자동차 용CVVT OCV(Oil Control Valve) 에 대한 설계 …-3-기술지원성과요약서...

자동차 용자동차 용자동차 용자동차 용CVVT OCV(Oil ControlCVVT OCV(Oil ControlCVVT OCV(Oil ControlCVVT OCV(Oil Control

에 대한 설계 및 평가 기술지원에 대한 설계 및 평가 기술지원에 대한 설계 및 평가 기술지원에 대한 설계 및 평가 기술지원Valve)Valve)Valve)Valve)

2007. 11.2007. 11.2007. 11.2007. 11.

지원기관 자동차부품연구원지원기관 자동차부품연구원지원기관 자동차부품연구원지원기관 자동차부품연구원

지원기업 주 유니크지원기업 주 유니크지원기업 주 유니크지원기업 주 유니크( )( )( )( )

산 업 자 원 부산 업 자 원 부산 업 자 원 부산 업 자 원 부

- 2 -

제 출 문제 출 문제 출 문제 출 문

산 업 자 원 부 장 관 귀하산 업 자 원 부 장 관 귀하산 업 자 원 부 장 관 귀하산 업 자 원 부 장 관 귀하

본 보고서를 자동차 용 에 대한 설계 및“ CVVT OCV(Oil Control Valve)

평가 기술지원 지원기간 과제의 기술”( : 2006. 08. 01.~2007. 10. 31.)

지원성과보고서로 제출합니다.

2007. 11. .2007. 11. .2007. 11. .2007. 11. .

지원기관 기관명 자동차부품연구원지원기관 기관명 자동차부품연구원지원기관 기관명 자동차부품연구원지원기관 기관명 자동차부품연구원: ( ): ( ): ( ): ( )

대표자 유 영 상대표자 유 영 상대표자 유 영 상대표자 유 영 상( )( )( )( )

참여기업 기업명 주 유니크참여기업 기업명 주 유니크참여기업 기업명 주 유니크참여기업 기업명 주 유니크: ( ) ( ): ( ) ( ): ( ) ( ): ( ) ( )

대표자 안 정 구대표자 안 정 구대표자 안 정 구대표자 안 정 구( )( )( )( )

지원책임자지원책임자지원책임자지원책임자 ːːːː 박 상 훈박 상 훈박 상 훈박 상 훈

참여연구원참여연구원참여연구원참여연구원 ːːːː 김 용 태김 용 태김 용 태김 용 태

〃〃〃〃 ːːːː 강 정 호강 정 호강 정 호강 정 호

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기술지원성과 요약서

과제고유번호 연구기간 2006. 08. 01.~2007. 10. 31.

연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

지원과제명 자동차 용 에 대한 설계 및 평가 기술지원CVVT OCV(Oil Control Valve)

지원책임자 박 상 훈 지원연구원수

총 명: 3

내부 명: 3

외부 명: 0

총

사업비

정부 천원: 100,000

기업 천원: 100,000

계 천원: 200,000

지원기관명 자동차부품연구원 소속부서명 첨단동력 종합연구센터/IT

참여기업 기업명 주 유니크: ( ) 기술책임자 허 수 영:

요약 연구결과를 중심으로 개조식 자 이내( 500 )보고서

면수

선진제품의 시험평가 확보- DATA

지원기업의 개발제품에 대한 시험평가 확보- DATA

기존제품과 개발제품의 비교 분석 확보- / DATA

엔진동력계 성능평가 시험 수행-

정도 높은 밸브 오버랩 관련부품 테스트 벤치 설계 및 제작기술 지원-

테스트 벤치를 통한 관련부품읭 성능평가 방법 제공-

테스트 벤치를 통한 성능평가 시험 및 비교 확보- DATA

제품의 성능검증을 위한 성능평가 및 분석기술 지원-

미래형 자동차 관련 동향보고서 제공-

제품관련 특허동향보고서 제공-

색 인 어

각 개( 5

이상)

한 글연속가변밸브타이밍 오일컨트롤밸브 솔레노이드밸브 밸브오버랩제어, , , ,

듀티제어

영 어CVVT(Continuous Variable Valve Timing), OCV(Oil Control Valve),

Solenoid Valve, Valve Overlap Control, Duty Control

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기술지원성과 요약문기술지원성과 요약문기술지원성과 요약문기술지원성과 요약문

사업목표사업목표사업목표사업목표1.1.1.1.

에 대한 대 내외 기술경쟁력 확보하고 양산 적용하는 데 필요한OCV ·

제반 요소기술과 엔진시스템 상에서의 성능분석과 성능평가기술을 지원

기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위2.2.2.2.

에 대한 성능시험 및 분석 평가를 통해 대내 외 기술경쟁력 확보를OCV , ·

위한 성능검증 및 품질향상에 관한 전반적인 사항을 지원한다.

엔진상태에서의 적용 검증 시험 평가-

선진제품과의 비교 평가 분석- / /

설계 최적화 및 품질향상을 위한 기술 지원-

지원실적지원실적지원실적지원실적3.3.3.3.

지원항목

지원내용

비고

기술지원前 기술지원後

엔진상태에서의 적용

검증 시험평가관련 평가 DATA無 평가 확보DATA

엔진동력계 및

테스트벤치를 통한

성능 검증 및 비교

평가

선진제품과의

비교 평가 분석/ /

시스템 상태 평가

DATA無평가 확보DATA

설계최적화 및

풍질향상을 위한

기술지원

적정평가방법 및

적용기술부족

성능 평가방법 및

평가기술 확보

※

지원항목 번항목의 기술지원내용 및 범위를 근거로 지원실적을 항목별로 구분1. : 2

하여 기재

지원내용 지원항목별로 기술지원 상황을 비교하여 기재2. : ·前後

- 5 -

기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과4.4.4.4.

해당기술 적용제품해당기술 적용제품해당기술 적용제품해당기술 적용제품1)1)1)1)

적용제품명 오일컨트롤밸브o :

모 델 명o : OCV

품질 및 가격품질 및 가격품질 및 가격품질 및 가격2)2)2)2)

구 분 경쟁 제품해당기술 적용제품

비 고

지원전 지원후

경쟁제품 대비 품질 DENSO OCV 평가DATA無 90%~100% 성능수준비교

경쟁제품 대비 품질 DENSO OCV 1/2~1/3 1/2~1/3 가격기준A/S

객관화 된 를 근거로 작성DATA※

원가절감 효과원가절감 효과원가절감 효과원가절감 효과3)3)3)3)

해당사항없음

적용제품 시장전망적용제품 시장전망적용제품 시장전망적용제품 시장전망4)4)4)4)

구 분 당해연도 매출 차년도 예상매출전년대비

증가비율비고

내 수 백만원 년11,200 / 백만원 년16,800 / 50%

수 출 천달러 년5,206 / 천달러 년7,809 / 50%

계 백만원 년16,000 / 백만원 년24,000 / 50%

참고)

적용제품 주요수출국 미국1. :

작성당시 환율기준2. : 922/USD₩

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수입대체효과수입대체효과수입대체효과수입대체효과5)5)5)5)

모델명 당해연도 수입액 차년도수입예상액 수입대체예상금액 비 고

OCV 천달러 년17,353 / 천달러 년26,030 / 천달러 년8,676 / 만대적용시50

천달러 년/ 천달러 년/ 천달러 년/

계 천달러 년17,353 / 천달러 년26,030 / 천달러 년8,676 /

해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과6)6)6)6)

개발제품과 관련된 시스템 성틍평가 방법 및 성능검증 분석 능력 확보- /

향후 밸브 오버랩제어기술관련 부품개발에 연계하여 신뢰성 평가방법확보-

자체 개발제품의 시스템 평기기술 개발능력-

기술적 파급효과기술적 파급효과기술적 파급효과기술적 파급효과7)7)7)7)

신제품 개발 엔진의 연비향상 및 배기가스 저감을 위한 제품 개발로 수- :

입의존성을 탈피

공 정 개 선 공정자동화로 품질확보와 생산성 향상을 도모- :

상용화 개발 자동차 메이커와의 엔진개발에 적극적으로 참여하여 신차- :

개발에 적용 및 기술활용

적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부5. ,5. ,5. ,5. ,

규격 인증획득규격 인증획득규격 인증획득규격 인증획득1) ,1) ,1) ,1) ,

해당없음

지적재산권지적재산권지적재산권지적재산권2)2)2)2)

종 류 명칭 번호발명자

고안자( )권리자 실시권자

비고

등록 출원( , )

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세부지원실적세부지원실적세부지원실적세부지원실적6.6.6.6.

항 목지원

건수지 원 성 과

기술정보제공 건4특허동향보고서 및 미래형자동차관련보고

서 등

시제품제작 건2 시험평가를 위한 지원기업 샘플제작

양산화개발 건

공정개선 건

품질향상 건1저항변화에 따른 밸브특성편차지적 및 개

선

시험분석 건2엔진동력계 및 테스터벤치 성능비교평가

및 검증

수출 및 해외바이어발굴 건

교육훈련 건

기술마케팅 경영자문/ 건

정책자금알선 건1 중소기업기술혁신개발사업알선

논문게재 및 학술발표 건

사업관리시스템

지원실적업로드 회수건

참여기업 방문회수 건12지원기업 단품성능평가점검 및 관련시험

방법검토

기 타 건

상기 세부지원실적에 대한 세부내용 첨부※

종합의견종합의견종합의견종합의견7.7.7.7.

본 지원사업을 통해 지원기업이 필요로 하는 관련 시험평가 자료를 제공하

였으며 시험평가와 관련하여 개발제품의 시스템상태 성능검증을 통한 적용,

성을 분석할 수 있는 방법을 제공받음으로서 현재 개발제품의 양산적용에

대응하고 향후 밸브타이밍제어와 관련된 부품개발에 있어 성능검증 및 품,

질확보를 위한 개발기간의 단축에 크게 기여할 것으로 사료됨.

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세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용□□□□

참여기업 현장방문 건참여기업 현장방문 건참여기업 현장방문 건참여기업 현장방문 건1. : 121. : 121. : 121. : 12

NO. 일자 구체적 내용 증빙유무

1 2006.09.14. Kick-Off Meeting 〃

2 2006.09.28 지원기업 단품성능 평가방법 검토 〃

3 2006.10.27 시작제품제작일정과 평가방법 점검 〃

4 2006.11.10 기존제품과 차변화된 측헣회피내용 검토 〃

5 2006.12.08 개발제품 요구성능특성 및 평가일정 토의 〃

6 2007.01.17. 엔진동력계 진행상황 점검Setup 〃

7 2007.02.01 단품성능과 시스템성능 비교방법 검토 〃

8 2007.03.19 성능확보를 위한 제반 영향인자 검토 〃

9 2007.06.15 엔진동력계 시험 및 평가방법 검토 〃

10 2007.06.19 엔진시험평가결과 검토 및 개선방법토의 〃

11 2007.07.19 단품성능 평가방법에 대한 검토 〃

12 2007.08.08 테스터베치의 설계냉용 및 평가방법소개 〃

기술정보제공 건기술정보제공 건기술정보제공 건기술정보제공 건2. : 42. : 42. : 42. : 4


1 2006.10.27. 미래형자동차의 행방 특별보고서“ “ ⅠⅡ 〃

2 2007.06.15. 미래형자동차 개발 및 보급촉진 포럼자료 〃

3 2007.07.19. 밸브타이밍기술 특허동향보고서 〃

4 2007.11.16. 밸브타이밍관련 글로벌동향브리핑자료 〃

시제품제작 건시제품제작 건시제품제작 건시제품제작 건3. : 23. : 23. : 23. : 2


1 2007.02. 차시작품1 3EA 보고서참조

2 2007.10. 차시작품2 3EA 보고서참조

시험분석 건시험분석 건시험분석 건시험분석 건4. : 24. : 24. : 24. : 2


1 2007.05~2007.06. 엔진동력계를 통한 시험평가 보고서참조

2 2007.10~2007.11. 테스터벤치를 통한 시험평가 보고서참조

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목 차목 차목 차목 차

제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

제 장 국내외 기술현황제 장 국내외 기술현황제 장 국내외 기술현황제 장 국내외 기술현황2222

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

엔진성능 시험평가엔진성능 시험평가엔진성능 시험평가엔진성능 시험평가1.1.1.1.

가 시스템에서의 역할 및 작동특성가 시스템에서의 역할 및 작동특성가 시스템에서의 역할 및 작동특성가 시스템에서의 역할 및 작동특성. CVVT OCV. CVVT OCV. CVVT OCV. CVVT OCV

나 차시작품의 엔진성능평가 비교시험나 차시작품의 엔진성능평가 비교시험나 차시작품의 엔진성능평가 비교시험나 차시작품의 엔진성능평가 비교시험. 1. 1. 1. 1

단품성능시험단품성능시험단품성능시험단품성능시험2.2.2.2.

테스터 벤치 구축 및 성능평가 시험테스터 벤치 구축 및 성능평가 시험테스터 벤치 구축 및 성능평가 시험테스터 벤치 구축 및 성능평가 시험3. OCV3. OCV3. OCV3. OCV

가 테스터 벤치 설계 및 제작가 테스터 벤치 설계 및 제작가 테스터 벤치 설계 및 제작가 테스터 벤치 설계 및 제작....

나 차시작품 테스터 벤치 성능평가 시험나 차시작품 테스터 벤치 성능평가 시험나 차시작품 테스터 벤치 성능평가 시험나 차시작품 테스터 벤치 성능평가 시험. 2. 2. 2. 2

다 결과 고찰다 결과 고찰다 결과 고찰다 결과 고찰....

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 활용계획제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 활용계획제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 활용계획제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 활용계획4 ,4 ,4 ,4 ,

제 절 기술지원은 달성정도제 절 기술지원은 달성정도제 절 기술지원은 달성정도제 절 기술지원은 달성정도1111

제 절 관련분야의 기술발전에의 기여도제 절 관련분야의 기술발전에의 기여도제 절 관련분야의 기술발전에의 기여도제 절 관련분야의 기술발전에의 기여도2222

제 절 기술지원결과의 활용계획제 절 기술지원결과의 활용계획제 절 기술지원결과의 활용계획제 절 기술지원결과의 활용계획3333

부 록부 록부 록부 록

국외출장복명서국외출장복명서국외출장복명서국외출장복명서----

회의록회의록회의록회의록----

테스트벤치 비교실험테스트벤치 비교실험테스트벤치 비교실험테스트벤치 비교실험- 50CYCLE DATA SHEET- 50CYCLE DATA SHEET- 50CYCLE DATA SHEET- 50CYCLE DATA SHEET

관련 최근 특허자료관련 최근 특허자료관련 최근 특허자료관련 최근 특허자료- OCV- OCV- OCV- OCV

- 10 -

제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

지원기업의 현황o

요청기업은 현재 제품을 개발 중에 있으나 관련 제품에 대한 실OCV

엔진상태에서의 성능분석 품질평가기술을 위한 보유 장비가 없고 전· ,

문 연구 인력의 부재로 인해 해당 부품의 품질검증을 위한 제반 평가기

술에 한계를 느끼고 있으며 이에 관련 개발 부품의 평가기술을 제공받,

아 선진 부품에 대한 국산화 및 대체적용을 위한 성능평가 분석에 관·

한 기술지원을 받음으로써 양산적용을 위한 제품의 성능평가 및 제품의

품질 경쟁력을 확보할 수 있는 제반 적용 능력을 얻고자 함.

애로사항o

벤치마킹이나 관련 특허검색 및 문헌정보 수집-

설계 기술 확보를 위한 제품 해석을 통한 설계 최적화기술-

핵심기술 확보를 위한 시제품과의 매칭성 및 신뢰성 평가기술-

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

에 대한 대 내외 기술경쟁력 확보하고 양산 적용하는 데 필요한 제o OCV ·

반 요소기술과 엔진 시스템 상에서의 성능분석과 성능평가기술을 지원

구 분 평가 항목 평 가 기 준

부품평가

히스테리시스 특성 기술지원후 0.3kgf/cm2이하

응답성기술지원후 -23 T_on max℃

6.0msec, 85 T_on max 3.5msec℃

누설유량특성 기술지원후 1.0cm3

이하/min

엔진성능

평가

엔진출력 배출가스, ,

작동성능

엔진 적용 성능 평가 확보data

선진제품대비( )

- 11 -

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

선진 내 외부 구조분석 및 선진 신기술 정보지원OCV ·◉

관련 기술정보 및 특허정보 제공-

품질향상을 위한 내 외부 형상 설계기술 지원·◉

선진 경쟁업체 관련 제품 구조분석 및 평가-

품질향상을 위한 세부 설계 기술 제공-

제조공정 개선 및 최적화를 위한 기술자문◉

제조공정상의 문제점 개선 및 최적화를 위한 기술자문-

제품의 성능분석기술 지원◉

단품 상태에서의 시험 검사 분석 기술 지원- ,

시스템 상에서의 성능평가방법 및 평가기술 지원-

제품의 시험 및 분석장비의 도입과 운용에 관한 기술지원◉

제품의 품질평가를 위한 시험설비에 관한 기술지원-

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제 장 국내외 기술현황제 장 국내외 기술현황제 장 국내외 기술현황제 장 국내외 기술현황2222

국내의 기술은 현대자동차가 주도적인 역할을 하고 있고 기VVT , CVVT

술을 국내의 자동차 회사로는 처음으로 실차에 적용했으며 그 시기와,

맞물려 년대 초반에 급격한 특허출원 증가가 있었다 하지만2000 . CVVT

시스템에 장착된 와 같은 경우는 전량 외국수입에 의존하고 있는OCV

실정이다.

국외의 경우 가변 밸브 타이밍 시스템이 개발사에 따라 그 이름이,

등 다양하다 일찍부터 기술개발이CVVT, VTEC, VANOS, VVTL, VVT-i .

이루어진 선진외국의 기술현황을 살펴본다.

가가가가. Cam-Changing VVT. Cam-Changing VVT. Cam-Changing VVT. Cam-Changing VVT

혼다가 년대 말 처름으로1980 VTEC(Valve Timing Electronic Control)

시스템이라는 이름으로 모델에 적용하였고 현재 대Civic, CRX, NS-X

부분의 차종에 이 시스템을 갖춘 엔진을 장착하고 있다 처음에는 서로.

다른 타이밍과 리프트 를 갖는 조의 캠을 구비하여 한 개조는(Lift) 2

이하의 보통속도에서 작옹을 하고 다른 조는 고속에서 작동된4500rpm

다 이후 단 을 개선한 단 을 개발하였다. 2 VTEC 3 VTEC .

장점 최대 출력이 크다- : .

단점 단 또는 단으로 연속적이지 못하고 다른 시스템에 비해 토- : 2 3

크의 개선성이 약하며 구조가 복잡하다.

적용엔진 대- : Honda VTEC, Mitsubishi MIVEC, Nissan N VVL

혼다(1) VTEC

그림 혼다의 구조그림 혼다의 구조그림 혼다의 구조그림 혼다의 구조1. VTEC1. VTEC1. VTEC1. VTEC

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주요 특징은 일반 캠샤프트에서 와는 달리 저속용으로 설계된 캠DOHC

프로파일을 가진 캠 개와 고속용으로 튜닝된 캠 프로파일을 가진 캠2 1

실린더당 개의 흡 배기 캠으로 구성되어 있다는 것이다 또한 캠에3 · .

의해 밸브를 구동하는 로커암도 마찬가지로 조로 이루어져 있다 저속3 .

용 캠과 고속용 캠은 엔진 조건에 따라 최적의 흡기효율을 갖도록 서로

변환되면서 밸브를 구동함으로 전 영역에서 최적의 효율을 이룰 수 있게

한다 캠의 변환은 조의 로커암 내의 유압피스톤에 의해 단속되며 엔진. 3

제어모듈이 엔진 부하 엔진 회전수 차속 등 엔진의 상태에 따라 유압, ,

피스톤에 오일의 공급 및 정지를 명령함으로써 로커암에 의한 캠의 변환

을 밸브에 전달하게 된다.

일반적으로 고속용으로 튜닝된 엔진의 경우 밸브 리프트가 크고 흡 배·

기 타이밍이 길기 설정되어 있어 고속영역에 우수한 성능을 발휘하는 반

면에 저속영역에서의 아이들 안정성 및 저속 토크가 불리하다 또한 저.

속용으로 튜닝을 하면 아이들 안정성 및 저속에서의 토크가 우수한 반면

고속에서의 출력성능에는 한계가 있기 마련이다 그러나 고속영역과 저.

속영역에서 각각 알맞은 밸브 타이밍과 리프트를 가변함으로서 저속 ·

고속에서의 이점을 동시에 취하게 된 것이다.

경주용 엔진 혼다 VTEC 일반 엔진

밸브타이밍 및

리프트

최고출력 ○ ○ △

저속토크 △ ○ ○

아이들안정성 △ ○ ○

저속영역에서는 유압피스톤이 작동하지 않아 프라이머리 및 세컨더리 로

커암과 센터로커암이 서로 분리되어 있다 따라서 캠의 작동은 기존의.

엔진처럼 양단의 두 개의 로커암만이 작동되며 센터로커암은 로스DOHC

트모션 스프링에 의해 자유롭게 구동을 하게 된다.

그림 엔진의 저속영역과 고속영역에서의 작동상태그림 엔진의 저속영역과 고속영역에서의 작동상태그림 엔진의 저속영역과 고속영역에서의 작동상태그림 엔진의 저속영역과 고속영역에서의 작동상태2. VTEC2. VTEC2. VTEC2. VTEC

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고속영역에서는 유압에 의해 유압피스톤이 밀려지며 따라서 세 개의 로

커암은 일체형으로 묶여지게 된다 따라서 캠 개에 의해 로커암 개가. 3 1

작동되는 구조로 되게 되며 결과적으로 밸브리프트가 큰 센터의 고속용,

캠에 의해 로커암은 작동되고 또한 밸브가 작동하는 구조로 된다.

유압피스톤의 제어는 에 의해 이루어지며 엔진의 부하 엔진의 회전ECU ,

수 및 차속 등 엔진 상태에 따라 유압의 단속이 이루어지게 된다 따라.

서 저속영역의 저속토크가 필요한 시점에는 저속용으로 튜닝된 캠이 작

동되도록 하며 고속 출력이 필요한 부위에서는 에 의한 유압이 작, ECU

동 고속용으로 튜닝된 밸브 타이밍 및 리프트로 구동을 하게 함으로서,

저속 고속영역 모두 공히 최대한의 효율을 얻을 수 있게 설계된 것이다.

현재 은 혼다의 다수의 엔진에 채용 양산하고 있다VTEC .

나나나나. Cam-Phasing VVT. Cam-Phasing VVT. Cam-Phasing VVT. Cam-Phasing VVT

캠 위상 변환식 가변 밸브 타이밍 시스템은 구조가 비교적 간단하고 제

작비도 저렴하여 가장 일반적으로 사용되는 메카니즘이다 이는 캠 샤프.

트의 위상각을 변화시킴으로서 밸브 타이밍을 변화시키는 것이다 예를.

들어 고속에서는 흡입 캠 샤프트가 가량 진각되어 흡기를 빠르게30°

실시하는 것으로 이러한 움직임은 엔진의 상태에 따라 유압 밸브 기어

등의 작동수단을 통해 헬리컬식 또는 베인식의 가변수단을 변화시킴으로

서 이루어진다.

그림 캠 위상변환 방식 의 밸브 타이밍그림 캠 위상변환 방식 의 밸브 타이밍그림 캠 위상변환 방식 의 밸브 타이밍그림 캠 위상변환 방식 의 밸브 타이밍3. VVT3. VVT3. VVT3. VVT

하지만 캠 위상 변환식 는 처럼 밸브의 오프닝VVT cam-changing VVT

기간을 변화시키는 것이나 밸브 리프트를 변화시키는 것이 아니라 단지

밸브 오프닝을 진각 혹은 지각 시키는 것이다 그러(advanced) (retarded) .

나 는 밸브 각각이 아닌 캠 샤프트에 하나의 유압 작cam-phasing VVT

동기구만을 설치하므로 구조가 간편하고 저비용이라는 장점을 가지고 있

다 간단한 구조의 의 경우 사이에서 개. cam-phasing VVT 0°~30" 2~3

의 고정된 적정 변환각을 셋팅하여 이용하고 좀 더 개선된 시스템의 경,

우 엔진의 상태에 따라 연속적으로 적정한 밸브 타이밍을 유연하게 조,

절할 수 있는 장점이 있다.

- 15 -

또한 의 시스테과 같이 흡기측 캠 샤프트 뿐만 아BMW double VANOS

니라 배기측 캠 샤프트에도 을 적용하여 오버랩을 증가시cam-phasing

켜 더 높은 효율을 얻을 수 있도록 하였다.

장점 가격이 저렴하고 구조가 간단하다 연속 는 전 영역에- : . VVT rpm

서 토크 전달성을 향상시킨다.

단점 가변 리프트 형식과 가변 밸브 오프닝 형식이 아니므로 최대- :

출력이 보다 적다cam-changing VVT .

적용차종 :

Audi 3.0 V6 - continuous inlet, 2-stage exhaust

BMW Double VANOS - inlet and exhaust, continuous

Ferrari 360 Modena - exhaust, 2-stage discrete

Fiat (Alfa) SUPER FIRE - inlet, 2-stage discrete

Ford Puma 1.7 Zetec SE - inlet, 2-stage discrete

Ford Falcon XR6's VCT - inlet, 2-stage discrete

Jaguar AJ-V6 and updated AJ-V8 - inlet, continuous

Lamborghini Diablo V12 since SV - inlet, 2-stage discrete

Mazda MX-5's S-VT - continuous inlet

Mercedes V6 and V8 - inlet, 2-stage

Nissan QR four-pot and V8 - continuous inlet

Nissan VQ V6 since Skyline V35 - inlet, electromagnetic

Porsche Variocam - inlet, 3-stage discrete

PSA / Renault 3.0 V6 - inlet, 2-stage

Renault 2.0 - inlet, 2-stage discrete

Toyada VVT-i - continuous, mostly inlet but some also exhaust

Volvo 4/5/6-cylinder modular engines - inlet, continuous

Volkswagen VR6- inlet, continuous

Hyundai β/θ/τ-engine - inlet, continuous

의 작동방법(1) Continuous VVT

그림 의 구조그림 의 구조그림 의 구조그림 의 구조4. CVVT4. CVVT4. CVVT4. CVVT

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캠의 위상각을 변화시키는 장치는 크게 캠 샤프트 일측에 설치되어VVT

실질적인 가변동작을 하는 액츄에이터와 엔진에 시동이 걸리면 오VVT

일팬에 고여 있는 오일을 공급하는 오일펌프와 액츄에이터로 오일을 단

속하여 진각 혹은 지각측으로 오일을 공급하는 오일 플로 컨트롤 밸브

로 구성된다 상기 장치를 통해 엔진 는 엔진의 부하에 따라(OCV) . ECU

목표 밸브 타이밍을 찾아 제어하도록 되어 있다.

그림 작동원리그림 작동원리그림 작동원리그림 작동원리5. CVVT5. CVVT5. CVVT5. CVVT

가 최대 지각 모드( )

최대 지각 상태로 제어하는 경우는 시동이 안 결렸을 때 시동 때 저온/ /

시동 때 아이들 상태에서 작동하는 모드이다 이 최대 지각 상태는 핀/

스토퍼에 의해 하우징에 고정되는데 이 때가 바로 가CVVT ATDC 11°

되어 밸브 오버랩 구간이 가장 적은 경우이다.

나 홀드 모드( )

홀드 모드라는 것은 어떤 밸브 타이밍을 요구할 때 타이밍을 계속 유지

할 수 있게 하는 모드이다 일부 오일 유출에 의한 타이밍 변화가 있어.

도 캠 포지션의 신호와 크랭크 포지션의 신호를 분석하여 그 상태를 계

속 유지할 수 있도록 제어하는 모드이다.

다 최대 진각 모드( )

최대 진각 모드에서는 에서 오일 플로 컨트롤 밸브 를 진각 포ECU (OCV)

트가 열리도록 제어해 진각실로 오일을 공급하여 최대 진각 상태인

까지 흡기측 밸브 타이밍을 변경하여 밸브 오버랩 구간을 크BTDC 29°

게 하는 제어 모드이다.

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의(2) BMW VANOS

캠 샤프트의 일측 끝에 기어 치형을 형성하고 캠 샤프트의 전 후로 이,

동 가능한 캡과 맞물리게 한다 형성된 기어 치형이 캠 샤프트의 축과.

평행하지 않기 때문에 캡의 축상의 왕복운동이 캠 샤프트의 위상각을 변

화시키는 원리이다 캡의 전후진은 얇은 캡과 강성적으로 연결된 피스톤.

으로 개의 챔버로 분리한 후 에 상기 챔버에 공급되는 유압을 제어함2

으로서 그림에서와 같이 캡이 전후진 녹색 노란색 을 하게 되어 캠 위( , )

상각을 조절한다 엔진의 속도에 따라 캡의 적절한 위치를 선정함으로써.

연속적인 가변 타이밍을 선정할 수 있게 된다.

그림 의 의 작동상태그림 의 의 작동상태그림 의 의 작동상태그림 의 의 작동상태6. BMW Vanos6. BMW Vanos6. BMW Vanos6. BMW Vanos

의 경우는 시스템을 배기쪽 캠 샤프트에도 장착하Double Vanos Vanos

여 흡배기 밸브 타이밍을 동시에 제어하는 장치이다.

그림 의그림 의그림 의그림 의7. BMW Double Vanos7. BMW Double Vanos7. BMW Double Vanos7. BMW Double Vanos

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(3) Toyoda VVT-i

도요타의 는 의 와VVT-i(Variable Valve Timing-intelligent) BMW Vanos

유사한 메커니즘을 가지고 있는 연속 가변 장치이다 하지만.

에서 강조하듯이 우수한 제어 프로그램을 가지고 있다 엔진"intelligent" .

스피드에 따른 가변 타이밍은 물론 등판시나 내리막길을 내려갈 때의 가

감속 상태에 따라서도 제어할 수 있다.

그림 의 작동상태도그림 의 작동상태도그림 의 작동상태도그림 의 작동상태도8. Toyota VVT-i8. Toyota VVT-i8. Toyota VVT-i8. Toyota VVT-i

다 와 을 조합한다 와 을 조합한다 와 을 조합한다 와 을 조합한. Cam-Changing Cam-Phasing VVT. Cam-Changing Cam-Phasing VVT. Cam-Changing Cam-Phasing VVT. Cam-Changing Cam-Phasing VVT

와 방식이 갖는 각각의 장점을 조합한 장cam-changing cam-phasing

치로 최대출력과 전 회전 영역에 걸쳐 유연성을 만족하는 시스템이다.

(1) Toyota VVTL-i

도요타의 는 가장 정교한 가변 밸브 타이밍 시스템이라고 할 수VVTL-i

있다.

연속 캠 위상 가변식 밸브 타이밍 장치이고-

단의 가변 밸브 리프트와 밸브 오프닝 기간을 갖고- 2 ,

흡기와 배기쪽 모두에 적용하였다- .

그림 의 시스템그림 의 시스템그림 의 시스템그림 의 시스템9. Toyota VVTL-i9. Toyota VVTL-i9. Toyota VVTL-i9. Toyota VVTL-i

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이 시스템은 앞서 와 혼다 을 조합한 메커니즘이라 볼 수 있VVT-i VTEC

다 와 같이 캠 샤프트 일측에 부착된 유압장치에 의해 캠 샤프트. VVT-i

가 전진 혹은 후진하면서 위상각을 변화시키고 그 타이밍은 엔진의 스,

피드와 가속상태 등판 강판 상태 등 여러 인자에 의해서 제어되는 한, ,

편 위상각의 변화량도 에 이른다 그리고 다음의 그림과 같이 밸브의60° .

리프트도 가변시킬 수 있다.

그림 시스템의 가변 리프트 작동상태그림 시스템의 가변 리프트 작동상태그림 시스템의 가변 리프트 작동상태그림 시스템의 가변 리프트 작동상태10. VVTL-i10. VVTL-i10. VVTL-i10. VVTL-i

그림과 같이 두 개의 흡입 배기 밸브를 작동시키는 하나의 로커암 팔로( )

워를 설치하고 로커암 팔로워에 따라 움직이는 캠 로브를 긴 밸브 오프

닝 기간을 갖는 고속용 프로파일과 짧은 밸브 오프닝 기간을 갖는 저속

용 프로파일로 다르게 형성한다 그래서 저속상태에서는 저속 캠이 로커.

암 팔로워에 작동되고 고속캠은 유압식 태핏 하부에 충분한 공간이 생겨

로커암 팔로워의 동작에 영향을 받지 않는 것이다 캠의 위상각 변화뿐.

만 아니라 가변 리프트 시스템을 적용함으로써 고속에서의 출력을 중대

시키고 저속과 중속에서 토크 안정성을 확보할 수 있는 최상의 시스템이

라 하겠다.

(2) Porsche Variocam Plus

포르쉐의 는 와 에 적용되었던Variocam Plus 996 Carrera Boxster

을 개량한 것으로 기존의 타이밍 체인에 의한 캠 샤프트의 위Variocam

상 변환 액츄에이터를 유압식으로 바꾼 것이 큰 특징이다 거기에 가변.

유압식 태핏과 개의 캠로브를 이용하여 밸브 리프트를 변화시킬 수 있3

는 시스템이다 이 시스템은 저속과 중속에서 토크 전달성이 우수하고.

가변 리프트를 사용하여 최대출력이 크다는 장점을 가지고 있다 포르쉐.

는 이 시스템을 와 적용하고 있다911 Turbo 911 Carrera 3.6dp .

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그림 유압 액츄에이터와 가변 태핏을 구비한 의그림 유압 액츄에이터와 가변 태핏을 구비한 의그림 유압 액츄에이터와 가변 태핏을 구비한 의그림 유압 액츄에이터와 가변 태핏을 구비한 의11. Porsche Variocam Plus11. Porsche Variocam Plus11. Porsche Variocam Plus11. Porsche Variocam Plus

(3) Honda i-VTEC

혼다의 은 도요타의 와 유사한 메커니즘으로 단 가변 리i-VTEC VVTL-i 2

프트와 타이밍을 수행하기 위해 다른 형상의 캠 로브를 가진 의VTEC

캠 샤프트에 추가적으로 유압식 액츄에이터를 장착하여 위상을 변화시키

도록 한 시스템이다.

그림 국내 특허출원동향그림 국내 특허출원동향그림 국내 특허출원동향그림 국내 특허출원동향12.12.12.12.

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그림 일본 특허출원동향그림 일본 특허출원동향그림 일본 특허출원동향그림 일본 특허출원동향13.13.13.13.

그림 미국 특허출원동향그림 미국 특허출원동향그림 미국 특허출원동향그림 미국 특허출원동향14.14.14.14.

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제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

엔진성능 시험평가엔진성능 시험평가엔진성능 시험평가엔진성능 시험평가1.1.1.1.

가 시스템에서의 역할 및 작동특성가 시스템에서의 역할 및 작동특성가 시스템에서의 역할 및 작동특성가 시스템에서의 역할 및 작동특성. CVVT OCV. CVVT OCV. CVVT OCV. CVVT OCV

소나타NF θ엔진의 경우 시, CVVT(Continuously Variable Valve Timing)

스템은 흡기 캠샤프트에 장착되어 있으며 흡기 밸브개폐시기를 엔진회,

전수에 따라 최적으로 제어하여 엔진성능을 향상 시킨다 이 때. CVVT

시스템은 밸브 오버랩 최적제어를 통하여(Valve Over-lap)

효과를 발생시키며 이는 엔진회전수EGR(Exhaust Gas Recirculation) , ,

차량속도 및 엔진부하에 관계없이 전 운전모드에서의 연료 효율성과

배출량 저감효과를 가져온다 그리고 이 흡기밸브의 상태 진각 중NOx . ( /

립 지각 는 의 제어값에 따라 연속적으로 변하게/ ) OCV(Oil Control Valve)

된다 아래에 시스템에 대한 개략도와 의 작동상태에 따른 흡. CVVT OCV

기 캠샤프트에 장착되어 있는 하우징 내부 베인의 상대적인 작동CVVT

구조를 나타내었다.

그림 시스템 개략도그림 시스템 개략도그림 시스템 개략도그림 시스템 개략도15. CVVT15. CVVT15. CVVT15. CVVT

그림 의 작동상태에 따른 하우징 내부 베인 작동구조그림 의 작동상태에 따른 하우징 내부 베인 작동구조그림 의 작동상태에 따른 하우징 내부 베인 작동구조그림 의 작동상태에 따른 하우징 내부 베인 작동구조16. OCV CVVT16. OCV CVVT16. OCV CVVT16. OCV CVVT

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캠샤프트 베어링 캡 캠샤프트 프론트 베어링 캡1. 2.

배기 캠샤프트 흡기 캠샤프트 배기 캠샤프트 스프로켓3. 4. 5.

어셈블리 리테이너 로크 리테이너6. CVVT 7. MLA 8. 9.

밸브 스프링 밸브 스템실 밸브 실린더 헤드10. 11. 12. 13.

14. OCV(Oil Control Valve) 15. OTS(Oil Temp. Sensor)

그림 실린더블록 어셈블리 시스템그림 실린더블록 어셈블리 시스템그림 실린더블록 어셈블리 시스템그림 실린더블록 어셈블리 시스템17. CVVT17. CVVT17. CVVT17. CVVT內內內內

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나 차 시작품의 엔진성능평가 비교시험나 차 시작품의 엔진성능평가 비교시험나 차 시작품의 엔진성능평가 비교시험나 차 시작품의 엔진성능평가 비교시험. 1. 1. 1. 1

대상엔진(1) : 2.0 NF SONATA 엔θ 진

실험방법 동일엔진에서 기존에 장착된 와 주(2) : OCV(DENSO TYPE) ( )

유니크에서 개발한 를 각각 장착하여 동일한 엔진시험조건OCV(#1, #2)

에서 엔진 과 엔진 를 각각 네 구간씩 조건으로RPM TORQUE (4×4) 16

선정하여 작동상태 연료소모율 촉매전단에서의 배기가스 및, , Throttle

에서의 엔진출력을 비교함opening 80% .

표 연료소모율과 에서 엔진출력 및 토크값 비교표 연료소모율과 에서 엔진출력 및 토크값 비교표 연료소모율과 에서 엔진출력 및 토크값 비교표 연료소모율과 에서 엔진출력 및 토크값 비교1. WO1. WO1. WO1. WO

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표 연료소모율과 에서 엔진출력 및 토크값 비교표 연료소모율과 에서 엔진출력 및 토크값 비교표 연료소모율과 에서 엔진출력 및 토크값 비교표 연료소모율과 에서 엔진출력 및 토크값 비교2. WO2. WO2. WO2. WO

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사진 엔진 동력계에 연결된 실험 대상엔진 세타엔진사진 엔진 동력계에 연결된 실험 대상엔진 세타엔진사진 엔진 동력계에 연결된 실험 대상엔진 세타엔진사진 엔진 동력계에 연결된 실험 대상엔진 세타엔진1. (NF SONATA 2.0 )1. (NF SONATA 2.0 )1. (NF SONATA 2.0 )1. (NF SONATA 2.0 )

사진 배기가스 분석장치사진 배기가스 분석장치사진 배기가스 분석장치사진 배기가스 분석장치2. (HORIBA)2. (HORIBA)2. (HORIBA)2. (HORIBA)

사진 실험에 사용된 기존 왼쪽 와 유니크 차시작품 오른쪽사진 실험에 사용된 기존 왼쪽 와 유니크 차시작품 오른쪽사진 실험에 사용된 기존 왼쪽 와 유니크 차시작품 오른쪽사진 실험에 사용된 기존 왼쪽 와 유니크 차시작품 오른쪽3. OCV( ) 1 OCV( )3. OCV( ) 1 OCV( )3. OCV( ) 1 OCV( )3. OCV( ) 1 OCV( )

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그림 토크틀 개도 일 때 엔진 회전수에 따른 토크 파워그림 토크틀 개도 일 때 엔진 회전수에 따른 토크 파워그림 토크틀 개도 일 때 엔진 회전수에 따른 토크 파워그림 토크틀 개도 일 때 엔진 회전수에 따른 토크 파워18. 80% , ,18. 80% , ,18. 80% , ,18. 80% , ,

비교비교비교비교BSFCBSFCBSFCBSFC

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그림 엔진 회전수와 토크에 따른 비교그림 엔진 회전수와 토크에 따른 비교그림 엔진 회전수와 토크에 따른 비교그림 엔진 회전수와 토크에 따른 비교19. BSFC19. BSFC19. BSFC19. BSFC

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표 흡입캠축설정위치에 따른 캠축위치와 밸브유지 값표 흡입캠축설정위치에 따른 캠축위치와 밸브유지 값표 흡입캠축설정위치에 따른 캠축위치와 밸브유지 값표 흡입캠축설정위치에 따른 캠축위치와 밸브유지 값3. OCV Duty3. OCV Duty3. OCV Duty3. OCV Duty

비교 차비교 차비교 차비교 차(1 #1)(1 #1)(1 #1)(1 #1)

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표 흡입캠축설정위치에 따른 캠축위치와 밸브유지 값표 흡입캠축설정위치에 따른 캠축위치와 밸브유지 값표 흡입캠축설정위치에 따른 캠축위치와 밸브유지 값표 흡입캠축설정위치에 따른 캠축위치와 밸브유지 값4. OCV Duty4. OCV Duty4. OCV Duty4. OCV Duty

비교 차비교 차비교 차비교 차(1 #2)(1 #2)(1 #2)(1 #2)

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단품 성능시험단품 성능시험단품 성능시험단품 성능시험2.2.2.2.

그림 그림 에 차시작품 샘플들의 와 밸브작동21. ~ 22. 2 OCV Hysterisis

에 대한 시험결과를 나타내었다Response time .

그림 차그림 차그림 차그림 차20. Hysterisis & Response time (2 #1)20. Hysterisis & Response time (2 #1)20. Hysterisis & Response time (2 #1)20. Hysterisis & Response time (2 #1)

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테스터벤치 구축 및 성능평가 시험테스터벤치 구축 및 성능평가 시험테스터벤치 구축 및 성능평가 시험테스터벤치 구축 및 성능평가 시험3. OCV3. OCV3. OCV3. OCV

가 테스터 벤치 설계 및 제작가 테스터 벤치 설계 및 제작가 테스터 벤치 설계 및 제작가 테스터 벤치 설계 및 제작....

엔진 동력계를 이용한 성능평가 시험으로부터 기존 의Denso Type OCV

와 지원기업에서 제작한 샘플에 대한 비교평가시험을 수행하였다 그러.

나 의 단품상태의 성능을 보다 세밀하게 측정하고 비교 평가해 볼OCV

수 있는 전용 테스트 벤치의 필요성이 대두되었다 또한 단순히 단품상.

태에서의 작동 성능을 엔진과 별개의 상태로 평가하는 것은 기초적인 자

료로서 활용될 수 있어도 양산 전에 완성차 업체에서 요구하는 제품 성,

능에 대응하기에는 다소 설득력을 가진 데이터로 제시하기에 부족하다.

이에 엔진과의 연계성을 확보하면서도 단품의 성능을 비교 평가해 볼 수

있는 테스트벤치를 설계하고 제작하여 엔진동력계 상태에서의 성능평가

방법에 준한 그리고 제품의 특성을 보다 정밀하고 다양하게 측정하고,

평가하는 작업을 수행할 수 있는 평가 장치를 구축하였다.

그림 테스터 벤치 개략도그림 테스터 벤치 개략도그림 테스터 벤치 개략도그림 테스터 벤치 개략도23. OCV23. OCV23. OCV23. OCV

우선 하드웨어적인 벤치설계를 위해 적용대상 차종인 세타엔진NF 2.0

을 로 하여 엔진내부에 피스톤과 커넥팅로드를 제거하고 모터를base

에 장착하여 엔진회전수를 모터로 제어하기 위한 작업을 수행Crankshaft

하였다 다음으로 에 공급되는 오일 온도의 상한치를 제어하기 위해. OCV

별도의 를 설치하여 냉각수 온도를 통해 오일 온도값Coolant Controller

의 상한을 제어하도록 설정하였다 그리고 각종 센서. (CMPS, CKPS,

로부터의 입력과 제어신호 출력을 위한OTS, Motor Encoder) Data

작업을 통해 기본적인 하드웨어 을 완료한 후 최종적으aquisition Setup ,

로 여러 가지 엔진상태에 대한 다양한 설정각도로 를 제어하였을OCV

경우 흡입캠축의 각도변화에 대응하여 가 원활한 제어OCV FEEDBACK

를 수행할 수 있는 소프트웨어적인 제어알고리즘을 구현하였다.

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사진 설계 제작된 테스트 벤치사진 설계 제작된 테스트 벤치사진 설계 제작된 테스트 벤치사진 설계 제작된 테스트 벤치4.4.4.4.

사진 테스트 벤치 구동용 제어 프로그램사진 테스트 벤치 구동용 제어 프로그램사진 테스트 벤치 구동용 제어 프로그램사진 테스트 벤치 구동용 제어 프로그램5.5.5.5.

사진 차시작품사진 차시작품사진 차시작품사진 차시작품6. OCV 26. OCV 26. OCV 26. OCV 2

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나 차시작품 테스트 벤치 성능평가 시험나 차시작품 테스트 벤치 성능평가 시험나 차시작품 테스트 벤치 성능평가 시험나 차시작품 테스트 벤치 성능평가 시험. 2. 2. 2. 2

차 시작품의 엔진 동력계 성능평가시험에서 출력 토크 연료소비율 등1 , ,

의 값이 기존제품과 비교했을 때 대체적으로 동등이상의 성능을 보여주

었으나 듀티값의 불안정 및 엔진과의 볼트 체결부위의 방향 불일, OCV

치 저항값의 편차 등 몇 가지 문제점을 내포하고 있었다, .

차 시작품의 경우 저항값의 변화를 알아보기 위한 방편으로 오일 베스2 ,

에 샘플들을 넣고 오일온도의 상승에 따라 의 저항값이 어떻게OCV OCV

변화하는 지를 먼저 비교해 보았다.

그림 온도에 따른 저항변화 비교그림 온도에 따른 저항변화 비교그림 온도에 따른 저항변화 비교그림 온도에 따른 저항변화 비교24. OCV24. OCV24. OCV24. OCV

의 작동제어에 있어 영향을 주는 변수들 오일온도 오일압력 듀티OCV ( , ,

비 작동전압 주파수 등 은 상당히 많으나 최종적으로 현재 밸브참조, , ) ,

각도와 설정각도의 차이를 보상하기 위한 제어동작인 의PWM duty ratio

변화량 증감에 있다 기본적으로 으로 제. PWM(Pulse Width Modulation)

어하지만 솔레노이드의 제어에 있어 보편화된 PID(Proportional

제어방식을 사용하게 된다 현재의 밸브위치를 알Integrated Derivative) .

고 있는 상태에서 설정된 밸브오버랩 각도 또는 흡기밸브가 열리는 위(

치 와 같아지기 위해 빠르게 제어되고 그 값을 일정하게 유지하는 것이) ,

요구된다 테스트 벤치를 통해 여러 가지 조건에서 다양하게 의 작. OCV

동상태를 테스트 해 볼 수 있지만 주요한 측정 요점은 얼마나 현재 상,

태를 지속적으로 잘 유지하는가 그리고 설정각의 변화에 얼마나 잘 대,

응하는가는 점일 것이다 기준이 되는 타입의 의 작동상태로. Denso OCV

부터 시작품들의 작동상태를 비교해서 평가하는 실험을 수행하였다.

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배기 밸브 개폐 시기

열림 각 : 224°

흡기 밸브 개폐 시기

열림 각 : 236°

최대 진각 최대 지각

그림그림그림그림 25.25.25.25. 엔진의 흡 배기 밸브 개폐 시기엔진의 흡 배기 밸브 개폐 시기엔진의 흡 배기 밸브 개폐 시기엔진의 흡 배기 밸브 개폐 시기····θθθθ

그림 테스트 사이클 및 구간별 밸브위치와 엔진회전수그림 테스트 사이클 및 구간별 밸브위치와 엔진회전수그림 테스트 사이클 및 구간별 밸브위치와 엔진회전수그림 테스트 사이클 및 구간별 밸브위치와 엔진회전수26. OCV26. OCV26. OCV26. OCV

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그림 에 엔진 흡 배기 밸브의 개폐 시기에 대한 각도를 표시하였고25 · ,

그림 에 테스트 벤치를 통해 의 성능을 비교평가하기 위한26 OCV OCV

기준 시험 사이클을 나타내었다 시험 사이클은 초기 엔진 아이들 회전.

수에 해당하는 에서부터 까지 구간으로 나누어 회전수680rpm 2000rpm 4

의 변화에 따른 의 거동특성을 측정하였다 매 엔진 회전수의 변화OCV .

에 따라 흡기 밸브의 설정각도 또한 변화를 주어 실제 엔진에서의 작동

상태를 모사하였다 초기 시험시 엔진오일 온도가 충분히 오를 때까지.

기다렸다가 오일온도가 이상이 되었을 때부터 시험을 시작하였고 총60° ,

반복 테스트 사이클 수는 회로 설정하였다50 .

그림 기존 에 대한 제어각도 편차그림 기존 에 대한 제어각도 편차그림 기존 에 대한 제어각도 편차그림 기존 에 대한 제어각도 편차27. Denso Type OCV (127. Denso Type OCV (127. Denso Type OCV (127. Denso Type OCV (1 ccccyyyyccccle Testle Testle Testle Test

Results)Results)Results)Results)

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그림 차시작품 에 대한 제어각도편차그림 차시작품 에 대한 제어각도편차그림 차시작품 에 대한 제어각도편차그림 차시작품 에 대한 제어각도편차28. 2 #1 (128. 2 #1 (128. 2 #1 (128. 2 #1 (1 ccccyyyyccccle Test Results)le Test Results)le Test Results)le Test Results)

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그림 기존 의 변화그림 기존 의 변화그림 기존 의 변화그림 기존 의 변화31. Denso type OCV Duty ratio (131. Denso type OCV Duty ratio (131. Denso type OCV Duty ratio (131. Denso type OCV Duty ratio (1 ccccyyyyccccle testle testle testle test

results)results)results)results)

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그림 차시작품 에 대한 변화그림 차시작품 에 대한 변화그림 차시작품 에 대한 변화그림 차시작품 에 대한 변화32. 2 #1 Duty ratio (132. 2 #1 Duty ratio (132. 2 #1 Duty ratio (132. 2 #1 Duty ratio (1 ccccyyyyccccle test results)le test results)le test results)le test results)

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에 대한 구간별 제어각도편차와 듀티값에 대한 평균1 Cycle Test OCV

값과 표준편차 그리고 신뢰구간 에서의 각각의 편차를 아래 표 표95% 5~

에 나타내었고 시각적으로 비교하기 위하여 그림 와 그림 에 그8 , 35 36

결과값을 도시하였다.

표 에 대한 구간별표 에 대한 구간별표 에 대한 구간별표 에 대한 구간별5. 1Cy5. 1Cy5. 1Cy5. 1Cyccccle Test OCV Dyty(%)le Test OCV Dyty(%)le Test OCV Dyty(%)le Test OCV Dyty(%)

표 시험구간별표 시험구간별표 시험구간별표 시험구간별 신뢰신뢰신뢰신뢰구간 에서의 편차구간 에서의 편차구간 에서의 편차구간 에서의 편차6. 95% Duty(%)6. 95% Duty(%)6. 95% Duty(%)6. 95% Duty(%)

표 에 대한 구간별 제어각도표 에 대한 구간별 제어각도표 에 대한 구간별 제어각도표 에 대한 구간별 제어각도7. 1 Cy7. 1 Cy7. 1 Cy7. 1 Cyccccle Test OCVle Test OCVle Test OCVle Test OCV

표 시험구간별표 시험구간별표 시험구간별표 시험구간별 신뢰신뢰신뢰신뢰구간 에서의 제어각도 편차구간 에서의 제어각도 편차구간 에서의 제어각도 편차구간 에서의 제어각도 편차8. 95%8. 95%8. 95%8. 95%

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그림그림그림그림 신뢰신뢰신뢰신뢰구간 에서의 편차구간 에서의 편차구간 에서의 편차구간 에서의 편차35. 95% Dyty(%) (135. 95% Dyty(%) (135. 95% Dyty(%) (135. 95% Dyty(%) (1 ccccyyyyccccle test results)le test results)le test results)le test results)

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그림그림그림그림 신뢰신뢰신뢰신뢰구간 에서의 제어각도 편차구간 에서의 제어각도 편차구간 에서의 제어각도 편차구간 에서의 제어각도 편차36. 95% (136. 95% (136. 95% (136. 95% (1 ccccyyyyccccle test results)le test results)le test results)le test results)

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그림 그림 에 기존 의 구간37~ 48 50Cycle (Denso type) OCV 2~4 Duty

및 제어각도에 대한 평균값과 편차를 나타내었다 도시된 값은 각. data

당 이 약 개의 로 측정된Cycle sampling time 100ms, 600 sampling data

값을 가지고 평균과 표준편차를 산출하여 신뢰구간 로 하였을 때95%

각 에서의 평균값과 평균값으로부터 이탈된 값의 분포를test cycle data

표시한 것이다.

그림 구간에서 위 와 제어각도편차그림 구간에서 위 와 제어각도편차그림 구간에서 위 와 제어각도편차그림 구간에서 위 와 제어각도편차 아래아래아래아래 분분분분포포포포37. 2 OCV Duty( ) ( ) (50Cy37. 2 OCV Duty( ) ( ) (50Cy37. 2 OCV Duty( ) ( ) (50Cy37. 2 OCV Duty( ) ( ) (50Cyccccle,le,le,le,

Denso)Denso)Denso)Denso)

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차차차차2 #1)2 #1)2 #1)2 #1)

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차차차차2 #12 #12 #12 #1xxxx))))

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차차차차2 #1)2 #1)2 #1)2 #1)

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차차차차2 #2)2 #2)2 #2)2 #2)

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차차차차2 #2)2 #2)2 #2)2 #2)

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차차차차2 #2)2 #2)2 #2)2 #2)

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차차차차2 #3)2 #3)2 #3)2 #3)

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차차차차2 #3)2 #3)2 #3)2 #3)

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차차차차2 #3)2 #3)2 #3)2 #3)

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다 결과 고찰다 결과 고찰다 결과 고찰다 결과 고찰....

차시작품의 의 경우 반복 사이클 테 트 중에 일부 구간에서 의o 2 #1 tm

도된 제어동작을 추종하지 못하는 문제점이 있었지만 와 의 경우, #2 #3

기존제품에 거의 필적하는 성능을 보여주었다 의 경우 변화율. #2 duty

에 있어 거의 편차가 없음을 보여주었는데 이것은 밸브의 작동에 있어,

서 다소 유연성이 떨어진 상태로 움직이는 것으로 유추해 볼 수 있다.

로부터 엔진상태에 따라 지령 받은 제어각도를 추종하기 위해서는ECU

가령 모드라고 할지라도 미소량의 가변이 생기는 것이 당연할 것이Hold

기 때문이다 의 경우에 있어서는 가장 기존제품의 성능에 근접하는. #3

경향을 보여주었다.

의 작동상태는 여러 가지 엔진 조건에 따라 지령각도에 얼마나o OCV

빠르게 근접해 가는가 하는 제어 추종성과 이러한 제어 추종성을 충족하

기 위한 제어 응답이 얼마나 큰 편차 없이 잘 유지되는가 하는 것이duty

주요 성능지표로서 이용될 수 있음을 확인하였다.

의 성능을 정도 높게 비교평가해 볼 수 있는 평가시스템을 구축o OCV

함으로써 단품상태의 성능평가로 알 수 없는 실제 엔진상태에서의 작동,

성능과 엔진동력계를 이용한 성능평가에서 찾아내기 힘든 밸브작동 성능

을 실엔진 상태와 모사된 평가시스템을 통해 개발제품의 반복 내구 작동

성능을 살펴보았다.

본 지원사업을 통해 시스템의 핵심부품인 의 밸브작동상태o CVVT OCV

를 평가 검증해 볼 수 있는 시스템을 개발하고 평가방법을 제시함으써/

지원기업으로 하여금 자체평가기술 기반을 마련하게 하고 밸브의 양산적

용에 활용할 수 있는 평가 를 제공하였다data .

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제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

선진제품에 대한 기술 경쟁력 배양-

제품의 성능평가 및 품질분석을 통한 대내 외 기술경쟁력 제고- ·

성능 검증을 통한 제품의 품질 경쟁력 확보-

제품 성능평가를 통한 자체 기술개발 능력 확보-

핵심부품 국산화에 따른 부품업체의 대내 외 위상제고- ·

자동차 메이커와의 엔진개발에 적극적으로 참여하여 신차개발에 적용-

및 기술 활용

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제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 활용계획제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 활용계획제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 활용계획제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 활용계획4 ,4 ,4 ,4 ,

제 절 기술지원의 달성 정도제 절 기술지원의 달성 정도제 절 기술지원의 달성 정도제 절 기술지원의 달성 정도1111

현재 활발히 적용되고 있는 시스템의 핵심부품인 를 국산화CVVT OCV

하여 적용하기 위해서는 엔진상태에서의 관련 성능평가 검증이 필수적인

사항이며 이에 그와 관련된 평가 분석 기술 및 성능비교 를 제공하, / data

기 위한 기술지원을 수행하였다 시작품의 성능을 정밀하게 평가하기 위.

한 테스트 벤치를 설계 및 제작하여 관련 시험 평가를 수행함으로써 지

원기업이 개발하고자하는 제품의 성능을 정도 높게 평가하고 비교해 볼

수 있는 시스템을 구축하였으며 지원기업이 양산하고자 하는 제품의 성,

능검증 로 활용할 수 있는 기반을 마련하였다 본 시스템을 통해 지data .

원기업에서 개발한 제품이 현재 적용되고 있는 제품에 견주어 충분히 실

용화 가능한 성능을 가지고 있음을 입증 할 수 있는 평가 를 확보data

하였다.

제 절 관련분야의 기술발전에의 기여도제 절 관련분야의 기술발전에의 기여도제 절 관련분야의 기술발전에의 기여도제 절 관련분야의 기술발전에의 기여도2222

현재 양산적용 제품으로의 적용 성능 평가 검증 및 분석- ,

향후 고차원적인 밸브 오버랩 제어기술 관련 제품개발에 적극 환용-

고비용 평가방법의 개선 및 신속한 관련 개발제품의 성능평가 방법-

제시

제 절 기술지원결과의 활용계획제 절 기술지원결과의 활용계획제 절 기술지원결과의 활용계획제 절 기술지원결과의 활용계획3333

현재 전량 수입되고 있는 제품의 국산화 및 수입 대체-

제품의 성능평가 및 품질 향상을 위한 성능 검증-

성능 평가 및 검증을 통한 제품의 자체 기술 개발-

신제품 응용 기술 개발-

완차업체의 신차 적용에 대응하는 제품 개발 및 성능 평가-

개발제품의 신속한 성능 평가 검증시스템-

다양한 시스템 조건에 따른 성능평가-

제품 평가 및 작동성능 베이스 구축- data

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자동차 용CVVT OCV(Oil Control Valve) 에 대한 설계 …-3-기술지원성과요약서...

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Transcript of 자동차 용CVVT OCV(Oil Control Valve) 에 대한 설계 …-3-기술지원성과요약서...