KR20230095458A - 차량 엔진 제어장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량 엔진의 연소실 내부로 일정 온도 이하인 첨가제를 직접 공급하여 연료와 공기의 연소에 의해 발생되는 질소산화물의 배출을 저감함과 동시에 엔진 출력 효율을 향상시킬 수 있는 기술에 관한 것이다.
본 발명에 따른 차량 엔진 제어장치 및 방법은, 차량 엔진의 연소실로 공기를 유입시켜 고온 고압의 상태로 설정한 상태에서 연소실로 연료 및 첨가제를 분사하여 연료를 연소시킴으로써 차량에 구동력을 제공하되, 차량 엔진의 연소시작 이후 시점에 첨가제 인젝터를 통해 연소실 내부로 첨가제를 직접 분사하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 의하면 차량 엔진의 연소구간에서 연소실 내부 온도를 낮추어 연료와 공기간 연소반응으로 인한 질소산화물의 발생량을 저감함과 동시에 연소실 내부 압력을 높여 엔진 출력을 향상시킬 수 있다.

Description

차량 엔진 제어장치 및 방법 {Apparatus and method for controlling of vehicle engine}
본 발명은 차량 엔진의 연소실 내부로 일정 온도 이하인 첨가제를 직접 공급하여 연료와 공기의 연소반응에 의해 발생되는 질소산화물의 배출을 저감함과 동시에 엔진 출력 효율을 향상시킬 수 있는 기술에 관한 것이다.
피스톤 방식의 내연기관인 차량 엔진은 연소실내에서 연료와 공기의 연소로 발생하는 열을 사용하여 작동유체의 압력 상승을 이끌어내며 이를 동력으로 전환하는 장치이다.
이때 연료는 인젝터를 통하여 차량 엔진의 흡기포트 또는 실린더내로 공급되며, 산화제와 작동유체의 역할을 하는 공기를 흡기밸브와 배기밸브를 사용하여 차량 엔진의 연소실내로 흡입하거나 배출한다.
이 경우 차량 엔진에서 생성된 운동에너지는 도1에 도시된 바와 같이 P-V(압력-볼륨) 선도와 T-S(온도-엔트로피) 선도상의 폐곡선 면적(Q1-2,Q2-3,Q3-4,Q4-1 에 의해 형성된 공간의 면적)과 같다.
도1의 P-V 선도그래프(A)와 T-S 선도그래프(B)에 의하면, 흡기밸브를 통해 연료와 공기가 연소실로 주입되고 볼륨(V : 연소실의 내부 공간)이 증가하는 상태에서는 압력(P)이 P1으로 유지되면서 볼륨(V)만 증가하고, 일정 볼륨(V1) 상태에서 볼륨을 V2로 감소시키면 연소실 내부 압력이 P2로 점점 높아지며, 이후 일정 압력(P2)상태가 된 연소실로 연료가 공급되어 연소를 시작하는데, 연소구간(Q2-3)에서는 볼륨은 V2로 그대로 유지되면서 압력만 P3로 상승하다가 연소반응이 종료되면 볼륨은 V1으로 증가하면서 압력은 P2로 낮아지며, 이후 배기밸브를 통해 연소실 내부의 배기가스가 배출되면서 연소실 압력은 P1으로 낮아진다.
한편, 차량 엔진의 엔트로피(S)와 온도(T)의 상태를 살펴보면, 볼륨(V)이 V1으로 증가된 상태에서 V2로 감소되면 엔트로피(S)는 S1 상태를 유지하면서 온도(T)만 T2로 상승하고, 연소과정이 이루어지는 Q2-3 동안에는 온도가 T3로 상승하면서 엔트로피도 S2로 증가한다. 이후, 연소반응이 종료되어 볼륨이 V1으로 증가되면 압력은 P2로 감소하게 되고 이 동안 온도는 T4로 감소하면서 엔트로피는 S2로 유지된다. 그리고, 볼륨이 V1상태인 상태에서 배기가스가 배출되면, 압력은 P1으로 감소하고, 온도는 T1으로 하강하며 엔트로피도 S1으로 감소한다.
이러한 연소실내의 산화과정은 짧은시간 동안에 이루어지며, 차량 엔진의 출력과 효율의 향상을 위해서는 빠른 연소를 통해 최대 압력과 온도를 가급적 높이는 편이 유리하다.
그러나, 연소실내의 고온고압의 연소환경은 공기중의 질소과 산소의 결합반응을 촉진하여 질소산화물의 배출을 증가시키는 문제점이 발생한다.
이에, 연소실에서의 질소산화물의 배출을 감소하기 위해 연소실 내부의 피크 압력과 온도를 낮추는 방법이 있으며, 현재 EGR(exhaust gas recirculation) 구조를 통해 연소실 내부로 배기가스를 주입하는 방법이 제안되어 사용되고 있다. EGR 구조는 연소실의 배기구를 통해 배출되는 배기가스의 일부를 연소실의 흡기구로 피드백하여 흡기 공기와 함께 연소실로 재순환하도록 구성된다.
그러나, EGR 구조는 연소반응이 이루어지기 전시점에 배기가스를 흡기공기와 함께 연소실로 공급되기 때문에, 연소실내의 온도가 낮아져 질소산화물의 발생을 저감하는 효과는 있으나, 연소 반응이 이루어지기까지의 시간이 오래 소요되고 필요한 산소량이 감소하여 연소율이 낮아짐으로써 엔진 출력과 연비가 감소하는 문제가 있다.
1. 한국공개특허 제10-2019-0042275호 (명칭 : 엔진과 그 제어방법). 2. 한국공개특허 제10-2018-0110972호 (명칭 : 엔진 시스템)
이에, 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로, 차량 엔진의 연소실 내부로 일정 온도 이하인 첨가제를 직접 공급하여 연료와 공기의 연소반응에 의해 발생되는 질소산화물의 배출을 저감함과 동시에 엔진 출력 효율을 향상시킬 수 있도록 해 주는 차량 엔진 제어장치 및 그 방법을 제공함에 그 기술적 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 연료가 저장된 연료 공급부와 연결되어 차량 엔진으로 연료를 분사하는 연료 인젝터와, 열을 흡수하는 기상 또는 액상의 물질로 이루어지는 첨가제가 저장된 첨가제 공급부와 연결되어 차량 엔진으로 첨가제를 분사하는 첨가제 인젝터, 연소실로 공기를 유입시켜 고온 고압의 상태에서 연소실로 연료 및 첨가제를 분사하여 연료를 연소시킴으로써 차량에 구동력을 제공하는 차량 엔진 및, 연료 인젝터 및 첨가제 인젝터를 통해 차량 엔진에 연료 및 첨가제를 공급하도록 제어하는 차량 엔진을 포함하여 구성되고, 상기 첨가제 인젝터는 차량 엔진의 연소실 내부로 첨가제가 직접 분사되도록 배치되며, 상기 ECU는 차량 엔진의 연소시작 이후 시점에 첨가제 인젝터를 통해 연소실 내부로 첨가제를 분사하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량 엔진 제어장치가 제공된다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일측면에 따르면, ECU에서 차량 엔진의 연소실로 공기 또는 공기와 연료의 혼합물을 유입시켜 고온 고압의 상태에서 연소실로 연료 를 분사하여 연료를 연소시킴으로써 차량에 구동력을 제공하는 차량 엔진 제어방법에 있어서, 상기 ECU에서 연소실에 연결된 흡기밸브는 개방하고 배기밸브는 폐쇄한 상태에서 피스톤을 제1 방향으로 이동시켜 흡기밸브를 통해 연소실로 공기 또는 공기와 연료의 혼합물을 유입시키는 제1 단계와, 연소실에 공기 또는 공기와 연료의 혼합물이 유입된 상태에서 피스톤을 제2 방향으로 이동시켜 연소실 내부를 압축시킴으로써 연소실을 고온 고압상태로 설정하는 제2 단계, 고온 고압의 연소실에서 연료와 공기의 연소반응을 일으키는 제3 단계, 연소반응이 이루어지는 연소실 내부로 열을 흡수하는 기상 또는 액상의 물질로 이루어지는 첨가제를 분사하는 제4 단계 및, 연소반응이 완료된 이후 피스톤을 제1 방향으로 이동시켜 연소실과 연결된 배기밸브 또는 포트를 통하여 연소반응에 의해 생성된 연소실 내부의 배기가스를 외부로 배출하는 제5 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 엔진 제어방법이 제공된다.
여기서, 상기 첨가제는 배기가스, 공기, 수증기, 액상의 물을 포함하는 일정 온도 이하의 물질 중 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 ECU는 연소 시작시점 이후부터 차량 엔진의 최대 연소압력 구간 사이에 첨가제를 분사하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 ECU는 연소 시작시점 이후부터 기 설정된 시간이 경과된 이후에 첨가제를 분사하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 차량 엔진의 연소구간에서 연소실 내부로 연소시점 이후에 일정량의 첨가제를 분사하는 간단한 방법으로 연소실 내부 온도를 낮추어 연료와 공기간 연소반응으로 인한 질소산화물의 발생량을 저감함과 동시에 연소실 내부 압력을 높여 엔진 출력을 향상시킬 수 있다.
도1은 일반적인 차량 엔진 특성을 설명하기 위한 도면.
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량 엔진 제어장치의 구성을 기능적으로 분리하여 나타낸 블록구성도.
도3은 도2에 도시된 차량 엔진(100)의 내부구성을 예시한 도면.
도4는 도2에 도시된 ECU(700)의 차량 엔진 제어동작을 설명하기 위한 도면.
도5는 본 발명에 따른 차량 엔진 제어방법을 설명하기 위한 흐름도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면 중 동일한 구성 요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 한편, 이에 앞서 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량 엔진 제어장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도2를 참조하면 본 발명에 따른 차량 엔진 제어장치는, 차량 엔진(100)과, 연료 공급부(200), 연료 인젝터(300), 첨가제 공급부(400), 첨가제 인젝터(500), 센서부(600), ECU(electronic control unit,700)를 포함한다.
차량 엔진(100)은 연료 공급부(200)로부터 연료 인젝터(300)를 통해 공급되는 연료를 연소시켜 차량에 구동력을 제공한다.
상기한 연료 공급부(200)는 액상연료 또는 가스연료 중 적어도 하나의 연료가 저장되는 연료 탱크를 포함한다.
연료 인젝터(300)는 상기 연료 공급부(200)와 연결되어 차량 엔진(100)으로 연료를 분사하는 것으로, 엔진 기통수에 대응되는 개수의 MPI(multi-point injection) 인젝터가 구비되거나, 엔진 기통수에 대응되는 개수의 GDI(Gasoline Direct Injection) 인젝터가 구비될 수 있으며, 이 두 종류의 인젝터가 모두 구비될 수 있다. 또한, 가스 인젝터가 단독으로 구비되거나 또는 액상 인젝터와 함께 추가로 구비될 수 있다.
첨가제 공급부(400)는 열을 흡수하는 특성을 갖는 기상 또는 액상의 물질로 이루어지는 첨가제가 저장되는 첨가제 탱크를 포함한다. 이때, 첨가제는 배기가스, 공기, 수증기, 액상의 물을 포함한 일정 온도 이하의 물질 중 하나로 이루어질 수 있다.
첨가제 인젝터(500)는 첨가제 공급부(400)와 연결되어 차량 엔진(100)으로 첨가제를 분사한다.
센서부(600)는 차량 엔진(100)의 상태를 측정하는 적어도 하나 이상의 센서로 이루어지고, 레일 압력 센서와 배기 온도 센서, 엔진 온도센서, 냉각수 온도센서, 엔진 회전수(RPM) 센서를 포함하는 적어도 하나 이상의 센서를 구비하여 구성된다.
ECU(700)는 연료 인젝터(300) 및 첨가제 인젝터(500)를 통해 차량 엔진(100)에 연료 및 첨가제를 분사하여 차량이 구동하도록 제어한다.
ECU(700)는 차량 엔진(100)에 연료를 분사하기 위한 연료분사제어신호를 생성하여 연료 인젝터(300)로 전송하고, 연료 인젝터(300)는 연료분사제어신호에 대응되게 일정량의 연료를 차량 엔진(100)에 분사한다. 여기서, ECU(700)는 센서부(600)로부터 수집된 정보를 근거로 적절한 연료 분사량 및 분사시기를 결정하고, 이에 대응되는 분사제어신호를 생성한다.
또한, ECU(700)는 차량 엔진(100)에 첨가제를 분사하기 위한 첨가제 분사제어신호를 생성하여 첨가제 인젝터(500)로 전송하고, 첨가제 인젝터(500)는 첨가제 분사제어신호에 대응되게 일정량의 첨가제를 차량 엔진(100)에 분사한다. 이때, ECU(700)는 연소행정구간에 첨가제를 차량 엔진(100)에 분사하도록 제어한다.
도3은 도2에 도시된 차량 엔진(100) 구성을 개략적으로 도시한 도면으로, GDI 인젝터가 구비된 가솔린 엔진이 도시되어 있다. 일반적으로 경유를 연료로 사용하는 디젤 엔진은 점화플러그가 구비되지 않으며, 가솔린을 연료로 사용하는 가솔린 엔진의 경우 점화플러그가 구비된다.
도3을 참조하면, 차량 엔진(100)의 연소실(110)에는 흡기밸브(120)와 배기밸브(130), 피스톤(140) 및, 점화 플러그(150)가 구비되고, 연료 인젝터(300)와 첨가제 인젝터(500)는 연소실(110) 내부로 연료 및 첨가제를 직접 분사할 수 있도록 배치된다.
흡기밸브(120)는 ECU(700)의 제어에 따라 개방상태 또는 폐쇄상태로 전환되며, 개방상태에서 외부 공기가 연소실(110) 내부로 유입되도록 한다.
배기밸브(130)는 ECU(700)의 제어에 따라 개방상태 또는 폐쇄상태로 전환되며, 개방상태에서 연소실(110) 내부의 배기가스가 외부로 배출되도록 한다.
피스톤(140)는 ECU(700)의 제어에 따라 연소실(110) 내부에서 상방향 또는 하방향으로 이동하여 연소실(110) 내부 공간을 조절하도록 배치되는 바, 상방향으로 이동되어 연소실(110) 내부공간을 좁히거나 하방향으로 이동되어 연소실(110) 내부공간을 넓힌다.
점화 플러그(150)는 연소실(110) 내부로 공기가 유입되어 고온 고압인 상태에서 불꽃을 일으켜 연소실(110) 내부의 공기와 연료의 연소반응을 유도한다.
이때, ECU(700)는 흡기밸브(120)를 통해 연소실(110)로 공기를 주입시키고, 피스톤(140)을 통해 압력을 조정하며, 흡기밸브(120)가 개방되고 배기밸브(130)가 폐쇄된 고온고압의 연소환경에서 연료 인젝터(300)를 통해 연료를 연소실(110) 내부로 공급함과 더불어 점화플러그(150)를 동작시켜 연소실(110) 내부공간에서 연소반응을 일으킴으로써, 차량을 구동시키도록 제어한다.
특히, 본 발명에서는 ECU(700)에서 연소반응 이후, 보다 상세하게는 연소반응을 수행하는 연소행정구간에 연소실(110)로 기 설정된 량의 첨가제를 연소실(110) 내부로 공급하도록 제어한다.
즉, 도4에 도시된 바와 같이 일반적으로 모터링 압력특성(Pm)에서 최대 압력 이전의 일정 시점(X)에 연료를 연소실(110)로 투입하여 연소반응을 유도하며, 연소반응이 이루어짐에 따라 연소실(110) 내부는 연소 압력특성(Pc)의 형태로 나타난다. 본 발명에서는 연소반응을 유도하는 연소 시점(X) 이후를 첨가제 분사구간(D)으로 설정할 수 있다.
바람직하게는, 연소반응이 일정량 이루어지고 난 이후, 예컨대 모터링 압력이 최대인 시점부터 연소 압력이 최대인 시점 사이를 첨가제 분사구간(D1)으로 설정할 수 있다. 이에, ECU(700)는 연료가 공급된 시점(X) 이후 일정 시간이 경과한 시점에 첨가제를 분사하도록 제어할 수 있다.
이는 연소반응이 일정량 이루어진 이후에 첨가제를 분사함으로써, 첨가제 분사로 인해 일정 이상으로 높아진 연소실 내부 온도가 일정 온도 낮아지더라도 연소 반응에 영향을 주지 않도록 하면서 연소반응으로 인한 질소화합물의 생성은 최소화하도록 하기 위함이다.
또한, 연소실(110) 내부가 밀폐된 상태에서 일정량의 첨가제가 추가로 투입됨으로써, 연소실(110) 내부 압력은 보다 높아지는 바, 이를 통해 차량 엔진(100)의 출력을 보다 향상시키게 된다.
이어, 상기한 구성으로 된 차량 엔진 제어장치의 동작을 도5에 도시된 흐름도를 참조하여 설명한다. 이하에서는 GDI인젝터와 점화플러그가 구비된 가솔린 엔진의 동작을 기준으로 설명한다.
ECU(700)는 시동이 온(ON)되는 등의 엔진 동작 환경이 되면, 센서부(600)로부터 엔진 구동 관련 센싱정보를 수집하고, 이를 근거로 분사제어신호를 생성한다.
상기한 상태에서, ECU(700)는 먼저 흡기밸브(120)를 개방하고 배기밸브(130)는 폐쇄한 상태에서 피스톤(150)을 하강시켜 연소실(110)에 공기를 유입시킴으로써, 흡기행정을 수행한다(ST100). 이때, 엔진의 종류에 따라 연소실과 연결된 포트를 통해 공기 또는 공기와 연료의 혼합물이 유입될 수 있다.
이어, ECU(700)는 흡기밸브(120)를 폐쇄하고 피스톤(150)을 상승시켜 연소실(110) 내의 공기를 압축시키는 압축행정을 수행한다(ST200). 이때, 연소실(110)은 흡기밸브(120)와 배기밸브(130)가 폐쇄된 밀폐 환경으로 그 내부는 고온 고압의 상태가 된다. 이때, 엔진의 종류에 따라 연소실과 연결된 흡기 포트와 배기 포트가 폐쇄될 수 있다.
상기한 상태에서, ECU(700)는 연료 인젝터(300)로 연료분사제어신호를 전송하여 연소실(110)로 연료를 분사함과 동시에 점화플러그(140)를 점화하여 연소환경을 형성함으로써, 공기와 연료의 연소반응에 의한 폭발이 이루어지는 연소행정이 이루어진다(ST300).
이어, ECU(700)는 연소행정구간에서 첨가제 인젝터(400)로 첨가제 분사제어신호를 전송하여 연소실(110)로 첨가제를 분사한다(ST400). 즉, 연소실(110)에서 연소반응이 일어나는 상태에서 첨가제를 연소실(110) 내부로 직접 분사한다.
이때, 연소실(110) 내부는 1,000℃ 이상의 고온상태로 이보다 낮은 온도의 기상 또는 액상의 첨가제가 연소실(110) 내부로 분사됨으로써, 연소실(110)의 내부 온도가 낮아지게 된다. 특히 첨가제는 연소반응 이후에 연소실(110)로 분사되는 바, 연소반응에는 영향을 주지 않으면서 단지 연소실(110) 내부 온도만 낮춤으로써, 질소산화물의 생성을 저감하는 효과를 얻게 된다.
또한, 고압상태의 연소실(110) 내부로 일정량의 첨가제를 연소실(110) 내부로 분사함으로써, 연소실(110) 내부는 보다 높은 압력상태가 되고, 이에 따라 엔진(100)의 출력 에너지가 증가하는 효과를 얻게 된다.
이후, ECU(700)는 피스톤(150)을 상승시킴과 더불어 배기밸브(120)를 개방시켜 연소실(110) 내부에 존재하는 배기가스를 외부(배기밸브 또는 포트)로 배출시키는 배기행정을 수행한다(ST500).
즉, 흡기->압축->연소(폭발)->배기의 4 행정과정을 통해 차량 엔진을 동작시키되, 연소실이 흡기밸브와 배기밸브가 모두 폐쇄된 밀폐 조건에서 연소시작 시점 이후의 연소행정구간에 일정 온도 이하의 첨가제를 추가로 연소실 내부로 직접 분사함으로써, 연소과정 동안 연소실 온도를 낮춰 질소산화물의 발생량을 저감함과 동시에 연소실 압력을 높여 엔진 출력을 향상시키게 된다.
또한 본 발명에 따른 차량 엔진 제어장치 및 방법은 연소에 따른 압축과 폭발이 동시에 발생하는 2 행정과정을 수행하는 차량엔진을 포함하여 연소실에서 연료와 공기의 연소반응을 수행하는 각종 차량엔진에 적용되어 실시될 수 있음은 물론이다.
100 : 차량 엔진, 200 : 연료 공급부,
300 : 연료 인젝터, 400 : 첨가제 공급부,
500 : 첨가제 인젝터, 600 : 센서부,
700 : ECU, 710 : 메모리,
110 : 연소실, 120 : 흡기밸브,
130 : 배기밸브, 140 : 피스톤,
150 : 점화 플러그.

Claims (8)

  1. 연료가 저장된 연료 공급부와 연결되어 차량 엔진으로 연료를 분사하는 연료 인젝터,
    열을 흡수하는 기상 또는 액상의 물질로 이루어지는 첨가제가 저장된 첨가제 공급부와 연결되어 차량 엔진으로 첨가제를 분사하는 첨가제 인젝터,
    연소실로 공기를 유입시켜 고온 고압의 상태에서 연소실로 연료 및 첨가제를 분사하여 연료를 연소시킴으로써 차량에 구동력을 제공하는 차량 엔진 및,
    연료 인젝터 및 첨가제 인젝터를 통해 차량 엔진에 연료 및 첨가제를 공급하도록 제어하는 차량 엔진을 포함하여 구성되고,
    상기 첨가제 인젝터는 차량 엔진의 연소실 내부로 첨가제가 직접 분사되도록 배치되며,
    상기 ECU는 차량 엔진의 연소시작 이후 시점에 첨가제 인젝터를 통해 연소실 내부로 첨가제를 분사하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량 엔진 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 첨가제는 배기가스, 공기, 수증기, 액상의 물을 포함하는 일정 온도 이하의 물질 중 하나인 것을 특징으로 하는 차량 엔진 제어장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 ECU는 연소 시작시점 이후부터 차량 엔진의 최대 연소압력 구간 사이에 첨가제를 분사하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량 엔진 제어장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 ECU는 연소 시작시점 이후부터 기 설정된 시간이 경과된 이후에 첨가제를 분사하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량 엔진 제어장치.
  5. ECU에서 차량 엔진의 연소실에서 연료를 연소시킴으로써 차량에 구동력을 제공하는 차량 엔진 제어방법에 있어서,
    상기 ECU에서 연소실에 연결된 흡기밸브는 개방하고 배기밸브는 폐쇄한 상태에서 피스톤을 제1 방향으로 이동시켜 흡기밸브를 통해 연소실로 공기 또는 공기와 연료의 혼합물을 유입시키는 제1 단계와,
    연소실에 공기 또는 공기와 연료의 혼합물이 유입된 상태에서 피스톤을 제2 방향으로 이동시켜 연소실 내부를 압축시킴으로써 연소실을 고온 고압상태로 설정하는 제2 단계,
    고온 고압의 연소실에서 연료와 공기의 연소반응을 일으키는 제3 단계,
    연소반응이 이루어지는 연소실 내부로 열을 흡수하는 기상 또는 액상의 물질로 이루어지는 첨가제를 분사하는 제4 단계 및,
    연소반응이 완료된 이후 피스톤을 제1 방향으로 이동시켜 연소실과 연결된 배기밸브 또는 포트를 통하여 연소반응에 의해 생성된 연소실 내부의 배기가스를 외부로 배출하는 제5 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 엔진 제어방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 첨가제는 배기가스, 공기, 수증기, 액상의 물을 포함하는 일정 온도 이하의 물질 중 하나인 것을 특징으로 하는 차량 엔진 제어방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 ECU는 연료분사 시점 이후부터 차량 엔진의 최대 연소압력 구간 사이에 첨가제를 분사하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량 엔진 제어방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 ECU는 연료분사 시점 이후부터 기 설정된 시간이 경과된 이후에 첨가제를 분사하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량 엔진 제어방법.
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180110972A (ko) 2017-03-30 2018-10-11 엘지전자 주식회사 음성 인식 방법
KR20190042275A (ko) 2017-10-16 2019-04-24 송진우 전자화폐 거래 시스템 및 그 방법

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