KR101338728B1 - 차량 엔진의 배기온도 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진에서 발생되는 배기가스의 온도를 제어함에 있어서 차속과 엔진의 부하 및 엔진회전수를 고려하여 배기가스 온도를 제어하는 COP기능의 수행 여부를 결정하도록 함으로써, 엔진 배기계와 그 주변 부품들의 열해를 방지함은 물론 차량의 연비를 향상시킬 수 있도록 한다.

배기가스 온도, COP, 열해

Description

차량 엔진의 배기온도 제어방법{Exhaust Gas Temperature Control Method for a Vehicle Engine}

본 발명은 차량 엔진의 배기온도 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량에 탑재된 엔진의 배기온도에 의해 배기매니폴드 등과 같은 엔진 배기계 부품 및 그 주변에 위치한 부품들의 열해를 방지하도록 하는 기술에 관한 것이다.

엔진의 배기배니폴드를 포함한 배기계 부품들은 엔진에서 배출되는 배기가스의 온도에 의해 열해가 발생할 염려가 많다.

또한, 상기와 같은 엔진이 탑재되는 엔진룸내의 엔진 배기계 주변 부품들 또한 배기가스로부터 전달되는 열에 의해 손상될 염려가 많은 바, 주로 플라스틱이나 고무류로 형성된 부품에서 열해가 발생된다.

종래에는 상기와 같이 엔진 배기가스로부터 전달되는 배기열에 의한 열해를 방지하도록 하기 위해 배기계 허용 온도를 설정하고, 배기계 주변 부품들은 상기 배기계 허용 온도에서 문제가 발생되지 않도록 개발하며, 엔진은 배기가스 온도를 상기 배기계 허용 온도를 넘지 않도록 피드백 제어를 수행하도록 하고 있다.

즉, 배기계 허용 온도가 830도 라면, 엔진 배기가스 온도가 830도를 넘어서 게 되면 COP(Catalyst Overheating Protection) 기능에 의해 연소실로 공급되는 연료량을 증대시켜 배기가스 온도를 낮추도록 피드백제어를 실시하는 것이다.

그런데, 주행하고 있는 차량에서는 주행풍에 배기계가 냉각되는 효과가 있기 때문에, 차량이 고속으로 주행하고 있는 경우에는 실질적으로 배기가스 온도가 배기계 허용 온도에 이르는 상황에서도 주행풍의 냉각효과에 의해 배기계의 열해 문제는 상당히 개선된다.

하지만, 차량의 주행풍에 의한 냉각효과는 차량이 고속으로 주행하고 있는 경우에만 기대할 수 있으므로, 실질적으로 차량에서는 주행풍에 의한 배기계의 냉각효과가 가장 적은 운전조건을 기준으로 엔진의 배기가스 온도를 제어하도록 설정되어 있다.

따라서, 주행풍에 의한 냉각효과가 큰 고속 주행상태에서는 불필요한 배기가스 온도 제어에 의해 연비를 악화시키게 된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 엔진에서 발생되는 배기가스의 온도를 제어함에 있어서 차속을 고려하여 배기가스 온도를 제어함으로써, 엔진 배기계와 그 주변 부품들의 열해를 방지함은 물론 차량의 연비를 향상시킬 수 있도록 한 차량 엔진의 배기온도 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량 엔진의 배기온도 제어방법은

현재 엔진의 배기가스 온도를 알아 내기 위해 배기가스 온도 모델링 값을 계산하고 업데이트하는 단계와;

업데이트된 배기가스 온도가 배기계 허용 온도 이상인지를 판단하는 단계와;

배기가스 온도가 배기계 허용 온도 이상인 경우, COP기능 작동온도를 현재의 차속과 부하 및 엔진회전수에 따라 설정하는 단계와;

상기 배기가스 온도가 상기 COP기능 작동온도를 넘는 경우, 배기가스 온도가 상기 COP기능 작동온도가 되도록 COP기능을 작동시켜서 피이드백 제어하는 단계;

를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 COP기능 작동온도를 설정하는 단계는

차속이 소정차속 이상이며, 부하가 소정부하 이상이고 엔진회전수가 낮지도 않고 높지도 않은 소정범위 이내인 경우, COP기능 작동온도를 상기 배기계 허용 온도로 설정하고;

그 밖의 경우에는 상기 COP기능 작동온도를 상기 배기계 허용 온도보다 높은 소정의 온도로 설정할 수 있다.

본 발명은 엔진에서 발생되는 배기가스의 온도를 제어함에 있어서 차속과 엔진의 부하 및 엔진회전수를 고려하여 배기가스 온도를 제어하는 COP기능의 수행 여부를 결정하도록 함으로써, 엔진 배기계와 그 주변 부품들의 열해를 방지함은 물론 차량의 연비를 향상시킬 수 있도록 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명 실시예는 현재 엔진의 배기가스 온도를 알아 내기 위해 배기가스 온도 모델링 값을 계산하고 업데이트하는 단계와; 업데이트된 배기가스 온도가 배기계 허용 온도 이상인지를 판단하는 단계와; 배기가스 온도가 배기계 허용 온도 이상인 경우, COP기능 작동온도를 현재의 차속과 부하 및 엔진회전수에 따라 설정하는 단계와; 상기 배기가스 온도가 상기 COP기능 작동온도를 넘는 경우, 배기가스 온도가 상기 COP기능 작동온도가 되도록 COP기능을 작동시켜서 피이드백 제어하는 단계를 포함하여 구성된다.

엔진 배기가스 온도는 엔진의 작동 조건에 따라 모델링에 의해 그 값을 추산한다. 물론, 직접 온도센서를 통해 배기가스 온도를 측정할 수도 있겠으나 온도센 서의 내구성 및 비용증가 등의 문제를 고려하면, 상기한 바와 같이 모델링에 의해 배기가스 온도를 추정하는 것이 바람직하다.

상기 배기계 허용 온도는 본 실시예에서는 830도로 하였다. 즉, 상기와 같이 모델링에 의한 계산된 현재의 엔진의 배기가스 온도가 830도 미만인 경우에는 별도의 제어가 필요 없으며, 그 이상이 되는 경우 후술하는 COP기능 작동온도를 설정하고 그에 따라 배기가스 온도를 피드백 제어하도록 한 것이다.

여기서, 상기 COP기능 작동온도를 설정하는 단계는 차속이 소정차속 이상이며, 부하가 소정부하 이상이고 엔진회전수가 낮지도 않고 높지도 않은 소정범위 이내인 경우, COP기능 작동온도를 상기 배기계 허용 온도로 설정하고, 그 밖의 경우에는 상기 COP기능 작동온도를 상기 배기계 허용 온도보다 높은 소정의 온도로 설정하도록 한다.

즉, 다음의 수학식 1에 의해 COP기능 작동온도(TEMP_COP_THD)를 구한다.

TEMP_COP_THD = C_TEMP_COP_ACT_THD + IP_TEMP_COP_ACT_THD_ADD * IP_FAC_VS_TEMP_COP

여기서, C_TEMP_COP_ACT_THD는 870도,

IP_TEMP_COP_ACT_THD_ADD는 다음의 표 1에 표시된 바와 같은 엔진의 부하와 엔진회전수에 따른 값으로서, 부하가 소정부하 이상이고 엔진회전수가 낮지도 않고 높지도 않은 소정범위 이내인 경우에만 -40의 값을 가진다.

엔진회전수가 낮은 운전조건에서는 기본적으로 배기가스 온도가 낮아서 보상이 필요 없으며, 엔진회전수가 높고 부하가 큰 조건은 일반 운전 조건에 들지 않으므로 보상이 필요 없는 것이다.

IP_FAC_VS_TEMP_COP은 차속이 다음의 표 2에 표시된 바와 같이 소정차속 이상인 경우 그 값을 1로 하여 궁극적으로 상기 IP_TEMP_COP_ACT_THD_ADD가 COP기능 작동온도(TEMP_COP_THD)를 설정하는 데에 반영될 지의 여부를 결정하도록 하는 역할을 함으로써, 차속에 의한 영향이 COP기능 작동온도(TEMP_COP_THD)를 설정함에 고려되도록 하였다.

차속	10	40	60	80	100	120	140
	0	0	0	0	0	1	1

따라서, 상기한 바와 같은 방법으로 COP기능 작동온도를 설정하게 되면, 엔진회전수와 부하 조건에 의해 상기 IP_TEMP_COP_ACT_THD_ADD가 -40이고, 차속에 따라 상기 IP_FAC_VS_TEMP_COP가 1인 경우에, 상기 COP기능 작동온도(TEMP_COP_THD)는 870+(-40*1)=830 이 되고, 이외의 경우에 상기 COP기능 작동온도(TEMP_COP_THD)는 870이 된다.

따라서, 연소실에 연료를 추가하여 배기가스 온도를 낮추는 COP기능은 상기와 같이 엔진회전수와 부하 및 차속에 따라 달라지는 COP기능 작동온도를 기준으로 작동이 이루어져서, 차속이 높아서 주행풍에 의한 엔진 배기계 및 그 주변 부품들의 냉각효과가 큰 경우에 불필요한 COP기능 작동을 막아서 배기계 및 주변 부품들의 배기가스 온도에 의한 열해를 방지하면서도 차량의 연비를 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 차량 엔진의 배기온도 제어방법을 설명한 순서도이다.

Claims (2)

1. 현재 엔진의 배기가스 온도를 알아 내기 위해 배기가스 온도 모델링 값을 계산하고 업데이트하는 단계와;

   업데이트된 배기가스 온도가 배기계 허용 온도 이상인지를 판단하는 단계와;

   배기가스 온도가 배기계 허용 온도 이상인 경우, COP기능 작동온도를 현재의 차속과 부하 및 엔진회전수에 따라 설정하는 단계와;

   상기 배기가스 온도가 상기 COP기능 작동온도를 넘는 경우, 배기가스 온도가 상기 COP기능 작동온도가 되도록 COP기능을 작동시켜서 피이드백 제어하는 단계를 수행하고,

   상기 COP기능 작동온도를 설정하는 단계는

   차속이 소정차속 이상이며, 부하가 소정부하 이상이고 엔진회전수가 낮지도 않고 높지도 않은 소정범위 이내인 경우, COP기능 작동온도를 상기 배기계 허용 온도로 설정하고, 그 밖의 경우에는 상기 COP기능 작동온도를 상기 배기계 허용 온도보다 높은 소정의 온도로 설정하는 것을 특징으로 하는 차량 엔진의 배기온도 제어방법.
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