KR20020037827A

KR20020037827A - A control device of the variable nozzle turbine turbocharger system using a stepping motor and a control method thereof

Info

Publication number: KR20020037827A
Application number: KR1020000067733A
Authority: KR
Inventors: 강용석
Original assignee: 이계안; 현대자동차주식회사
Priority date: 2000-11-15
Filing date: 2000-11-15
Publication date: 2002-05-23

Abstract

PURPOSE: An angle of a nozzle portion of variable nozzle turbine turbocharger is varied without a vacuum pump, a pulse width modulation valve, and an actuator to reduce cost and volume. CONSTITUTION: A control device of variable nozzle turbine turbocharger comprises an engine rpm sensor(10) for sensing engine rpm, a fuel injection sensor(30) for sensing an injection amount of a fuel valve, a stepping motor(50) for driving a nozzle portion of outer turbocharger system, and a controlling portion(20) outputting driving voltage value of the stepping motor by the engine rpm and the fuel injection amount from a predetermined control map.

Description

CONTROL DEVICE OF THE VARIABLE NOZZLE TURBINE TURBOCHARGER SYSTEM USING A STEPPING MOTOR AND A CONTROL METHOD THEREOF}

이 발명은 자동차에 관한 것으로서, 특히, 스텝핑 모터를 이용하여 가변 노즐 터빈 터보챠저 시스템을 노즐을 제어하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to automobiles, and more particularly, to a system and method for controlling a nozzle in a variable nozzle turbine turbocharger system using a stepping motor.

일반적으로, 자동차의 내부에는 각종 센서들이 부착되어 자동차의 현재 속도, 냉각수온, 엔진 회전수, 스로틀 개도, 공기흐름 등 여러 상태들을 감지하게 된다. 그러면, 전자제어유닛이 감지된 상태에 따라 미리 정해진 값으로 엔진의 실린더에 연료를 분사하여 자동차가 운행되도록 한다.In general, various sensors are attached to the inside of the vehicle to detect various conditions such as the current speed of the vehicle, coolant temperature, engine speed, throttle opening degree, air flow, and the like. Then, the vehicle is driven by injecting fuel into the cylinder of the engine at a predetermined value according to the detected state of the electronic control unit.

터보챠저 엔진은 저속에서 순간적으로 가속성을 향상시키기 위해 사용하며, 가변 노즐 터빈 터보챠저는 엔진 회전수에 따라 최적의 공기량을 엔진에 공급하게 된다.The turbocharger engine is used to instantaneously improve acceleration at low speeds, and the variable nozzle turbine turbocharger supplies the engine with the optimum amount of air according to the engine speed.

일반적으로 가변 노즐 터빈 터보챠저 시스템은 진공펌프가 진공을 생성하고, 외부의 제어신호에 따라 펄스폭 변조 밸브가 진공 압력을 이용하여 액츄에이터를 구동한다.In general, in a variable nozzle turbine turbocharger system, a vacuum pump generates a vacuum, and a pulse width modulation valve drives the actuator using a vacuum pressure according to an external control signal.

그러면, 액츄에이터가 가변 노즐의 각도를 변화시킴으로써 최적의 공기량이 엔진에 공급된다.The actuator then supplies the optimum amount of air to the engine by varying the angle of the variable nozzle.

한편, 자동차에서는 부품의 크기를 줄이거나 무게를 줄이는 것이 매주 중요하다. 특히, 부품을 줄이는 것은 원가 절감에 매우 도움이 된다.On the other hand, reducing the size or weight of parts is important every week in automobiles. In particular, reducing parts is very cost effective.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 자동차에서 부피를 많이 차지하는 진공펌프, 펄스폭 변조 밸브 및 액츄에이터 없이 가변 노즐 터빈 터보챠저 시스템의 노즐부의 각도를 변화시킬 수 있는, 스텝핑 모터를 이용한 가변 노즐 터빈 터보챠저 시스템의 제어장치 및 제어방법을 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is a variable nozzle turbine turbocharger using a stepping motor, which can change the angle of the nozzle portion of the variable nozzle turbine turbocharger system without a bulky vacuum pump, pulse width modulation valve and actuator in the automobile It is to provide a control device and a control method of the system.

도1은 이 발명의 실시예에 따른 스텝핑 모터를 이용한 가변 노즐 터빈 터보챠저 시스템의 제어장치의 구성도이다.1 is a block diagram of a control device of a variable nozzle turbine turbocharger system using a stepping motor according to an embodiment of the present invention.

도2는 이 발명의 실시예에 따른 스텝핑 모터를 이용한 가변 노즐 터빈 터보챠저 시스템의 제어장치에서 전자유닛내 맵부의 상세도이다.2 is a detailed view of a map unit in an electronic unit in a control device of a variable nozzle turbine turbocharger system using a stepping motor according to an embodiment of the present invention.

도3은 이 발명의 실시예에 따른 스텝핑 모터를 이용한 가변 노즐 터빈 터보챠저 시스템의 제어방법의 동작 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a method of controlling a variable nozzle turbine turbocharger system using a stepping motor according to an exemplary embodiment of the present invention.

도4는 이 발명의 실시예에 따른 스텝핑 모터를 이용한 가변 노즐 터빈 터보챠저 시스템의 제어장치에서 제1맵의 도면이다.4 is a diagram of a first map in a control device of a variable nozzle turbine turbocharger system using a stepping motor according to an embodiment of the present invention.

도5는 이 발명의 실시예에 따른 스텝핑 모터를 이용한 가변 노즐 터빈 터보챠저 시스템의 제어장치에서 제2맵의 도면이다.5 is a view of a second map in the control device of the variable nozzle turbine turbocharger system using a stepping motor according to an embodiment of the present invention.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 하나의 특징에 따른 스텝핑 모터를 이용한 가변 노즐 터빈 터보챠저 시스템의 제어장치는,The control device of the variable nozzle turbine turbocharger system using a stepping motor according to one feature of the present invention for solving the above problems,

엔진 회전수를 감지하기 위한 엔진 회전수 감지 센서;An engine speed sensor for sensing engine speed;

연료밸브의 분사량을 감지하기 위한 연료 분사량 감지 센서;A fuel injection amount detection sensor for detecting an injection amount of a fuel valve;

외부의 터보챠저 시스템의 노즐부를 구동하기 위한 스테핑 모터;A stepping motor for driving the nozzle portion of the external turbocharger system;

미리 설정된 제어맵에서 상기 엔진 회전수 및 연료 분사량에 따라 스테핑 모터의 구동 전압값을 출력하는 제어부를 포함한다.And a controller configured to output a driving voltage value of the stepping motor according to the engine speed and the fuel injection amount in a preset control map.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 특징에 따른 스텝핑 모터를 이용한 가변 노즐 터빈 터보챠저 시스템의 제어방법은,The control method of the variable nozzle turbine turbocharger system using a stepping motor according to another feature of the present invention for solving the above problems,

와이어링에 오류가 있는지를 감지하는 단계;Detecting whether there is an error in the wiring;

와이어링에 오류가 없으면, 미리 설정된 제어맵에서 엔진 회전수 및 연료 분사량에 따라 스테핑 모터의 구동 전압값을 출력하는 단계;Outputting a driving voltage value of the stepping motor according to the engine speed and the fuel injection amount in the preset control map if there is no error in the wiring;

상기 구동 전압값을 대기압에 따라 보정하여 스테핑 모터로 출력하는 단계를 포함한다.Correcting the driving voltage value according to atmospheric pressure and outputting the same to a stepping motor.

그러면, 통상의 지식을 지닌자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Then, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

도1에서와 같이, 이 발명의 실시예에 따른 스텝핑 모터를 이용한 가변 노즐터빈 터보챠저 시스템의 제어장치는,As shown in Figure 1, the control device of the variable nozzle turbine turbocharger system using a stepping motor according to an embodiment of the present invention,

엔진 회전수를 감지하기 위한 엔진 회전수 감지 센서(10);An engine speed sensor 10 for detecting an engine speed;

연료밸브의 분사량을 감지하기 위한 연료 분사량 감지 센서(30);A fuel injection amount sensor 30 for detecting an injection amount of the fuel valve;

외부의 터보챠저 시스템의 노즐부를 구동하기 위한 스테핑 모터(50);A stepping motor 50 for driving the nozzle portion of the external turbocharger system;

미리 설정된 제어맵에서 상기 엔진 회전수 및 연료 분사량에 따라 스테핑 모터의 구동 전압값을 출력하는 제어부(20)를 포함한다.And a controller 20 for outputting a driving voltage value of the stepping motor according to the engine speed and the fuel injection amount in a preset control map.

도1 또는 도2에서와 같이, 상기 제어부(20)는,As shown in Figure 1 or 2, the control unit 20,

연료 분사량 및 엔진 회전수에 따른 스테핑 모터의 구동 전압값을 출력하는 제1맵(23);A first map 23 for outputting a driving voltage value of the stepping motor according to the fuel injection amount and the engine speed;

상기 제1맵의 출력값을 대기압에 따라 보정한 값을 출력하는 제2맵(24);A second map 24 outputting a value obtained by correcting an output value of the first map according to atmospheric pressure;

와이어링에 오류가 없으면, 상기 제2맵의 출력을 출력하고, 와이어링에 오류가 있으면, 엔진 회전수를 일정 회전수 이하로 유지하고, 연료 분사량을 일정값 이하로 유지하도록 하는 제어신호를 출력하는 멀티플렉서(25);If there is an error in the wiring, the output of the second map is output. If there is an error in the wiring, a control signal is output to maintain the engine speed below a certain speed and keep the fuel injection amount below a certain value. A multiplexer 25;

상기 엔진 회전수 및 연료 분사량을 입력받아 상기 제1맵, 제2맵에 대입하고, 스테핑 모터의 구동 전압값을 출력하도록 제어하는 제어모듈(21)을 포함한다.And a control module 21 which receives the engine speed and the fuel injection amount, substitutes the first map and the second map, and outputs a driving voltage value of the stepping motor.

그러면, 이러한 구성을 가진 의 동작을 도1 내지 도4를 참조로 하여 설명하면 다음과 같다.Then, the operation of having such a configuration will be described with reference to FIGS. 1 to 4 as follows.

먼저, 사용자에 의해 전원이 인가되면, 이 발명의 실시예에 따른 스텝핑 모터를 이용한 가변 노즐 터빈 터보챠저 시스템의 제어장치의 동작이 시작된다.First, when power is applied by the user, the operation of the control device of the variable nozzle turbine turbocharger system using the stepping motor according to the embodiment of the present invention is started.

동작이 시작되면, 엔지 회전수 감지 센서(10)는 엔진 회전수를 감지하여 전자제어유닛(20)으로 출력하고, 연료 분사량 감지센서(30)는 연료밸브의 분사량을 감지하여 전자제어유닛(20)으로 출력한다.When the operation starts, the engine speed sensor 10 detects the engine speed and outputs it to the electronic control unit 20, and the fuel injection amount sensor 30 detects the injection amount of the fuel valve to control the electronic control unit 20. )

한편, 대기압 센서(40)도 대기압을 감지하여 전자제어유닛(20)으로 출력하며, 이 외에도 다양한 정보들이 전자제어유닛(20)으로 입력된다.On the other hand, the atmospheric pressure sensor 40 also detects the atmospheric pressure and outputs it to the electronic control unit 20, in addition to the various information is input to the electronic control unit 20.

그러면, 전자제어유닛(20)은 와이어링에 오류가 있는지를 각종 센서의 점검에 의해 감지한다(S31). 와이어링은 배선을 말한다.Then, the electronic control unit 20 detects whether there is an error in the wiring by checking various sensors (S31). Wiring refers to wiring.

와이어링에 오류가 있으면, 전자제어유닛(20)은 엔진 회전수를 1000RPM 이하로 유지하고, 연료 분사량을 100mg 이하로 유지하고 경고등을 점등하게 된다(S32). 이와 같은 동작은 이 분야에서 널리 알려진 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.If there is an error in the wiring, the electronic control unit 20 maintains the engine speed at 1000 RPM or less, maintains the fuel injection amount at 100 mg or less and turns on the warning lamp (S32). Since such operation is well known in the art, a detailed description thereof will be omitted.

한편, 와이어링에 오류가 없으면, 전자제어유닛(20)의 데이터 제어모듈(21)은 상기 엔진 회전수 및 연료 분사량을 제1맵에 대입하여 스테핑 모터의 구동 전압값을 검출하도록 한다(S33).On the other hand, if there is no error in the wiring, the data control module 21 of the electronic control unit 20 to substitute the engine speed and fuel injection amount to the first map to detect the drive voltage value of the stepping motor (S33). .

그러면, 도4와 같은 제1맵에 따라 엔진 회전수와 연료 분사량에 따른 스테핑 모터(50)의 구동 전압값이 출력된다.Then, the driving voltage value of the stepping motor 50 according to the engine speed and the fuel injection amount is output according to the first map as shown in FIG.

다음, 이 출력값은 대기압에 따라 보정이 이루어지는데, 이를 도5에 도시하였다(S34). 도5에서와 같이, 보정값은 %로 되며, 대기압이 120kPa일 경우, 전압을 1% 감하여 출력한다.Next, this output value is corrected according to atmospheric pressure, which is shown in FIG. 5 (S34). As shown in Fig. 5, the correction value is%, and when the atmospheric pressure is 120 kPa, the voltage is reduced by 1% and output.

그러면, 이 보정값은 와이어링에 이상이 없으므로 스테핑 모터(50)로 멀티플렉서(25)를 통해 출력된다(S35).Then, this correction value is outputted through the multiplexer 25 to the stepping motor 50 because there is no abnormality in the wiring (S35).

그러면, 스테핑 모터(50)는 해당 전압값에 따라 구동이 되며, 이 구동력은 기어부(60)를 통해 노즐부(70)의 힌지로 전달되어 노즐부(70)의 각도가 조절된다.Then, the stepping motor 50 is driven according to the corresponding voltage value, the driving force is transmitted to the hinge of the nozzle unit 70 through the gear unit 60 to adjust the angle of the nozzle unit 70.

따라서, 진공펌프, 펄스폭 변조 밸브 및 액츄에이터의 구동이 없이 스테핑 모터를 구동하여 최적의 공기량을 엔진에 공급할 수 있게 된다.Therefore, it is possible to supply the optimum amount of air to the engine by driving the stepping motor without driving the vacuum pump, the pulse width modulation valve and the actuator.

이상에서와 같이, 이 발명의 실시예에서, 자동차에서 부피를 많이 차지하는 진공펌프, 펄스폭 변조 밸브 및 액츄에이터 없이 가변 노즐 터빈 터보챠저 시스템의 노즐부의 각도를 변화시킴으로써, 원가를 절감하고 부피를 줄이는, 스텝핑 모터를 이용한 가변 노즐 터빈 터보챠저 시스템의 제어장치 및 제어방법을 제공할 수 있다.As described above, in the embodiment of the present invention, by changing the angle of the nozzle portion of the variable nozzle turbine turbocharger system without the bulky vacuum pump, pulse width modulating valve and actuator in the automobile, to reduce the cost and reduce the volume, A control device and a control method of a variable nozzle turbine turbocharger system using a stepping motor can be provided.

Claims

An engine speed sensor for detecting an engine speed;

A fuel injection amount sensor for detecting an injection amount of a fuel valve;

A stepping motor for driving the nozzle portion of the external turbocharger system;

And a control unit for outputting a driving voltage value of a stepping motor according to the engine speed and the fuel injection amount in a preset control map.

Detecting whether there is an error in the wiring;

Outputting a driving voltage value of the stepping motor according to the engine speed and the fuel injection amount in the preset control map if there is no error in the wiring;

Correcting the driving voltage value according to atmospheric pressure and outputting the stepped motor to a stepping motor.