KR101191853B1 - 차량용 터보차저의 제어방법 및 이를 이용한 터보자처 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터빈으로 공급되는 유량 셋팅을 최적화하기 위해 액추에이터 레버를 특정 주기를 갖는 진동을 유발하고, 설정된 목표 유량에 근접될 때, 상기 유량을 순간적으로 변동시켜 목표 유량으로 조절하는 차량용 터보차저에 관한 것이다.

Description

차량용 터보차저의 제어방법 및 이를 이용한 터보자처{Method for controlling vehicle and Turbocharger}

본 발명은 차량에 구비된 터보차저의 성능 향상을 위한 차량용 터보차저의 제어방법 및 이를 이용한 터보자처에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 터보차저는 엔진의 실린더에 공급되는 공기량과 밀도를 대기압 이상으로 가압하고, 이를 공급시켜 엔진의 출력을 증대시키기 위해 설치된다.

첨부된 도 1을 참조하여 종래의 일반적인 터보차저의 구성에 대해 설명한다.

종래의 터보차저(1')는 터보차저 하우징 내부에 흡기 압축기(1a)와, 터빈(1b)이 배치되고, 상기 흡기 압축기(1a)와 터빈(1b)을 연결하기 위해 샤프트(1c)가 마련된다.

또한, 상기 터빈(1b)에는 유입되는 공기량을 조절하기 위해 상기 터빈(1b)의 원주 방향에 다수개의 베인이 회전 가능하도록 배치되고, 상기 베인을 작동 가능하게 하는 액추에이터(미도시)가 별도로 마련된다.

상기 터보차저(1')는 엔진(2)에서 발생된 배기가스가 터빈(1b)으로 공급될 수 있으며, 상기 터빈(1b)은 배기가스에 의해 회전 작동된다.

상기 샤프트(1c)는 터빈(1b)과 동축으로 연결된 공기 압축기(1a)를 함께 회전 가능하게 할 수 있다. 이로 인해 외부 공기가 흡입 압축되어 엔진(2)으로 공급된다.

이와 같이 사용되는 터보차저(1')는 차량의 배기량에 따라 터빈(1b)으로 공급되는 공기량에 대한 셋팅(Setting)을 실시하고, 셋팅된 공기량에 따라서 베인의 회전각이 변화되면서 상기 터빈(1b)으로 공급되는 공기량이 변화된다.

그러나, 종래에는 터빈(1b)에 공급되는 공기량에 대한 정확한 셋팅이 부정확하게 이루어짐으로써, 터보차저(1')가 갖는 성능을 안정적으로 구현하기 어려운 문제점이 유발되었다.

본 발명의 목적은 상술한 종래 기술의 문제점을 극복하기 위해 터빈으로 공급되는 유량 셋팅을 최적화하여 안정적인 터보차저의 성능을 구현 가능하게 하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 차량용 터보차저의 제어방법은 터보차저의 터빈으로 공급되는 유량 셋팅을 위해 목표 유량을 설정하는 단계와; 상기 터보차저에 구비된 베인의 개도량을 조절하는 유량 조절 단계; 및 상기 터빈으로 공급되는 실제 유량이 목표 유량에 근접될 때, 상기 실제 유량을 순간적으로 변동시켜 목표 유량으로 조절 가능하게 하는 유량 변동 단계를 포함하는 것을 특징으로

상기 유량 조절 단계는 터보 차저에 구비된 베인을 오픈 방향으로 작동시켜, 터빈으로 공급되는 유량을 조절하는 제1 유량 조절 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 유량 조절 단계는 터빈으로 공급되는 유량이 최소 유량에서부터 시작되는 것을 특징으로 한다.

상기 유량 조절 단계는 터보차저로 공급되는 유량을 증가시켰다가, 다시 감소시키면서 목표 유량에 근접하는 제2 유량 조절 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 제2 유량 조절 단계는 베인이 오픈 방향과 클로즈 방향으로 다수회 반복 작동되도록, 상기 베인과 연결된 링크 로드에 진동이 가해지도록 제어되는 것을 특징으로 한다.

상기 제2 유량 조절 단계는 베인이 주기적으로 작동되도록 제어되는 것을 특징으로 한다.

상기 제2 유량 조절 단계는 초 단위로 베인의 개도량이 조절되는 것을 특징으로 한다.

상기 제2 유량 조절 단계는 목표 유량에 근접할수록, 베인이 오픈 방향과 클로즈 방향으로 반복 작동되는 초당 간격이 감소 되는 것을 특징으로 한다.

상기 유량 변동 단계의 유량 변동은 목표 유량보다는 상대적으로 높은 유량으로 변동될 수 있다.

상기 유량 변동 단계의 유량 변동은 변동 전 유량보다 10% 증가된 유량으로 유량 변동이 이루어질 수 있다.

상기 유량 변동 단계의 유량 변동은 적어도 1회 이상 이루어질 수 있다.

상기 제2 유량 조절 단계는 현재 유량이 설정된 목표 유량에 근접될 경우에는, t초간 현재의 상태를 유지할 수 있다.

상기 유량 변동 단계는 목표 유량을 만족한 이후에 현재 상태의 유량과, 베인과 연결된 링크 로드의 위치를 메모리하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 유량 변동 단계는 목표 유량이 메모리 된 이후에 N회 동안 터빈으로 공급되는 유량이 목표 유량을 만족하는지 반복 시험하는 테스트 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 목표 유량은 터보 차저 내부로 유입되는 최소 유량(Min Flow)을 기준으로 셋팅이 이루어질 수 있다.

상기 최소 유량은 엔진 배기량에 따라 상이하게 셋팅되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 차량용 터보차저는 배기가스의 압력에 의해 회전되는 터빈을 갖는 터보 차저와; 상기 터빈으로 유입되는 통로의 개도 상태를 조절 가능하게 하는 베인(Vane)과; 상기 베인과 연결되고, 베인을 동시에 개폐 가능하게 하는 링크 로드, 상기 링크 로드에 구동력을 제공하는 모터를 포함하는 액추에이터; 및 상기 터보 차저의 유량 셋팅시, 상기 터빈으로 공급되는 유량을 순간적으로 변화시키고, 링크 로드에 진동이 발생 되도록, 상기 액추에이터를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 링크 로드에 소정의 주기와 진폭을 갖으며 진동이 발생 되도록 모터의 작동 상태를 제어할 수 있다.

상기 링크 로드는 주기가 3.8kHz, 진폭은 ±0.4도의 간격으로 진동이 발생 되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 차량용 터보차저의 제어방법 및 이를 이용한 터보자처는 차량의 배기량에 따라 터보차저의 영점 셋팅이 가능해짐으로써, 터보차저가 장착된 차량의 성능을 향상시키는 효과가 있다.

본 발명에 의한 차량용 터보차저의 제어방법 및 이를 이용한 터보자처는 기준 공기량을 기준으로 셋팅이 이루어지므로, 보다 정밀한 셋팅이 이루어지는 효과가 있다.

도 1은 종래의 터보차저를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 의한 차량용 처보차저의 구성을 개략적으로 도시한 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 차량용 터보차저의 제어방법에 의한 순서도.
도 4는 본 발명에 의한 차량용 터보차저의 제어방법에 의해 시간에 따른 유량 변화를 파형으로 도시한 그래프.
도 5는 본 발명에 의한 차량용 터보차저의 제어방법에 의한 순서도에 따른 각 단계를 그래프상에 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 의한 차량용 터보차저의 제어방법을 간략히 그래프 파형으로 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 의한 차량용 터보차저의 제어방법에 의해 n회 반복 후의 유량 변화를 도시한 표이다.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 의한 차량용 터보차저의 제어방법 및 이를 이용한 터보자처의 실시예를 설명한다.

첨부된 도 2를 참조하여 본 발명에 의한 터보차저의 주요 구성을 설명한다.

터보차저(1)는 압축기(110)와 터빈(100)이 내장되는 하우징이 마련될 수 있다. 상기 압축기(110)와 터빈(100)은 회전축(120)의 양단에 각각 결합 될 수 있다.

상기 터빈(100)에는 회전축(120)에 고정된 터빈 블레이드(102)를 더 포함할 수 있으며, 상기 터빈 블레이드(102)로 공급되는 유량을 선택적으로 조절 가능하게 하는 베인(10)이 다수 개가 배치될 수 있다.

상기 베인(10)은 터빈 블레이드(102)의 원주 방향 상에 다수 개가 동일 간격으로 배치될 수 있으며, 상기 베인(10)의 회전각이 오픈 또는 클로즈 방향으로 변화되면서 터빈(100)으로 공급되는 유량의 변화가 이루어지게 된다.

상기 터보차저(1)에는 베인(10)이 동시에 오픈 방향 또는 클로즈 방향으로 회전 가능하도록 구동력을 제공하는 액추에이터(200)가 마련될 수 있다.

상기 액추에이터(200)는 통상의 모터가 사용될 수 있으며, 상기 베인(10)의 회전을 안정적으로 작동 가능하게 하는 다른 밸브로의 대처도 가능함을 밝혀 둔다.

상기 베인(10)과 액추에이터(200) 사이에는, 상기 액추에이터(200)의 구동력을 전달받아 베인(10)에게 전달하는 링크 로드(210)가 구비될 수 있다.

상기 링크 로드(210)는 링크(Link)와 로드(rod)의 조합으로 구성될 수 있다.

상기 터보차저(1)는 유량 셋팅시, 상기 터빈으로 공급되는 유량을 순간적으로 변화시키고, 링크 로드(210)에 진동이 발생 되도록 액추에이터(200)를 제어하는 제어부(300)를 더 포함할 수 있다.

상기 링크 로드(210)는 길이 방향으로 진동이 발생 되는 것이 바람직하다.

왜냐하면, 베인(10)의 회전각을 오픈방향과 클로즈 방향으로 소정의 시간 동안 특정 주기와 진폭을 갖으면서 진동을 발생시키기 위해서이다.

제어부(300)는 이를 위해 액추에이터(200)에 구비된 모터축을 정방향과 역방향으로 각각 회전되도록 제어하는 것이 바람직하다.

상기 링크 로드(210)는 특정 주기와 진폭을 갖으며 진동이 발생 되는 것이 바람직하나, 반드시 한정하지는 않는다.

여기서, 주기의 의미는 상기 링크 로드(210)가 베인(10)을 오픈 방향과 클로즈 방향으로 이동시키기 위해 왕복 작동되는 것을 의미한다.

또한, 진폭은 시간에 따라 링크 로드(210)의 위치가 변화되는 폭을 의미한다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 차량용 터보차저의 제어방법에 대해 첨부된 도 3을 참조하여 설명한다.

본 발명은 터보차저의 터빈으로 공급되는 유량 셋팅을 위해 목표 유량을 설정 단계(ST100)가 마련될 수 있다. 상기 목표 유량은 차량의 배기량에 따라서 변동될 수 있음을 밝혀 둔다.

또한, 상기 터보차저에 구비된 베인의 개도량을 조절하는 유량 조절 단계(ST200)와, 상기 터빈으로 공급되는 실제 유량이 목표 유량에 근접될 때, 상기 실제 유량을 순간적으로 변동시켜 목표 유량으로 조절 가능하게 하는 유량 변동 단계(ST300)를 더 포함할 수 있다.

상기 유량 조절 단계(ST200)는 목표 유량에 맞추어 셋팅이 이루어질 때, 한 번에 셋팅을 실시하지 않고, 상기 터보차저(1)로 유입되는 유량을 단계적으로 변화시켜 유량 셋팅을 실시하는 것이 바람직하다.

왜냐하면, 유량 셋팅을 한 번에 실시할 경우에는 부정확하게 유량 셋팅이 이루어질 수 있으며, 이로 인해 유량 셋팅 후에 터보차저(1) 또는 베인(10)의 불안정한 작동이 이루어질 수 있기 때문이다.

상기 목표 유량은 터보 차저 내부로 유입되는 최소 유량(Min Flow)을 기준으로 셋팅이 이루어지는 것이 바람직하다.

왜냐하면, 상기 터보차저는 최소 유량(Min Flow)일 때, 베인(10)에 가해지는 배기가스의 압력이 가장 높게 가해지므로, 상기한 상태에서 터빈으로 공급되는 공기량에 대해 정확한 셋팅이 이루어질 경우에는, 다른 유량 변화 구간에서도 베인의 안정적인 작동을 도모할 수 있기 때문이다.

이와 같이 셋팅을 실시할 경우에는, 상기 최소 유량 이외의 구간에서 베인(10)의 위치에 따른 정확한 유량이 산출되고, 이에 따라 터보차저의 성능을 향상시킬 수 있기 때문이다.

상기 최소 유량은 엔진 배기량에 따라 상이하게 셋팅될 수 있다. 예를 들어서, 배기량이 1500cc인 차량과 3000cc인 차량의 최소 유량은 동일 할 수 없으며, 상기 최소 유량 또한 각 배기량과 엔진의 다양한 조건에 맞추어 셋팅될 수 있음을 밝혀 둔다.

상기 유량 조절 단계(ST200)는 터보차저(1)에 구비된 베인(10)을 오픈 방향으로 작동시켜, 터빈으로 공급되는 유량을 조절하는 제1 유량 조절 단계(ST210)를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 유량 조절 단계(ST210)는 터빈(100)으로 공급되는 유량이 최소 유량에서부터 시작되는 것이 바람직하다.

왜냐하면, 위에서 이미 상술한 바와 같이 최소 유량을 기준으로 유량 셋팅을 실시하는 것이 베인의 안정적인 작동에 유리하기 때문이다.

상기 유량 조절 단계(ST200)는 터보차저(1)로 공급되는 유량을 최소 유량에서 최대 유량으로 증가시켰다가, 다시 유량을 감소시키면서 목표 유량에 근접하는 제2 유량 조절 단계(ST220)를 더 포함할 수 있다.

이미 위에서 설명한 바와 같이, 최소 유량에서 단계적으로 터빈으로 공급되는 유량을 증가시켰다가, 목표유량을 향해 근접되게 조정하는 것이 터빈(100)의 구조적인 관점에서 볼 때 안전하기 때문이다.

상기 제2 유량 조절 단계(ST220)는 베인(10)이 오픈 방향과 클로즈 방향으로 다수회 반복 작동되도록, 상기 베인(10)과 연결된 링크 로드(210)에 진동이 가해지도록 제어될 수 있다.

여기서, 상기 링크 로드(210)에 진동이 가해지도록 제어된다는 의미는 상기 링크 로드(210)가 길이 방향을 기준으로 짧은 시간 동안 전, 후로 왕복 작동되면서, 떨림에 의해 진동이 발생 되는 것을 말한다.

상기 제2 유량 조절 단계(ST220)는 베인(10)이 주기적으로 작동되도록 제어될 수 있다.

상기 제2 유량 조절 단계(ST220)는 초 단위로 베인의 개도량이 조절될 수 있다.

상기 제2 유량 조절 단계(ST220)는 목표 유량에 근접할수록, 베인(10)이 오픈 방향과 클로즈 방향으로 반복 작동되는 초당 간격이 감소 될 수 있다.

왜냐하면, 현재 터빈(100)으로 공급되는 유량이 목표 유량에 근접될수록, 베인(10)의 오픈 방향과 클로즈 방향으로의 개도 되는 간격은 감소 되는 것이 보다 정밀한 유량 셋팅을 도모하기 때문이다.

상기 제2 유량 조절 단계(ST220)는 현재 유량이 설정된 목표 유량에 근접될 경우에는, t초간 현재의 상태를 유지할 수 있다.

왜냐하면, 현재 유량이 목표 유량을 만족시키는 상태를 정확히 판단하기 위해서는, 설정된 유량에 현재 유량이 근접된 상태를 적어도 수초 간은 유지되는지 판단하고, 이를 만족할 경우에는 현재 유량이 목표 유량과 유사 내지 동일한 상태인 것을 판단할 수 있기 때문이다.

상기 유량 변동 단계(ST300)의 유량 변동은 변동 전 유량보다 10% 증가된 유량으로 유량 변동이 이루어질 수 있다.

상기 유량 변동 단계(ST300)의 유량 변동은 적어도 1회 이상 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 목표 유량은 터보 차저 내부로 유입되는 최소 유량(Min Flow)을 기준으로 셋팅이 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 최소 유량은 엔진 배기량에 따라 상이하게 셋팅될 수 있다.

상기 유량 변동 단계(ST300)는 목표 유량을 만족한 이후에 현재 상태의 유량과, 베인과 연결된 링크 로드의 위치를 메모리(ST310)하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이와 같이 메모리하는 이유는, 목표 유량을 만족시킨 현재 베인의 위치에 따른 링크 로드(210)의 위치를 메모리 시킴으로써, 상기 목표 유량을 기준으로 터보차저(1)로 유입되는 공기량에 따라 액추에이터(200)의 전반적인 거동이 맵핑(Mapping) 가능하기 때문이다.

즉, 상기 목표 유량을 영점으로 하여, 액추에이터(200)의 작동 상태를 셋팅하면, 상기 액추에이터(200)의 구동력을 전달받는 링크 로드(210) 또한 상기 셋팅된 액추에이터(200)의 작동 상태에 따라 베인(10)과 연동하여 작동이 이루어질 수 있기 때문이다.

따라서, 목표 유량에 대해 셋팅이 이루어지면, 액추에이터(200) 또한 상기 목표 유량을 기준으로 셋팅 가능하기 때문에 메모리 하는 것이 바람직하다.

상기 유량 변동 단계(ST200)는 목표 유량이 메모리 된 이후에 N회 동안 터빈으로 공급되는 유량이 목표 유량을 만족하는지 반복 시험하는 테스트 단계(ST320)를 더 포함할 수 있다.

상기 테스트 단계(ST320)는 현재의 유량이 목표 유량에 만족된 상태에서, 현재 유량이 다시 변동되는 경우에도 기 셋팅된 목표 유량에 따라 액추에이터(200)의 작동이 이루어지는지 재차 확인하기 위해서 실시한다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

본 발명은 터보 차저의 목표 유량으로 셋팅을 실시하기 위해 1차적으로 링크 로드(210)가 오픈과 클로즈 방향으로 다수회 왕복 작동되면서, 상기 링크 로드(210)에 진동이 발생 되고, 2차적으로 목표 유량 근처에서 유량 변동을 실시하여 최종적으로 목표 유량으로 셋팅을 실시할 수 있다.

여기서, 링크 로드(210)에 진동 발생을 먼저 실시하고, 이후에 유량 변동을 실시하는 이유는 상기 목표 유량에 편차 발생이 최소화되면서 안정적인 셋팅이 가능하기 때문이다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 차량용 터보차저의 제어방법에 의한 실시예를 첨부된 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명한다.

참고로 도 4에 도시된 X축은 시간이고, Y축은 유량(kg/h)을 나타낸다.

또한, A는 터빈으로 공급되는 유량의 파형을 나타낸 것이고, B는 액추에이터에 전달되는 명령 신호에 따른 파형을 나타낸 것이고, C는 액추에이터의 작동에 따라 제어부로 입력되는 피드백 신호 파형을 도시한 그래프이다.

작업자는 터보차저(1)의 유량 셋팅을 위한 목표 유량을 설정(ST100)한다.

상기 목표 유량은 본 실시예를 설명하기 위해 제시된 것이며, 차량의 배기량에 따라서 변경 가능함을 밝혀 둔다.

제어부(300)는 터보차저(1)의 목표 유량을 메모리하고, 상기 터보차저(1)의 터빈으로 유량을 공급한다.

제어부(300)는 터빈(100)으로 공급되는 유량이 조절되도록 액추에이터(200)에 제어 명령을 전송하고, 상기 액추에이터(200)를 작동시켜 링크 로드(210)에 구동력이 전달되도록 한다.

상기 링크 로드(210)가 일측 방향으로 이동되면, 이와 연동하여 베인(10)이 오픈 방향으로 이동(ST210)되면서, 상기 터빈(100)으로 공급되는 유량이 변동된다.

제어부(300)는 현재 터빈(100)으로 유입되는 유량이 스텝 1의 유량보다 작은 양이 유입되는지 판단(ST10)한다.

만약, 현재유량이 스텝 1의 유량보다 작을 경우에는, 상기 터빈(100)으로 공급되는 유량을 서서히 증가시킨다.

예를 들어 현재 터빈(100)으로 공급되는 유량이 스텝 1의 유량 이하일 경우(ST12) 에는 베인(10)을 초당 1도 속도로 오픈 방향으로 이동(ST212)되도록 액추에이터(200)의 작동 상태를 제어한다.

제어부(300)는 액추에이터(200)로 명령 신호(B)를 전달하고, 상기 액추에이터(200)는 명령 신호(B)를 입력받아, 링크 로드(210)를 작동시킨다.

상기 링크 로드(210)가 작동된 이후에 링크 로드(210)의 위치에 따른 피드백 신호(C)가 제어부(300)에 전송된다.

제어부(300)는 터빈(100)으로 공급되는 유량을 실시간으로 체크 하면서, 상기 터빈(100)으로 공급되는 유량을 스텝 1의 유량에서부터 스텝 2의 유량까지 증가(ST220)시킨다.

제어부(300)는 현재 유량이 스텝 2의 유량 이하이거나, 그 이상일 경우에는 목표 유량에 근접되도록, 유량을 단계적으로 조절(ST220)한다. 이를 보다 상세하 게 설명한다.

예를 들어, 제어부(300)는 현재의 유량이 스텝 1의 유량 이상(ST14)일 경우에는, 링크 로드(210)에 진동이 가해지도록 액추에이터(200)의 작동 상태를 제어한다.

즉, 상기 액추에이터(200)가 정방향 또는 역방향으로 반복 작동되도록 명령 신호(B)를 상기 모터에 전송하여, 링크 로드(210)가 짧은 시간 동안 길이 방향에서 전, 후 방향으로 이동되면서 떨림에 의한 진동이 발생 될 수 있다.

예를 들면, 제어부(300)가 액추에이터(200)의 정방향 또는 역방향의 작동 상태를 제어하여 상기 링크 로드(210)와 연결된 베인(10)을 오픈 방향 또는 클로징 방향으로 초당 1도 속도로 빠르게 작동시 킬 수 있다.

상기 링크 로드(210)는 특정 주기와 진폭을 갖으며 특정 시간(초당 1도) 동안 진동이 발생(ST222) 될 수 있다.

제어부(300)는 소정의 시간이 경과 한 후에, 현재 터빈(100)으로 공급되는 유량이 목표 유량에 근접되도록 유량을 감소시키고, 이를 확인하며, 현재 유량이 스텝 3의 유량 이상인지 판단(ST16)한다.

만약, 상기 유량이 스텝 3 이상일 경우(ST16)에는, 링크 로드(210)에 특정 주기와 진폭을 갖으며 특정 시간(초당 0.5도) 동안 진동이 발생(ST224) 되도록, 액추에이터(200)의 작동 상태를 제어한다.

이와 같이 제어부(300)는 터빈(100)으로 공급되는 유량이 목표 유량에 근접되도록 유량을 변화시키고, 터빈(100)으로 공급되는 유량이 목표유량과 유사한지 체크한다.

제어부(300)는 터빈(100)으로 공급되는 현재의 유량이 목표유량과 유사할 경우에는 링크 로드(210)를 오픈 방향으로 이동시킨다.

상기 링크 로드(210)가 오픈 방향으로 이동되면, 베인(10)도 함께 오픈 방향으로 이동되면서, 상기 베인(10)의 개도량이 오픈 방향으로 증가 된다.

이때, 상기 베인(10)의 개도량은 오픈 상태로 지속 되는 것이 아니라, 적어도 1회 이상 t초간(860msec) 유량이 변동된 상태가 유지된다.

여기서, 제어부(300)는 베인(10)의 개도량이 순간적으로 오픈 방향으로 증가되도록 링크 로드(210)의 작동 상태를 제어하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 베인(10)의 개도량 증가에 따라 터빈으로 공급되는 유량 또한 순간적으로 증가되고, 증가 전의 유량보다 최소 10% 증가된 유량으로 유량 변동이 이루어질 수 있다.

여기서 10%의 편차는, 상기 링크 로드(210)가 완전히 오픈 될 때의 풀오픈(Full open) 상태와, 완전히 닫히는 상태인 풀 클로즈(full closed) 상태인 각도 범위를 예를 들어서 100°라고 할 때, 상기 100°의 동작 각도에서 10°의 범위만큼 링크 로드(210)가 이동되는 것을 말한다.

상기 링크 로드(210)의 각도를 10°의 각도로 한정한 이유는, 각도의 범위가 10%를 초과할 경우에는 목표로 하는 목표 유량과의 편차가 심하게 발생될 수 있으므로, 위와 같이 실시하는 같이 바람직하다.

본 실시예에서는 목표유량에서 셋팅된 유량보다 증가 되면서, 87kg/h 내지 89kg/h 까지 유량이 급속하게 상승 될 수 있다.

이와 같이 목표 유랑근처에서 유량 변동을 실시하는 이유는, 유량 변동 초기에 110kg/h로 한 번 유량을 증가시킨 상태에서 유량을 감소시켜가면서 목표 유량을 향해 접근한 후에, 한번 더 목표 유량에 이르러서 유량 변동을 실시함으로써, 상기 목표 유량에 가깝게 근접시키기 위해서이다.

또한, 유량 변동 시점을 100kg/h 이상으로 유량이 변동되는 초기에 실시하지 않는 이유는, 목표 유량과 유량 변동이 이루어지는 초기의 유량(100kg/h)과의 편차가 너무 크게 벌어지므로, 상기 유량 변동 시점을 초기에 실시하지 않는 것이 바람직하다.

또한, 유량 변동폭을 변동 전 유량의 10%내외에서 실시하는 이유는, 변동 전 유량과 변동 후 유량의 편차를 최소화하여 보다 용이하게 목표 유량에 근접시키기 위해서이다.

만약, 변동 전 유량과 변동 후 유량의 편차가 10%를 넘어설 경우에는, 목표 유량에 근접하기 위한 오차 발생이 증가 될 수 있기 때문에 위와 같이 실시하는 것이 바람직하다.

제어부(300)는 목표 유량과 근접된 상태가 5초간 유지되는지 판단한다. 이때 상기 유량의 오차 범위는 목표유량을 기준으로 1kg/h ~ 2kg/h이상 또는 이하로 한다.

이를 만족시킬 경우(ST19)에는, 현재 터빈(100)으로 공급되는 유량과 액추에이터의 상태를 메모리(ST310)한다.

여기서 제어부(300)는 현재 상태의 액추에이터와 연결된 링크 로드(210)의 위치를 별도의 메모리하고, 또한, 액추에이터(200)의 회전량도 함께 메모리 한다.

제어부(300)는 메모리된 유량에 따라 액추에이터가 목표 유량에 맞추어 작동되는지 시험하기 위해, 목표 유량에 따른 반복 시험을 다수회 실시(ST320)하고, 이를 만족할 경우에는 목표 유량이 안정적으로 셋팅된 것으로 판단한다.

본 발명에 의한 유량 조절 및 유량 변동 단계를 간략하게 도시한 도 6을 참조하여 설명한다.

본 발명의 유량 조절 단계(ST200)는 도면에 도시된 바와 같이, 유량이 초기에 상승 되다가 목표 유량을 향해 하강 되고, 이후에 유량이 순간적으로 증가 되면서 유량 변동이 이루어진다.

이후에는, 목표 유량(76kg/h)이 유지되면서, 터보 차저의 유량 셋팅이 이루어지는 것을 알 수 있다.

첨부된 도 7을 참조하여 유량 셋팅 값에 따른 반복 테스트에 따른 결과를 설명한다.

본 발명은 목표 유량을 72kg/h로 설정하여 유량 셋팅이 이루어졌으며, 보다상세하게는 평균 72.37kg/h의 유량으로 목표 유량의 셋팅이 이루어졌다.

이에 따른 실험을 반복적으로 실시한 결과, 평균 71.85kg/h의 결과값이 산출된 것을 알 수 있다. 이는 목표 유량에 불과 0.52kg/h의 차이로 근접되게 유량 조절이 이루어진 것을 입증하는 것으로서, 본 발명에 의한 유량 셋팅이 안정적으로 이루어지는 것을 입증하는 것이다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에서 청구된 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 터보차저 10 : 베인
100 : 터빈 110 : 압축기
102 : 터빈 블레이드 200 : 액추에이터
300 : 제어부

Claims (19)

1. 터보차저의 터빈으로 공급되는 유량 셋팅을 위해 목표 유량을 설정하는 단계;
   상기 터보차저에 구비된 베인의 개도량을 조절하는 유량 조절 단계; 및
   상기 터빈으로 공급되는 실제 유량이 목표 유량에 근접될 때, 상기 실제 유량을 순간적으로 변동시켜 목표 유량으로 조절 가능하게 하는 유량 변동 단계를 포함하며,
   상기 유량 조절 단계는
   상기 터보 차저에 구비된 베인을 오픈 방향으로 작동시켜, 터빈으로 공급되는 유량을 조절하는 제1 유량 조절 단계와;
   상기 터보차저로 공급되는 유량을 증가시켰다가, 다시 감소시키면서 목표 유량에 근접하는 제2 유량 조절 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 터보차저의 제어방법.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 유량 조절 단계는
   터빈으로 공급되는 유량이 최소 유량에서부터 시작되는 것을 특징으로 하는 차량용 터보차저의 제어방법.
   
4. 삭제
5. 제1 항에 있어서,
   상기 제2 유량 조절 단계는
   베인이 오픈 방향과 클로즈 방향으로 다수회 반복 작동되도록, 상기 베인과 연결된 링크 로드에 진동이 가해지도록 제어되는 것을 특징으로 하는 차량용 터보차저의 제어방법.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 제2 유량 조절 단계는
   베인이 주기적으로 작동되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 차량용 터보차저의 제어방법.
7. 제1 항에 있어서,
   상기 제2 유량 조절 단계는
   초 단위로 베인의 개도량이 조절되는 것을 특징으로 하는 차량용 터보차저의 제어방법.
8. 제1 항에 있어서,
   상기 제2 유량 조절 단계는
   목표 유량에 근접할수록, 베인이 오픈 방향과 클로즈 방향으로 반복 작동되는 초당 간격이 감소되는 것을 특징으로 하는 차량용 터보차저의 제어방법.
9. 제1 항에 있어서,
   상기 유량 변동 단계의 유량 변동은 목표 유량보다는 상대적으로 높은 유량으로 변동되는 것을 특징으로 하는 차량용 터보차저의 제어방법.
10. 제1 항에 있어서,
    상기 유량 변동 단계의 유량 변동은 변동 전 유량보다 10% 증가된 유량으로 유량 변동이 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 터보차저의 제어방법.
11. 제1 항에 있어서,
    상기 유량 변동 단계의 유량 변동은 적어도 1회 이상 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 터보차저의 제어방법.
12. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 유량 조절 단계는
    현재 유량이 설정된 목표 유량에 근접될 경우에는, t초간 현재의 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 차량용 터보차저의 제어방법.
13. 제1 항에 있어서,
    상기 유량 변동 단계는
    목표 유량을 만족한 이후에 현재 상태의 유량과, 베인과 연결된 링크 로드의 위치를 메모리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 터보차저의 제어방법.
14. 제1 항에 있어서,
    상기 유량 변동 단계는
    목표 유량이 메모리 된 이후에 N회 동안 터빈으로 공급되는 유량이 목표 유량을 만족하는지 반복 시험하는 테스트 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 터보차저의 제어방법.
15. 제1 항에 있어서,
    상기 목표 유량은
    터보 차저 내부로 유입되는 최소 유량(Min Flow)을 기준으로 셋팅이 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 터보차저의 제어방법.
16. 제15 항에 있어서,
    상기 최소 유량은
    엔진 배기량에 따라 상이하게 셋팅되는 것을 특징으로 하는 차량용 터보차저의 제어방법.
17. 배기가스의 압력에 의해 회전되는 터빈을 갖는 터보 차저;
    상기 터빈으로 유입되는 통로의 개도 상태를 조절 가능하게 하는 베인(Vane);
    상기 베인과 연결되고, 베인을 동시에 개폐 가능하게 하는 링크 로드, 상기 링크 로드에 구동력을 제공하는 모터를 포함하는 액추에이터; 및
    상기 터보 차저의 유량 셋팅시, 상기 터빈으로 공급되는 유량을 순간적으로 변화시키고, 링크 로드에 진동이 발생 되도록, 상기 액추에이터를 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 제어부는 터보차저의 터빈으로 공급되는 유량 셋팅을 위해 목표 유량을 설정하는 단계와;
    상기 터보차저에 구비된 베인의 개도량을 조절하는 유량 조절 단계와; 및
    상기 터빈으로 공급되는 실제 유량이 목표 유량에 근접될 때, 상기 실제 유량을 순간적으로 변동시켜 목표 유량으로 조절 가능하게 하는 유량 변동 단계를 수행하되,
    상기 유량 조절 단계는
    상기 터보 차저에 구비된 베인을 오픈 방향으로 작동시켜, 터빈으로 공급되는 유량을 조절하는 제1 유량 조절 단계와,
    상기 터보차저로 공급되는 유량을 증가시켰다가, 다시 감소시키면서 목표 유량에 근접하는 제2 유량 조절 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 터보차저.
18. 제17 항에 있어서,
    상기 제어부는
    링크 로드에 소정의 주기와 진폭을 갖으며 진동이 발생 되도록 모터의 작동 상태를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 터보차저.
19. 제17 항에 있어서,
    상기 링크 로드는
    소정의 시간과, 진폭을 갖으면서 진동이 발생 되는 것을 특징으로 하는 차량용 터보차저.

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