KR102460277B1 - 고부하 운전 시 배기가스 재순환 장치 제어 방법 및 시스템, 그리고 그 시스템을 포함하는 내연기관 차량 - Google Patents

고부하 운전 시 배기가스 재순환 장치 제어 방법 및 시스템, 그리고 그 시스템을 포함하는 내연기관 차량 Download PDF

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Abstract

고부하 운전 시 배기가스 재순환 장치 제어 방법 및 시스템, 그리고 그 시스템을 포함하는 내연기관 차량이 개시된다. 본 발명에 따른 고부하 운전 시 배기가스 재순환 장치에 제어 방법은, 스로틀 밸브의 전단과 후단의 압력의 비(比)를 고부하 운전 판단 기준이 되는 설정 임계값과 비교하고, 압력의 비가 설정 임계값보다 크면, 스로틀 밸브를 완전 개방시키기 위한 WOT(Wide Open Throttle) 제어를 실행시키며, WOT(Wide Open Throttle) 제어와 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 사용에 따른 엔진 토크가 운전자 요구 토크를 충족하는지 판단하며, WOT 제어와 EGR을 함께 사용함에 따른 엔진 토크가 요구 토크를 충족하는지 여부에 따라 스로틀 개도를 보정하거나 EGR 사용을 중지시키는 것을 요지로 한다.

Description

고부하 운전 시 배기가스 재순환 장치 제어 방법 및 시스템, 그리고 그 시스템을 포함하는 내연기관 차량{Eexhaust gas recirculation control method and system during high load operation and combustion engine vehicle including the same system}
본 발명은 고부하 운전 시 배기가스 재순환 장치 제어 방법 및 시스템에 관한 것으로, 특히 스로틀 밸브와 EGR 밸브의 전략적인 제어를 통해 스로틀 밸브의 전단과 후단의 압력비가 일정 값 이상인 고부하 운전 영역에서도 EGR(Exhaust Gas Recirculation)을 사용할 수 있도록 한 고부하 운전 시 배기가스 재순환 장치 제어 방법 및 시스템, 그리고 그 시스템을 포함하는 내연기관 차량에 관한 것이다.
질소산화물(NOx)은 고압, 고온 환경에서 산소와 질소가 결합하여 발생하는 환경 유해물질이다. 이를 억제하기 위하여 대기 중으로 배출되는 배기가스의 일부를 다시 흡기계통으로 환류시켜 최고 연소온도를 낮추고 산소 포화도를 낮춰 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.
한편, 엔진 토크는 흡입 공기량에 비례한다(참고로, 엔진 토크는 점화각, 공연비 효율을 주요 인자로 하여 도출됨). 따라서 엔진 토크 상승 요청에 맞춰 엔진 토크를 높이려면 흡입 공기량을 늘리는 것이 우선되어야 하며, 흡입 공기량을 늘리기 위해서는 스로틀 개도량을 크게 해야 한다. 즉 스로를 밸브를 그만큼 많이 열어야 한다.
그런데 스로틀 개도량을 크게 하면(스로틀 밸브를 많이 열면), 스로틀 밸브를 기준으로 전단(공기가 입력되는 단)과 후단(흡기매기폴드와 연결된 단)의 압력 차이가 크게 주는 저차압 상태가 된다. 이 상태에서 EGR을 사용하면 EGR 가스가 흡기매니폴드의 압력 상승을 부추겨 흡입 공기량이 줄게 되고, 줄어든 공기량을 만회하기 위해 제어기는 스로틀 개도량을 더욱 크게 하게 된다.
그런데 스로틀 개도량이 더 커지면 EGR 밸브 전후단의 차압(압력차) 역시 커지므로 EGR 가스의 순환량이 줄게 된다. 이에 따라 목표 EGR율을 달성하기 위해 제어기는 EGR 밸브를 더 열게 됨으로써 흡기매니폴드의 압력은 더욱 상승하게 되고, 그 결과 흡입 공기량을 목표하는 만큼 충분히 확보하지 못해 제어기는 스로틀 개도량을 더욱 크게 하는 제어의 악순환이 반복된다.
이러한 제어의 악순환에 의해 스로틀이 완전히 개방되는 WOT(Wide Open Throttle) 영역에 도달하면, 흡입되는 공기의 유량 편차가 심해져 엔진 출력이 불안정해지게 된다. 이에 종래 기술에서는 WOT 영역, 즉 고부하 운전 영역에서는 EGR 사용을 중단하고 밸브 개폐 타이밍 제어를 통해 흡기 효율을 높이고, 연소 시 노킹 강건성 확보를 위해 연료 분사를 농후(Rich)하게 제어하고 있다.
그러나 EGR 사용을 중단하고 연료 분사를 농후하게 제어하면, 그 만큼 질소산화물의 배출량이 늘고 CO 배출량과 EU 7 규제에서 요구하는 전 영역 이론 공연비 운전 규제를 만족시키는데 한계가 있다.
한국공개특허 제10-2018-0113654(공개일 2018.10.17.)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, EGR 가스 유입에 따른 흡입 공기량 손실로 인한 토크 손실(Trq.loss)과 EGR 가스 유입에 따른 점화 효율 향상으로 인한 토크 이득(Trq.gain)을 비교하여 운전자 요구 토크를 EGR 가스 유입을 통해 구현 가능한지 판별하고, 구현 가능한 경우 고부하 영역임에도 EGR을 사용함으로써 질소산화물 및 배출가스 저감 성능을 향상시킬 수 있는 고부하 운전 시 배기가스 재순환 장치 제어 방법 및 시스템, 그리고 그 시스템을 포함하는 내연기관 차량을 제공하고자 하는 것이다.
과제의 해결 수단으로서 본 발명의 일 측면에 따르면,
(a) 스로틀 밸브의 전단과 후단의 압력의 비(比)를 고부하 운전 판단 기준이 되는 설정 임계값과 비교하는 단계;
(b) 상기 압력의 비가 상기 설정 임계값보다 크면, 스로틀 밸브를 완전 개방시키기 위한 WOT(Wide Open Throttle) 제어를 실행시키는 단계;
(c) 상기 WOT(Wide Open Throttle) 제어와 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 사용에 따른 엔진 토크가 운전자 요구 토크를 충족하는지 판단하는 단계; 및
(d) 상기 WOT 제어와 EGR을 함께 사용함에 따른 엔진 토크가 상기 요구 토크를 충족하는지 여부에 따라 스로틀 개도를 보정하거나 EGR 사용을 중지시키는 단계;를 포함하는 고부하 운전 시 배기가스 재순환 장치 제어 방법을 제공한다.
바람직하게는, 상기 (a) 단계를 통한 비교 결과, 상기 압력의 비가 상기 설정 임계값 이하이면, 토크를 인자로 하는 흡기 맵(Map)을 이용하여 요구 토크 실현을 위한 목표 공기량에 맞춰 스로틀 개도량이 조절되도록 스로틀 밸브를 제어(Throttle Normal 제어)하도록 프로세스가 설정될 수 있다.
그리고 상기 (c) 단계에서는, EGR 가스 유입에 따른 흡입 공기량 손실로 인한 토크 손실(Trq.loss)과 EGR 가스 유입에 따른 점화 효율 향상으로 인한 토크 이득(Trq.gain)을 비교하여 요구 토크 충족 여부를 판단할 수 있다.
여기서, EGR 가스 유입에 따른 점화 효율 향상으로 인한 상기 토크 이득(Trq.gain)대비 EGR 가스 유입에 따른 흡입 공기량 손실로 인한 상기 토크 손실(Trq.loss)이 크면 요구 토크를 충족하지 못하는 것으로 판단하고, EGR 가스 유입에 따른 흡입 공기량 손실로 인한 상기 토크 손실(Trq.loss)대비 EGR 가스 유입에 따른 점화 효율 향상으로 인한 상기 토크 이득(Trq.gain)이 크면 요구 토크를 충족하는 것으로 판단할 수 있다.
또한 상기 (d) 단계에서는, WOT 제어와 EGR 사용에 따른 엔진 토크가 상기 요구 토크를 충족하면 스로틀 개도를 축소시키는 스로틀 피드백 제어를 통해 EGR 가스 유입을 유리하게 하고, WOT 제어와 EGR 사용에 따른 엔진 토크가 상기 요구 토크를 충족하지 못하면 EGR 사용을 중지시킬 수 있다.
여기서 상기 스로틀 피드백 제어에 있어서는, EGR 사용에 따른 공기량 오차(목표 공기량 - 실제 공기량)에 대한 게인(Gain)을 맵핑한 맵 데이터를 이용한 PI 제어를 통해 스로틀 개도량을 제어할 수 있다.
과제의 해결 수단으로서 본 발명의 다른 측면에 따르면,
흡기라인에 배치된 전자식 스로틀 밸브를 제어하여 흡입 공기량을 조절하는 스로틀 제어기;
배기라인과 상기 흡기라인을 연결하는 EGR라인 상의 전자식 EGR 밸브를 제어하여 EGR 량(배기가스 환류량)을 조절하는 EGR 제어기; 및
상기 스로틀 제어기 및 EGR 제어기에 제어 지령을 출력하는 통합 제어기;를 포함하며,
상기 통합 제어기는,
스로틀 밸브의 전단과 후단의 압력 센서에서 측정된 스로틀 밸브 전후단 압력의 비(比)가 고부하 운전 판단 기준이 되는 설정 임계값보다 크면, 스로틀 밸브를 완전 개방시키기 위한 WOT(Wide Open Throttle) 명령을 상기 스로틀 제어기에 출력하고,
WOT(Wide Open Throttle) 제어와 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 사용에 따른 엔진 토크가 운전자 요구 토크를 충족하는지 판단하고, 충족 여부에 따라 상기 스로틀 제어기에 스로틀 개도 보정 명령을 출력하거나 상기 EGR 제어기에 EGR 사용 중지 명령을 출력하는 고부하 운전 시 배기가스 재순환 장치 제어 시스템을 제공한다.
여기서, 상기 압력의 비가 상기 설정 임계값 이하이면, 상기 통합 제어기의 명령으로 상기 스로틀 제어기가 토크를 인자로 하는 흡기 맵(Map)을 이용하여 요구 토크 실현을 위한 목표 공기량에 맞춰 스로틀 개도량이 조절되도록 스로틀 밸브를 제어(Throttle Normal 제어)할 수 있다.
바람직하게는, 상기 통합 제어기는 EGR 가스 유입에 따른 흡입 공기량 손실로 인한 토크 손실(Trq.loss)과 EGR 가스 유입에 따른 점화 효율 향상으로 인한 토크 이득(Trq.gain)을 비교하여 요구 토크 충족 여부를 판단할 수 있다.
이때 상기 통합 제어기는, EGR 가스 유입에 따른 점화 효율 향상으로 인한 상기 토크 이득(Trq.gain)대비 EGR 가스 유입에 따른 흡입 공기량 손실로 인한 상기 토크 손실(Trq.loss)이 크면 요구 토크를 충족하지 못하는 것으로 판단하고, EGR 가스 유입에 따른 흡입 공기량 손실로 인한 상기 토크 손실(Trq.loss)대비 EGR 가스 유입에 따른 점화 효율 향상으로 인한 상기 토크 이득(Trq.gain)이 크면 요구 토크를 충족하는 것으로 판단할 수 있다.
또한 상기 통합 제어기는, WOT 제어와 EGR 사용에 따른 엔진 토크가 상기 요구 토크를 충족하면 상기 스로틀 제어기에 스로틀 개도를 축소시키는 스로틀 개도 보정 명령을 출력하고, WOT 제어와 EGR 사용에 따른 엔진 토크가 상기 요구 토크를 충족하지 못하면 상기 EGR 제어기에 EGR 사용 중지 명령을 출력할 수 있다.
이때 상기 통합 제어기로부터 상기 스로틀 개도 보정 명령을 전달 받은 상기 스로틀 제어기는, EGR 사용에 따른 공기량 오차(목표 공기량 - 실제 공기량)에 대한 게인(Gain)을 맵핑한 맵 데이터를 이용한 PI 제어를 통해 스로틀 개도량을 제어할 수 있다.
과제의 해결 수단으로서 본 발명의 또 다른 측면에 따르면,
전술한 고부하 운전 시 배기가스 재순환 장치 제어 시스템을 포함하는 내연기관 차량을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, EGR 가스 유입에 따른 흡입 공기량 손실로 인한 토크 손실(Trq.loss)과 EGR 가스 유입에 따른 점화 효율 향상으로 인한 토크 이득(Trq.gain)을 비교하여 운전자 요구 토크를 EGR 가스 유입을 통해 구현 가능한지 판별하고, 구현이 가능하면 고부하 영역임에도 EGR을 사용함으로써 질소산화물 및 배출가스 저감 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예와 관련된 배기가스 재순환 장치를 포함하는 내연기관 차량의 주요부 구성을 개략 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 고부하 운전 시 배기가스 재순환 장치 제어 시스템의 시스템 구성을 개략 도시한 도면.
도 3은 도 1의 고부하 운전 시 배기가스 재순환 장치 제어 시스템에 의해 수행되는 일련의 고부하 운전 시 배기가스 재순환 장치 제어 과정을 순서대로 도시한 플로우 챠트.
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.
먼저 도 1을 참조하여 배기가스 재순환 장치 구성부터 살펴보기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예와 관련된 배기가스 재순환 장치를 포함하는 내연기관 차량의 주요부 구성을 개략 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 배기가스 재순환 장치를 포함하는 내연기관 차량은 엔진(30)과 엔진 연소실(31)로 공급될 공기(흡입 공기)가 흐르는 흡기라인(10), 그리고 연소실(31)에서 배출되는 배기가스가 흐르는 배기라인(40)을 포함한다. 또한 배기라인(40)의 고압 측에서 상기 흡기라인(10)이 연결되는 흡기매니폴드(36)에 걸쳐 설치되는 배기가스 재순환 장치(50, 이하, 'EGR 장치'라 함)를 포함한다.
엔진(30)은 연료와 공기가 혼합된 혼합기를 연소시켜 화학적 에너지를 기계적 에너지로 변환한다. 엔진(30)은 흡기매니폴드(36)에 연결되어 연소실(31) 내부로 연소용 공기가 유입되며, 연소 과정에서 발생된 배기가스는 배기매니폴드(38)에 모인 후 배기라인(40)을 통해 대기로 배출된다. 그리고 연소실(31)에는 인젝터(도시 생략)가 장착되어 연료를 연소실 내부로 분사한다.
배기라인(40)은 상기 배기매니폴드(38)에 연결되어 배기가스를 차량의 외부로 배출시킨다. 경우에 따라 배기라인(40)에는 배기라인(40)을 흐르는 배기가스의 압력으로 회전운동을 하는 터보차저(미도시)의 터빈이 배치될 수 있으며, 흡기라인(10)에는 터빈의 회전력으로 회전운동을 하면서 엔진 연소실(31)로 공급되는 흡기를 압축시키는 컴프레서(미도시)가 배치될 수 있다.
EGR 장치(50)는 배기라인(40)을 따라 흐르는 배기가스의 일부를 다시 흡기라인(10)으로 환류시킴으로써 최고 연소온도를 낮추고, 산소 공급을 줄여 질소산화물의 생성을 저감시킨다. EGR 장치(50)는 배기라인(40)과 흡기매니폴드(36)를 연결하는 EGR 라인(51)과 EGR 라인(51) 중간에 환류 배기가스(이하, 'EGR 가스'라 함)의 온도를 낮추는 EGR 쿨러(52)를 포함한다.
EGR 쿨러(52)와 흡기매니폴드(36) 사이의 EGR 라인(51)에는 흡기 측으로 환류되는 EGR 가스의 양을 조절하는 전자식 EGR 밸브(54)가 설치되며, EGR 가스의 유동방향을 기준으로 상기 EGR 밸브(54)의 전단과 후단에는 한 쌍의 차압센서(도시 생략)가 설치된다. 이때 차압센서의 검출정보를 바탕으로 제어기는 EGR율이 목표 수준을 유지하도록 EGR 밸브(54)를 피드백 제어하게 된다.
참고로, EGR율(EGR rate)은 실린더에 유입된 총 기체량 대비 EGR 장치에 의해 흡기 측으로 재순환된 배기가스량의 비율로서, 엔진 최적 제어를 위해 엔진의 회전수(rpm)와 부하(Load) 2가지 인자에 대해 행렬의 형태로 메모리와 같은 저장 매체에 저장될 수 있다. 즉 맵 데이터 형태로 저장될 수 있다.
도 1에서 도면부호 14은 흡입 공기 중에 포함된 이물질 필터링을 위한 에어 크리너(Air Cleaner)이며, 20은 엔진 연소실(31)로 공급될 공기량을 조절하는 스로틀 밸브를 가리킨다. 그리고 12는 스로틀 밸브 전방 공기 유량 측정을 위한 공기 질량 유량계(Air mass flow meter)이며, 16은 흡기매니폴드 내부 압력 측정을 위한 MAP 센서이다.
도 2는 도 1과 같은 배기가스 재순환 장치가 탑재된 내연기관 차량에 적용되는 본 발명의 실시 예에 따른 고부하 운전 시 배기가스 재순환 장치 제어 시스템의 시스템 구성을 개략 도시한 도면이다.
도 2와 앞선 도 1을 함께 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 고부하 운전 시 배기가스 재순환 장치 제어 시스템(100)은, 스로틀 밸브(20)를 제어하는 스로틀 제어기(60)와, 전술한 EGR 밸브(54) 제어를 위한 EGR 제어기(70)를 포함한다. 또한 상기 스로틀 제어기(60)와 EGR 제어기(70)를 통합적으로 제어하는 통합 제어기(80), 예컨대 ECU(Engine Control Unit)을 포함한다.
스로틀 제어기(60)는 흡기라인(10)에 설치된 전자식 스로틀 밸브(20)를 제어하여 흡입 공기량을 조절한다. 좀 더 구체적으로는, APS(Acceleration Position Sensor)의 검출 정보를 바탕으로 한 상기 통합 제어기(80)의 제어 명령에 따라 스로틀 밸브(20)의 스로틀 개도량을 APS 출력에 맞춰 조절한다. 예컨대, 상기 APS 출력값이 크면 스로틀 개도를 크게 하고, APS 출력값이 작으면 스로틀 개도를 작게 한다.
EGR 제어기(70)는 배기라인(40)과 상기 흡기라인(10)을 연결하는 EGR라인(51) 상에 설치되는 전술한 전자식 EGR 밸브(54)를 제어하여 EGR 량(또는 EGR 율)을 조절한다. 좀 더 구체적으로는, 엔진 상태에 따라 전용 맵(EGR 맵)을 통해 결정되는 EGR 율과 그 전후단의 차압센서 출력에 바탕을 둔 통합 제어기(80)의 제어 명령을 토대로 EGR 밸브(54)의 개도량을 조절한다.
통합 제어기(80), 예컨대, ECU는 차량 각부에 설치된 검출수단, 예컨대, 차압센서, APS 등이 제공하는 스로틀 밸브(20) 및 EGR 밸브(54) 제어에 필요한 정보를 바탕으로 스로틀 밸브(20)와 EGR 밸브(54)의 제어값을 결정한다. 그리고 그 결정된 제어값을 상기 스로틀 제어기(60) 및 EGR 제어기(70)에 제어 지령으로 출력함으로써 목표하는 제어가 이루어질 수 있도록 한다.
본 발명의 실시 예에 상기 통합 제어기(80)는 특히, 스로틀 밸브(20)의 전단과 후단의 압력 센서에서 측정된 스로틀 밸브(20) 전후단 압력의 비(比)가 고부하 운전 판단 기준이 되는 설정 임계값과 비교하고, 스로틀 밸브(20) 전후단 압력의 비(比)가 설정 임계값보다 크면, 고부하 운전으로 판단 스로틀 밸브(20)를 완전 개방시키는 WOT(Wide Open Throttle) 명령을 스로틀 제어기(60)에 출력한다.
또한, WOT 제어 시 EGR이 함께 사용됨에 따른 엔진 토크가 가속페달 조작 시점의 그 조작량, 차속, 엔진 회전수, 부하 등에 따라 결정되는 운전자 요구 토크를 충족하는지 판단하고, 충족 여부에 따라 스로틀 제어기(60)에 스로틀 개도 보정 명령을 출력하거나 EGR 제어기(70)에 EGR 사용 중지 명령을 출력하는 일련의 제어를 단계별로 수행할 수 있도록 프로그래밍된 프로세서를 포함한다.
만약, 스로틀 밸브(20) 전후단 압력의 비(比)가 고부하 운전 판단 기준이 되는 설정 임계값 이하인 경우 통합 제어기(80)는 스로틀 제어기(60)가 통상의 스로틀 밸브(20) 제어를 수행하도록 통제한다. 여기서 통상의 스로틀 밸브(20) 제어는 토크를 인자로 하는 흡기 맵(Map)에 결정되는 목표 공기량(요구 토크 실현을 위한 목표 공기량)에 맞춰 스로틀 개도량을 조절하는 제어(Throttle Normal 제어)를 의미한다.
고부하 운전에서 EGR 제어에 따라 흡기매니폴드로 EGR 가스가 유입되면 흡기매니폴드의 압력 상승이 가속화되어 흡기매니폴드의 압력과 대기압이 저차압 상태가 된다. 때문에 고부하 운전 영역에서는 엔진으로 흡입되는 흡입 공기량 줄게 되고 흡입 공기량이 준 만큼 엔진 토크도 감소한다. 즉 흡입 공기량 손실 및 그로 인한 토크 손실(Trq.loss)이 발생한다.
그런데 한편으로는, EGR 가스 유입에 따른 토크 이득(Trq.gain)도 기대할 수 있다. EGR 가스는 배기가스이므로 기본적으로 열에너지를 포함한다. 따라서 EGR 가스가 유입되면 흡기매니폴드를 통해 각 연소실로 공급되는 공기의 온도가 상승하고, 연소실에 공급되는 공기의 온도가 상승하면 그만큼 점화가 쉽게 일어나 점화 효율이 향상되기 때문이다.
이에 WOT 제어 시 EGR이 함께 사용됨에 따른 엔진 토크가 상기 운전자 요구 토크를 충족하는지 판단함에 있어 본 발명에 적용된 상기 통합 제어기(80)는, EGR 가스 유입에 따른 흡입 공기량 손실로 인한 토크 손실(Trq.loss)과 EGR 가스 유입에 따른 점화 효율 향상과 그로 인한 토크 이득(Trq.gain)을 상호 비교하여 엔진 토크가 상기 요구 토크를 충족하는지 여부를 판단한다.
통합 제어기(80)는 구체적으로, EGR 사용 시 EGR 가스 유입에 따른 토크 이득(Trq.gain)대비 EGR 가스 유입에 따른 토크 손실(Trq.loss)이 크면, 다시 말해 EGR 사용으로 인한 득보다 실이 크면, 현재 상태로는 상기 운전자의 요구 토크를 충족시키지 못할 것으로 판단, 상기 EGR 제어기(70)에 EGR 사용 중지 명령을 출력할 수 있다.
반대로, EGR 사용 시 EGR 가스 유입에 따른 토크 손실(Trq.loss)대비 EGR 가스 유입에 따른 토크 이득(Trq.gain)이 크면, 즉 EGR 사용으로 인한 실보다 득이 크면, EGR을 계속해서 사용해도 괜찮은 상황이므로 운전자의 요구 토크를 충족하는 것으로 판단, 상기 스로틀 제어기(60)에 스로틀 개도를 축소시켜 흡입 공기 유량을 안정화시키는 스로틀 개도 보정 명령을 출력할 수 있다.
여기서, 스로틀 개도의 보정은 흡입 공기량 오차 정보를 바탕으로 한 스로틀 밸브(20)에 대한 스로틀 제어기(60)의 피드백 제어를 통해 구현될 수 있다. 좀 더 구체적으로는, EGR 사용에 따른 흡입 공기량 오차(목표 공기량 - 실제 공기량)에 대한 게인(Gain)을 맵핑한 데이터를 활용하는 스로틀 제어기(60)의 PI 제어(Proportional Integrate Control)를 통해 스로틀 개도가 보정될 수 있다.
이하 전술한 전술한 본 발명의 실시 예에 따른 고부하 운전 시 배기가스 재순환 장치 제어 시스템에 의해 행해지는 일련의 고부하 운전 시 배기가스 재순환 장치 제어 과정을 도 3의 제어 흐름도를 참조하여 살펴보기로 한다. 설명의 편의를 위해 도 1에 도시된 구성은 해당 참조번호를 언급하여 설명하기로 한다.
도 3은 도 1의 고부하 운전 시 배기가스 재순환 장치 제어 시스템에 의해 수행되는 일련의 고부하 운전 시 배기가스 재순환 장치 제어 과정을 순서대로 도시한 플로우 챠트이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 고부하 운전 시 배기가스 재순환 장치 제어 방법은, 고부하 운전 여부를 판단하는 단계(S100)부터 시작한다. S100 단계에서는 바람직하게, 스로틀 밸브(20)의 전단과 후단의 압력의 비(比)를 고부하 운전 판단 기준이 되는 설정 임계값과 비교하여 고부하 운전 여부를 판단한다. 여기서 설정 임계값은 0.95가 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.
S100 단계를 판단 결과, 압력의 비가 설정 임계값보다 큰 고부하 운전으로 판단되면, 스로틀 밸브(20)를 완전 개방시키기 위한 WOT(Wide Open Throttle) 제어를 실행시키는 단계(S200)로 프로세스를 전환하고, 설정 임계값 이하이면, 흡기 맵(Map)을 이용하여 요구 토크 실현을 위한 목표 공기량에 맞춰 스로틀 개도량이 조절되도록 스로틀 밸브(20)를 제어(Throttle Normal 제어)하게 된다(S210).
S200 단계를 통한 WOT 제어 후 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 사용에 따른 엔진 토크가 운전자 요구 토크를 충족하는지 판단하는 단계(S300)가 연이어 수행된다. 그리고 마지막으로 WOT 제어와 EGR을 함께 사용함에 따른 엔진 토크가 상기 요구 토크를 충족하는지 여부에 따라, 스로틀 피드백 제어를 통해 스로틀 개도를 보정하거나(S410) EGR 사용을 중지시킨다(S420).
S300 단계에서는 바람직하게, EGR 가스 유입에 따른 흡입 공기량 손실로 인한 토크 손실(Trq.loss)과 EGR 가스 유입에 따른 점화 효율 향상으로 인한 토크 이득(Trq.gain)을 비교하여 요구 토크 충족 여부를 판단할 수 있다. 여기서 점화 효율은 EGR율과 점화 효율 사이의 관계(EGR율 변화에 따른 점화 효율 변화)를 테이블 맵 형태로 저장한 전용 맵으로부터 결정될 수 있다.
S300 단계에서는 구체적으로, EGR 가스 유입에 따른 토크 이득(Trq.gain)대비 EGR 가스 유입에 따른 토크 손실(Trq.loss)이 크면 요구 토크를 충족하지 못하는 것으로 판단하고, 반대로 EGR 가스 유입에 따른 토크 손실(Trq.loss)대비 EGR 가스 유입에 따른 토크 이득(Trq.gain)이 더 크면 요구 토크를 충족하는 것으로 판단할 수 있다.
S300 단계를 통한 판단 결과, WOT 제어와 EGR을 함께 사용함에 따른 엔진 토크가 EMS(Engine Management System)가 요구하는 수준의 토크값(상기 요구 토크)을 충족한다고 판단되면, 고부하 영역에서의 EGR 사용 전략을 유지하는 동시에 스로틀 개도를 축소시키는 스로틀 피드백 제어를 통해 공기 유량을 안정화시키고 EGR 가스 유입을 유리하게 한다(S410).
이와는 달리, WOT 제어와 EGR을 함께 사용함에 따른 엔진 토크가 EMS(Engine Management System)가 요구하는 수준의 토크값(상기 요구 토크)을 충족하지 못한다고 판단되면, EGR을 함께 사용함에 따른 제어의 악순환(전술한 배경기술 설명 참조) 문제를 회피하기 위해 EGR 사용을 중단하고 흡입 공기량 최대 확보를 우선으로 제어한다(기존 WOT Throttle 제어, S420).
한편, S410 단계에서 스로틀 개도 보정(스로틀 개도를 축소시키기 위한 보정)을 위한 스로틀 피드백 제어에 있어서는, EGR 사용에 따른 흡입 공기량 오차(목표 공기량 - 실제 공기량)에 대한 게인(Gain)을 맵핑한 데이터를 활용하는 스로틀 제어기의 PI 제어(Proportional Integrate Control)를 통해 스로틀 개도를 축소하는 보정이 구현될 수 있다.
고부하 영역에서 EGR을 사용하면 흡입 공기량을 목표하는 만큼 충분히 확보하지 못해 제어기는 스로틀 개도량을 크게 하며, 이 경우 EGR 밸브 전후단 차압 형성에 불리한 조건이 되어 목표 EGR율 달성을 위해 제어기가 EGR 밸브를 더 열게 되는 제어의 악순환을 반복하게 된다. 이를 회피하기 위해 종래 기술에서는 고부하 영역에서의 EGR 사용을 금지하고 있다.
반면, 본 발명의 실시 예는 EGR 가스 유입에 따른 흡입 공기량 손실로 인한 토크 손실(Trq.loss)과 EGR 가스 유입에 따른 점화 효율 향상으로 인한 토크 이득(Trq.gain)을 비교하여 운전자 요구 토크를 EGR 가스 유입을 통해 구현 가능한지 판별하고, 구현이 가능하면 고부하 영역임에도 EGR을 사용함으로써 질소산화물 및 배출가스 저감 성능이 향상될 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 : 흡기라인 20 : 스로틀 밸브
30 : 엔진 31 : 연소실
36 : 흡기매니폴드 38 : 배기매니폴드
40 : 배기라인 50 : EGR 장치
51 : EGR 라인 52 : EGR 쿨러
54 : EGR 밸브 60 : 스로틀 제어기
70 : EGR 제어기 80 : 통합 제어기
100 : 배기가스 재순환 장치 제어 시스템

Claims (13)

  1. (a) 스로틀 밸브의 전단과 후단의 압력의 비(比)를 고부하 운전 판단 기준이 되는 설정 임계값과 비교하는 단계;
    (b) 상기 압력의 비가 상기 설정 임계값보다 크면, 스로틀 밸브를 완전 개방시키기 위한 WOT(Wide Open Throttle) 제어를 실행시키는 단계;
    (c) 상기 WOT(Wide Open Throttle) 제어와 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 사용에 따른 엔진 토크가 운전자 요구 토크를 충족하는지 판단하는 단계; 및
    (d) 상기 WOT 제어와 EGR을 함께 사용함에 따른 엔진 토크가 상기 요구 토크를 충족하는지 여부에 따라 스로틀 개도를 보정하거나 EGR 사용을 중지시키는 단계;를 포함하며,
    상기 (c) 단계에서는,
    EGR 가스 유입에 따른 흡입 공기량 손실로 인한 토크 손실(Trq.loss)과 EGR 가스 유입에 따른 점화 효율 향상으로 인한 토크 이득(Trq.gain)을 비교하여 요구 토크 충족 여부를 판단하는 고부하 운전 시 배기가스 재순환 장치 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a) 단계를 통한 비교 결과,
    상기 압력의 비가 상기 설정 임계값 이하이면, 토크를 인자로 하는 흡기 맵(Map)을 이용하여 요구 토크 실현을 위한 목표 공기량에 맞춰 스로틀 개도량이 조절되도록 스로틀 밸브를 제어(Throttle Normal 제어)하는 고부하 운전 시 배기가스 재순환 장치 제어 방법.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    EGR 가스 유입에 따른 점화 효율 향상으로 인한 상기 토크 이득(Trq.gain)대비 EGR 가스 유입에 따른 흡입 공기량 손실로 인한 상기 토크 손실(Trq.loss)이 크면 요구 토크를 충족하지 못하는 것으로 판단하고,
    EGR 가스 유입에 따른 흡입 공기량 손실로 인한 상기 토크 손실(Trq.loss)대비 EGR 가스 유입에 따른 점화 효율 향상으로 인한 상기 토크 이득(Trq.gain)이 크면 요구 토크를 충족하는 것으로 판단하는 고부하 운전 시 배기가스 재순환 장치 제어 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 (d) 단계에서는,
    WOT 제어와 EGR 사용에 따른 엔진 토크가 상기 요구 토크를 충족하면 스로틀 개도를 축소시키는 스로틀 피드백 제어를 통해 EGR 가스 유입을 유리하게 하고,
    WOT 제어와 EGR 사용에 따른 엔진 토크가 상기 요구 토크를 충족하지 못하면 EGR 사용을 중지시키는 고부하 운전 시 배기가스 재순환 장치 제어 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 스로틀 피드백 제어에 있어서는,
    EGR 사용에 따른 공기량 오차(목표 공기량 - 실제 공기량)에 대한 게인(Gain)을 맵핑한 맵 데이터를 이용한 PI 제어를 통해 스로틀 개도량을 제어하는 고부하 운전 시 배기가스 재순환 장치 제어 방법.
  7. 흡기라인에 배치된 전자식 스로틀 밸브를 제어하여 흡입 공기량을 조절하는 스로틀 제어기;
    배기라인과 상기 흡기라인을 연결하는 EGR라인 상의 전자식 EGR 밸브를 제어하여 EGR 량(배기가스 환류량)을 조절하는 EGR 제어기; 및
    상기 스로틀 제어기 및 EGR 제어기에 제어 지령을 출력하는 통합 제어기;를 포함하며,
    상기 통합 제어기는,
    스로틀 밸브의 전단과 후단의 압력 센서에서 측정된 스로틀 밸브 전후단 압력의 비(比)가 고부하 운전 판단 기준이 되는 설정 임계값보다 크면, 스로틀 밸브를 완전 개방시키기 위한 WOT(Wide Open Throttle) 명령을 상기 스로틀 제어기에 출력하고,
    WOT(Wide Open Throttle) 제어와 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 사용에 따른 엔진 토크가 운전자 요구 토크를 충족하는지 판단하고, 충족 여부에 따라 상기 스로틀 제어기에 스로틀 개도 보정 명령을 출력하거나 상기 EGR 제어기에 EGR 사용 중지 명령을 출력하되,
    EGR 가스 유입에 따른 흡입 공기량 손실로 인한 토크 손실(Trq.loss)과 EGR 가스 유입에 따른 점화 효율 향상으로 인한 토크 이득(Trq.gain)을 비교하여 요구 토크 충족 여부를 판단하는 고부하 운전 시 배기가스 재순환 장치 제어 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 압력의 비가 상기 설정 임계값 이하이면, 상기 통합 제어기의 명령으로 상기 스로틀 제어기가 토크를 인자로 하는 흡기 맵(Map)을 이용하여 요구 토크 실현을 위한 목표 공기량에 맞춰 스로틀 개도량이 조절되도록 스로틀 밸브를 제어(Throttle Normal 제어)하는 고부하 운전 시 배기가스 재순환 장치 제어 시스템.
  9. 삭제
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 통합 제어기는,
    EGR 가스 유입에 따른 점화 효율 향상으로 인한 상기 토크 이득(Trq.gain)대비 EGR 가스 유입에 따른 흡입 공기량 손실로 인한 상기 토크 손실(Trq.loss)이 크면 요구 토크를 충족하지 못하는 것으로 판단하고,
    EGR 가스 유입에 따른 흡입 공기량 손실로 인한 상기 토크 손실(Trq.loss)대비 EGR 가스 유입에 따른 점화 효율 향상으로 인한 상기 토크 이득(Trq.gain)이 크면 요구 토크를 충족하는 것으로 판단하는 고부하 운전 시 배기가스 재순환 장치 제어 시스템.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 통합 제어기는,
    WOT 제어와 EGR 사용에 따른 엔진 토크가 상기 요구 토크를 충족하면 상기 스로틀 제어기에 스로틀 개도를 축소시키는 스로틀 개도 보정 명령을 출력하고,
    WOT 제어와 EGR 사용에 따른 엔진 토크가 상기 요구 토크를 충족하지 못하면 상기 EGR 제어기에 EGR 사용 중지 명령을 출력하는 고부하 운전 시 배기가스 재순환 장치 제어 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 통합 제어기로부터 상기 스로틀 개도 보정 명령을 전달 받은 상기 스로틀 제어기는,
    EGR 사용에 따른 공기량 오차(목표 공기량 - 실제 공기량)에 대한 게인(Gain)을 맵핑한 맵 데이터를 이용한 PI 제어를 통해 스로틀 개도량을 제어하는 고부하 운전 시 배기가스 재순환 장치 제어 시스템.
  13. 제 7 항의 고부하 운전 시 배기가스 재순환 장치 제어 시스템을 포함하는 내연기관 차량.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012081111A1 (ja) * 2010-12-16 2012-06-21 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP2014015922A (ja) * 2012-07-11 2014-01-30 Hitachi Automotive Systems Ltd 内燃機関の制御装置

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3460303B2 (ja) * 1994-05-27 2003-10-27 マツダ株式会社 エンジンの排気還流装置
JPH11280521A (ja) * 1998-03-26 1999-10-12 Fuji Heavy Ind Ltd エンジン制御装置
JP3726489B2 (ja) * 1998-04-27 2005-12-14 日産自動車株式会社 エンジンの吸気制御装置
US6497212B2 (en) * 2000-02-10 2002-12-24 Denso Corporation Control apparatus for a cylinder injection type internal combustion engine capable of suppressing undesirable torque shock
JP4650321B2 (ja) * 2006-03-28 2011-03-16 トヨタ自動車株式会社 制御装置
US9528453B2 (en) * 2014-11-07 2016-12-27 GM Global Technologies Operations LLC Throttle control systems and methods based on pressure ratio
JP6274183B2 (ja) * 2015-11-06 2018-02-07 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
KR101826551B1 (ko) * 2016-06-02 2018-02-07 현대자동차 주식회사 엔진 제어 장치 및 방법
JP6304307B2 (ja) * 2016-06-06 2018-04-04 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
KR20180113654A (ko) 2017-04-06 2018-10-17 현대자동차주식회사 Ｅｇｒ 제어방법
JP2019015257A (ja) 2017-07-10 2019-01-31 ダイキン工業株式会社 回転式圧縮機
US10502151B2 (en) * 2017-07-26 2019-12-10 Ford Global Technologies, Llc Method and system for particulate filter regeneration
JP7135719B2 (ja) * 2018-10-24 2022-09-13 トヨタ自動車株式会社 スロットル制御装置
KR102633863B1 (ko) * 2018-12-07 2024-02-06 현대자동차 주식회사 엔진 시스템 및 이의 제어 방법
KR20210040741A (ko) 2019-10-05 2021-04-14 김희범 교반시설을 갖춘 적재차량
DE102020208865A1 (de) * 2020-07-16 2022-01-20 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum Einstellen einer Drosselklappe, Motorsteuergerät und ein Fahrzeug
US11542896B2 (en) * 2020-10-23 2023-01-03 Ford Global Technologies, Llc Multi-path purge ejector system in an evaporative emissions control system
JP2022150467A (ja) * 2021-03-26 2022-10-07 マツダ株式会社 エンジンシステム

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012081111A1 (ja) * 2010-12-16 2012-06-21 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP2014015922A (ja) * 2012-07-11 2014-01-30 Hitachi Automotive Systems Ltd 内燃機関の制御装置

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