KR100373020B1 - 엔진 흡기 제어방법 및 시스템 - Google Patents

엔진 흡기 제어방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

아이들링시 서지탱크로 유입되는 블로바이 가스를 차단하여 엔진으로 유입되는 공기의 양을 줄여, 엔진의 아이들 공회전 속도를 저감시킴으로써, 차량 연비를 개선하고, 엔진의 소음 및 진동을 억제하기 위하여,
실린더 헤드 커버에서 서지탱크로 연결되는 통기관로 상에 밸브를 설치하고, 상기 통기관로에서 에어덕트로 연결되는 분기관로를 설치하고, 상기 분기관로 상에는 펌프를 설치하고, 상기 밸브 및 펌프를 제어하는 제어수단을 설치하는 엔진 흡기 제어방법 및 시스템을 제공한다.

Description

엔진 흡기 제어방법 및 시스템{A METHOD FOR CONTROLLING AIR INDUCTION OF ENGINE AND A SYSTEM THEREOF}
본 발명은 엔진 흡기 제어방법 및 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 실린더 헤드 커버에서 서지탱크로 연결되는 통기관로 상에 밸브를 설치하고, 상기 통기관로에서 에어덕트로 연결되는 분기관로를 설치하고, 상기 분기관로 상에는 펌프를 설치하고, 상기 밸브 및 펌프를 제어하는 제어수단을 설치하는 엔진 흡기 제어방법 및 시스템에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이 자동차용 엔진은 실린더 속에서 공기와 연료를 공급하여 연소시킴으로써 동력을 발생시키는 장치이다. 공기의 공급은 드로틀 밸브를 개폐함으로써 공급되는 공기의 양을 제어하고, 연료의 공급은 전자제어유닛(Electronic Control Unit; 이하 ECU 라 칭한다)에 의해 제어되는 인젝터가 연료를 분사함으로써 이루어진다.
그런데 엔진에 아무런 부하가 요구되지 않는 경우에는 드로틀 밸브가 닫게 되고, 이 경우 아이들 상태가 되며, 상기 아이들 상태에서는 엔진의 구동에 필요한 최소한의 공기만 공급하게 된다.
도 4는 종래 기술에 의한 흡기 제어 시스템을 도시한 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이 종래기술에 의한 흡기 제어 시스템은, 공기를 받아들이는 에어덕트(Air Duct; 410), 상기 에어덕트(410)에 연결되고 상기 에어덕트(410)에서 유입된 공기 중에서 엔진으로 흡입되는 공기의 양을 제어하는 드로틀 밸브(420), 상기 드로틀 밸브를 포함하는 드로틀 바디(415)에 연결되어 상기 드로틀 밸브로부터 유입된 공기가 통과하는 서지탱크(Surge Tank; 425) 및 상기 서지탱크(425)와 엔진 사이를 연결하여 상기 서지탱크(425)로부터 공급되는 공기를 엔진으로 전달하는 흡기 다기관(460)을 포함한다.
상기 드로틀 바디(420)에는 상기 드로틀 밸브(415)의 개도를 측정하는 드로틀 위치센서(455; Throttle Position Sensor; 이하 TPS라 한다)가 부설되어진다.
엔진의 실린더 헤드에는 실린더 헤드 커버(430; 로커 커버라고도 한다)가 장착되며, 상기 실린더 헤드 커버(430)에는 PCV밸브(435; Positive Crackcase Ventilation Valve)가 부착되고 상기 PCV밸브(435)와 상기 서지탱크(425) 사이에는 PCV호스(440)로 연결된다.
상기 에어덕트(410)와 상기 서지탱크(425) 사이에는, 상기 에어덕트(410)로부터 분기되어 상기 서지탱크(425)로 공기를 유입시킬 수 있도록 ISA(445; Idling Speed Actuator)가 호스로 연결된다.
상기 실린더 헤드 커버(430)와 상기 에어덕트(410) 사이에는 브리더 호스(450; Breather Hose)로 연결된다.
드로틀 밸브가 열려있을 때 엔진으로의 공기 공급은 주로, 에어덕트(Air Duct;410)를 통해 엔진룸의 공기가 들어와 드로틀 바디(415) 내의 드로틀 밸브(420) 에 의해 흡입되는 공기의 양이 제어되며, 상기 드로틀 밸브(420)를 통과한 공기는 서지탱크(Surge Tank; 425)를 경유하여 흡기 다기관(460)을 통해 엔진으로 공급된다.
그런데 아이들링시 즉, 드로틀 밸브가 닫혀있을 때 엔진으로 공급되는 공기는, (1) 드로틀 밸브의 틈새를 통해 유입되는 공기, (2) 상기 ISA(445)에 의해 제어되어 서지탱크로 유입되는 공기, 및 (3) 상기 PCV 밸브와 연결된 PCV호스(440)를 통해 상기 서지탱크로 유입되는 공기로 이루어진다.
그런데 상기 ISA(445)에 의하여 아이들링시에 엔진으로 공급되는 공기의 유량을 조절하고 있으나, 상기 ISA(445)의 최소 유량을 저감시키는 것은 기술적으로 한계가 있고, 또한 상기 ISA(445)의 최소 유량을 억제하여도 상기 PCV밸브에 의해 유입되는 공기에 의하여 아이들링 상태에서 엔진으로 유입되는 공기를 억제함으로써 아이들링 상태에서 엔진 회전수를 낮추는데는 한계가 있었다. 따라서, 높은 공회전 회전수에 의한 연료 소모 및 엔진 소음이 크다는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 아이들링시 서지탱크로 유입되는 블로우바이 가스를 차단하여 엔진의 아이들 공회전 속도를 저감시킴으로써 연비를 개선하고 소음 및 진동을 억제하는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 흡기 제어 시스템의 구성도이다.
도 2는 드로틀 밸브 온 상태에서 상기 PCV 밸브를 빠져 나온 블로바이 가스의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 의한 흡기 제어방법의 일 실시예를 나타내는 흐름도이다.
도 4는 종래 기술에 의한 흡기 제어 시스템을 도시한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 엔진 흡기 제어 시스템은,
최초 흡입된 공기가 유입되는 에어덕트, 상기 에어덕트를 통해 유입되어 엔진으로 공급되는 공기의 양을 조절하는 드로틀 밸브, 상기 드로틀 밸브에 연결되어 상기 드로틀 밸브의 개도를 측정하는 드로틀 위치센서, 상기 드로틀 밸브에 연결되어 소정의 공간을 형성하는 서지탱크, 및 상기 서지탱크에 통기관로에 의해 연결된 실린더 헤드 커버를 포함하는 엔진 흡기 제어 시스템에서,
상기 통기관로 상에 설치되는 밸브; 상기 드로틀 위치센서와 전기적으로 연결되어 상기 드로틀 밸브의 개도 신호를 입력받아, 상기 개도 신호가 드로틀 오프일 경우에 상기 밸브에 닫힘 신호를 보내고, 상기 개도 신호가 드로틀 온 일 경우에 상기 밸브에 개방 신호를 보내도록 상기 밸브에 전기적으로 연결되는 제어수단; 을 포함하는 엔진 흡기 제어 시스템을 제공한다.
상기 엔진 흡기 제어 시스템에서, 상기 통기관로에서 분기되어 상기 에어덕트로 연결되는 분기관로; 상기 분기관로 상에 설치되는 펌프; 을 더 포함하고,
상기 제어수단은, 상기 드로틀 밸브로부터 입력받는 개도 신호가 드로틀 오프일 경우에 상기 펌프에 구동 신호를 보내고, 상기 개도 신호가 드로틀 온 일 경우에 상기 펌프에 구동 종료 신호를 보내도록 상기 펌프에 전기적으로 연결되도록 구성이 추가되는 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 엔진 흡기 제어방법은,
아이들링 상태인지를 판단하고, 아이들링 상태인 경우에는 상기 밸브를 닫으며, 상기 펌프를 구동한다.
아이들링이 아닌 경우에는 상기 밸브를 개방하고 상기 펌프의 구동을 종료한다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면의 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 흡기 제어 시스템의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 흡기 제어 시스템은, 공기를 받아들이는 에어덕트(110), 상기 에어덕트(110)에 연결되고 상기 에어덕트(100)에서 유입된 공기 중에서 엔진으로 흡입되는 공기의 양을 제어하는 드로틀 밸브(120), 상기 드로틀 밸브를 포함하는 드로틀 바디(115)에 연결되어 상기 드로틀 밸브로부터 유입된 공기가 통과하는 서지탱크(125) 및 상기 서지탱크(125)와 엔진(100) 사이를 연결하여 상기 서지탱크(125)로부터 공급되는 공기를 엔진으로 전달하는 흡기 다기관(160)을 포함한다.
상기 드로틀 바디(120)에는 상기 드로틀 밸브(115)의 개도를 측정하는 드로틀 위치센서(155; Throttle Position Sensor; 이하 TPS라 한다)가 부설되어진다.
엔진(100)의 실린더 헤드에는 실린더 헤드 커버(130)가 장착되며, 상기 실린더 헤드 커버(130)에는 PCV밸브(135; Positive Crackcase Ventilation Valve)가 부착되고 상기 PCV밸브(135)와 상기 서지탱크(125) 사이에는 PCV호스(140)로 연결된다.
상기 에어덕트(110)와 상기 서지탱크(125) 사이에는, 상기 에어덕트(110)로부터 분기되어 상기 서지탱크(125)로 공기를 유입시킬 수 있도록 ISA(145; Idling Speed Actuator)가 연결된다.
상기 실린더 헤드 커버(130)와 상기 에어덕트(110) 사이에는 브리더 호스(150; Breather Hose)로 연결된다.
상기 PCV호스(140) 상에는 상기 PCV호스(140)를 통한 블로바이 가스 흐름을 개폐하는 밸브(165)가 설치된다. 상기 밸브(165)는 상기 블로바이 가스 흐름을 개폐하는 임의의 밸브로 사용될 수 있으나, 전기적 신호를 입력받아 개폐 작동하는 솔레노이드 밸브로 사용되는 것이 바람직하다.
상기 드로틀 밸브의 개도 신호를 입력받도록 상기 TPS(155)와 전기적으로 연결되는 제어수단(170)이 부설되어지며, 상기 제어수단(170)은, 상기 밸브(165)의 개폐 작동을 제어하도록 상기 밸브(165)에 전기적으로 연결된다.
상기 제어수단(170)은, 상기 TPS의 출력이 드로틀 오프인 경우에 상기 밸브(165)를 닫고, 상기 TPS의 출력이 드로틀 온인 경우에 상기 밸브(165)를 개방하는 임의의 제어 컨트롤러로 사용될 수 있으나, 상기 작동을 수행하는 전자제어유닛(ECU)으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 PCV호스(140)에서 분기되어 상기 에어덕트로 연결되는 분기관로(175)가 설치된다.
상기 분기관로(175)가 상기 에어덕트(110)에 연결될 때에는 상기 에어덕트(110)에 연결되는 다른 통기관(예를 들면 브리더 호스(150))이 있는 경우에는 상기 통기관에 연결될 수 있다.
상기 분기관로(175) 상에는 상기 밸브(165)가 닫혔을 때 상기 PCV호스(140) 내에 적체되는 블로바이 가스를 상기 에어덕트로 강제 토출시키기 위한 펌프(180)가 설치된다.
상기 펌프(180)는 상기 제어수단(170)에 전기적으로 연결되어 상기 제어수단으로부터 구동 신호를 입력받아 구동된다. 상기 구동은 상기 TPS의 출력이 드로틀 오프인 경우에 상기 펌프(180)가 구동되고, 상기 TPS의 출력이 드로틀 온인 경우에 구동이 멈추게 되는 것이다.
도 3은 본 발명에 의한 흡기 제어방법의 일 실시예를 나타내는 흐름도이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 흡기 제어방법은 도 3에 도시된 바와 같이, 먼저, 상기 제어수단(170)은 엔진의 시동이 걸린 상태인지 판단한다(S305). 상기 시동 여부 판단은 엔진에 설치되어 엔진 회전수를 측정하는 임의의 센서로부터 측정 회전수의 입력이 있는지 여부로 판단할 수 있다.
상기 시동 판단(S305)에서 시동이 걸려있지 않은 경우에는 종료 단계로 진행하고, 시동이 걸려있는 경우에는 상기 제어수단은 상기 시동 상태가 아이들링 상태인지 판단한다(S310).
상기 아이들링 판단은 상기 TPS(155)로부터 입력되는 신호를 기초로 판단할 수 있으며, 상기 판단에 의해 드로틀 오프인 경우에는 아이들링 상태인 것으로, 드로틀 온 인 경우에는 아이들링 상태가 해제된 것으로 판단할 수 있다.
상기 아이들링 판단(S310)에서, 아이들링 상태인 것으로 판단된 경우에는, 상기 제어수단은 상기 밸브(165)를 닫는다(S320). 상기 밸브의 닫힘 작동은 상기 제어수단으로부터 수신되는 닫힘 신호에 의해 닫힘 작동할 수 있다.
상기 밸브(165)를 닫은(S320) 후에는, 상기 제어수단(170)은 상기 펌프(180)를 구동한다(S330). 상기 펌프(180)는 상기 제어수단(170)에서 출력되는 구동 신호에 의해 전원이 공급되어 구동될 수 있다.
상기 아이들링 판단(S310)에서, 아이들링 상태가 아닌 것으로 판단된 경우에는, 상기 제어수단은 상기 밸브(165)를 개방한다(S340). 상기 밸브의 개방 작동은 상기 제어수단으로부터 수신되는 개방 신호에 의해 개방 작동할 수 있다.
상기 밸브(165)를 개방한(S340) 후에는, 상기 제어수단(170)은 상기 펌프(180)의 구동을 종료한다(S350).
상기 펌프 구동 단계(S330)에서 펌프를 구동하거나, 상기 펌프 구동 종료 단계(S350)에서 펌프 구동을 종료한 후에는 상기 제어수단(170)은 엔진 시동이 종료되었는지 판단한다(S360).
상기 시동 종료 판단(S360)에서, 시동이 종료되지 않은 것으로 판단된 경우에는 상기 아이들링 판단 단계(S310)로 진행하고, 시동이 종료된 것으로 판단된 경우에는 본 발명의 실시예에 의한 흡기 제어방법은 종료한다.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 흡기 제어방법에 따른 본 발명의 일 실시예의 흡기 제어 시스템의 작동 과정을 살펴보면 다음과 같다.
도 2는 드로틀 밸브 온 상태에서 상기 PCV 밸브를 빠져 나온 블로바이 가스의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 2를 참고로 하면, 드로틀 밸브 온 상태이므로, 상기 제어수단(170)은 상기 밸브(165)에 개방 신호를 보내고, 상기 개방 신호에 의해 상기 밸브(165)는 개방된 상태가 된다.
또한 드로틀 밸브 온 상태이므로, 상기 제어수단(170)은 상기 펌프(180) 구동을 종료하므로, 상기 펌프(180)의 구동 종료에 의하여 상기 펌프(180)가 설치된 상기 분기관로(175)는 닫힌 상태가 된다.
따라서, 상기 PCV 밸브(135)를 빠져 나온 블로바이 가스는 상기 밸브(165)를 통하여 상기 서지탱크(125)로 유입되어 엔진으로 공급됨으로써 종래의 흡기 제어 시스템과 같은 제어 결과가 된다.
드로틀 밸브 오프 상태에서 상기 PCV 밸브를 빠져 나온 블로바이 가스의 흐름은 도 1에 도시되어 있다.
도 1을 참고로 하면, 드로틀 밸브 오프 상태이므로, 상기 제어수단(170)은 상기 밸브(165)에 닫힘 신호를 보내고, 상기 닫힘 신호에 의해 작동하여 상기 밸브(165)는 닫힌 상태가 된다.
또한 드로틀 밸브 오프 상태이므로, 상기 제어수단(170)은 상기 펌프(180)를 구동하므로, 상기 펌프(180)의 구동에 의하여 상기 펌프(180)가 설치된 상기 분기관로(175)는 열린 상태가 된다.
따라서, 상기 PCV 밸브(135)를 빠져 나온 블로바이 가스는 상기 밸브(165)를 통하여 상기 서지탱크(125)로 유입되지 못하고, 상기 드로틀 밸브(115) 이전의 에어덕트(110)로 유입된다.
그런데, 상기 PCV 밸브(135)에서 빠져 나온 블로바이 가스가 상기 에어덕트(110)로 유입되어도, 상기 드로틀 밸브가 닫힌 상태에서 드로틀 밸브 틈새를 통해 서지탱크로 유입되는 공기의 총합 양에는 변화가 없으므로, 결과적으로 종래의 흡기 시스템에서 아이들링시 PCV 밸브에서 빠져 나온 공기가 서지탱크로 공급되는 것을 막는 결과를 도출 할 수 있는 것이다.
이상으로 본 발명의 흡기 제어방법 및 시스템에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 아이들링시 서지탱크로 유입되는 블로바이 가스를 차단하여 엔진으로 유입되는 공기의 양을 줄여, 엔진의 아이들 공회전 속도를 저감시킴으로써, 차량 연비를 개선하고, 엔진의 소음 및 진동을 억제할 수 있다.

Claims (6)

  1. (삭제)
  2. (정정) 최초 흡입된 공기가 유입되는 에어덕트, 상기 에어덕트를 통해 유입되어 엔진으로 공급되는 공기의 양을 조절하는 드로틀 밸브, 상기 드로틀 밸브에 연결되어 상기 드로틀 밸브의 개도를 측정하는 드로틀 위치센서, 상기 드로틀 밸브에 연결되어 소정의 공간을 형성하는 서지탱크, 및 상기 서지탱크에 통기관로에 의해 연결된 실린더 헤드 커버를 포함하는 엔진 흡기 제어 시스템에서,
    상기 통기관로 상에 설치되는 밸브;
    상기 통기관로에서 분기되어 상기 에어덕트로 연결되는 분기관로;
    상기 분기관로 상에 설치되는 펌프; 및
    상기 펌프 및 밸브에 전기적으로 연결되는 제어수단을 포함하되,
    상기 제어수단은, 상기 드로틀 위치센서와 전기적으로 연결되어 상기 드로틀 밸브의 개도 신호를 입력받아, 상기 개도 신호가 드로틀 오프일 경우에는 상기 밸브에 닫힘 신호를 보냄과 아울러 상기 펌프에 구동 신호를 보내고, 상기 개도 신호가 드로틀 온 일 경우에는 상기 밸브에 개방 신호를 보냄과 아울러 상기 펌프에 구동 종료 신호를 보내는 것을 특징으로 하는 엔진 흡기 제어 시스템.
  3. (정정) 제2항에서,
    상기 제어수단은 상기 드로틀 위치센서로부터 입력된 드로틀 개도를 기초로 연료 분사량을 제어하는 전자제어유닛(ECU)으로 하고,
    상기 밸브는 상기 제어수단으로부터 전기 신호를 입력받아 작동하는 솔레노이드 밸브인 것을 특징으로 하는 엔진 흡기 제어 시스템.
  4. (삭제)
  5. (정정) 최초 흡입된 공기가 유입되는 에어덕트, 상기 에어덕트를 통해 유입되어 엔진으로 공급되는 공기의 양을 조절하는 드로틀 밸브, 상기 드로틀 밸브에 연결되어 상기 드로틀 밸브의 개도를 측정하는 드로틀 위치센서, 상기 드로틀 밸브에 연결되어 소정의 공간을 형성하는 서지탱크, 및 상기 서지탱크에 통기관로에 의해 연결된 실린더 헤드 커버를 포함하는 엔진 흡기 제어 시스템에서,
    (a) 아이들링 상태인지 판단하는 단계;
    (b) 상기(a)단계에서 아이들링 상태인 것으로 판단된 경우에 상기 밸브를 닫는 단계;
    (c) 상기 펌프를 구동하는 단계;
    (d) 상기(a)단계에서 아이들링 상태가 아닌 것으로 판단된 경우에 상기 밸브를 개방하는 단계; 및
    (e) 상기 펌프의 구동을 종료하는 단계를 포함하는 엔진 흡기 제어방법
  6. (정정) 제5항에서,
    상기 (a) 단계에서, 아이들링 판단은,
    상기 드로틀 위치센서로부터 드로틀 개도 신호를 입력받아 상기 드로틀 개도 신호가 드로틀 오프인 경우에는 아이들링 상태로 판단하고, 상기 드로틀 개도 신호가 드로틀 온인 경우에는 아이들링 상태가 아닌 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 엔진 흡기 제어방법.
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