KR101967463B1 - 배기단 부품 손상 방지를 위한 물분사 인젝터 제어방법 및 이에 의해 운용되는 엔진 - Google Patents

배기단 부품 손상 방지를 위한 물분사 인젝터 제어방법 및 이에 의해 운용되는 엔진 Download PDF

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Abstract

배기단 부품 손상 방지를 위한 물분사 인젝터 제어방법 및 이에 의해 운용되는 엔진이 제시된다. 본 발명의 실시예에 따른 물분사 인젝터 제어방법은, 공기를 압축하여 공기량을 증가시키는 터보시스템이 적용된 엔진의 연소실 내부에 물을 분사하는 인젝터의 작동을 제어하는 방법으로서, 엔진의 운전 영역이 스캐빈징(scavenging) 영역인지의 여부를 판단하는 운전영역 판별단계; 엔진의 운전 영역이 스캐빈징 영역일 경우, 현재 엔진 회전수 및 배기부의 온도를 검출하는 현상태 검출단계; 현상태 검출단계로부터 검출된 데이터를 바탕으로 물분사 유량값을 계산하는 물분사량 계산단계; 및 물분사량 계산단계로부터 획득한 물분사 유량값에 의해 물분사 인젝터를 작동시키는 물분사 인젝터 작동단계;를 포함하는 것을 구성의 요지로 한다.
본 발명에 따르면, 연소실 내부로 흡입된 공기가 연소실을 지나 그대로 배기단으로 전달되어 배기단 부품을 손상시키는 문제를 해결하고, 물분사 인젝터로부터 분사된 물이 배기단으로 전달되어 배기단 부품을 손상시키는 문제를 해결할 수 있는 물분사 인젝터 제어방법 및 이에 의해 운용되는 엔진을 제공할 수 있다.

Description

배기단 부품 손상 방지를 위한 물분사 인젝터 제어방법 및 이에 의해 운용되는 엔진{Water Injector Control Method For Damage Prevention of Exhaust Line Component, And Engine Operated Thereby}
본 발명은 물분사 인젝터 제어방법 및 이에 의해 운용되는 엔진에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배기단 부품 손상 방지를 위한 물분사 인젝터 제어방법 및 이에 의해 운용되는 엔진에 관한 것이다.
공기를 압축하여 공기량을 증가시키는 터보시스템이 적용된 엔진의 경우, 터보 레그(turbo lag) 현상을 저감시키기 위해 흡입 밸브와 배기 밸브의 작동 오버랩을 증가시켜 스캐빈징(scavenging, 소기(掃氣)) 효과를 극대화 시키고 있다.
상기 언급한 터보 레그(turbo lag)란, 응답성 지연을 뜻한다. 응답성이란, 운전자가 가속 페달을 밟았을 때 실제 출력 상승까지 도달하는데 걸리는 시간의 정도를 의미한다. 가속 응답성의 지연은 터보시스템이 적용된 엔진에서만 나타나는 현상은 아니며, 자연 흡기엔진에서도 나타나는 현상이다. 그러나, 터보시스템이 적용된 엔진의 경우, 터보 레그의 범위가 자연흡기 엔진에 비해 월등하게 크다는 문제점을 가지고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 상기 언급한 스캐빈징 효과를 극대화시키고 있으며, 이때, 엔진의 연소실 내부에 물을 분사할 수 있는 물분사 인젝터를 엔진에 장착하여, 배기 가스의 온도를 조절하거나, 엔진의 연소실 내부의 연소 특성을 향상시켜 노킹(knocking) 등의 불안정한 작동을 방지하여, 궁극적으로 엔진의 효율을 향상시키고 있다.
그러나, 종래 기술에 따르면, 물분사 인젝터에서 분출되는 물분사량이 과도하게 높을 경우, 연소 기간 내 모두 증발되지 못하거나 증발에 상단한 시간이 소요되어 엔진 연소 특성을 저해하고 배기가스 증가를 초래할 수 있으며, 배기단에 설치된 부품의 손상을 야기할 수 있다.
한편, 종래 기술에 따른 터보시스템이 적용된 엔진의 경우, 스캐빈징 효과를 극대화 시키는 과정 중 엔진의 연소실 내부로 흡입된 공기가 연소실을 지나 그대로 배기 쪽으로 전달되어 배기단에 설치된 정화용 촉매 등의 부품손상을 야기할 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 농후 연료 분사를 통해 후연소를 발생시켜 촉매에 저장된 산소를 제거하고 있다. 그러나 이 경우, 과열에 의한 촉매의 손상을 야기할 수 있으며, 이를 방지하기 위해 스캐빈징 영역을 축소해야 하는 문제점이 발생한다.
따라서, 상기 언급한 종래 기술에 따른 문제점을 해결할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.
한국공개특허 제10-2017-0056195호 (2017년 05월 23일 공개)
본 발명의 목적은, 연소실 내부로 흡입된 공기가 연소실을 지나 그대로 배기단으로 전달되어 배기단 부품을 손상시키는 문제를 해결하고, 물분사 인젝터로부터 분사된 물이 배기단으로 전달되어 배기단 부품을 손상시키는 문제를 해결할 수 있는 구성을 포함하는 물분사 인젝터 제어방법 및 이에 의해 운용되는 엔진을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 물분사 인젝터 제어방법은, 공기를 압축하여 공기량을 증가시키는 터보시스템이 적용된 엔진의 연소실 내부에 물을 분사하는 인젝터의 작동을 제어하는 방법으로서, 엔진의 운전 영역이 스캐빈징(scavenging) 영역인지의 여부를 판단하는 운전영역 판별단계; 엔진의 운전 영역이 스캐빈징 영역일 경우, 현재 엔진 회전수 및 배기부의 온도를 검출하는 현상태 검출단계; 현상태 검출단계로부터 검출된 데이터를 바탕으로 물분사 유량값을 계산하는 물분사량 계산단계; 및 물분사량 계산단계로부터 획득한 물분사 유량값에 의해 물분사 인젝터를 작동시키는 물분사 인젝터 작동단계;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 운전영역 판별단계에서, 흡기밸브와 배기밸브의 작동 오버랩 영역의 크기가 기설정된 수준 이상이고, 흡기 매니폴드의 압력이 배기 매니폴드의 압력보다 클 경우, 엔진의 운전 영역을 스캐빈징 영역으로 판별할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 현상태 검출단계는, 물분사 인젝터로부터 분사된 물이 엔진의 배기단에 도달 하기 전 증발 가능 여부를 더 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 물분사량 인젝터 제어방법은, 엔진의 운전 영역이 스캐빈징 영역일 경우, 흡기구를 거쳐 배기구로 바이패스(bypass)되어 손실되는 물분사 비율(L)을 계산한 후, 손실되는 물분사 비율을 기준으로 목표 물분사 유량(G)을 보정하는 물분사량 보정단계;를 더 포함하는 구성일 수 있다.
이 경우, 상기 물분사량 보정단계에서, 손실되는 물분사 비율(L)은, 흡기밸브와 배기밸브의 작동 오버랩 영역의 크기, 및 흡기밸브와 배기밸브에 가해지는 압력비를 바탕으로 계산될 수 있다.
또한, 상기 물분사량 보정단계에서, 목표 물분사 유량 보정값(R)은, 1에서 손실되는 물분사 비율(L)을 뺀 값으로 목표 물분사 유량값(G)을 나눈 값일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 물분사 인젝터 작동단계는, 엔진의 운전 영역이 스캐빈징 영역일 경우, 엔진의 회전수 및 배기 밸브 직 후의 매니폴드의 온도를 바탕으로 목표 물분사 유량값을 계산하여 물분사 인젝터를 작동시키는 스캐빈징 작동단계; 및 엔진의 스캐빈징 구간이 종료된 경우, 목표 물분사 유량값에서 스캐빈징 구간 물분사량 값을 뺀 값을 계산하여 물분사 인젝터를 작동시키는 일반 작동단계;를 포함하는 구성일 수 있다.
이 때, 상기 물분사 인젝터 작동단계는, 손실되는 물분사 비율(L)을 고려하여 보정된 목표 물분사 유량값이, 배기밸브 직 후 매니폴드 온도와 엔진 회전 수를 고려한 스캐빈징 구간 분사 가능 최대 물분사 유량을 초과했을 때에만, 스캐빈징 영역과 일반 영역으로 나누어 물분사 인젝터를 작동시키고; 보정된 목표 물분사 유량값이 스캐빈징 구간 최대 물분사 유량값 미만이면, 스캐빈징 영역에서 목표 물분사 유량을 모두 단일 분사할 수 있다.
또한, 상기 목표 물분사 유량값, 기본 목표 물분사 유량값 및 보정되는 물분사 유량값은, 엔진 회전수, 흡입 공기량을 바탕으로 계산될 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 물분사 인젝터 제어방법에 의해 운용되는 엔진을 제공할 수 있는 바, 본 발명의 일 측면에 따른 엔진은, 터보시스템이 적용된 엔진의 연소실 내부에 물을 분사하는 물분사 인젝터를 포함하는 엔진으로서, 엔진 회전수, 배기부의 온도, 흡기 매니폴드의 압력, 배기 매니폴드의 압력, 배기 매니폴드의 온도를 검출한 후 검출된 데이터를 제어부에 전달하는 검출부; 검출부를 통해 검출된 데이터를 바탕으로 물분사 유량값을 계산한 후, 계산된 물분사 유량값을 바탕으로 물분사 인젝터의 물분사 동작을 제어하는 제어부;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제어부는, 엔진의 운전 영역이 스캐빈징 영역일 경우, 엔진의 회전수 및 배기 밸브 직 후의 매니포드의 온도를 바탕으로 목표 물분사 유량값을 계산하여 물분사 인젝터를 작동시키고, 엔진의 스캐빈징 구간이 종료된 경우, 목표 물분사 유량값에서 스캐빈징 구간 물분사량 값을 뺀 값을 계산하여 물분사 인젝터를 작동시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제어부는, 엔진의 운전 영역이 스캐빈징 영역일 경우, 흡기구를 거쳐 배기구로 바이패스(bypass)되어 손실되는 물분사 비율(L)을 계산한 후, 손실되는 물분사 비율을 기준으로 목표 물분사 유량(G)을 보정할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 물분사 인젝터 제어방법은, 특정 구성의 운전영역 판별단계, 현상태 검출단계, 물분사량 계산단계 및 물분사 인젝터 작동단계를 포함함으로써, 연소실 내부로 흡입된 공기가 연소실을 지나 그대로 배기단으로 전달되어 배기단 부품을 손상시키는 문제를 해결하고, 물분사 인젝터로부터 분사된 물이 배기단으로 전달되어 배기단 부품을 손상시키는 문제를 해결할 수 있는 물분사 인젝터 제어방법 및 이에 의해 운용되는 엔진을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 물분사 인젝터 제어방법에 따르면, 엔진의 운전 영역이 스캐빈징 영역일 경우와 스캐빈징 구간이 종료된 경우를 구분하여 물분사 인젝터를 작동시킴으로써, 물분사 인젝터로부터 분사된 물이 배기단으로 전달되어 배기단 부품을 손상시키는 문제를 해결할 수 있는 물분사 인젝터 제어방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 물분사 인젝터 제어방법에 따르면, 엔진의 운전 영역이 스캐빈징 영역일 경우, 흡기구를 거쳐 배기구로 바이패스(bypass)되어 손실되는 물분사 비율(L)을 계산한 후, 손실되는 물분사 비율을 기준으로 목표 물분사 유량(G)을 보정하는 물분사량 보정단계를 포함함으로써, 물분사 인젝터로부터 필요 이상의 물이 분사되는 것을 방지할 수 있고, 결과적으로 물분사 인젝터로부터 분사된 물이 배기단으로 전달되어 배기단 부품을 손상시키는 문제를 해결할 수 있는 물분사 인젝터 제어방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 물분사 인젝터 제어방법에 따르면, 현재 엔진 회전수 및 배기부의 온도를 바탕으로 물분사 인젝터로부터 분사되어야 할 목표 물분사량 값을 계산하여 물분사 인젝터의 작동을 제어함으로써, 배기단 부품의 손상을 방지함과 동시에 스캐빈징(scavenging) 사용 영역을 장시간 유지할 수 있어, 결과적으로 터보시스템이 적용된 엔진의 운전자 요구 출력 응답성을 현저히 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 물분사 인젝터 제어방법에 운용되는 엔진에 따르면, 특정 구성의 검출부, 제어부 및 메모리를 구비함으로써, 연소실 내부로 흡입된 공기가 연소실을 지나 그대로 배기단으로 전달되어 배기단 부품을 손상시키는 문제를 해결하고, 물분사 인젝터로부터 분사된 물이 배기단으로 전달되어 배기단 부품을 손상시키는 문제를 해결할 수 있으며, 스캐빈징(scavenging) 사용 영역을 장시간 유지할 수 있어, 결과적으로 터보시스템이 적용된 엔진의 운전자 요구 출력 응답성을 현저히 향상시킬 수 있는 엔진을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 물분사 인젝터를 포함하는 엔진을 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 물분사 인젝터 제어방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 물분사 인젝터 제어방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 물분사 인젝터 제어방법을 나타내는 순서도이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다. 본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 물분사 인젝터를 포함하는 엔진의 일부를 나타내는 구성도가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 물분사 인젝터 제어방법을 나타내는 흐름도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 물분사 인젝터 제어방법(S100)은, 공기를 압축하여 공기량을 증가시키는 터보시스템이 적용된 엔진의 연소실 내부에 물을 분사하는 인젝터의 작동을 제어하는 방법이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 물분사 인젝터 제어방법(S100)은, 특정 구성의 운전영역 판별단계(S110), 현상태 검출단계(S120), 물분사량 계산단계(S130) 및 물분사 인젝터 작동단계(S140)를 포함함으로써, 연소실 내부로 흡입된 공기가 연소실을 지나 그대로 배기단으로 전달되어 배기단 부품을 손상시키는 문제를 해결하고, 물분사 인젝터로부터 분사된 물이 배기단으로 전달되어 배기단 부품을 손상시키는 문제를 해결할 수 있는 물분사 인젝터 제어방법 및 이에 의해 운용되는 엔진을 제공할 수 있다.
이하에서는, 도면을 참조하여 본 실시예에 따른 물분사 인젝터 제어방법(S100)을 구성하는 각 구성에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 3에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 물분사 인젝터 제어방법을 나타내는 흐름도가 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 물분사 인젝터 제어방법을 나타내는 순서도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 운전영역 판별단계(S110)는, 엔진의 운전 영역이 스캐빈징(scavenging) 영역인지의 여부를 판단하는 단계이다.
이때, 흡기밸브와 배기밸브의 작동 오버랩 영역의 크기가 기설정된 수준 이상이고, 흡기 매니폴드의 압력이 배기 매니폴드의 압력보다 클 경우, 엔진의 운전 영역을 스캐빈징 영역으로 판별함이 바람직하다.
현상태 검출단계(S120)는, 엔진의 운전 영역이 스캐빈징 영역일 경우, 현재 엔진 회전수 및 배기부의 온도를 검출하는 단계이다.
이때, 물분사 인젝터로부터 분사된 물이 엔진의 배기단에 도달 하기 전 증발 가능 여부를 더 판단할 수 있다.
물분사량 계산단계(S130)는 현상태 검출단계(S120)로부터 검출된 데이터를 바탕으로 물분사 유량값을 계산하는 단계이다.
구체적으로, 엔진의 회전수 및 배기 밸브 직 후의 매니폴드의 온도를 바탕으로 목표 물분사 유량값을 계산할 수 있다.
경우에 따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 물분사량 보정단계(S135)가 더 수행될 수 있다.
구체적으로, 본 실시예에 따른 물분사량 보정단계(S135)는, 엔진의 운전 영역이 스캐빈징 영역일 경우, 흡기구를 거쳐 배기구로 바이패스(bypass)되어 손실되는 물분사 비율(L)을 계산한 후, 손실되는 물분사 비율을 기준으로 목표 물분사 유량(G)을 보정할 수 있다.
이때, 손실되는 물분사 비율(L)은, 흡기밸브와 배기밸브의 작동 오버랩 영역의 크기, 및 흡기밸브와 배기밸브에 가해지는 압력비를 바탕으로 계산될 수 있다. 또한, 목표 물분사 유량 보정값(R)은, 1에서 손실되는 물분사 비율(L)을 뺀 값으로 목표 물분사 유량값(G)을 나눈 값이다.
따라서, 본 실시예에 따르면, 엔진의 운전 영역이 스캐빈징 영역일 경우, 흡기구를 거쳐 배기구로 바이패스(bypass)되어 손실되는 물분사 비율(L)을 계산한 후, 손실되는 물분사 비율을 기준으로 목표 물분사 유량(G)을 보정하는 물분사량 보정단계(S135)를 포함함으로써, 물분사 인젝터로부터 필요 이상의 물이 분사되는 것을 방지할 수 있고, 결과적으로 물분사 인젝터로부터 분사된 물이 배기단으로 전달되어 배기단 부품을 손상시키는 문제를 해결할 수 있는 물분사 인젝터 제어방법을 제공할 수 있다.
물분사 인젝터 작동단계(S140)는, 물분사량 계산단계(S130)로부터 획득한 물분사 유량값에 의해 물분사 인젝터를 작동시키는 단계이다.
경우에 따라서, 물분사 인젝터 작동단계(S140)는, 스캐빈징 작동단계(S141)와 일반 작동단계(S142)로 구분되어 실시될 수 있다.
구체적으로, 스캐빈징 작동단계(S141)는, 엔진의 운전 영역이 스캐빈징 영역일 경우, 엔진의 회전수 및 배기 밸브 직 후의 매니폴드의 온도를 바탕으로 목표 물분사 유량값을 계산하여 물분사 인젝터를 작동시키는 단계이다. 이때, 상기 언급한 목표 물분사 유량값, 기본 목표 물분사 유량값 및 보정되는 물분사 유량값은, 엔진 회전수, 흡입 공기량을 바탕으로 계산됨이 바람직하다.
일반 작동단계(S142)는, 엔진의 스캐빈징 구간이 종료된 경우, 목표 물분사 유량값에서 스캐빈징 구간 물분사량 값을 뺀 값을 계산하여 물분사 인젝터를 작동시키는 단계이다.
이때, 본 실시예에 따른 물분사 인젝터 작동단계(S140)는, 손실되는 물분사 비율(L)을 고려하여 보정된 목표 물분사 유량값이, 배기밸브 직 후 매니폴드 온도와 엔진 회전 수를 고려한 스캐빈징 구간 분사 가능 최대 물분사 유량을 초과했을 때에만, 스캐빈징 영역과 일반 영역으로 나누어 물분사 인젝터를 작동시킬 수 있다. 또한, 보정된 목표 물분사 유량값이 스캐빈징 구간 최대 물분사 유량값 미만이면, 스캐빈징 영역에서 목표 물분사 유량을 모두 단일 분사할 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따르면, 엔진의 운전 영역이 스캐빈징 영역일 경우와 스캐빈징 구간이 종료된 경우를 구분하여 물분사 인젝터를 작동시킴으로써, 물분사 인젝터로부터 분사된 물이 배기단으로 전달되어 배기단 부품을 손상시키는 문제를 해결할 수 있는 물분사 인젝터 제어방법을 제공할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 설명한 물분사 인젝터 제어방법(S100)에 의해 운용되는 엔진(100)을 제공할 수 있는 바, 본 실시예에 따른 엔진(100)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 특정 역할을 수행하는 검출부(110), 제어부(120) 및 메모리(130)를 포함하는 구성일 수 있다.
구체적으로, 검출부(110)는, 엔진 회전수, 배기부의 온도, 흡기 매니폴드의 압력, 배기 매니폴드의 압력, 배기 매니폴드의 온도를 검출한 후 검출된 데이터를 제어부에 전달할 수 있다.
이때, 제어부(120)는, 엔진의 운전 영역이 스캐빈징 영역일 경우, 엔진의 회전수 및 배기 밸브 직 후의 매니포드의 온도를 바탕으로 목표 물분사 유량값을 계산하여 물분사 인젝터를 작동시키고, 엔진의 스캐빈징 구간이 종료된 경우, 목표 물분사 유량값에서 스캐빈징 구간 물분사량 값을 뺀 값을 계산하여 물분사 인젝터를 작동시킬 수 있다.
경우에 따라서, 본 실시예에 따른 제어부(120)는, 엔진의 운전 영역이 스캐빈징 영역일 경우, 흡기구를 거쳐 배기구로 바이패스(bypass)되어 손실되는 물분사 비율(L)을 계산한 후, 손실되는 물분사 비율을 기준으로 목표 물분사 유량(G)을 보정할 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따르면, 특정 구성의 검출부(110), 제어부(120) 및 메모리(130)를 구비함으로써, 연소실 내부로 흡입된 공기가 연소실을 지나 그대로 배기단으로 전달되어 배기단 부품을 손상시키는 문제를 해결하고, 물분사 인젝터로부터 분사된 물이 배기단으로 전달되어 배기단 부품을 손상시키는 문제를 해결할 수 있으며, 스캐빈징(scavenging) 사용 영역을 장시간 유지할 수 있어, 결과적으로 터보시스템이 적용된 엔진의 운전자 요구 출력 응답성을 현저히 향상시킬 수 있는 엔진을 제공할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 메모리(130)는, 엔진(100)의 전반적인 동작을 제어하기 위한 소정의 프로그램 코드와 상기 프로그램 코드에 의한 동작이 수행될 때 입력 및 출력되는 데이터 등이 저장되는 공간 또는 저장 영역의 총칭으로서, EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory), FM(Flash Memory), 하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive) 등의 형태일 수 있다.
예를 들어, 메모리(130)는 물분사량의 기준량을 저장할 수 있고, 실험으로 결정된 값으로서 물분사 인젝터의 압력값을 저장될 수 있다.
상기 언급한 본 발명에 따른 물분사 인젝터 제어방법(S100)은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상술한 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
즉, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.
10: 종래 기술에 따른 터보시스템이 적용된 엔진
11: 연소실
12: 물분사 인젝터
13: 웨이스트 게이트(waste gate)
14: 터빈
15: 압축기
100: 엔진
110: 촉매온도 검출센서
120: 배기가스온도 검출센서
130: 제어부
140: 메모리
S100: 물분사 인젝터 제어방법
S110: 촉매상태 판별단계
S115: 배기가스 목표온도값 계산단계
S120: 물분사량 계산단계
S130: 물분사 단계
S140: 스캐빈징 영역 축소단계

Claims (12)

  1. 공기를 압축하여 공기량을 증가시키는 터보시스템이 적용된 엔진의 연소실 내부에 물을 분사하는 인젝터의 작동을 제어하는 방법(S100)으로서,
    엔진의 운전 영역이 스캐빈징(scavenging) 영역인지의 여부를 판단하는 운전영역 판별단계(S110);
    엔진의 운전 영역이 스캐빈징 영역일 경우, 현재 엔진 회전수 및 배기부의 온도를 검출하고, 물분사 인젝터로부터 분사된 물이 엔진의 배기단에 도달 하기 전 증발 가능 여부를 판단하는 현상태 검출단계(S120);
    현상태 검출단계(S120)로부터 검출된 데이터를 바탕으로 물분사 유량값을 계산하는 물분사량 계산단계(S130); 및
    물분사량 계산단계(S130)로부터 획득한 물분사 유량값에 의해 물분사 인젝터를 작동시키는 물분사 인젝터 작동단계(S140);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 물분사 인젝터 제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 운전영역 판별단계(S110)에서,
    흡기밸브와 배기밸브의 작동 오버랩 영역의 크기가 기설정된 수준 이상이고, 흡기 매니폴드의 압력이 배기 매니폴드의 압력보다 클 경우, 엔진의 운전 영역을 스캐빈징 영역으로 판별하는 것을 특징으로 하는 물분사 인젝터 제어방법.
  3. 삭제
  4. 공기를 압축하여 공기량을 증가시키는 터보시스템이 적용된 엔진의 연소실 내부에 물을 분사하는 인젝터의 작동을 제어하는 방법(S100)으로서,
    엔진의 운전 영역이 스캐빈징(scavenging) 영역인지의 여부를 판단하는 운전영역 판별단계(S110);
    엔진의 운전 영역이 스캐빈징 영역일 경우, 현재 엔진 회전수 및 배기부의 온도를 검출하는 현상태 검출단계(S120);
    현상태 검출단계(S120)로부터 검출된 데이터를 바탕으로 물분사 유량값을 계산하는 물분사량 계산단계(S130);
    엔진의 운전 영역이 스캐빈징 영역일 경우, 흡기구를 거쳐 배기구로 바이패스(bypass)되어 손실되는 물분사 비율(L)을 계산한 후, 손실되는 물분사 비율을 기준으로 목표 물분사 유량(G)을 보정하는 물분사량 보정단계(S135); 및
    물분사량 계산단계(S130)로부터 획득한 물분사 유량값에 의해 물분사 인젝터를 작동시키는 물분사 인젝터 작동단계(S140);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 물분사 인젝터 제어방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 물분사량 보정단계(S135)에서,
    손실되는 물분사 비율(L)은, 흡기밸브와 배기밸브의 작동 오버랩 영역의 크기, 및 흡기밸브와 배기밸브에 가해지는 압력비를 바탕으로 계산되는 것을 특징으로 하는 물분사 인젝터 제어방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 물분사량 보정단계(S135)에서,
    목표 물분사 유량 보정값(R)은, 1에서 손실되는 물분사 비율(L)을 뺀 값으로 목표 물분사 유량값(G)을 나눈 값인 것을 특징으로 하는 물분사 인젝터 제어방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 물분사 인젝터 작동단계(S140)는,
    엔진의 운전 영역이 스캐빈징 영역일 경우, 엔진의 회전수 및 배기 밸브 직 후의 매니폴드의 온도를 바탕으로 목표 물분사 유량값을 계산하여 물분사 인젝터를 작동시키는 스캐빈징 작동단계(S141); 및
    엔진의 스캐빈징 구간이 종료된 경우, 목표 물분사 유량값에서 스캐빈징 구간 물분사량 값을 뺀 값을 계산하여 물분사 인젝터를 작동시키는 일반 작동단계(S142);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 물분사 인젝터 제어방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 물분사 인젝터 작동단계(S140)는,
    손실되는 물분사 비율(L)을 고려하여 보정된 목표 물분사 유량값이, 배기밸브 직 후 매니폴드 온도와 엔진 회전 수를 고려한 스캐빈징 구간 분사 가능 최대 물분사 유량을 초과했을 때에만, 스캐빈징 영역과 일반 영역으로 나누어 물분사 인젝터를 작동시키고,
    보정된 목표 물분사 유량값이 스캐빈징 구간 최대 물분사 유량값 미만이면, 스캐빈징 영역에서 목표 물분사 유량을 모두 단일 분사하는 것을 특징으로 하는 물분사 인젝터 제어방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 목표 물분사 유량값은, 엔진 회전수, 흡입 공기량을 바탕으로 계산되는 것을 특징으로 하는 물분사 인젝터 제어방법.
  10. 터보시스템이 적용된 엔진의 연소실 내부에 물을 분사하는 물분사 인젝터를 포함하는 엔진(100)으로서,
    엔진 회전수, 배기부의 온도, 흡기 매니폴드의 압력, 배기 매니폴드의 압력, 배기 매니폴드의 온도를 검출한 후 검출된 데이터를 제어부에 전달하는 검출부(110); 및
    검출부(110)를 통해 검출된 데이터를 바탕으로 물분사 유량값을 계산한 후, 계산된 물분사 유량값을 바탕으로 물분사 인젝터의 물분사 동작을 제어하며, 엔진의 운전 영역이 스캐빈징 영역일 경우, 흡기구를 거쳐 배기구로 바이패스(bypass)되어 손실되는 물분사 비율(L)을 계산한 후, 손실되는 물분사 비율을 기준으로 목표 물분사 유량(G)을 보정하는 제어부(120);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어부(120)는,
    엔진의 운전 영역이 스캐빈징 영역일 경우, 엔진의 회전수 및 배기 밸브 직 후의 매니폴드의 온도를 바탕으로 목표 물분사 유량값을 계산하여 물분사 인젝터를 작동시키고,
    엔진의 스캐빈징 구간이 종료된 경우, 목표 물분사 유량값에서 스캐빈징 구간 물분사량 값을 뺀 값을 계산하여 물분사 인젝터를 작동시키는 것을 특징으로 하는 엔진.
  12. 삭제
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