KR100208840B1 - 차량용 엔진의 배기가스 저감방법 - Google Patents

차량용 엔진의 배기가스 저감방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 엔진의 배기가스 저감을 위한 장치에 관한 것으로, 특히 연료분사 시간을 조절하여 연소온도를 낮춰서 질소산화물의 량을 감소시키도록 한 질소산화물 저감을 위한 차량용 엔진의 배기가스 저감방법에 관한 것으로, 크랭크 포지션 센서(101), 냉각수 온도 센서(102), 스로틀 보디 센서(103)에서 검출된 신호 및 흡기압력과 흡기온도를 ECU에 입력하는 단계와, 이 ECU에서 엔진속도(RPM) 및 흡기유량을 산출하는 단계와, 상기 엔진속도와 흡기유량을 설정된 엔진상태와 비교.판단하는 단계와, 엔진상태가 저속하고 부하가 작아 차량의 성능발휘가 이루어지지 않을 때 연소해석 데이터로부터 EGR비율을 계산하는 단계와, 이 EGR비율로부터 EGR시간(tEGR), 인젝션 밸브작동시간(tb) 및 K tb등을 계산하는 단계와, 이들 시간으로부터 인젝션 밸브의 지연시간(tb)을 고려하여 인젝터(100)로 연료를 분사시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 엔진의 배기가스 저감방법
본 발명은 엔진의 배기가스 저감을 위한 장치에 관한 것으로, 특히 연료분사 시간을 조절하여 연소온도를 낮춰서 질소산화물의 량을 감소시키도록 한 질소산화물 저감을 위한 차량용 엔진의 배기가스 저감방법에 관한 것이다.
일반적으로 EGR(Exhaust Gas Recirculation)은 엔진의 배기가스 재순환장치를 말하는 것으로, 배기가스 중의 질소산화물을 저감하는 수단으로 배기가스의 일부를 흡기계통에 되돌려, 혼합기가 연소할 때 최고 온도를 낮게 하고 질소산화물의 생성량을 적게 하도록 되어 있다. 그리고 흡기매니폴드로 되돌려지는 배기가스량의 컨트롤은 스로틀밸브 부근의 부압이나 배기관내의 배기압에 따라 제어되는 컨트롤밸브(EGR밸브)에 의하여 행해진다.
즉, 종래는 도 1에서와 같이 실린더 헤드(10)측에 EGR밸브(12)가 설치되어 있고, 이 EGR밸브(12)는 배출가스를 실린더 헤드(10)측에 도입시키기 위해 배기매니폴드(14)와 연결됨과 동시에 흡기매니폴드(16)에 바이패스라인(17)으로 연결되어 있으며 ECU(전기제어장치)에 의해 제어되도록 되어 있다.
따라서 ECU에 의해 EGR밸브(12)가 열리게 되면 흡기매니폴드(16)의 부압에 의해 배출가스의 일부가 EGR밸브(12) 및 바이패스라인(17)을 통하여 흡기매니폴드(16)로 회수되고 다시 실린더내로 공급된다.
이같이 종래는 배출가스를 재순환시켜 연소온도를 감소시키고, 이로 인해 배기가스의 질소산화물을 절감하게 되어 있다.
이같이 종래에 연소온도를 떨어뜨리기 위해 배기가스를 강제적으로 혼합기측에 넣어주는 방법은 배기매니폴드(14)와 실린더 헤드(10)에 회수통로를 형성하기 위한 별도가공이 필요할 뿐만 아니라 상기 흡기매니폴드(16)가 플라스틱으로 제작된 경우에 재순환가스의 온도(대략 800∼900℃)가 고온이기 때문에 열변형이 발생하고 이는 구조변형의 우려가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 종래의 EGR을 이용하지 않고도 연료분사 시간을 조절하여 연소온도를 낮춰서 질소산화물의 량을 감소시키도록 한 차량용 엔진의 배기가스 저감방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단은, 크랭크 포지션 센서, 냉각수 온도 센서, 스로틀 보디 센서에서 검출된 신호 및 흡기압력 및 흡기온도를 ECU에 입력하는 단계와 이 ECU에서 엔진속도(RPM) 및 흡기유량을 산출하는 단계와, 상기 엔진속도와 흡기유량을 설정된 엔진상태와 비교.판단하는 단계와 엔진상태가 저속이고 부하가 작아 차량의 성능발휘가 이루어지지 않을 때 연소해석 데이터로부터 EGR비율을 계산하는 단계와, 이 EGR비율로부터 EGR시간(tEGR), 인젝션밸브작동시간(tb) 및 K tb등을 계산하는 단계와, 이들 시간으로부터 인젝션 밸브의 지연시간(tb)을 고려하여 인젝터를 통하여 연료를 분사시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래 배기가스재순환 장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 인젝터 회로구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 적용되는 플로우차트도 .
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100 : 인젝터 101 : 크랭크 포지션 센서
102 : 냉각수 온도 센서 103 : 스로틀 보디 센서
104 : 흡기압력센서 105 : 흡기온도센서
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1,2에 도시된 바와 같이 크랭크 포지션 센서(101), 냉각수 온도 센서(102), 스로틀 보디 센서(103)에서 검출된 신호 및 흡기압력센서(104)와 흡기온도센서(105)에서 검출된 압력과 온도를 ECU에 입력하는 단계(S1)와, 이 ECU에서 엔진속도(RPM) 및 흡기유량을 산출하는 단계(S2)와, 상기 엔진속도와 흡기유량을 설정된 엔진상태와 비교.판단하는 단계(S3)와, 엔진상태가 저속이고 부하가 작아 차량의 성능발휘가 이루어지지 않을 때 연소해석 데이터로부터 EGR비율을 계산하는 단계(S4)와, 이 EGR비율로부터 EGR시간(tEGR), 인젝션 밸브작동시간(tb)을 고려하여 인젝터(100)로 연료를 분사시키는 단계(S6)를 포함하고 있다.
이와 같은 엔진의 연료저감 방법은 ECU(전기제어장치)에서 크랭크 포지션 센서(101), 냉각수 온도 센서(102), 스로틀 보디 센서(103)가 연결되어 이들의 검출된 신호를 입력받게 된다. 또 흡기다기관에서의 흡기압력센서(104)와 흡기온도센서(105)에 의해 흡기압력 및 흡기온도가 측정되어 상기 ECU에 입력되게 된다.
따라서 제 1단계(S1)에서는 상기 각 센서(101,102,103)들에 의해 검출된 신호 및 흡기압력과 흡기온도가 ECU에 입력된다.
한편, 제 2단계(S2)에서는 ECU가 상기 각 센서(101,102,103)에서 검출된 입력신호를 입력받아 엔진속도(RPM) 및 흡기유량을 산출하게 된다.
다음, 제 3단계(S3)에서는 상기 엔진속도(RPM)와 흡기유량을 설정된 엔진상태와 비교.판단하게 된다.
만일 엔진상태가 저속이고 부하가 작아 차량의 성능발휘가 이루어지지 않을 경우에는 제 4단계(S4)에서와 같이 연소해서 데이터로부터 EGR비율을 계산하고, 이후 제 5단계(S5)에서 상기 EGR비율로부터 EGR시간(tEGR), 인젝션 밸브작동시간(tb) 및 K tb등을 계산하게 된다. 여기서 K는 보정상수이다.
다음, 제 6단계(S6)에서 상기 각 시간(tEGR, t b, K tb)으로 부터 인젝션 밸브의 지연시간(td)을 고려하여 연료를 분사시간(ti)을 결정하게 된다
즉, ti= tb+ K tb- tEGR+ td가 된다
한편, 상기 제 3단계에서 엔진 상태의 조건이 설정된 속도 이상의 고속이고 엔진의 부하가 클 경우에는 인젝션 밸브작동시간(tb)와 K tb등을 계산하는 제 8단계(S8)로 넘어가게 된다.
이후 제 9단계(S9)에서 인젝션 밸브의 지연시간(tb)을 고려하여 연료를 분사시키게 되어 있다.
이같이 엔진부하 많을 경우에서는 tEGR을 고려하지 않고 정상적으로 인젝션 분사시간(ti) 즉, ti= tb+ K tb+ td로 계산되지만 이에 반하여 엔진 부하가 작을 경우 tEGR만큼 분사시간을 줄어들어 연료절감을 할 수 있을 뿐 아니라 연소온도는 낮아져 배기가스의 질소산화물 량을 감소시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 연료분사 시간의 진행중 EGR비율에 따른 인젝션 시간의 감소로 연료절감이 기대되고, 이로 인해 연소온도는 낮아지고 배기가스의 질소산화물 량이 감소하고, 종래 EGR밸브 및 그 회로가 제거될 뿐만 아니라 흡기다기관이 배기가스의 고온에 노출될 염려가 없어 플라스틱 흡기매니폴드의 사용이 가능한 이점이 있다.

Claims (1)

  1. 크랭크 포지션 센서(101), 냉각수 온도 센서(102), 스로틀 보디 센서(103)에서 검출된 신호 및 흡기압력과 흡기온도를 ECU에 입력하는 단계와, 이 ECU에서 엔진속도(RPM) 및 흡기유량을 산출하는 단계와, 상기 엔진속도와 흡기유량을 설정된 엔진상태와 비교.판단하는 단계와, 엔진상태가 저속하고 부하가 작아 차량의 성능발휘가 이루어지지 않을 때 연소해석 데이터로부터 EGR비율을 계산하는 단계와, 이 EGR비율로부터 EGR시간(tEGR), 인젝션 밸브작동시간(tb) 및 K tb등을 계산하는 단계와, 이들 시간으로부터 인젝션 밸브의 지연시간(tb)을 고려하여 인젝터(100)로 연료를 분사시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진의 배기가스 저감방법.
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