KR20190017457A - 공용 밸브 적용 가변밸브제어 시스템 및 엔진 시스템 - Google Patents

공용 밸브 적용 가변밸브제어 시스템 및 엔진 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 엔진 시스템은 저/고압의 오일 압력차에 의한 래칭 핀(40)의 래칭핀 OFF/ON의 전환으로 다단 가변 밸브 리프트를 구현하는 가변밸브기구(30), 고압오일로 채워진 고압오일라인(14)과 저압 오일로 채워진 저압오일라인(16) 및 래칭 핀(40)으로 이어져 저압/고압오일을 각각 보내주는 컨트롤 갤러리(12)를 구비한 오일제어회로 블록(10), 컨트롤 갤러리(12)로 보내지는 저압/고압오일을 스위칭 시키는 오일 통로부(23)가 구비된 회전 샤프트 밸브(20), 회전 샤프트 밸브(20)의 스위칭 동작을 위한 회전동력을 발생시켜주는 액추에이터(50)로 구성된 가변밸브제어 시스템(1)이 적용됨으로써 하나의 회전 샤프트 밸브(20)에 의한 복수개의 OCV(Oil Control Valve) 대체로 시스템 패키징 어려움이 원가상승 없이 해소되고, 특히 엔진의 중고부하/저부하 영역 및 타력주행으로 구분된 다양한 엔진제어모드 구현으로 달성되는 연비 및 토크 향상을 통한 상품성 향상도 이루어지는 특징잉 구현된다.

Description

공용 밸브 적용 가변밸브제어 시스템 및 엔진 시스템{Variable Valve Control System having Common Valve and Engine System thereof}
본 발명은 가변밸브제어 시스템에 관한 것으로, 특히 유압회로 복잡화를 가져오는 오일제어밸브가 사용되지 않는 가변밸브제어 시스템으로 구성된 엔진 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 가변밸브제어시스템(Variable Valve Control System)은 실린더 디엑티베이션(Cylinder DeActivation, 이하 CDA)과 가변 밸브 리프트(Variable Valve Lift, 이하 VVL) 또는 CDA나 VVL로 구성된 가변밸브기구, 유압을 공급하는 오일제어회로, 유압 공급을 제어하는 오일제어밸브(Oil Control Valve, 이하 OCV)를 포함한다.
그러므로 상기 가변밸브제어시스템은 OCV 제어에 따른 래칭핀의 래칭(latching)(즉, 래칭핀 ON) 또는 언래칭(Unlatching) (즉, 래칭핀 OFF) 동작을 1,2,3단(예, Zero, Normal, High)으로 구분된 가변 단 제어로 구현함으로써 보다 향상된 연비개선을 위한 CDA와 VVL의 단독제어 또는 통합제어가 구현될 수 있다.
그 결과 상기 가변밸브제어시스템은 엔진을 다양한 엔진제어모드로 동작시키고 더불어 다양한 엔진 시스템으로 구성할 수 있게 한다.
일례로, 4기통 엔진의 엔진제어모드는 흡기/배기 밸브(Intake/Exhaust Valves)의 1단 리프트 제어 적용 4기통 연소가 구현되는 엔진제어모드 1, 흡기/배기 밸브의 1단 리프트 제어 적용 2기통 연소, 흡기/배기의 0(zero) 리프트 제어 적용 2기통 CDA가 구현되는 엔진제어모드 2, 흡기 밸브의 2단 리프트 및 배기 밸브의 1단 리프트 제어 적용 4기통 연소가 구현되는 엔진제어모드 3, 흡기 밸브의 2단 리프트 및 배기 밸브의 1단 리프트 제어 적용 2기통 연소, 흡기/배기의 0(zero) 리프트제어 적용 2기통 CDA가 구현되는 엔진제어모드 4, 흡기/배기의 0(zero) 리프트제어 적용 4기통 CDA가 구현되는 엔진제어모드 5로 다양화 될 수 있다.
또한 4기통 엔진의 엔진 시스템은 엔진제어모드 1,2 구현이 가능한 제1 타입 엔진 시스템, 엔진제어모드 1,2,3,4 구현이 가능한 제2 타입 엔진 시스템, 엔진제어모드 1,2,3,4,5 구현이 가능한 제3 타입 엔진 시스템으로 다양화 될 수 있다.
이러한 장점으로부터 가변밸브제어시스템은 엔진 시스템과 엔진제어모드의 다양화로 상품성을 높이면서 운전영역에 맞춘 다양한 밸브 제어로 보다 향상된 연비 개선에 크게 기여한다.
일본 특개 2016-44624(2016.4.4)
하지만 가변밸브제어시스템은 엔진제어모드 1,2,3,4,5의 각각을 위한 유압에 대한 OCV 제어를 필요로 한다.
일례로, 가변밸브제어시스템을 위한 오일제어회로는 메인갤러리, 컨트롤갤러리, 드레인 홀, OCV, 오리피스 및 릴리프밸브로 구성된다.
여기서 상기 메인갤러리는 오일펌프에서 블록이나 헤드로 직접 연결되는 오일라인으로 기능하고, 상기 컨트롤갤러리는 OCV의 출구단과 가변밸브 리프트의 래칭핀을 연결하는 오일라인으로 기능한다.
그리고 상기 드레인 홀은 컨트롤 갤러리의 압력이 릴리프 스프링력 보다 높을 경우 릴리프 밸브가 열려 오일을 방출시킴으로써 압력을 저하시켜준다. 상기 OCV는 솔레노이드, 핀틀, 체크볼, 스프링 등을 포함하고, 메일 겔러리와 컨트롤 갤러리 사이에 위치한다. OCV On시 OCV 내부에서는 핀틀이 체크볼을 밀어 메인갤러리와 컨트롤갤러리 유로를 개방함과 동시에 릴리프밸브를 릴리프밸브 시트에 밀착시켜 컨트롤 갤러리와 드레인홀 간의 유로를 차단함으로써 컨트롤 갤러리의 오일이 새는 것을 방지한다.
반면 OCV Off시 OCV 내부에서는 핀틀이 원위치 되고 체크볼이 위로 올라와 메인갤러리와 컨트롤 갤러리 유로는 차단시키고 동시에 릴리프밸브를 위에서 구속하는 핀틀이 들려 유격이 존재하게 됨에 따라 릴리프밸브 스프링이 릴리프밸브의 운동을 구속하는 작용을 한다. 상기 오리피스는 메인 갤러리와 컨트롤 갤러리 사이에 위치하여 컨트롤 갤러리에 항상 오일이 차있도록 오일을 공급하는 역할을 한다. 상기 릴리프밸브는 차압이 릴리프 스프링 장착하중보다 클 경우 릴리프 밸브가 열리고 작을 경우 닫히며, OCV Off시 드레인라인과 컨트롤갤러리 간 차압을 일정하게 유지하는 기능을 한다.
그러므로 OCV 개수는 엔진제어모드가 많을수록 함께 많아지고, OCV 수량 증가는 메인갤러리, 컨트롤갤러리, 드레인 홀, 오리피스 및 릴리프밸브 등의 증가로 이어짐으로써 오일제어회로의 복잡화로 이어진다.
그 결과 엔진제어모드 1,2,3,4,5를 구현하는 제3 타입 엔진 시스템에 적용된 가변밸브제어시스템은 많은 수량의 OCV와 함께 복잡한 오일제어회로를 필요로 할 수밖에 없고, OCV 수량 증가와 유로 복잡화는 가격 상승과 투자비 상승을 가져옴으로써 상품 경쟁력 상실로 이어질 수밖에 없다.
더구나 가변밸브시스템이 운전영역에 따른 최적 밸브모드구현을 위해 필수적으로 적용되어야 하는 측면에서, 하나의 엔진에 Half 기통 CDA(or 전체 기통 CDA) 및 VVL을 모두 적용할 경우 구성부품 증대로 인한 엔진 시스템 패키징 문제와 원가상승문제가 동시에 수반될 수밖에 없다.
이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 복수개의 OCV 기능을 하나의 회전샤프트 밸브가 공용 밸브로 작용하여 동일하게 구현함으로써 다양한 엔진제어모드 구현이 이루어지는 시스템의 단순화로 패키징 어려움이 원가상승 없이 해소되고, 특히 엔진의 중고부하/저부하 영역 및 타력주행에 대한 VVL과 CDA의 선택적인 적용으로 연비 개선을 보다 향상하면서 운전역역의 다양화에 맞춘 최적 흡/배기 밸브 제어로 이루어지는 연비 및 토크 향상을 통한 상품성 향상도 이루어지는 가변밸브제어 시스템 및 엔진 시스템의 제공에 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가변밸브제어 시스템은 오일의 압력차로 가변 밸브 리프트를 구현하는 래칭 핀이 구비된 가변밸브기구; 상기 래칭 핀의 ON/OFF를 제어하도록 저압오일라인과고압오일라인을 포함하는 오일제어회로 블록; 상기 저압오일라인과 상기 고압오일라인을 스위칭 시켜주는 오일 통로부가 구비된 회전 샤프트 밸브가 포함되는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예로서, 상기 오일 통로부는 상기 래칭 핀에 일대일 매칭되고, 상기 래칭 핀의 수량에 맞춰 상기 회전 샤프트 밸브의 길이 방향으로 배열된다. 상기 회전 샤프트 밸브는 상기 오일제어회로 블록에 내장되고, 상기 오일제어회로 블록은 상기 가변밸브기구에 연결된다.
바람직한 실시예로서, 상기 오일제어회로 블록에는 상기 회전 샤프트 밸브의 축홀을 이용해 상기 회전 샤프트 밸브의 내부로 형성되어져 상기 고압오일을 공급하는 고압오일라인, 상기 회전 샤프트 밸브의 외부로 형성되어져 상기 저압오일을 공급하는 저압오일라인, 상기 고압오일라인과 상기 저압오일라인을 채우는 상기 오일을 공급하는 메인 갤러리, 상기 오일 통로부와 연통되어 상기 회전 샤프트 밸브에 의해 스위칭되는 상기 저압오일과 상기 고압오일을 상기 래칭 핀으로 보내주는 컨트롤 갤러리가 구비된다.
바람직한 실시예로서, 상기 오일 통로부는 상기 회전 샤프트 밸브의 원주면에 파여진 오일 그루브와 상기 오일 그루브에 대해 90도의 회전각도로 위상차를 형성하면서 상기 축홀에 연통되도록 원주방향으로 뚫려진 오일 제어 홀로 구분되고, 상기 오일 그루브는 상기 저압오일을 상기 컨트롤 갤러리의 저압 갤러리로 보내주는 반면 상기 오일 제어 홀은 상기 고압오일을 상기 컨트롤 갤러리의 고압 갤러리로 보내준다.
바람직한 실시예로서, 상기 고압오일라인과 상기 저압오일라인은 상기 저압오일라인에 상기 오일이 항상 차있도록 작용하는 오리피스로 이어지고, 상기 저압오일라인에는 드레인 홀을 이용하여 상기 저압 오일라인의 상승압력을 낮춰주는 릴리프 밸브가 설치된다.
바람직한 실시예로서, 상기 회전 샤프트 밸브는 액추에이터와 연결되고, 상기 액추에이터는 상기 회전 샤프트 밸브의 회전각을 조절하며, 상기 회전각의 조절은 상기 오일 통로부에 상기 저압오일과 상기 고압오일을 스위칭시켜준다.
그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 엔진 시스템은 오일 압력의 차로 래칭핀 OFF에서 래칭핀 ON으로 전환되어 가변 밸브 리프트를 구현하는 래칭 핀이 구비된 가변밸브기구, 상기 래칭핀 ON용 고압오일로 채워진 고압오일라인 및 상기 래칭핀 OFF용 저압오일로 채워진 저압오일라인과 함께 상기 고압오일라인과 상기 저압오일라인을 상기 래칭 핀과 연결해 주는 컨트롤 갤러리가 구비된 오일제어회로 블록, 상기 컨트롤 갤러리로 보내지는 상기 저압오일라인과 상기 고압오일라인을 스위칭 시키는 오일 통로부가 구비된 회전 샤프트 밸브; 상기 회전 샤프트 밸브의 회전각 조절로 상기 오일 통로부에 상기 저압오일라인과 상기 고압오일라인을 스위칭시켜주는 액추에이터로 구성된 가변밸브제어 시스템; 상기 액추에이터를 제어하는 컨트롤러가 포함되는 것을 특징으로 하는 한다.
바람직한 실시예로서, 상기 가변밸브제어 시스템은 3단 CDA/VVL 기구와 2단 VVL 기구를 상기 가변밸브기구로 하여 엔진의 흡기측에 구성된 흡기 가변밸브기구, 2단 CDA 기구와 1단 스탠다드 기구를 상기 가변밸브기구로 하여 엔진의 배기측에 구비된 배기가변밸브기구로 구분된다. 상기 3단 CDA/VVL 기구는 CDA 래칭 핀과 VVL 래칭 핀을 상기 래칭 핀으로 하여 구성되고, 상기 2단 CDA 기구는 상기 CDA 래칭 핀을 상기 래칭 핀으로 하여 구성되고, 상기 2단 VVL 기구는 상기 VVL 래칭 핀을 상기 래칭 핀으로 하여 구성된다.
이러한 본 발명은 하나의 회전 샤프트 밸브를 OCV 기능을 위한 공용 밸브로 적용함으로써 가변밸브제어 시스템과 엔진 시스템이 하기와 같은 작용 및 효과를 구현한다.
가변밸브제어 시스템 측면에서, 첫째 유압제어에 회전 샤프트 밸브를 적용한 새로운 시스템 구현이 이루어지고, 둘째 회전 샤프트 밸브의 오일 통로로 OCV 수량이 대체됨으로써 OCV로 인한 제약 없이 오일제어회로구성이 이루어지며, 셋째 엔진제어모드 다양화를 위한 오일제어회로구성이 하나의 회전 샤프트 밸브로 가능함으로써 동일 기능 구현대비 시스템 패키징이 이루어지고, 넷째 회전 샤프트 밸브의 오일통로 추가만으로 복잡한 오일제어회로 구성이 이루어지며, 다섯째 복잡한 오일제어회로 구성에 의한 엔진작동모드 확장이 이루어지더라도 회전 샤프트 밸브 수량 증가를 가져오지 않음으로써 OCV 대비 원가상승문제 해결이 이루어지고, 여섯째 회전 샤프트 밸브를 저압오일라인과 고압오일라인에 연계시켜줌으로써 다양한 엔진제어모드를 위한 복잡한 오일제어회로가 간단하게 구현된다.
엔진 시스템 측면에서, 첫째 가변밸브제어 시스템의 CDA 및 VVL을 이용한 다양한 엔진제어모드로 최소화된 비용 상승으로 연비개선 증대를 가져옴으로써 시스템 가성비가 높아지고, 둘째 엔진의 중고부하 영역에 대한 VVL 아킨슨 사이클 적용과 엔진의 저부하 영역에 대한 CDA 적용 및 타력주행에 대한 전기통 CDA 적용으로 구분함으로써 엔진의 전 운전 영역에서 연비개선이 이루어지며, 셋째 엔진의 운전역역에 맞는 최적의 흡/배기 밸브모드를 구현함으로써 연비 및 토크 향상에 따른 상품성 증가가 이루어지고, 넷째 오일펌프에 연계된 저압/고압오일라인의 구분만으로 다양한 엔진모드 구현을 위한 CDA 및 VVL의 선택적 또는 동시 제어가 가능한 유리함을 제공하며, 다섯째 저압/고압오일라인의 구분만으로 오일회로 변경이 거의 없어 보다 용이하게 기존 시스템의 연비를 더욱 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 회전샤프트 밸브를 공용 밸브로 하여 3단 가변밸브기구로 구성된 한 가변밸브제어 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 오일제어회로를 통한 회전샤프트 밸브와 래칭 핀의 연결 상태이며, 도 3은 본 발명에 따른 엔진 시스템에 적용된 가변밸브기구의 예이고, 도 4는 본 발명에 따른 3단 가변밸브기구와 함께 구성된 오일제어회로의 레이아웃이며, 도 5는 본 발명에 따른 2단 가변밸브기구와 함께 구성된 오일제어회로의 레이아웃이고, 도 6은 본 발명에 따른 회전샤프트 밸브 오프(모드 1)시 CDA와 VVL 중 VVL 래칭 핀의 저압 갤러리를 통한 저압 오일 공급으로 VVL이 작동되는 반면 고압 오일 미 공급으로 CDA가 미 작동되는 상태이며, 도 7은 본 발명에 따른 회전샤프트 밸브 오프(모드 1)시 오일제어회로의 저압 오일 공급 상태이고, 도 8은 본 발명에 따른 회전샤프트 밸브 온(모드 2)시 CDA와 VVL 중 CDA 래칭 핀의 고압 갤러리를 통한 고압 오일 공급으로 CDA가 작동되는 반면 저압 오일 미 공급으로 VVL이 미 작동되는 상태이며, 도 9는 본 발명에 따른 회전샤프트 밸브 온(모드 2)시 오일제어회로의 고압 오일 공급 상태이고, 도 10은 본 발명에 따른 가변밸브제어 시스템을 적용한 엔진 시스템의 구성도이며, 도 11은 본 발명에 따른 엔진 시스템이 CDA/VVL 통합제어되기 위한 2,3단 가변밸브기구의 레이아웃이며, 도 12는 본 발명에 따른 CDA/VVL 통합제어를 위한 회전샤프트 밸브의 레이아웃이고, 도 13은 본 발명에 따른 회전샤프트 밸브의 저압/고압 오일 제어를 위한 오일제어회로의 레이아웃이며, 도 14는 본 발명에 따른 엔진 시스템의 2,3단 가변밸브기구를 이용한 CDA/VVL 통합제어 동작이고, 도 15는 본 발명에 따른 엔진 시스템을 전기통 CDA로 제어하기 위한 오일제어회로의 레이아웃 예이다.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시 예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
도 1을 참조하면, 가변밸브제어 시스템(Variable Valve Control System)(1)은 오일제어회로 블록(10), 회전샤프트 밸브(20), 가변밸브기구(30), 래칭 핀(40), 액추에이터(50), 컨트롤러(60)로 구성된다. 일례로, 상기 오일제어회로 블록(10)은 상기 회전샤프트 밸브(20)를 포함하고, 상기 가변밸브기구(30)는 상기 래칭 핀(40)을 포함하며, 상기 액추에이터(50)는 상기 회전샤프트 밸브(20)를 회전시켜주고, 상기 컨트롤러(60)는 상기 액추에이터(50)의 온/오프 동작 제어한다.
구체적으로 상기 오일제어회로 블록(10)은 유압회로를 형성한 블록 바디(10-1)로 구성되고, 상기 유압회로는 메인 갤러리(11), 컨트롤 갤러리(12), 고압 오일라인(14), 저압 오일라인(16), 오리피스(18), 릴리프 밸브(19)를 포함한다.
일례로, 상기 블록 바디(10-1)는 가변밸브기구(30)와 연결되는 별도 부품이나 가변밸브기구(30)의 하우징 구성요소나 엔진의 실린더 헤드 또는 실린더 커버 또는 실린더 블록의 구성요소일 수 있다.
일례로, 상기 메인 갤러리(11)와 상기 컨트롤 갤러리(12)는 오일을 공급하고 배출시키는 경로로 작용한다. 이를 위해 상기 메인 갤러리(11)는 외부에서 오일이 블록 바디(10-1)로 공급되는 통로로 작용하고, 상기 컨트롤 갤러리(12)는 블록 바디(10-1)로 공급된 오일이 래칭 핀(40)으로 배출되는 통로로 작용한다. 특히 상기 컨트롤 갤러리(12)는 회전 샤프트 밸브(20)로부터 래칭핀(40)까지 연결되는 연결하는 오일라인으로서, 오일 제어 홀(25)과 만나 오일이 공급될 때 래칭핀(40)을 ON시켜 주는 반면 오일 제어홀(25)과 만나지 않을 때 오일 그루브(24)를 통해 오일저압라인(16)과 연결됨으로써 컨트롤 갤러리(12)의 오일압이 릴리프밸브(19)에 의해 낮아짐과 더불어 래칭핀(40)을 OFF로 전환시킨다.
그러므로 상기 컨트롤 갤러리(12)는 저압오일과 고압오일을 선택적으로 배출시키는 하나의 경로로 형성될 수 있으나 저압오일을 래칭 핀(40)으로 배출하기 위한 통로로 작용하는 저압 갤러리(12-1)와 고압오일을 래칭 핀(40)으로 배출하기 위한 통로로 작용하는 고압 갤러리(12-2)로 구분된다. 상기 저압 갤러리(12-1)와 상기 고압 갤러리(12-2)는 블록 바디(10-1)의 내부에서 회전샤프트 밸브(20)와 래칭 핀(40)을 이어주는 경로로 형성된다.
일례로, 상기 고압 오일라인(14)과 상기 저압 오일라인(16)은 블록 바디(10-1)의 내부에서 오일을 저압오일과 고압오일로 형성시켜주며, 상기 오리피스(18)와 상기 릴리프 밸브(19)는 저압오일을 제어하여 준다. 이를 위해 상기 고압 오일라인(14)은 회전샤프트 밸브(20)의 내부에 형성되어 메인 갤러리(11)와 연결되고, 상기 저압 오일라인(16)은 회전샤프트 밸브(20)의 주변으로 블록 바디(10-1)의 내부에 형성되어 메인 갤러리(11)에 연결된다. 특히 상기 저압 오일라인(16)은 컨트롤 갤러리(12)의 라인 오일압과 릴리프밸브(19)의 드레인부 간 릴리프밸브 스프링보다 높은 압력차로 오일을 드레인 시킴으로써 저압이 유지될 수 있다. 상기 오리피스(18)는 메일 랠러리(11)와 저압 오일라인(16)의 사이에 위치하여 저압 오일라인(16)에 오일이 항상 차있도록 작용한다. 상기 릴리프 밸브(19)는 드레인부(즉, 드레인 홀)를 구비하고 저압 오일라인(16)에 설치됨으로써 저압오일라인(16)(또는 컨트롤 갤러리(12))와 드레인부(즉, 드레인 홀)의 압력차가 릴리프밸브 스프링보다 높을 때 저압 유지를 위해 열려져 오일을 드레인 시켜 준다.
구체적으로 상기 회전샤프트 밸브(20)는 샤프트 바디(21)와 오일 통로부(23)로 구성된다. 상기 샤프트 바디(21)는 한쪽이 막혀진 축 홀(21a)을 뚫은 일방 개방형 중공축 형상으로 이루어지고, 상기 축 홀(21a)은 매인 캘러리(11)에 연결됨으로써 고압 오일라인(14)으로 형성된다. 상기 오일 통로부(23)는 샤프트 바디(21)의 원주면에 파여진 오일 그루브(24)와 샤프트 바디(21)에 원주방향으로 뚫려 축 홀(21a)과 연통되는 오일 제어 홀(25)로 구분된다. 그러므로 상기 오일 그루브(24)는 컨트롤 갤러리(12)(또는 저압 갤러리(12-1))와 오일저압라인(16)을 연결하고, 상기 오일 제어 홀(25)은 컨트롤 갤러리(12)(또는 고압 갤러리(12-2))와 오일고압라인(14)을 연결한다. 특히 상기 오일 제어 홀(25)은 상기 오일 그루브(24)에 대해 일정한 설정각도(예, 약 90도)의 위상차를 갖고 원주방향으로 뚫려진다.
구체적으로 상기 가변밸브기구(30)는 밸브리프팅 높이를 엔진회전영역에 맞춰 제어해주는 가변 밸브 리프트이고, 상기 래칭 핀(40)은 유압에 의한 래칭(latching) 또는 언래칭(Unlatching)동작으로 밸브리프팅 높이를 가변조절(예, 1,2,3단)하도록 가변밸브기구(30)에 내장된다. 그러므로 상기 가변밸브기구(30)와 상기 래칭 핀(40)은 통상적인 가변 밸브 리프트(도 10 참조)와 동일하다.
구체적으로 상기 액추에이터(50)는 컨트롤러(60)의 제어로 구동되어 회전샤프트 밸브(20)를 정,역 회전시켜준다. 상기 컨트롤러(60)는 액추에이터(50)의 온/오프 동작제어를 기본 제어로 하고, 회전샤프트 밸브(20)의 회전각 제어의 정밀성을 위해 액추에이터(50)에 대한 출력을 PWM(Pulse Width Modulation) DUTY로 발생한다.
도 2를 참조하면, 회전샤프트 밸브(20)의 회전에 의한 유압제어를 예시한다. 즉, 단면 B-B 상태와 같이 오일 그루브(24)와 저압 갤러리(12-1)의 연결은 샤프트 바디(21)의 축 홀(21a)에 채워진 고압 오일이 오일 제어 홀(25)을 통해 고압 갤러리(12-2)로 배출되지 못하도록 함으로써 래칭 핀(40)에는 저압오일라인(16)에 채워진 저압오일만 공급될 수 있다. 반면 단면 C-C 상태와 같이 오일 제어 홀(25)과 고압 갤러리(12-2)의 연결은 저압오일라인(16)에 채워진 저압오일이 오일 그루브(24)를 통해 저압 갤러리(12-1)로 배출되지 못하도록 함으로써 래칭 핀(40)에는 고압오일라인(14)에 채워진 고압오일만 공급될 수 있다.
도 3 내지 도 5는 가변밸브제어 시스템(1)이 가변밸브기구(30)의 종류에 따른 오일제어회로 레이아웃의 예를 나타낸다. 이 경우 래칭 핀(40)은 그 작용은 동일하나 종류로 CDA 래칭 핀(40-1)과 VVL 래칭 핀(40-2)으로 구분된다,
도 3을 참조하면, 가변밸브기구(30)는 3단 CDA/VVL 기구(30A), 2단 CDA 기구(30B), 2단 VVL 기구(30C), 1단 스탠다드 기구(30D)로 구분된다. 하지만 상기 가변밸브기구(30)는 VVL 기능을 개선한 CVVL(Continuously Variable Valve Lift), 엔진의 회전영역에 따라 밸브의 개폐시기 및 개폐량을 조절해 오버랩 타이밍을 제어함으로써 실린더 충전량과 잔류 가스량에 대한 조절이 가능한 VVT(Variable Valve Timing), VVT 기능을 개선한 CVVT(Continuously Variable Valve Timing) 등으로 확장될 수 있다.
구체적으로 상기 3단 CDA/VVL 기구(30A)는 CDA 래칭 핀(40-1)에 연계된 CDA(Cylinder DeActivation)(31)과 VVL 래칭 핀(40-2)에 연계된 VVL(Variable Valve Lift)(32)을 함께 구비하고, 1단(Zero)/2단(Normal)/3단(High)의 3가지 밸브리프트의 가변 제어가 이루어진다. 상기 2단 CDA 기구(30B)는 CDA 래칭 핀(40-1)에 연계된 CDA(31)을 구비하고, 1단(Normal)/2단(High)의 2가지 밸브 리프트의 가변 제어가 이루어진다. 상기 2단 VVL 기구(30C)는 VVL 래칭 핀(40-2)에 연계된 VVL(32)을 구비하고, 1단(Normal)/2단(High)의 2가지 밸브 리프트의 가변 제어가 이루어진다. 상기 1단 스탠다드 기구(30D)는 1단(Normal)의 한 가지 밸브리프트의 제어만 이루어진다. 여기서, 상기 Normal, High, Zero는 하나의 예시일 뿐이다.
도 4를 참조하면, 가변밸브기구(30)를 3단 CDA/VVL 기구(30A)로 적용하여 오일제어회가 형성된 가변밸브제어 시스템(1)의 예를 알 수 있다. 이 경우 컨트롤 갤러리(12)는 저압 라인에 연결된 저압 갤러리(12-1)과 고압 라인에 연결된 고압 갤러리(12-2)로 구분하여 3단 CDA/VVL 기구(30A)에 구비된 CDA 래칭 핀(40-1)과 VVL 래칭 핀(40-2)의 각각으로 연결되는 복수의 라인으로 구성된다. 그러므로 상기 저압 갤러리(12-1)는 CDA 래칭 핀(40-1)과 VVL 래칭 핀(40-2)의 각각으로 저압오일을 공급하고, 상기 고압 갤러리(12-2)는 CDA 래칭 핀(40-1)과 VVL 래칭 핀(40-2)의 각각으로 고압오일을 공급한다.
반면 도 5를 참조하면, 가변밸브기구(30)를 2단 CDA 기구(30B) 또는 2단 VVL 기구(30C)로 적용하여 오일제어회가 형성된 가변밸브제어 시스템(1)의 예를 알 수 있다. 이 경우 컨트롤 갤러리(12)는 저압 라인에 연결된 저압 갤러리(12-1)과 고압 라인에 연결된 고압 갤러리(12-2)로 구분하여 2단 CDA 기구(30B)의 CDA 래칭 핀(40-1)과 2단 VVL 기구(30C)의 VVL 래칭 핀(40-2)으로 연결되는 단수의 라인으로 구성된다.
따라서 회전 샤프트 밸브(20)가 적용된 오일제어회로는 가변밸브기구(30)가 3단 CDA/VVL 기구(30A)이던 2단 CDA 기구(30B) 또는 2단 VVL 기구(30C)이던 그 종류에 따른 설계변경이 거의 없는 장점을 구현할 수 있다.
한편 도 6 내지 도 9는 가변밸브제어 시스템(1)에서 액추에이터(50)의 온/오프(ON/OFF) 동작에 따른 CDA(31)와 VVL(32)의 유압 상태를 나타낸다.
일례로 액추에이터(50)가 오프(OFF)인 경우 고압 오일 공급이 이루어지지 않아 VVL(32)의 작동과 CDA(31)의 미작동 상태가 되고, 반면 액추에이터(50)가 온(ON)인 경우 고압 오일 공급이 이루어져 VVL(32)의 미작동과 CDA(31)의 작동 상태가 된다. 그러므로 도 6과 도 7은 액추에이터(50)의 오프(OFF)시 오일제어회로 블록(10)의 저압 갤러리(12-1)와 고압 갤러리(12-2)에 연계된 VVL 래칭 핀(40-2)의 예이다. 그리고 도 7과 도 8은 액추에이터(50)가 온(ON) 시 오일제어회로 블록(10)의 저압 갤러리(12-1)와 고압 갤러리(12-2)에 연계된 CDA 래칭 핀(40-1)의 예이다.
이 경우 도 6의 오일제어회로 블록(10)에는 CDA 래칭 핀(40-1)과 VVL 래칭 핀(40-2)도 함께 구비되나 설명 편의상 VVL 래칭 핀(40-2) 만 표현되었고, 도 7의 오일제어회로 블록(10)에는 CDA 래칭 핀(40-1)과 VVL 래칭 핀(40-2)도 함께 구비되나 설명 편의상 CDA 래칭 핀(40-1) 만 표현되었다.
도 6을 참조하면, 유압제어모드 1에서 컨트롤러(60)는 액추에이터(50)를 오프(OFF)로 제어한다. 그러면 상기 액추에이터(50)는 오일 그루브(24)가 저압 갤러리(12-1)와 저압오일라인(16)을 연결하도록 회전샤프트 밸브(20)의 위치를 세팅시켜준다. 그 결과 도 7의 X 단면 상태와 같이 오일 제어 홀(25)과 고압 갤러리(12-2)는 연결 차단되는 반면 도 4의 Y 단면 상태와 같이 오일 그루브(24)와 저압 갤러리(12-1)는 연결됨으로써 저압오일라인(16)에 채워진 저압오일이 고압 오일로 동작하는 CDA 래칭 핀(40-1)과 저압 오일로 동작하는 VVL 래칭 핀(40-2)으로 각각 공급된다.
그러므로 유압제어모드 1는 액추에이터(50)의 오프(OFF), 오일 그루브(24)와 오일저압라인(16)의 연결, 오일 제어 홀(25)과 오일고압라인(14)의 차단을 형성한다. 따라서 VVL(32)은 저압오일이 공급된 VVL 래칭 핀(40-2)을 통해 동작되지만 CDA(31)는 저압오일 대신 작동에 필요한 고압오일이 공급되지 않아 미 작동된 CDA 래칭 핀(40-1)으로 인해 동작하지 않는다. 이로부터 저압오일은 VVL(32)의 ON과 CDA(31)의 OFF를 형성한다.
도 8을 참조하면, 유압제어모드 2에서 컨트롤러(60)는 액추에이터(50)를 온(ON)으로 제어한다. 그러면 상기 액추에이터(50)는 오일 제어 홀(25)이 고압 갤러리(12-2)와 오일고압라인(14)을 연결하도록 회전샤프트 밸브(20)의 위치를 90도 회전시켜 세팅시켜준다. 그 결과 도 9의 X 단면 상태와 같이 오일 제어 홀(25)과 고압 갤러리(12-2)는 연결되는 반면 도 9의 Y 단면 상태와 같이 오일 그루브(24)와 저압 갤러리(12-1)는 연결 차단됨으로써 고압오일라인(14)에 채워진 고압오일이 고압 오일로 동작하는 CDA 래칭 핀(40-1)과 저압 오일로 동작하는 VVL 래칭 핀(40-2)으로 각각 공급된다.
그러므로 유압제어모드 2는 액추에이터(50)의 온(ON), 오일 그루브(24)와 오일저압라인(16)의 차단, 오일 제어 홀(25)과 오일고압라인(14)의 연결을 형성한다. 따라서 CDA(31)은 고압오일이 공급된 CDA 래칭 핀(40-1)을 통해 동작되지만 VVL(32)은 고압오일 대신 작동에 필요한 저압오일이 공급되지 않아 미 작동된 VVL 래칭 핀(40-2)으로 인해 동작하지 않는다. 이로부터 고압오일은 CDA(31)의 ON과 VVL(32)의 OFF을 형성한다.
한편 도 10 내지 도 15는 가변밸브제어시스템(1)이 적용 및 응용된 4기통의 엔진 시스템(100)에 대한 구성을 나타낸다.
도 10을 참조하면, 엔진 시스템(100)은 CDA/VVL타입 가변밸브제어시스템(1-1), ECU(Electronic Control Unit)(60-1), 엔진(100-1), 흡/배기 캠 샤프트(110-1,110-2), 흡/배기 밸브 세트(120-1,120-2), 오일펌프(130)를 포함한다.
구체적으로 상기 CDA/VVL타입 가변밸브제어시스템(1-1)은 오일제어회로 블록(10), 회전샤프트 밸브(20), 가변밸브기구(30), 래칭 핀(40), 액추에이터(50), 컨트롤러(60)로 구성됨으로써 도 1 내지 도 9를 통해 기술된 가변밸브제어 시스템(1)과 동일하다. 다만, 상기 CDA/VVL타입 가변밸브제어시스템(1-1)은 4기통타입 엔진(100-1)에 맞춰짐으로써 흡기 가변밸브기구(30-1)와 배기가변밸브기구(30-2)로 구분되고, 오일제어회로 블록(10)은 엔진(100-1)으로 구동되는 오일펌프(130)에서 오일을 공급받으며, 가변밸브기구(30)는 3단 CDA/VVL 기구(30A), 2단 CDA 기구(30B), 2단 VVL 기구(30C)로 혼합 구성되고, 컨트롤러(60)는 엔진(100-1)을 제어하는 ECU(Electronic Control Unit)(60-1)로 변경되는 차이만 있을 뿐이다. 이 경우 상기 ECU(60-1)는 4기통 엔진을 제어하는 일반적인 엔진 ECU와 동일한 기능을 기본으로 하여 CDA/VVL타입 가변밸브제어시스템(1-1)의 액추에이터(50)를 ON/OFF 및 PWM DUTY 제어기능이 더 포함된다.
구체적으로 상기 엔진(100-1)은 ECU(60-1)로 제어되는 4기통 엔진이고, 각 기통은 흡기 캠 샤프트(110-1)와 연계된 흡기밸브 세트(120-1), 배기 캠 샤프트(110-2)와 연계된 배기밸브 세트(120-2), 엔진(100-1)의 실린더 블록과 함께 흡기 가변밸브기구(30-1)와 배기가변밸브기구(30-2)에 오일을 공급하는 오일펌프(130)를 포함한다. 또한 상기 흡기 캠 샤프트(110-1)와 상기 배기 캠 샤프트(110-2)는 CDA(31)에 연계되어 각 기통의 흡/배기 밸브의 리프트를 각각 제어하는 노말 캠(111), VVL(32)에 연계되어 각 기통의 흡/배기 밸브의 리프트를 각각 제어하는 VVL 캠(112)을 구비한다. 그러므로 상기 노말 캠(111)과 상기 VVL 캠(112)은 각 기통별로 위치되어 흡기밸브 세트(120-1)의 각 기통별 흡기밸브와 배기밸브 세트(120-2)의 각 기통별 배기밸브의 리프트를 제어한다.
한편 도 11 내지 도 14는 CDA/VVL타입 가변밸브제어시스템(1-1)이 적용된 엔진 시스템(100)의 실 구현 예를 나타낸다. 여기서 아킨슨(Atkinson)은 아킨슨 싸이클(Atkinson Cycle)을 의미하고, 상기 아킨슨 싸이클은 팽창 행정을 흡입 행정보다 더 크게 유지하여 배기 행정 초기의 대기압보다 더 큰 실린더 압력을 일로 빼내 보다 증가된 연비 향상 효과를 얻는 방식이다. 또한 밀러 사이클(Miller Cycle)은 아킨슨 싸이클을 개선한 것으로서 아킨슨 싸이클과 동일한 의미로 사용된다. 이러한 아킨슨 싸이클과 밀러 사이클은 하이브리드 엔진에 적용된다.
도 11의 CDA/VVL타입 가변밸브제어시스템(1-1)이 적용된 엔진 시스템(100)의 레이아웃을 참조하면, 상기 엔진 시스템 레이아웃은 4기통의 엔진(100-1)을 흡기 가변밸브기구(30-1)가 적용된 흡기측과 배기가변밸브기구(30-2)가 적용된 배기측으로 구분되고, 상기 흡기 가변밸브기구(30-1)는 3단 CDA/VVL 기구(30A), 2단 VVL 기구(30C)로 구성되고 반면 상기 배기가변밸브기구(30-2)는 2단 CDA 기구(30B), 1단 스탠다드 기구(30D)로 구성된다.
그러므로 상기 엔진(100-1)의 제1,4기통의 각각은 흡기 밸브의 2단(예, 아킨슨(High),Normal)리프트 가변제어를 위해 흡기측에 2단 VVL 기구(30C)를 적용하면서 배기 밸브의 노말(스탠다드)리프트 제어를 위해 배기측에 1단 스탠다드 기구(30D)를 적용한다. 반면 상기 엔진(100-1)의 제2,3기통의 각각은 흡기 밸브의 3단(예, 아킨슨(High),Normal,Zero)리프트 가변제어를 위해 흡기측에 3단 CDA/VVL 기구(30A)를 적용하면서 배기 밸브의 2단(예, Normal,Zero)리프트 가변제어를 위해 배기측에 2단 CDA 기구(30B)를 적용한다.
도 12의 CDA/VVL타입 가변밸브제어시스템(1-1)에 적용된 회전샤프트 밸브(20)의 오일 제어 홀 레이아웃을 참조하면, 상기 오일 제어 홀(25)은 배기가변밸브기구(30-2)의 CDA 래칭 핀(40-1) 및 흡기 가변밸브기구(30-1)의 CDA 래칭 핀(40-1)과 VVL 래칭 핀(40-2)에 고압을 보내 래칭 ON 시키도록 구성된다.
구체적으로 상기 회전샤프트 밸브(20)의 샤프트 바디(21)를 0도,90도, 180도 270도, 360의 원형단면으로 구분할 경우 오일 제어 홀(25)은 제1,2,3,4 기통의 각각에 맞춰 샤프트 바디(21)의 원주방향으로 뚫려진다. 일례로, 제1기통의 2단 VVL 기구(30C)(#1), 제2기통의 3단 CDA/VVL 기구(30A)(#2,#3)와 2단 CDA 기구(30B)(#7), 제3기통의 3단 CDA/VVL 기구(30A)(#4,#5)와 2단 CDA 기구(30B)(#8), 제4기통의 2단 VVL 기구(30C)(#6)로 구분된 경우, 오일 제어 홀(25)은 90도와 270도를 VVL 래칭핀(40-2)용 #1 위치, 90도를 VVL 래칭핀(40-2)용 #2 위치, 90도와 180도 및 270도 또는 180도 및 270도를 CDA 래칭핀(40-1)용 #3 위치, 90도를 VVL 래칭핀(40-2)용 #4 위치, 90도와 180도 및 270도 또는 180도 및 270도를 CDA 래칭핀(40-2)용 #5 위치, 90도와 270도를 VVL 래칭핀(40-2)용 #6 위치, 180도와 270도를 CDA 래칭핀(40-1)용 #7 위치, 180도와 270도를 CDA 래칭핀(40-1)용 #8 위치에 각각 형성된다.
도 13의 오일제어회로 레이아웃을 참조하면, 메인 갤러리(11)는 오일펌프(130)에서 공급된 오일이 고압오일라인(14)으로 보내주도록 이어지고, 고압오일라인(14)은 오리피스(18)를 매개로 릴리프 밸브(19)가 구비된 저압오일라인(16)에 이어지면, 오일 통로부(23)는 회전 샤프트 밸브(20)의 회전 샤프트 밸브(20)의 회전 각도에 맞춰 고압 또는 저압을 선택적으로 컨트롤 갤러리(12)로 보내주며, 컨트롤 갤러리(12)는 고압을 또는 저압을 선택적으로 CDA 래칭핀(40-1)과 VVL 래칭핀(40-2)에 공급하여 준다.
그러므로 엔진시스템(100)은 CDA/VVL타입 가변밸브제어시스템(1-1)으로 하기와 같은 엔진제어모드로 제어될 수 있다.
일례로, 회전샤프트 밸브(20)의 0도 위치(초기 설정 위치)인 경우, #1/#6의 VVL 래칭 핀(40-2)과 #2/#3/#4/#5의 CDA 래칭 핀(40-1)과 VVL 래칭 핀(40-2) 및 #7/#8의 CDA 래칭 핀(40-1)은 오일 제어 홀(25)을 통한 고압차단으로 래칭핀 OFF 상태를 유지한다. 그러므로 CDA 래칭 핀(40-1)과 VVL 래칭 핀(40-2)은 오일 그루브(24)를 통해 저압공급이 이루어진다.
일례로, ECU(60-1)의 제어에 의한 액추에이터(50)의 가동으로 회전샤프트 밸브(20)가 90도, 180도, 270도로 회전되면, 각각의 각도에서 CDA 래칭 핀(40-1)과 VVL 래칭 핀(40-2)은 선택적으로 래칭핀 OFF에서 래칭핀 ON으로 전환된다. 일례로, 90도에서 #1/#2/#4/#6의 VVL 래칭 핀(40-2)과 #3/#5의 CDA 래칭 핀(40-1) 또는 #1/#2/#4/#6의 VVL 래칭 핀(40-2)은 오일 제어 홀(25)을 통한 고압공급으로 래칭핀 ON 상태를 전환되고, #3/#5/#7/#8의 CDA 래칭 핀(40-1) 또는 #7/#8의 CDA 래칭 핀(40-1)은 오일 그루브(24)를 통한 저압공급이 유지됨으로써 래칭핀 OFF 상태를 유지한다. 180도에서 #3/#5/#7/#8의 CDA 래칭 핀(40-1)은 오일 제어 홀(25)을 통한 고압공급으로 래칭핀 ON 상태를 전환되고, #1/#2/#4/#6의 VVL 래칭 핀(40-2)은 오일 그루브(24)를 통한 저압공급이 유지됨으로써 래칭핀 OFF 상태를 유지한다. 270도에서 #3/#5/#7/#8의 CDA 래칭 핀(40-1)은과 #1/#6의 VVL 래칭 핀(40-2)은 오일 제어 홀(25)을 통한 고압공급으로 래칭핀 ON 상태를 전환되고, #2/#4의 VVL 래칭 핀(40-2)은 오일 그루브(24)를 통한 저압공급이 유지됨으로써 래칭핀 OFF 상태를 유지한다.
그 결과 엔진(100-1)은 흡기측의 3단 CDA/VVL 기구(30A)와 2단 VVL 기구(30C)에 의한 흡기 밸브 세트(120-1)의 2,3단 가변리프트제어 및 배기측에 적용된 2단 CDA 기구(30B)의 2단 가변리프트제어를 활용한 엔진제어모드의 다양화가 이루어진다. 일례로, 상기 엔진(100-1)은 CDA/VVL에 의한 아킨슨 사이클(또는 밀러 사이클)의 중고부하 운전 영역제어와 CDA에 의한 저부하의 운전 영역제어가 구분됨으로써 보다 향상된 연비 개선이 이루어진다. 또한 타력주행 시 각 기통의 CDA로 보다 향상된 연비 개선이 이루어진다.
도 14를 참조하면, CDA/VVL타입 가변밸브제어시스템(1-1)이 적용된 엔진시스템(100)에서 구현되는 기통별 엔진제어모드의 예를 알 수 있다.
한편 도 15는 CDA타입 가변밸브제어시스템(1-2)의 오일제어회로의 예를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 상기 CDA타입 가변밸브제어시스템(1-2)은 CDA/VVL타입 가변밸브제어시스템(1-1)과 동일하다. 다만, CDA/VVL타입 가변밸브제어시스템(1-1)이 엔진(100-1)의 제1,2,3,4 기통에 3단 CDA/VVL 기구(30A)와 2단 CDA 기구(30B) 및 2단 VVL 기구(30C)를 적절히 조합하여 적용하는 반면 CDA타입 가변밸브제어시스템(1-2)은 엔진(100-1)의 제1,2,3,4 기통에 일괄적으로 2단 CDA 기구(30B) 만 적용하는 차이가 있다.
그러므로 엔진 시스템(100)은 CDA타입 가변밸브제어시스템(1-2)의 2단 CDA 기구(30B)에 대한 일괄 제어로 타력주행 시 제1,2,3,4의 기통이 모두 CDA로 전환시켜줌으로써 CDA/VVL타입 가변밸브제어시스템(1-1)이 적용된 엔진 시스템(100)에 비해 동일한 타력주행조건에서 연비 개선이 더욱 향상될 수 있다.
전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 엔진 시스템(100)은 저/고압의 오일 압력차에 의한 래칭 핀(40)의 래칭핀 OFF/ON의 전환으로 다단 가변 밸브 리프트를 구현하는 가변밸브기구(30), 고압오일로 채워진 고압오일라인(14)과 저압 오일로 채워진 저압오일라인(16) 및 래칭 핀(40)으로 이어져 저압/고압오일을 각각 보내주는 컨트롤 갤러리(12)를 구비한 오일제어회로 블록(10), 컨트롤 갤러리(12)로 보내지는 저압/고압오일을 스위칭 시키는 오일 통로부(23)가 구비된 회전 샤프트 밸브(20), 회전 샤프트 밸브(20)의 스위칭 동작을 위한 회전동력을 발생시켜주는 액추에이터(50)로 구성된 가변밸브제어 시스템(1)이 적용됨으로써 하나의 회전 샤프트 밸브(20)에 의한 복수개의 OCV 대제로 시스템 패키징 어려움이 원가상승 없이 해소되고, 특히 엔진의 중고부하/저부하 영역 및 타력주행으로 구분된 다양한 엔진제어모드 구현으로 달성되는 연비 및 토크 향상을 통한 상품성 향상도 이루어진다.
1 : 가변밸브제어시스템(Variable Valve Control System)
1-1 : CDA/VVL타입 가변밸브제어시스템
1-2 : CDA타입 가변밸브제어시스템
10 : 오일제어회로 블록 10-1 : 블록 바디
11 : 메인 갤러리 12 : 컨트롤 갤러리
12-1 : 저압 갤러리 12-2 : 고압 갤러리
14 : 고압 오일라인 16 : 저압 오일라인
18 : 오리피스 19 : 릴리프 밸브
20 : 회전샤프트 밸브 21 : 샤프트 바디
21a : 축 홀 23 : 오일 통로부
24 : 오일 그루브 25 : 오일 제어 홀
30 : 가변밸브기구 30-1 : 흡기 가변밸브기구
30-2 : 배기 가변밸브기구 30A : 3단 CDA/VVL 기구
30B : 2단 CDA 기구 30C : 2단 VVL 기구
30D : 1단 스탠다드 기구 31 : CDA(Cylinder DeActivation)
32 : VVL(Variable Valve Lift)
40 : 래칭 핀 40-1 : CDA 래칭 핀
40-2 : VVL 래칭 핀 50 : 액츄에이터
60 : 컨트롤러 60-1 : ECU(Electronic Control Unit)
100 : 엔진 시스템 100-1 : 엔진
110-1 : 흡기 캠 샤프트 110-2 : 배기 캠 샤프트
111 : 노말 캠 112 : VVL 캠
120-1 : 흡기밸브 세트 120-2 : 배기밸브 세트
130 : 오일펌프

Claims (17)

  1. 오일의 압력차로 가변 밸브 리프트를 구현하는 래칭 핀이 구비된 가변밸브기구;
    상기 래칭 핀의 ON/OFF를 제어하도록 저압오일라인과 고압오일라인을 포함하는 오일제어회로 블록;
    상기 저압오일라인과 상기 고압오일라인을 스위칭 시켜주는 오일 통로부가 구비된 회전 샤프트 밸브;
    가 포함되는 것을 특징으로 하는 가변밸브제어 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 오일 통로부는 상기 래칭 핀에 일대일 매칭되고, 상기 래칭 핀의 수량에 맞춰 상기 회전 샤프트 밸브의 길이 방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 가변밸브제어 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 회전 샤프트 밸브는 상기 오일제어회로 블록에 내장되고, 상기 오일제어회로 블록은 상기 가변밸브기구에 연결되는 것을 특징으로 하는 가변밸브제어 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 고압오일라인은 상기 회전 샤프트 밸브의 축홀을 이용해 상기 회전 샤프트 밸브의 내부로 형성되는 반면 상기 저압오일라인은 상기 회전 샤프트 밸브의 외부로 형성되는 것을 특징으로 하는 가변밸브제어 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 오일제어회로 블록에는 메인 갤러리와 컨트롤 갤러리가 더 형성되고, 상기 메인 갤러리는 상기 고압오일라인과 상기 저압오일라인을 채우는 상기 오일을 공급하며, 상기 컨트롤 갤러리는 상기 오일 통로부와 연통되어 상기 회전 샤프트 밸브에 의해 스위칭되는 상기 저압오일과 상기 고압오일을 상기 래칭 핀으로 보내주는 것을 특징으로 하는 가변밸브제어 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 오일 통로부는 상기 회전 샤프트 밸브의 원주면에 파여진 오일 그루브와 상기 축홀에 연통되도록 원주방향으로 뚫려진 오일 제어 홀로 구분되고, 상기 오일 그루브는 상기 저압오일을 상기 컨트롤 갤러리로 보내주는 반면 상기 오일 제어 홀은 상기 고압오일을 상기 컨트롤 갤러리로 보내주는 것을 특징으로 하는 가변밸브제어 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 오일 그루브와 상기 오일 제어 홀은 소정의 설정각도로 위상차를 형성하는 것을 특징으로 하는 가변밸브제어 시스템.

  8. 청구항 6에 있어서, 상기 컨트롤 갤러리는 상기 오일 그루브에 연통되는 저압 갤러리와 상기 오일 제어 홀에 연통되는 고압 갤러리로 구분되는 것을 특징으로 하는 가변밸브제어 시스템.
  9. 청구항 4에 있어서, 상기 고압오일라인과 상기 저압오일라인은 오리피스로 이어지고, 상기 오리피스는 상기 저압오일라인에 상기 오일이 항상 차있도록 작용하는 것을 특징으로 하는 가변밸브제어 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 저압오일라인에는 릴리프 밸브가 설치되고, 상기 릴리프 밸브는 드레인 홀을 이용하여 상기 저압 오일라인의 상승압력을 낮춰주는 것을 특징으로 하는 가변밸브제어 시스템.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 회전 샤프트 밸브는 액추에이터와 연결되고, 상기 액추에이터는 상기 회전 샤프트 밸브의 회전각을 조절하며, 상기 회전각의 조절은 상기 오일 통로부에 상기 저압오일과 상기 고압오일을 스위칭 시켜주는 것을 특징으로 하는 가변밸브제어 시스템.
  12. 오일 압력의 차로 래칭핀 OFF에서 래칭핀 ON으로 전환되어 가변 밸브 리프트를 구현하는 래칭 핀이 구비된 가변밸브기구, 상기 래칭핀 ON용 고압오일로 채워진 고압오일라인 및 상기 래칭핀 OFF용 저압오일로 채워진 저압오일라인과 함께 상기 고압오일라인과 상기 저압오일라인을 상기 래칭 핀과 연결해 주는 컨트롤 갤러리가 구비된 오일제어회로 블록, 상기 컨트롤 갤러리로 보내지는 상기 저압오일라인과 상기 고압오일라인을 스위칭 시키는 오일 통로부가 구비된 회전 샤프트 밸브; 상기 회전 샤프트 밸브의 회전각 조절로 상기 오일 통로부에 상기 저압오일라인과 상기 고압오일라인을 스위칭 시켜주는 액추에이터로 구성된 가변밸브제어 시스템;
    상기 액추에이터를 제어하는 컨트롤러;
    가 포함되는 것을 특징으로 하는 엔진 시스템.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 가변밸브제어 시스템은 엔진의 흡기측에 구비된 흡기 가변밸브기구와 배기측에 구비된 배기가변밸브기구로 구분되는 것을 특징으로 하는 엔진 시스템.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 흡기 가변밸브기구는 3단 CDA/VVL((Cylinder DeActivation/Variable Valve Lift) 기구와 2단 VVL(Variable Valve Lift) 기구를 상기 가변밸브기구로 하여 구성되고, 상기 배기가변밸브기구는 2단 CDA(Cylinder DeActivation) 기구와 1단 스탠다드 기구를 상기 가변밸브기구로 하여 구성되는 것을 특징으로 하는 엔진 시스템.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 3단 CDA/VVL 기구는 CDA 래칭 핀과 VVL 래칭 핀을 상기 래칭 핀으로 적용하고, 상기 2단 CDA 기구는 상기 CDA 래칭 핀을 상기 래칭 핀으로 적용하며, 상기 2단 VVL 기구는 상기 VVL 래칭 핀을 상기 래칭 핀으로 적용하는 것을 특징으로 하는 엔진 시스템.
  16. 청구항 12에 있어서, 상기 오일은 오일펌프에서 엔진으로 공급되는 엔진 오일인 것을 특징으로 하는 엔진 시스템.
  17. 청구항 12에 있어서, 상기 컨트롤러는 엔진을 제어하는 ECU(Electronic Control Unit)인 것을 특징으로 하는 엔진 시스템.
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