KR20020095666A - 내연기관 밸브 개폐시기 가변장치의 셀프 클리닝 제어방법 - Google Patents

Abstract

내연기관이 정지해 있는 상태에서는 물론이고, 구동되고 상태에서도 오일 플로우 컨트롤 밸브와 VVT 유닛의 셀프 클리닝이 이루어지도록 함으로써, 밸브 개폐시기 가변장치의 제어성 및 내구성을 향상시킬 수 있도록 하고, 고장을 미리 방지하여 배기가스 증대를 억제시킬 수 있도록:

내연기관의 밸브 개폐시기 가변장치에 있어서, 각종의 센서로들로부터 입력되는 정보를 판독한 상태에서 내연기관이 현재 정지상태인가를 판단하여 정지상태에서는 오일 플로워 컨트롤 밸브의 듀티율을 0%와 100%로 교번 제어하여 오일 플로우 컨트롤 밸브와 VVT 유닛을 동작시키는 동작을 기준 회수 이상 실시하고 종료하는 제어가 이루어지고, 동작상태에서는 현재의 최적 밸브시간을 설정한 후 클리닝 조건에 만족하면, 상기 설정된 밸브시간에 진각량과 지각량을 교번적으로 더한 밸브시간으로 오일 플로우 컨트롤 밸브와 VVT 유닛을 동작시키고 원위치 시키는 동작을 기준회수 이상 실시한 후 종료하는 셀프 클리닝 제어방법을 제공한다.

Description

내연기관 밸브 개폐시기 가변장치의 셀프 클리닝 제어방법{METHOD OF CONTROLLING SELF-CLEANING FOR VARIABLE VALVE TIMING APPARATUS FOR AN INTERNAL COMBUSTION}

본 발명은 내연기관 밸브 개폐시기 가변장치의 셀프 클리닝(Selp - Cleaning) 제어방법에 관한것으로서, 보다 상세하게는 내연기관의 작동 정지는 물론 운전중에도 셀프 기능이 이루어지도록 하여 제어성 및 내구성이 향상되고, 고장을 미리 방지하여 배기가스 증대를 억제시킬 수 있는 밸브 개폐시기 가변장치의 셀프 클리닝 제어방법에 관한 것이다.

내연기관에 있어서의 흡,배기밸브는 크랭크축과 체인 또는 타이밍 벨트로 연결되어 함께 회전하는 캠축에 형성된 캠에 의해 구동되면서 개폐작용이 이루어지도록 구성되어 있다.

그리고 기관을 출력을 향상시키기 위하여는 밸브의 개폐속도 및 그 리프량을 크게 설정하여 밸브가 열리는 면적을 크게함으로써, 다량의 공기가 연소실로 흡입되도록 하는 것이 바람직하다.

그러나 밸브속도 및 리프트량이 과다하게 크면, 밸브가 밸브시이트와 출돌하거나 밸브의 운동이 캠의 프로파일과는 관계하지 않게 됨으로써, 소음이 커지고 밸브가 파손되는 원인이 되기도 한다.

이에따라 최근에는 밸브의 개폐시기를 엔진의 작동 조건에 따라 가변시켜 회적의 출력과 연비 향상을 도모할 수 있는 흡,배기밸브 가변장치가 제안되고 있으며, 실차에도 적용되고 있는 실정이다.

그 일예를 살펴보면, 도1, 2에서와 같이, 흡기 캠축(2)의 전단부에 형성된 스프로켓(4) 내부에 VVT 유닛(Variable Valve Timing Unit, 6)을 배치하고, 이의 VVT 유닛(6)에는 오일 플로우 컨트롤 밸브(8)가 포함되어 있으며, 상기 오일 플로우 컨트롤 밸브(8)는 오일펌프(10)로부터 VVT 유닛(6)으로 공급되는 유압의 유로를 변화시키게 된다.

그리고, 상기 VVT 유닛(6)은 도 2에서와 같이, 스프로켓(4)과 일체로 형성된 하우징(12)과, 캠축(2)과 일체로 형성되어 상기 하우징(12)의 내부에 위치하는 로터 베인(14)으로 이루어진다.

이에따라 유압이 도2의 (A)에서와 같이 로터 베인(14)의 우측으로 공급되면, 로터 베인(14) 반시계 방향으로 회전하고, 도2의 (B)에서와 같이 유압이 로터 베인(14)의 좌측으로 공급되면 로터 베인(14)이 시계방향으로 회전하면서 캠축(2)을 회전시켜 캠의 위상차를 조절함으로써, 밸브 개폐시기를 가변적으로 조절할 수 있게 되는 것이다.

이러한 흡,배기밸브의 개폐시기 가변장치에 있어서는 전자제어유닛의 지령에 따라 상기 VVT 유닛과 오일 플로우 컨트롤 밸브가 정확하게 제어되어야만 밸브 개폐시기를 엔진의 운전상태에 따라 정확하게 제어할 수 있게 된다.

이에따라 상기 VVT 유닛과 오일 플로우 컨트롤 밸브는 이물질이나 퇴적물을 제거하여 줄 수 있는 클리닝 수단을 구비하는 것이 바람직하다.

그러나 종래 밸브 개폐시기 가변장치는 자체 클리닝 수단이 구비되어 있지 않은 바, VVT 유닛과 오일 플로우 컨트롤 밸브의 클리닝은 전무한 상태이다.

이에따라 동력원인 유체에 포함되어 있는 이물질이 VVT 유닛과 오일 플로우 컨트롤 밸브등에 퇴적되면서 구동을 방해하여 제어성이 저하됨은 물론 내구성에도 심각한 영향을 미치게 된다는 문제점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 내연기관이 정지해 있는 상태에서는 물론이고, 구동되고 상태에서도 오일 플로우 컨트롤 밸브와 VVT 유닛의 셀프 클리닝이 이루어지도록 함으로써, 밸브 개폐시기 가변장치의 제어성 및 내구성을 향상시킬 수 있도록 하고, 고장을 미리 방지하여 배기가스 증대를 억제시킬 수 있는 제어방법을 제공함에 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 밸브 개폐시기 가변장치의 구성도.

도 2의 (A)(B)는 도 1의 작동 상태도.

도 3은 본 발명에 의한 작동 흐름도이다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은 내연기관의 밸브 개폐시기 가변장치에 있어서,

각종의 센서로들로부터 입력되는 정보를 판독한 상태에서 내연기관이 현재 정지상태인가를 판단하는 제1 단계와; 상기 제1 단계에서 내연기관이 현재 정지상태로 판단되면, 오일 플로워 컨트롤 밸브의 듀티율을 0%와 100%로 교번 제어하여 오일 플로우 컨트롤 밸브와 VVT 유닛을 동작시키는 동작을 기준회수 이상 실시한 후 기준횟수 이상 실시하고 종료하는 제2 단계와; 상기 제1 단계에서 내연기관이 현재 정지 상태가 아니라고 판단되면, 상기 정보에 의해 최적의 밸브시간을 설정한 후 클리닝 조건에 만족하는가를 판단하는 제3 단계와; 상기 제3 단계의 조건을 만족하면, 상기 제3 단계에서 설정된 밸브시간에 진각량과 지각량을 교번적으로 더한 밸브시간으로 오일 플로우 컨트롤 밸브와 VVT 유닛을 동작시키고 원위치 시키는 동작을 기준회수 이상 실시한 후 종료하는 제4 단계를 포함하여 이루어지는 내연기관의 밸브 개폐시기 가변장치의 셀프 클리닝 제어방법을 제공한다.

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1 및 도2는 본 발명에 의한 밸브 개폐시기 가변장치의 사시도 및 VVT 유닛의 작동 상태를 보인 단면도로서, 이는 전자제어유닛(ECU)로부터의 전기적인 제어신호에 따라 유체의 흐름을 제어하는 오일 플로우 컨브롤 밸브(8)와 이 오일 플로우 밸브(8)의 작동에 따라 유압의 힘으로 캠축(2)을 구동시켜 밸브(16)의 개폐시기를 조절하여 줄 수 있는 VVT 유닛(Variable Valve Timing Unit, 6)을 포함하여 이루어진다.

그리고 상기 전자제어 유닛(ECU)는 크랭크 포지션 센서(18)과 캠 포지션 센서(20), 그리고 엔진 RPM 센서(22), 스로틀 포지션 센서(24), 차속센서(26), 수온센서(28)등을 포함하는 각종의 센서로부터 입력되는 신호에 따라 현재 내연기관의 운전상태를 판단하게 된다.

이러한 밸브 개폐시기 가변장치에 있어서, 본 발명은 상기 VVT 유닛(6)과 오일 플로우 컨트롤 밸브(8)를 클리닝하여 줄 수 있는 제어방법을 제공하는데 있다.

그 일예를 도 3에 도시하고 있으며, 이를 구체적으로 살펴보면, 먼저 엔진의 각 부위에 배치되어 있는 센서로들로부터 입력되는 각종 정보를 판독한 후(S100), 내연기관이 현재 스톱 상태인지를 판단하게 된다(S110).

상기 S110 단계에서 내연기관이 시동 정지 상태로 판단되면, 오일 플로우 컨트롤 밸브(8)의 듀티율을 0 % 제어한 후에(S120) 다시 100% 로 제어하고(S130) 이를 계속적으로 카운트하여 반복 회수가 기준값인가를 판단하여(S140) 그렇다고 하면 종료하게 된다.

이는 내연기관의 정지상태에서도 클리닝이 이루어지도록 하기 위함인 것이다.

그리고 상기 S110 단계에서 엔진이 스톱 상태가 아니라고 판단되면, 현재의 운전 상태에서의 최적의 밸브 개폐 시간을 결정한 후(S150), 상기 S100 단계에서 판독된 정보에 따라 클니링 조건인가를 판단하게 된다(S160).

상기에서 클리닝 조건의 변수는 엔진 회전수의 변화와 엔진의 부하 상태,스로틀 개도 변화량, 차속변화가 기준값 이하이고, 냉각수온이 기준값 이상인가를 판단하여 이 조건이 만족할 때 다음단계로 진행이 이루어지게 된다.

상기 S160 단계에서 조건을 만족하지 않을 때에는 리턴되고, 조건을 만족할 때에는 상기 S150 단계에서 산출된 밸브 개폐시간에서 엔진 RPM과 로드에 따른 진각량을 더한 밸브시간을 산출하여 작동한 후(S170), 다시 설정 밸브시간으로 원위치 시킨다(S180).

그리고 상기 S150 단계에서 산출된 밸브 개폐시간에서 엔진 RPM과 로드에 따른 지각량을 뺀 밸브시간을 산출하여 작동한 후(S190), 다시 설정 밸브시간으로 원위치 시키는(S200) 동작을 반복적으로 실시하면서 반복 동작을 계속 카운트하여 반복 회수가 기준값인가를 판단하여(S210), 반복 회수가 기준값 이상이면 종료한다.

상기에서의 진각량 및 지각량은 내연기관의 토오크 변화가 해당 출력의 5%가 넘지 않도록 RPM 및 부하별로 설정하여 이의 범위내에서 클리닝이 이루어지도록 하는 것이 바람직한데, 이는 운전자가 클리닝 동작에 의한 운전성 악화를 전혀 느끼지 못하도록 하기 위함이다.

이와같이 밸브시간을 일정 조건 범위내에서 진각과 지각량을 더하여 산출하고 이에따른 밸브 개폐시기 가변장치를 구동시킴으로써, 유압의 공급과 배출시에 오일 플로우 컨트롤 밸브(4)와 VVT 유닛(6)내에 잔존하는 이물질등을 배출시켜 클리닝이 이루어지도록 한 것이다.

이상에서와 같이, 본 발명에 의하면 내연기관이 정지해 있는 상태에서는 물론이고, 구동되고 상태에서도 오일 플로우 컨트롤 밸브와 VVT 유닛의 셀프 클리닝이 이루어지도록 함으로써, 밸브 개폐시기 가변장치의 제어성 및 내구성을 향상시킬 수 있도록 하고, 고장을 미리 방지하여 배기가스 증대를 억제시킬 수 있는 발명인 것이다.

Claims (3)

1. 내연기관의 밸브 개폐시기 가변장치에 있어서,

   각종의 센서로들로부터 입력되는 정보를 판독한 상태에서 내연기관이 현재 정지상태인가를 판단하는 제1 단계와;

   상기 제1 단계에서 내연기관이 현재 정지상태로 판단되면, 오일 플로워 컨트롤 밸브의 듀티율을 0%와 100%로 교번 제어하여 오일 플로우 컨트롤 밸브와 VVT 유닛을 동작시키는 동작을 기준회수 이상 실시한 후 기준횟수 이상 실시하고 종료하는 제2 단계와;

   상기 제1 단계에서 내연기관이 현재 정지 상태가 아니라고 판단되면, 상기 정보에 의해 최적의 밸브시간을 설정한 후 클리닝 조건에 만족하는가를 판단하는 제3 단계와;

   상기 제3 단계의 조건을 만족하면, 상기 제3 단계에서 설정된 밸브시간에 진각량과 지각량을 교번적으로 더한 밸브시간으로 오일 플로우 컨트롤 밸브와 VVT 유닛을 동작시키고 원위치 시키는 동작을 기준회수 이상 실시한 후 종료하는 제4 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 내연기관의 밸브 개폐시기 가변장치의 셀프 클리닝 제어방법.
2. 청구항 1에 있어서, 클리닝 조건의 변수는 엔진 회전수의 변화와 엔진의 부하 상태, 스로틀 개도 변화량, 차속변화임을 특징으로 하는 내연기관의 밸브 개폐시기 가변장치의 셀프 클리닝 제어방법.
3. 청구항 1에 있어서, 제 4단계에서의 진각량 및 지각량은 내연기관의 토오크 변화가 해당 출력의 5%가 넘지 않도록 RPM 및 부하별로 설정하여 이의 범위내에서 이루어짐을 특징으로 하는 내연기관의 밸브 개페시기 가변장치의 셀프 클리닝 제어방법.