KR20010051615A - Method for operation of engine - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 엔진, 특히 차량 엔진 작동 방법에 관한 것이다. 연료는 제1 작동 모드에서는 압축 단계 중에, 그리고 제2 작동 모드에서는 흡기 단계 중에 연소실로 분사되고, 상기 양 작동 모드는 서로 전환된다. 본 발명은 이에 상응되는 엔진 및 이런 유형의 엔진을 위한 제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an engine, in particular a method of operating a vehicle engine. Fuel is injected into the combustion chamber during the compression phase in the first mode of operation and during the intake phase in the second mode of operation, the two modes of operation being switched over. The present invention relates to a corresponding engine and a control device for this type of engine.
상기와 같은 방법, 상기 유형의 엔진 및 제어 장치는 예를 들어 연료 직접 분사식에서 공지되어있다. 연료 직접 분사식 엔진에서, 연료는 균질 작동에서 흡기 단계 중에, 그리고 층상 작동에서는 압축 단계 중에 엔진의 연소실로 분사된다. 균질 작동은 엔진의 전부하시를 위해 제공되나, 층상 작동은 엔진의 공회전 및 부분 부하시를 위해 적절하다.Such methods, engines and control devices of this type are known, for example, in fuel direct injection. In a fuel direct injection engine, fuel is injected into the combustion chamber of the engine during the intake phase in homogeneous operation and during the compression phase in stratified operation. Homogeneous operation is provided for full load of the engine, but stratified operation is suitable for idling and partial load of the engine.
층상 작동은 특히 엔진이 냉각 상태일 때 추가의 조치없이는 실행될 수 없다. 층상 작동에서 엔진이 냉각 상태일 때는 유해 물질 방출 및 엔진 불안정성이 상승된다.Lamellar operation cannot be carried out without further measures, especially when the engine is cool. In stratified operation, when the engine is cooled, toxic emissions and engine instability are elevated.
본 발명의 목적은 엔진이 냉각 상태일 때도 층상 작동이 실행될 수 있는 엔진 작동 방법을 달성하는 것이다.It is an object of the present invention to achieve an engine operating method in which stratified operation can be carried out even when the engine is cooled.
이런 목적은 엔진이 냉각 상태일 때, 분사가 제1 작동 모드에서 온도에 따라 제어 및/또는 조정되는 본 발명에 따른 방법을 통해 해결된다. 전술된 유형의 엔진 및 제어 장치에서 본 발명의 목적은 본 발명에 따라 상응되게 해결된다.This object is solved through the method according to the invention in which the injection is controlled and / or adjusted in accordance with the temperature in the first mode of operation when the engine is cooled. In the engine and control device of the type described above, the object of the invention is correspondingly solved according to the invention.
온도에 따른 제어 및/또는 조정을 통해, 특히 엔진의 콜드 스타트 후에 엔진의 개선된 워밍 업(warming up)이 달성된다. 특히, 엔진의 작동 정숙도 및 배기 가스와 관련된 작동이 온도에 따라 개선될 수 있다. 또한, 워밍 업 단계가 단축될 수 있어 엔진의 다른 작동 모드로의 전환 시점이 단축될 수 있다.Through temperature control and / or adjustment, an improved warm up of the engine is achieved, in particular after a cold start of the engine. In particular, the operation quietness of the engine and the operation associated with the exhaust gas can be improved with temperature. In addition, the warm-up phase can be shortened so that the time of switching the engine to another operating mode can be shortened.
본 발명의 유익한 개선에서, 엔진이 냉각 상태일 때 제1 작동 모드로의 전환은 온도에 따라 제어 및/또는 조정된다. 이는 층상 작동 뿐 아니라 작동 모드의 전환도 마찬가지로 온도에 따라 실행되는 것을 의미한다. 이는 전환 시점 및 전환 과정에도 영향을 미친다.In an advantageous refinement of the invention, the transition to the first mode of operation when the engine is cooled is controlled and / or adjusted in accordance with the temperature. This means that not only the stratified operation but also the switching of the operating mode is performed according to the temperature as well. This also affects the timing and the transition process.
본 발명의 유익한 개선에서, 분사 시기 및/또는 점화 시기가 온도에 따라 제어 및/또는 조정되며, 그리고/또는 스로틀 밸브 각 및/또는 배기 가스 복귀 밸브를 통한 배기 가스 복귀 비율이 온도에 따라 제어 및/또는 조정된다.In an advantageous refinement of the invention, the injection timing and / or ignition timing are controlled and / or adjusted in accordance with the temperature, and / or the exhaust gas return ratio through the throttle valve angle and / or the exhaust gas return valve is controlled and controlled in accordance with the temperature. And / or adjusted.
본 발명의 다른 유익한 개선에서, 엔진 온도 및/또는 배기 공기 온도 및/또는 배기 가스 온도가 측정된다.In another advantageous refinement of the invention, the engine temperature and / or the exhaust air temperature and / or the exhaust gas temperature are measured.
중요한 것은 본 발명에 따른 방법이 특히 차량 엔진의 제어 장치를 위한 제어 요소로서 달성되는 것이다. 제어 요소에는 계산 장치, 특히 마이크로 프로세서에 저장된, 실행 가능하며 본 발명에 따른 방법을 달성하기에 적합한 프로그램이 저장된다. 이런 경우에, 본 발명은 제어 요소에 저장된 상기 프로그램에 의해 달성되기 때문에, 프로그램이 제공된 제어 요소는 본 발명을 실행하기 적합한 상기 프로그램과 동일한 방법으로 본 발명을 실행한다. 제어 요소로서 특히, 전기적 저장 매체 예를 들어 롬(Read-Only-Memory) 또는 플래시 메모리(Flash-Memory)가 사용될 수 있다.What is important is that the method according to the invention is achieved in particular as a control element for a control device of a vehicle engine. The control element stores an executable program stored in a computing device, in particular a microprocessor, suitable for achieving the method according to the invention. In this case, since the present invention is accomplished by the above program stored in the control element, the control element provided with the program executes the present invention in the same manner as the above program suitable for carrying out the present invention. As the control element, in particular, an electrical storage medium such as read-only-memory or flash-memory can be used.
본 발명의 다른 특징, 사용 가능성 및 장점은 이하 설명되는 본 발명의 실시예를 통해 알 수 있다. 설명된 또는 제시된 모든 특징들은 자체적으로 또는 본 발명의 대상과 다른 임의의 조합으로, 명세서, 상세한 설명 또는 도면에 종속되지 않고 형성된다.Other features, possibilities, and advantages of the invention can be seen through the embodiments of the invention described below. All features described or presented are formed on their own or in any combination different from the subject matter of the present invention, without departing from the specification, the description or the drawings.
도1은 본 발명에 따른 엔진의 실시예를 도시하는 개략적인 블록 선도.1 is a schematic block diagram illustrating an embodiment of an engine according to the present invention.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
1: 엔진1: engine
2; 피스톤2; piston
4: 연소실4: combustion chamber
5: 흡기 밸브5: intake valve
6: 배기 밸브6: exhaust valve
7: 흡기관7: intake pipe
8: 배기관8: exhaust pipe
10: 분사 밸브10: injection valve
11: 드로틀 밸브11: throttle valve
14; 배기 가스 복귀 밸브14; Exhaust gas return valve
15: 연료 탱크15: fuel tank
16: 연료 탱크 환기 라인16: fuel tank ventilation line
18: 제어 장치18: control device
22: 온도 센서22: temperature sensor
도1에는 피스톤(2)이 실린더(3) 내에서 왕복 운동하는 차량 엔진(1)이 도시된다. 실린더(3)에는 피스톤(2), 흡기 밸브(5) 및 배기 밸브(6)에 의해 제한되는 연소실이 마련된다. 흡기 밸브(5)에는 흡기관(7)이 그리고 배기 밸브(6)에는 배기관(8)이 연결된다.1 shows a vehicle engine 1 in which a piston 2 reciprocates in a cylinder 3. The cylinder 3 is provided with a combustion chamber limited by the piston 2, the intake valve 5 and the exhaust valve 6. An intake pipe 7 is connected to the intake valve 5 and an exhaust pipe 8 is connected to the exhaust valve 6.
흡기 밸브(5) 및 배기 밸브(6) 영역에서 분사 밸브(9) 및 점화 플러그(10)가 연소실 내로 돌출된다. 연료는 분사 밸브(9)를 통해 연소실(4)로 분사된다. 연료는 점화 플러그(10)에 의해 연소실(4) 내에서 점화된다.In the region of the intake valve 5 and the exhaust valve 6, the injection valve 9 and the spark plug 10 protrude into the combustion chamber. Fuel is injected into the combustion chamber 4 through the injection valve 9. Fuel is ignited in the combustion chamber 4 by the spark plug 10.
흡기관(7) 내에는 피봇 가능한 스로틀 밸브(11)가 배치되어, 이를 통해 흡기관(7)으로 공기가 공급될 수 있다. 공급된 공기량은 스로틀 밸브(11)의 각도에 따른다. 배기관(8) 내에는 연료의 연소를 통해 발생된 배기 가스를 정화하는데 이용되는 촉매 컨버터(12)가 배치된다.A pivotable throttle valve 11 is arranged in the intake pipe 7, through which air can be supplied to the intake pipe 7. The amount of air supplied depends on the angle of the throttle valve 11. In the exhaust pipe 8 is arranged a catalytic converter 12 which is used to purify the exhaust gas generated through combustion of the fuel.
배기 가스 복귀 라인(13)이 배기관(8)으로부터 흡기관(7)으로 안내된다. 배기 가스 복귀 라인(13)에는 배기 가스 복귀 밸브(14)가 배치되어 흡기관(8)으로 복귀되는 배기 가스량이 조절될 수 있다. 배기 가스 복귀 라인(13) 및 배기 가스 복귀 밸브(14)는 배기 가스를 복귀시킨다.An exhaust gas return line 13 is guided from the exhaust pipe 8 to the intake pipe 7. An exhaust gas return valve 14 is disposed in the exhaust gas return line 13 to adjust the amount of exhaust gas returned to the intake pipe 8. The exhaust gas return line 13 and the exhaust gas return valve 14 return the exhaust gas.
연료 탱크 환기 라인(16)이 연료 탱크(15)로부터 흡기관(7)으로 안내된다. 연료 탱크 환기 라인(16)에는 탱크 환기 밸브(17)가 배치되어 흡기관(7)으로 연료 탱크(15)로부터 유입된 연료 증기량이 조절될 수 있다. 연료 탱크 환기 라인(16) 및 연료 탱크 환기 밸브(17)는 연료 탱크를 환기시킨다.The fuel tank ventilation line 16 is guided from the fuel tank 15 to the intake pipe 7. A tank ventilation valve 17 is disposed in the fuel tank ventilation line 16 so that the amount of fuel vapor introduced from the fuel tank 15 into the intake pipe 7 can be adjusted. The fuel tank vent line 16 and the fuel tank vent valve 17 ventilate the fuel tank.
피스톤(2)은 연료의 연소를 통해, 연소실(4) 내에서 도시되지 않은 크랭크 축으로 전달되어 토크를 발생시키는 왕복 운동으로 전환된다.The piston 2 is converted into a reciprocating motion, which is transmitted to a crankshaft not shown in the combustion chamber 4 to generate torque through combustion of fuel.
제어 장치(18)는 센서에 의해 측정된 엔진(1)의 작동 변수를 나타내는 입력 신호(19)를 활성화시킨다. 예를 들어, 제어 장치(18)는 공기량 센서, 람다 센서 및 회전수 센서 등과 연결된다. 또한, 제어 장치(18)는 운전자에 의해 작동 가능한 가속 페달의 위치 및 이를 통해 요구된 토크를 발생시키는 신호를 전송하는 가속 페달 센서와 연결된다. 제어 장치(18)는 액츄에이터 또는 설정기를 통해 엔진(1) 작동에 영향을 미칠 수 있는 출력 신호(20)를 발생시킨다. 예를 들어, 제어 장치(18)는 분사 밸브(9), 점화 플러그(10) 및 드로틀 밸브(11) 등과 연결되어 제어에 필요한 신호를 발생시킨다.The control device 18 activates an input signal 19 representing the operating variable of the engine 1 measured by the sensor. For example, the control device 18 is connected to an air mass sensor, a lambda sensor, a speed sensor, and the like. In addition, the control device 18 is connected with an accelerator pedal sensor that transmits a signal that generates the required torque through the position of the accelerator pedal operable by the driver. The control device 18 generates an output signal 20 that can affect the operation of the engine 1 via an actuator or setter. For example, the control device 18 is connected to the injection valve 9, the spark plug 10 and the throttle valve 11 and the like to generate a signal necessary for control.
무엇보다도, 제어 장치(18)는 엔진(1)의 작동 변수를 제어 및/또는 조정한다. 예를 들어, 분사 밸브(9)로부터 연소실(4)로 분사되는 연료량은 제어 장치(18)에 의해, 특히 적은 연료 소비 및/또는 적은 유해 물질 방출의 관점에서 제어 및/또는 조정된다. 이런 목적으로, 제어 장치(18)는 상기 제어 및/또는 조정을 실행하는데 적합한프로그램을 저장 매체, 특히 플래시 메모리 내에 저장한 마이크로 프로세서를 구비한다.First of all, the control device 18 controls and / or adjusts operating parameters of the engine 1. For example, the amount of fuel injected from the injection valve 9 into the combustion chamber 4 is controlled and / or adjusted by the control device 18, in particular in view of low fuel consumption and / or low emissions of harmful substances. For this purpose, the control device 18 has a microprocessor which stores a program suitable for carrying out said control and / or adjustment in a storage medium, in particular flash memory.
도1의 엔진(1)은 다수의 작동 모드로 작동될 수 있다. 즉, 엔진(1)은 균질 작동, 층상 작동, 균질 희박 작동 및 희박 층상 작동 등으로 작동 가능하다.The engine 1 of FIG. 1 can be operated in a number of operating modes. That is, the engine 1 can be operated by homogeneous operation, laminar operation, homogeneous lean operation, lean layer operation, and the like.
균질 작동에서, 연료는 흡기 단계 중에 분사 밸브(9)에 의해 엔진(1)의 연소실(4) 내로 직접 분사된다. 이를 통해 연료는 점화될 때까지 계속 와류되어 연소실(4) 내에는 실질적으로 균질적인 연료/공기 혼합기가 발생된다. 발생된 모멘트는 제어 장치(18)에 의해 실질적으로 드로틀 밸브(11)의 위치를 통해 설정된다. 균질 작동에서, 엔진(1)의 작동 변수는 람다가 1과 같도록 제어 및/또는 조정된다. 균질 작동은 특히 엔진의 전부하시에 사용된다.In homogeneous operation, fuel is injected directly into the combustion chamber 4 of the engine 1 by the injection valve 9 during the intake phase. This continues to vortex until the fuel is ignited, producing a substantially homogeneous fuel / air mixture in the combustion chamber 4. The generated moment is set by the control device 18 substantially via the position of the throttle valve 11. In homogeneous operation, the operating parameters of the engine 1 are controlled and / or adjusted so that the lambda equals one. Homogeneous operation is especially used at full load of the engine.
균질 희박 작동은 균질 작동에 상응되나, 람다는 1보다 작게 설정된다.The homogeneous lean operation corresponds to the homogeneous operation, but lambda is set to less than one.
층상 작동에서, 연료는 압축 단계 중에 분사 밸브(9)에 의해 엔진(1)의 연소실(4)로 직접 분사된다. 이로써, 점화 플러그(10)를 통한 점화 시에 연소실 내에 균질 혼합기가 제공되지 않고, 연료의 층이 형성된다. 드로틀 밸브(11)는 예를 들어 배기 가스 복귀 및/또는 연료 탱크 환기의 요구를 제외하고는 완전히 개방되고, 이로써 엔진(1)은 교축(throttling)없이 작동된다. 층상 작동에서, 발생되는 모멘트는 연료량에 의해 설정된다. 엔진(1)은 특히 공회전 및 부분 부하시에 층상 작동으로 작동된다.In laminar operation, fuel is injected directly into the combustion chamber 4 of the engine 1 by the injection valve 9 during the compression step. Thereby, a homogeneous mixer is not provided in the combustion chamber upon ignition through the spark plug 10, and a layer of fuel is formed. The throttle valve 11 is fully open except for example the need for exhaust gas return and / or fuel tank ventilation, whereby the engine 1 is operated without throttling. In stratified operation, the moment generated is set by the fuel amount. The engine 1 is operated in layered operation, especially at idle and partial loads.
엔진(1)의 전술된 작동 모드 사이는 서로 전환될 수 있다. 이런 방식의 전환은 제어 장치(18)에 의해 실행된다.The aforementioned operating modes of the engine 1 can be switched between each other. Switching in this manner is performed by the control device 18.
또한 중복 분사가 가능하다. 즉, 피스톤(2)의 팽창 행정 중에 각각의 연소실(3)로 여러번의 연료 분사가 실행된다. 이런 분사는 흡기 단계 및/또는 압축 단계 중에 실행된다. 이런 다중 분사는 특히 중간 상태를 나타내는데, 이를 통해 전술된 작동 모드 사이가 전환된다.Also double injection is possible. That is, several fuel injections are performed to each combustion chamber 3 during the expansion stroke of the piston 2. This injection is carried out during the intake phase and / or the compression phase. Such multiple injections in particular represent an intermediate state, which switches between the operating modes described above.
도면에 따르면 다수의 온도 센서가 제공된다. 온도 센서(22')는 흡기관(7) 영역 내에 배치되어 흡입되는 온도를 측정한다. 다른 온도 센서(22'', 22''')는 백관(80 영역 내에, 즉 촉매 컨버터(12) 전이나 후에 배치된다. 다른 온도 센서(22'''')는 냉각수 또는 엔진 및 변속기 오일에 배치된다. 냉각수의 온도를 통해 또는 오일 온도를 통해 엔진 온도가 결정된다. 전술된 온도 센서 중에 적어도 하나가 제공된다. 경우에 따라서, 다수의 또는 모든 온도 센서가 제공될 수 있다. 이하에서 적어도 하나의 온도 센서가 도면 부호 (22)로 나타난다.According to the drawings a number of temperature sensors are provided. The temperature sensor 22 'is arranged in the area of the intake pipe 7 and measures the temperature to be sucked in. The other temperature sensors 22 ", 22 " '' are disposed in the white tube 80 region, i.e., before or after the catalytic converter 12. The other temperature sensors 22 " '' are applied to the coolant or the engine and transmission oil. The engine temperature is determined via the temperature of the coolant or via the oil temperature At least one of the above-mentioned temperature sensors is provided In some cases, a plurality or all temperature sensors may be provided. The temperature sensor at is indicated by reference numeral 22.
엔진(1)이 냉각 상태일 때, 층상 작동으로의 전환은 온도 센서(22)에 의해 측정된 온도에 따라 제어 및/또는 조정된다. 선택적으로 또는 추가적으로, 층상 작동은 온도 센서(22)에 의해 측정된 온도에 따라 제어 및/또는 조정된다.When the engine 1 is in a cooled state, switching to stratified operation is controlled and / or adjusted in accordance with the temperature measured by the temperature sensor 22. Alternatively or additionally, the layered operation is controlled and / or adjusted in accordance with the temperature measured by the temperature sensor 22.
냉각 상태의 엔진(1)에 상응되는 온도에 따른 제어 및/또는 조정은 분사 밸브(9)의 분사 시점 및/또는 점화 플러그(10) 점화 시기 및/또는 드로틀 밸브(11)의 각도 및/또는 배기 가스 복귀 밸브를 통한 배기 가스 복귀 비율에 영향을 미친다. 이런 작동 변수 중 적어도 하나가 온도에 따라 제어 및/또는 조정된다. 또한, 다수의 또는 전체 작동 변수에 상응되게 영향을 미치는 것도 가능하다.The control and / or adjustment according to the temperature corresponding to the engine 1 in the cooled state is based on the injection timing of the injection valve 9 and / or the ignition timing of the spark plug 10 and / or the angle and / or the throttle valve 11. Affects the exhaust gas return rate through the exhaust gas return valve. At least one of these operating variables is controlled and / or adjusted depending on the temperature. It is also possible to correspond correspondingly to many or all operating variables.
냉각 상태의 엔진(1)의 작동 변수에 대한 영향은 층상 작동으로의 전환시에 및/또는 층상 작동에서 중복 분사에 사용된다.The influence on the operating parameters of the engine 1 in the cooled state is used for redundant injection in switching to and / or in stratified operation.
본 발명에 따르면, 엔진이 냉각 상태일 때도 추가의 조치없이 층상 작동이 실행될 수 있고 따라서 유해 물질 방출 및 엔진 불안정성이 감소되는 엔진 작동 방법이 제공된다.According to the present invention, there is provided a method of operating an engine in which layered operation can be carried out without further measures even when the engine is in a cooled state, thus reducing harmful substance emission and engine instability.
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