KR101807056B1 - 디젤 엔진의 압력 예측 장치 및 이를 이용한 압력 예측 방법 - Google Patents

디젤 엔진의 압력 예측 장치 및 이를 이용한 압력 예측 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 디젤 엔진의 압력 예측 방법은 압력 예측 장치가 디젤 엔진의 실린더 압력을 예측하는 방법에서, 파일롯 분사에 의한 파일롯 분사 연소 압력을 예측하는 단계, 메인 분사의 메인 연소 기간을 예측하는 단계, 그리고 상기 파일롯 분사 연소 압력 및 상기 메인 연소 기간을 이용해서 상기 메인 분사 이후의 메인 분사 연소 압력을 예측하는 단계를 포함한다.

Description

디젤 엔진의 압력 예측 장치 및 이를 이용한 압력 예측 방법{DEVICE AND METHOD OF PREDICTING PRESSURE OF DIESEL ENGINE}
본 발명은 디젤 엔진의 압력 예측 장치 및 이를 이용한 압력 예측 방법에 관한 것이다.
내연 기관을 구비하는 차량에서의 오염물 배출 허용에 관한 법규들이 점점 더 엄격해지면서, 내연 기관의 동작 동안 오염물 배출을 가능한 한 낮게 유지하는 것이 요구되고 있다. 오염물 배출을 줄이는 방법들 중 하나는 내연 기관의 각 실린더에서 공기/연료 혼합물의 연소 동안 발생하는 오염물 배출을 줄이는 것이다.
상기 방법들 중 다른 하나는 내연 기관 내 배기 가스 후처리 시스템을 사용하는 것이다. 배기 가스 후처리 시스템은 각각의 실린더에서 공기/연료 혼합물의 연소 동안 발생한 오염물을 무해한 물질로 변환한다. 이런 목적으로 일산화탄소, 탄화수소 및 질소산화물을 무해한 물질로 변환하는 촉매 컨버터들이 사용된다.
이러한 배기 가스 촉매 컨버터를 사용하여 효율적으로 오염 성분을 변환하기 위해서는 엔진에서 발생하는 질소산화물 즉, 녹스(Nitrogen Oxides)의 양을 정확하게 측정하는 것이 필요하다.
종래기술의 경우 녹스의 양을 예측하기 위하여 별도로 배기 분석 장치나, 녹스 측정을 위한 센서를 구비하였다. 그러나 상기와 같은 배기 분석 장치나 녹스 측정 센서를 별도로 구비할 경우 비용이 상승되는 문제가 있었고, 엔진 배기가스 내의 조성물들이 배기 분석 장치나 녹스 센서를 오염시킴으로써 센서 자체가 오작동되는 문제가 있었다.
또한, 종래에는 별도의 압력 센서를 이용해서 실린더 압력을 예측하므로, 비용이 상승되는 문제가 있었다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명은 압력 센서 없이도 디젤 엔진의 실린더 압력을 예측할 수 있는 디젤 엔진의 압력 예측 장치 및 이를 이용한 압력 예측 방법을 제안하고자 한다.
본 발명의 디젤 엔진의 압력 예측 방법은 압력 예측 장치가 디젤 엔진의 실린더 압력을 예측하는 방법에서, 파일롯 분사에 의한 파일롯 분사 연소 압력을 예측하는 단계, 메인 분사의 메인 연소 기간을 예측하는 단계, 그리고 상기 파일롯 분사 연소 압력 및 상기 메인 연소 기간을 이용해서 상기 메인 분사 이후의 메인 분사 연소 압력을 예측하는 단계를 포함한다.
상기 메인 연소 기간을 예측하는 단계는, 상기 메인 분사의 분사 시점부터 연소 시작 시점까지의 점화 지연 시간을 예측하는 단계, 그리고 상기 연소 시작 시점부터 상기 메인 분사의 연소 종료 시점까지의 상기 메인 연소 기간을 도출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 메인 분사 연소 압력을 예측하는 단계는, 상기 파일롯 분사 연소 압력 및 상기 점화 지연 시간을 이용해서 상기 연소 시작 시점의 메인 연소 시작 압력을 예측하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 메인 분사 연소 압력을 예측하는 단계는, 위베(wiebe) 함수를 이용해서 상기 메인 분사 이후의 상기 메인 분사 연소 압력을 도출하되, 상기 연소 종료 시점에서의 메인 분사의 최대 연소 압력을 도출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 파일롯 분사 연소 압력을 예측하는 단계는, 엔진 운전 변수를 이용해 파일롯 분사 이전의 압력을 예측하는 단계, 그리고 상기 파일롯 분사 이전의 압력 및 위베(wiebe) 함수를 이용해서 상기 파일롯 분사 연소 압력을 도출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 파일롯 분사 이전의 압력을 예측하는 단계는, 상기 엔진 운전 변수를 이용해서 엔진 운전 조건에 따라 변화하는 비열비를 예측하고, 예측된 상기 비열비를 이용해서 상기 파일롯 분사 이전의 압력을 도출할 수 있다.
상기 엔진 운전 변수는, 부스트 압력, 흡기 매니폴드 온도, EGR, 공연비(AF), 전체연료량, 파일롯 연료량, 파일롯 분사시기, 파일롯 분사기간, 메인 분사시기 또는 스월률(swirl ratio) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 디젤 엔진의 압력 예측 장치는 디젤 엔진의 엔진 운전 변수를 수집하는 운전 변수 수집부, 상기 엔진 운전 변수를 이용해 파일롯 분사 이전의 압력을 예측하고, 파일롯 분사에 의한 파일롯 분사 연소 압력 및 메인 분사에 의한 메인 분사 연소 압력을 예측하는 압력 예측부, 그리고 상기 메인 분사의 메인 연소 기간을 예측하여 상기 메인 분사 이후의 메인 분사 연소 압력을 예측하도록 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 엔진 운전 변수는, 부스트 압력, 흡기 매니폴드 온도, EGR, 공연비(AF), 전체연료량, 파일롯 연료량, 파일롯 분사시기, 파일롯 분사기간, 메인 분사시기 또는 스월률(swirl ratio) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 메인 분사의 분사 시점부터 연소 시작 시점까지의 점화 지연 시간을 예측하는 점화 지연 시간 예측부를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 연소 시작 시점부터 상기 메인 분사의 연소 종료 시점까지의 상기 메인연소 기간을 예측하는 연소 기간 예측부를 더 포함할 수 있다.
상기 압력 예측부는, 상기 파일롯 분사 이전의 압력을 이용해서 상기 파일롯 분사 연소 압력을 예측하는 파일롯 분사 연소 압력 예측부, 그리고 상기 메인 분사에 의한 메인 분사 연소 압력을 예측하는 메인 분사 연소 압력 예측부를 포함할 수 있다.
상기 파일롯 분사 연소 압력 예측부는, 상기 엔진 운전 변수를 이용해서 엔진 운전 조건에 따라 변화하는 비열비를 예측하고, 예측된 상기 비열비를 이용해서 상기 파일롯 분사 이전의 상기 압력을 도출할 수 있다.
상기 메인 분사 연소 압력 예측부는, 상기 파일롯 분사 연소 압력 및 상기 점화 지연 시간을 이용해서 상기 연소 시작 시점의 메인 연소 시작 압력을 도출할 수 있다.
상기 메인 분사 연소 압력 예측부는, 위베(wiebe) 함수를 이용해서 상기 연소 종료 시점에서의 메인 분사의 최대 연소 압력을 도출할 수 있다.
본 발명에 따르면, 엔진 운전 조건에 따라 변화하는 비열비를 이용해 파일롯 분사 이전의 실린더 압력을 예측하고, 위베(wiebe) 함수를 이용해 파일롯 분사 및 메인 분사에 의한 실린더 압력을 예측함으로써, 별도의 압력 센서 없이도 실시간으로 디젤 엔진의 실린더 압력을 예측할 수 있는 환경을 제공한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 디젤 엔진의 압력 예측 장치의 구조를 간략히 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따라 파일럿 분사 및 메인 분사에 따라 예측한 실린더 압력을 도시한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 디젤 엔진의 연료 분사 예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디젤 엔진의 압력 예측 장치가 실린더 압력을 예측하는 과정을 간략히 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따라 파일럿 분사 이전의 압축 과정에서 가변 비열비를 이용해 예측한 실린더 압력을 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따라 위베(wiebe) 함수를 이용해 파일롯 분사에 의한 실린더 압력을 예측하기 위한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따라 위베(wiebe) 함수를 이용해 메인 분사에 의한 실린더 압력을 예측하기 위한 그래프이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.
본 명세서에서 사용된 "차량", "차", "차량의", "자동차" 또는 다른 유사한 용어들은 스포츠 실용차(sports utility vehicles; SUV), 버스, 트럭, 다양한 상용차를 포함하는 승용차, 다양한 종류의 보트나 선박을 포함하는 배, 항공기 및 이와 유사한 것을 포함하는 자동차를 포함하며, 하이브리드 차량, 전기 차량, 플러그 인 하이브리드 전기 차량, 수소연료 차량 및 다른 대체 연료(예를 들어, 석유 외의 자원으로부터 얻어지는 연료) 차량을 포함한다.
추가적으로, 몇몇 방법들은 적어도 하나의 제어기에 의하여 실행될 수 있다. 제어기라는 용어는 메모리와, 알고리즘 구조로 해석되는 하나 이상의 단계들을 실행하도록 된 프로세서를 포함하는 하드웨어 장치를 언급한다. 상기 메모리는 알고리즘 단계들을 저장하도록 되어 있고, 프로세서는 아래에서 기재하는 하나 이상의 프로세스들을 수행하기 위하여 상기 알고리즘 단계들을 특별히 실행하도록 되어 있다.
더 나아가, 본 발명의 제어 로직은 프로세서, 제어기 또는 이와 유사한 것에 의하여 실행되는 실행 가능한 프로그램 명령들을 포함하는 컴퓨터가 읽을 수 있는 수단 상의 일시적이지 않고 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체로 구현될 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 수단의 예들은, 이에 한정되지는 않지만, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 플래쉬 드라이브, 스마트 카드 및 광학 데이터 저장 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 재생 매체는 네트웍으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 예를 들어 텔레매틱스 서버나 CAN(Controller Area Network)에 의하여 분산 방식으로 저장되고 실행될 수 있다.
이제 도 1 내지 도 7을 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 디젤 엔진의 디젤 엔진의 압력 예측 장치 및 이를 이용한 압력 예측 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 디젤 엔진의 압력 예측 장치의 구조를 간략히 도시한 도면이다. 이때, 디젤 엔진의 압력 예측 장치는 본 발명의 실시예에 따른 설명을 위해 필요한 개략적인 구성만을 도시할 뿐 이러한 구성에 국한되는 것은 아니다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 디젤 엔진의 압력 예측 장치(100)는 본 발명의 한 실시예에 따라 운전 변수 수집부(110), 압력 예측부(120) 및 제어부(130)을 포함한다.
운전 변수 수집부(110)는 디젤 엔진의 엔진 운전 변수를 수집하고, 수집된 엔진 운전 변수 정보를 제어부(130)에 제공한다. 여기서, 엔진 운전 변수는 부스트 압력, 흡기 매니폴드 온도, EGR, 공연비(AF), 전체연료량, 파일롯 연료량, 파일롯 분사시기, 파일롯 분사기간, 메인 분사시기 또는 스월률(swirl ratio) 중 적어도 하나를 포함한다.
압력 예측부(120)는 상기 엔진 운전 변수를 이용해 파일롯 분사 이전의 압력을 예측한다. 또한, 압력 예측부(120)는 파일롯 분사에 의한 파일롯 분사 연소 압력 및 메인 분사에 의한 메인 분사 연소 압력을 예측한다.
압력 예측부(120)는 본 발명의 한 실시예에 따라 파일롯 분사 압력 예측부(122) 및 메인 분사 압력 예측부(124)를 포함한다.
파일롯 분사 압력 예측부(122)는 상기 파일롯 분사 이전의 압력을 이용해서 상기 파일롯 분사 연소 압력을 예측한다. 이때, 파일롯 분사 압력 예측부(122)는 상기 엔진 운전 변수를 이용해서 엔진 운전 조건에 따라 변화하는 비열비를 예측하고, 예측된 상기 비열비를 이용해서 상기 파일롯 분사 이전의 상기 압력을 도출할 수 있다.
그리고, 메인 분사 압력 예측부(124)는 상기 파일롯 분사 연소 압력을 이용해서 상기 메인 분사에 의한 메인 분사 연소 압력을 예측한다.
제어부(130)는 상기 파일롯 분사 이전의 압력, 상기 파일롯 분사 연소 압력 및 상기 메인 분사 연소 압력을 예측하도록 제어한다. 이때, 제어부(130)는 메인 분사의 메인 연소 기간을 예측하여 메인 분사 이후의 메인 분사 연소 압력을 예측하도록 제어할 수 있다.
제어부(130)는 본 발명의 한 실시예에 따라 점화 지연 시간 예측부(132) 및 연소 기간 예측부(124)를 포함한다.
점화 지연 시간 예측부(132)는 상기 메인 분사의 분사 시점부터 연소 시작 시점까지의 점화 지연 시간을 예측한다.
연소 기간 예측부(124)는 상기 연소 시작 시점부터 상기 메인 분사의 연소 종료 시점까지의 상기 메인 연소 기간을 예측한다.
그리고, 메인 분사 압력 예측부(124)는 상기 파일롯 분사 연소 압력 및 메인 분사의 상기 점화 지연 시간을 이용해서 메인 분사의 연소 시작 시점의 메인 연소 시작 압력을 도출할 수 있다. 또한, 메인 분사 압력 예측부(124)는 위베(wiebe) 함수를 이용해서 연소 종료 시점에서의 메인 분사의 최대 연소 압력을 도출할 수도 있다.
이러한 목적을 위하여, 제어부(130)는 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 본 발명의 실시예에 따른 압력 예측 방법의 각 단계를 수행하도록 프로그래밍 된 것일 수 있다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따라 파일럿 분사 및 메인 분사에 따라 예측한 실린더 압력을 도시한 그래프이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 디젤 엔진의 압력 예측 장치(100)는 엔진 운전 변수에 따라 변하는 가변 비열비를 이용해 파일럿 분사 이전의 압축 과정에서의 실린더 압력을 예측한다.
그리고, 본 발명의 한 실시예에 따른 디젤 엔진의 압력 예측 장치(100)는 위베 함수를 이용해 파일롯 분사(P) 이후의 파일롯 분사 연소 압력을 예측한다.
또한, 본 발명의 한 실시예에 따른 디젤 엔진의 압력 예측 장치(100)는 메인 분사의 분사 시점(M)부터 연소 시작 시점(A)까지의 점화 지연 시간(ID)을 예측하고, 상기 연소 시작 시점(A)부터 상기 메인 분사의 연소 종료 시점(B)까지의 상기 메인 연소 기간(D)을 도출한다.
그리고, 본 발명의 한 실시예에 따른 디젤 엔진의 압력 예측 장치(100)는 위베 함수를 이용해서 메인 연소 기간(D)에서의 메인 분사 연소 압력을 예측한다. 이때, 본 발명의 한 실시예에 따른 디젤 엔진의 압력 예측 장치(100)는 파일롯 분사 연소 압력 및 상기 점화 지연 시간(ID)을 이용해서 상기 연소 시작 시점(A)의 메인 연소 시작 압력(P_SOC)을 예측할 수 있다.
또한, 본 발명의 한 실시예에 따른 디젤 엔진의 압력 예측 장치(100)는 상기 연소 종료 시점(B)에서의 메인 분사의 최대 연소 압력(P_max)을 도출할 수 있다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 디젤 엔진의 연료 분사 예를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 디젤 엔진에서는 소음과 PM(Particular Matters) 발생량 조절을 위해 주분사(main) 이전의 파일롯 분사(Pilot1, Pilot2)와 메인 분사(main)이후의 후분사(post)를 이용한다. 본 발명의 한 실시예에 따른 디젤 엔진의 압력 예측 장치(100)는 가변 비열비를 이용해 주분사 이전의 실린더 압력을 예측한다. 그리고, 본 발명의 한 실시예에 따른 디젤 엔진의 압력 예측 장치(100)는 위베 함수를 이용해 파일롯 분사(Pilot1, Pilot2) 및 메인 분사 이후의 실린더 압력을 예측한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디젤 엔진의 압력 예측 장치가 실린더 압력을 예측하는 과정을 간략히 도시한 흐름도이다. 이하의 흐름도는 도 1의 구성과 연계하여 동일한 도면부호를 사용하여 설명한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 디젤 엔진의 압력 예측 장치(100)는 엔진 운전 변수를 이용해 파일롯 분사 이전의 실린더 압력을 예측한다(S102). 여기서, 상기 엔진 운전 변수는 부스트 압력, 흡기 매니폴드 온도, EGR, 공연비(AF), 전체연료량, 파일롯 연료량, 파일롯 분사시기, 파일롯 분사기간, 메인 분사시기 또는 스월률(swirl ratio) 중 적어도 하나를 포함한다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따라 파일럿 분사 이전의 압축 과정에서 가변 비열비를 이용해 예측한 실린더 압력을 도시한 그래프이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 디젤 엔진의 압력 예측 장치(100)는 하기 수학식 1을 통해 파일롯 분사 이전의 실린더 압력(Ppil.inj)을 예측한다.
Figure 112016069922470-pat00001
Pboost는 부스트 압력이고, VBDC는 실린더 내 피스톤 하사점(BDC)에서의 부피이며, Vpil,inj은 분사가 시작되는 시점에서 실린더 내 부피이다. 그리고, k는 엔진 운전 변수에 따라 변하는 가변 비열비이다.
또한, 본 발명의 한 실시예에 따른 디젤 엔진의 압력 예측 장치(100)는 파일롯 분사에 의한 파일롯 분사 연소 압력을 예측한다(S104).
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따라 위베(wiebe) 함수를 이용해 파일롯 분사에 의한 실린더 압력을 예측하기 위한 그래프이다.
여기서, 위베 함수는 연료의 연소 시점에 따른 열발생량을 도출하는 함수이다. 본 발명의 한 실시예에 따른 디젤 엔진의 압력 예측 장치(100)는 상기 연소 시점에 따른 상기 열발생량의 미분값과 실린더의 부피 데이터를 이용해서 실린더 압력을 예측할 수 있다.
그리고, 본 발명의 한 실시예에 따른 디젤 엔진의 압력 예측 장치(100)는 하기 수학식 2 내지 수학식 4를 통해 파일롯 분사에 의한 실린더 압력을 예측한다.
Figure 112016069922470-pat00002
Figure 112016069922470-pat00003
Figure 112016069922470-pat00004
여기서 Q norm.은 정규화된 값으로써 연소 시점에서의 열발생량이며, a, b, c는 상수이고, θ는 연소 시점을 나타낸다. 또한, mfeul은 메인 분사 이전까지의 연료량이고, LHV(Low Heating Value)는 상기 연료량에 의한 발열량이고, ROHR(Rate of Heat Release)는 열발생률을 나타낸다.
본 발명의 한 실시예에 따른 디젤 엔진의 압력 예측 장치(100)는 메인 분사의 점화 지연 시간(ignition delay, ID)을 예측한다(S106).
이때, 점화지연(ignition delay, ID)은 본 발명의 한 실시예에 따라 하기 수학식 5를 통해 실린더 내 밀도, 온도, 산소농도 및 pilot 연료량 등의 함수로 산출될 수 있다.
Figure 112016069922470-pat00005
또한, 본 발명의 한 실시예에 따른 디젤 엔진의 압력 예측 장치(100)는 메인 분사에 의한 메인 연소 기간(Combustion duration)을 도출한다(S108).
여기서, 메인 연소 기간(Combustion duration)은 하기 수학식 6을 통해 EGR, 메인 분사 및 후분사의 연료량, 레일 압력 및 스월률의 함수로 산출될 수 있다.
Figure 112016069922470-pat00006
그리고, 본 발명의 한 실시예에 따른 디젤 엔진의 압력 예측 장치(100)는 메인 분사 이후의 메인 분사 연소 압력을 예측한다(S110).
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따라 위베(wiebe) 함수를 이용해 메인 분사에 의한 실린더 압력을 예측하기 위한 그래프이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 디젤 엔진의 압력 예측 장치(100)는 하기 수학식 7 내지 수학식 9를 통해 파일롯 분사에 의한 실린더 압력을 예측한다.
Figure 112016069922470-pat00007
Figure 112016069922470-pat00008
Figure 112016069922470-pat00009
여기서 Q norm.는 정규화된 값으로써 연소 시점에서의 열발생량이며, a, b, c는 상수이고, θ는 연소 시점을 나타낸다. 또한, mfeul은 메인 분사 이후의 연료량이고, LHV(Low Heating Value)는 상기 연료량의 의한 발열량이고, ROHR(Rate of Heat Release)는 열발생률을 나타낸다.
이와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 디젤 엔진의 압력 예측 장치는 엔진 운전 조건에 따라 변화하는 비열비를 이용해 파일롯 분사 이전의 실린더 압력을 예측하고, 위베 함수를 이용해 파일롯 분사 및 메인 분사에 의한 실린더 압력을 예측함으로써, 별도의 압력 센서 없이도 실시간으로 디젤 엔진의 실린더 압력을 예측할 수 있는 환경을 제공한다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (15)

  1. 압력 예측 장치가 디젤 엔진의 실린더 압력을 예측하는 방법에서,
    파일롯 분사에 의한 파일롯 분사 연소 압력을 예측하는 단계,
    메인 분사의 메인 연소 기간을 예측하는 단계, 그리고
    상기 파일롯 분사 연소 압력 및 상기 메인 연소 기간을 이용해서 상기 메인 분사 이후의 메인 분사 연소 압력을 예측하는 단계
    를 포함하며,
    상기 메인 연소 기간을 예측하는 단계는,
    상기 메인 분사의 분사 시점부터 연소 시작 시점까지의 점화 지연 시간을 예측하는 단계, 그리고
    상기 연소 시작 시점부터 상기 메인 분사의 연소 종료 시점까지의 상기 메인 연소 기간을 도출하는 단계
    를 포함하되,
    상기 점화 지연 시간은 메인 분사의 분사 시점에서의 실린더 내부의 온도 및 밀도, 산소 농도, 그리고 파일럿 연료량에 따라 계산되는 디젤 엔진의 압력 예측 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 메인 분사 연소 압력을 예측하는 단계는,
    상기 파일롯 분사 연소 압력 및 상기 점화 지연 시간을 이용해서 상기 연소 시작 시점의 메인 연소 시작 압력을 예측하는 단계
    를 포함하는 디젤 엔진의 압력 예측 방법.
  4. 제3항에서,
    상기 메인 분사 연소 압력을 예측하는 단계는,
    위베(wiebe) 함수를 이용해서 상기 메인 분사 이후의 상기 메인 분사 연소 압력을 도출하되, 상기 연소 종료 시점에서의 메인 분사의 최대 연소 압력을 도출하는 단계
    를 더 포함하는 디젤 엔진의 압력 예측 방법.
  5. 제1항에서,
    상기 파일롯 분사 연소 압력을 예측하는 단계는,
    엔진 운전 변수를 이용해 파일롯 분사 이전의 압력을 예측하는 단계, 그리고
    상기 파일롯 분사 이전의 압력 및 위베(wiebe) 함수를 이용해서 상기 파일롯 분사 연소 압력을 도출하는 단계
    를 포함하는 디젤 엔진의 압력 예측 방법.
  6. 제5항에서,
    상기 파일롯 분사 이전의 압력을 예측하는 단계는,
    상기 엔진 운전 변수를 이용해서 엔진 운전 조건에 따라 변화하는 비열비를 예측하고, 예측된 상기 비열비를 이용해서 상기 파일롯 분사 이전의 압력을 도출하는 디젤 엔진의 압력 예측 방법.
  7. 제6항에서,
    상기 엔진 운전 변수는,
    부스트 압력, 흡기 매니폴드 온도, EGR, 공연비(AF), 전체연료량, 파일롯 연료량, 파일롯 분사시기, 파일롯 분사기간, 메인 분사시기 또는 스월률(swirl ratio) 중 적어도 하나를 포함하는 디젤 엔진의 압력 예측 방법.
  8. 디젤 엔진의 엔진 운전 변수를 수집하는 운전 변수 수집부,
    상기 엔진 운전 변수를 이용해 파일롯 분사 이전의 압력을 예측하고, 파일롯 분사에 의한 파일롯 분사 연소 압력 및 메인 분사에 의한 메인 분사 연소 압력을 예측하는 압력 예측부, 그리고
    상기 메인 분사의 메인 연소 기간을 예측하여 상기 메인 분사 이후의 메인 분사 연소 압력을 예측하도록 제어하는 제어부
    를 포함하며,
    상기 엔진 운전 변수는,
    부스트 압력, 흡기 매니폴드 온도, EGR, 공연비(AF), 전체연료량, 파일롯 연료량, 파일롯 분사시기, 파일롯 분사기간, 메인 분사시기 또는 스월률(swirl ratio) 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 메인 분사의 분사 시점부터 연소 시작 시점까지의 점화 지연 시간을 예측하는 점화 지연 시간 예측부
    를 포함하되,
    상기 점화 지연 시간은 메인 분사의 분사 시점에서의 실린더 내부의 온도 및 밀도, 산소 농도, 그리고 파일럿 연료량에 따라 계산되는 디젤 엔진의 압력 예측 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제8항에서,
    상기 제어부는,
    상기 연소 시작 시점부터 상기 메인 분사의 연소 종료 시점까지의 상기 메인연소 기간을 예측하는 연소 기간 예측부
    를 더 포함하는 디젤 엔진의 압력 예측 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 압력 예측부는,
    상기 파일롯 분사 이전의 압력을 이용해서 상기 파일롯 분사 연소 압력을 예측하는 파일롯 분사 연소 압력 예측부, 그리고
    상기 메인 분사에 의한 메인 분사 연소 압력을 예측하는 메인 분사 연소 압력 예측부
    를 포함하는 디젤 엔진의 압력 예측 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 파일롯 분사 연소 압력 예측부는,
    상기 엔진 운전 변수를 이용해서 엔진 운전 조건에 따라 변화하는 비열비를 예측하고, 예측된 상기 비열비를 이용해서 상기 파일롯 분사 이전의 상기 압력을 도출하는 디젤 엔진의 압력 예측 장치.
  14. 제12항에서,
    상기 메인 분사 연소 압력 예측부는,
    상기 파일롯 분사 연소 압력 및 상기 점화 지연 시간을 이용해서 상기 연소 시작 시점의 메인 연소 시작 압력을 도출하는 디젤 엔진의 압력 예측 장치.
  15. 제12항에서,
    상기 메인 분사 연소 압력 예측부는,
    위베(wiebe) 함수를 이용해서 상기 연소 종료 시점에서의 메인 분사의 최대 연소 압력을 도출하는 디젤 엔진의 압력 예측 장치.
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