KR100330264B1 - 가솔린 직접 분사 엔진의 희박/농후 모드 제어시스템 - Google Patents

가솔린 직접 분사 엔진의 희박/농후 모드 제어시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가솔린 직접 분사 엔진의 희박/농후 모드 제어시스템에 관한 것으로서, 엔진의 캠축에 캠축 회전감지센서를 설치하여 차량의 주행상태를 판단하고, 차량의 주행속도에 대응하는 연료의 희박/농후 분사시기를 적절하게 제어함으로써, 차량의 고속 주행시 농후 모드가 최대한 억제될 수 있고, 이에 따라 배기가스 발생량이 필요이상으로 증가하는 것을 방지하여 배기가스 정화의 효율성을 향상시킬 수 있는 가솔린 직접 분사 엔진의 희박/농후 모드 제어시스템을 제공하고자 한 것이다.

Description

가솔린 직접 분사 엔진의 희박/농후 모드 제어시스템{System for controling lean/rich mode of gasoline direct injection engine}
본 발명은 가솔린 직접 분사 엔진의 희박/농후 모드 제어시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 캠축의 회전수를 감지할 수 있는 센서를 구비하고, 전자제어장치에서 센서의 신호를 이용하여 저속 또는 고속 주행에 따라 연료의 희박/농후 분사시기를 조절하여 줌으로써, 차량의 주행상태에 알맞는 배기가스 정화의 효율성을 향상시킬 수 있도록 한 가솔린 직접 분사 엔진의 희박/농후 모드 제어시스템에 관한 것이다.
일반적으로 가솔린 직접 분사(GDI) 장치를 장착한 엔진은 실린더에 가솔린을 직접 분사함으로서 보다 효과적이고 확실한 린번(lean-burn) 자동차를 실현할 수 있다. 이러한 가솔린 직접 분사 엔진의 린번 차동차는 기존의 린번 포트 방식 자동차의 촉매를 사용할 수 없고, 반드시 NOx 흡장형 촉매를 사용하여야 한다. 여기서 NOx 흡장형 촉매는 기존의 3원 촉매(3-way catalyst)에 BaO등과 같은 NOx 흡장 물질을 첨가한 촉매이다. 가솔린 직접 분사 NOx 흡장형 촉매는 촉매 특성상 엔진 운전을 희박 및 농후 영역을 촉매의 상태에 따라 조절하여야 한다. NOx 흡장형 촉매는 희박 영역에서는 NOx을 흡수·저장하고, 엔진이 농후하게 운전되어 배기가스가 이론 공연비 이하로 내려가면 흡수·저장한 NOx을 방출하여 NOx 정화를 하게 된다.
NOx 사용시 가솔린 직접 분사(GDI) 차량은 일정시간마다 농후 스파이크를 주게 되고, 대체로 희박 모드 시간은 60초이고 농후 모드 시간은 2∼5초 정도이다. 그러나, 이는 엔진 속도 즉, 촉매층을 통과하는 배기가스 유량을 고려하지 않은 것이다. 이에 따라 고속 주행시와 저속 주행시에 관계없이 농후 스파이크가 작동하게 되어, 배기 가스의 양이 많은 저속 주행의 경우에는 촉매의 NOx 흡장능에 대한 기능을 충분히 이용하지 못하게 되고, 고속 주행의 경우에는 배기 가스의 유량이 많아 NOx 흡장능보다 많은 배기 가스가 흐른후 농후 스파이크가줄어들 가능성이 매우 많게 된다. 따라서, 촉매의 NOx 흡장능을 효과적으로 사용하지 못하므로 다량의 배기 가스가 정화되지 않은 채로 배출되게 된다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 엔진의 캠축에 캠축 회전감지센서를 설치하여 차량의 주행상태를 판단하고, 차량의 주행속도에 대응하는 연료의 희박/농후 분사시기를 적절하게 제어함으로써, 차량의 고속 주행시 농후 모드가 최대한 억제될 수 있고, 이에 따라 배기가스 발생량이 필요이상으로 증가하는 것을 방지하여 배기가스 정화의 효율성을 향상시킬 수 있는 가솔린 직접 분사 엔진의 희박/농후 모드 제어시스템을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 가솔린 직접 분사 엔진의 희박/농후 모드 제어시스템의 구성을 보여주는 개략도
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 흡기관 20 : 배기관
30 : 연료 분사 장치 40 : 전자제어장치
50 : 캠축 60 : 캠축 회전감지센서
70 : NOx 흡장촉매
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 엔진의 캠축(50)에 설치되는 캠축 회전감지센서(60)와, 상기 캠축 회전감지센서(60)에서 감지된 신호를 입력받는 전자제어장치(40)와, 상기 전자제어장치(40)의 제어에 의해 조절된 연료의 희박/농후 분사시기에 따라 연료를 분사시켜주는 연료분사장치(30)를 구성요소로 하여 엔진의 캠축에 센서를 설치하여 캠축의 회전수를 감지하는 단계와, 전자제어장치에서 캠축의 회전수와 차량의 배기량을 입력값으로 하여 배기가스의 유량을 판단하는 단계와, 전자제어장치에 의해 배기가스의 유량에 대응하는 연료의 희박/농후 분사시기가 제어되어 연료분사장치에서 연료를 분사하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전자제어장치(40)는 캠축의 회전수와 차량의 배기량을 기본값으로 하여 배기가스의 유량을 판단하고, 이를 통해 연료분사장치(30)의 제어를 위한 신호를 출력한다.
이를 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.
캠축(50)에 캠축 회전감지센서(60)가 설치되어 캠축의 회전수를 감지하게 되고, 상기 캠축 회전감지센서(60)와 연료분사장치(30)의 사이에 전자제어장치(40)가 연결되고, 배기관(20)의 일단에 연료분사장치(30)가 설치되어 전자제어장치(40)의 제어에 따라 희박/농후 모드가 조절되면서 스파이크를 주게 된다.
또한, 상기 전자제어장치(40)는 캠축의 회전수와 차량의 배기량을 기본값으로 하여 배기가스의 유량을 판단한다.즉, 캠축 회전수 ×차량 배기량 = 배기가스 유량의 관계가 성립되므로, 센서에 의해 입력되는 값과 해당 차량의 배기량에 대한 정보만 있으면 현재의 배기가스 유량을 쉽게 판단할 수 있다.
따라서, 이와 같이 구성된 본 발명의 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.
도면부호 10은 흡기관이고, 20은 배기관이고, 70은 NOx 흡장촉매이다.
본 발명은 회전하는 캠축의 회전수를 감지하기 위해 캠축 회전감지센서(60)를 설치하고, 상기 캠축 회전감지센서(60)에서 감지된 신호는 전자제어장치(40)로 입력된다.
또한, 상기 전자제어장치(60)에는 캠축 회전수에 대응하여 연료의 분사량, 즉 연료의 희박/농후 분사시기를 조절하는 데이터가 내장되어 캠축의 회전수가 입력되면 내장된 데이타를 근거로 연료의 희박/농후 분사시기를 결정할 수 있다.
따라서, 상기 전자제어장치(40)의 판단에 의하여 고속 또는 저속에 따라서 알맞은 연료의 희박/농후 분사시기를 조절하여 줌으로써, 배기가스의 유량이 조절될 수 있게 되고, 이에 따라 NOx 흡장촉매(70)의 흡장성능을 효율적으로 이용할 수 있으며, 궁극적으로 배기가스의 보다 완전한 정화에 의해 대기 및 환경 오염을 방지할 수 있게 된다.
결국, 종래에는 저속 또는 고속 주행시에 배기가스의 유량에 상관없이 일정한 간격마다 희박/농후 모드에 의해 스파이크를 줌으로써, 고속 주행시 배기가스의 과다로 인하여 NOx 촉매가 배기가스를 모두 정화시키지 못하는 단점이 있는 것을 캠축의 회전수, 즉 차량의 주행 속도에 따라 적절한 스파이크를 주게 되어 보다 완전한 연소를 구현할 수 있게 된다.
이상에서와 같이 본 발명은 엔진의 캠축에 캠축 회전감지센서를 설치하여 캠축 회전수에 대응하는 연료의 희박/농후 분사시기를 전자제어장치가 제어하여 줄 수 있도록 함으로써, 배기가스 정화의 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

  1. 엔진의 캠축에 센서를 설치하여 캠축의 회전수를 감지하는 단계와, 전자제어장치에서 캠축의 회전수와 차량의 배기량을 입력값으로 하여 배기가스의 유량을 판단하는 단계와, 전자제어장치에 의해 배기가스의 유량에 대응하는 연료의 희박/농후 분사시기가 제어되어 연료분사장치에서 연료를 분사하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 가솔린 직접 분사 엔진의 희박/농후 모드 제어시스템.
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