KR20180015772A - 내연 기관을 위한 오염 제어 시스템용 마이크로컨트롤러 - Google Patents

Abstract

본 발명의 내연 엔진용 오염 제어 시스템은 마이크로컨트롤러 및 급전부와, 엔진의 작동 파라미터를 측정하도록 구성된 복수의 센서와, 마이크로컨트롤러로부터의 제어 신호에 응답하고 엔진 내의 블로우-바이 가스의 유량을 규제하도록 구성되는 PCV 밸브를 포함한다. 마이크로컨트롤러는 제어 프로세서와, 급전 입력부와, 엔진 센서로부터의 데이터를 수신하도록 구성된 신호 입력부와, 엔진 내의 블로우-바이 가스의 유량을 규제하는 PCV 밸브의 작동을 제어하기 위해 제어 프로세서로부터의 신호를 전송하도록 구성되는 신호 출력부를 포함한다.

Description

내연 기관을 위한 오염 제어 시스템용 마이크로컨트롤러{MICROCONTROLLER FOR POLLUTION CONTROL SYSTEM FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 일반적으로 오염 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 내연 엔진을 위한 오염 제어 시스템용 마이크로컨트롤러에 관한 것이다.

표준 내연(IC) 엔진의 기본 작동은 연소 프로세스의 유형, 실린더의 용량 및 요구되는 용도/기능성에 기초하여 변경된다. 예컨대, 종래의 2행정 엔진에서, 오일은 오일/연료/공기 혼합물이 점화되는 크랭크케이스에 진입하기 전에 연료 및 공기와 사전 혼합된다. 가솔린 엔진에서, 연료는 공기와만 사전 혼합되지만, 이후 압축되고 연료를 연소시키는 점화 플러그에 의해 점화된다. 디젤 엔진에서, 연료 및 공기가 사전 혼합되지만, 점화를 제공하기 위한 점화 플러그가 존재하지 않기 때문에, 연료/공기 혼합물은 피스톤 샤프트 내의 압축에 의해 점화된다. 각 유형의 IC 엔진에서, 연료 점화 이후에, 피스톤은 하방으로 가압되고 배기 가스는 피스톤이 배기 포트를 노출할 때 실린더를 빠져나도록 허용된다. 피스톤의 이동은 크랭크케이스 내에 잔류하는 오일/연료에 압력을 가하여, 실린더 내로 추가적인 새로운 오일/연료/공기가 돌입하는 것을 허용하여, 동시에 잔류 배기가 배기 포트를 빠져나가게 강제한다.

상기 프로세스가 자체로 반복되기 때문에, 모멘텀으로 인해 피스톤은 다시 압축 행정하게 된다.

2행정 엔진과 달리 디젤 또는 가솔린 동력 엔진에서는, 커넥팅 로드 베어링 및 크랭크샤프트의 오일 윤활이 공기/연료 혼합물과 분리된다. 디젤 또는 가솔린 동력 엔진에서, 크랭크케이스는 주로 공기 및 오일로 충진된다. 개별 소스로부터 연료 및 공기를 수용하고 혼합하는 것은 흡기 매니폴드이다. 흡기 매니폴드 내에서 연료/공기 혼합물은, 연료/공기 혼합물이 점화 플러그에 의해 점화되고(가솔린 엔진) 연소되는 연소 챔버 내로 인입된다. 디젤 엔진에는 점화 플러그가 존재하지 않아서, 디젤 엔진에서의 점화는 피스톤 샤프트 내의 압축의 결과로 발생한다. 가솔린 및 디젤 엔진 모두에서 연소 챔버는 피스톤 실린더 내에서 피스톤의 외측 직경 주위에 배치된 피스톤 링 세트에 의해 크랭크케이스로부터 대체로 밀봉된다. 이로 인해, 오일은 크랭크케이스 내에 유지되어, 오일은 연소 행정의 일부로서 연소되는 것이 허용되지 않는다. 불행하게도, 피스톤 링은 피스톤 실린더를 완전하게 밀봉할 수 없다. 따라서, 실린더를 윤활하도록 의도된 크랭크케이스의 작은 양이 연소 챔버 내로 인입되어 연소 프로세스 중 연소된다. 이는 가솔린 및 디젤 동력 엔진 모두에서 그러하다. 또한, 연소 챔버 내의 불연소 연료 및 배기 가스를 포함하는 연소 폐기물 가스는 동시에 피스톤 링을 통과하고 크랭크케이스에 진입한다. 크랭크케이스에 진입하는 폐기물 가스는 통상적으로 "블로우-바이" 또는 "블로우-바이 가스"로 불린다.

블로우-바이 가스는 주로 탄화수소(불연소 연료)와 같은 오염물, 이산화탄소 또는 수증기로 구성되는데, 이들 모두는 엔진 크랭크케이스에 유해하다. 크랭크케이스 내의 블로우-바이 가스의 양은 흡기 매니폴드 내의 탄화수소의 농도의 여러 배일 수 있다. 단순히 이러한 가스들을 대기로 방출하는 것은 대기 오염을 증가시킨다. 대안적으로, 크랭크케이스 내에 블로우-바이 가스를 가두는 것은 시간이 경과함에 따라 오염물이 엔진 크랭크케이스 내에 응축 및 축적되게 할 수 있다. 응축된 오염물은 크랭크케이스의 내부에서 부식성 산 및 슬러지를 형성한다. 이는 실린더와 크랭크케이스를 윤활하는 크랭크케이스 내의 엔진 오일의 성능을 감소시킨다. 크랭크샤프트 구성 요소(예컨대, 크랭크샤프트 및 커넥팅 로드)를 적절하게 윤활하는 것에 실패한 열화된 오일은 엔진 성능을 악화시킬 뿐만 아니라 엔진 내의 증가된 마모 및 균열(tear)의 한 인자일 수 있다. 부적절한 크랭크케이스 윤활은 피스톤 링 상의 불필요한 마모에 기여하며, 이는 동시에 연소 챔버와 크랭크케이스 사이의 시일의 품질을 감소시킨다. 엔진이 경년됨에 따라, 피스톤 링과 실린더 벽 사이의 간극은 증가하여, 더 많은 양의 블로우-바이 가스가 크랭크케이스에 진입하게 된다. 너무 많은 블로우-바이 가스가 크랭크케이스에 진입하게 되면, 동력의 손실을 유발할 수 있으며, 엔진의 손상도 유발할 수 있다. 또한, 블로우-바이 가스 내의 응축수는 엔진 부품에 녹을 유발할 수 있다. 따라서, 크랭크케이스 내의 블로우-바이 가스의 존재를 제거하기 위해 크랭크케이스 배출 시스템이 개발되었다. 일반적으로, 크랭크케이스 배출 시스템은 블로우-바이 가스가 재연소되도록 블로우-바이 가스를 능동적 크랭크케이스 배출(positive crankcase ventilation)(PCV) 밸브로부터 흡기 매니폴드로 방출한다.

PCV 밸브는 블로우-바이 가스가 연소 도중 공기/연료의 새로운 공급과 함께 다시 연소되도록 블로우-바이 가스를 크랭크케이스로부터 흡기 매니폴드 내로 다시 재순환한다(즉, 배출한다). 이는 유해한 블로우-바이 가스가 단순히 대기로 배출되지 않기 때문에 특히 바람직하다. 크랭크케이스 배출 시스템은 또한 크랭크케이스를 가능한 깨끗하게 유지하기 위해 크랭크케이스 내의 블로우-바이 가스를 제한 또는 이상적으로는 제거하도록 설계되어야 한다. 초기 PCV 밸브는 간단한 일방향 체크 밸브로 구성되었다. 이러한 PCV 밸브는 올바르게 기능하기 위해 크랭크케이스와 흡기 매니폴드 사이의 압력차에만 의존하였다. 흡기 도중 피스톤이 하방으로 이동할 때, 흡기 매니폴드 내의 공기 압력은 주변 대기 압력보다 낮아진다. 이러한 결과는 통상적으로 "엔진 진공"으로 불리운다. 이러한 진공은 흡기 매니폴드를 향해 공기를 견인한다. 따라서, 공기가 크랭크케이스로부터 크랭크케이스와 흡기 매니폴드 중간에 도관을 제공하는 PCV 밸브를 통해 흡기 매니폴드로 인입될 수 있다. PCV 밸브는 블로우-바이 가스를 크랭크케이스로부터 흡기 매니폴드로 다시 배출하기 위해 일방향 경로를 기본적으로 개방한다. 압력차가 변경되는 경우(즉, 흡기 매니폴드 내의 압력이 크랭크케이스 내의 압력보다 상대적으로 높아지는 경우)에, PCV 밸브는 폐쇄되어 가스가 크랭크케이스로부터 빠져나와서 크랭크케이스에 진입하는 것을 방지한다. 따라서, PCV 밸브는 "능동적" 크랭크케이스 배출 시스템이며, 가스는 크랭크케이스로부터 외부로 그리고 흡기 매니폴드 내로의 일방향으로 유동하는 것만 허용된다. 일 방향 체크 밸브는 기본적으로 전부 또는 전무(all-or-nothing) 방식의 밸브이다. 즉, 밸브는 흡기 매니폴드의 압력이 크랭크케이스의 압력보다 상대적으로 낮은 기간 동안 완전히 개방된다. 대안적으로, 크랭크케이스의 압력이 흡기 매니폴드의 압력보다 상대적으로 낮은 때 밸브는 완전히 폐쇄된다. 일방향 체크 밸브에 기초한 PCV 밸브는 소정의 정해진 시간에 크랭크케이스 내에 존재하는 블로우-바이 가스량의 변화를 처리할 수 없다. 크랭크케이스 내의 블로우-바이 가스량은 상이한 주행 조건하에서 그리고 엔진 제조사 및 엔진 모델에 의해 변경될 수 있다.

PCV 밸브 설계는 기본적인 일방향 체크 밸브에 비해 개선되었으며 크랭크케이스로부터 흡기 매니폴드로 배출되는 블로우-바이 가스의 양을 더욱 양호하게 규제할 수 있다. 하나의 PCV 밸브 설계는 블로우-바이 가스가 크랭크케이스로부터 흡기 매니폴드로 유동하는 배출구에 대해 원뿔 또는 디스크와 같은 내부 제한기를 위치 설정하기 위해 스프링을 사용한다. 내부 제한기는 스프링 인장에 대한 엔진 진공의 수준에 비례하는 거리에서 배출구에 근접하게 위치된다. 스프링의 목적은 크랭크케이스와 흡기 매니폴드 사이의 진공 압력 변경에 응답하는 것이다. 이 설계는 전부 또는 전무 방식의 일방향 체크 밸브를 개선하도록 의도되었다. 예컨대, 공회전시 엔진 진공은 높다. 엔진이 상대적으로 작은 양의 블로우-바이 가스를 생성한다지만, 스프링 편의식 제한기는 큰 압력차의 관점에서 대량의 블로우-바이 가스를 배출하도록 설정된다. 스프링은 공기가 크랭크케이스로부터 흡기 매니폴드로 유동하는 것을 실질적으로 허용하도록 내부 제한기의 위치를 설정한다. 가속 도중, 엔진 진공은 엔진 부하의 증가로 인해 감소된다. 그 결과, 엔진이 더 많은 블로우-바이 가스를 생성하고 있지만, 스프링은 크랭크케이스로부터 흡기 매니폴드로의 공기의 유동을 감소시키도록 내부 제한기를 다시 아래로 가압할 수 있다. 이후, 차량이 일정한 크루즈 속도를 향해 이동할 때, 가속이 감소함에 따라(즉, 엔진 부하가 감소함에 따라) 진공 압력이 증가한다. 다시, 스프링은 압력차를 기초로 하여 배출구로부터 크랭크케이스로부터 흡기 매니폴드로의 공기 유동을 실질적으로 허용하는 위치까지 내부 제한기를 견인하는데, 이는 엔진이 더 높은 엔진 RPM으로 인해 크루즈 속도에서 더 많은 블로우-바이 가스를 생성하기 때문이다. 따라서, 스프링 편의식 제한기 및 엔진 진공에만 의존하는 이러한 개선된 PCV 밸브는 특히, 차량이 속도를 일정하게 속도를 변경하는(예컨대, 도시 주행 또는 정체 시 고속도로 교통 상황)상황에서, 크랭크케이스로부터 흡기 매니폴드로의 배출을 최적화하지 않는다.

크랭크케이스 배출의 하나의 중요한 양태는 엔진 진공이 엔진 속도가 아니라 엔진 부하의 함수로서 변경되며, 블로우-바이 가스의 양이 엔진 부하가 아니라 엔진 속도의 함수로서 부분적으로 변경된다는 것이다. 예컨대, 엔진 진공은 엔진 속도가 상대적으로 일정하게 유지될 때(예컨대, 일정한 속도에서의 주행 또는 공회전 시) 더 높다. 따라서, 엔진이 공회전일 때(즉, 분당 900회전(900 rpm)에서) 존재하는 엔진 진공의 양은 엔진이 고속도로 상에서 일정 속도로 크루즈 운행할 때(예컨대, 2,500 내지 2,800 rpm일 때) 존재하는 진공의 양과 본질적으로 동일하다. 블로우-바이 가스가 생성되는 비율은 900 rpm에서보다 2,500 rpm에서 훨씬 높다. 하지만, 스프링 편의식 PCV 밸브는 이러한 상이한 엔진 속도에서 크랭크케이스와 흡기 매니폴드 사이의 유사한 압력차이를 경험하기 때문에, 스프링 편의식 PCV 밸브는 2,500 rpm과 900 rpm 사이의 블로우-바이 가스 생성의 차이를 고려할 수 없다. 스프링은 엔진 속도가 아닌 엔진 부하의 함수인 공기 압력의 변화에만 응답한다. 엔진 부하는 예컨대, 가속할 때 또는 언덕을 올라갈 때 통상적으로 증가한다. 차량이 가속함에 따라 블로우-바이 가스는 증가하지만, 엔진 진공은 증가된 엔진 부하로 인해 감소한다. 따라서, 스프링 편의식 PCV 밸브는 가속 도중 크랭크케이스로부터 부적절한 양의 블로우-바이 가스를 배출할 수 있다. 이러한 스프링 편의식 PCV 밸브 시스템은 블로우-바이 가스 생성에 기초하여 블로우-바이 가스를 배출할 수 없는데, 이는 스프링이 단지 엔진 진공에만 응답하기 때문이다.

PCV 밸브 시스템의 유지 보수는 중요하며 상대적으로 간단하다. 윤활유는 시간이 경과함에 따라 내부에 포획된 유해한 오염물을 제거하기 위해 주기적으로 교체되어야 한다. 적절한 간격(통상적으로 매 3,000 내지 6,000 마일)에 윤활유를 교체하지 않으면, PCV 밸브가 슬러지로 오염되게 된다. 막힌 PCV 밸브 시스템은 결국 엔진을 손상시킬 것이다. PCV 밸브 시스템은 윤활유가 적절한 빈도수로 교체되는 것으로 가정할 때 엔진의 수명 동안 깨끗하게 유지되어야 한다.

로스앤젤레스 지역에서 스모그를 해결하기 위한 노력의 일환으로서, 캘리포니아주는 1960년대 시작된 모든 모델의 차에 배출 제어 시스템을 요구하기 시작했다. 미국 연방 정부는 1968년 이러한 배출 제어 규제를 전국적으로 확산시켰다. 미 의회는 1970년 청정대기법(Clear Air Act)를 통과시켰으며, 환경보호국(Environmental Protection Agency)(EPA)을 설립하였다. 이후, 차량 제조업체는 차량의 생산 및 유지 보수에 관한 일련의 등급식 배출 제어 표준을 만족시켜야 했다. 이는 엔진 기능을 제어하고 엔진 문제를 진단하기 위한 장치의 구현을 수반하였다. 더욱 구체적으로는, 자동차 제조 업체는 전기 연료 급송 및 점화 시스템과 같은 전기 제어식 구성 요소를 일체화하기 시작하였다. 또한, 엔진 효율, 시스템 성능 및 오염을 측정하기 위한 센서가 추가되었다. 이러한 센서들은 조기 진단 보조를 위해 액세스될 수 있었다.

탑재식 진단법(OBD)은 초기의 차량 자체 진단 시스템 및 성능 보고를 지칭한다. OBD 시스템은 다양한 차량 하위 시스템에 대한 현재 상태 정보를 제공한다. OBD를 통해 얻어질 수 있는 진단 정보의 양은 1980년대 초기에 자동차에 탑재식 컴퓨터를 도입한 이후로 광범위하게 변경되어 왔다. 원래는 OBD는 검출된 문제에 대해 고장 표시 등(MIL)을 조명하였지만, 문제의 성질에 관한 정보는 제공하지 않았다. 최근의 OBD 구현예는 차량 내부로부터 고장의 빠른 식별 및 대응하는 처치를 확립하기 위해 고장 진단 코드(diagnostic trouble codes)(DTCs)의 표준화 시리즈와 조합하여 실시간 데이터를 제공하도록 표준화된 빠른 디지털 통신 포트(standardized fast digital communication port)를 이용한다.

캘리포니아 대기 자원 위원회(California Air Resources Board)(CARB 또는 간략하게 ARB)는 OBD의 제1 전형(first incarnation)(현재 "OBD-I"으로 알려짐)의 적용을 실행하기 위한 법규를 산포하였다. CARB의 목적은 신뢰적인 배출 제어 시스템을 설계하도록 자동차 제조사를 독려하는 것이었다. CARB는 CARB 차량 배출 표준을 통과하지 못하는 차량의 등록을 거부함으로써 캘리포니아에서 차량 배출을 낮출 수 있을 것으로 전망하였다. 불행하게도, OBD-I은 당시 배출-특화 진단 정보를 시험 및 보고하기 위한 기반이 표준화되지 않았으며 광범위하게 받아들여지지 않았기 때문에 성공하지 못했다. 모든 차량으로부터 표준화되고 신뢰적인 배출 정보를 획득하는데 있어서의 기술적 어려움으로 인해 년 단위의 시험 프로그램을 효과적으로 수행할 수 없게 된다.

OBD는 OBD-I의 초기 실행 후 더욱 정교하게 된다. OBD-II가 1990년대 중반 새로 도입되었는데, 이는 자동차 기술 협회(Society of Automotive Engineers)(SAE)에 의해 개발된 새로운 세트의 표준 및 범례를 구현하였다. 이러한 표준들은 EPA 및 CARB에 의해 최종적으로 승인되었다. OBD-II는 더욱 양호한 엔진 감시 기술을 제공하는 향상된 구성을 포함하고 있다. OBD-II는 또한 섀시 부품, 몸체 및 보조 장치를 감시하며 자동차 진단 제어 네트워크를 포함한다. OBD-II는 성능 및 표준화 모두에서 OBD-I보다 향상되었다. OBD-II는 진단 커넥터, 핀 구성, 전기적 신호 발생 프로토콜(electrical signaling protocol), 메시지 생성 포맷의 유형을 구체화하고 고장 진단 코드(DTCs)의 확장성 리스트를 제공한다. OBD-II는 또한 차량 파라미터의 특정 리스트를 감시하고 이러한 파라미터 각각에 대한 성능 데이터를 부호화한다. 따라서, 신호 장치가 임의의 차량에서 탑재식 컴퓨터(들)에 대해 쿼리를 실행할 수 있다. 진단 데이터를 보고하는 이러한 간편함으로 인해 CARB에 의해 전망된 포괄적인 배출 시험 프로그램이 실현된다.

OBD-II 시스템으로부터 나온 모든 진단 정보가 엔진, 구체적으로는 PCV 밸브에 대한 성능을 최적화하기 위해 사용되지 않는다는 문제가 존재한다. 따라서, PCV 밸브의 성능을 최적화하여 엔진 배출 및 오염물을 감소시키기 위해 엔진 진단 정보를 이용하는 마이크로컨트롤러 장치 및 시스템이 요구된다. 본 발명은 이러한 요구를 만족시키고 다른 관련된 장점을 제공한다.

본 발명은 내연 엔진을 위한 오염 제어 시스템에 사용하기 위한 마이크로컨트롤러에 관한 것이다. 마이크로컨트롤러는 제어 프로세서에 연결된 프로그램 가능한 플래시 메모리를 포함한다. 급전 입력부는 메모리 및 제어 프로세서에 연결된다. 센서 입력부가 제어 프로세서에 연결되고 엔진 센서로부터 데이터를 수신하도록 구성된다. 또한, 신호 출력부가 제어 프로세서에 연결된다. 신호 출력부는 엔진 내의 블로우-바이 가스의 유량을 규제하는 PCV 밸브의 작동을 제어하기 위해 제어 프로세서로부터의 신호를 전송하도록 구성된다.

마이크로컨트롤러 내에서, 제어 프로세서는 신호 출력부를 통해 다중 작동 신호를 송출하도록 구성된다. 제1 작동 신호는 엔진이 콜드 스타트 상태에 있을 때 PCV 밸브를 폐쇄하도록 구성된다. 콜드 스타트 상태란 엔진이 바람직한 공전/작동 온도에 이를 때까지 계속 가열되고 있을 때, 엔진의 점화 직후의 상황을 의미한다. 제2 작동 신호는 엔진이 웜 러닝 상태에 있을 때 엔진 RPM의 윈도우 내에서 PCV 밸브를 개방하도록 구성된다. 웜 러닝 상태란 엔진이 바람직한 공전/작동 온도까지 가열되는 충분한 시간 동안 엔진이 작동된 상태를 의미한다.

제3 작동 신호는 특히 엔진 RPM이 사전에 결정된 지속 시간보다 긴 시간 동안 윈도우 내에 있을 때 엔진 RPM의 윈도우 내에서 사전에 결정된 시간 간격 동안 PCV 밸브를 개방하도록 구성된다. 이 제3 작동 신호는 긴 고속도로 주행 도중과 같이 엔진 RPM이 윈도우 내에서 일정할 때 PCV 밸브를 주기적으로 개방 및 폐쇄하도록 의도된다. 이로 인해 연소에 대한 부정적인 효과를 가질 수 있는 블로우-바이 가스의 일정한 재생을 방지할 수 있다.

엔진 센서는 엔진 RPM, 엔진 온도, 엔진 토크 및/또는 크랭크케이스 압력을 포함하는 상이한 엔진 파라미터에 대한 데이터를 전송하도록 구성된다. 제어 프로세서는 PCV 밸브를 개폐하기 위한 작용 가능한 엔진 상태 및 요구 조건을 결정하기 위해 엔진 센서로부터의 데이터를 이용한다.

내연 엔진용 오염 제어 시스템이 급전부에 전기적으로 연결된 마이크로컨트롤러와, 마이크로컨트롤러에 연결된 복수의 센서와, 마이크로컨트롤러에 전기적으로 연결된 PCV 밸브를 포함한다. 복수의 센서는 엔진의 작동 파라미터를 측정하도록 각각 구성된다. PCV 밸브는 엔진 내의 블로우-바이 가스의 유량을 규제하도록 구성되고 마이크로컨트롤러로부터의 제어 신호에 응답한다.

PCV 밸브는 엔진의 진공 압력을 규제하기 위해 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능하다. 복수의 센서는 엔진 온도 센서, 점화 플러그 센서, 배터리 센서, PCV 밸브 센서, 엔진 RPM 센서, 가속도계 센서 또는 배기 가스 센서를 포함한다.

PCV 밸브는 엔진의 흡기 매니폴드 및 크랭크케이스와 유체 소통한다. 마이크로컨트롤러는 PCV 밸브 내의 제한기를 작동하고, 제한기는 PCV 밸브를 통과하는, 구체적으로는 크랭크케이스로부터 흡기 매니폴드로의 블로우-바이 가스의 유량을 규제한다. 마이크로컨트롤러는 생성된 블로우-바이 가스의 양을 기초로 크랭크케이스로부터 흡기 매니폴드로의 블로우-바이 가스의 유량을 규제한다. 마이크로컨트롤러는 센서에 의해 측정된 엔진의 작동 파라미터의 분석을 기초로 생성된 블로우-바이 가스의 양을 결정한다.

마이크로컨트롤러는 신호 와이어, PCV 제어 와이어 및 급전 와이어를 포함한다. 마이크로컨트롤러는 엔진에 대한 점화가 수행될 때만 전력이 공급 받는다. 마이크로컨트롤러는 프로그램 및 재프로그램 가능한 솔리드 스테이트 메모리이다.

본 발명의 다른 구성 및 장점은 첨부된 도면과 함께 취해져서 예로서 본 발명의 원리를 설명하는 후속하는 더욱 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

첨부된 도면은 본 발명을 도시한다. 이러한 도면 중:
도 1은 다중 엔진 센서에 연결된 마이크로컨트롤러 및 PCV 밸브를 도시하는 차 엔진의 개략도이며;
도 2는 마이크로컨트롤러와 PCV 밸브를 갖는 내연 엔진의 측면도로서, 이러한 구성 요소들 사이의 연결을 도시하며;
도 3은 마이크로컨트롤러와 PCV 밸브 사이의 연결을 도시하는 PCV 밸브의 사시도이며;
도 4는 PCV 밸브의 기능을 도시하는 PCV 밸브의 측단면도이고;
도 5는 전력 연결부 및 PCV 밸브에 연결된 마이크로컨트롤러의 시스템도이며,
도 5a는 제어 와이어 및 커넥터를 구비하는 마이크로컨트롤러의 확대도이다.

설명을 위해 도면에 도시된 오염 제어 시스템용 마이크로컨트롤러는 대체로 도면 부호 10으로 표현된다. 도 1에서, 마이크로컨트롤러(10)는 자동차(16)의 후드(14) 아래 장착되는 것이 바람직하다. 마이크로컨트롤러(10)는 자동차(16)의 성능 및 실시간 작동 상태를 감시 및 측정하는 복수의 센서 중 하나 이상에 전기적으로 커플링된다. 마이크로컨트롤러(10)는 PCV 밸브(12)의 디지털 제어를 통해 연소 엔진 내에 엔진 진공을 규제함으로써 블로우-바이 가스의 유량을 규제한다. 마이크로컨트롤러(10)는 엔진 온도 센서(18), 점화 플러그 센서(20), 배터리 센서(22), PCV 밸브 센서(24), 엔진 RPM 센서(26), 가속도계 센서(28) 및 배기 센서(30)를 포함할 수 있는 센서들로부터 실시간 입력을 수신한다. 마이크로컨트롤러(10)에 의해 센서(18, 20, 22, 24, 26, 28, 30)로부터 취득된 데이터는 이하에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이 PCV 밸브(12)를 규제하는데 이용된다.

도 2는 차 엔진(15) 내에서 PCV 밸브(12)와 함께 마이크로컨트롤러(10)의 작동을 도시하는 개략도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, PCV 밸브(12)는 엔진(15)의 크랭크케이스(49)와 흡기 매니폴드(51) 사이에 배치된다. 작동시, 흡기 매니폴드(51)는 개별적으로 연료 라인(41) 및 공기 라인(42)을 통해 연료와 공기의 혼합물을 수용한다. 공기 필터(44)가 흡기 매니폴드(51) 내에서 연료와 혼합되기 전에 새로운 공기를 여과하기 위해 공기 흡기 라인(46)과 공기 라인(42) 사이에 배치될 수 있다. 흡기 매니폴드(51) 내의 공기/연료 혼합물은 피스톤(50)이 상사점 중앙으로부터 실린더(48) 내에서 하강할 때, 피스톤 실린더(48)로 전달된다. 이는 연소 챔버(52) 내에 진공을 생성한다. 따라서, 캠샤프트(49)의 속도의 절반으로 회전하는 입력 캠샤프트(54)가 입력 밸브(56)를 개방하여 흡기 매니폴드(51)에 엔진 진공을 가하도록 설계된다. 따라서, 연료/공기는 흡기 매니폴드(51)로부터 연소 챔버(52) 내로 인입된다.

연소 챔버(52) 내의 연료/공기는 (가솔린 엔진에서) 점화 플러그(58)에 의해 점화된다. 연료 챔버(52) 내에서 점화된 연료/공기의 급속한 팽창은 실린더(48) 내에서의 피스톤(50)의 하강을 유발한다. 연소 후에, 배기 캠샤프트(60)가 배기 밸브(62)를 개방하여 연소 가스가 연소 챔버(52)로부터 배기 라인(64)으로 탈출할 수 있게 한다. 통상적으로, 연소 사이클 도중, 과도한 배기 가스는 피스톤(50)의 헤드(68)에 장착된 한 쌍의 피스톤 링(66)에 의해 누설된다. 이러한 "블로우-바이 가스"는 높은 온도 및 압력의 가스로 크랭크케이스(49)에 진입한다. 시간이 경과함에 따라, 탄화수소, 일산화탄소, 아산화질소 및 이산화탄소와 같은 유해한 배기 가스가 가스 상태로부터 응축되어 크랭크케이스(49)의 내부를 코팅하고, 크랭크케이스(49) 내의 기구를 윤활하는 오일(70)과 혼합된다. 하지만, PCV 밸브(12)는, 엔진(15)을 위한 연료로 재생되도록 이러한 블로우-바이 가스를 크랭크케이스(49)로부터 흡기 매니폴드(51)로 배출하게 설계된다. 이는 흡기 매니폴드(51)와 크랭크케이스(49) 사이의 압력차를 이용하여 달성된다. 작동 시, 블로우-바이 가스는 배출구(72)를 통해 상대적으로 압력이 더 높은 크랭크케이스(49)를 빠져나와서, 배출구 라인(74), PCV 밸브(12), 블로우-바이 복귀 라인(76)을 거쳐 커플링되어 있는 상대적으로 압력이 낮은 흡기 매니폴드(51)로 이동한다. 따라서, PCV 밸브(12)를 통해 크랭크케이스(49)로부터 흡기 매니폴드(51)로 배출된 블로우-바이 가스의 양은 연결 와이어(32)를 통해 PCV 밸브에 연결된 마이크로컨트롤러(10)에 의해 디지털 방식으로 규제된다. 마이크로컨트롤러(10)는 배터리(11)에 의해 전력이 공급되고 접지 연결부(13)에서 접지된다.

도 3의 PCV 밸브(12)는 대체로 전기 연결부(32)를 통해 마이크로컨트롤러(10)에 전기적으로 커플링된다. 마이크로컨트롤러(10)는 전기 연결부(32)를 거쳐 PCV 밸브(12)를 통해 유동하는 블로우-바이 가스의 양을 적어도 부분적으로 규제한다. 도 3에서, PCV 밸브(12)는 강성 외측 하우징(36)의 일부를 둘러싸는 고무 하우징(34)을 포함한다. 커넥터 와이어(32)는 내부의 개구(도시 생략)를 통해 외측 하우징(36)으로부터 외부로 연장한다. 바람직하게는, 외측 하우징(36)은 일체형이며 흡기 오리피스(38) 및 배기 오리피스(40)를 포함한다. 일반적으로, 마이크로컨트롤러(10)는 흡기 오리피스(38)에 진입하고 배기 오리피스(40)를 빠져나가는 블로우-바이 가스의 비율을 규제하기 위해 외측 하우징(36) 내부의 제한기를 작동한다.

블로우-바이 가스의 작동적 특성 및 생산은 각각의 엔진이 설치된 각 엔진 및 각 자동차에 고유하다. PCV 밸브(12)는 자동차 연료 효율을 최대화하고 유해한 배기 배출물을 감소하고 오일 및 다른 가스를 재생하고 크랭크케이스 내의 오염물을 제거하기 위해 공장에서 또는 생산 후에 설치될 수 있다. PCV 밸브(12) 및 마이크로컨트롤러(10)의 목적은 블로우-바이 생성에 기초하여 크랭크케이스(49)로부터 흡기 매니폴드(51)로 블로우-바이 가스를 전략적으로 배출하는 것이다. 따라서, 마이크로컨트롤러(10)는 엔진 속도 및 다른 작동 특성과 센서(18 내지 30)에 의해 취해진 실시간 측정을 기초로 PCV 밸브(12)를 디지털 방식으로 규제 및 제어한다. 중요하게는, PCV 밸브(12) 및 마이크로컨트롤러(10)는 임의의 내연 엔진에 적용될 수 있다. 예컨대, PCV 밸브(12) 및 마이크로컨트롤러(10)는 가솔린, 메탄올, 디젤, 에탄올, 압축 천연 가스(CNG), 액체 프로판 가스(LPG), 수소, 알콜계 엔진 또는 사실상 임의의 다른 연소성 가스 및/또는 증기계 엔진과 함께 사용될 수 있다. 이는 2행정 및 4행정 IC 엔진 양자 모드를 포함하며, 경형, 중간형 및 중형 구성 모두를 포함한다. PCV 밸브(12) 및 마이크로컨트롤러(10)는 또한 엔진을 생산하거나 다른 산업용 목적에 사용되는 부동 엔진에 합체될 수도 있다.

특히, 엔진 속도 및 자동차의 다른 작동 특성에 기초하여 블로우-바이 가스를 배출하는 것은 탄화수소, 일산화탄소, 아산화질소, 및 이산화탄소 배출물의 양을 감소시킨다. PCV 밸브(12) 및 마이크로컨트롤러(10)는 연소 사이클에서 가스를 연소함으로써 가스를 재생한다. 더 이상 많은 양의 오염물이 차량으로부터 배기를 통해 방출되지 않는다. 따라서, 자동차 엔진에 설치되었을 때, PCV 밸브(12) 및 마이크로컨트롤러(10)는 각 자동차에 대한 공기 오염 배출물을 감소시킬 수 있으며, 갤론 당 가스 마일리지를 증가시킬 수 있으며, 마력 성능을 증가시킬 수 있으며, (저 탄소 축적(carbon retention)에 의해) 엔진 마모를 감소시킬 수 있으며, 요구되는 오일 교환의 수를 크게 감소시킬 수 있다. 미국에서 매일 대략 87000만 갤론의 석유가 소비된다는 것을 고려하면, 블로우-바이 가스의 재생을 통한 석유 사용의 작은 감소도 상당한 석유 절감으로 이어질 수 있다. 전세계적으로, 거의 석유의 33억 갤론이 매일 소비되어, 세계적으로 석유 사용의 아주 적은 감소도 수백만 갤론의 화석 연료를 절감할 수 있다.

PCV 밸브(12)는 도 4의 단면도에 도시된다. 여기서, PCV 밸브(12)의 일반적인 작동이 도시된다. 마이크로컨트롤러(10)는 연결 와이어(32)를 통해 PCV 밸브(12)에 연결된다. 마이크로컨트롤러(10)는 입력 와이어(33)를 통해 입력 신호를 수신하고 접지 연결부(13)를 통해 접지된다. 사용 시, 마이크로컨트롤러(10)는 PCV 밸브(12) 내에 수납된 솔레노이드(80)에 전력을 공급한다. 솔레노이드(80)는 원통형이고 플런저(78)를 둘러싼다. 전력이 솔레노이드(80)에 급전될 때, 자기장이 솔레노이드(80) 내에 생성된다. 플런저(78)도 자성을 가지며 생성된 자기장의 세기에 따라 솔레노이드(80)와 상호 작용한다. 솔레노이드(80)에 급전된 전력이 존재하지 않을 때, 플런저(78)는 (도시된 바와 같이) 솔레노이드(80)의 내부와 결합해제되어 솔레노이드(80)의 내부로부터 외부로 활주한다. 증가된 양의 전력이 솔레노이드(80)에 공급됨에 따라 플런저(78)는 플런저가 솔레노이드(80)의 내부와 완전히 결합할 때까지 솔레노이드(80)의 내부로 더욱 인입된다.

또한, PCV 밸브(12)는 마이크로컨트롤러(10)로부터 전력 손실이 발생하는 경우 연속적인 기능을 허용하는 구성을 포함한다. 플런저(78)는 흡기 오리피스(38)를 향해 솔레노이드(80) 외부로 연장하는 로드(82)와 끼워맞춤된다. 로드(82)는 정위치에 로킹된 전방 디스크(84)와, 로드(82) 상에서 활주하는 후방 디스크(88)를 갖는다. 스냅 링(90)이 전방 스프링(92)과 후방 스프링(94) 사이에서 로드(82)에 부착된다. 전방 스프링(92)은 흡기 오리피스(38)로부터 스냅 링(90)을 향해 직경이 감소하는 코일 스프링인 것이 바람직하다. 전방 스프링(92)의 직경은 대략 스냅 링(90)의 직경이거나 그보다 약간 작아야 한다. 스냅 링(90)은 일측에서 전방 스프링(92)과 결합하고 타측에서 후방 스프링(94)과 결합한다. 전방 스프링(92)과 마찬가지로, 후방 스프링(94)은 솔레노이드(80) 부근의 더 넓은 직경으로부터 스냅 링(90)의 직경의 대략적인 크기 또는 스냅 링의 직경보다 약간 작은 크기를 갖는 직경으로 테이퍼진다. 바람직하게는, 후방 스프링(94)은 코일 스프링이며 스냅 링(90)과 솔레노이드(80) 사이에 쐐기 결합된다. 이 구성에서, 후방 디스크(88)는 전방 스프링(92)으로부터 가해지는 압력에 의해 전방 디스크(84)에 대해 정위치에 유지된다.

전방 디스크(84) 및 후방 디스크(88)는 흡기 오리피스(38)에 진입하고 배기 오리피스(40)를 빠져나가는 블로우-바이 가스의 양을 조절한다. 솔레노이드(80) 내의 자기장이 증가하면, 플런저(78)는 솔레노이드(80) 내로 인입되어, 흡기 오리피스(38)를 향해 로드(82)를 전진시킨다. 플런저(78)가 솔레노이드(80)에 완전히 결합되면, 전방 디스크(84)는 흡기 오리피스(38)에 대해 가압되어, 흡기 오리피스(38)는 전방 디스크(84)에 의해 효율적으로 차단된다. 전방 디스크(84)는 개구(96)를 갖는다. 후방 디스크(88)가 전방 스프링(92)에 의해 전방 디스크(84)에 대해 가압될 때, 개구(96)는 후방 디스크(88)에 의해 차단된다. 전방 디스크(84)가 흡기 오리피스에 대해 가압되고 후방 디스크(88)가 전방 디스크(84)에 대해 가압된 상태에서, 블로우-바이 가스는 PCV 밸브(12)에 진입하고 통과하는 것이 차단된다. 하지만, 전방 스프링(92)의 힘은 흡기 오리피스(38)를 통한 충분한 힘에 의해 극복될 수 없을 정도로 크지 않다. 크랭크케이스(49) 및 흡기 매니폴드(51)로부터의 충분한 진공 압력 하에서, 후방 디스크(88)는 전방 디스크(84)로부터 멀리 밀려나서 전방 디스크(84) 내의 개구(96)를 차단 해제한다. 개구(96)가 차단 해제된 상태에서, 적은 양의 블로우-바이 가스가 PCV 밸브(12)를 통과할 수 있다. 이 기능은 기본적으로는 솔레노이드가 작동하지 않을 때 PCV 밸브(12)가 계속적으로 기능할 수 있게 하는 OEM 초기 설정(default)이다.

최적화된 PCV 밸브 기능은, 도 4에 도시된 바와 같이 전방 디스크(84)가 흡기 오리피스(38)로부터 멀어지는 방향으로 견인되도록, 마이크로컨트롤러(10)가 솔레노이드(80)에 전력을 공급할 때 발생한다. 여기서, 블로우-바이 가스는 흡기 오리피스(38)를 통해 방향 화살표를 따라 PCV 밸브(12)에 대해 진입 및 진출하도록 허용된다. 진공 압력이 상당한 경우, 후방 디스크(88)는, 개구(96)가 역시 차단 해제되도록 전방 디스크(84)로부터 멀어지는 방향으로 견인될 수 있다. 이 구성에서, 블로우-바이 가스의 최대량이 PCV 밸브(12)를 통과할 수 있다. 적절한 수준의 블로우-바이 가스가 엔진 내의 몇 가지 결정 인자에 따라 흡기 오리피스(38)에 진입하도록 마이크로컨트롤러(10)가 솔레노이드(80)에 전력을 공급할 때 개선된 가스 마일리지, 감소된 오염 및 최적의 엔진 성능이 달성된다.

상술된 바와 같이, 본 발명의 마이크로컨트롤러(10)는 엔진 센서(18 내지 30)로부터 신호를 수신한다(도 1 참조). 마이크로컨트롤러(10)는 최적의 엔진 효율 및 오염 제어를 달성하도록 PCV 밸브(12)를 제어하기 위해 이러한 신호들을 이용한다. 마이크로컨트롤러(10)는 도 5 및 도 5a에 더욱 구체적으로 도시된다. 마이크로컨트롤러(10)는 일련의 전기 연결에 의해 PCV 밸브(12), 엔진 센서(18 내지 30) 및 전원(본 도면에서는 생략됨)에 연결된다. 도 5에 도시된 바와 같이, PCV 밸브(12)는 우선 와이어 하니스(98)에 연결된다. 사용 시, PCV 밸브(12) 흡기 오리피스(38)는 크랭크케이스(49)로부터 배출구 라인(74)에 배관 연결될 것이다(도 2 참조). PCV 밸브(12)의 배기 오리피스(40)는 블로우-바이 복귀 라인(76)에 배관 연결된다(도 2 참조). PCV 밸브(12)는 연결 와이어(32)를 통해 제어된다. 연결 와이어(32)는 암형 2-포트 커넥터(106)를 통해 와이어 하니스(98)에 부착된다. 와이어 하니스(98)는 노치(120) 및 커넥터 로크(116)에 의해 PCV 밸브(12) 연결 와이어(32)의 암형 2-포트 커넥터(106)에 고정되는 수형 2-포트 커넥터(102)를 갖는다. 커넥터 로크(116) 및 노치(120)는 정위치에서 상기 2-포트 커넥터의 수형(102) 및 암형(106) 부분을 견고하게 유지한다. 이는 화학적 증기 및 잔류물뿐만 아니라 고온, 저온, 극심한 진동 및 덜컥거림에 모두 직면하게 될 수 있는 차 엔진(15)(도 1) 내에서 발견되는 까다로운 환경에서 중요하다.

와이어 하니스(98)는 전원 및 마이크로컨트롤러(10)에 PCV 밸브(12)를 연결하는 역할을 한다. 또한, PCV 밸브(12)에 가장 근접한 와이어 하니스(98)의 단부는 신호 와이어(118)를 포함한다. 신호 와이어(118)는 여기에서 차 엔진(15)(도 1)에 가장 근접하게 되도록 포함된다. 외부 코일 점화 시스템에서, 신호 와이어(118)는 음의 코일 포스트(negative coil post)(도시 생략)에 항상 연결된다. 내부 코일 점화 시스템에서, 신호 와이어(118)는 내부 점화 코일(도시 생략) 상의 접지 포스트에 항상 연결된다. 신호 와이어(118)와 음의 코일 포스트 또는 내부 점화 코일 상의 접지 포스트 중 하나 사이의 연결은 마이크로컨트롤러(10)를 위한 전기적 접지를 제공한다.

마이크로컨트롤러(10)는 암형 4-포트 커넥터(108) 및 제어 와이어(110)를 통해 와이어 하니스(98)에 연결된다. 양호한 실시예에서, 다색인 4개의 제어 와이어(110)가 존재한다. 제어 와이어(110)는 일반적으로, 신호 와이어(118), PCV 밸브(12)에 전력을 공급하고 제어하는 와이어, 전원(도시 생략)으로부터의 양의 전기 와이어(positive electrical wire)(112) 및 전원(도시 생략)으로부터의 음의 전기 와이어(negative electrical wire)(114)를 포함한다. 이러한 와이어로 인해, 마이크로컨트롤러(10)는 전력을 공급받고 시스템의 나머지 부분과 통신할 수 있다. 상기한 2-포트 커넥터에서와 같이, 수형(104) 및 암형(108) 4-포트 커넥터는 커넥터 로크(116) 및 노치(120)에 의해 함께 유지된다.

또한, 와이어 하니스(98)는 급전 하니스(100)를 통해 전원(도시 생략)에 연결된다. 급전 하니스(100)는 양의 전기 도선(112) 및 음의 전기 도선(114)을 와이어 하니스(98)에 연결하는 수형 2-포트 커넥터(102)를 포함한다. 양호한 실시예에서, 음의 전기 도선(114)은 엔진 내의 접지부에 연결된다. 바람직하게는, 양의 전기 도선(112)은 차 엔진(도시 생략) 내의 10 amp 점화 퓨즈에 대해 편승하는(piggy back) 3 amp 점화 퓨즈에 연결된다. 이는 차 점화부가 켜졌을 때만 마이크로컨트롤러(10) 및 PCV 밸브(12)에 전력이 공급된다는 것을 의미한다. 다른 포트 커넥터에서와 같이, 수형(102) 및 암형(106) 2-포트 커넥터는 커넥터 로크(116) 및 노치(120)에 의해 함께 유지된다.

도 5a는 도 5의 사각형 부분(5A)으로부터 취해지며 마이크로컨트롤러(10) 및 제어 와이어(110)를 더욱 상세하게 도시한다. 이 도면에서는 LED(124) 및 선택적 입력부(122)가 도시된다. LED(124)는 마이크로컨트롤러(10)가 어떠한 단계(phase)에 있는지에 대한 정보를 사용자에게 제공하도록 포함된다. LED(124)는 다중 색(바람직하게는 적색 및 청색)으로 번쩍이며 상이한 패턴 및 주기로 번쩍일 수 있다. 선택적 입력부(122)는 다른 엔진 센서로부터의 추가의 입력을 수신하도록 제공된다. 선택적 입력부(122)는 또한 새로운 프로그래밍에 의해 마이크로컨트롤러(10)를 재-플래시하는데(re-flash) 사용될 수도 있다. 마이크로컨트롤러(10)는 일반적으로 논리 및 솔리드 스테이트 메모리를 포함한다. 솔리드 스테이트 메모리는 프로그래밍을 업데이트하고 마이크로컨트롤러(10)에 새로운 구성을 추가하기 위해 플래시 또는 재플래시될 수 있다. 이로 인해, 현재의 시스템을 빠르고 수비게 업데이트 및 업그레이드 할 수 있다.

PCV 밸브(12), 마이크로컨트롤러(10) 및 모든 다른 연결부의 설치 후에, 차(16)의 탑재식 컴퓨터는 리셋되어야 한다. 이는 4분 동안 차 배터리(도시 생략)의 음의 측(negative side)을 연결해제하고 차 브레이크를 4회 탭핑으로써 전기 시스템으로부터 에너지를 방출하여 수행된다. 이러한 작업이 수행되면, 차(16)는 시동될 수 있으며 설치가 체크될 수 있다. 이는 마이크로컨트롤러(10) 상의 LED(124)를 조망함으로써 수행된다. 차가 시동되는 제1 시간은 "콜드 스타트"로 불린다. 콜드 스타트의 처음 2분 동안, LED(124)는 PCV 밸브(12)가 정상적으로 작동하는 것을 나타내기 위해 매 2초마다의 청색 섬광과 함께 적색일 것이다. 두 번째 2분 동안, LED(124)는 엔진(15)의 매 2 RPM 마다의 청색 섬광과 함께 적색을 유지할 것이다. 이는 또 다른 2분 동안 계속되어, 마이크로컨트롤러(10) 내의 타이밍 시퀀스가 적절하게 작동한다는 것을 나타낼 것이다. 이후에, LED(124)는 짙은 적색으로 발광할 것이며, 청색 섬광이 PCV 밸브(12) 및 마이크로컨트롤러(10)가 작동되고 있다는 것을 나타낸다. 엔진이 요구된 RPM에 도달하면, LED(124)는 청색 섬광만으로 변경되는데, 이는 PCV 밸브(12) 및 마이크로컨트롤러(10)가 모든 수준의 요구를 변조하고 있다는 것을 나타낸다.

작동 시, 마이크로컨트롤러(10)는 3개의 상태에서 기능한다. 첫 번째, 차량의 점화 시, 콜드 스타트에서 마이크로컨트롤러(10)는 상술된 바와 같이 PCV 밸브(12) 내의 솔레노이드(80)가 폐쇄된 체 유지되게 한다. 이는 차량의 엔진(15)이 계속 예열하고 있는 상태에서 대량의 오염을 생성하기 때문이다. 엔진(15)이 적절하게 가열되면, 웜 러닝 상태(warm running state)에서 엔진은 더욱 효율적으로 기능하며 더 적은 오염을 생성한다. 이때, 마이크로컨트롤러(10)는 다음 상태에 진입하고 엔진 RPM에 기초하여 윈도우 스위치(window switch)로 기능한다. 엔진이 특정 RPM 범위에서 작동할 때, 마이크로컨트롤러(10)는 PCV 밸브(12) 내의 솔레노이드(80)를 개방되게 한다. 엔진이 상기 RPM 범위를 벗어나면, PCV 밸브(12) 내의 솔레노이드(80)는 다시 폐쇄된다. RPM이 장기간 동안 소정의 윈도우 또는 범위에 머무르는 경우(즉, 고속도로 주행), 마이크로컨트롤러(10)는 제3 상태로 절환하여 타이밍 시퀀스를 활성화함으로써, 차량의 탑재식 진단은 엔진 내로 너무 많은 연료가 도입되는 것을 방지된다. 이 타이밍 시퀀스는 임의의 사전에 결정된 시간 간격으로 프로그램될 수 있지만, 양호한 실시예에서 상기 시퀀스는 PCV 밸브(12) 내의 솔레노이드(80)가 2분 동안 개방되게 한 후에, 10분 동안 폐쇄되게 한다. 이러한 시퀀스는 엔진 RPM이 소정의 범위를 벗어날 때까지 무한 반복된다.

마이크로컨트롤러(10)의 바람직한 실시예의 논리는 엔진 RPM을 우선적으로 기초로 하지만, 마이크로컨트롤러(10)의 다른 실시예는 다른 기준에 기초한 논리를 가질 수 있다. 이러한 기준은 크랭크케이스 압력뿐만 아니라 엔진 온도 및 엔진 토크일 수도 있다. 마이크로컨트롤러 논리가 이러한 추가적인 기준을 기초로 하는 것은 더 조절 가능하고 프로그램 가능한 제어 시스템에 도움이 된다.

여러 실시예가 설명을 목적으로 상세하게 기술되었지만, 다양한 변형례가 본 발명의 사상 및 범주 내에서 각각 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구항에 의해서 제한되는 것을 제외하면 제한되지 않는다.

10 - 마이크로컨트롤러

Claims (16)

1. 내연 엔진을 위한 오염 제어 시스템이며,
   급전부에 전기적으로 연결된 마이크로컨트롤러와,
   마이크로컨트롤러에 연결되고, 각각이 엔진의 작동 파라미터를 측정하도록 구성된 복수의 센서와,
   엔진 내의 블로우-바이 가스의 유량을 규제하기 위해, 마이크로컨트롤러에 전기적으로 연결되어 마이크로컨트롤러로부터의 제어 신호에 응답하는 PCV 밸브를 포함하는 오염 제어 시스템.
2. 제1항에 있어서, PCV 밸브는 엔진 내의 진공 압력을 규제하기 위해 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능한 오염 제어 시스템.
3. 제1항에 있어서, 복수의 센서는 엔진 온도 센서, 점화 플러그 센서, 배터리 센서, PCV 밸브 센서, 엔진 RPM 센서, 가속도계 센서 또는 배기 가스 센서를 포함하는 오염 제어 시스템.
4. 제1항에 있어서, 마이크로컨트롤러는 신호 와이어, PCV 제어 와이어 및 급전 와이어를 포함하는 오염 제어 시스템.
5. 제1항에 있어서, 마이크로컨트롤러는 엔진을 위한 점화가 온 상태일 때만 전력을 공급받는 오염 제어 시스템.
6. 제1항에 있어서, 마이크로컨트롤러는 프로그램 및 재프로그램 가능한 솔리드 스테이트 메모리를 포함하는 오염 제어 시스템.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, PCV 밸브는 엔진 상의 흡기 매니폴드 및 크랭크케이스와 유체 소통하는 오염 제어 시스템.
8. 제7항에 있어서, 마이크로컨트롤러는 PCV 밸브를 통과하는 블로우-바이 가스의 유량을 규제하기 위해 PCV 밸브 내의 제한기를 작동하는 오염 제어 시스템.
9. 제7항에 있어서, 마이크로컨트롤러는 생성되는 블로우-바이 가스의 양을 기초로 크랭크케이스로부터 흡기 매니폴드로의 블로우-바이 가스의 유량을 규제하는 오염 제어 시스템.
10. 제9항에 있어서, 마이크로컨트롤러는 상기 센서에 의해 측정된 엔진의 작동 파라미터를 기초로 생성되고 있는 블로우-바이 가스의 양을 결정하는 오염 제어 시스템.
11. 제1항에 있어서, 마이크로컨트롤러는
    제어 프로세서에 연결된 프로그램 가능한 플래시 메모리와,
    상기 메모리 및 제어 프로세서에 연결된 급전 입력부와,
    제어 프로세서에 연결되고 엔진 센서로부터 데이터를 수신하도록 구성되는 센서 입력부와,
    제어 프로세서에 연결되고 엔진 내의 블로우-바이 가스의 유량을 규제하는 PCV 밸브의 작동을 제어하기 위해 제어 프로세서로부터의 신호를 전송하는 신호 출력부를 포함하는 오염 제어 시스템.
12. 제11항에 있어서, 제어 프로세서는 신호 출력부를 통해 다중 작동 신호를 송출하도록 구성되는 오염 제어 시스템.
13. 제12항에 있어서, 제1 작동 신호는 엔진이 콜드 스타트 상태일 때, PCV 밸브를 폐쇄하도록 구성되는 오염 제어 시스템.
14. 제13항에 있어서, 제2 작동 신호는 엔진이 웜 러닝 상태일 때, 엔진 RPM의 윈도우 내에서 PCV 밸브를 개방하도록 구성되는 오염 제어 시스템.
15. 제14항에 있어서, 엔진 RPM이 사전에 결정된 지속 시간보다 긴 시간 동안 엔진 RPM의 윈도우 내에 있을 때, 상기 윈도우 내의 사전에 결정된 시간 간격에 대해 PCV 밸브를 주기적으로 개방하도록, 제3 작동 신호가 구성되는 오염 제어 시스템.
16. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 엔진 센서는 엔진 RPM, 엔진 온도, 엔진 토크 또는 크랭크케이스 압력에 대한 데이터를 전송하도록 구성되는 오염 제어 시스템.

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