KR100412893B1 - 디젤엔진의 터보차져 보호 방법 - Google Patents

Abstract

디젤 엔진에서 엔진의 최대 회전수 변경에 따른 대기압 센서와 흡기압 센서와의 차이 값에 따라 고장 판정 영역을 설정하고, 냉각수온에 따라 연료 분사시기를 설정한 후, 해당 연료 분사 제어신호를 출력하여 터보 차져를 보호할 목적으로;

차량에 전원이 인가되어 엔진이 시동 온 되면, 아이들 스위치 상태를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 아이들 스위치가 온 상태임이 판단되면 냉각수온이 소정의 제1 설정 값 이상인가를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 냉각수온이 소정의 제1 설정 값 이상임이 판단되면, 냉각수온 센서 및 인젝터의 정상여부를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 냉각수온 센서 및 인젝터의 정상상태가 판단되면 대기압에 따른 공기압 센서 기준값을 설정 한 후, 고장 판단 연산 값을 산출하여 터보챠져 동작상태값을 산출하는 단계와; 상기 산출된 터보차져 동작상태 값과 소정의 고장 판단 기준값을 비교 판단하는 단계와; 상기 단계에서 터보챠져 동작상태 값이 소정의 고장판단 기준 값 이상이면, 터보챠져 고장 발생시간을 카운트하는 단계와; 상기 단계에서 카운트되는 터보챠져 고장 발생 시간이 소정의 설정 시간에 도달하였는가를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 카운트되는 터보챠져 고장 발생 시간이 소정의 설정 시간에 도달됨이 판단되면 엔진 체크등 점등 신호를 출력하고 냉각수온 센서 상태를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 냉각수온 센서가 정상상태라고 판단되면 실 엔진 회전수가 엔진 최대 회전수에 도달되었는가를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 실 엔진 회전수가 엔진 최대 회전수를 이상임이 판단되면 연료 공급차단 제어신호를 출력하는 단계로 이루어져 있어서, 터보챠져의 내구성 저하을 방지할 수 있다.

Description

디젤엔진의 터보차져 보호 방법{A METHOD FOR TURBO CHARGER PROTECTING OF DIESEL ENGINE}

본 발명은 디젤 엔진에 관한 것으로 더욱 상세하게는 엔진의 최대 회전수 변경에 따른 디젤 엔진의 터보 챠져를 보호하기 위한 디젤 엔진의 터보챠져 보호 방법에 관한 것이다.

터보챠져는 기존 엔진의 배기량의 증대 없이 엔진에 공급되는 공기의 양을 많게 함으로써, 출력을 대폭 올릴 수 있는 방법이다.

일반적인 자연흡입(NA) 엔진은 일반 대기압하(1기압)에서 실린더의 부압을 이용해 공기를 흡입하게 된다.

그러나 터보장치는 흡입되는 공기의 압력을 약 1.5 기압까지 압축을 하여 공급해 줌으로 써, 터보를 장착했을 경우 공기를 약 50%정도 더 많이 공급이 가능하게 된다. 따라서 출력도 50%의 상승이 가능하다는 결론이 나오게 되나 이는 이론적인 것이고 실제로는 터빈을 돌리는 데 필요한 일 그리고 배기가스의 배압에 의한 손실 등에 의해 실제로는 약 30 ~ 40%의 출력향상이 가능케 되었다.

즉, 터보챠져는 1개의 축 양 끝에 각도가 서로 다른 터빈과 컴프레셔를 설치하여 하우징의 한쪽은 흡기다기관에 연결하고 다른 한쪽은 배기다기관에 연결하여 배기가스의 압력으로 배기쪽의 터빈을 회전시키며 흡입쪽의 임펠러도 회전하기 때문에 임펠러 중심부근의 공기는 원심력을 받아 외주로 가속되어 디퓨져에 들어간다.

상기 디퓨져에 공급된 공기는 통로의 면적이 크므로 공기의 속도 에너지가 압력 에너지로 변환도어 실린더로 공급되기 때문에 체적효율이 향상되어 출력이 증가하게 된다.

상기한 터보차져를 구비한 디젤 엔진에서 종래에는 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 엔진 최대 회전수 (High Idle) 선정은 상수 값 3개로 고정되어 이루어져 있다.

즉, 엔진 최대 회전수는 상수 3개의 값으로 형성되는 1차원 함수를 결정하여 연료량 제한치를 엔진 회전수에 따라 형성시키고, 엔진의 부하와 만나는 지점에서 엔진 최대 회전수를 형성시킨다.

그러나, 상기한 종래의 방법은 디젤 엔진의 엔진 최대 회전수상태 값이 원하는 엔진 회전수 값이 아니더라도, 상기 엔진 최대 회전수가 메모리에 맵핑 되어 있어서 변경이 이루어지지 않는 한, 상기 엔진 최대 회전수 상태는 변경할 수 없어 터보챠져의 내구성 저하의 문제점을 내포하고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 디젤 엔진에서 엔진의 최대 회전수 변경에 따른 대기압 센서와 흡기압 센서와의 차이 값에 따라 고장 판정 영역을 설정하고, 냉각수온에 따라 연료 분사시기를 설정하여 터보챠져를 보호할 수 있는 디젤 엔진의 터보챠져 보호 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

차량에 전원이 인가되어 엔진이 시동 온 되면, 아이들 스위치 상태를 판단하는 단계와;

상기 단계에서 아이들 스위치가 온 상태임이 판단되면 냉각수온이 소정의 제1 설정 값 이상인가를 판단하는 단계와;

상기 단계에서 냉각수온이 소정의 제1 설정 값 이상임이 판단되면, 냉각수온센서 및 인젝터의 정상여부를 판단하는 단계와;

상기 단계에서 냉각수온 센서 및 인젝터의 정상상태가 판단되면 대기압에 따른 공기압 센서 기준값을 설정 한 후, 고장 판단 연산 값을 산출하여 터보챠져 동작상태값을 산출하는 단계와;

상기 산출된 터보차져 동작상태 값과 소정의 고장 판단 기준값을 비교 판단하는 단계와;

상기 단계에서 터보챠져 동작상태 값이 소정의 고장판단 기준 값 이상이면, 터보챠져 고장 발생시간을 카운트하는 단계와;

상기 단계에서 카운트되는 터보챠져 고장 발생 시간이 소정의 설정 시간에 도달하였는가를 판단하는 단계와;

상기 단계에서 카운트되는 터보챠져 고장 발생 시간이 소정의 설정 시간에 도달됨이 판단되면 엔진 체크등 점등 신호를 출력하고 냉각수온 센서 상태를 판단하는 단계와;

상기 단계에서 냉각수온 센서가 정상상태라고 판단되면 실 엔진 회전수가 엔진 최대 회전수에 도달되었는가를 판단하는 단계와;

상기 단계에서 실 엔진 회전수가 엔진 최대 회전수를 이상임이 판단되면 연료 공급 차단 제어신호를 출력하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 디젤엔진의 터보챠져 보호 장치 구성 블록도 이고,

도 2의 a, b는 본 발명에 적용되는 디젤엔진의 터보챠져 보호 방법 동작순서도 이고,

도 3의 a, b, c는 본 발명에 따른 터보챠져 고장 설정 그래프이고,

도 4는 냉각수온에 따라 각각 설정된 연료 제한치 그래프이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 차량 동작상태 검출장치 110 : 엔진 회전수 검출부

120 : 냉각수온 검출부 130 : 흡기압 검출부

140 : 대기압 검출부 150 : 아이들 스위치 상태 검출부

160 : 보조 브레이크 작동상태 검출부

200 : 엔진 제어 장치 300 : 구동장치

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 디젤 엔진의 터보차져 보호 장치 구성 블록도로서,차량 동작상태 검출장치(100)는 차량의 동작상태 변화에 따라 가변되는 신호를 검출한다.

엔진 제어 장치(200)는 상기 차량 동작상태 검출장치(100)에서 출력되는 신호를 입력받아, 엔진이 시동 온 되어 아이들 확인 스위치가 온 상태이고, 냉각수온이 소정의 제1 설정 값 이상이면, 냉각수온 센서 및 인젝터의 정상여부에 따라 대기압에 따른 공기압 센서 기준값을 설정 한 후, 고장 판단 연산 값을 산출하여 터보챠져 동작상태값을 산출한다.

이어서, 상기 산출된 터보챠져 동작상태 값이 소정의 고장판단 기준 값 이상일 때부터 터보챠져 고장 발생시간을 카운트하여, 상기 카운트되는 터보챠져 고장 발생 시간이 소정의 설정 시간에 도달하면 엔진 체크 등 점등 신호를 출력하고, 냉각수온 센서의 정상 동작시 실 엔진 회전수가 엔진 최대 회전수를 이상이면 연료 공급 차단 제어신호를 출력한다.

구동장치(300)는 상기 엔진 제어 장치(200)에서 출력되는 연료 공급 차단 제어신호에 동기되어 엔진으로 공급되는 연료를 차단하여 터보 차져를 보호한다.

상기에서 차량 동작상태 검출장치(100)는 차량 동작상태 변화에 따라 가변되는 엔진 회전수를 검출하는 엔진 회전수 검출부(110)와;

차량의 동작상태 변화에 따라 가변되는 냉각 수온을 검출하는 냉각수온 검출부(120)와;

차량 동작상태 변화에 따라 가변되어 흡입되는 공기 압력를 검출하는 흡기압 검출부(130)와;

차량의 주행지역의 대기압 상태를 검출하는 대기압 검출부(140)와'

차량 동작상태 변화에 따라 가변되는 엔진 아이들 스위치 상태를 검출하는 아이들 스위치 상태 검출부(150)로 구비되어 이루어져 있다.

상기한 구성으로 이루어진 디젤 차량의 터보차져 보호 방법을 첨부한 도 2, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다.

차량에 전원이 인가되어 엔진이 시동 온 되면, 차량 동작상태 검출 장치(100)는 차량 동작상태에 따라 가변되는 엔진 회전수, 냉각수온, 흡기압, 대기압 및 아이들 스위치 상태 등을 검출한다.

이에 엔진 제어 장치(200)는 상기 차량 동작상태 검출장치(100)로 소정의 제어신호를 출력하면, 상기 차량 동작상태 검출 장치(100)는 상기 엔진 제어 장치(200)에서 출력되는 소정의 제어신호에 의해 동기되어 검출된 엔진 회전수, 냉각수온, 흡기압, 대기압 및 아이들 스위치 상태 등을 출력한다.

엔진 제어 장치(200)는 상기 차량 동작상태 검출장치(100)로부터 출력되는 엔진 회전수, 냉각수온, 흡기압, 대기압 및 아이들 스위치 상태 등을 입력받아, 엔진 아이들 스위치 상태가 작동 '온' 상태인가를 판단한다(S100,S105).

상기에서 엔진 아이들 스위치 상태가 작동 '온' 상태임이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 차량의 동작상태 변화에 따라 가변되는 냉각수온의 값이 소정의 제1 설정 값 이상으로 상승하였는가를 판단한다(S110).

상기에서, 차량 동작상태 변화에 따른 냉각수온이 소정의 제1 설정 값 이상으로 상승됨이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 냉각수온 센서와 연료를 분사하는인젝터가 정상적으로 동작하고 있는가를 판단한다(S115).

즉, 차량의 엔진이 아이들 상태이면서, 냉각수온이 소정의 제1 설정 값 이상 상승하고, 상기 냉각수온을 검출하는 센서와 엔진으로 연료를 분사하는 인젝터가 정상적으로 작동함이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 터보 타져의 동작상태에 따른 내구력 저하를 방지하기 위한 실제 제어를 수행한다.

따라서, 상기에서 냉각수온 센서 및 인젝터가 정상적으로 작동함이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 터보차져의 이상유무를 확인하기 위하여 대기압에 따른 각 엔진 회전수별로 메모리에 저장된 공기압 센서의 기준 값을 설정한다(S120).

이어서, 엔진 제어 장치(200)는 검출되는 공기압력 검출 값에서 검출되는 대기압력 검출 값을 감산 연산하여 그 차이 값(ERR)를 산출한 다음, 상기 산출된 공기 압력 검출값과 대기압력 검출값의 차(ERR)를 상기(S120)에서 대기압에 따라 설정된 공기압력 센서 기준 값에서 감산 연산하여 도 3의 a에 도시되어 있는 바와 같이 터보챠져 동작상태 값(T.C.P.V)을 산출한다(S125,S130).

도 3의 a에 도시되어 있는바와 같이 상기에서 터보챠져 동작상태 값(T.C.P.V)을 산출한 엔진 제어 장치(200)는 터보챠져의 작동 값(T.C.A.P.A)이 상기 설정된 고장 판단 기준 값(T.C.P.V)을 넘었는가를 판단한다(S135).

상기에서 터보챠져의 작동 값(T.C.A.P.A)이 상기 설정된 고장 판단 기준 값(T.C.P.V)을 넘었음이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 도 3의 b에 도시되어 있는 바와 같이 터보타져의 작동 값 (T.C.A.P.A)이 고장 판단 기준 값(T.C.P.V)을 넘는 시점부터 시간이 오래지나 터보 차져에 확실히 문제가 발생하는 지점(Hardfault)까지 시간을 카운트(T.E.C.V)한다(S140).

T.E.C.V = T.E.C.V + 1

상기에서 터보타져의 작동 값 (T.C.A.P.A)이 고장 판단 기준 값(T.C.P.V)을 넘는 시점부터 시간(T.E.C.V)을 카운트한 엔진 제어 장치(200)는 상기 카운트된 시간(T.E.C.V)이 터보챠져에 문제가 발생하기 시작하는 시간(T.E.C.A)을 경과했는가를 판단한다(S145).

T.E.C.V > T.E.C.A

상기에서 터보타져의 작동 값 (T.C.A.P.A)이 고장 판단 기준 값(T.C.P.V)을 넘는 시점부터 카운트된 시간(T.E.C.V)이 터보챠져에 문제가 발생하기 시작하는 시간(T.E.C.A)을 경과됨이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 터보차져에 문제가 발생될 수 있음을 운전자에게 경고하기 위한 도 3의 c에 도시되어 있는바와 같이 엔진 체크등을 점등시키기 위한 소정의 제어신호를 출력한다(S150).

또한, 동시에 엔진 제어 장치(200)는 냉각수온 센서의 상태를 다시 점검한다(S155).

즉, 상기에서 냉각수온 센서가 고장이 발생된 것으로 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 모든 제어를 종료하고 메인 루틴으로 리턴 하지만, 상기에서 냉각수온 센서가 정상적으로 동작함이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 실 엔진 회전수가 설정된 엔진 최대 회전수(H.I.A)를 넘었는가를 판단한다(S160).

상기에서 실 엔진 회전수가 설정된 엔진 최대 회전수(H.I.A)를 넘었음이 판단되면, 엔진 제어장치(200)는 열화에 의한 터보차져의 내구성 저하를 방지하기 위하여 엔진으로 공급되는 연료 공급을 차단하기 위한 소정의 제어신호를 출력하고 메인 루틴으로 리턴한다(S165).

하지만, 상기에서 실 엔진 회전수가 설정된 엔진 최대 회전수(H.I.A)를 넘지 않은 경우, 엔진 제어 장치(200)는 메모리에 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 연료량과 고장 판정 영역 및 연료 공급 차단 시점 등으로 나누어 설정된 연료 분사량 맵에서 냉각수온에 따른 연료 분사 시기를 설정하여 해당하는 연료 분사 제어신호를 출력하고 메인 루틴으로 리턴한다(S170). 이로써, 엔진의 최대 회전수 변경에 따라 디젤 엔진의 터보 챠져를 보호할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 디젤 엔진에서 엔진의 최대 회전수 변경에 따른 대기압 센서와 흡기압 센서와의 차이 값에 따라 고장 판정 영역을 설정하고, 냉각수온에 따라 연료 분사시기를 설정함으로써, 터보챠져의 내구성 저하을 방지할 수 있다.

Claims (2)

1. 차량에 전원이 인가되어 엔진이 시동 온 되면, 아이들 스위치 상태를 판단하는 단계와;

   상기 단계에서 아이들 스위치가 온 상태임이 판단되면 냉각수온이 소정의 제1 설정 값 이상인가를 판단하는 단계와;

   상기 단계에서 냉각수온이 소정의 제1 설정 값 이상임이 판단되면, 냉각수온 센서 및 인젝터의 정상여부를 판단하는 단계와;

   상기 단계에서 냉각수온 센서 및 인젝터의 정상상태가 판단되면 대기압에 따른 공기압 센서 기준값을 설정 한 후, 고장 판단 연산 값을 산출하여 터보챠져 동작상태값을 산출하는 단계와;

   상기 산출된 터보차져 동작상태 값과 소정의 고장 판단 기준값을 비교 판단하는 단계와;

   상기 단계에서 터보챠져 동작상태 값이 소정의 고장판단 기준 값 이상이면, 터보챠져 고장 발생시간을 카운트하는 단계와;

   상기 단계에서 카운트되는 터보챠져 고장 발생 시간이 소정의 설정 시간에 도달하였는가를 판단하는 단계와;

   상기 단계에서 카운트되는 터보챠져 고장 발생 시간이 소정의 설정 시간에 도달됨이 판단되면 엔진 체크등 점등 신호를 출력하고 냉각수온 센서 상태를 판단하는 단계와;

   상기 단계에서 냉각수온 센서가 정상상태라고 판단되면 실 엔진 회전수가 엔진 최대 회전수에 도달되었는가를 판단하는 단계와;

   상기 단계에서 실 엔진 회전수가 엔진 최대 회전수를 이상임이 판단되면 연료 공급 차단 제어신호를 출력하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 터보챠져 보호 방법.
2. 제 1항에 있어서, 실 엔진 회전수가 엔진 최대 회전수를 이하임이 판단되면, 연료량과 고장 판정 영역 및 연료 공급 차단 시점 등으로 나누어 설정된 연료 분사량 맵에서 냉각수온에 따른 연료 분사 시기를 설정하여 해당하는 연료 분사 제어신호를 출력하는 단계를 포함하는 디젤엔진의 터보챠져 보호 방법.