KR100749171B1 - 2차 공기 공급 장치가 제공된 내연 기관용 제어 장치 및제어 방법 - Google Patents

2차 공기 공급 장치가 제공된 내연 기관용 제어 장치 및제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 ECU는, 압력 센서에 고장이 발생한 경우(단계 S100에서 "YES")에 스로틀 밸브의 최대 개방 정도를 TH(1)로 제한하는 단계(S102); V-타입 엔진의 뱅크들에 제공된 2개의 진공 압력 ASV 중 하나 이상과 전자기 ASV에 개방 고장이 발생한 경우(단계 S200에서 "YES")에 상기 최대 개방 정도를 TH(2)로 제한하는 단계(S202); 상기 진공 압력 ASV 양자 모두에 개방 고장이 발생한 경우(단계 S300에서 "YES")에 상기 최대 개방 정도를 TH(3)으로 제한하는 단계(S302); 상기 진공 압력 ASV 중 하나에 개방 고장이 발생한 경우(단계 S400에서 "YES")에 상기 최대 개방 정도를 TH(4)로 제한하는 단계(S402); 및 상기 스로틀 밸브 개방 정도 TH를 제한된 최대 개방 정도로 감소시키는 단계(S502)를 포함하는 프로그램을 실행한다.

Description

2차 공기 공급 장치가 제공된 내연 기관용 제어 장치 및 제어 방법{CONTROL APPARATUS AND CONTROL METHOD FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE PROVIDED WITH SECONDARY AIR SUPPLY}
본 발명은 내연 기관용 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 2차 공기 공급 장치가 제공되는 내연 기관용 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.
공기 펌프로부터의 압력 하에 전달되는 2차 공기를 엔진의 배기 매니폴드에 공급하여, 배기 가스 내의 CO 및 HC를 연소시켜 화학 반응에 의해 CO2 및 H2O로 변하도록 하는 2차 공기 공급 장치가 공지되어 있다.
일본특허출원공보 제JP2003-83048호에는 2차 공기 공급 장치의 구성요소에 이상이 발생하였는지를 결정할 수 있는 2차 공기 공급 장치가 개시되어 있다. 상기 일본특허출원공보 제JP2003-83048호에 개시된 2차 공기 공급 장치는, 2차 공기를 내연 기관의 배기 시스템에서 배기 가스 제어 장치의 상류 부분에 공급하기 위한 2차 공기 공급통로; 상기 2차 공기 공급통로를 개폐하는 개폐부; 상기 개폐부의 하류에 제공되는 체크 밸브; 상기 2차 공기 공급통로에 제공되는 압력 센서; 및 상기 압력 센서에 의해 검출된 압력값과 압력변화값을 토대로 상기 구성요소의 이상 유무를 검출하는 이상검출부를 포함한다.
일본특허출원공보 제JP2003-83048호에 개시된 2차 공기 공급 장치에서는, 압력값과 압력변화값이 압력 센서를 이용하여 얻어지고, 각각의 구성요소의 고장 모드가 압력값과 압력변화값의 조합을 토대로 상세히 결정될 수 있다.
하지만, 일본특허출원공보 제JP2003-83048호에 개시된 2차 공기 공급 장치에서는, 구성요소에 고장이 발생한 경우에 취해져야 하는 조치가 고려되지 않았다. 그러므로 구성요소의 고장으로 인하여 2차 고장이 발생될 수도 있다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술된 문제점을 해결하고자 고안되었다. 이에 따라, 본 발명의 목적은 2차 고장의 발생을 억제할 수 있는 내연 기관용 제어 장치 및 제어 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또다른 목적은 2차 공기 공급 장치의 고장으로 인해 탑승자가 불편함을 느낄 수도 있는 가능성을 낮추는 내연 기관용 제어 장치 및 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1실시형태는 2차 공기를 배기 시스템에서 배기 가스 제어 장치의 상류 부분에 공급하는 2차 공기 공급 장치가 제공된 내연 기관용 제어 장치에 관한 것이다. 상기 제어 장치는, 상기 2차 공기 공급 장치의 고장을 검출하는 검출기; 및 상기 2차 공기 공급 장치의 고장이 상기 검출기에 의해 검출된 경우, 상기 내연 기관 안으로 도입되는 공기량을 소정량으로 제한하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제1실시형태에 따르면, 2차 공기 공급 장치의 고장이 검출되는 경우, 내연 기관 안으로 도입되는 공기량이 소정량으로 제한된다. 따라서, 2차 공기 공급 장치에 고장이 발생하면, 배기 가스량이 감소될 수 있다. 그러므로, 예컨대 배기 가스가 2차 공기 공급 장치를 구성하고 있는 구성요소의 고장으로 인해 상기 2차 공기 공급 장치로 다시 유동하는 경우, 상기 2차 공기 공급 장치로 다시 유동하는 가스량을 줄일 수 있고, 상기 배기 가스로 야기되는 2차 공기 공급 장치의 온도의 증가를 억제하는 것도 가능하다. 그 결과, 2차 고장이 발생하는 것을 억제할 수 있는 내연 기관용 제어 장치를 제공하는 것이 가능하다.
본 발명의 제2실시형태에 따르면, 본 발명의 제1실시형태에 따른 제어 장치에서는, 상기 제어기가 상기 내연 기관 안으로 도입되는 공기량을 단계식으로 소정량까지 감소시킬 수도 있다. 이러한 구성에 의하면, 내연 기관 안으로 도입되는 공기량이 단계식으로 소정량까지 줄어든다. 따라서, 내연 기관의 출력이 급속하게 감소하는 것을 억제할 수 있다. 그러므로, 내연 기관의 작동상태가 급격하게 변하는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 2차 공기 공급 장치의 고장으로 인해 탑승자가 불편함을 느낄 수 있는 가능성을 낮추는 내연 기관용 제어 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 제3실시형태에 따르면, 본 발명의 제1실시형태 또는 제2실시형태에 따른 제어 장치에 있어서, 상기 제어기는 상기 내연 기관 안으로 도입되는 공기량을 소정의 변화율로 소정량까지 감소시킬 수도 있다. 이러한 구성에 의하면, 내연 기관 안으로 도입되는 공기량이 소정량까지 소정변화율로 감소된다. 따라서, 내연 기관의 출력이 급속하게 감소하는 것을 억제할 수 있다. 그러므로, 내연 기관의 작동상태가 급격하게 변하는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 2차 공기 공급 장치의 고장으로 인해 탑승자가 불편함을 느낄 수 있는 가능성을 낮추는 내연 기관용 제어 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 제4실시형태에 따르면, 본 발명의 제1실시형태 내지 제3실시형태 중 어느 한 실시형태에 따른 제어 장치에 있어서, 상기 내연 기관은 복수의 실린더를 포함할 수도 있다. 상기 2차 공기 공급 장치는 i) 공기 펌프로부터 배출된 공기가 유동하는 제1공기통로를 개폐하는 제1개폐밸브; ii) 상기 제1개폐밸브의 하류 부분에서 상기 제1공기통로에 연결되고, 상기 복수의 실린더 가운데 소정 실린더로 유도되는 배기 통로에 연결되는 제2공기통로를 개폐하는 제2개폐밸브; 및 iii) 상기 제1개폐밸브의 하류 부분에서 상기 제1공기통로에 연결되고, 상기 제2공기통로에 연결된 배기 통로가 유도하는 소정의 실린더와 상이한 실린더로 유도하는 배기 통로에 연결되는 제3공기통로를 개폐하는 제3개폐밸브를 포함할 수도 있다. 상기 검출기는 상기 제1개폐밸브, 상기 제2개폐밸브 및 상기 제3개폐밸브 각각의 고장의 유무를 검출할 수도 있다. 상기 제어기는 상기 제1개폐밸브, 상기 제2개폐밸브 및 상기 제3개폐밸브 각각의 고장의 유무에 따라 상기 내연 기관 안으로 도입되는 공기량을 제한할 수도 있다.
본 발명의 제4실시형태에 따르면, 제1공기통로는 제1개폐밸브에 의해 개폐되고, 제2공기통로는 제2개폐밸브에 의해 개폐되며, 제3공기통로는 제3개폐밸브에 의해 개폐된다. 내연 기관 안으로 도입되는 공기량은, 상기 제1개폐밸브, 상기 제2개폐밸브 및 상기 제3개폐밸브 각각의 고장 유무에 따라 제한된다. 예를 들어, 상기 제2개폐밸브와 상기 제3개폐밸브 중 하나 이상의 개폐밸브 및 상기 제1개폐밸브에 고장이 발생한 경우, 상기 2차 공기 공급 장치로 다시 유동하는 배기 가스는 상기 제1공기통로를 통과한다. 그러므로, 제1개폐밸브에 고장이 발생하지 않은 경우에 비해, 2차 공기 공급 장치로 다시 유동하는 배기 가스량이 많아지고, 상기 2차 공기 공급 장치의 온도도 증가하기 쉽다. 이에 따라, 상기 제2개폐밸브와 상기 제3개폐밸브 중 하나 이상의 개폐밸브에 고장이 발생한 경우, 상기 제1개폐밸브에 고장이 발생하면, 내연 기관 안으로 도입되는 공기량이 상기 제1개폐밸브에 고장이 발생하지 않은 경우에 비해 감소되도록 제어된다.
상기 제2개폐밸브와 상기 제3개폐밸브 양자 모두에 고장이 발생한 경우에는, 제2공기통로에 연결된 실린더와 제3공기통로에 연결된 실린더 간에 연통이 제공된다. 그러므로, 제2공기통로에 연결된 실린더와 제3공기통로에 연결된 실린더 양자 모두로부터 2차 공기 공급 장치로 다시 배기 가스가 유동한다. 그러므로, 제2개폐밸브와 제3개폐밸브 양자 모두에 고장이 발생한 경우에는, 2차 공기 공급 장치로 다시 유동하는 배기 가스량이 제2개폐밸브와 제3개폐밸브 중 한 개폐밸브에 고장이 발생한 경우에 비해 많아진다. 이에 따라, 제2개폐밸브와 제3개폐밸브 양자 모두에 고장이 발생한 경우, 내연 기관 안으로 도입되는 공기량은, 제2개폐밸브와 제3개폐밸브 중 한 개폐밸브에 고장이 발생한 경우에 비해 감소되도록 제어된다. 따라서, 배출되는 배기 가스량이 감소될 수 있다. 그러므로, 2차 공기 공급 장치로 다시 유동하는 배기 가스량을 줄이고, 상기 2차 공기 공급 장치의 온도가 증가하는 것도 억제할 수 있다. 그 결과, 2차 고장이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
본 발명의 제5실시형태에 따르면, 본 발명의 제4실시형태에 따른 제어 장치에 있어서, 제2개폐밸브와 제3개폐밸브 중 하나 이상의 개폐밸브 및 제1개폐밸브에 고장이 발생한 경우, 상기 제어기는 상기 제2개폐밸브와 상기 제3개폐밸브 중 하나 이상의 개폐밸브에 고장이 발생하고 상기 제1개폐밸브에는 고장이 발생하지 않은 경우에 비해, 상기 내연 기관 안으로 도입되는 공기량이 감소되도록 상기 내연 기관 안으로 도입되는 공기량을 제한할 수도 있다.
본 발명의 제5실시형태에 따르면, 제2개폐밸브와 제3개폐밸브 중 하나 이상의 개폐밸브에 고장이 발생하고, 제1개폐밸브에 고장이 발생한 경우, 내연 기관 안으로 도입되는 공기량은, 제1개폐밸브에 고장이 발생하지 않은 경우에 비해 감소되도록 제어된다. 제2개폐밸브와 제3개폐밸브 중 하나 이상의 개폐밸브에 고장이 발생하고, 제1개폐밸브에 고장이 발생한 경우, 2차 공기 공급 장치로 다시 유동하는 배기 가스는 제1공기통로를 통과한다. 그러므로, 제1개폐밸브에 고장이 발생하면, 상기 제1개폐밸브에 고장이 발생하지 않은 경우에 비해, 2차 공기 공급 장치로 다시 유동하는 배기 가스량이 많게 되고, 상기 2차 공기 공급 장치의 온도가 높아지기 쉽다. 이에 따라, 제1개폐밸브에 고장이 발생하면, 내연 기관 안으로 도입되는 공기량이 상기 제1개폐밸브에 고장이 발생하지 않은 경우에 비해 감소된다. 따라서, 2차 공기 공급 장치로 다시 유동하는 배기 가스량이 감소될 수 있다. 그러므로, 2차 공기 공급 장치로 다시 유동하는 배기 가스에 의해 야기되는 상기 2차 공기 공급 장치의 온도의 증가를 억제하는 것이 가능하다. 그 결과, 2차 고장이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
본 발명의 제6실시형태에 따르면, 본 발명의 제4실시형태에 따른 제어 장치에 있어서, 제2개폐밸브 및 제3개폐밸브에 고장이 발생한 경우, 상기 제어기는 상기 제2개폐밸브 및 상기 제3개폐밸브 중 한 개폐밸브에 고장이 발생한 경우에 비해, 상기 내연 기관 안으로 도입되는 공기량이 감소되도록 상기 내연 기관 안으로 도입되는 공기량을 제한할 수도 있다.
본 발명의 제6실시형태에 따르면, 제2개폐밸브와 제3개폐밸브에 고장이 발생한 경우에는, 상기 제2개폐밸브와 제3개폐밸브 중 한 개폐밸브에 고장이 발생한 경우에 비해, 상기 내연 기관 안으로 도입되는 공기량이 감소된다. 제2개폐밸브와 제3개폐밸브 양자 모두에 고장이 발생한 경우에는, 제2공기통로에 연결된 실린더와 제3공기통로에 연결된 실린더 간에 연통이 제공되고, 제2공기통로 및 제3공기통로 양자 모두로부터 2차 공기 공급 장치로 다시 배기 가스가 유동한다. 그러므로, 제2개폐밸브와 제3개폐밸브 양자 모두에 고장이 발생한 경우에는, 2차 공기 공급 장치로 다시 유동하는 배기 가스량이 제2개폐밸브와 제3개폐밸브 중 한 개폐밸브에 고장이 발생한 경우에 비해 많게 된다. 이에 따라, 제2개폐밸브와 제3개폐밸브 양자 모두에 고장이 발생한 경우, 내연 기관 안으로 도입되는 공기량은, 제2개폐밸브와 제3개폐밸브 중 한 개폐밸브에 고장이 발생한 경우에 비해 감소되도록 제어된다. 따라서, 배출되는 배기 가스량이 감소될 수 있다. 이에 따라, 2차 공기 공급 장치로 다시 유동하는 배기 가스량을 줄이고, 상기 2차 공기 공급 장치의 온도가 증가하는 것도 억제할 수 있다. 그 결과, 2차 고장이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
본 발명의 제7실시형태에 따르면, 본 발명의 제1실시형태 내지 제6실시형태 중 어느 한 실시형태에 따른 제어 장치에 있어서, 제어기는 상기 내연 기관용 흡기관에 제공된 스로틀 밸브의 개방 정도를 제어하여, 상기 내연 기관 안으로 도입되는 공기량이 소정량으로 제한되도록 할 수도 있다.
본 발명의 제9실시형태는 2차 공기를 배기 시스템에서 배기 가스 제어 장치의 상류 부분에 공급하는 2차 공기 공급 장치가 제공된 내연 기관용 제어 방법에 관한 것이다. 상기 제어 방법은 상기 2차 공기 공급 장치의 고장을 검출하는 단계; 및 상기 2차 공기 공급 장치의 고장이 상기 고장검출단계에서 검출된 경우, 상기 내연 기관 안으로 도입되는 공기량을 소정량으로 제한하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내연 기관용 제어 장치에 의해 제어되는 엔진을 도시한 제어블록도;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 내연 기관용 제어 장치의 ECU에 의해 실행되는 프로그램의 제어구조를 도시한 플로우차트; 및
도 3은 스로틀 밸브의 개방 정도 TH의 변화를 도시한 타이밍차트이다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 도면들을 참조하여 설명한다. 아래의 상세한 설명에서, 동일한 구성요소는 동일한 참조번호로 표시되어 있으며, 그 명칭 및 기능도 동일하다. 그러므로, 그 상세한 설명을 반복하지는 않을 것이다.
도 1을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 내연 기관용 제어 장치를 포함하는 차량을 설명한다. 상기 차량은 엔진(100) 및 전자제어유닛(이하, "ECU"라고 함)(300)을 포함한다. 본 발명의 실시예에 따른 내연 기관용 제어 장치는 예컨대 ECU(300)에 의해 실행되는 프로그램에 의해 실현된다.
엔진(100)은 V-타입 엔진이다. 상기 엔진(100)은 V-타입 엔진에 국한되는 것은 아니다. 에어 실린더(102)를 통해 공기가 취해진 다음, 흡기관(104) 및 흡기 매니폴드(106)를 통해 상기 엔진(100) 안으로 도입된다. 상기 공기는, 인젝터(도시안됨)로부터 분사되는 연료와 함께, 흡기 매니폴드(106)로부터 8개의 실린더(108) 각각의 연소실 안으로 도입된다. 실린더의 개수가 8개로 국한되는 것은 아니다.
각각의 실린더(108) 안으로 도입된 공기-연료 혼합물은 점화플러그(도시안됨)로 점화되어 연소된다. 따라서, 엔진(100)은 구동력을 발생시킨다. 연소된 공기-연료 혼합물, 즉 배기 가스는 상기 실린더(108)에 연결되는 배기 매니폴드(110, 112)로 안내된다. 촉매(114, 116)에 의해 정화된 후, 배기 가스는 차량의 외부로 배출된다. 상기 엔진(100) 안으로 도입되는 공기량은 스로틀 밸브(120)에 의해 제어된다. 상기 스로틀 밸브(120)의 개방 정도는 액추에이터(122)에 의해 제어된다.
촉매(114, 116)들이 냉각되면, 상기 촉매(114, 116)들의 정화능력이 완전히 사용될 수 없다. 그러므로, 2차 공기가 배기 매니폴드(110, 112)로 공급된다. 2차 공기가 공급되므로, 배기 가스 내의 CO 및 HC가 연소되고 화학 반응에 의해 CO2 및 H2O로 변하게 된다.
본 발명의 상기 실시예에 있어서, 2차 공기로서, 엔진실 내의 공기가 사용된다. 2차 공기를 공급하기 위하여, 공기 펌프(200)가 제공된다. 상기 공기 펌프(200)는, 압력 하에 엔진실 내의 공기를 제1공기통로(210) 안으로 전달한다.
전자기 공기 전환 밸브(이하, "ASV"라고 함)(212)가 제1공기통로(210)에서 공기 펌프(200)의 하류에 제공된다. 상기 전자기 ASV(212)의 상태는 상기 ECU(300)로부터 전송된 제어 신호를 토대로 개방상태와 폐쇄상태 간에 선택적으로 변한다. 따라서, 전자기 ASV(212)는 제1공기통로(210)를 개폐할 수 있다. 제2공기통로(220) 및 제3공기통로(230)는 제1공기통로(210)에 연결되어 있다.
제2공기통로(220)의 일 단부는 전자기 ASV(212)의 하류 부분에서 제1공기통로(210)에 연결되어 있다. 제2공기통로(220)의 다른 단부는 엔진(100)의 일 뱅크에 연결되는 배기 매니폴드(110)에 연결되어 있다. 즉, 제2공기통로(220)의 타 단부는 상기 엔진(100)의 일 뱅크에 제공된 실린더(108)로 유도하는 배기 통로에 연결되어 있다.
이와 유사하게, 제3공기통로(230)의 일 단부는 전자기 ASV(212)의 하류 부분에서 제1공기통로(210)에 연결되어 있다. 제3공기통로(230)의 다른 단부는 엔진(100)의 다른 뱅크에 연결되는 배기 매니폴드(112)에 연결되어 있다. 즉, 제3공기통로(230)의 타 단부는, 제2공기통로(220)에 연결된 배기 통로가 유도하는 실린더(108)와 상이한 실린더(108)로 유도하는 배기 통로에 연결되어 있다.
진공 압력 ASV(1)(222)가 제2공기통로(220)에 제공된다. 진공 ASV(1)(222)는 진공 전환 밸브(이하, "VSV"라고 함)(224)에 연결되어 있다. 이와 유사하게, 진공 압력 ASV(2)(232)는 제3공기통로(230)에 제공된다. 진공 압력 ASV(2)(232)는 진공 전환 밸브(이하, "VSV"라고 함)(234)에 연결된다.
상기 VSV(224, 234)는 진공 압력 탱크(240)에 연결된다. 진공 압력 탱크(240)는 체크 밸브(242)를 통해 스로틀 밸브(120)의 하류 부분에서 흡기관(104)에 연결되어 있다.
공기 펌프(200), 공기통로, ASV, VSV, 진공 압력 탱크(240), 및 체크 밸브(242)는 2차 공기 공급 장치로서의 역할을 하는 공기분사시스템(이하, "AI 시스템"이라고 함)을 구성한다.
상기 체크 밸브(242)는 진공탱크(240)로부터 흡기관(104)으로 공기를 유동시킨다. 또한, 체크 밸브(242)는 공기가 흡기관(104)으로부터 진공 압력 탱크(240)로 유동하는 것을 막는다. 따라서, 진공 압력 탱크(104) 내의 압력이 진공 압력이 된다.
상기 ECU(300)로부터 전송되는 제어 신호를 토대로, VSV(224)는 진공 압력이 진공 압력 탱크(240)로부터 진공 압력 ASV(1)(222)로 도입되는 상태와 대기압이 진공 압력 ASV(1)(222)로 도입되는 상태 사이에서 전환된다. 진공 압력이 진공 압력 탱크(240)로부터 진공 압력 ASV(1)(222)로 도입되는 경우, 진공 ASV(1)(222)는 개방된다. 대기압이 진공 압력 ASV(1)(222)로 도입되는 경우에는, 진공 압력 ASV(1)(222)는 폐쇄된다. 따라서, 진공 압력 ASV(1)(222)는 제2공기통로(220)를 개폐할 수 있다.
이와 유사하게, 상기 ECU(300)로부터 전송되는 제어 신호를 토대로, VSV(234)는 진공 압력이 진공 압력 탱크(240)로부터 진공 압력 ASV(2)(232)로 도입되는 상태와 대기압이 진공 압력 ASV(2)(232)로 도입되는 상태 사이에서 전환된다. 진공 압력이 진공 압력 탱크(240)로부터 진공 압력 ASV(2)(232)로 도입되는 경우, 진공 ASV(2)(232)는 개방된다. 대기압이 진공 압력 ASV(2)(232)로 도입되는 경우에는, 상기 진공 압력 ASV(2)(232)는 폐쇄된다. 따라서, 진공 압력 ASV(2)(232)는 제3공기통로(230)를 개폐할 수 있다.
전자기 ASV(212), 진공 압력 ASV(1)(222), 및 진공 압력 ASV(2)(232)가 개방된 경우, 공기 펌프(200)로부터 압력 하에 전달된 공기는 제1공기통로(210), 제2공기통로(220) 및 제3공기통로(230)를 통해 배기 매니폴드(110, 112)로 공급된다. 따라서, 2차 공기는 각각의 실린더(108)에 연결된 배기 통로들로 공급된다.
상기 ECU(300)는, 공기 유량계(302), 스로틀 밸브 개방 정도 센서(304), 압력 센서(306), 차량 속도 센서(308), 크랭크 위치 센서(310) 및 냉각제온도센서(312)에 의해 수행되는 검출 결과들을 나타내는 신호들을 수신한다.
상기 공기 유량계(302)는 엔진(100) 안으로 도입되는 공기량을 검출한다. 상기 스로틀 밸브 개방 정도 센서(304)는 스로틀 밸브 개방 정도를 검출한다. 상기 압력 센서(306)는 공기 펌프(200)와 전자기 ASV(212) 사이에 제공되고, 제1공기통로(210) 내의 압력을 검출한다. 상기 차량 속도 센서(308)는 차륜(도시안됨)의 회전 속도를 검출한다. 상기 ECU(300)는 차량 속도 센서(308)에 의해 검출된 차륜의 회전 속도를 토대로 차량을 검출한다. 상기 크랭크 위치 센서(310)는 엔진(100)의 크랭크축(도시안됨)의 회전 속도, 즉 엔진 회전 속도 NE를 검출한다. 상기 냉각제 센서(312)는 엔진(100)의 냉각제의 온도를 검출한다.
상기 ECU(300)는 상기 센서들로부터 전송된 신호들, 메모리(320) 내에 저장된 맵과 프로그램들을 토대로 연산들을 수행한다. 따라서, ECU(300)는 차량이 원하는 상태가 되도록 상기 차량 내에 설치된 디바이스들을 제어한다.
도 2를 참조하여, 상기 실시예에 따른 내연 기관용 제어 장치의 ECU(300)에 의해 실행된 프로그램의 제어구조를 설명한다.
단계 S100에서, ECU(300)는 압력 센서(306)에 고장이 발생하였는지를 결정한다. 압력 센서(306)에 고장이 발생하였는지의 여부는, 전자기 ASV(212), 진공 압력 ASV(1)(222), 및 진공 압력 ASV(2)(232)가 폐쇄되도록 제어되는 동안에 압력 센서(306)에 의해 검출되는 압력이 증가하는 지의 여부를 토대로 결정되고, 공기 펌프(200)가 작동된다. 하지만, 압력 센서(306)에 고장이 발생하였는지를 결정하는 방법이 상기 방법에 국한되는 것은 아니다. 압력 센서(306)에 고장이 발생하였다고 결정되는 경우(단계 S100에서 "YES"), 단계 S102가 수행된다. 압력 센서(306)에 고장이 발생하지 않은 경우(단계 S100에서 "NO")에는, 단계 S200이 수행된다. 단계 S102에서, ECU(300)는 스로틀 밸브(120)의 최대 개방 정도를 소정의 개방 정도 TH(1)로 제한한다.
단계 S200에서, 상기 ECU(300)는 진공 압력 ASV(1)(222) 및 진공 압력 ASV(2)(232) 중 하나 이상과 전자기 ASV(212)가 개방상태로 남아 있고 폐쇄될 수 없는 지를 결정한다(이하, 상기 고장은 "개방 고장"이라고 함). 진공 압력 ASV(1)(222)와 진공 압력 ASV(2)(232) 중 하나 이상에 개방 고장이 발생하였는지의 여부는, 전자기 ASV(212)가 예컨대 공기 펌프(200)의 작동이 중단되는 경우에 압력 센서(306)에 의해 검출된 압력의 진동(변화)이 있는 지의 여부를 토대로 결정되고, 전자기 ASV(212), 진공 압력 ASV(1)(222), 및 진공 압력 ASV(2) 모두는 폐쇄되도록 제어된다. 하지만, 개방 고장이 진공 ASV(1)(222)와 진공 압력 ASV(2)(232) 중 하나 이상과 전자기 ASV(212)에서 발생하였는지를 결정하는 방법은 이러한 방법으로 국한되지 아니한다.
개방 고장이 진공 압력 ASV(1)(222) 및 진공 압력 ASV(2)(232) 중 하나 이상과 전자기 ASV(212)에서 발생하였다고 결정되는 경우(단계 S200에서 "YES"), 단계 S202가 수행된다. 개방 고장이 진공 압력 ASV(1)(222) 및 진공 압력 ASV(2)(232) 중 하나 이상에 발생하였고, 전자기 ASV(212)에는 개방 고장이 발생하지 않은 경우(단계 S200에서 "NO")에는, 단계 S300이 수행된다. 단계 S202에서, ECU(300)는 스로틀 밸브(120)의 최대 개방 정도를 소정의 개방 정도 TH(2)로 제한한다.
단계 S300에서는, 전자기 ASV(212)가 정상이므로, 상기 ECU(300)는 진공 압력 ASV(1)(222) 및 진공 압력 ASV(2)(232) 양자 모두에 개방 고장이 발생하였는지의 여부를 결정한다. 진공 압력 ASV(1)(222) 및 진공 압력 ASV(2)(232) 양자 모두에 개방 고장이 발생하였는지의 여부는, 예컨대 ECU(300)를 VSV(224)에 연결하는 와이어커넥션 및 ECU(300)를 VSV(234)에 연결하는 와이어커넥션에 단락(short)이 발생하였는지의 여부를 토대로 결정된다. 하지만, 개방 고장이 진공 ASV(1)(222)와 진공 압력 ASV(2)(232) 양자 모두에 발생하였는지를 결정하는 방법은 이러한 방법에 국한되지는 아니한다.
개방 고장이 진공 압력 ASV(1)(222) 및 진공 압력 ASV(2)(232) 양자 모두에 발생하였다고 결정되는 경우(단계 S300에서 "YES"), 단계 S302가 수행된다. 개방 고장이 진공 압력 ASV(1)(222) 및 진공 압력 ASV(2)(232) 중 하나에 발생하였거나, 또는 개방 고장이 진공 압력 ASV(1)(222)나 진공 압력 ASV(2)(232) 중 어느 것에도 발생하지 않은 경우(단계 S300에서 "NO")에는, 단계 S400이 수행된다. 단계 S302에서, ECU(300)는 스로틀 밸브(120)의 최대 개방 정도를 소정의 개방 정도 TH(3)로 제한한다(TH(3)은 TH(2)보다 크다. 즉, TH(3) > TH(2)).
단계 400에서, ECU(300)는 진공 압력 ASV(1)(222) 및 진공 압력 ASV(2)(232) 중 하나에 발생하였는지를 결정한다. 진공 압력 ASV(1)(222) 및 진공 압력 ASV(2)(232) 중 하나에 개방 고장이 발생하였는지의 여부는, 예컨대 ECU(300)를 VSV(224)에 연결하는 와이어커넥션 및 ECU(300)를 VSV(234)에 연결하는 와이어커넥션에 단락이 발생하였는지의 여부를 토대로 결정된다. 하지만, 개방 고장이 진공 ASV(1)(222)와 진공 압력 ASV(2)(232) 중 하나에 발생하였는지를 결정하는 방법은 이러한 방법에 국한되지는 아니한다.
개방 고장이 진공 압력 ASV(1)(222) 및 진공 압력 ASV(2)(232) 중 하나에 발생하였다고 결정되는 경우(단계 S400에서 "YES"), 단계 S402가 수행된다. 개방 고장이 진공 압력 ASV(1)(222)나 진공 압력 ASV(2)(232) 중 어느 것에도 발생하지 않은 경우(단계 S400에서 "NO")에는, 상기 과정이 종료된다. 단계 S402에서, 상기 ECU(300)는 스로틀 밸브(120)의 최대 개방 정도를 소정의 개방 정도 TH(4)로 제한한다(TH(4)는 TH(3)보다 크다. 즉, TH(4) > TH(3)).
단계 S500에서, ECU(300)는 스로틀 밸브 개방 정도 TH가 제한된 최대 개방 정도보다 큰 지의 여부를 결정한다. 스로틀 밸브 개방 정도 TH가 제한된 최대 개방 정도보다 크다고 결정되는 경우(단계 S500에서 "YES"), 단계 S502가 수행된다. 스로틀 밸브 개방 정도 TH가 제한된 최대 개방 정도보다 작거나 같다고 결정되면(단계 S500에서 "NO"), 상기 과정은 종료된다. 단계 S502에서, 상기 ECU(300)는 스로틀 개방 정도 TH를 제한된 최대 개방 정도로 감소시킨다.
이하, 본 발명의 상기 실시예에 따른 ECU(300)의 작동을 상기 설명된 구조와 플로우차트를 토대로 설명한다.
차량 시스템이 개시되고 있는 동안, 압력 센서(306)에 의해 검출된 압력이, 모든 ASV들이 폐쇄되도록 제어되고 공기 펌프(200)가 작동되는 동안에 증가하지 않는다면, 압력 센서(306)에 고장이 발생하였다고 결정된다(단계 S100에서 "YES").
이 경우, 진공 압력 ASV(1)(222) 및 진공 압력 ASV(2)(232) 중 하나 이상과 전자기 ASV(212)에 개방 고장이 발생하였는지의 여부는 상기 압력의 변화가 검출되었는 지의 여부를 토대로 결정될 수 없다.
개방 고장이 진공 압력 ASV(1)(222) 및 진공 압력 ASV(2)(232) 중 하나 이상과 전자기 ASV(212)에 발생하면, 배기 가스가 상기 AI 시스템으로 다시 유동할 수도 있다. 상기 배기 가스가 AI 시스템으로 다시 유동하는 경우, 상기 배기 가스의 열로 인하여 2차 고장이 야기될 수도 있다. 즉, 배기 가스의 열로 인해 정상이었던 구성요소에 고장이 발생할 수도 있다.
이에 따라, 압력 센서(306)에 고장이 발생하였다고 결정되는 경우(단계 S100 에서 "YES"), 스로틀 밸브(120)의 최대 개방 정도는, 진공 압력 ASV(1)(222) 및 진공 압력 ASV(2)(232) 중 하나 이상과 상기 전자기 ASV(212)에 개방 고장이 발생한 경우에 TH(1)로 제한된다(S102).
따라서, 엔진(100) 안으로 도입되는 공기량인 공기량 GA가 감소되고, 배기 가스량이 감소된다. 그러므로, AI 시스템으로 다시 유동하는 배기 가스량을 줄이는 것이 가능하다. 그 결과, 진공 압력 ASV(1)(222) 및 진공 압력 ASV(2)(232) 중 하나 이상과 전자기 ASV(212)에 개방 고장이 발생되면, 상기 AI 시스템으로 다시 유동하는 배기 가스의 열로 인한 2차 고장의 발생을 억제할 수 있게 된다.
압력 센서(306)가 정상인 경우(단계 S100에서 "NO"), 모든 ASV들이 폐쇄되도록 제어되고, 공기 펌프(200)가 중단되도록 제어되는 동안에 압력의 변화가 검출되면, 진공 압력 ASV(1)(222) 및 진공 압력 ASV(2)(232) 중 하나 이상과 전자기 ASV(212)에 개방 고장이 발생하였다고 결정된다(S200).
상기 진공 압력 ASV(1)(222) 및 진공 압력 ASV(2)(232) 중 하나 이상과 전자기 ASV(212)에 개방 고장이 발생하였다고 결정되면(단계 S200에서 "YES"), 배기 가스는 제2공기통로(220) 및 제3공기통로(230) 중 하나 이상의 공기통로를 통해 제1공기통로(210)로 다시 유동한다. 상기 제1공기통로(210)로 다시 유동하는 배기 가스는 엔진실 안으로 유동한다.
이 경우, 엔진(100)이 작동되고 있는 동안, 고온의 배기 가스가 AI 시스템으로 다시 일정하게 유동할 수도 있고, 상기 AI 시스템으로 다시 유동하는 배기 가스의 열로 인해 2차 고장이 야기될 수도 있다. 그러므로, 스로틀 밸브(120)의 최대 개방 정도는 TH(2)로 제한된다(S202).
따라서, 엔진(100) 안으로 도입되는 공기량인 공기량 GA가 감소되고, 배기 가스량이 감소된다. 그러므로, AI 시스템으로 다시 유동하는 배기 가스량을 줄이는 것이 가능하다. 그 결과, 상기 AI 시스템으로 다시 유동하는 배기 가스의 열로 인한 2차 고장의 발생을 억제할 수 있게 된다.
전자기 ASV(212)는 정상이므로(단계 S200에서 "NO"), VSV(224)와 ECU(300)간의 와이어커넥션 및 VSV(234)와 ECU(300)간의 와이어커넥션에 단락이 발생하면, 압력의 변화가 검출되지 않더라도, 진공 압력 ASV(1)(222)와 진공 압력 ASV(2)(232) 양자 모두에 개방 고장이 발생하였다고 결정된다(단계 S300에서 "YES").
진공 압력 ASV(1)(222)와 진공 압력 ASV(2)(232) 양자 모두에 개방 고장이 발생하였다고 결정되면(단계 S300에서 "YES"), 제2공기통로(220)에 연결된 실린더들과 제3공기통로(230)에 연결된 실린더들 사이에 연통이 제공된다. 이 경우, 배기 가스는 제2공기통로(220)에 연결된 실린더들과 제3공기통로(230)에 연결된 실린더들 양자 모두로부터 AI 시스템으로 다시 유동할 수도 있고, 상기 AI 시스템으로 다시 유동하는 배기 가스의 열로 인해 2차 고장이 야기될 수도 있다. 그러므로, 스로틀 밸브(120)의 최대 개방 정도가 TH(3)으로 제한된다(S302).
따라서, 엔진(100) 안으로 도입되는 공기량인 공기량 GA가 감소되고, 배기 가스량이 감소된다. 그러므로, AI 시스템으로 다시 유동하는 배기 가스량을 줄이는 것이 가능하다. 그 결과, 상기 AI 시스템으로 다시 유동하는 배기 가스의 열로 인한 2차 고장의 발생을 억제할 수 있게 된다.
개방 고장이 진공 압력 ASV(1)(222) 및 진공 압력 ASV(2)(232) 중 하나에 발생하였거나, 또는 개방 고장이 진공 압력 ASV(1)(222)나 진공 압력 ASV(2)(232) 중 어느 것에도 발생하지 않은 경우(단계 S300에서 "NO"), VSV(224)와 ECU(300)간의 와이어커넥션 및 VSV(234)와 ECU(300)간의 와이어커넥션 중 하나에 단락이 발생하면, 진공 압력 ASV(1)(222) 및 진공 압력 ASV(2)(232) 중 하나에 개방 고장이 발생하였다고 결정된다(단계 S400에서 "YES").
진공 압력 ASV(1)(222) 및 진공 압력 ASV(2)(232) 중 하나 이상에 개방 고장이 발생하였다고 결정되면(단계 S300에서 "YES"), 배기 가스는 제2공기통로(220)에 연결된 실린더들 및 제3공기통로(230)에 연결된 실린더들 중 하나로부터 AI 시스템으로 다시 유동한다. 그러므로, AI 시스템으로 다시 유동하는 배기 가스의 열로 인한 2차 고장이 야기될 수도 있다. 이 경우, 스로틀 밸브(120)의 개방 정도는 TH(4)로 제한된다(S402).
따라서, 엔진(100) 안으로 도입되는 공기량인 공기량 GA가 감소되고, 배기 가스량이 감소된다. 그러므로, AI 시스템으로 다시 유동하는 배기 가스량을 줄이는 것이 가능하다. 그 결과, 상기 AI 시스템으로 다시 유동하는 배기 가스의 열로 인한 2차 고장의 발생을 억제할 수 있게 된다.
개방 고장이 진공 ASV(1)(222)와 진공 압력 ASV(2)(232) 중 하나 이상과 전자기 ASV(212)에 발생하면, AI 시스템으로 다시 유동하는 배기 가스는, 제2공기통로(220) 및 제3공기통로(230) 중 하나 이상과 제1공기통로(210)를 통해 엔진실 안으로 유동한다. 따라서, 진공 ASV(1)(222)와 진공 압력 ASV(2)(232) 중 하나 이상 과 전자기 ASV(212)에 개방 고장이 발생하면, AI 시스템으로 다시 유동하는 배기 가스량이 가장 많아지고, 2차 고장이 발생하기 쉽다.
또한, 진공 ASV(1)(222)와 진공 압력 ASV(2)(232) 양자 모두에 개방 고장이 발생하면, 제2공기통로(220)와 제3공기통로(230)를 통해 배기 매니폴드(110)와 배기 매니폴드(112) 사이에 연통이 제공된다. 그러므로, 배기 가스는 제2공기통로(220)에 연결된 실린더들과 제3공기통로(230)에 연결된 실린더들 양자 모두로부터 AI 시스템으로 다시 유동한다.
한편, 개방 고장이 진공 ASV(1)(222)와 진공 압력 ASV(2)(232) 중 하나에 발생하면, 배기 가스는 제2공기통로(220)에 연결된 실린더들과 제3공기통로(230)에 연결된 실린더들 중 하나로부터 AI 시스템으로 다시 유동한다.
그러므로, 진공 ASV(1)(222)와 진공 압력 ASV(2)(232) 양자 모두에 개방 고장이 발생하면, AI 시스템으로 다시 유동하는 배기 가스량이 많게 되고, 진공 ASV(1)(222)와 진공 압력 ASV(2)(232) 중 하나에 개방 고장이 발생한 경우에 비해 2차 고장이 발생하기 쉽다.
이에 따라, 스로틀 밸브(120)의 제한된 최대 개방 정도들 가운데, TH(2)가 가장 작고, TH(4)가 가장 크다. 따라서, 스로틀 밸브 개방 정도 TH는, 상기 AI 시스템으로 다시 유동하는 배기 가스량이 더욱 많아짐에 따라 엔진(100) 안으로 도입되는 공기량이 더욱 적어지도록 제한된다.
이하, 개방 고장이 진공 ASV(1)(222)와 진공 압력 ASV(2)(232) 중 하나 이상과 전자기 ASV(212)에 발생하였고(단계 S200에서 "YES"), 스로틀 밸브(120)의 최대 개방 정도가 TH(2)로 제한된다(S202)는 가정 하에 설명하기로 한다.
스로틀 밸브(120)의 최대 개방 정도가 제한된 후, 스로틀 밸브 개방 정도 TH가 TH(2)보다 큰 지의 여부가 결정된다(S500). 스로틀 밸브 개방 정도 TH가 TH(2)보다 큰 경우(단계 S500에서 "YES"), 스로틀 밸브 개방 정도 TH는 TH(2)로 감소된다.
이 때, 도 3에 도시된 바와 같이, 스로틀 밸브 개방 정도 TH는 시점 T(1)에서 TH(2)보다 큰 TH(A)로 감소된다. 그 후, 스로틀 밸브 개방 정도 TH는, 상기 스로틀 밸브 개방 정도 TH가 시점 T(2)에서 TH(2)와 같아질 때까지, 소정의 변화율로 감소된다. 따라서, 스로틀 밸브 개방 정도 TH의 급격한 변화가 억제된다. 그러므로, 엔진(100)의 출력이 급격하게 감소하는 것이 억제된다. 그 결과, 스로틀 밸브 개방 정도 TH가 제한될 때에 탑승자가 불편함을 느낄 수 있는 가능성이 줄어들 수 있다. 상기 스로틀 밸브 개방 정도 TH는, 스로틀 밸브 개방 정도 TH가 TH(A)와 같아질 때까지, 단계식으로 여러 번 감소될 수도 있다. 또한, 스로틀 밸브 개방 정도 TH는 단계식 또는 소정의 변화율로 TH(2)까지 감소될 수도 있다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 상기 실시예에 따른 내연 기관용 제어 장치의 ECU는, 2차 공기 공급 장치의 고장이 검출될 때에 스로틀 밸브 개방 정도 TH의 최대 개방 정도를 소정의 개방 정도로 제한한다. 따라서, 배기 가스량이 감소될 수 있다. 그러므로, 2차 공기 공급 장치로 다시 유동하는 배기 가스량이 감소될 수 있다. 그 결과, 2차 공기 공급 장치로 다시 유동하는 배기 가스의 열로 인한 2차 고장의 발생을 억제할 수 있게 된다.
따라서, 본 명세서에 기술된 본 발명의 실시예는 모든 실시형태들이 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 간주되어야만 한다. 본 발명의 기술적 범위는 청구범위로 한정되므로, 본 청구범위의 기술적 사상과 균등론의 범위 내에서의 모든 변형예들을 포괄한다는 것은 자명하다.

Claims (8)

  1. 2차 공기를 배기 시스템에서 배기 가스 제어 장치의 상류 부분에 공급하는 2차 공기 공급 장치가 제공된 내연 기관용 제어 장치에 있어서,
    상기 2차 공기 공급 장치의 고장을 검출하는 검출기; 및
    상기 2차 공기 공급 장치의 고장이 상기 검출기에 의해 검출된 경우, 상기 내연 기관 안으로 도입되는 공기량을 소정량으로 제한하는 제어기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 내연 기관 안으로 도입되는 상기 공기량을 단계식으로 소정량까지 감소시키는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 제어 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 내연 기관 안으로 도입되는 상기 공기량을 소정의 변화율로 소정량까지 감소시키는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 제어 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 내연 기관은 복수의 실린더; 및 상기 2차 공기 공급 장치를 포함하되, 상기 2차 공기 공급 장치는 i) 공기 펌프로부터 배출된 공기가 유동하는 제1공기통로를 개폐하는 제1개폐밸브; ii) 일 단부가 상기 제1개폐밸브의 하류 부분에서 상기 제1공기통로에 연결되고, 타 단부가 상기 복수의 실린더 가운데 소정 실린더로 유도되는 배기 통로에 연결되는 제2공기통로를 개폐하는 제2개폐밸브; 및 iii) 일 단부가 상기 제1개폐밸브의 하류 부분에서 상기 제1공기통로에 연결되고, 타 단부가 상기 제2공기통로에 연결된 배기 통로가 유도하는 소정의 실린더와 상이한 실린더로 유도하는 배기 통로에 연결되는 제3공기통로를 개폐하는 제3개폐밸브를 포함하고,
    상기 검출기는 상기 제1개폐밸브, 상기 제2개폐밸브 및 상기 제3개폐밸브 각각의 고장의 유무를 검출하며; 상기 제어기는 상기 제1개폐밸브, 상기 제2개폐밸브 및 상기 제3개폐밸브 각각의 고장 유무에 따라 상기 내연 기관 안으로 도입되는 상기 공기량을 제한하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2개폐밸브와 상기 제3개폐밸브 중 하나 이상의 개폐밸브 및 상기 제1개폐밸브에 고장이 발생한 경우, 상기 제어기는 상기 내연 기관 안으로 도입되는 상기 공기량을 제한하여, 상기 제2개폐밸브와 상기 제3개폐밸브 중 하나 이상의 개폐밸브에 고장이 발생하고 상기 제1개폐밸브에는 고장이 발생하지 않은 경우에 비해, 상기 내연 기관 안으로 도입되는 상기 공기량을 감소시키는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 제어 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2개폐밸브와 상기 제3개폐밸브에 고장이 발생한 경우, 상기 제어기는 상기 내연 기관 안으로 도입되는 공기량을 제한하여, 상기 제2개폐밸브와 상기 제3개폐밸브 중 한 개폐밸브에 고장이 발생한 경우에 비해, 상기 내연 기관 안으로 도입되는 공기량을 감소시키는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 제어 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 내연 기관용 흡기관에 제공된 스로틀 밸브의 개방 정도를 제어하여, 상기 내연 기관 안으로 도입되는 상기 공기량을 소정량으로 제한하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 제어 장치.
  8. 2차 공기를 배기 시스템에서 배기 가스 제어 장치의 상류 부분에 공급하는 2차 공기 공급 장치가 제공된 내연 기관용 제어 방법에 있어서,
    상기 2차 공기 공급 장치의 고장을 검출하는 고장 검출 단계; 및
    상기 2차 공기 공급 장치의 고장이 상기 고장 검출 단계에서 검출된 경우, 상기 내연 기관 안으로 도입되는 공기량을 소정량으로 제한하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연 기관용 제어 방법.
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