KR102223963B1 - 변속단 반영 방식 cvvd 시스템 제어 방법 - Google Patents

변속단 반영 방식 cvvd 시스템 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 CVVD 시스템(1)에 적용된 변속단 반영 방식 CVVD 시스템 제어 방법은 CVVD 컨트롤러(5)에 의해 엔진(100)의 아이들(Idle) 확인 후 냉각수온과 변속 D 단 및 차속의 조건 충족 시 CVVD 듀레이션을 D단 아이들 목표값 제어와 일반 목표값 제어로 구분하여 서로 다른 CVVD 목표값으로 설정됨으로써 아이들/열간/D단 조건에서 CVVD 시스템(1)의 작동 기구(3)의 마찰로 인한 소음/진동을 개선하고, 특히 아이들/열간/D단 조건의 성립여부로 다른 CVVD 목표값으로 듀레이션에 대한 CVVD 제어량 조정이 이루어짐으로써 D 단에서 아이들/열간 운전 시 운전석으로 전달되는 소음 및 진동에 의한 NVH 성능 저하가 개선되는 특징을 구현한다.

Description

변속단 반영 방식 CVVD 시스템 제어 방법{Method for CVVD Control Based On Shift Stage and CVVD System Thereof}
본 발명은 CVVD 시스템 제어에 관한 것으로, 특히 엔진 아이들 상황 열간 시 듀레이션(Duration)을 D단 아이들 목표값으로 설정함으로써 시스템 기구에 따른 NVH(Noise, Vibration, Harshness)를 개선하여 주는 변속단 반영 방식 CVVD 시스템 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 CVVD(Continuously Variable Valve Duration) 시스템은 배기밸브 리프트를 제어하는 CVVL(Continuos Variable Valve Lift(와 연동한 흡기밸브의 개폐(Open/Close)제어로 엔진 시동성 개선에 크게 기여한다.
특히 상기 CVVD는 액추에이터의 위치를 숏 사이드(short-side)와 롱 사이드(long-side)의 듀레이션(Duration)으로 정의하고, CMP 센서(Camshaft Position Sensor)의 펄스로부터 계산된 캠 회전수(Revolution Per Minute)를 숏 사이드 복귀위치에 활용함으로써 엔진 정지 시 숏 사이드 복귀의 정확성으로 엔진 시동 시 시동 위치를 확보한다.
이와 같이 상기 CVVD는 엔진 시동이 전확한 숏 사이드의 위치에서 이루어지도록 함으로써 엔진 시동성을 안정적으로 유지시켜 줄 수 있다.
일본특개 2013-167223(2013.8.29)
하지만, 상기 CVVD 시스템은 캠 샤프트에 캠로브 등이 일체형으로 제작되는 다른 밸브제어기구(예, CVVT)와 달리 캠 샤프트에 추가적으로 작동기구(예, Control Shaft, Worm wheel, Guide Bracket) 등으로 시스템 구현이 이루어짐으로써 타 밸브제어기구 보다 구동에 따른 소음 및 진동이 발생할 가능성이 높고, 이는 NVH 성능을 저하시켜 준다.
특히 엔진 아이들 상황의 열간 시 변속단수를 D단으로 설정되는 변속조건에서 CVVD 시스템에 의한 엔진의 소음 및 진동이 차량으로 전달되어 운전석 소음 및 진동의 악화로 NVH 성능 저하를 심화시키게 된다.
이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 엔진 아이들/열간/D단을 CVVD 제어량 조정 조건으로 적용함으로써 CVVD 시스템의 작동 기구 마찰로 인한 소음/진동의 크기를 약화시키고, 특히 아이들/열간/D단 조건의 성립여부로 다른 CVVD 목표값으로 듀레이션에 대한 CVVD 제어량 조정이 이루어짐으로써 D 단에서 아이들/열간 운전 시 운전석으로 전달되는 소음 및 진동에 의한 NVH 성능 저하가 개선되는 변속단 반영 방식 CVVD 시스템 제어 방법의 제공에 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 CVVD 시스템 제어 방법은 엔진이 아이들(Idle)로 CVVD 컨트롤러에 의해 확인되면, CVVD 시스템의 동작에 대한 듀레이션을 D단 아이들 목표값 제어와 일반 목표값 제어로 서로 다른 CVVD 목표값으로 설정해 주는 변속 인자 판단 제어가 포함되는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예로서, 상기 CVVD 목표값의 차이는 상기 엔진의 RPM(Revolution Per Minute)을 다르게 적용하여 설정되고, 상기 RPM의 차이는 상기 D단 아이들 목표값 제어의 RPM을 상기 일반 목표값 제어의 RPM 대비 8~10% 상승시켜 발생된다.
바람직한 실시예로서, 상기 엔진이 아이들이 아닌 경우 상기 CVVD 시스템의 동작은 상기 일반 목표값 제어로 이루어진다.
바람직한 실시예로서, 상기 변속 인자 판단 제어는 검출 냉각수온이 설정값으로 판단되는 단계, 변속단수 신호가 D 단으로 확인되는 단계, 검출 차속이 설정값으로 판단되는 단계로 수행된다.
바람직한 실시예로서, 상기 검출 냉각수온은 설정값 보다 큰 값을 판단조건으로 하고, 상기 검출 차속은 설정값 보다 작은 값을 판단조건으로 한다.
바람직한 실시예로서, 상기 검출 냉각수온, 상기 변속단수 신호, 상기 검출 차속이 어느 하나라도 조건 성립되지 않을 때 상기 일반 목표값 제어로 전환되고, 반면 상기 검출 냉각수온, 상기 변속단수 신호, 상기 검출 차속이 모두 조건 성립될 때 상기 D단 아이들 목표값 제어로 전환된다.
그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 CVVD 시스템은 엔진 아이들(Idle) 확인 후 냉각수온과 변속 D 단 및 차속의 조건 충족 시 CVVD 듀레이션을 D 단 아이들 목표값 제어와 일반 목표값 제어로 구분하여 서로 다른 CVVD 목표값으로 설정해 주는 CVVD 컨트롤러; 엔진에 장착되어 상기 D단 아이들 목표값 제어 또는 상기 일반 목표값 제어로 작동기구를 제어하는 액추에이터가 포함되는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예로서, 상기 CVVD 컨트롤러는 CVVD D단 맵을 구비하고, 상기 CVVD D단 맵은 상기 D단 아이들 목표값 제어에 대한 CVVD 목표값 매칭 맵, 상기 일반 목표값 제어에 대한 CVVD 목표값 매칭 맵을 구비한다.
바람직한 실시예로서, 상기 CVVD 목표값의 차이는 상기 엔진의 RPM(Revolution Per Minute)이 상기 D단 아이들 목표값 제어에서 상기 일반 목표값 제어 보다 높게 설정되어 발생된다.
이러한 본 발명의 CVVD 시스템에 적용된 CVVD 시스템 제어는 변속단을 반영함으로써 하기와 같은 작용 및 효과를 구현한다.
첫째, 엔진 아이들/D단/열간 조건에 대한 CVVD 제어량 조정을 통해 타 밸브제어기구 보다 작동기구의 부품 수량이 많은 CVVD 시스템에서 문제되던 소음/진동을 개선하여 준다. 둘째, CVVD 제어량 구분에 CVVD 듀레이션 목표값이 D단 아이들 목표값으로 적용하여 D단 아이들 상황에서 운전석 소음 및 진동을 줄여줌으로써 NVH 성능을 개선할 수 있다. 셋째, D단 아이들 목표값 설정에 냉각수온/오일온도/흡기온/외기온 등을 반영함으로써 온도가 높을수록 취약한 소음/진동 특성 개선에 크게 기여한다. 넷째, D단 아이들 목표값 설정에 차속 조건 추가dfm 적용함으로써 차속이 높을수록 소음/진동 인지가 어려운 특성 개선에 크게 기여한다. 다섯째, CVVD를 포함한 CVVT 및 CVVL가 적용된 엔진에서 시동 안정성을 유지하는데 크게 기여할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 변속단 반영 방식 CVVD 시스템 제어 방법의 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 변속단 반영 CVVD 제어를 수행하는 CVVD 시스템의 구성도이며, 도 3은 본 발명에 따른 변속단 반영 방식 CVVD 시스템 제어로 NVH 성능 개선의 실험 예이다.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시 예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
도 1을 참조하면, CVVD 시스템 제어 방법은 엔진 아이들 상태 확인(S10) 시 변속 인자 판단 제어(S20)로 CVVD 시스템의 CVVD 목표값을 D단 아이들 목표값 제어(S30-1)와 일반 목표값 제어(S30-2)로 다르게 하여 CVVD 시스템이 동작되도록 한다.
그러므로 상기 CVVD 시스템 제어 방법은 D단 아이들 목표값 제어(S30-1)로 듀레이션(Duration) 적용 엔진 RPM(Revolution Per Minute)이 기존 대비 상향하여 D단 아이들 상황에서 운전석 소음 및 진동 악화의 원인을 차단시켜줌으로써 변속단 반영 방식 CVVD 시스템 제어 방법으로 특징된다.
이하 상기 변속단 반영 방식 CVVD 시스템 제어 방법을 도 2 및 도 3을 참조로 상세히 설명한다. 이 경우 제어주체는 CVVD 컨트롤러(5)이고, 제어대상은 CVVD 시스템(1) 및 액추에이터(2)이다.
먼저 CVVD 컨트롤러(5)는 S10의 엔진/차량 상태 확인 단계로 엔진의 아이들 상태로 진입됨을 확인하거나 또는 차량 운전 상태가 아이들 상태로 진입되었는지를 학인 한다.
도 2를 참조하면, CVVD 컨트롤러(5)로 제어되는 CVVD 시스템(1)은 CVVL 시스템(10)과 함께 엔진(100)에 장착되어 크랭크샤프트(130)와 연동된 캠 샤프트(120)로 흡기밸브(110-1)와 배기밸브(110-2)에 연계된다. 이 경우 상기 CVVD 시스템(1)은 CVVD 컨트롤러(5)로 제어되는 액추에이터(2)와 캠 샤프트(120)에 결합된 작동기구(3)로 독립적인 밸브 개폐(Open/Close) 시점의 독립적인 제어와 최적의 밸브개폐시점 설정을 위해 밸브 리프트(Lift) 변화 없이 듀레이션(Duration)이 가변된다. 상기 CVVL 시스템(10)은 밸브 듀레이션 가변과 동시에 밸브 리프트 변화가 이루어진다.
또한, 상기 CVVD 컨트롤러(5)는 시동 듀레이션 제어 로직과 함께 D단 아이들 목표값 제어 로직 및 일반 목표값 제어 로직 저장을 위한 메모리를 구비하고, CVVD D단 맵(5-1)과 데이터 입력부(6)에 연계된다. 상기 CVVD D단 맵(5-1)은 RPM 기반 듀레이션으로 CVVD 목표값을 매칭하여 그 결과를 CVVD 컨트롤러(5)에 제공한다. 상기 데이터 입력부(6)는 엔진(100)의 운전 시 엔진회전수(즉, RPM), 차속, 냉각수온, 아이들 회전수, 캠/크랭크 회전수, 듀레이션타임, 밸브 리프트 타임, 숏/롱 사이드 검출 값, 시동 키 ON/OFF, 변속단 신호(예, N,P,R,D)등을 입력데이터로 검출하여 CVVD 컨트롤러(5)에 제공한다.
그러므로 CVVD 컨트롤러(5)는 엔진/차량 상태 확인(S10)에서 요구하는 아이들 확인을 위해 엔진회전수(즉, RPM)가 아이들 회전수(RPM)의 영역인지 판단한다. 이러한 이유는 아이들 회전수(RPM)에서 소음 발생 가능이 있음을 반영하기 위함이다.
그 결과 CVVD 컨트롤러(5)는 엔진/차량 상태 확인(S10)을 통해 아이들이 아니라고 판단한 경우 CVVD 시스템의 CVVD 목표값을 D단 아이들 목표값 제어(S30-1)보다 낮은 RPM에서 적용하는 일반 목표값 제어(S30-2)로 전환한다. 반면 CVVD 컨트롤러(5)는 엔진/차량 상태 확인(S10)을 통해 아이들이라고 판단한 경우 아이들 회전수(RPM)에서 소음 발생 가능이 있으므로 변속 인자 판단 제어(S20)로 진입한다.
일례로 상기 D단 아이들 목표값 제어(S30-1)의 RPM은 일반 목표값 제어(S30-2)의 RPM 대비 약 8~10% 상승시켜 준다.
이어, CVVD 컨트롤러(5)는 변속 인자 판단 제어(S20)를 S21의 냉각수온 확인 단계, S22의 변속단수 확인 단계, S23의 차속 확인 단계로 수행한다.
도 2를 참조하면, CVVD 컨트롤러(5)는 데이터 입력부(6)의 입력 데이터인 냉각수온 검출값, 변속단 D 신호, 차속 검출값을 읽고, 이를 이용하여 냉각수온 확인(S21), 변속단수 확인(S22), 차속 확인(S23)을 확인한다.
이를 위해 CVVD 컨트롤러(5)는 냉각수온과 변속 D 단, 차속의 각각을 순차적으로 확인해 조건 충족여부를 판단하고, 상기 냉각수온 확인(S21)에 냉각수 판단식, 상기 변속단수 확인에 변속단수 판단식, 상기 차속 확인에 차속 판단식을 적용하여 준다.
냉각수 판단식 : 냉각수온 > T
변속단수 판단식 : 변속단수 = D 단
차속 판단식 : 차속 < V
여기서 "냉각수온“은 판단시점에서 수온센서로 검출한 냉각수온도 검출값이고, ”T"는 냉각수온 설정값이며, “변속단수”는 판단시점에서 검출한 변속단이고, “D 단”N,P,R,D 분류이며, “차속”은 판단시점에서 검출한 차속 검출값이고, “V"는 차속 설정값이며, “>,=,<”는 각각 두 값의 관계를 나타내는 부등호이다.
일례로 상기 냉각수온 설정값(T)은 엔진(100)의 온도로 CVVD 시스템(1)의 작동기구(3)가 팽창되어 기구부 구성요소의 마찰로 소음 및 진동이 발생될 가능성이 있는 냉각수온도를 적용한다. 상기 D 단은 엔진(100)과 변속기가 연결된 상태에서 엔진 소음/진동이 차량내부로 전달 가능하기 때문이다. 상기 차속 설정값(V)은 CVVD 시스템(1)의 작동기구(3)가 마찰로 인해 소음 및 진동을 발생시키더라도 차량 실내에서 운전자가 소음/진동을 인지하지 못하는 차속이 제외된 차속 영역이다.
그 결과 CVVD 컨트롤러(5)는 “냉각수온 > 냉각수온 설정값(T)”가 충족되지 않는 경우 또는 “변속단수 = D 단”이 성립되지 않는 경우 또는 “차속 < V”가 충족되지 않는 경우에 CVVD 시스템의 CVVD 목표값을 D단 아이들 목표값 제어(S30-1)보다 낮은 RPM에서 적용하는 일반 목표값 제어(S30-2)로 전환한다.
그러므로 상기 일반 목표값 제어(S30-2)의 수행은 “냉각수온 > 냉각수온 설정값(T)”, “변속단수 = D 단”, “차속 < V”의 어느 하나라도 조건 성립되지 않을 때 이루어진다.
반면 CVVD 컨트롤러(5)는 “냉각수온 > 냉각수온 설정값(T)”가 충족되고, “변속단수 = D 단”이 성립되며, “차속 < V”가 충족된 경우에 CVVD 시스템의 CVVD 목표값을 일반 목표값 제어(S30-2)보다 높은 RPM에서 적용하는 D단 아이들 목표값 제어(S30-1)로 전환한다.
그러므로 상기 D단 아이들 목표값 제어(S30-1)의 수행은 “냉각수온 > 냉각수온 설정값(T)”, “변속단수 = D 단”, “차속 < V”가 모두 조건 성립될 때 이루어진다.
최종적으로 CVVD 컨트롤러(5)는 D단 아이들 목표값 제어(S30-1) 또는 일반 목표값 제어(S30-2)를 수행하여 CVVD 시스템(1)의 동작을 제어한다. 이 경우 CVVD 시스템(1)의 동작은 기존의 CVVD 듀레이션 제어 로직 절차 및 방식과 동일하다.
한편 도 3을 참조하면, 변속단 반영 방식 CVVD 시스템 제어로 NVH 성능 개선이 이루어지는 CVVD 시스템(1)에 대한 실험 상태가 예시된다.
도시된 바와 같이, 엔진(100)의 온도에 의한 작동기구(3)의 팽창으로 기구부 구성요소가 마찰을 발생키는 상태에서 차량이 D 단에서 운전자가 소음/진동을 인지할 수 있는 차속 주행 조건에서 CVVD 시스템(1)의 작동기구(3)가 발생하는 소음선도를 예시한다. 이 경우 상기 소음선도는 본 발명 미적용 소음크기(a)와 본 발명 적용 소음크기(A)로 구분되고, 상기 본 발명 적용 소음크기(A)는 일반 목표값 제어(S30-2)가 680 RPM 기준 60% 듀레이션을 적용될 때 D단 아이들 목표값 제어(S30-1)는 740 RPM 기준 65% 듀레이션을 적용한 경우이다.
실험 결과로부터, 본 발명 적용 소음크기(A)는 본 발명 미적용 소음크기(a)대비 약 0.5~1% 범위내로 CVVD 시스템(1)에 의한 진동/소음 감소로 NVH 개선됨이 증명된다.
전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 CVVD 시스템(1)에 적용된 변속단 반영 방식 CVVD 시스템 제어 방법은 CVVD 컨트롤러(5)에 의해 엔진(100)의 아이들(Idle) 확인 후 냉각수온과 변속 D 단 및 차속의 조건 충족 시 CVVD 듀레이션을 D단 아이들 목표값 제어와 일반 목표값 제어로 구분하여 서로 다른 CVVD 목표값으로 설정됨으로써 아이들/열간/D단 조건에서 CVVD 시스템(1)의 작동 기구(3)의 마찰로 인한 소음/진동을 개선하고, 특히 아이들/열간/D단 조건의 성립여부로 다른 CVVD 목표값으로 듀레이션에 대한 CVVD 제어량 조정이 이루어짐으로써 D 단에서 아이들/열간 운전 시 운전석으로 전달되는 소음 및 진동에 의한 NVH 성능 저하가 개선된다.
1 : CVVD 시스템 2 : 액추에이터
3 : 작동기구 5 : CVVD 컨트롤러
5-1 : CVVD D단 맵 6 : 데이터 입력부
10 : CVVL 시스템 100 : 엔진
110-1 : 흡기밸브 110-2 : 배기밸브
120 : 캠 샤프트 130 : 크랭크샤프트

Claims (12)

  1. 엔진이 아이들(Idle)로 CVVD 컨트롤러에 의해 확인되면, CVVD 시스템의 동작에 대한 듀레이션을 D단 아이들 목표값 제어의 RPM(Revolution Per Minute)을 일반 목표값 제어의 RPM 대비 8~10% 상승시켜 주는 변속 인자 판단 제어가 포함되고,
    상기 변속 인자 판단 제어는 검출 냉각수온이 냉각수온 설정값으로 판단되는 단계, 변속단수 신호가 D 단으로 확인되는 단계, 검출 차속이 차속 설정값으로 판단되는 단계로 수행되며;
    상기 냉각수온 설정값은 상기 엔진의 온도로 상기 CVVD 시스템의 작동기구가 팽창되어 기구부 구성요소의 마찰로 소음 및 진동이 발생되는 냉각수온도이고, 상기 차속 설정값은 상기 작동기구의 소음/진동을 차량 실내에서 인지하지 못하는 차속이 제외된 차속 영역인
    것을 특징으로 하는 CVVD 시스템 제어 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 엔진이 아이들이 아닌 경우 상기 CVVD 시스템의 동작은 상기 일반 목표값 제어로 이루어지는 것을 특징으로 하는 CVVD 시스템 제어 방법.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 검출 냉각수온은 설정값 보다 큰 값을 판단조건으로 하는 것을 특징으로 하는 CVVD 시스템 제어 방법.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 검출 차속은 설정값 보다 작은 값을 판단조건으로 하는 것을 특징으로 하는 CVVD 시스템 제어 방법.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 검출 냉각수온, 상기 변속단수 신호, 상기 검출 차속이 어느 하나라도 조건 성립되지 않을 때 상기 일반 목표값 제어로 전환되는 것을 특징으로 하는 CVVD 시스템 제어 방법.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 검출 냉각수온, 상기 변속단수 신호, 상기 검출 차속이 모두 조건 성립될 때 상기 D단 아이들 목표값 제어로 전환되는 것을 특징으로 하는 CVVD 시스템 제어 방법.
  10. 청구항 1, 4 및 6 내지 9 중 어느 한 항에 의한 CVVD 시스템 제어 방법을 수행하는 CVVD 컨트롤러 및 액추에이터가 포함되고,
    상기 CVVD 컨트롤러는 엔진 아이들(Idle) 확인 후 냉각수온과 변속 D 단 및 차속의 조건 충족 시 CVVD 듀레이션을 D 단 아이들 목표값 제어와 일반 목표값 제어로 구분하여 서로 다른 CVVD 목표값으로 설정해 주며,
    상기 액추에이터는 엔진에 장착되어 상기 D단 아이들 목표값 제어 또는 상기 일반 목표값 제어로 작동기구를 제어하는 것을 특징으로 하는 CVVD 시스템.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 CVVD 컨트롤러는 CVVD D단 맵을 구비하고, 상기 CVVD D단 맵은 상기 D단 아이들 목표값 제어에 대한 CVVD 목표값 매칭 맵, 상기 일반 목표값 제어에 대한 CVVD 목표값 매칭 맵을 구비하는 것을 특징으로 하는 CVVD 시스템.
  12. 청구항 10에 있어서, 상기 CVVD 목표값의 차이는 상기 엔진의 RPM(Revolution Per Minute)이 상기 D단 아이들 목표값 제어에서 상기 일반 목표값 제어 보다 높게 설정되어 발생되는 것을 특징으로 하는 CVVD 시스템.
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