KR20020055744A - 가변기통 엔진 로드 제어장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가변기통엔진에 적용되는 엔진로드의 제어에 관한 것이다.
이같은 본 발명은, 복수개로 이루어진 제 1 및 제 2 흡기서지탱크를 각각 독립적으로 분리시킨 상태에서 비활성이 가능한 제 1 흡기서지탱크와 배기메니폴드를 흡배기 단속밸브가 설치된 별도의 통로로 연결한 후, 제 2 스로틀밸브를 통해서는 제 2 흡기서지탱크로 공기를 유입시키고, 제 1 흡기서지탱크로는 새로운 공기의 유입을 조절하도록 제 1 스로틀밸브를 설치 구성하므로서, 실린더의 비활성을 통해 새로운 공기를 유입시키지 않으면서 배기가스를 재순환시켜 배기가스내의 산소 농도 과잉현상을 방지하고, 이에따라 산소센서를 이용한 이론 공연비의 제어가 가능하도록 하며, 더불어 간단한 구조를 통해 연비이득과 배기저감효과를 향상시킴은 물론 전자제어유닛을 통해 그 운용이 가능하도록 하여 가변기통엔진의 산업 이용 가능성을 높이는 가변기통엔진로드 제어장치 및 그 제어방법을 제공한다.

Description

가변기통엔진로드 제어장치 및 그 제어방법{Control method for load variable cylinder engine and device thereof}
본 발명은 가변기통엔진에 적용되는 엔진로드의 제어에 관한 것으로서, 특히 실린더의 비활성(deactivation)을 통해 새로운 공기를 유입시키지 않으면서 배기가스를 재순환시켜 배기가스내의 산소 농도 과잉현상을 방지하고, 이에따라 산소센서를 이용한 이론 공연비의 제어가 가능하도록 하는 가변기통엔진로드 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
종래 가변기통엔진의 엔진로드 제어는 도 1에 도시된 바와같이,
복수개의 제 1 및 제 2 흡기서지탱크(1)(1')를 서로 관통시킨 상태에서, 상기 제 2 흡기서지탱크(1')의 일측단에는 공기의 유입을 조절하는 스로틀밸브(2)를 설치하고, 상기 제 1 및 제 2 흡기서지탱크(1)(1')에는 제 1 및 제 2 실린더(3)(3')를 연결하며, 상기 제 1 및 제 2 실린더(3)(3')에는 촉매부(5)가 결합되어 있는 배기메니폴드(4)를 연결 구성하였다.
즉, 종래 가변기통엔진의 엔진로드 제어는 비활성하고자 하는 실린더(3)(3')에 연료를 분사하지 않으므로서 연소가 일어나지 않도록 하였다.
그러나, 상기와 같은 종래의 장치는 비활성되는 실린더의 경우 스토틀밸브(2)를 통해 제 1 및 제 2 흡기서지탱크(1)(1')로 들어온 공기가 제 1 및 제 2 실린더(3)(3')를 거쳐 배기메니폴드(4)로 빠져나가게 되므로, 가변기통엔진의 산소센서에서 감지되는 산소농도는 과잉상태가 되면서 산소센서를 이용한 가변기통엔진의 이론 공연비 제어가 불가능한 단점을 갖고 있다.
더불어, 상기 배기메니폴드(4)로 공기가 빠져나갈 때, 상기 배기메니폴드(4)에 연결된 촉매부(5)의 촉매온도를 떨어뜨리므로서 촉매의 정화효율이 크게 저하되는 단점을 갖고 있었다.
또한, 실린더를 비활성에서 활성(activation)으로 전환시 가변기통엔진의 부분연소(partial burning)나 연소가 발생되지 않는 가능성이 존재하면서 제품에 대한 성능저하를 초래하는 문제점이 있다.
한편, 비활성된 실린더의 흡기압(Pb1 또는 Pb2)이 배기압(Pex) 보다 낮게 되어 펌핑손실(pumping loss)가 커지면서 가변기통엔진의 산업 이용 가능성이 희박해지는 폐단이 따랐다.
즉, 제 1 실린더(3')가 비활성되는 경우 제 1 흡기서지탱크(1)의 흡기압(Pb1)은 배기메니폴드(4)의 배기압(Pex) 보다 작아지므로(Pb1＜Pex), 가변기통엔진의 펌핑손실이 상당히 존재하면서 그 산업이용 가능성이 희박해지는 것이다.
한편, 도시하지는 않았지만 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 비활성되는 실린더의 흡배기밸브를 모두 닫아 흡배기과정이 일어나지 않도록 하므로서 도 2 및 도 3에서와 같이 오투(otto) 사이클의 P-V선에서 배기과정에 해당하는 실린더내의 압력과 흡기과정에 해당하는 실린더 내 압력을 유사하게 하여 가변기통엔진의 펌핑손실을 줄이는 기술을 제공하였다.
즉, 비활성되는 실린더의 흡배기밸브를 모두 닫아 주도록 해당 밸브마다 비활성 기구가 부착되면서 이를 유압으로 제어하는 기술과, EMV(Electrio Mechanical Valve Train)과 같은 전기 전자적으로 제어하는 기술을 제공하였다.
그러나, 상기와 같은 종래의 다른실시예는 가변기통엔진의 펌핑손실을 줄이는데에는 효과가 있는 반면, 그 구조가 복잡하게 이루어지면서 제품에 대한 가격이 비싸며 안정성이 떨어지는 단점을 갖고 있다.
더불어, 상기의 종래에 적용되는 다른 실시예는, 비활성되는 실린더가 식기 때문에 이를 방지하기 위해 계속 비활성되지 않고 활성을 하여 실린더를 덥힌 다음 또 다시 비활성을 하거나 배기밸브를 열어 배기가스를 실린더에 유입시켜 실린더를 덥히도록 하였는 바, 이로인하여 가변기통엔진의 연비손실을 초래하였다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 복수개로 이루어진 제 1 및 제 2 흡기서지탱크를 각각 독립적으로 분리시킨 상태에서 비활성이 가능한 제 1 흡기서지탱크와 배기메니폴드를 흡배기 단속밸브가 설치된 별도의 통로로 연결한 후, 제 2 스로틀밸브를 통해서는 제 2 흡기서지탱크로 공기를 유입시키고, 제 1 흡기서지탱크로는 새로운 공기의 유입을 조절하도록 제 1 스로틀밸브를 설치 구성하므로서, 실린더의 비활성을 통해 새로운 공기를 유입시키지 않으면서 배기가스를 재순환시켜 배기가스내의 산소 농도 과잉현상을 방지하고, 이에따라 산소센서를 이용한 이론 공연비의 제어가 가능하도록 하며, 더불어 간단한 구조를 통해 연비이득과 배기저감효과를 향상시킴은 물론 전자제어유닛을 통해 그 운용이 가능하도록 하여 가변기통엔진의 산업 이용 가능성을 높이는 가변기통엔진로드 제어장치 및 그 제어방법을 제공하려는 것이다.
도 1은 종래에 적용되는 가변기통엔진로드 제어장치의 구성도.
도 2는 종래의 다른실시예로 가변기통엔진로드 제어에 따른 비활성상태의 P-
V 그래프.
도 3은 종래의 다른실시예로 가변기통엔진로드 제어에 따른 활성상태의 P-V
그래프.
도 4는 본 발명의 일실시예로 가변기통엔진로드 제어장치의 구성도.
도 5는 본 발명의 일실시예로 가변기통엔진로드 제어방법을 보인 플로우챠
트.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1,1'; 제 1,2 흡기서지탱크 2,30; 제 1,2 스로틀밸브
3,3'; 제 1,2 실린더 4 ; 배기메니폴드
5 ; 촉매부 10; 흡배기단속밸브
20; 통로
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 설명하면 다음과 같다.
참고로 이하에 참조되는 도면에 대하여는 설명의 편의상 종래와 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 일실시예로 가변기통엔진로드 제어장치의 구성도이다.
도 4에 도시된 바와같이, 제 1 및 제 2 흡기서지탱크(1)(1')와 제 1 및 제 2 실린더(3)(3')를 연결하고, 상기 제 2 흡기서지탱크(1')의 일측단에는 공기의 유입을 조절하는 제 2 스로틀밸브(2)를 설치하며, 상기 제 1 및 제 2 실린더(3)(3')에는 촉매부(5)가 결합된 배기메니(4)를 연결 구성한 가변기통엔진에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 흡기서지탱크(1)(1')는 각각 독립적으로 분리시켜 제 2 흡기서지탱크(1')의 공기유입은 제 2 스로틀밸브(2)를 통해 이루어지도록 하되,
상기 제 1 흡기서지탱크(1)와 배기메니폴드(4)에는 제 1 실린더(1)의 비활성을 통해 새로운 공기를 유입시키지 않으면서 배기가스를 재순환시키도록 흡배기 단속밸브(10)가 설치된 별도의 통로(20)를 연결하고,
상기 제 1 흡기서지탱크(1)에는 새로운 공기의 유입을 조절하는 제 2 스로틀밸브(30)를 설치 구성하였다.
여기서, 상기 각 밸브의 개방과 닫힘은 전자제어유닛의 제어로 부터 이루어지도록 하는 바, 도 5는 가변기통엔진로드 제어방법을 보인 플로우챠트로서 그 진행단계는,
점화스위치의 온시 제 1 흡기서지탱크(1)에 연결된 제 1 스로틀밸브(30)를 닫고 제 1 흡기서지탱크(1)와 배기메니폴드(4)의 통로(20)에 설치된 흡배기단속밸브(10)를 개방시킨 후 제 2 스로틀밸브(2)를 개방하면서 엔진로드를 제어하는 단계와;
상기 엔진로드의 제어시 제 2 스로틀밸브(2)의 개방각이 지정 스로틀각(K)을 초과하였는가를 판단하는 단계와;
상기 판단결과 제 2 스로틀밸브(2)의 개방각이 지정 스로틀각(K)보다 작으면 상기의 과정을 반복하고, 크면 흡배기단속밸브(10)를 닫고 제 1 흡기서지탱크(1)에 연결된 제 1 스로틀밸브(30)를 개방시키면서 엔진로드를 제어하는 단계와;
상기 엔진로드의 제어와 함께 점화스위치를 오프시에는 엔진로드의 제어를 중지하고, 점화스위치를 계속적으로 온시에는 상기 과정을 반복 수행하는 단계; 로 진행된다.
이와같이 구성된 본 발명의 일실시예에 대한 작용을 첨부된 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제 1 및 제 2 흡기서지탱크(1)(1')를 각각 독립적으로 분리하여 둔 상태에서, 상기 제 2 흡기서지탱크(1')의 공기유입은 제 2 스로틀밸브(2)를 통해 이루어지도록 한다.
그리고, 상기 제 1 흡기서지탱크(1)와 배기메니폴드(4)에는 제 1 실린더(1)의 비활성을 통해 새로운 공기를 유입시키지 않으면서 배기가스를 재순환시키도록 흡배기 단속밸브(10)가 설치된 별도의 통로(20)를 연결한 후, 상기 제 1 흡기서지탱크(1)에는 새로운 공기의 유입을 조절하는 제 2 스로틀밸브(30)를 설치 구성한다.
이후, 가변기통엔진을 점화시키기 위한 점화스위치를 온시키면, 전자제어유닛(도시하지 않음)에서는 점화스위치의 온에 따라 제 1 흡기서지탱크(1)에 연결된 제 1 스로틀밸브(30)를 닫고, 상기 제 1 흡기서지탱크(1)와 배기메니폴드(4)의 통로(20)에 설치된 흡배기단속밸브(10)는 개방시킨다.
이때, 상기 제 1 스로틀밸브(30)와 닫힘에 따라 제 1 흡기서지탱크(1)에서는 새로운 공기의 유입이 이루어지지 않게 되는 바,
상기 흡배기단속밸브(10)의 개방으로 부터 비활성이 이루어지는 제 1 실린더(1)로는 배기가스의 재순환이 이루어지고, 이에따라 상기 전자제어유닛에서는 제 2 스로틀밸브(2)의 스로틀각을 조정하여 엔진로드를 제어하게 되는 것이다.
한편, 상기 전자제어유닛을 통해 가변기통엔진의 로드가 제어되고 있는 상태에서, 상기 제 2 스로틀밸브(2)의 개방각이 지정 스로틀각(K)을 초과하였는가를 판단하게 되는데,
상기 제 2 스로틀밸브(2)의 개방각이 지정 스로틀각(K)보다 작으면, 상기 전제어유닛에서는 상기의 과정을 반복하면서 엔진로드를 지속으로 제어하게 된다.
그리고, 상기 제 2 스로틀밸브(2)의 개방각이 지정 스로틀각(K)보다 크면, 상기 전자제어유닛에서는 흡배기단속밸브(10)를 닫음과 동시에 제 1 흡기서지탱크(1)에 연결된 제 1 스로틀밸브(30)를 개방하므로서 가변기토엔진의 로드를 제어하게 되는 것이다.
여기서, 상기 가변기통엔진을 점화시킨 점화스위치를 오프시키는 경우, 상기 전자제어유닛에서는 가변기통엔진의 로드 제어를 중지하게 되지만, 만약 점화스위치의 오프가 이루어지지 않을 경우에는 상기 과정을 반복 수행하도록 하였다.
이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 복수개로 이루어진 제 1 및 제 2 흡기서지탱크를 각각 독립적으로 분리시킨 상태에서 비활성이 가능한 제 1 흡기서지탱크와 배기메니폴드를 흡배기 단속밸브가 설치된 별도의 통로로 연결한 후, 제 2 스로틀밸브를 통해서는 제 2 흡기서지탱크로 공기를 유입시키고, 제 1 흡기서지탱크로는 새로운 공기의 유입을 조절하도록 제 1 스로틀밸브를 설치 구성하므로서, 실린더의 비활성을 통해 새로운 공기를 유입시키지 않으면서 배기가스를 재순환시켜 배기가스내의 산소 농도 과잉현상을 방지하고, 이에따라 산소센서를 이용한 이론 공연비의 제어가 가능하도록 하며, 더불어 간단한 구조를 통해 연비이득과 배기저감효과를 향상시킴은 물론 전자제어유닛을 통해 그 운용이 가능하도록 하여 가변기통엔진의 산업 이용 가능성을 높이는 효과를 제공한다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

Claims (2)

  1. 제 1 및 제 2 흡기서지탱크와 제 1 및 제 2 실린더를 연결하고, 제 2 흡기서지탱크의 일측단에는 공기의 유입을 조절하는 제 2 스로틀밸브를 설치하며, 제 1,2 실린더에는 촉매부가 결합된 배기메니를 연결 구성한 가변기통엔진에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 흡기서지탱크는 각각 독립적으로 분리시켜 제 2 흡기서지탱크의 공기유입은 제 2 스로틀밸브를 통해 이루어지도록 하되,
    상기 제 1 흡기서지탱크와 배기메니폴드에는 제 1 실린더의 비활성을 통해 새로운 공기를 유입시키지 않으면서 배기가스를 재순환시키도록 흡배기 단속밸브가 설치된 별도의 통로를 연결하고,
    상기 제 1 흡기서지탱크에는 새로운 공기의 유입을 조절하는 제 2 스로틀밸브를 설치 구성함을 특징으로 하는 가변기통엔진로드 제어장치.
  2. 점화스위치의 온시 제 1 흡기서지탱크에 연결된 제 1 스로틀밸브를 닫고 제 1 흡기서지탱크와 배기메니폴드의 통로에 설치된 흡배기단속밸브를 개방시킨 후 제 2 스로틀밸브를 개방하면서 엔진로드를 제어하는 단계와;
    상기 엔진로드의 제어시 제 2 스로틀밸브의 개방각이 지정 스로틀각을 초과하였는가를 판단하는 단계와;
    상기 판단결과 제 2 스로틀밸브의 개방각이 지정 스로틀각보다 작으면 상기의 과정을 반복하고, 크면 흡배기단속밸브를 닫고 제 1 흡기서지탱크에 연결된 제1 스로틀밸브를 개방시키면서 엔진로드를 제어하는 단계와;
    상기 엔진로드의 제어와 함께 점화스위치를 오프시에는 엔진로드의 제어를 중지하고, 점화스위치를 계속적으로 온시에는 상기 과정을 반복 수행하는 단계; 로 진행함을 특징으로 하는 가변기통엔진로드 제어방법.
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