KR101592757B1 - 전자식 웨이스트 게이트 액추에이터의 응답성 향상 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자식 웨이스트 게이트 액추에이터의 응답성 향상 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 과도한 PWM duty 사용으로 인하여 모터 코일 온도가 임계 온도 이상으로 상승하는 것을 방지할 수 있는 전자식 웨이스트 게이트 액추에이터의 응답성 향상 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 전자식 웨이스트 게이트 액추에이터에 의해 구동되는 웨이스트 게이트 조절 플랩의 개방 또는 폐쇄 시, 배압을 고려하여 설정 회전력만큼 가해주거나 감해주는 것을 특징으로 하는 전자식 웨이스트 게이트 액추에이터의 응답성 향상 방법을 제공한다.

Description

전자식 웨이스트 게이트 액추에이터의 응답성 향상 방법{METHOD OF IMPROVING RESPONSIBILITY OF ELECTRIC WASTE GATE ACTUATOR}

본 발명은 전자식 웨이스트 게이트 액추에이터의 응답성 향상 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 과도한 PWM duty 사용으로 인하여 모터 코일 온도가 임계 온도 이상으로 상승하는 것을 방지할 수 있는 전자식 웨이스트 게이트 액추에이터의 응답성 향상 방법에 관한 것이다.

최근, 유류비 상승에 따라 연비 개선에 대한 관심이 증대되고 있고, 제조사들은 연비 좋은 엔진을 개발하기 위해 노력하고 있다. 이러한 개발의 하나로서 주요 제조사들은 다운사이징을 하면서 출력을 중대시킬 수 있는 터보 GDI 차량에 집중하고 있다.

자동차의 출력을 높이려면 배기량을 키우거나, 밸브 개수를 늘리거나 밸브 직경을 크게 하는 방법이 있지만, 이와 같이 하더라도 공급되는 공기의 양이 제한되어 출력이 일정 수준 이상으로는 올라가지 못한다.

따라서, 이러한 점을 해결하기 위하여 강제로 공기를 공급하는 수퍼차저나 터보차저가 적용되고 있다. 즉, 공기를 강제로 공급하는 방식인 과급 방식으로서, 터보 시스템은 배기 가스를 이용하여 터빈을 회전시키고 터빈과 동축으로 연결된 컴프레서에 의해 신기를 과급하여 엔진 토크 및 연비를 개선한다.

여기서, 웨이스트 게이트 액추에이터는 웨이스트 게이트 터보 차저에 장착되어 운전 조건에 따라 웨이스트 게이트 밸브를 제어하는 역할을 수행한다.

특히 종래에는 상기 웨이스트 게이트 밸브를 구동하는 모터 제어 방식은 배기가스의 힘을 고려하지 않고, 미분 제어를 하여 목표값까지 도달하는 위 그림에서와 같이 목표 위치에 도달해서 모터의 duty를 감속시켜감으로써 목표에 도달하는 방식으로 응답속도가 200 m/s정도임을 알 수 있다.

이때, 신속하게 타겟 위치에 도달하지 못한 경우 노이즈에 의해 신호가 진동을 하면서 내구도를 열화시키게 되는 문제점이 존재한다.

종래에는 가속 시나 특정 조건에 따라 ECU 신호(PWM duty)를 받아서 웨이스트 게이트 밸브()를 닫아주고 배기가스를 모두 컴프레서 측으로 원활하게 흐르게 함으로써 공기를 과급시켜 출력을 향상시키도록 한다.

특히, 웨이스트 게이트 밸브의 조작량이 0%와 100% 사이를 오고 가는 On/Off 제어를 수행함으로써 지속적으로 왕래하는 진동을 하게 되고, 제어 조작량의 변화가 커서 목표치에서 진동을 하게 된다. 따라서, 종래에는 모터의 미분 제어로 응답 속도를 향상시키도록 하고 있으나, 잘못 설정할 경우 외란이나 노이즈에 크게 영향을 받을 수 있고 이로 인하여 과도한 PWM DUTY사용으로 인하여 모터 코일 온도가 임계 온도 이상(약 220도) 상승함으로써 손상을 일으키는 문제점이 존재한다.

KR 1999-009518 A

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 과도한 PWM duty 사용으로 인하여 모터 코일 온도가 임계 온도 이상으로 상승하는 것을 방지할 수 있는 전자식 웨이스트 게이트 액추에이터의 응답성 향상 방법을 제공하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전자식 웨이스트 게이트 액추에이터의 응답성 향상 방법은 전자식 웨이스트 게이트 액추에이터에 의해 구동되는 웨이스트 게이트 조절 플랩의 개방 또는 폐쇄 시, 배압을 고려하여 설정 회전력만큼 가해주거나 감해주는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 웨이스트 게이트 조절 플랩이 닫힘 방향에 있는 경우, 배압을 고려하여 설정 회전력만큼 더해주는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 웨이스트 게이트 조절 플랩이 열림 방향에 있는 경우, 상기 웨이스트 게이트 조절 플랩이 열리는 방향으로 밀어줌으로써 설정 회전력만큼 감해주는 것을 특징으로 한다.

또한, 전자식 웨이스트 게이트 액추에이터 포지션을 학습했는지 판단하는 학습 여부 판단 단계, 상기 학습 여부 판단 단계에서, 전자식 웨이스트 게이트 액추에이터 포지션이 학습되지 않은 것으로 판단되는 경우 전자식 웨이스트 게이트 액추에이터의 듀티를 90%까지 인가하여 증대 학습을 수행하는 증대 학습 수행 단계, 엔진 회전수가 1500rpm보다 큰지 판단하는 엔진 회전수 판단 단계 및 상기 엔진 회전수 판단 단계에서 엔진 회전수가 1500rpm보다 크면 닫힘 방향인 경우 설정 회전력만큼을 더해주고, 열림 방향인 경우 설정 회전력만큼을 감해주는 가감속 제어 단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가감속 제어 단계에서 듀티 인가는 30%에서 상기 설정 회전력을 가하거나 감하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 엔진 회전수 판단 단계에서, 엔진 회전수가 1500rpm보다 작으면, 일반 정상 듀티 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 정상 듀티 제어 이후에 듀티 인가는 30% 내지 65%로 제어하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 전자식 웨이스트 게이트 액추에이터의 응답성 향상 방법에 의하면, 모터가 신속히 목표 위치에 도달함으로써 밸브를 닫아주어 노이즈나 외란에 강건해지며, 터보 차저의 응답성이 향상되어 가속 시의 응답성 관련 운전성이 향상될 수 있다.

또한, 모터 제어 불량으로 인하여 모터가 소손되는 것을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 종래기술에 의한 전자식 웨이스트 게이트 액추에이터의 미분제어 시 특성을 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 전자식 웨이스트 게이트 액추에이터의 응답성 향상 방법에 적용되는 터보 차저의 일부를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 전자식 웨이스트 게이트 액추에이터의 응답성 향상 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 전자식 웨이스트 게이트 액추에이터의 응답성 향상 방법에 적용되는 엔진 회전수에 따라 연산되는 설정 회전력을 나타낸 표이다.
도 5는 도 3의 방법에 의해 나타나는 특성을 나타낸 그래프이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 전자식 웨이스트 게이트 액추에이터의 응답성 향상 방법에 적용되는 터보 차저의 일부를 나타낸 것이다. 도 2에 도시한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 전자식 웨이스트 게이트 액추에이터의 응답성 향상 방법은 전자식 웨이스트 게이트 액추에이터(100)에 의해 구동되어 선택적으로 배기가스를 컴프레서(미도시)로 공급하거나 공기 중으로 배출하는 웨이스트 게이트 조절 플랩(200)이 구비된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 전자식 웨이스트 게이트 액추에이터의 응답성 향상 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 3에 도시한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 전자식 웨이스트 게이트 액추에이터의 응답성 향상 방법은 학습 여부 판단 단계(S100), 학습 수행 단계(S110), 엔진 회전수 판단 단계(S120) 및 가감속 제어 단계(S130)를 수행한다.

상기 학습 여부 판단 단계(S100)에서는 이전에 전자식 웨이스트 게이트 액추에이터(EWGA) 포지션에 대한 학습을 수행하였는지를 판단한다.

상기 학습 여부 판단 단계(S100)에서 전자식 웨이스트 게이트 액추에이터 포지션이 학습되지 않은 것으로 판단되는 경우, 전자식 웨이스트 게이트 액추에이터의 듀티를 90%까지 인가하여 증대 학습을 수행하는 증대 학습 수행 단계(S110)를 수행한다.

이후, 엔진 회전수가 1500rpm보다 큰지 판단하는 엔진 회전수 판단 단계(S120)를 수행한다. 여기서, 엔진 회전수가 1500rpm보다 큰 것으로 판단되면, 신속한 응답 제어를 위하여 설정 회전력(F)만큼 가감하는 가감속 제어 단계(S130)를 수행하게 된다. 여기서, 상기 웨이스트 게이트 조절 플랩(200)이 닫힘 방향에 있는 경우, 배압을 고려하여 설정 회전력(F)만큼을 더해주며, 상기 웨이스트 게이트 조절 플랩(200)이 열림 방향에 있는 경우, 상기 웨이스트 게이트 조절 플랩(200)이 열리는 방향으로 설정 회전력(F)만큼 밀어주도록 제어한다.

상기 설정 회전력(F)은 압력=힘/단면적이므로, 배압을 최대 2bar로 정의할 시, 2bar=20N/cm2=200Kpa이 연산된다. 또한, 밸브 반경을 13cm으로 가정하는 경우, 단위면적은 3.14*0.65*0.65이므로 설정 회전력(F)은 25.533Ncm으로 연산된다.

이러한 결과값을 이용하여 각각의 엔진 회전수의 범위에 따라 적용되는 설정 회전력(F)은 도 4에 나타나 있다.

따라서, 도 5는 도 3의 방법에 의해 나타나는 특성을 나타낸 그래프이며, PID 제어를 함으로써 시간 흐름에 따라 제어량이 점차적으로 목표값을 추종하되 종래 대비 그 시간이 짧아지므로 신속히 목표값에 추종하는 것을 알 수 있다.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

100: 전자식 웨이스트 게이트 액추에이터
200: 웨이스트 게이트 조절 플랩

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 전자식 웨이스트 게이트 액추에이터 포지션을 학습했는지 판단하는 학습 여부 판단 단계;
   상기 학습 여부 판단 단계에서, 전자식 웨이스트 게이트 액추에이터 포지션이 학습되지 않은 것으로 판단되는 경우 전자식 웨이스트 게이트 액추에이터의 듀티를 90%까지 인가하여 증대 학습을 수행하는 증대 학습 수행 단계;
   엔진 회전수가 1500rpm보다 큰지 판단하는 엔진 회전수 판단 단계; 및
   상기 엔진 회전수 판단 단계에서 엔진 회전수가 1500rpm보다 크면 닫힘 방향인 경우 설정 회전력만큼을 더해주고, 열림 방향인 경우 설정 회전력만큼을 감해주는 가감속 제어 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 전자식 웨이스트 게이트 액추에이터의 응답성 향상 방법.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 가감속 제어 단계에서 듀티 인가는 30%에서 상기 설정 회전력을 가하거나 감하는 것을 특징으로 하는 전자식 웨이스트 게이트 액추에이터의 응답성 향상 방법.
   
6. 제4항에 있어서,
   상기 엔진 회전수 판단 단계에서, 엔진 회전수가 1500rpm보다 작으면, 일반 정상 듀티 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 전자식 웨이스트 게이트 액추에이터의 응답성 향상 방법.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 정상 듀티 제어 이후에 듀티 인가는 30% 내지 65%로 제어하는 것을 특징으로 하는 전자식 웨이스트 게이트 액추에이터의 응답성 향상 방법.

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