KR100354020B1 - 차량의 전자 메케니컬 밸브 엔진 시동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자 메케니컬 밸브 엔진 시동시 밸브의 개폐 위치와 스타트 전원인가 시점을 결정하여 제한되어 있는 배터리의 부하 내에서 효과적이고 정확한 시동을 걸어줄 수 있도록 한 차량의 전자 메케니컬 밸브 엔진 시동 방법에 관한 것으로,

본 발명은 엔진 시동후 전자제어장치 및 전자 메케니컬 밸브 제어기를 초기화한 상태에서 흡기 밸브를 닫고 시동 및 연료펌프를 온하여 엔진을 회전시키는 단계와; 상기 단계에서 엔진 회전수 각 실린더 행정을 판별 및 배기 실린더 검출하여 그 배기 밸브를 닫고 동기 연료 분사하는 단계와; 상기 단계에서 동기 연료 분사후 흡기 행정인 흡기 밸브를 개폐하는 단계와; 상기 흡기 행정후 압축하고 점화한 후 배기 행정인 배기 밸브를 개폐하는 단계와 상기 단계에서 배기후 엔진 회전수가 공회전에 도달하였는가를 판단하여 공회전이 될 때 까지 동기 연료를 분사하면서 상기 흡입, 압축 배기를 수행하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

차량의 전자 메케니컬 밸브 엔진 시동 방법{METHOD FOR STARTING A ELECTRO MECHANICAL VALVE ENGINE OF VEHICLE}

본 발명은 차량의 전자 메케니컬 밸브 엔진 시동 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자 메케니컬 밸브 엔진 시동시 밸브의 개폐 위치와 스타트 전원인가 시점을 결정하여 제한되어 있는 배터리의 부하 내에서 효과적이고 정확한 시동을 걸어줄 수 있도록 한 차량의 전자 메케니컬 밸브 엔진 시동 방법에 관한 것이다.

일반적으로 엔진은 캠방식의 엔진과 전자적으로 제어되는 전자 메케니컬 밸브 엔진으로 대별되는데, 상기 캠방식의 엔진은 특정 실린더 시동시 크랭크 위치및 캠 위치에 따라 열려 있거나 닫혀 있다.

그래서 스타터 모터에 의한 회전시 기계적으로 밸브가 움직이므로 어떠한 전자적인 도움 없이도 실린더내에 혼합기가 압축될 수 있다.

그러나 상기 전자 메케니컬 밸브 엔진은 기존 엔진과는 달리 기계적인 캠이 없고, 엔진이 꺼져 있는 상태에서는 상하 밸브 스프링에 의하여 밸브 위치가 중립에 있다.

그러므로 상기 전자 메케니컬 밸브 엔진은 기존 캠 방식의 엔진과는 달리 전자적으로 제어가 되지 않을 때 밸브는 중립 위치에 있으므로 스타터 모터에 의한 회전이 발생하여도 실린더 내에 혼합기가 압축되지 않는다.

그래서 상기 전자 메케니컬 밸브 엔진은 기존 캠 방식의 엔진과는 다른 방법에 의하여 시동을 걸 수 밖에 없다.

그럼에도 불구하고 종래에는 기존 캠 엔진과 같은 시동 방법으로 엔진 시동을 걸어 주고 있다, 즉 시동 키가 "온"이 되었을 때 각 전자 메케니컬 밸브 액츄에이터에 전력을 인가하여 밸브를 모두 닫은 다음 스타터로 시동을 걸고 엔진이 회전하여 1 번 상사점을 인식한 후에야 기통에 맞추어 밸브를 개폐하면서 엔진 시동을 걸어주게 된다.

이를 도 1 에 의거 다시 설명하면, 시동 키를 삽입하고 키를 회전시켜 시동을 건다. 각종 전자 장치들이 온되고, 전자제어장치는 초기화 상태가 된다.

그리고 스타터의 릴레이에 전기가 인가되고, 스타터 기어와 링 기어가 맞물린다.

이어서 스타터 모터에 전기가 인가되고 이에 따라 회전력이 발생하여 엔진이 회전하기 시작하며 전자 제어장치에서는 크랭크 포지션 센서로부터 회전수를 입력받아 이 입력받은 회전수가 연료 펌프 작동을 위해 설정한 회전수, 예를들어 30RPM이 되는지를 확인한다. 이때 상기 회전수가 연료 펌프 작동을 위해 설정한 회전수, 예를들어 30RPM 이상이면 연료펌프를 작동시킨다.

한편 상기 전자제어장치에서는 계속해서 증가하는 회전수가 연료분사 개시시점으로 설정한 기준 회전수, 예를들어 200RPM 에 도달하는가 판단하여 연료분사 개시시점으로 설정한 기준 회전수, 예를들어 200RPM에 도달한 것으로 판단되면 해당 시점에서 측정된 상사점에 의거하여 인젝터를 비동기 분사한다.

이후 혼합기가 들어간 실린더를 전자제어장치가 판단하고 이 실린더의 점화 플러그를 온하여 점화한다.

상기 과정은 아이들 회전수인 600RPM이 될 때 까지 반복 수행하고, 상기 회전수가 600RPM에 도달하면 공회전 제어 로직으로 전환되면서 시동 로직이 종료되게 된다.

이와 같이 전자 메케니컬 밸브 엔진의 경우 액츄에이터는 엔진이 꺼져 있을 때 밸브가 반쯤 열린 상태로 중립 위치를 고수하고 있고, 따라서 시동시에 모든 액츄에이터를 닫힘 위치로 하여 시동을 걸어 준다면, 중립 위치에서 닫힘 혹은 열림으로 이동하기 위한 시간이 소요되고, 중립에서 닫힘 혹은 열림으로 이동하기 위해서는 대전력이 필요하므로 각 밸브를 순차적으로 작동시켜야 하므로 기설정 시간(약 1-2 초)정도 소요되어 시동시간이 너무 길어지게 되는 문제점이 있으며,

또한 상기 액츄에이터 구동하기 위한 대전력을 필요하게 되어 한정된 배터리의 전원 레벨이 낮아지므로 압축하는 시동을 하기 위해서는 시동 모터의 전원이 부족하게 되어 외부 전원을 사용하여 시동을 걸어주게 되는 문제점을 가지게 되었다.

따라서 본 발명의 목적은 전자 메케니컬 밸브 엔진 시동시 흡기 밸브 닫음 동작과 스타터 모터의 스타트 전원인가 시점을 일치시켜 제한되어 있는 배터리의 부하 내에서 효과적이고 정확한 시동을 걸어줄 수 있도록 하고자 하는데 있다.

도 1은 종래 차량의 엔진 시동 방법에 대한 플로우챠트.

도 2는 본 발명 전자 메케니컬 밸브 엔진 시동 장치의 제어 블럭도.

도 3은 본 발명 전자 메케니컬 밸브 엔진의 흡기 밸브 닫힘 후 시동 방법의 플로우챠트.

도 4는 본 발명 다른 실시예인 전자 메케니컬 밸브 엔진의 모든 밸브 열린 상태에서 시동 방법의 다른 실시예도.

상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 엔진 시동후 전자제어장치 및 전자 메케니컬 밸브 제어기를 초기화한 상태에서 흡기 밸브를 닫고 시동 및 연료펌프를 온하여 엔진을 회전시키는 단계와; 상기 단계에서 엔진 회전수 각 실린더 행정을 판별 및 배기 실린더 검출하여 그 배기 밸브를 닫고 동기 연료 분사하는 단계와; 상기 단계에서 동기 연료 분사후 흡기 행정인 흡기 밸브를 개폐하는 단계와; 상기 흡기 행정후 압축하고 점화한 후 배기 행정인 배기 밸브를 개폐하는 단계와 상기 단계에서 배기후 엔진 회전수가 공회전에 도달하였는가를 판단하여 공회전이 될 때 까지 동기 연료를 분사하면서 상기 흡입, 압축 배기를 수행하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.

그러므로 본 발명에 의하면, 전자 메케니컬 밸브 엔진에서 엔진이 꺼져 있을 때 중립 위치에 있는 전자 메케니컬 밸브의 흡기 밸브를 닫음과 아울러 스타터 모터를 회전시켜 엔진 시동을 걸어 줌으로써, 시동시간 단축은 물론, 한정된 배터리 전압 내에서 시동이 가능하고, 높은 회전수에서 초기 연소를 하게 되므로 연소의 안정성을 확보할 수 있게 되는 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부되는 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 는 본 발명 전자 메케니컬 밸브 엔진 시동 장치의 제어 블럭도로서, 전자 메케니컬 밸브(200)가 장착된 4 실린더의 엔진(201)과; 상기 엔진(201)의 전자 메케니컬 밸브(EMV)의 구동을 제어하는 전자 메케니컬 밸브 제어기(202)와; 상기 엔진(201)의 회전수를 감지하는 크랭크 위치 센서(203)와; 상기 엔진(201)에 흡입 공기량을 제어하는 공기량 센서(204)와; 상기 센서들로 부터 입력되는 신호를 기 설정된 프로그램에 의하여 밸브 개폐 제어 및 시동을 제어하는 전자제어장치(205)로 구성되게 된다.

도 3 은 본 발명 전자 메케니컬 밸브 엔진의 흡기 밸브 닫음 시동 방법의 플로우챠트로서, 엔진 시동을 온하는 단계(300)와; 상기 엔진 시동 후 전자제어장치 및 전자 메케니컬 밸브 제어기를 초기화하는 단계(301)와; 상기 단계(301)에서 초기화 후 흡기 밸브를 닫고 스타터를 온 시키는 단계(302)와; 상기 단계(302)에서 스타터 온 시동시 연료펌프를 온하여 엔진을 회전시킨 후 엔진 회전수를 검출하는 단계(303)와; 상기 단계(303)에서 검출된 엔진 회전수가 연료분사 개시시점으로 설정한 기준 회전수, 예를들어 200RPM 이상인가를 판단하는 단계(304)와; 상기 단계(304)에서 엔진 회전수가 연료분사 개시시점으로 설정한 기준 회전수, 예를들어 200RPM으로 판단되면, 각 실린더의 행정을 판별하는 단계(305)와; 상기 단계(305)에서 판별된 행정에서 배기 행정 중인 실린더를 검출하는 단계(306)와; 상기 단계(306)에서 검출된 실린더의 배기 밸브를 닫는 단계(307)와; 상기 단계(307)에서 배기를 닫은 후 동기 연료를 분사하는 단계(308)와; 상기 단계(308)에서 연료 분사 후 흡기 행정인 흡기 밸브를 지각 열림하고 이어서 흡기 밸브를 진각으로 닫음하는 단계(309)와; 상기 단계(309)에서 흡기 행정후 압축하고, 점화한 후 동력을 전달하는 단계(310)와; 상기 단계(310)에서 점화 후 배기 행정인 배기 밸브 열림 지각하고 이어서 배기 밸브를 진각으로 닫음하는 단계(311)와; 상기 단계(311)에서 배기 후 엔진 회전수가 통상적인 아이들 회전수인 600RPM 이상인가를 판단하면서 엔진 회전수가 통상적인 아이들 회전수인 600RPM이 될 때까지 동기 연료를 분사하면서 상기 흡입, 압축, 배기를 수행하는 단계(312)로 이루어지게 된다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 키를 시동 장치에 삽입하여 엔진에 시동을 걸어서(단계300), 전자제어장치(205)와, 전자 메케니컬 밸브 제어기(202)를 초기화시키게 된다(단계301).

이후 시동시간을 단축하기 위하여 전자 메케니컬 밸브 제어기(202)에서는 전체 전자 메케니컬 밸브(200)를 닫지 않고 흡기 밸브만 먼저 닫고, 스타터 모터를 온한다(단계302).

이때 흡기 밸브를 먼저 닫는 이유는 시동 전 매니폴드 내에 잔류되어 있는 연료가 불필요하게 연소실내로 유입되지 않게 하기 위해서 이다.

그리고, 전자제어장치(205)에서는 연료펌프를 온시키고 연료를 공급하여 엔진을 회전시키며, 이때 엔진은 압축이 없는 회전이므로 크랭크의 회전은 기계식 캠에 비해 급격히 상승하게 되고, 상기 엔진 회전수는 크랭크 위치 센서(203)를 통해서 회전수를 검출하게 된다(단계303).

이어서 상기 전자제어장치(205)에서는 검출된 회전수가 연료분사 개시시점으로 설정된 기준 회전수, 예를들어 200RPM 이상인가를 판단하게 되고, 이때 상기 검출된 회전수가 연료분사 개시시점으로 설정된 기준 회전수 200RPM 이상이 아니면 연료펌프를 계속해서 온하고 엔진을 계속해서 회전시키게 된다(단계304).

그러나, 엔진 회전수가 연료분사 개시시점으로 설정한 기준 회전수, 예를들어 200RPM이면 전자제어장치(205)에서는 크랭크 위치 센서(203)와 공기량 센서(204)를 통해서 회전수와 공기량으로 각 실린더 행정 판별하게 되고(단계305), 배기 행정 중인 실린더를 검출하게 된다(단계306).

이어서 상기 전자제어장치(205)에서는 검출된 실린더에서 압축하려는 실린더를 전자 메케니컬 밸브 제어기(202)를 통해서 배기 밸브를 닫고(단계306), 동기 연료 분사한 후(단계307),상기 전자제어장치(205)에서는 전자 메케니컬 밸브 제어기(202)를 제어하여 압축할 실린더의 흡기 밸브를 지각으로 열고, 흡기 밸브를 진각으로 닫는다(단계309).

여기서 흡기 밸브를 늦게 열게 되는 것은 피스톤이 이미 하강하고 있어 연소실내는 음압이 발생한다. 피스톤이 스트로크의 중간 이후에서 흡기 밸브를 열 때 흡기 밸브 위에 이미 분사되어 있는 연료가 연소실내의 음압에 의해 발생하는 흡기 밸브면의 유동 속도에 의해 완전 기화된다.

그리고 흡기 밸브를 늦게 열면 밸브면을 지나는 유동 속도에 의한 음압의 발생으로 연료가 기화하는 장점과 증가된 속도에 의해 연소실 내에 스월 및 텀블 강도가 강하게 된다는 장점이 있다.

반면에 흡기 밸브를 일찍 닫는 것은 시동시 속도가 늦기 때문에 피스톤 하사점 이후에서는 피스톤의 상수에 의해 공기가 밀려 밸브로 역류할 수 있기 때문이다. 이는 실린더내의 승진 효율을 향상시켜 엔진 효율을 향상시키는 효과가 있다.

이어서 전자제어장치(205)에서는 압축 행정과 점화한 후 동력 행정을 수행하고(단계310), 전자 메케니컬 밸브 제어기(202)를 통해서 배기 밸브를 지각으로 열고, 배기 밸브를 진각으로 닫는다(단계311).

여기서 배기 밸브를 늦게 여는 것은 점화된 혼합기가 충분히 연소할 시간을 갖기 위해서 이고, 시동시는 일반적인 실린더 내벽이 차갑기 때문에 벽면 부근의 혼합기는 반응이 늦기 때문이다. 그러므로 배기 밸브를 피스톤이 하사점을 지나고 난후 재 압축할 때까지 배기 밸브를 열지 않는다. 이는 연소시간을 충분히 길게 가져가 실린더 내에서 미연 연료를 전부 연소할 수 있도록 한다.

또한 피스톤이 연소가스를 재 압축함으로 연소가스의 온도가 상승하고, 이는 연소할 수 있는 좋은 조건이 된다.

상기 배기 밸브를 일찍 닫게 되는 것은 흡기 밸브와 오버랩이 감소하여 연소실 내에 잔류 가스량이 줄어든다 연소실내의 잔류 가스량은 연소 안정성과 직결된다. 실린더 벽면의 온도가 낮은 상황에서 잔류 가스량의 감소는 연소를 안정화 시켜 확실한 시동과 공회전 웜업 구간의 안정성까지 모두 확보할 수 있기 때문이다.

이어서 상기 배기 밸브를 늦게 열고, 일찍 닫은 상태에서 전자제어장치(205)는 크랭크 위치 센서(203)를 통해서 엔진 회전수를 검출하고 이 검출된 회전수가 통상적인 아이들 회전수(600RPM) 이상인가를 판단하게 되고, 이때 상기 검출된 회전수가 통상적인 아이들 회전수(600RPM)이상이 아니면 상기 전자제어장치(205)에서는 엔진 회전수를 통상적인 아이들 회전수(600RPM)에 도달할 때까지 상기 동기 연료 분사를 하고 흡기 밸브를 늦게 열고, 일찍 닫으며, 압축하고 배기 밸브를 늦게 열고, 일찍 닫는 과정을 반복 수행하고, 상기 엔진 회전수를 통상적인 아이들 회전수(600RPM)에 도달하면 시동 동작을 종료하게 된다.

도 4 는 본 발명 전자 메케니컬 밸브 엔진의 모든 밸브 열린 상태에서 시동 방법의 다른 실시예도로서, 도 3 의 배기 밸브 닫은 후 시동 방법과 거의 동일하나, 다만 모든 밸브를 중립 위치에서 스타터로 시동을 걸어 주고, 연료 펌프를 온시켜 엔진을 회전시킨 후 흡기 밸브를 닫고 나서 엔진 회전수를 검출하도록 한 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 압축이 없이 시동하므로 크랭크 회전시간이 단축되고, 전체 액츄에이터를 닫는 시간에 비해 흡기 밸브만 닫는 방식은 시동시간을 반으로 단축시킬 수 있다.

그리고 압축이 없이 높은 회전수까지 올려서 그 시점에서 초기 연소를 시킴으로 연소가 안정되고, 흡배기 밸브 열림 및 닫힘 시기 조정으로 연료 기화촉진, 연소실 유동 강화 배기 가스 저감 잔류 가스량 저감할 수 있는 효과를 제공하게 되는 것이다.

Claims (3)

1. 엔진 시동후 전자제어장치 및 전자 메케니컬 밸브 제어기를 초기화한 상태에서 흡기 밸브를 닫고 시동 및 연료펌프를 온하여 엔진을 회전시키고 엔진 회전수를 판단하는 단계와;

   상기 단계에서 엔진 회전수가 연료분사 개시시점으로 설정한 기준 회전수로 판단되면 각 실린더의 행정을 판별하여 배기 실린더 검출한 후 해당 실린더의 그 배기 밸브를 닫고 동기 연료 분사하는 단계와;

   상기 단계에서 동기 연료 분사 후 흡기 행정에서 흡기 밸브를 개폐하는 단계와;

   상기 흡기 행정후 압축하고 점화한 후 배기 행정에서 배기 밸브를 개폐하는 단계와;

   상기 단계에서 배기후 엔진 회전수가 아이들 회전수에 도달하였는가를 판단하여 아이들 회전수에 도달 될 때까지 동기 연료 분사하면서 상기 흡입, 압축 배기를 수행하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 차량의 전자 메케니컬 밸브 엔진 시동 방법.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 흡기 행정에서 흡기 밸브의 개폐는 실린더의 흡기 밸브를 지각으로 열고 진각으로 닫으며, 상기 배기 행정에서 배기 밸브 개폐는 배기 밸브를 지각으로 열고, 진각으로 닫도록 한 것을 특징으로 하는 차량의 전자 메케니컬 밸브 엔진 시동 방법.