KR20090041646A

KR20090041646A - 에스 아이(ｓｉ) 엔진의 공기량 제어방법

Info

Publication number: KR20090041646A
Application number: KR1020070107269A
Authority: KR
Inventors: 소인석
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2007-10-24
Filing date: 2007-10-24
Publication date: 2009-04-29
Also published as: KR101294523B1

Abstract

본 발명은 에스 아이(SI) 엔진의 공기량 제어 방법에 관한 것으로, 특히 터보차저를 장착한 SI 엔진에서 발생되는 서지 소음과 공기량의 제어를 동시에 할 수 있도록 한 공기량 제어방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 에스 아이 엔진의 공기량 제어방법은 상기 안티-서지밸브를 솔레노이드 밸브와 흡기 파이프의 사이에 장착하여 서지제어는 인테이크 매니폴드 압을 이용하고, 엔진의 ECU 를 통해 솔레노이드 밸브에 ECU 신호를 주어 진공펌프의 부압을 이용하여 상기 안티-서지밸브를 통해 공기량을 제어함으로써, 서지 소음과 공기량 제어를 동시에 할 수 있게 한다.

Description

에스 아이(ＳＩ) 엔진의 공기량 제어방법{METHOD FOR CONTROLLING AIR QUANTITY OF SI ENGINE }

본 발명은 에스 아이(SI : Spark Ignition) 엔진의 공기량 제어방법에 관한 것으로, 특히 터보차저를 장착한 SI 엔진에서 발생되는 서지 소음과 공기량의 제어를 동시에 할 수 있도록 한 SI 엔진의 공기량 제어방법에 관한 것이다.

도 1a 는 종래의 터보차저를 장착한 종래의 SI 엔진의 공기량 제어 시스템 구조의 일예를 도시한 도면이고,

도 1b 는 상기 도 1a 에 장착된 안티-서지밸브(3)의 내부 구조를 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 일반적으로 터보차저(1)를 장착한 SI 엔진의 경우, 운행중 감속을 위해서 트로틀 밸브(trottle valve)(7)를 급격히 닫게 되면, 맥동파가 터보차저(1)에 전달되어 터보 서지 소음을 발생시키게 된다. 이를 개선하기 위해 통상 안티-서지밸브(Anti-Surge valve)(3)을 채용하여 트로틀 밸브(7)의 닫힘시, 흡기 매니폴드(5)에서 발생된 부압을 이용하여 상기 터보차저(1)의 전후에 장착된 안티-서지밸브(3)를 작동시켜 맥동파를 터보차저(1) 전단으로 보내는 구조로 되어 있다.

도 1b 에 도시된 안티-서지밸브(3)를 참조하면, 안티-서지밸브(3)의 상측단(3a)은 흡기 매니폴드(5)의 부압시 개방되고, 하측단(3b)은 터보차저(1)의 콤프레셔 전단으로 연결된다.

도 1c 는 는 종래의 터보차저를 장착한 종래의 SI 엔진의 공기량 제어 시스템 구조의 다른 예를 도시한 도면이다.

상기 예시된 방식은 종래의 터보차저(1)를 장착한 SI 엔진에 있어서, 터보의 출력을 제어하기 위해 별도의 차지 공기제어밸브(charge air control valve)(15)를흡기 파이프(13)에 장착하여 엔진 ECU(17)의 신호에 의해 압축공기를 배출하여 터보차저(11) 전단으로 보내어 재순환시키는 방식이다. 도면에서 부호 '19' 는 솔레노이드 밸브를 나타낸다.

상기한 종래의 기술에 있어서, 상기 두 공기량 제어방식의 기능이 유사함에도 불구하고 기능의 상이한 점으로 인해 두 방식의 장치를 동시에 장착해야 하며, 이 경우 동시 장착에 따른 어려움이 따르며, 중복 적용으로 인한 비용이 증대하고, 나아가 공기량 제어장치의 전반적인 구조가 복잡해지는 문제점이 발생된다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 종래의 사용하는 안티-서지밸브에 엔진 ECU의 제어신호를 이용하여 두 기능을 동시에 제어할 수 있도록 제어 부품 설계 및 제어방식을 변경하여, 서지소음과 공기량의 제어를 동시에 수행할 수 있는 에스 아이 엔진의 공기량 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 에스 아이 엔진의 공기량 제어방법은 안티-서지밸브를 솔레노이드 밸브와 흡기 파이프의 사이에 장착하여 서지제어는 인테이크 매니폴드 압을 이용하고, 엔진의 ECU 를 통해 솔레노이드 밸브에 ECU 신호를 주어 진공펌프의 부압을 이용하여 상기 안티-서지밸브를 통해 공기량을 제어함으로써, 서지 소음과 공기량 제어를 동시에 할 수 있게 한 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 엔진의 ECU(37)로부터의 신호에 의해 공기량 제어가 실시되면(PWM 제어 열림상태), 인테이크 매니폴드(32) 측 출구가 개방되어 정압으로 안티-서지밸브(35)가 닫히도록 구조가 되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 엔진의 ECU(37)로부터의 신호에 의해 공기량 제어가 실시되지 않으면(PWM 제어 닫힘상태), 인테이크 매니폴드(32) 측 출구가 닫힌 상태가 되어 진공펌프(36)의 부압신호로 안티-서지밸브(35)가 열려, 흡기 공기를 바이패스(by-pass)시켜 실제 공기량을 줄이는 구조가 되도록 한다.

아울러, 서지 제어시에는 인테이크 매니폴드(32) 압이 부압이 되어 안티-서지밸브(35)를 공기량 제어신호에 관계없이 강제 개방시키도록 구성하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 에스 아이 엔진의 공기량 제어방법에 의하면, 이용하여 공기량 제어 부품의 설계 및 제어방식을 변경함으로써, 종래의 서지소음과 공기량의 제어를 동시에 수행할 수 있는 효과를 발휘한다.

이에 의해, 공기량 제어장치의 구조가 단순화되고, 제조 비용의 절감을 도모할 수 있는 효과를 얻는다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 에스 아이 엔진의 공기량 제어방법의 적합한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 2 는 본 발명에 따른 에스 아이 엔진의 공기량 제어방법을 도시한 도면이다.

상기 도면을 참조하면, 본 발명에서는, 종래의 제어 부품설계와 제어방식을 변경하여 사용중인 안티-서지밸브(35)에 엔진 ECU(37)에서 나오는 ECU 신호를 이용하여 종래의 두가지 기능을 동시에 제어할 수 있도록 한 것이다.

즉, 안티-서지밸브(35)를 장착하여 서지제어는 그대로 인테이크 매니폴드 압을 이용하고, 엔진 ECU(37) 를 통해 솔레노이드 밸브(39)에 신호를 주어 진공펌프(36)의 부압을 이용하여 안티-서지밸브(35)를 통해 공기량을 제어하는 것이다.

도 3a 내지 도 3c 는 상기 도 2 에 사용되는 솔레노이드 밸브(39) 구조를 도시한 단면도이다.

먼저, 솔레노이드 밸브(39)가 닫히면 진공펌프(36)에 의해 안티-서지밸브(35)가 열리고, 안티-서지밸브(35)의 열림에 의해 흡기공기가 방출되어 엔진출력이 낮아지는 쪽으로 제어가 된다. 이때 인테이크 매니폴드(32)는 정압상태이다.(도 3a 참조)

다음, 솔레노이드 밸브(39)가 열리면 인테이크 매니폴드(32)는 정압상태가 되고, 안티-서지밸브(35)는 닫히므로 흡기공기가 인테이크 매니폴드(32)에 전량 공급된다.(도 3b 참조)

다음, 솔레노이드 밸브(39)가 열리고, 인테이크 매니폴드(32)가 부압이면, 안티-서지밸브(35)는 열리게 된다. 이 상태에서는 서지 소음을 유발하는 공기를 방출시켜 소음을 저감시키게 된다.(도 3c 참조)

상기 각 작동 단계에서, 엔진의 ECU 신호(38)에 의해 공기량 제어가 실시되면(PWM 제어 열림상태), 인테이크 매니폴드(32) 측 출구가 개방되어 정압으로 안티-서지밸브(35)가 닫히게 된다.

또한, 엔진의 ECU 신호(38)에 의해 공기량 제어가 실시되지 않으면(PWM 제어 닫힘상태), 인테이크 매니폴드(32) 측 출구가 닫힌 상태가 되어 진공펌프(36)의 부압신호로 안티-서지밸브(35)가 열려, 흡기 공기를 바이패스(by-pass)시켜 실제 공기량을 줄이게 된다.

서지 제어시에는 인테이크 매니폴드(32) 압이 부압이 되어 안티-서지밸 브(35)를 공기량 제어신호에 관계없이 강제 개방시킨다.

한편, 도 4 는 공기량 제어와 서지제어에 있어서, 종래 시스템과 본 발명의 시스템의 기술을 비교하여 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 에스 아이 엔진의 공기제어방법에서는, 공기량 제어와 서지 제어가 함께 이루어지게 된다.

즉, 본 발명에서, 입력신호로는 목표 공기량(부스트 압), 실제 공기량(부스트 압), 인테이크 매니폴드 압의 3가지 요소가 포함되며, 본 발명의 시스템 하에서 공기량이 많을 때 밸브가 개방되고, 공기량이 적을때 밸브가 닫히게 되며, 인테이크 매니폴드(32)의 압이 부압일 경우, 밸브가 강제 개방되며, 인테이크 매니폴드(32)의 공기압이 정압일 경우, 밸브가 정상작동되도록 한다.

참고로, 도 4 를 참조하면, 종래의 공기량 제어방식에 있어서는, 입력신호로는 목표 공기량(부스트 압), 실제 공기량(부스트 압)이 되고, 공기량이 많을 때 밸브가 개방되고, 공기량이 적을때 밸브가 닫히게 되며, 출력반응에 있어서는 엔진출력이 향상되게 된다.

또한 종래의 서지 제어에 있어서는, 입력신호로는 인테이크 매니폴드 압력이 되며, 이 시스템 하에서 압이 부압일 경우, 밸브가 개방되며, 정압일 경우 밸브가 닫혀 출력반응으로 서지제어가 이루어지게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, SI 엔진의 공기량 제어방식에 있어서, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

도 1b 는 상기 도 1a 에 장착된 안티-서지밸브의 내부 구조를 도시한 도면이며,

도 2 는 본 발명에 따른 에스 아이 엔진의 공기량 제어방법을 도시한 도면이며,

도 4 는 공기량 제어와 서지제어에 있어서, 종래 시스템과 본 발명의 시스템의 기술을 비교하여 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1,11,31 : 터보차저 3,35 : 안티-서지밸브

5 : 흡기 매니폴드 7 : 트로틀 밸브

10,30 : 엔진 13,33 : 흡기 파이프

15 : 차지 공기 제어밸브 17,37 : 엔진의 ECU

19, 39 : 솔레노이드 밸브 36 : 진공펌프

Claims

안티-서지밸브를 이용한 에스 아이 엔진의 공기량 제어방법으로서,

상기 안티-서지밸브(35)를 솔레노이드 밸브(39)와 흡기 파이프(33)의 사이에 장착하여 서지제어는 인테이크 매니폴드(32) 압을 이용하고,

엔진의 ECU(37) 를 통해 솔레노이드 밸브(39)에 ECU 신호(38)를 주어 진공펌프(36)의 부압을 이용하여 상기 안티-서지밸브(35)를 통해 공기량을 제어함으로써,

서지 소음과 공기량 제어를 동시에 할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 에스 아이 엔진의 공기량 제어방법.
제 1 항에 있어서,

상기 엔진의 ECU(37)로부터의 신호에 의해 공기량 제어가 실시되면(PWM 제어 열림상태), 인테이크 매니폴드(32) 측 출구가 개방되어 정압으로 안티-서지밸브(35)가 닫히도록 구성된 것을 특징으로 에스 아이 엔진의 공기량 제어방법.
제 1 항에 있어서,

상기 엔진의 ECU(37)로부터의 신호에 의해 공기량 제어가 실시되지 않으면(PWM 제어 닫힘상태), 인테이크 매니폴드(32) 측 출구가 닫힌 상태가 되어 진공펌프(36)의 부압신호로 안티-서지밸브(35)가 열려, 흡기 공기를 바이패스(by-pass)시켜 실제 공기량을 줄이도록 한 것을 특징으로 하는 에스 아이 엔진의 공기량 제 어방법.
제 1 항에 있어서,

상기 서지 제어시에는 인테이크 매니폴드(32) 압이 부압이 되어 안티-서지밸브(35)를 공기량 제어신호에 관계없이 강제 개방시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 에스 아이 엔진의 공기량 제어방법.