KR20050115072A - 차량의 엔진용 가변 흡기 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각각 다수의 기통으로 이루어진 한 쌍이상의 뱅크를 구비하며, 엔진의 동작중 일측의 뱅크를 휴지하는 씨디에이 기능을 구비한 차량의 엔진용 가변 흡기 시스템에 관한 것으로서, 상기 뱅크의 각 휴지되는 기통에 마련되는 개폐밸브와, 상기 각 개폐밸브를 연동하여 개폐하는 밸브구동부와, 상기 씨디에이 기능 동작시 상기 각 개폐밸브가 닫히도록 상기 밸브구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 엔진이 최적의 씨디에이 운전 및 작동을 하도록 하여 씨디에이 운전의 질을 향상시키고 연비이득을 증가시킬 수 있게 된다.

Description

차량의 엔진용 가변 흡기 시스템{system for variable intaking for engine in vehicle}

본 발명은 엔진용 가변흡기 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 CDA기능을 갖는 차량의 엔진용 가변 흡기 시스템에 관한 것이다.

씨디에이(Cylinder De-Activation;이하 CDA라 칭함)기술은 제동시나 정속 주행시에 몇 개의 실린더(이하 기통이라 함)를 휴지(De-Activation)시키는 기술로, 이 경우 휴지되는 기통으로의 연료공급과 흡기-배기 밸브들의 작동이 정지하게 된다.

한 예로, 6기통 엔진의 자동차가 주행 상태에서 제동을 한다고 하면, 이때 엔진의 6개의 모든 기통을 작동시켜 동력을 발생시킬 필요가 없으므로 3개의 기통을 휴지시켜 연비를 향상시키는 기술이 공지되어 있다.

이 기술에 따르면 연료 분사량이 적을 뿐만 아니라 휴지된 실린더에서의 마찰에 의한 저항이 극미해져서 상당한 연비이득을 약 10%이상 얻을 수 있다. 이때 휴지된 기통들은 연소가스를 연소실에 포함한 채로 흡기-배기 밸브들이 닫히므로, 갇힌 고압의 배기가스가 공기 스프링과 같은 작동을 하여 엔진의 효율을 떨어뜨리는 펌핑 손실(pumping loss)을 줄이게 된다.

그런데, 종래의 도 1의 엔진 흡기 시스템에서 정속 주행시에 6기통에서 3기통으로 전환되어 운전될 때 흡기 시스템은 기존의 구조를 고수한다. 이때, 한쪽 뱅크로 공기의 유동이 없어지게 되고 이로 인해 공기의 파동이 일반 3기통 엔진과는 다르게 된다. 그 이유는 휴지된 기통쪽에서 반향되는 파동에 의해 실제로 작동하는 3개의 흡기덕트(101)의 공기유동이 영향을 받게 되기 때문이다. 이러한 영향은 흡기효율을 저하시키는 방향으로 작동하여 엔진의 연비와 작동효율을 저하시키게 된다. 즉, 정속 주행시에 6기통에서 3기통으로 전환후에도 흡기 시스템은 고정되어 있어서 CDA엔진의 최적화가 이루어지지 않게 된다.

따라서, 현재의 CDA기능을 갖는 차량에서 흡기덕트의 유동손실을 감소시킬 수 있다면 CDA기능이 더 최적화될 것이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 엔진이 최적의 CDA운전 및 작동을 하도록 하여 CDA 운전의 질을 향상시키고 연비이득을 증가시킬 수 있는 차량의 가변 흡기 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 각각 다수의 기통으로 이루어진 한 쌍이상의 뱅크를 구비하며, 엔진의 동작중 일측의 뱅크를 휴지하는 씨디에이 기능을 구비한 차량의 가변 흡기 시스템에 있어서, 상기 뱅크의 각 휴지되는 기통에 마련되는 개폐밸브와, 상기 각 개폐밸브를 연동하여 개폐하는 밸브구동부와, 상기 씨디에이 기능 동작시 상기 각 개폐밸브가 닫히도록 상기 밸브구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 것에 의해 달성된다.

상기 개폐밸브는 다수의 원형판이 일정 간격을 두고 연결되는 축과, 상기 축에 직교하도록 연결된 구동판으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 밸브구동부는 서지탱크와 상기 구동판 사이에 마련되어 상기 서지탱크의 부압에 의해 상기 구동판을 가압하는 부압 엑츄에이터이며; 상기 제어부는 상기 부압 엑츄에이터내에 마련되어 상기 서지탱크와의 연결을 온오프하는 솔레노이드 밸브를 제어함으로써 상기 개폐밸브를 동작시킬 수 있다.

상기 제어부는 상기 씨디에이 기능이 동작되면 상기 어느 한 쌍의 뱅크의 흡기측의 유동을 차단시키는 것이 바람직하다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 가변 흡기 시스템에서 CDA작동시 휴지되는 뱅크의 사시도이다. 도 2에 도시된 바와 같은 버터 플라이 밸브(10)를 휴지되는 뱅크 측의 흡기 덕트 입구에 설치한다. 버터 플라이 밸브(10)는 서지탱크(3)에 연결된 부압 엑츄에이터(14)에 의해 작동된다. 그리고, 부압 엑츄에이터(14)는 CDA기능 작동유무를 감지한 제어부에 의해 제어된다. 제어부는 차량의 전반적인 전자제어기능을 하는 ECU(Electronic Control Unit;5)인 것이 바람직하다.

도 3은 버터 플라이 밸브의 구조도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 버터 플라이 밸브(10)는 3개의 원형판(11)이 동일 축(12)에 일정 간격을 두고 연결되어 있고, 버터 플라이 밸브의 축(12) 단부에는 상기 밸브 축에 직교되도록 부채꼴 형상의 구동판(13)이 연결된다.

부압 엑츄에이터(14)는 호스(15)를 통해 서지탱크(3)에 연결되고, 부압 엑츄에이터(14)의 작용로드(16)는 버터 플라이 밸브(10)의 구동판(13)에서 일측 모서리 단부에 연결된다. 부압 엑츄에이터(14)가 작동하여 작용로드(16)가 당겨지면 구동판(13)이 회전하고 이에 연동하여 원형판(11)이 회전하여 흡기 시스템의 휴지 뱅크의 흡기덕트를 닫는다.

부압 엑츄에이터(14)는 ECU(5)의 제어에 따라 버터 플라이 밸브(10)를 개폐하는데, ECU(5)로부터의 닫힘 신호에 따라 부압 엑츄에이터(14)내에 마련된 솔레노이드 밸브가 열리면서 서지 탱크(3) 내의 부압에 의해 버터 플라이 밸브(10)가 닫힌다. 여기서, 부압에 의해 솔레노이드 밸브를 구동시키는 구조는 당업자에게 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

버터 플라이 밸브(10)는 일반 주행상태에서는 항상 열려진 상태이므로 흡기 시스템의 동작은 일반 엔진의 작동과 동일하다.

CDA기능이 작동하게 되면 배기가스를 배출하지 않는 상태에서 도시않은 흡배기 밸브 구동부를 제어하여 흡배기 밸브를 모두 닫게 된다. 이때, 고온의 배기가스는 피스톤의 압축팽창 행정에 의해 스프링의 역할(Gas Spring Effect)을 하게 되어 마찰 및 기타 손실을 최소화할 수 있게 된다. 그리고, 본 발명에 따라 CDA기능 작동시에는 ECU(5)의 제어에 의해 버터 플라이 밸브(10)가 닫힌다. 이에 따라 휴지된 기통쪽에서 반향되는 파동에 의해 실제로 작동하는 3개의 흡기덕트의 공기유동이 영향을 받지 않게 되므로 CDA기능이 최적화된다.

도 4는 본 발명에 따른 엔진용 가변 흡기 제어방법의 순서도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, S1단계에서 엔진의 작동후에 S2단계에서 ECU(5)는 CDA기능이 작동되었는지 판단한다. S2단계의 판단결과 CDA기능이 작동중이면 ECU(5)는 S3단계에서 휴지할 흡기밸브 및 배기밸브를 닫는다. S4단계에서 ECU(5)가 부압 엑츄에이터(10)를 제어하여 휴지 뱅크에 마련된 버터 플라이 밸브(10)를 닫는다. 즉, 부압 엑츄에이터(14)내의 솔레노이드 밸브가 온(On)동작하여 서지탱크(3)의 부압에 의해 버터 플라이 밸브(10)의 구동판(13)이 당겨져서 버터 플라이 밸브(10)가 닫힌다.

한편, S2단계의 감지결과 CDA기능이 작동된 것이 아니면 ECU(5)는 휴지 뱅크의 버터 플라이 밸브(10)를 열린 채로 유지한다.

이러한 구성에 따라서, 뱅크의 흡기계의 입구에 버터 플라이 밸브를 설치하여, CDA기능 작동중 뱅크의 흡기계의 입구가 닫히도록 함으로써 CDA 작동중 휴지된 뱅크의 기통쪽에서 반향되는 파동에 의해 실제로 작동하는 흡기덕트에서 발생하는 유동손실을 최소화하여 엔진의 성능과 연비를 향상시킬 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 엔진이 최적의 CDA운전 및 작동을 하도록 하여 CDA 운전의 질을 향상시키고 연비이득을 증가시킬 수 있게 된다.

도 1은 종래의 흡기 시스템의 뱅크의 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 엔진용 가변 흡기 시스템에서 뱅크의 사시도,

도 3은 도 2의 버터 플라이 밸브의 구조도,

도 4는 본 발명에 따른 엔진용 가변 흡기 제어방법의 순서도,

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 뱅크 3 : 서지탱크

5 : 제어부 10 : 버터 플라이 밸브

11 : 원형판 12 : 구동축

13 : 구동판 14 : 부압 엑츄에이터

Claims (4)

1. 각각 다수의 기통으로 이루어진 한 쌍이상의 뱅크를 구비하며, 엔진의 동작중 일측의 뱅크를 휴지하는 씨디에이 기능을 구비한 차량의 엔진용 가변 흡기 시스템에 있어서,

   상기 뱅크의 각 휴지되는 기통에 마련되는 개폐밸브와,

   상기 각 개폐밸브를 연동하여 개폐하는 밸브구동부와,

   상기 씨디에이 기능 동작시 상기 각 개폐밸브가 닫히도록 상기 밸브구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진용 가변 흡기 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 개폐밸브는 다수의 원형판이 일정 간격을 두고 연결되는 축과, 상기 축에 직교하도록 연결된 구동판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진용 가변 흡기 시스템.
3. 제1항에 있어서,

   상기 밸브구동부는 서지탱크와 상기 구동판 사이에 마련되어 상기 서지탱크의 부압에 의해 상기 구동판을 가압하는 부압 엑츄에이터이며;

   상기 제어부는 상기 부압 엑츄에이터내에 마련되어 상기 서지탱크와의 연결을 온오프하는 솔레노이드 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진용 가변 흡기 시스템.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제어부는 상기 씨디에이 기능이 동작되면 상기 어느 한 쌍의 뱅크의 흡기측의 유동을 차단시키는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진용 가변 흡기 시스템.