KR20010059307A - 차량 전자 메케니컬 밸브 시스템의 실린더 휴지 제어 방법 - Google Patents

차량 전자 메케니컬 밸브 시스템의 실린더 휴지 제어 방법

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Abstract

전자 메케니컬 밸브 시스템에서 연비 저감을 위하여 실린더 휴지시 휴지 직후의 엔진 토오크의 변동을 최소화 할 수 있도록 한 차량의 전자 메케니컬 밸브 시스템의 휴지 제어 방법에 관한 것으로,
본 발명은 엔진 운전 중 실린더 휴지 영역에 진입 여부를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 실린더 휴지 영역에 진입하였으면, 현재 배기 과정중에 있는 실린더를 확인하고, 확인된 실린더에 공기량 증감율을 계산하여 배기 과정 중인 실린더가 흡기 과정일 때 증감율 만큼 공기량을 증가하며, 상기 공기량 증가 후 다음 휴지 실린더를 공기량을 증감율 만큼 감소하고, 상기 공기량 증감율이 0 인가를 판단하여 상기 증감율이 0 이 될 때까지 반복 수행하는 단계와; 상기 단계에서 증감율이 0 이 되었으면 다음 실린더가 휴지 영역이 벗어났는가를 확인하고 확인된 실린더의 공기량 증감율을 계산하여 배기 과정 중에 있는 실린더가 흡입 과정일 때 공기량을 증감율 만큼 감소하고, 상기 공기량 감소 후 다음 실린더에 공기량을 증감율 만큼 증가하며, 상기 공기량 증감율이 0 인가를 판단하여 증감율이 0 이 될 때 까지 반복하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

차량 전자 메케니컬 밸브 시스템의 실린더 휴지 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING A CYLINDER DEACTIVATION OF ELECTRO MECHANICAL VALVE SYSTEM IN VEHICLE}
본 발명은 차량의 전자 메케니컬 밸브 시스템의 실린더 휴지 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자 메케니컬 밸브 시스템에서 연비 저감을 위하여 실린더 휴지시 휴지 직후의 엔진 토오크의 변동을 최소화 할 수 있도록 한 차량의전자 메케니컬 밸브 시스템의 휴지 제어 방법에 관한 것이다.
최근들어 엔진의 밸브 트레인(VALVE TRAIN)은 여러 가지 가변 기구에 많이 적용되는 분야이며. 이러한 가변 기구를 통하여 엔진의 성능/연비/배기를 저감하려는 노력들이 저마다 광범위하게 진행되고 있는 실정이다.
이러한 실정에서 밸브 트레인의 한 종류로 전자 메케니컬 밸브(ELECTRO MECHANICAL VALVE)시스템이 향후 중요한 가변 기구로 채택되고 있다.
상기 전자 메케니컬 밸브 시스템은 기존 엔진의 캠(CAM)을 없애고 거기에 일종의 솔레노이드 밸브를 장착하여 전기적으로 밸브를 개폐 시키는 장치이다.
그러나 상기 전자 메케니컬 밸브 시스템에서 중요한 연비 저감 기술인 실린더 휴지 기구를 적용할 경우 실린더 휴지 직후의 엔진 진동을 저감할 수 있는 문제점이 부각되게 되는데, 상기 실린더 휴지는 4 실린더 엔진의 경우 부분 부하에서 2 실린더는 혼합기를 넣지 않고 물론 점화도 하지 않고, 나머지 두 실린더만으로 엔진이 운전되게 한다는 것이다.
가솔린 엔진에서 부분 부하의 연료 소모율을 악화시키는 요인 중에 큰 부분을 차지하는 것은 펌핑 손실이 있다.
이것은 원하는 엔진의 출력을 내기 위해 강제로 스로틀 밸브를 닫아서 연소실로 들어오는 공기량을 조절하여 엔진의 출력을 조절한다는 의미이며 이것은 가솔린이 가지고 있는 근본적인 한계이다.
4 실린더 엔진이면 4 개의 실린더 엔진에서 크랭크각 에 대하여 도 1 에 도시한 바와 같이 각각 나온 토오크의 평균이 차량에 전달되는 엔진 토오크가 된다.
만약 2 실린더에 공기와 연료가 공급이 되지 않는다면 2 실린더 휴지시 엔진에서 나오는 토오크는 도 3 에 도시한 바와 같이 반으로 줄게 된다.
반면에 나머지 2 실린더에 공기와 연료를 넣으면(두 배정도) 2 실린더 휴지 제어시 도 2 에 도시한 바와 같이 2 실린더 만으로 요구하는 토오크를 낼 수가 있게 된다. 이 경우 중요한 것은 펌핑이 줄어들게 된다는 것이다.
다시 말하면, 4 실린더 엔진의 경우 4 개의 실린더로 100이라는 토오크를 출력하던 경우와 2 개의 실린더는 구동하지 않고, 2 개 실린더만을 100 이라는 토오크로 출력할 경우와 비교하면 2 개 실린더를 펌핑하지 않게 되어 펌핑이 적어서 연비가 좋아진 다는 것이다.
그러나 상기 실린더 2 개를 구동 및 정지하는 과정 중에 급격한 엔진 토오크의 변동이 발생하므로 운전자의 쇼크를 크게 느끼게 된다는 것이다.
이와 같이 종래에는 실린더의 휴지 과정에서 엔진 토오크 변동을 최소화하기 위한 제어가 필요하다,
그러나 종래의 밸브 시스템에서는 실린더 휴지시 하나의 정해진 흡기 밸브 시간을 사용하게 되므로 휴지 및 구동시 급격한 엔진 토오크에 변동이 발생하게 되는 문제점을 가지게 되었다.
따라서 본 발명의 목적은 전자 메케니컬 밸브 시스템에서 흡기 밸브의 개폐 시간을 조절하여 실린더로 들어오는 공기량을 제어함으로써, 실린더 휴지 직후의 엔진 진동을 저감할 수 있도록 하고자 하는데 있다.
도 1은 종래 4 실린더의 크랭크각에 대한 출력 토오크 파형도
도 2는 종래 4 실린더의 2 실린더 휴지 제어시 출력 토오크 파형도
도 3은 종래 4 실린더의 2 실린더 휴지시 출력 토오크 파형도
도 4는 본 발명에 이용되는 전자 메케니컬 밸브 시스템의 제어 블록도
도 5는 본 발명 전자 메케니컬 밸브 시스템의 실린더 휴지 제어 방법에 대한 플로우챠트
도 6은 본 발명 전자 메케니컬 밸브 시스템의 실린더 휴지 제어 방법에 대한 토오크 파형도
상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 엔진 운전 중 실린더 휴지 영역에 진입 여부를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 실린더 휴지 영역에 진입하였으면, 현재 배기 과정중에 있는 실린더를 확인하고, 확인된 실린더에 공기량 증감율을 계산하여 배기 과정 중인 실린더가 흡기 과정일 때 증감율 만큼 공기량을 증가하며, 상기 공기량 증가 후 다음 휴지 실린더를 공기량을 증감율 만큼 감소하고, 상기 공기량 증감율이 0 인가를 판단하여 상기 증감율이 0 이 될 때까지 반복 수행하는 단계와; 상기 단계에서 증감율이 0 이 되었으면 다음 실린더가 휴지 영역이 벗어났는가를 확인하고 확인된 실린더의 공기량 증감율을 계산하여 배기 과정 중에 있는 실린더가 흡입 과정일 때 공기량을 증감율 만큼 감소하고, 상기 공기량 감소 후 다음 실린더에 공기량을 증감율 만큼 증가하며, 상기 공기량 증감율이 0 인가를 판단하여 증감율이 0 이 될 때 까지 반복하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.
그러므로 본 발명에 의하면, 전자 메케니컬 밸브 시스템에서 실린더의 휴지 영역 진입시에는 배기 과정에서 흡기 과정의 공기량을 증가 및 감소하고, 휴지 영역을 벗어났을 때 배기 과정에서 흡기 과정의 공기량을 감소 및 증가하는 시간을 제어하도록 함으로써, 실린더의 휴지 전후에서 토오크 변동을 줄일 수 있게 되어 진동 쇼크를 저감할 수 있게 되는 것이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부되는 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 이용되는 전자 메케니컬 밸브 시스템의 제어 블록도로서,전자 메케니컬 밸브(400)가 장착된 4 실린더의 엔진(401)과; 상기 엔진(401)의 전자 메케니컬 밸브(EMV)의 구동을 제어하는 전자 메케니컬 밸브 제어기(402)와; 상기 엔진(401)의 회전수를 감지하는 크랭크 위치 센서(403)와; 상기 엔진(401)에 흡입 공기량을 제어하는 공기량 센서(404)와; 상기 센서들로 부터 입력되는 신호를 기 설정된 프로그램에 의하여 공기량의 증감율을 계산하고, 이 계산된 공기량 증감율로 흡입 공기량을 증감 제어하는 전자제어장치(405)로 구성되게 된다.
도 5는 본 발명 전자 메케니컬 밸브 시스템의 실린더 휴지 제어 방법에 대한 플로우챠트로서, 엔진을 운전하는 단계(511)와; 상기 단계(511)에서 운전중 실린더 휴지 영역에 진입 여부를 판단하는 단계(512)와; 상기 단계(512)에서 실린더 휴지 영역에 진입하였으면, 현재 배기 과정중에 있는 실린더를 확인하는 단계(513)와; 상기 단계(513)에서 배기 과정중 실린더가 확인되면 증감율을 계산하는 단계(514)와; 상기 단계(514)에서 계산된 증감율로 배기 과정 중 실린더가 흡기 과정 일 때 공기량을 증가하는 단계(515))와; 상기 단계(515)에서 공기량 증가 후 다음 휴지 실린더를 공기량 증가율 만큼 감소하는 단계(516)와; 상기 단계(516)에서 공기량 증감율이 0 이하인가를 판단하는 단계(517)와; 상기 단계(517)에서 증감율이 0 이하이면, 다음 휴지 영역이 벗어났는가를 판단하는 단계(519)와; 상기 단계(519)에서 휴지 영역이 벗어났으면 상기 배기 과정 중에 있는 실린더를 확인하는 단계(520)와; 상기 단계(520)에서 배기 과정의 실린더가 확인되면 증감율을 계산하는 단계(521)와; 상기 단계(521)에서 배기 과정 중 실린더가 흡기 과정 일 때 공기량을 증감율 만큼 감소하는 단계(522)와; 상기 단계(522)에서 공기량 감소 후다음 실린더에 공기량을 증감율 만큼 증가하는 단계(523)와; 상기 단계(523)에서 공기량 증감율이 0 이하인가를 판단하여 증감율이 0 이하가 될 때 까지 반복하는 단계(524)로 이루어지게 된다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 엔진(401)에 시동을 걸어 운전을 시작하는 상태에서 전자제어장치(405)에서는 크랭크 위치 센서(403)와 공기량 센서(404)를 통해서 엔진 회전수와 공기량을 감지하여 엔진(401)의 실린더가 휴지 영역에 진입하였는가를 판단하게 된다(단계511).
이때 상기 실린더가 휴지 영역에 진입하지 않았으면 4 실린더 엔진 운전을 진행하게 된다.
그러나 상기 엔진(401)의 실린더가 휴지 영역에 진행하였으면, 상기 전자제어장치(405)에서는 휴지 영역에 감지된 실린더가 현재 배기 과정 중에 있는가를 확인하게 된다(단계513).
상기 실린더가 배기 과정에 있으면 전자제어장치(405)에서는 기 설정된 프로그램에 의하여 증가율(ri) = 0.25 ×i 계산하게 된다(단계514).
이어서 상기 전자제어장치(405)에서는 상기 계산된 증가율(ri)를 도 6 에 도시한 바와 같이 전자 메케니컬 밸브 구동 제어기(402)를 통해서 상기 엔진(401)의 전자 메케니컬 밸브(400)를 개폐 시간을 제어하여 상기 배기 과정에 흡입 과정일 때 실린더 흡입 공기량에 증가시키게 된다(단계515).
상기 실린더 흡입 공기량을 증가시킨 상태에서 전자제어장치(405)에서는 기설정된 프로그램에 의하여 다음 실린더는 최종적으로 휴지해야 할 실린더이므로 다음 실린더에 상기 증가율(ri)만큼 도 6 에 도시한 바와 같이 전자 메케니컬 밸브 구동 제어기(402)를 통해서 상기 엔진(401)의 전바 메케니컬 밸브를 개폐 시간을 제어하여 공기량을 감소시킨다(단계516).
그리고 상기 전자제어장치(405)에서는 상기 흡입 공기량 증가 및 감소된 증감율(ri)이 "0" 이하 인가를 판단하게 되고, 이때 상기 공기량 증감율(ri)이 "0" 이 아니면 상기 계산된 공기량 증감율(ri)을 최종적으로 휴지 해야 할 실린더에서 증감율 (ri)이 "0"에 도달할 때 까지 반복 수행하게 된다(단계517).
한편 상기 휴지 영역에 진입한 실린더에 대하여 공기량 증감율을 "0" 로 한 상태에서 전자제어장치(405)에서는 도 6 에 도시한 바와 같이 다음 실린더(2실린더)를 감지하게 되고(단계518), 이 감지된 실린더에 대하여 크랭크 위치 센서(403)와 공기량 센서(404)를 통해서 엔진 회전수와 공기량을 감지하여 엔진(401)의 실린더가 휴지 영역에 벗어났는가를 판단하게 된다(단계519).
이때 상기 실린더가 휴지 영역에 벗어나지 않았으면 계속해서 다음 실린더를 운전하게 된다.
그러나 상기 엔진(401)의 실린더가 휴지 영역을 벗어났으면, 상기 전자제어장치(405)에서는 휴지 영역에 감지된 실린더가 현재 배기 과정 중에 있는가를 확인하게 된다(단계520).
상기 실린더가 배기 과정에 있으면 전자제어장치(405)에서는 기 설정된 프로그램에 의하여 감소율(ri) = 0.25 ×i 계산하게 된다(단계521).
이어서 상기 전자제어장치(405)에서는 상기 계산된 증가율(ri)을 상기 배기과정에 흡입 과정일 때 도 6 에 도시한 바와 같이 전자 메케니컬 밸브 구동 제어기(402)를 통해서 상기 엔진(401)의 전자 메케니컬 밸브(400)의 개폐 시간을 제어하여 다음 실린더 흡입 공기량에 감소시키게 된다(단계522).
상기 다음 실린더 흡입 공기량을 감소시킨 상태에서 전자제어장치(405)에서는 기 설정된 프로그램에 의하여 다음 실린더에 도 6 에 도시한 바와 같이 전자 메케니컬 밸브 구동 제어기(402)를 통해서 상기 엔진(401)의 전자 메케니컬 밸브의 개폐 시간을 제어하여 상기 증가율(ri)만큼의 공기량을 증가시킨다(단계523).
그리고 상기 전자제어장치(405)에서는 상기 흡입 공기량 증가 및 감소된 증감율(ri)이 "0" 이하 인가를 판단하게 되고, 이때 상기 공기량 증감율(ri)이 "0" 이 아니면 상기 계산된 공기량 증감율(ri)이 "0"에 도달할 때 까지 반복 수행하고 상기 공기량 증감율(ri)이 "0" 에 도달하였으면 4 실린더 운전을 하게 된다.(단계524).
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 전자 메케니컬 밸브 시스템에서 흡기 밸브의 개폐 시간을 조절하여 실린더로 들어오는 공기량을 제어하되, 상기 실린더의 휴지 영역 진입시에는 배기 과정에서 흡기 과정의 공기량을 증가 및 감소하고, 휴지 영역을 벗어났을 때 배기 과정에서 흡기 과정의 공기량을 감소 및 증가하는 시간을 제어하도록 함으로써, 실린더의 휴지 전후에서 토오크 변동을 줄일 수 있게 되어 진동 쇼크를 저감할 수 있게 되는 것이다.

Claims (3)

  1. 전자 메케니컬 밸브 시스템에서 실린더의 휴지 영역 진입 여부를 판단하여 휴지 영역 진입시 최종 휴지시 까지 배기 과정에서 흡기 과정의 공기량을 기설정된 계산에 의하여 증감율로 증가 및 감소하고, 상기 공기량 증감율이 "0" 일 때 까지 증감하는 단계와, 상기 단계에서 실린더가 휴지 영역을 벗어났을 때 배기 과정에서 흡기 과정의 공기량을 기설정된 계산에 의하여 증감율로 감소 및 증가하고 공기량 증감율이 "0" 일때까지 증감을 반복 수행하고 4 실린더 운전을 하도록 하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 차량 전자 메케니컬 밸브 시스템의 실린더 휴지 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 실린더 휴지 영역 진입시 공기량 증감하는 단계는 엔진 운전 중 실린더 휴지 영역에 진입 여부를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 실린더 휴지 영역에 진입하였으면, 현재 배기 과정중에 있는 실린더를 확인하고, 확인된 실린더에 공기량 증감율을 계산하여 배기 과정 중인 실린더가 흡기 과정일 때 증감율 만큼 공기량을 증가하며, 상기 공기량 증가 후 다음 휴지 실린더를 공기량을 증감율 만큼 감소하고, 상기 공기량 증감율이 0 인가를 판단하여 상기 증감율이 0 이 될 때까지 반복 수행하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 차량 전자 메케니컬 밸브 시스템의 실린더 휴지 제어 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 휴지 영역을 벗어난 공기량 증감하는 단계는 휴지를 벗어난 실린더의 공기량 증감율을 계산하여 배기 과정 중에 있는 실린더가 흡입 과정일 때 공기량을 증감율 만큼 감소하고, 상기 공기량 감소 후 다음 실린더에 공기량을 증감율 만큼 증가하며, 상기 공기량 증감율이 0 인가를 판단하여 증감율이 0 이 될 때 까지 반복하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 차량 전자 메케니컬 밸브 시스템의 실린더 휴지 제어 방법.
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