KR101795287B1 - 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 실린더 별 배기량을 다르게 배치한 비균등 배기량 엔진를 포함하는 시스템에서, 모터를 활용한 제어를 실시함으로써, 운전상황에 따라 다른 배기량의 특성이 구현될 수 있을 뿐만 아니라, 모터에 의한 동력 보조 및 에너지 회생특성을 이용하여 비균등 배기량 엔진의 진동 및 소음 특성을 개선한 신개념의 비균등 배기량 엔진 제어 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명에서는 비균등 배기량 엔진의 모든 실린더에 대한 실린더 휴지(cylinder deactivation: CDA) 제어를 구현함으로써 엔진의 효율적 운전 영역을 확대하고, CDA 진입 시에 부드러운 모드 절환이 가능하도록 한다.

Description

실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 시스템 및 그 제어 방법{Non-uniform displacement engine control system employing cylinder deactivation and method for the same}

본 발명은 비균등 배기량 엔진 제어 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 동일하지 않은 배기량의 실린더를 포함하는 엔진과 엔진 구동력을 보조하는 모터를 갖는 차량에서의 엔진 및 모터를 제어하는 시스템 및 그 방법에 대한 것이다.

종래의 내연기관 엔진은 흡/배기계의 분배특성을 맞추기 위한 실린더 별 균등 배기량 배분구조로 되어 있다. 이러한 균등 배기량 구조의 엔진은 공연비 제어 및 배기가스 제어가 비교적 수월한 장점이 있지만, 고정 배기량으로 인한 운전점 제어의 마진이 부족한 단점이 있다. 이로 인해, 특정 운전영역에서 운전성 및 연비 두 가지를 모두 만족시키기는 어려우며, 운전성과 연비의 트레이드 오프로서 문제점을 해결하고 있다.

또한, 고정 배기량 실린더를 갖는 엔진에서는, 아이들 안정성 확보를 위하여 비효율적인 기계적 에너지의 소모가 과다한 단점이 있다. 특히 진동 및 소음에 의한 제약들로 인해, 비효율적 운전점 제어가 불가피한 경우가 자주 발생된다.

이러한 문제점들은 종래 내연기관의 전 운전영역에 자주 발생되는 문제들로서 운전성, 연비 및 배기의 상호 트레이드 오프로서 문제점들을 극복하고 있다.

한편, 일본공개특허 제2007-162672호에서는 서로 다른 배기량의 실린더를 배치하여, 이들의 작동 조합에 따라 다단계의 배기량으로 조정하는 다단식 배기량 조절형 엔진의 실린더 배치 구조를 제안하고 있다.

그러나, 일본공개특허 제2007-162672호의 다단식 배기량 조절형 엔진의 실린더 배치 구조의 경우, 배기량을 다단계로 조절할 수 있어, 운전 영역 별로 엔진 작동을 제어함으로써 운전성과 연비 개선의 효과를 동시에 달성할 수 있는 효과는 있으나, 실린더 배기량의 불균형으로 인해 고질적인 진동 및 소음이 발생하는 고질적인 문제가 있어, 실제 양산 차량에 적용되기는 어려운 점이 있었다.

일본공개특허 제2007-162672호 (2007. 6. 28)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서는 서로 다른 배기량의 실린더를 갖는 비균등 배기량 엔진에서 발생되는 진동 및 소음을 저감하는 한편, 엔진과 모터의 협조 제어에 의하여 주행 상황에 따른 다양한 동력 성능을 확보할 수 있는 비균등 배기량 엔진 제어 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는 것에 목적이 있다.

특히 본 발명에서는 비균등 배기량 엔진의 모든 실린더에 대한 실린더 휴지(cylinder deactivation: CDA) 제어를 구현함으로써 엔진의 효율적 운전 영역을 확대하는 것에 주된 목적이 있다. 또한, CDA 제어에 있어서 부드러운 모드 절환이 가능하도록 하는 것에 또 다른 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 복수의 실린더로 구성되고, 상기 실린더는 적어도 2종류의 다른 배기량의 실린더로 구성되는 비균등 배기량 엔진; 엔진의 구동축에 연결되는 모터; 상기 모터에 전기에너지를 공급하는 배터리; 상기 모터를 제어하는 모터제어부;를 포함하며, 상기 모터제어부는 모터 구동 토크 또는 에너지 회생 토크를 조정하여 총 토크를 제어하도록 구성되고, CDA(cylinder deactivation) 제어 모드로 전환되는 경우 기존 제어 모드에 따라 선택적으로 과도 상태 천이 후 CDA를 실시하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 시스템을 제공한다.

또한, 상기 과도 상태 천이 시에는, 상기 모터 제어부에 의해, 기존 제어 모드에서의 총 토크를 감쇄하도록 모터 구동 토크 또는 에너지 회생 토크가 조정되는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 시스템을 제공한다.

또한, 상기 과도 상태 천이 시에는, 상기 모터 제어부에 의해, 기존 제어 모드에서 모터에 의해 동력 보조가 이루어지는지를 판단하고, 모터에 의한 동력 보조가 이루어지는 경우, 동력 보조를 우선적으로 해제하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 시스템을 제공한다.

또한, 상기 과도 상태 천이 시에는, 상기 모터 제어부에 의해, 기존 제어 모드에서 에너지 회생에 의한 토크 감소가 이루어지는지를 판단하고, 에너지 회생이 이루어지고 있는 경우, 휴지되는 실린더 정보에 따라 선택적으로 에너지 회생을 해제하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 시스템을 제공한다.

또한, 상기 모터 제어부에서는, 기존 제어 모드에서 에너지 회생이 이루어지고 있는 경우, 휴지되는 실린더가 저배기량 실린더인 경우에는 에너지 회생을 해제하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 시스템을 제공한다.

또한, 상기 모터 제어부에서는, 기존 제어 모드에서 에너지 회생이 이루어지고 있는 경우, 휴지되는 실린더가 고배기량 실린더인 경우에는 에너지 회생을 유지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 시스템을 제공한다.

또한, 상기 모터 제어부에서는, 기존 제어 모드에서 에너지 회생이 이루어지고 있지 않은 경우, 기존 제어 모드에서 동력 보조가 이루어지지 않고, 휴지되는 실린더가 고배기량 실린더인 경우에는 모터에서 에너지 회생을 실시함으로써 상기 과도 상태로 천이시키는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 시스템을 제공한다.

또한, 상기 모터 제어부에서는, 에너지 회생 해제와 CDA 제어를 동시에 실시하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 시스템을 제공한다.

또한, 상기 모터 제어부에서는, 기존 제어 모드가 고 배기량 실린더에 대한 CDA 제어 모드인 경우, 고 배기량 실린더의 폭발 구간에서는 에너지 회생이 이루어지도록 모터를 제어하는 과도 상태 천이 과정을 거친 다음, 저 배기량 실린더에 대한 CDA 제어 모드로 전환되도록 제어하고, 기존 제어 모드가 저 배기량 실린더에 대한 CDA 제어 모드인 경우, 저 배기량 실린더의 폭발 구간에서는 모터 토크에 의하여 동력 보조가 이루어지도록 모터를 제어하는 과도 상태 천이 과정을 거친 다음, 고 배기량 실린더에 대한 CDA 제어 모드로 전환되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 시스템을 제공한다.

또한, 상기 비균등 배기량 엔진은 동일한 배기량의 실린더 2개가 한 조를 이루는 2조의 실린더들로 구성되는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 시스템을 제공한다.

또한, 상기 비균등 배기량 엔진은 1, 4번 실린더는 2, 3번 실린더에 비하여 고 배기량 실린더로 구성되며, 각 조의 실린더는 교대로 폭발하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 시스템을 제공한다.

또한, 상기 모터 제어부에서는, 모터에 의한 동력 보조 및 모터에서의 에너지 회생이 이루어지지 않도록 제어하는 제1모드와; 고 배기량 실린더의 폭발 구간에서는 에너지 회생이 이루어지도록 모터를 제어하고, 저 배기량 실린더의 폭발 구간에서는 모터 토크에 의하여 동력 보조가 이루어지도록 모터를 제어하는 제2모드와; 고 배기량 실린더의 폭발 구간에서는 모터를 구동시키지 않고, 저 배기량 실린더의 폭발 구간에서는 모터 토크에 의하여 동력 보조가 이루어지도록 모터를 제어하는 제3모드와; 고 배기량 실린더의 폭발 구간에서는 에너지 회생이 이루어지도록 모터를 제어하고, 저 배기량 실린더의 폭발 구간에서는 모터가 구동되지 않도록 제어하는 제4모드;를 가지는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 시스템을 제공한다.

또한, 전환하고자 하는 상기 CDA 제어 모드가 고 배기량 실린더에 대한 CDA 제어 모드인 경우, 상기 모터 제어부에서는 기존 제어 모드가 제1모드인 경우, 고 배기량 실린더에 대한 에너지 회생을 실시하는 과도 상태 천이 후, CDA 제어 모드로 전환하고, 기존 제어 모드가 제2모드인 경우, 저 배기량 실린더에 대한 모터의 동력 보조를 해제하는 과도 상태 천이 후, CDA 제어 모드로 전환하고, 기존 제어 모드가 제3모드인 경우, 저 배기량 실린더에 대한 모터의 동력 보조를 해제하는 과도 상태 천이 후, CDA 제어 모드로 전환하고, 기존 제어 모드가 제4모드인 경우, 과도 상태 천이 없이 CDA 제어 모드로 전환하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 시스템을 제공한다.

또한, 전환하고자 하는 상기 CDA 제어 모드가 저 배기량 실린더에 대한 CDA 제어 모드인 경우, 상기 모터 제어부에서는 기존 제어 모드가 제1모드인 경우, 과도 상태 천이 없이 CDA 제어 모드로 전환하고, 기존 제어 모드가 제2모드인 경우, 저 배기량 실린더에 대한 모터의 동력 보조를 해제하는 과도 상태 천이 후, 고 배기량 실린더에 대한 에너지 회생을 해제함과 동시에 CDA 제어 모드로 전환하고, 기존 제어 모드가 제3모드인 경우, 저 배기량 실린더에 대한 모터의 동력 보조를 해제하는 과도 상태 천이 후, CDA 제어 모드로 전환하고, 기존 제어 모드가 제4모드인 경우, 과도 상태 천이 없이 CDA 제어 모드로 전환하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 시스템을 제공한다.

한편, 본 발명에 따르면, 복수의 실린더로 구성되고, 상기 실린더는 적어도 2종류의 다른 배기량의 실린더로 구성되는 비균등 배기량 엔진; 엔진의 구동축에 연결되는 모터; 및 상기 모터를 제어하기 위한 모터 제어부;를 포함하는 시스템의 제어 방법으로, (a) 비균등 배기량 엔진을 구동시키는 단계와; (b) 상기 모터 제어부에 의해, 미리 설정된 제어 모드에 따라 각 실린더에 대한 모터의 구동 토크 또는 에너지 회생 토크를 결정하는 단계; 및 (c) 결정된 모터의 구동 토크 또는 에너지 회생 토크에 따라 모터를 제어하는 단계; (d) CDA 전환 여부를 판단하는 단계; (e) CDA 제어 모드로 전환되는 경우, 기존 제어 모드에 따라 선택적으로 과도 상태 천이 후 CDA를 실시하도록 제어하는 단계;를 포함하는 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 방법을 제공한다.

또한, 상기 과도 상태 천이 시에는, 상기 모터 제어부에 의해, 기존 제어 모드에서의 총 토크를 감쇄하도록 모터 구동 토크 또는 에너지 회생 토크가 조정되는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 방법을 제공한다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 하이브리드 자동차와 같이 엔진과 모터를 동력원으로 이용하는 차량에서의 가변 배기량 엔진 및 그 제어 시스템으로 활용할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 주행 상황에 따른 모드를 선택적으로 구현할 수 있는 바, 동력 성능을 우선적으로 발휘하거나, 연비 우선의 제어를 수행하는 것과 같이 운전영역 별로 제어의 다변화가 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 하이브리드 차량의 제어 자유도를 증대시킬 수 있는 바, 하이브리드 차량의 구동 제어에 새로운 패러다임을 제시할 수 있다.

특히, 본 발명에 따르면, 설정된 가변범위 내에서 모터를 이용하여 정교한 배기량 가변제어가 가능하도록 구동 시스템을 구성할 수 있다.

또한, 비균등 배기량 엔진으로 인한 진동과 소음 문제를 해소하여 주행 성능을 개선할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 비균등 배기량 엔진 시스템에서의 CDA 구간 확장이 가능하고 보다 세분화 및 다단화된 요구토크 추종이 가능하다. 따라서 전기통 다단 CDA 제어와 연계하여, 비균등 배기량 엔진 시스템의 제어영역을 확대할 수 있다. 또한, 기설정된 제어 모드를 기반으로 모터의 토크량을 조절함으로써, 각 제어 모드 간의 천이에 있어서 부드러운 모드 절환이 가능하도록 제어할 수 있는 효과가 있다. 이를 통해 운전자 및 동승자의 주행감이 개선되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 비균등 배기량 엔진 제어 시스템의 개략적인 구성을 도시한 것이고,
도 2는 비균등 배기량 엔진의 동적 특성을 도시하고 있는 그래프이고,
도 3은 비균등 배기량 엔진에서 출력되는 토크를 보조하는 모터 토크 제어를 도시한 것이고,
도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 모터에 의하여 동력 보조되는 비균등 배기량 엔진 제어 시스템의 제어 방법을 각각 도시한 것이고,
도 5a 및 도 5b는 비균등 배기량 엔진 제어 시스템의 노말 제어와 보상 제어 방식을 각각 주파수 도메인에서 해석한 그래프이고,
도 6은 본 발명의 바람직한 구현예로써, 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 시스템의 제어 방법을 도시한 것이고,
도 7은 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 것으로, CDA_H 제어 모드로의 전환 시에 대한 예를 도시한 것이고,
도 8은 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 것으로, CDA_L 제어 모드로의 전환 시에 대한 예를 도시한 것이고,
도 9는 본 발명의 바람직한 구현예로써, 도 7 및 도 8의 예를 통합적으로 고려한 비균등 배기량 엔진 시스템의 제어 방법을 도시하고 있는 순서도이고,
도 10은 본 발명의 바람직한 구현예에 관한 것으로, 기존 제어 모드에 따라 CDA_L 제어 모드로 전환되는 것을 나타낸 것이고,
도 11은 본 발명의 바람직한 구현예에 관한 것으로, 기존 제어 모드에 따라 CDA_H 제어 모드로 전환되는 것을 나타낸 것이다.

본 발명에서는 실린더 별 배기량을 다르게 배치한 비균등 배기량 엔진를 포함하는 시스템에서, 모터를 활용한 제어를 실시함으로써, 운전상황에 따라 다른 배기량의 특성이 구현될 수 있는 신개념의 비균등 배기량 엔진 제어 시스템 및 그 제어방법을 제시한다. 특히, 본 발명에서는 종래 비효율적인 기계적 에너지 사용에 의존하던 시스템을 보다 효율적인 전기적 에너지를 활용하는 방식으로 구성하여, 전반적인 시스템 효율을 향상시키는 것에 또 다른 특징이 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 비균등 배기량 엔진의 모든 실린더에 대한 실린더 휴지(cylinder deactivation: CDA) 제어를 구현함으로써 엔진의 효율적 운전 영역을 확대하는 것에 또 다른 특징이 있다. 특히, 본 발명에서는 미리 설정된 제어 모드에서 CDA 제어로 전환됨에 있어서, 선택적으로 과도 상태 천이 과정을 거치도록 구성함으로써 CDA 진입 시 느껴질 수 있는 위화감을 해소하고, 부드러운 모드 절환이 가능하도록 하는 것에 또 다른 특징이 있다.

본 발명에서는 배기량이 높은 기통과 낮은 기통을 혼합 배치하여 운전상황에 따라 고배기량 특성 모드 및 저 배기량 특성 모드를 가변할 수 있도록 구성하며, 고 배기량의 포텐셜 에너지(Potential Energy) 및 키네틱 에너지(Kinetic Energy) 증분을 활용하여 연비 및 동력성능을 향상시킬 수 있다. 또한 진동/소음 발생 영역에서 모터를 활용한 제어 가능 영역이 증대되어 보다 유리한 운전점으로 회피 가능성을 높일 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에서는 2종류의 서로 다른 배기량을 갖는 실린더 2조가 각각 2개씩 구성되는 4기통 엔진을 기준으로 설명되고 있으나, 본 발명에 따른 구현예는 이러한 실시예에 따른 기통 수 및 배기량 종류에 한정되지 아니하며, 본 발명의 기술 요지를 변경하지 않는 범위에서 확장 및 변경될 수 있는 것에 주목하여야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 모터에 의하여 동력 보조되는 비균등 배기량 엔진 제어 시스템 및 그 제어 방법을 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 모터에 의하여 동력 보조되는 비균등 배기량 엔진 제어 시스템의 개략적인 구성을 도시한 것이다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따른 시스템의 주요 구성을 살피면, 도 1에 도시된 바와 같이 차량을 구동시키기 위한 구동 토크를 제공하는 구동원으로, 엔진(110) 및 모터(120)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 비균등 배기량 엔진(110) 및 모터(120)의 구동축들은 클러치와 같은 동력절환부에 의하여 상호 연결된다. 다만, 동력절환부(130)에 의하여 연결되는 것은 하나의 예일 뿐이며, 동력절환부(130) 없이 엔진(110)과 모터(120)의 직결 구조로 구성될 수 있다. 또한, 모터(120)에 전기에너지를 공급하는 배터리(140)가 포함되며, 모터(120)의 구동을 제어하기 위한 모터제어부(150)가 설치된다. 본 발명에서는 전기 에너지 공급 수단으로 배터리를 예시하고 있으나, 모터(120)를 구동시키기 위한 전기 에너지를 공급할 수 있으며, 에너지 저장 상태를 나타낼 수 있는 구성이라면, 이에 한정되지 않는다.

또한, 도시되지는 않았으나, 엔진(110)을 제어하기 위한 엔진제어부도 포함되며, 이러한 엔진제어부와 모터제어부는 상위제어기에 의하여 통합 제어될 수 있으며, 또한 단일의 제어기로도 구성될 수도 있다.

또한, 엔진(110) 및 모터(120)에 의한 구동 토크는 변속기(160)를 통해 구동륜으로 전달된다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제어 시스템의 경우, 적어도 2종류의 다른 배기량의 실린더들이 복수 개 포함된 비균등 배기량 엔진을 포함하도록 구성된다.

이러한 비균등 배기량 엔진 구조는 기통별 배기량을 차별화하여 고배기량과 저배기량의 장단점을 제어적인 전략으로 선택하여 연비 및 동력성능 개선하는 것에 기여한다. 또한, 본 발명에 따르면, 모터에 의하여 동력 보조를 받는 시스템으로 구성되므로, 모터를 활용하여 기통별 특성을 보정하는 한편, 에너지 회생을 통하여 운전성 향상 및 에너지 효율 최적화가 가능하게 된다. 특히, 아이들 안정도를 확보하기 위한 기계적 에너지 소모가 과다해지는 종래 기술과는 달리, 모터의 전기적 에너지를 활용하여 아이들 안정도를 확보할 수 있다. 또한, 모터를 활용하여 진동 및 소음 특성을 개선할 수 있다.

예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 비균등 배기량 엔진의 경우, 2종류의 배기량을 갖는 실린더가 각각 2개 포함된 4기통 구조로 구성될 수 있다.

이때, 비균등 배기량의 설정 범위는 시스템의 특성에 따라 선정 가능하며, 점화(폭발) 순서에 대칭되게 배치하여 배기량의 차이로 유발되는 진동성분이 상호 상쇄될 수 있도록 구성한다.

즉, 1-3-4-2 또는, 1-2-4-3의 폭발 순서를 가질 때, 서로 대응되는 위치의 실린더, 즉, 1-4번 실린더와 2-3번 실린더는 서로 동일한 배기량을 가지되, 다른 그룹의 실린더와는 서로 다른 배기량을 갖도록 구성할 수 있다.

예를 들어, 1-4번 실린더는 고 배기량으로 구성하고, 2-3번 실린더를 1-4번 실린더에 비하여 저 배기량으로 구성할 수 있으며, 이 경우는 도 1에 도시된 구조와 같다.

이와 같은 실린더 배치 구조에 따르면, 대응되는 위치의 실린더 배치에 따라 진동 성분을 상쇄시킬 수 있어, 진동 및 소음 특성을 개선할 수 있다.

본 발명의 바람직한 예로써, 실시예 1은 1.5ℓ 4기통 내연기관으로 엔진을 구성하는 경우로, 1-4번 실린더는 고배기량인 기통 당 0.4ℓ로 구성하고, 2-3번 실린더는 저배기량인 기통 당 0.35ℓ로 구성한 것이다.

이러한 실시예 1에 따르면, 4기통 엔진의 점화 순번은 1-3-4-2로 구성되고, 각기 다른 배기량 기통의 배치는 위 점화 순번의 대항기통에 위치시킴으로써, 비균등 배기량으로 인해 유발될 수 있는 진동 성분이 상호 상쇄될 수 있도록 구성한다.

한편, 도 2는 실시예 1에 따른 비균등 배기량 엔진의 동적 특성을 도시하고 있는 그래프이다.

도 2에 도시된 것처럼, 고 배기량인 1, 4번 실린더는 폭발에 따라 생성되는 토크 및 크랭크축의 각속도가 2, 3번 실린더에 비하여 크게 나타난다. 즉, 각 실린더에 대한 폭발 구간을 기준으로, 각 폭발 구간별로 크랭크축 각속도 및 엔진 토크 곡선을 살피면, 저배기량 실리더에 대한 폭발 구간에 비하여 고배기량 실린더의 폭발 구간에서 상대적으로 큰 크랭크축 속도 및 엔진 토크가 검출된다.

여기서, 각 실린더에 대한 폭발 구간이란, 각 실린더의 폭발 시점 전후의 크랭크 각 또는 TDC로부터 설정된 피스톤 상단까지의 거리 등과 같이 동일한 기준에 따라 구분 설정된 구간을 의미한다.

따라서, 각 실린더의 배기량의 차이는 불균일한 엔진 구동을 야기하므로, 진동 및 소음의 원인이 된다.

한편, 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 이러한 비균등 엔진 구동 특성을 보완하기 위한 모터 제어를 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 3에서는 이러한 모터 제어의 예를 도시한 것으로, 비균등 배기량 엔진에서 출력되는 토크를 보조하는 모터 토크 제어의 예를 각각 도시하고 있다. 또한, 도 4a 내지 도 4d는 도 3의 모터 제어 ① 내지 ④의 예에 따른 모터 제어 방법을 각각 도시하고 있다.

도 3에서는 모터 제어 ① 내지 ④를 도시하고 있는데, 모터 제어 ①은 모터를 구동하지 않거나, 일정한 구동 토크를 생성하도록 모터를 제어하는 것에 해당되고, 모터 제어 ② 내지 ④는 비균등 배기량 엔진의 폭발 구간에 따라 서로 다른 모터 제어를 수행하는 방식의 모터 제어에 해당된다.

특히, 모터 제어 ①의 경우, 도 4a에서와 같이 모터를 구동하지 않거나, 일정한 구동 토크를 생성하도록 모터를 제어하게 되며, 고 배기량 실린더와 저 배기량 실린더의 맥동 성분을 활용하므로, 비균등 배기량 엔진의 고유한 주행 특성을 그대로 가지게 된다 (크랭크 축 각속도 그래프 변화 없음).

따라서, 고 배기량 기통의 키네틱 에너지 증가분을 활용하여 고효율점에서의 운전 및 연비를 향상시키고 포텐셜 에너지 증가분을 활용하여 과도상태 응답성 및 동력성능을 개선시킬 수 있다.

한편, 모터 제어 ② 내지 ④는 비균등 배기량 엔진의 폭발 구간 별로 다른 방식의 모터 제어를 수행하는 것으로, 모터 제어 ②는 진동성분 최소화를 위해 동력 보조 및 에너지 회생을 적절히 안분하는 제어 방식이고, 모터 제어 ③은 최대 파워로 주행 시에 이용될 수 있는 제어 모드이며, 제어 모드 ④는 최소 파워로 주행 필요 시 활용 가능한 모드이다.

즉, 이러한 모터 제어 ② 내지 ④는 모터제어부에 의하여 선택적으로 모터를 제어하는 방식으로 이용될 수 있으며, 바람직하게는, 서로 다른 배기량의 실린더로 인한 토크 차이를 보상하도록 모터 제어가 이루어진다. 따라서, 각 실린더의 폭발 구간에서 모터의 구동 또는 에너지 회생을 이용하여, 엔진 토크와 모터 토크의 합이 일정하도록 모터를 제어하도록 구성할 수 있다. 이러한 모터 제어 ② 내지 ④는 도 4b 내지 도 4d에 각각 도시되어 있으며, 토크 그래프에서 실선은 엔진 토크를 나타내고, 점선은 모터 토크를 나타낸다. 또한, 크랭크축 각속도에 관한 그래프에서는 도 4a와 비교할 때, 모터에 의한 동력 보조 또는 에너지 회생을 통해 일정한 크랭크축 각속도를 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.

구체적으로, 모터 제어 ②는 목표 배기량을 설정하고, 목표 배기량에 따른 엔진 및 모터의 구동 토크를 결정함으로써, 각 폭발 구간 별로 일정한 출력 특성을 갖도록 제어한다. 도 4b에 도시된 것과 같이, 고 배기량 실린더의 폭발 구간에서는 모터의 에너지 회생을 통해 부토크가 생성되도록 제어하고, 저 배기량 실린더의 폭발 구간에서는 모터에 의하여 정토크를 생성하여 동력 보조가 이루어지도록 제어한다. 이 때, 각 폭발 구간에서는 일정한 출력 특성을 갖도록 제어하고, 따라서 비균등 배기량 엔진의 진동 성분을 최소화시킬 수 있다.

모터 제어 ③은 비균등 배기량 엔진에서 최대 파워 모드로 주행 필요시 활용하게 되는데, 저 배기량 실린더를 모터로 동력보조하여 주어진 비균등 배기량의 최대 파워가 구현될 수 있도록 제어한다. 이러한 모터 제어 ③에서는 저 배기량 실린더의 폭발 구간에서 모터에 의한 동력 보조를 통해 고 배기량 실린더의 폭발 구간에서와 동일한 출력 성능을 갖도록 제어될 수 있다. 따라서, 도 4c에 도시된 것과 같이, 고 배기량 실린더의 폭발 구간에서는 모터에 의한 동력 보조를 받지 않고, 저 배기량 실린더의 폭발 구간에서만 모터에 의한 동력 보조를 통해 고 배기량 실린더의 폭발 구간에서와 같이 최대 파워로 주행하도록 모터를 제어하게 된다.

한편, 모터 제어 ④의 경우, 비균등 배기량 엔진에서 최소 파워 모드로 주행 필요시 활용가능하며, 고 배기량 기통을 모터로 회생하여 주어진 비균등 배기량의 최소 파워가 구현일 될 수 있도록 제어한다. 이러한 모터 제어 ④는 모터 제어 ③과는 반대로, 도 4d에 도시된 것과 같이, 저 배기량 실린더의 폭발 구간에서는 모터에 의한 동력 보조를 받지 않도록 제어하고, 고 배기량 실린더의 폭발 구간에서는 에너지 회생을 통해 부토크를 생성하도록 제어하게 된다. 특히, 모터 제어 ④의 경우 저 배기량 실린더의 최소 파워를 기준으로 모터 동작을 제어하게 되므로, 저 배기량 실린더를 기준으로 일정한 최소 파워로 동작하게 된다.

이러한 제어 모드 ① 내지 ④는 모터제어부에 의하여 선택적으로 적용될 수 있으며, 바람직하게는 상기 모터 제어부에는 서로 다른 3가지 제어 모드 ② 내지 ④를 저장하고, 저장된 3가지 모드를 포함하는 제어 모드 그룹에서 하나를 선택하여 모터를 제어하도록 구성할 수 있다.

따라서, 이와 같은 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 비균등 배기량 엔진의 고배기량 및 저배기량을 기준으로, 모터의 활용도에 따라 실질적인 차량의 구동 특성을 가변적으로 구성할 수 있으며, 특히, 전술한 바와 같은 모터에 대한 제어 모드를 이용함으로써 설정된 배기량 범위 내에서 정교한 배기량 가변 제어가 가능하게 된다.

도 5a 및 도 5b는 비균등 배기량 엔진 제어 시스템의 노말 제어와 보상 제어 방식을 각각 주파수 도메인에서 해석한 그래프로써, 진동 특성이 개선되는 것을 도시하고 있다. 즉, 도 5a의 예에서는 C1 성분이 크게 나타나고 있으나, 도 5b의 예에서는 위와 같은 제어 모드 ② 내지 ④를 통해 주파수 도메인의 C1 성분을 크게 감쇠시킬 수 있으며, 이를 통해 진동 및 소음을 크게 저감시킬 수 있음을 확인할 수 있다.

한편, 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 전술한 비균등 배기량 엔진 제어 시스템 및 그 제어 방법에 CDA 제어를 접목시켜 저부하 영역에서 CDA에 의한 이점을 살릴 수 있도록 구성된다. 이를 위해, 상기 모터제어부는 CDA 진입 시 기존 제어 모드를 기반으로 모터의 토크량을 조절하여 부드러운 모드 절환이 가능하도록 제어한다.

이와 관련, 상기 모터 제어부는 CDA 제어 모드로의 부드러운 절환을 위해, 선택적인 과도 상태 천이 구간을 가지도록 구성된다. 본 발명에서 과도 상태 천이라 함은, 기존 제어 모드에서 CDA 제어 모드로 전환됨에 있어서, 즉각적인 모드 절환을 진행하지 않고 총 토크를 감소시키는 중간 과정을 거치는 것을 의미한다.

따라서, 이러한 과도 상태 천이 시에는 CDA 진입 시 감소되어야 하는 토크 감소량의 일부를 우선적으로 감소시키는 제어가 이루어지게 된다. 이러한 총 토크 감소 제어는 모터에 의한 동력 보조 해제, 모터에서의 에너지 회생 실시와 같은 예로 구현된다. 이하에서 설명되는 일련의 과정들은 모터 제어부에 의하여 실행될 수 있으며, 다른 제어기를 통해서도 수행될 수 있다.

한편, 이러한 과도 상태 천이 구간의 예는 도 10 및 도 11에 나타나 있다. 도 10 및 도 11에 도시된 것과 같이, 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, CDA 제어 모드로 진입 시 총 토크를 단계적으로 감소시키도록 제어된다.

도 10에서는 고배기량 실린더에 대한 퓨얼 컷을 실시하는 CDA_L 제어 모드로 변경하는 것을 예시하고 있으며, 도 11에서는 저배기량 실린더에 대한 퓨얼 컷을 실시하는 CDA_H 제어 모드로의 변경을 예시하고 있다.

도 10 및 도 11에 나타나듯이, 일부 모드 간의 절환 시에는 CDA로 바로 진입하지 않고, 소정의 토크 감소가 이루어지는 과도 상태로 천이가 이루어지고, 이후 CDA로 진입한다. 과도 상태로의 천이는 도 10 및 도 11에서 화살표로 표시하였다.

특히, 이러한 과도 상태로의 천이는 CDA 제어 모드로의 절환 과정에서 공통적으로 수행되는 것은 아니며, 절환되기 전의 제어 모드, 즉, 기존 제어 모드에 따라 선택적으로 적용되는 것에 특징이 있다. 따라서, 기존 제어 모드에 따라 과도 상태 천이가 불필요한 경우에는 과도 상태 천이를 실시하지 않고, 바로 CDA 제어 모드로 절환되게 된다.

구체적으로, 도 10의 경우, 제어 모드 ①, ②, ③으로부터 CDA_L 제어 모드로의 전환 시에만 과도 상태 천이가 이루어진다. 또한, 도 11의 경우, 제어 모드 ②, ③으로부터 CDA_H 제어 모드로의 전환 시에만 과도 상태 천이가 이루어진다.

반면, 위 예와 다른 일부 모드에서의 CDA 제어 모드로 전환 시에는 과도 상태 천이 없이, 바로 CDA 제어 모드로 진입하게 된다.

즉, 본 구현예에 따르면, 과도 상태 천이 과정은 CDA 제어 모드로의 부드러운 절환을 제공하기 위한 것이긴 하나, 기존 제어 모드의 종류 및 전환될 CDA 모드의 종류에 따라 선택적으로 적용된다. 특히, CDA 제어 모드로 전환 시 과도 상태 천이 여부는 미리 설정된 규칙에 따라 적용하도록 구성할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 구현예에서 과도 상태 천이를 적용하기 위한 규칙을 살핀다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 모터 제어부에 의하여 모터 구동 토크 또는 에너지 회생 토크를 조정하여 총 토크를 제어하도록 구성된다. 즉, 앞서 설명한 제어모드 ① 내지 ④는 모터에 의한 동력 보조량(즉, 모터 구동 토크) 및 모터에서의 에너지 회생량(즉, 에너지 회생 토크)를 조절하는 방식에 따라 구분되며, 과도 상태 천이 또한 이러한 모터 구동 토크 및 에너지 회생 토크를 조절함으로써 구현된다. 이 때, 제어모드 ① 내지 ④에서와 같이, 비균등 배기량 엔진임을 고려하여 고 배기량 실린더에 대한 에너지 회생 및 저 배기량 실린더에 대한 동력 보조를 기본으로 한다. 또한, 바람직한 구현예에서는 CDA_H 제어 모드 및 CDA_L 제어 모드에서는 엔진 만에 의하여 구동되는 상태를 의미할 수 있으나, 경우에 따라 모터와의 협조 제어되는 방식 또한 적용될 수 있다.

따라서, 과도 상태 천이는 CDA 진입 전 총 토크를 감소하는 형태로 구현되며, 모터에 의한 동력 보조 해제를 우선으로 하되, 필요에 따라 모터의 에너지 회생을 진입하는 방식으로 구현된다.

구체적으로, 기존 제어 모드에서 제공되고 있는 모터의 동력 보조는 가장 우선적으로 해제되어야 할 대상으로 고려된다. 즉, CDA 진입 시 모터에서의 동력 보조는 불필요한 것으로 판단되며 모터의 동력 보조는 배터리의 에너지를 소모시키는 것이므로 우선적으로 해제된다.

그러므로, 모터 제어부에서는 기존 제어 모드에서 모터에 의한 동력 보조가 이루어지고 있는지 여부를 우선적으로 판단하고, 모터의 동력 보조는 우선적으로 해제시킨다.

이러한 모터 동력 보조 해제의 예는 도 10 및 도 11에서, 제어 모드 ②에서의 전환 시 및 제어 모드 ③에서의 전환 시에 각각 확인할 수 있다.

다음으로, 에너지 회생과 관련된 제어를 고려함이 바람직하다. 에너지 회생이 이루어지지 않고 있는 경우, 에너지 회생을 실시할 것인지를 판단한다. 구체적으로, 기존 제어 모드에서 고 배기량 실린더에 대한 에너지 회생이 이루어지지 않는 경우(즉, 제어 모드 ①, ③)라면, 고 배기량 실린더에 대한 에너지 회생 실시 여부를 고려할 수 있다. 다만, 모터 동력 보조 해제 여부를 우선적으로 고려하여, 모터 동력 보조가 이미 해제된 경우라면 에너지 회생을 실시하지 않는다. 또한, 휴지되는 실린더가 저 배기량 실린더라면(즉, CDA_H 제어 모드로 전환) 새로운 에너지 회생을 실시하지 않는다. 이는 휴지되지 않는 고 배기량 실린더에 대한 에너지 회생을 실시할 경우 토크가 감소되며, 이후 완전한 CDA_H 제어 모드로 전환되는 경우 에너지 회생 종료로 인해 토크가 증가되기 때문에, 오히려 부드러운 모드 절환에 부정적으로 기능하기 때문이다.

따라서, 에너지 회생이 이루어지고 있지 않은 경우, 휴지되는 실린더가 고 배기량이고, 동력 보조 해제가 이루어지지 않았음을 전제로, 고 배기량 실린더에 대한 에너지 회생이 실시된다. 이는 도 10에서 제어 모드 ①에서 CDA_L로 전환되는 경우에 해당되며, 이를 통해 고 배기량 실린더에서의 토크 감소가 단계적으로 이루어진다.

반면, 에너지 회생이 이루어지고 있는 경우라면, 에너지 회생을 유지 또는 해제할 것인지를 판단한다. 구체적으로, 기존 제어 모드에서 고 배기량 실린더에 대한 에너지 회생 중인 경우(즉, 제어 모드 ②, ④), 휴지되는 실린더가 저 배기량 실린더라면 에너지 회생을 해제한다. 이는 저 배기량 실린더가 휴지되는 CDA_H 제어 모드에서는 고 배기량 실린더는 휴지되지 않기 때문에 미리 에너지 회생을 해제시킨다. 이 때, 에너지 회생 해제로 인해 토크 증가가 예상되므로, 총 토크를 감소시키는 방향으로 제어가 이루어지도록 에너지 회생 해제를 CDA 제어와 동시에 개시한다. 따라서, 도 11의 제어 모드 ② 및 제어 모드 ④의 경우에서와 같이 에너지 회생 해제와 CDA 제어 개시가 동시에 이루어지게 된다.

한편, 본 발명의 바람직한 구현예에서는, 기존 제어 모드에서 에너지 회생이 이루어지고 있더라도, 휴지되는 실린더가 고 배기량 실린더인 경우에는 불필요한 토크 증가를 방지하기 위하여 에너지 회생을 유지하도록 제어한다. 이러한 예는 도 10의 제어 모드 ②, ④의 경우이다.

아울러, 기존 제어 모드가 CDA 제어 모드일 수 도 있으며, 이러한 예는 도 10 및 도 11의 마지막에 도시되어 있다.

즉, 도 10에서와 같이, 기존 제어 모드가 CDA_H 제어 모드이고, CDA_L 제어 모드로 전환되는 경우라면, 단계적인 토크 감소를 위해 고 배기량의 에너지 회생 진입 후 CDA_L 제어 모드로 절환되도록 제어할 수 있다.

아울러, 기존 제어 모드가 CDA_L 제어 모드이고, CDA_H 제어 모드로 전환되는 경우라면, 토크가 증가되는 방향으로 제어가 이루어져야 하므로, 우선적으로는 저 배기량 실린더에 대한 동력 보조 후, CDA_H 제어 모드로 절환되도록 제어할 수 있다.

이상과 같은 과정들을 거쳤다면, 최종적으로 CDA 진입 여부를 확인하고, CDA 제어 모드를 기본으로 제어가 이루어지게 된다.

도 6은 본 발명의 바람직한 구현예로써, 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 시스템의 제어 방법을 도시한 것이다.

도 6을 참조하면, 차량 시동 이후, 미리 설정된 제어 모드 ① ~ ④에 따라 비균등 배기량 제어가 실시된다(S601). 주행 중 CDA 진입 조건을 만족하는지 여부를 판단하는 단계가 수행될 수 있다(S602). 본 단계에서는 CDA 진입을 위한 일반적인 조건, 예를 들어 엔진 등이 정상 작동되고 있는가, 운전 영역이 CDA가 요청되는 수준에 이르렀는가와 같은 조건들을 확인하는 단계로 구성할 수 있다.

다음으로, CDA 진입 조건을 충족하는 경우라면, 운전자 요구 토크를 분석하고(S603), 분석된 요구 토크에 따라 CDA_H 또는 CDA_L 중 어떠한 제어 모드로 진입할 것인가를 결정하게 된다(S604, S608).

이 후, 비균등 배기량 제어 모드를 분석하는 단계(S605, S609)를 각각 거치게 되는데, 본 단계들에서는 기존 제어 모드가 어떠한 모드였는지를 분석하게 된다. 이에 따라 기존 제어 모드가 어떠한 제어 모드였는지 판단이 되었다면(S606, S610), 기존 제어 모드 정보에 따라 미리 설정된 방식의 제어가 이루어지게 된다(S607, S611). 단계 S607은 도 10에서 설명되었던 제어 방식을 설명한 것이고, 단계 S611은 도 11에서 설명되었던 제어 방식을 설명한 것이다.

단계 S607 또는 단계 S611을 통해 CDA 제어 모드로의 절환이 이루어진 경우, CDA 진입 완료 여부를 판단하고(S612), CDA 제어 모드로 진입이 완료된 경우 CDA 제어 모드에 따라 제어를 실시하고, CDA 제어 모드로 진입이 완료되지 않은 경우 단계 S603으로 회귀하여 전술한 단계를 반복 실시하도록 구성할 수 있다.

한편, 도 7 및 도 8은 모터 동력 보조와 에너지 회생이라는 이벤트를 기준으로 CDA 제어 모드로의 절환 과정을 도시한 것이다.

먼저, 도 7에서는 CDA_H 제어 모드로의 전환 시를 나타낸 것이다.

도 6의 단계 S603 및 S604와 같은 과정을 통해, CDA_H 영역인 것으로 판단되었다면, 우선적으로 모터에 의한 동력 보조가 이루어지고 있는지를 확인한다(S701). 만일 모터에 의한 동력 보조가 이루어지고 있다면, 모터에 의한 동력 보조를 우선적으로 해제한다(S702).

다음으로, 기존 제어 모드에서 에너지 회생에 의한 토크 감소가 이루어지는지를 판단하고(S703), 에너지 회생이 이루어지고 있는 경우라면 휴지되는 실린더 정보에 따라 선택적으로 에너지 회생을 해제하도록 제어하게 된다.

따라서, 도 7의 예에서와 같이 휴지되는 실린더가 저 배기량 실린더인 경우에는 에너지 회생을 해제하도록 제어하게 된다(S704).

이 후, CDA_H 제어가 실시되고(S705), CDA_H 진입 완료 여부를 판단하여(S706) 후속 제어를 실시하게 된다. 이 때, 단계 S704 및 S705는 도 11에서와 같이 동시에 실시될 수 있다. 즉, 도 11의 제어 모드 ② 또는 제어 모드 ④에서 CDA_H 제어 모드로 전환되는 경우와 같이 고 배기량 실린더에 대한 에너지 회생 해제와 CDA 제어 개시는 동시에 이루어짐이 바람직하다.

반면, 도 8은 CDA_L 제어 모드로의 전환 시에 대한 예를 도시한 것이다.

도 6의 단계 S603 및 S608과 같은 과정을 통해, CDA_L 영역인 것으로 판단되었다면, 도 7의 경우와 마찬가지로, 우선적으로 모터에 의한 동력 보조가 이루어지고 있는지를 확인한다(S801). 만일 모터에 의한 동력 보조가 이루어지고 있다면, 모터에 의한 동력 보조를 우선적으로 해제한다(S802).

다음으로, 기존 제어 모드에서 에너지 회생에 의한 토크 감소가 이루어지는지를 판단하고(S803, S805), 에너지 회생이 이루어지고 있는 경우라면 휴지되는 실린더 정보에 따라 선택적으로 에너지 회생을 해제하도록 제어하게 된다.

따라서, 도 8의 예에서와 같이 휴지되는 실린더가 고 배기량 실린더인 경우에는 에너지 회생을 유지하도록 제어하게 된다(S804, S806).

한편, 에너지 회생이 이루어지고 있지 않은 경우에 있어서, 이미 모터 동력 보조 해제가 이루어진 경우(S802⇒S803)라면, 별도로 고 배기량 실린더에 대한 에너지 회생을 실시하지 않는다. 반면, 동력 보조 해제가 이루어지지 않은 경우(S801⇒S805)라면, 고 배기량 실린더에 대한 에너지 회생을 실시하게 된다(S807).

이러한 과도 상태 천이 제어가 이루어진 이후, CDA_L 제어가 개시되고(S808), CDA_L 진입 완료 여부를 판단하여(S809) 후속 제어를 실시하게 된다.

도 9는 본 발명의 바람직한 구현예로써, 도 8a 및 도 8b의 예를 통합적으로 고려한 비균등 배기량 엔진 시스템의 제어 방법을 도시하고 있는 순서도이다.

앞서의 예에서와 같이, CDA_H 영역 또는 CDA_L 영역인지를 확인하고(S901), 모터 동력 보조가 이루어지는지 여부 및 에너지 회생이 이루어지는지 여부에 따라 선택적 과도 상태 천이를 포함한 CDA 제어로의 절환이 이루어지게 된다.

즉, 단계 S902에서와 같이 모터에 의한 동력 보조 여부를 확인하여, 모터 동력 보조 해제를 우선적으로 실시한다(S903).

이후, 에너지 회생 여부를 확인하여(S904, S907), 요구 토크에 따라 결정되는 현재 전환하고자 하는 CDA 영역을 고려하여(S905, S909, S912) 에너지 회생과 관련된 제어가 이루어지게 된다(S609, S907, S910, S911, S913).

여기서, 단계 S907, S910의 경우, 앞서 설명한 바와 같이, 고 배기량 실린더에 대한 에너지 회생 해제와 CDA 제어 개시가 동시에 수행됨이 바람직하다.

한편, 단계 S906 또는 S911을 통해 고 배기량 실린더에 대한 에너지 회생을 유지하는 것으로 결정된 경우, 또는 단계 S913을 통해 새롭게 고 배기량 에너지 회생을 실시한 경우, CDA 제어를 개시하게 된다(S914). 마찬가지로, 단계 S904에서 기존 제어 모드가 에너지 회생을 실시하고 있지 않은 경우 또는 단계 S912에서 저 배기량 실린더를 휴지시키는 CDA_H 영역에 해당되는 것으로 판단된 경우에도 CDA 제어를 개시하게 된다(S914).

이후 도 7 및 도 8에서와 마찬가지로, CDA 제어로 진입이 완료되었는지 여부를 판단하여(S915) 후속 제어를 실시하게 된다.

이상과 같은 과도 상태 천이 과정을 포함하는 CDA 제어 모드로의 전환 과정을 통해, 단계적인 토크 감쇄를 달성할 수 있으며, 이에 따라 CDA 제어 모드로의 부드러운 모드 절환이 가능하게 된다.

본 발명은 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 요소들에 대한 수정 및 변경의 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 본 발명은 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명으로 제한되지 않으며, 첨부된 특허청구범위 내에서 모든 실시 예들을 포함할 것이다.

110: 엔진
120: 모터
130: 동력절환부
140: 배터리
150: 모터제어부
160: 변속기

Claims (26)

1. 복수의 실린더로 구성되고, 상기 실린더는 적어도 2종류의 다른 배기량의 실린더로 구성되는 비균등 배기량 엔진;
   엔진의 구동축에 연결되는 모터;
   상기 모터에 전기에너지를 공급하는 배터리;
   상기 모터를 제어하는 모터제어부;를 포함하며,
   상기 모터제어부는 모터 구동 토크 또는 에너지 회생 토크를 조정하여 총 토크를 제어하도록 구성되고, CDA(cylinder deactivation) 제어 모드로 전환되는 경우 기존 제어 모드에 따라 선택적으로 과도 상태 천이 후 CDA를 실시하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 시스템.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 과도 상태 천이 시에는, 상기 모터 제어부에 의해, 기존 제어 모드에서의 총 토크를 감쇄하도록 모터 구동 토크 또는 에너지 회생 토크가 조정되는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 시스템.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 과도 상태 천이 시에는, 상기 모터 제어부에 의해, 기존 제어 모드에서 모터에 의해 동력 보조가 이루어지는지를 판단하고, 모터에 의한 동력 보조가 이루어지는 경우, 동력 보조를 우선적으로 해제하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 시스템.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 과도 상태 천이 시에는, 상기 모터 제어부에 의해, 기존 제어 모드에서 에너지 회생에 의한 토크 감소가 이루어지는지를 판단하고, 에너지 회생이 이루어지고 있는 경우, 휴지되는 실린더 정보에 따라 선택적으로 에너지 회생을 해제하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 시스템.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 모터 제어부에서는, 기존 제어 모드에서 에너지 회생이 이루어지고 있는 경우, 휴지되는 실린더가 저배기량 실린더인 경우에는 에너지 회생을 해제하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 시스템.
   
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 모터 제어부에서는, 기존 제어 모드에서 에너지 회생이 이루어지고 있는 경우, 휴지되는 실린더가 고배기량 실린더인 경우에는 에너지 회생을 유지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 시스템.
   
7. 청구항 4에 있어서,
   상기 모터 제어부에서는, 기존 제어 모드에서 에너지 회생이 이루어지고 있지 않은 경우, 기존 제어 모드에서 동력 보조가 이루어지지 않고, 휴지되는 실린더가 고배기량 실린더인 경우에는 모터에서 에너지 회생을 실시함으로써 상기 과도 상태로 천이시키는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 시스템.
   
8. 청구항 5에 있어서,
   상기 모터 제어부에서는, 에너지 회생 해제와 CDA 제어를 동시에 실시하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 시스템.
   
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 모터 제어부에서는,
   기존 제어 모드가 고 배기량 실린더에 대한 CDA 제어 모드인 경우, 고 배기량 실린더의 폭발 구간에서는 에너지 회생이 이루어지도록 모터를 제어하는 과도 상태 천이 과정을 거친 다음, 저 배기량 실린더에 대한 CDA 제어 모드로 전환되도록 제어하고,
   기존 제어 모드가 저 배기량 실린더에 대한 CDA 제어 모드인 경우, 저 배기량 실린더의 폭발 구간에서는 모터 토크에 의하여 동력 보조가 이루어지도록 모터를 제어하는 과도 상태 천이 과정을 거친 다음, 고 배기량 실린더에 대한 CDA 제어 모드로 전환되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 시스템.
   
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 비균등 배기량 엔진은 동일한 배기량의 실린더 2개가 한 조를 이루는 2조의 실린더들로 구성되는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 시스템.
    
11. 청구항 1에 있어서,
    상기 비균등 배기량 엔진은 1, 4번 실린더는 2, 3번 실린더에 비하여 고 배기량 실린더로 구성되며, 각 조의 실린더는 교대로 폭발하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 시스템.
    
12. 청구항 1에 있어서,
    상기 모터 제어부에서는,
    모터에 의한 동력 보조 및 모터에서의 에너지 회생이 이루어지지 않도록 제어하는 제1모드와;
    고 배기량 실린더의 폭발 구간에서는 에너지 회생이 이루어지도록 모터를 제어하고, 저 배기량 실린더의 폭발 구간에서는 모터 토크에 의하여 동력 보조가 이루어지도록 모터를 제어하는 제2모드와;
    고 배기량 실린더의 폭발 구간에서는 모터를 구동시키지 않고, 저 배기량 실린더의 폭발 구간에서는 모터 토크에 의하여 동력 보조가 이루어지도록 모터를 제어하는 제3모드와;
    고 배기량 실린더의 폭발 구간에서는 에너지 회생이 이루어지도록 모터를 제어하고, 저 배기량 실린더의 폭발 구간에서는 모터가 구동되지 않도록 제어하는 제4모드;를 가지는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 시스템.
    
13. 청구항 12에 있어서,
    전환하고자 하는 상기 CDA 제어 모드가 고 배기량 실린더에 대한 CDA 제어 모드인 경우, 상기 모터 제어부에서는
    기존 제어 모드가 제1모드인 경우, 고 배기량 실린더에 대한 에너지 회생을 실시하는 과도 상태 천이 후, CDA 제어 모드로 전환하고,
    기존 제어 모드가 제2모드인 경우, 저 배기량 실린더에 대한 모터의 동력 보조를 해제하는 과도 상태 천이 후, CDA 제어 모드로 전환하고,
    기존 제어 모드가 제3모드인 경우, 저 배기량 실린더에 대한 모터의 동력 보조를 해제하는 과도 상태 천이 후, CDA 제어 모드로 전환하고,
    기존 제어 모드가 제4모드인 경우, 과도 상태 천이 없이 CDA 제어 모드로 전환하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 시스템.
    
14. 청구항 12에 있어서,
    전환하고자 하는 상기 CDA 제어 모드가 저 배기량 실린더에 대한 CDA 제어 모드인 경우, 상기 모터 제어부에서는
    기존 제어 모드가 제1모드인 경우, 과도 상태 천이 없이 CDA 제어 모드로 전환하고,
    기존 제어 모드가 제2모드인 경우, 저 배기량 실린더에 대한 모터의 동력 보조를 해제하는 과도 상태 천이 후, 고 배기량 실린더에 대한 에너지 회생을 해제함과 동시에 CDA 제어 모드로 전환하고,
    기존 제어 모드가 제3모드인 경우, 저 배기량 실린더에 대한 모터의 동력 보조를 해제하는 과도 상태 천이 후, CDA 제어 모드로 전환하고,
    기존 제어 모드가 제4모드인 경우, 과도 상태 천이 없이 CDA 제어 모드로 전환하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 시스템.
    
15. 복수의 실린더로 구성되고, 상기 실린더는 적어도 2종류의 다른 배기량의 실린더로 구성되는 비균등 배기량 엔진; 엔진의 구동축에 연결되는 모터; 및 상기 모터를 제어하기 위한 모터 제어부;를 포함하는 시스템의 제어 방법으로,
    (a) 비균등 배기량 엔진을 구동시키는 단계와;
    (b) 상기 모터 제어부에 의해, 미리 설정된 제어 모드에 따라 각 실린더에 대한 모터의 구동 토크 또는 에너지 회생 토크를 결정하는 단계; 및
    (c) 결정된 모터의 구동 토크 또는 에너지 회생 토크에 따라 모터를 제어하는 단계;
    (d) CDA 전환 여부를 판단하는 단계;
    (e) CDA 제어 모드로 전환되는 경우, 기존 제어 모드에 따라 선택적으로 과도 상태 천이 후 CDA를 실시하도록 제어하는 단계;를 포함하는 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 방법.
    
16. 청구항 15에 있어서,
    상기 과도 상태 천이 시에는, 상기 모터 제어부에 의해, 기존 제어 모드에서의 총 토크를 감쇄하도록 모터 구동 토크 또는 에너지 회생 토크가 조정되는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 방법.
    
17. 청구항 15에 있어서,
    상기 과도 상태 천이 시에는, 상기 모터 제어부에 의해, 기존 제어 모드에서 모터에 의해 동력 보조가 이루어지는지를 판단하고, 모터에 의한 동력 보조가 이루어지는 경우, 동력 보조를 우선적으로 해제하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 방법.
    
18. 청구항 17에 있어서,
    상기 과도 상태 천이 시에는, 상기 모터 제어부에 의해, 기존 제어 모드에서 에너지 회생에 의한 토크 감소가 이루어지는지를 판단하고, 에너지 회생이 이루어지고 있는 경우, 휴지되는 실린더 정보에 따라 선택적으로 에너지 회생을 해제하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 방법.
    
19. 청구항 18에 있어서,
    상기 모터 제어부에서는, 기존 제어 모드에서 에너지 회생이 이루어지고 있는 경우, 휴지되는 실린더가 저배기량 실린더인 경우에는 에너지 회생을 해제하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 방법.
    
20. 청구항 18에 있어서,
    상기 모터 제어부에서는, 기존 제어 모드에서 에너지 회생이 이루어지고 있는 경우, 휴지되는 실린더가 고배기량 실린더인 경우에는 에너지 회생을 유지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 방법.
    
21. 청구항 18에 있어서,
    상기 모터 제어부에서는, 기존 제어 모드에서 에너지 회생이 이루어지고 있지 않은 경우, 기존 제어 모드에서 동력 보조가 이루어지지 않고, 휴지되는 실린더가 고배기량 실린더인 경우에는 모터에서 에너지 회생을 실시함으로써 상기 과도 상태로 천이시키는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 방법.
    
22. 청구항 19에 있어서,
    상기 모터 제어부에서는, 에너지 회생 해제와 CDA 제어를 동시에 실시하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 방법.
    
23. 청구항 15에 있어서,
    상기 모터 제어부에서는,
    기존 제어 모드가 고 배기량 실린더에 대한 CDA 제어 모드인 경우, 고 배기량 실린더의 폭발 구간에서는 에너지 회생이 이루어지도록 모터를 제어하는 과도 상태 천이 과정을 거친 다음, 저 배기량 실린더에 대한 CDA 제어 모드로 전환되도록 제어하고,
    기존 제어 모드가 저 배기량 실린더에 대한 CDA 제어 모드인 경우, 저 배기량 실린더의 폭발 구간에서는 모터 토크에 의하여 동력 보조가 이루어지도록 모터를 제어하는 과도 상태 천이 과정을 거친 다음, 고 배기량 실린더에 대한 CDA 제어 모드로 전환되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 방법.
    
24. 청구항 15에 있어서,
    상기 미리 설정된 제어 모드는:
    모터에 의한 동력 보조 및 모터에서의 에너지 회생이 이루어지지 않도록 제어하는 제1모드와;
    고 배기량 실린더의 폭발 구간에서는 에너지 회생이 이루어지도록 모터를 제어하고, 저 배기량 실린더의 폭발 구간에서는 모터 토크에 의하여 동력 보조가 이루어지도록 모터를 제어하는 제2모드와;
    고 배기량 실린더의 폭발 구간에서는 모터를 구동시키지 않고, 저 배기량 실린더의 폭발 구간에서는 모터 토크에 의하여 동력 보조가 이루어지도록 모터를 제어하는 제3모드와;
    고 배기량 실린더의 폭발 구간에서는 에너지 회생이 이루어지도록 모터를 제어하고, 저 배기량 실린더의 폭발 구간에서는 모터가 구동되지 않도록 제어하는 제4모드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 방법.
    
25. 청구항 24에 있어서,
    전환하고자 하는 상기 CDA 제어 모드가 고 배기량 실린더에 대한 CDA 제어 모드인 경우, 상기 모터 제어부에서는
    기존 제어 모드가 제1모드인 경우, 고 배기량 실린더에 대한 에너지 회생을 실시하는 과도 상태 천이 후, CDA 제어 모드로 전환하고,
    기존 제어 모드가 제2모드인 경우, 저 배기량 실린더에 대한 모터의 동력 보조를 해제하는 과도 상태 천이 후, CDA 제어 모드로 전환하고,
    기존 제어 모드가 제3모드인 경우, 저 배기량 실린더에 대한 모터의 동력 보조를 해제하는 과도 상태 천이 후, CDA 제어 모드로 전환하고,
    기존 제어 모드가 제4모드인 경우, 과도 상태 천이 없이 CDA 제어 모드로 전환하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 방법.
    
26. 청구항 24에 있어서,
    전환하고자 하는 상기 CDA 제어 모드가 저 배기량 실린더에 대한 CDA 제어 모드인 경우, 상기 모터 제어부에서는
    기존 제어 모드가 제1모드인 경우, 과도 상태 천이 없이 CDA 제어 모드로 전환하고,
    기존 제어 모드가 제2모드인 경우, 저 배기량 실린더에 대한 모터의 동력 보조를 해제하는 과도 상태 천이 후, 고 배기량 실린더에 대한 에너지 회생을 해제함과 동시에 CDA 제어 모드로 전환하고,
    기존 제어 모드가 제3모드인 경우, 저 배기량 실린더에 대한 모터의 동력 보조를 해제하는 과도 상태 천이 후, CDA 제어 모드로 전환하고,
    기존 제어 모드가 제4모드인 경우, 과도 상태 천이 없이 CDA 제어 모드로 전환하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 실린더 휴지가 적용된 비균등 배기량 엔진 제어 방법.
    

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