KR20230087850A - 전기가열식촉매 공기 공급장치 및 방법 - Google Patents

전기가열식촉매 공기 공급장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기가열식촉매 공기 공급장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기가열식촉매 공기 공급장치는 흡기 매니폴드와 유체연결되도록 구성되는 전자식 슈퍼차져, 상기 전자식 슈퍼차져와 유체연결되는 엔진의 흡기 밸브, 상기 엔진의 배기 매니폴드와 유체연결되도록 구성되는 배기 밸브, 상기 배기 매니폴드와 유체연결되고 촉매 전단에 위치하는 전기가열식촉매 및 상기 전자식 슈퍼차져를 구동하고, 상기 흡기 밸브, 상기 배기 밸브의 개도량을 제어하도록 구성되는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 냉간시 도어 개방조건을 기반으로 상기 전자식 슈퍼차져를 구동하고, 상기 흡기 밸브를 진각 상태로, 상기 배기 밸브를 지각상태로 전환하여 상기 전기가열식촉매를 가열하도록 제어되는 전기가열식촉매 공기 공급장치를 포함한다.

Description

전기가열식촉매 공기 공급장치 및 방법{Controlling Air Supplement Apparatus for Electrically Heated Catalyst and the Method thereof}
본 발명의 전기가열식촉매 공기 공급장치 및 방법에 관한 것으로, 더 바람직하게, 본 발명의 전기가열식촉매 공기 공급장치 및 방법은 전기가열식촉매의 구동시 요구되는 신기가 상기 전기가열식촉매로 흡기 매니폴드 및 엔진을 경유하여 유동될 수 있는 전기가열식촉매 공기 공급장치 및 방법에 관한 것이다.
최근에는 차량의 성능뿐만 아니라 연비 문제 및 환경오염 문제가 부각됨에 따라 배기가스 배출에 대한 법규가 강화되고 있다. 이러한 배기규제 및 연비 향상을 위한 엔진 기술의 발달로 촉매 시스템을 활성화시키는 방안이 제시되고 있다.
이처럼, 촉매 시스템은 촉매 시스템의 정화 활성을 향상시키기 위하여 귀금속 양을 증대시키는 방법과 배기온도 상승을 위한 추가적인 엔진 제어전략이 사용되고 있다.
그러나, 귀금속 양을 증대시킬 경우 원가 상승 문제 및 연비가 악화되는 문제가 발생되었다.
또한, 엔진 제어를 통해 배기온도를 승온시키는 방법으로, 연료를 후분사하여 연소되는 열이 촉매로 전달되어 촉매를 활성화시키는 방법이 사용되었지만, 이러한 방법은 배기온도를 승온시키기 위한 배기에너지가 촉매에 30%이하로 전달되었다. 이렇게, 에너지의 손실이 커 효율이 떨어지는 단점이 있으며, 연료를 후분사함에 따라 연비의 악영향을 초래하였다.
위와 같이, 배기온도에 절대적으로 의존적인 전략을 전기가열식촉매(Electrically Heated Catalyst) 촉매 기술을 이용하여 상기의 문제를 해소하는 방안이 제시되고 있다. 이는, 촉매에 전력을 인가하여 발생된 열로 촉매를 빠르게 활성화시켜 엔진에서 나오는 배기가스 정화 성능을 향상시킨다. 하지만, 이러한 장치는 배터리의 전원을 사용하고, 최대 90A의 전력을 사용하므로 장치의 사용이 빈번할수록 배터리 소모가 급격히 빨라지는 문제가 발생되며, 배터리 충전을 위한 알터네이터에 무리를 줄 수 있다.
즉, 이 전기가열식촉매를 작동시키기 위하여 전력을 공급하는데 항시 전원을 공급하면 저속운전 및 잦은 시동 온/오프시에는 활성 성능이 좋을 수 있으나, 배터리의 전력 소모가 크며 이에 따라 알터네이터에 무리가 가며, 이에 따른 연비 악화가 발생되었다.
더욱이, 전기가열식촉매의 작동 효율을 극대화하기 위해서는 신기 공급을 통한 가열 공기 대류 방식이 적용되어야 하는바, 신기가 전기가열식촉매로 유입되기 위한 엔진의 흡기 밸브, 배기 밸브의 동작의 제어가 필수적으로 요구되고 있다.
특허문헌1: 대한민국 실용신안 20-1998-040198호 (19980915)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 차량의 엔진의 시동전 냉간조건에서 신기가 엔진을 경유하여 가열된 전기가열식촉매로 공급되기 위한 제어장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
더욱이, 본 발명은 배기가스 정화 성능을 개선하기 위한 별도의 48볼트 전력 시스템을 적용하지 않는 상태에서 엔진의 밸브 제어를 통해 전기가열식촉매로 공기가 공급될 수 있도록 공기 공급장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 신기가 전기가열식촉매로 유동될 수 있도록 흡기 밸브 및 배기 밸브의 제어방법을 제공하기 위한 것이다.
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 전기가열식촉매 공기 공급장치는 다음과 같은 구성을 포함한다.
본 발명의 일 실시예는 흡기 매니폴드와 유체연결되도록 구성되는 전자식 슈퍼차져; 상기 전자식 슈퍼차져와 유체연결되는 엔진의 흡기 밸브; 상기 엔진의 배기 매니폴드와 유체연결되도록 구성되는 배기 밸브; 상기 배기 매니폴드와 유체연결되고 촉매 전단에 위치하는 전기가열식촉매; 및 상기 전자식 슈퍼차져를 구동하고, 상기 흡기 밸브, 상기 배기 밸브의 개도량을 제어하도록 구성되는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는 냉간시 도어 개방조건을 기반으로 상기 전자식 슈퍼차져를 구동하고, 상기 흡기 밸브를 진각 상태로, 상기 배기 밸브를 지각상태로 전환하여 상기 전기가열식촉매를 가열하도록 제어되는 전기가열식촉매 공기 공급장치를 제공한다.
또한, 상기 제어부는 차량의 외기 온도가 0°C 보다 작은 경우, 냉간상태로 판단하는 전기가열식촉매 공기 공급장치를 제공한다.
또한, 상기 제어부는 엔진의 흡입 행정 준비 기통의 상기 흡기 밸브를 진각 상태 및 엔진의 흡입 행정 준비 기통의 상기 배기 밸브를 지각상태로 전환하도록 구성되는 전기가열식촉매 공기 공급장치를 제공한다.
또한, 상기 제어부는 도어 개방조건이 만족된 이후 차량의 시동 온 상태 이전인 경우, 상기 전자식 슈퍼차져를 구동하고, 상기 흡기 밸브를 진각 상태로, 상기 배기 밸브를 지각상태로 전환하는 제어를 수행하는 전기가열식촉매 공기 공급장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예로서, 차량의 도어가 개방된 경우, 냉간 조건을 판단하는 단계; 제어부는 냉간 조건에서 엔진 시동 온 요청이 인가되었는지 단계; 냉간 조건에서 엔진 시동 온 요청이 인가되지 않은 경우 전기가열식촉매를 구동 상태로 전환하는 단계; 상기 제어부는 전기가열식촉매의 구동 상태가 설정된 시간보다 큰 경우, 상기 전기가열식촉매의 구동을 오프상태로 전환하고, 전기가열식촉매의 구동 상태가 설정된 시간보다 작은 경우 엔진 시동 온 요청이 인가된 상태인지 판단하는 단계;를 포함하는 전기가열식촉매 공기 공급방법을 제공한다.
또한, 상기 전기가열식촉매를 구동 상태로 전환하는 단계에서, 상기 제어부는 전기가열식촉매로 전력을 인가하고, 전자식 슈퍼차져를 구동하고, 흡기 밸브를 진각상태로 배기 밸브를 지각상태로 전환하는 단계;를 더 포함하는 전기가열식촉매 공기 공급방법을 제공한다.
또한, 상기 제어부는 엔진의 흡입 행정 준비 기통의 상기 흡기 밸브를 진각 상태 및 엔진의 흡입 행정 준비 기통의 상기 배기 밸브를 지각상태로 전환하도록 구성되는 전기가열식촉매 공기 공급방법을 제공한다.
또한, 상기 냉간 조건의 경우, 차량의 외기 온도가 0°C 보다 작은 경우를 포함하는 전기가열식촉매 공기 공급방법을 제공한다.
또한, 상기 제어부는 전기가열식촉매의 구동 상태가 설정된 시간보다 큰 경우, 상기 전기가열식촉매의 구동을 오프상태로 전환하는 단계에서, 상기 전자식 슈퍼챠저를 오프 상태로 전환하고, 상기 흡기 밸브와 상기 배기 밸브를 세트 포지션으로 전환하는 단계;를 더 포함하는 전기가열식촉매 공기 공급방법을 제공한다.
또한, 상기 제어부는 냉간 조건에서 엔진 시동 온 요청이 인가되었는지 단계에서, 상기 엔진 시동 온 요청이 인가되는 경우, 전자식 스로틀과 상기 흡기 밸브 및 배기 밸브를 세트 포지션으로 전환하고, 상기 전자식 슈퍼차져의 구동을 오프 상태로 전환하는 단계;를 더 포함하는 전기가열식촉매 공기 공급방법을 제공한다.
본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 전기가열식촉매의 작동시 신기를 제공할 수 있는 제어장치를 제공함으로서 촉매 가열시스템의 효율을 극대화하는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 엔진의 흡기 밸브 및 배기 밸브의 제어를 통해 신기가 전기가열식 촉매로 유동되도록 유로를 형성할 수 있는바, 구성품의 추가 없이 촉매 가열시스템의 효율을 극대화할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 48볼트 전력 공급 시스템의 추가 구성품 없이 전기가열식촉매로 공기를 공급할 수 있도록 구성되는바, 경제적 관점에서 원가 저감의 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예로서, 전기가열식촉매 공기 공급장치의 구성도를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예로서, 전기가열식촉매 공기 공급장치의 신기의 흐름을 확대도로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예로서, 신기가 유입되도록 흡기 밸브와 배기 밸브 사이의 제어 시점을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예로서, 전기가열식촉매 공기 공급방법의 흐름도를 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 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, 본 명세서에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에서 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 컴퓨터)로 읽을 수 있는 저장 매체(machine-readable storage media))에 저장된 명령어를 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램)로 구현될 수 있다. 기기는, 저장 매체로부터 저장된 명령어를 호출하고, 호출된 명령어에 따라 동작이 가능한 장치로서, 개시된 실시예들에 따른 전자장치(예: 서버, 제어부)를 포함할 수 있다. 명령은 컴파일러 또는 인터프리터에 의해 생성 또는 실행되는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적'은 저장매체가 신호(signal)를 포함하지 않으며 실재(tangible)한다는 것을 의미할 뿐 데이터가 저장매체에 반영구적 또는 임시적으로 저장됨을 구분하지 않는다.
또한, 본 명세서에서 'set position' 또는 'start position'은 제어되지 않은 최초의 상태 또는 엔진(200)이 구동되지 않았을 때 밸브가 위치하도록 설정된 상태 또는 또는 구성의 동작 상태를 의미할 수 있다.
이하, 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대해 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예로서, 전기가열식촉매(300) 제어장치의 구성을 도시하고 있다.
본 발명은 엔진(200)을 기준으로 흡기 매니폴드(210), 실린더 및 배기 매니폴드(230)를 포함하고, 배기 매니폴드(230)와 유체연결되도록 구성되는 촉매부(310)를 포함한다. 더 바람직하게, 촉매부(310) 전단에는 전기가열식촉매(300)를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 전기가열식촉매(300)(Electrically Heated Catalyst: EHC)는 차량의 배기 배출 라인에 설치되어 촉매 시스템을 활성화되도록 배기가스의 온도를 상승시키고, 촉매의 신속한 활성화기 이루어지도록 하는 장치이다. 전기가열식촉매(300)는 차량에 장착되거나 전기가열식촉매(300)에 체결되는 배터리로부터 전원을 공급받으면 히팅부가 고온으로 발열되고, 발열된 열이 배기유동과 함께 바로 뒤에 설치된 촉매부(310)(three-way catalyst: TWC(삼원촉매))를 통과하면서 전도 및 복사열이 귀금속에 전달되어 촉매가 활성이 된다. 또한, 촉매부(310)는 전기가열식촉매(300)로부터 대류를 통해 열이 전달되도록 구성될 수 있다. 이러한 촉매부(310)의 후방에는 배기가스 내의 입자성 물질을 저감하기 위해 촉매여과부(PF:Particulate Filter, 매연여과장치)가 설치될 수 있다.
더욱이, 본 발명의 전기가열식촉매(300)는 발열된 열이 엔진(200) 배기 매니폴드(230)를 통해 유입되는 신기에 의해 공기 대류 방식으로 촉매 전체로 유입되도록 구성되는바, 촉매부(310)의 전체를 가열하도록 구성될 수 있다.
엔진(200)의 전단에 위치하는 흡기 매니폴드(210)는 전자식 슈퍼차져(100)와 유체연결되도록 구성되고, 전자식 스로틀(110)과 체결되어 유입되는 신기의 압력 및 유량을 제어할 수 있다.
본 발명의 전자식 슈퍼차져(100)는 제어부(400)에 의해 회전량이 제어될 수 있고, 전자식 스로틀(110)의 개도량 또한 제어부(400)에 의해 제어되도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명에서 개시되어 있는 엔진(200)의 경우, CVVT(Continuos Variacle Valve Timing) 시스템을 포함하는 엔진(200)을 의미할 수 있는바, 전기적으로 엔진(200)의 실린더를 구성하는 흡기 밸브(220) 및 배기 밸브(240)의 진각 및 지각 제어가 가능하도록 구성된다. 더욱이, 다수의 기통에 각각 위치하는 흡기 밸브(220) 및 배기 밸브(240)는 제어부(400)에 의해 독립적으로 제어될 수 있다.
CCVT 시스템을 포함하는 엔진(200)의 경우 제어부(400)에 의해 각각의 엔진 기통과 체결되는 흡기 밸브(220)와 배기 밸브(240)의 개도량 및 개도시점을 제어할 수 있다. 더욱이, 제어부(400)는 각각의 실린더의 행정 위치를 판단할 수 있다. 따라서, 본 발명의 제어부(400)는 흡기 행정 준비 기통의 상기 흡기 밸브(220)를 진각 상태로, 상기 배기 밸브(240)를 지각상태로 전환하도록 구성될 수 있다.
흡기 밸브(220)가 진각상태로 전환되고 배기 밸브(240)가 지각상태로 전환되는 경우, 흡기 밸브(220)와 배기 밸브(240)가 동시에 개방된 오버랩 구간을 포함할 수 있는바, 흡기 매니폴드(210)로부터 유입되는 신기가 흡기 밸브(220)를 통해 배기 밸브(240)로 유입되어 전기가열식촉매(300)로 유입되도록 구성된다.
본 발명의 제어부(400)는 차량의 통합 제어부(400)일 수 있으며, 엔진(200) 제어부(400)를 포함할 수 있다. 더욱이, 통합 제어부(400)는 전자식 슈퍼차져(100), 흡기 밸브(220), 배기 밸브(240), 전기가열식촉매(300) 및 전자식 스로틀(110)을 제어하도록 구성될 수 있다. 또한, 제어부(400)는 차량의 외기온도를 측정하는 외기온 센서(미도시)와 통전되도록 구성되는바, 차량의 외기온도를 수신할 수 있다.
또한, 위에서 언급한 바와 같이, 제어부(400)는 엔진(200)의 각각의 기통의 피스톤의 위치를 판단할 수 있으며, 피스톤 위치에 따라 해당 기통과 체결되는 흡기 밸브(220) 및 배기 밸브(240)의 개방도를 제어할 수 있다.
더욱이, 제어부(400)는 차량의 도어가 개방된 상태로 판단되고 차량의 외기 온도 조건이 설정온도보다 작은 경우 전기가열식촉매(300)로 전력이 인가되도록 구성되고, 전자식 슈퍼차져(100) 및 전자식 스로틀(110)을 개방하여 흡기 매니폴드(210)로 신기가 유입되도록 제어된다. 더욱이, 엔진(200)의 흡입 행정 준비 기통의 흡기 밸브(220)를 진각 상태로 배기 밸브(240)를 지각 상태로 전환하여 흡기 밸브(220)와 배기 밸브(240)가 동시 개방된 오버랩 구간을 형성하도록 제어된다. 이렇게, 제어부(400)는 전기가열식촉매(300)가 가열됨과 동시에 촉매부(310)로 유입되는 신기를 제공하는바, 가열된 전기가열식촉매(300)를 경유하여 촉매부(310) 전체의 온도 상승효을을 증대하도록 구성된다.
또한, 제어부(400)는 차량의 시동 온 상태로 전환되는 경우 또는 전기가열식촉매(300)가 설정된 시간보다 장시간 가열되는 경우, 전자식 슈퍼차져(100)의 동작을 정지시키고 및 전자식 스로틀(110)의 개방을 복귀(Start position)시키며, 제어되었던 흡기 밸브(220) 및 배기 밸브(240)를 중립 상태로 전환하도록 구성된다. 즉, 엔진(200)이 시동되는 경우, 엔진(200)의 구동을 통해 전기가열식촉매(300) 및 촉매부(310)로 요구되는 공기량이 유입될 수 있기 때문이다.
도 2에서는 본 발명의 일 실시예로서, 흡기 밸브(220)와 배기 밸브(240)가 오버랩 구간을 갖는 엔진(200) 기통의 확대도를 도시하고 있으며, 도 3에서는 흡기 밸브(220)과 배기 밸브(240)가 오버랩 구간을 형성하기 위한 밸브 타이밍 제어를 도시하고 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 차량의 도어가 개방되고 냉간상태로 판단되는 경우 제어부(400)는 전기가열식촉매(300)로 전력을 인가하도록 구성된다. 더욱이, 가열된 전기가열식촉매(300)로 신기가 유입되도록 엔진(200)의 적어도 하나의 기통에 위치하는 흡기 밸브(220)와 배기 밸브(240)가 유체연결되도록 구성된다. 더욱이, 흡기 매니폴드(210) 전단에 위치하는 전자식 스로틀(110)의 개방량을 증대하고 전자식 슈퍼차져(100)의 회전을 수행하여 흡기 밸브(220)로 유입되는 신기의 유량을 증대시킨다.
이렇게 흡기 매니폴드(210)로 유입되는 신기는 흡기 밸브(220)를 경유하여 배기 밸브(240)로 배출되도록 구성되는바, 흡기 밸브(220)는 진각 상태로 전환되고 배기 밸브(240)는 지각 상태로 전환되도록 각각의 밸브를 제어한다.
도시된 바와 같이, 흡기 밸브(220)가 진각 상태로 전환되고 배기 밸브(240)가 지각 상태로 전환되는 경우 흡기 매니폴드(210)를 통해 유입되는 신기는 흡기 밸브(220)를 통해 실린더 내로 유입되고 소정의 양만큼 개방되도록 제어된 배기 밸브(240)를 통해 전기가열식촉매(300)로 유동되도록 구성된다.
즉, 흡기 밸브(220)가 진각 상태로 전환되고 배기 밸브(240)가 지각 상태로 전환되는 경우, 흡기 밸브(220)와 배기 밸브(240)가 동시에 소정의 개방량을 갖도록 구성되는 오버랩 구간을 갖도록 구성되는바, 전자식 슈퍼차져(100)로부터 유입되는 신기는 엔진(200) 기통의 오버랩 구간동안 배기 매니폴드(230)를 통해 전기가열식촉매(300) 및 촉매부(310)로 유동되도록 구성된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제어부(400)는 흡입 행정 준비 기통의 흡기 밸브(220)를 진각 상태로 전환하고, 배기 밸브(240)를 지각 상태로 전환하는 제어를 수행한다. 즉, 진각 제어된 흡기 밸브(220)와 지각 제어된 배기 밸브(240)는 오버랩 구간에 동시에 일부 개방된 상태를 유지할 수 있다.
이렇게 개방된 흡기 밸브(220)와 배기 밸브(240)는 서로 유체연결되도록 구성된다. 이와 동시에 제어부(400)는 전자식 슈퍼차져(100) 및 전자식 스로틀(110)을 제어하여 신기가 흡기 매니폴드(210)로 유입되도록 구성되고, 유입된 신기는 흡기 밸브(220)를 통해 배기 밸브(240)로 유동되도록 구성된다.
더 바람직하게, 제어부(400)는 흡입 행정 준비 기통의 흡기 밸브(220) 및 배기 밸브(240)의 제어를 수행하도록 구성되는바, 전기가열식촉매(300)의 대류 유동을 수행하기 위해 슈퍼차져로부터 흡기 매니폴드(210)로 유입되는 270kg/h의 유량에 대응하여 오버랩 구간을 포함하는 적어도 하나의 기통의 흡기 밸브(220) 및 배기 밸브(240)를 제어하도록 구성된다. 더 바람직하게, 전기가열식촉매(300)에 대류 유동에 필요한 20Kg/h의 유량을 제공하기 위해 흡입 행정 준비를 수행하는 적어도 하나의 기통의 흡기 밸브(220) 및 배기 밸브(240)를 제어하도록 구성된다.
이처럼, 본 발명은 차량의 도어 개방 및 냉간시 전기가열식촉매(300)를 가열하고, 전자식 슈퍼차져(100)와 전자식 스로틀(110)을 개방하여 엔진(200)으로 신기가 유입되도록 제어된다. 더욱이, 엔진(200)으로 유입되는 신기는 흡기 밸브(220)를 통해 배기 밸브(240)로 유동되도록 각각의 밸브가 제어되는바, 전기가열식촉매(300)의 발열체를 통해 촉매부(310) 전반으로 열이 대류 방식을 통해 유동되도록 제어된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예로서, 전기가열식촉매(300) 제어방법의 흐름도를 도시하고 있다.
차량의 시동 오프 상태에서 차량의 도어가 개방된 경우(S100), 외기온도센서를 통해 차량의 냉간 여부를 판단하는 단계를 수행한다(S200). 본 발명의 일 실시예에서 냉간 여부를 판단함에 있어서, 제어부(400)는 외기온도센서로부터 수신된 외기 온도가 설정값보다 작은지 여부를 판단한다. 더 바람직하게, 본 발명의 일 실시예로서, 냉간조건으로서 외기온도가 0°C 보다 작은 경우로 설정될 수 있다(S200).
제어부(400)에서 차량의 냉간 조건으로 판단되는 경우 엔진(200) 시동여부를 판단하고(S300), 엔진(200) 시동이 오프 상태로 유지될 경우 전기가열식촉매(300)로 전력을 인가하고(S310), 전자식 스로틀(110)의 개도량을 최대상태로 전환한다(S320). 더욱이, 전자식 슈퍼차져(100)의 구동을 수행하도록 구성된다(S330). 동시에 제어부(400)는 적어도 하나의 기통의 흡기 밸브(220)를 진각으로 전환하고, 배기 밸브(240)를 지각상태로 전환한다(S340). 더 바람직하게, 흡기 밸브(220)와 배기 밸브(240)가 제어되는 기통은 흡입 행정 준비기통으로 설정될 수 있다.
다만, 제어부(400)에서 차량의 냉간 조건으로 판단되는 경우 엔진(200) 시동 요청이 인가되는 경우(S300), 전자식 스로틀(110)을 시작위치(Set position)로 전환하고(S400) 전자식 슈퍼차져(100) 구동을 종료한다(S500). 또한, 엔진(200)의 흡기 밸브(220) 및 배기 밸브(240)의 제어를 엔진(200) 구동에 따라 수행하도록 구성된다(S600). 이후 엔진(200)의 구동을 실행하도록 구성된다(S700).
제어부(400)는 엔진(200) 시동 요청이 인가되지 않는 경우(S300), 제어부(400)는 전기가열식촉매(300)로 인가되는 전력이 설정된 시간보다 장시간 인가되었는지를 판단하고(S350), 설정된 시간보다 장시간 전력이 전기가열식촉매(300)로 인가되는 경우 상기 전기가열식촉매(300)의 구동 및 전자식 슈퍼차져(100)의 구동을 종료하고(S360), 흡기 밸브(220)와 배기 밸브(240)의 제어를 종료(Set position으로 변경)하도록 구성된다(S370). 본 발명의 일 실시예에서, 전기가열식촉매(300)로 전력 인가 시간과 비교하는 설정된 시간은 5초로 설정될 수 있다. 더욱이, 전기가열식촉매(300)로 인가되는 전력이 설정된 시간보다 작은 경우(S350) 엔진(200) 시동 요청이 인가되었는지 판단하는 단계를 수행한다(S300).
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: 전자식 슈퍼차져
110: 전자식 스로틀
200: 엔진
210: 흡기 매니폴드
220: 흡기 밸브
230: 배기 매니폴드
240: 배기 밸브
300: 전기가열식촉매
310: 촉매부
400: 제어부

Claims (10)

  1. 흡기 매니폴드와 유체연결되도록 구성되는 전자식 슈퍼차져;
    상기 전자식 슈퍼차져와 유체연결되는 엔진의 흡기 밸브;
    상기 엔진의 배기 매니폴드와 유체연결되도록 구성되는 배기 밸브;
    상기 배기 매니폴드와 유체연결되고 촉매부 전단에 위치하는 전기가열식촉매; 및
    상기 전자식 슈퍼차져를 구동을 제어하고, 상기 흡기 밸브, 상기 배기 밸브의 개도량을 제어하도록 구성되는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는 냉간시 도어 개방조건을 기반으로 상기 전자식 슈퍼차져를 구동하고, 상기 흡기 밸브를 진각 상태로, 상기 배기 밸브를 지각상태로 전환하여 상기 전기가열식촉매를 가열하도록 제어되는 전기가열식촉매 공기 공급장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 차량의 외기 온도가 0°C 보다 작은 경우, 냉간상태로 판단하는 전기가열식촉매 공기 공급장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 엔진의 흡입 행정 준비 기통의 상기 흡기 밸브를 진각 상태 및 엔진의 흡입 행정 준비 기통의 상기 배기 밸브를 지각상태로 전환하도록 구성되는 전기가열식촉매 공기 공급장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 도어 개방조건이 만족된 이후 차량의 시동 온 상태가 아닌 경우, 상기 전자식 슈퍼차져를 구동하고, 상기 흡기 밸브를 진각 상태로, 상기 배기 밸브를 지각상태로 전환하는 제어를 수행하는 전기가열식촉매 공기 공급장치.
  5. 차량의 도어가 개방된 경우, 냉간 조건을 판단하는 단계;
    제어부는 냉간 조건에서 엔진 시동 온 요청이 인가되었는지 판단하는 단계;
    냉간 조건에서 엔진 시동 온 요청이 인가되지 않은 경우 전기가열식촉매를 구동 상태로 전환하는 단계; 및
    상기 제어부는 전기가열식촉매의 구동 상태가 설정된 시간보다 큰 경우, 상기 전기가열식촉매의 구동을 오프상태로 전환하고, 전기가열식촉매의 구동 상태가 설정된 시간보다 작은 경우 엔진 시동 온 요청이 인가된 상태인지 판단하는 단계;를 포함하는 전기가열식촉매 공기 공급방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 전기가열식촉매를 구동 상태로 전환하는 단계에서,
    상기 제어부는 전기가열식촉매로 전력을 인가하고, 전자식 슈퍼차져를 구동하고, 흡기 밸브를 진각상태로 배기 밸브를 지각상태로 전환하는 단계;를 더 포함하는 전기가열식촉매 공기 공급방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제어부는 엔진의 흡입 행정 준비 기통의 상기 흡기 밸브를 진각 상태 및 엔진의 흡입 행정 준비 기통의 상기 배기 밸브를 지각상태로 전환하도록 구성되는 전기가열식촉매 공기 공급방법.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 냉간 조건의 경우, 차량의 외기 온도가 0°C 보다 작은 경우를 포함하는 전기가열식촉매 공기 공급방법.
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 제어부는 전기가열식촉매의 구동 상태가 설정된 시간보다 큰 경우, 상기 전기가열식촉매의 구동을 오프상태로 전환하는 단계에서,
    상기 전자식 슈퍼챠저를 오프 상태로 전환하고, 상기 흡기 밸브와 상기 배기 밸브를 세트 포지션으로 전환하는 단계;를 더 포함하는 전기가열식촉매 공기 공급방법.
  10. 제 5항에 있어서,
    상기 제어부는 냉간 조건에서 엔진 시동 온 요청이 인가되었는지 판단하는 단계에서,
    상기 엔진 시동 온 요청이 인가되는 경우, 전자식 스로틀과 상기 흡기 밸브 및 배기 밸브를 세트 포지션으로 전환하고, 상기 전자식 슈퍼차져의 구동을 오프 상태로 전환하는 단계;를 더 포함하는 전기가열식촉매 공기 공급방법.
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