KR100501360B1 - 압축착화엔진의 무부하 급가속 매연 저감장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축착화엔진의 무부하 급가속 매연 저감장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 시동 후 워엄 업(Warm Up)을 위한 무부하 급가속시 매연 배출량을 크게 줄일 수 있는 압축착화엔진의 무부하 급가속 매연 저감장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 압축착화엔진의 무부하 급가속 매연 저감장치 및 방법은, 시동초기 무부하 상태에서 급가속된 후 정상상태로 돌아와 공회전 하는 경우, 그것을 제어부(3)가 엔진 회전수 감지센서(1)가 검출한 엔진 회전수 신호와 차속 감지센서(2)가 검출한 차속에 의해 판단하고 그에 따른 제어신호를 보내 공회전 가속수단(4)이 공회전수를 높이게 하고 더불어 부스트압 차단 솔레노이드 밸브(5)가 부스트 콤펜세이터(6)에 전달되는 부스트압을 차단하게 하여 부스트 콤펜세이터가 가동하지 못하게 함으로써, 흡입공기량 대비 연료분사량을 줄여 연료의 연소율을 높임으로써 무부하 급가속 후 공회전될 때 매연 배출량을 크게 줄일 수 있다.

Description

압축착화엔진의 무부하 급가속 매연 저감장치 및 방법{SMOKE DECREASING DEVICE OF DIESEL AUTOMOBILE AND METHOD TO DECREASE IT}

본 발명은 압축착화엔진의 무부하 급가속 매연 저감장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 시동 후 워엄 업(Warm Up)을 위한 무부하 급가속시 매연 배출량을 크게 줄일 수 있는 압축착화엔진의 무부하 급가속 매연 저감장치 및 방법에 관한 것이다.

압축점화기관이라고도 불리우는 압축착화엔진은 실린더 내에 공기를 흡입 ·압축해서 고온 ·고압으로 하고 거기에 액체연료를 분사하여 자연발화시켜 피스톤을 작동시킴으로써 동력을 얻는 내연기관으로, 가솔린기관과 비교하여 볼 때 값이 싼 중유나 경유 등의 저질연료 사용이 가능하여 운전비가 저렴하고 특히 저속에서 동력성능이 좋기 때문에 대부분의 상용차에는 예컨대 디젤엔진과 같은 압축착화엔진이 탑재되고 있다.

압축착화엔진은 저가의 연료를 사용하여 경제성 면에서 우수하긴 하지만 그 출력은 가솔린 엔진에 비해서 다소 떨어진다. 따라서, 압축착화엔진에는 통상 출력 증강을 위하여 배기가스의 압력을 이용하여 엔진 연소실에 외기를 강제로 밀어넣는 과급기(Turbo Charger)와, 그 과급기의 과급에 따라 연화되는 혼합기의 농도를 보상하기 위하여 과급으로 상승된 흡기압 즉 부스트압을 이용하여 공기량을 증가시키는 부스트 콤펜세이터(Boost Compensator)가 부가된다. 부스트 콤펜세이터는 이미 압축착화엔진 기술분야에서 널리 알려진 기술이므로 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.

한편, 압축착화엔진은 가솔린기관과 비교할 때 상대적으로 매연배출량이 많은데다 특히 강제점화식이 아닌 자연발화식이어서 시동초기 엔진가 일정 온도 이상이 될 때까지 무부하 상태에서 공회전시키는 워엄 업(Warm Up)이 필요하여 특히 엔진의 온도가 정상 가동온도 범위에 이르지 못한 시동 초기에 연료의 연소율이 낮아 많은 양의 매연을 배출한다. 그로 인해 압축착화엔진은 배출가스 규제의 주요한 대상이 되어 왔으며, 그 중에서도 시동초기 무부하 급가속시 배출하는 매연량에 대한 규제가 강화되고 있다.

그러나, 종래 압축착화엔진의 경우 규제가 한증 강화되고 있는 무부하 급가속 매연 배출량을 줄일 수 있는 별도의 장치나 장치가 마련되어 있지 않기 때문에 이에 대한 대책이 절실히 요구되고 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 압축착화엔진의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 무부하 상태에서 엔진이 급가속되는 경우, 엔진의 공회전수를 높이고 연료분사량을 줄임으로써 시동초기 매연배출량을 크게 줄일 수 있는 압축착화엔진의 무부하 급가속 매연 저감장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 압축착화엔진의 무부하 급가속 매연 저감장치는, 엔진의 회전수를 감지하는 엔진 회전수 감지수단; 차속을 감지하는 차속 감지수단; 상기 엔진 회전수 감지수단이 감지한 엔진 회전수와 상기 차속 감지수단이 감지한 엔진 회전수와 차속에 의해 공회전 급가속을 판단하여 그에 따른 제어신호를 발하는 제어부; 공회전 급가속시 상기 제어부의 제어신호에 의해서 공회전수를 높이는 공회전 가속수단; 및 공회전 급가속시 상기 제어부의 제어신호에 의해서 급가속시 부스트 콤펜세이터에 전달되는 부스트압을 차단하는 부스트압 차단 솔레노이드 밸브;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명에 따른 압축착화엔진의 무부하 급가속 매연 저감방법은, 차속을 감지하는 차속감지단계; 엔진의 회전수를 감지하는 엔진 회전수 감지단계; 및 상기 두 단계에서 감지된 차속과 엔진 회전수가 각각 2 Km/h 이하이고 4000 rpm 이상인 경우, 공회전 가속수단을 가동하여 공회전수를 높이고, 동시에 부스트압 차단 솔레노이드 밸브를 닫아 부스트압에 의해서 작동하는 부스트 콤펜세이터가 가동하지 못하게 하여 연료분사량을 감소시킴으로써, 공연비를 낮추어 연소율을 높이는 연소율 증진단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 압축착화엔진의 무부하 급가속 매연 저감장치 및 방법의 구성과 작용을 실시예를 보다 구체적으로 살펴본다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축착화엔진의 무부하 급가속 매연 저감장치의 구성을 보여주는 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축착화엔진의 무부하 급가속 매연 저감장치에 의한 매연 저감과정을 보여주는 순서도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축착화엔진의 무부하 급가속 매연 저감장치는, 엔진의 회전수를 감지하는 엔진 회전수 감지수단인 엔진 회전수 감지센서(1), 차량의 속도를 감지하기 위한 차속감지수단인 차속 감지센서(2), 상기 엔진 회전수 감지센서(1)와 차속 감지센서(2)의 신호에 의해 제어신호를 발생하는 제어부(3), 상기 제어부(3)의 제어신호에 의해 작동하여 엔진의 공회전수를 높이는 공회전 가속수단(4), 그리고, 상기 제어부(3)의 제어신호에 의해 부스트 콤펜세이터(6)에 전달되는 부스트압을 차단하는 부스트압 차단 솔레노이드 밸브(5) 등으로 구성되어 있다.

이상의 구성에 있어서, 제어부(3)는 상기 차속 감지센서(2)와 엔진 회전수 감지센서(1)의 신호에 의해 차속과 엔진 회전수를 산출하여 차속이 2km/h 이하이고 엔진 회전수가 정상 공회전수(약 750 rpm)에서 4000 rpm 이상으로 급가속된 경우 무부하 급가속으로 판정하고 그에 따른 제어신호를 발하게 구성된다.

공회전 가속수단(4)은 예컨대 액츄에이터 등에 의해 흡기관에 설치된 흡기밸브의 개도율을 높여 엔진의 회전수를 높이도록 구성되는 바, 이는 엔진이 무부하 상태(차속이 2 km/h 이하)에서 엔진의 회전수가 약 4000 rpm 이상으로 급가속되는 경우 그것을 판단한 상기 제어부(3)의 제어신호에 의해 연소실에 유입되는 흡입공기량을 증대시켜 약 750 rpm으로 세팅된 엔진의 공회전수를 약 1000 rpm 수준으로 끌어올리도록 구성된다.

그리고, 부스트압 차단 솔레노이드 밸브(5)는, 과급기의 과급으로 인해 떨어지는 공연비를 보상하기 위하여 과급시 흡기압 상승에 따른 부스트압을 이용하여 연료분사량을 증가시키도록 구성된 부스트 콤펜세이터(6)의 가동을 막기 위한 것으로, 이는 흡기관을 부스트 콤펜세이터(6)의 다이어프램(도시되지 않음)에 연결하여 흡기관의 과급압 즉 부스트압을 부스트 콤펜세이터(6)의 다이어프램에 전달하기 위한 부스트압 전달관(도시되지 않음) 상에 설치된다. 이에, 엔진이 무부하 급가속되는 경우 제어부(3)의 제어신호에 의해서 부스트압 전달관을 폐쇄하여 부스트압이 부스트 콤펜세이터(6)의 다이어프램에 전달되지 않게 함으로써, 부스트 콤펜세이터(6)가 작동하지 못하게 한다.

이상과 같은 구성으로 이루어짐에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축착화엔진의 무부하 급가속 매연 저감장치는, 무부하 급가속시, 도 3의 순서도에 나타난 바와 같은 과정을 통하여 매연가스의 배출량이 감소되도록 작용한다.

먼저, 엔진이 시동되는 경우 차속 감지센서(2)와 엔진 회전수 감지센서(1)가 각각 차속과 엔진 회전수를 감지하여 제어부(3)에 보낸다.

제어부(3)는 차속 감지센서(2)와 엔진 회전수 감지센서(1)의 신호에 의해 차속과 엔진 회전수를 검출하여 차속이 2 Km/h 이하이고 4000 rpm 이상이라면 엔진이 무부하 급가속되는 것으로 판정하고 그에 따른 제어신호를 공회전 가속수단(4)과 부스트 콤펜세이터(6)의 부트압 차단 솔레노이드 밸브(5)에 보낸다.

이어, 공회전 가속수단(4)이 제어부(3)의 제어신호에 의해 공회전 가속수단(4)은 예컨대 연소실에 흡입되는 혼합기의 양을 증가시키는 등의 방법에 의해 엔진의 공회전수를 높이고, 부스트압 차단 솔레노이드는 부스트압 전달관을 폐쇄, 부스트압이 부스트 콤펜세이터(6)의 다이어프램에 전달되지 않게 함으로써 부스트 콤펜세이터(6)가 작동하지 않게 하여 연소실에 분사되는 연료의 분사량을 저감하여 결과적으로 공연비를 낮춘다.

이에, 압축착화엔진이 시동초기 무부하상태에서 급가속된 후 다시 정상상태로 돌아와 공회전하는 경우, 공회전수는 약 1000rpm 정도로 높아진 반면 연료분사량이 적어짐으로써, 연료의 연소율이 높아져 매연 배출량이 크게 줄어들게 된다.

빛 투과율로 산출되는 매연농도를 측정한 결과에 따르면, 종래 디젤c엔진의 경우에는 매연농도가 20 % 정도인데 반해, 본 발명에 따른 무부하 급가속 매연 저감장치의 공회전 가속수단(4)만 채용된 압축착화엔진의 매연농도는 약 17 % 정도로 매연 배출량이 약간 감소된 것으로 나타났으며, 부스트압 차단 솔레노이드 밸브(5)를 단독 채용한 압축착화엔진의 경우에는 약 15% 정도로 감소되는 것으로 나타났다. 그리고, 공회전 가속수단(4)과 부스트압 차단 솔레노이드 밸브(5)가 동시 적용된 압축착화엔진의 경우에는 배출가스의 매연농도가 약 12 %로서 매연 배출량이 크게 저감되는 것으로 나타났다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 압축착화엔진의 무부하 급가속 매연 저감장치 및 방법에 따르면, 시동초기 무부하 상태에서 엔진이 급가속되었다가 정상상태로 돌아와 공회전 하게 되는 경우, 엔진이 공회전수가 증가한 상태에서 연료분사량이 줄어들게 되어 연료의 연소율을 크게 높일 수 있다. 따라서, 압축착화엔진의 시동초기 연료 미연소로 인한 매연 배출량을 크게 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축착화엔진의 무부하 급가속 매연 저감장치의 구성을 보여주는 블록도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축착화엔진의 무부하 급가속 매연 저감장치에 의한 매연 저감과정을 보여주는 순서도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 엔진 회전수 감지센서 2 : 차속 감지센서

3 : 제어부 4 : 공회전 가속수단

5 : 부스트압 차단 솔레노이드 밸브

6 : 부스트 콤펜세이터

Claims (2)

1. 엔진의 회전수를 감지하는 엔진 회전수 감지수단;

   차속을 감지하는 차속 감지수단;

   상기 엔진 회전수 감지수단이 감지한 엔진 회전수와 상기 차속 감지수단이 감지한 차속에 의해 공회전 급가속을 판단하여 그에 따른 제어신호를 출력하는 제어부;

   공회전 급가속시 상기 제어부의 제어신호에 의해서 공회전수를 높이는 공회전 가속수단; 및

   공회전 급가속시 상기 제어부의 제어신호에 의해서 급가속시 부스트 콤펜세이터에 전달되는 부스트압을 차단하는 부스트압 차단 솔레노이드 밸브;

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압축착화엔진의 무부하 급가속 매연 저감장치.
2. 차속을 감지하는 차속감지단계;

   엔진의 회전수를 감지하는 엔진 회전수 감지단계; 및

   상기 두 단계에서 감지된 차속과 엔진 회전수가 각각 2 Km/h 이하이고 4000 rpm 이상인 경우, 공회전 가속수단을 가동하여 공회전수를 높이고, 동시에 부스트압 차단 솔레노이드 밸브를 닫아 부스트압에 의해서 작동하는 부스트 콤펜세이터가 가동하지 못하게 하여 연료분사량을 감소시킴으로써, 공연비를 낮추어 연소율을 높이는 연소율 증진단계;

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압축착화엔진의 무부하 급가속 매연 저감방법.