KR100337326B1 - 차량 전자 메케니컬 밸브 시스템의 실린더 휴지 제어 방법 - Google Patents

차량 전자 메케니컬 밸브 시스템의 실린더 휴지 제어 방법 Download PDF

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Abstract

전자 메케니컬 밸브 시스템에서 연비 저감을 위하여 실린더 휴지시 휴지 직후의 엔진 토오크의 변동을 최소화 할 수 있도록 한 차량의 전자 메케니컬 밸브 시스템의 휴지 제어 방법에 관한 것으로,전자 메케니컬 밸브 시스템에서 실린더의 휴지 영역 진입 여부를 판단하는 단계와; 상기 실린더의 휴지 영역 진입이 확인되면 현재 배기과정에 있는 실린더를 검출하는 단계와; 상기 단계에서 현재 배기과정에 있는 실린더가 확인되면 해당 실린더의 공기량 증감율을 계산하는 단계와; 상기 배기과정에 있는 실린더가 흡기과정으로 전환됨 검출되면 전자 메케니컬 밸브를 제어하여 상기 계산된 증감율로 흡입 공기량을 증가시킴과 동시에 휴지 상태의 다음 실린더에 대하여 상기 계산된 증감율로 흡입 공기량을 감소시키는 단계와; 상기 흡기 공기량 증가 제어되는 활성 상태의 실린더와 감소 제어되는 휴지 상태 실린더의 공기량 증감율이 "0" 인지를 판단하는 단계 및; 상기에서 공기량 증감율이 "0" 이 아니면 "0" 이 될때 까지 반복하고, 공기량 증감율이 "0" 이면 2실린더 휴지 운전을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량 전자 메케니컬 밸브 시스템의 실린더 휴지 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING A CYLINDER DEACTIVATION OF ELECTRO MECHANICAL VALVE SYSTEM IN VEHICLE}
본 발명은 차량의 전자 메케니컬 밸브 시스템의 실린더 휴지 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자 메케니컬 밸브 시스템에서 연비 저감을 위하여 실린더 휴지시 휴지 직후의 엔진 토오크의 변동을 최소화 할 수 있도록 한 차량의전자 메케니컬 밸브 시스템의 휴지 제어 방법에 관한 것이다.
최근들어 엔진의 밸브 트레인(VALVE TRAIN)은 여러 가지 가변 기구가 많이 적용되는 분야이며. 이러한 가변 기구를 통하여 엔진의 성능/연비/배기를 저감하려는 노력들이 저마다 광범위하게 진행되고 있는 실정이다.
이러한 실정에서 밸브 트레인의 한 종류로 전자 메케니컬 밸브(ELECTRO MECHANICAL VALVE)시스템이 향후 중요한 가변 기구로 채택되고 있다.
상기 전자 메케니컬 밸브 시스템은 기존 엔진의 캠(CAM)을 없애고 거기에 일종의 솔레노이드 밸브를 장착하여 전기적으로 밸브를 개폐 시키는 장치이다.
그러나 상기 전자 메케니컬 밸브 시스템에서 중요한 연비 저감 기술인 실린더 휴지 기구를 적용할 경우 실린더 휴지 직후의 엔진 진동을 저감할 수 있는 문제점이 부각되게 되는데, 상기 실린더 휴지는 4 실린더 엔진의 경우 부분 부하에서 2 실린더는 혼합기를 넣지 않고 물론 점화도 하지 않고, 나머지 두 실린더만으로 엔진이 운전되게 한다는 것이다.
가솔린 엔진에서 부분 부하의 연료 소모율을 악화시키는 요인 중에 큰 부분을 차지하는 것은 펌핑 손실이 있다.
이것은 원하는 엔진의 출력을 내기 위해 강제로 스로틀 밸브를 닫아서 연소실로 들어오는 공기량을 조절하여 엔진의 출력을 조절한다는 의미이며 이것은 가솔린이 가지고 있는 근본적인 한계이다.
예를들어 4 실린더 엔진의 경우 4 개의 실린더에서 나오는 토오크를 크랭크각 또는 시간에 대하여 나타내면 도 1 에 도시한 바와 같은 파형의 출력이 나타나고, 각각의 실린더에서 출력되는 토오크의 평균이 차량에 전달되는 엔진 토오크가 된다.
만약, 2 실린더에 공기와 연료가 공급이 되지 않는 2 실린더 휴지의 경우, 도 2에서 알 수 있는 바와 같이 정상적인 연소가 진행되는 2개의 실린더에 공기와 연료를 두배 정도로 넣어서 운전하게 되므로, 정상 연소가 진행되는 2개의 실린더각각에서 출력되는 토오크는 2배로 증가되므로, 4 실린더를 기준으로 토오크의 평균을 산출하면 4개 실린더에서 출력되는 토오크의 크기와 동일하게 된다.이의 경우 중요한 것은 펌핑이 줄어들게 된다는 것이다.
다시 말하면, 4 실린더 엔진의 경우 4 개의 실린더로 100이라는 토오크를 출력하던 경우와 2 개의 실린더는 구동하지 않고, 2 개 실린더만을 100 이라는 토오크로 출력할 경우와 비교하면 2 개 실린더를 펌핑하지 않게 되어 펌핑이 적어서 연비가 좋아진 다는 것이다.만일, 실린더 휴지 제어에서 흡입 공기량의 제어가 수행되지 않는 경우 도 3에서 알 수 있는 바와 같이 출력되는 실제의 평균 토오크는 목표 토오크 이하의 상태를 유지하게 되므로, 엔진 토오크의 큰 변동을 발생시키게 된다.상기와 같은 실린더의 휴지 제어의 경우 종래에는 상기 실린더 2 개를 구동 및 정지하는 과정 중에 급격한 엔진 토오크의 변동이 발생하므로 운전자가 쇼크를 크게 느끼게 되어 승차감을 저하시키는 문제점이 발생한다.
이와 같이 종래에는 실린더의 휴지 과정에서 엔진 토오크 변동을 최소화하기 위한 제어가 필요하다,
그러나 종래의 밸브 시스템에서는 실린더 휴지시 하나의 정해진 밸브 시간을 사용하게 되므로 엔진의 운전 조건에 상관없이 흡기 밸브가 열려있는 시간은 동일하게 제어됨으로써, 휴지 및 구동시 급격한 엔진 토오크에 변동이 발생하게 되는 문제점을 가지게 되었다.
따라서 본 발명의 목적은 전자 메케니컬 밸브 시스템에서 휴지 과정중에 실린더 별로 흡기 밸브의 개폐 시간을 조절하여 실린더로 유입되는 공기량 및 연료량을 단계적으로 제어함으로써, 실린더 휴지 직후의 엔진 진동을 저감할 수 있도록 하고자 하는데 있다.
도 1은 종래 4 실린더의 크랭크각에 대한 출력 토오크 파형도
도 2는 종래 4 실린더의 2 실린더 휴지 제어시 출력 토오크 파형도
도 3은 종래 4 실린더의 2 실린더 휴지시 출력 토오크 파형도
도 4는 본 발명에 이용되는 전자 메케니컬 밸브 시스템의 제어 블록도
도 5는 본 발명 전자 메케니컬 밸브 시스템의 실린더 휴지 제어 방법에 대한 플로우챠트
도 6은 본 발명 전자 메케니컬 밸브 시스템의 실린더 휴지 제어 방법에 대한 토오크 파형도
상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 전자 메케니컬 밸브 시스템에서 실린더의 휴지 영역 진입 여부를 판단하는 단계와; 상기 실린더의 휴지 영역 진입이 확인되면 현재 배기과정에 있는 실린더를 검출하는 단계와; 상기 단계에서 현재 배기과정에 있는 실린더가 확인되면 해당 실린더의 공기량 증감율을 계산하는 단계와; 상기 배기과정에 있는 실린더가 흡기과정으로 전환됨 검출되면 전자 메케니컬 밸브를 제어하여 상기 계산된 증감율로 흡입 공기량을 증가시킴과 동시에 휴지 상태의 다음 실린더에 대하여 상기 계산된 증감율로 흡입 공기량을 감소시키는 단계와; 상기 흡기 공기량 증가 제어되는 활성 상태의 실린더와 감소 제어되는 휴지 상태 실린더의 공기량 증감율이 "0" 인지를 판단하는 단계 및; 상기에서 공기량 증감율이 "0" 이 아니면 "0" 이 될때 까지 반복하고, 공기량 증감율이 "0" 이면 2실린더 휴지 운전을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부되는 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 이용되는 전자 메케니컬 밸브 시스템의 제어 블록도로서, 전자 메케니컬 밸브(400)가 장착된 4 실린더의 엔진(401)과; 상기 엔진(401)의 전자 메케니컬 밸브(EMV)의 구동을 제어하는 전자 메케니컬 밸브 제어기(402)와; 상기 엔진(401)의 회전수를 감지하는 크랭크 위치 센서(403)와; 상기 엔진(401)에 흡입 공기량을 검출하는 공기량 센서(404)와; 상기 공기량 센서(404)들로 부터 입력되는 신호를 기 설정된 프로그램을 통해 연산하여 실린더별 흡입 공기량의 증감율을 계산하고, 이 계산된 공기량 증감율로 흡입 공기량을 증감 제어하는 전자제어장치(405)로 구성되게 된다.
도 5는 본 발명 전자 메케니컬 밸브 시스템의 실린더 휴지 제어 방법에 대한 플로우챠트로서, 엔진을 운전하는 단계(511)와; 상기 단계(511)에서 운전중 실린더가 휴지 영역에 진입하였는지의 여부를 판단하는 단계(512)와; 상기 단계(512)에서 실린더가 휴지 영역에 진입하였으면, 현재 배기 과정중에 있는 실린더를 확인하는 단계(513)와; 상기 단계(513)에서 배기 과정중에 있는 실린더가 확인되면 해당 실린더의 증감율을 계산하는 단계(514)와; 상기 단계(514)에서 계산된 증감율로 배기 과정 중에 있는 실린더가 흡기 과정을 수행할 시 계산된 증감율로 공기량을 증가하는 단계(515))와; 상기 단계(515)에서 공기량 증가 후 휴지 상태이 있는 실린더의 공기량을 상기 증가율 만큼 감소하는 단계(516)와; 상기 단계(516)에서 공기량 증감율이 0 이하인가를 판단하는 단계(517)와; 상기 단계(517)에서 증감율이 0 이하가 아니면 상기 단계 515로 리턴하고, 증감율이 0 이하이면 2실린더 휴지 운전을 수행하며, 상기한 과정을 반복하는 단계(518)로 이루어진다.상기와 같이 이루어지는 본 발명은 엔진(401)에 시동을 걸어 운전을 시작하게 되면 전자제어장치(405)는 크랭크 위치 센서(403)와 공기량 센서(404)로부터 검출되는 정보로부터 엔진 회전수와 공기량을 감지하여 현재의 엔진(401) 운전 영역이 휴지 영역에 진입하였는가를 판단하게 된다(단계511).
상기에서 엔진(401)의 운전 영역이 휴지 영역에 진입하지 않은 상태로 판단되면 4 실린더의 엔진 운전를 유지하고, 상기에서 엔진(401)이 휴지 영역에 진행한 것으로 판단되면, 상기 전자제어장치(405)는 현재 배기과정에 있는 실린더가 4개의 실린더중에서 어느 실린더 인지를 확인한다(단계513).상기 단계513에서 배기과정에 있는 실린더가 확인되면 전자제어장치(405)는 기 설정된 프로그램으로 해당 실린더의 공기량 증감율(ri)을 계산하며(단계514), 상기 배기과정에 있는 실린더의 공기량 증감율(ri) = 0.25 ×i로 계산하고, i는 실린더의 반복변수이다.
상기와 같이 엔진의 휴지 운전 영역에서 배기과정에 있는 실린더의 공기량 증감율이 계산되면 상기 전자제어장치(405)는 상기 배기과정에 있는 실린더가 흡기과정으로 전환되는지를 판단하며, 흡기과정으로의 전환이 판단되면 도 6 에 도시한 바와 같이 전자 메케니컬 밸브 구동 제어기(402)를 통해 상기 엔진(401)의 전자 메케니컬 밸브(400)를 개폐 시간을 제어하여 상기 배기 과정에서 흡입 과정으로 전환된 실린더에 흡입되는 공기량을 상기 연산된 증감율(ri)로 증가시킨다(단계515).
상기와 같이 배기과정에서 흡기과정으로 전환된 실린더의 흡입 공기량이 제어되는 상태에서 다음 실린더(N+1)는 최종적으로 휴지해야 할 실린더이므로 전자제어장치(405)는 전자 메케니컬 밸브 구동 제어기(402)를 통해서 밸브를 개폐 시간을 제어하여 상기 계산된 증감율(ri)로 공기량을 감소시킨다(단계516).
상기와 같이 활성 상태를 유지하는 실린더와 휴지 상태를 유지하는 실린더(N+1)의 공기량 증감율(ri) 제어값이 "0" 이하 인가를 판단하여(단계517), 상기 공기량 증감율(ri)이 "0" 이 아니면 상기 단계515로 리턴하여 상기 활성 상태의 실린더와 휴지 상태의 실린더(N+1)에 대한 공기량 증감율(ri) 제어를 "0"에 도달할 때 까지 반복 수행하고(단계517), 활성 상태를 유지하는 실린더와 휴지 상태를 유지하는 실린더(N+1)의 공기량 증감율(ri) 제어가 '0'이면 정상적인 2실린더의 운전을 진행한다(단계518).상기와 같은 동작은 휴지 영역이 유지되는 동안 각 실린더에 대하여 단계적으로 반복 수행되도록 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 전자 메케니컬 밸브 시스템에서 흡기 밸브의 개폐 시간을 조절하여 실린더로 들어오는 공기량을 제어하되, 상기 실린더의 휴지 영역 진입시에는 배기 과정에 있는 실린더의 공기량 증감율을 계산한 다음 배기과정에서 흡기과정으로 전환되면 상기 계산된 증감율로 흡입 공기량을 증가시키고, 휴지 상태를 유지하는 다음 실린더의 공기량을 계산된 증감율로 감소시김으로써, 실린더의 휴지 전후에서 토오크 변동을 줄일 수 있게 되어 진동 쇼크를 저감할 수 있게 되는 것이다.

Claims (3)

  1. 전자 메케니컬 밸브 시스템에서 실린더의 휴지 영역 진입 여부를 판단하는 단계와;
    상기 실린더의 휴지 영역 진입이 확인되면 현재 배기과정에 있는 실린더를 검출하는 단계와;
    상기 단계에서 현재 배기과정에 있는 실린더가 확인되면 해당 실린더의 공기량 증감율을 계산하는 단계와;
    상기 배기과정에 있는 실린더가 흡기과정으로 전환됨 검출되면 전자 메케니컬 밸브를 제어하여 상기 계산된 증감율로 흡입 공기량을 증가시킴과 동시에 휴지 상태의 다음 실린더에 대하여 상기 계산된 증감율로 흡입 공기량을 감소시키는 단계와;
    상기 흡기 공기량 증가 제어되는 활성 상태의 실린더와 감소 제어되는 휴지 상태 실린더의 공기량 증감율이 "0" 인지를 판단하는 단계 및;
    상기에서 공기량 증감율이 "0" 이 아니면 "0" 이 될때 까지 반복하고, 공기량 증감율이 "0" 이면 2실린더 휴지 운전을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 전자 메케니컬 밸브 시스템의 실린더 휴지 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 2실린더의 휴지 운전은 해당 운전 영역에서 각 실린더에 대하여 단계적으로 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 차량 전자 메케니컬 밸브 시스템의 실린더 휴지 제어 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기량 증감율은 ri = 0.25 ×i로 산출하여, i 는 실린더의 반복변수인 것을 특징으로 하는 차량 전자 메케니컬 밸브 시스템의 실린더 휴지 제어 방법.
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