KR102323409B1 - 부스트 압력 센서의 진단 방법 및 진단 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엔진의 연소에 의해 발생하는 배기가스를 엔진의 흡기계로 공급하는 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 시스템 및 EGR 시스템의 EGR 밸브의 후단과 컴프레서 상단 사이에서의 압력을 낮추기 위한 차압 조절 밸브를 구비한 터보 엔진에서, 부스트 압력을 측정하기 위한 부스트 압력 센서의 진단 방법에 관한 발명이다. 본 발명에서는 부스트 압력 센서를 이용하여 측정된 부스트 압력과 컴프레서 전단에서의 공기의 압력의 차이값을 미리 설정된 임계값과 대비하여 부스트 압력 센서의 고장 여부를 판단하도록 한 것을 특징으로 한다.

Description

부스트 압력 센서의 진단 방법 및 진단 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR DIAGNOSING BOOST PRESSURE SENSOR}
본 발명은 차량의 터보 엔진에서 부스트 압력을 측정하기 위해 사용되는 부스트 압력 센서의 진단 방법 및 시스템에 관한 발명으로서, 보다 상세하게는 부스트 압력 센서의 고장 유무를 검출하기 위한 진단 방법 및 진단 시스템에 관한 발명이다.
최근 연비 개선 노력의 일환으로서, 소 배기량 엔진에 터보 차저와 같은 과급기를 구비한 다운 사이즈 엔진이 널리 사용되고 있다. 나아가 연비를 더욱 개선하는 것과 더불어, 최근 강화되고 있는 환경 규제에 따라 자동차로부터 배출되는 오염 물질 저감을 위하여, 배출가스 재순환장치인 EGR이 널리 실용화되고 있다. 특히, 특허문헌 1에서도 개시되어 있는 바와 같이, 압축기/터빈의 외곽에 EGR을 위한 경로가 설정되는 시스템을 LPEGR(Low Pressure Exhaust Gas Recirculation) 시스템이라고 하는데 이러한 LPEGR의 경우, 뛰어난 NOx 저감 효과로 인해 최근에 그 도입이 활발히 이루어지고 있다.
한편, 터보 차저를 구비한 엔진에서는 부스트 압력 센서가 부착되어 있어 흡기 다기관의 압력을 측정하여 실린더에 공급되는 공기가 균일하도록 분배하고 있다. 한편, 종래에는 특허문헌 2에서 개시된 바와 같이, 부스트 압력 센서의 고장 유무를 검출하기 위하여, 대기압과 부스트 압력 센서에 의해 측정된 부스트 압력의 크기를 비교하여 고장 유무를 판별하도록 하고 있었다.
특허문헌 1: 대한민국 등록특허공보 제10-1231325호 특허문헌 2: 대한민국 공개특허공보 제2001-0059144호(2001.7.6.)
도 4는 특허문헌 2 등에서 개시된 종래의 부스트 압력 센서의 고장 유무를 판별하는 방법을 도시한 순서도이다. 도 4에서 도시된 바와 같이, 종래에는 부스트 압력 센서 모니터링 조건이 만족되는 경우(S10), 압력 센서를 통해 부스트 압력 및 대기압을 측정(S20)하고, 측정된 부스트 압력과 대기압을 서로 대비하여 그 차이가 미리 설정된 설정값을 초과하거나 또는 미리 설정된 설정값 미만인 경우(S30, S50), 부스트 압력 센서에 고장이 발생한 것으로 진단하였다(S40).
그런데, 도 1에서도 도시된 바와 같이, 최근에는 LPEGR 시스템에서 EGR 밸브(12)의 후단과 컴프레서(2) 상단에서의 압력을 낮추어, 저속/저부하 영역에서의 EGR 가스의 유입량을 증가시키기 위해, EGR 밸브(12)의 배기가스 흐름 방향의 하류 측이며, 컴프레서(2)의 유입 공기 상류측 위치에 차압 조절 밸브(1)를 구비하는 경우가 증가하고 있다.
이러한 차압 조절 밸브(1)를 구비하는 경우, 컴프레서(2)의 전단에 압력 강하를 유발하게 된다. 따라서, EGR률의 증대를 위해 차압 조절 밸브(1)의 사용 빈도가 증가하게 되면, 기존의 대기압과 부스트 압력을 대비하는 방식의 부스트 압력 센서의 고장 진단 방법은 매우 제한적으로 실시할 수 밖에 없게 된다. 그리고, 만일 종래의 진단 방법을 변경없이 그대로 적용하게 되면, 부스트 압력 센서의 고장 여부에 대한 오진단이 다발적으로 발생할 우려가 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, LPEGR이 적용된 시스템에서 차압 조절 밸브가 사용되는 경우에도 안정적으로 부스트 압력 센서의 고장 여부를 진단할 수 있는 진단 방법 및 진단 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 부스트 압력 센서의 진단 방법은, 엔진의 연소에 의해 발생하는 배기가스를 상기 엔진의 흡기계로 공급하는 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 시스템 및 상기 EGR 시스템의 EGR 밸브의 후단과 컴프레서 상단 사이에서의 압력을 낮추기 위한 차압 조절 밸브를 구비한 터보 엔진에서의 부스트 압력을 측정하기 위한 부스트 압력 센서의 진단 방법으로서, 부스트 압력 센서를 이용하여 부스트 압력을 측정하는 단계; 컴프레서 전단에서의 공기의 압력을 검출하는 단계; 측정된 부스트 압력과 검출된 컴프레서 전단의 공기 압력의 차이값을 미리 설정된 임계값과 대비하여 부스트 압력 센서의 고장 여부를 판단하는 단계;를 포함한다.
보다 바람직하게는, 상기 컴프레서 전단에서의 공기의 압력은, 컴프레서 전단에 배치되는 압력 센서에 의해 측정된다.
보다 바람직하게는, 상기 컴프레서 전단에서의 공기의 압력은, 차압 조절 밸브의 상류에서의 공기의 압력과 차압 조절 밸브의 개도를 이용하여 검출한다.
보다 바람직하게는, 상기 차압 조절 밸브의 상류에서의 공기의 압력은, 대기압 측정값과, 상기 차압 조절 밸브의 상류측으로 공급되는 신기(fresh air) 유량의 함수로 결정되는 압력 강하값의 차이에 의해 결정된다.
보다 바람직하게는, 상기 신기 유량은 차압 조절 밸브의 상류측에 구비된 공기 유량 센서에 의해 측정된다.
보다 바람직하게는, 상기 신기 유량은 모델링에 의해 추정된다.
보다 바람직하게는, 상기 측정된 부스트 압력과 상기 검출된 컴프레서 전단의 공기 압력의 차이값이 미리 정해진 제1 설정값을 초과하는 경우, 부스트 압력 센서에 고장이 발생한 것으로 판정한다.
보다 바람직하게는, 상기 측정된 부스트 압력과 상기 검출된 컴프레서 전단의 공기 압력의 차이값이 미리 정해진 제2 설정값 미만인 경우, 부스트 압력 센서에 고장이 발생한 것으로 판정한다.
보다 바람직하게는, 엔진 속도가 미리 정해진 값 이상인 경우에, 부스트 압력 센서의 진단을 개시하도록 한다.
보다 바람직하게는, 부스트 압력 센서에 고장이 발생한 것으로 판정되는 경우, 운전자에게 부스트 압력 센서에 고장이 발생된 사실을 경고하는 고장 경보를 발생시킨다.
보다 바람직하게는, 부스트 압력 센서에 고장이 발생한 것으로 판정되는 경우, 부스트 압력 변화에 따른 흡입 공기 유량의 보정을 금지하도록 제어한다.
보다 바람직하게는, 부스트 압력 센서에 고장이 발생한 것으로 판정되는 경우, 엔진으로의 연료 공급량을 감소시키도록 제어한다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 부스트 압력 센서의 진단 시스템은, 엔진의 연소에 의해 발생하는 배기가스를 상기 엔진의 흡기계로 공급하는 EGR 시스템 및 상기 EGR 시스템의 EGR 밸브의 후단과 컴프레서 상단 사이에서의 압력을 낮추기 위한 차압 조절 밸브를 구비한 터보 엔진에서 부스트 압력을 측정하기 위한 부스트 압력 센서의 진단 시스템으로서, 터보 엔진의 흡기 매니폴드의 상류에서의 부스트 압력을 측정하기 위한 부스트 압력 센서; 컴프레서 전단에서의 공기의 압력을 검출하기 위한 컴프레서 전단 압력 검출부; 부스트 압력 센서에 의해 측정된 부스트 압력값과, 컴프레서 전단 압력 검출부에 의해 검출된 컴프레서 전단에서의 공기의 압력값의 차이를 계산하여 부스트 압력 센서의 고장 여부를 판단하는 제어부를 구비한다.
보다 바람직하게는, 상기 컴프레서 전단 압력 검출부는, 차압 조절 밸브의 상류에서의 공기의 압력을 검출하는 차압 조절 밸브 상류 공기압 검출부 및 차압 조절 밸브의 개도 검출부를 더 포함하고, 검출된 차압 조절 밸브의 상류에서의 공기의 압력과 검출된 차압 조절 밸브의 개도를 이용하여 컴프레서 전단에서의 공기의 압력을 검출한다.
보다 바람직하게는, 상기 차압 조절 밸브 상류 공기압 검출부는, 대기압 검출부 및 상기 차압 조절 밸브의 상류측으로 공급되는 신기 유량 검출부를 더 포함하고, 대기압 검출부에 의해 검출된 대기압과, 신기 유량 검출부에 의해 검출되는 신기 유량의 함수로 결정되는 압력 강하값의 차이에 의해, 차압 조절 밸브의 상류에서의 공기의 압력을 검출한다.
보다 바람직하게는, 상기 제어부가 부스트 압력 센서에 고장이 발생한 것으로 판정하는 경우, 운전자에게 고장 경보를 발생시키기 위한 고장 표시 수단을 더 포함한다.
본 발명에 따른 부스트 압력 센서의 진단 방법 및 진단 시스템에 의하면, 차압 조절 밸브가 사용되는 경우에도, 부스트 압력 센서의 측정값의 신뢰성에 대해 오진단 발생 가능성을 회피할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 부스트 압력 센서의 고장 여부를 진단하기 위하여 차압 조절 밸브의 동작을 제한하는 것에 의한 EGR률의 제한등이 불필요하다.
또한, 본 발명에 따르면, EGR 시스템에 차압 조절 밸브를 적용하는 경우에도, 부스트 압력 센서의 진단을 위한 진입 조건 및 진입 빈도를 차압 조절 밸브가 적용되지 아니한 EGR 시스템이 사용되는 경우와 동일하게 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 부스트 압력 센서의 진단 방법 및 시스템이 적용되는 LPEGR 시스템을 구비한 터보 엔진을 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 부스트 압력 센서의 진단 시스템을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 부스트 압력 센서의 진단 방법을 도시한 순서도이다.
도 4는 종래의 부스트 압력 센서의 진단 방법을 도시한 순서도이다.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 부스트 압력 센서의 진단 방법 및 시스템이 적용되는 LPEGR 시스템을 간략하게 도시한 도면이다.
먼저 터보 엔진 시스템 내부로 외기가 공급되며, 공급되는 신기(fresh air) 량은 바람직하게는 공기 유량 센서인 HFM(Hot Film Mass air flow) 센서를 통해 측정된다. 유입된 외기는 터보 차저의 컴프레서(2)에 의해 압축되어 과급된다. 그리고 과급된 공기는 인터쿨러(4)에 의해 소정의 온도로 냉각된다. 컴프레서(2) 후단의 압력을 의미하는 부스트 압력은 인터쿨러(4)에 의해 냉각된 공기를 부스트 압력 센서(5)에 의해 측정함으로써, 얻어진다.
인터쿨러(4)를 통해 냉각된 공기는, 도시되지 않은 연료탱크로부터 공급되는 연료와 혼합기를 형성하도록 엔진(8)의 기화기로 유입된다. 기화기로의 공기의 공급량은 스로틀 밸브(6)에 의해 조절된다. 연료와 혼합된 혼합기는 엔진(8)의 실린더 내부의 피스톤 및 흡기 밸브의 동작에 따라 엔진(8)의 실린더 내부의 연소실로 공급되어, 피스톤에 의해 압축되고, 연소된다. 연소실 내부로의 흡입 공기압은 바람직하게는 MAP(Manifold Absolute Pressure) 센서로 측정된다.
엔진(8)의 실린더 내부의 연소실에서 연소되어 생성된 배기 가스는 배기 밸브의 동작에 의해 실린더 내부로부터 배출된다. 여기서 배출되는 배기 가스의 일부는 터보 차저의 터빈(9)으로 유입되어 터빈(9)을 회전시키게 되고, 터빈(9)과 동축으로 연결된 컴프레서(2)에 의해 상술한 바와 같이, 신기를 과급하게 된다.
그리고, 배출되는 배기 가스는 매니폴드형 촉매 컨버터(Manifold Catalytic Converter, MCC), 언더바디형 촉매 컨버터(Underbody Catalytic Converter, UCC)등의 후처리 장치(10)에 의해 후처리 된 후 차량의 외부로 배출되게 된다.
한편, EGR 시스템에서는 배기계로 배출되는 배기가스의 일부를 추출하여 엔진의 흡기계로 공급함으로써 배기가스를 재순환시킨다. EGR 시스템은 흡기계로의 배기가스의 재순환량을 조절하는 EGR 밸브(12) 및 EGR 경로를 통해 재순환되는 고온의 배기가스를 냉각시켜 흡기계를 통해 엔진으로 유입시키는 EGR 쿨러(11)를 포함한다.
그리고, EGR 밸브(12)의 배기가스 흐름 방향의 하류 측이며, 컴프레서(2)의 유입 공기 상류측 위치에는 해당 위치에서의 공기의 압력을 제어하기 위한 차압 조절 밸브(1)가 구비된다. 차압 조절 밸브(1)는 일반적인 LPEGR 시스템에서 EGR 밸브(12)의 후단과 컴프레서(2) 상단에서의 압력을 낮추어 EGR 가스의 유입량을 증가시키기 위해 장착된다. 일반적인 경우, 차압 조절 밸브(1)는 100% 개도로 개방되어 있으며, EGR을 사용하는 도중 EGR 유량이 감소하면 차압 조절 밸브(1)가 소정 개도로 닫히게 되어 EGR 유량을 증가시키게 된다.
또한, 차압 조절 밸브(160)의 개도는 도시되지 않은 차압 조절 밸브 개도 검출부에 의해 검출되게 된다. 그리고, 바람직하게는 컴프레서 전단에는 컴프레서 전단에서의 흡입 공기 압력(P2)을 측정하기 위한 컴프레서 전단 압력 센서(3)가 구비된다. 그리고, 인터쿨러(4)와 스로틀 밸브(6) 사이에는 부스트 압력(과급압)을 측정하기 위한 부스트 압력 센서(5)가 구비되며, 스로틀 밸브(6)의 하류에는 흡기 매니폴드 내에서의 공기의 압력을 측정하기 위한 흡기 매니폴드 압력센서(7)가 구비된다.
도 2는 본 발명에 따른 부스트 압력 센서의 진단 시스템을 도시한 블록도이다.
도 2에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부스트 압력 센서의 진단 시스템은 터보 엔진의 흡기 매니폴드의 상류에서의 부스트 압력을 측정하기 위한 부스트 압력 센서부(100); 컴프레서 전단에서의 공기의 압력을 검출하기 위한 컴프레서 전단 압력 검출부(110) 및 부스트 압력 센서에 의해 측정된 부스트 압력값과, 컴프레서 전단 압력 검출부(110)에 의해 검출된 컴프레서 전단에서의 공기의 압력값의 차이를 계산하여 부스트 압력 센서의 고장 여부를 판단하는 제어부(120)를 구비한다.
제어부(120)에서는 부스트 압력 센서부(100)에서 측정된 부스트 압력과 컴프레서 전단 압력 검출부(110)에서 검출된 컴프레서 전단의 공기 압력의 차이값이 미리 정해진 제1 설정값을 초과하는 경우, 부스트 압력 센서에 고장이 발생한 것으로 판정한다. 또한, 제어부(120)는 측정된 부스트 압력과 검출된 컴프레서 전단의 공기 압력의 차이값이 미리 정해진 제2 설정값 미만인 경우에도, 부스트 압력 센서에 고장이 발생한 것으로 판정한다.
한편, 부스트 압력 센서부(100)는 바람직하게는 인터쿨러(4)와 스로틀 밸브(6) 사이에 구비되는 부스트 압력 센서(5)로 이루어져, 과급압을 측정하고, 측정된 과급압 정보를 제어부(120)로 전달한다.
컴프레서 전단 압력 검출부(110)는 바람직하게는 컴프레서(2)의 전단과 차압 조절 밸브(1) 후단 사이에서 급기되는 공기의 압력을 측정하는 컴프레서 전단 압력 센서(3)를 통해 컴프레서 전단 압력을 직접 측정할 수 있다.
또는, 컴프레서 전단 압력 센서(3)를 이용하여 컴프레서(2)의 상류에서의 압력을 직접 측정하는 것 대신에, 차압 조절 밸브(1)의 상류에서의 신기의 압력(P0)과 차압 조절 밸브(1)의 개도 측정값으로부터 컴프레서 전단 압력(P2)을 추정해 볼 수 있다. 이를 위해 도 2에서 도시된 바와 같이, 컴프레서 전단 압력 검출부(110)는 차압 조절 밸브 개도 검출부(111)와 차압 조절 밸브 상류 공기압 검출부(112)를 구비한다. 차압 조절 밸브 개도 검출부(111)에 의해 차압 조절 밸브(1)의 개도를 검출해 내면, 실험 데이터 등을 통해 미리 정해진 맵을 통해 차압 조절 밸브(1)를 통과할 때의 압력 강하량을 추정할 수 있다. 따라서, 차압 조절 밸브 상류 공기압 검출부(112)에 의해 검출된 차압 조절 밸브(1)의 상류 측에서의 신기의 압력(P0)로부터 추정되는 압력 강하량을 뺀 값을 컴프레서(2)의 전단에서의 공기 압력(P2)으로 추정할 수 있다.
한편, 차압 조절 밸브 상류 공기압 검출부(112)에서는, 대기압으로부터, 외기가 흡기계로 유입될 때의 압력 강하분을 뺀 값을 차압 조절 밸브(1)의 상류에서의 공기 압력값(P0)으로 추정할 수 있다. 여기서, 외기가 흡기계로 유입될 때의 압력 강하분은 흡기계로 유입되는 신기 유량의 함수로 결정되게 된다. 이를 위해, 도 2에서 도시된 바와 같이, 차압 조절 밸브 상류 공기압 검출부(112)는 신기 유량 검출부(112a) 및 대기압 검출부(112b)를 구비한다.
신기 유량 검출부(112a)는 차압 조절 밸브(1)의 상류 측에 설치한 공기 유량 센서를 통해 신기 유량을 직접 측정하거나, 차압 조절 밸브(1) 상류에서의 흐름 구간을 모델링 대상으로 하여, 이 모델링 대상으로부터 신기 유량을 추정할 수도 있다.
차압 조절 밸브 상류 공기압 검출부(112)에서는 신기 유량 검출부(112a)에 의해 검출되는 신기 유량으로부터 압력 강하분을 연산해 내고, 대기압 검출부(112b)에 의해 측정된 외기의 대기압으로부터 위 압력 강하분을 뺀 값을 차압 조절 밸브(1)의 상류에서의 공기압(P0)으로 추정한다.
한편, 바람직하게는 본 발명에 따른 부스트 압력 센서의 진단 시스템에서는 제어부(120)에 의해 부스트 압력 센서의 고장이 판정되는 경우 이를 운전자에게 경하기 위한 고장 표시 수단(130)을 더 구비하고 있다.
고장 표시 수단(130)은, 차량 내에 설치된 스피커를 통해 음성 메시지를 출력하거나 또는 계기판 등의 차량 내에 설치된 화면 등을 통해 문자 메시지를 출력함으로써, 부스트 압력 센서에 고장이 발생한 것을 운전자에게 알릴 수 있다. 이를 통해, 운전자는 부스트 압력 센서에 고장이 발생한 것을 인식하게 되어, 정비를 실시하는 등의 적절한 대응을 실행할 수 있게 된다.
또한, 바람직하게는 고장 표시 수단(130)은, 부스트 압력 센서의 고장과 관련된 DTC(Diagnostic Trouble Code)를 차량 내의 저장 장치에 저장할 수도 있다.
도 3은, 도 2에서 도시된 부스트 압력 센서의 진단 시스템을 이용하여, 부스트 압력 센서의 고장 여부를 진단하기 위한 방법을 도시한 순서도이다.
먼저, 제어부(120)는 상술한 부스트 압력 센서의 진단 시스템을 이용하여, 대기압, 부스트 압력, 차압 밸브의 개도 및 신기 유량에 관한 값을 취득한다(S100).
그리고, 바람직하게는 제어부(120)는 차량의 현재 운행 상태가 부스트 압력 센서(5)의 모니터링을 위한 조건을 만족하고 있는지 여부를 판단한다(S110). 예컨대, 엔진의 회전 속도(RPM)이 미리 정해진 설정값 이상인 경우, 즉, 현재 차량이 오버런 상태에 있어서, 터보 차저가 부스트를 시작한 것으로 판단되는 경우에 부스트 압력 센서(5)의 모니터링을 위한 조건을 만족한 것으로 판단할 수 있다. 한편, 도 3에서는 센서값의 취득(S100) 후에 부스트 압력 센서(5)의 모니터링 조건 만족 여부를 판단(S110)하도록 하고 있으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 센서값의 취득 전에 부스트 압력 센서(5)의 모니터링 조건의 만족 여부를 판단하여도 좋다.
부스트 압력 센서(5)의 모니터링 조건을 만족하는 것으로 판단되는 경우에는 제어부(120)는 차압 조절 밸브(1)의 상류 측에서의 공기 압력(P0)을 추정한다(S120). 부스트 압력 센서의 진단 시스템의 제어부(120)는, 도 2를 참조로 하여 앞서 설명한 바와 같이, 신기 유량 검출부(112a)에 의해 검출된 신기 유량으로부터 압력 강하분을 연산해 내고, 대기압 검출부(112b)에 의해 측정된 외기의 대기압으로부터 위 압력 강하분을 뺀 값을 차압 조절 밸브(1)의 상류에서의 공기압(P0)으로 추정한다.
다음으로 제어부(120)는, 도 2를 참조로 하여 앞서 설명한 바와 같이, 차압 조절 밸브 개도 검출부(111)에 의해 검출된 차압 조절 밸브(1)의 개도값과, 단계 S120에서 검출된 차압 조절 밸브(1)의 상류에서의 공기 압력(P0)으로부터 차압 조절 밸브(1)의 하류에서의 공기 압력, 즉 컴프레서(2)의 상류 측에서의 공기 압력(P2)을 추정한다(S130). 도 2에서는 차압 조절 밸브(1)의 밸브 개도와 차압 조절 밸브(1)의 상류에서의 공기 압력(P0)으로부터 컴프레서(2)의 상류 측에서의 공기 압력(P2)을 추정하도록 하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 컴프레서 전단에서의 흡입 공기 압력(P2)을 측정하기 위한 컴프레서 전단 압력 센서(3)에 의해 직접 측정하여도 좋다.
다음으로 제어부(120)는 측정된 부스트 압력으로부터 컴프레서(2)의 전단에서의 공기 압력(P2)의 차이값이 미리 설정된 제1 임계값을 초과하였는지 여부를 판단(S140)한다. 부스트 압력과 컴프레서(2)의 전단에서의 공기 압력(P2)의 차이값이 제1 임계값을 초과한 경우에는 제어부(120)는 부스트 압력 센서(4)에 측정값이 과대 평가(High)되는 고장이 발생한 것으로 판단한다(S150).
한편, 측정된 부스트 압력으로부터 컴프레서(2)의 전단에서의 공기 압력(P2)의 차이값이 미리 설정된 제1 임계값 이하인 경우에는, 제어부(120)는 부스트 압력과 컴프레서(2)의 전단에서의 공기 압력(P2)의 차이값이 미리 정해진 제2 임계값 미만인 지 여부를 판단한다(S160). 부스트 압력과 컴프레서(2)의 전단에서의 공기 압력(P2)의 차이값이 제2 임계값 미만인 경우에도, 측정값이 과소 평가(Low)되어, 제어부(120)는 부스트 압력에 대한 정상적인 측정이 이루어지지 못한 것으로 판단하여, 부스트 압력 센서(4)에 고장이 발생한 것으로 판단하게 된다(S180).
한편, 측정된 부스트 압력으로부터 컴프레서(2)의 전단에서의 공기 압력(P2)의 차이값이 제1 임계값과 제2 임계값 사이의 값인 경우에는, 제어부(120)는 부스트 압력 센서(4)가 정상인 것으로 판정하게 된다(S160).
한편, 제어부(120)는 부스트 압력 센서(4)에 고장이 발생한 것으로 판단하게 되면, 도 2에 도시된 고장 표시 수단(130)을 제어하여 이 사실을 운전자에게 경고할 수 있다.
한편, 부스트 운전 시에는 부스트 압력 센서(5)로 검출되는 부스트 압력의 변화분에 기반하여 흡입 공기 유량이 보정되도록 제어되나, 부스트 압략 센서(5)에 고장이 발생하면, 부스트 압력의 변화분에 해당하는 정확한 보정량을 획득할 수 없게 된다. 따라서, 제어부(120)는 부스트 압력 센서(4)에 고장이 발생한 것으로 판단되는 경우, 부스트 압력 변화에 따른 흡입 공기 유량의 보정을 금지하도록 제어한다.
또한, 부스트 압력 센서(5)에 고장이 발생한 경우에는 과도한 과급이 발생할 가능성이 있고, 이 경우 연소실 내의 압력이 상승되어, 실린더 등 연소실 주위의 손상 및 파괴가 발생할 수 있다. 따라서, 제어부(120)는 부스트 압력 센서(5)에 고장이 발생한 경우, 엔진(8)으로의 연료 공급량(분사 연료량)을 감소시키도록 제어하여, 연소실의 손상 또는 파괴를 방지할 수 있다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부스트 압력 센서의 진단 방법 및 진단 시스템에 의하면, EGR 시스템이 EGR률의 증가를 위해 차압 조절 밸브(1)를 구비한 경우에도, 이에 제한을 받지 않고, 부스트 압력 센서의 고장 여부를 진단할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면, EGR 시스템에 차압 조절 밸브를 적용하는 경우에도, 부스트 압력 센서의 진단을 위한 진입 조건 및 진입 빈도를 차압 조절 밸브가 적용되지 아니한 EGR 시스템이 사용되는 경우와 동일하게 유지할 수 있다. 따라서, 연비와 배기가스 저감을 위한 최적의 EGR률을 유지하면서도, 부스트 압력 센서의 이상 유무를 안정적으로 진단할 수 있게 된다.
100: 부스트 압력 센서부 110: 컴프레서 전단 압력 검출부
120: 제어부 130: 고장 표시 수단
111: 차압 조절 밸브 개도 검출부 112: 차압 조절 밸브 상류 공기압 검출부
112a: 신기 유량 검출부 112b: 대기압 검출부

Claims (16)

  1. 엔진의 연소에 의해 발생하는 배기가스를 상기 엔진의 흡기계로 공급하는 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 시스템 및 상기 EGR 시스템의 EGR 밸브의 후단과 컴프레서 상단 사이에서의 압력을 낮추기 위한 차압 조절 밸브를 구비한 터보 엔진에서, 부스트 압력을 측정하기 위한 부스트 압력 센서의 진단 방법으로서,
    상기 부스트 압력 센서를 이용하여 부스트 압력을 측정하는 단계;
    컴프레서 전단에서의 공기의 압력을 검출하는 단계;
    상기 측정된 부스트 압력과 상기 검출된 컴프레서 전단의 공기 압력의 차이값을 미리 설정된 임계값과 대비하여 부스트 압력 센서의 고장 여부를 판단하는 단계;를 포함하고,
    상기 컴프레서 전단에서의 공기의 압력은,
    상기 차압 조절 밸브의 상류에서의 공기의 압력과 상기 차압 조절 밸브의 개도를 이용하여 검출하는 것을 특징으로 하는 부스트 압력 센서의 진단 방법.
  2. 엔진의 연소에 의해 발생하는 배기가스를 상기 엔진의 흡기계로 공급하는 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 시스템 및 상기 EGR 시스템의 EGR 밸브의 후단과 컴프레서 상단 사이에서의 압력을 낮추기 위한 차압 조절 밸브를 구비한 터보 엔진에서, 부스트 압력을 측정하기 위한 부스트 압력 센서의 진단 방법으로서,
    상기 부스트 압력 센서를 이용하여 부스트 압력을 측정하는 단계;
    컴프레서 전단에서의 공기의 압력을 검출하는 단계;
    상기 측정된 부스트 압력과 상기 검출된 컴프레서 전단의 공기 압력의 차이값을 미리 설정된 임계값과 대비하여 부스트 압력 센서의 고장 여부를 판단하는 단계;를 포함하고,
    상기 차압 조절 밸브의 상류에서의 공기의 압력은,
    대기압 측정값과, 상기 차압 조절 밸브의 상류측으로 공급되는 신기(fresh air) 유량의 함수로 결정되는 압력 강하값의 차이에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 부스트 압력 센서의 진단 방법.
  3. 엔진의 연소에 의해 발생하는 배기가스를 상기 엔진의 흡기계로 공급하는 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 시스템 및 상기 EGR 시스템의 EGR 밸브의 후단과 컴프레서 상단 사이에서의 압력을 낮추기 위한 차압 조절 밸브를 구비한 터보 엔진에서, 부스트 압력을 측정하기 위한 부스트 압력 센서의 진단 방법으로서,
    상기 부스트 압력 센서를 이용하여 부스트 압력을 측정하는 단계;
    컴프레서 전단에서의 공기의 압력을 검출하는 단계;
    상기 측정된 부스트 압력과 상기 검출된 컴프레서 전단의 공기 압력의 차이값을 미리 설정된 임계값과 대비하여 부스트 압력 센서의 고장 여부를 판단하는 단계;를 포함하고,
    상기 측정된 부스트 압력과 상기 검출된 컴프레서 전단의 공기 압력의 차이값이 미리 정해진 제2 설정값 미만인 경우, 부스트 압력 센서에 측정값을 과소 평가(Low)하는 고장이 발생한 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 부스트 압력 센서의 진단 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 컴프레서 전단에서의 공기의 압력은,
    상기 컴프레서 전단에 배치되는 압력 센서에 의해 측정되는 것을 특징으로 하는 부스트 압력 센서의 진단 방법.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 신기 유량은 상기 차압 조절 밸브의 상류측에 구비된 공기 유량 센서에 의해 측정되는 것을 특징으로 하는 부스트 압력 센서의 진단 방법.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 신기 유량은 모델링에 의해 추정되는 것을 특징으로 하는 부스트 압력 센서의 진단 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 측정된 부스트 압력과 상기 검출된 컴프레서 전단의 공기 압력의 차이값이 미리 정해진 제1 설정값을 초과하는 경우, 부스트 압력 센서에 측정값을 과대 평가(High)하는 고장이 발생한 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 부스트 압력 센서의 진단 방법.
  8. 삭제
  9. 청구항 1에 있어서,
    엔진 속도가 미리 정해진 값 이상인 경우에, 부스트 압력 센서의 진단을 개시하는 것을 특징으로 하는 부스트 압력 센서의 진단 방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    부스트 압력 센서에 고장이 발생한 것으로 판정되는 경우, 운전자에게 고장 경보를 발생시키는 것을 특징으로 하는 부스트 압력 센서의 진단 방법.
  11. 청구항 1에 있어서,
    부스트 압력 센서에 고장이 발생한 것으로 판정되는 경우, 부스트 압력 변화에 따른 흡입 공기 유량의 보정을 금지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 부스트 압력 센서의 진단 방법.
  12. 청구항 1에 있어서,
    부스트 압력 센서에 고장이 발생한 것으로 판정되는 경우, 엔진으로의 연료 공급량을 감소시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 부스트 압력 센서의 진단 방법.
  13. 엔진의 연소에 의해 발생하는 배기가스를 상기 엔진의 흡기계로 공급하는 EGR 시스템 및 상기 EGR 시스템의 EGR 밸브의 후단과 컴프레서 상단 사이에서의 압력을 낮추기 위한 차압 조절 밸브를 구비한 터보 엔진에서, 부스트 압력을 측정하기 위한 부스트 압력 센서의 진단 시스템으로서,
    상기 터보 엔진의 흡기 매니폴드의 상류에서의 부스트 압력을 측정하기 위한 부스트 압력 센서;
    컴프레서 전단에서의 공기의 압력을 검출하기 위한 컴프레서 전단 압력 검출부;
    상기 부스트 압력 센서에 의해 측정된 부스트 압력값과, 상기 컴프레서 전단 압력 검출부에 의해 검출된 컴프레서 전단에서의 공기의 압력값의 차이를 계산하여 부스트 압력 센서의 고장 여부를 판단하는 제어부를 구비하고,
    상기 컴프레서 전단 압력 검출부는,
    차압 조절 밸브의 상류에서의 공기의 압력을 검출하는 차압 조절 밸브 상류 공기압 검출부 및 차압 조절 밸브의 개도 검출부를 더 포함하고, 상기 검출된 차압 조절 밸브의 상류에서의 공기의 압력과 상기 검출된 차압 조절 밸브의 개도를 이용하여 상기 컴프레서 전단에서의 공기의 압력을 검출하는 것을 특징으로 하는 부스트 압력 센서의 진단 시스템.
  14. 삭제
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 차압 조절 밸브 상류 공기압 검출부는,
    대기압 검출부 및 상기 차압 조절 밸브의 상류측으로 공급되는 신기 유량 검출부를 더 포함하고, 상기 대기압 검출부에 의해 검출된 대기압과, 상기 신기 유량 검출부에 의해 검출되는 신기 유량의 함수로 결정되는 압력 강하값의 차이에 의해, 차압 조절 밸브의 상류에서의 공기의 압력을 검출하는 것을 특징으로 하는 부스트 압력 센서의 진단 시스템.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 제어부가 부스트 압력 센서에 고장이 발생한 것으로 판정되는 경우, 운전자에게 고장 경보를 발생시키기 위한 고장 표시 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부스트 압력 센서의 진단 시스템.
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