KR20150122276A - 디젤 엔진 후처리 장치 재생을 위한 후분사 시기 제어방법 및 제어장치 - Google Patents

디젤 엔진 후처리 장치 재생을 위한 후분사 시기 제어방법 및 제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 크랭크 각도별 실린더 압력을 측정하는 단계; 상기 단계에서 측정된 실린더 압력을 이용하여 도시평균유효압력을 산출하는 단계; 상기 단계에서 산출된 도시평균유효압력을 이용하여 후분사 시기 및 양에 따른 엔진 출력 토크를 산출하는 단계; 및 상기 단계에서 산출된 엔진 출력 토크값과 목표값의 차이값을 보상하기 위해 상기 후분사 시기 및 양을 제어하는 단계를 포함하는 것에 특징이 있다.

Description

디젤 엔진 후처리 장치 재생을 위한 후분사 시기 제어방법 및 제어장치{Post-injection timing control method and control apparatus for diesel particulate filter }
본 발명은, 디젤 엔진 후처리 장치 재생을 위한 후분사 시기 제어방법 및 제어장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 디젤 엔지 후처리 장치 재생을 위해 후분사를 실시할 경우에 실린더 압력으로부터 얻어지는 도시평균유효압력(Indicated Mean Effective Pressure : IMEP)을 활용하여 후분사 시기를 추정할 수 있는 디젤 엔진 후처리 장치 재생을 위한 후분사 시기 제어방법 및 제어장치에 관한 것이다.
일반적으로 디젤 엔진은 연료의 경제성이 가솔린 기관에 비해 매우 우수하여 다양한 분야에 응용되어 사용되고 있으며, 현재에는 RV 차량 및 승용차에 탑재되어 그 활용범위가 급격히 확대되고 있다.
디젤 엔진을 승용차에 적용하기 위해서는 소형화와 고속화가 수반되어야 하나, 소형화되고 고속으로 운전될수록 연료와 공기가 혼합되는 시간과 공간이 감소하게 되어 유동장과 분무장의 최적화에 많은 어려움이 수반된다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 전자화와 고압화 기술을 연료 분사계에 적용시켜 연료의 미립화와 분사의 적절한시기 및 분사량의 제어가 이루어지는 커먼 레일 분사 시스템이 제공되고 있다.
커먼 레일 분사 시스템은 기존의 캠 구동 방식에 의한 저압 분사에 비하여 고압 분사를 제공하며, 분사시기의 조정이 정밀하게 제어되어 연비를 향상시키고 배기가스를 안정화시킨다.
상기 커먼 레일 분사 시스템의 분사 방식은 파일롯 분사(Pilot Injection)와 주분사(Main Injection) 및 후분사(Post Injection)로 이루어지는데, 파일롯 분사는 주분사가 이루어지기 전에 연료를 분사하여 주분사 연료의 연소가 잘 이루어지도록 하며 직접 분사에 따른 소음 발생의 억제와 배출가스의 저감 및 연소 안정화를 도모하고, 주분사는 엔진의 실질적인 출력을 발생시키기 위한 것으로 엔진 토크, 엔진 회전수, 냉각수온, 흡기온도, 대기압 등의 조건에 따라 분사량이 결정된다.
상기 후분사는 주분사에 후행하는 분사로서, 팽창행정 또는 배기행정 중인 ATDC 200°까지의 기간 동안에 산출된 연료량을 배기가스측에 분사하는 것이다.
상기 후분사는 파일롯 분사나 주분사와는 다르게 분사된 연료가 실린더내에서 연소되는 대신에 배기가스 잔류열에 의해 증발되어 EGR 시스템을 통해 연소실로 재순환되어 파일롯 분사의 역할을 수행시키며, 가솔린 엔진에 비하여 디젤 엔진은 배출가스의 온도가 낮아 정화시스템(촉매장치)내 촉매의 저온 활성화에 한계가 있는 정화시스템내 촉매를 활성화를 유도하여 질소산화물(NOx) 및 탄화수소(HC) 계열의 배출가스 발생을 억제하여 준다.
이와 같이, 디젤 엔진에서는 후처리 장치(disel particulate filter : DPF, lean NOx trap : LNT, selecitive catalytic reduction : SCR) 재생을 위하여 후분사가 필수적으로 수행되어야 하며, 후분사가 수행되는 시기 및 후분사 시에 분사되는 연료량에 따라 엔진 출력 토크 또한 변화하게 됨으로 후분사 시기 및 후분사량의 정밀한 제어가 필요하다.
동일한 엔진조건에서 후분사량이 같은 경우 그 시기에 따라 엔진 출력 토크가 변화하게 되는데, 후처리 장치 재생 온도와 공연비만을 고려하여 후분사를 실시할 경우 엔진 출력 토크의 유지가 어렵다. 따라서, 후처리 장치 재생 시 엔진 토크 변화를 최소화하기 위해 후분사 시기를 최적화하는 많은 연구가 시행되고 있으나, 기존의 연구는 후처리 장치의 재생온도와 배기온도 및 공연비를 이용하여 후분사 시기를 결정하였으므로 엔진 출력 토크를 제어하는데 한계가 있다.
참고로, 이와 관련된 선행기술문헌으로는, 대한민국공개특허 공개번호 제2003-0087703호의 '디젤 커먼 레일 분사 시스템의 후분사 연료량 제어장치 및 방법'이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 엔진의 실린더 압력으로부터 얻어지는 도시평균유효압력을 이용하여 엔진 출력 토크를 산출하고 그에 따른 후분사 시기를 제어하여 엔진 출력 토크를 용이하게 유지하는데 목적이 있다.
본 발명은, 크랭크 각도별 실린더 압력을 측정하는 단계; 상기 측정된 실린더 압력을 이용하여 도시평균유효압력을 산출하는 단계; 및 상기 산출된 도시평균유효압력을 이용하여 후분사 시기를 제어하는 단계;를 포함한다.
또한, 상기 후분사 시기를 제어하는 단계는, 미리 설정된 도시평균유효압력의 목표값과 산출된 도시평균유효압력값의 차이를 이용하여 후분사 시기를 제어한다.
또한, 상기 후분사 시기를 제어하는 단계는, 상기 산출된 도시평균유효압력을 이용하여 엔진 출력 토크를 산출한다.
또한, 상기 크랭크 각도별 실린더 압력을 측정하는 단계는, 상기 실린더에 마련된 압력 측정부가 연소상사점 -360도 이전부터 연소상사점 360도 이후까지의 범위 내에서 크랭크 각도별 실린더 압력을 측정한다.
또한, 상기 도시평균유효압력을 산출하는 단계는, 크랭크 각도별 실린더 압력을 측정하는 단계에서 측정된 크랭크 각도별 실린더 압력을 아래의 수학식에 대입하여 도시평균유효압력을 산출하는 것을 포함한다.
[수학식]
Figure pat00001
(
Figure pat00002
: 단일 실린더 행정체적, P : 실린더 압력,
Figure pat00003
: 크랭크 각도)
또한, 상기 크랭크 각도별 실린더 압력을 측정하는 단계는, 상기 측정된 실린더 압력에서 해당 크랭크 각도의 모터링 압력을 차감하여 크랭크 각도별 차이압력을 산출한다.
또한, 상기 크랭크 각도별 실린더 압력을 측정하는 단계는 상기 실린더에 마련된 압력 측정부가 연소상사점 15도 이전부터 연소상사점 135도 이후까지의 범위 내에서 크랭크 각도별 실린더 압력을 측정한다.
또한, 상기 도시평균유효압력을 산출하는 단계는, 크랭크 각도별 실린더 압력을 측정하는 단계에서 측정된 크랭크 각도별 실린더 압력에서 해당 크랭크 각도의 모터링 압력을 차감하여 산출된 크랭크 각도별 차이압력을 아래의 수학식에 대입하여 도시평균유효압력을 산출한다.
또한, 상기 크랭크 각도별 모터링 압력은 실린더의 설계조건에 맞춰 사전에 설정된다.
또한, 상기 크랭크 각도별 모터링 압력은 크랭크 각도별 실린더 압력과 실린더 체적을 아래의 수학식에 대입하여 산출된다.
또한, 본 발명은, 크랭크 각도별 실린더 압력을 측정하는 압력 측정부; 상기 압력 측정부에서 측정된 실린더 압력을 이용하여 도시평균유효압력을 산출하는 산출부; 및 상기 산출부에서 산출된 도시평균유효압력을 이용하여 후분사 시기를 제어하는 제어부;를 포함한다.
본 발명은, 후처리 장치 재생을 위하여 후분사를 실시할 때, 도시평균유효압력을 이용하여 목표하고자 하는 엔진 출력 토크가 발생하는 시점에 후분자 시기를 결정할 수 있으므로, 엔진 노후나 외란과 같은 환경변화에 강인하게 대응하여 사전에 맵을 작성할 때와 같이 엔진 출력 토크를 유지하며 후처리 장치 재생을 성공적으로 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디젤 엔진 후처리 장치 재생을 위한 후분사 시기 제어방법의 간략 순서도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디젤 엔진 후처리 장치 재생을 위한 후분사 시기 제어방법의 상세 순서도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디젤 엔진 후처리 장치 재생을 위한 후분사 시기 제어장치의 구성을 보여주는 블록도.
도 4는 후분사 시기에 따른 도시평균유효압력의 변화를 보여주는 실험 그래프.
도 5는 냉각수온 변화에 따른 도시평균유효압력 제어결과를 보여주는 실험 그래프.
도 6은 본 발명의 다른 다른 실시예에 따른 디젤 엔진 후처리 장치 재생을 위한 후분사 시기 제어방법의 상세 순서도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 디젤 엔진 후처리 장치 재생을 위한 후분사 시기 제어방법 및 제어장치가 상세하게 설명된다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 고안의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략된다.
본 발명의 실시예에 따른 디젤 엔진 후처리 장치 재생을 위한 후분사 시기 제어방법은, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 크랭크 각도별 실린더 압력을 측정하는 실린더 압력 측정단계(S10); 상기 실린더 압력 측정단계(S10)에서 측정된 실린더 압력을 이용하여 도시평균유효압력(Indicated Mean Effective Pressure : IMEP)을 산출하는 도시평균유효압력 산출단계(S20); 상기 도시평균유효압력 산출단계(S20)에서 산출된 도시평균유효압력을 이용하여 후분사 시기를 제어하는 후분사 시기 제어단계(S30)를 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 디젤 엔진 후처리 장치 재생을 위한 후분사 시기 제어장치(100)는, 크랭크 각도별 실린더 압력을 측정하는 압력 측정부(10); 상기 압력 측정부(10)에서 측정된 실린더 압력을 이용하여 도시평균유효압력을 산출하는 산출부(20); 및 상기 산출부(20)에서 산출된 도시평균유효압력을 이용하여 후분사 시기를 제어하는 제어부(30);를 포함할 수 있다.
먼저, 상기 실린더 압력 측정단계(S10)는, 내연기관의 실린더에 마련된 압력 측정부(10)가 내연기관의 1사이클 주기 동안의 실린더 내부압력을 측정하는 단계이다.
내연기관의 1사이클 주기 동안의 크랭크 축은 2회전 하기 때문에, 상기 압력 측정부(10)는 연소상사점 -360도 이전부터 연소상사점 360도 이후까지의 범위 내에서 크랭크 각도별 실린더 압력을 측정한다.
그리고, 상기 실린더 압력 측정단계(S10)에서는, 상기 압력 측정부(10)에서 측정된 실린더 압력값들이 상기 압력 측정부(10)에 의해 테이블화되어 구축될 수 있다.
상기 도시평균유효압력 산출단계(S20)는, 상기 압력 측정부(10)로부터 실린더 압력값을 전달받는 산출부(20)가 실린더 압력값을 이용하여 도시평균유효압력을 산출하는 단계이며, 아래의 [수학식 1]에 의해 도시평균유효압력을 산출할 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00004
여기서,
Figure pat00005
: 단일 실린더 행정체적, P : 실린더 압력, : 크랭크 각도이다.
그리고, 상기 도시평균유효압력 산출단계(S20)는, 상기 산출부(20)에서 산출된 도시평균유효압력값들이 상기 산출부(20)에 의해 테이블화되어 구축될 수 있다.
도시평균유효압력은 연소 정보를 즉각적으로 나타내는 실린더 압력으로부터 얻어지기 때문에 엔진 토크 제어에 적합한 인자이다.
참고로, 본 발명인은, 후분사 시기와 도시평균유효압력의 관계를 확인하기 위하여, 아래의 [표 1]과 같이 엔진속도, 부하 및 기타 운전 조건을 동일하게 유지하며, 아래의 [표 2]와 같이 후분사 시기를 변화시켜 후분사 시기 변화에 따른 실린더 압력 변화를 0.5degCA(degree crank angle) 단위로 측정하였고, 그 측정된 압력을 이용하여 도시평균유효압력을 산출하였다.
엔진속도
[rpm]		 엔진부하
[BMEP,
bar]		 파일럿분사 주분사 후분사 EGR
[%,
open]		 Throttle
[%,
open]		 흡기압력
[kPa]
양
[mg/str]		 시기
[degCA,ATDC]		 양
[mg/str]		 시기
[degCA,ATDC]		 양
[mg/str]		 시기
[degCA,ATDC]
1500 4 1.3 -16 11 -7.2 17 변화 24 20 96.5
1750 4 1.3 -18 11 -7.7 17 변화 20 20 97.7
2000 4 1.3 -19 11 -8.2 17 변화 20 20 97.7
1500 6 1.3 -16 19 -7.5 16 변화 18 22.5 102
1750 6 1.3 -17 19 -7 16 변화 18 22.5 105
2000 6 1.3 -20 19 -8.6 16 변화 18 22.5 107
엔진부하 [BMEP,bar] 후분사시기 [CA,ATDC]
4 -20,-25,-30,-35,-40,-45
6 -25,-30,-35,-40,-45,-50,-55
실험결과, 도 4에 도시된 바와 같이, 동일 운전 조건에서 후분사 시기가 TDC에서 멀어질수록 도시평균유효압력이 감소하는 경향을 확인할 수 있었으며, 이를 통해 후처리 장치 재생을 위해 후분사를 실시할 경우 도시평균유효압력을 이용하여 후분사 시기 제어를 하게 되면 엔진 출력 토크를 제어할 수 있음을 확인하여다.
또한, 본 발명인은, 환경변화에 대한 강인성 검증을 위해 아래의 [표 3]과 같이 냉각수온을 90도에서 70도로 변경하며 도시평균유효압력을 이용한 후분사 시기 제어를 실시하였다.
Testcase 엔진속도
[rpm]		 엔진부하 [BMEP,bar] 목표 IMEP [kPa] 냉각수온 [degC] 후분사시기
1 1500 6 733 90 사전 작성된 맵 + IMEP를 이용한 제어
2 1500 6 733 70 사전 작성된 맵
3 1500 6 733 70 사전 작성된 맵 + IMEP를 이용한 제어
실험결과, 도 5에 도시된 바와 같이, 후분사 시기는 냉각수온 환경변화와 같은 환경변화에도 강인하게 목표 도시평균유효압력값을 추종하는 것을 확인할 수 있었다.
위와 같은 실험을 통하여 본 발명인은, 도시평균유효압력이 후분사 시기를 제어하는 데 있어서 적합한 인자인 것을 확인할 수 있었다.
그리고, 상기 후분사 시기 제어단계(S30)에서는, 상기 도시평균유효압력 산출단계(S20)에서 산출된 도시평균유효압력값을 이용하여 제어부(30)가 후분사 시기를 제어하는 단계이다. 즉, 상기 후분사 시기 제어단계(S30)에서는 상기 제어부(30)가 미리 설정된 도시평균유효압력의 목표값과 산출된 도시평균유효압력값의 차이를 이용하여 후분사 시기를 제어할 수 있다.
그리고, 상기 제어부(30)는, 상기 산출부(20)로부터 산출된 도시평균유효압력을 이용하여 엔진 출력 토크를 산출할 수 있다.
후분사 시기는 상사점을 기준으로 일정 크랭크 각도 단위에 따라 결정될 수 있으며, 그에 따른 엔진 출력 토크는, 상기 실린더 압력 측정단계(S10)에서 구축된 실린더 압력 데이터 테이블과 상기 도시평균유효압력 산출단계(S20)에서 구축된 도시평균유효압력 데이터 테이블을 통해 산출될 수 있다.
따라서, 상기 후분사 시기 제어단계(S30)에서는, 상기 산출된 도시평균유효압력을 이용하여 상기 제어부(30)가 엔진 출력 토크를 산출할 수 있다.
즉, 상기 제어부(30)는, 도시평균유효압력값에 의해 산출된 엔진 출력 토크값이 목표 엔진 출력 토크값에 만족하지 못할 경우, 상기 실린더 압력 측정단계(S10)에서 압력 측정부(10)에 의해 구축된 실린더 압력 데이터 테이블과 상기 도시평균유효압력 산출단계(S20)에서 산출부(20)에 의해 구축된 도시평균유효압력 데이터 테이블을 통하여 목표 엔진 출력 토크값을 도출하는 후분사 시기를 결정할 수 있다.
한편, 상기 [수학식 1]에 의해 도시평균유효압력을 산출하는 경우, 720도 구간에 걸쳐 많은 수의 데이터(실린더 압력)를 측정해야하고, 또한, 실린더 전체 압력을 적분해야 하므로, 이에 따라, 도시평균유효압력을 산출하는데 계산량이 많아지고 시간도 오래 걸리는 단점이 있다.
따라서, 도시평균유효압력 산출에 필요한 데이터(실린더 압력) 개수와 계산량을 현저히 감소시키기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 디젤 엔진 후처리 장치 재생을 위한 후분사 시기 제어방법은, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 실린더 압력 측정단계(S10)에서, 측정된 실린더 압력값에서 해당 크랭크 각도의 모터링 압력을 차감하여 크랭크 각도별 차이압력을 산출하고, 상기 도시평균유효압력 산출단계(S20)에서, 상기 산출된 차이압력을 이용하여 도시평균유효압력을 산출하는 방법이 사용될 수 있다.
즉, 상기 크랭크 각도별 실린더 압력을 측정하는 상기 압력 측정부(10)는, 크랭크 각도별 실린더 압력을 측정하고, 그 측정된 압력에서 해당 크랭크 각도의 모터링 압력을 차감하여 크랭크 각도별 차이압력을 산출할 수 있다.
그리고, 실린더 압력을 이용하여 도시평균유효압력을 산출하는 상기 산출부(20)는, 상기 압력 측정부(10)에서 산출된 차이압력을 이용하여 상기 제어부(30)도시평균유효압력을 산출할 수도 있다.
실린더 압력은 피스톤 압축에 의해서 발생되는 모터링 압력과 연소에 의해서 발생하는 차이압력의 합이라 할 수 있다.
따라서, 상기 도시평균유효압력 산출단계(S20)에서는 아래의 [수학식 2]를 사용하여 도시평균유효압력을 산출할 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00007
여기서,
Figure pat00008
: 단일 실린더 행정체적,
Figure pat00009
: 모터링 압력,
Figure pat00010
: 차이 압력,
Figure pat00011
: 크랭크 각도, CA : Crank angle, AfTDC : After firing Top Dead Center, BfTDC : Before firing Top Dead Center 이다.
이때, 상기 [수학식 2]에서 1사이클이 완료되는 동안 모터링 압력에 의한 일은 0이므로 도시평균유효압력은 아래의 [수학식 3]으로 표현할 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00012
여기서,
Figure pat00013
: 단일 실린더 행정체적,
Figure pat00014
: 차이 압력,
Figure pat00015
: 크랭크 각도, CA : Crank angle, AfTDC : After firing Top Dead Center, BfTDC : Before firing Top Dead Center 이다.
또한, 상기 [수학식 3]에서 차이압력은 연소 시작과 동시에 발생하고 연소가 끝나느 시점에 소멸되므로 도시평균유효압력은 아래의 [수학식 4]로 표현될 수 있다.
[수학식 4]
Figure pat00016
여기서,
Figure pat00017
: 단일 실린더 행정체적,
Figure pat00018
: 차이 압력,
Figure pat00019
: 크랭크 각도, SOC : Start Of Combustion, EOC : End Of Combustion 이다.
상기 [수학식 4]에 기재된 바와 같이 적분대상을 실린더 압력이 아닌 차이압력으로 하고 적분구간을 720도가 아닌 SOC~EOC(일반적으로 SOC~EOC는 180도 이하의 구간임)로 감소시키면, 도시평균유효압력을 산출하기 위해 요구되는 데이터(실린더 압력) 개수가 현저히 줄어들고 계산량도 현저히 감소 될 수 있다.
한편, SOC와 EOC의 검출은 노이즈에 매우 민감하고 계산량도 많아 실시간으로 정확하게 계산하기 어렵다는 단점이 있다. 이때, SOC와 EOC를 실험 및 분석해보면, SOC는 연소상사점(fTDC)보다 약 10도 앞쪽에 위치하게 되고 EOC는 연소상사점(fTDC)보다 약 130도 뒤쪽에 위치하는바, 차이압력 적분구간을 아래의 [수학식 5]로 일정하게 고정시켜 도시평균유효압력을 보다 간편하게 산출할 수도 있다.
[수학식 5]
Figure pat00020
여기서,
Figure pat00021
: 단일 실린더 행정체적,
Figure pat00022
: 차이 압력,
Figure pat00023
: 크랭크 각도, CA : Crank angle, AfTDC : After firing Top Dead Center, BfTDC : Before firing Top Dead Center 이다.
이에 따라, 실린더 압력을 측정하는 압력 측정부는 연소상사점(fTDC) 15도 이전부터 연소상사점(fTDC) 135도 이후까지의 범위 내에서 크랭크각도별 실린더 내부압력을 측정할 수 있다.
그리고, 전술한 바와 같이, 차이압력을 산출하기 위해서는 실린더 압력과 모터링 압력이 각각 필요한데, 실린더 압력은 상기 압력 측정부(10)에서 얻어질 수 있지만, 모터링 압력을 측정하기 위한 구성은 별도루 구비되지 아니하는바, 상기 모터링 압력은 실린더 설계조건 즉, 실린더의 크기 및 형상, 속도 등에 맞춰 사전에 설정될 수 있다.
상기 모터링 압력은 여러 가지 조건에 따라 미세하게나마 변동될 수 있으나 실린더 설계조건에 맞춰 사전에 설정된 값과 크게 차이나지 아니하므로 크랭크 각도별 차이압력에는 큰 오차가 발생되지 않게 된다.
이때, 모터링 압력을 보다 정확하게 얻고자 하는 경우에는 실제 상황별로 모터링 압력을 산출할 수도 있다. 즉, 실린더 내부에서의 열-압력 변화는 폴리트로픽변화에 해당한다 할 수 있으므로, 크랭크 각도별 실린더 압력과 실린더 체적을 아래의 [수학식 6]에 대입하여 모터링 압력을 산출할 수 있다.
[수학식 6]
Figure pat00024
여기서
Figure pat00025
: 모터링 압력,
Figure pat00026
: 실린더 압력이 측정된 어느 하나의 크랭크 각도,
Figure pat00027
: 임의의 크랭크 각도, n : 폴리트로픽 지수이다.
즉, 어느 하나의 크랭크 각도에서의 실린더 압력 및 실린더 체적을 측정하고, 모터링 압력 산출을 원하는 임의의 크랭크 각도에서의 실린더 체적을 계산한 후, 각 값을 상기 [수학식 6]에 대입하면 임의의 크랭크 각도에서의 모터링 압력을 얻을 수 있게 된다.
이때, 폴리트록픽 지수(n)는 해당 조건에 따라 적절하게 선정되어야 하는데, 이와 같은 폴리트로픽 지수(n) 선정방법은 본 발명이 해당하는 기술분야에서 이미 활용되고 있는 바, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10 : 압력 측정부 20 : 산출부
30 : 제어부 S10 : 실린더 압력 측정단계
S20 : 도시평균유효압력 산출단계
S30 : 후분사 시기 제어단계

Claims (11)

  1. 크랭크 각도별 실린더 압력을 측정하는 단계;
    상기 측정된 실린더 압력을 이용하여 도시평균유효압력을 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 도시평균유효압력을 이용하여 후분사 시기를 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진 후처리 장치 재생을 위한 후분사 시기 제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 후분사 시기를 제어하는 단계는,
    미리 설정된 도시평균유효압력의 목표값과 산출된 도시평균유효압력값의 차이를 이용하여 후분사 시기를 제어하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진 후처리 장치 재생을 위한 후분사 시기 제어방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 후분사 시기를 제어하는 단계는,
    상기 산출된 도시평균유효압력을 이용하여 엔진 출력 토크를 산출하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진 후처리 장치 재생을 위한 후분사 시기 제어방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 크랭크 각도별 실린더 압력을 측정하는 단계는,
    상기 실린더에 마련된 압력 측정부가 연소상사점 -360도 이전부터 연소상사점 360도 이후까지의 범위 내에서 크랭크 각도별 실린더 압력을 측정하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진 후처리 장치 재생을 위한 연료 후분사 시기 제어방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 도시평균유효압력을 산출하는 단계는,
    크랭크 각도별 실린더 압력을 측정하는 단계에서 측정된 크랭크 각도별 실린더 압력을 아래의 수학식에 대입하여 도시평균유효압력을 산출하는 것을 포함하는 디젤 엔진 후처리 장치 재생을 위한 후분사 시기 제어방법.
    [수학식]
    Figure pat00028

    (
    Figure pat00029
    : 단일 실린더 행정체적, P : 실린더 압력,
    Figure pat00030
    : 크랭크 각도)
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 크랭크 각도별 실린더 압력을 측정하는 단계는,
    상기 측정된 실린더 압력에서 해당 크랭크 각도의 모터링 압력을 차감하여 크랭크 각도별 차이압력을 산출하는 것을 특징으로 하는 후분사 시기 제어방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 크랭크 각도별 실린더 압력을 측정하는 단계는
    상기 실린더에 마련된 압력 측정부가 연소상사점 15도 이전부터 연소상사점 135도 이후까지의 범위 내에서 크랭크 각도별 실린더 압력을 측정하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진 후처리 장치 재생을 위한 연료 후분사 시기 제어방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 도시평균유효압력을 산출하는 단계는,
    크랭크 각도별 실린더 압력을 측정하는 단계에서 측정된 크랭크 각도별 실린더 압력에서 해당 크랭크 각도의 모터링 압력을 차감하여 산출된 크랭크 각도별 차이압력을 아래의 수학식에 대입하여 도시평균유효압력을 산출하는 것을 포함하는 디젤 엔진 후처리 장치 재생을 위한 후분사 시기 제어방법.
    [수학식]
    Figure pat00031

    (
    Figure pat00032
    : 단일 실린더 행정체적,
    Figure pat00033
    : 차이 압력,
    Figure pat00034
    : 크랭크 각도, CA : Crank angle, AfTDC : After firing Top Dead Center, BfTDC : Before firing Top Dead Center)
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 크랭크 각도별 모터링 압력은 실린더의 설계조건에 맞춰 사전에 설정되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진 후처리 장치 재생을 위한 후분사 시기 제어방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 크랭크 각도별 모터링 압력은 크랭크 각도별 실린더 압력과 실린더 체적을 아래의 수학식에 대입하여 산출되는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진 후처리 장치 재생을 위한 후분사 시기 제어방법.
    [수학식]
    Figure pat00035

    (
    Figure pat00036
    : 모터링 압력,
    Figure pat00037
    : 실린더 압력이 측정된 어느 하나의 크랭크 각도,
    Figure pat00038
    : 크랭크 각도, n : 폴리트로픽 지수)
  11. 크랭크 각도별 실린더 압력을 측정하는 압력 측정부;
    상기 압력 측정부에서 측정된 실린더 압력을 이용하여 도시평균유효압력을 산출하는 산출부; 및
    상기 산출부에서 산출된 도시평균유효압력을 이용하여 후분사 시기를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진 후처리 장치 재생을 위한 후분사 시기 제어장치.
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KR20200049220A (ko) * 2018-10-31 2020-05-08 현대자동차주식회사 디젤 엔진의 후분사 제어 장치 및 그 방법

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