KR20180065374A - Device and method to protect the catalyst for the mild hybrid electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량의 촉매 보호 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 엔진 출력을 모터가 보조하는 마일드 하이브리드 차량의 촉매 보호 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for protecting a catalyst of a vehicle, and more particularly, to an apparatus and a method for protecting a catalyst in a mild hybrid vehicle in which the motor assists the engine output.
최근 환경 오염의 가속화로 인해 자동차 산업 분야에서는 대기 오염에 큰 영향을 미치고 있는 배기가스에 대한 규제가 날로 강화되는 추세에 있다.Recently, due to the acceleration of environmental pollution, regulations on exhaust gas, which has a great influence on air pollution, are increasingly being tightened in the automobile industry.
각국에서는 다양한 규제 강화를 통해 자동차 제조사들이 배기가스를 줄이도록 강제하고 있으며, 특히 유럽의 경우 CO2 배출량이 기준치(95g/km)를 초과 할 경우, 초과량에 비례하여 패널티를 부과시키는 방법으로 배출가스를 강력하게 규제하는 방안이 예고되어 있다.In each country, automakers are forced to reduce emissions by strengthening various regulations. Especially in Europe, when the CO2 emission exceeds the standard value (95 g / km), a method of imposing a penalty proportional to the excess amount, The government has strongly anticipated that the government will strongly regulate the government.
그러나 가솔린 또는 디젤엔진에 기반을 둔 기존의 파워트레인을 탑재한 차량의 경우 제한된 짧은 시간 안에 강화된 CO2 규제를 충족시킬 수 있을 정도로 배기가스 배출량을 개선하는 것이 쉽지 않은 실정이다. However, for vehicles equipped with conventional powertrains based on gasoline or diesel engines, it is not easy to improve exhaust emissions to meet the enhanced CO2 regulations in a limited amount of time.
배기가스 규제를 충족시키기 위한 방안 중 하나가 촉매형 정화장치(DOC; Diesel Oxidation Catalyst)의 사용이다. 촉매형 정화장치는 백금(Pt), 파라듐(Pd) 등의 촉매효과로 산소를 이용하여 배기가스에 포함된 탄화수소, 일산화탄소 등을 제거하는 기술이다.One of the ways to meet exhaust emission regulations is the use of a DOC (Diesel Oxidation Catalyst). The catalytic purifier is a technology for removing hydrocarbons, carbon monoxide, and the like contained in the exhaust gas by using oxygen with catalytic effect such as platinum (Pt) and palladium (Pd).
촉매형 배기가스 정화장치의 핵심 부품인 촉매(Catalyst)의 경우 고온 배기열에 의하여 열화가 발생될 수 있으며, 열화가 발생되면 촉매 자체가 손상되어 기능이 상실될 우려가 있으므로 열화의 사전 예방을 위한 대비책이 반드시 필요하다.In the case of a catalyst, which is a core component of a catalyst-type exhaust gas purifying apparatus, deterioration may occur due to high-temperature exhaust heat. If deterioration occurs, the catalyst itself may be damaged and the function may be lost. Is necessary.
이와 관련하여 연료 분사량을 이론 공연비보다 농후하게 분사하면 배기가스 온도를 낮추는 효과가 있는 것으로 알려져 있으며, 따라서 촉매의 열화 방지기술로서 촉매가 열화온도에 근접하면 연료 분사량을 증가시켜 배기가스 온도를 낮추는 기술이 사용되고 있다. 그러나 이러한 종래 기술은 촉매의 열화 방지를 위해 별도로 연료를 투입하여야 하므로 연비가 악화되는 문제가 있다. In this regard, it is known that the fuel injection amount is injected richer than the stoichiometric air-fuel ratio, thereby lowering the exhaust gas temperature. Therefore, as a technique for preventing deterioration of the catalyst, a technology of lowering the exhaust gas temperature by increasing the fuel injection amount when the catalyst approaches the deterioration temperature Has been used. However, such prior art has a problem that the fuel consumption is deteriorated because the fuel must be separately injected in order to prevent deterioration of the catalyst.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 배기가스 정화장치의 촉매(Catalyst)가 열화온도에 가까워지면 엔진의 출력을 제한하여 배기가스 온도를 낮추고, 출력 제한에 따라 부족해진 출력은 모터가 보상하도록 함으로써, 촉매의 고온 열화 방지를 위한 연료소모를 줄여 연비 악화를 개선하면서 촉매가 고온 배기열에 의해 열화되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 마일드 하이브리드 차량의 촉매 보호 장치 및 방법을 제공하고자 하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an exhaust gas purifying apparatus and an exhaust gas purifying apparatus in which when the catalyst of the exhaust gas purifying apparatus becomes close to the deterioration temperature, the output of the engine is limited to lower the exhaust gas temperature, And to provide a catalyst protecting apparatus and method for a mild hybrid vehicle which can effectively prevent the catalyst from deteriorating due to high-temperature exhaust heat while improving fuel efficiency deterioration by reducing fuel consumption for preventing deterioration of high temperature of the catalyst.
과제의 해결 수단으로서 본 발명의 일 측면에 따르면,According to an aspect of the present invention,
엔진 출력을 모터가 보조하는 마일드 하이브리드 차량에서 배기가스 정화장치의 촉매(Catalyst) 열화를 방지하기 위한 장치로서, An apparatus for preventing catalyst deterioration of an exhaust gas purifying apparatus in a mild hybrid vehicle in which the motor assists the engine output,
엔진 배기라인을 따라 흐르는 배기가스의 온도를 추정 또는 검출하고, 추정 또는 검출된 온도 정보를 비교 판단부에 송신하는 배기가스 온도 모니터링부;An exhaust gas temperature monitoring unit for estimating or detecting the temperature of the exhaust gas flowing along the engine exhaust line and transmitting the estimated or detected temperature information to the comparison determination unit;
배기가스 온도 모니터링부로부터 추정 또는 검출된 온도 정보를 수신하고 상기 촉매(Catalyst)의 열화 기준 임계온도와 비교하는 비교 판단부; 및A comparison determination unit for receiving the temperature information estimated or detected from the exhaust gas temperature monitoring unit and comparing the temperature information with the deterioration reference threshold temperature of the catalyst; And
배기가스의 온도가 상기 열화 기준 임계온도 이상인 경우 상기 비교 판단부가 출력하는 제어개시신호에 따라 상기 촉매(Catalyst)의 열화 방지를 위해 엔진 출력을 제한하고, 엔진 출력 부족분만큼 상기 모터의 출력을 증대시켜 부족해진 엔진 출력을 보상하는 제어를 실시하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 차량의 촉매 보호 장치를 제공한다.When the temperature of the exhaust gas is equal to or higher than the deterioration reference threshold temperature, the engine output is limited in order to prevent deterioration of the catalyst according to the control start signal output by the comparison and determination unit, And a control unit for performing control to compensate for a lack of engine output. The present invention also provides a catalyst protecting apparatus for a mild hybrid vehicle.
여기서 상기 배기가스 온도 모니터링부는 바람직하게, 차량의 운전 조건과 배기가스 온도 사이의 관계 정보를 포함하는 맵(Map)을 활용하여 현재 차량의 운전 조건에 상응하는 배기가스 온도를 추정하고, 추정된 온도 정보를 현재 배기가스 온도 정보로 상기 비교 판단부에 출력하는 것일 수 있다.Here, the exhaust gas temperature monitoring unit preferably estimates an exhaust gas temperature corresponding to a current operating condition of the vehicle utilizing a map including information on the relationship between the driving condition of the vehicle and the exhaust gas temperature, And outputting the information to the comparison determination unit as current exhaust gas temperature information.
다른 예로서 상기 배기가스 온도 모니터링부는, 배기가스의 흐름방향을 기준으로 엔진 배기라인에 설치되는 상기 정화장치 상류 또는 하류 측에 설치되어 상기 배기라인을 따라 흐르는 배기가스의 온도를 직접 검출하는 온도검출센서를 포함하며, 온도검출센서를 통해 획득된 배기가스 온도 정보를 상기 비교 판단부에 출력하는 것일 수 있다.As another example, the exhaust gas temperature monitoring unit may include a temperature detection unit that is provided on the upstream side or the downstream side of the purifying device installed in the engine exhaust line on the basis of the flow direction of the exhaust gas to directly detect the temperature of the exhaust gas flowing along the exhaust line And outputting the exhaust gas temperature information obtained through the temperature detection sensor to the comparison determination unit.
또한 상기 제어부는, 가속 페달 조작에 따라 설정되는 엔진 목표 출력(요구 출력)과 촉매의 열화 방지를 위해 제한되는 엔진 출력 사이의 차이 값으로부터 엔진 출력 부족분을 계산하고, 엔진 출력 부족분만큼 부족해진 엔진 출력을 모터 출력 값으로 산출하는 모터 출력 산출부와, 상기 모터 출력 값에 상응하는 모터 제어 값을 결정하고, 결정된 제어 값으로 상기 모터의 출력을 제어하여 엔진 출력 부족분만큼 부족해진 엔진 출력을 상기 모터가 보상하도록 하는 모터 출력 제어부로 구성될 수 있다. Further, the control unit calculates an engine output shortage from a difference value between the engine target output (demand output) set in accordance with the accelerator pedal operation and the engine output limited for preventing deterioration of the catalyst, A motor output value calculating unit for calculating a motor output value corresponding to the motor output value and controlling an output of the motor based on the determined control value, And a motor output control unit for compensating the motor output.
또한, 촉매의 열화 방지를 위해 엔진 출력 제한은, 실제 공연비(공기와 연료의 혼합비)가 이론 공연비(14.7:1)를 초과하지 않도록 공기량 조정 액츄에이터 및 연료 분사 인젝터를 제어함으로써 구현될 수 있다. In order to prevent deterioration of the catalyst, the engine output restriction can be implemented by controlling the air amount adjusting actuator and the fuel injection injector so that the actual air-fuel ratio (mixing ratio of air and fuel) does not exceed the stoichiometric air-fuel ratio (14.7: 1).
과제의 해결 수단으로서 본 발명의 다른 측면에 따르면,According to another aspect of the present invention as a solution to the problem,
엔진 출력을 모터가 보조하는 마일드 하이브리드 차량에서 배기가스 정화장치의 촉매(Catalyst) 열화를 방지하기 위한 방법으로서, A method for preventing catalyst deterioration of an exhaust gas purifying apparatus in a mild hybrid vehicle in which the motor assists the engine output,
엔진 배기라인을 따라 흐르는 배기가스의 온도를 추정 또는 검출하는 배기가스 온도 모니터링 단계(S100);An exhaust gas temperature monitoring step (S100) for estimating or detecting the temperature of the exhaust gas flowing along the engine exhaust line;
배기가스 온도 모니터링단계에서 추정 또는 검출된 온도 정보를 상기 촉매(Catalyst)의 열화 기준 임계온도와 비교하는 비교 판단 단계(S200); 및A comparison determination step (S200) of comparing the temperature information estimated or detected in the exhaust gas temperature monitoring step with the deterioration reference critical temperature of the catalyst (Catalyst); And
비교 판단 결과, 배기가스의 온도가 상기 열화 기준 임계온도 이상이면, 상기 촉매(Catalyst)의 열화 방지를 위해 엔진 출력을 제한하는 출력 제한 단계(S300);An output limiting step (S300) of limiting an engine output to prevent deterioration of the catalyst when the exhaust gas temperature is equal to or higher than the degradation reference threshold temperature as a result of the comparison;
엔진 출력 부족분만큼 상기 모터의 출력을 증대시켜 부족해진 엔진 출력을 보상하는 출력 보상 단계(S400);를 포함하는 마일드 하이브리드 차량의 촉매 보호 방법을 제공한다.And an output compensating step (S400) of compensating for a lacking engine output by increasing the output of the motor by an insufficiency of the engine output (S400).
여기서 상기 S100 단계에서는, 차량의 운전 조건 파악에 필요한 정보를 차량 각부 센서들로부터 획득하고, 운전 조건과 배기가스 온도 사이의 관계 정보를 포함하는 맵(Map)을 활용하여 파악된 현재 차량의 운전 조건에 상응하는 배기가스 온도를 추정할 수 있다.In step S100, information necessary for grasping the driving condition of the vehicle is acquired from the sensors of each part of the vehicle, and the driving condition of the current vehicle determined using the map including the relationship between the driving condition and the exhaust gas temperature It is possible to estimate the exhaust gas temperature corresponding to the exhaust gas temperature.
이와는 다르게 상기 S100 단계에서는, 온도검출센서를 이용하여 상기 배기라인을 따라 흐르는 배기가스의 온도를 직접 검출할 수 있다.Alternatively, in step S100, the temperature of the exhaust gas flowing along the exhaust line may be directly detected using a temperature detection sensor.
그리고 상기 S300 단계에서는, 공연비(공기와 연료의 혼합비)가 이론 공연비(14.7:1)를 초과하지 않도록 공기량 조정 액츄에이터 및 연료 분사 인젝터를 제어하여 엔진 출력을 제한할 수 있다.In step S300, the engine output can be limited by controlling the air amount adjusting actuator and the fuel injection injector such that the air-fuel ratio (mixing ratio of air and fuel) does not exceed the stoichiometric air-fuel ratio (14.7: 1).
또한 상기 S400 단계에서는, 가속 페달 조작에 따라 설정되는 엔진 목표 출력(요구 출력)과 촉매의 열화 방지를 위해 제한되는 엔진 출력 사이의 차이 값으로부터 엔진 출력 부족분을 계산하고, 엔진 출력 부족분만큼 부족해진 엔진 출력을 모터 출력 값으로 산출하며, 상기 모터 출력 값에 상응하는 모터 제어 값을 결정하고, 결정된 제어 값으로 상기 모터의 출력을 제어하여 엔진 출력 부족분만큼 부족해진 엔진 출력을 상기 모터가 보상하도록 할 수 있다. Also, in step S400, the engine output shortage is calculated from the difference between the engine target output (demand output) set according to the accelerator pedal operation and the engine output limited for preventing deterioration of the catalyst, The motor output value is calculated as a motor output value, the motor control value corresponding to the motor output value is determined, and the output of the motor is controlled based on the determined control value to compensate the engine output that is insufficient by the engine output shortage have.
본 발명에 따른 마일드 하이브리드 차량의 촉매 보호 장치 및 방법에 의하면, 배기가스 정화장치의 촉매(Catalyst)가 열화온도에 가까워지면 엔진의 출력을 제한하여 배기가스 온도를 낮추고, 출력 제한에 따라 부족해진 출력을 모터가 보상한다. 이를 통해 촉매의 열화 방지를 위해 소모되는 연료를 줄일 수 있어 연비 개선의 효과가 기대되고, 고온 배기열에 의한 촉매의 열화 및 그에 따른 손상을 효과적으로 방지할 수 있다.According to the catalyst protecting apparatus and method of the mild hybrid vehicle according to the present invention, when the catalyst of the exhaust gas purifying apparatus becomes close to the deterioration temperature, the output of the engine is limited to lower the exhaust gas temperature, Is compensated by the motor. As a result, it is possible to reduce the amount of fuel consumed for preventing deterioration of the catalyst, so that the effect of improving the fuel economy is expected, and deterioration of the catalyst due to the high-temperature exhaust heat and damage caused thereby can be effectively prevented.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 촉매 보호 장치를 포함하는 마일드 하이브리드 차량의 동력전달구조를 개념적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 촉매 보호 장치를 개략 도시한 블록도.
도 3은 촉매 열화 방지를 위해 적용되는 흐름도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a conceptual illustration of a power transmission structure of a mild hybrid vehicle including a catalyst protection device according to an aspect of the present invention; FIG.
2 is a block diagram schematically illustrating a catalyst protection apparatus according to an embodiment of the present invention;
3 is a flow chart applied for preventing catalyst deterioration.
이하, 본 발명을 설명함에 있어 명세서에 사용된 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 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, the terms used in the description of the present invention are used only for describing specific embodiments and are not intended to limit the present invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. It is to be understood that the terms "comprises", "having", and the like in the specification are intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, parts, or combinations thereof.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Also, the terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
더하여, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In addition, the terms " part, "" unit," " module, "and the like, which are described in the specification, refer to a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software .
첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일도면 참조부호를 부여하기로 하며 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In the following description with reference to the accompanying drawings, the same reference numerals are given to the same constituent elements, and a duplicate description thereof will be omitted. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.
본 발명의 실시 예에 따른 촉매 보호 장치는, 배기가스 정화를 위해 배기라인에 설치되는 정화장치의 촉매(Catalyst)를 열화로부터 보호하기 위한 것으로, 배기가스 온도가 촉매 열화온도까지 상승하면 엔진의 출력을 제한하여 배기가스 온도를 낮춤으로써 촉매의 열화를 방지하고, 엔진의 출력 제한에 의하여 부족해진 출력을 모터가 보상함으로써 원하는 출력을 낼 수 있도록 한 것이다.A catalyst protecting apparatus according to an embodiment of the present invention protects a catalyst of a purifier installed in an exhaust line for purifying exhaust gas from deterioration. When the exhaust gas temperature rises to the catalyst deterioration temperature, To prevent deterioration of the catalyst by reducing the temperature of the exhaust gas and to compensate the output of the engine that is insufficient due to the output restriction of the engine so that a desired output can be obtained.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 촉매 보호 장치를 포함하는 마일드 하이브리드 차량의 동력전달구조를 개념적으로 도시한 도면으로서, 이를 참조하여 마일드 하이브리드 시스템에 대한 개념부터 간단히 살펴보기로 한다. FIG. 1 conceptually illustrates a power transmission structure of a mild hybrid vehicle including a catalyst protection device according to an aspect of the present invention. Referring to FIG. 1, the concept of a mild hybrid system will be briefly described.
도 1을 참조하면, 마일드 하이브리드 차량은 화석연료를 사용하는 엔진(10)과 엔진 출력을 보조하며 전기를 동력으로 하는 모터(20)를 포함한다. 모터(20)는 차량의 운전(주행) 조건에 따라 제어부(76)에 의해 결정되는 제어 값, 예컨대 공급 전압의 세기에 따라 출력이 조절될 수 있으며, 모터(20)가 출력하는 동력이 엔진 출력축에 전달됨으로써 엔진(10)이 출력하는 동력을 보조한다.Referring to FIG. 1, a mild hybrid vehicle includes an
모터(20)의 출력축이 엔진(10)의 출력축, 구체적으로는 크랭크축의 일단에 직결되거나 벨트 내지 체인 등을 통해 동력전달 가능하게 연결되어 엔진 출력을 보조하며, 모터(20) 반대편의 크랭크축 출력단에는 엔진(10)이 출력하는 동력을 주행 상황에 맞게 변속시켜 구동륜에 전달하는 변속기(40)가 클러치(30)를 통해 엔진(10)으로부터 동력을 단속적으로 전달받을 수 있도록 구비된다.The output shaft of the
엔진(10)의 배기 측에 연소 배기가스의 외부 배출을 위한 배기라인(50)이 형성된다. 그리고 배기가스에 포함된 유해성분을 저감하는 배기가스 정화장치(60)가 상기 배기라인 중간에 구비된다. 이때 배기가스 정화장치(60)는 적정의 온도조건에서 정화성능을 발휘하는 촉매(Catalyst, 65)를 포함하며, 고온 배기열에 의한 촉매의 열화 방지를 위한 촉매 보호 장치가 설치된다.An
이하 본 발명의 일 측면에 따른 촉매 보호 장치에 대해 살펴보기로 한다.Hereinafter, a catalyst protecting apparatus according to an aspect of the present invention will be described.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 촉매 보호 장치를 개략 도시한 블록도이다.2 is a schematic block diagram of a catalyst protection apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 상기 촉매 보호 장치(70)는 엔진 출력을 모터(20)가 보조하는 마일드 하이브리드 차량에서 배기가스 정화장치(600의 촉매(Catalyst, 65)가 열화되는 것을 방지하기 위한 장치로서, 배기가스 온도 모니터링부(72)를 포함한다. 배기가스 온도 모니터링부(72)는 엔진 배기라인(50)을 따라 흐르는 배기가스의 온도를 추정 또는 검출하고, 추정 또는 검출된 온도 정보를 비교 판단부(74)에 송신한다.2, the catalyst protecting device 70 is an apparatus for preventing the
배기가스 온도 모니터링부(72)는 바람직하게, 차량의 운전 조건(또는 엔진 출력) 변화에 따른 배기가스 온도 변화 정보를 포함하는 맵(Map)을 활용하여 현재 차량의 운전 조건(또는 엔진 출력)에 상응하는 배기가스 온도를 추정하고, 추정된 온도 정보를 현재 배기가스 온도 정보로 상기 비교 판단부(74)에 출력하는 것일 수 있다.The exhaust gas
맵(Map)은 엔진 출력을 임의 값만큼 증가시켰을 때 상승하는 촉매 온도 데이터를 반복된 실험이나 시뮬레이션을 통해 획득하고, 그 획득된 데이터를 테이블 형태로 정리하여 기록장치 등에 저장시킨 형태로 제공될 수 있으며, 이 경우 차량의 운전 조건(또는 엔진 출력) 정보가 입력되면 그에 상응하여 저장된 촉매의 온도 정보를 선택하여 출력할 수 있다.The map can be provided in the form of obtaining the catalyst temperature data which rises when the engine output is increased by an arbitrary value through repeated experiments or simulations and arranging the obtained data in the form of a table and storing it in a recording device or the like In this case, when the information on the driving condition of the vehicle (or the engine output) is input, the temperature information of the stored catalyst can be selected and output.
다른 예로서 상기 배기가스 온도 모니터링부(72)는, 배기가스의 흐름방향을 기준으로 엔진 배기라인(50)에 설치되는 상기 정화장치(60) 상류 또는 하류 측에 설치되어 상기 배기라인(50)을 따라 흐르는 배기가스의 온도를 직접 검출하는 온도검출센서(도시 생략)를 포함하며, 온도검출센서를 통해 획득된 배기가스 온도 정보를 상기 비교 판단부(74)에 출력하는 것일 수도 있다.The exhaust gas
배기가스 온도 모니터링부(72)로부터 추정 또는 검출된 온도 정보는 전술했듯이 비교 판단부(74)에 전달된다. 비교 판단부(74)는 전달받은 온도 정보를 상기 촉매(Catalyst, 65)의 열화 기준 임계온도와 비교하는 알고리즘을 이용하여 배기가스 온도 모니터링부(72)가 제공하는 정보, 즉 파악된 현재 차량의 배기가스 온도가 상기 열화 기준 임계온도에 도달했는지 여부를 판단한다.The temperature information estimated or detected by the exhaust gas
비교 판단부(74)에 의한 비교 판단 결과, 파악된 현재 차량의 배기가스의 온도가 상기 열화 기준 임계온도 이상인 것으로 판단되면, 제어개시신호를 상기 비교 판단부(74)가 생성하여 제어부(76)에 출력하며, 제어부(76)는 상기 제어개시신호를 전달받은 시점부터 촉매(Catalyst)의 열화 방지를 위한 소정의 출력 제어, 바람직하게는 엔진(10)과 모터(20)의 출력 조절을 위한 소정의 제어를 실시한다. If it is determined that the temperature of the exhaust gas of the present vehicle is equal to or higher than the deterioration reference threshold temperature as a result of the comparison by the
제어부(76)는 구체적으로, 제어개신신호가 입력된 시점에 엔진 출력을 일정 수준으로 제한하는 엔진 출력 제어를 실시한다. 동시에 엔진 출력 제한에 의하여 상대적으로 줄어든 엔진 출력 부족분(엔진 목표 출력과 촉매의 열화 방지를 위해 제한되는 실제 엔진 출력 사이의 차이 값)에 상응하는 만큼 모터(20)의 출력을 증대시켜 부족해진 엔진 출력을 보상하는 제어를 실시한다. Specifically, the
촉매의 열화 방지를 위한 엔진 출력 제한은, 공기량 조정 액츄에이터 및 연료 분사 인젝터를 제어하여 실제 공연비(공기와 연료의 혼합비)가 이론 공연비(14.7:1)를 초과하지 않도록 함으로써 구현될 수 있다. 즉 엔진 출력 상승 요청이 있더라도 실제 공연비를 이론 공연비 수준까지만 제한하여 엔진 출력이 일정 수준을 넘어서지 않도록 하는 것이다.The engine output limitation for preventing deterioration of the catalyst can be realized by controlling the air amount adjusting actuator and the fuel injection injector so that the actual air-fuel ratio (mixing ratio of air and fuel) does not exceed the stoichiometric air-fuel ratio (14.7: 1). That is, even if there is a request for increasing the engine output, the actual air-fuel ratio is limited to the stoichiometric air-fuel ratio level so that the engine output does not exceed a certain level.
제어부(76)는 바람직하게, 역할 분담을 통한 효율적인 모터 출력 제어를 위해 기능적 측면에서 두 개의 파트로 구분될 수 있다. 구체적으로는, 소정의 알고리즘을 사용하여 출력 제한에 걸려 부족해진 엔진 출력에 상응하는 모터 출력 값을 산출하는 모터 출력 산출부(76a)와, 실질적으로 모터(20)의 출력 제어를 담당하는 모터 출력 제어부(76b)로 구분될 수 있다.The
모터 출력 산출부(76a)는 엔진 출력 조절 수단, 예를 들어 가속 페달 조작에 따라 자동으로 설정되는 엔진(10) 목표 출력(요구 출력)과 촉매의 열화 방지를 위해 제한되는 엔진 출력 사이의 차이 값으로부터 엔진 출력 부족분을 계산한다. 그리고 상기 엔진 출력 부족분만큼 부족해진 엔진 출력을 모터(20) 출력 값으로 산출하는 역할을 한다.The motor
그리고 상기 모터 출력 제어부(76b)는, 상기 모터 출력 산출부(76a)에 의해 출력된 상기 모터(20) 출력 값에 상응하는 모터(20) 제어 값(모터에 공급되는 전류 값)을 결정하고 결정된 제어 값으로 상기 모터(20)의 출력을 제어함으로써, 출력 제한에 걸려 상대적으로 줄어든 상기 엔진 출력 부족분만큼에 해당하는 엔진 출력을 상기 모터(20)가 보상하도록 한다.The motor
즉 본 발명의 일 측면에 따른 촉매 보호 장치(70)는, 배기가스 온도가 촉매 열화온도까지 상승하면 엔진(10)의 출력을 제한하여 배기가스 온도를 낮춤으로써 촉매의 열화를 방지하고, 출력 제한에 걸려 부족해진 엔진(10)의 출력을 모터(20)가 보상하도록 하는 것이며, 이를 통해 촉매의 열화 방지를 위해 소모되는 연료를 줄여 연비를 개선시키는 것이다. That is, the catalyst protecting apparatus 70 according to one aspect of the present invention prevents the deterioration of the catalyst by limiting the output of the
이하 상기한 본 발명의 일 측면에 따른 촉매 보호 장치에 의해 수행되는 촉매 열화 방지를 위한 촉매 보호 방법을 상기 촉매 보호 장치의 작동과 연계하여 살펴보기로 한다.Hereinafter, a method of protecting a catalyst for preventing deterioration of a catalyst performed by the catalyst protecting apparatus according to an aspect of the present invention will be described in connection with the operation of the catalyst protecting apparatus.
도 3은 촉매 열화 방지를 위해 적용되는 흐름도이다. Fig. 3 is a flowchart applied for preventing catalyst deterioration.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 측면에 따른 촉매 보호 방법은, 엔진 배기라인을 따라 흐르는 배기가스의 온도를 추정 또는 검출하는 배기가스 온도 모니터링 단계(S100)를 포함한다. 배기가스 온도 모니터링 단계에서는 상기한 배기가스 온도 모니터링부를 통해 엔진 배기라인을 따라 흐르는 배기가스의 온도를 추정 또는 검출하게 된다. Referring to FIG. 3, the method for protecting a catalyst according to another aspect of the present invention includes an exhaust gas temperature monitoring step (S100) for estimating or detecting the temperature of exhaust gas flowing along an engine exhaust line. In the exhaust gas temperature monitoring step, the temperature of the exhaust gas flowing along the engine exhaust line is estimated or detected through the exhaust gas temperature monitoring unit.
배기가스 온도 모니터링 단계에서는 바람직하게, 차량의 운전 조건 파악에 필요한 정보를 차량 각부 센서들로부터 획득하고, 운전 조건과 배기가스 온도 사이의 관계 정보를 포함하는 맵(Map)을 활용하여 파악된 현재 차량의 운전 조건에 상응하는 배기가스 온도를 추정하거나, 온도검출센서를 이용하여 상기 배기라인을 따라 흐르는 배기가스의 온도를 직접 검출할 수 있다.In the exhaust gas temperature monitoring step, preferably, information necessary for grasping the driving condition of the vehicle is acquired from the sensors of each vehicle, and the current vehicle is detected using a map including information on the relationship between the driving condition and the exhaust gas temperature The temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust line can be directly detected by using the temperature detection sensor.
배기가스 온도 모니터링단계에서 추정 또는 검출된 온도 정보는 상기한 비교 판단부에 전달되며, 비교 판단부를 통해 상기 추정 또는 검출된 온도를 촉매(Catalyst)의 열화 기준 임계온도와 비교하는 절차가 수행된다(비교 판단 단계, S200). 구체적으로, 파악된 현재 차량의 배기가스 온도가 상기 열화 기준 임계온도에 도달했는지 여부를 판단한다.The temperature information estimated or detected in the exhaust gas temperature monitoring step is transmitted to the comparison determination unit, and a process of comparing the estimated or detected temperature with the deterioration reference threshold temperature of the catalyst is performed through the comparison determination unit Comparison determination step, S200). Specifically, it is determined whether or not the exhaust gas temperature of the presently-recognized vehicle has reached the deterioration reference threshold temperature.
비교 판단 단계를 통한 비교 판단 결과, 배기가스의 온도가 상기 열화 기준 임계온도 이상이면, 제어개시신호를 상기 비교 판단부가 생성하여 제어부에 출력하며, 제어개시신호가 입력된 시점부터 상기 촉매(Catalyst)의 열화 방지를 위해 엔진 출력 제한하여 배기가스 온도를 낮추거나 온도 상승을 억제하는 출력 제한 단계(S300)에 진입한다.If the temperature of the exhaust gas is equal to or higher than the deterioration reference threshold temperature as a result of the comparison and determination, the comparison start signal is output to the control unit. When the control start signal is input, (S300) in which the exhaust gas temperature is lowered or the temperature rise is suppressed by limiting the engine output in order to prevent deterioration of the exhaust gas temperature.
출력 제한 단계에서는 바람직하게, 공연비(공기와 연료의 혼합비)가 이론 공연비(14.7:1)를 초과하지 않도록 공기량 조정 액츄에이터 및 연료 분사 인젝터를 제어하여 엔진 출력을 제한하게 된다. 즉 엔진 출력 상승 요청이 있더라도 실제 공연비를 이론 공연비 수준까지만 제한하여 엔진 출력이 일정 수준을 넘어서지 않도록 하는 것이다. In the output limiting step, the air amount adjusting actuator and the fuel injection injector are preferably controlled so as to limit the engine output so that the air-fuel ratio (mixing ratio of air and fuel) does not exceed the stoichiometric air-fuel ratio (14.7: 1). That is, even if there is a request for increasing the engine output, the actual air-fuel ratio is limited to the stoichiometric air-fuel ratio level so that the engine output does not exceed a certain level.
계속해서, 출력 제한에 걸려 상대적으로 부족해진 엔진 출력, 즉 엔진 출력 부족분만큼 상기 모터의 출력을 증대시켜 부족해진 엔진 출력을 보상하는 제어가 제어부에 의해 실시된다(출력 보상 단계, S400). 다시 말해, 출력 보상 단계(S400)는 모터의 출력을 증대시키는 제어를 통해 출력 제한에 걸려 상대적으로 부족해진 엔진 출력을 보상하는 단계이다.Subsequently, control is performed by the control unit (output compensation step, S400) to compensate for the engine output that has been insufficient due to the output restriction, that is, the engine output increased by the engine output shortage relative to the insufficient engine output. In other words, the output compensation step (S400) compensates the relatively insufficient engine output due to the output limitation through the control for increasing the output of the motor.
출력 보상 단계(S400)에서는 구체적으로, 가속 페달 조작에 따라 설정되는 엔진 목표 출력(요구 출력)과 촉매의 열화 방지를 위해 제한되는 엔진 출력 사이의 차이 값으로부터 엔진 출력 부족분을 계산하고, 엔진 출력 부족분만큼 부족해진 엔진 출력을 모터 출력 값으로 산출하며, 모터 출력 값에 상응하는 모터 제어 값을 결정하게 된다.Specifically, in the output compensation step (S400), the engine output shortage is calculated from the difference between the engine target output (demand output) set according to the operation of the accelerator pedal and the engine output limited for preventing deterioration of the catalyst, And the motor control value corresponding to the motor output value is determined.
그리고 결정된 제어 값에 기초하여 상기 모터의 출력을 제어함으로써 엔진 출력 부족분만큼 부족해진 엔진 출력이 상기 모터를 통해 보상될 수 있다. 구체적으로는, 엔진 출력 부족분에 상응하는 모터에 대한 허용 공급 전압의 세기를 제어부가 결정하고, 결정된 허용 공급 전압으로 모터의 출력을 조절함으로써 엔진 출력을 보상하도록 하는 것이다.By controlling the output of the motor on the basis of the determined control value, the engine output that is insufficient by the engine output shortage can be compensated through the motor. Specifically, the control unit determines the intensity of the allowable supply voltage for the motor corresponding to the engine output shortage, and adjusts the output of the motor to the determined allowable supply voltage to compensate the engine output.
이상의 본 발명의 실시 예에 의하면, 배기가스 정화장치의 촉매(Catalyst)가 열화온도에 가까워지면 엔진의 출력을 제한하여 배기가스 온도를 낮추고, 출력 제한에 따라 부족해진 출력을 모터가 보상함으로써, 촉매의 열화 방지를 위해 소모되는 연료를 줄일 수 있어 연비 개선의 효과가 기대되고, 고온 배기열에 의한 촉매의 열화 및 그에 따른 손상 또한 효과적으로 방지할 수 있다.According to the embodiments of the present invention described above, when the catalyst of the exhaust gas purifying apparatus becomes close to the deterioration temperature, the output of the engine is limited to lower the exhaust gas temperature, It is possible to reduce fuel consumed to prevent deterioration of the catalyst and to improve the fuel economy and to effectively prevent deterioration of the catalyst due to high-temperature exhaust heat and damage thereof.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.In the foregoing detailed description of the present invention, only specific embodiments thereof have been described. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific forms thereof, which are to be considered as being limited to the specific embodiments, but on the contrary, the intention is to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. .
10 : 엔진
20 : 모터
30 : 클러치
40 : 변속기
50 : 배기라인
60 : 배기가스 정화장치
65 : 촉매(Catalyst)
70 : 촉매 보호 장치
72 : 배기가스 온도 모니터링부
74 : 비교 판단부
76 : 제어부
76a : 모터 출력 산출부
76b : 모터 출력 제어부10: engine 20: motor
30: clutch 40: transmission
50: exhaust line 60: exhaust gas purifier
65: Catalyst 70: Catalytic protection device
72: Exhaust gas temperature monitoring section
74: comparison judgment unit 76:
76a: Motor
Claims (10)
엔진 배기라인을 따라 흐르는 배기가스의 온도를 추정 또는 검출하고, 추정 또는 검출된 온도 정보를 비교 판단부에 송신하는 배기가스 온도 모니터링부;
배기가스 온도 모니터링부로부터 추정 또는 검출된 온도 정보를 수신하고 상기 촉매(Catalyst)의 열화 기준 임계온도와 비교하는 비교 판단부; 및
배기가스의 온도가 상기 열화 기준 임계온도 이상인 경우 상기 비교 판단부가 출력하는 제어개시신호에 따라 상기 촉매(Catalyst)의 열화 방지를 위해 엔진 출력을 제한하고, 엔진 출력 부족분만큼 상기 모터의 출력을 증대시켜 부족해진 엔진 출력을 보상하는 제어를 실시하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 차량의 촉매 보호 장치.
An apparatus for preventing catalyst deterioration of an exhaust gas purifying apparatus in a mild hybrid vehicle in which the motor assists the engine output,
An exhaust gas temperature monitoring unit for estimating or detecting the temperature of the exhaust gas flowing along the engine exhaust line and transmitting the estimated or detected temperature information to the comparison determination unit;
A comparison determination unit for receiving the temperature information estimated or detected from the exhaust gas temperature monitoring unit and comparing the temperature information with the deterioration reference threshold temperature of the catalyst; And
When the temperature of the exhaust gas is equal to or higher than the deterioration reference threshold temperature, the engine output is limited in order to prevent deterioration of the catalyst according to the control start signal output by the comparison and determination unit, And a control unit that performs control to compensate for a lack of engine output.
상기 배기가스 온도 모니터링부는,
차량의 운전 조건과 배기가스 온도 사이의 관계 정보를 포함하는 맵(Map)을 활용하여 현재 차량의 운전 조건에 상응하는 배기가스 온도를 추정하고, 추정된 온도 정보를 현재 배기가스 온도 정보로 상기 비교 판단부에 출력하는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 차량의 촉매 보호 장치.
The method according to claim 1,
The exhaust gas temperature monitoring unit may include:
An exhaust gas temperature corresponding to the current operating condition of the vehicle is estimated by using a map including information on the relationship between the operating condition of the vehicle and the exhaust gas temperature and the estimated temperature information is compared with the current exhaust gas temperature information And outputs it to the determination unit.
상기 배기가스 온도 모니터링부는,
배기가스의 흐름방향을 기준으로 엔진 배기라인에 설치되는 상기 정화장치 상류 또는 하류 측에 설치되어 상기 배기라인을 따라 흐르는 배기가스의 온도를 직접 검출하는 온도검출센서를 포함하며, 온도검출센서를 통해 획득된 배기가스 온도 정보를 상기 비교 판단부에 출력하는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 차량의 촉매 보호 장치.
The method according to claim 1,
The exhaust gas temperature monitoring unit may include:
And a temperature detection sensor provided on an upstream side or downstream side of the purifying device installed in the engine exhaust line with reference to the flow direction of the exhaust gas and directly detecting the temperature of the exhaust gas flowing along the exhaust line, And outputs the obtained exhaust gas temperature information to the comparison determination unit.
상기 제어부는,
가속 페달 조작에 따라 설정되는 엔진 목표 출력(요구 출력)과 촉매의 열화 방지를 위해 제한되는 엔진 출력 사이의 차이 값으로부터 엔진 출력 부족분을 계산하고, 엔진 출력 부족분만큼 부족해진 엔진 출력을 모터 출력 값으로 산출하는 모터 출력 산출부;
상기 모터 출력 값에 상응하는 모터 제어 값을 결정하고, 결정된 제어 값으로 상기 모터의 출력을 제어하여 엔진 출력 부족분만큼 부족해진 엔진 출력을 상기 모터가 보상하도록 하는 모터 출력 제어부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 차량의 촉매 보호 장치.
The method according to claim 1,
Wherein,
The engine output shortage is calculated from the difference value between the engine target output (required output) set according to the operation of the accelerator pedal and the engine output limited to prevent deterioration of the catalyst, and the engine output, which is shortened by the engine output shortage, A motor output calculating section for calculating a motor output;
And a motor output control unit for determining a motor control value corresponding to the motor output value and for controlling an output of the motor based on the determined control value to make the motor compensate for an engine output that is insufficient by an insufficient engine output A catalytic protection device for a mild hybrid vehicle.
촉매의 열화 방지를 위해 공연비(공기와 연료의 혼합비)가 이론 공연비(14.7:1)를 초과하지 않도록 공기량 조정 액츄에이터 및 연료 분사 인젝터를 제어하여 엔진 출력을 제한하는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 차량의 촉매 보호 장치.
The method according to claim 1 or 4,
(Air / fuel mixture ratio) does not exceed the stoichiometric air-fuel ratio (14.7: 1) in order to prevent the deterioration of the catalyst, so that the engine output is limited by controlling the air amount adjusting actuator and the fuel injection injector Protection device.
엔진 배기라인을 따라 흐르는 배기가스의 온도를 추정 또는 검출하는 배기가스 온도 모니터링 단계(S100);
배기가스 온도 모니터링단계에서 추정 또는 검출된 온도 정보를 상기 촉매(Catalyst)의 열화 기준 임계온도와 비교하는 비교 판단 단계(S200); 및
비교 판단 결과, 배기가스의 온도가 상기 열화 기준 임계온도 이상이면, 상기 촉매(Catalyst)의 열화 방지를 위해 엔진 출력을 제한하는 출력 제한 단계(S300);
엔진 출력 부족분만큼 상기 모터의 출력을 증대시켜 부족해진 엔진 출력을 보상하는 출력 보상 단계(S400);를 포함하는 마일드 하이브리드 차량의 촉매 보호 방법.
A method for preventing catalyst deterioration of an exhaust gas purifying apparatus in a mild hybrid vehicle in which the motor assists the engine output,
An exhaust gas temperature monitoring step (S100) for estimating or detecting the temperature of the exhaust gas flowing along the engine exhaust line;
A comparison determination step (S200) of comparing the temperature information estimated or detected in the exhaust gas temperature monitoring step with the deterioration reference critical temperature of the catalyst (Catalyst); And
An output limiting step (S300) of limiting the engine output to prevent deterioration of the catalyst when the exhaust gas temperature is equal to or higher than the degradation reference threshold temperature as a result of the comparison;
And an output compensating step (S400) of compensating for an insufficient engine output by increasing an output of the motor by an insufficient engine output.
상기 S100 단계에서는,
차량의 운전 조건 파악에 필요한 정보를 차량 각부 센서들로부터 획득하고, 운전 조건과 배기가스 온도 사이의 관계 정보를 포함하는 맵(Map)을 활용하여 파악된 현재 차량의 운전 조건에 상응하는 배기가스 온도를 추정하는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 차량의 촉매 보호 방법.
The method according to claim 6,
In step S100,
Information necessary for grasping the driving condition of the vehicle is obtained from the sensors of each part of the vehicle and an exhaust gas temperature corresponding to the operating condition of the present vehicle detected using a map including information on the relationship between the operating condition and the exhaust gas temperature And estimating the catalytic amount of the catalyst.
상기 S100 단계에서는,
온도검출센서를 이용하여 상기 배기라인을 따라 흐르는 배기가스의 온도를 직접 검출하는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 차량의 촉매 보호 방법.
The method according to claim 6,
In step S100,
Wherein the temperature of the exhaust gas flowing along the exhaust line is directly detected using a temperature detection sensor.
상기 S300 단계에서는,
공연비(공기와 연료의 혼합비)가 이론 공연비(14.7:1)를 초과하지 않도록 공기량 조정 액츄에이터 및 연료 분사 인젝터를 제어하여 엔진 출력을 제한하는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 차량의 촉매 보호 방법.
The method according to claim 6,
In step S300,
Wherein the engine output is controlled by controlling the air quantity adjusting actuator and the fuel injection injector so that the air-fuel ratio (mixing ratio of air and fuel) does not exceed the stoichiometric air-fuel ratio (14.7: 1).
상기 S400 단계에서는,
가속 페달 조작에 따라 설정되는 엔진 목표 출력(요구 출력)과 촉매의 열화 방지를 위해 제한되는 엔진 출력 사이의 차이 값으로부터 엔진 출력 부족분을 계산하고, 엔진 출력 부족분만큼 부족해진 엔진 출력을 모터 출력 값으로 산출하며,
상기 모터 출력 값에 상응하는 모터 제어 값을 결정하고, 결정된 제어 값으로 상기 모터의 출력을 제어하여 엔진 출력 부족분만큼 부족해진 엔진 출력을 상기 모터가 보상하도록 하는 것을 특징으로 하는 마일드 하이브리드 차량의 촉매 보호 방법.The method according to claim 6,
In step S400,
The engine output shortage is calculated from the difference value between the engine target output (required output) set according to the operation of the accelerator pedal and the engine output limited to prevent deterioration of the catalyst, and the engine output, which is shortened by the engine output shortage, However,
The motor control value corresponding to the motor output value is determined and the output of the motor is controlled based on the determined control value to make the motor compensate for the engine output that is insufficient for the insufficient engine output. Way.
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