KR20140077038A - 배기 가스 재순환 시스템 및 이를 제어하는 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 배기 가스 재순환 시스템에 관한 것으로, 엔진의 배기 가스 중 일부를 상기 엔진으로 유입시키도록 구비된 EGR 밸브; 상기 EGR 밸브와 상기 엔진 사이에 구비되어 상기 EGR 밸브를 통과한 배기 가스를 냉각하는 EGR 쿨러; 및 상기 EGR 밸브 및 상기 EGR 쿨러의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하되, 상기 EGR 쿨러는 EGR 쿨러 케이스; 상기 EGR 쿨러 케이스 내부에 구비된 EGR 열교환부; 상기 EGR 밸브로부터 배기 가스가 유입되도록 형성된 EGR 쿨러 입구부; 상기 EGR 쿨러로부터 배기 가스가 유출되도록 형성된 EGR 쿨러 출구부; 상기 배기 가스가 EGR 열교환부를 우회하여 상기 EGR 쿨러 입구부로부터 상기 EGR 쿨러 출구부로 흐르도록 형성된 바이패스 라인; 상기 바이패스 라인을 선택적으로 개폐하는 EGR 바이패스 밸브; 및 상기 EGR 쿨러 입구부에 구비되어 유입되는 배기 가스 압력을 측정하고 해당 신호를 상기 제어부에 인가하는 압력 센서;를 포함한다.
Description
본 발명은 배기 가스 재순환 시스템 및 이를 제어하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 EGR 시스템의 연결 라인 상에 압력 변동이 발생 하더라도 소음 발생을 방지할 수 있는 배기 가스 재순환 시스템 및 이를 제어하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 배기 가스에 포함된 질소산화물(nitrous oxide; NOx)은 산성비의 원인이 될 뿐 아니라 눈과 호흡기를 자극하며 식물을 고사시킨다. 이러한 NOx는 주요한 대기오염물질로 규제되고 있으며, 이러한 NOx의 배출을 줄이기 위한 많은 연구가 진행되고 있다.
배기 가스 재순환(exhaust gas recirculation; EGR) 시스템은 유해 배기 가스의저감을 위해 차량에 장착되는 시스템이다. 일반적으로, NOx는 혼합기 중에 공기의 비율이 높아서 연소가 잘될 때 증가한다. 따라서, 배기 가스 재순환 시스템은 엔진에서 배출되는 배기 가스의 일부(예를 들어 5~40%)를 다시 혼합기에 섞어 혼합기 속의 산소량을 줄이고 연소를 방해하여 NOx의 발생을 억제하는 시스템이다.
그런데, 엔진에서 배출되는 배기 가스는 매우 고온이므로 재순환 배기 가스의 온도를 낮추기 위한 냉각장치가 통상적으로 구비된다.
그런데, EGR 시스템의 라인 내 압력 상승시, 예를 들어 배기 브레이크(exhaust brake)의 밸브가 닫히는 경우, 맥동 소음이 발생하는 문제가 있다.
본 발명은, 엔진의 작동 상태에 따라 EGR 쿨러와 연결된 라인 내의 압력이 증가하더라도 소음 발생을 방지할 수 있는 배기 가스 재순환 시스템 및 이를 제어하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 재순환 시스템은 엔진의 배기 가스 중 일부를 상기 엔진으로 유입시키도록 구비된 EGR 밸브; 상기 EGR 밸브와 상기 엔진 사이에 구비되어 상기 EGR 밸브를 통과한 배기 가스를 냉각하는 EGR 쿨러; 및 상기 EGR 밸브 및 상기 EGR 쿨러의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하되, 상기 EGR 쿨러는 EGR 쿨러 케이스; 상기 EGR 쿨러 케이스 내부에 구비된 EGR 열교환부; 상기 EGR 밸브로부터 배기 가스가 유입되도록 형성된 EGR 쿨러 입구부; 상기 EGR 쿨러로부터 배기 가스가 유출되도록 형성된 EGR 쿨러 출구부; 상기 배기 가스가 EGR 열교환부를 우회하여 상기 EGR 쿨러 입구부로부터 상기 EGR 쿨러 출구부로 흐르도록 형성된 바이패스 라인; 상기 바이패스 라인을 선택적으로 개폐하는 EGR 바이패스 밸브; 및 상기 EGR 쿨러 입구부에 구비되어 유입되는 배기 가스 압력을 측정하고 해당 신호를 상기 제어부에 인가하는 압력 센서;를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 측정된 배기 가스 압력이 설정된 압력 이상인 경우, 상기 EGR 바이패스 밸브가 열리도록 제어할 수 있다.
상기 배기 가스 재순환 시스템은 상기 엔진으로부터 유출된 배기 가스를 선택적으로 차단하고, 그 작동 여부에 해당하는 신호를 상기 제어부에 인가하는 배기 브레이크를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 배기 브레이크가 작동하는지 여부를 판단하고, 상기 배기 브레이크가 작동하고, 상기 측정된 배기 가스 압력이 설정된 압력 이상인 경우, 상기 EGR 바이패스 밸브가 열리도록 제어할 수 있다.
상기 배기 가스 재순환 시스템은 상기 엔진으로부터 유출된 배기 가스를 선택적으로 차단하고 그 작동 여부에 해당하는 신호를 상기 제어부에 인가하는 배기 브레이크; 분사되는 연료량을 측정하여 상기 제어부에 해당 신호를 인가하는 연료량 측정 센서; 및 엔진 RPM을 측정하고, 해당 신호를 상기 제어부에 인가하는 엔진 RPM 측정 센서;를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 배기 브레이크가 작동하는지 여부, 분사 연료량이 설정 분사량 이하, 엔진 RPM이 설정 RPM 범위 인지를 판단하고, 상기 배기 브레이크가 작동하고, 분사 연료량이 설정 분사량 이하이고, 엔진 RPM이 설정 RPM 범위 내이고, 상기 측정된 배기 가스 압력이 설정된 압력 이상인 경우, 상기 EGR 바이패스 밸브가 열리도록 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 배기 가스 재순환 시스템의 제어 방법은 상기 배기 브레이크의 작동 여부를 판단하는 단계; 상기 분사 연료량 및 엔진 RPM을 검출하여 각각의 기준 범위에 포함되는지 여부를 판단하는 단계; 상기 입구부의 압력이 설정 압력 이상인지 판단하는 단계; 및 상기 EGR 바이패스 밸브를 여는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 배기 가스 재순환 시스템의 제어 방법은 상기 EGR 바이패스 밸브를 여는 단계 이후에 상기 입구부의 압력이 설정 압력 이하인지 판단하는 단계; 및 상기 입구부의 압력이 설정 압력 이하인 경우, 상기 EGR 바이패스 밸브를 닫는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 재순환 시스템 및 이를 제어하는 방법에 의하면, 엔진의 작동 상태에 따라 EGR 쿨러와 연결된 라인 내의 압력이 증가하더라도 소음 발생을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 재순환 시스템은 구성이 간단하여 엔진 룸의 레이아웃 자유도이 유리하다.
도1은 본 발명의 실시예에 의한 배기 가스 재순환 시스템을 나타낸 도면이다.
도2는 본 발명의 실시예에 의한 배기 가스 재순환 시스템의 EGR 쿨러를 도시한 도면이다.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 재순환 시스템을 제어하는 방법을 나타낸 플로우챠트이다.
도2는 본 발명의 실시예에 의한 배기 가스 재순환 시스템의 EGR 쿨러를 도시한 도면이다.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 재순환 시스템을 제어하는 방법을 나타낸 플로우챠트이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 바로 위에 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도1은 본 발명의 실시예에 의한 배기 가스 재순환 시스템을 나타낸 도면이다.
도1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 재순환 시스템은 엔진(10)의 배기 가스 중 일부를 상기 엔진(10)으로 유입시키도록 구비된 EGR 밸브(20), 상기 EGR 밸브(20)와 상기 엔진(10) 사이에 구비되어 상기 EGR 밸브(20)를 통과한 배기 가스를 냉각하는 EGR 쿨러(30) 및 상기 EGR 밸브(20) 및 상기 EGR 쿨러(30)의 작동을 제어하는 제어부(ECU; engine control unit; 70)를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 재순환 시스템은 상기 엔진(10)으로 유입되는 신기를 정화하는 에어 클리너(50)와 상기 에어클리너(50)를 통과한 공기를 냉각하는 인터 쿨러(60)를 더 포함할 수 있으며, 상기 인터 쿨러(60)를 통과한 공기는 상기 엔진(10)으로 유입된다. 상기 인터 쿨러(60)는 미도시한 터보차져 또는 슈퍼 차져 등을 통과한 공기를 냉각할 수 있다.
상기 배기 가스 재순환 시스템은 상기 엔진(10)으로부터 유출된 배기 가스를 선택적으로 차단하고 그 작동 여부에 해당하는 신호를 상기 제어부(70)에 인가하는 배기 브레이크(40), 분사되는 연료량을 측정하여 상기 제어부(70)에 해당 신호를 인가하는 연료량 측정 센서(80) 및 엔진 RPM을 측정하고, 해당 신호를 상기 제어부(70)에 인가하는 엔진 RPM 측정 센서(90)를 더 포함할 수 있다.
도2는 본 발명의 실시예에 의한 배기 가스 재순환 시스템의 EGR 쿨러를 도시한 도면이다.
도1 및 도2를 참조하면, 상기 EGR 쿨러(30)는 EGR 쿨러 케이스(31), 상기 EGR 쿨러 케이스(31) 내부에 구비된 EGR 열교환부(32), 상기 EGR 밸브(20)로부터 배기 가스가 유입되도록 형성된 EGR 쿨러 입구부(33), 상기 EGR 쿨러(30)로부터 배기 가스가 유출되도록 형성된 EGR 쿨러 출구부(34), 상기 배기 가스가 EGR 열교환부(32)를 우회하여 상기 EGR 쿨러 입구부(33)로부터 상기 EGR 쿨러 출구부(34)로 흐르도록 형성된 바이패스 라인(35), 상기 바이패스 라인(35)을 선택적으로 개폐하는 EGR 바이패스 밸브(36) 및 상기 EGR 쿨러 입구부(37)에 구비되어 유입되는 배기 가스 압력을 측정하고 해당 신호를 상기 제어부(70)에 인가하는 압력 센서(37)를 포함한다.
상기 제어부(70)는 상기 측정된 배기 가스 압력이 설정된 압력 이상인 경우, 상기 EGR 바이패스 밸브(36)가 열리도록 제어하여 상기 배기가스 압력에 의한 소음, 예를 들어 맥동 소음 등이 발생하는 것을 차단할 수 있다.
상기 제어부(70)는 상기 배기 브레이크(40)가 작동하는지 여부를 판단하고, 상기 배기 브레이크(40)가 작동하고, 상기 측정된 배기 가스 압력이 설정된 압력 이상인 경우, 상기 EGR 바이패스 밸브(36)가 열리도록 제어할 수 있다.
상기 제어부(70)는 상기 배기 브레이크(40)가 작동하는지 여부, 분사 연료량이 설정 분사량 이하, 엔진 RPM이 설정 RPM 범위 인지를 판단하고, 상기 배기 브레이크(40)가 작동하고, 분사 연료량이 설정 분사량 이하이고, 엔진 RPM이 설정 RPM 범위 내이고, 상기 측정된 배기 가스 압력이 설정된 압력 이상인 경우, 상기 EGR 바이패스 밸브(36)가 열리도록 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 배기 가스 재순환 시스템은 상기 바이패스 라인(35)이 상기 EGR 쿨러 케이스(31) 내부에 구비되어 상기 EGR 쿨러(30)와 다른 부품간의 간섭이 발생하지 않아 설계 레이아웃이 용이하고, 생산 과정을 단순화 할 수 있다.
상기 제어부(70)는 통상의 운전 조건에서 상기 EGR 바이패스 밸브(36)를 제어하며, 예를 들어 엔진 시동 초기에 냉각수온이 낮아서 배기가스가 상기 EGR 쿨러(30)에서 냉각될 필요가 없을 경우에 상기 EGR 바이패스 밸브(36)가 열리도록 제어한다.
상기 제어부(70)는 또한, 상기 압력 센서(37)의 측정 압력이 설정된 압력 이상일 경우, 상기 EGR 바이패스 밸브(36)가 열리도록 제어한다. 상기 설정된 압력은 상기 EGR 쿨러(30)를 통과하는 배기 가스의 압력에 의하여 소음, 예를 들어 맥동 소음이 발생할 수 있는 압력이다. 상기 설정된 압력은 상기 EGR 쿨러(30)의 크기, 상기 EGR 쿨러를 연결하는 라인의 상태 등을 고려하여 미리 설정될 수 있다.
또한, 상기 제어부(70)는 상기 배기 브레이크(40)가 작동하여, EGR 관내에 압력이 상승할 때, 이를 감지하여 맥동을 없애고 압력을 변동시켜 소음을 저감시킬 수 있다.
상기 배기 브레이크(40)는 통상 대형 차량에 장착되는 것으로 배기 시스템상에 설치되는 보조 브레이크의 일종으로, 브레이크의 빈번한 작동을 줄여 브레이크의 페이드(fade) 현상을 방지 할 수 있다.
상기 배기 브레이크(40)가 작동하게 되면, 상기 EGR 쿨러(30)로 전달되는 배기 압력도 상승하여 맥동 소음 등이 발생할 수 있다. 이러한 경우, 상기 EGR 바이패스 밸브(36)가 열리도록 제어되어 압력을 신속히 해소하여 소음 발생을 차단할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 배기 가스 재순환 시스템은 배기가스의 압력 변동에 의한 소음 감소를 위한 별도의 챔버 등을 구비할 필요가 없어 엔진 룸의 레이아웃이 용이해지고, 생산 단가를 낮출 수 있는 효과가 있다.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 재순환 시스템을 제어하는 방법을 나타낸 플로우챠트이다.
이하, 도1 내지 도3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 배기 가스 재순환 시스템을 제어하는 방법을 설명한다.
본 발명의 실시예에 의한 배기 가스 재순환 시스템의 제어 방법은 상기 배기 브레이크(40)의 작동 여부를 판단하는 단계(S10), 상기 분사 연료량 및 엔진 RPM을 검출하여 각각의 기준 범위에 포함되는지 여부를 판단하는 단계(S20), 상기 입구부(33)의 압력이 설정 압력 이상인지 판단하는 단계(S30) 및 상기 EGR 바이패스 밸브(36)를 여는 단계(S40)를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 의한 배기 가스 재순환 시스템의 제어 방법은 상기 EGR 바이패스 밸브(36)를 여는 단계 이후에 상기 입구부(33)의 압력이 설정 압력 이하인지 판단하는 단계(S50) 및 상기 입구부(33)의 압력이 설정 압력 이하인 경우, 상기 EGR 바이패스 밸브(36)를 닫는 단계(S70)를 더 포함한다.
상기 S20단계에서, 각각의 기준 범위는, 예를 들어 연료 분사량이 설정 범위 이하이고, 엔진 RPM이 설정 범위 이하일 수 있다. 상기 연료 분사량 및 엔진 RPM은 차량마다 맥동음이 발생하는 조건이 다르므로, 차량 또는 엔진의 사양에 따라 실험을 통해 미리 설정할 수 있다.
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.
10: 엔진 20: EGR 밸브
30: EGR 쿨러 31; EGR 쿨러 케이스
32: EGR 열교환부 33: EGR 쿨러 입구부
34: EGR 쿨러 출구부 35: 바이패스 라인
36: EGR 바이패스 밸브 37: 압력 센서
40: 배기 브레이크 50: 에어 클리너
60: 인터 쿨러 70: 제어부
80: 연료량 측정 센서 90: RPM 센서
30: EGR 쿨러 31; EGR 쿨러 케이스
32: EGR 열교환부 33: EGR 쿨러 입구부
34: EGR 쿨러 출구부 35: 바이패스 라인
36: EGR 바이패스 밸브 37: 압력 센서
40: 배기 브레이크 50: 에어 클리너
60: 인터 쿨러 70: 제어부
80: 연료량 측정 센서 90: RPM 센서
Claims (8)
- 엔진의 배기 가스 중 일부를 상기 엔진으로 유입시키도록 구비된 EGR 밸브;
상기 EGR 밸브와 상기 엔진 사이에 구비되어 상기 EGR 밸브를 통과한 배기 가스를 냉각하는 EGR 쿨러; 및
상기 EGR 밸브 및 상기 EGR 쿨러의 작동을 제어하는 제어부;
를 포함하되,
상기 EGR 쿨러는
EGR 쿨러 케이스;
상기 EGR 쿨러 케이스 내부에 구비된 EGR 열교환부;
상기 EGR 밸브로부터 배기 가스가 유입되도록 형성된 EGR 쿨러 입구부;
상기 EGR 쿨러로부터 배기 가스가 유출되도록 형성된 EGR 쿨러 출구부;
상기 배기 가스가 EGR 열교환부를 우회하여 상기 EGR 쿨러 입구부로부터 상기 EGR 쿨러 출구부로 흐르도록 형성된 바이패스 라인;
상기 바이패스 라인을 선택적으로 개폐하는 EGR 바이패스 밸브; 및
상기 EGR 쿨러 입구부에 구비되어 유입되는 배기 가스 압력을 측정하고 해당 신호를 상기 제어부에 인가하는 압력 센서;
를 포함하는 배기 가스 재순환 시스템. - 제1항에서,
상기 제어부는 상기 측정된 배기 가스 압력이 설정된 압력 이상인 경우, 상기 EGR 바이패스 밸브가 열리도록 제어하는 배기 가스 재순환 시스템. - 제1항에서,
상기 배기 가스 재순환 시스템은
상기 엔진으로부터 유출된 배기 가스를 선택적으로 차단하고, 그 작동 여부에 해당하는 신호를 상기 제어부에 인가하는 배기 브레이크를 더 포함하는 배기 가스 재순환 시스템. - 제3항에서,
상기 제어부는
상기 배기 브레이크가 작동하는지 여부를 판단하고,
상기 배기 브레이크가 작동하고, 상기 측정된 배기 가스 압력이 설정된 압력 이상인 경우, 상기 EGR 바이패스 밸브가 열리도록 제어하는 배기 가스 재순환 시스템. - 제1항에서,
상기 배기 가스 재순환 시스템은
상기 엔진으로부터 유출된 배기 가스를 선택적으로 차단하고 그 작동 여부에 해당하는 신호를 상기 제어부에 인가하는 배기 브레이크;
분사되는 연료량을 측정하여 상기 제어부에 해당 신호를 인가하는 연료량 측정 센서; 및
엔진 RPM을 측정하고, 해당 신호를 상기 제어부에 인가하는 엔진 RPM 측정 센서;
를 더 포함하는 배기 가스 재순환 시스템. - 제5항에서,
상기 제어부는
상기 배기 브레이크가 작동하는지 여부, 분사 연료량이 설정 분사량 이하, 엔진 RPM이 설정 RPM 범위 인지를 판단하고,
상기 배기 브레이크가 작동하고, 분사 연료량이 설정 분사량 이하이고, 엔진 RPM이 설정 RPM 범위 내이고, 상기 측정된 배기 가스 압력이 설정된 압력 이상인 경우, 상기 EGR 바이패스 밸브가 열리도록 제어하는 배기 가스 재순환 시스템. - 제5항에 따른 배기 가스 재순환 시스템의 제어 방법에 있어서,
상기 배기 브레이크의 작동 여부를 판단하는 단계;
상기 분사 연료량 및 엔진 RPM을 검출하여 각각의 기준 범위에 포함되는지 여부를 판단하는 단계;
상기 입구부의 압력이 설정 압력 이상인지 판단하는 단계; 및
상기 EGR 바이패스 밸브를 여는 단계;
를 포함하는 가 열리도록 제어하는 배기 가스 재순환 시스템의 제어 방법. - 제7항에 있어서,
상기 EGR 바이패스 밸브를 여는 단계 이후에 상기 입구부의 압력이 설정 압력 이하인지 판단하는 단계; 및
상기 입구부의 압력이 설정 압력 이하인 경우, 상기 EGR 바이패스 밸브를 닫는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 재순환 시스템의 제어 방법.
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