KR20160102746A - Method and Device for Controlling Intake pressure in Diesel Engine - Google Patents

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KR20160102746A
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Abstract

The disclosed intake air pressure control method comprises: a step of determining a scheduling variable value reflecting flow rate information of the EGR; a step of generating a control gain value with respect to the VGT system by using operation condition information of a diesel engine and the scheduling variable value; and a step of transmitting the control gain value to the VGT system.

Description

디젤 엔진에 대한 흡입 공기 압력 제어 방법 및 장치{Method and Device for Controlling Intake pressure in Diesel Engine}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method and an apparatus for controlling intake air pressure for a diesel engine,

본 발명은 디젤 엔진에 대한 흡입 공기 압력 제어 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 VGT 시스템을 이용하는 흡입 공기 압력 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a method and apparatus for controlling the intake air pressure for a diesel engine, and more particularly, to a method and apparatus for controlling intake air pressure using a VGT system.

자동차 배기규제가 점차 강화됨에 따라, 배기가스 저감을 위한 많은 기술들이 디젤엔진에 적용되고 있다. 연료 분사 시스템에 적용된 고압 연료 분사 기술과 흡배기 시스템에 적용된 EGR(Exhaust Gas Recirculation)과 VGT(Variable Geometry Turbocharger) 기술은 배기 가스 저감뿐만 아니라 연비향상에 큰 역할을 하고 있다.As vehicle exhaust regulations are becoming more and more controlled, a number of technologies for reducing emissions are being applied to diesel engines. High-pressure fuel injection technology applied to fuel injection system and EGR (exhaust gas recirculation) and VGT (variable geometry turbocharger) technology applied to intake and exhaust system play a major role not only in exhaust gas reduction but also in fuel efficiency improvement.

EGR과 VGT는 디젤엔진의 연소실 내로 흡입되는 공기의 압력 및 유량을 제어함으로써 배기 및 연비성능을 결 정하는 중요한 기술이다. EGR은 연소 후 발생되는 배기가스를 재순환시킴으로써 연소온도를 낮추고 질소산화물(NOx)의 발생을 억제한다. VGT는 배기가스 에너지를 이용하여 보다 많은 양의 공기를 연소실에 공급하기 위한 기술로, 흡입공기압력을 제어함으로써 엔진의 출력향상을 통한 연비향상에 기여한다. EGR and VGT are important technologies for determining exhaust and fuel efficiency performance by controlling the pressure and flow rate of air sucked into the combustion chamber of a diesel engine. EGR recirculates the exhaust gas generated after combustion, thereby lowering the combustion temperature and suppressing the generation of nitrogen oxides (NOx). VGT is a technique for supplying a larger amount of air to the combustion chamber by using exhaust gas energy, and by controlling the intake air pressure, it contributes to improvement of fuel efficiency by improving the output of the engine.

EGR 시스템과 VGT 시스템은 비례 적분(PI, Proportional Integral) 제어 알고리즘을 통해 제어될 수 있다.The EGR system and the VGT system can be controlled through the PI (Proportional Integral) control algorithm.

도 1은 EGR 시스템과 VGT 시스템을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining an EGR system and a VGT system.

EGR 시스템(120)과 VGT 시스템(130) 각각은 재순환하는 배기가스 유량과 흡입공기의 압력을 조절하기 위하여 EGR 밸브(121)와 VGT의 베인(Vane) 액추에이터를 사용한다.Each of the EGR system 120 and the VGT system 130 uses the EGR valve 121 and the VGT vane actuator to regulate the recirculated exhaust gas flow rate and the intake air pressure.

디젤 엔진(110)의 배기 가스(적색)는 EGR 시스템(120)을 통해 다시 디젤 엔진(110)으로 유입되는데, EGR 밸브(121)는 디젤 엔진(110)으로 유입되는 유량을 조절한다. 그리고 EGR 쿨러(123)에 의해 냉각된 배기 가스가 디젤 엔진(110)으로 유입된다.The exhaust gas (red) of the diesel engine 110 flows into the diesel engine 110 again through the EGR system 120. The EGR valve 121 regulates the flow rate of the diesel engine 110. The exhaust gas cooled by the EGR cooler 123 flows into the diesel engine 110.

VGT 시스템(130)은 베인(131)을 이용하여 배기 가스 통로의 면적을 조절하며, 배기 가스 통로 면적에 따라 차이가 발생하는 배기가스의 유속을 이용하여 외부 공기(청색)를 디젠 엔진(110)으로 유입시킨다. 베인(131)의 위치에 따라 배기 가스 통로의 면적이 조절될 수 있으며, 인터쿨러(140)를 통과한 외부 공기는 쓰로틀 밸브(throttle valve, 150)를 통과하여 디젤 엔진(110)으로 유입된다.The VGT system 130 adjusts the area of the exhaust gas passage using the vane 131 and uses the flow rate of the exhaust gas, which varies according to the exhaust gas passage area, to supply the outside air (blue) . The area of the exhaust gas passage can be adjusted according to the position of the vane 131 and the external air passing through the intercooler 140 passes through the throttle valve 150 and flows into the diesel engine 110.

EGR 시스템과 VGT 시스템은 비선형적인 특성을 갖고 있을 뿐만 아니라, 흡기와 배기 매니폴드를 사이에 두고 물리적인 경로를 독립적으로 형성하고 있기 때문에 서로 강하게 커플링(coupling)되는 특성을 지니고 있다. 이러한 특성을 무시하고 EGR 시스템과 VGT 시스템을 독립적인 제어할 경우, EGR 시스템과 VGT 시스템의 동작이 불안정해지며, 원하는 제어가 어려운 문제가 있다.
The EGR system and the VGT system have a nonlinear characteristic as well as a strong coupling between the intake manifold and the exhaust manifold because they form a physical path independently between them. If the EGR system and the VGT system are independently controlled by ignoring these characteristics, the operation of the EGR system and the VGT system becomes unstable, and desired control is difficult.

본 발명은 EGR 유량을 반영하여 VGT 시스템을 제어할 수 있는 흡입 공기 압력 제어 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
The present invention is to provide an intake air pressure control method and apparatus capable of controlling a VGT system by reflecting an EGR flow rate.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 디젤 엔진에 대한 흡입 공기 압력 제어 방법에 있어서, EGR 유량 정보를 반영하는, 스케줄링 변수 값을 결정하는 단계; 상기 스케줄링 변수 값 및 디젤 엔진에 대한 운전 조건 정보를 이용하여, VGT 시스템에 대한 제어 이득 값을 생성하는 단계; 및 상기 제어 이득 값을 상기 VGT 시스템로 전송하는 단계를 포함하는 흡입 공기 압력 제어 방법을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of controlling intake air pressure for a diesel engine, the method comprising: determining a scheduling variable value reflecting EGR flow rate information; Generating a control gain value for the VGT system using the scheduling variable value and the driving condition information for the diesel engine; And transmitting the control gain value to the VGT system.

또한 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 디젤 엔진에 대한 흡입 공기 압력 제어 방법에 있어서, EGR 유량 정보 및 엔진 상기 디젤 엔진의 운전 조건 정보에 따라 결정되는 제어 이득 값을 입력받는 단계; 상기 제어 이득 값을 이용하여, VGT 베인의 위치를 조절하는 단계를 포함하는 흡입 공기 압력 제어 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of controlling intake air pressure for a diesel engine, the method comprising: inputting a control gain value determined according to EGR flow rate information and operating condition information of the engine; Receiving; And controlling the position of the VGT vane using the control gain value.

또한 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 디젤 엔진에 대한 흡입 공기 압력 제어 장치에 있어서, EGR 유량 정보를 반영하는 스케줄링 변수 값을 결정하는 변수 값 결정부; 상기 스케줄링 변수 값 및 디젤 엔진에 대한 운전 조건 정보를 이용하여, VGT 시스템에 대한 제어 이득 값을 생성하는 제어 이득 값 생성부; 및 상기 제어 이득 값을 상기 VGT 시스템로 전송하는 정보 전송부를 포함하는 흡입 공기 압력 제어 장치를 제공한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided an intake air pressure control apparatus for a diesel engine, the apparatus including: a variable value determining unit for determining a scheduling variable value reflecting EGR flow rate information; A control gain value generation unit for generating a control gain value for the VGT system using the scheduling parameter value and the driving condition information for the diesel engine; And an information transmitter for transmitting the control gain value to the VGT system.

본 발명에 따르면, EGR 유량을 반영하여 흡입 공기 압력을 제어함으로써, 운전 조건의 변화로 인해 흡입 공기 압력에 대한 목표 값이 변한다고 하더라도 안정적으로 제어 성능을 확보할 수 있다.
According to the present invention, by controlling the intake air pressure in accordance with the EGR flow rate, the control performance can be secured stably even if the target value for the intake air pressure changes due to the change in the operating conditions.

도 1은 EGR 시스템과 VGT 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 디젤 엔진에 대한 흡입 공기 압력 제어 방법의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 디젤 엔진에 대한 흡입 공기 압력 제어 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 스케줄링 변수가 이용될 경우 EGR 밸브 위치에 따라 발생하는 정적 이득 편차를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 정적 이득 모델을 통한 정적 이득 값과, 실제 실험을 통해 획득한 정적 이득 값의 상관 관계를 나타내는 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 흡입 공기 압력 제어 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 디젤 엔진에 대한 흡입 공기 압력 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디젤 엔진에 대한 흡입 공기 압력 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining an EGR system and a VGT system.
2 is a view for explaining the concept of a method for controlling the intake air pressure for a diesel engine according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining an intake air pressure control apparatus for a diesel engine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a static gain deviation occurring according to an EGR valve position when the scheduling variable according to the present invention is used.
5 is a graph showing a correlation between a static gain value obtained through the static gain model according to the present invention and a static gain value obtained through actual experiments.
FIGS. 6 and 7 are views for explaining the intake air pressure control result according to the present invention.
8 is a view for explaining a method of controlling the intake air pressure for a diesel engine according to an embodiment of the present invention.
9 is a view for explaining a method of controlling the intake air pressure for a diesel engine according to another embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 디젤 엔진에 대한 흡입 공기 압력 제어 방법의 개념을 설명하기 위한 도면으로서, EGR 밸브 위치와 VGT 베인 위치에 따른 VGT 시스템의 정적 이득(static gain) 변화를 나타내는 도면이다.FIG. 2 is a view for explaining the concept of a method of controlling the intake air pressure for a diesel engine according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a graph showing the static gain change of the VGT system according to the position of the EGR valve and the position of the VGT vane. FIG.

그리고 도 2는 엔진 회전 속도가 1500rpm, 1750rpm 및 2000rpm이며 연료 분사량이 20mg/str 및 25mg/str인 경우의 정적 이득 변화를 나타낸다. EGR 밸브의 위치(uEGR)는 통로의 열린 정도를 나타내며, VGT 베인의 위치(uVGT)는 통로의 닫힌 정도를 나타낸다. And Fig. 2 shows the static gain variation when the engine rotation speed is 1500 rpm, 1750 rpm and 2000 rpm, and the fuel injection amount is 20 mg / str and 25 mg / str. The position of the EGR valve (u EGR ) represents the degree of opening of the passage, and the position of the VGT vane (u VGT ) represents the degree of closing of the passage.

도 2에 도시된 바와 같이, EGR 밸브와 VGT 베인의 위치에 따라 VGT 시스템의 정적 이득에 큰 편차를 나타낸다. VGT 시스템 제어를 위한 제어 이득 값이 VGT 시스템으로 입력되더라도, VGT 시스템의 정적 이득에 편차가 발생할 경우, 안정적인 제어 성능을 보장할 수 없다.As shown in FIG. 2, the position of the EGR valve and the VGT vane shows a large variation in the static gain of the VGT system. Even if the control gain value for VGT system control is input to the VGT system, stable control performance can not be guaranteed if the static gain of the VGT system deviates.

본 발명은 EGR 밸브의 위치에 따른 영향을 감소시켜 VGT 시스템을 제어하여, 디젤 엔진에 대한 흡입 공기 압력을 제어하기 위한 방법으로서, EGR 유량을 반영하는 스케줄링 변수(θ)를 이용한다. 이 경우, VGT 시스템의 전달 함수(G(s))는 [수학식 1]과 같이 표현될 수 있다.The present invention uses a scheduling variable (?) That reflects the EGR flow rate as a method for controlling the VGT system by reducing the influence of the position of the EGR valve and controlling the intake air pressure for the diesel engine. In this case, the transfer function G (s) of the VGT system can be expressed as [Equation 1].

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, K는 정적 이득을 나타내며, τ는 시상수, Td는 시간지연을 나타낸다. 그리고 정적 이득은 스케줄링 변수(θ)에 의해 변할 수 있다.
Here, K represents a static gain, τ represents a time constant, and Td represents a time delay. And the static gain can be varied by the scheduling variable [theta].

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 디젤 엔진에 대한 흡입 공기 압력 제어 장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 3에 설명된 흡입 공기 압력 제어 장치는 VGT 시스템을 제어하기 위한 장치로서, 차량의 ECU(Electronic Control Unit)일 수 있다.3 is a view for explaining an intake air pressure control apparatus for a diesel engine according to an embodiment of the present invention. The intake air pressure control apparatus described in FIG. 3 is an apparatus for controlling the VGT system, and may be an ECU (Electronic Control Unit) of a vehicle.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 흡입 공기 압력 제어 장치는 변수 값 결정부(310), 제어 이득 값 생성부(320) 및 정보 전송부(330)를 포함한다.3, the apparatus for controlling the inlet air pressure according to the present invention includes a variable value determining unit 310, a control gain value generating unit 320, and an information transmitting unit 330. As shown in FIG.

변수 값 결정부(310)는 EGR 유량 정보를 반영하는, 스케줄링 변수(θ) 값을 결정한다. 스케줄링 변수는 EGR 유량 정보를 반영할 수 있는 다양한 형태로 정의될 수 있으며, 일실시예로서, 스케줄링 변수 값의 결정에 이용되는 EGR 유량 정보는 흡기 매니폴드 압력값(Pint), 배기 매니폴드 압력값(Pexh) 및 배기가스 공연비(λexh)일 수 있다. EGR 시스템의 유량에 따라 흡기 및 배기 매니폴드 압력값, 즉 디젤 엔진으로 유입되는 유량의 압력 값 및 디젤엔진으로부터 출력되는 유량의 압력 값이 달라질 수 있으며, 배기가스에서 공기와 연료의 비율을 나타내는 배기가스 공연비(air fuel ratio)가 달라질 수 있다. 예를 들어, EGR 유량이 증가할 경우, 탄소 성분이 엔진으로 많이 유입되기 때문에, 배기가스 공연비 값이 작아질 수 있다. The variable value determining unit 310 determines a value of the scheduling variable (?), Which reflects the EGR flow rate information. In one embodiment, the EGR flow rate information used to determine the scheduling variable value may be calculated based on the intake manifold pressure value P int , the exhaust manifold pressure The value P exh and the exhaust gas air-fuel ratio lambda exh . The intake and exhaust manifold pressure values, that is, the pressure values of the flow rate flowing into the diesel engine and the pressure values of the flow rate output from the diesel engine can be changed according to the flow rate of the EGR system, Gas air fuel ratio can be changed. For example, when the EGR flow rate is increased, since the carbon component is often introduced into the engine, the value of the exhaust gas air-fuel ratio can be reduced.

일실시예로서, 스케줄링 변수 값은 흡기 매니폴드 압력값 및 배기가스 공연비에 비례하며, 배기 매니폴드 압력값에 반비례할 수 있다. 그리고 이는 [수학식 2]와 같이 표현될 수 있다.In one embodiment, the scheduling variable value is proportional to the intake manifold pressure value and the exhaust gas air / fuel ratio, and may be inversely proportional to the exhaust manifold pressure value. This can be expressed as Equation (2).

Figure pat00002
Figure pat00002

즉, 스케줄링 변수 값은 흡기 매니폴드 압력값과 배기 매니폴드 압력값의 비율에 따라 결정될 수 있다.That is, the scheduling parameter value may be determined according to the ratio of the intake manifold pressure value and the exhaust manifold pressure value.

본 발명에 따른 스케줄링 변수가 이용될 경우 EGR 밸브 위치에 따라 발생하는 정적 이득 편차가 감소할 수 있으며, 정적 이득 편차 감소 결과는 도 4에 도시되어 있다. 도 1과 동일한 운전 조건(엔진 회전수, 연료 분사량)에서 스케줄링 변수가 이용될 경우, 도 1과 비교하여 EGR 밸브 위치에 따른 VGT 시스템의 정적 이득의 변차가 감소함을 알 수 있다.When the scheduling variable according to the present invention is used, the static gain deviation occurring according to the position of the EGR valve can be reduced, and the result of the static gain deviation reduction is shown in FIG. When the scheduling variable is used in the same operating condition (engine speed, fuel injection amount) as in FIG. 1, it can be seen that the variation of the static gain of the VGT system according to the position of the EGR valve is reduced as compared with FIG.

제어 이득 값 생성부(320)는 스케줄링 변수 값 및 디젤 엔진에 대한 운전 조건 정보를 이용하여, VGT 시스템에 대한 제어 이득 값을 생성한다. 여기서, 제어 이득 값은 PI 제어 이득 값일 수 있으며, 운전 조건 정보는 디젤 엔진의 회전 속도 정보(Ne) 및 연료 분사량 정보(Wf)일 수 있다.The control gain value generator 320 generates a control gain value for the VGT system using the scheduling variable value and the driving condition information for the diesel engine. Here, the control gain value may be a PI control gain value, and the driving condition information may be rotational speed information N e of the diesel engine and fuel injection amount information W f .

보다 구체적으로 제어 이득 값 생성부(320)는 스케줄링 변수 값 및 운전 조건 정보를 이용하여, VGT 시스템의 정적 이득 값을 산출하고, 정적 이득 값을 이용하여, VGT 시스템에 대한 PI 제어 이득 값을 생성할 수 있다.More specifically, the control gain value generator 320 calculates the static gain value of the VGT system using the scheduling variable value and the driving condition information, and generates the PI control gain value for the VGT system using the static gain value can do.

일실시예로서, 제어 이득 값 생성부(320)는 VGT 시스템의 정적 이득을 모델링하는 정적 이득 모델을 이용하여 제어 이득 값을 결정할 수 있으며, 정적 이득 모델(

Figure pat00003
)은 [수학식 3]과 같이 스케줄링 변수 및 디젤 엔진에 대한 운전 조건 정보를 반영할 수 있다. 여기서, b는 VGT 시스템에 따라 다양하게 결정될 수 있는 상수이다.In one embodiment, the control gain value generator 320 may determine the control gain value using a static gain model that models the static gain of the VGT system,
Figure pat00003
) Can reflect the scheduling parameters and the driving condition information for the diesel engine as shown in Equation (3). Here, b is a constant that can be variously determined according to the VGT system.

Figure pat00004
Figure pat00004

본 발명에 따른 정적 이득 모델([수학식 3], Gain Model)을 통한 정적 이득 값과, 실제 실험을 통해 획득한 정적 이득 값(Experiment data)의 상관 관계를 나타내는 도 5를 참조하면, R2가 1에 가까우며 [수학식 3]의 정적 이득 모델이 실제 VGT 시스템의 정적 이득을 정확히 반영하고 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 5, which shows the correlation between the static gain value through the static gain model according to the present invention (Equation 3, Gain Model) and the static gain value obtained through actual experiment (Experiment data), R 2 Is close to 1, and the static gain model of Equation (3) accurately reflects the static gain of the actual VGT system.

[수학식 1] 및 [수학식 3]을 이용하여 [수학식 4]와 같이 PI 제어 이득(Kp, KI)에 대한 수식을 도출할 수 있다. 이 때 내부 모델을 이용하여 시스템 응답을 예측하는 IMC(internal model control) 기법을 통해 [수학식 4]가 도출될 수 있으며, 특히 Skogestad에 의해 제안된 IMC(SIMC) 기법이 이용될 수 있다.The equation for the PI control gain K p , K I can be derived as shown in Equation (4) by using Equations (1) and (3). In this case, [Equation 4] can be derived through the IMC (internal model control) method which predicts the system response using the internal model, and in particular, the IMC (SIMC) technique proposed by Skogestad can be used.

Figure pat00005
Figure pat00005

제어 이득 값 생성부(320)는 [수학식 4]를 이용하여 PI 제어 이득 값을 생성할 수 있다.The control gain value generator 320 can generate the PI control gain value using Equation (4).

정보 전송부(330)는 제어 이득 값을 VGT 시스템로 전송하며, VGT 시스템은 제어 이득 값을 이용하여 VGT 시스템의 베인의 위치를 조절할 수 있다.
The information transmission unit 330 transmits the control gain value to the VGT system, and the VGT system can adjust the position of the vane of the VGT system using the control gain value.

도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 흡입 공기 압력 제어 결과를 설명하기 위한 도면이다.FIGS. 6 and 7 are views for explaining the intake air pressure control result according to the present invention.

도 6(a)는 목표로 설정된 흡입 공기 압력 값(목표 값, 빨간색 점선)과 본 발명에 따른 제어 결과(측정 값, 파란색 선)을 도시한다. 즉, 목표 값에 따라 도 6(b)와 같이 VGT 시스템의 베인 위치가 변경되며, 이에 따라 도 6(a)와 같이 목표 값과 유사하게 흡입 공기 압력 값이 측정(파란색 선)됨을 알 수 있다.Fig. 6 (a) shows the intake air pressure value (target value, red dotted line) set as the target and the control result (measured value, blue line) according to the present invention. That is, according to the target value, the vane position of the VGT system is changed as shown in FIG. 6 (b), so that the intake air pressure value is measured (blue line) similar to the target value as shown in FIG. 6 .

이 때, 도 6(c)에 도시된 PI 제어 이득 값의 변화에 따라 도 6(b)와 같이 베인 위치가 변경되며, PI 제어 이득 값은 도 6(d) 및 도 6(e)에 도시된 스케줄링 상수 및 정적 이득의 변화에 따라 변경됨을 확인할 수 있다. At this time, the vane position is changed as shown in Fig. 6 (b) according to the change of the PI control gain value shown in Fig. 6 (c), and the PI control gain value is changed as shown in Fig. 6 (d) It can be confirmed that it is changed according to the change of the scheduling constant and the static gain.

도 7은 EGR 밸브 위치가 변화할 경우, 본 발명과 제어이득이 고정된 고정 제어기의 제어 결과를 도시한 도면으로서, EGR 밸브 위치가 20%에서 0%로 변경된 경우의 제어 결과를 도시하고 있다.7 is a diagram showing the control result of the fixed controller in which the present invention and the control gain are fixed when the position of the EGR valve changes, and shows the control result when the EGR valve position is changed from 20% to 0%.

도 7(c) 및 도 7(d)에 도시된 바와 같이, EGR 밸브 위치가 가변된 경우 본 발명(GS)에 따른 PI 제어 이득 값과 고정 제어기(K=0.76)의 PI 제어 이득 값에 차이가 있음을 알 수 있다. 즉, 본 발명은 EGR 밸브 위치가 가변됨에 따라 PI 제어 이득 값을 조절하며, 고정 제어기의 PI 제어 이득 값은 EGR 밸브 위치와 무관하게 고정된 상태이다.7 (c) and 7 (d), when the EGR valve position is varied, the difference between the PI control gain value according to the present invention (GS) and the PI control gain value of the fixed controller (K = 0.76) . That is, the present invention adjusts the PI control gain value as the EGR valve position is varied, and the PI control gain value of the fixed controller is fixed regardless of the EGR valve position.

결국, 도 7(a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 고정 제어기의 경우 VGT 베인 위치에 큰 오버슛이 발생하고 이에 따라 흡입 공기 압력 값에도 큰 오버슛이 발생한다. 하지만, 본 발명의 경우 PI 제어 이득 값이 낮아짐으로써, 큰 오버슛없이 흡입 공기 압력이 조절됨을 알 수 있다.As a result, as shown in Figs. 7 (a) and 7 (b), in the case of the fixed controller, a large overshoot occurs at the VGT vane position and accordingly, a large overshoot occurs in the intake air pressure value. However, in the present invention, the PI control gain value is lowered, so that the intake air pressure is controlled without a large overshoot.

따라서 본 발명에 따르면, EGR 유량을 반영하여 흡입 공기 압력을 제어함으로써, 운전 조건의 변화로 인해 흡입 공기 압력에 대한 목표 값이 변한다고 하더라도 안정적으로 제어 성능을 확보할 수 있다.
Therefore, according to the present invention, by controlling the intake air pressure in accordance with the EGR flow rate, the control performance can be stably secured even if the target value for the intake air pressure changes due to the change of the operating conditions.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 디젤 엔진에 대한 흡입 공기 압력 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 8에서 설명되는 흡입 공기 압력 제어 방법은 일실시예로서 도 1에서 설명된 흡입 공기 압력 제어 장치에서 수행될 수 있다.8 is a view for explaining a method of controlling the intake air pressure for a diesel engine according to an embodiment of the present invention. The intake air pressure control method described in Fig. 8 can be performed in the intake air pressure control apparatus described in Fig. 1 as one embodiment.

흡입 공기 압력 제어 장치는 EGR 유량 정보를 반영하는, 스케줄링 변수 값을 결정(S810)한다. 이 때, EGR 유량 정보는 흡기 매니폴드 압력값, 배기 매니폴드 압력값 및 배기가스 공연비를 포함하며, 스케줄링 변수 값은 흡기 매니폴드 압력값 및 배기가스 공연비에 비례하며, 배기 매니폴드 압력값에 반비례할 수 있다. 또는 스케줄링 변수 값은 흡기 매니폴드 압력값과 배기 매니폴드 압력값의 비율에 따라 결정될 수 있다.The intake air pressure control apparatus determines a scheduling variable value reflecting the EGR flow rate information (S810). At this time, the EGR flow rate information includes the intake manifold pressure value, the exhaust manifold pressure value, and the exhaust gas air-fuel ratio, and the scheduling parameter value is proportional to the intake manifold pressure value and the exhaust gas air-fuel ratio, and is inversely proportional to the exhaust manifold pressure value can do. Or the scheduling variable value may be determined according to the ratio of the intake manifold pressure value and the exhaust manifold pressure value.

흡입 공기 압력 제어 장치는 스케줄링 변수 값 및 디젤 엔진에 대한 운전 조건 정보를 이용하여, VGT 시스템에 대한 제어 이득 값을 생성(S820)한다. 보다 구체적으로 흡입 공기 압력 제어 장치는 스케줄링 변수 값 및 운전 조건 정보를 이용하여, VGT 시스템의 정적 이득 값을 산출하고, 정적 이득 값을 이용하여, VGT 시스템에 대한 PI 제어 이득 값을 생성할 수 있다. 여기서, 운전 조건 정보는 디젤 엔진의 회전 속도 정보 및 연료 분사량 정보를 포함할 수 있다.The intake air pressure control apparatus generates a control gain value for the VGT system using the scheduling parameter value and the operating condition information for the diesel engine (S820). More specifically, the intake air pressure control apparatus can calculate the static gain value of the VGT system using the scheduling variable value and the driving condition information, and generate the PI control gain value for the VGT system using the static gain value . Here, the driving condition information may include rotational speed information of the diesel engine and fuel injection amount information.

그리고 흡입 공기 압력 제어 장치는 제어 이득 값을 상기 VGT 시스템로 전송(S830)한다.Then, the intake air pressure control device transmits the control gain value to the VGT system (S830).

한편, 본 발명에 따른 흡입 공기 압력 제어 방법은 룩업 테이블(look-up table)을 이용하여 현재 운전 조건에 적합한 흡입 공기 압력 목표 값, 즉 흡기 매니폴드 압력값(Pint)을 결정하고, 필터를 이용하여 결정된 목표 값에 대한 고주파 성분을 제거할 수 있다.
In the meantime, the intake air pressure control method according to the present invention determines intake air pressure target value, that is, intake manifold pressure value P int , suitable for the current operating condition by using a look-up table, It is possible to remove the high frequency component with respect to the target value determined by the use.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디젤 엔진에 대한 흡입 공기 압력 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 9에서 설명되는 흡입 공기 압력 제어 방법은 일실시예로서 VGT 시스템에서 수행될 수 있다.9 is a view for explaining a method of controlling the intake air pressure for a diesel engine according to another embodiment of the present invention. The intake air pressure control method described in FIG. 9 can be performed in the VGT system as an embodiment.

VGT 시스템은, EGR 유량 정보 및 디젤 엔진의 운전 조건 정보에 따라 결정되는 제어 이득 값을 수신(S910), 즉 입력받는다. VGT 시스템은 ECU로부터 제어 이득 값을 수신할 수 있으며, PI 제어 이득 값일 수 있다.The VGT system receives the control gain value determined in accordance with the EGR flow rate information and the operating condition information of the diesel engine (S910), that is, receives the control gain value. The VGT system can receive the control gain value from the ECU and can be a PI control gain value.

그리고 VGT 시스템은 제어 이득 값을 이용하여, VGT 베인의 위치를 조절(S920)한다. VGT 베인 위치에 따라 결정되는 흡기 매니폴드 압력값은 도 1에서 설명된 흡입 공기 압력 제어 장치(예를 들어, ECU)로 피드백될 수 있다.Then, the VGT system adjusts the position of the VGT vane using the control gain value (S920). The intake manifold pressure value determined according to the VGT vane position may be fed back to the intake air pressure control device (for example, ECU) described in Fig.

한편, 도 3에서 설명된 바와 같이, 스케줄링 변수 값은 흡기 매니폴드 압력값 및 배기가스 공연비에 비례하고, 배기 매니폴드 압력값에 반비례하며, [수학식 4]와 같이 PI 제어 이득 값은 정적 이득 모델에 반비례하므로 제어 이득 값은 흡기 매니폴드 압력값 및 배기가스 공연비에 반비례하며, 배기 매니폴드 압력값에 비례할 수 있다.
3, the scheduling variable value is proportional to the intake manifold pressure value and the exhaust gas air-fuel ratio, and is inversely proportional to the exhaust manifold pressure value, and the PI control gain value is expressed by Equation (4) The control gain value is inversely proportional to the intake manifold pressure value and the exhaust gas air-fuel ratio, and may be proportional to the exhaust manifold pressure value.

앞서 설명한 기술적 내용들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예들을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 하드웨어 장치는 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
The above-described technical features may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the embodiments or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
As described above, the present invention has been described with reference to particular embodiments, such as specific elements, and specific embodiments and drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the above- And various modifications and changes may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention pertains. Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .

Claims (12)

디젤 엔진에 대한 흡입 공기 압력 제어 방법에 있어서,
EGR 유량 정보를 반영하는, 스케줄링 변수 값을 결정하는 단계;
상기 스케줄링 변수 값 및 디젤 엔진에 대한 운전 조건 정보를 이용하여, VGT 시스템에 대한 제어 이득 값을 생성하는 단계; 및
상기 제어 이득 값을 상기 VGT 시스템로 전송하는 단계
를 포함하는 흡입 공기 압력 제어 방법.
A method for controlling an intake air pressure for a diesel engine,
Determining a scheduling variable value that reflects EGR flow rate information;
Generating a control gain value for the VGT system using the scheduling variable value and the driving condition information for the diesel engine; And
Transmitting the control gain value to the VGT system
Wherein the intake air pressure control means includes:
제 1항에 있어서,
상기 제어 이득 값을 생성하는 단계는
상기 스케줄링 변수 값 및 상기 운전 조건 정보를 이용하여, 상기 VGT 시스템의 정적 이득 값을 산출하는 단계; 및
상기 정적 이득 값을 이용하여, 상기 VGT 시스템에 대한 PI 제어 이득 값을 생성하는 단계
를 포함하는 흡입 공기 압력 제어 방법.
The method according to claim 1,
The step of generating the control gain value
Calculating a static gain value of the VGT system using the scheduling variable value and the driving condition information; And
Generating a PI control gain value for the VGT system using the static gain value,
Wherein the intake air pressure control means includes:
제 1항에 있어서,
상기 EGR 유량 정보는
흡기 매니폴드 압력값, 배기 매니폴드 압력값 및 배기가스 공연비
를 포함하는 흡입 공기 압력 제어 방법.
The method according to claim 1,
The EGR flow rate information
The intake manifold pressure value, the exhaust manifold pressure value, and the exhaust gas air / fuel ratio
Wherein the intake air pressure control means includes:
제 3항에 있어서,
상기 스케줄링 변수 값은
상기 흡기 매니폴드 압력값 및 상기 배기가스 공연비에 비례하며, 상기 배기 매니폴드 압력값에 반비례하는
흡입 공기 압력 제어 방법.
The method of claim 3,
The scheduling variable value
Fuel ratio is proportional to the intake manifold pressure value and the exhaust gas air-fuel ratio, and is inversely proportional to the exhaust manifold pressure value
A method for controlling intake air pressure.
제 3항에 있어서,
상기 스케줄링 변수 값은
상기 흡기 매니폴드 압력값과 상기 배기 매니폴드 압력값의 비율에 따라 결정되는 값인
흡입 공기 압력 제어 방법.
The method of claim 3,
The scheduling variable value
A value determined according to a ratio of the intake manifold pressure value and the exhaust manifold pressure value
A method for controlling intake air pressure.
제 1항에 있어서,
상기 VGT 시스템은
상기 제어 이득 값을 이용하여 상기 VGT 시스템의 베인의 위치를 조절하는
흡입 공기 압력 제어 방법.
The method according to claim 1,
The VGT system
And adjusting the position of the vane of the VGT system using the control gain value
A method for controlling intake air pressure.
제 1항에 있어서,
상기 운전 조건 정보는
상기 디젤 엔진의 회전 속도 정보 및 연료 분사량 정보
를 포함하는 흡입 공기 압력 제어 방법.
The method according to claim 1,
The operating condition information
The rotational speed information of the diesel engine and the fuel injection amount information
Wherein the intake air pressure control means includes:
디젤 엔진에 대한 흡입 공기 압력 제어 방법에 있어서,
EGR 유량 정보 및 상기 디젤 엔진의 운전 조건 정보에 따라 결정되는 제어 이득 값을 입력받는 단계;
상기 제어 이득 값을 이용하여, VGT 베인의 위치를 조절하는 단계
를 포함하는 흡입 공기 압력 제어 방법.
A method for controlling an intake air pressure for a diesel engine,
Receiving a control gain value determined according to EGR flow rate information and operating condition information of the diesel engine;
Adjusting the position of the VGT vane using the control gain value,
Wherein the intake air pressure control means includes:
제 8항에 있어서,
상기 EGR 유량 정보는
흡기 매니폴드 압력값, 배기 매니폴드 압력값 및 배기가스 공연비
를 포함하는 흡입 공기 압력 제어 방법.
9. The method of claim 8,
The EGR flow rate information
The intake manifold pressure value, the exhaust manifold pressure value, and the exhaust gas air / fuel ratio
Wherein the intake air pressure control means includes:
제 9항에 있어서,
상기 제어 이득 값은
상기 흡기 매니폴드 압력값 및 상기 배기가스 공연비에 반비례하며, 상기 배기 매니폴드 압력값에 비례하는
흡입 공기 압력 제어 방법.
10. The method of claim 9,
The control gain value
Fuel ratio is inversely proportional to the intake manifold pressure value and the exhaust gas air-fuel ratio, and is proportional to the exhaust manifold pressure value
A method for controlling intake air pressure.
제 8항에 있어서,
상기 운전 조건 정보는
상기 디젤 엔진의 회전 속도 정보 및 연료 분사량 정보
를 포함하는 흡입 공기 압력 제어 방법.
9. The method of claim 8,
The operating condition information
The rotational speed information of the diesel engine and the fuel injection amount information
Wherein the intake air pressure control means includes:
디젤 엔진에 대한 흡입 공기 압력 제어 장치에 있어서,
EGR 유량 정보를 반영하는 스케줄링 변수 값을 결정하는 변수 값 결정부;
상기 스케줄링 변수 값 및 디젤 엔진에 대한 운전 조건 정보를 이용하여, VGT 시스템에 대한 제어 이득 값을 생성하는 이득 값 생성부; 및
상기 제어 이득 값을 상기 VGT 시스템로 전송하는 정보 전송부
를 포함하는 흡입 공기 압력 제어 장치.
1. An intake air pressure control device for a diesel engine,
A variable value determination unit for determining a scheduling variable value reflecting the EGR flow rate information;
A gain value generation unit for generating a control gain value for the VGT system using the scheduling parameter value and the driving condition information for the diesel engine; And
An information transmission unit for transmitting the control gain value to the VGT system,
And an intake air pressure control device for controlling the intake air pressure.
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