KR100444053B1 - 차량의 터보 차저 제어장치 및 방법 - Google Patents

차량의 터보 차저 제어장치 및 방법 Download PDF

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    • F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere

Abstract

본 발명은 차량의 외부 조건 및 운전 조건에 따라 컴프레서 휠의 회전수를 안정된 회전수가 되도록 제어할 수 있는 차량의 터보 차저 제어장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 차량의 터보 차저 제어장치에 있어서, 상기 차량의 운전조건을 검출하여 그에 대응되는 전기적인 신호를 출력하는 검출부와; 상기 검출부로부터 입력되는 상기 차량의 운전상태에 따라 상기 터보 차저를 통해 배출되는 배기가스 흐름을 단속하는 바이패스 제어신호를 발생하는 엔진 제어부와; 상기 엔진 제어부로부터 공급되는 바이패스 제어신호의 입력에 따라 구동되어 배기가스를 해당 경로로 바이패스(By-Pass) 시키는 바이패스부를 포함하여 구성한다.

Description

차량의 터보 차저 제어장치 및 방법{TURBO CHARGER CONTROLLING DEVICE OF VEHICLE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 차량에 관한 것으로서, 특히 차량의 터보 차저 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
통상적으로, 디젤 엔진은 실린더 안에 공기를 흡입하고 압축한 상태에서 고압의 연료를 분사시켜 자연 착화 연소될 때 발생하는 팽창력에 의해 동력을 얻는다.
디젤 엔진이 장착된 차량이 고도가 높은 지역에서 주행하는 경우 디젤 엔진의 연소실 내부로 흡입되는 공기량이 희박하게 됨으로써 연료의 분사량이 과도하게이루어져 공연비 이상을 초래하게 된다.
이와 같이 디젤 엔진의 공연비가 비정상적으로 진행되면 불완전연소에 따른 많은 매연을 배출하게 되며, 엔진 출력에 비해 과도한 연료의 소모가 이루어지게 되어 차량의 연비가 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 차량이 고지(高地)에 올라가면 공기밀도가 희박해져 배기가스 온도가 상승하게 되며 터보 차저(Turbo Charger)의 컴프레서 휠(Compressor Wheel)의 속도가 증가되어 한계속도를 넘는 경우가 발생한다.
이러한 경우 컴프레서 휠이 파손되어 엔진에 심각한 손상을 입히게 된다.
따라서 고지에서의 터보 차저 내구력 향상을 위하여 고지 조건에 맞도록 컴프레서 휠의 회전수를 제어해 줄 필요가 있다.
본 발명의 목적은 차량의 외부 조건 및 운전 조건에 따라 컴프레서 휠의 회전수를 안정된 회전수가 되도록 제어할 수 있는 차량의 터보 차저 제어장치 및 방법을 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 터보 차저 제어장치의 구성을 도시한 시스템도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 터보 차저 제어장치의 장착도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 터보 차저 제어방법을 도시한 흐름도.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 차량의 터보 차저 제어장치에 있어서, 상기 차량의 운전조건을 검출하여 그에 대응되는 전기적인 신호를 출력하는 검출부와; 상기 검출부로부터 입력되는 상기 차량의 운전상태에 따라 상기 터보 차저를 통해 배출되는 배기가스 흐름을 단속하는 바이패스 제어신호를 발생하는 엔진 제어부와; 상기 엔진 제어부로부터 공급되는 바이패스 제어신호의 입력에 따라 구동되어 배기가스를 해당 경로로 바이패스(By-Pass) 시키는 바이패스부를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 차량의 터보 차저 제어방법에 있어서, 상기 검출부를 통해 입력되는 차량의 운전조건에 대응되는 신호를 분석하는 단계와; 상기 검출부를 통해 검출된 대기압력과 설정값을 비교하는 단계와; 상기 검출된 대기압력이 설정값 이하이면 검출된 과급 압력(B1)과 일정값(B0)을 비교하는 단계와; 상기 검출된 과급 압력(B1)이 일정값(B0) 이상이면, 엔진 회전수(Engine RPM)와 분사 연료량을 기준으로 설정된 과급 압력(B2)과 검출된 과급 압력(B1)을 비교하는 단계와; 상기 검출된 과급 압력(B1)이 설정 과급 압력(B2)을 초과하면 바이패스부를 통해 배기가스를 바이패스 시키는 제어동작을 수행하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있으나, 이들 특정 상세들은 본 발명의 설명을 위해 예시한 것으로 본 발명이 그들에 한정됨을 의미하는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1과 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 차량의 터보 차저(210) 제어장치 구성을 설명한다.
본 발명의 실시예는 검출부(110~140), 엔진 제어부(ECU)(150), 바이패스부(160, 170)를 포함하여 구성한다.
먼저, 검출부(110~140)는 차량의 운전조건을 검출하여 그에 대응되는 전기적인 신호를 출력한다.
검출부(110~140)는 차량의 주변 대기압력을 검출하는 대기압력 검출센서 (110)와; 차량의 흡기통로에 장착되어 차량의 엔진으로 유입되는 공기의 과급 압력을 검출하는 과급 압력 검출센서(120)와; 차량의 분사 연료량을 검출하는 분사 연료량 검출부(130)와; 차량의 엔진 회전수를 검출하는 엔진 회전수 검출센서(140)를 포함하여 구성한다.
도 2에 도시된 참조 번호 (220)는 인터 쿨러를 나타내며, (230)는 과급 압력과 대기압력을 측정하는 위치를 나타낸다.
엔진 제어부(150)는 엔진의 전반적인 동작을 제어하며, 특히, 본 발명의 실시예에서는 검출부(110~140)로부터 입력되는 상기 차량의 운전상태에 따라 터보 차저(210)를 통해 배출되는 배기가스 흐름을 단속하는 바이패스 제어신호를 발생한다.
예를 들어, 엔진 제어부(150)는 대기압력 검출센서(110)를 통해 검출된 대기압력이 설정값 이하이면 과급 압력(B1)이 일정값(B0) 이상으로 상승했는지를 판단하고, 엔진 회전수(Engine RPM)와 분사 연료량을 기준으로 설정된 과급 압력(B2)과 검출된 과급 압력(B1)을 비교하여, 검출된 과급 압력(B1)이 설정 과급 압력(B2)을 초과하면 바이패스부(160, 170)를 통해 배기가스를 바이패스 시키는 제어동작을 수행한다.
바이패스부(160, 170)는 엔진 제어부(150)로부터 공급되는 바이패스 제어신호의 입력에 따라 구동되어 배기가스를 해당 경로로 바이패스(By-Pass) 시킨다.
바이패스부(160, 170)는 도 2에 도시된 바와 같이 터보 차저(210)의 출력라인과 입력라인을 연결하는 바이패스 라인(170)과; 바이패스 제어밸브(160)로 구성한다.
바이패스 제어밸브(160)는 바이패스 라인(170)에 내장되며, 엔진 제어부 (150)로부터 공급되는 바이패스 제어신호의 입력여부에 따라 개폐되어 터보 차저(210)의 출력라인에서 입력라인으로 바이패스되는 배기가스의 흐름을 단속한다.
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예는 현재 상용화되어 있어 적용 가능한 센서들을 사용하여 새로운 판단 기준에 의해 차량 외부의 조건 및 운전 조건을 판단하여 현재의 차량 운전상태가 터보의 휠 운전 한계에 도달하였는지를 비교한 후 차량의 운전 조건에 비례하여 배기가스를 바이패스(By-Pass) 제어한다.
도 1내지 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 차량의 터보 차저(210) 제어방법을 설명한다.
엔진 제어부(150)는 도 3의 (S310)에서 검출부(110~140)를 통해 입력되는 차량의 운전조건에 대응되는 신호를 분석한다.
이어서, 엔진 제어부(150)는 (S312)으로 진행하여 검출부(110~140)를 통해 검출된 대기압력과 설정값을 비교한다.
즉, 본 발명의 실시예는 고지에서의 컴프레서 휠의 회전수 과다에 대한 제어가 목적이므로 우선 대기압력 검출센서(110)를 이용하여 대기압력이 일정값 이하인지를 측정한다.
대기압력에 대한 설정값은 통상 730mmHg 정도 이하로 설정하는 것이 바람직하다.
엔진 제어부(150)는 (S312)에서 검출된 대기압력이 설정값 이하이면 (S314)으로 진행하여 검출된 과급 압력(B1)과 일정값(B0)을 비교한다.
만약, 차량의 주행 위치가 고지라 하더라도 일차적으로 과급 압력(B1)이 일정값(B0) 이하가 되면 컴프레서 휠의 회전수 과다 현상이 발생하지 않는다.
전술한 (S314)에서 검출된 과급 압력(B1)이 일정값(B0) 이상이면, 엔진 제어부(150)는 엔진 회전수(Engine RPM)와 분사 연료량을 기준으로 설정된 과급 압력(B2)과 검출된 과급 압력(B1)을 비교한다(S316, S318).
(S316)은 각 운전상태에서의 엔진 회전수(Engine RPM), 분사 연료량에 따라 초기에 설정되어 있는 과급 압력(B2)과 검출된 과급 압력(B1)을 비교하는 단계이다.
그리고, 전술한 (S318)에서 검출된 과급 압력(B1)이 설정 과급 압력(B2)을 초과하면 (S320)으로 진행하여 바이패스부(160, 170)를 통해 배기가스를 바이패스 시키는 제어동작을 수행한다.
즉, 엔진 제어부(150)는 전술한 (S314)에서 일정값(B0) 이상으로 과급 압력(B1)이 상승했는지를 판단하여 바이패스 제어 여부를 판단한다.
과급 압력(B1)이 설정 과급 압력(B2)을 초과하면 엔진 제어부(150)는 바이패스 제어밸브(160)를 오픈(Open)하여 터보의 회전수를 떨어뜨린다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 차량의 터보 차저 제어장치 및 방법은 고지에서 터보 차저의 컴프레서 휠 회전수를 안정적으로 제어함으로써 엔진 및 터보 차저의 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 차량의 터보 차저 제어장치에 있어서,
    상기 차량의 주변 대기압력을 검출하는 대기압력 검출센서와, 상기 차량의 흡기통로에 장착되어 상기 차량의 엔진으로 유입되는 공기의 과급 압력을 검출하는 과급 압력 검출센서와, 상기 차량의 분사 연료량을 검출하는 분사 연료량 검출부와, 상기 차량의 엔진 회전수를 검출하는 엔진 회전수 검출센서를 포함하여 구성하며, 상기 차량의 운전조건을 검출하여 그에 대응되는 전기적인 신호를 출력하는 검출부와;
    대기압력 검출센서를 통해 검출된 대기압력이 설정값 이하이면 과급 압력(B1)이 일정값(B0) 이상으로 상승했는지를 판단하고, 엔진 회전수(Engine RPM)와 분사 연료량을 기준으로 설정된 과급 압력(B2)과 검출된 과급 압력(B1)을 비교하여, 검출된 과급 압력(B1)이 설정 과급 압력(B2)을 초과하면 상기 터보 차저를 통해 배출되는 배기가스 흐름을 단속하는 바이패스부를 통해 배기가스를 바이패스 시키는 제어동작을 수행하도록 바이패스 제어신호를 발생하는 엔진 제어부와;
    상기 터보 차저의 출력라인과 입력라인을 연결하는 바이패스 라인과, 상기 바이패스 라인에 내장되며, 상기 엔진 제어부로부터 공급되는 바이패스 제어신호의 입력여부에 따라 개폐되어 상기 터보 차저의 출력라인에서 입력라인으로 바이패스되는 배기가스의 흐름을 단속하는 바이패스 제어밸브를 갖는 바이패스부를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 차량의 터보 차저 제어장치.
  5. 제4항의 구성을 갖는 차량의 터보 차저 제어방법에 있어서,
    상기 검출부를 통해 입력되는 차량의 운전조건에 대응되는 신호를 분석하는 단계와;
    상기 검출부를 통해 검출된 대기압력과 설정값을 비교하는 단계와;
    상기 검출된 대기압력이 설정값 이하이면 검출된 과급 압력(B1)과 일정값(B0)을 비교하는 단계와;
    상기 검출된 과급 압력(B1)이 일정값(B0) 이상이면, 엔진 회전수(Engine RPM )와 분사 연료량을 기준으로 설정된 과급 압력(B2)과 검출된 과급 압력(B1)을 비교하는 단계와;
    상기 검출된 과급 압력(B1)이 설정 과급 압력(B2)을 초과하면 바이패스부를 통해 배기가스를 바이패스 시키는 제어동작을 수행하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 터보 차저 제어방법.
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