KR102009272B1 - 웨이스트 게이트 터보차저 밸브 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨이스트 게이트 터보차저 밸브 제어방법에 관한 것으로서, 특히 전동식 액추에이터 내부에 형성되는 위치센서의 비휘발성 기억장치(EEPROM)에 저장된 보정(Calibration) 정보를 일정 값만큼 상쇄(offset)시켜 밸브 닫힘 위치를 제어(세팅)함으로써, 링키지(Linkage)의 얼라이먼트 신뢰성 향상을 이루고 작업공수와 작업시간(Cycle time)을 단축하는 웨이스트 게이트 터보차저 밸브 제어방법에 관한 것이다. 구성은 웨이스트 게이트 터보차저 밸브 제어방법에 있어서, (a) 테스트 지그에 터보차저를 장착하고 내부에 전류 자기 효과를 이용하여 밸브를 개폐토록 레버의 각도를 센싱할 수 있는 비휘발성 기억장치를 포함하는 위치센서인 홀아이씨센서가 형성된 전동식 액추에이터에 길이 조정이 필요없는 일체형 로드 및 레버에 의해 터보차저의 밸브가 닫힘 위치로 이동하도록 전원을 공급하는 단계와; (b) 상기 전동식 액추에이터의 내부에 형성된 위치센서인 홀아이씨센서가 밸브의 닫힘 위치 출력전압값을 확인하고 상기 비휘발성 기억장치에 저장된 기준값 또는 보정값과 비교하여 오프셋(상쇄) 정도를 산정하는 단계와; (c) 상기 산정된 오프셋(상쇄) 정도에 따라 밸브의 닫힘 위치 출력전압 값을 교정하고 위치센서인 홀아이씨센서의 출력전압값을 재확인하는 단계와; (d) 밸브의 작동이 원활하게 이루어지는지를 확인하기 위해 밸브의 개방 위치를 체크하는 단계; 를 포함하여 이루어진다.

Description

웨이스트 게이트 터보차저 밸브 제어방법{Wastegate Turbocharger Valve Control Method}
본 발명은 웨이스트 게이트 터보차저 밸브 제어방법에 관한 것으로서, 특히 전동식 액추에이터 내부에 형성되는 위치센서의 비휘발성 기억장치(EEPROM)에 저장된 보정(Calibration) 정보를 일정 값만큼 상쇄(offset)시켜 밸브 닫힘 위치를 제어(세팅)함으로써, 링키지(Linkage)의 얼라이먼트 신뢰성 향상을 이루고 작업공수와 작업시간(Cycle time)을 단축하는 웨이스트 게이트 터보차저 밸브 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 버스 등의 대형 차량은 엔진으로부터 고출력이 요구되는 바, CNG 엔진의 흡기 시스템에는 터보차저 시스템이 적용된다.
이러한 터보차저 시스템은 엔에이(NA; Natural Aspirated) 시스템에 비해 배기 에너지를 재활용하여 흡기 압력을 높일 수 있으므로 연비를 개선하고 고출력, 저공해의 목적을 달성하는데 매우 유용한 장치로써, 대기압보다 높은 압력으로 엔진에 공기를 송입하여 과급함으로써, 배기량이 같은 엔진에서도 다량으로 공기를 충전할 수 있으며, 연료의 분사량 증가에 따라 엔진의 출력을 향상시킬 수 있게 된다.
여기서, 상기 터보차저는 엔진의 운전조건에 대응하여 배기가스의 유동을 제어하기 위해 액추에이터를 포함하는 웨이스트 게이트 밸브 어셈블리가 설치되며, 상기 웨이스트 게이트 밸브 어셈블리는 웨이스트 게이트 밸브 제어장치에 의해 제어된다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 터보차저(100)는 터보 회전체의 과회전에 의한 파손을 방지하기 위해 웨이스트 게이트 밸브(waste gate valve)가 적용된 웨이스트 게이트 터보차저(Waste Gate Turbocharger)로서, 웨이스트 게이트 밸브(120)를 구동하기 위한 전동식 액추에이터(Electeic Waste Gate Actuator)(110)와, 상기 웨이스트 게이트 밸브(120) 측 레버(140)를 연결하는 로드(130), 상기 로드(130)의 길이를 조절할 수 있도록 구성된 턴버클(Turn Buckle)(131)과 너트(Net)(132)와 로드 연결부에 얼라인먼트 편차에도 원활한 작동을 위한 볼조인트(Ball Joint)(133)와 볼조인트(133)에 이물질 유입과 부식 방지를 위한 더스트캡(Dust Cap)(134) 등으로 구성된다.
그리고 상기 전동식 웨이스트 게이트 액추에이터(110) 내부에는 Hall 효과를 이용하여 레버(140)의 각도를 센싱할 수 있는 위치센서(미도시)를 포함하며, 위치센서는 출력전압값의 선형성 확보를 위해 사전에 보정(Calibration)된다.
그러나, 종래의 웨이스트 게이트 터보차저 밸브 제어방법은 교정 또는 보정(calibration) 완료된 전동식 웨이스트 게이트 액추에이터(Electeic Waste Gate Actuator)(110)를 터보차저(100)에 조립후, 제어 명령값 대비 밸브(120)의 위치에 제품간 편차를 없애기 위해 턴버클(131) 회전을 통해 로드(130)의 길이를 조정하여 밸브(120)의 닫힘 위치를 도 2에 도시된 그래프와 같이 제어(세팅)하기 때문에 로드(130)가 길이 조정을 위해 다양한 부품의 조립체로 구성되어야 하고 이로 인해 구동 링키지(Linkage)의 얼라이먼트 신뢰성이 감소하는 문제점이 있었다.
또, 종래에는 상기 로드(130)의 길이를 조정하여 밸브(120)의 닫힘 위치를 제어(세팅)하기 때문에 작업공수와 작업시간(Cycle time)이 늘어나며 이로 인해 생산원가가 증가하는 문제점이 있다.
공개특허 제10-2015-0075734호
이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 위치센서의 비휘발성 기억장치(EEPROM)에 저장된 보정(Calibration) 정보를 확인되는 위치센서의 출력전압값에 대해 일정 값만큼 상쇄(offset) 및 밸브의 닫힘 위치 출력전압값이 자동 교정되도록 함으로써, 로드 길이 조정으로 인해 발생하는 작업공수와 작업시간(Cycle time)이 늘어나는 것을 방지하고 얼라이먼트 신뢰성을 향상되도록 하는 웨이스트 게이트 터보차저 밸브 제어방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 웨이스트 게이트 터보차저 밸브 제어방법에 있어서, (a) 테스트 지그에 터보차저를 장착하고 내부에 전류 자기 효과를 이용하여 밸브를 개폐토록 레버의 각도를 센싱할 수 있는 비휘발성 기억장치를 포함하는 위치센서인 홀아이씨센서가 형성된 전동식 액추에이터에 길이 조정이 필요없는 일체형 로드 및 레버에 의해 터보차저의 밸브가 닫힘 위치로 이동하도록 전원을 공급하는 단계와; (b) 상기 전동식 액추에이터의 내부에 형성된 위치센서인 홀아이씨센서가 밸브의 닫힘 위치 출력전압값을 확인하고 상기 비휘발성 기억장치에 저장된 기준값 또는 보정값과 비교하여 오프셋(상쇄) 정도를 산정하는 단계와; (c) 상기 산정된 오프셋(상쇄) 정도에 따라 밸브의 닫힘 위치 출력전압 값을 교정하고 위치센서인 홀아이씨센서의 출력전압값을 재확인하는 단계와; (d) 밸브의 작동이 원활하게 이루어지는지를 확인하기 위해 밸브의 개방 위치를 체크하는 단계; 를 포함하여 이루어진다.
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이상에서와 같은 본 발명은 위치센서의 비휘발성 기억장치(EEPROM)에 저장된 보정(Calibration) 정보를 확인되는 위치센서의 출력전압값에 대해 일정 값만큼 상쇄(offset)하고 밸브의 닫힘 위치 출력전압값이 자동 교정되도록 함으로써, 구동 링키지(Linkage)의 얼라이먼트 신뢰성 향상을 이루는 효과가 있다.
또, 본 발명은 로드의 길이 조정 없이 밸브의 닫힘 위치를 제어(세팅)하여 작업공수와 작업시간(Cycle time)을 단축하여 생산원가를 절감하는 효과가 있다.
도 1은 종래 웨이스트 게이트 터보차저를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 종래 로드의 길이를 조정하여 웨이스트 게이트 터보차저 밸브의 닫힘 위치를 제어(세팅) 상태를 개략적으로 나타낸 그래프(graph)이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이스트 게이트 터보차저 밸브 제어방법에 대한 순서도이다.
도 4는 본 발명에 따른 일체형 로드를 갖는 웨이스트 게이트 터보차저를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 웨이스트 게이트 터보차저 밸브 제어방법에 의한 밸브의 닫힘 위치 출력전압값을 교정하는 상태를 개략적으로 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 구체적으로 설명한다.
여기서, 하기의 모든 도면에서 동일한 기능을 갖는 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 반복적인 설명은 생략하며, 아울러 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이것은 고유의 통용되는 의미로 해석되어야 함을 명시한다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 웨이스트 게이트 터보차저 밸브 제어방법은 (a) 테스트 지그(미도시)에 터보차저(100)를 장착하고 전동식 액추에이터(110)에 전원을 공급하는 단계와; (b) 상기 전동식 액추에이터(110)의 내부에 형성된 위치센서(미도시)의 출력전압값확인 및 오프셋(상쇄) 정도를 산정하는 단계와; (c) 상기 산정된 오프셋(상쇄) 정도에 따라 밸브(120)의 닫힘 위치 출력전압값을 교정하고 위치센서의 출력전압값을 재확인하는 단계와; (d) 상기 밸브(120)의 개방 위치를 체크하는 단계; 로 대별되어 이루어진다.
상기 (a) 단계는 테스트 지그(미도시)에 터보차저(100)를 장착하고 전동식 액추에이터(110)에 전원을 공급한다.(S10)
여기서, 상기 전동식 액추에이터(110)는 공급자에 의해 단품 상태로 선형성 교정 또는 측정(calibration)된 후 터보차저(100)를 구성하도록 조립된다.
그리고 상기 전동식 액추에이터(110)는 전원 공급시 전동식 액추에이터(110)와 밸브(120)를 연결하는 로드(130) 및 레버(140)에 의해 터보차저(100)의 밸브(120)가 닫힘(폐쇄) 위치로 이동하도록 미리 프로그램(program) 처리된다.
또, 상기 전동식 액추에이터(110)의 내부에는 전류 자기 효과(current galvanomagnetic effect) 즉, 전자나 정공 등의 하전 입자가 자계 속을 운동할 때 작용하는 로렌츠의 힘이 원인이 되어 야기되는 대표적인 홀(Hall) 효과를 이용하여 밸브(120)를 개폐토록 레버(140)의 각도를 센싱할 수 있는 위치센서(미도시)가 형성된다.
여기서, 상기 위치센서는 홀 아이씨(Hall IC : 무접촉의 변위 검출 등에 사용되는 집적 회로로서 실리콘 칩 속에 홀 소자나 증폭기 등을 조립시켜 집적화한 것.) 센서(Sensor)로 형성된다.
그리고 상기 위치센서는 비휘발성 기억장치(EEPROM)를 포함하고 있으며, 이는 선형성 교정 또는 측정(calibration) 정보 저장을 위한 것이다.
상기 (b) 단계는 전동식 액추에이터(110)의 내부에 형성된 위치센서(미도시)의 출력전압확인 및 오프셋(상쇄) 정도를 산정한다.(S20)
이를 위해 상기 전동식 액추에이터(110) 및 자동차 전자제어장치((Electronic Control Unit)에는 별도의 컴퓨터(미도시)와 장비(미도시)가 전기적으로 연결된다.
즉, 상기 전동식 액추에이터(110)를 제어하기 위해서는, 위치센서(미도시)의 출력전압값을 확인하고 상기 비휘발성 기억장치(EEPROM)에 저장된 기준값 또는 보정값과 비교하여 오프셋(offset) 정도를 산정하도록 마이크로 프로세서(microprocessor) 및 제어부를 포함하는 컴퓨터(미도시)와 장비(미도시)가 전동식 액추에이터(110) 및 자동차 전자제어장치 (Electronic Control Unit)(미도시)와 전기적으로 연결된다.
이에 따라, 상기 컴퓨터와 장비를 통해 전동식 액추에이터(110)의 위치센서 출력전압값을 확인하고 그 값에 따라 오프셋(상쇄) 정도를 산정한다.
즉, 상기 전동식 액추에이터(110)가 터보차저(100)에 조립된 후 밸브(120)의 닫힘 위치 확인시 밸브(120)의 닫힘 위치 출력값인 3.8(v)를 벗어나면 그 차이값에 따라 상기 컴퓨터와 장비가 오프셋(상쇄) 정도를 산정한다.
예컨대, 상기 위치센서의 출력전압이 2.8(v)로 확인될 경우, 밸브(120)의 닫힘 위치 출력전압값인 3.8(v)에 비해 1(v) 낮은 출력전압값이므로 오프셋(상쇄) 정도는 1(v)로 산정한다.
여기서, 상기 컴퓨터(미도시)와 장비(미도시)를 전동식 액추에이터(110) 및 자동차 전자제어장치 (Electronic Control Unit)와의 전기적 연결은 통상적인 기술로서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
상기 (c) 단계는 산정된 오프셋(상쇄) 정도에 따라 밸브(120)의 닫힘 위치 출력전압값을 교정하고 위치센서의 출력전압값을 재확인한다.(S30)
즉, 상기 (b) 단계에서 확인된 출력전압값에 의해 산정된 밸브(120)의 닫힘 위치 출력전압값에 대한 오프셋(상쇄) 정도에 따라 컴퓨터와 장비는 출력전압값을 교정하고 위치센서의 출력전압값을 재확인한다.
예컨대, 상기 컴퓨터와 장비는 위치센서의 출력전압값이 2.8(v)로 확인되면 도 5의 그래프에서 알 수 있듯이, 공급자에 의해 단품 상태로 선형성 교정 또는 측정(cjcalibration)된 위치센서의 출력전압값 3.8(v)에 대한 기울기에서 보정이 필요한 오프셋(상쇄) 필요각을 계산하여 출력전압값 1(v)을 자동으로 교정한다.
그리고 상기 위치센서의 출력전압값을 교정한 후에는 교정된 출력전압값이 3.8± 0.1(v)인지를 재확인한다.
이때, 상기 교정된 출력전압값이 3.8± 0.1(v)이 아닐 경우 다시 교정을 실시한다.
이와 같이 본 발명은 공급자에 의해 기 저장된 교정 또는 측정(calibration) 정보를 이용하여 밸브의 닫힘 위치 출력전압값을 재교정(recalibration) 함으로써 종래 길이 조절너트와 턴버클 및 스냅링 등을 돌려 반복적인 수작업으로 진행되던 밸브(120)의 닫힘 위치 제어를 완전 자동으로 이룰 수 있다.
상기 (d) 단계는 밸브(120)의 개방 위치를 체크한다.(S40)
여기서, 상기 밸브(120)의 개방 위치를 체크하는 것은 밸브(120)의 작동이 원활하게 이루어지는지를 확인하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 길이 조정이 필요없는 일체형 로드(130)를 구비하는 웨이스트 게이트 터보차저(100)를 더 제공한다.
그리고 상기 일체형 로드(130)는 생산원가 절감과 작업성 향상을 위해 사출성형, 프레스, 단조 등의 공법에 의해 제작되는 것이 바람직하다.
따라서 본 발명은 이와 같은 동작을 지속적으로 반복함으로써 로드의 길이 조절이 불필요하므로 길이 조절을 위한 여러 부품이 필요없고 이로 인해 구동 링키지(linkage)의 얼라인먼트 신뢰성이 향상되며 밸브의 닫힘 위치 세팅을 위한 작업공수와 작업시간을 단축하여 생산성 향상과 원가절감을 이룰 수 있는 것이다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 균등한 타 실시예로의 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
100 : 터보차저 110 : 전동식 액추에이터
120 : 밸브 130 : 로드
140 : 레버

Claims (9)

  1. 웨이스트 게이트 터보차저 밸브 제어방법에 있어서,
    (a) 테스트 지그에 터보차저를 장착하고 내부에 전류 자기 효과를 이용하여 밸브를 개폐토록 레버의 각도를 센싱할 수 있는 비휘발성 기억장치를 포함하는 위치센서인 홀아이씨센서가 형성된 전동식 액추에이터에 길이 조정이 필요없는 일체형 로드 및 레버에 의해 터보차저의 밸브가 닫힘 위치로 이동하도록 전원을 공급하는 단계와;
    (b) 상기 전동식 액추에이터의 내부에 형성된 위치센서인 홀아이씨센서가 밸브의 닫힘 위치 출력전압값을 확인하고 상기 비휘발성 기억장치에 저장된 기준값 또는 보정값과 비교하여 오프셋(상쇄) 정도를 산정하는 단계와;
    (c) 상기 산정된 오프셋(상쇄) 정도에 따라 밸브의 닫힘 위치 출력전압 값을 교정하고 위치센서인 홀아이씨센서의 출력전압값을 재확인하는 단계와;
    (d) 밸브의 작동이 원활하게 이루어지는지를 확인하기 위해 밸브의 개방 위치를 체크하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이스트 게이트 터보차저 밸브 제어방법.
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