KR100379971B1 - Device for Automatically adjusting value gap of engine - Google Patents
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Abstract
본 발명은 엔진의 밸브 간극 자동 조절 장치에 관한 것으로, 전압의 세기에 따라 부피가 변하는 ER(Electro-Rheological) 유체와 가압력에 따라 발생 전압을 달리하는 압전 소자의 상호 작용을 이용하여, 밸브가 닫혀 있을 때에는 ER 유체가 팽창하고 밸브가 개구됨에 따라 압전 소자로부터 전달되는 전압에 따라 ER 유체가 원래 상태로 수축되도록 구성함으로써, 전기적 신호에 의해 자동으로 간극 조절이 이루어지도록 한 엔진의 밸브 간극 자동 조절 장치를 제공하는데 있다.The present invention relates to a device for automatically adjusting the valve gap of an engine. The valve is closed by using an interaction between an ER (Electro-Rheological) fluid whose volume varies with the strength of the voltage and a piezoelectric element that varies the generated voltage according to the pressing force. When there is an ER fluid expands and the valve opens, the ER fluid is contracted to its original state according to the voltage delivered from the piezoelectric element, thereby automatically adjusting the valve gap of the engine to automatically adjust the gap by an electrical signal. To provide.
이를 실현하기 위한 본 발명은 캠과 밸브 사이에 배치되는 실린더의 내부에는 양단에 전압이 걸리면 팽창하고 양단에 걸리는 전압이 사라지면 복원되는 ER 유체층이 설치되는 동시에 상기 ER 유체층의 하부에는 캠 동작에 따른 밸브에 의해 눌려지면서 선택적으로 전하를 발생시키는 압전소자가 설치되고, 상기 압전소자는 증폭기 및 트랜지스터를 통해 전원공급이 가능하고 ER 유체층이 포함되어 있는 회로상에 접속되어 ER 유체층측의 양단에 걸리는 전압을 단속할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.According to the present invention, an ER fluid layer is installed inside the cylinder disposed between the cam and the valve to expand when voltage is applied at both ends and to be restored when the voltage at both ends disappears. A piezoelectric element, which is pressed by a valve according to the invention and selectively generates electric charge, is installed, and the piezoelectric element is connected to a circuit capable of supplying power through an amplifier and a transistor and connected to a circuit including an ER fluid layer at both ends of the ER fluid layer side. It is characterized by being able to interrupt the required voltage.
Description
본 발명은 엔진의 밸브 간극 자동 조절 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 압전소자의 전하 발생 여부에 따른 ER 유체의 팽창/복원 작용을 이용하여 밸브의 간극을 자동으로 조절할 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to an automatic valve gap adjusting device of an engine, and more particularly, to automatically adjust a valve gap by using an expansion / restoration action of an ER fluid depending on whether a piezoelectric element is charged.
일반적으로 엔진은 혼합기를 공급하여 실린더에서 연소시킨 다음 배기 가스를 배출하게 되는데, 이때 혼합기 공급과 배기 가스 배출을 위해 흡배기 밸브를 사용하게 된다.In general, an engine supplies a mixer, burns it in a cylinder, and then exhausts exhaust gas. At this time, an intake / exhaust valve is used to supply the mixer and exhaust gas.
특히, 상기 흡배기 밸브는 주위 환경에 따라 팽창과 수축을 하게 되는데, 보통 수축된 상태를 기준으로 일정한 밸브 간극을 두어 밸브가 열을 받아 팽창하더라도 이를 수용할 수 있도록 구성되어 있다.In particular, the intake and exhaust valves are expanded and contracted according to the surrounding environment. Usually, the intake and exhaust valves have a constant valve gap based on the contracted state, and are configured to accommodate the expansion even if the valve is heated and expanded.
그렇지만, 이러한 밸브 간극은 밸브와 캠 축 사이에 간극을 두기 때문에 엔진 구동시 소음을 발생시키는 원인이 되기 때문에 이를 방지하기 위해 밸브가 수축되거나 팽창되는 정도에 따라 자동으로 밸브 간극을 조절해 주는 유압 간극 조절기(hydro-lash adjuster)가 밸브에 장착되어 있다.However, since the valve gap is a gap between the valve and the camshaft, it causes noise when the engine is driven. To prevent this, the hydraulic gap automatically adjusts the valve gap according to the degree of contraction or expansion of the valve. A hydro-lash adjuster is mounted on the valve.
상기 유압 간극 조절기는, 첨부도면 3a와 3b에 도시한 바와 같이, 저압 챔버(110)를 갖는 몸체(100)와, 이 몸체(100)에 결합되어 고압챔버(210)를 구성하는 피스톤(200)으로 구성되어 있다.The hydraulic pressure regulator, as shown in the accompanying drawings 3a and 3b, the body 100 having a low pressure chamber 110, and the piston 200 coupled to the body 100 to form a high pressure chamber 210; It consists of.
특히, 상기 피스톤(200)은 탄성지지를 받는 체크 볼(220)이 구비되어 있으며, 이 체크 볼(220)이 상기 저압챔버(110)와 고압 챔버(210) 사이에서 오일 공급 및 배출을 통해 간극을 조절해 주게 된다.In particular, the piston 200 is provided with a check ball 220 which is elastically supported, the check ball 220 is a gap through the oil supply and discharge between the low pressure chamber 110 and the high pressure chamber 210 Will be controlled.
첨부도면 도 3a는 밸브가 닫혀 있을 때의 오일 공급 상태를 나타내는 것으로, 상기 저압 밸브(110)에 오일이 공급됨에 따라 오일압이 높아지게 되고, 이에 따라 체크 볼(220)을 강제로 밀어 고압 챔버(210)로 오일이 들어가게 된다. 이에 따라, 상기 피스톤(200)이 아래로 내려가게 되어 밸브 간극이 조절되게 되는 것이다.Figure 3a shows the oil supply state when the valve is closed, the oil pressure is increased as the oil is supplied to the low pressure valve 110, thereby forcibly pushing the check ball 220 to the high pressure chamber ( The oil enters into 210). Accordingly, the piston 200 is lowered to adjust the valve gap.
한편, 첨부도면 도 3b는 밸브가 개구될 때의 간극 조절 상태를 나타내는 것으로, 몸체(100)와 피스톤(200)이 함께 캠에 의해 눌리게 되면, 고압 챔버(210)에 있던 오일이 피스톤과 태핏 실린더 사이로 빠져 나가면서 밸브 간극이 자동으로 조절되게 된다.On the other hand, the accompanying drawings, Figure 3b shows the gap adjustment state when the valve is opened, when the body 100 and the piston 200 is pressed together by the cam, the oil in the high-pressure chamber 210 is piston and tappet The valve clearance is automatically adjusted as it exits between cylinders.
그러나, 기존의 간극 조절 장치는 오일의 압력을 이용하여 간극 조절이 이루어지기 때문에, 항상 오일 공급을 해 주어야 하고 이를 위해서는 오일 펌프가 지속적으로 구동해야 하기 때문에 동력 손실이 발생하게 되며, 특히 엔진 회전수가 높아져서 공급되는 공일압이 높아지는 경우 HLA가 파손되는 경우가 발생하게 되어 이에 대한 개선이 필요하게 되었다.However, the existing gap control device uses the pressure of the oil to adjust the gap, so that the oil must be supplied at all times and the oil pump must be continuously driven for this, and thus the power loss occurs. Increasing the supply pressure increases the breakage of the HLA will need to be improved.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로, 전압의 세기에 따라 부피가 변하는 ER(Electro-Rheological) 유체와 가압력에 따라 발생 전압을 달리하는 압전소자의 상호 작용을 이용하여, 밸브가 닫혀 있을 때에는 ER 유체가 팽창하고 밸브가 개구됨에 따라 압전 소자로부터 전달되는 전압에 따라 ER 유체가 원래 상태로 수축되도록 구성함으로써, 전기적 신호에 의해 자동으로 간극 조절이 이루어지도록 한 엔진의 밸브 간극 자동 조절 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of this point, and when the valve is closed by using the interaction of an ER (Electro-Rheological) fluid whose volume varies with the strength of the voltage and the piezoelectric element that varies the generated voltage according to the pressing force. As the ER fluid expands and the valve is opened, the ER fluid is contracted to its original state according to the voltage delivered from the piezoelectric element, thereby providing an automatic valve gap adjustment device of the engine to automatically adjust the gap by an electrical signal. Its purpose is to.
이를 실현하기 위한 본 발명은 캠과 밸브 사이에 배치되는 실린더의 내부에는 양단에 전압이 걸리면 팽창하고 양단에 걸리는 전압이 사라지면 복원되는 ER 유체층이 설치되는 동시에 상기 ER 유체층의 하부에는 캠 동작에 따른 밸브에 의해 눌려지면서 선택적으로 전하를 발생시키는 압전소자가 설치되고, 상기 압전소자는 증폭기 및 트랜지스터를 통해 전원공급이 가능하고 ER 유체층이 포함되어 있는 회로상에 접속되어 ER 유체층측의 양단에 걸리는 전압을 단속할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.According to the present invention, an ER fluid layer is installed inside the cylinder disposed between the cam and the valve to expand when voltage is applied at both ends and to be restored when the voltage at both ends disappears. A piezoelectric element, which is pressed by a valve according to the invention and selectively generates electric charge, is installed, and the piezoelectric element is connected to a circuit capable of supplying power through an amplifier and a transistor and connected to a circuit including an ER fluid layer at both ends of the ER fluid layer side. It is characterized by being able to interrupt the required voltage.
도 1a와 1b는 본 발명에 따르는 밸브 간극 자동 조절 장치의 작동 상태를 나타내는 단면도,1a and 1b is a cross-sectional view showing the operating state of the automatic valve clearance adjustment device according to the invention,
도 2는 본 발명에 따르는 밸브 간극 자동 조절 장치의 회로 구성도,2 is a circuit diagram of a valve gap automatic regulation device according to the present invention;
도 3a와 도 3b는 종래의 밸브 간극 조절기(HLA)의 작동 상태를 나타내는 단면도.3A and 3B are cross-sectional views showing an operating state of a conventional valve gap regulator (HLA).
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명][Description of Symbols for Main Parts of Drawing]
10 : 실린더 11 : ER 유체층10 cylinder 11 ER fluid layer
12 : 압전 소자 13 : 증폭기14 : 트랜지스터12 piezoelectric element 13 amplifier 14 transistor
20 : 밸브 100 : 몸체20: valve 100: body
110 : 저압 챔버 200 : 피스톤110: low pressure chamber 200: piston
210 : 고압 챔버 220 : 체크 볼210: high pressure chamber 220: check ball
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention with reference to the accompanying drawings.
첨부도면 도 1a와 1b는 본 발명에 따르는 밸브 간극 자동 조절 장치의 작동 상태를 나타내는 단면도로, 도면부호 10은 실린더를, 20은 밸브를 각각 나타낸다.1A and 1B are cross-sectional views showing the operating state of the automatic valve clearance adjusting device according to the present invention, where 10 is a cylinder and 20 is a valve.
본 발명은 상기 실린더(10)의 내부에 전압에 따라 팽창/복원되는 ER 유체층(11)과 압력에 따라 전하를 선택적으로 발생시키는 압전 소자(12)를 순차적으로 적층 설치하고, 상기 밸브(20)에 의해 가압됨에 따라 압전 소자(12)로부터 발생된 전하에 의해 ER 유체층(11)의 양단에 전압이 걸리거나 그렇지 않거나 하면서 체적 변화를 일으켜 자동으로 간극 조절이 이루어지도록 한 것이다.The present invention sequentially installs the ER fluid layer 11 which is expanded / restored in accordance with the voltage and the piezoelectric element 12 which selectively generates electric charge in accordance with the pressure in the cylinder 10, and the valve 20 The pressure generated by the piezoelectric element 12 causes the volume change while the voltage is applied to both ends of the ER fluid layer 11 or not by the piezoelectric element 12 so as to automatically adjust the gap.
이를 실현하기 위해, 도 2에 도시한 바와 같이, 전원(Vcc)에서 트랜지스터(14)를 거쳐 접지되는 회로가 구성되고, 트랜지스터(14)의 전단에서 연장되어 접지되는 회로상에는 ER 유체층(11)이 구비되며, 트랜지스터(14)의 베이스에는 증폭기(13)와 압전 소자(12)가 차례로 접속된다.To realize this, as shown in FIG. 2, a circuit grounded via the transistor 14 in the power supply Vcc is configured, and the ER fluid layer 11 extends on the circuit grounded at the front end of the transistor 14. An amplifier 13 and a piezoelectric element 12 are sequentially connected to the base of the transistor 14.
따라서, 압전 소자에 압력이 가해지지 않으면 압전 소자에서 전하는 발생하지 않고 회로를 통하여 ER 유체층으로 들어가는 전압은 양(+)이 되어 ER 유체층 양단에 전압이 걸리게 되고, 이로 인하여 ER 유체층은 도 1a에 도시한 바와 같이 부피가 증가한다.즉, 밸브가 닫혀있을 때, 또는 밸브 간극이 존재할 때 실린더 내부에 위치하고 있는 압전 소자에는 압력이 가해지지 않고, 이에 따라 증폭기를 통하여 나온 출력은 양이 되어 ER 유체층 양단에 전압이 부여되고, 따라서 ER 유체층의 부피가 증가하여 밸브 간극이 조정된다.Therefore, if no pressure is applied to the piezoelectric element, no charge is generated in the piezoelectric element and the voltage entering the ER fluid layer through the circuit becomes positive (+), thereby applying a voltage across the ER fluid layer. As shown in 1a, the volume increases, i.e., no pressure is applied to the piezoelectric element located inside the cylinder when the valve is closed or when there is a valve gap, so the output from the amplifier is positive. Voltage is applied across the ER fluid layer, thus increasing the volume of the ER fluid layer to adjust the valve clearance.
반대로, 압전 소자에 압력이 가해지면 압전 소자에서 전하가 발생하고, 회로를 통하여 ER 유체층으로 들어가는 전압은 0(zero)이 되어 ER 유체층 양단에 걸리는 전압이 사라지게 되고, 이로 인하여 ER 유체층은 도 1b에 도시한 바와 같이 부피가 원래상태로 돌아간다.즉, 밸브가 열릴 때, 또는 밸브 간극이 존재할 때 실린더 내부에 위치하고 있는 압전 소자에는 압력이 가해지고, 이에 따라 증폭기를 통하여 나온 출력은 0이 되어 ER 유체층 양단에 전압이 부여되지 않고, 따라서 ER 유체층의 부피는 원래상태로 돌아간다.On the contrary, when pressure is applied to the piezoelectric element, electric charge is generated in the piezoelectric element, and the voltage entering the ER fluid layer through the circuit becomes zero, so that the voltage across the ER fluid layer disappears. The volume returns to its original state as shown in FIG. 1B, i.e., the piezoelectric element located inside the cylinder when the valve is opened, or when there is a valve gap, is pressurized, so that the output through the amplifier is zero. Thus, no voltage is applied across the ER fluid layer, so that the volume of the ER fluid layer is returned to its original state.
따라서, 적당한 크기의 압력이 압전 소자에 가해지거나 그렇지 않으면 ER 유체층 양단에는 임의의 전압이 걸리거나 그렇지 않게 되고, ER 유체층은 압전 소자에 가해지는 압력의 크기에 비례하여 부피가 팽창 및 수축하게 되므로, 따라서 이러한 원리를 이용하여 밸브의 간극을 자동적으로 조정할 수 있게 되는 것이다.Thus, an appropriate amount of pressure is applied to the piezoelectric element or otherwise an arbitrary voltage is applied across the ER fluid layer or not, and the ER fluid layer causes the volume to expand and contract in proportion to the magnitude of the pressure applied to the piezoelectric element. Therefore, this principle can be used to automatically adjust the valve gap.
이상에서 본 바와 같이 본 발명은 캠과 밸브 사이에 배치되는 실린더의 내부에는 양단에 전압이 걸리면 팽창하고 양단에 걸리는 전압이 사라지면 복원되는 ER 유체층이 설치되는 동시에 상기 ER 유체층의 하부에는 캠 동작에 따른 밸브에 의해 눌려지면서 선택적으로 전하를 발생시키는 압전소자가 설치되고, 상기 압전소자는 증폭기 및 트랜지스터를 통해 전원공급이 가능하고 ER 유체층이 포함되어 있는 회로상에 접속되어 ER 유체층측의 양단에 걸리는 전압을 단속할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 엔진의 밸브 간극 자동 조절 장치를 제공함으로써 다음과 같은 효과를 얻게 된다.As described above, in the present invention, the cylinder disposed between the cam and the valve expands when a voltage is applied at both ends, and an ER fluid layer is installed when the voltage at both ends disappears, and at the same time, a cam operation is provided at the bottom of the ER fluid layer. A piezoelectric element, which is pressed by a valve according to the present invention and selectively generates a charge, is installed, and the piezoelectric element is connected to a circuit capable of supplying power through an amplifier and a transistor and including an ER fluid layer, and is connected to both ends of the ER fluid layer. By providing a valve gap automatic control device for the engine, characterized in that it is possible to control the voltage applied to the following effects are obtained.
1) 별도의 전원이나 동력을 사용하지 않고서도 밸브 간극이 자동으로 조절되게 된다.1) Valve gap is automatically adjusted without using separate power or power.
2) 동력 손실이 없이 전기적 신호에 의한 간극 조절 방식이기 때문에 응답성이 뛰어나다.2) It has excellent response because it is a gap control method by electric signal without power loss.
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