KR20060066881A - 디젤엔진의 부스트압력 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 디젤엔진의 부스트압력 제어장치에 관한 것으로서, 특히 차량 주행중 기어단을 감지하는 수단과, 기어단수별 목표 부스트압을 계산하는 수단과, 목표 부스트압과 현재의 부스트압의 차이값에 각 기어단별 게인값(제어변수)을 대응시켜 원하는 부스트압이 구현되도록 하는 제어듀티값을 출력하는 제어수단을 구성하므로서, 차량 가속시 기어단의 변속이 이루어질 경우 기어단이 변환되기 이전에 엔진 회전수가 갑자기 상승하는 현상이 발생하지 않도록 한 디젤엔진의 부스트압력 제어장치에 관한 것이다.

디젤엔진, VGT, 기어단, 부스트압력, 제어수단,

Description

디젤엔진의 부스트압력 제어장치{Boost pressure control device}

도 1 은 일반적인 디젤엔진을 보인 도면.

도 2 는 종래의 부스트압력 제어로직을 보인 블럭도.

도 3 은 종래의 문제점을 설명하기 위한 도면.

도 4 는 본 발명의 디젤엔진의 부스트압력 제어장치를 보인 블럭도.

도 5 내지 도 8 은 각 기어단별 목표 부스트압력 맵을 보인 도면.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 엔진 회전수센서, 2: 연료분사량감지센서,

3: 기어단수 감지수단, 4: 부스트압력 연산수단,

5: 부스트압력센서, 6: 제어수단,

디젤엔진의 부스트압력 제어장치에 관한 것으로서, 특히 차량 가속시 기어단의 변속이 이루어질 경우 기어단이 변환되기 이전에 엔진 회전수가 갑자기 상승하는 현상이 발생하지 않도록 한 디젤엔진의 부스트압력 제어장치에 관한 것이다.

도 1 은 종래의 디젤엔진을 도시한 것으로서,

엔진(10)에는 흡기매니폴드(11)와 배기매니폴드(12)가 형성되어 있고, 상기 배기매니폴드(12)에는 터보차저(13)의 터빈(14)이 장착되고, 흡기측에는 상기 터빈(14)의 동력을 이용하여 흡기를 과급하는 콤프레서(15)가 설치되며, 상기 콤프레서(15)에서 과급된 흡기는 인터쿨러(16)를 거치면서 냉각된 후 흡기매니폴드(12)를 통해 엔진(10)으로 공급되도록 구성되어 있으며, 상기 엔진(10)의 일측에는 EGR가스를 흡기측으로 재공급하기 위한 EGR밸브(17)가 설치되어 있다.

상기 설명과같이 터보차저(13)가 장착된 디젤엔진은 기존의 엔진에 비해 보다 많은 향의 흡기를 공급할 수 있음에 따라 엔진출력이 향상되는 효과를 기대할 수 있었다.

이러한 디젤엔진에서 터보차저(13)의 터빈(14)에 형성각도가 가변되는 다수의 베인이 설치된 VGT 엔진이 제공되고 있으며, 이러한 VGT 엔진의 경우 터보차저엔진에 비해 터빈의 효율이 월등히 향상되므로 엔진 출력의 급진적인 향상을 제공하고 있다.

이러한 VGT 엔진은 흡기측의 부스트압력에 따라 목표 부스트압력에 도달할 수 있도록 하기위해 터빈(14)의 베인각도를 조절해주고 있다.

즉, 도 2 와같은 부스트 제어로직에 따라 베인의 각도를 조절해주게되는데, 엔진의 운전영역(엔진회전수, 연료분사량)에서 계산된 목표 부스트압력을 기준으로 현재 상태에서의 부스트압력을 부스트압력센서로부터 전달받고, 그 차이에 해당하는 만큼의 제어듀티값을 계산하여 베인의 각도를 조절해주는 것이다.

이를 좀더 상세히 설명하면, 가속순간에 운전자가 가속페달을 밟게되면 엔진 회전수와 목표 연료분사량이 증가하게되고, 이때 목표 부스트압력계산 맵(MAP)에서 차량을 올바로 가속하기 위한 목표부스트압력을 계산하며, 그 계산된 목표 부스트압력이 실현되도록 하기 위해서는 터빈(14)에 형성된 베인의 각도를 조정해주어야만 하는데, 이에 필요한 듀티비를 부스트압력제어기에서 연산하여 액튜에이터를 구동시켜 베인의 각도를 조절하여 목표 부스트압력을 구현하게되는 것이다.

그러나, 종래의 부스트압력 제어로직은 언제나 동일한 제어변수를 적용하여 부스트압력을 제어하기 때문에 기어단수별로 엔진 회전수 상승속도가 다르고, 도 3 과같이 각 기어단별로 구동력이 다르며, 터보차저 장착 엔진의 특성상 일정시간 지연효과가 중첩되어 목표 부스트압력이 형성되는 시점에서 엔진 회전수가 급격히 상승하게되는 현상이 발생되어 운전자로하여금 당혹감을 느끼게되는 문제점이 발생되고 있었다.

이러한 문제 현상의 근본 원인은 엔진 입장에서는 동일한 부스트 압력제어를 수행하더라도 각 기어단별로 구동력의 차이가 있고, 각 기어단별로 회전수 상승속도가 다르기 때문이다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 차량 주행중 기어단을 감지하는 수단과, 기어단수별 목표 부스트압을 계산하는 수단과, 목표 부스트압과 현재의 부스트압의 차이값에 각 기어단별 게인값(제어변수)을 대응시켜 원하는 부스 트압이 구현되도록 하는 제어듀티값을 출력하는 제어수단을 구성하므로서, 차량 가속시 기어단의 변속이 이루어질 경우 기어단이 변환되기 이전에 엔진 회전수가 갑자기 상승하는 현상이 발생하지 않도록 한 디젤엔진의 부스트압력 제어장치를 제공함을 목적으로 한다.

이하, 첨부된 도면 도 4 내지 도 8 을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은,

터보차저의 터빈에 각도조절이 가능한 베인이 형성되고, 이 베인의 각도를 조절하여 흡기 부스트압력을 조절하도록 되어 있는 디젤엔진에 있어서,

엔진회전수센서(1)와,

연료분사량 감지센서(2)와;

차량의 기어단수를 감지하는 기어단수 감지수단(3)과;

각 기어단수별 목표 부스트압력을 계산하는 부스트압력 연산수단(4)과;

흡기매니폴드에 장착되어 현재의 부스트압력을 감지하는 부스트압력센서(5)와;

목표부스트압력과 현재 부스트압력의 차이값에 각 기어단에 대응하는 제어변수(게인값)를 적용하여 베인각도 조절을 위한 제어듀티을 액튜에이터로 출력하는 제어수단(6); 으로 구성된다.

상기 부스트압력 연산수단(4)은 각 기어단별 목표 부스트압력정보를 자체 저장하고 있는 것을 특징으로 한다.

이와같이 구성된 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.

엔진이 구동하면, 엔진회전수센서(1)는 엔진의 회전수를 감지하여 부스트압력 연산수단(4)으로 공급하고, 연료분사량 감지센서(2)는 엔진으로 공급되는 연료량을 감지하여 부스트압력 연산수단(4)으로 공급하며, 기어단수 감지수단(3)은 차량의 기어단을 감지하여 부스트압력 연산수단(4)으로 공급한다.

상기 기어단수 감지수단(3)은 수동기어의 경우 각 기어단별 회전수와 차속의 비로서 기어단을 연산하고, 오토변속차량의 경우 CAN 통신라인을 통해 TCU로 부터 전달되어 기어단을 감지하게된다.

한편, 상기 부스트압력 연산수단(4)은 엔진회전수센서(1), 연료분사량 감지센서(2) 및 기어단수 감지수단(3)으로부터 공급된 정보를 토대로하여 기어단별 목표 부스트압을 계산하고, 그 계산된 목표 부스트압력 데이타를 출력한다.

상기 부스트압력 연산수단(4)은 도 4 내지 도 8 과같은 각 기어단별 목표 부스트압력 맵(MAP)을 저장하고 있다.

따라서, 부스트압력 연산수단(4)은 각각의 센서로부터 감지된 엔진 회전수, 연료분사량 및 기어단정보를 토대로하고, 자체 저장되어있는 각 기어단별 목표 부스트압력 맵을 대응시켜 현재 주행상태에 대응하는 최적의 목표 부스트압력을 계산하여 출력하는 것이다.

그리고, 이때 흡기매니폴드에 설치되어있는 부스트압력센서(5)는 현재의 부 스트압력을 감지하여 제어수단(6)으로 공급한다.

상기 제어수단(6)은 입력되는 목표 부스트압력정보와 현재 부스트압력정보의 차이값에 소정의 제어변수(게인값)를 적용하여 목표 부스트압력이 구현되도록 하기 위한 제어듀티값을 액튜에이터로 출력한다.

이때, 상기 제어수단(6)은 아래의 표 1 과같이 각 기어단별 게인(Gain)값을 저장하고 있으면서 이를 제어듀티값 연산에 사용하게된다.

	1단	2단	3단	4단
Kp	0.051953	0.055	0.058	0.078
Ki	0.06714	0.045	0.032	0.045
Kd	0.54125	0.341	0.456	0.214

상기 설명과같이 본 발명은 엔진의 기어단별 목표 부스트압력값을 산정하고, 또 목표부스트압력이 구현되도록 하기 위한 제어듀티값을 산정할때 각 기어단별로 다른 제어변수를 적용하므로서, 하위기어단에서 가속하면서 상위기어단으로 변속되기 전에 엔진 회전수의 상승이 갑자기 이루어지면서 운전자로 하여금 당혹감을 느끼게 만들던 현상이 사라지게되는 효과를 기대할 수 있게되는 것이다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 차량 주행중 기어단을 감지하는 수단과, 기어단수별 목표 부스트압을 계산하는 수단과, 목표 부스트압과 현재의 부스트압의 차이값에 각 기어단별 게인값(제어변수)을 대응시켜 원하는 부스트압이 구현되도록 하는 제어듀티값을 출력하는 제어수단을 구성하므로서, 차량 가속시 기어단의 변속이 이루어질 경우 기어단이 변환되기 이전에 엔진 회전수가 갑자기 상 승하는 현상이 발생하지 않도록 한 디젤엔진의 부스트압력 제어장치를 제공하는 효과를 기대할 수 있다.

Claims (2)

1. 터보차저의 터빈에 각도조절이 가능한 베인이 형성되고, 이 베인의 각도를 조절하여 흡기 부스트압력을 조절하도록 되어 있는 디젤엔진에 있어서,

   엔진회전수센서(1)와,

   연료분사량 감지센서(2)와;

   차량의 기어단수를 감지하는 기어단수 감지수단(3)과;

   각 기어단수별 목표 부스트압력을 계산하는 부스트압력 연산수단(4)과;

   흡기매니폴드에 장착되어 현재의 부스트압력을 감지하는 부스트압력센서(5)와;

   목표부스트압력과 현재 부스트압력의 차이값에 각 기어단에 대응하는 제어변수(게인값)를 적용하여 베인각도 조절을 위한 제어듀티을 액튜에이터로 출력하는 제어수단(6); 으로 구성된 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 부스트압력 제어장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 부스트압력 연산수단(4)은 각 기어단별 목표 부스트압력정보를 자체 저장하고 있는 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 부스트압력 제어장치.

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