KR20220134149A - Control method for decreasing exhaust gas during cold start - Google Patents

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KR20220134149A
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권준호
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이태호
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김윤수
김세근
장동진
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Abstract

The present invention relates to an exhaust gas reduction control method during cold start, comprising: an EGR and HSG changing step of gradually opening an EGR and increasing an HSG charging amount together as a set time elapses after starting an engine in a cold status; an EGR and HSG adjusting step of performing the EGR and HSG changing step, determining whether a misfire occurs in the engine, and continuously adjusting an EGR opening rate and an EGR charging amount when the misfire occurs; and an EGR and HSG maintaining step of controlling the corresponding EGR opening rate and the HSG charging amount to be maintained when the misfire does not occur according to the EGR and HSG adjusting step. The exhaust reduction control method during the cold start is capable of improving exhaust gas purification efficiency.

Description

냉간시동 시 배출가스 저감 제어 방법{CONTROL METHOD FOR DECREASING EXHAUST GAS DURING COLD START}Control method for reducing emission gas during cold start {CONTROL METHOD FOR DECREASING EXHAUST GAS DURING COLD START}

본 발명은 냉간시동 시 배출가스 저감 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하이브리드 차량의 EGR 개도율 및 HSG 충전량을 조절하여 냉간 상태에 시동 시 배출되는 배출가스의 정화 성능을 향상시킬 수 있는 냉간시동 시 배출가스 저감 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a control method for reducing exhaust gas during cold starting, and more particularly, by controlling the EGR opening rate and HSG filling amount of a hybrid vehicle to improve the purification performance of exhaust gas emitted when starting in a cold state. It relates to a control method for reducing city emissions.

일반적으로, 하이브리드 차량은 기존 내연 엔진에 전기 자동차의 모터를 적용하거나, 내연 엔진과 연료전지를 조합하여 사용하는 등 2가지 이상의 구동원을 조합 적용한 것으로, 기존의 차량에 비해 친환경적이고 연비나 성능면에서 많은 부분이 개선된 자동차로 인식되고 있다.In general, a hybrid vehicle is a combination of two or more driving sources, such as applying a motor of an electric vehicle to an existing internal combustion engine or using a combination of an internal combustion engine and a fuel cell. Many parts are recognized as improved cars.

이러한 하이브리드 차량은 제조사별로 고유한 방식으로 설계되는데, 통상 도 1에 도시된 바와 같이, 서로 직렬로 배열되는 엔진(10) 및 모터(12), 이러한 엔진(10) 및 모터(12) 사이에 배열되어 엔진 동력을 전달 또는 단절시키는 엔진 클러치(13)와, 모터 또는 모터 및 엔진 동력을 주행 휠로 변속하여 출력하는 자동변속기(14)와, 엔진의 크랭크 풀리와 연결되어 엔진시동 및 발전을 하는 HSG(16, Hybrid Starter Generator)와, 모터 제어 및 발전 제어를 위한 인버터(18)와, 모터(12) 등에 전력을 제공하도록 인버터와, 충방전 가능하게 연결되는 고전압 배터리(20) 등을 포함하여 구성된다.Such a hybrid vehicle is designed in a way unique to each manufacturer, usually as shown in FIG. 1 , an engine 10 and a motor 12 arranged in series with each other, and an arrangement between the engine 10 and the motor 12 . An engine clutch 13 that transmits or cuts off engine power, an automatic transmission 14 that shifts and outputs a motor or motor and engine power to a traveling wheel, and an HSG ( 16, Hybrid Starter Generator), an inverter 18 for motor control and power generation control, an inverter to provide power to the motor 12, etc., and a high voltage battery 20 connected to charge and discharge. .

한편, 최근 환경 문제가 중요한 이슈로 부각되면서 자동차의 배기 가스를 효율적으로 처리하는 방법에 대한 관심이 커지고 있다.Meanwhile, as environmental issues have recently emerged as important issues, interest in a method for efficiently treating exhaust gases of automobiles is growing.

하이브리드 자동차의 경우에도 냉간 상태에 시동 시 엔진의 배기 가스를 저감하기 위해 촉매를 사용하고 있으나, 촉매가 활성화되는 온도가 상온에 비해 상당히 높아야 하기 때문에, 엔진을 가동하여 촉매 온도를 높여 활성화시키고 있다.Even in the case of hybrid vehicles, catalysts are used to reduce exhaust gas of the engine when starting in a cold state, but since the catalyst activation temperature must be significantly higher than room temperature, the engine is activated to increase the catalyst temperature to activate it.

이를 위해, 엔진에서 발생하는 에너지 중 운동 에너지는 저감시키고, 열 에너지는 늘리기 위해 점화각(ignition angle)을 충분히 지연(retard)시켜주는 것이 좋지만, 이 과정에서 점화각을 과도하게 지연시키면 엔진에 진동이 발생할 수 있고, 엔진 토크가 요구될 때 빠르게 대비하지 못하는 단점이 있기 때문에, 점화각을 충분히 지연시키기가 어렵다.To this end, it is recommended to sufficiently retard the ignition angle in order to reduce kinetic energy and increase thermal energy among the energy generated by the engine. This may occur, and it is difficult to sufficiently delay the ignition angle because there is a disadvantage that it cannot be prepared quickly when the engine torque is required.

특히, 엔진과 동력 출력축이 물리적으로 결합되어 있으므로, 엔진의 진동이 운전자에게 전달되기 쉬우며, 또한 운전자의 요구 토크를 엔진과 함께 출력하는 구조이기 때문에 점화각에 제한이 있을 수 밖에 없다.In particular, since the engine and the power output shaft are physically coupled, the vibration of the engine is easily transmitted to the driver, and the ignition angle is inevitably limited because it has a structure in which the driver's requested torque is output together with the engine.

그 결과, 냉간 상태에서는 시동 후 초기에 배기 온도를 높여 촉매 활성화 시간을 단축하는데 어려움이 있었다.As a result, in the cold state, it was difficult to shorten the catalyst activation time by increasing the exhaust temperature at the initial stage after starting.

본 발명의 목적은, 냉간 상태에서 시동 시 배출가스 재순환 및 신기 유입을 위해 EGR 개도율 및 HSG 충전량을 점진적으로 증가시키고, 엔진 내 실화(misfire) 발생 여부에 따라 선택적으로 EGR 개도율 및 HSG 충전량을 조절하여 실화 미발생 시의 EGR 개도율 및 HSG 충전량으로 EGR 및 HSG 제어가 이루어지게 함으로써, 촉매 히팅 영역의 연소 안정성을 확보할 수 있으며, 그에 따라 활성화된 촉매에 의해 배출가스의 정화 효율을 향상시킬 수 있는 냉간시동 시 배출가스 저감 제어 방법 을 제공함에 있다.An object of the present invention is to gradually increase the EGR opening rate and HSG filling amount for exhaust gas recirculation and fresh air inflow when starting in a cold state, and selectively increase the EGR opening rate and HSG filling amount depending on whether a misfire occurs in the engine By adjusting the EGR and HSG control with the EGR opening rate and HSG filling amount when misfire does not occur, the combustion stability of the catalyst heating area can be secured, and accordingly, the purification efficiency of the exhaust gas can be improved by the activated catalyst. It is to provide a control method for reducing exhaust gas during cold start.

본 발명에 따른 냉간시동 시 배출가스 저감 방법은 냉간 상태에서 엔진 시동 후, 설정 시간이 경과함에 따라, EGR을 점진적으로 개방하고, HSG 충전량 또한 함께 증가시키는 EGR 및 HSG 변화 단계, 상기 EGR 및 HSG 변화 단계를 수행하며 엔진 내 실화(misfire) 발생 여부를 판단하고, 실화 발생 시 연속적으로 EGR 개도율 및 EGR 충전량을 조절하는 EGR 및 HSG 조절 단계 및 상기 EGR 및 HSG 조절 단계에 따른 실화 미발생 시, 해당되는 EGR 개도율 및 HSG 충전량이 유지되게 제어하는 EGR 및 HSG 유지 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The method for reducing exhaust gas during cold start according to the present invention is an EGR and HSG change step of gradually opening the EGR and increasing the HSG charge amount as a set time elapses after starting the engine in a cold state, the EGR and HSG change EGR and HSG control step of continuously adjusting the EGR opening rate and EGR filling amount when misfire occurs, and when misfire does not occur according to the EGR and HSG control step, corresponding It is characterized in that it comprises an EGR and HSG maintenance step of controlling the EGR opening rate and the HSG filling amount to be maintained.

이러한 상기 EGR 및 HSG 변화 단계는 실화 발생 시점까지 설정된 최대 EGR 사용량 및 최대 HSG 충전량 한도 내에서 점진적으로 EGR을 개방하고, HSG 충전량을 증가시킨다.The EGR and HSG change step gradually opens the EGR and increases the HSG charge amount within the maximum EGR usage and maximum HSG charge amount limits set until the time of occurrence of a misfire.

그리고, 상기 EGR 및 HSG 조절 단계는 상기 EGR 및 HSG 조절 단계에 따른 실화 발생 시, EGR의 개방을 정지시키고, HSG 충전량을 선택적으로 증가시키는 제1단계, 상기 제1단계에 따른 실화 발생 여부를 판단하고, 실화 발생 시, EGR 개도율은 점진적으로 저감시키고, HSG 충전량은 증가시키는 제2단계 및 상기 제2단계에 따른 실화 발생 여부를 다시 판단하고, 실화 발생 시, 실화 미 발생 시점까지 상기 제2단계가 반복되도록 제어하는 제3단계를 포함한다.In the EGR and HSG adjustment step, when a misfire occurs according to the EGR and HSG adjustment step, the first step of stopping the opening of the EGR and selectively increasing the HSG filling amount, determining whether a misfire occurs according to the first step and, when a misfire occurs, the second step of gradually reducing the EGR opening rate and increasing the HSG filling amount and re-determining whether a misfire occurs according to the second step, and when a misfire occurs, the second and a third step of controlling the step to be repeated.

또한, 상기 제1단계는 HSG 충전량을 선택적으로 증가시킴에 따른 실화 미발생 시, 상기 EGR 및 HSG 유지 단계가 수행되게 한다.In addition, the first step causes the EGR and HSG maintenance steps to be performed when a misfire does not occur due to selectively increasing the HSG filling amount.

한편, 상기 EGR 및 HSG 변화 단계는 상기 설정 시간이 경과함에 따라, 엔진 시동 후 촉매 측정 온도와 설정 촉매 온도를 비교하고, 상기 설정 촉매 온도 보다 상기 촉매 측정 온도가 낮으면, HSG 충전량이 증가되도록 개별 제어한다.On the other hand, in the EGR and HSG change step, as the set time elapses, the catalyst measurement temperature and the set catalyst temperature are compared after the engine is started, and when the catalyst measurement temperature is lower than the set catalyst temperature, the HSG charge amount is increased. control

또한, 상기 EGR 및 HSG 조절 단계는 엔진 점화각(점화시기)을 조절하여 EGR 사용량이 조절되도록 제어한다.In addition, in the EGR and HSG adjustment step, the EGR usage is controlled by adjusting the engine ignition angle (ignition timing).

본 발명은, 냉간 상태에서 시동 시 배출가스 재순환 및 신기 유입을 위해 EGR 개도율 및 HSG 충전량을 점진적으로 증가시키고, 엔진 내 실화(misfire) 발생 여부에 따라 선택적으로 EGR 개도율 및 HSG 충전량을 조절하여 실화 미발생 시의 EGR 개도율 및 HSG 충전량으로 EGR 및 HSG 제어가 이루어지게 함으로써, 촉매 히팅 영역의 연소 안정성을 확보할 수 있는 효과를 갖는다.The present invention gradually increases the EGR opening rate and the HSG filling amount for exhaust gas recirculation and new inflow when starting in a cold state, and selectively adjusting the EGR opening rate and HSG filling amount depending on whether a misfire occurs in the engine. By controlling EGR and HSG by the EGR opening rate and HSG filling amount when misfire does not occur, it is possible to secure combustion stability in the catalyst heating region.

그리고, 본 발명은 차량 구동과는 별개로 엔진만 독립적으로 제어할 수 있는 HSG 제어를 통해 엔진의 부하를 조절하여 엔진 RPM과 공기량을 원하는 값으로 조절, 촉매 활성화가 빠르게 이루어지게 하며, 이때의 EGR 제어를 통해 촉매 비 활성화로 정화되지 않은 배출가스를 재순환시켜, 더 활성화된 촉매에 의해 배출가스가 다시 정화될 수 있게 함으로써, 배출가스 정화 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.In addition, the present invention adjusts the load of the engine through HSG control, which can independently control only the engine independently of vehicle driving, to adjust the engine RPM and air amount to desired values, and to activate the catalyst quickly, at this time the EGR By recirculating the exhaust gas that has not been purified due to catalyst deactivation through control, the exhaust gas can be purified again by the more activated catalyst, thereby having the effect of improving the exhaust gas purification efficiency.

도 1 은 하이브리드 차량의 동력전달 계통도를 보여주는 도면이다.
도 2 는 본 발명에 따른 냉간시동 시 배출가스 저감 제어 방법에 대한 엔진 시스템을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3 은 본 발명에 따른 냉간시동 시 배출가스 저감 제어 방법을 순차적으로 보여주는 도면이다.
1 is a view showing a power transmission system diagram of a hybrid vehicle.
2 is a diagram schematically showing an engine system for a method for controlling emission gas reduction during cold start according to the present invention.
3 is a view sequentially showing a method for controlling emission gas reduction during cold start according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.Advantages and features of the present invention, and a method for achieving the same, will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings.

그러나, 본 발명은 이하에 개시되는 실시 예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.However, the present invention is not limited by the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.In addition, in the description of the present invention, when it is determined that related known techniques may obscure the gist of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

도 2 는 본 발명에 따른 냉간시동 시 배출가스 저감 제어 방법에 대한 엔진 시스템을 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 3 은 본 발명에 따른 냉간시동 시 배출가스 저감 제어 방법을 순차적으로 보여주는 도면이다.2 is a diagram schematically showing an engine system for a method for controlling emission gas reduction during a cold start according to the present invention, and FIG. 3 is a view sequentially showing a method for controlling emission gas reduction during a cold start according to the present invention.

통상적으로, 질소산화물(NOx) 저감을 위한 배기 가스 재순환 장치(Exhaust Recirculation, 이하 EGR)는 연소 후 배출되는 배출가스의 일부를 흡입, 혼합기에 포함시켜 연소실로 유입시킴으로써, 혼합기의 자체 공연 비는 변화시키지 않으면서, 혼합기의 밀도를 저하시켜 연소 온도를 저하시키는 특성을 갖게 된다.In general, an exhaust gas recirculation device (hereinafter referred to as EGR) for reducing nitrogen oxide (NOx) sucks a part of the exhaust gas discharged after combustion and introduces it to the combustion chamber by including it in the mixer, thereby changing the air-fuel ratio of the mixer itself It has the characteristic of lowering the combustion temperature by lowering the density of the mixer.

즉, EGR 장치는 엔진의 운전 상태에 따라 NOx와 같은 에미션(Emission)을 저감시킬 필요가 있을 때, 배출가스의 일부를 EGR 밸브를 통하여 흡기 인테이크에 제공하여 혼합기와 함께 연소실로 유입시키면, 연소실로 유입된 배출가스는 불활성 가스로서 흡입 가스의 체적은 변화하지 않으므로, 상대적으로 혼합기의 밀도가 저하되어 화염의 전파 속도를 저하시키기 때문에, 연소 속도가 저하되고, 이에 따라 연소 온도의 상승을 방지하여 NOx와 같은 에미션의 발생을 줄여 주게 된다.That is, when the EGR device needs to reduce emissions such as NOx according to the operating state of the engine, a portion of the exhaust gas is provided to the intake intake through the EGR valve and introduced into the combustion chamber together with the mixer. The exhaust gas introduced into the furnace is an inert gas, and since the volume of the intake gas does not change, the density of the mixer is relatively lowered to lower the propagation speed of the flame, so the combustion rate is lowered, and accordingly, the combustion temperature is prevented from rising. It reduces the occurrence of emissions such as NOx.

이러한 EGR을 포함하는 엔진 시스템은, 일반적으로 도 2에 도시된 바와 같이, 엔진(20), 터보차저(70), 인터쿨러(16), EGR 장치를 포함할 수 있다.An engine system including such an EGR may include an engine 20 , a turbocharger 70 , an intercooler 16 , and an EGR device, as generally illustrated in FIG. 2 .

엔진(20)은 연료의 연소에 의해 구동력을 발생시키는 다수의 연소실(21)을 포함하며, 이러한 엔진(20)에는 연소실(21)로 공급되는 흡기 가스가 흐르는 흡기 라인(10)과, 연소실(21)에서 배출되는 배기 가스가 흐르는 배기 라인(30)이 구비된다.The engine 20 includes a plurality of combustion chambers 21 that generate driving force by combustion of fuel, and the engine 20 includes an intake line 10 through which intake gas supplied to the combustion chamber 21 flows, and a combustion chamber ( An exhaust line 30 through which exhaust gas discharged from 21) flows is provided.

배기 라인(30)에는 연소실(21)에서 배출되는 배기 가스에 포함된 각종 유해 물질을 정화시키는 배기 가스 정화 장치(60)가 구비된다.The exhaust line 30 is provided with an exhaust gas purification device 60 for purifying various harmful substances included in the exhaust gas discharged from the combustion chamber 21 .

터보차저(70)는 흡기 라인(10)을 통해 유입되는 흡기 가스(외기+재순환 가스)를 압축하여 상기 연소실(21)로 공급한다. 터보차저(70)는 배기 라인(30)에 구비되고, 연소실(21)에서 배출되는 배기가스에 의해 회전하는 터빈(71) 및 이러한 터빈(71)과 연동하여 회전하고 흡기 가스를 압축하는 컴프레서(72)를 포함한다.The turbocharger 70 compresses intake gas (external air + recirculation gas) introduced through the intake line 10 and supplies it to the combustion chamber 21 . The turbocharger 70 is provided in the exhaust line 30, the turbine 71 rotates by the exhaust gas discharged from the combustion chamber 21, and a compressor that rotates in conjunction with the turbine 71 and compresses the intake gas ( 72).

EGR 장치 장치는 재순환 라인(52), EGR 쿨러(56), EGR 밸브(54)를 포함한다.The EGR device device includes a recirculation line 52 , an EGR cooler 56 , and an EGR valve 54 .

재순환 라인(52)은 터보차저(70) 후단의 배기 라인(30)에서 분기되어 상기 흡기 라인(10)으로 합류한다. EGR 쿨러(56)는 재순환 라인(52)에 배치되고, 재순환 라인(52)을 흐르는 배기 가스를 냉각시킨다. 여기서 재순환 라인(52)을 통해 흡기 라인(10)으로 공급되는 배기 가스를 재순환 가스라고 한다.The recirculation line 52 is branched from the exhaust line 30 at the rear end of the turbocharger 70 and merges into the intake line 10 . The EGR cooler 56 is disposed in the recirculation line 52 , and cools the exhaust gas flowing through the recirculation line 52 . Here, the exhaust gas supplied to the intake line 10 through the recirculation line 52 is referred to as a recirculation gas.

한편, 하이브리드 차량은 두 가지 이상의 동력원을 사용하는 차량으로써, 일반적으로 엔진과 모터를 사용하여 구동되는 하이브리드 전기 차량을 의미하는데, 이러한 하이브리드 전기 차량은 엔진과 모터로 구성되는 두 가지 이상의 동력원을 사용하여 다양한 구조로 형성될 수 있다.On the other hand, a hybrid vehicle is a vehicle using two or more power sources, and generally refers to a hybrid electric vehicle driven using an engine and a motor. It may be formed in various structures.

이와 같이, 하이브리드 차량은 엔진과 모터의 두 가지 동력으로 운행되어 고출력을 요구하지 않는 영역에서는 엔진만 독립적으로 작동시킬 수 있기 때문에, 이를 이용하여 촉매 히팅 시 차량구동과는 별개로 원하는 토크와 RPM을 유지할 수 있다.As described above, since the hybrid vehicle is operated with two powers of the engine and the motor, only the engine can be operated independently in a region that does not require high power, so that the desired torque and RPM can be obtained separately from vehicle driving when the catalyst is heated using this. can keep

특히, HSG(Hybrid Starter Generator)를 이용한 충전토크 제어를 통해 동일 RPM에서도 토크 변화를 줄 수 있으므로, 에미션 최적지점으로 엔진을 작동시킬 수 있는 큰 장점이 있다.In particular, since it is possible to change the torque even at the same RPM through the charging torque control using the HSG (Hybrid Starter Generator), there is a great advantage in that the engine can be operated at the optimum point of the emission.

이를 이용하여, 본 실시예에서는 촉매가 활성화 되기 이전 발생하는 배출가스를 EGR 개방을 통해 촉매로 재순환시키고, 그에 따라 재순환 가스가 좀 더 활성화된 촉매에서 재정화될 수 있는 기회를 부여함으로써, 배출가스를 저감시킬 수 있으며, 이때의 HSG 충전 제어를 통해 엔진 부하를 달리하여 신기의 양을 조절, 완전 연소가 이루어지도록 하여 효과적으로 촉매가 활성화되게 할 수 있다.Using this, in this embodiment, the exhaust gas generated before the catalyst is activated is recirculated to the catalyst through the EGR opening, and thus the recycle gas is given an opportunity to be re-refined in a more activated catalyst, so that the exhaust gas can be reduced, and through the HSG charge control at this time, the amount of fresh air is adjusted by varying the engine load, thereby allowing complete combustion to occur, thereby effectively activating the catalyst.

통상 EGR, LNT(Lean NOx Trap), SCR(Selective Catalytic Reduction) 등 배출 가스 저감장치는 약 40~50˚C 이하의 저온 상태에서 저감장치의 작동 계수가 낮아 정상적으로 동작하지 않으며, 특정 온도 범위에서 정상적으로 동작하여 질소산화물(NOx), 일산화탄소(CO), 입자상물질(PM)을 감소시킨다.In general, emission gas reduction devices such as EGR, LNT (Lean NOx Trap), and SCR (Selective Catalytic Reduction) do not operate normally due to the low operating coefficient of the reduction device at a low temperature of about 40 to 50˚C or less. It works to reduce nitrogen oxides (NOx), carbon monoxide (CO), and particulate matter (PM).

따라서, 냉간 상태에서, 시동 후 엔진 온도가 충분히 오르지 않은 상황에서 HSG가 엔진 토크를 보조 할 경우, 엔진이 감당하는 부하가 줄어들기 때문에 엔진룸 온도 상승 속도를 더디게 만들어 NOx, CO, PM등의 배출가스 저감 성능이 떨어지는 문제점이 발생하므로, HSG 충전 제어를 통해 엔진 부하를 조절하여 엔진룸 온도 상승을 도모할 수 있다.Therefore, in the cold state, when the engine temperature does not rise sufficiently after starting, if the HSG assists the engine torque, the engine room temperature rise rate is slowed down because the load that the engine bears is reduced, thereby emitting NOx, CO, PM, etc. Since the gas reduction performance is deteriorated, the engine room temperature can be increased by adjusting the engine load through the HSG charging control.

이와 같은 목표를 달성하기 위하여, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 냉간 시동 시 배출가스 저감 제어 방법을 순차적으로 설명하면 다음과 같다.In order to achieve this goal, as shown in FIG. 3 , the method for controlling emission gas reduction during cold start according to the present embodiment will be sequentially described as follows.

먼저, 냉간 상태에서의 엔진 시동 후, 설정된 설정 시간이 경과하면(S100), EGR(Exhaust Gas Recirculation)을 점진적으로 개방시키고, HSG(Hybrid Starter Generator) 충전량 또한 함께 점진적으로 증가시킨다(S200).First, after starting the engine in a cold state, when the set time elapses (S100), the EGR (Exhaust Gas Recirculation) is gradually opened, and the HSG (Hybrid Starter Generator) charging amount is also gradually increased together (S200).

즉, EGR을 개방하게 되면, EGR은 연소 불안정을 유발하기 때문에, 실린더 온도가 낮은 냉간 상태에서 사용하기에는 연소 불안정에 의한 NOx 등의 에미션 악화가 더욱 두드러지므로, 종래의 EGR 주사용 영역은 엔진 웜업이 끝난 온도부터 주로 사용하는 것이 일반적이다.That is, when the EGR is opened, since the EGR causes combustion instability, the deterioration of emissions such as NOx due to combustion instability is more pronounced when used in a cold state with a low cylinder temperature. It is common to use it mainly from the finished temperature.

그러나, 배출가스는 냉간 상태에의 시동 시부터 발생하게 되므로, 이와 같이 냉간 상태에서 엔진 시동 시 발생되는 배출가스를 설정 시간 후 EGR 개방을 통해 재순환시키고, 이와 함께 HSG 충전량 증가를 통해 신기 공급량이 증가될 수 있도록 하며, 결과적으로는 활성화된 촉매에서 배출가스가 재정화될 수 있도록 한다.However, since exhaust gas is generated from the start of the engine in a cold state, the exhaust gas generated when the engine is started in the cold state is recirculated after a set time by opening the EGR, and along with this, the new supply amount is increased by increasing the HSG charge amount. As a result, the exhaust gas can be re-purified from the activated catalyst.

다시 말해, 냉간 상태에서의 엔진 시동 후, 설정 시간, 일례로 5초 동안에는 엔진 내에 공기량 변동이 많은 시간이기 때문에, 배출가스 재순환을 위한 EGR 사용에 적합하지 않으므로, 설정 시간이 경과된 이후, EGR을 점진적으로 개방하여 배출가스를 재순환되게 하며, 연소 안정성 향상을 위하여 HSG 충전량이 증가되도록 한다.In other words, after starting the engine in a cold state, the set time, for example, 5 seconds, is a time when the amount of air in the engine fluctuates a lot, so it is not suitable for using EGR for exhaust gas recirculation. It is gradually opened to allow the exhaust gas to be recirculated and to increase the HSG charge to improve combustion stability.

이때, HSG 충전량은 EGR 개방과는 별개로 증가되게 제어될 수도 있는데, 이는 설정 시간이 경과함에 따라, 엔진 시동 이후의 촉매 측정 온도와 설정 촉매 온도를 비교하고, 만일 설정 촉매 온도 보다 촉매 측정 온도가 낮으면, HSG 충전량이 설정 촉매 온도로 증가되도록 개별 제어할 수 있다.At this time, the HSG charge amount may be controlled to increase independently of the EGR opening, which is, as the set time elapses, the catalyst measurement temperature after engine start and the set catalyst temperature are compared, and if the catalyst measurement temperature is higher than the set catalyst temperature If low, the HSG charge can be individually controlled to increase to the set catalyst temperature.

이는, HSG 충전량이 증가되도록 하는 제어가 이루어지게 되면, 엔진 부하가 커지게 되고, 이로 인해 엔진의 연소성 향상에 의해 촉매 측정 온도 또한 높아지기 때문에, 촉매 측정 온도와 비교하여 HSG 충전량을 선택적으로 조절, EGR 사용과는 별개로 HSG 충전량을 제어할 수 있도록 하기 위함이다.This is because, when the control to increase the HSG charge amount is controlled, the engine load increases, and the catalyst measurement temperature also increases due to the improvement of the engine's combustibility. This is to be able to control the amount of HSG filling independently of use.

이와 같이, EGR을 점진적으로 개방하면서, HSG 충전량 또한 점진적으로 증가시킨 상태에서, 엔진 실린더 내 불완전 연소 시 발생하는 실화(misfire) 여부를 판단한 결과(S300), 실화가 미 발생한 것으로 판단되면, EGR을 점진적으로 개방하여 재순환을 위한 배출가스 양을 연속하여 늘리면서, 유입되는 신기의 양 또한 증가되도록 실화 발생 전까지 HSG 충전량을 점진적으로 증가시키도록 한다(S200).In this way, while the EGR is gradually opened and the HSG charge amount is also gradually increased, as a result of determining whether misfire occurs during incomplete combustion in the engine cylinder (S300), if it is determined that the misfire has not occurred, the EGR While gradually increasing the amount of exhaust gas for recirculation by gradually opening it, the amount of HSG filling is gradually increased until the misfire occurs so that the amount of incoming fresh air is also increased (S200).

바람직하게는, 실화 미 발생 시, 냉간 상태에서 엔진 시동 후 촉매 히팅 영역의 연소 안정성을 확보하기 위하여 실화 발생 시점까지 미리 설정된 최대 EGR 사용량 및 최대 HSG 충전량에 도달하도록 점진적으로 EGR을 개방하고, HSG 충전량을 증가시키도록 하며, 더 바람직하게는 최대 EGR 사용량 및 최대 HSG 충전량은 엔진 규격에 따라 시험을 통해 맵핑되어 설정될 수 있다.Preferably, when misfire does not occur, in order to secure combustion stability of the catalyst heating region after starting the engine in a cold state, the EGR is gradually opened to reach the preset maximum EGR amount and maximum HSG charge amount until the misfire occurs, and the HSG charge amount More preferably, the maximum EGR usage and the maximum HSG filling amount may be set by mapping through a test according to the engine specification.

또한, 실화 발생 여부를 판단하는 방법은, 일례로 엔진 회전수를 체크하여 엔진 회전수가 급격히 저하되는 변화폭이 미리 설정된 기준치보다 큰지를 판단하고, 만일 기준치보다 크다고 판단되면, 실화로 판정하고 방법이 적용될 수 있다.In addition, the method of determining whether a misfire occurs is, for example, by checking the engine speed to determine whether the range of change in which the engine speed rapidly decreases is larger than a preset reference value, and if it is determined that it is larger than the reference value, it is determined as a misfire and the method is applied can

더 자세하게는, 엔진의 각 실린더에 대응한 소정 크랭크 각마다 주기에 의거해서 회전수에 상당하는 정보를 연산하고, 상기 정보의 변화량 또는 변화율에 의거해서 엔진의 실화 상태를 검출할 수 있다. 이러한 종류의 실화 검출 방법은 실린더 내에서 실화가 발생했을 때 크랭크 축의 토크가 감소하여 크랭크축의 회전속도(각속도)가 저하되는 것에 착안한 것으로서, 크랭크축의 회전속도 변화율을 반복해서 검출하고 있는 사이에 회전속도 변화율이 기준치를 밑돌았을 때, 또는 크랭크 축의 회전주기를 이용하여 소정의 크랭크 축 회전각도마다 감지되는 엔진 회전주기의 변화율이 판별 기준치를 넘었을 때에 실화가 발생한 것으로 판정할 수 있다.More specifically, it is possible to calculate information corresponding to the number of revolutions based on the cycle for each predetermined crank angle corresponding to each cylinder of the engine, and detect the misfired state of the engine based on the change amount or rate of change of the information. This kind of misfire detection method is based on the fact that the torque of the crankshaft decreases and the rotational speed (angular velocity) of the crankshaft decreases when a misfire occurs in the cylinder. When the rate of change of speed is lower than the reference value, or when the rate of change of the engine rotation period sensed for each predetermined crankshaft rotation angle using the rotation period of the crankshaft exceeds the determination reference value, it may be determined that a misfire has occurred.

하지만, 이와 같은 실화 판단의 방법은 어느 하나의 실시예에 해당하는 것일 뿐 정해진 것은 아니며, 실화 발생 여부를 판단하기 위한 다양한 방법이 적용될 수도 있다.However, such a method of determining the misfire is only applicable to one embodiment and is not determined, and various methods for determining whether a misfire has occurred may be applied.

한편, 실화 발생 여부의 판단 결과(S300), 실화가 발생한 것으로 판단되면, 연속하여 EGR 개도율 및 HSG 충전량을 조절한다.On the other hand, when it is determined that misfire has occurred as a result of determining whether misfire has occurred (S300), the EGR opening rate and HSG filling amount are continuously adjusted.

다시 말해, EGR 개도율 및 HSG 충전량이 점진적으로 증가함에 따라 실화가 발생하게 되면, EGR 사용 증가에 따른 엔진 실린더 내 불완전 연소가 발생되는 것을 의미하기 때문에, 완전 연소를 위한 신기의 공급 증대를 위하여 HSG 충전량은 계속적으로 증가시키면서, 공급되는 EGR 사용량은 이전과 동일하게 되도록 개방을 정지시킨다(S400).In other words, if a misfire occurs as the EGR opening rate and the HSG filling amount gradually increase, it means that incomplete combustion occurs in the engine cylinder due to the increase in EGR use. While the charging amount is continuously increased, the opening is stopped so that the amount of supplied EGR is the same as before (S400).

이후, HSG 충전량 증가에 따른 실화 발생 여부를 다시 판단하고(S410), 실화 미 발생 시에는 엔진 내 완전 연소가 발생하여 배출가스를 저감시킬 수 있는 것으로 판단하여 해당 EGR 개도율 및 HSG 충전량이 유지되도록 제어한다(S500).Thereafter, it is determined again whether a misfire occurs due to the increase in the HSG charge amount (S410), and when a misfire does not occur, complete combustion occurs in the engine and it is determined that exhaust gas can be reduced, so that the EGR opening rate and HSG charge amount are maintained. control (S500).

또한, 만일 HSG 충전량 증가에 따른 실화 발생 여부를 다시 판단한 결과(S410), 실화 발생한 것으로 판단된 경우, EGR 개도율은 점진적으로 저감시키는 한편, HSG 충전량은 증가시킨다(S420).In addition, if it is determined again whether misfire has occurred due to the increase in the HSG filling amount (S410), when it is determined that the misfire has occurred, the EGR opening rate is gradually reduced while the HSG filling amount is increased (S420).

이는, HSG 충전량만 선택적으로 증가시키는 단계(S410)를 통해, 실화 여부를 판단하였으나, 여전히 엔진에서는 불완전 연소가 발생되었기 때문에, EGR 개도율을 저감시켜 EGR의 공급을 저감시키고, HGR 충전량을 증가시켜 신기의 공급은 늘어나게 함으로써, 엔진 내 완전 연소가 발생되게 하기 위함이며, 결국 배출가스의 저감 및 촉매 히팅 영역의 연소 안정성을 확보할 수 있도록 하기 위함이다.This is through the step (S410) of selectively increasing only the HSG charge amount, but whether misfire was determined, but still incomplete combustion occurred in the engine. By increasing the supply of fresh air, this is to cause complete combustion in the engine, and ultimately, to reduce exhaust gas and secure combustion stability in the catalyst heating area.

이외에도, EGR 사용량을 줄이기 위해서는 점화각(점화시기)을 조절함을 통해 이루어질 수도 있다.In addition, in order to reduce the EGR usage, it may be achieved by adjusting the ignition angle (ignition timing).

다시 말해, 일반적으로 특정의 엔진 회전수와 흡입 공기량의 조건에서 최대 출력을 내는 점화시기는 혼합기의 연소에 의한 최대압력이 상사점 후 약 10 ~ 20도 전, 후에서 발생하도록 하는 것이라고 알려져 있다.In other words, it is generally known that the ignition timing that produces the maximum output under the conditions of a specific engine speed and intake air amount is such that the maximum pressure due to combustion of the mixture occurs about 10 to 20 degrees before and after TDC.

이와 같이, 최대 압력에 도달할 때까지 화염이 실린더 내부를 전파하는 연소 속도는 엔진의 운전 상태에 따라 달라지므로, 연소 속도가 늦는 조건에서는 점화시기를 빠르게 해야 하며, 반대로 연소속도가 빠를 때에는 점화시기를 늦춰야 한다.As described above, the combustion speed at which the flame propagates inside the cylinder until the maximum pressure is reached depends on the operating state of the engine. Therefore, the ignition timing should be accelerated under the condition of a slow combustion speed, and conversely, the ignition timing should be increased when the combustion speed is high. should be delayed

여기서, 점화시기를 빠르게 하는 것을 진각(Advance)라고 하고, 점화시기를 늦추는 것을 지각(Delay)라고 하는데, 결과적으로 동일하게 HSG가 증가하는 것으로 가정할 때, EGR 사용량을 줄이기 위해서는 점화시기를 진각 제어하여 EGR 사용량 대비 상대적으로 신기의 유입이 증가되게 함을 통해 이루어지게 할 수 있다.Here, advancing the ignition timing is called advance, and slowing the ignition timing is called delay. Thus, it can be achieved by relatively increasing the inflow of fresh air compared to the amount of EGR used.

한편, 전술된 단계(S420) 이후에, EGR 개도율은 점진적으로 저감시키고, HSG 충전량은 증가시켰음에도. 실화 여부의 판단 결과(S430), 실화가 발생하게 되면, 실화가 미 발생하기 전까지 EGR 개도율 저감과 HSG 충전량 증가가 반복되도록 제어한다.On the other hand, after the above-described step (S420), the EGR opening rate is gradually reduced, even though the HSG filling amount is increased. As a result of determining whether a misfire occurs (S430), when a misfire occurs, the EGR opening rate reduction and the HSG filling amount increase are controlled to repeat until the misfire does not occur.

그리고, 만일 상기 실화 여부의 판단 결과(S430), 실화가 미 발생하게 되면, 해당 EGR 개도율 및 HSG 충전량이 유지되도록 제어한다(S500).And, if the misfire does not occur as a result of the determination of the misfire (S430), the EGR opening rate and the HSG charge amount are controlled to be maintained (S500).

그에 따라, 해당 EGR 개도율 및 HSG 충전량이 유지되게 함으로써, 반복적인 실화 발생 여부를 통해 산출된 최적 EGR 사용량과 HSG 충전량으로 제어가 이루어지게 함으로써, 촉매 히팅 영역에 대한 연소 안정성을 확보할 수 있다.Accordingly, by maintaining the corresponding EGR opening rate and HSG filling amount, the optimum EGR usage and HSG filling amount calculated through repeated misfire occurrences are controlled to ensure combustion stability in the catalyst heating area.

결국, 본 실시예에서는 냉간 상태에의 엔진 시동 이후 발생되는 배출가스를 EGR 개방을 통해 재순환되게 하고, HSG 충전량 증가를 통해 촉매 히팅 영역에 대한 연소 안정성을 확보가 이루어진 환경에서 재정화 된 후 배출되게 함으로써, 냉간 상태에서의 엔진 시동 시에도 효과적으로 배출가스 정화 효율을 향상시킬 수 있다.After all, in this embodiment, the exhaust gas generated after starting the engine in a cold state is recirculated through the EGR opening, and the combustion stability for the catalyst heating area is ensured by increasing the HSG charge amount to be recirculated and discharged after refining in an environment. By doing so, it is possible to effectively improve the exhaust gas purification efficiency even when the engine is started in a cold state.

본 발명은, 냉간 상태에서 시동 시 배출가스 재순환 및 신기 유입을 위해 EGR 개도율 및 HSG 충전량을 점진적으로 증가시키고, 엔진 내 실화(misfire) 발생 여부에 따라 선택적으로 EGR 개도율 및 HSG 충전량을 조절하여 실화 미발생 시의 EGR 개도율 및 HSG 충전량으로 EGR 및 HSG 제어가 이루어지게 함으로써, 촉매 히팅 영역의 연소 안정성을 확보할 수 있는 효과를 갖는다.The present invention gradually increases the EGR opening rate and the HSG filling amount for exhaust gas recirculation and new inflow when starting in a cold state, and selectively adjusting the EGR opening rate and HSG filling amount depending on whether a misfire occurs in the engine. By controlling EGR and HSG by the EGR opening rate and HSG filling amount when misfire does not occur, it is possible to secure combustion stability in the catalyst heating region.

그리고, 본 발명은 차량 구동과는 별개로 엔진만 독립적으로 제어할 수 있는 HSG 제어를 통해 엔진의 부하를 조절하여 엔진 RPM과 공기량을 원하는 값으로 조절, 촉매 활성화가 빠르게 이루어지게 하며, 이때의 EGR 제어를 통해 촉매 비 활성화로 정화되지 않은 배출가스를 재순환시켜, 더 활성화된 촉매에 의해 배출가스가 다시 정화될 수 있게 함으로써, 배출가스 정화 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.In addition, the present invention adjusts the load of the engine through HSG control, which can independently control only the engine independently of vehicle driving, to adjust the engine RPM and air amount to desired values, and to activate the catalyst quickly, at this time the EGR By recirculating the exhaust gas that has not been purified due to catalyst deactivation through control, the exhaust gas can be purified again by the more activated catalyst, thereby having the effect of improving the exhaust gas purification efficiency.

이상의 본 발명은 도면에 도시된 실시 예(들)를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형이 이루어질 수 있으며, 상기 설명된 실시예(들)의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해여야 할 것이다.Although the present invention has been described above with reference to the embodiment(s) shown in the drawings, this is only exemplary, and various modifications may be made therefrom by those skilled in the art, and the above-described embodiment It will be understood that all or part of (s) may optionally be combined. Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the technical spirit of the appended claims.

Claims (6)

냉간 상태에서 엔진 시동 후, 설정 시간이 경과함에 따라, EGR을 점진적으로 개방하고, HSG 충전량 또한 함께 증가시키는 EGR 및 HSG 변화 단계;
상기 EGR 및 HSG 변화 단계를 수행하며 엔진 내 실화(misfire) 발생 여부를 판단하고, 실화 발생 시 연속적으로 EGR 개도율 및 EGR 충전량을 조절하는 EGR 및 HSG 조절 단계; 및
상기 EGR 및 HSG 조절 단계에 따른 실화 미발생 시, 해당되는 EGR 개도율 및 HSG 충전량이 유지되게 제어하는 EGR 및 HSG 유지 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉간시동 시 배출가스 저감 제어 방법.
After starting the engine in a cold state, as a set time elapses, the EGR and HSG change step of gradually opening the EGR and increasing the HSG charge amount together;
an EGR and HSG control step of performing the EGR and HSG change step, determining whether a misfire has occurred in the engine, and continuously adjusting the EGR opening rate and EGR filling amount when a misfire occurs; and
EGR and HSG maintenance step of controlling the EGR opening rate and HSG filling amount to be maintained when a misfire does not occur according to the EGR and HSG control step;
제 1 항에 있어서,
상기 EGR 및 HSG 변화 단계는,
실화 발생 시점까지 설정된 최대 EGR 사용량 및 최대 HSG 충전량 한도내에서에 점진적으로 EGR을 개방하고, HSG 충전량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 냉간시동 시 배출가스 저감 제어 방법.
The method of claim 1,
The EGR and HSG change step is,
A control method for reducing exhaust gas during cold start, characterized in that the EGR is gradually opened within the limits of the maximum EGR usage and the maximum HSG filling amount set up to the time of the misfire, and the HSG filling amount is increased.
제 1 항에 있어서,
상기 EGR 및 HSG 조절 단계는,
상기 EGR 및 HSG 조절 단계에 따른 실화 발생 시, EGR의 개방을 정지시키고, HSG 충전량을 선택적으로 증가시키는 제1단계;
상기 제1단계에 따른 실화 발생 여부를 판단하고, 실화 발생 시, EGR 개도율은 점진적으로 저감시키고, HSG 충전량은 증가시키는 제2단계; 및
상기 제2단계에 따른 실화 발생 여부를 다시 판단하고, 실화 발생 시, 실화 미 발생 시점까지 상기 제2단계가 반복되도록 제어하는 제3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉간시동 시 배출가스 저감 제어 방법.
The method of claim 1,
The EGR and HSG control step,
a first step of stopping the opening of the EGR and selectively increasing the HSG filling amount when a misfire occurs according to the EGR and HSG control step;
a second step of determining whether misfire has occurred according to the first step, and when misfire occurs, gradually reducing the EGR opening rate and increasing the HSG filling amount; and
A third step of re-determining whether a misfire has occurred according to the second step, and controlling so that the second step is repeated until the misfire does not occur, when a misfire occurs; Way.
제 3 항에 있어서,
상기 제1단계는,
HSG 충전량을 선택적으로 증가시킴에 따른 실화 미발생 시, 상기 EGR 및 HSG 유지 단계가 수행되게 하는 것을 특징으로 하는 냉간시동 시 배출가스 저감 제어 방법.
4. The method of claim 3,
The first step is
When a misfire does not occur by selectively increasing the HSG filling amount, the EGR and HSG maintenance step is performed.
제 1 항에 있어서,
상기 EGR 및 HSG 변화 단계는,
상기 설정 시간이 경과함에 따라, 엔진 시동 후 촉매 측정 온도와 설정 촉매 온도를 비교하고, 상기 설정 촉매 온도 보다 상기 촉매 측정 온도가 낮으면, HSG 충전량이 증가되도록 개별 제어하는 것을 특징으로 하는 냉간시동 시 배출가스 저감 제어 방법.
The method of claim 1,
The EGR and HSG change step is,
As the set time elapses, the catalyst measurement temperature and the set catalyst temperature are compared after the engine is started, and when the catalyst measurement temperature is lower than the set catalyst temperature, the HSG charge amount is individually controlled to increase. Emission gas reduction control method.
제 1 항에 있어서,
상기 EGR 및 HSG 조절 단계는,
엔진 점화각(점화시기)을 조절하여 EGR 사용량이 조절되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 냉간시동 시 배출가스 저감 제어 방법.
The method of claim 1,
The EGR and HSG control step,
A control method for reducing exhaust gas during cold start, characterized in that the EGR usage is controlled by adjusting the engine ignition angle (ignition timing).
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