KR20150056791A - 내연기관을 위한 밸브 제어 시스템 및 그 작동 방법 - Google Patents

내연기관을 위한 밸브 제어 시스템 및 그 작동 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20150056791A
KR20150056791A KR1020157007508A KR20157007508A KR20150056791A KR 20150056791 A KR20150056791 A KR 20150056791A KR 1020157007508 A KR1020157007508 A KR 1020157007508A KR 20157007508 A KR20157007508 A KR 20157007508A KR 20150056791 A KR20150056791 A KR 20150056791A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
valve
valves
operating mode
during
engine
Prior art date
Application number
KR1020157007508A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102095191B1 (ko
Inventor
로저 데릭 스톤
리차드 제임스 타이렐
Original Assignee
캄콘 오토 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 캄콘 오토 리미티드 filed Critical 캄콘 오토 리미티드
Publication of KR20150056791A publication Critical patent/KR20150056791A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102095191B1 publication Critical patent/KR102095191B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0257—Independent control of two or more intake or exhaust valves respectively, i.e. one of two intake valves remains closed or is opened partially while the other is fully opened
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/26—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of two or more valves operated simultaneously by same transmitting-gear; peculiar to machines or engines with more than two lift-valves per cylinder
    • F01L1/267—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of two or more valves operated simultaneously by same transmitting-gear; peculiar to machines or engines with more than two lift-valves per cylinder with means for varying the timing or the lift of the valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0005—Deactivating valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0253—Fully variable control of valve lift and timing using camless actuation systems such as hydraulic, pneumatic or electromagnetic actuators, e.g. solenoid valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0261—Controlling the valve overlap
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0273—Multiple actuations of a valve within an engine cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/10—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by fluid means, e.g. hydraulic
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/20—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D2041/001—Controlling intake air for engines with variable valve actuation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Abstract

적어도 2개의 밸브들(12, 17, 14, 19)의 적어도 하나의 세트를 가진 적어도 하나의 실린더를 구비한 내연기관을 위한 밸브 제어 시스템이 제공된다. 세트 내의 모든 밸브들은 흡기 밸브들이거나 배기 밸브들이며, 시스템은 세트의 하나의 밸브만이 임의의 시간에 개방되는 단일 밸브 작동 모드에서 밸브들의 세트를 선택적으로 작동시키도록 구성된다.

Description

내연기관을 위한 밸브 제어 시스템 및 그 작동 방법 {VALVE CONTROL SYSTEMS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES AND METHODS OF OPERATION THEREOF}
본 발명은 적어도 2개의 흡기 밸브들 및/또는 적어도 2개의 배기 밸브들을 구비한 내연기관을 위한 밸브 제어 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 엔진 크랭크샤프트의 회전과 무관하게 구동될 수 있는 밸브들을 구비한 엔진의 효율 및 수명의 개선에 관한 것이다.
회전 캠샤프트에 의해 내연기관의 흡기 및 배기 밸브들을 작동시키는 것이 잘 알려져 있다. 엔진의 기존의 많은 설계들에서, 캠샤프트의 회전은 크랭크샤프트의 회전에 기계적으로 결합되며, 엔진 속도 또는 부하에 대해 밸브 타이밍을 변경하는 것이 가능하지 않다. 그러나, 엔진에 대한 요구와 관련하여 밸브 작동을 변화시킴으로써 더 큰 효율을 달성할 수 있다.
밸브 구동에 대한 더 큰 제어를 제공하기 위해, 컴퓨터 제어형 엔진 관리 시스템에 의해 제어되는 전자기 솔레노이드 액추에이터를 이용하여 밸브를 작동시키는 것이 제안되었다. 대안적인 접근방안이 WO 2004/097184호에 기재되어 있다. 이는 적절한 링크 장치에 의해 밸브에 결합되는 종동 로터를 구비한 전자기 액추에이터와 관련된다.
본 발명은 모두 흡기 밸브들이거나 배기 밸브들인 적어도 2개의 밸브들의 적어도 하나의 세트를 가진 적어도 하나의 실린더를 구비한 내연기관을 위한 밸브 제어 시스템을 제공하되, 시스템은 세트의 하나의 밸브만이 임의의 시간에 개방되는 단일 밸브 작동 모드에서 밸브 세트를 선택적으로 작동시키도록 구성된다.
그러므로, 단일 밸브 모드 작동 주기 동안, 세트가 2개의 밸브들만을 구비한 경우, 세트 내의 2개의 밸브들 중 어느 하나만이 임의의 시간에 개방되거나, 밸브들 중 다른 하나만이 임의의 시간에 개방된다.
연소 엔진의 작동 속도 및 부하 범위들의 상당부에 걸쳐, 다밸브 실린더의 하나의 흡기 밸브 및/또는 배기 밸브를 개방하는 것으로 충분하다고 판단되었고, 이는, 예컨대, 스파크 점화 엔진의 경우 혼합물 준비를 개선할 수 있는 더 높은 유입 가스 속도 및 감소된 기생 손실로 이어진다.
바람직하게, 시스템은 단일 밸브 작동 모드 동안 또는 단일 밸브 작동 모드의 연속 주기들 동안 세트 내의 밸브들을 순서대로 구동하도록 구성된다.
바람직하게, 시스템은 단일 밸브 모드 동안 엔진의 임의의 전체 행정 중에 밸브들 중 하나만을 구동하도록 구성된다.
바람직하게, 시스템은 단일 밸브 모드 동안 세트의 각각의 밸브를 교대로 구동하도록 구성된다.
따라서, 예컨대 세트가 2개의 밸브들을 구비한 경우, 시스템은 밸브들을 교번 순서로 구동하도록 구성될 수 있다.
그 결과, 기계적 마모가 밸브들 사이에 실질적으로 균일하게 나누어진다. 또한, 이러한 접근방안은 단일 밸브 작동 모드 동안 흡기 밸브들의 세트의 동일한 밸브 또는 배기 밸브들의 세트의 동일한 밸브를 작동시키는 것에 비해 다수의 이점을 가진다. 포트 분사 엔진의 흡기 밸브들의 경우, 이는 고정 밸브의 헤드 뒤의 연료 축적을 방지하여, 배기 품질 면에서 특히 유리할 수 있다. 또한, 밸브 기능이 사용 가능한 밸브들 사이에 나누어지고, 각각의 개별 밸브 구동 사이클 간의 주기가 2배가 됨에 따라, 개별 밸브의 열부하가 급격히 감소된다. 전자기 작동 시스템의 경우, 액추에이터 부품 온도가 감소될 것이며, 더 낮은 온도에서 권선의 전기 저항이 감소될 것이므로 에너지 소비가 감소될 것이다. 열적 듀티 사이클이 나누어질 뿐만 아니라 절대수로 감소된다.
배기 밸브들에 대해, 열적 이점은 또한 밸브 자체로도 확장된다. 배기 밸브는 통상적으로 연소 챔버 내의 최고온 부품이며, 각각의 밸브를 교대로 작동시키면, 열이 (배기 밸브를 위한 주요 냉각 경로인) 밸브 시트에 전달됨에 따라 냉각에 소모되는 시간 대 고속 배기가스가 밸브 내에 열을 전달하는 시간의 비율을 2배 이상 증가시킨다.
이는 엔진의 작동 실린더 내부의 최고온 표면의 온도가 점화 타이밍이 이론적인 이상에 얼마나 가까울 수 있는지와 관계가 있는 스파크 점화 엔진에서 특히 유리하다. 통상적으로, 점화 타이밍은 피스톤이 상사점에 도달하기 전에 스파크가 압축 행정 동안 일 지점에서 발생되도록 앞당겨진다. 이상적으로, 타이밍패턴은 엔진 속도 및 부하에 따라 달라질 것이며, “늦은(지체된)” 타이밍으로부터 시작하여 최상의 성능을 달성할 때까지 이를 앞당김으로써 교정 중에 결정되고, 이는 또한 최상의 연비를 제공할 것이다. 스파크의 타이밍을 이상적인 타이밍을 지나도록 더 앞당기면, 상사점에 도달하기 전에 실린더 압력이 너무 빨리 너무 높아질 것이다. 이는 상사점 후에 더 높은 실린더 압력에 의해 얻어지는 것보다 더 많은 작업이 이후 피스톤에 이행되어야 한다는 것을 의미한다. 오늘날 사용 가능한 표준 연료들을 이용하는 현대 엔진에서는, 속도의 중요한 영역들이 존재한다: 연소되는 연료-공기 혼합물에 의해 야기되는, 이상적인 타이밍과 연관된 압력의 증가가, 정상 연소가 완료되기 전에 미연소 연료/공기의 제어되지 않은 폭발을 야기하기에 충분할 것이기 때문에, 이러한 이상적인 타이밍이 달성될 수 없는 부하맵(load map). 이는 보통 핑킹, 폭발, 또는 노킹으로 알려져 있는 현상을 초래한다. 이러한 현상은 스파크 타이밍을 위한 (지체된 위치로부터의) 최적의 앞당김에 도달하기 전에 일어날 수 있다. 실제로, 이는 점화 타이밍이 속도의 적어도 일부(부하맵)에 걸쳐 “폭발 경계선” 타이밍으로부터 통상 3°지체되는, 최적보다 낮은 앞당김으로 일반적으로 설정된다는 것을 의미한다. 현대 엔진 관리 시스템은 가장 진보된 달성 가능한 설정으로 점화 타이밍을 유지하기 위해 노크 센서 및 적응 제어 기법을 이용한다.
배기 밸브 온도는 엔진의 노킹 민감성을 결정하는 데 있어서 영향력 있는 파라미터이므로, 배기 밸브 온도를 감소시키면, 점화가 그 최적의 타이밍에 더 가깝게 더 앞당겨질 수 있다는 것이 인식되어있다. 사실은, 스테판의 법칙에 따르면, 밸브로부터의 방사열의 양은 그 절대 온도의 4승에 비례할 것이기 때문에, 배기 밸브 온도를 감소시키는 것은 불균형적인 효과가 있다.
배기 밸브들을 교대로 활성화하면, 스파크 점화 엔진 내의 점화 타이밍이 배기 밸브들 양자 또는 모두가 동시에 활성화되는 경우보다 더 앞당겨질 수 있는 것으로 여겨진다.
단일 밸브 작동 모드 동안, 세트의 각각의 밸브는 단일 구동 사이클을 교대로 수행할 수 있거나, 복수의 구동 사이클들을 교대로 수행할 수 있다.
복수의 밸브 구동 사이클들을 교대로 수행하는 것(예컨대, 복수의 엔진 사이클들을 위해 제1 밸브만을 작동시키고, 이후 다음 복수의 사이클들을 위해 제 2 밸브만을 작동시키는 것)은 단일 구동 사이클을 교대로 수행하는 것에 비해 다수의 잠재적 이점들이 있다.
첫 번째로, 이러한 접근방안이 포트 분사 엔진의 흡기 밸브를 위해 사용될 때, 다중 구동 사이클들을 교대로 수행하는 것은, 엔진의 다음 유도 사이클을 위해 포트 내에 최적의 공기/연료 조건을 재형성하기 위해 요구되는 과도 흡기 포트 벽막 연료 보상이 더 적다는 것을 의미한다. 단일 구동의 경우에, 엔진의 두 사이클마다 벽막을 재형성하기 위해 별도의 연료가 요구될 것이다. 두 번째로, 각각의 밸브를 위한 각각의 액추에이터는 다중 구동 사이클 접근방안을 위해 더 낮은 주파수에서 시동/정지 과정을 겪을 필요가 있다. 이는 (특히 전자기 액추에이터와 관련이 있는) 시동/정지 기계적 손실 및 전력 손실을 초래하는데, 다중 구동 접근방안은 단일 사이클에 걸쳐 손실되는 대신 여러 사이클들에 걸쳐 확산되므로, 비례적으로 에너지 손실은 단일 사이클 전환보다 다중 사이클 전환에서 더 적다. 이러한 이점은 세트의 밸브들이 흡기 밸브들이든 배기 밸브들이든 적용된다.
게다가, (단일 밸브 모드 동안) 각각의 밸브가 다른 밸브의 구동 전에 복수 회 구동되는 경우, 다중 사이클 전환과 연관된 온도 변동이 배기 및/또는 흡기 밸브들의 단일 사이클 전환과 연관된 온도 변동보다 덜 급격하다는 점에서, 시동 및 정지 시의 열손실이 감소된다.
다중 구동 사이클 특징의 다른 잠재적인 이점은, 흡기 밸브들에 적용될 때,포트 연료공급 시스템 및 제어 전략의 안정된 작동을 방해할 수 있는 과도 흡기 포트 압력파 효과가 더 적을 것이라는 점이다.
다른 구현예에 따르면, 밸브 제어 시스템은 상이한 작동 모드가 요구되거나 엔진이 정지될 때까지 단일 밸브 작동 모드의 주기 동안 밸브 세트를 작동시키고, 단일 밸브 작동 모드의 한 주기 동안 밸브 세트의 하나의 밸브를 사용하며 단일 밸브 작동 모드의 다음 주기 동안 밸브 세트의 다른 밸브를 사용하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 시간의 경과에 따라, 모든 밸브들이 평균하여 실질적으로 동일한 듀티 사이클을 겪을 것이다. 따라서, 밸브 트레인들 상의 기계적 마모 및 열적 듀티 사이클이 이들 사이에 나누어질 것이다. 또한, 이러한 접근방안은 배기 밸브들에 적용될 때 최상의(즉, 이상적인 점화 타이밍에 가장 가까운) 점화 성능을 제공할 수 있다고 여겨진다.
본 발명은 또한 모두 흡기 밸브들이거나 배기 밸브들인 적어도 2개의 밸브들의 적어도 하나의 세트를 가진 적어도 하나의 실린더를 구비한 내연기관을 위한 밸브 제어 시스템의 작동 방법을 제공하되, 방법은 세트의 하나의 밸브만이 임의의 시간에 개방되는 단일 밸브 작동 모드에서 시스템으로 밸브 세트를 구동하는 단계를 포함한다.
밸브 제어 시스템은 각각의 밸브들에 기계적으로 결합된 액추에이터들을 제어하기 위한 제어 신호들을 출력하도록 배치되는 전기 제어기를 포함할 수 있다.
본 개념은 엔진 크랭크샤프트의 회전과 무관하게 작동 가능한 밸브들을 구비한 엔진에 적용 가능하다는 것을 이해할 것이다. 밸브 액추에이터는 전자기적으로, 유압적으로, 및/또는 공압적으로 작동할 수 있다. 그러므로, “액추에이터”라는 용어는 관련 밸브를 작동시키기 위한 힘 또는 토크를 발생시키는 임의의 전자기, 공압, 또는 유압 장치를 포괄하기 위한 것이다. “액추에이터 사이클” 동안, 밸브 스템은 그 초기 시작 위치에서 멀어지며, 이후 그 위치로 복귀한다.
본 발명의 구현예들이 첨부된 개략적인 도면을 참조하여 단지 예로써 이하
에 설명될 것이다:
도 1은 주지의 내연기관 내의 실린더의 상부의 측단면도이다.
도 2는 본 발명을 구현하는 밸브 제어 시스템을 포함하는 엔진 제어 시스템, 및 또한 이 시스템에 의해 제어되는 밸브들을 구비한 엔진의 실린더 헤드의 일부의 블록도이다.
도 3은 2개의 흡기 밸브들 및 2개의 토출 밸브들을 나타내는, 실린더 헤드의 하측의 개략도이다.
도 1은 주지의 내연기관 구성의 실린더의 단면도를 도시한다. 피스톤(2)이 실린더 블록(4) 내에서 상하로 왕복운동하도록 배치된다. 실린더 헤드(8) 내의 흡기 포트(6)로부터 연소 챔버(10) 내부로의 충전 공기(또는 엔진 구성에 따라 공기 및 연료 혼합물)의 유동은 흡기 포핏 밸브(12)를 이용하여 제어된다. 배기 포핏 밸브(14)는 연소가 일어난 후 배기가스가 연소 챔버로부터 빠져나가게 하고, 이 배기가스는 배기 포트(16)를 통해 멀리 운반된다.
하나의 흡기 밸브 및 하나의 배기 밸브만이 도 1에 도시되어 있다. 다밸브 엔진에서, 각각의 실린더는 3개 이상의 밸브들을 구비한다. 즉, 각각의 실린더는 적어도 2개의 흡기 밸브들의 세트 및/또는 적어도 2개의 배기 밸브들의 세트를 구비하여, 성능을 개선한다. 다양한 구성들이 개발되었다. 이러한 구성들은 하나의 대형 배기 밸브 및 2개의 소형 흡기 밸브들을 구비한 3밸브 실린더 헤드를 포함한다. 2개의 흡기 밸브들 및 2개의 배기 밸브들을 구비한 4밸브 실린더 헤드가 더 일반적이다. 2개의 배기 밸브들 및 3개의 흡기 밸브들을 구비한 5밸브 실린더 헤드가 개발되었다. 본 발명은 다른 다밸브 구성들에 적용 가능하다는 것을 이해할 것이다.
도 2는 본 발명을 구현하는 적어도 하나의 밸브 제어 시스템을 포함하는 엔진 제어 시스템을 도시한다. 실린더 헤드(20)는 2개의 흡기 밸브들 및 2개의 배기 밸브들의 다밸브 구성을 가지며(도면에는 하나의 흡기 밸브(12) 및 하나의 배기 밸브(14)만이 도시되어 있다), 이들 각각은 실린더 헤드의 각각의 흡기 및 토출 포트를 개폐한다.
도 3에서, 실린더 헤드는 총 4개의 밸브들의 위치를 나타내도록 도시되어 있고, 그 밸브 헤드들이 도면에 나타나 있다. 제2 흡기 밸브(17)는 제2 흡기 포트를 개폐하고, 제2 배기 밸브(19)는 제2 배기 포트를 개폐한다. 흡기 밸브들의 쌍과 토출 밸브들의 쌍은 각각 2개의 밸브들의 각각의 세트를 구성한다는 것을 이해할 것이다. 본 발명은 단기통 엔진과 관련하여 설명되었지만, 실린더 헤드는 2개의 흡기 밸브들의 각각의 세트 및 2개의 배기 밸브들의 각각의 세트와 각각 연관되는 복수의 실린더들을 구비한 엔진을 위해 구성될 수도 있다. 따라서, 예컨대, 4기통 엔진은 총 16개의 흡기/배기 밸브들을 구비할 것이다.
본 실시예에서, 흡기 밸브들 및 배기 밸브들은 모두 엔진 크랭크샤프트의 회전과 무관하게 개별적으로 전자 제어 가능하다. 본 발명은 또한 (a) 배기 밸브들의 세트 및 (b) 흡기 밸브들의 세트 중 하나만이 엔진 크랭크샤프트의 회전과 무관하게 제어 가능한 구성에 적용 가능할 것이다. 각각의 밸브는 각각의 액추에이터에 의해 작동된다. 그러므로, 액추에이터(30)가 흡기 밸브(12)를 작동시키도록 제공되고, 액추에이터(32)가 배기 밸브(14)를 작동시킨다. 각각의 액추에이터는 예컨대 WO 2004/097184호에 도시된 종류일 수 있다.
엔진의 전체 작동은 엔진 제어 유닛(34)에 의해 제어된다. 양방향 통신 링크(38)가 엔진 제어 유닛(34)과 밸브 제어 유닛(40) 사이에 제공된다. 실제로, 제어 유닛들(34, 40)은 물리적으로 별개의 유닛들일 수 있거나, 또는 단일 제어 기로 통합될 수 있다. 밸브 제어 유닛(40)은, 액추에이터 전력 전자 모듈(42) 및 액추에이터들(30, 32)과 함께, 흡기 및 배기 밸브들의 세트들의 작동을 제어하는 밸브 제어 시스템을 형성한다.
엔진 제어 유닛으로부터의 제어 신호들에 따라, 밸브 제어 유닛은 흡기 액추에이터 및 배기 액추에이터 구동 신호들(44, 46)을 교대로 발생시키고, 이들은 액추에이터 전력 전자 모듈(42)로 전송된다. 이러한 신호들에 반응하여, 모듈(42)은 각각의 전도성 라인들(48, 50)을 따라 흡기 액추에이터 및 배기 액추에이터 구동 전류를 발생시킨다. 액추에이터들의 작동이 그 각각의 작동 조건들의 변화에 반응할 수 있도록, 피드백 신호들(52, 54)이 흡기 밸브 및 배기 밸브 액추에이터들로부터 밸브 제어 유닛으로 각각 전달된다. 이러한 피드백 신호들은, 위치, 전자기 권선의 온도, 권선의 전류 흐름, 또는 액추에이터에 공급되는 제어 신호 및 이것이 작용하는 밸브의 위치의 최종 변화 사이의 관계에 영향을 미칠 수 있는 임의의 다른 파라미터와 같은, 각각의 밸브 액추에이터의 하나 이상의 작동 조건에 관한 정보를 제공할 수 있다. 물론, 이러한 신호들에 의해 운반된 정보는 예컨대 채용된 구동 유형, 전자기 또는 유압 또는 공압인지 여부에 따라 달라질 수 있다. 이는 정상 작동 동안 제어 시스템에 대한 적응적 입력으로서 및 실린더의 제1 점화 사이클 동안 액추에이터들의 작동을 교정하는 데에 사용된다.
밸브 제어 유닛은, 흡기 밸브들의 세트 내의 모든 밸브들이 동시에 작동하며 배기 밸브들의 세트 내의 모든 밸브들이 동시에 작동하는 다밸브 작동 모드를 포함하는 다수의 상이한 작동 모드들에 따라 밸브들을 작동시킬 수 있다. 따라서, 다밸브 작동 모드에서는, 실린더 헤드와 연관된 흡기 밸브들이 모두 동시에 구동되고(즉, 개폐되고), 배기 밸브들 역시 그러하다. 2개 이상의 실린더들을 구비한 엔진에서, 흡기 및 배기 밸브들의 개폐 타이밍은 연관된 피스톤의 위상에 의해 제어될 것이지만, 이 경우 각각의 실린더를 위한 흡기 밸브들은 모두 연관된 피스톤의 흡기 행정 동안 개방되는 반면, 배기 밸브들은 모두 배기 행정 동안 개방될 것이다. 밸브 제어 유닛은 또한 엔진 작동 사이클 내의 연관된 피스톤의 위상에 따라 하나의 흡기 또는 배기 밸브만이 임의의 시간에 개방되는 단일 밸브 작동 모드에 따라 밸브들을 작동시킬 수 있다.
2개의 흡기 밸브들 및 2개의 배기 밸브들을 구비한 실린더 헤드의 실시예에서, 작동은 단일 밸브 모드 동안 각각의 2개의 흡기 밸브들 사이 및 각각의 2개의 배기 밸브들 사이에서 교번된다. 이러한 교번은 사이클 별로 단일 밸브 작동 모드 동안 밸브들 사이에 일어날 수 있는데, 하나의 흡기 밸브는 하나의 흡기 행정 동안 구동되며 다른 흡기 밸브는 다음 흡기 행정 동안 구동되고, 하나의 배기 밸브는 하나의 배기 행정 동안 구동되며 다른 배기 밸브는 다음 배기 행정 동안 구동되고, 이후도 마찬가지이다. 대안적으로, 2개 이상의 사이클들이 각각의 밸브에 의해 다른 밸브로의 전환 전에 수행될 수 있다. 도 3을 참조하면, 흡기 및 토출 밸브들은 가능한 작동 순서들을 나타내는 것이 용이하도록 A, B로 지시되어 있다. 교번 구동에 의하면, 각각의 세트의 흡기 및 배기 밸브들은 A-B-A-B-A-B 등의 순서로 구동되는 반면, 흡기 또는 배기 밸브가 다른 흡기/배기 밸브로 전환되기 전에 다수의 구동 사이클들을 겪는 단일 밸브 작동 모드는 A-A-A-A-B-B-B-B-A-A-A-A 등의 순서를 제공할 수 있다.
다른 접근방안에서, 다밸브 작동에 대한 요구가 있거나 엔진이 정지될 때까지 하나의 흡기 밸브만이 연속 사이클들을 위해 작동된다. 단일 밸브 작동이 다시 요구되자마자, 단일 밸브 작동 모드가 다른 흡기 밸브를 이용하여 재개된다.
대응하는 옵션들이 배기 밸브들의 작동에 동일하게 적용 가능하다.
시스템은 다기통 엔진을 위해 상이한 모드들에서 상이한 실린더들을 작동시키거나, 또는 몇몇 실린더들이 비활성화되며 그 밸브들이 폐쇄 위치에 유지되는 가변 용량 모드에서 엔진을 작동시키도록 구성될 수 있다. 또한, 단일 밸브 작동 모드가 일 세트의 밸브들(예컨대, 흡기 밸브들)에만 사용되는 것이 가능한 반면, 다른 세트의 밸브들(예컨대, 배기 밸브들)은 상기 다른 세트 내의 밸브들이 모두 엔진의 각각의 사이클 동안 구동되는(예컨대, 동시에 개폐되는) 이중 모드에서 작동된다.

Claims (14)

  1. 모두 흡기 밸브들이거나 배기 밸브들인 적어도 2개의 밸브들의 적어도 하나의 세트를 가진 적어도 하나의 실린더를 구비한 내연기관을 위한 밸브 제어 시스템에 있어서,
    상기 시스템은 상기 세트의 하나의 밸브만이 임의의 시간에 개방되는 단일 밸브 작동 모드에서 상기 밸브 세트를 선택적으로 작동시키도록 구성되는,
    시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 시스템은 상기 단일 밸브 작동 모드 동안 또는 상기 단일 밸브 모드 작동의 연속 주기들 동안 상기 세트 내의 상기 밸브들을 순서대로 구동하도록 구성되는,
    시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 시스템은 상기 단일 밸브 작동 모드 동안 또는 상기 연속 주기들 동안 상기 세트의 각각의 밸브를 교대로 구동하도록 구성되는,
    시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 세트의 각각의 밸브는 단일 구동 사이클을 교대로 수행하도록 상기 시스템에 의해 제어되는,
    시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 세트의 각각의 밸브는 복수의 구동 사이클들을 교대로 수행하도록 상기 시스템에 의해 제어되는,
    시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시스템은 상기 단일 밸브 모드 동안 상기 엔진의 하나의 전체 행정 중에 상기 하나의 밸브만을 구동하도록 구성되는,
    시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세트 내의 상기 밸브들은 배기 밸브들인,
    시스템.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 시스템은 상이한 작동 모드가 요구되거나 상기 엔진이 정지될 때까지 상기 단일 밸브 작동 모드의 주기 동안 상기 밸브 세트를 작동시키고, 상기 단일 밸브 작동 모드의 한 주기 동안 복수의 구동 사이클들을 수행하도록 제어되는 상기 밸브 세트의 하나의 밸브를 사용하며 상기 단일 밸브 작동 모드의 다음 주기 동안 복수의 구동 사이클들을 수행하도록 제어되는 상기 밸브 세트의 다른 밸브를 사용하도록 구성되는,
    시스템.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항의 밸브 제어 시스템, 및 모두 흡기 밸브들 또는 배기 밸브들인 적어도 2개의 밸브들의 적어도 하나의 세트를 가진 적어도 하나의 실린더를 포함하는 내연기관.
  10. 모두 흡기 밸브들이거나 배기 밸브들인 적어도 2개의 밸브들의 적어도 하나의 세트를 가진 적어도 하나의 실린더를 구비한 내연기관을 위한 밸브 제어 시스템의 작동 방법에 있어서,
    상기 세트의 하나의 밸브만이 임의의 시간에 개방되는 단일 밸브 작동 모드에서 상기 시스템으로 상기 밸브 세트를 구동하는 단계를 포함하는,
    방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 세트의 각각의 밸브는 단일 밸브 작동 모드 동안 교대로 구동되는,
    방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 세트의 각각의 밸브는 단일 구동 사이클을 교대로 수행하는,
    방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 세트의 각각의 밸브는 복수의 구동 사이클들을 교대로 수행하는,
    방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    (a) 상이한 작동 모드가 요구되거나 상기 엔진이 정지될 때까지 상기 단일 밸브 작동 모드의 주기 동안 상기 밸브 세트의 하나의 밸브를 작동시키는 단계; 및
    (b) 상기 단일 밸브 작동 모드의 다음 주기 동안 상기 밸브 세트의 다른 밸브를 작동시키는 단계를 포함하는,
    방법.
KR1020157007508A 2012-09-25 2013-09-23 내연기관을 위한 밸브 제어 시스템 및 그 작동 방법 KR102095191B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1217095.7 2012-09-25
GB1217095.7A GB2506197B (en) 2012-09-25 2012-09-25 Valve control systems for internal combustion engines and methods of operation thereof
PCT/GB2013/052486 WO2014049339A1 (en) 2012-09-25 2013-09-23 Valve control systems for internal combustion engines and methods of operation thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150056791A true KR20150056791A (ko) 2015-05-27
KR102095191B1 KR102095191B1 (ko) 2020-03-31

Family

ID=47190567

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157007508A KR102095191B1 (ko) 2012-09-25 2013-09-23 내연기관을 위한 밸브 제어 시스템 및 그 작동 방법

Country Status (9)

Country Link
US (1) US10247111B2 (ko)
EP (1) EP2904223B1 (ko)
JP (1) JP2015529308A (ko)
KR (1) KR102095191B1 (ko)
CN (1) CN104520545B (ko)
BR (1) BR112015006101A2 (ko)
ES (1) ES2713980T3 (ko)
GB (1) GB2506197B (ko)
WO (1) WO2014049339A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2563064B (en) * 2017-06-02 2022-05-18 Camcon Auto Ltd Valve actuators
KR20210102736A (ko) * 2020-02-12 2021-08-20 삼성전자주식회사 서버 및 그 제어 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03114508U (ko) * 1990-03-08 1991-11-25
JP2001115864A (ja) * 1999-10-18 2001-04-24 Nissan Motor Co Ltd 電磁駆動式排気弁の制御装置
JP2001159322A (ja) * 1999-12-02 2001-06-12 Nissan Motor Co Ltd エンジンの吸気装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5209201A (en) * 1990-08-10 1993-05-11 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Internal combustion engine
DE4111153A1 (de) * 1991-04-06 1992-10-08 Fev Motorentech Gmbh & Co Kg Einlasssteuerung fuer verbrennungskraftmaschinen
DE19649466B4 (de) 1996-11-29 2005-02-03 Fev Motorentechnik Gmbh Verfahren zur Steuerung einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit wenigstens zwei Einlaßventilen je Zylinder
DE10019744A1 (de) * 2000-04-20 2001-10-25 Fev Motorentech Gmbh Verfahren zur Beeinflussung von Gemischbildung und Ladungsbewegung in einem Zylinder einer fremdgezündeten Kolbenbrennkraftmaschine
DE10137767B4 (de) * 2000-08-02 2008-11-20 Ford Global Technologies, Dearborn Gasaustauschkanal zwischen zwei Einlassöffnungen
US6405706B1 (en) * 2000-08-02 2002-06-18 Ford Global Tech., Inc. System and method for mixture preparation control of an internal combustion engine
US6553961B2 (en) * 2000-12-05 2003-04-29 Ford Global Technologies, Llc Intake valve timing in multi-valve, camless engines
JP3938339B2 (ja) * 2001-07-26 2007-06-27 本田技研工業株式会社 内燃機関の動弁制御装置
US6557518B1 (en) * 2002-01-18 2003-05-06 General Motors Corporation Cylinder deactivation apparatus
US7028650B2 (en) * 2004-03-19 2006-04-18 Ford Global Technologies, Llc Electromechanical valve operating conditions by control method
FR2877054A1 (fr) 2004-10-27 2006-04-28 Renault Sas Moteur a combustion interne diesel ou essence a injection directe a taux de gaz brules augmente
JP3114508U (ja) 2005-04-01 2005-10-27 拓 菅原 携帯電話用ストラップ通し補助具
US8156921B2 (en) * 2006-12-12 2012-04-17 Mack Trucks, Inc. Valve opening arrangement and method
US7715974B2 (en) 2007-10-09 2010-05-11 Ford Global Technologies, Llc Method for controlling air-fuel ratio for an alternating valve engine
US8191531B2 (en) * 2010-01-26 2012-06-05 GM Global Technology Operations LLC Method for controlling an engine valve of an internal combustion engine

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03114508U (ko) * 1990-03-08 1991-11-25
JP2001115864A (ja) * 1999-10-18 2001-04-24 Nissan Motor Co Ltd 電磁駆動式排気弁の制御装置
JP2001159322A (ja) * 1999-12-02 2001-06-12 Nissan Motor Co Ltd エンジンの吸気装置

Also Published As

Publication number Publication date
BR112015006101A2 (pt) 2017-07-04
KR102095191B1 (ko) 2020-03-31
US20150233307A1 (en) 2015-08-20
GB2506197B (en) 2014-11-05
JP2015529308A (ja) 2015-10-05
US10247111B2 (en) 2019-04-02
WO2014049339A1 (en) 2014-04-03
EP2904223B1 (en) 2018-12-19
GB2506197A (en) 2014-03-26
CN104520545A (zh) 2015-04-15
ES2713980T3 (es) 2019-05-24
CN104520545B (zh) 2017-12-12
EP2904223A1 (en) 2015-08-12
GB201217095D0 (en) 2012-11-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6397813B1 (en) Method and apparatus for inducing swirl in an engine cylinder by controlling engine valves
RU2705493C9 (ru) Способ и система избирательной деактивации цилиндров
US5647312A (en) Four-stroke Otto engine having hybrid control
RU2636977C2 (ru) Способ для двигателя (варианты) и система двигателя
US20070056533A1 (en) System and method for exhaust heat generation using electrically actuated cylinder valves and variable stroke combustion cycles
US6615776B1 (en) Method of operating a multi-cylinder internal combustion engine
US9109507B2 (en) Engine assembly with variable valve displacement on one cylinder bank and method of controlling same
US7128052B1 (en) System and method for exhaust heat generation using electrically actuated cylinder valves
KR20090087929A (ko) 예혼합 압축 착화형 엔진 및 그 제어 방법
EP2484885A1 (en) A device and a method to reduce a power dissipation of an electronic control unit used in an internal combustion engine
KR102095191B1 (ko) 내연기관을 위한 밸브 제어 시스템 및 그 작동 방법
US10240524B2 (en) System for variable actuation of a valve of an internal-combustion engine
JP6798092B2 (ja) 内燃エンジンのバルブの可変的な作動のためのシステム
JP6816341B2 (ja) 内燃エンジンのバルブの可変的な作動のためのシステム
RU2633336C2 (ru) Двигатель внутреннего сгорания с принудительным зажиганием и способ управления двигателем внутреннего сгорания с принудительным зажиганием
CN111512034A (zh) 燃烧机
US20170306869A1 (en) Diesel engine and method for starting a diesel engine
US20170298841A1 (en) Diesel engine and method for operating a diesel engine
KR102026367B1 (ko) 내연 엔진용 밸브 제어 시스템 및 그 작동 방법
KR101427962B1 (ko) 내연기관의 피에죠 가변 밸브 작동기구
JPH05202711A (ja) 内燃機関の油圧式弁駆動装置
JP2010071274A (ja) 余剰混合気を一つ前の行程のシリンダーに送ることによるミラーサイクル動作と、オットーサイクル動作の切替可能な構造を持つガソリンエンジン

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant