KR20230072497A - 4행정 내연 피스톤 엔진의 작동 방법 - Google Patents

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Œc 뜨로베리
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Abstract

본 발명은 4행정 내연 피스톤 엔진 (100) 의 작동 방법에 관한 것으로, 이는 a) 상기 엔진 (100) 의 실린더 (10) 의 연소실 (28) 에 급기를 형성하는 단계로서, 이하의 단계들: 상기 실린더 (10) 의 배기 밸브 (22) 의 제어가능한 개방 및 폐쇄에 의해 피스톤 (32) 의 다음 상사점 위치를 향한 상기 피스톤 (32) 의 이동 중에 상기 연소실 (28) 로부터 배기 가스를 제거하여, 이전 급기의 연소로부터의 미리 정해진 양의 배기 가스가 상기 연소실 (28) 내에 남도록 하는 단계, 및 상기 피스톤 (32) 의 후속 흡입 행정 동안 흡입 공기 내로 더 낮은 반응성 연료를 도입하는 단계, 및 상기 흡입 행정 동안 입구 밸브를 통해 상기 엔진 (100) 의 실린더 (10) 의 상기 연소실 (28) 내로 더 낮은 반응성 연료와 흡입 공기를 도입하는 단계, 및 상기 실린더 (10) 의 상기 연소실 (28) 내로 제어된 양의 더 높은 반응성 연료를 도입하는 단계를 포함하는, 상기 엔진 (100) 의 실린더 (10) 의 연소실 (28) 에 급기를 형성하는 단계, b) 상기 연소실 (28) 내의 급기를 압축하고 상기 연소실 (28) 내의 압축 점화에 의해 급기를 점화하여 배기 가스를 형성하는 단계, c) 급기의 연소를 위한 람다 데이터를 결정하는 단계, 및 d) 람다 데이터를 이용하여 상기 실린더 (10) 의 배기가스 밸브의 폐쇄 타이밍을 제어하는 단계를 포함한다.

Description

4행정 내연 피스톤 엔진의 작동 방법
본 발명은 HCCI (homogeneous charge compression ignition: 균질 급기 압축 착화) 를 이용하여 4행정 내연 피스톤 엔진을 작동시키는 방법에 관한 것이다.
내연 피스톤 엔진은 고정 파워 플랜트 뿐만 아니라 해양 선박에서의 추진 동력 및 전기 생산을 위한 공지된 동력원이다. 또한, 기체 연료를 사용하여 그러한 엔진을 작동시키는 것이 알려져 있다. 내연 피스톤 엔진 분야의 환경 문제는 이 분야의 성장에서 점점 더 많은 역할을 하고 있다. 현재의 규제와 기대에 대한 엄격한 요구는 엔진의 작동을 위한 정확한 제어 시스템의 사용을 요구한다. 내연 엔진에서의 NOx 배출 감소와 같은 다양한 방법이 존재하며, 그 중 일부는 배기 가스 처리와 관련되고 일부는 연소 프로세스 자체와 관련된다. 내연 엔진의 작동 동안, 질소 산화물 (NOx) 이 형성된다. NOx 는 산소 및 질소의 존재 하에서 높은 온도로 인해 엔진에서 연소 프로세스 동안 생성된다. 따라서, NOx 배출을 줄이는 프로세스 관련 방법은 연소 중 온도 피크 형성을 제어하는 것을 목표로 한다. 그러나, 연소 상황이 특히 엔진의 부하에 따라 달라지는 것이 분명하다. HCCI 는 엄격한 배출물 요구에 대처하기 위한 유망한 연소 기술로 여겨져 왔다. HCCI 는 잘 혼합된 연료, 재순환된 배기가스 및 자동 점화 시점까지 압축되는 공기 혼합물을 사용한다.
US2016097338A 는 실린더 및 그 실린더 내에서 이동 가능한 피스톤을 갖는 엔진을 사용하는 압축 점화 엔진의 작동 방법을 개시한다. 이 방법은 제 1 연료와 공기를 대체로 균질하게 혼합하고 이 혼합물을 적어도 하나의 실린더에 도입함으로써 가연성 혼합물을 형성하는 단계 및 압축 행정에서 피스톤으로 가연성 혼합물을 압축하는 단계를 포함한다. 압축 행정 동안 그러나 연소 시작 전에, 제 2 연료가 가연성 혼합물에 추가되어서 실린더 급기 (cylinder charge) 를 생성하고, 제 2 연료는 제 1 연료보다 자동점화하기 더 용이하다. 압축 행정은 제 2 연료의 농도 및/또는 혼합물의 온도가 가장 높은 실린더의 위치들에서 연소가 시작될 때까지 계속된다. 실린더 급기의 온도 및/또는 가연성 혼합물에 첨가되는 제 2 연료의 양은 원하는 연소 지속시간이 달성될 수 있도록 선택된다.
US2016097316A 는 압축 점화 기관의 작동 방법을 개시하며, 이 방법은 제 1 연료와 공기를 대체로 균질하게 혼합함으로써 가연성 혼합물을 형성하고, 이 혼합물을 적어도 하나의 실린더에 도입하는 단계, 압축 행정에서 피스톤으로 가연성 혼합물을 압축하는 단계, 압축 행정 동안 그러나 연소 시작 전의 제 2 연료의 분사 시간에 가연성 혼합물에 제 2 연료를 분사하는 단계, 및 제 2 연료의 농도가 가장 높은 그리고/또는 혼합물의 온도가 가장 높은 적어도 하나의 실린더 내 위치들에서 연소가 시작될 때까지 압축 행정을 계속하는 단계를 포함한다. 연소에 의해 야기된 실린더의 기계적 응력 및/또는 실린더의 배출이 모니터링되고, 배출 및/또는 기계적 응력이 실린더에 대해 각각 미리 정해진 개별 임계값을 초과하는 경우, 분사된 제 2 연료의 양 및/또는 타이밍 및/또는 실린더 급기의 온도가 변경된다.
DE10317120A1 은 내연 엔진, 특히 HCCI-가능 내연 엔진의 연소 챔버에서 잔류 가스 함량을 결정하기 위한 시스템을 개시하며, 여기서 내연 엔진 또는 내연 엔진의 주변은 연소에 유리한 에너지 레벨을 갖는 공기/연료 잔류 가스 혼합물을 제공하기 위해 연료의 분사 후에 새로운 공기 또는 새로운 공기를 포함하는 혼합물에 초기 연소 사이클로부터 잔류 가스를 공급하기 위한 배기 가스 재순환 시스템을 가지며, 공기/연료 비율을 결정하기 위한 람다 프로브를 갖는다. 람다 프로브에 의해 출력된 신호로부터, 공기/연료/잔류 가스 혼합물에서의 실제 잔류 가스 분율을 특징짓는 변수가 결정될 수 있다.
본 발명의 목적은 성능 및 연소가 종래 기술의 해결책에 비해 상당히 개선된 균질 급기 압축 착화를 이용하여 4행정 내연 피스톤 엔진을 작동시키는 방법을 제공하는 것이다.
적용과 관련하여, 람다(lambda)라는 단어는, 실제 측정값 또는 달리 결정된 대표값에 기초하든, 배기 가스 중의 산소의 농도를 지칭한다. 따라서, 주어진 연료에 대한 공연비는 람다를 연료에 대한 화학량론적 공연비와 곱함으로써 결정될 수 있다.
본 발명의 목적들은 독립 청구항 및 본 발명의 상이한 실시형태들의 보다 상세한 사항들을 설명하는 다른 청구항들에 개시된 바와 같이 실질적으로 충족될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 4행정 내연 피스톤 엔진을 작동시키는 방법은
a) 상기 엔진의 실린더의 연소실에 급기 (charge) 를 형성하는 단계로서, 이하의 단계들:
상기 실린더의 배기 밸브의 제어가능한 개방 및 폐쇄에 의해 피스톤의 다음 상사점 위치를 향한 상기 피스톤의 이동 중에 상기 연소실로부터 배기 가스를 제거하여, 이전 급기의 연소로부터의 미리 정해진 양의 배기 가스가 상기 연소실 내에 남도록 하는 단계, 및
상기 피스톤의 후속 흡입 행정 동안 흡입 공기 내로 더 낮은 반응성 연료를 도입하는 단계, 및
상기 흡입 행정 동안 입구 밸브를 통해 상기 엔진의 실린더의 상기 연소실 내로 더 낮은 반응성 연료와 흡입 공기를 도입하는 단계, 및
상기 실린더의 상기 연소실 내로 제어된 양의 더 높은 반응성 연료를 도입하는 단계를 포함하는, 상기 엔진의 실린더의 연소실에 급기를 형성하는 단계,
b) 상기 연소실 내의 급기를 압축하고 상기 연소실 내의 압축 점화에 의해 급기를 점화하여 배기 가스를 형성하는 단계,
c) 급기의 연소를 위한 람다 데이터를 결정하는 단계, 및
d) 람다 데이터를 이용하여 실린더의 배기 가스 밸브의 폐쇄 타이밍을 제어하는 단계를 포함한다.
이는 연소실 내의 압축 종료 온도를 제어하는 것이 보다 응답적이고 정확하기 때문에 HCCI 연소시 엔진의 작동을 향상시키는 효과를 제공한다. 자동 점화를 위한 원하는 압축 종료 온도는 배기 가스 밸브 폐쇄 타이밍을 제어함으로써 더 반응적으로 얻어진다. 적절하게는 배기 밸브의 조기 폐쇄는 연소실에 고온 배기 가스의 양을 남기고, 따라서 특정 엔진 작동 지점에 대한 압축 행정 전에 초기 급기 온도를 실린더의 각각의 행정에 대해 얻을 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 배기 밸브의 폐쇄 타이밍을 제어하는 것은 실린더에 대한 더 높은 반응성 연료 분사량을 사용하여 엔진의 실린더들 중 각각의 실린더에 대해 개별적으로 결정되는 제 1 제어 입력 데이터를 결정하는 것, 및 엔진의 모든 실린더들에 대해 집합적으로 람다 데이터를 결정하는 것을 포함한다.
이는 배기 가스 밸브 폐쇄의 더욱 정확하고 응답적인 제어를 제공하는 효과를 제공한다. 연소실 내에 남아 있는 배기 가스의 양은 제 2 사이클에서의 공기의 비율에 영향을 미치고, 자동 점화 특성을 보다 정밀하게 제어할 수 있다. 이러한 방식으로 람다 데이터는 폐쇄 루프 제어에 대한 피드백을 제공한다. 이는 또한 너무 차가운 연소 온도를 피함으로써 미연소 연료(소위 총 하이드로 카본(Total Hydro Carbon) 배출물)의 양을 최소화하는 것을 용이하게 하고, 또한 너무 고온에 도달하지 않음으로써 특히 NOx 배출물을 감소시킨다. 제 1 제어 입력 데이터 및 집합적 람다 데이터에 기초하여 하나의 실린더에서 배기 밸브의 폐쇄 타이밍을 제어하기 위한 제어 신호가 생성된다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 배기 밸브의 폐쇄 타이밍을 제어하는 것은 상기 실린더에 대한 더 높은 반응성 연료의 분사량을 이용하여 상기 엔진의 실린더들의 각 실린더에 대해 개별적으로 결정된 제 1 제어 입력 데이터, 및 상기 엔진의 모든 실린더들에 대해 집합적으로 람다 데이터를 결정하는 것을 포함하고, 람다 데이터는 실린더 특정 입력 값들에 기초하여 산소의 지표 농도에 대한 추정값 및 상기 엔진의 실린더들에서 연료가 연소된 배기 가스 중의 산소 농도의 값을 결정함으로써 결정된다. 즉, 람다 데이터는 산소의 지표 농도에 대한 추정값 및 배기 가스 중의 측정된 산소 농도를 이용하여 생성된다.
이러한 방식으로 배기 밸브의 폐쇄 타이밍의 개선된 제어는 배기 가스 내의 산소 농도의 측정된 값이 람다 데이터에 대한 더 느린 응답 기본 레벨을 제공하고 실린더 특정 입력 값에 기초한 산소의 지표 농도에 대한 추정된 값이 람다 데이터에 대한 신속한 실린더별 조정을 제공하는 양면 제어로 인해 달성된다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 배기 밸브의 폐쇄 타이밍을 제어하는 것은, 실린더에 대한 더 높은 반응성 연료 분사량을 사용하여 엔진의 실린더들 중 각각의 실린더에 대해 개별적으로 결정된 제 1 제어 입력 데이터 및 엔진의 모든 실린더들에 대해 집합적으로 람다 데이터를 결정하는 것, 및 실린더에 대한 더 높은 반응성 연료 분사량을 사용하여 엔진의 실린더들 중 각각의 실린더에 대해 개별적으로 결정된 제 1 제어 입력 데이터, 및 엔진의 모든 실린더들에 대해 집합적으로 람다 데이터를 결정하는 것을 포함하고, 람다 데이터는 엔진의 실린더들에서 연료의 연소를 초래한 배기 가스 내의 산소의 농도의 측정값을 결정하고 산소의 농도의 측정값에 의해 실린더 특정 입력 값들에 기초하여 산소의 추정된 지표 농도를 조정함으로써 결정된다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 실린더 특정 입력 값에 기초하여 산소의 지표 농도에 대한 추정 값을 결정하는 것은 급기 공기 압력, 낮은 반응성 연료 압력, 높은 반응성 연료 분사량 및 엔진 속도 중 적어도 하나를 입력 값으로서 사용한다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 산소의 지표 농도에 대한 추정 값을 결정하는 것은 미리 결정된 맵을 판독하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 산소의 지표 농도에 대한 추정 값을 결정하는 것은 미리 결정된 엔진-특정 맵을 판독하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 제 1 제어 입력 데이터는 엔진의 실린더 내로 분사된 더 높은 반응성 연료의 양을 이용함으로써 결정된다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 급기를 형성하는 것은 상사점 위치 전에 실린더의 배기 밸브를 폐쇄하는 것을 포함한다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 급기를 형성하는 것은 입구 밸브가 폐쇄된 후에 실린더의 연소 챔버 내로 더 높은 반응성 연료를 도입하는 것을 포함한다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 피스톤의 압축 행정 동안 더 높은 반응성 연료의 제어된 양이 연소 챔버 내로 도입된다. 즉, 급기는 압축 행정 동안 그의 최종 점화 조성까지 형성된다.
본 발명에 따르면, 배기 밸브 폐쇄 타이밍이 제어되어, 배기 가스 중의 산소 농도의 측정값이 급기가 풍부하다는 것을 나타내는 경우에, 지연 효과가 배기 밸브 폐쇄 타이밍 제어에 적용된다. 개별적으로, 배기 가스 중의 산소의 농도의 측정값이 급기가 희박함을 나타내는 경우에, 전진 효과가 배기 밸브 폐쇄 타이밍 제어에 적용된다.
본 발명은 또한 컴퓨터에 의해 실행될 때, 컴퓨터로 하여금 본 발명에 따른 방법을 수행하게 하는 명령들을 포함하는 컴퓨터 판독가능 메모리 디바이스에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 종래 기술에 따른 듀얼 연료 엔진에 비해 엔진 성능을 여전히 개선시키면서 특히 NOx 배출, 미연소 수소 탄소 배출을 상당히 감소시키는 것이 가능하다.
부하는 엔진에 적용되는 외부 제한 토크이다. 엔진이 일정한 속도로 작동하는 경우, 부하 토크는 엔진에 의해 생성되는 구동 토크와 동일하고 상반된다. 본 발명에 따르면 HCCI 는 공기-가스 혼합물의 자발화 시점 제어, 내부 또는 외부적으로 적절한 양의 배기가스를 재순환시키는 것에 의한 압축 종료 온도 조절, 그리고 공기와 저 반응성 연료의 혼합물로의 조기의 더 높은 반응성 연료 분사를 통한 공기-연료 혼합물의 반응성에 의해 달성된다. 연소 페이징은 더 높은 반응성 연료 분사량을 조정함으로써 실린더 내 압력 센서로부터의 크랭크 각도 분해 신호로부터 계산된 실시간 열 방출 데이터에 기초하여 실린더마다 제어되는 폐쇄 루프이다.
본 발명을 수행하기에 특히 적합한 연료는 기체 연료 및 액체 연료이고, 기체 연료는 압축 행정 후에 연소실에 지배적인 상황에서 단독으로 압축 점화할 수 없는 보다 낮은 반응성을 갖는 반면, 보다 높은 반응성의 액체 연료 및 연료 혼합물은 혼합물 중의 액체 연료의 양으로 인해 압축 점화가 가능하다. 천연 가스와 같은 가스 연료와 같은 낮은 반응성 연료, 높은 반응성 연료, 예컨대 액체 연료, 예컨대 경질 연료 오일, 재순환된 배기 가스 및 공기를 포함하는 균질 급기가 엔진 실린더에서 형성된다. 실린더의 피스톤이 균질 혼합물을 압축함에 따라, 더 높은 반응성 연료의 추가 분사에 의해 균질 혼합물의 점화가 시작되기 전에 한 번에 더 높은 반응성 연료가 분사될 수 있다. 이러한 방식으로 공기-연료 혼합물의 연소는 엔진 연비를 개선하면서 NOx 및 입자성 물질을 줄이도록 제어될 수 있다.
본 특허 출원에 제공된 본 발명의 예시적인 실시형태들은 첨부된 청구항들의 적용성을 제한하도록 해석되어서는 안된다. 동사 "포함하는" 은 또한 인용되지 않은 특징들의 존재를 배재하지 않도록 개방된 제한으로서 본 특허 출원에서 사용된다. 종속 청구항들에 기재된 특징들은 명시적으로 달리 언급되지 않는 한 자유롭게 상호 조합될 수 있다. 본 발명의 특징으로 간주되는 신규 구성들은 특히 첨부된 청구항들에 제시되어 있다.
이하, 본원은 첨부된 예시적인 개략적인 도면들을 참조하여 설명된다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 4행정 내연 피스톤 엔진을 작동시키는 방법의 주요 작동 단계를 도시한다.
도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 예시적인 가스 교환 밸브 리프트 및 더 높은 반응성의 연료 분사 작동의 차트를 도시한다.
도 3 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 컴퓨터 판독가능 메모리 디바이스 및 컴퓨터 프로그램의 블록도 형태의 실행가능 명령어들을 예시한다.
도 4 는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 컴퓨터 프로그램의 블록도 형태의 컴퓨터 판독 가능 메모리 디바이스 및 실행 가능 명령어들을 예시한다.
도 5 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 4행정 내연 피스톤 엔진을 작동시키는 방법을 예시한다.
도 1 은 본 발명에 따른 4행정 내연 피스톤 엔진을 작동시키는 방법의 주요 작동 단계를 개략적으로 도시한다. 엔진은 예를 들어 V- 또는 인라인- 구성의 여러 실린더를 포함한다. 부분도 A 내지 E 는 4행정 내연 피스톤 엔진의 단일 실린더(10)를 기준으로 방법의 상이한 단계를 도시한다. 각각의 실린더 (10) 는 엔진의 블록의 보어 또는 실린더 슬리브 (12) 로 구성된다. 실린더에는 또한 A 압력 밀폐 방식으로 실린더 슬리브의 단부에 부착되는 실린더 헤드 (14) 가 제공된다. 실린더 헤드에는 입구 밸브 (18) 가 제공된 적어도 하나의 입구 포트 (16) 가 제공된다. 실린더 헤드에는 배기 밸브 (22) 가 제공된 적어도 하나의 배기 포트 (20) 가 또한 제공된다. 전형적으로, 실린더는 하나 초과의 입구 및 배기 밸브들을 포함한다. 또한, 제 1 연료 분사기, 바람직하게는 입구 포트(16)와 연결된 가스 연료 유입 밸브(24), 및 제 2 연료 분사기(26), 바람직하게는 실린더(10) 내의 연소실(28) 내로 직접 더 높은 반응성 연료를 분사하도록 구성된 실린더 헤드(10)와 연계하여 액체 연료 분사기(26)가 있다. 제 2 연료 분사기(26)는 당업자에게 공지된 커먼 레일 연료 도입 시스템 (미도시)의 일부이다. 입구 밸브(18) 및 그 작동 또는 리프팅 메커니즘은 당업자에게 공지되어 있는 반면, 배기 밸브(22)에는 작동 시스템(30)이 제공되는데, 이 작동 시스템은 연소실(28)로부터 배기 가스를 배출하기 위해 배기 밸브를 개방하도록 그리고 배기 가스를 내부적으로 재순환시키기 위해 가변적으로 배기 밸브의 폐쇄 타이밍을 제어하도록, 즉 밸브를 250도 내지 370도의 크랭크 각도 범위 내에서 폐쇄시키도록 구성된다. 배기 가스 밸브 (22) 작동 시스템 (30) 은 예를 들어 유압 방식으로 단독으로 또는 실린더 (10) 내의 피스톤 (32) 의 위치와의 기계적 동기화와 결합하여 작동될 수 있다. 이러한 맥락에서, 실린더 내의 피스톤은 0 내지 720도의 크랭크 각도의 사이클에서 동력 행정 후에 180도 크랭크 각도 하사점 위치에 있다.
본 발명에 따르면, 엔진이 작동하는 동안, 엔진의 작동은 잘 혼합된 낮은 반응성 및 높은 반응성 연료, 재순환된 배기 가스 및 자동 점화 지점까지 압축된 공기를 사용하는 HCCI 에 기초한다.
본 발명에 따른 작동은 관련된 실린더의 배기 행정 동안 실시되는 제 1 단계(A)를 포함한다. 이는 피스톤(32)이 360도의 크랭크 각도에서 상사점을 향해 이동하는 단계를 도시하며, 제로 크랭크 각도는 동력 행정 상사점 위치의 시작을 나타낸다. 도 1a 에 표시된 단계에서 배기 밸브는 열려 있고 입구 밸브(18)는 닫혀 있다. 배기 밸브 리프트는 도 2 의 곡선(34)에 의해 도시된 바와 같이 제어된다. 배기 밸브의 폐쇄는 도 2 의 곡선(34, 34')에 의해 도시된 바와 같이 조정된다. 단계 A 동안, 실린더의 배기 밸브(22)를 제어가능하게 개방하고 그 후 밸브(22)를 폐쇄함으로써 배기 가스가 연소실(28)로부터 제거되어, 이전 급기의 연소로부터의 미리 결정된 양의 배기 가스가 연소실(28)에 남게 된다. 본 발명에 따른 HCCI 연소를 실시할 때, 실린더 내의 배기 밸브의 폐쇄 타이밍은 연소실 내의 급기의 점화 및 연소에 큰 영향을 미친다. 배기 밸브의 조기 폐쇄는 급기의 초기 온도에 영향을 미치고 따라서 또한 압축 행정 동안 급기의 온도 상승에 영향을 미친다.
배기 행정 다음에, 실린더의 흡입 행정이 시작된다. 단계 B 에서, 연소실(28)은 배기 가스의 일부를 포함하고, 이제 피스톤(32)은 실린더 헤드(14)로부터 멀리 이동하고 입구 밸브(18)는 개방된다. 배기 밸브(22)는 이제 폐쇄된다. 이제, 더 낮은 반응성 연료는 유입 밸브(24)를 통해 입구 포트(16) 내로 도입되고, 더 낮은 반응성 연료 및 공기가 연소실(28) 내로 도입된다. 더 낮은 반응성 연료는 연소실(28)에서 공기 및 내부적으로 재순환되는 배기가스와 혼합된다.
단계 B 후에, 단계 C 가 실시된다. 도 1 의 단계 C 는 입구 밸브(18) 및 배기 밸브(22) 모두가 폐쇄된 압축 행정 동안 상사점에 접근하는 피스톤의 위치를 도시한다. 단계 C 는 연료 분사기(26)를 통해 연소실(28)에 직접 더 높은 반응성 연료를 도입하는 것을 포함한다. 단계 C 에서, 더 높은 반응성 연료는 유리하게는 도 2 에서 음영 영역(40)으로 도시된 540도 내지 680도의 크랭크 각도 범위 내에서 연소실(28) 내로 도입된다. 단계 C 동안, 연소실(28)로의 더 높은 반응성 연료 분사는 상이한 크랭크 각도에서, 그러나 급기의 점화 지점 이전에 하나 이상의 개별 분사를 포함한다. 압축 행정 동안, 압력 및 특히 온도는 급기를 점화하는 레벨로 증가된다. 점화 시점은 특히 압축 점화가 가능한 더 많은 반응물 고반응성 연료의 양의 제어뿐만 아니라 배기 밸브 폐쇄 타이밍의 제어에 의존하며, 이는 급기의 초기 온도에 영향을 미친다.
공기, 재순환 배기가스, 저반응성 연료 및 고반응성 연료를 포함하는 급기가 단계 E에 의해 도시된 연소실(28)에서 균질 급기 압축 점화에 의해 점화되는 지점까지, 단계 D에 의해 도시된 바와 같이 압축된다. 점화는 마지막 고반응성 연료 분사가 종료된 후에 발생하며, 즉 점화는 연소실에서 특정 온도에 도달한 후에 외부 점화원 없이 또는 파일럿 분사 없이 혼합물이 자발적으로 점화될 때에 발생하는 급기의 자동 점화라는 점에 유의해야 한다.
디젤 연료, 경유, 선박용 디젤 오일 등과 같은 액체 연료는 천연 가스, 메탄, 프로판, 메탄올 등과 같은 기체 연료보다 반응성이 크다. 기체 연료 및 액체 연료를 포함하는 급기의 점화는 최종적으로 급기 내의 액체 연료의 압축 점화에 의해 달성된다.
도 2 는 실린더의 해당 크랭크 각도 범위 동안 밸브 타이밍 및 보다 높은 반응성 연료 분사 범위의 예를 보여준다. 수평 축은 크랭크 각도를 나타내고, 수직 축은 상대적인 밸브 개방과 상대적인 연료 도입률을 나타낸다. 곡선 34 는 배기 단계 동안 배기 가스 밸브 (22) 의 개방 또는 상승을 나타내고, 곡선 36 은 정상 유입 단계 동안 입구 밸브 (18) 의 개방을 나타낸다. 곡선 34’ 는 내부 배기 가스 재순환을 적용하는 동안의 배기 가스 밸브(22)의 폐쇄를 도시하며, 여기서 내연이란 실린더(10)의 배기 가스 포트(20)의 조기 폐쇄에 의해 이전 연소로부터 연소실로 배기 가스의 일부를 남기는 것을 의미한다. 배기 밸브 폐쇄는 곡선들 (34, 34') 사이의 임의의 중간 폐쇄 트랙이 얻어질 수 있도록 제어 가능하다.
음영 영역 40 은 실린더의 연소실 (28) 내로 액체 연료를 분사하기 위한 사용 가능한 범위를 나타낸다. 연소실 (28) 내로의 더 높은 반응성 연료 분사는 범위 (40) 내의 상이한 크랭크 각도들에서 하나 또는 다수의 개별 분사를 포함한다. 연료의 양은 각각의 분사의 지속시간 또는 인젝터의 제어 니들의 개방도를 제어함으로써 제어될 수 있다.
도 3 은 HCCI 연소를 사용하여 구동되도록 구성된 내연 피스톤 엔진에 연결된 제어 컴퓨터에 의해 실행될 때, 컴퓨터로 하여금 엔진에서 본 발명에 따른 방법을 수행하게 하는 본 발명의 실시형태에 따른 컴퓨터 프로그램의 블록도의 형태로 컴퓨터 판독가능 메모리 장치(50) 및 실행가능 명령들을 도시한다. 도 1 및 도 2 와 관련하여 전술한 바와 같이, 실린더 내의 배기 가스 밸브의 폐쇄 타이밍은 람다 데이터를 사용함으로써 제어된다. 도 3 에서 블록 EVC Cyl n 은 개별 실린더에 대한 배기 밸브 폐쇄 타이밍의 데이터를 나타낸다. 배기 밸브 폐쇄 타이밍 데이터는 도 3 의 C 블록이 제공하는 제 1 제어 입력 데이터와 람다 데이터를 조합한 것이다. 도 3 에 도시된 실시형태에 따르면, 람다 데이터는 모든 실린더에서 연료들의 연소에 의해 발생된 배기 가스 내의 산소의 측정된 농도에 기초하여 결정된다.
도 4 는 HCCI 연소를 사용하여 구동되도록 구성된 내연 피스톤 엔진에 연결된 제어 컴퓨터에 의해 실행될 때, 컴퓨터로 하여금 엔진에서 본 발명에 따른 방법을 수행하게 하는 본 발명의 실시형태에 따른 컴퓨터 프로그램의 블록도의 형태로 컴퓨터 판독가능 메모리 장치(50) 및 실행가능 명령들을 도시한다. 도 1 및 도 2 와 관련하여 전술한 바와 같이, 실린더 내의 배기 가스 밸브의 폐쇄 타이밍은 람다 데이터를 사용함으로써 제어된다. 도 4 에서 블록 EVC Cyl n 은 개별 실린더에 대한 배기 밸브 폐쇄 타이밍의 데이터를 나타낸다. 배기 밸브 폐쇄 타이밍 데이터는 도 4 의 C 블록이 제공하는 제 1 제어 입력 데이터와 람다 데이터를 조합한 것이다. 도 4 에 도시된 실시형태에 따르면, 람다 데이터는 모든 실린더들에서 연료가 연소된 A 블럭과 같은 배기 가스 중의 측정된 산소 농도 및 B 블럭과 같은 추정된 람다 데이터에 기초하여 결정된다. 따라서 람다 데이터는 배기 가스 중에서 산소의 측정 농도 A 및 산소의 지표 농도 B 에 대한 추정값을 사용하여 생성된다. 추정된 람다 데이터는 특정 실린더에 관한 입력 값들을 사용함으로써 획득되는 반면, 배기 가스 중의 산소의 측정된 농도는 엔진의 모든 실린더들을 제어하기 위해 사용되는 전역적인 엔진별 데이터를 나타낸다. 추정된 람다 데이터는 유리하게는 급기 압력, 더 낮은 반응성 연료 압력, 더 높은 반응성 연료량 및 엔진 속도 중 적어도 하나를 입력값으로서 사용하는 실린더 특정 입력값에 기초한다. 람다 추정값은 미리 설정된 맵 또는 함수를 이용하여 구할 수 있다.
도 3 및 4 모두와 관련된 제 1 입력 데이터는, 예를 들어, 그 값들을 평균함으로써, 하나 이상의 이전의 분사/사이클을 고려하여, 하나의 사이클 동안 더 높은 반응성 연료 분사의 양을 유리하게 사용하여 엔진의 실린더들 각각에 대해 개별적으로 결정된다.
도 5 는 엔진(100)의 관점에서 방법 및 제어 시스템을 도시한다. 엔진은 구성에 따라 여러 개의 실린더(10.1 내지 10.N)를 포함하고, 그 안에 피스톤은 통상적인 바와 같이 크랭크 샤프트에 연결된다. 배기 가스 밸브(22) 작동 시스템(30)은 도 4 에 설명된 제어 시스템의 제어 하에 있도록 설정된다. 엔진의 몇몇 또는 모든 실린더에 집합적으로 있는 배기 가스 덕트(102)에는 배기 가스 중의 산소 농도를 측정하기 위한 센서(104)가 제공된다. 측정 데이터는 모든 실린더의 배기 밸브 폐쇄 타이밍을 제어하는 전역 변수로서 사용하기 위해 제어 블록 A 에 전송된다. 제 1 제어 입력 데이터를 제공하는 제어 블록 C 에 대한 각각의 입력 데이터는 데이터 송신기들(106.1 내지 106.n)에 의해 도시된 바와 같이 각각의 실린더에 관한 몇몇 변수들로부터 획득된다. 도 4 에 도시된 바와 같이, 모든 실린더들에서 연료의 연소로 인한 배기 가스 중의 측정된 산소 농도는 각각, 람다 데이터, 즉 제어 신호가 블록 B 에 의해 얻어진 추정 람다 데이터와 함께 획득되게 사용되도록 블록 A 로 제어 시스템에 전송된다. 제어 시스템에서, 제 1 제어 입력 데이터 C 는 적어도 실린더에 대한 하나 이상의 이전 분사의 더 높은 반응성 연료 분사량을 그 입력 데이터로서 사용하여 엔진의 각 실린더에 대해 개별적으로 결정된다.
본 발명에 따르면, 배기 밸브 폐쇄는 배기 가스 중의 산소 농도의 측정값이 급기가 풍부함을 나타내는 경우에 배기 밸브 폐쇄 시간이 지연되도록 제어된다. 이러한 방식으로, 배기 밸브가 더 긴 시간 동안 개방될 때(도 2 의 곡선 34' 로부터 곡선 34 를 향해 폐쇄를 시프팅함), 더 적은 배기 가스가 연소실에 남겨지고 공기의 비율이 다음 급기에서 증가되어, 이전 것보다 더 희박해진다. 각각, 배기 가스 중의 산소 농도 측정값이 급기가 희박함을 나타내면, 배기 밸브 폐쇄 시간이 앞당겨진다. 이렇게, 배기 밸브가 짧은 시간 동안 열리면, 더 많은 배기 가스가 연소실에 남겨지고 공기의 비율이 다음 급기에서 줄어들어, 이전 것보다 풍부해진다.
본 발명은 명세서에서 현재 가장 바람직한 실시 형태들로 고려되는 것과 관련하여 실례들로서 설명되었지만, 본 발명은 개시된 실시 형태들로 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위에서 규정된 바와 같이, 그 특징들의 다양한 조합들 또는 변경들, 그리고 본 발명의 범위 내에 포함된 여러개의 다른 적용들을 포함하는 것으로 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 전술한 임의의 실시형태와 연결하여 언급된 상세들은 그러한 조합이 기술적으로 실행 가능할 때에 또 다른 실시형태와 연결되어 사용될 수 있다.

Claims (11)

  1. 4행정 내연 피스톤 엔진 (100) 의 작동 방법으로서,
    a) 상기 엔진 (100) 의 실린더 (10) 의 연소실 (28) 에 급기 (charge) 를 형성하는 단계로서, 이하의 단계들:
    상기 실린더 (10) 의 배기 밸브 (22) 의 제어가능한 개방 및 폐쇄에 의해 피스톤 (32) 의 다음 상사점 위치를 향한 상기 피스톤 (32) 의 이동 중에 상기 연소실 (28) 로부터 배기 가스를 제거하여, 이전 급기의 연소로부터의 미리 정해진 양의 배기 가스가 상기 연소실 (28) 내에 남도록 하는 단계, 및
    상기 피스톤 (32) 의 후속 흡입 행정 동안 흡입 공기 내로 더 낮은 반응성 연료를 도입하는 단계, 및
    상기 흡입 행정 동안 입구 밸브를 통해 상기 엔진 (100) 의 실린더 (10) 의 상기 연소실 (28) 내로 더 낮은 반응성 연료와 흡입 공기를 도입하는 단계, 및
    상기 실린더 (10) 의 상기 연소실 (28) 내로 제어된 양의 더 높은 반응성 연료를 도입하는 단계를 포함하는, 상기 엔진 (100) 의 실린더 (10) 의 연소실 (28) 에 급기를 형성하는 단계,
    b) 상기 연소실 (28) 내의 급기를 압축하고 상기 연소실 (28) 내의 압축 점화에 의해 급기를 점화하여 배기 가스를 형성하는 단계,
    c) 급기의 연소를 위한 람다 데이터를 결정하는 단계, 및
    d) 람다 데이터를 이용하여 상기 실린더 (10) 의 배기가스 밸브의 폐쇄 타이밍을 제어하는 단계를 포함하는, 4행정 내연 피스톤 엔진 (100) 의 작동 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 배기 밸브 (22) 의 폐쇄 타이밍을 제어하는 것은 상기 실린더 (10) 에 대한 더 높은 반응성 연료 분사량을 이용하여 상기 엔진 (100) 의 실린더들 (10.1 ... 10.N) 의 각 실린더에 대해 개별적으로 결정된 제 1 제어 입력 데이터, 및 상기 엔진 (100) 의 모든 실린더들 (10.1 ... 10.N) 에 대해 집합적으로 람다 데이터를 결정하는 것을 포함하는, 4행정 내연 피스톤 엔진 (100) 의 작동 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 배기 밸브 (22) 의 폐쇄 타이밍을 제어하는 것은 상기 실린더 (10) 에 대한 더 높은 반응성 연료의 분사량을 이용하여 상기 엔진 (100) 의 실린더들 (10.1 ... 10.N) 의 각 실린더에 대해 개별적으로 결정된 제 1 제어 입력 데이터, 및 상기 엔진 (100) 의 모든 실린더들 (10.1 ... 10.N) 에 대해 집합적으로 람다 데이터를 결정하는 것을 포함하고, 람다 데이터는 실린더 특정 입력 값들에 기초하여 산소의 지표 농도에 대한 추정값을 결정하고 상기 엔진 (100) 의 실린더들 (10.1 ... 10.N) 에서 연료가 연소된 배기 가스 중의 산소 농도의 값을 측정함으로써 결정되는, 4행정 내연 피스톤 엔진 (100) 의 작동 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 람다 데이터는, 상기 엔진 (100) 의 실린더들 (10.1 ... 10.N) 에서 연료가 연소된 배기 가스 중의 산소 농도의 측정 값을 결정하고, 배기 가스 중의 산소 농도의 상기 측정 값이 급기가 풍부함을 나타내는 경우에는 지연 효과가 배기 밸브 폐쇄 타이밍 제어에 적용되고, 배기 가스 중의 산소 농도의 상기 측정 값이 급기가 희박함을 나타내는 경우에는 전진 효과가 배기 밸브 폐쇄 타이밍 제어에 적용되도록, 상기 측정 값에 의해 산소의 추정된 지시 농도를 조정함으로써 결정되는, 4행정 내연 피스톤 엔진 (100) 의 작동 방법.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 실린더 특정 입력 값들에 기초하여 산소의 지표 농도에 대한 추정 값을 결정하는 것은, 충전 공기 압력, 낮은 반응성 연료 압력, 높은 반응성 연료의 분사량 및 엔진 (100) 속도 중 적어도 하나를 입력 값들로서 사용하는, 4행정 내연 피스톤 엔진 (100) 의 작동 방법.
  6. 제 3 항에 있어서, 산소의 지표 농도에 대한 추정 값을 결정하는 것은 미리 결정된 맵을 판독하는 단계를 포함하는, 4행정 내연 피스톤 엔진 (100) 의 작동 방법.
  7. 제 2 항에 있어서, 제 1 제어 입력 데이터는 상기 엔진 (100) 의 상기 실린더 (10) 내로의 주입 연료의 양을 이용하여 결정되는, 4행정 내연 피스톤 엔진 (100) 의 작동 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 급기를 형성하는 것은 상사점 위치 이전에 상기 실린더의 배기 밸브 (22) 를 폐쇄하는 것을 포함하는, 4행정 내연 피스톤 엔진 (100) 의 작동 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 급기를 형성하는 것은 입구 밸브가 폐쇄된 후에 상기 실린더의 상기 연소실 (28) 내로 더 높은 반응성 연료를 도입하는 것을 포함하는, 4행정 내연 피스톤 엔진 (100) 의 작동 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 피스톤 (32) 의 압축 행정 동안 더 높은 반응성 연료의 제어된 양이 상기 연소실 (28) 내로 도입되는, 4행정 내연 피스톤 엔진 (100) 의 작동 방법.
  11. 컴퓨터에 의해 실행될 때, 컴퓨터로 하여금 4행정 내연 피스톤 엔진 (100) 에서 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 방법을 수행하게 하는 실행가능 명령들을 포함하는 컴퓨터 판독가능 메모리 디바이스 (50).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1188589C (zh) * 1998-02-23 2005-02-09 卡明斯发动机公司 按预混合充量压缩点火方式运行的内燃机
WO2003064837A1 (en) * 2002-01-31 2003-08-07 Mazda Motor Corporation Control device for spark-ignition engine
DE10317120B4 (de) 2003-04-14 2006-11-23 Siemens Ag System und Verfahren zum Ermitteln eines Restgasgehaltes in einem Brennraum eines Verbrennungsmotors
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