KR20100076722A - 흡기 과급 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

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박종호
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주식회사 이룸지엔지
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Abstract

본 발명은 흡기 과급 시스템에 관한 것으로, 터빈의 입구와 출구를 연결하는 터빈 바이패스 라인, 상기 터빈 바이패스 라인의 개폐를 조절하는 웨이스트 게이트 엑추에이터, 컴프레서의 입구와 인터쿨러의 출구를 연결하는 흡기 바이패스 라인, 상기 흡기 바이패스 라인의 개폐를 조절하는 흡기 바이패스 조절부 및 상기 웨이스트 게이트 엑추에이터와 상기 흡기 바이패스 조절부의 작동을 제어하는 메인 조절부를 포함한다.
Figure P1020080134856
흡기 과급 시스템, 디젤, LPG, CNG

Description

흡기 과급 시스템 및 그 제어방법{TURBOCHARGING SYSTEM AND CONTROL METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 흡기 과급 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 흡기관 내에 압력이 과도하게 상승할 경우 흡기 공기를 바이패스시켜 흡기관과 흡기관에 구비된 부품 등의 고장을 방지할 수 있는 흡기 과급 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
내연기관에서는 피스톤의 하강행정에서 생기는 실린더 안의 부압(負壓)으로 혼합기 또는 공기를 빨아들인다. 이것을 내추럴 에스퍼레이션(natural aspiration) 또는 노멀 에스퍼레이션(normal aspiration)이라고 한다.
그러나 밸브가 열려 있는 짧은 시간 안에 충분한 흡기가 어려워, 펌프로 적극적으로 밀어 넣으면 실린더의 용적효과가 올라가고, 이와 함께 실효 압축비ㅇ폭발압력도 올라가서 출력이 향상된다. 이것이 슈퍼차징(supercharging:過給)이다.
이러한 흡기 과급은 배기가스를 이용하여 터빈을 돌리고, 터빈과 연결된 컴프레서가 공기를 강제로 흡입하게 된다.
그러나, 이러한 흡기 과급 시스템에서 과급양이 과대해지면 흡기관 내 부품 이 파손될 우려가 있다.
근래에 들어 가솔린과 디젤 등 전통적으로 내연기관에 사용되는 연료의 가격이 급등하고, 특히 디젤 엔진의 유해가스 배출과 미세먼지 배출이 환경에 심각한 오염원으로 인식되면서 내연기관의 연료를 액화 석유가스(Liquefied Petroleum Gas, L. P. G.)와 액화 천연가스(Liquefied Natural Gas, L. N. G.) 등으로 교체하는 움직임이 있어왔다.
이러한 액화 석유가스나 액화 천연가스 등의 연료의 경우 일반 자동차 메이커에서 직접 생산하는 경우도 있으나, 충전소 등의 인프라가 충분치 않는 등의 이유로 아직까지는 직접 생산하는 경우보다는 일반적인 엔진을 개량하는 경우가 더 많은 실정이다.
그러나, 앞서 설명한 일반적인 연료를 사용하는 엔진을 가스 연료 차량으로 개조하는 경우, 특히 디젤 엔진을 개조한 경우, 액화 석유가스나 액화 천연가스 등의 연료는 흡기 과급양이 과대해져 엔진 출력과 연비에 악영향을 미치게 되어 흡기 과급 장치 전체를 제거하거나 교체해야 하는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 흡기관 내에 압력이 과도하게 상승할 경우 흡기 공기를 바이패스시켜 흡기관과 흡기관에 구비된 부품 등의 고장을 방지할 수 있는 흡기 과급 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
특히, 가솔린이나 디젤 엔진을 사용하는 일반 엔진을 액화 석유가스나 액화 천연가스 등의 연료를 사용하는 엔진으로 개조할 때, 흡기 과급 장치 전체를 제거하거나 교체하지 않고 일부 부품을 교체하거나 부착하여 과도한 과급을 방지할 수 있는 흡기 과급 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 흡기 과급 시스템은, 터빈의 입구와 출구를 연결하는 터빈 바이패스 라인, 상기 터빈 바이패스 라인의 개폐를 조절하는 웨이스트 게이트 엑추에이터, 컴프레서의 입구와 인터쿨러의 출구를 연결하는 흡기 바이패스 라인, 상기 흡기 바이패스 라인의 개폐를 조절하는 흡기 바이패스 조절부 및 상기 웨이스트 게이트 엑추에이터와 상기 흡기 바이패스 조절부의 작동을 제어하는 메인 조절부를 포함할 수 있다.
상기 웨이스트 게이트 엑추에이터는, 웨이스트 게이트 다이어프램, 상기 웨이스트 게이트 다이어프램에 구비된 웨이스트 게이트 스프링, 상기 터빈 바이패스 라인에 구비된 바이패스 밸브, 상기 바이패스 밸브와 연결되고 상기 웨이스트 게이트 스프링에 탄성 지지되는 웨이스트 게이트 로드 및 상기 컴프레서의 출구와 상기 웨이스트 게이트 다이어프램을 연결하는 웨이스트 게이트 연결라인을 포함할 수 있다.
상기 웨이스트 게이트 로드는 상기 바이패스 밸브를 설정된 크기로 열도록 설정된 길이로 미리 조절될 수 있다.
상기 흡기 바이패스 조절부는, 상기 흡기 바이패스 라인에 구비된 에어 콘트롤 유닛 및 상기 에어 콘트롤 유닛의 개폐를 조절하도록 상기 에어 콘트롤 유닛과 연결된 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있다.
상기 솔레노이드 밸브는, 진공 펌프와 연결되며, 상기 진공 펌프의 부압을 이용하여 상기 에어 콘트롤 유닛을 개폐할 수 있다.
상기 에어 콘트롤 유닛은, 에어 콘트롤 유닛 다이어프램, 상기 인터쿨러 출구와 연결된 제1 라인, 상기 컴프레서의 입구와 연결된 제2 라인, 상기 솔레노이드 밸브와 연결된 제3 라인, 상기 제1 라인 및 상기 제2 라인을 선택적으로 연결하는 에어 콘트롤 밸브 및 상기 에어 콘트롤 밸브를 탄성 지지하는 에어 콘트롤 유닛 스프링을 포함할 수 있다.
상기 제3 라인에는 상기 진공 펌프와 연결된 페일 세이프 밸브가 구비될 수 있다.
상기 페일 세이프 밸브는 상기 흡기 과급 시스템이 오작동시 상기 진공 펌프와 상기 에어 콘트롤 유닛을 연결하여 상기 인터쿨러 출구와 상기 컴프레서의 입구를 연결할 수 있다.
상기 솔레노이드 밸브는 흡기 매니폴드와 연결될 수 있다.
상기 솔레노이드 밸브는 상기 흡기 매니폴드 내의 압력이 설정치 이하가 되면 흡기 바이패스 라인을 개방하도록 상기 흡기 매니폴드와 상기 에어 콘트롤 유닛을 연결시킬 수 있다.
상기 메인 조절부는, 엔진의 운전 상태를 제어하는 ECU(engine control unit), 상기 솔레노이드 밸브를 제어하는 제어기, 상기 흡기 매니폴드에 구비된 압력 센서, 크랭크 포지션 센서 및 캠 포지션 센서를 포함할 수 있다.
상기 ECU는 현재 흡기 매니폴드 내의 압력 및 차량의 속도를 포함하는 운전정보를 입수하여 현재 흡기 매니폴드의 필요 압력을 계산하고, 상기 제어기는 상기 흡기 매니폴드의 필요 압력에 따라 상기 솔레노이드 밸브의 PWM 제어 신호를 출력하고, 상기 에어 콘트롤 유닛은 상기 솔레노이드 밸브에 의해 선형적으로 개폐될 수 있다.
상기 흡기 과급 시스템은 가스 연료 엔진을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 흡기 과급 제어 방법은, 흡기 매니폴드 내의 압력을 측정하는 단계, 상기 측정된 흡기 매니폴드 내의 압력과 기설정된 기준 압력과 비교하는 단계, 상기 비교된 압력을 기설정된 테이블에 입력된 제어값으로 환산하는 단계, 상기 환산된 제어값으로 에어 콘트롤 유닛을 개폐하는 단계, 흡기 매니폴드 내의 압력을 측정하는 단계, 상기 흡기 매니폴드 내의 압력이 기설정된 고장 압력 범위 내에 있는지 판단하는 단계 및 에러 신호를 카운트하여 누적하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 에러 카운트 누적 값이 설정된 값 이상이 되면 페일 세이프 밸브를 작동시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 페일 세이프 밸브가 작동되면, 상기 에어 콘트롤 유닛과 진공 펌프가 직결될 수 있다.
상기 에러 카운트 누적 값이 설정된 값이 되면 고장 경고등을 점등시키는 단 계를 더 포함할 수 있다.
상기 압력차를 기설정된 테이블에 입력된 제어값으로 환산하는 단계 이후에, 엔진회전속도를 포함하는 차량 운전정보를 이용하여 제어값을 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 환산된 값으로 에어 콘트롤 유닛을 개폐하는 단계는, 솔레노이드 밸브의 PWM 제어 신호를 출력하고, 상기 솔레노이드 밸브에 의해 선형적으로 상기 에어 콘트롤 유닛이 개폐될 수 있다.
상기 흡기 과급 제어 방법은 가스 연료 엔진의 제어에 적용될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 흡기 과급 시스템 및 그 제어방법에 의하면, 흡기관 내에 압력이 과도하게 상승하더라도 흡기 공기를 바이패스시켜 흡기관과 흡기관에 구비된 부품 등의 고장을 방지할 수 있다.
특히, 가솔린이나 디젤 엔진을 사용하는 일반 엔진을 액화 석유가스나 액화 천연가스 등의 연료를 사용하는 엔진으로 개조할 때, 흡기 과급 장치 전체를 제거하거나 교체하지 않고 일부 부품을 교체하거나 부착하여 과도한 과급을 방지할 수 있고, 시스템에 고장이 발생하더라도 흡기관 내의 압력을 해소하여 흡기간 내의 부품을 보호할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도1은 본 발명의 실시예에 의한 흡기 과급 시스템의 구성을 도시한 도면으로, 도1을 참조하여 면, 본 발명의 실시예에 의한 흡기 과급 시스템(1)은 엔진(10), 상기 엔진(10)에연결된 흡기관(50)과 배기관(40)을 포함하고, 상기 배기관(40)에는 터빈(21)과 컴프레서(23)를 포함하는 흡기 과급 유닛(20)이 구비되고, 상기 흡기관(50)에는 인터쿨러(53)가 구비된다.
상기 흡기관(50)과 상기 엔진(10) 사이에는 흡기 매니폴드(110)가 구비되고, 상기 흡기관으로 유입되는 공기를 정화하도록 에어 클리너(51)가 구비된다.
상기 터빈(21)의 입구와 출구를 터빈 바이패스 라인(41)이 연결하며, 상기 터빈 바이패스 라인(41)의 개폐를 조절하는 웨이스트 게이트 엑추에이터(waste gate actuator; 30)가 구비된다.
상기 컴프레서(23)의 입구와 상기 인터쿨러(53)의 출구에는 흡기 바이패스 라인(67)이 구비되어 연결하고, 흡기 바이패스 조절부가 상기 흡기 바이패스 라인(67)의 개폐를 조절한다.
상기 웨이스트 게이트 엑추에이터(30)는 웨이스트 게이트 다이어프램(waste gate diaphragm; 31), 상기 웨이스트 게이트 다이어프램(31)에 구비된 웨이스트 게이트 스프링(33), 상기 터빈 바이패스 라인(67)에 구비된 바이패스 밸브(35), 상기 바이패스 밸브(35)와 연결되고 상기 웨이스트 게이트 스프링(33)에 탄성 지지되는 웨이스트 게이트 로드(waste gate rod; 37) 및 상기 컴프레서(23)의 출구와 상기 웨이스트 게이트 다이어프램(31)을 연결하는 웨이스트 게이트 연결라인(39)을 포함한다.
상기 웨이스트 게이트 로드(37)는 상기 밸브를 설정된 크기로 열도록 설정된 길이로 미리 조절될 수 있다.
상기 웨이스트 게이트 엑추에이터(30)는 상기 흡기관(50) 내의 압력이 일정 압력 이상이 되면, 상기 흡기관(50)과 연결된 상기 웨이스트 게이트 다이어프램(31) 내의 압력이 높아져 상기 웨이스트 게이트 스프링(33)이 줄어들면서 상기 웨이스트 게이트 로드(37)가 상기 바이패스 밸브(35)를 밀어 상기 터빈 바이패스 라인(41)이 열리게 된다.
특히, 상기 엔진(10)이 일반 엔진을 가스 연료 엔진으로 개조한 엔진으로 과급량을 줄일 필요가 있는 경우에는 상기 웨이스트 게이트 로드(37)를 미리 설정된 길이로 조절하여 상기 바이패스 밸브(35)를 설정된 크기로 열여 놓을 수 있다.
또한, 상기 웨이스트 게이트 로드(37)를 미리 설정된 길이로 조절하여 일반 엔진을 가스 연료 엔진으로 개조한 엔진으로 과급량을 줄일 필요가 있는 경우에 터보 과급 시스템 전체를 제거하거나 교체할 필요가 없어 비용 절감이 가능하다.
상기 흡기 바이패스 조절부는 상기 흡기 바이패스 라인(67)에 구비된 에어 콘트롤 유닛(60) 및 상기 에어 콘트롤 유닛(60)의 개폐를 조절하도록 상기 에어 콘트롤 유닛(60)과 연결된 솔레노이드 밸브(80)를 포함한다.
상기 솔레노이드 밸브(80)는 진공 펌프(90)와 연결되며, 상기 진공 펌프(90)의 부압을 이용하여 상기 에어 콘트롤 유닛(60)을 개폐하게 된다.
상기 에어 콘트롤 유닛(60)은, 에어 콘트롤 유닛 다이어프램(61), 상기 인터쿨러 출구와 연결된 제1 라인(63), 상기 컴프레서(23)의 입구와 연결된 제2 라인(65), 상기 솔레노이드 밸브와 연결된 제3 라인(69), 상기 제1 라인(63) 및 상기 제2 라인(65)을 선택적으로 연결하는 에어 콘트롤 밸브(71) 및 상기 에어 콘트롤 밸브(71)를 탄성 지지하는 에어 콘트롤 유닛 스프링(73)을 포함한다.
상기 제3 라인(69)에는 상기 진공 펌프(90)와 연결된 페일 세이프 밸브(100)가 구비된다.
상기 페일 세이프 밸브(100)는 상기 흡기 과급 시스템(1)이 오작동시 상기 진공 펌프(90)와 상기 에어 콘트롤 유닛(60)을 연결하여 상기 인터쿨러(53)의 출구와 상기 컴프레서(23)의 입구를 연결한다.
상기 솔레노이드 밸브(80)는 상기 흡기 매니폴드(110)와 연결된다.
상기 솔레노이드 밸브(80)는 상기 흡기 매니폴드(110) 내의 압력이 설정치 이하가 되면 흡기 바이패스 라인(67)을 개방하도록 상기 흡기 매니폴드(110)와 상기 에어 콘트롤 유닛(60)을 연결시킨다.
상기 웨이스트 게이트 엑추에이터(30)와 상기 흡기 바이패스 조절부의 작동은 메인 조절부가 조절한다.
상기 메인 조절부는 엔진의 운전 상태를 제어하는 ECU(engine control unit; 120), 상기 솔레노이드 밸브(80)를 제어하는 제어기(130), 상기 흡기 매니폴드(110)에 구비된 압력 센서(17), 크랭크 포지션 센서(13) 및 캠 포지션 센서(15)를 포함한다.
상기 ECU(120)는 현재 흡기 매니폴드(110) 내의 압력 및 차량의 속도를 포함하는 운전정보를 입수하여 현재 흡기 매니폴드(110)의 필요 압력을 계산하고, 상기 제어기(130)는 상기 흡기 매니폴드(110)의 필요 압력에 따라 상기 솔레노이드 밸브(80)의 PWM 제어 신호를 출력하고, 상기 에어 콘트롤 유닛(60)은 상기 솔레노이드 밸브(80)에 의해 선형적으로 개폐된다.
상기 흡기 과급 시스템(1)은 앞서 설명한 바와 같이 상기 엔진(10)이 일반 엔진을 가스 연료 엔진으로 개조한 엔진으로 과급량을 줄일 필요가 있는 경우에 터보 과급 시스템 전체를 제거하거나 교체할 필요가 없어 비용 절감이 가능하다.
도2의 (a)와 (b)는 본 발명의 실시예에 의한 솔레노이드 밸브와 에어 콘트롤 유닛의 작동을 설명하는 도면이고, 도3의 (a)와 (b)는 본 발명의 실시예에 의한 솔레노이드 밸브와 에어 콘트롤 유닛의 고장 진단시와 블로우 오프(blow-off) 시의 작동을 설명하는 도면이다.
이하에서, 도1 내지 도3을 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 솔레노이드 밸브와 에어 콘트롤 유닛의 작동을 설명한다.
도2의 (a)는 본 발명의 실시예에 의한 솔레노이드 밸브와 에어 콘트롤 유닛의 작동을 설명하는 도면으로, 상기 에어 콘트롤 유닛(60)이 열린 상태를 도시한 도면이다.
상기 ECU(120)가 입수한 차량의 운전상태를 토대로 상기 제어기(130)는 상기 솔레노이드 밸브(80)에 PWM 제어 신호를 출력하여 상기 솔레노이드 밸브(80)가 듀티(duty) 제어되어 상기 진공 펌프(90)와 연결된 제1 진공 펌프 연결 라인(91)과 상기 에어 콘트롤 유닛 다이어프램(61)을 연결한다.
그러면, 상기 에어 콘트롤 유닛 다이어프램(61) 내의 압력이 낮아져 상기 에어 콘트롤 밸브(71)가 열려 상기 제1 라인(63)과 상기 제2 라인(65)를 통해 과급 공기가 배출되며 상기 흡기관(50) 내의 압력이 낮아진다.
도2의 (b)는 본 발명의 실시예에 의한 솔레노이드 밸브와 에어 콘트롤 유닛의 작동을 설명하는 도면으로, 상기 에어 콘트롤 유닛(60)이 닫힌 상태를 도시한 도면이다.
상기 ECU(120)가 입수한 차량의 운전상태를 토대로 상기 제어기(130)가 상기 솔레노이드 밸브(80)에 0 %의 PWM 제어 신호를 출력하면, 상기 솔레노이드 밸브(80)의 커버(81) 상기 제1 진공 펌프 연결 라인(91)을 막게 된다.
그러면, 상기 에어 콘트롤 유닛 다이어프램(61) 내의 상기 에어 콘트롤 유닛 스프링(73)에 의해 상기 에어 콘트롤 밸브(71)가 닫히고 상기 제1 라인(63)과 상기 제2 라인(65)는 차단된다.
설명의 편의를 위해 상기 에어 콘트롤 유닛(60)이 닫힌 상태와 열린 상태를 단순 설명하였으나, 이에 제한되는 것은 아니면, 상기 제어기(130)가 상기 솔레노이드 밸브(80)에 PWM 제어 신호를 출력하여 듀티 제어(0 ~ 100 %)됨에 따라 상기 에어 콘트롤 유닛(60)은 선형적으로 열릴 수 있다.
이러한 제어기의 작동이나 솔레노이드의 작동 등은 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 기술자가 상술한 내용을 토대로 실현 가능하므로 자세한 설명은 생략한다.
도3의 (a)는 본 발명의 실시예에 의한 솔레노이드 밸브와 에어 콘트롤 유닛의 고장 진단시의 작동을 설명하는 도면이다.
본 발명의 실시예에 의한 흡기 과급 시스템이 후술하는 고장 진단이 판단되면, 상기 제어기(13)는 상기 페일 세이프 밸브(100)를 작동시키게 된다.
상기 페일 세이프 밸브(100)가 작동하게 되면, 정상 작동시에 제2 진공 펌프 연결 라인(93)을 차단하고 있던 상기 페일 세이프 밸브(100)의 커버(101)가 열리게 되어 상기 진공 펌프(90)와 상기 에어 콘트롤 유닛 다이어프램(61)이 직접 연결된다.
따라서, 상기 페일 세이프 밸브(100)가 작동하게 되면, 과급 공기가 일부 배출되고 차량은 림폼(limp home) 제어 되어 정비를 할 수 있게 되어 시스템을 보호할 수 있게 된다.
도3의 (b)는 본 발명의 실시예에 의한 솔레노이드 밸브와 에어 콘트롤 유닛의 블로우 오프(blow-off) 시의 작동을 설명하는 도면이다.
차량의 저출력 상태, 즉 쓰로틀 밸브(113)가 닫힌 상태가 되면 상기 흡기 매니폴드(110) 내의 압력은 급격이 낮아지고, 상기 흡기관(50) 내의 압력은 과도하게 높아질 수 있고, 이러한 상황이 지속되면 상기 흡기관(50)과 이에 부속한 부품의 고장이 발생할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 흡기 과급 시스템(1)은 이러한 급격한 압력 구배가 발생할 경우 상기 흡기 매니폴드(110)와 상기 에어 콘트롤 유닛 다이어프램(61)이 직접 연결된다.
즉, 상기 제어기(130)는 상기 솔레노이드 밸브(80)를 닫는 신호(0 %의 PWM 제어 신호)를 출력하여 상기 솔레노이드 밸브(80)의 커버(81)가 닫히며 상기 제1 진공 펌프 연결 라인(91)을 막게 된다.
그러면 상기 흡기 매니폴드(110)의 부압(負壓)이 상기 에어 콘트롤 유닛 다이어프램(61)으로 전달된다.
따라서, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 에어 콘트롤 유닛 다이어프램(61) 내의 압력이 낮아져 상기 제1 라인(63)과 상기 제2 라인(65)를 통해 과급 공기가 배출되며 상기 흡기관(50) 내의 압력을 낮출 수 있게 된다.
도4는 본 발명의 실시예에 의한 흡기 과급 제어 방법을 설명하는 플로우 챠트이다.
이하, 도4를 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 흡기 과급 제어 방법을 설명한다.
본 발명의 실시예에 의한 흡기 과급 제어 방법은 흡기 매니폴드(110) 내의 압력(MAP; manifold absolute pressure)을 측정하는 단계(S10), 상기 측정된 흡기 매니폴드 내의 압력(MAP)과 기설정된 기준 압력(Pmemory)과 비교하는 단계(S20), 상기 비교된 압력을 기설정된 테이블에 입력된 제어값(PWM)으로 환산하는 단계(S30), 상기 환산된 제어값(PWM)으로 에어 콘트롤 유닛(60)을 개폐하는 단계(S50), 흡기 매니폴드 내의 압력(MAP)을 측정하는 단계(S60), 상기 흡기 매니폴드 내의 압력(MAP)이 기설정된 고장 압력(Pmal) 범위 내에 있는지 판단하는 단계(S70) 및 에러 신호를 카운트하여 누적하는 단계(S80)를 포함한다.
상기 기설정된 기준 압력(Pmemory)과 상기 비교된 압력을 기설정된 테이블에 입력된 제어값(PWM)으로 환산하는 단계(S30)에서 기설정된 테이블에 입력된 제어값(PWM)은 엔진의 운전상태에 적합한 흡기관(50)의 압력을 제어하기 위한 것으로 실험에 의해 구해질 수 있다.
상기 에러 카운트 누적 값(R)이 설정된 값(Rresist) 이 되면 페일 세이프 밸브(100)를 작동시키는 단계(S100)를 더 포함하며, 상기 페일 세이프 밸브(100)가 작동되면, 상기 에어 콘트롤 유닛(60)과 진공 펌프(90)가 직결된다.
상기 기설정된 고장 압력(Pmal)은 본 발명의 실시예에 의한 흡기 과급 제어 방법으로 제어하여 얻어진 압력이 일정 범위를 벗어난 것으로 판단하게 되는 범위로 엔진의 사양과 주행 상태에 따라 설정할 수 있고, 상기 에러 카운트 누적 값(R)은 고장 압력(Pmal)이 수회 이상 검출되면 이를 흡기 과급 제어 시스템의 고장으로 판단하게 된다.
상기 에러 카운트 설정된 값(Rresist)은 실험과 엔진 사양에 따라 결정되며, 예를 들어10회로 한정하여 설정할 수 있다.
상기 에러 카운트 누적 값이 설정된 값 이상이 되면 고장 경고등(140)을 점등시키는 단계(S110)를 더 포함하여 운전자에게 주의를 줄 수 있다.
상기 압력차를 기설정된 테이블에 입력된 제어값으로 환산하는 단계(S30) 이후에 엔진회전속도를 포함하는 차량 운전정보를 이용하여 제어값을 보정하는 단계(S40)를 더 포함할 수 있어 차량의 운전 상태에 따라 적합한 과급량을 제어할 수 있다.
상기 환산된 값으로 에어 콘트롤 유닛(60)을 개폐하는 단계(S50)는, 솔레노이드 밸브(80)의 PWM 제어 신호를 출력하고, 상기 솔레노이드 밸브(80)의 PWM 제어 신호에 따라 선형적으로 상기 에어 콘트롤 유닛(60)이 개폐된다.
상기 흡기 과급 제어 방법은 가스 연료 엔진의 제어에 적용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 흡기 과급 제어 방법에서 상술한 본 발명의 실시예에 따른 흡기 과급 시스템의 작동과 반복되는 설명은 생략한다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
도1은 본 발명의 실시예에 의한 흡기 과급 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도2의 (a)와 (b)는 본 발명의 실시예에 의한 솔레노이드 밸브와 에어 콘트롤 유닛의 작동을 설명하는 도면이다.
도3의 (a)와 (b)는 본 발명의 실시예에 의한 솔레노이드 밸브와 에어 콘트롤 유닛의 고장 진단시와 블로우 오프(blow-off) 시의 작동을 설명하는 도면이다.
도4는 본 발명의 실시예에 의한 흡기 과급 제어 방법을 설명하는 플로우 챠트이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 흡기 과급 시스템 10: 엔진
13: 크랭크 포지션 센서 15: 캠 포지션 센서
17: 압력 센서 20: 흡기 과급 유닛
21: 터빈 23: 컴프레서
30: 웨이스트 게이트 엑추에이터 31: 웨이스트 게이트 다이어프램
33: 웨이스트 게이트 스프링 35: 바이패스 밸브
37: 웨이스트 게이트 로드 39: 웨이스트 게이트 연결라인
40: 배기관 41: 터빈 바이패스 라인
43: 촉매 컨버터 45: 배기 매니폴드
50: 흡기관 51: 에어 클리너
53: 인터쿨러 60: 에어 콘트롤 유닛
61: 에어 콘트롤 유닛 다이어프램 63: 제1 라인
65: 제2 라인 67: 흡기 바이패스 라인
69: 제3 라인 71: 에어 콘트롤 밸브
73: 에어 콘트롤 유닛 스프링 80: 솔레노이드 밸브
81: 커버 90: 진공 펌프
91: 제1 진공 펌프 연결 라인 93: 제2 진공 펌프 연결 라인
100: 페일 세이프 밸브 113: 쓰로틀 밸브
110: 흡기 매니폴드 120: ECU(engine control unit)
130: 제어기 140: 고장 경고등

Claims (20)

  1. 흡기 과급 시스템에 있어서,
    터빈의 입구와 출구를 연결하는 터빈 바이패스 라인;
    상기 터빈 바이패스 라인의 개폐를 조절하는 웨이스트 게이트 엑추에이터;
    컴프레서의 입구와 인터쿨러의 출구를 연결하는 흡기 바이패스 라인;
    상기 흡기 바이패스 라인의 개폐를 조절하는 흡기 바이패스 조절부; 및
    상기 웨이스트 게이트 엑추에이터와 상기 흡기 바이패스 조절부의 작동을 제어하는 메인 조절부;
    를 포함하는 흡기 과급 시스템.
  2. 제1항에서,
    상기 웨이스트 게이트 엑추에이터는,
    웨이스트 게이트 다이어프램;
    상기 웨이스트 게이트 다이어프램에 구비된 웨이스트 게이트 스프링;
    상기 터빈 바이패스 라인에 구비된 바이패스 밸브;
    상기 바이패스 밸브와 연결되고 상기 웨이스트 게이트 스프링에 탄성 지지되는 웨이스트 게이트 로드; 및
    상기 컴프레서의 출구와 상기 웨이스트 게이트 다이어프램을 연결하는 웨이스트 게이트 연결라인;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 흡기 과급 시스템.
  3. 제2항에서,
    상기 웨이스트 게이트 로드는 상기 바이패스 밸브를 설정된 크기로 열도록 설정된 길이로 미리 조절된 것을 특징으로 하는 흡기 과급 시스템.
  4. 제1항에서,
    상기 흡기 바이패스 조절부는,
    상기 흡기 바이패스 라인에 구비된 에어 콘트롤 유닛; 및
    상기 에어 콘트롤 유닛의 개폐를 조절하도록 상기 에어 콘트롤 유닛과 연결된 솔레노이드 밸브;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡기 과급 시스템.
  5. 제4항에서,
    상기 솔레노이드 밸브는,
    진공 펌프와 연결되며,
    상기 진공 펌프의 부압을 이용하여 상기 에어 콘트롤 유닛을 개폐하는 것을 특징으로 하는 흡기 과급 시스템.
  6. 제5항에서,
    상기 에어 콘트롤 유닛은,
    에어 콘트롤 유닛 다이어프램;
    상기 인터쿨러 출구와 연결된 제1 라인;
    상기 컴프레서의 입구와 연결된 제2 라인;
    상기 솔레노이드 밸브와 연결된 제3 라인;
    상기 제1 라인 및 상기 제2 라인을 선택적으로 연결하는 에어 콘트롤 밸브; 및
    상기 에어 콘트롤 밸브를 탄성 지지하는 에어 콘트롤 유닛 스프링;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 흡기 과급 시스템.
  7. 제6항에서,
    상기 제3 라인에는 상기 진공 펌프와 연결된 페일 세이프 밸브가 구비된 것을 특징으로 하는 흡기 과급 시스템.
  8. 제7항에서,
    상기 페일 세이프 밸브는 상기 흡기 과급 시스템이 오작동시 상기 진공 펌프와 상기 에어 콘트롤 유닛을 연결하여 상기 인터쿨러 출구와 상기 컴프레서의 입구를 연결하는 것을 특징으로 하는 흡기 과급 시스템.
  9. 제4항에서,
    상기 솔레노이드 밸브는
    흡기 매니폴드와 연결된 것을 특징으로 하는 흡기 과급 시스템.
  10. 제9항에서,
    상기 솔레노이드 밸브는,
    상기 흡기 매니폴드 내의 압력이 설정치 이하가 되면 흡기 바이패스 라인을 개방하도록 상기 흡기 매니폴드와 상기 에어 콘트롤 유닛을 연결시키는 것을 특징으로 하는 흡기 과급 시스템.
  11. 제4항에서,
    상기 메인 조절부는,
    엔진의 운전 상태를 제어하는 ECU(engine control unit);
    상기 솔레노이드 밸브를 제어하는 제어기;
    상기 흡기 매니폴드에 구비된 압력 센서;
    크랭크 포지션 센서; 및
    캠 포지션 센서;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡기 과급 시스템.
  12. 제11항에서,
    상기 ECU는 현재 흡기 매니폴드 내의 압력 및 차량의 속도를 포함하는 운전 정보를 입수하여 현재 흡기 매니폴드의 필요 압력을 계산하고,
    상기 제어기는 상기 흡기 매니폴드의 필요 압력에 따라 상기 솔레노이드 밸브의 PWM 제어 신호를 출력하고,
    상기 에어 콘트롤 유닛은 상기 솔레노이드 밸브에 의해 선형적으로 개폐되는 것을 특징으로 하는 흡기 과급 시스템.
  13. 제1항내지 제12항 중 어느 하나의 항에서,
    상기 흡기 과급 시스템은 가스 연료 엔진을 포함하는 것을 특징으로 하는 흡기 과급 시스템.
  14. 흡기 매니폴드 내의 압력을 측정하는 단계;
    상기 측정된 흡기 매니폴드 내의 압력과 기설정된 기준 압력과 비교하는 단계;
    상기 비교된 압력을 기설정된 테이블에 입력된 제어값으로 환산하는 단계;
    상기 환산된 제어값으로 에어 콘트롤 유닛을 개폐하는 단계;
    흡기 매니폴드 내의 압력을 측정하는 단계;
    상기 흡기 매니폴드 내의 압력이 기설정된 고장 압력 범위 내에 있는지 판단하는 단계; 및
    에러 신호를 카운트하여 누적하는 단계;
    를 포함하는 흡기 과급 제어 방법.
  15. 제14항에서,
    상기 에러 카운트 누적 값이 설정된 값 이상이 되면 페일 세이프 밸브를 작동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흡기 과급 제어 방법.
  16. 제15항에서,
    상기 페일 세이프 밸브가 작동되면, 상기 에어 콘트롤 유닛과 진공 펌프가 직결되는 것을 특징으로 하는 흡기 과급 제어 방법.
  17. 제14항에서,
    상기 에러 카운트 누적 값이 설정된 값이 되면 고장 경고등을 점등시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흡기 과급 제어 방법.
  18. 제14항에서,
    상기 압력차를 기설정된 테이블에 입력된 제어값으로 환산하는 단계 이후에,
    엔진회전속도를 포함하는 차량 운전정보를 이용하여 제어값을 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흡기 과급 제어 방법.
  19. 제14항에서,
    상기 환산된 값으로 에어 콘트롤 유닛을 개폐하는 단계는,
    솔레노이드 밸브의 PWM 제어 신호를 출력하고,
    상기 솔레노이드 밸브에 의해 선형적으로 상기 에어 콘트롤 유닛이 개폐되는 것을 특징으로 하는 흡기 과급 제어 방법.
  20. 제14항 내지 제19항 중 어느 하나의 항에서,
    상기 흡기 과급 제어 방법은 가스 연료 엔진의 제어에 적용되는 것을 특징으로 하는 흡기 과급 제어 방법.
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