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KR101684560B1 - 실린더 휴지 엔진 - Google Patents

실린더 휴지 엔진 Download PDF

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KR101684560B1
KR101684560B1 KR1020150177479A KR20150177479A KR101684560B1 KR 101684560 B1 KR101684560 B1 KR 101684560B1 KR 1020150177479 A KR1020150177479 A KR 1020150177479A KR 20150177479 A KR20150177479 A KR 20150177479A KR 101684560 B1 KR101684560 B1 KR 101684560B1
Authority
KR
South Korea
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outer body
lift
inner body
cylinder
variable valve
Prior art date
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Expired - Fee Related
Application number
KR1020150177479A
Other languages
English (en)
Inventor
최명식
김원규
황규한
곽영홍
Original Assignee
현대자동차 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to KR1020150177479A priority Critical patent/KR101684560B1/ko
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • F01L13/0021—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque by modification of rocker arm ratio
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
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    • F02D13/0207—Variable control of intake and exhaust valves changing valve lift or valve lift and timing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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Abstract

본 발명은 일부의 실린더의 휴지 또는 가변 밸브 리프트를 구현함과 동시에 다른 일부의 실린더의 가변 밸브 리프트를 구현하는 실린더 휴지 엔진에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 실린더 휴지 엔진은, 적어도 두 개 이상의 실린더가 구비되고, 일부 실린더의 휴지를 선택적으로 수행하는 실린더 휴지 엔진으로서, 선택적으로 휴지가 수행되는 적어도 하나 이상의 휴지 실린더; 휴지가 수행되지 않는 적어도 하나 이상의 비휴지 실린더; 상기 휴지 실린더의 흡기측에 구비되어 밸브의 리프트를 3개의 리프트 중 하나로 구현하도록 작동되는 3단 가변 밸브 리프트 장치; 상기 휴지 실린더의 배기측 및 상기 비휴지 실린더의 흡기측에 구비되어 밸브의 리프트를 2개의 리프트 중 하나로 구현하도록 작동되는 2단 가변 밸브 리프트 장치; 및 상기 비휴지 실린더의 배기측에 구비되어 밸브의 리프트를 단일 리프트로 구현하도록 작동되는 밸브 개폐 장치;를 포함할 수 있다.
상기 3단 가변 밸브 리프트 장치가 구현하는 3개의 밸브 리프트는 제로 리프트, 노멀 리프트, 및 하이 리프트이고, 상기 3단 가변 밸브 리프트 장치는 유압에 의해 작동되어 노멀 리프트 또는 하이 리프트를 구현할 수 있다.

Description

실린더 휴지 엔진{CYLINDER DEACTIVATION ENGINE}
본 발명은 실린더 휴지 엔진에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휴지되는 않는 실린더의 밸브 리프트를 가변시킬 수 있는 실린더 휴지 엔진에 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.
한편, 휴지되는 실린더에는 혼합기가 주입하지 않도록 밸브의 제로 리프트(zero lift)를 선택적으로 구현하는 가변 밸브 리프트(variable valve lift) 기술이 적용될 수 있다.
하지만, 기존의 실린더 휴지 장치에 의해 구현되는 실린더 휴지 엔진에서는 휴지가 수행되지 않는 실린더의 밸브가 일정한 노멀 리프트로 작동되어 밸브 리프트를 엔진의 회전속도에 따라 적절한 리프트로 구현하지 못하는 단점이 있었다. 또한, 휴지가 수행되지 않는 실린더의 밸브 리프트를 가변하기 위한 구성이 복잡해지면, 엔진의 중량 및 원가가 과도하게 상승될 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 일부의 실린더의 휴지 또는 가변 밸브 리프트를 구현함과 동시에 다른 일부의 실린더의 가변 밸브 리프트를 구현하는 실린더 휴지 엔진을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 실린더 휴지 엔진은, 적어도 두 개 이상의 실린더가 구비되고, 일부 실린더의 휴지를 선택적으로 수행하는 실린더 휴지 엔진으로서, 선택적으로 휴지가 수행되는 적어도 하나 이상의 휴지 실린더; 휴지가 수행되지 않는 적어도 하나 이상의 비휴지 실린더; 상기 휴지 실린더의 흡기측에 구비되어 밸브의 리프트를 3개의 리프트 중 하나로 구현하도록 작동되는 3단 가변 밸브 리프트 장치; 상기 휴지 실린더의 배기측 및 상기 비휴지 실린더의 흡기측에 구비되어 밸브의 리프트를 2개의 리프트 중 하나로 구현하도록 작동되는 2단 가변 밸브 리프트 장치; 및 상기 비휴지 실린더의 배기측에 구비되어 밸브의 리프트를 단일 리프트로 구현하도록 작동되는 밸브 개폐 장치;를 포함할 수 있다.
상기 3단 가변 밸브 리프트 장치가 구현하는 3개의 밸브 리프트는 제로 리프트, 노멀 리프트, 및 하이 리프트이고, 상기 3단 가변 밸브 리프트 장치는 유압에 의해 작동되어 노멀 리프트 또는 하이 리프트를 구현할 수 있다.
상기 휴지 실린더의 배기측에 배치되는 상기 2단 가변 밸브 리프트 장치가 구현하는 2개의 밸브 리프트는 제로 리프트 및 노멀 리프트이고, 상기 2단 가변 밸브 리프트 장치는 유압에 의해 작동되어 제로 리프트를 구현할 수 있다.
상기 바휴지 실린더의 흡기측에 배치되는 상기 2단 가변 밸브 리프트 장치가 구현하는 2개의 밸브 리프트는 노멀 리프트 및 하이 리프트이고, 상기 2단 가변 밸브 리프트 장치는 유압에 의해 작동되어 하이 리프트를 구현할 수 있다.
상기 3단 가변 밸브 리프트 장치 및 상기 2단 가변 밸브 리프트 장치는 유압에 의해 작동될 수 있다.
상기 실린더 휴지 엔진은, 상기 3단 가변 밸브 리프트 장치 및 상기 2단 가변 밸브 리프트 장치를 작동시키기 위한 유압을 발생시키는 오일 펌프; 상기 오일 펌프로부터 발생된 유압이 상기 3단 가변 밸브 리프트 장치 및 상기 2단 가변 밸브 리프트 장치에 공급되도록 선택적으로 개방되는 오일 컨트롤 밸브; 및 상기 오일 컨트롤 밸브의 개폐를 제어하는 제어기;를 더 포함할 수 있다.
상기 오일 컨트롤 밸브는 제1, 2, 3, 4 오일 컨트롤 밸브를 포함하고, 상기 제1, 2, 3, 4 오일 컨트롤 밸브의 개폐에 따라 4가지 구동 모드가 구현될 수 있다.
상기 실린더 휴지 엔진은, 상기 3단 가변 밸브 리프트 장치에 유압을 공급하도록 상기 제1 오일 컨트롤 밸브와 연통되는 제1 오일 공급 유로; 상기 비휴지 실린더의 흡기측에 배치된 2단 가변 밸브 리프트 장치에 유압을 공급하도록 상기 제2 오일 컨트롤 밸브에 연통되는 제2 오일 공급 유로; 하나의 휴지 실린더의 배기측에 배치된 2단 가변 밸브 리프트 장치 및 상기 하나의 휴지 실린더의 흡기측에 배치된 3단 가변 밸브 리프트 장치에 유압을 공급하도록 상기 제3 오일 컨트롤 밸브에 연통되는 제3 오일 공급 유로; 및 다른 하나의 휴지 실린더의 배기측에 배치된 2단 가변 밸브 리프트 장치 및 상기 다른 하나의 휴지 실린더의 흡기측에 배치된 3단 가변 밸브 리프트 장치에 유압을 공급하도록 상기 제4 오일 컨트롤 밸브에 연통되는 제4 오일 공급 유로;를 더 포함할 수 있다.
상기 실린더 휴지 엔진은 중공의 원통형상으로 형성된 캠 축을 더 포함하고, 상기 제1, 2, 3, 4 오일 공급 유로는 상기 캠 축의 중공을 통하여 상기 2단 가변 밸브 리프트 장치 및 상기 3단 가변 밸브 리프트 장치에 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 4가지 구동 모드는, 상기 휴지 실린더 및 상기 비휴지 실린더의 모든 밸브가 노멀 리프트로 작동되는 제1 모드; 상기 휴지 실린더의 흡기밸브 및 배기밸브는 제로리프트로 작동되고, 상기 비휴지 실린더의 흡기밸브는 노멀 리프트로 작동되는 제2 모드; 상기 휴지 실린더의 흡기밸브 및 배기밸브는 제로리프트로 작동되고, 상기 비휴지 실린더의 흡기밸브는 하이 리프트로 작동되는 제3 모드; 및 상기 휴지 실린더 및 상기 비휴지 실린더의 모든 밸브가 하이 리프트로 작동되는 제4 모드;일 수 있다.
상기 제1 모드는 상기 제1, 2, 3, 4 오일 컨트롤 밸브가 모두 폐쇄됨으로써 구현되고, 상기 제2 모드는 상기 제1, 2 오일 컨트롤 밸브가 폐쇄되고, 상기 제3, 4 오일 컨트롤 밸브가 개방됨으로써 구현되고, 상기 제3 모드는 상기 제1 오일 컨트롤 밸브가 폐쇄되고, 상기 제2, 3, 4 오일 컨트롤 밸브가 개방됨으로써 구현되고, 상기 제4 모드는 제1, 2 오일 컨트롤 밸브가 개방되고, 상기 제3, 4 오일 컨트롤 밸브가 폐쇄됨으로써 구현될 수 있다.
상기 2단 가변 밸브 리프트 장치는, 캠의 회전에 따라 선택적으로 레버운동 하며, 일단에 밸브가 연결되고, 타단에 레버운동의 회전 축이 구비되며, 내측 공간을 형성하는 아우터 바디; 상기 아우터 바디의 내측 공간에 배치되고, 그 일단이 상기 아우터 바디의 일단과 회전 가능하게 연결되는 이너 바디; 상기 아우터 바디의 일단 및 상기 이너 바디의 일단을 관통하도록 배치되어 상기 아우터 바디와 상기 이너 바디를 연결하는 연결 축; 및 상기 연결 축을 중심으로 상기 아우터 바디와 상대회전 된 상기 이너 바디를 원위치시키도록 구비되는 로스트 모션 스프링;을 포함할 수 있다.
상기 이너 바디는 상기 아우터 바디에 선택적으로 고정될 때, 상기 캠의 회전에 따라 상기 아우터 바디의 레버운동 회전 축을 중심으로 상기 아우터 바디와 함께 레버운동 하고, 상기 이너 바디는 상기 아우터 바디와의 고정이 해제될 때, 상기 이너 바디만이 상기 캠의 회전에 따라 상기 연결 축을 중심으로 레버운동 할 수 있다.
상기 휴지 실린더의 배기측에 구비되는 2단 가변 밸브 리프트 장치는, 상기 아우터 바디가 상기 이너 바디와 함께 레버운동 함으로써 밸브의 노멀 리프트가 구현되고, 상기 이너 바디만이 상기 연결 축을 중심으로 레버운동 함으로써 밸브의 제로 리프트가 구현될 수 있다.
상기 비휴지 실린더의 흡기측에 구비되는 2단 가변 밸브 리프트 장치는, 상기 아우터 바디가 상기 이너 바디와 함께 레버운동 함으로써 밸브의 하이 리프트가 구현되고, 상기 아우터 바디가 상기 연결 축을 중심으로 레버운동 된 이너 바디에 구속되어 레버운동 함으로써 밸브의 노멀 리프트가 구현될 수 있다.
상기 2단 가변 밸브 리프트 장치는, 상기 이너 바디가 내측 공간을 형성하고, 상기 이너 바디의 내측 공간에 배치되며, 상기 이너 바디와 회전 가능하게 연결되고, 상기 캠의 회전에 따라 상기 이너 바디가 레버운동 하도록 상기 캠과 구름 접촉하는 롤러를 더 포함할 수 있다.
상기 3단 가변 밸브 리프트 장치는, 캠의 회전에 따라 선택적으로 레버운동 하며, 일단에 상기 밸브가 연결되고, 타단에 레버운동의 피봇 축이 구비되며, 2개의 내측 공간을 형성하는 아우터 바디; 상기 아우터 바디의 어느 하나의 내측 공간에 배치되고, 그 일단이 상기 아우터 바디의 일단과 회전 가능하게 연결되는 제1 이너 바디; 상기 아우터 바디의 다른 하나의 내측 공간에 배치되고, 그 일단이 상기 아우터 바디의 일단과 회전 가능하게 연결되는 제2 이너 바디; 상기 아우터 바디, 상기 제1 이너 바디, 및 상기 제2 이너 바디의 일단을 관통하도록 배치되어 상기 아우터 바디와 상기 제1, 2 이너 바디를 연결하는 연결 축; 상기 연결 축을 중심으로 상기 아우터 바디와 상대회전 된 상기 제1 이너 바디를 원위치시키도록 구비되는 제1 로스트 모션 스프링; 및 상기 연결 축을 중심으로 상기 아우터 바디와 상대회전 된 상기 제2 이너 바디를 원위치시키도록 구비되는 제2 로스트 모션 스프링;을 포함할 수 있다.
상기 캠은 2개의 캠으로 구성되고, 상기 제1 이너 바디는 상기 아우터 바디에 선택적으로 고정되어 상기 2개의 캠 중 어느 하나의 회전에 따라 상기 아우터 바디의 레버운동 피봇 축을 중심으로 상기 아우터 바디와 함께 레버운동 하거나 상기 아우터 바디와의 고정이 선택적으로 해제되어 상기 어느 하나의 캠의 회전에 따라 상기 연결 축을 중심으로 레버운동 하며, 상기 제2 이너 바디는 상기 아우터 바디에 선택적으로 고정되어 상기 2개의 캠 중 다른 하나의 회전에 따라 상기 아우터 바디의 레버운동 피봇 축을 중심으로 상기 아우터 바디와 함께 레버운동 하거나 상기 아우터 바디와의 고정이 선택적으로 해제되어 상기 다른 하나의 캠의 회전에 따라 상기 연결 축을 중심으로 레버운동 할 수 있다.
상기 실린더 휴지 엔진은, 상기 3단 가변 밸브 리프트 장치는, 상기 아우터 바디에 구비되고, 상기 오일 펌프로부터 발생된 유압에 의해 상기 제1 이너 바디를 상기 아우터 바디에 선택적으로 고정시키도록 작동되는 제1 랫칭핀; 및 상기 아우터 바디에 구비되고, 상기 오일 펌프로부터 발생된 유압에 의해 상기 제2 이너 바디를 상기 아우터 바디에 선택적으로 고정시키도록 작동되는 제2 랫칭핀;을 포함할 수 있다.
상기 제1, 2 이너 바디의 타단에는 상기 제1, 2 이너 바디의 원위치 시에 상기 아우터 바디의 타단에 걸리도록 돌출된 스토퍼가 각각 형성될 수 있다.
상기 제1 로스트 모션 스프링은 상기 연결 축에 감기도록 배치되고, 일부분이 상기 아우터 바디에 고정되며, 타부분이 상기 제1 이너 바디에 고정될 수 있다.
상기 제2 로스트 모션 스프링은 상기 연결 축에 감기도록 배치되고, 일부분이 상기 아우터 바디에 고정되며, 타부분이 상기 제2 이너 바디에 고정될 수 있다.
상기 제1 랫칭핀은 유압이 공급됨에 따라 유압에 의해 밀려 상기 제1 이너 바디를 상기 아우터 바디에 고정시키고, 유압이 해제됨에 따라 스프링에 의해 밀려 상기 제1 이너 바디와 상기 아우터 바디의 고정을 해제시키도록 작동될 수 있다.
상기 제2 랫칭핀은 유압이 공급됨에 따라 유압에 의해 밀려 상기 제2 이너 바디와 상기 아우터 바디의 고정을 해제시키고, 유압이 해제됨에 따라 스프링에 의해 밀려 상기 제2 이너 바디를 상기 아우터 바디에 고정시키도록 작동될 수 있다.
상기 제1 이너 바디가 상기 아우터 바디에 고정되는 경우에 밸브의 하이 리프트가 구현될 수 있다.
상기 제1 이너 바디와 상기 아우터 바디에 고정이 해제되고, 상기 제2 이너 바디가 상기 아우터 바디에 고정되는 경우에 밸브의 노멀 리프트가 구현될 수 있다.
상기 제1 이너 바디와 상기 아우터 바디에 고정 및 상기 제2 이너 바디와 상기 아우터 바디에 고정이 모두 해제되는 경우에 밸브의 제로 리프트가 구현될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 휴지 실린더의 휴지를 구현함과 동시에 비휴지 실린더의 가변 밸브 리프트를 구현하는 것이 가능하다.
또한, 휴지 실린더의 비휴지 시에 휴지 실린더의 가변 밸브 리프트를 구현하는 것이 가능하다.
나아가, 4개의 오일 컨트롤 밸브가 엔진 구동의 4가지 모드를 구현함으로써, 엔진의 상태 및 차량의 주행 상태에 따라 엔진의 효율적인 구동이 가능하다.
따라서, 궁극적으로 연비의 향상을 극대화 시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실린더 휴지 엔진에 적용되는 3단 가변 밸브 리프트 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 실린더 휴지 엔진에 적용되는 3단 가변 밸브 리프트 장치의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 실린더 휴지 엔진에 적용되는 3단 가변 밸브 리프트 장치의 배면도이다.
도 4는 도 2의 A-A 선을 따라 절개한 단면도이다.
도 5는 도 2의 B-B 선을 따라 절개한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 실린더 휴지 엔진에 적용되는 2단 가변 밸브 리프트 장치의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 실린더 휴지 엔진에 적용되는 2단 가변 밸브 리프트 장치의 측단면도다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 실린더 휴지 엔진의 구성도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 실린더 휴지 엔진의 4가지 구동 모드를 구현하는 유압 공급을 보여주는 블록도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 실린더 휴지 엔진의 4가지 구동 모드를 나타낸 표이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실린더 휴지 엔진에 적용되는 3단 가변 밸브 리프트 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 실린더 휴지 엔진에 적용되는 3단 가변 밸브 리프트 장치의 평면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 실린더 휴지 엔진에 적용되는 3단 가변 밸브 리프트 장치의 배면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 3단 가변 밸브 리프트 장치(100)는 아우터 바디(110), 제1 이너 바디(120), 롤러(160), 제2 이너 바디(130), 연결 축(140), 제1 로스트 모션 스프링(150), 및 제2 로스트 모션 스프링(151)을 포함한다.
상기 아우터 바디(110)는 캠 축(10, 20)의 회전력을 선택적으로 전달받아 레버운동 하며, 밸브(40, 50)를 개폐시키도록 작동된다. 또한, 상기 캠 축(10, 20)의 회전운동을 상기 아우터 바디(110)의 레버운동으로 변환시키도록 상기 캠 축(10, 20)에는 복수개의 캠(30)이 형성되거나 구비된다. 여기서, 상기 밸브(40, 50)는 엔진의 흡기밸브(40) 또는 배기밸브(50)이다. 나아가, 상기 아우터 바디(110)의 내측에는 상기 아우터 바디(110)가 수직방향으로 관통된 2개의 공간(112, 113)이 형성된다. 즉, 상기 아우터 바디(110)는 레버운동 하도록 일정한 길이를 가지며, 상기 아우터 바디(110)의 2개의 내측 공간(112, 113)이 형성되도록 일정한 폭 및 두께를 갖는다. 여기서, 상기 아우터 바디(110)의 2개의 내측 공간(112, 113) 중 하나를 제1 내측 공간(112)이라 칭하고, 다른 하나를 제2 내측 공간(113)이라 칭하기로 한다.
상기 아우터 바디(110)의 일단에는 상기 밸브(40, 50)가 연결되고, 타단에는 레버운동 회전 축이 구비된다. 여기서, 상기 아우터 바디(110)의 레버운동 회전 축이 하이드롤릭 래시 어저스터(HLA: hydraulic lash adjuster, 도시하지 않음)를 기준으로 하는 피봇 축임은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, 당업자)에게 자명하다. 또한, 상기 아우터 바디(110)의 제1 내측 공간(112) 및 제2 내측 공간(113)이 각각 상기 아우터 바디(110)의 일단측으로 개구됨으로써 상기 아우터 바디(110)의 전체적인 형상은 "E"자 형상으로 형성될 수 있다. 나아가, 상기 아우터 바디(110)에는 "E"자 형상이 형성되도록 상기 제1 내측 공간(112)과 상기 제2 내측 공간(113)을 구획하는 구획부(119)가 형성된다.
이어지는 설명에서 상기 아우터 바디(110)에 구비되거나 연결되는 구성요소들의 일단 및 타단은 상기 아우터 바디(110)의 일단 및 타단과 각각 동일한 방향의 일부분을 의미한다.
상기 제1 이너 바디(120)는 상기 아우터 바디(110)의 제1 내측 공간(112)에 배치된다. 또한, 상기 제1 이너 바디(120)의 일단은 상기 아우터 바디(110)의 일단과 회전 가능하게 연결된다. 나아가, 상기 제1 이너 바디(120)는 캠 축(10, 20)의 회전력을 전달받아 레버운동 하며, 밸브(40, 50)를 선택적으로 개폐시키도록 작동된다. 더 나아가, 상기 제1 이너 바디(120)의 내측에는 수직방향으로 관통된 공간(124)이 형성된다. 즉, 상기 제1 이너 바디(120)는 레버운동 하도록 일정한 길이를 가지며, 상기 이너 바디(120)의 내측 공간(124)이 형성되도록 일정한 폭 및 두께를 갖는다.
상기 롤러(160)는 상기 제1 이너 바디(120)의 내측 공간(124)에 배치된다. 또한, 상기 롤러(160)는 상기 제1 이너 바디(120)와 회전 가능하게 연결된다. 나아가, 상기 롤러(160)는 상기 캠 축의 회전운동을 상기 아우터 바디(110) 또는 상기 이너 바디(120)의 레버운동으로 변환시키도록 상기 복수개의 캠(30) 중 어느 하나와 구름 접촉된다.
상기 제2 이너 바디(130)는 상기 아우터 바디(110)의 제2 내측 공간(113)에 배치된다. 또한, 상기 제2 이너 바디(130)의 일단은 상기 아우터 바디(110)의 일단과 회전 가능하게 연결된다. 나아가, 상기 제2 이너 바디(130)는 캠 축(10, 20)의 회전력을 전달받아 레버운동 하며, 밸브(40, 50)를 선택적으로 개폐시키도록 작동된다. 더 나아가, 상기 제2 이너 바디(130)는 상기 복수개의 캠(30) 중 다른 하나와 구름 접촉된다. 즉, 상기 제2 이너 바디(130)는 레버운동 하도록 일정한 길이를 가지며, 상기 다른 하나의 캠(30)과 구름 접촉하도록 일정한 폭 및 두께를 갖는다.
상기 연결 축(140)은 상기 제1 이너 바디(120)의 일단 및 상기 제2 이너 바디(130)의 일단과 상기 아우터 바디(110)의 일단을 회전 가능하게 연결시키도록 구비된다. 즉, 상기 제1 이너 바디(120) 및 제2 이너 바디(130)는 상기 연결 축(140)을 중심으로 상기 아우터 바디(110)와 각각 상대회전 될 수 있다. 여기서, 상기 연결 축(140)에 의해 상기 제1, 2 이너 바디(120, 130)와 연결되는 상기 아우터 바디(110)의 일단을 아우터 연결부(114)라 칭하고, 상기 연결 축(140)에 의해 상기 아우터 바디(110)와 연결되는 상기 제1 이너 바디(120)의 일단을 제1 이너 연결부(122)라 칭하며, 상기 연결 축(140)에 의해 상기 아우터 바디(110)와 연결되는 상기 제2 이너 바디(130)의 일단을 제2 이너 연결부(132)칭하기로 한다. 즉, 상기 연결 축(140)은 상기 아우터 연결부(114), 상기 제1 이너 연결부(122), 및 상기 제2 이너 연결부(132)를 관통한다.
상기 아우터 바디(110)의 일단에는 상기 아우터 연결부(114)로부터 돌출된 밸브 접촉부(116)가 형성된다. 상기 아우터 연결부(114)는 상기 개구된 아우터 바디(110)의 일단 양측에 2개가 형성될 수 있다. 따라서, 상기 밸브 접촉부(116)는 상기 2개의 아우터 연결부(114)로부터 각각 외측으로 돌출되어 2개가 형성될 수 있다. 또한, 상기 2개의 밸브 접촉부(116)는 각각 밸브(40, 50)와 접촉되어 상기 아우터 바디(110)의 레버운동에 따라 두 개의 흡기밸브(40)또는 두 개의 배기밸브(50)를 밀도록 기능한다.
한편, 상기 아우터 바디(110)의 타단에는 상기 하이드롤릭 래시 어저스터가 안착되는 안착부(111)가 형성된다.
상기 안착부(111)는 상기 아우터 바디(110)의 타단으로부터 양측으로 돌출되도록 2개가 형성될 수 있다. 상기 2개의 안착부(111)에는 각각 하나의 하이드롤릭 래시 어저스터가 안착되도록 안착홈(115, 117)이 형성된다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 3단 가변 밸브 리프트 장치는 2개의 밸브와 2개의 하이드롤릭 래시 어저스터에 지지되는 4점 지지 가변 밸브 리프트 장치이다.
여기서, 상기 제1 이너 바디(120)에 인접하여 형성되는 안착홈(115)을 제1 안착홈(115)이라 칭하고, 상기 제2 이너 바디(130)에 인접하여 형성되는 안착홈(117)을 제2 안착홈(117)이라 칭하기로 한다.
상기 제1 이너 바디(120)가 상기 아우터 바디(110)에 고정되면, 상기 롤러(160)와 구름 접촉된 상기 어느 하나의 캠(30)의 회전에 의해 상기 제1 이너 바디(120)와 상기 아우터 바디(110)는 상기 아우터 바디(110)의 레버운동 회전 축을 중심으로 함께 레버운동 한다. 또한, 상기 아우터 바디(110)에 고정되는 상기 제1 이너 바디(120)의 고정이 해제되면, 상기 롤러(160)와 구름 접촉된 상기 캠(30)의 회전에 의해 상기 제1 이너 바디(120)만이 상기 연결 축(140)을 중심으로 레버운동 한다.
상기 제2 이너 바디(130)가 상기 아우터 바디(110)에 고정되면, 상기 제2 이너 바디(130)와 구름 접촉된 상기 다른 하나의 캠(30)의 회전에 의해 상기 제2 이너 바디(130)와 상기 아우터 바디(110)는 상기 아우터 바디(110)의 레버운동 회전 축을 중심으로 함께 레버운동 한다. 또한, 상기 아우터 바디(110)에 고정되는 상기 제2 이너 바디(130)의 고정이 해제되면, 상기 다른 하나의 캠의 회전에 의해 상기 제2 이너 바디(130)만이 상기 연결 축(140)을 중심으로 레버운동 한다.
상기 롤러(160)와 구름 접촉하는 어느 하나의 캠(30)과 상기 제2 이너 바디(130)와 구름 접촉하는 다른 하나의 캠(30)의 프로파일은 다르게 형성된다. 따라서, 상기 롤러(160)와 구름 접촉하는 캠(30)에 의해 상기 제1 이너 바디(120)와 상기 아우터 바디(110)가 함께 레버운동 하는 경우와 상기 제2 이너 바디(130)와 구름 접촉하는 캠에 의해 상기 제2 이너 바디(130)와 상기 아우터 바디(110)가 함께 레버운동 하는 경우는 서로 다른 밸브 리프트가 구현된다. 여기서, 서로 다른 밸브 리프트는 노멀 리프트(normal lift)와 하이 리프트(high lift)일 수 있다.
상기 롤러(160)와 구름 접촉하는 캠에 의해 상기 제1 이너 바디(120)가 상기 연결 축(140)을 중심으로 레버운동 함과 동시에 상기 제2 이너 바디(130)와 구름 접촉하는 캠(30)에 의해 상기 제2 이너 바디(130)가 상기 연결 축(140)을 중심으로 레버운동 하는 경우에는 밸브의 제로 리프트(zero lift)가 구현된다. 따라서, 실린더 휴지가 수행된다.
상기 제1 로스트 모션 스프링(150)은 상기 아우터 바디(110)에 고정되는 상기 제1 이너 바디(120)의 고정이 해제되는 경우에 레버운동에 의해 상기 아우터 바디(110)와 상대회전 된 상기 제1 이너 바디(120)를 원위치시키도록 기능한다. 또한, 상기 제1 로스트 모션 스프링(150)은 상기 연결 축(140)에 감기도록 배치된다.
상기 제1 로스트 모션 스프링(150)에는 상기 아우터 바디(110)에 고정되는 아우터 고정부(152) 및 상기 제1 이너 바디(120)에 고정되는 이너 고정부(154)가 형성된다. 또한, 상기 아우터 고정부(152)는 상기 제1 이너 바디(120)와 간섭되지 않도록 상기 아우터 바디(110)의 폭 방향을 따라 연장되어 상기 아우터 바디(110)의 아우터 연결부(114)에 고정될 수 있다. 여기서, 상기 아우터 바디(110)와 상기 연결 축(140)이 일체로 형성되는 경우에는 상기 아우터 고정부(152)가 상기 연결 축(140)에 고정됨으로써, 상기 아우터 바디(110)에 고정될 수 있다.
상기 제2 로스트 모션 스프링(151)은 상기 아우터 바디(110)에 고정되는 상기 제2 이너 바디(130)의 고정이 해제되는 경우에 레버운동에 의해 상기 아우터 바디(110)와 상대회전 된 상기 제2 이너 바디(130)를 원위치시키도록 기능한다. 또한, 상기 제2 로스트 모션 스프링(151)은 상기 연결 축(140)에 감기도록 배치된다.
상기 제2 로스트 모션 스프링(151)에는 상기 아우터 바디(110)에 고정되는 아우터 고정부(153) 및 상기 제2 이너 바디(130)에 고정되는 이너 고정부(155)가 형성된다. 또한, 상기 아우터 고정부(153)는 상기 제2 이너 바디(130)와 간섭되지 않도록 상기 아우터 바디(110)의 폭 방향을 따라 연장되어 상기 아우터 바디(110)의 아우터 연결부(114)에 고정될 수 있다. 여기서, 상기 아우터 바디(110)와 상기 연결 축(140)이 일체로 형성되는 경우에는 상기 아우터 고정부(153)가 상기 연결 축(140)에 고정됨으로써, 상기 아우터 바디(110)에 고정될 수 있다.
상기 제1, 2 로스트 모션 스프링(150, 151)이 상기 연결 축(140)에 감기도록 배치됨에 따라 상기 제1, 2 이너 바디(120, 130)에 고정되는 것이 용이하고, 상기 제1, 2 로스트 모션 스프링(150, 151)을 상기 아우터 바디(110) 또는 상기 제1, 2 이너 바디(20, 30)와 연결하기 위한 별도의 구성요소가 요구되지 않는다.
예를 들어, 상기 제1 로스트 모션 스프링(150)이 상기 아우터 바디(110)의 레버운동의 회전 축에 감기도록 배치되고, 상기 제1 로스트 모션 스프링(150)의 일부분이 상기 롤러(160)의 회전 축(165)을 통하여 상기 제1 이너 바디(120)에 연결되는 경우에는 상기 롤러(160)의 회전 축의 길이가 길어지고, 상기 제1 로스트 모션 스프링(150)이 상기 아우터 바디(110)의 레버운동의 회전 축에 감기도록 하기 위한 별도의 구성요소가 요구될 수 있다.
상기 연결 축(140)은 상기 아우터 바디(110)의 아우터 연결부(114)를 관통하도록 배치된다. 또한, 상기 밸브 접촉부(116)가 상기 아우터 연결부(114)로부터 상기 아우터 바디(110)의 폭 방향 양측으로 돌출되어 형성됨에 따라 상기 연결 축(140)의 길이 및 상기 밸브 접촉부(116)를 제외한 상기 아우터 바디(110)의 전체적인 폭이 줄어들 수 있다.
도 4는 도 2의 A-A 선을 따라 절개한 단면도이다. 또한, 도 4는 상기 제1 이너 바디(120)를 상기 아우터 바디(110)에 선택적으로 고정시키기 위한 구성을 보여주는 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1 이너 바디(120)는 스토퍼(126) 및 랫칭핀홀(129)을 더 포함하고, 상기 아우터 바디(110)에는 제1 랫칭핀(170), 제1 가이드홀(172), 유압 공급홀(177), 및 제1 랫칭 스프링(175)이 더 형성되거나 구비된다.
상기 스토퍼(126)는 상기 제1 이너 바디(120)의 타단으로부터 돌출되어 형성되고, 상기 제1 로스트 모션 스프링(150)에 의해 상기 제1 이너 바디(120)가 원위치에 도달할 때에 상기 제1 이너 바디(120)의 타단이 상기 아우터 바디(110)의 타단에 걸리도록 형성된다(도 1 및 도 3 참조). 따라서, 상기 제1 이너 바디(120)가 상기 제1 로스트 모션 스프링(150)에 의해 안정적으로 원위치될 수 있다.
상기 랫칭핀홀(129)은 제1 랫칭핀(170)과 같이 상기 제1 이너 바디(120)를 상기 아우터 바디(110)에 선택적으로 고정시키도록 기능하는 고정부재가 삽입되도록 상기 제1 이너 바디(120)의 타단에 형성된 홀이다. 도 4 및 도 5에는 상기 고정부재가 통상적인 랫칭핀(latching pin)인 제1, 2 랫칭핀(170, 180)으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 제1 랫칭핀(170)은 유압에 의해 작동되며, 유압을 공급받기에 용이하도록 상기 아우터 바디(110)의 타단측에 구비될 수 있다.
상기 제1 가이드홀(172)은 상기 제1 랫칭핀(170)의 피스톤 운동을 가이드하도록 상기 아우터 바디(110)의 타단측에 형성된 홀이다. 또한, 상기 제1 가이드홀(172)은 상기 랫칭핀홀(129)에 인접하도록 상기 아우터 바디(110)의 타단측에서 상기 제1 랫칭핀(170)의 일단측에 형성된다.
상기 유압 공급홀(177)은 상기 제1 랫칭핀(170)에 유압을 공급하도록 상기 아우터 바디(110)의 타단측에 형성된 홀이다. 또한, 상기 유압 공급홀(177)은 공급되는 유압에 의해 상기 제1 랫칭핀(170)이 상기 제1 이너 바디(120)를 향하여 밀리도록 상기 아우터 바디(110)의 타단측에서 상기 제1 랫칭핀(170)의 타단측에 형성된다. 나아가, 상기 제1 랫칭핀(170)이 상기 유압 공급홀(177)을 통하여 공급된 유압에 의해 상기 아우터 바디(110)의 일단 방향으로 밀리고, 상기 아우터 바디(110)의 제1 가이드홀(172)을 관통하여 상기 제1 이너 바디(120)의 랫칭핀홀(129)에 삽입됨으로써 상기 제1 이너 바디(120)가 상기 아우터 바디(110)에 고정된다. 여기서, 상기 유압 공급홀(177)의 내경(d)은 유압 공급에 의해 작동되는 상기 제1 랫칭핀(170)의 응답성이 최적화되도록 당업자에 의해 설정될 수 있다.
상기 제1 랫칭 스프링(175)은 상기 제1 랫칭핀(170)을 유압에 의해 밀리기 전의 위치로 리턴시키도록 상기 제1 가이드홀(172)과 상기 제1 랫칭핀(170)의 타단의 사이에 구비된 스프링이다. 즉, 상기 유압 공급홀(177)을 통하여 공급되는 유압이 해제되면, 상기 제1 랫칭핀(170)이 상기 제1 랫칭 스프링(175)에 의해 원위치됨으로써 상기 제1 이너 바디(120)와 상기 아우터 바디(110)의 고정이 해제된다.
상기 제1 이너 바디(120)가 상기 아우터 바디(110)에 고정되면, 상기 제1 이너 바디(120)와 함께 레버운동 하는 상기 아우터 바디(110)에 의해 상기 밸브의 하이 리프트(high lift)가 구현된다.
도 5는 도 2의 B-B 선을 따라 절개한 단면도이다. 또한, 도 5는 상기 제2 이너 바디(130)를 상기 아우터 바디(110)에 선택적으로 고정시키기 위한 구성을 보여주는 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제2 이너 바디(130)는 스토퍼(136) 및 랫칭핀홀(139)을 더 포함하고, 상기 아우터 바디(110)에는 제2 랫칭핀(180), 제2 가이드홀(182), 제2 랫칭 스프링(185), 및 유압 챔버(187)가 더 형성되거나 구비된다.
상기 스토퍼(136)는 상기 제2 이너 바디(130)의 타단으로부터 돌출되어 형성되고, 상기 제2 로스트 모션 스프링(151)에 의해 상기 제2 이너 바디(130)가 원위치에 도달할 때에 상기 제2 이너 바디(130)의 타단이 상기 아우터 바디(110)의 타단에 걸리도록 형성된다(도 1 및 도 3 참조). 따라서, 상기 제2 이너 바디(130)가 상기 제2 로스트 모션 스프링(151)에 의해 안정적으로 원위치될 수 있다.
상기 랫칭핀홀(139)은 제2 랫칭핀(180)이 삽입되도록 상기 제2 이너 바디(130)의 타단에 형성된 홀이다. 상기 제2 랫칭핀(180)은 유압에 의해 작동되며, 유압을 공급받기에 용이하도록 상기 아우터 바디(110)의 타단측에 구비될 수 있다.
상기 제2 가이드홀(182)은 상기 제2 랫칭핀(180)의 피스톤 운동을 가이드하도록 상기 아우터 바디(110)의 타단측에 형성된 홀이다. 또한, 상기 제2 가이드홀(182)은 상기 랫칭핀홀(139)에 인접하도록 상기 아우터 바디(110)의 타단측에서 상기 제2 랫칭핀(180)의 일단측에 형성된다.
상기 제2 랫칭핀(180)이 상기 제2 랫칭 스프링(185)의 탄성력에 의해 상기 랫칭핀홀(139)에 삼입됨으로써 상기 제2 이너 바디(130)가 상기 아우터 바디(110)에 고정될 수 있다. 즉, 상기 제2 랫칭 스프링(185)은 일단이 상기 제2 랫칭핀(180)을 상기 제2 이너 바디(130)를 향하여 밀도록 상기 제2 랫칭핀(180)의 타단측에 구비된다. 또한, 상기 제2 랫칭핀(180)의 일단측에는 상기 아우터 바디(110) 및 상기 제2 랫칭핀(180)으로 둘러싸인 유압 챔버(187)가 형성된다. 나아가, 상기 제2 랫칭핀(180)이 상기 유압 챔버(187)에 공급된 유압에 의해 상기 아우터 바디(110)의 타단 방향으로 밀림으로써 상기 제2 이너 바디(130)와 상기 아우터 바디(110)의 고정이 해제된다. 다시 말해, 상기 유압 챔버(187)에 공급된 유압이 해제되는 경우에는 상기 제2 랫칭핀(180)이 상기 제2 랫칭 스프링(185)에 의해 상기 제2 가이드홀(182)을 관통하여 상기 랫칭핀홀(139)에 삼입되도록 원위치됨으로써 상기 제2 이너 바디(130)가 상기 아우터 바디(110)에 고정된다.
상기 제2 이너 바디(130)가 상기 아우터 바디(110)에 고정되면, 상기 제2 이너 바디(130)와 함께 레버운동 하는 상기 아우터 바디(110)에 의해 상기 밸브의 노멀 리프트(normal lift)가 구현될 수 있다. 이 때, 상기 제1 이너 바디(120)와 상기 아우터 바디(110)의 고정이 해제된 경우에 상기 밸브의 노멀 리프트(normal lift)가 구현된다. 또한, 상기 제1 이너 바디(120)와 상기 아우터 바디(110)의 고정 및 상기 제2 이너 바디(130)와 상기 아우터 바디(110)의 고정이 모두 해제되면, 상기 아우터 바디(110)는 레버운동 하지 않음으로써 상기 밸브의 제로 리프트(zero lift)가 구현된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 실린더 휴지 엔진에 적용되는 2단 가변 밸브 리프트 장치의 평면도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 2단 가변 밸브 리프트 장치(200)는 아우터 바디(210), 이너 바디(220), 롤러(230), 연결 축(240), 및 로스트 모션 스프링(250)을 포함한다.
상기 아우터 바디(210)는 상기 캠 축(10, 20)의 회전력을 선택적으로 전달받아 레버운동 하며, 상기 흡기밸브(40) 또는 상기 배기밸브(50)를 개폐시키도록 작동된다. 또한, 상기 캠 축(10, 20)의 회전운동을 상기 아우터 바디(210)의 레버운동으로 변환시키도록 상기 캠 축(10, 20)에는 상기 캠(30)이 형성되거나 구비된다. 나아가, 상기 아우터 바디(210)의 내측에는 상기 아우터 바디(210)가 수직방향으로 관통된 공간(212)이 형성된다. 즉, 상기 아우터 바디(210)는 레버운동 하도록 일정한 길이를 가지며, 상기 아우터 바디(210)의 내측 공간(212)이 형성되도록 일정한 폭 및 두께를 갖는다.
상기 아우터 바디(210)의 일단에는 상기 밸브(40, 50)가 연결되고, 타단에는 레버운동 회전 축이 구비된다. 또한, 상기 아우터 바디(210)의 내측공간(212)이 상기 아우터 바디(210)의 일단측으로 개구됨으로써 상기 아우터 바디(210)의 전체적인 형상은 "U"자 형상으로 형성될 수 있다.
이어지는 설명에서 상기 아우터 바디(210)에 구비되거나 연결되는 구성요소들의 일단 및 타단은 상기 아우터 바디(210)의 일단 및 타단과 각각 동일한 방향의 일부분을 의미한다.
상기 이너 바디(220)는 상기 아우터 바디(210)의 내측 공간(112)에 배치된다. 또한, 상기 이너 바디(220)의 일단은 상기 아우터 바디(210)의 일단과 회전 가능하게 연결된다. 나아가, 상기 이너 바디(220)는 캠 축의 회전력을 전달받아 레버운동 하며, 상기 밸브(40, 50)를 선택적으로 개폐시키도록 작동된다. 더 나아가, 상기 이너 바디(220)의 내측에는 수직방향으로 관통된 공간이 형성된다. 즉, 상기 이너 바디(220)는 레버운동 하도록 일정한 길이를 가지며, 상기 이너 바디(220)의 내측 공간(224)이 형성되도록 일정한 폭 및 두께를 갖는다.
상기 롤러(230)는 상기 이너 바디(220)의 내측 공간(224)에 배치된다. 또한, 상기 롤러(230)는 상기 이너 바디(220)와 회전 가능하게 연결된다. 한편, 상기 롤러(230)와 상기 이너 바디(220)를 회전 가능하게 연결시키도록 롤러 회전 축(235)이 구비된다. 즉, 상기 롤러(230)는 상기 롤러 회전 축(235)을 중심으로 회전한다. 나아가, 상기 롤러(230)는 상기 캠 축(10, 20)의 회전운동을 상기 아우터 바디(210) 또는 상기 이너 바디(220)의 레버운동으로 변환시키도록 상기 캠(30)과 구름 접촉된다.
상기 연결 축(240)은 상기 아우터 바디(210)의 일단과 상기 이너 바디(220)의 일단을 회전 가능하게 연결시키도록 구비된다. 즉, 상기 이너 바디(220)는 상기 연결 축(240)을 중심으로 상기 아우터 바디(210)와 상대회전 될 수 있다. 여기서, 상기 연결 축(240)에 의해 상기 이너 바디(20)와 연결되는 상기 아우터 바디(210)의 일단을 아우터 연결부(214)라 칭하고, 상기 연결 축(240)에 의해 상기 아우터 바디(210)와 연결되는 상기 이너 바디(220)의 일단을 이너 연결부(22)라 칭하기로 한다.
상기 아우터 바디(210)의 일단에는 상기 아우터 연결부(214)와 인접하여 밸브 접촉부(216)가 형성되거나 구비된다. 상기 아우터 연결부(214)는 상기 일단측으로 개구된 아우터 바디(210)의 일단에 두 개가 형성될 수 있다. 따라서, 상기 밸브 접촉부(216)는 상기 두 개의 아우터 연결부(214)와 각각 인접하여 두 개가 형성되거나 구비될 수 있다. 또한, 상기 밸브 접촉부(216)는 각각 상기 밸브(40, 50)와 접촉되어 상기 아우터 바디(210)의 레버운동에 따라 두 개의 흡기밸브(40)또는 두 개의 배기밸브(50)를 밀도록 기능한다.
상기 이너 바디(220)는 상기 아우터 바디(210)에 선택적으로 고정되어 함께 레버운동 하거나, 선택적으로 고정이 해제되어 독립적으로 레버운동 할 수 있다.
상기 로스트 모션 스프링(250)은 상기 아우터 바디(210)에 고정되는 상기 이너 바디(220)의 고정이 해제되는 경우에 독립적인 레버운동에 의해 상기 아우터 바디(210)와 상대회전 된 상기 이너 바디(220)를 원위치시키도록 기능한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 실린더 휴지 엔진에 적용되는 2단 가변 밸브 리프트 장치의 측단면도다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 이너 바디(220)는 랫칭핀홀(229)을 더 포함하고, 상기 아우터 바디(210)에는 랫칭핀(260), 스토퍼(267), 및 랫칭 스프링(265)이 구비된다.
상기 랫칭핀홀(229)은 랫칭핀(260)이 삽입되도록 형성된 홀이다. 상기 랫칭핀(260)은 유압에 의해 작동되며, 유압을 공급받기에 용이하도록 상기 아우터 바디(210)의 타단측에 구비될 수 있다. 한편, 상기 하이드롤릭 래시 어저스터와 같이 유압을 공급하는 부재가 상기 아우터 바디(210)의 타단측에 장착될 수 있다.
상기 스토퍼(267)는 상기 랫칭핀(260)이 상기 아우터 바디(210)의 타단 방향으로 이탈되는 것을 방지하도록 구비된다.
상기 랫칭핀(260)이 랫칭 스프링(265)의 탄성력에 의해 상기 랫칭핀홀(229)에 삼입됨으로써 상기 이너 바디(220)가 상기 아우터 바디(210)에 고정될 수 있다. 즉, 상기 랫칭 스프링(265)은 일단이 상기 랫칭핀(260)을 상기 이너 바디(220)를 향하여 밀도록 상기 스토퍼(267)와 상기 랫칭핀(260)의 사이에 구비된 스프링이다. 또한, 상기 랫칭핀(260)의 일단측에는 상기 아우터 바디(210) 및 상기 랫칭핀(260)으로 둘러싸인 유압 챔버(269)가 형성된다. 나아가, 상기 랫칭핀(260)이 상기 유압 챔버(269)에 공급된 유압에 의해 상기 아우터 바디(210)의 타단 방향으로 밀림으로써 상기 이너 바디(220)와 상기 아우터 바디(210)의 고정이 해제된다. 다시 말해, 상기 유압 챔버(269)에 공급된 유압이 해제되는 경우에 상기 랫칭핀(260)이 상기 랫칭 스프링(265)에 의해 상기 랫칭핀홀(229)에 삼입되도록 원위치됨으로써 상기 이너 바디(220)가 상기 아우터 바디(210)에 고정된다.
본 발명의 실시예에 따른 2단 가변 밸브 리프트 장치(200)는 상기 밸브(40, 50)의 노멀 리프트(normal lift) 및 제로 리프트(zero lift)를 포함하는 2단의 리프트를 선택적으로 구현하도록 구비되거나 상기 밸브(40, 50)의 하이 리프트(high lift) 및 노멀 리프트(normal lift)를 포함하는 2단의 리프트를 선택적으로 구현하도록 구비된다.
한편, 상기 2단 가변 밸브 리프트 장치(200)가 상기 밸브(40, 50)의 하이 리프트 또는 노멀 리프트를 구현하도록 작동하는 경우에는 상기 유압 챔버(269)에 유압이 공급될 때에 상기 이너 바디(220)가 상기 아우터 바디(210)에 고정되도록 상기 랫칭핀(260)을 기준으로 상기 랫칭 스프링(265) 및 상기 유압 챔버(269)의 위치가 반대로 배치되고, 상기 랫칭 스프링(265)이 유압이 해제될 때에 상기 랫칭핀(260)을 원위치시키는 리턴 스프링으로서 기능하도록 설계가 변경될 수 있다.
상기 2단 가변 밸브 리프트 장치(200)가 노멀 리프트 또는 제로 리프트를 선택적으로 구현하는 경우를 설명하면 다음과 같다.
상기 이너 바디(220)가 상기 아우터 바디(210)에 고정되면, 상기 롤러(230)와 구름 접촉된 상기 캠(30)의 회전에 의해 상기 이너 바디(220)와 상기 아우터 바디(210)는 상기 아우터 바디(210)의 레버운동 회전 축을 중심으로 함께 레버운동 한다. 또한, 상기 아우터 바디(210)에 고정되는 상기 이너 바디(220)의 고정이 해제되면, 상기 롤러(230)와 구름 접촉된 상기 캠(30)의 회전에 의해 상기 이너 바디(220)만이 상기 연결 축(240)을 중심으로 레버운동 한다.
여기서, 상기 이너 바디(220)와 함께 레버운동 하는 상기 아우터 바디(210)에 의해 상기 밸브(40, 50)의 노멀 리프트가 구현되고, 상기 이너 바디(220)만의 레버운동 시에 레버운동 하지 않는 상기 아우터 바디(110)에 의해 실린더 휴지를 수행하기 위한 상기 밸브(40, 50)의 제로 리프트가 구현될 수 있다.
상기 2단 가변 밸브 리프트 장치(200)가 하이 리프트 또는 노멀 리프트를 선택적으로 구현하는 경우를 설명하면 다음과 같다.
상기 이너 바디(220)가 상기 아우터 바디(210)에 고정되면, 상기 롤러(230)와 구름 접촉된 상기 캠(30)의 회전에 의해 상기 이너 바디(220)와 상기 아우터 바디(210)는 상기 아우터 바디(210)의 레버운동 회전 축을 중심으로 함께 레버운동 한다. 또한, 상기 아우터 바디(210)에 고정되는 상기 이너 바디(220)의 고정이 해제되면, 상기 롤러(230)와 구름 접촉된 상기 캠(30)의 회전에 의해 상기 이너 바디(220)는 상기 연결 축(240)을 중심으로 레버운동 함과 동시에 상기 아우터 바디(210)는 상기 연결 축(240)을 중심으로 어느 정도 레버운동 된 상기 이너 바디(220)에 구속되어 상기 아우터 바디(210)의 레버운동 회전 축을 중심으로 레버운동 한다.
여기서, 상기 이너 바디(220)와 함께 레버운동 하는 상기 아우터 바디(210)에 의해 상기 밸브의 하이 리프트가 구현되고, 상기 연결 축(40)을 중심으로 어느 정도 레버운동 된 상기 이너 바디(220)에 구속되어 레버운동 하는 상기 아우터 바디(210)에 의해 상기 밸브의 노멀 리프트가 구현될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 실린더 휴지 엔진의 구성도이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 실린더 휴지 엔진의 4가지 구동 모드를 구현하는 유압 공급을 보여주는 블록도이다.
도 8 및 도 9에는 4기통 엔진이 도시되었으나, 본 발명의 실시예가 적용되는 것은 이에 한정되지 않는다. 또한, 도 8은 설명의 편의상 제1 실린더(Cyl 1), 제2 실린더(Cyl 2), 제3 실린더(Cyl 3), 및 제4 실린더(Cyl 4) 그리고 엔진의 흡기측(Intake) 및 배기측(Exhaust)을 1점 쇄선으로 구획하여 도시하였다.
여기서, 선택적으로 휴지가 수행되는 실린더를 휴지 실린더(Cyl 2, 3)라 칭하고, 휴지가 수행되지 않는 실린더를 비휴지 실린더(Cyl 1, 4)라 칭하기로 한다. 한편, 도 8 및 도 9에는 4기통 엔진에서 통상적으로 휴지가 구현되는 제2 실린더(Cyl 2) 및 제3 실린더(Cyl 3)가 휴지 실린더(Cyl 2, 3)로 도시되고, 통상적으로 휴지가 구현되지 않는 제1 실린더(Cyl 1) 및 제4 실린더(Cyl 4)가 비휴지 실린더(Cyl 1, 4)로 도시되었으나 이에 한정되지 않는다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 실린더 휴지 엔진은 상기 3단 가변 밸브 리프트 장치(100), 상기 2단 가변 밸브 리프트 장치(200), 및 밸브 개폐 장치(300)를 포함한다.
상기 3단 가변 밸브 리프트 장치(100)는 레버운동에 의해 상기 휴지 실린더(Cyl 2, 3)의 흡기밸브(40)를 개폐시키도록 흡기측(Intake)에서 상기 제2 실린더(Cyl 2) 및 상기 제3 실린더(Cyl 3)에 각각 배치된다. 또한, 상기 3단 가변 밸브 리프트 장치(100)는 상기 휴지 실린더(Cyl 2, 3) 흡기밸브(40)의 제로 리프트, 노멀 리프트, 및 하이 리프트 중 하나를 선택적으로 구현하도록 작동된다.
상기 2단 가변 밸브 리프트 장치(200)는 레버운동에 의해 상기 휴지 실린더(Cyl 2, 3)의 배기밸브(50)를 개폐시키도록 배기측(Exhaust)에서 상기 제2 실린더(Cyl 2) 및 상기 제3 실린더(Cyl 3)에 각각 배치되고, 상기 비휴지 실린더(Cyl 1, 4)의 흡기밸브(40)를 개폐시키도록 흡기측(Intake)에서 상기 제1 실린더(Cyl 1) 및 상기 제4 실린더(Cyl 4)에 각각 배치된다. 또한, 상기 휴지 실린더(Cyl 2, 3)의 배기측(Exhaust)에 배치된 상기 2단 가변 밸브 리프트 장치(200)는 상기 휴지 실린더(Cyl 2, 3) 배기밸브(50)의 제로 리프트 및 노멀 리프트 중 하나를 선택적으로 구현하도록 작동되고, 상기 비휴지 실린더(Cyl 1, 4)의 흡기측(Intake)에 배치된 상기 2단 가변 밸브 리프트 장치(200)는 상기 비휴지 실린더(Cyl 1, 4) 흡기밸브(40)의 노멀 리프트 및 하이 리프트 중 하나를 선택적으로 구현하도록 작동된다.
상기 밸브 개폐 장치(300)는 상기 비휴지 실린더(Cyl 1, 4)의 배기밸브(50)를 개폐시키도록 배기측(Exhaust)에서 상기 제1 실린더(Cyl 1) 및 상기 제4 실린더(Cyl 4)에 각각 배치된다. 또한, 상기 밸브 개폐 장치(300)는 상기 비휴지 실린더(Cyl 1, 4) 배기밸브(50)의 일정한 단일 리프트를 구현하도록 기능한다. 즉, 상기 비휴지 실린더(Cyl 1, 4)의 배기밸브(50)는 항상 노멀 리프트로 작동된다. 한편, 상기 밸브 개폐 장치(300)는 통상적인 로커암이거나 두 개의 밸브(50)와 하나의 하이드롤릭 래시 어저스터에 지지되는 3점지지 로커암일 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 실린더 휴지 엔진은 오일 펌프(400), 오일 컨트롤 밸브(OCV: oil control valve, 500), 제어기(600), 및 오일 공급 유로(60, 70, 80, 90)를 더 포함한다. 또한, 상기 캠 축(10, 20)은 중공의 원통형상으로 형성된다.
상기 오일 펌프(400)는 상기 3단 가변 밸브 리프트 장치(100) 및 상기 2 단 가변 밸브 리프트 장치(200)를 작동시키기 위해 필요한 유압이 발생되도록 오일을 펌핑한다. 또한, 상기 오일 펌프(400)는 엔진의 크랭크 축(도시하지 않음)의 회전력을 전달받아 작동된다. 이러한 오일 펌프(400)는 당업자에게 자명하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 오일 컨트롤 밸브(500)는 상기 오일 펌프(400)로부터 전달받은 유압이 상기 3단 가변 밸브 리프트 장치(100) 및 2단 가변 밸브 리프트 장치(200)에 선택적으로 공급되도록 제어한다. 이러한 오일 컨트롤 밸브(500)의 구성은 당업자의 설계에 따라 달라질 수 있으며, 일반적인 오일 컨트롤 밸브(500)의 구성은 당업자에게 자명하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 오일 컨트롤 밸브(500)는 실린더 휴지 엔진의 4가지 구동 모드를 구현하도록 적어도 4개의 오일 컨트롤 밸브(500)를 포함한다. 여기서, 상기 4개의 오일 컨트롤 밸브(500)를 제1 오일 컨트롤 밸브(510), 제2 오일 컨트롤 밸브(520), 제3 오일 컨트롤 밸브(530), 및 제4 오일 컨트롤 밸브(540)라 칭하기로 한다.
상기 제어기(600)는 상기 오일 컨트롤 밸브(500)의 개폐를 제어하도록 상기 오일 컨트롤 밸브(500)와 연결된다. 여기서, 상기 오일 컨트롤 밸브(500)는 전기적으로 작동되고, 상기 제어기(600)는 자동차의 전자장치들의 제어를 총괄하는 통상의 전자제어유닛(ECU: electronic control unit)일 수 있다.
상기 오일 공급 유로(60, 70, 80, 90)는 상기 3단 가변 밸브 리프트 장치(100) 및 상기 2단 가변 밸브 리프트 장치(200)를 작동시키기 유압을 공급하는 오일의 통로이다. 또한, 상기 오일 공급 유로(60, 70, 80, 90)는 상기 제1 오일 컨트롤 밸브(510)와 연통된 제1 오일 공급 유로(60), 상기 제2 오일 컨트롤 밸브(520)와 연통된 제2 오일 공급 유로(70), 상기 제3 오일 컨트롤 밸브(530)와 연통된 제3 오일 공급 유로(80), 및 상기 제4 오일 컨트롤 밸브(540)와 연통된 제4 오일 공급 유로(90)를 포함한다.
상기 제1 오일 공급 유로(60)는 흡기 캠 축(10)의 중공을 통하여 상기 제2 실린더(Cyl 2) 및 상기 제3 실린더(Cyl 3)의 흡기측(Intake)에 각각 배치된 상기 3단 가변 밸브 리프트 장치(100)에 연통된다. 즉, 상기 제어기(600)가 상기 제1 오일 컨트롤 밸브(510)를 개방하면, 상기 오일 펌프(400)로부터 펌핑된 오일은 상기 제1 오일 공급 유로(60)를 경유하여 상기 제2 실린더(Cyl 2) 및 상기 제3 실린더(Cyl 3)의 흡기측(Intake)에 각각 배치된 상기 3단 가변 밸브 리프트 장치(100)에 공급된다. 또한, 상기 제1 오일 공급 유로(60)를 통하여 상기 3단 가변 밸브 리프트 장치(100)에 공급된 유압은 상기 제2, 3 실린더(Cyl 2, 3) 흡기밸브(40)의 하이 리프트를 구현하도록 상기 3단 가변 밸브 리프트 장치(100)를 작동시킨다.
상기 제2 오일 공급 유로(70)는 흡기 캠 축(10)의 중공을 통하여 상기 제1 실린더(Cyl 1) 및 상기 제4 실린더(Cyl 4)의 흡기측(Intake)에 각각 배치된 상기 2단 가변 밸브 리프트 장치(200)에 연통된다. 즉, 상기 제어기(600)가 상기 제2 오일 컨트롤 밸브(520)를 개방하면, 상기 오일 펌프(400)로부터 펌핑된 오일은 상기 제2 오일 공급 유로(70)를 경유하여 상기 제1 실린더(Cyl 1) 및 상기 제4 실린더(Cyl 4)의 흡기측(Intake)에 각각 배치된 상기 2단 가변 밸브 리프트 장치(200)에 공급된다. 또한, 상기 제2 오일 공급 유로(70)를 통하여 상기 2단 가변 밸브 리프트 장치(200)에 공급된 유압은 상기 제1, 4 실린더(Cyl 1, 4) 흡기밸브(40)의 하이 리프트를 구현하도록 상기 2단 가변 밸브 리프트 장치(200)를 작동시킨다.
상기 제3 오일 공급 유로(80)는 흡기 캠 축(10)의 중공을 통하여 상기 제2 실린더(Cyl 2)의 흡기측(Intake)에 배치된 상기 3단 가변 밸브 리프트 장치(100)에 연통되고, 배기 캠 축(20)의 중공을 통하여 상기 제2 실린더(Cyl 2)의 배기측(Exhaust)에 배치된 상기 2단 가변 밸브 리프트 장치(200)에 연통된다. 즉, 상기 제어기(600)가 상기 제3 오일 컨트롤 밸브(530)를 개방하면, 상기 오일 펌프(400)로부터 펌핑된 오일은 상기 제3 오일 공급 유로(80)를 경유하여 상기 제2 실린더(Cyl 2)의 흡기측(Intake)에 배치된 상기 3단 가변 밸브 리프트 장치(100) 및 상기 제2 실린더(Cyl 2)의 배기측(Exhaust)에 배치된 상기 2단 가변 밸브 리프트 장치(200)에 공급된다. 또한, 상기 제3 오일 공급 유로(80)를 통하여 상기 3단 가변 밸브 리프트 장치(100)에 공급된 유압은 상기 제2 실린더(Cyl 2) 흡기밸브(40)의 제로 리프트를 구현하도록 상기 3단 가변 밸브 리프트 장치(100)를 작동시키고, 상기 2단 가변 밸브 리프트 장치(200)에 공급된 유압은 상기 제2 실린더(Cyl 2) 배기밸브(50)의 제로 리프트를 구현하도록 상기 2단 가변 밸브 리프트 장치(200)를 작동시킨다.
상기 제4 오일 공급 유로(90)는 흡기 캠 축(10)의 중공을 통하여 상기 제3 실린더(Cyl 3)의 흡기측(Intake)에 배치된 상기 3단 가변 밸브 리프트 장치(100)에 연통되고, 배기 캠 축(20)의 중공을 통하여 상기 제3 실린더(Cyl 3)의 배기측(Exhaust)에 배치된 상기 2단 가변 밸브 리프트 장치(200)에 연통된다. 즉, 상기 제어기(600)가 상기 제4 오일 컨트롤 밸브(540)를 개방하면, 상기 오일 펌프(400)로부터 펌핑된 오일은 상기 제4 오일 공급 유로(90)를 경유하여 상기 제3 실린더(Cyl 3)의 흡기측(Intake)에 배치된 상기 3단 가변 밸브 리프트 장치(100) 및 상기 제3 실린더(Cyl 3)의 배기측(Exhaust)에 배치된 상기 2단 가변 밸브 리프트 장치(200)에 공급된다. 또한, 상기 제4 오일 공급 유로(90)를 통하여 상기 3단 가변 밸브 리프트 장치(100)에 공급된 유압은 상기 제3 실린더(Cyl 3) 흡기밸브(40)의 제로 리프트를 구현하도록 상기 3단 가변 밸브 리프트 장치(100)를 작동시키고, 상기 2단 가변 밸브 리프트 장치(200)에 공급된 유압은 상기 제3 실린더(Cyl 3) 배기밸브(50)의 제로 리프트를 구현하도록 상기 2단 가변 밸브 리프트 장치(200)를 작동시킨다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 실린더 휴지 엔진에 구비된 상기 3단 가변 밸브 리프트 장치(100) 및 상기 2단 가변 밸브 리프트 장치(200)는 모두 유압이 공급되지 않을 때에 밸브(40, 50)의 노멀 리프트를 구현하도록 작동된다.
이하, 도 10을 참조로 상기 엔진의 4가지 구동 모드를 제1, 2, 3, 4 모드로 구분하여 설명하기로 한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 실린더 휴지 엔진의 4가지 구동 모드를 나타낸 표이다.
도 10에 도시된 표[Table]에 따르면, 상기 제1, 2, 3, 4 오일 컨트롤 밸브(510, 520, 530, 540)의 선택적인 개폐에 따라 구현되는 엔진의 구동 모드(Engine mode)가 달라진다.
상기 제1 모드(Mode 1)는 상기 제1, 2, 3, 4 오일 컨트롤 밸브(510, 520, 530, 540)가 모두 폐쇄됨으로써 구현된다. 이 때, 항상 노멀 리프트로 작동하는 상기 제1, 4 실린더(Cyl 1, 4)의 배기밸브(50)를 포함하여 모든 실린더(Cyl 1, 2, 3, 4)의 밸브(40, 50)는 노멀 리프트로 작동된다.
상기 제2 모드(Mode 2)는 상기 제1, 2 오일 컨트롤 밸브(510, 520)가 폐쇄되고, 상기 제3, 4 오일 컨트롤 밸브(530, 540)가 개방됨으로써 구현된다. 이 때, 상기 제2, 3 실린더(Cyl 2, 3)의 흡기밸브(40) 및 배기밸브(50)는 제로 리프트로 작동되고, 상기 제1, 4 실린더(Cyl 1, 4)의 흡기밸브(40)는 노멀 리프트로 작동한다. 즉, 상기 휴지 실린더(Cyl 2, 3)가 휴지되고, 상기 비휴지 실린더(Cyl 1, 4)는 노멀 리프트 구동이 유지된다.
상기 제3 모드(Mode 3)는 상기 제1 오일 컨트롤 밸브(510)가 폐쇄되고, 상기 제2, 3, 4 오일 컨트롤 밸브(520, 530, 540)가 개방됨으로써 구현된다. 이 때, 상기 제2, 3 실린더(Cyl 2, 3)의 흡기밸브(40) 및 배기밸브(50)는 제로 리프트로 작동되고, 상기 제1, 4 실린더(Cyl 1, 4)의 흡기밸브(40)는 하이 리프트로 작동한다. 즉, 상기 휴지 실린더(Cyl 2, 3)가 휴지되고, 상기 비휴지 실린더(Cyl 1, 4)는 하이 리프트 구동이 수행된다. 나아가, 상기 흡기밸브(40)의 하이 리프트 구동은 통상적인 밸브 프로파일에 따라 밸브 개폐 시간을 증가시키고, 상기 흡기밸브(40) 개방의 진각 및 폐쇄의 지각에 의해 피스톤(도시하지 않음) 구동의 에너지 손실을 저감시키는 앳킨슨 사이클(Atkinson Engine Cycle)이 상기 제1, 4 실린더(Cyl 1, 4)에서 구현될 수 있다.
상기 제4 모드(Mode 4)는 제1, 2 오일 컨트롤 밸브(510, 520)가 개방되고, 상기 제3, 4 오일 컨트롤 밸브(530, 540)가 폐쇄됨으로써 구현된다. 이 때, 모든 실린더(Cyl 1, 2, 3, 4)의 흡기밸브(40)는 하이 리프트로 작동된다. 나아가, 상기 앳킨슨 사이클이 모든 실린더(Cyl 1, 2, 3, 4)에서 구현될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 휴지 실린더의 휴지를 구현함과 동시에 비휴지 실린더의 가변 밸브 리프트를 구현하는 것이 가능하다. 또한, 휴지 실린더의 비휴지 시에 휴지 실린더의 가변 밸브 리프트를 구현하는 것이 가능하다. 나아가, 4개의 오일 컨트롤 밸브가 엔진 구동의 4가지 모드를 구현함으로써, 엔진의 상태 및 차량의 주행 상태에 따라 엔진의 효율적인 구동이 가능하다. 따라서, 궁극적으로 연비의 향상을 극대화 시킬 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: 흡기 캠 축 20: 배기 캠 축
30: 캠
40: 흡기밸브 50: 배기밸브
60, 70, 80, 90: 제1, 2, 3, 4 오일 공급 유로
100: 3단 가변 밸브 리프트 장치
110: 아우터 바디 111: 안착부
112: 제1 내측 공간 113: 제2 내측 공간
114: 아우터 연결부 115: 제1 안착홈
116: 밸브 접촉부 117: 제2 안착홈
120: 제1 이너 바디 124: 이너 바디 내측 공간
126: 스토퍼 129: 랫칭핀홀
130: 제2 이너 바디 136: 스토퍼
139: 랫칭핀홀
140: 연결 축
150: 제1 로스트 모션 스프링
151: 제2 로스트 모션 스프링
152, 153: 아우터 고정부 154, 155: 이너 고정부
60: 롤러 165: 롤러 회전 축
170: 제1 랫칭핀 172: 제1 가이드홀
175: 제1 랫칭 스프링 177: 유압 공급홀
180: 제2 랫칭핀 182: 제2 가이드홀
185: 제2 랫칭 스프링 187: 유압 챔버
200: 2단 가변 밸브 리프트 장치
210: 아우터 바디 212: 아우터 바디 내측 공간
214: 아우터 연결부 216: 밸브 접촉부
220: 이너 바디 222: 이너 연결부
224: 이너 바디 내측 공간 229: 래칭핀홀
230: 롤러 235: 롤러 회전 축
240: 연결 축 250: 로스트 모션 스프링
260: 랫칭핀 265: 랫칭 스프링
267: 스토퍼 269: 유압 챔버
300: 밸브 개폐 장치 400: 오일 펌프
500: 오일 컨트롤 밸브
510, 520, 530, 540: 제1, 2, 3, 4 오일 컨트롤 밸브
600: 제어기

Claims (25)

  1. 적어도 두 개 이상의 실린더가 구비되고, 일부 실린더의 휴지를 선택적으로 수행하는 실린더 휴지 엔진에 있어서,
    선택적으로 휴지가 수행되는 적어도 하나 이상의 휴지 실린더;
    휴지가 수행되지 않는 적어도 하나 이상의 비휴지 실린더;
    상기 휴지 실린더의 흡기측에 구비되어 밸브의 리프트를 3개의 리프트 중 하나로 구현하도록 작동되는 3단 가변 밸브 리프트 장치;
    상기 휴지 실린더의 배기측 및 상기 비휴지 실린더의 흡기측에 구비되어 밸브의 리프트를 2개의 리프트 중 하나로 구현하도록 작동되는 2단 가변 밸브 리프트 장치; 및
    상기 비휴지 실린더의 배기측에 구비되어 밸브의 리프트를 단일 리프트로 구현하도록 작동되는 밸브 개폐 장치;
    를 포함하는 실린더 휴지 엔진.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 3단 가변 밸브 리프트 장치가 구현하는 3개의 밸브 리프트는 제로 리프트, 노멀 리프트, 및 하이 리프트이고,
    상기 3단 가변 밸브 리프트 장치는 유압에 의해 작동되어 노멀 리프트 또는 하이 리프트를 구현하는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지 엔진.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 휴지 실린더의 배기측에 배치되는 상기 2단 가변 밸브 리프트 장치가 구현하는 2개의 밸브 리프트는 제로 리프트 및 노멀 리프트이고,
    상기 2단 가변 밸브 리프트 장치는 유압에 의해 작동되어 제로 리프트를 구현하는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지 엔진.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 비휴지 실린더의 흡기측에 배치되는 상기 2단 가변 밸브 리프트 장치가 구현하는 2개의 밸브 리프트는 노멀 리프트 및 하이 리프트이고,
    상기 2단 가변 밸브 리프트 장치는 유압에 의해 작동되어 하이 리프트를 구현하는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지 엔진.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 3단 가변 밸브 리프트 장치 및 상기 2단 가변 밸브 리프트 장치는 유압에 의해 작동되며,
    상기 3단 가변 밸브 리프트 장치 및 상기 2단 가변 밸브 리프트 장치를 작동시키기 위한 유압을 발생시키는 오일 펌프;
    상기 오일 펌프로부터 발생된 유압이 상기 3단 가변 밸브 리프트 장치 및 상기 2단 가변 밸브 리프트 장치에 공급되도록 선택적으로 개방되는 오일 컨트롤 밸브; 및
    상기 오일 컨트롤 밸브의 개폐를 제어하는 제어기;
    를 더 포함하는 하는 실린더 휴지 엔진.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 오일 컨트롤 밸브는 제1, 2, 3, 4 오일 컨트롤 밸브를 포함하고,
    상기 제1, 2, 3, 4 오일 컨트롤 밸브의 개폐에 따라 4가지 구동 모드가 구현되는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지 엔진.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 3단 가변 밸브 리프트 장치에 유압을 공급하도록 상기 제1 오일 컨트롤 밸브와 연통되는 제1 오일 공급 유로;
    상기 비휴지 실린더의 흡기측에 배치된 2단 가변 밸브 리프트 장치에 유압을 공급하도록 상기 제2 오일 컨트롤 밸브에 연통되는 제2 오일 공급 유로;
    하나의 휴지 실린더의 배기측에 배치된 2단 가변 밸브 리프트 장치 및 상기 하나의 휴지 실린더의 흡기측에 배치된 3단 가변 밸브 리프트 장치에 유압을 공급하도록 상기 제3 오일 컨트롤 밸브에 연통되는 제3 오일 공급 유로; 및
    다른 하나의 휴지 실린더의 배기측에 배치된 2단 가변 밸브 리프트 장치 및 상기 다른 하나의 휴지 실린더의 흡기측에 배치된 3단 가변 밸브 리프트 장치에 유압을 공급하도록 상기 제4 오일 컨트롤 밸브에 연통되는 제4 오일 공급 유로;
    를 더 포함하는 실린더 휴지 엔진.
  8. 제7항에 있어서,
    중공의 원통형상으로 형성된 캠 축을 더 포함하고,
    상기 제1, 2, 3, 4 오일 공급 유로는 상기 캠 축의 중공을 통하여 상기 2단 가변 밸브 리프트 장치 및 상기 3단 가변 밸브 리프트 장치에 연결되는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지 엔진.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 4가지 구동 모드는,
    상기 휴지 실린더 및 상기 비휴지 실린더의 모든 밸브가 노멀 리프트로 작동되는 제1 모드;
    상기 휴지 실린더의 흡기밸브 및 배기밸브는 제로리프트로 작동되고, 상기 비휴지 실린더의 흡기밸브는 노멀 리프트로 작동되는 제2 모드;
    상기 휴지 실린더의 흡기밸브 및 배기밸브는 제로리프트로 작동되고, 상기 비휴지 실린더의 흡기밸브는 하이 리프트로 작동되는 제3 모드; 및
    상기 휴지 실린더 및 상기 비휴지 실린더의 모든 밸브가 하이 리프트로 작동되는 제4 모드;
    인 것을 특징으로 하는 실린더 휴지 엔진.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 모드는 상기 제1, 2, 3, 4 오일 컨트롤 밸브가 모두 폐쇄됨으로써 구현되고,
    상기 제2 모드는 상기 제1, 2 오일 컨트롤 밸브가 폐쇄되고, 상기 제3, 4 오일 컨트롤 밸브가 개방됨으로써 구현되고,
    상기 제3 모드는 상기 제1 오일 컨트롤 밸브가 폐쇄되고, 상기 제2, 3, 4 오일 컨트롤 밸브가 개방됨으로써 구현되고,
    상기 제4 모드는 제1, 2 오일 컨트롤 밸브가 개방되고, 상기 제3, 4 오일 컨트롤 밸브가 폐쇄됨으로써 구현되는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지 엔진.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 2단 가변 밸브 리프트 장치는,
    캠의 회전에 따라 선택적으로 레버운동 하며, 일단에 밸브가 연결되고, 타단에 레버운동의 회전 축이 구비되며, 내측 공간을 형성하는 아우터 바디;
    상기 아우터 바디의 내측 공간에 배치되고, 그 일단이 상기 아우터 바디의 일단과 회전 가능하게 연결되는 이너 바디;
    상기 아우터 바디의 일단 및 상기 이너 바디의 일단을 관통하도록 배치되어 상기 아우터 바디와 상기 이너 바디를 연결하는 연결 축; 및
    상기 연결 축을 중심으로 상기 아우터 바디와 상대회전 된 상기 이너 바디를 원위치시키도록 구비되는 로스트 모션 스프링;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지 엔진.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 이너 바디는 상기 아우터 바디에 선택적으로 고정될 때, 상기 캠의 회전에 따라 상기 아우터 바디의 레버운동 회전 축을 중심으로 상기 아우터 바디와 함께 레버운동 하고,
    상기 이너 바디는 상기 아우터 바디와의 고정이 해제될 때, 상기 이너 바디만이 상기 캠의 회전에 따라 상기 연결 축을 중심으로 레버운동 하는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지 엔진.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 휴지 실린더의 배기측에 구비되는 2단 가변 밸브 리프트 장치는,
    상기 아우터 바디가 상기 이너 바디와 함께 레버운동 함으로써 밸브의 노멀 리프트가 구현되고,
    상기 이너 바디만이 상기 연결 축을 중심으로 레버운동 함으로써 밸브의 제로 리프트가 구현되는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지 엔진.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 비휴지 실린더의 흡기측에 구비되는 2단 가변 밸브 리프트 장치는,
    상기 아우터 바디가 상기 이너 바디와 함께 레버운동 함으로써 밸브의 하이 리프트가 구현되고,
    상기 아우터 바디가 상기 연결 축을 중심으로 레버운동 된 이너 바디에 구속되어 레버운동 함으로써 밸브의 노멀 리프트가 구현되는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지 엔진.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 2단 가변 밸브 리프트 장치는,
    상기 이너 바디가 내측 공간을 형성하고,
    상기 이너 바디의 내측 공간에 배치되며, 상기 이너 바디와 회전 가능하게 연결되고, 상기 캠의 회전에 따라 상기 이너 바디가 레버운동 하도록 상기 캠과 구름 접촉하는 롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지 엔진.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 3단 가변 밸브 리프트 장치는,
    캠의 회전에 따라 선택적으로 레버운동 하며, 일단에 상기 밸브가 연결되고, 타단에 레버운동의 피봇 축이 구비되며, 2개의 내측 공간을 형성하는 아우터 바디;
    상기 아우터 바디의 어느 하나의 내측 공간에 배치되고, 그 일단이 상기 아우터 바디의 일단과 회전 가능하게 연결되는 제1 이너 바디;
    상기 아우터 바디의 다른 하나의 내측 공간에 배치되고, 그 일단이 상기 아우터 바디의 일단과 회전 가능하게 연결되는 제2 이너 바디;
    상기 아우터 바디, 상기 제1 이너 바디, 및 상기 제2 이너 바디의 일단을 관통하도록 배치되어 상기 아우터 바디와 상기 제1, 2 이너 바디를 연결하는 연결 축;
    상기 연결 축을 중심으로 상기 아우터 바디와 상대회전 된 상기 제1 이너 바디를 원위치시키도록 구비되는 제1 로스트 모션 스프링; 및
    상기 연결 축을 중심으로 상기 아우터 바디와 상대회전 된 상기 제2 이너 바디를 원위치시키도록 구비되는 제2 로스트 모션 스프링;
    을 포함하되,
    상기 캠은 2개의 캠으로 구성되고,
    상기 제1 이너 바디는 상기 아우터 바디에 선택적으로 고정되어 상기 2개의 캠 중 어느 하나의 회전에 따라 상기 아우터 바디의 레버운동 피봇 축을 중심으로 상기 아우터 바디와 함께 레버운동 하거나 상기 아우터 바디와의 고정이 선택적으로 해제되어 상기 어느 하나의 캠의 회전에 따라 상기 연결 축을 중심으로 레버운동 하며,
    상기 제2 이너 바디는 상기 아우터 바디에 선택적으로 고정되어 상기 2개의 캠 중 다른 하나의 회전에 따라 상기 아우터 바디의 레버운동 피봇 축을 중심으로 상기 아우터 바디와 함께 레버운동 하거나 상기 아우터 바디와의 고정이 선택적으로 해제되어 상기 다른 하나의 캠의 회전에 따라 상기 연결 축을 중심으로 레버운동 하는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지 엔진.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 3단 가변 밸브 리프트 장치는,
    상기 아우터 바디에 구비되고, 오일 펌프로부터 발생된 유압에 의해 상기 제1 이너 바디를 상기 아우터 바디에 선택적으로 고정시키도록 작동되는 제1 랫칭핀; 및
    상기 아우터 바디에 구비되고, 상기 오일 펌프로부터 발생된 유압에 의해 상기 제2 이너 바디를 상기 아우터 바디에 선택적으로 고정시키도록 작동되는 제2 랫칭핀;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지 엔진.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제1, 2 이너 바디의 타단에는 상기 제1, 2 이너 바디의 원위치 시에 상기 아우터 바디의 타단에 걸리도록 돌출된 스토퍼가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지 엔진.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 제1 로스트 모션 스프링은 상기 연결 축에 감기도록 배치되고, 일부분이 상기 아우터 바디에 고정되며, 타부분이 상기 제1 이너 바디에 고정되는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지 엔진.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제2 로스트 모션 스프링은 상기 연결 축에 감기도록 배치되고, 일부분이 상기 아우터 바디에 고정되며, 타부분이 상기 제2 이너 바디에 고정되는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지 엔진.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 제1 랫칭핀은 유압이 공급됨에 따라 유압에 의해 밀려 상기 제1 이너 바디를 상기 아우터 바디에 고정시키고, 유압이 해제됨에 따라 스프링에 의해 밀려 상기 제1 이너 바디와 상기 아우터 바디의 고정을 해제시키도록 작동되는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지 엔진.
  22. 제17항에 있어서,
    상기 제2 랫칭핀은 유압이 공급됨에 따라 유압에 의해 밀려 상기 제2 이너 바디와 상기 아우터 바디의 고정을 해제시키고, 유압이 해제됨에 따라 스프링에 의해 밀려 상기 제2 이너 바디를 상기 아우터 바디에 고정시키도록 작동되는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지 엔진.
  23. 제17항에 있어서,
    상기 제1 이너 바디가 상기 아우터 바디에 고정되는 경우에 밸브의 하이 리프트가 구현되는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지 엔진.
  24. 제17항에 있어서,
    상기 제1 이너 바디와 상기 아우터 바디에 고정이 해제되고, 상기 제2 이너 바디가 상기 아우터 바디에 고정되는 경우에 밸브의 노멀 리프트가 구현되는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지 엔진.
  25. 제17항에 있어서,
    상기 제1 이너 바디와 상기 아우터 바디에 고정 및 상기 제2 이너 바디와 상기 아우터 바디에 고정이 모두 해제되는 경우에 밸브의 제로 리프트가 구현되는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지 엔진.
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