KR101269361B1 - 기동시의 블로바이 가스 환원정지 제어방법 - Google Patents

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Abstract

DME의 증기를 포함하는 블로바이 가스를 공기 흡입구(3)에 흡인하는 블로바이 가스 라인(5)과, 상기 블로바이 가스를 대기 중으로 개방하는 개방라인(6)을 구비하는 엔진(1)에서의, 기동시의 블로바이 가스 환원정지 제어방법으로서, 엔진(1)의 기동 전에, 상기 블로바이 가스 라인(5)을 닫히게 함과 더불어 상기 개방라인(6)을 열리게 하는 방출공정(단계 S2 및 S3)과, 상기 엔진(1)의 기동(단계 S4 및 S5) 후에, 상기 블로바이 가스 라인(5)을 열리게 함과 더불어 상기 개방라인(6)을 닫히게 하는 환원공정(단계 S6 및 S7)을 구비하되, 상기 방출공정(단계 S2 및 S3)을 제외하고 상기 엔진(1)의 정지 중에는 상기 블로바이 가스 라인(5) 및 상기 개방라인(6)이 닫혀 있다.

Description

기동시의 블로바이 가스 환원정지 제어방법 {CONTROL METHOD FOR BLOW-BY GAS RECOVERY STOPPAGE DURING STARTUP}
DME의 증기를 포함하는 블로바이 가스를 공기 흡입구로 흡인함으로써, 상기 블로바이 가스를 환원할 수 있는 엔진에 관한 것이다.
종래, DME(Dimethylether, 디메틸에테르)를 연료로 하는 엔진에 있어서는, DME의 증기를 포함하는 블로바이 가스(blow-by gas)를 공기 흡입구로 흡인함으로써 블로바이 가스를 환원하는 기술이 알려져 있다. 이와 같은 엔진에는, 엔진 내에서 발생한 블로바이 가스를 공기 흡입구로 흡인하는 블로바이 가스 라인이 설치되어 있다. 특히, 블로바이 가스가 대기 중으로 방출되는 것을 방지하기 위해, 엔진의 정지 중에는 블로바이 가스 라인이 닫히게 되어 있다. 엔진의 시동시에는, 블로바이 가스 라인 내에 충만해 있는 블로바이 가스가 기통(氣筒) 내로 흡입된다. 여기서, DME(디메틸에테르)는 세탄가가 높으므로 착화성이 높다. 그 때문에, 기통 내로 흡입된 블로바이 가스가 자기착화(自己着火)됨으로써, 엔진의 시동시에 노킹이 발생하고 있었다.
특허문헌 1에는, 엔진의 시동시에서의 노킹을 회피하기 위한 기술이 기재되어 있다. 특허문헌 1의 디젤기관에는, 블로바이 가스를 공기 흡입구로 흡인하는 블로바이 가스 라인에, 3방향 전자밸브를 개재시켜 블로바이 가스를 대기 중으로 개방하는 개방라인이 설치되어 있다. 전자밸브의 제어에 따라, 블로바이 가스 라인과 개방라인과의 연통(連通)과, 블로바이 가스 라인과 공기 흡입구와의 연통이 절환된다. 엔진의 운전 중에는 블로바이 가스는 공기 흡입구로 흡인되고, 엔진의 정지 중에는 블로바이 가스는 대기 중으로 방출된다. 그 때문에, 엔진의 시동시에, 블로바이 가스 라인에 블로바이 가스가 머무르는 것이 방지되고 있다. 그 결과, 시동시에서의 노킹의 발생이 방지되고 있었다.
특허문헌 1 : 일본국 특개평 10－339126호 공보
특허문헌 1에서는, 엔진의 정지 중에는 항상 블로바이 가스 라인과 개방라인이 연통되어 있다. 그 때문에, DME가 기액평형(氣液平衡)에 도달하는 일이 없어, DME가 연료 분사구로부터 차례로 기화하게 된다. 그 결과, 대량의 DME 연료가 대기 중으로 방출되어 버린다. 그래서 본 발명은, 엔진에서 기동시(起動時)의 노킹의 발생을 방지하면서, 대기 중으로의 DME의 방출량을 저감할 수 있는 기술을 제공한다.
본 발명의 하나의 관점은, DME의 증기(蒸氣)를 포함하는 블로바이 가스를 공기 흡입구로 흡인하는 블로바이 가스 라인과, 상기 블로바이 가스를 대기 중으로 개방하는 개방라인을 구비하고 있는 엔진에서의, 기동시의 블로바이 가스 환원정지 제어방법으로서, 엔진의 기동 전에 상기 블로바이 가스 라인을 닫히게 함과 더불어 상기 개방라인을 열리게 하는 방출공정과, 상기 엔진의 기동 후에 상기 블로바이 가스 라인을 열리게 함과 더불어 상기 개방라인을 닫히게 하는 환원공정을 구비하되, 상기 방출공정을 제외하고 상기 엔진의 정지 중에는 상기 블로바이 가스 라인 및 상기 개방라인이 닫혀 있는, 기동시의 블로바이 가스 환원정지 제어방법을 제공한다.
본 발명의 하나의 관점에 따른 기동시의 블로바이 가스 환원정지 제어방법은, 바람직하게는 다음의 구성 (1), (2)를 채용할 수가 있다.
(1) 상기 환원공정이, 상기 엔진의 기동시점으로부터 일정시간 더 경과한 후에 개시된다.
(2) 상기 방출공정에 있어서, 상기 개방라인이 열린 후에 상기 블로바이 가스 라인이 닫히고, 상기 환원공정에 있어서, 상기 블로바이 가스 라인이 열린 후에 상기 개방라인이 닫힌다.
본 발명은, 엔진에 있어서, 기동시에서의 노킹의 발생을 방지하면서, 대기 중으로의 DME의 방출량을 저감할 수 있다.
도 1은, 블로바이 가스 라인을 포함하는 엔진을 나타낸 개략도이다.
도 2는, 기동시의 블로바이 가스 환원정지 제어의 플로우차트이다.
도 1은, 블로바이 가스 라인(5)을 포함하는 엔진(1)을 나타낸 개략도이다. 엔진(1)은, DME를 연료로 하는 디젤기관이다.
도 1에 있어서, 엔진(1)은, 엔진 본체(2)와, 공기 흡입구(3)와, 공기 배출구(4)와, 블로바이 가스 라인(5)과, 개방라인(6)과, 스타터(7)와, 제어장치(10)와, 제1전자밸브(BV-1)와, 제2전자밸브(BV-2)를 구비하고 있다.
엔진 본체(2)는, 피스톤, 실린더, 크랭크 케이스와 같은 엔진의 주요부를 포함하고 있다. 엔진 본체(2) 내에는, 크랭크 축(21), 크랭크 각(角) 센서(22), 스타터(스타터 모터; 7)가 설치되어 있다. 엔진 본체(2)는, 공기 흡입구(3), 공기 배출구(4) 및 블로바이 가스 라인(5)을 제외하고, 밀폐구조이다.
블로바이 가스 라인(5)은, 엔진 본체(2)와 공기 흡입구(3)를 연통하도록 접속하는 관로(管路)이다. 개방라인(6)은, 블로바이 가스 라인(5)과 대기(大氣) 중을 연통하도록 접속하는 관로이다. 제1전자밸브(BV-1)는, 블로바이 가스 라인(5) 상에서, 블로바이 가스 라인(5)과 개방라인(6)과의 접속부와, 공기 흡입구(3)와의 사이에 설치되어 있다. 제2전자밸브(BV-2)는, 개방라인(6) 상에 설치되어 있다.
제어장치(10)는, 스타터(7), 제1제어밸브(BV-1) 및 제2제어밸브(BV-2) 뿐만 아니라 엔진(1)의 각 부분을 제어한다.
도 2는, 기동시의 블로바이 가스 환원정지 제어의 플로우차트이다. 제어장치(10)는, 기동시의 블로바이 가스 환원정지 제어를 엔진(1)에 대해 실행할 수 있다. 블로바이 가스 환원정지 제어는 시퀀스 제어이다. 기동시의 블로바이 가스 환원정지 제어에 있어서, 뒤에 설명되는 단계 S1∼S8까지의 처리가 순차적으로 실행된다.
엔진(1)의 정지 중에는, 블로바이 가스 라인(5) 및 개방라인(6)이 닫혀 있다. 그 때문에, 블로바이 가스 라인(5) 내에는, 엔진 본체(2) 내에서 발생한 블로바이 가스가 충만해 있다. 이때, 블로바이 가스 라인(5)은 밀폐되어 있다. 그 때문에, 블로바이 가스 라인(5) 내에 충만해 있는 블로바이 가스가 기액평형상태에 도달하면, 블로바이 가스의 발생이 정지된다.
엔진(1)에는, 엔진(1)을 기동하기 위한 기동 스위치가 설치되어 있다. 단계 S1에서, 제어장치(10)는, 기동 스위치가 눌려진 것을 검출하면, 블로바이 가스 환원정지 제어를 개시한다.
단계 S2에서, 제어장치(10)는 제2전자밸브(BV-2)를 열리게 한다. 단계 S3에서는, 제어장치(10)는 제1전자밸브(BV-1)를 닫히게 한다.
단계 S2 및 S3는, 블로바이 가스 라인(5)을 닫히게 함과 더불어 개방라인(6)을 열리게 하는 방출공정(放出工程)이다. 방출공정에 있어서, 블로바이 가스 라인(5) 내의 블로바이 가스가 대기 중으로 방출된다.
단계 S4에서, 제어장치(10)는 스타터(7)를 기동시킨다. 스타터(7)의 기동에 의해, 엔진 본체(2) 내의 크랭크 축의 회전이 개시된다. 그 결과, 엔진(1)이 기동(起動)된다. 스타터(7)의 기동시점과 엔진(1)의 기동시점과의 차이는, 예컨대 1초 미만의 시간이다.
단계 S5에서, 제어장치(10)는, 엔진(1)의 기동시점으로부터 소정시간 동안, 뒤에 설명되는 환원공정(단계 S6, S7)의 실행을 대기(待機)한다. 본 실시형태에서는, 소정 시간은 15초이다. 즉, 제어장치(10)는, 크랭크 축의 회전수가 소정의 회전수에 도달하기까지 환원공정의 실행을 기다리게 된다.
단계 S6에서, 제1전자밸브(BV-1)를 열리게 한다. 단계 S3에서, 제어장치(10)는 제2전자밸브(BV-2)를 닫히게 한다.
단계 S6 및 S7은, 블로바이 가스 라인(5)을 열리게 함과 더불어 개방라인(6)을 닫히게 하는, 환원공정(還元工程)이다. 환원공정에 있어서, 블로바이 가스 라인(5) 내의 블로바이 가스가 공기 흡입구(3)로 흡입된다. 흡입된 블로바이 가스는, 엔진 본체(2) 내의 실린더에서, 엔진(1)의 운전 중에 공급되는 DME 연료와 함께 연소된다. 즉, 환원공정에 있어서, 블로바이 가스가 연료로 환원된다.
단계 S8에서, 제어장치(10)는, 기동시의 블로바이 가스 환원정지 제어를 종료시킨다.
기동시의 블로바이 가스 환원정지 제어에 의해, 다음과 같은 작용, 효과가 있다. 방출공정에 있어서, 블로바이 가스 라인(5) 내의 블로바이 가스가 대기 중으로 방출된다. 이어서, 엔진(1)의 기동 후까지 환원공정의 실행을 대기하기 때문에, 엔진(1)의 기동 중에 블로바이 가스가 연료로 환원되지 않게 된다. 즉, 엔진이 운전 중이더라도 기동시에 있어서는, 블로바이 가스의 환원이 정지되어 있다. 그 때문에, 기동시에서의 노킹의 발생이 방지된다. 이어서, 엔진(1)의 기동 후에 환원공정이 실행된다. 그 때문에, 블로바이 가스의 대기 중으로의 방출이 정지된다. 또, 엔진의 정지 중에는, 블로바이 가스 라인(5)이 닫혀 있기 때문에, 블로바이 가스의 대기 중으로의 방출이 정지되어 있다. 그 때문에, 엔진(1)의 정지 중에 항상 블로바이 가스 라인(5)이 열려 있는 경우와 비교해서, 대기 중으로의 DME의 방출량이 저감되고 있다.
기동시의 블로바이 가스 환원정지 제어는, 엔진(1)의 기동시점으로부터 소정 시간이 경과할 때까지 환원공정의 실행을 대기하고 있다. 즉, 엔진(1)의 회전이 안정될 때까지 블로바이 가스의 공기 흡입구로의 흡입이 방지되도록 되어 있다. 그 때문에, 기동시에서의 노킹의 발생이 확실하게 방지된다.
한편, 환원공정의 실행을 대기하는 시간은, 기동시점으로부터 소정 시간이 경과하기까지의 대기 시간 대신, 엔진(1)의 회전수가 소정 회전수에 도달하기까지로 해도 좋다. 제어장치(10)는, 크랭크 각 센서(22)의 검출값에 기초해서 크랭크 축의 회전수가 소정의 회전수에 도달한 것을 검출할 수가 있다.
특히, 방출공정에 있어서, 개방라인(6)이 열린 후에, 블로바이 가스 라인(5)이 닫히게 된다. 그 때문에, 블로바이 가스가 공기 흡입구(3)로 누설되지 않고 확실하게 대기 중으로 방출된다. 또, 환원공정에 있어서, 블로바이 가스 라인(5)이 열린 후에 개방라인(6)이 닫히게 된다. 그 때문에, 블로바이 가스가 대기 중으로 누설되지 않고 확실하게 공기 흡입구(3)로 흡입된다.
1 --- 엔진
2 --- 엔진 본체
5 --- 블로바이 가스 라인
6 --- 개방라인
7 --- 스타터
21 --- 크랭크 축
BV－1 --- 제1전자밸브
BV－2 --- 제2전자밸브

Claims (3)

  1. DME의 증기를 포함하는 블로바이 가스를 공기 흡입구로 흡인하는 블로바이 가스 라인과, 상기 블로바이 가스를 대기 중으로 개방하는 개방라인을 구비하고 있는 엔진에서의, 기동시의 블로바이 가스 환원정지 제어방법으로서,
    엔진의 기동 전에 상기 블로바이 가스 라인을 닫히게 함과 더불어 상기 개방라인을 열리게 하는 방출공정과,
    상기 엔진의 기동 후에 상기 블로바이 가스 라인을 열리게 함과 더불어 상기 개방라인을 닫히게 하는 환원공정을 구비하되,
    상기 방출공정을 제외하고 상기 엔진의 정지 중에는 상기 블로바이 가스 라인 및 상기 개방라인이 닫혀 있는 것을 특징으로 하는 기동시의 블로바이 가스 환원정지 제어방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 환원공정이 상기 엔진의 기동시점으로부터 일정시간 더 경과한 후에 개시되는 것을 특징으로 하는 기동시의 블로바이 가스 환원정지 제어방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 방출공정에 있어서, 상기 개방라인이 열린 후에 상기 블로바이 가스 라인이 닫히고, 상기 환원공정에 있어서, 상기 블로바이 가스 라인이 열린 후에 상기 개방라인이 닫히게 되어 있는 것을 특징으로 하는 기동시의 블로바이 가스 환원정지 제어방법.
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