KR100271903B1

KR100271903B1 - 흡배기용전자구동밸브의이상검출방법

Info

Publication number: KR100271903B1
Application number: KR1019970020780A
Authority: KR
Inventors: 다까시 이즈오; 아끼히로 야나이
Original assignee: 와다 아끼히로; 도요다 지도샤 가부시끼가이샤
Priority date: 1996-05-28
Filing date: 1997-05-27
Publication date: 2000-12-01
Also published as: ID16984A; DE69707060T2; KR970075221A; CN1169538A; CN1075590C; JPH09317419A; EP0810350B1; US5889405A; EP0810350A1; DE69707060D1

Abstract

본 발명은 흡배기용 전자구동밸브에 있어서, 종래기술에 비하여 정밀도가 향상된 이상검출방법을 제공하는 것이다.

본 발명에서는 탄성체의 가세력에 의하여 밸브체를 중립위치에 탄성적으로 지지하는 한편, 상기 밸브체와 일체로 된 플런저의 양측에 설치한 코일에 전류를 흘려 발생시킨 전자력을 상기 플런저에 작용시킴으로써 밸브를 개폐하는 흡배기용 전자구동밸브의 이상검출방법이며, 상기 플런저를 흡인지지하고 있는 한쪽의 코일위치로부터 다른 쪽의 코일위치로 플런저위치를 변환할 때 상기 한쪽의 코일의 인덕턴스의 변화에 따르는 상기 한쪽의 코일에 흐르는 전류의 변화에 의거하여 이상을 검출하는 것을 특징으로 한다.

Description

흡배기용 전자구동밸브의 이상검출방법 {METHOD OF DETECTING MALFUNCTIONS OF THE ELECTRONIC-DRIVING VALVE FOR AIR INTAKE AND EXHAUST}

본 발명은 내연기관의 흡배기밸브로서 사용되는 전자구동밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이와같은 전자구동밸브의 이상검출방법에 관한 것이다.

종래부터 내연기관의 흡배기밸브로서는 클랭크축의 회전에 의거하여 구동되는 캠축에 의하여 개폐조작되는 것이 일반적이다. 그리고 내연기관의 고성능화를 도모한다는 관점에서 운전상태에 따라 최적한 밸브개폐시기를 달성하기 위하여 동밸브계의 가변기구가 여러 가지 실용화되어 가고 있고, 2단변환식(온/오프제어식)의 것을 비롯하여 연속가변식의 것도 개발되어 있다. 이들 가변기구에는 캠축의 회전위상을 어긋나게 한 것이나, 캠축에 복수의 캠프로파일을 구비한 것등이 있다.

그러나 상기와 같은 캠축에 의하여 구동되는 흡배기밸브에서는 밸브리프트(밸브양정), 밸브개방기간 및 밸브개폐시기의 전부를 독립 또한 임의로 설정하는 것은 불가능하다. 그래서 최근에는 내연기관에 대한 더 한층의 고성능화의 요구에 응답하도록 운전상태에 따라 그것들의 파라미터를 이상적인 값으로 설정가능한 전자구동식 동밸브계에 관한 연구가 활발화되고 있다.

예를 들어 일본국 특개소 61-250309호 공보는 한쌍의 스프링에 의한 가세력에 의하여 중립위치로 지지되는 밸브체를 그 밸브체와 연결한 플런저에 전자력을 작용시킴으로써 그 중립위치로부터 완전개방방향 또는 완전폐쇄방향으로 이동시키는 구조의 전자구동밸브에 관한 것이며, 특히 그 이상검출방법에 관하여 개시되어 있다. 그 이상검출방법은 전자구동밸브로의 급전시에 코일을 흐르는 전류의 변화를 모니터하고, 어느 기간에 전류의 감소가 보일때에는 밸브의 작동이 정상으로 행하여지고 있다고 판단하고, 전류의 감소가 보이지 않을 때에는 밸브의 작동에 이상이 있다고 판단하는 것이다.

이와같은 전류의 감소가 생기는 이유는 이하와 같다. 자속 즉 회로인덕턴스는 플런저와 전자석의 코어와의 거리의 2승에 반비례하고, 플런저가 코어에 충돌하기 직전에서는 이론상 급격하게 증대한다. 이 자속의 증가에 따라 역기전력(e)은 식

e = -dΨ/dt = -N(dΦ/dt) = -L(di/dt)

Ψ= NΦ

여기서, Ψ : 자속쇄교수, Φ : 자속, N : 감김수

L : 인덕턴스, i : 전류, t : 시간

에 따라 증대하고, 전원전압은 이 역기전력에 대부분 상쇄되고 전류를 흘리기 위해서는 거의 사용되지 않게 되고 전류가 감소한다.

그러나 이러한 현상은 반드시 발생한다고는 한정하지 않는다. 예를 들어 재료, 형상 등을 포함하여 하드웨어구성에 의해서는 자속의 포화가 빠른 시기에 일어나는 경우가 있으나, 이 경우에는 가령 플런저의 코어에 대한 흡착이 정상으로 행하여져도 이와같은 전류의 감소가 발생하지 않을 가능성이 있다. 또 플런저와 코어와의 충돌을 피하고, 완만하게 흡착이 행하여지도록 플런저가 코어에 가장 접근하기 전에 전류를 감소시키는 제어가 실시되는 일이 있으나, 이와같은 시트고정제어를 실시하는 경우에도 이와같은 전류의 감소가 발생하지 않을 염려가 있다.

이와같은 실정을 감안하여 본 발명의 목적은 흡배기용 전자구동밸브에 있어서, 종래기술에 비하여 정밀도가 향상한 이상검출방법을 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 관한 흡배기용 전자구동밸브를 나타낸 종단면도,

도 2는 본 발명의 일실시예에 관한 전자구동밸브의 구동회로의 회로도,

도 3은 코일실체전류(모니터전류)Im의 처리회로를 예시하는 도,

도 4는 플런저위치와 위쪽측 전자석이 플런저에 미치는 전자력(흡인력)과의 관계를 위쪽코일전류를 파라미터로 하여 나타낸 특성도(실선), 및 플런저위치와 한쌍의 스프링이 플런저에 미치는 가세력과의 관계를 나타낸 특성도(파선),

도 5는 밸브리프트(A), 위쪽코일지령전류(B) 및 아래쪽코일지령전류(C)의 타임챠트의 일예,

도 6은 밸브리프트(A), 위쪽코일지령전류(B) 및 아래쪽코일지령전류(C)의 타임챠트의 일예,

도 7은 플런저의 흡착지지를 해제하기 위해 개방측 코일의 지령전류(Ic)(실선)를 지지전류치(Ih)로부터 0으로 변화시킬 때 흐르는 실체전류(Im)(점선)의 파형을 정상시(A)및 탈조시(B)에 관하여 밸브리프트파형과 함께 나타낸 타임챠트,

도 8은 플런저의 흡착지지를 해제하기 위해 개방측 코일의 지령전류(Ic)(실선)를 지지전류치(Ih)로부터 일단 (-) 값의 전류치(Ir)로 변화시켜 그후 0으로 할 때 흐르는 실체전류(Im)(점선)의 파형을 정상시(A) 및 탈조시(B)에 관하여 밸브리프트파형과 함께 나타낸 타임챠트,

도 9는 흡인측 코일의 지령전류(Ic)(실선)를 0으로부터 변화시켰을 때 흐르는 실체전류(Im)(점선)의 파형을 정상시(A), 탈조시(B)에 관하여 밸브리프트파형과 함께 나타낸 타임챠트,

도 10은 전자구동밸브 제어루틴의 처리순서를 나타낸 플로우챠트,

도 11은 이상대책처리를 설명하기 위한 도이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

10 : 밸브체 12 : 밸브헤드

13 : 밸브페이스 14 : 밸브축

16 : 플런저 20 : 케이스

22 : 위쪽코어 23 : 아래쪽코어

24 : 위쪽코일 25 : 아래쪽코일

26 : 위쪽스프링 27 : 아래쪽스프링

31 : 밸브가이드 32 : 내연기관의 흡배기용 포트

33 : 밸브시이트

40, 41, 42, 43 : 스위칭소자(트랜지스터)

45 : 코일전류검출회로 47 : 스위칭소자 구동회로

48 : 감산회로 50 : 전원

60 : 엔진전자제어유닛 62 : 중앙처리장치(CPU)

64 : 내장 A/D 컨버터 66 : 페일판정회로

68 : 비교기

상기 목적을 달성하기 위하여 안출된 본원 제 1발명에 관한 흡배기용 전자구동밸브의 이상검출방법은 탄성체의 가세력에 의하여 밸브체를 중립위치로 탄성적으로 지지하는 한편, 상기 밸브체와 일체가 된 플런저의 양측에 배치한 코일에 전류를 흘려 발생시킨 전자력을 상기 플런저에 작용시킴으로써 밸브를 개폐하는 흡배기용 전자구동밸브의 이상검출방법으로서 상기 플런저를 흡인지지하고 있는 한쪽의 코일위치로부터 다른 쪽 코일위치로 플런저위치를 변환할 때 상기한 한쪽 코일의 인덕턴스변화에 따르는 상기 한쪽 코일에 흐르는 전류변화에 의거하여 이상을 검출하는 것을 특징으로 한다.

또 제 2발명에 의하면, 상기 제 1발명에 관한 방법에 있어서, 상기 전류변화는 상기 한쪽 코일에 흐르고 있는 전류치를 소정량 감소시키도록 하는 상기 코일의 구동회로에 대한 지령전류치를 변화시킨 시점에서 실제로 상기 코일에 흐르는 실제전류치가 상기 지령전류치의 변화에 따른 소정치에 이르는 시점까지의 시간적 지연량의 변화이다.

또 제 3발명에 의하면, 상기 제 1발명에 관한 방법에 있어서, 상기 전류의 변화는 상기 한쪽 코일에 흐르고 있는 전류치를 소정량 감소시키도록 하는 상기 코일의 구동회로에 주어지는 지령전류치와 실제로 상기 코일에 흐르는 실제전류치와의 차의 변화이다.

또한 제 4발명에 관한 흡배기용 전자구동밸브의 이상검출방법은 탄성체의 가세력에 의하여 밸브체를 중립위치로 탄성적으로 지지하는 한편, 상기 밸브체와 일체로 된 플런저의 양측에 배치한 코일에 전류를 흘려 발생시킨 전자력을 상기 플런저에 작용시킴으로써 밸브를 개폐하는 흡배기용 전자구동밸브의 이상검출방법으로서, 상기 플런저를 흡인유지하고 있는 한쪽 코일의 위치로부터 다른쪽 코일의 위치로 플런저위치를 전환할 때 상기 다른쪽 코일에 흐르는 전류의 상승시간의 변화에 의거하여 이상을 검출하는 것을 특징으로 한다.

밸브동작의 이상시에는 플런저가 코일위치근방으로 흡인되지 않고, 에어갭이 증대하고 있기 때문에 코일의 인덕턴스가 작아지고, 그 결과, 코일에 흐르는 전류의 추종성이 좋아진다. 상기한 바와같이 구성된 제 1, 제 2 또는 제 3발명에 관한 흡배기용 전자구동밸브의 이상검출방법에 있어서는 흡인지지상태로부터 흡인해제상태로 천이할 때의 코일실제전류의 지령전류에 대한 추종성, 즉 응답지연시간이나 응답전류치가 구해짐으로써 밸브동작의 이상이 검출된다. 흡인지지측 코일에는 지지를 위한 일정한 전류가 흐르고 있으며, 또 흡인을 해제할 때 변환되는 전류치도 일정하기 때문에 실제전류치와 지령전류치와의 비교가 용이하며, 정밀도 좋은 이상검출이, 특히 이상검출용 장치를 설치하지 않고도 가능하게 된다.

한쪽 코일로부터 다른쪽 코일로 플런저의 흡인을 변환할 때, 탈조 등에 의하여 플런저가 새로운 흡인측 코일의 위치까지 도달하지 않은 경우에는 그 흡인측 코일의 인덕턴스가 작기 때문에 코일전류가 추종성 좋게 급격하게 상승하게 된다. 상기 제 4발명에 관한 흡배기용 전자구동밸브의 이상검출방법에 있어서는 이 상승시간을 검출함으로써 탈조 등의 밸브동작이상의 유무를 판단할 수 있고, 특히 이상검출용 장치를 설치할 필요는 없어진다.

(실시예)

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 관한 흡배기용 전자구동밸브를 나타낸 종단면도이다. 동도면에 나타낸 밸브체(10)는 밸브헤드(valve head, 또는 「밸브갓」이라고도 한다)(12) 및 밸브축(14)으로 이루어지고, 밸브헤드(12)의 밸브페이스(valve face)(13)가 내연기관의 흡배기용포트(32)에 배치된 밸브시이트(valve seat)(33)에 시트고정하거나 또는 밸브시이트(33)로부터 떨어짐으로써 흡배기용 포트(32)를 개폐한다. 밸브체(10)의 밸브축(14)은 밸브가이드(31)에 의하여 축방향으로 슬라이딩가능한 상태로 지지된다. 또 밸브축(14)에는 플런저(plunger)(16)가 고정되어 있다.

플런저(16)는 연자성재료로 구성된 원판상의 부재이다. 플런저(16)의 위쪽에는 소정거리만큼 간격을 두고 위쪽코어(upper core)(22)가, 한편 플런저(16)의 아래쪽에는 마찬가지로 소정거리만큼 간격을 두고 아래쪽코어(lower core)(23)가 각각 배치되어 있다. 위쪽코어(22)및 아래쪽코어(23)는 연자성재료로 구성되어 있으며, 비자성재료로 구성되는 케이스(20)에 의하여 소정의 위치관계로 파지되어 있다. 또 위쪽코어(22)에는 위쪽코일(upper coil)(24)이 파지됨과 동시에 아래쪽코어(23)에는 아래쪽코일(lower coil)(25)이 파지되어 있다.

또 밸브축(14)은 위쪽스프링(upper spring)(26)및 아래쪽스프링(lower spring)(27)에 의하여 축방향으로 탄성적으로 지지되어 있다. 그리고 위쪽코일(24)및 아래쪽코일(25)에 통전이 이루어지지 않은 경우에는 플런저(16)의 위치(중립위치)가 위쪽코어(22)와 아래쪽코어(23)의 중간위치가 되도록 위쪽스프링(26)과 아래쪽스프링(27)의 균형이 도모되고 있다. 또한 플런저(16)가 중립위치에 있을 때에는 밸브체(10)는 완전개방측 변위단과 완전폐쇄측 변위단과의 중간위치를 취하도록 되어 있다.

이와같은 구성에 의하면, 위쪽코일(24)의 주위에는 위쪽코어(22)와 플런저(16)와 그들 사이에 형성되는 에어갭으로 이루어지는 자기회로가 형성된다. 따라서 위쪽코일(24)에 전류가 흐르면, 상기 자기회로중을 자속이 환류하고, 에어갭을 작게 하는 방향 즉 플런저(16)를 위쪽으로 변위시키는 방향의 전자력이 발생한다. 한편, 아래쪽코일(25)의 주위에는 아래쪽코어(23)와 플런저(16)와 그들 사이에 형성되는 에어갭(25)으로 이루어지는 자기회로가 형성된다. 따라서 아래쪽코일(25)에 전류가 흐르면, 동일한 원리로 플런저(16)를 아래쪽으로 변위시키는 방향의 전자력이 발생한다. 이렇게 하여 위쪽코일(24) 및 아래쪽코일(25)에 교대로 전류를 흘림으로써 플런저(16)를 위아래로 왕복운동시키는 것, 즉 밸브체(10)를 개폐방향으로 교대로 구동하는 것이 가능하게 된다.

도 2는 도 1에 나타낸 전자구동밸브를 구동하기 위한 회로의 일구성예를 나타낸 회로도이다. 동도에 나타낸 바와같이 위쪽코일(24)에 관한 부분과 아래쪽코일(25)에 관한 부분과는 동일한 회로구성이 되기 때문에 위쪽코일(24)에 관한 부분에 관해서만 설명한다.

위쪽코일(24)의 제 1단자(24a)에는 NPN형 트랜지스터로 구성된 순방향스위칭소자(40)의 에미터단자 및 역방향스위칭소자(41)의 콜렉터단자가 접속되어 있다. 또 위쪽코일(24)의 제 2단자(24b)에는 마찬가지로 NPN형 트랜지스터로 구성된 순방향스위칭소자(42)의 콜렉터단자 및 역방향스위칭소자(43)의 에미터단자가 접속되어 있다.

순방향스위칭소자(40)의 콜렉터단자 및 역방향스위칭소자(43)의 콜렉터단자는 모두 전원(50)의 양극단자에 접속되어 있다. 또 역방향스위칭소자(41)의 에미터단자 및 순방향스위칭소자(42)의 에미터단자는 모두 전원(50)의 음극단자에 접속되어 있다. 또한 순방향스위칭소자(40 및 42)의 베이스단자는 모두 스위칭소자 구동회로(47)의 순방향출력단자(47f)에 접속되고, 역방향스위칭소자(41 및 43)의 베이스단자는 모두 스위칭소자구동회로(47)의 역방향출력단자(47r)에 접속되어 있다.

위쪽코일(24)을 흐르는 실제전류(Im)는 코일전류검출회로(45)에 의하여 검출되고, 코일전류검출회로(45)의 출력신호는 감산회로(48)의 (-)단자에 입력되어 있다. 또 감산회로(48)의 (+)단자에는 엔진전자제어유닛(엔진ECU)(60)이 출력하는 코일지령전류치(Ic)가 입력되어 있다. 그리고 감산회로(48)의 출력(Ic-Im)은 스위칭소자구동회로(47)에 공급되고 있다.

스위칭소자구동회로(47)는 그 내부에 소정주기의 3각파를 발생하는 3각파발진회로와, 3각파와 입력신호(Ic-Im)를 비교하는 비교회로를 구비하고 있으며, 입력신호(Ic-Im)의 크기에 따른 듀티비로 조정된 PWM펄스신호를 발생한다. 스위칭소자구동회로(47)는 Ic-Im이 양의 값일 때에는 그 크기에 대응하는 듀티의 PWM펄스신호를 순방향출력단자(47f)로부터 출력하고, 한편, Ic-Im 이 음의 값일 때에는 그 크기에 대응하는 듀티의 PWM 펄스신호를 역방향출력단자(47r)로부터 출력한다.

따라서 입력신호(Ic-Im)가 양의 값일 때에는 두 개의 순방향스위칭소자(40 및 42)가 Ic-Im 에 대응한 듀티비로 온상태로 되고, 또 입력신호(Ic-Im)가 음의 값일 때에는 두 개의 역방향 스위칭소자(41 과 43)가 Ic-Im 에 대응한 듀티비로 온상태로 된다. 이때, 순방향스위칭소자(40 및 42)와 역방향스위칭소자(41 및 43)가 동시에 온상태가 되는 일은 없다. 이렇게 하여 스위칭소자구동회로(47)에 의하여 Ic-Im이 0이 되는 경우의 제어가 행하여지기 때문에 위쪽코일(24)에 흐르는 실제전류(Im)를 정밀도 좋게 지령전류치(Ic)와 일치시킬 수 있고, 전원전압의 변동이나 회로특성의 변동에 대하여 안정된 특성을 얻을 수 있다.

또한 코일전류검출회로(45)의 출력은 엔진ECU(60)에 공급되고, 엔진ECU(60)은 코일(24 및 25)을 흐르는 실제전류(Im)를 후기하는 전자구동밸브이상검출처리에서 사용한다. 이 코일전류검출회로(45)의 출력신호(Im)는 코일의 실제전류치에 따른 전압치를 가지는 아날로그신호이기 때문에 예를 들어 도 3(a)에 나타낸 바와같이 ECU(60)내의 중앙처리장치(CPU)(62)를 내장 A/D컨버터부착의 것으로 하고, 그 내장 A/D컨버터(64)에 공급되도록 한다. 그러나 A/D변환은 일반적으로 시간이 많이 소요됨과 동시에 CPU의 비용도 높아진다는 결점이 있다. 또 액츄에이터 즉 전자구동밸브의 수가 많아지면, 이 경향으로 박차가 가해져 CPU의 연산능력향상의 필요성도 높아지고, 또한 비용상승이 생긴다. 그래서 단지 코일전류(Im)가 소정의 임계치이상인지의 여부를 판정하면 되는 경우에는 도 3(b)에 나타낸 바와같이 코일전류를 나타낸 전압신호(Im)를 소정의 임계치전압(V_R)과 비교하는 비교기(68)를 가지는 페일판정회로(66)를 배치하고, 그 디지탈출력신호를 CPU(62)에 공급하도록 하여도 된다.

도 4에 있어서, 실선으로 나타낸 복수의 곡선은 플런저(16)의 위치(위쪽코어(22)와 접하는 위치를 영으로 한다)와 위쪽코어(22)에 관한 전자석이 플런저(16)에 미치는 전자력(흡인력)과의 관계를 위쪽코일(24)에 흐르는 전류치를 파라미터로 하여 나타낸 것이다. 이들 곡선에 나타낸 바와같이 플런저에 작용하는 전자력(흡인력)은 밸브체(10)가 완전폐쇄측 변위단에 근접함에 따라 급증한다. 한편, 도 4에 있어서, 파선으로 나타낸 직선은 마찬가지로 플런저(16)의 위치와 위쪽스프링(26) 및 아래쪽스프링(27)이 밸브체(10)에 미치는 가세력(아래쪽코어(23)측)과의 관계를 나타낸 것이다. 이 직선으로부터 알 수 있는 바와같이 가세력은 밸브체(10)가 완전폐쇄측 변위단에 근접하여도 직선적으로 증가할 뿐이다. 또한 아래쪽코어(23)에 관한 전자석에 의한 전자력도 마찬가지로 도 4에 나타낸 것이 되고, 단지 완전폐쇄위치가 완전개방위치로 변할 뿐이다. 따라서 완전개방위치 또는 완전폐쇄위치에 근접할수록 중립위치와 비교하여 작은 전류로 가세력을 상회하는 전자력을 얻을 수 있다. 이와같은 전자력 및 가세력의 특성을 고려한 전자밸브구동방법에 관하여 다음에 설명한다.

도 5는 밸브리프트(A), 위쪽코일지령전류(B) 및 아래쪽코일지령전류(C)를 나타낸 타임챠트이다. 완전폐쇄상태에 있어서는 동도(B)에 나타낸 바와같이 위쪽코어(22)에 플런저(16)를 흡착지지하기 위하여 최저한 필요한 전류(이하 지지전류라 함)가 위쪽코일(24)을 흐르고 있다. 그리고 밸브개방하고자 할 때에는 먼저 그 지지전류의 공급이 정지된다. 그러면, 밸브체(10)는 스프링질량계의 단진동(자유진동)에 의하여 완전개방방향으로 이동하여 가나, 밸브축(14)과 밸브가이드(31)사이의 마찰손실이나 스프링자체의 내부마찰손실 등에 의해 밸브체(10)의 진폭은 이상상태에 대하여 감쇠하기 때문에 어느 타이밍에서 아래쪽코일(25)에 전류가 공급된다. 이 전류는 도 5(c)에 나타낸 바와같이 흡인전류, 천이전류 및 지지전류의 세가지로 나눌 수 있다.

즉 먼저 플런저(16)를 이동시키기 위한 흡인전류가 흐른다. 이어서 상기한 도 4의 특성을 고려하여 전자력(흡인력)이 약해진 상태로 플런저(16)의 흡착이 행하여지도록 어느 시간적 변화비율을 가지고 더욱 감소하는 천이전류가 흐른다. 그리고 플런저(16)의 흡착후에는 밸브체(10)의 흡착지지에 최저한 필요한 전류 즉 지지전류가 공급된다. 완전개방상태에서 밸브를 폐쇄하고자 하는 경우에도 마찬가지로 먼저 아래쪽코일(25)에 대한 지지전류의 공급이 정지되고, 위쪽코일(24)에 대한 흡인전류, 천이전류 및 지지전류의 공급이 순차 행하여져 간다. 이상과 같이 본 실시예에 관한 흡배기용 전자구동밸브에서는 밸브체가 완전개방위치 또는 완전폐쇄위치에 이르기 직전에 전류치를 감소시킴으로써 밸브체의 이동제어를 행하도록 구성되어 있다.

그런데 플런저의 흡착을 해제하는 시점에 있어서, 스프링질량계에 의한 자유진동이 응답성 좋게 행하여지기 위해서는 코어내의 잔류자계를 소멸시키는 것이 중요하다. 그러기 위해서는 플런저의 흡착지지를 해제하고, 플런저를 개방하는 시점에서 도 5에 나타낸 바와같이 지령전류치를 0으로 하는 것이 아니라 도 6에 나타낸 바와같이 음의 값의 지령전류치를 주어 흡착지지시와 역방향의 코일전류를 흘리는 것이 유효하다.

또 코일에 전류(i)를 흘릴 경우, 상기와 같이 과도시에는,

e=-dΨ/dt

Ψ=NΦ

여기서 Ψ : 자속쇄교수

N : 감김수

Φ : 자속

으로 나타낸 역기전력(e)이 생긴다. 이 역기전력(e)은 전류를 증가시키면 감소하고자 하는 방향으로, 또 전류를 감소시키면, 증가하고자 하는 방향으로 가해진다. 따라서 역기전력의 영향으로 실제전류의 지령전류에 대한 추종이 지연되게 된다.

여기서 인덕턴스(L)는 플런저와 코어사이의 에어갭의 크기에 따라 변화하고, 에어갭이 작을수록 커진다. 즉 전자구동밸브가 정상으로 동작하고 있는 때는 에어갭이 작은 영역에서 전류가 흐르기 어렵게 되기 때문에 실제전류의 지령전류에 대한 추종이 느리고, 또 탈조시에는 에어갭이 어느정도 큰 영역에서 전류가 흐르게 되기 때문에 이와같은 추종이 빨라진다. 본 발명에서는 이와같은 식견에 의거하여 실제전류의 지령전류에 대한 추종성을 감시함으로써 전자구동밸브의 동작의 정상, 이상을 판정한다.

도 7은 플런저의 흡착유지를 해제하기 위해 도 5에 나타낸 바와같이 흡착유지하고 있던 측의 코일(개방측 코일)의 지령전류(Ic)(실선)를 지지전류치(Ih)로부터 0으로 변화시킬 때 흐르는 실제전류(Im)(점선)의 파형을 정상시(A)및 탈조시(B)에 관하여 밸브리프트파형과 함께 나타낸 타임챠트이다. 시각 t₀에 있어서, Ic=0으로 된 경우, 정상시에는 실제전류(Im)는 서서히 감소하나, 이윽고 역기전력에 의하여 증대하기 시작하여 시각 t₁에 있어서, 극대치(I₁)에 이르고, 그것으로부터 다시 감소하기 시작하여 시각 t₂에 있어서 지령전류치 0에 이른다.

그러나 탈조시에는 일단 증대되는 일은 없고, 지령전류를 추종하여 시각 t₂보다도 빠른 시각 t_2a에 있어서 0에 이른다. 그래서 지령전류(Ic)에 있어서의 지지전류치(Ih)로부터 0으로의 변화에 따라 실제전류(Im)가 0에 도달하기 까지의 시간 T₂-T₀을 측정하고, 그것을 소정의 임계치와 비교하여 임계치이하이면, 이상으로 판정할 수 있다. 또 시각 t₁에 있어서, 실제전류(Im)는 정상시에는 상기와 같이 비교적 큰 값(I₁)을 취하는 데 대하여 탈조시에는 그것보다 상당히 작은 값 I_1a이 된다. 그래서 시각 t₁부근에 있어서의 실제전류치(I₁)를 측정하고, 그것을 소정의 임계치와 비교하여 임계치이하이면, 이상으로 판정할 수 있다.

도 8은, 이와 마찬가지로 플런저의 흡착유지를 해제하기 위해 도 6에 나타낸 바와같이 개방측 코일의 지령전류(Ic)(실선)를 지지전류치(Ih)로부터 일단 음의 값의 전류치(Ir)로 변화시켜 그 후 0으로 할 때 흐르는 실제전류(Im)(점선)의 파형을 정상시(A) 및 탈조시(B)에 관하여 밸브리프트파형과 함께 나타낸 타임챠트이다. 이 경우에 있어서는 먼저 최초로 실제전류치가 0에 이르는 시각 t₁이 이상시에는 t_1a로 빨라진다. 그리고 최종적으로 전류가 흐르지 않게 되는 시각 t₄이 이상시에는 t_4a로 빨라진다. 그래서 실제전류의 추종성을 시간적 지연량으로서 파악하고자 할 때에는 t₁-t₀또는 t₄-t₀을 측정하고, 그것을 소정의 임계치와 비교하여 임계치이하이면, 이상이라고 판정할 수 있다.

지령전류치(Ir)와 시각 t₂에 있어서의 실제전류치(I₂)와의 차I₂-Ir는 이상시에는 도 8(B)에 I_2a-Ir로서 나타낸 바와같이 정상시와 비교하여 작아진다. 또 역기전력에 의하여 생기는 전류(I₃)는 이상시에는 도 8(B)에 I_3a로서 나타낸 바와같이 정상시와 비교하여 작아진다. 실제전류의 추종성을 지령전류치와 실제전류치와의 차로서 파악하고자 할 때에는 I₂-Ir 또는 I₃를 측정하고, 그것을 소정의 임계치와 비교하여 임계치이하이면 이상이라고 판정할 수 있다.

도 9는 흡착유지하고 있던 한쪽 코일에 대한 다른 쪽 코일(흡착측 코일)에 의한 플런저의 흡인을 개시하기 위해 흡인측 코일의 지령전류(Ic)(실선)를 0으로부터 변화시킬 때 흐르는 실제전류(Im)(점선)의 파형을 정상시(A)및 탈조시(B)에 관하여 밸브리프트파형과 함께 나타낸 타임챠트이다. 정상시에는 회로의 인덕턴스의 영향으로 실제전류(Im)의 상승의 기울기(θ)는 완만하나, 탈조시에는 플런저가 흡인측 코일의 근방에 도달하지 않기 때문에 회로의 인덕턴스가 작고, 실제전류(Im)는 급격하게 상승한다(기울기θ_a＞θ). 따라서 이 기울기(θ)를 측정하고, 이것을 소정의 임계치와 비교하여, 임계치이상이면, 이상이라고 판정할 수 있다. 또한 이 기울기(θ)를 대신하여 일정한 전류치(Ix)에 이르기까지의 시간 t₁-t₀을 측정하고, 그것을 소정의 임계치와 비교하여 임계치이하이면 이상으로 판정하도록 하여도 된다.

도 10은 이상검출처리를 실행하기 위한 엔진의 ECU(60)에 의한 전자구동밸브제어루틴의 처리순서를 나타낸 로우챠트이다. 이 루틴은 소정의 클랭크각마다 실행하도록 구성되어 있다. 먼저 스텝 110에서는 현재의 클랭크각이 개폐동작을 개시해야 할 타이밍인지의 여부를 판정하고, 개폐타이밍일 때에는 스텝 120으로 진행하고, 개폐타이밍이 아닐 때에는 본루틴을 종료한다. 스텝 120에서는 한쪽 코일에 의한 플런저지지를 종료하고, 다른 쪽 코일에 의한 흡인을 개시하기 위해 도 5 또는 도 6에 나타낸 전류제어를 행한다.

어어서 스텝 130에서는 도 7, 도 8 또는 도 9에 의거하여 먼저 설명한 이상검출을 위한 파라미터가 되는 시간치 또는 전류치를 측정한다. 이어서 스텝 140에서는 그 파라미터를 소정의 임계치와 비교함으로써 전자구동밸브동작의 이상의 유무를 판정하고 이상이 없다고 인정될 때에는 본루틴을 종료하고, 이상이 있다고 인정될 때에는 스텝 150으로 진행한다. 스텝 150에서는 소정의 이상대책처리를 실행하여 본루틴을 종료한다.

이 이상대책처리는 예를 들어 도 9에 관한 방법으로 이상검출하였을 때 도 11에 나타낸 바와같이 탈조를 검출한 측의 코일과 반대의 코일로 흡인전류를 흘릴 때 그 지령전류치를 변화시킴으로써 이루어진다. 즉 흡인전류(피크전류)를 △A만큼 증가시키거나 또는 흡인전류의 인가개시시기를 △T만큼 전출하도록 하면, 플런저 즉 밸브체는 정상인 동작으로 복귀할 수 있다. 이와같은 흡인전류의 증가 및 흡인전류인가개시시기의 전출은 동시에 행하여도 된다.

이상 본 발명의 실시예에 관하여 설명하였으나, 물론 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고 다양한 실시예를 생각해 내는 것은 당업자에게 있어서 용이할 것이다.

이상 설명한 바와같이 본 발명에 의하면, 흡인지지상태로부터 흡인해제상태로 천이할 때에 있어서의 코일실제전류의 지령전류에 대한 추종성, 또는 흡인을 개시하는 측의 코일실제전류의 지령전류에 대한 추종성이 구하여짐으로써 정밀도 좋은 밸브동작이상검출이 특별히 이상검출용 장치를 설치하지 않고 가능하게 된다.

Claims

밸브 몸체와 일체화된 플런저의 대향측상에 배열된 제 1 코일과 제 2 코일에 전류를 공급하여 발생된 전자기력이 플런저에 작용하여 밸브를 작동하고, 플런저가 제 1 코일과 제 2 코일사이에 지지되는 중립위치를 향하여 탄성부재가 밸브 몸체를 편이시키는 전자기 구동 흡기/배기 밸브의 이상을 검출하는 방법에 있어서,

제 1코일에 인접한 제 1위치에서 상기 플런저를 지지하도록 지령 전류를 제 1코일에 공급하는 단계;

제 1위치에서 제 2코일에 인접한 제 2위치로 플런저를 떨어져 이동시키도록 제 1코일에 공급된 지령 전류를 변화시키는 단계;

지령 전류가 변화된 후 제 1코일에 흐르는 전류값의 변화를 검출하는 단계; 및

밸브의 작동이 지령 전류가 변화된 후 제 1 코일을 통하여 흐르는 전류의 변화에 기초한 이상인지를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기구동 흡기/배기 밸브의 이상검출방법.
제 1항에 있어서,

상기 지령 전류는 코일 구동회로를 경유하여 제 1코일에 공급되고, 밸브의 이상유무에 관한 결정은, 지령 전류가 제 1코일에서 흐르는 전류를 소정값으로 감소하도록 변화되는 제 1시간점에서 제 1코일에 흐르는 전류가 지령 전류의 소정 감소값에 상응하는 소정값에 도달하는 제 2시간점까지의, 시간 지연에 기초한 것을 특징으로 하는 전자기구동 흡기/배기 밸브의 이상검출방법.
제 1항에 있어서,

상기 지령 전류는 코일 구동회로를 경유하여 제 1코일에 공급되고, 지령전류는 제 1코일을 통하여 흐르는 전류를 소정값으로 감소하게 변화되며, 밸브의 이상유무에 관한 결정은 지령 전류가 변화된 후 제 1코일에 흐르는 실제 전류와 지령 전류사이의 차이에 기초한 것을 특징으로 하는 전자기구동 흡기/배기 밸브의 이상검출방법.
밸브 몸체와 일체화된 플런저의 대향측상에 배열된 제 1 코일과 제 2 코일에 전류를 공급하여 발생된 전자기력이 플런저에 작용하여 밸브를 작동하고, 플런저가 제 1 코일과 제 2 코일사이에 지지되는 중립위치를 향하여 탄성부재가 밸브 몸체를 편이시키는 전자기 구동 흡기/배기 밸브의 이상을 검출하는 방법에 있어서,

제 1코일에 인접한 제 1위치에서 상기 플런저를 지지하도록 제 1지령 전류를 제 1코일에 공급하는 단계;

제 1위치에서 제 2코일에 인접한 제 2위치로 플런저를 떨어져 이동시키도록 제 1코일에 공급된 제 1지령 전류를 변화시키는 단계;

플런저를 제 2위치로 끌어내도록 제 2코일에 제 2지령 전류를 공급하는 단계;

제 2지령 전류의 크기에 상응하는 소정값으로 상승하도록 제 2코일에 흐르는 전류에 요구되는 상승 시간을 검출하는 단계; 및

밸브의 작동이 상기 상승시간에 기초한 이상인지를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기구동 흡기/배기 밸브의 이상검출방법.