기능 조건, 일반
• 엔진 구동 중
ME 컨트롤 유닛(N3/10)은 크랭크 샤프트 홀 센서(B70)의 신호를 평가하여 엔진 회전을 감지합니다. ME 컨트롤 유닛이 크랭크 샤프트 홀 센서의 신호를 직접 판독합니다.
캠샤프트 조정, 일반
캠샤프트 조정 기능을 이용해 캠샤프트 두 개를 단계 없이 최대 40° CKA(crank angle)까지 "조기" 그리고 "지연" 조절할 수 있습니다. 따라서 가스 교환 시 밸브 오버랩을 폭넓게 변경할 수 있습니다.
이를 통해 엔진 토크가 최적화되고 배출 양상이 개선됩니다.
밸브 오버랩
배기 밸브가 닫히기 전에 흡기 밸브가 열립니다.
ME 컨트롤 유닛은 캠샤프트 조정 전환을 위해 다음 신호를 평가합니다.
• 흡기 캠샤프트 위치
흡기 캠샤프트 홀 센서(B6/15)
• 배기 캠샤프트 위치
배기 캠샤프트 홀 센서(B6/16)
• 냉각수 온도
냉각수 온도 센서(B11/4)
• 엔진 부하
배기가스 터보차저 하류 압력 및 온도 센서(B28/17)
• 엔진 속도
크랭크 샤프트 홀 센서
• 엔진오일레벨
엔진 오일 주입 레벨 센서(B40/6)
• 오일 압력 및 오일 온도
엔진 오일 압력 및 온도 센서(B149/1)
기능 절차는 다음과 같은 항목으로 설명되어 있습니다.
• 캠샤프트 조정 승인
• 오일 압력
• 조정
• 조정 범위
• 시동 위치
• 밸브 오버랩
• 캠샤프트 위치 감지
• 진단
• 흡기 캠샤프트 밸브 리프트 전환
캠샤프트 조정 승인
ME 컨트롤 유닛이 엔진 속도와 엔진 오일 온도에 따라 캠샤프트 조정을 승인합니다.
ME 컨트롤 유닛이 다양한 주행 정보(예: 냉각수 온도, 시간, 엔진 부하) 및 저장된 온도 모델에 따라 엔진 오일 온도를 결정합니다.
엔진 오일이 뜨거운 상태에서도 캠샤프트 조정에 필요한 오일 압력(> 1.5 bar)이 충분하게 공급되어야 하므로, 엔진 오일 온도가 중요합니다.
흡기 캠샤프트와 비교하여 속도가 보다 높은 경우 배기 캠샤프트 조정이 승인됩니다. 이로써 오일 압력 레벨이 낮은 경우에도 배기 시 잠금 위치는 캠샤프트의 "지연" 작용하는 반응 토크와 반대로 설정됩니다. 이를 지원하기 위해 각 캠샤프트 포지셔너마다 하나의 리턴 스프링이 배치되어 있습니다.
양 캠샤프트가 조정될 경우 배기 캠샤프트의 조정이 지연됩니다(나중에 조정됨). 이로써 오일 공급 문제가 방지되고 잠금 장치 메커니즘의 기능이 보장됩니다.
다음 조건에서 부하에 따라 캠샤프트 조정이 승인됩니다.
• 엔진 오일 온도가 80 °C일 때 약 600/min부터
• 엔진 오일 온도(흡입면)가 120 °C일 때 약 800/min부터
• 엔진 오일 온도(배기면)가 120 °C일 때 약 1,050/min부터
오일 압력
오일이 충분히 공급되고 필요한 경우 오일 압력이 낮아지도록(연료 절감), 엔진 오일 펌프 밸브(Y130)에 의해 오일 압력이 조절됩니다.
조정
ME 컨트롤 유닛은 흡기 캠샤프트 서보 솔레노이드(Y49/1)와 배기 캠샤프트 서보 솔레노이드(Y49/2)를 펄스폭 변조 신호로 작동합니다. 컨트롤 플런저는 특성곡선에 따른 점멸비에 의해 조정됩니다. 컨트롤 피스톤 위치에 따라 캠샤프트 포지셔너의 오일 주입량(유압 오일)이 제어됩니다. 캠샤프트 포지셔너에서 캠샤프트와 고정 연결된 베인식 피스톤이 유압 오일에 의해 회전합니다.
조정 범위
• 흡기 캠샤프트: 상사점(TDC(Top Dead Center)) 이전 4° CKA부터, 상사점 이후 36° CKA까지(흡입구 열림)
• 배기 캠샤프트: 상사점 이전 25° °CKA부터 상사점 이후 15° CKA까지(배기구 닫힘)
시동 위치
• 흡기 캠샤프트: 상사점 이후 36 °CKA(흡입구 열림)
• 배기 캠샤프트: 상사점 이전 25 °CKA(배기구 닫힘)
시동 시 캠샤프트는 지정된 위치에 캐치 볼트로 고정되어 있습니다(잠겨 있음). 이 시동 위치는 흡기 캠샤프트 및 배기 캠샤프트 서보 솔레노이드가 처음 작동될 때 유압식으로 해제됩니다.
예: 흡기 캠샤프트 포지셔너의 오일 흐름 |
1/2 | 컨트롤 플런저 |
A | 지연 조절을 위한 오일 저장소 |
B | 조기 조절을 위한 오일 저장소 |
C | 흡기 캠샤프트의 유압 오일 |
D | 회전 방향 |
P07.10-2011-75
밸브 오버랩
엔진 속도가 낮고 엔진 부하가 작을 때, 내부 배기가스 재순환 장치를 위해 ME 컨트롤 유닛이 밸브 오버랩을 크게 설정합니다. 이때 산소 함유량이 적은 배기가스가 아직 실린더에 있기 때문에 소량의 외부 가스가 흡입됩니다. 이로 인해 연소 온도가 낮아지고 질소산화물(NOX) 형성이 감소됩니다.
흡입된 에어 매스가 아직 남아 있는 배기가스 양만큼 감소됩니다. ME 컨트롤 유닛은 이에 따라 분사 시간을 단축합니다.
배기 캠샤프트가 상사점 이전 최대 크랭크 각도까지(조기) 조절되고, 흡기 캠샤프트가 상사점 이후 최대 크랭크 각도까지(지연) 조절되면, 가스 교환 시 밸브 오버랩이 최소화됩니다. 외부 가스량이 증가하면 엔진 토크 및 엔진 출력이 높아집니다.
캠샤프트 위치 감지
흡기 캠샤프트 홀 센서 및 배기 캠샤프트 홀 센서가 캠샤프트 위치를 감지하여 ME 컨트롤 유닛으로 전송합니다. 캠샤프트 전방에 장착되어 있는 펄스 휠의 위치를 감지하여 위치를 파악합니다.
예: 흡기 캠샤프트 조절 |
1 | 컨트롤 밸브 |
1/1 | 밸브 바디 |
1/2 | 컨트롤 플런저 |
1/3 | 리셋 스프링 |
2 | 캠샤프트 액추에이터 |
3 | 흡기 캠샤프트 |
Y49/1 | 흡기 캠샤프트 서보 솔레노이드 |
P07.10-2022-76
예: 흡기 캠샤프트 포지셔너 |
2/1 | 캐치 볼트 |
2/2 | 리프 스프링이 있는 실링 스트립 |
2/3 | 압축 스프링 |
2/4 | 베인식 피스톤 |
2/5 | 구동 기어 |
2/6 | 커버 |
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진단
ME 컨트롤 유닛은 캠샤프트 조정 기능을 진단할 때 엔진 시동 시 캠샤프트가 시작 위치에 있는지, 엔진이 잠시 구동된 후 요청에 따라 조정되었는지를 점검합니다. 또한 캠샤프트 서보 솔레노이드의 최종 단계 오류(ME 컨트롤 유닛) 및 캠샤프트 홀 센서의 결함이 감지됩니다.
흡기 캠샤프트 밸브 리프트 전환
밸브 리프트 전환 시 특성곡선에 따라 흡기 캠샤프트의 캠이 두 단계 전환합니다.
캠샤프트가 보다 짧은 리프트로 전환되면 흡기 밸브가 조기에 닫힙니다. 이를 통해 부분 부하 범위의 가스 교환이 최적화됩니다. 보다 작은 캠 리프트로의 밸브 리프트 전환은 속도 범위 1,000 ~ 4,000/분에서 실행됩니다.
ME 컨트롤 유닛은 밸브 리프트 전환을 위해 다음과 같은 부품을 펄스폭 변조 신호로 작동합니다.
• 실린더 1 및 2 흡입구 CAMTRONIC 액추에이터(Y49/19)
• 실린더 3 및 4 흡입구 CAMTRONIC 액추에이터(Y49/20)
• 실린더 5 및 6 흡입구 CAMTRONIC 액추에이터(Y49/21)
이때 해당 액추에이터 코일에 전원이 공급되고 태핏은 캠샤프트의 해당 곡선부로 이동합니다. 캠샤프트가 회전하고 곡선부가 형성되면 캠샤프트가 축방향으로 이동하고 보다 작은 캠은 흡기 밸브에 작용합니다.
곡선부가 융기하면 태핏이 다시 초기 위치로 되돌아갑니다.
긴 리프트의 캠샤프트를 리셋하기 위해 두 번째 태핏이 해당 곡선부로 이동하고 동일한 방식으로 리셋이 진행됩니다.
태핏의 위치 결정은 각 액추에이터의 내장된 홀 센서를 통해 이루어지며, 이 액추에이터는 밸브 리프트 전환을 위해 신호를 ME 컨트롤 유닛으로 전송합니다.
P05.20-2453-07
예: 좌측에서 본 흡기 캠샤프트 |
Y49/19 | 실린더 1 및 2 흡입구 CAMTRONIC 액추에이터 | N2 | 실린더 2 캠피스 | |
Y49/20 | 실린더 3 및 4 흡입구 CAMTRONIC 액추에이터 | N3 | 실린더 3 캠피스 | |
Y49/21 | 실린더 5 및 6 흡입구 CAMTRONIC 액추에이터 | N4 | 실린더 4 캠피스 | |
Hf | 평평한 리프트 곡선의 캠 | N5 | 실린더 5 캠피스 | |
Hs | 경사진 리프트 곡선의 캠 | N6 | 실린더 6 캠피스 | |
K | 곡선부 | S | 태핏 | |
N1 | 실린더 1 캠피스 |
참조 문서
- gf0770p9998mrt 직접 분사 방식 가솔린 분사 및 점화 시스템 부품 개요