KR20170048808A - 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 터보차저의 파손방지방법 - Google Patents

차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 터보차저의 파손방지방법 Download PDF

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KR20170048808A
KR20170048808A KR1020150149347A KR20150149347A KR20170048808A KR 20170048808 A KR20170048808 A KR 20170048808A KR 1020150149347 A KR1020150149347 A KR 1020150149347A KR 20150149347 A KR20150149347 A KR 20150149347A KR 20170048808 A KR20170048808 A KR 20170048808A
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Abstract

본 발명은 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 터보차저의 파손방지방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 터보차저의 파손방지방법은 차량 주행패턴에 따른 가중치 요소를 산출하는 단계(S10); 상기 가중치 요소의 테이블에서 터보차저 파손영역을 설정하는 단계(S20); 상기 터보차저 파손영역 내부의 가중치 요소의 합(K)이 기설정된 제 1 기준값 이상인지 판단하는 단계(S30); 및 상기 터보차저 파손영역 내부의 가중치 요소의 합이 기설정된 제 1 기준값 이상인 경우에는, 터보차저의 부스트압력을 기설정된 압력만큼 낮추는 제 1 제어단계(S40);를 포함한다. 본 발명에 따르면, 차량의 주행패턴을 분석하여 운전자별 운전패턴에 따른 엔진 운전 상태를 수치화한 데이터를 취득할 수 있다. 또한, 이를 이용하여 터보차저의 파손을 방지할 수 있다.

Description

차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 터보차저의 파손방지방법{A METHOD OF PREVENTING BREAKAGE OF TURBOCHARGER USING A METHOD FOR ANALYZING DRIVING PATTERN OF VEHICLE}
본 발명은 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 터보차저의 파손방지방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전부하조건(FULL ACCELERATION)으로 자주 주행하는 운전자의 주행패턴으로 인해, 터보차저의 파손이 발생할 우려가 있는 경우에는, 이를 방지하기 위해 부스트압력 및 전부하조건에서 분사되는 연료량을 낮추도록 제어하는 방법에 관한 것이다.
종래에는 운전자의 개인적인 운전습관에 따라 전부하조건(FULL ACCELERATION)으로 자주 주행하는 경우에는, 터보차저의 파손이 발생할 우려가 있었다. 즉, 엔진의 최고 출력 지점에서 터보차저의 온도가 과다하게 상승하고, 터보차저의 회전 속도 역시 과다하게 상승함으로써, 터보차저가 파손될 우려가 있었다.
이에 대응하여 종래기술에서는 이를 회피하기 위해 차속, 엔진회전수, 엔진부하, 배기온 등으로 엔진 제어 변수를 제한하여 문제영역을 일반화하였다. 즉, 운전자별 주행패턴을 고려하지 않고 엔진을 제어함으로써, 수동적으로 문제 발생을 회피하였다. 따라서, 다양한 차량 주행 패턴에 대응하기 어려운 문제점이 있었다.
일본 공개특허공보 제2010-210240호 (2010.09.24)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 운전자별 주행패턴에 의해 발생하는 터보차저 파손 문제에 대응하기 위해, 차량의 주행패턴 분석방법을 이용하여 엔진 운전 상태를 수치화하고, 이에 따라 부스트압력 및 전부하조건에서 분사되는 연료량을 낮추도록 제어하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 터보차저의 파손방지방법은 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 적산된 가중치(Weighting)의 총 합에 대한 각각의 좌표에서의 적산된 가중치(Weighting)의 비율인, 각각의 좌표에 대한 차량 주행패턴에 따른 가중치 요소(Weighting Factor)를 산출하는 단계(S10); 상기 가중치 요소의 테이블에서 터보차저 파손영역을 설정하는 단계(S20); 상기 터보차저 파손영역 내부의 가중치 요소의 합(K)이 기설정된 제 1 기준값 이상인지 판단하는 단계(S30); 및 상기 터보차저 파손영역 내부의 가중치 요소의 합이 기설정된 제 1 기준값 이상인 경우에는, 터보차저의 부스트압력을 기설정된 압력만큼 낮추는 제 1 제어단계(S40);를 포함한다.
상기 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 터보차저의 파손방지방법은 상기 터보차저의 부스트압력을 제어하는 단계(S40) 후, 전부하조건(엔진부하가 100%인 조건)에서의 분사연료량을 기설정된 양만큼 감소시키는 제 2 제어단계(S50);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 터보차저 파손영역은 엔진회전수가 2000 RPM이상이고 4500 RPM이하인 것을 특징으로 한다.
상기 터보차저 파손영역은 엔진부하가 100%인 것을 특징으로 한다.
상기 차량 주행패턴에 따른 가중치 요소를 산출하는 단계(S10)는 주행패턴의 측정조건을 설정하는 단계(S100); 설정된 측정조건에서 엔진회전수와 엔진부하 또는 차속과 기어단수로 이루어진 주행패턴(
Figure pat00001
)을 측정하는 단계(S200); 엔진회전수 및 엔진 부하로 표현되는 엔진 제어 맵 상에서, 측정된 주행패턴(
Figure pat00002
)에 대한 엔진 운전영역을 도출하는 단계(S300); 상기 측정된 주행패턴(
Figure pat00003
)으로부터, 상기 엔진 운전영역의 각 꼭지점까지의 거리에 따라 결정되는 각각의 가중치(Weighting)를 계산하는 단계(S400); 상기 계산된 각각의 가중치(Weighting)를 상기 엔진 운전영역 상의 좌표별로 적산하는 단계(S500); 현재의 측정조건이 상기 설정된 측정조건을 벗어나는지 판단하는 단계(S600); 및 현재의 측정조건이 상기 설정된 측정조건을 벗어나는 경우에는, 상기 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 적산된 가중치(Weighting)의 총 합에 대한 각각의 좌표에서의 적산된 가중치(Weighting)의 비율인 상기 설정된 측정조건에서의 각각의 좌표에 대한 가중치 요소(Weighting Factor)를 산출하는 단계(S700);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 엔진 운전영역을 도출하는 단계(S300)에서 상기 엔진 운전영역은 상기 엔진 제어 맵에서, 상기 측정된 주행패턴(
Figure pat00004
)이 존재하는 픽셀(PIXEL)의 4개의 꼭지점 좌표(
Figure pat00005
,
Figure pat00006
,
Figure pat00007
,
Figure pat00008
)로 구성된 가상의 블록(BLOCK)인 것을 특징으로 한다.
현재의 측정조건이 상기 설정된 측정조건을 벗어나지 않는 경우에는 상기 주행패턴(
Figure pat00009
)을 측정하는 단계(S200)를 다시 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 설정하는 단계(S100)에서 주행패턴의 측정조건은 설정한 시간까지 계속해서 주행패턴을 측정하는 조건인 것을 특징으로 한다.
상기 설정하는 단계(S100)에서 주행패턴의 측정조건은 설정한 시간대 또는 요일 동안 계속해서 주행패턴을 측정하는 조건인 것을 특징으로 한다.
상기 설정하는 단계(S100)에서 주행패턴의 측정조건은 냉각수의 온도가 기설정된 제1온도이상이고, 기설정된 제2온도 이하인 경우에는 계속해서 주행패턴을 측정하는 조건인 것을 특징으로 한다.
상기 가중치(Weighting)를 계산하는 단계(S400)는 하기의 수식에 따라, 상기 엔진 운전영역의 4개의 꼭지점에 대한 각각의 가중치(Weighting)를 계산하는 것을 특징으로 한다.
Figure pat00010
(여기서,
Figure pat00011
는
Figure pat00012
의 좌측 상단 꼭지점
Figure pat00013
에서의 가중치(weighting)이고,
Figure pat00014
는
Figure pat00015
의 우측 상단 꼭지점
Figure pat00016
에서의 가중치(weighting)이고,
Figure pat00017
는
Figure pat00018
의 좌측 하단 꼭지점
Figure pat00019
에서의 가중치(weighting)이고,
Figure pat00020
는
Figure pat00021
의 우측 하단 꼭지점
Figure pat00022
에서의 가중치(weighting)임.)
상기 가중치 요소(Weighting Factor)를 산출하는 단계(S700)는 하기의 수식에 따라, 상기 설정된 측정조건에서의 각각의 좌표에 대한 가중치 요소(Weighting Factor)를 산출하는 것을 특징으로 한다.
Figure pat00023
(여기서,
Figure pat00024
는 좌표
Figure pat00025
에서의 적산된 가중치(weighting)이고,
Figure pat00026
은 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 적산된 가중치(weighting)의 총 합이며,
Figure pat00027
은 좌표
Figure pat00028
에서의 가중치 요소(Weighting Factor)임.)
상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 차량의 주행패턴을 분석하여 운전자별 운전패턴에 따른 엔진 운전 상태를 수치화한 데이터를 취득할 수 있다.
또한, 이를 이용하여 터보차저의 파손을 방지할 수 있다.
도 1 및 도 2는 가중치 요소(Weighting Factor)를 산출하는 개념도.
도 3은 차량의 주행패턴 분석방법의 순서도.
도 4는 차량의 주행패턴 분석장치의 블록도.
도 5는 차량의 주행패턴 분석방법에서 산출된 가중치 요소를 테이블로 나타낸 예시도.
도 6은 본 발명에 따른 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 터보차저의 파손방지방법의 순서도.
본 명세서 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2는 가중치 요소(Weighting Factor)를 산출하는 개념도이다. 이하 가중치 요소(Weighting Factor)의 개념에 대해 상세히 설명한다. 본 발명에서는 엔진회전수와 엔진부하(연료량 또는 엔진토크) 또는 차속과 기어단수로 구성되어, 운전자의 개별적인 운전습관을 반영한 특정 차량의 주행패턴에 대해 도 1과 같이 가상의 블록을 추출하여 가중치 요소(Weighting Factor)를 산출한다.
도 1에서
Figure pat00029
는 차량의 실제 운전영역으로써, 주행패턴을 나타낸다. 또한,
Figure pat00030
,
Figure pat00031
,
Figure pat00032
,
Figure pat00033
로 나타낸 4개의 좌표는
Figure pat00034
가 통과하는 엔진의 운전영역이다.
Figure pat00035
는 상기 엔진의 운전영역의 4개의 꼭지점 좌표(
Figure pat00036
,
Figure pat00037
,
Figure pat00038
,
Figure pat00039
)에 대해 각각 가중치(Weighting)를 부여하게 되며, 이때 가중치는
Figure pat00040
에 가까울수록 크고, 멀수록 작아진다. 구체적으로 가중치(Weighting)를 산출하는 방법은 후술한다. (S400 단계 참조)
상기와 같이 산출된 각각의 꼭지점에서의 가중치(Weighting)는 현재의 측정조건이 상기 설정된 측정조건을 벗어날 때까지 반복해서 상기 엔진의 운전영역의 각각의 꼭지점 좌표별로 적산된다. 또한, 현재의 측정조건이 상기 설정된 측정조건을 벗어난 이후에는 적산된 전체의 가중치(Weighting)에 대한 각각의 좌표에서의 가중치(Weighting)의 비율이 상기 설정된 측정조건에서의 각각의 좌표에 대한 가중치 요소(Weighting Factor)로 산출되는 것이다. 구체적으로 가중치 요소(Weighting Factor)를 산출하는 방법은 후술한다. (S500 및 S700 단계 참조)
또한, 현재의 측정조건이 상기 설정된 측정조건을 벗어나지 않는 경우에는 상기 주행패턴(
Figure pat00041
)을 측정하는 단계(S200)를 다시 수행하여, 새로이 측정된 주행패턴(
Figure pat00042
)에 대한 각각의 꼭지점 좌표에서의 가중치(Weighting)를 산출하고, 이를 반복적산한다.
예를 들어, 최초의 주행패턴(
Figure pat00043
)에 대한 가중치(Weighting)를 산출한 후, 현재의 측정조건이 상기 설정된 측정조건을 벗어나지 않는 경우에는 다음번 주행패턴(
Figure pat00044
)에 대한 가중치(Weighting)를 산출하는 것이다. 상기 최초의 주행패턴(
Figure pat00045
)과 상기 다음번 주행패턴(
Figure pat00046
)은 변동될 수 있다. 이에 따라, 최초의 주행패턴(
Figure pat00047
)이 존재하는 엔진 운전영역(즉, 상기 엔진 제어 맵에서, 상기 최초의 주행패턴(
Figure pat00048
)이 존재하는 픽셀(PIXEL)의 4개의 꼭지점 좌표(
Figure pat00049
,
Figure pat00050
,
Figure pat00051
,
Figure pat00052
)로 구성된 가상의 블록) 역시 상기 다음번의 주행패턴(
Figure pat00053
)이 존재하는 엔진 운전영역(즉, 상기 엔진 제어 맵에서, 상기 다음번의 주행패턴(
Figure pat00054
)이 존재하는 픽셀(PIXEL)의 4개의 꼭지점 좌표(
Figure pat00055
,
Figure pat00056
,
Figure pat00057
,
Figure pat00058
)로 구성된 가상의 블록)으로 이동할 수 있다. 또한, 상기와 같이 이동한 엔진의 운전영역의 각각의 꼭지점에서의 가중치(Weighting)가 산출되면, 상기 가중치(Weighting)는 반복해서 상기 엔진의 운전영역의 각각의 꼭지점 좌표별로 적산되는 것이다.
상기와 같이 산출된 각각의 좌표에 대한 가중치 요소(Weighting Factor)를 이용하여, 운전자의 운전습관(주행패턴)으로 인해 차량의 엔진에서 발생할 수 있는 다양한 문제들을 능동적으로 해결할 수 있다. 예를 들어, 운전자의 개별 주행패턴을 분석하여, 배출가스 규제치 범위 내에서 최적 연비를 보이도록 엔진을 제어할 수도 있다. 또한, 아이들 영역이나 오버런이 많은 차량은 재생 목표 온도를 낮추어 Uncontrolled Burning 조건에서의 DPF(Diesel Particulate Filter)의 파손을 방지하도록 엔진을 제어할 수도 있다. 또한, 엔진에서 배출하는 스모크는 엔진회전수 및 엔진 부하에 따라 다르게 나타난다. 따라서 스모크가 높은 영역에서 SOOT의 재생을 위해 흡기량을 증가시켜 잦은 DPF 재생을 방지하도록 엔진을 제어할 수도 있다. 또한, 전 부하조건(풀 엑셀 조건)을 주로 운전하는 차량은 터보차저의 보호를 위해, 부스트압력과 연료량을 일정량 낮추도록 엔진을 제어할 수도 있다. 또한, EGR 배기가스의 유량이 높은 영역을 주로 운전하는 차량은 EGR 밸브의 보호를 위해 흡기량을 일정량 높이도록 엔진을 제어할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 주행패턴 분석방법의 순서도이다. 도 3을 참조할 때, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 주행패턴 분석방법은 주행패턴의 측정조건을 설정하는 단계(S100); 설정된 측정조건에서 엔진회전수와 엔진부하(연료량 또는 엔진토크) 또는 차속과 기어단수로 이루어진 주행패턴(
Figure pat00059
)을 측정하는 단계(S200); 엔진회전수 및 엔진 부하로 표현되는 엔진 제어 맵 상에서, 측정된 주행패턴(
Figure pat00060
)에 대한 엔진 운전영역을 도출하는 단계(S300); 상기 측정된 주행패턴으로부터, 상기 엔진 운전영역의 각 꼭지점까지의 거리에 따라 결정되는 각각의 가중치(Weighting)를 계산하는 단계(S400); 상기 계산된 각각의 가중치(Weighting)를 적산하는 단계(S500); 현재의 측정조건이 상기 설정된 측정조건을 벗어나는지 판단하는 단계(S600); 및 현재의 측정조건이 상기 설정된 측정조건을 벗어나는 경우에는, 상기 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 적산된 가중치(Weighting)의 총 합에 대한 각각의 좌표에서의 적산된 가중치(Weighting)의 비율인 상기 설정된 측정조건에서의 가중치 요소(Weighting Factor)를 산출하는 단계(S700);를 포함한다.
상기 차량의 주행패턴 분석방법은 현재의 측정조건이 상기 설정된 측정조건을 벗어나지 않는 경우에는 상기 주행패턴(
Figure pat00061
)을 측정하는 단계(S200)를 다시 수행하는 것을 특징으로 한다. 예를 들어, 최초의 주행패턴(
Figure pat00062
)에 대한 가중치(Weighting)를 산출한 후, 현재의 측정조건이 상기 설정된 측정조건을 벗어나지 않는 경우에는 다음번 주행패턴(
Figure pat00063
)에 대한 가중치(Weighting)를 산출하는 것이다. 상기 최초의 주행패턴(
Figure pat00064
)과 상기 다음번 주행패턴(
Figure pat00065
)은 변동될 수 있다. 이에 따라, 최초의 주행패턴(
Figure pat00066
)이 존재하는 엔진 운전영역(즉, 상기 엔진 제어 맵에서, 상기 최초의 주행패턴(
Figure pat00067
)이 존재하는 픽셀(PIXEL)의 4개의 꼭지점 좌표(
Figure pat00068
,
Figure pat00069
,
Figure pat00070
,
Figure pat00071
)로 구성된 가상의 블록) 역시 상기 다음번의 주행패턴(
Figure pat00072
)이 존재하는 엔진 운전영역(즉, 상기 엔진 제어 맵에서, 상기 다음번의 주행패턴(
Figure pat00073
)이 존재하는 픽셀(PIXEL)의 4개의 꼭지점 좌표(
Figure pat00074
,
Figure pat00075
,
Figure pat00076
,
Figure pat00077
)로 구성된 가상의 블록)으로 이동할 수 있다.
상기 설정하는 단계(S100)에서 주행패턴의 측정조건은 설정한 시간까지 계속해서 주행패턴을 측정하는 조건일 수도 있다. 예를 들어, 측정 개시 후 30시간으로 설정할 수도 있다. 또한, 상기 설정하는 단계(S100)에서 주행패턴의 측정조건은 설정한 시간대 또는 요일 동안 계속해서 주행패턴을 측정하는 조건일 수도 있다. 예를 들어, 30일 동안의 오전 9시에서 10시 사이이거나, 8주 동안의 월요일 등으로 설정할 수 있다.
상기 설정하는 단계(S100)에서 주행패턴의 측정조건은 냉각수의 온도가 기설정된 제1온도 이상이고, 기설정된 제2온도 이하인 경우에는 계속해서 주행패턴을 측정하는 조건일 수도 있다. 즉, 냉각수 온도 조건에 따른 주행패턴을 분석할 수도 있는 것이다.
상기 엔진 운전영역을 도출하는 단계(S300)에서 상기 엔진 운전영역은 상기 엔진 제어 맵에서, 상기 측정된 주행패턴(
Figure pat00078
)이 존재하는 픽셀의 4개의 꼭지점 좌표(
Figure pat00079
,
Figure pat00080
,
Figure pat00081
,
Figure pat00082
)로 구성된 가상의 블록(BLOCK)인 것을 특징으로 한다. 즉, 엔진 제어 맵은 리니어한 테이블이 아니고, 각각의 픽셀(PIXEL)이 집합되어 형성된 가상의 블록(BLOCK)이다. 따라서, 상기 측정된 주행패턴(
Figure pat00083
)이 픽셀 내부에 존재할 수 있고, 이 경우 픽셀의 4개의 꼭지점 좌표(
Figure pat00084
,
Figure pat00085
,
Figure pat00086
,
Figure pat00087
)로 구성된 가상의 블록(BLOCK)은 엔진의 운전영역을 의미하게 된다. 따라서, 픽셀 한 칸의 변경이 엔진 제어에 미치는 영향을 백분율(%)로 나타낼 수 있으므로, 엔진 제어 변수의 변경에 따른 연비 또는 배출가스 변화량의 예측이 용이하다.
상기 가중치(Weighting)를 계산하는 단계(S400)는 하기의 수학식 1에 따라, 상기 엔진 운전영역의 4개의 꼭지점에 대한 각각의 가중치(Weighting)를 계산하는 것을 특징으로 한다.
Figure pat00088
여기서,
Figure pat00089
는
Figure pat00090
의 좌측 상단 꼭지점
Figure pat00091
에서의 가중치(weighting)이고,
Figure pat00092
는
Figure pat00093
의 우측 상단 꼭지점
Figure pat00094
에서의 가중치(weighting)이고,
Figure pat00095
는
Figure pat00096
의 좌측 하단 꼭지점
Figure pat00097
에서의 가중치(weighting)이고,
Figure pat00098
는
Figure pat00099
의 우측 하단 꼭지점
Figure pat00100
에서의 가중치(weighting)이다.
즉, 차량의 실제 운전영역인 측정된 주행패턴
Figure pat00101
가 4개의 꼭지점 좌표(
Figure pat00102
,
Figure pat00103
,
Figure pat00104
,
Figure pat00105
)로 구성된 엔진의 운전영역의 각각의 꼭지점에 가까울수록 가중치(Weighting)를 크게 설정하고, 멀수록 작게 설정한 것이다.
상기 가중치 요소(Weighting Factor)를 산출하는 단계(S700)는 하기의 수학식 2에 따라, 상기 설정된 측정조건에서의 각각의 좌표에 대한 가중치 요소(Weighting Factor)를 산출하는 것을 특징으로 한다.
Figure pat00106
여기서,
Figure pat00107
는 좌표
Figure pat00108
에서의 적산된 가중치(weighting)이고,
Figure pat00109
은 상기 엔진의 운전영역의 모든 좌표에서의 적산된 가중치(weighting)의 총 합이며,
Figure pat00110
은 좌표
Figure pat00111
에서의 가중치 요소(Weighting Factor)이다.
Figure pat00112
은 적산하는 단계(S500)에서 산출된다.
예를 들어 설명하면, 도 2에 도시된 것과 같이, 주행패턴
Figure pat00113
는 시간이 지남에 따라 변화할 수 있다(도 2에서는
Figure pat00114
에서
Figure pat00115
까지 현재 측정조건이 설정된 측정조건을 만족하여 주행패턴이 측정된 것으로 가정함). 이에 따라, 4개의 꼭지점 좌표(
Figure pat00116
,
Figure pat00117
,
Figure pat00118
,
Figure pat00119
)로 구성된 엔진의 운전영역 역시 변화한다. 즉, 상기 엔진의 운전영역에서
Figure pat00120
,
Figure pat00121
,
Figure pat00122
,
Figure pat00123
는 모두 좌표
Figure pat00124
에 해당하게 되는 것이다.
그리고 좌표
Figure pat00125
에서의 가중치(weighting)의 총 합인
Figure pat00126
은 하기의 수학식 3과 같이 표현된다. 즉,
Figure pat00127
는 상기 계산된 가중치를 적산하는 단계(S500)에서의 결과값이 되는 것이다. (S500 단계 참조)
Figure pat00128
이와 같은 원리로, 도 2에 도시된 각각의 좌표에서의 가중치(weighting)의 총 합은 하기의 수학식 4와 같이 표현된다. (S500 단계 참조)
Figure pat00129
이를 이용하여, 좌표
Figure pat00130
에서의 가중치 요소(Weighting Factor)인
Figure pat00131
은 하기의 수학식 5와 같이 표현된다. (S700 단계 참조)
Figure pat00132
즉, 주행패턴의 측정종료 이후, 상기 엔진의 운전영역의 모든 좌표에서의 가중치(weighting)의 총 합에 대한 각각의 좌표에서의 적산된 가중치(Weighting)의 비율이 상기 설정된 측정조건에서의 각각의 좌표에서의 가중치 요소(Weighting Factor)로 산출하는 것이다. 이후, 상기한 바와 같이, 산출된 각각의 좌표에서의 가중치 요소(Weighting Factor)를 이용하여, 운전자의 운전습관으로 인해 차량의 엔진에서 발생할 수 있는 다양한 문제들을 능동적으로 해결할 수 있는 것이다.
도 4는 차량의 주행패턴 분석장치의 블록도이다. 도 4를 참조할 때, 차량의 주행패턴 분석장치는 저장매체(100), 측정부(200) 및 연산부(300)를 포함한다.
상기 저장매체(100)는 상기 차량의 주행패턴 분석방법, 상기 엔진 제어 맵, 상기 산출된 가중치(Weighting) 및 상기 산출된 가중치 요소(Weighting Factor) 등이 저장될 수 있다.
상기 측정부(200)는 엔진회전수와 엔진부하(연료량 또는 엔진토크)를 측정한다. 또는 차속과 기어단수를 측정할 수도 있다. 또한, 측정부(200)는 냉각수의 온도를 측정할 수도 있다.
상기 연산부(300)는 상기 측정부(200)에서 측정된 엔진회전수와 엔진부하(연료량 또는 엔진토크) 또는 차속과 기어단수를 기초로, 상기 차량의 주행패턴 분석방법에 따라 가중치(Weighting) 및 가중치 요소(Weighting Factor)를 산출한다.
도 5는 차량의 주행패턴 분석방법에서 산출된 가중치 요소를 테이블로 나타낸 예시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 터보차저의 파손방지방법의 순서도이다. 도 5 및 도 6을 참조할 때, 본 발명에 따른 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 터보차저의 파손방지방법은 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 적산된 가중치(Weighting)의 총 합에 대한 각각의 좌표에서의 적산된 가중치(Weighting)의 비율인, 각각의 좌표에 대한 차량 주행패턴에 따른 가중치 요소(Weighting Factor)를 산출하는 단계(S10); 상기 가중치 요소의 테이블에서 터보차저 파손영역을 설정하는 단계(S20); 상기 터보차저 파손영역 내부의 가중치 요소의 합(K)이 기설정된 제 1 기준값 이상인지 판단하는 단계(S30); 및 상기 터보차저 파손영역 내부의 가중치 요소의 합이 기설정된 제 1 기준값 이상인 경우에는, 터보차저의 부스트압력을 기설정된 압력만큼 낮추는 제 1 제어단계(S40);를 포함한다.
또한, 상기 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 터보차저의 파손방지방법은 상기 터보차저의 부스트압력을 제어하는 단계(S40) 후, 전부하조건(엔진부하가 100%인 조건)에서의 분사연료량을 기설정된 양만큼 감소시키는 제 2 제어단계(S50);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
차량 주행패턴에 따른 가중치 요소를 산출하는 단계(S10)에서는 상기 S100 내지 상기 S700 단계를 수행하여, 차량 주행패턴에 따른 가중치 요소를 산출한다. 이때, 산출된 가중치 요소는 도 5의 테이블과 같이 표현될 수 있다.
상기 가중치 요소의 테이블에서 터보차저 파손영역을 설정하는 단계(S20)는 부스트 압력 및 전부하조건(엔진부하가 100%인 조건)에서의 분사연료량을 제어하는 인자로 활용하기 위해, 엔진회전수와 엔진부하로 구성된 가중치 요소 테이블에서 터보차저의 파손이 발생할 수 있는 영역을 설정하는 단계이다. 엔진회전수가 일정 수준 이상인 전부하조건 하에서는 엔진의 흡기 및 배기량이 크므로, 터보차저가 파손될 가능성이 높다. 따라서, 이러한 영역을 터보차저 파손영역으로 설정한 것이다. 예를 들어, 도 5를 참조할 때, 상기 터보차저 파손영역은 엔진회전수가 2000 RPM이상이고 4500 RPM이하이면서, 엔진부하가 100%인 영역으로 설정될 수도 있다.
상기 제 1 기준값 이상인지 판단하는 단계(S30)에서는 터보차저 파손영역 내부의 가중치 요소의 합(K)과 제 1 기준값을 비교한다. 상기 터보차저 파손영역 내부의 가중치 요소의 합(K)은 차량의 전체 주행 중 터보차저 파손영역에서의 주행비율(%)을 의미한다. 예를 들어, 도 5에서는 운전자가 터보차저 파손영역을 주행한 적이 없으므로 터보차저 파손영역 내부의 가중치 요소의 합(K)은 0이 되고, 이는 차량의 전제 주행 중 터보차저 파손영역에서의 주행비율이 0%인 것을 의미한다.
상기 제 1 제어단계(S40)에서는 터보차저의 부스트압력을 제어한다. 보다 상세히 설명하면, 제 1 제어단계(S40)의 부스트압력은(P`)은 터보차저 파손영역 내부의 가중치 요소의 합(K)이 제 1 기준값 미만인 경우의 터보차저의 부스트 압력(P)에 비해, 기설정된 압력(N)만큼 낮게 제어된다. 이에 따라, 터보차저의 회전 속도 역시 과다하게 상승하는 것을 방지하여, 터보차저의 파손을 방지할 수 있는 것이다. 상기 기설정된 압력(N)은 차량의 종류 등에 따라 달리 설정될 수 있다.
상기 제 2 제어단계(S50)에서는 전부하조건(엔진부하가 100%인 조건)에서의 분사연료량을 제어한다. 보다 상세히 설명하면, 제 2 제어단계(S50)의 분사연료량(Q`)은 터보차저 파손영역 내부의 가중치 요소의 합(K)이 제 1 기준값 미만인 경우의 분사연료량(Q)에 비해, 기설정된 양(N`)만큼 낮게 제어된다. 이에 따라 엔진의 최고 출력 지점에서 터보차저의 온도가 과다하게 상승하는 것을 방지하여, 터보차저의 파손을 방지할 수 있는 것이다. 상기 기설정된 양(N`)은 차량의 종류 등에 따라 달리 설정될 수 있다.
앞서 살펴본 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하 '당업자'라 한다)가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하는 바람직한 실시 예일 뿐, 전술한 실시 예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니므로 이로 인해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 당업자에게 있어 명백할 것이며, 당업자에 의해 용이하게 변경 가능한 부분도 본 발명의 권리범위에 포함됨은 자명하다.
100 저장매체
200 측정부
300 연산부

Claims (12)

  1. 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 적산된 가중치(Weighting)의 총 합에 대한 각각의 좌표에서의 적산된 가중치(Weighting)의 비율인, 각각의 좌표에 대한 차량 주행패턴에 따른 가중치 요소(Weighting Factor)를 산출하는 단계(S10);
    상기 가중치 요소의 테이블에서 터보차저 파손영역을 설정하는 단계(S20);
    상기 터보차저 파손영역 내부의 가중치 요소의 합(K)이 기설정된 제 1 기준값 이상인지 판단하는 단계(S30); 및
    상기 터보차저 파손영역 내부의 가중치 요소의 합이 기설정된 제 1 기준값 이상인 경우에는, 터보차저의 부스트압력을 기설정된 압력만큼 낮추는 제 1 제어단계(S40);
    를 포함하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 터보차저의 파손방지방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 터보차저의 부스트압력을 제어하는 단계(S40) 후, 전부하조건(엔진부하가 100%인 조건)에서의 분사연료량을 기설정된 양만큼 감소시키는 제 2 제어단계(S50);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 터보차저의 파손방지방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 터보차저 파손영역은 엔진회전수가 2000 RPM이상이고 4500 RPM이하인 것을 특징으로 하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 터보차저의 파손방지방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 터보차저 파손영역은 엔진부하가 100%인 것을 특징으로 하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 터보차저의 파손방지방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 차량 주행패턴에 따른 가중치 요소를 산출하는 단계(S10)는 주행패턴의 측정조건을 설정하는 단계(S100);
    설정된 측정조건에서 엔진회전수와 엔진부하 또는 차속과 기어단수로 이루어진 주행패턴(
    Figure pat00133
    )을 측정하는 단계(S200);
    엔진회전수 및 엔진 부하로 표현되는 엔진 제어 맵 상에서, 측정된 주행패턴(
    Figure pat00134
    )에 대한 엔진 운전영역을 도출하는 단계(S300);
    상기 측정된 주행패턴(
    Figure pat00135
    )으로부터, 상기 엔진 운전영역의 각 꼭지점까지의 거리에 따라 결정되는 각각의 가중치(Weighting)를 계산하는 단계(S400);
    상기 계산된 각각의 가중치(Weighting)를 상기 엔진 운전영역 상의 좌표별로 적산하는 단계(S500);
    현재의 측정조건이 상기 설정된 측정조건을 벗어나는지 판단하는 단계(S600); 및
    현재의 측정조건이 상기 설정된 측정조건을 벗어나는 경우에는, 상기 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 적산된 가중치(Weighting)의 총 합에 대한 각각의 좌표에서의 적산된 가중치(Weighting)의 비율인 상기 설정된 측정조건에서의 각각의 좌표에 대한 가중치 요소(Weighting Factor)를 산출하는 단계(S700);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 터보차저의 파손방지방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 엔진 운전영역을 도출하는 단계(S300)에서 상기 엔진 운전영역은 상기 엔진 제어 맵에서, 상기 측정된 주행패턴(
    Figure pat00136
    )이 존재하는 픽셀(PIXEL)의 4개의 꼭지점 좌표(
    Figure pat00137
    ,
    Figure pat00138
    ,
    Figure pat00139
    ,
    Figure pat00140
    )로 구성된 가상의 블록(BLOCK)인 것을 특징으로 하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 터보차저의 파손방지방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    현재의 측정조건이 상기 설정된 측정조건을 벗어나지 않는 경우에는 상기 주행패턴(
    Figure pat00141
    )을 측정하는 단계(S200)를 다시 수행하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 터보차저의 파손방지방법.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 설정하는 단계(S100)에서 주행패턴의 측정조건은 설정한 시간까지 계속해서 주행패턴을 측정하는 조건인 것을 특징으로 하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 터보차저의 파손방지방법.
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 설정하는 단계(S100)에서 주행패턴의 측정조건은 설정한 시간대 또는 요일 동안 계속해서 주행패턴을 측정하는 조건인 것을 특징으로 하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 터보차저의 파손방지방법.
  10. 제 5항에 있어서,
    상기 설정하는 단계(S100)에서 주행패턴의 측정조건은 냉각수의 온도가 기설정된 제1온도이상이고, 기설정된 제2온도 이하인 경우에는 계속해서 주행패턴을 측정하는 조건인 것을 특징으로 하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 터보차저의 파손방지방법.
  11. 제 5항에 있어서,
    상기 가중치(Weighting)를 계산하는 단계(S400)는 하기의 수식에 따라, 상기 엔진 운전영역의 4개의 꼭지점에 대한 각각의 가중치(Weighting)를 계산하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 터보차저의 파손방지방법.
    Figure pat00142

    (여기서,
    Figure pat00143
    는
    Figure pat00144
    의 좌측 상단 꼭지점
    Figure pat00145
    에서의 가중치(weighting)이고,
    Figure pat00146
    는
    Figure pat00147
    의 우측 상단 꼭지점
    Figure pat00148
    에서의 가중치(weighting)이고,
    Figure pat00149
    는
    Figure pat00150
    의 좌측 하단 꼭지점
    Figure pat00151
    에서의 가중치(weighting)이고,
    Figure pat00152
    는
    Figure pat00153
    의 우측 하단 꼭지점
    Figure pat00154
    에서의 가중치(weighting)임.)
  12. 제 5항에 있어서,
    상기 가중치 요소(Weighting Factor)를 산출하는 단계(S700)는 하기의 수식에 따라, 상기 설정된 측정조건에서의 각각의 좌표에 대한 가중치 요소(Weighting Factor)를 산출하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 터보차저의 파손방지방법.
    Figure pat00155

    (여기서,
    Figure pat00156
    는 좌표
    Figure pat00157
    에서의 적산된 가중치(weighting)이고,
    Figure pat00158
    은 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 적산된 가중치(weighting)의 총 합이며,
    Figure pat00159
    은 좌표
    Figure pat00160
    에서의 가중치 요소(Weighting Factor)임.)
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