KR20180076650A - 배기가스 재순환장치의 이상시 차량의 제어방법 - Google Patents

배기가스 재순환장치의 이상시 차량의 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배기가스 재순환장치의 이상시 차량의 제어방법에 관한 것으로, 차량의 주행시 배기가스를 재순환시키는 배기가스 재순환장치와, 상기 배기가스 재순환장치에 전원을 공급하는 전원공급부, 배기가스 재순환장치의 이상 유무를 감지하는 센서부, 상기 센서부로부터 측정된 신호를 전달받는 제어부 및 상기 제어부의 신호를 전달받아 불연소 가스량을 제어하는 가스제어부를 포함하는 배기가스 재순환장치의 이상시 차량의 제어방법에 있어서, 차량의 엔진의 구동시 실린더에 공기를 과급하여 출력을 높이기 위해 터보차저를 작동시키는 단계(S100), 상기 터보차저의 작동시 배기가스 재순환장치의 작동여부를 감지하는 단계(S200), 상기 배기가스 재순환장치의 작동시 상기 배기가스 재순환장치의 이상 유무를 판단하는 단계(S300) 및 상기 배기가스 재순환장치의 이상 발견시 실린더의 불연소 가스량을 제어하는 단계(S400)를 포함하는 배기가스 재순환장치의 이상시 차량의 제어방법을 제공할 수 있다.

Description

배기가스 재순환장치의 이상시 차량의 제어방법{method for controlling of vehicle of Exhaust Gas Recirculation at malfunction}
본 발명은 배기가스 재순환장치의 이상시 차량의 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 배기가스를 재순환하는 장치가 고장 또는 이상 발생시 차량을 제어하는 배기가스 재순환장치의 이상시 차량의 제어방법에 관한 것이다.
차량은 여러가지의 오염물질이 발생되고 이러한 오염물질을 방지하기 위해 차량에는 여러가지의 오염방지장치가 구비된다. 그 중에서 질소산화물(NOx)은 대표적인 배기가스 규제물질이고 질소산화물(NOx) 저감을 위해 차량에는 배기가스 재순환장치 (EGR; Exhaust Gas Recirculation)가 장착된다. 배기가스 재순환장치는 연소 후 배출되는 배기가스의 일부를 흡입 혼합기에 포함시켜 연소실로 유입시킴으로써, 혼합기의 자체 공연비는 변화시키지 않으면서 혼합기의 밀도를 저하시켜 연소 온도를 저하시키는 특성을 갖게 된다.
이러한 배기가스 재순환장치는 터보차저의 작동시 상기 배기가스 재순환장치가 작동 중 급격히 닫힐 경우 터보차저에 의한 과급압 높아지게되고 연소실에 과도한 산소가 공급되므로 연소실 내에 오버부스트(Over Boost)가 발생되어 엔진에 손상을 줄 수 있다.
이와 반대로, 배기가스 재순환장치는 터보차저의 작동시 급격히 열릴 경우 연소실 내에 비정상적인 연소로 인해 주입된 연료가 정상적으로 연소되지 못하고 빠져나가게 되어 실화(Misfire)가 발생하게 되어 출력이 떨어지고 엔진에 손상을 줄 수 있다.
따라서, 터보차저 시스템의 작동 중 배기가스 재순환장치의 이상 발생시 엔진의 손상 및 출력저하를 방지하고 정상적인 차량의 운행을 수행하도록 대응가능한 배기가스 재순환장치의 이상시 차량의 제어방법에 대한 필요성이 매우 높은 실정이다.
상기와 같은 문제점을 극복하기 위해, 본 발명을 하기에서 자세히 설명하도록 한다.
한국등록특허 KR 1316863(2013.10.02)
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 배기가스 재순환장치의 이상시 발생되는 문제점들을 개선하기 위해 창출된 것으로, 배기가스 재순환장치의 이상을 감지하여 엔진의 실린더의 불연소가스를 제어하여 엔진의 손상 및 출력저하를 방지할 수 있는 배기가스 재순환장치의 이상시 차량의 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 배기가스 재순환장치의 이상시 차량의 제어방법은, 차량의 주행시 배기가스를 재순환시키는 배기가스 재순환장치와, 상기 배기가스 재순환장치에 전원을 공급하는 전원공급부, 배기가스 재순환장치의 이상 유무를 감지하는 센서부, 상기 센서부로부터 측정된 신호를 전달받는 제어부 및 상기 제어부의 신호를 전달받아 불연소 가스량을 제어하는 가스제어부를 포함하는 배기가스 재순환장치의 이상시 차량의 제어방법에 있어서, 차량의 엔진의 구동시 실린더에 공기를 과급하여 출력을 높이기 위해 터보차저를 작동시키는 단계(S100), 상기 터보차저의 작동시 배기가스 재순환장치의 작동여부를 감지하는 단계(S200), 상기 배기가스 재순환장치의 작동시 상기 배기가스 재순환장치의 이상 유무를 판단하는 단계(S300) 및 상기 배기가스 재순환장치의 이상 발견시 실린더의 불연소 가스량을 제어하는 단계(S400)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 배기가스 재순환장치의 이상시 차량의 제어방법에 있어서, 상기 S300단계에서는 상기 배기가스 재순환장치가 이상으로 판단되지 않으면 S100단계로 돌아가도록 S350단계를 수행하는 것을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 배기가스 재순환장치의 이상시 차량의 제어방법에 있어서, 상기 S300단계에서는 상기 배기가스 재순환장치의 개폐상태 및 개폐응답성을 통해 배기가스 재순환장치의 이상 유무를 판단하는 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 배기가스 재순환장치의 이상시 차량의 제어방법에 있어서, 상기 S300단계에서는 설정시간만큼 상기 배기가스 재순환장치가 열림 또는 닫힘 상태로 유지되거나, 열림 또는 닫힘 동작이 설정시간동안 이루어지지 않을 때 상기 배기가스 재순환장치가 이상인 것으로 판단하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 배기가스 재순환장치의 이상시 차량의 제어방법에 있어서, 상기 설정시간은 400~600ms인 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 배기가스 재순환장치의 이상시 차량의 제어방법에 있어서, 상기 S400단계에서는 가스제어부에 구비된 연속가변밸브타이밍(CVVT : Continuously Variable Valve Timing) 시스템을 통해서 밸브 오버랩을 감소 또는 증가시켜 불연소 가스량을 제어하는 것도 가능함은 물론이다.
본 발명의 실시예에 따른 배기가스 재순환장치의 이상시 차량의 제어방법에 있어서, 상기 S400단계에서는 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 유동을 조절하도록 전자식 웨이스트게이트밸브(EWGA : waste gate valve)를 제어하는 것을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 배기가스 재순환장치의 이상시 차량의 제어방법에 있어서, 상기 S400단계에서는 배기가스 재순환장치의 밸브를 닫도록 공급되는 전력을 차단하는 전원공급부를 제어하는 것일 수 있다.
이에 대한 보다 자세한 내용은 이후 도면 등을 통해 설명한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 배기가스 재순환장치의 이상시 차량의 제어방법에 의하면, 배기가스 재순환장치의 이상을 감지하여 엔진의 실린더의 불연소가스를 제어하여 엔진의 손상 및 출력저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 배기가스 재순환장치의 이상시 차량의 제어 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 배기가스 재순환장치의 이상시 차량의 제어방법의 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 배기가스 재순환장치(70)의 이상시 차량의 제어시스템은 차량의 주행시 배기가스를 재순환시키는 배기가스 재순환장치(70)와, 상기 배기가스 재순환장치(70)에 전원을 공급하는 전원공급부(60), 배기가스 재순환장치(70)의 이상 유무를 감지하는 센서부(50), 상기 센서부(50)로부터 측정된 신호를 전달받는 제어부(10) 및 상기 제어부(10)의 신호를 전달받아 불연소 가스량을 제어하는 가스제어부(40)를 포함한다.
차량에는 동력을 발생시키는 엔진이 장착된 엔진부(20)가 구비되고 상기 엔진부(20)의 출력을 향상시키기 위해 공기를 과급하여 엔진부(20)에 전달하도록 터보차저가 장착된 터보부(30)가 구비된다. 상기 엔진부(20)에는 질소산화물의 생성을 억제시키기 위해 배기가스를 재순환시키는 배기가스 재순환장치(70)가 장착된다.
이러한 배기가스 재순환장치(70)는 차량의 배기 매니폴드에서 추출한 배기가스를 흡기 매니폴드와 배기 매니폴드의 압력 차이를 이용하여 흡기 매니 폴드로 보내는 방식으로 배기가스를 재순환시키는 역할을 하게된다.
한편, 터보차저의 작동시 상기 배기가스 재순환장치(70)가 작동되다가 급격히 닫힐 경우 터보차저에 의해 과급압이 높아지게 되고 연소실에 과도한 산소가 공급되므로 연소실 내에 오버부스트(Over Boost)가 발생되어 엔진에 손상을 줄 수 있다. 이와 반대로, 배기가스 재순환장치(70)는 터보차저의 작동시 급격히 열릴 경우 연소실 내에 비정상적인 연소로 인해 주입된 연료가 정상적으로 연소되지 못하고 빠져나가게 되어 실화(Misfire)가 발생하게 되어 출력이 떨어지고 엔진에 손상을 줄 수 있다. 따라서, 이러한 문제를 방지하기 위해, 상기 배기가스 재순환장치(70)의 작동 중 기계적 결함이나 작동신호 처리에 문제를 감지하도록 상기 배기가스 재순환장치(70)에는 센서부(50)가 구비된다.
상기 센서부(50)는 상기 배기가스 재순환장치(70)의 작동에 이상이 발견되면 이를 감지하여 제어부(10)로 전달하고 상기 제어부(10)에서는 상기 배기가스 재순환장치(70)의 이상유무를 감지하여 가스제어부(40)를 통해 상기 차량의 엔진부(20)에 공급되는 불연소 가스량을 제어할 수 있다.
상기 가스제어부(40)는 배기가스 재순환장치(70)와 연속가변밸브타이밍 시스템(80) 및 전자식웨이스트 게이트밸브(90)로 구성되고, 상기 배기가스 재순환장치(70)의 이상시 불연소 가스량을 제어할 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 배기가스 재순환장치(70)의 이상으로 급격한 개폐 또는 설정시간 동안 열림 또는 닫힘 상태로 유지되거나 열림 또는 닫힘 동작이 설정시간동안 이루어지지 않을 경우, 상기 연속가변밸브타이밍 시스템(80)은 흡기밸브와 배기밸브의 오버랩을 제어하여 엔진부(20)로 가는 공기량을 제어함으로써 과도한 산소가 공급되거나 산소의 결핍이 발생되는 것을 방지하고 불완전한 연소로 인한 엔진의 충격을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 터보부(30)의 과급압을 조절하도록 구비된 상기 전자식웨이스트 게이트밸브(90)는 배기 매니폴드에서 과급압이 일정한 압력에 도달되면 터빈을 작동시켜 과급되는 공기를 배출시켜 오버부스트를 방지할 수 있다.
그리고, 상황에 따라 상기 배기가스 재순환장치(70)에 전원을 공급하는 전원공급부(60)에 전력을 차단하여 상기 배기가스 재순환장치(70)의 밸브를 닫도록 하는 것도 가능하다. 상기 연속가변밸브타이밍 시스템(80) 및 전자식웨이스트 게이트밸브(90)의 상세한 구성은 당업자에게 널리 알려진 일반적인 사항으로 세부적인 구성은 생략하기로 한다.
본 발명에 따른 배기가스 재순환장치(70)의 이상시 차량의 제어방법은, 차량의 주행시 출력을 높이기 위해 실린더에 공기를 과급하는 터보차저를 작동(S100)시키고, 엔진의 온도가 올라가면 질소산화물을 저감하기 위해 배기가스 재순환장치(70)가 작동(S200)된다. 이때, 터보차저가 배기가스 재순환장치(70) 보다 먼저 작동될 수도 있으나, 필요에 따라 배기가스 재순환장치(70)가 먼저 작동되고 터보차저가 작동되는 것도 무관하다.
상기 배기가스 재순환장치(70)의 작동시 배기가스를 공급하는 밸브에는 상기 배기가스 재순환장치(70)의 이상여부를 감지하는 센서부(50)가 구비되고, 상기 센서부(50)는 배기가스 재순환장치(70)의 급격한 개폐 또는 설정시간만큼 열림 또는 닫힘 상태로 유지되거나, 열림 또는 닫힘 동작이 설정시간동안 이루어지지 않을 때 이를 감지하여 제어부(10)에 전달한다. 이때, 상기 제어부(10)는 배기가스 재순환장치(70)의 이상유무를 판단(S300)한다.
한편, 상기 설정시간 제조사나 차량의 상태에 따라 변화가능하며, 바람직하게는 400ms ~ 600ms이고, 더욱 바람직하게는 500ms인 것이다.
상기 설정된 400ms보다 설정시간이 줄어들게 되면 정상적으로 작동되나 각 장치간의 허용오차의 차이로 조금 늦게 또는 조금 일찍 작동되는 것 또한 불량으로 판단할 수 있어 잦은 배기가스 재순환장치(70)의 이상으로 판단할 수 있으므로 문제가 발생될 수 있고 차량의 원할한 성능을 구현하는데 제한이 있을 수 있다. 이와는 반대로, 상기 설정된 600ms보다 설정시간이 늘어나게 되면 배기가스 재순환장치(70)의 이상유무의 판단이 늦어서 적절한 대응을 하지 못하므로 오버부스트 또는 실화로 인한 엔진 및 각 장치에 손상을 줄 수 있다.
상기 제어부(10)에서 배기가스 재순환장치(70)의 이상으로 판단되면 상기 제어부(10)는 가스제어부(40)를 통해 엔진부(20)로 공급되는 불연소가스량을 제어(S400)하도록 신호를 보내고, 상기 가스제어부(40)는 불연소가스량을 제어하기 위해, 배기가스 재순환장치(70)와 연속가변밸브타이밍 시스템(80) 및 전자식웨이스트 게이트밸브(90)를 컨트롤 한다.
보다 상세하게는, 배기가스 재순환장치(70)의 급격한 개폐로 인한 산소의 과도한 공급 또는 산소가 희박하여 불완전한 연소로 인한 엔진의 충격 및 출력의 저하를 방지하기 위해 연속가변밸브타이밍 시스템(80)은 흡기밸브 및 배기밸브의 오버랩을 제어하여 불연소가스량을 제어(S400)할 수 있다.
또한, 상기 터보부(30)의 과급압을 조절하도록 구비된 상기 전자식웨이스트 게이트밸브(90)는 배기 매니폴드에서 과급압이 일정한 압력에 도달되면 터빈을 작동시켜 과급되는 공기를 배출시킴으로써 오버부스트를 방지할 수 있다.
그리고, 배기가스 재순환장치(70)가 열린 상태로 지속될 때, 상기 배기가스 재순환장치(70)가 닫힘 상태로 변환되도록 상기 배기가스 재순환장치(70)의 전원을 차단할 수 있다.
상기 배기가스 재순환장치(70)와 연속가변밸브타이밍 시스템(80) 및 전자식웨이스트 게이트밸브(90)는 상기 가스제어부(40)에 의해서 상황에 따라 개별적으로 작동될 수 있으나, 필요시 동시에 작동하는 것도 가능하다.
또한, 상기 제어부(10)에서 배기가스 재순환장치(70)의 이상이 발견되지 않으면, 가스제어부(40) 이전과 동일한 상태를 유지하도록 하며, 터보차처를 작동하는 단계(S350)로 다시 돌아가며 배기가스 재순환장치(70)의 작동 및 배기가스 재순환장치(70)의 이상이 발견될 때까지 지속적으로 반복하게 된다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
10 : 제어부
20 : 엔진부
30 : 터보부
40 : 가스제어부
50 : 센서부
60 : 전원공급부
70 : 배기가스 재순환장치
80 : 연속가변밸브타이밍 시스템
90 : 전자식웨이스트 게이트밸브

Claims (8)

  1. 차량의 주행시 배기가스를 재순환시키는 배기가스 재순환장치와, 상기 배기가스 재순환장치에 전원을 공급하는 전원공급부, 배기가스 재순환장치의 이상 유무를 감지하는 센서부, 상기 센서부로부터 측정된 신호를 전달받는 제어부 및 상기 제어부의 신호를 전달받아 불연소 가스량을 제어하는 가스제어부를 포함하는 배기가스 재순환장치의 이상시 차량의 제어방법에 있어서,
    차량의 엔진의 구동시 실린더에 공기를 과급하여 출력을 높이기 위해 터보차저를 작동시키는 단계(S100);
    상기 터보차저의 작동시 배기가스 재순환장치의 작동여부를 감지하는 단계(S200);
    상기 배기가스 재순환장치의 작동시 상기 배기가스 재순환장치의 이상 유무를 판단하는 단계(S300); 및
    상기 배기가스 재순환장치의 이상 발견시 실린더의 불연소 가스량을 제어하는 단계(S400);
    를 포함하는 배기가스 재순환장치의 이상시 차량의 제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 S300단계에서는 상기 배기가스 재순환장치가 이상으로 판단되지 않으면 S100단계로 돌아가도록 S350단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 배기가스 재순환장치의 이상시 차량의 제어방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 S300단계에서는 상기 배기가스 재순환장치의 개폐상태 및 개폐응답성을 통해 배기가스 재순환장치의 이상 유무를 판단하는 것을 특징으로 하는 배기가스 재순환장치의 이상시 차량의 제어방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 S300단계에서는 설정시간만큼 상기 배기가스 재순환장치가 열림 또는 닫힘 상태로 유지되거나, 열림 또는 닫힘 동작이 설정시간동안 이루어지지 않을 때 상기 배기가스 재순환장치가 이상인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배기가스 재순환장치의 이상시 차량의 제어방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 설정시간은 400~600ms인 것을 특징으로 하는 배기가스 재순환장치의 이상시 차량의 제어방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 S400단계에서는 가스제어부에 구비된 연속가변밸브타이밍 시스템을 통해서 밸브 오버랩을 감소 또는 증가시켜 불연소 가스량을 제어하는 것을 특징으로 하는 배기가스 재순환장치의 이상시 차량의 제어방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 S400단계에서는 엔진으로부터 배출되는 배기가스의 유동을 조절하도록 전자식웨이스트 게이트밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 배기가스 재순환장치의 이상시 차량의 제어방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 S400단계에서는 배기가스 재순환장치의 밸브를 닫도록 공급되는 전력을 차단하는 전원공급부를 제어하는 것을 특징으로 하는 배기가스 재순환장치의 이상시 차량의 제어방법.
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