KR101338418B1 - 이지알 쿨러의 모니터링 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 대기압 센서 모듈에 포함되어 있는 온도센서를 분리하여 EGR 쿨러를 통과한 재순환 배기가스와 신기가 혼합되는 흡기관의 소정위치에 배치하고, 이 온도센서의 온도 변화를 분석하여 EGR 쿨러의 고장 여부를 진단하는 것이다.
본 발명은 EGR 제어가 유지되는 아이들 상태에서 EGR 쿨러 모니터링에 진입하면 EGR 바이패스 밸브를 개방시키는 과정, 스로틀 밸브를 통한 신기와 EGR 쿨러 및 바이패스를 통한 재순환 배기가스가 혼합된 흡입공기의 온도(T1)를 측정하는 과정, 흡입공기의 온도(T1) 측정 이후 EGR 바이패스 밸브를 폐쇄시키는 과정, 스로틀 밸브를 통한 신기와 EGR 쿨러를 통한 재순환 배기가스가 혼합된 흡입공기의 온도(T2)를 측정하는 과정, 상기 측정된 두 흡입공기의 온도(T1)(T2)를 비교하여 EGR 쿨러의 고장 여부를 진단하는 과정을 포함한다.
이지알 쿨러, 바이패스 밸브, 흡입공기 온도, 모니터링

Description

이지알 쿨러의 모니터링 시스템 및 그 방법{MONITORING SYSTEM OF EXHAUST GAS RECIRCULATION COOLER DEVICE ON ENGINE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 이지알 쿨러(Exhaust Gas Recirculation Cooler)의 모니터링 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 EGR 쿨러의 출구측에 설치되는 온도센서를 삭제한 상태에서 유럽의 배기가스 법규(EOBD)를 만족시키는 모니터링을 제공하는 이지알 쿨러의 모니터링 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
엔진에는 연료의 연소시에 HC, CO, NOx 등의 다양한 유해 물질이 포함되는 배기가스가 배출되는데, 이중에서 NOx는 질소와 산소가 고온 고압의 화염을 통과할 때 생성되는 것으로 연소실의 연소 온도가 높을수록 발생량이 많아진다.
따라서, 엔진에는 연소실의 연소온도를 낮추어 배기가스에 포함되는 NOx를 감소시키기 위한 목적으로 배기가스의 일부를 연소실로 재순환시키는 EGR 장치가 장착된다.
또한, EGR장치에는 재순환되는 배기가스의 온도를 더 낮추어 NOx의 발생을 최소화시키기 위한 EGR 쿨러가 설치되고 있다.
그러나, 엔진의 내구가 진행됨에 따라 재순환되는 배기가스에 포함되어 있는 입자성 물질이나 그을음(Soot) 등이 EGR 쿨러에 카본으로 퇴적되어 EGR 쿨러의 효율을 떨어뜨리게 된다.
특히, 그을음 성분이 많고 EGR율이 높은 디젤 엔진에서는 그 문제가 더욱 심각하다.
따라서, 대기 환경을 보호하고자 강화되는 배기가스 규제에 의해 EURO-5, EURO-6의 유럽 배기가스 법규(EOBD)에는 EGR 쿨러의 고장을 진단하고, 효율을 모니터링하는 기술이 적용되도록 하고 있다.
이러한 유럽 배기가스 법규(EOBD)를 만족시키기 위하여 차량 제작업체에서는 EGR 쿨러의 출구측에 온도센서를 추가 장착하여 EGR 쿨러의 출구측 온도 변화를 지속적으로 모니터링함으로써, EGR 쿨러의 고장 진단과 효율을 모니터링하는 방법을 적용하고 있다.
그러나, 이러한 방법은 EGR 쿨러의 출구측에 다른 하나의 온도센서가 장착됨에 따라 원가상승을 유발시켜 소비자의 부담으로 작용되고, 제작 공정에서 새로운 작업이 추가되므로 생산 효율을 저하시키게 되는 문제점을 발생시킨다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 대기압 센서 모듈에 포함되어 있는 온도센서를 분리하여 EGR 쿨러를 통과한 재순환 배기가스와 신기가 혼합되는 흡기관의 소정위치에 배치하고, 이 온도센서의 온도 변화를 분석하여 EGR 쿨러의 고장진단 및 효율 모니터링을 제공하도록 하는 것이다
상기한 목적을 실현하기 위한 본 발명의 특징에 따른 이지알 쿨러 모니터링 시스템은,
엔진과 연결되는 배기관과 분기되어 배치되며, 재순환 배기가스를 냉각시키는 EGR 쿨러;
상기 EGR 쿨러의 출구에 배치되어 재순환 배기가스 양을 조정하는 EGR 밸브;
EGR 쿨러의 입구측과 출구측을 연결하는 바이패스 라인의 소정 위치에 배치되어 재순환 배기가스의 바이패스 여부를 결정하는 바이패스 밸브;
스로틀 밸브를 통과한 신기와 EGR 쿨러 및 바이패스 라인을 통과한 재순환 배기가스가 혼합된 흡입공기의 온도를 검출하는 온도센서를 포함하며,
엔진이 아이들 상태이며 EGR 제어의 상태이면 EGR 쿨러의 모니터링 모드로 진입하여 바이패스 밸브를 개방시킨 상태에서 흡입공기의 온도(T1)를 검출하고, 바이패스 밸브(120)를 폐쇄시킨 상태에서 흡입공기의 온도(T2)를 검출하여 두 온도(T1)(T2) 값의 비교를 통해 EGR 쿨러의 고장 여부를 진단하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 특징에 따른 이지알 쿨러 모니터링 방법은,
EGR 제어가 유지되는 아이들 상태에서 EGR 쿨러 모니터링에 진입하면 EGR 바이패스 밸브를 개방시키는 과정;
스로틀 밸브를 통한 신기와 EGR 쿨러 및 바이패스를 통한 재순환 배기가스가 혼합된 흡입공기의 온도(T1)를 측정하는 과정;
흡입공기의 온도(T1) 측정 이후 EGR 바이패스 밸브를 폐쇄시키는 과정;
스로틀 밸브를 통한 신기와 EGR 쿨러를 통한 재순환 배기가스가 혼합된 흡입공기의 온도(T2)를 측정하는 과정;
상기 측정된 두 흡입공기의 온도(T1)(T2)를 비교하여 EGR 쿨러의 고장 여부를 진단하는 과정을 포함한다.
전술한 구성에 의하여 본 발명은 EGR 쿨러의 출구측에 온도센서를 추가로 장착하지 않은 상태에서도 강화된 EOBD 법규를 만족하는 EGR 쿨러의 고장 진단과 효율 모니터링을 제공하여 원가절감 및 생산효율을 향상시키는 효과가 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이지알 쿨러의 모니터링 시스템의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명은 엔진과 연결되는 배기관(101)과 분기되어 재순환 배기가스를 냉각시키는 EGR 쿨러(102)가 배치되고, 상기 EGR 쿨러(102)의 출구 와 연결되는 라인의 소정 위치에 EGR 밸브(103)가 배치된다.
상기 EGR 쿨러(102)는 통상적으로 수냉식으로 적용되어 연소실로 재순환되는 배기가스의 온도를 낮추어 연소실의 연소 온도가 낮게 형성될 수 있도록 함으로써, NOx의 발생량을 최소화시킨다.
상기 EGR 쿨러(102)의 출구측에는 현재 운전 조건에 따라 결정되는 EGR 듀티에 의해 작동되어 재순환 배기가스 양을 조절하는 EGR 밸브(103)가 배치된다.
그리고, 상기 EGR 쿨러(102)의 입구측과 출구측을 연결하는 바이패스 라인이 배치되며, 상기 배이패스 라인의 소정 위치에 재순환 배기가스의 바이패스 여부를 결정하는 바이패스 밸브(120)가 배치된다.
엔진에 연결되는 흡기관(104)에는 흡입되는 공기량을 조정하는 스로틀 밸브(105)가 배치되고, 스로틀 밸브(105)를 통과한 신기와 EGR 쿨러(102) 및 바이패스 밸브(120)를 통과한 재순환 배기가스가 혼합되어 엔진의 연소실로 공급되는 흡입공기의 온도를 검출하는 온도센서(110)가 배치된다.
상기 EGR 밸브(103) 및 바이패스 밸브(120)의 작동을 조정하는 제어부(200)는 현재의 운전 조건이 아이들 상태이며, EGR 제어조건을 만족하는 상태이면 EGR 쿨러의 모니터링 모드로 진입하여 바이패스 밸브(120)를 개방시킨 상태에서 온도센서(110)를 통해 흡입공기의 온도(T1)를 검출하고, 바이패스 밸브(120)를 폐쇄시킨 상태에서 온도센서(110)를 통해 흡입공기의 온도(T2)를 검출하여 두 온도값의 비교를 통해 EGR 쿨러(102)의 고장 여부를 진단한다.
상기 제어부(200)는 바이패스 밸브(120)를 개방시킨 상태에서 검출되는 흡입 공기의 온도(T1)가 바이패스 밸브(120)를 폐쇄시킨 상태에서 검출되는 흡입공기의 온도(T2) 보다 높은 온도를 유지하는 상태이면 EGR 쿨러(102)의 정상 작동으로 판정하여 EGR 효율을 계산하고, 그에 따라 EGR 듀티를 결정하여 EGR 밸브(103)의 작동을 제어한다.
그러나, 상기 제어부(200)는 바이패스 밸브(120)를 개방시킨 상태에서 검출되는 흡입공기의 온도(T1)와 바이패스 밸브(120)를 폐쇄시킨 상태에서 검출되는 흡입공기의 온도(T2)와 동일한 온도를 유지하거나 흡입공기의 온도(T1)가 흡입공기의 온도(T2) 보다 낮은 온도를 유지하는 상태이면 EGR 쿨러(102)의 고장으로 판정하여 진단코드를 출력 저장하고 경고램프를 점등시켜 신속한 수리 교환이 이루어질 수 있도록 한다.
전술한 바와 같은 기능을 포함하여 이루어지는 본 발명에서 EGR 쿨러를 모니터링하는 동작에 대하여 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
EGR 제어가 진행되는 아이들 상태에서(S101) 제어부(200)는 EGR 쿨러(102)의 모니터링 조건인지를 판단한다(S102).
상기 EGR 쿨러(102)의 모니터링 조건은 시동 온 이후 EGR 제어가 진행되면 실행되는 것으로 되며, EGR 제어 중 설정된 시간 간격으로 진행될 수 도 있다.
상기 S102의 판단에서 EGR 쿨러(102)의 모니터링 조건을 만족하면 제어부(200)는 바이패스 밸브(120)에 제어신호를 인가하여 바이패스 밸브(120)를 개방시킨다(S103).
이후, 스로틀 밸브(105)를 통해 흡입되는 신기와 EGR 쿨러(102) 및 바이패스 밸브(120)를 통한 재순환 배기가스가 혼합된 흡입공기의 온도(T1)를 온도센서(110)를 통해 측정한다(S104).
상기한 절차를 통해 흡입공기의 온도(T1)를 측정한 다음 바이패스 밸브(120)에 제어신호를 인가하여 바이패스 밸브(120)를 폐쇄시킨다(S105).
그리고, 스로틀 밸브(105)를 통해 흡입되는 신기와 EGR 쿨러(102)를 통한 재순환 배기가스가 혼합된 흡입공기의 온도(T2)를 온도센서(110)로 측정한다(S106).
상기와 같이 바이패스 밸브(120)를 개방 및 폐쇄한 조건으로 흡입공기의 온도(T1)(T2)가 검출되면 두 온도(T1)(T2)를 비교하여(S107) 흡입공기의 온도(T1)가 흡입공기의 온도(T2) 보다 높은 온도를 유지하는지 판단한다(S108).
바이패스 밸브(120)가 개방된 상태에서 측정되는 흡입공기의 온도(T1)는 바이패스 밸브(120)가 폐쇄된 상태에서 측정되는 흡입공기의 온도(T2) 보다 높은 온도를 유지한다.
따라서, 상기 S108의 판단에서 흡입공기의 온도(T1)가 흡입공기의 온도(T2) 보다 높은 온도를 유지하는 상태로 판단되면 EGR 쿨러(102)가 정상적으로 작동되고 있는 것으로 판단한다(S109).
이에 따라 제어부(200)는 EGR 쿨러(102)의 효율을 계산하고(S110), 계산된 EGR 쿨러(102)의 효율을 적용하여 EGR 듀티를 결정한 다음 EGR 밸브(103)를 제어하여 재순환 배기가스 량을 조정한다(S111).
그러나, 상기 S108의 판단에서 흡입공기의 온도(T1)가 흡입공기의 온도(T2) 보다 낮은 온도를 유지하는 상태로 판단되면 EGR 쿨러(102)에 카본이 퇴적되었거나 냉각수 파이프의 크랙으로 인한 냉각수 유출 등에 의한 EGR 쿨러(102)의 비정상 작동으로 판정한다(S112).
이에 따라 EGR 쿨러(102)의 고장 판정과 진단 코드를 출력하여 저장하며 클러스터에 구비되는 경고램프를 점등시켜 신속한 수리 교환이 이루어질 수 있도록 지시한다(S113)(S114).
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이지알 모니터링 시스템의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 이지알 시스템의 모니터링 과정을 도시한 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101 : 배기관 102 : 이지알 쿨러
103 : 이지알 밸브 104 : 흡기관
105 : 스로틀 밸브 110 : 온도센서
120 : 바이패스 밸브 200 : 제어부

Claims (6)

  1. 엔진에 연결되는 배기관과 분기되어 배치되며, 재순환 배기가스를 냉각시키는 EGR 쿨러;
    상기 EGR 쿨러의 출구에 배치되어 재순환 배기가스 양을 조정하는 EGR 밸브;
    상기 EGR 쿨러의 입구측과 출구측을 연결하는 바이패스 라인의 소정 위치에 배치되어 재순환 배기가스의 바이패스 여부를 결정하는 바이패스 밸브;
    스로틀 밸브를 통과한 신기와 EGR 쿨러 및 바이패스 라인을 통과한 재순환 배기가스가 혼합된 흡입공기의 온도를 검출하는 온도센서를 포함하며,
    엔진이 EGR 제어의 아이들 상태이면 EGR 쿨러의 모니터링 모드로 진입하여 바이패스 밸브를 개방시킨 상태에서 흡입공기의 온도(T1)를 검출하고, 바이패스 밸브(120)를 폐쇄시킨 상태에서 흡입공기의 온도(T2)를 검출하여 두 온도 값의 비교를 통해 EGR 쿨러의 고장 여부를 진단하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 바이패스 밸브를 개방시킨 상태에서 검출되는 흡입공기의 온도(T1)가 바이패스 밸브를 폐쇄시킨 상태에서 검출되는 흡입공기의 온도(T2) 보다 높은 온도를 유지하면 EGR 쿨러의 정상 작동으로 판정하며,
    바이패스 밸브를 개방시킨 상태에서 검출되는 흡입공기의 온도(T1)와 바이패스 밸브를 폐쇄시킨 상태에서 검출되는 흡입공기의 온도(T2)와 동일한 온도를 유지하거나 흡입공기의 온도(T1)가 흡입공기의 온도(T2) 보다 낮은 온도를 유지하면 EGR 쿨러의 고장으로 판정하여 진단코드를 저장하고, 경고램프를 점등시키는 이지알 쿨러 모니터링 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. EGR 제어가 유지되는 아이들 상태에서 EGR 쿨러 모니터링에 진입하면 EGR 바이패스 밸브를 개방시키는 과정;
    스로틀 밸브를 통한 신기와 EGR 쿨러 및 바이패스를 통한 재순환 배기가스가 혼합된 흡입공기의 온도(T1)를 측정하는 과정;
    흡입공기의 온도(T1) 측정 이후 EGR 바이패스 밸브를 폐쇄시키는 과정;
    스로틀 밸브를 통한 신기와 EGR 쿨러를 통한 재순환 배기가스가 혼합된 흡입공기의 온도(T2)를 측정하는 과정;
    상기 측정된 두 흡입공기의 온도(T1)(T2)를 비교하여 EGR 쿨러의 고장 여부를 진단하는 과정을 포함하는 이지알 쿨러 모니터링 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 흡입공기의 온도(T1)가 흡입공기의 온도(T2) 보다 높은 온도를 유지하 면 EGR 쿨러의 정상으로 판정하고, 효율을 계산하여 EGR 밸브 제어에 적용하는 과정을 더 포함하는 이지알 쿨러 모니터링 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 흡입공기의 온도(T1)와 흡입공기의 온도(T2)가 같거나 흡입공기의 온도(T1)가 흡입공기의 온도(T2) 보다 낮으면 EGR 쿨러의 고장으로 판정하여 고장코드를 저장하고 경고램프를 점등시키는 과정을 포함하는 이지알 쿨러 모니터링 방법.
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