KR100847859B1 - 디젤엔진 저온 시동을 위한 캠샤프트 제어방법 - Google Patents

디젤엔진 저온 시동을 위한 캠샤프트 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 디젤엔진 저온 시동을 위한 캠샤프트 제어방법은 키위치를 체크하여 키가 시동위치에 있는 지를 확인하는 단계와, 키가 시동위치에 있으면, 클러치를 오프하고 푸시로드를 온하여 밸브를 개방상태로 두는 단계와, 플라이휠의 속도가 X 이상인지를 확인하여 맞으면 푸시로드를 오프하고 클러치를 온하는 단계와, 엔진 속도가 Y 에 이르렀는지를 체크하는 단계와, 엔진 속도 Z 를 판별하여 일정값 이하이면 엔진시동이 상당히 용이하지 않다고 판단하여 키위치를 체크하여 키가 시동위치에 있는 지를 확인하는 단계로 다시 되돌아가는 단계로 이루어진다.
키 위치, 캠샤프트, 캠샤프트 클러치

Description

디젤엔진 저온 시동을 위한 캠샤프트 제어방법{Cam shaft control method for improving lower temperature cranking of diesel engine}
도1은 종래의 디젤엔진의 예열시스템을 도시하는 개략도
도2는 종래의 예열시스템의 제어방법을 나타내는 플로우챠트
도3은 본 발명의 디젤엔진의 캠샤프트를 도시하는 도면
도4는 본 발명의 캠샤프트 제어방법을 나타내는 플로우챠트
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 캠샤프트 11: 클러치
12: 푸시로드 13: 밸브
14: 캠 15: 타이밍벨트
16: 실린더 헤드
본 발명은 스타터 모터의 크랭킹 시 피스톤의 실린더 압축압력을 제거하여 원활한 속도상승이 가능하고 일정속도에서 압축을 시작하여 시동성을 개선한 디젤엔진 저온 시동을 위한 캠샤프트 제어방법에 관한 것이다.
기존의 자동차 저온시동 성능을 향상시키기 위한 방법으로는 예열시스템이 유일하다. 엔진 시동 인자를 미리 가열하여 원활한 연소가 이루어지도록 돕고 저온연료의 이물질(파라핀 등) 생성을 억제하는 것이 전부였다.
도1에는 종래의 디젤엔진의 예열시스템이 도시되는데, 실린더(1)에는 압축공기가 공급되고, 연료는 분사노즐(2)에 의해서 공급된다.
피스톤(3)은 크랭크샤프트(4)와 피스톤 로드(5)에 의해서 상하로 왕복동하고, 실린더에 공급되는 엔진오일은 오일 압축기(6)에 의해서 순환된다.
엔진오일은 히터(7)에 의해서 일정온도 이하이면 예열되고, 온도신호가 예열히터 제어기를 통하여 예열신호(S)를 보내 배터리를 작동시킨다.
도2에는 종래의 예열시스템의 제어방법이 도시되는데, 오일온도(T)가 일정온도(-X℃) 이하로 떨어지면, 히터(7)의 작동시간(t)을 Y초 이상으로 가열한다.
이와 같이 예열시스템을 구성한다면 많은 예열장치의 신호, 전원공급선 및 대용량 배터리가 필요하게 된다.
하지만, 차량의 배터리 용량을 키우는데는 한계가 있으며 또한 배터리 특성상 저온일수록 출력 특성이 급격히 떨어진다.
선박용 엔진의 경우 실린더 압축을 다단식으로 하여 시동성능을 개선하는 경우가 있지만 다단방식은 실린더 및 피스톤 모양이 각각 상이하고 헤드 방향도 일정치가 않아 엔진설계가 용이하지 않다. 또한 압축압력을 어느 정도 저감할 수 있지만 제거할 수는 없다.
본 발명의 목적은 자동차의 저온시동 성능을 향상시키도록 엔진실린더 압축압력을 저감시키고 캠샤프트의 마찰력을 감소시키며 입력충격을 감쇄시키고 예열시스템의 전기화학 및 연소성능을 촉진시키는 디젤엔진 저온 시동을 위한 캠샤프트 제어방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 디젤엔진 저온 시동을 위한 캠샤프트 제어방법은 키위치를 체크하여 키가 시동위치에 있는 지를 확인하는 단계와,
키가 시동위치에 있으면, 클러치를 오프하고 푸시로드를 온하여 밸브를 개방상태로 두는 단계와,
플라이휠의 속도가 X 이상인지를 확인하여 맞으면 푸시로드를 오프하고 클러치를 온(ON)하는 단계와,
엔진 속도가 Y 에 이르렀는지를 체크하는 단계와,
엔진 속도 Z 를 판별하여 일정값 이하이면 엔진시동이 상당히 용이하지 않다고 판단하여 키위치를 체크하여 키가 시동위치에 있는 지를 확인하는 단계로 다시 되돌아가는 단계로 이루어진다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도3에는 본 발명의 디젤엔진의 캠샤프트가 도시된다.
실린더 헤드(16)에는 흡/배기 밸브(13)가 설치되고 밸브(13)위에는 캠(14)이 설치된다.
캠(14)은 캠샤프트(10)에 연결되며, 캠샤프트(10)는 클러치(11)에 의해서 분 리되거나 접촉된다. 한편, 푸시 로드(12)는 캠(14)의 작동과 무관하게 밸브(13)를 작동시킬 수 있다.
캠샤프트(10)는 기존의 크랭크 샤프트(4)와 타이밍 벨트(15)에 의해서 연결된다.
엔진이 초기 크랭킹(Cranking)을 시작할 때 흡/배기 밸브(13)를 완전히 개방(Open)하여 시동 모터에 의한 부드러운 속도상승이 가능하도록 하고 일정속도가 되면 흡/배기 밸브를 작동시켜 정상적인 시동이 되도록 한다.
이를 위해서는 밸브 개폐를 담당하는 캠(Cam)(14)을 클러치(Clutch)(11)에 의해 작동시켜야 하고 초기 기동시 밸브를 완전히 개방하기 위한 푸시 로드(Push Rod)(12)가 필요하다.
엔진의 가장 큰 부하 중에 하나인 타이밍 벨트(15)에 의한 캠샤프트 마찰을 제거하기 때문에 모터에 의한 속도 상승은 원활할 것이며 배터리의 초기 시동 전류도 상당히 감소할 것이다.
캠샤프트(10)는 분리되어 클러치(11)에 의해서 동작한다.
초기 기동시 푸시로드(12)는 밸브(13)를 누르고 있기 때문에 실린더내의 압축작업은 이루어지지 않는다. 따라서, 캠(14)에 의한 마찰이 제거되고 비압축이기 때문에 일정속도 도달이 쉽게 이루어진다.
이 때 적정시점에 클러치(11)를 붙이면 엔진의 정상적인 압축작업이 이루어진다. 하지만, 가장 문제가 되는 부분은 밸브 개폐시점이 정확해야 한다는 것이다.
일반 클러치 형태일 경우 접촉과 동시에 슬립(Slip)이 발생하여 원하는 시기 를 놓칠 수 있다. 따라서, 개폐 시점을 놓치지 않도록 본 발명의 클러치(11)는 기어식 클러치를 사용하여 이와 이가 맞물리도록 해야 한다.
또한, 클러치(11)를 붙이기 위해 플라이휠의 속도를 감지하고 클러치 반응의 딜레이 타임(Delay time)을 고려해야만 밸브의 타이밍을 맞출 수 있다.
도4에는 본 발명의 캠샤프트 제어방법이 도시된다.
먼저, 키 체크(Key check)를 하여 키가 시동위치에 있는 지를 확인한다.
키가 시동위치에 있으면, 클러치를 오프하고 푸시로드를 온하여 밸브를 개방상태로 둔다.
플라이휠(Flywheel)의 속도가 X 이상인지를 확인하여 맞으면 푸시로드를 오프하고 클러치를 온한다.
여기서 X 는 클러치를 붙여야하는 적정시점의 속도이다.
다음으로, 엔진 속도가 Y 에 이르렀는지를 체크한다. 여기서, Y 는 엔진 아이들(Idle) 속도보다 약간 낮은 값으로, 설정하여 속도가 Y 를 넘으면 시동이 걸린 것으로 간주하고, 그렇치 않으면 캠의 온(ON)으로 속도가 약간 떨어졌다고 판단한다.
다시 엔진 속도 Z 를 판별하여 일정값 이하이면 엔진시동이 상당히 용이하지 않다고 판단하여 다시 되돌아간다
삭제
일반 디젤엔진에서 저온시동 시 온도저항 및 마찰저항에 의한 시동불가 현상 은 빈번히 일어난다. 이중 쉽게 접근할 수 있는 부분이 예열시스템이고 흡입공기 또는 실린더의 예열 방법은 이미 상용화되어 있지만 아직까지 기계적인 측면에서의 접근은 용이하지 않다.
본 발명의 캠 클러치 개념은 저온 시 마찰(Friction) 때문에 인젝터 분사시점 또는 착화시점까지 속도가 상승하지 못하는 경우를 개선한 것이며, 실제 엔진 RPM 이 적정 시점까지 도달하지 못해 분사가 이루어지지 않는 경우의 해결책이 될 수 있다.
본 발명의 디젤엔진 저온 시동을 위한 캠샤프트 제어방법은 엔진이 초기 크랭킹을 시작할 때 흡/배기 밸브를 완전히 개방하여 시동 모터에 의한 부드러운 속도상승이 가능하도록 하고 일정속도가 되면 흡/배기 밸브를 작동시켜 정상적인 시동이 되도록 하여 시동성을 향상시킨다.

Claims (4)

  1. 키위치를 체크하여 키가 시동위치에 있는 지를 확인하는 단계와,
    키가 시동위치에 있으면, 클러치를 오프하고 푸시로드를 온하여 밸브를 개방상태로 두는 단계와,
    플라이휠의 속도가 X 이상인지를 확인하여 맞으면 푸시로드를 오프하고 클러치를 온(ON)하는 단계와,
    엔진 속도가 Y 에 이르렀는지를 체크하는 단계와,
    엔진 속도 Z 를 판별하여 일정값 이하이면 엔진시동이 상당히 용이하지 않다고 판단하여 키위치를 체크하여 키가 시동위치에 있는 지를 확인하는 단계로 다시 되돌아가는 단계로 이루어지는 디젤엔진 저온 시동을 위한 캠샤프트 제어방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 속도 X 는 클러치의 접촉시점 속도인 디젤엔진 저온 시동을 위한 캠샤프트 제어방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
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