KR20130063344A

KR20130063344A - Continuous variable valve lift apparatus

Info

Publication number: KR20130063344A
Application number: KR1020110129813A
Authority: KR
Inventors: 이영수
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2011-12-06
Filing date: 2011-12-06
Publication date: 2013-06-14
Also published as: KR101316869B1

Abstract

PURPOSE: A continuous variable valve lift apparatus capable of effective swirl formation is provided to shape a profile of each valve lift into an asymmetric form. CONSTITUTION: A continuous variable valve lift apparatus comprises an input cam(110), a valve opening and closing part(200), and a lift arm(440). The input cam is equipped with an input shaft. The valve opening and closing part is equipped with a roller(220). The lift arm is comprised with lift arm shoes(442, 446) touching the roller of each valve opening and closing part. A control unit controls the driving of the lift arm with the delivered rotation of the input cam.

Description

{CONTINUOUS VARIABLE VALVE LIFT APPARATUS}

본 발명은 가변 밸브 리프트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 각각의 밸브 리프트의 프로파일이 비대칭으로 형성되어 효과적으로 스월 형성이 가능한 연속 가변 밸브 리프트 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a variable valve lift, and more particularly, to a continuous variable valve lift device capable of effectively swirling the profile of each valve lift is formed asymmetrically.

일반적으로 엔진에는 연료가 연소되어 동력을 발생시키는 연소실이 구비되고, 이 연소실에는 연소될 연료가 포함된 혼합가스를 제공하는 흡기밸브와 연소된 가스를 방출하는 배기밸브가 형성되어 있다. 이들 흡기밸브 및 배기밸브는 크랭크 샤프트에 연결된 밸브 개폐기구에 의해 연소실을 개폐한다.In general, an engine is provided with a combustion chamber in which fuel is combusted to generate power, and the combustion chamber is formed with an intake valve for providing a mixed gas containing fuel to be burned and an exhaust valve for discharging the combusted gas. These intake valves and exhaust valves open and close the combustion chamber by a valve opening and closing mechanism connected to the crankshaft.

통상적인 밸브 개폐기구는 일반적으로 일정한 형상을 갖는 캠에 의해 밸브가 항상 일정한 리프트 양을 가지게 되며, 따라서 흡입 또는 배출되는 가스의 양을 조절할 수 없다. 이에 따라 엔진은 그 운전영역 전반에 걸쳐서 필요로 하는 최적의 상태를 발휘하지 못하게 된다. Conventional valve opening and closing mechanisms generally have a constant lift amount of the valve by means of a cam having a constant shape, and thus cannot control the amount of gas that is sucked or discharged. As a result, the engine can not exhibit the optimum state required throughout its operating range.

즉, 저속의 운전상태에 맞추어 밸브 개폐기구가 설계되면 고속의 운전상태에서는 밸브가 열려있는 시간과 양이 충분하지 못하게 되고, 고속의 운전상태에 맞추어 설계되면 저속의 운전상태에서 반대의 현상이 일어나게 된다. That is, if the valve opening / closing mechanism is designed in accordance with the low speed operation state, the time and amount of valve opening are not sufficient in the high speed operation state, and if the valve opening mechanism is designed in the high speed operation state, the opposite phenomenon occurs in the low speed operation state. do.

이러한 문제점을 해결하는 방안으로 엔진의 작동 상태에 따라 밸브 프로파일을 가변할 수 있는 CVVL(continuous variable valve lift) 장치가 연구되어 왔다.In order to solve this problem, a continuous variable valve lift (CVVL) device capable of varying the valve profile according to the operating state of the engine has been studied.

그러나, 종래 CVVL 기구는 한 실린더에 있는 좌우 흡기 밸브는 동일한 리프트로 거동하는 가변 되는 구조로 부분 부하(Part Load)에서 연소실내의 흡입되는 공기의 유동을 보다 더 활발히 하여 연소를 개선하는데 한계가 있다.However, the conventional CVVL mechanism has a limitation in improving combustion by activating the flow of inhaled air in the combustion chamber at a part load in a variable structure in which the left and right intake valves in one cylinder behave with the same lift. .

즉, 최근의 GDI(gasoline direct injection) 엔진은 연료를 직접 연소실에 분사하는 엔진으로, 이러한 엔진에 CVVL 시스템 적용하면, Low Lift에서는 공기 유동에 활발하지 못해 공기/연료 혼합에 한계가 있다. 따라서, GDI 엔진에 CVVL 적용시 CVVL의 연비 증대 효과를 충분히 발휘 못하는 한계가 있어 이에 대한 연구가 필요하다.That is, the recent gasoline direct injection (GDI) engine is an engine that directly injects fuel into a combustion chamber. When the CVVL system is applied to such an engine, low lift is not active in air flow, and thus there is a limitation in air / fuel mixing. Therefore, when applying CVVL to a GDI engine, there is a limit that does not sufficiently exhibit the fuel efficiency increase effect of CVVL.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 각각의 밸브 리프트의 프로파일을 비대칭으로 형성하여 효과적으로 스월 형성이 가능한 연속 가변 밸브 리프트 장치를 제공하는 것이다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a continuous variable valve lift apparatus capable of effectively swirling by forming an asymmetric profile of each valve lift.

또한, 로우 리프트 작동에서 각각의 밸브 리프트의 프로파일이 비대칭으로 형성되어 GDI 엔진에도 적용이 가능한 연속 가변 밸브 리프트 장치를 제공하는 것이다.In addition, the profile of each valve lift is formed asymmetrically in low lift operation to provide a continuous variable valve lift device that can be applied to the GDI engine.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 리프트 장치는 입력축에 구비된 입력 캠; 롤러가 구비된 2개의 밸브 개폐부; 상기 각각의 밸브 개폐부의 롤러와 접촉하는 리프트 암 슈(lift arm shoe)가형성된 2개의 리프트 암; 및 상기 입력 캠의 회전을 전달받아 상기 리프트 암의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하되, 상기 각각의 리프트 암 슈의 프로파일은 서로 다른 것으로 할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a continuous variable valve lift apparatus including: an input cam provided on an input shaft; Two valve opening and closing portion provided with a roller; Two lift arms formed with lift arm shoes in contact with the rollers of the respective valve openings; And a controller configured to control the driving of the lift arm by receiving the rotation of the input cam, wherein each of the lift arm shoes may have a different profile.

상기 각각의 리프트 암 슈의 프로파일은 밸브 열림의 시작점과 끝단은 일치하고, 그 중간부는 서로 다른 형상을 가질 수 있다.The profile of each lift arm shoe is coincident with the start point and the end of the valve opening, and the middle part thereof may have a different shape.

상기 제어부는 상기 입력축에 평행하게 구비된 편심축; 상기 입력 캠과 접촉하도록 상기 편심축에 회전 가능하게 구비된 입력 링크; 상기 입력 링크와 연결되며 상기 편심축에 편심되어 구비된 2개의 콘트롤 샤프트; 및 상기 각각의 콘트롤 샤프트와 연결된 2개의 연결 링크;를 포함하되, 상기 각각의 리프트 암은 상기 각각의 연결 링크와 연결되어 상기 밸브 개폐부를 개폐하도록 상기 편심축에 회전 가능하게 구비될 수 있다.The control unit includes an eccentric shaft provided in parallel to the input shaft; An input link rotatably provided on the eccentric shaft to contact the input cam; Two control shafts connected to the input link and eccentric to the eccentric shaft; And two connection links connected to the respective control shafts, wherein each lift arm may be rotatably provided on the eccentric shaft so as to be connected to the respective connection links to open and close the valve opening and closing portion.

상기 입력 링크는 상기 편심축과 연결되는 제1 멤버; 상기 제1 멤버와 연결된 제2 멤버; 및 상기 입력 캠과 접촉하는 입력 링크 롤러;를 포함할 수 있다.The input link includes a first member connected to the eccentric shaft; A second member connected with the first member; And an input link roller in contact with the input cam.

상기 입력 링크에는 돌출부가 형성되며, 상기 입력 링크에 복원력을 제공하도록 상기 돌출부와 접촉하는 로스트 모션 스프링을 더 포함할 수 있다.The input link may include a protrusion, and may further include a lost motion spring in contact with the protrusion to provide a restoring force to the input link.

상기 입력 링크의 제2 멤버, 상기 콘트롤 샤프트 및 상기 연결 링크는 제1 연결 핀으로 연결도리 수 있다.The second member of the input link, the control shaft and the connection link may be connected to a first connection pin.

상기 연결 링크와 상기 리프트 암은 제2 연결 핀으로 연결될 수 있다.
The connecting link and the lift arm may be connected to a second connecting pin.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 연속 가변 밸브 리프트 장치에 의하면, 각각의 밸브 리프트의 프로파일을 비대칭으로 형성하여 효과적으로 스월 형성이 가능하다.As described above, according to the continuous variable valve lift apparatus according to the embodiment of the present invention, the swirl profile can be effectively formed by forming the profile of each valve lift asymmetrically.

또한, 로우 리프트 작동에서 각각의 밸브 리프트의 프로파일이 비대칭으로 형성되어 GDI 엔진에도 적용이 가능하다.
In addition, the profile of each valve lift is formed asymmetrically in low lift operation, which is applicable to the GDI engine.

도1은 본 발명의 실시예에 의한 연속 가변 밸브 리프트 장치의 사시도이다.
도2는 본 발명의 실시예에 의한 연속 가변 밸브 리프트 장치의 분해도이다.
도3은 본 발명의 실시예에 의한 연속 가변 밸브 리프트 장치의 리프트 암 슈의 프로파일을 도시한 그래프이다.
도4는 본 발명의 실시예에 의한 연속 가변 밸브 리프트 장치의 하이 리프트 모드에서 밸브가 닫힌 상태를 나타내는 도면이다.
도5는 본 발명의 실시예에 의한 연속 가변 밸브 리프트 장치의 하이 리프트 모드에서 밸브가 열린 상태를 나타내는 도면이다.
도6은 본 발명의 실시예에 의한 연속 가변 밸브 리프트 장치의 로우 리프트 모드에서 밸브가 닫힌 상태를 나타내는 도면이다.
도7은 본 발명의 실시예에 의한 연속 가변 밸브 리프트 장치의 로우 리프트 모드에서 밸브가 열린 상태를 나타내는 도면이다.1 is a perspective view of a continuous variable valve lift apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is an exploded view of a continuous variable valve lift apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing the profile of the lift arm shoe of the continuous variable valve lift apparatus according to the embodiment of the present invention.
4 is a view showing a state in which the valve is closed in the high lift mode of the continuous variable valve lift apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a valve open state in the high lift mode of the continuous variable valve lift apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing a valve is closed in the low lift mode of the continuous variable valve lift apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing a valve open state in the low lift mode of the continuous variable valve lift apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도1은 본 발명의 실시예에 의한 연속 가변 밸브 리프트 장치의 사시도이고, 도2는 본 발명의 실시예에 의한 연속 가변 밸브 리프트 장치의 분해도이다.1 is a perspective view of a continuous variable valve lift apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is an exploded view of a continuous variable valve lift apparatus according to an embodiment of the present invention.

도1 및 도2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 가변 밸브 리프트 장치는 입력축(100)에 구비된 입력 캠(110), 롤러(220)가 구비된 2개의 밸브 개폐부(200), 상기 각각의 밸브 개폐부(200)의 롤러(220)와 접촉하는 리프트 암 슈(lift arm shoe; 442, 446)가 형성된 2개의 리프트 암(440, 444) 및 상기 입력 캠(110)의 회전을 전달받아 상기 리프트 암(440, 444)의 구동을 제어하는 제어부(400)를 포함한다. 1 and 2, the variable valve lift apparatus according to an embodiment of the present invention is an input cam 110 provided on the input shaft 100, two valve opening and closing portion 200 provided with a roller 220, the Two lift arms 440 and 444 formed with lift arm shoes 442 and 446 in contact with the roller 220 of each valve opening 200 receive rotation of the input cam 110. The controller 400 controls the driving of the lift arms 440 and 444.

상기 제어부(400)는 상기 입력축(100)에 평행하게 구비된 편심축(300), 상기 입력 캠(110)과 접촉하도록 상기 편심축(300)에 회전 가능하게 구비된 입력 링크(410), 상기 입력 링크(410)와 연결되며 상기 편심축(300)에 편심되어 구비된 2개의 콘트롤 샤프트(420) 및 상기 각각의 콘트롤 샤프트(420)와 연결된 2개의 연결 링크(430)를 포함한다. 여기서, 상기 각각의 리프트 암(440, 444)은 상기 각각의 연결 링크(410)와 연결되어 상기 밸브 개폐부(200)를 개폐하도록 상기 편심축(300)에 회전 가능하게 구비된다.The control unit 400 includes an eccentric shaft 300 provided in parallel with the input shaft 100, an input link 410 rotatably provided in the eccentric shaft 300 to contact the input cam 110, and the And two control shafts 420 connected to the input link 410 and eccentrically disposed on the eccentric shaft 300, and two connection links 430 connected to the respective control shafts 420. Here, each of the lift arms (440, 444) is rotatably provided on the eccentric shaft (300) to open and close the valve opening and closing portion 200 is connected to the respective connection link (410).

상기 입력 링크(410)는 상기 편심축(300)과 연결되는 제1 멤버(411), 상기 제1 멤버(411)와 연결된 제2 멤버(412) 및 상기 입력 캠(110)과 접촉하는 입력 링크 롤러(413)를 포함한다.The input link 410 is an input link contacting the first member 411 connected to the eccentric shaft 300, the second member 412 connected to the first member 411, and the input cam 110. Roller 413.

상기 입력 링크(410)에는 돌출부(414)가 형성되며, 상기 입력 링크(410)에 복원력을 제공하도록 로스트 모션 스프링(500)이 상기 돌출부(414)와 접촉하여 구비된다. A protrusion 414 is formed at the input link 410, and a lost motion spring 500 is provided in contact with the protrusion 414 to provide a restoring force to the input link 410.

상기 입력 링크(410)의 제2멤버(412), 상기 콘트롤 샤프트(420) 및 상기 연결 링크(430)는 제1 연결 핀(450)으로 연결된다.The second member 412, the control shaft 420, and the connection link 430 of the input link 410 are connected to the first connection pin 450.

상기 연결 링크(430)와 상기 리프트 암(440)은 제2 연결 핀(460)으로 연결된다.The connection link 430 and the lift arm 440 are connected to the second connection pin 460.

도3은 본 발명의 실시예에 의한 연속 가변 밸브 리프트 장치의 리프트 암 슈의 프로파일을 도시한 그래프이다.3 is a graph showing the profile of the lift arm shoe of the continuous variable valve lift apparatus according to the embodiment of the present invention.

상기 각각의 리프트 암 슈(442, 446)의 프로파일은 서로 달리, 즉 비대칭으로 형성된다. 즉, 도3에 도시된 바와 같이, 상기 각각의 리프트 암 슈의 프로파일(442, 446)은 밸브 열림의 시작점과 끝단은 일치하고, 그 중간부는 서로 다른 형상을 갖질 수 있다. 이와 같이 각각의 밸브 리프트의 프로파일을 비대칭으로 형성하명, 연소실 내로 유입되는 공기의 흐름이 각각의 밸브에서 비대칭이 되므로, 연소실로 유입되는 공기에 스월(swirl) 형성이 원활하여 저속/저부하 상태에서도 연료와 공기의 혼합 및 연소 특성이 개선되는 효과가 있다. 또한, 로우 리프트 작동에서 각각의 밸브 리프트의 프로파일이 비대칭으로 형성되므로, 본 발명의 실시예에 의한 연속 가변 밸브 리프트 장치를 GDI 엔진에도 적용이 가능하게 된다.The profiles of the respective lift arm shoes 442 and 446 are formed differently, ie asymmetrically. That is, as shown in Figure 3, the profile (442, 446) of the respective lift arm shoe is coincident with the start point and the end of the valve opening, the middle portion may have a different shape. As such, the profile of each valve lift is formed asymmetrically, and the flow of air flowing into the combustion chamber becomes asymmetric in each valve, so that the swirl is smoothly formed in the air flowing into the combustion chamber, even at low / low load conditions. There is an effect that the mixing and combustion characteristics of fuel and air are improved. In addition, since the profile of each valve lift is formed asymmetrically in the low lift operation, the continuous variable valve lift apparatus according to the embodiment of the present invention can be applied to the GDI engine.

이하, 도4 내지 도7을 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 가변 밸브 리프트 장치의 작동 원리를 설명한다.4 to 7, the operation principle of the variable valve lift apparatus according to the embodiment of the present invention will be described.

도4와 도5는 각각 본 발명의 실시예에 의한 가변 밸브 리프트 장치의 하이 리프트 모드에서 밸브가 닫힌 상태와 열린 상태를 나타내는 도면이다.4 and 5 are views showing the closed and open state of the valve in the high lift mode of the variable valve lift apparatus according to the embodiment of the present invention, respectively.

도6과 도7은 본 발명의 실시예에 의한 가변 밸브 리프트 장치의 로우 리프트 모드에서 밸브가 닫힌 상태와 열린 상태를 나타내는 도면이다.6 and 7 are views showing a closed and open state of the valve in the low lift mode of the variable valve lift apparatus according to the embodiment of the present invention.

도4 내지 도7에서, A는 입력캠의 회전 중심을 나타내고, B는 하이 리프트 모드에서의 상기 제어부(400)의 회전 중심을 나타내며, C는 로우 리프트 모드에서의 상기 제어부(400)의 회전 중심을 나타낸다4 to 7, A represents a rotation center of the input cam, B represents a rotation center of the controller 400 in the high lift mode, and C represents a rotation center of the controller 400 in the low lift mode. Indicates

도4와 도5를 참조하면, 하이 리프트 모드에서는 상기 편심축(300)의 회전에 따라 상대적으로 상기 입력캠(110)의 회전 중심(A)과 상기 제어부(400)의 회전 중심(B)의 상대적인 거리가 짧아 진다.4 and 5, in the high lift mode, the rotation center A of the input cam 110 and the rotation center B of the controller 400 are relatively in response to the rotation of the eccentric shaft 300. The relative distance becomes shorter.

도6과 도7을 참조하면, 로우 리프트 모드에서는 상기 편심축(300)의 회전에 따라 상대적으로 상기 입력캠(110)의 회전 중심(A)과 상기 제어부(400)의 회전 중심(C)의 상대적인 거리가 길어진다.6 and 7, in the low lift mode, the rotation center A of the input cam 110 and the rotation center C of the controller 400 are relatively in response to the rotation of the eccentric shaft 300. The relative distance becomes longer.

하이 리프트 모드와 로우 리프트 모드를 비교하면, 상기 편심축(300)의 회전에 따라 상기 롤러(220)와 상기 리프트 암 슈(442, 446)의 접촉 위치가 변하게 되며, 상기 리프트 암 슈(442, 446)의 단면 형상에 따라 하이 리프트 모드와 로우 리프트 모드에서 밸브 리프트 양과 밸브 리프트 시간이 변하게 된다.Comparing the high lift mode and the low lift mode, the contact positions of the roller 220 and the lift arm shoes 442 and 446 change according to the rotation of the eccentric shaft 300, and the lift arm shoes 442, According to the cross-sectional shape of 446, the valve lift amount and the valve lift time change in the high lift mode and the low lift mode.

도3 내지 도6에서 하이 리프트 모드와 로우 리프트 모드만을 도시하였으나, 편심축의 각도 변화에 따라 연속적인 밸브 리프트 변화가 가능하다.Although only the high lift mode and the low lift mode are illustrated in FIGS. 3 to 6, continuous valve lift changes are possible according to the change in the angle of the eccentric shaft.

상기 리프트 암 슈(442, 446)의 단면 형상은 상기 입력캠의 회전 중심(A)과 상기 제어부(400)의 회전 중심(B 또는 C)의 상대적인 거리, 요구되는 밸브 리프트 변화량, 최소 또는 최대 밸브 리프트 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특히 저속이나 저부하에서의 스월 특성을 고려하여 상기 리프트 암 슈(442, 446)의 프로파일을 비대칭으로 형성할 수 있다.
The cross-sectional shape of the lift arm shoes 442 and 446 may include a relative distance between the rotation center A of the input cam and the rotation center B or C of the control unit 400, the required valve lift variation amount, the minimum or maximum valve. It may vary depending on the lift. In addition, the profiles of the lift arm shoes 442 and 446 may be asymmetric in consideration of the swirl characteristics at low speed or low load.

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.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, And all changes to the scope that are deemed to be valid.

100: 입력축 110: 입력 캠
200: 밸브 개폐부 220: 롤러
300: 편심축 400: 제어부
410: 입력 링크 411: 제1멤버
412: 제2멤버 413: 입력 링크 롤러
414: 돌출부 420: 콘트롤 샤프트
430: 연결 링크 440, 444: 리프트 암
442, 446: 리프트 암 슈 450: 제1 연결 핀
460: 제2 연결 핀 500: 로스트 모션 스프링 100: input shaft 110: input cam
200: valve opening and closing portion 220: roller
300: eccentric shaft 400: control unit
410: input link 411: first member
412: second member 413: input link roller
414: protrusion 420: control shaft
430: connection link 440, 444: lift arm
442 and 446: lift arm shoe 450: first connecting pin
460: second connecting pin 500: lost motion spring

Claims

An input cam provided on the input shaft;
Two valve opening and closing portion provided with a roller;
Two lift arms formed with lift arm shoes in contact with the rollers of the respective valve openings; And
A control unit which receives the rotation of the input cam and controls the driving of the lift arm;
Including but not limited to:
And the profile of each lift arm shoe is different.

In claim 1,
The profile of each lift arm shoe
A continuously variable valve lift apparatus, characterized in that the starting point and the end of the valve opening coincide, and the middle portion has a different shape.

In any one of claims 1 to 2,
The control unit
An eccentric shaft provided in parallel with the input shaft;
An input link rotatably provided on the eccentric shaft to contact the input cam;
Two control shafts connected to the input link and eccentric to the eccentric shaft; And
Two connection links connected to the respective control shafts;
Including but not limited to:
Each lift arm
Continuously variable valve lift device, characterized in that rotatably provided on the eccentric shaft to open and close the valve opening and closing portion connected to each connection link.

4. The method of claim 3,
The input link is
A first member connected to the eccentric shaft;
A second member connected with the first member; And
An input link roller in contact with the input cam;
Continuously variable valve lift apparatus comprising a.

5. The method of claim 4,
The input link is formed with a protrusion,
And a lost motion spring in contact with the protrusion to provide restoring force to the input link.

5. The method of claim 4,
And the second member of the input link, the control shaft and the connecting link are connected to a first connecting pin.

4. The method of claim 3,
And the connecting link and the lift arm are connected to a second connecting pin.