KR20030065781A - 자동차의 매연 저감 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

자동차의 매연 저감 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 보다 상세하게는 디젤 자동차의 각종 공압장치들을 작동시키기 위한 압축공기가 엔진의 운전 조건에 따라서 흡기계로 공급되도록 하므로서 공연비가 상승되도록 하는 자동차의 매연 저감 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로,
엔진의 일측으로 부스트 압력 센서, 대기압 센서, 엔진 RPM 센서 및 연료 센서 등 엔진의 운전 상태를 파악하기 위한 각종 센서가 형성되고, 콤푸레서에서 공압장치를 작동시키기 위해 생성된 압축공기를 저장하기 위한 공기 탱크가 형성되는 자동차에 있어서,
상기한 콤푸레서에서 형성된 압축공기를 저장하는 압축공기탱크와 엔진의 흡기계 전방측을 연결하는 압축공기 공급라인이 형성되고, 상기 엔진의 흡기계 전방측에 압축공기의 공급을 제어하기 위한 압축공기 공급밸브가 형성되어, 압축공기의 일부가 엔진의 흡기계로 공급될 수 있도록 구성되어 흡입공기의 공연비를 상승시켜 매연이 저감되도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

자동차의 매연 저감 장치 및 그 제어 방법{Smoke reduction apparatus and control method thereof in diesel engine}
본 발명은 자동차의 매연 저감 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 보다상세하게는 디젤 자동차의 각종 공압장치들을 작동시키기 위한 압축공기가 엔진의 운전 조건에 따라서 흡기계로 공급되도록 하므로서 공연비가 상승되도록 하는 자동차의 매연 저감 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
도 3은 일반적인 디젤 자동차의 엔진 제어 시스템 및 압축공기 제어 시스템을 도시한 것이다.
도면에서와 같이 디젤 엔진(10)에는 엔진의 회전수를 측정하기 위한 엔진 RPM센서(11)와, 대기압 센서(12) 및 부스트 압력 센서(13)와, 운전자의 의도에 의한 엑셀 페달의 변동량을 측정하기 위한 엑셀 페달 센서(14)와, 연료펌프에서 공급된 연료가 연소실로 공급되는 양을 측정하기 위한 연료 센서(14) 등이 장착되어 있다.
그리고 자동차의 각종 공압장치를 작동시키기 위한 공압을 확보하기 위해서 엔진의 회전력으로 구동되는 콤푸레서(16)가 장착되어 있으며, 상기 콤푸레서(16)의 구동에 의해 생성된 압축공기를 저장하기 위한 공기탱크(17)가 엔진의 일측에 형성되어 있다. 상기 공기탱크(17)에 저장된 압축공기는 운전자가 배기 브레이크를 작동시키거나, 자동 개폐문을 작동시키거나, 트럭의 화물칸을 개폐시키기 위해 운전석에 마련되는 작동스위치를 ON/OFF하게 되면, 전자제어장치(20)의 제어에 의해 해당 솔레노이드 밸브(18)가 온/오프되므로서 해당 장치에 공압이 인가되어지는 것이다.
그리고 상기한 디젤 엔진(10)에는 도면에는 도시되지 않았지만, 엔진의 출력을 향상시키기 위해 배기 가스로 작동되는 터보차저가 형성되는 것이 일반적이다.즉, 배기가스의 압력을 이용하여 흡입공기를 과급하므로서 보다 높은 압력으로 흡입공기가 흡기계로 공급될 수 있도록 하고 있다.
그런데 디젤 엔진이 장착된 자동차의 경우에는 연료 연소과정에서 발생되는 매연이 가솔린 엔진 및 가스연료 엔진에 비해 많이 발생되므로서 대기 오염 방지 측면에서 상당히 불리한 입장이었다. 특히, 디젤엔진이 장착된 자동차에서 발생되는 매연은 자동차의 출발시, 엔진의 저속 운전시, 급가속시, 등판길 주행시 등에서 가장 많이 발생되는 것으로 알려져 있다. 하지만 상기와 같이 국부적으로 매연 발생량이 크게 증가하는 엔진의 운전 조건에 따른 매연 저감 장치의 개발은 아직 미미한 상태에 불가한 실정이다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 보다 상세하게는 디젤 자동차의 각종 공압장치들을 작동시키기 위한 압축공기가 엔진의 운전 조건에 따라서 흡기계로 공급되도록 하므로서 공연비가 상승되도록 하는 자동차의 매연 저감 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,
엔진의 일측으로 부스트 압력 센서, 대기압 센서, 엔진 RPM 센서 및 연료 센서 등 엔진의 운전 상태를 파악하기 위한 각종 센서가 형성되고, 콤푸레서에서 공압장치를 작동시키기 위해 생성된 압축공기를 저장하기 위한 공기 탱크가 형성되는 자동차에 있어서,
상기한 콤푸레서에서 형성된 압축공기를 저장하는 압축공기탱크와 엔진의 흡기계 전방측을 연결하는 압축공기 공급라인이 형성되고, 상기 엔진의 흡기계 전방측에 압축공기의 공급을 제어하기 위한 압축공기 공급밸브가 형성되어, 압축공기의 일부가 엔진의 흡기계로 공급될 수 있도록 구성되어 흡입공기의 공연비를 상승시켜 매연이 저감되도록 하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 엔진 제어 시스템 및 압축공기 제어 시스템을 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 의한 장치의 작동을 의한 플로우차트.
도 3은 종래의 기술을 설명하기 위한 도면.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 엔진 RPM 센서 12 : 대기압 센서
13 : 부스트 압력 센서 14 : 엑셀 페달 센서
15 : 연료량 센서 16 : 콤푸레서
17 : 공기 탱크 18 : 솔레노이드 밸브
20 : 전자제어장치 30 : 디젤 엔진
40 : 압축공기 공급라인 42 : 압축공기 공급밸브
이하, 본 발명의 구성 및 작동에 의한 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 의한 엔진 제어 시스템 및 압축공기 제어 시스템을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 의한 장치의 작동을 의한 플로우차트를 도시한 도면이다.
도면 중에 표시되는 도면부호 30은 본 발명에 의해 형성되는 디젤엔진을 지시하는 것이고, 도면부호 40은 본 발명에 의해 형성되는 압축공기 공급라인을 지시하는 것이며, 일부의 도면부호는 종래기술의 설명에서 사용된 부호가 그대로 인용된다.
상기한 디젤엔진(30)의 엔진 제어 시스템 및 압축공기 제어 시스템을 위해 상기 엔진에는 엔진 RPM센서(11), 대기압센서(12), 부스트 압력센서(13), 엑셀 페달 센서(14) 및 연료센서(15)가 종래와 같이 장착된다. 또한, 자동차의 여러 공압장치를 작동시키기 위한 압축공기를 생성하기 위한 콤푸레서(16) 및 생성된 압축공기를 저장하는 공기탱크(17)가 엔진의 일측에 종래와 같이 형성되고, 전자제어장치(20)의 제어에 의해 각종 공압장치로 공급되는 압축공기를 단속하기위한 솔레노이드밸브(18)가 형성된다.
그리고 상기한 콤푸레서(16)에서 생성된 압축공기를 저장하는 공기탱크(17)에서 엔진의 흡기계 전방측까지 압축공기 공급라인(40)이 파이프나 호스로써 형성된다. 특히, 상기 디젤엔진(30)의 흡기계 전방측에 압축공기의 공급을 단속하기 위한 압축공기 공급밸브(42)가 형성된다. 상기 압축공기 공급밸브(42)는 전자제어장치(20)의 제어에 의해 ON/OFF 작동될 수 있도록 구성된다.
특히, 상기한 압축공기 공급밸브(42)의 형성위치는 인터쿨러의 유출구 쪽에 형성되는 것이 바람직하다.
상기한 압축공기 공급밸브(42)의 작동은 상기한 엔진의 각종 센서에서 측정되는 측정값을 전자제어장치(20)에서 판단하여 엔진의 운전영역이 매연이 많이 발생되는 영역인 것으로 판단될 때 상기 압축공기 공급밸브(42)를 개방시켜 디젤엔진의 흡기계로 압축공기가 공급될 수 있도록 구성된다.
특히, 엔진의 운전영역이 자동차의 출발시, 엔진의 저속 운전시, 급가속시, 등판길 주행시 등으로 판단될 때에 상기한 압축공기 공급밸브(42)가 개방되어 공연비를 상승시켜 연료의 연소에 다른 매연이 감소되도록 구성되는 것이 바람직하다.
도 2는 상기한 장치를 바람직하게 제어하기 위한 플로우차트로서 그 작동단계를 설명하면 다음과 같다.
우선, 전자제어장치(20)에서는 엔진의 각종 운전정보를 수집하기 위해서 엔진 RPM 센서(11), 대기압 센서(12), 부스트 압력 센서(13), 엑셀 페달 센서(14), 기어위치 센서(15)의 측정값을 받아들이는 단계를 거친다.
각종 센서에서 측정된 값으로 엔진의 운전영역을 판단하게 되며 특히, 상기한 기어 위치 센서(15)에서 측정된 값에 의해서 운전 중인 엔진의 기어가 중립위치인가를 판단하는 단계를 거친다. 또한 상기 단계에서 기어가 중립이 아닐 경우에 엔진 RPM이 소정값 이하인가를 판단하는 단계를 거치게 된다.
그리고 엔진 RPM 센서(11)에서 측정된 엔진 회전수가 소정값 이하이면, 엑셀 페달의 작동 각속도가 기준치(20~30ms)보다 큰가를 비교 판단하는 단계를 거친다.
그런 다음, 상기 단계에서 엑셀 페달의 작동 가속도가 소정값 이상이면 공기 탱크 내의 압축공기가 흡기계 측으로 적정량 공급될 수 있도록 압축공기 공급밸브가 개방되는 단계를 거치게 된다.
특히, 상기한 단계에서 기어의 위치를 판단하는 단계에서 기어의 위치가 중립인 경우에는 부스트 압력 센서(13)에서 측정된 압력값이 기준치(700~750mmHg)보다 이하인가를 비교 판단하는 단계를 거치며, 상기 단계에서 부스트 압력값이 소정값 이하이면 공기 탱크 내의 압축공기가 흡기계 측으로 적정량 공급될 수 있도록 압축공기 공급밸브(42)가 개방되는 단계를 거치게 된다.
그리고, 상기한 압축공기 공급밸브(42)가 개방되어 공기탱크(17) 내의 압축공기가 흡기계로 흡입되기 시작한 후 일정 시간이 경과하면 상기 압축공기 공급밸브(42)는 닫히게 구성되는 것이 바람직하다.
이상과 같이 구성 및 제어되는 본 발명에 의한 장치의 작동을 설명하면 다음과 같다.
상기와 같이 각종 엔진의 센서에서 측정되는 값에 의해서 전자제어장치(20)에서는 엔진의 운전영역을 판단하게 되고, 상기 전자제어장치(20)에서 판단되는 엔진의 운전영역이 공연비가 순간적으로 하강되는 상태(즉, 출발시, 저속 운전시, 급가속시, 등판길 주행시)에서 엔진의 흡기계로 압축공기를 적정량 공급될 수 있도록 상기한 압축공기 공급밸브(42)를 개방시키게 된다.
그러면 흡기계에는 압축공기가 유입되므로서 흡입공기의 공기 혼합율이 높아지고 공연비가 상승된 채로 연소실로 공급되어 연료의 연소율이 상승된다. 따라서 종래의 디젤엔진을 장착한 차량에서 출발시, 저속 운전시, 급가속시, 등판길 주행시 등에서 발생되었던 매연의 양이 감소되어진다.
특히, 상기한 장치는 디젤자동차에 형성되어 있는 공기탱크에 저장되어 있는 압축공기를 이용하게 되므로서 별도의 공기탱크를 형성하지 않아도 되고, 압축공기를 생성하기 위한 별도의 동력손실이 필요없다.
상기와 같이 구성되는 본 발명은 디젤자동차의 출발시, 저속 운전시, 급가속시, 등판길 주행시 등에서 순간적인 공연비 감소로 인해 매연이 증가되는 것을 방지하기 위해 콤푸레서에서 생성되어 공기탱크에 저장되어 있는 압축공기를 흡기계로 유입시켜 공연비가 상승되도록 하므로서 연소실에서의 연료연소효율이 증가되어 매연이 감소되는 커다란 장점이 있는 것이다.

Claims (5)

  1. 엔진의 일측으로 부스트 압력 센서, 대기압 센서, 엔진 RPM 센서 및 연료 센서 등 엔진의 운전 상태를 파악하기 위한 각종 센서가 형성되고, 콤푸레서에서 공압장치를 작동시키기 위해 생성된 압축공기를 저장하기 위한 공기 탱크가 형성되는 자동차에 있어서,
    상기한 콤푸레서(16)에서 형성된 압축공기를 저장하는 공기탱크(17)와 엔진의 흡기계 전방측을 연결하는 압축공기 공급라인(40)이 형성되고, 상기 엔진의 흡기계 전방측에 압축공기의 공급을 제어하기 위한 압축공기 공급밸브(42)가 형성되어, 압축공기의 일부가 엔진의 흡기계로 공급될 수 있도록 구성되어 흡입공기의 공연비를 상승시켜 매연이 저감되도록 하는 것을 특징으로 하는 자동차의 매연 저감 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기한 압축공기 공급밸브(42)는 인터쿨러의 유출구 측에 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 매연 저감 장치.
  3. 엔진 RPM 센서, 대기압 센서, 부스트 압력 센서, 엑셀 페달 센서, 기어 위치 센서에서 엔진의 운전 상황을 파악하기 위한 단계와;
    기어 위치 센서에서 측정된 값에 의해서 운전 중인 엔진의 기어가 중립위치인가를 비교 판단하는 단계와;
    상기 단계에서 기어가 중립위치가 아닐 경우에 엔진 RPM이 기준값 이하인가를 비교 판단하는 단계와;
    상기 단계에서 엔진 RPM이 소정값 이하이면, 엑셀 페달의 작동 가속도가 기준치보다 큰가를 비교 판단하는 단계와;
    상기 단계에서 엑셀 페달의 작동 가속도가 소정값 이상이면 공기 탱크 내의 압축공기가 흡기계 측으로 적정량 공급될 수 있도록 압축공기 공급밸브가 개방되는 단계; 를 포함하여 작동되는 것을 특징으로 하는 자동차의 매연 저감 장치의 제어 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    기어의 위치가 중립인가를 판단하는 단계에서 기어의 위치가 중립인 경우에는 부스트 압력 센서에서 측정된 압력값이 기준치보다 이하인가를 비교 판단하는 단계와;
    상기 단계에서 부스트 압력값이 기준치 이하이면 공기 탱크 내의 압축공기가 흡기계 측으로 적정량 공급될 수 있도록 압축공기 공급밸브가 개방되는 단계; 를 더 포함하여 작동되는 것을 특징으로 하는 자동차의 매연 저감 장치의 제어 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    공기 탱크와 흡기계의 도중에 형성되는 압축공기 공급밸브가 개방되어 압축공기가 흡기계로 흡입되기 시작한 후 일정 시간이 경과하면 상기 압축공기 공급밸브는 닫히게 되는 단계; 를 더 포함하여 작동되는 것을 특징으로 하는 자동차의 매연 저감 장치의 제어 방법.
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