KR20100060545A - Combustion control method for diesel engine - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 디젤 엔진용 연소제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a combustion control method for a diesel engine.
디젤 내연 기관의 연소 제어에서는 기관 운전 상태에 따라서 연료 분사 모드의 변경이 행해진다.In the combustion control of the diesel internal combustion engine, the fuel injection mode is changed in accordance with the engine operating state.
즉, 주(主)분사에 선행해서 파일럿분사를 행하는 제 1 분사모드, 상기 주분사를 행하는 제 2 분사모드, 예혼합연소를 행하는 제 3 분사모드가 연료 운전 상태에 따라 선택되고, 선택된 연료분사에 따라서 연료분사가 실행된다.That is, the first injection mode in which pilot injection is performed prior to the main injection, the second injection mode in which the main injection is performed, and the third injection mode in which premixed combustion is performed are selected according to the fuel operation state, and the selected fuel injection is performed. Fuel injection is performed accordingly.
따라서, 바람직한 열발생률의 변화 패턴은 한 가지가 아니라, 기관 운전 상태에 따라서 크게 다르다.Therefore, the pattern of change in the desired heat generation rate is not one, but largely different depending on the engine operating state.
그리고 이를 해결하기 위해서 일본 공개 특허 2007-309309에서는 연소압 센서가 장착된 글로우 플러그를 통하여 엔진의 연소압력에서 열발생율을 산출하고, 신호를 취득하며, 이를 제어 가능한 데이터로 처리한 후 이를 기준값과 비교함으로써, 편차가 발생할 경우에 분사시기와 분사량 등을 보상하여 엔진을 안정 상태로 유지하는 방법이 기재되어있다.In order to solve this problem, Japanese Laid-Open Patent Publication 2007-309309 calculates a heat generation rate at the combustion pressure of an engine through a glow plug equipped with a combustion pressure sensor, acquires a signal, processes it with controllable data, and compares it with a reference value. As a result, a method of compensating the injection timing, the injection amount, and the like in the case of a deviation, to maintain the engine in a stable state is described.
그러나, 상기와 같은 종래 디젤엔진의 연소 제어 방법에는 연소 제어에 사용 되는 연소압 센서가 마련된 글로우 플러그가 상대적으로 가격이 비싸기 때문에 엔진의 전체기통에 적용되지 않아 신뢰성이 저하되는 문제가 있다.However, in the conventional combustion engine combustion control method as described above, since the glow plug provided with the combustion pressure sensor used for the combustion control is relatively expensive, the glow plug is not applied to the entire cylinder of the engine, thereby reducing reliability.
본 발명은 좀 더 저렴한 글로브 플러그를 사용하고 신뢰성이 높은 디젤 엔진 연소 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a diesel engine combustion control method that uses a less expensive globe plug and is more reliable.
본 발명은 전자제어유닛(ECU)에서 엔진 회전수와 부하별 연소제어 목표값에 따른 기본 제어량이 산출되는 단계와;The present invention includes the steps of calculating the basic control amount according to the engine speed and the target combustion control value of the load in the electronic control unit (ECU);
상기 기본 제어량이 연소온도 변화에 대응하여 보정되는 단계; 및 Correcting the basic control amount in response to a change in combustion temperature; And
상기 보정된 내용을 통하여 분사시기, 분사량 및 배기가스재순환량이 제어되는 단계;Controlling the injection timing, injection amount and exhaust gas recirculation amount through the corrected contents;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진용 연소제어방법을 제공한다.It provides a combustion control method for a diesel engine comprising a.
그리고 상기 기본 제어량이 연소온도 변화에 대응하여 보정되는 단계는 상기 크랭크 각을 기반으로 온도센서로부터 측정된 연소온도를 미분한 값을 산출하고, 엔진 회전수와 부하별 연소제어 목표값에 따라서 목표 변화 패턴을 설정한 후 이를 비교하여 이루어질 수 있다.And the step of correcting the basic control amount corresponding to the change in combustion temperature calculates the derivative value of the combustion temperature measured from the temperature sensor based on the crank angle, and changes the target according to the engine speed and the target control value of the combustion control by load This can be done by setting a pattern and then comparing it.
또한, 상기 온도센서는 글로우 플러그에 마련될 수 있고, 상기 전자제어유닛(ECU)에 사전 시험을 통하여 온도 미분 기준치가 온도 특성맵으로 작성될 수 있다.The temperature sensor may be provided in a glow plug, and a temperature differential reference value may be prepared as a temperature characteristic map through a preliminary test in the electronic control unit (ECU).
본 발명은 온도센서가 장착된 글로우 플러그를 이용하여 보다 저렴한 가격으로 신뢰성이 있는 연소제어가 이루어지는 효과가 있다.The present invention has the effect that a reliable combustion control at a lower price using a glow plug equipped with a temperature sensor.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First of all, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are used as much as possible even if displayed on different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
도 1은 본 발명에 사용되는 글로우 플러그를 나타내는 단면도이고, 도 2는 온도 상승률과 연소상관성에 관한 그래프이며, 도 3은 본 발명에 따른 제어 로직을 나타내는 개략도이다.1 is a cross-sectional view showing a glow plug used in the present invention, FIG. 2 is a graph relating to a temperature increase rate and combustion correlation, and FIG. 3 is a schematic diagram showing control logic according to the present invention.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 글로우 플러그(100)는 크게 중공의 하우징(20)과, 외부로부터 전원을 인가받기 위해 상기 하우징(20)의 일측 선단에 결합되는 전원인가부(10)와, 상기 전원인가부(10)로 부터 전압을 인가받아 엔진의 연소실(미도시)을 가열하도록 상기 하우징(20)의 타측 선단에 결합되는 발열부(30)를 포함하여 구성된다.As shown, the
그리고 상기 하우징(20)은 내부에 공간이 마련된 중공의 형상이며, 그 외측면은 엔진 등에 장착이 용이하도록 숫나사의 형상을 취한다.The
또한, 상기 전원인가부(10)는 봉형상으로 하우징과의 절연을 위해 절연체(15)에 끼워진 채로 상기 하우징(20)의 일측선단에 결합된다.In addition, the
좀 더 상세히 설명하면, 상기 전원인가부(10)는 봉 형상을 취하며 일정부분이 상기 하우징(20)의 일측 선단 보다 외측방향으로 돌출되는 형태로 상기 하우징(20)으로 내입되는 연결축(11)과 상기 연결축(11)을 상기 하우징(20)에 고정시키기 위한 고정너트(12)로 구성되는데, 이때, 상기 연결축(11)은 상기 하우징(20)의 일측 선단에 고정된 절연체(15)를 관통하며, 상기 절연체(15) 보다 외측으로 돌출된 부분에서 고정너트(12)와 결합된다.In more detail, the
한편, 상기 발열부(30)는 금속튜브(Metal tube)(미도시)나 세라믹 소결체(31)에 발열선(32)이 내포됨으로써 이루어진다.On the other hand, the
상기 발열부(30)는 하우징(20)의 타측 선단에 결합되는데 일정부분은 상기 하우징(20)으로 내입되어 상기 연결축(11)과 연결된다.The
상기 발열부(30)와 연결축(11)의 연결은 상기 발열부(30)의 발열선(32)이 상기 연결축(11)에 접합됨으로써 가능해 지는데, 이 접합된 부위가 보호될 수 있도록 상기 연결축(11)이 발열부(30)로 내입되어 발열선(32)과 접합되는 것이 바람직하다.The connection of the
아울러, 본 발명에 따른 글로우 플러그에서(100)는 절연체(15)의 측면으로 부터 하우징(20)의 내벽면을 따라 그 길이방향으로 삽입로(13)가 형성되고, 상기 삽입로(13)를 따라서는 감지수단(14)이 결합된다.In addition, in the
상기 감지수단(14)으로서는 통상 사용되는 열전대(14)가 채택되어 사용될 수 있다.As the sensing means 14, a
상기 열전대(14)는 상기 삽입로(13)를 따라서 상기 절연체(15) 및 하우징(20)과 결합되고, 그 끝단은 와이어(41)와 연결되며, 상기 와이어(41)에는 외부 장비(미도시)와의 결합을 위한 커넥터(42)가 결합된다.The
여기서, 상기 열전대(14)의 일측은 상기 발열부(30)와 함께 엔진 연소실로 내입될 수 있도록 상기 하우징(20)의 끝단부 보다 돌출되는 것이 바람직하며, 전기쇼트를 방지하도록 절연물질로 피복되는 것이 바람직하다.Here, one side of the
그리고, 상기 열전대(14)의 일측 끝단은 상기 발열부(30)의 표면에 접합되는 것이 바람직한데 이는 상기 열전대(14)가 연소실의 고압력에 의해 구부러지거나 휘는 것을 방지하기 위함이다.In addition, one end of the
상기 열전대(14)가 발열부(30)의 표면에 접합되는데 있어서는 브레이징 방법, 아크(Arc)용접, 레이저(Laser)용접 등이 채택되어 활용되는 것이 바람직하나, 여타의 방법도 활용 가능함은 물론이다.When the
아울러, 상기 하우징(20) 내의 발열부(30)와 절연체(15) 사이에는 절연제(17)가 충진되는 것이 바람직한데, 이는 상기 하우징(20) 내에서 상기 발열부(30)의 열로 인해 상기 열전대(14)의 피복이 녹는 것을 방지하기 위함이다.In addition, it is preferable that the
여기서, 상기 절연제(17)는 세라믹 절연본드가 채택될 수 있는데, 이에 국한되는 것은 아니며, 발열부(30)로부터의 열을 충분히 차단시킬 수 있으면 다른 재료를 사용해도 무방하다.Here, the
한편, 상기 하우징(20)은 발열부(30)와의 결합된 측에서 상기 발열부(30)와 간극(25)을 형성한다.On the other hand, the
이때, 상기 간극(25)은 상기 하우징(20)과 발열부(30) 간에 형성되는 것으로써, 상기 하우징(20)의 내경이 상기 발열부(30)의 외경 보다 상대적으로 크게 형성되어 이루어진다.In this case, the
이하에서는, 본 발명의 작용 및 원리를 상기한 실시예를 바탕으로 설명한다.Hereinafter, the operation and principle of the present invention will be described based on the above-described embodiment.
본 발명에 따른 글로우 플러그(100)가 자동차 엔진(미도시)에 장착되면, 전원인가부(10)는 자동차의 전기장치로 부터 전압을 인가받는다.When the
인가된 전압은 발열부(30)로 이동되어 상기 발열부(30)는 엔진 연소실을 가열한다.The applied voltage is moved to the
한편, 상기 발열부(30)와 함께 하우징(20)의 일측 끝단에 돌출되어 상기 연소실에 내입된 열전대(14)는 연소실의 온도를 측정하게 된다.On the other hand, the
이때, 상기 열전대(14)의 장착을 위해 구성된 삽입로(13)는 자동차의 진동에 의한 상기 열전대(14)의 이탈 및 유동을 방지하며, 절연체(15)와 발열부(30) 사이에 충진된 절연제(17)는 상기 발열부(30)로 부터 하우징(20) 내부로의 열전달을 차단하여 상기 열전대(14)의 피복이 녹는 것을 방지한다.At this time, the
상기한 바에 의해, 본 발명에 따른 글로우 플러그(100)는 전기쇼트를 방지하면서 엔진 연소실을 예열함과 동시에 이 연소실의 온도를 측정할 수 있는 것이다.As described above, the
그리고, 상기 하우징(20)과 발열부(30) 간에 형성된 간극(25)은 상기 발열부(30)와 하우징(20) 간의 열전도성을 낮추어 발열선(32)의 과열 및 이로 인한 상기 발열선(32)의 단선을 방지한다.In addition, the
상기와 같은 온도 센서 일체형 글로우 플러그는 연소압 센서 일체형 글로우 플러그 대비 저가 사양으로 원가 절감이 가능하고 엔진 전체에 적용될 경우에 엔진 기통 사이의 불균일한 연소를 균일하게 조절하는 효과가 발생된다.The temperature sensor integrated glow plug as described above may be cost-saving compared to the combustion pressure sensor integrated glow plug, and when applied to the entire engine, an effect of uniformly controlling uneven combustion between engine cylinders is generated.
한편, 종래기술에서는 연소압력 신호에 의한 엠에프비50(MFB50: Mass Fraction Burned 50%)을 연소제어 판단기준으로 삼고 있는데, 상기 엠에프비50은 연소압력에 기인한 열발생율(Heat release rate) 기준 50%가 되는 크랭크 각(Crank Angle)이다.Meanwhile, in the related art, the MFC ratio 50 (MFB50: Mass Fraction Burned 50%) based on the combustion pressure signal is used as a criterion for determining the combustion control. The MFC ratio 50 is a heat release rate due to the combustion pressure. It is a crank angle of 50%.
이에 반해, 본 발명에서는 연소초기상태(SOC: Start of Combustion)를 연소제어의 판단 기준으로 삼는다.On the contrary, in the present invention, the start of combustion (SOC) is used as a criterion of the combustion control.
즉, 각 사이클(Cycle)별 온도센서로부터의 온도정보를 기반으로 1차 미분하여 크랭크 각도별 온도 변화량인 dT/dθ 값이 급격히 상승하는 지점의 크랭크(Crank) 각도를 연소제어의 기준값으로 삼는다.That is, based on temperature information from the temperature sensor for each cycle, the crank angle of the point where the dT / dθ value, which is the temperature change amount for each crank angle, rises rapidly is set as a reference value of the combustion control.
따라서, 온도센서 신호에 의한 온도 미분값 기반 연소초기상태의 크랭크 각(Crank angle)과 엠에프비50(MFB50) 기반 크랭크 각(Crank angle)의 상관성이 무엇보다도 중요하다.Accordingly, the correlation between the crank angle of the initial temperature-based combustion differential state based on the temperature sensor signal and the crank angle based on the MFB50 is important.
도 2와 같이 대상 실험결과의 실제값 기준으로 상관성을 보면 잘 일치하는 것으로 나타남으로 온도센서 정보로부터의 값을 이용하여 연소제어를 하는 것이 타당하다.As shown in FIG. 2, the correlations based on the actual values of the target experimental results are well matched, and thus, it is appropriate to perform combustion control using the values from the temperature sensor information.
한편, 본 발명인 디젤 엔진의 연소 제어 방법은 크랭크 각을 기반으로 온도센서로부터 측정된 연소온도를 미분한 dT/dθ의 값을 산출하는 제 1 단계(S100)와, 엔진 회전수와 부하별 연소제어 목표값에 따라서 목표 변화 패턴을 설정하는 제 2 단계(S200)와, 상기 제 1 단계(S100)와 제 2 단계(S200)를 비교하는 제 3 단계(S300)와, 전자제어유닛(ECU)에 사전 시험을 통하여 온도 미분 기준치가 온도 특성맵으로 작성되어 엔진 회전수와 부하별 연소제어 목표값에 따른 기본 제어량이 산출되는 제 4 단계(S400)와, 상기 제 3 단계(S300)에 따라서 제 4 단계(S400)의 기본 제어량이 보정되는 제 5 단계(S500) 및 상기 제 5 단계(S500)에 따라서 분사시기, 분사량 및 배기가스재순환량이 제어되는 제 6 단계(S600)를 포함하여 구성된다.On the other hand, the combustion control method of the diesel engine of the present invention is the first step (S100) for calculating the value of dT / dθ differentiating the combustion temperature measured from the temperature sensor based on the crank angle, and the engine speed and load-specific combustion control The second step S200 of setting the target change pattern according to the target value, the third step S300 of comparing the first step S100 and the second step S200, and the electronic control unit ECU The fourth step (S400) and the fourth step according to the third step (S300) in which the temperature differential reference value is prepared as a temperature characteristic map through a preliminary test, and a basic control amount is calculated according to the engine speed and the target combustion control target value. The fifth step S500 of correcting the basic control amount of step S400 and the sixth step S600 of controlling the injection timing, the injection amount and the exhaust gas recirculation amount are controlled according to the fifth step S500.
상기와 같은 과정을 통하여 크랭크 각을 기반으로 온도센서로부터 측정된 연소온도를 미분한 dT/dθ의 값이 최대치 일 때 크랭크 각(Crank angle) 정보와 전자제어유닛(ECU: Electronic Control Unit)에 내장된 기준치를 비교하여 크랭크 각(Crank angle) 정보가 기준치 대비 벗어난 경우 분사시기, 배출가스재순환(EGR: Exhaust-gas Recirculation)량 등 제어를 통해 기준치와 같도록 보정해 준다.Through the above process, when the value of dT / dθ that differentiates the combustion temperature measured from the temperature sensor based on the crank angle is the maximum value, it is embedded in the crank angle information and the Electronic Control Unit (ECU). If the crank angle information deviates from the reference value, it is corrected to be equal to the reference value by controlling the injection timing and the amount of exhaust-gas recirculation (EGR).
상기와 같이 본 발명은 온도센서가 장착된 글로우 플러그를 이용하여 보다 저렴한 가격으로 신뢰성이 있는 연소제어가 이루어지는 효과가 있다.As described above, the present invention has an effect that reliable combustion control is made at a lower cost by using a glow plug equipped with a temperature sensor.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질 적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and changes without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
도 1은 본 발명에 사용되는 글로우 플러그를 나타내는 단면도.1 is a cross-sectional view showing a glow plug used in the present invention.
도 2는 온도 상승률과 연소상관성에 관한 그래프.2 is a graph relating to temperature increase rate and combustion correlation.
도 3은 본 발명에 따른 제어 로직을 나타내는 개략도.3 is a schematic diagram illustrating control logic in accordance with the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10: 전원인가부 15: 절연체10: power supply 15: insulator
20: 하우징 30: 발열부20: housing 30: heat generating portion
31:소결체 32: 발열선31: sintered body 32: heating wire
100: 글로우 플러그100: glow plug
Claims (4)
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---|---|---|---|
KR1020080119173A KR20100060545A (en) | 2008-11-27 | 2008-11-27 | Combustion control method for diesel engine |
Applications Claiming Priority (1)
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KR1020080119173A KR20100060545A (en) | 2008-11-27 | 2008-11-27 | Combustion control method for diesel engine |
Publications (1)
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2008
- 2008-11-27 KR KR1020080119173A patent/KR20100060545A/en not_active Application Discontinuation
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |