KR101469669B1 - 복합 분사 엔진의 오감지 방지 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복합 분사 엔진의 오감지 방지 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 흡기포트 분사와 직접분사가 혼용되는 복합 분사 엔진에서 어느 하나의 분사 시스템에서의 정상 동작이 다른 시스템에 오동작으로 감지되지 않도록 하는 복합 분사 엔진의 오감지 방지 장치 및 방법에 관한 것이다.
위한 본 발명의 일 면에 따른 복합 분사 엔진의 오감지 방지 장치는 엔진의 흡기포트를 통해 연료를 분사하는 흡기포트 분사부와, 상기 흡기포트분사부의 고장여부를 검출하는 제1 검출부와, 엔진의 실린더 내부에 직접 연료를 분사하는 직접 분사부와, 상기 직접 분사부의 고장여부를 검출하는 제2 검출부와, 미리 설정된 작동조건에 따라 상기 흡기포트 분사부와 상기 직접 분사부의 작동여부를 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는 상기 작동조건에 따른 상기 흡기포트 분사부와 상기 직접 분사부의 작동 상태에 따라 상기 제1 검출부와 상기 제2 검출부의 동작을 개별적으로 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

복합 분사 엔진의 오감지 방지 장치 및 방법 {Method of preventing from false detection of complex injection engine and apparatus thereof}

본 발명은 복합 분사 엔진의 오감지 방지 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 흡기포트 분사와 직접분사가 혼용되는 복합 분사 엔진에서 어느 하나의 분사 시스템에서의 정상 동작이 다른 시스템에 오동작으로 감지되지 않도록 하는 복합 분사 엔진의 오감지 방지 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량 엔진의 연료 분사 방식은 포트분사 방식과 직접분사 방식으로 크게 나눌 수 있는데, 디젤 엔진의 경우에는 실린더 내부에 연료를 직접 분사하는 직접 분사 방식이 이용되고, 가솔린 엔진의 경우에는 흡기 포트에 연료를 분사하여 공기와 혼합된 혼합기가 실린더 내부로 공급되는 포트 분사 방식이 전통적으로 이용되었다.

그러나 근래에는 연비 및 출력 향상과 공해 방지 등의 목적으로 가솔린 엔진의 경우에도 실린더 내부에 직접 연료를 분사하는 직접 분사 방식의 GDI 엔진(Gasoline Direct Injection Engine)이 주목받아 개발되고 있다.

이러한 GDI 엔진은 부분 부하시에는 압축 행정 말기에 연료를 분사하여 점화 플러그 주위의 공연비를 농후하게 하는 성층연소로 최희박 공연비(25~40:1)에서도 쉽게 점화가 가능하도록 되어 있으며, 고부하시에는 흡입 행정 초기에 연료를 분사하여 이론 공연비(14.7:1) 연료에 의한 흡입공기 냉각으로 충진 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, GDI 엔진은 실린더 안으로 연료를 직접 분사하므로 흡기포트 벽에 연료가 흡착되는 월 웨팅(wall wetting) 현상도 줄일 수 있다.

이와 같은 장점에도 불구하고, GDI 엔진은 흡입 행정 구간 중에 실린더 내부로 연료가 분사되기 때문에 실린더 내부에 형성되는 혼합기의 분포에 있어서 기존의 포트 부사 방식 엔진에 비해 혼합기 분포의 균질화 성능이 떨어지는 문제가 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 최근에는 가솔린 엔진에 대해 직접 분사 방식과 포트 분사 방식을 병용하는 방식의 엔진이 개발되고 있다.

도 1은 종래기술에 따른 복합 분사 엔진의 구조를 간략하게 도시한 구조도이다.

직접 분사 방식과 포트 분사 방식이 병용된 형태의 실린더는 도 1에 도시된 바와 같이, 실린더(10) 상부 측에 흡기포트(12)와 배기포트(11)가 형성되고, 실린더(10) 내부에 직접 연료를 분사하는 직접 분사 인젝터(20)와 흡기포트(12) 내부에 연료를 분사하는 흡기 포트 인젝터(20')가 구비되며, 각각의 인젝터(20, 20')는 제어부(미도시)를 통해 연료 분사량 및 분사 시기 등이 별도로 제어된다.

이러한 구조에 따라, 직접 분사 방식의 장점뿐만 아니라, 포트 분사 방식의 장점을 모두 취할 수 있기 때문에, 연료와 공기의 혼합에 충분한 혼합 시간이 확보되어 혼합기 분포의 균질화 성능이 개선되어 출력 및 연비가 개선되는 효과가 있다.

이러한 종래의 복합 분사 엔진에서는, 미리 설정된 조건에 따라 흡기포트 분사방식과 직접 분사방식을 각각 별도로 사용하거나 도는 2가지 방식을 동시에 혼용하여 사용하고 있다.

즉, 미리 설정된 조건에 따라 흡기포트 분사방식만을 사용할 조건에서는 직접 분사방식은 사용하지 않고, 흡기포트 분사방식만 사용하며, 미리 설정된 조건에 따라 직접 분사방식만을 사용할 조건에는 흡기포트 분사방식은 사용하지 않고 직접분사 방식만을 사용하며, 미리 설정된 조건에 따라 흡기포트 분사방식과 직접 분사방식을 함께 사용할 조건에서는 2가지 방식을 함께 사용한다.

한편, 복합 엔진 분사 시스템의 각 부품을 진단하는데 있어서, 종래에는 어느 하나의 모드, 예컨대 직접 분사모드에서의 정상 동작이 흡기포트 분사 시스템의 각 부품의 동작을 진단하는 센서에서는 오동작으로 감지되는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-0898207호

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 흡기포트 분사와 직접분사가 혼용되는 복합 분사 엔진에서 어느 하나의 분사 시스템에서의 정상 동작이 다른 시스템에 오동작으로 감지되지 않도록 분사 모드에 따라 분사 시스템의 각 부품의 동작을 진단하는 센서의 동작을 개별적으로 제어할 수 있도록 하는 복합 분사 엔진의 오감지 방지 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 복합 분사 엔진의 오감지 방지 장치는 엔진의 흡기포트를 통해 연료를 분사하는 흡기포트 분사부와, 상기 흡기포트분사부의 고장여부를 검출하는 제1 검출부와, 엔진의 실린더 내부에 직접 연료를 분사하는 직접 분사부와, 상기 직접 분사부의 고장여부를 검출하는 제2 검출부와, 미리 설정된 작동조건에 따라 상기 흡기포트 분사부와 상기 직접 분사부의 작동여부를 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는 상기 작동조건에 따른 상기 흡기포트 분사부와 상기 직접 분사부의 작동 상태에 따라 상기 제1 검출부와 상기 제2 검출부의 동작을 개별적으로 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 흡기포트 분사부만 동작하는 모드에 진입하는 경우, 상기 제2 검출부의 동작을 중지시킨다.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 직접 분사부만 동작하는 모드에 진입하는 경우, 상기 제1 검출부의 동작을 중지시킨다.

본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 흡기포트 분사부와 상기 직접 분사부가 동시에 동작하는 모드에 진입하는 경우, 상기 흡기포트 분사부의 인젝터에서 분사되는 제1 유량 값과 상기 직접 분사부의 인젝터에서 분사되는 제2 유량 값을 측정하고, 상기 제1 유량 값과 상기 제2 유량 값을 기 설정된 제1 하한치와 제2 하한치와 각각 비교하여, 상기 제1 유량 값과 상기 제2 유량 값 중 어느 하나가 상기 제1 하한치 또는 상기 제2 하한치 미만이면, 상기 제1 검출부와 상기 제2 검출부의 동작을 중지시킨다.

본 발명의 다른 면에 따른 복합 분사 엔진의 오감지 방지 방법은 엔진의 흡기포트를 통해 연료를 분사하는 흡기포트 분사부와, 엔진의 실린더 내부에 직접 연료를 분사하는 직접 분사부를, 미리 설정된 작동조건에 따라 정상 작동시키는 단계와, 상기 흡기포트 분사부와 상기 직접 분사부의 작동 상태에 따라 상기 흡기포트 분사부와 상기 직접 분사부의 고장 여부를 개별적으로 진단하는 단계를 포함하되,

상기 개별적으로 진단하는 단계는 상기 흡기포트 분사부만 동작하는 모드에 진입하는 경우, 상기 직접 분사부의 고장 검출을 중지하고, 상기 직접 분사부만 동작하는 모드에 진입하는 경우, 상기 흡기포트 분사부의 고장 검출을 중지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 개별적으로 진단하는 단계는 상기 흡기포트 분사부와 상기 직접 분사부가 동시에 동작하는 모드에 진입하는 경우, 상기 흡기포트 분사부의 인젝터에서 분사되는 제1 유량 값과 상기 직접 분사부의 인젝터에서 분사되는 제2 유량 값을 측정하는 단계와, 상기 제1 유량 값과 상기 제2 유량 값을 기 설정된 제1 하한치와 제2 하한치와 각각 비교하는 단계와, 상기 제1 유량 값과 상기 제2 유량 값 중 어느 하나가 상기 제1 하한치 또는 상기 제2 하한치 미만이면, 상기 흡기포트 분사부와 상기 직접 분사부의 고장 검출을 중지하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 복합 분사 엔진의 오감지 방지 방법 및 장치에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

직접분사 모드 및 흡기포트 분사 모드 중 어느 하나의 모드에서 정상적으로 동작하고 있음에도 불구하고, 이를 오동작으로 감지하는 문제를 해결할 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 복합 분사 엔진의 구조를 간략하게 도시한 구조도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복합 분사 엔진의 오감지 방지 장치의 구성도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 복합 분사 엔진의 오감지 방지 방법의 순서도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복합 분사 엔진의 오감지 방지 장치의 구성도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 복합 분사 엔진의 오감지 방지 장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 흡기포트 분사부(110)와, 제1 검출부(120)와, 직접 분사부(130)와, 제2 검출부(140)와, 제어부(150)를 포함하여 이루어진다.

상기 흡기포트 분사부(110)는 엔진의 흡기포트를 통해 연료를 분사하는 구성이다.

상기 제1검출부(120)는 센서 등으로 이루어져 상기 흡기포트 분사부(110)의 고장여부를 검출한다.

상기 직접 분사부(130)는 엔진의 실린더 내부에 직접 연료를 분사하는 구성이다.

상기 제2 검출부(140)는 센서 등으로 이루어져 상기 직접 분사부(130)의 고장여부를 검출한다.

상기 제어부(150)는 미리 설정된 작동조건에 따라 상기 흡기포트 분사부(110)와 직접 분사부(130)의 작동여부를 제어한다.

즉, 상기 제어부(150)는 미리 설정된 작동조건에 따라 상기 흡기포트 분사부(110)만을 작동시키거나 상기 직접 분사부(130)만을 작동시키거나, 또는 상기 흡기포트 분사부(110)와 직접 분사부(130)를 동시에 작동시키도록 제어한다.

또한, 상기 제어부(150)는 미리 설정된 작동조건에 따른 상기 흡기포트 분사부(110)와 상기 직접 분사부(130)의 작동 상태에 따라 상기 제1 검출부(120)와 상기 제2 검출부(140)의 동작을 개별적으로 제어한다.

일 실시예로서, 상기 제어부(150)는 복합 분사 엔진이 상기 흡기포트 분사부(110)만 동작하는 모드에 진입하는 경우에는 상기 제2 검출부(140)의 동작을 중지시킨다. 즉, 상기 직접 분사부(130)의 고장 여부를 검출하는 센서의 동작을 중지시켜 상기 흡기포트 분사부(110)가 정상적으로 동작하고 있음에도 불구하고 오동작으로 감지하는 오류를 사전에 차단시킨다.

다른 실시예로서, 상기 제어부(150)는 복합 분사 엔진이 상기 직접 분사부(130)만 동작하는 모드에 진입하는 경우에는 상기 제1 검출부(140)의 동작을 중지시킨다. 전술한 바와 마찬가지로, 이는 상기 흡기포트 분사부(110)의 고장 여부를 검출하는 센서의 동작을 중지시켜 상기 직접 분사부(130)가 정상적으로 동작하고 있음에도 불구하고 오동작으로 감지하는 오류를 사전에 차단하기 위함이다.

한편, 복합 분사 엔진이 상기 흡기포트 분사부(110)와 상기 직접 분사부(130)가 동시에 동작하는 모드로 진입하는 경우, 상기 제어부(150)는 상기 흡기포트 분사부(110)의 인젝터에서 분사되는 제1 유량 값과, 상기 직접 분사부(130)의 인젝터에서 분사되는 제2 유량 값을 측정하고, 상기 제1 유량 값과 상기 제2 유량 값을 기 설정된 제1 하한치와 제2 하한치와 각각 비교하여, 상기 제1 유량 값과 상기 제2 유량 값 중 어느 하나가 상기 제1 하한치 또는 상기 제2 하한치 미만이면, 상기 제1 검출부(120)와 상기 제2 검출부(140)의 동작을 중지시킨다.

상기 제1 유량 값과 상기 제2 유량 값은 상기 각 분사부의 인젝터가 오일을 실린더 내부로 분사시킬 때, 솔레노이드 밸브가 개방된 시간(duration)을 측정하는 것으로 측정될 수 있다.

상기 제1 하한치와 상기 제2 하한치는 엔진 시스템이 정상적으로 동작할 수 있게 하는, 예컨대 점화 플러그에 의해 폭발 행정이 일어나게 할 수 있는 최소 유량이 실린더 내부로 분사된 것인지 여부를 판단할 수 있는 척도이다.

만약, 각 분사부의 인젝터에서 분사된 유량이 상기 각 하한치 미만인 경우에는 엔진 시스템이 정상적으로 동작하지 않는 상태를 의미하는 것이므로, 이때 제어부(150)는 공연비 학습 중지, 제1 및 제2 검출부(120, 140)의 산소 센서 및 촉매 진단 센서 등의 동작을 중지시켜 잘못된 값이 학습되는 것을 방지한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 복합 분사 엔진의 오감지 방지 방법의 순서도이다.

엔진의 흡기포트를 통해 연료를 분사하는 상기 흡기포트 분사부(110)와, 엔진의 실린더 내부에 직접 연료를 분사하는 상기 직접 분사부(130)가 미리 설정된 작동조건에 따라 정상적으로 동작한다(S10).

즉, 미리 설정된 작동조건에 따라 상기 흡기포트 분사부(110)만 동작하거나, 상기 직접 분사부(130)만 동작하거나, 또는 상기 2개의 분사부(110, 130)가 동시에 동작할 수 있다.

이때, 제1 검출부(120) 및 제2 검출부(140)는 상기 흡기포트 분사부(110)와 상기 직접 분사부(130)가 정상적으로 동작하고 있는지 여부를 판단하기 위한 센싱신호를 검출한다.

본 발명에 따른 복합 분사 엔진의 오감지 방지 방법은 복합 분사 엔진의 동작 모드에 따라 상기 제1 검출부(120) 및 상기 제2 검출부(140)의 동작 상태를 개별적으로 제어하는 것을 특징으로 하는데, 이를 위해 상기 흡기포트 분사부(110)와 상기 직접 분사부(130)가 동작 상태에 대한 판단 단계(S20)가 필요하다.

판단 결과, 상기 흡기포트 분사부(110)만 동작하는 경우에는 상기 제2 검출부(140)의 동작이 중지된다(S31a). 즉, 상기 직접 분사부(130)의 고장 여부를 검출하는 센서의 동작을 중지시켜 상기 흡기포트 분사부(110)가 정상적으로 동작하고 있음에도 불구하고 오동작으로 감지하는 오류를 사전에 차단시킨다.

판단 결과, 상기 직접 분사부(130)만 동작하는 경우에는 상기 제1 검출부(140)의 동작을 중지된다(S31b). 전술한 바와 마찬가지로, 이는 상기 흡기포트 분사부(110)의 고장 여부를 검출하는 센서의 동작을 중지시켜 상기 직접 분사부(130)가 정상적으로 동작하고 있음에도 불구하고 오동작으로 감지하는 오류를 사전에 차단하기 위함이다.

판단 결과, 상기 흡기포트 분사부(110)와 상기 직접 분사부(130)가 동시에 동작하는 경우에는 상기 제어부(150)는 상기 흡기포트 분사부(110)의 인젝터에서 분사되는 제1 유량 값과, 상기 직접 분사부(130)의 인젝터에서 분사되는 제2 유량 값을 측정한다(S31c).

상기 제1 유량 값과 상기 제2 유량 값은 상기 각 분사부의 인젝터가 오일을 실린더 내부로 분사시킬 때, 솔레노이드 밸브가 개방된 시간(duration)을 측정하는 것으로 측정될 수 있다.

다음으로, 상기 제어부(150)는 상기 제1 유량 값과 상기 제2 유량 값을 기 설정된 제1 하한치와 제2 하한치와 각각 비교한다(S32c).

만약, 상기 제1 유량 값과 상기 제2 유량 값 중 어느 하나가 상기 제1 하한치 또는 상기 제2 하한치 미만이면, 상기 제어부(150)는 상기 제1 검출부(120)와 상기 제2 검출부(140)의 동작을 중지시킨다(S33c).

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

110 : 흡기포트분사부, 120 : 제1검출부, 130 : 직접분사부, 140 : 제2검출부, 150 : 제어부

Claims (6)

1. 엔진의 흡기포트를 통해 연료를 분사하는 흡기포트 분사부와; 상기 흡기포트분사부의 고장여부를 검출하는 제1 검출부와; 엔진의 실린더 내부에 직접 연료를 분사하는 직접 분사부와; 상기 직접 분사부의 고장여부를 검출하는 제2 검출부와; 미리 설정된 작동조건에 따라 상기 흡기포트 분사부와 상기 직접 분사부의 작동여부를 제어하는 제어부를 포함하되,
   상기 제어부는 상기 작동조건에 따른 상기 흡기포트 분사부와 상기 직접 분사부의 작동 상태에 따라 상기 제1 검출부와 상기 제2 검출부의 동작을 개별적으로 제어하는 것이고, 상기 흡기포트 분사부와 상기 직접 분사부가 동시에 동작하는 모드에 진입하는 경우, 상기 흡기포트 분사부의 인젝터에서 분사되는 제1 유량 값과 상기 직접 분사부의 인젝터에서 분사되는 제2 유량 값을 측정하고, 상기 제1 유량 값과 상기 제2 유량 값을 기 설정된 제1 하한치와 제2 하한치와 각각 비교하여, 상기 제1 유량 값과 상기 제2 유량 값 중 어느 하나가 상기 제1 하한치 또는 상기 제2 하한치 미만이면, 상기 제1 검출부와 상기 제2 검출부의 동작을 중지시키는 것
   인 복합 분사 엔진의 오감지 방지 장치.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
   상기 흡기포트 분사부만 동작하는 모드에 진입하는 경우, 상기 제2 검출부의 동작을 중지시키는 것
   인 복합 분사 엔진의 오감지 방지 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
   상기 직접 분사부만 동작하는 모드에 진입하는 경우, 상기 제1 검출부의 동작을 중지시키는 것
   인 복합 분사 엔진의 오감지 방지 장치.
4. 삭제
5. 엔진의 흡기포트를 통해 연료를 분사하는 흡기포트 분사부와, 엔진의 실린더 내부에 직접 연료를 분사하는 직접 분사부를, 미리 설정된 작동조건에 따라 정상 작동시키는 단계와;
   상기 흡기포트 분사부와 상기 직접 분사부의 작동 상태에 따라 상기 흡기포트 분사부와 상기 직접 분사부의 고장 여부를 개별적으로 진단하는 단계를 포함하되,
   상기 개별적으로 진단하는 단계는,
   상기 흡기포트 분사부와 상기 직접 분사부가 동시에 동작하는 모드에 진입하는 경우, 상기 흡기포트 분사부의 인젝터에서 분사되는 제1 유량 값과 상기 직접 분사부의 인젝터에서 분사되는 제2 유량 값을 측정하는 단계와,
   상기 제1 유량 값과 상기 제2 유량 값을 기 설정된 제1 하한치와 제2 하한치와 각각 비교하는 단계와,
   상기 제1 유량 값과 상기 제2 유량 값 중 어느 하나가 상기 제1 하한치 또는 상기 제2 하한치 미만이면, 상기 흡기포트 분사부와 상기 직접 분사부의 고장 검출을 중지하는 단계를 포함하는 것
   인 복합 분사 엔진의 오감지 방지 장치.
   
   
6. 삭제

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