KR20040048127A - 차량의 가변 스월 시스템 제어장치 및 방법 - Google Patents

차량의 가변 스월 시스템 제어장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 엔진의 운전상태 및 차량이 위치한 고도에 따라 최적의 스월이 유지되도록 가변 스월(Variable Swirl)을 적용할 수 있는 차량의 가변 스월 시스템 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 차량이 위치한 고도별 대기압 상태를 검출하는 대기압 검출부와; 상기 엔진의 운전상태 등을 검출하는 엔진 운전 상태 검출부와; 상기 대기압 검출부와 엔진 운전 상태 검출부를 통해 입력되는 신호들을 분석하여 검출된 대기압 상태와 상기 엔진의 운전상태에 따라 해당되는 스월 제어신호를 발생하는 엔진 제어부와; 상기 엔진 제어부로부터 공급되는 스월 제어신호의 입력에 따라 스월 제어 밸브를 구동하는 스월 제어 밸브 액츄에이터를 포함하여 구성한다.

Description

차량의 가변 스월 시스템 제어장치 및 방법{VARIABLE SWIRL CONTROL SYSTEM CONTROLLING DEVICE OF VEHICLE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 차량의 가변 스월 시스템에 관한 것으로서, 특히 차량의 가변 스월 시스템 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
통상적으로, 엔진의 연소실 내부로 유입되는 공기의 스월(Swirl) 강도를 조절하기 위하여 가변 스월 시스템(VSCS ; Variable Swirl Control System)이 적용되고 있다.
스월(Swirl)은 연소에 민감한 영향을 미치며 이로 인해 엔진의 성능은 물론, 스모크(Smoke), 질소산화물(Nox), 연비 등 많은 항목이 영향을 받으므로 각각의 엔진 회전수(RPM) 및 부하에 따라 최적의 상태로 매칭(Matching) 되도록 하고 있다.
도 1은 엔진 회전수(RPM) 및 부하에 따른 배기가스 재순환(EGR) 영역과 스월 레벨(Swirl Level) 및 이에 따른 질소산화물(Nox)의 변화를 나타낸다.
도 1에 도시된 바와 같이 저속 및 중속 구간의 저부하 구간은 질소산화물(Nox) 개선을 위하여 하이 스월 레벨(High Swirl Level)이 요구되는 구간이다.
그러나, 이 구간은 저속 구간의 경우 시동성 개선을 위하여 중속 구간의 저부하 구간은 백연(White Smoke) 문제로 인해 로우 스월 레벨(Low Swirl Level)이 요구된다.
한편, 고도가 높아짐에 따라 대기중의 공기가 희박해지므로 하이 스월 레벨(High Swirl Level)이 적용되면 실린더로 유입되는 공기량이 부족하여 출발성 및 저속 토크, 연비 및 배기가스가 악화된다.
따라서 이와 같이 엔진의 운전상태에 따라 동일 구간에서 스월 레벨(Swirl Level)의 요구되는 값이 다를 경우 현재의 가변 스월(Variable Swirl) 제어 로직(Logic)으로는 대응이 곤란한 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 엔진의 운전상태 및 차량이 위치한 고도에 따라 최적의 스월이 유지되도록 가변 스월(Variable Swirl)을 적용할 수 있는 차량의 가변 스월 시스템 제어장치 및 방법을 제공하는데 있다.
도 1은 엔진 회전수(RPM) 및 부하에 따른 배기가스 재순환(EGR) 영역과 스월 레벨(Swirl Level)의 관계를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 가변 스월 시스템 제어장치 구성을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 가변 스월 시스템 제어방법을 도시한 흐름도.
도 4는 겨울철 엔진 냉간시 시동성, 백연(White Smoke) 개선 및 고도 보상을 위한 스월 최적 제어 구간을 도시한 그래프.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 차량의 가변 스월 시스템 제어장치에 있어서, 상기 차량이 위치한 고도별 대기압 상태를 검출하는 대기압 검출부와; 상기 엔진의 운전상태 등을 검출하는 엔진 운전 상태 검출부와; 상기 대기압 검출부와 엔진 운전 상태 검출부를 통해 입력되는 신호들을 분석하여 검출된 대기압 상태와 상기 엔진의 운전상태에 따라 해당되는 스월 제어신호를 발생하는 엔진 제어부와; 상기 엔진 제어부로부터 공급되는 스월 제어신호의 입력에 따라 스월 제어 밸브를 구동하는 스월 제어 밸브 액츄에이터를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 차량의 가변 스월 시스템 제어방법에 있어서, 상기 차량이 위치한 고도별 대기압 상태를 검출하는 대기압 검출부와; 상기 차량의 엔진 운전상태를 검출하는 단계와; 상기 냉각수 온도 검출센서를 통해 입력되는 신호를 분석하여 냉각수 온도(T1)을 검출하는 단계와; 상기 검출된 냉각수 온도(T1)와 설정 온도(T0)를 비교하는 단계와; 상기 검출된 냉각수 온도(T1)가 설정 온도(T0)를 초과하면 하이 스월 레벨 모드(High Swirl Level Mode)로 제어하는 단계와; 상기 검출된 냉각수 온도(T1)가 설정 온도(T0) 미만이면, 상기 엔진 회전수 검출센서를 통해 입력되는 신호를 분석하여 검출된 엔진 회전수(R1)과 설정된 엔진 회전수(R0)를 비교하는 단계와; 상기 검출된 엔진회전수(R1)이 설정된 엔진 회전수(R0) 미만이면, 상기 차량이 위치한 고도별 대기압 상태를 검출하고, 검출된 대기압(B1)과 설정 대기압(B0)를 비교하는 단계와; 상기 검출된 대기압(B1)이 설정 대기압(B0)을 초과하면 로우 스월 레벨 모드(Low Swirl Level Mode)로 제어하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있으나, 이들 특정 상세들은 본 발명의 설명을 위해 예시한 것으로 본 발명이 그들에 한정됨을 의미하는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 차량의 가변 스월 시스템 제어장치 구성을 설명한다.
본 발명의 실시예는 차량의 가변 스월 시스템 제어장치에 있어서, 대기압 검출부(200), 엔진 운전 상태 검출부, 엔진 제어부(210)(ECU), 스월 제어 밸브 액츄에이터(220)(Swirl Control Valve Actuator)를 포함하여 구성한다.
대기압 검출부(200)는 차량이 위치한 고도별 대기압 상태를 검출한다.
엔진 운전 상태 검출부는 엔진의 운전 상태를 검출하는 다수개의 센서들로 구성되며, 특히, 본 발명의 실시예에서는 엔진의 회전수(RPM)를 검출하는 엔진 회전수 검출센서와; 가속 페달의 답입상태를 검출하는 가속 페달 센서(Accel Pedal Sensor)와; 엔진으로 분사되는 연료량을 검출하는 연료량 검출센서와; 엔진의 냉각수 온도를 검출하는 냉각수 온도 검출센서를 포함하여 구성한다.
엔진 제어부(210)는 차량의 가변 스월 시스템 제어에 관련된 전반적인 제어동작을 수행한다.
특히, 본 발명의 실시예에서는 대기압 검출부(200)와 엔진 운전 상태 검출부를 통해 입력되는 신호들을 분석하여 검출된 대기압 상태와 엔진의 운전상태에 따라 해당되는 스월 제어신호를 발생한다.
예를 들어, 엔진 제어부(210)는 냉각수 온도 검출센서를 통해 검출된 냉각수 온도(T1)가 설정 온도(T0) 미만이고, 엔진 회전수 검출센서를 통해 검출된 엔진 회전수(R1)가 설정 엔진 회전수(R0) 미만인 상태에서 대기압 검출부(200)를 통해 검출된 대기압(B1)이 설정 대기압(B0)을 초과하면 로우 스월 레벨 모드(Low Swirl Level Mode)로 제어한다.
또한, 엔진 제어부(210)는 대기압 검출부(200)를 통해 검출된 대기압(B1)이 설정 대기압(B0)을 초과하지 않으면 검출된 대기압(B1)에 따른 스월 모드(Corrected Swirl Level Mode)로 제어한다.
한편, 엔진 제어부(210)는 냉각수 온도 검출센서를 통해 검출된 냉각수 온도(T1)가 설정 온도(T0)를 초과하면 하이 스월 레벨 모드(High Swirl Level Mode)로 제어한다.
그리고, 엔진 제어부(210)는 엔진 회전수 검출센서를 통해 검출된 엔진 회전수(R1)가 설정 엔진 회전수(R0) 미만이 아니면, 엔진 부하가 설정 부하인가를 비교하고, 엔진 부하가 설정 부하 이하이면 로우 스월 레벨 모드(Low Swirl LevelMode)로 제어한다.
이와는 반대로, 엔진 제어부(210)는 엔진 부하가 설정 부하 이상이면 하이 스월 레벨 모드(High Swirl Level Mode)로 제어한다.
스월 제어 밸브 액츄에이터(220)는 엔진 제어부(210)로부터 공급되는 스월 제어신호의 입력에 따라 스월 제어 밸브를 구동한다.
도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 차량의 가변 스월 시스템 제어방법을 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 가변 스월 시스템 제어방법을 도시한 흐름도이며, 도 4는 겨울철 엔진 냉간시 시동성, 백연(White Smoke) 개선 및 고도 보상을 위한 스월 최적 제어 구간을 도시한 그래프이다.
엔진 제어부(210)는 도 3의 (S310)에서 엔진 운전 상태 검출부를 통해 입력되는 신호들을 분석하여 차량의 구동 상태를 검출한다.
이어서, 엔진 제어부(210)는 (S312)으로 진행하여 냉각수 온도 검출센서를 통해 엔진 냉각수 온도를 검출한다.
이 단계는 도 4에 도시된 바와 같이 "A"구간에서 로우 스월 레벨 모드(Low Swirl Level Mode)를 적용할 것인지 하이 스월 레벨 모드(High Swirl Level Mode)를 적용할 것인지를 판단하기 위해서이다.
이 구간에서의 냉각수 온도를 기준으로 하여 현재의 엔진 운전 조건이 콜드 스타트(Cold Start) 조건이라면 냉시동성 개선을 위해 로우 스월 레벨 모드(Low Swirl Level Mode)를 적용하도록 스월 제어 밸브 액츄에이터(220)를 제어하지만 엔진이 충분히 웜업(Warm-up)된 상태라면 저속 구간의 출력 개선 및 스모크(Smoke) 저감을 위해 하이 스월 레벨 모드(High Swirl Level Mode)를 적용하도록 스월 제어 밸브 액츄에이터(220)를 제어한다(S326).
한편, 엔진 제어부(210)는 (S314)으로 진행하여 검출된 냉각수 온도(T1)와 설정 온도(T0)의 크기를 비교한다.
여기서, 설정 온도(T0)는 통상 20℃이하 정도로 설정하는 것이 바람직하다.
엔진 제어부(210)는 전술한 (S314)에서 검출된 냉각수 온도(T1)의 크기가 설정 온도(T0)이하이면 (S316)으로 진행하여 엔진 회전수를 검출하고, 검출된 엔진 회전수(R1)와 설정 엔진 회전수(R0)를 비교한다.
만약, 검출된 엔진 회전수(R1)가 설정 엔진 회전수(R0)보다 낮은 상태이면 엔진 제어부(210)는 (S318)으로 진행하여 대기압 검출부(200)를 통해 입력되는 신호를 분석하여 차량이 위치한 고도별 대기압 상태를 검출하고, 검출된 대기압(B1)과 설정 대기압(B0)를 비교한다.
그리고, 검출된 대기압(B1)이 설정 대기압(B0)을 초과하면 엔진 제어부(210)는 (S320)으로 진행하여 로우 스월 레벨 모드(Low Swirl Level Mode)를 적용하도록 스월 제어 밸브 액츄에이터(220)를 제어한다.
만약, 전술한 (S318)에서 검출된 대기압(B1)이 설정 대기압(B0)을 초과하지 않으면 엔진 제어부(210)는 (S322)으로 진행하여 검출된 대기압(B1)에 따른 스월 모드(Corrected Swirl Level Mode)로 제어한다.
한편, 전술한 (S316)에서 검출된 엔진 회전수(R1)가 설정 엔진 회전수(R0)미만이 아니면, 엔진 제어부(210)는 (S324)으로 진행하여 엔진 부하가 설정 부하인가를 비교한다.
그리고, 엔진 부하가 설정 부하 이하이면 엔진 제어부(210)는 (S320)으로 진행하여 로우 스월 레벨 모드(Low Swirl Level Mode)로 제어한다.
이와는 반대로, 전술한 (S324)에서 엔진 부하가 설정 부하 이상이면 엔진 제어부(210)는 (S326)으로 진행하여 하이 스월 레벨 모드(High Swirl Level Mode)로 제어한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 차량의 가변 스월 시스템 제어장치 및 방법은 차량의 저속 및 중속 저부하 구간에서 성능 및 배기가스 배출 개선을 할 수 있으며, 운전 조건에 따른 시동성, 백연 및 성능 개선 등을 할 수 있고, 고도 보상에 의한 저속 출발성을 개선할 수 있는 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 차량의 가변 스월 시스템 제어장치에 있어서,
    상기 차량이 위치한 고도별 대기압 상태를 검출하는 대기압 검출부와;
    상기 엔진의 운전상태 등을 검출하는 엔진 운전 상태 검출부와;
    상기 대기압 검출부와 엔진 운전 상태 검출부를 통해 입력되는 신호들을 분석하여 검출된 대기압 상태와 상기 엔진의 운전상태에 따라 해당되는 스월 제어신호를 발생하는 엔진 제어부와;
    상기 엔진 제어부로부터 공급되는 스월 제어신호의 입력에 따라 스월 제어 밸브를 구동하는 스월 제어 밸브 액츄에이터를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 차량의 가변 스월 시스템 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 엔진 운전 상태 검출부는
    상기 엔진의 회전수(RPM)를 검출하는 엔진 회전수 검출센서와;
    가속 페달의 답입상태를 검출하는 가속 페달 센서(Accel Pedal Sensor)와;
    상기 엔진으로 분사되는 연료량을 검출하는 연료량 검출센서와;
    상기 엔진의 냉각수 온도를 검출하는 냉각수 온도 검출센서를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 차량의 가변 스월 시스템 제어장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 엔진 제어부는
    상기 냉각수 온도 검출센서를 통해 검출된 냉각수 온도(T1)가 설정 온도(T0) 미만이고, 엔진 회전수 검출센서를 통해 검출된 엔진 회전수(R1)가 설정 엔진 회전수(R0) 미만인 상태에서 상기 대기압 검출부를 통해 검출된 대기압(B1)이 설정 대기압(B0)을 초과하면 로우 스월 레벨 모드(Low Swirl Level Mode)로 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 가변 스월 시스템 제어장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 엔진 제어부는
    상기 대기압 검출부를 통해 검출된 대기압(B1)이 설정 대기압(B0)을 초과하지 않으면 검출된 대기압(B1)에 따른 스월 모드(Corrected Swirl Level Mode)로 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 가변 스월 시스템 제어장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 엔진 제어부는
    상기 냉각수 온도 검출센서를 통해 검출된 냉각수 온도(T1)가 설정 온도(T0)를 초과하면 하이 스월 레벨 모드(High Swirl Level Mode)로 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 가변 스월 시스템 제어장치.
  6. 제3항에 있어서, 상기 엔진 제어부는
    상기 엔진 회전수 검출센서를 통해 검출된 엔진 회전수(R1)가 설정 엔진 회전수(R0) 미만이 아니면, 엔진 부하가 설정 부하인가를 비교하고, 엔진 부하가 설정 부하 이하이면 로우 스월 레벨 모드(Low Swirl Level Mode)로 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 가변 스월 시스템 제어장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 엔진 제어부는
    상기 엔진 부하가 설정 부하 이상이면 하이 스월 레벨 모드(High Swirl Level Mode)로 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 가변 스월 시스템 제어장치.
  8. 제2항에 기재된 구성을 갖는 차량의 가변 스월 시스템 제어방법에 있어서,
    상기 차량이 위치한 고도별 대기압 상태를 검출하는 대기압 검출부와;
    상기 차량의 엔진 운전상태를 검출하는 단계와;
    상기 냉각수 온도 검출센서를 통해 입력되는 신호를 분석하여 냉각수 온도(T1)을 검출하는 단계와;
    상기 검출된 냉각수 온도(T1)와 설정 온도(T0)를 비교하는 단계와;
    상기 검출된 냉각수 온도(T1)가 설정 온도(T0)를 초과하면 하이 스월 레벨 모드(High Swirl Level Mode)로 제어하는 단계와;
    상기 검출된 냉각수 온도(T1)가 설정 온도(T0) 미만이면, 상기 엔진 회전수 검출센서를 통해 입력되는 신호를 분석하여 검출된 엔진 회전수(R1)과 설정된 엔진 회전수(R0)를 비교하는 단계와;
    상기 검출된 엔진 회전수(R1)이 설정된 엔진 회전수(R0) 미만이면, 상기 차량이 위치한 고도별 대기압 상태를 검출하고, 검출된 대기압(B1)과 설정 대기압(B0)를 비교하는 단계와;
    상기 검출된 대기압(B1)이 설정 대기압(B0)을 초과하면 로우 스월 레벨 모드(Low Swirl Level Mode)로 제어하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 가변 스월 시스템 제어방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 검출된 대기압(B1)이 설정 대기압(B0)을 초과하지 않으면 검출된 대기압(B1)에 따른 스월 모드(Corrected Swirl Level Mode)로 제어하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 가변 스월 시스템 제어방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 검출된 엔진 회전수(R1)가 설정 엔진 회전수(R0) 미만이 아니면, 엔진 부하가 설정 부하인가를 비교하는 단계와;
    엔진 부하가 설정 부하 이하이면 로우 스월 레벨 모드(Low Swirl Level Mode)로 제어하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 가변 스월 시스템 제어방법.
  11. 제10항에 있어서, 엔진 부하가 설정 부하 이상이면 하이 스월 레벨 모드(High Swirl Level Mode)로 제어하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 가변 스월 시스템 제어방법.
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