KR101786633B1 - 잔여 배기가스 제거 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실린더들의 상태에 따라 특정 밸브를 개방시키고 실린더들의 내부로 공기를 주입시킨 상태에서 실린더들을 작동시켜 잔여 배기가스를 제거하는 잔여 배기가스 제거 장치 및 방법을 제안한다. 본 발명에 따른 장치는 차량의 엔진이 오프되었는지 여부를 판단하는 엔진 상태 판단부; 차량의 엔진이 오프된 것으로 판단되면 차량에 장착된 실린더들의 상태에 따라 각 실린더에서 흡기 밸브와 배기 밸브 중 어느 하나의 밸브를 개방시키는 밸브 제어부; 흡기 밸브가 개방된 실린더에 공기를 주입시키는 공기 주입부; 및 실린더들 중에서 선택된 제1 실린더부터 순차적으로 실린더들을 작동시켜 실린더들의 내부에 잔존하는 잔여 배기가스를 배출시키는 실린더 작동부를 포함한다.

Description

잔여 배기가스 제거 장치 및 방법 {Apparatus and method for eliminating residual exhaust gas}
본 발명은 배기가스를 제거하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 엔진이 오프된 뒤 실린더에 남아있는 배기가스를 제거하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
차량은 엔진 키 오프(Key off)시 시동이 꺼진다. 그런데 엔진 오프시 각 실린더 상태는 혼합기 혹은 배기가스 등이 남아 있고, 밸브의 개폐 상태도 타이밍 밸브에 맞춰 일부는 열려 있거나 닫힌 상태이다. 엔진 오프시 잔여 배기가스 등이 엔진 안에 머물러 있으면, 실린더 안에 카본 등이 부착되거나 흡기구 쪽으로 역류할 수도 있다.
한국공개특허 제2015-0133407호는 배기가스를 처리하는 장치에 대하여 제안하고 있다. 그러나 이 장치는 배기가스를 정화시키는 것을 목적으로 하기 때문에 상기한 문제점을 해결할 수 없다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 실린더들의 상태에 따라 특정 밸브를 개방시키고 실린더들의 내부로 공기를 주입시킨 상태에서 실린더들을 작동시켜 잔여 배기가스를 제거하는 잔여 배기가스 제거 장치 및 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 사항으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해 안출된 것으로서, 차량의 엔진이 오프(OFF)되었는지 여부를 판단하는 엔진 상태 판단부; 상기 차량의 엔진이 오프된 것으로 판단되면 상기 차량에 장착된 실린더들의 상태에 따라 각 실린더에서 흡기 밸브와 배기 밸브 중 어느 하나의 밸브를 개방시키는 밸브 제어부; 상기 흡기 밸브가 개방된 실린더에 공기를 주입시키는 공기 주입부; 및 상기 실린더들 중에서 선택된 제1 실린더부터 순차적으로 상기 실린더들을 작동시켜 상기 실린더들의 내부에 잔존하는 잔여 배기가스를 배출시키는 실린더 작동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 잔여 배기가스 제거 장치를 제안한다.
바람직하게는, 상기 실린더 작동부는 스타터 모터(Starter motor)를 이용하여 상기 실린더들을 작동시킨다.
바람직하게는, 상기 잔여 배기가스 제거 장치는 흡입 행정을 수행하는 흡기 실린더, 압축 행정을 수행하는 압축 실린더, 폭발 행정을 수행하는 폭발 실린더, 및 배기 행정을 수행하는 배기 실린더 중 어느 하나로 상기 실린더들의 상태를 판단하는 실린더 상태 판단부를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 밸브 제어부는 상기 폭발 실린더로 판단된 실린더에 대하여 상기 흡기 밸브와 상기 배기 밸브를 모두 폐쇄시키고 미리 정해진 시간동안 대기하며, 상기 미리 정해진 시간이 경과하면 상기 배기 밸브를 개방시킨다.
바람직하게는, 상기 공기 주입부는 미리 정해진 압력값을 가지는 압축 공기를 주입시킨다.
바람직하게는, 상기 실린더 작동부는 상기 제1 실린더로 배기 행정을 수행하는 배기 실린더로 판단된 실린더를 이용한다.
바람직하게는, 상기 실린더 작동부는 상기 실린더들이 미리 정해진 횟수의 4행정을 수행할 때까지 작동시킨다.
바람직하게는, 상기 잔여 배기가스 제거 장치는 상기 잔여 배기가스를 정화시키는 것으로서, 상기 배기 밸브에 의해 개폐되는 상기 실린더들의 출구와 배기관(Exhaust pipe) 사이의 연결 통로에 위치하는 촉매부를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 밸브 제어부는 솔레노이드와 모터 중 어느 하나를 이용하여 상기 흡기 밸브와 상기 배기 밸브를 개별 제어한다.
바람직하게는, 상기 잔여 배기가스 제거 장치는 상기 차량에 장착된 배터리의 잔량이 기준량 이상인지 여부를 판단하는 배터리 잔량 판단부를 더 포함하며, 상기 실린더 작동부는 상기 배터리의 잔량이 상기 기준량 미만인 것으로 판단되면 상기 실린더들의 작동을 정지시킨다.
바람직하게는, 상기 밸브 제어부는, 상기 차량에 장착된 스로틀 밸브(Throttle valve)가 폐쇄되어 있는지 여부를 판단하는 스로틀 밸브 판단부; 상기 차량에 장착된 스월 밸브(Swirl valve)가 폐쇄되어 있는지 여부를 판단하는 스월 밸브 판단부; 및 상기 스로틀 밸브가 폐쇄되어 있는 것으로 판단되고 상기 스월 밸브가 폐쇄되어 있는 것으로 판단되면 상기 각 실린더에서 상기 흡기 밸브와 상기 배기 밸브 중 어느 하나의 밸브를 개방시키는 밸브 판단 기준 처리부를 포함한다.
또한 본 발명은 차량의 엔진이 오프(OFF)되었는지 여부를 판단하는 단계; 상기 차량의 엔진이 오프된 것으로 판단되면 상기 차량에 장착된 실린더들의 상태에 따라 각 실린더에서 흡기 밸브와 배기 밸브 중 어느 하나의 밸브를 개방시키는 단계; 상기 흡기 밸브가 개방된 실린더에 공기를 주입시키는 단계; 및 상기 실린더들 중에서 선택된 제1 실린더부터 순차적으로 상기 실린더들을 작동시켜 상기 실린더들의 내부에 잔존하는 잔여 배기가스를 배출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 잔여 배기가스 제거 방법을 제안한다.
바람직하게는, 상기 배출시키는 단계는 스타터 모터(Starter motor)를 이용하여 상기 실린더들을 작동시킨다.
바람직하게는, 상기 오프되었는지 여부를 판단하는 단계와 상기 개방시키는 단계 사이에, 흡입 행정을 수행하는 흡기 실린더, 압축 행정을 수행하는 압축 실린더, 폭발 행정을 수행하는 폭발 실린더, 및 배기 행정을 수행하는 배기 실린더 중 어느 하나로 상기 실린더들의 상태를 판단하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 개방시키는 단계는 상기 폭발 실린더로 판단된 실린더에 대하여 상기 흡기 밸브와 상기 배기 밸브를 모두 폐쇄시키고 미리 정해진 시간동안 대기하며, 상기 미리 정해진 시간이 경과하면 상기 배기 밸브를 개방시킨다.
바람직하게는, 상기 주입시키는 단계는 미리 정해진 압력값을 가지는 압축 공기를 주입시킨다.
바람직하게는, 상기 배출시키는 단계는 상기 제1 실린더로 배기 행정을 수행하는 배기 실린더로 판단된 실린더를 이용한다.
바람직하게는, 상기 배출시키는 단계는 상기 실린더들이 미리 정해진 횟수의 4행정을 수행할 때까지 작동시킨다.
바람직하게는, 상기 배출시키는 단계 이후에, 상기 배기 밸브에 의해 개폐되는 상기 실린더들의 출구와 배기관(Exhaust pipe) 사이의 연결 통로에 위치하는 촉매부를 이용하여 상기 잔여 배기가스를 정화시키는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 개방시키는 단계는 솔레노이드와 모터 중 어느 하나를 이용하여 상기 흡기 밸브와 상기 배기 밸브를 개별 제어한다.
바람직하게는, 상기 주입시키는 단계와 상기 배출시키는 단계 사이에, 상기 차량에 장착된 배터리의 잔량이 기준량 이상인지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하며, 상기 배출시키는 단계는 상기 배터리의 잔량이 상기 기준량 미만인 것으로 판단되면 상기 실린더들의 작동을 정지시킨다.
바람직하게는, 상기 개방시키는 단계는, 상기 차량에 장착된 스로틀 밸브(Throttle valve)가 폐쇄되어 있는지 여부를 판단하는 단계; 상기 차량에 장착된 스월 밸브(Swirl valve)가 폐쇄되어 있는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 스로틀 밸브가 폐쇄되어 있는 것으로 판단되고 상기 스월 밸브가 폐쇄되어 있는 것으로 판단되면 상기 각 실린더에서 상기 흡기 밸브와 상기 배기 밸브 중 어느 하나의 밸브를 개방시키는 단계를 포함한다.
본 발명은 상기한 목적 달성을 위한 구성들을 통하여 다음 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 엔진이 오프되더라도 실린더의 내부에 잔존하는 잔여 배기가스를 효과적으로 제거할 수 있다.
둘째, 잔여 배기가스를 정화시키는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 엔진 오프 제어 로직의 작동 방법을 구체적으로 도시한 흐름도이다.
도 2는 엔진 오프 제어 로직이 실린더의 상태에 따라 밸브를 제어하는 방법을 구체적으로 도시한 흐름도이다.
도 3은 엔진 오프 제어 로직이 잔여 배기가스를 제거하는 과정을 설명하기 위한 참고도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잔여 배기가스 제거 장치의 내부 구성들을 도시한 블록도이다.
도 5는 잔여 배기가스 제거 장치를 구성하는 밸브 제어부를 구체적으로 설명하기 위한 참고도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잔여 배기가스 제거 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
본 발명에서는 배기가스 제거를 위한 엔진 오프 제어 로직에 대하여 설명한다.
모든 자동차 제조사들이 각 국가별 배기가스 기준을 만족하기 위해서 노력하고 있을 만큼 자동차의 가장 큰 화두 중 하나는 배기가스이다.
자동차에서 배출되는 가스는 그 배출원에 따라 엔진 배기 가스, 블로우 바이 가스(Blow by gas), 연료 증발 가스 등으로 구분할 수 있다.
엔진 배기 가스는 연료와 공기를 혼합시켜 얻은 혼합기가 실린더 내에서 연소할 때 생성된 것으로서 배기관을 통하여 대기 중에 방출되는 가스를 말한다.
블로우 바이 가스는 피스톤과 실린더 사이의 간극을 통해서 연소실의 혼합기나 미연소 가스가 크랭크 케이스로 유출된 것을 말한다.
연료 증발 가스는 혼합기 형성 과정이나 연료 주입시에도 발생하며 연료 탱크나 연료 공급 시스템의 연료가 증발하여 대기 중에 방출되는 가스를 말한다.
그런데 블로우 바이 가스의 경우와 같이 엔진이 오프되더라도 각 실린더에는 혼합기나 배기가스 등이 남아 있는 경우가 많고, 밸브의 개폐 상태도 타이밍 밸브에 맞추어져 있어 일부는 제대로 닫히지 않고 열려 있는 경우도 존재한다. 엔진이 오프된 뒤에도 혼합기나 잔여 배기가스 등이 엔진 안에 잔존하게 되면, 실린더의 내부에 카본 등이 부착되거나 흡기구 쪽으로 역류하는 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 문제점들을 해결하기 위해 엔진이 오프된 뒤에도 남아있는 혼합기를 폭발시켜 엔진의 내부에 혼합기가 잔존하는 것을 방지하고자 하며, 더불어 신기(신선한 공기)를 이용하여 잔여 배기가스가 실린더에 남아있지 않게 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기한 바를 위하여 다음 조건들을 충족시키는 것을 목표로 한다.
첫째, 혼합기는 무조건 폭발시킨다.
둘째, 종료 시점의 실린더 안의 잔여 배기가스는 없어야 한다.
셋째, 잔여 배기가스 제거시 신기/공기의 유입만으로 수 행정을 돌린다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 보다 자세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 엔진 오프 제어 로직의 작동 방법을 구체적으로 도시한 흐름도이다.
엔진이 오프되면(Engine key off)(S105), 엔진 오프 제어 로직은 엔진의 부하를 비활성화시킨다(S110). 이때 엔진 오프 제어 로직은 A/C(Air Conditioner), 알터네이터(Alternator) 등을 비활성화시킬 수 있다.
이후 엔진 오프 제어 로직은 각 실린더의 상태를 확인한다(S115, S125). 이때 엔진 오프 제어 로직은 각 실린더의 상태가 흡기 실린더, 압축 실린더, 폭발 실린더 및 배기 실린더 중에서 어느 실린더에 해당하는지를 확인한다.
상기에서 흡기 실린더는 차량에 장착된 복수개의 실린더들 중에서 엔진이 오프될 때 흡기 행정(또는 흡입 행정)을 수행한 실린더를 의미한다.
또한 압축 실린더는 차량에 장착된 복수개의 실린더들 중에서 엔진이 오프될 때 압축 행정을 수행한 실린더를 의미한다.
또한 폭발 실린더는 차량에 장착된 복수개의 실린더들 중에서 엔진이 오프될 때 폭발 행정을 수행한 실린더를 의미한다.
또한 배기 실린더는 차량에 장착된 복수개의 실린더들 중에서 엔진이 오프될 때 배기 행정을 수행한 실린더를 의미한다.
각 실린더의 상태 확인에 따라 해당 실린더가 흡기 실린더 또는 압축 실린더인 것으로 판단되면(S115), 엔진 오프 제어 로직은 흡기 밸브를 개방시키고 배기 밸브를 폐쇄시킨다(S120). 이후 엔진 오프 제어 로직은 흡기 매니폴드(Intake manifold)를 이용하여 신기 부압을 생성한 후 신기를 흡기 실린더 또는 압축 실린더로 판단된 실린더로 주입시킨다.
반면 각 실린더의 상태 확인에 따라 해당 실린더가 배기 실린더인 것으로 판단되면(S125), 엔진 오프 제어 로직은 배기 밸브를 개방시키고 흡기 밸브를 폐쇄시킨다(S130). 이후 엔진 오프 제어 로직은 배기 매니폴드(Intake manifold)와 배기관을 통하여 배기 실린더로 판단된 실린더의 내부에 잔존하던 배기가스를 배출시킨다.
한편 각 실린더의 상태 확인에 따라 해당 실린더가 폭발 실린더인 것으로 판단되면(S125), 엔진 오프 제어 로직은 흡기 밸브와 배기 밸브를 모두 폐쇄시키고 일정 시간동안 이 상태(흡기 밸브와 배기 밸브가 모두 폐쇄된 상태)로 대기한다(S135). 상기에서 일정 시간은 폭발 행정에서 배기 행정으로 변경되는 데에 걸리는 시간을 의미한다.
이후 엔진 오프 제어 로직은 배기 밸브를 개방시켜 배기 매니폴드와 배기관을 통하여 폭발 실린더로 판단된 실린더의 내부에 잔존하던 배기가스를 배출시킨다(S140).
이상 설명한 S105 단계 내지 S140 단계는 폭발 및 배기 실린더 배기가스 단계이다. 이 단계는 기 분사된 연료를 폭발시키는 단계이며, 다른 실린더는 잔여 EGR(Exhaust Gas Recirculation)를 제거하기 위한 압축된 공기를 준비한다.
이후 설명할 S145 단계 및 S150 단계는 잔여 EGR 제거 단계로서, 이 단계에서는 차량의 RPM이 200 이하로 떨어지면 ECU의 제어에 따라 스타터 모터가 구동된다.
S140 단계 이후, 엔진 오프 제어 로직은 실린더의 내부로 신기를 주입시킨다(S145). 이후 엔진 오프 제어 로직은 배기 실린더로 판단된 실린더부터 4행정 사이클을 N번 돌린다(S150). 본 발명에서 N은 사용자, 관리자, 차량의 제조사 등에 의해 임의의 수로 결정될 수 있다.
본 발명은 이상 설명한 바와 같이 엔진 오프시에도 스타터 모터(Starter motor)를 구동시켜 엔진 안의 잔여 배기가스를 촉매제까지 보내 배기가스를 처리함으로써 블로우 바이 가스 및 배기 통로의 잔여 가스를 효과적으로 없앨 수 있다.
도 2는 엔진 오프 제어 로직이 실린더의 상태에 따라 밸브를 제어하는 방법을 구체적으로 도시한 흐름도이다.
엔진 오프 제어 로직은 도 1의 S120 단계, S130 단계, S135 단계 및 S140 단계에서 각 실린더의 흡기 밸브와 배기 밸브를 제어할 때 도 2에 도시된 방법을 이용할 수 있다. 이하 이에 대해 보다 자세하게 설명한다.
먼저 엔진 오프 제어 로직은 ETC(Electronic Throttle Control)가 닫혀 있는지 확인한다(S210).
이후 엔진 오프 제어 로직은 흡기 스월 밸브(Intake swirl valve)가 닫혀 있는지 확인한다(S220). 본 발명에서 S220 단계는 S210 단계 이후에 수행될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 S220 단계는 S210 단계 이전에 수행되거나, S210 단계와 동시에 수행될 수 있다.
S210 단계와 S220 단계의 확인 과정을 통해 ETC 및 흡기 스월 밸브가 닫혀 있는 것으로 확인되면(S230), 엔진 오프 제어 로직은 각 실린더의 상태에 따라 해당 실린더의 흡기 밸브와 배기 밸브를 조작한다(S240, S250).
즉 흡기 실린더와 압축 실린더로 판단된 실린더들의 경우, 엔진 오프 제어 로직은 배기 밸브를 폐쇄시키고 흡기 밸브를 개방시킨다(S240).
반면 폭발 실린더와 배기 실린더로 판단된 실린더들의 경우, 엔진 오프 제어 로직은 흡기 밸브를 폐쇄시키고 배기 밸브를 개방시킨다(S250).
도 3은 엔진 오프 제어 로직이 잔여 배기가스를 제거하는 과정을 설명하기 위한 참고도이다.
도 3의 (a)는 차량에 장착된 실린더들 중에서 1번 실린더가 흡기 실린더이고 2번 실린더가 폭발 실린더이며 3번 실린더가 압축 실린더이고 4번 실린더가 배기 실린더일 때, 잔여 배기가스를 배출하는 과정을 보여준다.
도 3의 (a)에 따르면, 1번 실린더와 2번 실린더의 흡기 밸브와 배기 밸브는 모두 닫혀 있다. 그리고 3번 실린더의 배기 밸브는 닫혀 있으며 흡기 밸브는 열려 있다. 그리고 4번 실린더의 흡기 밸브와 배기 밸브는 모두 열려 있다. 이와 같은 경우, 3번 실린더의 압축된 신기를 4번 실린더로 보내서 잔여 EGR을 배출시키는 역할을 한다.
도 3의 (b)는 차량에 장착된 실린더들 중에서 1번 실린더가 압축 실린더이고 2번 실린더가 배기 실린더이며 3번 실린더가 폭발 실린더이고 4번 실린더가 흡기 실린더일 때, 잔여 배기가스를 배출하는 과정을 보여준다.
도 3의 (b)에 따르면, 3번 실린더와 4번 실린더의 흡기 밸브와 배기 밸브는 모두 닫혀 있다. 그리고 1번 실린더의 배기 밸브는 닫혀 있으며 흡기 밸브는 열려 있다. 그리고 2번 실린더의 흡기 밸브와 배기 밸브는 모두 열려 있다. 이와 같은 경우, 1번 실린더의 압축된 신기를 2번 실린더로 보내서 잔여 EGR을 배출시키는 역할을 한다.
이상 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 엔진 오프 제어 로직은 다음과 같은 기술적 특징도 가진다.
첫째, 엔진 오프 제어 로직은 솔레노이드(Solenoid) 또는 모터를 이용하여 각 실린더의 밸브들을 제어한다. 이때 엔진 오프 제어 로직은 밸브들에 대하여 타이밍(Timing)이 아닌 개별 제어를 수행한다.
둘째, 엔진 오프 제어 로직은 잔여 EGR 제어시 스타터 모터를 돌려줘 200RPM 정도를 유지하며 3~4 사이클을 구동한다.
셋째, 엔진 오프 제어 로직은 차량에 장착된 차량용 배터리의 상태를 모니터링하며, 차량용 배터리가 저전압시 스타터 모터를 정지시킨다.
이상 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일실시 형태에 대하여 설명하였다. 이하에서는 이러한 일실시 형태로부터 추론 가능한 본 발명의 바람직한 형태에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잔여 배기가스 제거 장치의 내부 구성들을 도시한 블록도이다.
도 4에 따르면, 잔여 배기가스 제거 장치(300)는 엔진 상태 판단부(310), 밸브 제어부(320), 공기 주입부(330), 실린더 작동부(340), 전원부(350) 및 주제어부(360)를 포함한다.
전원부(350)는 잔여 배기가스 제거 장치(300)를 구성하는 각 구성에 전원을 공급하는 기능을 수행한다. 주제어부(360)는 잔여 배기가스 제거 장치(300)를 구성하는 각 구성의 전체 작동을 제어하는 기능을 수행한다. 잔여 배기가스 제거 장치(300)가 차량에 탑재되어 작동될 수 있음을 고려할 때, 전원부(350)와 주제어부(360)는 차량용 배터리와 ECU가 그 역할을 수행하는 것이 가능할 것이므로, 본 실시예에서 전원부(350)와 주제어부(360)는 구비되지 않아도 무방하다.
엔진 상태 판단부(310)는 차량의 엔진이 오프(OFF)되었는지 여부를 판단하는 기능을 수행한다.
밸브 제어부(320)는 엔진 상태 판단부(310)에 의해 차량의 엔진이 오프된 것으로 판단되면 차량에 장착된 실린더들의 상태에 따라 각 실린더에서 흡기 밸브와 배기 밸브 중 어느 하나의 밸브를 개방시키는 기능을 수행한다.
밸브 제어부(320)는 솔레노이드와 모터 중 어느 하나를 이용하여 흡기 밸브와 배기 밸브를 개별 제어할 수 있다.
공기 주입부(330)는 밸브 제어부(320)에 의해 흡기 밸브가 개방된 실린더에 공기를 주입시키는 기능을 수행한다.
공기 주입부(330)는 미리 정해진 압력값을 가지는 압축 공기를 주입시킬 수 있다.
배기 밸브가 개방된 실린더(즉 흡기 밸브가 폐쇄된 실린더)의 경우 현재 상태에서 공기를 주입하는 것이 불가능하다. 따라서 공기 주입부(330)는 이러한 실린더가 흡기 행정 또는 압축 행정을 수행할 때(즉 실린더가 배기 밸브를 폐쇄시키고 흡기 밸브를 개방시킬 때) 공기를 주입시키는 기능을 수행할 수 있다.
실린더 작동부(340)는 차량에 장착된 실린더들 중에서 선택된 특정 실린더를 시작으로 차량에 장착된 실린더들을 순차적으로 작동시켜 실린더들의 내부에 잔존하는 잔여 배기가스를 배출시키는 기능을 수행한다. 상기에서 실린더 작동부(340)는 배기 행정을 수행하는 배기 실린더로 판단된 실린더를 특정 실린더로 이용할 수 있다.
실린더 작동부(340)는 스타터 모터(Starter motor)를 이용하여 실린더들을 작동시킬 수 있다. 실린더 작동부(340)는 차량에 장착된 배터리를 이용하여 스타터 모터를 작동시킬 수 있다.
실린더 작동부(340)는 실린더들이 미리 정해진 횟수의 4행정을 수행할 때까지 작동시킬 수 있다. 상기에서 미리 정해진 횟수는 임의 선택될 수 있으며, 예컨대 3 ~ 4회를 미리 정해진 횟수로 이용할 수 있다.
잔여 배기가스 제거 장치(300)는 실린더 상태 판단부(370)를 더 포함할 수 있다.
실린더 상태 판단부(370)는 흡입 행정을 수행하는 흡기 실린더, 압축 행정을 수행하는 압축 실린더, 폭발 행정을 수행하는 폭발 실린더, 및 배기 행정을 수행하는 배기 실린더 중 어느 하나로 실린더들의 상태를 판단하는 기능을 수행한다.
이때 밸브 제어부(320)는 흡기 실린더로 판단된 실린더와 압축 실린더로 판단된 실린더에 대하여 흡기 밸브를 개방시키고 배기 밸브를 폐쇄시킨다. 또한 밸브 제어부(320)는 폭발 실린더로 판단된 실린더와 배기 실린더로 판단된 실린더에 대하여 흡기 밸브를 폐쇄시키고 배기 밸브를 개방시킨다.
밸브 제어부(320)는 폭발 실린더로 판단된 실린더에 대하여 흡기 밸브와 배기 밸브를 모두 폐쇄시키고 미리 정해진 시간동안 대기한다. 이후 밸브 제어부(320)는 미리 정해진 시간이 경과하면 배기 밸브를 개방시킨다.
상기에서 미리 정해진 시간이 경과한 후라 함은 폭발 실린더로 판단된 실린더가 폭발 행정을 수행하는 시점으로부터 배기 행정을 수행하는 시점에 도달하는 때를 의미한다.
잔여 배기가스 제거 장치(300)는 촉매부(390)를 더 포함할 수 있다.
촉매부(390)는 잔여 배기가스를 정화시키는 것으로서, 배기 밸브에 의해 개폐되는 실린더들의 출구와 배기관(Exhaust pipe) 사이의 연결 통로에 위치한다. 촉매부(390)는 예컨대 실린더들의 출구와 배기관 사이에 위치하는 배기 매니폴드(Exhaust manifold) 내에 위치할 수 있다.
잔여 배기가스 제거 장치(300)는 배터리 잔량 판단부(380)를 더 포함할 수 있다.
배터리 잔량 판단부(380)는 차량에 장착된 배터리의 잔량이 기준량 이상인지 여부를 판단하는 기능을 수행한다.
이 경우 실린더 작동부(340)는 배터리 잔량 판단부(380)에 의해 배터리의 잔량이 기준량 미만인 것으로 판단되면 실린더들의 작동을 정지시킨다.
도 5는 잔여 배기가스 제거 장치를 구성하는 밸브 제어부를 구체적으로 설명하기 위한 참고도이다.
도 5를 참조하면, 밸브 제어부(320)는 스로틀 밸브 판단부(321), 스월 밸브 판단부(322) 및 밸브 판단 기준 처리부(323)를 포함할 수 있다.
스로틀 밸브 판단부(321)는 차량에 장착된 스로틀 밸브(Throttle valve)가 폐쇄되어 있는지 여부를 판단하는 기능을 수행한다.
스월 밸브 판단부(322)는 차량에 장착된 스월 밸브(Swirl valve)가 폐쇄되어 있는지 여부를 판단하는 기능을 수행한다.
밸브 판단 기준 처리부(323)는 스로틀 밸브 판단부(321)에 의해 스로틀 밸브가 폐쇄되어 있는 것으로 판단되고 스월 밸브 판단부(322)에 의해 스월 밸브가 폐쇄되어 있는 것으로 판단되면 각 실린더에서 흡기 밸브와 배기 밸브 중 어느 하나의 밸브를 개방시키는 기능을 수행한다.
다음으로 잔여 배기가스 제거 장치(300)의 작동 방법에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잔여 배기가스 제거 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
먼저 엔진 상태 판단부(310)가 차량의 엔진이 오프(OFF)되었는지 여부를 판단한다(S410).
차량의 엔진이 오프된 것으로 판단되면, 밸브 제어부(320)가 차량에 장착된 실린더들의 상태에 따라 각 실린더에서 흡기 밸브와 배기 밸브 중 어느 하나의 밸브를 개방시킨다(S420).
이후 공기 주입부(330)가 흡기 밸브가 개방된 실린더에 공기를 주입시킨다(S430).
이후 실린더 작동부(340)가 차량에 장착된 실린더들 중에서 선택된 특정 실린더를 시작으로 실린더들을 순차적으로 작동시켜 실린더들의 내부에 잔존하는 잔여 배기가스를 배출시킨다(S440).
한편 S410 단계와 S420 단계 사이에, 실린더 상태 판단부(370)가 흡입 행정을 수행하는 흡기 실린더, 압축 행정을 수행하는 압축 실린더, 폭발 행정을 수행하는 폭발 실린더, 및 배기 행정을 수행하는 배기 실린더 중 어느 하나로 실린더들의 상태를 판단할 수 있다.
이때 밸브 제어부(320)는 흡기 실린더로 판단된 실린더와 압축 실린더로 판단된 실린더에 대하여 흡기 밸브를 개방시키고 배기 밸브를 폐쇄시킨다. 또한 밸브 제어부(320)는 폭발 실린더로 판단된 실린더와 배기 실린더로 판단된 실린더에 대하여 흡기 밸브를 폐쇄시키고 배기 밸브를 개방시킨다.
한편 S440 단계 이후에, 배기 밸브에 의해 개폐되는 실린더들의 출구와 배기관(Exhaust pipe) 사이의 연결 통로에 위치하는 촉매부(390)를 이용하여 잔여 배기가스를 정화시키는 것도 가능하다.
한편 S430 단계와 S440 단계 사이에, 배터리 잔량 판단부(380)는 차량에 장착된 배터리의 잔량이 기준량 이상인지 여부를 판단할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 기록매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.
또한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 상세한 설명에서 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 차량의 엔진이 오프(OFF)되었는지 여부를 판단하는 엔진 상태 판단부;
    상기 차량의 엔진이 오프된 것으로 판단되면 흡입 행정을 수행하는 흡기 실린더, 압축 행정을 수행하는 압축 실린더, 폭발 행정을 수행하는 폭발 실린더, 및 배기 행정을 수행하는 배기 실린더 중 어느 하나로 상기 차량에 장착된 실린더들의 상태를 판단하는 실린더 상태 판단부;
    상기 실린더들의 상태에 따라 각 실린더에서 흡기 밸브와 배기 밸브의 개폐를 제어하되, 상기 실린더들 중에서 선택된 제1 실린더가 상기 흡기 실린더 또는 상기 압축 실린더로 판단되면 상기 제1 실린더에서 상기 흡기 밸브를 개방시키고 상기 배기 밸브를 폐쇄시키며, 상기 실린더들 중에서 선택된 제2 실린더가 상기 배기 실린더로 판단되면 상기 제2 실린더에서 상기 흡기 밸브를 폐쇄시키고 상기 배기 밸브를 개방시키며, 상기 실린더들 중에서 선택된 제3 실린더가 상기 폭발 실린더로 판단되면 상기 제3 실린더에서 미리 정해진 시간동안 상기 흡기 밸브와 상기 배기 밸브를 모두 폐쇄시키는 밸브 제어부;
    상기 흡기 밸브가 개방된 실린더에 공기를 주입시키는 공기 주입부; 및
    상기 실린더들 중에서 선택된 제1 실린더부터 순차적으로 상기 실린더들을 작동시켜 상기 실린더들의 내부에 잔존하는 잔여 배기가스를 배출시키는 실린더 작동부
    를 포함하며,
    상기 밸브 제어부는,
    상기 차량에 장착된 스로틀 밸브(Throttle valve)가 폐쇄되어 있는지 여부를 판단하는 스로틀 밸브 판단부;
    상기 차량에 장착된 스월 밸브(Swirl valve)가 폐쇄되어 있는지 여부를 판단하는 스월 밸브 판단부; 및
    상기 스로틀 밸브가 폐쇄되어 있는 것으로 판단되고 상기 스월 밸브가 폐쇄되어 있는 것으로 판단되면 상기 각 실린더에서 상기 흡기 밸브와 상기 배기 밸브 중 어느 하나의 밸브를 개방시키는 밸브 판단 기준 처리부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 잔여 배기가스 제거 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 실린더 작동부는 스타터 모터(Starter motor)를 이용하여 상기 실린더들을 작동시키는 것을 특징으로 하는 잔여 배기가스 제거 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브 제어부는 상기 폭발 실린더로 판단된 실린더에 대하여 상기 흡기 밸브와 상기 배기 밸브를 모두 폐쇄시키고 미리 정해진 시간동안 대기하며, 상기 미리 정해진 시간이 경과하면 상기 배기 밸브를 개방시키는 것을 특징으로 하는 잔여 배기가스 제거 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기 주입부는 미리 정해진 압력값을 가지는 압축 공기를 주입시키는 것을 특징으로 하는 잔여 배기가스 제거 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 실린더 작동부는 상기 제1 실린더로 배기 행정을 수행하는 배기 실린더로 판단된 실린더를 이용하는 것을 특징으로 하는 잔여 배기가스 제거 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 실린더 작동부는 상기 실린더들이 미리 정해진 횟수의 4행정을 수행할 때까지 작동시키는 것을 특징으로 하는 잔여 배기가스 제거 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 잔여 배기가스를 정화시키는 것으로서, 상기 배기 밸브에 의해 개폐되는 상기 실린더들의 출구와 배기관(Exhaust pipe) 사이의 연결 통로에 위치하는 촉매부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잔여 배기가스 제거 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브 제어부는 솔레노이드와 모터 중 어느 하나를 이용하여 상기 흡기 밸브와 상기 배기 밸브를 개별 제어하는 것을 특징으로 하는 잔여 배기가스 제거 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 차량에 장착된 배터리의 잔량이 기준량 이상인지 여부를 판단하는 배터리 잔량 판단부
    를 더 포함하며,
    상기 실린더 작동부는 상기 배터리의 잔량이 상기 기준량 미만인 것으로 판단되면 상기 실린더들의 작동을 정지시키는 것을 특징으로 하는 잔여 배기가스 제거 장치.
  11. 삭제
  12. 차량의 엔진이 오프(OFF)되었는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 차량의 엔진이 오프된 것으로 판단되면 흡입 행정을 수행하는 흡기 실린더, 압축 행정을 수행하는 압축 실린더, 폭발 행정을 수행하는 폭발 실린더, 및 배기 행정을 수행하는 배기 실린더 중 어느 하나로 상기 차량에 장착된 실린더들의 상태를 판단하는 단계;
    상기 실린더들의 상태에 따라 각 실린더에서 흡기 밸브와 배기 밸브의 개폐를 제어하되, 상기 실린더들 중에서 선택된 제1 실린더가 상기 흡기 실린더 또는 상기 압축 실린더로 판단되면 상기 제1 실린더에서 상기 흡기 밸브를 개방시키고 상기 배기 밸브를 폐쇄시키며, 상기 실린더들 중에서 선택된 제2 실린더가 상기 배기 실린더로 판단되면 상기 제2 실린더에서 상기 흡기 밸브를 폐쇄시키고 상기 배기 밸브를 개방시키며, 상기 실린더들 중에서 선택된 제3 실린더가 상기 폭발 실린더로 판단되면 상기 제3 실린더에서 미리 정해진 시간동안 상기 흡기 밸브와 상기 배기 밸브를 모두 폐쇄시키는 단계;
    상기 흡기 밸브가 개방된 실린더에 공기를 주입시키는 단계; 및
    상기 실린더들 중에서 선택된 제1 실린더를 시작으로 상기 실린더들을 순차적으로 작동시켜 상기 실린더들의 내부에 잔존하는 잔여 배기가스를 배출시키는 단계
    를 포함하며,
    상기 폐쇄시키는 단계는,
    상기 차량에 장착된 스로틀 밸브(Throttle valve)가 폐쇄되어 있는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 차량에 장착된 스월 밸브(Swirl valve)가 폐쇄되어 있는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 스로틀 밸브가 폐쇄되어 있는 것으로 판단되고 상기 스월 밸브가 폐쇄되어 있는 것으로 판단되면 상기 각 실린더에서 상기 흡기 밸브와 상기 배기 밸브 중 어느 하나의 밸브를 개방시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 잔여 배기가스 제거 방법.
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