KR20200056227A - 슈퍼차저를 가진 엔진시스템 및 이를 포함한 하이브리드 차량의 제어방법 - Google Patents

슈퍼차저를 가진 엔진시스템 및 이를 포함한 하이브리드 차량의 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 전동식 슈퍼차저를 가진 엔진시스템은, 복수의 실린더를 가진 엔진; 상기 엔진의 각 실린더의 흡기구와 소통하는 흡기매니폴드; 상기 엔진의 각 실린더의 배기구와 소통하는 배기매니폴드; 상기 흡기매니폴드에 연결된 흡기관; 상기 배기매니폴드에 연결된 배기관; 상기 흡기관에 장착되고, 모터 및 상기 모터에 의해 구동하는 압축기를 가진 전동식 슈퍼차저; 및 상기 전동식 슈퍼차저에 의해 압축된 과급공기를 상기 배기매니폴드 측으로 선택적으로 공급하도록 개폐되는 공기밸브;를 포함할 수 있다.

Description

슈퍼차저를 가진 엔진시스템 및 이를 포함한 하이브리드 차량의 제어방법{ENGINE SYSTEM HAVING SUPERCHARGER AND METHOD FOR CONTORLLING HYBRID VEHICLE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 슈퍼차저를 가진 엔진시스템 및 이를 포함한 하이브리드 차량의 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배터리의 SOC, 운전자의 요구토크, 가속페달의 위치값 등에 따라 하이브리드 차량의 엔진을 구동하는 운전조건에서 슈퍼차저를 최적의 상태로 작동할 수 있는 슈퍼차저를 가진 엔진시스템 및 이를 포함한 하이브리드 차량의 제어방법에 관한 것이다.
엔진의 구동으로 동력을 발생시키는 과정에서 연소를 위해 외부의 공기를 충분히 공급하여야만 원하는 출력과 연소 효율을 얻을 수 있다. 이를 위해, 엔진의 연소 효율을 높이기 위해 연소용 공기를 과급시켜 주는 장치로서 터보차저나 슈퍼차저가 사용된다.
최근에는 파워출력 증대, 회생제동 및 배터리의 SOC(충전상태) 증대를 위하여 전동식 슈퍼차저(electric supercharger)가 많이 이용되고 있다.
전동식 슈퍼차저는 전기모터에 의해 압축기를 구동시킴에 따라 저속 고토크 응답성 및 연비 등을 대폭 개선할 수 있으므로, HEV 또는 PHEV 등과 같은 다양한 하이브리드 차량에 적극적으로 이용되고 있는 추세이다.
전동식 슈퍼차저는 하이브리드 차량의 엔진시스템에 단독으로 이용되거나 터보차저와 함께 이용될 수 있고, 이에 전동식 슈퍼차저는 엔진의 각 실린더 측으로과급공기를 공급하는 메인 공급장치 또는 보조 공급장치로 이용된다.
한편, 하이브리드 차량이 엔진을 구동하는 운전조건에서 전동식 슈퍼차저에 의한 과급공기의 공급 이외에도 다양한 용도로 활용될 필요가 있다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다
본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 안출한 것으로, 엔진의 시동 후 촉매 가열구간 또는 엔진의 시동을 위한 크랭킹 구간에서 전동식 슈퍼차저에 의해 압축된 과급공기를 배기계 측으로 주입함으로써 주행 성능의 개선 및 배기가스의 저감을 효과적으로 구현할 수 있는 전동식 슈퍼차저를 가진 엔진시스템 및 이를 구비한 하이브리드 차량의 제어방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면은 전동식 슈퍼차저를 가진 엔진시스템으로,
복수의 실린더를 가진 엔진;
상기 엔진의 각 실린더의 흡기구와 소통하는 흡기매니폴드;
상기 엔진의 각 실린더의 배기구와 소통하는 배기매니폴드;
상기 흡기매니폴드에 연결된 흡기관;
상기 배기매니폴드에 연결된 배기관;
상기 흡기관에 장착되고, 모터 및 상기 모터에 의해 구동하는 압축기를 가진 전동식 슈퍼차저; 및
상기 전동식 슈퍼차저에 의해 압축된 과급공기를 상기 배기매니폴드 측으로 선택적으로 공급하도록 개폐되는 공기밸브;를 포함할 수 있다.
상기 공기밸브에는 상기 흡기관으로부터 과급공기가 도입됨을 허용하는 과급공기 도입관 및 상기 배기매니폴드 측으로 과급공기가 주입됨을 허용하는 과급공기 주입관이 연결될 수 있다.
상기 과급공기 도입관은 상기 전동식 슈퍼차저의 압축기의 하류지점과 상기 공기밸브의 입구를 연결하도록 구성될 수 있다.
상기 과급공기 주입관은 상기 공기밸브의 출구 및 상기 배기매니폴드를 연결하도록 구성될 수 있다.
상기 과급공기 주입관은 상기 배기매니폴드의 런너들에 과급공기를 균일하게 분배하도록 분기된 복수의 분기관을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 측면은 엔진의 흡기매니폴드 측에 연결된 전동식 슈퍼차저와, 상기 전동식 슈퍼차저에 의해 압축된 과급공기의 적어도 일부를 상기 엔진의 배기매니폴드 측으로 주입하도록 개폐하는 공기밸브를 가진 하이브리드 차량의 제어방법으로,
엔진의 구동이 요구되는 조건이면 상기 전동식 슈퍼차저를 작동함과 더불어 상기 엔진을 시동시키고,
상기 공기밸브가 개방조건에 해당면 상기 공기밸브를 개방함으로써 상기 전동식 슈퍼차저에 의해 압축된 과급공기의 적어도 일부가 상기 엔진의 배기매니폴드 측으로 주입될 수 있다.
상기 엔진의 현재상태가 상기 엔진의 시동을 위한 크랭킹 구간이면 상기 공기밸브를 개방할 수 있다.
상기 엔진의 현재상태가 크랭킹 구간을 벗어나면 상기 공기밸브를 폐쇄할 수 있다.
상기 엔진의 시동 직후에 촉매의 온도가 촉매가열구간이면 상기 공기밸브를 개방할 수 있다.
상기 엔진의 시동 직후에 촉매의 온도가 촉매가열구간을 벗어나면 상기 공기밸브를 폐쇄할 수 있다.
본 발명에 의하면, 평상 시에는 전동식 슈퍼차저에 의해 압축된 과급공기를 엔진의 흡기매니폴드 측으로 공급될 수 있고, 엔진의 시동 후 촉매 가열구간 또는 엔진의 시동을 위한 크랭킹 구간인 경우에는 전동식 슈퍼차저에 의해 압축된 과급공기를 배기계 측으로 주입함으로써 주행 성능의 개선 및 배기가스의 저감을 효과적으로 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 파워트레인을 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼차저를 가진 엔진시스템을 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 슈퍼차저를 가진 엔진시스템을 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 슈퍼차저를 가진 엔진시스템을 포함한 하이브리드 차량의 제어방법을 도시한다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 하이브리드 파워트레인(1)은 엔진(2)과, 모터제너레이터(3)와, 자동변속기(4)를 포함한다.
엔진(2)은 가솔린엔진 또는 디젤엔진일 수 있고, 엔진(2)은 엔진제어기(5, ECU)에 의해 제어될 수 있다. 엔진 제어기(5)가 제어명령을 스로틀밸브(18), 연료 인젝터(미도시), 가변밸브타이밍장치(미도시) 등으로 전송함으로써 엔진(2)의 작동은 제어될 수 있다.
모터제너레이터(3)는 회전자에 영구자석을 매설하고 고정자에 고정자 코일이 권치된 동기형 모터제너레이터일 수 있고, 모터제너레이터(3)는 모터 제어기(6)에 의해 제어될 수 있다. 모터 제어기(6)가 제어명령을 모터제너이터(3)에 전송함으로써 모터제너레이터(3)의 작동은 제어될 수 있다.
클러치(9)는 엔진(2) 및 모터제너레이터(3) 사이에 장착될 수 있고, 클러치(9)가 결합(engagement) 및 해제(disengagement)에 의해 엔진(2)이 모터제너레이터(3)에 분리 및 연결될 수 있다.
자동변속기(4)는 운전자의 의도(차속, 가속페달의 위치값, 요구토크 등)에 따라 변속단을 전환하도록 구성될 수 있다. 자동변속기(4)는 변속기 제어기(7, TCU)에 의해 제어될 수 있다.
엔진 제어기(5), 모터 제어기(6), 변속기 제어기(7)는 하이브리드 제어기(9)에 접속될 수 있고, 하이브리드 제어기(8)는 차량 전체의 소비 에너지를 관리하고, 최고 효율로 차량을 주행시키도록 구성될 수 있다.
하이브리드 제어기(8)는 엔진 제어기(5)의 제어명령에 의한 엔진(2)의 작동 제어, 모터 제어기(6)의 제어명령에 의한 모터제너레이터(3)의 작동 제어, 클러치(9)의 결합 및 해제 제어, 변속기 제어기(7)의 제어명령을 통해 변속기(4)의 변속 등을 실행한다.
본 발명의 실시예에 따른 전동식 슈퍼차저를 가진 엔진시스템(10)이 도 1에 예시된 하이브리드 차량에 적용될 수 있다. 한편, 도 1은 엔진(2) 및 모터제너레이터(3)가 클러치(9)를 통해 연결된 TMED 방식의 하이브리드 차량을 예시하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 FMED 방식의 하이브리드 차량, 동력분기식 하이브리드 차량 등과 같이 다양한 방식의 하이브리드 차량에 적용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진시스템(10)은, 복수의 실린더를 가진 엔진(5)과, 엔진(5)의 각 실린더의 흡기구와 소통하는 흡기매니폴드(11)와, 엔진(5)의 각 연소실의 배기구와 소통하는 배기매니폴드(12)와, 흡기매니폴드(11)에 연결된 흡기관(13)과, 배기매니폴드(12)에 연결된 배기관(14)과, 흡기관(13)에 장착된 전동식 슈퍼차저(30)와, 전동식 슈퍼차저(30)에 의해 압축된 과급공기의 적어도 일부를 배기매니폴드(12) 측으로 선택적으로 공급하도록 구성된 공기밸브(40)를 포함할 수 있다.
엔진(5)은 연료의 연소에 의해 구동력을 발생하는 복수의 실린더를 가질 수 있다.
흡기관(13)의 단부에는 에어클리너(19)가 장착될 수 있고, 에어클리너(19)에는 흡기도입관(13a)이 연결될 수 있다.
전동식 슈퍼차저(30)는 흡기관(13)의 도중에 배치되어 에어클리너(19)를 거쳐 흡입된 흡기를 압축함으로써 과급공기를 엔진(5)의 각 실린더 측으로 공급할 수 있다. 전동식 슈퍼차저(30)는 전기에너지에 의해 작동하는 모터(31) 및 모터(31)에 의해 구동하는 압축기(32)를 가질 수 있다. 압축기(32)는 에어클리너(19)의 하류측에 배치됨으로써 압축기(32)는 에어클리너(19)의 출구와 소통할 수 있다.
전동식 슈퍼차저(30)는 엔진 제어기(5) 및/또는 하이브리드 제어기(8)에 의해 제어될 수 있다.
에어클리너(19)의 출구에는 바이패스관(33)이 연결될 수 있고, 바이패스관(33)에는 바이패스밸브(17)가 장착될 수 있다. 바이패스밸브(17)가 개방되면 흡기도입관(13a)을 통해 흡입된 흡기의 적어도 일부가 바이패스관(33)을 통해 전동식 슈퍼차저(30)를 우회할 수 있고, 바이패스밸브(17)가 폐쇄되면 흡기도입관(13a)을 통해 흡입된 흡기는 전동식 슈퍼차저(30) 측으로 흘러갈 수 있다.
흡기관(13)에는 인터쿨러(15) 및 스로틀밸브(18)가 장착될 수 있고, 인터쿨러(15)는 전동식 슈퍼차저(30)의 압축기(32)의 하류측에 배치될 수 있으며, 스로틀밸브(18)는 인터쿨러(15)의 하류측에 배치될 수 있다.
배기관(14)에는 배기가스를 정화하는 하나 이상의 촉매(16)가 장착될 수 있다.
공기밸브(40)에는 흡기관(13)으로부터 적어도 일부의 과급공기가 도입됨을 허용하는 과급공기 도입관(41) 및 배기매니폴드(12) 측으로 적어도 일부의 과급공기가 주입됨을 허용하는 과급공기 주입관(42)이 연결될 수 있다.
과급공기 도입관(41)은 전동식 슈퍼차저(30)의 압축기(32)의 하류지점과 공기밸브(40)를 연결하도록 구성될 수 있고, 이에 전동식 슈퍼차저(30)의 압축기(32)에 의해 압축된 과급공기가 공기밸브(40) 측으로 도입될 수 있다.
과급공기 주입관(42)은 공기밸브(40) 및 배기매니폴드(12)를 연결하도록 구성될 수 있고, 이에 공기밸브(40)가 개방됨에 따라 과급공기가 배기매니폴드(12) 측으로 주입될 수 있다. 과급공기 주입관(42)은 배기매니폴드(12)의 런너들에 과급공기를 균일하게 분배하는 복수의 분기관(42a)을 가질 수 있다.
이에, 공기밸브(40)가 개방되면 전동식 슈퍼차저(30)의 압축기(32)에 의해 압축된 과급공기는 과급공기 도입관(41) 및 과급공기 주입관(42)을 거쳐 배기매니폴드(12)의 각 런너들에 균일하게 분배되어 공급될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동식 슈퍼차저(40)를 가진 엔진시스템(10)은, 흡기관(13)에 장착된 압축기(21) 및 배기관(14)에 장착된 터빈(22)을 가진 터보차저(20)를 더 포함할 수 있다.
터보차저(20)의 압축기(21)는 전동식 슈퍼차저(30)의 압축기(32)의 하류 측에 위치할 수 있다.
도 3의 실시예에 따르면, 배기관(14)에는 2개의 촉매(16a, 16b)가 장착될 수 있으며, 2개의 촉매(16a, 16b)는 WCC(16a, Warm-up Catalytic Converter)와 UCC(16b, Under floor Catalytic Converter) 등일 수 있다.
그외 나머지 구성 및 작동은 도 2의 실시예와 유사 내지 동일하므로 그 자세한 설명은 생략한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 슈퍼차저(30)를 가진 엔진시스템(10)을 포함한 하이브리드 차량의 제어방법을 도시한다.
하이브리드 제어기(8)는 EV모드, HEV 모드, 및 엔진구동모드 중에서 어느 한 모드를 선택하도록 구성될 수 있고, 이에 따라 하이브리드 차량은 모터제너레이터의 구동력에 의해서만 주행하는 EV모드, 엔진의 구동력 및 모터제너레이터의 구동력에 의해 주행하는 HEV모드, 엔진의 구동력만으로 주행하는 엔진구동모드 중에서 어느 한 주행모드로 주행할 수 있다.
하이브리드 제어기(8)는 냉각수온도, 엔진오일온도, 배터리의 SOC(충전상태, state of charge), 운전자의 요구토크, APS(Accelerator Position sensor)에 의해 측정된 가속페달의 위치값, 차속센서에 의해 측정된 차속(vehicle speed) 등과 같은 차량의 다양한 운전 정보를 리딩한 후에, 하이브리드 차량의 현재 운전조건이 EV모드, HEV모드, 엔진 구동모드 중에서 어느 한 모드에 해당하는 지를 판단할 수 있다.
하이브리드 제어기(8)는 냉각수온도가 기준 냉각수온도 보다 큰지를 판단한다(S1). 기준 냉각수온도는 차량의 현재 주행상태가 엔진의 구동이 요구되는 조건(즉, HEV모드 및 엔진 구동모드)인지를 판단하기 위한 온도로서, 냉각수온도가 기준 냉각수온도 이하이면 엔진의 구동이 요구되는 않는 EV모드에 해당하는 주행조건일 수 있다.
S1단계에서 냉각수온도가 기준 냉각수온도 이하이면 엔진의 구동이 요구되지 않는 조건으로 판단하고, 하이브리드 제어기(8)는 엔진(2)을 오프시킨다(S11).
S1단계에서 냉각수온도가 기준 냉각수온도 보다 크면 엔진의 구동이 요구되는 조건일 가능성이 있는 것으로 판단할 수 있고, 하이브리드 제어기(8)는 엔진오일온도가 기준 엔진오일온도 보다 큰지를 판단한다(S2). 기준 엔진오일온도는 차량의 현재 주행상태가 엔진의 구동이 요구되는 조건(즉, HEV모드 및 엔진 구동모드)인지를 판단하기 위한 온도로서, 엔진오일 온도가 기준 엔진오일온도 이하이면 엔진의 구동이 요구되는 않는 EV모드에 해당하는 주행조건일 수 있다.
S2단계에서 엔진오일 온도가 기준 엔진오일 온도 이하이면 엔진의 구동이 요구되지 않는 조건으로 판단하고, 하이브리드 제어기(8)는 엔진(2)을 오프시킨다(S11).
S2단계에서 냉각수온도가 기준 냉각수온도 보다 크면 엔진의 구동이 요구되는 조건일 가능성이 있는 것으로 판단하고, 이에 하이브리드 제어기(8)는 배터리의 SOC가 기준 SOC 보다 큰지를 판단한다(S3). 기준 SOC는 차량의 현재 주행상태가 엔진의 구동이 요구되는 조건(즉, HEV모드 및 엔진 구동모드)인지를 판단하기 위한 SOC로서, 배터리의 SOC가 기준 SOC 이상이면 엔진 구동이 요구되는 않는 EV모드에 해당하는 주행조건일 수 있다.
S3단계에서 배터리의 SOC가 기준 SOC 이상이면 엔진 시동이 요구되지 않는 조건으로 판단하고, 하이브리드 제어기(8)는 엔진(2)을 오프시킨다(S11).
S3단계에서 배터리의 SOC가 기준 SOC 보다 크면 엔진 구동이 요구되는 조건일 가능성이 있는 것으로 판단하고, 하이브리드 제어기(8)는 가속페달의 위치값 및 차속에 따라 엔진의 구동여부를 선택할 수 있는 모드 선택맵(50)을 이용하여 가속페달의 위치값 및 차속이 엔진 구동이 요구되는 조건을 만족하는 지를 판단한다(S4).
S4단계에서 모드 선택맵(50)에 의해 가속페달의 위치값 및 차속이 엔진 구동이 요구되지 않는 조건을 만족하면 하이브리드 제어기(8)는 엔진(2)을 오프시킨다(S11).
S4단계에서 모드 선택맵(50)에 의해 가속페달의 위치값 및 차속이 엔진 구동이 요구되는 조건을 만족하면, 하이브리드 제어기(8)는 전동식 슈퍼차저(30)의 작동신호 및 엔진(2)의 시동신호를 엔진 제어기(5) 및 모터 제어기(6)에 전달하고, 이를 통해 엔진(2)은 모터제너레이터(3) 또는 시동모터(미도시) 등에 의해 시동된다(S5). 이때, 바이패스밸브(17)는 폐쇄됨으로써 흡기도입관(13a)을 통해 도입된 흡기는 전동식 슈퍼차저(30)의 압축기(32)에 의해 압축되어 과급공기가 스로틀밸브(18)의 입구측에 가압되고, 과급공기는 흡기관(13)을 통과하여 흡기매니폴드(11) 측으로 유입된다.
엔진 제어기(5)는 공기밸브(40)가 개방조건인지를 판단한다(S6).
일 실시예에 따르면, 엔진(2)의 현재상태가 엔진(2)의 온/오프 이후 재시동을 위한 크랭킹 구간이내인지를 확인함으로써 공기밸브(40)의 개방조건을 결정할 수 있다. 예컨대, RPM센서에 의해 측정된 엔진(2)의 RPM이 설정된 완폭 RPM미만이면 엔진(2)의 현재 상태가 크랭킹 구간이내인것으로(즉, 엔진(2)의 시동이 완료되지 않은 것으로) 판단할 수 있고, 이에 따라 공기밸브(40)를 개방한다. RPM센서에 의해 측정된 엔진(2)의 RPM이 설정된 완폭 RPM 이상이면 엔진(2)의 현재 상태가 크랭킹 구간을 벗어난 것으로(즉, 엔진(2)의 시동이 완료된 것으로) 판단할 수 있고, 이에 따라 공기밸브(40)를 폐쇄한다.
다른 실시예에 따르면, 공기밸브(40)의 개방조건은 엔진(2)의 현재상태가 엔진(2)의 시동 이후에 촉매활성화온도까지 도달하도록 촉매를 가열하는 촉매가열구간이내인지를 판단함으로써 공기밸브(40)의 개방조건을 판단할 수 있다. 예컨대, 촉매(16, 16a, 16b)에 장착된 온도센서에 의해 측정된 촉매(16, 16a, 16b)의 온도가 설정된 촉매활성화온도 미만이면 촉매가열구간 이내인 상태이고, 이에 공기밸브(40)를 개방한다. 촉매(16, 16a, 16b)에 장착된 온도센서에 의해 측정된 촉매(16, 16a, 16b)의 온도가 설정된 촉매활성화온도를 이상이면 촉매가열구간을 벗어난 상태이고, 이에 공기밸브(40)를 폐쇄한다.
S6단계에서 공기밸브(40)가 개방조건에 해당하면 엔진 제어기(5)는 공기밸브(40)를 개방함(S7)으로써 전동식 슈퍼차저(30)의 압축기(32)에 의해 압축된 과급공기를 배기매니폴드(12) 측으로 주입한다. 공기밸브(40)의 개방조건은 엔진(2)의 현재상태가 엔진(2)의 온/오프 이후 재시동을 위한 크랭킹 작동구간이거나 엔진(2)의 시동 직후에 촉매(16, 16a, 16b)가 촉매활성화온도에 도달하지 않은 촉매가열구간에 해당하는 것으로 판단함으로써 공기밸브(40)를 개방한다.
S6단계에서 공기밸브(40)가 개방조건에 해당하지 않으면, 공기밸브(40)를 폐쇄하고, 엔진 제어기(5)에 의해 지령되는 엔진토크가 기준 엔진토크 보다 큰지를 판단한다(S8). 기준 엔진토크는 엔진 토크 블랜딩 실행을 판단하기 위한 토크이다.
S8단계에서 엔진토크가 기준 엔진토크 보다 크면 엔진 토크 블랜딩을 실행한다(S9). 하이브리드 제어기(8)에 의해 계산된 요구토크는 엔진 제어기(5)에 의해 지령되는 엔진토크 및 모터 제어기(6)에 의해 지령되는 모터토크의 합이다. 엔진 토크 블랜딩은 요구토크가 커질 경우에 모터토크를 상대적으로 감소시키고 엔진토크를 상대적으로 증가시킴으로써 차량의 Low End Torque를 개선할 수 있다.
S8단계에서 엔진토크가 기준 엔진토크 이하이면 공기밸브(40)를 개방함(S7)으로써 전동식 슈퍼차저(30)의 압축기(32)에 의해 압축된 과급공기를 배기매니폴드(12) 측으로 주입한다. 엔진토크가 기준 엔진토크 이하이면, 엔진(2)의 현재상태가 엔진(2)의 온/오프 이후 재시동을 위한 크랭킹 작동구간이거나 엔진(2)의 시동 직후에 촉매(16, 16a, 16b)가 촉매활성화온도에 도달하지 않은 촉매가열구간에 해당하는 것으로 판단함으로써 공기밸브(40)를 개방한다.
S11단계 이후에, 하이브리드 제어기(8)는 가속페달의 위치값 및 차속 등에 따라 운전자 요구토크를 계산하고, 운전자의 요구토크가 기준 요구토크 미만인를 판단한다(S12). 기준 요구토크는 엔진의 구동여부를 판단하기 위한 기준 요구토크이다.
S12단계에서, 운전자의 요구토크가 기준 요구토크 미만이면 하이브리드 제어기(8)는 EV모드를 선택함으로써 하이브리드 차량은 모터제어기(6)에 의해 EV모드로 제어된다(S13).
S12단계에서, 운전자의 요구토크가 기준 요구토크 이상이면 하이브리드 제어기(8)는 HEV모드를 선택함으로써 하이브리드 차량은 엔진 제어기(5) 및 모터 제어기(6)를 통해 HEV모드로 제어된다(S14).
이와 같이, 본 발명은 공기밸브(40)의 개방에 의해 전동식 슈퍼차저(30)에 의해 압축된 과급공기가 배기매니폴드(12) 측으로 주입하도록 구성됨으로써 별도의 2차공기 분사펌프를 사용할 필요가 없으며, 배출가스를 저감할 뿐만 아니라 촉매 활성화를 촉진할 수 있으므로 촉매 귀금속 로딩량을 대폭 줄일 수 있으므로 원가 절감을 구현할 수 있고, 특히 배압 저감에 의해 저속 및 고속 성능이 대폭 개선될 수 있다.
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.
1: 하이브리드 파워트레인 2: 엔진
3: 모터제너레이터 4: 자동변속기
5: 엔진 제어기 6: 모터 제어기
7: 변속기 제어기 8: 하이브리드 제어기
9: 클러치 10: 엔진시스템
11: 흡기매니폴드 12: 배기매니폴드
13: 흡기관 14: 배기관
15: 인터쿨러 16, 16a, 16b: 촉매
17: 바이패스밸브 18: 스로틀밸브
19: 에어클리너 20: 터보 차저
21: 압축기 22: 터빈
30: 전동식 슈퍼차저 31: 모터
32: 압축기 33: 바이패스관
40: 공기밸브 41: 과급공기 도입관
42: 과급공기 주입관

Claims (10)

  1. 복수의 실린더를 가진 엔진;
    상기 엔진의 각 실린더의 흡기구와 소통하는 흡기매니폴드;
    상기 엔진의 각 실린더의 배기구와 소통하는 배기매니폴드;
    상기 흡기매니폴드에 연결된 흡기관;
    상기 배기매니폴드에 연결된 배기관;
    상기 흡기관에 장착되고, 모터 및 상기 모터에 의해 구동하는 압축기를 가진 전동식 슈퍼차저; 및
    상기 전동식 슈퍼차저에 의해 압축된 과급공기를 상기 배기매니폴드 측으로 선택적으로 공급하도록 개폐되는 공기밸브;를 포함하는 전동식 슈퍼차저를 가진 엔진시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 공기밸브에는 상기 흡기관으로부터 과급공기가 도입됨을 허용하는 과급공기 도입관 및 상기 배기매니폴드 측으로 과급공기가 주입됨을 허용하는 과급공기 주입관이 연결되는 전동식 슈퍼차저를 가진 엔진시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 과급공기 도입관은 상기 전동식 슈퍼차저의 압축기의 하류지점과 상기 공기밸브의 입구를 연결하도록 구성되는 전동식 슈퍼차저를 가진 엔진시스템.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 과급공기 주입관은 상기 공기밸브의 출구 및 상기 배기매니폴드를 연결하도록 구성되는 전동식 슈퍼차저를 가진 엔진시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 과급공기 주입관은 상기 배기매니폴드의 런너들에 과급공기를 균일하게 분배하도록 분기된 복수의 분기관을 가지는 전동식 슈퍼차저를 가진 엔진시스템.
  6. 엔진의 흡기매니폴드 측에 연결된 전동식 슈퍼차저와, 상기 전동식 슈퍼차저에 의해 압축된 과급공기의 적어도 일부를 상기 엔진의 배기매니폴드 측으로 주입하도록 개폐하는 공기밸브를 가진 하이브리드 차량의 제어방법으로,
    엔진의 구동이 요구되는 조건이면 상기 전동식 슈퍼차저를 작동함과 더불어 상기 엔진을 시동시키고,
    상기 공기밸브가 개방조건에 해당면 상기 공기밸브를 개방함으로써 상기 전동식 슈퍼차저에 의해 압축된 과급공기의 적어도 일부가 상기 엔진의 배기매니폴드 측으로 주입되는 하이브리드 차량의 제어방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 엔진의 현재상태가 상기 엔진의 시동을 위한 크랭킹 구간이면 상기 공기밸브를 개방하는 하이브리드 차량의 제어방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 엔진의 현재상태가 크랭킹 구간을 벗어나면 상기 공기밸브를 폐쇄하는 하이브리드 차량의 제어방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 엔진의 시동 직후에 촉매의 온도가 촉매가열구간이면 상기 공기밸브를 개방하는 하이브리드 차량의 제어방법.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 엔진의 시동 직후에 촉매의 온도가 촉매가열구간을 벗어나면 상기 공기밸브를 폐쇄하는 하이브리드 차량의 제어방법.
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