KR20160009338A - Apparatus for controlling a continuously variable valve timing - Google Patents

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백진욱
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Abstract

Disclosed is a consecutive variable valve timing device. The device includes: a reducer including a first rotation member combined with a crank shaft to rotate, and a second rotation member geared at a predetermined gear ratio with respect to the first rotation member, and combined with a cam shaft to rotate; a sensor part including a first sensor sensing rotation speed of the first rotation member to output a crank angle signal indicating rotation speed of the crank shaft, and a second sensor sensing rotation speed of the second rotation member to output a cam angle signal indicating rotation speed of the cam shaft; and an intelligent motor controller detecting an actual phase angle of an intake valve or exhaust valve by using the cam angle signal and the crank angle signal, calculating a phase deviation between the detected actual phase angle and a preset target phase angle, and calculating a duty value adjusting output torque of a motor based on the calculated phase deviation.

Description

연속 가변 밸브 타이밍 제어 장치{APPARATUS FOR CONTROLLING A CONTINUOUSLY VARIABLE VALVE TIMING}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a continuously variable valve timing control apparatus,

본 발명은 연속 가변 밸브 타이밍 제어 장치에 관한 것으로서, 특히, 전동식 연속 가변 밸브 타이밍 제어 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a continuous variable valve timing control apparatus and, more particularly, to an electric continuous variable valve timing control apparatus and a control method thereof.

자동차 공학(Automotive Engineering)에서, 가변 밸브 타이밍(Variable Valve Timing: VVT) 제어 기술은 엔진의 회전 수에 따라 밸브를 여닫는 타이밍에 변화를 주는 기술을 말한다. VVT 제어 기술은 엔진의 저속 회전과 고속 회전에 맞추어 밸브를 열고 닫는 시기를 바꿔주기 때문에 VVT 제어 기술이 적용된 차량은 연비와 출력을 동시에 늘릴 수 있게 된다. In Automotive Engineering, Variable Valve Timing (VVT) control technology refers to a technique that changes the timing of valve opening and closing according to the number of revolutions of the engine. VVT control technology changes the opening and closing timing of the valve according to the engine's low-speed rotation and high-speed rotation, so that vehicles with VVT control technology can increase fuel consumption and output at the same time.

일반적으로 엔진은 특정한 회전 대역(rpm)에서 최대출력을 얻을 수 있도록 밸브 개폐 타이밍이 정해져 있다. 다시 말하면, 저속 회전 대역에서는 혼합기의 팽창과 폭발을 위해 밸브 개폐 타이밍을 늦추어야 하고, 고속 회전 대역에서는 폭발한 혼합기의 배출을 위해 개폐 타이밍을 빨리 해야 한다. 밸브를 열고 닫는 시기를 저속에 맞추면 고속회전 때 혼합기의 배출이 늦어지고, 고속에 맞추면 저속회전 때 혼합기의 압축이 늦어져 결국 엔진의 효율이 크게 떨어지게 된다.In general, the timing of valve opening and closing is determined so that the engine can obtain the maximum output in a specific rotation range (rpm). In other words, the valve opening and closing timings must be delayed in order to expand and explode the mixer in the low-speed rotation range, and the opening and closing timings must be quick in order to discharge the explosive mixture in the high-speed rotation range. When the opening and closing timing of the valve is set at a low speed, the discharge of the mixer is delayed at high speed, and when the valve is opened at high speed, the compression of the mixer is slowed down at low speed.

이 문제를 없애기 위하여 제안된 것이 VVT 제어 기술로, 밸브의 개폐 타이밍을 엔진의 회전 수에 맞게 바꾸어 줌으로써 고속과 저속에서 동시에 높은 연비와 높은 출력을 얻을 수 있도록 한 방식이다.To eliminate this problem, VVT control technology has been proposed to change the timing of valve opening and closing to match the number of revolutions of the engine, thereby achieving high fuel efficiency and high output simultaneously at high speed and low speed.

일반적으로 VVT의 타이밍 전환은 저속회전과 고속회전의 2단계이지만, 최근에는 연속 가변 밸브 타이밍이 가능한 연속 가변 밸브 타이밍(Continuously Variable Valve Timing: CVVT) 시스템이 일반화되고 있다. 이 시스템은 VVT, CVVT, CVTC, VANOS 등 각 업체에서 다른 이름으로 불려지고 있다. In general, the timing of VVT switching is two stages of low-speed rotation and high-speed rotation. Recently, however, a continuous variable valve timing (CVVT) system capable of continuous variable valve timing has become common. The system is being called by different names such as VVT, CVVT, CVTC and VANOS.

CVVT 시스템은 엔진 회전 수와 액셀러레이터가 열린 정도에 따라 밸브의 개폐 타이밍을 연속적으로 바꿀 수 있는 시스템이다. 기본 구성은 캠 샤프트가 연결되어 있는 내축 챔버와, 타이밍 시스템(체인, 벨트 등)과 연결되어 엔진으로부터 동력을 받는 외장시스템, 현재의 타이밍을 측정할 수 있는 센서류, 그리고 조절 장치로 구성된다. The CVVT system is a system that can continuously change valve opening and closing timing according to the engine speed and the degree of opening of the accelerator. The basic configuration consists of an internal shaft chamber to which the camshaft is connected, an external system connected to the timing system (chain, belt, etc.) and powered by the engine, sensors for measuring the current timing, and a control device.

조절장치는 일반적으로는 유압식을 사용하여 OCV(Oil Control Valve)를 장착한다. 최근에는 빠른 응답 특성을 위해 전기 모터로 제어하는 방식이 대중화되고 있는 추세이다. The regulator is usually equipped with an oil control valve (OCV) using a hydraulic system. In recent years, a method of controlling by an electric motor has been popularized for quick response characteristics.

CVVT 시스템에서는, 차량 내의 ECU(Electronic Control Unit)가 캠 샤프트의 근방에 설치된 센서로부터의 캠 샤프트의 회전 수와 크랭크 샤프트의 근방에 설치된 센서로부터의 크랭크 회전 수를 입력받아서, 전기 모터를 제어하기 위한 각종 제어값을 연산하고, 그 연산 결과에 따라 전기 모터의 동작을 제어한다.In the CVVT system, an ECU (Electronic Control Unit) in a vehicle receives input of the number of revolutions of the camshaft from the sensor provided in the vicinity of the camshaft and the number of revolutions of the crankshaft from the sensor provided in the vicinity of the crankshaft, Calculates various control values, and controls the operation of the electric motor according to the calculation results.

그런데, 이러한 CVVT 시스템에서, 전기 모터를 제어하기 위한 연산은 ECU에서 수행되는 연산 부하를 가중시키는 요인으로서, ECU의 동작 오류 및 처리 속도를 저하시킨다.However, in such a CVVT system, an operation for controlling an electric motor is a factor for increasing a calculation load to be performed in the ECU, which lowers an operation error and a processing speed of the ECU.

특히, 캠 샤프트와 크랭크 샤프트의 근방에 설치된 센서들은 CAN 통신과 같은 차량 네트워크 통신으로 캠 샤프트의 회전 수와 크랭크 샤프트의 회전 수를 상기 ECU에 전송하고, 상기 ECU에서는 전송받은 캠 샤프트의 회전 수와 크랭크 샤프트의 회전 수를 연산하여, 전기 모터를 제어하기 위한 각종 제어값 연산을 수행한다. 따라서, 이러한 전송과정에서 신호 지연이 발생하고, 신호 지연은 ECU의 처리 속도 저하를 더욱 저하시키는 요인으로 작용한다.
In particular, the sensors provided in the vicinity of the camshaft and the crankshaft transmit the number of revolutions of the camshaft and the number of revolutions of the crankshaft to the ECU through vehicle network communication such as CAN communication, and in the ECU, Calculates the number of revolutions of the crankshaft, and performs various control value calculations for controlling the electric motor. Therefore, a signal delay occurs in such a transmission process, and the signal delay serves as a factor further lowering the processing speed degradation of the ECU.

따라서, 본 발명의 목적은 연속 가변 밸브 타이밍을 제어하는 연산 과정에서 ECU에서 수행되는 연산 부하 및 처리 속도를 감소시킬 수 있는 연속 가변 밸브 타이밍 제어 장치를 제공하는 데 있다.
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a continuously variable valve timing control apparatus capable of reducing a computational load and a processing speed which are performed in an ECU in an arithmetic process for controlling continuous variable valve timing.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 연속 가변 밸브 타이밍 제어 장치는 크랭크 샤프트와 결합되어 회전하는 제1 회전 부재와, 상기 제1 회전 부재와 소정의 기어비로 기어 결합되고, 캠 샤프트와 결합되어 회전하는 제2 회전 부재를 포함하는 감속기와, 상기 제1 회전 부재의 회전 속도를 감지하여 상기 크랭크 샤프트의 회전 속도를 나타내는 크랭크 각 신호를 출력하는 제1 센서와 상기 제2 회전 부재의 회전 속도를 감지하여 상기 캠 샤프트의 회전 속도를 나타내는 캠 각 신호를 출력하는 제2 센서를 포함하는 센서부 및 상기 크랭크 각 신호와 상기 캠 각 신호를 이용하여 상기 흡기 밸브 또는 배기 밸브의 실제 위상 각을 검출하고, 검출된 실제 위상 각과 기 설정된 목표 위상 각 간의 위상 편차를 연산하고, 연산된 상기 위상 편차에 기초해 상기 모터의 출력 토크를 조정하는 듀티값을 연산하는 지능형 모터 컨트롤러를 포함한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a continuously variable valve timing control apparatus including a first rotary member coupled to a crankshaft and rotating, a second rotary member coupled to the first rotary member by a gear ratio, A first sensor for sensing a rotational speed of the first rotational member and outputting a crank angle signal indicative of a rotational speed of the crankshaft, and a second sensor for detecting a rotational speed of the second rotational member, And a second sensor that detects a rotational speed and outputs a cam angle signal indicative of a rotational speed of the camshaft, and a second sensor that detects an actual phase angle of the intake valve or the exhaust valve using the crank angle signal and the cam angle signal. Calculates a phase deviation between the detected actual phase angle and a predetermined target phase angle, and outputs the calculated phase deviation And an intelligent motor controller for calculating a duty value for adjusting an output torque of the motor based on the duty value.

본 발명에 의하면, 연속 가변 밸브 타이밍 제어 장치에서, 모터를 제어하기 위해 기존의 ECU에서 수행되는 연산 과정을 전기 모터에 일체형으로 구현된 지능형 모터 컨트롤러에서 수행함으로써, 기존의 ECU에서 수행되는 연산 부하를 줄일 수 있다.
According to the present invention, in the continuous variable valve timing control apparatus, the calculation process performed in the existing ECU for controlling the motor is performed in the intelligent motor controller integrated in the electric motor, Can be reduced.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연속 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 지능형 모터 컨트롤러의 내부 구성을 보여주는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연속 가변 밸브 타이밍 제어하는 방법을 보여주는 순서도이다.1 is a block diagram schematically showing the overall configuration of a continuously variable valve timing control apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing the internal configuration of the intelligent motor controller shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of continuously variable valve timing control according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연속 가변 밸브 타이밍 제어 시스템의 전체 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.1 is a block diagram schematically showing the overall configuration of a continuously variable valve timing control system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 연속 가변 밸브 타이밍 제어 시스템(100)은 전자 제어 유닛(110)(ECU: Electronic Control Unit), 모터 컨트롤러 모듈(120), 사이클로이드 감속기(Cycloid Reducer)(130: 이하, “감속기”), 크랭크 샤프트(Crank Shaft)(140) 및 캠 샤프트(Cam Shaft)(150)를 포함한다.1, a continuous variable valve timing control system 100 according to an embodiment of the present invention includes an electronic control unit 110 (ECU), a motor controller module 120, a cycloid reducer A crankshaft 140 and a cam shaft 150. The crankshaft 140 and the camshaft 150 are rotatably supported by the crankshaft 140 and the crankshaft 140, respectively.

제어부(110)는 CAN(Controller Area Network) 통신과 같은 차량 네트워크 통신 방식으로 상기 모터 컨트롤러 모듈(120)과 통신하며, 상기 차량 네트워크 통신 방식으로 기 설정된 목표 위상 각(TPA(θ): Target Phase Angle(θ))을 모터 컨트롤러 모듈(120)로 제공한다. The control unit 110 communicates with the motor controller module 120 through a vehicle network communication method such as CAN (Controller Area Network) communication, and transmits a predetermined target phase angle TPA (&thetas; (?)) to the motor controller module 120.

모터 컨트롤러 모듈(120)은 캠 샤프트(150)(cam shaft)의 회전 속도에 대한 상기 모터(124)의 상대 회전 속도를 조정하기 위한 모터 토크(MT: Motor Torque)를 출력한다. 이를 위해, 모터 컨트롤러 모듈(120)은 지능형 모터 컨트롤러(122), 모터(124) 및 센서부(126)를 포함하며,The motor controller module 120 outputs a motor torque (MT) for adjusting the relative rotational speed of the motor 124 to the rotational speed of the cam shaft 150 (cam shaft). To this end, the motor controller module 120 includes an intelligent motor controller 122, a motor 124 and a sensor portion 126,

지능형 모터 컨트롤러(122)는 상기 센서부(126: 126-1, 126-2)에 의해 감지된 상기 감속기(130)의 회전 속도로부터 실제 위상 각(APA(θ): Actual Phase Angle(θ))을 검출한다. 지능형 모터 컨트롤러(122)는 검출한 상기 실제 위상 각(APA(θ)과 상기 ECU(110)로부터 전달받은 상기 목표 위상 각(TPA(θ))을 연산하여, 상기 캠 샤프트(150)(cam shaft)의 회전 속도에 대한 모터의 상대 회전 속도를 조정하기 위한 구동 전류를 출력한다. 지능형 모터 컨트롤러(122)에 대한 구체적인 설명은 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.The intelligent motor controller 122 calculates an actual phase angle APA (θ) from the rotational speed of the speed reducer 130 sensed by the sensor unit 126 (126-1, 126-2) . The intelligent motor controller 122 calculates the actual phase angle APA (?) And the target phase angle TPA (?) Received from the ECU 110 to calculate the cam shaft 150 And outputs the drive current for adjusting the relative rotation speed of the motor to the rotation speed of the motor controller 122. A detailed description of the intelligent motor controller 122 will be described in detail with reference to FIG.

상기 모터(124)는 상기 지능형 모터 컨트롤러(122)로부터의 구동 전류에 따라 상기 캠 샤프트(150)(cam shaft)의 회전 속도에 대해 모터의 상대 회전 속도를 조정한 모터 토크(Motor Torque: MT)를 출력한다. 상기 모터(124)는 일례로, BrushLess DC 모터(Motor)(BLDCM)일 수 있다.The motor 124 is driven by a motor torque (MT) that adjusts the relative rotation speed of the motor with respect to the rotation speed of the cam shaft 150 in accordance with the driving current from the intelligent motor controller 122, . The motor 124 may be, for example, a brushless DC motor (BLDCM).

상기 센서부(126)는 상기 감속기(130)에 인접한 상기 모터(124)에 장착되어, 상기 감속기(130) 내에서 서로 다른 기어비로 결합된 회전 부재들의 회전 속도를 감지한다. The sensor unit 126 is attached to the motor 124 adjacent to the speed reducer 130 and senses the rotational speeds of the rotational members coupled with different gear ratios in the speed reducer 130.

상기 센서부(126)는 상기 회전 부재들 중 크랭크 샤프트(140)와 결합된 회전 부재의 회전 속도를 감지하여, 감지한 결과를 펄스 형태의 크랭크 각 신호(CKP: Crank shaft Position signal)로서 출력하는 제1 센서(126-1) 및 캠 샤프트(150)와 결합된 회전 부재의 회전 속도를 감지하여, 이 감지한 결과를 펄스 형태의 캠 각 신호(CMP: Cam shaft position signal)로서 출력하는 제2 센서(126-2)를 포함한다.The sensor unit 126 senses the rotation speed of the rotary member coupled with the crankshaft 140 among the rotary members and outputs the sensed result as a crank shaft position signal in the form of a pulse (CKP) The second sensor 126-1 senses the rotational speed of the rotational member coupled with the cam shaft 150 and outputs the sensed result as a cam shaft position signal (CMP) Sensor 126-2.

이러한 제1 센서(126-1)는 크랭크 샤프트(140)의 근방에 설치되어, 크랭크 샤프트의 회전 속도를 감지하는 잘 알려진 크랭크 샤프트 위치 센서(Crank shaft Position Sensor)로서 기능하고, 제2 센서(126-2)는 캠 샤프트(150)의 근방에 설치되어, 캠 샤프트의 회전 속도를 감지하는 잘 알려진 캠 샤프트 위치 센서(Cam shaft Position Sensor)로서 기능한다.This first sensor 126-1 is installed in the vicinity of the crankshaft 140 and serves as a well known crankshaft position sensor that senses the rotational speed of the crankshaft and a second sensor 126 -2 function as a cam shaft position sensor which is provided in the vicinity of the camshaft 150 and senses the rotational speed of the camshaft.

그러나, 기존의 크랭크 샤프트 위치 센서와 캠 샤프트 위치 센서는 각각 크랭크 샤프트의 회전과 캠 샤프트의 회전을 직접 감지하는 것인 반면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 및 제2 센서는 각각 크랭크 샤프트의 회전 운동과 연관된 감속기 내의 회전 부재(이하, 제1 회전 부재)의 회전과 캠 샤프트의 회전 운동과 연관된 감속기 내의 또 다른 회전 부재(이하, 제2 회전 부재)의 회전을 감지하는 구성이다. However, the conventional crankshaft position sensor and the camshaft position sensor directly sense the rotation of the crankshaft and the rotation of the camshaft, respectively, whereas the first and second sensors according to an embodiment of the present invention each detect the rotation of the crankshaft (Hereinafter, referred to as a first rotational member) associated with the rotational motion of the camshaft and another rotational member (hereinafter referred to as a second rotational member) in the speed reducer associated with the rotational motion of the camshaft.

즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 및 제2 센서(126-1, 126-2)는 그 감지 대상이 기존의 크랭크 샤프트 위치 센서와 캠 샤프트 위치 센서와 다름을 유의해야 한다. That is, it should be noted that the first and second sensors 126-1 and 126-2 according to the embodiment of the present invention are different from the conventional crankshaft position sensor and the camshaft position sensor.

상기 감속기(130)는 상기 크랭크 샤프트(140)의 체인(chain)을 통해 기계적으로 결합되어 회전하는 제1 회전 부재(132)와 상기 캠 샤프트(150)와 기계적으로 결합되어 회전하는 제2 회전 부재(134)를 포함한다. 이러한 감속기(130)는 때때로 Gear box, Cam Phase Converter 등으로 불릴 수도 있다.The decelerator 130 includes a first rotating member 132 mechanically coupled through a chain of the crank shaft 140 and a second rotating member 132 mechanically coupled to the cam shaft 150, (134). The reducer 130 may sometimes be referred to as a gear box, a cam phase converter, or the like.

제1 및 제2 회전 부재(132, 134)는 사전에 설정된 감속비(또는 기어비)로 기어 결합된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 기술적 특징은 제1 및 제2 회전 부재(132, 134) 각각의 회전 속도를 모터에 장착된 제1 및 제2 센서(126-1, 126-2)를 통해 감지함에 있는 것이지, 제1 및 제2 회전 부재(132, 134) 간의 기업 결합 구조에 있는 것이 아니다. 따라서, 기업 결합 구조에 대한 상세 설명은 생략하기로 한다. The first and second rotary members 132 and 134 are gear-engaged at a predetermined reduction gear ratio (or gear ratio). The technical feature according to an embodiment of the present invention is that the rotational speed of each of the first and second rotating members 132 and 134 is detected through the first and second sensors 126-1 and 126-2 mounted on the motor But is not in the business combination structure between the first and second rotary members 132 and 134. [ Therefore, detailed description of the business combination structure will be omitted.

상기 감속기(130)는 가감속비(또는 기어비)에 따라 모터(124)로부터 전달받은 모터 토크(MT)와 크랭크 샤프트(140)의 체인(chain)을 통해 전달받은 크랭크 토크(Crank Torque: CT)를 가감한 출력 토크를 생성하고, 이를 캠 샤프트(150)로 전달한다.The speed reducer 130 is configured to rotate the motor torque MT transmitted from the motor 124 and the crank torque transmitted through the chain of the crankshaft 140 according to the reduction gear ratio And transmits the output torque to the camshaft 150. The camshaft 150 rotates the camshaft 150 in response to the output torque.

캠 샤프트(150)는 감속기(130)로부터 상기 전달받은 출력 토크에 따라 조정된 회전 위상으로 흡기 밸브 또는 배기 밸브의 밸브 타이밍(valve timing)을 변화시킨다. The camshaft 150 changes the valve timing of the intake valve or the exhaust valve from the speed reducer 130 to the rotational phase adjusted according to the transmitted output torque.

도 2는 도 1에 도시된 지능형 모터 컨트롤러의 구성을 개략적으로 보여주는 구성도이다.2 is a block diagram schematically showing the configuration of the intelligent motor controller shown in FIG.

도 2를 참조하면, 지능형 모터 컨트롤러(122)는 모터(124)에 일체형(또는 내장형)으로 구현되어, 기존의 ECU(110)에서 수행하는 모터 듀티비 연산과 같은 모터 제어 연산을 수행한다. 이를 위해, 지능형 모터 컨트롤러(122)는 CAN 송수신기(122-1), 실제 위상 각(APA: Actual Phase Angle) 검출부(122-2), 감산기(122-3), 듀티값 산출부(122-5) 및 모터 구동부(122-7)를 포함한다. Referring to FIG. 2, the intelligent motor controller 122 is integrated into the motor 124 to perform a motor control operation such as a motor duty ratio operation performed by the existing ECU 110. To this end, the intelligent motor controller 122 includes a CAN transceiver 122-1, an actual phase angle (APA) detector 122-2, a subtracter 122-3, a duty value calculator 122-5 And a motor driver 122-7.

CAN 송수신기(122-1)는 차량 내의 CAN 통신을 통해 ECU(110)로부터 목표 위상 각(TPA(θ))을 수신하고, 수신된 목표 위상 각(TPA(θ))을 감산기(122-3)로 출력한다.The CAN transceiver 122-1 receives the target phase angle TPA (?) From the ECU 110 via the CAN communication in the vehicle and outputs the received target phase angle TPA (?) To the subtractor 122-3. .

APA 검출부(122-2)는 모터(124)에 장착된 제1 센서(126-1)로부터의 크랭크 각 신호(CKP)와 제2 센서(126-2)로부터의 캠 각 신호(CMP)를 수신하고, 수신된 크랭크 각 신호(CKP)와 캠 각 신호(CMP)를 연산하여(또는 비교하여) 실제 위상 각(APA(θ))을 검출한다. The APA detecting section 122-2 receives the crank angle signal CKP from the first sensor 126-1 mounted on the motor 124 and the cam angle signal CMP from the second sensor 126-2 (Or compares) the received crank angle signal CKP and the cam angle signal CMP to detect the actual phase angle APA (?).

감산기(122-3)는 상기 CAN 송수신기(122-1)로부터 제공받은 목표 위상 각(TPA(θ))과 상기 APA 검출부(122-2)로부터 제공받은 실제 위상 각(APA(θ)) 간의 위상 편차(Δθ)를 계산한다.The subtractor 122-3 calculates the phase difference between the target phase angle TPA (?) Provided from the CAN transceiver 122-1 and the actual phase angle APA (?) Provided from the APA detecting unit 122-2 And calculates the deviation ??.

듀티값 산출부(122-5)는 상기 감산기(122-3)로부터의 위상 편차(Δθ), 제어 단위 시간, 감속비(또는 기어비)를 이용하여 상기 캠 샤프트(150)의 토크에 대한 가감 토크값(MT)을 설정하고, 설정된 가감 토크값(MT)에 대응하는 듀티값(DUTY)을 산출하여 이를 모터 구동부(122-7)로 전달한다. The duty value calculator 122-5 calculates the duty ratio of the torque of the camshaft 150 by using the phase deviation ?? from the subtracter 122-3, the control unit time, the reduction ratio (or the gear ratio) (MT), calculates a duty value (DUTY) corresponding to the set acceleration / deceleration torque value (MT), and transmits it to the motor driving section (122-7).

여기서, 상기 모터(124)의 출력 토크값(MT) 즉, 상기 가감 토크값(MT)에 대한 설정은 아래의 수학식 1을 이용해 설정될 수 있다.
Here, the setting of the output torque value MT of the motor 124, that is, the acceleration / deceleration torque value MT may be set using the following equation (1).

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, Δθ는 캠 샤프트의 필요 위상 변화량이고, CT는 크랭크 토크, Z는 감속기의 감속비, MT는 모터 토크, ε는 전달효율(Transmission Efficiency)을 나타낸다.Here, ?? is a necessary phase change amount of the camshaft, CT is crank torque, Z is the reduction ratio of the speed reducer, MT is the motor torque, and? Is the transmission efficiency.

모터 구동부(122-9)는 듀티값 산출부(122-5)로부터 전달받은 듀티값(MT)으로 부터 상기 위상 편차(Δθ)에 대응하는 듀티비(duty ratio)를 계산하고, 계산된 듀티비에 대응하는 구동 전류를 생성한다.The motor driving unit 122-9 calculates a duty ratio corresponding to the phase deviation ?? from the duty value MT received from the duty value calculating unit 122-5, Lt; / RTI >

생성된 구동 전류는 모터(124)로 출력되어 상기 BLDCM(124)의 회전 방향, 회전 속도 및 토크 중 적어도 하나를 제어한다.The generated drive current is output to the motor 124 to control at least one of the rotational direction, the rotational speed, and the torque of the BLDCM 124.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 연속 가변 밸브 타이밍 제어 장치(100)에서는, 기존의 ECU에서 수행하는 연속 가변 밸브 타이밍 제어와 관련된 연산 부하가 모터(124)와 일체형(내장형)으로 설계된 지능형 모터 컨트롤러(122)쪽으로 분산됨으로써, ECU(110)에서의 연산 부하를 크게 줄일 수 있다.As described above, in the continuously variable valve timing control apparatus 100 according to the embodiment of the present invention, the calculation load related to the continuous variable valve timing control performed by the existing ECU is integrated with the motor 124 By being dispersed toward the designed intelligent motor controller 122, the computation load on the ECU 110 can be greatly reduced.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 연속 가변 밸브 타이밍 제어하는 방법을 보여주는 순서도이다.FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of continuously variable valve timing control according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 먼저, 과정 310에서, 모터(124)에 내장된(일체형으로 형성된) 지능형 모터 컨트롤러(122)가 CAN 통신과 같은 차량 네트워크 통신으로 ECU(110)로부터 목표 위상 각(TPA(θ))를 수신한다.3, in step 310, the intelligent motor controller 122 built in the motor 124 receives the target phase angle TPA from the ECU 110 in a vehicle network communication such as CAN communication, &thetas;)).

과정 S320에서, 모터에 부착된 센서부(130)가 크랭크 샤프트(140)의 체인(chain)을 통해 기계적으로 결합되어 회전하는 제1 회전 부재(132)의 회전 수와 상기 캠 샤프트(150)와 기계적으로 결합되어 회전하는 제2 회전 부재(134)의 회전 수를 감지한다. 감지된 제1 회전 부재(132) 및 제2 회전 부재(134)의 회전 수는 각각 크랭크 각 신호(CKP) 및 캠 각 신호(CMP)로서 지능형 모터 컨트롤러(122)로 제공된다.The sensor unit 130 attached to the motor is mechanically coupled to the crankshaft 140 through a chain of the crankshaft 140 to rotate the first rotating member 132 and the camshaft 150 And senses the rotational speed of the second rotating member 134 which is mechanically coupled and rotates. The sensed rotational speeds of the first rotating member 132 and the second rotating member 134 are provided to the intelligent motor controller 122 as the crank angle signal CKP and the cam angle signal CMP, respectively.

과정 S330에서, 지능형 모터 컨트롤러(122)는 제공받은 크랭크 각 신호(CKP) 및 캠 각 신호(CMP)를 이용하여 실제 위상 각(APA(θ))을 검출한다.In step S330, the intelligent motor controller 122 detects the actual phase angle APA (?) Using the provided crank angle signal CKP and the cam angle signal CMP.

과정 S340에서, 지능형 모터 컨트롤러(122)는 ECU로부터 제공받은 목표 위상 각(TPA(θ))과 상기 검출한 실제 위상 각(APA(θ)) 간의 위상 편차를 연산한다.In step S340, the intelligent motor controller 122 calculates the phase deviation between the target phase angle TPA (?) Provided from the ECU and the detected actual phase angle APA (?).

과정 S350에서, 지능형 모터 컨트롤러(122)는 연산된 위상 편차에 기초해 모터이 출력 토크를 조정하기 위한 듀티값을 연산하고, 과정 S360에서, 지능형 모터 컨트롤러(122)가 연산된 듀티값에 대응하는 구동 전류를 생성한다. In step S350, the intelligent motor controller 122 calculates a duty value for adjusting the output torque of the motor based on the calculated phase deviation. In step S360, the intelligent motor controller 122 calculates the duty value Current.

과정 S370에서, 생성된 구동 전류는 모터(124)로 출력되어, 상기 모터의 출력 토크가 조정된다. In step S370, the generated drive current is output to the motor 124, and the output torque of the motor is adjusted.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, Modification is possible. Accordingly, the spirit of the present invention should be understood only in accordance with the following claims, and all equivalents or equivalent variations thereof are included in the scope of the present invention.

Claims (5)

모터를 구동원으로 하고, 내연 기관의 캠 샤프트(cam shaft)의 회전 속도에 대한 상기 모터의 상대 회전 속도를 변화시킴으로써, 크랭크 샤프트(crank shaft)에 대한 상기 캠 샤프트의 회전 위상을 변화시켜 흡기 밸브 또는 배기 밸브의 밸브 타이밍(valve timing)을 변화시키는 내연기관의 연속 가변 밸브 타이밍 제어 장치에 있어서,
상기 크랭크 샤프트와 결합되어 회전하는 제1 회전 부재와, 상기 제1 회전 부재와 소정의 기어비로 기어 결합되고, 상기 캠 샤프트와 결합되어 회전하는 제2 회전 부재를 포함하는 감속기;
상기 제1 회전 부재의 회전 속도를 감지하여 상기 크랭크 샤프트의 회전 속도를 나타내는 크랭크 각 신호를 출력하는 제1 센서와 상기 제2 회전 부재의 회전 속도를 감지하여 상기 캠 샤프트의 회전 속도를 나타내는 캠 각 신호를 출력하는 제2 센서를 포함하는 센서부; 및
상기 크랭크 각 신호와 상기 캠 각 신호를 이용하여 상기 흡기 밸브 또는 배기 밸브의 실제 위상 각을 검출하고, 검출된 실제 위상 각과 기 설정된 목표 위상 각 간의 위상 편차를 연산하고, 연산된 상기 위상 편차에 기초해 상기 모터의 출력 토크를 조정하는 듀티값을 연산하는 지능형 모터 컨트롤러
를 포함하는 연속 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
The rotational phase of the camshaft relative to the crank shaft is changed by changing the relative rotational speed of the motor relative to the rotational speed of the cam shaft of the internal combustion engine by using the motor as the drive source, 1. A continuous variable valve timing control apparatus for an internal combustion engine which changes valve timing of an exhaust valve,
A first rotary member coupled to the crankshaft and configured to rotate; a second rotary member that is gear-coupled to the first rotary member at a predetermined gear ratio and rotates in association with the camshaft;
A first sensor for sensing a rotational speed of the first rotary member and outputting a crank angle signal indicative of a rotational speed of the crankshaft and a second sensor for detecting a rotational speed of the second rotational member, A sensor unit including a second sensor for outputting a signal; And
Wherein the crank angle signal and the cam angle signal are used to detect an actual phase angle of the intake valve or the exhaust valve, to calculate a phase deviation between the detected actual phase angle and a predetermined target phase angle, An intelligent motor controller for calculating a duty value for adjusting an output torque of the motor;
The valve timing control apparatus comprising:
제1항에 있어서, 상기 센서부는,
상기 감속기에 인접한 상기 모터와 일체형으로 구현된 것인 연속 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
The apparatus according to claim 1,
And is implemented integrally with the motor adjacent to the speed reducer.
제1항에 있어서, 상기 지능형 모터 컨트롤러는,
상기 모터와 일체형으로 구현된 것인 연속 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
2. The intelligent motor controller according to claim 1,
And is implemented integrally with the motor.
제1항에 있어서, 상기 지능형 모터 컨트롤러는,
차량 내의 차량 네트워크 통신을 통해 전자 제어 유닛으로부터 상기 기 설정된 목표 위상 각을 제공받는 것인 연속 가변 밸브 타이밍 제어 장치.
2. The intelligent motor controller according to claim 1,
Wherein the predetermined target phase angle is provided from the electronic control unit through the vehicle network communication in the vehicle.
제1항에 있어서, 상기 지능형 모터 컨트롤러는,
상기 CAN 통신 및 상기 RS-485 통신 중 어느 하나의 디지털 직렬 통신을 통해 상기 기 설정된 목표 위상 각을 수신하는 송수신기;
상기 센서부로부터의 상기 크랭크 각 신호와 상기 캠 각 신호를 이용하여 상기 실제 위상 각을 검출하는 실제 위상 각 검출부;
상기 목표 위상 각과 상기 실제 위상 각 간의 상기 위상 편차를 계산하는 감산기;
상기 계산된 위상 편차로부터 상기 캠 샤프트의 토크에 대한 가감 토크값을 설정하고, 상기 설정된 가감 토크값에 대응하는 듀티값을 산출하는 듀티값 산출부; 및
상기 산출된 듀티값에 대응하는 구동 전류를 상기 모터로 제공하여, 상기 모터의 출력 토크를 제어하는 모터 구동부
를 포함하는 연속 가변 밸브 타이밍 제어 장치.2. The intelligent motor controller according to claim 1,
A transceiver for receiving the predetermined target phase angle through digital serial communication of either the CAN communication or the RS-485 communication;
An actual phase angle detector for detecting the actual phase angle using the crank angle signal and the cam angle signal from the sensor unit;
A subtracter for calculating the phase deviation between the target phase angle and the actual phase angle;
A duty value calculating unit for setting an acceleration / deceleration torque value for the torque of the camshaft from the calculated phase deviation, and calculating a duty value corresponding to the set acceleration / deceleration torque value; And
A motor drive unit for providing a drive current corresponding to the calculated duty value to the motor to control an output torque of the motor,
The valve timing control apparatus comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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