KR20180067337A - 터보차저 서지 제어장치 및 그 제어방법 - Google Patents

터보차저 서지 제어장치 및 그 제어방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20180067337A
KR20180067337A KR1020160168947A KR20160168947A KR20180067337A KR 20180067337 A KR20180067337 A KR 20180067337A KR 1020160168947 A KR1020160168947 A KR 1020160168947A KR 20160168947 A KR20160168947 A KR 20160168947A KR 20180067337 A KR20180067337 A KR 20180067337A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
egr
valve
throttle valve
surge
turbocharger
Prior art date
Application number
KR1020160168947A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101887954B1 (ko
Inventor
김종석
Original Assignee
현대오트론 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대오트론 주식회사 filed Critical 현대오트론 주식회사
Priority to KR1020160168947A priority Critical patent/KR101887954B1/ko
Publication of KR20180067337A publication Critical patent/KR20180067337A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101887954B1 publication Critical patent/KR101887954B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/06—Low pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust downstream of the turbocharger turbine and reintroduced into the intake system upstream of the compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/52—Systems for actuating EGR valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/52—Systems for actuating EGR valves
    • F02M26/64—Systems for actuating EGR valves the EGR valve being operated together with an intake air throttle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B2037/125—Control for avoiding pump stall or surge
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

본 발명은 터보차저를 구비한 차량의 서지 제어장치 및 방법에 관한 것으로서, 엔진의 실린더 내부에 흡입압력이 비정상적으로 높아지는 서지현상이 발생하는 경우, 서지를 안정하게 제어하고자 하는 발명이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 흡기 매니폴드 내 유입되는 유체의 유입량을 조정하는 제1스로틀밸브; 터빈과 컴프레서를 포함하여 구성되며, 흡입공기를 과급시키는 터보차저; 배기에서 흡기 매니폴드 측으로 배기가스를 재순환하는 EGR 유로; EGR 유로의 하류에 위치하여 재순환되는 배기량을 조정하는 EGR 밸브; 및 외기 유입유로 상에 위치하여 외기의 유입량을 조정하는 제2스로틀밸브;를 포함하되, 상기 EGR 밸브와 제2스로틀밸브는 혼합기의 배출방향이 상기 컴프레서 측을 대향하는 3way-valve로서 구성되어 상기 흡기 매니폴드 또는 터보차저 측의 서지(surge)를 방지하는 것을 특징으로 하는 터보차저 서지 제어장치를 제공한다.

Description

터보차저 서지 제어장치 및 그 제어방법{Surge Control Apparatus and Control Method thereof for Turbo-Charger}
본 발명은 터보차저를 구비한 차량의 서지 제어장치 및 방법에 관한 것으로서, 엔진의 실린더 내부에 흡입압력이 비정상적으로 높아지는 서지현상이 발생하는 경우, 서지를 안정하게 제어하고자 하는 발명이다.
지구 환경의 오염을 방지하기 위하여 각 나라에서는 엄격한 법규를 제정하여 차량의 배기가스에 대한 규제를 한층 강화하고 있다. 배기가스를 저감하기 위한 기술로는 대표적으로 EGR(Exhaust Gas Reciculation) 기술이 공개되었다.
또한, 친환경기술과 더불어 엔진의 연비를 향상시키기 위한 방안으로 엔진의 다운사이징화를 위한 각종 연구가 진행되고 있는데, 사이즈가 작은 엔진을 제공하되, 출력은 유지 또는 그보다 향상시키기 위한 기술로서, 터보차저 시스템이 적용되고 있다. 터보차저 시스템은 에어클리너를 통해 유입되는 공기를 엔진의 연소실속으로 밀어 넣어 주어 흡기 과급을 통해 공기 충진율을 높이게 되며, 이에 따라 엔진의 출력 향상 및 배기가스 저감을 도모할 수 있게 된다.
배기가스에 의한 환경오염 방지와 엔진의 연비 향상의 두 가지 요구를 모두 충족시키기 위해, EGR과 터보차저가 조합된 차량이 세계 각국의 자동차 제조사에서 개발되었다.
그런데 운전자가 가속 페달을 갑자기 팁 아웃(tip out)하는 경우 또는 엔진의 RPM이 떨어지는 경우 또는 기타 연료공급이 중단되는 상태가 되면, 터보차저 컴프레서 전후의 압력 변동 상태를 정확하게 확인하기 어려울 정도로 압력차가 작아지거나 EGR 밸브의 전후단의 압력차가 감소되는 현상이 발생한다.
심한 경우에는 연소실의 배기압력과 흡기압력이 역전되어 터보차저의 컴프레서에 의해 과급된 공기가 흡기측으로 역류하는 현상이 발생되며, 이는 엔진의 부조로서, 벽에 부딪히는 것과 같은 충격을 줄 수 있으며, 상대적으로 농후한 EGR 가스가 연소실로 유입되어 입자상 물질(PM) 및/또는 블랙 스모그 등을 유발하게 되는 원인이 될 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 터보 차저가 장착되는 엔진에서 운전자가 가속 페달을 갑자기 팁 아웃(tip out)하는 경우 또는 엔진의 RPM이 떨어지는 경우 또는 기타 연료공급이 중단되는 상태인 경우에, 스로틀밸브와 EGR밸브로 구성된 3way-valve의 개도를 조정함으로써, 과급되는 흡기 압력을 감소시켜 터보 차저에서의 서지를 방지하는 것이다.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면 흡기 매니폴드 내 유입되는 유체의 유입량을 조정하는 제1스로틀밸브; 터빈과 컴프레서를 포함하여 구성되며, 흡입공기를 과급시키는 터보차저; 배기에서 흡기 매니폴드 측으로 배기가스를 재순환하는 EGR 유로; EGR 유로의 하류에 위치하여 재순환되는 배기량을 조정하는 EGR 밸브; 및 외기 유입유로 상에 위치하여 외기의 유입량을 조정하는 제2스로틀밸브;를 포함하되, 상기 EGR 밸브와 제2스로틀밸브는 혼합기의 배출방향이 상기 컴프레서 측을 대향하는 3way-valve로서 구성되어 상기 흡기 매니폴드 또는 터보차저 측의 서지(surge)를 방지하는 것을 특징으로 하는 터보차저 서지 제어장치를 제공한다.
일 실시예에 따르면 상기 EGR 밸브는 LP-EGR밸브인 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따르면 상기 EGR 밸브와 제2스로틀밸브가 상호 연동하여 개폐되는 것을 특징으로 한다.
여기서 상기 EGR 밸브와 제2스로틀밸브가 하나의 모터에 의해 개폐동작을 수행하며, 상기 EGR 밸브가 닫히면 제2스로틀밸브가 열리고, 상기 EGR 밸브가 열리면 제2스로틀밸브가 닫히도록 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면 상기 EGR 밸브 측 유로의 직경이 제2스로틀밸브 측 유로의 직경에 비해 작게 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 EGR 유로의 하류에 위치하여 재순환되는 배기량을 조정하는 EGR 밸브와 외기 유입유로 상에 위치하여 외기의 유입량을 조정하는 스로틀밸브가 3way-valve로서 구성되어 흡기 매니폴드 또는 터보차저 측의 서지(surge)를 방지하는 방법에 있어서, 흡기 매니폴드 또는 터보차저 측의 서지현상을 감지하는 단계; 연료공급중단(Fuel cut) 상태인지 여부를 확인하는 단계; 연료공급중단 상태인 경우 상기 스로틀밸브를 완전 폐쇄하고, 연료공급중단 상태가 아닌 경우 상기 스로틀밸브를 엔진의 idling 상태를 유지하는 수준의 닫힘상태로 개도하는 단계; 및 서지현상을 재감지하는 단계;를 포함하는 터보차저 서지 제어방법을 제공한다.
여기서 상기 EGR 밸브 측 유로의 직경이 제2스로틀밸브 측 유로의 직경에 비해 작게 형성된 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 컴프레서 전단에 배치되는 3way-valve의 개폐를 제어함으로써 터보차저에서 서지가 발생하지 않게 된다.
본 발명의 장점은 3way-valve를 이용해 터보차저의 서지를 방지 또는 제거 할 수 있게 됨으로써, 제어해야할 요소가 감소하므로 제어용이성이 향상되고, 제조비용절감 측면의 부수적인 효과도 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터보차저를 구비한 내연기관의 모습을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3way-valve를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터보차저 서지 제어방법을 나타내는 블록도이다.
이하 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지는 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. "포함한다" 또는 "가진다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하기 위한 것으로, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들이 부가될 수 있는 것으로 해석될 수 있다.
또한 '제1, 제2' 등과 같은 표현은 복수의 구성들을 구분하기 위한 용도로만 사용된 표현으로써, 구성들 사이의 순서나 기타 특징들을 한정하지 않는다. 따라서, 아래에서 설명하는 일 실시예들이 반드시 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아님을 유의해야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 터보차저 서지 제어장치는 흡기 매니폴드(101) 내 유입되는 유체의 유입량을 조정하는 제1스로틀밸브(182); 터빈과 컴프레서를 포함하여 구성되며, 흡입공기를 과급시키는 터보차저(130); 배기에서 흡기 매니폴드(101) 측으로 배기가스를 재순환하는 EGR 유로; EGR 유로의 하류에 위치하여 재순환되는 배기량을 조정하는 EGR 밸브; 및 외기 유입유로 상에 위치하여 외기의 유입량을 조정하는 제2스로틀밸브(172);를 포함하되, 상기 EGR 밸브와 제2스로틀밸브(172)는 혼합기의 배출방향이 상기 컴프레서 측을 대향하는 3way-valve(200)로서 구성되어 상기 흡기 매니폴드(101) 또는 터보차저(130) 측의 서지(surge)를 방지하는 것을 특징으로 한다.
먼저, 도면 1을 참조로, 본 발명의 터보차저 서지 제어장치의 기본 구성에 대하여 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터보차저를 구비한 내연기관의 모습을 나타내는 개략도이다.
본 발명의 엔진의 연소실(100)는 흡기 매니폴드(101)와 배기 매니폴드(102)을 구비한다. 흡기 매니폴드(101)에는 흡기유로(180)이 접속된다. 흡기유로(180) 상에는 터보차저(130)의 컴프레서가 구비되며, 흡기유로(180)에 있어서 컴프레서의 하류에는 인터쿨러(181)와 제1스로틀밸브(182)가 설치된다.
배기 매니폴드(102)에는 배기가스를 대기 중에 방출하기 위한 배기유로(120) 이 접속되어 있다. 배기유로(120)에는 터보차저의 터빈이 연결되며 터빈의 하류에는 배기가스를 정화하기 위한 배기 후처리 장치로서 촉매 장치(140)와 머플러(160)가 설치되어 있다.
아울러 배기 매니폴드(102) 또는 배기유로(120)에서는 배기가스의 일부를 흡기계통으로 재순환시키기 위한 EGR(Exhaust Gas Recirculation) 시스템이 설치될 수 있다. 통상적으로 EGR 시스템에는 고온상태인 배기가스의 온도를 저감시키기 위한 EGR 쿨러와 EGR 유로로 유입된 배기가스의 유량을 제어하기 위한 EGR 밸브가 설치된다.
한편, 본 발명의 내연기관에는 EGR 시스템으로서, HP-EGR 시스템과 LP-EGR 시스템이 모두 적용될 수 있는데, 후술하겠지만, 본 발명의 주요 특징인 터보차저 서지 제어장치에서 제어대상인 EGR 밸브는 LP-EGR이 해당됨을 유의하여야 한다. HP-EGR의 경우 흡기압 릴리즈가 원하는대로 되지 않고, 터빈 관성에 따른 딜레이가 발생하는 경우가 많아 서지 제어에 적합하지 않기 때문이다. 따라서 본 발명에서는 LP-EGR을 3way-valve의 일부 구성으로서 채택한다. 이 부분에 대해서는 상세하 후술한다.
LP-EGR은 머플러(160) 전단의 배기유로에서 분기되어 배기가스의 일부를 흡기계통으로 순환시키는 것으로서, 여기에도 역시 EGR 쿨러(151; Exhaust Gas Recirculation Cooler), 그리고 EGR유로(150)로 유입되는 배기가스를 제어하기 위한 EGR밸브(152)가 구비된다.
에어클리너(171)에서 받아들여진 외기(신기, fresh air)는 외기 유입유로(170)를 거쳐 터보차저(130)의 컴프레서 측으로 흐르는데, 컴프레서로 유입되기 전에 EGR 유로를 통해 재순환된 배기와 혼합된다. 혼합기는 배출방향이 컴프레서 측을 대향하게 된다.
그리고 본 발명의 내연기관에는 운전 상태에 관한 정보를 얻기 위한 센서가 복수 개소에 설치될 수 있다. 에어클리너(171)의 하류에는 외기 유입유로(170)에 유입된 공기의 유량을 계측하기 위한 에어 플로우 센서가 설치될 수 있고, 컴프레서의 상류와 하류에는 각각 압력 센서가 설치될 수 있다. 그리고 인터쿨러(181)와 제1스로틀밸브(182) 사이에는 압력 센서와 온도 센서가 설치될 수 있으며, 제1스로틀밸브(182)의 하류에도 압력 센서가 설치될 수 있다. 이를 통해 본 발명의 흡기 매니폴드(101) 또는 터보차저(130) 측에 서지가 발생한 지 여부를 판단할 수 있게 된다.
참고로, 내연기관의 크랭크축의 회전을 검출하는 크랭크각 센서나 엑셀 페달의 개도에 따른 신호를 출력하는 엑셀 센서(위치 센서 또는 개도 각 센서 등)이 설치될 수 있다. 크랭크각 센서와 엑셀 센서를 이용하여 차량의 목표 출력과 그에 따른 엔진 연소실의 연료분사량 및 흡기 매니폴드(101)에 유입되어야 할 목표공기량 등이 결정될 수 있다.
그리고 연료 분사량 및 목표공기량에 대한 파라미터에 전술한 센서들에 의해 측정된 압력과 온도에 대한 파라미터를 적용하면, 서지 압력(surge pressure)이 결정될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3way-valve를 나타내는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명 특유의 3way-valve에 대한 일 실시예가 도시된다.
여기서 도면부호 173과 153은 각각 외기 유입유로의 단부와 EGR 유로의 단부를 의미할 수 있다. 일 실시예에 따라 LP-EGR 밸브(152)와 제2스로틀밸브(172)는 하나의 원통밸브체(210) 형태로 형성될 수 있다. 따라서, LP-EGR 밸브(152)와 제2스로틀밸브(172)서로 종속적으로 개폐구동된다.
원통밸브체(210)는 샤프트(212)에 의해 회전하면서, EGR 유로와 외기 유입유로를 개폐할 수 있다. 참고로 도 2의 모습은 EGR 밸브 측 유로가 개방되어 컴프레서 측과 연통된 상태이고, 외기 유입유로측은 폐쇄된 상태이다. 경우에 따라서는 도 2에 도시된 바와 달리 EGR 유로와 외기 유입유로가 동시에 개방될 수도 있다. 이때는, 컴프레서 측에 유입되는 공기량의 미세 조절이 요구되며, 목표 공기량을 충족하기 위해 EGR 유로와 외기 유입유로가 개방되는 정도가 서로 상이하며, 운전 조건에 따라 가변될 수도 있음을 유의하여야 한다.
상기한 구성을 참조로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, EGR 밸브와 제2스로틀밸브가 상호 연동하여 개폐될 수 있다. 아울러 상기 EGR 밸브와 제2스로틀밸브가 하나의 모터에 의해 개폐동작을 수행하며, 상기 EGR 밸브가 닫히면 제2스로틀밸브가 열리고, 상기 EGR 밸브가 열리면 제2스로틀밸브가 닫히도록 형성될 수 있다. 여기서 모터는 도면에 도시되지 않은 인버터와 전기적으로 연결될 수 있고, 나아가 차량에 구비된 ECU에 의해 제어신호를 입력받아 구동된다.
한편, 본 발명의 주요 특징 중 하나는 도 2에 도시된 바와 같이 EGR 밸브 측 유로(153)의 직경이 제2스로틀밸브 측 유로(173)의 직경에 비해 작게 형성된 것이다. 즉, LP-EGR 밸브의 단면적과 제2스로틀밸브의 단면적 비교시 LP-EGR밸브의 단면적을 미리 작게 설계하여 이쪽을 통해 흐르는 혼합기의 유량이 작도록 할 수 있다. 혼합기의 유량이 단면적이 작은 쪽 유로에 의해 더 많은 영향을 받도록 유도함으로써 터보차저에 작용하는 압력을 강하시키도록 하는 효과가 있다. 터보차저에 작용하는 압력이 강하하여, 엔진의 연료분사량과, 목표공기량에 따라 결정된 서지압력을 해소하는 경우 서지현상으로 부터 해소(release)되는 것으로 볼 수 있다.
본 발명에서는 서지 해소의 목표를 3way-valve를 이용하여 외기 유입유로와 EGR 유로를 동시에 제어함으로써 달성할 수 있게 된다. 본 발명의 장점은 3way-valve를 이용해 터보차저의 서지를 방지 또는 제거할 수 있게 됨으로써, 제어해야할 요소가 감소하므로 제어용이성이 향상되고, 제조비용절감 측면의 부수적인 효과도 얻을 수 있다는 것이다.
다음으로 도 3을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 터보차저 서지 제어방법에 대해서 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 터보차저 서지 제어방법을 나타내는 블록도이다.
일 실시예에 따른 터보차저 서지 제어방법은 EGR 유로의 하류에 위치하여 재순환되는 배기량을 조정하는 EGR 밸브와 외기 유입유로 상에 위치하여 외기의 유입량을 조정하는 스로틀밸브가 3way-valve로서 구성되어 흡기 매니폴드 또는 터보차저 측의 서지(surge)를 방지하는 방법에 있어서, 흡기 매니폴드 또는 터보차저 측의 서지현상을 감지하는 단계; 연료공급중단(Fuel cut) 상태인지 여부를 확인하는 단계; 연료공급중단 상태인 경우 상기 스로틀밸브를 완전 폐쇄하고, 연료공급중단 상태가 아닌 경우 상기 스로틀밸브를 엔진의 idling 상태를 유지하는 수준의 최대 닫힘상태로 폐쇄하는 단계; 및 서지현상을 재감지하는 단계;를 포함할 수 있다.
여기서 EGR 밸브는 전술한 실시예와 동일하게, LP-EGR 유로가 해당될 수 있으며, 여기서의 스로틀밸브는 전술한 실시예의 제2스로틀밸브(172)를 의미할 수 있다. 그리고 전술한 실시예와 마찬가지로 여기서의 3way-valve또한, 상기 EGR 밸브 측 유로의 직경이 제2스로틀밸브 측 유로의 직경에 비해 작게 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
먼저, 전술한 실시예의 각종 센서들을 이용하여 흡기 매니폴드 또는 터보차저 측의 서지현상을 감지한다.
서지 상태가 아닌 것으로 판명되면, 그대로 절차를 종료할 수 있지만, 서지 상태인 것으로 판명되면 다음으로 연료공급중단(Fuel cut) 상태인지 여부를 확인할 수 있다. 여기서 연료공급중단(Fuel cut) 상태는 가속 페달을 갑자기 팁 아웃(tip out)하는 경우 또는 엔진의 RPM이 급격히 떨어지는 경우로 치환하여 해석할 수 있다.
연료공급중단 상태로 판단되면 스로틀밸브를 완전히 폐쇄한다. 본 발명은 3way-valve를 활용하므로, 개방된 EGR 유로를 통해 소정의 배기가 컴프레서 측에 공급될 수 있다.
그런데 EGR 유로가 외기 유입유로보다 직경이 더 작은 점에 기인하여, 개방된 EGR 유로를 통해 유동하는 유체량은 스로틀밸브 열림상태의 외기 유입유로를 통해 유동하는 유체량에 비해 더 적게 흐를 수 있으므로 서지 압력을 강하시킬 수 있다.
연료공급중단 상태가 아닌 것(연료가 공급 중)으로 판단되면, 운전자의 요구토크가 있는 것으로 판단하여 스로틀 밸브를 엔진의 아이들(idle)상태를 유지할 만큼만 개도하여 서지 방지(또는 제거)와 동시에 운전 시 필요한 흡기량을 제공할 수 있도록 한다.
그 다음 서지 압력이 해소되었는지 판단하기 위해 서지현상을 재감지한다. 서지가 해소되지 않은 경우 연료공급중단상태의 판단여부부터 절차를 반복하며, 서지가 해소된 것을 판단된 경우는 종료 절차를 밟는다.
위 내용을 종합하면 본 발명에서는 컴프레서 전단에 배치되는 3way-valve의 개폐를 제어하는 방법을 제시함으로써, 터보차저에서 서지가 발생하지 않게한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 연소실 150 : LP-EGR 유로
101 : 흡기 매니폴드 151 : LP-EGR 쿨러
102 : 배기 매니폴드 152 : LP-EGR 밸브
110 : HP-EGR 유로 160 : 머플러
111 : HP-EGR 쿨러 171 : 에어클리너
112 : HP-EGR 밸브 172 : 제2스로틀밸브
120 : 배기유로 180 : 흡기유로
130 : 터보차저 181 : 인터쿨러
140 : 촉매 컨버터 182 : 제1스로틀밸브

Claims (7)

  1. 흡기 매니폴드 내 유입되는 유체의 유입량을 조정하는 제1스로틀밸브;
    터빈과 컴프레서를 포함하여 구성되며, 흡입공기를 과급시키는 터보차저;
    배기에서 흡기 매니폴드 측으로 배기가스를 재순환하는 EGR 유로;
    EGR 유로의 하류에 위치하여 재순환되는 배기량을 조정하는 EGR 밸브; 및
    외기 유입유로 상에 위치하여 외기의 유입량을 조정하는 제2스로틀밸브;를 포함하되, 상기 EGR 밸브와 제2스로틀밸브는 혼합기의 배출방향이 상기 컴프레서 측을 대향하는 3way-valve로서 구성되어 상기 흡기 매니폴드 또는 터보차저 측의 서지(surge)를 방지하는 것을 특징으로 하는 터보차저 서지 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 EGR 밸브는 LP-EGR밸브인 것을 특징으로 하는 터보차저 서지 제어장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 EGR 밸브와 제2스로틀밸브가 상호 연동하여 개폐되는 것을 특징으로 하는 터보차저 서지 제어장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 EGR 밸브와 제2스로틀밸브가 하나의 모터에 의해 개폐동작을 수행하며, 상기 EGR 밸브가 닫히면 제2스로틀밸브가 열리고, 상기 EGR 밸브가 열리면 제2스로틀밸브가 닫히도록 형성되는 것을 특징으로 하는 터보차저 서지 제어장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 EGR 밸브 측 유로의 직경이 제2스로틀밸브 측 유로의 직경에 비해 크게 형성된 것을 특징으로 하는 터보차저 서지 제어장치.
  6. EGR 유로의 하류에 위치하여 재순환되는 배기량을 조정하는 EGR 밸브와 외기 유입유로 상에 위치하여 외기의 유입량을 조정하는 스로틀밸브가 3way-valve로서 구성되어 흡기 매니폴드 또는 터보차저 측의 서지(surge)를 방지하는 방법에 있어서,
    흡기 매니폴드 또는 터보차저 측의 서지현상을 감지하는 단계;
    연료공급중단(Fuel cut) 상태인지 여부를 확인하는 단계;
    연료공급중단 상태인 경우 상기 스로틀밸브를 완전 폐쇄하고, 연료공급중단 상태가 아닌 경우 상기 스로틀밸브를 엔진의 idling 상태를 유지하는 수준의 닫힘상태로 개도하는 단계; 및
    서지현상을 재감지하는 단계;를 포함하는 터보차저 서지 제어방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 EGR 밸브 측 유로의 직경이 제2스로틀밸브 측 유로의 직경에 비해 작게 형성된 것을 특징으로 하는 터보차저 서지 제어방법.

KR1020160168947A 2016-12-12 2016-12-12 터보차저 서지 제어장치 및 그 제어방법 KR101887954B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160168947A KR101887954B1 (ko) 2016-12-12 2016-12-12 터보차저 서지 제어장치 및 그 제어방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160168947A KR101887954B1 (ko) 2016-12-12 2016-12-12 터보차저 서지 제어장치 및 그 제어방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180067337A true KR20180067337A (ko) 2018-06-20
KR101887954B1 KR101887954B1 (ko) 2018-08-13

Family

ID=62770100

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160168947A KR101887954B1 (ko) 2016-12-12 2016-12-12 터보차저 서지 제어장치 및 그 제어방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101887954B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112901377A (zh) * 2021-02-10 2021-06-04 东风汽车集团股份有限公司 低压egr***混合阀激活状态的确定方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008133787A (ja) * 2006-11-29 2008-06-12 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気還流装置
JP2008261257A (ja) * 2007-04-11 2008-10-30 Toyota Motor Corp 内燃機関のｅｇｒシステム
JP2010065531A (ja) * 2008-09-08 2010-03-25 Denso Corp Ｅｇｒ一体型スロットル装置
KR20100064908A (ko) * 2008-12-05 2010-06-15 현대자동차주식회사 차량의 서지 제어장치 및 방법
JP2011069263A (ja) * 2009-09-24 2011-04-07 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の制御装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008133787A (ja) * 2006-11-29 2008-06-12 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気還流装置
JP2008261257A (ja) * 2007-04-11 2008-10-30 Toyota Motor Corp 内燃機関のｅｇｒシステム
JP2010065531A (ja) * 2008-09-08 2010-03-25 Denso Corp Ｅｇｒ一体型スロットル装置
KR20100064908A (ko) * 2008-12-05 2010-06-15 현대자동차주식회사 차량의 서지 제어장치 및 방법
JP2011069263A (ja) * 2009-09-24 2011-04-07 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の制御装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112901377A (zh) * 2021-02-10 2021-06-04 东风汽车集团股份有限公司 低压egr***混合阀激活状态的确定方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR101887954B1 (ko) 2018-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7047742B2 (en) Turbocharged engine and method for preventing surging in compressor
US8006494B2 (en) Exhaust gas recirculation apparatus for internal combustion engine and method of controlling exhaust gas recirculation apparatus
US9080506B2 (en) Methods and systems for boost control
EP1808591A2 (en) Exhaust gas recirculation control apparatus for internal combustion engine and control method of the same
JP5673896B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP5169439B2 (ja) 内燃機関制御装置及び内燃機関制御システム
JP5187123B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP4492406B2 (ja) ディーゼルエンジンの吸排気装置
US20160003133A1 (en) Control device for internal combustion engine
JP5092962B2 (ja) 過給機付き内燃機関の制御装置
US20140366853A1 (en) Egr controller for internal combustion engine
JP2014034959A (ja) 過給機付きエンジンの排気還流装置
US20200158032A1 (en) Differential pressure valve based boost device inlet pressure optimization
WO2019171671A1 (ja) エンジンシステム
US10145297B2 (en) Control device for engine equipped with turbo-supercharger
JP2007085198A (ja) 内燃機関の過給圧制御システム
JP6565109B2 (ja) 内燃機関の制御方法及び制御装置
JP4736969B2 (ja) ディーゼルエンジンの制御装置
JP5679185B2 (ja) 内燃機関の制御装置
KR101887954B1 (ko) 터보차저 서지 제어장치 및 그 제어방법
JP6772901B2 (ja) 内燃機関の排気システム
JP5679776B2 (ja) 内燃機関の排気ガス再循環制御方法
US9228513B2 (en) EGR controller for internal combustion engine
JP2018184870A (ja) エンジンの制御装置
JP6835655B2 (ja) Ｅｇｒ装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant