KR910003261B1 - 엔진밸브 타이밍 제어시스템 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

엔진밸브 타이밍 제어시스템

제1도는 본 발명 제어시스템의 개략도.

제2도는 본 발명 유압시스템의 개략도.

제3도는 밸브 리프터의 단면도.

제4도는 제3도 밸브 리프터의 분해도.

제5도는 오버헤드 캠밸브 시스템의 단면도.

제6도는 푸쉬로드 밸브 시스템의 단면도.

제7도는 타이밍선도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

26, 27, 28, 134 : 센서 32 : 전자제어유니트

44 : 제어밸브 51 : 밸브리프터

60 : 공급라인 62 : 복귀라인

64 : 유압유체원 67, 69, 69a : 체크밸브

68 : 캠종동자 70 : 캠

74 : 밸브 76 : 기초원

78 : 타이밍돌기부

본 발명은 통상의 엔진 제어시스템에 관한 것으로 특히 내연기관이서 흡기 및 배기밸브의 타이밍을 제어 하기 위한 전자유압 제어시스템(electrohydraulic control system)에 관한 것이다.

엔진 제작자 특히, 고효율 엔진에 대한 전문가에겐 이미 오래전부터 원하는 엔진작동결과는 밸브 타이밍의 제어에 달려 있다는 사실을 알고 있었다.

공전시, 정상적인 부하범위 조건시 및 고효율 조건시에 흡입 및 배기밸브의 이상적인 타이밍은 대단히 어려운 것이다. 밸브는 캠에 의하여 제어되므로, 특수한 목적에 적합한 타이밍을 구성함이 필요하다.

엔진을 제작할 때, 밸브 타이밍은 엔진의 고효율 범위에 해를 주는 정상적인 부하 또는 속도범위로 향하는 경향이 있다.

마찬가지로 고효율 엔진에서도 타이밍은 엔진의 고효율 요구에 따라 조정되어 결국 공정 및 정상적인 부하범위에서 밸브 타이밍은 최적상태가 되지 못한다.

1903년에 알렉산더 윈스톤(Alexsander Winston)은 밸브리프트를 조절하기 위하여 공압장치를 사용하였다.

그 당시 그의 독특한 의도는 종래의 쓰로틀 플레이트로 엔진을 쓰로틀링하는 것과 반대로 흡기밸브를 갖는 엔진을 쓰로틀링하는 것이었다.

보다 최근엔, 개방시간이나 리프트를 변경시키지 않고 엔진속도 기능으로서 밸브 타이밍을 변경할 수 있는 원심 캠 스프로켓이 개발되었다.

또한, 밸브작동을 완전히 무능력하게 하여 서로 다른 엔진작동 상태중에 한개 이상의 실린더를 효과적으로 다는 시스템도 있다.

최근 이러한 이론을 이용하여 제작한 상용 엔진이 캐딜락 8-6-4 엔진(Cadillac's 8-6-4 engine)이다.

대부분의 공지된 제어시스템에서 엔진내에서의 밸브 개폐에 관계되는 힘은, 고가이고 아주 강력한 솔레노이드가 요한다. 이는 소비자에게 엔진이 퍼무 고가인 단점이 있다.

와일러(Weiler)에 의한 미국특허 3,439,661호인 "제어변위 유압리프터"는 유압밸브 리프터에 대한 발명이고 토미나가(Tominaga)의 미국특허 4,112,884호인 "내연기관용 밸브 리프터"는 밸브 리프터 디자인에 관한 것이다.

상기 2개의 특허는 밸브에 대한 몇몇의 타이및 제어를 행하게 되어 있다.

아오야마(Aoyama)등의 미국특허 4,111,165호인 "내연기관의 밸브 작동기구"는 밸브 리프터의 움직임을 제한하여 감속중에 오일을 내보내기 위한 쓰로틀 개방 및 엔진속도에 대한 유압밸브 리프터에서의 오일제어에 관한 것이다.

타키자와(Takizawa)등의 미국특허 4,258,671호인 "내연기관용 가변 리프트기구"는 오베 헤드 캠(OHC; overhead cam)엔진에서 유압밸브 리프터중 전자밸브 리프터에 관한 것이다.

엔진속도, 다기관압력 및 속도에 따라 리프터에서 유압은 엔진밸브를 조정하는데 필요한 링크를 이루어 조정된다. 이 특허(4,258,671호)는 모든 실린더의 제어에 관한 특수한 것이다.

상기 2개의 특허(4,111,165호 및 4,258,671호)는 각각의 엔진 사이클이 독립적으로 제어될 수 있도록 각각의 작동후에 정상적인 개시위치에 밸브 리프터를 복귀시키기 위한 리프터속으로 오일을 다시 유도시키게 되어 있지 않다.

따라서 다음의 엔진 사이클에서 오일작동을 제어하는 전자 제어유니트는 리프터의 위치를 감지하지 못한다

만일 다음의 엔진 사이클이 차후의 밸브 개방을 요한다면 리프터가 다시 늘어나지 않는한 이전의 엔진사이클로부터 밸브개방은 변화하지 않을 것이다.

아오야마등은 리프터에 오일압력을 전달하기 위한 레귤레이터와 핌프를 도입하였고 타키자와등은 엔진에 의하여 구동된 오일공급에 의하여 공급된 오일공급통로(gallery)를 도입하였다.

더이상 언급할 필요없이 정상적인 엔진 오일 압력은 엔진 사이클 사이 사용시간이 처진 리프터가 최대높이로 복귀하기엔 부적당하다.

양 시스템에서 적절한 압력의 부스트 압력펌프를 부가하는 것은 비용이 많이 들 뿐 아니라 엔진에 불필요 한 부하를 주게되어 엔진밸브제어에 의한 목적 및 이점에 손상을 주게 된다.

상기 문제점을 해결하기 위하여, 유압밸브리프터 또는 조정기를 작동시켜 엔진오일공급용 엔진밸브 타이밍 제어시스템을 도입하였다.

리프터를 작동시켜 오일공급중 발생된 유압펄스를 제어하므로서, 아주 높은 펄스의 압력이 엔진 사이클 사이 리프터의 정상위치에서 리프터를 복귀시키거나 다시 신장시키도록 여러 리프터에 직접 전달된다.

이 시스템은 제어시스렘에 기초를 둔 마이크로 프로세서이고 상기 제어시스템 내의 여러 엔진센서는 엔지상태를 감지하고 감지된 엔진상태에 반응하는 마이크로 프로세서는 엔진상태에 대한 밸브 개방시간의 맵(map)을 갖는 기억 유니트(memory unit)를 어드레스(address)한다.

기억유니트로부터 신호는 주어진 실린더용 특수 타이머 유니트에 전달된다.

실린더 내 피스톤의 알려진 위치와 연계되어 작동하는 타이머는 결합된 유압 리프터내의 오일이 일정량을 유지하고 전달하기 위한 전자 유압 솔레노이드밸브를 작동시킬 것이다.

다음은 첨부된 도면을 참고로 좀더 자세히 설명하고자 한다.

엔진밸브 타이밍 제어시스템은 도면에서 참조번호 및 문자로 알 수 있다.

이 시스템은 내연기관의 1개이상의 실린더에서 흡, 배기밸브의 개방시간 및 시기를 제어할 제어시스템에 기초를 둔 마이크로 프로세서가 사용된다.

제1도는 시스템중 여러 요소를 나타내는 개략적인 제어시스템이다.

여러 엔진작동 상태가 내연기관 성능을 표시하는 전형적인 산소가스센서(12)인 배기가스센서와 같은 1개 이상의 센서(10)에 의하여 감지된다.

엔진(14)의 은도 및 공기(16)의 온도를 표시하는 온도센서는 시스템으로 신호를 보낸다.

다른 센서는 쓰로틀의 위치(18)를 표시하고 엔진에 의하여 소요되는 연료량을 결정하기 위하여 다지관 절대압(20)센서가 도입될 수 있다.

그러나 그러한 시스템이 속도-밀도 연료분사 시스템이라면 실험으로 결정된 체적효율 및 여러 감지된 변수에 의하여 공기 유량을 계산해야 한다.

본 밸브 타이밍 시스템이 시스템 속으로 공기 흡입을 측정할 수 있음은 이점이며 따라서 매스공기유량 측정기(mass airflow meter)가 엔진의 공급흡입부에 설치되어도 좋다. 직접 공기유량을 측정하므로써 공기 유량을 결정하기 위한 실험적으로 결정된 체적효율 맵을 기억할 필요는 없다.

밸브 타이밍을 변화시키면 체적효율은 어떤 공기 유량을 산출하는데 의도적으로 복잡하게 변화되므로 공기 유량의 직접 측정이 바람직하다.

아날로그 신호를 발생하는 그러한 센서는 센서 신호를 마이크로 프로세서 (24)에 사용되는 등가 디지탈 신호로 변환시키는 아날로그-디지탈 변환기 (22)를 통하여 처리된다.

마이크로 프로세서에 부가적인 입력은 엔진개시 및 쓰로틀 몸체의 쓰로틀 블레이드의 최고위치(27, 28)를 표시한다.

마이크로 프로세서(24)는 엔진상태를 표시하는 여러신호를 수신하며 메모리에 기억된 제어신호가 발생된다.

마이크로 프로세서(24)는 모토롤라(Motorola) 68701이다.

본 밭명 시스템은 엔전밸브제어에 관한 것인데 여러밸브 개방위치를 갖는 특수엔진에 적합한 엔진상태의 메모리 맵을 갖고 있는 PROM(Programmable read only memory; 30)과 같은 메모리 시스템을 갖고 있다.

엔진의 패밀리에 상기 시스템을 적용하기 위하여 엔진 패밀리 각각의 부재는 시 스템에 플러그된 그 자체의 특수한 PROM(30)를 갖고 있다.

마이크로 프로세서는 여러 실린더의 특수한 밸브개방 시간 및 시기를 결정하기 위하여 엔진상티에 따라 PROM(30)에 어드레스한다.

이 PROM(30)은 모토롤라 2716이다. ECU(32)는 엔진 캠축에 이어진 타이밍부재(34)에 의하여 엔진과 동기화된다.

타이밍 부재(34)는 압축행정의 상사점(TDC) 또는 폭발행정의 하사점(BDC)과 같은 실린더 내의 알려진 위치를 표시하는 신호를 발신한다.

캠축은 엔진 크랭크축과 연결되고 엔진 사이클당 크랭크축 속도 또는 반으로 회전한다.

엔진 크랭크축은 엔진을 통하여 엔진 오일용 핌핑작용을 하는 유압펌프를 구동하기 위한 구동력을 제공한다.

타이밍부재(34)로부터의 신호(35)는 타이밍 페이스 로크루우프 타이밍회로(timing phase lock loop timing circuit)에 제공되며 상기 회로내의 각 입력신호(35)의 주파수는 정확한 타이밍을 위하여 10배의 인자로 중폭된다.

케이스 로크 루우프 타이밍 회로(36)의 출력신호(38), 즉 정확한 타이밍신호(38)은 실린더에 각각 한개의 타이밍 유니트와 여러 프로그램이 가능한 타이밍 유니트(40)에 제공된다. 정확한 타이밍신호(38)는 타이밍유니트(40)가 각각의 실린더 밸브작동을 개시하기 위한 소정의 타이밍위치로 옮겨지도록 작동한다.

부가적인 타이밍 유니트(42)는 주어진 실린더 피스톤의 위치에 응답하며 특히, 제1번 실린더내 피스톤의 위치에 응답한다.

이 타이밍 유니트(42)로부터 나머지 실린더내 피스톤의 상대적인 위치를 결정한다.

프로그램이 가능한 타이밍 유니트(40)는 모토롤라 6480유니트이다.

각각의 타이밍 유니트(40)로부터 소정의 신호는 솔레노이드 제어밸브(44-50)에 제어신호 발신용 마이크로 프로세서(24)를 제공한다.

신호에 따라 밸브(44-50)는 다음에 기술될 방식으로 엔진밸브의 시간 제어용 유압밸브 리프터 밖으로의 유출오일량을 제어한다.

제2도에는 엔진밸브 타이밍 제어시스템용 유압회로가 개략적으로 나타나 있다.

설명 목적상 이 시스템은 스파이크 점화식 4실린더 내연기관에 대하여 기술될 것이다.

엔진용 점화 시스템의 특정한 폭발순서는 1-2-4-3이다.

제2도는 캠축이 180°벌어진 엔진밸브를 그룹 짓는 것을 예시한다.

특히, 제1실린더용 흡기밸브와 제4실린더용 흡기밸브는 서로 그룹을 이루어 제1솔레노이드밸브(44)에 의하여 제어된다. 이와 같인 제1배기밸브와 제4배기밸브는 제2솔레노이드밸브(46)에 의하여 제어되며; 제2흡기밸브와 제3흡기밸브는 제3솔레노이드밸브(48)에 의하여 제어되며; 제2배기밸브와 제3배기밸브는 제4솔레노이드밸브(50)에 의하여 제어되고 서로 그룹을 이룬다.

따라서 제2도에서 4개의 솔궤노이드밸브(44-50)는 4개의 살린더를 제어한다.

오일공급통로(60)는 엔진블럭에서 찾을 수 있으며 여러 밸브리프터(51-58)사이에 엔진오일용 공급라인(60) 및 복귀라인(62)이 있다.

엔진오일펌프(64)는 압력하에서 시스템에 엔진오일을 공급하며, 이때 시스템은 폐쇄 루우프 시스템이며 시스템내의 오일이 엔진오일펌프(64)에 복귀하는 것을 방지하는 체크밸브(66)를 통하여 공급한다.

체크밸브(66)는 밸브리프터 슬라이딩 시일 주위에서와 같이 누출로 인한 어떤 오일외 손실을 보충하기 위하여 상기 시스템에 오일만 공급하도록 한다.

부가적인 체크밸브(67, 69)는 각각의 밸브 리프터 (51-58)용 복귀라인(62) 및 공급라인(60), 양자에 위치 하여 있다. 전체적으로는 제1도에 설명되어 있으며 개략적인 형태로 도시된 ECU(32)는 각각의 솔레노이드밸브(44-50)를 제어 한다.

기술된 특정 시스템에서 솔레노이드밸브(44-50)는 엔진밸브를 열리게 하는 여러 리프터에서 오일을 유지하는 복귀자인(62)을 막도록 한다.

제5도는 블리드 솔레노이드 제어밸브(44), 엔진밸브 리프터(51), 캠종동자(68), 오버 헤드 캠(70), 엔진 밸브스프링(72) 및 엔진밸브(74)를 보여주는 오버헤드 캠 시스템의 한개의 엔진밸브의 제어를 설명해 준다.

부가적으로 리프터로부터 그리고 리프터에 오일공급용 여러 오일공급통로(60) 및 리프터 오일블리드 통로(62)가 도시되어 있다.

오버헤드 캠(70)은 기초 직경(76)을 갖고 있으며 특히 원주 위치에서 연장된 것은 돌기부(78)이다.

캠 종동자(68)가 캠포면을 따라 움직이면 로우브의 상승 및 하강표면은 엔진밸브(72)가 개,폐되게 한다.

이는 통상의 밸브작동이며 여기에서는 설명을 생략한다.

오버혜드 캠 시스템에서 본 발명은 캠 종동자(68)용 피봇점을 제어하도록 밸브 리프터 피스톤(80)의 높이 길이를 이용한다.

밸브 리프터(51)의 피스톤(80)이 하우징 (82)으로부터 멀리 연장되면 캠 종동자(68)는 캠(70)외형에 접하여 밸브를 좀더 빨리 또는 좀더 늦게 개,폐 되도록 각각 작동될 것이다.

실린더속에 보다 많은 연료가 공급되어야 하는 무거운 부하나 또는 고속엔진 작동시에 밸브가 보다 이른 개방과 따라서 좀더 긴 기간동안 개방되어야 한다.

만일 리프터 피스톤(80)이 밸브 리프터 (51)의 하우징(82)속으로 수축하면 캠의 외형은 캠 종동자(68)를 리프터 위로 내리 밀도록 할 것이다.

리프터(51)의 전길이가 리프터의 길이에 고정될 때 캠(70)의 외형은 종동자(68)를 엔진밸브(74)에 내리 밀도록 하여 밸브스프링(72)에 반발하야 밸브(74)를 열게한다.

공전상태에서 엔진밸브 개방은 늦어야 하고 밸브 개방크기는 작아야 하며 밸브를 다른 때보다 먼저 달아야 한다.

이는 엔진속에 연료의 공급을 적게해야 하기 때문이며 공전속도에서 엔진의 배기는 개선된다.

또한 공전상태에서 엔진밸브를 짧은 기간동안 여는 것은 밸브오버랩을 제거하여 배기를 남기지 않아 새로운 흡입 연료의 오염을 감소시킨다.

밸브 오버랩은 시간이 더 짧아지는 고슥 및 고부하시 연소질에 대한 문제점을 적게하여 엔진을 통과하는 다지관 압력차는 감소된 오염으로 인하여 감소된다.

그러나 고속도 및 고부하에서 오버랩은 출력을 증대시키고 경제적인 문제점을 개선한다.

리프터 피스톤(80)이 하우징 내,외에서 움직이도록 유압리프터 (51)에 오일의 공급은 제어된다.

올바른 작동시기에 도달하면 솔레노이드 제어밸브(44)는 복귀라인(62)을 밀폐시켜 유압리프터(51)의 오일을 유지시킨다. 이는 리프터 피스톤(80)이 일정하게 유지되도록 견고한 오일 링크가 되게 하여 캠 종동자(68)가 그때 밸브(74)를 작동시키도록 캠(70)의 작동력하에서 리프터 피스톤에 피봇된다.

제4도엔 밸브러프터(51)의 분해도가 도시되어 있다. 도시된 밸브리프터는 복귀스프링(84), 체크밸브 리테이너(86), 체크보올밸브(88) 및 스프링(90), 체크밸브피스톤(92), 리프터 피스톤(80)과 피스톤 리테이너(94)를 포함하는 리프터 몸체(82)를 갖고 있다.

피스톤의 연장위치에 리프터 핀스톤(80)을 복귀시키는 것이 복귀스프링(84)의 기능이며 여기에서 제7도에 도시한 바와 같은 오일라인(60)으로부터의 압력 펄스에 복귀스프링(84)의 힘을 부가한 것으로 도시되어 있는 바와 같이 피스톤(50)을 복귀시키는 데 협력한다.

체크보올(88), 보올스프링(90) 및 밸브리테이너(86)는 체크밸브피스톤(92)의 내부에 오일을 유지하도록 가동되어 오일이 복귀라인(62)으로 리프터에서 흘러나가도록 한다.

제3도에서 도시한 바와 같이 오일공급라인(62)을 밸브몸체(82)의 상부에서 밸브리프터속으로 들어가서 밸브몸체(82)의 바닥에 있는 오리피스(96)밖으로 흘러나간다.

따라서 오일의 흐름은 체크밸브를 통하여 복귀스프링(84)이 위치한 공동속으로 흘러가서 오리피스(96)를 통하여 리프터의 바닥밖으로 흘러가게 된다.

제6도는 푸쉬로드 구성에 대한 본 발명의 적응을 예시한다. 캠(98)은 피스톤아래에 있으며 푸쉬로드(100)는 엔진밸브(104)를 개,폐하도록 캠(98)과 로커아암(102)사이에 연결되어 있다.

캠, 푸쉬로드, 로커아암 및 밸크어셈블리의 작동은 잘 알려져 있으며 여기서는 설명하지 않기로 한다.

그러나 캠 (98)과 로커아암(102)사이와 푸쉬로드(100)에 일치하여 솔레노이드 제어 유압밸브 리프터(106)가 있다.

이 시스템의 작등은 리프터(106)내 피스톤(108, 109)의 양측사이에서 솔레노이드(110)의 제어하에서 유압 링크가 이루어진다고한 전술한 내용과 유사하다.

따라서 제어 솔레노이드(110)가 작동되지 아니할 때 오일은 체크밸브(67)과 유압리프터를 통하여 오일공급통로(60)로부터 흘러나올 것이다.

만일 하부 푸쉬로드 피스톤(109)이 캠(98)표면위로 움직인다면 오일은 블리드통로(bleed passageways)(62)속으로 리프터를 밀어낼 것이다.

그러나 일단 솔레노이드가 작동하게 되면 블리드 통로는 잠겨지고 2개의 피스톤(108, 109)사이의 오일은 단단한 링크를 이루어 하부 피스톤(109)의 운동이 푸쉬로드 피스톤(108)에 연결되어 푸쉬로드(100)가 밸브 를 열기 위한 통상의 방식으로 로커아암(102)위에서 작동되도록 한다.

따라서 제5도의 시스템에서와 같이 독특한 이러한 시스템에서 단단한 링크의 형성은 엔진밸브(104)의 타이밍을 제어한다.

제7도는 시스템의 타이밍을 그래프도로 나타낸 것이다. 특히 상부 트레이스(trace)(112)는 솔레노이드 제어밸브(110)의 폐쇄를 나타내고 중앙의 트레이스(114)는 통로라인(60, 62)에서 압력펄스를 나타내며 하부 트레이스(116)은 엔진밸브의 움직임을 나타낸 트레이스이다.

중앙의 트레이스에 대하여 살펴보면 이 트레이스는 시스템의 압력 트레이스를 보여주는데 제1펄스(118)는 오일이 리프터(51)로부터 제거되게 리프터 피스톤(80)을 밀어 내리는 방식으로 캠(70)과 접하는 캠 종동자(68)이다.

제2펄스(120)는 솔레노이드를 막고 단단한 오일링크를 이룸으로써 발생된 펄스와 링크에 캠종동자를 통하여 갑작스럽게 가해진 캠의 압력이다.

제3펄스(122)는 유압통로의 내부로부터의 반응의 결과로서 오일라인에서의 에코(echo)이다.

제1도, 제2도 및 제5도에서 여러 채움 및 복귀체크밸브(67, 69 및 69a)는 설계자가 오일이 흐르기를 원하는 방향을 제외하고서 오일의 흐름을 막는다.

본 발명 시스템은 엔진밸브를 여는 시기를 주로 제어하는 데에 관한 것으로 캠 디자인에 따라 밸브를 여는 시간뿐만 아니라 밸브 자체의 리프트량을 제거한다.

전술한 바와 같이 ECU(32)는 실제적인 엔진작동상태에서 엔진밸브가 열리는 이상적인 시간을 결정한다.

이는 타이밍 유니트(40, 42)에 의하여 이루어지며 여기에서 제1타이밍 유니트(42)는 제1실린더에서 압축 행정의 엔진 피스톤 상사점과 같은 소정의 엔진상태로부터 시간을 표시하는 독립적인 타이밍 유니트이다.

제1도에서 도시된 바와 같이 페이스 로크 루우프(36)의 논리로 타이밍부재(34)를 연결하는 센서(124)는 제1실린더의 상사점에서의 엔진위치 및 시스템상의 또다른 알려진 위치를 표시하는 특수한 신호를 발신할 것이다.

타이밍부재(34)의 적절한 설계에 의하여 각각 및 모든 엔진 피스톤의 상사점 위치를 잘 표시할 수 있으며 타이밍부재의 또다른 설계에 의하여 신호가 발신되어 제1실란더의 상사점위치가 특히 동일하게 될 것이다.

주어진 엔진상태에 적합한 PROM(30)에 있는 엔진상태의 맵을 위치시키므로써 특수한 실린더에 적합한 엔진의 흡입밸브 개방시간은 알려진 실런더의 상사점으로부터의 시간으로 기억된다.

이러한 시간 값은 타임 유니트(40)에 위치하여 페이스 로크루우프 파인 타이밍신호(38)는 소정의 숫자까지 특정 실린더의 타이밍 유니트(40)를 세어나가면서 작동한다.

출력신호(126)는 본 발명 시스템에서 솔레노이드 제어밸브(44-50)가 닫혀야 하는 시간에 밸브가 작동하도록 하는 시간을 표시하도록 발신된다.

그 신호는 마이크로 프로세서(32)를 통하여 작동하기 위한 특정의 솔레노이드를 작동시킨다.

상기 시스템은 주어진 실린더용 흡기밸브 또는 배기밸브 중 어느 하나의 개방시간을 제어하는 방벙에 대하여 알려 준다.

캠 돌기부(78)의 하측에 있는 엔진밸브(74)의 실제적인 폐쇄를 제어하기 위하여 고효율의 솔레노이드가 요한다.

리프터에 대한 베어링 힘과 솔레노이드 제어밸브(44)의 플런저에 대하여 오일을 통하여 전달된 힘은 플런저가 움직이기 대단히 어려울 정도로 크다.

그러나 엔진밸브(74)를 닫는 시간이 개방시간의 직접적인 함수이며 개방시간이 캠(70)의 돌기부(78)의 꼭대기에 가까워지며 닫는 시간이 캠의 뒷면 캠의 돌기부(78)의 꼭대기에 더욱 가까워지게 된다.

제7도를 참고로 하여 보면 발신된 다양한 입력펄스(118, 120, 122)는 유체 시스템을 통하여 제공된다.

이러한 펄스는 리프트 피스톤(80)을 정상위치로 복귀시키도록 부가적인 오일을 여러 리프터 (51-58)속에 들어 가게 한다.

그러나 캠(70)의 돌기부(78)에 의하여 제어되는 리프터에 있어서, 리프터 피스톤(80)의 압력펄스는 캠(70)이 밸브스템(74)을 움직이기 시작할 때 피스톤을 움직이지 않게 한다.

캠개방 만곡부(ramp)가 캠 종동자(68)를 움직이기 시작할 때 개방 솔레노이드밸브(44)는 리프터 피스톤 (50)이 내려가게 한다.

리프터(51)밖으로 오일의 흐름은 씨프터를 채우는 체크밸브(88)를 닫는다.

이는 리프터밖으로 오일을 흘러보내어 복귀 체크밸브(69)를 열게하여 개방 솔레노이드밸브(44)를 통하여 흐른다. 동일의 솔레노이드밸브(44)에 쌍을 이룬 리프터(57)가 복귀체크밸브(69a)는 제어되지 않은 흐름이 한쌍의 다른 리프터(57)속에 역류되는 것을 방지하기 위한 상기 흐름에 의하여 닫혀진다.

따라서 솔레노이드밸브(44)는 리프터(51)의 밖으로 오일의 유동을 절대적으로 제어한다.

그때 솔레노이드밸브(44)밖으로의 오일유동은 최대 연장위치까지 역 펌핑하도록 공전 리프터에 연결된다.

리프터(51)는 엔진밸브(74)를 개방할 정확한 개시시간인지를 ECU(32)가 결정할 때까지 계속하여 내려가게 한다.

그때 ECU(32)는 솔레노이드밸브(44)를 닫기 위한 전기적 신호를 발생시켜서 리프터(51)의 밖으로 오일의 흐름을 멈추고 리프터 몸테내의 단단한 유압링크를 구성하게 한다.

이때에 리프터(51)내 유압유체를 압축하는 힘은 밸브스프링(72)을 압축하는데 소요되는 힘보다 훨씬 크게 된다.

캠의 운동은 그때 리프터를 낮추기 보다는 오히려 엔진밸브(74)를 연다.

캠 종동자(68)와 밸브(74)는 캠(70)윤곽에 따른 운동을 밸브에 가하는 나머지 캠 윤곽을 따라가지만 초기 리프터의 처짐량에 의하여 감소된다.

캠(70)이 엔진밸브(74)를 닫게되면 종동자(68)는 엔진밸브시트(74)와 같이 캠(70)과의 접촉이 떨어져 캠 윤곽이 기초원(76)을 향하여 계속 경사지게 된다.

이때 솔레노이드밸브(44)가 아직 닫혀져 있는 때에 다른 리프터(52-58)로부터의 펄스는 채울 체크밸브(67)를 통하여 들어가고 리프터 복귀스프링(84)의 도움으로 캠 종동자(68)가 캠 기초원(76)과 접촉상태를 유지하도록 리프터 피스톤(80)을 핌핑하게 된다.

리프터가 재차 완전히 연장되고 캠 종동자(68)가 재차 기초원(76)과 접촉상태에 있는 어떤 점에서 솔레노이드밸브(44)는 다시 열려서 사이클을 완수하고 다음 사이클에 대비할 수 있다.

이 시기 이전에 솔레노이드밸브를 여는 것은 다른 실린더로부터 압력펄스가 채움 체크밸브로 리프터를 통하여 흘러가게 하고, 피스톤이 복귀되도록 어떤 작동이 없이 개방솔체노이드밸브를 통하여 흘러나가게 한다

여러 밸브스프링(72)과 캠 종동자(68, 102)에 의하여 밸브(74, 104)에 가해진 결과적인 캠의 힘은 대단히 강력하여 캠 종동자는 밸브의 개방 또는 폐쇄위치에 있을 때의 최소의 저항통로를 갖게 하는 것이 바람직하다.

그러한 최소의 저항통로는 오일시스템의 유압에 대하여 작동하는 리프터상의 피스톤이며 캠 종동자는 솔레노이드밸브가 닫힐 때까지 리프터밖으로 오일을 유도하게 된다.

본 시스템의 작동상 잇점은 엔진이 주어진 엔진 크기에 비하여 더 큰 출력을 내며 아주 큰 대형 엔진에서는 감소된 밸브 오버랩으로주터 공전상태에서 희석도(dilution charge)를 적게하고 연료효율도 더 좋게 한다.

부가적으로 흡,배기 밸브에 의하여 탄화수소 및 배기가스의 질이 잘 제어된다.

감속중에 실린더로 들어가는 연료의 량은 감도되어 따라서 감속배기가스와 연료절약 효과가 개선된다.

본 발명 시스템에서, 비활동적인 리프터의 피스톤을 캠기초원에 복귀시키기 위하여 처진 리프터로부터의 압력펄스(118-122)를 사용하는 것은 확실히 잇점이 있다.

이렇게 함으로써, 각각의 밸브 개방시기의 개시위치는 동일화되고 반복될 수 있다.

게다가 캠기초원 및 캠타격에 의한 마모에 견디도록 캠종동자를 위치시켜 리프터 피스톤을 복귀시키므로써 종동자는 소음을 없앨 수 있다.

본 시스템에서 리프터의 반응을 개선됐기 위하여 오일이 펄스화되어 리프터속에 신속히 들어가서 감소하지 않도록 리프터에 제공된 오일이 제한받지 않게 할이 필요하다.

시스템에 그러한 고압력의 사용은 발신된 압력펄스에 따른 것이고 적절한 오일 링(128)은 제5도에 도시된 바와 같이 리프터에 위치해 있음을 알 수 있다.

리프터(51)의 내부는 리프터 피스톤(80)이 복귀스프링(84)을 묶지 않고 가압할 수 있게 되어 있다.

그러한 형상은 복귀스프링의 코일을 속박하도록 리프터 피스톤이 너무 가까이 복귀하지 않게 하는 것이 설계상 문제이다.

본 시스템은 주로 엔진밸브의 제어용 시스템에 기초를 둔 단일 기능 마이크로 프로세서에 대하여 기술되었으며 그러한 제어시스템은 전체 시스템으로 점화 및 연료분사 시스템과 합쳐질 수 있다.

이는 점화 및 연료분사 시스템이 다량의 같은 입력신호가 요하고 본 발명 시스템과 같이 많은 같은 처리 능력을 모두 갖는한 쉽게 이루어진다.

따라서 폐쇄된 루우프 유압시스템에서 캠작동에 의하여 발신된 유압펄스는 캠의 베이스 라인 위치에 리프터를 복귀시키기 위한 유체라인상의 고압펄스를 발신시키도록 작동되고 제어시스템에 기초를 둔 마이크로 프로세서를 사용하는 엔진밸브 타이밍 제어시스템에 대하여 이미 기술하였다.

본 시스템은 각각의 실린더를 각각 제어하는 방법을 알려주며 제어타이밍은 유일하고 독립적이거나 전 또는 후에 실린더의 타이밍 함수가 동일한 실린더의 이전 사이클의 함수는 아니다.

여러 매개변수는 모든 엔진중 단 하나의 실린더 또는 엔진재의 각각의 특정한 실린더일 수 있는 알고 있는 실린더의 아는 위치를 표시하는 독립적 타이머에 신호를 매개변수가 제공하도록 되어 있는 디자인의 함수이다.

Claims (2)

1. 각각의 밸브(74)용 타이밍 돌기부(78)와 캠기초원(76)을 가진 캠(70)을 구비한 캠축, 각각의 캠(70)과 밸브(74)사이에 결합된 캠 종등자(68)에 의해 소정의 타임 시이퀸스에 따라 각각의 실린더 밸브를 개방 및 폐쇄하는 작동이 가능한 각각의 캠, 유압유체원(64) 및 캠 종등자(68)를 밸브(74)에 결합시키는 작동이 가능한 각각의 실린더 밸브용 유압밸브 리프터(51)를 가진, 내연기관 내의 적어도 2개의 실린더 밸브의 작동 시간을 개별적으로 제어하기 위한 엔진밸브 타이밍 제어시스템에 있어서, 밸브리프터(51)에 연결되고, 입, 출구를 갖고 있으며 상기 밸브리프터를 통하여 유압유체 흐름을 허용하도록 정상 개방되어 있는 솔레노이드 제어밸브(44); 상기 리프터를 상기 유압유체원(64) 및 상기 제어밸브(44)의 출구와 연결시키는 유체공급라인(60); 각각의 상기 리프터와 상기 피결합 제어밸브와 상기 입구 포오트와의 사이에 연결된 유체 복귀라인(62); 상기 제어밸브(44)를 통하여 한 방향으로 유체의 흐름을 제어하기 위하여 각각의 상기 유체공급 및 유체복귀 라인이 위치된 체크밸브(57, 69, 69a); 신호를 발생시키기 위하여 엔진작동상태에 반응하는 복수개의 센서(26, 27, 28, 134); 및 상기 캠 종동자 부재가 상기 실린더 밸브를 작동시키도록 유체의 흐름이 상기 리프터내 유압링크를 형성하는 것을 방지하기 위하여 상기 제어밸브를 작동시킬 수 있는 제어신호를, 내장된 엔진 제어방식 및 상기 센서신호에 따라 발생시키기 위한 마이크로 프로세서를 가진 전자제어 유니트(32)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 엔진밸브 타이밍 제어시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어밸브중의 하나가 상기 펄스를 다른 상기 리프터들에 전달하도록 작동되어 각각의 제어밸브를 폐쇄시키고 이에 따라 상기 리프터를 캠 기초원에 복귀시킬 때 발생된 유체압력 펄스에 반응하는 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진밸브 타이밍 제어시스템.

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