KR100507097B1 - Variable swirl control system controlling device of vehicle and method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 엔진의 운전상태 및 차량이 위치한 고도에 따라 최적의 스월이 유지되도록 가변 스월(Variable Swirl)을 적용할 수 있는 차량의 가변 스월 시스템 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 차량이 위치한 고도별 대기압 상태를 검출하는 대기압 검출부와; 상기 엔진의 운전상태 등을 검출하는 엔진 운전 상태 검출부와; 상기 대기압 검출부와 엔진 운전 상태 검출부를 통해 입력되는 신호들을 분석하여 검출된 대기압 상태와 상기 엔진의 운전상태에 따라 해당되는 스월 제어신호를 발생하는 엔진 제어부와; 상기 엔진 제어부로부터 공급되는 스월 제어신호의 입력에 따라 스월 제어 밸브를 구동하는 스월 제어 밸브 액츄에이터를 포함하여 구성한다.The present invention relates to a variable swirl system control apparatus and method of a vehicle that can be applied to a variable swirl (Variable Swirl) to maintain an optimum swirl according to the driving state of the engine and the altitude of the vehicle, the atmospheric pressure for each altitude of the vehicle An atmospheric pressure detector for detecting a state; An engine operating state detector for detecting an operating state of the engine and the like; An engine controller configured to analyze signals inputted through the atmospheric pressure detector and the engine driving state detector to generate a swirl control signal corresponding to the detected atmospheric pressure state and the driving state of the engine; And a swirl control valve actuator for driving the swirl control valve according to the input of the swirl control signal supplied from the engine control unit.
Description
본 발명은 차량의 가변 스월 시스템에 관한 것으로서, 특히 차량의 가변 스월 시스템 제어장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a variable swirl system of a vehicle, and more particularly, to an apparatus and method for controlling a variable swirl system of a vehicle.
통상적으로, 엔진의 연소실 내부로 유입되는 공기의 스월(Swirl) 강도를 조절하기 위하여 가변 스월 시스템(VSCS ; Variable Swirl Control System)이 적용되고 있다.In general, a variable swirl control system (VSCS) has been applied to adjust the swirl intensity of the air flowing into the combustion chamber of the engine.
스월(Swirl)은 연소에 민감한 영향을 미치며 이로 인해 엔진의 성능은 물론, 스모크(Smoke), 질소산화물(Nox), 연비 등 많은 항목이 영향을 받으므로 각각의 엔진 회전수(RPM) 및 부하에 따라 최적의 상태로 매칭(Matching) 되도록 하고 있다.Swirl is sensitive to combustion, which affects not only engine performance but also many items such as smoke, NOx, fuel economy, etc. As a result, matching is performed in an optimal state.
도 1은 엔진 회전수(RPM) 및 부하에 따른 배기가스 재순환(EGR) 영역과 스월 레벨(Swirl Level) 및 이에 따른 질소산화물(Nox)의 변화를 나타낸다.FIG. 1 shows changes in the exhaust gas recirculation (EGR) region, swirl level, and thus nitrogen oxide (Nox) according to engine speed (RPM) and load.
도 1에 도시된 바와 같이 저속 및 중속 구간의 저부하 구간은 질소산화물(Nox) 개선을 위하여 하이 스월 레벨(High Swirl Level)이 요구되는 구간이다.As shown in FIG. 1, the low load section of the low and medium speed sections is a section requiring a high swirl level to improve NOx.
그러나, 이 구간은 저속 구간의 경우 시동성 개선을 위하여 중속 구간의 저부하 구간은 백연(White Smoke) 문제로 인해 로우 스월 레벨(Low Swirl Level)이 요구된다.However, in the low speed section, low swirl level is required in the low load section of the medium speed section because of white smoke in order to improve startability.
한편, 고도가 높아짐에 따라 대기중의 공기가 희박해지므로 하이 스월 레벨(High Swirl Level)이 적용되면 실린더로 유입되는 공기량이 부족하여 출발성 및 저속 토크, 연비 및 배기가스가 악화된다.On the other hand, as the altitude increases, the air in the atmosphere becomes thin, so that when the high swirl level is applied, the amount of air flowing into the cylinder is insufficient, which deteriorates the starting and low speed torque, fuel economy, and exhaust gas.
따라서 이와 같이 엔진의 운전상태에 따라 동일 구간에서 스월 레벨(Swirl Level)의 요구되는 값이 다를 경우 현재의 가변 스월(Variable Swirl) 제어 로직(Logic)으로는 대응이 곤란한 문제점이 있었다.Therefore, when the required value of the swirl level is different in the same section according to the operating state of the engine, there is a problem that it is difficult to cope with the current variable swirl control logic.
본 발명의 목적은 엔진의 운전상태 및 차량이 위치한 고도에 따라 최적의 스월이 유지되도록 가변 스월(Variable Swirl)을 적용할 수 있는 차량의 가변 스월 시스템 제어장치 및 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a variable swirl system control apparatus and method for a vehicle that can be applied to a variable swirl (Variable Swirl) to maintain an optimal swirl according to the driving state of the engine and the altitude of the vehicle.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 차량의 가변 스월 시스템 제어장치에 있어서, 상기 차량이 위치한 고도별 대기압 상태를 검출하는 대기압 검출부와; 상기 엔진의 운전상태 등을 검출하는 엔진 운전 상태 검출부와; 상기 대기압 검출부와 엔진 운전 상태 검출부를 통해 입력되는 신호들을 분석하여 검출된 대기압 상태와 상기 엔진의 운전상태에 따라 해당되는 스월 제어신호를 발생하는 엔진 제어부와; 상기 엔진 제어부로부터 공급되는 스월 제어신호의 입력에 따라 스월 제어 밸브를 구동하는 스월 제어 밸브 액츄에이터를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a variable swirl system control apparatus for a vehicle, comprising: an atmospheric pressure detector for detecting an atmospheric pressure state for each altitude at which the vehicle is located; An engine operating state detector for detecting an operating state of the engine and the like; An engine controller configured to analyze signals inputted through the atmospheric pressure detector and the engine driving state detector to generate a swirl control signal corresponding to the detected atmospheric pressure state and the driving state of the engine; And a swirl control valve actuator for driving the swirl control valve according to the input of the swirl control signal supplied from the engine control unit.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 차량의 가변 스월 시스템 제어방법에 있어서, 상기 차량이 위치한 고도별 대기압 상태를 검출하는 대기압 검출부와; 상기 차량의 엔진 운전상태를 검출하는 단계와; 상기 냉각수 온도 검출센서를 통해 입력되는 신호를 분석하여 냉각수 온도(T1)을 검출하는 단계와; 상기 검출된 냉각수 온도(T1)와 설정 온도(T0)를 비교하는 단계와; 상기 검출된 냉각수 온도(T1)가 설정 온도(T0)를 초과하면 하이 스월 레벨 모드(High Swirl Level Mode)로 제어하는 단계와; 상기 검출된 냉각수 온도(T1)가 설정 온도(T0) 미만이면, 상기 엔진 회전수 검출센서를 통해 입력되는 신호를 분석하여 검출된 엔진 회전수(R1)과 설정된 엔진 회전수(R0)를 비교하는 단계와; 상기 검출된 엔진 회전수(R1)이 설정된 엔진 회전수(R0) 미만이면, 상기 차량이 위치한 고도별 대기압 상태를 검출하고, 검출된 대기압(B1)과 설정 대기압(B0)를 비교하는 단계와; 상기 검출된 대기압(B1)이 설정 대기압(B0)을 초과하면 로우 스월 레벨 모드(Low Swirl Level Mode)로 제어하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention provides a variable swirl system control method for a vehicle, the atmospheric pressure detection unit for detecting the atmospheric pressure state for each altitude of the vehicle; Detecting an engine driving state of the vehicle; Detecting a coolant temperature (T1) by analyzing a signal input through the coolant temperature detection sensor; Comparing the detected coolant temperature (T1) with a set temperature (T0); Controlling the high swirl level mode when the detected coolant temperature T1 exceeds a set temperature T0; When the detected coolant temperature T1 is less than the set temperature T0, a signal input through the engine speed detection sensor is analyzed to compare the detected engine speed R1 with the set engine speed R0. Steps; If the detected engine speed (R1) is less than the set engine speed (R0), detecting an atmospheric pressure state for each altitude at which the vehicle is located, and comparing the detected atmospheric pressure (B1) with a set atmospheric pressure (B0); And controlling the low swirl level mode when the detected atmospheric pressure B1 exceeds the set atmospheric pressure B0.
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.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. While many specific details, such as the following description and the annexed drawings, are shown to provide a more general understanding of the invention, these specific details are illustrated for the purpose of explanation of the invention and are not meant to limit the invention thereto. And a detailed description of known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.
도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 차량의 가변 스월 시스템 제어장치 구성을 설명한다.The configuration of a variable swirl system control apparatus for a vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2.
본 발명의 실시예는 차량의 가변 스월 시스템 제어장치에 있어서, 대기압 검출부(200), 엔진 운전 상태 검출부, 엔진 제어부(210)(ECU), 스월 제어 밸브 액츄에이터(220)(Swirl Control Valve Actuator)를 포함하여 구성한다.According to an embodiment of the present invention, in an apparatus for controlling a variable swirl system of a vehicle, an atmospheric pressure detector 200, an engine driving state detector, an engine controller 210 (ECU), a swirl control valve actuator 220, and a swirl control valve actuator 220 may be used. It is configured to include.
대기압 검출부(200)는 차량이 위치한 고도별 대기압 상태를 검출한다.The atmospheric pressure detection unit 200 detects an atmospheric pressure state for each altitude at which the vehicle is located.
엔진 운전 상태 검출부는 엔진의 운전 상태를 검출하는 다수개의 센서들로 구성되며, 특히, 본 발명의 실시예에서는 엔진의 회전수(RPM)를 검출하는 엔진 회전수 검출센서와; 가속 페달을 밟는 상태를 검출하는 가속 페달 센서(Accel Pedal Sensor)와; 엔진으로 분사되는 연료량을 검출하는 연료량 검출센서와; 엔진의 냉각수 온도를 검출하는 냉각수 온도 검출센서를 포함하여 구성한다.The engine driving state detection unit is composed of a plurality of sensors for detecting the driving state of the engine, and in particular, an embodiment of the present invention includes an engine rotation speed detection sensor for detecting the engine speed (RPM); An accelerator pedal sensor for detecting a state of stepping on the accelerator pedal; A fuel amount detection sensor detecting a fuel amount injected into the engine; It comprises a coolant temperature detection sensor for detecting the coolant temperature of the engine.
엔진 제어부(210)는 차량의 가변 스월 시스템 제어에 관련된 전반적인 제어동작을 수행한다.The engine controller 210 performs an overall control operation related to the control of the variable swirl system of the vehicle.
특히, 본 발명의 실시예에서는 대기압 검출부(200)와 엔진 운전 상태 검출부를 통해 입력되는 신호들을 분석하여 검출된 대기압 상태와 엔진의 운전상태에 따라 해당되는 스월 제어신호를 발생한다.In particular, in the embodiment of the present invention by analyzing the signals input through the atmospheric pressure detector 200 and the engine operating state detector generates a swirl control signal corresponding to the detected atmospheric pressure state and the operating state of the engine.
예를 들어, 엔진 제어부(210)는 냉각수 온도 검출센서를 통해 검출된 냉각수 온도(T1)가 설정 온도(T0) 미만이고, 엔진 회전수 검출센서를 통해 검출된 엔진 회전수(R1)가 설정 엔진 회전수(R0) 미만인 상태에서 대기압 검출부(200)를 통해 검출된 대기압(B1)이 설정 대기압(B0)을 초과하면 로우 스월 레벨 모드(Low Swirl Level Mode)로 제어한다.For example, the engine controller 210 may determine that the coolant temperature T1 detected by the coolant temperature detection sensor is less than the set temperature T0, and the engine speed R1 detected by the engine speed detection sensor is the set engine. When the atmospheric pressure B1 detected through the atmospheric pressure detection unit 200 exceeds the set atmospheric pressure B0 in the state of being less than the rotational speed R0, the low swirl level mode is controlled.
또한, 엔진 제어부(210)는 대기압 검출부(200)를 통해 검출된 대기압(B1)이 설정 대기압(B0)을 초과하지 않으면 검출된 대기압(B1)에 따른 스월 모드(Corrected Swirl Level Mode)로 제어한다.여기서, 검출된 대기압(B1)에 따른 스월 모드(Corrected Swirl Level Mode)는 대기압에 따라 미리 설정된 스월 모드를 말하며, 이는 하이 스월 레벨 및 로우 스월 레벨의 사이에 해당하는 스월 레벨을 갖고 대기압에 따라 선형적으로 비례하도록 설정할 수 있다.In addition, the engine controller 210 controls the swirl mode according to the detected atmospheric pressure B1 when the atmospheric pressure B1 detected through the atmospheric pressure detector 200 does not exceed the set atmospheric pressure B0. Here, the swirl mode according to the detected atmospheric pressure (B1) refers to the swirl mode preset according to the atmospheric pressure, which has a swirl level corresponding between the high swirl level and the low swirl level and according to the atmospheric pressure. Can be set to scale linearly.
한편, 엔진 제어부(210)는 냉각수 온도 검출센서를 통해 검출된 냉각수 온도(T1)가 설정 온도(T0)를 초과하면 하이 스월 레벨 모드(High Swirl Level Mode)로 제어한다.The engine controller 210 controls the high swirl level mode when the coolant temperature T1 detected by the coolant temperature detection sensor exceeds the set temperature T0.
그리고, 엔진 제어부(210)는 엔진 회전수 검출센서를 통해 검출된 엔진 회전수(R1)가 설정 엔진 회전수(R0) 미만이 아니면, 엔진 부하가 설정 부하인가를 비교하고, 엔진 부하가 설정 부하 이하이면 로우 스월 레벨 모드(Low Swirl Level Mode)로 제어한다.When the engine speed R1 detected by the engine speed detection sensor is not less than the set engine speed R0, the engine controller 210 compares whether the engine load is the set load, and the engine load is the set load. If less, it is controlled by Low Swirl Level Mode.
이와는 반대로, 엔진 제어부(210)는 엔진 부하가 설정 부하 이상이면 하이 스월 레벨 모드(High Swirl Level Mode)로 제어한다.On the contrary, the engine controller 210 controls the high swirl level mode when the engine load is greater than or equal to the set load.
스월 제어 밸브 액츄에이터(220)는 엔진 제어부(210)로부터 공급되는 스월 제어신호의 입력에 따라 스월 제어 밸브를 구동한다.The swirl control valve actuator 220 drives the swirl control valve according to the input of the swirl control signal supplied from the engine control unit 210.
도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 차량의 가변 스월 시스템 제어방법을 설명한다.A variable swirl system control method for a vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 4.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 가변 스월 시스템 제어방법을 도시한 흐름도이며, 도 4는 겨울철 엔진 냉간시 시동성, 백연(White Smoke) 개선 및 고도 보상을 위한 스월 최적 제어 구간을 도시한 그래프이다.3 is a flowchart illustrating a method for controlling a variable swirl system of a vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram illustrating a swirl optimum control section for improving startability, white smoke, and altitude compensation for cold engines in winter. It is a graph.
엔진 제어부(210)는 도 3의 (S310)에서 엔진 운전 상태 검출부를 통해 입력되는 신호들을 분석하여 차량의 구동 상태를 검출한다.The engine controller 210 detects a driving state of the vehicle by analyzing signals input through the engine driving state detector in S310 of FIG. 3.
이어서, 엔진 제어부(210)는 (S312)으로 진행하여 냉각수 온도 검출센서를 통해 엔진 냉각수 온도를 검출한다.Subsequently, the engine controller 210 proceeds to step S312 and detects the engine coolant temperature through the coolant temperature detection sensor.
이 단계는 도 4에 도시된 바와 같이 "A"구간에서 로우 스월 레벨 모드(Low Swirl Level Mode)를 적용할 것인지 하이 스월 레벨 모드(High Swirl Level Mode)를 적용할 것인지를 판단하기 위해서이다. This step is to determine whether to apply the Low Swirl Level Mode or the High Swirl Level Mode in the section “A” as shown in FIG. 4.
이 구간에서의 냉각수 온도를 기준으로 하여 현재의 엔진 운전 조건이 콜드 스타트(Cold Start) 조건이라면 냉시동성 개선을 위해 로우 스월 레벨 모드(Low Swirl Level Mode)를 적용하도록 스월 제어 밸브 액츄에이터(220)를 제어하지만 엔진이 충분히 웜업(Warm-up)된 상태라면 저속 구간의 출력 개선 및 스모크(Smoke) 저감을 위해 하이 스월 레벨 모드(High Swirl Level Mode)를 적용하도록 스월 제어 밸브 액츄에이터(220)를 제어한다(S326).If the current engine operating condition is a cold start condition based on the coolant temperature in this section, the swirl control valve actuator 220 is applied to apply a low swirl level mode to improve cold startability. If the engine is sufficiently warmed up, the swirl control valve actuator 220 is controlled to apply a high swirl level mode to improve the output of the low speed section and reduce the smoke. (S326).
한편, 엔진 제어부(210)는 (S314)으로 진행하여 검출된 냉각수 온도(T1)와 설정 온도(T0)의 크기를 비교한다.On the other hand, the engine control unit 210 proceeds to (S314) and compares the detected coolant temperature (T1) and the size of the set temperature (T0).
여기서, 설정 온도(T0)는 통상 20℃이하 정도로 설정하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable to set the preset temperature T0 to about 20 degrees C or less normally.
엔진 제어부(210)는 전술한 (S314)에서 검출된 냉각수 온도(T1)의 크기가 설정 온도(T0)이하이면 (S316)으로 진행하여 엔진 회전수를 검출하고, 검출된 엔진 회전수(R1)와 설정 엔진 회전수(R0)를 비교한다.If the magnitude of the coolant temperature T1 detected in the above-described S314 is less than or equal to the set temperature T0, the engine controller 210 proceeds to S316 to detect the engine speed, and the detected engine speed R1. Is compared with the set engine speed (R0).
만약, 검출된 엔진 회전수(R1)가 설정 엔진 회전수(R0)보다 낮은 상태이면 엔진 제어부(210)는 (S318)으로 진행하여 대기압 검출부(200)를 통해 입력되는 신호를 분석하여 차량이 위치한 고도별 대기압 상태를 검출하고, 검출된 대기압(B1)과 설정 대기압(B0)를 비교한다.If the detected engine speed R1 is lower than the set engine speed R0, the engine controller 210 proceeds to S318 and analyzes a signal input through the atmospheric pressure detector 200 to locate the vehicle. The altitude atmospheric pressure state is detected, and the detected atmospheric pressure B1 is compared with the set atmospheric pressure B0.
그리고, 검출된 대기압(B1)이 설정 대기압(B0)을 초과하면 엔진 제어부(210)는 (S320)으로 진행하여 로우 스월 레벨 모드(Low Swirl Level Mode)를 적용하도록 스월 제어 밸브 액츄에이터(220)를 제어한다.When the detected atmospheric pressure B1 exceeds the set atmospheric pressure B0, the engine controller 210 proceeds to S320 and applies the swirl control valve actuator 220 to apply a low swirl level mode. To control.
만약, 전술한 (S318)에서 검출된 대기압(B1)이 설정 대기압(B0)을 초과하지 않으면 엔진 제어부(210)는 (S322)으로 진행하여 검출된 대기압(B1)에 따른 스월 모드(Corrected Swirl Level Mode)로 제어한다.If the atmospheric pressure B1 detected in the above-described S318 does not exceed the set atmospheric pressure B0, the engine controller 210 proceeds to S322, and the swirl mode according to the detected atmospheric pressure B1 is corrected swirl level. Mode).
한편, 전술한 (S316)에서 검출된 엔진 회전수(R1)가 설정 엔진 회전수(R0) 미만이 아니면, 엔진 제어부(210)는 (S324)으로 진행하여 엔진 부하가 설정 부하인가를 비교한다.On the other hand, if the engine speed R1 detected in the above-described S316 is not less than the set engine speed R0, the engine control unit 210 proceeds to S324 to compare whether the engine load is the set load.
그리고, 엔진 부하가 설정 부하 이하이면 엔진 제어부(210)는 (S320)으로 진행하여 로우 스월 레벨 모드(Low Swirl Level Mode)로 제어한다.If the engine load is less than or equal to the set load, the engine controller 210 proceeds to step S320 and controls the low swirl level mode.
이와는 반대로, 전술한 (S324)에서 엔진 부하가 설정 부하 이상이면 엔진 제어부(210)는 (S326)으로 진행하여 하이 스월 레벨 모드(High Swirl Level Mode)로 제어한다.On the contrary, if the engine load is greater than or equal to the set load in the above-described S324, the engine controller 210 proceeds to S326 and controls the high swirl level mode.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 차량의 가변 스월 시스템 제어장치 및 방법은 차량의 저속 및 중속 저부하 구간에서 성능 및 배기가스 배출 개선을 할 수 있으며, 운전 조건에 따른 시동성, 백연 및 성능 개선 등을 할 수 있고, 고도 보상에 의한 저속 출발성을 개선할 수 있는 효과가 있다.As described above, the apparatus and method for controlling a variable swirl system of a vehicle according to the present invention can improve performance and exhaust gas emission at low and medium speed low load sections of a vehicle, and improve startability, smoke, and performance according to driving conditions. It is possible to improve the low-speed startability by altitude compensation.
도 1은 엔진 회전수(RPM) 및 부하에 따른 배기가스 재순환(EGR) 영역과 스월 레벨(Swirl Level)의 관계를 도시한 도면.1 is a diagram showing a relationship between an exhaust gas recirculation (EGR) region and a swirl level according to engine speed (RPM) and load;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 가변 스월 시스템 제어장치 구성을 도시한 도면.2 is a diagram illustrating a configuration of a variable swirl system controller of a vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 가변 스월 시스템 제어방법을 도시한 흐름도.3 is a flowchart illustrating a method for controlling a variable swirl system of a vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4는 겨울철 엔진 냉간시 시동성, 백연(White Smoke) 개선 및 고도 보상을 위한 스월 최적 제어 구간을 도시한 그래프.Figure 4 is a graph showing the swirl optimal control interval for startability, white smoke (White Smoke) improvement and altitude compensation for cold engine in winter.
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Also Published As
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