KR100559430B1 - Rail pressure compensation control method of variable geometry turbocharger - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연소실 내의 공기 밀도가 변화하는 상황에 따라서 레일 압력을 보상하여 연소환경을 개선할 수 있는 가변 지오메트리 터보 차저 장착 차량의 레일 압력 보상 제어방법에 관한 것으로, 차량의 운전상태에 따른 레일 압력 설정 포인트(P1)를 결정하는 단계와; 상기 가변 지오메트리 터보 차저(VGT)의 부스팅 압력(P2)을 검출하는 단계와; 설정 포인트가 결정된 레일 압력에 가변 지오메트리 터보 차저(VGT)의 부스팅(Boosting) 압력 정도를 반영한 계산식을 통해 보다 안정적인 연소를 하도록 레일 압력을 보상(P3)하는 단계를 포함하여 이루어진다.The present invention relates to a rail pressure compensation control method of a vehicle with a variable geometry turbocharger that can improve a combustion environment by compensating rail pressure according to a change in air density in a combustion chamber. Determining a point P1; Detecting a boosting pressure (P2) of said variable geometry turbocharger (VGT); The set point includes the step of compensating the rail pressure (P3) for more stable combustion through a calculation formula reflecting the boosting pressure degree of the variable geometry turbocharger (VGT) to the determined rail pressure.
VGT, 레일 압력, 보상VGT, rail pressure, compensation
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가변 지오메트리 터보 차저 장착 차량의 레일 압력 보상 제어방법을 도시한 제어 흐름도.1 is a control flowchart illustrating a rail pressure compensation control method for a vehicle with a variable geometry turbocharger according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 상온에서 공기 밀도의 차이에 따라 관통 길이가 어떻게 변하는지 보여주는 그래프.Figure 2 is a graph showing how the penetration length changes with the difference in air density at room temperature.
도 3은 분사 압력에 따른 스모크(Smoke) 특성과 연비 특성을 나타내는 그래프.3 is a graph showing smoke characteristics and fuel efficiency characteristics according to injection pressure.
본 발명은 가변 지오메트리 터보 차저 장착 차량의 레일 압력 보상 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a rail pressure compensation control method for a vehicle with a variable geometry turbocharger.
통상적으로, 가변 지오메트리 터보 차저(VGT ; Variable Geometry Turbocharger)가 장착된 디젤 엔진에서 흡입공기가 압축되어 연소실내로 유입될 때 연소실은 밀도의 차이가 나게 된다.In general, in a diesel engine equipped with a variable geometry turbocharger (VGT), the combustion chamber has a difference in density when intake air is compressed and introduced into the combustion chamber.
연소실내의 밀도 변화는 동일한 레일 압력(Rail Pressure)을 사용하더라도 연료의 관통 길이(Penetration Length)가 틀려진다.The density change in the combustion chamber is different from the fuel penetration length even if the same rail pressure is used.
이러한 이유로 승용 디젤 엔진 차량에서 정확한 배기 개발이 힘들게 된다.For this reason, accurate exhaust development in passenger diesel engine vehicles is difficult.
한편, 종래의 가변 지오메트리 터보 차저(VGT) 디젤 엔진의 경우 연료량, 엔진 회전수, 대기압, 흡기온 등의 요소에 가속 페달(Accel Pedal)의 거동에 따라 부스트 압력(Boost Pressure)의 목표값이 정해진다.Meanwhile, in the case of a conventional VGT diesel engine, a target value of boost pressure is determined according to the behavior of an accelerator pedal based on factors such as fuel amount, engine speed, atmospheric pressure, and intake air temperature. All.
부스트 압력은 부스트 압력 센서(Boost Pressure Sensor)에서 감지한 후 제어부(ECU)로 전달된다.The boost pressure is detected by the boost pressure sensor and then transferred to the control unit ECU.
가변 지오메트리 터보 차저(VGT)의 경우 운전조건에 따라 설정된 부스트 압력을 목표값으로 가지며 가변 지오메트리 터보 차저(VGT)의 가변 베인(Variable Vane)의 개도를 조절하면서 목표 부스트 압력을 형성한다.In the case of the variable geometry turbocharger VGT, the boost pressure set according to the driving condition is set as a target value, and the target boost pressure is formed while adjusting the opening degree of the variable vane of the variable geometry turbocharger VGT.
이렇게 설정된 부스트 압력은 디젤차량이 가속시에 필요한 공기량을 신속하게 따라갈 수 있게끔 연소실내로 공기를 밀어 넣어 준다.This boost pressure pushes the air into the combustion chamber so that the diesel vehicle can quickly follow the amount of air needed for acceleration.
이때 부스팅(Boosting) 되어서 연소실내로 들어가는 공기 유동에 대한 고려는 되지 않고 있다.At this time, it is not considered about the air flow that is boosted into the combustion chamber.
흡입공기의 유동이 빨라지게 되면 스월(Swirl), 탄젠셜(Tangential) 유동이 강해지므로 동일한 레일 압력에 대해서 관통 길이(Penetration Length)가 틀려지게 된다.The faster the flow of intake air, the stronger the swirl and tangential flow, so the penetration length is incorrect for the same rail pressure.
그래서 이렇게 연소실내의 공기 밀도가 변화하는 상황에 따라서 레일 압력을 보상하여 보다 개선된 연소환경을 구현하고자 한다.Therefore, the rail pressure is compensated according to the change of the air density in the combustion chamber to realize a more improved combustion environment.
레일 압력(Rail Pressure)의 경우 엔진 회전수, 연료량, 대기압, 흡기온 등 에 의해서 레일 압력의 목표값이 결정된다.In the case of rail pressure, the target value of the rail pressure is determined by the engine speed, fuel amount, atmospheric pressure, intake air temperature, and the like.
디젤 엔진에서 연료량은 모든 토크를 제어하는 변수이다.In diesel engines, fuel volume is a variable that controls all torque.
연료량은 레일 압력, 분사 지속 시간(Injection Duration Time)에 의해서 결정된다.The fuel amount is determined by the rail pressure and the injection duration time.
그러나 위와 같은 방법을 사용할 때 종래에는 디젤 엔진 연소실의 밀도차이 즉, 부스팅(Boosting)되는 정도에 대해서는 레일 압력이 제어되지 않고 있다.However, when using the above method, conventionally, the rail pressure is not controlled for the difference in density of the diesel combustion chamber, that is, the degree of boosting.
이는 연소실의 밀도 높낮이에 관계없이 동일한 압력으로 연료를 분무시켜 관통 길이가 상황에 따라서 틀려지게 된다.This causes the fuel to be sprayed at the same pressure irrespective of the density of the combustion chamber so that the penetration length varies depending on the situation.
관통 길이가 틀려지게 되면 연소특성이 틀려지게 되므로 이는 반드시 고려되어야만 한다.If the penetration length is incorrect, the combustion characteristics will be incorrect and this must be considered.
본 발명의 목적은 연소실 내의 공기 밀도가 변화하는 상황에 따라서 레일 압력을 보상하여 연소환경을 개선할 수 있는 가변 지오메트리 터보 차저 장착 차량의 레일 압력 보상 제어방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a rail pressure compensation control method of a vehicle with a variable geometry turbocharger that can improve the combustion environment by compensating the rail pressure in accordance with the situation of changing the air density in the combustion chamber.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 가변 지오메트리 터보 차저 장착 차량의 레일 압력 보상 제어방법에 있어서, 상기 차량의 운전상태에 따른 레일 압력 설정 포인트(P1)를 결정하는 단계와; 상기 가변 지오메트리 터보 차저(VGT)의 부스팅 압력(P2)을 검출하는 단계와; 설정 포인트가 결정된 레일 압력에 가변 지오메트리 터보 차저(VGT)의 부스팅(Boosting) 압력 정도를 반영한 계산 식을 통해 보다 안정적인 연소를 하도록 레일 압력을 보상(P3)하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a rail pressure compensation control method for a vehicle with a variable geometry turbocharger, comprising: determining a rail pressure set point (P1) according to a driving state of the vehicle; Detecting a boosting pressure (P2) of said variable geometry turbocharger (VGT); Compensating the rail pressure (P3) to a more stable combustion through a calculation formula reflecting the boosting pressure degree of the variable geometry turbocharger (VGT) to the determined rail pressure.
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.
본 발명의 실시예는 가변 지오메트리 터보 차저(VGT)의 부스팅(Boosting) 정도를 반영하여 레일 압력을 보상하여 안정적 연소 성능을 향상시키는 것을 특징으로 하는 가변 지오메트리 터보 차저(VGT) 부스트 압력에 대한 레일 압력 보상 제어방법에 관한 것이다.Embodiment of the present invention, the rail pressure against the variable geometry turbocharger (VGT) boost pressure, characterized in that to improve the stable combustion performance by compensating the rail pressure reflecting the boosting degree of the variable geometry turbocharger (VGT) It relates to a compensation control method.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가변 지오메트리 터보 차저 장착 차량의 레일 압력 보상 제어방법을 도시한 제어 흐름도이다.1 is a control flowchart illustrating a rail pressure compensation control method of a vehicle with a variable geometry turbocharger according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예는 차량의 운전상태에 따른 레일 압력 설정 포인트를 결정하고, 가변 지오메트리 터보 차저(VGT)의 부스팅 압력을 검출한 상태에서, 설정 포인트가 결정된 레일 압력에 가변 지오메트리 터보 차저(VGT)의 부스팅(Boosting) 압력 정도를 반영한 계산식을 통해 보다 안정적인 연소를 하도록 레일 압력을 보상한다.Referring to FIG. 1, an exemplary embodiment of the present invention determines a rail pressure set point according to a driving state of a vehicle, and in a state in which a boosting pressure of a variable geometry turbocharger (VGT) is detected, the set point is variable to a determined rail pressure. The calculations reflect the boosting pressure of the geometry turbocharger (VGT) to compensate for the rail pressure for more stable combustion.
참고적으로, 레일 압력 설정 포인트(P1)는 엔진 회전수, 연료량, 흡기온, 대 기압 등에 따른 차량의 운전상태에 따라 제어부의 제어동작에 따라 결정된다.For reference, the rail pressure set point P1 is determined according to the control operation of the controller according to the driving state of the vehicle according to the engine speed, fuel amount, intake temperature, atmospheric pressure, and the like.
제어부는 본 발명의 실시예에 따른 가변 지오메트리 터보 차저 시스템의 레일 압력 보상 제어에 관련된 전반적인 동작을 수행하는 마이크로 프로세서로 구성하며, 차량의 운전상태를 검출하는 각각의 센서들로부터 입력되는 신호들을 분석하여 레일 압력 설정 포인트를 결정하고, 부스팅(Boosting) 정도를 반영하여 레일 압력을 보상하여 안정적 연소 성능을 향상시키는 제어동작을 수행한다.The control unit is composed of a microprocessor for performing the overall operation related to the rail pressure compensation control of the variable geometry turbocharger system according to an embodiment of the present invention, by analyzing signals input from the respective sensors for detecting the driving state of the vehicle The rail pressure set point is determined, and the control is performed to improve the stable combustion performance by compensating the rail pressure by reflecting the boosting degree.
한편, 가변 지오메트리 터보 차저(VGT)의 부스팅 정도에 의해서 연소실 내의 밀도가 틀려지게 됨으로 관통 길이(Penetration Length)가 제어되어야만 한다.Meanwhile, since the density in the combustion chamber is changed by the boosting degree of the variable geometry turbocharger VGT, the penetration length must be controlled.
그런데 이 관통 길이는 레일 압력의 함수이다.This penetration length, however, is a function of the rail pressure.
따라서, 본 발명의 실시예는 레일 압력에 부스트 압력의 보상 로직을 추가하여 보다 안정적인 연소를 일어나게 한다.Accordingly, embodiments of the present invention add compensation logic of the boost pressure to the rail pressure, resulting in more stable combustion.
도 2는 상온에서 공기 밀도의 차이에 따라 관통 길이가 어떻게 변하는지 보여주는 그래프이다.2 is a graph showing how the penetration length is changed according to the difference in air density at room temperature.
도 2를 참조하면, 공기의 밀도가 높아지게 되면 일정한 관통 길이를 유지하기 위해 레일 압력의 압력도 높아져야 하는 것을 알 수 있다.Referring to Figure 2, it can be seen that as the air density increases, the pressure of the rail pressure must also be increased to maintain a constant through length.
가변 지오메트리 터보 차저(VGT)의 부스팅은 대략 2bar 정도 까지이다.Boosting of the variable geometry turbocharger (VGT) is up to approximately 2 bar.
2bar는 대기압의 2배정도의 수치이다.2 bar is about twice the atmospheric pressure.
상온에서의 실험식과 비교를 하면 최고로 부스팅이 될 때 동일체적에 공기의 밀도가 2배가 된다.Compared with the empirical formula at room temperature, the density of air is doubled in the same volume at the highest boost.
그러면 이때 레일 압력 역시 2배가 되어야 한다.The rail pressure should then also double.
그러므로 P3=P1(1+P2/대기압)의 계산식을 따라서 매칭(Matching)을 하여야 하며 이를 고려하여 기존의 레일 압력 설정 포인트(Set Point)를 결정하여야 한다.Therefore, matching should be done according to the calculation formula of P3 = P1 (1 + P2 / atmospheric pressure) and the existing rail pressure set point should be determined in consideration of this.
가변 지오메트리 터보 차저(VGT) 연소특성은 기계식 터보 차저(WGT ; Waste Gate Turbocharger) 보다 연비나 배기(Emission) 측면에서 우수하다.Variable geometry turbocharger (VGT) combustion characteristics are superior in terms of fuel consumption or emission than waste gate turbochargers (WGT).
그러나 실제로 양산하고 있는 가변 지오메트리 터보 차저(VGT) 차량은 그렇지 않다.But that's not the case with variable geometry turbocharger (VGT) vehicles in production.
이는 이러한 가변 지오메트리 터보 차저(VGT) 연소특성을 고려한 매칭(Matching)이 수행되지 않고 있기 때문이다.This is because matching has not been performed in consideration of the combustion characteristics of the variable geometry turbocharger (VGT).
도 3은 분사 압력에 따른 스모크(Smoke) 특성과 연비 특성을 나타내는 그래프이다.3 is a graph showing smoke characteristics and fuel economy characteristics according to injection pressure.
가변 지오메트리 터보 차저(VGT)와 같은 연소실내로 공기유동의 속도가 빠른 경우 이러한 레일 압력의 보상이 보다 적은 스모크 수준과 보다 좋은 연비를 가져다 줄 것이다.If the airflow velocity is high in a combustion chamber such as a variable geometry turbocharger (VGT), this rail pressure compensation will result in less smoke levels and better fuel economy.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 가변 지오메트리 터보 차저 장착 차량의 레일 압력 보상 제어방법은 부스팅 정도에 따라 레일 압력을 달리하는 보상 로직을 추가하여 가변 지오메트리 터보 차저(VGT) 연소특성에 맞는 우수한 연비와 배기 개발 수행의 효과가 있다.As described above, the method for controlling the rail pressure compensation of a vehicle with a variable geometry turbocharger according to the present invention adds compensation logic for varying rail pressure according to the degree of boosting, thereby providing excellent fuel economy and exhaust for the VGT combustion characteristics. It has the effect of conducting development.
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