KR20110062118A

KR20110062118A - 배기 브레이크 가변 압축비 장치

Info

Publication number: KR20110062118A
Application number: KR1020090118708A
Authority: KR
Inventors: 송진호; 손상철
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2009-12-02
Filing date: 2009-12-02
Publication date: 2011-06-10
Also published as: US20110126800A1; CN102086812A; CN102086812B; US8720413B2; KR101526378B1

Abstract

본 발명은 차량의 배기 브레이크 가변 압축비 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배기 밸브의 개폐를 조절하여 엔진의 압축비를 저하시킴으로써 엔진의 출력 저하로 인한 제동효과를 얻도록 하는 배기 브레이크 가변 압축비 장치에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 차량의 엔진 브레이크 주행 시에, 배기 제어 밸브를 통하여 압축상사점 근처에서, 피스톤의 작동압을 조절하는 배기 브레이크 가변 압축비 장치에 있어서, 엔진의 각 실린더에 엔진의 크랭크축에 의해 왕복운동하는 커넥팅 로드, 상기 커넥팅 로드에 의해 작동되어 동력을 발생시키는 피스톤, 상기 피스톤에 의해 발생되는 압력에 따라 개방되는 배기 제어 밸브, 를 포함하고, 상기 배기 제어 밸브는 차량의 엔진 브레이크 주행 시에 유압에 의하여 상기피스톤의 작동압을 조절하는 것을 특징으로 하는 배기 브레이크 가변 압축비 장치를 제공한다.

배기 제어 밸브, 슬라이더, 어댑터, 밸브 바디

Description

배기 브레이크 가변 압축비 장치{VARIABLE COMPRESSION RATIO APPARATUS OF EXHAUST GAS BRAKE}

일반적으로 트럭이나 버스 등의 대형 차량에 있어서, 그 중량이 크거나 화물 등의 적재중량도 크기 때문에, 상용 브레이크의 부담을 경감하여 주행안정성을 향상시키기 위하여 엔진브레이크를 강화하는 것이 바람직하다.

이러한 이유로, 차량용 엔진의 복수의 실린더에 의한 흡기 밸브, 배기 밸브 또는 이러한 흡, 배기 밸브는 별도로 형성되는 제3 밸브를 차량의 엔진 브레이크 주행시에 피스톤의 압축상사점근처에서 개방하고, 실린더 내의 압축시킨 공기를 실린더 밖으로 배출하도록 한 엔진 브레이크 장치가 제안된다.

통상적으로 상기와 같은 배기 가스를 실린더의 외부로 배출하도록 한 엔진 브레이크 장치는 제이크 브레이크와 블리더 브레이크로 분류된다.

상기 제이크 브레이크는 피스톤 압축 행정 말기에 일시적으로 배기 밸브를 개변하여 압축 압력을 상쇄시켜 후속 행정인 팽창 행정에서 관성력을 억제하여 브레이킹 역할을 수행하는 방식이다.

또한, 상기 블리더 브레이크는 압축 행정 시, 배기 밸브를 상시 개변하여 상기 제이크 브레이크 방식과 동일한 효과를 수행한다.

상기와 같은 장치들에 의하면, 캠의 구조를 변경하여 캠 샤프트의 캠 프로파일을 변경하여 발생시키는 효과로서, 압축 행정에 있어서 압축되는 실린더 내부의 공기가 외부로 배출되므로 유효한 엔진 브레이크 효과를 얻을 수 있지만, 장치 전체의 구조가 복잡해지고, 제조 비용이 높아지는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 버스 및 트럭에서 필수적으로 사용되는 배기 브레이크를 단순화함과 동시에 브레이크 성능을 개선한 배기 브레이크 가변 압축비 장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 배기 브레이크 가변 압축비 장치는 차량의 엔진 브레이크 주행 시에, 배기 제어 밸브를 통하여 압축상사점 근처에서, 피스톤의 작동압을 조절하는 배기 브레이크 가변 압축비 장치에 있어서, 엔진의 각 실린더에 엔진의 크랭크축에 의해 왕복운동하는 커넥팅 로드, 상기 커넥팅 로드에 의해 작동되어 동력을 발생시키는 피스톤, 상기 피스톤에 의해 발생되는 압력에 따라 개방되는 배기 제어 밸브, 를 포함하고, 상기 배기 제어 밸브는 차량의 엔진 브레이크 주행 시에 유압에 의하여 상기피스톤의 작동압을 조절하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 배기 제어 밸브는 실린더 블록의 일측에 원통형상으로 형성되는 밸브 바디의 일측에 관통형성되고, 엔진의 배기 매니폴드에 연통되는 배기구, 상기 밸브 바디 내부에서 슬라이딩도록 배치되는 슬라이더 및 상기 슬라이더와 결합되어서 상기 밸브 바디 내부에서 일체로 슬라이딩되도록 형성되는 어댑터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 밸브 바디는 상기 실린더 블록의 일측에 형성되는 원통형상의 장착부에형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 배기 제어 밸브는 상기 밸브 바디의 일단에 형성되는 솔레노이드 밸브에 의해 구동되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 배기 브레이크 가변 압축비 장치에 의하면, 버스 및 트럭에서 사용되는 배기 브레이크 장치를 단순화하고 압축 볼륨을 제어함으로써 브레이크 성능을 개선할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 배기 브레이크 가변 압축비 장치의 개략적인 구성도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 배기 브레이크 가변 압축비 장치에 적용되는 배기 제어 밸브의 분해 사시도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 배기 브레이크 가변 압축비 장치에 적용되는 배기 제어 밸브의 사용 상태도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 배기 브레이크 가변 압축비 장치의 연소 조건에 따른 작동 상태를 나타낸 것이다.

여기에서 사용되는 엔진은 통상적으로 적용되는 기술구성으로서 당업자라면 이해할 수 있는 구성이므로 이러한 기본적인 구성은 본래 목적상 도면에 도시하지 않았지만, 이에 대하여 개략적인 설명을 하도록 한다.

통상적으로 엔진은 크랭크실을 갖는 크랭크 케이스, 실린더 보어를 구비하는 실린더 블록(100), 연소실 및 상기 연소실에 개구되는 흡/배기포트를 포함한다.

여기서, 상기 엔진의 저면에는 연료탱크가 배치될 수 있다.

상기 실린더 블록의 상측으로 일체로 결합됨으로써 연소실이 이루어지도록 실린더 헤드가 구비되고, 상기 크랭크 케이스는 상기 실린더 블록의 하단에 볼트 등의 결합부재로 체결된다.

상기 크랭크 케이스는 중심부에 대하여 양측으로 각각 절반으로 분할되며 볼트에 의해 상호 결합된다.

상기 크랭크실에 수용되는 크랭크 샤프트는 그 사이에 개재되는 볼 베어링을 매개로 하여 회전되고 상기 크랭크 샤프트는 상기 실린더보어에 수용되는 피스톤에 커넥팅 로드(210)를 통하여 연결된다.

상기 크랭크 샤프트의 외주면이 밀착되어 긴밀성을 확보하기 위해 상기 베어링의 주변에 오일 실(oil seal)이 더 설치되고, 상기 실린더 블록(100)과 상기 크랭크 케이스의 연결부 사이에 가스켓이 개재될 수 있다.

한편, 상기 실린더 헤드(100)의 외측으로 연장되는 배기 매니폴드가 형성된다.

이러한 배기 매니폴드는 배기가스를 배출시키는 기능을 하게 된다.

또한, 상기 엔진을 가로질러 앞뒤로 균등하게 구획되도록 격벽이 연장형성된다.

이때 구획 중에 앞부분은 배기 시스템을 포함하고, 상기 엔진의 뒷부분은 흡기 매니폴드와 같은 흡기 시스템을 포함한다.

그리고, 상기 실린더 헤드에 형성되고, 상기 연소실의 대략 중앙을 향하도록 전극을 포함하는 점화 플러그(220), 적어도 2개의 흡기밸브 및 적어도 2개의 배기밸브를 포함한다.

상기 흡기밸브와 배기밸브는 각각 흡기포트와 배기포트를 개폐시키기 위해 실린더보어의 축방향에 대하여 평행하도록 실린더 헤드에 설치된다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 일 실시예에 의한 배기 브레이크 가변 압축비 장치를 도 1 내지 도 4를 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 배기 브레이크 가변 압축비 장치는 도 1에 도시한 바와 같이, 실린더 블록(100), 크랭크 샤프트(미도시) 등의 구동장치에 의해서 구동되고, 이러한 크랭크 샤프트와 연결되는 커넥팅 로드(210)에 연결되어 왕복운동을 하도록 배치되는 피스톤(200), 실린더 헤드(미도시)와 상기 피스톤(200) 사이에 형성되는 공간인 연소실(110), 배기 제어 밸브(300) 및 운전자가 작동시키는 페달(P) 의 답력에 따라 배기 제어 밸브(300)를 제어하기 위한 ECU(400)를 포함한다.

상기 실린더 블록(100)의 벽측에는 냉각을 위해 냉각수가 순환하는 워터 자켓(미도시)가 형성된다.

이러한 워터 자켓은 실린더 헤드에 형성되는 워터 자켓에 연결된다.

상기 실린더 헤드에는 엔진의 모든 실린더 또는 일부의 실린더에 배기 제어 밸브(300)가 형성되고, 이러한 배기 제어 밸브(300)에 의해 개폐되는 배기구(103)가 실린더 헤드 내부에서 배기 매니폴드에 연결된다.

도 2에 도시한 바와 같이, 상기 배기 제어 밸브(300)는 상기 실린더 블록(100)의 일측에 장착부(101)가 형성되고, 이러한 장착부(101)에 상기 배기 제어 밸브(300)가 장착된다.

상기 배기 제어 밸브(300)는 밸브 바디(310), 어댑터(320) 및 슬라이더(330)를 포함한다.

상기 밸브 바디(310)는 상기 장착부(101)에 고정안착되도록 원통형상으로 형성된다.

또한, 상기 밸브 바디(310)는 일측에 관통형성되고 배기 매니폴드와 연통되도록 형성되는 관통홀(311)을 구비한다.

상기 어댑터(320)는 그 일단에 슬라이더(330)가 고정되고, 타단이 상기 밸브 바디(310)의 내부에서 왕복하도록 배치된다.

즉, 상기 슬라이더(330)가 상기 어댑터(320)를 통하여 상기 밸브 바디(310)에 결합된다.

또한, 상기 장착부(101)에 형성되는 배기구(103)와 연통되는 위치에 관통홀(311)이 형성된다.

이때, 상기 밸브 바디(310)의 일단에는 솔레노이드 밸브(340)가 장착될 수 있다.

상기 솔레노이드 밸브(340)는 피스톤의 폭발 및 팽창 시 발생되는 압력을 유압에 의해 상기 밸브 바디(310)를 지지하게 된다.

즉, 실린더 블록(100)의 내부를 따라 피스톤(200)이 왕복운동하는 과정 중, 피스톤(200)의 상승으로 인하여 연소실의 압력이 상승할 때, 솔레노이드 밸브(340)는 유압을 이용하여 이를 지지한다.

이때, 운전자가 브레이크 페달(P)을 밟아 정지 신호를 보내면, ECU가 이를 수신하여서 상기 솔레노이드 밸브(340)를 제어하게 된다.

상기 솔레노이드 밸브(340)에 의해 상기 슬라이더(330)가 선택적으로 일측을 향하여 직선 왕복운동을 하게 된다.

여기서, 솔레노이드 대신 에어 또는 유압 실린더로 적용하고, 배기 브레이크 작동 스위치의 전기 신호에 의해 압력공급회로상의 전자밸브를 개폐작동하도록 할 수도 있다.

즉, 상기와 같이 배기 브레이크가 작동하게 될 때, ECU에서 이와 같은 신호를 수신하게 되고, 도 3의 (A) 및 (B)에 도시한 바와 같이, 상기 솔레노이드 밸브(340)에 의해 상기 슬라이더(330)가 전후로 슬라이딩함으로써 상기 배기구(103)의 개폐를 제어하게 된다.

따라서, 상기 슬라이더(330)에 의해 상기 피스톤(200)이 압축시키는 체적이 변화하므로 피스톤(200)의 압축비를 가변시키게 된다.

좀더 상세하게는, 일반 연소 조건인 경우, 도 4의 (A)에 도시한 바와 같이, 상기 솔레노이드 밸브(340)의 유압이 상기 슬라이더(330)에 가해지고 있는 상태에서는 상기 배기구(103)가 개폐되므로 실린더 내부에서 피스톤(200)에 의해 압축되는 일반적인 압축비가 나타나게 된다.

또한, 도 4의 (B)에 도시한 바와 같이, 배기 행정 과정에서는 상기 솔레노이드 밸브(340)의 유압이 해제되므로 배기가스는 배기구(103)를 통하여 배출된다.

한편, 상기 운전자의 감속 신호를 수신하면, 가변 압축비가 수행된다.

즉, 도 4의 (C)에 도시한 바와 같이, 상기 피스톤(200)의 압축이 수행되는 과정에는 피스톤이 상사점에 도달하는 순간 상기 솔레노이드 밸브(340)의 유압이 해제됨과 동시에 배기구(103)가 개방되므로 상기 실린더 내부의 체적이 증가한다.

이때, 상기 피스톤(200)의 압축비는 최소상태로 가변된다.

따라서, 전술한 바와 같이 구성된 배기 브레이크 가변 압축비 장치에 의하면, 버스 및 트럭에서 사용되는 배기 브레이크 장치를 단순화 하는 것이 가능해짐과 동시에 압축 볼륨을 제어함으로써 브레이크 성능을 개선할 수 있다.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

* 도면에 사용된 주요부분 부호설명 *

100: 실린더 블록 101: 장착부

103: 배기구 110: 연소실

200: 피스톤 210: 커넥팅 로드

220: 점화 플러그 300: 배기 제어 밸브

310: 밸브 바디 311: 관통홀

320: 어댑터 330: 슬라이더

340: 솔레노이드 밸브

Claims

차량의 엔진 브레이크 주행 시에, 배기 제어 밸브를 통하여 압축상사점 근처에서, 피스톤의 작동압을 조절하는 배기 브레이크 가변 압축비 장치에 있어서,

엔진의 각 실린더에 엔진의 크랭크축에 의해 왕복운동하는 커넥팅 로드;

상기 커넥팅 로드에 의해 작동되어 동력을 발생시키는 피스톤;

상기 피스톤에 의해 발생되는 압력에 따라 개방되는 배기 제어 밸브;

를 포함하고,

상기 배기 제어 밸브는 차량의 엔진 브레이크 주행 시에 유압에 의하여 상기피스톤의 작동압을 조절하는 것을 특징으로 하는 배기 브레이크 가변 압축비 장치.
제1항에 있어서,

상기 배기 제어 밸브는

실린더 블록의 일측에 원통형상으로 형성되는 밸브 바디의 일측에 관통형성되고, 엔진의 배기 매니폴드에 연통되는 배기구;

상기 밸브 바디 내부에서 슬라이딩도록 배치되는 슬라이더; 및

상기 슬라이더와 결합되어서 상기 밸브 바디 내부에서 일체로 슬라이딩되도록 형성되는 어댑터;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 브레이크 가변 압축비 장치.
제2항에 있어서,

상기 밸브 바디는 상기 실린더 블록의 일측에 형성되는 원통형상의 장착부에형성되는 것을 특징으로 하는 배기 브레이크 가변 압축비 장치.
제2항에 있어서,

상기 배기 제어 밸브는 상기 밸브 바디의 일단에 형성되는 솔레노이드 밸브에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 배기 브레이크 가변 압축비 장치.
차량의 엔진 브레이크 주행 시에, 배기 제어 밸브를 통하여 압축상사점 근처에서, 피스톤의 작동압을 조절하는 배기 브레이크 가변 압축비 장치에 있어서,

엔진의 각 실린더에 엔진의 크랭크축에 의해 왕복운동하는 커넥팅 로드;

상기 커넥팅 로드에 의해 작동되어 동력을 발생시키는 피스톤;

상기 실린더의 연소실과 일단이 연통하고 타단이 배기 매니폴드와 연통하도록 실린더 블록의 일측에 형성되는 원통형상의 장착부; 및

상기 장착부에 형성되고, 차량의 엔진 브레이크 주행시에 발생되는 배기가스가 배기 매니폴드와 연결 및 차단되도록 제어하는 배기 제어 밸브;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 브레이크 가변 압축비 장치.
제5항에 있어서,

상기 배기 제어 밸브는 일단에 형성되는 솔레노이드 밸브에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 배기 브레이크 가변 압축비 장치.
제5항에 있어서,

상기 배기 제어 밸브는

실린더 블록의 일측에 원통형상으로 형성되는 밸브 바디의 일측에 관통형성되고, 엔진의 배기 매니폴드에 연통되는 배기구;

상기 밸브 바디 내부에서 슬라이딩도록 배치되는 슬라이더; 및

상기 슬라이더와 결합되어서 상기 밸브 바디 내부에서 일체로 슬라이딩되도록 형성되는 어댑터;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 브레이크 가변 압축비 장치.