KR20210132934A - An Engine Continuously Variable Valve System Having Valve Movement Measured - Google Patents

An Engine Continuously Variable Valve System Having Valve Movement Measured Download PDF

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KR20210132934A
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허인무
여진구
김진
박장혁
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셰플러안산 유한책임회사
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Abstract

The present invention relates to an engine including a variable valve device. The variable valve device includes a camshaft (CS), a plurality of cams spaced apart from each other in a longitudinal direction of the camshaft (CS), a cam journal (120) supporting the camshaft (CS) to be rotatable from a plurality of spots, and a plurality of valves driven by the cams to be closed and opened. The engine is equipped with a variable valve device such as a continuous variable lift device or a continuous variable duration device to vary valve lifting or valve duration. The cam journal (120) includes a cam journal cap (140) provided in an upper part and having a dented groove of an arc-shaped cross section formed in a lower part such that the camshaft (CS) can be supported to be rotatable, and a cam cap bolt (150) coupled from both width sides of the cam journal cap (140) such that the cam journal cap (140) can be fixed. The cam journal (140) is equipped with a measurement means (160) to measure an external force generated from the rotation of the camshaft (CS) and delivered to the cam journal (120), and transmit a measurement result to the control part, and, thus, times to open and close the valves can be sensed from a change of the external force.

Description

밸브 거동 측정 가변 밸브 장치를 포함하는 엔진{An Engine Continuously Variable Valve System Having Valve Movement Measured}An Engine Continuously Variable Valve System Having Valve Movement Measured

본 발명은 밸브 거동 측정 가변 밸브 장치를 포함하는 엔진에 관한 것으로, 보다 상세하게는 간단하고 정확하게 밸브의 개폐 시간을 측정할 수 있는 밸브 거동 측정 가변 밸브 장치를 포함하는 엔진에 관한 것이다.The present invention relates to an engine including a valve behavior measuring variable valve device, and more particularly, to an engine including a valve behavior measuring variable valve device capable of simply and accurately measuring an opening/closing time of a valve.

일반적으로 내연기관은 연소실에 연료와 공기를 받아들여 이를 연소함으로써 동력을 발생시킨다. 공기를 흡입할 때에는 캠축의 구동에 의해 흡기밸브가 작동되고 흡기밸브가 열려있는 동안 공기가 연소실로 흡입된다. 그리고 캠축의 구동에 의해 배기밸브가 작동되고, 배기밸브가 열려있는 동안 공기가 연소실에서 배출된다.In general, an internal combustion engine generates power by receiving fuel and air into a combustion chamber and burning them. When air is sucked in, the intake valve is operated by the camshaft driving, and air is sucked into the combustion chamber while the intake valve is open. Then, the exhaust valve is operated by driving the camshaft, and air is discharged from the combustion chamber while the exhaust valve is open.

최적의 흡기밸브/배기밸브 동작은 엔진의 회전속도에 따라 달라진다. 즉, 엔진의 회전속도에 따라 적절한 리프트(lift) 또는 밸브 열림/닫힘 시간이 달라지게 된다. 이와 같이 엔진의 회전속도에 따라 적절한 밸브 동작을 구현하기 위하여, 밸브를 구동시키는 캠의 형상을 복수 개로 설계하거나, 밸브가 엔진 회전수에 따라 다른 리프트로 동작하도록 구현하는 연속 가변 밸브 리프트(continuous variable valve lift; CVVL) 장치나 가변 밸브 듀레이션(Continuously Variable Valve Dulation appratus; CVVD) 장치 등이 연구되고 있다.Optimal intake/exhaust valve operation depends on the engine speed. That is, an appropriate lift or valve opening/closing time varies according to the rotational speed of the engine. As described above, in order to implement an appropriate valve operation according to the rotational speed of the engine, a plurality of cams for driving the valve are designed or a continuous variable valve lift is implemented so that the valve operates with a different lift according to the engine rotation speed (continuous variable valve lift). A valve lift (CVVL) device or a continuously variable valve duration (CVVD) device is being studied.

도 1은 차량용 엔진의 연속 가변 밸브 리프트 장치(CVVL, Continuously Variable Valve Lift, 1) 예의 사시도로서, 도 1에 도시된 바와 같이 외주면에 편심캠(미도시)이 설치된 편심캠 샤프트(11)와, 편심캠에 회동 가능하게 설치되는 로커암(12)과, 캠(C)의 회전력을 로커암(12)에 전달하여 편심캠의 회전량에 따라 밸브(4)의 리프트 양을 조절하는 링크기구(13)와, 로커암(12)과 링크기구(13)를 연결하며 링크기구(13)의 공차를 조정한 후 위치가 고정되는 조정수단을 포함하여 이루어진다. 편심캠 샤프트(11)는 스텝모터와 같이 회전각을 연속적으로 가변 제어할 수 있는 CVVL 모터에 연결되어 회동각이 가변적으로 조절되고, 중간 부분에 편심캠이 일체로 장착되어 있다. 1 is a perspective view of an example of a continuously variable valve lift device (CVVL, Continuously Variable Valve Lift, 1) of a vehicle engine. As shown in FIG. 1, an eccentric cam shaft 11 having an eccentric cam (not shown) installed on the outer circumferential surface thereof; A rocker arm 12 rotatably installed on the eccentric cam, and a link mechanism that transmits the rotational force of the cam C to the rocker arm 12 to adjust the lift amount of the valve 4 according to the rotation amount of the eccentric cam ( 13) and an adjustment means for connecting the rocker arm 12 and the link mechanism 13 and fixing the position after adjusting the tolerance of the link mechanism 13 . The eccentric camshaft 11 is connected to a CVVL motor capable of continuously variable control of the rotation angle like a step motor so that the rotation angle is variably adjusted, and the eccentric cam is integrally mounted in the middle part.

상기 캠(C)은 캠샤프트(CS)에 설치되며 크랭크 샤프트와 타이밍 벨트 또는 타이밍 체인으로 연결되어 크랭크 샤프트의 회전력을 전달받아 회전된다. 이때, 편심캠이 CVVL 모터에 의해 엔진의 운전 영역에 따라 가변적으로 회동하는 것과 함께 캠(C)이 크랭크 샤프트와 연동하여 링크기구(13)를 작동시킴으로써 밸브가 하이 또는 로우 리프팅된다.The cam C is installed on the camshaft CS, is connected to the crankshaft by a timing belt or a timing chain, and is rotated by receiving the rotational force of the crankshaft. At this time, the valve is lifted high or low by the eccentric cam being variably rotated according to the operation area of the engine by the CVVL motor and the cam C interlocking with the crankshaft to operate the link mechanism 13 .

도 2는 차량용 엔진의 연속 가변 밸브 듀레이션 장치(200)의 일 예의 개략적인 구성도로서, 연속 가변 밸브 듀레이션 장치(200)는 캠샤프트(CS)에 캠 샤프트 슬롯(26)이 형성되어 캠샤프트(CS)의 상대적 위상이 가변될 수 있도록 구비되며, 캠(C) 및 캠 슬롯(26)이 형성되고, 그 회전 중심이 캠샤프트(CS)의 회전 중심과 일치하는 캠부를 구비한다. 그리고 롤러 안내부(23)를 구비하고, 롤러 안내부(23)는 그 내부에서 캠 샤프트 슬롯(26) 및 캠 슬롯(27)과 연결된다. 롤러 안내부(23)의 일단은 힌지(28)와 브라켓(25)을 통해 엔진에 결합하고, 타단에서는 제어 슬롯(22)이 형성된다. 또한, 가변밸브 듀레이션 장치(200)는, 캠샤프트(CS)와 평행하게 구비되며 제어 슬롯(22)에 삽입되는 제어 핀(21)이 그 중심에서 편심되어 형성된 제어 샤프트(24)를 구비한다. 2 is a schematic configuration diagram of an example of a continuously variable valve duration device 200 for a vehicle engine. In the continuously variable valve duration device 200, a camshaft slot 26 is formed in a camshaft CS to form a camshaft ( It is provided so that the relative phase of the CS is variable, the cam C and the cam slot 26 are formed, and the cam portion has a rotation center coincident with the rotation center of the camshaft CS. And a roller guide 23 is provided, and the roller guide 23 is connected to the camshaft slot 26 and the cam slot 27 therein. One end of the roller guide 23 is coupled to the engine through a hinge 28 and a bracket 25, and a control slot 22 is formed at the other end. In addition, the variable valve duration device 200 includes a control shaft 24 provided in parallel with the camshaft CS and formed by having a control pin 21 inserted into the control slot 22 eccentric from the center thereof.

롤러 안내부(23)의 회전 중심은 캠샤프트(CS)의 회전 중심과 평행하며, 제어부(도시하지 않음)에 의해 제어되는 모터(또는 액추에이터) 등을 이용하여 그 회전 중심이 이동될 수 있다. 롤러 안내부(23)의 회전 중심과 캠샤프트(CS)의 회전 중심이 차이를 발생시킴으로써, 캠 샤프트 슬롯(26)과 캠 슬롯(27)의 상대적인 위상각이 가변될 수 있어 캠샤프트(CS)와 캠(C)의 상대적인 회전 속도가 가변되고, 이를 통해 밸브 리프트의 열림과 닫힘 시간 사이의 경과 시간이 밸브 듀레이션이 가변될 수 있다.The rotational center of the roller guide 23 is parallel to the rotational center of the camshaft CS, and the rotational center may be moved using a motor (or actuator) controlled by a controller (not shown). By generating a difference between the rotational center of the roller guide 23 and the rotational center of the camshaft CS, the relative phase angle between the camshaft slot 26 and the cam slot 27 can be changed, so that the camshaft CS and the relative rotation speed of the cam C is changed, and thus the elapsed time between the opening and closing times of the valve lift can be varied in the valve duration.

캠샤프트(CS)는 캠저널(도시하지 않음)에 의하여 회전 가능하게 지지된다.The camshaft CS is rotatably supported by a cam journal (not shown).

상기와 같은 연속 가변 밸브 리프트(continuous variable valve lift; CVVL) 장치나 가변 밸브 듀레이션(Continuously Variable Valve Dulation appratus; CVVD) 장치[이하에서 이 두 종류의 장치를 포함하여 "가변 밸브 장치"라 한다)가 구비된 엔진에서는 밸브 열림 시점(valve opening) 및 밸브 닫힘 시점(valve closing)과 같은 밸브의 거동이 정밀하게 측정되어야 하며, 설정된 값에 반영되어 밸브가 거동되도록 제어되는 것이 중요하다.A continuous variable valve lift (CVVL) device or a continuously variable valve duration (CVVD) device (hereinafter referred to as a "variable valve device" including these two types of devices) as described above In an equipped engine, valve behavior such as valve opening and valve closing must be precisely measured, and it is important to control the valve behavior by being reflected in a set value.

종래에서는 액추에이터나 모터 등에서 회전 운동을 센싱하고 센싱된 결과가 제어부(ECU)로 전송되도록 하고 있으나, 밸브의 거동이 직접 측정되지 못하였고, 측정 장치가 복잡한 문제점이 있었다.In the related art, rotational motion is sensed by an actuator or a motor, and the sensed result is transmitted to the control unit (ECU).

대한민국 공개번호 10-2018-0068740 공개특허공보Korean Patent Publication No. 10-2018-0068740 Laid-Open Patent Publication 대한민국 공개번호 10-2019-0130895 공개특허공보Korean Patent Laid-Open No. 10-2019-0130895 대한민국 등록번호 10-0986457 등록특허공보Republic of Korea Registration No. 10-0986457 Patent Publication 대한민국 공개번호 10-2019-0129314 공개특허공보Korean Patent Publication No. 10-2019-0129314 Patent Publication

본 발명은 상기와 같은 종래 기술이 가지는 문제점을 해결하기 위하여, 가변 밸브 장치가 구비된 엔진에서 캠의 구동에 의하여 발생하는 외력(진동)에 의하여 밸브의 열림/닫힘 시간(거동)이 측정되는 밸브 거동 측정 가변 밸브 장치를 포함하는 엔진을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention is a valve in which the opening/closing time (behavior) of the valve is measured by an external force (vibration) generated by driving a cam in an engine equipped with a variable valve device. An object of the present invention is to provide an engine including a behavior measuring variable valve device.

상기와 같은 목적을 위하여, 본 발명은 캠샤프트와, 상기 캠샤프트의 길이 방향을 따라 이격되어 구비되는 복수의 캠과, 복수의 개소에서 캠샤프트를 회전 가능하게 지지하는 캠저널과, 캠에 의하여 구동되어 닫힘과 열림 작용을 하는 복수의 밸브를 포함하며, 연속 가변 리프트 장치나 연속 가변 듀레이션 장치와 같은 가변 밸브 장치가 구비되어 밸브 리프팅이나 밸브 듀레이션이 가변 가능한 가변 밸브 장치를 포함하는 엔진에 있어서;For the above purpose, the present invention provides a camshaft, a plurality of cams spaced apart along the longitudinal direction of the camshaft, a cam journal rotatably supporting the camshaft at a plurality of locations, and a cam. An engine comprising: an engine including a variable valve device including a plurality of valves driven to close and open, and a variable valve device such as a continuously variable lift device or a continuously variable duration device so that the valve lifting or valve duration is variable;

상기 캠저널은 상부에 구비되며 하부에 원호형 단면의 오목한 홈이 형성되어 캠샤프트가 회전 가능하게 지지되도록 하는 캠저널캡과, 상기 캠저널캡의 폭 방향 양측에서 체결되어 캠저널캡이 고정되도록 하는 캠캡볼트를 포함하여; 상기 캠저널에는 캠샤프트의 회전시 발생하여 캠저널로 전달되는 외력을 측정하며 측정 결과는 제어부로 전송되는 측정수단이 구비되어, 외력의 변화로부터 밸브의 닫힘 시간과 열림 시간이 센싱되는 밸브 거동 측정 가변 밸브 장치를 포함하는 엔진을 제공한다.The cam journal has a cam journal cap provided on the upper part and a concave groove of an arc-shaped cross section is formed on the lower part to rotatably support the cam shaft, and the cam journal cap is fastened at both sides in the width direction to fix the cam journal cap. including cam cap bolts; The cam journal is provided with a measuring means for measuring an external force generated when the cam shaft rotates and transmitted to the cam journal, and the measurement result is transmitted to the control unit. An engine comprising a variable valve device is provided.

상기에서, 측정수단은 스트레인게이지이며, 상기 캠캡볼트는 캠저널캡의 상부에 걸리는 볼트헤드와, 상기 볼트헤드로부터 연장되어 캠저널에 체결되는 볼트나사부와, 상기 볼트헤드와 볼트나사부 사이에 연장 구비되어 캠저널캡의 볼트공으로 삽입되는 볼트스터드부를 포함하며; 상기 볼트스터드부에는 적어도 하나 이상의 평면인 볼트측정수단설치부가 형성되며, 상기 측정수단은 각 볼트측정수단설치부에 접착 설치되어 볼트스터드부의 길이 방향 신장을 센싱하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.In the above, the measuring means is a strain gauge, and the cam cap bolt is provided with a bolt head caught on the upper part of the cam journal cap, a bolt screw part extending from the bolt head and fastened to the cam journal, and an extension between the bolt head and the bolt screw part and a bolt stud part inserted into the bolt hole of the cam journal cap; At least one flat bolt measuring means installation part is formed in the bolt stud part, and the measuring means is attached to each bolt measuring means installation part and is provided to sense the lengthwise extension of the bolt stud part.

상기에서, 측정수단은 스트레인게이지이며, 캠저널캡에는 폭 방향 양측의 캠캡볼트 사이에서 적어도 하나 이상의 캠캡측정수단설치부가 형성되며; 상기 측정수단은 캠캡측정수단설치부에 하나 이상 접착 설치되어 캠샤프트에 의하여 가압되는 하중에 의하여 상기 캠캡볼트 사이에서 발생하는 캠저널캡의 변형을 센싱하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.In the above, the measuring means is a strain gauge, and at least one cam cap measuring means installation part is formed in the cam journal cap between the cam cap bolts on both sides in the width direction; One or more measuring means are attached to the cam cap measuring means installation part and are provided to sense the deformation of the cam journal cap generated between the cam cap bolts by the load applied by the cam shaft.

상기에서, 볼트스터드부는 단면이 원형으로 볼트측정수단설치부는 볼트스터드부의 일측이 평면으로 가공되어 형성되며, 상기 캠캡볼트가 체결되면 측정수단이 접착 설치된 볼트측정수단설치부와 캠저널캡의 볼트공 사이에는 간격이 형성되어, 측정수단은 캠저널캡의 볼트공의 내에 위치하는 것을 특징으로 한다.In the above, the bolt stud part has a circular cross section, and the bolt measuring means installation part is formed by processing one side of the bolt stud part to be flat, and when the cam cap bolt is fastened, the bolt measuring means installation part and the cam journal cap bolt hole where the measuring means is adhesively installed. A gap is formed between them, and the measuring means is located in the bolt hole of the cam journal cap.

상기에서, 측정수단은 상기 캠캡볼트 사이에서 캠샤프트에 의하여 상향 가압되어 발생하는 캠저널캡의 폭 방향 신장을 센싱하도록 설치되는 것을 특징으로 한다.In the above, the measuring means is characterized in that it is installed to sense the width direction elongation of the cam journal cap generated by upward pressing by the cam shaft between the cam cap bolts.

본 발명에 따르는 밸브 거동 측정 가변 밸브 장치를 포함하는 엔진에서는 캠 저널에서 밸브 열림 및 닫힘에 의해 생성된 힘의 변화를 검출하여 밸브 열림 및 닫힘 시간(시각)을 측정하여, 밸브 시간, 밸브 리프트나 밸브 듀레이션 시간을 정밀하게 측정할 수 있으며, 하중(외력)의 변화를 감지하여 직접 캠샤프트로부터의 반응으로 센싱하므로 정밀한 센싱과 시간 지연 없는 센싱이 가능하며, 간단한 구조로 센싱할 수 있다.In an engine including the valve behavior measurement variable valve device according to the present invention, by detecting the change in force generated by the valve opening and closing in the cam journal, the valve opening and closing time (time) is measured, and the valve time, valve lift or The valve duration time can be precisely measured, and the change in load (external force) is sensed and sensed directly as a response from the camshaft, so precise sensing and sensing without time delay are possible, and sensing is possible with a simple structure.

도 1은 차량용 엔진의 연속 가변 밸브 리프트 장치의 예를 도시한 사시도이며,
도 2는 차량용 엔진의 연속 가변 밸브 듀레이션 장치의 예를 도시한 사시도이며,
도 3은 본 발명 밸브 거동 측정 가변 밸브 장치를 포함하는 엔진을 설명하기 위하여 도시한 일부 사시도이며,
도 4는 본 발명 밸브 거동 측정 가변 밸브 장치를 포함하는 엔진의 캠캡볼트와 측정수단을 도시한 사시도이며,
도 5는 본 발명의 다른 예를 설명하기 위하여 도시한 캠저널캡과 캠캡볼트의 사시도이며,
도 6 및 도 7은 본 발명 밸브 거동 측정 가변 밸브 장치를 포함하는 엔진의 측정 출력 결과를 설명하기 위하여 도시한 그래프이다.1 is a perspective view showing an example of a continuously variable valve lift device of an engine for a vehicle;
2 is a perspective view showing an example of a continuously variable valve duration device of an engine for a vehicle;
3 is a partial perspective view illustrating an engine including a variable valve device for measuring valve behavior according to the present invention;
4 is a perspective view showing a cam cap bolt and a measuring means of an engine including a variable valve device for measuring valve behavior of the present invention;
5 is a perspective view of a cam journal cap and a cam cap bolt shown to explain another example of the present invention;
6 and 7 are graphs for explaining the measurement output result of the engine including the valve behavior measurement variable valve device of the present invention.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 밸브 거동 측정 가변 밸브 장치를 포함하는 엔진에 대하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, an engine including the valve behavior measuring variable valve device of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명 밸브 거동 측정 가변 밸브 장치를 포함하는 엔진을 설명하기 위하여 도시한 일부 사시도이며, 도 4는 본 발명 밸브 거동 측정 가변 밸브 장치를 포함하는 엔진의 캠캡볼트와 측정수단을 도시한 사시도이며, 도 5는 본 발명의 다른 예를 설명하기 위하여 도시한 캠저널캡과 캠캡볼트의 사시도이며, 도 6 및 도 7은 본 발명 밸브 거동 측정 가변 밸브 장치를 포함하는 엔진의 측정 출력 결과를 설명하기 위하여 도시한 그래프이다.3 is a partial perspective view illustrating an engine including a variable valve device for measuring valve behavior according to the present invention, and FIG. 4 is a perspective view showing a cam cap bolt and measuring means of an engine including a variable valve device for measuring valve behavior according to the present invention. 5 is a perspective view of a cam journal cap and a cam cap bolt shown to explain another example of the present invention, and FIGS. 6 and 7 are the measurement output results of the engine including the variable valve device for measuring valve behavior of the present invention It is a graph shown to

이하의 설명에서는 종래 공지된 기술인 엔진에 대한 내용, 연속 가변 밸브 리프트(continuous variable valve lift; CVVL) 장치나 가변 밸브 듀레이션(Continuously Variable Valve Dulation appratus; CVVD) 장치(이하에서 이 두 종류의 장치를 포함하여 "가변 밸브 장치"라 한다)에 대한 설명을 생략하고 본 발명의 특징이 되는 내용에 대하여만 설명한다. 그리고 도 3에서 캠캡볼트(150)가 이격된 방향을 폭 방향으로 하여 기재하며, 캠샤프트(CS)의 길이 방향을 길이 방향으로 하여 기재한다.In the following description, the engine, which is a conventionally known technology, is described, a continuous variable valve lift (CVVL) device or a continuously variable valve duration (CVVD) device (hereinafter, including these two types of devices) Therefore, the description of the "variable valve device") will be omitted and only the content characteristic of the present invention will be described. And in FIG. 3 , a direction in which the cam cap bolts 150 are spaced apart is described as a width direction, and a longitudinal direction of the cam shaft CS is described as a longitudinal direction.

본 발명에 따르는 밸브 거동 측정 가변 밸브 장치를 포함하는 엔진은 실린더블록, 실린더헤드, 크랭크샤프트 등을 가지는 연소 엔진으로, 엔진의 구성에 대한 내용은 공지의 기술이고, 본 발명은 가변 밸브 장치의 정밀 제어를 위하여 구비된 밸브의 거동 측정 수단에 특징이 있으므로 엔진에 대한 설명은 생략한다.An engine including a valve behavior measurement variable valve device according to the present invention is a combustion engine having a cylinder block, a cylinder head, a crankshaft, etc. Since there is a characteristic in the means for measuring the behavior of the valve provided for control, the description of the engine is omitted.

본 발명에 따르는 밸브 거동 측정 가변 밸브 장치를 포함하는 엔진에는 밸브를 가변하기 위한 가변 밸브 장치가 구비된다. 상기 가변 밸브 장치는 연속 가변 밸브 리프트(continuous variable valve lift; CVVL) 장치나 가변 밸브 듀레이션(Continuously Variable Valve Dulation appratus; CVVD) 장치를 예로 들 수 있다.An engine including a valve behavior measurement variable valve device according to the present invention is provided with a variable valve device for changing a valve. The variable valve device may be, for example, a continuous variable valve lift (CVVL) device or a continuously variable valve duration (CVVD) device.

본 발명에 따르는 밸브 거동 측정 가변 밸브 장치를 포함하는 엔진의 특징이 되는 구성에 대하여 설명한다.A configuration characteristic of an engine including the valve behavior measurement variable valve device according to the present invention will be described.

본 발명에 따르는 밸브 거동 측정 가변 밸브 장치를 포함하는 엔진은 캠샤프트(CS)와, 상기 캠샤프트(CS)의 길이 방향을 따라 이격되어 구비되는 복수의 캠과, 복수의 개소에서 캠샤프트(CS)를 회전 가능하게 지지하는 캠저널(120)과, 캠에 의하여 구동되어 닫힘과 열림 작용을 하는 복수의 밸브를 포함하고, 연속 가변 리프트 장치(CVVL)나 연속 가변 듀레이션 장치(CVVD)와 같은 가변 밸브 장치(이하에서 이들을 "가변 밸브 장치"로 하여 기재한다)가 구비되어 밸브 리프팅이나 밸브 듀레이션이 가변 가능하도록 작동된다.An engine including a valve behavior measurement variable valve device according to the present invention includes a camshaft (CS), a plurality of cams spaced apart along the longitudinal direction of the camshaft (CS), and a camshaft (CS) at a plurality of locations. ), including a cam journal 120 rotatably supporting the A valve device (hereinafter referred to as a “variable valve device”) is provided and operated so that the valve lifting or valve duration is variable.

상기 캠저널(120)은 상부에 구비되며 하부에 원호형 단면의 오목한 홈이 형성되어 캠샤프트(CS)가 회전 가능하게 지지되도록 하는 캠저널캡(140)과, 상기 캠저널캡(140)의 폭 방향 양측에서 체결되어 캠저널캡(140)이 고정되도록 하는 캠캡볼트(150)를 포함한다. 상기 캠저널(120)은 캠저널캡(140)을 구비하여, 캠샤프트(CS)가 삽입되어 회전 가능하게 지지되는 원통형의 캠샤프트지지부가 형성된다.The cam journal 120 is provided on the upper part, and a concave groove of an arc-shaped cross section is formed at the lower part so that the cam shaft CS is rotatably supported. It includes a cam cap bolt 150 that is fastened at both sides in the width direction so that the cam journal cap 140 is fixed. The cam journal 120 includes a cam journal cap 140 to form a cylindrical camshaft support part into which the camshaft CS is inserted and rotatably supported.

상기 캠저널캡(140)에는 캠샤프트(CS) 회전 시 발생하여 캠샤프트(CS)로부터 캠저널(120)로 전달되는 외력을 센싱하는 측정수단(160)이 구비된다. 상기 측정수단(160)에서는 캠샤프트(CS)로부터 캠저널(120)로 전달되는 외력의 변화에서 밸브의 닫힘 시간과 열림 시간이 센싱된다. 상기 측정수단(160)은 도시하지 않은 제어부(ECU)에 연결되어, 센싱 결과는 제어부로 전송된다. 제어부에서는 측정수단(160)에서 센싱되어 전송된 센싱 결과가 연산되어 밸브의 개폐 듀레이션이나 리프트 시간을 제어한다. The cam journal cap 140 is provided with a measuring means 160 for sensing an external force generated when the cam shaft CS rotates and transmitted from the cam shaft CS to the cam journal 120 . The measuring means 160 senses the closing time and the opening time of the valve in the change of the external force transmitted from the camshaft CS to the cam journal 120 . The measuring means 160 is connected to a control unit (ECU) (not shown), and the sensing result is transmitted to the control unit. The control unit calculates the sensing result sensed and transmitted by the measuring means 160 to control the opening/closing duration or lift time of the valve.

상기에서 측정수단(160)은 스트레인게이지이다.In the above, the measuring means 160 is a strain gauge.

상기 캠캡볼트(150)는 캠저널캡(140)의 상부에 걸리는 볼트헤드(151)와, 상기 볼트헤드(151)로부터 연장되어 캠저널(120)에 체결되는 볼트나사부(155)와, 상기 볼트헤드(151)와 볼트나사부(155) 사이에 연장 구비되어 캠저널캡(140)의 볼트공으로 삽입되는 볼트스터드부(153)를 포함한다.The cam cap bolt 150 includes a bolt head 151 caught on the upper part of the cam journal cap 140 , a bolt screw part 155 extending from the bolt head 151 and fastened to the cam journal 120 , and the bolt. It includes a bolt stud portion 153 extending between the head 151 and the bolt screw portion 155 and inserted into the bolt hole of the cam journal cap 140 .

상기 캠캡볼트(150)는 캠저널캡(140)의 볼트공을 지나 볼트나사부(155)가 캠저널(120)에 체결되어, 캠저널캡(140)이 고정 설치된다. 상기 볼트스터드부(153)는 캠저널캡(140)의 볼트공 내에 위치한다.The cam cap bolt 150 passes the bolt hole of the cam journal cap 140 , and the bolt screw part 155 is fastened to the cam journal 120 , and the cam journal cap 140 is fixedly installed. The bolt stud part 153 is located in the bolt hole of the cam journal cap 140 .

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 볼트스터드부(153)에는 적어도 하나 이상의 평면인 볼트측정수단설치부(1531)가 형성된다. 상기 볼트스터드부(153)는 단면이 원형으로서, 상기 볼트측정수단설치부(1531)는 볼트스터드부(153)에 평면으로 가공되어 형성된다. 상기 측정수단(160)은 각 볼트측정수단설치부(1531)에 접착 설치되어 하나 이상 구비된다. 상기 측정수단(160)은 볼트스터드부(153)의 길이 방향 신장을 센싱하도록 설치된다. 상기 볼트측정수단설치부(1531)은 서로 배향하도록 형성될 수 있다.As shown in FIG. 4 , the bolt stud part 153 is provided with at least one flat bolt measuring means installation part 1531 . The bolt stud part 153 has a circular cross section, and the bolt measuring means installation part 1531 is formed by processing the bolt stud part 153 in a plane. The measuring means 160 is provided with one or more adhesively installed on each bolt measuring means installation part 1531 . The measuring means 160 is installed to sense the lengthwise elongation of the bolt stud part 153 . The bolt measuring means installation part 1531 may be formed to be oriented to each other.

상기 캠캡볼트(150)가 체결되면 측정수단(160)이 접착 설치된 볼트측정수단설치부(1531)와 캠저널캡(140)의 볼트공 사이에는 간격이 형성되어, 측정수단(160)은 캠저널캡(140)의 볼트공 내에 위치한다.When the cam cap bolt 150 is fastened, a gap is formed between the bolt measuring means installation part 1531 to which the measuring means 160 is adhesively installed and the bolt hole of the cam journal cap 140, and the measuring means 160 is the cam journal. It is located in the bolt hole of the cap (140).

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 측정수단(160)은 캠저널캡(140)에 접착 설치되어 캠샤프트(CS)에 의하여 가압되는 하중에 의하여 상기 캠캡볼트(150) 사이에서 발생하는 캠저널캡(140)의 변형을 센싱하도록 구비되는 것도 가능하다. 도 5에서 도면부호 140-2는 폭 방향 양측에 구비되어 캠캡볼트(150)가 삽입되는 캠캡볼트삽입부를 도시한 것이며, 140-1은 양측의 캠캡볼트삽입부(140-2) 사이에 구비되며 하부에 원호형 단면의 오목한 홈에 형성된 캠축가압부를 도시한 것이다. 상기 측정수단(160)은 캠축가압부(140-1)의 상면에 하나 이상 접착 설치된다. 상기 측정수단(160)은 캠축가압부(140-1)의 상면에 2개 설치되어, 센싱의 정밀성이 확보되고 1개가 작동하지 않는 경우에도 센싱이 가능하게 된다.As shown in FIG. 5 , the measuring means 160 is attached to the cam journal cap 140 and is generated between the cam journal caps 150 by the load applied by the cam shaft CS. It is also possible to be provided to sense the deformation of 140 . In FIG. 5, reference numeral 140-2 is provided on both sides in the width direction to show the cam cap bolt inserting part into which the cam cap bolt 150 is inserted, and 140-1 is provided between the cam cap bolt inserting parts 140-2 on both sides. It shows the camshaft pressing part formed in the concave groove of the arc-shaped cross section in the lower part. One or more measuring means 160 are adhesively installed on the upper surface of the camshaft pressing unit 140-1. Two of the measuring means 160 are installed on the upper surface of the camshaft pressing unit 140-1, so that the precision of sensing is ensured, and sensing is possible even when one is not operated.

상기 캠축가압부(140-2)의 상면은 도 5에 도시된 바와 같이 원호형으로 형성될 수도 있고, 도 3과 같이 평면에서 중심부가 돌출된 구조로 형성될 수도 있다.The upper surface of the camshaft pressing part 140-2 may be formed in an arc shape as shown in FIG. 5, or may be formed in a structure in which the center protrudes from the plane as shown in FIG.

상기 측정수단(160)은 상기 캠캡볼트(150) 사이에서 캠샤프트(CS)에 의하여 상향 가압되어 발생하는 캠저널캡(140)의 폭 방향 신장을 센싱하도록 설치된다.The measuring means 160 is installed to sense the widthwise extension of the cam journal cap 140 generated by upward pressing between the cam cap bolts 150 by the cam shaft CS.

상기 측정수단(160)은 양측의 캠캡볼트(150) 사이에서 캠저널캡(140)의 상면에 접착 설치되는 것이 가능하다. 상기 캠저널캡(140)의 상면에 표면을 연마한 캠캡측정수단설치부(141)이 형성되고, 상기 측정수단(160)은 캠캡측정수단설치부(141)에 접착 설치될 수 있다. 상기 측정수단(160)은 상기 캠저널캡(140)의 상면에 폭 방향을 따라 복수개 설치될 수도 있다.The measuring means 160 may be adhesively installed on the upper surface of the cam journal cap 140 between the cam cap bolts 150 on both sides. A cam cap measuring means installation part 141 having a polished surface is formed on the upper surface of the cam journal cap 140 , and the measuring means 160 may be adhesively installed to the cam cap measuring means installing part 141 . A plurality of the measuring means 160 may be installed on the upper surface of the cam journal cap 140 in the width direction.

도 3 및 도 5에서 측정수단(160)에서 제어부로 연결되는 센싱 신호선에 대한 도시는 생략하였다. 상기 측정수단(160)은 무선으로 제어부에 센싱 결과를 전송할 수도 있다.3 and 5, the illustration of the sensing signal line connected from the measuring means 160 to the controller is omitted. The measuring means 160 may wirelessly transmit the sensing result to the control unit.

도 6은 도 4에 도시된 바와 같이 캠캡볼트(150)에 볼트측정수단설치부(1531)을 형성하고 측정수단(160)을 설치하여, 엔진의 구동에 의하여 측정된 결과를 도시한 그래프이다. 가로축은 시간이며, 세로축은 전압이다. 세로축의 전압은 외력에 의하여 변형된 변형값으로 외력의 크기를 의미한다.6 is a graph showing the results measured by driving the engine by forming the bolt measuring means installation part 1531 on the cam cap bolt 150 and installing the measuring means 160 as shown in FIG. 4 . The horizontal axis is time and the vertical axis is voltage. The voltage on the vertical axis is a deformation value deformed by an external force and means the magnitude of the external force.

도 6에 도시된 도면부호 VO는 밸브 열림 시 측정된 하중 변화이고, VC는 밸브 닫힘 시 측정된 하중 변화이다. 도 6에서 VO-VC 사이의 시간은 밸브 열림 구간이고, VC-VO 구간은 밸브 닫힘 구간이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 캠캡볼트(150)의 길이 방향 신장 변화(외력 변화)가 센싱됨으로써, 밸브 열림 시간과 밸브 닫힘 시간, 밸브가 열리는 시각, 밸브가 닫히는 시각을 정확하게 측정하는 것이 가능하고, 캠샤프트(CS)로부터 캠캡볼트(150)에 작용하는 외력을 센싱하므로 밸브와 직접 관련된 구성으로부터 직접 센싱하게 되는 것이므로 외력 전달 과정 등에서 발생하는 지연 등이 발생하지 않아 정밀하게 밸브의 거동을 측정하는 것이 가능하다.Reference numeral VO shown in FIG. 6 denotes a load change measured when the valve is opened, and VC is a load change measured when the valve is closed. In FIG. 6 , a time between VO-VC is a valve open section, and a VC-VO section is a valve close section. As shown in FIG. 6 , by sensing the longitudinal extension change (external force change) of the cam cap bolt 150, it is possible to accurately measure the valve opening time and the valve closing time, the valve opening time, and the valve closing time. , since the external force acting on the cam cap bolt 150 is sensed from the camshaft (CS), it is sensed directly from the configuration directly related to the valve. it is possible

도 7은 도 4에 도시된 바와 같이 캠캡볼트(150)에 볼트측정수단설치부(1531)을 형성하고 측정수단(160)을 설치하여 센싱한 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 연속 밸브 듀레이션 장치가 구비된 엔진에서의 듀레이션 제어에 따른 밸브 열림 시간과 밸브 닫힘 시간의 센싱 결과를 도시한 것이다. 도 7에서 검정색 그래프(VO, VC)는 듀레이션 제어 없이 기본 작동에서의 밸브 열림 시간과 밸브 닫힘 시간 센싱 결과이고, 녹색, 적색 및 청색 그래프(VO-1, VC-1)는 듀레이션 제어에서의 밸브 열림 시간과 밸브 닫힘 시간의 센싱 결과이다. 7 is a sensed by forming a bolt measuring means installation part 1531 on the cam cap bolt 150 and installing a measuring means 160 as shown in FIG. 4 , and as shown in FIG. 2 , the continuous valve duration It shows the sensing result of the valve opening time and the valve closing time according to the duration control in the engine equipped with the apparatus. In FIG. 7, black graphs VO and VC are the valve open time and valve closing time sensing results in basic operation without duration control, and green, red, and blue graphs VO-1 and VC-1 are valves in duration control. It is the sensing result of the open time and the valve close time.

120: 캠저널 140: 캠저널캡
150: 캠캡볼트 CS: 캠샤프트120: cam journal 140: cam journal cap
150: cam cap bolt CS: camshaft

Claims (5)

캠샤프트(CS)와, 상기 캠샤프트(CS)의 길이 방향을 따라 이격되어 구비되는 복수의 캠과, 복수의 개소에서 캠샤프트(CS)를 회전 가능하게 지지하는 캠저널(120)과, 캠에 의하여 구동되어 닫힘과 열림 작용을 하는 복수의 밸브를 포함하며, 연속 가변 리프트 장치나 연속 가변 듀레이션 장치와 같은 가변 밸브 장치가 구비되어 밸브 리프팅이나 밸브 듀레이션이 가변 가능한 가변 밸브 장치를 포함하는 엔진에 있어서;
상기 캠저널(120)은 상부에 구비되며 하부에 원호형 단면의 오목한 홈이 형성되어 캠샤프트(CS)가 회전 가능하게 지지되도록 하는 캠저널캡(140)과, 상기 캠저널캡(140)의 폭 방향 양측에서 체결되어 캠저널캡(140)이 고정되도록 하는 캠캡볼트(150)를 포함하여; 상기 캠저널(120)에는 캠샤프트(CS)의 회전시 발생하여 캠저널(120)로 전달되는 외력을 측정하며 측정 결과는 제어부로 전송되는 측정수단(160)이 구비되어, 외력의 변화로부터 밸브의 닫힘 시간과 열림 시간이 센싱되는 것을 특징으로 하는 밸브 거동 측정 가변 밸브 장치를 포함하는 엔진.A camshaft (CS), a plurality of cams provided to be spaced apart along the longitudinal direction of the camshaft (CS), a cam journal 120 for rotatably supporting the camshaft (CS) at a plurality of locations, and the cam In an engine including a variable valve device that includes a plurality of valves that are driven by a valve to close and open, and a variable valve device such as a continuously variable lift device or a continuously variable duration device is provided so that the valve lifting or valve duration is variable. in;
The cam journal 120 is provided on the upper part, and a concave groove of an arc-shaped cross section is formed at the lower part so that the cam shaft CS is rotatably supported. including a cam cap bolt 150 that is fastened on both sides in the width direction so that the cam journal cap 140 is fixed; The cam journal 120 is provided with a measuring means 160 that measures the external force generated when the cam shaft CS is rotated and transmitted to the cam journal 120, and the measurement result is transmitted to the control unit. An engine comprising a variable valve device for measuring valve behavior, characterized in that the closing time and the opening time of the are sensed. 제1 항에 있어서, 상기 측정수단(160)은 스트레인게이지이며, 상기 캠캡볼트(150)는 캠저널캡(140)의 상부에 걸리는 볼트헤드(151)와, 상기 볼트헤드(151)로부터 연장되어 캠저널(120)에 체결되는 볼트나사부(155)와, 상기 볼트헤드(151)와 볼트나사부(155) 사이에 연장 구비되어 캠저널캡(140)의 볼트공으로 삽입되는 볼트스터드부(153)를 포함하며;
상기 볼트스터드부(153)에는 적어도 하나 이상의 평면인 볼트측정수단설치부(1531)가 형성되며, 상기 측정수단(160)은 각 볼트측정수단설치부(1531)에 접착 설치되어 하나 이상 구비되며 볼트스터드부(153)의 길이 방향 신장을 센싱하는 것을 특징으로 하는 밸브 거동 측정 가변 밸브 장치를 포함하는 엔진.The method according to claim 1, wherein the measuring means (160) is a strain gauge, and the cam cap bolt (150) includes a bolt head (151) hung on the upper part of the cam journal cap (140) and extending from the bolt head (151). The bolt screw part 155 fastened to the cam journal 120 and the bolt stud part 153 extended between the bolt head 151 and the bolt screw part 155 and inserted into the bolt hole of the cam journal cap 140 are formed. includes;
At least one flat bolt measuring means installation part 1531 is formed in the bolt stud part 153, and the measuring means 160 is attached to each bolt measuring means installation part 1531 and provided with one or more bolts. An engine including a valve behavior measurement variable valve device, characterized in that sensing the longitudinal extension of the stud portion (153). 제1 항에 있어서, 상기 측정수단(160)은 스트레인게이지이며, 캠저널캡(140)에는 폭 방향 양측의 캠캡볼트(150) 사이에서 캠캡측정수단설치부(141)가 적어도 하나 이상 형성되며; 상기 측정수단(160)은 캠캡측정수단설치부(141)에 접착 설치되어 하나 이상 구비되며 캠샤프트(CS)에 의하여 가압되는 하중에 의하여 상기 캠캡볼트(150) 사이에서 발생하는 캠저널캡(140)의 변형을 센싱하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 밸브 거동 측정 가변 밸브 장치를 포함하는 엔진.The method according to claim 1, wherein the measuring means (160) is a strain gauge, and at least one cam cap measuring means installation part (141) is formed on the cam journal cap (140) between the cam cap bolts (150) on both sides of the width direction; The measuring means 160 is attached to the cam cap measuring means installation part 141 and provided with one or more cam journal caps 140 generated between the cam cap bolts 150 by the load applied by the cam shaft CS. ) engine including a variable valve device for measuring valve behavior, characterized in that it is provided to sense the deformation of the. 제2 항에 있어서, 상기 볼트스터드부(153)는 단면이 원형으로서, 상기 볼트측정수단설치부(1531)는 볼트스터드부(153)에 평면으로 가공되어 형성되며, 상기 캠캡볼트(150)가 체결되면 측정수단(160)이 접착 설치된 볼트측정수단설치부(1531)와 캠저널캡(140)의 볼트공 사이에는 간격이 형성되어, 측정수단(160)은 캠저널캡(140)의 볼트공 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 밸브 거동 측정 가변 밸브 장치를 포함하는 엔진.According to claim 2, wherein the bolt stud portion 153 has a circular cross section, the bolt measuring means installation portion 1531 is formed by machining a flat surface on the bolt stud portion 153, and the cam cap bolt 150 is When fastened, a gap is formed between the bolt measuring means installation part 1531 to which the measuring means 160 is adhesively installed and the bolt hole of the cam journal cap 140 , and the measuring means 160 is the bolt hole of the cam journal cap 140 . An engine comprising a valve behavior measurement variable valve arrangement, characterized in that located within. 제3 항에 있어서, 상기 측정수단(160)은 상기 캠캡볼트(150) 사이에서 캠샤프트(CS)에 의하여 상향 가압되어 발생하는 캠저널캡(140)의 폭 방향 신장을 센싱하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 밸브 거동 측정 가변 밸브 장치를 포함하는 엔진.The method according to claim 3, wherein the measuring means (160) is installed to sense the width direction elongation of the cam journal cap (140) generated by upward pressing between the cam cap bolts (150) by the cam shaft (CS). An engine comprising a variable valve device for measuring valve behavior with
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