KR101219956B1 - 스로틀 밸브 제어 로직을 포함하는 스로틀 밸브 장치 및 그의 제어 방법 - Google Patents

스로틀 밸브 제어 로직을 포함하는 스로틀 밸브 장치 및 그의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스로틀 밸브 제어 로직을 포함하는 스로틀 밸브 장치 및 그의 제어 방법에 관한 것으로, 엑셀 페달과 차속이 0일 경우에 아이들 진입 조건을 만족하는 것으로 판단하는 아이들 진입 조건 확인 단계; 및 상기 엑셀 페달과 상기 차속이 0이면, 차량이 아이들 모드인 것으로 엔진 회전수 및 분사 연료량에 따른 목표 공기량을 저장하고 있는 목표 공기량 맵을 통해, 엔진의 각 실린더로 공급되는 공기량이 목표 공기량이 되도록 EGR밸브 및 스로틀 밸브를 제어하는 공기량 제어 단계를 포함하여, 디젤 엔진 아이들 구동시 발생되는 진동 및 소음을 저감시킬 수 있다.

Description

스로틀 밸브 제어 로직을 포함하는 스로틀 밸브 장치 및 그의 제어 방법{THROTTLE VALVE DEVICE INCLUDING CONTROL LOGIC OF THROTTLE VALVE FOR DIESEL VEHICLE AND THE CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 스로틀 밸브 제어 로직을 포함하는 스로틀 밸브 장치 및 그의 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 차량이 아이들 구동 시에 엔진으로 공급되는 공기량을 부조가 발생하지 않는 목표 공기량으로 감소시킴으로써, 디젤 엔진의 최대 연소 압력을 낮추어 가진력을 감소시키고, 디젤 엔진 아이들 구동시 발생되는 진동 및 소음을 저감시킬 수 있는 스로틀 밸브 제어 로직을 포함하는 스로틀 밸브 장치 및 그의 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 디젤 엔진은 가솔린 엔진 대비 높은 연비와 실용 영역에서의 높은 토크를 구현하며, 상대적으로 싼 유류비 등의 장점이 있다.
이러한 디젤 엔진은 기구학적 요소에서 가솔린 엔진과 큰 차이는 없으나, 연료의 연소과정에 있어 가솔린 엔진은 공기와 연료의 혼합기를 압축한 다음 전기적인 불꽃으로 점화(Spark Ingnition)하는데 비해, 공기만을 흡입하고 고압축비(16~23:1)로 압축하여 500℃ 이상의 높은 압축열에 의해 자기 착화시키는 점이 상이하다.
일반적으로 가솔린 엔진은 회전수를 높이기 위해 엑셀 페달로 스로틀 밸브를 열어 공기의 양을 증가시키지만, 디젤엔진은 항상 대량의 공기를 흡입해야 하므로 회전수를 올리기 위해 스로틀 밸브 제어 없이 엑셀 페달을 밟아 분사 연료량을 늘리는 방법을 사용하고 있다.
그리고 이러한 디젤 엔진은 실린더 안에 흡입된 공기의 분자는 압축하기 전에는 천천히 돌아다니고 있다가, 압축을 하면 서로 부딪치고 간섭하게 되어 분자의 운동속도가 가속이 되고 이로 인해 공기의 온도는 높이지게 된다. 이와 같은 공기의 압축열은 당연히 공기의 흡입량이 많아질수록 또 압축비가 높아질수록 비례하여 증가하게 된다.
그러나 이러한 디젤 엔진은 압축착화방식으로 인해 큰 진동 및 소음을 유발하는 단점이 발생한다. 요즘에는 디젤 엔진의 성능향상과 차량 방음 기술의 향상으로 디젤엔진의 확대가 이루어지고 있지만, 여전히 소음 및 진동 특히 아이들 상태에서의 소음 및 진동은 차량의 전체적인 상품성을 저하시키는 원인이 되고 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 차량이 아이들 구동 시에 엔진으로 공급되는 공기량을, 부조가 발생하지 않는 목표 공기량으로 감소시킴으로써, 디젤 엔진의 최대 연소 압력을 낮추어 가진력을 감소시키고, 디젤 엔진 아이들 구동시 발생되는 진동 및 소음을 저감시킬 수 있는 스로틀 밸브 제어 로직을 포함하는 스로틀 밸브 장치 및 그의 제어 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 차량이 아이들 구동 시에 엔진의 실린더로 공급되는 공기량을, 엔진 RPM과 연료 분사량에 따라 엔진에서 부조가 발생되지 않는 목표 공기량으로 제어함으로써, 엔진 RPM과 연료 분사량에 따라 보다 효율적으로 엔진의 공기량을 제어할 수 있으므로, 진동 및 소음을 효과적으로 낮출 수 있는 스로틀 밸브 제어 로직을 포함하는 스로틀 밸브 장치 및 그의 제어 방법을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 스로틀 밸브 제어 로직을 포함하는 스로틀 밸브 장치 및 그의 제어 방법은 엑셀 페달과 차속이 0일 경우에 아이들 진입 조건을 만족하는 것으로 판단하는 아이들 진입 조건 확인 단계; 및 상기 엑셀 페달과 상기 차속이 0이면, 차량이 아이들 모드인 것으로 엔진 회전수 및 분사 연료량에 따른 목표 공기량을 저장하고 있는 목표 공기량 맵을 통해, 엔진의 각 실린더로 공급되는 공기량이 목표 공기량이 되도록 EGR밸브 및 스로틀 밸브를 제어하는 공기량 제어 단계를 포함할 수 있다.
상기 공기량 제어 단계에서 상기 EGR 밸브가 오픈 루프 방식이고, 상기 스로틀 밸브가 클로즈 루프방식이면, 상기 EGR 밸브를 닫고, 상기 스로틀 밸브를 통해 실린더 내부로 인가되는 공기량이 목표 공기량을 추종하도록 제어할 수 있다.
상기 EGR 밸브가 클로즈 루프 방식이고, 상기 스로틀 밸브가 오픈 루프방식이면, 상기 EGR 밸브를 통해 실린더 내부로 인가되는 EGR 가스에 의해서 실린더 내부의 공기량이 상기 목표 공기량이 되도록 상기 스로틀 밸브 개도율을 일정 개도율로 유지시킬 수 있다.
상기 아이들 진입 조건 확인 단계에서는 엔진 회전수, 외기온도, 냉각수온, 외기압력, 기어단수, 브레이크 및 램프등이 모두 아이들 진입 조건을 만족하는지 여부를 판단할 수 있다.
상기 공기량 제어 단계이후에 운전자가 주행하고자 가속 페달을 밟은 경우에는 전자 제어기가 스로틀 밸브 개도량을 100%가 되도록 차량의 구동 모드를 일반 주행 모드로 설정하는 일반 주행 모드 단계를 포함할 수 있다.
또한 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 스로틀 밸브 제어 로직을 포함하는 스로틀 밸브 장치 및 그의 제어 방법은 차량의 각 센서에서 인가되는 전자 신호로부터 차량의 구동 상태가 아이들 구동 상태인지 여부를 판단하는 전자제어기와, 상기 전자제어기와 전기적으로 연결되며, 아이들 구동시에 대한 엔진 RPM과 연료 분사량에 따른 목표 공기량이 설정되어 있는 목표 공기량 맵과, 상기 전자제어기 및 상기 목표 공기량 맵과 전기적으로 연결되어, 아이들 구동일 경우 상기 목표 공기량 맵에서 차량의 엔진 RPM과 연료 분사량에 따라 출력되는 상기 목표 공기량이 엔진으로 인가되도록 EGR 밸브 및 스로틀 밸브의 구동을 각각 제어하는 EGR 거버너 및 TVA 거버너를 포함할 수 있다.
상기 EGR 밸브가 오픈 루프 방식이고, 상기 스로틀 밸브가 클로즈 루프방식으로 제어되면, 상기 EGR 거버너는 상기 EGR 밸브를 오프시키는 구성으로 이루어지고, 상기 TVA 거버너는 실린더 내부로 인가되는 공기량이 상기 목표 공기량이 되도록 상기 스로틀 밸브의 구동을 제어하도록 구성될 수 있다.
상기 EGR 밸브가 클로즈 루프 방식이고, 상기 스로틀 밸브가 오픈 루프방식으로 제어되면, 상기 TVA 거버너는 상기 스로틀 밸브의 개도율이 일정 개도율로 유지시키도록 제어하는 구성으로 이루어지고, 상기 EGR 거버너는 EGR 밸브를 통해 실린더 내부로 인가되는 EGR 가스에 의해서 실린더 내부의 공기량이 상기 목표 공기량을 추종하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 의한 스로틀 밸브 제어 로직을 포함하는 스로틀 밸브 장치 및 그의 제어 방법은 차량이 아이들 구동 시에 엔진으로 공급되는 공기량을, 부조가 발생하지 않는 목표 공기량으로 감소시킴으로써, 디젤 엔진의 최대 연소 압력을 낮추어 가진력을 감소시키고, 디젤 엔진 아이들 구동시 발생되는 진동 및 소음을 저감시킬 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의한 스로틀 밸브 제어 로직을 포함하는 스로틀 밸브 장치 및 그의 제어 방법은 차량이 아이들 구동 시에 엔진의 실린더로 공급되는 공기량을, 엔진 RPM과 연료 분사량에 따라 엔진에서 부조가 발생되지 않는 목표 공기량으로 제어함으로써, 엔진 RPM과 연료 분사량에 따라 보다 효율적으로 엔진의 공기량을 제어할 수 있으므로, 진동 및 소음을 효과적으로 낮출 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 디젤 차량의 스로틀 밸브 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 2는 도 1의 디젤 차량의 스로틀 밸브 제어 방법을 수행하기 위한 스로틀 밸브 제어 로직을 포함하는 스로틀 밸브 장치의 블록도이다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 여기서, 명세서 전체를 통하여 유사한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
도 1을 참조하면, 일실시예에 따른 디젤 차량의 스로틀 밸브 제어 방법을 도시한 순서도가 도시되어 있다.
그리고 도 2를 참조하면 도 1의 디젤 차량의 스로틀 밸브 제어 방법을 수행하기 위한 스로틀 밸브 제어 로직을 포함하는 스로틀 밸브 장치가 도시되어 있다. 이하에서는 도 1의 디젤 차량의 스로틀 밸브 제어 방법을 도 2의 스로틀 밸브 제어 로직을 포함하는 스로틀 밸브 장치(10)과 함께 설명하고자 한다.
우선 스로틀 밸브 제어 로직을 포함하는 스로틀 밸브 장치(10)는 아이들 구동 제어기(100)와 전자 제어기(200)로 이루어진다. 그리고 아이들 구동 제어기(100)는 차량의 각 센서에서 인가되는 전자 신호로부터 차량의 구동 상태를 판단하는 전자 제어기(200)와 전기적으로 연결되어, 상기 전자 제어기(200)에서 차량이 아이들 모드로 판단된 경우에 구동된다.
그리고 이러한 아이들 구동 제어기(100)는 EGR 밸브의 구동을 제어하는 EGR 거버너(110), 아이들 구동 시 엔진 RPM과 연료 분사량에 따른 목표 공기량이 설정되어 있는 목표 공기량 맵(120) 및 스로틀 밸브의 구동을 제어하는 TVA 거버너(130)를 포함한다. 그리고 EGR 거버너(110)와 TVA 거버너(130)는 엔진으로 공급되는 공기량이 목표 공기량과 대응되도록 EGR 밸브와 스로틀 밸브의 구동을 각각 제어한다.
여기서 목표 공기량 맵(120)은 엔진 RPM 및 연료 분사량에 따라 엔진에 부조가 발생하지 않는 최소 공기량 이상의 목표 공기량으로, 압축시 발생되는 엔진의 진동 소음을 개선할 수 있도록 설정할 수 있다.
이러한 제어를 위해서, 우선 전자 제어기(200)는 차량의 아이들 진입를 확인하기 위해서, 차속이 0이고, 엑셀 페달이 밟혀 있지 않은 0상태 이며, 엔진 회전수가 기준 RPM 이하일 경우에 차량이 아이들 모드로 진입 가능한 것으로 판단하는 아이들 진입 조건 확인 단계(S1)를 실행한다. 이때 상기 기준 RPM은 오류 발생을 방지하기 위해서 엔진이 아이들 구동할 때의 실제 구동 RPM값에 비해서 약간 더 높게 설정할 수 있다.
또한 아이들 진입 조건 확인 단계(S1)에서는 외부 환경 조건이 아이들 모드로 제어하기 위한 조건을 만족하는지 판단하기 위해, 외기온도, 냉각 수온 및 외기 압력을 확인한다. 이러한 외부 환경 조건 확인은 외기 온도, 냉각 수온 및 외기 압력이, 차량이 정상 구동하는 차량의 기준 범위에 포함되는지 여부를 확인한다.
그리고 아이들 진입 조건 확인 단계(S1)에서는 스로틀 밸브 및 EGR 밸브 제어 시에 발생될 수 있는 발진성 지연 및 급작스런 밸브 개도 변화에 따른 부작용을 제거하기 위해서, 기어 단수, 브레이크 및 램프 등이 아이들 진입 조건을 만족하는지 여부를 확인한다.
그리고 아이들 진입 조건 확인 단계(S1)에서 차량이 아이들 모드로 진입 가능한 것으로 판단되면, 차량은 아이들 모드(S2)로 구동되기 위해서, 목표 공기량 맵(120)을 통해, 엔진의 각 실린더로 공급되는 공기량이 목표 공기량이 되도록 EGR밸브(300) 및 스로틀 밸브(400)를 제어하는 공기량 제어 단계(S3)를 실행한다.
이러한 공기량 제어 단계(S3)에서는 EGR밸브(300)를 제어하는 EGR 거버너(110)와, 스로틀 밸브(400)를 제어하는 TVA 거버너(130)를 통해 엔진의 각 실린더로 공급되는 공기량이 목표 공기량이 되도록 제어한다.
여기서, EGR 밸브(300)가 클로즈 루프(Close loop) 방식으로 제어되고 있고, 스로틀 밸브(400)가 오픈 루프방식(Open loop) 방식으로 제어되고 있다면, TVA 거버너(130)는 스로틀 밸브(400)의 개도 율을 일정 개도 율로 유지시키고, EGR 거버너(110)는 EGR 밸브(300)를 통해 실린더 내부로 인가되는 EGR 가스에 의해서 실린더 내부의 공기량이 목표 공기량이 되도록 제어한다. 이때, 스로틀 밸브(400)의 개도율은 EGR 밸브(300)를 통해 실린더 내부로 인가되는 EGR 가스가 목표 공기량을 추종할 수 있도록, 설정된 목표 공기량 보다 조금 높게 설정한다.
그리고 EGR 밸브(300)가 오픈 루프(Open loop) 방식으로 제어되고 있고, 스로틀 밸브(400)가 클로즈 루프(Close loop)방식으로 제어 되고 있다면, EGR 거버너(110)는 EGR 밸브(300)를 닫도록 제어하고, TVA 거버너(130)는 실린더 내부로 인가되는 공기량이 목표 공기량 맵(120)의 목표 공기량을 추종하도록 스로틀 밸브(400)의 구동을 제어한다.
그리고 이러한 공기량 제어 단계(S3)에서 엔진의 각 실린더로 인가되는 공기량을 목표 공기량으로 급 변경할 경우에는 충격이 발생될 수 있으므로, EGR 거버너(110)와 TVA 거버너(130)에 구비되는 램프 펑션(lamp function)을 통해서, EGR 밸브(300)와 스로틀 밸브(400)의 구동을 서서히 제어하여 공기량을 서서히 목표 공기량 맵(120)에 대응되는 목표 공기량으로 변경시킨다.
그리고 공기량 제어 단계(S3)이후에 운전자가 주행하고자 가속 페달을 밟았는지 여부를 확인하는 아이들 해제 조건 확인 단계(S4)를 실행하고, 운전자가 주행하고자 가속 페달을 밟았을 경우에는 전자 제어기가 스로틀 밸브(400)의 개도량을 100%가 되도록 차량의 구동 모드를 일반 주행 모드로 설정하는 일반 주행 모드 단계(S5)를 실행한다.
이와 같은 스로틀 밸브 제어 로직을 포함하는 스로틀 밸브 장치 및 그의 제어 방법은 차량이 아이들 구동 시에 엔진의 실린더로 공급되는 공기량을 부조가 발생하지 않는 목표 공기량으로 제어하여, 디젤 엔진의 최대 연소 압력을 낮추어 가진력을 감소시킴으로써, 디젤 엔진 아이들 구동시 발생되는 진동 및 소음을 저감시킬 수 있다.
또한 스로틀 밸브 제어 로직을 포함하는 스로틀 밸브 장치 및 그의 제어 방법은 차량이 아이들 구동 시에 엔진의 실린더로 공급되는 공기량을, 엔진 RPM과 연료 분사량에 따라 엔진에서 부조가 발생되지 않는 목표 공기량으로 제어함으로써, 엔진 RPM과 연료 분사량에 따라 보다 효율적으로 엔진의 공기량을 제어할 수 있으므로, 엔진 최대 연소 압력을 효과적으로 낮출 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 스로틀 밸브 제어 로직을 포함하는 스로틀 밸브 장치 및 그의 제어 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100; 아이들 구동 제어부
110; EGR 거버너 120; 목표 공기량 맵
130; TVA 거버너

Claims (8)

  1. 엑셀 페달과 차속이 0일 경우에 아이들 진입 조건을 만족하는 것으로 판단하는 아이들 진입 조건 확인 단계;
    상기 엑셀 페달과 상기 차속이 0이면, 차량이 아이들 모드인 것으로 엔진 회전수 및 분사 연료량에 따른 목표 공기량을 저장하고 있는 목표 공기량 맵을 통해, 엔진의 각 실린더로 공급되는 공기량이 목표 공기량이 되도록 EGR밸브 및 스로틀 밸브를 제어하는 공기량 제어 단계; 및
    운전자가 주행하고자 가속 페달을 밟은 경우에는 전자 제어기가 스로틀 밸브 개도량을 100%가 되도록 차량의 구동 모드를 일반 주행 모드로 설정하는 일반 주행 모드 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 스로틀 밸브 제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 공기량 제어 단계에서
    상기 EGR 밸브가 오픈 루프 방식이고, 상기 스로틀 밸브가 클로즈 루프방식이면, 상기 EGR 밸브를 닫고, 상기 스로틀 밸브를 통해 실린더 내부로 인가되는 공기량이 목표 공기량을 추종하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 스로틀 밸브 제어 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 EGR 밸브가 클로즈 루프 방식이고, 상기 스로틀 밸브가 오픈 루프방식이면, 상기 EGR 밸브를 통해 실린더 내부로 인가되는 EGR 가스에 의해서 실린더 내부의 공기량이 상기 목표 공기량이 되도록 상기 스로틀 밸브 개도율을 일정 개도율로 유지시키는 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 스로틀 밸브 제어 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 아이들 진입 조건 확인 단계에서는
    엔진 회전수, 외기온도, 냉각수온, 외기압력, 기어단수, 브레이크 및 램프등이 모두 아이들 진입 조건을 만족하는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 스로틀 밸브 제어 방법.
  5. 삭제
  6. 차량의 각 센서에서 인가되는 전자 신호로부터 차량의 구동 상태가 아이들 구동 상태인지 여부를 판단하는 전자제어기;
    상기 전자제어기와 전기적으로 연결되며, 아이들 구동시에 대한 엔진 RPM과 연료 분사량에 따른 목표 공기량이 설정되어 있는 목표 공기량 맵;
    상기 전자제어기 및 상기 목표 공기량 맵과 전기적으로 연결되어, 아이들 구동일 경우 상기 목표 공기량 맵에서 차량의 엔진 RPM과 연료 분사량에 따라 출력되는 상기 목표 공기량이 엔진으로 인가되도록 EGR 밸브 및 스로틀 밸브의 구동을 각각 제어하는 EGR 거버너 및 TVA 거버너를 포함하고,
    상기 EGR 밸브가 오픈 루프 방식이고, 상기 스로틀 밸브가 클로즈 루프방식으로 제어되면, 상기 EGR 거버너는 상기 EGR 밸브를 오프시키는 구성으로 이루어지고, 상기 TVA 거버너는 실린더 내부로 인가되는 공기량이 상기 목표 공기량이 되도록 상기 스로틀 밸브의 구동을 제어하며,
    상기 EGR 밸브가 클로즈 루프 방식이고, 상기 스로틀 밸브가 오픈 루프방식으로 제어되면, 상기 TVA 거버너는 상기 스로틀 밸브의 개도율이 일정 개도율로 유지시키도록 제어하는 구성으로 이루어지고, 상기 EGR 거버너는 EGR 밸브를 통해 실린더 내부로 인가되는 EGR 가스에 의해서 실린더 내부의 공기량이 상기 목표 공기량을 추종하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 스로틀 밸브 제어 로직을 포함하는 스로틀 밸브 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
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