KR20030026729A - 차량용 엔진의 가변 밸브 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

독립적인 유압제어장치를 적용하여 가변-밸브기를 작동하는 것이며, 가가변-밸브기 또한 상기 유압식 베인(Vane) 타입 방식을 대신하여 변속기에서 사용되는 풀리-벨트식 무단 변속기 기술을 적용하는 것으로 밸브 타이밍 제어에 필요한 유압을 대폭 감소시킬 목적으로;
오일펌프 및 솔레노이드 밸브로 구비되어 있어서, 유압 제어 신호에 동기되어 유압의 흐름을 조절하는 유압 제어 장치(300)와; 배기 캠 축(410)에 구비되어 있어서, 유압 챔버(420)에 상기 유압 제어 장치(300)에서 공급 및 배기되는 유압 상태에 따라 가동 플랜지(430), 고정 플랜지(440) 및 벨트(440)의 접촉 원이 변화되는 구동 풀리(400)와; 상기 구동 풀리(400)와 벨트(450)로 연결되어 있어서, 상기 구동 풀리(400)에 구비된 가동 플랜지(430), 고정 플랜지(440) 및 벨트(440)의 접촉 원의 변화에 따라 회전수가 가변 되도록 흡기 캠 축(510)에 구비된 종동 풀리(500)로 구비되어 있어서, 엔진 유압 조건과 무관하게 작도할 수 있는 독립적 유압 제어장치를 적용함으로써, 저속-고온 조건에서 엔진 유압 부족으로 인한 가변 밸브기 작동성 문제점을 해결할 수 있고, 흡/배기 타이밍을 풀리-밸트식 무단 변속기 방식으로 제어함으로써, 제어에 필요한 작동 유압이 작으며, 종래의 기변 밸브기와는 달리 변경할 수 있는 밸브 타이밍 범위에 제한이 없는 효과가 있다.

Description

차량용 엔진의 가변 밸브 시스템 및 그 제어 방법{VARIABLE VALVE SYSTEM AND THE METHOD FOR ENGINE IN VEHICLE}
본 발명은 차량용 엔진에 관한 것으로 더욱 상세하게는 배기-흡기계의 타이밍 시기를 임의적으로 제어할 수 있는 차량용 엔진의 가변 밸브 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
내연기관의 흡기/배기 밸브 개폐 타이밍을 가변으로 제어하는 밸브 타이밍 제어함에 있어서, 종래에는 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 엔진 오일 압의 액추에이터(20)를 통해 가변- 밸브기(30)로 전달되어 흡기/ 배기 캠의 상대 운동을 산출하여 밸브 오버 랩(Overlap) 타이밍을 엔진 조건에 따라 최적화 하여 출력 및 연비 개선과 배기 가스 누출을 감소시켰다.
그러나, 상기한 방법은 가변-밸브기 작동을 위해 피룡한 토크는 오일 챔버로 공급되는 유압으로 발생하며 오일 챔버 밸브(액츄에이터) 제어를 통해 엔진 메인 갤러리로부터 전달됨에 따라, 엔진 운전 조건에 따라 변하는 유압은 저속 및 고온 조건에서 저조하여 발생토크 부족 의한 가변-밸브기 작동성의 문제점을 내포하고 있다.
또한, 설계상 오일 챔버 또는 가변-밸브기의 작동 범위가 한정되어 밸브 타이밍 범위에 한계가 있는 문제점을 내포하고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 독립적인 유압제어장치를 적용하여 가변-밸브기를 작동하는 것이며, 가변-밸브기 또한 상기 유압식 베인(Vane) 타입 방식을 대신하여 변속기에서 사용되는 풀리-벨트식 무단변속기 기술을 적용하는 것으로 밸브 타이밍 제어에 필요한 유압을 대폭 감소시킬 수 있는 차량용 엔진의 가변 밸브 시스템 및 그 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
오일펌프 및 솔레노이드 밸브로 구비되어 있어서, 유압 제어 신호에 동기되어 유압의 흐름을 조절하는 유압 제어 장치(300)와;
배기 캠 축(410)에 구비되어 있어서, 유압 챔버(420)에 상기 유압 제어 장치(300)에서 공급 및 배기되는 유압 상태에 따라 가동 플랜지(430), 고정 플랜지(440) 및 벨트(440)의 접촉 원이 변화되는 구동 풀리(400)와;
상기 구동 풀리(400)와 벨트(450)로 연결되어 있어서, 상기 구동 풀리(400)에 구비된 가동 플랜지(430), 고정 플랜지(440) 및 벨트(440)의 접촉 원의 변화에 따라 회전수가 가변 되도록 흡기 캠 축(510)에 구비된 종동 풀리(500)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 다른 본 발명은,
차량의 동작상태 변화에 따라 가변되는 크랭크 각 위치를 검출하는 크랭크 각 위치 검출부(100)와;
상기 크랭크 각 위치 검출부(100)에서 검출되어 인가되는 신호를 입력받아 설정된 프로그램에 의해 흡/배기 밸브의 타이밍을 조절하기 위한 소정의 제어신호를 출력하는 엔진 제어 수단(200)과;
상기 엔진 제어 장치(200)에서 출력되는 제어신호에 동기되어 흡/배기 밸브의 타이밍을 조절하기 위한 유압의 흐름을 조절하는 구동수단(300)으로 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 또 다른 발명은,
엔진이 시동 온 되면, 인가되는 크랭크 각 위치 변화에 따른 흡기 밸브의 실 밸브 타이밍이 메모리에 설정된 밸브 타이밍과 동일한가를 판단하는 단계와;
크랭크 각 위치 변화에 따른 흡기 밸브의 실 밸브 타이밍이 메모리에 설정된 밸브 타이밍 보다 진각 상태인가를 판단하는 단계와;
크랭크 각 위치 변화에 따른 흡기 밸브의 실 밸브 타이밍이 메모리에 설정된 밸브 타이밍 보다 지각 상태인가를 판단하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 적용되는 차량용 엔진의 가변 밸브 시스템 구성 개략도 이고.
도 2는 본 발명에 적용되는 차량용 엔진의 가변 밸브 시스템 구성 블록도 이고,
도 3은 본 발명에 적용되는 차량용 엔진의 가변 밸브 시스템 제어 방법 동작 순서도 이고,
도 4는 종래의 차량용 엔진의 가변 밸브 시스템 구성도 이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 크랭크 각 위치 검출부 200 : 엔진 제어 수단
300 : 구동 수단 400 : 구동풀리 410 : 가동 플랜지
420 : 유압 챔버 430 : 고정 플랜지 440 : 배기 캠 축
500 : 종동 풀리 510 : 흡기 캠 축
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 차량용 엔진의 가변 밸브 시스템 구성 간략도로서,
크랭크 각 위치 검출장치(100)는 엔진에 시동이 걸리면, 차량 동작상태 변화에 따라 가변되는 크랭크 각 위치를 검출한다.
엔진 제어 장치(200)는 상기 크랭크 각 위치 검출장치(100)에서 검출되어 인가되는 소정의 크랭크 각 위치 신호에 따라 설정된 프로그램에 의해 흡/배기 밸브의 개폐 시기를 판단하여 진각, 지각 제어를 위한 소정의 제어신호를 출력한다.
유압 제어 장치(300)는 오일펌프(미도시) 및 솔레노이드 밸브(미도시)로 구비되어 있어서, 상기 엔진 제어 장치(200)에서 출력되는 제어 신호에 동기되어 유압의 흐름을 조절한다.
구동 풀리(400)는 배기 캠 축(410)에 구비되어 있어서, 유압 챔버(420)로 공급 및 배기되는 유압 상태에 따라 가동 플랜지(430), 고정 플랜지(440) 및 벨트(440)의 접촉 원이 변화된다.
종동 풀리(500)는 상기 구동 풀리(400)와 벨트(450)로 연결되어 있어, 상기 구동 풀리(400)에 구비된 가동 플랜지(430), 고정 플랜지(440) 및 벨트(440)의 접촉 원의 변화에 따라 회전수가 가변 되도록 흡기 캠 축(510)에 구비되어 있다.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 엔진의 가변 밸브 시스템 구성 블록도로서, 크랭크 각 위치 검출장치(100)는 엔진에 시동이 걸리면, 차량 동작상태 변화에 따라 가변되는 크랭크 각 위치를 검출한다.
엔진 제어 장치(200)는 상기 크랭크 각 위치 검출장치(100)에서 검출되어 인가되는 소정의 크랭크 각 위치 신호에 따라 설정된 프로그램에 의해 흡/배기 밸브의 개폐 시기를 판단하여 진각, 지각 제어를 위한 소정의 제어신호를 출력한다.
구동장치(300)는 상기 엔진 제어 장치(200)에서 출력되는 제어신호에 동기되어 유압의 흐름을 조절한다.
상기한 구성으로 이루어진 차량용 엔진의 가변 밸브 시스템의 동작상태를 첨부한 도 3은 참조하여 설명한다.
차량을 주행시키기 위해 운전자가 엔진을 시동 온 시키면, 크랭크 각 위치 검출장치(100)는 엔진 동작상태 변화에 따라 가변되는 크랭크 각 위치를 검출한다.
이에, 엔진 제어 장치(200)는 상기 크랭크 각 위치 검출장치(100)에서 검출된 크랭크 각 위치를 입력받고자, 소정의 제어신호를 상기 크랭크 각 위치 검출장치(100)로 출력하면, 상기 크랭크 각 위치 검출장치(100)는 인가되는 제어신호에 동기되어 검출된 크랭크 각 위치를 출력한다.
엔진 제어 장치(200)는 상기 크랭크 각 위치 검출장치(100)에서 인가되는 크랭크 각 위치를 입력받아 설정된 프로그램에 의해 흡기/배기 밸브의 실제 밸브 타이밍이 메모리에 설정된 밸브 타이밍 맵 데이터와 동일한가를 판단한다(S100,S110).
상기에서 실제 밸브 타이밍이 메모리에 설정된 밸브 타이밍 맵 데이터와 동일다고 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 도 1에 되시되어 있는 유압 챔버(420)에 공급된 유압을 원상복귀 시키기 위한 제어 신호를 출력하고, 가동 플랜지(430)의 이동이 없도록 홀딩(Holding) 시킨다.(S120),
하지만, 상기에서 실제 밸브 타이밍이 메모리에 설정된 밸브 타이밍 맵 데이터와 비교된 결과, 실제 밸브 타이밍이 메모리에 설정된 밸브 타이밍 맵 데이터보다 진각 상태임이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 유압을 공급하기 위한 소정의 제어신호를 출력하고, 실제 밸브 타이밍과 메모리에 설정된 밸브 타이밍 맵 데이터를 비교하는 단계(S110)로 리턴한다(S130,S140).
도 1에 도시되어 있는 유압 제어 장치 내의 구동장치(300)는 상기 엔진 제어 장치(200)에서 출력되는 제어 신호에 동기되어, 유압 챔버(420)에 유압을 증가시켜 구동 풀리(400)의 가동 플랜지(430)를 고정 플랜지(440) 방향으로 밀어낸다.
이 때, 풀리비가 바뀌어 종동 풀리(500)의 회전속도가 빨라진다.
이어서, 상기 크랭크 각 검출 장치(100)에 의해 검출되는 흡기 캠 축의 타이밍이 진각하여 메모리에 설정된 목표 밸브 타이밍에 도달됨이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 유압 제어 장치 내의 구동장치(300)에 소정의 제어신호를 출력하여 유압 챔버(420)내의 유압을 감소시켜 구동풀리(400)의 가동 플랜지(430)가 밀려나오도록 하고, 구동 풀리(400)의 실제 반경을 원래대로 복귀시키기 위한 제어신호를 출력하는 단계(S120)를 수행한다.
하지만, 상기에서 실제 밸브 타이밍이 메모리에 설정된 밸브 타이밍 맵 데이터와 비교된 결과, 실제 밸브 타이밍이 메모리에 설정된 밸브 타이밍 맵 데이터보다 지각 상태임이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 실제 밸브 타이밍이 메모리에 설정된 밸브 타이밍 맵 데이터와 동일하게 되도록 제어하기 위한 지각 제어신호를 출력하고, 실제 밸브 타이밍과 메모리에 설정된 밸브 타이밍 맵 데이터를 비교하는 단계(S110)로 리턴한다(S150,S160).
유압 제어 장치 내의 구동장치(300)는 상기 엔진 제어 장치(200)에서 출력되는 제어신호에 동기되어, 구동 풀리(400)의 가동 플랜지(430)가 밀려나오도록 유압 챔버(420)의 유압을 감소시킨다.
이 때, 구동 풀리(400)의 실제 반경은 종동 풀리(500)에 비해 작게 된다.
또한, 상기 단계에서도 유압 제어에 의한 실제 밸브 타이밍이 메모리에 설정된 밸브 타이밍에 도달됨이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 소정의 제어신호를 출력하여 구동 풀리(400)의 반경을 원상 복귀시킨다.
이로써, 엔진 유압 조건과 무관하게 작도할 수 있는 독립적 유압 제어장치를적용함으로써, 저속-고온 조건에서 엔진 유압 부족으로 인한 가변 밸브기 작동성 문제점을 해결할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 차량용 엔진의 가변 밸브 시스템 및 그 제어 방법은, 독립적인 유압제어장치를 적용하여 가변-밸브기를 작동하는 것이며, 가가변-밸브기 또한 상기 유압식 베인(Vane) 타입 방식을 대신하여 변속기에서 사용되는 풀리-벨트식 무단 변속기 기술을 적용하는 것으로 밸브 타이밍 제어에 필요한 유압을 대폭 감소시킴으로써, 엔진 유압 조건과 무관하게 작도할 수 있는 독립적 유압 제어장치를 적용함으로써, 저속-고온 조건에서 엔진 유압 부족으로 인한 가변 밸브기 작동성 문제점을 해결할 수 있고, 흡/배기 타이밍을 풀리-밸트식 무단 변속기 방식으로 제어함으로써, 제어에 필요한 작동 유압이 작으며, 종래의 기변 밸브기와는 달리 변경할 수 있는 밸브 타이밍 범위에 제한이 없는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 오일펌프 및 솔레노이드 밸브로 구비되어 있어서, 유압 제어 신호에 동기되어 유압의 흐름을 조절하는 유압 제어 장치(300)와;
    배기 캠 축(410)에 구비되어 있어서, 유압 챔버(420)에 상기 유압 제어 장치(300)에서 공급 및 배기되는 유압 상태에 따라 가동 플랜지(430), 고정 플랜지(440) 및 벨트(440)의 접촉 원이 변화되는 구동 풀리(400)와;
    상기 구동 풀리(400)와 벨트(450)로 연결되어 있어서, 상기 구동 풀리(400)에 구비된 가동 플랜지(430), 고정 플랜지(440) 및 벨트(440)의 접촉 원의 변화에 따라 회전수가 가변 되도록 흡기 캠 축(510)에 구비된 종동 풀리(500)로 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진의 가변 밸트 시스템.
  2. 차량의 동작상태 변화에 따라 가변되는 크랭크 각 위치를 검출하는 크랭크 각 위치 검출부(100)와;
    상기 크랭크 각 위치 검출부(100)에서 검출되어 인가되는 신호를 입력받아 설정된 프로그램에 의해 흡/배기 밸브의 타이밍을 조절하기 위한 소정의 제어신호를 출력하는 엔진 제어 수단(200)과;
    상기 엔진 제어 장치(200)에서 출력되는 제어신호에 동기되어 흡/배기 밸브의 타이밍을 조절하기 위한 유압의 흐름을 조절하는 구동수단(300)으로 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진의 가변 밸브 시스템.
  3. 엔진이 시동 온 되면, 인가되는 크랭크 각 위치 변화에 따른 흡기 밸브의 실 밸브 타이밍이 메모리에 설정된 밸브 타이밍과 동일한가를 판단하는 단계와;
    크랭크 각 위치 변화에 따른 흡기 밸브의 실 밸브 타이밍이 메모리에 설정된 밸브 타이밍 보다 진각 상태인가를 판단하는 단계와;
    크랭크 각 위치 변화에 따른 흡기 밸브의 실 밸브 타이밍이 메모리에 설정된 밸브 타이밍 보다 지각 상태인가를 판단하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진의 가변 밸브 시스템 제어 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 크랭크 각 위치 변화에 따른 흡기 밸브의 실 밸브 타이밍이 메모리에 설정된 밸브 타이밍과 동일함이 판단되면, 유압 챔버의 유압을 원상복귀 시키기 위한 소정의 제어신호를 출력하고, 흡기 밸브의 실 밸브 타이밍이 메모리에 설정된 밸브 타이밍과 동일한가를 판단하는 단계로 리턴하는 단계로 이루어진 차량용 엔진의 가변 밸브 시스템 제어 방법.
  5. 제 3항에 있어서, 크랭크 각 위치 변화에 따른 흡기 밸브의 실 밸브 타이밍이 메모리에 설정된 밸브 타이밍 보다 진각 상태임이 판단되면, 유압 챔버에 유압을 증가시켜 구동 풀리의 가동 플랜지를 고정 플랜지 반대 방향으로 밀어 나오도록 소정의 지각 제어신호를 출력하고, 흡기 밸브의 실 밸브 타이밍이 메모리에 설정된 밸브 타이밍과 동일한가를 판단하는 단계로 리턴하는 단계로 이루어진 차량용 엔진의 가변 밸브 시스템 제어 방법.
  6. 제 3항에 있어서, 크랭크 각 위치 변화에 따른 흡기 밸브의 실 밸브 타이밍이 메모리에 설정된 밸브 타이밍 보다 지각 상태임이 판단되면, 유압 챔버에 유압을 증가시켜 구동 풀리의 가동 플랜지를 고정 플랜지 방향으로 밀어내기 위한 소정의 진각 제어신호를 출력하고, 흡기 밸브의 실 밸브 타이밍이 메모리에 설정된 밸브 타이밍과 동일한가를 판단하는 단계로 리턴하는 단계로 이루어진 차량용 엔진의 가변 밸브 시스템 제어 방법.
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