KR20080055361A - Piston cooling jet system for automobile and method for controlling the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래기술에 따른 피스톤 쿨링 제트 장치를 도시한 개략도, 1 is a schematic view showing a piston cooling jet apparatus according to the prior art,
도 2는 피스톤 쿨링 제트 장치의 작동 조건을 설명하기 위한 도면, 2 is a view for explaining the operating conditions of the piston cooling jet apparatus,
도 3은 피스톤 쿨링 제트 장치의 효과를 보여주는 도면,3 is a view showing the effect of the piston cooling jet device,
도 4는 본 발명에 따른 가변식 피스톤 쿨링 제트 장치의 구성도,4 is a block diagram of a variable piston cooling jet apparatus according to the present invention,
도 5는 본 발명에 따른 가변식 피스톤 쿨링 제트 장치에서 오일 제트에 의해 오일 분사가 이루어지는 상태를 도시한 단면도,Figure 5 is a cross-sectional view showing a state in which the oil injection by the oil jet in the variable piston cooling jet apparatus according to the present invention,
도 6은 본 발명에서 사용되는 전자식 제어밸브의 실시예를 도시한 단면도,6 is a cross-sectional view showing an embodiment of an electronic control valve used in the present invention,
도 7은 도 6에 도시된 전자식 제어밸브의 분해사시도, Figure 7 is an exploded perspective view of the electronic control valve shown in Figure 6,
도 8은 도 6에 도시된 전자식 제어밸브에서 공급제어판의 회전위치에 따른 출구부 개방상태를 도시한 상태도, 8 is a state diagram showing an open state of the outlet part according to the rotational position of the supply control panel in the electronic control valve shown in FIG.
도 9는 도 6에 도시된 전자식 제어밸브에서 공급제어판의 회전위치에 따른 오일공급상태를 도시한 상태도,9 is a state diagram showing the oil supply state according to the rotational position of the supply control panel in the electronic control valve shown in FIG.
도 10은 본 발명에 따른 가변식 피스톤 쿨링 제트 장치의 작동모드에 따른 작동상태도,10 is an operating state according to the operating mode of the variable piston cooling jet apparatus according to the present invention,
도 11은 본 발명에 따른 가변식 피스톤 쿨링 제트의 가변 제어를 위한 모드 변환의 일 예를 나타낸 도면,11 is a view showing an example of mode conversion for variable control of a variable piston cooling jet according to the present invention;
도 12는 본 발명에 따른 가변식 피스톤 쿨링 제트의 기준 회전수와 기준 온도에 따른 모드 변환 과정을 나타낸 순서도.12 is a flowchart illustrating a mode conversion process according to a reference speed and a reference temperature of a variable piston cooling jet according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10 : ECU 20 : 전자식 제어밸브10: ECU 20: electronic control valve
21 : 하우징 22 : 공급제어판21
23 : 스텝모터 30 : 오일 제트23: step motor 30: oil jet
본 발명은 자동차용 가변식 피스톤 쿨링 제트 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 메인 오일 갤러리의 오일압에 의해 개폐되는 종래의 기계식 체크밸브 대신에 ECU의 제어신호에 의해 개폐되는 전자식 제어밸브를 사용함으로써, 엔진 상태에 따라 설정된 최적의 작동모드로 오일 분사가 가능해지며, 그로부터 불필요한 오일 분사를 방지할 수 있게 되는 자동차용 가변식 피스톤 쿨링 제트 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a variable piston cooling jet device for an automobile, and more particularly, by using an electronic control valve opened and closed by a control signal of an ECU instead of a conventional mechanical check valve opened and closed by an oil pressure of a main oil gallery. In addition, the present invention relates to a variable piston cooling jet device for an automobile, in which oil injection is possible in an optimal operating mode set according to an engine condition, and thus unnecessary oil injection can be prevented therefrom.
오늘날 자동차 엔진의 성능이 향상됨에 따라 피스톤이 받는 열부하가 증가하게 되었으며, 이러한 피스톤의 열부하를 줄이기 위한 방법 중의 하나로 피스톤에 엔진 오일을 공급하여 냉각시키는 피스톤 쿨링 제트 장치가 사용되고 있다.As the performance of automobile engines is improved, the thermal load received by the piston increases, and one of the methods for reducing the thermal load of the piston is a piston cooling jet device that supplies and cools the engine oil to the piston.
첨부한 도 1은 종래기술에 따른 피스톤 쿨링 제트 장치의 구성을 도시한 개략도이고, 도 2는 피스톤 쿨링 제트 장치의 작동 조건을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 피스톤 쿨링 제트 장치의 효과를 보여주는 도면이다.1 is a schematic view showing the configuration of a piston cooling jet device according to the prior art, Figure 2 is a view for explaining the operating conditions of the piston cooling jet device, Figure 3 is a view showing the effect of the piston cooling jet device to be.
상기한 피스톤 쿨링 제트 장치는 엔진의 실린더 블록에 체결되어 있는 오일 분사용 부품인 오일 제트(7)를 포함하며, 메인 오일 갤러리(4)와 오일 제트(7) 사이에 기계식 체크밸브(6)를 구비하여 오일압이 일정 압력(체크밸브 개변압) 이상이 되면 체크밸브(6)가 열리면서 오일 제트(7)를 통해 오일이 분사되도록 되어 있다. The piston cooling jet device includes an oil jet (7) which is an oil injection part fastened to the cylinder block of the engine, and a mechanical check valve (6) is provided between the main oil gallery (4) and the oil jet (7). When the oil pressure is equal to or higher than a predetermined pressure (check valve opening pressure), the
이와 같이 종래의 피스톤 쿨링 제트 장치에서는 메인 오일 갤러리(4)의 오일압에 의해 체크밸브(6)의 개폐가 결정되는데, 오일 분사가 필요한 엔진 고회전/고부하 상태에서는 엔진 오일의 온도가 크게 상승하고, 이에 따라 엔진 오일의 점도가 낮아지게 되어 오일 압력 강하가 발생한다.As described above, in the conventional piston cooling jet apparatus, the opening and closing of the
따라서, 상기한 오일 압력 강하를 고려하여 결정되는 체크밸브 개변압은 통상 1.5 ~ 2bar 사이로 설정되어 있으며, 이러한 체크밸브의 개변압 설정에 의해 실제 오일 온도가 높은 열간 아이들 상태를 제외하고는 대부분의 운전 조건에서 체크밸브(6)가 개방되어 오일 제트(7)를 통해 오일이 분사되게 된다.Therefore, the check valve opening pressure, which is determined in consideration of the oil pressure drop described above, is usually set between 1.5 and 2 bar, and most operation except the hot idle state where the actual oil temperature is high by setting the opening pressure of the check valve. In this condition, the
이에 종래의 피스톤 쿨링 제트 장치에서는 실제 피스톤(1)의 냉각이 필요한 고회전/고부하 조건 이외에 불필요한 조건에서도 체크밸브(6)가 열리면서 오일이 분사되는 단점을 가지고 있다.Accordingly, the conventional piston cooling jet apparatus has a disadvantage in that oil is injected while the
즉, 종래의 피스톤 쿨링 제트 장치에서는 기계식 체크밸브에 의해 일정 오일 압 이상에서 작동하도록 되어 있고, 특히 엔진의 운전 조건 등에 상관없이 오일압에 의존해서만 오일을 분사하도록 되어 있으므로 불필요한 조건에서도 오일이 분사될 수 있는 바, 이러한 필요 이상의 오일 공급은 전체 오일압 감소의 원인이 되고, 오일 소모 증가 및 냉간시 피스톤 과냉으로 연비 및 배기가스 악화를 유발시키게 된다. In other words, in the conventional piston cooling jet apparatus, the mechanical check valve is operated at a predetermined oil pressure or higher, and in particular, the oil is sprayed only in dependence on the oil pressure regardless of the operating conditions of the engine. As can be said, this excess oil supply causes a reduction in the overall oil pressure and leads to increased fuel consumption and exhaust gas degradation due to increased oil consumption and cold piston overcooling.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 메인 오일 갤러리의 오일압에 의해 개폐되는 종래의 기계식 체크밸브 대신에 ECU의 제어신호에 의해 개폐되는 전자식 제어밸브를 사용함으로써, 엔진 상태에 따라 설정된 최적의 작동모드로 오일 분사가 가능해지며, 그로부터 불필요한 오일 분사를 방지할 수 있게 되면서 전체 오일압 감소 및 오일 소모 증가를 방지할 수 있고, 냉간시의 불필요한 오일 분사로 인한 피스톤 과냉을 방지하여 연비 및 배기가스 악화를 방지할 수 있는 자동차용 가변식 피스톤 쿨링 제트 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention has been invented to solve the above problems, by using an electronic control valve that is opened and closed by the control signal of the ECU instead of the conventional mechanical check valve that is opened and closed by the oil pressure of the main oil gallery, It is possible to inject oil in the optimum operating mode set according to the condition, and to prevent unnecessary oil injection therefrom, to prevent the reduction of total oil pressure and increase of oil consumption, and to prevent piston supercooling due to unnecessary oil injection during cold operation. It is an object of the present invention to provide a variable piston cooling jet device for automobiles that can prevent fuel consumption and exhaust gas deterioration.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은, 엔진의 각 기통에 설치되고, 각각 하기 전자식 제어밸브와는 쿨링제트라인을 통해 연결되어, 하기 전자식 제어밸브 및 상기 쿨링제트라인을 통해 공급되는 엔진 오일을 피스톤 냉각을 위해 분사하는 오일 제트와; 차량이 설치된 센싱요소의 신호를 입력받아 엔진 상태에 따라 설정된 작동모드별 제어신호를 출력하는 ECU와; 메인 오일 갤러리로부터 연결된 오일공급라인을 통해 엔진 오일을 공급받으며, 상기 ECU가 출력하는 엔진 상태에 따른 작동모드별 제어신호에 의해 구동제어되어, 공급받은 엔진 오일이 선택된 쿨링제트라인 및 이에 연결된 최종 오일 제트에 공급될 수 있도록, 각 쿨링제트라인과 연결된 내부 유로가 선택 개방되는 전자식 제어밸브;를 포함하는 자동차용 가변식 피스톤 쿨링 제트 장치를 제공한다.The present invention is installed in each cylinder of the engine, each of which is connected to the following electronic control valve via a cooling jet line, the oil for injecting the engine oil supplied through the following electronic control valve and the cooling jet line for piston cooling for cooling With a jet; An ECU which receives a signal of a sensing element in which a vehicle is installed and outputs a control signal for each operation mode set according to an engine state; The engine oil is supplied through the oil supply line connected from the main oil gallery, and driven and controlled by a control signal for each operation mode according to the engine state output from the ECU, so that the supplied engine oil is selected cooling jet line and the final oil connected thereto. In order to be supplied to the jet, it provides a variable piston cooling jet device for an automobile comprising an; an electronic control valve that is open selectively the internal flow path connected to each cooling jet line.
바람직하게는, 상기 전자식 제어밸브는, 상기 오일공급라인이 연결되는 입구부와, 각각 상기 쿨링제트라인이 연결되는 복수개의 출구부를 가지는 하우징과; 상기 출구부를 열어주기 위한 복수개의 유로홀이 관통 형성되고, 상기 하우징에 회전 가능하게 내장되어, 회전위치에 따라 상기 복수개의 출구부를 모두 닫아주거나 모두 열어주거나 선택된 일부만 열어주도록 된 공급제어판과; 상기 ECU가 출력하는 제어신호에 의해 구동제어되면서 공급제어판을 회전시키는 스텝모터;를 포함하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the electronic control valve, the housing having an inlet portion to which the oil supply line is connected, and a plurality of outlet portions to which the cooling jet line is connected; A supply control panel having a plurality of flow path holes for opening the outlet part and being rotatably embedded in the housing to close or open all the outlet parts or open only a selected part according to a rotation position; And a step motor for rotating the supply control panel while being driven and controlled by the control signal output from the ECU.
또한 상기 쿨링제트라인은 분기라인을 통해 복수개의 오일 제트로 연결되어, 상기 ECU가 출력하는 제어신호에 의해 상기 전자식 제어밸브가 구동제어되면서 복수개의 엔진 기통 내에서 엔진 오일이 동시 분사될 수 있게 된 것을 특징으로 한다.In addition, the cooling jet line is connected to a plurality of oil jets through branch lines, so that the electronic control valve is driven and controlled by the control signal output from the ECU so that engine oil can be simultaneously injected in the plurality of engine cylinders. It is characterized by.
또한 상기 ECU는 센싱요소로부터 입력되는 신호를 토대로 시동 초기 및 엔진 냉간 시동시를 판단한 경우 각 엔진 기통의 피스톤이 상사점 위치에 있게 될 때 해 당 기통의 오일 제트에 오일이 공급되도록 상기 전자식 제어밸브를 제어하는 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.In addition, the ECU controls the electronic control valve so that oil is supplied to the oil jet of the cylinder when the piston of each engine cylinder is in the top dead center position when it is determined that the initial start of the engine and the engine cold start time are based on the signal input from the sensing element. It characterized in that for outputting a control signal for controlling.
또한 상기 ECU는 센싱요소로부터 입력되는 신호를 토대로 엔진 온간 저부하시를 판단한 경우 엔진 전 기통 오일 분사 차단을 위해 쿨링제트라인과 연결된 모두 내부 유로가 차단되도록 상기 전자식 제어밸브를 제어하는 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.In addition, the ECU outputs a control signal for controlling the electronic control valve to block all internal flow paths connected to the cooling jet line to block engine electric oil injection when the engine warm load is determined based on a signal input from a sensing element. It is characterized by.
또한 상기 ECU는 센싱요소로부터 입력되는 신호를 토대로 엔진 고회전/고부하시를 판단한 경우 엔진 전 기통 오일 분사를 위해 쿨링제트라인과 연결된 모든 내부 유로가 개방되도록 상기 전자식 제어밸브를 제어하는 것을 특징으로 한다.In addition, the ECU controls the electronic control valve to open all internal flow paths connected to the cooling jet line for the engine electric oil injection when determining the engine high rotation / high load based on a signal input from the sensing element.
또한 상기 각 오일 제트는 해당 기통 내에서 피스톤과 보어 사이에 엔진 오일을 분사하도록 노즐 방향이 설정된 것을 특징으로 한다.In addition, the oil jet is characterized in that the nozzle direction is set to inject the engine oil between the piston and the bore in the cylinder.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 일정 오일압(설정된 체크밸브의 개변압) 이상에서 항상 개변되는 기계식 체크밸브의 사용을 배제하고 ECU의 제어하에 오일 공급을 가변적으로 제어하는 전자식 제어밸브를 사용한 가변식 피스톤 쿨링 제트 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a variable piston cooling jet apparatus using an electronic control valve that variably controls oil supply under the control of an ECU, excluding the use of a mechanical check valve that is always modified above a certain oil pressure (opening pressure of a set check valve). It is about.
첨부한 도 4는 본 발명에 따른 가변식 피스톤 쿨링 제트 장치의 구성도이다.4 is a block diagram of a variable piston cooling jet apparatus according to the present invention.
이에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 가변식 피스톤 쿨링 제트 장치에서는 메인 오일 갤러리(4)의 오일압에 의해서 개폐되는 종래의 기계식 체크밸브 대신에 ECU(10)의 제어신호에 의해 오일공급유로를 개폐할 수 있는 전자식 제어밸 브(20)가 채용된다.As shown in the drawing, in the variable piston cooling jet apparatus according to the present invention, instead of the conventional mechanical check valve which is opened and closed by the oil pressure of the
도 4를 참조하면, 본 발명의 가변식 피스톤 쿨링 제트 장치는 종래와 마찬가지로 메인 오일 갤러리(4)를 통해 공급되는 엔진 오일을 공급받으며, 상기 메인 오일 갤러리(4)로는 오일 펌프(3)에 의해 엔진 오일이 공급되게 된다.Referring to FIG. 4, the variable piston cooling jet apparatus of the present invention receives engine oil supplied through the
상기와 같이 메인 오일 갤러리(4)로부터 공급되는 엔진 오일은 전자식 제어밸브(20)에 의해 선택되어진(개방되어진) 유로를 통하여 엔진 기통의 피스톤(1)에 분사되게 된다.As described above, the engine oil supplied from the
본 발명에 따른 바람직한 실시예에서, 전자식 제어밸브(20)로부터는 두 개의 오일공급라인(이하, 쿨링제트라인이라 함)(24a,25a)이 연결되며, 각 쿨링제트라인(24a,25a)은 두 개의 분기라인(24b,25b)로 분기되어 각 분기라인(24b,25b)의 끝단이 각 기통에 설치된 오일 제트(30)와 연결된다.In a preferred embodiment according to the invention, two oil supply lines (hereinafter referred to as cooling jet lines) 24a and 25a are connected from the
이에 각 쿨링제트라인(24a,25a)을 통해서는 두 개씩의 엔진 기통에 엔진 오일이 동시 공급되게 되어 있으며, 어느 하나 또는 둘의 쿨링제트라인(24a,25a)을 통해 엔진 오일이 공급되면 각 쿨링제트라인(24a,25a)마다 최종적으로 연결된 두 개씩의 오일 제트(30)를 통해 두 개씩의 엔진 기통 내로 엔진 오일이 분사되게 된다.Accordingly, the engine oil is simultaneously supplied to two engine cylinders through each
즉, 하나의 쿨링제트라인(24a,25a)으로 엔진 오일이 공급되면 두 개의 오일 제트(30)를 통해 두 개 기통 내로 엔진 오일이 동시 분사되며, 두 쿨링제트라인(24a,25a) 모두에 엔진 오일이 공급되면 네 개의 오일 제트(30)를 통해 네 개 기통 내로 엔진 오일이 동시 분사되는 것이다. That is, when engine oil is supplied to one
여기서, 동일 위상에 존재하는 기통, 예를 들면 1번과 4번의 엔진 기통 그리고 2번과 3번의 엔진 기통에는 동일 쿨링제트라인에서 분기된 분기라인이 연결되도록 하며, 각 분기라인(24b,25b)의 끝단에 해당 기통 내 피스톤(1)에 오일을 분사하기 위한 오일 제트(30)가 설치된다.Here, the branch lines branched from the same cooling jet line are connected to the cylinders in the same phase, for example, the
상기 오일 제트(30)는 전자식 제어밸브(20)의 개방으로 쿨링제트라인(24a,25a) 및 분기라인(24b,25b)을 통해 엔진 오일이 공급되면 공급된 엔진 오일을 피스톤(1)에 분사하는 단순 노즐 기구이다. The
결국, 메인 오일 갤러리(4)를 통해 공급되는 엔진 오일은 전자식 제어밸브(20)를 통해 각 쿨링제트라인(24a,25a), 분기라인(24b,25b), 오일 제트(30)의 순으로 공급되어 최종적으로 각 기통 내 피스톤(1)에 분사되는 바, 이렇게 분사된 엔진 오일이 피스톤(1)을 냉각시키게 된다.As a result, the engine oil supplied through the
본 발명에서는 각 오일 제트(30)는 종래와 마찬가지로 실린더 블록에 체결하여 고정하되, 첨부한 도 5에 나타낸 바와 같이 해당 기통 내에서 피스톤(1)과 보어(2) 사이에 엔진 오일을 분사하도록 노즐 방향이 설정되어 있다.In the present invention, each
한편, ECU(10)는 엔진의 상태에 따라 설정된 분사 모드로 엔진 오일이 분사될 수 있도록 전자식 제어밸브(20)를 제어하게 되는데, 예컨대 ECU(10)는 엔진 회전수, 흡입공기량, 메인 오일 갤러리로 공급되는 오일 압력 및 오일 온도, 피스톤 위치를 입력받아 이를 토대로 설정된 분사 모드로 엔진 오일이 분사될 수 있도록 전자식 제어밸브(20)를 제어하게 된다. Meanwhile, the
이하, 본 발명에서 사용되는 전자식 제어밸브에 대해 상술하기로 한다.Hereinafter, the electronic control valve used in the present invention will be described in detail.
첨부한 도 6은 본 발명에서 사용되는 전자식 제어밸브의 실시예를 도시한 단면도이고, 도 7은 도 6에 도시된 전자식 제어밸브의 분해사시도이다. 6 is a cross-sectional view showing an embodiment of the electronic control valve used in the present invention, Figure 7 is an exploded perspective view of the electronic control valve shown in FIG.
또한 첨부한 도 8은 도 6에 도시된 전자식 제어밸브(20)에서 공급제어판(22)의 회전위치에 따른 출구부 개방상태를 도시한 상태도이고, 도 9는 공급제어판의 회전위치에 따른 오일공급상태를 도시한 상태도이다.In addition, FIG. 8 is a state diagram illustrating an outlet part according to a rotational position of the
도시된 바와 같이, 상기 전자식 제어밸브(20)는 크게 하우징(21), 공급제어판(22), 스텝모터(23)로 구성되며, 상기 하우징(21)에서 전측부에 형성된 입구부(21a)에는 메인 오일 갤러리(4)로부터 엔진 오일을 공급받기 위한 오일공급라인(5)이 연결되고, 후측부에 형성된 두 개의 출구부(21b,21c)에는 엔진 기통의 오일 제트(30)로 엔진 오일을 공급하기 위한 쿨링제트라인(24a,25a)이 연결된다.As shown, the
그리고, 상기 하우징(21) 내부에는 회전위치에 따라 입구부(21a)와 출구부(21b,21c)를 선택적으로 연결하는 공급제어판(22)이 회전 가능하게 설치되는데, 이 공급제어판(22)에는 그 회전위치에 따라 상기 두 개의 출구부(21b,21c)를 선택적으로 열어줄 수 있는 복수개의 유로홀(22a)이 관통 형성된다.The
도시한 실시예에서, 상기 공급제어판(22)에는 두 개의 출구부(21b,21c)를 동시에 열어주거나 어느 하나를 선택적으로 열어주기 위하여 총 세 개의 유로홀(22a)이 형성된다. In the illustrated embodiment, a total of three flow path holes 22a are formed in the
또한 상기 공급제어판(22)을 회전시키기 위한 액츄에이터로서 스텝모터(23)가 하우징(21) 외부에 설치되며, 상기 스텝모터(23)의 회전축(23a)은 공급제어판(22)의 회전중심에 일체로 고정된다.In addition, a
상기 스텝모터(23)는 ECU(10)가 출력하는 제어신호에 의해 정역회전이 제어되도록 구비되며, ECU(10)가 출력하는 제어신호에 의해 구동제어되면서 하우징(21) 내부의 공급제어판(22)을 회전시키게 된다.The
결국, ECU(10)의 제어하에 스텝모터(23)가 정역 구동되면서 공급제어판(22)의 회전위치가 제어되고, 제어된 공급제어판(22)의 회전위치에 따라 전자식 제어밸브(20)의 출구 유로인 두 개의 출구부(21b,21c) 중 어느 하나가 선택적으로 열리거나 두 개의 출구부(21b,21c)가 동시에 열릴 수 있게 된다. As a result, while the
물론, 오일 분사가 불필요한 엔진 상태에서 ECU(10)의 제어하에 구동되는 스텝모터(23)에 의해 공급제어판(22)이 두 개의 출구부(21b,21c)를 모두 닫아주는 위치로 회전되게 된다.Of course, the
한편, 상기와 같이 구성된 본 발명의 가변식 피스톤 쿨링 제트 장치는 차량에 기 장착된 각 센싱요소로부터 ECU(10)가 신호를 입력받게 되면 상기 ECU(10)가 입력된 신호를 토대로 각 엔진 상태에 따른 제어신호를 출력하고 이 제어신호에 의해 미리 설정된 작동모드로 작동하게 된다. On the other hand, in the variable piston cooling jet apparatus of the present invention configured as described above, when the
여기서, ECU(10)에 의해 각 작동모드로 피스톤 쿨링 제트 장치가 작동되도록 하기 위해서 ECU(10)는 작동모드에 따른 제어신호를 출력하여 스텝모터(23)를 제어하게 되는데, 이러한 스텝모터(23)의 구동제어에 의해 전자식 제어밸브(20)의 작동상태 및 유로개방상태가 제어되면서 각 작동모드가 구현된다.Here, in order to operate the piston cooling jet device in each operation mode by the
ECU(10)는 전술한 바와 같이 엔진 회전수 센서에 의해 검출된 엔진 회전수, 공기유량계에 의해 검출된 흡입공기량, 온도센서 및 압력센서에 의해 검출된 오일 온도 및 오일압력, 크랭크 위치 센서 및 캠 위치 센서에 의해 검출된 피스톤(1) 위치, 수온센서에 의해 검출된 냉각수 온도(엔진 온도)에 따른 엔진 상태에 따라 미리 설정된 작동모드로 피스톤 쿨링 제트 장치가 작동할 수 있도록 전자식 제어밸브(20)의 작동, 보다 명확히는 스텝모터(23)의 작동을 제어하게 된다.As described above, the
하기 표 1은 엔진 상태에 따른 피스톤 쿨링 제트 장치의 작동상태를 나타내는 것으로, 피스톤 쿨링 제트 장치는 3가지 작동모드로 작동되는데, ECU(10)가 전자식 제어밸브(20)를 제어함에 의해 각 작동모드로 작동된다. Table 1 shows the operating state of the piston cooling jet device according to the engine condition, the piston cooling jet device is operated in three operating modes, each operation mode by the
작동모드로서, 시동 초기를 포함하는 엔진 냉간시에는 각 기통의 피스톤(1) 상사점 위치에서만 엔진 오일을 분사하는 제1작동모드로, 엔진 온간 저부하 운전시에는 엔진 오일 분사를 차단하는 제2작동모드로, 엔진 고회전/고부하시에는 엔진 전 기통에 대해 동시에 엔진 오일을 분사하는 제3작동모드로 작동하게 된다.As the operation mode, a first operation mode in which the engine oil is injected only at the top dead center position of the piston (1) of each cylinder when the engine is cold including the initial start, and a second that blocks the engine oil injection during the engine warm low load operation. In the operation mode, the engine is operated in a third operation mode in which the engine oil is simultaneously sprayed to the engine cylinder at high rotation / high load.
첨부한 도 10은 각 작동모드에 따른 작동상태도로서, 도 10의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이 피스톤 상사점 위치에서만 엔진 오일을 분사하는 엔진 냉간시에서는 동일 위상에 존재하는 1번 및 4번 기통의 피스톤(1)이 상사점 위치에 있게 될 때(도 10의 (a) 위치)와 2번 및 3번 기통의 피스톤(1)이 상사점 위치에 있게 될 때(도10의 (b) 위치), 각각 해당 기통의 오일 제트(30)를 통해 엔진 오일을 분사하게 된다(제1작동모드).10 is an operation state diagram according to each operation mode. As shown in (a) and (b) of FIG. 10, the
이때, 1번 기통과 4번 기통에 엔진 오일이 분사되도록 하기 위해서는 1번 기통과 4번 기통에 설치된 오일 제트(30)에 분기라인(24b,25b)을 매개로 연결된 제1쿨링제트라인(24a)에 오일이 공급되어야 하고(도 9의 (a)상태), 전자식 제어밸브(20)의 공급제어판(22)은 제1쿨링제트라인(24a)이 연결된 제1출구부(21b)만을 열어주는 회전위치에 있게 된다(도 8의 (a)상태).At this time, the first
물론, ECU(10)가 각 센싱요소에 의해 엔진 냉간시이고 1번 기통과 4번 기통의 피스톤(1)이 상사점 위치에 있게 될 때를 판단하여 스텝모터(23)를 제어하고, 이 스텝모터(23)가 구동제어되면서 공급제어판(22)의 회전위치가 정해진 위치로 제어되게 된다(도 8의 (a) 위치).Of course, the
또한 2번 기통과 3번 기통에 엔진 오일이 분사되도록 하기 위해서는 2번 기통과 3번 기통에 설치된 오일 제트(30)에 분기라인(24b,25b)을 매개로 연결된 제2쿨링제트라인(25a)에 오일이 공급되어야 하고(도 9의 (b)상태), 이때 전자식 제어밸브(20)의 공급제어판(22)은 제2쿨링제트라인(25a)이 연결된 제2출구부(21c)만을 열어주는 회전위치에 있게 된다(도 8의 (b)상태).In addition, the second
이와 같이 두 쿨링제트라인(24a,25a) 중 어느 하나를 통해서만 오일이 공급되어야 하므로 공급제어판(22)은 하우징(21)의 제1출구부(21b)와 제2출구부(21c) 중에 선택된 어느 하나만을 열어주어야 하는데, 이에 의해 1번 기통과 4번 기통에 엔진 오일이 분사될 때 2번 기통과 3번 기통에서는 오일 분사가 차단되고, 반대로 2번 기통과 3번 기통에 엔진 오일이 분사될 때 1번 기통과 4번 기통에서는 오일 분사가 차단된다.In this way, since the oil should be supplied only through one of the two cooling
그리고, 도 10의 (c)에 나타낸 바와 같이 오일 분사가 모두 중지되는 엔진 온간 저부하시에는 오일압 손실 방지 및 오일 소모 저감을 위해 피스톤 쿨링 제트장치의 작동이 불필요하므로 ECU(10)는 전자식 제어밸브(20)를 제어하여 내부 유로를 모두 차단하게 되는데(제2작동모드), 이때 전자식 제어밸브(20)에 의해 제1쿨링제트라인(24a)과 제2쿨링제트라인(25a)으로의 오일 공급이 모두 차단되어야 하며(도 9의 (c)상태), 전자식 제어밸브(20)의 공급제어판(22)은 제1출구부(21b) 및 제2출구부(21c)를 모두 닫아주는 회전위치에 있게 된다(도 8의 (c)상태).And, as shown in (c) of FIG. 10, the
그리고, 도 10의 (d)에 나타낸 바와 같이 전 기통에 엔진 오일을 분사하는 엔진 고회전/고부하시에는 피스톤(1) 냉각을 위해 각 기통에 다량의 엔진 오일을 동시에 분사할 필요가 있는 바, ECU(10)는 전자식 제어밸브(20)를 제어하여 내부 유로를 모두 열어주게 되는데(제3작동모드), 이때 전자식 제어밸브(20)에 의해 제1쿨링제트라인(24a)과 제2쿨링제트라인(25a)으로 오일이 모두 공급되어야 하며(도 9의 (d)상태), 전자식 제어밸브(20)의 공급제어판(22)은 제1출구부(21b) 및 제2출구부(21c)를 모두 열어주는 회전위치에 있게 된다(도 8의 (d)상태). And, as shown in Fig. 10 (d), when the engine at high rotation / high load to inject the engine oil in all cylinders, it is necessary to simultaneously spray a large amount of engine oil into each cylinder for cooling the piston (1),
이와 같이 본 발명에 따른 피스톤 쿨링 제트 장치에서는 ECU(10)가 각 센싱요소의 신호를 토대로 엔진 상태에 따른 제어신호를 출력하고, 이에 ECU(10)가 출력하는 제어신호에 따라 전자식 제어밸브(20)가 제어되면, 메인 오일 갤러리(4)로부터 오일공급라인(5)을 통해 공급되는 엔진 오일이 두 개의 쿨링제트라인(24a,25a) 모두 또는 두 개의 쿨링제트라인(24a,25a) 중 선택된 하나로 선택 공급되면서 전 기통 분사의 제3작동모드 또는 피스톤(1)이 상사점 위치에 있는 기통에만 분사되는 부분 기통 분사의 제1작동모드가 선택적으로 수행되게 된다.As described above, in the piston cooling jet apparatus according to the present invention, the
물론, 엔진 온간 저부하시와 같은 엔진 상태에서는 모든 기통의 오일 분사가 중지되는 제2작동모드를 수행하게 된다.Of course, in the engine state such as low engine warm load, the second operation mode in which oil injection of all cylinders is stopped is performed.
첨부한 도 11은 본 발명에 따른 가변식 피스톤 쿨링 제트의 가변 제어를 위한 모드 변환의 일 예를 나타낸 것으로, 실험을 통해 얻은 기준 회전수와 기준 온도에 따라 작동모드가 변환되는 예를 보여주고 있다.11 shows an example of mode conversion for variable control of a variable piston cooling jet according to the present invention, and shows an example in which an operation mode is converted according to a reference speed and a reference temperature obtained through experiments. .
즉, 엔진 회전수가 기준 회전수 이하가 되는 저회전 모드에서는 모든 기통의 오일 분사를 중지하는 제2작동모드로, 기준 회전수보다 높은 고회전 모드에서는 전 기통에 오일을 분사하는 제3작동모드로 변환되도록 할 수 있다.That is, in the low rotation mode where the engine speed becomes less than the reference rotation speed, the second operation mode stops oil injection in all cylinders, and in the high rotation mode higher than the reference rotation speed, the operation mode changes to the third operation mode in which oil is injected into the cylinder. You can do that.
또한 엔진 저온 상태에서 발생하는 피스톤 슬랩 및 피스톤 스커핑을 저감시키기 위해서는 오일 공급이 효과적이나 오일 온도가 높아짐에 따라 그 효과가 감소되기 때문에, 기준 온도를 기준으로 그 미만이면 피스톤(1)이 상사점 위치에 있는 기통에서만 오일이 분사되는 제1작동모드로, 기준 온도 이상이면 모든 기통의 오일 분사를 중지하는 제2작동모드로 변환되도록 할 수 있다.In addition, in order to reduce the piston slab and piston scuffing that occur at low temperature of the engine, the oil supply is effective, but the effect decreases as the oil temperature increases, so if the
첨부한 도 12는 기준 회전수와 기준 온도에 따른 모드 변환 과정을 나타낸 순서도로서, 현재의 엔진 회전수(RPM)가 기준 회전수(RPMmode)보다 높으면 제3작동모드로, 엔진 회전수(RPM)가 기준 회전수(RPMmode) 이하이고 오일 온도(Toil)가 기준 온도(Toilmode) 이상이면 제1작동모드로, 엔진 회전수(RPM)가 기준 회전수(RPMmode) 이하이고 오일 온도(Toil)가 기준 온도(Toilmode) 미만이면 제2작동모드로 변환되는 예를 보여주고 있다. As shown the mode change process according to the number 12 is rotated based on attachment and a reference temperature a flow chart, the number of current engine speed (RPM) is in the third operating mode is higher than the reference rotation speed (RPM mode), engine speed (RPM ) Is below the reference speed (RPM mode ) and the oil temperature (Toil) is above the reference temperature (Toil mode ), the engine operating speed (RPM) is below the reference speed (RPM mode ) and the oil temperature ( If Toil) is less than the reference temperature (Toil mode ) shows an example of switching to the second operating mode.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 가변식 피스톤 쿨링 제트 장치에 의하면, 메인 오일 갤러리의 오일압에 의해 개폐되는 종래의 기계식 체크밸브 대신에 ECU의 제어신호에 의해 개폐되는 전자식 제어밸브를 사용함으로써, 엔진 상태에 따라 설정된 각 작동모드로 오일 분사가 가능해지며, 특히 시동 초기와 엔진 냉간 영역에서는 피스톤 스커핑과 피스톤 슬랩 소음을 방지하기 위해 피스톤이 상사점 위치에 있게 되는 기통에만 선택적으로 오일을 분사하고, 피스톤 열부하가 커서 피스톤 냉각이 필요한 엔진 고회전/고부하 영역에서는 피스톤 위치에 상관없이 전 기통에 오일을 분사하며, 열간 저부하시에는 전 기통의 오일 분사를 차단할 수 있는 바, 엔진 상태에 따른 최적의 작동모드로 오일 분사 제어가 가능해지면서 불필요한 오일 분사를 방지할 수 있게 된다.As described above, according to the variable piston cooling jet device for automobiles according to the present invention, instead of the conventional mechanical check valve that is opened and closed by the oil pressure of the main oil gallery, the electronic control valve is opened and closed by the control signal of the ECU By means of this, oil injection is possible in each operating mode set according to the engine condition, especially in the cylinder where the piston is in the top dead center position to prevent piston scuffing and piston slab noise, especially in the initial start and engine cold zones. In the high rotation / high load area of the engine where piston cooling is required due to the large piston heat load, oil is injected into the entire cylinder regardless of the position of the piston. Unnecessary oil as oil injection control is possible with optimum operating mode Injection can be prevented.
이와 같이 불필요한 오일 분사를 방지할 수 있게 되면서 전체 오일압 감소 및 오일 소모 증가를 방지할 수 있게 되고, 냉간시의 불필요한 오일 분사로 인한 피스톤 과냉을 방지하여 연비 및 배기가스 악화를 방지할 수 있게 된다. In this way, it is possible to prevent unnecessary oil injection, to prevent the reduction of the overall oil pressure and increase the oil consumption, and to prevent fuel overheating and exhaust gas deterioration by preventing the piston overcooling due to unnecessary oil injection during cold. .
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