KR20030018708A - 자동차 엔진의 과급 제어시스템 - Google Patents

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KR20030018708A
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전동식
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현대자동차주식회사
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D23/00—Controlling engines characterised by their being supercharged
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

본 발명에 의하면, 엔진(4)의 흡기측에 에어크리너(1)와, 인터쿨러(2), 흡기다기관(3)이 순차적으로 구비되고, 배기측에는 컨버터(5)가 구비되며, 상기 컨버터(5)와 엔진(4) 사이의 배기통로에는 터빈(6)이 구비되고 상기 에어크리너(1)와 인터쿨러(2) 사이의 흡기통로에는 가압기(7)가 상기 터빈(6)과 동일 축상에 구비되고, 흡기다기관의 입구에는 이 흡기다기관(3)으로 공급되는 공기의 양을 제어하는 스로틀밸브(13)가 구비되며, 상기 흡기다기관(3)에는 압력센서(8)가 구비되어 엔진(4)으로 유입되는 공기의 압력을 측정하고, 상기 인터쿨러(2)의 출구측에는 인터쿨러(2)를 경유하여 흡기다기관(3)으로 향하는 공기의 압력을 측정하는 압력센서(11)가 구비되고, 연소가스를 배출을 조절하는 웨이스트게이트밸브(9)와, ECU의 신호에 따라 웨이스트게이트밸브(9)의 개폐량을 제어하는 웨이스트게이트밸브 제어솔레노이드(12)를 구비하여 구성되는 자동차 엔진의 과급 제어시스템에 있어서, 상기 ECU는 상기 압력센서(8과 11)로부터의 신호를 비교하여 상기 웨이스트게이트밸브(9)의 개폐량을 조절하는 자동차 엔진의 과급 제어시스템이 제공된다. 이에 의하면, 웨이스트게이트밸브(9)를 다양한 인자를 근거로 제어할 수 있도록 되므로, 출력 손실을 방지하고, 엔진의 성능을 향상시키는 효과가 있다.

Description

자동차 엔진의 과급 제어시스템{AIR BOOST CONTROL SYSTEM OF CAR ENGINE}
본 발명은 엔진에 과급되는 공기량을 제어하도록 된 자동차 엔진의 과급 제어시스템에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 과급장치는 실린더 내에 제한된 용적에 비해 보다 큰 출력을 얻기 위해서, 흡기다기관에 터보차저(과급기:turbocharger)를 설치하여 공기량을 증대시키기 위해 흡기 밀도를 대기압 이상으로 가압하여 실린더 내에 공급시켜 기관의 충전 효율을 높이고, 평균유효압력을 높여 출력을 증대시킨다.
도 1에는 일반적인 엔진의 공기 흐름 계통이 도시되는데, 공기가 유입되는 엔진(4)의 흡기측에는 공기 정화용의 에어크리너(1)와, 공기의 온도를 냉각하기 위한 인터쿨러(2), 흡기다기관(3)이 순차적으로 구비되고, 엔진(4)의 배기측에는 컨버터(5)가 구비된다.
한편, 상기 컨버터(5)와 엔진(4) 사이의 배기통로에는 터빈(6)이 구비되고 상기 에어크리너(1)와 인터쿨러(2) 사이의 흡기통로에는 가압기(7)가 상기 터빈(6)과 동일 축상에 구비되므로, 배출되는 배기가스에 의해 터빈(6)이 회전됨과 더불어 흡기측의 가압기(7)가 회전되고, 이에 따라 공기의 과급이 이루어지게 된다.
여기서, 상기 흡기다기관(3)에는 압력센서(8)가 구비되어 엔진(4)으로 유입되는 공기의 압력을 측정하고 있다.
한편, 참조부호 9는 ECU의 신호에 따라 개폐되면서 연소가스를 배출하여 압력을 조절하는 웨이스트게이트밸브(waste gate valve)이고, 10은 흡기측의 바이패스 경로를 개폐하는 밸브이다.
이와 같은 종래 구조의 엔진에 있어서는, 상기 웨이스트게이트밸브(9)는 소정 압력 및 엔진회전수(rpm)에서 구동하도록 설정되는데, 통상적으로는 상기 센서(8)로부터 측정된 압력이 1.6bar이고 엔진회전수가 2500 일 때 개방된다.
그러나, 이러한 제어에 있어서는 출력손실이 큰 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서 본 발명은 웨이스트게이트밸브를 능동적으로 개폐시킴으로써, 엔진 특성을 개선하도록 된 자동차 엔진의 과급 제어시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 일반적인 엔진의 공기 흐름 계통도,
도 2는 도 1에 대응하는 본 발명에 따른 엔진의 공기 흐름 계통도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1 - 에어크리너, 2 - 인터쿨러,
3 - 흡기다기관, 4 - 엔진,
5 - 컨버터, 6 - 터빈,
7 - 가압기, 9 - 웨이스트게이트밸브,
8, 11 - 압력센서, 12 - 제어솔레노이드,
13 - 스로틀밸브.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 의하면, 흡기다기관에 엔진으로 유입되는 공기 압력을 감지하는 압력센서를 구비하고, 인터쿨러의 출구측에는 인터쿨러를 경유하여 흡기다기관으로 향하는 공기의 압력을 측정하는 압력센서를 구비하고, 이 센서에 의해 측정된 신호를 ECU로 전송하며, ECU는 이 신호를 비교하여 제어솔레노이드로 웨이스트게이트밸브의 개폐량을 제어하는 신호를 전송하도록 된다.
또한, 본 발명에 의하면, ECU는, 압력센서들 사이의 신호 차이값과, 엔진의 냉각수온도, 스로틀밸브의 개방속도 신호 및, 스로틀밸브의 개방 속도의 변화율 등의 인자를 이용하여 상기 웨이스트게이트밸브의 개폐량을 제어하도록 된다.
이하, 본 발명을 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 2는 도 1에 대응하는 본 발명에 따른 엔진의 공기 흐름 계통도이다. 도면에 있어서 도 1과 유사한 부분에는 동일 참조부호를 붙인다.
우선, 공기가 유입되는 엔진(4)의 흡기측에는 공기 정화용의 에어크리너(1)와, 공기의 온도를 냉각하기 위한 인터쿨러(2), 각 실린더로 공기를 분할하여 공급하는 흡기다기관(3)이 순차적으로 구비되고, 엔진(4)의 배기측에는 컨버터(5)가 구비된다.
한편, 상기 컨버터(5)와 엔진(4) 사이의 배기통로에는 터빈(6)이 구비되고 상기 에어크리너(1)와 인터쿨러(2) 사이의 흡기통로에는 가압기(7)가 상기 터빈(6)과 동일 축상에 구비된다.
여기서, 상기 흡기다기관(3)에는 압력센서(8)가 구비되어 엔진(4)으로 유입되는 공기의 압력을 측정한다. 또한, 상기 인터쿨러(2)의 출구측에는 인터쿨러(2)를 경유하여 흡기다기관(3)으로 향하는 공기의 압력을 측정하는 압력센서(11)가 구비된다.
또한, 연소가스의 배출을 조절하는 웨이스트게이트밸브(9)와, ECU의 신호에 따라 웨이스트게이트밸브(9)의 개폐량을 제어하는 웨이스트게이트밸브 제어솔레노이드(12)가 구비된다.
한편, 참조부호 13은 개폐되면서 흡기다기관(3)으로 공급되는 공기의 양을 제어하는 스로틀밸브이다.
이와 같은 구조의 엔진에 있어서, 상기 ECU는 상기 흡기다기관(3)에 구비된 압력센서(8)로부터의 신호(S1)와 상기 인터쿨러(2)에 구비된 압력센서(11)로부터의 신호(S2)를 비교하고, 이 비교의 결과에 따라서 상기 웨이스트게이트밸브(9)로 개폐 지령하여 웨이스트게이트밸브(9)의 개폐 정도를 제어하도록 한다.
한편, 상기 웨이스트게이트밸브(9)의 개폐를 제어하는 인자로서는, 압력센서(8과 11) 사이의 신호 차이값(S2-S1)과, 엔진(4)의 냉각수온도, 스로틀밸브(13)의 개방속도 신호 및, 스로틀밸브(13)의 개방 속도의 변화율을 이용한다.
이에 따라, 상기 ECU는 이러한 인자를 사용하는 함수의 값이 소정의 실험값 보다 클 때, 각각의 값에 따라 상기 제어솔레노이드(12)로 웨이스트게이트밸브(9)의 개폐량을 나타내는 신호를 전송하게 되고, 이 신호에 따라 제어솔레노이드(12)가 웨이스트게이트밸브(9)의 개방 정도를 제어하면서 개폐하도록 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 웨이스트게이트밸브를 다양한 인자를 근거로 제어할 수 있도록 되므로, 출력 손실을 방지하고, 엔진의 성능을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 엔진(4)의 흡기측에 에어크리너(1)와, 인터쿨러(2), 흡기다기관(3)이 순차적으로 구비되고, 배기측에는 컨버터(5)가 구비되며, 상기 컨버터(5)와 엔진(4) 사이의 배기통로에는 터빈(6)이 구비되고 상기 에어크리너(1)와 인터쿨러(2) 사이의 흡기통로에는 가압기(7)가 상기 터빈(6)과 동일 축상에 구비되고, 상기 흡기다기관의 입구에는 흡기다기관(3)으로 공급되는 공기의 양을 제어하는 스로틀밸브(13)가 구비되며,
    상기 흡기다기관(3)에는 압력센서(8)가 구비되어 엔진(4)으로 유입되는 공기의 압력을 측정하고, 상기 인터쿨러(2)의 출구측에는 인터쿨러(2)를 경유하여 흡기다기관(3)으로 향하는 공기의 압력을 측정하는 압력센서(11)가 구비되며,
    연소가스의 배출을 조절하는 웨이스트게이트밸브(9)와, ECU의 신호에 따라 웨이스트게이트밸브(9)의 개폐량을 제어하는 웨이스트게이트밸브 제어솔레노이드(12)를 구비하여 구성되는 자동차 엔진의 과급 제어시스템에 있어서,
    상기 ECU는 상기 압력센서(8과 11)로부터의 신호를 비교하여 상기 웨이스트게이트밸브(9)의 개폐량을 조절하는 것을 특징으로 하는 자동차 엔진의 과급 제어시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 ECU는 압력센서(8과 11) 사이의 신호 차이값(S2-S1)과, 엔진(4)의 냉각수온도, 스로틀밸브(13)의 개방속도 신호 및, 스로틀밸브(13)의 개방 속도의 변화율 등의 인자를 이용하여 상기 웨이스트게이트밸브(9)의 개폐량을 제어하는 것을 특징으로 하는 자동차 엔진의 과급 제어시스템.
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