KR101836647B1 - 차량의 터보차져 제어방법 및 그 제어시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 터보차져 제어방법 및 그 제어시스템에 관한 것으로, 복수의 터보차져에 의한 흡기의 목표부스트압을 결정하고, 상기 복수의 터보차져에 각각 마련된 웨이스트게이트에 대한 목표개도량을 각각 결정하는 개도량결정단계; 어느 하나의 웨이스트게이트의 센서를 통해 측정된 현재개도량이 해당 웨이스트게이트의 목표개도량보다 기준값 이하의 값을 가지는지 판단하는 개도량판단단계; 및 해당 웨이스트게이트가 마련된 터보차져의 최대회전수를 제한하여 상기 터보차져의 과속회전을 방지하는 제한단계;를 포함하는 차량의 터보차져 제어방법이 소개된다.

Description

차량의 터보차져 제어방법 및 그 제어시스템{CONTROL METHOD OF TURBO-CHARGER FOR VEHICLE AND CONTROL SYSTEM FOR THE SAME}
본 발명은 배기의 유동에너지를 이용하여 흡기량을 증가시키기 위한 터보차져에 관한 것으로서, 특히 터빈에 작용하는 부하를 조절하기 위해 마련되는 웨이스트게이트에 관한 것이다.
터보차져가 마련된 차량의 경우, 터보차져로 유동하는 배기를 바이패스시켜 터빈의 부하를 조절하기 위한 웨이스트게이트가 마련될 수 있고, 웨이스트게이트는 공압식 또는 전자제어식으로 마련될 수 있다.
특히, 전자제어식 웨이스트게이트의 경우 그 개도량을 비교적 정밀하게 제어할 수 있어 터빈측으로 유동하는 배기유량을 적절히 조절하여 터빈의 회전수 및 흡기측 부스트압을 제어하는 등, 터보차져의 운용에 있어 중요한 역할을 한다.
한편, 터보차져의 터빈 및 웨이스트게이트를 경유하는 배기중에는 다양한 불순물이 섞여 있을 수 있다. 이러한 불순물이 웨이스트게이트에 점착되어 웨이스트게이트의 스턱 등이 발생되면, 웨이스트게이트의 개도량이 목표개도량을 충족하지 못하는 이상작동 상황이 유발될 수 있다.
특히, 차량의 고속주행 시 웨이스트게이트가 목표개도량을 충족시키지 못하는 상황에서는 터빈의 회전수가 과도하게 상승되어 터빈의 파손이 발생될 수 있는 바, 웨이스트게이트의 작동상황을 정확히 파악하고 제어하는 것은 터보차져를 운용함에 있어 중요한 과제가 된다.
상기의 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.
KR 10-2011-0060934 A1
본 발명의 목적은 웨이스트게이트의 이상작동을 정확하고 효과적으로 판단함으로써, 웨이스트게이트 이상작동에 따른 터보차져의 파손을 효과적으로 방지하는데에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 터보차져 제어방법은 차량의 운전조건에 따라 제어부가 복수의 터보차져에 의한 흡기의 목표부스트압을 결정하고, 상기 목표부스트압에 따라 상기 복수의 터보차져에 각각 마련된 웨이스트게이트에 대한 목표개도량을 각각 결정하는 개도량결정단계; 상기 제어부가 상기 복수의 웨이스트게이트 중 어느 하나의 웨이스트게이트의 센서를 통해 측정된 현재개도량이 해당 웨이스트게이트의 목표개도량보다 기준값 이하의 값을 가지는지 판단하는 개도량판단단계; 및 상기 현재개도량이 상기 목표개도량보다 상기 기준값 이하의 값을 가지는 것으로 판단된 경우, 상기 제어부는 해당 웨이스트게이트가 마련된 터보차져의 최대회전수를 제한하여 상기 터보차져의 과속회전을 방지하는 제한단계;를 포함한다.
상기 기준값은 상기 복수의 웨이스트게이트 각각에 대해 개별적으로 결정되어 상기 제어부에 미리 저장될 수 있다.
상기 기준값은 해당 웨이스트게이트가 마련된 각 터보차져의 임계회전수를 개별적으로 고려하여 상기 복수의 웨이스트게이트 각각에 대해 결정될 수 있다.
상기 제한단계에서, 상기 제어부는 흡기의 현재부스트압이 상기 목표부스트압 이하의 값을 가지며 상기 현재 개도량이 상기 목표개도량보다 상기 기준값 이하의 값을 가지는 것으로 판단된 경우, 해당 웨이스트게이트가 마련된 터보차져의 최대회전수를 제한하여 상기 터보차져의 과속회전을 방지할 수 있다.
상기 제한단계에서, 상기 제어부는 현재개도량이 목표개도량보다 상기 기준값 이하의 값을 가지는 해당 웨이스트게이트가 마련된 터보차져를 포함한 하나 이상의 터보차져에 대해 최대회전수를 제한할 수 있다.
상기 제한단계에서, 상기 제어부는 상기 목표부스트압을 제한함으로써 상기 터보차져의 최대회전수를 제한하는 것을 특징으로 하는 차량의 터보차져 제어방법.
상기 제어부는 흡기의 목표부스트압에 따른 복수의 웨이스트게이트에 대한 목표개도량이 미리 설정된 데이터맵을 통해 상기 복수의 웨이스트게이트를 제어할 수 있다.
한편, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 터보차져 제어시스템은 상기 복수의 터보차져에 각각 구비되어 해당 터보차져를 경유하는 배기유동량을 조절하도록 마련된 복수의 웨이스트게이트; 상기 복수의 웨이스트게이트에 각각 구비되어 개도량을 측정하도록 마련된 복수의 개도량센서; 흡기유로 중 상기 복수의 터보차져 하류측에 위치되어 흡기의 현재 부스트압을 측정하도록 마련된 부스트압센서; 및 차량의 운전조건에 따라 상기 복수의 터보차져에 의한 흡기의 목표부스트압을 결정하고, 상기 목표부스트압에 따라 상기 복수의 웨이스트게이트 각각의 목표개도량을 결정하며, 상기 복수의 웨이스트게이트 중 어느 하나의 웨이스트게이트의 센서를 통해 측정된 현재개도량이 해당 웨이스트게이트의 목표개도량보다 기준값 이하의 값을 가지는지 판단하고, 상기 현재개도량이 상기 목표개도량보다 상기 기준값 이하의 값을 가지는 것으로 판단된 경우 해당 웨이스트게이트가 마련된 터보차져의 최대회전수를 제한하여 상기 터보차져의 과속회전을 방지하도록 마련된 제어부;를 포함한다.
상술한 바와 같은 차량의 터보차져 제어방법 및 제어시스템에 따르면, 웨이스트게이트의 이상작동을 정확하고 효과적으로 판단하여 웨이스트게이트 이상작동에 따른 터보차져의 파손을 효과적으로 방지할 수 있다.
특히, 복수의 터보차져 및 웨이스트게이트가 구비된 차량에서 어느 하나의 웨이스트게이트의 현재개도량과 목표개도량간의 차이가 기준값 이상인지 판단함으로써, 웨이스트게이트의 이상작동 여부를 합리적이고 효과적으로 판단할 수 있다.
또한, 현재개도량과 기준개도량간의 차이가 기준값 이상인 경우, 터보차져의 최대회전수를 제한하도록 함으로써, 웨이스트게이트의 이상작동 상황에서 터보차져의 파손이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
한편, 상기 기준값은 복수의 웨이스트게이트 각각의 임계회전수를 고려하여 개별적으로 결정됨으로써, 보다 정확하고 효율적인 이상작동 상황 판단이 가능하여 터보차져 파손 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 터보차져 제어방법 과정을 나타낸 순서도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 터보차져 제어시스템을 나타낸 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 살펴본다.
본 발명에 따른 차량의 터보차져 제어방법은 도 1 내지 2와 같이, 차량의 운전조건에 따라 제어부(200)가 복수의 터보차져(120)에 의한 흡기의 목표부스트압을 결정하고, 상기 목표부스트압에 따라 상기 복수의 터보차져(120)에 각각 마련된 웨이스트게이트(180)에 대한 목표개도량을 각각 결정하는 개도량결정단계(S100); 상기 제어부(200)가 상기 복수의 웨이스트게이트(180) 중 어느 하나의 웨이스트게이트(180)의 센서를 통해 측정된 현재개도량이 해당 웨이스트게이트(180)의 목표개도량보다 기준값 이하의 값을 가지는지 판단하는 개도량판단단계(S200); 및 상기 현재개도량이 상기 목표개도량보다 상기 기준값 이하의 값을 가지는 것으로 판단된 경우, 상기 제어부(200)는 해당 웨이스트게이트(180)가 마련된 터보차져(120)의 최대회전수를 제한하여 상기 터보차져(120)의 과속회전을 방지하는 제한단계(S300);를 포함한다.
이를 구체적으로 살펴보면, 개도량결정단계(S100)에서는 차량의 운전조건에 따라 제어부(200)가 복수의 터보차져(120)에 의한 흡기의 목표부스트압을 결정하고, 상기 목표부스트압에 따라 상기 복수의 터보차져(120)에 각각 마련된 웨이스트게이트(180)에 대한 목표개도량을 각각 결정한다.
본 발명에서는 흡기의 부스팅하기 위한 터보차져(120)가 복수개로 마련된다. 복수의 터보차져(120)는 직렬식 또는 병렬식으로 구비될 수 있으며, 도 2에는 복수의 터보차져(120)가 병렬식으로 구비되어 각각의 터보차져(120)에 의해 부스팅된 흡기는 상기 복수의 터보차져(120) 하류측에서 단일 유로로 병합된다.
제어부(200)는 차량의 운전조건에 따라 흡기의 목표부스트압을 설정하게 되는데, 차량의 운전조건에는 차속, 연료분사량, 목표토크 등이 포함될 수 있다. 일반적인 경우에는 차량의 고속 주행시 또는 급가속시에 상기 목표부스트압이 증가될 수 있는데, 흡기의 목표부스트압에 따라 터보차져(120)의 회전수가 결정된다.
이러한 차량의 운전상태와 목표부스트압간의 상관관계 및 목표부스트압과 터보차져(120)의 회전속도 또는 회전수와의 상관관계는 제어부(200)에 미리 설정될 수 있으며, 제어부(200)에 미리 저장된 데이터맵을 통해 결정할 수도 있을 것이다. 또한 제어전략적인 측면에서 각 변수간의 상관관계는 다양하게 변경될 수 있음은 물론이다.
또한, 본 발명의 경우 복수의 터보차져(120)가 마련됨에 따라 상기 복수의 터보차져(120) 각각에 의한 부스트압이 흡기의 상기 단일유로측에서 합성되어 흡기 전체의 목표부스트압을 충족시키게 된다.
한편, 터보차져(120)의 회전수는 다양한 방식으로 제어될 수 있으나, 본 발명에서는 터보차져(120)의 터빈(122)측을 경유하는 배기의 유량을 조절하는 웨이스트게이트(180)를 통해 터보차져(120)의 회전수를 제어한다. 바람직하게는 각각의 터보차져(120)별로 하나의 웨이스트게이트(180)가 마련되어, 본 발명에서는 상기 복수의 터보차져(120) 개수와 대응되는 개수의 웨이스트게이트(180)가 구비된다.
웨이스트게이트(180)는 터보차져(120)의 터빈(122)을 경유하는 배기에 대한 바이패스유로(150)상에 마련되는데, 본 발명의 경우 웨이스트게이트(180)가 차폐된 상태에서는 터보차져(120)측으로 유동되는 배기가 모두 터빈(122)을 경유하게 되어 동일한 차량 운전상태에서도 터보차져(120)의 회전속도가 증가하고, 웨이스트게이트(180)가 개방된 상태에서는 터보차져(120)측으로 유동되는 배기 유량이 감소되어 터보차져(120) 회전속도가 감소하게 된다.
즉, 본 발명에서 웨이스트게이트(180)의 개도량이 증가되면 터보차져(120)의 회전속도는 감소되고, 개도량이 감소되면 터보차져(120)의 회전속도는 증가될 것이다. 이러한 관계에 의해, 제어부(200)는 목표부스트압이 결정되면 상기 목표부스트압을 충족시키기 위한 각 터보차져(120)의 회전속도를 결정하게 되고, 상기 회전속도에 따라 각각의 터보차져(120)에 마련된 각각의 웨이스트게이트(180)의 목표개도량을 개별적으로 결정하게 된다.
한편, 개도량판단단계(S200)에서는 상기 제어부(200)가 상기 복수의 웨이스트게이트(180) 중 어느 하나의 웨이스트게이트(180)의 개도량센서(185)를 통해 측정된 현재개도량이 해당 웨이스트게이트(180)의 목표개도량보다 기준값 이하의 값을 가지는지 판단한다.
제어부(200)는 복수의 웨이스트게이트(180) 각각의 목표개도량과 현재개도량을 비교 분석하게 되고, 상기 현재개도량은 웨이스트게이트(180)별로 마련된 개도량센서(185)에 의해 측정된 실제개도량을 의미한다.
웨이스트게이트(180)가 마련된 터보차져(120)를 구동함에 있어, 배기 중 포함된 다양한 이물질이 웨이스트게이트(180)에 점착되거나 기타 작동상의 오류로 인해 웨이스트게이트(180)가 목표개도량을 충족시키지 못하는 경우가 있을 수 있다.
예컨대, 상기와 같이 이물질이 점착되어 웨이스트게이트(180)가 목표개도량을 충족시키지 못하는 경우로서, 목표개도량보다 현재개도량이 큰 경우에는 터보차져(120)의 회전속도가 목표값보다 낮아진다. 따라서, 목표부스트압에 비해 실제부스트압이 낮아지는 상황이 발생한다.
반대로, 목표개도량보다 현재개도량이 작은 경우에는 터보차져(120) 회전속도가 목표값보다 증가한다. 이러한 상황이 진행되어 터보차져(120)의 회전수가 임계회전수를 초과하게 되면, 터보차져(120)의 파손으로 이어질 수 있다.
위와 같은 상황은 복수의 터보차져(120)가 구비된 본 발명에서 특히 중요하다. 어느 하나의 터보차져(120) 회전수가 온전하게 제어되지 못하면 나머지 터보차져(120)의 구동상태에도 영향을 미치기 때문이다.
예컨대, 어느 하나의 터보차져(120)에 마련된 웨이스트게이트(180)가 목표개도량보다 현재개도량이 큰 경우, 해당 웨이스트게이트(180)가 마련된 터보차져(120)의 회전수는 목표값보다 작아진다.
이에 따라, 상기 복수의 터보차져(120) 하류측에서 실제의 현재부스트압을 관측하면 목표부스트압보다 작은 값이 나타나게 되는데, 목표부스트압을 충족하기 위해 나머지 터보차져(120)측의 개도량 감소 제어를 통해 회전속도가 증가되도록 제어되는 상황이 발생될 수 있다. 이에 따라, 회전속도가 증가되는 터보차져(120)는 임계회전수를 초과하여 회전하여 파손될 수 있다.
그러나, 상기의 경우 터보차져(120)에 의한 부스팅 시스템의 이상 여부를 단지 목표부스트압 충족여부로 파악하는 경우에는 어느 하나의 웨이스트게이트(180)가 이상 작동 하더라도 전체 흡기의 목표부스트압은 충족된 상태이므로 이상 상태로 파악되지 못할 수 있다. 이 경우, 과회전되는 터보차져(120)는 결국 파손으로 이어질 수 있는 것이다.
한편, 어느 하나의 터보차져(120)에 마련된 웨이스트게이트(180)가 목표개도량보다 현재개도량이 작은 경우, 해당 웨이스트게이트(180)가 마련된 터보차져(120)의 파손 우려는 물론, 배기간의 간섭 또는 영향에 의해 나머지 터보차져(120)측으로 유동되는 배기압 또는 배기유량이 증가할 수 있다.
이에 따라, 어느 하나의 웨이스트게이트(180) 현재개도량이 목표개도량보다 작은 경우에는 나머지 웨이스트게이트(180)가 구비된 터보차져(120)측에도 회전속도 상승 현상이 발생될 수 있어, 복수의 터보차져(120) 전체에 대한 파손으로 이어질 수 있는 것이다.
따라서, 본 발명은 제어부(200)가 복수의 웨이스트게이트(180)에 대해, 각각의 목표개도량과 현재개도량을 비교 분석하여 현재개도량이 목표개도량보다 기준값 이하의 값을 가지는 웨이스트게이트(180)가 존재하는지 판단하여 터보차져(120)의 이상 작동 여부를 파악한다.
한편, 제한단계(S300)에서는 상기 현재개도량이 상기 목표개도량보다 상기 기준값 이하의 값을 가지는 것으로 판단된 경우, 상기 제어부(200)는 해당 웨이스트게이트(180)가 마련된 터보차져(120)의 최대회전수를 제한하여 상기 터보차져(120)의 과속회전을 방지한다.
구체적으로, 어느 하나의 웨이스트게이트(180) 현재개도량이 목표개도량보다 기준값 이하의 값을 가지면 해당 웨이스트게이트(180)가 마련된 터보차져(120)는 목표회전수를 초과하여 회전하게 된다.
앞서 설명한 바와 같이, 부스트압센서(190)에 의해 측정된 흡기의 현재부스트압이 목표부스트압을 충족하는지 여부로 터보차져(120)의 이상 여부를 파악하는 경우라면 상기와 같이 어느 하나가 임계회전수를 초과하여 회전되더라도 나머지 터보차져(120)가 비교적 저회전수를 유지하게 되면 결국 목표부스트압을 충족하는 상황이 되어 이상 상태 파악이 불가능한 채로 터보차져(120) 파손이 발생될 수 있다.
따라서, 본 발명은 복수의 터보차져(120)에 마련된 웨이스트게이트(180) 각각의 개도량을 판단함으로써 정확하고 효과적인 이상 상태 판단이 가능하게 되고, 어느 하나의 웨이스트게이트(180) 현재개도량이 목표개도량보다 기준값 이하의 값을 가지게 되면 해당 웨이스트게이트(180)가 마련된 터보차져(120)의 최대회전수를 제한함으로써 터보차져(120)의 파손을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
상기 기준값은 제어전략적인 측면을 고려하여 실험적 또는 이론적으로 다양하게 결정될 수 있는 값이다. 현재의 목표개도량 자체를 변수로 포함하여 최대회전수를 방지할 수 있는 수준의 편차값을 실험적 또는 이론적으로 산출한 값에 해당될 수도 있다.
또한, 상기의 내용에 더하여 안전계수를 더 고려하여 결정될 수도 있는 등, 통상의 기술자 입장에서 목표개도량으로부터 터보차져(120)의 파손을 방지하기 위한 의미를 가지는 값으로 다양하게 결정될 수 있음은 물론이다.
또한, 터보차져(120)의 최대회전수 제한은 목표개도량 변경, 목표부스트압 변경 등 다양한 방식을 통해 이루어질 수 있다. 결국, 본 발명에서는 웨이스트게이트(180)의 이상작동이 파악되면 해당 터보차져(120)의 최대회전수를 제한하여 파손을 방지하는 것이다.
도 1은 본 발명의 제어방법을 나타낸 순서도에 해당되고, 도 2는 본 발명의 제어시스템을 나타낸 도면에 해당된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 터보차져 제어방법에서 상기 기준값은 상기 복수의 웨이스트게이트(180) 각각에 대해 개별적으로 결정되어 상기 제어부(200)에 미리 저장된다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명은 각각의 웨이스트게이트(180)에 대한 이상 작동 여부를 판단하게 되는데, 각각의 웨이스트게이트(180)는 해당 터보차져(120)의 설계적 상이함에 의해 서로 다른 회전수에서 파손이 야기될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시예에서는 각각의 웨이스트게이트(180)별로 해당 목표개도량에 대한 파손 방지 기준이 되는 기준값을 개별적으로 결정하여, 보다 효율적이고 안정적인 터보차져(120)의 제어를 도모하는 것이다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 터보차져 제어방법에서 상기 기준값은 해당 웨이스트게이트(180)가 마련된 각 터보차져(120)의 임계회전수를 개별적으로 고려하여 상기 복수의 웨이스트게이트(180) 각각에 대해 결정된다.
구체적으로, 해당 목표개도량에 대해 터보차져(120)의 파손을 방지하기 위한 기준으로서 상기 기준값을 고려하는 방법은 다양할 수 있는데, 본 발명의 실시예에서는 특히 해당 웨이스트게이트(180)가 마련된 터보차져(120)의 임계회전수를 고려하여 상기 기준값을 결정한다.
즉, 바람직하게는 상기 기준값은 해당 웨이스트게이트(180)에 현재 설정된 목표개도량과 해당 웨이스트게이트(180)가 마련된 터보차져(120)의 설계적 한계인 임계회전수를 고려하여 복수의 웨이스트게이트(180) 각각의 기준값을 설정할 수 있다. 이러한 방식 이외에도 통상의 기술자 입장에서 해당 터보차져(120)의 임계회전수를 고려한 다양한 방식으로 기준값을 결정할 수 있을 것이다.
결국, 본 발명의 실시예에서는 복수의 터보차져(120) 및 웨이스트게이트(180)가 마련된 상황에서 각각의 설계적 특성을 반영하여 이상 상태를 판단함으로써, 오판의 확률을 감소시키고 효율적인 터보차져(120) 파손 방지를 도모하는 것이다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 터보차져 제어방법은 상기 제한단계(S300)에서, 상기 제어부(200)가 흡기의 현재부스트압이 상기 목표부스트압 이하의 값을 가지며 상기 현재 개도량이 상기 목표개도량보다 상기 기준값 이하의 값을 가지는 것으로 판단된 경우, 해당 웨이스트게이트(180)가 마련된 터보차져(120)의 최대회전수를 제한하여 상기 터보차져(120)의 과속회전을 방지한다.
구체적으로, 상기 복수의 터보차져(120) 하류측에서 부스트압센서(190)에 의해 측정된 흡기의 현재부스트압이 상기 목표부스트압 이상인 경우에는 흡기의 부스트압 관측만으로도 터보차져(120)의 파손이 우려되는 이상 상태임을 확인할 수 있을 것이다.
다만, 본 발명의 실시예에서는 특히 현재부스트압이 목표부스트압 이하인 경우로서, 부스트압의 비교만으로는 터보차져(120)의 파손이 우려되는 상황임을 예측하지 못하는 상황에서 그 효과가 극대화된다.
복수의 터보차져(120)가 어느 하나의 터보차져(120)에서 웨이스트게이트(180)의 이상 제어에 의해 회전수가 변하더라도, 나머지 터보차져(120)의 회전수 제어를 통해 목표부스트압을 충족시킬 수 있게 되어 그 이상 여부를 온전히 파악하지 못할 수 있다.
위와 같은 상황에서도 어느 하나의 터보차져(120)에서 파손 우려가 존재함을 분명히 파악하기 위해, 본 발명은 현재부스트압이 목표부스트압 이하의 값을 가지는 경우로서 어느 하나의 웨이스트게이트(180)에서 현재개도량이 목표개도량보다 기준값 이하의 값을 가지는 경우에 해당 웨이스트게이트(180)가 마련된 터보차져(120)의 최대회전수를 제한함으로써, 터보차져(120)의 파손을 효과적으로 방지할 수 있는 것이다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 터보차져 제어방법은 상기 제한단계(S300)에서, 상기 제어부(200)는 현재개도량이 목표개도량보다 상기 기준값 이하의 값을 가지는 해당 웨이스트게이트(180)가 마련된 터보차져(120)를 포함한 하나 이상의 터보차져(120)에 대해 최대회전수를 제한한다.
앞서 설명한 것과 같이, 복수의 터보차져(120)가 구비된 경우에는 어느 하나의 터보차져(120) 이상 작동이 나머지 터보차져(120)의 작동상태에 영향을 미쳐 복수의 터보차져(120)에서 고장 등이 발생될 수 있다.
즉, 어느 하나의 터보차져(120) 웨이스트게이트(180)의 현재개도량이 목표개도량 이상이 되면, 운전상태에 따른 목표부스트압 충족을 위해 나머지 터보차져(120)의 회전수가 증가되도록 제어될 수 있어, 임계회전수를 벗어나는 상황이 야기될 수 있으며, 어느 하나의 터보차져(120) 웨이스트게이트(180)의 현재개도량이 목표개도량 이하가 되면, 해당 터보차져(120)의 회전속도 상승에 의한 위험은 물론, 해당 터보차져(120)측으로 유동되어야 하는 배기의 유동이 원활히 이루어지지 못해 나머지 터보차져(120)측의 배기압 또는 배기 유량 증가가 발생될 수 있어 나머지 터보차져(120)측의 회전속도 상승도 야기될 수 있는 것이다.
이에 따라, 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 터보차져(120)에 마련된 웨이스트게이트(180)가 현재개도량이 목표개도량보다 기준값 이하의 값을 가지는 것으로 판단되면, 해당 웨이스트게이트(180)가 마련된 터보차져(120)는 물론, 해당 터보차져(120)를 포함한 하나 이상의 터보차져(120)에 대해 그 최대회전수가 제한되도록 하는 제어를 실시하게 되는 것이다.
이는 각 터보차져(120)의 웨이스트게이트(180) 목표개도량을 증가시키는 방법이 될 수도 있고, 엔진의 출력을 제한하는 방식이 될 수도 있으며, 흡기의 목표부스트압을 감소시키는 방식이 될 수도 있는 등, 다양한 방식에 의해 구현될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 터보차져 제어방법은 상기 제한단계(S300)에서, 상기 제어부(200)가 상기 목표부스트압을 제한함으로써 상기 터보차져(120)의 최대회전수를 제한한다.
구체적으로, 상기한 내용과 같이 바람직하게는 차량의 운전상태에 따라 결정된 흡기의 목표부스트압에 의해 각각의 웨이스트게이트(180) 목표개도량이 결정된다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에서는 목표부스트압을 제한하여 각 웨이스트게이트(180)의 목표개도량 수준을 제한함으로써, 각 터보차져(120)의 최대회전수를 제한할 수 있게 된다. 이러한 본 발명의 실시예는 특히 하나 이상의 터보차져(120)에 대한 최대회전수 제한을 수행함에 있어 유리하게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 터보차져 제어방법에서 상기 제어부(200)는 흡기의 목표부스트압에 따른 복수의 웨이스트게이트(180)에 대한 목표개도량이 미리 설정된 데이터맵을 통해 상기 복수의 웨이스트게이트(180)를 제어한다.
구체적으로, 제어부(200)에는 목표부스트압 변화에 따른 각 웨이스트게이트(180)의 목표개도량이 미리 설정된 데이터맵이 저장된다. 따라서, 제어부(200)는 웨이스트게이트(180) 제어에 있어서 해당 상황에서의 목표부스트압 산출 및 상기 목표부스트압에 따른 각 웨이스트게이트(180)의 목표개도량 산출과정을 생략하여 신속한 제어를 도모할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 차량의 터보차져 제어시스템은 도 2와 같이, 복수의 터보차져(120); 상기 복수의 터보차져(120)에 각각 구비되어 해당 터보차져(120)를 경유하는 배기유동량을 조절하도록 마련된 복수의 웨이스트게이트(180); 상기 복수의 웨이스트게이트(180)에 각각 구비되어 개도량을 측정하도록 마련된 복수의 개도량센서(185); 흡기유로(20) 중 상기 복수의 터보차져(120) 하류측에 위치되어 흡기의 현재 부스트압을 측정하도록 마련된 부스트압센서(190); 및 차량의 운전조건에 따라 상기 복수의 터보차져(120)에 의한 흡기의 목표부스트압을 결정하고, 상기 목표부스트압에 따라 상기 복수의 웨이스트게이트(180) 각각의 목표개도량을 결정하며, 상기 복수의 웨이스트게이트(180) 중 어느 하나의 웨이스트게이트(180)의 센서를 통해 측정된 현재개도량이 해당 웨이스트게이트(180)의 목표개도량보다 기준값 이하의 값을 가지는지 판단하고, 상기 현재개도량이 상기 목표개도량보다 상기 기준값 이하의 값을 가지는 것으로 판단된 경우 해당 웨이스트게이트(180)가 마련된 터보차져(120)의 최대회전수를 제한하여 상기 터보차져(120)의 과속회전을 방지하도록 마련된 제어부(200);를 포함한다.
이를 구체적으로 살펴보면, 터보차져(120)는 복수로 마련된다. 도 2에는 본 발명의 바람직한 실시예로서 2개의 터보차져(120)가 구비되며, 각 터보차져(120)의 터빈(122)이 설치되는 2개의 배기유로(40)가 형성된 모습이 도시되어 있다.
또한, 상기 터보차져(120)는 직렬식 또는 병렬식으로 구비될 수 있는데, 도 2에는 바람직한 실시예로서 2개의 터보차져(120)가 상호 병렬식으로 구비되고, 흡기유로(20)는 상기 2개의 터보차져(120)를 경유하는 유로부분이 상호 구분되도록 2개의 유로로 구비되며, 그 하류측이 병합되며 단일유로를 형성하도록 마련된 모습이 도시되어 있다.
한편, 웨이스트게이트(180)는 상기 복수의 터보차져(120)에 각각 마련된다. 따라서, 본 발명에는 복수의 웨이스트게이트(180)가 마련되며, 웨이스트게이트(180)는 해당 터보차져(120)를 경우하는 배기유동량을 조절하도록 마련된다.
구체적으로, 본 발명에서는 각 터보차져(120)의 터빈(122)측에 터빈(122)을 바이패스하는 바이패스유로(150)가 마련되고, 웨이스트게이트(180)는 상기 바이패스유로(150)의 개도량을 조절하도록 마련된다.
따라서, 웨이스트게이트(180) 개도량이 증가될수록 터보차져(120)의 터빈(122)측을 바이패스하는 배기량도 많아지고, 터보차져(120)의 회전수는 감소하게 된다.
한편, 개도량센서(185)는 상기 복수의 웨이스트게이트(180)에 각각 구비되어 해당 웨이스트게이트(180)의 개도량을 측정하도록 마련된다. 이러한 개도량센서(185)는 반드시 각 웨이스트게이트(180)마다 물리적으로 구분되도록 마련될 필요는 없고, 각각의 웨이스트게이트(180) 개도량을 개별적으로 파악할 수 있도록 마련되면 족하다. 도 2에는 2개의 웨이스트게이트(180)에 각각 개도량센서(185)가 마련된 모습이 모식적으로 도시되어 있다.
한편, 부스트압센서(190)는 흡기유로(20) 중 상기 복수의 터보차져(120) 하류측에 위치되어 흡기의 현재 부스트압을 측정하도록 마련된다.
상기한 내용과 같이, 바람직하게는 부스트압센서(190)는 복수의 터보차져(120) 하류측 흡기유로(20)상에 마련되어 상기 복수의 터보차져(120)에 의해 부스팅된 흡기의 부스트압을 측정하도록 마련된다.
이에 따라, 본 발명에서 부스트압센서(190)에 의해 측정되는 흡기유로(20)의 현재부스트압은 상기 복수의 터보차져(120) 전체에 의한 흡기의 부스팅 결과를 나타낸다.
한편, 제어부(200)는 차량의 운전조건에 따라 상기 복수의 터보차져(120)에 의한 흡기의 목표부스트압을 결정하고, 상기 목표부스트압에 따라 상기 복수의 웨이스트게이트(180) 각각의 목표개도량을 결정하며, 상기 복수의 웨이스트게이트(180) 중 어느 하나의 웨이스트게이트(180)의 센서를 통해 측정된 현재개도량이 해당 웨이스트게이트(180)의 목표개도량보다 기준값 이하의 값을 가지는지 판단하고, 상기 현재개도량이 상기 목표개도량보다 상기 기준값 이하의 값을 가지는 것으로 판단된 경우 해당 웨이스트게이트(180)가 마련된 터보차져(120)의 최대회전수를 제한하여 상기 터보차져(120)의 과속회전을 방지하도록 마련된다.
이에 따라, 복수의 터보차져(120)가 마련된 경우에서도 정확하고 효율적으로 터보차져(120) 이상 작동 상황을 판단할 수 있고, 터보차져(120)의 파손을 효과적으로 방지할 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.
120 : 터보차져 180 : 웨이스트게이트
S100 : 개도량결정단계 S200 : 개도량판단단계

Claims (8)

  1. 차량의 운전조건에 따라 제어부가 복수의 터보차져에 의한 흡기의 목표부스트압을 결정하고, 상기 목표부스트압에 따라 상기 복수의 터보차져에 각각 마련된 웨이스트게이트에 대한 목표개도량을 각각 결정하는 개도량결정단계;
    상기 제어부가 상기 복수의 웨이스트게이트 중 어느 하나의 웨이스트게이트의 센서를 통해 측정된 현재개도량이 해당 웨이스트게이트의 목표개도량보다 기준값 이하의 값을 가지는지 판단하는 개도량판단단계; 및
    상기 현재개도량이 상기 목표개도량보다 상기 기준값 이하의 값을 가지는 것으로 판단된 경우, 상기 제어부는 해당 웨이스트게이트가 마련된 터보차져를 포함한 하나 이상의 터보차져에 대해 최대회전수를 제한하여 상기 터보차져의 과속회전을 방지하는 제한단계;를 포함하는 차량의 터보차져 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 기준값은 상기 복수의 웨이스트게이트 각각에 대해 개별적으로 결정되어 상기 제어부에 미리 저장된 것을 특징으로 하는 차량의 터보차져 제어방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 기준값은 해당 웨이스트게이트가 마련된 각 터보차져의 임계회전수를 개별적으로 고려하여 상기 복수의 웨이스트게이트 각각에 대해 결정된 것을 특징으로 하는 차량의 터보차져 제어방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제한단계에서, 상기 제어부는 흡기의 현재부스트압이 상기 목표부스트압 이하의 값을 가지며 상기 현재 개도량이 상기 목표개도량보다 상기 기준값 이하의 값을 가지는 것으로 판단된 경우, 해당 웨이스트게이트가 마련된 터보차져의 최대회전수를 제한하여 상기 터보차져의 과속회전을 방지하는 것을 특징으로 하는 차량의 터보차져 제어방법.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제한단계에서, 상기 제어부는 상기 목표부스트압을 제한함으로써 상기 터보차져의 최대회전수를 제한하는 것을 특징으로 하는 차량의 터보차져 제어방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 흡기의 목표부스트압에 따른 복수의 웨이스트게이트에 대한 목표개도량이 미리 설정된 데이터맵을 통해 상기 복수의 웨이스트게이트를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 터보차져 제어방법.
  8. 복수의 터보차져;
    상기 복수의 터보차져에 각각 구비되어 해당 터보차져를 경유하는 배기유동량을 조절하도록 마련된 복수의 웨이스트게이트;
    상기 복수의 웨이스트게이트에 각각 구비되어 개도량을 측정하도록 마련된 복수의 개도량센서;
    흡기유로 중 상기 복수의 터보차져 하류측에 위치되어 흡기의 현재부스트압을 측정하도록 마련된 부스트압센서; 및
    차량의 운전조건에 따라 상기 복수의 터보차져에 의한 흡기의 목표부스트압을 결정하고, 상기 목표부스트압에 따라 상기 복수의 웨이스트게이트 각각의 목표개도량을 결정하며, 상기 복수의 웨이스트게이트 중 어느 하나의 웨이스트게이트의 센서를 통해 측정된 현재개도량이 해당 웨이스트게이트의 목표개도량보다 기준값 이하의 값을 가지는지 판단하고, 상기 현재개도량이 상기 목표개도량보다 상기 기준값 이하의 값을 가지는 것으로 판단된 경우 해당 웨이스트게이트가 마련된 터보차져를 포함한 하나 이상의 터보차져에 대해 최대회전수를 제한하여 상기 터보차져의 과속회전을 방지하도록 마련된 제어부;를 포함하는 차량의 터보차져 제어시스템.
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