KR102565336B1

KR102565336B1 - 차량용 엔진 제어방법

Info

Publication number: KR102565336B1
Application number: KR1020180122707A
Authority: KR
Inventors: 이명준
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2018-10-15
Filing date: 2018-10-15
Publication date: 2023-08-09
Also published as: KR20200042300A

Abstract

본 발명은 배기 2단 VVL 시스템이 작동하고 있는 상태인지를 판단하는 VVL확인단계와; 배기 2단 VVL 시스템의 2차배기 과정에 의해, 엔진의 내부 EGR량이 과도하게 될 엔진 운전 상황이 아닌지를 판단하는 운전상황판단단계와; 배기 2단 VVL 시스템의 2차배기 과정에 의해 엔진의 내부 EGR량이 과도하게 될 운전상황이 아닌 경우, 엔진의 목표 과급압과 현재 과급압의 차이가 소정의 제1기준압력 이상 차이가 발생하는지 판단하는 과급압판단단계와; 상기 과급압판단단계 수행 결과, 목표 과급압과 현재 과급압의 차이가 상기 제1기준압력 이상 차이가 발생하면, 전동식 보조 과급장치를 구동하여 부족한 과급압을 보충시키는 과급보충단계를 포함하여 구성된다.

Description

차량용 엔진 제어방법{ENGINE CONTROL METHOD FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 엔진 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배기 2단 VVL SYSTEM이 탑재된 엔진의 제어방법에 관한 기술이다.

배기 2단 VVL System(Exhaust 2-stage Variable Valve Lift System)은 배기밸브의 개방이 도 1에 예시한 바와 같이 2단으로 이루어지도록 할 수 있는 시스템으로서, 엔진의 배기행정에 따라 정상적으로 개방되는 1차배기와 흡기행정에서 흡기밸브가 개방될 때 잠시 함께 개방되는 2차배기가 차례로 이루어지거나, 일반적인 엔진과 같이 배기행정 시에만 배기밸브가 개방되는 1차배기만 이루어질 수 있도록 구성된다.

즉, 배기 2단 VVL 시스템이 온(ON)되면, 1차배기와 2차배기가 차례로 이루어지게 되고, 오프(OFF)되면, 1차배기만 이루어지도록 구성된 것이다.

상기와 같은 배기 2단 VVL 시스템은 흡기행정 중에 배기밸브가 한 번 더 열리게 됨으로써, 배기가스의 일부가 연소실 내부로 역류하여 내부 EGR(Exhaust Gas Recirculation)을 형성하여, NOx의 발생을 억제함과 아울러 연소실로 재유입된 배기가스가 재연소에 의해 더 승온된 상태로 배출됨에 의해 배기가스 후처리 장치의 촉매 활성화 온도(Light Off Temperature: LOT)에 보다 빠르게 도달할 수 있도록 함으로써, 차량의 배기가스 중의 유해물질이 보다 효과적으로 저감될 수 있도록 한다.

그런데, 엔진의 중/고부하 영역에서 상기 배기 2단 VVL 시스템을 사용하는 경우, 과도한 내부 EGR을 방지하기 위해서는 터보차저의 베인을 오픈시키게 되는데, 이는 터보차저의 과급량을 제한하는 요인으로 작용하여, 엔진의 효율 및 출력이 저하되도록 한다.

상기 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 10-2018-0022126 A

본 발명은 배기 2단 VVL 시스템과 터보차저가 구비된 엔진을 탑재한 차량에서, 배기 2단 VVL 시스템의 작동에 의해 엔진의 중/고부하 상황에서 연소실로 과도한 배기가스 유입이 발생하는 것을 방지하면서도, 엔진이 필요로 하는 과급압을 충분히 확보할 수 있도록 함에 의해 엔진의 공연비 및 열효율 악화가 발생하는 것을 방지하여, 배기가스의 유해물질 정화능력을 최대로 확보하고, 엔진의 출력을 충분히 발휘할 수 있도록 한 차량용 엔진 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량용 엔진 제어방법은

배기 2단 VVL 시스템이 작동하고 있는 상태인지를 판단하는 VVL확인단계와;

배기 2단 VVL 시스템의 2차배기 과정에 의해, 엔진의 내부 EGR량이 과도하게 될 엔진 운전 상황이 아닌지를 판단하는 운전상황판단단계와;

배기 2단 VVL 시스템의 2차배기 과정에 의해 엔진의 내부 EGR량이 과도하게 될 운전상황이 아닌 경우, 엔진의 목표 과급압과 현재 과급압의 차이가 소정의 제1기준압력 이상 차이가 발생하는지 판단하는 과급압판단단계와;

상기 과급압판단단계 수행 결과, 목표 과급압과 현재 과급압의 차이가 상기 제1기준압력 이상 차이가 발생하면, 전동식 보조 과급장치를 구동하여 부족한 과급압을 보충시키는 과급보충단계;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 운전상황판단단계에서는

터보차저의 터빈 입구측 압력이 소정의 제2기준압력 미만인 경우, 배기 2단 VVL 시스템의 작동 중, 2차배기 과정에 의해 내부 EGR량이 과도하게 될 엔진 운전 상황이 아닌 것으로 판단하도록 할 수 있다.

상기 운전상황판단단계에서는

운전자의 가속페달 답입량을 나타내는 APS값이 80% 미만인 경우, 배기 2단 VVL 시스템의 작동 중, 2차배기 과정에 의해 내부 EGR량이 과도하게 될 엔진 운전 상황이 아닌 것으로 판단하도록 할 수 있다.

상기 과급보충단계의 수행에 의해 상기 목표 과급압과 현재 과급압의 차이가 소정의 수렴압력이내로 수렴되는 경우, 상기 전동식 보조 과급장치의 구동에 의한 과급보충을 중단하도록 할 수 있다.

상기 전동식 보조 과급장치는 터보차저의 터빈과 컴프레서를 연결하는 샤프트에 구현된 모터를 포함하여 구성될 수 있고, 상기 과급보충단계에서는 상기 모터를 추가로 구동하도록 할 수 있다.

상기 전동식 보조 과급장치는 터보차저의 컴프레서와 인터쿨러 사이에 설치되는 슈퍼차저로서, 상기 과급보충단계에서는 상기 슈퍼차저를 추가로 구동하도록 할 수 있다.

상기 전동식 보조 과급장치는 인터쿨러와 엔진의 흡기매니폴드 사이에 설치되는 슈퍼차저로서, 상기 과급보충단계에서는 상기 슈퍼차저를 추가로 구동하도록 할 수 있다.

본 발명은 배기 2단 VVL 시스템과 터보차저가 구비된 엔진을 탑재한 차량에서, 배기 2단 VVL 시스템의 작동에 의해 엔진의 중/고부하 상황에서 연소실로 과도한 배기가스 유입이 발생하는 것을 방지하면서도, 엔진이 필요로 하는 과급압을 충분히 확보할 수 있도록 함에 의해, 엔진의 공연비 및 열효율 악화가 발생하는 것을 방지하여, 배기가스의 유해물질 정화능력을 최대로 확보하고, 엔진의 출력을 충분히 발휘할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 배기 2단 VVL 시스템의 밸브 작동을 설명한 그래프,
도 2 내지 도 4는 각각 본 발명이 적용될 수 있는 엔진시스템의 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 차량용 엔진 제어방법의 실시예를 도시한 순서도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명 차량용 엔진 제어방법의 실시예는, 배기 2단 VVL 시스템이 작동하고 있는 상태인지를 판단하는 VVL확인단계(S10)와; 배기 2단 VVL 시스템의 2차배기 과정에 의해, 엔진의 내부 EGR량이 과도하게 될 엔진 운전 상황이 아닌지를 판단하는 운전상황판단단계(S20)와; 배기 2단 VVL 시스템의 2차배기 과정에 의해 엔진의 내부 EGR량이 과도하게 될 운전상황이 아닌 경우, 엔진의 목표 과급압과 현재 과급압의 차이가 소정의 제1기준압력 이상 차이가 발생하는지 판단하는 과급압판단단계(S30)와; 상기 과급압판단단계(S30) 수행 결과, 목표 과급압과 현재 과급압의 차이가 상기 제1기준압력 이상 차이가 발생하면, 전동식 보조 과급장치를 구동하여 부족한 과급압을 보충시키는 과급보충단계(S40)를 포함하여 구성된다.

즉, 본 발명은 엔진의 중/고부하 영역에서 배기 2단 VVL 시스템이 작동하고 있는 상황에서, 과도한 내부 EGR을 제한하기 위해 터보차저의 베인을 오픈하여 터보차저에 의해 발생되는 과급압이 저하될 수 있게 되더라도, 상기와 같이 전동식 보조 과급장치를 구동하여 부족한 과급압을 보상함으로써, 엔진 연소실에 충분한 공기량을 공급하여 엔진의 출력을 충분히 발휘할 수 있도록 하면서, 과도한 내부 EGR로 인한 공연비 악화를 방지하여, 배기가스의 유해물질 정화가 촉매컨버터에서 충분히 이루어질 수 있도록 하는 것이다.

물론, 상기한 바와 같이 배기 2단 VVL 시스템이 엔진의 중/고부하 영역에서도 상기한 바와 같이 엔진에서 요구되는 과급압을 충족시키도록 하면서도 적절한 내부 EGR을 형성할 수 있도록 함으로써, NOx의 발생을 억제하도록 한다.

상기 운전상황판단단계(S20)에서는 터보차저의 터빈 입구측 압력(P_TB IN)이 소정의 제2기준압력 미만인 경우, 배기 2단 VVL 시스템의 작동 중, 2차배기 과정에 의해 내부 EGR량이 과도하게 될 엔진 운전 상황이 아닌 것으로 판단할 수 있다.

여기서 상기 제2기준압력은 도 5에 예시된 바와 같이 200KPa 등과 같이 설정되어, 배기 2단 VVL 시스템의 작동에 의해 흡기행정 중 2차배기 리프트에 의해 배기포트를 역류하여 연소실로 유입되는 배기가스에 의한 내부 EGR량이 터보차저의 베인을 개방하고도 과도하게 될 압력을 고려하여 결정되는 것이 바람직하다.

즉, 터보차저의 베인을 개방하고도 터보차저의 터빈 입구 압력이 너무 높아서 배기 2단 VVL 시스템이 작동되면, 2차배기 과정에 의해 내부 EGR량이 과도하게 될 상황이 되면, 본 발명의 제어를 종료하고, 그렇지 않은 경우에 후술하는 과급압판단단계와 과급보충단계를 수행하도록 하는 것이다.

또한, 상기 운전상황판단단계(S20)에서는 운전자의 가속페달 답입량을 나타내는 APS값이 80% 미만인 경우, 배기 2단 VVL 시스템의 작동 중, 2차배기 과정에 의해 내부 EGR량이 과도하게 될 엔진 운전 상황이 아닌 것으로 판단하도록 할 수도 있을 것이다.

상기 과급보충단계(S40)의 수행에 의해 상기 목표 과급압과 현재 과급압의 차이가 소정의 수렴압력 이내로 수렴되는 경우, 상기 전동식 보조 과급장치의 구동에 의한 과급보충을 중단하도록 한다.

즉, 도 5에 예시된 바와 같이 목표 과급압과 현재 과급압의 차이가 상기 수렴압력의 예인 ±3hPa 이내로 수렴하는 경우에는, 결국 상기 과급보충단계에 의해 목표 과급압에 근접한 과급이 이루어지고 있음을 나타내는 것이므로, 상기 전동식 보조 과급장치에 의한 과급보충을 중단하여 목표 과급압을 지나치게 초과하지 않도록 하는 것이다.

상기 전동식 보조 과급장치는 도 2에 예시된 바와 같이 터보차저(TC)의 터빈(TB)과 컴프레서(CP)를 연결하는 샤프트(SH)에 구현된 모터(M)를 포함하여 구성되며, 상기 과급보충단계(S40)에서는 상기 모터(M)를 추가로 구동하는 것일 수 있다.

또한, 상기 전동식 보조 과급장치는 도 3에 예시된 바와 같이 터보차저(TC)의 컴프레서(CP)와 인터쿨러(I/C) 사이에 설치되는 슈퍼차저(SC)로서, 상기 과급보충단계(S40)에서는 상기 슈퍼차저(SC)를 추가로 구동하는 것일 수 있다.

또한, 상기 전동식 보조 과급장치는 인터쿨러(I/C)와 엔진의 흡기매니폴드 사이에 설치되는 슈퍼차저(SC)로서, 상기 과급보충단계(S40)에서는 상기 슈퍼차저(SC)를 추가로 구동하는 것일 수 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

S10; VVL확인단계
S20; 운전상황판단단계
S30; 과급압판단단계
S40; 과급보충단계
TC; 터보차저
TB; 터빈
CP; 컴프레서
SH; 샤프트
M; 모터
SC; 슈퍼차저
I/C; 인터쿨러

Claims

배기 2단 VVL 시스템이 작동하고 있는 상태인지를 판단하는 VVL확인단계와;
배기 2단 VVL 시스템의 2차배기 과정에 의해, 엔진의 내부 EGR량이 과도하게 될 엔진 운전 상황이 아닌지를 판단하는 운전상황판단단계와;
배기 2단 VVL 시스템의 2차배기 과정에 의해 엔진의 내부 EGR량이 과도하게 될 운전상황이 아닌 경우, 엔진의 목표 과급압과 현재 과급압의 차이가 소정의 제1기준압력 이상 차이가 발생하는지 판단하는 과급압판단단계와;
상기 과급압판단단계 수행 결과, 목표 과급압과 현재 과급압의 차이가 상기 제1기준압력 이상 차이가 발생하면, 전동식 보조 과급장치를 구동하여 부족한 과급압을 보충시키는 과급보충단계;
를 포함하여 구성되고,
상기 운전상황판단단계에서는
터보차저의 터빈 입구측 압력이 소정의 제2기준압력 미만인 경우, 배기 2단 VVL 시스템의 작동 중, 2차배기 과정에 의해 내부 EGR량이 과도하게 될 엔진 운전 상황이 아닌 것으로 판단하는 것
을 특징으로 하는 차량용 엔진 제어방법.
삭제
배기 2단 VVL 시스템이 작동하고 있는 상태인지를 판단하는 VVL확인단계와;
배기 2단 VVL 시스템의 2차배기 과정에 의해, 엔진의 내부 EGR량이 과도하게 될 엔진 운전 상황이 아닌지를 판단하는 운전상황판단단계와;
배기 2단 VVL 시스템의 2차배기 과정에 의해 엔진의 내부 EGR량이 과도하게 될 운전상황이 아닌 경우, 엔진의 목표 과급압과 현재 과급압의 차이가 소정의 제1기준압력 이상 차이가 발생하는지 판단하는 과급압판단단계와;
상기 과급압판단단계 수행 결과, 목표 과급압과 현재 과급압의 차이가 상기 제1기준압력 이상 차이가 발생하면, 전동식 보조 과급장치를 구동하여 부족한 과급압을 보충시키는 과급보충단계;
를 포함하여 구성되고,
상기 운전상황판단단계에서는
운전자의 가속페달 답입량을 나타내는 APS값이 80% 미만인 경우, 배기 2단 VVL 시스템의 작동 중, 2차배기 과정에 의해 내부 EGR량이 과도하게 될 엔진 운전 상황이 아닌 것으로 판단하는 것
을 특징으로 하는 차량용 엔진 제어방법.
청구항 1 또는 3에 있어서,
상기 과급보충단계의 수행에 의해 상기 목표 과급압과 현재 과급압의 차이가 소정의 수렴압력이내로 수렴되는 경우, 상기 전동식 보조 과급장치의 구동에 의한 과급보충을 중단하는 것
을 특징으로 하는 차량용 엔진 제어방법.
청구항 1 또는 3에 있어서,
상기 전동식 보조 과급장치는 터보차저의 터빈과 컴프레서를 연결하는 샤프트에 구현된 모터를 포함하여 구성되며, 상기 과급보충단계에서는 상기 모터를 추가로 구동하는 것
을 특징으로 하는 차량용 엔진 제어방법.
청구항 1 또는 3에 있어서,
상기 전동식 보조 과급장치는 터보차저의 컴프레서와 인터쿨러 사이에 설치되는 슈퍼차저로서, 상기 과급보충단계에서는 상기 슈퍼차저를 추가로 구동하는 것
을 특징으로 하는 차량용 엔진 제어방법.
청구항 1 또는 3에 있어서,
상기 전동식 보조 과급장치는 인터쿨러와 엔진의 흡기매니폴드 사이에 설치되는 슈퍼차저로서, 상기 과급보충단계에서는 상기 슈퍼차저를 추가로 구동하는 것
을 특징으로 하는 차량용 엔진 제어방법.