KR100222531B1 - 유해 배기 가스를 줄이기 위한 산소 인젝터 구동 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

캠 축의 회전 속도와 크랭크 축의 회전 속도를 이용하여 기준 실린더의 상사점의 위치를 설정한 후 발생하는 펄스수에 따라 크랭크 축의 회전 각도를 산출하여 각 실린더의 배기 행정이 실행되는 정확한 시점에 산소의 분사 동작이 이루어질 수 있도록 하여 유해 배기 가스의 정화 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 유해 배기 가스를 줄이기 위한 산소 인젝터 구동 장치 및 그 방법을 제공하기 위하여, 엔진의 동작 상태에 각 실린더의 흡기 밸브 또는 배기 밸브의 개폐 동작을 실행하기 위한 캠 축의 회전 속도에 따라 해당하는 상태의 펄스 신호를 출력하는 캠축 회전수 감지 수단과; 엔진의 동작 상태에 따라 회전 속도가 변화하는 크랭크 축의 회전 속도에 따라 해당하는 상태의 펄스 신호를 출력하는 크랭크축 회전수 감지 수단과; 상기 캠축 회전수 감지 수단과 크랭크축 회전수 감지 수단에서 출력되는 펄스 신호를 순차적으로 카운팅하여 해당 카운팅 신호를 출력하는 카운터 수단과; 상기 카운터 수단을 통해 출력되는 캠축의 회전수와 크랭크축의 회전수에 해당하는 펄스 신호를 판독하여, 각 미싱 튜스의 발생 시기를 이용하여 기준 실린더의 상사점을 시점을 산출하고, 산출된 상사점의 시점을 기준으로 하여, 미스 튜스 이후부터 발생하는 펄스수를 이용하여 크랭크 축의 회전 각도를 산출하므로, 각 실린더의 배기 행정시를 기준으로 산소의 분사 동작을 실행하기 위한 분사 시기와 분사 시간을 산출하여, 산출된 분사 시기와 분사 시간에 해당하는 제어 신호를 출력하는 동작 제어 수단과; 상기 동작 제어 수단에서 출력되는 제어 신호의 상태에 따라 산출된 시기와 시간동안 산소의 분사 동작을 실행하는 산소 인젝터를 포함하여 이루어져 있다.

Description

유해 배기 가스를 줄이기 위한 산소 인젝터 구동 장치 및 그 방법

제1도는 이 발명의 실시예에 따른 유해 배기 가스를 줄이기 위한 산소 인젝터 구동 장치의 블럭도이고,

제2도는 이 발명의 실시예에 따른 유해 배기 가스를 줄이기 위한 산소 인젝터 구동 방법의 동작 순서도이다.

이 발명은 유해 배기 가스를 배출량을 저감시키기 위한 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면, 불완전 연소되어 배출되는 유해 배기 가스에 산소를 공급하여 유해 가스가 산화시켜 완전 연소 상태로 배출될 수 있도록 하기 위한 산소 인젝터의 동작을 제어하기 위한 유해 배기 가스를 줄이기 위한 산소 인젝터 구동 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

자동차의 주행 상태에 따라 연료의 분사 시간과 연료 분사량이 판정되면, 각 엔진의 연소실로 각 판정된 분사시간마다 해당 양만큼 연료의 분사 동작을 실행한다.

그러므로 연소실의 각 행정 동작에 의해 분사된 연료가 점화 장치의 동작에 의해 폭발되면서 연소되어 자동차의 구동력을 출력할 수 있도록 한다.

상기와 같이 엔진의 각 해당 연소실로 분사되는 연료의 연소 동작이 이루어지면, 연소 동작에 의해 배출되는 배기 가스는 배기 밸브의 개폐 동작에 의해 배기 도관을 통해 대기로 배출된다.

상기와 같이 연료의 연소 동작에 의해 배기 밸브를 통해 대기로 배출되는 배기 가스중에서 인체에 아주 유해하고 대기 오염물질의 주범이 되는 NOx, HC, CO 성분이 다량 포함되어 있다.

특히, 엔진의 연소실에서 실행되는 연소 동작이 불완전 연소 상태일 경우, 상기와 같이 NOx, HC, CO 등의 유해 물질의 발생 빈도율이 높아진다.

따라서 상기와 같은 대기 오염 물질이나 인체에 유해한 배기 가스를 무해화시키기 위해 배기 도관안에 3원 촉매를 장착한다.

그러므로 CO, HC성분은 산화 작용으로, 그리고 NOx 성분은 환원 작용을 통해 유해 성분을 각각 무해한 성분으로 변환하여 대기로 배출될 수 있도록 한다.

그러나 상기한 3원 촉매 장치로는 완전한 무해화 동작이 이루어지지 못하므로, 인체에 매우 유해한 배기 가스가 대기속으로 배출되어 심각한 사회 문제로 대두되고 있다.

그러므로 배기계통에 자동차의 연소 동작을 실행한 후 배기밸브를 통해 배출되는 배기 가스에 산소를 분사하여, 발생하는 산화동작을 통해 유해 성분을 무해 성분으로 변환시켜 대기속으로 배출시키기 위해, 엔진의 행정 동작에 따라 각 설정된 주기와 시간동안 배기 가스속으로 산소를 분사할 수 있는 산소 인젝터가 개발되고 있다.

그러나 엔진의 각 해정 동작에 따라 회전 상태가 변화하는 크랭크 축의 회전 각도를 정확하게 감지할 수 없으므로, 배기 행정 동작을 통해 배기 밸브를 통해 배기 가스가 배출되는 시기를 정확하게 감지할 수 없는 문제가 발생한다.

정확한 시기에 산소의 분사 동작이 이루어지지 않으므로, 동작의 효율성을 감소시키는 문제가 발생한다.

그러므로 이 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 캠 축의 회전 속도와 크랭크 축의 회전 속도를 이용하여 기준 실린더의 상사점의 위치를 설정한 후 발생하는 펄스수에 따라 크랭크 축의 회전 각도를 산출하여 각 실린더의 배기 행정이 실행되는 정확한 시점에 산소의 분사 동작이 이루어질 수 있도록 하여 유해 배기 가스의 정화 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 유해 배기 가스를 줄이기 위한 산소 인젝터 구동 장치 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로써 이 발명의 구성은, 엔진의 동작 상태에 각 실린더의 흡기 밸브 또는 배기 밸브의 개폐 동작을 실행하기 위한 캠 축의 회전 속도에 따라 해당하는 상태의 펄스 신호를 출력하는 캠축 회전수 감지 수단과; 엔진의 동작 상태에 따라 회전 속도가 변화하는 크랭크 축의 회전 속도에 따라 해당하는 상태의 펄스 신호를 출력하는 크랭크축 회전수 감지 수단과; 상기 캠축 회전수 감지 수단과 크랭크 축 회전수 감지 수단에서 출력되는 펄스 신호를 순차적으로 카운팅하여 해당 카운팅 신호를 출력하는 카운터 수단과; 상기 카운터 수단을 통해 출력되는 캠축의 회전수와 크랭크축의 회전수에 해당하는 펄스 신호를 판독하여, 각 미싱 튜스의 발생 시기를 이용하여 기준 실린더의 상사점을 시점을 산출하고, 산출된 상사점의 시점을 기준으로 하여, 미스 튜스 이후부터 발생하는 펄스수를 이용하여 크랭크 축의 회전 각도를 산출하므로, 각 실린더의 배기 행정시를 기준으로 산소의 분사 동작을 실행하기 위한 분사 시기와 분사 시간을 산출하여, 산출된 분사 시기와 분사 시간에 해당하는 제어 신호를 출력하는 동작 제어 수단과; 상기 동작 제어 수단에서 출력되는 제어 신호의 상태에 따라 산출된 시기와 시간동안 산소의 분사 동작을 실행하는 산소 인젝터를 포함하여 이루어져 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 이 발명의 또다른 구성은, 카운터 수단을 통해 출력되는 캠축의 회전수와 크랭크축의 회전수에 해당하는 펄스 신호를 판독하여, 각 미싱 튜스의 발생 시기를 이용하여 기준 실린더의 상사점을 시점을 산출하는 단계와; 산출된 상사점의 시점을 기준으로 하여, 미스 튜스 이후부터 발생하는 펄스수를 이용하여 크랭크 축의 회전 각도를 산출하는 단계와; 크랭크 축의 회전 각도를 이용하여 각 실린더의 배기 행정시를 기준으로 산소의 분사 동작을 실행하기 위한 분사 시기와 분사 시간을 산출하는 단계와; 산출된 분사 시기와 분사 시간에 해당하는 제어 신호를 출력하는 단계를 포함하여 이루어져 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

제1도는 이 발명의 실시예에 따른 유해 배기 가스를 줄이기 위한 산소 인젝터 구동 장치의 블럭도이고, 제2도는 이 발명의 실시예에 따른 유해 배기 가스를 줄이기 위한 산소 인젝터 구동 방법의 동작 순서도이다.

제1도를 참고로 하여 이 발명의 구성을 살펴보면, 엔진의 동작 상태에 각 실린더의 흡기 밸브 또는 배기 밸브의 개폐 동작을 실행하기 위한 캠 축의 회전 속도에 따라 해당하는 상태의 펄스 신호를 출력하는 캠축 회전수 감지부(11)와, 엔진의 동작 상태에 따라 회전 속도가 변화하는 크랭크 축의 회전 속도에 따라 해당하는 상태의 펄스 신호를 출력하는 크랭크축 회전수 감지부(12)와, 상기 캠축 회전수 감지부(11)와 크랭크 축 회전수 감지부(12)에서 출력되는 펄스 신호를 순차적으로 카운팅하여 해당 카운팅 신호를 출력하는 카운터부(2)와, 상기 카운터부(2)를 통해 출력되는 각 캠축의 회전수와 크랭크축의 회전수에 대한 신호를 판독하여, 기준 실린더의 상사점을 시점을 산출하고, 산출된 상사점의 시점을 기준으로 하여 크랭크 축의 회전 각도를 산출하여, 각 실린더의 배기 행정시를 기준으로 산소의 분사 동작을 실행하기 위한 제어 신호를 출력하는 동작 제어부(3)와, 상기 동작 제어부(3)에서 출력되는 제어 신호의 상태에 따라 구동 시기와 구동 시간이 변화하여 산출된 시기에 산출된 양의 산소를 배기 가스에 분사하는 산소 인젝터(4)로 이루어져 있다.

상기와 같이 이루어져 있는 이 발명의 동작은 다음과 같다.

먼저, 각 장치의 동작에 필요한 전원이 공급되면, 각 해당 동작을 실행한다.

그러므로 캠축 회전수 감지부(11)와 크랭크축 회전수 감지부(12)는 각 해당 캠축의 회전 속도와 크랭크 축의 회전 속도에 따라 주기가 변화하는 펄스 신호가 출력된다.

이때, 출력되는 펄스 신호는 캠축과 크랭크 축에 장착되어 있는 풀리의 회전 동작에 따라 신호의 출력 상태가 변화한다.

즉, 풀리에 소정 간격으로 튜스(tooth)를 형성하여, 풀리의 회전 동작에 따른 튜스의 회전 상태에 따라 캠축 회전수 감지부(11)와 크랭크축 회전수 감지부(12)에 내장되어 있는 영구 자석 또는 홀소자의 동작을 이용하여 기전력을 발생시켜 해당 주기의 펄스 신호를 발생시킨다.

그리고 상기 풀리에 약 2개의 미스 튜스(missing tooth)를 형성하여 1회전 상태를 판단할 수 있도록 한다.

상기와 같은 캠축 회전수 감지부(11)와 크랭크 축 회전수 감지부(12)의 동작에 따라 캠축과 크랭크 축의 회전 속도에 따른 주기를 갖는 펄스 신호가 출력되면, 카운터부(2)로 각각 입력된다.

그러므로 상기 카운터부(2)는 입력되는 펄스수를 순차적으로 카운팅하여 각 해당하는 카운팅 신호를 동작 제어부(3)로 출력한다.

상기와 같은 동작을 통해 카운터부(2)에서 캠축 회전수 감지부(11)와 크랭크축 회전수 감지부(12)에서 출력되는 펄스 신호의 카운팅 신호가 출력되면, 동작 제어부(3)는 입력되는 카운팅 신호를 판독한다(S11).

상기와 같이 각 캠축 회전 동작을 통해 발생하는 펄스 신호와 크랭크 축 회전 동작을 통해 발생하는 펄스 신호가 판독되면, 동작 제어부(3)는 각 미스 튜스 부분을 이용하여 설정된 기준 실린더의 상사점 시기를 산출한다(S12).

즉, 하나의 실린더에서 발생하는 상사점의 위치를 압축 행정과 폭발 행정 모두 2번의 행정 동작이 이루어질 때 발생한다.

그리고 밸기 밸브 또는 흡기 밸브는 상사점을 기준으로 각 개폐 시기가 이미 설정되어 있으므로, 캠축 회전수 감지부(11)와 크랭크 축 회전수 감지부(12)에서 출력되는 펄스 신호중에서 각 미싱 튜스가 감지되는 시기를 이용하여 압축 행정 또는 폭발 행정이 이루어지고 있는 기준 실린더의 상사점의 위치를 산출할 수 있다.

상기와 같이 캠축과 크랭크 축의 회전 상태에 따른 펄스 신호를 이용하여 기준 실린더의 상사점의 시기가 산출되면, 동작 제어부(3)는 크랭크 축 회전수(12)에서 출력되는 펄스 신호중에서 미싱 튜스부분을 감지한 후(S13), 첫번째로 감지되는 펄스 갯수에 통상 2개의 미싱 튜스를 형성하므로, 미싱튜스 갯수인 2를 더하여, 크랭크 축의 펄스수를 산출한다(S14).

그러나 미싱 튜스 부분이 감지되지 않을 경우엔 산출된 펄스수를 크랭크 축의 펄스수로 산출한다(S15).

상기와 같이 크랭크 축의 펄스수가 산출되면, 동작 제어부(3)는 산출된 크랭크 축의 펄스수에 대한 크랭크 축의 회전 각도를 산출한다.

그리고 한 튜스 사이가 6°가 되므로, 산출된 펄스수에 6° 를 곱하여(S16), 크랭크 축의 회전 각도를 산출한다.

각 순차적인 행정 동작을 통해 각 해당 실린더의 배기 행정 사이에는 약 180° 의 각도 차이가 발생하므로, 동작 제어부(3)는 상기와 같이 크랭크 축의 회전 각도에 약 180° 만큼 회전하면, 다음 해당 실린더의 배기 행정이 이루어지는 시기로 판정한다.

따라서 동작 제어부(3)는 산출되는 크랭크 축의 회전 각도를 이용하여 변화하는 각 실린더 사이의 배기 행정 시기를 기준으로 산소 인젝터(4)의 분사 시기와 분사 시간을 산출한다(S18).

즉, 기준 실린더를 기준으로 크랭크 축의 회전 각도가 180° 만큼 회전하며 에어 인젝터(4)의 분사 시점으로 산출하고, 엔진의 동작 상태에 따라 분사 시간은 가변시키거나 일정 시간으로 설정할 수 있다.

상기와 같이 크랭크 축의 회전 각도를 기준으로 에어 인젝터(4)의 분사 시기와 분사 시간이 산출되면, 동작 제어부(2)는 산출된 시기와 시간 동안 산소 인젝터(4)를 동작시켜 배기 가스속으로 산소를 분사할 수 있도록 한다(S18).

산소 인젝터(4)는 동작 제어부(3)에서 출력되는 제어 신호에 따라 상태가 변화하는 마그네틱 코일을 이용하여 산소 인젝터(4)의 분사 노즐의 개폐 동작을 제어할 수 있도록 한다.

그러므로 상기와 같이 정확한 크랭크 축의 회전 각도를 산출하여, 각 실린더의 폭발 행정 후 발생하는 배기 가스가 배기 행정시에 해당 배기 밸브를 통해 배기 도관으로 대기로 배출되기 전에 산소 인젝터를 통해 산소의 분사 동작이 이루어질 수 있도록 한다.

따라서 CO나 HC와 같은 유해 성분은 분사되는 산소에 의해 산화 작용에 의해 무해화되므로 유해 물질의 배기량을 현저히 감소시킬 수 있는 효과가 발생한다.

Claims (5)

1. 엔진의 동작 상태에 각 실린더의 흡기 밸브 또는 배기 밸브의 개폐 동작을 실행하기 위한 캠 축의 회전 속도에 따라 해당하는 상태의 펄스 신호를 출력하는 캠축 회전수 감지 수단과; 엔진의 동작 상태에 따라 회전 속도가 변화하는 크랭크 축의 회전 속도에 따라 해당하는 상태의 펄스 신호를 출력하는 크랭크축 회전수 감지 수단과; 상기 캠축 회전수 감지 수단과 크랭크 축 회전수 감지 수단에서 출력되는 펄스 신호를 순차적으로 카운팅하여 해당 카운팅 신호를 출력하는 카운터 수단과; 상기 카운터 수단을 통해 출력되는 캠축의 회전수와 크랭크축의 회전수에 해당하는 펄스 신호를 판독하여, 각 미싱 튜스의 발생 시기를 이용하여 기준 실린더의 상사점을 시점을 산출하고, 산출된 상사점의 시점을 기준으로 하여, 미스 튜스 이후부터 발생하는 펄스수를 이용하여 크랭크 축의 회전 각도를 산출하므로, 각 실린더의 배기 행정시를 기준으로 산소의 분사 동작을 실행하기 위한 분사 시기와 분사 시간을 산출하여, 산출된 분사 시기와 분사 시간에 해당하는 제어 신호를 출력하는 동작 제어 수단과; 상기 동작 제어 수단에서 출력되는 제어 신호의 상태에 따라 산출된 시기와 시간동안 산소의 분사 동작을 실행하는 산소 인젝터를 포함하여 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 유해 배기 가스를 줄이기 위한 산소 인젝터 구동 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 회전수 감지 수단은, 소정 간격으로 튜스가 형성되어 있는 풀리의 회전 동작에 따른 튜스의 회전 상태에 따라 내장되어 있는 영구 자석 또는 홀소자의 동작에 의해 기전력을 발생시켜 해당 주기의 펄스 신호가 발생하는 것을 특징으로 하는 유해 배기 가스를 줄이기 위한 산소 인젝터 구동 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 동작 제어 수단은, 미싱 튜스 부분이 감지된 후 입력되는 크랭크 축의 펄스에 미싱 튜스수만큼 더하여, 크랭크 축의 펄스수를 산출하고, 산출된 크랭크 축의 펄스수에 한 튜스 사이의 각도를 곱하여 크랭크 축의 회전 각도를 산출하는 것을 특징으로 하는 유해 배기 가스를 줄이기 위한 산소 인젝터 구동 장치.
4. 카운터 수단을 통해 출력되는 캠축의 회전수와 크랭크축의 회전수에 해당하는 펄스 신호를 판독하여, 각 미싱 튜스의 발생 시기를 이용하여 기준 실린더의 상사점을 시점을 산출하는 단계와; 산출된 상사점의 시점을 기준으로 하여, 미스 튜스 이후부터 발생하는 펄스수를 이용하여 크랭크 축의 회전 각도를 산출하는 단계와; 크랭크 축의 회전 각도를 이용하여 각 실린더의 배기 행정시를 기준으로 산소의 분사 동작을 실행하기 위한 분사 시기와 분사 시간을 산출하는 단계와; 산출된 분사 시기와 분사 시간에 해당하는 제어 신호를 출력하는 단계를 포함하여 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 유해 배기 가스를 줄이기 위한 산소 인젝터 구동 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 크랭크 축의 회전 각도는, 미싱 튜스 부분이 감지된 후 입력되는 크랭크 축의 펄스에 미싱 튜스수만큼 더하여, 크랭크 축의 펄스수를 산출하고, 산출된 크랭크 축의 펄스수에 한 튜스 사이의 각도를 곱하여 크랭크 축의 회전 각도를 산출하는 것을 특징으로 하는 유해 배기 가스를 줄이기 위한 산소 인젝터 구동 방법.