KR100534693B1 - 전자 스로틀 밸브 제어장치 - Google Patents

Abstract

전자 스로틀 밸브 제어장치는 스로틀 밸브가 내재되는 스로틀 바디와, 스로틀 바디의 일측에 구비되어 스로틀 밸브를 구동시키는 ETC 모듈과, 스로틀 바디와 ETC 모듈의 사이에 장착되며, ETC 모듈에 연결되는 ETC 전달판과, 스로틀 밸브에 연결되어 ETC 전달판과 대응되는 스로틀 전달판과, ETC 전달판에 형성된 삽입홈에 장착되어 전기 신호에 의하여 스로틀 전달판과 ETC 전달판을 결합/해제시키는 솔레노이드 밸브와, 스로틀 밸브를 공회전 위치로 복귀시키는 리턴 스프링으로 이루어지고, 솔레노이드 밸브는 스로틀 전달판에 형성된 고정홈에 삽입/이탈되는 작동 피스톤과, 작동 피스톤과 삽입홈의 내측면 사이에 배치되어 탄성력에 의하여 작동 피스톤을 삽입홈의 외부로 이동시키는 스프링과, 자기장을 발생시켜 작동 피스톤을 삽입홈의 내부로 이동시키는 전자석으로 이루어짐으로써, 오작동시 ETC 모듈로부터 스로틀 바디로 전달되는 동력을 차단하고, 스로틀 밸브를 공회전 위치로 복귀시키는 안전 제어수단과, 스로틀 바디 및 ETC 모듈로부터 신호를 접수하여, 오작동시 안전 제어수단을 작동시킴으로써 스로틀 밸브를 공회전 상태로 구동시키는 제어부(ECU)를 포함한다.

Description

전자 스로틀 밸브 제어장치{ELECTRONIC THROTTLE CONTROL APPARATUS}

본 발명은 전자 스로틀 밸브 제어장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스로틀 밸브와 ETC 모듈의 사이에 솔레노이드 밸브와 전달판으로 이루어진 안전 제어수단을 장착함으로써 오작동시 안정적으로 작동할 수 있고, ECU가 신속하게 고장유무를 인식할 수 있는 전자 스로틀 밸브 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전자 스로틀 밸브 제어장치(Electronic Throttle Control Apparatus; 이하, ETC)는 스로틀 밸브(Throttle Valve)가 내재되는 스로틀 바디(Throttle Body)와, 구동모터 및 기어의 ETC 모듈과, 그리고 스로틀 밸브의 위치를 감지하는 센서부로 이루어져 있다.

이러한 ETC는 작동중에 있어서, 여러 원인으로 인하여 오작동을 일으키게 된다. 즉, 모터의 고장 혹은 기어의 파손 등의 ETC 모듈 내부원인으로 인한 오작동과, 이물질이 스로틀 밸브에 유입됨으로써 발생하는 ETC 외부적인 원인으로 인한 오작동으로 분류된다.

상기한 바와 같은 ETC 모듈 내부원인 혹은 외부적인 원인으로 인한 오작동에 있어서, 상기 스로틀 밸브가 공회전 위치로 복귀하지 못하고 개방된다. 따라서, 스로틀 밸브가 개방상태가 되며, 이러한 개방상태를 스로틀 밸브 위치 감지센서나 모터의 과부하 여부에 의하여 오작동 유무를 인식하여 처리하게 된다.

그러나, 상기와 같은 오작동에 있어서, ETC의 외부원인으로 인한 오작동, 즉 스로틀 밸브에 이물질 등이 삽입되는 경우, 이를 감지는 할 수 있으나 개방상태인 스로틀 밸브를 닫히게 할 수는 없는 문제점이 있다.

또한, ETC 모듈의 내부원인으로 인한 오작동의 경우에는 스로틀 밸브가 개방된 상태이므로 수리하기 전에는 엔진을 공회전 시킬 수가 없다. 따라서, 스로틀 밸브의 개방 정도가 과도한 경우에는 차량 시동시 급발진 현상등이 발생할 수도 있는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 ETC 모듈의 내부적인 원인 혹은 외부적인 원인으로 인한 오작동의 경우 아이들링 시킴으로써 엔진이 안정적으로 구동할 수 있는 전자 스로틀 밸브 제어장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 ETC의 오작동 원인이 스로틀 밸브인지 혹은 ETC 모듈의 이상인지를 ECU에 정보를 전달함으로써 효율적으로 고장을 진단할 수 있는 전자 스로틀 밸브 제어장치를 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 실시예는 스로틀 밸브가 내재되는 스로틀 바디와; 상기 스로틀 바디의 일측에 구비되어 상기 스로틀 밸브를 구동시키는 ETC 모듈과; 상기 스로틀 바디와 상기 ETC 모듈의 사이에 장착되며, 상기 ETC 모듈에 연결되는 ETC 전달판과, 상기 스로틀 밸브에 연결되어 상기 ETC 전달판과 대응되는 스로틀 전달판과, 상기 ETC 전달판에 형성된 삽입홈에 장착되어 전기 신호에 의하여 상기 스로틀 전달판과 ETC 전달판을 결합/해제시키는 솔레노이드 밸브와, 상기 스로틀 밸브를 공회전 위치로 복귀시키는 리턴 스프링으로 이루어지고, 상기 솔레노이드 밸브는 상기 스로틀 전달판에 형성된 고정홈에 삽입/이탈되는 작동 피스톤과, 상기 작동 피스톤과 상기 삽입홈의 내측면 사이에 배치되어 탄성력에 의하여 상기 작동 피스톤을 상기 삽입홈의 외부로 이동시키는 스프링과, 전원 인가시 자기장을 발생시켜 상기 작동 피스톤을 상기 삽입홈의 내부로 이동시키는 전자석으로 이루어짐으로써, 오작동시 상기 ETC 모듈로부터 상기 스로틀 바디로 전달되는 동력을 차단하고, 상기 스로틀 밸브를 공회전 위치로 복귀시키는 안전 제어수단과; 그리고 상기 스로틀 바디 및 ETC 모듈로부터 신호를 접수하여, 오작동시 상기 안전 제어수단을 작동시킴으로써 스로틀 밸브를 공회전 상태로 구동시키는 제어부(ECU)를 포함하는 전자 스로틀 밸브 제어장치를 제공한다.

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이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자 스로틀 밸브 제어장치를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 전자 스로틀 밸브 제어장치를 도시하는 구성도이고, 도 2는 도 1의 안전 제어수단을 확대하여 도시하는 구성도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명이 제안하는 ETC는 스로틀 밸브(1)가 내재되는 스로틀 바디(3)와, 상기 스로틀 밸브(1)를 구동시키는 ETC 모듈(5)과, 상기 스로틀 바디(3)와 ETC 모듈(5)의 사이에 장착되어 오작동시 상기 스로틀 밸브(1)를 아이들링 상태로 작동시키는 안전 제어수단(7)을 포함한다.

상기 스로틀 밸브(1)는 스로틀 밸브축(9)에 장착되어 상기 스로틀 밸브축(9)이 회전하는 경우 일정 각도 회전함으로써 스로틀 바디(3)의 내부를 개폐하게 된다.

또한, 상기 ETC 모듈(5)은 회전력을 발생시키는 모터 조립체(11)와, 상기 모터 조립체(11)로부터 발생하는 회전력을 상기 스로틀 밸브(1)축에 전달하는 기어 조립체(13)와, 상기 스로틀 밸브(1)의 위치를 감지하는 위치감지센서(15)를 포함한다. 그리고, 이러한 ETC 모듈(5)은 ECU(17;도4)에 전기적으로 연결된다.

따라서, 상기 위치감지센서(15)가 스로틀 밸브(1)의 위치를 감지하여 ECU(17;도4)에 신호를 송출하고, ECU(17;도4)는 이러한 신호에 의하여 상기 모터 조립체(11)를 작동시킴으로써 스로틀 밸브축(9)을 회전시켜 스로틀 밸브(1)를 개폐할 수 있다.

한편, 상기 안전 제어수단(7)은 이러한 ETC가 오작동을 일으키는 경우 스로틀 밸브(1)를 아이들링 상태로 전환시킴으로서 급발진 등을 방지하게 된다.

이러한 안전 제어수단(7)은 ETC 모듈(5)에 연결되는 ETC 전달판(19)과, 스로틀 밸브(1)에 연결되어 상기 ETC 전달판(19)과 대응되는 스로틀 전달판(21)과, 상기 ETC 전달판(19)에 장착되어 전기 신호에 의하여 상기 스로틀 전달판(21)과 ETC 전달판(19)을 결합/해제시키는 솔레노이드 밸브(23)와, 상기 스로틀 밸브(1)를 원위치로 복귀시키는 리턴 스프링(25)을 포함한다.

이러한 구조를 갖는 안전 제어수단(7)에 있어서, 상기 ETC 전달판(19)은 상기 ETC 모듈(5)의 기어축(27)에 일체로 연결되는 회전판이며, 상기 회전판 상에 적어도 하나의 솔레노이드 밸브(23)가 장착된다.

그리고, 상기 스로틀 전달판(21)도 상기 스로틀 밸브축(9)상에 배치되는 회전판이며, 이 회전판에는 적어도 하나의 고정홈(29)이 형성되어 상기 ETC 전달판(19)의 솔레노이드 밸브(23)가 이 고정홈(29)에 삽입/인출된다.

이러한 솔레노이드 밸브(23)를 도2 및 도 3에 의하여 보다 상세하게 설명하면, 적당한 두께를 갖는 회전판(19)상에 3 개의 삽입홈(31)이 형성되고, 이 삽입홈(31)에 솔레노이드 밸브(23)가 각각 장착된다.

그리고, 상기 솔레노이드 밸브(23)는 삽입홈(31)의 내부로 인입 및 인출 가능한 작동 피스톤(33)과, 이 작동 피스톤(33)을 삽입홈(31)의 외부방향으로 가압하는 스프링(35)과, 상기 작동 피스톤(33)을 삽입홈(31)의 내부방향으로 당기는 전자석(37)으로 이루어진다.

따라서, 상기 솔레노이드 밸브(23)의 전자석(37)에 전원이 인가되지 않는 경우에는, 상기 작동 피스톤(33)이 돌출되어 상기 스로틀 밸브(1)의 고정홈(29)에 삽입됨으로써, 상기 ETC 전달판(19)과 스로틀 전달판(21)이 일체로 결합되어 회전하게 된다.

반면에, 상기 솔레노이드 밸브(23)의 전자석(37)에 전원이 인가되는 경우에는, 상기 작동 피스톤(33)이 전자석(37)의 인력에 의하여 삽입홈(31)의 내부로 인입된다. 따라서, 상기 스로틀 회전판(21)의 고정홈(29)에 삽입되었던 작동 피스톤(33)이 상기 고정홈(29)으로부터 인출됨으로써 ETC 전달판(19)과 스로틀 전달판(21)의 결합상태가 해제되어 동력이 전달되지 않는다.

상기한 바와 같이, ECU(17;도4)는 솔레노이드 밸브(23)를 제어함으로써 ETC 전달판(19)과 스로틀 전달판(21)을 결합/해제시켜 스로틀 밸브(1)를 작동시키거나 정지시킬 수 있다.

따라서, ETC 모듈(5)의 내부원인으로 인한 오작동의 경우에는 상기 솔레노이드 밸브(23)를 적절하게 제어함으로써 스로틀 밸브(1)를 공회전 상태로 안정적으로 구동시킬 수 있다.

또한, ETC 이외의 외부원인으로 인한 오작동의 경우에는 ECU(17)의 제어에 의하여 연료차단이나 공회전 판정을 강제로 실시하여 차량의 과부하 운전을 방지할 수 있다.

이러한 안전 제어수단(7)이 구비된 ETC의 작동과정을 도 2 및 도 4 내지 도 7에 의하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 6에는 ETC 모듈의 내부원인으로 인한 오작동시의 제어방법 도시된다. 도시된 바와 같이, 페달 위치감지센서(41)와 스로틀 밸브 위치감지센서(43)에 의하여 페달 및 스로틀 밸브의 위치를 모니터링 하는 단계(S100)가 진행한다.

그리고, 페달 위치가 공회전 위치인지를 판단하고(S200), 페달 위치가 공회전 위치가 아니면 처음 단계(S100)로 복귀하며, 공회전 위치인 경우에는 스로틀 밸브(1)의 위치가 공회전 위치인지를 판단하는 단계(S300)가 진행한다.

스로틀 밸브(1)가 공회전 위치인 경우에는 처음 단계(S100)로 복귀하며, 공회전 위치가 아닌 경우에는 ETC 모듈(5)의 내부에 고장이 발생한 것으로 판단하여 솔레노이드 밸브(23)에 신호를 출력하여 전원을 인가함으로써 ETC 모듈(5)로부터 스로틀 밸브(1)로 전달되는 동력을 차단하는 ETC 내부원인 단계(S400)를 수행하게 된다.

즉, ECU(17)는 스로틀 밸브 위치감지센서(43)로부터 입력된 신호와 페달 위치감지센서(41)로부터 입력된 신호를 비교하여 솔레노이드 밸브(23)에 신호를 송출한다.

그리고, 이 신호에 의하여 상기 솔레노이드 밸브(23)에 장착된 전자석(37)에 전원이 인가되어 자기장이 발생함으로써 작동 피스톤(33)이 인력에 의하여 내부로 이동하게 된다. 따라서, ETC 전달판(19)과 스로틀 전달판(21)의 결합상태가 해제됨으로써 ETC 모듈(5)로부터 스로틀 밸브(1)로 전달되는 동력이 차단된다.

이때, 상기 스로틀 밸브(1)는 리턴 스프링(25;도3)에 의하여 탄력적으로 지지되고 있는 상태임으로, ETC 전달판(19)과 스로틀 전달판(21)의 결합상태가 해제됨과 동시에 상기 스로틀 밸브(1)를 원위치, 즉 공회전 위치로 복귀시킨다.

따라서, 스로틀 밸브(1)는 ETC 모듈(5)의 고장에도 불구하고, 공회전 상태에서 구동이 가능하다.

상기 단계(S400) 후, 스로틀 밸브 위치감지센서(43)에 의하여 스로틀 밸브(1)가 공회전 상태인지를 다시 확인하는 단계(S500)가 진행된다.

확인 결과, 공회전 상태이면 솔레노이드 밸브(23)의 전원을 해제하고(S550) 계기판(45)에 구비된 엔진체크 램프를 점등한다(S600). 따라서, 사용자는 이 엔진체크 램프의 점등을 확인하고 ETC 에 대한 고장부위의 수리를 실시할 수 있다.

한편, 상기 스로틀 밸브(1)가 공회전 상태인지를 확인하는 단계(S500)에서, 상기 스로틀 밸브(1)가 공회전 상태가 아닌 경우에는 ECU(17)가 오작동의 원인이 ECT 모듈의 외부원인으로 인한 것으로 판단하여 ECT 외부원인단계(S680)를 진행하게 된다.

이러한 ECT 외부원인 단계는 도 7에 도시된 바와 같이, 스로틀 바디(3)의 내부에 이물질 등이 유입되어 스로틀 밸브(1)가 공회전 위치로 복귀하지 못하는 경우에 ECU(17)에 의하여 연료차단이나 공회전 판정을 강제로 실시하여 차량의 과부하 운전을 방지하는 방법이다.

도시된 바와 같이, 스로틀 밸브(1)가 공회전 위치로 복귀하지 않은 경우에는 솔레노이드 밸브(23)의 이상유무를 확인하는 단계(S700)가 진행된다.

즉, 상기 솔레노이드 밸브(23)에 전원이 원활하게 인가되고 있는지를 회로점검기(도시안됨)를 통하여 ECU(17)가 판단함으로써 솔레노이드 밸브(23)의 이상유무를 확인하게 된다.

그리고, 솔레노이드 밸브(23)에 이상이 발생한 경우에는 ECU(17)에 신호를 출력함으로서, 연료를 차단하게 된다(S900).

반면에, 솔레노이드 밸브(23)에 이상이 없는 경우에는 ECU(17)에 신호를 출력함으로써 ECU(17)가 현 상태를 강제 공회전 상태로 판정하여 직접 엔진을 제어하여 차량을 정지시킨다(S800).

이때, ECU(17)는 차속센서(도시안됨)로부터 출력된 신호에 의하여 차량이 정지되었음을 판단하게 된다(S850).

그리고, 차량이 정지되었음을 확인한 후, ECU(17)가 연료를 차단하고(S900), 계기판에 구비된 엔진체크램프를 점등하게 된다(S600). 따라서, 사용자는 이 엔진체크램프의 점등을 확인함으로써 ETC의 고장부위를 수리할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 안전 제어장치가 구비된 ETC는 ETC 모듈의 내부원인으로 오작동이 발생하는 경우에도 안전 제어수단에 의하여 스로틀 밸브를 공회전 위치로 복귀시킴으로써 안정적으로 작동시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, ETC 모듈 외부원인으로 인한 오작동시에도 이를 감지하여 연료를 차단하거나 강제로 공회전 판정을 하여 엔진을 정지시킴으로써 과부하를 방지할 수 있는 장점이 있다.

그리고, ETC에 오작동이 발생하는 경우 계기판에 구비된 엔진체크램프를 점등시킴으로서 사용자가 용이하게 확인함으로서 수리할 수 있는 장점이 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고 특허청구의 범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

도 1은 본 발명에 따른 전자 스로틀 밸브 제어장치를 도시하는 구성도이다.

도 2는 도 1의 안전 제어수단을 확대하여 도시하는 구성도이다.

도 3은 도 2의 솔레노이드 밸브를 확대하여 도시하는 측면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 전자 스로틀 밸브 제어장치의 내부원인으로 인한 오작동 발생시의 처리과정을 도시하는 흐름도이다.

도 5는 본 발명에 따른 전자 스로틀 밸브 제어장치의 외부원인으로 인한 오작동 발생시의 처리과정을 도시하는 흐름도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1: 스로틀 밸브 3: 스로틀 바디

5: ETC 모듈 7: 안전 제어수단

19: ETC 전달판 21: 스로틀 전달판

Claims (6)

1. 스로틀 밸브가 내재되는 스로틀 바디와;

   상기 스로틀 바디의 일측에 구비되어 상기 스로틀 밸브를 구동시키는 ETC 모듈과;

   상기 스로틀 바디와 상기 ETC 모듈의 사이에 장착되며, 상기 ETC 모듈에 연결되는 ETC 전달판과, 상기 스로틀 밸브에 연결되어 상기 ETC 전달판과 대응되는 스로틀 전달판과, 상기 ETC 전달판에 형성된 삽입홈에 장착되어 전기 신호에 의하여 상기 스로틀 전달판과 ETC 전달판을 결합/해제시키는 솔레노이드 밸브와, 상기 스로틀 밸브를 공회전 위치로 복귀시키는 리턴 스프링으로 이루어지고, 상기 솔레노이드 밸브는 상기 스로틀 전달판에 형성된 고정홈에 삽입/이탈되는 작동 피스톤과, 상기 작동 피스톤과 상기 삽입홈의 내측면 사이에 배치되어 탄성력에 의하여 상기 작동 피스톤을 상기 삽입홈의 외부로 이동시키는 스프링과, 전원 인가시 자기장을 발생시켜 상기 작동 피스톤을 상기 삽입홈의 내부로 이동시키는 전자석으로 이루어짐으로써, 오작동시 상기 ETC 모듈로부터 상기 스로틀 바디로 전달되는 동력을 차단하고, 상기 스로틀 밸브를 공회전 위치로 복귀시키는 안전 제어수단과; 그리고

   상기 스로틀 바디 및 ETC 모듈로부터 신호를 접수하여, 오작동시 상기 안전 제어수단을 작동시킴으로써 스로틀 밸브를 공회전 상태로 구동시키는 제어부(ECU)를 포함하는 전자 스로틀 밸브 제어장치.
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4. 제1 항에 있어서, 상기 솔레노이드 밸브는 상기 ETC 전달판상에 3개가 제공되는 전자 스로틀 밸브 제어장치.
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