KR20190042952A - System and method for estimating compressor inlet flow rate and egr gas flow rate - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for calculating a compressor flow rate and an EGR flow rate using a supercharger rotation speed, comprising: a step (a) that a compressor flow rate calculation unit calculates a ″compressor flow rate″ based on a pressure ratio and a rotation speed of the compressor; a step (b) that an EGR flow rate calculation unit calculates an ″EGR flow rate″ based on the calculation result of the ″compressor flow rate″ and an engine introduction gas flow rate by using an intake manifold pressure; and a step (c) that a compressor-passing flow rate calculation unit calculates a ″compressor-passing flow rate″ based on the ″compressor flow rate″ and the ″EGR flow rate″. Therefore, the present invention provides the effect of being able to additionally correct the ″compressor-passing flow rate″ by reducing errors and using an introduction gas amount calculation result within a cylinder which is commonly calculated by an engine.

Description

과급기 회전속도를 이용한 압축기 유량율과 EGR 유량율 산정 시스템 및 그 방법{SYSTEM AND METHOD FOR ESTIMATING COMPRESSOR INLET FLOW RATE AND EGR GAS FLOW RATE}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a system and method for estimating a compressor flow rate and an EGR flow rate using a turbocharger rotation speed,

본 발명은 과급기 회전속도를 이용한 압축기 유량율과 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 유량율 산정 시스템 및 그 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 양방향 유량율 탐색, 실린더내의 유입 가스량에 따른 보정을 통해 압축기 통과 유량율 및 엔진의 EGR 유량율을 산정하는 기술에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a compressor flow rate and an EGR (Exhaust Gas Recirculation) flow rate calculating system and method using the turbocharger rotational speed, and more particularly to a bidirectional flow rate search, Rate and the EGR flow rate of the engine.

최근 대기 환경 및 자동차 연비 개선 문제에 있어서, 엔진 가스순환계의 개선은 중요한 기술적 해결방안이 되고 있다.Recently, improvement of the engine gas circulation system has become an important technical solution in the problem of improvement of the atmospheric environment and automobile fuel efficiency.

구체적으로 과급기의 채용과 LP(low pressure) loop EGR의 적용이 증대되고 있으며, 특히 디젤 엔진은 기존 HP(high pressure) loop EGR(이하, "HP EGR") 뿐 아닌, LP(low pressure) loop EGR(이하, "LP EGR")이 부가된 dual loop EGR(이하, "dual EGR")의 채용이 증가되고 있다.Specifically, the adoption of a supercharger and the application of LP (low pressure) loop EGR are increasing. Particularly, the diesel engine has not only a high pressure loop EGR (hereinafter referred to as "HP EGR" (Hereinafter referred to as " dual EGR ") to which a low-pressure EGR (hereinafter referred to as " LP EGR ") is added.

그러나, 가스순환계를 구성하는 과급과 EGR 시스템의 제어는 출력 및 배기성능에 직접적인 영향을 미치는 중요한 기술과제이나, 시스템 추가에 따른 복잡화, EGR유량율과 흡기유량율 간의 상호 간섭 그리고 터보지연(turbolag) 현상은 정확한 제어에 어려움을 증대시킨다. However, the control of the supercharger and the EGR system constituting the gas circulation system is an important technical problem that directly affects the output and exhaust performance, but also the complication due to the addition of the system, the mutual interference between the EGR flow rate and the intake flow rate, The phenomenon increases the difficulty in correct control.

이에 따라, 최근 제어성능 향상을 위해 저비용 과급기 회전속도센서 개발 및 활용 방안에 관한 선행적 연구가 증가되고 있다.As a result, recent researches on the development and application of a low - cost supercharger rotational speed sensor have been increasing to improve control performance.

이러한 과급기 회전속도신호의 직접적인 제어 반영은 출력 성능 개선 및 내구 신뢰성 확보(과급기 회전속도의 overspeed 방지 및 엔진 최대 출력 제한 등)에 활용되어 왔으며, 최근 HP EGR 디젤 엔진의 과도 성능 개선을 위한 연구가 시도된 바 있다. This direct feedback control of the turbocharger speed signal has been used for improvement of output performance and durability reliability (prevention of overspeed of turbocharger speed and limitation of maximum output of engine). Recently, research for improving transient performance of HP EGR diesel engine has been attempted .

또한, 과급기 회전속도를 이용한 가상 흡기유량율 센서로의 활용이 가능하여, 향후 전동압축기 및 회전속도 센서 장착 과급기 등 과급기 회전속도를 감지할 수 있는 엔진의 제어 반영을 위한 기술적 고찰이 요구되고 있으며, 과급기 회전속도를 이용한 가상유량율센서의 활용은 원리적으로 Dual EGR 시스템의 LP 및 HP EGR유량율 산정 기능의 확장이 가능하다.In addition, it is possible to utilize the sensor as a virtual intake flow rate sensor using the turbocharger speed, and technical consideration for reflecting the control of the engine capable of detecting the turbocharger rotational speed, such as an electric compressor and a turbocharger equipped with a rotational speed sensor, The use of the virtual flow rate sensor using the turbocharger speed can in principle expand the function of calculating the LP and HP EGR flow rate of the dual EGR system.

그러나, 실제 과급기 회전속도 신호를 이용한 압축기 유량율 산정에는 압축기 성능 특성에 기인한 다양한 오차 요인이 존재하고 있으며, 이의 보완 방법이 고려된 계산 과정의 구성과 검토가 전무한 실정이다.However, in calculating the flow rate of the compressor using the actual supercharger rotation speed signal, various error factors due to the performance characteristics of the compressor exist, and there is no constitution and examination of the calculation process considering the complementary method.

이러한 가상공기유량센서로서 활용이 가능한 압축기 통과유량율의 산정과 관련한 선행기술로는 미국공개특허 제2015-0219052호(2015.01.28.공개), "METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING A CHARGE AIR MASS FLOW RATE" 외에 다수의 기술들 개시된 바 있다.Prior art relating to the calculation of the compressor flow rate that can be utilized as such a virtual air flow sensor is disclosed in U.S. Published Patent Application No. 2015-0219052 (published on January 28, 2018), "METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING A CHARGE AIR MASS FLOW RATE" A number of techniques have been disclosed.

전술한 선행특허의 계산방식은 압축압력비를 고정 입력으로 하며, 압축기 통과 유량율을 변화시켰을 때의 계산 회전속도와 측정 회전속도가 일정 오차 범위 내에 있을 때의 유량율을 탐색하는 구조를 가지고 있다. The above-mentioned calculation method of the prior patent has a structure in which the flow rate when the calculated rotational speed and the measured rotational speed are within a certain error range when the compressor passing flow rate is changed and the compression pressure ratio is fixed input is searched.

그러나, 압축기 유량율의 변화 시, 회전속도와 압력비의 변화가 크지 않는 구간이 상당 부분 존재하며, 이에 따라 회전속도와 압력비를 입력으로 유량율을 계산하는 경우 계산 결과에 많은 오차가 발생하는 문제점이 있다.However, when the compressor flow rate changes, there are a large number of sections where the change of the rotation speed and the pressure ratio is not large. Accordingly, when calculating the flow rate by inputting the rotation speed and the pressure ratio, have.

미국공개특허 제2015-0219052호U.S. Published Patent Application No. 2015-0219052

본 발명의 목적은, 통과유량율, 회전속도 또는 압력비 중에 2가지 인자를 통해 압축기 유량율을 산정함으로써, 과급기 회전속도 신호를 활용한 압축기 통과 유량율을 산정하고, 그에 따른 계산 오차를 최소화하는데 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to estimate the compressor flow rate using the turbocharger speed signal by calculating the compressor flow rate through two factors in the passing flow rate, the rotating speed or the pressure ratio, There is a purpose.

그리고, 본 발명의 목적은, 압축기 통과 유량율 계산결과와, 흡기매니폴드압력을 이용한 엔진 도입 가스 유량율을 산정함으로써, dual EGR 엔진 제어시에 모델 기반 추정값으로 반영되는 LP EGR 유량율을 과급기 회전속도를 활용하여 계산하는데 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a method and system for estimating a flow rate of LP EGR reflected in a model-based estimation value at the time of controlling a dual EGR engine by calculating a compressor passing flow rate calculation result and an engine inlet gas flow rate using an intake manifold pressure, The purpose is to calculate using speed.

구체적으로, 본 발명의 목적은, 압축기 회전속도를 고정입력으로 하며, 압축기 통과유량율을 변화시켰을 때, 계산 압력비와 측정 압력비가 일정 오차 범위에 있는 방법을 사용하되, 계산 오차를 줄이기 위하여, 한 방향(증가 또는 감소 등)으로 유량율을 변화시키지 않고, 양방향(대유량으로 부터 감소 및 소유량에서 증가)에서 일정 범위의 오차를 가지는 유량율을 각기 탐색 계산하여, 평균을 취함으로써, 오차를 줄이고, 엔진에서 일반적으로 계산되는 실린더 내 도입가스량 산정 결과를 이용하여, 압축기 통과유량율을 추가 보정하는데 그 목적이 있다.More specifically, it is an object of the present invention to use a method in which the calculated pressure ratio and the measured pressure ratio are within a predetermined error range when the compressor rotational speed is a fixed input and the compressor passing flow rate is changed, The flow rates having a certain range of error in both directions (decrease from the large flow rate and increase in the propylene flow rate) are searched and calculated and the average is taken without reducing the flow rate in the direction (increase or decrease, etc.) , It is an object of the present invention to further correct the compressor passing flow rate using the in-cylinder introduced gas amount calculation result which is generally calculated in the engine.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 과급기 회전속도를 이용한 압축기 유량율과 EGR 유량율 산정 방법은, 압축기 유량율 산정부가 압축기의 압력비와 회전속도를 토대로 '압축기유량율'을 산출하는 (a) 단계; EGR 유량율 산정부가 '압축기유량율' 계산결과와 흡기매니폴드 압력을 이용한 엔진 도입 가스 유량율을 토대로 'EGR 유량율'을 산출하는 (b) 단계; 및 압축기 통과 유량율 산정부가 '압축기유량율' 및 'EGR 유량율'을 토대로 '압축기 통과유량율'을 산출하는 (c) 단계;를 포함한다.To achieve these and other advantages and in accordance with the purpose of the present invention, as embodied and broadly described herein, there is provided a method for calculating a compressor flow rate and an EGR flow rate using a turbocharging speed of a supercharger, comprising the steps of: (a) calculating a compressor flow rate based on a pressure ratio and a rotation speed of a compressor; step; (B) calculating an 'EGR flow rate' based on the calculation result of the 'compressor flow rate' and the engine inlet gas flow rate using the intake manifold pressure; And (c) calculating a 'compressor passing flow rate' based on the 'compressor flow rate' and the 'EGR flow rate'.

또한, (a) 단계는, 압축기 유량율 산정부가 압축기 회전속도를 고정 값으로 입력받는 (a-1) 단계; 압축기 유량율 산정부가 압축압력비 및 회전속도를 도출하는 (a-2) 단계; 및 압축기 유량율 산정부가 공기량 및 LP EGR 가스량의 합을 계산하여 '압축기유량율'을 도출하는 (a-3) 단계;를 포함한다.The step (a) may further include: (a-1) a step of calculating a compressor flow rate, the compressor rotating speed being input as a fixed value; (A-2) deriving a compression ratio and a rotation speed of the compressor flow rate calculation unit; And a step (a-3) of deriving a 'compressor flow rate' by calculating a sum of the compressor air flow rate calculating air amount and the LP EGR gas amount.

또한, (b) 단계는, EGR 유량율 산정부가 압축기 유량율 산정부로부터 압축압력비, 회전속도 및 '압축기유량율'을 입력받는 (b-1) 단계; EGR 유량율 산정부가 [수학식 6]을 통해 'HP EGR 유량율'을 도출하는 (b-2) 단계; 및 EGR 유량율 산정부가 상기 [수학식 7]을 통해 LP EGR 유량율'을 도출하는 (b-3) 단계;를 포함한다.The step (b) includes the steps of: (b-1) receiving the compression pressure ratio, the rotational speed and the 'compressor flow rate' from the EGR rate calculation section; (B-2) deriving the " HP EGR flow rate " through the EGR rate calculation section (6); And (b-3) deriving the LP EGR flow rate through the EGR flow rate calculation unit using the above equation (7).

그리고, (b) 단계 이후, 오차 보정부가 '압축기유량율'을 저유량율로 부터 유량율을 증가시켜 계산한 결과 값과 고유량율 부터 유량율을 저감시켜 계산한 결과 값의 평균을 도출해 '압축기유량율' 값을 갱신하는 (d) 단계; 및 오차 보정부가 'EGR 유량율'을 저유량율로 부터 유량율을 증가시켜 계산한 결과 값과 고유량율 부터 유량율을 저감시켜 계산한 결과 값의 평균을 도출해 'EGR 유량율' 값을 갱신하는 (e) 단계;를 포함한다.Then, after step (b), the error correction section calculates the average value of the compressor flow rate by calculating the flow rate from the low flow rate and the result obtained by reducing the flow rate from the resultant value and the high flow rate, (D) updating a value of the compressor flow rate '; And the error correction section updates the 'EGR flow rate' value by deriving the average value of the calculated result by decreasing the flow rate from the result obtained by increasing the flow rate from the low flow rate and the result obtained by increasing the flow rate from the high flow rate (E).

상기와 같은 본 발명에 따르면, 통과유량율, 회전속도 또는 압력비 중에 2가지 인자를 통해 압축기 유량율을 산정함으로써, 과급기 회전속도 신호를 활용한 압축기 통과 유량율을 산정하고, 그에 따른 계산 오차를 최소화하는 효과가 있다.According to the present invention as described above, the compressor flow rate using the turbocharger rotational speed signal is calculated by calculating the compressor flow rate through two factors in the passing flow rate, the rotating speed, or the pressure ratio, .

또한, 본 발명에 따르면, 압축기 통과 유량율 계산결과와, 흡기매니폴드압력을 이용한 엔진 도입 가스 유량율을 산정함으로써, dual EGR 엔진 제어시에 모델 기반 추정값으로 반영되는 LP EGR 유량율을 과급기 회전속도를 활용하여 계산이 가능한 효과가 있다.Further, according to the present invention, by calculating the compressor passing flow rate calculation result and the engine inlet gas flow rate using the intake manifold pressure, the LP EGR flow rate reflected in the model-based estimation value at the time of dual EGR engine control is set to the supercharger rotation speed There is an effect that can be calculated by utilizing.

그리고, 본 발명에 따르면, 압축기 회전속도를 고정입력으로 하며, 압축기 통과유량율을 변화시켰을 때, 계산 압력비와 측정 압력비가 일정 오차 범위에 있는 방법을 사용하되, 계산 오차를 줄이기 위하여, 한 방향(증가 또는 감소등)으로 유량율을 변화시키지 않고, 양방향(대유량으로 부터 감소 및 소유량에서 증가)에서 일정 범위의 오차를 가지는 유량율을 각기 탐색 계산하여, 평균을 취함으로써, 오차를 줄이고, 엔진에서 일반적으로 계산되는 실린더 내 도입가스량 산정 결과를 이용하여, 압축기 통과유량율을 추가 보정이 가능한 효과가 있다.According to the present invention, when the compressor rotational speed is a fixed input and the compressor passing flow rate is changed, a method in which the calculated pressure ratio and the measured pressure ratio are within a predetermined error range is used. In order to reduce the calculation error, The flow rate with a certain range of error is searched for and calculated in both directions (decrease from the large flow rate and increase in the proprietary value) without changing the flow rate by changing the flow rate of the engine It is possible to further correct the compressor passing flow rate by using the calculation result of the amount of the introduced gas in the cylinder which is generally calculated in the above equation.

도 1은 종래의 방송수신 휴대단말기를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 과급기 회전속도를 이용한 압축기 유량율과 EGR 유량율 산정 방법에서 Dual EGR 실험을 위한 LP EGR 배관의 추가 구성을 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 과급기 회전속도를 이용한 압축기 유량율과 EGR 유량율 산정 방법에서 실제 엔진의 압축기 압력비, 엔진 회전속도, 및 실린더 도입가스량 각각을 도출한 것을 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 과급기 회전속도를 이용한 압축기 유량율과 EGR 유량율 산정 방법에서 압축기 압력비, 압축기 회전속도, 그리고 압축기 유량율을 이용한 EGR유량율 산출 원리를 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 과급기 회전속도를 이용한 압축기 유량율과 EGR 유량율 산정 방법에서 [수학식 2]의 압축기 유량율 산출 원리를 적용하여 HP EGR엔진의 공기유량율 및 EGR 유량율 산출 방법 그리고 dual EGR 엔진의 HP 및 LP EGR 유량율 산출 방법을 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 과급기 회전속도를 이용한 압축기 유량율과 EGR 유량율 산정 방법에서 [수학식 11]과 [수학식 14]를 사용한 경우, 압축기 통과유량율과 회전속도에 대한 압축압력비의 계산 결과를 비교한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 과급기 회전속도를 이용한 압축기 유량율과 EGR 유량율 산정 방법에서 압축기 유량율 탐색시에 발생될 수 있는 문제점을 도시한 도면.
도 8은 본 발명에 따른 과급기 회전속도를 이용한 압축기 유량율과 EGR 유량율 산정 방법에서 계산 방법에 따른 압축기 유량율의 산정 결과 오차를 비교한 도면.
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 과급기 회전속도를 이용한 압축기 유량율과 EGR 유량율 산정 방법에서 도 5에 개시한 계산 과정을 보완 것을 도시한 도면.
도 11은 본 발명에 따른 과급기 회전속도를 이용한 압축기 유량율과 EGR 유량율 산정 방법에서 압축기유량율 계산 과정을 도시한 도면.
도 12는 본 발명에 따른 과급기 회전속도를 이용한 압축기 유량율과 EGR 유량율 산정 방법에서 도 9 및 도 11의 계산과정을 이용한 HP EGR 엔진 실험 시의 압축기유량율(흡입공기량) 계산 결과를 실험결과와 비교하여 제시한 도면.
도 13은 본 발명에 따른 과급기 회전속도를 이용한 압축기 유량율과 EGR 유량율 산정 방법에서 도 10 및 도 11의 계산과정을 이용한 Dual-loop EGR 엔진에서의 압축기 통과유량율 계산 결과를 도시한 도면.
도 14는 본 발명에 따른 과급기 회전속도를 이용한 압축기 유량율과 EGR 유량율 산정 방법에서 EGR 유량율의 계산 결과를 도시한 도면.
도 15는 본 발명에 따른 과급기 회전속도를 이용한 압축기 유량율과 EGR 유량율 산정 방법의 프로세스 흐름을 도시한 순서도.
도 16은 본 발명에 따른 과급기 회전속도를 이용한 압축기 유량율과 EGR 유량율 산정 방법의 제S10단계에 대한 세부 프로세스 흐름을 도시한 순서도.
도 17은 본 발명에 따른 과급기 회전속도를 이용한 압축기 유량율과 EGR 유량율 산정 방법의 제S20단계에 대한 세부 프로세스 흐름을 도시한 순서도.
도 18은 본 발명에 따른 과급기 회전속도를 이용한 압축기 유량율과 EGR 유량율 산정 방법의 제S20단계 이후과정을 도시한 순서도.1 is a view illustrating a conventional broadcast receiving portable terminal.
2 is a view showing an additional configuration of an LP EGR pipe for a dual EGR test in a method of calculating a compressor flow rate and an EGR flow rate using a turbocharger rotational speed according to the present invention.
3 is a diagram showing the actual compressor engine pressure ratio, the engine rotation speed, and the cylinder introduction gas amount derived in the compressor flow rate and EGR flow rate calculation method using the turbocharger rotation speed according to the present invention, respectively.
FIG. 4 is a diagram illustrating the principle of calculating the EGR flow rate using the compressor pressure ratio, the compressor rotation speed, and the compressor flow rate in the compressor flow rate and EGR flow rate calculation method using the turbocharger rotational speed according to the present invention.
FIG. 5 is a graph illustrating a method of calculating the air flow rate and the EGR flow rate of the HP EGR engine by applying the compressor flow rate calculation principle of Equation (2) in the compressor flow rate and EGR flow rate calculation method using the turbocharger rotational speed according to the present invention, a method of calculating the HP and LP EGR flow rate of a dual EGR engine.
FIG. 6 is a graph showing the calculation of the compression pressure ratio with respect to the compressor passing flow rate and the rotation speed when using Equation (11) and Equation (14) in the compressor flow rate and EGR flow rate calculating method using the turbocharger rotation speed according to the present invention. Fig.
FIG. 7 is a view showing a problem that may occur in the compressor flow rate and the EGR flow rate calculation method using the turbocharger rotation speed according to the present invention when the compressor flow rate is calculated. FIG.
FIG. 8 is a view comparing an error in calculating the compressor flow rate according to the calculation method in the compressor flow rate and the EGR flow rate calculation method using the turbocharger rotation speed according to the present invention. FIG.
FIG. 9 and FIG. 10 are diagrams supplementing the calculation process illustrated in FIG. 5 in the method of calculating the compressor flow rate and the EGR flow rate using the turbocharger rotational speed according to the present invention.
11 is a view illustrating a process of calculating a compressor flow rate in a compressor flow rate and an EGR flow rate calculation method using a turbocharger rotational speed according to the present invention.
12 is a graph showing the results of calculating the compressor flow rate (intake air amount) at the time of the experiment of the HP EGR engine using the calculation procedures of FIGS. 9 and 11 in the method of calculating the compressor flow rate and the EGR flow rate using the turbocharger rotational speed according to the present invention .
FIG. 13 is a graph showing a calculation result of a compressor flow rate in a dual-loop EGR engine using the calculation procedures of FIGS. 10 and 11 in a method of calculating a compressor flow rate and an EGR flow rate using a turbocharger rotational speed according to the present invention.
FIG. 14 is a graph showing a calculation result of an EGR flow rate in a compressor flow rate and an EGR flow rate calculation method using a turbocharger rotational speed according to the present invention; FIG.
15 is a flowchart showing a process flow of a compressor flow rate and an EGR flow rate calculation method using a turbocharger rotational speed according to the present invention.
16 is a flowchart showing a detailed process flow for the compressor flow rate and the EGR flow rate calculation method using the turbocharger rotational speed according to the present invention.
17 is a flowchart showing a detailed process flow for the compressor flow rate and the EGR flow rate calculation method using the turbocharger rotational speed according to the present invention.
18 is a flowchart showing a process after step S20 of the compressor flow rate and the EGR flow rate calculation method using the turbocharger rotational speed according to the present invention.

본 발명의 구체적인 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.Specific features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims are to be interpreted in accordance with the technical idea of the present invention based on the principle that the inventor can properly define the concept of the term in order to explain his invention in the best way. It should be interpreted in terms of meaning and concept. It is to be noted that the detailed description of known functions and constructions related to the present invention is omitted when it is determined that the gist of the present invention may be unnecessarily blurred.

먼저, 도 2는 본 발명에 따른 과급기 회전속도를 이용한 압축기 유량율과 EGR 유량율 산정 방법에서 Dual EGR 실험을 위한 LP EGR 배관의 추가 구성을 도시한 도면이다.2 is a view showing an additional configuration of an LP EGR pipe for a dual EGR test in a method of calculating a compressor flow rate and an EGR flow rate using a turbocharger rotational speed according to the present invention.

구체적으로, 본 발명에 따른 과급기 회전속도를 이용한 압축기 유량율과 EGR 유량율 산정 방법은, 압축기의 압력비와 회전속도를 토대로 '압축기유량율'을 산출하는 압축기 유량율 산정부, '압축기유량율' 계산결과와 흡기매니폴드 압력을 이용한 엔진 도입 가스 유량율을 토대로 'EGR 유량율'을 산출하는 EGR 유량율 산정부, 및 '압축기유량율' 및 'EGR 유량율'을 토대로 '압축기 통과유량율'을 산출하는 압축기 통과 유량율 산정부를 포함하여 구성된다.Specifically, the compressor flow rate and the EGR flow rate calculation method using the turbocharger rotation speed according to the present invention include a compressor flow rate calculation unit for calculating a 'compressor flow rate' based on a pressure ratio and a rotation speed of the compressor, a 'compressor flow rate' Based on the calculation result and the intake manifold pressure, the EGR flow rate calculation unit calculates the EGR flow rate based on the engine inlet gas flow rate, and the compressor flow rate based on the compressor flow rate and the EGR flow rate. And a compressor flow rate calculation unit for calculating a compressor flow rate.

먼저, 압축기 유량율 산정부는 압축기 회전속도를 고정 값으로 입력받되, 공기량(

Figure pat00001
) 및 LP EGR 가스량(
Figure pat00002
)의 합을 통해 Dual EGR에서의 '압축기유량율(
Figure pat00003
)'을 도출한다.First, the compressor flow rate calculation unit receives the compressor rotation speed as a fixed value,
Figure pat00001
) And LP EGR gas amount (
Figure pat00002
), The compressor flow rate in the dual EGR (
Figure pat00003
) 'As a result.

이때, 압축압력비(

Figure pat00004
)와 회전속도(
Figure pat00005
)의 함수는 아래의 [수학식 1] 내지 [수학식 3]과 같다.At this time, the compression pressure ratio (
Figure pat00004
) And the rotational speed (
Figure pat00005
) Is expressed by the following equations (1) to (3).

Figure pat00006
Figure pat00006

Figure pat00007
Figure pat00007

Figure pat00008
Figure pat00008

여기서,

Figure pat00009
는 air mass flow rate 이고,
Figure pat00010
는 LP EGR gas mass flow rate 이며,
Figure pat00011
는 mass flow rate through a compressor 이고,
Figure pat00012
는 compressor pressure ratio 이며,
Figure pat00013
는 compressor speed 이고,
Figure pat00014
는 compressor inlet gas pressure 이며,
Figure pat00015
는 compressor outlet gas pressure 이다.here,
Figure pat00009
Is the air mass flow rate,
Figure pat00010
Is the LP EGR gas mass flow rate,
Figure pat00011
Is a mass flow rate through a compressor,
Figure pat00012
Is the compressor pressure ratio,
Figure pat00013
Is the compressor speed,
Figure pat00014
Is the compressor inlet gas pressure,
Figure pat00015
Is the compressor outlet gas pressure.

또한, 엔진에 도입되는 가스량(

Figure pat00016
)은, '압축기유량율(
Figure pat00017
)'과 HP EGR 가스유량율(
Figure pat00018
)의 합과 같으며, 체적효율(
Figure pat00019
)과 흡기관내 가스의 밀도, 엔진회전속도의 함수로 설정된다.Further, the amount of gas introduced into the engine
Figure pat00016
) Is the compressor flow rate (
Figure pat00017
) And HP EGR gas flow rate (
Figure pat00018
), And the volume efficiency (
Figure pat00019
The density of the gas in the intake pipe, and the engine rotation speed.

이때, 흡기관내의 온도 변화와 흡기관내의 압력손실이 적다고 가정하는 경우, 흡기관내 가스 밀도는 압력의 함수로 설정이 가능하며, 엔진 회전속도(

Figure pat00020
)와 압축기 압력비(
Figure pat00021
)로도 간단히 [수학식 4]와 같이 도출될 수 있다. In this case, when it is assumed that the temperature change in the intake pipe and the pressure loss in the intake pipe are small, the gas density in the intake pipe can be set as a function of the pressure,
Figure pat00020
) And the compressor pressure ratio
Figure pat00021
) Can be simply derived as [Equation (4)].

또한, 실제 엔진의 압축기 압력비(

Figure pat00022
), 엔진 회전속도(
Figure pat00023
), 및 실린더 도입가스량(
Figure pat00024
) 각각은 [수학식 5]를 통해 도출되며, 이에 대한 결과 값은 도 3에 도시된 바와 같다.Also, the compressor pressure ratio of the actual engine
Figure pat00022
), Engine speed (
Figure pat00023
), And the cylinder introduction gas amount (
Figure pat00024
) Are derived from Equation (5), and the resultant values are as shown in FIG.

Figure pat00025
Figure pat00025

Figure pat00026
Figure pat00026

여기서,

Figure pat00027
는 cylinder inlet gas mass flow rate 이고,
Figure pat00028
는 HP EGR gas mass flow rate 이며,
Figure pat00029
는 intake manifold pressure 이고,
Figure pat00030
는 engine speed 이다.here,
Figure pat00027
Is the cylinder inlet gas mass flow rate,
Figure pat00028
Is the HP EGR gas mass flow rate,
Figure pat00029
Is the intake manifold pressure,
Figure pat00030
Is engine speed.

또한, EGR 유량율 산정부는 압축기 유량율 산정부로부터 인가받은 압축압력비(

Figure pat00031
), 회전속도(
Figure pat00032
) 및 '압축기유량율(
Figure pat00033
)'을 토대로 dual EGR 의 'HP EGR 유량율' 및 'LP EGR 유량율'을 도출한다.Also, the EGR flow rate calculation unit may calculate the EGR rate based on the compression pressure ratio
Figure pat00031
), Rotation speed (
Figure pat00032
) And 'compressor flow rate (
Figure pat00033
HP EGR flow rate 'and' LP EGR flow rate 'of dual EGR based on'

이때, 'HP EGR 유량율'은 [수학식 6]을 통해 도출하고, 'LP EGR 유량율'은 [수학식 7]을 통해 도출한다.At this time, 'HP EGR flow rate' is derived from [Equation 6] and 'LP EGR flow rate' is derived from [Equation 7].

Figure pat00034
Figure pat00034

Figure pat00035
Figure pat00035

또한, 도 4는 압축기 압력비, 압축기 회전속도, 그리고 압축기 유량율을 이용한 EGR유량율 산출 원리를 도시한 도면이고, 도 5는 상기 [수학식 2]의 압축기 유량율 산출 원리를 적용하여 HP EGR엔진의 공기유량율 및 EGR 유량율 산출 방법 그리고 dual EGR 엔진의 HP 및 LP EGR 유량율 산출 방법을 도시한 도면이다.4 is a graph showing the principle of calculating the EGR flow rate using the compressor pressure ratio, the compressor rotation speed, and the compressor flow rate, and FIG. 5 is a graph showing the flow rate of the HP EGR engine The EGR rate calculation method, and the HP and LP EGR flow rate calculation methods of the dual EGR engine.

한편, 압축기 통과 유량율 산정부는 상기 '압축기유량율' 및 'EGR 유량율'을 토대로 하기 [수학식 14]의 계산식을 통해 '압축기 통과유량율'을 산출한다.On the other hand, the compressor passing rate calculator calculates the 'compressor passing rate' through the equation (14) based on the 'compressor flow rate' and the 'EGR flow rate'.

구체적으로, 본 발명에 따른 과급기 회전속도를 이용한 압축기 유량율과 EGR 유량율 산정 방법은, '압축기 유량율'과 압력비 관계를 [수학식 8] 내지 [수학식 10]과 같이 무차원유량계수(

Figure pat00036
) 및 무차원수두(
Figure pat00037
)와의 관계로 설정하였다.Specifically, the method of calculating the compressor flow rate and the EGR flow rate using the turbocharger rotational speed according to the present invention is characterized in that the relationship between the compressor flow rate and the pressure ratio is expressed by the following formula (8) to (10)
Figure pat00036
) And non-dimensional head (
Figure pat00037
).

Figure pat00038
Figure pat00038

Figure pat00039
Figure pat00039

Figure pat00040
Figure pat00040

여기서,

Figure pat00041
는 dimensionless head parameter 이고,
Figure pat00042
는 dimensionless flow rate 이며,
Figure pat00043
는 compressor blade tip speed 이고,
Figure pat00044
는 compressor inlet gas density 이며,
Figure pat00045
는 compressor tip diameter 이고,
Figure pat00046
는 constant pressure specific heat 이며,
Figure pat00047
는 compressor inlet gas temperature 이고,
Figure pat00048
는 specific heat ratio 이다.here,
Figure pat00041
Is a dimensionless head parameter,
Figure pat00042
Is a dimensionless flow rate,
Figure pat00043
Is the compressor blade tip speed,
Figure pat00044
Is the compressor inlet gas density,
Figure pat00045
Is the compressor tip diameter,
Figure pat00046
Is a constant pressure specific heat,
Figure pat00047
Is the compressor inlet gas temperature,
Figure pat00048
Is the specific heat ratio.

또한, 무차원유량계수(

Figure pat00049
)와 무차원수두(
Figure pat00050
) 간의 관계식은 [수학식 11] 및 [수학식 12]와 같고, 계수
Figure pat00051
는 압축기 성능 데이타의 non linear curve fitting을 통하여 산출할 수 있고, 압력비와 압축기 회전속도를 [수학식 13]의 관계식으로 정리된다.In addition, non-dimensional flow meter number (
Figure pat00049
) And non-dimensional head
Figure pat00050
) Are the same as in the equations (11) and (12), and the coefficients
Figure pat00051
Can be calculated from the nonlinear curve fitting of the compressor performance data, and the pressure ratio and the compressor rotation speed are summarized by the equation (13).

Figure pat00052
Figure pat00052

Figure pat00053
Figure pat00053

Figure pat00054
Figure pat00054

Figure pat00055
Figure pat00055

Figure pat00056
Figure pat00056

여기서,

Figure pat00057
은 coefficients 이고,
Figure pat00058
은 Mach number 이다.here,
Figure pat00057
Lt; / RTI >
Figure pat00058
Is the Mach number.

그러나, 본 발명에서는 [수학식 11]을 사용하지 않고 [수학식 14]를 통해 '압축기 통과유량율'을 산출하여 정확성을 개선하였다.However, the present invention improves the accuracy by calculating the 'compressor passing flow rate' through [Equation 14] without using [Equation 11].

Figure pat00059
Figure pat00059

Figure pat00060
Figure pat00060

여기서,

Figure pat00061
는 Experimental coefficients 이고,
Figure pat00062
은 Inlet mach number 이며,
Figure pat00063
는 Dimensionless flow rate 이다.here,
Figure pat00061
Is an experimental coefficient,
Figure pat00062
Inlet mach number,
Figure pat00063
Is the dimensionless flow rate.

한편, 도 6은 [수학식 11]과 [수학식 14]를 사용한 경우, 압축기 통과유량율과 회전속도에 대한 압축압력비의 계산 결과를 비교한 도면이다.6 is a diagram comparing the results of calculation of the compression ratio with respect to the compressor flow rate and the rotation speed when Equations (11) and (14) are used.

도 6의 (a)에서 보이는 바와 같이 [수학식 14]를 사용하여 '압축기 통과유량율'을 도출하는 경우, 압력비의 예측 정확성이 개선되는 것을 알 수 있다.As can be seen from FIG. 6 (a), it can be seen that the prediction accuracy of the pressure ratio is improved when the 'compressor passing flow rate' is derived using Equation (14).

또한, 도 6의 (b)에 제시된 바와 같이 [수학식 14]를 사용하는 경우 압력비 1.2이하의 과급기 저속구간을 포함하는 엔진운전조건에서도 대략 2% 이내의 오차범위 내로 압력비의 유추가 가능함을 알 수 있다.6 (b), it can be understood that the pressure ratio can be estimated within an error range of about 2% even under engine operating conditions including a supercharger low speed section having a pressure ratio of 1.2 or less when using [Equation 14] .

한편, 도 7은 본 발명에 따른 과급기 회전속도를 이용한 압축기 유량율과 EGR 유량율 산정 방법의 압축기 유량율 탐색시에 발생될 수 있는 문제점을 도시한 도면이다.Meanwhile, FIG. 7 is a diagram showing a problem that can be generated in the search of the compressor flow rate and the compressor flow rate of the EGR flow rate calculating method using the turbocharger rotational speed according to the present invention.

도 7에 도시된 바와 같이, 압축기 서어지 부근은 유량율 변화 대비 압력비 또는 회전속도 변화가 매우 적기 때문에 미소한 압력비 및 회전속도 오차범위에서도 압축기 유량율 계산 결과의 오차는 크게 발생하게 된다.As shown in FIG. 7, since the change in the pressure ratio or the rotation speed is very small compared with the change in the flow rate of the compressor, errors of the compressor flow rate calculation result largely occur even in a minute pressure ratio and a rotational speed error range.

따라서, 본 발명에서는 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 저유량율로 부터 유량율을 증가시켜 계산한 결과 값과 고유량율 부터 유량율을 저감시켜 계산한 결과 값의 평균을 도출하는 오차 보정부를 더 포함하여 구성할 수 있다.Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 8 (a), the average value of the calculated results is obtained by decreasing the flow rate from the result obtained by increasing the flow rate from the low flow rate and from the high flow rate And an error correction unit.

또한, 도 8의 (b)에는 계산 방법에 따른 압축기 유량율의 산정 결과 오차를 비교하여 도시하였다. 계산오차는 서어지 유량율에 대한 목표 유량율(reference data)의 비에 대하여 제시하였으며, 계산위치가 서어지와 근접할수록 단일 방향으로의 유량율 탐색 방식은 오차가 증가되고 있음을 알 수 있다. In FIG. 8 (b), the errors of the calculation results of the compressor flow rate according to the calculation method are compared and shown. The calculation error is presented for the ratio of the target flow rate to the throat flow rate. It can be seen that the error rate of the flow rate search method in the unidirectional direction increases as the computed position approaches the throat.

이때, 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이 평균값에 의한 오차 저감 방법을 적용하는 경우, 서어지 근방에서의 오차율이 저감되는 것을 확인할 수 있다.At this time, when the error reduction method based on the average value is applied as shown in FIG. 8A, it can be confirmed that the error rate in the vicinity of the surge is reduced.

한편, 도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 과급기 회전속도를 이용한 압축기 유량율과 EGR 유량율 산정 방법의 도 5에 개시한 계산 과정을 보완 것을 도시한 도면이고, 도 5의 구성에서 추가된 부분은 붉은색으로 표기하였다.9 and 10 are views supplementing the calculation process described in FIG. 5 of the compressor flow rate and the EGR flow rate calculation method using the turbocharger rotation speed according to the present invention, Was marked in red.

이때, 압축기 전단 온도(

Figure pat00064
)는 압축기 모델 계산 시에 요구되어지며, 특히, '압축기유량율' 산정 이후 EGR 질량 유량율 계산을 위한 최종 단계의 실린더 도입 가스량(
Figure pat00065
)의 계산은 [수학식 5]의 간단식 보다 높은 정확도가 요구되어지므로, 흡기관내 온도 및 체적효율 모델 등을 이용한 별도의 계산과정이 적용될 수 있다.At this time, the compressor front end temperature (
Figure pat00064
) Is required in the calculation of the compressor model, and in particular, after calculating the compressor flow rate, the amount of cylinder inlet gas in the final stage for calculating the EGR mass flow rate
Figure pat00065
) Is required to be higher than that of the formula (5), a separate calculation process using the temperature and volume efficiency model of the intake pipe and the like can be applied.

또한, 도 10에 도시된 Dual EGR의 경우는 공기유량율 센서 신호는 필수적이며, 공기량 신호를 이용한 압축기 통과유량율의 추가적인 보정이 더해질 수 있다. In the case of the dual EGR shown in FIG. 10, the air flow rate sensor signal is essential, and further correction of the compressor passing flow rate using the air flow signal can be added.

한편, 도 11은 본 발명에 따른 압축기유량율 계산 과정을 도시한 도면이고, 도 12는 도 9 및 도 11의 계산과정을 이용한 HP EGR 엔진 실험 시의 압축기유량율(흡입공기량) 계산 결과를 실험결과와 비교하여 제시한 도면이다.FIG. 11 is a view illustrating a process of calculating the compressor flow rate according to the present invention. FIG. 12 is a graph showing the results of calculating the compressor flow rate (intake air amount) at the time of the HP EGR engine experiment using the calculation processes of FIGS. The results are shown in comparison with the results.

도 12에 도시된 바와 같이, 양방향 계산 등의 오차보정 과정을 거친 후 정확성이 개선되고 있음을 볼 수 있으나, 압력비 1.2이하의 구간에서의 오차는 상대적으로 증대되는 결과를 확인할 수 있다.As shown in FIG. 12, it can be seen that the accuracy is improved after the error correction process such as bi-directional calculation, but the error in the section under the pressure ratio of 1.2 is relatively increased.

또한, 도 13은 도 10 및 도 11의 계산과정을 이용한 Dual-loop EGR 엔진에서의 압축기 통과유량율 계산 결과를 도시한 도면이다.FIG. 13 is a graph showing a calculation result of the compressor passing flow rate in the dual-loop EGR engine using the calculation processes of FIGS. 10 and 11. FIG.

도 13에 도시된 바와 같이, HP EGR 엔진의 결과와 유사한 특성을 제시하고 있으나, 공기유량율 신호의 도입과 보정으로 저압력비에서의 오차는 다소 저감되는 특성을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 13, characteristics similar to those of the HP EGR engine are shown, but the error in the low pressure ratio is somewhat reduced by introduction and correction of the air flow rate signal.

그리고, 도 14는 본 발명에 따른 EGR 유량율의 계산 결과를 도시한 도면이다. 도 14에 도시된 계산에서는 최종 단계의 EGR 유량율 계산시의 정확성 개선을 위해 실린더 도입가스량의 계산 오차는 없는 것으로 가정하였으며, 이에 따라, 실린더 도입가스량은 실험결과를 활용하였다.14 is a graph showing a calculation result of the EGR flow rate according to the present invention. In the calculation shown in FIG. 14, it is assumed that there is no calculation error of the cylinder introduction gas amount in order to improve the accuracy in the calculation of the final stage EGR flow rate.

도 14에 도시된 바와 같이, HP 및 LP EGR 유량율 계산결과의 경향성은 엔진 실험 결과와 유사하게 제시되고 있음을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 14, it can be confirmed that the tendency of the calculation results of the HP and LP EGR flow rate is presented similarly to the engine test results.

이하, 도 15를 참조하여 본 발명에 따른 과급기 회전속도를 이용한 압축기 유량율과 EGR 유량율 산정 방법의 프로세스 흐름에 대해 살피면 아래와 같다.Hereinafter, the process flow of the compressor flow rate calculation method and the EGR flow rate calculation method using the turbocharger rotation speed according to the present invention will be described with reference to FIG.

먼저, 압축기 유량율 산정부가 압축기의 압력비와 회전속도를 토대로 '압축기유량율'을 산출한다(S10).First, the 'compressor flow rate' is calculated based on the pressure ratio and the rotation speed of the compressor flow rate calculation unit (S10).

이어서, EGR 유량율 산정부가 '압축기유량율' 계산결과와 흡기매니폴드 압력을 이용한 엔진 도입 가스 유량율을 토대로 'EGR 유량율'을 산출한다(S20).Next, the 'EGR flow rate' is calculated based on the calculation result of the 'compressor flow rate' and the engine inlet gas flow rate using the intake manifold pressure (S20).

그리고, 압축기 통과 유량율 산정부가 '압축기유량율' 및 'EGR 유량율'을 토대로 '압축기 통과유량율'을 산출한다(S30).Then, the 'compressor passing flow rate' is calculated based on the 'compressor flow rate' and the 'EGR flow rate' (S30).

이때, '압축기 통과유량율'은 상기 [수학식 14]의 계산식을 통해 산출된다.At this time, the 'compressor passing flow rate' is calculated through the equation (14).

이하, 도 16을 참조하여 본 발명에 따른 과급기 회전속도를 이용한 압축기 유량율과 EGR 유량율 산정 방법의 제S10단계에 대한 세부 프로세스 흐름에 대해 살피면 아래와 같다.Hereinafter, referring to FIG. 16, a detailed process flow of the compressor flow rate using the turbocharger rotational speed and the step S10 of the EGR flow rate calculation method according to the present invention will be described below.

먼저, 압축기 유량율 산정부가 압축기 회전속도를 고정 값으로 입력받는다(S11).First, the compressor flow rate calculation section receives the compressor rotational speed as a fixed value (S11).

이어서, 압축기 유량율 산정부가 압축압력비(

Figure pat00066
) 및 회전속도(
Figure pat00067
)를 도출한다(S12).Then, the compressor flow rate calculation section calculates the compression pressure ratio (
Figure pat00066
) And rotation speed (
Figure pat00067
(Step S12).

그리고, 압축기 유량율 산정부가 공기량(

Figure pat00068
) 및 LP EGR 가스량(
Figure pat00069
)의 합을 계산하여 '압축기유량율(
Figure pat00070
)'을 도출한다(S13).Then, the flow rate of the compressor is calculated by adding the air amount (
Figure pat00068
) And LP EGR gas amount (
Figure pat00069
) To calculate the compressor flow rate (
Figure pat00070
) '(S13).

이때, 제S12 단계 및 제S13 단계는 상기 [수학식 1] 내지 [수학식 3]에 의해 계산된다.In this case, steps S12 and S13 are calculated by the above-described equations (1) to (3).

이하, 도 17을 참조하여 본 발명에 따른 과급기 회전속도를 이용한 압축기 유량율과 EGR 유량율 산정 방법의 제S20단계에 대한 세부 프로세스 흐름에 대해 살피면 아래와 같다.Hereinafter, with reference to FIG. 17, a detailed process flow of the compressor flow rate using the turbocharger rotational speed and the S20 flow of the EGR flow rate calculation method according to the present invention will be described below.

제S10단계 이후, EGR 유량율 산정부가 압축기 유량율 산정부로부터 압축압력비(

Figure pat00071
), 회전속도(
Figure pat00072
) 및 '압축기유량율(
Figure pat00073
)'을 입력받는다(S21).After step S10, the EGR flow rate calculation section calculates the compression pressure ratio (
Figure pat00071
), Rotation speed (
Figure pat00072
) And 'compressor flow rate (
Figure pat00073
) '(S21).

이어서, EGR 유량율 산정부가 상기 [수학식 6]을 통해 'HP EGR 유량율'을 도출한다(S22).Then, the EGR flow rate calculation unit derives the 'HP EGR flow rate' through the above equation (6) (S22).

그리고, EGR 유량율 산정부가 상기 [수학식 7]을 통해 LP EGR 유량율'을 도출한다(S23).Then, the EGR flow rate calculation unit derives the LP EGR flow rate 'through the above-described expression (7) (S23).

이하, 도 18을 참조하여 본 발명에 따른 과급기 회전속도를 이용한 압축기 유량율과 EGR 유량율 산정 방법의 제S20단계 이후과정에 대해 살피면 아래와 같다.Referring to FIG. 18, the process flow of the compressor flow rate calculation and the EGR flow rate calculation process using the turbocharger rotation speed according to the present invention will be described below.

제S20단계 이후, 오차 보정부가 '압축기유량율'을 저유량율로 부터 유량율을 증가시켜 계산한 결과 값과 고유량율 부터 유량율을 저감시켜 계산한 결과 값의 평균을 도출해 '압축기유량율' 값을 갱신한다(S40).After step S20, the error correction section calculates the compressor flow rate by calculating the flow rate from the low flow rate and the average value of the calculated results by reducing the flow rate from the high flow rate, (S40).

그리고, 오차 보정부가 'EGR 유량율'을 저유량율로 부터 유량율을 증가시켜 계산한 결과 값과 고유량율 부터 유량율을 저감시켜 계산한 결과 값의 평균을 도출해 'EGR 유량율' 값을 갱신하고 제S30단계로 절차를 이행한다(S50).The EGR rate is calculated by decreasing the flow rate from the result obtained by increasing the flow rate from the low flow rate and by calculating the average value of the calculated result from the high flow rate. And the procedure goes to step S30 (S50).

이때, 유량율을 증가시키거나 유량율을 저감시키는 기준은 기 설정된 값에 의해 변경될 수 있다.At this time, the criterion for increasing the flow rate or reducing the flow rate can be changed by a predetermined value.

정리하면, 본 발명에 따른 과급기 회전속도를 이용한 압축기 유량율과 EGR 유량율 산정 방법은, 통과유량율, 회전속도 또는 압력비 중에 2가지 인자를 통해 압축기 유량율을 산정함으로써, 과급기 회전속도 신호를 활용한 압축기 통과 유량율을 산정하고, 그에 따른 계산 오차를 최소화하고, 압축기 통과 유량율 계산결과와, 흡기매니폴드압력을 이용한 엔진 도입 가스 유량율을 산정함으로써, dual EGR 엔진 제어시에 모델 기반 추정값으로 반영되는 LP EGR 유량율을 과급기 회전속도를 활용하여 계산이 가능하다.In summary, the method of calculating the compressor flow rate and the EGR flow rate using the turbocharger rotational speed according to the present invention uses the turbocharger rotational speed signal by calculating the compressor flow rate through the two factors of the passing flow rate, Based estimation value at the time of control of the dual EGR engine by estimating the compressor flow rate through the compressor and minimizing the calculation error and calculating the flow rate of the compressor flow rate and the flow rate of the engine introduction gas using the intake manifold pressure It is possible to calculate the flow rate of the reflected LP EGR by utilizing the supercharger rotation speed.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등 물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It will be appreciated by those skilled in the art that numerous changes and modifications may be made without departing from the invention. And all such modifications and changes as fall within the scope of the present invention are therefore to be regarded as being within the scope of the present invention.

Claims (4)

압축기 유량율과 EGR 유량율 산정 방법에 있어서,
(a) 압축기 유량율 산정부가 압축기의 압력비와 회전속도를 토대로 '압축기유량율'을 산출하는 단계;
(b) EGR 유량율 산정부가 '압축기유량율' 계산결과와 흡기매니폴드 압력을 이용한 엔진 도입 가스 유량율을 토대로 'EGR 유량율'을 산출하는 단계; 및
(c) 압축기 통과 유량율 산정부가 '압축기유량율' 및 'EGR 유량율'을 토대로 '압축기 통과유량율'을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 과급기 회전속도를 이용한 압축기 유량율과 EGR 유량율 산정 방법.In the method for calculating the compressor flow rate and the EGR flow rate,
(a) calculating a 'compressor flow rate' based on a pressure ratio and a rotation speed of the compressor;
(b) calculating an 'EGR flow rate' based on the calculation result of the EGR flow rate calculation unit 'compressor flow rate' and the engine inlet gas flow rate using the intake manifold pressure; And
and (c) calculating a 'compressor passing flow rate' based on the 'compressor flow rate' and 'the EGR flow rate'. The compressor flow rate and the EGR Flow rate calculation method. 제1항에 있어서,
상기 (a) 단계는,
(a-1) 압축기 유량율 산정부가 압축기 회전속도를 고정 값으로 입력받는 단계;
(a-2) 압축기 유량율 산정부가 압축압력비 및 회전속도를 도출하는 단계; 및
(a-3) 압축기 유량율 산정부가 공기량 및 LP EGR 가스량의 합을 계산하여 '압축기유량율'을 도출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 과급기 회전속도를 이용한 압축기 유량율과 EGR 유량율 산정 방법.The method according to claim 1,
The step (a)
(a-1) receiving a compressor flow rate calculation portion at a fixed value of the compressor rotational speed;
(a-2) deriving a compressor flow rate calculation portion and a compression pressure ratio and a rotation speed; And
calculating a compressor flow rate and an EGR flow rate using the turbocharger rotation speed based on the sum of the compressor air flow rate calculation air amount and the LP EGR gas flow rate, Way. 제1항에 있어서,
상기 (b) 단계는,
(b-1) EGR 유량율 산정부가 압축기 유량율 산정부로부터 압축압력비, 회전속도 및 '압축기유량율'을 입력받는 단계;
(b-2) EGR 유량율 산정부가 상기 [수학식 6]을 통해 'HP EGR 유량율'을 도출하는 단계; 및
(b-3) EGR 유량율 산정부가 상기 [수학식 7]을 통해 LP EGR 유량율'을 도출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 과급기 회전속도를 이용한 압축기 유량율과 EGR 유량율 산정 방법.
[수학식 6]
Figure pat00074

[수학식 7]
Figure pat00075

여기서,
Figure pat00076
는 air mass flow rate 이고,
Figure pat00077
는 LP EGR gas mass flow rate 이며,
Figure pat00078
는 mass flow rate through a compressor 이고,
Figure pat00079
는 compressor pressure ratio 이며,
Figure pat00080
는 compressor speed 이고,
Figure pat00081
는 compressor inlet gas pressure 이며,
Figure pat00082
는 compressor outlet gas pressure 이고,
Figure pat00083
는 cylinder inlet gas mass flow rate 이고,
Figure pat00084
는 HP EGR gas mass flow rate 이며,
Figure pat00085
는 intake manifold pressure 이고,
Figure pat00086
는 engine speed 이다.The method according to claim 1,
The step (b)
(b-1) receiving the compression pressure ratio, the rotational speed, and the 'compressor flow rate' from the EGR rate calculation unit;
(b-2) deriving the 'EGR rate of flow rate' through the EGR flow rate calculation unit using the equation (6); And
(b-3) deriving the LP EGR flow rate through the EGR flow rate calculation unit using Equation (7). < EMI ID = 7.0 >
&Quot; (6) "
Figure pat00074

&Quot; (7) "
Figure pat00075

here,
Figure pat00076
Is the air mass flow rate,
Figure pat00077
Is the LP EGR gas mass flow rate,
Figure pat00078
Is a mass flow rate through a compressor,
Figure pat00079
Is the compressor pressure ratio,
Figure pat00080
Is the compressor speed,
Figure pat00081
Is the compressor inlet gas pressure,
Figure pat00082
Is the compressor outlet gas pressure,
Figure pat00083
Is the cylinder inlet gas mass flow rate,
Figure pat00084
Is the HP EGR gas mass flow rate,
Figure pat00085
Is the intake manifold pressure,
Figure pat00086
Is engine speed. 제1항에 있어서,
상기 (b) 단계 이후,
(d) 오차 보정부가 '압축기유량율'을 저유량율로 부터 유량율을 증가시켜 계산한 결과 값과 고유량율 부터 유량율을 저감시켜 계산한 결과 값의 평균을 도출해 '압축기유량율' 값을 갱신하는 단계; 및
(e) 오차 보정부가 'EGR 유량율'을 저유량율로 부터 유량율을 증가시켜 계산한 결과 값과 고유량율 부터 유량율을 저감시켜 계산한 결과 값의 평균을 도출해 'EGR 유량율' 값을 갱신하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 과급기 회전속도를 이용한 압축기 유량율과 EGR 유량율 산정 방법.The method according to claim 1,
After the step (b)
(d) Compressor flow rate is calculated by decreasing the flow rate from the result obtained by increasing the flow rate from the low flow rate, and calculating the average value of the calculated result by calculating the compressor flow rate ; And
(e) The 'EGR flow rate' value obtained by calculating the 'EGR flow rate' from the error correction unit by increasing the flow rate from the low flow rate and subtracting the calculated result by reducing the flow rate from the high flow rate And calculating an EGR flow rate using the turbocharger rotational speed.
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