KR100569368B1 - 연소 안정성 변수를 이용한 연속 가변 밸브 타이밍 기구제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연소 안정성 변수를 이용하여 연속 가변 밸브 타이밍 기구 제어 방법에 관한 것으로, 연속 가변 밸브 타이밍 기구의 오버랩을 연소 안정성 변수를 이용하여 증감시키는 폐루프 제어를 함으로써, 엔진간 발생하는 편차에 상관없이 연비와 유해 배기가스를 최적화시킬 수 있다.

Description

연소 안정성 변수를 이용한 연속 가변 밸브 타이밍 기구 제어방법 {CCVT control method using ER}

도 1은 본 발명에 따른 연소 안정성 변수를 이용한 연속 가변 밸브 타이밍 기구 제어방법을 설명하기 위한 순서도,

도 2는 본 발명에 따른 제어방법에 따른 연비 및 배기가스 변화량을 나타낸 그래프이다.

본 발명은 연속 가변 밸브 타이밍 기구 제어방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 연소 안정성 변수(ER : Engine Roughness)를 이용하여 연속 가변 밸브 타이밍 기구를 폐루프 제어하는 방법에 관한 것이다.

최근 들어, 엔진의 연비와 배기가스를 저감시키기 위해 연속 가변 밸브 타이밍 기구를 차량에 많이 장착하고 있다. 현재 가장 많이 사용되고 있는 연속 가변 밸브 타이밍 기구는 헬리컬 스플라인 타입과 베인 타입이 있으며, 그 중에서도 베인 타입이 많이 장착되고 있다.

상기한 베인 타입의 연속 가변 밸브 타이밍 기구는 베인을 캠샤프트에 고정시켜 하우징과 베인 사이에서 진각 유압실과 지각 유압실을 마련하고, 이 진각 유압실과 지각 유압실로 공급되는 오일량을 조절하여, 베인의 위상을 변화시킴으로써 베인과 연결된 캠샤프트의 위상을 변화시키는 구조로 되어 있다.

상기한 연속 가변 밸브 타이밍 기구는, 흡기 밸브와 배기 밸브의 오버랩이 큰 경우에 연소실에 잔류하는 가스의 양이 많아져서 흡기시의 펌핑 손실(pumping)이 감소하고 연소시에는 잔류가스에 의한 희석 효과로 연소압력이 감소하여 유해 배기가스(NOx)의 발생이 줄어들게 된다.

그러나, 잔류가스량이 증가하면 연소가 불안해지므로, 연소 안정성 기준을 넘지 않는 범위내에서 최대한 밸브 오버랩을 증가시키게 된다.

상기와 같은 밸브 오버랩을 결정하기 위해서 종래 기술에 따른 방법은, 연비와 유해 배기가스를 고려하여 운전 조건에 따라 미리 맵핑된 데이터를 바탕으로 밸브 오버랩을 오픈 루프 제어하도록 되어 있는데, 맵핑된 운전 조건 사이의 운전시에는 근사값을 이용하여 밸브 오버랩을 제어하도록 되어 있다.

그러나, 상기와 같은 종래 기술에 따른 방법은, 양산 엔진간에 편차가 존재하므로 엔진에 따른 최적의 밸브 작동각이 달라질 수 밖에 없음에도 불구하고, 미리 설정된 값 하나로만 제어할 수 밖에 없어, 엔진의 연비와 배기가스를 최적화시킬 수 없는 문제점이 있었다.

예를 들어, 엔진1은 연소안정성이 좋고 엔진2는 연소안정성이 나쁠 때, 연소안정성이 나쁜 엔진2를 기준으로 최대 밸브 오버랩값을 결정하게 되므로, 엔진1의 경우에는 연비와 유해 배기가스를 최적으로 제어할 수 없게 되는 것이다.

이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 연소 안정성 변수(ER : Engine Roughness)를 이용하여 연속 가변 밸브 타이밍 기구를 폐루프 제어함으로써, 엔진간 발생하는 편차에 상관없이 연비와 유해 배기가스를 최적화시킬 수 있는 연소 안정성 변수를 이용한 연속 가변 밸브 타이밍 기구 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 안전성 변수를 이용한 연속 가변 밸브 타이밍 기구 제어방법은, 냉각수온도가 미리 설정되어 있는 기준값 보다 큰지를 판단하는 단계와, 상기 냉각수온도가 기준값 보다 크면 연소안정성 변수에 의한 연속 가변 밸브 타이밍 기구 제어 운전 조건을 만족하는지를 판단하는 단계와, 상기 제어 운전 조건을 만족하면 연소안정성 변수에 따라 연속 가변 밸브 타이밍 기구의 밸브 오버랩을 제어하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 밸브 오버랩 제어 단계는, 연소안정성 변수가 최대임계값 보다 크면 밸브 오버랩을 감소시키는 단계와, 연소안정성 변수가 최대임계값 이하이면 밸브 오버랩이 최대 밸브 오버랩 보다 작은지를 판단하여 최대 밸브 오버랩 보다 작으면 밸브 오버랩을 증가시키고, 밸브 오버랩이 최대 밸브 오버랩 이상이면 최대 밸브 오버랩으로 고정하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 전에 본 발명에서 사용하는 연소 안정성 변수에 대해 설명하면 다음과 같다.

연소 안정성이라 함은 엔진의 사이클 변동(cyclic varation)을 의미한다. 이는 연소실내의 유동분포, 점화위치 등에 의한 연소과정이 사이클마다 달라, 엔진의 연소 현상이 사이클마다 일정하지 않은데서 발생하며, 이 때문에 발생하는 토크도 각 실린더마다 각 사이클마다 다르게 된다.

이는 연소실 압력을 상세히 측정할 때 IMEP(indicated mean effective pressure) 차이로 나타나고 결국 엔진알피엠의 가속도에 영향을 주게 되어 엔진알피엠이 진동하게 된다.

연소안정성은 일반적으로 연소실 압력을 측정하여야 정확하게 나타낼 수 있지만, 위와 같은 이유로 엔진알피엠 진동 즉, 엔진알피엠 변동량의 변화를 측정하여 유추할 수 있으며, 현재의 EMS 시스템은 이를 ER(engine roughness)이라는 변수로 실화감지에 사용하고 있는데, 상기한 ER은 실린더당 각가속도 적분값의 표준(STD)을 실린더당 각가속도 적분값의 평균(AVG)으로 나누어서 계산된다.

본 발명은 상기와 같이 실화감지에 사용되는 연소안정성 변수인 ER을 이용하여 연속 가변 밸브 타이밍 기구를 제어하는 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 연소 안정성 변수를 이용한 연속 가변 밸브 타이밍 기구 제어방법을 설명하기 위한 순서도이다.

상기 도 1에 도시된 바와 같이, 단계(S1)에서는 냉각수온도가 미리 설정되어 있는 기준값 보다 큰지를 판단하여 기준값 보다 크면 단계(S2)를 수행한다. 즉, 단계(S1)에서는 연소안정성 변수(ER)를 측정하기 위한 엔진 조건을 만족하는지를 판단하는 것이다.

상기 단계(S2)에서는 연소안정성 변수에 의한 연속 가변 밸브 타이밍 기구 제어 운전 조건을 만족하는지를 판단하여 만족하면 단계(S3)를 수행한다. 즉, 엔진알피엠과 엔진부하(공기량)의 조건을 확인하여 연속 가변 밸브 타이밍 기구의 제어 우선권이 연소안정성에 있는 영역인지를 구분하고, 연소안정성에 우선권이 있으면 단계(S3)를 수행하지 않는 것이다.

상기 단계(S3)에서는 연소안정성 변수가 최대임계값 이하인지를 판단하여 최대 임계값 보다 크면 단계(S4)를 수행하고, 최대임계값 이하이면 단계(S5)를 수행한다.

상기 단계(S4)에서는 밸브 오버랩을 감소시킨 다음 리턴하고, 상기 단계(S5)에서는 밸브 오버랩이 최대 밸브 오버랩 보다 작은지를 판단하여 최대 밸브 오버랩 보다 작으면 단계(S6)를 수행하고, 밸브 오버랩이 최대 밸브 오버랩 이상이면 단계(S7)를 수행한다.

상기 단계(S6)에서는 밸브 오버랩을 증가시킨 다음 리턴하고, 상기 단계(S7)에서는 밸브 오버랩을 최대 밸브 오버랩으로 고정한 다음 리턴한다.

상기와 같은 본 발명의 폐루프 제어방법을 사용하면, 도 2에 도시된 바와 같이, 미리 맵핑된 데이터를 바탕으로 밸브 오버랩을 오픈 루프 제어하는 종래 기술에서 상기 맵핑된 데이터를 설정하는데 기준이 된 엔진 보다 연소안정성이 좋은 엔 진의 경우에는 종래 기술을 사용할 때 보다 연비가 저감될 뿐만 아니라 유해 배기가스도 저감되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 연소 안정성 변수를 이용하여 연속 가변 밸브 타이밍 기구를 폐루프 제어함으로써, 엔진간 발생하는 편차에 상관없이 연비와 유해 배기가스를 최적화시킬 수 있다.

Claims (2)

1. 냉각수온도가 미리 설정되어 있는 기준값 보다 큰지를 판단하는 단계와, 상기 냉각수온도가 기준값 보다 크면 실화감지를 위해 엔진 RPM 변화량인 연소안정성 변수(ER)를 이용하여 연속 가변 밸브 타이밍 기구 제어 운전 조건을 만족하는지를 판단하는 단계와, 상기 제어 운전 조건을 만족하면 연소안정성 변수에 따라 연속 가변 밸브 타이밍 기구의 밸브 오버랩을 제어하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연소안정성 변수를 이용한 연속 가변 밸브 타이밍 기구 제어방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 밸브 오버랩 제어 단계는, 연소안정성 변수가 최대임계값 보다 크면 밸브 오버랩을 감소시키는 단계와, 연소안정성 변수가 최대임계값 이하이면 밸브 오버랩이 최대 밸브 오버랩 보다 작은지를 판단하여 최대 밸브 오버랩 보다 작으면 밸브 오버랩을 증가시키고, 밸브 오버랩이 최대 밸브 오버랩 이상이면 최대 밸브 오버랩으로 고정하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연소안정성 변수를 이용한 연속 가변 밸브 타이밍 기구 제어방법.

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