KR101968645B1 - Egr 가스 유량을 고려한 흡기밸브전단의 신기 온도 예측 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 EGR 가스 유량을 반영하여 흡기밸브전단의 신기 온도를 예측하는 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 EGR 가스 유량을 고려한 흡기밸브전단의 신기 온도 예측 방법은 냉각수 온도, 흡기 압력, 엔진 회전수 및 흡기 온도로부터 흡기밸브전단의 신기 온도를 예측하는 방법에 있어서, EGR 가스 유량을 고려하여 상기 흡기 온도를 보정하는 것을 특징으로 한다.

Description

EGR 가스 유량을 고려한 흡기밸브전단의 신기 온도 예측 방법{Method for Predicting Intake Air Temperature in front of Intake Valves Considering EGR Gas Flow Rate}

본 발명은 차량의 내연기관에서 흡기밸브전단의 신기 온도를 예측하는 기술에 관련된 것으로, 보다 상세하게는 EGR 가스 유량을 반영하여 흡기밸브전단의 신기 온도를 예측하는 방법에 관한 것이다.

내연기관이 차량의 요구되는 토크를 출력하기 위해서는 연소실, 즉 실린더에 충진되는 신기(fresh air)의 충진량을 정확하게 계산하는 것이 필요하다.

신기 충진량의 계산을 위해서는 흡기밸브전단의 신기 온도를 정확하게 예측할 수 있어야만 하는데, 운전영역별로 달라지게 되는 EGR 가스 유량은 흡기밸브전단의 신기 온도를 변화시킬 수 있는 주요 인자임에도, 종래 기술은 냉각수 온도, 흡기 압력, 엔진 회전수, 흡기 온도(EGR 가스 혼합 전 신기 온도)만을 통해서 흡기밸브전단의 신기 온도를 예측하고 있을 뿐, EGR 가스 유량은 전혀 고려하고 있지 않아 예측되는 흡기밸브전단의 신기 온도가 부정확하게 되고, 이에 따라 신기 충진량의 계산도 부정확하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 EGR 가스 유량을 반영하여 흡기밸브전단의 신기 온도를 예측할 수 있도록 하는 EGR 가스 유량을 고려한 흡기밸브전단의 신기 온도 예측 방법을 제공하는데 있다.

위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 EGR 가스 유량을 고려한 흡기밸브전단의 신기 온도 예측 방법은 냉각수 온도, 흡기 압력, 엔진 회전수 및 흡기 온도로부터 흡기밸브전단의 신기 온도를 예측하는 방법에 있어서, EGR 가스 유량을 고려하여 상기 흡기 온도를 보정하는 것으로서, 상기 흡기밸브전단의 신기 온도는 아래 식으로 예측되는 것을 특징으로 한다.
T = (A - D') × MAP(B,C) + D',
여기서 T는 흡기밸브전단의 신기 온도이고, A, B, C, D'는 각각 냉각수 온도, 흡기 압력, 엔진 회전수 및 보정된 흡기 온도이며, MAP(B,C)은 흡기 압력 및 엔진 회전수에 의해 매칭되는 맵 값이다.

바람직하게, 상기 흡기 온도의 보정은 EGR 가스 유량을 신기 유량으로 나눈 값으로 정의되는 EGR 가스 비율에 대해 양의 1차 함수 관계로써 보정하고 아래 식에 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다.
D' = αX + D,
여기서, D, D'는 각각 센서에 의해 측정된 흡기 온도 및 보정된 흡기 온도이고, α는 엔진 고유 상수이며, X는 EGR 가스 비율이다.
바람직하게, 상기 엔진 고유 상수(α)는 양의 값을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 EGR 가스 유량을 고려한 흡기밸브전단의 신기 온도 예측 방법은 EGR 가스 유량을 반영하여 흡기밸브전단의 신기 온도를 보다 정확하게 예측함으로써 실린더 내에 충진되는 신기량 계산의 정확도를 높일 수 있고, 이에 따라 보다 정확한 요구토크를 출력할 수 있게 되며, 이는 결국 차량의 성능을 증진시킬 수 있게 되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 EGR 가스 유량을 고려한 흡기밸브전단의 신기 온도 예측 방법이 적용되는 내연기관의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 EGR 가스 유량을 고려한 흡기밸브전단의 신기 온도 예측 방법의 로직 구성도이다.
도 3은 EGR 가스 유량에 따른 흡기 온도의 변화를 보여주는 실험 데이터 그래프이다.

아래에서는 본 발명에 따른 EGR 가스 유량을 고려한 흡기밸브전단의 신기 온도 예측 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 EGR 가스 유량을 고려한 흡기밸브전단의 신기 온도 예측 방법이 적용되는 내연기관의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 EGR 가스 유량을 고려한 흡기밸브전단의 신기 온도 예측 방법의 로직 구성도이다.

도 1, 2를 참조하면, 본 발명에 따른 EGR 가스 유량을 고려한 흡기밸브전단의 신기 온도 예측 방법은 냉각수 온도, 흡기 압력, 엔진 회전수, 흡기 온도(EGR 가스 혼합 전 신기 온도)뿐만 아니라, 신기 유량 및 EGR 가스 유량을 포함하여 흡기밸브전단(1)의 신기 온도를 예측한다. 여기서 흡기 압력 및 흡기 온도는 EGR 가스 혼합 전의 신기에 위치한 압력 센서(2) 및 온도 센서(3)에 의해 측정되는 압력 및 온도이다. 도 1에서 도면 부호 4, 5, 6은 흡기 밸브, 실린더, EGR 밸브를 각각 나타낸다.

도 2에 도시된 흡기밸브전단의 신기 온도 예측 로직을 수식으로 나타내면 아래 식 1과 같다.

[식 1]

T = (A - D') × MAP(B,C) + D'

여기서 T는 흡기밸브전단(1)의 신기 온도이고, A, B, C, D'는 각각 냉각수 온도, 흡기 압력, 엔진 회전수 및 보정된 흡기 온도이다. 그리고 MAP(B,C)은 흡기 압력 및 엔진 회전수에 의해 매칭되는 맵 값으로서 실린더(5) 내부로 흡인되는 공기의 속도를 반영하기 위한 값이다.

상기 식 1에서 보정된 흡기 온도(D')는 아래 식 2와 같이 신기 유량 및 EGR 가스 유량을 반영해 흡기 온도(D)를 보정한 값이다.

[식 2]

D' = αX + D

여기서, α는 엔진 마다의 배기 온도 특성을 반영하기 위한 엔진 고유 상수이고, X는 EGR 가스 유량을 신기 유량으로 나눈 값으로 정의되는 EGR 가스 비율이다.

상기 식 2에서 주목할 점은 흡기 온도가 EGR 가스 비율에 대해 양의 1차 함수 관계(α는 양의 값임)로써 보정되도록 한 것인데, 이는 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이 본 발명자가 수행한 실험 데이터에 근거하여 도출된 것이다.

즉, 도 2는 EGR 가스 유량에 따른 흡기 온도의 변화를 보여주는 실험 데이터 그래프이며, EGR 가스 유량이 늘어날수록 흡기 온도가 선형적으로 증가하는 것을 볼 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 EGR 가스 혼합 전의 신기에 대해 센서(3)로 측정된 흡기 온도를 신기 유량 및 EGR 가스 유량을 고려하여 보정하되, 1차 함수 관계로써 비교적 간단하게 보정할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명에 따른 EGR 가스 유량을 고려한 흡기밸브전단의 신기 온도 예측 방법에 의하면, EGR 가스 유량을 반영하여 흡기밸브전단의 신기 온도를 보다 정확하게 예측함으로써 실린더 내에 충진되는 신기량 계산의 정확도를 높일 수 있고, 이에 따라 보다 정확한 요구토크를 출력할 수 있게 되며, 이는 결국 차량의 성능을 증진시킬 수 있게 된다.

본 명세서와 첨부된 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 쉽게 설명하기 위한 목적으로 사용된 것일 뿐, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

1: 흡기밸브전단
2: 압력 센서
3: 온도 센서
4: 흡기 밸브
5: 실린더
6: EGR 밸브

Claims (5)

1. 냉각수 온도, 흡기 압력, 엔진 회전수 및 흡기 온도로부터 흡기밸브전단의 신기 온도를 예측하는 방법에 있어서,
   EGR 가스 유량을 고려하여 상기 흡기 온도를 보정하는 것으로서,
   상기 흡기밸브전단의 신기 온도는 아래 식으로 예측되는 것을 특징으로 하는 EGR 가스 유량을 고려한 흡기밸브전단의 신기 온도 예측 방법.
   T = (A - D') × MAP(B,C) + D',
   여기서 T는 흡기밸브전단의 신기 온도이고, A, B, C, D'는 각각 냉각수 온도, 흡기 압력, 엔진 회전수 및 보정된 흡기 온도이며, MAP(B,C)은 흡기 압력 및 엔진 회전수에 의해 매칭되는 맵 값이다.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 흡기 온도의 보정은 EGR 가스 유량을 신기 유량으로 나눈 값으로 정의되는 EGR 가스 비율에 대해 양의 1차 함수 관계로써 보정하고 아래 식에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 EGR 가스 유량을 고려한 흡기밸브전단의 신기 온도 예측 방법.
   D' = αX + D,
   여기서, D, D'는 각각 센서에 의해 측정된 흡기 온도 및 보정된 흡기 온도이고, α는 엔진 고유 상수이며, X는 EGR 가스 비율이다.
3. 삭제
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 엔진 고유 상수(α)는 양의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 EGR 가스 유량을 고려한 흡기밸브전단의 신기 온도 예측 방법.
5. 삭제

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