KR101371469B1 - 엔진의 흡입 공기량 측정 장치 및 이를 이용한 밸브 리프트량 측정 방법 - Google Patents

Abstract

엔진의 흡입 공기량 측정장치가 개시된다. 개시된 엔진의 흡입 공기량 측정장치는 흡입 공기량을 측정하여 엔진의 밸브 리프트량을 검사하는데 적용되는 것으로서, 엔진의 흡기 포트에 설치되어 흡입 공기량을 측정하는 에어 플로우 미터를 포함할 수 있다.

Description

엔진의 흡입 공기량 측정 장치 및 이를 이용한 밸브 리프트량 측정 방법 {AIR FLOW MEASURE DEVICE OF ENGINE ANDVALVE LIFTING MEASURE METHOD OF USING THE SAME}

본 발명의 실시예는 엔진의 흡입 공기량 측정 장치 및 이를 이용한 밸브 리프트량 측정 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진의 흡입 공기량을 측정하여 밸브 리프트량을 검사하는데 적용될 수 있는 엔진의 흡입 공기량 측정 장치 및 이를 이용한 밸브 리프트량 측정 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 엔진에는 연료가 연소되어 동력을 발생시키는 연소실이 구비되고, 이 연소실에는 연소될 연료가 포함된 혼합가스를 제공하는 흡기밸브와, 연소된 가스를 방출하는 배기밸브가 형성되어 있다.

이들 흡기밸브 및 배기밸브는 크랭크 샤프트에 연결된 밸브 개폐기구에 의해 연소실을 개폐한다.

통상적인 밸브 개폐기구는 일반적으로 일정한 형상을 갖는 캠에 의해 밸브가 항상 일정한 리프트 양을 가지게 되며, 따라서 흡입 또는 배출되는 가스의 양을 조절할 수 없다. 이에 따라 엔진은 그 운전영역 전반에 걸쳐서 필요로 하는 최적의 상태를 발휘하지 못하게 된다.

즉, 저속의 운전상태에 맞추어 밸브 개폐기구가 설계되면 고속의 운전상태에서는 밸브가 열려있는 시간과 양이 충분하지 못하게 되고, 고속의 운전상태에 맞추어 설계되면 저속의 운전상태에서 반대의 현상이 일어나게 된다.

이러한 현상을 개선하기 위해 밸브 리프트를 조절하는 장치로 CVVL(continuous variable valve lift)이 사용되고 있다.

한편, 종래 기술에서는 CVVL이 탑재된 엔진의 콜드 테스트 조건에서 흡입 공기량을 통해 밸브 리프트량을 측정함으로써 CVVL의 불량 여부를 판단하는데, 흡기 부압을 측정하여 밸브 개도 시점을 통한 흡입 공기량으로서 밸브 리프트량을 측정하고 있다.

그런데, 종래 기술에서는 DOHC 엔진의 경우 흡기 포트 당 2개의 밸브가 존재하며 1개의 밸브가 열리는 시점으로만 흡입 공기량을 측정하므로, 2개의 밸브에 의해 결정되는 흡입 공기량은 측정하기가 불가능하여 밸브 리프트량을 정밀하게 검사할 수 없는 문제점을 내포하고 있다.

본 발명의 실시예들은 콜드 테스트 조건에서 흡입 공기량을 정확하게 측정할 수 있고, 밸브 리프트량을 정밀하게 검사할 수 있도록 한 흡입 공기량 측정장치 및 이를 이용한 밸브 리프트량 측정 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예에 따른 엔진의 흡입 공기량 측정장치는, 흡입 공기량을 측정하여 엔진의 밸브 리프트량을 검사하는데 적용되는 것으로서, 엔진의 흡기 포트에 설치되어 흡입 공기량을 측정하는 에어 플로우 미터를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 엔진의 흡입 공기량 측정장치에 있어서, 상기 에어 플로우 미터는 전체 기통의 흡입 공기량을 측정할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 엔진의 흡입 공기량 측정장치는, 상기 엔진과 에어 플로우 미터 사이에 설치되는 에어 댐퍼를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 엔진의 흡입 공기량 측정장치에 있어서, 상기 에어 댐퍼의 용량은 (배기량/기통수)×(0.8~1.2)를 만족할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 엔진의 흡입 공기량 측정장치는, 상기 에어 플로우 미터에 설치되어 대기 중의 온도를 측정하는 대기온 센서를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 엔진의 흡입 공기량 측정장치는, 상기 에어 플로우 미터의 전단에 설치되어 공기 중의 이물질을 제거하는 에어 필터를 더 포함할 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 밸브 리프트량 측정 방법은, 엔진의 흡입 공기량으로서 밸브 리프트의 리프트량을 측정하기 위한 것으로서, (a) 콜드 테스트 조건에서 엔진의 흡기 포트에 구비된 에어 플로우 미터를 통해 흡입 공기량을 측정하고; (b) 상기 에어 플로우 미터에 의해 측정된 흡입 공기량에 기인하여 밸브 리프트량을 환산하는 과정을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 밸브 리프트량 측정 방법은, 상기 (a) 과정에서 대기 중의 온도를 측정하여 공기의 밀도에 따라 흡입 공기량의 측정값을 보정할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 밸브 리프트량 측정 방법은, 상기 (a) 과정에서 밸브 리프트 장치를 로우-리프트로 제어하여 상기 에어 플로우 미터를 통해 흡입 공기량을 측정할 수 있다.

본 발명의 실시예는 콜드 테스트 조건에서 에어 플로우 미터를 통해 엔진의 흡입 공기량을 측정할 수 있으므로, 흡기 부압을 측정하여 밸브 개도 시점을 통한 밸브 리프트량을 검사하는 것과 달리, 흡입 공기량을 정확하게 측정할 수 있고, 흡입 공기량에 따른 밸브 리프트량을 정밀하게 검사할 수 있으며, 연속 가변 밸브 장치의 불량 유출을 방지할 수 있다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 흡입 공기량 측정장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 흡입 공기량 측정장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 흡입 공기량 측정장치를 이용한 밸브 리프트량 측정 방법을 설명하기 위한 플로우-챠트이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...수단", "...부", "...부재" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 흡입 공기량 측정장치를 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 흡입 공기량 측정장치의 구성을 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 흡입 공기량 측정장치(100)는 밸브 리프트를 모터와 소정 구성의 기구를 통해 연속적으로 가변시킬 수 있는 연속 가변 밸브 리프트 장치의 밸브 리프트량을 검사하는데 적용될 수 있다.

예를 들면, 상기 흡입 공기량 측정장치(100)는 엔진의 흡입 공기량으로서 밸브 리프트 장치의 밸브 리프트량을 측정하여 밸브 리프트 장치의 불량 여부를 검사하기 위한 엔진 조립 라인에 적용될 수 있다.

여기서, 상기 연속 가변 밸브 리프트 장치는 하이 밸브 리프트(high valve lift) 작동 상태와 로우 밸브 리프트(low valve lift) 작동 상태의 원활한 전환과 하이/로우 밸브 리프트 및 로스트 모션각(lost motion angle)의 제어를 통해 엔진 출력을 향상시키고 연비를 개선하기 위한 것이다.

본 발명의 실시예에 의한 상기 엔진의 흡입 공기량 측정장치(100)는 콜드 테스트(cold test) 조건에서 밸브 리프트량을 정밀하게 검사하기 위한 것으로서, 포트 당 2개의 밸브가 존재하는 엔진에서 2개의 밸브에 의해 결정되는 공기 흡입량을 측정할 수 있는 구조로 이루어진다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 흡기 부압을 측정하여 밸브 개도 시점을 통한 밸브 리프트량을 검사하는 것과 달리, 흡입 공기량의 정확한 측정을 통해 밸브 리프트량을 정밀하게 검사할 수 있도록 한 밸브 리프트량 측정 방법을 제공한다.

이를 위한 본 발명의 실시예에 따른 상기 엔진의 흡입 공기량 측정장치(100)는 기본적으로, 에어 플로우 미터(10), 에어 댐퍼(30), 대기온 센서(50) 및 에어 필터(70)를 포함하며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시예에서, 상기 에어 플로우 미터(10)는 엔진의 흡기 포트에 설치되어 흡입 공기량을 측정하기 위한 것이다.

이러한 에어 플로우 미터(10)는 흡입 공기를 층류로 변환하고, 전단 및 후단의 압력차를 이용하여 엔진의 흡입 공기량을 측정하고, 그 측정값을 제어기(90)로 출력할 수 있는 구조로 이루어진다.

여기서, 상기 에어 플로우 미터(10)는 예컨대, 복수 개의 기통들(예를 들면 4개 기통) 전체의 흡입 공기량을 측정할 수 있다.

이렇게 개별 에어 플로우 미터로 각 기통의 흡입 공기량을 측정하지 않고 단일의 에어 플로우 미터(10)로서 전체 기통의 흡입 공기량을 측정하는 이유는 아래와 같은 문제가 발생하기 때문이다.

즉, 상기와 같이 개별 에어 플로우 미터로 각 기통의 흡입 공기량을 측정하는 경우, 센서의 특성 차이에 의한 설정치 선정이 어렵고, 필터 등의 막힘 정도에 따른 압력 차이 발생으로 기통간 흡입 공기량의 차이가 발생할 수 있으며, 설치 공간 부족으로 인한 배관 길이의 차이 때문에 응답성 차이가 발생할 수 있고, 센서 캘리브레이션 차이에 의해 오차가 발생할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 에어 댐퍼(30)는 엔진으로 흡입되는 공기의 흐름을 안정화시켜 에어 플로우 미터(10)에서 정확한 공기 흡입이 가능하도록 공기량을 보존하는 역할을 한다.

이 경우, 상기 에어 댐퍼(30)는 그 용량이 큰 경우 각 기통의 공기 흡입량에 의한 압력 변화 변별력이 저하될 수 있고, 용량이 작은 경우에는 각 기통의 흡입량을 충분히 측정하지 못할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에 의한 상기 에어 댐퍼(30)의 용량은 엔진의 종류에 따라 가변적으로 설정될 수 있는데, 예를 들면 (배기량/기통수)×(0.8~1.2)를 만족할 수 있다.

상기한 에어 댐퍼(30)는 당 업계에서 널리 사용되는 공지 기술의 에어 댐퍼 장치로 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 실시예에서, 상기 대기온 센서(50)는 대기 중의 온도를 측정하고 그 측정값을 제어기(90)로 출력하는 것으로, 공기의 밀도에 따른 흡입 공기량의 오차를 보정하기 위한 것이다.

상기 대기온 센서(50)는 일반적인 온도 센서로서 구성되며, 에어 플로우 미터(10)에 설치될 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시예에서, 상기 에어 필터(70)는 흡입 공기 중의 이물질을 제거하기 위한 것으로서, 에어 플로우 미터(10)의 전단에 설치될 수 있다.

도 2에서 미설명된 도면 참조부호 60은 에어 댐퍼(30)에 연결되게 설치되며 흡입 공기를 엔진의 각 기통으로 공급하기 위한 흡기구를 나타낸다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 흡입 공기량 측정장치(100)를 이용하여 연속 가변 밸브 리프트 장치의 밸브 리프트량을 측정하는 방법을 앞서 개시한 도면 및 하기의 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 흡입 공기량 측정장치를 이용한 밸브 리프트량 측정 방법을 설명하기 위한 플로우-챠트이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 우선 본 발명의 실시예에서는 콜드 테스트 조건에서 엔진의 흡기 포트에 구비된 에어 플로우 미터(10)를 통해 흡입 공기량을 측정한다(S10 단계).

여기서, 상기 에어 플로우 미터(10)는 흡입 공기를 층류로 변환하며, 전단 및 후단의 압력차를 이용하여 엔진의 흡입 공기량을 측정하고, 그 측정값을 제어기(90)로 출력한다.

이 경우, 상기 에어 플로우 미터(10)로 흡입되는 공기는 에어 필터(70)를 거치면서 각종 이물질이 제거될 수 있으며, 에어 댐퍼(30)를 통해 공기의 흐름이 안정화될 수 있다.

상기 S10 단계에서는 밸브 리프트 장치를 로우-리프트로 제어하여 에어 플로우 미터(10)를 통해 흡입 공기량을 측정할 수 있다(S11 단계).

그리고 나서, 본 발명의 실시예에서는 대기온 센서(50)를 통해 대기 중의 온도를 측정하고, 그 측정값을 제어기(90)로 출력한다(S20 단계).

이 후, 본 발명의 실시예에서는 에어 플로우 미터(10)에 의해 측정된 흡입 공기량에 기인하여 연속 가변 밸브 리프트 장치의 밸브 리프트량을 환산한다(S30 단계).

상기한 S30 단계를 더욱 구체적으로 설명하면, 제어기(90)는 에어 플로우 미터(10)를 통해 측정된 흡입 공기량의 측정값과 대기온 센서(50)를 통해 측정된 온도 측정값을 기초로 흡입 공기량을 환산하고, 그 흡입 공기량과 기준 데이터를 비교하여 흡입 공기량에 따른 밸브 리프트량을 측정할 수 있게 된다.

여기서, 상기 제어기(90)는 대기온 센서(50)에서 측정된 신호에 따라 보정회로에서 대기 온에 따른 공기의 밀도를 산정하여 에어 플로우 미터(10)에 의한 흡입 공기량의 측정값을 보정할 수 있다(S21 단계).

따라서, 본 발명의 실시예에서는 상기와 같은 흡입 공기량에 따른 밸브 리프트량을 측정하여 연속 가변 밸브 리프트 장치의 불량 여부를 판정할 수 있고, 그 불량 여부를 표시장치를 통해 표시할 수 있다.

지금까지 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 흡입 공기량 측정장치(100) 및 이를 이용한 밸브 리프트량 측정 방법에 의하면, 콜드 테스트(cold test) 조건에서 에어 플로우 미터(10)를 통해 엔진의 흡입 공기량을 측정할 수 있으므로, 흡기 부압을 측정하여 밸브 개도 시점을 통한 밸브 리프트량을 검사하는 것과 달리, 흡입 공기량을 정확하게 측정할 수 있고, 흡입 공기량에 따른 밸브 리프트량을 정밀하게 검사할 수 있으며, 연속 가변 밸브 장치의 불량 유출을 방지할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.

10... 에어 플로우 미터
30... 에어 댐퍼
50... 대기온 센서
70... 에어 필터
90... 제어기

Claims (9)

1. 엔진의 흡입 공기량으로서 밸브 리프트 장치의 밸브 리프트량을 측정하여 밸브 리프트 장치의 불량 여부를 검사하기 위해 엔진 조립 라인에 적용되는 엔진의 흡입 공기량 측정장치로서,
   엔진의 흡기 포트에서 흡입 공기량을 측정하되, 흡입 공기를 층류로 변환하고, 전단 및 후단의 압력차를 이용하여 엔진의 흡입 공기량을 측정하는 에어 플로우 미터;
   상기 엔진으로 흡입되는 공기의 흐름을 안정화시키기 위해 상기 엔진과 에어 플로우 미터 사이에 위치하며, (배기량/기통수)×(0.8~1.2)의 용량을 만족하는 에어 댐퍼;
   공기의 밀도에 따른 흡입 공기량의 오차를 보정하기 위해 상기 에어 플로우 미터에 설치되어 대기 중의 온도를 측정하는 대기온 센서; 및
   상기 에어 플로우 미터의 전단에 설치되어 공기 중의 이물질을 제거하는 에어 필터
   를 포함하며,
   상기 에어 플로우 미터가 콜드 테스트 조건에서 복수 개의 기통들 전체의 흡입 공기량을 측정하고,
   상기 에어 플로우 미터를 통해 측정된 흡입 공기량의 측정값과 상기 대기온 센서를 통해 측정된 온도 측정값을 기초로 흡입 공기량을 환산하고, 그 흡입 공기량과 기준 데이터를 비교하여 흡입 공기량에 따른 밸브 리프트량을 측정하며,
   상기 대기온 센서에서 측정된 신호에 따라 보정회로에서 대기 온에 따른 공기의 밀도를 산정하여 상기 에어 플로우 미터에 의한 흡입 공기량의 측정값을 보정하는 것을 특징으로 하는 엔진의 흡입 공기량 측정장치.
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3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 엔진 조립 라인에서 엔진의 흡입 공기량으로 밸브 리프트 장치의 밸브 리프트량을 측정하여 밸브 리프트 장치의 불량 여부를 검사하기 위한 밸브 리프트량 측정 방법으로서,
   (a) 콜드 테스트 조건에서 엔진의 흡기 포트에 구비된 에어 플로우 미터를 통해 전체 기통들의 흡입 공기량을 측정하고,
   (b) 상기 에어 플로우 미터에 의해 측정된 흡입 공기량에 기인하여 밸브 리프트량을 환산하며,
   상기 (a) 과정에서는 밸브 리프트 장치를 로우-리프트로 제어하여 상기 에어 플로우 미터를 통해 흡입 공기량을 측정하고, 대기온 센서를 통해 대기 중의 온도를 측정하며,
   상기 (b) 과정에서는 상기 에어 플로우 미터를 통해 측정된 흡입 공기량의 측정값과 대기온 센서를 통해 측정된 온도 측정값을 기초로 흡입 공기량을 환산하고, 그 흡입 공기량과 기준 데이터를 비교하여 흡입 공기량에 따른 밸브 리프트량을 측정하며,
   상기 대기온 센서에서 측정된 신호에 따라 보정회로에서 대기 온에 따른 공기의 밀도를 산정하여 상기 에어 플로우 미터에 의한 흡입 공기량의 측정값을 보정하고,
   흡입 공기량에 따른 밸브 리프트량의 측정값으로 밸브 리프트 장치의 불량 여부를 판정하고, 그 불량 여부를 표시장치를 통해 표시하는 것을 특징으로 하는 밸브 리프트량 측정 방법.
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