KR100727191B1 - 디젤 차량의 쓰로틀 밸브 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디젤 차량의 쓰로틀 밸브 제어방법에 관한 것으로서, 초기 쓰로틀 밸브의 100% 오픈상태에서, 디젤 엔진 아이들시 대기압, 흡기온, 냉각수, 전기부하 등의 자동차의 내,외부 조건에 따라 쓰로틀 밸브의 개도량을 설정치(15%)만큼 차단되도록 제어상태를 유지함으로써, 상기 디젤 엔진 아이들시 흡입 공기의 부스트 압이 저감되면서, 공기량이 감소하게 되고, 이로 인해 실린더의 최대 압력을 낮추어 가진력을 감소시킴에 따라 엔진 아이들시의 실내 소음을 줄이게 되어 궁극적으로 고객의 소음 만족도를 한층 향상시킬 수 있으며, 특히 가속페달 신호 인가시 다시 상기 쓰로틀 밸브의 개도량을 100% 전환되도록 할 수 있는 디젤 차량의 쓰로틀 밸브 제어방법에 관한 것이다.

디젤 차량, 엔진 아이들, 쓰로틀 밸브, 개도량

Description

디젤 차량의 쓰로틀 밸브 제어방법{Control method of Throttle valve for diesel-vehicle}

도 1은 본 발명에 따른 디젤 차량의 쓰로틀 밸브 제어방법을 나타내는 플로우챠트,

도 2는 디젤 차량의 쓰로틀 밸브 제어시 엔진 대상 연소압 측정 결과를 나타내는 그래프,

도 3은 종래의 디젤 차량의 쓰로틀 밸브 제어방법을 나타내는 플로우챠트이다.

본 발명은 디젤 차량의 쓰로틀 밸브 제어방법에 관한 것으로서, 디젤 차량의 디젤 엔진 아이들시 쓰로틀 밸브의 개도량을 설정치만큼 차단시키는 로직을 구성하여 디젤 엔진 아이들시 실내 소음을 개선시킬 수 있는 디젤 차량의 쓰로틀 밸브 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 디젤엔진 차량에 있어서, 초기 쓰로틀 밸브의 100% 오픈상태에서, 대기압, 냉각수, 전기부하 등의 자동차의 내,외부 조건에 따라 EGR 밸브를 온/오프 제어하게 된다.

그런데, 이러한 종래의 디젤엔진 차량은 쓰로틀 밸브가 100% 오픈되어 있기 때문에 연료량 제어만 가능하여, 기존 기술로는 엔진 연소실내 연소제어에 한계가 있고, 엔진 아이들시 자동차 실내의 소음을 줄이는데 한계가 있어 운전자의 소음 만족도를 높이는데 한계가 있다.

이에, 종래의 디젤 차량에서는 엔진 아이들시의 소음 문제 해결을 위해 다음과 같은 다양한 기술을 개발하게 되었다.

1. 엔진 가진력 감소: 엔진의 가진력을 감소시켜 차체에 전달되는 진동과 소음을 줄이는 방법.

2. 흡차음 대책 : 흡차음재를 이용하여 실내로 유입되는 소음을 저감시키는 방법.

3. 엔진 H/W 강성 보강 : 발음부의 H/W 강성을 보강하여 H/W의 각 고유모드 주파수를 변경하여 공진방지 및 발음부의 노이즈 크기를 저감시키는 방법.

4. 마운트 튜닝 : 엔진의 가진력이 마운트를 통해서 차체로 전달되기 때문에 차체 전달 소스(source)를 줄이기 위해 마운트의 재질 및 형상, 장착위치 변경 등을 통하여 차체 전달력을 저감시키는 방법.

위와 같이 디젤 차량의 소음을 저감하기 위해서 많은 방법과 기술들이 사용되어 왔고, 많은 개선이 이루어지고 있으나, 아직도 많은 문제가 지적되고 있다.

특히, 아이들 실내 소음의 경우 ECU 맵핑 등을 통해서 연소 형태를 변형하여 엔진 가진력을 줄이기 위한 방법을 많이 사용하여 왔으나, 기존 기술들은 거의 대부분 연료 분사 특성(파일럿 적용, 파일럿 1,2 간격, 파일럿 양, 주분사시기 조절, 레일압 조절 등)을 변경하여 연소 특성을 바꾸려 하고 있으나, 연료 분사 조절만으로는 여전히 많은 문제가 지적되고 있는 현실이며, 이것만으로 실내 소음이 개선되지 않는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 초기 쓰로틀 밸브의 100% 오픈상태에서, 디젤 엔진 아이들시 대기압, 흡기온, 냉각수, 전기부하 등의 자동차의 내,외부 조건에 따라 쓰로틀 밸브의 개도량을 설정치(15%)만큼 차단되도록 제어상태를 유지함으로써, 상기 디젤 엔진 아이들시 흡입 공기의 부스트 압이 저감되면서, 공기량이 감소하게 되고, 이로 인해 실린더의 최대 압력을 낮추어 가진력을 감소시킴에 따라 엔진 아이들시의 실내 소음을 줄이게 되어 궁극적으로 고객의 소음 만족도를 한층 향상시킬 수 있으며, 특히 가속페달 신호 인가시 다시 상기 쓰로틀 밸브의 개도량을 100% 전환되도록 할 수 있는 디젤 차량의 쓰로틀 밸브 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 초기 쓰로틀 밸브의 100% 오픈상태에서, 디젤 엔진 아이들시 아이들 가버너가 작동되어 연료 분사가 지속적으로 수행될 수 있는 상태에서, ECU는 입력된 설정값과 수신되는 센서들의 정보들을 비교하여 쓰로틀 밸브 차단 조건에 해당하는지를 판단하여 쓰로틀 밸브가 100% 오픈되고, EGR 밸브가 온인 상태를 유지하는 단계로 이루어진 디젤 차량의 쓰로틀 밸브 제어방법에 있어서,

가속 페달 및 차속이 0인지를 판단하는 제1단계와;

상기 제1단계의 조건을 만족하는 경우, 상기 조건을 어느 하나라도 만족하면, 대기압, 냉각수온, 흡기온도와, 에어컨, 전조등, 열선 등의 전기 부하 등의 내,외부 환경 조건에 따라 and 게이트를 통해 상기 쓰로틀 밸브 차단 조건을 모두 만족하는 경우, 쓰로틀 밸브의 개도량을 설정치만큼 차단시키는 제2단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 디젤 차량의 쓰로틀 밸브 제어방법을 나타내는 플로우챠트이고, 도 2는 디젤 차량의 쓰로틀 밸브 제어시 엔진 대상 연소압 측정 결과를 나타내는 그래프이다.

본 발명은 초기 쓰로틀 밸브의 100% 오픈상태에서, 디젤 엔진 아이들시 대기압, 흡기온, 냉각수, 전기부하 등의 자동차의 내,외부 조건에 따라 쓰로틀 밸브를 소정량(15%) 닫아주게 될 경우, 흡입 공기의 부스트압이 저감되면서 공기량이 감소 하게 되고, 이로 인해 실린더 최대 압력을 낮추어 가진력 감소에 의한 디젤 엔진 아이들시의 차량 실내 소음을 개선시킬 수 있는 기술인 것이다.

본 발명의 구현예에 따른 쓰로틀 밸브의 제어방법을 적용하기 위한 디젤 차량은 초기 엔진 아이들시에 쓰로틀 밸브가 항상 100% 오픈되어 있으며, 아이들 가버너를 작동시켜 연료 분사가 지속적으로 수행될 수 있는 상태에서 상기 쓰로틀 밸브의 제어가 가능한 조건하에서 이루어지게 된다.

먼저, 자동차의 고도에 따른 대기의 압력을 검출하여 연료분사량과 점화시기를 보정하는 대기압센서, 엔진 냉각수의 온도를 감지하는 냉각수온센서 등을 포함하는 각종 센서로부터 대기압, 냉각수온도에 대한 정보를 ECU에 전달하게 된다.

이때, 상기 ECU는 상기 센서들로부터의 정보 이외에도, 각종의 차량과 엔진 운전조건, 특히 배터리 전압조건 등에 대한 정보를 전달받은 상태에서, 본 발명에 따른 제어 로직을 통해 쓰로틀 밸브를 제어하게 된다.

본 발명에서 제공하는 쓰로틀 밸브 제어방법에서 쓰로틀 밸브의 개도량을 설정치만큼 차단하기 위한 기본적인 조건은 대기압이 740hpa 이하, 연료 분사량이 엔진 회전수 850rpm 기준 30Q 이하, 냉각수온도가 -7℃ 이하 110℃이상, 아이들 시간이 설정치 3분 이상, 배터리 전압이 8.9V 이하인 조건과 같은 쓰로틀 밸브 차단 조건에 해당하는 경우에 성립된다.

그 이외 영역에서는 쓰로틀 개도량 및 EGR 조절량을 0 ~ 100% 내에서 조절 가능하다.

하지만, 쓰로틀 개도량을 15%로 유지하기 위해서는 상기 예외 조건만 만족시 켜서는 안되고, 상기 예외 조건에 별도로 추가적인 조건이 필요하다.

즉, 상기 쓰로틀 밸브의 개도량을 설정치(15%)만큼 차단시키는 조건인 자동차의 내,외부 환경 조건은 일반적인 조건에서의 주행 상황인 상온/평지 조건에서의 대기압 1000hpa이상, 냉각수온이 70℃이상, 흡기온도 20℃이상, 에어컨, 전조등, 열선 등의 전기 부하가 오프된 경우에 성립된다.

상기와 같은 종래의 전제 조건이 만족되면, 상기 ECU에 의한 본 발명에 따른 디젤 차량의 쓰로틀 밸브의 개도량을 제어할 수 있게 되는 바, 가속 페달의 가압량 및 차속이 0인 경우, 즉 엔진의 아이들상태가 지속적으로 이루어질 경우, 이때의 자동차의 내,외부 환경 조건이 어떤 상황에 있는지를 판단하여 쓰로틀 밸브의 개도량을 조절하게 된다.

한편, 특별한 조건에서의 주행 상황인 경우, 즉 극한지/고지 조건에서의 엔진 아이들시에는 현지 시험후, 매핑하여 그 값을 설정하는 것이 바람직한데, 이때 센서들을 통해 감지하여 설정된 상기 조건에서의 설정치 온도보다 더 낮은 온도에서 상기 쓰로틀 밸브의 개도량에 대한 설정치만큼 차단시키는 것이 디젤 차량에서의 부스트 압, 공기량 등이 최적의 값을 유지하게 되어 엔진 아이들시의 실내 소음을 저감시키게 되는 것이다.

이때, 상기 설정치를 15%로 설정한 이유는 이 값이 흡입 공기의 부스트 압이 저감되면서 공기량이 감소하게 되고, 이를 통해 실린더의 연소 압력을 낮추어 엔진 아이들시의 실내 소음을 적절히 저감시키는 동시에, 초기 주행시의 주행 성능 저감을 방지할 수 있는 최적값이기 때문이다.

이와 같이, 상기 ECU에서는 자동차의 내,외부 환경 조건으로부터 쓰로틀 밸브의 개도량을 제어하기 위한 비교연산처리가 이루어지게 된다.

즉, 상기 ECU 내의 기억장인 롬(ROM)에 기억되어 있는 기준 데이터가 중앙처리장치(CPU) 내에 연결되어 이들의 제어데이터와 입력부의 정보신호에 의해 비교연산처리가 이루어지는 바, and 게이트를 통해 상기 쓰로틀 밸브 차단 조건을 모두 만족하게 될 경우, 쓰로틀 밸브의 개도량을 설정치(15%)만큼 차단시키게 되는 것이다.

이때, 상기 쓰로틀 밸브의 개도량 제어는 도 3에 도시된 바와 같이, 전원을 일정주기로 온/오프하는 일반적인 PWM 방식을 이용한 듀티 제어를 통해 제어하게 된다.

이로 인해, 상기 쓰로틀 밸브의 작동시 일정한 속도로 가변 제어하게 된다.

이와 같이, 엔진 아이들시 아이들 가버너를 작동시켜 연료 분사가 실시되는 상태에서, 상기 전제 조건을 하나라도 만족하게 될 경우에 쓰로틀 밸브가 15% 차단되어 흡입 공기의 부스트 압이 저감되면서, 공기량이 감소하게 되고, 이로 인해 실린더의 최대 압력을 낮추어 가진력을 감소시킴에 따라 디젤 엔진 아이들시의 실내 소음을 줄이게 된다.

이후, 운전자가 가속페달을 밟아 주행 상태에 진입하게 될 경우, ECU에 가속페달 신호가 인가되어 상기 쓰로틀 밸브의 개도량이 100%로 전환된다.

이때, 악셀포지션센서를 통해 운전자에 의한 가속페달의 조작량을 감지하게 되고, 이를 통해 쓰로틀 밸브의 개도량이 전환되는 것이다.

한편, EGR 조절량은 그대로 유지한 상태에서 쓰로틀 밸브의 제어만을 할 경우, 공기량 저감에 따른 EGR 조절량의 증대로 인해 소음 감소 효과를 이룰 수 있다고 생각할 수 있으나, EGR 밸브를 오프한 상태에서, 동일하게 쓰로틀 밸브를 제어할 경우, 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있어 이것으로 상기 EGR 조절량과 상관없음을 알 수 있다.

이와 같이, EGR 밸브의 조절 없이도 쓰로틀 밸브를 제어할 수 있어, 기존의 EGR 밸브만을 제어하여 공기량을 저감하는 기술에 비해 상대적으로 대폭적인 공기량을 저감할 수 있을 뿐만 아니라, 공기량을 제어하는 제어 인자의 증대로 아이들시 소음을 개선하기 위한 맵핑 자유도가 증가하게 된다.

첨부한 도 1을 참조하여 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 디젤 차량의 쓰로틀 밸브 제어방법을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 초기 쓰로틀 밸브가 100% 오픈되어 있고 디젤 엔진 아이들시 아이들 가버너가 작동되어 연료 분사가 지속적으로 수행될 수 있는 상태에서, ECU는 입력된 설정값과 수신되는 센서들의 정보들을 비교하여 쓰로틀 밸브 차단 조건에 해당하는 지를 판단하게 된다.

즉, 대기압이 740hpa 이하, 연료 분사량이 엔진 회전수 850rpm 기준 30Q 이하, 냉각수온도가 -7℃ 이하 110℃이상, 아이들 시간이 설정치 3분 이상, 배터리 전압이 8.9V 이하일 경우와 같은 쓰로틀 밸브 차단 조건에 해당하는 지를 판단하게 된다.
이때, 상기 쓰로틀 밸브 차단 조건에 해당되지 않을 경우, 기존의 로직을 그대로 이용하게 된다.

즉, 쓰로틀 밸브가 100% 오픈되고, EGR 밸브가 온인 상태를 유지하게 된다.

한편, 상기 쓰로틀 밸브 차단 조건에 해당되는 경우, 가속 페달 및 차속이 0인지를 판단하게 된다.
위의 가속 페달 및 차속이 0인 조건을 만족하지 않을 경우, 기존의 로직을 그대로 이용하게 되고, 위의 가속 페달 및 차속이 0인 조건을 만족하는 경우, 대기압 1000hpa 이상, 냉각수온이 70℃ 이상, 흡기온도 20℃ 이상, 에어컨, 전조등, 열선 등의 전기 부하 오프 조건을 만족하는 지를 판단하여, 이때의 조건을 만족하지 않으면 기존의 로직을 그대로 이용하게 되고, 이때의 조건을 만족하면 쓰로틀 밸브의 개도량을 설정치(15%)만큼 차단시키게 된다.

이와 같이, 상기 쓰로틀 밸브의 개도량을 설정치만큼 차단시키게 되면 도 2에 도시된 바와 같이, 흡입 공기의 부스트 압이 저감되면서, 공기량이 감소하게 되고, 이로써 실린더의 최대 압력을 낮추게 되어 가진력을 감소시킴에 따라 엔진 아이들시의 실내 소음을 줄일 수 있게 된다.

한편, 상기와 같이 쓰로틀 밸브가 설정치 만큼 차단된 상태에서, 운전자가 주행하고자 가속 페달을 밟을 경우, ECU에 가속 페달 신호전압(0.75V)이 입력되므로 상기 ECU는 즉각 운전자의 의지를 반영하여 쓰로틀 밸브의 개도율이 100%로 복귀하도록 명령하게 된다.

이는 종래의 엔진 회전수에 상관없이 가속 페달의 신호에 따라 쓰로틀 밸브의 개도율이 결정됨을 나타낸다.

이후, 상기 쓰로틀 밸브가 100% 오픈되고, 이를 통해 주행 가능하게 되는 바, 이는 쓰로틀 밸브의 차단 조건을 배제하므로 초기 주행 성능의 저하를 방지할 수 있게 되는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 디젤 차량의 쓰로틀 밸브 제어방법에 의하면, 흡입 공기의 부스트 압이 저감되면서, 공기량이 감소하게 되고, 이로 인해 실린더의 최대 압력을 낮추어 가진력을 감소시킴에 따라 디젤 엔진 아이들시의 실내 소음을 줄이게 되어 궁극적으로 고객의 소음 만족도를 한층 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 초기 쓰로틀 밸브가 100% 오픈되고 디젤 엔진 아이들시 아이들 가버너가 작동되어 연료 분사가 지속적으로 수행될 수 있는 상태에서, ECU는 입력된 설정값과 수신되는 센서들의 정보들을 비교하여 쓰로틀 밸브 차단 조건에 해당하는 지를 판단하여 쓰로틀 밸브가 100% 오픈되고, EGR 밸브가 온인 상태를 유지하는 단계를 포함하는 디젤 차량의 쓰로틀 밸브 제어방법에 있어서,

   상기 쓰로틀 밸브 차단 조건에 해당되는 상태에서 가속 페달 및 차속이 0인지를 판단하는 제1단계;

   상기 제1단계의 조건을 만족하지 않는 경우에는 기존 로직을 그대로 이용하고, 제1단계의 조건을 만족하는 경우에는 대기압 1000hpa 이상, 냉각수온이 70℃ 이상, 흡기온도 20℃ 이상, 에어컨, 전조등, 열선 등의 전기 부하 오프 조건을 만족하는 지를 판단하는 제2단계;

   상기 제2단계의 조건을 만족하지 않는 경우에는 기존 로직을 그대로 이용하고, 제2단계의 조건을 만족하는 경우에는 쓰로틀 밸브의 개도량을 설정치만큼 차단시키는 제3단계;

   를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 쓰로틀 밸브 제어방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 제3단계의 쓰로틀 밸브가 설정치 만큼 차단된 상태에서, 운전자가 주행하고자 가속 페달을 밟을 경우, ECU에 가속 페달 신호전압이 입력되어 쓰로틀 밸브의 개도율이 100%로 복귀하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 쓰로틀 밸브 제어방법.
3. 삭제
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 쓰로틀 밸브의 개도량을 차단시키는 차단 설정치는 15%인 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 쓰로틀 밸브 제어방법.

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