JP6829587B2 - Ｅｇｒ装置が備えられたエンジンシステムとその制御方法 - Google Patents
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Description
本発明はＥＧＲ装置が備えられたエンジンシステムとその制御方法に係り、より詳しくは再循環ガスの流量を正確に測定し、制御できるＥＧＲ装置が備えられたエンジンシステムとその制御方法に関する。
自動車のエンジンは外部から流入する空気を燃料と適切な比率で混合し燃焼させて動力を発生させる。
エンジンの駆動により動力を発生させる過程で燃焼のために外部の空気を充分に供給してこそ所望する出力と燃焼効率が得られる。これのため、エンジンの燃焼効率を高めるために燃焼用空気を過給させる装置としてターボチャージャ（ｔｕｒｂｏｃｈａｒｇｅｒ）が採用されている。
通常ターボチャージャはエンジンから排出される排気ガスの圧力を利用してタービンを回した後、その回転力を利用して燃焼室に高圧の空気を供給してエンジンの出力を高める装置である。ターボチャージャはディーゼルエンジンとガソリンエンジンのどちらにも適用されている。
また、排気ガスに含まれている窒素酸化物（ｎｉｔｒｏｕｓ ｏｘｉｄｅ、ＮＯｘ）は主な大気汚染物質として規制されており、このようなＮＯｘの排出を減らすための多くの研究が進められている。
エンジンの駆動により動力を発生させる過程で燃焼のために外部の空気を充分に供給してこそ所望する出力と燃焼効率が得られる。これのため、エンジンの燃焼効率を高めるために燃焼用空気を過給させる装置としてターボチャージャ（ｔｕｒｂｏｃｈａｒｇｅｒ）が採用されている。
通常ターボチャージャはエンジンから排出される排気ガスの圧力を利用してタービンを回した後、その回転力を利用して燃焼室に高圧の空気を供給してエンジンの出力を高める装置である。ターボチャージャはディーゼルエンジンとガソリンエンジンのどちらにも適用されている。
また、排気ガスに含まれている窒素酸化物（ｎｉｔｒｏｕｓ ｏｘｉｄｅ、ＮＯｘ）は主な大気汚染物質として規制されており、このようなＮＯｘの排出を減らすための多くの研究が進められている。
排気ガス再循環（ｅｘｈａｕｓｔ ｇａｓ ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ、ＥＧＲ）システムは有害排気ガス低減のため車両に装着されるシステムである。一般に、ＮＯｘは混合器内の空気比率が高いため、良好な燃焼のとき増加する。したがって、排気ガス再循環システムはエンジンから排出される排気ガスの一部（例えば５〜２０％）を再び混合器に混ぜて混合器内の酸素量を減らし、燃焼を妨害してＮＯｘの発生を抑制するシステムである。ガソリンエンジンの排気ガス再循環（ｅｘｈａｕｓｔ ｇａｓ ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ、ＥＧＲ）システムは燃費改善のため車両に装着されるシステムである。排気ガス再循環システムにより低速／低負荷領域でポンピングロスを低減させることができ、中速／中負荷領域で燃焼室の温度低減による点火時期を進角させることができるため、車両の燃費を改善することができる。
代表的な排気ガス再循環システムとして低圧ＥＧＲ（ＬＰ−ＥＧＲ ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｅｘｈａｕｓｔ ｇａｓ ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置がある。低圧ＥＧＲ装置はターボチャージャのタービンを通過した排気ガスをコンプレッサ前段の吸気通路に再循環させる。
代表的な排気ガス再循環システムとして低圧ＥＧＲ（ＬＰ−ＥＧＲ ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｅｘｈａｕｓｔ ｇａｓ ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置がある。低圧ＥＧＲ装置はターボチャージャのタービンを通過した排気ガスをコンプレッサ前段の吸気通路に再循環させる。
従来技術による排気ガス再循環システムはターボチャージャが作動中である時はタービンとコンプレッサの回転力によって再循環ガスをエンジンの燃焼室に供給する。
しかし、ターボチャージャが作動しない時はコンプレッサ前段に負圧（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）がほぼ発生しないため、別の差圧生成バルブの使用を検討している。しかし、このような差圧生成バルブが装着されると、車両の製造原価が増加する問題が発生する。
また、再循環ガス量を調節するＥＧＲバルブの前段と後段の圧力差を検出する差圧センサが備えられるが、低速／低負荷領域でＥＧＲバルブの前段と後段の圧力差が小さいためＥＧＲ（ｅｘｈａｕｓｔ ｇａｓ ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）制御の精密度が落ちる。
したがって、正確に再循環ガス量を調節することができず、燃焼安定性を確保することができないため、点火時期を進角させることができず、車両の燃費を改善することが難しいという問題が発生する。
しかし、ターボチャージャが作動しない時はコンプレッサ前段に負圧（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）がほぼ発生しないため、別の差圧生成バルブの使用を検討している。しかし、このような差圧生成バルブが装着されると、車両の製造原価が増加する問題が発生する。
また、再循環ガス量を調節するＥＧＲバルブの前段と後段の圧力差を検出する差圧センサが備えられるが、低速／低負荷領域でＥＧＲバルブの前段と後段の圧力差が小さいためＥＧＲ（ｅｘｈａｕｓｔ ｇａｓ ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）制御の精密度が落ちる。
したがって、正確に再循環ガス量を調節することができず、燃焼安定性を確保することができないため、点火時期を進角させることができず、車両の燃費を改善することが難しいという問題が発生する。
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであって、別の差圧センサとＥＧＲバルブを使用せず再循環ガス量を正確に制御できるＥＧＲ装置が備えられたエンジンシステムを提供することを目的とする。
また他の目的は、正確な再循環ガス量の制御により燃焼安定性と車両の燃費を改善できるＥＧＲ装置が備えられたエンジンシステムを提供することにある。
また他の目的は、正確な再循環ガス量の制御により燃焼安定性と車両の燃費を改善できるＥＧＲ装置が備えられたエンジンシステムを提供することにある。
上述した目的を達成するための本発明のＥＧＲ装置が備えられたエンジンシステムは、燃料の燃焼によって駆動力を発生させる多数の燃焼室を含むエンジンと、前記燃焼室に供給される吸気ガスが流入される吸気ラインと、前記燃焼室から排出される排気ガスが流れる排気ラインと、前記排気ラインに備えられ前記燃焼室から排出される排気ガスによって回転するタービンと前記吸気ラインに備えられ前記タービンと連動して回転し、外気を圧縮するコンプレッサを含むターボチャージャと、前記排気ラインから分岐して前記吸気ラインに合流する再循環ライン、前記再循環ラインに設けられ、再循環ガス量を測定し、調節する流量調節装置と、前記再循環ラインに設けられ、再循環ガスの圧力を測定する圧力センサを含むＥＧＲ装置を含むことを特徴とする。
前記流量調節装置は、動力を発生させる駆動モータと、前記駆動モータの回転軸に設けられて前記再循環ラインを流れる再循環ガスによって回転するか、または前記駆動モータの動力によって回転するフラップと、前記フラップの回転速度を感知する速度センサを含むことを特徴とする。
前記フラップは前記再循環ラインを流れる再循環ガスの流動方向に垂直に備えられることを特徴とする。
前記駆動モータの回転軸は前記再循環ラインの内周面の半径方向の外側に位置することを特徴とする。
車両の運転情報を感知する運転情報感知部と、前記運転情報に応じて前記流量調節装置を制御する制御器をさらに含むことを特徴とする。
前記制御器は、前記運転情報から運転領域が前記ＥＧＲ装置の使用領域でないと判断されると、前記フラップが前記再循環ラインを流れる再循環ガスの流動方向の逆方向に回転するように制御することを特徴とする。
前記制御器は前記運転情報から運転領域が前記ＥＧＲ装置の使用領域であると判断されると、前記圧力センサで測定された再循環ガスの圧力と前記速度センサから算出されたフラップの回転速度から再循環ガス量を算出し、算出された再循環ガス量と目標ＥＧＲ率に応じて前記フラップが前記再循環ラインを流れる再循環ガスの流動方向と同じ方向に回転するように制御することを特徴とする。
前記吸気ラインを流れる新気の湿度を測定する湿度センサをさらに含み、前記制御器は前記湿度センサで測定された新気の湿度に応じて前記フラップの回転速度を補償し得ることを特徴とする。
また、本発明は、エンジンと、前記エンジンから排出される排気ガスの一部を前記エンジンの燃焼室に再供給するＥＧＲ装置を含むエンジンシステムの制御方法において、運転情報感知部によって運転情報を検出する段階と、制御器によって前記運転情報からＥＧＲ装置の使用領域であるか否かを判断する段階と、前記制御器によって前記ＥＧＲ装置の使用領域に応じて前記ＥＧＲ装置の流量調節装置の動作を制御する段階を含むことを特徴とする。
前記制御する段階は前記ＥＧＲ装置の使用領域であれば、前記ＥＧＲ装置の再循環ラインに備えられた圧力センサによって前記再循環ラインを流れる排気ガスの圧力を測定する段階と、速度センサによって前記流量調節装置の駆動モータの回転軸に設けられたフラップの回転速度を測定する段階と、前記制御器によって前記排気ガスの圧力と前記フラップの回転速度から再循環ガス量を算出する段階と、前記制御器によって前記再循環ガス量と目標ＥＧＲ率に応じて前記流量調節装置の駆動モータの回転軸に設けられたフラップが再循環ラインを流れる排気ガスの流動方向と同じ方向に回転するように制御する段階を含むことを特徴とする。
前記制御する段階は、前記ＥＧＲ装置の使用領域でなければ、前記ＥＧＲ装置の再循環ラインに備えられた圧力センサによって前記再循環ラインを流れる排気ガスの圧力を測定する段階と、速度センサによって前記流量調節装置の駆動モータの回転軸に設けられたフラップの回転速度を測定する段階と、前記制御器によって前記排気ガスの圧力と前記フラップの回転速度から再循環ガス量を算出する段階と、前記制御器によって前記再循環ガス量に応じて前記流量調節装置の駆動モータの回転軸に設けられたフラップが再循環ラインを流れる排気ガスの流動方向と逆方向に回転するように制御する段階を含むことを特徴とする。
本発明によれば、再循環ラインに備えられる流量調節装置により再循環ガス量を正確に測定し、調節することができる。
また、再循環ガス量を正確に制御できるため燃焼安定性を確保して燃費を改善することができる。
さらに、別の差圧生成バルブ、差圧センサ、およびＥＧＲバルブを削除できるため車両の製造原価を節減することができる。
また、再循環ガス量を正確に制御できるため燃焼安定性を確保して燃費を改善することができる。
さらに、別の差圧生成バルブ、差圧センサ、およびＥＧＲバルブを削除できるため車両の製造原価を節減することができる。
以下、本発明の実施形態によるＥＧＲ装置が備えられたエンジンシステムについて添付した図面を参照して詳細に説明する。
図１はＥＧＲ装置が備えられたエンジンシステムの構成を示した概念図である。図２はＥＧＲ装置が備えられたエンジンシステムの構成を示したブロック図である。
図１および図２に示すように、本発明のＥＧＲ装置が備えられたエンジンシステムは、エンジン２０、ターボチャージャ７０、インタークーラ１６、ＥＧＲ装置（ｅｘｈａｕｓｔ ｇａｓ ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ａｐｐａｒａｔｕｓ）５０、運転情報感知部８０、および制御器９０を含む。
エンジン２０は燃料の燃焼によって駆動力を発生させる多数の燃焼室２１を含む。エンジン２０には燃焼室２１に供給される吸気ガスが流れる吸気ライン１０と、燃焼室２１から排出される排気ガスが流れる排気ライン３０が備えられる。
排気ライン３０には燃焼室２１から排出される排気ガスに含まれている各種有害物質を浄化させる排気ガス浄化装置６０が備えられる。排気ガス浄化装置６０は、窒素酸化物を浄化するためのＬＮＴ（ｌｅａｎ ＮＯｘ ｔｒａｐ）、ディーゼル酸化触媒（ｄｉｅｓｅｌ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｃａｔａｌｙｓｔ）およびディーゼル煤煙フィルタ（ｄｉｅｓｅｌ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｆｉｌｔｅｒ）を含む。
図１はＥＧＲ装置が備えられたエンジンシステムの構成を示した概念図である。図２はＥＧＲ装置が備えられたエンジンシステムの構成を示したブロック図である。
図１および図２に示すように、本発明のＥＧＲ装置が備えられたエンジンシステムは、エンジン２０、ターボチャージャ７０、インタークーラ１６、ＥＧＲ装置（ｅｘｈａｕｓｔ ｇａｓ ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ａｐｐａｒａｔｕｓ）５０、運転情報感知部８０、および制御器９０を含む。
エンジン２０は燃料の燃焼によって駆動力を発生させる多数の燃焼室２１を含む。エンジン２０には燃焼室２１に供給される吸気ガスが流れる吸気ライン１０と、燃焼室２１から排出される排気ガスが流れる排気ライン３０が備えられる。
排気ライン３０には燃焼室２１から排出される排気ガスに含まれている各種有害物質を浄化させる排気ガス浄化装置６０が備えられる。排気ガス浄化装置６０は、窒素酸化物を浄化するためのＬＮＴ（ｌｅａｎ ＮＯｘ ｔｒａｐ）、ディーゼル酸化触媒（ｄｉｅｓｅｌ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｃａｔａｌｙｓｔ）およびディーゼル煤煙フィルタ（ｄｉｅｓｅｌ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｆｉｌｔｅｒ）を含む。
煤煙 煤煙 煤煙
ターボチャージャ７０は吸気ライン１０を介して流入する吸気ガス（外気＋再循環ガス）を圧縮して燃焼室２１に供給する。ターボチャージャ７０は排気ライン３０に備えられ燃焼室２１から排出される排気ガスによって回転するタービン７２、およびタービン７２と連動して回転し、吸気ガスを圧縮するコンプレッサ７４を含む。
ＥＧＲ装置５０は、再循環ライン５２、ＥＧＲクーラ５６、および流量調節装置１００を含む。
再循環ライン５２はターボチャージャ７０の後段の排気ライン３０から分岐されて吸気ライン１０に合流する。ＥＧＲクーラ５６はＥＧＲライン５２に配置され、再循環ライン５２を流れる排気ガスを冷却させる。流量調節装置１００は再循環ライン５２に設けられて再循環ライン５２を流れる再循環ガス量を調節する。ここで、再循環ライン５２を介して吸気ライン１０に供給される排気ガスを再循環ガスという。図３に示す通り、流量調節装置１００は動力を発生させる駆動モータ１１０、駆動モータ１１０の回転軸１２０に設けられ再循環ラインを流れる再循環ガスによって回転したり駆動モータ１１０の動力によって回転するフラップ１３０を含む。このとき、流量調節装置１００はフラップ１３０の回転速度を感知する速度センサ１４０をさらに含む。
ターボチャージャ７０は吸気ライン１０を介して流入する吸気ガス（外気＋再循環ガス）を圧縮して燃焼室２１に供給する。ターボチャージャ７０は排気ライン３０に備えられ燃焼室２１から排出される排気ガスによって回転するタービン７２、およびタービン７２と連動して回転し、吸気ガスを圧縮するコンプレッサ７４を含む。
ＥＧＲ装置５０は、再循環ライン５２、ＥＧＲクーラ５６、および流量調節装置１００を含む。
再循環ライン５２はターボチャージャ７０の後段の排気ライン３０から分岐されて吸気ライン１０に合流する。ＥＧＲクーラ５６はＥＧＲライン５２に配置され、再循環ライン５２を流れる排気ガスを冷却させる。流量調節装置１００は再循環ライン５２に設けられて再循環ライン５２を流れる再循環ガス量を調節する。ここで、再循環ライン５２を介して吸気ライン１０に供給される排気ガスを再循環ガスという。図３に示す通り、流量調節装置１００は動力を発生させる駆動モータ１１０、駆動モータ１１０の回転軸１２０に設けられ再循環ラインを流れる再循環ガスによって回転したり駆動モータ１１０の動力によって回転するフラップ１３０を含む。このとき、流量調節装置１００はフラップ１３０の回転速度を感知する速度センサ１４０をさらに含む。
このとき、フラップ１３０は再循環ラインを流れる循環ガスの流動方向に垂直に備えられ、駆動モータ１１０の回転軸１２０は再循環ラインの内周面の半径方向の外側に位置するため、再循環ガスの流動によるフラップ１３０の摩擦抵抗が最小化され、再循環ガス量を正確に測定することができる。
速度センサ１４０により測定されたフラップ１３０の回転速度と後述する圧力センサ５８により測定された再循環ラインの圧力から再循環ラインを流れる再循環ガス量を測定することができる。このとき、フラップ１３０の回転速度と再循環ラインの圧力から再循環ガス量を測定する方法は公知の流量計により測定する原理と同様であるため具体的な説明は省略する。
このように、フラップ１３０の回転速度と再循環ラインの圧力から再循環ラインを流れる再循環ガス量を正確に測定できるため、再循環ガス量とＥＧＲ率を正確に制御することができる。再循環ガス量を正確に測定するほどＥＧＲ率を増加させ得るため、点火時期進角により燃費を改善することができる。
速度センサ１４０により測定されたフラップ１３０の回転速度と後述する圧力センサ５８により測定された再循環ラインの圧力から再循環ラインを流れる再循環ガス量を測定することができる。このとき、フラップ１３０の回転速度と再循環ラインの圧力から再循環ガス量を測定する方法は公知の流量計により測定する原理と同様であるため具体的な説明は省略する。
このように、フラップ１３０の回転速度と再循環ラインの圧力から再循環ラインを流れる再循環ガス量を正確に測定できるため、再循環ガス量とＥＧＲ率を正確に制御することができる。再循環ガス量を正確に測定するほどＥＧＲ率を増加させ得るため、点火時期進角により燃費を改善することができる。
図１および図２に示す通り、インタークーラ１６は吸気ライン１０を介して流入する吸気ガスを冷却水との熱交換により冷却させる。つまり、ターボチャージャ７０によって圧縮された吸気ガスは温度が高くなり膨張するため、燃焼室２１に供給される吸気ガスの酸素密度が低くなり、これによって、エンジン２０で要求するトルクを出力することが難しい。したがって、インタークーラ１６により吸気ガスを冷却させて吸気ガスの密度を増加させてエンジン２０の燃焼効率を向上させる。
制御器９０はエンジン２０、ターボチャージャ７０、ＥＧＲバルブ５４および流量調節装置１００の動作を制御する。
このため、制御器９０は設定されたプログラムによって作動する一つ以上のプロセッサに備えられ、設定されたプログラムは本発明の実施形態によるエンジン制御方法の各段階を行うようになっている。
制御器９０はエンジン２０、ターボチャージャ７０、ＥＧＲバルブ５４および流量調節装置１００の動作を制御する。
このため、制御器９０は設定されたプログラムによって作動する一つ以上のプロセッサに備えられ、設定されたプログラムは本発明の実施形態によるエンジン制御方法の各段階を行うようになっている。
運転情報感知部８０は運転情報を感知し、感知された運転情報は制御器９０に伝送される。運転情報はエンジンの吸気温度、冷却水温度、車速、およびエンジン負荷を含む。
制御器９０は、運転情報感知部８０で感知される運転情報に応じて流量調節装置１００の動作を制御する。
具体的には、制御器９０は運転情報から車両の運転領域がＥＧＲ装置の使用領域である否かを判断する。
仮に、ＥＧＲ装置５０の使用領域でなければ、制御器９０はフラップ１３０が再循環ライン５２を流れる再循環ガスの流動方向の逆方向に回転するように制御する。
このように、フラップ１３０が再循環ガスの流動方向と逆方向に回転すると、再循環ライン５２を流れる再循環ガスが吸気ライン１０に流入されなくなる。したがって、別のＥＧＲバルブを除去することができ、車両の製造原価を節減することができる。
制御器９０は圧力センサ５８により測定された再循環ガス圧力に応じてフラップ１３０の回転速度を制御する。
制御器９０は、運転情報感知部８０で感知される運転情報に応じて流量調節装置１００の動作を制御する。
具体的には、制御器９０は運転情報から車両の運転領域がＥＧＲ装置の使用領域である否かを判断する。
仮に、ＥＧＲ装置５０の使用領域でなければ、制御器９０はフラップ１３０が再循環ライン５２を流れる再循環ガスの流動方向の逆方向に回転するように制御する。
このように、フラップ１３０が再循環ガスの流動方向と逆方向に回転すると、再循環ライン５２を流れる再循環ガスが吸気ライン１０に流入されなくなる。したがって、別のＥＧＲバルブを除去することができ、車両の製造原価を節減することができる。
制御器９０は圧力センサ５８により測定された再循環ガス圧力に応じてフラップ１３０の回転速度を制御する。
一方、ＥＧＲ装置５０の使用領域であれば、制御器９０はフラップ１３０が再循環ライン５２を流れる再循環ガスの流動方向と同じ方向に回転するように制御する。
このとき、制御器９０は圧力センサ５８で測定された再循環ガスの圧力と速度センサ１４０で測定されたフラップ１３０の回転速度から再循環ガス量を算出し、再循環ガス量と目標ＥＧＲ率に応じてフラップ１３０の回転速度を制御する。ここで、ＥＧＲ率はエンジンに流入する全体空気量（新気＋再循環ガス）のうち排気ガス再循環システムを介してエンジンに流入する再循環ガス量が占める比率を意味する。
例えば、制御器は再循環ガス量が多ければフラップ１３０が早く回転するように制御し、再循環ガス量が少なければフラップ１３０が遅く回転するように制御する。または、制御器は目標ＥＧＲ率が大きいとフラップ１３０が早く回転するように制御し、目標ＥＧＲ率が小さいとフラップ１３０が遅く回転するように制御する。
このとき、制御器９０は圧力センサ５８で測定された再循環ガスの圧力と速度センサ１４０で測定されたフラップ１３０の回転速度から再循環ガス量を算出し、再循環ガス量と目標ＥＧＲ率に応じてフラップ１３０の回転速度を制御する。ここで、ＥＧＲ率はエンジンに流入する全体空気量（新気＋再循環ガス）のうち排気ガス再循環システムを介してエンジンに流入する再循環ガス量が占める比率を意味する。
例えば、制御器は再循環ガス量が多ければフラップ１３０が早く回転するように制御し、再循環ガス量が少なければフラップ１３０が遅く回転するように制御する。または、制御器は目標ＥＧＲ率が大きいとフラップ１３０が早く回転するように制御し、目標ＥＧＲ率が小さいとフラップ１３０が遅く回転するように制御する。
一般に、吸気ライン１０を介して流入する外気の圧力は大気圧程度の水準を維持する。したがって、流量調節装置１００の前段に設けられた圧力センサ５８で測定された再循環ガスの圧力により流量調節装置１００の前段と後段の差圧が検出できる。したがって、圧力センサ５８により測定された再循環ガス圧力だけで流量調節装置１００によって供給される再循環ガス量を調節できる。
一方、本発明の実施形態によるエンジンシステムは、吸気ライン１０に設けられる湿度センサ５９をさらに含む。湿度センサ５９で測定された外気の湿度は制御器９０に伝送される。
制御器９０は湿度センサ５９で測定された外気の湿度によりＥＧＲ率を補償することができる。例えば、湿度センサ５９で測定された外気の湿度が設定湿度以上であれば外気の湿度に応じてＥＧＲ率を減少させる。
一方、本発明の実施形態によるエンジンシステムは、吸気ライン１０に設けられる湿度センサ５９をさらに含む。湿度センサ５９で測定された外気の湿度は制御器９０に伝送される。
制御器９０は湿度センサ５９で測定された外気の湿度によりＥＧＲ率を補償することができる。例えば、湿度センサ５９で測定された外気の湿度が設定湿度以上であれば外気の湿度に応じてＥＧＲ率を減少させる。
以下、本発明のエンジンシステムの制御方法について添付した図面を参照して詳細に説明する。
図４は本発明の実施形態によるＥＧＲ装置が備えられたエンジンシステムの制御方法を示したフローチャートである。
図４に示す通り、運転情報感知部８０はエンジンの吸気温度、冷却水温度、車速、エンジン速度およびエンジン負荷を含む運転情報を感知する（Ｓ１０）。運転情報感知部８０で感知された運転情報は制御器９０に伝送される。制御器９０は運転情報から車両の運転領域がＥＧＲ装置の使用領域であるか否かを判断する（Ｓ２０）。例えば、一般的なガソリンエンジンの場合、エンジン速度が１，０００〜４，０００ｒｐｍの範囲内でエンジン速度（ｒｐｍ）とエンジン負荷によるＥＧＲ率（ＥＧＲ ｒａｔｉｏ）が決められ、マップデータ形式で制御器９０に予め保存される。つまり、制御器９０はエンジン速度とエンジン負荷によりＥＧＲ装置の使用領域であるか否かを判断する。
制御器９０はＥＧＲ装置の使用領域に応じてＥＧＲバルブの開度および流量調節装置１００の動作を制御する。
図４は本発明の実施形態によるＥＧＲ装置が備えられたエンジンシステムの制御方法を示したフローチャートである。
図４に示す通り、運転情報感知部８０はエンジンの吸気温度、冷却水温度、車速、エンジン速度およびエンジン負荷を含む運転情報を感知する（Ｓ１０）。運転情報感知部８０で感知された運転情報は制御器９０に伝送される。制御器９０は運転情報から車両の運転領域がＥＧＲ装置の使用領域であるか否かを判断する（Ｓ２０）。例えば、一般的なガソリンエンジンの場合、エンジン速度が１，０００〜４，０００ｒｐｍの範囲内でエンジン速度（ｒｐｍ）とエンジン負荷によるＥＧＲ率（ＥＧＲ ｒａｔｉｏ）が決められ、マップデータ形式で制御器９０に予め保存される。つまり、制御器９０はエンジン速度とエンジン負荷によりＥＧＲ装置の使用領域であるか否かを判断する。
制御器９０はＥＧＲ装置の使用領域に応じてＥＧＲバルブの開度および流量調節装置１００の動作を制御する。
具体的には、車両の運転領域がＥＧＲ装置の使用領域でない場合、圧力センサ５８により再循環ライン５２を流れる再循環ガスの圧力と速度センサ１４０によりフラップ１３０の回転速度を測定する（Ｓ４０）。測定された再循環ガスの圧力とフラップ１３０の回転速度は制御器９０に伝送される。制御器９０は再循環ガスの圧力とフラップ１３０の回転速度から再循環ガス量を算出する。
制御器９０は流量調節装置１００の駆動モータ１１０に電源を印加して駆動モータ１１０の回転軸１２０に設けられたフラップ１３０が再循環ライン５２を流れる再循環ガスの流動方向と逆方向に回転するように制御する（Ｓ４２）。
このとき、制御器９０は圧力センサ５８で測定された再循環ガスの圧力と速度センサ１４０で測定されたフラップ１３０の回転速度から再循環ガス量を算出し、再循環ガス量と目標ＥＧＲ率に応じてフラップ１３０の回転速度を制御する。例えば、制御器９０は再循環ガス量が多ければフラップ１３０が早く回転するように制御し、再循環ガス量が少なければフラップ１３０が遅く回転するように制御する。
制御器９０は流量調節装置１００の駆動モータ１１０に電源を印加して駆動モータ１１０の回転軸１２０に設けられたフラップ１３０が再循環ライン５２を流れる再循環ガスの流動方向と逆方向に回転するように制御する（Ｓ４２）。
このとき、制御器９０は圧力センサ５８で測定された再循環ガスの圧力と速度センサ１４０で測定されたフラップ１３０の回転速度から再循環ガス量を算出し、再循環ガス量と目標ＥＧＲ率に応じてフラップ１３０の回転速度を制御する。例えば、制御器９０は再循環ガス量が多ければフラップ１３０が早く回転するように制御し、再循環ガス量が少なければフラップ１３０が遅く回転するように制御する。
このように、ＥＧＲ装置の使用領域ではないとき、フラップ１３０が再循環ガスの流動方向と逆方向に回転するように制御することによって再循環ライン５２を介して吸気ライン１０に再循環ガスが流入することを遮断できる。したがって、従来用いられていたＥＧＲバルブを削除することができ、これによって、車両の製造原価が節減できる。
一方、Ｓ２０段階で車両の運転領域がＥＧＲ装置の使用領域であれば、圧力センサ５８により再循環ライン５２を流れる再循環ガスの圧力を測定する（Ｓ３０）。測定された再循環ガスの圧力は制御器９０に伝送される。
制御器９０は流量調節装置１００の駆動モータ１１０に電源を印加して駆動モータ１１０の回転軸１２０に設けられたフラップ１３０が再循環ライン５２を流れる再循環ガスの流動方向と同じ方向に回転するように制御する（Ｓ３２）。
このとき、制御器９０は再循環ガス量を算出し、算出された再循環ガス量と目標ＥＧＲ率に応じてフラップ１３０の回転速度を制御する。
例えば、制御器は目標ＥＧＲ率が大きいとフラップ１３０が早く回転するように制御し、目標ＥＧＲ率が小さいとフラップ１３０が遅く回転するように制御する。
一方、制御器９０は湿度センサ５９により測定された外気の湿度に応じてＥＧＲ率を補償することができる。
一方、Ｓ２０段階で車両の運転領域がＥＧＲ装置の使用領域であれば、圧力センサ５８により再循環ライン５２を流れる再循環ガスの圧力を測定する（Ｓ３０）。測定された再循環ガスの圧力は制御器９０に伝送される。
制御器９０は流量調節装置１００の駆動モータ１１０に電源を印加して駆動モータ１１０の回転軸１２０に設けられたフラップ１３０が再循環ライン５２を流れる再循環ガスの流動方向と同じ方向に回転するように制御する（Ｓ３２）。
このとき、制御器９０は再循環ガス量を算出し、算出された再循環ガス量と目標ＥＧＲ率に応じてフラップ１３０の回転速度を制御する。
例えば、制御器は目標ＥＧＲ率が大きいとフラップ１３０が早く回転するように制御し、目標ＥＧＲ率が小さいとフラップ１３０が遅く回転するように制御する。
一方、制御器９０は湿度センサ５９により測定された外気の湿度に応じてＥＧＲ率を補償することができる。
以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の属する技術分野を逸脱しない範囲でのすべての変更が含まれる。
１０ 吸気ライン
１２ 吸気バイパスライン
１４ 再循環バルブ
１６ インタークーラ
２０ エンジン
２１ 燃焼室
２３ 吸気マニホールド
３０ 排気ライン
３２ 排気バイパスライン
３４ ウェストゲートバルブ
５０ ＥＧＲ装置
５２ 再循環ライン
５６ ＥＧＲクーラ
５８ 圧力センサ
５９ 湿度センサ
６０ 排気ガス浄化装置
７０ ターボチャージャ
７２ タービン
７４ コンプレッサ
８０ 運転情報感知部
９０ 制御器
１００ 流量調節装置
１１０ 駆動モータ
１２０ 回転軸
１３０ フラップ
１４０ 速度センサ
１２ 吸気バイパスライン
１４ 再循環バルブ
１６ インタークーラ
２０ エンジン
２１ 燃焼室
２３ 吸気マニホールド
３０ 排気ライン
３２ 排気バイパスライン
３４ ウェストゲートバルブ
５０ ＥＧＲ装置
５２ 再循環ライン
５６ ＥＧＲクーラ
５８ 圧力センサ
５９ 湿度センサ
６０ 排気ガス浄化装置
７０ ターボチャージャ
７２ タービン
７４ コンプレッサ
８０ 運転情報感知部
９０ 制御器
１００ 流量調節装置
１１０ 駆動モータ
１２０ 回転軸
１３０ フラップ
１４０ 速度センサ
Claims (10)
- 燃料の燃焼によって駆動力を発生させる多数の燃焼室を含むエンジンと、
前記燃焼室に供給される吸気ガスが流入される吸気ラインと、
前記燃焼室から排出される排気ガスが流れる排気ラインと、
前記排気ラインに備えられ前記燃焼室から排出される排気ガスによって回転するタービンと前記吸気ラインに備えられ前記タービンと連動して回転し、外気を圧縮するコンプレッサを含むターボチャージャと、
前記排気ラインから分岐して前記吸気ラインに合流する再循環ライン、前記再循環ラインに設けられて再循環ガス量を測定して調節する流量調節装置と、前記再循環ラインに設けられて再循環ガスの圧力を測定する圧力センサを含むＥＧＲ装置と、
を含み、
前記流量調節装置は、
動力を発生させる駆動モータと、
前記駆動モータの回転軸に設けられて前記再循環ラインを流れる再循環ガスによって回転するか、または前記駆動モータの動力によって回転するフラップと、
前記フラップの回転速度を感知する速度センサと、
を含むことを特徴とするＥＧＲ装置が備えられたエンジンシステム。 - 前記フラップは、前記再循環ラインを流れる再循環ガスの流動方向に垂直に備えられることを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲ装置が備えられたエンジンシステム。
- 前記駆動モータの回転軸は、前記再循環ラインの内周面の半径方向の外側に位置することを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲ装置が備えられたエンジンシステム。
- 車両の運転情報を感知する運転情報感知部と、
前記運転情報に応じて前記流量調節装置を制御する制御器と、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のＥＧＲ装置が備えられたエンジンシステム。 - 前記制御器は、
前記運転情報から運転領域が前記ＥＧＲ装置の使用領域でないと判断されると、前記フラップが前記再循環ラインを流れる再循環ガスの流動方向の逆方向に回転するように制御することを特徴とする請求項４に記載のＥＧＲ装置が備えられたエンジンシステム。 - 前記制御器は、
前記運転情報から運転領域が前記ＥＧＲ装置の使用領域であると判断されると、前記圧力センサで測定された再循環ガスの圧力と前記速度センサより算出されたフラップの回転速度から再循環ガス量を算出し、算出された再循環ガス量と目標ＥＧＲ率に応じて前記フラップが前記再循環ラインを流れる再循環ガスの流動方向と同じ方向に回転するように制御することを特徴とする請求項４に記載のＥＧＲ装置が備えられたエンジンシステム。 - 前記吸気ラインを流れる新気の湿度を測定する湿度センサをさらに含み、
前記制御器は前記湿度センサで測定された新気の湿度に応じて前記フラップの回転速度を補償することを特徴とする請求項６に記載のＥＧＲ装置が備えられたエンジンシステム。 - エンジン、および前記エンジンから排出される排気ガスの一部を前記エンジンの燃焼室に再供給するＥＧＲ装置を含むエンジンシステムの制御方法において、
運転情報感知部によって運転情報を検出する段階と、
制御器によって前記運転情報からＥＧＲ装置の使用領域であるか否かを判断する段階と、
前記制御器によって前記ＥＧＲ装置の使用領域に応じて前記ＥＧＲ装置の流量調節装置の動作を制御する段階と、
を含み、
前記ＥＧＲ装置の再循環ラインに備えられた圧力センサによって前記再循環ラインを流れる排気ガスの圧力を測定する段階と、
速度センサによって前記流量調節装置の駆動モータの回転軸に設けられたフラップの回転速度を測定する段階と、
前記制御器によって前記排気ガスの圧力と前記フラップの回転速度から再循環ガス量を算出する段階と、
を含むことを特徴とするエンジンシステムの制御方法。 - 前記制御する段階は、
前記運転領域が前記ＥＧＲ装置の使用領域であれば、
前記制御器によって前記再循環ガス量と目標ＥＧＲ率に応じて前記フラップが再循環ラインを流れる排気ガスの流動方向と同じ方向に回転するように制御する段階と、
を含むことを特徴とする請求項８に記載のエンジンシステムの制御方法。 - 前記制御する段階は、
前記運転領域が前記ＥＧＲ装置の使用領域でなければ、
前記制御器によって前記再循環ガス量に応じて前記流量調節装置の駆動モータの回転軸に設けられたフラップが再循環ラインを流れる排気ガスの流動方向と逆方向に回転するように制御する段階と、
を含むことを特徴とする請求項８に記載のエンジンシステムの制御方法。
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