KR20210064636A - Egr 쿨러의 보일링 방지 제어장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 EGR 쿨러의 보일링 방지 제어장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 EGR 쿨러의 보일링 방지 제어장치 및 방법은 냉각수가 상기 EGR 쿨러로 유입되도록 구성되는 냉각수 유입유로, 일단이 상기 EGR 쿨러에 연결되어 상기 EGR 가스를 냉각한 냉각수가 배출되는 냉각수 배출유로, 엔진으로 유입되는 가스의 유동량을 제어하도록 EGR 쿨러와 인접하여 위치하는 EGR 밸브 및 엔진의 회전수에 따라 EGR 쿨러로 유입되는 냉각수 유량을 결정하고, EGR 밸브의 개도량을 결정하며, EGR 쿨러의 마이크로 보일링 조건인지 판단하고, EGR 쿨러가 마이크로 보일링 조건을 만족하는 경우 보일링 회피를 수행하기 위한 보상을 수행하도록 구성되는 제어부를 포함한다.

Description

EGR 쿨러의 보일링 방지 제어장치 및 방법{Apparatus for Preventing a Boiling Coolant of EGR Cooler and the Method of thereof}
본 발명은 EGR 쿨러의 보일링 방지 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 더 바람직하게, EGR 쿨러 내측에 위치하는 냉각수의 마이크로 보일링 조건에 대응하여 EGR 내부에 유동되는 가스의 유량 또는 EGR 쿨러 내부에 유동되는 냉각수 유량을 제어하여 EGR 쿨러 내측에 위치하는 냉각수의 보일 현상을 방지하기 위한 EGR 쿨러의 보일링 방지 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 EGR(Exhaust Gas Recirculation, 배기가스 재순환 장치)은 차량의 배기가스 중의 일부를 혼합기와 함께 흡입시킴으로써 연소실의 온도를 낮추어 질소산화물이나 황산화물 등의 유해물질의 배출을 저감하는 기능을 수행한다.
또한, 오늘날에는 세계적으로 대기환경오염에 대한 규제 강화에 의해 EGR 가스 온도를 낮추기 위해 EGR 쿨러(EGR cooler)가 함께 적용된다.
EGR 쿨러로 유입되는 배기가스는 엔진을 통해 배출되는 냉각수에 의해 EGR 가스를 냉각시키게 된다.
더욱이, 냉각수가 미리 설정된 온도 이상이고, EGR 쿨러 내로 유입되는 냉각수의 온도가 보일링 조건 이상인 경우에서는 EGR의 구동을 차단하도록 제어되고 있다.
또한, EGR 쿨러 내부의 냉각수가 보일링에 의해 손실됨에 따라, 냉각수 부족에 의해 엔진이 과열되는 문제점이 존재하며, 더욱이, 냉각수가 보일링에 의해 손실됨에 따라, 냉각수를 자주 보충해주어야 함에 따라 냉각수 보충비용 등이 증가되는 문제점이 있었다.
게다가, 종래에는 EGR 쿨러에 유입되는 냉각수의 유량과 엔진, 히터, EGR 쿨러, 라디에이터를 순환하는 냉각수 유량을 제어할 수 없어 EGR 쿨러의 냉각효율이 감소되고, 최종적으로 엔진이 효율이 감소되는 문제점이 있었다.
특허문헌1: 대한민국 출원 특허 제 2015-0046883호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, EGR 쿨러 내부에 위치하는 냉각수의 보일링 조건을 완화하여 EGR 구동 조건을 확장하는 EGR 쿨러의 보일링 방지 제어장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 EGR 쿨러 내부에 위치하는 냉각수의 마이크로 보일링 조건에 대응하여, EGR 밸브의 개도량 제어 또는 EGR 쿨러 내로 유입되는 냉각수 유량의 제어를 수행하는 EGR 쿨러의 보일링 방지 제어장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알 수 있다. 또한 본 발명의 목적들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 EGR 쿨러의 보일링 방지 제어장치 및 방법은 다음과 같은 구성을 포함한다.
본 발명의 일 실시예로서, 냉각수가 상기 EGR 쿨러로 유입되도록 구성되는 냉각수 유입유로; 일단이 상기 EGR 쿨러에 연결되어 상기 EGR 가스를 냉각한 냉각수가 배출되는 냉각수 배출유로; 엔진으로 유입되는 가스의 유동량을 제어하도록 EGR 쿨러와 인접하여 위치하는 EGR 밸브; 및 엔진의 회전수에 따라 EGR 쿨러로 유입되는 냉각수 유량을 결정하고, EGR 밸브의 개도량을 결정하며, EGR 쿨러의 마이크로 보일링 조건인지 판단하고, EGR 쿨러가 마이크로 보일링 조건을 만족하는 경우 보일링 회피를 수행하기 위한 보상을 수행하도록 구성되는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 EGR 쿨러의 보일링 방지 제어장치를 제공한다.
또한, EGR 쿨러 내로 유입되는 냉각수의 유량을 제어하도록 구성되고, 냉각수 유입유로에 위치하는 냉각수 유량 조절장치;를 더 포함하도록 구성되는 EGR 쿨러의 보일링 방지 제어장치를 제공한다.
또한, 상기 제어부는 EGR 쿨러의 마이크로 보일링 조건에서 EGR 쿨러 내로 유입되는 냉각수 유량이 증가하도록 상기 냉각수 유량 조절장치를 제어하도록 구성되는 EGR 쿨러의 보일링 방지 제어장치를 제공한다.
또한, 상기 제어부는 상기 냉각수 유량 조절장치를 통해 EGR 쿨러 내로 유입되는 냉각수 유량이 증가되지 않는 경우, EGR 가스의 유량을 축소되도록 EGR 밸브를 제어하도록 구성되는 EGR 쿨러의 보일링 방지 제어장치를 제공한다.
또한, 상기 제어부는 상기 EGR 쿨러의 마이크로 보일링 조건에서 EGR 가스의 유량을 축소되도록 EGR 밸브를 제어하도록 구성되는 EGR 쿨러의 보일링 방지 제어장치를 제공한다.
더욱이, 본 발명의 제어방법에 있어서, 제어부에 측정되는 냉각수 온이 미리 설정된 값 이상인지 판단하는 단계; 냉각수 온도가 미리 설정된 값 이상에서, 제어부를 통해 엔진의 회전수 및 부하에 따라 EGR 가스의 유량을 결정하는 단계; 제어부를 통해 엔진의 회전수에 대응하여 EGR 쿨러로 유입되는 냉각수 유량을 판단하는 단계; EGR 쿨러 내측으로 유입되는 냉각수의 마이크로 보일링 조건인지 판단하는 단계; 및 제어부에서 마이크로 보일링 조건으로 판단되는 경우, 제어부는 보일링 회피를 수행하기 위한 보상을 수행하는 단계;를 포함하는 EGR 쿨러의 보일링 방지 제어방법을 제공한다.
또한, 제어부를 통해 엔진의 회전수에 대응하여 EGR 쿨러로 유입되는 냉각수 유량을 판단하는 단계에서, 엔진에 회전수 및 냉각수 유량 조절장치를 통해 EGR 쿨러 내로 유입되는 냉각수 유량을 판단하도록 구성되는 EGR 쿨러의 보일링 방지 제어방법을 제공한다.
또한, 마이크로 보일링 조건으로 판단되는 경우, 제어부는 보일링 회피를 수행하기 위한 보상을 수행하는 단계에서, 제어부는 EGR 쿨러로 유입되는 냉각수 유량이 증대되도록 제어하는 단계;를 포함하는 EGR 쿨러의 보일링 방지 제어방법을 제공한다.
또한, 제어부는 EGR 쿨러로 유입되는 냉각수 유량이 증대되도록 제어하는 단계에서, EGR 쿨러 내로 유입되는 냉각수 유량이 증가하였는지 판단하는 단계; EGR 쿨러 내로 유입되는 냉각수 유량이 증가하지 않았으면, EGR 가스 유량을 축소하는 단계;를 더 포함하는 EGR 쿨러의 보일링 방지 제어방법을 제공한다.
또한, EGR 가스 유량을 축소하는 단계는, EGR 밸브의 개도량을 제어하여 EGR 쿨러 내로 유입되는 EGR 가스 유량을 축소하는 EGR 쿨러의 보일링 방지 제어방법을 제공한다.
또한, 마이크로 보일링 조건으로 판단되는 경우, 제어부는 보일링 회피를 수행하기 위한 보상을 수행하는 단계에서, 제어부는 EGR 가스 유량이 축소되도록 제어하는 단계;를 포함하는 EGR 쿨러의 보일링 방지 제어방법을 제공한다.
또한, 상기 마이크로 보일링 조건을 판단함에, 가스 유량의 증가에 따라 EGR 쿨러 내로 유입되는 냉각수 유량이 선형적으로 증가되는 영역을 대상으로 하는 EGR 쿨러의 보일링 방지 제어방법을 제공한다.
본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 EGR 쿨러 내부에 냉각수 온도 조건에 대응하여 가스 유량 및 유입되는 냉각수 유량 조건을 보상하여 EGR의 구동 조건을 보다 확장할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 EGR 구동 조건을 확장하여 엔진 구동효율이 증대되는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예로서 EGR 쿨러의 보일링 방지 제어장치의 구성간의 결합관계를 블록도로 도시하고 있다.
도 2은 본 발명의 또 다른 실시예로서 EGR 쿨러의 보일링 방지 제어장치의 구성간의 결합관계를 블록도로 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예로서 냉각수 유량 조절장치를 포함하지 않는 EGR 쿨러의 보일링 방지 제어방법을 순서도로 도시하고 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예로서 가스 유량을 제어하여 보일링 구간의 보상을 수행하는 그래프를 도시하고 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예로서 냉각수 유량 조절장치를 포함하는 EGR 쿨러의 보일링 방지 제어방법을 순서도로 도시하고 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예로서 가스 유량 및 EGR 쿨러를 유동하는 냉각수 유량을 제어하여 보일링 구간의 보상을 수행하는 그래프를 도시하고 있다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
또한, 명세서에 기재된 "...쿨러", "...밸브", "...장치", "...부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 명세서에 기재된 "마이크로 보일링"은 냉각수 온도, 가스 유량, EGR 쿨러(110) 내부에 냉각수 유량에 따라 EGR 쿨러(110) 내부 냉각수의 보일링 시작되는 조건을 의미하는바, 마이크로 보일링 영역, 보일링 영역은 실질적으로 동일한 의미로 해석될 수 있다.
본 발명은 EGR 쿨러(110) 내부로 유동하는 냉각수의 보일링 방지 제어장치 및 방법에 관한 것으로, EGR 쿨러(110)의 사용조건을 확대하고 엔진(200)의 구동 효율을 증대하기 위한 기술을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예로서, EGR 시스템(100)을 포함하는 EGR 쿨러(110)의 보일링 방지 제어장치를 개시하고 있다.
EGR 시스템(100)은 엔진(200)의 배기가스가 유입되도록 EGR 밸브의 개도량을 제어하도록 구성된다. EGR 시스템(100)에서는 높은 온도의 배기가스를 냉각하기 위해 EGR 쿨러(110)를 포함한다. 더욱이, EGR 시스템(100)으로 유입되는 가스 유량을 제어하기 위한 EGR 밸브는 EGR 쿨러(110)의 일단 또는 EGR 쿨러(110)와 인접하여 위치하도록 구성되는바, 차량의 제어부(400)를 통해 제어되도록 구성된다.
EGR 쿨러(110) 내측으로 유입되는 냉각수는 엔진(200)으로 유입되는 냉각 라인의 유입구로부터 분기되는 유입유로(111)를 따라 EGR 쿨러(110)의 내측으로 유동하도록 구성된다.
또는, 엔진(200)의 냉각을 수행하고 토출되는 냉각수가 유입유로(111)를 통해 EGR 쿨러(110)로 유입될 수 있다.
도 1에 도시된 구성은, 본 발명의 일 실시예로서, EGR 쿨러(110)는 상시 개방상태를 유지하여 냉각수가 엔진(200) 회전수에 비례하여 EGR 쿨러(110) 내측으로 유동되도록 구성되는 EGR 쿨러의 보일링 방지 제어장치를 도시하고 있다.
EGR 쿨러(110)로 유입된 냉각수는 EGR 시스템(100)을 통과하는 가스의 냉각을 수행하도록 구성되고 배출유로(112)를 통해 순환되도록 구성된다. 배출된 냉각수는 라디에이터를 통과하여 냉각되고 이후 엔진(200)으로 유입되도록 구성되어 엔진(200)과 EGR 쿨러(110)로 다시 유입되도록 구성된다.
제어부(400)는 냉각수온을 측정할 수 있는 온도 센서(미도시)를 포함하는바, EGR 쿨러(110) 내측으로 유입되는 냉각수의 온도를 고려하여 EGR 쿨러(110) 내부의 냉각수의 보일링 조건을 판단하도록 구성된다.
더 바람직하게, 냉각수의 온도를 측정하도록 구성되는 센서(미도시)는 EGR 쿨러(110)의 전단 또는 엔진(200)의 유입구와 인접한 일단에 적어도 하나 이상 위치할 수 있다.
더욱이, 제어부(400)는 엔진(200) 회전수에 따라 EGR 쿨러(110) 내측으로 유입되는 냉각수 유량을 결정하는바, 엔진 매니지먼트 시스템(Engine Management System: EMS)을 통해 저장된 맵값을 기반으로 냉각수 유량을 설정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 제어부(400)에서 냉각수 온도가 미리 설정된 온도 이상인지 판단하고, 냉각수 온도가 미리 설정된 온도 이상인 경우 EGR 시스템(100) 내부로 유입되는 가스의 유량 및 EGR 쿨러(110)로 유입되는 냉각수 유량을 결정한다.
더 바람직하게, 제어부(400)는 제어부(400)에 저장된 맵값을 기반으로 엔진(200)의 회전속도 및 부하에 따라 가스의 유량이 설정되며, EGR 쿨러(110) 내로 유입되는 냉각수 유량 또한 결정된다.
이렇게 결정된 가스 유량 및 EGR 쿨러(110) 내로 유입되는 냉각수 유량을 기반으로 EGR 쿨러(110) 내측의 냉각수 보일링 조건을 판단한다.
제어부(400)는 EGR 쿨러(110) 내측에 위치하는 냉각수의 마이크로 보일링 조건을 만족하는 경우, EGR 밸브의 개도량을 제어하여 EGR 시스템(100) 내부를 유동하는 가스의 유량을 축소할 수 있다.
가스 유량이 축소된 EGR 시스템(100)은 미 보일링 조건에서 구동할 수 있는바, EGR 시스템(100)의 구동환경조건이 완화되도록 구성된다.
이처럼, 도 1에서는 본 발명의 일 실시예로서, 냉각수가 상시 패스로 구성되는 엔진(200)과 EGR 쿨러(110)를 대상으로 보일링 회피 보상을 수행한다. 더 바람직하게, EGR 쿨러(110)의 가스 유량 및 냉각수 유량을 기반으로 마이크로 보일링 조건에 따라 제어되는 EGR 밸브 구성을 도시하고 있다.
도 2는 도 1과 비교하여 EGR 쿨러(110)로 유입되는 냉각수 유량을 제어할 수 있는 냉각수 유량 조절장치(300)를 포함하는 EGR 쿨러(110)의 보일링 방지 제어장치를 블록도로 도시하고 있다.
도시된 구성으로서, EGR 쿨러(110) 내측으로 유입되도록 냉각수 유량을 제어할 수 있는 냉각수 유량 조절장치(300)를 포함하는 제어장치의 결합관계를 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, 리저버 탱크에 위치하는 냉각수는 워터펌프를 통해 가압되고, 가압된 냉각수는 냉각수 유량 조절장치(300)에 의해 각각의 구성으로 냉각수가 분배되도록 제어될 수 있다.
더 바람직하게, 엔진(200)에 인접하여 위치하는 EGR 쿨러(110)로 유입되는 냉각수의 유량이 냉각수 유량 조절장치(300)에 의해 제어될 수 있다.
제어부(400)는 냉각수 온도, EGR 쿨러(110) 내부의 냉각수의 마이크로 보일링 조건에 대응하여 EGR 밸브의 개도량을 제어할 수 있도록 구성되며, 더욱이, EGR 쿨러(110) 내부로 유입되는 냉각수의 유량을 제어하여 미 보일링 조건에서 EGR 시스템(100)이 구동되도록 제어될 수 있다.
즉, 제어부(400)를 통해 냉각수 온도가 미리 설정된 온도 이상인지 판단하고, 엔진(200) 회전속도 및 부하에 따라 가스의 유량을 설정하며, EGR 쿨러(110) 내로 유입되는 냉각수 유량을 결정한다. 또한 EGR 쿨러(110) 내부의 마이크로 보일링 조건 여부를 판단한다.
더 바람직하게, 가스 유량 및 EGR 쿨러(110)로 유입되는 냉각수 유량은 엔진의 회전수, 부하에 따라 제어부(400)에 저장된 맵값에 의해 선택될 수 있다.
EGR 쿨러(110) 내부의 마이크로 보일링 조건이면, 제어부(400)는 냉각수 유량 조절장치(300)를 통해서 EGR 쿨러(110) 내부로 유입되는 냉각수 유량을 증대시키는 제어를 수행한다. 이후 EGR 쿨러(110) 내부로 유입되는 냉각수 유량이 증대되지 않았다고 판단되면, EGR 밸브의 개도량을 조정하여 EGR 시스템(100)에 유동되는 가스 유량을 축소하도록 추가 제어된다.
냉각수 유량 증대 제어보상이 수행되지 않는 조건으로서, 차량의 등판 조건 등에 따라 냉각수가 일측으로 쏠린 상태를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 주행 조건에 기인할 경우, EGR 쿨러(110) 내부로 유입되는 냉각수가 증대되지 못하는바, 제어부(400)는 EGR 쿨러(110) 내부로 유입되는 냉각수 유량 증대 제어를 수행한 이후 EGR 쿨러(110) 내부의 냉각수 유량이 증대되었는지 판단한다.
제어부(400)는 EGR 쿨러(110) 내부로 유입되는 냉각수 유량 증대 제어가 수행되지 않은 면 추가로 EGR 시스템(100)에 유동되는 가스 유량을 축소하는 제어를 수행하여 EGR 쿨러(110) 내부의 냉각수가 보일링 되지 않도록 제어된다.
위와 같이, 냉각수 유량 조절장치(300)를 포함하는 본 발명의 또 다른 실시예는 EGR 쿨러(110) 냉각수의 마이크로 보일링 조건을 만족하는 경우 EGR 쿨러(110) 내부로 유동되는 냉각수 유량을 선행하여 증대시키고, 냉각수 유량이 증대되지 않은 조건에서 EGR 시스템(100)을 유동하는 가스를 축소 제어하도록 구성된다.
이처럼, 도 1에서는 EGR 쿨러(110)로 냉각수가 상시 패스 구조를 개시하고 있는 일 실시예를 도시하고 있으며, 도 2에서는 EGR 쿨러(110)로 유입되는 냉각수의 유량이 냉각수 유량 조절장치(300)를 통해 제어되는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시하고 있는바, 마이크로 보일링 조건에 대응하여 보상을 수행하는 대상이 상이할 수 있다.
이하, 도 3 내지 4는 상시 패스 구조에 따른 EGR 쿨러(110) 보일링 방지 제어방법 및 미 보일링 조건으로의 보상된 EGR 시스템(100)의 구동점 그래프를 도시하고 있다. 이와 비교하여, 도 5 내지 6에서는 냉각수 유량 조절장치(300)를 포함하는 시스템의 EGR 쿨러(110) 보일링 방지 제어방법 및 그에 따른 미 보일링 조건으로의 보상된 구동점 그래프를 도시하고 있다.
도 3은 EGR 쿨러(110)로 냉각수가 상시 패스로 연결된 EGR 시스템(100)의 EGR 쿨러(110)의 보일링 방지 제어방법을 순서도로 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, 제어부(400)는 차량의 냉각 시스템 위치하는 온도 센서를 통해서 차량 냉각시스템에 유동되는 냉각수의 온도를 측정하고, 미리 설정된 온도 이상인지 판단하는 단계(S110)를 포함한다.
냉각수 온도가 미리 설정된 온도 이하인 경우 로직을 종료하고, 냉각수 온도가 미리 설정된 온도를 초과하는 경우, 엔진(200) 회전수, 엔진(200) 부하에 따라 EGR 시스템(100) 내로 유입되는 가스의 유량을 확인하다(S120).
EGR 시스템(100) 내로 유입되는 가스는 엔진 매니지먼트 시스템(Engine Management System: EMS)에 저장된 맵값을 이용하여 선택될 수 있다.
더욱이, EGR 쿨러(110)의 유입유로(111)를 통해 유입되는 냉각수 유량을 설정하는바, 이는 제어부(400)의 엔진 매니지먼트 시스템(Engine Management System: EMS)에 저장된 맵값을 통해 냉각수 유량을 판단할 수 있다(S130).
이후, EGR 쿨러(110) 내부의 냉각수가 마이크로 보일링 영역의 조건을 만족하는지 여부를 판단한다(S140).
EGR 쿨러(110) 내부에 유동되는 냉각수가 보일링 영역에 해당하는 경우, 제어부(400)는 EGR 밸브의 개도량을 제어하여 EGR 시스템(100) 내부에 유동되는 가스의 유량을 2Kg/h 축소하도록 제어하고(S150) 최초 단계로 돌아간다(S160)
다만, EGR 쿨러(110) 내부의 냉각수가 마이크로 보일링 영역이 아닌 경우(S140) 기존의 EGR 쿨러(110)의 냉각수 유량과 EGR 밸브의 개도량을 유지하고(S170), 최초 단계로 돌아간다(S150).
도 4에서는 도 3의 EGR 밸브의 개도량 축소 보상제어를 수행한 경우, EGR 쿨러(110)는 마이크로 보일링 영역에서 미 보일링 영역으로 EGR 구동점이 보상되는 결과를 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, X축 상에 EGR 시스템(100) 내로 유입되는 가스의 유량을 개시하고 있으며 Y축에 EGR 냉각수 유량을 개시하고 있는바, 두 인자간의 관계를 통해 보일링 영역과 미 보일링 영역을 그래프로 도시하고 있다.
뿐만 아니라, 냉각수 온도에 따라 서로 다른 위치에 마이크로 보일링 지점을 갖도록 구성되는바, 동일한 가스 유량 조건에서 측정된 냉각수 온도가 높을수록 낮은 냉각수 유량에서 마이크로 보일링 영역을 갖음을 알 수 있다.
본 발명의 제어부(400)는 가스 유량의 증가값에 대응하여 냉각수 유량이 선형적으로 증가하는 영역에서 보일링 방지 제어를 수행하도록 구성된다.
즉, 제어부는 가스 유량 증가에 따라 냉각수 유량이 선형적으로 증가하는 영역에서 보일링 회피를 위한 보상제어를 수행하도록 구성된다.
EGR 시스템(100) 내부를 유동하는 가스를 축소하는 보상을 수행할 경우, EGR 쿨러(110) 내부의 냉각수는 마이크로 보일링 영역에서 미 보일링 영역으로 보상이동되도록 구성된다.
더 바람직하게, 본 발명의 일 실시예로서, 상시 패스 형태의 냉각수 순환 구조를 포함하는 EGR 쿨러(110)의 보일링 방지 제어장치는, 측정된 냉각수 온도가 110도, 가스 유량이 16kg/h 및 냉각수 유량이 8LPM인 상태에서 마이크로 보일링 조건에 해당한다.
위의 동일조건에서 보일링 회피 보상에 따라 EGR 시스템(100) 내로 유동되는 가스가 2Kg/h 축소되는 경우, EGR 쿨러(110)의 구동점은 보일링 영역에서 미 보일링 영역(가스 유량이 14kg/h 및 냉각수 유량이 8LPM인 구동점)으로 이동될 수 있다. 즉, 제어부(400)는 EGR 시스템(100) 내부를 유동하는 가스 축소 보상을 통해서 보일링 회피 보상을 수행하도록 구성된다.
도 5는 냉각수 유량 조절장치(300)를 포함하는 EGR 쿨러(110)의 보일링 방지 제어장치를 통한 보일링 보상 제어방법의 흐름도를 도시하고 있습니다.
도시된 바와 같이, 제어부(400)는 차량의 냉각 시스템 위치하는 온도 센서를 통해서 차량 냉각계에 유동되는 냉각수의 온도를 측정하고, 미리 설정된 온도 이상인지 판단하는 단계(S210)를 포함한다.
냉각수 온도가 미리 설정된 온도를 초과하는 경우, 엔진(200) 회전수, 엔진(200) 부하에 따라 EGR 시스템(100) 내로 유입되는 가스의 유량을 결정한다(S220).
바람직하게, 제어부(400)에 저장된 맵값에 따라 EGR 시스템(100) 내로 유입되는 가스의 유량은 결정될 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에서 EGR 시스템(100) 내로 유입되는 가스 유량은 엔진 매니지먼트 시스템(Engine Management System: EMS)를 통해 저장된 맵값을 이용하여 판단될 수 있다.
더욱이, EGR 쿨러(110)의 냉각수 유입유로(111)를 통해 유입되는 냉각수 유량을 판단하는바, 이는 제어부(400)에 저장된 맵값을 통해 냉각수 유량을 판단할 수 있다(S230).
더 바람직하게, 엔진 매니지먼트 시스템(Engine Management System: EMS)의 맵값을 이용하여 EGR 쿨러(110) 내로 유입되는 냉각수 유량을 설정할 수 있는바, 이는 차량의 엔진(200) 회전속도 및 냉각수 유량 조절장치(300)의 개도량을 통해서 설정될 수 있다.
이후, EGR 쿨러(110) 내부의 냉각수가 마이크로 보일링 영역인지 여부를 판단한다(S240).
EGR 쿨러(110) 내부에 유동되는 냉각수가 보일링 영역에 해당하는 경우, 냉각수 유량 조절장치(300)의 개도량을 증가시켜 EGR 쿨러(110) 내로 유입되는 냉각수의 유량을 증가하도록 구성되며(S250), 냉각수 유량이 증대되었는지 판단하는 단계(S260)를 포함한다.
더 바람직하게, EGR 쿨러(110) 내로 유입되는 냉각수의 유량 증가 보상을 수행하는 경우, 냉각수 유량이 기존에 구동되는 냉각수 유량에 비해 2LPM 증대되도록 제어될 수 있다(S250).
냉각수 유량 조절장치(300)의 개도량 증가 보상을 통해 EGR 쿨러(110) 내로 유입되는 냉각수 유량이 미리 설정된 증대량만큼 증대된 것으로 판단되면, 최초 단계로 돌아간다(S270). 다만, 냉각수 유량이 미리 설정된 증대량만큼 증대되지 않은 것으로 판단되는 경우, EGR 시스템(100) 내로 유동되는 가스의 유량을 축소 제어 보상을 수행한다(S280).
더 바람직하게, 가스의 유량을 축소 제어 보상을 수행하는 단계에서 EGR 밸브의 개도량을 제어하여 EGR 시스템(100) 내부에 유동되는 가스의 유량을 2Kg/h 축소하도록 제어하고(S280) 최초 단계로 돌아간다(S270)
다만, EGR 쿨러(110) 내부의 냉각수가 마이크로 보일링 영역이 아닌 경우(S240) 기존의 설정된 EGR 쿨러(110)의 냉각수 유량과 EGR 밸브의 개도량을 유지하고(290), 최초 단계로 돌아간다(S270).
도 6은 냉각수 유로 조절장치를 포함하는 EGR 쿨러(110)의 보일링 방지 제어방법을 수행한 결과를 도시한 그래프이다.
도 6의 그래프에서는 도 4와 동일한 인자를 포함하고 있는바, X축 상에 EGR 시스템(100) 내로 유입되는 가스의 유량을 개시하고 있으며, Y축에 EGR 냉각수 유량을 도시하고 있어 두 인자간의 관계를 그래프로 도시하고 있다.
본 발명의 제어부(400)는 가스 유량의 증가값에 대응하여 냉각수 유량이 선형적으로 증가하는 영역에서 보일링 방지 제어를 수행하도록 구성된다. 더욱이, 냉각수 유량 조절장치(300)를 통해 보일링 회피 보상을 선행하여 수행하는바, EGR 쿨러(110) 내부로 유입되는 냉각수 유량을 증대하도록 구성된다.
EGR 쿨러(110) 내부로 유입되는 냉각수 유량이 증대되는 경우, 마이크로 보일링 라인에 위치하는 EGR 쿨러(110) 구동점은 미 보일링 영역으로 보상 이동되도록 구성된다.
또한, 차량의 운행 조건으로서 냉각수가 차량의 일단으로 쏠린 상태에서는 EGR 쿨러(110) 내부로 유입되는 냉각수 유량이 증대되기 어려운바, 제어부(400)는 냉각수 유량 증대 제어를 수행한 이후 실제 EGR 쿨러(110) 내부에 유동되는 냉각수 유량이 미리 설정된 증대량만큼 증대되었는지 판단한다.
다만, 제어부(400)를 통한 EGR 쿨러(110) 내부의 냉각수 유량 증대 제어가 상기 조건에 따라 수행되지 않았으면, EGR 밸브의 개도량을 축소하여 EGR 시스템(100) 내부에 유동되는 가스 유량을 축소하도록 구성된다.
더 바람직하게, 본 발명의 또 다른 실시예로서, 냉각수 유량 조절장치(300)를 포함하는 냉각수 순환 구조를 제공하는바, EGR 쿨러(110)의 보일링 방지 제어장치는 가스 유량 16kg/h, 냉각수 온도가 110도 및 냉각수 유량이 8LPM인 상태에서 마이크로 보일링 조건에 해당한다.
위와 동일조건에서 보일링 회피 보상에 따라 EGR 쿨러(110) 내부로 유입되는 냉각수 유량을 제어하도록 구성되는바, 최초 8LPM의 냉각수 유량을 10LPM으로 보상하도록 제어된다.
이후, 제어부(400)는 냉각수 유량이 10LPM으로 증대되었는지 판단하고, 냉각수 유량이 10LPM으로 보상되지 않았으면, EGR 시스템(100) 내로 유동되는 가스가 2Kg/h 축소하는 제어를 수행한다.
상기와 같은 제어를 수행할 경우, 도시된 그래프 상에서 EGR 쿨러(110)의 구동점은 보일링 영역에서 미 보일링 영역으로 이동될 수 있다. 더욱이, 냉각수 유량 제어가 수행된 경우는 EGR 쿨러(110)의 구동점이 Y축 상단으로 이동되도록 제어되며, 냉각수 유량 제어가 수행되지 않았으면 EGR 시스템(100) 내로 유입되는 가스 유량 제어를 수행할 경우, X축 왼편으로 구동점이 이동되도록 제어된다.
따라서, 상기 제어에 따라 EGR 쿨러(110)의 구동점은 모두 미 보일링 영역으로 이동된다.
즉, 제어부(400)는 본 발명의 또 다른 실시예를 통해 EGR 쿨러(110) 내측으로 유입되는 냉각수 유량을 선행하여 제어하고, 이후 냉각수 제어가 수행되지 않는 조건에서 추가적으로 EGR 시스템(100) 내부를 유동하는 가스 축소 보상을 수행하는바, EGR 쿨러(110)의 보일링 회피 보상을 수행하도록 구성된다.
이처럼, 본 발명은 EGR 쿨러(110)의 보일링 방지 제어장치 및 방법을 제공하여 냉각수의 마이크로 보일 영역에서도 EGR 시스템(100)의 구동할 수 있도록 구성된다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 기술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 기술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
100: EGR 시스템
110: EGR 쿨러
111: 냉각수 유입유로
112: 냉각수 배출유로
120: EGR 밸브
200: 엔진
300: 냉각수 유량 조절장치
400: 제어부

Claims (12)

  1. 냉각수가 상기 EGR 쿨러로 유입되도록 구성되는 냉각수 유입유로;
    일단이 상기 EGR 쿨러에 연결되어 상기 EGR 가스를 냉각한 냉각수가 배출되는 냉각수 배출유로;
    엔진으로 유입되는 가스의 유동량을 제어하도록 EGR 쿨러와 인접하여 위치하는 EGR 밸브; 및
    엔진의 회전수에 따라 EGR 쿨러로 유입되는 냉각수 유량을 결정하고, EGR 밸브의 개도량을 결정하며, EGR 쿨러의 마이크로 보일링 조건인지 판단하고, EGR 쿨러가 마이크로 보일링 조건을 만족하는 경우 보일링 회피를 수행하기 위한 보상을 수행하도록 구성되는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 EGR 쿨러의 보일링 방지 제어장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    EGR 쿨러 내로 유입되는 냉각수의 유량을 제어하도록 구성되고, 냉각수 유입유로에 위치하는 냉각수 유량 조절장치;를 더 포함하도록 구성되는 EGR 쿨러의 보일링 방지 제어장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부는 EGR 쿨러의 마이크로 보일링 조건에서 EGR 쿨러 내로 유입되는 냉각수 유량이 증가하도록 상기 냉각수 유량 조절장치를 제어하도록 구성되는 EGR 쿨러의 보일링 방지 제어장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 냉각수 유량 조절장치를 통해 EGR 쿨러 내로 유입되는 냉각수 유량이 증가되지 않는 경우, EGR 가스의 유량을 축소되도록 EGR 밸브를 제어하도록 구성되는 EGR 쿨러의 보일링 방지 제어장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 EGR 쿨러의 마이크로 보일링 조건에서 EGR 가스의 유량을 축소되도록 EGR 밸브를 제어하도록 구성되는 EGR 쿨러의 보일링 방지 제어장치.
  6. 제어부에 측정되는 냉각수 온이 미리 설정된 값 이상인지 판단하는 단계;
    냉각수 온도가 미리 설정된 값 이상에서, 제어부를 통해 엔진의 회전수 및 부하에 따라 EGR 가스의 유량을 결정하는 단계;
    제어부를 통해 엔진의 회전수에 대응하여 EGR 쿨러로 유입되는 냉각수 유량을 판단하는 단계;
    EGR 쿨러 내측으로 유입되는 냉각수의 마이크로 보일링 조건인지 판단하는 단계; 및
    제어부에서 마이크로 보일링 조건으로 판단되는 경우, 제어부는 보일링 회피를 수행하기 위한 보상을 수행하는 단계;를 포함하는 EGR 쿨러의 보일링 방지 제어방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    제어부를 통해 엔진의 회전수에 대응하여 EGR 쿨러로 유입되는 냉각수 유량을 판단하는 단계에서,
    엔진에 회전수 및 냉각수 유량 조절장치를 통해 EGR 쿨러 내로 유입되는 냉각수 유량을 판단하도록 구성되는 EGR 쿨러의 보일링 방지 제어방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    마이크로 보일링 조건으로 판단되는 경우, 제어부는 보일링 회피를 수행하기 위한 보상을 수행하는 단계에서,
    제어부는 EGR 쿨러로 유입되는 냉각수 유량이 증대되도록 제어하는 단계;를 포함하는 EGR 쿨러의 보일링 방지 제어방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    제어부는 EGR 쿨러로 유입되는 냉각수 유량이 증대되도록 제어하는 단계에서,
    EGR 쿨러 내로 유입되는 냉각수 유량이 증가하였는지 판단하는 단계;
    EGR 쿨러 내로 유입되는 냉각수 유량이 증가하지 않았으면, EGR 가스 유량을 축소하는 단계;를 더 포함하는 EGR 쿨러의 보일링 방지 제어방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    EGR 가스 유량을 축소하는 단계는,
    EGR 밸브의 개도량을 제어하여 EGR 쿨러 내로 유입되는 EGR 가스 유량을 축소하는 EGR 쿨러의 보일링 방지 제어방법.
  11. 제 6항에 있어서,
    마이크로 보일링 조건으로 판단되는 경우, 제어부는 보일링 회피를 수행하기 위한 보상을 수행하는 단계에서,
    제어부는 EGR 가스 유량이 축소되도록 제어하는 단계;를 포함하는 EGR 쿨러의 보일링 방지 제어방법.
  12. 제 6항에 있어서,
    상기 마이크로 보일링 조건을 판단함에,
    가스 유량의 증가에 따라 EGR 쿨러 내로 유입되는 냉각수 유량이 선형적으로 증가되는 영역을 대상으로 하는 EGR 쿨러의 보일링 방지 제어방법.
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