KR100210116B1 - 가변 밸브 타이밍 장치의 고장 진단 장치 및 그 방법 - Google Patents

가변 밸브 타이밍 장치의 고장 진단 장치 및 그 방법 Download PDF

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    • G05B23/02Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0208Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterized by the configuration of the monitoring system

Abstract

크랭크 샤프트의 회전 동작에 따라 해당하는 주기의 펄스신호가 출력되는 엔진 회전수 감지수단과; 캠 샤프트의 회전 동작에 따라 해당하는 주기의 펄스신호가 출력되는 캠 샤프트 감지수단과; 가속 페달에 연동하는 스로틀 밸브의 개도량을 감지하여 해당하는 전기적인 신호를 출력하는 스로틀 밸브 감지 수단과; 상기 엔진 회전수 감지수단과 스로틀 밸브 감지 수단에서 출력되는 신호에 따라 차량의 주행 상태를 판단하고, 차량의 주행 상태가 가변 밸브 타이밍 장치를 동작시켜야 하는 경우에 가변 밸브 타이밍 장치 구동 신호를 출력한 다음, 고장 여부를 판단하기 위한 설정 시간 동안 상기 캠 샤프트 감지 수단에서 신호가 출력되지 않는 경우에 가변 밸브 타이밍 장치에 고장이 발생한 것으로 판단하여, 오동작 상태를 표시하기 위한 경고 신호를 출력하는 고장 진단 제어 수단과; 상기 고장 진단 제어 수단에서 출력되는 경고 신호에 따라 동작하여 가변 밸브 타이밍 장치의 오동작 상태를 표시하는 동작 표시 수단으로 이루어지는 가변 밸브 타이밍 장치의 고장 진단 장치, 가변 밸브 타이밍 장치의 동작에 따라 구동되는 캠 샤프트의 동작 여부를 판단하여 가변 밸브 타이밍 장치의 작동 상태를 진단하고 작동 상태를 표시함으로써, 가변 밸브 타이밍 장치의 오동작에 따른 연료 소모 증가를 방지할 수 있으며 그 방법을 제공할 수 있다.

Description

가변 밸브 타이밍 장치의 고장 진단 장치 및 그 방법
제1도는 이 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍 장치의 고장 진단 장치의 구성 블럭도이고,
제2도는 이 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍 장치의 동작 영역도이고,
제3도는 이 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍 장치의 고장 진단 방법의 동작 순서도이다.
이 발명은 가변 밸브 타이밍 장치의 고장 진단 장치 및 그 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게 말하자면, 가변 밸브 타이밍 장치의 동작에 따라 구동되는 캠 샤프트(cam shaft)의 동작 여부에 따라 가변 밸브 타이밍 장치의 작동 상태를 진단하고, 진단되는 작동 상태를 표시하는 가변 밸브 타이밍 장치의 고장 진단 장치 및 방법에 관한 것이다.
자동차의 주행 동작에 필요한 공기를 해당 실린더에 공급하고, 연소된 연소 가스를 대기로 배출시키기 위해, 엔진의 각 실린더에는 흡/배기 밸브가 각각 장착되어 있다.
따라서, 엔진의 출력 효율이나 성능에 따라 상기 흡/배기 밸브의 개수를 가변시켜 원하는 성능을 갖는 자동차를 개발할 수 있도록 한다.
일반적으로 4사이클 엔진의 캠 샤프트(cam shaft)는 타이밍 벨트(timing belt)에 의해 크랭크 샤프트(crank shaft)의 2회전마다 1회전하도록 스프로킷(sprocket)의 기어비가 구성되어 있으므로, 캠 샤프트의 회전에 따라 로커 암(rocker arm)이 작동되고, 상기 로커 암의 운동에 의해 흡/배기 밸브의 개폐 동작이 실행된다.
그러므로, 엔진의 회전 속도에 비례하는 캠 샤프트의 회전 동작에 따라 흡/배기 밸브의 개폐 상태가 가변되므로, 엔진의 연소 동작에 필요한 공기의 흡입 시간과 연소 가스의 배출 동작이 정확한 시간에 이루어질 수 있도록 한다.
그러나, 자동차의 주행 상태에 따라 엔진의 동작 상태가 가변되므로, 좀더 효율적으로 자동차의 주행 상태에 맞게 엔진의 동작이 이루어질 수 있도록 흡/배기 밸브의 개폐 동작이 이루어지는 작동시간이 조절되어야 한다.
따라서, 크랭크 샤프트에 가변 벨트 타이밍 장치를 장착하여 자동차의 주행 영역에 따라 가변 밸브 타이밍 장치의 동작 상태가 가변되어 캠 샤프트의 위상을 가변시킨다.
상기 가변 밸브 타이밍 장치는 캠 스프로킷 옆에 장착되어 있으며, 가변 벨트 타이밍 장치가 동작할 경우에는 캠 스프로킷에 형성되어 있는 타이밍 체인과 접속하여 캠 샤프트를 설정된 양만큼 해당 방향으로 회전시켜 캠의 동작범위를 설정치만큼 가변시키게 된다.
따라서, 상기와 같은 가변 밸브 타이밍 장치의 동작에 의해 가변되는 캠의 위치변화에 따라 로커 암의 작동범위가 가변되어 흡/배기 밸브의 작동시간을 조절하게 된다.
그러나, 환경오염에 대한 관심도가 높아짐에 따라 자동차의 배기 가스 규제가 더욱 강화되어 엔진의 완전 연소를 추구하게 되므로, 자동차의 주행 상태에 따라 설정되어 있는 정확한 시기에 가변 밸브 타이밍 장치가 동작하지 않을 경우에는, 엔진의 연소 효율이 감소되어 대기를 오염시키는 비연소 가스의 배출량이 증가하는 문제점이 발생한다.
특히, 종래에는 흡/배기 밸브의 동작시간을 조정하는 가변 벨트 타이밍 장치의 오동작 여부를 정확하게 판단할 수 있는 별도의 장치가 없었으므로, 엔진의 동작 상태를 정확하게 점검하지 않는 이상 오동작 상태를 확인할 수 없는 문제가 발생한다.
따라서, 자동차의 주행 상태와 무관한 가변 밸브 타이밍 장치의 동작으로 비연소 가스가 다량 배출될 경우에도, 자동차 운전자가 이를 확인할 수 없으므로 불필요한 연료의 소모가 증가되고 대기오염을 더욱 가중시키는 문제가 발생한다.
그러므로, 이 발명의 목적은 상기한 종래의 단점을 해결하기 위한 것으로, 가변 밸브 타이밍 장치의 동작에 따라 구동되는 캠 샤프트의 동작 상태에 따라 가변 밸브 타이밍 장치의 작동 상태를 진단하고 작동 상태를 표시함으로써, 가변 밸브 타이밍 장치의 오동작에 따른 연료 소모 증가를 방지할 수 있는 가변 밸브 타이밍 장치의 고장 진단 장치 및 그 방법을 제공하고자 하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 이 발명의 구성은, 가변 밸브 타이밍 장치가 장착된 차량에 있어서, 크랭크 샤프트의 회전 동작에 따라 해당하는 주기의 펄스신호가 출력되는 엔진 회전수 감지수단과; 캠 샤프트의 회전 동작에 따라 해당하는 주기의 펄스신호가 출력되는 캠 샤프트 감지수단과; 가속 페달에 연동하는 스로틀 밸브의 개도량을 감지하여 해당하는 전기적인 신호를 출력하는 스로틀 밸브 감지 수단과; 상기 엔진 회전수 감지수단과 스로틀 밸브 감지 수단에서 출력되는 신호에 따라 차량의 주행 상태를 판단하고, 차량의 주행 상태가 가변 밸브 타이밍 장치를 동작시켜야 하는 경우에 가변 밸브 타이밍 장치 구동 신호를 출력한 다음, 고장 여부를 판단하기 위한 설정 시간 동안 상기 캠 샤프트 감지 수단에서 신호가 출력되지 않는 경우에 가변 밸브 타이밍 장치에 고장이 발생한 것으로 판단하여, 오동작 상태를 표시하기 위한 경고 신호를 출력하는 고장 진단 제어 수단과; 상기 고장 진단 제어 수단에서 출력되는 경고 신호에 따라 동작하여 가변 밸브 타이밍 장치의 오동작 상태를 표시하는 동작 표시 수단으로 이루어진다.
상기의 목적을 달성하기 위한 이 발명의 다른 구성은, 자동차에 시동이 걸려 전원이 인가되면 모든 사용 변수를 초기화하고, 차량의 주행 상태에 따른 엔진 회전수와 부하량을 감지하는 단계와; 상기에서 감지되는 엔진 회전수와 부하량에 따라 설정된 가변 밸브 타이밍 장치의 동작여부를 판단하여, 현재 주행 상태에 따라 가변 밸브 타이밍 장치를 동작시키기 위한 구동 신호를 출력하는 단계와; 상기 가변 밸브 타이밍 장치에 의하여 구동되는 캠 샤프트의 동작을 감지하는 수단의 신호 출력 여부를 판단하여, 신호가 감지되지 않는 경우에 고장 여부를 판단하기 위하여 설정된 일정 시간의 경과 여부를 판단하는 단계와; 상기에서 일정 시간 동안 캠 샤프트의 동작을 감지하는 수단의 신호가 출력되지 않는 경우에, 가변 밸브 타이밍 장치에 고장이 발생한 것으로 판단하여 오동작 상태를 표시하기 위한 경고 신호를 출력하는 단계로 이루어진다.
상기 구성에 의하여 이 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하면 다음과 같다.
제1도는 이 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍 장치의 고장 진단 장치의 구성 블럭도이고, 제2도는 이 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍 장치의 동작 영역도이고, 제3도는 이 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍 장치의 고장 진단 방법의 동작 순서도이다.
첨부한 제1도에 도시되어 있듯이 이 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍 장치의 고장 진단 장치의 구성은, 가속페달에 연동하여 개도상태가 가변되는 스로틀 밸브의 동작상태에 따라 출력신호의 상태가 가변되는 스로틀 밸브 감지부(10)와, 흡기 캠 샤프트에 형성되어 있는 다웰 핀(dowel pin)에 의해 흡기 캠 샤프트의 회전동작에 따라 해당 주기의 펄스 신호가 출력되는 홀 센서로 이루어진 캠 샤프트 동작 감지부(20)와, 크랭크축에 장착되어 있는 크랭크 포지션 휠(crank position wheel)에 형성되어 있는 톱니바퀴의 회전동작에 따라 펄스신호가 출력되는 엔진 회전수 감지부(30)와, 상기 감지부(10∼30)의 출력단에 연결되어 캠 샤프트 동작 감지부(20)에서 인가되는 신호에 따라 가변 밸브 타이밍 장치의 작동 상태를 진단하여, 가변 밸브 타이밍 장치가 정상 작동하지 않는 경우에 그에 해당하는 경고 신호를 출력하는 고장 진단 제어부(40)와, 상기 고장 진단 제어부(40)의 출력단에 연결되어 출력되는 경고신호에 따라 동작상태가 가변되어 운전자가 가변 밸브 타이밍 장치의 오동작 상태를 신속하게 판단할 수 있도록 하는 동작상태 표시부(50)로 이루어진다.
상기 구성에 의한 이 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍 장치의 고장 진단 장치의 작용은 다음과 같다.
자동차에 시동이 걸려 전원이 인가되면 고장 진단 제어부(40)는 모든 사용 변수를 초기화하고, 현재 차량의 주행 상태에 따른 엔진 회전수와부하를 감지한다(S110∼S120).
상기에서 고장 진단 제어부(40)는 엔진 회전수 감지부(30)에서 출력되는 신호에 따라 현재 동작하고 있는 엔진의 회전수를 판단하고, 스로틀 밸브 감지부(20)에서 출력되는 신호에 따라 현재 엔진에 인가되는 부하상태를 판단한다.
상기에서 자동차의 주행상태에 따라 가변되는 엔진의 회전수와 부하정도가 판단되면, 고장 진단 제어부(40)는 엔진의 회전수와 부하정도에 따라 이미 설정되어 있는 데이타 맵을 이용하여, 주행중인 엔진의 주행영역을 판단한다(S130).
첨부한 제4도에 도시되어 있는 바와 같이 엔진의 주행영역에 따라 이미 설정되어 있는 가변 밸브 타이밍 장치의 온/오프 영역에 대한 데이타를 이용하여 현재, 자동차의 주행상태에 따라 가변 밸브 타이밍 장치가 동작되어야 하는 상태인가 또는 비동작 상태인가를 판단한다(S140).
상기에서 현재의 주행 차량의 상태가 가변 밸브 타이밍 장치가 작동되어야 하는 영역에 해당하는 경우에, 고장 진단 제어부(40)는 가변 밸브 타이밍 장치를 구동하기 위한 구동 신호를 솔레노이드 밸브(60)로 출력한다(S150).
상기 가변 밸브 타이밍 장치를 작동시키기 위한 솔레노이드 밸브(60)로 구동 신호가 인가되면, 솔레노이드 밸브(60)가 개방되어 유압이 작용하므로써, 캠 샤프트를 구동시키기 위한 도시하지 않은 구동 나사가 작동되어 캠 샤프트를 설정된 양만큼 해당 방향으로 회전시켜 캠의 작동 시간을 조절한다.
상기에서 고장 진단 제어부(40)는 가변 밸브 타이밍 장치를 구동시킨 다음, 가변 밸브 타이밍 장치의 동작에 따라 구동되는 캠 샤프트의 동작을 감지하는 캠 샤프트 동작 감지부(20)의 신호 출력 여부를 판단한다(S160∼S170).
상기에서 고장 진단 제어부(40)는 흡기 캠 샤프트에 형성되어 있는 다웰 핀에 의해 흡기 캠 샤프트의 회전동작에 따라 해당 주기의 펄스 신호가 출력되는 홀 센서로 이루어진 캠 샤프트 동작 감지부(20)의 신호 출력 여부를 판단하여, 캠 샤프트 동작 감지부(20)에서 신호가 출력되지 않는 경우에는 고장 진단을 위하여 설정된 일정 시간의 경과 여부를 판단한다(S180).
상기에서 가변 밸브 타이밍 장치의 고장 여부를 판단하기 위한 일정 시간이 경과할 때까지 캠 샤프트 동작 감지부(20)로부터 신호가 출력되지 않는 경우에는, 고장 진단 제어부(40)는 가변 밸브 타이밍 장치의 동작이 정상적으로 이루어지지 않아서 캠 샤프트가 동작하지 않은 상태로 판단하여, 동작 상태 표시부(50)로 가변 밸브 타이밍 장치에 고장이 발생하였음을 나타내기 위한 경고 신호를 출력한다(S190).
상기 동작 상태 표시부(50)는 고장 진단 제어부(40)에서 출력되는 경고 신호에 따라, 운전자가 가변 밸브 타이밍 장치의 오동작 상태를 알 수 있도록 오동작 표시를 수행한다.
상기에서 가변 밸브 타이밍 장치의 고장 여부를 판단하기 위한 일정 시간이 경과하지 않은 경우에는 계속하여 캠 샤프트 동작 감지부(20)의 신호 출력 여부를 감지하고, 상기 캠 샤프트 동작 감지부(20)에서 신호가 출력되는 경우에는 가변 밸브 타이밍 장치가 정상적으로 작동되어 캠 샤프트가 해당 방향으로 일정량만큼 구동된 것으로 판단한 다음(S200), 다시 초기의 차량 주행 상태 감지 단계로 돌아간다.
이상에서와 같이 이 발명의 실시예에서, 가변 밸브 타이밍 장치의 동작에 따라 구동되는 캠 샤프트의 동작 여부를 판단하여 가변 밸브 타이밍 장치의 작동 상태를 진단하고 작동 상태를 표시함으로써, 가변 밸브 타이밍 장치의 오동작에 따른 연료 소모 증가를 방지할 수 있는 효과를 가지는 가변 밸브 타이밍 장치의 고장 진단 장치 및 그 방법을 제공할 수 있다.

Claims (4)

  1. 가변 밸브 타이밍 장치가 장착된 차량에 있어서, 크랭크 샤프트의 회전 동작에 따라 해당하는 주기의 펄스신호가 출력되는 엔진 회전수 감지수단과; 캠 샤프트의 회전 동작에 따라 해당하는 주기의 펄스신호가 출력되는 캠 샤프트 감지수단과; 가속 페달에 연동하는 스로틀 밸브의 개도량을 감지하여 해당하는 전기적인 신호를 출력하는 스로틀 밸브 감지 수단과; 상기 엔진 회전수 감지수단과 스로틀 밸브 감지 수단에서 출력되는 신호에 따라 차량의 주행 상태를 판단하고, 차량의 주행 상태가 가변 밸브 타이밍 장치를 동작시켜야 하는 경우에 가변 밸브 타이밍 장치 구동 신호를 출력한 다음, 고장 여부를 판단하기 위한 설정 시간 동안 상기 캠 샤프트 감지 수단에서 신호가 출력되지 않는 경우에 가변 밸브 타이밍 장치에 고장이 발생한 것으로 판단하여, 오동작 상태를 표시하기 위한 경고 신호를 출력하는 고장 진단 제어 수단과; 상기 고장 진단 제어 수단에서 출력되는 경고 신호에 따라 동작하여 가변 밸브 타이밍 장치의 오동작 상태를 표시하는 동작 표시 수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 타이밍 장치의 고장 진단 장치.
  2. 제1항에 있어서, 캠 샤프트 감지 수단은, 흡기 캠 샤프트에 형성되어 있는 다웰 핀에 의해 흡기 캠 샤프트의 회전 동작에 따라 해당 주기의 펄스 신호가 출력되는 홀 센서를 이용하는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 타이밍 장치의 고장 진단 장치.
  3. 자동차에 시동이 걸려 전원이 인가되면 모든 사용 변수를 초기화하고, 차량의 주행 상태에 따른 엔진 회전수와 부하량을 감지하는 단계와; 상기에서 감지되는 엔진 회전수와 부하량에 따라 설정된 가변 밸브 타이밍 장치의 동작여부를 판단하여, 현재 주행 상태에 따라 가변 밸브 타이밍 장치를 동작시키기 위한 구동 신호를 출력하는 단계와; 상기 가변 밸브 타이밍 장치에 의하여 구동되는 캠 샤프트의 동작을 감지하는 수단의 신호 출력 여부를 판단하여, 신호가 감지되지 않는 경우에 고장 여부를 판단하기 위한 설정 시간의 경과 여부를 판단하는 단계와; 상기에서 설정 시간 동안 캠 샤프트의 동작을 감지하는 수단의 신호가 출력되지 않는 경우에, 가변 밸브 타이밍 장치에 고장이 발생한 것으로 판단하여 오동작 상태를 표시하기 위한 경고 신호를 출력하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 가변 밸브 타이밍 장치의 고장 진단 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기한 설정 시간의 경과 여부를 판단하는 단계에 있어서, 상기 고장 여부를 판단하기 위한 설정 시간은 가변 밸브 타이밍 장치가 정상적으로 작동하는 경우에 가변 밸브 타이밍 장치가 작동하기 시작한 다음, 캠 샤프트가 가변 밸브 타이밍 장치의 동작에 따라 해당 방향으로 설정량만큼 구동하기 시작하는데 걸리는 시간을 나타내는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 타이밍 장치의 고장 진단 방법.
KR1019940039697A 1994-12-30 1994-12-30 가변 밸브 타이밍 장치의 고장 진단 장치 및 그 방법 KR100210116B1 (ko)

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