KR20030050259A

KR20030050259A - 가변 실린더 엔진 구조 및 가변 실린더 엔진 제어 장치와그 제어 방법

Info

Publication number: KR20030050259A
Application number: KR1020010080659A
Authority: KR
Inventors: 최명식
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2001-12-18
Filing date: 2001-12-18
Publication date: 2003-06-25

Abstract

본 발명은 활성화 엔진 흡기 서지탱크와 비 활성화 엔진 흡기 서지탱크 사이의 공기 순환통로에 별도의 스로틀 밸브를 구비하고, 또한 상기 활성화 엔진 실린더 블록의 배기관과 비 활성화 엔진 실린더 블록의 흡기 서지탱크 사이에 배기가스 순환통로를 연결 형성하여, 냉 시동시에는 비 활성화 흡기 서지탱크로 유입되는 공기를 차단하고, 주행시에는 운전자의 주행의지에 따라 비 활성화 흡기 서지탱크로 유입되는 공기 유입상태를 제어하여 비 활성화 엔진 블록을 활성화 또는 비 활성화로 제어할 목적으로;

제1 스로틀 밸브(10)를 통해서 외부로부터 흡입공기가 저장되는 제1 흡기 서지탱크(15)와; 상기 제1 흡기 서지탱크(15)에 저장된 흡입공기를 제1 실린더 블록(20)으로 공급하는 제1 흡기관(25)과; 상기 제1 실린더 블록(20)으로부터 연소되어 배출되는 배기가스를 배출하는 제1 배기관(30)과; 상기 제1 흡기 서지탱크(15)와 제1 순환통로(35)로 연결되어 있어, 제1 흡기 서지탱크(15)에 저장된 흡입공기를 저장하는 제2 흡기 서지탱크(40)와; 상기 제2 흡기 서지탱크(40)에 저장된 흡입공기 또는 배기가스를 제2 실린더 블록(50)으로 공급하는 제2 흡기관(55)과; 상기 제2 실린더 블록(50)으로부터 연소되어 배출되는 배기가스를 배출하는 제2 배기관(60)과; 상기 제1 배기관(30)과 제2 배기관(60)이 결합되어 배출되는 배기가스를 정화하여 외부로 배출하는 하부결합촉매(65)와; 상기 제1 흡기관(25) 소정의 위치에 구비되어 소정의 제어신호에 따라 연료를 분사하는 다수의인젝터로 구비된 제1 인젝터군(70)과; 상기 제2 흡기관(55) 소정의 위치에 구비되어 소정의 제어신호에 따라 연료를 분사하는 다수의 인젝터로 구비된 제2 인젝터군(75)으로 구비된 엔진에 있어서, 상기 엔진의 제1 순환통로 소정의 위치에 구비되어 있어서, 제1 흡기 서지탱크(15)에 저장된 흡입공기가 제2 흡기 서지탱크(40)로 이동됨을 조절하는 제2 스로틀 밸브(80)와; 상기 제1 배기관(30)과 제2 흡기 서지탱크(40)를 연결하여 제1 실린더 블록(20)에서 연소되어 배출되는 배기가스의 일부를 상기 제2 흡기 서지탱크(40)로 순환시키는 제2 순환통로(85)와; 상기 제2 순환통로(85) 소정의 위치에 구비되어 있어서, 제2 순환통로(85)를 통해 제2 흡기 서지탱크(40)로 순환되는 배기가스의 온도를 조절하는 열교환기(90)와; 상기 제2 순환통로(85) 소정의 위치에 구비되어 있어서, 순환되는 배기가스를 조절하는 흡배기 단속 밸브(95)를 더 구비하여 이루어져 있어서, 엔진 시동시 배기가스의 배출을 저감시킬 수 있고, 주행시에는 차량의 연비를 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

가변 실린더 엔진 구조 및 가변 실린더 엔진 제어 장치와 그 제어 방법{Variable cylinder engine structure and the control device and the method}

본 발명은 가변 실린더 엔진에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엔진 냉 시동시 엔진 실린더에서 비 활성화(deactivation)작동이 가능한 실린더의 흡기 서지탱크와 활성화(activation) 작동 실린더의 배기관 사이에 순환통로를 연결하여 배기가스를 재 연소시킴으로써, 배출되는 배기가스를 저감시킬 수 있는 가변 실린더 엔진 구조 및 가변 실린더 엔진 제어 장치와 그 방법에 관한 것이다.

먼저, 도1의 본 발명에 따른 가변 실린더 엔진 구조도의 도면부호와 도 6의 종래기술에 따른 가변 실린더 엔진 구조도의 도면부호를 동일한 부분에 한하여 동일 도면 부호를 부여하여 설명한다.

상기 실린더의 비활성화 작동은 실린더에 연료를 분사하지 않음으로써 연소가 일어나지 않도록 한 작동으로, 도 6 에 도시한 바와 같이, 비 활성화된 제2 실린더 블록(50)의 경우, 제1 스로틀 밸브(10) 개도 변화에 따라 유입된 공기가 활성화 작동되는 제1 흡기 서지탱크(20)를 거쳐 비 활성화 작동되는 제2 흡기 서지탱크(50)로 유입되고, 상기 제2 흡기 서지탱크(50)에 유입된 공기는 연소되지않고 제2 실린더 블록을 거쳐 제2 배기관(60)으로 빠져나게 된다.

따라서, 상기 비 활성화 작동되는 제2 흡기 서지탱크(50)의 흡기압은 제1, 2 배기관이 결합되는 부분에서의 배기압 보다 낮게 되어 펌핑 손실이 크게 발생하게 된다.

그러므로, 산소센서에서 감지되는 산소농도는 과잉 상태가 되므로 산소센서를 이용한 이론 공연비 제어가 불가능하게 된다.

또한, 연소되지 않고 배출되는 공기에 의해 촉매온도를 떨어뜨림에 따라 촉매의 정화효율을 저하시키게 되며, 실린더의 내부온도를 떨어뜨림에 따라 비 활성화에서 활성화로 전환시 부분적인 소손(partial burning)이나 실화(misfire)가 일어날 가능성이 크게 되어 정상적인 활성화가 이루어지지 않게 된다.

그러므로 종래에는 비 활성화하고자 하는 실린더의 흡배기 밸브를 모두 닫음으로 인해 흡배기 과정이 일어나지 않도록 함으로써, 오토사이클(otto cycle)의 PV선도에서 배기과정에 해당하는 실린더내 압력과 흡기과정에 해당하는 실린더내 압력을 유사하게 하여 펌핑 손실을 작게 하여 왔다.

그러나, 상기 비 활성화하는 실린더의 흡배기 밸브를 모두 닫아 주어야 하기 위해서는 상기 해당 흡배기 밸브마다 비 활성화 기구를 부착하여야 하고 이를 유압으로 제어하는 별도의 제어수단을 구비하여야 하는 기구적으로 복잡한 문제점이 있는가 하면, 또한 전기-기계적 밸브 트레인(electric-mechanical valve train;EMV)과 같은 전기 전자적으로 제어하는 것도 있으나, 이것 역시 기구적으로 복잡할 뿐 만 아니라, 고가이고 안정성도 떨어지는 문제점을 가지고 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 활성화 엔진 흡기 서지탱크와 비 활성화 엔진 흡기 서지탱크 사이의 공기 순환통로에 별도의 스로틀 밸브를 구비하고, 또한 상기 활성화 엔진 실린더 블록의 배기관과 비 활성화 엔진 실린더 블록의 흡기 서지탱크 사이에 배기가스 순환통로를 연결 형성하여, 냉 시동시에는 비 활성화 흡기 서지탱크로 유입되는 공기를 차단하고, 주행시에는 운전자의 주행의지에 따라 비 활성화 흡기 서지탱크로 유입되는 공기 유입 여부를 제어하여 비 활성화 엔진 블록을 활성화 또는 비 활성화로 제어할 수 있는 가변 실린더 엔진의 구조 및 가변 실린더 엔진 제어 장치와 그 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

제1 스로틀 밸브(10)를 통해서 외부로부터 흡입공기가 저장되는 제1 흡기 서지탱크(15)와; 상기 제1 흡기 서지탱크(15)에 저장된 흡입공기를 제1 실린더 블록(20)으로 공급하는 제1 흡기관(25)과; 상기 제1 실린더 블록(20)으로부터 연소되어 배출되는 배기가스를 배출하는 제1 배기관(30)과; 상기 제1 흡기 서지탱크(15)와 제1 순환통로(35)로 연결되어 있어, 제1 흡기 서지탱크(15)에 저장된 흡입공기를 저장하는 제2 흡기 서지탱크(40)와; 상기 제2 흡기 서지탱크(40)에 저장된 흡입공기 또는 배기가스를 제2 실린더 블록(50)으로 공급하는 제2 흡기관(55)과; 상기 제2 실린더 블록(50)으로부터 연소되어 배출되는 배기가스를 배출하는 제2 배기관(60)과; 상기 제1 배기관(30)과 제2 배기관(60)이 결합되어 배출되는 배기가스를 정화하여 외부로 배출하는 하부결합촉매(65)와; 상기 제1 흡기관(25) 소정의 위치에 구비되어 소정의 제어신호에 따라 연료를 분사하는 다수의 인젝터로 구비된 제1 인젝터군(70)과; 상기 제2 흡기관(55) 소정의 위치에 구비되어 소정의 제어신호에 따라 연료를 분사하는 다수의 인젝터로 구비된 제2 인젝터군(75)으로 구비된 엔진에 있어서,

상기 엔진의 제1 순환통로 소정의 위치에 구비되어 있어서, 제1 흡기 서지탱크(15)에 저장된 흡입공기가 제2 흡기 서지탱크(40)로 유입됨을 조절하는 제2 스로틀 밸브(80)와; 상기 제1 배기관(30)과 제2 흡기 서지탱크(40)를 연결하여 제1 실린더 블록(20)에서 연소되어 배출되는 배기가스의 일부를 상기 제2 흡기 서지탱크(40)로 순환시키는 제2 순환통로(85)와; 상기 제2 순환통로(85) 소정의 위치에 구비되어 있어서, 제2 순환통로(85)를 통해 제2 흡기 서지탱크(40)로 순환되는 배기가스의 온도를 조절하는 열교환기(90)와; 상기 제2 순환통로(85) 소정의 위치에 구비되어 있어서, 순환되는 배기가스를 조절하는 흡배기 단속 밸브(95)를 더 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 다른 본 발명은,

차량 동작상태 변화에 따라 가변되는 신호를 검출하는 차량 동작상태 검출수단과;

상기 차량 동작상태 검출수단에서 검출되는 제1 스로틀 밸브 개도, 제2 스로틀 밸브 개도, 가속패달 개도, 냉각수온, 아이들 스위치 상태 및 엔진 회전수 등을 입력받아 엔진이 시동되면 제1 엔진 실린더 블록을 활성화 제어하고, 제2 실린더블록을 비활성화 제어하고, 차량이 주행하면 운전자의 주행의지를 판단하여 제1 엔진 실린더 블록을 활성화 제어하고, 제2 실린더 블록을 활성화 또는 비활성화 제어하기 위한 소정의 제어신호를 출력하는 엔진 제어 수단과;

상기 엔진 제어 수단에서 출력되는 제어신호에 동기되어 제1 실린더 블록을 활성화시키고, 제2 실린더 블록을 활성화 또는 비활성화 시키기 위해, 제1 스로틀 밸브, 제2 스로틀 밸브, 흡 배기 단속밸브, 제1 인젝터 군, 제2 인젝터 군 및 아이들 액츄에이터를 구동시키는 구동수단으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 또 다른 본 발명은,

엔진이 시동되면 엔진 실린더 블록을 활성화 및 비활성화로 나누어 제어하는 단계와;

운전자의 주행의지를 판단하여 엔진 실린더 블록을 활성화 또는 비활성화로 제어하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 적용되는 가변 실린더 엔진 구조도 이고,

도 2는 본 발명에 적용되는 가변 실린더 엔진 제어 장치 구성 블록도 이고,

도 3은 본 발명에 적용되는 가변 실린더 엔진 제어 방법 동작 순서도 이고,

도 4는 본 발명에 따른 활성화 흡기 서지탱크 대비 압력 변화 그래프이고,

도 5는 본 발명에 따른 비 활성화 흡기 서지탱크 대비 압력변화 그래프이고,

도 6은 종래의 가변 실린더 엔진 구조도 이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 제1 스로틀 밸브 15 : 제1 흡기 서지탱크

20 : 제1 실린더 블록 25 : 제1 흡기관

30 : 제1 배기관 35 : 제1 순환통로

40 : 제2 흡기 서지탱크 50 : 제2 실린더 블록

55 : 제2 흡기관 60 : 제2 배기관

65 : 하부 촉매 70 : 제1 인젝터 군

75 : 제2 인젝터 군 80 : 제2 스로틀 밸브

85 : 제2 순환통로 90 : 열교환기

95 : 흡배기 단속밸브

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 적용되는 가변 실린더 엔진 구조도로서, 제1 흡기 서지탱크(15)는 제1 스로틀 밸브(10)를 통해서 외부에서 유입되는 공기를 저장하고, 제1 흡기관(25)는 상기 제1 흡기 서지탱크(15)에 저장된 흡입공기를 제1 실린더 블록(20)으로 공급하며, 제1 배기관(30)은 상기 제1 실린더 블록(20)으로부터 연소되어 배출되는 배기가스를 배출시킨다.

제2 흡기 서지탱크(40)는 상기 제1 흡기 서지탱크(15)와 제1 순환통로(35)로연결되어 있어, 제1 흡기 서지탱크(15)에 유입되는 흡입공기를 저장하며, 제2 흡기관(55)은 상기 제2 흡기 서지탱크(40)에 저장된 흡입공기 또는 배기가스를 제2 실린더 블록(50)으로 공급하며, 제2 배기관(60)은 상기 제2 실린더 블록(50)으로부터 연소되어 배출되는 배기가스를 배출시킨다.

상기 제1 배기관(30)과 제2 배기관(60)이 결합되어 배출되는 배기가스를 정화하여 외부로 배출하는 하부결합촉매(65)가 구비되어 있다.

그리고, 제1 인젝터 군(70)은 상기 제1 흡기관(25) 소정의 위치에 다수의 인젝터들로 구비되어 있어서, 흡입되는 공기량과 엔진 부하 등의 조건에 의해 연료 분사량과 분사 시간 등이 결정되는 출력되는 소정의 제어신호에 제어되어 연료를 제1 실린더 블록(20)으로 분사시키고, 제2 인젝터 군(75)은 상기 제2 흡기관(55) 소정의 위치에 다수의 인젝터들로 구비되어 있어서, 흡입되는 공기량과 엔진 부하 등의 조건에 의해 연료 분사량과 분사 시간 등이 결정되는 출력되는 소정의 제어신호에 제어되어 연료를 제2 실린더 블록(50)으로 분사시킨다.

이어서, 제2 스로틀 밸브(80)가 상기 엔진의 제1 순환통로 소정의 위치에 구비되어 있어서, 제1 흡기 서지탱크(15)에 저장된 흡입공기가 제2 흡기 서지탱크(40)로 유입됨을 조절한다.

제2 순환통로(85)가 상기 제1 배기관(30)과 제2 흡기 서지탱크(40)를 연결 형성되어 있어서, 상기 제1 실린더 블록(20)에서 연소되어 배출되는 배기가스의 일부를 상기 제2 흡기 서지탱크(40)로 순환시키며, 열교환기(90)가 상기 제2 순환통로(85) 소정의 위치에 구비되어 있어서, 제2 순환통로(85)를 통해 제2 흡기 서지탱크(40)로 순환되는 배기가스의 온도를 조절하여 줌으로서, 제2 흡기 서지탱크 및 제2 흡기관(55) 등 흡기계의 열해를 방지한다.

그리고, 흡배기 단속 밸브(95)가 상기 제2 순환통로(85) 소정의 위치에 구비되어 있어서, 제2 흡기 서지탱크(40)로 순환되는 배기가스를 조절하고, 상기 제2 흡기 서지탱크(40)로 유입되는 흡입 공기가 제1 배기관(30)으로 배출됨을 방지하도록 구비되어있다.

도 2는 본 발명에 적용되는 가변 실린더 엔진 제어 장치 구성 블록도로서, 차량 동작상태 검출장치(100)는 차량 동작상태 변화에 따라 가변되는 신호를 검출한다.

엔진 제어 장치(200)는 상기 차량 동작상태 검출장치(100)에서 검출되는 제1 스로틀 밸브 개도, 제2 스로틀 밸브 개도, 가속패달 개도, 냉각수온, 아이들 스위치 상태 및 엔진 회전수 등을 입력받아 엔진이 시동되면 도 1에 도시되어 있는 제1 엔진 실린더 블록(20)을 활성화 제어하고, 제2 실린더 블록(50)을 비활성화 제어하고, 차량이 주행하면 운전자의 주행의지를 판단하여 제1 엔진 실린더 블록(20)을 활성화 제어하고, 제2 실린더 블록(50)을 활성화 또는 비활성화 제어하기 위한 소정의 제어신호를 출력한다.

구동장치(300)는 상기 엔진 제어 장치(200)에서 출력되는 제어신호에 동기되어 도 1에 도시되어 있는 제1 실린더 블록(20)을 활성화시키고, 제2 실린더 블록(50)을 활성화 또는 비활성화 시키기 위해, 제1 스로틀 밸브(10), 제2 스로틀 밸브(80), 흡 배기 단속밸브(95), 제1 인젝터 군(70), 제2 인젝터 군(75) 및 도면에 도시되어 있지 않은 아이들 액츄에이터를 구동시킨다.

상기에서 차량 동작상태 검출장치(100)는 차량 동작상태 변화에 따라 가변되는 제1 스로틀 밸브 개도 변화를 검출하는 제1 스로틀 밸브 개도 검출부(110)와; 차량 동작상태 변화에 따라 가변되는 제2 스로틀 밸브 개도 변화를 검출하는 제2 스로틀 밸브 개도 검출부(120)와; 운전자가 가속페달 조작상태에 따라 가변되는 가속페달 개도 변화를 검출하는 가속페달 개도 검출부(130)와; 차량 동작상태 변화에 따라 가변되는 냉각수온 변화를 검출하는 냉각수온 검출부(140)와; 차량 동작상태 변화에 따라 가변되는 아이들 스위치 변화를 검출하는 아이들 스위치 상태 검출부(150)와; 차량 동작상태 변화에 따라 가변되는 엔진 회전수 변화를 겸출하는 엔진 회전수 검출부(160)로 구비되어 있다.

상기에서 구동장치(300)는 도 1에 도시되어 있는 제1 흡기 서지탱크(15) 소정의 위치에 구비되어 있어서, 엔진 제어 장치(200)에서 출력되는 제어신호에 동기되어 제1 흡기 서지탱크(15)로 흡입되는 외부 공기량을 조절하는 제1 스로틀 밸브(10)를 구동시키는 제1 구동부(310)와; 제1 순환통로(35) 소정의 위치에 구비되어 있어서, 엔진 제어 장치(200)에서 출력되는 제어신호에 동기되어 제1 흡기 서지탱크(15)에 저장된 공기를 제2 흡기 서지탱크(40)로 흡입됨을 조절하는 제2 스로틀 밸브(80)를 구동시키는 제2 구동부(320)와; 제2 순환통로(85) 소정의 위치에 구비되어 있어서, 엔진 제어 장치(200)에서 출력되는 제어신호에 동기되어 제1 배기관(30)에서 배출되는 배기가스가 제2 흡기 서지탱크(40)로 흡입됨을 조절하고, 상기 제2 흡기 서지탱크(40)로 유입되는 흡입 공기가 제1 배기관(30)으로 배출됨을방지하는 흡 배기 단속밸브(95)를 구동시키는 제3 구동부(330)와; 제1 흡기관(25) 소정의 위치에 각각 구비되어 있어서, 엔진 제어 장치(200)에서 출력되는 연료분사시기 및 분사량 제어신호에 동기되어 연료를 분사하는 다수의 인젝터(70)로 구비된 제4 구동부(340)와; 제2 흡기관(55) 소정의 위치에 각각 구비되어 있어서, 엔진 제어 장치(200)에서 출력되는 연료분사시기 및 분사량 제어신호에 동기되어 연료를 분사하는 다수의 인젝터(75)로 구비된 제5 구동부(350)와; 제1 흡기 서지탱크(15) 소정의 위치에 구비되어 있어서, 엔진 제어 장치(200)에서 출력되는 아이들 제어신호에 동기되어 제1 흡기 서지탱크(15)로 흡입되는 공기량을 조절하는 아이들 액츄에이터를 구동시키는 제6 구동부(360)로 구비되어 이루어져 있다.

상기한 구성으로 이루어진 가변 실린더 엔진 제어 방법은 첨부한 도 3 및 도 4, 도 5를 참조하여 설명한다.

차량에 전원이 인가되면, 엔진 제어 장치(200)는 사용하는 모든 변수를 초기화시킨다(S100).

차량 동작상태 검출장치(100)는 차량의 동작상태 변화에 따라 가변되는 제1 스로틀 밸브 개도, 제2 스로틀 밸브 개도, 가속패달 개도, 냉각수온, 아이들 스위치 상태 및 엔진 회전수 등을 검출한다.

이에, 엔진 제어 장치(200)는 상기 차량 동작상태 검출장치(100)에서 검출된 제1 스로틀 밸브 개도, 제2 스로틀 밸브 개도, 가속패달 개도, 냉각수온, 아이들 스위치 상태 및 엔진 회전수 등을 입력받고자 소정의 제어신호를 출력하면, 차량 동작상태 검출장치(100)는 상기 엔진 제어 장치(200)에서 출력되는 제어신호에 동기되어 검출된 제1 스로틀 밸브 개도, 제2 스로틀 밸브 개도, 가속패달 개도, 냉각수온, 아이들 스위치 상태 및 엔진 회전수 등을 출력한다.

엔진 제어 장치(200)는 상기 차량 동작상태 검출장치(100)에서 인가되는 제1 스로틀 밸브 개도, 제2 스로틀 밸브 개도, 가속패달 개도, 냉각수온, 아이들 스위치 상태 및 엔진 회전수 등을 입력받아 시동시 배출되는 배기가스를 저감하기 위해 제2 실린더 블록(50)을 비 활성화 제어한다.

즉, 엔진이 시동되면, 엔진 제어 장치(200)는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 제1 배기관(30)과 제2 흡기 서지탱크(40)을 연결하는 제2 순환통로(85)에 구비된 흡 배기 단속 밸브(95)를 '오픈'시키기 위한 소정의 제어신호를 출력한다(S110).

이어서, 엔진 제어 장치(200)는 운전자의 가속페달 조작이 이루어지지 않음이 판단하여 외부 공기가 유입되는 제1 흡기 서지탱크(15) 소정의 위치에 구비된 제1 스로틀 밸브(10)와 상기 제1 흡기 서지탱크(15)와 제2 흡기 서지탱크(40)를 연결하는 제1 순환통로(35)로 소정의 위치에 구비된 제2 스로틀 밸브(80)를 '닫음' 제어하기 위한 소정의 제어신호를 출력한다(S120).

이 후, 엔진 제어 장치(200)는 엔진 회전수와 냉각수온에 따른 아이들 개도량을 산출하여 엔진 아이들을 조절하기 위한 소정의 엔진 아이들 개도량 제어신호를 출력한다(S130).

이 때, 엔진 아이들을 통해 유입되는 공기는 제1 흡기 서지탱크(15)에 저장되고, 상기 제2 스로틀 밸브(80)가 닫혀있음에 따라 제2 흡기 서지탱크(40)로는 유입되지 않는다.

이어서, 엔진 제어 장치(200)는 인가되는 차량 동작상태 검출신호에 따라 엔진 연료 분사량 및 분사시기 등을 연산하여 산출한 다음, 도 1에 도시되어 있는 제1 흡기관에 다수의 인젝터로 구비된 제1 인젝터 군(70)에 연료 분사제어신호를 출력하여 제1 엔진 실린더 블록(20)을 활성화시키고, 제2 인젝터 군(75)에는 연료분사 금지신호를 출력하여 제2 엔진 실린더 블록(50)을 비 활성화시킨다(S140).

이 때, 제1 엔진 실린더 블록(20)에서 연소되어 배출되는 배기가스는 제1 배기관(30)을 통해 촉매(65)에 의해 정화된 후 외부로 배출되고, 상기 제1 배기관(30)에서 배출되는 배기가스의 일부는 도 1에 도시되어 있는 제2 순환통로(85)를 통해 제2 흡기 서지탱크(40)로 유입되어 제2 엔진 실린더 블록(50)과 제2 배기관(60)을 거쳐 촉매(65)에 의해 정화된 후 외부로 배출된다.

따라서, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 활성화 상태인 제1 흡기 서지탱크(15)의 압력(Pb1)이 촉매(65) 전 단의 압력(Pex)보다 작음에 따라 상당정도의 펌핑 손실이 발생하고, 비 활성화 상태인 제2 흡기 서지탱크(40)의 경우, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 제2 흡기 서지탱크(40)의 압력(Pb2)과 촉매(65) 전 단의 압력(Pex)이 거의 비슷함에 따라 펌핑 손실이 거의 없다.

계속해서, 상기 제2 흡기 서지탱크(40)로 유입되는 배기가스는 흡기계에 열해를 방지하기 위해 제2 순환통로(85)의 소정의 위치에 구비된 열교환기(90)에 의해 온도가 조절된 후 유입된다.

이어서, 엔진 제어 장치(200)는 운전자의 주행의지를 판단한다(S150).

상기에서 운전자의 주행의지 판단은, 운전자가 차량을 주행하기 위해 가속페달을 조작하면, 상기 운전자가 조작한 가속페달 개도가 소정의 제1 설정 값 이상으로 가변되었는가를 판단한다.

즉, 운전자가 차량을 주행시킴에 있어서 소정의 설정 값 이상의 엔진 토크를 요구함이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 제2 엔진 실린더 블록을 활성화시키기 위해 소정의 제어신호를 출력한다.

상기 제2 엔진 실린더 블록을 활성화시키기 위해서 엔진 제어 장치(200)는 먼저, 도 1에 도시도어 있는 바와 같이 열려있는 제2 순환통로(85) 소정의 위치에 구비된 흡 배기 단속 밸브(95)를 닫기 위한 소정의 '닫음'제어신호를 출력하고, 닫혀있는 제2 스로틀 밸브를 열기 위한 소정의 제2 스로틀 밸브 개도 제어신호를 출력하여, 제1 흡기 서지탱크(15)에 저장된 공기를 제2 흡기 서지탱크(40)로 유입시킨다(S160,S170).

이 때, 제1 스로틀 밸브(10)의 개도량은 운전자의 가속페달 조작상태에 따라 가변되어 외부 공기가 제1 흡기 서지탱크(15)로 유입된다.

상기(S160)에서 흡 배기 단속밸브(95)가 닫힘에 따라, 제1 배기관(30)으로 배출되는 배기가스의 일부가 제2 흡기 서지탱크(40)로 유입됨이 차단됨과 동시에, 제1 흡기 서지탱크(15)에서 제2 흡기 서지탱크(40)로 유입되는 공기가 제2 순환통로(85)를 통해 제1 배기관(30)으로 배출됨이 방지된다.

이어서, 상기 제2 흡기 서지탱크(40)로 공기가 유입됨에 따라, 엔진 제어 장치(200)는 제2 흡기관(55) 소정의 위치에 다수의 인젝터들로 구비된 제2 인젝터군(75)에 연료 분사 제어신호를 출력하여, 제2 엔진 실린더 블록을 활성화시켜 차량을 운전자의 주행의지에 맞게 주행시킨다(S180).

그리고, 엔진 제어 장치(200)는 엔진 시동 오프여부를 판단하여, 엔진 시동이 계속 이루어짐이 판단되면, 다시 운전자의 주행의지를 판단하는 단계(S150)로 리턴하여 운전자의 가속페달 조작상태에 따라 제2 실린더 블록(40)의 활성화 또는 비 활성화 여부를 판단한다(S190).

하지만, 상기(S150)에서 운전자의 주행의지를 판단함에 있어서, 운전자의 가속페달 개도 조작상태가 제1 설정 값 이하임이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 상기 운전자의 가속페달 개도 값이 제1 설정 값보다 작고, 제2 설정 값보다 큰 조건에 포함되는가를 판단한다(S191).

상기에서 운전자의 가속페달 조작에 따른 가속페달 개도 값이 제1 설정 값보다 작고, 제2 설정 값보다 큰 조건에 포함됨이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 제1 엔진 실린더 블록(15)만을 활성화시켜 차량을 주행시키기 위해 제2 엔진 실린더 블록(40) 비 활성화 제어하기 위해 제1 스로틀 밸브(10) 개도를 운전자의 가속페달 개도량에 따라 가변 제어하기 위한 소정의 제1 스로틀 밸브 개도 제어신호를 출력한다(S192).

이어서, 엔진 제어 장치(200)는 제1 배기관(30)을 통해 배출되는 배기가스의 일부를 제2 흡기 서지탱크(40)로 유입시키기 위해 제2 순환 통로(85) 소정의 위치에 구비된 흡 배기 단속밸브(95)를 '열림'제어하기 위한 제어신호를 출력하고, 제1 흡기 서지탱크(15)에 저장된 공기가 제2 흡기 서지탱크(40)로 유입됨을 방지하기위해 제2 스로틀 밸브 '닫음' 제어 신호를 출력한 후, 제1 인젝터 군(70)을 작동 제어 및 제2 인젝터 군(75)을 비 작동 제어하는 단계(S140)를 실행한다(S193,S194).

그러나, 상기(S191)에서 운전자의 가속페달 개도 값이 제1 설정 값보다 큼이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 제2 엔진 실린더 블록을 활성화시키기 위한 단계(S160)를 수행한다.

이로써, 엔진 시동시 제1 엔진 실린더 블록만을 활성화시키고 제2 엔진 실린더 블록을 비 활성화시킴으로써, 배출되는 배기가스량을 감소시킬 수 있고, 차량 주행시 운전자의 주행의지에 따른 가속페달 조작상태에 따라 제2 엔진 실린더 블록을 활성화 또는 비 활성화 제어함에 따라, 연비를 절감할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 활성화 엔진 흡기 서지탱크와 비 활성화 엔진 흡기 서지탱크 사이의 공기 순환통로에 별도의 스로틀 밸브를 구비하고, 또한 상기 활성화 엔진 실린더 블록의 배기관과 비 활성화 엔진 실린더 블록의 흡기 서지탱크 사이에 배기가스 순환통로를 연결 형성하여, 냉 시동시에는 비 활성화 흡기 서지탱크로 유입되는 공기를 차단하고, 주행시에는 운전자의 주행의지에 따라 비 활성화 흡기 서지탱크로 유입되는 공기 유입상태를 제어하여 비 활성화 엔진 블록을 활성화 또는 비 활성화로 제어함으로써, 엔진 시동시 배기가스의 배출을 저감시킬 수 있고, 주행시에는 차량의 연비를 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

제1 스로틀 밸브(10)를 통해서 외부로부터 흡입공기가 저장되는 제1 흡기 서지탱크(15)와; 상기 제1 흡기 서지탱크(15)에 저장된 흡입공기를 제1 실린더 블록(20)으로 공급하는 제1 흡기관(25)과; 상기 제1 실린더 블록(20)으로부터 연소되어 배출되는 배기가스를 배출하는 제1 배기관(30)과; 상기 제1 흡기 서지탱크(15)와 제1 순환통로(35)로 연결되어 있어, 제1 흡기 서지탱크(15)에 저장된 흡입공기를 저장하는 제2 흡기 서지탱크(40)와; 상기 제2 흡기 서지탱크(40)에 저장된 흡입공기 또는 배기가스를 제2 실린더 블록(50)으로 공급하는 제2 흡기관(55)과; 상기 제2 실린더 블록(50)으로부터 연소되어 배출되는 배기가스를 배출하는 제2 배기관(60)과; 상기 제1 배기관(30)과 제2 배기관(60)이 결합되어 배출되는 배기가스를 정화하여 외부로 배출하는 하부결합촉매(65)와; 상기 제1 흡기관(25) 소정의 위치에 구비되어 소정의 제어신호에 따라 연료를 분사하는 다수의 인젝터로 구비된 제1 인젝터군(70)과; 상기 제2 흡기관(55) 소정의 위치에 구비되어 소정의 제어신호에 따라 연료를 분사하는 다수의 인젝터로 구비된 제2 인젝터군(75)으로 구비된 엔진에 있어서,

상기 엔진의 제1 순환통로 소정의 위치에 구비되어 있어서, 제1 흡기 서지탱크(15)에 저장된 흡입공기가 제2 흡기 서지탱크(40)로 이동됨을 조절하는 제2 스로틀 밸브(80)와; 상기 제1 배기관(30)과 제2 흡기 서지탱크(40)를 연결하여 제1 실린더 블록(20)에서 연소되어 배출되는 배기가스의 일부를 상기 제2 흡기서지탱크(40)로 순환시키는 제2 순환통로(85)와; 상기 제2 순환통로(85) 소정의 위치에 구비되어 있어서, 제2 순환통로(85)를 통해 제2 흡기 서지탱크(40)로 순환되는 배기가스의 온도를 조절하는 열교환기(90)와; 상기 제2 순환통로(85) 소정의 위치에 구비되어 있어서, 순환되는 배기가스를 조절하는 흡배기 단속 밸브(95)를 더 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 가변 실린더 엔진 구조.
차량 동작상태 변화에 따라 가변되는 신호를 검출하는 차량 동작상태 검출수단과;

상기 차량 동작상태 검출수단에서 검출되는 제1 스로틀 밸브 개도, 제2 스로틀 밸브 개도, 가속패달 개도, 냉각수온, 아이들 스위치 상태 및 엔진 회전수 등을 입력받아 엔진이 시동되면 제1 엔진 실린더 블록을 활성화 제어하고, 제2 실린더 블록을 비활성화 제어하고, 차량이 주행하면 운전자의 주행의지를 판단하여 제1 엔진 실린더 블록을 활성화 제어하고, 제2 실린더 블록을 활성화 또는 비활성화 제어하기 위한 소정의 제어신호를 출력하는 엔진 제어 수단과;

상기 엔진 제어 수단에서 출력되는 제어신호에 동기되어 제1 실린더 블록을 활성화시키고, 제2 실린더 블록을 활성화 또는 비활성화 시키기 위해, 제1 스로틀 밸브, 제2 스로틀 밸브, 흡 배기 단속밸브, 제1 인젝터 군, 제2 인젝터 군 및 아이들 액츄에이터를 구동시키는 구동수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가변 실린더 엔진 제어 장치.
제 2항에 있어서, 차량 동작상태 검출수단은 차량 동작상태 변화에 따라 가변되는 제1 스로틀 밸브 개도 변화를 검출하는 제1 스로틀 밸브 개도 검출부와;

차량 동작상태 변화에 따라 가변되는 제2 스로틀 밸브 개도 변화를 검출하는 제2 스로틀 밸브 개도 검출부와;

운전자가 가속페달 조작상태에 따라 가변되는 가속페달 개도 변화를 검출하는 가속페달 개도 검출부와;

차량 동작상태 변화에 따라 가변되는 냉각수온 변화를 검출하는 냉각수온 검출부와;

차량 동작상태 변화에 따라 가변되는 아이들 스위치 변화를 검출하는 아이들 스위치 상태 검출부와;

차량 동작상태 변화에 따라 가변되는 엔진 회전수 변화를 겸출하는 엔진 회전수 검출부로 구비되어 이루어지는 것을 포함하는 가변 실린더 엔진 제어 장치.
제 2항에 있어서, 구동수단은 제1 흡기 서지탱크 소정의 위치에 구비되어 있어서, 엔진 제어 수단에서 출력되는 제어신호에 동기되어 제1 흡기 서지탱크로 흡입되는 외부 공기량을 조절하는 제1 스로틀 밸브를 구동시키는 제1 구동부와;

제1 순환통로 소정의 위치에 구비되어 있어서, 엔진 제어 수단에서 출력되는 제어신호에 동기되어 제1 흡기 서지탱크에 저장된 공기를 제2 흡기 서지탱크로 흡입됨을 조절하는 제2 스로틀 밸브를 구동시키는 제2 구동부와;

제2 순환통로 소정의 위치에 구비되어 있어서, 엔진 제어 수단에서 출력되는제어신호에 동기되어 제1 배기관에서 배출되는 배기가스가 제2 흡기 서지탱크로 흡입됨을 조절하는 흡 배기 단속밸브를 구동시키는 제3 구동부와;

제1 흡기관 소정의 위치에 각각 구비되어 있어서, 엔진 제어 수단에서 출력되는 연료분사시기 및 분사량 제어신호에 동기되어 연료를 분사하는 다수의 인젝터로 구비된 제4 구동부와;

제2 흡기관 소정의 위치에 각각 구비되어 있어서, 엔진 제어 수단에서 출력되는 연료분사시기 및 분사량 제어신호에 동기되어 연료를 분사하는 다수의 인젝터로 구비된 제5 구동부와;

제1 흡기 서지탱크 소정의 위치에 구비되어 있어서, 엔진 제어 수단에서 출력되는 아이들 제어신호에 동기되어 제1 흡기 서지탱크로 흡입되는 공기량을 조절하는 아이들 액츄에이터를 구동시키는 제6 구동부로 구비되어 이루어지는 것을 포함하는 가변 실린더 엔지 제어 장치.
엔진이 시동되면 엔진 실린더 블록을 활성화 및 비활성화로 나누어 제어하는 단계와;

운전자의 주행의지를 판단하여 엔진 실린더 블록을 활성화 또는 비활성화로 제어하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가변 실린더 엔진 제어 방법.
제 5항에 있어서, 엔진이 시동되면 엔진 실린더 블록을 활성화 및 비활성화로 나누어 제어하는 방법은, 엔진 시동시 흡배기 단속밸브 '열림' 제어신호를 출력하는 단계와;

제1 및 제2 스로틀 밸브를 '닫힘' 제어신호를 출력하는 단계와;

냉각수온 및 엔진 회전수 변화를 함수로 연산하여 아이들 개도량을 산출하고, 상기 산출된 아이들 개도량 해당하는 소정의 아이들 제어신호를 출력하는 단계와;

엔진 회전수 및 엔진 부하에 따른 연료 분사시기 및 분사량을 결정하여 제1 실린더 블록을 활성화 제어를 위한 제1 인젝터 군 연료분사 제어신호를 출력하고, 제2 실린더 블록을 비활성화 제어를 위한 제2 인젝터 군 연료분사 차단 제어신호를 출력하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가변 실린더 엔진 제어 방법.
제 5항에 있어서, 운전자의 주행의지를 판단하여 엔진 실린더 블록을 활성화 또는 비활성화로 제어하는 방법은, 가속페달 개도 변화에 따라 운전자의 주행의지를 판단하는 단계와;

상기 단계에서 가속페달 개도가 소정의 제1 설정 값 이상이면 제1 및 제2 실린더 블록을 활성화 제어하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가변 실린더 엔진 제어 방법.
제 6항에 있어서, 가속페달 개도가 소정의 제1 설정 값보다 작고 제2 설정 값보다 크면 제2 실린더 블록을 비활성화 제어하는 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 실린더 엔진 제어 방법.