KR20020072567A - 엔진 작동 방법 - Google Patents

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Abstract

특히 차량 엔진(1)에 관해 설명된다. 엔진(1)은 제1 작동 모드에서는 압축 단계 중에 그리고 제2 작동 모드에서는 흡입 단계 중에 연료가 분사되는 연소실(4)을 구비한다. 엔진(1)은 작동 모드들 사이의 전환을 위한 제어 장치(18)를 구비한다. 엔진(1)은 배기 가스 복귀 밸브(14)를 갖는 배기 가스 복귀부를 포함한다. 엔진(1)은 배기 가스 복귀 밸브(14)가 개방 상태로 클램핑되었을 때 제1 작동 모드로 전환된다.

Description

엔진 작동 방법 {METHOD FOR OPERATING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
이런 유형의 엔진, 엔진 작동 방법 및 제어 장치는 연료 직접 분사식 엔진으로 공지되어 있다. 여기에서, 연료는 균질 작동에서 흡기 단계 중에, 성층 작동에서 압축 단계 중에 엔진의 연소실 내로 분사된다. 균질 작동은 엔진의 전부하 시에 적합하나, 성층 작동은 공회전 및 부분 부하 시에 적합하다.
이런 유형의 엔진에서 오류 기능이 발생할 수 있다. 예를 들어 배기 가스 복귀 밸브가 클램핑되어 더 이상 작동될 수 없게 된다. 이러한 경우에 엔진이 위험한 작동 상태로 되지 않는 것이 보장되어야 한다.
본 발명은 연료가 제1 작동 모드에서는 압축 단계 중에 그리고 제2 작동 모드에서는 흡입 단계 중에 연소실로 분사되며 상기 두 작동 모드 사이는 전환되며, 엔진은 배기 가스 복귀 밸브를 구비한 배기 가스 복귀 시스템을 포함하는, 특히 차량의 엔진 작동 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상응하는 엔진 및 상기 유형의 엔진을 위한 상응하는 제어 장치에 관한 것이다.
도1은 본 발명에 따른 엔진의 실시예의 개략적인 블록 선도이다.
본 발명의 목적은 배기 가스 복귀부의 오류 기능이 엔진의 문제있는 작동 상태를 야기시키지 않는 것을 보장하는 엔진 작동 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 서두에 언급한 본 발명의 방법에서, 배기 가스 복귀 밸브가 개방된 상태로 클램핑되었을 때 엔진이 제1 작동 모드로 전환됨으로써 해결된다. 서두에 언급한 유형의 엔진 및 제어 장치에서 상기 목적은 본 발명에 따라 상응하게 해결된다.
배기 가스 복귀 밸브가 개방된 상태로 클램핑되면, 본 발명에 따라 엔진은 성층 작동으로 전환된다. 성층 작동에서, 개방된 배기 가스 복귀 밸브는 엔진의 제어 및/또는 조정 시에 즉시 고려될 수 있다. 따라서 문제성 있는 상태는 발생하지 않는다. 비상 작동으로 성층 작동을 선택함으로써 엔진의 더 안전한 작동이 보장된다. 성층 작동에서 엔진에 의해 단지 감소된 토크만이 생성될 수 있는 단점은 안전 작동의 장점에 의해 지속적으로 보상된다.
본 발명의 유익한 구성에서, 배기 가스 복귀 밸브가 폐쇄 상태로 클램핑되면 엔진은 제2 작동 모드로 전환된다.
배기 가스 복귀 밸브가 폐쇄 상태로 클램핑되면, 엔진은 본 발명에 따라 균질 작동으로 전환된다. 균질 작동에서 배기 가스 복귀 도관이 폐쇄되었을 때 엔진은 즉시, 그리고 특히 배기 가스 한계값을 초과하지 않으면서 작동될 수 있다. 이로써, 오류 시에 엔진이 더 안전하게 작동될 수 있다.
본 발명의 다른 유익한 구성에서, 배기 가스 복귀부의 그 외의 오류 기능에서 배기 가스 복귀 도관은 폐쇄되며 엔진은 제2 작동 모드로 전환된다. 배기 가스 복귀 도관의 클램핑이 센서에 의해 검출되는 것은 특히 유익하다.
본 발명에 따른 방법이 특히 차량 엔진의 제어 장치를 위해 제공된 제어 요소 형태로 구현되는 것은 특히 의미가 있다. 연산 장치, 특히 마이크로프로세서에서 실행 가능하며 본 발명에 따른 방법을 실행하기에 적합한 프로그램이 제어 요소에 저장된다. 또한 이러한 경우, 본 발명은 제어 요소에 저장된 프로그램에 의해 실행되며, 그럼으로써 프로그램과 함께 제공되는 상기 제어 요소가, 그 실행에 있어 프로그램이 적합한 방법과 동일한 방식으로 본 발명을 나타내는 것이다. 제어 요소로서 특히 저장 매체가 적용될 수 있는데, 예를 들어 롬(Read-Only-Memory) 또는 플래쉬-메모리가 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 특징, 적용 가능성 및 이점은 도면에 도시된 본 발명의 실시예들의 설명에서 제시된다. 동시에 청구 범위에 있어 자체 연관성 혹은 그 재 관계성(re-relation)에 상관없이 그리고 명세서 내지 도면에서의 표현 내지 도식에 상관없이, 임의의 조합에 대한 혹은 그 조합에 있어서 기술되거나 혹은 도시된 모든 특징들은 본 발명의 대상을 형성한다.
도면에는 피스톤(2)이 실린더(3) 내에서 왕복 운동할 수 있는 차량의 엔진(1)이 도시된다. 상기 실린더(3)에는 피스톤(2), 흡기 밸브(5) 및 배기 밸브(6) 등에 의해 제한되는 연소실(3)이 제공된다. 흡기 밸브(5)는 흡기관(7)에 연결되며 배기 밸브(6)는 배기관(8)에 연결된다.
흡기 밸브(5) 및 배기 밸브(6)의 영역에서 분사 밸브(9) 및 점화 플러그(10)가 연소실(4) 내로 돌입한다. 연료는 분사 밸브를 거쳐 연소실(4) 내로 분사될 수 있다. 연소실(4) 내의 연료는 점화 플러그(10)에 의해 점화될 수 있다.
선회 가능한 스로틀 밸브(9)가 흡기관(7) 내에 장착되어, 이를 통해 공기가 흡기관(7)으로 공급된다. 공급된 공기량은 스로틀 밸브(9)의 각도 위치에 따른다. 연료의 연소에 의해 생성된 배기 가스를 정화하기 위해 사용되는 촉매 컨버터(12)가 배기관(8) 내에 장착된다.
배기 가스관(8)으로부터 배기 가스 복귀관(13)이 흡기관(7)으로 복귀된다. 배기 가스 복귀관(13)에는 배기 가스 복귀 밸브(14)가 장착되어, 이에 의해 흡기관(7)으로 복귀되는 배기 가스량이 조정될 수 있다. 배기 가스 복귀관(13) 및 배기 가스 복귀 밸브(14)는 이른바 배기 가스 복귀부를 형성한다.
탱크 환기 튜브(16)가 연료 탱크(15)로부터 흡기관(7)으로 안내된다. 탱크 환기 튜브(16)에는 탱크 환기 밸브(17)가 장착되어, 이에 의해 연료 탱크(15)로부터 흡기관(7)으로 공급된 연료 증기량이 조정될 수 있다. 탱크 환기 튜브(16) 및 탱크 환기 밸브(17)는 이른바 탱크 환기부를 형성한다.
피스톤(2)은 연료가 연소실 내에서 연소됨으로써 왕복 운동으로 전환되며, 상기 운동은 도시되지 않은 크랭크 축으로 전달되어 토크를 생성한다.
제어 장치(18)는 센서에 의해 측정된 엔진의 작동 변수를 나타내는 입력 신호(19)에 의해 개시된다. 예를 들어 제어 장치(18)는 공기량 센서, 람다 센서, 토크 센서 등과 연결된다. 또한, 제어 장치(18)는 운전자에 의해 조작될 수 있는 가속 페달의 위치와 요구되는 토크를 나타내는 신호를 생성하는 가속 페달 센서와 연결된다. 제어 장치(18)는 출력 신호(20)를 생성하며, 이에 의해 액츄에이터 또는 조정기를 통해 엔진(1)의 작동이 조정될 수 있다. 예를 들어, 제어 장치(18)는 분사 밸브(9), 점화 플러그(10) 및 스로틀 밸브(11) 등과 연결되며, 그들의 제어를 위해 요구되는 신호를 생성한다.
무엇보다도, 제어 장치(18)는 엔진(1)의 작동 변수를 제어 및/또는 조정하기 위해 제공된다. 예를 들어, 분사 밸브(9)를 통해 연소실(4) 내로 분사된 연료 질량은 특히 적은 연료 소비 및/또는 적은 유해 물질 발생의 관점에서 제어 장치(18)에 의해 제어 및/또는 조정된다. 이러한 목적으로, 제어 장치(18)는, 상기 제어 및 조정을 실행하기에 적합한 프로그램을 저장 매체, 특히 플래시-메모리에 저장한 마이크로프로세서를 구비한다.
도1에 도시된 엔진(1)은 다수의 작동 모드로 작동될 수 있다. 즉, 엔진(1)은 균질 작동, 성층 작동 및 균질 희박 작동 등으로 작동될 수 있다.
균질 작동에서 연료는 흡입 단계 중에 분사 밸브(9)에 의해 엔진(1)의 연소실(4) 내로 직접 분사된다. 이를 통해, 연료는 점화될 때까지 지속적으로 와류되어 연소실(4) 내에는 대체로 균일한 연료/공기-혼합기가 생성된다. 생성된 토크는 실제로 스로틀 밸브(11)의 위치를 통해 제어 장치(18)에 의해 조절된다. 균질 작동에서 엔진(1)의 작동 변수는 람다가 1이되도록 제어 및/또는 조정된다. 균질 작동은 특히 전 부하 시에 사용된다.
균질 희박 작동은 포괄적으로 균질 작동에 해당되나, 람다는 1보다 작게 조정된다.
성층 작동에서 연료는 압축 단계 중에 분사 밸브(9)에 의해 엔진(1)의 연소실(4) 내로 직접 분사된다. 이로써, 점화 플러그(10)에 의한 점화 시에 균일한 혼합기가 연소실(4) 내에 형성되는 것이 아니라 연료의 층이 형성된다. 스로틀 밸브(11)는 예를 들어 배기 가스 복귀 도관 및/또는 탱크 환기의 요구를 제외하면 완전히 개방되어 엔진은 무 교축으로 작동된다. 성층 작동에서 생성되야 할 토크는 포괄적으로 연료량을 통해 조정된다. 성층 작동은 엔진(1)의 공회전 시에 그리고 부분 부하 시에 작동될 수 있다.
상술된 엔진(1)의 작동 모드들 사이는 교대로 작동되거나 또는 전환될 수 있다. 이러한 방식의 전환은 제어 장치(18)에 의해 실행된다.
엔진(1)의 작동 시에 배기 가스 복귀부에 오류가 발생할 수 있으며, 이는 다양한 오류 응답에 의해 해결된다. 본원에서는 적어도 세 경우로 구분된다.
첫째, 배기 가스 복귀 밸브(14)는 개방 상태로 클램핑되어 더 이상 폐쇄되지 않을 수 있다. 개방 상태로 클램핑된 배기 가스 복귀 밸브(14)가 예를 들어 위치 센서 또는 그 외의 수단을 통해 검출되면, 엔진(1)은 성층 작동으로 전환된다. 성층 작동에서 엔진(1)은 제한된 엔진 출력으로 배기 가스 복귀 밸브(14)가 개방된 상태로 작동될 수 있으며, 비상 작동이 가능케 된다. 배기 가스 한계값은 유지될 수 있다.
둘째, 배기 가스 복귀 밸브(14)가 폐쇄 상태로 클램핑되어 더 이상 개방되지 않는다. 폐쇄 상태로 클램핑된 배기 가스 복귀 밸브(14)가 검출되면 엔진(1)은 균질 작동으로 전환된다. 균질 작동에서 엔진은 배기 가스 복귀 밸브(14)가 폐쇄된상태로, 배기 가스 한계값을 초과하지 않고 작동될 수 있다. 기본적으로, 성층 작동이 가능할 수 있으나, 경우에 따라서 법 규정에 따른 배기 가스 한계값이 더 이상 유지될 수 없다.
셋째, 배기 가스 복귀부에서 또는 배기 가스 복귀부의 제어 및/또는 조정에서 그 외의 오류가 결정되며 배기 가스 복귀 밸브(14)는 폐쇄될 수 있다. 이런 경우에, 엔진(1)은 균질 작동으로 전환되며 배기 가스 복귀 밸브(14)는 폐쇄된다. 상술한 바와 같이, 배기 가스 한계값을 손상시키지 않으면서 엔진(1)은 균질 작동 모드에서 배기 가스 복귀 밸브(14)가 폐쇄된 상태로 작동될 수 있다.
배기 가스 복귀부에서의 또는 배기 가스 복귀 밸브(14)에서의 오류 검출은 제어 장치(18)에 의해 직접 또는 센서에 의해 간접적으로 수행되며, 그리고/또는 배기 가스 복귀 밸브(14)를 제어하는 액츄에이터 또는 그 외의 프로세스 기술적인 수단의 진단에 의해 수행될 수 있다. 인식된 오류에 따라, 제어 장치(18)에 의해 할당된 비상 작동의 이전의 경우에 상응하게 선택되어 조정된다. 그 다음 제어 장치(18)의 오류 메모리에 입력된다.

Claims (7)

  1. 연료가 제1 작동 모드에서는 압축 단계 중에 그리고 제2 작동 모드에서는 흡입 단계 중에 연소실(4) 내로 분사되며, 상기 양 작동 모드 사이는 전환되며, 엔진(1)은 배기 가스 복귀 밸브(14)를 갖는 배기 가스 복귀부를 포함하는, 특히 차량 엔진(1)의 작동 방법에 있어서,
    배기 가스 복귀 밸브(14)가 개방 상태로 클램핑되었을 때 엔진(1)은 제1 작동 모드로 전환되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 배기 가스 복귀 밸브(14)가 폐쇄 상태로 클램핑되었을 때 엔진(1)은 제2 작동 모드로 전환되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 배기 가스 복귀부의 그 외의 오류 기능에서, 배기 가스 복귀 밸브(14)는 폐쇄되며 엔진(1)은 제2 작동 모드로 전환되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어는 한 항에 있어서, 배기 가스 복귀 밸브(14)의 클램핑은 센서에 의해 검출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 연산 장치 특히 마이크로프로세서에서 실행 가능하며 청구항 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항을 실행하기에 적합한 프로그램이 저장된, 특히 차량 엔진(1)의 제어 장치(18)용 제어 요소, 특히 롬 또는 플래시-메모리.
  6. 제1 작동 모드에서는 압축 단계 중에 그리고 제2 작동 모드에서는 흡입 단계 중에 연료가 분사될 수 있는 연소실(4)과, 작동 모드들 사이의 전환을 위한 제어 장치(18)와, 배기 가스 복귀 밸브(14)를 구비한 배기 가스 복귀부를 포함하는, 특히 차량의 엔진에 있어서,
    배기 가스 복귀 밸브(14)가 개방된 상태로 클램핑되었을 때 제1 작동 모드로 전환될 수 있는 것을 특징으로 하는 엔진.
  7. 엔진(1)은 제1 작동 모드에서는 압축 단계 중에 그리고 제2 작동 모드에서는 흡입 단계 중에 연료가 분사될 수 있는 연소실(4)을 포함하며, 제어 장치(18)는 상기 작동 모드 사이의 전환을 위해 제공되며, 엔진(1)은 배기 가스 복귀 밸브(14)를 구비한 배기 가수 복귀부를 포함하는, 특히 차량의 엔진(1)을 위한 제어 장치(18)에 있어서,
    배기 가스 복귀 밸브(14)가 개방된 상태로 클램핑되었을 때 엔진(1)을 제1 작동 상태로 전환시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
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