KR20200056227A - Engine system having supercharger and method for contorlling hybrid vehicle including the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 슈퍼차저를 가진 엔진시스템 및 이를 포함한 하이브리드 차량의 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리의 SOC, 운전자의 요구토크, 가속페달의 위치값 등에 따라 하이브리드 차량의 엔진을 구동하는 운전조건에서 슈퍼차저를 최적의 상태로 작동할 수 있는 슈퍼차저를 가진 엔진시스템 및 이를 포함한 하이브리드 차량의 제어방법에 관한 것이다. The present invention relates to an engine system having a supercharger and a control method for a hybrid vehicle including the same, and more specifically, driving conditions for driving the engine of the hybrid vehicle according to SOC of a battery, a required torque of a driver, and a position value of an accelerator pedal. It relates to an engine system having a supercharger capable of operating the supercharger in an optimal state and a control method of a hybrid vehicle including the same.
엔진의 구동으로 동력을 발생시키는 과정에서 연소를 위해 외부의 공기를 충분히 공급하여야만 원하는 출력과 연소 효율을 얻을 수 있다. 이를 위해, 엔진의 연소 효율을 높이기 위해 연소용 공기를 과급시켜 주는 장치로서 터보차저나 슈퍼차저가 사용된다. In the process of generating power by driving the engine, sufficient external air must be supplied for combustion to obtain desired output and combustion efficiency. To this end, a turbocharger or a supercharger is used as a device for supercharging combustion air to increase the combustion efficiency of the engine.
최근에는 파워출력 증대, 회생제동 및 배터리의 SOC(충전상태) 증대를 위하여 전동식 슈퍼차저(electric supercharger)가 많이 이용되고 있다. Recently, electric superchargers have been widely used to increase power output, regenerative braking, and increase SOC (charge state) of batteries.
전동식 슈퍼차저는 전기모터에 의해 압축기를 구동시킴에 따라 저속 고토크 응답성 및 연비 등을 대폭 개선할 수 있으므로, HEV 또는 PHEV 등과 같은 다양한 하이브리드 차량에 적극적으로 이용되고 있는 추세이다. The electric supercharger can greatly improve low-speed, high-torque responsiveness and fuel efficiency by driving the compressor by an electric motor, and thus is actively used in various hybrid vehicles such as HEV or PHEV.
전동식 슈퍼차저는 하이브리드 차량의 엔진시스템에 단독으로 이용되거나 터보차저와 함께 이용될 수 있고, 이에 전동식 슈퍼차저는 엔진의 각 실린더 측으로과급공기를 공급하는 메인 공급장치 또는 보조 공급장치로 이용된다. The electric supercharger may be used alone or in combination with a turbocharger in the engine system of a hybrid vehicle, whereby the electric supercharger is used as a main supply or an auxiliary supply for supplying supercharged air to each cylinder side of the engine.
한편, 하이브리드 차량이 엔진을 구동하는 운전조건에서 전동식 슈퍼차저에 의한 과급공기의 공급 이외에도 다양한 용도로 활용될 필요가 있다. On the other hand, in a driving condition in which the hybrid vehicle drives the engine, it needs to be used for various purposes in addition to the supply of supercharged air by the electric supercharger.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다The items described in this background section are written to improve the understanding of the background of the invention, and may include matters other than the prior art already known to those of ordinary skill in the field to which this technology belongs.
본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 안출한 것으로, 엔진의 시동 후 촉매 가열구간 또는 엔진의 시동을 위한 크랭킹 구간에서 전동식 슈퍼차저에 의해 압축된 과급공기를 배기계 측으로 주입함으로써 주행 성능의 개선 및 배기가스의 저감을 효과적으로 구현할 수 있는 전동식 슈퍼차저를 가진 엔진시스템 및 이를 구비한 하이브리드 차량의 제어방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. The present invention has been devised in consideration of the above points, and improves driving performance by injecting supercharged air compressed by an electric supercharger into an exhaust system in a catalytic heating section or a cranking section for starting the engine after starting the engine, and An object of the present invention is to provide an engine system having an electric supercharger capable of effectively reducing exhaust gas and a control method of a hybrid vehicle having the same.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면은 전동식 슈퍼차저를 가진 엔진시스템으로, One aspect of the present invention for achieving the above object is an engine system having an electric supercharger,
복수의 실린더를 가진 엔진;An engine having a plurality of cylinders;
상기 엔진의 각 실린더의 흡기구와 소통하는 흡기매니폴드;An intake manifold communicating with an intake port of each cylinder of the engine;
상기 엔진의 각 실린더의 배기구와 소통하는 배기매니폴드;An exhaust manifold communicating with an exhaust port of each cylinder of the engine;
상기 흡기매니폴드에 연결된 흡기관;An intake pipe connected to the intake manifold;
상기 배기매니폴드에 연결된 배기관;An exhaust pipe connected to the exhaust manifold;
상기 흡기관에 장착되고, 모터 및 상기 모터에 의해 구동하는 압축기를 가진 전동식 슈퍼차저; 및 An electric supercharger mounted on the intake pipe and having a motor and a compressor driven by the motor; And
상기 전동식 슈퍼차저에 의해 압축된 과급공기를 상기 배기매니폴드 측으로 선택적으로 공급하도록 개폐되는 공기밸브;를 포함할 수 있다. It may include; an air valve that is opened and closed to selectively supply the compressed air compressed by the electric supercharger to the exhaust manifold side.
상기 공기밸브에는 상기 흡기관으로부터 과급공기가 도입됨을 허용하는 과급공기 도입관 및 상기 배기매니폴드 측으로 과급공기가 주입됨을 허용하는 과급공기 주입관이 연결될 수 있다. The air valve may be connected with a supercharged air introduction pipe allowing the supercharged air to be introduced from the intake pipe and a supercharged air injection pipe allowing the supercharged air to be injected into the exhaust manifold side.
상기 과급공기 도입관은 상기 전동식 슈퍼차저의 압축기의 하류지점과 상기 공기밸브의 입구를 연결하도록 구성될 수 있다. The supercharged air introduction pipe may be configured to connect the downstream point of the compressor of the electric supercharger and the inlet of the air valve.
상기 과급공기 주입관은 상기 공기밸브의 출구 및 상기 배기매니폴드를 연결하도록 구성될 수 있다. The supercharged air injection pipe may be configured to connect the outlet of the air valve and the exhaust manifold.
상기 과급공기 주입관은 상기 배기매니폴드의 런너들에 과급공기를 균일하게 분배하도록 분기된 복수의 분기관을 가질 수 있다. The supercharged air injection pipe may have a plurality of branch pipes branched to uniformly distribute supercharged air to the runners of the exhaust manifold.
본 발명의 다른 측면은 엔진의 흡기매니폴드 측에 연결된 전동식 슈퍼차저와, 상기 전동식 슈퍼차저에 의해 압축된 과급공기의 적어도 일부를 상기 엔진의 배기매니폴드 측으로 주입하도록 개폐하는 공기밸브를 가진 하이브리드 차량의 제어방법으로, Another aspect of the present invention is a hybrid vehicle having an electric supercharger connected to the intake manifold side of the engine, and an air valve that opens and closes at least a portion of the supercharged air compressed by the electric supercharger to the exhaust manifold side of the engine. With the control method of,
엔진의 구동이 요구되는 조건이면 상기 전동식 슈퍼차저를 작동함과 더불어 상기 엔진을 시동시키고, When the engine is in a required condition, the electric supercharger is operated and the engine is started,
상기 공기밸브가 개방조건에 해당면 상기 공기밸브를 개방함으로써 상기 전동식 슈퍼차저에 의해 압축된 과급공기의 적어도 일부가 상기 엔진의 배기매니폴드 측으로 주입될 수 있다. If the air valve corresponds to the open condition, by opening the air valve, at least a portion of the supercharged air compressed by the electric supercharger may be injected into the exhaust manifold side of the engine.
상기 엔진의 현재상태가 상기 엔진의 시동을 위한 크랭킹 구간이면 상기 공기밸브를 개방할 수 있다. If the current state of the engine is a cranking section for starting the engine, the air valve may be opened.
상기 엔진의 현재상태가 크랭킹 구간을 벗어나면 상기 공기밸브를 폐쇄할 수 있다. When the current state of the engine is outside the cranking section, the air valve may be closed.
상기 엔진의 시동 직후에 촉매의 온도가 촉매가열구간이면 상기 공기밸브를 개방할 수 있다. If the temperature of the catalyst is a catalyst heating section immediately after starting the engine, the air valve can be opened.
상기 엔진의 시동 직후에 촉매의 온도가 촉매가열구간을 벗어나면 상기 공기밸브를 폐쇄할 수 있다. If the temperature of the catalyst is outside the catalyst heating section immediately after starting the engine, the air valve may be closed.
본 발명에 의하면, 평상 시에는 전동식 슈퍼차저에 의해 압축된 과급공기를 엔진의 흡기매니폴드 측으로 공급될 수 있고, 엔진의 시동 후 촉매 가열구간 또는 엔진의 시동을 위한 크랭킹 구간인 경우에는 전동식 슈퍼차저에 의해 압축된 과급공기를 배기계 측으로 주입함으로써 주행 성능의 개선 및 배기가스의 저감을 효과적으로 구현할 수 있다. According to the present invention, the supercharged air compressed by the electric supercharger can be supplied to the intake manifold side of the engine at normal times, and the electric super in the case of a catalytic heating section or a cranking section for starting the engine after starting the engine By injecting the supercharged air compressed by the charger to the exhaust system side, it is possible to effectively improve driving performance and reduce exhaust gas.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 파워트레인을 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼차저를 가진 엔진시스템을 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 슈퍼차저를 가진 엔진시스템을 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 슈퍼차저를 가진 엔진시스템을 포함한 하이브리드 차량의 제어방법을 도시한다.1 is a view illustrating a power train of a hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing an engine system having a supercharger according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram showing an engine system having a supercharger according to another embodiment of the present invention.
4 shows a control method of a hybrid vehicle including an engine system having a supercharger according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through exemplary drawings. It should be noted that in adding reference numerals to the components of each drawing, the same components have the same reference numerals as possible even though they are displayed on different drawings. In addition, in describing the embodiments of the present invention, when it is determined that detailed descriptions of related well-known configurations or functions interfere with the understanding of the embodiments of the present invention, detailed descriptions thereof will be omitted.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In describing the components of the embodiments of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only for distinguishing the component from other components, and the nature, order, or order of the component is not limited by the term. In addition, unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having meanings consistent with meanings in the context of related technologies, and should not be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application. Does not.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 하이브리드 파워트레인(1)은 엔진(2)과, 모터제너레이터(3)와, 자동변속기(4)를 포함한다. Referring to FIG. 1, a hybrid powertrain 1 of a hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention includes an
엔진(2)은 가솔린엔진 또는 디젤엔진일 수 있고, 엔진(2)은 엔진제어기(5, ECU)에 의해 제어될 수 있다. 엔진 제어기(5)가 제어명령을 스로틀밸브(18), 연료 인젝터(미도시), 가변밸브타이밍장치(미도시) 등으로 전송함으로써 엔진(2)의 작동은 제어될 수 있다. The
모터제너레이터(3)는 회전자에 영구자석을 매설하고 고정자에 고정자 코일이 권치된 동기형 모터제너레이터일 수 있고, 모터제너레이터(3)는 모터 제어기(6)에 의해 제어될 수 있다. 모터 제어기(6)가 제어명령을 모터제너이터(3)에 전송함으로써 모터제너레이터(3)의 작동은 제어될 수 있다. The
클러치(9)는 엔진(2) 및 모터제너레이터(3) 사이에 장착될 수 있고, 클러치(9)가 결합(engagement) 및 해제(disengagement)에 의해 엔진(2)이 모터제너레이터(3)에 분리 및 연결될 수 있다. The clutch 9 can be mounted between the
자동변속기(4)는 운전자의 의도(차속, 가속페달의 위치값, 요구토크 등)에 따라 변속단을 전환하도록 구성될 수 있다. 자동변속기(4)는 변속기 제어기(7, TCU)에 의해 제어될 수 있다. The
엔진 제어기(5), 모터 제어기(6), 변속기 제어기(7)는 하이브리드 제어기(9)에 접속될 수 있고, 하이브리드 제어기(8)는 차량 전체의 소비 에너지를 관리하고, 최고 효율로 차량을 주행시키도록 구성될 수 있다. The
하이브리드 제어기(8)는 엔진 제어기(5)의 제어명령에 의한 엔진(2)의 작동 제어, 모터 제어기(6)의 제어명령에 의한 모터제너레이터(3)의 작동 제어, 클러치(9)의 결합 및 해제 제어, 변속기 제어기(7)의 제어명령을 통해 변속기(4)의 변속 등을 실행한다. The
본 발명의 실시예에 따른 전동식 슈퍼차저를 가진 엔진시스템(10)이 도 1에 예시된 하이브리드 차량에 적용될 수 있다. 한편, 도 1은 엔진(2) 및 모터제너레이터(3)가 클러치(9)를 통해 연결된 TMED 방식의 하이브리드 차량을 예시하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 FMED 방식의 하이브리드 차량, 동력분기식 하이브리드 차량 등과 같이 다양한 방식의 하이브리드 차량에 적용될 수 있다. The engine system 10 having an electric supercharger according to an embodiment of the present invention can be applied to the hybrid vehicle illustrated in FIG. 1. Meanwhile, FIG. 1 illustrates a TMED hybrid vehicle in which the
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진시스템(10)은, 복수의 실린더를 가진 엔진(5)과, 엔진(5)의 각 실린더의 흡기구와 소통하는 흡기매니폴드(11)와, 엔진(5)의 각 연소실의 배기구와 소통하는 배기매니폴드(12)와, 흡기매니폴드(11)에 연결된 흡기관(13)과, 배기매니폴드(12)에 연결된 배기관(14)과, 흡기관(13)에 장착된 전동식 슈퍼차저(30)와, 전동식 슈퍼차저(30)에 의해 압축된 과급공기의 적어도 일부를 배기매니폴드(12) 측으로 선택적으로 공급하도록 구성된 공기밸브(40)를 포함할 수 있다. Referring to Figure 2, the engine system 10 according to an embodiment of the present invention, the
엔진(5)은 연료의 연소에 의해 구동력을 발생하는 복수의 실린더를 가질 수 있다. The
흡기관(13)의 단부에는 에어클리너(19)가 장착될 수 있고, 에어클리너(19)에는 흡기도입관(13a)이 연결될 수 있다. An
전동식 슈퍼차저(30)는 흡기관(13)의 도중에 배치되어 에어클리너(19)를 거쳐 흡입된 흡기를 압축함으로써 과급공기를 엔진(5)의 각 실린더 측으로 공급할 수 있다. 전동식 슈퍼차저(30)는 전기에너지에 의해 작동하는 모터(31) 및 모터(31)에 의해 구동하는 압축기(32)를 가질 수 있다. 압축기(32)는 에어클리너(19)의 하류측에 배치됨으로써 압축기(32)는 에어클리너(19)의 출구와 소통할 수 있다. The
전동식 슈퍼차저(30)는 엔진 제어기(5) 및/또는 하이브리드 제어기(8)에 의해 제어될 수 있다. The
에어클리너(19)의 출구에는 바이패스관(33)이 연결될 수 있고, 바이패스관(33)에는 바이패스밸브(17)가 장착될 수 있다. 바이패스밸브(17)가 개방되면 흡기도입관(13a)을 통해 흡입된 흡기의 적어도 일부가 바이패스관(33)을 통해 전동식 슈퍼차저(30)를 우회할 수 있고, 바이패스밸브(17)가 폐쇄되면 흡기도입관(13a)을 통해 흡입된 흡기는 전동식 슈퍼차저(30) 측으로 흘러갈 수 있다. A
흡기관(13)에는 인터쿨러(15) 및 스로틀밸브(18)가 장착될 수 있고, 인터쿨러(15)는 전동식 슈퍼차저(30)의 압축기(32)의 하류측에 배치될 수 있으며, 스로틀밸브(18)는 인터쿨러(15)의 하류측에 배치될 수 있다. The
배기관(14)에는 배기가스를 정화하는 하나 이상의 촉매(16)가 장착될 수 있다. The
공기밸브(40)에는 흡기관(13)으로부터 적어도 일부의 과급공기가 도입됨을 허용하는 과급공기 도입관(41) 및 배기매니폴드(12) 측으로 적어도 일부의 과급공기가 주입됨을 허용하는 과급공기 주입관(42)이 연결될 수 있다. The
과급공기 도입관(41)은 전동식 슈퍼차저(30)의 압축기(32)의 하류지점과 공기밸브(40)를 연결하도록 구성될 수 있고, 이에 전동식 슈퍼차저(30)의 압축기(32)에 의해 압축된 과급공기가 공기밸브(40) 측으로 도입될 수 있다.The supercharged
과급공기 주입관(42)은 공기밸브(40) 및 배기매니폴드(12)를 연결하도록 구성될 수 있고, 이에 공기밸브(40)가 개방됨에 따라 과급공기가 배기매니폴드(12) 측으로 주입될 수 있다. 과급공기 주입관(42)은 배기매니폴드(12)의 런너들에 과급공기를 균일하게 분배하는 복수의 분기관(42a)을 가질 수 있다. The supercharged
이에, 공기밸브(40)가 개방되면 전동식 슈퍼차저(30)의 압축기(32)에 의해 압축된 과급공기는 과급공기 도입관(41) 및 과급공기 주입관(42)을 거쳐 배기매니폴드(12)의 각 런너들에 균일하게 분배되어 공급될 수 있다. Accordingly, when the
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동식 슈퍼차저(40)를 가진 엔진시스템(10)은, 흡기관(13)에 장착된 압축기(21) 및 배기관(14)에 장착된 터빈(22)을 가진 터보차저(20)를 더 포함할 수 있다. 3 is an engine system 10 having an
터보차저(20)의 압축기(21)는 전동식 슈퍼차저(30)의 압축기(32)의 하류 측에 위치할 수 있다. The
도 3의 실시예에 따르면, 배기관(14)에는 2개의 촉매(16a, 16b)가 장착될 수 있으며, 2개의 촉매(16a, 16b)는 WCC(16a, Warm-up Catalytic Converter)와 UCC(16b, Under floor Catalytic Converter) 등일 수 있다. According to the embodiment of Figure 3, the
그외 나머지 구성 및 작동은 도 2의 실시예와 유사 내지 동일하므로 그 자세한 설명은 생략한다. The rest of the configuration and operation are similar to or the same as the embodiment of Fig. 2, and detailed description thereof will be omitted.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 슈퍼차저(30)를 가진 엔진시스템(10)을 포함한 하이브리드 차량의 제어방법을 도시한다.4 shows a control method of a hybrid vehicle including an engine system 10 having a
하이브리드 제어기(8)는 EV모드, HEV 모드, 및 엔진구동모드 중에서 어느 한 모드를 선택하도록 구성될 수 있고, 이에 따라 하이브리드 차량은 모터제너레이터의 구동력에 의해서만 주행하는 EV모드, 엔진의 구동력 및 모터제너레이터의 구동력에 의해 주행하는 HEV모드, 엔진의 구동력만으로 주행하는 엔진구동모드 중에서 어느 한 주행모드로 주행할 수 있다. The
하이브리드 제어기(8)는 냉각수온도, 엔진오일온도, 배터리의 SOC(충전상태, state of charge), 운전자의 요구토크, APS(Accelerator Position sensor)에 의해 측정된 가속페달의 위치값, 차속센서에 의해 측정된 차속(vehicle speed) 등과 같은 차량의 다양한 운전 정보를 리딩한 후에, 하이브리드 차량의 현재 운전조건이 EV모드, HEV모드, 엔진 구동모드 중에서 어느 한 모드에 해당하는 지를 판단할 수 있다. The
하이브리드 제어기(8)는 냉각수온도가 기준 냉각수온도 보다 큰지를 판단한다(S1). 기준 냉각수온도는 차량의 현재 주행상태가 엔진의 구동이 요구되는 조건(즉, HEV모드 및 엔진 구동모드)인지를 판단하기 위한 온도로서, 냉각수온도가 기준 냉각수온도 이하이면 엔진의 구동이 요구되는 않는 EV모드에 해당하는 주행조건일 수 있다. The
S1단계에서 냉각수온도가 기준 냉각수온도 이하이면 엔진의 구동이 요구되지 않는 조건으로 판단하고, 하이브리드 제어기(8)는 엔진(2)을 오프시킨다(S11). If the coolant temperature is lower than the reference coolant temperature in step S1, it is determined that the engine is not required to be driven, and the
S1단계에서 냉각수온도가 기준 냉각수온도 보다 크면 엔진의 구동이 요구되는 조건일 가능성이 있는 것으로 판단할 수 있고, 하이브리드 제어기(8)는 엔진오일온도가 기준 엔진오일온도 보다 큰지를 판단한다(S2). 기준 엔진오일온도는 차량의 현재 주행상태가 엔진의 구동이 요구되는 조건(즉, HEV모드 및 엔진 구동모드)인지를 판단하기 위한 온도로서, 엔진오일 온도가 기준 엔진오일온도 이하이면 엔진의 구동이 요구되는 않는 EV모드에 해당하는 주행조건일 수 있다.In step S1, if the coolant temperature is greater than the reference coolant temperature, it may be determined that there is a possibility that the engine is required to be driven, and the
S2단계에서 엔진오일 온도가 기준 엔진오일 온도 이하이면 엔진의 구동이 요구되지 않는 조건으로 판단하고, 하이브리드 제어기(8)는 엔진(2)을 오프시킨다(S11). If the engine oil temperature is lower than the reference engine oil temperature in step S2, it is determined that the driving of the engine is not required, and the
S2단계에서 냉각수온도가 기준 냉각수온도 보다 크면 엔진의 구동이 요구되는 조건일 가능성이 있는 것으로 판단하고, 이에 하이브리드 제어기(8)는 배터리의 SOC가 기준 SOC 보다 큰지를 판단한다(S3). 기준 SOC는 차량의 현재 주행상태가 엔진의 구동이 요구되는 조건(즉, HEV모드 및 엔진 구동모드)인지를 판단하기 위한 SOC로서, 배터리의 SOC가 기준 SOC 이상이면 엔진 구동이 요구되는 않는 EV모드에 해당하는 주행조건일 수 있다.In step S2, if the coolant temperature is greater than the reference coolant temperature, it is determined that there is a possibility that the engine is required to be driven. Accordingly, the
S3단계에서 배터리의 SOC가 기준 SOC 이상이면 엔진 시동이 요구되지 않는 조건으로 판단하고, 하이브리드 제어기(8)는 엔진(2)을 오프시킨다(S11). If the SOC of the battery is greater than or equal to the reference SOC in step S3, it is determined that engine start is not required, and the
S3단계에서 배터리의 SOC가 기준 SOC 보다 크면 엔진 구동이 요구되는 조건일 가능성이 있는 것으로 판단하고, 하이브리드 제어기(8)는 가속페달의 위치값 및 차속에 따라 엔진의 구동여부를 선택할 수 있는 모드 선택맵(50)을 이용하여 가속페달의 위치값 및 차속이 엔진 구동이 요구되는 조건을 만족하는 지를 판단한다(S4).In step S3, if the SOC of the battery is larger than the reference SOC, it is determined that there is a possibility that engine driving is a required condition, and the
S4단계에서 모드 선택맵(50)에 의해 가속페달의 위치값 및 차속이 엔진 구동이 요구되지 않는 조건을 만족하면 하이브리드 제어기(8)는 엔진(2)을 오프시킨다(S11).When the position value of the accelerator pedal and the vehicle speed satisfy the condition that engine driving is not required by the mode selection map 50 in step S4, the
S4단계에서 모드 선택맵(50)에 의해 가속페달의 위치값 및 차속이 엔진 구동이 요구되는 조건을 만족하면, 하이브리드 제어기(8)는 전동식 슈퍼차저(30)의 작동신호 및 엔진(2)의 시동신호를 엔진 제어기(5) 및 모터 제어기(6)에 전달하고, 이를 통해 엔진(2)은 모터제너레이터(3) 또는 시동모터(미도시) 등에 의해 시동된다(S5). 이때, 바이패스밸브(17)는 폐쇄됨으로써 흡기도입관(13a)을 통해 도입된 흡기는 전동식 슈퍼차저(30)의 압축기(32)에 의해 압축되어 과급공기가 스로틀밸브(18)의 입구측에 가압되고, 과급공기는 흡기관(13)을 통과하여 흡기매니폴드(11) 측으로 유입된다. If the position value and the vehicle speed of the accelerator pedal by the mode selection map 50 in step S4 satisfies the condition that the engine is required to be driven, the
엔진 제어기(5)는 공기밸브(40)가 개방조건인지를 판단한다(S6).The
일 실시예에 따르면, 엔진(2)의 현재상태가 엔진(2)의 온/오프 이후 재시동을 위한 크랭킹 구간이내인지를 확인함으로써 공기밸브(40)의 개방조건을 결정할 수 있다. 예컨대, RPM센서에 의해 측정된 엔진(2)의 RPM이 설정된 완폭 RPM미만이면 엔진(2)의 현재 상태가 크랭킹 구간이내인것으로(즉, 엔진(2)의 시동이 완료되지 않은 것으로) 판단할 수 있고, 이에 따라 공기밸브(40)를 개방한다. RPM센서에 의해 측정된 엔진(2)의 RPM이 설정된 완폭 RPM 이상이면 엔진(2)의 현재 상태가 크랭킹 구간을 벗어난 것으로(즉, 엔진(2)의 시동이 완료된 것으로) 판단할 수 있고, 이에 따라 공기밸브(40)를 폐쇄한다. According to one embodiment, the open condition of the
다른 실시예에 따르면, 공기밸브(40)의 개방조건은 엔진(2)의 현재상태가 엔진(2)의 시동 이후에 촉매활성화온도까지 도달하도록 촉매를 가열하는 촉매가열구간이내인지를 판단함으로써 공기밸브(40)의 개방조건을 판단할 수 있다. 예컨대, 촉매(16, 16a, 16b)에 장착된 온도센서에 의해 측정된 촉매(16, 16a, 16b)의 온도가 설정된 촉매활성화온도 미만이면 촉매가열구간 이내인 상태이고, 이에 공기밸브(40)를 개방한다. 촉매(16, 16a, 16b)에 장착된 온도센서에 의해 측정된 촉매(16, 16a, 16b)의 온도가 설정된 촉매활성화온도를 이상이면 촉매가열구간을 벗어난 상태이고, 이에 공기밸브(40)를 폐쇄한다. According to another embodiment, the open condition of the
S6단계에서 공기밸브(40)가 개방조건에 해당하면 엔진 제어기(5)는 공기밸브(40)를 개방함(S7)으로써 전동식 슈퍼차저(30)의 압축기(32)에 의해 압축된 과급공기를 배기매니폴드(12) 측으로 주입한다. 공기밸브(40)의 개방조건은 엔진(2)의 현재상태가 엔진(2)의 온/오프 이후 재시동을 위한 크랭킹 작동구간이거나 엔진(2)의 시동 직후에 촉매(16, 16a, 16b)가 촉매활성화온도에 도달하지 않은 촉매가열구간에 해당하는 것으로 판단함으로써 공기밸브(40)를 개방한다. If the
S6단계에서 공기밸브(40)가 개방조건에 해당하지 않으면, 공기밸브(40)를 폐쇄하고, 엔진 제어기(5)에 의해 지령되는 엔진토크가 기준 엔진토크 보다 큰지를 판단한다(S8). 기준 엔진토크는 엔진 토크 블랜딩 실행을 판단하기 위한 토크이다. If the
S8단계에서 엔진토크가 기준 엔진토크 보다 크면 엔진 토크 블랜딩을 실행한다(S9). 하이브리드 제어기(8)에 의해 계산된 요구토크는 엔진 제어기(5)에 의해 지령되는 엔진토크 및 모터 제어기(6)에 의해 지령되는 모터토크의 합이다. 엔진 토크 블랜딩은 요구토크가 커질 경우에 모터토크를 상대적으로 감소시키고 엔진토크를 상대적으로 증가시킴으로써 차량의 Low End Torque를 개선할 수 있다. If the engine torque is greater than the reference engine torque in step S8, engine torque blending is performed (S9). The required torque calculated by the
S8단계에서 엔진토크가 기준 엔진토크 이하이면 공기밸브(40)를 개방함(S7)으로써 전동식 슈퍼차저(30)의 압축기(32)에 의해 압축된 과급공기를 배기매니폴드(12) 측으로 주입한다. 엔진토크가 기준 엔진토크 이하이면, 엔진(2)의 현재상태가 엔진(2)의 온/오프 이후 재시동을 위한 크랭킹 작동구간이거나 엔진(2)의 시동 직후에 촉매(16, 16a, 16b)가 촉매활성화온도에 도달하지 않은 촉매가열구간에 해당하는 것으로 판단함으로써 공기밸브(40)를 개방한다. If the engine torque is less than the reference engine torque in step S8, the
S11단계 이후에, 하이브리드 제어기(8)는 가속페달의 위치값 및 차속 등에 따라 운전자 요구토크를 계산하고, 운전자의 요구토크가 기준 요구토크 미만인를 판단한다(S12). 기준 요구토크는 엔진의 구동여부를 판단하기 위한 기준 요구토크이다. After step S11, the
S12단계에서, 운전자의 요구토크가 기준 요구토크 미만이면 하이브리드 제어기(8)는 EV모드를 선택함으로써 하이브리드 차량은 모터제어기(6)에 의해 EV모드로 제어된다(S13).In step S12, if the driver's required torque is less than the reference required torque, the
S12단계에서, 운전자의 요구토크가 기준 요구토크 이상이면 하이브리드 제어기(8)는 HEV모드를 선택함으로써 하이브리드 차량은 엔진 제어기(5) 및 모터 제어기(6)를 통해 HEV모드로 제어된다(S14).In step S12, if the driver's required torque is greater than or equal to the reference required torque, the
이와 같이, 본 발명은 공기밸브(40)의 개방에 의해 전동식 슈퍼차저(30)에 의해 압축된 과급공기가 배기매니폴드(12) 측으로 주입하도록 구성됨으로써 별도의 2차공기 분사펌프를 사용할 필요가 없으며, 배출가스를 저감할 뿐만 아니라 촉매 활성화를 촉진할 수 있으므로 촉매 귀금속 로딩량을 대폭 줄일 수 있으므로 원가 절감을 구현할 수 있고, 특히 배압 저감에 의해 저속 및 고속 성능이 대폭 개선될 수 있다. As described above, the present invention is configured to inject the supercharged air compressed by the
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the claims below, and all technical spirits within the equivalent range should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
1: 하이브리드 파워트레인
2: 엔진
3: 모터제너레이터
4: 자동변속기
5: 엔진 제어기
6: 모터 제어기
7: 변속기 제어기
8: 하이브리드 제어기
9: 클러치
10: 엔진시스템
11: 흡기매니폴드
12: 배기매니폴드
13: 흡기관
14: 배기관
15: 인터쿨러
16, 16a, 16b: 촉매
17: 바이패스밸브
18: 스로틀밸브
19: 에어클리너
20: 터보 차저
21: 압축기
22: 터빈
30: 전동식 슈퍼차저
31: 모터
32: 압축기
33: 바이패스관
40: 공기밸브
41: 과급공기 도입관
42: 과급공기 주입관1: Hybrid powertrain 2: Engine
3: Motor generator 4: Automatic transmission
5: Engine controller 6: Motor controller
7: Transmission controller 8: Hybrid controller
9: Clutch 10: Engine system
11: Intake manifold 12: Exhaust manifold
13: intake pipe 14: exhaust pipe
15:
17: bypass valve 18: throttle valve
19: Air cleaner 20: Turbocharger
21: compressor 22: turbine
30: electric supercharger 31: motor
32: compressor 33: bypass pipe
40: air valve 41: supercharged air introduction pipe
42: supercharged air injection tube
Claims (10)
상기 엔진의 각 실린더의 흡기구와 소통하는 흡기매니폴드;
상기 엔진의 각 실린더의 배기구와 소통하는 배기매니폴드;
상기 흡기매니폴드에 연결된 흡기관;
상기 배기매니폴드에 연결된 배기관;
상기 흡기관에 장착되고, 모터 및 상기 모터에 의해 구동하는 압축기를 가진 전동식 슈퍼차저; 및
상기 전동식 슈퍼차저에 의해 압축된 과급공기를 상기 배기매니폴드 측으로 선택적으로 공급하도록 개폐되는 공기밸브;를 포함하는 전동식 슈퍼차저를 가진 엔진시스템.An engine having a plurality of cylinders;
An intake manifold communicating with an intake port of each cylinder of the engine;
An exhaust manifold communicating with an exhaust port of each cylinder of the engine;
An intake pipe connected to the intake manifold;
An exhaust pipe connected to the exhaust manifold;
An electric supercharger mounted on the intake pipe and having a motor and a compressor driven by the motor; And
And an air valve that is opened and closed to selectively supply supercharged air compressed by the electric supercharger to the exhaust manifold side.
상기 공기밸브에는 상기 흡기관으로부터 과급공기가 도입됨을 허용하는 과급공기 도입관 및 상기 배기매니폴드 측으로 과급공기가 주입됨을 허용하는 과급공기 주입관이 연결되는 전동식 슈퍼차저를 가진 엔진시스템.The method according to claim 1,
The air valve is an engine system having an electric supercharger to which a supercharged air introduction pipe allowing supercharged air is introduced from the intake pipe and a supercharged air injection pipe allowing supercharged air to be injected into the exhaust manifold side.
상기 과급공기 도입관은 상기 전동식 슈퍼차저의 압축기의 하류지점과 상기 공기밸브의 입구를 연결하도록 구성되는 전동식 슈퍼차저를 가진 엔진시스템.The method according to claim 2,
The supercharged air introduction pipe is an engine system having an electric supercharger configured to connect the downstream point of the compressor of the electric supercharger to the inlet of the air valve.
상기 과급공기 주입관은 상기 공기밸브의 출구 및 상기 배기매니폴드를 연결하도록 구성되는 전동식 슈퍼차저를 가진 엔진시스템.The method according to claim 2,
The supercharged air injection pipe is an engine system having an electric supercharger configured to connect the outlet of the air valve and the exhaust manifold.
상기 과급공기 주입관은 상기 배기매니폴드의 런너들에 과급공기를 균일하게 분배하도록 분기된 복수의 분기관을 가지는 전동식 슈퍼차저를 가진 엔진시스템.The method according to claim 4,
The supercharged air injection pipe is an engine system having an electric supercharger having a plurality of branch pipes branched to uniformly distribute supercharged air to runners of the exhaust manifold.
엔진의 구동이 요구되는 조건이면 상기 전동식 슈퍼차저를 작동함과 더불어 상기 엔진을 시동시키고,
상기 공기밸브가 개방조건에 해당면 상기 공기밸브를 개방함으로써 상기 전동식 슈퍼차저에 의해 압축된 과급공기의 적어도 일부가 상기 엔진의 배기매니폴드 측으로 주입되는 하이브리드 차량의 제어방법.A control method of a hybrid vehicle having an electric supercharger connected to an intake manifold side of an engine, and an air valve that opens and closes at least a portion of supercharged air compressed by the electric supercharger to the exhaust manifold side of the engine,
When the engine is in a required condition, the electric supercharger is operated and the engine is started,
A control method of a hybrid vehicle in which at least a portion of the supercharged air compressed by the electric supercharger is injected into the exhaust manifold side of the engine by opening the air valve when the air valve is in an open condition.
상기 엔진의 현재상태가 상기 엔진의 시동을 위한 크랭킹 구간이면 상기 공기밸브를 개방하는 하이브리드 차량의 제어방법.The method according to claim 6,
A control method of a hybrid vehicle that opens the air valve when the current state of the engine is a cranking section for starting the engine.
상기 엔진의 현재상태가 크랭킹 구간을 벗어나면 상기 공기밸브를 폐쇄하는 하이브리드 차량의 제어방법.The method according to claim 6,
A control method of a hybrid vehicle that closes the air valve when the current state of the engine is outside the cranking section.
상기 엔진의 시동 직후에 촉매의 온도가 촉매가열구간이면 상기 공기밸브를 개방하는 하이브리드 차량의 제어방법.The method according to claim 6,
A control method of a hybrid vehicle that opens the air valve when the temperature of the catalyst is a catalyst heating section immediately after the engine is started.
상기 엔진의 시동 직후에 촉매의 온도가 촉매가열구간을 벗어나면 상기 공기밸브를 폐쇄하는 하이브리드 차량의 제어방법.The method according to claim 6,
A control method of a hybrid vehicle that closes the air valve when the temperature of the catalyst exceeds the catalyst heating section immediately after the engine starts.
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KR1020180140287A KR102119653B1 (en) | 2018-11-14 | 2018-11-14 | Engine system having supercharger and method for contorlling hybrid vehicle including the same |
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