KR20040028358A

KR20040028358A - 디젤 엔진의 매연 저감 제어장치 및 방법

Info

Publication number: KR20040028358A
Application number: KR1020020059513A
Authority: KR
Inventors: 김인수
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2004-04-03

Abstract

본 발명의 목적은 화학적 활성종인 수산화 이온(OH)을 엔진 운전 조건에 따라 공급함으로써 최적의 연소를 유도하여 과도한 연소 반응에 의한 질소 산화물의 급격한 증가를 억제하는 디젤 엔진의 매연 저감 제어장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 디젤 엔진의 매연 저감 제어장치에 있어서, 수산화 이온(OH)을 저장하는 봄베와; 상기 디젤 엔진의 운전 조건을 검출하는 운전상태 검출부와; 상기 운전상태 검출부를 통해 검출된 디젤 엔진의 여러 운전 조건 가운데 상기 디젤 엔진의 공연비 부족 조건을 판단하여 수산화 이온(OH) 공급 제어신호를 발생하는 엔진 제어부와; 상기 디젤 엔진의 연소실과 통하는 흡기 통로 사이에 장착되며, 상기 엔진 제어부로부터 공급되는 수산화 이온(OH) 공급 제어신호의 입력에 따라 구동되어 상기 봄베로부터 흡기 통로를 통해 공급되는 수산화 이온(OH)의 양을 조절하는 수산화 이온(OH) 흐름 단속부를 포함하여 구성한다.

Description

디젤 엔진의 매연 저감 제어장치 및 방법{SOOT AND SMOKE REDUCED CONTROLLING DEVICE OF DIESEL ENGINE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 디젤 엔진에 관한 것으로서, 특히 디젤 엔진의 매연 저감 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

통상적으로, 디젤 엔진은 효율과 연비면에서 가솔린 엔진에 비교하여 우월하여 버스, 트럭과 같은 상용 차량에 많이 탑재되어 사용되고 있으며, 현재 유럽을 중심으로 승용 차량 등에도 그 탑재가 늘어나고 있는 실정이다.

그러나, 디젤 엔진은 냉시동시, 엔진이 웜업(Warm-up)이 될 때까지의 기간, 급가속시, 등판시에 매연이 다량 배출되어 환경규제와 상품성에 많은 악영향을 미치고 있다.

디젤 엔진에서 발생되는 매연은 공연비가 낮거나 실린더 내에서 연료와 공기의 혼합이 원활하지 않을 경우 또는 연료의 산화 즉, 연소 반응이 활발하지 못할 때 주로 발생한다.

디젤 엔진에서 연소실 개선을 통한 매연 저감을 위해 화학적 활성법을 이용한 종래 기술은 흡기 포트 전단 혹은 흡기 포트 중간에 오존 발생 장치를 설치하여 흡입 공기와 함께 연소실 내로 유입되게 하여 연소 화학 반응을 촉진시켜 탄화 수소계 연료를 활발히 산화시킨다.

이로써 매연의 원인 물질이 되는 탄화 수소계 물질의 생성을 억제하여 매연을 저감하게 된다.

그러나, 오존 발생 장치를 이용하여 디젤 매연을 저감하는 종래 기술은 엔진의 운전 조건에 관계없이 상시 오존이 흡기 공기에 혼합되어 연소실내로 유입됨으로써 과도한 연소 화학반응의 활성화로 연소실 온도가 상승하게 된다.

그리고 오존이 산소 라디칼(Radical)로 쉽게 분해가 되어 질소 산화물 생성이 문제가 될 소지가 높다.

또한, 오존 발생 장치를 엔진 흡기 포트 부근에 장착해야 함으로써 레이 아웃과 오존 발생 장치의 내구성에 대한 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 화학적 활성종인 수산화 이온(OH)을 엔진 운전 조건에 따라 공급함으로써 최적의 연소를 유도하여 과도한 연소 반응에 의한 질소 산화물의 급격한 증가를 억제하는 디젤 엔진의 매연 저감 제어장치 및 방법을 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디젤 엔진의 매연 저감 제어장치 구성을 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디젤 엔진의 매연 저감 제어방법을 도시한 흐름도.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 디젤 엔진의 매연 저감 제어장치에 있어서, 수산화 이온(OH)을 저장하는 봄베와; 상기 디젤 엔진의 운전 조건을 검출하는 운전상태 검출부와; 상기 운전상태 검출부를 통해 검출된 디젤 엔진의 여러 운전 조건 가운데 상기 디젤 엔진의 공연비 부족 조건을 판단하여 수산화 이온(OH) 공급 제어신호를 발생하는 엔진 제어부와; 상기 디젤 엔진의 연소실과 통하는 흡기 통로 사이에 장착되며, 상기 엔진 제어부로부터 공급되는 수산화 이온(OH) 공급 제어신호의 입력에 따라 구동되어 상기 봄베로부터 흡기 통로를 통해 공급되는 수산화 이온(OH)의 양을 조절하는 수산화 이온(OH) 흐름 단속부를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 디젤 엔진의 매연 저감 제어방법에 있어서, 상기 운전상태 검출부를 통해 입력되는 신호들을 분석하여 상기 디젤 엔진의 운전 조건을 검출하는 단계와; 상기 운전상태 검출부를 통해 검출된 디젤 엔진의 여러 운전 조건 가운데 상기 디젤 엔진의 공연비 부족 조건을 판단하는 단계와; 디젤 엔진의 공연비 부족 조건이면, 수산화 이온(OH) 흐름 단속부를 구동하여 상기 봄베로부터 흡기 통로를 통해 공급되는 수산화 이온(OH)의 양을 조절하는 제어동작을 수행하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인이해를 제공하기 위해 나타나 있으나, 이들 특정 상세들은 본 발명의 설명을 위해 예시한 것으로 본 발명이 그들에 한정됨을 의미하는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 디젤 엔진의 매연 저감 제어장치 구성을 설명한다.

본 발명의 실시예는 디젤 엔진의 매연 저감 제어장치에 있어서, 봄베(110), 운전상태 검출부(120~126), 엔진 제어부(130)(ECU), 수산화 이온(OH) 흐름 단속부(140)를 포함하여 구성한다.

봄베(110)는 수산화 이온(OH)을 저장하는 일종의 저장 탱크(Tank)이다.

통상적으로, 디젤 엔진에서는 흡기 호스의 압력이 대기압보다 낮은 부압이 형성되어 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서 사용하고자 하는 수산화 이온(OH)을, 2~4기압의 압력이 작용하는 봄베(110)로부터 차압만을 이용하여 분사함으로써 별도의 동력이 필요 없다.

운전상태 검출부(120~126)는 디젤 엔진의 운전 조건을 검출하는 각각의 센서로 구성되며, 특히 본 발명의 실시예에서는 디젤 엔진의 다양한 운전 조건 가운데 디젤 엔진의 공연비 부족 조건을 판단하기 위해 관련된 센서들로 구성한다.

운전상태 검출부(120~126)는 변속 기어의 위치를 검출하는 변속 레버 위치 검출센서(120)와; 디젤 엔진의 냉각수 온도(Tw)를 검출하는 냉각수 온도검출센서(122)와; 디젤 엔진의 회전수를 검출하는 엔진 회전수 검출센서(124)와; 연료량이 순간적으로 급격히 증가하는 디젤 엔진의 가속상태를 검출하는 가속 센서(126)를 포함하여 구성한다.

엔진 제어부(130)는 운전상태 검출부(120~126)를 통해 검출된 디젤 엔진의 여러 운전 조건 가운데 디젤 엔진의 공연비 부족 조건을 판단하여 수산화 이온(OH) 공급 제어신호를 발생한다.

수산화 이온(OH) 흐름 단속부(140)는 디젤 엔진의 연소실과 통하는 흡기 통로 사이에 장착되며, 엔진 제어부(130)로부터 공급되는 수산화 이온(OH) 공급 제어신호의 입력에 따라 구동되어 봄베(110)로부터 흡기 통로를 통해 공급되는 수산화 이온(OH)의 양을 조절하는 솔레노이드 밸브(Solenoid Valve)로 구성한다.

이러한 구성으로 엔진 제어부(130)는 냉각수 온도 검출센서(122)를 통해 입력되는 냉각수 온도(Tw)를 감지하여 냉각수 온도가 설정 온도 이하이면 냉시동 혹은 엔진 웜업 기간으로 판단하고 수산화 이온(OH) 흐름 단속부(140)로 수산화 이온(OH) 공급 제어신호를 공급한다.

또한, 엔진 제어부(130)는 가속 센서(126)를 통해 입력되는 디젤 엔진의 운전상태가 가속상태이면 수산화 이온(OH) 흐름 단속부(140)로 수산화 이온(OH) 공급 제어신호를 공급한다.

상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에서는 디젤 엔진의 착화 개선과 매연 저감을 위하여 상기와 같은 운전조건에 대해 연소 화학반응을 촉진시키는 활성화학종인 수산화 이온(OH)을 엔진의 연소실로 흡입되는 공기 중에 첨가하여 착화 개선 및매연 저감을 달성할 수 있다.

도 1 내지 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 디젤 엔진의 매연 저감 제어방법을 설명한다.

본 발명의 실시예는 버스, 트럭과 같은 대형 상용차뿐만 아니라 승용 디젤 엔진 차량에 대해서도 수산화 이온(OH)을 공급하는 봄베(110)를 장착하여 흡기 호스 내로 별도의 동력원 없이 흡입 공기와의 차압만으로 공급함으로써 연소 반응을 활성화한다.

먼저, 엔진 제어부(130)는 운전상태 검출부(120~126)를 통해 입력되는 신호들을 분석하여 상기 디젤 엔진의 운전 조건을 검출한다.

그리고, 엔진 제어부(130)는 운전상태 검출부(120~126)를 통해 검출된 디젤 엔진의 여러 운전 조건 가운데 디젤 엔진의 공연비 부족 조건을 판단하고, 디젤 엔진의 공연비 부족 조건이면, 수산화 이온(OH) 흐름 단속부(140)를 구동하여 봄베(110)로부터 흡기 통로를 통해 공급되는 수산화 이온(OH)의 양을 조절하는 제어동작을 수행한다.

예를 들어, 엔진 제어부(130)는 (S210)에서 변속 레버 위치 검출센서(120)를 통해 입력되는 신호를 분석하여 변속 기어의 위치가 중립(N)상태에 있는가를 검출한다.

즉, 변속 기어가 중립(N)상태에 위치되어 있는가를 확인하여 무부하 급가속 상태인지, 출발시 모드(Mode)인지를 판단한다.

만약, (S210)에서 변속 기어가 중립(N)상태에 있으면 엔진 제어부(130)는(S212)으로 진행하여 냉각수 온도 검출센서(122)를 통해 냉각수 온도(Tw)를 검출한다.

이어서, 엔진 제어부(130)는 (S214)으로 진행하여 검출된 냉각수 온도(Tw)와 설정 온도를 비교한다.

여기서, 냉각수 온도(Tw)는 30℃ 정도로 설정할 수 있다.

전술한 (S214)에서 엔진 제어부(130)는 냉각수 온도(Tw)가 설정 온도 이하이면 디젤 엔진이 냉시동 상태 또는 엔진 웜업 기간으로 판단하고 (S216)으로 진행하여 수산화 이온(OH) 흐름 단속부(140)로 수산화 이온(OH) 공급 제어신호를 공급한다.

그리고, 엔진 제어부(130)는 (S218)으로 진행하여 수산화 이온(OH)이 공급되는 시간을 설정시간과 비교한다.

만약, 수산화 이온(OH)이 공급되는 시간이 설정시간을 경과하면 엔진 제어부(130)는 (S220)으로 진행하여 수산화 이온(OH) 흐름 단속부(140)로 공급되는 수산화 이온(OH) 공급 제어신호를 차단하여 수산화 이온(OH) 공급을 차단하는 제어동작을 수행한다.

한편, 전술한 (S210)에서 변속 기어가 중립(N)상태에 있지 않으면, 엔진 제어부(130)는 (S222)으로 진행하여 엔진 회전수(RPM)를 검출한다.

그리고, (S224)으로 진행하여 가속 센서(126)를 통해 입력되는 신호를 분석하고 엔진의 급가속 상태를 검출한다.

만약, 엔진이 급가속 상태이면 엔진 제어부(130)는 전술한 (S216)으로 진행하여 일련의 과정을 수행한다.

즉, 디젤 엔진의 운전 중 갑자기 가속을 하게 되는 경우 연료량이 순간적으로 급격히 증가하게 되므로 이때 수산화 이온(OH) 흐름 단속부(140)를 열어 수산화 이온(OH)을 공급한다.

상기한 바와 같이 본 발명의 실시예는 엔진의 냉시동시, 엔진 웜업 기간, 급가속시, 등판시 등의 운전 조건에서 순간적 공연비 부족 조건에서만 수산화 이온(OH)을 공급하도록 하여 연소 반응을 활성화한다.

또한, 수산화 이온(OH)의 분사는 솔레노이드 밸브로 구성되는 수산화 이온(OH) 흐름 단속부(140)를 통해 엔진 제어부(130)의 메모리부에 저장된 맵(MAP)과 연계하여 필요한 운전 조건인 경우에만 순간적으로 설정시간(약 3~5초)동안 공급함으로써 경제적으로 충분한 효과를 얻을 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 디젤 엔진의 매연 저감 제어장치 및 방법은 화학적 활성종인 수산화 이온(OH)을 엔진 운전 조건에 따라 공급함으로써 최적의 연소를 유도하여 과도한 연소 반응에 의한 질소 산화물의 급격한 증가를 억제하는 효과가 있다.

Claims

디젤 엔진의 매연 저감 제어장치에 있어서,

수산화 이온(OH)을 저장하는 봄베와;

상기 디젤 엔진의 운전 조건을 검출하는 운전상태 검출부와;

상기 운전상태 검출부를 통해 검출된 디젤 엔진의 여러 운전 조건 가운데 상기 디젤 엔진의 공연비 부족 조건을 판단하여 수산화 이온(OH) 공급 제어신호를 발생하는 엔진 제어부와;

상기 디젤 엔진의 연소실과 통하는 흡기 통로 사이에 장착되며, 상기 엔진 제어부로부터 공급되는 수산화 이온(OH) 공급 제어신호의 입력에 따라 구동되어 상기 봄베로부터 흡기 통로를 통해 공급되는 수산화 이온(OH)의 양을 조절하는 수산화 이온(OH) 흐름 단속부를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진의 매연 저감 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 운전상태 검출부는

변속 기어의 위치를 검출하는 변속 레버 위치 검출센서와;

상기 디젤 엔진의 냉각수 온도(Tw)를 검출하는 냉각수 온도 검출센서와;

상기 디젤 엔진의 회전수를 검출하는 엔진 회전수 검출센서와;

연료량이 순간적으로 급격히 증가하는 디젤 엔진의 가속상태를 검출하는 가속 센서를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진의 매연 저감 제어장치.
제2항에 있어서, 상기 엔진 제어부는

상기 냉각수 온도 검출센서를 통해 입력되는 냉각수 온도(Tw)를 감지하여 냉각수 온도가 설정 온도 이하이면 냉시동 혹은 엔진 웜업 기간으로 판단하고 상기 수산화 이온(OH) 흐름 단속부로 수산화 이온(OH) 공급 제어신호를 공급하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진의 매연 저감 제어장치.
제2항에 있어서, 상기 엔진 제어부는

상기 가속 센서를 통해 입력되는 상기 디젤 엔진의 운전상태가 가속상태이면 상기 수산화 이온(OH) 흐름 단속부로 수산화 이온(OH) 공급 제어신호를 공급하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진의 매연 저감 제어장치.
제2항에 기재된 구성을 갖는 디젤 엔진의 매연 저감 제어방법에 있어서,

상기 운전상태 검출부를 통해 입력되는 신호들을 분석하여 상기 디젤 엔진의 운전 조건을 검출하는 단계와;

상기 운전상태 검출부를 통해 검출된 디젤 엔진의 여러 운전 조건 가운데 상기 디젤 엔진의 공연비 부족 조건을 판단하는 단계와;

디젤 엔진의 공연비 부족 조건이면, 수산화 이온(OH) 흐름 단속부를 구동하여 상기 봄베로부터 흡기 통로를 통해 공급되는 수산화 이온(OH)의 양을 조절하는제어동작을 수행하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진의 매연 저감 제어방법.
제5항에 있어서, 상기 디젤 엔진의 공연비 부족 조건은

상기 디젤 엔진의 냉시동 또는 엔진 웜업 기간인 것을 특징으로 하는 디젤 엔진의 매연 저감 제어방법.
제5항에 있어서, 상기 디젤 엔진의 공연비 부족 조건은

상기 디젤 엔진의 운전상태가 가속상태인 것을 특징으로 하는 디젤 엔진의 매연 저감 제어방법.