KR101846885B1 - 배기 2단 vvl 시스템 진단 및 제어 방법 및 그 진단 및 제어 방법이 적용된 차량 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배기 2단 VVL 시스템 진단 및 제어 방법에 관한 것으로, 제어부가 차량 작동 상태 신호를 입수하여 차량의 오버런 상태 여부를 판단하는 단계; 상기 차량이 오버런 상태인 경우, 상기 제어부가 배기 2단 VVL 시스템의 모드 변환 신호를 출력 하는 단계; 공기량 센서가 엔진으로 유입되는 공기량을 측정하고 상기 제어부가 기 설정된 공기량 예측값과 상기 측정된 공기량을 비교하는 단계; 및 상기 제어부가 상기 비교된 공기량 차이가 기 설정된 모드 전환 비교량에 해당하면, 상기 배기 2단 VVL 시스템의 모드 전환 완료로 판단하는 단계; 및 상기 제어부가 상기 비교된 공기량 차이가 상기 모드 전환 비교량에 해당하지 않으면, 상기 배기 2단 VVL 시스템의 고장으로 판단하고, 그 결과를 출력하는 단계;를 포함한다.

Description

배기 2단 VVL 시스템 진단 및 제어 방법 및 그 진단 및 제어 방법이 적용된 차량{DIAGNOSIS AND CONTROL METHODS FOR TWO-STEP EXHAUST VARIABLE VALVE LIFT SYSTEM AND VEHICLE PROVIDED WITH THE SAME METHODS}
본 발명은 배기 2단 VVL 시스템 진단 및 제어 방법 및 그 진단 및 제어 방법이 적용된 차량에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배기 2단 VVL 시스템의 고장 여부를 판단하고, 배기 2단 VVL 시스템을 제어하는 방법과 그 진단 및 제어 방법이 적용된 차량에 관한 것이다.
배기 2단 VVL(Variable Valve Lift) 시스템에서 밸브 리프트 변환은 오일압력으로 제어되는 2단 가변 RFF(roller finger follower) 시스템이 주로 사용된다.
그런데, 오일에 의해 제어 되는 기반의 2단 가변 VVL 시스템의 경우, 밸브 리프트 전환 여부를 정확히 측정하는 것이 현재 불가능하다.
즉, 배기 2단 가변 VVL 시스템의 밸브 리프트가 전환 되지 않거나, 전환이 지연되는 경우, 불완전 연소로 인한 유해 배기 가스가 다량 발생되는 문제가 있다.
본 발명은, 배기 2단 VVL 시스템의 고장 여부를 판단하고, 배기 2단 VVL 시스템을 제어하는 방법과 그 진단 및 제어 방법이 적용된 차량을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 배기 2단 VVL 시스템 진단 및 제어 방법은 제어부가 차량 작동 상태 신호를 입수하여 차량의 오버런 상태 여부를 판단하는 단계; 상기 차량이 오버런 상태인 경우, 상기 제어부가 배기 2단 VVL 시스템의 모드 변환 신호를 출력 하는 단계; 공기량 센서가 엔진으로 유입되는 공기량을 측정하고 상기 제어부가 기 설정된 공기량 예측값과 상기 측정된 공기량을 비교하는 단계; 상기 제어부가 상기 비교된 공기량 차이가 기 설정된 모드 전환 비교량에 해당하면, 상기 배기 2단 VVL 시스템의 모드 전환 완료로 판단하는 단계; 및 상기 제어부가 상기 비교된 공기량 차이가 상기 모드 전환 비교량에 해당하지 않으면, 상기 배기 2단 VVL 시스템의 고장으로 판단하고, 그 결과를 출력하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 배기 2단 VVL 시스템 진단 및 제어 방법은 타이머가, 상기 배기 2단 VVL 시스템의 모드 변환 신호 출력 시간과 모드 전환 완료 시간 사이의 전환 지연 시간을 출력하는 단계; 및 상기 전환 지연 시간이 기 설정된 기준 전환 지연 시간 이상이면, 상기 제어부가 상기 배기 2단 VVL 시스템의 고장으로 판단하고, 그 결과를 출력하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 배기 2단 VVL 시스템 진단 및 제어 방법은 상기 전환 지연 시간이 상기 기준 전환 지연 시간 미만이면, 상기 제어부가 해당 운전 조건별로 상기 전환 지연 시간을 저장하는 단계; 및 상기 제어부가 상기 저장된 전환 지연 시간을 적용하여 학습 제어를 수행하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 학습 제어는 상기 제어부가 상기 저장된 전환 지연 시간을 적용하여 엔진 매니지먼트 시스템을 작동시켜 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 배기 2단 VVL 시스템 진단 및 제어 방법이 적용된 차량은 엑셀 페달의 작동각을 측정하여 해당 신호를 출력하는 엑셀 페달 센서; 차량의 속도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 차속 센서; 엔진으로 유입되는 공기량을 측정하는 공기량 센서; 배기 2단 VVL 시스템; 상기 엑셀 페달 센서 및 상기 차속 센서의 출력 신호를 포함하는 차량 상태 신호를 전달 받아 상기 배기 2단 VVL 시스템의 진단 모드 진입 여부를 판단하고 상기 배기 2단 VVL 시스템의 모드 변환 신호를 출력하는 제어부; 상기 배기 2단 VVL 시스템의 모드 변환 신호 출력 시간과 작동 완료 사이의 전환 지연 시간을 측정하고 해당 신호를 출력하는 타이머; 상기 전환 지연 시간을 저장하는 메모리; 및 상기 제어부의 제어에 의하여 상기 저장된 전환 지연 시간에 따라 작동되는 엔진 매니지먼트 시스템;을 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 공기량 센서가 출력하는 신호와 기 설정된 공기량 예측값과 비교하고, 상기 비교된 공기량 차이가 기 설정된 모드 전환 비교량에 해당하면, 상기 배기 2단 VVL 시스템의 모드 전환 완료로 판단하고, 상기 비교된 공기량 차이가 상기 모드 전환 비교량에 해당하지 않으면, 상기 배기 2단 VVL 시스템의 고장으로 판단하고, 그 결과를 출력할 수 있다.
상기 전환 지연 시간이 기 설정된 기준 전환 지연 시간 이상이면, 상기 제어부가 상기 배기 2단 VVL 시스템의 고장으로 판단하고, 그 결과를 출력할 수 있다.
상기 전환 지연 시간이 상기 기준 전환 지연 시간 미만이면, 상기 제어부가 해당 운전 조건별로 상기 전환 지연 시간을 상기 메모리에 저장하고, 상기 제어부는 상기 저장된 전환 지연 시간을 적용하여 학습 제어를 수행할 수 있다.
상기 학습 제어는 상기 제어부가 상기 저장된 전환 지연 시간을 적용하여 엔진 매니지먼트 시스템을 작동시켜 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 배기 2단 VVL 시스템 진단 및 제어 방법 및 그 진단 및 제어 방법이 적용된 차량에 의하면, 별도의 센서 없이 배기 2단 VVL 시스템의 고장 여부를 판단할 수 있다.
또한, 밸브 리프트 전환 지연 시간을 학습하여 엔진 매니지먼트 시스템(EMS)의 제어를 최적화할 수 있고, 이를 통해 유해 배기 가스 발생을 억제할 수 있다.
도1은 본 발명의 실시예에 의한 배기 2단 VVL 시스템 진단 및 제어 방법 이 적용되는 차량의 블록도이다.
도2는 본 발명의 실시예에 의한 배기 2단 VVL 시스템이 적용되는 엔진의 밸브 리프트를 나타낸 그래프이다.
도3은 본 발명의 실시예에 의한 배기 2단 VVL 시스템의 작동 모드와 공기량을 도시한 그래프이다.
도4는 본 발명의 실시예에 의한 배기 2단 VVL 시스템 진단 및 제어 방법을 도시한 플로우 차트이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도1은 본 발명의 실시예에 의한 배기 2단 VVL 시스템 진단 및 제어 방법 이 적용되는 차량의 블록도이다.
도1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 배기 2단 VVL 시스템 진단 및 제어 방법 이 적용되는 차량은 차량 상태를 측정하여 해당 신호를 출력하는 복수 개의 차량 상태 센서를 포함한다.
상기 차량 상태 센서는 예를 들어, 엑셀 페달의 작동각을 측정하여 해당 신호를 출력하는 엑셀 페달 센서(11), 차량의 속도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 차속 센서(13) 및 엔진으로 유입되는 공기량을 측정하는 공기량 센서(23; Air Flow Meter)를 포함한다. 또한, 상기 차량 상태 센서는 엔진의 회전 속도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 엔진 속도 센서(15), 작동 오일의 압력을 측정하여 해당 신호를 출력하는 오일압 센서(17), 상기 작동 오일의 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 오일온 센서(19) 및 엔진으로 유입되는 공기 온도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 대기온 센서(21)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 배기 2단 VVL 시스템 진단 및 제어 방법 이 적용되는 차량은 배기 2단 VVL 시스템(47), 제어부(30), 타이머(34), 메모리(32) 및 엔진 매니지먼트 시스템을 더 포함한다.
상기 제어부(30)는 상기 엑셀 페달 센서(11) 및 상기 차속 센서(13)의 출력 신호를 포함하는 차량 상태 신호를 전달 받아 상기 배기 2단 VVL 시스템(47)의 진단 모드 진입 여부를 판단하고 상기 배기 2단 VVL 시스템(47)의 작동을 제어한다.
상기 타이머(34)는 상기 배기 2단 VVL 시스템(47)의 작동 시작과 작동 완료 사이의 전환 지연 시간을 측정하고 해당 신호를 출력한다.
상기 메모리(32)는 상기 전환 지연 시간을 저장한다.
엔진 매니지먼트 시스템은, 예를 들어, 인젝터(41), 쓰로틀 밸브(43), 고압 EGR 밸브(45) 등을 포함할 수 있으며, 상기 제어부(30)는 상기 저장된 전환 지연 시간을 적용하여 상기 엔진 매니지먼트 시스템의 작동을 제어한다.
도2는 본 발명의 실시예에 의한 배기 2단 VVL 시스템이 적용되는 엔진의 밸브 리프트를 나타낸 그래프이다.
도2를 참조하면, 일반적으로, 배기 2단 VVL 시스템은 흡기 행정 중 배기 밸브의 2차 리프트(2nd Lift)를 구현하는 시스템을 의미한다.
일반적인 엔진, 특히 터보 차저가 구비된 디젤 엔진은 터보차져 전단 압력 (배기측 압력)이 흡기 매니폴드 압력 (흡기측 압력) 보다 상대적으로 높아, 흡기 행정 중 배기 밸브가 열리면 배기가스가 실린더 내로 유입된다.
이러한 배기 2단 VVL 시스템은 별도의 EGR 루트를 통과하지 않고 직접 실린더 내부로 배기가스를 직접 공급할 수 있다.
상기 배기 2단 VVL 시스템의 밸브 리프트 전환 여부 판단을 위해서는 실제 밸브 리프트를 측정하거나, 또는 상기 배기 2단 VVL 시스템의 락 핀의 거동 측정이 필요하다. 그러나, 실제 운전 중인 엔진에서 밸브 리프트 또는 락 핀의 거동을 측정하는 기술은 아직까지 개발되지 않았다.
도3은 본 발명의 실시예에 의한 배기 2단 VVL 시스템의 작동 모드와 공기량을 도시한 그래프이고, 도4는 본 발명의 실시예에 의한 배기 2단 VVL 시스템 진단 및 제어 방법을 도시한 플로우 차트이다.
이하, 도 1 내지 도4를 참조하여, 본 발명의 실시예에 의한 배기 2단 VVL 시스템 진단 및 제어 방법을 설명한다.
상기 제어부(30)는 차량 작동 상태 신호를 입수하여 차량의 오버런 상태 여부를 판단한다(S10).
여기서, 차량의 오버런 상태란 차량 운전 중 고압 EGR 밸브(45)가 닫혀 EGR이 공급되지 않는 경우로, 예를 들어 가속페달을 밟지 않아 차량이 감속 되는 상태일 수 있다.
상기 차량이 오버런 상태인 경우, 상기 제어부(30)는 상기 배기 2단 VVL 시스템(47)의 진단을 시작한다(S30).
먼저, 상기 제어부(30)는 상기 배기 2단 VVL 시스템(47)의 모드 변환 신호를 출력하고 (S40), 상기 공기량 센서(23)가 엔진으로 유입되는 공기량을 측정한다(S50).
상기 제어부(30)는 기 설정된 공기량 예측값과 상기 측정된 공기량을 비교하고(S60), 상기 비교된 공기량 차이가 기 설정된 모드 전환 비교량에 해당하면, 상기 배기 2단 VVL 시스템(47)의 모드 전환 완료로 판단하고(S70), 상기 비교된 공기량 차이가 상기 모드 전환 비교량에 해당하지 않으면, 상기 배기 2단 VVL 시스템(47)의 고장으로 판단하고, 그 결과를 출력한다(S80).
도3을 참조하면, 상기 배기 2단 VVL 시스템(47)이 모드 변환을 하는 경우, 예를 들어 상기 배기 2단 VVL 시스템(47)이 ON 되는 경우, 흡기 행정 중에 배기 밸브가 열려 실린더 내로 배기 가스가 유입되며, 따라서, 실린더로 유입되는 공기량이 감소하게 된다. 반대로 상기 배기 2단 VVL 시스템(47)이 OFF 되는 경우, 실린더로 유입되는 공기량이 증가하게 된다.
상기 제어부(30)는 기 설정된 공기량 예측값과 상기 측정된 실제 공기량을 비교하여(S60) 상기 배기 2단 VVL 시스템(47)이 실제 작동을 하였는지 또는 작동을 중단 하였는지를 판단할 수 있다.
즉, 차량의 오버런 상태 운전 상태로, 상대적으로 공기량 변화가 작은 상태에서 공기량 흐름의 변화 여부를 통해 상기 배기 2단 VVL 시스템(47)의 정상 작동 여부를 판단할 수 있다.
상기 기 설정된 공기량 예측값은 상기 배기 2단 VVL 시스템(47)이 정상 작동하는 것으로 판단할 수 있는 값으로 미리 실험을 통해 결정 될 수 있다.
상기 타이머(34)는 상기 제어부(30)가 상기 배기 2단 VVL 시스템(47)을 작동 시킨 시간과 상기 배기 2단 VVL 시스템의 모드 전환 완료 시간을 측정하고, 전환 지연 시간을 출력한다.(S90)
도3에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(30)가 상기 배기 2단 VVL 시스템(47)을 작동 시킨 시간과 상기 배기 2단 VVL 시스템의 모드 전환이 완료된 시간, 즉 상기 공기량 센서(23)를 통해 측정된 공기량이 설정 범위에 해당하는 시간 사이엔 일정한 지연 시간이 존재하게 되며, 상기 타이머(34)는 상기 전환 지연 시간을 측정하여 해당 신호를 출력한다.
상기 전환 지연 시간이 기 설정된 기준 전환 지연 시간 이상이면, 상기 제어부(30)가 상기 배기 2단 VVL 시스템(47)의 고장으로 판단하고, 그 결과를 출력한다(S90). 즉, 상기 제어부(30)는 상기 전환 지연 시간이 설정 범위를 벗어나면, 상기 배기 2단 VVL 시스템(47)이 정상적인 작동을 하지 않는 것으로 판단하고, 고장 신호를 출력하게 된다.
상기 전환 지연 시간이 상기 기준 전환 지연 시간 미만이면, 즉, 상기 배기 2단 VVL 시스템(47)이 정상적인 작동을 하는 것으로 판단되며, 상기 제어부(30)는 해당 운전 조건별로 상기 전환 지연 시간을 상기 메모리(32)에 저장한다(S110).
상기 해당 운전 조건은 상기 전환 지연 시간을 저장하는 순간의 차량 작동 상태를 의미한다.
상기 제어부(30)는 상기 저장된 전환 지연 시간을 적용하여 학습 제어를 수행한다(S120).
상기 학습 제어는 상기 제어부(30)가 상기 저장된 전환 지연 시간을 적용하여 상기 엔진 매니지먼트 시스템을 작동시켜 수행된다.
즉, 상기 제어부(30)는 상기 배기 2단 VVL 시스템(47)에 모드 변환 신호를 인가한 후, 실제 모드 변환이 이루어진 전환 지연 시간을 적용하여 상기 인젝터(41), 상기 쓰로틀 밸브(43) 등의 작동을 제어 한다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 배기 2단 VVL 시스템 진단 및 제어 방법 및 그 진단 및 제어 방법이 적용된 차량에 의하면, 별도의 센서 없이 배기 2단 VVL 시스템의 고장 여부를 판단할 수 있다.
또한, 밸브 리프트 전환 지연 시간을 학습하여 엔진 매니지먼트 시스템(EMS)의 제어를 최적화할 수 있고, 이를 통해 유해 배기 가스 발생을 억제할 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
11: 엑셀 페달 센서 13: 차속 센서
15: 엔진 속도 센서 17: 오일압 센서
19: 오일온 센서 21: 대기온 센서
30: 제어부 32: 메모리
34: 타이머 41: 인젝터
43: 쓰로틀 밸브 45: 고압 EGR 밸브
47: 배기 2단 VVL 시스템

Claims (9)

  1. 제어부가 차량 작동 상태 신호를 입수하여 차량의 오버런 상태 여부를 판단하는 단계;
    상기 차량이 오버런 상태인 경우, 상기 제어부가 배기 2단 VVL 시스템의 모드 변환 신호를 출력 하는 단계;
    공기량 센서가 엔진으로 유입되는 공기량을 측정하고 상기 제어부가 기 설정된 공기량 예측값과 상기 측정된 공기량을 비교하는 단계;
    상기 제어부가 상기 비교된 공기량 차이가 기 설정된 모드 전환 비교량에 해당하면, 상기 배기 2단 VVL 시스템의 모드 전환 완료로 판단하는 단계;
    상기 제어부가 상기 비교된 공기량 차이가 상기 모드 전환 비교량에 해당하지 않으면, 상기 배기 2단 VVL 시스템의 고장으로 판단하고, 그 결과를 출력하는 단계;
    타이머가, 상기 배기 2단 VVL 시스템의 모드 변환 신호 출력 시간과 모드 전환 완료 시간 사이의 전환 지연 시간을 출력하는 단계;
    상기 전환 지연 시간이 기 설정된 기준 전환 지연 시간 미만이면, 상기 제어부가 해당 운전 조건별로 상기 전환 지연 시간을 저장하는 단계; 및
    상기 제어부가 상기 저장된 전환 지연 시간을 적용하여 학습 제어를 수행하는 단계;
    를 포함하는 배기 2단 VVL 시스템 진단 및 제어 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 전환 지연 시간이 기 설정된 기준 전환 지연 시간 이상이면, 상기 제어부가 상기 배기 2단 VVL 시스템의 고장으로 판단하고, 그 결과를 출력하는 단계;
    를 더 포함하는 배기 2단 VVL 시스템 진단 및 제어 방법.
  3. 삭제
  4. 제2항에서,
    상기 학습 제어는 상기 제어부가 상기 저장된 전환 지연 시간을 적용하여 엔진 매니지먼트 시스템을 작동시켜 수행되는 배기 2단 VVL 시스템 진단 및 제어 방법.
  5. 엑셀 페달의 작동각을 측정하여 해당 신호를 출력하는 엑셀 페달 센서;
    차량의 속도를 측정하여 해당 신호를 출력하는 차속 센서;
    엔진으로 유입되는 공기량을 측정하는 공기량 센서;
    배기 2단 VVL 시스템;
    상기 엑셀 페달 센서 및 상기 차속 센서의 출력 신호를 포함하는 차량 상태 신호를 전달 받아 상기 배기 2단 VVL 시스템의 진단 모드 진입 여부를 판단하고 상기 배기 2단 VVL 시스템의 모드 변환 신호를 출력하는 제어부;
    상기 배기 2단 VVL 시스템의 모드 변환 신호 출력 시간과 작동 완료 시간 사이의 전환 지연 시간을 측정하고 해당 신호를 출력하는 타이머;
    상기 전환 지연 시간을 저장하는 메모리; 및
    상기 제어부의 제어에 의하여 상기 저장된 전환 지연 시간에 따라 작동되는 엔진 매니지먼트 시스템;
    을 포함하되,
    상기 제어부는 상기 공기량 센서가 출력하는 신호와 기 설정된 공기량 예측값과 비교하고,
    상기 비교된 공기량 차이가 기 설정된 모드 전환 비교량에 해당하면, 상기 배기 2단 VVL 시스템의 모드 전환 완료로 판단하고,
    상기 비교된 공기량 차이가 상기 모드 전환 비교량에 해당하지 않으면, 상기 배기 2단 VVL 시스템의 고장으로 판단하고, 그 결과를 출력하되,
    상기 전환 지연 시간이 기 설정된 기준 전환 지연 시간 미만이면, 상기 제어부가 해당 운전 조건별로 상기 전환 지연 시간을 상기 메모리에 저장하고,
    상기 제어부는 상기 저장된 전환 지연 시간을 적용하여 학습 제어를 수행하는 배기 2단 VVL 시스템 진단 및 제어 방법이 적용된 차량.
  6. 삭제
  7. 제5항에서,
    상기 전환 지연 시간이 상기 기준 전환 지연 시간 이상이면, 상기 제어부가 상기 배기 2단 VVL 시스템의 고장으로 판단하고, 그 결과를 출력하는 배기 2단 VVL 시스템 진단 및 제어 방법이 적용된 차량.
  8. 삭제
  9. 제5항에서,
    상기 학습 제어는 상기 제어부가 상기 저장된 전환 지연 시간을 적용하여 엔진 매니지먼트 시스템을 작동시켜 수행되는 배기 2단 VVL 시스템 진단 및 제어 방법이 적용된 차량.
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