KR101684006B1 - 연료 컷 진입 조건 이원화 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

연료 컷 진입 조건 이원화 시스템이 소개된다.
이를 위해 본 발명은, 촉매 컨버터 내부의 촉매 온도를 모델 온도 값으로 전송받은 뒤 촉매가 활성화될 수 있는 온도 범위에 속하는지를 판단하는 제어부로 구성되되, 상기 제어부는 모델 온도 값으로 전송받은 촉매 온도에 따라 연료 컷 진입 조건을 변경하는 것을 특징으로 한다.

Description

연료 컷 진입 조건 이원화 시스템 및 그 방법{DUAL SYSTEM AND METHOD FOR ENTERING CONDITION OF FUEL CUT}
본 발명은 연료 컷 진입 조건 이원화 시스템 및 그 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 차량의 주행 중 측정된 촉매의 온도와 기저장된 활성화 촉매 온도 범위을 비교하여 연료 컷 진입 조건인 기준엔진RPM을 조정할 수 있는 연료 컷 진입 조건 이원화 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
자동차 배기가스에 포함된 유해가스는 인체의 호흡기 장애와 같은 질병의 원인이 되며, 특히 광화학 스모그 및 지구 온난화의 주원인으로 밝혀져 있고, 이에 따라 전 세계적으로 자동차 유해가스에 대한 규제를 강화하고 있는 추세이다.
국내에서도 2005년 1월 1일부터 시행되고 있는 '수도권 대기 환경 개선에 대한 특별법'을 통해 HEV와 같은 저공해차의 배기가스 규제를 ULEV(Ultra Low Emission Vehicle) 수준에서 SULEV(Super Ultra Low Emission Vehicle) 수준으로 요구하고 있는 상태이다.
최근 SULEV 배기가스 규제에 대응하기 위하여 기존 ULEV 차량에서 인젝터, 촉매 및 점화플러그 등의 하드웨어적인 변경과 더불어 엔진 ECU와 HCU 간의 협조제어에 의한 배기가스 저감 로직이 다양하게 개발되어 적용되고 있다.
SULEV 수준의 배기가스 규제를 만족시키기 위해서는 무엇보다도 자동차 배기가스 중 NOx 저감이 시급한 실정이며, 배기가스에서 NOx는 배기가스 시험 결과를 보면 연료 컷(fuel cut) 이후에 많이 배출되는 것으로 확인되고 있다.
그 원인은 연료 컷 상황에서 과다한 린(Lean) 조건에 놓이게 되면서 배기가스를 정화시키는 삼원촉매에 과다하게 산소가 충전되어 NOx 정화효율이 저하되는데서 기인한다.
이에, 본 발명은 ULEV(Ultra Low Emission Vehicle)와 SULEV(Super Ultra Low Emission Vehicle) 수준에 대비하여 차량이 연료 컷 주행 모드로 진입하는 조건을 촉매의 온도에 따라 가변적으로 변동시켜 연비 개선 및 NOx 규제에 대응할 수 있는 연료 컷 진입 조건 이원화 시스템 및 그 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
한국공개특허공보 제1996-0041661호(1996.12.19) 한국공개특허공보 제1998-044744호(1998.09.05)
본 발명은 촉매 컨버터 내부의 촉매의 온도에 따라 차량의 연료 컷 진입 조건을 변경함으로써 연비 개선 및 NOx 규제에 대응할 수 있는 연료 컷 진입 조건 이원화 시스템 및 그 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
연료 컷 진입 조건 이원화 시스템이 소개된다.
이를 위해 본 발명은, 촉매 컨버터 내부의 촉매 온도를 모델 온도 값으로 전송받은 뒤 촉매가 활성화될 수 있는 온도 범위에 속하는지를 판단하는 제어부로 구성되되, 상기 제어부는 모델 온도 값으로 전송받은 촉매 온도에 따라 연료 컷 진입 조건을 변경하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부에는 촉매가 활성화될 수 있는 최저온도와 최대온도가 기저장되어 있고, 상기 모델 온도 값으로 전송받은 촉매 온도가 이 최저온도와 최대온도 사이의 범위에 속하는지를 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부에는 연료 컷 진입이 이루어질 수 있는 기준엔진RPM이 기저장되어 있고, 상기 모델 온도 값으로 전송받은 촉매 온도가 촉매의 활성화 온도 범위에 속하는지를 판단한 뒤, 상기 기준엔진RPM을 조정하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 모델 온도 값으로 전송받은 촉매 온도가 촉매가 활성화될 수 있는 온도 범위에 속하는 경우 상기 제어부에 기저장된 기준엔진RPM을 하향 조정하고, 상기 모델 온도 값으로 전송받은 촉매 온도가 촉매가 활성화될 수 있는 온도 범위를 벗어나는 경우 상기 제어부에 기저장된 기준엔진RPM을 상향 조정하는 것을 특징으로 한다.
연료 컷 진입 조건 이원화 방법이 소개된다.
이를 위해 본 발명은 촉매 컨버터 내부의 촉매의 온도를 측정하는 단계; 측정된 촉매의 온도가 촉매가 활성화될 수 있는 온도 범위에 속하는지를 판단하는 단계; 및 측정된 촉매의 온도가 촉매가 활성화될 수 있는 온도 범위에 속하는지의 여부에 따라 차량의 연료 컷 진입조건을 변경하는 단계를 포함한다.
상기 연료 컷 진입조건을 변경하는 단계에서는, 연료 컷 진입을 하기 위한 차량의 기준엔진RPM을 조정하는 것을 특징으로 하되, 측정된 촉매의 온도가 촉매가 활성화될 수 있는 온도 범위에 속하는 경우 상기 기준엔진RPM을 하향 조정하고, 측정된 촉매의 온도가 촉매가 활성화될 수 있는 온도 범위를 벗어나는 경우 기준엔진RPM을 상향 조정하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명인 연료 컷 진입 조건 이원화 시스템 및 그 방법에 의한다면, 촉매의 온도에 따라 연료 컷 진입 기준을 조정하여 연비 개선 및 NOx 규제에 대응할 수 있는 이점이 구현된다.
도 1은 본 발명인 연료 컷 진입 조건 이원화 시스템의 전체 구성도.
도 2는 촉매온도센서가 설치된 촉매컨버터의 개략도.
도 3은 본 발명인 연료 컷 진입 조건 이원화 방법의 전체 순서도.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명인 연료 컷 진입 조건 이원화 시스템 및 그 방법의 바람직한 실시 예를 설명한다.
도 1은 본 발명인 연료 컷 진입 조건 이원화 시스템의 전체 구성도로, 도시된 바와 같이 본 발명은 크게 제어부(100)와 촉매 컨버터(200) 내부에 설치된 촉매온도센서(400)를 포함한다.
다만, 상기 촉매온도센서(400)를 통해 촉매의 온도를 측정할 수도 있으나, 반드시 이에 한정되지는 않고, 상기 제어부(100)에 기저장된 모델 온도 값으로 촉매의 온도를 산출할 수도 있다.
제어부(100)는 ECU로 구성됨이 바람직하고, 이 제어부(100)에서는 현재 주행 중인 차량에서의 촉매의 온도가 촉매 자체의 활성화 온도 범위에 속하는지를 판단하게 된다.
즉, 촉매 자체가 활성화되어 NOx를 원활하게 흡장할 수 있는 온도 범위 내에 속하는지를 판단하게 된다.
한편, 차량의 주행 중 촉매의 온도를 실시간으로 측정할 수 있는 촉매온도센서(400)가 도 2에 도시된 바와 같이 촉매 컨버터(200) 내부에 설치되어 있다.
촉매 컨버터(200)는 크게 웜업촉매컨버터(WCC,210)와 언더플로워촉매컨버터(UCC,220)로 구분될 수 있으며, 본 발명의 촉매온도센서는 언더플로워촉매컨버터(UCC,220) 내부에 설치되어 촉매의 온도를 실시간으로 측정함이 바람직함은 물론, 이미 설명하였지만 제어부(100)에 기저장된 모델 온도 값으로 촉매의 온도를 산정할 수도 있다.
이 언더플로워촉매컨버터(UCC,220) 내부에 설치된 촉매온도센서(400)가 실시간으로 촉매의 온도를 측정한 뒤 그 측정값을 제어부(100)에 전송하게 되면, 제어부(100)는 촉매가 활성화될 수 있는 온도 범위에 속하는지를 판단한 뒤 그 결과에 따라 연료 컷 진입 조건을 변경하여 엔진으로 공급되는 연료 공급 밸브(300)를 제어하게 된다.
즉, 제어부(100)에는 촉매가 활성화될 수 있는 최저온도와 최대온도가 기저장되어 있어 NOx를 흡장할 수 있는 온도 범위 내에 속하는 지를 판단하게 되고, 그 온도 범위에 속하게 되면 현재 촉매의 온도로 원활하게 NOx를 흡장할 수 있는지, 아니면 그 흡장할 수 있는 범위를 벗어나 현재 촉매 온도로는 NOx의 흡장 능력이 떨어지는지를 판단하게 된다.
한편, 주지하다시피 차량의 주행 중 촉매의 과열 방지와 연비 향상, 주행 중 브레이킹시 및 엔진의 고속 회전에 의한 파손을 방지할 목적으로 엔진으로의 연료 공급을 차단하는 연료 컷 제어를 실시하게 되는데, 구체적으로는 엔진 브레이크 작동시와 같이 스로틀 밸브가 완전히 닫혀지고 엔진 RPM 이 소정의 기준값 이상일 때는 연료 공급이 필요 없다고 판단하여 연료를 차단하며, 연료 컷 진입 여부를 판단하기 위한 엔진 RPM 은 트랜스미션의 기어 위치, 에어컨 등의 부하 유무, 엔진 냉각수 온도 등의 조건을 감지하여 설정된다.
다만, 전자적으로 스로틀 밸브를 제어하는 타입이 사용되는 차량의 경우 연료 컷 제어시에 스로틀 밸브를 완전히 닫지 않고 차량의 아이들 주행이 가능한 공기량이 주입될 수 있을 정도로의 스로틀 밸브를 오픈한다.
이에, 본 발명의 제어부(100)에는 연료 컷 진입이 이루어질 수 있는 가장 중요한 인자인 기준엔진RPM이 기저장되어 있고, 촉매온도센서(400)에 의해 측정된 촉매의 온도 또는 기저장되어 있는 모델 온도를 이용 촉매가 활성화될 수 있는 온도 범위에 속하는지를 판단한 뒤, 기준엔진RPM을 조정하는 것을 특징으로 한다.
즉, 종래에는 차량의 주행 상태에 따라 변동되는 촉매의 온도를 반영하지 못한 채, 차량의 연료 컷 진입을 위한 기준엔진RPM이 정해져 있어서 배기가스 규제인 ULEV(Ultra Low Emission Vehicle)와 SULEV(Super Ultra Low Emission Vehicle) 수준에 부합하지 못하는 문제점이 있어 왔다.
이에, 본 발명은 상기와 같이 주행 중인 차량의 촉매의 온도를 실시간으로 측정한 뒤 이 측정값을 반영하여 연료 컷 진입 조건을 변경함으로써 배기가스 규제인 ULEV(Ultra Low Emission Vehicle)와 SULEV(Super Ultra Low Emission Vehicle) 수준에 부합하도록 함에 있다.
이를 위해 제어부(100)는, 촉매온도센서(400)에 의해 측정된 촉매의 온도 또는 기저장되어 있는 모델 온도 값을 이용 촉매가 활성화될 수 있는 온도 범위에 속하는 경우 기저장된 기준엔진RPM을 하향 조정하고, 촉매온도센서(400)에 의해 측정된 촉매의 온도가 촉매가 활성화될 수 있는 온도 범위를 벗어나는 경우 기저장된 기준엔진RPM을 상향 조정하는 것을 특징으로 한다.
즉, 현재 주행 중인 차량의 촉매 온도가 NOx를 흡장할 수 있는 온도 범위에 속할 정도로 활성화되어 있는 경우에는, 연료 컷 진입이 되기 위한 기준엔진RPM을 하향 조정하더라도 NOx를 흡장할 수 능력이 충분하다고 판단하여 연료 컷 진입 횟수를 보다 높이는 것을 특징으로 한다.
반면에 현재 주행 중인 차량의 촉매 온도가 NOx를 흡장할 수 있는 온도 범위에 속할 정도로 활성화되어 있지 않는 경우에는, NOx의 흡장 능력이 떨어진다고 판단하여 연료 컷 진입 횟수를 줄여 NOx의 배출량을 줄이게 되는 것이다.
한편, 도 3은 본 발명인 연료 컷 진입 조건 이원화 방법의 전체 순서도로, 도시된 바와 같이 본 발명은 촉매 컨버터(200) 내부의 촉매의 온도를 측정하는 단계(S100), 측정된 촉매의 온도가 촉매가 활성화될 수 있는 온도 범위에 속하는지를 판단하는 단계(S200) 및 측정된 촉매의 온도가 촉매가 활성화될 수 있는 온도 범위에 속하는지의 여부에 따라 차량의 연료 컷 진입조건을 변경하는 단계(S300)를 포함한다.
물론, 상기 촉매 컨버터(200) 내부의 촉매의 온도를 측정하는 단계(S100)에서는 이미 기저장되어 있는 모델 온도값으로 촉매의 온도를 산출할 수 있다.
이때, 연료 컷 진입조건을 변경하는 단계(S300)에서는, 연료 컷 진입을 하기 위한 차량의 기준엔진RPM을 조정하는 것을 특징으로 하되, 측정된 촉매의 온도가 촉매가 활성화될 수 있는 온도 범위에 속하는 경우 기준엔진RPM을 하향 조정하고, 측정된 촉매의 온도가 촉매가 활성화될 수 있는 온도 범위를 벗어나는 경우 기준엔진RPM을 상향 조정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 특정한 실시 예에 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 : 제어부 200 : 촉매 컨버터
300 : 연료 공급 밸브 400 : 촉매온도센서

Claims (6)

  1. 촉매 컨버터 내부의 촉매 온도를 모델 온도 값으로 전송받은 뒤 촉매가 활성화될 수 있는 온도 범위에 속하는지를 판단하는 제어부로 구성되되,
    상기 제어부에는 연료 컷 진입이 이루어질 수 있는 기준엔진RPM이 기저장되어 있고, 상기 모델 온도 값으로 전송받은 촉매 온도가 촉매의 활성화 온도 범위에 속하는지를 판단한 뒤, 촉매 온도가 촉매가 활성화될 수 있는 온도범위를 벗어나는 경우 상기 제어부에 기저장된 기준엔진RPM을 상향조정함으로써 연료 컷 진입 횟수를 줄이는 것을 특징으로 하는, 연료 컷 진입 조건 이원화 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부에는 촉매가 활성화될 수 있는 최저온도와 최대온도가 기저장되어 있고, 상기 모델 온도 값으로 전송받은 촉매 온도가 이 최저온도와 최대온도 사이의 범위에 속하는지를 판단하는 것을 특징으로 하는, 연료 컷 진입 조건 이원화 시스템.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 촉매 온도가 촉매가 활성화될 수 있는 온도범위에 속하는 경우 상기 제어부에 기저장된 기준엔진RPM을 하향 조정하는 것을 특징으로 하는, 연료 컷 진입 조건 이원화 시스템.
  5. 촉매 컨버터 내부의 촉매의 온도를 측정하는 단계;
    측정된 촉매의 온도가 촉매가 활성화될 수 있는 온도 범위에 속하는지를 판단하는 단계; 및
    측정된 촉매의 온도가 촉매가 활성화될 수 있는 온도 범위에 속하는지의 여부에 따라 차량의 연료 컷 진입조건을 변경하는 단계;를 포함하며,
    상기 연료 컷 진입조건을 변경하는 단계에서는, 연료 컷 진입을 하기 위한 차량의 기준엔진RPM을 조정하는 것을 특징으로 하되, 측정된 촉매의 온도가 촉매가 활성화될 수 있는 온도 범위를 벗어나는 경우 기준엔진RPM을 상향 조정함으로써 연료 컷 진입 횟수를 줄이는 것을 특징으로 하는, 연료 컷 진입 조건 이원화 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 연료 컷 진입조건을 변경하는 단계에서는,
    측정된 촉매의 온도가 촉매가 활성화될 수 있는 온도 범위에 속하는 경우 상기 기준엔진RPM을 하향 조정하는 것을 특징으로 하는, 연료 컷 진입 조건 이원화 방법.
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