KR20190009874A

KR20190009874A - 유압식 가변밸브 제어시스템 및 제어방법

Info

Publication number: KR20190009874A
Application number: KR1020170091642A
Authority: KR
Inventors: 최명식
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2017-07-19
Filing date: 2017-07-19
Publication date: 2019-01-30
Also published as: KR102375156B1

Abstract

본 발명에 따른 유압식 가변밸브 제어시스템은 내부에 유로가 형성된 하우징과, 하우징 외주면에 형성되어 상기 유로와 오일펌프를 연통시키는 메인포트와, 하우징 외주면에 형성되어 유로와 밸브간극조정장치를 연통시키는 제1,2드레인포트와, 솔레노이드에 의해 유로를 따라 이동하여 메인포트, 컨트롤포트 및 제1,2드레인포트들을 개폐하는 스풀과, 유로 중 상기 컨트롤포트와 제2드레인포트 사이를 연결하는 구간에 형성되어 컨트롤포트 측을 일정압력으로 유지시키는 릴리프밸브로 구성된 오일컨트롤밸브; 메인포트와 오일펌프 사이를 연결하는 메인라인; 컨트롤라인과 밸브간극조정장치를 연결하는 컨트롤라인; 메인라인과 컨트롤라인 사이에 마련된 오리피스; 및 오일컨트롤밸브의 메인포트와 제1드레인포트, 컨트롤포트와 제2드레인포트 또는 메인포트와 컨트롤포트 중 적어도 하나의 조합이 서로 연통되도록 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.

Description

유압식 가변밸브 제어시스템 및 제어방법 {CONTROL SYSTEM AND CONTROL METHOD FOR HADRAULIC VARIABLE VALVE}

본 발명은 오일컨트롤밸브를 이용하여 엔진 오일압을 조절하는 유압식 가변밸브 제어시스템 및 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 내연기관 엔진은 외부로부터 공기 및 연료를 공급받아 연소실에서 연소시키므로서 동력을 발생시키는 장치로서, 상기 공기 및 연료를 연소실로 흡입하기 위하여 흡기밸브를 구비하고 있으며, 연소실에서 연소된 폭발가스를 배출하기 위하여 배기밸브를 구비하고 있고, 이러한 흡,배기밸브는 크랭크축의 회전에 연동하여 회전하는 캠축의 회전에 의해 개폐되는 것이다.

한편, 엔진의 효율을 높이기 위해서는 차량의 주행조건에 따라 엔진 회전수의 고저나 엔진부하의 고저 등에 따라 밸브의 개폐시키를 달리할 필요가 있다.

특히, 흡기밸브의 개폐시키는 충진효율에 많은 영향을 주게 되는데, 흡기밸브를 미리 열어주게 되면 밸브 오버랩 기간이 길어지게 되면서 고속에서는 흡,배기 관성유동을 충분히 이용할 수 있으므로 체적효율이 증가하지만, 저속에서는 잔류 가스량의 증가로 오히려 체적효율이 떨어지고 HC(탄화수소)의 배출량이 증가하게 되는 것이다.

따라서 크랭크축의 회전에 따라 캠축의 밸브 오버랩 기간이 정해지지 않고, 설정된 변위를 갖도록 하여 엔진의 구동상황에 따라 적절한 밸브 타이밍을 제어하는 기술이 개발되어 적용되고 있으며, 이를 연속가변밸브타이밍(CVVT : Continuously Variable Valve Timing) 시스템이라고 한다.

즉, 연속가변밸브타이밍 시스템이란 엔진의 회전수 및 차량의 부하 상태에 따라 흡기 및 배기쪽 캠샤프트의 위상을 변화시켜 흡기 및 배기밸브의 개폐 시기를 연속적으로 변경하는 시스템으로서, 다시 말하면 밸브 오버랩을 변화시키는 시스템이며, 그 목적은 배기가스의 저감과 성능의 향상 및 공회전의 안정화를 목적으로 하는 것이다.

여기서 밸브타이밍이란 흡기밸브와 배기밸브가 열림 또는 닫힘 시기를 말하는데, 흡기과정은 흡기밸브가 열려 닫히기까지의 신기가 들어오는 과정이며, 배기과정은 배기밸브가 열려서 닫힐 때까지의 연소가스 배출과정으로서 이러한 밸브의 여닫는 시기는 엔진의 성능에 영향을 주게 되는 것이다.

또한 밸브 오버랩은 흡,배기 밸브가 동시에 열려 있는 구간으로 일반적인 엔진의 경우 한번 밸브오버랩이 설정되면 엔진속도의 전구간 영역에서 일정하게 사용되므로 저속 또는 고속영역에서는 불리한 점이 있다.

따라서 밸브 오버랩을 엔진 부하에 맞게 제어한다는 것은 곧 엔진 출력의 향상으로 나타나며, 이와 같이 엔진 부하에 맞게 제어하는 것이 연속가변밸브타이밍 시스템인 것이다.

그리고 이와 같은 연속가변밸브타이밍 시스템의 구성요소는 연속가변밸브타이밍 유니트와, 오일공급장치인 오일 컨트롤 밸브(OCV : Oil Control Valve)와, 오일 온도 센서(OTS : Oil Temperature Sensor)와, 오일 컨트롤 밸브 필터 및 오일통로, 그리고 오토 텐셔너 등으로 구성되는데, 상기 연속가변밸브타이밍 유니트는 배기쪽 캠샤프트에 장착되며, 내부는 하우징, 로터(Rotor)로 구성되어 있고, 하우징과 로터 베인(Vene) 사이에는 진각실과 지각실이 구성되며, 오일 컨트롤 밸브를 통해 오일이 유입되어 로터 베인이 움직이게 되는 것이다.

또한 오일 컨트롤 밸브는 연속가변밸브타이밍 시스템의 핵심 부품으로 오일펌프로부터 공급된 엔진오일을 엔진 컴퓨터(ECU)의 제어를 받아 연속가변밸브타이밍 유니트로 가는 유체 통로의 방향을 변경시켜 밸브 개폐 시기를 조정하는 역할을 한다.

그리고 오일 온도 센서는 연속가변밸브타이밍 유니트의 작동 유체인 엔진오일의 경우 온도에 따라 밀도에 변화가 생기게 되므로 이러한 온도에 따른 변화량을 보상해주는 센서로서, 오일 컨트롤 밸브로 엔진오일이 들어가기 전에 온도를 측정하여 ECU 에 보내고 ECU 는 오일 컨트롤 밸브를 구동하여 보정하게 된다.

또한 오일 컨트롤 밸브 필터는 오일 컨트롤 밸브로 가는 엔진오일속의 불순물을 여과시키는 역할을 하게 되며, 오토 텐셔너는 연속가변밸브타이밍 시스템이 설치되는 배기쪽 캠샤프트의 스프로킷과 흡기쪽 캠샤프트의 스프로킷을 서로 연결해주는 체인의 장력 조절장치로서 상기 오토 텐셔너는 연속가변밸브타이밍 시스템의 응답성 지연 또는 편차 및 기능상의 문제를 방지하여 성능의 안전성을 확보하게 된다.

한편, 종래의 오일 컨트롤 밸브는 오일압력을 운전조건에 최적화된 오일압으로 제어하면서 CDA기능을 수행하는 오일컨트롤밸브는 부재하였다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 10-0411120 B1

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 단일의 오일컨트롤밸브를 이용하여 CDA기능을 구현하면서 엔진의 오일압을 운전조건에 최적화된 압력으로 제어하는 유압식 가변밸브 제어시스템 및 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유압식 가변밸브 제어시스템은 내부에 유로가 형성된 하우징과, 상기 하우징 외주면에 형성되어 상기 유로와 오일펌프를 연통시키는 메인포트와, 상기 하우징 외주면에 형성되어 상기 유로와 밸브간극조정장치를 연통시키는 제1,2드레인포트와, 솔레노이드에 의해 상기 유로를 따라 이동하여 상기 메인포트, 컨트롤포트 및 제1,2드레인포트들을 개폐하는 스풀과, 상기 유로 중 상기 컨트롤포트와 제2드레인포트 사이를 연결하는 구간에 형성되어 상기 컨트롤포트 측을 일정압력으로 유지시키는 릴리프밸브로 구성된 오일컨트롤밸브; 상기 메인포트와 오일펌프 사이를 연결하는 메인라인; 상기 컨트롤라인과 밸브간극조정장치를 연결하는 컨트롤라인; 상기 메인라인과 컨트롤라인 사이에 마련된 오리피스; 및 상기 오일컨트롤밸브의 상기 메인포트와 제1드레인포트, 상기 컨트롤포트와 제2드레인포트 또는 상기 메인포트와 컨트롤포트 중 적어도 하나의 조합이 서로 연통되도록 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.

상기 제어부는 상기 오일컨트롤밸브를 상기 메인포트와 제1드레인포트가 연통되면서 상기 컨트롤포트와 제2드레인포트가 서로 연통되는 제1모드, 상기 컨트롤포트와 제2드레인포트가 서로 연통되면서 상기 메인포트와 제1드레인포트가 차폐되는 제2모드 또는 상기 메인포트와 컨트롤포트가 서로 연통되면서 상기 제1드레인포트와 제2드레인포트가 차폐되는 제3모드 중 어느 하나로 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제어부는 유압제어기구의 작동여부에 따라 상기 메인라인의 오일압을 조절하고자 할 경우 상기 오일컨트롤밸브를 제1모드로 제어하고, 상기 메인라인의 오일압을 최고압으로 유지시킬 경우에는 상기 오일컨트롤밸브를 제2모드로 제어하며, 상기 밸브간극조정장치 구동이 요구될 경우에는 상기 오일컨트롤밸브를 제3모드로 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제어부는 오일컨트롤밸브를 제1모드로 제어할 경우, 상기 메인라인의 오일압이 기준영역보다 높을수록 상기 제1드레인포트의 개방량을 증가시키고, 기준영역보다 낮을수록 상기 제1드레인포트의 개방량을 줄이도록 상기 오일컨트롤밸브를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제어부는 오일컨트롤밸브를 제1모드로 제어할 경우, 상기 유압제어기구가 작동되면 기준영역을 제1최소오일압영역으로 설정하고, 상기 유압제어기구가 작동되지 않으면 기준영역을 제1최소오일압영역보다 낮게 형성된 제2최소오일압영역으로 설정하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 오일컨트롤밸브의 하우징 외주면에는 상방 또는 하방으로부터 반대방향으로 상기 제1드레인포트, 메인포트, 컨트롤포트, 제2드레인포트가 순차적으로 형성되고, 상기 스풀은 평상시에는 상기 메인포트와 제1드레인포트를 서로 연통시키면서, 상기 컨트롤포트와 제2드레인포트를 상기 릴리프밸브를 매개로 서로 연통시키는 초기지점에 위치하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 스풀은 일단이 상기 솔레노이드에 의해 이동하는 아마추어와 결합되고, 타단이 압축스프링과 결합되어 탄성력을 제공받음으로써 평상시 상기 초기지점에 위치하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제어부는 상기 오일컨트롤밸브를 제1모드로 제어할 경우에는 상기 솔레노이드를 미구동하고, 상기 제2모드로 제어할 경우에는 상기 스풀이 초기지점으로부터 제1지점으로 이동하도록 상기 솔레노이드를 제1설정값만큼 구동시키며, 상기 제3모드로 제어할 경우에는 상기 스풀이 초기지점으로부터 제2지점으로 이동하도록 상기 솔레노이드를 제1설정값보다 큰 값인 제2설정값만큼 구동시키는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유압식 가변밸브 제어방법은 제어부가 메인라인의 오일압을 기준영역과 비교하는 단계; 및 상기 비교과정 수행결과, 메인라인의 오일압이 기준영역에 포함되면 제1드레인포트의 개방량을 유지시키고, 상기 메인라인의 오일압이 기준영역보다 적을수록 제1드레인포트의 개방량을 증가시키며, 상기 메인라인의 오일압이 기준영역보다 클수록 제1드레인포트의 개방량을 줄이도록 상기 제어부가 제1모드로 오일컨트롤밸브를 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 비교단계 수행전, 상기 제어부가 밸브간극조정장치의 구동이 요구되는지 여부를 확인하는 단계;를 더 포함하고, 상기 확인단계 수행결과, 밸브간극조정장치의 구동이 요구될 경우, 상기 제어부는 상기 오일컨트롤밸브를 제3모드로 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 확인단계 수행결과, 밸브간극조정장치의 구동이 요구되지 않을 경우, 상기 제어부가 유압제어기구의 작동이 요구되는지 판단하는 단계;를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 판단단계 수행결과, 유압제어기구의 작동이 요구된 경우에는 상기 비교단계에서 기준영역을 제1최소오일압영역으로 설정하고, 상기 유압제어기구의 작동이 요구되지 않을 경우에는 상기 비교단계에서 기준영역을 제1최소오일압영역보다 낮게 형성된 제2최소오일압영역으로 설정하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 유압식 가변밸브 제어시스템 및 제어방법에 따르면 단일의 오일컨트롤밸브를 이용하여 CDA기능을 구현하면서도 엔진의 오일압을 차량에 맞게 최적화제어할 수 있기 때문에, 최소한의 비용으로 다기능을 수행할 수 있어 제조비용 및 패키지 부피를 저감시킬 수 있다.

또한, 오일압 최적화에 따라 오일펌프의 구동토크와 엔진 구동부 마찰을 줄일 수 있는바, 엔진 연비를 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압식 가변밸브 제어시스템을 간략히 도시한 블록도,
도 2 내지 도 4는 본 발명의 유압식 가변밸브 제어시스템의 각 제어모드에 따른 오일흐름 및 동작을 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압식 가변밸브 제어시스템의 작동표를 도시한 표,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압식 가변밸브 제어방법을 도시한 순서도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유압식 가변밸브 제어시스템에 대하여 살펴본다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압식 가변밸브 제어시스템을 간략히 도시한 블록도이고, 도 2 내지 도 4는 본 발명의 유압식 가변밸브 제어시스템의 각 제어모드에 따른 오일흐름 및 동작을 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 유압식 가변밸브 제어시스템은 내부에 유로(111)가 형성된 하우징(110)과, 상기 하우징(110) 외주면에 형성되어 상기 유로(111)와 오일펌프(200)를 연통시키는 메인포트(113)와, 상기 하우징(110) 외주면에 형성되어 상기 유로(111)와 밸브간극조정장치(300)를 연통시키는 제1,2드레인포트(117,119)와, 솔레노이드(120)에 의해 상기 유로(111)를 따라 이동하여 상기 메인포트(113), 컨트롤포트(115) 및 제1,2드레인포트(117,119)들을 개폐하는 스풀(130)과, 상기 유로(111) 중 상기 컨트롤포트(115)와 제2드레인포트(119) 사이를 연결하는 구간에 형성되어 상기 컨트롤포트(115) 측을 일정압력으로 유지시키는 릴리프밸브(140)로 구성된 오일컨트롤밸브(100, OCV:Oil Control Valve); 상기 메인포트(113)와 오일펌프(200) 사이를 연결하는 메인라인(150); 상기 컨트롤라인(115)과 밸브간극조정장치(300)를 연결하는 컨트롤라인(160); 상기 메인라인(150)과 컨트롤라인(160) 사이에 마련된 오리피스(170); 및 상기 오일컨트롤밸브(100)의 상기 메인포트(113)와 제1드레인포트(117), 상기 컨트롤포트(115)와 제2드레인포트(119) 또는 상기 메인포트(113)와 컨트롤포트(115) 중 적어도 하나의 조합이 서로 연통되도록 제어하는 제어부(400);를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 제어부(400)는 상기 오일컨트롤밸브(100)를 상기 메인포트(113)와 제1드레인포트(117)가 연통되면서 상기 컨트롤포트(115)와 제2드레인포트(119)가 서로 연통되는 제1모드, 상기 컨트롤포트(115)와 제2드레인포트(119)가 서로 연통되면서 상기 메인포트(113)와 제1드레인포트(117)가 차폐되는 제2모드 또는 상기 메인포트(113)와 컨트롤포트(115)가 서로 연통되면서 상기 제1드레인포트(117)와 제2드레인포트(119)가 차폐되는 제3모드 중 어느 하나로 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

일반적으로 오일컨트롤밸브는 3개의 포트로 구성되는데 반해, 본 발명의 오일컨트롤밸브(100)는 4개의 포트로 구성되어 밸브간극조정장치(300) 작동을 통한 CDA(Cylinder DeActivation) 기능을 구현하는 동시에 오일압을 조절하여 연비개선 효과를 구현한다.

여기서, 밸브간극조정장치(300)는 유압식으로 동작하는 HLA(Hydraulic Lash Adjuster) 또는 기계식으로 동작하는 MLA(Mechanical Lash Adjuster)로 마련될 수 있다.

구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 오일컨트롤밸브(100)의 하우징(110)은 내부에서 오일이 유동되도록 형성된 유로(111)와, 각각 유로(111)로부터 오일이 유출입되도록 4개의 포트 즉, 메인포트(113), 컨트롤포트(115), 제1드레인포트(117), 제2드레인포트(119)가 형성된다.

상기 메인포트(113)는 메인라인(150)을 매개로 오일펌프(200)와 연결됨으로써, 오일펌프(200)로부터 오일을 공급받는다. 또는 실린더블록이나 실린더헤드를 매개로 오일펌프(200)와 연결될 수도 있는데 이는 차량 또는 설계자에 따라 가변하여 설계할 수 있다.

상기 컨트롤포트(115)는 CDA(Cylinder DeActivation) 기능을 수행하는 밸브간극조정장치(300)와 컨트롤라인(160)를 매개로 연결되고, 상기 컨트롤라인(160)과 메인라인(150)은 서로 오리피스(170)를 매개로 연결되도록 마련됨으로써, 메인라인(150)과 컨트롤라인(160)이 서로 다른 압력으로 유지될 수 있도록 한다.

상기 제1,2드레인포트(117,119)는 각각 메인라인(150)과 컨트롤라인(160)의 압력을 조절하기 위해 마련된 출입구로서, 유로(111) 내부의 오일을 외부로 배출하는 통로 역할을 한다.

이러한 오일컨트롤밸브(100) 내부에는 4개의 포트들을 선택적으로 개폐하도록 이동하는 스풀(130)이 마련되고, 상기 스풀(130)은 솔레노이드(120)의 전기적 작용에 의해 아마추어(125)와 함께 이동되도록 제어되는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부(400)는 도 1에 도시된 바와 같이 오일컨트롤밸브(100)의 솔레노이드를 구동제어하여, 오일컨트롤밸브(100)의 포트들을 선택적으로 개방/폐쇄 제어한다. 특히, 본 발명에서 제어부(400)는 오일컨트롤밸브(100)를 3개의 제어모드로 제어한다.

구체적으로 상기 제어부(400)는 유압제어기구의 작동여부에 따라 상기 메인라인(150)의 오일압을 조절하고자 할 경우 상기 오일컨트롤밸브(100)를 제1모드로 제어하고, 상기 메인라인(150)의 오일압을 최고압으로 유지시킬 경우에는 상기 오일컨트롤밸브(100)를 제2모드로 제어하며, 상기 밸브간극조정장치(300) 구동이 요구될 경우에는 상기 오일컨트롤밸브(100)를 제3모드로 제어할 수 있다.

여기서, 상기 유압제어기구는 CVVT 등의 오일유압에 따라 제어되는 장치들을 의미하고, 유압제어기구들의 작동에 의해 요구되는 메인라인(150)의 오일압을 형성하기 위해 제어부(400)는 오일컨트롤밸브(100)를 제1모드로 제어한다. 자세한 내용은 후술하도록 하겠다.

도 2는 오일컨트롤밸브(100)를 제1모드로 제어하는 모습을 도시한 것으로서, 메인포트(113)와 제1드레인포트(117)가 연통되어 메인라인(150) 내부의 오일이 제1드레인포트(117)로 배출되는 정도를 조절함으로써 메인라인(150)의 오일압을 조절한다. 아울러, 컨트롤포트(115)와 제2드레인포트(119)를 연통시키는데, 그 사이에 릴리프밸브(140)가 마련되어 컨트롤라인(160)의 압력이 일정압력 이상이면 릴리프밸브(140)가 개방되어, 제2드레인포트(119)로 오일이 배출됨으로써 컨트롤라인(160) 압력을 일정압력으로 유지시킨다.

상기 릴리프밸브(140)는 유로(111) 상에 통로를 형성하되, 해당 통로를 스프링과 볼을 통해 막도록 마련된다. 여기서, 컨트롤포트(115)로부터 유입되는 유압에 의해 볼이 밀려 스프링이 압축되면 통로가 개방되어 컨트롤포트(115)와 제2드레인포트(119)가 연통된다. 따라서, 컨트롤라인(160)의 압력을 일정수준으로 유지할 수 있다.

도 3은 오일컨트롤밸브(100)를 제2모드로 제어한 모습을 도시한 것으로서, 메인포트(113)와 제1드레인포트(117) 사이를 차단하고, 릴리프밸브(140)를 매개로 컨트롤포트(115)와 제2드레인포트(119)가 선택적으로 연통되도록 제어함으로써, 메인라인(150)의 오일압을 최고압력으로 유지시킬 수 있다.

도 4는 오일컨트롤밸브(100)를 제3모드로 제어한 모습을 도시한 것으로, 메인포트(113)와 컨트롤포트(115)와 연통되도록 스풀(130)을 이동시킴으로써, 컨트롤라인(160)의 압력이 메인라인(150)의 압력과 동일해져 증가한다. 이때, 컨트롤라인(160)이 밸브간극조정장치(300)와 연결되어 있기 때문에 밸브간극조정장치(300)가 작동하여 래칭핀을 해제함으로써 CDA기능을 구현한다.

여기서, 밸브간극조정장치(300)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 컨트롤라인(160)만 연결되어 동작하는 싱글타입의 밸브간극조정장치로 마련될 수도 있으나, 듀얼타입의 밸브간극조정장치일 경우에는 메인라인(150)도 함께 연결되어 메인라인(150)과 컨트롤라인(160) 사이의 압력 차이에 의해 동작하도록 마련될 수도 있다.

상기 제어부(400)는 오일컨트롤밸브(100)를 제1모드로 제어할 경우, 상기 메인라인(150)의 오일압이 기준영역보다 높을수록 상기 제1드레인포트(117)의 개방량을 증가시키고, 기준영역보다 낮을수록 상기 제1드레인포트(117)의 개방량을 줄이도록 상기 오일컨트롤밸브(100)를 제어할 수 있다.

즉, 오일컨트롤밸브(100)가 제1모드로 제어되는 상태에서 제1드레인포트(117)의 개방량을 조절하여 메인라인(150)의 오일압을 가변함으로써, 상기 유압제어기구가 요구하는 오일압을 구현할 수 있다.

만약 제1드레인포트(117)의 개방량이 증가하도록 오일컨트롤밸브(100)를 제어하면 상기 메인포트(113)로부터 제1드레인포트(117)로 배출되는 오일의 양이 증가하여 오일압이 저감된다. 반대로, 제1드레인포트(117)의 개방량이 감소하도록 오일컨트롤밸브(100)를 제어하면 메인포트(113)로부터 제1드레인포트(117)로 배출되는 오일양이 감소하여 오일압을 증가시킬 수 있다.

만약, 메인라인(150)의 오일압이 기준영역에 포함되는 경우에는 제1드레인포트(117)의 개방량을 고정시킴으로써 유압제어기구가 요구하는 오일압을 형성할 수 있다. 상술한 바와 같이 메인라인(150)의 오일압을 저감제어하면, 오일펌프의 구동토크를 낮출수 있어 엔진 연비를 개선할 수 있게 된다.

아울러, 상기 제어부(400)는 오일컨트롤밸브(100)를 제1모드로 제어할 경우, 상기 유압제어기구가 작동되면 기준영역을 제1최소오일압영역으로 설정하고, 상기 유압제어기구가 작동하지 않으면 기준영역을 제1최소오일압영역보다 낮게 형성된 제2최소오일압영역으로 설정할 수 있다.

즉, 제어부(400)는 유압제어기구의 작동 조건을 충족시킬 수 있는 최소압력영역인 제1최소오일압영역에 포함되도록 오일컨트롤밸브(100)를 제1모드로 제어한 다. 따라서, 메인라인(150)의 오일압을 최소로 유지하여 오일펌프 구동에 드는 힘을 저감할 수 있는바, 연비를 효과적으로 저감할 수 있다.

반대로 제어부(400)는 유압제어기구의 동작이 요구되지 않는 상황에는, 오일컨트롤밸브(100)를 제1모드로 제어하되, 메인라인(150)의 오일압을 제1최소오일압영역보다 낮은 압력으로 형성된 제2최소오일압영역으로 제어함으로써 메인라인(150)의 오일압을 최소화할 수 있다.

여기서, 제2최소오일압영역은 오일컨트롤밸브(100)의 기능이나 내구에 문제가 없을 정도의 오일압 영역으로 설정되는 것으로써, 다수의 실험을 통해 도출해낼 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유압식 가변밸브 제어시스템의 작동표를 도시한 표이다.

도 5를 참조하면, 오일컨트롤밸브의 제3모드는 CDA기능이 요구될 경우에만 실행될 수 있다. 반면, CDA기능이 요구되지 않을 경우에는 제1,2모드를 선택적으로 실시하되, 제어부가 유압제어기구들의 작동여부에 따라 오일압을 최고압으로 유지시킬 경우에는 오일컨트롤밸브를 제2모드로, 오일압을 가변할 경우에는 오일컨트롤밸브를 제1모드로 제어할 수 있다. 여기서, 스풀 위치 및 전기 구동량과 관련하여서는 후술하도록 하겠다.

상기 오일컨트롤밸브(100)의 하우징(110) 외주면에는 상방 또는 하방으로부터 반대방향으로 상기 제1드레인포트(117), 메인포트(113), 컨트롤포트(115), 제2드레인포트(119)가 순차적으로 형성되고, 상기 스풀(130)은 평상시에는 상기 메인포트(113)와 제1드레인포트(117)를 서로 연통시키면서, 상기 컨트롤포트(115)와 제2드레인포트(119)를 상기 릴리프밸브(140)를 매개로 서로 연통시키는 초기지점에 위치하도록 마련될 수 있다.

더 구체적으로 상기 스풀(130)은 일단이 상기 솔레노이드(120)에 의해 이동하는 아마추어(125)와 결합되고, 타단이 압축스프링(135)과 결합되어 탄성력을 제공받음으로써 평상시 상기 초기지점에 위치할 수 있다.

즉, 스풀(130)은 솔레노이드(120)에 의해 이동되지 않을 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 압축스프링(135)의 탄성력에 의해 하우징(110) 내부의 유로(111) 상단 또는 하단에 밀착되도록 마련되는데, 이때 스풀(130)은 오일컨트롤밸브(100)의 제1모드를 구현하는 상태가 된다.

즉, 스풀(130)의 초기지점은 제1드레인포트(117)의 개방량을 최대로 하여 오일압을 최대로 저감할 경우의 위치라고 판단할 수 있다. 솔레노이드(120)의 작동으로 아마추어(125)를 통해 스풀(130)이 초기지점으로부터 밀릴수록 제1드레인포트(117)의 개방량이 저감된다.

상기 제어부(400)는 상기 오일컨트롤밸브(100)를 제1모드로 제어할 경우에는 상기 솔레노이드(120)를 미구동하고, 상기 제2모드로 제어할 경우에는 상기 스풀(130)이 초기지점으로부터 제1지점으로 이동하도록 상기 솔레노이드(120)를 제1설정값만큼 구동시키며, 상기 제3모드로 제어할 경우에는 상기 스풀(130)이 초기지점으로부터 제2지점으로 이동하도록 상기 솔레노이드(120)를 제1설정값보다 큰 값인 제2설정값만큼 구동시킬 수 있다.

즉, 본 발명에서 제어부(400)가 솔레노이드(120)에 구동전류를 인가하지 않은 초기에 오일컨트롤밸브(100)는 제1모드 상태가 되는데, 솔레노이드의 구동전류가 점차 증가하면서 스풀(130)이 이동하여 제1드레인포트(117)의 개방량을 감소시키고, 솔레노이드(120)가 제1설정값만큼 구동될 경우 제1드레인포트(117)가 완전히 폐쇄되어 제2모드 상태가 된다. 솔레노이드의 구동전류를 더 증가시키면 제2드레인포트(119) 측 개방량이 줄어들고, 구동전류가 제2설정값에 도달할 경우, 메인포트(113)와 컨트롤포트(115)가 연통되면서 제3모드 상태가 구현된다.

이와 같이 제어부(400)는 구동전류를 증가시킴에 따라 오일컨트롤밸브(100)를 제1,2,3모드 순으로 제어할 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 유압식 가변밸브 제어방법에 대하여 살펴본다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압식 가변밸브 제어방법을 도시한 순서도이다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 유압식 가변밸브 제어방법은 제어부가 메인라인의 오일압을 기준영역과 비교하는 단계(S30); 및 상기 비교과정(S30) 수행결과, 메인라인의 오일압이 기준영역에 포함되면 제1드레인포트의 개방량을 유지시키고, 상기 메인라인의 오일압이 기준영역보다 적을수록 제1드레인포트의 개방량을 증가시키며, 상기 메인라인의 오일압이 기준영역보다 클수록 제1드레인포트의 개방량을 줄이도록 상기 제어부가 제1모드로 오일컨트롤밸브를 제어하는 단계(S40);를 포함할 수 있다.

아울러, 상기 비교단계(S30) 수행전, 상기 제어부가 밸브간극조정장치의 구동이 요구되는지 여부를 확인하는 단계(S10);를 더 포함하고, 상기 확인단계(S10) 수행결과, 밸브간극조정장치의 구동이 요구될 경우, 상기 제어부는 상기 오일컨트롤밸브를 제3모드로 제어할 수 있다(S50).

상기 확인단계(S10) 수행결과, 밸브간극조정장치의 구동이 요구되지 않을 경우, 상기 제어부가 유압제어기구의 작동이 요구되는지 판단하는 단계(S20);를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 판단단계(S20) 수행결과, 유압제어기구의 작동이 요구된 경우에는 상기 비교단계에서 기준영역을 제1최소오일압영역으로 설정하고(S30-1), 상기 유압제어기구의 작동이 요구되지 않을 경우에는 상기 비교단계에서 기준영역을 제1최소오일압영역보다 낮게 형성된 제2최소오일압영역으로 설정할 수 있다(S30-2).

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100: 오일컨트롤밸브 110: 하우징
111: 유로 113: 메인포트
115: 컨트롤포트 117: 제1드레인포트
119: 제2드레인포트 120: 솔레노이드
125: 아마추어 130: 스풀
135: 압축스프링 140: 릴리프밸브
150: 메인라인 160: 컨트롤라인
170: 오리피스 200: 오일펌프
300: 밸브간극조정장치 400: 제어부

Claims

내부에 유로가 형성된 하우징과, 상기 하우징 외주면에 형성되어 상기 유로와 오일펌프를 연통시키는 메인포트와, 상기 하우징 외주면에 형성되어 상기 유로와 밸브간극조정장치를 연통시키는 제1,2드레인포트와, 솔레노이드에 의해 상기 유로를 따라 이동하여 상기 메인포트, 컨트롤포트 및 제1,2드레인포트들을 개폐하는 스풀과, 상기 유로 중 상기 컨트롤포트와 제2드레인포트 사이를 연결하는 구간에 형성되어 상기 컨트롤포트 측을 일정압력으로 유지시키는 릴리프밸브로 구성된 오일컨트롤밸브;
상기 메인포트와 오일펌프 사이를 연결하는 메인라인;
상기 컨트롤라인과 밸브간극조정장치를 연결하는 컨트롤라인;
상기 메인라인과 컨트롤라인 사이에 마련된 오리피스; 및
상기 오일컨트롤밸브의 상기 메인포트와 제1드레인포트, 상기 컨트롤포트와 제2드레인포트 또는 상기 메인포트와 컨트롤포트 중 적어도 하나의 조합이 서로 연통되도록 제어하는 제어부;를 포함하는 유압식 가변밸브 제어시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는 상기 오일컨트롤밸브를 상기 메인포트와 제1드레인포트가 연통되면서 상기 컨트롤포트와 제2드레인포트가 서로 연통되는 제1모드, 상기 컨트롤포트와 제2드레인포트가 서로 연통되면서 상기 메인포트와 제1드레인포트가 차폐되는 제2모드 또는 상기 메인포트와 컨트롤포트가 서로 연통되면서 상기 제1드레인포트와 제2드레인포트가 차폐되는 제3모드 중 어느 하나로 제어하는 것을 특징으로 하는 유압식 가변밸브 제어시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 제어부는 유압제어기구의 작동여부에 따라 상기 메인라인의 오일압을 조절하고자 할 경우 상기 오일컨트롤밸브를 제1모드로 제어하고, 상기 메인라인의 오일압을 최고압으로 유지시킬 경우에는 상기 오일컨트롤밸브를 제2모드로 제어하며, 상기 밸브간극조정장치 구동이 요구될 경우에는 상기 오일컨트롤밸브를 제3모드로 제어하는 것을 특징으로 하는 유압식 가변밸브 제어시스템.
청구항 3에 있어서,
상기 제어부는 오일컨트롤밸브를 제1모드로 제어할 경우, 상기 메인라인의 오일압이 기준영역보다 높을수록 상기 제1드레인포트의 개방량을 증가시키고, 기준영역보다 낮을수록 상기 제1드레인포트의 개방량을 줄이도록 상기 오일컨트롤밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 유압식 가변밸브 제어시스템.
청구항 4에 있어서,
상기 제어부는 오일컨트롤밸브를 제1모드로 제어할 경우, 상기 유압제어기구가 작동되면 기준영역을 제1최소오일압영역으로 설정하고, 상기 유압제어기구가 작동되지 않으면 기준영역을 제1최소오일압영역보다 낮게 형성된 제2최소오일압영역으로 설정하는 것을 특징으로 하는 유압식 가변밸브 제어시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 오일컨트롤밸브의 하우징 외주면에는 상방 또는 하방으로부터 반대방향으로 상기 제1드레인포트, 메인포트, 컨트롤포트, 제2드레인포트가 순차적으로 형성되고,
상기 스풀은 평상시에는 상기 메인포트와 제1드레인포트를 서로 연통시키면서, 상기 컨트롤포트와 제2드레인포트를 상기 릴리프밸브를 매개로 서로 연통시키는 초기지점에 위치하도록 마련된 것을 특징으로 하는 유압식 가변밸브 제어시스템.
청구항 6에 있어서,
상기 스풀은 일단이 상기 솔레노이드에 의해 이동하는 아마추어와 결합되고, 타단이 압축스프링과 결합되어 탄성력을 제공받음으로써 평상시 상기 초기지점에 위치하는 것을 특징으로 하는 유압식 가변밸브 제어시스템.
청구항 6에 있어서,
상기 제어부는 상기 오일컨트롤밸브를 제1모드로 제어할 경우에는 상기 솔레노이드를 미구동하고, 상기 제2모드로 제어할 경우에는 상기 스풀이 초기지점으로부터 제1지점으로 이동하도록 상기 솔레노이드를 제1설정값만큼 구동시키며, 상기 제3모드로 제어할 경우에는 상기 스풀이 초기지점으로부터 제2지점으로 이동하도록 상기 솔레노이드를 제1설정값보다 큰 값인 제2설정값만큼 구동시키는 것을 특징으로 하는 유압식 가변밸브 제어시스템.
청구항 1의 유압식 가변밸브 제어시스템의 제어방법에 있어서,
제어부가 메인라인의 오일압을 기준영역과 비교하는 단계; 및
상기 비교과정 수행결과, 메인라인의 오일압이 기준영역에 포함되면 제1드레인포트의 개방량을 유지시키고, 상기 메인라인의 오일압이 기준영역보다 적을수록 제1드레인포트의 개방량을 증가시키며, 상기 메인라인의 오일압이 기준영역보다 클수록 제1드레인포트의 개방량을 줄이도록 상기 제어부가 제1모드로 오일컨트롤밸브를 제어하는 단계;를 포함하는 유압식 가변밸브 제어방법.
청구항 9에 있어서,
상기 비교단계 수행전, 상기 제어부가 밸브간극조정장치의 구동이 요구되는지 여부를 확인하는 단계;를 더 포함하고,
상기 확인단계 수행결과, 밸브간극조정장치의 구동이 요구될 경우, 상기 제어부는 상기 오일컨트롤밸브를 제3모드로 제어하는 것을 특징으로 하는 유압식 가변밸브 제어방법.
청구항 10에 있어서,
상기 확인단계 수행결과, 밸브간극조정장치의 구동이 요구되지 않을 경우, 상기 제어부가 유압제어기구의 작동이 요구되는지 판단하는 단계;를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 판단단계 수행결과, 유압제어기구의 작동이 요구된 경우에는 상기 비교단계에서 기준영역을 제1최소오일압영역으로 설정하고, 상기 유압제어기구의 작동이 요구되지 않을 경우에는 상기 비교단계에서 기준영역을 제1최소오일압영역보다 낮게 형성된 제2최소오일압영역으로 설정하는 것을 특징으로 하는 유압식 가변밸브 제어방법.