KR20160045499A - 엔진의 실린더 휴지 장치 - Google Patents

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KR20160045499A
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dormant
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KR1020140141166A
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김형현
전종만
김영호
이장수
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 작동 신뢰성이 확보됨과 동시에 구성이 단순한 엔진의 실린더 휴지 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 엔진의 실린더 휴지 장치는, 흡기매니폴드로부터 흡기를 전달받는 복수개의 실린더 중 적어도 하나의 실린더를 엔진의 운전상태에 따라 선택적으로 휴지시키는 엔진의 실린더 휴지 장치로서, 상기 흡기매니폴드와 일단이 연통되는 적어도 하나의 휴지 흡기통로; 상기 휴지 흡기통로의 타단과 엔진의 운전상태에 따라 선택적으로 휴지되는 상기 적어도 하나의 실린더를 연통시키는 흡기통로; 상기 휴지 흡기통로 상에 배치되고, 상기 휴지 흡기통로를 선택적으로 개폐하는 휴지 스로틀 밸브; 및 상기 휴지 스로틀 밸브의 작동을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 엔진의 운전상태에 따라 상기 휴지 스로틀 밸브를 작동시켜 상기 휴지 흡기통로를 선택적으로 개폐함으로써, 상기 적어도 하나의 실린더에 흡기가 선택적으로 공급될 수 있다.

Description

엔진의 실린더 휴지 장치{CYLINDER DEACTIVATION APPARATUS OF ENGINE}
본 발명은 엔진의 실린더 휴지 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 생산 비용의 절감을 가능하게 하고 작동 신뢰성이 확보된 엔진의 실린더 휴지 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 내연기관은 연소실에서 혼합기가 연소되고, 이 연소열에 의해발생되는 에너지로 작동되는 기관이다. 이러한 내연기관으로는 엔진의 출력을 증대시키고 소음과 진동을 줄이기 위해 복수개의 실린더가 구비된 다실린더 엔진이 주로 사용된다.
최근에는 에너지비용의 증가로 인하여 엔진이 저마력 상태일 때 엔진에 구비된 복수개의 실린더 중 일부 실린더를 휴지(deactivated)시켜 연비를 향상시키는 엔진의 실린더 휴지 장치가 개발되고 있다.
이와 같은 종래의 실린더 휴지 장치에 사용되는 실린더 휴지 방법은 복수개의 실린더 중 일부의 실린더에는 혼합기를 주입하지 않고 점화도 하지 않으며, 나머지 실린더에만 혼합기를 주입하여 연소시킴으로써 엔진이 운전되도록 하는 것이다.
예를 들어, 4 실린더 엔진의 경우, 2개의 실린더에는 혼합기를 주입하지 않고 점화도 하지 않으며, 나머지 2개의 실린더만으로 엔진이 운전되도록 하는 것이다.
그러나 상기한 종래의 실린더 휴지장치에 따르면, 밸브 리프트(valve lift)를 적절하게 조절하기 위하여, 가변 밸브 리프트(variable valve lift) 기술을 각 실린더마다 적용시켜야 하기 때문에, 실린더 휴지장치의 생산원가가 증대되는 문제점이 있다. 또한, 밸브 리프트를 유압식 또는 전자식으로 제어하는 경우, 엔진의 구조가 복잡해지고 내구성의 확보가 불리해 질 수 있다. 한편, 밸브 리프트의 제어는 작동 신뢰성이 저하될 수 있다. 나아가, 흡기밸브를 직접 제어하는 방식은 소음 및 충격을 완화시키는 것이 용이하지 못할 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 작동 신뢰성이 확보됨과 동시에 구성이 단순한 소음 및 충격의 완화가 용이한 엔진의 실린더 휴지 장치를 제공하는 것이다.
또한, 단순한 구성을 가짐에 따라 내구성이 확보되고, 원가가 절감된 엔진의 실린더 휴지 장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 실린더 휴지 장치는, 흡기매니폴드로부터 흡기를 전달받는 복수개의 실린더 중 적어도 하나의 실린더를 엔진의 운전상태에 따라 선택적으로 휴지시키는 엔진의 실린더 휴지 장치로서, 상기 흡기매니폴드와 일단이 연통되는 적어도 하나의 휴지 흡기통로; 상기 휴지 흡기통로의 타단과 엔진의 운전상태에 따라 선택적으로 휴지되는 상기 적어도 하나의 실린더를 연통시키는 흡기통로; 상기 휴지 흡기통로 상에 배치되고, 상기 휴지 흡기통로를 선택적으로 개폐하는 휴지 스로틀 밸브; 및 상기 휴지 스로틀 밸브의 작동을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 엔진의 운전상태에 따라 상기 휴지 스로틀 밸브를 작동시켜 상기 휴지 흡기통로를 선택적으로 개폐함으로써, 상기 적어도 하나의 실린더에 흡기가 선택적으로 공급될 수 있다.
상기 휴지 스로틀 밸브는, 상기 휴지 흡기통로 상에 배치되는 휴지 스로틀 바디; 상기 휴지 스로틀 바디에 구비되고, 평평한 판 형상으로 형성되며, 힌지운동에 의해 상기 휴지 흡기통로를 선택적으로 개폐하는 평판부; 및 상기 평판부의 회전축인 힌지부;를 포함할 수 있다.
상기 흡기통로는 분기되어 상기 복수개의 실린더 중 상기 적어도 하나의 실린더를 포함하는 적어도 2개의 실린더에 연통될 수 있다.
상기 흡기통로 또는 상기 적어도 하나의 실린더에 연료를 공급하도록 구비되는 연료 인젝터를 더 포함하고, 상기 연료 인젝터는 상기 휴지 스로틀 밸브의 작동 상태에 따라 연료의 공급량이 조절되도록 상기 제어부에 의해 제어될 수 있다.
상기 휴지 스로틀 밸브가 상기 휴지 흡기통로를 폐쇄하는 경우에는 상기 연료 인젝터는 연료 공급을 중단할 수 있다.
상기 휴지 스로틀 밸브가 상기 휴지 흡기통로를 개방하는 경우에는 상기 연료 인젝터는 연료 공급을 수행할 수 있다.
상기 휴지 스로틀 밸브는 상기 휴지 흡기통로의 개방량을 듀티 제어하도록 작동될 수 있다.
상기 흡기통로 또는 상기 적어도 하나의 실린더에 연료를 공급하도록 구비되는 연료 인젝터를 더 포함하고, 상기 연료 인젝터는 상기 휴지 흡기통로의 개방량에 대응되는 양의 연료를 공급하도록 상기 제어부에 의해 제어될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 휴지 스로틀 밸브가 적용됨에 따라 흡기량의 듀티 제어가 가능해질 수 있고, 연비가 개선될 수 있다.
또한, 흡기밸브를 직접하지 않음으로써, 충격 및 소음의 완화가 용이해질 수 있다.
나아가, 휴지 스로틀 밸브만을 제어하도록 구성이 단순해짐에 따라 원가가 절감되고, 작동 신뢰성이 확보될 수 있다.
도 1은 실린더 휴지가 구현되는 상태를 보여주는 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 실린더 휴지 장치의 구성도이다.
도 2는 실린더 휴지가 구현되지 않는 상태를 보여주는 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 실린더 휴지 장치의 구성도이다.
도 3은 실린더 휴지가 듀티 제어되는 것을 보여주는 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 실린더 휴지 장치의 구성도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 실린더 휴지가 구현되는 상태를 보여주는 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 실린더 휴지 장치의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 실린더 휴지 장치는 휴지 흡기통로(21), 휴지 스로틀 바디(40), 휴지 스로틀 밸브(50), 및 제어부(60)를 포함한다.
상기 휴지 흡기통로(21)는 일단이 혼합기 또는 공기를 엔진의 각 실린더(11)에 안내하는 통로인 흡기매니폴드(20)와 연통된다. 상기 흡기매니폴드(20)에는 가속 페달의 작동 정도에 따라 상기 흡기매니폴드(20)에 유입되는 공기의 양을 조절하는 에어 스로틀 밸브(30)가 장착된다. 이러한 에어 스로틀 밸브(30)는 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, 당업자)에게 자명하므로 이에 대한 자세한 설명을 생략하기로 한다. 도 1 내지 도 3에는 상기 흡기매니폴드(20)에 유입되어 상기 실린더(11)에 공급되는 공기의 흐름이 화살표로 도시되었다.
또한, 도 1에는 실린더 블록(10)에 4개의 실린더(11)가 구비된 4기통 엔진에 적용된 실린더 휴지 장치가 도시되었으나, 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 실린더 휴지 장치의 적용은 4기통 엔진에 한정되지 않는다.
설명의 편의상 4기통 엔진에 적용된 실린더 휴지 장치를 설명하기로 하며, 상기 4개의 실린더(11)를 배열 순서에 따라 제1 실린더(12), 제2 실린더(14), 제3 실린더(16), 및 제4 실린더(18)라고 지칭하기로 한다. 또한, 상기 흡기매니폴드(20)로부터 분기되어 상기 제1 실린더(12), 상기 제2 실린더(14), 상기 제3 실린더(16), 및 상기 제4 실린더(18)에 각각 연통되는 흡기통로를 제1 흡기통로(22), 제2 흡기통로(24), 제3 흡기통로(26), 제4 흡기통로(28)라고 지칭하기로 한다.
상기 제2 흡기통로(24) 및 상기 제3 흡기통로(26)는 상기 휴지 흡기통로(21)의 타단으로부터 두 갈래로 분기되어 형성된다.
상기 휴지 스로틀 바디(40)는 상기 제2 흡기통로(24) 및 상기 제3 흡기통로(26)가 분기되기 전의 휴지 흡기통로(21) 상에 배치된다.
상기 휴지 스로틀 밸브(50)는 상기 휴지 스로틀 바디(40)에 구비된다. 또한, 상기 휴지 스로틀 밸브(50)는 상기 휴지 흡기통로(21)를 개폐하거나 상기 휴지 흡기통로(21)로부터 상기 제2 흡기통로(24) 및 제3 흡기통로(26)로 유입되는 흡기의 양을 조절하도록 작동된다.
상기 휴지 스로틀 밸브(50)는 힌지부(52) 및 평판부(54)를 포함한다.
상기 힌지부(52)는 상기 평판부(54)의 회전축이다.
상기 평판부(54)는 평평한 판 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 힌지부(52)를 축으로 하여 힌지 운동함에 따라 상기 휴지 흡기통로(21)를 개폐한다. 또한, 상기 평판부(54)가 상기 휴지 흡기통로(21)를 개방하는 정도에 따라 상기 휴지 흡기통로(21)로부터 상기 제2 흡기통로(24) 및 제3 흡기통로(26)로 유입되는 흡기의 양이 조절된다.
상기 제어부(60)는 상기 휴지 스로틀 바디(40)와 연결되고, 엔진의 운전상태에 따라 상기 휴지 스로틀 밸브(50)의 작동을 제어한다. 즉, 상기 제어부(60)는 각종 센서(도시하지 않음) 등으로부터 엔진의 운전상태에 대한 정보를 전달받고, 전달받은 엔진의 정보에 따라 상기 휴지 흡기통로(21)의 개폐를 조절하는 제어를 수행한다.
본 발명의 실시예에 따른 엔진의 실린더 휴지 장치는 상기 제어부(60)에 의해 제어되는 연료 인젝터(70)를 더 포함할 수 있다.
상기 연료 인젝터(70)는 상기 실린더(11)에 연료를 공급하는 인젝터로서, 상기 제1 실린더(12) 및 상기 제4 실린더(18)에 연료를 공급하는 인젝터(도시하지 않음)와는 별도로 상기 제2 흡기통로(24) 및 상기 제3 흡기통로(26) 상에 각각 구비될 수 있다. 도 1 내지 도 3에는 상기 제2 흡기통로(24) 및 상기 제3 흡기통로(26)의 내부에 연료를 공급하도록 배치된 상기 연료 인젝터(70)가 도시되었으나, 이에 한정되지 않으며 상기 연료 인젝터(70)는 당업자의 설계에 따라 상기 제2 실린더(14) 및 상기 제3 실린더(16)에 연료를 공급하도록 구비될 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조로 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 실린더 휴지 장치의 작동을 설명한다. 도 1 내지 도 3에는 상기 에어 스로틀 밸브(30)를 통과하는 흡기의 량이점의 분포로 도시되었다.
도 2는 실린더 휴지가 구현되지 않는 상태를 보여주는 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 실린더 휴지 장치의 구성도이고, 도 3은 실린더 휴지가 듀티 제어되는 것을 보여주는 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 실린더 휴지 장치의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 휴지 흡기통로(21)가 폐쇄된 상태에서는 상기 제2 흡기통로(24) 및 상기 제3 흡기통로(26)로 흡기가 공급되지 않는다. 즉, 상기 제2 실린더(14) 및 상기 제3 실린더(16)에는 흡기가 공급되지 않는다. 또한, 상기 휴지 흡기통로(21)가 폐쇄되면, 상기 연료 인젝터(70)는 상기 제어부(60)에 의해 연료 공급을 중단하도록 제어된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 휴지 흡기통로(21)가 개방된 상태에서는 상기 제2 흡기통로(24) 및 상기 제3 흡기통로(26)로 상기 제1 흡기통로(22) 및 상기 제4 흡기통로(28)와 균일하게 흡기가 공급된다. 즉, 상기 제2 실린더(14) 및 상기 제3 실린더(16)는 휴지되지 않는다. 또한, 상기 휴지 흡기통로(21)가 개방되면, 상기 연료 인젝터(70)는 상기 제어부(60)에 의해 상기 제2 흡기통로(24) 및 상기 제3 흡기통로(26)로 연료를 공급하도록 제어된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 휴지 흡기통로(21)의 개방량이 듀티 제어되는 상태에서는 상기 제2 흡기통로(24) 및 상기 제3 흡기통로(26)로 공급되는 흡기량이 듀티 제어된다. 즉, 상기 제2 실린더(14) 및 상기 제3 실린더(16)에 공급되는 흡기량이 엔진의 상태에 따라 조절된다. 도 3에는 정적인 듀티 제어 상태가 도시되었으나, 상기 휴지 흡기통로(21)의 개방량은 당업자의 설계에 따라 여러 단계로 혹은 연속적으로 듀티 제어될 수 있다. 또한, 상기 휴지 흡기통로(21)의 개방량이 듀티 제어되면, 상기 제어부(60)는 상기 휴지 흡기통로(21)의 개방량에 따라 상기 연료 인젝터(70)가 상기 제2 흡기통로(24) 및 상기 제3 흡기통로(26)로 공급되는 흡기량에 대응하는 양의 연료를 상기 제2 흡기통로(24) 및 상기 제3 흡기통로(26)에 공급하도록 제어한다. 따라서, 엔진에서 연료가 과잉 소비되는 것이 방지되고, 최적의 연소 기능이 유지된다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 휴지 스로틀 밸브(50)가 적용됨에 따라 흡기량의 듀티 제어가 가능해질 수 있고, 연비가 개선될 수 있다. 또한, 흡기밸브를 직접하지 않음으로써, 충격 및 소음의 완화가 용이해질 수 있다. 나아가, 휴지 스로틀 밸브(50)만을 제어하도록 구성이 단순해짐에 따라 원가가 절감되고, 작동 신뢰성이 확보될 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
10: 실린더 블록 11: 실린더
12: 제1 실린더 14: 제2 실린더
16: 제3 실린더 18: 제4 실린더
20: 흡기매니폴드 21: 휴지 흡기통로
22: 제1 흡기통로 24: 제2 흡기통로
26: 제3 흡기통로 28: 제4 흡기통로
30: 에어 스로틀 밸브
40: 휴지 스로틀 바디
50: 휴지 스로틀 밸브
52: 힌지부 54: 평판부
60: 제어부
70: 연료 인젝터

Claims (8)

  1. 흡기매니폴드로부터 흡기를 전달받는 복수개의 실린더 중 적어도 하나의 실린더를 엔진의 운전상태에 따라 선택적으로 휴지시키는 엔진의 실린더 휴지 장치에 있어서,
    상기 흡기매니폴드와 일단이 연통되는 적어도 하나의 휴지 흡기통로;
    상기 휴지 흡기통로의 타단과 엔진의 운전상태에 따라 선택적으로 휴지되는 상기 적어도 하나의 실린더를 연통시키는 흡기통로;
    상기 휴지 흡기통로 상에 배치되고, 상기 휴지 흡기통로를 선택적으로 개폐하는 휴지 스로틀 밸브; 및
    상기 휴지 스로틀 밸브의 작동을 제어하는 제어부;
    를 포함하고,
    상기 제어부는 엔진의 운전상태에 따라 상기 휴지 스로틀 밸브를 작동시켜 상기 휴지 흡기통로를 선택적으로 개폐함으로써, 상기 적어도 하나의 실린더에 흡기가 선택적으로 공급되는 것을 특징으로 하는 엔진의 실린더 휴지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 휴지 스로틀 밸브는,
    상기 휴지 흡기통로 상에 배치되는 휴지 스로틀 바디;
    상기 휴지 스로틀 바디에 구비되고, 평평한 판 형상으로 형성되며, 힌지운동에 의해 상기 휴지 흡기통로를 선택적으로 개폐하는 평판부; 및
    상기 평판부의 회전축인 힌지부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진의 실린더 휴지 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 흡기통로는 분기되어 상기 복수개의 실린더 중 상기 적어도 하나의 실린더를 포함하는 적어도 2개의 실린더에 연통되는 것을 특징으로 하는 엔진의 실린더 휴지 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 흡기통로 또는 상기 적어도 하나의 실린더에 연료를 공급하도록 구비되는 연료 인젝터를 더 포함하고,
    상기 연료 인젝터는 상기 휴지 스로틀 밸브의 작동 상태에 따라 연료의 공급량이 조절되도록 상기 제어부에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 엔진의 실린더 휴지 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 휴지 스로틀 밸브가 상기 휴지 흡기통로를 폐쇄하는 경우에는 상기 연료 인젝터는 연료 공급을 중단하는 것을 특징으로 하는 엔진의 실린더 휴지 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 휴지 스로틀 밸브가 상기 휴지 흡기통로를 개방하는 경우에는 상기 연료 인젝터는 연료 공급을 수행하는 것을 특징으로 하는 엔진의 실린더 휴지 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 휴지 스로틀 밸브는 상기 휴지 흡기통로의 개방량을 듀티 제어하도록 작동되는 것을 특징으로 하는 엔진의 실린더 휴지 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 흡기통로 또는 상기 적어도 하나의 실린더에 연료를 공급하도록 구비되는 연료 인젝터를 더 포함하고,
    상기 연료 인젝터는 상기 휴지 흡기통로의 개방량에 대응되는 양의 연료를 공급하도록 상기 제어부에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 엔진의 실린더 휴지 장치.
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