KR100428174B1 - 디젤 엔진의 초기 시동시 매연 저감 제어 방법 - Google Patents

Abstract

엔진 시동 후 초기 매연(NOx) 과다 문제를 해결할 목적으로;

주행중인 차량에서 연료 요구량, 가속페달 개도에 따른 연료 요구량을 입력받은 후, 총 주행 거리에 따라 EGR 연료 요구량 모드를 설정하는 단계와; 상기 단계에서 설정된 EGR 연료 요구량과 엔진 회전수에 따른 제 1차 목표 공기량을 산출하는 단계와; 상기 단계에서 산출된 제 1차 목표 공기량과 흡입 공기량을 연산하여 EGR 모니터링 값을 산출하는 단계와; 상기 단계에서 산출된 EGR 모니터링 값과 가속페달 조작 상태 변화값을 연산하여 제 2차 목표 공기량을 산출하여 해당하는 소정의 EGR 밸브 제어 신호를 출력하는 단계로 이루어져 있어서, 개발 목표치를 높여 주어 초기 차량의 NOx 과다 문제 등의 발생을 방지할 수 있고, 연비를 향상 시켜 줄 수 있으며, 원가절감의 효과를 얻을 수 있다.

Description

디젤 엔진의 초기 시동시 매연 저감 제어 방법{ NOx REDUCTION CONTROL METHOD FOR EARLY STAGE OF DIESEL ENGINE}

본 발명은 디젤 엔진에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 디젤 엔진 시동시EGR(Exhaust Gas Recirculation) 제어를 통한 발생되는 매연(NOx) 발생 증가를 저감하기 위한 디젤 엔진의 초기 시동시 매연 저감 방법을 제공하기 위한 것이다.

대기오염 방지를 위해 자동차 배출가스 중 질소산화물(NOx)의 배출량이 법으로 규제되고 있다. 질소산화물(NOx)는 실린더내에서 연소중 고온하에서 공기 중 질소와 산소가 반응하여 발생하는 것으로 연소온도가 높아질 수 록 고농도의 질소산화물(NOx)가 배출된다.

일단 연소된 배기가스를 다시 연소실로 유입시켜 연소온도를 낯춤으로서, 이러한 NOx의 발생을 억제하는 것을 EGR 즉, 배기가스 재순환 시스템이라고 부르는데, EGR을 실시하면 혼합하기의 착화성이나 엔진 출력이 저하되므로 엔진 운전영역에 따라서 그 량을 적절히 조절해 주는 것이 중요하다.

특히, 전자 제어식 디젤 엔진의 EGR 시스템은 운전조건에 따라서 EGR율을 설정할 수 있기 때문에 대량의 EGR을 행하는 경우가 많이 사용된다.

상기 EGR 밸브는 밸브의 리프트 위치를 검출하는 포지션 센서를 구비하고 있어서, 엔진의 회전수와 부하에 따라서 미리 결정된 프로그램에 맞게 벨브 리프트 위치가 되도록, 다이아프램실에 가해지는 압력을 온, 오프하는 전자 밸브의 듀티비를 변화하여 제어한다.

또한 운전성 및 배기계부품의 내열성을 고려하여 아이들, 전부하역, 고회전역에서는 스로틀 개도, 엔진 회전수 조건에 따라 온, 오프 전자밸브로 다이아프램실에 대기를 도입하여 EGR 밸브를 전폐함으로써 EGR 작용을 정지시킨다.

따라서, 종래에는 공기유량센서(목표 공기량 계산을 위해 사용), 목표 연료량, 엔진 회전수의 데이터를 가지고 엔진 회전수 - 연료량 - 목표 공기량으로 이루어진 EGR 맵으로 목표 공기량을 추종하도록 EGR 밸브의 개도를 조정함으로써 원하는 EGR 밸브의 개도를 조정함으로써 원하는 EGR 율을 제어하게 된다.

그러나, 상기한 종래의 방법은 초기 상태부터 길들이기된 상태 및 차량 노후상태에서의 각종 마찰 변화에 따라 동일 에미션(Emission)모드를 운전하더라도 엔진 운전 영역이 실제로 변하게 되는데(엔진 회전수는 동일하나 연료량은 변함) 동일 EGR 맵으로 제어함으로써, 초기 매연(특히 NOx) 증가 등의 문제점이 내포하고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 엔진 시동 후 초기 매연(NOx) 과다 문제를 해결하기 위해 개발 목표치를 높여 주기 위한 디젤 엔진의 초기 시동시 매연 저감 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

주행중이 차량에서 연료 요구량, 가속페달 개도에 따른 연료 요구량을 입력받은 후, 총 주행 거리에 따라 EGR 연료 요구량 모드를 설정하는 단계와;

상기 단계에서 설정된 EGR 연료 요구량과 엔진 회전수에 따른 제 1차 목표 공기량을 산출하는 단계와;

상기 단계에서 산출된 제 1차 목표 공기량과 흡입 공기량을 연산하여 EGR 모니터링 값을 산출하는 단계와;

상기 단계에서 산출된 EGR 모니터링 값과 가속페달 조작 상태 변화값을 연산하여 제 2차 목표 공기량을 산출하여 해당하는 소정의 EGR 밸브 제어 신호를 출력하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 디젤 엔진의 초기 시동시 매연 저감 제어 장치 구성 블록도 이고,

도 2는 본 발명에 적용되는 디젤 엔진의 초기 시동시 매연 저감 제어 방법 동작 순서도 이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 차량 동작상태 검출장치 110 : 엔진 회전수 검출부

120 : 가속페달 개도 검출부 130 : 흡입 공기량 검출부

140 : 차속 검출부 200 : 엔진 제어 장치

300 : 구동장치

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 디젤 엔진의 초기 시동시 매연 저감 제어 장치 구성 블록도로서, 차량 동작상태 검출장치(100)는 차량의 동작상태 변화에 따라 가변되는 신호를 검출한다.

엔진 제어 장치(200)는 상기 차량 동작상태 검출장치(100)에서 검출되어 인가되는 신호를 입력받아 주행중이 차량에서 연료 요구량, 가속페달 개도에 따른 연료 요구량을 입력받은 후, 총 주행 거리에 따라 EGR 연료 요구량 모드를 설정한 후, 상기 설정된 EGR 연료 요구량과 엔진 회전수에 따른 제 1차 목표 공기량을 산출한 다음, 상기 산출된 제 1차 목표 공기량과 흡입 공기량을 연산하여 EGR 모니터링 값을 산출한 이후, 가속페달 조작 상태 변화값을 연산하여 산출되는 제 2차 목표 공기량에 해당하는 소정의 EGR 밸브 제어 신호를 출력한다.

구동장치(300)는 상기 엔진 제어 장치(200)에서 출력되는 소정의 EGR 밸브 제어 신호에 동기되어 EGR 밸브의 동작을 제어하고, 그에 따른 공기량을 조절한다.

상기에서 차량 동작상태 검출장치(100)는 차량 동작상태 변화에 따라 가변되는 엔진 회전수 변화를 검출하는 엔진 회전수 검출부(110)와;

운전자의 가속페달 조작상태에 따라 가변되는 가속페달 개도 변화를 검출하는 가속페달 개도 검출부(120)와;

차량의 동작상태 변화에 따라 가변되는 흡입 공기량 변화를 검출하는 흡입 공기량 검출부(130)와;

차량의 동작상태 변화에 따라 가변되는 차속 변화를 검출하는 차속 검출부(140)로 이루어져 있다.

상기한 구성으로 이루어진 디젤 엔진의 초기 시동시 매연 저감 제어 방법을 첨부한 도 2를 참조하여 설명한다.

차량에 전원이 인가되면, 차량 동작상태 검출장치(100)는 차량의 동작상태 변화에 따른 엔진 회전수, 가속페달 개도, 흡입 공기량 및 차속 등을 검출한다.

이에, 엔진 제어 장치(200)는 상기 차량 동작상태 검출장치(100)에서 검출된 엔진 회전수, 가속페달 개도, 흡입 공기량 및 차속 등을 입력받고자 소정의 제어신호를 출력하면, 차량 동작상태 검출장치(100)는 상기 엔진 제어 장치(200)에서 출력되는 소정의 제어신호에 동기되어 검출된 엔진 회전수, 가속페달 개도, 흡입 공기량 및 차속 등을 출력한다.

엔진 제어 장치(200)는 상기 차량 동작상태 검출장치(100)에서 출력되는 엔진 회전수, 가속페달 개도, 흡입 공기량 및 차속 등을 입력받아 초기에 설정된 연료 요구량과 운전자의 차량 주행상태에 따라 조작되는 가속페달 개도에 따른 메모리에 설정된 소정의 EGR 연료 요구량 맵에서 연료 요구량(EGR_Fuel)을 산출한다(S100,S110).

상기에서, 연료 요구량(EGR_Fuel)을 산출함에 따라, 엔진 제어 장치(200)는 차량의 총 주행거리가 소정의 설정 기준 값(예:5000마일)이하인가를판단한다(S120).

즉, 차량이 공장에서 출고 된 이후, 운전자는 차량을 주행시키며, 엔진의 동작상태를 길들이기 시작한다.

따라서, 차량의 길들이기가 종료되는 시점을 엔진 제어 장치(200)는 주행거리에 따라 분류하여 총 주행거리가 소정의 설정 기준 값에 도달하는 시점을 기준으로 연료 분사량을 조절하기 위한 EGR 제어를 수행한다.

그러므로, 상기에서 차량의 총 주행거리가 소정의 설정 기준 값(예:5000마일)이하임이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 EGR 제어를 위한 연료 요구량(EGR_Fuel_mod)을 초기에 설정된 연료 요구량과 운전자의 차량 주행상태에 따라 조작되는 가속페달 개도에 따른 메모리에 설정된 소정의 EGR 연료 요구량 맵에서 산출한 연료 요구량(EGR_Fuel)에 엔진 요구 연료량의 길들이기 효과 값(Aging_effect)을 곱셈 연산하여 산출하여 적용한다(S130).

하지만, 상기(S120)에서 차량의 총 주행거리가 소정의 설정 기준 값(예:5000마일)이상임이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 EGR 제어를 위한 연료 요구량(EGR_Fuel_mod)을 초기에 설정된 연료 요구량과 운전자의 차량 주행상태에 따라 조작되는 가속페달 개도에 따른 메모리에 설정된 소정의 EGR 연료 요구량 맵에서 산출한 연료 요구량(EGR_Fuel)으로 적용한다(S140).

즉, 차량이 출고된 이후, 충분히 길들이기가 된 5000마일 이상에서는 EGR 제어를 위한 연료 요구량(EGR_Fuel_mod)이 초기에 설정된 연료 요구량과 운전자의 차량 주행상태에 따라 조작되는 가속페달 개도에 따른 메모리에 설정된 소정의 EGR연료 요구량 맵에서 산출한 연료 요구량(EGR_Fuel)으로 계산되어 길들이기에 따라 엔진 요구 연료량이 변화함에 따라 초래되는 제1 차 목표 공기량(AMF_Demand)의 값의 변화를 일정하게 유지시켜 준다.

따라서, 상기 제1 차 목표 공기량(AMF_Demand)의 값은 상기에서 산출되는 EGR 제어를 위한 연료 요구량(EGR_Fuel_mod)으로 대체하여 사용한다(S150).

이로써, 차량 길들이기 상태에 관계없이 동일 차량 조건에서는 동일한 목표 공기량 값, 즉 EGR 제어 율을 가지게 되므로 초기 차량의 NOx 과다 문제 등의 발생을 방지할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 엔진 시동 후 초기 매연(NOx) 과다 문제를 해결하기 위해 개발 목표치를 높여 줌으로써, 초기 차량의 NOx 과다 문제 등의 발생을 방지할 수 있고, 연비를 향상 시켜 줄 수 있으며, 원가절감의 효과를 얻을 수 있다.

Claims (2)

1. 주행중이 차량에서 연료 요구량, 가속페달 개도에 따른 연료 요구량을 입력받은 후, 총 주행 거리에 따라 EGR 연료 요구량 모드를 설정하는 단계와;

   상기 단계에서 설정된 EGR 연료 요구량과 엔진 회전수에 따른 제 1차 목표 공기량을 산출하는 단계와;

   상기 단계에서 산출된 제 1차 목표 공기량과 흡입 공기량을 연산하여 EGR 모니터링 값을 산출하는 단계와;

   상기 단계에서 산출된 EGR 모니터링 값과 가속페달 조작 상태 변화값을 연산하여 제 2차 목표 공기량을 산출하여 해당하는 소정의 EGR 밸브 제어 신호를 출력하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진의 초기 시동시 매연 저감 제어 방법.
2. 제 1항에 있어서, 차량의 총 주행거리가 소정의 설정 기준 값 이하이면, EGR 제어를 위한 연료 요구량을 초기에 설정된 연료 요구량과 운전자의 차량 주행상태에 따라 조작되는 가속페달 개도에 따른 메모리에 설정된 소정의 EGR 연료 요구량 맵에서 산출한 연료 요구량에 엔진 요구 연료량의 길들이기 효과 값을 곱셈 연산하여 산출하는 단계와;

   상기 단계에서 차량의 총 주행거리가 소정의 설정 기준 값 이하이면 EGR 제어를 위한 연료 요구량을 초기에 설정된 연료 요구량과 운전자의 차량 주행상태에따라 조작되는 가속페달 개도에 따른 메모리에 설정된 소정의 EGR 연료 요구량 맵에서 연료 요구량 산출한 값으로 적용하는 것을 특징으로 하는 디젤 엔진의 초기 시동시 매연 저감 제어 방법.