KR19980026548A - 피드백 기능을 가진 가변흡기 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피드백(Feed Back) 기능을 가진 가변흡기 시스템에 관한 것으로, 특히 엔진의 RPM에 따라 밸브를 자동 개폐하여 흡입되는 공기의 양을 정밀하게 조절하므로써 엔진의 고RPM시 흡기 효율을 향상시켜 엔진의 출력을 높일 수 있는 피드백 기능을 가진 가변흡기 시스템에 관한 것이다.

상기 시스템은 입력되는 엔진의 RPM 값에 따라 구동각도 신호를 발생하는 제어부와, 상기 제어부의 신호를 받아 설정 각도만큼 일정각도 정역 회전하는 구동수단과, 상기 구동수단의 회전구동을 받아 회전력을 전달하는 감속수단과, 상기 감속수단과 치합되어 회전하도록 일단에 윔휠을 형성하며 흡기 매니폴드 내측으로 밸브와 밸브축을 형성한 밸브 어셈블리와, 상기 밸브 어셈블리의 회전 각도를 측정하여 밸브의 회전각도의 오차를 제어부의 구동 각도신호 출력값에 가감하도록 제어부에 피드백 시켜주는 센서부로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명은 자동차 엔진의 RPM에 따라 밸브를 개폐하며 흡기량을 조절하므로써 고속 주행시 토오크밸리의 발생을 방지하여 엔진의 출력을 향상시키고 제품의 신뢰감을 높일 수 있는 이점이 있다.

Description

피드백 기능을 가진 가변흡기 시스템

본 발명은 피드백(Feed Back) 기능을 가진 가변흡기 시스템에 관한 것으로, 특히 엔진의 RPM에 따라 밸브를 자동 개폐하여 흡입되는 공기의 양을 정밀하게 조절하므로써 엔진의 고RPM시 흡기 효율을 향상시켜 엔진의 출력을 높일 수 있는 피드백 기능을 가진 가변흡기 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 열기관이란 열에너지를 기계적인 일로 바꾸는 장치이며 이 열에너지를 기계적인 일로 바꾸기 위해 그 매체(媒體)로 작동 물질이 필요하다. 이런 작동 물질에 열에너지를 공급하는 방식에 따라 내연기관과 외연기관으로 나눈다.

이러한 외연기관은 보일러나 원자로와 같이 기관의 외부에서 발생한 열에너지를 절연벽을 통해 작동 물질에 가하는 것이며, 내연기관은 기관의 내부에서 연소가 이루어지며 혼합기 자체가 보유한 화학적 에너지를 연소에 의해 열에너지로 바꾸어 그 연소가스가 팽창할 때의 일을 직접 이용한 것으로 이에 속하는 기관으로는 피스톤 왕복형 기관, 로터리 기관, 가스터어빈, 제트기관 등이 있다.

상기한 내연기관은 작동방식, 연소방식, 점화 또는 착화방식, 연료의 종류 및 공급방식, 냉각방식, 밸브 배치에 따른 분류 및 실린더수 및 배치에 의해 분류한다.

이 경우 기관을 작동시키기 위해서 흡/배기 시스템에 의해 실린더 내에 혼합기를 흡입하고 흡입된 혼합기를 연소시킨 후 그 배기가스를 외부로 배출시키게 된다.

상기 흡기 시스템은 레조넌스 쳄버와, 흡기 공기중의 먼지 등을 제거하는 공기 청정기와, 초우크 밸브와, 각 실린더에 혼합기를 분배하는 흡기 매니폴드와 스로틀 밸브 사이에 설치되어 흡기계통에 흡기 맥동이 발생하지 않도록 하는 서어지 탱크 등으로 구성되어 있으며, 배기 시스템은 각 실린더에서 형성된 배기가스를 모으는 배기 매니폴드와, 상기 배기 매니폴드에 모여진 배기가스를 배출시키는 배기관과, 캐털릭컨버터, 소음기 등으로 구성되어 있다.

이러한 일반적인 흡기 매니폴드에 있어서 고속 주행시 즉, 고RPM에서 토오크밸리(Torque Velley)가 발생하지 않고 엔진의 출력을 높이기 위하여 흡기 매니폴드의 길이를 짧게 하여 흡기 효율을 향상시킴에 의해 고속 주행시 출력을 증가시킬 수 있다.

그러나 상기와 같이 흡기 매니폴드의 길이를 고RPM에 맞쳐 형성하면 저/중RPM에서 출력이 떨어지는 문제점이 있었다.

이와 같이 문제점 때문에 RPM에 따라 엔진에 흡입되는 공기를 조절할 수 있도록 흡기 매니폴드의 압력 변동에 의해 흡입되는 공기의 양을 조절할 수 있는 가변흡기 시스템을 사용하였다.

상기와 같은 가변흡기 시스템의 전형적인 일예가 도 1 에 도시되어 있다. 도 1 에서 부재번호 1은 흡기 매니폴드, 2는 다이어프램, 3은 연결로드, 4는 회전편, 5는 밸브, 6은 밸브축, 7은 밸브 어셈블리를 각각 가리킨다.

이에 도시된 바와 같이 가변흡기 시스템은 흡기 매니폴드(1)와 진공 연결되어 흡기 매니폴드(1)의 내측의 부압 변동에 의해 상하 왕복 운동을 하도록 내유성 고무판을 형성된 다이어프램(2)의 상하운동에 연동되는 연결로드(3)와, 상기 연결로드(3)의 단부와 연결되어 연결로드(3)의 상하운동을 회전 운동으로 변환시킬 수 있도록 일측단에 회전편(4)이 고정되어 흡기다기관 내부를 개폐시키는 밸브(5)와, 밸브축(6)으로 형성된 밸브 어셈블리(7)로 구성되었다.

상기와 같은 가변흡기 시스템은 차량의 중/저속 운전상태에서는 흡기량이 많이 필요하지 않아 초오크밸브가 많이 열리지 않은 상태가 되기 때문에 흡기 매니폴드 내부에 부압이 발생하여 다이어프램의 고무판을 당겨 연결로드를 상승시킴으로써 밸브를 닫아주게 되어 흡기량을 적게 조절한다. 또한 고속이나 가속 등판 운전시 초오크밸브가 완전히 열리면 흡기 매니폴드 내부에 압력이 정압에 가까워지면서 다이어프램의 스프링 복원력에 의해 연결로드가 하강하면서 밸브가 개방되어 흡기량을 증가시켜 주게 된다.

그러나 상기 가변흡기 시스템은 밸브의 작동상태를 파악할 수가 없으며 엔진의 RPM값에 의한 정확한 출력값에 의해 작동되지 않고 흡기 부압에 의해 밸브가 작동되어 정밀한 흡기량 조절을 할 수 없어 제품의 효율성이 저하되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 이러한 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 감안하여 안출한 것으로 엔진의 RPM에 따라 밸브를 자동으로 개폐하여 출력값의 오차를 다시 피드백시켜 흡기량을 정밀하게 조절하므로써 흡기 효율을 향상시켜 엔진의 출력을 높일 수 있는 피드백 기능을 가진 가변흡기 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 종래 가변흡기 시스템을 나타낸 설명도,

도 2 는 본 발명에 따른 피드백 기능을 가진 가변흡기 시스템을 나타낸 설명도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 제어부20 : 스텝모터

30 : 감속수단31 : 회전기어

32 : 검출축33 : 웜기어

40 : 밸브 어셈블리41 : 윔훨

42 : 밸브축43 : 밸브

50 : 홀센서

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 입력되는 엔진의 RPM 값에 따라 구동각도 신호를 발생하는 제어부와, 상기 제어부의 신호를 받아 설정 각도만큼 일정각도 정역 회전하는 구동수단과, 상기 구동수단의 구동을 받아 회전력을 전달하는 감속수단과, 상기 감속수단과 치합되어 회전하도록 일단에 윔휠을 형성하며 흡기 매니폴드 내측으로 밸브와 밸브축을 형성한 밸브 어셈블리와, 상기 밸브 어셈블리의 회전 각도를 측정하여 제어부의 출력된 값과 밸브의 회전각도의 오차를 출력값에 가감하도록 제어부에 피드백 시켜주는 센서부로 구성된 것을 특징으로 하는 피드백 기능을 가진 가변흡기 시스템을 제공한다.

또한 상기 감속수단은 구동수단과 치합되어 회전하는 회전기어와, 기어의 일측은 자성에 의해 회전 각도를 측정하는 홀센서로 각도를 측정할 수 있도록 검출축과 타측은 윔휠과 치합되는 윔기어로 구성되며, 상기 구동수단은 제어수단의 출력값에 의해 설정각도만 정역 회전하는 스템모터로 이루어진다.

따라서 상기와 같은 본 발명은 자동차 엔진의 RPM에 따라 밸브를 개폐하며 흡기량을 조절하므로써 고속 주행시 토오크밸리의 발생을 방지하여 엔진의 출력을 향시키고 제품의 신뢰감을 높일 수 있는 이점이 있다.

이하 상기와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

첨부된 도 2 는 본 발명에 따른 피드백 기능을 가진 가변흡기 시스템을 나타낸 설명도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 피드백 기능을 가진 가변흡기 시스템은 차량 엔진의 RPM 값이 제어부(10)에 입력됨에 따라 구동 각도신호를 출력하며 상기 구동 각도신호에 의해 설정각도만 정역 회전되는 구동수단인 스텝모터(20)와 연동되도록 감속수단(30)의 회전기어(31)와 스텝모터(20)가 치합되며 상기 회전기어(31)의 양측으로 일측에는 검출축(32)과 타측으로는 웜기어(33)가 형성된다.

이와 같은 형성된 감속수단(30)의 웜기어(33)는 밸브 어셈블리(40)의 측단에 형성된 웜휠(41)과 치합되어 밸브축(42)을 회전시켜 밸브(43)를 개폐하며 상기 밸브 어셈블리(40)의 회전값을 측정하기 위하여 감속수단(30)의 검출축(32)에 주위에 자성을 감지하는 홀센서(50)를 설치하여 제어부(10)에 피드백하도록 구성한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저 자동차에 시동을 걸면 전원이 인가되어 차량의 RPM이 마이크로 프로세서 등으로 구성될 수 있는 제어부(ECU)(10)에 입력되면 RPM의 값에 따라 즉, 고RPM시 밸브를 개방시키며 저RPM시 폐쇄시켜주도록 구동 각도신호를 발생하여 신호에 따라 일정각도만 스텝모터(20)가 정역 회전한다.

이와 같은 고속, 가속, 등판 등과 같은 운전시 차량이 고RPM이 되면 제어부(10)의 구동 각도신호에 따라 스텝모터(20)가 회전하여 감속수단(30)의 회전기어(31)에 구동력을 전달하며 감속수단(30)의 웜기어(33)가 밸브 어셈블리(40)의 웜휠(41)을 회전시켜 밸브(43)를 개방되게 함으로써 흡기량이 증가되도록 하며 저RPM시에는 동일한 전달체계로 구동 각도신호에 따라 밸브(43)를 차단시켜 흡기량을 감소시킨다.

또한 밸브(43)의 개폐작용을 정밀하게 하기 위하여 각도의 오차를 홀센서(50)로 측정하여 피드백시킴으로서 출력값을 가감하여 시스템에 불확실성이 존재하더라도 정밀한 시스템 성능을 유지시킨다.

상기와 같은 본 발명은 자동차 엔진의 RPM에 따라 밸브를 개폐하며 흡기량을 조절하므로써 고속 주행시 토오크밸리의 발생을 방지하여 엔진의 출력을 향시키고 제품의 신뢰감을 높일 수 있는 이점이 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims (4)

1. (1)입력되는 엔진의 RPM 값에 따라 구동각도 신호를 발생하는 제어부와, (2) 상기 제어부의 신호를 받아 설정 각도만큼 일정각도 정역 회전하는 구동수단과, (3) 상기 구동수단의 구동을 받아 회전력을 전달하는 감속수단과, (4) 상기 감속수단과 치합되어 회전하도록 일단에 웜휠을 형성하며 흡기 매니폴드 내측으로 밸브와 밸브축을 형성한 밸브 어셈블리와, (5) 상기 밸브 어셈블리의 회전 각도를 측정하여 제어부의 출력된 값과 밸브의 회전각도의 오차를 제어부의 구동 각도신호 출력값에 가감하도록 제어부에 피드백 시켜주는 센서부로 구성된 것을 특징으로 하는 피드백 기능을 가진 가변흡기 시스템.
2. 청구항 1 에 있어서, 상기 감속수단은 구동수단과 치합되어 회전력을 전달하는 회전기어와, 상기 회전기어에 일측으로 축설되는 검출축과 타측으로는 웜휠에 회전력을 전달하는 웜기어로 구성된 것을 특징으로 하는 피드백 기능을 가진 가변흡기 시스템.
3. 청구항 1 또는 청구항 2 에 있어서, 상기 구동수단은 설정각도만큼 정역 회전되는 스텝모터로 이루어진 것을 특징으로 하는 피드백 기능을 가진 가변흡기 시스템.
4. 청구항 1 에 있어서, 상기 센서부는 상기 감속수단의 검출축 주위에 설치되어 회전각도를 측정할 수 있도록 홀센서로 구성된 것을 특징으로 하는 피드백 기능을 가진 가변흡기 시스템.