KR101989180B1

KR101989180B1 - 배기가스 환류시스템용 흡기 다기관의 온도 제어 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101989180B1
Application number: KR1020170168468A
Authority: KR
Inventors: 박주현
Original assignee: 현대오트론 주식회사
Priority date: 2017-12-08
Filing date: 2017-12-08
Publication date: 2019-06-13

Abstract

배기가스 환류시스템(EGR system)이 적용된 내연기관의 흡기 다기관 내에서 환류 배기가스(EGR gas)와 연소용 흡입공기(Fresh air) 사이의 온도 차이로 인한 응축수 생성을 방지하기 위한 배기가스 환류시스템용 흡기 다기관의 온도 제어 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 흡기 다기관의 온도 제어 장치는, 배기가스 환류라인(EGR line) 및 흡기라인(Intake line)에 각각 설치되는 센서들로 구성된 센싱부, 워터 펌프를 포함하는 냉각수 라인에 냉각수 순환 가능하게 연결되며, 흡기 다기관의 표면 일부 또는 전체를 감싸도록 설치되는 냉각수 자켓, 냉각수 자켓의 출구 측과 입구 측에 하나씩 설치되어 냉각수 흐름 및 순환 방향을 제어하는 전자식 냉각수 제어밸브 및 센싱부의 센서들로부터 획득된 정보로부터 흡기 다기관 내 응축수의 생성을 예측하고, 응축수 생성 예측 결과에 따라 제어 모드를 선택하고 선택된 제어 모드에 맞춰 냉각수 제어밸브를 통제하여 흡기 다기관의 온도를 제어하는 콘트롤러를 포함하는 것을 구성의 요지로 한다.

Description

배기가스 환류시스템용 흡기 다기관의 온도 제어 장치 및 방법{Intake manifold temperature control device and methods for Exhaust Gas Recirculation system}

본 발명은 배기가스 환류시스템용 흡기 다기관의 온도 제어 장치 및 방법 에 관한 것으로, 구체적으로는, 배기가스 환류시스템(EGR system)이 적용된 내연기관의 흡기 다기관 내 응축수 생성을 방지하여 배기가스 환류시스템(EGR system)의 실사용 구간을 확대할 수 있도록 한 배기가스 환류시스템용 흡기 다기관의 온도 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

질소산화물(NOx)은 고압, 고온 환경에서 산소와 질소가 결합하여 발생하는 환경 유해물로서, 이를 억제하기 위하여 대기 중으로 배출되는 배기가스의 일부를 다시 흡기계통으로 환류시켜 최고 연소온도를 낮추고, 산소 공급을 줄여 질소산화물의 생성을 저감시키는 기술을 일반적으로 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 시스템이라 한다.

EGR 시스템을 통해 흡기 측으로 환류되는 배기가스의 양은 연소실 내에서의 연료의 연소상태를 좌우하며, 또한 질소산화물(NOx)과 입자상 물질(PM) 배출에 매우 중요한 영향을 미치게 된다. 따라서 EGR(exhaust gas recirculation) 기술에서 엔진의 흡기 측으로 환류되는 배기가스의 양을 제어하는 것은 매우 중요하다고 할 수 있다.

도 1은 디젤 차량에 적용되는 종래 일반적인 EGR 시스템의 개략 구성도이다.

도 1을 참조하면, EGR 시스템(100)은, 엔진(110)에서 발생한 배기가스가 배출되는 배출라인(122), 연소공기를 엔진(110)에 공급하는 흡기라인(121), EGR 파이프(131)를 통해 배기가스 배출라인(122)과 연결되는 EGR 밸브 어셈블리(140) 및 흡기라인(121)과 EGR 밸브 어셈블리(140)를 연결하는 다른 EGR 파이프(131)의 중간에 설치되는 EGR 쿨러(150) 등을 포함한다.

EGR 쿨러(150)의 입구와 출구에 상기 EGR 파이프(131)가 연결되고, 그 일측에는 엔진의 냉각수가 유입되는 유입구(151)가 형성되고, 타측에는 EGR 쿨러(150)를 통과하면서 배기가스에 대해 냉각작용을 한 냉각수가 배출되는 배출구(152)가 형성된다. 그리고 EGR 밸브 어셈블리(140)는 제어부(ECU)가 전달하는 전기신호로 작동되어 흡기 측에 대한 배기가스의 재순환 량을 조절한다.

이러한 구성의 EGR 시스템(100)은, 제어부의 명령으로 EGR 밸브 어셈블리(110)가 개방 측으로 작동되면, 배출라인(122)을 흐르는 배기 가스 중 일부가 EGR 파이프(131)를 통해 흡입라인(121) 측으로 환류되어 흡기와 함께 엔진(110)의 연소실로 공급된다. 이때 EGR 파이프(131)를 통과하는 배기 가스는 EGR 쿨러(150)에 의해 소정 온도로 냉각된 채 연소실에 공급된다.

한편, 일반적인 EGR 시스템은 현재의 외기온도에 따라 제한적으로 구동되도록 설정되어 있다. 제조사에 따라 다소 편차는 있으나 대략 영상 15도에서 20도 이하의 온도에서는 사용을 중지하거나 못하도록 제한을 걸어두고 있다. 사용에 제한을 두는 가장 큰 이유는 저온 환경에서 환류 배기가스(EGR gas)와 흡기(Fresh air)가 혼합되는 지점에서 발생하는 응축수(Condensate) 때문이다.

저온 환경에서 EGR 시스템이 가동되면, 저온의 흡기와 고온의 배기가스가 만나는 흡기 다기관(Intake manifold) 내 특정 지점에 두 유체 간 온도 차이에 따른 응결작용으로 응축수가 생성되고 누적되며, 이때 생성된 응축수는 비압축성 유체로서 주행 중 엔진 연소실로 유입되어 엔진에 손상을 입히거나 잔여 응축수가 동결(Freezing)되어 커넥팅 로드 파손과 같은 치명적인 문제를 야기할 수 있다.

이처럼 종래의 일반적인 EGR 시스템은 외기온도에 따라 EGR 시스템의 사용에 제한을 두고 있다. 즉 특정온도 이하의 저온 환경에서는 EGR을 사용하지 못하도록 제한을 두고 있다. 때문에 시스템의 활용 범위가 제한적이라는 단점이 있으며, 이와 같은 제한으로 인하여 외기온도에 따라 실연비 편차가 크게 발생하는 문제가 있다.

한국공개특허 제2016-0070124호(공개일 2016. 06. 17)

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 냉각수를 이용한 흡기 다기관의 온도 제어를 통해 저온 환경에서의 흡기 다기관 내 응축수 생성을 방지하는 흡기 다기관의 온도 제어 장치 및 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 외기온도 환경에 맞는 최적의 흡기 다기관 온도 제어를 통해 EGR 시스템(배기가스 환류시스템)의 사용 범위를 확장하고 활용도를 극대화시키는 흡기 다기관의 온도 제어 장치 및 방법을 제공하고자 하는 것이다.

과제의 해결 수단으로서 본 발명의 일 측면에 따르면,

배기가스 환류시스템(EGR system)이 적용된 내연기관의 흡기 다기관 내부에서 환류 배기가스(EGR gas)와 연소용 흡입공기(Fresh air) 사이의 온도 차이로 인한 응축수 생성을 방지하기 위한 장치로서,

배기가스 환류라인(EGR line) 및 흡기라인(Intake line)에 각각 설치되는 센서들로 구성된 센싱부;

워터 펌프를 포함하는 냉각수 라인에 냉각수 순환 가능하게 연결되며, 흡기 다기관의 표면 일부 또는 전체를 감싸도록 설치되는 냉각수 자켓;

상기 냉각수 자켓의 출구 측과 입구 측에 하나씩 설치되어 냉각수의 흐름 및 순환 방향을 제어하는 전자식 냉각수 제어밸브; 및

상기 센싱부의 센서들로부터 획득된 정보로부터 흡기 다기관 내 응축수의 생성을 예측하고, 응축수 생성 예측 결과에 따라 제어 모드를 선택하고 선택된 제어 모드에 맞춰 냉각수 제어밸브를 통제하여 흡기 다기관의 온도를 제어하는 콘트롤러;를 포함하는 배기가스 환류시스템용 흡기 다기관의 온도 제어 장치를 제공한다.

또한 본 발명의 일 측면에 따른 흡기 다기관의 온도 제어 장치는,

상기 워터 펌프와 냉각수 자켓을 연결하는 냉각수 공수 라인에 구비되는 서브 라디에이터와, 상기 냉각수 자켓과 차량의 리저브 탱크를 연결하는 냉각수 환수 라인으로부터 분기되고, 상기 냉각수 자켓의 입구 측에서 상기 냉각수 공수 라인에 연결되는 냉각수 재순환 라인과, 상기 서브 라디에이터의 입구 측과 출구 측의 상기 냉각수 공수 라인을 연결하도록 구비되는 바이패스 라인 및 상기 냉각수 자켓과 상기 리저브 탱크를 연결하는 냉각수 환수 라인에 구비되며, 상기 응축수 생성 예측 결과에 따라 상기 콘트롤러의 통제를 받아 구동되는 온도제어용 순환 펌프를 더 포함하며, 상기 콘트롤러의 통제를 받는 전자식 냉각수 제어밸브는, 상기 냉각수 공수 라인으로부터 바이패스 라인이 분기되는 지점에 설치되어 냉각수 흐름의 방향을 제어하는 제1 삼방 밸브와, 상기 냉각수 환수 라인으로부터 냉각수 재순환 라인이 분기되는 지점에 설치되어 냉각수 흐름의 방향을 제어하는 제2 삼방 밸브로 구성될 수 있다.

여기서, 응축수 생성 예측 결과 흡기 다기관에 대한 급속 가열이 필요한 경우 상기 콘트롤러는, 상기 제1 삼방 밸브를 바이패스 라인 측으로 개방하고, 상기 온도제어용 순환 펌프의 작동을 온(ON)시키며, 상기 제2 삼방 밸브를 리저브 탱크 측으로 개방시키는 제어를 실행할 수 있다.

이와는 다르게, 응축수 생성 예측 결과 흡기 다기관에 대한 미세 온도 상승이 필요한 경우 상기 콘트롤러는, 상기 제1 삼방 밸브를 서브 라디에이터 측으로 개방하고, 상기 온도제어용 순환 펌프의 작동을 온(ON)시키며, 상기 제2 삼방 밸브를 리저브 탱크 측으로 개방시키는 제어를 실행할 수 있다.

또한, 운전 상황에 따라 흡기 다기관에 대한 온도 하강 제어가 필요한 경우 상기 콘트롤러는, 응축수 생성 예측 결과에 상관 없이 상기 제1 삼방 밸브를 닫고(Close), 상기 온도제어용 순환 펌프의 작동을 온(ON)시키며, 상기 제2 삼방 밸브를 제2 라디에이터 측으로 개방시키는 제어를 실행할 수 있다.

또한, 배기가스 환류시스템의 구동이 제한되는 온도 구간에서의 상기 콘트롤러는, 상기 제1 삼방 밸브를 닫고(Close), 상기 온도제어용 순환 펌프의 작동을 온(ON)시키며, 상기 제2 삼방 밸브를 리저브 탱크 측으로 개방시키는 제어를 실행할 수 있다.

그리고, 본 발명의 일 측면에서 센서들로부터 획득되는 상기 응축수 생성 예측에 필요한 정보는, 흡입공기(Fresh air)의 상대습도와 유량, 온도, 환류 배기가스(EGR gas)의 유량과 온도, 그리고 합류부인 흡기 다기관의 내부 온도 및 압력에 관한 정보 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 적용된 상기 콘트롤러는 바람직하게, 상기 센서들로부터 응축수 생성 예측에 필요한 정보를 획득하는 정보 수집부, 상기 응축수 생성 예측에 필요한 정보를 활용하여 흡기 다기관 내 응축수의 생성을 예측하는 응축수 생성 예측부, 상기 응축수 생성 예측부에 의한 응축수 생성 예측 결과에 따라 응축수가 생성될 것으로 예상되는 경우, 응축수의 생성을 방지할 수 있는 목표 온도를 설정하는 목표 온도 설정부, 설정된 목표 온도에 상응하는 전류 제어 값을 결정하고, 결정된 전류 제어 값으로 상기 냉각수 제어밸브를 통제하여 흡기 다기관 및 흡기 다기관 내부 공간에 대한 온도 제어를 수행하는 온도 제어부를 포함할 수 있다.

이때 상기 응축수 생성 예측부는, 상기 응축수 생성 예측에 필요한 정보를 흡기 다기관의 온도 변화에 따른 포화수증기압의 변화를 데이터 형태로 저장한 포화수증기 맵의 정보와 비교하여 응축수의 생성을 예측할 수 있다.

상기 응축수 생성 예측부는 바람직하게, 상기 응축수 생성 예측에 필요한 정보로부터 혼합기체(흡입공기+배기가스)의 수증기압을 산출하고, 산출된 수증기압을 흡기 다기관의 온도에 따라 상기 포화수증기 맵에 의해 결정되는 흡기 다기관 내부의 포화수증기압과 비교하여 응축수의 생성을 예측할 수 있다.

좀 더 구체적으로는, 상기 혼합기체의 수증기압이 상기 포화수증기 맵에 의해 결정되는 흡기 다기관 내부의 포화수증기압을 초과하면 응축수가 생성되는 것으로 예측할 수 있다.

그리고 상기 목표 온도 설정부는, 흡입공기(Fresh air)와 환류 배기가스(EGR gas) 사이의 온도 편차와 흡기 다기관의 압력 값을 기초로 시뮬레이션 또는 반복 실험을 통해 도출된 응축수 미생성 온도 데이터를 이용하여 목표 온도를 설정할 수 있다.

과제의 해결 수단으로서 본 발명의 다른 측면에 따르면,

배기가스 환류시스템(EGR system)이 적용된 내연기관의 흡기 다기관 내부에서 환류 배기가스(EGR gas)와 연소용 흡입공기(Fresh air) 사이의 온도 차이로 인한 응축수 생성을 방지하기 위한 방법으로서,

배기가스 환류라인(EGR line) 및 흡기라인(Intake line)에 각각 설치되는 센서들로부터 응축수 생성 예측에 필요한 정보를 획득하는 정보 수집 단계;

상기 응축수 생성 예측에 필요한 정보를 활용하여 흡기 다기관 내 응축수의 생성을 예측하는 응축수 생성 예측 단계;

응축수 생성 예측 결과에 따라 응축수가 생성될 것으로 예상되는 경우, 응축수의 생성을 방지할 수 있는 목표 온도를 설정하는 목표 온도 설정 단계;

설정된 목표 온도에 대응되는 제어 모드를 선택하고 선택된 제어 모드에 맞춰 냉각수 제어밸브와 온도제어용 순환 펌프의 구동을 통제하여 흡기 다기관의 온도를 제어하는 온도 제어 단계;를 포함하는 배기가스 환류시스템용 흡기 다기관의 온도 제어 방법을 제공한다.

여기서, 센서들로부터 획득되는 상기 응축수 생성 예측에 필요한 정보는, 흡입공기(Fresh air)의 상대습도와 유량, 온도, 환류 배기가스(EGR gas)의 유량과 온도, 그리고 합류부인 흡기 다기관의 내부 온도 및 압력에 관한 정보 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있다.

또한 상기 응축수 생성 예측 단계에서는, 상기 응축수 생성 예측에 필요한 정보를 흡기 다기관의 온도 변화에 따른 포화수증기압의 변화를 데이터 형태로 저장한 포화수증기 맵의 정보와 비교하여 응축수의 생성을 예측할 수 있다.

바람직하게는, 상기 응축수 생성 예측에 필요한 정보로부터 혼합기체(흡입공기+배기가스)의 수증기압을 산출하고, 산출된 수증기압을 흡기 다기관의 온도에 따라 상기 포화수증기 맵에 의해 결정되는 흡기 다기관 내부의 포화수증기압과 비교하여 응축수의 생성을 예측할 수 있다.

또한 상기 목표 온도 설정 단계에서는, 흡입공기(Fresh air)와 환류 배기가스(EGR gas) 사이의 온도 편차와 흡기 다기관의 압력 값을 기초로 시뮬레이션 또는 반복 실험을 통해 도출된 응축수 미생성 온도 데이터를 이용하여 목표 온도를 설정할 수 있다.

본 발명에 따른 배기가스 환류시스템용 흡기 다기관의 온도 제어 장치 및 방법에 의하면, 소정 온도로 예열된 냉각수를 이용하여 흡기 다기관의 온도를 제어함으로써 저온 환경에서의 흡기 다기관 내 응축수 생성을 방지할 수 있으며, 이에 따라 EGR 시스템 구동 시 응축수로 인한 문제, 예를 들어 응축수의 동결(Freezing)로 엔진에 치명적 손상을 가하는 문제를 해소할 수 있다.

또한 본 발명의 실시 예에 따르면, 응축수 생성 예측에 필요한 정보를 토대로 냉각수의 유량과 흐름을 제어하여 흡기 다기관 내 온도를 제어함으로써, 외기온도 환경에 맞는 최적의 흡기 다기관 온도 제어가 가능하며, 이에 따라 EGR 시스템(배기가스 환류시스템)의 실사용 구간, 즉 사용 범위를 확장시킬 수 있어 시스템의 활용성을 극대화시킬 수 있다.

도 1은 디젤 차량에 적용되는 종래 일반적인 EGR 시스템의 개략 구성도.
도 2는 본 발명의 일 측면에 따른 배기가스 환류시스템용 흡기 다기관의 온도 제어 장치의 개념도.
도 3은 도 2의 온도 제어 장치의 구성을 좀 더 구체화한 장치 구성도.
도 4는 본 발명의 다른 측면에 따른 흡기 다기관의 온도 제어 방법을 구현하기 위해 적용되는 개략적인 제어 순서도.
도 5는 본 발명의 다른 측면에 따른 흡기 다기관의 온도 제어 방법을 구현하기 위해 적용되는 개략적인 제어 순서도.
도 6은 본 발명의 다른 측면에 따른 흡기 다기관의 온도 제어 방법을 구현하기 위해 적용되는 구체적인 제어 알고리즘을 포함하는 흐름도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명을 설명함에 있어 이하 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

또한, 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

더하여, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일도면 참조부호를 부여하기로 하며 동일 구성에 대한 중복된 설명은 생략하기로 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명의 일 측면에 따른 배기가스 환류시스템용 흡기 다기관의 온도 제어 장치의 개념도이며, 도 3은 도 2의 온도 제어 장치의 구성을 좀 더 구체화한 장치 구성도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 측면에 따른 배기가스 환류시스템용 흡기 다기관(50)의 온도 제어 장치는, 배기가스 환류시스템(이하, 'EGR 시스템이라 함, 30)이 적용된 내연기관의 흡기 다기관(50) 내부에 환류 배기가스(EGR gas)와 연소용 흡입공기(Fresh air) 사이의 온도 차이로 인하여 응축수가 생성되는 것을 방지하기 위한 장치로서, 흡기 다기관(50)에 설치되는 냉각수 자켓(14)을 포함한다.

냉각수 자켓(14)은 흡기 다기관(50)의 표면 일부 또는 전체를 감싸도록 설치될 수 있다. 냉각수 자켓(14)은 워터 펌프(P1)를 포함하는 냉각수 라인에 냉각수 순환 가능하게 연결되는 열교환 장치로서, 상기 워터 펌프(P1)의 구동에 따라 냉각수 라인을 강제 순환하는 냉각수가 상기 흡기 다기관(50) 측을 통과하면서 열교환 작용을 하여 상기 흡기 다기관(50)의 온도를 변화시킬 수 있도록 기능한다.

냉각수 자켓(14)의 입구 및 출구 측의 냉각수 라인에는 전기신호로 절환 상태가 제어되는 전자식 냉각수 제어밸브(10, 16)가 설치된다. 냉각수 제어밸브(10, 16)는 콘트롤러(20)의 통제를 받아 냉각수 자켓(14)의 공수 측(냉각수 공급 측)과 환수 측(냉각수 배출 측)에서의 냉각수의 흐름 및 순환 방향을 제어함으로써 흡기 다기관(50)의 온도가 운전 상황에 맞춰 최적의 온도를 유지하도록 한다.

냉각수 제어밸브(10, 16)는 앞서 언급했듯이 콘트롤러(20)의 통제를 받아 절환된다. 콘트롤러(20)는 배기가스 환류라인(EGR line, 32) 및 흡기라인(Intake line, 52)에 각각 설치되는 센서들(41~43)을 포함하는 센싱부(40)로부터 획득된 정보를 활용하여 환류 배기가스와 흡입공기가 합류하는 흡기 다기관(50) 내 응축수 생성을 예측하며, 응축수 생성 예측 결과에 따라 냉각수 제어밸브(10, 16)를 통제하여 흡기 다기관(50)의 온도를 제어한다.

본 발명의 일 측면에 따른 배기가스 환류시스템용 흡기 다기관(50)의 온도 제어 장치는 또한, 워터 펌프(P1)와 상기 냉각수 자켓(14)을 연결하는 냉각수 공수 라인(L1)에 구비되는 서브 라디에이터(12)와, 냉각수 자켓(14)과 차량의 리저브 탱크(17)를 연결하는 냉각수 환수 라인(L2)으로부터 분기되고 상기 냉각수 자켓(14)의 입구 측에서 상기 냉각수 공수 라인(L1)에 연결되는 냉각수 재순환 라인(L3)을 포함한다.

본 발명의 배기가스 환류시스템용 흡기 다기관(50)의 온도 제어 장치는 또한, 서브 라디에이터(12)의 입구 측과 출구 측의 상기 냉각수 공수 라인(L1)을 연결하도록 구비되는 바이패스 라인(11) 및 상기 냉각수 자켓(14)과 상기 리저브 탱크(17)를 연결하는 냉각수 환수 라인(L2)에 구비되며 상기 응축수 생성 예측 결과에 따라 상기 콘트롤러(20)의 통제를 받아 구동되는 온도제어용 순환 펌프(P2)를 더 포함한다.

콘트롤러(20)의 통제를 받는 상기 전자식 냉각수 제어밸브(10, 16)는 구체적으로, 제1 삼방 밸브(1^st 3way valve, 10)와 제2 삼방 밸브(2^nd 3way valve, 16)일 수 있다. 제1 삼방 밸브(10)는 상기 냉각수 공수 라인(L1)으로부터 바이패스 라인(11)이 분기되는 지점에 설치되어 냉각수 흐름의 방향을 제어하며, 제2 삼방 밸브(16)는 냉각수 환수 라인(L2)으로부터 냉각수 재순환 라인(L3)이 분기되는 지점에 설치되어 냉각수 흐름을 제어한다.

도 4는 제어 모드 별 콘트롤러에 의한 제1 삼방 밸브와 제2 삼방 밸브의 절환 및 온도제어용 순환 펌프의 구동여부, 그리고 각각의 제어 상황 별 작동 상태를 간단하게 요약 정리한 장치 구동 테이블이다.

도 4를 참조하면, 센싱부(40)로부터 제공받은 정보로부터 응축수 생성을 예측한 결과, 흡기 다기관(50)을 급속 가열하여 응축수 생성을 사전에 방지할 필요가 있는 것으로 판단된 경우 상기 콘트롤러(20)는, 제1 삼방 밸브(10)를 바이패스 라인(11) 측으로 개방하고, 상기 온도제어용 순환 펌프(P2)의 작동을 온(ON)시키며, 상기 제2 삼방 밸브(16)를 리저브 탱크(17) 측으로 개방시키는 제어 모드를 실행한다.

이럴 경우, 워터 펌프(P1)-냉각수 공수 라인(L1)-바이패스 라인(11)-냉각수 자켓(14)-냉각수 환수 라인(L2)-온도제어용 순환 펌프(P2)-리저브 탱크(17)로 이어지는 냉각수 순환 라인이 구축되며, 엔진을 경유하면서 온도 상승된 고온의 냉각수가 그 순환 라인을 따라 이동하면서 상기 냉각수 자켓(14)에서 흡기 다기관(50)과 열교환 작용을 함으로써 흡기 다기관(50)을 가열시키게 된다.

이와는 다르게, 센싱부(40)로부터 제공받은 정보로부터 응축수 생성을 예측한 결과, 흡기 다기관(50)에 대한 미세 온도 상승이 필요한 것으로 판단된 경우에는, 상기 제1 삼방 밸브(10)를 서브 라디에이터(12) 측으로 개방하고, 상기 온도제어용 순환 펌프(P2)의 작동을 온(ON)시키며, 상기 제2 삼방 밸브(16)를 리저브 탱크(17) 측으로 개방시키는 제어가 상기 콘트롤러(20)에 의해 수행될 수 있다.

이 경우에는, 워터 펌프(P1)-냉각수 공수 라인(L1)-서브 라디에이터(12)-냉각수 자켓(14)-냉각수 환수 라인(L2)-온도제어용 순환 펌프(P2)-리저브 탱크(17)로 이어지는 냉각수 순환 라인이 구축되며, 이때 서브 라디에이터(12)를 거치면서 2차 냉각된 냉각수(급속 가열에 비해 온도가 낮아진 냉각수)가 그 순환 라인을 따라 이동하면서 상기 냉각수 자켓(14)에서 흡기 다기관(50)에 열 에너지를 공급하게 된다.

한편, 운전 상황에 따라 흡기 다기관(50)에 대한 온도 하강 제어가 필요한 경우가 있다. 차량 발진 상황에서 토크 우선 제어가 필요한 상황이 그러한 경우이다. 이 경우 콘트롤러(20)는, 응축수 생성 예측 결과에 상관 없이 제1 삼방 밸브(10)를 닫고(Close), 온도제어용 순환 펌프(P2)의 작동을 온(ON)시키며, 제2 삼방 밸브(16)를 서브 라디에이터(12) 측으로 개방시키는 제어 모드를 실행한다.

이 경우에는, 냉각수 재순환 라인(L3)-서브 라디에이터(12)-냉각수 자켓(14)-냉각수 환수 라인(L2)-온도제어용 순환 펌프(P2)-냉각수 재순환 라인(L3)으로 이어지는 냉각수 순환 라인이 구축되며, 이때 냉각수는 해당 순환 라인을 따라 순환하면서 서브 라디에이터(12)에서 열을 계속적으로 방출하기 때문에 상기 냉각수 자켓(14)에서는 반대로 냉각 작용이 일어나 흡기 다기관(50)의 온도를 떨어뜨리게 된다.

다른 한편, 응축수 생성을 방지할 수 있는 온도 구간을 벗어난 예외 구간, 예컨대 냉간시동과 같이 배기가스 환류시스템의 구동이 제한되는 온도 구간에서는 온도 제어 자체가 불필요하다. 이 경우 콘트롤러(20)는, 제1 삼방 밸브(10)를 닫고(Close), 상기 온도제어용 순환 펌프(P2)의 작동을 온(ON)시키며, 상기 제2 삼방 밸브(16)가 리저브 탱크(17) 측으로 개방되도록 제어한다.

이때에는, 상기 온도제어용 순환 펌프(P2)의 펌핑 작용에 의하여, 냉각수의 유동을 기준으로 상기 제2 삼방 밸브(16) 전방에 위치한 구성요소(바이패스라인, 서브 라디에이터(12), 냉각수 자켓(14), 냉각수 환수 라인(L2))에 대한 냉각수 추출 작업이 진행됨으로써, 동절기 잔류 냉각수 동결(Freezing)에 따른 동파 사고와 같은 치명적인 부품 손상이 예방될 수 있다.

도 3을 다시 참조하면, 장치를 총괄 제어하는 상기 콘트롤러(20)는 바람직하게, 상기 센싱부(40)로부터 응축수 생성 예측에 필요한 정보를 획득하는 정보 수집부(22)를 포함한다. 응축수 생성 예측에 필요한 정보는, 흡입공기의 상대습도와 유량, 온도, 환류 배기가스의 유량과 온도, 합류부인 흡기 다기관(50)의 내부 온도와 압력에 관한 정보 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있다.

정보 수집부(22)에 의한 상기 응축수 생성 예측에 필요한 정보는 응축수 생성 예측부(24)에 제공된다. 그리고 응축수 생성 예측부(24)는 제공받은 정보를 활용하여 흡기 다기관(50) 내 응축수의 생성을 예측한다. 바람직하게는, 제공받은 정보를 기록장치에 저장된 포화수증기 맵의 정보와 비교하여 응축수의 생성을 예측한다.

응축수 생성 예측부(24)는, 정보 수집부(22)로부터 제공받은 상기 응축수 생성 예측에 필요한 정보로부터 흡기 다기관(50) 내에서의 혼합기체(흡입공기+환류 배기가스)의 수증기압을 산출하고, 산출된 수증기압을 흡기 다기관(50)의 온도 정보에 따라 상기 포화수증기 맵에 의해 결정되는 흡기 다기관(50) 내부의 포화수증기압과 비교하여 응축수의 생성을 예측할 수 있다.

좀 더 구체적으로는, 상기 제공받은 정보로부터 산출된 혼합기체의 수증기압이 포화수증기 맵에 의해 결정되는 흡기 다기관(50) 내부의 포화수증기압을 초과하면 응축수가 생성되는 것으로 예측할 수 있다. 흡기 다기관(50) 내에서의 혼합기체의 수증기압이 흡기 다기관(50) 내부의 포화수증기압을 초과하면 수증기 포화상태가 되어 응결작용(응축수 생성)이 일어나기 때문이다.

포화수증기 맵은 바람직하게, 흡기 다기관(50)의 온도 변화에 따른 포화수증기압의 변화를 데이터 형태로 저장한 맵일 수 있다. 구체적으로는, 동일하게 모사된 실험 조건에서의 반복된 실험 또는 사전 시뮬레이션을 통해 흡기 다기관(50) 내 온도 구간별 포화수증기압의 평균 값을 도출하고, 도출된 결과물들을 온도에 대해 테이블 형태로 데이터화한 것일 수 있다.

응축수 생성 예측부(24)에 의한 응축수 생성 예측 결과는 목표 온도 설정부(26)에 제공된다. 목표 온도 설정부(26)는 응축수 생성 예측 결과에 기초하여 흡기 다기관(50)에 대한 목표 온도를 설정한다. 구체적으로, 응축수 생성 예측 결과 흡기 다기관 내에서의 혼합기체의 수증기압이 흡기 다기관 내 포화수증기압을 초과하면, 응축수의 생성을 방지할 수 있는 목표 온도를 설정한다.

목표 온도 설정부(26)는 현재 흡입공기(Fresh air)와 환류 배기가스(EGR gas) 사이의 온도 편차와 흡기 다기관(50)의 현재 압력 값에 기초하여 응축수 생성을 방지할 수 있는 최소한의 온도로 목표 온도를 설정한다. 목표 온도 설정에는 상기 온도 편차와 압력 값을 변수로 하여 반복 실험이나 사전 시뮬레이션을 통해 도출된 결과물인 응축수 미생성 온도 데이터를 활용하는 방법이 고려될 수 있다.

예를 들어, 목표 온도 설정부(26)는 현재의 혼합기체 온도와 흡기 다기관(50)의 현재 압력 값을 가지고 상기 응축수 미생성 온도 데이터로부터 현재 흡기 다기관(50)의 포화수증기압을 현재 혼합기체의 수증기압보다 높여 응결작용이 일어나지 않도록 하는 온도 최저 값을 찾아내고, 찾아낸 온도 정보(응축수 미생성 최저 온도 값)를 후술하는 온도 제어부(28)에 제공할 수 있다.

물론, 맵 형태의 정보를 활용하는 방안 외에도, 반복실험이나 시뮬레이션을 통해 획득된 데이터를 활용하여 흡입공기와 환류 배기가스 각각의 유량과 온도 편차, 흡기 다기관의 압력 값과 포화 수증기압 사이의 소정의 관계식을 도출하고, 그 도출된 관계식을 이용하여 수증기압과 포화 수증기압이 구해지면 자동으로 목표 온도를 연산 출력하는 프로그램을 이용하는 방안을 비롯해 실용적으로 도출 가능한 모든 방법이 고려될 수 있다.

목표 온도 설정부(26)에 의해 설정된 목표 온도 정보는 온도 제어부(28)에 전달된다. 온도 제어부(28)는 위와 같은 과정을 통해 설정된 목표 온도에 대응하는 제어 모드를 결정한다. 그리고 그 결정된 제어 모드에 맞춰 전술한 제1, 제2 삼방 밸브의 절환 상태 및 온도제어용 순환 펌프의 구동을 제어하여 흡기 다기관(50) 및 흡기 다기관(50) 내부 공간의 온도를 제어한다.

여기서, 응축수 생성 여부 또는 목표 온도에 따라 온도 제어부(28)에 의해 결정되는 상기 제어 모드에는, 제1, 제2 삼방 밸브의 절환 상태 및 온도제어용 순환 펌프의 구동 여부에 관한 정보가 포함될 수 있다. 경우에 따라서는, 목표 온도 별 밸브의 절환 상태 유지 시간과 온도제어용 순환 펌프의 구동시간 등에 관한 제어 값이 포함될 수 있다.

이하, 전술한 일 측면에 따른 배기가스 환류시스템용 흡기 다기관의 온도 제어 장치에 의해 행해지는 온도 제어 과정을 흐름도를 참조하여 살펴보기로 한다.

도 5와 도 6은 각각 본 발명의 다른 측면에 따른 흡기 다기관의 온도 제어 방법을 구현하기 위해 적용되는 개략적인 제어 순서도 및 구체적인 제어 알고리즘을 포함하는 흐름도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 흡기 다기관의 온도 제어 방법은, 응축수 생성 예측에 필요한 정보를 수집하는 정보 수집 단계(S100), 수집된 정보로부터 응축수의 생성을 예측하는 응축수 생성 예측 단계(S200), 응축수 생성에 결과로부터 목표 온도를 설정하는 목표 온도 설정 단계(S300) 및 최종 흡기 다기관에 대한 온도 제어 단계(S400) 등 크게 총 4개의 단계로 구분될 수 있다.

먼저, 현재 외기의 온도가 응축수 생성을 방지할 수 있는 온도 구간에 속하는지를 판단한다(S50). 다른 표현으로는, 현재 외기의 온도가 EGR 시스템을 구동시키는 데에 적합한 온도 구간에 있는지를 먼저 판단한다. 외기의 온도가 너무 낮으면, 흡기 다기관에 대한 온도 제어에 의하더라도 응축수 생성을 효과적으로 억제할 수 없기 때문이다.

외기 온도 판단 결과, 응축수 생성을 방지할 수 있는 온도 구간인 것으로 판단되면 다음 프로세스를 진행한다. 구체적으로는, 외기 온도 판단 결과 현재의 외기 온도가 응축수 생성을 방지할 수 있는 온도 구간에 속하는 것으로 판단되면 정보 수집 단계(S100)로 넘어 간다.

정보 수집 단계(S100)에서는 흡기라인 및 환류라인 상의 상기 센서들로부터 응축수 생성 예측에 필요한 정보를 획득한다. 응축수 생성 예측에 필요한 정보는 앞서도 언급했듯이, 흡입공기의 상대습도와 유량, 온도, 환류 배기가스의 유량과 온도, 합류부인 흡기 다기관의 내부 온도와 압력에 관한 정보 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있다.

정보 수집 단계(S100)에서 수집된 상기 응축수 생성 예측에 필요한 정보는 응축수 생성 단계(S200)에서 응축수 생성 예측에 활용된다. 응축수 생성 예측 단계(S200)에서는 응축수 생성 예측에 필요한 정보로부터 흡기 다기관 내 응축수의 생성을 예측한다. 바람직하게는, 제공받은 정보를 기록장치에 기 저장된 포화수증기 맵의 정보와 비교하여 응축수의 생성을 예측한다.

응축수 생성 예측부 단계(S200)에서는 구체적으로, 상기 응축수 생성 예측에 필요한 정보로부터 흡기 다기관 내에서의 혼합기체(흡입공기+환류 배기가스)의 수증기압을 산출하고, 산출된 수증기압을 흡기 다기관의 온도 정보에 따라 상기 포화수증기 맵에 의해 결정되는 흡기 다기관 내부의 포화수증기압과 비교하여 응축수의 생성을 예측할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제공받은 정보로부터 산출된 혼합기체의 수증기압이 포화수증기 맵에 의해 결정되는 흡기 다기관 내부의 포화수증기압을 초과하면 응축수가 생성되는 것으로 예측할 수 있다. 흡기 다기관 내에서의 혼합기체의 수증기압이 흡기 다기관 내부의 포화수증기압을 초과하면 수증기 포화상태가 되어 응결작용(응축수 생성)이 일어나기 때문이다.

응축수 생성 예측 결과(S210), 응축수가 생성될 것으로 예측되면 다음 단계인 목표 온도 설정 단계(S300)로 넘어간다. 목표 온도 설정 단계(S300)에서는 응축수 생성 예측 결과에 기초하여 흡기 다기관에 대한 목표 온도를 설정한다. 구체적으로는, 응축수 생성 예측 결과 목표 응축수가 생성될 것으로 예상되는 경우, 상기 응축수의 생성을 방지할 수 있는 목표 온도를 설정한다.

목표 온도 설정 단계(S300)에서는 현재 흡입공기(Fresh air)와 환류 배기가스(EGR gas) 사이의 온도 편차와 흡기 다기관의 현재 압력 값에 기초하여 응축수 생성을 방지할 수 있는 온도 값 중 최소 값을 목표 온도로 설정하는 알고리즘이 사용될 수 있다. 목표 온도 설정에는 온도 편차와 압력 값을 변수로 하는 반복 실험이나 시뮬레이션을 통해 도출된 결과물인 응축수 미생성 온도 데이터를 활용하는 방법이 고려될 수 있다.

예를 들어, 현재의 혼합기체 온도와 흡기 다기관의 현재 압력 값을 가지고 상기 응축수 미생성 온도 데이터로부터 현재 흡기 다기관의 포화수증기압을 현재 혼합기체의 수증기압보다 높여 응결작용이 일어나지 않도록 하는 온도 값 중 최저 값을 찾아내고, 찾아낸 온도 정보(응축수 미생성 최저 온도 값)가 후술하는 온도 제어단계에서 활용되도록 제공할 수 있다.

목표 온도 설정 단계(S300)에서 설정된 목표 온도 정보는 온도 제어 단계(S400)에서 온도 제어에 중요한 정보로 활용된다. 온도 제어 단계(S400)에서는 목표 온도에 맞는 제어 모드를 결정한다. 그리고 그 결정된 제어 모드에 맞춰 전술한 제1, 제2 삼방 밸브의 절환 상태 및 온도제어용 순환 펌프의 구동을 제어하여 흡기 다기관(50) 및 흡기 다기관(50) 내부 공간의 온도를 제어한다.

목표 온도에 따라 온도 제어 단계(S400)에 의해 결정되는 제어 모드에는, 제1, 제2 삼방 밸브의 절환 상태 및 온도제어용 순환 펌프의 구동 여부에 관한 정보가 포함될 수 있다. 경우에 따라서는, 목표 온도 별 밸브의 절환 상태 유지 시간과 온도제어용 순환 펌프의 구동시간 등에 관한 제어 값도 함께 포함될 수 있다.

예를 들어, 현재 흡기 다기관의 온도(T1)에 대하여 설정 목표 온도(T2)가 T3(T3=T2 - T1)만큼 높다고 가정할 때, T3가 대략 2℃ 미만의 미소 값인 경우 제어부는 미세 상승 모드를 선택하고(도 4 참조), 선택된 제어 모드에 맞춰 냉각수 순환 경로를 형성시키는 제어를 실행하며, T3가 대략 2℃ 이상인 경우 급속 상승 모드를 선택하고 선택된 제어 모드에 맞춰 밸브의 절환 상태와 순환 펌프의 구동을 통제한다.

다음, 냉각수를 이용한 흡기 다기관에 대한 온도 제어로 흡기 다기관이 목표 온도에 도달했는지를 센서(예컨대, 흡기 다기관에 설치되는 온도감시센서)로부터 피드백되는 정보를 가지고 판단하며(S410), 목표 온도에 도달한 것으로 판단되면 흡기 다기관에 대한 온도 제어 프로세스를 종료하고, 그렇지 않은 경우 계속해서 냉각수를 순환시켜 흡기 다기관의 온도를 제어한다.

한편, 온도 제어가 불필요한 온도 구간, 즉 응축수 생성을 방지할 수 있는 온도 구간을 벗어난 예외 구간, 예컨대 냉간시동과 같이 배기가스 환류시스템의 구동이 제한되는 온도 구간에서는, 도 4의 온도 미제어 모드를 선택하여 냉각수 자켓 및 그 전후 라인에 대한 냉각수 추출 작업을 수행함으로써, 잔류 냉각수 동결(Freezing)에 따른 동파 사고가 예방될 수 있도록 한다.

다른 한편, 도 5 및 도 6에 도시하지는 않았으나 운전 상황에 따라 흡기 다기관에 대한 온도 하강 제어가 필요한 경우가 있다. 차량 발진 상황에서 토크 우선 제어가 필요한 상황으로서, 이 경우 콘트롤러는 도 4의 미세 하강 모드를 선택하고 선택된 제어 모드에 맞춰 밸브와 온도제어용 순환 펌프를 제어함으로써 흡기 다기관의 온도를 하강시키게 된다.

이상에서 살펴본 본 발명의 실시 예에 따르면, 냉각수를 이용한 흡기 다기관의 온도 제어를 통해 저온 환경에서의 흡기 다기관 내 응축수 생성을 방지할 수 있다. 이에 따라 EGR 시스템 구동 시 응축수로 인한 문제, 예를 들어 응축수의 동결(Freezing)로 인해 엔진에 치명적 손상이 가해지는 문제를 확실하게 예방할 수 있다.

또한, 냉각수를 이용한 흡기 다기관의 온도 제어에 의하여 저온 환경에서도 외기온도에 크게 구애됨이 없이 EGR 시스템을 사용할 수 있도록 하는 효과가 있다. 즉 외기온도에 따라 제한적으로 사용되던 EGR 시스템(배기가스 환류시스템)의 사용 범위를 확장시킬 수 있으며, 이를 통해 연비 향상 효과도 기대할 수 있다.

이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10 : 제1 삼방 밸브 11 : 바이패스 라인
12 : 서브 라디에이터 14 : 냉각수 자켓
16 : 제2 삼방 밸브 17 : 리저브 탱크
18 : 메인 라디에이터 20 : 콘트롤러
22 : 정보 수집부 24 : 응축수 생성 판단부
26 : 목표 온도 설정부 28 : 온도 제어부
30 : EGR 시스템 32 : 환류라인
40 : 센싱부 50 : 흡기 다기관
52 : 흡기라인 L1 : 냉각수 공수 라인
L2 : 냉각수 환수 라인 L3 : 냉각수 재순환 라인
P1 : 워터 펌프 P2 : 온도제어용 순환 펌프

Claims

배기가스 환류시스템(EGR system)이 적용된 내연기관의 흡기 다기관 내부에서 환류 배기가스(EGR gas)와 연소용 흡입공기(Fresh air) 사이의 온도 차이로 인한 응축수 생성을 방지하기 위한 장치로서,
배기가스 환류라인(EGR line) 및 흡기라인(Intake line)에 각각 설치되는 센서들로 구성된 센싱부;
워터 펌프를 포함하는 냉각수 라인에 냉각수 순환 가능하게 연결되며, 흡기 다기관의 표면 일부 또는 전체를 감싸도록 설치되는 냉각수 자켓;
상기 냉각수 자켓의 출구 측과 입구 측에 하나씩 설치되어 냉각수의 흐름 및 순환 방향을 제어하는 전자식 냉각수 제어밸브;
상기 센싱부의 센서들로부터 획득된 정보로부터 흡기 다기관 내 응축수의 생성을 예측하고, 응축수 생성 예측 결과에 따라 제어 모드를 선택하고 선택된 제어 모드에 맞춰 냉각수 제어밸브를 통제하여 흡기 다기관의 온도를 제어하는 콘트롤러;
상기 워터 펌프와 냉각수 자켓을 연결하는 냉각수 공수 라인에 구비되는 서브 라디에이터;
상기 냉각수 자켓과 차량의 리저브 탱크를 연결하는 냉각수 환수 라인으로부터 분기되고, 상기 냉각수 자켓의 입구 측에서 상기 냉각수 공수 라인에 연결되는 냉각수 재순환 라인;
상기 서브 라디에이터의 입구 측과 출구 측의 상기 냉각수 공수 라인을 연결하도록 구비되는 바이패스 라인; 및
상기 냉각수 자켓과 상기 리저브 탱크를 연결하는 냉각수 환수 라인에 구비되며, 상기 응축수 생성 예측 결과에 따라 상기 콘트롤러의 통제를 받아 구동되는 온도제어용 순환 펌프;를 포함하는 배기가스 환류시스템용 흡기 다기관의 온도 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 콘트롤러의 통제를 받는 전자식 냉각수 제어밸브는,
상기 냉각수 공수 라인으로부터 바이패스 라인이 분기되는 지점에 설치되어 냉각수 흐름의 방향을 제어하는 제1 삼방 밸브;
상기 냉각수 환수 라인으로부터 냉각수 재순환 라인이 분기되는 지점에 설치되어 냉각수 흐름의 방향을 제어하는 제2 삼방 밸브;로 구성되는 배기가스 환류시스템용 흡기 다기관의 온도 제어 장치.
제 2 항에 있어서,
응축수 생성 예측 결과 흡기 다기관에 대한 급속 가열이 필요한 경우 상기 콘트롤러는, 상기 제1 삼방 밸브를 바이패스 라인 측으로 개방하고, 상기 온도제어용 순환 펌프의 작동을 온(ON)시키며, 상기 제2 삼방 밸브를 리저브 탱크 측으로 개방시키는 배기가스 환류시스템용 흡기 다기관의 온도 제어 장치.
제 2 항에 있어서,
응축수 생성 예측 결과 흡기 다기관에 대한 미세 온도 상승이 필요한 경우 상기 콘트롤러는, 상기 제1 삼방 밸브를 서브 라디에이터 측으로 개방하고, 상기 온도제어용 순환 펌프의 작동을 온(ON)시키며, 상기 제2 삼방 밸브를 리저브 탱크 측으로 개방시키는 배기가스 환류시스템용 흡기 다기관의 온도 제어 장치.
제 2 항에 있어서,
운전 상황에 따라 흡기 다기관에 대한 온도 하강 제어가 필요한 경우 상기 콘트롤러는, 응축수 생성 예측 결과에 상관 없이 상기 제1 삼방 밸브를 닫고(Close), 상기 온도제어용 순환 펌프의 작동을 온(ON)시키며, 상기 제2 삼방 밸브를 제2 라디에이터 측으로 개방시키는 배기가스 환류시스템용 흡기 다기관의 온도 제어 장치.
제 2 항에 있어서,
배기가스 환류시스템의 구동이 제한되는 온도 구간에서의 상기 콘트롤러는, 상기 제1 삼방 밸브를 닫고(Close), 상기 온도제어용 순환 펌프의 작동을 온(ON)시키며, 상기 제2 삼방 밸브를 리저브 탱크 측으로 개방시키는 배기가스 환류시스템용 흡기 다기관의 온도 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
센서들로부터 획득되는 상기 응축수 생성 예측에 필요한 정보는,
흡입공기(Fresh air)의 상대습도와 유량, 온도, 환류 배기가스(EGR gas)의 유량과 온도, 그리고 합류부인 흡기 다기관의 내부 온도 및 압력에 관한 정보 중 일부 또는 전부를 포함하는 배기가스 환류시스템용 흡기 다기관의 온도 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 콘트롤러는,
상기 센서들로부터 응축수 생성 예측에 필요한 정보를 획득하는 정보 수집부;
상기 응축수 생성 예측에 필요한 정보를 활용하여 흡기 다기관 내 응축수의 생성을 예측하는 응축수 생성 예측부;
상기 응축수 생성 예측부에 의한 응축수 생성 예측 결과에 따라 응축수가 생성될 것으로 예상되는 경우, 응축수의 생성을 방지할 수 있는 목표 온도를 설정하는 목표 온도 설정부;
설정된 목표 온도에 상응하는 전류 제어 값을 결정하고, 결정된 전류 제어 값으로 상기 냉각수 제어밸브를 통제하여 흡기 다기관 및 흡기 다기관 내부 공간에 대한 온도 제어를 수행하는 온도 제어부;를 포함하는 배기가스 환류시스템용 흡기 다기관의 온도 제어 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 응축수 생성 예측부는,
상기 응축수 생성 예측에 필요한 정보를 흡기 다기관의 온도 변화에 따른 포화수증기압의 변화를 데이터 형태로 저장한 포화수증기 맵의 정보와 비교하여 응축수의 생성을 예측하는 배기가스 환류시스템용 흡기 다기관의 온도 제어 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 응축수 생성 예측부는,
상기 응축수 생성 예측에 필요한 정보로부터 혼합기체(흡입공기+배기가스)의 수증기압을 산출하고, 산출된 수증기압을 흡기 다기관의 온도에 따라 상기 포화수증기 맵에 의해 결정되는 흡기 다기관 내부의 포화수증기압과 비교하여 응축수의 생성을 예측하는 배기가스 환류시스템용 흡기 다기관의 온도 제어 장치.
제 10 항에 있어서,
상기 혼합기체의 수증기압이 상기 포화수증기 맵에 의해 결정되는 흡기 다기관 내부의 포화수증기압을 초과하면 응축수가 생성되는 것으로 예측하는 배기가스 환류시스템용 흡기 다기관의 온도 제어 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 목표 온도 설정부는,
흡입공기(Fresh air)와 환류 배기가스(EGR gas) 사이의 온도 편차와 흡기 다기관의 압력 값을 기초로 시뮬레이션 또는 반복 실험을 통해 도출된 응축수 미생성 온도 데이터를 이용하여 목표 온도를 설정하는 배기가스 환류시스템용 흡기 다기관의 온도 제어 장치.
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