KR20090060794A

KR20090060794A - 불꽃 점화 엔진의 터보차저의 서지 제거 방법

Info

Publication number: KR20090060794A
Application number: KR1020070127730A
Authority: KR
Inventors: 소인석
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2007-12-10
Filing date: 2007-12-10
Publication date: 2009-06-15

Abstract

본 발명은 터보차저를 장착한 불꽃 점화 엔진이 터보차저의 공기량 제어 장치를 이용하여 터보차저의 서지를 제거할 수 있도록 한 불꽃 점화 엔진의 터보차저의 서지 제거 방법에 관한 것이다.

터보차저, 불꽃 점화, 공기량, 쓰로틀, 서지, 제거

Description

불꽃 점화 엔진의 터보차저의 서지 제거 방법{Removing method for surge of turbocharger in spark ignition engine}

본 발명은 불꽃 점화 엔진의 터보차저의 서지 제거 방법에 관한 것으로, 특히 터보차저를 장착한 불꽃 점화 엔진이 터보차저의 공기량 제어 장치를 이용하여 터보차저의 서지를 제거할 수 있도록 한 불꽃 점화 엔진의 터보차저의 서지 제거 방법에 관한 것이다.

터보차저를 장착한 불꽃 점화(Spark Ignition 이하, SI) 엔진의 경우, 가속 운행 중 감속을 위하여 엑셀 페달에서 발을 떼어 도 1과 같이 급격한 쓰로틀(11) 닫힘(50% 이상 닫힘)이 발생하면, 흡기 매니폴드(12)로부터의 흡입 공기량이 줄어들어 맥동파가 터보차저(13)의 전단에 전달됨에 따라 터보차저(13)의 전단에 서지(surge)가 발생한다. SI 엔진은 터보차저의 전단에 발생하는 서지를 제거하기 위하여, 터보차저의 서지 제거 장치를 구비한다.

터보차저의 서지 제거 장치는 터보차저(13)의 전단과 후단을 접속시키는 안 티 서지 밸브(anti-surge valve)(14)을 구비하고, 급격한 쓰로틀(11) 닫힘에 의해 흡기 매니폴드(12)에 발생하는 부압을 이용하여 안티 서지 밸브(14)를 작동시켜 흡기 매니폴드(12)의 남는 공기를 터보차저(13)의 전단으로 재순환시킴으로써 터보차저 서지 제거한다. 하지만, 터보차저의 서지 제거 장치는 흡기 매니폴드(12)에 부압이 발생하여야 안티 서지 밸브(14)를 작동시킴으로 쓰로틀(11)을 닫는 초기 순간에는 서지가 발생한다. 또한, 터보차저의 서지 제거 장치는 엔진마다 적절한 안티 서지 밸브(14) 사이즈를 선정하여야 하며, 안티 서지 밸브(14)의 설정압을 선정하여야 함에 따라 범용성이 떨어지는 단점이 있다.

그리고, 터보차저를 장착한 SI 엔진은 전자 제어 유닛(이하, ECU)(21)의 제어하에 공기 탱크(22)의 압축공기를 터보차저(23) 전단으로 배출하여 터보차저(23)의 출력을 제어하는 터보차저의 공기량 제어 장치를 구비한다.

터보차저의 공기량 제어 장치는 공기 탱크(22)와 터보차저(23)를 접속시키는 흡기관에 솔레노이드 밸브(24)를 구비하고, ECU(21)의 제어에 따라 솔레노이드 밸브(24)를 개폐함으로써 공기 탱크(22)의 공기를 터보차저(23) 전단으로 배출한다. 이러한 터보차저의 공기량 제어 장치는 모든 차량에 적용할 수 있다.

터보차저를 장착한 SI 엔진은 터보차저의 서지 제거 장치와 터보차저의 공기량 제어 장치의 기능의 상이점으로 터보차저의 서지 제거 장치와 터보차저의 공기량 제어 장치를 별개로 구비한다. 터보차저를 장착한 SI 엔진이 터보차저의 서지 제거 장치와 터보차저의 공기량 제어 장치를 별개로 구비함에 따라, 터보차저를 장착한 SI 엔진은 서지 제거 장치와 터보차저의 공기량 제어 장치의 동시 장착의 어 려움과 중복 적용에 따른 비용 증대, 및 구조가 복잡하다는 문제를 가진다.

만약, 터보차저를 장착한 SI 엔진에서 터보차저의 서지 제거 장치를 제거하고, 터보차저의 공기량 제어 장치를 이용하여 터보차저의 서지를 제거하려면 ECU에 이에 대한 제어 로직을 추가하여야 한다.

따라서, 본 발명의 목적은 터보차저를 장착한 불꽃 점화 엔진이 터보차저의 공기량 제어 장치를 이용하여 터보차저의 서지를 제거할 수 있도록 한 불꽃 점화 엔진의 터보차저의 서지 제거 방법을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 불꽃 점화 엔진의 터보차저의 서지 제거 방법은 전자 제어 유닛으로 엑셀 페달 신호 및 쓰로틀 개도를 전송하는 제1 단계와; 상기 쓰로틀 개도가 상기 쓰로틀을 일정% 이상 닫히는가를 판단하는 제2 단계와; 상기 쓰로틀이 일정% 이상 닫히면, 상기 전자 제어 유닛은 공기량 제어 장치의 솔레노이드 밸브를 개폐하는 단계를 포함한다.

상기 쓰로틀이 일정% 이상 닫히지 않으면, 상기 전자 제어 유닛은 상기 공기량 제어 장치의 상기 솔레노이드 밸브를 터보차저의 출력을 제어를 위하여 개폐하는 단계를 더 포함한다.

상기 전자 제어 유닛은 상기 제1 단계에서 전송된 상기 엑셀 페달 신호를 통하여 가속 운행 중 감속을 위하여 엑셀 페달에서 발을 떼는가를 판단하는 단계를 더 포함하고, 가속 운행 중 감속을 위하여 엑셀 페달에서 발을 떼면 상기 제2 단계를 수행한다.

상기 쓰로틀이 일정% 이상 닫히면, 상기 스로틀이 급격히 닫힌다.

본 발명의 실시 예에 따른 불꽃 점화 엔진의 터보차저의 서지 제거 방법은 가속 운행 중 엑셀 페달에서 부분적으로 발을 떼는 경우에 공기량 제어 장치를 이용하여 터보차저의 전단으로 공기 탱크의 압축공기를 배출하여 터보차저 전단에 맥동파가 발생하지 않도록 함으로써 터보차저 전단의 서지를 발생을 제거한다.

차량의 ECU는 가속 운행 중 감속을 위하여 엑셀 페달에서 100% 발을 떼면, 연소실로 연료를 공급하지 않는 퓨얼 컷(Fuel Cut)을 실시한다.

그리고, 터보차저를 장착한 SI 엔진에서, 터보차저 전단의 서지는 가속 운행 중 감속을 위하여 엑셀 페달에서 발을 뗌에 따른 급격한 쓰로틀 닫힘(50% 이상 닫힘)에 의하여 발생한다.

따라서, 가속 운행 중 감속을 위하여 엑셀 페달에서 발을 100% 떼는 경우에, 터보차저 전단에 서지를 발생시키지 않으려고 터보차저를 장착한 SI 엔진의 ECU는 퓨얼 컷이 실시되는 구간에서 쓰로틀이 50% 이하로 닫히도록 제어하여 터보차저 전단에 서지를 발생하지 않도록 하고 있다.

하지만, ECU는 가속 운행 중 엑셀 페달에서 발을 100% 떼지 않고, 부분적으로 떼는 경우 예를 들어 50% 이하로 엑셀 페달에서 발을 떼면, 퓨얼 컷을 실시하지 않는다. 따라서, 가속 운행 중 감속을 위하여 엑셀 페달에서 발을 뗄 때, 100% 발 을 떼지 않는다면, ECU가 퓨얼 컷을 실시하지 않음으로써 스로틀이 급격히 닫히게 되어 흡기 매니폴드로부터의 흡입 공기량이 줄어들어 맥동파가 터보차저의 전단에 전달됨으로써 터보차저의 전단에는 서지가 발생한다.

그러므로, 본 발명의 실시 예에 따른 SI 엔진의 터보차저의 서지 제거 방법은 가속 운행 중 엑셀 페달에서 부분적으로 발을 떼는 경우, 예를 들어 50% 이하로 엑셀 페달에서 발을 떼는 경우에 SI 엔진의 공기량 제어 장치를 이용하여 터보차저의 전단으로 공기 탱크(22)의 압축공기를 배출하는 로직을 추가하여 터보차저 전단에 맥동파가 발생하지 않도록 함으로써 터보차저 전단의 서지를 발생을 제거한다.

이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 SI 엔진의 터보차저의 서지 제거 방법을 나타내는 순서도이다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 SI 엔진의 터보차저의 서지 제거 방법은 ECU로 엑셀 페달 신호 및 쓰로틀 개도를 전송한다(S12).

그러면, ECU는 전송된 엑셀 페달 신호를 통하여 가속 운행 중 감속을 위하여 엑셀 페달에서 발을 떼는가를 판단하고(S14), 엑셀 페달에서 발을 뗌에 따라, 쓰로틀을 50% 이상 닫히는가를 판단한다(S16).

상기 S16 단계의 판단 결과, 쓰로틀이 50% 이상 닫히지 않으면 즉, 쓰로틀이 50%를 초과하여 열리면, 스로틀이 급격히 닫히는 경우가 아니므로 터보차저의 전단에는 서지가 발생하지 않는다.

그러므로, 상기 S16 단계의 판단 결과 쓰로틀이 50% 이상 닫히지 않으면, ECU는 공기량 제어 장치를 제어하는 일반 제어 로직 즉, 터보차저의 출력을 제어를 위해 공기량 제어 장치를 제어한다(S18).

하지만, 상기 S16 단계의 판단 결과 쓰로틀이 50% 이상 닫히면 즉, 쓰로틀이 50%를 이하로 열리면, 스로틀이 급격히 닫히는 경우이므로 터보차저의 전단에는 서지가 발생할 수 있다.

그러므로, 상기 S16 단계의 판단 결과 쓰로틀이 50% 이상 닫히면, ECU는 공기량 제어 장치의 솔레노이드 밸브를 개방하여(S20) 공기 탱크의 공기를 터보차저 전단으로 배출한다.

도 1은 종래의 SI 엔진의 터보차저의 서지 제거 장치를 개략적으로 나타내는 도면,

도 2는 종래의 SI 엔진의 터보차저의 공기량 제어 장치를 개략적으로 나타내는 도면,

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11 : 쓰로틀 12 : 흡기 매니폴드

13, 23 : 터보차저 14 : 안티 서지 밸브

21 : ECU 22 : 공기 탱크

24 : 솔레노이드 밸브

Claims

전자 제어 유닛으로 엑셀 페달 신호 및 쓰로틀 개도를 전송하는 제1 단계와;

상기 쓰로틀이 상기 쓰로틀을 일정% 이상 닫히는가를 판단하는 제2 단계와;

상기 쓰로틀이 일정% 이상 닫히면, 상기 전자 제어 유닛은 공기량 제어 장치의 솔레노이드 밸브를 개방하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 불꽃 점화 엔진의 터보차저의 서지 제거 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 쓰로틀이 일정% 이상 닫히지 않으면, 상기 전자 제어 유닛은 상기 공기량 제어 장치의 상기 솔레노이드 밸브를 터보차저의 출력을 제어를 위하여 개폐하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 불꽃 점화 엔진의 터보차저의 서지 제거 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 전자 제어 유닛은 상기 제1 단계에서 전송된 상기 엑셀 페달 신호를 통하여 가속 운행 중 감속을 위하여 엑셀 페달에서 발을 떼는가를 판단하는 단계를 더 포함하고,

가속 운행 중 감속을 위하여 엑셀 페달에서 발을 떼면 상기 제2 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 불꽃 점화 엔진의 터보차저의 서지 제거 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 쓰로틀이 일정% 이상 닫히면, 상기 스로틀이 급격히 닫히는 것을 특징으로 하는 불꽃 점화 엔진의 터보차저의 서지 제거 방법.