요하며, 윤활이 제대로 이루어지지 않을 경우 곧바로 엔진 오류(fail)가 일어나게 된다.
그러나 최근 CDA, VVL 등의 신기술이 적용되면서 오일의 역할은 윤활에 그치지 않고 이런 신기구들의 안정적인 작동을 위해 적정한 수준의 유압을 안정적으로 유지해야 한다.
현재 여러 엔진에서 CDA, VVL 등의 신기술이 적용되고 있으며, 따라서 윤활 및 기구 작동유압 확보의 두 가지를 모두 만족시켜야만 한다.
도 1에는 종래의 한 차량용 오일 콘트롤 시스템의 구성도가 도시되어 있다.
종래에는 도 1과 같이 평상시에 실린더 블록(block)으로부터 공급되는 메인 갤러리(10'; main gallery)오일이 캠 베어링(cam brg) 윤활에만 사용되며, CDA 또는 VVL 등의 작동이 필요한 시점이 되면 오일콘트롤밸브(20'; Oil Control Valve) 가 열려 서브 갤러리(30'; sub gallery)로 오일이 공급된다.
따라서 메인 갤러리(10')의 유압이 충분하고, 안정적으로 확보되어야 필요시 서브 갤러리(30')의 유압을 확보할 수 있게 된다.
엔진에서 오일의 대표적인 역할은 구동기구의 윤활에 있지만 CVVT, VVL, CDA 등의 기구를 작동시키는 역할 또한 하고 있기 때문에 이들 기구의 작동압이 확보되어야 하고, 이를 위해서는 메인 갤러리(main gallery)의 유압이 충분히 확보되어야 한다.
엔진의 윤활회로는 일정한 가운데 회전수(RPM)가 상승하면 윤활회로내의 유압이 상승하고, 이로 인해 오일의 분사압이 상승하여 윤활하는데 소모되는 오일의 양이 필요 이상으로 증가하게 되며, 이는 엔진내 유압(main gallery)을 하강시키는 원인이 된다.
현재 적용중인 CVVT, VVL, CDA 등은 대부분 유압에 의해 작동되며, 필요한 시점에 오일콘트롤밸브(OCV)가 열려 서브 갤러리(sub gallery)에 오일이 공급되고, 이렇게 공급된 오일압에 의해 작동하게 된다.
따라서 이 시점에 메인 갤러리(main gallery)의 유압이 충분하지 않을 경우 오일콘트롤밸브(OCV)를 통해 오일을 공급받게 되는 서브 갤러리(sub gallery)의 오일압이 위의 기구들을 작동시키기 위한 작동유압에 못미쳐 필요시 작동하지 않을 가능성이 있다.
또한 초기에 작동압이 확보되었다하더라도 이것이 유지되지 않을 경우 불안정적인 거동을 보일 수 있다.
도 2는 오일콘트롤밸브(OCV) 개방시에 위의 기구들이 작동하기 위해 새롭게 형성되는 유로(sub gallery)내의 유압곡선을 보여주는 그림이다.
오일콘트롤밸브(OCV)가 개방(ON)되면 서브 갤러리(sub gallery)로 오일을 공급하게 되기 때문에 오일압은 상승하게 되며, 이것이 위의 기구들이 작동할 수 있는 작동유압에 이르게 되면 작동을 시작하게 된다.
이 때 도 2와 같이 유압이 떨어지게 되면 오일콘트롤밸브(OCV)가 개방되었지만 기구들이 작동하지 않는 문제가 발생하며, 초기 작동유압은 확보하였지만 그것을 유지시켜주지 못하면 불안정적인 거동을 일으켜 요구하는 성능을 발휘할 수 없게 된다.
오일콘트롤밸브(OCV) 개방 시점 이전에는 단순히 엔진의 윤활만이 필요하지만 오일콘트롤밸브(OCV)가 개방된 이후에는 위의 기구들을 작동시키기 위해 그만큼 오일 소모량이 증가하기 때문에 엔진 전체의 유압은 하강할 수밖에 없으며, 바로 이 때 필요한 유압을 안정적으로 유지해야 한다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출한 것이며, 그 목적이 엔진 윤활에 필요한 오일의 압력이 과도하게 상승하는 것을 방지하여 엔진의 윤활 및 기구 작동유압 확보의 두 가지를 모두 만족시킬 수 있도록 하는 차량용 오일 콘트롤 시스템을 제공하는 데에 있는 것이다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 캠 베어링 등에 윤활오일을 공급하는 메인 갤러리에 오일콘트롤밸브가 접속되고, 오일콘트롤밸브에 CDA, VVL 등의 기구 작동을 위한 작동오일을 공급하는 서브 갤러리가 접속되는 차량용 오일 콘트롤 시스템을 구성함에 있어서, 상기 메인 갤러리에 윤활을 위한 오일의 압력을 일정압력으로 콘트롤할 수 있도록 하는 오일 콘트롤러를 설치하여서 되는 것이다.
아울러 본 발명은 상기 오일 콘트롤러를 내부 중앙 상부에 작동공간이 마련되고, 작동공간의 양측에 유입유로와 윤활유로가 마련되며, 윤활유로 중간에 마련된 오일분기점에 작동공간의 내부 하부와 연결되는 가압유로가 마련되는 하우징(housing)과; 상기 하우징의 작동공간의 내부에 상하방향으로 이동 가능하게 설치되고, 외주에 상기 하우징의 유입유로와 윤활유로를 연결하는 그루브가 형성된 슬라이딩 유니트(sliding unit)와; 상기 하우징의 작동공간의 내부 상단부에 설치되는 씰링캡과: 상기 슬라이딩 유니트의 상단과 씰링캡의 하단 사이에 설치되어 슬라이딩 유니트를 탄성 지지하는 스프링(housing);으로 구성하여서 되는 것이다.
본 발명은 엔진 윤활을 위한 메인 갤러리의 유압이 높을 때에 메인 갤러리로의 오일 공급을 차단하여 유압을 낮출 수 있게 되는 것으로, 본 발명에 의하면 윤활에 필요한 최소 유압을 콘트롤하여 CVVT/CDA/VVL 등의 작동유압을 안정적으로 충분히 확보할 수 있으며, 필요 이상의 오일 소모를 방지함으로써 오일펌프 용량을 축소하여 성능을 향상시킬 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있게 된다.
이하 본 발명의 구체적인 기술내용을 첨부도면에 의거하여 더욱 자세히 설명하면 다음과 같다.
도 3에는 본 발명의 한 실시예의 구성도가 도시되어 있고, 도 4에는 동 실시예의 슬라이딩 유니트의 작동원리도가 도시되어 있으며, 도 5a 및 도 5b에는 동 실시예의 슬라이딩 유니트 작동상태도가 도시되어 있는 바, 본 발명은 캠 베어링 등에 윤활오일을 공급하는 메인 갤러리(10)에 오일콘트롤밸브(20)가 접속되고, 오일콘트롤밸브(20)에 CDA, VVL 등의 기구 작동을 위한 작동오일을 공급하는 서브 갤러리(30)가 접속되는 차량용 오일 콘트롤 시스템을 구성함에 있어서, 상기 메인 갤러리(10)에 윤활을 위한 오일의 압력을 일정압력으로 콘트롤할 수 있도록 하는 오일 콘트롤러(40)를 설치하여서 되는 것이다.
본 발명에 있어서 상기 오일 콘트롤러(40)는 내부 중앙 상부에 작동공간(41a)이 마련되고, 작동공간(41a)의 양측에 유입유로(41b)와 윤활유로(41c)가 마련되며, 윤활유로(41c) 중간에 마련된 오일분기점(41d)에 작동공간(41a)의 내부 하부와 연결되는 가압유로(41e)가 마련되는 하우징(41; housing)과; 상기 하우징(41)의 작동공간(41a)의 내부에 상하방향으로 이동 가능하게 설치되고, 외주에 상기 하우징(41)의 유입유로(41b)와 윤활유로(41c)를 연결하는 그루브(42a)가 형성된 슬라이딩 유니트(42; sliding unit)와; 상기 하우징(41)의 작동공간(41a)의 내부 상단 부에 설치되는 씰링캡(43; sealing cap)과: 상기 슬라이딩 유니트(42)의 상단과 씰링캡(43)의 하단 사이에 설치되어 슬라이딩 유니트(42)를 탄성 지지하는 스프링(44; housing);으로 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 있어서는 메인 갤러리(10)로부터 오일 콘트롤러(40)의 하우징(41)의 유입유로(41b)로 유입되는 오일이 슬라이딩 유니트(42)의 그루브(42a)를 거쳐 엔진 윤활을 위한 윤활유로(41c)로 유도되며, 윤활유로(41c) 중간의 오일분기점(41d)에서 분기된 가압유로(41e)를 통해 윤활유로(41c)에 형성된 유압을 바탕으로 형성된 힘을 슬라이딩 유니트(42)에 전달하게 된다.
상기에서 슬라이딩 유니트(42)에 전달되는 힘이 슬라이딩 유니트(42)를 탄성 지지하는 스프링(44)의 탄성력(콘트롤 유압)보다 클 경우 슬라이딩 유니트(42)가 위쪽으로 이동하게 되고, 그루브(42a)가 닫히게 되어 윤활유로(41c)로의 오일공급을 차단함으로써 윤활유로(41c) 내부의 압력 상승을 저지하게 된다.
그러나 윤활유로(41c) 내부의 오일은 계속 분사되고 있기 때문에 일정시간 후에는 다시 윤활유로(41c) 내부의 유압이 하강하게 되고, 이에 따라 스프링(44)의 탄성력에 의해 슬라이딩 유니트(42)가 아래쪽으로 이동하게 되고 그루브(42a)가 열리게 되어 다시 윤활유로(41c)에 오일을 공급함으로써 윤활유로(41c) 내부의 압력을 상승시키게 된다.
이처럼 본 발명에 있어서는 윤활유로(41c)내의 유압변화에 따라 슬라이딩 유니트(42)의 상하 운동이 유도되며, 이러한 방식으로 윤활유로(41c) 내부의 압력을 제어함으로써 전체 유압으로 제어하게 된다.
도 4에는 본 발명의 한 실시예의 슬라이딩 유니트의 작동원리도가 도시되어 있는 바, 슬라이딩 유니트의 작동원리는 다음과 같다.
F1 = 스프링력, F2 = P x A1, F3 = P x A2, F4 = P x A3 일 때에 슬라이딩 유니트에 작용하는 상하방향 외력의 총합은 ∑F = F1 + F2+ F3+ F4가 된다. (여기서 P는 오일회로내 유압, A1은 하부 oil hole의 단면적, A2, A3은 슬라이딩 유니트 그루브(sliding unit groove)의 상하면 단면적으로 A2 = A3)
그런데 F3과 F4는 힘의 크기가 같고 방향이 반대이어서 서로 상쇄되므로 결국 ∑F = F1 + F2로 요약되며, F1과 F2의 크기에 따라 슬라이딩 유니트가 상하로 운동하게 된다.
이와 같은 메커니즘으로 항시 윤활에 필요한 최소한의 유압만을 제어하게 되고, 오일 메인갤러리의 유압을 높은 수준으로 유지시켜 위에 열거한 기구들의 작동이 필요한 시점에 충분한 오일압을 유지시켜 기구들의 신뢰성을 확보할 수 있게 된다.
도 5a 및 도 5b에는 동 실시예의 요부 작동상태도가 도시되어 있는 바, 윤활유로(41c)의 유압이 콘트롤 유압(스프링 탄성력)보다 작을 경우 슬라이딩 유니트(42)는 도 5a와 같이 작동공간(41a)의 내부 하부의 디폴트 포지션(Default position)에 위치하게 되며, 하우징(41)과 슬라이딩 유니트(42)의 그루브(42a)로 오일흐름이 유도되어 윤활을 실시하게 된다.
한편 윤활유로(41c)의 유압이 콘트롤 유압보다 클 경우에는 도 5b와 같이 오일분기점(41d)에서 분기되어 가압유로(41e)로 전달되는 유압에 의해 슬라이딩 유니 트(42)가 상승되어 윤활유로(41c)를 차단함으로써 윤활유로(41c)의 유압을 하강시키게 되며, 윤활유로(41c)의 유압이 콘트롤 유압보다 다시 작아질 때 스프링(44)에 의하여 슬라이딩 유니트(42)의 위치가 복원되어 다시 윤활유로(41c)로 오일이 유도되는 방식으로 윤활유로(41c)의 유압을 일정압으로 유지하게 된다.
도 1은 종래의 한 차량용 오일 콘트롤 시스템의 구성도
도 2는 오일콘트롤밸브 개방시의 유압곡선 그래프
도 3은 본 발명의 한 실시예의 구성도
도 4는 동 실시예의 슬라이딩 유니트의 작동원리도
도 5a는 동 실시예의 윤활유로 유압이 콘트롤 유압보다 작을 때의 슬라이딩 유니트 작동상태도
도 5b는 동 실시예의 윤활유로 유압이 콘트롤 유압보다 클 때의 슬라이딩 유니트 작동상태도
< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 >
10 : 메인 갤러리 20 : 오일콘트롤밸브
30 : 서브 갤러리 40 : 오일 콘트롤러
41 : 하우징 41a : 작동공간
41b : 유입유로 41c : 윤활유로
41d : 오일분기점 41e : 가압유로
42 : 슬라이딩 유니트 42a : 그루브
43 : 밀폐캡 44 : 스프링

Claims (2)

  1. 캠 베어링 등에 윤활오일을 공급하는 메인 갤러리(10)에 오일콘트롤밸브(20)가 접속되고, 오일콘트롤밸브(20)에 CDA, VVL 등의 기구 작동을 위한 작동오일을 공급하는 서브 갤러리(30)가 접속되는 것에 있어서, 상기 메인 갤러리(10)에 윤활을 위한 오일의 압력을 일정압력으로 콘트롤할 수 있도록 하는 오일 콘트롤러(40)를 설치한 것을 특징으로 하는 차량용 오일 콘트롤 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 오일 콘트롤러(40)는 내부 중앙 상부에 작동공간(41a)이 마련되고, 작동공간(41a)의 양측에 유입유로(41b)와 윤활유로(41c)가 마련되며, 윤활유로(41c) 중간에 마련된 오일분기점(41d)에 작동공간(41a)의 내부 하부와 연결되는 가압유로(41e)가 마련되는 하우징(41)과; 상기 하우징(41)의 작동공간(41a)의 내부에 상하방향으로 이동 가능하게 설치되고, 외주에 상기 하우징(41)의 유입유로(41b)와 윤활유로(41c)를 연결하는 그루브(42a)가 형성된 슬라이딩 유니트(42)와; 상기 하우징(41)의 작동공간(41a)의 내부 상단부에 설치되는 씰링캡(43)과: 상기 슬라이딩 유니트(42)의 상단과 씰링캡(43)의 하단 사이에 설치되어 슬라이딩 유니트(42)를 탄성 지지하는 스프링(44);으로 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 오일 콘트롤 시스템.
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KR20130015363A (ko) 2011-08-03 2013-02-14 현대자동차주식회사 오일컨트롤밸브
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