KR101406636B1

KR101406636B1 - Ｅｇｒ시스템

Info

Publication number: KR101406636B1
Application number: KR1020120145776A
Authority: KR
Inventors: 김승범
Original assignee: 기아자동차주식회사; 현대자동차주식회사
Priority date: 2012-12-13
Filing date: 2012-12-13
Publication date: 2014-06-11

Abstract

배기라인에서 분기되어 흡기라인에 연결된 EGR라인; 상기 EGR라인에 구비되어 재순환량을 조절하는 EGR밸브; 상기 EGR밸브의 전후단 압력차를 측정하는 차압센서; 상기 흡기라인에 마련되되 EGR라인이 연결되는 지점의 전단에 마련된 흡기압력센서; 및 상기 흡기압력센서의 흡기압을 통해 엔진 점화시기를 결정하고, 차압센서의 차압을 통해 점화시기를 보정하는 제어부;를 포함하는 EGR시스템이 소개된다.

Description

ＥＧＲ시스템 {EGR SYSTEM}

본 발명은 공기유량센서를 삭제하고 차압센서를 신설함으로써 점화시기의 효과적인 결정과 EGR밸브의 밀폐성을 동시에 점검할 수 있는 EGR시스템에 관한 것이다.

가솔린 EGR(exhaust-gas recirculation, 배기가스재순환시스템) 유량 제어의 경우, ETC(electronic throttle control, 전자흡기제어) 후단의 MAP(Manifold Absolute Pressure, 흡기압력센서)센서를 기준으로 제어하고 있다.하지만 MAP 센서의 신호값 신뢰성이 떨어지는 경우(외란, 고장, PEAK등) EGR 유량제어의 문제뿐만아니라 연소실 안으로 흡입되는 신기 공기량에 대한 계산이 불가능하여 연소 안정성을 맞출 수 없으며 점화시기 및 VALVE OVERLAP 시간을 조절할 수 없게 된다(가솔린 엔진은 공기량 제어 엔진 - 신기 공기량을 기준으로 엔진연소 거동이 결정됨).

또한 정밀한 EGR 유량값을 확인하기 위해 MAF(Mass Air Flow, 흡기유량센서)센서를 통한 신기량 확인 후 MAP 센서값에서 신기량에 대한 압력값을 빼어서 EGR 유량에 대한 압력값을 산출하게 된다. 이를 통해 EGR 유량을 계산하여 얻을 수 있다. 이에 이를 방지하고자 ETC 전단에 MAF(공기량 센서)를 장착하여 신기량에 대해서 정확한 값을 인지하여 MAP 센서의 고장과는 상관없이 기본 연소성을 확보하고자 하였다.

한편, 상기 시스템과는 다르게 EGR 흡입 위치가 각 실린더로 EGR 유량을 분배하여 입력하기 위해서 EGR 분배기라는 장치를 설치하여 실런더 연소실에 EGR GAS를 유입할 경우 EGR 가스의 흡입 위치는 MAP센서 후단이 된다. 그러나 이렇게 되면 인매니에 위치한 MAP 센서가 EGR 유량에 의한 압력 상승값을 제대로 인식할 수 없게 되는 문제가 발생한다.

종래의 KR10-2002-0058779 A "가솔린 직접분사 엔진의 공기량 계산 방법"는 "가솔린 직접 분사 엔진의 공기량 계산 방법에 있어서, 실시간 공기량을 변환 전압으로 출력하는 단계, 상기 변환 전압을 산술 평균하는 단계, 산술 평균된 전압을 선형화하고 소정 맵에 의하여 필터링하고, 소정 계수와 연산하여 단위 시간당 흡입 공기량을 도출하는 단계를 포함하는 가솔린 직접 분사 엔진의 공기량 계산 방법"을 제시한다.

그러나 상기와 같은 기술에 의하더라도 유량센서를 설치함으로써 원가가 상승되고 EGR시스템의 채용시에도 점화시기의 결정이나 리크의 검출을 할 수 없는 문제가 있었다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR

10-2002-0058779

A

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 공기유량센서를 삭제하고 차압센서를 신설함으로써 점화시기의 효과적인 결정과 EGR밸브의 밀폐성을 동시에 점검할 수 있는 EGR시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 EGR시스템은, 배기라인에서 분기되어 흡기라인에 연결된 EGR라인; 상기 EGR라인에 구비되어 재순환량을 조절하는 EGR밸브; 상기 EGR밸브의 전후단 압력차를 측정하는 차압센서; 상기 흡기라인에 마련되되 EGR라인이 연결되는 지점의 전단에 마련된 흡기압력센서; 및 상기 흡기압력센서의 흡기압을 통해 엔진 점화시기를 결정하고, 차압센서의 차압을 통해 점화시기를 보정하는 제어부;를 포함한다.

상기 제어부는 EGR밸브의 오픈제어시 점화시기를 보정할 수 있다.

상기 제어부는 흡기압력센서의 흡기압을 통해 흡기량을 계산하고 흡기량에 따라 엔진 점화시기를 결정할 수 있다.

상기 제어부는 차압센서의 차압을 통해 EGR량을 계산하고 EGR량을 통해 엔진 점화시기를 보정할 수 있다.

상기 제어부는 흡기압력센서의 흡기압을 통해 엔진의 기본점화시기를 결정하고, 차압센서의 차압을 통해 기본점화시기를 진각으로 보정할 수 있다.

본 발명의 또 다른 EGR시스템은, 배기라인에서 분기되어 흡기라인에 연결된 EGR라인; 상기 EGR라인에 구비되어 재순환량을 조절하는 EGR밸브; 상기 EGR밸브의 전후단 압력차를 측정하는 차압센서; 상기 흡기라인에 마련되되 EGR라인이 연결되는 지점의 전단에 마련된 흡기압력센서; 및 상기 EGR밸브의 클로즈제어시, 차압센서의 배기압과 흡기압력센서의 흡기압의 압력차이와 차압센서의 차압을 비교하여 EGR밸브의 밀폐도를 점검하는 제어부;를 포함한다.

상기 제어부는 차압센서의 차압이 배기압과 흡기압의 압력차이보다 작은 경우 EGR밸브의 밀폐 비정상 신호를 출력할 수 있다.

상기 제어부는 차속, 엔진회전수 및 흡기량이 일정조건을 만족하는 경우 EGR밸브의 클로즈제어를 수행할 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 EGR시스템에 따르면, 공기유량센서를 삭제하고 차압센서를 신설함으로써 점화시기의 효과적인 결정과 EGR밸브의 밀폐성을 동시에 점검할 수 있게 된다.

특히, MAF 센서를 삭제할 수 있어 원가가 절감되고, 차압센서를 사용함으로써 EGR량을 정확히 파악할 수 있고, 이를 통하여 점화시기를 당김으로써 출력을 높일 수 있다. 또한, EGR의 리크를 정확히 알 수 있어 엔진 내구성의 증대도 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 EGR시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 EGR시스템의 제어 블록도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 EGR시스템에 대하여 살펴본다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 EGR시스템의 구성도이다. 본 발명의 EGR시스템은, 배기라인(EX)에서 분기되어 흡기라인(IN)에 연결된 EGR라인(RE); 상기 EGR라인(RE)에 구비되어 재순환량을 조절하는 EGR밸브(100); 상기 EGR밸브(100)의 전후단 압력차를 측정하는 차압센서(200); 상기 흡기라인(IN)에 마련되되 EGR라인(RE)이 연결되는 지점의 전단에 마련된 흡기압력센서(300); 및 상기 흡기압력센서(300)의 흡기압을 통해 엔진(10) 점화시기를 결정하고, 차압센서(200)의 차압을 통해 점화시기를 보정하는 제어부(400);를 포함한다.

본 발명의 EGR시스템은 엔진(10)에서 연결된 배기라인(EX)에서 분기되어 배기가스가 재순화되는 EGR라인(RE)이 마련된다. 그 EGR라인(RE)에는 EGR쿨러(20)가 설치되어 배기가스를 냉각함으로써 연소효율과 연비를 향상시키도록 한다.

그리고 그 EGR쿨러(20)의 후단에는 EGR밸브(100)가 마련되어 재순환량을 오픈제어 또는 클로즈제어를 통하여 수행한다.

한편, 엔진의 흡기를 위하여 흡기라인(IN)이 마련되는데, 흡기라인(IN)에는 신기가 유입되고 그 신기는 재순환되는 EGR배기와 만나 비로소 완전한 흡기를 이루도록 한다.

이러한 흡기라인(IN)에는 MAP 즉, 흡기압력센서(300)가 설치된다. 그 흡기압력센서(300)의 측정압력을 통하여 기본적인 흡기량을 계산할 수 있어 MAF의 삭제에 따른 원가절감을 이룰 수 있는 것이다. 또한, 흡기압력센서(300)는 EGR라인(RE)이 연결되는 지점의 전단에 설치하여 EGR의 리크를 탐지하도록 한다.

구체적으로, 제어부(400)는 상기 흡기압력센서(300)의 흡기압을 통해 엔진(10) 점화시기를 결정한다. 그리고 EGR밸브(100) 전후단에 연결된 차압센서(200)의 차압을 통해 점화시기를 보정하도록 한다.

즉, 제어부(400)는 EGR밸브(100)의 오픈제어시 점화시기를 보정하는데, 제어부(400)는 흡기압력센서(300)의 흡기압을 통해 흡기량을 계산하고 흡기량에 따라 엔진(10) 점화시기를 결정한다.

그리고 제어부(400)는 차압센서(200)의 차압을 통해 EGR량을 계산하고 EGR량을 통해 엔진(10) 점화시기를 보정하도록 하는 것이다.

이를 통하여, 제어부(400)는 흡기압력센서(300)의 흡기압을 통해 엔진(10)의 기본점화시기를 결정하고, 차압센서(200)의 차압을 통해 기본점화시기를 진각으로 보정함으로써 연소효율과 연비를 동시에 향상시키도록 하는 것이다.

한편, 본 발명의 또 다른 EGR시스템은, 배기라인(EX)에서 분기되어 흡기라인(IN)에 연결된 EGR라인(RE); 상기 EGR라인(RE)에 구비되어 재순환량을 조절하는 EGR밸브(100); 상기 EGR밸브(100)의 전후단 압력차를 측정하는 차압센서(200); 상기 흡기라인(IN)에 마련되되 EGR라인(RE)이 연결되는 지점의 전단에 마련된 흡기압력센서(300); 및 상기 EGR밸브(100)의 클로즈제어시, 차압센서(200)의 배기압과 흡기압력센서(300)의 흡기압의 압력차이와 차압센서(200)의 차압을 비교하여 EGR밸브(100)의 밀폐도를 점검하는 제어부(400);를 포함한다.

즉, 제어부는 EGR밸브(100)의 클로즈제어를 수행하고, 클로징시 차압센서(200)의 배기압과 흡기압력센서(300)의 흡기압의 압력차이를 계산한다. 그리고나서 차압센서(200)의 차압을 상기 계산된 압력차이와 비교하여 EGR밸브(100)의 밀폐도를 점검하도록 하는 것이다.

구체적으로, 상기 제어부(400)는 차압센서(200)의 차압이 배기압과 흡기압의 압력차이보다 작은 경우 EGR밸브(100)의 밀폐 비정상 신호를 출력하도록 한다. 왜냐하면, 실제 흡기라인과 배기라인에서의 압력차이와 EGR밸브 전후단에서의 차압이 동일하다면 EGR밸브의 밀폐성이 매우 좋다고 할 수 있는데, 그 차압이 작다면, 이는 EGR밸브가 세어나오고 있다는 것으로서, EGR밸브의 밀폐 불량으로 볼 수 있기 때문이다. 따라서, 이러한 EGR밸브의 밀폐불량을 탐지함으로써 EGR가스가 들어가 발생할 수 있는 엔진의 내구성 훼손의 문제를 막을 수 있는 것이다.

한편, 상기 제어부(400)는 차속, 엔진회전수 및 흡기량이 일정조건을 만족하는 경우 EGR밸브(100)의 클로즈제어를 수행하도록 한다. 이와 같이, 본 발명은 MAF센서의 추가나 기타 복잡한 로직의 계산을 거치지 않고 간단하게 EGR밸브의 리크를 탐지할 수 있으며, 직접적인 EGR밸브의 차압을 이용하는 것으로써 상당히 정확한 결과라고 할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 EGR시스템의 제어 블록도로서, 구체적으로, 본 발명의 EGR시스템은 차속 20km 이상, RPM 800rpm 이상, 공기량 200kg/hr이상에서 EGR 오픈제어를 시작한다. 따라서, 해당 조건이 만족되지 않을 경우 EGR 클로즈제어를 수행한다. EGR 클로즈시에는 차압센서의 계측값을 통하여 배기압을 센싱한다. 그리고 흡기압력센서로부터 흡기압을 측정한다. 이를 통하여 흡기압과 배기압의 압력차이를 계산한다. 그 후 차압센서의 계측된 차압을 흡기압과 배기압의 차이와 비교하여, 차압이 작다면 EGR밸브의 밀폐불량으로 판정하고 그렇지 않다면 밀폐 정상으로 판정하는 것이다.

한편, EGR 오픈제어시에는 차압센서의 계측된 차압을 통하여 st. Venant 공식을 이용해 EGR량을 계산한다. 그리고 동시에 흡기압력센서의 흡기량을 통하여 기본적인 점화시기를 결정한다. 그 후 계산된 EGR량을 통하여 보정시기를 계산하고, 이를 기본적인 점화시기에 대입하여 점화시기를 진각으로 보정하도록 하는 것이다.

따라서, 직접적인 EGR량의 계산을 통하여 점화시기를 조정함으로써 엔진효율과 연비의 향상을 꾀할 수 있는 것이다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100 : EGR밸브 200 : 차압센서
300 : 흡기압력센서 400 : 제어부

Claims

배기라인(EX)에서 분기되어 흡기라인(IN)에 연결된 EGR라인(RE);
상기 EGR라인(RE)에 구비되어 재순환량을 조절하는 EGR밸브(100);
상기 EGR밸브(100)의 전후단 압력차를 측정하는 차압센서(200);
상기 흡기라인(IN)에 마련되되 EGR라인(RE)이 연결되는 지점의 전단에 마련된 흡기압력센서(300); 및
상기 흡기압력센서(300)의 흡기압을 통해 엔진(10) 점화시기를 결정하고, 차압센서(200)의 차압을 통해 점화시기를 보정하는 제어부(400);를 포함하여 구성되고,
상기 제어부(400)는 흡기압력센서(300)의 흡기압을 통해 흡기량을 계산하고 흡기량에 따라 엔진(10) 점화시기를 결정하는 것을 특징으로 하는 EGR시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부(400)는 EGR밸브(100)의 오픈제어시 점화시기를 보정하는 것을 특징으로 하는 EGR시스템.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 제어부(400)는 차압센서(200)의 차압을 통해 EGR량을 계산하고 EGR량을 통해 엔진(10) 점화시기를 보정하는 것을 특징으로 하는 EGR시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부(400)는 흡기압력센서(300)의 흡기압을 통해 엔진(10)의 기본점화시기를 결정하고, 차압센서(200)의 차압을 통해 기본점화시기를 진각으로 보정하는 것을 특징으로 하는 EGR시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부(400)는,
상기 EGR밸브(100)의 클로즈제어시, 차압센서(200)의 배기압과 흡기압력센서(300)의 흡기압의 압력차이와 차압센서(200)의 차압을 비교하여 EGR밸브(100)의 밀폐도를 점검하는 것을 특징으로 하는 EGR시스템.
청구항 6에 있어서,
상기 제어부(400)는 차압센서(200)의 차압이 배기압과 흡기압의 압력차이보다 작은 경우 EGR밸브(100)의 밀폐 비정상 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 EGR시스템.
청구항 6에 있어서,
상기 제어부(400)는 차속, 엔진회전수 및 흡기량이 일정조건을 만족하는 경우 EGR밸브(100)의 클로즈제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 EGR시스템.