KR20030011610A - 디젤 엔진내 글로우 플러그의 가열 제어용 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 디젤 엔진내 글로우 플러그의 가열 제어용 방법 및 장치는 엔진의 시동을 위한 신호 다음에, 엔진의 온도는 엔진 제어시스템의 초기화와 병행하여 그리고 독립적으로 측정되고, 이러한 방식으로 측정된 엔진 온도가 특정된 값보다 낮으면 글로우 명령이 발생되는 것을 특징으로 한다. 가열 과정의 개시는 엔진 제어시스템의 초기화와는 독립적으로 글로우 제어시스템에 의해 자동적으로 결정되기 때문에, 글로우 플러그의 가열은 엔진 제어시스템의 초기화 완료 전에 시작될 수 있으며, 이를 위해 필요한 시간이 글로우 플러그를 가열하는 동안에 절약될 수 있다.

Description

디젤 엔진내 글로우 플러그의 가열 제어용 방법 및 장치{Method and device for controlling the heating of the glow plugs in a diesel engine}

본 발명은 디젤 엔진내 글로우 플러그(glow plug)의 가열 제어용 방법 및 장치 관한 것이다. 그러한 방법과 그러한 장치는 글로우 플러그가 엔진이 시동될 수 있는 결정적 온도에 이르도록 하는데 사용된다.

MTZ 10/2000의 "전자적으로 제어되는 디젤 엔진용 글로우 시스템 ISS"로부터, 디젤 엔진내 글로우 플러그의 가열 제어용 방법은, 엔진 제어의 초기화가 완료된 후, 엔진 제어시스템과 글로우 제어장치 사이에 커뮤니케이션(communication)의 후속적인 성공적 완성 및 엔진 제어시스템에 의하여 엔진 요소들의 온도가 측정된 후, 글로우 명령 또는 글로우 요구가 나오는 것으로 알려져 있다.

이와 같은 방법에서는 초기화의 완료 후에만 엔진 제어시스템이 글로우 제어장치에 글로우 명령을 내기 때문에, 예를 들면 글로우 플러그 가열의 개시와 같은 글로우 플러그의 활성화가 엔진 제어시스템을 초기화하고 명령을 전달하는 데 걸리는 시간만큼 지연되며, 엔진의 첫 번째 성공적인 점화 작동이 일어날 때까지 상당한 시간이 경과된다.

디젤 엔진 차량의 문을 여는 것을 글로우 플러그의 가열을 위한 시작 신호로 사용하는 것이 제안되기도 하였다. 그러나, 이러한 방법은 문을 여는 것이 종종 바람직한 엔진의 시동과 관계가 없고, 결과적으로 글로우 플러그의 가열과정이 불필요하게 증가하게 되며, 상기 글로우 플러그의 사용 수명이 단축된다는 불이익들과 관련되어 있다.

본 발명의 목적은 상기 도입부에서 언급한 유형의 방법 및 장치를 제공하는 것으로서, 그 것에 의해 글로우 플러그의 가열에 필요한 시간이 단축될 수 있다.

도 1은 디젤 엔진의 구획실(compartment) 내에서 글로우 제어장치의 배치를 나타낸 사시도;

도 2는 본 발명에 따른 방법의 일례를 시간에 따라 나타낸 도면이다.

본 발명에 따르면, 상기 목적은 청구항 제1항의 방법과 청구항 제4항의 장치에 의해 만족된다.

본 발명에 따른 방법과 본 발명에 따른 장치에 있어서, 필요하다면 엔진 시동에 대한 신호를 받은 후, 예를 들면 글로우 명령을 형성하기 위해 엔진 온도를 측정하고 평가한 다음 점화 스위치를 켠 후, 즉시 글로우 플러그의 가열을 시작한다. 이와 같은 방법에서는, 엔진 제어시스템의 초기화 완료를 기다릴 필요가 없고 온도의 측정이 엔진 제어시스템과는 독립적으로 글로우 제어시스템에 의해 수행되기 때문에, 대체로 글로우 플러그의 가열에 필요한 시간이 단축되는 데, 예를 들면 500 ms 만큼 단축된다.

본 발명에 따른 방법과 장치의 바람직한 개선과 구현예는 청구항 제 2항, 제3항 및 제5항 내지 제8항 각각의 주제가 된다.

이하, 본 발명에 따른 방법과 장치의 특별한 구현예가 관련 도면을 참조하여 보다 상세히 서술되고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 디젤 엔진의 글로우 플러그 가열을 제어하기 위한 본 발명의 장치는 엔진의 온도가 특정된 값보다 낮을 때, 글로우 플러그를 가열하기 위한 글로우 명령을 발생하는 글로우 제어시스템(1)을 구비한다. 도 1에 도시된 구현예에서, 글로우 제어시스템(1)에 제공된 내부 온도 센서는 엔진 온도를 측정하기 위해 제공된다. 상기 온도 센서는 글로우 제어 회로의 지지물 온도를 감지하는데, 글로우 제어 회로의 지지물 온도는, 예를 들면 글로우 제어시스템(1)이 엔진에 열적으로 연결될 수 있도록 하기 위해 글로우 제어시스템(1)이 엔진 블록(2)에 직접 배치되도록 하는 글로우 제어시스템(1) 하우징의 바텀 플레이트(bottom plate)와 같은 접촉 표면의 온도와 동일한 온도를 갖는다.

그러므로, 온도 센서의 출력 신호는 엔진 온도에 대응된다. 이러한 온도 값에 의존하여 글로우 제어시스템(1)은 글로우 플러그의 가열을 시작할 것인지 아닌지 여부를 독립적으로 결정한다.

내부 온도 센서의 사용에 대한 대안으로서, 외부 온도 센서가 엔진의 온도에 대해 제시할 수 있는 값을 측정할 수 있도록 엔진 구획실의 대응되는 위치에 부착될 수 있다. 이와 같은 경우에 이러한 외부 온도 센서의 출력 신호는 글로우 제어시스템에 위치한다. 그러나, 글로우 제어시스템과 엔진의 양호한 열적 연결뿐만 아니라 더 많은 외부 센서와 그 케이블 연결을 절약하기 위해 내부 온도 센서를 사용하는 것이 바람직하다.

시작 신호가 존재할 때, 예를 들면 엔진 점화 스위치가 켜진다면, 글로우 플러그의 가열을 제어하기 위한 장치의 작동이 개시한다. 그러므로, 차가운 상태에 있는 엔진에서 글로우 플러그의 가열은 엔진 제어시스템의 초기화 동안에 이미 시작할 수 있다. 글로우 제어시스템의 전기적 공급은 예를 들면 터미널(15)과 같은 각 연결부분을 경유하며, 그 곳에서 이와 같은 터미널에는 전압이 존재한다는 사실이 시작 신호 또는 작동의 시작으로 해석될 수 있다. 그러나, 점화 스위치가 켜졌을 때 발생되는 전용의 시작 신호를 사용하는 것도 가능하다.

만약 그러한 시작 신호가 존재하고 센서에 의해 측정된 엔진 온도가 특정된 값, 예를 들면 5℃ 보다 낮으면, 글로우 제어시스템에 의해 가열은 자동적으로 시작된다. 전용의 시작 신호 또는 글로우 제어시스템으로의 전기적 공급 터미널에 전압이 존재한다는 사실은 단지 엔진의 시동이 정말로 의도되었다면 글로우 플러그의 가열이 시작된다는 것을 보장한다.

이하, 본 발명에 따른 방법에 대한 순서의 일례가 도 2를 참조하여 더욱 상세히 기술된다.

시간에 따른 도면으로 도 2에 도시된 바와 같이, 글로우 제어시스템에 의한 글로우 플러그의 가열은 온도 센서에 의해 측정된 엔진 온도가 예를 들면 5℃와 같이 특정된 값에 이르지 못하고 시작 신호가 존재한다면 자동적으로 시작한다. 그러므로, 온도 측정은 엔진 제어시스템의 초기화 보다 상당히 적은 시간이 걸리기 때문에 가열 과정은 엔진 제어시스템의 초기화 단계 동안에 이미 시작한다.

도 2에 더 도시된 바와 같이, 엔진 제어시스템의 성공적인 초기화 완료에 뒤따르는 글로우 플러그 가열의 제어는, 엔진 제어시스템과 글로우 제어시스템 사이에 커뮤니케이션이 성립되는 즉시 상기 엔진 제어시스템으로 인계된다. 그리고 나서 글로우 플러그의 가열은 종료되거나 또는 엔진 제어시스템으로부터 나오는 명령에 의해 새로이 정의된다.

만약 이와 같은 상황이 아니라면, 예를 들면 엔진 제어시스템의 초기화를 성공적으로 완료하는 것이 가능하지 않았다면, 그리고/또는 글로우 제어시스템에 대한 커뮤니케이션이 가능하지 않았다면, 가열 과정은 주어진 시간 이후에 자동적으로 종료한다. 각 전환요소(changeover element)가 글로우 제어시스템과 엔진 제어시스템에 의한 가열 제어 사이를 전환할 수 있도록 제공된다. 주어진 시간 간격 이후에 글로우 플러그 가열의 종료는 각 시간 기능 요소에 의해 제어된다.

바람직하게는 엔진 제어시스템과 글로우 제어시스템 사이에 커뮤니케이션이 성립된 후 엔진 시동을 최적화하기 위해, 엔진 제어시스템이 다른 요인들을 고려하면서 엔진 시동을 할 것인지 또는 글로우 플러그가 예를 들면 800℃와 같은 어떤 온도에 도달하였다는 것을 확신할 때까지 기다릴 것인지를 결정할 수 있도록, 글로우 플러그의 현재 상태는 엔진 제어시스템에 피드백(feedback)된다.

이하, 위에서 서술된 작동 순서가 확실한 일례에 의하여 더욱 상세히 설명된다.

차량의 운전자는 점화 열쇠로 점화 스위치를 켜서 엔진 시동 신호를 발생한다. 그러나, 이러한 신호는 약간 다른 방법으로 생성될 수도 있다. 예를 들면, 이러한 신호는 엔진의 시동모터, 엔진 제어시스템 및 다른 부품들을 활성화하기 위한 전기적 공급 연결부분에 존재하는 전압으로 이루어질 수 있다. 그러나 그 것은 엔진 제어시스템, 글로우 제어시스템 및 또 다른 부품들에 존재하는 전용의 시작 신호일 수도 있다. 이러한 신호는 평가되며, 일상적인 것에 대한 검사의 완료 후, 엔진의 현재 상태에 적합한 시동 과정이 수행된다. 시작 신호는 엔진 제어시스템뿐만 아니라 글로우 제어시스템에도 존재한다. 글로우 제어시스템은 엔진 제어시스템의 결과로서 초기화되고 그 후에 현재 엔진 온도는 내부에 설치된 온도 센서 또는 예를 들면 냉각수와 접촉하도록 엔진 블록에 설치될 수 있는 외부 온도 센서에 의해 감지된다. 만약 내부 온도 센서가 사용된다면, 예를 들면 글로우 제어시스템의 금속 바텀 프레임을 엔진 블록에 부착하는 것과 같이 글로우 제어시스템과 엔진 사이의 양호한 열적 결합을 이룩하는데 이롭다. 만약 엔진 온도가 글로우 제어시스템에서 예를 들면 5℃와 같이 특정된 값보다 낮다면, 글로우 제어시스템은 즉시 글로우 플러그의 가열을 시작한다. 글로우 플러그에 이미 전류가 공급되었을 때에는, 일상적인 것들에 대한 검사를 완료한 후 연료 분사 또는 엔진 시동을 시작할 수 있도록, 엔진 제어시스템도 동시에 초기화된다.

일반적으로, 엔진 제어시스템의 초기화는 글로우 제어시스템의 초기화보다 대략 300에서 500ms 더 오래 걸린다. 그러므로, 이러한 시간이 글로우 플러그의 가열 동안 절약될 수 있다. 엔진 제어시스템의 초기화가 완료되는 즉시, 엔진 제어시스템은 글로우 제어시스템과 커뮤니케이션을 할 수 있고 글로우 제어시스템에 글로우 플러그의 가열에 대한 더 많은 명령을 보낼 수 있다. 게다가, 글로우 플러그의 상태를 물어보고, 예를 들면 만약 글로우 플러그가 안전하게 예컨대 800℃의 온도를 초과하였다면, 엔진 제어시스템에 의해 엔진의 시동을 단지 시작하는 것이 가능하다. 이와 같은 방식으로, 시작 작용은 시작 시간과 오염된 배기가스 등과 관련하여 최적화될 수 있다. 만약 시작 신호가 존재할 때 더 이상의 명령이 엔진 제어시스템으로부터 도달되지 않는다면, 글로우 제어시스템은 글로우 제어시스템에서 특정된 기간인, 예를 들면 20s의 기간 후에 글로우 플러그의 스위치를 끈다.

본 발명에 따른 방법과 장치에 의하면, 차가운 상태의 시동(cold start) 동안 디젤 엔진의 첫 번째 성공적인 점화 때까지 경과하는 시간이, 글로우 제어시스템을 사용할 때 특히 뚜렷한 예열 없이 엔진을 직접 시동하는 동안, 단축될 수 있다. 이러한 시간 동안 차량의 전자적인 시스템은 단지 글로우 플러그의 가열과, 만약 적용된다면 시동모터로부터 발생하는 부하만을 받는다. 자기 조절(self-regulating) 글로우 플러그를 갖춘 글로우 시스템의 경우, 전력 필요량의 급속한 감소의 결과로서, 차량의 전자적인 시스템은 시동단계에서 부담을 덜게된다. 게다가, 저공해 배기가스와 관련된 점화 열쇠에 의한 시동, 예를 들면 뚜렷한 예열 없이 시동하는 것이, 특히 배기가스의 흐름 중에 좀더 적은 불연소 연료를 배출하기 때문에, 가능하다. 차량의 문이 열릴 때 가열 과정이 시작하는 그러한 방법과 대조적으로, 가열 과정을 필요한 최소한으로 줄임으로써 글로우 플러그의 사용 수명이연장될 수 있다. 게다가, 시동 모터의 해제를 위하여 엔진의 시동은 일정한 온도에 도달된 후에 최적화될 수 있다. 만약 엔진이 점화 열쇠에 의해 시동될 수 없거나 만약 그러한 요구가 엔진 시동 후에 억제된다면, 글로우 플러그의 가열은 얻어 놓은 시간을 이용하여 좀 더 적절한 방법으로 수행될 수 있다.

본 발명에 따른 방법 및 장치에 의하면, 글로우 플러그의 가열에 요구되는 시간이 줄어들 수 있고, 글로우 플러그의 사용 수명이 연장될 수 있다.

Claims (8)

1. 엔진의 시동을 위한 신호 다음에, 엔진의 온도는 엔진 제어시스템의 초기화와 병행하여 그리고 독립적으로 측정되고, 이러한 방식으로 측정된 엔진 온도가 특정된 값보다 낮으면 글로우 명령이 발생되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진내 글로우 플러그의 가열 제어용 방법.
2. 제1항에 있어서,

   엔진 제어시스템의 초기화 완료 후, 글로우 플러그 가열의 제어가 엔진 제어시스템에 인계되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진내 글로우 플러그의 가열 제어용 방법.
3. 제2항에 있어서,

   엔진 제어시스템에 의한 글로우 플러그의 가열을 제어하는 동안, 글로우 플러그의 상태에 대한 정보가 엔진 제어시스템에 피드백되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진내 글로우 플러그의 가열 제어용 방법.
4. 엔진의 시동을 위한 신호 다음에, 엔진의 온도가 특정된 값보다 낮으면 글로우 플러그를 가열하기 위한 글로우 명령을 발생하는 글로우 제어시스템을 구비하는 디젤 엔진내 글로우 플러그 가열 제어용 장치로서, 엔진 제어시스템과 독립적이고, 엔진의 온도를 감지하며, 그 출력 신호가 상기 글로우 제어시스템에 존재하는 온도 센서를 특징으로 하는 디젤 엔진내 글로우 플러그의 가열 제어용 장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 온도 센서는 엔진과 열적으로 접촉하기 위하여 부착된 글로우 제어 회로의 지지물 온도를 감지하도록 배치된 것을 특징으로 하는 디젤 엔진내 글로우 플러그의 가열 제어용 장치.
6. 제4항에 있어서,

   상기 글로우 제어시스템으로부터 분리된 외부 온도 센서가 제공되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진내 글로우 플러그의 가열 제어용 장치.
7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

   글로우 제어시스템에 의해 글로우 명령을 발생시키는 것을 엔진 제어시스템에 의해 글로우 명령을 발생시키도록 전환시키는 전환 장치를 특징으로 하고, 상기 전환 장치는 엔진 제어시스템의 초기화 완료에 응답하고, 엔진 제어시스템과 글로우 제어시스템 사이의 커뮤니케이션의 개시에 응답하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진내 글로우 플러그의 가열 제어용 장치.
8. 제7항에 있어서,

   엔진 제어시스템과 글로우 제어시스템 사이에 커뮤니케이션이 없다면 특정한 시간의 기간이 지난 후에 글로우 명령을 취소하는 시간 기능 요소를 특징으로 하는 디젤 엔진내 글로우 플러그의 가열 제어용 장치.