KR20060089053A - 엔진의 스월 컨트롤 액추에이터 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 엔진의 스월 컨트롤 액추에이터 제어방법은, 기계적 스타트 포지션과 기계적 엔드 포지션을 설정하고, 엔진 구동시 플랩이 실제적으로 회전되는 회전각 범위를 상기 기계적 스타트 포지션보다 큰 전기적 엔드 포지션과 상기 기계적 엔드 포지션보다 작은 전기적 엔드 포지션 사이로 설정함으로써, 언더, 오버 스티어링에 의한 충돌을 방지할 수 있고, 아울러 시동이 꺼질 때마다 상기 기계적 스타트, 엔드 포지션 및 상기 전기적 스타트, 엔드 포지션을 각각 재 설정함으로써 상기 플랩의 충돌 및 과전류로 인한 회로 손상을 방지할 수 있다.

엔진, 스월, 스월 컨트롤 액추에이터, 플랩

Description

엔진의 스월 컨트롤 액추에이터 제어방법{Swirl Control Actuator's Control System of Engine}

도 1은 일반적인 스월 발생장치가 도시된 사시도,

도 2는 일반적인 스월 컨트롤 액추에이터의 내부가 일부 도시된 사시도,

도 3a, 도 3b는 일반적인 스월 컨트롤 액추에이터의 작용을 나타낸 도면,

도 4는 본 발명에 따른 엔진의 스월 컨트롤 액추에이터 제어방법이 적용된 스월 발생장치가 도시된 사시도,

도 5는 본 발명에 따른 엔진의 스월 컨트롤 액추에이터 제어방법이 적용된 스월 발생장치가 도시된 평면도,

도 6a 내지 도 8f는 본 발명에 따른 엔진의 스월 컨트롤 액추에이터 제어방법에 따른 작용을 나타낸 도면이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

50 : 스월 컨트롤 액추에이터 52 : 액추에이터 하우징

54 : 플랩 기어 56 : 플랩 구동기어

60 : 흡기 포트 62 : 플랩

본 발명은 엔진의 스월 컨트롤 액추에이터 제어방법에 관한 것으로서, 특히 플랩의 기계적 스타트, 엔드 포지션 및 상기 플랩의 전기적 스타트, 엔드 포지션을 설정함과 아울러 상기 플랩의 기계적, 전기적 포지션의 재 설정이 가능한 엔진의 스월 컨트롤 액추에이터 제어방법에 관한 것이다.

도 1 내지 도 3b는 일반적인 스월 발생장치를 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 3b에 도시된 바와 같이, 일반적으로 엔진의 스월 발생장치는, 중저부하 영역에서 한 쌍의 흡기 포트(2a,2b) 중 어느 하나의 흡기 포트(2b)를 닫아서 흡기 속도가 빨라지게 함으로써, 엔진의 실린더(4)의 내부에 와류가 생겨서 혼합기가 충분히 섞이게 하는 장치이다.

상기 스월 발생장치의 구조를 살펴보면, 상기 흡기 포트(2b)의 내부에 상기 흡기 포트(2b)의 반경방향을 축(10a)으로 하여 회전될 수 있도록 설치된 플랩(Flap)(10)과, 상기 플랩(10)의 축(10a)과 연결되어 기어 방식(12a,12b)으로 상기 플랩(10)을 회전시키는 스월 컨트롤 액추에이터(12)로 구성되어, 상기 스월 컨트롤 액추에이터(12)의 제어에 의해 상기 플랩(10)이 회전되면서 상기 흡기 포트(2b)가 개폐되게 한다.

또한, 상기 스월 컨트롤 액추에이터(12)에는 상기 플랩(10)의 회전각을 감지할 수 있도록 플랩 위치센서를 더 포함하여 구성된다.

이 때, 상기 스월 발생장치는, 도 3b에 도시된 바와 같이 상기 플랩(10)이 상기 흡기 포트(2b)의 축방향으로 평행하게 배치되어 상기 흡기 포트(2b)가 완전 개방될 때 0도, 도 3a에 도시된 바와 같이 상기 플랩(10)이 상기 흡기 포트(2b)의 축방향과 수직하게 배치되어 상기 흡기 포트(2b)가 완전 폐쇄됐을 때 90도로 인식하고 상기 플랩(10)을 회전시킨다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 기술은, 상기 스월 컨트롤 액추에이터(12)가 상기 흡기 포트(2b)가 완전 개방 또는 완전 폐쇄되도록 제어되더라도 관성력에 의해 언더 스티어링 또는 오버 스티어링되어 상기 스월 컨트롤 액추에이터(12)의 기어(12a)가 상기 스월 컨트롤 액추에이터(12)의 액추에이터 하우징(12c)에 충돌될 수 있는 문제점이 있다.

또한, 상기 흡기 포트(2b) 내에 가공불량으로 인해 버가 있거나 카본, 이물질 등이 퇴적되어 있으면, 상기 플랩(10)이 회전되면서 상기 흡기 포트(2b) 내 이물질에 충돌되고, 상기 플랩(10)의 충격이 상기 스월 컨트롤 액추에이터(12)에도 전달되는 문제점이 있다.

또한, 상기 플랩(10)이 상기 흡기 포트(2b) 내 이물질로 인해 회전되지 못하거나 고착되어 목표치까지 회전되지 못하면, 상기 플랩(10)이 목표치까지 회전될 수 있도록 상기 스월 컨트롤 액추에이터(12)에 더 많은 전원이 공급됨으로써 과전 류로 인해 회로가 파손될 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 스월 컨트롤 액추에이터의 기어, 플랩의 충격 및 과전류로 인한 회로의 파손을 방지할 수 있는 엔진의 스월 컨트롤 액추에이터 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 엔진의 스월 컨트롤 액추에이터 제어방법은, 플랩의 최소/최대 회전각을 설정하고, 엔진 구동시 상기 플랩이, 상기 플랩의 최소 회전각보다 큰 전기적 스타트 포지션과 상기 플랩의 최대 회전각보다 작은 전기적 엔드 포지션 사이에서, 회전되면서 상기 흡기 포트를 개폐토록 한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 엔진의 스월 컨트롤 액추에이터 제어방법이 적용되는 엔진의 스월 컨트롤 액추에이터(50)는, 액추에이터 하우징(52)의 내부에 구비되어 흡기 포트(60)의 내부에 회전 가능토록 구비된 플랩(62)과 일체로 회전토록 연결된 플랩 기어(54) 및 상기 플랩 기어(54)와 물림된 플랩 구동기어(56)와, 상기 플랩(62)의 회전각을 감지하는 플랩 위치센서와, 상기 흡기 포트(60)의 개폐여부 및 상기 흡기 포트(60)의 개도량에 따라 상기 플랩 구동기어(56)를 구동시켜서 상기 플랩(62)의 회전각을 제어하는 제어부를 포함한다.

상기 제어부는 상기 흡기 포트(60)의 개폐를 기준으로 하여 상기 플랩(62)의 회전각을 제어한다.

그리고, 상기 제어부는 상기 플랩(62)이 기계적으로 회전 가능한 상기 플랩(62)의 최소/최대 회전각 범위 내에서 회전토록 제어한다.

즉, 상기 플랩 기어(54)가 상기 액추에이터 하우징(52)에 의해 간섭받지 않고 회전될 수 있는 최소, 최대 회전각이 상기 플랩(62)의 최소, 최대 회전각이 된다. 이 때, 상기 플랩(62)의 최소 회전각을 상기 플랩(62)의 기계적 스타트 포지션(Ms), 상기 플랩(62)의 최대 회전각을 상기 플랩(62)의 기계적 엔드 포지션(Me)으로 볼 수 있다.

또한, 상기 제어부는 엔진 구동시 상기 플랩(62)이, 상기 흡기 포트(60)가 완전 개방되는 전기적 스타트 포지션(Es)과 상기 흡기 포트(60)가 완전 폐쇄되는 전기적 엔드 포지션(Ee) 범위 내에서 회전토록 제어한다.

이 때, 상기 플랩(62)의 전기적 스타트 포지션(Es)은 상기 플랩(62)의 최소 회전각보다 일정 각도 작고, 상기 플랩(62)의 엔드 포지션은 상기 플랩(62)의 최대 회전각보다 일정 각도 크게 설정된다. 다시 말해서, 상기 플랩(62)의 최소, 최대 회전각 범위를 100%로 볼 때, 상기 플랩(62)의 전기적 스타트 포지션(Es)은 상기 플랩(62)의 최소 회전각보다 3 내지 7 % 더 크고, 상기 플랩(62)의 전기적 엔드 포 지션(Ee)은 상기 플랩(62)의 최대 회전각보다 3 내지 7% 더 작게 설정되는 것이 바람직하다.

구체적으로, 상기 흡기 포트(60)의 완전 개방시 상기 플랩(62)의 회전각을 0도, 상기 흡기 포트(60)의 완전 폐쇄시 상기 플랩(62)의 회전각을 90도로 설정할 때, 상기 플랩(62)의 전기적 스타트 포지션(Es)이 0도, 상기 플랩(62)의 전기적 엔드 포지션(Ee)이 90도로 설정되며, 상기 플랩(62)의 최소 회전각이 -3도 내지 -6도, 상기 플랩(62)의 최대 회전각이 93 내지 95도로 설정될 수 있다.

한편, 상기 플랩(62)의 최소, 최대 회전각은 상기 플랩 기어(54)와 상기 액추에이터 하우징(52) 간 간섭에 의해 제한될 뿐만 아니라 상기 흡기 포트(60)의 벽에 붙어 있는 이물질에 의해서 제한될 수 있다. 즉, 상기 플랩(62)의 회전각이 상기 플랩(62)의 최소 회전각 또는 상기 플랩(62)의 최대 회전각으로 제어될 때, 상기 플랩(62)의 회전각이 상기 플랩(62)의 최소 회전각 또는 상기 플랩(62)의 최대 회전각에 도달하기 전에 상기 흡기 포트(60)의 벽에 붙어 있는 이물질에 의해서 상기 플랩(62)의 회전이 구속될 수 있다.

따라서, 상기 제어부는 상기 플랩(62)이 기 설정된 상기 플랩(62)의 최소, 최대 회전각 범위 내에서 실제적으로 회전 가능한 최소, 최대 회전각을 각각 학습시켜서 상기 플랩(62)이 최소, 최대 회전각을 재 설정한다.

이 때, 상기 플랩(62)의 최소, 최대 회전각을 설정할 때에는 소정 시간이 필요한데, 시동 직후 상기 플랩(62)의 최소, 최대 회전각을 재 설정하게 되면 급 출발시 상기 플랩(62)의 최소, 최대 회전각을 재 설정하지 못하게 되거나, 상기 플랩(62)의 최소, 최대 회전각 재 설정되는 동안 상기 흡기 포트(60)를 적절히 개방시킬 수 없게 된다. 물론, 엔진이 구동되는 동안 상기 플랩(62)의 최소, 최대 회전각을 재 설정하게 되면 상기 흡기 포트(60)의 개폐여부 및 상기 흡기 포트(60)의 개도량을 적절히 제어할 수 없게 된다. 또한, 시동 직후 또는 엔진 구동시 상기 플랩(62)의 최소, 최대 회전각을 재 설정하게 되면, 상기 플랩(62)의 최소, 최대 회전각 재설정 후 상기 흡기 포트(60) 내 추가되는 이물질에 대하여 대응할 수 없게 된다.

따라서, 상기 플랩(62)의 최소, 최대 회전각 학습시기는 시동 오프 직후가 바람직하다.

또한, 상기 플랩(62)의 최소, 최대 회전각 재 설정시 상기 플랩(62)이 상기 플랩(62)의 전기적 스타트 포지션(Es)에서 최소 회전각으로 회전토록 제어하고, 상기 플랩(62)의 전기적 엔드 포지션(Ee)에서 최대 회전각으로 회전토록 제어하는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 플랩(62)의 최소, 최대 회전각 재 설정시 상기 플랩(62)이 전기적 엔드 포지션(Ee), 최대 회전각, 전기적 스타트 포지션(Es), 최소 회전각 순으로 회전토록 제어할 수 있다.

이 때, 상기 플랩(62)의 전기적 스타트 포지션(Es)에서 상기 플랩(62)이 상기 흡기 포트(60)의 축과 평행한지, 즉 상기 플랩(62)의 수평유지 여부를 확인하기 위해 상기 플랩(62)이 최대 회전각에서 전기적 스타트 포지션(Es)으로 회전된 상태에서 일정 시간 유지된 후, 최소 회전각으로 회전토록 제어하는 것이 좋다.

한편, 상기 제어부는 시동 오프시 상기 플랩(62)의 회전각을 상기 플랩(62)의 최소 회전각으로 세팅하고, 시동 온 시 상기 플랩(62)의 초기 회전각을 전기적 스타트 포지션(Es)으로 세팅한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 엔진의 스월 컨트롤 액추에이터의 제어방법을 살펴보면, 다음과 같다.

시동이 켜지면, 도 8a에 도시된 바와 같이, 상기 흡기 포트(60)의 개폐를 준비할 수 있도록, 상기 플랩(62)의 회전각이 상기 플랩(62)의 기계적 스타트 포지션(Ms)에서 상기 플랩(62)의 전기적 스타트 포지션(Es)으로 세팅된다.

이와 같은 준비 후 엔진이 구동되면, 도 8b에 도시된 바와 같이, 상기 플랩(62)이 상기 플랩(62)의 전기적 스타트 포지션(Es)에서 상기 플랩(62)의 전기적 엔드 포지션(Ee) 사이에서 회전되면서 상기 흡기 포트(60)의 개폐여부 및 상기 흡기 포트(60)의 개방시 개도량이 제어된다.

이 때, 상기 플랩(62)은 관성력에 의해 언더 스티어링 또는 오버 스티어링될 수 있는데, 상기 플랩(62)의 전기적 스타트 포지션(Es)과 상기 플랩(62)의 기계적 스타트 포지션(Ms) 차이 또는 상기 플랩(62)의 전기적 엔드 포지션(Ee)과 상기 플랩(62)의 기계적 엔드 포지션(Me) 차이만큼 더 회전될 수 있는 여유가 있기 때문에 상기 플랩 기어(54)와 액추에이터 하우징(52)이 충돌되지 않는다.

이후, 시동이 꺼지면 도 8c 내지 도 8f에 도시된 바와 같이, 상기 플랩(62)의 최소, 최대 회전각의 학습과정을 통해 상기 플랩(62)의 최소, 최대 회전각, 즉 상기 플랩(62)의 기계적 스타트, 엔드 포지션이 재 설정된다.

즉, 시동이 꺼지면 먼저, 도 8c에 도시된 바와 같이, 상기 플랩(62)이 상기 플랩(62)의 전기적 엔드 포지션(Ee)과 상기 플랩(62)의 기계적 엔드 포지션(Me) 순으로 회전토록 제어된다.

이 때, 상기 플랩(62)은 상기 플랩(62)의 전기적 엔드 포지션(Ee)에서 안정된 후 상기 플랩(62)의 기계적 엔드 포지션(Me)으로 회전토록 제어되는 것이 바람직하고, 상기 플랩(62)의 전기적 엔드 포지션(Ee)에서 일단 멈춘 후 상기 플랩(62)의 기계적 엔드 포지션(Me)으로 회전토록 제어됨으로써, 관성력에 의한 오버 스티어링을 최소화할 수 있다.

상기 플랩(62)이 기계적 엔드 포지션(Me)으로 회전되어 안정된 후, 실제로 회전된 최대 회전각(T1)이 학습된다.

이 때, 상기 플랩(62)의 실제 회전된 최대 회전각(T1)이 상기 플랩(62)의 기계적 엔드 포지션(Me)보다 작으면, 상기 플랩(62)의 기계적 엔드 포지션(Me)은 상기 플랩(62)의 최대 회전각 학습과정에서 상기 플랩(62)의 실제 최대 회전각(T1)으로 재 설정된다. 아울러, 상기 플랩(62)의 전기적 엔드 포지션(Ee)도 상기 재 설정된 상기 플랩(62)의 기계적 엔드 포지션(Me)보다 일정 각 더 작도록 재 설정된다.

상기 플랩(62)의 기계적 엔드 포지션(Me) 및 상기 플랩(62)의 전기적 엔드 포지션(Ee)이 재 설정되면, 도 8d에 도시된 바와 같이, 상기 플랩(62)이 상기 플랩(62)의 전기적 스타트 포지션(Es)으로 회전토록 제어된다.

이 때, 상기 플랩(62)의 수평유지여부 확인 및 상기 플랩(62)의 언더 스티어 링을 방지할 수 있도록, 상기 플랩(62)의 회전각이 상기 플랩(62)의 전기적 스타트 포지션(Es)으로 세팅된 상태로 5초 가량 유지된다.

시간이 5초 가량 지나면, 도 8e에 도시된 바와 같이, 상기 플랩(62)이 상기 플랩(62)의 기계적 스타트 포지션(Ms)으로 회전토록 제어된 후, 실제로 회전된 최소 회전각이 학습된다.

물론, 상기 플랩(62)의 실제 회전된 최소 회전각이 상기 플랩(62)의 기계적 스타트 포지션(Ms)보다 크면, 상기 플랩(62)의 기계적 스타트 포지션(Ms)은 상기 플랩(62)의 최소 회전각 학습과정에서 상기 플랩(62)의 실제 최소 회전각으로 재 설정된다. 아울러, 상기 플랩(62)의 전기적 스타트 포지션(Es)도 상기 재 설정된 상기 플랩(62)의 기계적 스타트 포지션(Ms)보다 일정 각 더 크도록 재 설정된다. 하지만, 상기 플랩(62)이 상기 플랩(62)의 전기적 스타트 포지션(Es) 또는 상기 플랩(62)의 기계적 스타트 포지션(Ms)으로 회전될 수 있도록, 상기 흡기포트(60)의 벽으로부터 멀어지기 때문에 상기 플랩(62)의 기계적 스타트 포지션(Ms) 및 상기 플랩(62)의 전기적 스타트 포지션(Es)은 거의 재 설정될 일이 없다.

이와 같이 상기 플랩(62)의 기계적,전기적 포지션이 재 설정되고 나면, 본 발명에 따른 스월 컨트롤 액추에이터는 오프되고, 도 8f에 도시된 바와 같이, 상기 플랩(62)은 상기 플랩(62)의 기계적 스타트 포지션(Ms)에 세팅된 상태로 유지된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 엔진의 스월 컨트롤 액추에이터 제어 방법은, 기계적 스타트 포지션과 기계적 엔드 포지션을 설정하고, 엔진 구동시 플랩이 실제적으로 회전되는 회전각 범위를 상기 기계적 스타트 포지션보다 큰 전기적 엔드 포지션과 상기 기계적 엔드 포지션보다 작은 전기적 엔드 포지션 사이로 설정함으로써, 언더, 오버 스티어링에 의한 충돌을 방지할 수 있다.

또한, 시동이 꺼질 때마다 상기 기계적 스타트, 엔드 포지션 및 상기 전기적 스타트, 엔드 포지션을 각각 재 설정함으로써, 상기 플랩이 흡기 포트 내 이물질과 충돌되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 과전류로 인한 회로 손상을 방지할 수 있는 이점이 있다.

Claims (10)

1. 흡기 포트를 개폐시킬 수 있는 플랩의 회전각을 제어하는 엔진의 스월 컨트롤 액추에이터에 있어서,

   상기 플랩의 최소, 최대 회전각을 설정하고,

   엔진 구동시 상기 플랩이, 상기 플랩의 최소 회전각보다 큰 전기적 스타트 포지션과 상기 플랩의 최대 회전각보다 작은 전기적 엔드 포지션 사이에서, 회전되면서 상기 흡기 포트를 개폐토록 한 것을 특징으로 하는 엔진의 스월 컨트롤 액추에이터 제어방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 플랩의 최소, 최대 회전각 범위를 100%로 설정하고,

   상기 플랩의 전기적 스타트 포지션을 상기 플랩의 최소 회전각의 3 내지 7 % 더 큰 값으로 설정하며,

   상기 플랩의 전기적 엔드 포지션을 상기 플랩의 최대 회전각의 3 내지 7% 더 작은 값으로 설정한 것을 특징으로 하는 엔진의 스월 컨트롤 액추에이터 제어방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   시동 온 시 상기 플랩의 초기 회전각은 전기적 스타트 포지션으로 세팅되는 것을 특징으로 하는 엔진의 스월 컨트롤 액추에이터 제어방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   시동 오프시 상기 플랩의 회전각은, 상기 플랩의 최소 회전각으로 세팅되는 것을 특징으로 하는 엔진의 스월 컨트롤 액추에이터 제어방법.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 흡기 포트의 완전 개방시 상기 플랩의 회전각을 0도, 상기 흡기 포트의 완전 폐쇄시 상기 플랩의 회전각을 90도로 설정하고;

   상기 플랩의 전기적 스타트 포지션을 0도, 상기 플랩의 전기적 엔드 포지션을 90도로 설정한 것을 특징으로 하는 엔진의 스월 컨트롤 액추에이터 제어방법.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 흡기 포트의 완전 개방시 상기 플랩의 회전각을 0도, 상기 흡기 포트의 완전 폐쇄시 상기 플랩의 회전각을 90도로 설정하고;

   상기 플랩의 최소 회전각을 -3도 내지 -6도, 상기 플랩의 최대 회전각을 93 내지 95도로 설정한 것을 특징으로 하는 엔진의 스월 컨트롤 액추에이터 제어방법.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 엔진의 스월 컨트롤 액추에이터 제어방법은, 시동 오프시 상기 플랩이 최소, 최대 회전각으로 각각 회전될 수 있도록 제어한 후, 상기 플랩의 실제 회전 가능한 최소, 최대 회전각을 재 설정하는 것을 특징으로 하는 엔진의 스월 컨트롤 액추에이터 제어방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 플랩의 최소, 최대 회전각 재 설정시 상기 플랩이 상기 플랩의 전기적 스타트 포지션에서 최소 회전각으로 회전토록 제어하고, 상기 플랩의 전기적 엔드 포지션에서 최대 회전각으로 회전토록 제어하는 것을 특징으로 하는 엔진의 스월 컨트롤 액추에이터 제어방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 플랩의 최소, 최대 회전각 재 설정시 상기 플랩이 전기적 엔드 포지션, 최대 회전각, 전기적 스타트 포지션, 최소 회전각 순으로 회전토록 제어한 것을 특징으로 하는 엔진의 스월 컨트롤 액추에이터 제어방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 플랩의 최소, 최대 회전각 재 설정시 상기 플랩이 최대 회전각에서 전기적 스타트 포지션으로 회전된 상태에서 일정 시간 유지된 후, 최소 회전각으로 회전토록 제어한 것을 특징으로 하는 엔진의 스월 컨트롤 액추에이터 제어방법.

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