KR20090061770A

KR20090061770A - 연속 가변 밸브 타이밍 시스템에 적용되는 캠 샤프트의밸브 오버랩 각도 조정방법

Info

Publication number: KR20090061770A
Application number: KR1020070128706A
Authority: KR
Inventors: 김용식
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2007-12-12
Filing date: 2007-12-12
Publication date: 2009-06-17
Also published as: KR100962831B1

Abstract

발명은 각 뱅크의 연소실에 주입되는 연료량 학습치를 이용하여 각 뱅크의 연소실에 주입될 연료량 학습치가 일정량 이상 차이가 나면, 밸브 오버랩 각도를 각 뱅크의 연소실의 체적 효율에 큰 차이를 주지 않는 각도가 되도록 조정하는 연속 가변 밸브 타이밍 시스템에 적용되는 밸브 오버랩 각도 조정방법에 관한 것이다.

CVVT, 밸브 오버랩, 연소실의 체적 효율, V형 엔진

Description

연속 가변 밸브 타이밍 시스템에 적용되는 캠 샤프트의 밸브 오버랩 각도 조정방법{Adjusting method for valve overlab of camshaft in continuously variable valve timing system}

본 발명은 연속 가변 밸브 타이밍 시스템에 적용되는 밸브 오버랩 각도 조정방법에 관한 것으로, 각 뱅크의 연소실에 주입되는 연료량 학습치를 이용하여 각 뱅크의 연소실에 주입될 연료량 학습치가 일정량 이상 차이가 나면, 밸브 오버랩 각도를 각 뱅크의 연소실의 체적 효율에 큰 차이를 주지 않는 각도가 되도록 조정하는 연속 가변 밸브 타이밍 시스템에 적용되는 밸브 오버랩 각도 조정방법에 관한 것이다.

최근, 엔진에는 연비 향상 및 출력 향상을 목적으로 흡배기 밸브 타이밍을 가변하는 CVVT(Continuously Variable Valve Timing) 시스템이 적용되고 있다.

흡배기 밸브 타이밍을 가변하면, 흡배기 밸브 사이에 오버랩 각도가 변경되는데, 밸브 오버랩 각도에 따라 연소실로 유입되는 공기의 체적 효율이 변한다. CVVT 시스템은 상기와 같은 특성을 이용하여, 저,중부하의 경우에는 밸브 오버랩 각도를 연비가 최대가 되도록 밸브 타이밍을 결정하고, 중부하 이상의 경우에는 밸브 오버랩 각도를 최대 토크가 되도록 밸브 타이밍을 결정한다.

도 1은 밸브 오버랩 각도에 따른 연소실의 체적 효율(V.E)을 나타내는 그래프이다.

도 1을 참조하면, 연소실의 체적 효율(Volumetric Efficiency)은 밸브 오버랩 각도가 5CA 내지 15CA일 때 최대이며, 밸브 오버랩 각도를 크게 페이징(Phasing)할수록 2차 함수의 형태로 작아진다.

한편, V형 구조로 2개의 뱅크(Bank)를 가지는 6기통 이상의 엔진에 적용된 CVVT 시스템은 각 뱅크마다 헤드에 각각의 흡배기 캠 샤프트가 장착되어 있으며, 각 뱅크의 각각의 흡배기 캠 샤프트의 밸브 오버랩 각도는 페이징하지 않은 상태에서 보통 0 ~ 3CA 정도로 밸브 오버랩된다. 0 ~ 3CA 정도의 밸브 오버랩은 도 2에 도시된 바와 같이, 연소실의 체적 효율면에서 무시할 수 있는 정도이다. 하지만, 각 뱅크가 15CA 이상으로 밸브 오버랩 특히, 45CA ~ 50CA 정도로 밸브 오버랩되면 도 2 및 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 각 뱅크의 연소실의 체적 효율이 약 13% 정도 차이가 나는 등 문제가 있다.

구분	뱅크 1	뱅크 2	뱅크 1	뱅크 2
캠 페이징	0CA	2CA	45CA	47CA
V.E(%)	69.10	69.58	45.84	42.92
차이(%)	1.4%		13.2%

각 뱅크의 연소실의 체적 효율이 약 13% 정도 차이가 나면, 각 뱅크의 연소실 즉, 엔진 간에 토크 불균일이 유발되며, 각 뱅크의 엔진 회전수의 불균일로 인한 어느 하나의 뱅크의 엔진의 실화 오감지를 유발할 수도 있으며, 각 뱅크의 엔진 간에 토크 불균일 및 각 뱅크의 엔진 회전수의 불균일로 차량 가속시 차량에 충격이 가해지는 등의 부작용이 발생될 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 각 뱅크의 엔진에 주입되는 연료량 학습치를 이용하여 각 뱅크의 엔진에 주입되는 연료량 학습치가 일정량 이상 차이가 나면, 밸브 오버랩 각도를 각 뱅크의 엔진의 체적 효율에 큰 차이를 주지 않는 각도로 조정하는 연속 가변 밸브 타이밍 시스템에 적용되는 밸브 오버랩 각도 조정방법을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 연속 가변 밸브 타이밍 시스템에 적용되는 밸브 오버랩 각도 조정방법은 제1 및 제2 뱅크의 캠 샤프트를 페이징하여 목표 밸브 오버랩 각도가 되도록 상기 제1 및 제2 뱅크의 흡배기 밸브 타이밍을 조정하는 단계와; 조정한 상기 제1 및 제2 뱅크의 흡배기 밸브 타이밍 각각에 적정하도록 상기 제1 및 제2 뱅크에 주입될 연료량 학습치를 결정하는 단계와; 상기 제1 및 제2 뱅크에 주입될 연료량 학습치의 차와 상기 제1 및 제2 뱅크에 주입될 연료량 학습치의 평균을 계산하는 단계와; 계산한 상기 제1 및 제2 뱅크에 주입될 연료량 학습치의 차가 상기 목표 밸브 오버랩 각도 대비 제1 임계값 미만인가를 판단하는 단계와; 상기 제1 및 제2 뱅크에 주입될 연료량 학습치의 차가 상기 제1 임계값 미만이 아니면, 조정한 상기 제1 및 제2 뱅크의 흡배기 밸브 타이밍을 재조정하는 단계를 포함한다.

상기 제1 및 제2 뱅크의 흡배기 밸브 타이밍을 재조정하는 단계는, 상기 제1 뱅크에 주입될 연료량 학습치가 상기 제2 뱅크에 주입될 연료량 학습치보다 큰가를 판단하는 단계와; 상기 제1 뱅크에 주입될 연료량 학습치가 상기 제2 뱅크에 주입될 연료량 학습치보다 크면, 상기 제1 뱅크의 흡배기 밸브 타이밍을 상기 제1 및 제2 뱅크에 주입될 연료량 학습치의 평균에 가까워지도록 진각하고, 상기 제1 및 제2 뱅크에 주입될 연료량 학습치의 평균에 가까워지도록 지각하는 단계와; 상기 제1 뱅크에 주입될 연료량 학습치가 상기 제2 뱅크에 주입될 연료량 학습치보다 크지 않으면, 상기 제1 뱅크의 흡배기 밸브 타이밍을 상기 제1 및 제2 뱅크에 주입될 연료량 학습치의 평균에 가까워지도록 지각하고, 상기 제2 뱅크의 흡배기 밸브 타이밍을 상기 제1 및 제2 뱅크에 주입될 연료량 학습치의 평균에 가까워지도록 진각하는 단계를 포함한다.

상기 연속 가변 밸브 타이밍 시스템에 적용되는 밸브 오버랩 각도 조정방법은 상기 제1 및 제2 뱅크의 캠 페이징 각도를 측정하는 센서들로부터 상기 제1 및 제2 뱅크의 밸브 오버랩 각도를 입력받는 단계와; 결정한 상기 목표 밸브 오버랩 각도와 입력받은 상기 제1 및 제2 뱅크의 밸브 오버랩 각도의 차를 계산하는 단계와; 계산한 상기 목표 밸브 오버랩 각도와 상기 제1 및 제2 뱅크의 밸브 오버랩 각도의 차가 제2 임계값 미만인가를 판단하는 단계와; 계산한 상기 목표 밸브 오버랩 각도와 상기 제1 및 제2 뱅크의 밸브 오버랩 각도의 차가 상기 제2 임계값 미만이 아니면, 상기 제1 및 제2 뱅크에 주입될 연료량 학습치를 보정하는 단계와; 계산한 상기 목표 밸브 오버랩 각도와 상기 제1 및 제2 뱅크의 밸브 오버랩 각도의 차가 상기 제2 임계값 미만이면, 상기 제1 및 제2 뱅크에 주입될 연료량 학습치를 보정하지 않는 단계를 더 포함한다.

상기 목표 밸브 오버랩 각도는, 엔진 회전수 및 엔진 로드 등의 엔진 작동 조건에 따라 결정한다.

본 발명의 실시 예에 따른 연속 가변 밸브 타이밍 시스템에 적용되는 밸브 오버랩 각도 조정방법은 제1 및 제2 뱅크에 공급될 연료량 학습치의 차를 계산하고, 계산한 제1 및 제2 뱅크의 연료량 학습치의 차가 목표 밸브 오버랩 각도 대비 제1 및 제2 뱅크 간의 엔진 회전수 및 토크의 불균일을 일으킬 수 있는 정도이면 제1 및 제2 뱅크의 흡배기 밸브 타이밍을 조정한다. 제1 및 제2 뱅크의 흡배기 밸브 타이밍이 조정되면, 조정된 제1 및 제2 뱅크의 흡배기 밸브 타이밍에 적정하도록 제1 및 제2 뱅크의 연료량 학습치가 결정된다. 따라서, 본 발명의 연속 가변 밸브 타이밍 시스템에 적용되는 밸브 오버랩 각도 조정방법은 제1 및 제2 뱅크의 연소실로 목표 밸브 오버랩 각도 대비 제1 및 제2 뱅크 간의 엔진 회전수 및 토크의 불균일을 일으키지 않는 정도의 차이를 가지는 연료량 학습치가 각각 공급되도록 함으로써 제1 및 제2 뱅크의 엔진 회전수의 불균일로 인한 어느 하나의 뱅크의 엔진의 실화 오감지를 유발하지 않을 수 있고, 제1 및 제2 뱅크의 엔진 간에 토크 불균일 및 각 뱅크의 엔진 회전수의 불균일로 차량 가속시 차량에 충격이 가해지는 등의 부작용을 방지할 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 연속 가변 밸브 타이밍 시스템에 적용되는 밸브 오버랩 각도 조정방법을 나타내는 순서도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 연속 가변 밸브 타이밍 시스템에 적용되는 밸브 오버랩 각도 조정방법은 엔진 회전수 및 엔진 로드 등의 엔진 작동 조건을 검출하고(S12), 검출한 엔진 작동 조건에 따라 목표 밸브 오버랩 각도를 결정한(S14) 후, 제1 및 제2 뱅크의 캠 샤프트를 페이징하여 목표 밸브 오버랩 각도가 되도록 제1 및 제2 뱅크의 흡배기 밸브 타이밍(CAM1, CAM2)을 조정한다(S16). 예를 들어, 상기 S12 단계에서 검출한 엔진 작동 조건이 저,중부하의 경우에는 목표 밸브 오버랩 각도가 연비가 최대가 되도록 결정한 후, 흡배기 밸브 타이밍을 조정하고, 중부하 이상의 경우에는 목표 밸브 오버랩 각도가 최대 토크가 되도록 결정한 후, 흡배기 밸브 타이밍을 조정한다.

그리고, 상기 S16 단계에서 조정한 제1 및 제2 뱅크의 흡배기 밸브 타이밍 각각에 적정하도록 제1 및 제2 뱅크의 연료량 학습치(OIL1, OIL2)를 결정한다(S18).

이어서, 제1 및 제2 뱅크의 캠 페이징 각도를 측정하는 센서들로부터 제1 및 제2 뱅크의 캠 페이징 각도 즉, 제1 및 제2 뱅크의 밸브 오버랩 각도를 입력받 아(S20), 상기 S14 단계에서 결정한 목표 밸브 오버랩 각도와 상기 S20 단계에서 입력받은 제1 및 제2 뱅크의 밸브 오버랩 각도의 차를 계산한다(S22).

그런 다음, 상기 S22 단계에서 계산한 목표 밸브 오버랩 각도와 제1 및 제2 뱅크의 밸브 오버랩 각도의 차가 제1 임계값(예를 들어, ±5CA) 미만인가를 판단한다(S24). 상기 S24 단계의 판단 결과, 상기 S22 단계에서 계산한 목표 밸브 오버랩 각도와 제1 및 제2 뱅크의 밸브 오버랩 각도의 차(DIF1, DIF2)가 제1 임계값 미만이 아니면, 제1 및 제2 뱅크의 연료량 학습치를 보정(OIL1=OIL1_이전+PID1, OIL2=OIL2_이전+PID2)한다(S26). 이때, 제1 및 제2 뱅크의 연료 보정량(PID1, PID2)은 상기 S22 단계에서 계산한 목표 밸브 오버랩 각도와 제1 및 제2 뱅크의 밸브 오버랩 각도의 차(DIF1, DIF2)에 따라 각각 결정한다(S25).

한편, 상기 S22 단계에서 계산한 목표 밸브 오버랩 각도와 제1 및 제2 뱅크의 밸브 오버랩 각도의 차(DIF1, DIF2)가 제1 임계값 미만이면, 제1 및 제2 뱅크의 연료량 학습치의 차(OIL1-OIL2)와 제1 및 제2 뱅크의 연료량 학습치의 평균(OIL1+OIL2/2)을 계산한다(S28).

그리고, 상기 S28 단계에서 계산한 제1 및 제2 뱅크의 연료량 학습치의 차(OIL1-OIL2)가 상기 S14 단계에서 결정한 목표 밸브 오버랩 각도 대비 제1 및 제2 뱅크 간의 엔진 회전수 및 토크의 불균일을 일으킬 수 있는 정도인 제2 임계값 미만인가를 판단(S30)하여, 제1 및 제2 뱅크의 연료량 학습치의 차(OIL1-OIL2)가 제2 임계값 미만이 아니면, 제1 및 제2 뱅크의 흡배기 밸브 타이밍을 보정(CAM1=CAM1_이전+보정각, CAM2=CAM2_이전+보정각)한다(S32). 이때, 제1 및 제2 뱅크의 흡배기 밸브 타이밍을 보정각은 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 뱅크에 주입될 연료량 학습치(OIL1)이 제2 뱅크에 주입될 연료량 학습치(OIL2)보다 큰가를 판단하여(S32_1), 제1 뱅크에 주입될 연료량 학습치(OIL1)이 제2 뱅크에 주입될 연료량 학습치(OIL2)보다 크면, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 뱅크의 흡배기 밸브 타이밍을 상기 S28 단계에서 계산한 뱅크들의 연료량 학습치의 평균치에 가까워질 수 있도록 진각하고, 제2 뱅크의 흡배기 밸브 타이밍을 상기 S28 단계에서 계산한 뱅크들의 연료량 학습치의 평균치에 가까워지도록 지각한다(S32_2). 그리고, 상기 S32_1 단계의 판단 결과, 제1 뱅크에 주입될 연료량 학습치(OIL1)이 제2 뱅크에 주입될 연료량 학습치(OIL2)보다 크지 않으면, 제1 뱅크의 흡배기 밸브 타이밍을 상기 S28 단계에서 계산한 뱅크들의 연료량 학습치의 평균치에 가까워질 수 있도록 지각하고, 제2 뱅크의 흡배기 밸브 타이밍을 상기 S28 단계에서 계산한 뱅크들의 연료량 학습치의 평균치에 가까워지도록 진각한다(S32_3).

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 연속 가변 밸브 타이밍 시스템에 적용되는 밸브 오버랩 각도 조정방법은 제1 및 제2 뱅크에 공급될 연료량 학습치의 차(OIL1-OIL2)를 계산하고, 계산한 제1 및 제2 뱅크의 연료량 학습치의 차(OIL1-OIL2)가 목표 밸브 오버랩 각도 대비 제1 및 제2 뱅크 간의 엔진 회전수 및 토크의 불균일을 일으킬 수 있는 정도이면 제1 및 제2 뱅크의 흡배기 밸브 타이밍을 조정한다. 즉, 제1 및 제2 뱅크의 연료실의 체적 효율을 목표 밸브 오버랩 각도 대비 제1 및 제2 뱅크 간의 엔진 회전수 및 토크의 불균일을 일으키지 않을 정도가 되도록 한다. 제1 및 제2 뱅크의 흡배기 밸브 타이밍이 조정되면, 조정된 제1 및 제2 뱅크의 흡배기 밸브 타이밍에 적정하도록 제1 및 제2 뱅크의 연료량 학습치(OIL1, OIL2)이 결정된다. 따라서, 본 발명의 연속 가변 밸브 타이밍 시스템에 적용되는 밸브 오버랩 각도 조정방법은 제1 및 제2 뱅크의 연소실로 목표 밸브 오버랩 각도 대비 제1 및 제2 뱅크 간의 엔진 회전수 및 토크의 불균일을 일으키지 않는 정도의 차이를 가지는 연료량 학습치가 각각 공급되도록 함으로써 제1 및 제2 뱅크의 엔진 회전수의 불균일로 인한 어느 하나의 뱅크의 엔진의 실화 오감지를 유발하지 않을 수 있고, 제1 및 제2 뱅크의 엔진 간에 토크 불균일 및 제1 및 제2 뱅크의 엔진 회전수의 불균일로 차량 가속시 차량에 충격이 가해지는 등의 부작용을 방지할 수 있다.

도 1은 밸브 오버랩 각도에 따른 엔진의 체적 효율(V.E)을 나타내는 그래프,

도 2는 밸브 오버랩 각도의 차이에 따른 엔진의 체적 효율(V.E)의 차이를 설명하기 위한 도면,

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 연속 가변 밸브 타이밍 시스템에 적용되는 밸브 오버랩 각도 조정방법을 나타내는 순서도,

도 4는 제1 및 제2 뱅크의 흡배기 밸브 타이밍을 보정하는 방법을 나타내는 순서도,

도 5는 본 발명의 밸브 오버랩 각도 조정방법의 일례를 설명하기 위한 도면이다.

Claims

제1 및 제2 뱅크의 캠 샤프트를 페이징하여 목표 밸브 오버랩 각도가 되도록 상기 제1 및 제2 뱅크의 흡배기 밸브 타이밍을 조정하는 단계와;

조정한 상기 제1 및 제2 뱅크의 흡배기 밸브 타이밍 각각에 적정하도록 상기 제1 및 제2 뱅크에 주입될 연료량 학습치를 결정하는 단계와;

상기 제1 및 제2 뱅크에 주입될 연료량 학습치의 차와 상기 제1 및 제2 뱅크에 주입될 연료량 학습치의 평균을 계산하는 단계와;

계산한 상기 제1 및 제2 뱅크에 주입될 연료량 학습치의 차가 상기 목표 밸브 오버랩 각도 대비 제1 임계값 미만인가를 판단하는 단계와;

상기 제1 및 제2 뱅크에 주입될 연료량 학습치의 차가 상기 제1 임계값 미만이 아니면, 조정한 상기 제1 및 제2 뱅크의 흡배기 밸브 타이밍을 재조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 가변 밸브 타이밍 시스템에 적용되는 캠 샤프트의 밸브 오버랩 각도 조정방법.
청구항 1에 있어서,

상기 제1 및 제2 뱅크의 흡배기 밸브 타이밍을 재조정하는 단계는,

상기 제1 뱅크에 주입될 연료량 학습치가 상기 제2 뱅크에 주입될 연료량 학습치보다 큰가를 판단하는 단계와;

상기 제1 뱅크에 주입될 연료량 학습치가 상기 제2 뱅크에 주입될 연료량 학습치보다 크면, 상기 제1 뱅크의 흡배기 밸브 타이밍을 상기 제1 및 제2 뱅크에 주입될 연료량 학습치의 평균에 가까워지도록 진각하고, 상기 제1 및 제2 뱅크에 주입될 연료량 학습치의 평균에 가까워지도록 지각하는 단계와;

상기 제1 뱅크에 주입될 연료량 학습치가 상기 제2 뱅크에 주입될 연료량 학습치보다 크지 않으면, 상기 제1 뱅크의 흡배기 밸브 타이밍을 상기 제1 및 제2 뱅크에 주입될 연료량 학습치의 평균에 가까워지도록 지각하고, 상기 제2 뱅크의 흡배기 밸브 타이밍을 상기 제1 및 제2 뱅크에 주입될 연료량 학습치의 평균에 가까워지도록 진각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 가변 밸브 타이밍 시스템에 적용되는 캠 샤프트의 밸브 오버랩 각도 조정방법.
청구항 1에 있어서,

상기 제1 및 제2 뱅크의 캠 페이징 각도를 측정하는 센서들로부터 상기 제1 및 제2 뱅크의 밸브 오버랩 각도를 입력받는 단계와;

결정한 상기 목표 밸브 오버랩 각도와 입력받은 상기 제1 및 제2 뱅크의 밸브 오버랩 각도의 차를 계산하는 단계와;

계산한 상기 목표 밸브 오버랩 각도와 상기 제1 및 제2 뱅크의 밸브 오버랩 각도의 차가 제2 임계값 미만인가를 판단하는 단계와;

계산한 상기 목표 밸브 오버랩 각도와 상기 제1 및 제2 뱅크의 밸브 오버랩 각도의 차가 상기 제2 임계값 미만이 아니면, 상기 제1 및 제2 뱅크에 주입될 연료량 학습치를 보정하는 단계와;

계산한 상기 목표 밸브 오버랩 각도와 상기 제1 및 제2 뱅크의 밸브 오버랩 각도의 차가 상기 제2 임계값 미만이면, 상기 제1 및 제2 뱅크에 주입될 연료량 학습치를 보정하지 않는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 가변 밸브 타이밍 시스템에 적용되는 캠 샤프트의 밸브 오버랩 각도 조정방법.
청구항 1에 있어서,

상기 목표 밸브 오버랩 각도는,

엔진 회전수 및 엔진 로드 등의 엔진 작동 조건에 따라 결정하는 것을 특징으로 하는 연속 가변 밸브 타이밍 시스템에 적용되는 캠 샤프트의 밸브 오버랩 각도 조정방법.