KR100372445B1 - 차량용 디젤 엔진의 공연비 제어장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

주행중 부분부하 구간에서의 과다한 공연비를 이론 공연비 수준으로 줄여 배기가스에서 NOx 발생을 억제하고, 연비를 개선할 목적으로;

가압실과; 상기 가압실 외측 소정의 위치에 구비되어 있어 과급기의 콤퓨레셔와 소정의 부재로 연결되고, 상기 과급기 콤프레셔로부터 고압이 전달되는 제1 밸브와; 상기 가압실과 인접한 대기압실과; 상기 대기압실 내부에 구비되어 있어, 상기 대기압실의 압력을 검출하는 압력 검출센서와; 상기 가압실과 대기압실을 연결시켜주는 연결편과; 상기 대기압실과 인접 연결되어 차량 어셈블리에 고착되는 고정편과; 상기 대기압실 정면 중앙에 위치 구비된 로드와; 상기 로드에 부착되어 전, 후진되는 테이퍼부로 구비된 부스터에 있어서, 상기 대기압실 소정의 위치에 구비되어 소정의 부재로 연결되어 전달되는 부압을 공급받는 제2 밸브를 포함하여 구비되어 있다.

Description

차량용 디젤 엔진의 공연비 제어장치 및 그 방법{DEVICE AND THE METHOD FOR AIR FUEL RATIO CONTROLLING OF DIESEL IN VEHICLE}

본 발명은 차량용 디젤 엔진의 공연비 제어장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 부분부하 구간에서 공연비를 제어하여 연비악화 및 배기가스 배출 악화를 방지하기 위한 차량용 디젤 엔진의 공연비 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 디젤 기관은 가솔린 엔진과 다르게 흡입공기의 스로틀링 없이 작동되는 반면, 연료량을 제어함으로서, 출력을 제어한다.

공기과잉율이 높은 상태에서 연료는 완전 연소되고, 연료가 완전 연소되면 배기가스 중 일산화탄소(CO)와 매연의 농도는 매우 낮아지며, 연료분사량이 증가함에 따라 연소실내의 공기과잉율은 감소하게 되는데, 기관의 중량과 비율을 고려하여 일정한 행정체적으로부터 대출력을 목표로 하게 된다.

그러므로 기관은 공기과잉율이 그리 높지 않은 상태로 고부하 운전되게 되며, 공기과잉율이 비교적 낮은 상태에서도 배기가스 유해물질의 농도는 낮아야 한다.

즉, 이용 가능한 공기량에 대응하여 기관의 회전속도에 따라 분사량을 정확히 계량하여야 하는데, 기압이 낮을 경우, 예를 들어 고지대에서는 공기밀도가 낮은 만큼 분사량을 감소시켜야 한다.

따라서, 과급기관에서는 분사량을 흡기다기관의 압력에 따라 제한하고 있다.

따라서, 종래에는 도 5에 도시되어 있는바와 같이 과급기(도면에 도시되어 있지 않음)로부터 과급압이 부스트의 가압실(10)로 도입되어 상기 압력이 부스트의 대기압실(30)에 조립되어 있는 스프링(도면에 도시되어 있지 않음)의 설정 하중보다 커지면 다이어프램(도면에 도시되어 있지 않음) 및 조정로드(70)를 아래쪽으로 이동시켰다.

상기 조정 로드(70)에서는 테이퍼부(80)가 설치되어 있으며, 상기 테이퍼부(80)와 접촉되어 있는 레버(도면에 도시되어 있지 않음)의 움직임은 지점(도면에 도시되어 있지 않음)을 거쳐서 텐션 레버(도면에 도시되어 있지 않음)로 전달되기 때문에 제어 슬리브(도면에 도시되어 있지 않음)를 분사량 증가 방향으로 이동시켜 연료 분사량을 조절하였다.

그러나, 상기한 종래의 방법은 전부하 출력점에서 공연비는 통상 17:1 ~ 20:1 정도인데 비해 부분부하 구간에서는 30 : 1 ~ 40 : 1정도의 공연비가 나타나는 구간이 많이 발생한다. 공연비가 22 ~ 25 : 1 정도만 넘가가면 충분한 공연비를 확보하게되어 검은 매연 등의 문제가 발생되지 않는데도 불구하고, 부분부하구간에서는 과다하게 많은 공연비가 발생하게 되어 배기가스에 NOx가 발생하는 문제점을 내포하고 있다.

또한, 과다한 공연비는 압축과정에서 많은 마찰손실마력을 요구하게 되므로 연비가 악화되는 문제점을 내포하고 있다.

따라서, 상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 주행중 부분부하구간에서의 과다한 공연비를 이론 공연비 수준으로 줄여 배기가스에서 NOx 발생을 억제하고, 연비를 개선하기 위한 차량용 디젤 엔진의 공연비 제어 장치 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

가압실과; 상기 가압실 외측 소정의 위치에 구비되어 있어 과급기의 콤퓨레셔와 소정의 부재로 연결되고, 상기 과급기 콤프레셔로부터 고압이 전달되는 제1 밸브와; 상기 가압실과 인접한 대기압실과; 상기 대기압실 내부에 구비되어 있어, 상기 대기압실의 압력을 검출하는 압력 검출센서와; 상기 가압실과 대기압실을 연결시켜주는 연결편과; 상기 대기압실과 인접 연결되어 차량 어셈블리에 고착되는 고정편과; 상기 대기압실 정면 중앙에 위치 구비된 로드와; 상기 로드에 부착되어 전, 후진되는 테이퍼부로 구비된 부스터에 있어서, 상기 대기압실 소정의 위치에 구비되어 소정의 부재로 연결되어 전달되는 부압을 공급받는 제2 밸브를 포함하여 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 다른 본 발명은,

차량의 주행 상태에 따라 가변 출력되는 차량 주행 상태를 검출하는 차량 주행 상태 검출 수단과;

상기 차량 주행 상태 검출 수단에서 검출된 신호를 입력받고자 소정의 제어신호를 상기 차량 주행 상태 검출 수단에 출력하고, 상기 제어신호에 따라 동기 되어 출력되는 차량의 가속페달 개도, 엔진 회전수 및 부스트 압력 등을 입력받아, 주행중인 차량에서 가속페달 개도와 엔진 회전수 및 부스터의 압력을 입력받아, 상기 입력된 가속페달 개도와 엔진 회전수을 기 설정된 프로그램에 의해 연산하여 엔진의 실 부하를 산출하고, 상기 산출된 엔진의 실 부하가 기 설정된 목표 부하구간에 도달하면, 액츄에이터 구동 온 신호를 출력한 후, 부스트의 압력을 재 입력받아, 기 설정된 기준 값 이상에 도달하면 액츄에이터을 구동 오프 시키는 소정의 제어신호를 출력하고, 검출된 가속페달 개도, 엔진 회전수, 부스트 압력을 입력받는 단계로 리턴하는 엔진 제어 수단과;

상기 엔진 제어 수단에서 출력되는 소정의 제어 신호에 의해 동작상태가 온/오프 되는 액츄에이터로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 또 다른 본 발명은,

주행중인 차량에서 가속페달 개도와 엔진 회전수 및 부스터의 압력을 입력받아, 상기 입력된 가속페달 개도와 엔진 회전수을 기 설정된 프로그램에 의해 연산하여 엔진의 실 부하를 산출하는 단계와;

상기 산출된 엔진의 실 부하가 기 설정된 목표 부하구간에 도달하였는가를 비교 판단하는 단계와;

상기 단계에서 산출된 엔진의 실 부하가 기 설정된 목표 부하구간에 도달됨이 판단되면, 액츄에이터 구동 온 신호를 출력하고, 검출된 부스트의 압력을 입력받는 단계와;

상기 단계에서 입력된 부스트의 압력이 기 설정된 기준 값 이상인가를 비교 판단하는 단계와;

상기 단계에서 입력된 부스트의 압력이 기 설정된 기준 값 이상임이 판단되면, 액츄에이터을 구동 오프시키는 소정의 제어신호를 출력하고, 검출된 가속페달 개도, 엔진 회전수, 부스트 압력을 입력받는 단계로 리턴하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 적용되는 차량용 디젤 엔진의 부스터 측면도.

도2는 본 발명에 적용되는 차량용 디젤 엔진의 공연비 제어장치 구성 블럭도.

도 3은 본 발명에 적용되는 차량용 디젤 엔진의 공연비 제어 방법 동작 순서도.

도 4는 본 발명에 따른 가속페달 조작 대비 엔진 출력 토오크비 그래프이고.

도 5는 종래 차량용 디젤 엔진의 부스트 측면도이다 .

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 차량 주행상태 검출수단 110 : 가속페달 개도 검출부

120 : 엔진 회전수 검출부 130 : 브스트 압력 검출부

200 : 엔진 제어 수단 300 : 구동수단

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1에 도시되어 있는 바와 같이 본 발명에 적용되는 차량용 디젤 엔진의 부스터는 가압실(10)과; 상기 가압실(10) 외측 소정의 위치에 구비되어 있어 도면에 도시되어 있지 않은 과급기의 콤퓨레셔와 소정의 부재로 연결되고, 상기 과급기 콤프레셔로부터 고압이 전달되는 제1 밸브(20)와; 상기 가압실(10)과 인접한 대기압실(30)과; 상기 대기압실(40) 내부에 구비되어 있어, 상기 대기압실(30)의 압력을 검출하는 압력 검출센서(도면에 도시되어 있지 않음)와; 상기 가압실(10)과 대기압실(30)을 연결시켜주는 연결편(50)과; 상기 대기압실(30)과 인접 연결되되 도면에는 도시되어 있지 않은 차량 어셈블리에 고착되는 고정편(60)과; 상기 대기압실(30) 정면 중앙에 위치 구비된 로드(70)와; 상기 로드(70)에 부착되어 전, 후진되는 테이퍼부(80)로 구비된 부스터에 있어서, 상기 대기압(30)실 소정의 위치에 구비되어 소정의 부재(도면에 되시되어 있지 않음)와 연결되어 전달되는 부압을 입력받는 제2 밸브(40)를 포함하여 구비되어 있다.

도 2는 본 발명에 적용되는 차량용 디젤 엔진의 공연비 제어 장치로서, 차량 주행상태 검출 장치(100)는 차량의 주행 상태에 따라 가변 출력되는 차량 주행 상태를 검출하고, 엔진 제어 장치(200)는 상기 차량 주행 상태 검출 장치(100)에서 검출된 신호를 입력받고자 소정의 제어신호를 상기 차량 주행 상태 검출 장치(100)에 출력하고, 상기 제어신호에 따라 동기 되어 출력되는 차량의 가속페달 개도, 엔진 회전수 및 부스트 압력 등을 입력받아, 주행중인 차량에서 가속페달 개도와 엔진 회전수 및 부스터의 압력을 입력받아, 상기 입력된 가속페달 개도와 엔진 회전수을 기 설정된 프로그램에 의해 연산하여 엔진의 실 부하를 산출하고, 상기 산출된 엔진의 실 부하가 기 설정된 목표 부하구간에 도달하면, 액츄에이터 구동 온 신호를 출력한 후, 부스트의 압력을 재 입력받아, 기 설정된 기준 값 이상에 도달하면 액츄에이터을 구동 오프 시키는 소정의 제어신호를 출력하고, 상기 차량 주행상태 검출 장치(100)에서 검출되는 가속페달 개도, 엔진 회전수, 부스트 압력을 입력받는 단계로 리턴하며, 액츄에이터(300)는 상기 엔진 제어 장치(200)에서 출력되는 소정의 제어 신호에 의해 동작상태가 온/오프 된다.

상기한 구성으로 이루어진 차랴용 디젤 엔진의 공연비 제어 방법을 첨부한 도 3과 도 4를 참조하여 설명한다.

차량이 주행을 시작하면, 차량 주행 상태 검출 장치(100)는 차량 주행 상태에 따라 가변되는 가속페달 개도, 엔진 회전수 및 부스터 압력 등을 검출한다.

이에 엔진 제어 장치(200)는 소정의 제어신호를 상기 차량 주행 상태 검출 장치(100)로 출력하고, 차량 주행 상태 검출 장치(100)는 상기 엔진 제어 장치(200)에서 출력된 소정의 제어신호에 의해 동기 되어 검출된 가속페달 개도, 엔진 회전수 및 부스터 압력 등을 출력한다.

따라서, 주행중인 차량에서 엔진 제어 장치(200)는 상기 차량 주행상태 검출장치(100)로부터 출력되는 가속페달 개도와 엔진 회전수 및 부스터의 압력을 입력받아, 상기 입력된 가속페달 개도와 엔진 회전수을 기 설정된 프로그램에 의해 연산하여 엔진의 실 부하를 산출한다(S100,S110,S120).

이어서, 엔진 제어 장치(200)는 상기 산출된 엔진의 실 부하가 기 설정된 목표 부하구간에 도달하였는가를 비교 판단한다(S130).

상기에서 산출된 엔진의 실 부하가 기 설정된 목표 부하구간에 도달함을 판단하는 방법은 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 가속페달 개도에 따른 출력 변화에 따라 판단되면, 상기에서 엔진의 실 부하가 기 설정된 목표 부하구간에 도달함이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 엔진의 부하가 부분부하에 도달한 것으로 판단하고, 우선 부분부하 구간에서도 과급압력조절밸브(Waste Gate)가 열리도록 하기 위하여 소정의 액츄에이터 구동 온 신호를 출력한다(S140).

액츄에이터(300)는 상기 엔진 제어 장치(200)에서 출력되는 소정의 액츄에이터 구동 온 신호에 따라, 구동 온 되어 알터레이터의 버큠 펌프(도면에 되시되어 있지 않음)로부터 전달된 부압으로 대기압실(30)을 진공상태로 전환시킨다.

이 때, 가압실(10) 내측에 위치된 다이어프램(도면에 도시되어 있지 않음)은 대기압실(30)측으로 이동하게 되고, 이에 따라 대기압실(30) 정면 중앙에 위치한 로드(70)가 후측으로 이동됨으로서, 연료분사량을 조절한다.

이후, 엔진 제어 장치(200)는 차량 주행상태 검출장치(100)에서 출력되는 부스트의 압력을 재 입력받는다(S150).

이어서, 엔진 제어 장치(200)는 상기에서 재 입력된 부스트의 압력이 기 설정된 기준 값 이상인가를 비교 판단한다(S160).

상기에서 재 입력된 부스트의 압력이 기 설정된 기준 값 이상임이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 소정의 액츄에이터 구동 오프 제어 신호를 출력하고, 차량 주행상태 검출 장치(100)에서 출력되는 가속페달 개도, 엔진 회전수, 부스트 압력을 입력받는 단계로 리턴한다(S170).

액츄에이터(300)는 상기 엔진 제어 장치(200)에서 출력되는 소정의 액츄에이터 구동 오프 제어신호에 동기되어 구동상태가 온에서 오프로 전환되고, 이 때, 대기압실(30)은 진공상태가 해제되어 대기압 상태로 전환된다.

따라서, 부스트 내에 위치한 다이어 프램(도면에 도시도어 있지 않음)이 원래상태로 복귀됨에 따라 상기 로드(70) 또한 후진 상태에서 원래 위치로 전진한다.

이로서, 엔진 회전수와 가속페달 개도를 이용하여 주행중인 구간이 연비 및 NOx 저감을 위한 부분부하 구간인가를 판단하여, 해당 부분부하 구간이 판단되면, 버큠 펌프에서 발생되는 부압을 이용하여 원하는 부스트 압력이 발생하도록 액츄에이터를 구동시킴으로서, 연비를 향상시킬 수있고, NOx를 저감시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 차량용 디젤 엔진의 공연비 제어 장치 및 그 방법은 주행중 부분부하 구간에서의 과다한 공연비를 이론 공연비 수준으로 줄여 배기가스에서 NOx 발생을 억제하고, 연비를 개선할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 가압실과; 상기 가압실 외측 소정의 위치에 구비되어 있어 과급기의 콤퓨레셔와 소정의 부재로 연결되고, 상기 과급기 콤프레셔로부터 고압이 전달되는 제1 밸브와; 상기 가압실과 인접한 대기압실과; 상기 대기압실 내부에 구비되어 있어, 상기 대기압실의 압력을 검출하는 압력 검출센서와; 상기 가압실과 대기압실을 연결시켜주는 연결편과; 상기 대기압실과 인접 연결되어 차량 어셈블리에 고착되는 고정편과; 상기 대기압실 정면 중앙에 위치 구비된 로드와; 상기 로드에 부착되어 전, 후진되는 테이퍼부로 구비된 부스트에 있어서, 상기 대기압실 소정의 위치에 구비되어 있어 소정의 부재와 결합되어 부압이 공급되는 제2 밸브를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 디젤 엔진의 공연비 제어 장치.
2. 제 1항에 있어서, 부스트는 부압이 공급되는 제2 밸브의 소정의 위치에 구비되어 제어신호에 따라 작동이 온/오프 되어 상기 공급되는 부압으로 상기 부스트를 진공/대기압 상태로 전환시키는 액츄에이터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 차량용 디젤 엔진의 공연비 제어 장치.
3. 차량의 주행 상태에 따라 가변 출력되는 차량 주행 상태를 검출하는 차량 주행 상태 검출 수단과;

   상기 차량 주행 상태 검출 수단에서 검출된 신호를 입력받고자 소정의 제어신호를 상기 차량 주행 상태 검출 수단에 출력하고, 상기 제어신호에 따라 동기 되어 출력되는 차량의 가속페달 개도, 엔진 회전수 및 부스트 압력 등을 입력받아, 주행중인 차량에서 가속페달 개도와 엔진 회전수 및 부스터의 압력을 입력받아, 상기 입력된 가속페달 개도와 엔진 회전수을 기 설정된 프로그램에 의해 연산하여 엔진의 실 부하를 산출하고, 상기 산출된 엔진의 실 부하가 기 설정된 목표 부하구간에 도달하면, 액츄에이터 구동 온 신호를 출력한 후, 부스트의 압력을 재 입력받아, 기 설정된 기준 값 이상에 도달하면 액츄에이터을 구동 오프 시키는 소정의 제어신호를 출력하고, 검출된 가속페달 개도, 엔진 회전수, 부스트 압력을 입력받는 단계로 리턴하는 엔진 제어 수단과;

   상기 엔진 제어 수단에서 출력되는 소정의 제어 신호에 의해 동작상태가 온/오프 되는 액츄에이터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 디젤 엔진의 공연비 제어 장치.
4. 주행중인 차량에서 가속페달 개도와 엔진 회전수 및 부스터의 압력을 입력받아, 상기 입력된 가속페달 개도와 엔진 회전수을 기 설정된 프로그램에 의해 연산하여 엔진의 실 부하를 산출하는 단계와;

   상기 산출된 엔진의 실 부하가 기 설정된 목표 부하구간에 도달하였는가를 비교 판단하는 단계와;

   상기 단계에서 산출된 엔진의 실 부하가 기 설정된 목표 부하구간에 도달됨이 판단되면, 액츄에이터 구동 온 신호를 출력하고, 검출된 부스트의 압력을 입력받는 단계와;

   상기 단계에서 입력된 부스트의 압력이 기 설정된 기준 값 이상인가를 비교 판단하는 단계와;

   상기 단계에서 입력된 부스트의 압력이 기 설정된 기준 값 이상임이 판단되면, 액츄에이터 구동 오프 제어신호를 출력하고, 가속페달 개도, 엔진 회전수, 부스트 압력을 입력받는 단계로 리턴하는 것을 특징으로 하는 차량용 디젤 엔진의 공연비 제어 방법.
5. 제 4항에 있어서, 산출된 엔진의 실 부하가 기 설정된 목표 부하구간에 도달됨이 판단되지 않으면, 가속페달 개도, 엔진 회전수, 부스트 압력을 입력받는 단계로 리턴하는 것을 특징으로 하는 차량용 디젤 엔진의 공연비 제어 방법.
6. 제 4항에 있어서, 입력된 부스트의 압력이 기 설정된 기준 값 이하임이 판단되면, 상기 부스트의 압력이 기 설정된 기준 값 이상이 될 때가지 부스트의 압력을 입력받는 단계로 리턴하는 것을 특징으로 하는 차량용 디젤 엔진의 공연비 제어 방법.