KR101427968B1 - 엔진의 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 엔진의 제어방법은, 배기라인에서 흡기라인으로 공급되는 이지알가스의 실제공급양과 목표공급양을 감지 또는 연산하고, 이들의 크기를 비교하는 단계, 이지알라인에 설치되어 상기 흡기라인으로 공급되는 이지알가스의 실제공급양을 제어하는 이지알밸브의 개도량을 감지하는 단계, 상기 이지알가스의 실제공급양이 상기 이지알가스의 목표공급양 보다 작고, 상기 이지알밸브의 개도량이 최대로 판단이면, 전동식 터보차저를 우회하는 바이패스라인에 설치되는 바이패스밸브의 개도량을 최소오픈개도율로 고정하는 단계, 및 상기 바이패스밸브의 개도량을 최소오픈개도율로 고정한 상태에서 상기 이지알밸브의 개도량을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
따라서, 이지알가스의 실제공급양이 목표공급양에 도달하지 못하면, 바이패스밸브를 폐쇄하기 전 최소오픈개도량(step 1)으로 고정하고, 이지알라인의 이지알밸브와 전동식 터보차저 후단의 차징제어밸브를 동시에 또는 선택적으로 조절함으로서 이지알가스를 보다 정밀하고 안정적으로 공급할 수 있다.

Description

엔진의 제어방법{CONTROL METHOD OF ENGINE}
본 발명은 배기라인에서 흡기라인으로 배기가스(또는 이지알가스)를 재순환시키되, 재순환되는 이지알가스를 보다 정밀하게 제어할 수 있는 엔진의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 차량에 탑재되는 대부분의 디젤엔진(diesel engine)과 일부 가솔린 엔진에는 배기가스 규제에 대응하기 위해 배기가스 재순환 시스템이 설치된다.
이러한 배기가스 재순환 시스템은 엔진에서 배출되는 배기가스의 일부를 실린더의 흡기 장치로 되돌림으로써 엔진의 연소 온도를 내리고, 질소산화물(NOx)의 발생량을 저감시키며, 연료소모를 줄일 수 있다.
한편, 가솔린 엔진에서 기계식 터보차저 외에 전동식 터보차저와 저압이지알시스템(LP-EGR SYSTEM)이 적용되고 있고, 이지알가스를 충분하게 공급할 수 있도록 상기 기계식 터보차저의 전단부에 부압을 형성해야 한다.
따라서, 상기 기계식 터보차저의 전단부에 부압을 형성하기 위해서 이지알가스가 지나는 이지알라인에 설치되는 이지알밸브를 최대로 개방하고, 흡기라인의 바이패스밸브를 제어함으로써 이지알가스의 공급양을 제어할 수 있다.
그러나, 상기 바이패스밸브의 개도를 조절하는 것은 이지알가스의 공급양을 정밀하게 제어하기 힘들기 때문에 상기 컴프레서의 전단부 압력이 불규칙하게 변동하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 컴프레서의 전단부 압력을 보다 균일하게 유지함으로써 이지알가스를 보다 안정적으로 공급하고 보다 정밀하게 이지알가스를 제어하는 엔진의 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 엔진의 제어방법은, 배기라인에서 흡기라인으로 공급되는 이지알가스의 실제공급양과 목표공급양을 감지 또는 연산하고, 이들의 크기를 비교하는 단계, 이지알라인에 설치되어 상기 흡기라인으로 공급되는 이지알가스의 실제공급양을 제어하는 이지알밸브의 개도량을 감지하는 단계, 상기 이지알가스의 실제공급양이 상기 이지알가스의 목표공급양 보다 작고, 상기 이지알밸브의 개도량이 최대로 판단이면, 전동식 터보차저를 우회하는 바이패스라인에 설치되는 바이패스밸브의 개도량을 최소오픈개도율로 고정하는 단계, 및 상기 바이패스밸브의 개도량을 최소오픈개도율로 고정한 상태에서 상기 이지알밸브의 개도량을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전동식 터보차저는 상기 이지알라인과 합류되는 지점보다 상류측의 상기 흡기라인에 설치되어 흡기를 차징하도록 모터로 작동될 수 있다.
상기 이지알밸브의 개도량을 제어하는 단계에서, 상기 전동식 터보차저의 하류측에 배치되어 흡기유량을 제어하는 차징제어밸브의 개도량도 함께 제어할 수 있다.
상기 배기라인에는 배기가스의 배출 방향으로 제1촉매유닛과 제2촉매유닛이순차적으로 배치되고, 상기 이지알라인은 상기 제1촉매유닛과 상기 제2촉매유닛 사이의 상기 배기라인에서 분기될 수 있다.
상기 전동식 터보차저와 별도로 상기 흡기라인의 흡기를 압축하는 기계식 터보차저를 더 포함하고, 상기 기계식 터보차저는 상기 배기라인에서 상기 제1촉매유닛의 상류측에 배치되어 배기가스에 의해서 회전하는 터빈, 및 상기 이지알라인과 상기 흡기라인이 합류되는 지점의 하류측에 배치되고 상기 터빈에 의해서 회전하는 컴프레서를 포함할 수 있다.
상기 컴프레서의 하류측에는 압축된 흡기를 냉각시키는 인터쿨러, 및 상기 인터쿨러를 통과한 흡기의 흐름양을 조절하는 스로틀밸브가 배치될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 엔진의 제어방법에서, 이지알가스의 실제공급양이 목표공급양에 도달하지 못하면, 바이패스밸브를 폐쇄하기 전 최소오픈개도량(step 1)으로 고정하고, 이지알라인의 이지알밸브와 전동식 터보차저 후단의 차징제어밸브를 동시에 또는 선택적으로 조절함으로서 이지알가스를 보다 정밀하고 안정적으로 공급할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이지알시스템과 터보차저를 구비한 엔진의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 제어방법을 보여주는 플로우차트이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이지알시스템과 터보차저를 구비한 엔진의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 엔진은 흡기라인(132), 흡기매니폴드(120), 실린더블록(115), 배기매니폴드(110), 및 배기라인(107)을 포함한다.
상기 흡기라인(132)에는 에어크리너박스(135), 전동식 터보차저(147), 차징제어밸브(155), 컴프레서(102), 인터쿨러(130), 및 스로틀밸브(125)가 배치되고, 상기 전동식 터보차저(147)를 우회하는 바이패스라인(137)이 형성된다. 상기 바이패스라인(137)에는 바이패스밸브(150)가 배치된다.
상기 배기라인(107)에는 터빈(104), 제1촉매유닛(105), 및 제2촉매유닛(170)이 배치되고, 상기 배기라인(107)에서 상기 흡기라인(132)으로 이지알라인(167)이 형성되고, 상기 이지알라인(167)에는 저압이지알쿨러(165)(또는 이지알쿨러) 및 저압이지알밸브(160)(또는 이지알밸브)가 배치된다. 상기 이지알라인(167)은 상기 제1촉매유닛(105)의 하류측에서 분기되어 상기 흡기라인(132)과 상기 바이패스라인(137)이 합류하는 지점의 하류측으로 합류된다.
상기 터빈(104)과 상기 컴프레서(102)는 기계식 터보차저(100)로 상기 배기라인(107)을 흐르는 배기가스가 상기 터빈(104)을 회전시키고, 상기 컴프레서(102)는 상기 터빈(104)의 회전력으로 흡기라인(132)의 흡기를 압축하여 실린더로 공급한다.
상기 전동식 터보차저(147)는 전동식터빈(140)과 모터(145)를 포함하고, 상기 모터(145)가 상기 전동식터빈(140)을 운전조건에 따라서 회전시켜 흡기를 선택적으로 압축하는 구조를 갖는다.
상기 이지알쿨러(165)는 상기 이지알라인(167)을 흐르는 이지알가스의 흐름양을 조절하고, 상기 차징제어밸브(155)는 상기 흡기라인(132)을 흐르는 흡기의 흐름양을 조절하고, 상기 바이패스밸브(150)는 상기 바이패스라인(137)을 흐르는 흡기의 흐름양을 조절한다.
상기 이지알라인(167)을 통해서 공급되는 이지알가스(재순환가스)의 양을 늘리기 위해서 상기 바이패스밸브(150)를 닫을 수는 있다.
그러나, 본 발명의 실시예에서, 상기 바이패스밸브(150)를 완전히 닫지 않은 최소오픈개도율로 고정시키고, 이지알가스의 정확한 목표공급양을 달성하기 위해서, 상기 이지알밸브(160)의 개도량을 제어할 수 있다. 아울러, 상기 이지알밸브(160)의 개도량이 제어되는 동안에 상기 차징제어밸브(155)의 개도량도 함께 제어될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 바이패스밸브(150)를 완전히 닫지 않은 최소오픈개도율은 이지알가스를 재순환시키기 위한 충분한 차압을 달성할 수 있도록 별도의 제어부(미도시, ECU)에서 연산되거나 미리 설정된 데이터로부터 선택할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 제어부(미도시)는 운행조건을 기초로 상기 배기라인(107)에서 상기 흡기라인(132)으로 재순환되는 이지알가스의 목표공급양을 연산 또는 선택하고, 실제로 재순환되는 이지알가스의 실제공급양을 연산 또는 감지한다. 그리고, 실제공급양이 목표공급양을 따르도록 상기 이지알밸브(160), 상기 차징제어밸브(155), 및 상기 바이패스밸브(150)를 제어한다. 이러한 일련의 제어방법은 공지기술을 참조하며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 제어방법을 보여주는 플로우차트이다.
도 2를 참조하면, S200에서 상기 이지알라인(167)을 통해서 공급되는 이지알가스의 목표공급양과 실제공급양이 비교된다. 실제공급양은 유량센서나 차압센서 등을 통해서 연산될 수 있고, 목표공급양은 운전조건에 따라서 연산되거나 미리 설정된 데이터로부터 선택될 수 있다.
S210에서 상기 이지알밸브(160)가 최대로 오픈되는지 판단된다. 그리고, 최대로 오픈된 것으로 판단되면, S250이 수행되고, 그렇지 않으면, S220이 수행된다.
S220에서는 상기 이지알밸브(160)와 상기 바이패스밸브(150)가 정상적으로 제어되고, S250에서는 상기 바이패스밸브(150)가 최소오픈개도량으로 고정된다. 즉, 상기 바이패스밸브(150)는 여러 개의 스텝으로 작동되고, S250에서는 폐쇄되기 전 step 1상태로 고정된다.
S230에서는 이지알가스의 실제공급양이 목표공급양에 도달했는지 판단하고, 실제공급양이 목표공급양에 도달하면 S240이 수행되고, 실제공급양이 목표공급양에 도달하지 않으면 S260이 수행된다.
S260에서, 상기 이지알밸브(160)가 최대로 오픈되는지 판단된다. 그리고, 최대로 오픈된 것으로 판단되면, S250이 수행되고, 그렇지 않으면, S220이 수행된다.
본 발명의 실시예에서, 상기 이지알밸브(160)를 완전히 개방하더라도, 이지알가스의 실제공급양이 목표공급양에 도달하지 못하면, 상기 기계식 터보차저(100)의 상류측의 압력하강을 통해서 이지알가스가 유입되도록 제어한다. 이를 위해서, 상기 바이패스밸브를 최소오픈개도율로 제어하고, 상기 이지알밸브를 제어한다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
100: 기계식 터보차저 102: 컴프레서
104: 터빈 105: 제1촉매유닛
107: 배기라인 110: 배기매니폴드
115: 실린더블록 120: 흡기매니폴드
125: 스로틀밸브 130: 인터쿨러
132: 흡기라인 135: 에어크리너박스
137: 바이패스라인 140: 전동식터빈
145: 모터 147: 전동식 터보차저
150: 바이패스밸브 155: 차징제어밸브
160: 이지알밸브 165: 이지알쿨러
167: 이지알라인 170: 제2촉매유닛

Claims (6)

  1. 배기라인에서 흡기라인으로 공급되는 이지알가스의 실제공급양과 목표공급양을 감지 또는 연산하고, 이들의 크기를 비교하는 단계;
    이지알라인에 설치되어 상기 흡기라인으로 공급되는 이지알가스의 실제공급양을 제어하는 이지알밸브의 개도량을 감지하는 단계;
    상기 이지알가스의 실제공급양이 상기 이지알가스의 목표공급양 보다 작고, 상기 이지알밸브의 개도량이 최대로 판단이면, 전동식 터보차저를 우회하는 바이패스라인에 설치되는 바이패스밸브의 개도량을 최소오픈개도율로 고정하는 단계; 및
    상기 바이패스밸브의 개도량을 최소오픈개도율로 고정한 상태에서 상기 이지알밸브의 개도량을 제어하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진의 제어방법.
  2. 제1항에서,
    상기 전동식 터보차저는 상기 이지알라인과 합류되는 지점보다 상류측의 상기 흡기라인에 설치되어 흡기를 차징하도록 모터로 작동되는 것을 특징으로 하는 엔진의 제어방법.
  3. 제1항에서,
    상기 이지알밸브의 개도량을 제어하는 단계에서,
    상기 전동식 터보차저의 하류측에 배치되어 흡기유량을 제어하는 차징제어밸브의 개도량도 함께 제어하는 것을 특징으로 하는 엔진의 제어방법.
  4. 제1항에서,
    상기 배기라인에는 배기가스의 배출 방향으로 제1촉매유닛과 제2촉매유닛이순차적으로 배치되고, 상기 이지알라인은 상기 제1촉매유닛과 상기 제2촉매유닛 사이의 상기 배기라인에서 분기되는 것을 특징으로 하는 엔진의 제어방법.
  5. 제4항에서,
    상기 전동식 터보차저와 별도로 상기 흡기라인의 흡기를 압축하는 기계식 터보차저를 더 포함하고, 상기 기계식 터보차저는
    상기 배기라인에서 상기 제1촉매유닛의 상류측에 배치되어 배기가스에 의해서 회전하는 터빈; 및
    상기 이지알라인과 상기 흡기라인이 합류되는 지점의 하류측에 배치되고 상기 터빈에 의해서 회전하는 컴프레서를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진의 제어방법.
  6. 제5항에서,
    상기 컴프레서의 하류측에는 압축된 흡기를 냉각시키는 인터쿨러, 및 상기 인터쿨러를 통과한 흡기의 흐름양을 조절하는 스로틀밸브가 배치되는 것을 특징으로 하는 엔진의 제어방법.
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