KR980009817A - 내연기관의 밸브 특성 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밸브의 개폐 시기를 변경하는 기구와, 밸브의 리프트량을 변경하는 기구와의 구성을 간소화하는 동시에, 양 기구의 설치 스페이스를 소형화 가능한 내연 기관의 밸브 특성 제어장치를 제공한다. 캠면(C1)과 캠 샤프트(10)의 중심부간의 거리가 서서히 변위하는 테이퍼형의 캠(C)을 캠 샤프트(10)에 설치하는 동시에, 링 기어(48) 캠 샤프트(10)를 연결하여, 링 기어(48)의 회전이동 및 축선 방향으로의 이동에 수반하는 캠 샤프트(10)가 회전이동 및 평행 이동하도록 하였다.

이것에 의해, 링 기어(48)의 회전이동에 수반하는 캠 샤프트(10)의 위상이 어긋나 밸브 개폐 시기가 변화한다. 또한, 링 기어(48)의 축선 방향으로의 이동에 수반하여 캠면(C1)에 대한 슈(8b)의 접촉 위치가 변위하여 밸브 리프트량이 변화한다. 이것에 의해, 공통의 구동원, 제어회로, 및 밸브 특성 제어기구(25)에 의해, 밸브 오버랩량 및 밸브 리프트량을 변경할 수 있다.

Description

내연기관의 밸브 특성 제어 장치

본 발명은 내연 기관에 설치된 흡기 밸브 및 배기 밸브중 적어도 한쪽의 개폐 시기를 변경하는 개폐 시기 변경 기구와, 상기 흡기 밸브 및 배기 밸브의 리프트량을 변경하는 리프트량 변경 기구를 구비한 내연 기관의 밸브 특성 제어장치에 관한 것이다.

종래, 기본적 구성을 가지는 내연 기관(엔진)에서는 실린더 헤드에 설치된 흡기 밸브 및 배기 밸브가 연소실로 통하는 흡기 통로 및 배기 통로를 각각 연다.

이들 밸브 타이밍은 크랭크 샤프트의 회전위상, 나아가서는 피스톤이 상하 동작하는 타이밍에 일의적으로 동기한다. 따라서, 연소실에서의 흡배기량은 흡기 통로에 별도 설치된 스로틀 밸브의 개방도라든지 엔진의 회전속도에 의존하게 된다.

이것에 대하여, 최근에는, 연소실에서의 흡배기량을 더욱 자유도를 갖고 조절 가능하게 하기 위해서, 밸브 타이밍을 제어하도록 한 장치가 있다. 이 종류의 장치는 밸브 타이밍을 변경 가능하게 하는 개폐 시기 변경 기구를 구비하며, 컨트롤러가 엔진의 운전 상태에 따라서 개폐 시기 변경 기구를 제어함으로서, 흡기 밸브 및 배기 밸브의 적어도 한쪽의 밸브 타이밍이 변경되며, 흡기 밸브와 배기 밸브의 밸브 오버랩량이 변경된다. 밸브 오버랩량이 변경됨으로서, 연소실에 흡입되어야 하는 공기의 양 혹은, 연소실에서 일단 배출된 배비가스가 연소실로 역류하여 잔류하는 양, 즉 내부 EGR의 양이 적정화되며, 따라서 엔진의 출력, 에미션 및 연비 등의 개선이 도모된다.

또한, 근년에는 상기 개폐 시기 변경 기구 외에 밸브 리프트량을 변경하는 리프트량 변경 기구를 병설한 엔진이 있다(예를 들면, 일본 특허공개평6-235305호 공보에 기재한 엔진). 이 공보기재의 엔진에 의하면, 그때마다의 운전 상태에 따라서 개폐 시기 및 밸브 리프트량이 개개로 변경되며, 엔진의 출력, 에미션 및 연비 등의 개선이 한층 더 향상된다.

그런데, 상기 종래 기술의 개폐 시기 변경 기구와 리프트량 변경 기구를 병설한 엔진에 있어서는 다음과 같은 문제가 있었다.

(1) 개폐 시기 변경 기구와 리프트량 변경 기구는 각각 개개에 구동기구(유압회로 및 제어호로 등)를 구비하고 있으므로, 구성이 복잡하게 되는 동시에, 양 장치를 설치하기 위한 스페이스가 대형화되는 문제가 있었다.

(2) 양 기구는 각각 개개로 구동제어되는 것으로부터, 그때마다의 운전 상태에 대응하는 최선의 밸브 오버랩량과 최선의 밸브 리프트량을 동기시키는 것이 곤란하다. 또한, 양 장치의 변경 속도의 상위로서 양 장치의 최선의 개폐 시기와 최선의 밸브 리프트량에 큰 불균형이 발생하는 것이 있다.

(3) 리프트량 변경 기구는 고속용 캠 및 고속용 로커 아암과 저속용 캠 및 저속용 로커 아암을 각각 구비하며, 그때마다의 운전 상태에 따라서 각 로커 아암과 각 캠의 접촉조합이 변경하여, 리프트량이 변경되도록 되어 있다. 그러나, 복수의 캠 및 로커 아암을 필요로 하는 점에서, 구성이 복잡하게 되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 문제를 해소하기 위해서 이루어진 것으로서, 제1목적은 밸브의 개폐 시기를 변경하는 기구와, 밸브의 리프트량을 변경하는 기구와의 구성을 간소화하는 동시에, 양기구의 설치 스페이스를 소형화 가능한 내연 기관의 밸브 특성 제어장치를 제공하는 것에 있다.

또한, 제2목적은 그때마다의 운전 상태에 있어서의 최선의 개폐 시기와 최선의 밸브 리프트량을 동기시키는 것이 가능한 밸브 특성 제어장치를 제공하는 것에 있다.

과제를 해결하기 위한 수단

상기 목적을 달성하기 위해서, 제1항에 기재된 발명에서는 캠 사프트가 중심에 배치되며, 내주면에 헬리컬형상의 내부기어를 가지는 회전체와, 상기 캠 샤프트와 상기 회전체의 사이에 배치되며, 상기 회전체의 내부기어에 맞물리는 헬리컬 형상의 외부기어를 가지어, 상기 캠 샤프트와 일체 회전하는 동시에 캠 샤프트의 축선 방향으로 이동 가능한 링 기어와, 상기 캠 샤프트와 일체 회전 가능하게 설치되며, 캠 샤프트의 축선 방향으로 그 프로파일이 소정의 변화량을 갖고 형성되어 있는 흡기 밸브 및 배기 밸브를 왕복 운동시키기 위한 캠과, 상기 링 기어를 캠 샤프트의 축선 방향으로 이동시키는 이동 수단을 구비한 것을 그 요지로 한다.

제2항에 기재된 발명에서는 제1항에 기재된 발명에 있어서, 상기 캠은 그 캠면이 상기 캠 샤프트의 축선 방향에 대하여 경사지는 구배가 마련되어 있는 것에 의해, 그 프로파일이 캠 샤프트의 축선 방향으로 변화하는 것을 그 요지로 한다.

도1은 가솔린 시스템을 나타내는 개략 구성도.

도2는 밸브 특성 변경 기구 및 OCV의 구조 등을 나타내는 단면도.

도3은 밸브 특성 변경 기구 및 OCV의 구조 등을 나타내는 단면도.

도4는 밸브 오버랩량과 밸브 리프트량의 변화 상태를 나타내는 특성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 내연 기관으로서의 엔진 8 : 흡기 밸브

8a : 태핏 8b : 슈

9 : 배기 밸브 10 : 캠 사프트

25 : 밸브 특성 변경 기구 29 : 이동 수단을 구성하는 오일 펌프

35 : 회전체로서의 커버 35a : 내부기어

48 : 링 기어 48a : 외부기어

55 : 이동 수단을 구성하는 오일 컨트롤 밸브(OCV)

C : 캠 C1 : 캠면

청구 범위 제1항에 기재된 발명에 있어서는 밸브의 개폐 시기 및 리프트량을 변경할 때에는, 이동 수단에 의해 링 기어를 캠 샤프트의 축선 방향으로 이동시킨다. 이때 링 기어는 그 외부기어와 회전체의 내부기어의 맞물림에 의해 회전하면서 캠 샤프트의 축선 방향으로 이동되어, 상기 링 기어의 회전량에 대응하여 캠 샤프트의 위상이 어긋나고 밸브의 개폐 시기가 변경된다. 또한 이것과 동시에 링 기어의 이동량에 상당하는 양만 캠 샤프트가 축선 방향으로 이동된다. 이것에 의해 캠과 밸브와의 상대 위치(캠의 축선 방향으로 놓을 수 있는 상대 위치)가 어긋난다. 캠은 캠 샤프트의 축선 방향으로 프로파일이 소정의 변화량을 갖고 형성되어있는 점에서, 밸브와 캠의 상대위치가 어긋남으로서 밸브의 리프트량이 변경된다.

청구 범위 제2항에 기재된 발명에서는 청구 범위 제1항에 기재된 발명의 작용에 첨가하여, 캠면은 캠 샤프트의 축선에 대하여 경사지는 구배가 마련되어 있는 점에서, 캠 샤프트의 축선 방향으로의 동량에 대응하여 밸브 리프트량이 무단계로 변경된다.

이하, 본 발명을 구체화한 일 실시 형태를 도면에 근거하여 설명한다.

도1은 본 실시 형태에 있어서의 가솔린 시스템을 나타내는 개략 구성도이다. 내연 기관으로서의 엔진(1)은 복수의 실린더(2)를 구비한다. 각 실린더(2)에 각각 설치된 피스톤(3)은 그랭크 샤프트(1a)에 연결되고 각 실린더(2)내부에서 상하 동작 가능하다. 각 실린더(2)에 있어서 피스톤(3)의 상측은 연소실(4)을 형성한다. 각 연소실(4)에 대응하여 설치된 점화 플러그(5)는 연소실(4)에 도입된 혼합기를 점화한다. 각 연소실(4)에 대응하여 설치된 흡기포트(6a) 및 배기포트(7a)의 각각은 흡기 통로(6) 및 배기 통로(7)의 일부를 구성한다. 각 연소실(4)에 대응하여 설치된 흡기 밸브(8) 및 배기 밸브(9)는 각 포트(6a, 7a)를 각각 연다. 이들 밸브(8, 9)의 각각은 상호 다른 캠 샤프트(10,11)의 회전에 근거하여 작동한다. 각 캠 샤프트(10,11)의 선단에 각각 설치된 타이밍 폴리(12, 13)는 타이밍 벨트(14)를 통해 크랭크 샤프트(1a)에 연결된다.

엔진(1) 운전시에, 크랭크 샤프트(1a)의 회전력은 타이밍 벨트(14) 및 각 타이밍 폴리(12, 13)를 통해 각 캠 샤프트(10, 11)에 전달된다. 각 캠 샤프트(10, 11)가 회전함으로서, 각 밸브(8, 9)가 작동한다. 각 밸브(8, 9)는 크랭크 샤프트(1a)의 회전에 동기하여, 즉 각 피스톤(3)의 상하 동작에 대응한 흡기행정, 압축행정, 폭발·팽창행정 및 배기행정에 동기하여, 소정의 타이밍으로 작동 가능하다.

흡기 통로(6)의 입구에 설치된 에어클리너(15)는 동일 통로(6)에 들어가는 외기를 청정화한다. 각흡기 포트(6a)의 부근에 각각설치된 인젝터(16)는 흡기포트(6a)를 향하여 연료를 분사한다. 엔진(1)의 운전시에는, 에어클리너(15)를 통하여 흡기 통로(6)에 외기가 들어간다. 이 때, 각 인젝터(16)가 연료를 분사함으로서, 그 연료와 외기의 혼합기가 흡입행정으로 흡기 밸브(8)가 흡기포트(6a)를 열 때, 연소실(4)에 흡입된다. 연소실(4)에 흡입된 혼합기는 점화플러그(5)가 작동함으로서, 폭발, 연소한다. 그 결과, 피스톤(3)이 작동하여, 크랭크 샤프트(1a)가 회전하여 엔진(1)의 출력이 얻어진다. 연소후의 배기가스는 배기행정으로 배기 밸브(9)가 배기포트(7a)를 열 때에, 연소실(4)로부터 도출되며, 배기 통로(7)를 통하여 외부로 배출된다.

흡기 통로(6)에 설치된 스로틀 밸브(17)는 도시하지 않는 액셀러레이터 페달의 조작에 연동하여 작동한다. 이 밸브(17)의 개방도가 조절됨으로서, 흡기 통로(6)에 대한 외기의 받아들임량, 즉 흡입 공기량이 조절된다. 스로틀 밸브(17)의 하류측에 설치된 서지탱크(18)는 흡입공기의 맥동을 평활화한다. 에어클리너(15)의 부근레 설치된 흡기 온도센서(71)는 흡기온도를 검출하며, 그 검출치에 따른 신호를 출력한다.

스로틀 밸브(17) 부근에 설치된 스로틀 센서(72)는 동일밸브(17)의 개방도(스로틀 개방도)를 검출하며, 그 검출치에 따른 신호를 출력한다. 이 센서(72)는 스로틀 밸브(17)가 전폐의 상태가 되었을 때에, 그것을 검출하여 출력한다. 서지탱크(18)에 설치된 흡기압 센서(73)는 상기 탱크(18)에 있어서의 흡입공기의 압력(흡기압력)을 검출하여 그 검출치에 따른 신호를 출력한다.

한편, 배기 통로(7)의 도중에 설치된 촉매 컨버터(19)는 내장된 삼원촉매(20)에 의해 배기가스를 정화한다. 배기 통로(7)에 설치된 산소센서(74)는 배기가스중의 산소 농도를 검출하여, 그 검출치에 따른 신호를 출력한다. 엔진(1)에 설치된 수온센서(75)는 엔진(1)을 냉각하기 위한 냉각물의 온도(냉각수온도)를 검출하여, 그 검출치에 따른 신호를 출력한다.

디스트리뷰터(21)는 이그나이터(22)로부터 출력되는 고전압을 각 점화플래그(5)를 작동시키기 위한 점화신호로서 각 점화플러그(5)로 분배한다. 따라서, 각 점화플러그(5)를 작동시키는 타이밍은 이그나이터(22)가 고전압을 출력하는 타이밍에 의해 결정된다.

디스트리뷰터(21)에 내장된 로터(도시하지 않는다)는 크랭크 샤프트(1a)의 회전에 동기한 캠 샤프트(11)의 회전에 근거하여 회전한다. 디스트리뷰터(21)에 설치된 회전속도센서(76)는 엔진(1)의 회전속도(엔진회전속도)를 로터의 회전에 근거하여 검출하며, 그 검출치를 펄스신호로서 출력한다. 디스트리뷰터(21)에 설치된 기통판별 센서(77)는 크랭크 각도의 기준 위치를 로터의 회전에 따라서 소정의 비율로 검출하고, 그 검출치를 동일하게 펄스신호로서 출력한다. 이 실시 형태에 있어서, 엔진(1)의 일련의 4행정에 대하여 크랭크 샤프트(1a)는 2회전한다. 크랭크 샤프트(1a)가 2회전하는 동안에, 회전속도센서(76)는 30℃ A마다 1펄스의 신호를 출력한다. 기통판별센서(77)는 360℃ A마다 1펄스의 신호를 출력한다.

흡기 통로(11)에 설치된 바이패스 통로(23)는, 스로틀 밸브(17)를 우회하여 상기 밸브(17)의 상류측과 하류측의 사이를 연겨하게 한다. 바이패스 통로(23)에 설치된 리니어 솔레노이드식의 아이들 스피드 컨트롤 밸브(ISCV, 24)는 상기 통로(22)의 개방도를 조절한다. ISCV(23)는 스로틀 밸브(17)가 전폐가 되는 아이들 운전시 등에 그 운전을 안정화시키기 위해서 작동한다. 이이들 운전시에 ISCV(23)가 소정의 지령신호에 근거하여 제어되는 것에 의해. 바이패스 통로(22)를 통하여 연소실(4)에 들어가는 흡인공기량이 조절되며, 엔진 회전 속도가 제어된다. 즉, 아이들 회전수의 제어가 행하여진다.

이 실시 형태에서, 타이밍 폴리(12)에 설치된 유압구동식의 밸브 특성 변경기구(25)는 흡기 밸브(8)와 관계되는 밸브타이밍(개폐 시기) 및 흡기 밸브(8)의 리프트량을 변경한다. 밸브 특성변경 기구(25)와 그것을 구동하기 위한 유압공급수단의 구성에 대하여 자세히 설명한다.

도2, 도3은 밸브 특성 변경 기구(5) 및 그것에 부수하는 오일 컨트롤 벨브(OCV, 55)의 구조를 나타낸다. 엔진(1)의 실린더 헤드(26) 및 베어링캡(27)은 원통형상의 보스(38)를 가지는 타이밍 폴리(12)를 회전 가능하게 지지한다. 캠 샤프트(10)는 상기 타이밍 폴리(12)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 오일홈(31a, 31b, 31c)은 캠 샤프트(10)의 외주를 따라서 연장된다. 베어링캡(27)에 설치된 오일통로(33, 34)는 타이밍 폴리(12)의 보스(38)에 형성된 통로(45a, 45b)를 통해 캠 샤프트(10)의 각 오일홈(31a, 31b)에 윤활유를 공급한다. 이 실시 형태에서 도1에 도시한 바와 같이, 엔진(1)에 설치된 오일 팬(28), 오일 펌프(29) 및 오일피터(30) 등은 엔진(1)의 각 부를 윤활하기 위한 윤활장치를 구성한다. 이 윤활장치는 밸브 특성 변경 기구(25)를 구동하기 위한 상기 밸브 특성 변경 기구(25)에 유압을 공급한다. OCV(55)는 밸브 특성 변경 기구(25)로 공급되는 유압을 조절 가능하게 한다. 이 윤활장치 및 OCV(55)는 본 발명의 이동 수단을 구성한다.

엔진(1)의 운전에 연동하여 오일 펌프(29)가 작동하는 것에 의해, 오일 팬(28)으로부터 빨아 올려진 윤활유가 오일 펌프(29)로부터 토출된다. 토출된 윤활유는 오일필터(30)를 통하여, LSV(55)에 의해 각 오일통로(33, 34)에 선택적으로 압송되며, 각 오일홈(31, 32) 및 저널(10a)에 공급된다.

거의 원판형상을 하는 타이밍 풀리(12)와 상기 풀리(12)에 설치된 카버(35)는 타이밍 룰리(12)의 일측면 및 캠 샤프트(10)의 선단을 덮는다. 상기 타이밍 풀리(12)는 상기 샤프트(10)와 상태 회전 가능하게 되어 있다. 상술한 타이밍 벨트(14)는 외부기어(37)에 연결된다.

커버(35)는 그 외주에 플랜지(39)를 가지며, 그 저면부 중앙에 구멍(40)을 가진다. 복수의 볼트(41)는 플랜지(39)를 타이밍 풀리912)의 일측면에 고정한다. 구멍(40)에 장착된 덮개(43)는 떼기 가능하다. 커버(35)는 그 내주에 복수의 헬리컬기어(35a)를 가진다. 타이밍 폴리(12) 및 커버(35)에 의해 둘러싸인 공간(44)은 링 기어(48) 등을 수용한다. 중공볼트(46) 및 핀(47)은 링 기어(48)를 캠 샤프트(10)의 선단에 고정한다. 상기 링 기어(48)는 커머(35)와 캠 샤프트(10)를 연결한다. 링 기어(48)는 고리 형상을 하며, 캠 샤프트(10)의 축방향을 따라서 이동 가능하게 된다. 링 기어(48)는 그 외주에 복수의 헬리컬기어(48a)를 가지고 있다. 링 기어(48)의 헬리컬리어(48a)는 상기 커버(35)의 헬리컬기어(35a)와 맞물려 있다. 링 기어(48)는 헬리컬기어(35a, 48a)를 통해 커버(35)에 대하여 회전하는 것으로서, 캠 샤프트(10)의 축선 방향으로 이동한다.

또한, 풀리(12)가 호전하는 것에 의해, 링 기어(48)에 의해 연결된 커버(35)와 캡(46)이 일체로 회전하고, 따라서 캠 샤프트(10)와 커버(35)가 일체적으로 회전한다. 스프링(42)은 링 기어(48)와 타이밍 벨트(12)의 보스(38) 선단면의 사이에 개재되어 있다. 링 기어(48)는 스프링(42)의 가압력에 의해 상시 커버(35)저면부측으로 가압된다.

캠(C)은 상기 캠 샤프트(10)으 기단측에 연결되어 있다. 흡기 밸브(8)측의 타펫(8a)은 밸브 스프링(65)의 가압력에 의해 슈(8b)를 통해 상기 캠(C)으 캠면(C1)에 상시 접촉 상태로 유지된다. 캠 샤프트(10)의 회전에 연동하여, 흡기 밸브(8)는 캠(C) 및 태핏(8a) 등을 통해 왕복 동작한다. 상기 캠면(C1)은 캠 샤프트(10)의 기단측(도 2, 도 3에 있어서 우측)으로 감에 따라서 캠 샤프트(10)의 중심축선의 사이의 거래가 짧게 되는 구배가 마련되어 있다. 즉, 캠(C)은 캠 샤프트(10)의 축선 방향에 있어서, 그 프로파일이 소정의 변화량을 갖고 형성되어 있다. 또한, 상기 태핏(8a)과 캠(C1)의 사이에 깨워지는 슈(8b)는 캠면(C1)과 접축하는 평면부(8c) 및 태핏(8a)에 활주 가능하게 결합하는 구면부(8d)를 가지고 있다.

도2, 도3에 도시한 바와같이, 공간(44)은 링 기어(48)에 의해 구획된 제1 및 제2유압실(49, 50)을 포함한다. 제1유압실(50)은 링 기어(48)의 좌단과 커버(35)의 저면벽의 사이에 위치한다. 제2유압실(50)은 기어(48)의 우단과 폴리(12)의 사이에 우치한다.

여기에서, 제1유압실(49)에 윤활유에 의한 유압을 공급하기 위해서, 캠 샤프트(10)는 그 내부에 축 방향을 따라서 연장되는 오일통로(51)를 가진다. 이 오일통로(51)의 선단은 중공볼트(46)의 구멍(46a)을 통하여 제1유압실(49)에 연통한다. 이 오일통로(51)의 기단은 캠 샤프트(10)의 주면에 형성된 오일홈(31a)에 통과한다. 한편, 제2유압실(50)에 유압을 공급하기 위해서, 캠 샤프트(10)는 그 내부에 오일통로(51)와 평행하게 연장되는 별도의 오일통로(53)를 가진다. 보스(38)에 형성된 기름 구멍(54)은 제2유압실(50)과 오일통로(53)의 사이를 연결한다.

여기에서, 양 유압 공급 통로의 도중에 설치된 OCV(55)는 그 개방도가 듀티 제어되는 것에 의해, 각 유압실(49, 50)로 공급되는 유압을 제어한다. 도1에는 이 OCV(55)와 오일 팬(28), 오일 펌프(29) 및 오일??터(30)와의 접속의 관계가 나타내고 있다.

도2, 도3에 도시한 바와 같이, OCV(55)를 구성하는 케이싱(56)은 제1재지 제5포트(57, 58, 59, 60, 61)를 가진다. 제1포트(57)는 오일통로(33)에 연결하여, 제2포트(58)는 오일통로(34)에 연통한다. 제3 및 제4포트(59, 60)는 오일 팬(28)에 연결하여, 제5포트(61)는 오일 필터(30)를 통해 오일 펌프(29)의 토출측으로 연통한다. 케이싱(56)의 내부에 설치된 꼬치형의 스풀(62)은 원통형의 4개의 밸브체(62a)를 가진다. 스풀(62)은 2 축방향을 따라서 왕복 운동 가능하게 되어 있다. 케이싱(56)에 설치된 전자솔레노이드(63)는 스풀(62)을 도2에 도시하는 제1위치와 도3에 도시하는 제2위치의 사이로 이동시킨다.

제1위치란, 도2, 도3에서, 스풀(62)이 케이싱(56)에 대하여 가장 우측에 도달할 때의 위치, 즉 스풀(62)의 스트로크가 가장 작게 되는 위치를 의미한다. 제2위치란, 도2, 도3에서, 스풀(62)이 케이싱(56)에 대하여 가장 좌측에 도달하였을 때의 위치, 즉 스풀(62)의 스트로크가 가장 커지는 위치를 의미한다. 케이싱(56)에 설치된 스프링(64)은 스풀(62)을 제1위치를 향하여 가압된다.

그리고, 도3에 도시한 바와 같이, 스프링(64)의 가압력에 저항하여 스풀(62)이 제2위치에 배치됨으로스 즉 스풀(62)의 스트로크가 가장 커지는 것에 의해, 오일 펌프(29)의 토출측과 오일통로(33)가 연결하여, 오일통로(34)와 오일 팩(28)이 연통한다. 이것에 의해, 제1유압실(49)에 유압이 공급되며, 링 기어(48)가 제2유압실(50)에 남는 기름에 저항하여 축방향으로 이동하면서 회동한다. 제2유압실(50)의 속의 기름은 오일 팩(28)으로 드레인된다. 이 결과, 캠 샤프트(10)와 하우징(36)의 사이에서 회전 위상이 상대적으로 변한다. 여기에서는, 캠 샤프트(10)의 회전 위상이 풀리 하우징(36)의 그것보다도 진행한다. 그 결과, 흡기 밸브(8)의 밸브 타이밍의 위상이 크랭크 샤프트(1a)의 회전 위상보다도 지행한다.

상기의 경우, 흡기 밸브(8)의 밸브 타이밍이 상대적으로 진행하며, 흡기 행정에 있어서의 흡기 밸브(8)와 배기 밸브(9)의 밸브 오버랩량이 상대적으로 커진다. 이와같이, 제1유압실(49)로 공급되는 유압을 제어함으로서, 도 3에 도시하는 바와 같이 링 기어(48)가 그 중단 위치에 도달할 때, 흡기 밸브(8)의 밸브 타이밍이 더욱 진행하여, 밸브 오버랩량이 가장 커진다.

또한, 링 기어(48)가 타이밍 풀리(12)에 접근할 때에, 캠 샤프트(10)도 보스(38)내를 링 기어(48)와 같은 방향으로 이동한다. 이 때, 캠 샤프트(10)의 이동에 동반하는, 캠(C)과 슈(8b)와의 상대 위치가 변화한다. 즉, 슈(8b)와, 캠 샤프트(10)의 축선 방향에 있어서의 캠면(C1)과의 접촉 위치가 변화하며, 슈(8b)와 캠 샤프트(10)의 중심부간의 거리가 최대로 된다. 결국, 도3의 밸브 오버랩량이 최대가 된 경우에는, 흡기 밸브(8)의 밸브 리프트량도 최대가 된다.

한편, 도2에 도시한 바와 같이, 스풀(62)이 제1위치에 배치됨으로서, 즉 스풀(62)의 스트로크가 가장 작게 되는 것에 의해, 오일 펌프(29)의 토출측과 오일통로(34)가 연결되며, 오일통로(33)와 오일 팩(28)이 연결된다. 이것에 의해, 제2유압실(50)에 유압이 공급되며, 링 기어(48)가 제1유압실(49)에 남는 기름에 저항하여 축방향으로 이동하면서 회동한다. 제1유압실(49)의 속의 기름은 오일 팩(28)으로 드레인된다. 이 결과, 캠 샤프트(10)와 하우징(36)의 사이에서 회전 위상이 상기와 반대의 방향으로 상대적으로 변한다. 여기에서는, 캠 샤프트(10)의 회전 위상이 하우징(36)의 그것보다도 지연된다. 그 결과, 흡기 밸브(8)의 밸브 타이밍의 위상이 크랭크 샤프트(1a)의 회전 위상보다도 지연된다. 상기의 경우, 흡기 밸브(8)의 밸브타이밍이 상대적으로 지연되며, 흡기행정에 있어서의 밸브 오버랩이 상대적으로 작게 된다. 이 실시 형태에서는 밸브 오버랩이 없어진다. 이와같이, 제2유압실(50)로 공급되는 유압을 제어함에 의해, 도2에 도시한 바와 같이, 링 기어(48)를 커버(35)에 접근하는 종단위치까지 이동시킬 수 있다. 링 기어(48)가 종단위치에 도달할 때, 흡기 밸브(8)의 밸브 타이밍이 가장 지연되며, 밸브 오버랩량이 가장 작다.

또한, 밸브 오버랩의 최소시에는 슈(8b)와, 캠 샤프트(10)의 축선 방향에 있어서 캠면(C1)과의 접촉 위치가 변화하며, 슈(8b)와 캠 샤프트(10)의 중심부간의 거리가 최소가 된다. 결국, 도2의 밸브 오버랩이 최소가 된 경우에는 흡기 밸브(8)의 밸브 리프트량도 최소가 된다.

스폴(62)이 제1 및 제2위치의 사이가 임의인 위치에 배치되는 것에 의해, 각 유압실(49, 50)에 대한 기름의 오일통로 면적이 바뀌며, 밸브 타이밍 개폐 시기의 변경 속도 및 밸브 리프트량 변경 속도가 각각 미묘하게 변한다. 여기에서, 스풀(62)이 제1 및 제2위치의 거의 중간에 배치됨으로서, 오일통로(33, 34)와 오일 펌프(29) 및 오일 팬(28)의 사이가 차단된다. 그 결과, 각 유압실(49, 50)에 대한 유압의 공급이 규제되며, 밸브 특성 변경 기구(25)의 구동이 정지하여 밸브 타이밍의 변위가 정지한다.

ECU(80)는 각종 센서로부터의 검출치를 파라미터로 하여 그때마다의 운전 상태를 판별하여, 그 운전 상태에 알맞은 밸브 오버랩량 및 밸브 리프트량이 되도록, OCV(55)를 구동 제어한다.

본 실시의 형태에서는, 상기한 바와 같게 밸브 특성 변경 기구(25)를 구성함으로서, 다음과 같은 효과를 얻을 수있다.

(1) 캠면(C1)과 캠 샤프트(10)의 중심부간의 거리가 서서히 변위하는 테이퍼형의 캠(C)을 캠 샤프트(10)에 설치하는 동시에, 링 기어(48)와 캠 샤프트(10)를 연결하여, 링 기어(48)의 회전이동 및 축선 방향으로의 이동에 연동하여 캠 샤프트(10)가 회전이동 및 평행 이동하도록 하였다. 이것에 의해, 링 기어(48)의 회전이동에 동반하여, 캠 샤프트(10)의 위상이 어긋나 밸브개폐 시기가 변화한다. 또한, 링 기어(48)의 축선 방향으로의 이동과 동시에 캠면(C1)에 대한 슈(8b)의 접촉 위치가 변위하여 밸브 리프트량이 변화한다.

이와 같이, 본 실시 형태에서는, 공통의 구동원(오일 펌프(29)등), 제어회로(ECU(80) 등), 및 밸브 특성 제어기구(25)에 의해 밸브 오버랩량 및 밸브 리프트량을 변경할 수 있다. 이것에 의해, 본 실시 형태에서는, 종래와는 달리, 개폐 시기 변경 기구와 리프트량 변경 기구를 각각 별개로 설치할 필요가 없어지며, 구성을 간소화할 수 있게 되어, 비용의 감소를 도모할 수 있다. 또한, 밸브 특성 변경기구(25)를 설치하는 스페이스도 소형화할 수 있다.

(2) 본 실시 형태에서는, 도4에 도시한 바와 같이, 개폐 시기와 밸브 리프트량을 동기시켜서 변경할 수 있는 점에서, 그 운전 상태에 알맞은 최량의 밸브 오버랩량과 최량의 밸브 리프트량을 조합할 수 있고, 엔진(1)의 출력 및 연비 등을 한층 더 향상할 수 있다.

(3) 슈(8b)와 접촉하는 캠면(C1)이 캠 샤프트(10)의 축선 방향에서 서서히 경사지도록 한 것에 의해, 복수의 캠(저속용 캠 및 고속용캠)을 설치하지 않고서, 밸브(8)의 리프트량을 변경할 수 있다. 이것에 의해, 또한 구성을 간소화할 수 있다. 또한, 캠면(C1)은 캠 샤프트(10)의 축선 방향에 있어 서서히 경사지는 점에서 리프트량을 소정의 범위내에서 연속적(무단계)으로 변경할 수 있으며, 나아가서는 밸브 리프트량 변경시에 있어서의 충격을 감소할 수 있고, 드리이버빌리티의 향상을 도모할 수 있다.

또, 본 발명은 다음과 같이 구성할 수 있다.

(1) 상기 실시 형태에서는 흡기측의 캠 샤프트(10)에 설치된 밸브 특성 변경기구(25)에 의하여 흡기 밸브(8)의 밸브 타이밍 및 밸브 리프트량만을 변경하도록 구성하였지만, 배기측의 캠 샤프트(11)에 밸브 특성 변경 기구를 설치하여 구체화해도 된다. 또한, 흡기측 및 배기측의 양 캠 샤프트(10, 11)에 밸브 특성 변경 기구를 각각 설치하여 구체화해도 된다.

(2) 상기 실시 형태에서는 로커 아암을 사용하지 않는 엔진(1)으로 구체화하였지만, 로커 아암을 사용한 엔진에 구체화해도 된다.

(3) 상기 실시 형태에서는 캠(C)의 캠면(C1)에, 캠 샤프트(10)의 기단측으로 행함에 따라서, 캠 샤프트 (10)의 중심축선의 사이의 거리가 짧게 되는 구배를 설치하였지만, 캠면(C1)의 구배방향을 역방향으로서 구체화해도 된다.

즉, 캠면(C1)과, 캠 샤프트(10)의 중심축선의 사이의 거리가 캠 샤프트(10)의 기단측으로 행함에 따라서 길어지는 구배를 캠면(C1)에 설치하여 구체화해도 된다. 상기의 경우, 밸브 개폐 시기가 지각측으로 변경함에 따라서 밸브 리프트량이 커진다.

제1항에 기재된 발명에 의하면, 밸브 개폐 시기와 밸브 리프트량을 같은 기구로 변경할 수 있다. 그 결과, 밸브 개폐 시기를 변경하는 기구와 밸브 리프트량을 변경하는 기구를 각각 설치할 필요가 없기 때문에, 비용의 감소를 도모할 수 있는 동시에, 양 기구의 설치 스페이스르 소형화할 수 있는 우수한 효과가 있다.

또한, 밸브 개폐 시기와 밸브 리프트량을 동기하여 변경할 수 있기 때문에, 그때마다의 운전 상태에 알맞은 최량의 개폐 시기와 최량의 밸브 리프트량을 조합할 수 있고, 엔진의 출력 및 연비 등을 한층 더 향상할 수 있다.

제2항에 기재된 발명에 의하면, 제1항에 기재된 효과에 첨가하여 밸브 리프트량을 소정 범위내에서 무단계로 변경할 수 있다. 그 결과, 밸브 리프트량 변경시에 있어서의 충격 등을 감소할 수 있으며, 드라이버빌리티의 향상을 도모할 수 있다.

Claims (2)

1. 캠 샤프트를 중심으로 배치하고 내주면에 헬리컬형상의 내부기어를 가지는 회전체와, 상기 캠 샤프트와 상기 회전체 사이에 배치되고, 상기 회전체의 내부기어에 맞물리는 헬리컬형상의 외부기어를 가지며, 상기 캠 샤프트와 일체로 회전하는 동시에 캠 샤프트의 축선 방향으로 이등 가능한 링 기어와, 상기 캠 샤프트와 일체로 회전 가능하게 설치되고, 캠 샤프트의 축선 방향으로 프로파일이 소정의 변화량을 가지고 형성되는 흡기 밸브 또는 배기 밸브를 왕복 동작시키기 위한 캠과, 상기 링 기어를 캠 샤프트의 축선 방향으로 이동시키는 이동 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 내연 기관의 밸브 특성 제어장치
2. 제1항에 있어서, 상기 캠은 그 캠면이 상기 캠 샤프트의 축선 방향에 대하여 경사지는 구배가 마련되어 있는 것에 의해 그 프로파일이 캠 샤프트의 축선 방향으로 변화하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 밸브 특성 제어장치.

   ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.