KR20130068110A - 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 청정 egr 시스템, 이를 적용한 디젤-가솔린혼합연소엔진 및 그 제어방법 - Google Patents

디젤-가솔린 혼합연소엔진의 청정 egr 시스템, 이를 적용한 디젤-가솔린혼합연소엔진 및 그 제어방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20130068110A
KR20130068110A KR1020110135577A KR20110135577A KR20130068110A KR 20130068110 A KR20130068110 A KR 20130068110A KR 1020110135577 A KR1020110135577 A KR 1020110135577A KR 20110135577 A KR20110135577 A KR 20110135577A KR 20130068110 A KR20130068110 A KR 20130068110A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
egr
diesel
combustion engine
cylinder
mixed combustion
Prior art date
Application number
KR1020110135577A
Other languages
English (en)
Inventor
최대
기민영
박승일
이흥우
지요한
Original Assignee
현대자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020110135577A priority Critical patent/KR20130068110A/ko
Priority to US13/713,570 priority patent/US9255551B2/en
Priority to EP12196948.9A priority patent/EP2604842B1/en
Priority to CN201210545092.2A priority patent/CN103161615B/zh
Publication of KR20130068110A publication Critical patent/KR20130068110A/ko

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B47/00Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines
    • F02B47/04Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines the substances being other than water or steam only
    • F02B47/08Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines the substances being other than water or steam only the substances including exhaust gas
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B7/00Engines characterised by the fuel-air charge being ignited by compression ignition of an additional fuel
    • F02B7/02Engines characterised by the fuel-air charge being ignited by compression ignition of an additional fuel the fuel in the charge being liquid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0639Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed characterised by the type of fuels
    • F02D19/0649Liquid fuels having different boiling temperatures, volatilities, densities, viscosities, cetane or octane numbers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/0065Specific aspects of external EGR control
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/3011Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3017Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
    • F02D41/3035Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode
    • F02D41/3041Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode with means for triggering compression ignition, e.g. spark plug
    • F02D41/3047Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode with means for triggering compression ignition, e.g. spark plug said means being a secondary injection of fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/42Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories having two or more EGR passages; EGR systems specially adapted for engines having two or more cylinders
    • F02M26/43Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories having two or more EGR passages; EGR systems specially adapted for engines having two or more cylinders in which exhaust from only one cylinder or only a group of cylinders is directed to the intake of the engine
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30Use of alternative fuels, e.g. biofuels
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

본 발명은 복수의 실린더 중에서 특정 실린더의 배기가스를 재순환되도록 하는 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 청정 EGR시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 청정 EGR시스템은, 복수의 실린더(11a)(11b)로 이루어지고, 각 실린더(11a)(11b)에 디젤과 가솔린이 복합적으로 연소되는 디젤-가솔린 혼합연소엔진(10)에 있어서, 배기밸브가 후처리장치(26)로 직접 연결되는 배기매니폴드(25)로 연결되는 비EGR실린더(11a)와, 배기밸브가 EGR라인(41)으로 연결되어 디젤-가솔린 혼합연소엔진(10)으로 EGR 가스를 전담하여 공급하는 EGR실린더(11b)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

디젤-가솔린 혼합연소엔진의 청정 EGR 시스템, 이를 적용한 디젤-가솔린혼합연소엔진 및 그 제어방법{Claan EGR system for diesel-gasoline mixed combustion engine, engine for complex combustion using diesel and gasoline and control method applying of the same}
본 발명은 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 EGR 시스템, 이를 적용한 디젤-가솔린혼합연소엔진 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복수의 실린더 중에서 특정 실린더의 배기가스를 재순환되도록 하는 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 청정 EGR시스템, 이를 적용한 디젤-가솔린혼합연소엔진 및 그 제어방법에 관한 것이다.
엔진의 배출물질 규제강화와 관련하여 엔진의 배기가스를 재순환시켜 다시 실린더의 내부로 유입되도록 하여, NOx가 저감되도록 하는 배기가스 재순환 시스템(EGR)은 모든 차량에 장착되고 있다.
이중에서도 디젤엔진의 EGR 시스템을 살펴보면, 배기가스가 재순환되어 실린더로 유입될 때, 가용성 유기성분(Soluble Organic Fraction, SOF)과 수트(soot)를 포함하는 PM에 의해서 EGR 시스템에 문제를 일으키고, 이로 인하여 성능, 연비, 배출성상을 악화시킨다.
한편, 최근의 규제 강화와 고연비에 대한 요구를 개선하기 위한 대응 방안의 하나로서, 디젤엔진과 가솔린엔진의 장점이 모두 구현함이 요구되고 있다.
그 구체적인 방안의 하나로서, 디젤과 가솔린을 실린더의 내부에서 동시에 연소되도록 하는 HCCI(homogeneous charge compression ignition)가 있다. HCCI 연소방식은 연비의 향상과 예혼합 연소를 통하여 PM, NOx와 같은 배출물을 저감시키는 효과가 있기 때문에 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 HCCI 엔진에서도 배기가스 저감을 위해서 반드시 배기가스를 재순환시켜야 한다.
그러나, 상기와 같은 디젤엔진 또는 디젤-가솔린 혼합연소 엔진에서는 모든 실린더의 배기매니폴드의 후단에서 배기가스의 일부가 재순환되도록 함으로써, 디젤산화촉매(Diesel Oxidation Catalyst, DOC)의 가열시간이 지연되어 시동초기에 다량의 배출물이 배출되는 문제점이 있다.
또한, 모든 실린더의 배기가스를 재순환시킴으로써, EGR 시스템의 구조가 복잡해지는 문제점도 있다.
하기의 선행기술문헌은 '예혼합 압축 착화 엔진의 연소 제어 방법'에 관한 것으로서, 고속 고부하운전 영역에서도 NOx 배출을 줄이면서 소음 없이 연소할 수 있도록 한 예혼합 압축 착화 엔진의 연소 제어 방법에 관한 기술이 개시되어 있다.
KR 10-2004-0019159 A
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 복수의 실린더 중에서 특정 실린더에서 배출되는 배기가스로 EGR을 전담하도록 하고, 나머지 실린더의 배기가스는 동력발생 후 바로 배기되도록 하는 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 청정 EGR시스템, 이를 적용한 디젤-가솔린혼합연소엔진 및 그 제어방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 청정 EGR시스템은, 복수의 실린더로 이루어지고, 각 실린더에 디젤과 가솔린이 복합적으로 연소되는 디젤-가솔린 혼합연소엔진에 있어서, 배기밸브가 후처리장치로 직접 연결되는 배기매니폴드로 연결되는 비EGR실린더와, 배기밸브가 EGR라인으로 연결되어 디젤-가솔린 혼합연소엔진으로 EGR 가스를 전담하여 공급하는 EGR실린더를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 EGR라인은, 흡기라인에서 터보차저의 컴프레서의 하류에 구비되는 쿨러를 통과하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 EGR라인에서 상기 쿨러의 상류에는 상기 EGR실린더의 EGR가스를 상기 쿨러 또는 후처리장치로 보내지도록 제어하는 제1 바이패스밸브가 구비되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 제1 바이패스밸브와 후처리장치 사이에는 제1 바이패스밸브를 통과한 배기가스를 터보차저의 터빈 또는 후처리장치로 보내지도록 제어하는 제2 바이패스밸브가 더 구비되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 청정 EGR시스템이 적용된 디젤-가솔린 혼합연소엔진은, 복수의 실린더를 포함하고, 각 실린더로 디젤과 가솔린이 혼합되어 연소하는디젤-가솔린 혼합연소엔진에 있어서, 배기밸브가 후처리장치로 직접 연결되는 배기매니폴드로 연결되는 비EGR실린더와, 배기밸브가 EGR라인으로 연결되어 디젤-가솔린 혼합연소엔진으로 EGR 가스를 전담하여 공급하는 EGR실린더를 포함하고, 상기 EGR라인은 흡기라인에서 터보차저의 컴프레서의 하류에 구비되는 쿨러를 통과하여 상기 EGR실린더로 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 청정 EGR시스템이 적용된 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 제어방법은, 복수의 실린더를 포함하고, 각 실린더로 디젤과 가솔린이 혼합되어 연소하는디젤-가솔린 혼합연소엔진에서, 배기밸브가 후처리장치로 직접 연결되는 배기매니폴드로 연결되는 비EGR실린더와, 배기밸브가 EGR라인으로 연결되어 디젤-가솔린 혼합연소엔진으로 EGR 가스를 전담하여 공급하는 EGR실린더를 포함하고, 상기 EGR라인은 흡기라인에서 터보차저의 컴프레서의 하류에 구비되는 쿨러를 통과하여 상기 EGR실린더로 연결되는 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 청정 EGR시스템이 적용된 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 제어방법에 있어서, 상기 복수의 실린더에서 연소 후 배기되는 배기가스가 EGR실린더로부터 배기되는 것인지 판단하는 EGR배기판단단계와, 상기 EGR배기판단단계에서 EGR실린더로부터 배기되는 것으로 판단되면, 배기가스를 흡기라인으로 재순환시키는 배기가스 재순환단계와, 엔진이 계속해서 작동하고 있는지 판단하여, 작동중이면 상기 EGR배기판단단계로 리턴시키는 엔진구동판단단계를 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 EGR배기판단단계에서 비EGR실린더로부터 배기되는 것으로 판단되면, 배기가스를 터보차저의 터빈으로 배기시켜 터빈을 구동시키는 터빈구동단계가 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 청정 EGR 시스템, 이를 적용한 디젤-가솔린혼합연소엔진 및 그 제어방법에 따르면, 복수의 실린더로 이루어지는 디젤-가솔린 혼합연소엔진에서 특정 실린더를 EGR 가스 전용 실린더기 되도록 함으로써, 혼합연소에 의한 청정한 배기가스가 EGR 가스로 활용되어 EGR 가스에 포함된 입자상 물질(PM)이 EGR 시스템의 내부에 부착되는 현상을 방지한다.
이와 같이, EGR 시스템 내부에 입자상 물질이 부착되는 현상을 방지함으로써, EGR 시스템이 원활하게 작동하도록 하도록 하여, EGR 시스템의 본래 기능인 NOx의 배출저감 기능이 저하되지 않도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 청정 EGR 시스템을 도시한 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 청정 EGR시스템이 적용된 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 제어방법을 도시한 순서도.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 청정 EGR시스템을 자세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 청정 EGR시스템은, 복수의 실린더(11a)(11b)를 구비한 디젤-가솔린 혼합연소엔진에서 특정 실린더(11b)가 EGR 가스를 전담하여 공급하도록 하고, 나머지 실린더(11a)는 폭발행정후 바로 배기되도록 한다.
복수의 실린더(11a)(11b)로 이루어지는 디젤-가솔린 혼합연소엔진(10)에서, 각 실린더(11a)(11b)를 EGR을 전담하는 EGR실린더(11b)와, 그렇지 않은 비EGR실린더(11a)로 나누고, 상기 EGR실린더(11b)에 배출된 배기가스는 EGR을 위해 재순환시키고, 나머지 비EGR실린더(11a)의 배기가스는 바로 배기되도록 한다.
EGR실린더(11b)는 EGR실린더(11b)의 배기밸브가 EGR라인으로 연결되도록 한다. 상기 EGR라인(41)은 상기 EGR실린더(11b)와 흡기매니폴드(22)를 연결하도록 구비되어, 상기 EGR실린더(11b)에서 배출된 배기가스를 재순환시킨다.
비EGR실린더(11a)는 상기 EGR실린더(11b)를 제외한 나머지 대부분의 실린더가 되고, 비EGR실린더(11a)는 배기매니폴드(25)를 통하여 재순환 시키지 않고, 바로 배기되도록 한다.
여기서, EGR은 배기가스의 전부가 아닌 일부를 재순환시키는 것이므로, 복수의 실린더(11a)(11b)에서 대부분의 실린더는 비EGR실린더(11a)가 되고, 특정 실린더가 EGR실린더(11b)가 된다. 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 4기통 디젤-가솔린 혼합연소엔진(10)이라면, 3개의 실린더는 비EGR실린더(11a)가 되고, 하나의 실린더를 EGR실린더(11b)로 한정하여 적용할 수 있다. 아울러, 디젤-가솔린 혼합연소엔진(10)의 실린더가 증가하는 경우에는 적절한 비율로 EGR실린더(11b)와 비EGR실린더(11a)를 나누어, EGR실린더(11b)에서 전담하여 재순환하는 EGR가스를 공급한다.
상기 EGR실린더(11b)와 비EGR실린더(11a)는 동일한 흡기계통과 연료공급계통을 갖는다. 즉 외부에서 공급된 공기에 가솔린을 분사하여 예혼합상태로 EGR실린더(11b)와 비EGR실린더(11a)로 유입되도록 하고, EGR실린더(11b)와 비EGR실린더(11a)에는 각각 디젤인젝터(24)를 구비하여, 예혼합된 상태로 압축된 혼합기에 디젤을 분사하여, 디젤액적이 점화원이 되도록 한다.
한편, 배기계통은 EGR실린더(11b)와 비EGR실린더(11a)로 구분하고, EGR실린더(11b)의 배기는 EGR라인(41)을 통하여 다시 흡기매니폴드(22)로 재순환시키고, 비EGR실린더(11a)의 후단에 배기매니폴드(25)를 구비하고, 상기 배기매니폴더(25)에서 배기라인을 통하여 후처리장치(26)에 연결된다.
EGR라인(41)은 상기 EGR실린더(11b)와 흡기매니폴드(22)를 연결하도록 구비되어, EGR실린더(11b)에서 배출된 배기가스를 재순환시켜 각 실린더, 즉 EGR실린더(11b)와 비EGR실린더(11a)로 공급되도록 한다.
배기매니폴드(25)는 배기라인을 통하여 후처리장치(26)로 연결되되, 상기 후처리장치(26)의 상류에는 터보차저의 콤프레서(32)가 구비된다.
한편, 상기 콤프레서(32)는 흡기라인(21)에 구비되는 터빈(31)과 연결되어 터보차저를 구성한다.
이때, 상기 흡기라인(21)상에 컴프레서(32)에 의해 압축되면서 가열된 공기를 냉각시키기 위한 쿨러(33)가 구비되는데, 상기 흡기라인(21)과 상기 EGR라인(41)은 상기 쿨러(33)를 공유하도록 한다. 즉, 상기 EGR라인(41)도 상기 쿨러(33)를 통과하도록 구비됨으로써, EGR라인을 통하여 재순환되는 배기가스의 온도를 낮추도록 한다.
상기 EGR라인(41)상에는 제1 바이패스밸브(42)가 구비된다. 상기 제1 바이패스밸브(42)는 EGR라인(41)상에서 EGR실린더(11b)와 쿨러(33)사이에 구비되어, EGR실린더(11b)에서 배출된 EGR가스를 쿨러(33)를 통하여 흡기매니폴드(22)로 재순환되거나, 후처리장치(26)로 선택하여 보낼 수 있고, 필요에 따라 그 비율도 조절할 수 있도록 한다. 예를 들어, 시동초기에는 후처리장치(26)를 활성화시키기 위해서 EGR실린더(11b)의 배기가스도 제1 바이패스밸브(42)를 통하여 후처리장치(26)로 보내어 후처리장치(26)를 가열시킬 수 있고, 대부분의 경우에는 제1 바이패스밸브(42)가 배기가스를 재순환되어 흡기하도록 제어한다.
또한, ECU가 선정한 EGR비율을 달성할 수 있도록, 쿨러(33)와 후처리장치(26)로 보낼 수도 있다.
아울러, 상기 제1 바이패스밸브(42)와 후처리장치(26)의 사이에는 제2 바이패스밸브(43)를 구비하여, 상기 제1 바이패스밸브(42)에서 후처리장치(26)쪽으로 분기된 EGR가스를 터빈(31)이나, 후처리장치(26)로 선택적으로 분기되도록 한다. 제2 바이패스밸브(43)도 어느 한 쪽으로 배기가스를 모두 보내도록 할 수도 있고, 일정 비율로 나누어 보낼 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 청정 EGR시스템이 적용된 디젤-가솔린 혼합연소엔진은 상기의 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 청정 EGR시스템이 적용된다.
본 발명에 따른 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 청정 EGR시스템이 적용된 디젤-가솔린 혼합연소엔진은, 복수의 실린더를 구비하고, 각 실린더내에서 디젤과 가솔린을 혼합하여 연소시키되, 상기 실린더 중에서 특정 실린더가 EGR가스를 전담하여 공급되도록 하고, 나머지 실린더는 바로 배기되어 터보차저의 터빈을 구동시킨다.
비EGR실린더(11a)는 배기밸브가 후처리장치로 직접 연결되는 배기매니폴드로 연결된다. 상기 비EGR실린더(11a)로부터 배출된 배기가스는 재순환되지 않고, 모두 터보차저의 터빈(31)을 구동시키는데 사용된다.
EGR실린더(11B)는 실린더 중에서 특정 실린더를 정하여, 상기 EGR실린더(11B)에서 배출되는 배기가스가 EGR라인(41)을 통해서 상기 비EGR실린더(11a) 및 EGR실린더(11B)의 내부로 재순환되도록 한다. 즉, 종래의 엔진에서는 모든 실린더에서 배출되는 배기가스의 일부를 재순환시켰지만, 본 발명에 따른 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 청정 EGR시스템이 적용된 디젤-가솔린 혼합연소엔진에서는 EGR실린더(11B)에서 배출되는 배기가스가 배기가스재순환을 전담하게 된다.
이에 따라, EGR라인(41)은 상기 EGR실린더(11B)와 흡기라인(21)을 연결하도록 구비되고, 비EGR실린더(11a)와는 연결되지 않는다.
본 발명에 따른 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 청정 EGR시스템이 적용된 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 제어방법은 상술한 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 청정 EGR시스템이 적용된 디젤-가솔린 혼합연소엔진을 이용한다.
본 발명에 따른 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 청정 EGR시스템이 적용된 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 제어방법은 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 실린더에서 연소 후 배기되는 배기가스가 EGR실린더(11B)로부터 배기되는 것인지 판단하는 EGR배기판단단계(S110)와, 상기 EGR배기판단단계(S110)에서 EGR실린더(11b)로부터 배기되는 것으로 판단되면, 배기가스를 흡기라인(21)으로 재순환시키는 배기가스재순환단계(S120)와, 상기 EGR배기판단단계(S110)에서 비EGR실린더(11a)로부터 배기되는 것으로 판단되면, 배기가스를 터보차저의 터빈(31)으로 배기시켜 터빈(31)을 구동시키는 터빈구동단계(S130)와, 엔진이 계속해서 작동하고 있는지 판단하여, 작동중이면 상기 EGR배기판단단계(S110)로 리턴시키는 엔진구동판단단계(S140)를 포함한다.
EGR배기판단단계(S110)는 각 실린더의 배기가 EGR실린더(11B)로부터 배기되는 것인지, 비EGR실린더(11a)로부터 배기되는 것인지를 판단한다. 본 발명은 복수의 실린더 중에서 특정 실린더가 EGR가스를 전담하여 공급하는 것이므로, 배기가 비EGR실린더(11a)와 EGR실린더(11B)중에서 어느 실린더로부터 배기된 것인지를 판단한다.
배기가스재순환단계(S120)는 상기 EGR배기판단단계(S110)에서 EGR실린더(11B)로부터 배기된 것으로 판단되면, EGR실린더(11B)로부터 배출된 배기가스를 흡기라인(21)으로 재순환시켜 EGR실린더(11B)와 비EGR실린더(11a)로 공급되도록 한다. 상기 EGR실린더(11B)로부터 배출된 배기가스가 EGR실린더(11B)와 비EGR실린더(11a)로 공급됨으로써, 연소시 연소온도를 낮추어 EGR실린더(11B) 및 비EGR실린더(11a)로부터 배출되는 NOx를 감소시킬 수 있다.
터빈구동단계(S130)는 상기 EGR배기판단단계(S110)에서 비EGR실린더(11a)로부터 배기된 것으로 판단되면, 비EGR실린더(11a)로부터 배기된 배기가스를 모두 터보차저의 터빈(31)으로 공급하여 터빈(31)이 구동되도록 한다.
엔진구동판단단계(S140)는 상기 배기가스재순환단계(S120) 또는 상기 터빈구동단계(S130) 이후에 수행되는 것으로서, 엔진(10)이 구동중인지를 판단하여, 엔진(10)이 구동중이면 상기 EGR배기판단단계(S110)로 리턴시키고, 그렇지 않으면 종료시킨다.
10 : 엔진 11a : 비EGR실린더
11b : EGR실린더 21 : 흡기라인
22 : 흡기매니폴드 23 : 디젤공급라인
24 : 디젤인젝터 25 : 배기매니폴드
26 : 후처리 장치 31 : 터빈
32 : 콤프레서 33 : 쿨러
41 : EGR라인 42 : 바이패스 밸브
43 : 바이패스 밸브
S110 : EGR배기판단단계 S120 : 배기가스재순환단계
S130 : 터빈구동단계 S140 : 엔진구동판단단계

Claims (7)

  1. 복수의 실린더로 이루어지고, 각 실린더에 디젤과 가솔린이 복합적으로 연소되는 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 EGR시스템에 있어서,
    배기밸브가 후처리장치로 직접 연결되는 배기매니폴드로 연결되는 비EGR실린더와,
    배기밸브가 EGR라인으로 연결되어 디젤-가솔린 혼합연소엔진으로 EGR 가스를 전담하여 공급하는 EGR실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 청정 EGR시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 EGR라인은,
    흡기라인에서 터보차저의 컴프레서의 하류에 구비되는 쿨러를 통과하는 것을 특징으로 하는 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 청정 EGR시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 EGR라인에서 상기 쿨러의 상류에는 상기 EGR실린더의 EGR가스를 상기 쿨러 또는 후처리장치로 보내지도록 제어하는 제1 바이패스밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 청정 EGR시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 바이패스밸브와 후처리장치 사이에는 제1 바이패스밸브를 통과한 배기가스를 터보차저의 터빈 또는 후처리장치로 보내지도록 제어하는 제2 바이패스밸브가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 청정 EGR시스템.
  5. 복수의 실린더를 포함하고, 각 실린더로 디젤과 가솔린이 혼합되어 연소하는디젤-가솔린 혼합연소엔진에 있어서,
    배기밸브가 후처리장치로 직접 연결되는 배기매니폴드로 연결되는 비EGR실린더와,
    배기밸브가 EGR라인으로 연결되어 디젤-가솔린 혼합연소엔진으로 EGR 가스를 전담하여 공급하는 EGR실린더를 포함하고,
    상기 EGR라인은 흡기라인에서 터보차저의 컴프레서의 하류에 구비되는 쿨러를 통과하여 상기 EGR실린더로 연결되는 것을 특징으로 하는 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 청정 EGR시스템이 적용된 디젤-가솔린 혼합연소엔진.
  6. 복수의 실린더를 포함하고, 각 실린더로 디젤과 가솔린이 혼합되어 연소하는디젤-가솔린 혼합연소엔진에서, 배기밸브가 후처리장치로 직접 연결되는 배기매니폴드로 연결되는 비EGR실린더와, 배기밸브가 EGR라인으로 연결되어 디젤-가솔린 혼합연소엔진으로 EGR 가스를 전담하여 공급하는 EGR실린더를 포함하고, 상기 EGR라인은 흡기라인에서 터보차저의 컴프레서의 하류에 구비되는 쿨러를 통과하여 상기 EGR실린더로 연결되는 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 청정 EGR시스템이 적용된 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 제어방법에 있어서,
    상기 복수의 실린더에서 연소 후 배기되는 배기가스가 EGR실린더로부터 배기되는 것인지 판단하는 EGR배기판단단계와,
    상기 EGR배기판단단계에서 EGR실린더로부터 배기되는 것으로 판단되면, 배기가스를 흡기라인으로 재순환시키는 배기가스 재순환단계와,
    엔진이 계속해서 작동하고 있는지 판단하여, 작동중이면 상기 EGR배기판단단계로 리턴시키는 엔진구동판단단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 청정 EGR시스템이 적용된 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 제어방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 EGR배기판단단계에서 비EGR실린더로부터 배기되는 것으로 판단되면, 배기가스를 터보차저의 터빈으로 배기시켜 터빈을 구동시키는 터빈구동단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 청정 EGR시스템이 적용된 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 제어방법.
KR1020110135577A 2011-12-15 2011-12-15 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 청정 egr 시스템, 이를 적용한 디젤-가솔린혼합연소엔진 및 그 제어방법 KR20130068110A (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110135577A KR20130068110A (ko) 2011-12-15 2011-12-15 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 청정 egr 시스템, 이를 적용한 디젤-가솔린혼합연소엔진 및 그 제어방법
US13/713,570 US9255551B2 (en) 2011-12-15 2012-12-13 Diesel-gasoline dual fuel powered engine with fouling free clean EGR system
EP12196948.9A EP2604842B1 (en) 2011-12-15 2012-12-13 Diesel-gasoline dual fuel powered engine with fouling free clean EGR system
CN201210545092.2A CN103161615B (zh) 2011-12-15 2012-12-14 具有无结垢清洁egr系统的柴油‑汽油双燃料动力发动机

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110135577A KR20130068110A (ko) 2011-12-15 2011-12-15 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 청정 egr 시스템, 이를 적용한 디젤-가솔린혼합연소엔진 및 그 제어방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20130068110A true KR20130068110A (ko) 2013-06-25

Family

ID=47519850

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110135577A KR20130068110A (ko) 2011-12-15 2011-12-15 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 청정 egr 시스템, 이를 적용한 디젤-가솔린혼합연소엔진 및 그 제어방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9255551B2 (ko)
EP (1) EP2604842B1 (ko)
KR (1) KR20130068110A (ko)
CN (1) CN103161615B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101491335B1 (ko) * 2013-10-29 2015-02-06 현대자동차주식회사 혼합 연소 모드를 갖는 엔진의 연소 제어 방법 및 장치

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8915081B2 (en) * 2011-04-13 2014-12-23 GM Global Technology Operations LLC Internal combustion engine
KR101693895B1 (ko) * 2011-12-15 2017-01-09 현대자동차주식회사 복합 착화방식의 디젤-가솔린 혼합연소엔진과 그 제어방법 및 복합 착화방식의 디젤-가솔린 혼합연소시스템
US20140373528A1 (en) * 2013-06-20 2014-12-25 Paccar Inc Fixed positive displacement egr system
GB2519136B (en) * 2013-10-11 2017-09-27 Cummins Ltd Engine with turbocharger and exhaust gas recirculation system
CN103696861A (zh) * 2013-12-18 2014-04-02 北京生宝力源科技有限公司 一种双燃料发动机尾气处理方法以及新型双燃料发动机
US10302026B2 (en) * 2014-05-06 2019-05-28 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for improving operation of a highly dilute engine
US9534517B2 (en) * 2014-08-12 2017-01-03 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for a modified cylinder firing interval in a dedicated EGR engine
GB2565442B8 (en) * 2014-08-12 2019-07-10 Cummins Inc Systems and Methods for Aftertreatment Regeneration with Dedicated EGR
GB2531236B (en) * 2014-08-12 2019-04-10 Cummins Inc Systems and methods for aftertreatment regeneration with dedicated EGR
GB2566633B (en) * 2014-08-12 2019-06-12 Cummins Inc Systems and methods for aftertreatment regeneration with dedicated EGR
US20160053729A1 (en) * 2014-08-25 2016-02-25 Cummins Inc. Dual fuel systems and methods with advanced exhaust gas recirculation
US9334841B1 (en) * 2014-10-16 2016-05-10 General Electric Company Differential fueling between donor and non-donor cylinders in engines
NL1041155B1 (nl) * 2015-01-23 2017-01-05 Johan Willem Maria Nooijen Paul Dualfuel injector en methodes.
US20170175614A1 (en) * 2015-12-21 2017-06-22 Cummins Inc. Gasoline compression ignition (gci) engine with dedicated-egr cylinders
US10502119B2 (en) 2016-12-02 2019-12-10 Ge Global Sourcing Llc After treatment bypass for internal combustion engine during cold start and idle operation
US10018123B1 (en) * 2016-12-16 2018-07-10 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for a split exhaust engine system
CN107120207B (zh) * 2017-04-29 2019-06-14 张英华 一种发动机的控制方法
EP3784893B1 (en) * 2018-04-25 2023-11-08 Volvo Truck Corporation Internal combustion engine arrangement and method of controlling operation thereof
KR20190127296A (ko) * 2018-05-04 2019-11-13 현대자동차주식회사 엔진의 배기조절밸브
EP3841293B1 (en) * 2018-08-23 2024-05-08 Volvo Truck Corporation A method for operating an internal combustion engine system

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52113423A (en) * 1976-03-19 1977-09-22 Nissan Motor Co Ltd Quality-improved gas engine
JPS6241940A (ja) * 1985-08-19 1987-02-23 Itaru Fukutani 2種の燃料を用いたエンジンのノツク防止法
US5226401A (en) * 1992-06-01 1993-07-13 Caterpillar Inc. Method and apparatus for exhaust gas recirculation via reverse flow motoring
DE4331509C2 (de) * 1993-07-20 2000-10-26 Mtu Friedrichshafen Gmbh Vorrichtung zur Schadstoffminderung beim Betrieb mehrzylindriger Brennkraftmaschinen
JP3558370B2 (ja) * 1994-06-07 2004-08-25 株式会社豊田中央研究所 圧縮着火式ガソリン機関
JPH07332119A (ja) * 1994-06-10 1995-12-22 Nippondenso Co Ltd 可変気筒装置
US5937650A (en) * 1997-03-03 1999-08-17 Alliedsignal Inc. Exhaust gas recirculation system employing a turbocharger incorporating an integral pump, a control valve and a mixer
SE521988C2 (sv) 1998-02-04 2003-12-23 Volvo Lastvagnar Ab Arrangemang vid förbränningsmotor
DE19936884C1 (de) 1999-08-05 2001-04-19 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur Einstellung einer aufgeladenen Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung
US7121354B2 (en) * 2003-11-18 2006-10-17 Foi Group, Llc Fire extinguishing device and method
US6877492B1 (en) * 2004-02-27 2005-04-12 Daimlerchrysler Ag Internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger and an exhaust gas recirculation device and method of operating same
US7121254B2 (en) * 2005-02-17 2006-10-17 General Motors Corporation Compression-ignited IC engine and method of operation
US7281531B1 (en) * 2006-10-18 2007-10-16 Brehon Energy Plc System and method of stoichiometric combustion for hydrogen fueled internal combustion engines
JP2009287434A (ja) 2008-05-28 2009-12-10 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気還流装置
US8291891B2 (en) 2008-06-17 2012-10-23 Southwest Research Institute EGR system with dedicated EGR cylinders
US8176737B2 (en) * 2008-07-31 2012-05-15 Caterpillar Inc. Exhaust system having 3-way valve
US20120159947A1 (en) * 2009-02-19 2012-06-28 Volvo Lastvagnar Ab Method and apparatus for controlling turbine efficiency
EP2419622B1 (en) * 2009-04-16 2015-11-25 Ethanol Boosting Systems LLC Dimethyl ether (dme) enhanced gasoline engine
DE102010009287A1 (de) * 2010-02-25 2011-08-25 MAN Truck & Bus AG, 80995 Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges
JP2011214552A (ja) 2010-04-02 2011-10-27 Toyota Motor Corp 内燃機関
US8528530B2 (en) * 2010-06-30 2013-09-10 General Electric Company Diesel engine system and control method for a diesel engine system
US8944034B2 (en) * 2011-02-11 2015-02-03 Southwest Research Institute Dedicated EGR control strategy for improved EGR distribution and engine performance
US8915081B2 (en) * 2011-04-13 2014-12-23 GM Global Technology Operations LLC Internal combustion engine
KR101745005B1 (ko) * 2011-10-07 2017-06-09 현대자동차주식회사 디젤-가솔린 복합연료엔진
KR101745021B1 (ko) * 2011-12-16 2017-06-09 현대자동차주식회사 가솔린/디젤 연료 혼합 압축 착화 연소 엔진의 이지알 제어 시스템 및 그 방법
JP5243637B1 (ja) * 2012-03-29 2013-07-24 三菱電機株式会社 内燃機関システム
US9021785B2 (en) * 2013-01-31 2015-05-05 Electro-Motive Diesel, Inc. Engine system for increasing available turbocharger energy
US9273602B2 (en) * 2013-03-07 2016-03-01 Ford Global Technologies, Llc Intake air oxygen compensation for EGR

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101491335B1 (ko) * 2013-10-29 2015-02-06 현대자동차주식회사 혼합 연소 모드를 갖는 엔진의 연소 제어 방법 및 장치
US9175612B2 (en) 2013-10-29 2015-11-03 Hyundai Motor Company Method and apparatus for controlling combustion of engine having mixed combustion mode

Also Published As

Publication number Publication date
US20130152909A1 (en) 2013-06-20
EP2604842B1 (en) 2015-04-08
CN103161615B (zh) 2017-05-24
US9255551B2 (en) 2016-02-09
EP2604842A1 (en) 2013-06-19
CN103161615A (zh) 2013-06-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20130068110A (ko) 디젤-가솔린 혼합연소엔진의 청정 egr 시스템, 이를 적용한 디젤-가솔린혼합연소엔진 및 그 제어방법
US10704436B2 (en) Internal combustion engine system and method for increasing the temperature in at least one part of the internal combustion engine system
US7624569B2 (en) Engine system including multipe engines and method of operating same
CN106121873B (zh) 具有低压egr系统的发动机及其控制方法
KR20130068429A (ko) 복합 착화방식의 디젤-가솔린 혼합연소엔진과 그 제어방법 및 복합 착화방식의 디젤-가솔린 혼합연소시스템
JP2001082233A (ja) 内燃機関
KR20130068109A (ko) 복합 착화방식의 디젤-가솔린 혼합연소엔진과 그 제어방법 및 복합 착화방식의 디젤-가솔린 혼합연소시스템
US10760504B2 (en) Method for controlling an internal combustion engine
US9003792B2 (en) Exhaust aftertreatment and exhaust gas recirculation systems
JP6498628B2 (ja) 内燃エンジンシステムの少なくとも一部である排ガス後処理システムの温度を上昇させるための方法、ならびにこのような方法を実行する内燃エンジンシステムを備える車両
JP4258388B2 (ja) 内燃機関及び内燃機関の運転制御装置
US11378027B2 (en) Method for controlling an internal combustion engine
JP6666945B2 (ja) 内燃エンジンシステムの少なくとも一部における温度を上昇させるための方法ならびにこのようなシステムを備える車両
KR100999865B1 (ko) 저온연소를 하는 디젤엔진에서 후처리장치의 산화촉매 활성화방법
KR20170123017A (ko) 차량의 엔진 시스템
JP2017105356A (ja) ハイブリッド自動車
Masoudi et al. A Multi-Function, Heated Mixer for Rapid Heat-up, Low-Temperature Ammonia Demand, Deposit Prevention and to Meet Ultra-Low NOx Regulations
JP2004150341A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
KR101055719B1 (ko) 합성가스를 이용한 질소산화물 저감시스템 및 그 제어방법
JP2022143357A (ja) エンジンシステム

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application