KR20030027404A

KR20030027404A - 차량 엔진의 연비개선시스템 및 제어방법

Info

Publication number: KR20030027404A
Application number: KR1020010060592A
Authority: KR
Inventors: 노문기
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-04-07

Abstract

본 발명은 차량 엔진의 연비개선시스템 및 제어방법에 관한 것으로, 차량의 주행 상태에 따른 엔진의 회전수변화에 따라 캠샤프트가 밸브기구를 선별적으로 작동시켜 불필요한 연료의 소모를 방지함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 엔진의 회전수(RPM)을 감지하는 ECU의 제어조건에 따라 각각 독립적으로 작동되어 윤활을 위해 오일펌프(3)로부터 공급된 오일을 선택적으로 통과시키는 다수의 솔레노이드밸브(30',30",30'")로 이루어진 밸브(20) 및 이 밸브(20)로부터 공급된 오일에 의해 바디(10')와 결합되어 함께 회전되는 캠(12)을 매개로 실린더헤드에 구비된 밸브기구를 작동시키는 캠샤프트(10)로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 엔진의 회전수(RPM)를 감지하는 ECU가 엔진 회전수가 1200RPM 이하로 판단함과 더불어 현재 차량의 차속이 60Km/h 이하로 판단하게 되면 캠샤프트(10)로 공급되는 오일통로에 구비된 밸브(20)를 선택적으로 온(On)·오프(Off)하여 캠샤프트(10)로 유입되는 오일을 제어하는 연비개선모드를 수행하도록 된 것을 특징으로 한다.

Description

차량 엔진의 연비개선시스템 및 제어방법{Approvement fuel efficiency of engine in vehicle and control method thereof}

본 발명은 차량 엔진의 연비개선시스템 및 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 주행 상태에 따라 윤할을 위해 공급되는 오일을 캠샤프트에 선택적으로 공급하여 작동되는 밸브를 선별적으로 선택할 수 있도록 된 차량 엔진의 연비개선시스템 및 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 엔진과 같이 고온·고압이면서 피스톤과 밸브기구등의 정밀한 부품들이 고속으로 작동하는 경우 반드시 접촉면의 마찰을 저감시키면서 냉각기능을 하도록 오일을 지속적으로 공급하는 즉, 실린더와 피스톤처럼 접동(摺動)을 하는 부분이나, 크랭크샤프트 및 캠샤프트와 같이 회전운동을 하는 운동 마찰부분은 금속끼리 직접 접촉하면 마찰열이 발생하면서 마찰면이 거칠어져 빨리 마모하거나 눌어붙는 등의 고장이 발생하므로 이를 방지하기 위해 금속의 마찰면에 오일을 주입해 그 사이에 유막(oil film)이 형성되어 고체마찰이 오일의 유체마찰로 바뀌도록 해 마찰저항을 줄여 마모가 적고 마찰열의 온도 상승을 방지하게된다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이 오일팬(1)내에 들어있는 오일을 스트레이너(2)를 거쳐 비교적 큰 불순물이 제거된 상태로 오일펌프(3)로 뿜어 올려 오일필터(4)에서 작은 입자의 불순물을 제거시킨 후 실린더 블록에 마련된 오일통로(5)로 공급되는데, 이 오일통로(5)는 크랭크 샤프트(6)안의 오일통로에서 크랭크 핀 저어널로 보내져 커넥팅 로드 베어링도 윤활하면서 베어링 끝부분에서 넘쳐나온 오일을 비산시켜 실린더 벽과 피스톤(7) 사이의 윤활을 하는 한편, 상기 오일통로(5)에서 실린더헤드로 압송된 오일은 캠샤프트(10)로 공급되면서 로커샤프트의 오일통로를 거쳐 실린더 헤드위에 마련된 밸브개폐기구를 윤활하도록 이루어지게 된다.

여기서, 상기 캠샤프트(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 실린더 헤드의 저널부에 회전 자재 되게 설치된 것으로 긴 축 형상의 바디(10') 내부에 형성된 중공의 오일통로(11)에 연통되어 실린더 헤드의 저널부로 오일을 공급하고 넘겨받기 위한 오일입구·출구(11a,11b)가 형성되는 한편, 상기 바디(10')의 축 방향으로 연소실을 개·폐시키는 밸브를 구동시키기 위한 캠(12)이 밸브의 수와 간격에 일치되도록 일체로 형성되어 진다.

이와 같은 상기 캠샤프트(10)는 크랭크샤프트(6)에 의해 회전되어 캠(12)을 통해 엔진의 연소실을 개·폐시키는 밸브를 피스톤(7)의 왕복운동에 맞추어 조작해 혼합기를 연소실로 유입시키면서 연소 후 발생된 연소가스를 배출시키는 작용을 하게 된다.

그러나, 이와 같이 밸브를 개폐시키는 캠샤프트(10)는 통상, 엔진의 작동상태 즉, 저속이든 고속이든 상관없이 엔진의 작동에 의해 크랭크샤프트(6)의 회전력을 전달받아 연소실에 구비된 모든 밸브를 동시에 개·폐시켜 모든 연소실에서 동력을 발생시키도록 작용하게 되는데 이와 같이, 상기 캠샤프트(10)가 차량의 주행 상태와 관계없이 모든 밸브를 동시에 개·폐시키게 되면 시내 주행시와 같이 교통체증이 심한 곳에서는 엔진의 동력이 대부분 낭비되어 불필요한 연료 소모를 가져오는 단점이 있게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 차량의 주행 상태에 따른 엔진의 회전수변화에 따라 캠샤프트가 밸브기구를 선별적으로 작동시켜 불필요한 연료의 소모를 방지함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 엔진의 회전수를 감지하는 ECU의 제어조건에 따라 각각 독립적으로 작동되어 윤활을 위해 오일펌프로부터 공급된 오일을 선택적으로 통과시키는 다수의 솔레노이드밸브로 이루어진 밸브 및 이 밸브로부터 공급된 오일에 의해 바디와 결합되어 함께 회전되는 캠을 매개로 실린더헤드에 구비된 밸브기구를 작동시키는 캠샤프트로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 엔진의 회전수를 감지하는 ECU가 엔진 회전수가 1200RPM 이하로 판단함과 더불어 현재 차량의 차속이 60Km/h 이하로 판단하게 되면 캠샤프트로 공급되는 오일통로에 구비된 밸브를 선택적으로 온·오프하여 캠샤프트로 유입되는 오일을 제어하는 연비개선모드를 수행하도록 된 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 차량 엔진의 구성도

도 2는 도 1의 캠샤프트 사시도

도 3은 본 발명에 다른 차량 엔진의 연비개선시스템 구성도

도 4는 도 3의 캠의 단면 구성도

도 5는 도 3의 캠에 오일이 충진된 상태도

도 6은 본 발명에 따른 차량 엔진의 연비개선시스템의 제어방법 순서도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 오일팬2 : 스트레이너

3 : 오일펌프4 : 오일필터

5,11 : 오일통로6 : 크랭크샤프트

7 : 피스톤10 : 캠샤프트

10' : 바디10" : 수용홈

11a : 오일입구11b : 오일출구

12 : 캠12' : 결합홀

20 : 연결수단21 : 피스톤

22 : 서포터23 : 결합핀

24 : 스프링30 : 밸브

30',30",30'" : 제1·2·3 솔레노이드밸브

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 다른 차량 엔진의 연비개선시스템 구성도를 도시한 것인바, 본 발명은 엔진의 회전수(RPM)을 감지하는 ECU의 제어조건에 따라 각각 독립적으로 작동되어 윤활을 위해 오일펌프(3)로부터 공급된 오일을 선택적으로 통과시키는 밸브(30) 및 이 밸브(30)로부터 선택적으로 공급된 오일에 회전되어 실린더헤드에 구비된 밸브기구를 작동시키는 캠샤프트(10)로 이루어진다.

여기서, 상기 캠샤프트(10)는 도 4에 도시된 바와 같이 긴 축 형상의 바디(10')와, 이 바디(10')에 밸브기구의 위치에 따라 간격을 두고 구비된 캠(12)으로 이루어지되, 이 캠(12)은 상기 바디(10')에 자유 회전 되도록 결합되어져 상기 바디(10')의 내부에 형성된 중공의 오일통로(11)로 유입된 오일의 압력을 매개로 이동되어 캠(12)을 바디(10')에 고정시켜 함께 회전되도록 하는 연결수단(20)이 구비되어진다.

그리고, 상기 연결수단(20)은 바디(10')내에 형성된 수용홈(10")에 안착되어 오일통로(11)쪽으로 구비된 피스톤(21)을 수용한 티자 형상의 서포터(22)와, 이 서포터(22)에 고정되어 캠(12)에 형성된 결합홀(12')로 이동되어 고정력을 확보하는 결합핀(23) 및 상기 서포터(22)의 이동시 압축된 후 오일압력이 제거되면 복원력을 발생하여 서포터(22)를 복귀시키는 스프링(24)으로 이루어진다.

또한, 상기 밸브(30)는 다수개의 캠샤프트(10)에 형성된 캠(12)들을 2개를 한 쌍으로 하여 각각 선택적으로 오일을 공급할 수 있도록 2방향의 통로를 형성하는 솔레노이드밸브(30',30",30'")로 이루어지지만, 3개의 캠(12)을 한 쌍으로 하는 3방향 통로를 형성하는 솔레노이드밸브로 하여 그 개수를 줄일 수도 있음은 물론이다.

이하 본 발명의 작동을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

먼저, 엔진이 구동되면 엔진과 함께 오일펌프(3)가 구동되면서 오일팬(1)내에 들어있는 오일을 실린더 블록에 마련된 오일통로(5)를 거쳐 윤활하게 되며 이때, 도 6에 도시된 바와 같이 엔진의 회전수(RPM)를 감지하는 ECU가 엔진 회전수가 1200RPM 이하로 판단함과 더불어 현재 차량의 차속이 60Km/h 이하로 판단하게 되면 캠샤프트(10)로 공급되는 오일통로에 구비된 밸브(20)를 선택적으로 온(On)·오프(Off)하여 캠샤프트(10)로 유입되는 오일을 제어하는 연비개선모드를 수행하게 된다.

한편, 상기 ECU는 엔진 회전수가 1200RPM 이하이고 차속이 60Km/h 이하인 두 조건을 동시에 만족하지 않으면 정상모드로 판단해 밸브(20)를 모두 온시켜 캠샤프트(10)로 공급되는 오일 통로를 차단시키지 않게 됨은 물론이다.

이때, 상기 ECU에 의해 선택적으로 온되어 오일을 공급하는 밸브(20)의 선택은 엔진의 조건과 특성에 따라 설계시 설정되어지게 됨은 물론이다.

이어, 연비개선모드가 수행되면 상기 ECU에 의해 예를 들어, 제1솔레노이드밸브(20')가 온되고 제2·3솔레노이드밸브(20",20'")가 오프되는 경우를 가정하여 설명하면 즉, 상기 제1솔레노이드밸브(20')를 통해 오일이 캠샤프트(10)의바디(10')에 형성된 오일통로(11)로 유입되어 충진되면 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 바디(10')에 형성된 오일통로(11)내의 오일 압력이 상승하면서 연결수단(20)의 피스톤(21)을 가압하게 된다.

이와 같이, 상기 연결수단(20)의 피스톤(21)이 오일에 의해 가압되면 이 피스톤(21)이 수용된 서포터(22)가 스프링(24)의 탄성력을 이겨 압축시키면서 이동하게 되며 이어, 상기 서포터(22)에 고정된 연결핀(23)이 캠(12)의 결합홀(12a)로 삽입되면서 바디(10')와 캠(12)을 서로 일체로 만들게 되고 이에 따라, 상기 캠(12)이 캠샤프트(10)의 회전에 따라 함께 회전되면서 위치된 밸브를 조작하여 엔진을 작동시키게 된다.

그러나, 상기 ECU에 의해 오프된 제2·3솔레노이드밸브(20",20'")에 의해 오일이 공급되지 않은 다른 캠(12)들은 켐샤프트(10)의 회전에 따라 회전되는 바디(10')와 함께 회전되지 않게 되므로 밸브의 조작이 차단되므로 연소실내에서 연소행정이 발생되지 않게 된다.

한편, 상기 ECU가 엔진 회전수가 1200RPM 이상이고 차속이 60Km/h 이상인 두 조건을 동시에 만족하는 차량의 상태를 판단하면 오일 통로에 구비된 밸브(30)를 모두 온시켜 모든 캠(12)들이 캠샤프트(10)와 함께 회전되도록 하여 정상적인 엔진 작동상태를 유지하게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 차량이 특정 상태로 운전되는 경우 엔진의 연소행정을 수행하도록 밸브를 조작하는 캠샤프트의 캠이 오일의 공급여부에 따라 선택적으로 회전되어 특정 밸브를 통해서만 연소행정을 수행하므로 시내 주행시와 같이 교통체증이 심한 곳에서는 엔진의 동력이 대부분 낭비되어 불필요한 연료 소모를 방지 할 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims

엔진의 회전수(RPM)을 감지하는 ECU의 제어조건에 따라 각각 독립적으로 작동되어 윤활을 위해 오일펌프(3)로부터 공급된 오일을 선택적으로 통과시키는 밸브(30) 및 이 밸브(30)로부터 선택적으로 공급된 오일에 회전되어 실린더헤드에 구비된 밸브기구를 작동시키는 캠샤프트(10)로 이루어진 차량 엔진의 연비개선시스템.
제 1항에 있어서, 상기 캠샤프트(10)는 긴 축 형상의 바디(10')와, 이 바디(10')에 밸브기구의 위치에 따라 간격을 두고 구비된 캠(12)으로 이루어지되, 이 캠(12)은 상기 바디(10')에 자유 회전 되도록 결합되어져 상기 바디(10')의 내부에 형성된 중공의 오일통로(11)로 유입된 오일의 압력을 매개로 이동되어 캠(12)을 바디(10')에 고정시켜 함께 회전되도록 하는 연결수단(20)이 구비되어진 것을 특징으로 하는 차량 엔진의 연비개선시스템.
제 2항에 있어서, 상기 연결수단(20)은 바디(10')내에 형성된 수용홈(10")에 안착되어 오일통로(11)쪽으로 구비된 피스톤(21)을 수용한 티자 형상의 서포터(22)와, 이 서포터(22)에 고정되어 캠(12)에 형성된 결합홀(12')로 이동되어 고정력을확보하는 결합핀(23) 및 상기 서포터(22)의 이동시 압축된 후 오일압력이 제거되면 복원력을 발생하여 서포터(22)를 복귀시키는 스프링(24)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량 엔진의 연비개선시스템.
제 2항에 있어서, 상기 밸브(30)는 다수개의 캠샤프트(10)에 형성된 캠(12)들을 2개를 한 쌍으로 하여 각각 선택적으로 오일을 공급할 수 있도록 2방향의 통로를 형성하는 솔레노이드밸브로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량 엔진의 연비개선시스템.
엔진의 회전수(RPM)를 감지하는 ECU가 엔진 회전수가 1200RPM 이하로 판단함과 더불어 현재 차량의 차속이 60Km/h 이하로 판단하게 되면 캠샤프트(10)로 공급되는 오일통로에 구비된 밸브(20)를 선택적으로 온·오프하여 캠샤프트(10)로 유입되는 오일을 제어하는 연비개선모드를 수행하도록 된 차량 엔진의 연비개선방법.
제 5항에 있어서, 상기 ECU는 엔진 회전수가 1200RPM 이하이고 차속이 60Km/h 이하인 두 조건을 동시에 만족하지 않으면 정상모드로 판단해 밸브(20)를 모두 온시켜 캠샤프트(10)로 공급되는 오일 통로를 차단시키지 않도록 된 것을 특징으로 하는 차량 엔진의 연비개선방법.