KR20030043773A - 차량의 엔진을 작동시키기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 엔진을 작동시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 먼저, 엔진 및/또는 차량의 운전 조건 변수들은 예정된 시간 주기에 걸쳐 수집된다. 그 후에, 포획된 운전 조건 변수에 관련하여 엔진의 작동에 있어서 변수들의 가능성들이 확인된다. 결국, 엔진의 작동 변수들은 변수에 있어서 확인된 확률 값과 관련하여 조정된다.

Description

차량의 엔진을 작동시키기 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR OPERATING A MOTOR VEHICLE ENGINE}

승용차 및 트럭 이고 오토 엔진 또는 디젤 엔진을 갖는 차량의 엔진을 작동시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

효율, 상세하게, 엔진의 연료 소비를 최적화하기 위해서, 그러한 엔진에 있어서 제어 시스템은 적절한 방법으로 조정된다. 상세하게, 그러한 엔진 시스템은 배기 가스의 정화 단계가 이러한 엔진의 배출을 감소시키기 위해 수행되는 방식의 배기 가스 처리 시스템을 나타낸다.

그러한 배기 가스 처리 시스템은 유해한 배기 가스 성분들을 무해한 성분들로 전환시키기 위해 배기 가스 촉매와 접촉시켜 배기 가스의 촉매 처리에 이용한다. 그러한 배기가스 촉매의 예들은 배기 가스, 특히 일산화탄소(CO), 비연소된 탄화수소(HC) 및 산화 질소(NO_X) 배출의 대부분이 동시에 제거될 수 있는 방식의 소위 삼원 촉매이다.

그러한 삼원 촉매는 특히 화학양론적으로 작동되는, 오토 엔진의 배기 배출 제어에 사용된다. 화학양론적인 작동은 일반화된 공기/연료 비율 e=1의 값으로 정의된다. 일반화된 공기/연료 비율 e는 실제 공기/연료 비율을 양론적인 조건에서의 공기/연료 비율로 나눈 것이다.

현대 차량에서, 소위 린번 엔진은 연료 연소를 감소시키기 위해 사용되기도 한다. 이러한 엔진들은 디젤 엔진 또는 린 공기/연료 혼합물로 작동되는 오토 엔진이다. 양론적으로 수행되는 엔진과 달리, 그러한 린번 엔진의 배기 가스를 정화하는 중에 훨씬 큰 문제가 발생한다. 대부분의 작동 시간 중에, 이러한 엔진들은 1.3 이상의 일반화된 공기/연료 비율 e로 작동된다. 그들의 배기 가스는 약 3~15부피%의 산소를 포함한다.

따라서, 린번 엔진의 배기 가스에는 높은 산화 조건이 있다. 높은 산화 조건에서, 배기 가스의 산화 질소는 더 이상 무해한 질소로 쉽게 전환될 수 없다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 소위 산화 질소 저장 촉매는 산화 질소를 린 배기 조건하에서 이산화질소로 산화시키고 질화물의 형태로 저장하는 더 이상의 배기 가스 처리 시스템으로 발전되어 왔다. 촉매의 저장능에 도달한 후에, 재 생성된다. 이는 배기 가스를 향상시켜 수행되는데, 필요하다면 배기 가스 온도를 증가시켜 수행된다. 따라서, 저장된 질화물은 분해되고 산화 질소로서 배기 가스 스트림으로 공급된다. 배출된 산화질소는 풍부한 배기 가스에 함유된 환원적인 성분들(탄화수소, 일산화탄소 및 수소)의 산화로 저장 촉매에서 질소로 환원된다. 따라서, 저장 촉매는 원래의 저장능을 다시 얻는다. 그러한 저장 순환은 약 60~100초 정도 걸리고, 재생성은 0.5~20초 정도 걸린다. 저장 및 재생성 순환의 연속은 엔진 작동을 위한 더 이상의 작동 변수를 형성한다.

배기 가스에서 황산화물의 함량은 산화 질소가 린 배기 가스 조건하에서 저장 촉매에서 산화되고 저장 촉매의 일반적인 재생성 중에 파괴될 수 없는 열적으로 매우 안정한 황화물을 형성하도록 조정 성분들과 반응하기 때문에 산화 질소 저장 촉매의 이용에 상당한 장애를 나타낸다. 따라서, 저장 촉매의 저장능은 저장 성분들이 황화물에 의해 차단됨에 따라 수명을 증가시켜 감소한다.

산화 질소 저장 촉매의 그러한 오염물들을 감소시키기 위해, 황 트랩은 엔진의 배기 가스 스트림의 산화 질소 저장 촉매 전에 배치된다. 황 트랩 및 산화 질소 저장 촉매의 배합은 린 배기 가스 조건하에서, 황 산화물들은 황 트랩 및 산화 질소 저장 촉매의 산화 질소에 저장되도록 작동된다. 린으로부터 리치까지 배기 가스 조건을 주기적으로 변화시켜, 황 트랩에 저장된 황화물은 이산화황으로 분해되고 산화 질소 저장 촉매에 저장된 질화물들은 이산화질소로 분해된다.

선택적으로, 황 트랩으로부터 황 제거 목적에 있어서, 원료 공급은 산화 질소의 저장에 있어서 저장 촉매의 제한 온도 이상의 값으로 배기 가스 온도를 증가시키기 위해 만들어질 수 있다. 황 제거 공정의 연속은 차량 엔진의 작동을 위한 더 이상의 작동 변수이다. 실질적으로, 그러한 엔진 및 배기 가스 처리 시스템 제어의 작동 변수들의 시간 의존성은 연료 소비 및 이러한 차량의 배기가스 배출을 결정한다.

이러한 예는 산화 질소 저장 촉매로부터의 황 제거이다. 황을 제거하는 동안, 상당량의 이산화황은 단시간동안 배출된다. 바람직하게, 그러한 황의 제거는 충분한 로드 작업 중에 수행되는데, 이러한 상황에서 황 제거에 필요한 촉매 시스템의 증가된 온도가 최소 에너지 이용으로 달성될 수 있기 때문에, 특히 고속도로 운전 중에 수행된다.

또 다른 예는 오토 엔진의 삼원 촉매의 작업 또는 예정된 간격으로 재생성 되야 하는 디젤 검댕이 입자 필터의 재생성이다.

상기에서, 동시에 배기 가수 처리 시스템 및 최적의 연료 소비의 최적 효율을 도달하기 위해서 시간에 따라 차량의 엔진 작동과 관련하여 작동 변수들을 최적화하기 위한 공정에서 필요하다.

본 발명에 따른 차량의 엔진을 작동시키기 위한 방법은 하기의 단계들을 나타낸다. 먼저, 엔진 및/또는 차량의 운전 조건 변수들은 예정된 주기에 걸쳐 수집된다. 게다가, 엔진의 작동을 위한 변수들의 가능성들은 수집된 운전 조건 변수에 따라 결정된다. 결국, 엔진의 작동 변수들은 변수들의 확률 값에 따라 결정된다.

따라서, 본 발명의 기본적인 생각은 보다 긴 시간에 걸쳐 차량 및 엔진의 운전 조건을 수집하는 것이다. 데이터 수집은 컴퓨터로 수행할 수 있다. 예를 들어, 운전자의 운전 습관은 특정 경로, 속도 또는 가속 습관으로 규칙적으로 동일한 주행을 하는지 여부로 나타내진다. 바람직하게, 네비게이션 신호는 차량의 지형적 위치를 부가적으로 결정하기 위해 GPS 시스템 등의 외부 네비게이터 시스템으로 읽혀진다. 게다가, 외부 컴퓨터 및 제어 유닛의 제어 신호, 특히 교통 신호 또는 다른 종류의 교통 제어 시스템들은 운전 조건 변수로서 확인될 수 있다.

더 이상의 이점 및 실시예와 함께 본 발명의 이해를 위해, 실시예, 첨부된 청구항에서 설명되는 범위 내로 연관된 하기의 설명이 참고로 만들어진다.

본 발명은 바람직한 실시예와 관련하여 설명된다. 이러한 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 있고 어떤 식으로든 본 발명을 제한하지 않는다. 모든 대안, 수정 및 등가물들은 본 명세서를 읽는 본 기술분야에서 숙련된 기술자들에게 명백해지고 본 발명의 정신 및 범위에 포함된다.

본 명세서는 차량의 엔진 작동에 관련 작동 변수들을 최적화하기 위한 공정 방법에 있어 입문서가 아니므로 본 기술분야에 숙련된 기술자에게 기본적인 개념은 상세하게 설명되지 않는다.

본 발명에 따라, 확인된 운전 습관은 특정 변수들의 가능성을 계산하기 위한 컴퓨터 유닛에서 사용되고, 엔진의 작동 변수들은 연료 소비 및 배출을 최적화하기 위해 조절된다.

이는 가능성 계산에 의해, 정보가 차량의 더 이상의 성능에 대하여 수집되고, 작동 변수들은 그것으로 조절됨을 의미한다. 최근 성능의 대응하여 종합적이고정확한 분석을 통해, 작동 변수들의 시간의 의존성은 퍼지 로직 시스템 또는 뉴런 네트워크 등의 적절한 평가 시스템 방식의 높은 신뢰성으로 최적화될 수 있다.

예들은 디젤의 배기가스로부터 검댕이 입자들을 제거하기 위한 본 발명에 따른 장치의 작업 예이다. 최적화를 위한 첫 번째 예는 산화질소 저장 촉매에서 황 제거 공정이다. 본 발명에 따라, 황 제거는 고정된 예정 간격으로 수행되지 않는다. 반대로, 황 제거의 순간은 컴퓨터 유닛에서 수행되는 관련 변수들을 위한 가능성 계산과 관련하여 수행되는 작업 변수들을 형성한다, 이러한 경우에 있어서, 변수들은 속도 및 가속 프로파일 뿐만 아니라 바람직하게 차량의 지형적인 위치로 구성된다. 변수에 상응하는 운전 주건 변수들의 평가에 기초하여, 예를 들어, 차량이 정기적으로 고속도로 운전에 사용되는지 여부를 알아낼 수 있다. 이러한 정보를 가지고, 고속도로 운전이 행해지는 사건 간격을 위한 가능성은 컴퓨터 유닛으로 계산된다. 이러한 변수에 기초하여, 산화질소 조정 촉매의 황 제거는 예정된 고속도로 여행의 간격 중에 일어날 수 있도록 지정된다.

따라서, 산화질소 저장 촉매로부터 황의 제거는 시내 교통에서가 아닌 고속도로상에서 운전하는 동안 높은 가능성으로 수행된다. 따라서, 황을 제거하는데 필요한 촉매 시스템의 온도는 최소한의 에너지 사용으로 달성된다.

본 발명의 또 다른 실시예는 삼원 촉매의 최적화된 작동이다. 본 발명에 따른 장치로, 삼원 촉매의 일반화된 공기/연료 비율 e의 제어는 최적화될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예는 특히, 디젤 엔진의 배기 가스에서 미립자들을 제거하기 위해 사용되는 디젤 배기가스 미립자 필터의 최적의 작동이다. 그러한 디젤 배기가스 미립자 필터는 특정 시간 간격으로 재생성 되어야 한다. 본 발명에 따른 장치를 이용하여, 시간 간격은 높은 가능성으로, 디젤 배기가스 미립자 필터의 재생성은 이미 고온의 디젤 배기가스 미립자 필터가 낮은 에너지 사용으로 재생성될 수 있도록 지배적인 충분한 로드 작업 중에 수행될 수 있다.

본 발명에 일반적으로 기술된 바와 같이, 동일하게 예시의 방법으로 제공된, 하기의 예들을 참고로 하여 보다 쉽게 이해될 수 있고, 특별한 언급이 없다면 본 발명을 제한하지 않는다.

본 발명의 바람직한 실시예는 예시 및 설명의 목적을 위해 선택되지만, 본 발명의 범위를 어떤 식으로든 제한하지 않는다. 본 발명의 특정 양태의 바람직한 실시예는 첨부된 도면으로 나타낸다:

도 1은 차량 엔진의 작동을 제어하기 위한 장치의 예의 블록 다이아그램을 나타낸다.

본 발명은 도 1 및 하기의 실시예에서 보다 상세하게 설명된다:

도 1은 제어부(2)에 의해 제어되는 차량의 엔진(1)을 개략적으로 도시한 것이다. 엔진(1)은 린번 오토 엔진으로서, 즉 엔진(1)은 표준 공기/연료비 e >1, 바람직하게는 e=1.3으로 작동된다.

배기가스처리 시스템은 엔진(1)에 부여되어 엔진(1)의 배기가스를 세정하도록 제공된다. 배기가스처리 시스템은 삼원촉매(3) 및 산화질소 저장촉매(4)를 포함한다. 배기가스처리 시스템의 작동 역시 제어부(2)를 거쳐 제어된다.

도 1에 도시되지 않은 마이크로프로세서 시스템을 디스플레이하는 컴퓨터 유닛(5)는 엔진(1)의 제어부(2)앞에 배치된다. 컴퓨터 유닛(5)는 출력 신호를 통해 엔진(1)의 제어부(2)를 제어하는데 출력신호들은 컴퓨터 유닛의 출력부(6)를 거쳐 제어부(2)로 입력된다.

입력부족에서, 컴퓨터 유닛(5)에는 마이크로프로세서 시스템으로의 신호를판독하기 위한 인터페이스 유닛(7)이 제공된다. 이 신호들은 차량 내에서 발생된 내부신호 및 차량 외부에서 발생된 외부신호 모두로서 컴퓨터 유닛(5)에서 운전조건 변수로서 평가된다.

내부신호는 차량에 있는 내장 컴퓨터(8)등에서 발생되거나 수집되어 컴퓨터 유닛(5)에서 판독된다. 이 내부 신호들은 특히 차량의 현재 속도 및 가속에 의해 측정된다. 또한, 특정의 시간간격으로 차량에 의해 커버되는 경로들도 내부신호로서 컴퓨터 유닛(5)에서 판독된다.

본 경우에서 외부신호는 네비게이터 시스템(9)에 의해 컴퓨터 유닛(5)엣 판독되는 네비게이션 신호에 의해 형성된다. 네비게이터 시스템(9)은 특히 GPS 시스템으로서 제어신호는 차량의 현재 지리적 위치를 형성한다.

또한, 외부신호는 외부컴퓨터 및/또는 제어유니트에 의해 컴퓨터유닛(5)에서 판독되는 제어신호일 수 있다. 그러한 외부신호는 교통신호 제어시스템, 다른 차량의 내장형 컴퓨터 또는 교통신호등일 수 있다. 적절한 송/수신 시스템을 통해 이들 유닛에 의해 전달되는 제어신호들은 특히 바람직하게는 현재 교통량에 관한 정보를 함유하여 일반적으로 교통 흐름의 제어부(2)를 제공한다.

컴퓨터 유닛(5)에는 운전 조건 변수들이 연속적으로 등록됨으로써 차량의 성능이 한정된 기간에 걸쳐 완전히 수집된다. 이 운전 조건 변수들은 차량의 미래 성능에 대한 변수 가능성의 예상을 위한 입력량을 제공한다.

바람직하게는, 변수의 가능성 계산이 컴퓨터유닛(5)에 있는 퍼지 로직 시스템을 통해 수행된다. 선택적으로는 뉴런 네트워크가 제공될 수 있다. 변수들은 특히 루트, 속도 및/또는 가속 프로파일로 이루어진다.

퍼지 로직 시스템에 의해 특정 루트가 특정 속도 및/또는 가속 프로파일로 차량에 의해 규칙적으로 사용되었는지가 상세히 기록된다. 특히, 퍼지 로직 시스템의 입력량을 기초로 하루의 어느 시점에서 그리고 한 주의 어느 날에 차량이 도심교통에서 저속으로 또는 고속도로에 고속으로 특히 자주 주행되었는지가 발견된다. 따라서, 특정 퍼지성을 나타내는, 형성된 입력량을 퍼지 로직룰의 시스템으로 알려진 방법에 의해 평가되어 출력량으로서 미래성능을 위한 변수의 가능성이 얻어지도록 한다.

컴퓨터유닛(5)에서, 엔진(1)의 제어부(2)를 제어시키고 출력신호는 이들 변수로 부터 유도된다. 출력신호들은 엔진(1)의 작동변수, 특히 배기가스처리 시스템의 작동변수가 차량의 예상성능에 따른 시간별로 미리 측정되어 차량의 연료소비 및/또는 배기가스 배출이 최소화 되도록한다.

도 1에 따른 배기가스처리 시스템과 관련하여 그러한 작동변수의 예는 산화질소 저장 촉매로 부터의 황의 발생 및 제거 모멘트이다.

산화질소 저장 촉매(4)로 부터의 황의 제거는 바람직하게는 차량의 고속도로 주행 중에 수행되고 그 이후 황의 제거는 도심 교통 주행 중의 촉매시스템의 고온과 비교할 때 최소에너지 사용으로 수행된다. 컴퓨터 유닛(5)에서는 이것이 특히 차량이 고속도로 주행을 위해 사용되는 것으로 예상될 때 미리 측정된 가능성을 기초로 변수의 가능성 계산에 의해 측정된다. 출력신호를 통해 산화질소 저장촉매로 부터의 황의 예정된 제거는 높은 확률로 다음의 고속도로 주행이 시작될 때까지 지연된다.

본 발명의 한 가지 실시예는 운전자가 앞으로 갈 루트를 예상하는 엔진 관리 시스템을 제공하고 배기가스 시스템의 작동을 최적으로 제어하기 위해 그 정보를 사용한다. 운전자는 자신의 도착지점을 네비게이션에 넣고 시스템의 지시를 따른다.

본 발명의 또 다른 실시예는 시스템이 운전자가 교통체증이나 속도제한에 도달하는 것을 감지한다면 특정 필터 재생성 또는 NO_X트랩 탈황이 개시되지 않도록 제공된다. 이러한 제어 시스템은 주변 컴퓨터 시스템과 교신하여 약간의 정보를 수득한다. 이러한 산호들은 에진 제어 커퓨터와 직접적으로나 간접적으로 교신하는 다른 차량에서 톨 차징(tall charging) 시스템 또는 다른 전기장치로부터 올 수도 있다.

본 발명은 구체적인 실시예와 관련하여 설명되었지만 추가로 변형될 수 있으며 본 출원은 본 발명의 원리에 따른 발명의 변화, 용도 또는 적용을 커버하며 본 발명이 속하는 기술 내에서 공지의 또는 관습적인 실시가 이루어질 때 본 기술설명에서 없는 것을 포함하는 것으로서 이해되어야 한다.

Claims (23)

1. 차량의 엔진을 작동시키기 위한 방법에 있어서,

   소정의 기간에 걸쳐 엔진 및/또는 차량의 운전 조건 변수들을 수집하여 차량의 운전 조건 변수를 측정하고;

   측정된 운전조건 변수에 기초하여 엔진의 미래작동을 위한 변수의 확률을 측정하며;

   변수의 측정된 확률 값에 따라 엔진의 작동변수를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진을 작동시키기 위한 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 운전 조건 변수들이 자동화 및/또는 각각의 속도 및/또는 가속 프로파일에 의해 커버된 루트의 거리에 의해 측정되는 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 운전 조건 변수가 외부 네비게이터 시스템에 의해 판독된 네비게이션 신호를 포함하는 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 외부 컴퓨터 및/또는 제어 유닛에 의해 판독된 운전 조건 변수가 제어신호인 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 컴퓨터 및/또는 제어 유닛이 교통신호제어 시스템, 교통신호등 또는 다른 차량의 전자 네비게이터인 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 변수의 확률이 차량의 예상되는 성능을 기술하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 6 항에 있어서, 예상되는 루트, 속도 및 /또는 가속 프로파일이 변수를 구성하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 1 항에 있어서, 작동변수가 엔진제어의 조정된 변수인 방법.
9. 제 1 항에 있어서, 작동변수가 배기가스 처리시스템에 영향을 주기 위해 조정된 변수인 방법.
10. 제 9 항에 있어서, 배기가스 처리 시스템으로서 디젤 배기가스 미립자 필터가 사용되고 디젤 배기가스 미립자 필터의 발생 모멘트는 변수로서 조정되는 방법.
11. 제 9 항에 있어서, 배기가스 처리시스템으로서 삼원촉매가 사용되고, 삼원촉매의 공기 비는 변수와 관련하여 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제 9 항에 있어서, 배기가스 처리 시스템으로서 산화질소 저장촉매가 제공되고, 이것은 관련하여 소정의 간격으로 재생되는 것을 특징을 하는 방법.
13. 제 12 항에 있어서, 소정의 간격으로의 변수에 따라 됨이 산화질소 저장 촉매로 부터 제거되는 방법.
14. 차량의 엔진을 작동시키기 위한 방법에 있어서,

    엔진 및 차량의 운전 조건 변수를 수집하기 위한 수단;

    차량 조건 변수와 관련하여 엔진의 미래 작동을 위해 변수의 확률을 확인하기 위한 컴퓨터; 및

    변수에 대해 확인된 확률 값과 관련하여 엔진의 작동변수를 조정하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제 14 항에 있어서, 컴퓨터 유닛이 내부 및 외부신호를 판독하기 위한 인터페이스 유닛을 포함하는 방법.
16. 제 15 항에 있어서, 내부신호가 차량의 현재 속도 및 가속 프로파일로 부터 형성되는 방법.
17. 제 15 항에 있어서, 외부 신호가 네비게이터 시스템에서 발생된 네비게이션 신호 및/또는 제어유닛에서 발생된 제어신호로 부터 형성되는 방법.
18. 제 14 항에 있어서, 변수를 확인하기 위한 퍼지 로직 시스템 또는 뉴런 네트워크가 컴퓨터 유닛에 통합되는 방법.
19. 제 14 항에 있어서, 컴퓨터 유닛에서, 출력신호는 엔진의 제어가 이루어지므로서 발생되는 방법.
20. 제 19 항에 있어서, 엔진의 제어부가 배기가스처리시스템을 갖는 방법.
21. 제 20 항에 있어서, 배기가스처리시스템이 삼원 촉매를 갖는 방법.
22. 제 20 항에 있어서, 배기가스처리시스템이 산화질소 저장촉매를 갖는 방법.
23. 제 20 항에 있어서, 배기가스 처리시스템이 디젤 배기가스 미립자 필터를 갖는 방법.