KR102394831B1

KR102394831B1 - Egr 가스 공급 안정화 제어방법 및 차량

Info

Publication number: KR102394831B1
Application number: KR1020170096055A
Authority: KR
Inventors: 구태형; 오능섭
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2017-07-28
Filing date: 2017-07-28
Publication date: 2022-05-06
Also published as: US20190032587A1; US10612482B2; KR20190012684A; CN109306911A; CN109306911B

Abstract

본 발명의 차량의 EGR 가스 공급 안정화 제어방법은 흡기 센서(5)의 최대/최소값 차이와 EGR 시스템(3)의 EGR률의 변화량 발생으로 EGR 가스 결로로 인한 된 경우 흡기 센서 결로 고착을 판단하여 EGR 시스템(3)의 EGR 가스 공급을 강제로 중단함으로써 흡기 센서(5)의 주변 혼합기의 과포화 온/습도 조건 변화로 EGR 가스 결로 생성조건을 회피하며, 이후 MAP 센서 결로 고착 판단의 재확인을 통해 흡기 센서 고장진단 판단으로 전환됨으로써 EGR 가스의 과포화 상태가 야기하는 흡기 센서의 결로 현상 메커니즘분석으로 빠르게 흡기 센서 고착 현상을 해소하고, 특히 신속한 흡기 센서 고착 현상의 해소로 지속적인 EGR 가스 공급이 이루어짐으로써 효율적인 연소가 지속적으로 진행되는 특징을 구현한다.

Description

EGR 가스 공급 안정화 제어방법 및 차량{Method for Controlling Stability of Exhaust Gas Supply and Vehicle thereof}

본 발명은 EGR 가스 공급 제어에 관한 것으로, 특히 배기가스 중 일부가 흡기 매니폴드로 공급되는 EGR 가스(Exhaust Gas Recirculation Gas)에 의한 결로 현상의 신속한 해소가 이루어지는 제어 방법을 구현하는 차량에 관한 것이다.

일반적으로 배기가스재순환(Exhaust Gas Recirculation) 시스템(이하, EGR 시스템)은 터보차저의 터빈 전단에서 흡기매니폴드로 이어지는 EGR라인(EGR Line)에 구비되어 ECU(Electronic Control Unit)로 제어되는 EGR 밸브(EGR Valve)를 구비하고, EGR Cooler By-Pass Valve)를 포함한다.

즉, 상기 EGR 시스템은 배기 매니폴드로 배출되는 가스 중 일부의 배기가스를 EGR 가스로 하여 다시 흡기 매니폴드로 재순환시켜줌으로써 EGR 가스와 새로운 흡입 공기가 함께 섞여 연소실로 보내진다. 그러면 EGR 가스가 연소에 관여함으로써 큰 열용량의 이산화탄소의 작용으로 동일한 양의 연료 연소 대비 온도상승률을 낮추어주고 또한 공기에 비해 적은 산소함량으로 연소속도를 감소시켜 연소최고온도를 낮아지게 한다.

그러므로 상기 EGR 시스템은 엔진과 함께 모터를 동력원으로 사용하는 하이브리드 차량(Hybrid Electric Vehicle, 이하 HEV)에서도 혼합기의 비정상적인 고온에 따른 노킹 현상을 방지하면서 배출가스 내 NOx 양을 현저하게 감소시키기 위해 필수적으로 사용된다.

특히 HEV의 EGR 제어 시스템은 개도에 따라 EGR 가스의 순환량을 조절하는 EGR 밸브에 대한 고장판단에 MAP센서(Manifold Air Pressure Sensor 또는 Manifold Absolute Pressure Sensor)를 연계시킴으로써 EGR 시스템의 동작 안정성을 확보한다.

일례로, MAP센서는 흡기 매니폴드 내에 설치되어 엔진에 공급되는 공기유량을 측정함으로써 흡기 매니폴드 내부의 EGR 밸브 개도각 변화 시 압력 변화를 감지하고, EGR 제어 시스템은 MAP센서에서 감지한 EGR 밸브 개도각 변화 시 압력 변화로 이용하여 EGR 밸브의 고장 진단에 활용한다.

그러므로 HEV는 EGR 제어 시스템에서 MAP센서와 연계된 EGR 밸브의 고장 검출 전략(또는 로직)을 수행함으로써 EGR 시스템의 엔진의 노킹 현상 방지와 배출가스 내 NOx 양 감소 효과를 지속적으로 유지할 수 있다.

국내 공개특허공보 10-2002-0027913(2002년04월15일)

하지만 EGR 제어 시스템은 MAP센서와 연계된 EGR 밸브의 고장 검출 전략(또는 로직)에 MAP 센서 고장 여건이 반영되지 못하는 한계성을 갖고 있다.

일례로, MAP 센서는 흡기 매니폴드로 흡입되는 외기와 재순환되는 EGR 가스의 온도 및 습도 성분에 노출되어 있고, 이는 EGR 가스의 과포화 조건에서 MAP 센서 표면에 결로를 형성함으로써 MAP 센서 고착(stuck) 현상으로 발전되며, MAP 센서 고착은 MAP 센서의 센싱 능력을 상실하는 MAP 센서 고장으로 발전될 수밖에 없다.

그 결과 HEV는 EGR 가스 공급을 통한 효율적인 연소과정으로 복귀할 수 없게 된다.

이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 EGR 가스의 과포화 상태가 흡기의 압력이나 유량 검출을 위한 흡기센서에 야기하는 센서 결로 현상 메커니즘분석을 통한 고착지수(stuck index)의 적용으로 빠르게 흡기 센서 고착 현상을 해소하고, 특히 신속한 흡기 센서 고착 현상의 해소로 지속적인 EGR 가스 공급이 이루어짐으로써 효율적인 연소가 지속적으로 진행될 수 있는 EGR 가스 공급 안정화 제어방법 및 차량의 제공에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 EGR 가스 공급 안정화 제어방법은 흡기 센서 결로 고착 해소모드를 포함하고, 상기 흡기 센서 결로 고착 해소모드는 (A) EGR 시스템의 EGR 밸브 동작 시 제어기에 의해 흡기매니폴드에 구비된 흡기 센서의 출력과 상기 EGR 시스템의 EGR률이 검출되어 모니터링되는 단계, (B) 상기 모니터링이 특정시간동안 지속된 후 중단되는 단계, (C) 상기 모니터링 중단 후 상기 흡기 센서의 출력 이상이 판단되는 단계, (D) 상기 출력의 이상 시 상기 EGR률의 변화량이 판단되는 단계, (E) 상기 변화량의 변화 시 상기 흡기매니폴드로 공급된 EGR 가스의 결로에 의해 상기 흡기 센서에 대한 흡기 센서 결로 고착이 판정되는 단계, (F) 상기 흡기 센서 결로 고착 시 흡기 센서 결로 고착지수를 “1”로 변경하고, 상기 EGR 시스템의 상기 EGR 밸브의 동작 중지가 중단시간동안 지속된 후 재동작되는 단계, (G) 상기 EGR 시스템의 재 동작 후 상기 흡기 센서 결로 고착지수가 “1”로 유지되면, 상기 흡기 센서의 출력 이상이 판정되는 흡기 센서 이상 진단모드로 전환되는 단계로 수행되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 출력 이상은 상기 특정시간을 80초로 하여 상기 흡기 센서의 최대 검출값과 최소 검출값의 차이가 5 hPa의 흡기 센서 허용 설정값과 비교된 후, 상기 차이가 상기 흡기 센서 허용 설정값과 같거나 큰 경우로 판단된다.

바람직한 실시예로서, 상기 변화는 상기 특정시간을 80초로 하여 상기 EGR률의 최대 값과 최소 값의 차이가 0%의 EGR 허용 설정값과 비교된 후, 상기 차이가 상기 EGR 허용 설정값이 아닌 경우로 판단된다.

바람직한 실시예로서, 상기 중단시간은 300초를 적용한다.

바람직한 실시예로서, 상기 흡기 센서 이상 진단 모드 단계는, (g-1) 상기 EGR 시스템의 재 동작 후 상기 흡기 센서의 출력과 상기 EGR 시스템의 EGR률의 재 검출로 모니터링 반복이 이루어지는 단계, (g-2) 상기 모니터링 반복시간의 중단 후 상기 흡기 센서의 출력 이상의 재 판단이 이루어지는 단계, (g-3) 상기 재 판단의 출력 이상 시 상기 EGR률의 변화량이 재 판단되는 단계, (g-4) 상기 재 판단의 변화 시 상기 흡기 센서 결로 고작지수를 “1”로 유지하고, 상기 흡기 센서의 이상이 진단되는 단계, (g-5) 상기 흡기 센서의 이상 진단 후 상기 흡기 센서의 고장을 확인하고, 상기 흡기 센서 고장 시 상기 EGR 시스템의 동작이 중지되는 단계로 수행되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 재 판단 출력 이상은 상기 모니터링 반복시간을 80초로 하여 상기 흡기 센서의 재 검출된 최대 값과 재 검출된 최소 값의 차이가 5 hPa의 흡기 센서 허용 설정값과 비교된 후, 상기 차이가 상기 흡기 센서 허용 설정값과 같거나 큰 경우로 판단된다.

바람직한 실시예로서, 상기 재 판단 변화는 상기 모니터링 반복시간을 80초로 하여 상기 EGR률의 재 검출된 최대 값과 재 검출된 최소 값의 차이가 0%의 EGR 허용 설정값과 비교된 후, 상기 차이가 상기 EGR 허용 설정값이 아닌 경우로 판단된다.

그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량은 EGR 시스템의 동작 시 제어기에 의해 흡기매니폴드에 구비된 흡기 센서의 출력과 함께 EGR률이 검출되고, 상기 흡기 센서의 출력 이상과 함께 상기 EGR률의 변화량이 검출된 경우 상기 EGR 시스템의 동작이 중단된 후 재 동작되어 상기 흡기매니폴드로 공급된 EGR 가스의 결로에 기인한 상기 흡기 센서의 이상을 해소하는 흡기 센서 결로 고착 해소모드가 수행되고, 상기 EGR 시스템의 재 동작 후 상기 흡기 센서 결로 고착 해소가 이루어지지 않는 경우 상기 흡기 센서의 이상을 진단하고, 상기 흡기 센서의 고장을 확인하는 흡기 센서 이상 진단 모드가 수행되는 제어기; 상기 제어기의 제어로 EGR 가스의 공급이 이루어지는 엔진 시스템; 이 포함되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 제어기는 EGR 안정화 맵과 연계되고, 상기 EGR 안정화 맵은 상기 EGR 가스의 EGR률 맵이 구비된다.

바람직한 실시예로서, 상기 엔진 시스템은 상기 제어기로 제어되어 가솔린을 연료로 하는 엔진으로 이어진 흡기 매니폴드에 EGR 가스를 공급하는 EGR 시스템, 상기 흡기 매니폴드의 내부 압력을 검출하여 상기 제어기로 전송하는 상기 흡기 센서가 구비되고, 상기 엔진은 클러치로 연결 및 분리되는 모터와 함께 하이브리드 차량을 구성한다.

이러한 본 발명의 차량은 흡기 센서 고장 여건이 반영된 EGR 시스템 안정화 제어를 구현함으로써 하기와 같은 장점 및 효과를 구현한다.

첫째, EGR 밸브의 고장 검출 전략(또는 로직)을 흡기 센서와 연계하는 EGR 제어 시스템의 흡기 센서 고장 여건 미반영 한계성이 해소된다. 둘째, 고온 다습한 EGR 가스로 인한 결로 발생이 흡기 센서의 부근 위치에서 미리 검출됨으로써 결로에 의한 흡기 센서 영향이 제거된다. 셋째, 흡기 센서의 결로 문제를 자체적으로 해결함으로써 외부요인에 의한 흡기 센서값 이상 작동이 사전에 검출된다. 넷째, 흡기 센서 이상 작동의 사전 검출로 흡기 센서 고착에 의한 고장진단 판단을 방지함으로써 EGR 시스템 동작에 따른 고객 불만이 방지된다. 다섯째, 흡기 센서 값 이상을 빠르게 정상 복원함으로써 효율적인 EGR 제어의 지속이 가능하다. 여섯째, 효율적인 EGR 제어 지속을 통해 엔진효율 상승 및 연비운전이 이루어진다. 일곱쩨, EGR을 사용하는 가솔린 엔진 적용 하이브리드 차량의 EGR 시스템 안정성이 크게 향상된다.

도 1과 도 2는 본 발명에 따른 EGR 가스 공급 안정화 제어방법의 순서도이고, 도 3은 본 발명에 따른 EGR 가스 공급 안정화 제어가 구현되는 하이브리드 차량의 예이며, 도 4는 본 발명에 따른 차량의 EGR 가스 경로 및 흡기 센서 배치상태이고, 도 5는 본 발명에 따른 흡기온(또는 외기온)의 EGR 가스에 의한 상변화 특성 선도이며, 도 6은 본 발명에 따른 EGR 가스에 의한 흡기 센서 부근의 결로 상태의 예이다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시 예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

도 1과 도 2를 참조하면, EGR 가스 공급 안정화 제어방법은 흡기 센서 결로 고착(stuck)해소모드로 수행되고, 상기 흡기 센서 결로 고착 해소모드는 EGR 시스템이 동작 시 모니터링된 흡기 센서의 출력 이상과 함께 EGR률의 변화량으로 EGR 가스의 결로에 기인한 흡기 센서 결로 고착 판정한 후 EGR 작동(예, EGR 밸브 개도 제어)을 강제 종료하고(S10~S70), EGR 작동 강제 종료 후 다시 모니터링된 흡기 센서의 출력 이상과 함께 EGR률의 변화량으로 MAP 센서 결로 고착 판정의 원인이었던 EGR 가스 결로에 대한 해소로 흡기 센서 정상 판정을 하거나(S80~S120, S200) 또는 흡기 센서 결로 고착 판정이 흡기 센서 고장 진단 판정으로 전환되며(S80~S120, S300), 흡기 센서 고장 진단에 따른 흡기 센서 고장 확정과 함께 EGR 시스템의 고장 경고 및 동작 중지한다(S400, S500).

그러므로 상기 흡기 센서 결로 고착 해소모드 는 EGR 시스템의 동작 시 제어기에 의해 흡기매니폴드에 구비된 흡기 센서의 출력과 함께 EGR률이 검출되고, 흡기 센서의 출력 이상과 함께 상기 EGR률의 변화량이 검출된 경우 상기 EGR 시스템의 동작이 중단됨으로써 흡기 센서의 고장이 흡기매니폴드로 공급된 EGR 가스의 결로에 기인하거나 또는 기인하지 않은 흡기 센서의 고장이 판단될 수 있다.

그 결과 EGR 가스 공급 안정화 제어방법은 차량(특히, HEV)에 탑재된 EGR을 사용하는 가솔린 엔진에서 외기 및 EGR 가스 혼합기의 온도와 습도 성분에 의한 결로 현상으로 흡기 센서의 작동 불능 상황을 신속히 인지할 수 있고, 특히 빠르게 결로 생성조건을 벗어나는 EGR 시스템의 EGR 제어 전략을 통해 흡기 센서 고착 현상을 해결함으로써 정상적인 흡기 센서에 대한 불필요한 흡기 센서 고장진단 판단을 예방하는 동시에 재차 EGR 가스 공급을 통해 효율적인 연소과정으로 복귀할 수 있다.

이하 EGR 가스 공급 안정화 제어방법을 도 3 내지 도 6을 참조로 상세히 설명한다. 이 경우 제어 주체는 EGR 안정화 맵(6-1)과 연계된 제어기(6)이고, 제어 대상은 EGR 시스템(3)의 EGR 밸브(3-1)와 흡기 매니폴드(2-1)의 내부를 흐르는 공기압력을 검출하는 흡기 센서(5)이다. 특히 상기 흡기센서(5)는 흡기의 압력이나 유량 검출을 위한 센서로서 MAP 센서(Manifold Air Pressure Sensor 또는 Manifold Absolute Pressure Sensor)를 포함한다.

먼저 제어기(6)는 흡기 센서 결로 고착 판단 변수 검출 단계를 수행한다. 상기 흡기 센서 결로 고착 판단 변수 검출 단계는 S10의 EGR 시스템(3)을 동작 제어하는 단계, S20의 흡기 센서 검출값과 EGR률 값을 모니터링하는 단계, S30의 흡기 센서 결로 고착 판단 모니터링 시간에 대해 소정의 설정시간을 모니터링 시간 설정값 A으로 하여 설정값 A 도달 시 까지 지속될 때 검출값 모니터링을 중단하는 단계로 수행한다. 여기서 상기 모니터링 시간 설정값 A는 약 80초로 설정된다.

도 3을 참조하면, 차량(1)은 흡기 매니폴드(2-1)로 공기와 가솔린의 혼합기를 공급받는 엔진(2-2)을 구비한 엔진 시스템(2), 흡기 매니폴드(2-1)에 이어진 EGR 라인(3-2)을 개폐하는 EGR 밸브(3-1)로 EGR 가스를 공급해주는 EGR 시스템(3), 흡기 매니폴드(2-1)의 내부를 흐르는 공기압력을 검출하는 흡기 센서(5), EGR 안정화 맵(6-1)과 연계된 제어기(6), 전기로 동력을 발생하고 클러치(8)로 엔진(2-2)과 연결 및 분리되는 모터(7), 변속단을 변경하는 변속기(9)를 포함한다. 따라서 상기 차량(1)은 가솔린 엔진이 적용된 하이브리드 차량의 예이다.

구체적으로 상기 제어기(6)는 EGR 밸브(3-1)의 개도각을 제어하면서 흡기 센서(5)의 검출값을 읽고, 특히 EGR 안정화 맵(6-1)을 이용하여 EGR 가스 공급량의 변화에 대한 EGR률 값과 흡기 센서 검출값의 변화에 대한 흡기 센서 차이값을 판정한다. 특히 상기 EGR 안정화 맵(6-1)은 EGR 밸브(3-1)의 개도각 대비 EGR 가스 유량이 매칭된 2차원의 EGR률 맵을 구비하고, 상기 EGR률 맵은 시간에 대한 EGR률 변화를 EGR률 값으로 제공한다.

도 4를 참조하면, 상기 EGR 밸브(3-1)는 EGR 라인(3-2)에 구비되어 제어기(6)로 제어되고, 상기 EGR 라인(3-2)은 엔진(2-2)의 배기 매니폴드와 연결된 터보차저(도시되어 있지 않음)에서 흡기 매니폴드(2-1)로 이어진다. 그리고 상기 흡기 센서(5)는 흡기 매니폴드(2-1)의 흡기 센서 설치부(5-1)를 이용하여 내부통로로 위치되어 검출된 압력 값을 EGR 안정화 맵(6-1)으로 제공하고, 상기 흡기 센서 설치부(5-1)는 EGR 라인(3-2)이 연결되는 부위에서 흡기 매니폴드(2-1)의 리브부위를 이용하여 흡기 센서(5)가 탈장착되는 나사홀로 형성된다. 따라서 흡기 센서(5)의 검출값은 EGR 가스의 공급 유량으로 변화된다.

그러므로 흡기 센서 결로 고착 판단 변수 검출 단계에서, 상기 제어기(6)는 엔진(2-2)의 동작과 함께 EGR 시스템(3)을 제어함으로써 S10의 EGR 시스템(3)을 동작시키고, 흡기 매니폴드(2-1)에 구비된 흡기 센서(5)가 검출한 흡기 매니폴드(2-1)의 내부를 흐르는 공기압력을 검출함으로써 S20의 흡기 센서 검출값을 모니터링하고 또한 EGR 밸브(3-1)의 개도각에 기반된 EGR률 값을 모니터링한다. 특히 상기 제어기(6)는 S30의 흡기 센서 결로 고착 판단 모니터링 시간 A 체크를 위해 타이머 또는 카운터를 이용할 수 있다.

이어 제어기(6)는 흡기 센서 결로 고착 판단 모니터링 시간 A 도달 시 EGR 가스의 결로에 기인한 흡기 센서(5)의 흡기 센서 결로 고착 판정 단계를 수행한다. 상기 흡기 센서 결로 고착 판정 단계는 S40의 흡기 센서 검출값 비교단계, S50의 EGR률 값 비교단계, S60의 흡기 센서 결로 고착지수(stuck index) 생성단계, S70의 EGR 작동 강제 중지 단계로 수행된다. 여기서 상기 고착지수(stuck index)는 0,1의 stuck bit로 정의하고, 0은 센서정상상태를 1은 센서 비정상상태를 의미한다.

S40의 흡기 센서 검출값 비교단계는 흡기 센서 고착 판단식으로 수행된다.

흡기 센서 고착 판단식

|A에서 흡기 센서 최대 값 |-|A에서 흡기 센서 최소 값| ≥ B

그 결과 약 80초 동안 모니터링된 흡기 센서(5)의 검출값에 대한 최대 값과 최소 값의 절대값 차이가 약 5 hPa과 같거나 큰 경우, 흡기 센서(5)의 동작이 EGR 가스 결로에 의해 영향을 받지 않다고 판단함으로써 S200과 같이 흡기 센서 결로 고착인자를 “0”으로 유지하고, S10으로 복귀하여 EGR 시스템의 제어를 유지한다. 반면 약 80초 동안 모니터링된 흡기 센서(5)의 검출값에 대한 최대 값과 최소 값의 절대값 차이가 약 5 hPa과 같거나 크지 않은 경우, 흡기 센서(5)의 동작이 EGR 가스 결로에 의해 영향을 받았다고 판단함으로써 S50으로 진입한다.

S50의 EGR률 값 비교단계는 EGR률 판단식으로 수행된다.

EGR률 판단식

|A에서 EGR률 최대 값 |-|A에서 EGR률 최소값| = B-1

그 결과 약 80초 동안 모니터링된 EGR 밸브(3-1)의 개도각에 기반되어 맵에서 확인(또는 산출)된 EGR률 값에 대한 최대 값과 최소 값의 절대값 차이가 0%인 경우, EGR 가스가 흡기 센서(5)의 부근에서 결로를 형성하지 않았다고 판단함으로써 S200과 같이 흡기 센서 결로 고착지수를 “0”으로 유지하고, S10으로 복귀하여 EGR 시스템의 제어를 유지한다. 반면 약 80초 동안 모니터링된 EGR 밸브(3-1)의 개도각에 기반되어 맵에서 확인(또는 산출)된 EGR률 값에 대한 최대 값과 최소 값의 절대값 차이가 0%이 아닌 경우, EGR 가스가 흡기 센서(5)의 부근에서 결로를 형성하였다고 판단함으로써 S60으로 진입한다.

S60의 흡기 센서 결로 고착지수 생성단계는 흡기 센서 결로 고착지수를 “0”에서 “1”로 변경하고, 흡기 센서 결로 고착지수 1은 도시되어 있지 않은 경고등 점등 신호에 적용된다. 상기 경고등의 온/오프 회로는 EGR 시스템 또는 기타 시스템 이상용 온/오프 회로의 통상적인 구성과 동일하다.

S70의 EGR 작동 강제 중지 단계는 EGR 밸브(3-1)의 동작중지에 따른 흡기 매니폴드(2-1)에 대한 EGR 가스의 공급 중단을 의미한다. 그러므로 상기 EGR 가스의 공급 중단은 EGR 라인(3-2)의 폐쇄를 의미하며, EGR 라인(3-2)의 폐쇄는 EGR 밸브(3-1)의 폐쇄(개도각 0% 열림)를 의미한다. 그러므로 EGR 작동 강제 중지에서 EGR 가스는 배기가스로 배출된다.

도 5를 참조하면, EGR 가스의 수증기-온도 선도를 이용한 EGR 가스의 결로 형성의 예를 알 수 있다. 여기서 ①,②,③,④,⑤는 EGR 가스에 의한 흡기온(또는 외기온)의 상변화를 의미한다.

①은 초기 흡기온(또는 외기온)으로서 -20℃의 극저온 및 상대습도 80%의 높은 습도 상태이다. 이 경우 흡기온(또는 외기온)은 불포화 상태로 가정한다. ②는 EGR 가스의 온도로서 흡기 매니폴드(2-1)에 연결된 EGR 라인(3-2)으로 흡기 매니폴드(2-1)의 내부로 공급된다. 상기 EGR 가스는 연소과정에 의한 수분 추가 생성이 이루어진다. 또한 EGR 가스 온도는 EGR 쿨러를 이용한 냉각 후 온도로 가정한다. ③과 ④의 각각은 과포화구간으로 흡기 센서(5)의 센서표면 결로로 센서값 고착 발생이 생성됨으로써 고장진단이 적용되는 구간이다. ⑤는 불포화구간으로 혼합기(외기와 EGR 가스의 혼합)의 온/습도 조건에 의해 불포화됨으로써 흡기 센서(5)의 정상 작동이 이루어지는 구간이다. 그러므로 ③~⑤는 -10~25℃의 온도 영역을 가짐으로써 외기(공기)와 EGR 가스의 혼합 조건에 따른 혼합기(외기와 EGR 가스의 혼합)의 온도 및 습도로 EGR 가스 결로 생성이 예측될 수 있다.

이어 제어기(6)는 S80과 같이 EGR 동작중지시간이 설정값 C에 도달될 때 까지 EGR 작동 강제 중지를 지속한다. 이 경우 상기 설정값 C는 소정의 중지시간 설정값으로 약 300초로 설정된다. 그러므로 제어기(6)는 S80에서 300초 경과 후 EGR 시스템(3)의 재가동을 위해 EGR 동작중지를 해제한다.

이후 제어기(6)는 EGR 동작중지시간의 300초 경과 후 EGR 시스템(3)이 재가동된 상태에서 흡기 센서 결로 고착지수의 “1”로 흡기 센서(5)의 출력 이상을 체크하는 흡기 센서 이상 학인단계를 수행한다. 상기 흡기 센서 이상 학인단계는 S90의 흡기 센서 검출값과 EGR률 값을 모니터링하는 단계, S100의 흡기 센서 결로 고착 재 판단 모니터링 시간이 설정값 D 도달 시 까지 지속될 때 검출값 모니터링을 중단하는 단계로 수행한다. 여기서 상기 설정값 D는 약 80초로 설정된다. 그러므로 상기 흡기 센서 이상 학인단계는 흡기 센서 결로 고착 판단 변수를 재 검출하여 수행된다.

도 6을 참조하면, 흡기 센서(5)는 흡기 매니폴드(2-1)의 흡기 센서 설치부(5-1)에 결합됨으로써 EGR 라인(3-2)을 통해 흡기 매니폴드(2-1)로 공급된 후 외기와 혼합으로 -10~25℃의 과포화 상태로 변화되는 EGR 가스의 결로 영향을 크게 받을 수밖에 없다. 그러므로 도 5는 흡기 센서(5)의 센서표면은 EGR 가스 결로로 인해 영향을 받아 결로를 형성함으로써 흡기 센서 고착 현상으로 발전되며, 흡기 센서 고착은 흡기 센서의 센싱 능력을 상실하는 흡기 센서 고장으로 발전됨을 예시한다.

이어 제어기(6)는 흡기 센서 결로 고착 재 판단 모니터링 시간 D 도달 시 EGR 가스의 결로에 의한 흡기 센서(5)의 흡기 센서 결로 고착 재 판정 단계를 수행한다. 상기 흡기 센서 결로 고착 재 판정 단계는 S110의 흡기 센서 검출값 비교단계, S120의 EGR률 값 비교단계로 수행된다.

S110의 흡기 센서 검출값 재 비교단계는 흡기 센서 고착 재 판단식으로 수행된다.

흡기 센서 고착 재 판단식

|D에서 흡기 센서 최대 값 |-|D에서 흡기 센서 최소값| ≥ E

그 결과 약 80초 동안 모니터링된 흡기 센서(5)의 검출값에 대한 최대 값과 최소 값의 절대값 차이가 약 5 hPa과 같거나 큰 경우, 흡기 센서(5)의 동작이 EGR 가스 결로에 의해 영향을 받지 않다고 판단함으로써 S200과 같이 흡기 센서 결로 고착지수를 “0”으로 유지하고, S10으로 복귀하여 EGR 시스템의 제어를 유지한다. 반면 약 80초 동안 모니터링된 MAP 센서(5)의 검출값에 대한 최대 값과 최소 값의 절대값 차이가 약 5 hPa과 같거나 크지 않은 경우, 흡기 센서(5)의 동작이 EGR 가스 결로에 의해 영향을 받았다고 판단함으로써 S120으로 진입한다.

S120의 EGR률 값 재 비교단계는 EGR률 재 판단식으로 수행된다.

EGR률 재 판단식

|D에서 EGR률 최대 값 |-|D에서 EGR률 최소값| = E-1

그 결과 약 80초 동안 모니터링된 EGR 밸브(3-1)의 개도각에 기반되어 맵에서 확인(또는 산출)된 EGR률 값에 대한 최대 값과 최소 값의 절대값 차이가 0%인 경우, EGR 가스가 흡기 센서(5)의 부근에서 결로를 형성하지 않았다고 판단함으로써 S200과 같이 S60의 흡기 센서 결로 고착지수 “1”을 흡기 센서 결로 고착지수“0”으로 변경하고, S10으로 복귀하여 EGR 시스템의 제어를 유지한다. 반면 약 80초 동안 모니터링된 EGR 밸브(3-1)의 개도각에 기반되어 맵에서 확인(또는 산출)된 EGR률 값에 대한 최대 값과 최소 값의 절대값 차이가 0% 가 아닌 경우, EGR 가스의 결로로 MAP 센서(5)가 센서표면 결로를 형성하였다고 판단함으로써 흡기 센서 결로 고착지수“1”을 유지하면서 흡기 센서 이상 학인단계를 흡기 센서 고장대응단계로 전환한다.

제어기(6)는 흡기 센서 고장대응단계를 S300의 흡기 센서의 출력값 이상 판단 단계, S400의 흡기 센서 고장 확인단계, S500의 EGR 시스템 고장 경고 및 동작 중지 단계로 수행한다.

S300의 흡기 센서값 고장진단 판단 단계는 EGR 가스 결로에 의한 흡기 센서 결로 고착 판정을 중단하고, S400의 흡기 센서 고장 판단 단계는 흡기 센서 고장 로직으로 흡기 센서(5)의 검출값 이상을 정확히 진단함으로써 흡기 센서 고장이 아닌 경우 S200의 전환되거나 또는 S500의 EGR 시스템 고장 경고 및 동작 중지 단계로 전환된다. 여기서 상기 흡기 센서 고장 로직은 흡기 센서(5)의 검출값 이상을 센서 하드웨어로 체크하는 통상적인 로직을 의미한다.

S500의 EGR 시스템 고장 경고 및 동작 중지 단계는 흡기 센서 고장 확인에 따른 후속 조치로서 경고등 점등에 의한 EGR 시스템(3)의 고장 경고 및 EGR 시스템(3)의 제어 중지에 의한 동작 중지를 의미한다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 차량의 EGR 가스 공급 안정화 제어방법은 특정한 모니터링 시간 동안 모니터링된 흡기 센서(5)의 최대/최소값 차이가 허용 설정 값보다 작으면서 동시에 해당 모니터링 시간 동안 계산된 EGR 시스템(3)의 EGR률의 변화량이 발생된 경우 흡기 센서(5)가 EGR 가스 결로로 인하여 결로 고착 되었다고 판단하고, 흡기 센서 결로 고착 따른 고착지수를 “1”로 할당한 후 특정한 EGR 중단시간동안 흡기 매니폴드(2-1)로 공급되는 EGR 시스템(3)의 EGR 가스 공급 중단으로 흡기 센서(5)의 주변 혼합기의 과포화 온/습도 조건을 변화시켜줌으로써 EGR 가스 결로 생성조건을 회피하며, 이후 다시 흡기 센서 결로 고착 판단을 다시 진행하여 흡기 센서값 변화를 감지하지 못한 경우 결로 문제 미 해결에 따른 흡기 센서 고장진단 판단으로 전환된다.

그러므로 본 실시예에 따른 EGR 가스 공급 안정화 제어 로직은 EGR 가스의 과포화 상태가 야기하는 흡기 센서의 결로 현상 메커니즘분석으로 빠르게 흡기 센서 고착 현상을 해소하고, 특히 신속한 흡기 센서 고착 현상의 해소로 지속적인 EGR 가스 공급이 이루어짐으로써 효율적인 연소가 지속적으로 진행될 수 있다.

1 : 차량 2 : 엔진 시스템
2-1 : 흡기 매니폴드 2-2 : 엔진
3 : EGR 시스템 3-1 : EGR 밸브
3-2 : EGR 라인 5 : 흡기 센서
5-1 : 흡기 센서 설치부
6 : 제어기 6-1 : EGR 안정화 맵
7 : 모터 8 : 클러치
9 : 변속기

Claims

EGR(Exhaust Gas Recirculation) 시스템의 동작 시 제어기에 의해 흡기매니폴드에 구비된 흡기 센서의 출력 이상과 함께 상기 EGR 시스템의 EGR률의 변화량이 검출되면, 상기 EGR 시스템의 EGR 밸브를 동작 중지한 후 재동작으로 상기 흡기매니폴드로 공급된 EGR 가스의 결로에 기인한 상기 흡기 센서의 이상을 해소하는 흡기 센서 결로 고착(stuck)해소모드가 수행되고;
상기 흡기 센서 결로 고착 해소모드는, (A) 상기 흡기 센서의 출력과 상기 EGR 시스템의 EGR률이 검출되어 모니터링되는 단계, (B) 상기 모니터링이 특정시간동안 지속된 후 중단되는 단계, (C) 상기 모니터링 중단 후 상기 흡기 센서의 출력 이상이 판단되는 단계, (D) 상기 출력의 이상 시 상기 EGR률의 변화량이 판단되는 단계, (E) 상기 변화량의 변화 시 상기 결로에 의해 상기 흡기 센서에 대한 흡기 센서 결로 고착이 판정되는 단계, (F) 상기 흡기 센서 결로 고착 시 흡기 센서 결로 고착지수를 변경하고, 상기 EGR 시스템의 상기 EGR 밸브의 동작 중지가 중단시간동안 지속된 후 재동작되는 단계, (G) 상기 EGR 시스템의 재 동작 후 상기 흡기 센서 결로 고착지수의 변경 상태가 유지되면, 상기 흡기 센서의 출력 이상이 판정되는 흡기 센서 이상 진단모드로 전환되는 단계
로 수행되는 것을 특징으로 하는 EGR 가스 공급 안정화 제어방법.
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 출력 이상은 상기 특정시간동안 상기 흡기 센서의 최대 검출값과 최소 검출값의 차이가 흡기 센서 허용 설정값과 비교된 후, 상기 차이가 상기 흡기 센서 허용 설정값과 같거나 큰 경우인 것을 특징으로 하는 EGR 가스 공급 안정화 제어방법.
청구항 3에 있어서, 상기 특정시간은 소정의 모니터링 설정시간이고, 상기 흡기 센서 허용 설정값은 소정의 센서 허용 설정 값인 것을 특징으로 하는 EGR 가스 공급 안정화 제어방법.
청구항 1에 있어서, 상기 변화는 상기 특정시간동안 상기 EGR률의 최대 값과 최소 값의 차이가 EGR 허용 설정값과 비교된 후, 상기 차이가 상기 EGR 허용 설정값이 아닌 경우인 것을 특징으로 하는 EGR 가스 공급 안정화 제어방법.
청구항 5에 있어서, 상기 EGR 허용 설정값은 소정의 EGR 검출 허용 설정값인 것을 특징으로 하는 EGR 가스 공급 안정화 제어방법.
청구항 1에 있어서, 상기 중단시간은 소정의 EGR 중단 모니터링 중지시간인 것을 특징으로 하는 EGR 가스 공급 안정화 제어방법.
청구항 1에 있어서, 상기 흡기 센서 이상 진단 모드 단계는, (g-1) 상기 EGR 시스템의 재 동작 후 상기 흡기 센서의 출력과 상기 EGR 시스템의 EGR률의 재 검출로 모니터링 반복이 이루어지는 단계, (g-2) 상기 모니터링이 반복되는 모니터링 반복시간의 중단 후 상기 흡기 센서의 출력 이상의 재 판단이 이루어지는 단계, (g-3) 상기 재 판단의 출력 이상 시 상기 EGR률의 변화량이 재 판단되는 단계, (g-4) 상기 재 판단의 변화 시 상기 흡기 센서 결로 고착지수를 상기 변경상태로 유지하고, 상기 흡기 센서의 이상이 진단되는 단계
로 수행되는 것을 특징으로 하는 EGR 가스 공급 안정화 제어방법.
청구항 8에 있어서, 상기 재 판단의 출력 이상은 상기 모니터링이 반복되는모니터링 반복시간동안 MAP 센서의 재 검출된 최대 검출값과 재 검출된 최소 검출값의 차이가 흡기 센서 허용 설정값과 비교된 후, 상기 차이가 상기 흡기 센서 허용 설정값과 같거나 큰 경우인 것을 특징으로 하는 EGR 가스 공급 안정화 제어방법.
청구항 9에 있어서, 상기 모니터링이 반복되는모니터링 반복시간은 소정의 EGR 중단 모니터링 설정시간이고, 상기 흡기 센서 허용 설정값은 소정의 센서 검출 허용설정 값인 것을 특징으로 하는 EGR 가스 공급 안정화 제어방법.
청구항 8에 있어서, 상기 재 판단의 변화는 상기 모니터링이 반복되는 모니터링 반복시간 동안 상기 EGR률의 재 검출된 최대 값과 재 검출된 최소 값의 차이가 EGR 허용 설정값과 비교된 후, 상기 차이가 상기 EGR 허용 설정값이 아닌 경우인 것을 특징으로 하는 EGR 가스 공급 안정화 제어방법.
청구항 11에 있어서, 상기 EGR 허용 설정값은 소정의 EGR 검출 설정 허용값인 것을 특징으로 하는 EGR 가스 공급 안정화 제어방법.
청구항 8에 있어서, 상기 흡기 센서 이상 진단 단계는, (g-5) 상기 흡기 센서의 이상 진단 후 상기 흡기 센서의 고장을 확인하고, 상기 흡기 센서의 고장 시 상기 EGR 시스템의 동작이 중지되는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 EGR 가스 공급 안정화 제어방법.
청구항 1 및 청구항 3 내지 13 중 어느 한 항에 의한 EGR 가스 공급 안정화 제어방법을 수행하는 차량에 있어서,
EGR(Exhaust Gas Recirculation) 시스템의 동작 시 제어기에 의해 흡기매니폴드에 구비된 흡기 센서의 출력과 함께 EGR률이 검출되고, 상기 흡기 센서의 출력 이상과 함께 상기 EGR률의 변화량이 검출된 경우 상기 EGR 시스템의 동작이 중단된 후 재 동작되어 상기 흡기매니폴드로 공급된 EGR 가스의 결로에 기인한 상기 흡기 센서의 이상을 해소하는 흡기 센서 결로 고착 해소모드가 수행되고, 상기 EGR 시스템의 재 동작 후 상기 흡기 센서 결로 고착 해소가 이루어지지 않는 경우 상기 흡기 센서의 이상을 진단하고, 상기 흡기 센서의 고장을 확인하는 흡기 센서 이상 진단 모드로 EGR 가스 공급 안정화 제어를 수행하는 제어기;
상기 제어기의 제어로 EGR 가스의 공급이 이루어지는 엔진 시스템;
이 포함되는 것을 특징으로 하는 차량.
청구항 14에 있어서, 상기 제어기는 EGR 안정화 맵과 연계되고, 상기 EGR 안정화 맵은 상기 EGR 가스의 EGR률 맵이 구비되는 것을 특징으로 하는 차량.
청구항 14에 있어서, 상기 엔진 시스템은 상기 제어기로 제어되어 엔진으로 이어진 흡기 매니폴드에 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 가스를 공급하는 EGR 시스템, 상기 흡기 매니폴드의 내부 압력을 검출하여 상기 제어기로 전송하는 상기 흡기 센서가 구비되는 것을 특징으로 하는 차량.
청구항 16에 있어서, 상기 엔진은 가솔린 엔진인 것을 특징으로 하는 차량.
청구항 16에 있어서, 상기 엔진은 모터와 클러치로 연결 및 분리되는 것을 특징으로 하는 차량.