KR102170325B1 - Integrated Device for power control and driving information monitoring of automobile - Google Patents

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KR102170325B1
KR102170325B1 KR1020190146219A KR20190146219A KR102170325B1 KR 102170325 B1 KR102170325 B1 KR 102170325B1 KR 1020190146219 A KR1020190146219 A KR 1020190146219A KR 20190146219 A KR20190146219 A KR 20190146219A KR 102170325 B1 KR102170325 B1 KR 102170325B1
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Abstract

The present invention provides an integrated device for controlling an air fuel ratio and monitoring driving information, including: a boost sensor value receiving unit that obtains a sensor value from a boost sensor of a turbocharger; a speed sensor value receiving unit that obtains a sensor value from a speed sensor of the turbocharger; a control signal output unit that outputs a control signal to a solenoid valve of the turbocharger; a control unit that controls the boost sensor value receiving unit, the speed sensor value receiving unit, and the control signal output unit, and exchanges data with an in-vehicle ECU and a driving information display device through an in-vehicle communication unit and a remote communication unit; and a storage unit that stores driving information received from the ECU through the in-vehicle communication unit.

Description

자동차 공연비 제어 및 주행정보 모니터링용 통합 장치{Integrated Device for power control and driving information monitoring of automobile} Integrated Device for power control and driving information monitoring of automobile}

본 발명은 자동차에 관한 것으로서 구체적으로는 자동차 엔진 출력 제어와 주행정보 모니터링을 할 수 있는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle, and more particularly, to a device capable of controlling the engine output of the vehicle and monitoring driving information.

차량 출력 증강을 위해서 터보차저 방식이 널리 이용되고 있다. 터보차저는 기본적으로 엔진에 공기를 불어넣어주는 과급기인데, 터보(Turbin)와 슈퍼차저 (Supercharger)의 합성어로서 배기가스의 에너지를 터빈으로 회수하여 압축기로 외부 공기를 압축시켜 압축된 공기를 엔진으로 과급하는 방식이나 장치를 말한다. The turbocharger method is widely used to enhance vehicle output. A turbocharger is a supercharger that basically blows air into the engine.It is a compound word of turbo (turbin) and supercharger.It recovers the energy of the exhaust gas to the turbine and compresses the outside air with a compressor to convert the compressed air into the engine. It refers to a supercharging method or device.

즉, 엔진에서 나온 고온, 고압의 배기가스로 터빈을 돌리고, 터빈이 도는 힘으로 외부에서 유입되는 공기를 압축시켜 엔진으로 공급하는 것이다.In other words, the turbine is turned with the high-temperature and high-pressure exhaust gas from the engine, and the air introduced from the outside is compressed by the rotational force of the turbine and supplied to the engine.

터보차저는 엔진의 기본 한계를 뛰어넘어 체적대비 출력 효율을 높이기 위한 목적을 가지고 있으며, 터보차저가 장착된 엔진은 같은 배기량의 자연흡기방식 엔진보다 더 높은 출력을 낼 수 있고, 다른 과급시스템에 비해 더 작고 가볍기 때문에 엔진 격납실에 쉽게 장착될 수 있다.The turbocharger aims to increase the output efficiency compared to the volume by going beyond the basic limits of the engine, and an engine equipped with a turbocharger can produce a higher output than a naturally aspirated engine of the same displacement, and compared to other supercharge systems. It is smaller and lighter, so it can be easily mounted in the engine compartment.

특히 최근에는, 기가스 저감을 목표로 엔진 다운사이징 경쟁이 치열해지고 있으며, 특히, 터보차저시스템 기술과 관련하여 터보차저의 회전 속도를 바탕으로 압력 제어를 통해 밸브를 개폐하여 터보차저의 과부하를 저감하는 웨이스트게이트 기술이 적용된 가솔린 엔진 차량 모델이 속속 출시되고 있다.In particular, in recent years, competition for engine downsizing is intensifying with the aim of reducing gas gas. In particular, in connection with the turbocharger system technology, the overload of the turbocharger is reduced by opening and closing the valve through pressure control based on the rotational speed of the turbocharger. Gasoline engine vehicle models with wastegate technology are being released one after another.

터보차저는 완성차 업체에서 제조시 차량들에 장착되어 출시되기도 하지만, 애프터 마켓에서 사후에 장착되는 경우도 적지 않으며, 국내에서는 2014년 자동차 튜닝산업 진흥대책에 마련되고 최근 국가 전략 사업 중 하나로 선정된 자동차 개조산업의 활성화와 관련된 정책 계획이 발표되어 더 주목을 받고 있다.Turbochargers are often installed and released on vehicles when manufactured by automakers, but they are often installed after-market in the aftermarket. In Korea, automobiles that were prepared in the 2014 automobile tuning industry promotion plan and were recently selected as one of the national strategic projects A policy plan related to revitalization of the renovation industry has been announced and is attracting more attention.

그런데, 엔진 용량에 비해서 큰 터보차저를 사용하면 최대 출력은 높아지더라도 가속 반응이 감소하게 되고, 엔진에 무리를 주어 내구성을 약화시키게 된다. 특히, 애프터 마켓에서 장착되는 터보차저의 경우 엔진과의 부조화가 일어나는 경우도 많아 결과적으로 엔진 수명 단축, 오염물질의 배출 증가 등의 문제점이 일어날 수 있다.However, if a turbocharger that is larger than the engine capacity is used, the acceleration response decreases even if the maximum output is increased, and the durability of the engine is weakened by putting a strain on the engine. In particular, in the case of a turbocharger installed in the aftermarket, mismatch with the engine often occurs, resulting in problems such as shortening the engine life and increasing the emission of pollutants.

결국, 터보차저를 교체하거나 순정 터보엔진의 출력을 높이고자 터보차저 부스트 압력을 높이는 데 있어 터보엔진의 안정성과 고장 방지를 위해 반드시 적정한 제어가 필요하다.In the end, in order to replace the turbocharger or increase the turbocharger boost pressure in order to increase the output of a genuine turbo engine, proper control is necessary for the stability and failure of the turbo engine.

따라서, 터보차저가 최적의 성능을 발휘할 수 있도록 엔진 연소실의 공연비(공기와 연료의 혼합비)를 맞추어 줄 필요가 있다.Therefore, it is necessary to match the air-fuel ratio (mixing ratio of air and fuel) of the engine combustion chamber so that the turbocharger can exhibit the optimum performance.

또한, 운전자가 차량의 운행 상태를 실시간으로 파악하여 엔진 출력을 적정 수준으로 조절할 수 있도록, 운행 중의 자동차 주행정보(엔진 RPM, 각 부품의 온도, 차량의 위치, 속도, 감가속도 등 차량 내 센서가 수집한 제반 정보)를 용이하게 확인할 수 있도록 하는 것이 좋다.In addition, in-vehicle sensors such as engine RPM, temperature of each part, vehicle position, speed, deceleration speed, etc. during operation are provided so that the driver can grasp the driving status of the vehicle in real time and adjust the engine output to an appropriate level. It is good to make it easy to check the collected information).

본 발명의 목적은 하나의 장치로 터보차저 장착 차량의 엔진 연소실내 공연비 제어와 자동차 주행정보의 용이한 확인이 가능하게 하는 통합 장치를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide an integrated device that enables easy identification of vehicle driving information and air-fuel ratio control in an engine combustion chamber of a turbocharged vehicle with one device.

전술한 과제를 이루기 위하여, 본 발명은 터보차저의 부스트 센서로부터 센서값을 획득하는 부스트 센서값 수신부와, 터보차저의 스피드 센서로부터 센서값을 획득하는 스피드 센서값 수신부와, 터보차저의 솔레노이드 밸브로 제어신호를 출력하는 제어신호 출력부와, 상기 부스트 센서값 수신부, 상기 스피드 센서값 수신부 및 상기 제어신호 출력부를 제어하고, 차량내 통신부 및 원격 통신부를 통하여 차량내 ECU와 주행정보 표시장치와 데이터를 주고받는 제어부와, 상기 제어부가 상기 차량내 통신부를 통하여 상기 ECU로부터 수신한 주행정보를 저장하는 저장부를 포함하는 자동차 공연비 제어 및 주행정보 모니터링용 통합 장치를 제공한다. In order to achieve the above-described problem, the present invention provides a boost sensor value receiving unit that obtains a sensor value from a boost sensor of a turbocharger, a speed sensor value receiving unit that obtains a sensor value from a speed sensor of a turbocharger, and a solenoid valve of the turbocharger. A control signal output unit for outputting a control signal, the boost sensor value receiving unit, the speed sensor value receiving unit and the control signal output unit are controlled, and the in-vehicle ECU and the driving information display device and data are transmitted through the in-vehicle communication unit and the remote communication unit. It provides an integrated device for controlling an air-fuel ratio of a vehicle and monitoring driving information, including a transmitting and receiving control unit and a storage unit in which the control unit stores driving information received from the ECU through the in-vehicle communication unit.

부스트 센서값 수신부는 상기 터보차저의 터보 부스터 압력값을 입력받아서 이를 제어부로 전달하고, 스피드 센서값 수신부는 상기 터보차저의 터빈 휠의 속도를 입력받아 제어부로 전달한다.The boost sensor value receiver receives the turbo booster pressure value of the turbocharger and transmits it to the controller, and the speed sensor value receiver receives the speed of the turbine wheel of the turbocharger and transmits it to the controller.

제어부는, 터보 부스터 압력 및 터빈 휠의 속도 중 적어도 하에 기초하여 엔진 실린더로 유입되는 공기량을 추산하고, 추산 결과에 따라 상기 ECU에게 연료 공급량 조절을 하라는 제어신호를 출력하되, 공연비가 11.7 : 1 내지 12.6 : 1이 유지되도록, 상기 ECU에게 신호를 보내서 ECU로 하여금 엔진에 유입되는 연료량을 조절하도록 한다. The control unit estimates the amount of air introduced into the engine cylinder based on at least one of the turbo booster pressure and the speed of the turbine wheel, and outputs a control signal to adjust the fuel supply amount to the ECU according to the estimation result, but the air-fuel ratio is from 11.7:1 to To keep 12.6: 1, a signal is sent to the ECU to cause the ECU to adjust the amount of fuel entering the engine.

즉, 제어부는 엔진 실린더로 공급되는 공기가 과다하다고 판단하면 ECU에게 연료 유입량을 높이라고 지시하고, 엔진 실린더로 공급되는 공기가 과소하다고 판단하면 ECU에게 연료 유입량을 줄이라고 지시한다. That is, if the control unit determines that the air supplied to the engine cylinder is excessive, it instructs the ECU to increase the fuel inflow amount, and when it determines that the air supplied to the engine cylinder is insufficient, it instructs the ECU to reduce the fuel inflow amount.

주행정보 표시장치는, 차량내 디스플레이장치 및 외부의 스마트 기기 중 어느 하나일 수 있다. The driving information display device may be one of an in-vehicle display device and an external smart device.

하나의 통합형 장치로 터보차저 장착 차량의 엔진 연소실내 공연비 제어 및 자동차 주행정보를 용이하게 확인할 수 있도록 함으로써, 엔진 출력 제어 및 감시에 대한 통합적인 관리가 가능하다. With one integrated device, it is possible to control the air-fuel ratio in the engine combustion chamber of a vehicle equipped with a turbocharger and to easily check vehicle driving information, thereby enabling integrated management of engine output control and monitoring.

또한 자동차에 대한 터보차저의 사후 장착이 용이하고, 터보차저가 장착되어 출시된 차량에도 하나의 장치만으로 엔진 출력제어 및 감시가 매우 용이해지는 효과가 발휘된다. In addition, it is easy to mount a turbocharger on a vehicle after installation, and even in a vehicle released with a turbocharger, engine output control and monitoring are very easy with only one device.

이에 따라, 전문 지식이 없는 일반 운전자도 차량의 성능 관리 및 내구성 관리를 간편하고 쉽게 할 수 있다.Accordingly, even a general driver without specialized knowledge can easily and easily manage the performance and durability of the vehicle.

도 1은 터보차저 시스템의 기본 구성도.
도 2는 본 발명의 기본 기술 사상을 설명하기 위한 개념도.
도 3은 본 발명에 따른 통합장치의 내부 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 통합장치의 제어에 따라 차량내 디스플레이 장치가 주행정보를 표시하는 일례를 도시한 예시도.
도 5는 는 본 발명에 따른 통항장치의 제어에 따라 외부의 스마트 기기가 주행정보를 표시하는 일례를 도시한 예시도.1 is a basic configuration diagram of a turbocharger system.
2 is a conceptual diagram for explaining the basic technical idea of the present invention.
3 is an internal configuration diagram of an integrated device according to the present invention.
4 is an exemplary view showing an example in which the in-vehicle display device displays driving information according to the control of the integrated device according to the present invention.
5 is an exemplary view showing an example in which an external smart device displays driving information according to the control of the passage device according to the present invention.

본 발명의 목적 및 효과는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 본 발명의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. The objects and effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and the objects and effects of the present invention, and technical configurations for achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings.

본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 이하의 각 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것이 아니다. In describing the present invention, when it is determined that detailed descriptions of known functions or configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, detailed descriptions thereof will be omitted. In addition, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms. Each of the following embodiments is provided to complete the disclosure of the present invention and to fully inform the scope of the invention to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, and to limit the scope of the present invention. no.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 또는 "구비"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...장치", "...디바이스", "...부" 또는 "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a part "includes" or "includes" a certain element, it means that other elements may be further included rather than excluding other elements unless otherwise stated. . In addition, terms such as "... unit", "... device", "... device", "... unit" or "... module" described in the specification refer to at least one function or operation. It means a processing unit, which can be implemented in hardware or software or a combination of hardware and software.

한편, 본 발명의 각 실시예에 있어서, 각 구성요소들, 기능 블록들 또는 수단들은 하나 또는 그 이상의 하부 구성요소로 구성될 수 있으며, 각 구성요소들이 수행하는 전기, 전자, 기계적 기능들은 전자회로, 집적회로, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등 공지된 다양한 소자들 또는 기계적 요소들로 구현될 수 있으며, 각각 별개로 구현되거나 2 이상이 하나로 통합되어 구현될 수도 있다.Meanwhile, in each embodiment of the present invention, each component, functional blocks or means may be composed of one or more sub-components, and the electrical, electronic, and mechanical functions performed by each component are electronic circuits. , Integrated circuits, Application Specific Integrated Circuits (ASICs), etc. may be implemented with various known devices or mechanical elements, and may be implemented separately or two or more may be integrated into one.

본 발명에 대한 이해의 증진을 위하여, 우선 도 1을 참조하여 터보차저의 기본 원리 및 동작에 대하여 간략히 살펴본다. In order to improve the understanding of the present invention, first, with reference to FIG. 1, a brief look at the basic principle and operation of the turbocharger.

전술한 바와 같이 터보차저는 엔진에서 배출되는 배기가스를 외부로 방출하지 않고 터보차저의 터빈휠로 공급한다. 도 1에서는 하단에 도시된 관을 통해서 엔진으로부터 터보차저로 배기가스가 유입된다. As described above, the turbocharger supplies the exhaust gas discharged from the engine to the turbine wheel of the turbocharger without emitting to the outside. In FIG. 1, exhaust gas flows from the engine to the turbocharger through the pipe shown at the bottom.

이 배기가스는 고온, 고압으로서 높은 에너지를 가지고 있으므로 이를 이용하여 터보차저의 터빈 휠을 회전시킨다. Since this exhaust gas is high temperature and high pressure, it has high energy and uses it to rotate the turbine wheel of the turbocharger.

그러면 터빈 휠과 연동되는 컴프레서가 외부에서 유입되는 공기를 압축하여 엔진으로 보내는데, 공기가 압축되면서 높은 열이 발생하므로 인터쿨러를 거쳐서 엔진으로 유입된다. Then, the compressor interlocked with the turbine wheel compresses the air introduced from the outside and sends it to the engine. Since high heat is generated as the air is compressed, it is introduced into the engine through the intercooler.

이러한 방식을 취함으로써 터보차저는 자연 흡기되는 경우에 비하여 높은 압력으로 공기를 엔진에 유입시키고 이럼으로써 엔진의 출력을 높인다.By taking this method, the turbocharger introduces air into the engine at a higher pressure than when it is naturally aspirated, thereby increasing the engine output.

하지만, 전술한 바와 같이 배기가스압이나 압축공기압(터보 부스터 압력)이 과도하게 되면, 녹킹 현상이 발생하거나 엔진 반응속도가 늦어지고 수명이 감소되는 등의 문제점이 발생할 수 있다.However, as described above, when the exhaust gas pressure or compressed air pressure (turbo booster pressure) is excessive, problems such as knocking may occur, the engine reaction speed is slowed, and the lifespan may be reduced.

그래서, 본 발명의 기본 사상은, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 엔진 실린더 내부의 공연비를 적정 수준으로 맞추되, 설정한 터보 부스터 압력의 임계치 미만에서는 터보 부스터 압력에 따라 연료 유입을 조절하여 공연비를 적정 수준으로 맞추고, 임계치를 초과할 경우에는 웨이스트 게이트를 개방하여 엔진으로부터의 배기가스압을 낮추어 터보차저의 터빈 회전수를 떨어뜨리는 방식으로 적정 공연비를 유지하고자 하는 것이다.Therefore, the basic idea of the present invention is to adjust the air-fuel ratio inside the engine cylinder to an appropriate level in order to solve this problem, but below the threshold of the set turbo booster pressure, the fuel inflow is adjusted according to the turbo booster pressure to adjust the air-fuel ratio to an appropriate level. If the threshold is exceeded, the waste gate is opened to lower the exhaust gas pressure from the engine, thereby reducing the turbine rotation speed of the turbocharger, thereby maintaining the proper air-fuel ratio.

아울러, 터보 부스터 압력 및/또는 터빈 휠 속도가 과도한 경우 웨스트게이트로 배기가스를 바이패스시켜 부스트 압력을 강제로 낮춰 엔진과 터보차저 시스템을 보호하려는 것이다.In addition, when the turbo booster pressure and/or turbine wheel speed is excessive, the exhaust gas is bypassed to the Westgate to forcibly lower the boost pressure to protect the engine and turbocharger system.

이를 위한 본 발명의 구성에 대하여 도 2 및 3을 참조하여 보다 구체적으로설명한다. The configuration of the present invention for this will be described in more detail with reference to FIGS. 2 and 3.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 기본 사상은 자동차 공연비 제어 및 주행정보 모니터링용 통합 장치(100)에 의하여 구현된다. As shown in Fig. 2, the basic idea of the present invention is implemented by the integrated device 100 for controlling the vehicle air-fuel ratio and monitoring driving information.

터보차저(200)에는 터보 부스터 압력을 센싱하는 부스트 센서(210), 터빈 휠의 속도를 감지하는 스피드 센서(220) 및 웨이스트게이트를 개방하기 위한 솔레노이드 밸브(220)가 설치된다. The turbocharger 200 is provided with a boost sensor 210 for sensing a turbo booster pressure, a speed sensor 220 for sensing the speed of a turbine wheel, and a solenoid valve 220 for opening a wastegate.

본 발명에 따른 통합장치(100)는 부스트 센서(210) 및/또는 스피드 센서(220)로부터 압력과 속도값을 수신하고 이를 토대로 엔진으로 유입되는 공기량을 산출하여, 엔진 실린더로 공급되는 공기가 과다하다고 판단하면 ECU(300)에게 연료 유입량을 높이라고 지시하여 엔진내의 공연비(공기와 연료의 비율)을 적정수준으로 유지한다. The integrated device 100 according to the present invention receives pressure and speed values from the boost sensor 210 and/or the speed sensor 220 and calculates the amount of air introduced into the engine based on this, and the air supplied to the engine cylinder is excessive. If it is determined that, the ECU 300 is instructed to increase the fuel inflow amount to maintain the air-fuel ratio (ratio of air and fuel) in the engine at an appropriate level.

반대로 엔진 실린더로 공급되는 공기가 과소하다고 판단하면 ECU(300)에게 연료 유입량을 줄이라고 지시하여 엔진내의 공연비(공기와 연료의 비율)을 적정수준으로 유지한다.On the contrary, when it is determined that the air supplied to the engine cylinder is insufficient, the ECU 300 is instructed to reduce the amount of fuel inflow to maintain the air-fuel ratio (the ratio of air and fuel) in the engine at an appropriate level.

본 발명에 따른 통합장치(100)는 엔진내 공연비를 11.7 : 1 내지 12.6 : 1로 유지시킨다. The integrated device 100 according to the present invention maintains the air-fuel ratio in the engine at 11.7:1 to 12.6:1.

위 수치의 의미에 대해서 상술한다. The meaning of the above figures will be detailed.

이론적으로 엔진내에서 완벽한 연소가 이루어지는 공기와 연료의 비율(이론 공연비)은 14.7 : 1로 알려져 있다. 이는 연료의 대표 구성인 옥테인(C8H18)과 산소가 결합하여 연소과정을 거쳐 완전히 이산화탄소와 물로 변환하는 경우의, 탄소, 수소, 산소의 분자수 및 분자량을 감안하여 계산한 수치이다.Theoretically, the ratio of air and fuel (theoretical air-fuel ratio) for perfect combustion in the engine is known to be 14.7:1. This is a value calculated by taking into account the number of molecules and molecular weight of carbon, hydrogen, and oxygen in the case where octane (C 8 H 18 ), which is the representative composition of the fuel, and oxygen are combined and converted into carbon dioxide and water completely through a combustion process.

실제 공연비와 이론 공연비의 비율을 λ라고 하는데, 엔진내의 공연비가 14.7인 상태는 λ = 1이 된다.The ratio between the actual air-fuel ratio and the theoretical air-fuel ratio is called λ, and when the air-fuel ratio in the engine is 14.7, λ = 1.

엔진의 출력이 가장 높을 때는 공연비 = 12.6 : 1, 즉 λ = 0.86인 상태이다. 따라서, 본 발명의 통합장치(100)는 터보차저의 출력 향상을 고려하여 공연비를 11.7 : 1 내지 12.6 : 1, 즉 λ값을 0.7 내지 0.86 의 범위에 속하도록 유지한다. When the engine output is the highest, the air-fuel ratio = 12.6: 1, that is, λ = 0.86. Accordingly, the integrated device 100 of the present invention maintains the air-fuel ratio in the range of 11.7:1 to 12.6:1, that is, the λ value in the range of 0.7 to 0.86 in consideration of the improvement in the output of the turbocharger.

튜닝용 터보차저의 경우 터빈하우징의 재질이 향상된 것을 감안하여 배기가스 온도가 1000도가 되는 시점을 상한선으로 보고 λ값을 0.7 내지 0.86, 즉 공연비를 11.7:1 ~ 12.6:1로 연료를 최적화하며 공연비 14.0:1을 넘게 되면 타보차저의 공기 유입량이 과도한 것으로 판단하여 터보차저의 공기압력을 1bar 이하로 감소시킨다.In the case of a tuning turbocharger, considering the improved material of the turbine housing, the point at which the exhaust gas temperature reaches 1000 degrees is considered as the upper limit, and the λ value is 0.7 to 0.86, that is, the air-fuel ratio is 11.7:1 to 12.6:1, and the fuel is optimized. If it exceeds 14.0:1, it is judged that the air inflow amount of the turbocharger is excessive and the air pressure of the turbocharger is reduced to 1 bar or less.

즉, 터보 부스터 압력 및/또는 터빈 휠의 속도가 미리 설정한 임계치를 초과하는 경우, 통합장치(100)는 엔진 보호를 위하여 솔레노이드 밸브(230)에 제어 신호를 보내서 웨이스트게이트를 개방하도록 함으로써 배기압을 낮추도록 지시한다. That is, when the turbo booster pressure and/or the speed of the turbine wheel exceeds a preset threshold, the integrated device 100 sends a control signal to the solenoid valve 230 to open the wastegate to protect the engine. Are instructed to lower.

이럼으로써 엔진 및 터보차저를 보호하고 수명 단축되는 일을 방지할 수 있다.This protects the engine and turbocharger and prevents shortening of its life.

아울러 통합장치(100)는 ECU(300)로부터 주행 정보(엔진 RPM, 각 부품의 온도, 차량의 위치, 속도, 감가속도 등 차량 내 센서가 수집한 제반 정보)를 획득하여 이를 주행정보 표시장치(400)으로 전달하여 주행정보를 표시하도록 한다. In addition, the integrated device 100 acquires driving information (engine RPM, temperature of each part, vehicle position, speed, and all information collected by the in-vehicle sensor such as deceleration speed) from the ECU 300, and obtains the driving information display device ( 400) to display driving information.

주행정보 표시장치는 차량내 AVN 시스템의 디스플레이 장치(410)일 수도 있고, 운전자의 스마트 기기(스마트폰, 태블리 등)(420)일 수도 있다. The driving information display device may be a display device 410 of an in-vehicle AVN system or a smart device (smart phone, tablet, etc.) 420 of a driver.

즉 본 발명의 통합장치(100)는 데이터 로거의 역할도 함께 수행한다. 이럼으로써, 엔진의 출력 제어와 주행 감시를 하나의 장치로 모두 수행하도록 하여 통합장치(100)의 설치만으로 운전자 등 이용자는 용이하게 엔진 출력 제어와 주행 감시를 할 수 있다. That is, the integrated device 100 of the present invention also serves as a data logger. In this way, the engine output control and driving monitoring are both performed by a single device, so that only the installation of the integrated device 100 enables users such as a driver to easily control engine power and monitor driving.

도 3은 본 발명에 따른 통합장치(100)의 내부 구성도이다.3 is an internal configuration diagram of the integrated device 100 according to the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 통합장치(100)는 터보차저의 부스트 센서로부터 센서값을 획득하는 부스트 센서값 수신부(110), 터보차저의 스피드 센서로부터 센서값을 획득하는 스피드 센서값 수신부(120), 터보차저의 솔레노이드 밸브로 제어신호를 출력하는 제어신호 출력부(130), 통합장치(100)내의 각 구성요소를 전반적으로 제어하고 차량내 통신부(160) 및 원격 통신부(170)을 통하여 ECU(300)와 차량내 디스플레이(410) 또는 외부의 스마트 기기(420)와 데이터를 주고받는 제어부(140), 제어부가 차량내 통신부(160)를 통하여 엔진을 제어하는 ECU(300)로 부터 수신한 주행정보를 저장하는 저장부(150)을 포함한다. As shown, the integrated device 100 according to the present invention includes a boost sensor value receiving unit 110 that obtains a sensor value from a boost sensor of a turbocharger, and a speed sensor value receiving unit that obtains a sensor value from a speed sensor of the turbocharger ( 120), a control signal output unit 130 for outputting a control signal to the solenoid valve of the turbocharger, and overall control of each component in the integrated device 100, and through the in-vehicle communication unit 160 and the remote communication unit 170 The ECU 300 and the in-vehicle display 410 or the control unit 140 that exchanges data with an external smart device 420, and the control unit receive from the ECU 300 that controls the engine through the in-vehicle communication unit 160 It includes a storage unit 150 for storing one driving information.

부스트 센서값 수신부(110)는 터보차저의 터보 부스터 압력값을 입력받아서 이를 제어부(140)로 전달하고, 스피드 센서값 수신부(120)는 터보차저의 터빈 휠의 속도를 입력받아 제어부(140)로 전달한다. The boost sensor value receiving unit 110 receives the turbo booster pressure value of the turbocharger and transmits it to the control unit 140, and the speed sensor value receiving unit 120 receives the speed of the turbine wheel of the turbocharger to the control unit 140. Deliver.

제어부(140)는 터보 부스터 압력 및/또는 터빈 휠의 속도를 입력받고 이로부터 엔진 실린더로 유입되는 공기량을 추산한다.The control unit 140 receives the turbo booster pressure and/or the speed of the turbine wheel and estimates the amount of air introduced into the engine cylinder therefrom.

공기량 추산방법은 각 엔진 모델별로 미리 마련한, 터보 부스터 압력 및/또는 터빈 휠의 속도에 따른 유입 공기량을 정렬한 룩업 테이블을 이용할 수도 있고, 터보 부스터 압력 및/또는 터빈 휠의 속도에 따른 유입 공기량의 함수를 정의하고 이 함수를 이용하여 추산할 수 있다.The air volume estimation method may use a look-up table arranged in advance for each engine model, in which the amount of inlet air according to the turbo booster pressure and/or the speed of the turbine wheel is arranged, or the amount of inlet air according to the turbo booster pressure and/or the speed of the turbine wheel. You can define a function and make an estimate using this function.

공기량이 추산된 후 제어부(140)는 공연비가 전술한 범위, 즉 11.7 : 1 내지 12.6 : 1이 유지되도록 ECU(300)에게 신호를 보내서 ECU(300)로 하여금 엔진에 유입되는 연료량을 조절하도록 한다. 즉, 엔진 실린더로 공급되는 공기가 과다하다고 판단하면 ECU(300)에게 연료 유입량을 높이라고 지시하여 엔진내의 공연비(공기와 연료의 비율)을 적정수준으로 유지한다. 반대로 엔진 실린더로 공급되는 공기가 과소하다고 판단하면 ECU(300)에게 연료 유입량을 줄이라고 지시하여 엔진내의 공연비(공기와 연료의 비율)을 적정수준으로 유지한다.After the amount of air is estimated, the control unit 140 sends a signal to the ECU 300 so that the air-fuel ratio remains in the above range, that is, 11.7:1 to 12.6:1, so that the ECU 300 adjusts the amount of fuel introduced into the engine. . That is, if it is determined that the air supplied to the engine cylinder is excessive, the ECU 300 is instructed to increase the amount of fuel inflow to maintain the air-fuel ratio (the ratio of air and fuel) in the engine at an appropriate level. On the contrary, when it is determined that the air supplied to the engine cylinder is insufficient, the ECU 300 is instructed to reduce the amount of fuel inflow to maintain the air-fuel ratio (the ratio of air and fuel) in the engine at an appropriate level.

공연비가 14.0 : 1을 넘게 되거나 또는터보 부스터 압력 및/또는 터빈 휠 속도가 사전에 설정한 임계치를 넘어선 것을 감지하면, 제어부(140)는 제어신호 출력부(130)로 하여금 웨이스트 게이트가 개방되도록 하여 터보차저의 공기압을 낮추도록 한다. 즉, 웨스트게이트로 배기가스를 바이패스시켜 부스트 압력을 강제로 낮춰 엔진과 터보차저 시스템을 보호한다. When the air-fuel ratio exceeds 14.0:1 or detects that the turbo booster pressure and/or the turbine wheel speed exceeds a preset threshold, the control unit 140 causes the control signal output unit 130 to open the waste gate. Reduce the air pressure of the turbocharger. In other words, the exhaust gas is bypassed to the Westgate to forcibly lower the boost pressure to protect the engine and turbocharger system.

한편, 제어부(140)는 ECU(300)로부터 주행 정보(엔진 RPM, 각 부품의 온도, 차량의 위치, 속도, 감가속도 등 차량 내 센서가 수집한 제반 정보)를 획득하여 이를 차량 내 디스플레이장치(410)이나 외부의 스마트 기기(420)으로 전달하여 주행정보를 표시하도록 한다. 또는 미도시된 전용 표시장치를 통하여 주행정보를 표시하도록 한다. 전술한 설명에서는 제어부(140)가 솔레노이드 밸브(230)에 제어 신호를 보내어 웨이스트게이트를 개방하도록 하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 별도의 액추에이터를 두고 이를 제어하여 웨이스트게이트를 개방시키도록 하거나 웨이스트게이트를 제어부(140)가 직접 제어하는 것도 가능함은 물론이다.Meanwhile, the controller 140 acquires driving information (engine RPM, temperature of each part, vehicle position, speed, and all information collected by in-vehicle sensors such as deceleration speed) from the ECU 300, and obtains it from the in-vehicle display device ( 410) or an external smart device 420 to display driving information. Alternatively, driving information is displayed through a dedicated display device not shown. In the above description, the control unit 140 sends a control signal to the solenoid valve 230 to open the wastegate, but is not limited thereto, and a separate actuator is provided to control it to open the wastegate or to open the wastegate. Of course, it is also possible to directly control the controller 140.

도 4는 차량내 디스플레이 장치에서 주행 정보를 표시하는 예시도이며, 도 5는 스마트폰과 같은 스마트 기기에 주행 정보를 표시하는 예시도이다.4 is an exemplary diagram for displaying driving information on an in-vehicle display device, and FIG. 5 is an exemplary diagram for displaying driving information on a smart device such as a smartphone.

차량내 통신부(160)은 CAN 송수신기일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니고 예컨데 이더넷이나 기타 차량내 네트워크 프로토콜을 지원하는 임의의 송수신기를 포괄한다.The in-vehicle communication unit 160 may be a CAN transceiver, but is not limited thereto, and includes, for example, any transceiver supporting Ethernet or other in-vehicle network protocols.

원격 통신부(170)는 외부의 스마트 기기(420)과 데이터를 송수신할 수 있는 근거리 통신(Blutooth, Zigbee, WiFi, 적외선 통신, 유선 케이블 통신 등)이나 원거리 통신(이동 통신, 위성 통신 등)을 중 어느 하나를 포함하는 송수신 장치이다. The remote communication unit 170 performs short-distance communication (Blutooth, Zigbee, WiFi, infrared communication, wired cable communication, etc.) or long-distance communication (mobile communication, satellite communication, etc.) capable of transmitting and receiving data with an external smart device 420. It is a transmission/reception device including any one.

이상 본 발명의 구성에 대하여 바람직한 몇 실시예를 들어 상세히 설명하였으나, 이는 이해를 돕기 위한 예시에 불과한 것으로 본 발명의 보호범위가 각 실시예의 구성에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 전술한 실시예의 다양한 변형 및 변경이 가능함은 물론이다. 예컨대, 본 발명의 통합장치(100)는 하나의 프로세서에 구현될 수도 있고, 단일 하우징에 포함된 둘 이상의 상이한 프로세서에 구현될 수도 있다. The configuration of the present invention has been described in detail with reference to several preferred embodiments, but these are only examples to aid understanding, and the protection scope of the present invention is not limited to the configuration of each embodiment. It goes without saying that various modifications and changes of the above-described embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention. For example, the integrated device 100 of the present invention may be implemented in one processor, or may be implemented in two or more different processors included in a single housing.

따라서, 본 발명의 보호범위는 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정해져야 할 것이다.Therefore, the scope of protection of the present invention should be determined by the description of the following claims.

Claims (7)

자동차 공연비 제어 및 주행정보 모니터링용 통합 장치로서,
터보차저의 부스트 센서로부터 센서값을 획득하는 부스트 센서값 수신부와,
터보차저의 스피드 센서로부터 센서값을 획득하는 스피드 센서값 수신부와,
터보차저의 솔레노이드 밸브로 제어신호를 출력하는 제어신호 출력부와,
상기 부스트 센서값 수신부, 상기 스피드 센서값 수신부 및 상기 제어신호 출력부를 제어하고, 차량내 통신부 및 원격 통신부를 통하여 차량내 ECU와 주행정보 표시장치와 데이터를 주고받으며, 터보 부스터 압력 및 터빈 휠의 속도 중 적어도 하나에 기초하여 엔진 실린더로 유입되는 공기량을 추산하고, 추산 결과에 따라 상기 ECU에게 연료 공급량 조절을 하라는 제어신호를 출력하는 제어부와,
상기 제어부가 상기 차량내 통신부를 통하여 상기 ECU로부터 수신한 주행정보를 저장하는 저장부
를 포함하는 통합장치.
As an integrated device for vehicle air-fuel ratio control and driving information monitoring,
A boost sensor value receiver that acquires a sensor value from the boost sensor of the turbocharger,
A speed sensor value receiving unit that acquires a sensor value from the speed sensor of the turbocharger,
A control signal output unit that outputs a control signal to the solenoid valve of the turbocharger,
Controls the boost sensor value receiving unit, the speed sensor value receiving unit and the control signal output unit, exchanges data with the in-vehicle ECU and the driving information display device through the in-vehicle communication unit and the remote communication unit, and turbo booster pressure and turbine wheel speed A control unit for estimating the amount of air flowing into the engine cylinder based on at least one of and outputting a control signal to the ECU to adjust the fuel supply amount according to the estimation result;
A storage unit in which the control unit stores driving information received from the ECU through the in-vehicle communication unit
Integrated device comprising a.
 제1항에 있어서, 상기 부스트 센서값 수신부는,
상기 터보차저의 터보 부스터 압력값을 입력받아서 이를 제어부(140)로 전달하는 것인 통합장치.
The method of claim 1, wherein the boost sensor value receiver,
An integrated device that receives the turbo booster pressure value of the turbocharger and transmits it to the control unit 140.
 제1항에 있어서, 상기 스피드 센서값 수신부는,
상기 터보차저의 터빈 휠의 속도를 입력받아 제어부로 전달하는 것인 통합장치.
The method of claim 1, wherein the speed sensor value receiving unit,
An integrated device that receives the speed of the turbine wheel of the turbocharger and transmits it to the control unit.
 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
공연비가 11.7 : 1 내지 12.6 : 1이 유지되도록, 상기 ECU에게 신호를 보내서 ECU로 하여금 엔진에 유입되는 연료량을 조절하도록 하는 것인 통합장치.
The method of claim 1, wherein the control unit,
An integrated device that sends a signal to the ECU so that the air-fuel ratio is maintained at 11.7:1 to 12.6:1 so that the ECU adjusts the amount of fuel introduced into the engine.
 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
엔진 실린더로 공급되는 공기가 과다하다고 판단하면 ECU에게 연료 유입량을 높이라고 지시하고, 엔진 실린더로 공급되는 공기가 과소하다고 판단하면 ECU(300)에게 연료 유입량을 줄이라고 지시하는 것인 통합장치.
The method of claim 1, wherein the control unit,
An integrated device that instructs the ECU to increase the fuel inflow amount when it is determined that the air supplied to the engine cylinder is excessive, and instructs the ECU 300 to reduce the fuel inflow amount when it is determined that the air supplied to the engine cylinder is insufficient.
 제1항에 있어서, 상기 주행정보 표시장치는,
차량내 디스플레이장치 및 외부의 스마트 기기 중 적어도 하나인 것인 통합장치.



The method of claim 1, wherein the driving information display device,
An integrated device that is at least one of an in-vehicle display device and an external smart device.
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