KR20060030601A

KR20060030601A - 차량의 흡기계 이상감지 방법

Info

Publication number: KR20060030601A
Application number: KR1020040079438A
Authority: KR
Inventors: 김정호
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2004-10-06
Filing date: 2004-10-06
Publication date: 2006-04-11

Abstract

본 발명은 배기재순환 장치와, 브이지티 터보장치와, 공기유량센서와, 부스트 압력센서와, 부스트 압력을 형성하는 브이지티 베인을 조정하는 솔레노이드 밸브를 구비한 차량의 흡기계 이상감지 방법에 관한 것으로서, 차속이 소정 속도이상이고 상기 배기재순환 장치가 동작되지 않을 때, 상기 공기유량센서의 측정값, 상기 부스트 압력센서의 측정값, 상기 솔레노이드 밸브의 동작주기 값을 감지하는 과정과; 상기 감지된 값을 상기 흡기계의 이상여부를 검출하기 위한 기준값으로서 저장하는 과정과; 차속이 소정 속도이상이고 상기 배기재순환 장치가 동작되지 않을 때, 공기유량센서 및 부스트 압력센서의 현재의 감지값과, 솔레노이드 밸브의 구동주기 값을 검출하는 과정과; 상기 검출한 감지값과 상기 저장된 기준값을 비교하여 그 차이의 정도에 따라 상기 흡기계의 이상상태를 판단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 터보장치를 적용한 차량에서 엔진 제어를 위한 각종 센서를 이용하여 흡기계의 이상부위를 감지하여 터보장치 및 엔진 손상을 방지할 수 있다.

터보차져, 브이지티

Description

차량의 흡기계 이상감지 방법{method for detecting abnormality of intaking system in a vehicle}

도 1은 일반적인 VGT 터보장치의 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 흡기계 이상감지 시스템의 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 흡기계 이상검출 기준 테이블,

도 4는 본 발명에 따른 VGT엔진을 적용한 차량에서 흡기계의 이상상태를 판단하는 방법의 순서도,

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 엔진 2 : VGT 솔레노이드 밸브

3 : 터보차져 4 : 에어 클리너

5 : 에어 쿨러 6 : 공기유량 센서

7 : 부스트 압력 센서 8 : 차속센서

9 : ECU 10 : 메모리

11 : 표시부

본 발명은 터보장치를 장착한 차량에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상기 터보장치를 장착한 차량에서 각종 센서를 이용하여 흡기계 이상을 감지하는 방법에 관한 것이다.

엔진의 저속토크 및 연비 등 성능향상을 위하여 흡기 공기량을 극대화시켜주는 터보차져의 사용이 일반화되고 있다. WGT(Waste Gate Turbo Charger), VGT(Variable Geometric Turbo Charger), 슈퍼차져 등 다양한 종류의 터보장치들이 적용되고 있으나, 최근에는 가변제어 터보차져인 VGT가 널리 장착되고 있다. VGT는 터보차져 터빈 측으로 유입되는 배기가스 통과 면적을 가변적으로 조절하여 공기 압축 압력을 제어하는 장치로 고출력 엔진에 최근 적용이 늘고 있다.

종래의 VGT 터보장치 적용 엔진에서 VGT는 흡기 다기관에 있는 공기 압력 센서를 이용하여 목표하는 공기 압력에 도달하기 위해 부스터 압력 액츄에이터를 작동시킨다. 상기에서 부스터 압력 액츄에이터의 작동으로 인해 터빈 입구의 유동 면적 변화가 생기고, 터빈 입구 압력과 흡기 압력의 변동이 발생한다.

한편, EGR(Exhaust Gas Recirculation)시스템은 흡기계통으로 배기가스의 일부를 재순환시켜서 연소할 때의 최고온도를 낮추어 질소산화물(NOx)의 발생을 억제하는 것이며, 일반적으로 NOx의 발생이 적은 공회전시나 또는 고속운전 시에는 작동하지 않도록 되어 있다. 즉, 배출가스 정화장치 중 하나로 질소산화물(NOx)이 작게 나오게 하는 방법으로서, 연소된 후 배출되는 배출가스 중의 일부분을 다시 엔진으로 흡입시켜 연소온도를 낮춤으로써 질소산화물의 배출을 감소시키는 것이다.

또한, 도 1을 참조하면, 흡기계에는 에어 클리너(4) 부분에 장착되는 공기유량센서(Air flow sensor)(6)와, 에어 쿨러(5)에서 배출되는 공기의 압력을 감지하는 부스트 압력 센서(7)가 장착되어 있다.

그런데, VGT 터보장치의 경우에 부스트 압력을 목표치로 유지하기 위해서 PID제어(P : 비례 제어, I : 적분 제어, D : 미분 제어)가 되어지고 있는데, 흡기계통의 누설이 생겨 부스트 압력이 저하될 경우 VGT 베인을 더 닫아 목표치의 부스트 압력을 형성한다. 따라서, 이러한 흡기계통의 누설이 극대화되어 VGT 베인의 PID 제어영역을 벗어날 때까지 흡기계의 누설은 더욱 악화되어진다. 이에 따라, VGT 터보장치의 회전속도 또한 한계치에 달하는 상황이 발생한다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 터보장치를 적용한 차량에서 엔진 제어를 위한 각종 센서를 이용하여 흡기계의 이상부위를 감지하여 터보장치 및 엔진 손상을 사전에 방지 가능한 흡기계 이상감지 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 배기재순환 장치와, 브이지티 터보장치와, 공기유량센서와, 부스트 압력센서와, 부스트 압력을 형성하는 브이지티 베인을 조정하는 솔레노이드 밸브를 구비한 차량의 흡기계 이상감지 방법에 있 어서, 차속이 소정 속도이상이고 상기 배기재순환 장치가 동작되지 않을 때, 상기 공기유량센서의 측정값, 상기 부스트 압력센서의 측정값, 상기 솔레노이드 밸브의 구동주기 값을 감지하는 과정과; 상기 감지된 값을 상기 흡기계의 이상여부를 검출하기 위한 기준값으로서 저장하는 과정과; 차속이 소정 속도이상이고 상기 배기재순환 장치가 동작되지 않을 때, 상기 공기유량센서 및 부스트 압력센서의 현재 감지값과, 상기 솔레노이드 밸브의 구동주기 현재 값을 검출하는 과정과; 상기 검출한 감지값과 상기 저장된 기준값을 비교하여 그 차이의 정도에 따라 상기 흡기계의 이상상태를 판단하는 과정을 포함하는 것에 의해 달성된다.

상기 흡기계의 이상상태를 판단하는 과정은, 상기 공기유량센서의 감지값이 상기 기준값에 비해 크고, 상기 부스트 압력센서의 감지값이 상기 기준값과 동일하며, 상기 솔레노이드 밸브의 구동주기 값이 상기 기준값보다 크면, 상기 흡기계의 압축기와 흡기 매니폴드 사이에 누설이 발생한 것으로 판단하는 과정을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 흡기계의 이상상태를 판단하는 과정은, 상기 공기유량센서의 감지값이 상기 기준값에 비해 작고, 상기 부스트 압력센서의 감지값이 기준값과 동일하며, 상기 솔레노이드 밸브의 구동주기 값이 기준값과 동일하면 에어 클리너와 압축기 사이에 누설이 발생한 것으로 판단하는 과정을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 흡기계의 이상상태를 판단하는 과정은, 상기 공기유량센서의 감지값이 상기 기준값과 다르고, 상기 부스트 압력센서의 감지값이 상기 기준값과 다르며, 상기 솔레노이드 밸브의 구동주기 값이 상기 기준값과 다르면, 상기 흡기계 및 터 보장치에 이상이 있는 것으로 판단하는 과정을 포함하는 것이 바람직하다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 1은 일반적인 VGT 터보장치의 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 외부로부터 흡입된 공기는 에어 클리너(4)에서 정화되어 VGT 터보차져(3)를 거친 후 에어 쿨러(5)를 통해 냉각되어 엔진(2)에 공급되고, 엔진(2)에서 배출되는 공기는 VGT 터보차져(3)로 공급된다. 일반적으로 VGT 터보장치가 장착된 엔진의 흡기계에서는 공기유량 센서(6)가 에어 클리너(4)에 장착되어 있고, 부스트 압력 센서(7)가 흡기 매니폴드에 장착되어 있으며, VGT 베인(미도시)을 조정하기 위한 VGT 솔레노이드 밸브(2)가 VGT 터보차져(3)에 장착된다.

본 발명에서는 기존의 흡기계에 장착되어 있는 공기유량 센서(6)와 부스트 압력 센서(7)의 감지값 및 VGT 솔레노이드 밸브(2)의 구동주기 값을 활용하여 흡기계의 이상부위를 감지하는 것으로 상기 각 센서들을 이용한 흡기계 이상감지 시스템은 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 흡기계 이상감지 시스템의 구성도이다. 차속센서(8)와, 공기유량센서(6) 및 부스트 압력센서(7)의 감지값과, VGT 솔레노이드 밸브(2)로 출력되는 구동주기(duty)값을 입력받아, 차속센서(8)의 속도감지결과 차속이 소정 속도(예: 80km/h) 이상이고 EGR(미도시)이 작동되지 않을 때, 공기유량센서(6)와 부스트 압력센서(7)의 감지값 및 VGT 솔레노이드 밸브(2)로 출력되는 구동주기(duty)값과, 이후 흡기계 이상유무를 판단하기 위해 측정되는 각 센서(2, 6, 7)의 감지값을 비교하여 흡기계의 이상상태를 판단하는 ECU(9)와, ECU(9)가 흡기계의 이 상부위를 감지시 이를 표시하는 표시부(11)로 구성된다. 여기서, 차속이 소정 속도(예: 80km/h) 이상이고 EGR이 작동되지 않는 상태는 차량이 정상적인 상태로서, 공기량 센서와 부스트 압력센서 및 VGT 솔레노이드 밸브의 구동주기값이 신뢰도가 보장되는 상태이다.

따라서, 차속이 소정 속도(예: 80km/h) 이상이고, EGR(Exhaust Gas Recirculation)이 작동되지 않는 상태에서 ECU(9)는 공기유량센서(6)의 측정값, 부스트 압력센서(7)의 측정값과, 부스트 압력센서값과, 부스트 압력을 형성하기 위해 VGT 베인을 조정하는 VGT 솔레노이드 밸브(2)로 출력하는 명령값을 검출하여 흡기계의 이상여부를 검출하기 위한 기준값으로서 메모리(10)에 저장한다.

또한, ECU(9)는 공기유량센서(6) 및 부스트 압력센서(7)의 감지값과 VGT 솔레노이드 밸브(2)의 구동주기(duty)값의 허용오차를 메모리(10)에 미리 저장하여, 차후에 공기유량센서(6) 및 부스트 압력센서(7)에서 검출한 감지값과 VGT 솔레노이드 밸브(2)의 구동주기(duty)값과, 메모리(10)에 저장된 기준값이 일치하는 지 여부를 비교시에 상기 허용오차를 고려한다.

따라서, 차량을 계속 운행한 후에, 차량이 다시 점검할 수 있는 운전상태, 즉, 차속이 소정 속도(예: 80km/h) 이상이고, EGR(미도시)이 구동되지 않은 상태일 때, ECU(9)는 메모리(10)에 저장되어 있는 기준값들과 현재 공기유량센서(6)와 부스트 압력센서(7)의 감지값 및 VGT 솔레노이드 밸브(2)의 구동주기(duty)값을 비교하여 그 차이의 정도에 따라 흡기계의 이상상태를 판단하여 그 결과를 차량 계기판의 엔진경고등과 같은 표시부(11)를 통해 표시함으로써, 흡기계의 구성요소 중 이 상이 발생한 부분을 알 수 있게 한다. 여기서, VGT 솔레노이드 밸브(2)의 구동주기가 클수록 VGT 베인은 닫히게 된다.

도 3은 흡기계의 이상상태를 판단하는 기준이 되는 흡기계 이상검출 기준 테이블이다. 도 3의 테이블에서, ECU(9)는 공기유량센서(6)의 현재 감지값이 기준값에 비해 크고, 부스트 압력센서(7)의 감지값이 기준값과 동일하며, VGT 솔레노이드 밸브(2)가 닫힌 정도를 나타내는 감지값이 기준값보다 크면, 압축기(미도시)와 흡기 매니폴드(미도시) 사이에 누설이 발생한 것으로 판단한다. 왜냐하면, 부스트 압력이 저하되면 VGT 베인을 더 닫음으로써 보상하는데, 이에 따라 에어 클리너(4)에 장착된 공기유량센서(6)의 측정값은 메모리(10)에 저장된 기준값보다 작아지므로, 이에 기초하여 압축기와 흡기 매니폴드 사이에 누설이 발생한 것으로 인식할 수 있다.

또한, ECU(9)는 공기유량센서(6)의 현재 감지값이 기준값에 비해 작고, 부스트 압력센서(7)의 감지값이 기준값과 동일하며, VGT 솔레노이드 밸브(2)가 닫힌 정도를 나타내는 감지값이 기준값과 동일하면 에어 클리너(4)와 압축기 사이에 누설이 발생한 것으로 판단한다. 그리고, ECU(9)는 공기유량센서(6)의 현재 감지값이 기준값과 다르고, 부스트 압력센서(7)의 감지값이 기준값과 다르며, VGT 솔레노이드 밸브(2)가 닫힌 정도를 나타내는 감지값이 기준값과 다르면, 흡기계 및 터보장치에 이상이 있는 것으로 판단한다.

도 4는 본 발명에 따른 VGT엔진을 적용한 차량에서 흡기계의 이상상태를 판단하는 방법의 순서도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, S1단계에서 차량의 차속과 EGR의 작동여부를 감지한다. S1단계의 판단결과 차속이 소정 속도(예: 80km/h) 이상이고 EGR이 미작동중이면, S2단계에서, 공기유량센서(6)와 부스트 압력센서(7) 및 VGT 솔레노이드 밸브(2)의 구동주기(duty)값을 검출하여 기준값으로서 메모리에 저장한다. 차량을 계속 운행하게 되면 흡기계의 노후화 및 이상현상이 발생되므로, 이후에 S3단계에서 현재 차속이 소정 속도(예: 80km/h) 이상이고, EGR이 미작동중인지 다시 판단한다. S3단계의 판단결과, 차속이 소정 속도(예: 80km/h) 미만이고 EGR이 작동중이면, S4단계에서 ECU(9)는 현재의 공기유량센서(6)와 부스트 압력센서(7) 및 VGT 솔레노이드 밸브(2)의 구동주기(duty)값을 검출한다. S5단계에서, ECU(9)는 현재의 공기유량센서(6)의 감지값과 부스트 압력센서(7)의 감지값 및 VGT 솔레노이드 밸브(2)의 구동주기(duty)값을 메모리(10)에 저장된 기준값들과 비교하여 정상인지 판단한다. S5단계의 판단결과 정상이 아니면, S6단계에서 상기 비교결과와 도 3의 흡기계 이상검출 기준 테이블에 기초하여 흡기계의 이상부위를 인식한다. 그리고, S7단계에서 ECU(9)는 흡기계의 이상부위를 차량 계기판의 엔진경고등 등의 표시부(11)를 통해 표시한다.

이러한 구성에 의하여, VGT엔진을 적용한 차량에서, 흡기계의 이상부위를 감지하기 위해, 흡기계가 정상일 때의 공기유량 센서와 부스트 압력 센서의 검출값 및 VGT 베인을 조정하는 VGT 솔레노이드 밸브의 구동주기값을 기준값으로서 저장해두고, 이후에 차속이 소정 속도(예: 80km/h) 이상이고 EGR이 작동되지 않을 때 공기유량 센서 및 부스트 압력 센서에서 검출한 값과 상기 기준값을 비교하여 흡기계의 이상부위를 용이하게 인식할 수 있게 된다. 이에 따라, 흡기계의 이상으로 인한 터보장치 및 엔진 손상을 방지할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 터보장치를 적용한 차량에서 엔진 제어를 위한 각종 센서를 이용하여 흡기계의 이상부위를 감지하여 터보장치 및 엔진 손상을 방지할 수 있다.

Claims

배기재순환 장치와, 브이지티 터보장치와, 공기유량센서와, 부스트 압력센서와, 상기 부스트 압력센서의 감지값에 따라 부스트 압력을 형성하는 브이지티 베인을 조정하는 솔레노이드 밸브를 구비한 차량의 흡기계 이상감지 방법에 있어서,

차속이 소정 속도이상이고 상기 배기재순환 장치가 동작되지 않을 때, 상기 공기유량센서의 측정값, 상기 부스트 압력센서의 측정값, 상기 솔레노이드 밸브의 구동주기 값을 감지하는 과정과;

상기 감지된 값을 상기 흡기계의 이상여부를 검출하기 위한 기준값으로서 저장하는 과정과;

차속이 소정 속도이상이고 상기 배기재순환 장치가 동작되지 않을 때, 상기 공기유량센서 및 부스트 압력센서의 현재 감지값과, 상기 솔레노이드 밸브의 구동주기 현재 값을 검출하는 과정과;

상기 검출한 감지값과 상기 저장된 기준값을 비교하여 그 차이의 정도에 따라 상기 흡기계의 이상상태를 판단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 터보장치를 구비한 차량의 흡기계 이상감지 방법.
제1항에 있어서,

상기 흡기계의 이상상태를 판단하는 과정은,

상기 공기유량센서의 감지값이 상기 기준값에 비해 크고, 상기 부스트 압력 센서의 감지값이 상기 기준값과 동일하며, 상기 솔레노이드 밸브의 구동주기 값이 상기 기준값보다 크면, 상기 흡기계의 압축기와 흡기 매니폴드 사이에 누설이 발생한 것으로 판단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 터보장치를 구비한 차량의 흡기계 이상감지 방법.
제1항에 있어서,

상기 흡기계의 이상상태를 판단하는 과정은,

상기 공기유량센서의 감지값이 상기 기준값에 비해 작고, 상기 부스트 압력센서의 감지값이 기준값과 동일하며, 상기 솔레노이드 밸브의 구동주기 값이 기준값과 동일하면 에어 클리너와 압축기 사이에 누설이 발생한 것으로 판단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 터보장치를 구비한 차량의 흡기계 이상감지 방법.
제3항에 있어서,

상기 흡기계의 이상상태를 판단하는 과정은,

상기 공기유량센서의 감지값이 상기 기준값과 다르고, 상기 부스트 압력센서의 감지값이 상기 기준값과 다르며, 상기 솔레노이드 밸브의 구동주기 값이 상기 기준값과 다르면, 상기 흡기계 및 터보장치에 이상이 있는 것으로 판단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 터보장치를 구비한 차량의 흡기계 이상감지 방법.