KR20040041349A - 연속 가변 밸브 타이밍 기구의 오버랩 제어방법 - Google Patents

연속 가변 밸브 타이밍 기구의 오버랩 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연속 밸브 타이밍 기구의 오버랩 제어방법에 관한 것으로, 연속 밸브 타이밍 기구가 장착된 엔진에서 아이들상태가 아닐 때 밸브 작동각 및 점화시기를 제어하는 방법에 있어서, 냉각수온도가 40℃ 이하이면 냉각수온도가 40℃에서 5℃씩 저하될 때 마다, 오버랩을 2도씩 줄여서 밸브 작동각을 결정하고, 0.7∼0.9도씩 저하시켜서 점화시기를 결정하는 단계와, 냉각수온도가 40∼60℃이면 냉각수온도가 40℃와 60℃일때의 밸브 작동각 및 점화시기를 바탕으로 보간하여 밸브 작동각 및 점화시기를 결정하는 단계와, 냉각수온도가 60∼80℃이면 냉각수온도가 60℃와 80℃일때의 밸브 작동각 및 점화시기를 바탕으로 보간하여 결정하는 단계와, 냉각수온도가 80℃ 이상이면 밸브 오버랩이 최대가 되도록 밸브 작동각 및 점화시기를 결정하는 단계와, 흡기온도에 따라 밸브 작동각 보정량 및 점화시기 보정량을 결정하고, 이 보정량을 상기 냉각수온도에 따라 결정된 밸브 작동각 및 점화시기에 더하여 최종적으로 밸브 작동각 및 점화시기를 결정하는 단계를 포함하여 구성되어, 엔진알피엠, 흡기량, 냉각수온도 및 흡기온도에 따라 밸브 작동각 및 점화시기를 결정함으로써, 엔진의 연비 및 배기가스를 최적화할 수 있다.

Description

연속 가변 밸브 타이밍 기구의 오버랩 제어방법 {An overlap control method in CCVT}
본 발명은 연속 가변 밸브 타이밍 기구 제어방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 연속 가변 밸브 타이밍 기구가 장착되는 가솔린 엔진에서 엔진속도, 흡기량, 냉각수 온도 및 흡기 온도에 따라 밸브 오버랩을 제어하는 연속 가변 밸브 타이밍 기구의 오버랩 제어방법에 관한 것이다.
최근 들어, 엔진의 연비와 배기가스를 저감시키기 위해 연속 가변 밸브 타이밍 기구를 차량에 많이 장착하고 있다. 현재 가장 많이 사용되고 있는 연속 가변 밸브 타이밍 기구는 헬리컬 스플라인 타입과 베인 타입이 있으며, 그 중에서도 베인 타입이 많이 장착되고 있다.
상기한 베인 타입의 연속 가변 밸브 타이밍 기구는 베인을 캠샤프트에 고정시켜 하우징과 베인 사이에서 진각 유압실과 지각 유압실을 마련하고, 이 진각 유압실과 지각 유압실로 공급되는 오일량을 조절하여, 베인의 위상을 변화시킴으로써 베인과 연결된 캠샤프트의 위상을 변화시키는 구조로 되어 있다.
상기한 연속 가변 밸브 타이밍 기구는, 흡기 밸브와 배기 밸브의 오버랩이 큰 경우에 연소실에 잔류하는 가스의 양이 많아져서 흡기시의 펌핑 손실(pumping)이 감소하고 연소시에는 잔류가스에 의한 희석 효과로 연소압력이 감소하여 질소산화물(NOx)의 발생이 줄어들게 된다.
그러나, 잔류가스량이 증가하면 연소가 불안해지고 이 때문에 최대로 밸브 오버랩을 증가시키지 못하므로, 엔진의 운전조건에 따라 밸브 오버랩 및 점화시기를 최적으로 조절하여야 한다.
상기와 같은 밸브 오버랩을 조절하는 종래의 방법은 다음과 같이 운전구간을 여러 구간으로 나누고, 각 구간별로 밸브 오버랩을 다르게 제어한다.
즉, 1) 아이들(idle)에서는 연소 안정성이 가장 중요하므로 연소 안전성이 가장 좋은 상태로 유지하기 위해 밸브 오버랩이 최소화되도록 밸브 작동각이 결정된다.
2) 냉구간(cold phase)은 아이들 외에 냉각수온도가 매우 낮은 상태(냉각수 온도가 30℃ 이하인 상태)에 해당하므로, 밸브 오버랩이 최소화되도록 밸브 작동각이 결정된다.
3) 과도구간(transtional phase)은 엔진이 워밍업일 경우(냉각수온도가 30∼80℃인 상태)에 해당하므로, 냉구간과 후술될 핫구간(hot phase)의 중간 정도로 밸브 오버랩이 되도록 밸브 작동각이 결정된다.
4) 핫구간(hot phase)은 엔진이 충분히 워밍업된 상태(냉각수 온도가 80℃ 이상인 상태)이므로, 연소 안정성을 저해시키지 않은 범위내에서 밸브 오버랩이 최대가 되도록 밸브 작동각이 결정된다.
그러나, 상기와 같은 종래 기술에 따른 방법은, 과도구간(냉각수온도가 30∼80℃인 상태)에서 단순히 밸브 작동각을 냉구간과 핫구간의 중간 영역으로 보간(interpolation)시킴에 따라 적정 밸브 작동각 및 점화시기를 찾을 수 없어 연비 및 배기가스를 최적화시키기 어려운 문제점이 있었다.
이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 종래 기술에서 언급된 냉구간과 과도구간을 하나로 묶어서 엔진알피엠, 흡기량, 냉각수온도 및 흡기온도에 따라 밸브 작동각 및 점화시기를 결정함으로써, 엔진의 연비 및 배기가스를 최적화할 수 있는 연속 밸브 타이밍 기구의 오버랩 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연속 밸브 타이밍 기구의 오버랩 제어방법은, 연속 밸브 타이밍 기구가 장착된 엔진에서 아이들상태가 아닐 때 밸브 작동각 및 점화시기를 제어하는 방법에 있어서, 냉각수온도가 40℃ 이하이면 냉각수온도가 40℃에서 5℃씩 저하될 때 마다, 오버랩을 2도씩 줄여서 밸브 작동각을 결정하고, 0.7∼0.9도씩 저하시켜서 점화시기를 결정하는 단계와, 냉각수온도가 40∼60℃이면 냉각수온도가 40℃와 60℃일때의 밸브 작동각 및 점화시기를 바탕으로 보간하여 밸브 작동각 및 점화시기를 결정하는 단계와, 냉각수온도가 60∼80℃이면 냉각수온도가 60℃와 80℃일때의 밸브 작동각 및 점화시기를 바탕으로 보간하여 결정하는 단계와, 냉각수온도가 80℃ 이상이면 밸브 오버랩이 최대가 되도록 밸브 작동각 및 점화시기를 결정하는 단계와, 흡기온도에 따라 밸브 작동각 보정량 및 점화시기 보정량을 결정하고, 이 보정량을 상기 냉각수온도에 따라 결정된 밸브 작동각 및 점화시기에 더하여 최종적으로 밸브 작동각 및 점화시기를 결정하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 연속 가변 밸브 타이밍 기구의 오버랩 제어방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 연속 가변 밸브 타이밍 기구의 오버랩 제어방법을 설명하기 위한 순서도이다.
상기 도 1에 도시된 바와 같이, 단계(S1)에서는, 미도시된 컨트롤러가 엔진이 아이들 상태인가를 판단하여 아이들 상태이면 단계(S2)를 수행하고, 아이들 상태가 아니면 단계(S4)를 수행한다. 상기 단계(S2)에서는 밸브 오버랩이 최소가 되도록 밸브 작동각 및 이에 따른 점화시기를 결정하고(이 단계는 종래 기술과 동일한 방법으로 결정하므로 상세한 설명은 생략한다.), 이어서 단계(S3)에서는 상기와 같이 결정된 밸브 작동각 및 이에 따른 점화시기로 엔진을 운전한다.
상기 단계(S4)에서는 미도시된 컨트롤러가 냉각수온도센서에 의해 감지된 냉각수 온도가 80℃ 이상인지를 판단하여 80℃ 이상이면 단계(S5)를 수행하고, 80℃ 보다 작으면 단계(S6)를 수행한다.
상기 단계(S5)에서는 연소 안정성을 저해시키지 않은 범위내에서 밸브 오버랩이 최대가 되도록 밸브 작동각 및 이에 따른 점화시기를 결정하고, 후술될 단계(S11)를 수행한다. 이 단계는 종래 기술과 동일한 방법으로 결정하므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 단계(S6)에서는 미도시된 컨트롤러가 냉각수온도센서에 의해 감지된 냉각수 온도가 40℃ 이하인지를 판단하여 40℃ 이하이면 단계(S7)를 수행하고, 40℃ 보다 크면 단계(S8)를 수행한다.
상기 단계(S7)에서는 냉각수온도가 40℃에서 5℃씩 저하될 때 마다 오버랩을 2도씩 줄여서 밸브 작동각을 결정하고, 0.7∼0.9도(바람직하게는 8도)씩 저하시켜서 점화시기를 결정하고, 후술될 단계(S11)를 수행한다.
즉, 엔진알피엠 및 흡기량에 따라 냉각수온도별로 최적의 밸브 작동각 및 이에 따른 점화시기가 미리 맵핑되어 있는 테이블을 이용하여, 해당 엔진 알피엠 및 흡기량에서 냉각수온도가 40℃일때의 밸브 작동각 및 이에 따른 점화시기를 상기 테이블로부터 구하고, 이를 기준으로 냉각수온도가 저하됨에 따라 밸브 작동각 및 점화시기를 결정하는 것이다.
상기 단계(S8)에서는 미도시된 컨트롤러가 냉각수온도센서에 의해 감지된 냉각수 온도가 40∼60℃ 범위에 속하는지를 판단하여 이 범위에 속하면 단계(S9)를 수행하고, 이 범위를 벗어나면 즉, 60∼80℃ 범위에 속하면 단계(S10)를 수행한다.
상기 단계(S9)에서는 냉각수온도가 40℃와 60℃일때의 밸브 작동각 및 이에 따른 점화시기를 바탕으로 보간하여 밸브 작동각 및 점화시기를 결정하고, 후술될단계(S11)를 수행한다. 이때, 상기 냉각수온도가 40℃와 60℃일때의 밸브 작동각 및 이에 따른 점화시기는 엔진알피엠 및 흡기량에 따라 맵핑되어 있다.
상기 단계(S10)에서는 냉각수온도가 60℃와 80℃일때의 밸브 작동각 및 이에 따른 점화시기를 바탕으로 보간하여 밸브 작동각 및 점화시기를 결정하고, 후술될 단계(S11)를 수행한다. 이때, 상기 냉각수온도가 60℃와 80℃일때의 밸브 작동각 및 이에 따른 점화시기는 엔진알피엠 및 흡기량에 따라 맵핑되어 있다.
이어서, 단계(S11)에서는 흡기온도에 따라 밸브 작동각 보정량 및 점화시기 보정량을 결정하고, 이 보정량을 상기 단계(S5, S7, S9, S10)에서 냉각수온도에 따라 결정된 밸브 작동각 및 점화시기에 더하여 최종적으로 밸브 작동각 및 점화시기를 결정하고, 상기 단계(S3)를 수행하여 상기 단계(S3)에서 상기와 같이 결정된 밸브 작동각 및 이에 따른 점화시기로 엔진을 운전한다. 이때, 상기 흡기온도에 따른 밸브 작동각 보정량 및 이에 따른 점화시기 보정량은 미리 맵핑되어 있는 값이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 종래 기술에서 언급된 냉구간과 과도구간을 하나로 묶어서 엔진알피엠, 흡기량, 냉각수온도 및 흡기온도에 따라 밸브 작동각 및 점화시기를 결정함으로써, 엔진의 연비 및 배기가스를 최적화할 수 있다.

Claims (2)

  1. 연속 밸브 타이밍 기구가 장착된 엔진에서 아이들상태가 아닐 때 밸브 작동각 및 점화시기를 제어하는 방법에 있어서,
    냉각수온도에 따라 밸브 작동각 및 점화시기를 결정하는 단계와, 흡기온도에 따라 밸브 작동각 보정량 및 점화시기 보정량을 결정하고, 이 보정량을 상기 냉각수온도에 따라 결정된 밸브 작동각 및 점화시기에 더하여 최종적으로 밸브 작동각 및 점화시기를 결정하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연속 가변 밸브 타이밍 기구의 오버랩 제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각수온도에 따라 밸브 작동각 및 점화시기를 결정하는 단계는, 냉각수온도가 40℃ 이하이면 냉각수온도가 40℃에서 5℃씩 저하될 때 마다, 오버랩을 2도씩 줄여서 밸브 작동각을 결정하고, 0.7∼0.9도씩 저하시켜서 점화시기를 결정하는 단계와, 냉각수온도가 40∼60℃이면 냉각수온도가 40℃와 60℃일때의 밸브 작동각 및 점화시기를 바탕으로 보간하여 밸브 작동각 및 점화시기를 결정하는 단계와, 냉각수온도가 60∼80℃이면 냉각수온도가 60℃와 80℃일때의 밸브 작동각 및 점화시기를 바탕으로 보간하여 결정하는 단계와, 냉각수온도가 80℃ 이상이면 밸브 오버랩이 최대가 되도록 밸브 작동각 및 점화시기를 결정하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연속 가변 밸브 타이밍 기구의 오버랩 제어방법.
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