KR100191995B1 - 이이에이치시이를 제어하는 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 EHC에 공급되는 전력 에너지를 조절하도록 하기에 적합한 EHC를 제어하는 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 종래에는 적정량의 유체흐름이 존재하지 않으면 EHC에서 발생한 열량이 LOC로 전달이 이루어지지 않기 때문에 정화성능의 향상을 기대할 수 없었으나, 본 발명에서는 이차공기를 공급하므로 EHC(18)에서 발생한 열량을 충분히 LOC(26)에 전달할 수 있으므로 촉매 활성화 시간이 앞당겨지며, 정화 효율이 향상되어 상기 결점을 개선시킬 수 있는 것이다.

Description

이이에이치시이(EHC)를 제어하는 장치 및 그 방법

제1도는 본 발명에 다른 EHC를 제어하는 장치의 일 실시예를 나타낸 블럭도.

제2도는 제1도의 EHC 제어부의 알고리즘을 단계별로 나타낸 것으로, 본 발명에 따른 EHC를 제어하는 방법의 일 실시예를 나타낸 순서도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 축전지 12 : 발전기

14 : 문잠김 검출부 16 : 제어부

18 : EHC 20 : 공기압축펌프

22 : 노즐 24 : 배기 매니폴드

26 : LOC

본 발명은 자동차의 이이에이치시이(이하, EHC이라 칭함) 제어에 관한 것으로 특히, 자동차의 EHC(Electrically Healed Catalyst)에 공급되는 전력에너지를 조절하도록 하기에 적합한 EHC를 제어하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

이와 관련하여, 현재 상품화되어 나오고 있는 EHC 콘트롤러는 없으나 각 자동차사마다 이에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다.

현재까지 발표된 바에 의하면 시동 스위치가 켜질 때 함께 EHC 전원이 공급되는 방법과 운전자가 시동을 걸기 전에 20초 내지 30초 전에 EHC 전원을 미리 공급하는 방법이 있다.

또한, 현재 세계적으로 관심이 고조되고 있는 환경문제 중의 하나로 화석연료를 사용한 내연기관의 배출가스의 유해성분이 대기를 오염시키는 문제가 대두되고 있으며 그 규제 또한 해를 거듭할 수록 강화되고 있다.

이러한 배출가스 규제중에 현재 가장 엄격한 기준은 미국의 CARB(California Air Resources Board)의 ULEV 프로그램으로 97년도부터 LEV(Low Emission Vehicle) 및 ULEV(Ultra Low Emission Vehicle) 규제가 미국을 중심으로 시행될 예정이며, 세계 선진 여러국에서도 이에 준하는 규제를 시행하려 하고 있다.

따라서 이러한 지역에 자동차를 수출하기 위해서는 각 규제를 만족하지 않으면 안된다.

자동차의 배출가스 중의 유해성분은 미연 탄화수소계, 일산화탄소계 그리고 산화질소계가 주를 이루고 있으며, 현재 자동차에 부착되어 있는 삼원촉매로 상기 규제를 만족하기 어려운 성분은 미연 탄화수소와 일산화탄소이다.

이는 미연 탄화수소와 일산화탄소 전체 배출량의 약 80% 이상이 시동초기(시동 후 200초 이내)에 발생하는데 기인하는 것으로 시동초기에는 상원촉매의 온도가 활성화 온도영역(300℃이상)에 도달하지 못하므로 유해가스의 정화반응이 일어나지 못하고 그대로 대기중으로 배출되기 때문이다.

따라서 시동초기의 배출가스의 정화율은 ULEV 규제를 만족하느냐 못하느냐하는 문제는 매우 중요하다.

시동초기의 배출가스중 유해성분을 정화하기 위해서는 현재의 삼원촉매외에 추가적인 장치가 필요하다.

이러한 장치중의 하나로 전기적으로 에너지를 추가로 가하여 이를 열 에너지로 전환해서 인위적으로 촉매의 온도를 급상승하는 장치가 발명되어졌다.

이것의 작동은 운전자가 시동을 거는 동시에 EHC에 전원이 공급되는 것과 운전자가 시동을 걸기 전에 미리 EHC에 전원을 가하여 열을 발생하는 방법이 있다.

그러나 전자는 엔진의 시동과 동시에 전원을 가하므로 EHC가 가열되는 동안의 배출가스가 정화되지 못하고 배출된다.

또한, 발열시간을 단축하여야 하므로 대용량의 전원과 높은 EHC 저항을 필요로 하게 된다.

따라서 현재의 자동차용 축전지로는 그 전력소모량을 감당하지 못하므로 새로운 축전지의 개발없이는 그 실용화가 어려운 형편이다.

후자는 운전자가 미리 EHC전원을 켜야하고 EHC의 열량이 메인 컨버터(Main Converter)로 충분히 전달된 후에 엔진을 시동하여 운전해야 하는 불편함이 있다.

또한, 후자에서는 엔진이 시동되지 않았기 때문에 배출가스가 존재하지 않으므로 배기관내에는 가스의 흐름이 존재하지 않는다.

본 발명자의 연구에 의하면 적정량의 유체흐름이 존재하지 않으면 EHC에서 발생한 열량이 LOC(Light Off Catalyst)로 전달이 이루어지지 않기 때문에 정화성능의 향상을 기대할 수 없다.

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 결점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 자동차가 시동될 때 발생하는 미연 탄화수소와 일산화탄소를 줄이기 위하여 EHC에 공급되는 전력 에너지의 공급시기와 전력원을 조절할 수 있는 EHC를 제어하는 장치 및 그 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 충방전 기능을 구비해서 시동이 걸리기 전에 자동차용 전력을 출력하는 축전지와, 시동이 걸린 후에 자동차용 전력을 출력하는 발전기와, 자동차의 앞문잠김 여부에 따라 검출 신호를 출력하는 문잠김 검출부와, 시동이 걸리기 전에는 축전지의 전력을 인가 받고 시동이 걸린 후에는 발전기의 전력을 인가 받아 문잠김 검출부의 검출 신호에 따라 각 제어 신호를 출력하는 제어부와, 제어부의 해당 신호를 인가 받아 발열해서 이에 따른 열량을 설정된 LOC에 인가하는 EHC와, 제어부의 해당 신호를 인가받아 공기를 발생해서 설정된 노즐을 통해 배출하는 공기압축펌프와, 이차공기공급을 위한 공기구멍을 구비해서 노즐을 통해 공기를 인가 받는 배기 매니폴드(Manifold)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도를 참조하면, 제1도는 본 발명에 따른 EHC를 제어하는 장치의 일 실시예를 나타낸 블럭도로, 충방전 기능을 구비해서 시동이 걸리기 전에 자동차용 전력을 출력하는 축전지(10)와 시동이 걸린 후에 자동차용 전력을 출력하는 발전기(12)와, 자동차의 앞문잠김 여부에 따라 문잠김 검출 신호를 출력하는 문잠김 검출부(14)와, 시동이 걸리기 전에는 축전지(10)의 전력을 인가 받고 시동이 걸린 후에는 발전기(12)의 전력을 인가 받아 문잠김 검출부(14)의 문잠김 검출 신호에 따라 전력 및 제어 신호를 각각 소정의 시간동안 출력하는 제어부(16)와, 제어부(16)의 전력을 인가받아 발열해서 이에 따른 열량을 설정된 LOC(26)에 인가하는 EHC(18)와, 제어부(16)의 제어 신호를 인가 받아 공기를 발생해서 설정된 노즐(22)을 통해 배출하는 공기압축펌프(20)와, 이차공기공급을 위한 공기구멍을 구비해서 노즐(22)을 통해 공기를 인가받는 배기 매니폴드(24)를 포함하여 이루어진다.

이와 같이 이루어지는 본 발명을 제2도를 참조하여 보면 다음과 같다.

먼저, 축전지(10)는 충방전 기능을 구비해서 시동이 걸리기 전에 자동차용 전력을 출력하며, 발전기(12)는 스타트 모터(Start Motor) 시동이 걸린 후에 자동차용 전력을 출력한다.

다음, 문잠김 검출부(14)는 자동차의 앞문잠김 여부에 따라 문잠김 검출 신호를 출력하며, 제어부(16)는 시동이 걸리기 전에는 축전지(10)의 전력을 인가 받고 시동이 걸린 후에는 발전기(12)의 전력을 인가 받아 문잠김 검출부(14)의 문잠김 검출 신호에 따라 전력 및 제어 신호를 각각 소정의 시간동안 출력하고. EHC(18)는 제어부(16)의 전력을 인가받아 발열해서 이에 따른 열량을 설정된 LOC(26)에 인가한다.

즉, 제어부(16)는 시동이 걸리기 전에는 축전지(10)의 전력을 인가 받아 EHC(18)로 출력하고, 시동이 걸린 후에는 발전기(12)의 전력을 인가 받아 EHC(18)로 출력한다.

또한, 제어부(16)는 타이머(Timer), 전력 공급원 전환 스위치, 접점 릴레이, 이차공기 공급용 노즐 스위치 그리고 공기압축펌프 스위치 기능을 갖는다.

이와 같은 제어부(16)의 동작은 다음에서 제2도를 참조하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

그리고 공기압축펌프(20)는 제어부(16)의 제어 신호를 인가 받아 공기를 발생해서 설정된 노즐(22)을 통해 배출하며, 배기 매니폴드(24)는 이차공기공급을 위한 공기구멍을 구비해서 노즐(22)을 통해 공기를 인가 받는다.

이때, 이차공기 공급장치는 공기압축펌프(20), 노즐(22) 그리고 배기 매니폴드(24)로 이루어진다.

제2도는 제1도의 EHC 제어부(16)의 알고리즘(Algorithm)을 단계별로 나타낸 것으로, 본 발명에 따른 EHC를 제어하는 방법의 일 실시예를 나타낸 순서도이다.

먼저, 운전자가 승용차에 탑승하기 위해 앞문(좌우 포함)을 여는 순간, 그 문에 연결되어 있는 센서(현재 자동차에 사용되고 있는 문잠김 센서를 이용함)에 의해 제어부(16)로 신호가 접수되어, 제어부(16)는 이 신호를 받는 즉시 EHC(18)에 소정의 전원을 공급해서 EHC(18)가 가열되도록 하며, 제어부(16) 내부의 타이머가 작동되어 그 문을 열고 난 후의 시간이 기록되고, EHC(18)에 전원을 공급함과 동시에 공기 압축펌프(20) 내에 있던 공기를 배기 매니폴드(24)에 노즐(22)을 통해 공급한다(32).

여기서, 공기압축펌프(20)를 가동할 필요는 없으며, 운전 중 아무때나 필요공기압력 이하가 되었을 때 공기압축펌프(20)가 작동되도록 한다.

이어, 운전자가 시동을 걸게 되면, 축전지(10)는 엔진 시동을 위해 스타트 모터를 가동하고 EHC(18)를 가열하였기 때문에 그 잔여 전력량이 충분치 못하게 되므로 제어부(16)가 전원의 공급원을 축전지(10)에서 발전기(12)로 전환하여 그 소요량을 충당하도록 한다(34, 40)

여기서, 축전지(10)에서 발전기(12)로의 전원공급원의 전환은 엔진 시동 후에 예를 들어, 약 2-3초 후에 전환해서 엔진 시동이 원활하게 이루어지도록 한다.

또한, 엔진이 시동되면 배출가스가 나오게 되므로 EHC(18)의 열량이 LOC(26)로 전달된다.

이때, 공급되는 배기가스의 유량이 충분하지 못한 경우에는 공기압축펌프(20)를 가동하여 강제적으로 공기를 추가 공급한다.(42, 44)

여기서, 엔진이 시동되면 배기관 내에 압력이 발생하므로 공기압축펌프(20)를 가동하여야만 한다.

이때, EHC(18)의 전원공급 전체시간(예를 들어, 50초 이상)은 주 촉매 (Main Catalyst)가 충분히 가열되는 시간으로 하며, 이는 그 자동차의 특성 즉 엔진 배기량, 유해 배출량 그리고 촉매의 활성화 온도에 소용되는 시간 및 열량을 근거로 하여 정한다.

예를 들어, 상기 카운트 값이 50초 이상이면, 공기압축펌프(20), EHC(15) 그리고 타이머를 리세트시킨다(46, 48).

만약, 운전자가 운전을 하지 않을 목적으로 앞문을 여는 경우를 대비하여, 자동차의 앞문이 열리고 25초 이상 되도록 시동이 걸리지 않는 경우, 제어부(16)가 전원공급을 차단하도록 해서 EHC(18)가 오프되도록 하며, 이와 동시에 타이머의 시간기록도 리세트해서 다음의 기록을 준비한다(36, 38).

이때, 상기 25초는 하나의 예로서, 보통의 운전자가 승차하여 시동하는데 걸리는 시간을 기준으로 한다.

또한, 본 발명은 승용차뿐만 아니라 디이젤 엔진 등 모든 종류의 내연기관에 응용될 수 있으며, 전원 공급원 중 축전지(10)에서 발전기(12)로의 전환시간은 차종에 따라 다르고, EHC(18)로의 전체 전력 공급시간도 차종에 따라 다를 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 운전자가 시동시 EHC를 동시에 가열하는 방법에 비해 촉매를 시동전에 충분히 가열할 수 있으므로 정화효율이 향상되게 되어 ULEV 프로그램을 보다 빠르게 만족할 수 있다.

둘째, EHC(18) 전원으로 축전지(10)와 발전기(12)를 동시에 사용하므로 전력공급이 원활하여 촉매를 충분히 가열하여 배기규제를 만족할 수 있을 뿐 아니라, 축전지(10)의 전력을 항상 여유있는 수준으로 유지할 수 있으므로 자동차 전체 전장계통에 문제를 발생하지 않는다.

셋째, 운전자의 문여는 시간으로부터 엔진을 시동거는 시간과의 차이를 고려하여 EHC(18)의 전원 차단이 가능하여 만약, 시동을 걸지 않는 경우에 발생할 수 있는 전력소모를 줄일 수 있다.

넷째, 전원 공급원으로서 발전기(12)를 사용하므로 발전기에서 발생하는 잔여 전력을 사용하므로 경제적일 뿐 아니라, 발전기(12)에서 발생한 에너지가 축전지(10)의 에너지로 변화되어 다시 전원으로 사용될 수 있으므로 에너지 효율이 향상된다.

다섯째, 이차공기를 공급하므로 EHC(18)에서 발생한 열량을 충분히 LOC(26)에 전달할 수 있으므로 촉매 활성화 시간이 앞당겨지며, 정화 효율이 향상된다.

여섯째, 이차공기 공급용 공기압축펌프(20)는 운전 중 아무때나 가동되어 필요한 공기를 확보할 수 있다.

Claims (2)

1. 충방전 기능을 구비해서 시동이 걸리기 전에 자동차를 전력을 출력하는 축전지(10)와; 시동이 걸린 후에 자동차용 전력을 출력하는 발전기(12)와; 자동차의 앞문잠김 여부에 따라 문잠김 검출 신호를 출력하는 문잠김 검출부(14)와; 시동이 걸리기 전에는 상기 축전지(10)의 전력을 인가받고 시동이 걸린 후에는 상기 발전기(12)의 전력을 인가받아 상기 문잠김 검출부(14)의 문잠김 검출 신호에 따라 전력 및 제어 신호를 각각 소정의 시간동안 출력하는 제어부(16)와, 상기 제어부(16)의 전력을 인가 받아 발열해서 이에 따른 열량을 설정된 LOC(26)에 인가하는 EHC(18)와, 상기 제어부(16)의 제어 신호를 인가 받아 공기를 발생해서 설정된 노즐(22)을 통해 배출하는 공기압축펌프(20)와; 이차공기공급을 위한 공기구멍을 구비해서 상기 노즐(22)을 통해 공기를 인가 받는 배기 매니폴드(24)를 포함하는 EHC를 제어하는 장치.
2. 자동차의 앞문이 열릴 경우에 EHC(18)가 가열되도륵 하며, 타이머가 작동되도록 하여 상기 문을 열고 난 후의 시간이 기록되도록 하고, 상기 EHC(18)가 발열됨과 동시에 배기 매니폴드(24)에 공기를 공급하는 단계(32)와; 시동 걸게 되면, 전원 공급원을 축전지(10)에서 발전기(12)로 전환하는 단계(34, 40)와; 상기 배기 매니폴드(24)에 공급되는 배기가스의 유량이 충분하지 못한 경우에는 상기 배기 매니폴드(24)에 강제적으로 공기를 추가 공급하는 단계(42, 44)와; 상기 시간이 일정기간 만큼 되면 공기압축펌프(20), EHC(18) 그리고 타이머를 리세트시키는 단계(46, 48)와; 자동차의 앞문이 열리고 소정의 시간 이상동안 시동이 걸리지 않는 경우, EHC(18)가 오프되도록 하며, 이와 동시에 타이머의 시간기록도 리세트해서 다음의 기록을 준비하는 단계(36, 38)를 포함하는 EHC를 제어하는 방법