KR20160142005A - 터보 차저용 액츄에이터 및 이의 정보 관리 방법 - Google Patents

터보 차저용 액츄에이터 및 이의 정보 관리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 터보 차저용 액츄에이터 및 이의 정보 관리 방법으로서, 터보 차저용 액츄에이터 교체시, 액츄에이터가 결합된 터보 차저와 같이 교체할 필요 없이 신규 액츄에이터만 교체하면서, 기존의 액츄에이터에 수록된 정보를 신규 액츄에이터에 용이하게 수록시킬 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.
본 발명은 외부의 신호를 받는 신호 입력부와; 터보차저 베인의 오프셋 각도 정보를 저장하는 메모리부와; 베인의 오프셋 각도 정보 또는 오프셋 세팅 각도 정보 출력 명령을 받은 경우, 현재 저장되어 있는 베인의 오프셋 각도 정보 또는 오프셋 세팅 각도 정보 를 출력하는 신호 출력부를 포함하되, 상기 신호 입력부에 의하여 입력되는 신호 및 상기 신호 출력부에 의하여 출력되는 신호는 PWM신호이며,
베인의 오프셋 각도 정보 또는 오프셋 세팅 각도 정보는 PWM 신호로 변환되어 출력되는 것을 특징으로 하는 터보 차저용 액츄에이터 및 이의 정보 관리 방법을 제공한다.

Description

터보 차저용 액츄에이터 및 이의 정보 관리 방법{An actuator for a turbor charger and an information managing method of the acturator}
본 발명은 터보 차저용 액츄에이터 및 이의 정보 관리 방법으로서, 터보 차저용 액츄에이터 교체시, 액츄에이터가 결합된 터보 차저와 같이 교체할 필요 없이 신규 액츄에이터만 교체하면서, 기존의 액츄에이터에 수록된 정보를 신규 액츄에이터에 용이하게 수록시킬 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.
일반적으로 차량용 터보차저는 엔진의 실린더에 공급되는 공기량과 밀도를 대기압 이상으로 가압하고, 이를 공급시켜 엔진의 출력을 증대시키기 위해 설치된다.
첨부된 도 8을 참조하여 종래의 일반적인 터보차저의 구성에 대해 설명한다.
종래의 터보차저(1')는 터보차저 하우징 내부에 흡기 압축기(1a)와, 터빈(1b)이 배치되고, 상기 흡기 압축기(1a)와 터빈(1b)을 연결하기 위해 샤프트(1c)가 마련된다.
또한, 상기 터빈(1b)에는 유입되는 공기량을 조절하기 위해 상기 터빈(1b)의 원주 방향에 다수개의 베인이 회전 가능하도록 배치되고, 상기 베인을 작동 가능하게 하는 액추에이터(미도시)가 별도로 마련된다.
상기 터보차저(1')는 엔진(2)에서 발생된 배기가스가 터빈(1b)으로 공급될 수 있으며, 상기 터빈(1b)은 배기가스에 의해 회전 작동된다.
상기 샤프트(1c)는 터빈(1b)과 동축으로 연결된 공기 압축기(1a)를 함께 회전 가능하게 할 수 있다. 이로 인해 외부 공기가 흡입 압축되어 엔진(2)으로 공급된다.
이와 같이 사용되는 터보차저(1')는 차량의 배기량에 따라 터빈(1b)으로 공급되는 공기량에 대한 셋팅(Setting)을 실시하고, 셋팅된 공기량에 따라서 베인의 회전각이 변화되면서 상기 터빈(1b)으로 공급되는 공기량이 변화된다.
종래의 이러한 터보 차저에 결합된 액츄에이터가 고장나거나 수명이 다하여 교체할 필요가 있는 경우에, 현재 결합되어 있는 터보 차저 내부의 환경 세팅(예, 최소 유량 확보를 위한 베인 오프셋 각도(최소 유량 확보를 위해서 완전 폐쇄 영역에서 이격된 각도))을 신규 액츄에이터에 전달할 방법이 불가능하거나, 또는 번거롭기 때문에, 터빈이나 샤프트, 흡기 압축기, 하우징이 이상이 없어도, 액츄에이터가 결합된 터보 차저 자체를 분리하고, 새로운 것으로 교체해야 하였다.
이러한 경우, 문제가 없는 부품까지 교환하기 때문에 그 비용이 증가하는 문제점이 나타나서, 이를 해결하기 위한 방법의 필요성이 대두되었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해서 마련된 것으로서, 교체 대상이 되는 액츄에이터에 수록된 정보를 신규로 설치될 액츄에이터에서 용이하고 신속하게 전달함으로써 터보 차저의 유지 보수 비용을 절감할 수 있는 기술을 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 외부의 신호를 받는 신호 입력부와;
터보차저 베인의 오프셋 각도 정보를 저장하는 메모리부와;
베인의 오프셋 각도 정보 또는 오프셋 세팅 각도 정보 출력 명령을 받은 경우, 현재 저장되어 있는 베인의 오프셋 각도 정보 또는 오프셋 세팅 각도 정보 를 출력하는 신호 출력부를 포함하되,
상기 신호 입력부에 의하여 입력되는 신호 및 상기 신호 출력부에 의하여 출력되는 신호는 PWM신호이며,
베인의 오프셋 각도 정보 또는 오프셋 세팅 각도 정보는 PWM 신호로 변환되어 출력되는 것을 특징으로 하는 터보 차저용 액츄에이터를 제공한다.
메모리부에 저장되어 있는 베인의 오프셋 각도 정보 또는 오프셋 세팅 각도 정보 를 PWM신호로 변환하거나, PWM 신호를 베인의 오프셋 각도 정보 또는 오프셋 세팅 각도 정보로 변환하는 신호 변환부를 더 포함하되,
상기 신호 변환부는 베인의 오프셋 각도 또는 베인의 오프셋 세팅 각도를 PWM 듀티 비율로 변환하는 것을 특징으로 한다.
베인의 오프셋 각도 또는 베인의 오프셋 세팅 각도를 나타내는 PWM 듀티 비율에 나타난 숫자는 베인의 오프셋 각도 숫자에 소정의 변환 파라미터 값을 선형 변환환 결과값으로 표현되도록 상기 신호 변환부에서 변환되는 것을 특징으로 한다.
상기 신호 변환부는 상기 신호 입력부에 입력된 베인의 오프셋 각도 또는 베인의 오프셋 세팅 각도를 나타내는 PMW 듀티 비율을 베인의 오프셋 각도 정보 또는 베인의 오프셋 세팅 각도 정보로 변환하는 것을 특징으로 한다.
상기 신호 변환부에 의하여 변환된 베인의 오프셋 각도 정보 또는 베인의 오프셋 세팅 각도 정보를 메모리부에 저장시키고,
베인을 구동시키는 구동부를 제어하여 터보 차저 내에서의 베인의 이동 범위정보를 학습하도록 하고, 베인의 이동 범위 정보와 오프셋 각도 정보 또는 베인의 오프셋 세팅 각도 정보를 고려하여 베인이 이동 범위 한계점으로부터 오프셋 각도 만큼 이격될 수 있도록 세팅하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 베인의 터보 차저 하우징 내부에서의 기계적인 폐쇄 지점으로부터 오프셋 각도 만큼 이격시켜서 공기의 최소 유량이 결정되도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 베인의 터보 차저 하우징 내부에서의 기계적인 폐쇄 지점으로부터 오프셋 각도 세팅을 위해 세팅 시작점까지 베인이 제1방향으로 이동하도록 한 뒤, 세팅 시작점으로부터 오프셋 지점까지 제1방향의 역방향인 제2방향으로 이동하되, 세팅 시작점의 각도와 오프셋 각도와의 차이인 베인의 오프셋 세팅 각도만큼 이동하도록 함으로써 , 베인을 오프셋 각도 만큼 이격시킴으로써 공기의 최소 유량이 결정되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 수집된 교체 대상 액츄에이터의 터보 차저 베인의 오프셋 각도 정보를 신규 액츄 에이터에 입력받는 단계와;
터보 차저 내부의 베인의 작동 환경 및 입력된 터보 차저 베인의 오프셋 각도 또는 베인의 오프셋 세팅 각도 정보를 고려하여 신규 엑츄에이터의 최소 유량 설정을 위한 베인의 최소 개방 각도 정보를 세팅하는 단계를 포함한다.
교체 대상 액츄에이터로부터 취득한 터보 차저 베인의 오프셋 각도 정보 또는 베인의 오프셋 세팅 각도 정보는 PWM 듀티 신호로 변환되어 출력된 포맷이고,
신규 액츄에이터에 입력되는 오프셋 각도 정보 또는 베인의 오프셋 세팅 각도 정보는 PWM 듀티 신호 포맷으로 입력되는 것을 특징으로 한다. 베인의 최소 개방 각도 정보를 세팅하는 단계는,
베인을 구동시키는 구동부를 제어하여 터보 차저 내에서의 베인의 이동범위정보를 학습하는 단계와;
베인의 이동 범위 정보와 오프셋 각도 정보를 고려하여 베인이 이동 범위 한계점으로부터 오프셋 각도 만큼 이격될 수 있도록 세팅하여 베인의 터보 차저 하우징 내부에서의 기계적인 폐쇄 지점으로부터 오프셋 각도 만큼 이격시켜서 공기의 최소 유량이 결정되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
베인의 최소 개방 각도 정보를 세팅하는 단계는,
베인을 구동시키는 구동부를 제어하여 터보 차저 내에서의 베인의 이동범위정보를 학습하는 단계와;
베인의 이동 범위 정보와 오프셋 세팅 각도 정보를 고려하여 베인이 이동 범위 한계점으로부터 오프셋 각도 세팅을 위한 세팅 시작점까지 제1방향으로 이동시키는 단계와;
베인이 세팅 시작점에 도달한 경우, 세팅 시작점의 각도와 오프셋 각도와의 차이인 베인의 오프셋 세팅 각도 만큼 제1방향의 역방향인 제2방향으로 베인을 이동시켜서 베인이 오프셋 각도만큼 이동 범위 한계점으로부터 이격되게 하여, 공기의 최소 유량이 결정되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명에 의하여 액츄에이터 교체 필요시, 액츄에이터와 터보 차져 전체를 교체할 필요없이, 액츄에이터만 교체하면 되기 때문에 교체에 소요되는 시간과 비용이 절감된다.
한편, 기존의 액츄에이터에 세팅되었던 정보가 신규 액츄에이터에 용이하게 전달될 수 있다는 장점도 있다.
그리고, 신규 액츄에이터에 기존 액츄에이터 세팅 정보가 그대로 세팅될 수 있기 때문에, 신규 액츄에이터의 동작의 안정성이 확보되고, 신구 액츄에이터간의 동작이 일관성도 확보된다.
한편, 터보 차저 내부의 마모가 발생한경우에도, 신규 액츄에이터의 학습동작 및 오프셋 각도 세팅에 의하여 최소 유량이 일관되게 확보될 수 있다는 장점도 있다.
도1은 본 발명에 의한 액츄에이터가 적용되는 터보 차저 어셈블리의 사시도이다.
도2는 본 발명이 적용된 터보 차저 어셈블리의 클로즈 동작을 도시한 것이다
도3은 본 발명이 적용된 터보 차저 어셈블리의 오픈 동작을 도시한 것이다.
도4는 본 발명의 제어 블록도이다.
도5는 본 발명에서 기존 액츄에이터와 신규 액츄에이터에서 오프셋 각도가 세팅되는 것을 도시한 것이다.
도6은 본 발명에 의한 액츄에이터가 적용되는 터보 차저의 종류에 따른 신규 액츄에이터의 오프셋 위치를 세팅하는 것을 도시한 것이다.
도7은 본 발명의 제어 흐름도이다.
도8은 일반적인 터보 차저가 적용된 엔진 시스템의 개략도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 이외의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 실시예들을 첨부 도면을 참조하면서 보다 상세하게 설명하고자 한다.
첨부된 도 1을 참조하여 본 발명에 의한 터보차저의 주요 구성을 설명한다.
터보차저 어셈블리(1)는 압축기(110)와 터빈(101)이 내장되는 하우징이 마련될 수 있다. 상기 압축기(110)와 터빈(101)은 회전축(120)의 양단에 각각 결합 될 수 있다.
상기 터빈(101)에는 회전축(120)에 고정된 터빈 블레이드(102)를 더 포함할 수 있으며, 상기 터빈 블레이드(102)로 공급되는 유량을 선택적으로 조절 가능하게 하는 베인(10)이 다수 개가 배치될 수 있다.
상기 베인(10)은 터빈 블레이드(102)의 원주 방향 상에 다수 개가 동일 간격으로 배치될 수 있으며, 상기 베인(10)의 회전각이 오픈 또는 클로즈 방향으로 변화되면서 터빈(101)으로 공급되는 유량의 변화가 이루어지게 된다.
상기 터보차저 어셈블리(1)에는 베인(10)이 동시에 오픈 방향 또는 클로즈 방향으로 회전 가능하도록 구동력을 제공하는 액추에이터(200)가 마련될 수 있다.
이하에서는 터빈(101)과 압축기(110) 및 이를 연결하는 회전축(120)을 통칭하여 터보 차져(100)라고 정의한다.
따라서 터보 차저 어셈블리(1)는 크게 터보 차저(100)와 액츄에이터(200)로 구분될 수 있다.
상기 베인(10)과 액추에이터(200) 사이에는, 상기 액추에이터(200)의 구동력을 전달받아 베인(10)에게 전달하는 링크 로드(210)가 구비될 수 있다.
상기 링크 로드(210)는 링크(Link)와 로드(rod)의 조합으로 구성될 수 있다.
링크 로드(210)는 유니슨 링(220)에 연결되고, 유니슨 링(220)에는 베인(10)이 복수개가 연결되어 있다.
따라서, 액츄에이터(200)의 동작에 따라서 링크 로드(210)가 전진 운동 또는 후진 운동을 하면, 유니슨 링(220)이 회전을 하고, 이에 따라서 모든 베인(10)이 클로즈 또는 오픈 동작을 하게 된다.
도2에서 도시한 바와 같이, 하나의 베인(10a)의 후단과, 그 옆의 베인(10b)의 전단은 서로 접촉하거나 이격될 수 있는데, 그 간격이 좁아지는 경우, 그 사이를 흐르는 배기 가스의 유량이 적어지며, 클로즈 상태에 가까워진다.
한편, 도3에서 도시한 바와 같이, 액츄에이터(200)의 동작에 의하여 링크 로드(210)가 전진을 하고, 이에 따라서 유니슨 링(220)이 회동을 하면, 하나의 베인(10a)의 후단과, 그 옆의 베인(10b)의 전단이 이격되어 그 폭이 넓어지면, 그 사이를 흐르는 배기가스의 유량이 증가하여 오픈 상태가 된다.
베인의 최대 오픈 상태는 베인(10)이 하우징내에 마련되는 스토퍼(103)에 걸릴때까지 움직인다.
베인(10)이 스토퍼(103)에 걸리면 더 이상 움직이지 못하는데, 이 상태에서는 베인(10) 사이의 간격이 최대가 되므로 베인과 베인 사이를 움직이는 배기 가스의 유량이 최대가 된다.
베인(10)이 스토퍼(103)에 걸려서 더 이상 움직이지 못하면서 최대로 오픈될 때 베인이 접촉하는 지점을 MSP(Mechanical Starting Point) 라고 정의하고, 하나의 베인(10a)의 후단과 그 다음 베인의 전단(10b)이 접촉하여 완전한 클로즈 상태가 되는 지점을 MEP(Mechanical Ending point)라고 정의한다.
엔진이 동작하는 경우, 저 PRM에서는 배기 가스량이 적어서 베인과 베인의 간격을 좁혀 배기가스의 속도를 높여 터빈의 회전 속도를 일정 수준으로 확보함으로써, 터빈(100)과 연결된 압축기(110)에 의한 흡기량을 일반 터보 차저에 비해서 늘릴 수 있다.
고 RPM에서는 배기 가스 량이 많기 때문에, 베인(10)과 베인(10)의 간격을 넓혀서 배기 가스의 유량을 증가시켜서 증대된 유량에 의한 에너지가 터빈(100)을 통해서 보다 많은 흡기량을 확보할 수 있다.
이러한 터보 차저(1)에 부착되어 있는 액츄에이터(200)의 구성은 도4와 같다.
액츄에이터(200)는 외부의 신호를 입력받는 신호 입력부(201)와, 외부의 명령에 따라서 액츄에이터(200)가 보유하고 있거나 수록하고 있는 정보를 외부로 출력하는 신호 출력부(202)를 포함한다.
또한, 액츄에이터(200)는 링크 로드(210)를 구동시키는 구동부(203)와, 액츄에이터(200)의 여러가지 동작 필요 정보를 수록하고 있는 메모리부(204)와, 외부에서 입력되는 신호 포맷이나 정보 포맷을 액츄에이터(200) 내부에서 활용할 수 있는 신호 포맷이나 정보 포맷으로 변환하는 신호 변환부(205)를 포함한다.
그리고 위 구성요소들과 연결되어 이들의 동작을 제어하는 제어부(206)가 마련된다.
본 발명에서는 터보 차저에 기존에 설치되었다가 교체가 되어야 하는 교체 대상 액츄에이터(200a)과, 새롭게 설치되어야 하는 신규 액츄에이터(200b) 간의 정보 전달이 이루어지는 것을 위주로 설명한다.
통상적으로, 차량에 처음에 터보 차저를 설치하는 경우, 터보 차저의 내부 기계적 환경에 따라서 최적의 구동 정보가 액츄에이터(200)에 수록되고, 이에 따라서 액츄에이터(200)가 동작을 한다.
예를 들어, 최소 확보 유량이 유지될 수 있도록, 베인과 베인이 완전하게 접촉하지 않고 약간의 오프셋 각도만큼 이격되는 것이 중요한데, 이러한 오프셋 각도는 터보 차저마다 약간씩 차이가 있다.
따라서, 액츄에이터를 교체할 때, 기존에 장착되었던 교체 대상 액츄에이터(200a)에 수록된 정보, 즉, 터빈의 동작과 관련되는 최적의 동작 정보나 유의 정보가 신규 액츄에이터(200b)에 그대로 전달되어야 한다.
다만, 교체 대상 액츄에이터(200a)와, 신규 액츄에이터(200b) 간의 직접 통신 보다는 액츄에이터(200)와 통신하여 액츄에이터(200)로부터 정보를 받거나, 정보를 입력할 수 있는 단말기인 정보 관리 모듈(200)을 이용하여 교체 대상 액츄에이터(200a)의 정보를 추출하고, 추출된 정보를 신규 액츄에이터(200b)로 입력하여 전달할 수 있다.
이에 의해서 교체 대상 액츄에이터(200a)의 세팅 정보를 모두 신규 액츄에이터(200b)에 전달할 수 있어서, 액츄에이터가 교체되어도 종전의 액츄에이터가 하던 모든 동작을 문제없이 수행할 수 있다.
정보 중개 동작을 하기 위한 정보 관리 모듈(300)은 액츄에이터(200)로부터 신호를 입력받는 신호 입력부(301)와, 소정의 신호를 출력하는 신호 출력부(302)와, 받은 신호를 수치화된 결과로 시각적 표시를 하는 표시부(303)와, 사용자가 원하는 명령(예, 숫자)를 입력할 수 있도록 하는 사용자 입력부(304)와, 입력받은 정보를 저장할 수 있는 메모리부(305)를 포함한다.
액츄에이터(200)와 정보 관리 모듈(300)간의 통신 방식은 PWM(Pulse Width Modulation) 방식을 이용한다.
PWM 듀티인 0~100% 범위 중, 20~80% 범위는 통상적인 베인 오픈 또는 클로즈 동작을 위한 신호 범위로 사용되고, 그 외의 범위(0~19%, 81~100%)는 특수한 동작 명령을 위하여 사용된다.
도5(a)에 도시한 바와 같이, 새로운 터보 차저 어셈블리(1) 자체가 장착되는 경우에 액츄에이터(200)에는 이와 결합된 터보 차저(100)의 내부 환경을 고려하여 세팅된 정보가 수록되어 있다.
예를 들어, 배기 가스의 최소 확보 유량(Minflow)이 75kg/hr인 경우, 이를 위해서 베인의 완전하게 클로즈가 되는 지점인 MEP 지점과 이격되어야 하고, 이를 위한 오프셋 각도가 2도라고 하자.
이 상태에서 시간이 경과되어 액츄에이터의 수명이 다하거나, 고장이 발생하여 액츄에이터를 교체할 필요성이 발생하고, 새로운 액츄에이터를 장착하는 경우, 기존 설치되었던 액츄에이터에 수록된 정보를 새로운 액츄에이터에 이전하는 것이 필요하다.
이를 통해서 액츄에이터만 교체하고 터보 차저 자체는 그대로 활용할 수 있다.
도7 및 도5(b)를 이용하여 기존의 액츄에이터(200a)에 있던 정보(특히, 오프셋 각도 관련 정보 또는 오프셋 각도 세팅을 위한 오프셋 세팅 각도)를 신규 액츄에이터(200b)에서도 유효하게 활용할 수 있도록 하는 과정에 대해서 설명한다.
작업자는 정보 관리 모듈(300)를 이용하여, 기존 액츄에이터(200a)에 저장하고 있던 정보(예, 오프셋 각도 정보 또는 오프셋 세팅 각도)를 정보 관리 모듈(300)로 송신(또는 출력)하라고 명령을 입력한다.
예를 들어 PMW 듀티 5%가 입력되면 그러한 정보를 출력하라고 미리 기존 액츄에이터(200a)에 세팅되는 것이 필요하며, 정보 관리 모듈(300)을 이용하여 PMW 듀티 5% 신호를 입력한다(S1).
기존의 액츄에이터(200a)에서는 이를 입력받고, 메모리부(204a)에 수록된 오프셋 각도 정보 또는 오프셋 세팅 각도 를 신호 변환부에 의해서 PMW 듀티 신호로 변환한다.
이 경우, 베인의 오프셋 각도 또는 베인의 오프셋 각도 또는 오프셋 세팅 각도의 숫자에 소정의 변환 파라미터 값을 선형 변환환 결과값으로 표현된다.
여기서 베인의 오프셋과 관련된 정보를 오프셋 각도 또는 오프셋 세팅 각도로 분류하는 것은 오프셋 각도를 세팅하기 위한 제어방식이 터보 차저 마다 다르기 때문이다.
즉, 특정 종류의 터보차저는 오프셋 각도 정보를 입력받으면, 베인을 작동 한계 지점(물리적인 동작 한계 지점)에서 오프셋 각도만큼 이격시켜서 최소 유량을 확보하기 위한 오프셋을 세팅한다(제1종류의 터보차저).
그런데, 다른 종류의 터보 차저는 위 방식이 아니라 오프셋 설정 각도를 입력받으면, 작동 한계 지점(물리적인 동작 한계 지점)에서 세팅 시작점 까지 제1방향을 따라서 이동시킨 후, 세팅 시작점에 도달하면 그 정반대 방향인 제2방향을 따라서 세팅 각도만큼 베인을 이동시킨다.
여기서 세팅 각도라 함은 세팅 시작점의 각도와 오프셋 각도와의 차이 각도를 의미한다(제2종류의 터보 차저).
이에 의하여 결과적으로 베인을 작동 한계 지점(물리적인 동작 한계 지점)으로부터 오프셋 각도만큼 이격시켜서 최소 유량을 확보하기 위한 오프셋을 세팅한다.
만약에, 오프셋 각도가 2도라고 한 경우, 제1종류의 터보차저에 적용되는 액츄에이터는 물리적 동작 한계 지점으로부터 베인을 2도만큼 이격시키는 방식으로 오프셋을 세팅한다.
이와 달리, 제2종류의 터보 차저에 적용되는 액츄에이터는 물리적인 동작 한계 지점으로부터 베인을 세팅 시작점까지의 각도인 10도만큼 이격 시킨후, 다시 오프셋 설정 각도인 8도만큼 반대 방향으로 이동시켜서 결과적으로 베인을 물리적 동작 한계 지점에서 2도 만큼 이격시키는 방식으로 오프셋을 세팅한다.
제2 종류의 터보 차저에서는 세팅 시작점의 각도는 액츄에이터제작시 일률적으로 정해지고, 다만, 오프셋 설정 각도는 부착대상이 되는 터보차저의 형상이나 환경에 맞게 달라진다.
오프셋 각도가 2도 인 경우, 오프셋 각도를 나타내는 PMW 듀티 비율 신호가 출력되거나(제1종류의 터보 차저 액츄에이터의 경우), 또는 오프셋 세팅 각도를 나타내는 PMW 듀티 비율 신호가 출력된다(제2종류의 터보 차저 액츄에이터의 경우).
예를 들어서, 제1종류의 터보 차저 액츄에이터의 경우, 오프셋 각도(예, 2도)를 나타내기 위해 PMW 듀티 비율 신호(예, 17%)가 출력될 수 있다.
이와 달리, 제2종류의 터보 차저 액츄에이터의 경우, 오프셋 각도(예, 2도)를 설정하기 위해서 세팅 시작점의 각도(예, 10도)으로부터 이동해야할 오프셋 세팅 각도(예, 8도)를 나타내기 위해 PMW 듀티 비율 신호(예, 24.5%)가 출력될 수 있다(S2).
제1종류의 터보 차저 액츄에이터와 제2종류의 터보 차저 액츄에이터는 서로 다른 성격과 특성을 갖는 것이므로, 각도 정보를 PWM 듀티비율로 변환하는 경우, 적용되는 변환 파라미터 값은 서로 달라질 수 있다는 점을 인식해야 한다.
그리고, 변환 파라미터 값은 상황에 따라 변환될 수 있음은 물론이다.
그리고, 신규 액츄에이터(200b)가 터보 차저(100)에 장착된 경우, 사용자는 정보 관리 모듈(300)을 이용하여, 베인의 이동 범위 학습을 위한 명령을 입력한다.
예를 들어 PMW 듀티 16% 신호가 입력되는 경우, 베인의 이동 범위, 즉 MSP와 MSP사이에서 회동하여, 정확한 MSP와 MEP의 위치를 인지하게 하는 동작을 수행하도록 신규 액츄에이터(200b)에 미리 세팅이 된 상태에서 PMW 듀티 16% 신호를 입력한다(S3).
16% PMW 듀티 신호가 입력되면 구동부(203b)의 동작에 의하여 베인(10)이 회동운동을 하여 MSP와 MEP와 접촉하고, 제어부(206b)는 MEP와 MSP의 위치를 인지한다.
그 후 사용자는 오프셋 각도 정보 또는 오프셋 세팅 각도 를 나타내는 PMW 듀티 신호값 을 입력한다(S4).
위의 예에서 오프셋 각도가 PMW 듀티 비율로 표현되는 경우(예, 2도 = 17%) 나, 오프셋 세팅 각도가 PWM 듀티 비율로 표현되는 경우, (예, 8도 = 24.5%)를 입력하는 것을 생각할 수 있다.
입력된 신호값은 신호 변환부(205b)에 의하여 그에 상응하는 오프셋 각도 또는 오프셋 세팅 각도로 변환된다.
그러면, 신규 액츄에이터(200b)의 제어부(206b)는 현재 인식한 MEP에서 오프셋 각도(예, 2도) 만큼 베인이 이격되도록 구동부(206b)를 제어하고, 메모리부에(204b) 저장 및 세팅을 하고, 추후에 베인 동작이 이 오프셋 각도를 준수하도록 한다.
또는, 신규 액츄에이터(200b)의 제어부(206b)는 현재 인식한 MEP에서 세팅 시작점의 각도(예, 10도)만큼 베인이 이격되도록 제1방향을 따라서 이동되게, 구동부(206b)를 제어하고, 세팅 시작점에 도달함을 인지하였다면, 이후, 그 반대방향인 제2방향을 따라서 베인이 오프셋 세팅 각도(예, 8도) 만큼 이동하도록 구동부(206b)를 제어한 후, 메모리부에(204b) 저장 및 세팅을 하고, 추후에 베인 동작이 오프셋 각도(예, 2도)를 준수하도록 한다.
만약에, MEP의 위치가 마모 등에 의하여 최초의 MEP와 다르더라도, 현재의 MEP를 기준으로 오프셋 각도가 정해지기 때문에 최소 확보 유량을 유지할 수 있다.
도6은 터보 차저의 제작사나 종류에 따라서 신규 엑츄이이터의 오프셋 각도가 반영된 오프셋 위치의 세팅 방법이 다양하게 구현된 것을 간략하게 나타낸 것이다.
예를 들어 위에서 언급한 제1종류의 액츄에이터의 경우, 도6(a)에서 도시한 바와 같이, 오프셋 각도에 상응하는 신호가 입력되면, 터보 차저 하우징에 장착된 신규 액츄에이터의 동작에 의하여 베인이 최초 MEP에서 오프셋 각도만큼 이동하여, 오프셋 위치에 위치한다(제1 세팅 방법).
이와 달리, 제2종류의 액츄에이터의 경우, 도6(b)에서 도시한 바와 같이, 오프셋 각도에 상응하는 신호가 입력되면, 터보 차저 하우징에 장착된 신규 액츄에이터의 동작에 의하여 베인이 최초 MEP에서 세팅 시작점까지 이동한다(①).
여기서 세팅 시작점은 오프셋 위치를 세팅하기 위해서 MEP로부터 여유있게 이격되어 있는 지점을 의미한다.
세팅 시작점까지 베인이 위치한 경우, 베인은 다시 반대 방향으로 이동하여 오프셋 위치까지 이동한다(②) 즉, 만약에 MEP에서 세팅 시작점까지의 각도가 10도이고, 오프셋 각도가 2도 인 경우, 우선 MEP에서 10도만큼 이동한 뒤에, 다시 8도만큼 MEP방향으로 이동하여 최종적으로 오프셋 각도 2도가 반영된 오프셋 위치를 세팅할 수 있다.
그리고, 이와 같이 학습 완료 및 오프셋 각도 정보 세팅이 완료되면 신규 액츄에이터(200b)의 신호 출력부(202b)는 이를 완료하였다는 신호(84%의 PMW 듀티 신호)를 정보 관리 모듈(300)로 출력하여 작업자가 인지하게 한다(S5).
이상과 같이 본 발명을 도면에 도시한 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 발명의 상세한 설명으로부터 다양한 변형 또는 균등한 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 권리범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 결정되어야 한다.
1: 터보 차저 어셈블리 100: 터보 차저
200: 액츄에이터 201: 신호 입력부
202: 신호 출력부 203: 구동부
204: 메모리부 205: 신호 변환부
206: 제어부

Claims (11)

  1. 외부의 신호를 받는 신호 입력부와;
    터보차저 베인의 오프셋 각도 정보를 저장하는 메모리부와;
    베인의 오프셋 각도 정보 또는 오프셋 세팅 각도 정보 출력 명령을 받은 경우, 현재 저장되어 있는 베인의 오프셋 각도 정보 또는 오프셋 세팅 각도 정보 를 출력하는 신호 출력부를 포함하되,
    상기 신호 입력부에 의하여 입력되는 신호 및 상기 신호 출력부에 의하여 출력되는 신호는 PWM신호이며,
    베인의 오프셋 각도 정보 또는 오프셋 세팅 각도 정보는 PWM 신호로 변환되어 출력되는 것을 특징으로 하는 터보 차저용 액츄에이터.
  2. 제1항에 있어서,
    메모리부에 저장되어 있는 베인의 오프셋 각도 정보 또는 오프셋 세팅 각도 정보 를 PWM신호로 변환하거나, PWM 신호를 베인의 오프셋 각도 정보 또는 오프셋 세팅 각도 정보로 변환하는 신호 변환부를 더 포함하되,
    상기 신호 변환부는 베인의 오프셋 각도 또는 베인의 오프셋 세팅 각도를 PWM 듀티 비율로 변환하는 것을 특징으로 하는 터보 차저용 액츄에이터.
  3. 제2항에 있어서,
    베인의 오프셋 각도 또는 베인의 오프셋 세팅 각도를 나타내는 PWM 듀티 비율에 나타난 숫자는 베인의 오프셋 각도 또는 오프셋 세팅 각도의 숫자에 소정의 변환 파라미터 값을 선형 변환환 결과값으로 표현되도록 상기 신호 변환부에서 변환되는 것을 특징으로 하는 터보 차저용 액츄에이터.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 신호 변환부는 상기 신호 입력부에 입력된 베인의 오프셋 각도 또는 베인의 오프셋 세팅 각도를 나타내는 PMW 듀티 비율을 베인의 오프셋 각도 정보 또는 베인의 오프셋 세팅 각도 정보로 변환하는 것을 특징으로 하는 터보 차저용 액츄에이터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 신호 변환부에 의하여 변환된 베인의 오프셋 각도 정보 또는 베인의 오프셋 세팅 각도 정보를 메모리부에 저장시키고,
    베인을 구동시키는 구동부를 제어하여 터보 차저 내에서의 베인의 이동 범위정보를 학습하도록 하고, 베인의 이동 범위 정보와 오프셋 각도 정보 또는 베인의 오프셋 세팅 각도 정보를 고려하여 베인이 이동 범위 한계점으로부터 오프셋 각도 만큼 이격될 수 있도록 세팅하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터보 차저용 액츄에이터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는 베인의 터보 차저 하우징 내부에서의 기계적인 폐쇄 지점으로부터 오프셋 각도 만큼 이격시켜서 공기의 최소 유량이 결정되도록 하는 것을 특징으로 하는 터보 차저용 액츄에이터.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는 베인의 터보 차저 하우징 내부에서의 기계적인 폐쇄 지점으로부터 오프셋 각도 세팅을 위해 세팅 시작점까지 베인이 제1방향으로 이동하도록 한 뒤, 세팅 시작점으로부터 오프셋 지점까지 제1방향의 역방향인 제2방향으로 이동하되, 세팅 시작점의 각도와 오프셋 각도와의 차이인 베인의 오프셋 세팅 각도만큼 이동하도록 함으로써 , 베인을 오프셋 각도 만큼 이격시킴으로써 공기의 최소 유량이 결정되도록 하는 것을 특징으로 하는 터보 차저용 액츄에이터.
  8. 수집된 교체 대상 액츄에이터의 터보 차저 베인의 오프셋 각도 정보를 신규 액츄 에이터에 입력받는 단계와;
    터보 차저 내부의 베인의 작동 환경 및 입력된 터보 차저 베인의 오프셋 각도 또는 베인의 오프셋 세팅 각도 정보를 고려하여 신규 엑츄에이터의 최소 유량 설정을 위한 베인의 최소 개방 각도 정보를 세팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터보 차저용 액츄에이터의 정보 관리 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    교체 대상 액츄에이터로부터 취득한 터보 차저 베인의 오프셋 각도 정보 또는 베인의 오프셋 세팅 각도 정보는 PWM 듀티 신호로 변환되어 출력된 포맷이고,
    신규 액츄에이터에 입력되는 오프셋 각도 정보 또는 베인의 오프셋 세팅 각도 정보는 PWM 듀티 신호 포맷으로 입력되는 것을 특징으로 하는 터보 차저용 액츄에이터의 정보 관리 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    베인의 최소 개방 각도 정보를 세팅하는 단계는,
    베인을 구동시키는 구동부를 제어하여 터보 차저 내에서의 베인의 이동범위정보를 학습하는 단계와;
    베인의 이동 범위 정보와 오프셋 각도 정보를 고려하여 베인이 이동 범위 한계점으로부터 오프셋 각도 만큼 이격될 수 있도록 세팅하여 베인의 터보 차저 하우징 내부에서의 기계적인 폐쇄 지점으로부터 오프셋 각도 만큼 이격시켜서 공기의 최소 유량이 결정되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터보 차저용 액츄에이터의 정보 관리 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    베인의 최소 개방 각도 정보를 세팅하는 단계는,
    베인을 구동시키는 구동부를 제어하여 터보 차저 내에서의 베인의 이동범위정보를 학습하는 단계와;
    베인의 이동 범위 정보와 오프셋 세팅 각도 정보를 고려하여 베인이 이동 범위 한계점으로부터 오프셋 각도 세팅을 위한 세팅 시작점까지 제1방향으로 이동시키는 단계와;
    베인이 세팅 시작점에 도달한 경우, 세팅 시작점의 각도와 오프셋 각도와의 차이인 베인의 오프셋 세팅 각도 만큼 제1방향의 역방향인 제2방향으로 베인을 이동시켜서 베인이 오프셋 각도만큼 이동 범위 한계점으로부터 이격되게 하여, 공기의 최소 유량이 결정되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 터보 차저용 액츄에이터의 정보 관리 방법.

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