KR20160070268A - Egr 시스템의 제어방법 - Google Patents

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Abstract

EGR 시스템의 제어방법이 소개된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 EGR 시스템의 제어방법은, EGR 장치 동작 중, EGR 쿨러 진단 조건 만족 여부를 판단하는 단계, EGR 쿨러 진단 조건 만족시, 점화 시기 지각량이 기설정된 제1 기준값보다 큰 경우, EGR 장치 동작을 오프시키는 단계 및 EGR 장치 동작 오프 중 점화 시기 지각량과 기설정된 제2 기준값의 크기를 비교하여 비교 결과에 따라 EGR 쿨러의 고장을 진단하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

EGR 시스템의 제어방법{CONTROL METHOD FOR EGR SYSTEM}
본 발명은 노킹 발생량에 따라 EGR 쿨러의 고장을 진단하여 EGR 시스템의 동작을 제어할 수 있는 EGR 시스템의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차용 외부 EGR(Exhaust Gas Recirculation)시스템을 이용하면 NOx(질소산화물)의 배출량을 감소시킬 수 있고, 흡기 중 펌핑 손실을 줄여서 연비 개선효과를 기대할 수 있다.
이러한, EGR시스템은 보통 EGR쿨러, EGR밸브, EGR파이프 등으로 이루어지는데, 고온의 배기가스를 그대로 환원시키면 그 열에 의해서 EGR밸브 등 부품의 내구성을 떨어뜨리거나 파손시키고, 또한 상대적으로 NOx 배출량이 증대되는바, EGR쿨러를 통해 EGR가스를 냉각하여 연소실에 공급하게 된다.
EGR쿨러과 오일쿨러는 높은 온도의 EGR 가스의 온도를 떨어뜨려 NOx를 저감하는 장치와 오일온도를 적정한 수준으로 유지할 수 있게 냉각시키는 장치로서 엔진에서 매우 중요한 열교환기이다.
냉각수(부동액)는 쿨러에서 열교환(Heating and Cooling) 통하여 유체나 가스의 온도를 제어하는데 매우 중요한 기능을 한다. 특히, 오일쿨러에서 냉각수는 오일 온도를 엔진 운행에 적합한 수준으로 유지하는 역할을 하는데, 엔진오일은 엔진의 오일펌프, 실린더 블록과 피스톤의 마찰, 크랭크샤프트 및 엔진의 대부분에 윤활이 필요한 동적 마찰계에서 매우 중요한 윤활요소로서 낮은 온도의 오일은 높은 동점도로 인하여 이들의 마찰력을 악화시킨다. 따라서, 차량 주행 시 냉간 상태에서의 오일온도의 빠른 온도상승은 마찰력을 저감시킴으로써 차량의 연비효율을 향상을 기대할 수 있다.
반면, EGR쿨러는 배기 배출물(NOx) 저감에 주요한 장치로써, 냉각수는 1차적으로 EGR 가스의 높은 열을 흡수하여 온도를 떨어뜨리는 역할을 하며, 오일쿨러로 유입되어 냉간 시, 2차적으로 높은 열을 오일에 전달하여 온도를 높여주는 역할을 동시에 할 수 있다.
현재 EGR 시스템의 고장 진단 항목들은 EGR 밸브의 막힘 고장, 유량 에러, 밸브 누출 에러 등이 있다. 그러나, EGR 쿨러의 튜브 표면에 카본 등에 기인한 파울링 현상이 발생할 때 EGR 쿨러 출구 온도가 상승하고, 충분히 냉각되지 않은 EGR 가스 유입에 따라 연소실 내부에서 심한 노킹 현상이 발생하는 문제에 대해서는 따로 진단하는 방법이 개시되어 있지 않다. 또한, 심한 노킹 현상이 발생하면, 저옥탄 연료로 인식하게 되어, 기본 점화시기가 지각되어 재설정되는데, 노킹의 원인을 정확히 판단하여 점화시기를 제어할 수 있는 로직이 필요하다.
선행 특허문헌인 일본공개특허공보 1994-200833호는 배기 가스 재순환 장치의 이상 판정 장치를 개시하고 있다. 제어부에서 노크 센서로부터의 노크 검출 신호를 받아 이에 기초하여 EGR 운전 영역인지 아닌지 여부에 따라서 지각량을 산출하고, 제어부는 EGR 운전 영역에서 산출된 지각량과 EGR 운전 영역이 아닐 때 산출된 지각량의 차이를 통하여 EGR 장치의 이상을 판단하는 특징을 가지고 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
JP 1994-200833(1994.07.19)
본 발명은 노킹 현상 발생의 원인이 EGR 쿨러에 있는지를 판별하여 EGR 시스템을 제어하는 EGR 시스템의 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 EGR 시스템의 제어방법은 EGR 장치 동작 중, EGR 쿨러 진단 조건 만족 여부를 판단하는 단계; 상기 EGR 쿨러 진단 조건 만족시, 점화 시기 지각량이 기설정된 제1 기준값보다 큰 경우, 상기 EGR 장치 동작을 오프시키는 단계; 및 상기 EGR 장치 동작 오프 중 점화 시기 지각량과 기설정된 제2 기준값의 크기를 비교하여 비교 결과에 따라 상기 EGR 쿨러의 고장을 진단하는 단계를 포함할 수 있다.
EGR 쿨러 진단 조건 만족 여부를 판단하기 이전에, 상기 EGR 장치 동작 조건 만족 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 EGR 장치 동작 조건 만족 여부를 판단하는 단계는 냉각수온, 차속, 배터리 전압, 시동 후 경과시간, 공기량 및 회전수 조건이 모두 만족되었는지를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 EGR 쿨러 진단 조건 만족 여부를 판단하는 단계는, 상기 EGR 장치 동작 중 점화 시기 보정값이 기설정된 임계값보다 큰 지 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기설정된 제1 기준값은 EGR 동작 시의 허용 가능 최대 지각량인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 기설정된 제2 기준값은 EGR 동작 오프 시의 허용 가능 최대 지각량인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 EGR 장치 동작 오프 중 점화 시기 지각량은 상기 EGR 장치 동작 오프 이후 소정 시간이 경과한 이후에 산출할 수 있다.
상기 EGR 쿨러의 고장을 진단하는 단계에서, 상기 EGR 장치 동작 오프 중 점화 시기 지각량이 상기 기설정된 제2 기준값의 크기보다 작은 경우, 상기 EGR 쿨러가 고장이라고 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 EGR 쿨러의 고장을 진단하는 단계에서, 상기 EGR 장치 동작 오프 중 점화 시기 지각량이 상기 기설정된 제2 기준값의 크기보다 큰 경우, 상기 EGR 쿨러가 고장이 아니라고 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 EGR 쿨러가 고장이라고 판단되면, 상기 EGR 장치를 디스에이블시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 EGR 쿨러가 고장이 아니라고 판단되면, 상기 EGR 장치의 동작 조건 만족 여부를 판단하여, 상기 EGR 장치의 동작 조건 만족시 상기 EGR 장치를 동작시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
기존에 EGR 쿨러 효율 문제가 발생되면, EGR 진입시 마다 노킹 현상이 발생되어 점화시기가 크게 지각되는 문제가 있었으나, 본원의 구성에 따르면 EGR 시스템 오프 상태에서 운전하게 되어 운전성이 개선되는 효과를 갖는다.
또한, 점화시기가 크게 지각되게되면, 연비 측면에서 불리하였으나, EGR 시스템 오프 상태에서 운전하여 정상 점화시기로 운전시에 연비가 개선되는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 EGR 시스템의 제어방법을 간략히 도시한 순서도이다.
도 2a 및 도 2b는 종래의 EGR 시스템과 본원의 EGR 시스템에서의 EGR 시스템의 온-오프에 따른 점화시기 변화의 차이를 도시한 도면이다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 EGR 시스템의 제어방법을 간략히 도시한 순서도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 EGR 시스템의 제어방법은, EGR 쿨러 진단 조건 만족 여부를 판단하기 이전에, 상기 EGR 장치 동작 조건 만족 여부를 판단하는 단계(S101), EGR 장치 동작 중, EGR 쿨러 진단 조건 만족 여부를 판단하는 단계(S103), EGR 쿨러 진단 조건 만족시, 점화 시기 지각량과 기설정된 제1 기준값의 크기를 비교하여(S105), 점화 시기 지각량이 기설정된 제1 기준값보다 큰 경우, 상기 EGR 장치 동작을 오프시키는 단계(S109), EGR 장치 동작 오프 중 점화 시기 지각량과 기설정된 제2 기준값의 크기를 비교하여(S113) 비교 결과에 따라 상기 EGR 쿨러의 고장을 진단(S115, S117)하는 단계를 포함할 수 있다.
EGR 장치 동작 조건 만족 여부를 판단하는 단계는 냉각수온, 차속, 배터리 전압, 시동 후 경과시간, 공기량 및 회전수 조건이 모두 만족되었는지를 판단하는 단계일 수 있다. 이러한 동작 조건 팩터들은 모든 조건이 만족되어야 EGR 장치가 동작하는 팩터들이다. 한가지 팩터라도 조건에 만족되지 않으면 EGR 장치는 동작되지 않는다.
EGR 장치 동작 조건이 만족되어야 EGR 장치의 동작이 가능하다. 동작이 가능한지 여부를 먼저 판단하고, EGR 장치 동작이 가능한 경우라면 EGR 장치 동작 중에 EGR 쿨러의 진단을 실시한다. 다만, EGR 쿨러의 진단을 실시할 때에도, EGR 장치의 동작에 따른 점화 시기의 차이가 크지 않은 경우에는 진단 필요가 없으므로, EGR 장치의 동작에 따른 점화 시기의 크기 차이가 커야 진단 변별력이 생기게 된다. 따라서, EGR 쿨러 진단 조건 만족 여부를 판단하는 단계에서 EGR 장치 동작 중 점화 시기 보정값이 기설정된 임계값(예컨대, 15도)보다 큰 지 여부를 판단하여, EGR 쿨러의 진단 필요가 있는지를 먼저 판단하는 것이다.
EGR 장치 동작 조건이 만족되지 않으면, 따로 노킹이 과도하게 발생하는지에 따라 기존의 저옥탄 연료 로직을 동작시킬 수 있다. 저옥탄 연료 로직은 노킹 학습치가 일정시간 동안 기설정된 최대값에 머무를 경우에, 저옥탄 연료로 판단하여 저옥탄 시의 점화시기 오프셋(예컨대 -6도)를 더하여 기본 점화시기를 설정하는 로직이다.
점화 시기 보정값이 기설정된 임계값보다 크다면, EGR 쿨러의 진단이 필요한 것이며, 점화 시기 보정값이 기설정된 임계값보다 작다면 EGR 쿨러의 진단이 불필요하므로 EGR 시스템은 정상 동작되게 된다.
EGR 쿨러의 진단은 점화 시기 지각량과 기설정된 제1 기준값의 크기를 비교하여, 점화 시기 지각량이 기설정된 제1 기준값보다 큰 경우, EGR 장치 동작을 오프하고, EGR 장치 동작 오프 중 점화 시기 지각량과 기설정된 제2 기준값의 크기를 비교하여(S113) 비교 결과에 따라서 수행된다. 이때, EGR 장치 동작 오프 중 점화 시기 지각량은 EGR 장치 동작 오프 이후 소정 시간이 경과한 이후에 산출한다.(S111) 이는 EGR 동작 상태에서 노킹이 발생하였으므로, 바로 EGR 동작 오프 상태에서의 점화시기 지각량을 그대로 이용하게되면, 제2 기준값을 바로 넘을 수 있기 때문이다. 따라서, 점화시기 회복시간을 고려하여 소정 시간(예컨대 10초) 후에 점화시기 지각량을 체크하는 것이 필요하다.
여기서, 기설정된 제1 기준값은 EGR 동작 시의 허용 가능 최대 지각량이며, 기설정된 제2 기준값은 EGR 동작 오프 시의 허용 가능 최대 지각량이다. EGR 장치의 동작 중과 동작 오프시의 지각량 임계치는 상이하게 기설정될 수 있다.
EGR 장치의 점화 시기 지각량은 예컨대 각각 산출된 학습에 의한 지각량과 글로벌 어댑테이션(Global adaptation) 지각량의 합일 수 있다. 즉, 노킹에 의한 점화시기 지각량이 제1 기준값 또는 제2 기준값 이상이라면, 허용가능한 노킹보다 더 심한 노킹이 발생했다고 판단할 수 있는 것이다. 학습에 의한 지각량은 기설정된 테이블에 의해 산출될 수 있고, 기본 점화시기에 학습값을 더하여 실제 점화시기로 사용될 수 있다.
EGR 쿨러의 고장을 진단하는 단계에서, EGR 장치 동작 오프 중 점화 시기 지각량이 기설정된 제2 기준값의 크기보다 작은 경우, EGR 쿨러가 고장이라고 판단(S115)할 수 있다. 또는 EGR 장치 동작 오프 중 점화 시기 지각량이 기설정된 제2 기준값의 크기보다 큰 경우, EGR 쿨러가 고장이 아니라고 판단(S117)할 수 있다.
그리고, EGR 쿨러가 고장이라고 판단되면, EGR 시스템을 파워 오프(power off), 디스에이블시키거나, 고장 램프에 점등을 할 수 있다.
또한, EGR 쿨러가 고장이 아니라고 판단되면, EGR 장치의 동작 조건 만족 여부를 다시 판단하여, EGR 장치의 동작 조건 만족시 EGR 장치를 동작시킬 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 종래의 EGR 시스템과 본원의 EGR 시스템에서의 EGR 시스템의 온-오프에 따른 점화시기 변화의 차이를 도시한 도면이다.
도 2a는 종래 기술에서 EGR 쿨러 효율 저하에 대한 진단시 시간에 따른 EGR 장치 동작 중, 동작 오프시에서의 점화 시기 지각량 변화를 도시하고 있다.
EGR 쿨러 효율 저하에 대한 진단 기능이 없으므로, EGR 장치 동작시마다 노킹이 발생하게 됨을 알 수 있다. EGR 쿨러 효율이 저하된 것은 다양한 원인이 있겠으나, EGR 쿨러 표면의 파울링 때문인 경우 쿨러 효율이 저하되게 된다. 따라서, 차량 운전성이 나빠지게 되는 문제가 있었다.
그러나, 도 2b와 같이 EGR 장치의 동작 조건이 만족되더라도, EGR 쿨러 진단 결과 EGR 쿨러가 고장이라고 판단되면, EGR 시스템을 오프시켜 이후에 노킹 문제가 발생되지 않는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 차량 운전성이 향상되며, 점화시기가 정상 제어되어 EGR 오프 조건에서 연비가 향상된다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

Claims (11)

  1. EGR 장치 동작 중, EGR 쿨러 진단 조건 만족 여부를 판단하는 단계;
    상기 EGR 쿨러 진단 조건 만족시, 점화 시기 지각량이 기설정된 제1 기준값보다 큰 경우, 상기 EGR 장치 동작을 오프시키는 단계; 및
    상기 EGR 장치 동작 오프 중 점화 시기 지각량과 기설정된 제2 기준값의 크기를 비교하여 비교 결과에 따라 상기 EGR 쿨러의 고장을 진단하는 단계를 포함하는,
    EGR 시스템의 제어방법.
  2. 제1항에 있어서,
    EGR 쿨러 진단 조건 만족 여부를 판단하기 이전에, 상기 EGR 장치 동작 조건 만족 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는,
    EGR 시스템의 제어방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 EGR 장치 동작 조건 만족 여부를 판단하는 단계는 냉각수온, 차속, 배터리 전압, 시동 후 경과시간, 공기량 및 회전수 조건이 모두 만족되었는지를 판단하는 단계를 포함하는,
    EGR 시스템의 제어방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 EGR 쿨러 진단 조건 만족 여부를 판단하는 단계는, 상기 EGR 장치 동작 중 점화 시기 보정값이 기설정된 임계값보다 큰 지 여부를 판단하는 단계를 포함하는,
    EGR 시스템의 제어방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기설정된 제1 기준값은 EGR 동작 시의 허용 가능 최대 지각량인 것을 특징으로 하는,
    EGR 시스템의 제어방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기설정된 제2 기준값은 EGR 동작 오프 시의 허용 가능 최대 지각량인 것을 특징으로 하는,
    EGR 시스템의 제어방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 EGR 장치 동작 오프 중 점화 시기 지각량은 상기 EGR 장치 동작 오프 이후 소정 시간이 경과한 이후에 산출하는,
    EGR 시스템의 제어방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 EGR 쿨러의 고장을 진단하는 단계에서, 상기 EGR 장치 동작 오프 중 점화 시기 지각량이 상기 기설정된 제2 기준값의 크기보다 작은 경우, 상기 EGR 쿨러가 고장이라고 판단하는 것을 특징으로 하는,
    EGR 시스템의 제어방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 EGR 쿨러의 고장을 진단하는 단계에서, 상기 EGR 장치 동작 오프 중 점화 시기 지각량이 상기 기설정된 제2 기준값의 크기보다 큰 경우, 상기 EGR 쿨러가 고장이 아니라고 판단하는 것을 특징으로 하는,
    EGR 시스템의 제어방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 EGR 쿨러가 고장이라고 판단되면, 상기 EGR 장치를 디스에이블시키는 단계를 더 포함하는,
    EGR 시스템의 제어방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 EGR 쿨러가 고장이 아니라고 판단되면, 상기 EGR 장치의 동작 조건 만족 여부를 판단하여, 상기 EGR 장치의 동작 조건 만족시 상기 EGR 장치를 동작시키는 단계를 더 포함하는,
    EGR 시스템의 제어방법.
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