KR20080065526A - 내부 ｅｇｒ 시스템을 갖춘 엔진 - Google Patents

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Abstract

미립자 필터, 외부 EGR 시스템 및 배기 밸브 서브 리프트식 내부 EGR 시스템이 설치된 EGR 시스템을 갖춘 4 행정 사이클 엔진이 제공된다. 이러한 엔진으로서, DPF의 재생 작동이 수행되는 경우 발생하는 감소된 DPF 차압에 기인한 EGR 양에 있어서의 감소를 보상하는 것을 가능하게 하여 엔진의 모든 작동 범위에 걸쳐 적절한 EGR 비율로서 엔진이 작동하는 것을 가능하게 함으로써 엔진의 내구성에 있어서의 훼손을 야기하지 않고 EGR에 의한 NOx 방출 감소가 달성될 수 있다.
미립자 필터, 외부 EGR 시스템, 내부 EGR 시스템, 엔진, 배기 밸브

Description

내부 ＥＧＲ 시스템을 갖춘 엔진 {ENGINE WITH INTERNAL EGR SYSTEM}
본원 발명은 기본적으로는 4 행정 사이클 디젤 엔진에 관한 것이고, 구체적으로는 배기 밸브가 흡입 행정에서 약간 상승하는 것을 허용함으로써 배기 가스의 일부가 엔진 실린더 내의 충전된 공기와 함께 합쳐지도록 구성되는 내부 EGR(배기 가스 재순환) 시스템, 가변 형상 터보차저 및 DPF(디젤 미립자 필터)가 설치된 엔진에 관한 것이다.
배기 밸브가 흡입 행정에서 작은 리프트량 만큼 상승하는 것을 허용함으로써 배기 가스의 일부가 엔진 실린더 내의 충전된 공기와 함께 합쳐지는 내부 EGR 시스템을 채택하는 4 행정 사이클 디젤 엔진 및 4 행정 사이클 가스 엔진이 존재한다. 이는 배기 밸브 서브 리프트(sub-lift)식 내부 EGR 시스템으로 칭하여 진다.
배기 밸브 서브 리프트식 내부 EGR 시스템이 도5를 참조하여 설명될 것이다. 도5에 있어서, 크랭크각에 대한 배기 밸브(7)의 밸브 리프트 곡선 및 흡기 밸브(5)의 밸브 리프트 곡선이 각각 Es 및 In으로 표시된다. 배기 행정에 있어서 배기 밸브 리프트(Ex)가 본 명세서에서 메인 배기 밸브 리프트로 칭해진다. 배기 밸브(7)는 배기 밸브(7)의 서브 리프트(Es)에 의해 도시된 것처럼 흡입 행정에서 작은 리 프트량(Hs) 만큼 다시 상승된다. 배기 밸브 서브 리프트는 메인 배기 밸브 리프트(Ex)가 끝난 이후에 시작한다. 배기 밸브를 흡입 행정에서 작은 리프트량(Hs) 만큼 상승시킴으로써, 배기 통로(6) 내의 배기 가스 일부가 실린더 내부로 다시 유입한다. 따라서, 내부 EGR이 수행되고 Nox의 발생이 감소된다.
예를 들어, 일본 특허 공개 제2006-226205호(선행 문헌 1), 일본 특개평 7-133726호(선행 문헌 2), 일본 특개평 10-252512호(선행 문헌 3) 및 일본 특허 공개 제2000-204984호(선행 문헌 4)와 같은 여러 타입의 내연 기관의 내부 EGR 시스템이 개시된다. 선행 문헌 1에 개시된 엔진에는 배기 파이프 내의 배기 가스 일부를 흡기 통로로 도입하는 EGR 도관과 EGR 도관의 개방도를 제어하는 EGR 밸브를 포함하는 외부 EGR 시스템, DPF 및 내부 EGR 시스템이 제공되고, 내부 EGR 및 외부 EGR의 비율이 제어되어 엔진 작동 조건이 DPF 재생 작동으로부터 저부하 작동으로 복귀되는 경우 연소를 안정화시키고 엔진의 회전 변동의 발생을 방지한다.
선행 문헌 2에서는 흡기 제어 밸브가 흡입 공기 통로 내에 제공되는 흡입 공기 제어 시스템이 개시된다. 흡입 행정의 종료 직전에 흡기 제어 밸브 및 흡기 밸브를 순서대로 폐쇄시킴으로써 부압이 흡입 공기 통로 내에 형성된다. 배기 행정의 종료 직전에 흡기 제어 밸브보다 먼저 흡기 밸브가 개방되는 경우, 실린더 내의 연소 가스는 피스톤의 상향 이동에 힘입어 부압 상태로 유지되는 흡기 통로 내부로 유입한다. 흡기 통로 내부로 유입된 연소 가스는 EGR 가스로서 흡입 행정에서 흡입 공기와 함께 실린더 내부로 유입한다. 이러한 방식으로 내부 EGR이 수행된다. 흡기 제어 밸브 또는 다른 수단의 제어를 통해 엔진 부하 및 회전 속도와 같은 엔 진 작동 조건에 따라 흡기 통로 내의 부압을 제어함으로써, EGR 가스의 비율이 제어될 수 있다.
선행 문헌 3에 개시된 기술에 따르면, 흡기 및 배기 밸브의 밸브 오버랩 기간이 증가되어 엔진 부하가 감소함에 따라 EGR 양을 증가시킨다. 이러한 EGR에 의한 흡입 공기의 가열 효과에 의해, 자동 점화가 향상되고, 엔진이 작은 부하로 작동되는 경우 안정한 연소 범위가 넓어진다.
선행 문헌 4에 개시된 기술에 따르면, 가변 밸브 타이밍 기구 및 배기 스로틀 밸브가 제공되고, 많은 양의 내부 EGR이 요구되는 경우, 흡기 및 배기 밸브 개방 타이밍이 가변 밸브 타이밍 기구에 의해 함께 진각되고 또한 배기 가스의 많은 부분이 엔진 실린더 내부로 도입되는 것을 허용하도록 배기 스로틀 밸브 개방량이 감소된다.
배기 밸브 서브 리프트식 내부 EGR 시스템이 설치된 엔진에 있어서, 배기 밸브는 도5에 도시된 바와 같이 작은 리프트량(Hs) 만큼 흡입 행정에서 다시 상승되어서 배기 통로 내의 배기 가스의 일부가 실린더 내부로 다시 유입되어 충전된 공기와 혼합된다. 터보차저의 하류측에 위치되는 DPF에서의 유동 저항이 미립자 물질의 퇴적에 기인하여 증가하는 경우, 배기 배압(back pressure)이 증가하고 엔진으로의 흡입 공기 유동이 감소하게 되고, 그 결과로서 과도한 배기 가스 재순환이 발생하게 되어, 주로 카본 미립자로 이루어지는 미립자 물질의 생성을 향상시키고 DPF 내에서의 미립자 물질의 퇴적이 향상된다. 또한, 내부 EGR 비율이 과도하게 큰 경우, 연소 온도 및 배기 온도가 증가한다. 배기 온도가 상한을 초과하는 경 우, 엔진의 열부하가 증가하고, 연소 온도에 있어서의 증가는 NOx의 발생을 증가시키고 EGR에 의한 NOx 발생의 감소 효과가 증가된 연소 온도에 의해 감소된다.
특히, 미립자 필터가 제공되는 엔진에 있어서, 미립자 필터 내에서의 미립자 물질의 퇴적이 증가하는 경우, 배기 배압이 미립자 필터 내에서 증가된 유동 저항에 기인하여 증가한다. 배기 배압에 있어서의 증가는 공기 공급에 있어서의 감소를 유도하여 내부 EGR 비율에 있어서의 증가를 유도한다. 증가된 내부 EGR에 의해 연소 온도 및 배기 온도가 증가하고 전술된 바와 같은 문제점을 야기할 가능성이 증가된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, DPF 차압에 대해 적절한 내부 EGR 비율이 획득될 수 있도록 배기 밸브 서브 리프트량(Es)을 조정함으로써 내부 EGR 비율이 엔진 부하 및 엔지 회전 속도와 같은 엔진 작동 조건에 따라 결정되는 기준 내부 EGR 비율이 되도록 하는 제어가 고려된다.
그러나, EGR 비율이 전술된 바와 같이 제어되는 경우에도, DPF 차압이 DPF의 재생 작동(DPF 내에 퇴적된 미립자 물질의 연소 작동)에 의해 감소되는 경우, 내부 EGR 비율은 감소된 DPF 차압에 기인하여 상기 기준 내부 EGR 비율보다 낮아지게 된다. 이러한 경우에 있어서, 내부 EGR 비율의 감소를 보상할 필요가 있게 되는 문제가 발생한다.
선행 문헌 1의 기술에 따르면, DPF, 내부 EGR 시스템 및 외부 EGR 시스템이 제공된다. 엔진 작동 조건이 DPF 재생 작동으로부터 낮은 부하의 작동으로 복귀되는 경우 연소를 안정화시키고 엔진 회전 변동의 발생을 방지하기 위한 내부 EGR 및 외부 EGR의 비율의 제어가 상기 문헌에 개시되어 있지만, 전술된 문제를 해결하기 위한 수단은 개시되어 있지 않다.
선행 문헌 2의 기술에 따르면, 흡기 제어 밸브가 흡기 통로 내에 제공되고 흡기 제어 밸브와 흡기 밸브 사이의 흡기 통로에서 발생되는 부압을 제어함으로써 내부 EGR 양이 제어되지만, 전술된 문제를 해결하기 위한 수단은 개시되어 있지 않다.
선행 문헌 3에는 EGR에 의한 흡입 공기의 가열 효과가 엔진 부하가 감소됨에 따라 흡기 및 배기 밸브의 밸브 오버랩 기간의 증가에 의한 EGR 양의 증가를 통해 증가되는 압축 점화 내연 기관이 개시되어 있지만, 전술된 문제를 해결하기 위한 수단은 개시되어 있지 않다.
선행 문헌 4에 개시된 기술에 따르면, 많은 양의 내부 EGR이 요구되는 경우 배기 가스의 많은 부분이 엔진 실린더로 도입되는 것을 허용하기 위해 흡기 및 배기 밸브 개방 타이밍이 함께 진각되고 또한 배기 스로틀 밸브 개방량이 감소되지만, 전술된 문제를 해결하기 위한 수단은 개시되어 있지 않다.
본 발명은 전술된 문제점에 비추어 이루어졌다. 본 발명은 특히 미립자 필터, EGR 도관과 EGR 밸브를 구비한 외부 EGR 시스템 및 내부 EGR 시스템이 제공되는 4 행정 사이클 엔진에 관한 것이고, 본 발명의 목적은 미립자 필터의 재생 작동이 수행되는 경우 발생하는 미립자 필터 내에서의 차압의 감소에 기인한 EGR 양의 감소를 보상하는 것을 가능하게 하는 것이다.
본 발명에 따르면, 엔진의 모든 작동 범위에 걸쳐 적절한 EGR 비율로서 엔진이 작동하는 것을 가능하게 함으로써 엔진 내구성에 있어서의 훼손을 야기하지 않고 EGR에 의한 NOx 방출 감소가 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 엔진에는 배기 가스 내에서 주로 카본 입자로 구성되는 미립자 물질을 제거하기 위한 미립자 필터, 배기 가스 통로를 통해 유동하는 배기 가스의 일부를 엔진의 흡입 공기 통로로 도입하는 EGR(배기 가스 재순환) 도관 및 EGR 밸브의 밸브 개방도를 제어하기 위한 EGR 밸브가 제공된다. 엔진은 흡입 행정에서 작은 리르트량 만큼 배기 밸브 또는 밸브를 상승시켜서 엔진 실린더 내의 흡기 통로 내의 배기 가스 일부가 실린더 내의 연소실로 다시 유입하게 함으로써 배기 밸브 서브 리프트식 내부 EGR이 수행되도록 구성된다.
엔진에는 미립자 필터 내의 배기 가스 차압을 검출하는 수단 및 내부 EGR의 EGR 비율의 기준값에 상당하는 미립자 필터 내 차압의 기준값이 설정되어 있고 EGR 조정량이 검출된 차압과 미립자 필터 내의 차압의 기준값 사이의 차압 편차에 기초하여 산출되고 산출된 EGR 조정량에 따라 EGR 밸브의 밸브 개방도를 제어하는 제어기가 제공된다.
본 발명에 있어서,
(1) 상기 EGR 제어기는 산출된 EGR 조정량에 상당하는 양만큼 EGR 밸브의 밸브 개방도를 증가시키도록 제어하고,
(2) 상기 EGR 제어기는 EGR 조정량에 따라 공기 공급 유량을 제어하는 스로틀 밸브의 밸브 개방도 및 EGR 밸브의 밸브 개방도를 제어하는 것이 바람직하다.
저온 EGR 도관 및 고온 EGR 도관이 배기 가스 통로와 흡입 공기 통로 사이에 서로 평행하게 제공되고, 저온 EGR 도관을 통해 유동하는 배기 가스를 냉각하기 위한 EGR 냉각기 및 저온 EGR 밸브가 저온 EGR 도관에 제공되고, 고온 EGR 도관 밸브가 고온 EGR 도관에 제공됨으로써, 고온 EGR 밸브의 밸브 개방도가 EGR 제어기에 의해 제어되도록 구성되는 것이 적합하다.
본 발명에 따르면, 엔진의 모든 작동 범위에 걸쳐 적절한 EGR 비율로서 엔진이 작동하는 것을 가능하게 함으로써 엔진 내구성에 있어서의 훼손을 야기하지 않고 EGR에 의한 NOx 방출 감소가 달성된다.
이하에서는, 본 발명의 양호한 실시예가 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명될 것이다. 그러나, 특별히 한정되지 않는 한, 본 실시예의 구성 부품의 치수, 재질 및 상대 위치 등은 본원 발명의 범위를 한정하는 취지가 아닌 단순한 설명으로 해석되어야 한다.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 내부 EGR 시스템을 구비한 4 행정 사이클 디젤 엔진의 전체 구성의 개략도이다.
도1을 참조하면, 도면 부호 100은 4 행정 사이클 엔진이고, 도면 부호 1a는 엔진(100) 실린더(1) 내의 연소실이고, 도면 부호 2는 피스톤이며, 그리고 도면 부호 3은 크랭크축이다.
도면 부호 4 및 6은 각각 엔진 실린더 헤드 내의 흡기 및 배기 통로이다. 도면 부호 5 및 7은 각각 흡기 및 배기 밸브이다. 도면 부호 11 및 12는 각각 배기 및 흡기 매니폴드이다. 도면 부호 10은 배기 터빈(10a) 및 공기 압축기(10b)로 이루어지는 터보차저이다. 도면 부호 25는 압축기(11b)로부터의 가압된 공기를 냉각시키기 위한 공기 냉각기이다.
터보차저(10)는 노즐 각도를 변화시키기 위한 노즐 베인 이동 기구가 설치된 가변 형상(VG) 터보차저이다. 터빈(10a)은 터빈(10a)으로 유입하기 위해 배기 매니폴드(11) 밖으로 유동하는 배기 가스에 의해 구동되고, 터빈(10a)에 연결된 압축기(10b)는 가압된 공기를 흡기 매니폴드(12)로 공급하기 위해 터빈(10a)에 의해 구동된다. 터보차저(10)의 압축기(10b)에 의해 가압된 충전 공기는 공기 냉각기(25)에 의해 냉각되어, 스로틀 밸브(21)에 의해 유량이 조정되고, 흡기 밸브(5)가 흡입 행정에서 개방되는 경우 흡기 파이프(31), 흡기 매니폴드(12) 및 흡기 통로(4)를 통해 연소실(1a) 내부로 충전된다.
연소실(1a) 내의 연소 가스는 배기 가스로서 배기 통로(6), 배기 매니폴드(11) 및 배기 파이프(30)를 통해 연소실(1a)로부터 배출되어 터빈(10a)으로 유입하여 이를 구동시킨다.
배기 가스 내의 미립자 물질을 제거하기 위한 미립자 필터(DPF)가 터빈(10a)의 배기 출구에 연결된 터빈 출구측 배기 파이프(13) 내에 제공된다.
터빈(10a)으로부터의 배기 가스는 출구측 배기 파이프(13)를 통해 유동하여 미립자 물질이 제거되는 DPF(14)로 유입하고, 이어서 배기 가스는 배기 가스 정화 장치에 의해 정화되어 대기로 배출된다.
흡기 밸브(5) 및 배기 밸브(7)는 크랭크축(3)에 의해 구동되는 캠의 회전에 의해 개별적으로 흡기 및 배기 통로(4, 6)를 개방 및 폐쇄시키도록 흡기 캠 및 배기 캠에 의해 구동된다.
본 발명은 전술된 바와 같이 구성된 4 행정 사이클 엔진의 EGR 시스템의 개량에 관한 것이다.
[제1 실시예]
본 발명의 제1 실시예를 도시한 도1을 참조하면, 검출된 엔진(100)의 부하 및 회전 속도가 부하 검출기(19) 및 회전 속도 검출기(18)로부터 EGR 제어기(20)로 입력된다.
압력 센서(15, 16)는 DPF(14)의 배기 가스 입구 및 출구에 위치된다. 압력 센서(15, 16)에 의해 검출된 배기 가스 압력은 EGR 제어기로 보내어 진다.
엔진(100)으로부터의 배기 가스의 온도를 검출하기 위한 배기 가스 온도 센 서(17)는 필요한 경우 제공된다. 배기 가스 온도 센서(17)는 엔진의 배기 가스 온도로서 배기 매니폴드(11) 내의 배기 가스 온도를 검출하고 검출된 온도는 EGR 제어기로 입력된다.
도1에 있어서, 도면 부호 24는 터빈 입구측 배기 파이프(30)로부터 분기하여 스로틀 밸브(21)로부터의 하류측 부분에서 흡기 파이프(31)로 연결되는 저온 EGR 도관이다.
도면 부호 23은 저온 EGR 도관(24)에서 유동하는 배기 가스를 냉각하기 위한 EGR 냉각기이다. 도면 부호 22는 저온 EGR 도관(24)의 유동 면적을 조절하기 위한 저온 EGR 밸브이다.
EGR 제어기(20)는 외부 EGR 유량의 제어를 위한 저온 EGR 밸브의 개방량 및 공기 공급 유량의 제어를 위한 스로틀 밸브(21)의 개방량을 제어한다.
[제2 실시예]
도2는 본 발명의 제2 실시예의 내부 EGR 시스템이 설치된 4 행정 사이클 디젤 엔진의 전체 구성의 개략도이다.
제2 실시예에 있어서, 저온 EGR 도관(24) 및 고온 EGR 도관(33)은 서로 평행하게 배기 파이프(30)와 흡기 파이프(31) 사이에 제공된다.
저온 EGR 도관(24) 내에는 재순환용 배기 가스의 냉각을 위한 EGR 냉각기(23) 및 저온 EGR 도관(24)의 유동 면적을 조절하기 위한 저온 EGR 밸브(22)가 제1 실시예에서와 같이 제공된다. 고온 EGR 도관(33) 내에는 재순환용 배기 가스를 냉각하기 위한 어떠한 냉각기도 제공되지 않는다. 고온 EGR 밸브(32)는 고온 EGR 도관(33)의 유동 면적을 조절하기 위해 제공된다. 고온 EGR 밸브(32)의 개방량은 EGR 제어기(20)에 의해 제어된다.
다음, 본 발명의 제1 및 제2 실시예의 EGR 제어 작동이 도3의 제어 블록도를 참조하여 설명될 것이다.
도3에 있어서, 부하 검출기(19) 및 회전 속도 검출기(18)에 의해 검출된 엔진 부하 및 회전 속도는 EGR 제어기(20) 내의 기준 차압/기준 내부 EGR 비율 설정 수단(222)으로 입력된다. DPF 입구 압력 검출기(15) 및 DPF 출구 압력 검출기(16)에 의해 검출된 입구 및 출구 압력은 DPF 차압 산출 수단(221)에 입력된다. DPF 차압 산출 수단(221)에 있어서, DPF 차압(DPF 입구 압력 - DPF 출구 압력)이 산출된다. 산출된 DPF 차압은 차압 편차 산출 수단(223)에 입력된다.
기준 차압/기준 내부 EGR 비율 설정 수단(22)에는 회전 속도 및 부하에 따른 배기 가스 압력에 상당하는 DPF 차압의 기준값이 설정되어 있다.
도4에서는 내부 EGR 비율(기준 내부 EGR 비율)과 DPF 차압 사이의 관계가 도시된다. 기준 차압/기준 EGR 비율 설정 수단(222)에는 도4에 도시된 관계가 설정되어 있다.
도4에 도시된 바와 같이, 내부 EGR 비율(기준 내부 EGR 비율)은 DPF 차압이 증가함에 따라 비례하여 증가한다. 도4의 선 A는 엔진 회전 속도 및 부하에 의존하는 DPF 차압에 상당하는 내부 EGR 비율(기준 내부 EGR 비율)의 기준 값을 도시한다.
차압 편차 산출 수단(223)에는, 검출된 엔진 회전 속도 및 부하에 상당하는 DPF 차압의 기준 값이 기준 차압/기준 EGR 비율 설정 수단(222)에 설정된 DPF 기준 차압으로부터 선택된다. 이어서, 차압 편차 산출 수단(223)은 DPF 차압과 산출된(검출된) DPF 차압의 값 사이의 차이인 DPF 차압 편차를 산출하고, 상기 편차는 EGR 조정량 산출 수단(224)에 입력된다. EGR 조정량 산출 수단(224)에 있어서, DPF 차압과 내부 EGR 비율 사이의 관계에 기초하여, DPF 차압 편차에 상당하는 EGR 조정량이 산출되며, 상기 관계는 도4에 도시되어 있고 기준 차압/기준 내부 EGR 비율 설정 수단(222)에 설정되어 있다. 산출된 EGR 조정량은 EGR 밸브 개방도 산출 수단(26) 및 스로틀 밸브 개방도 산출 수단(27)에 입력된다.
EGR 밸브 개방도 산출 수단(26)에 있어서, 저온 EGR 밸브(22)의 개방도의 증가량(제1 실시예의 경우) 또는 고온 EGR 밸브(32)의 개방도의 증가량(제2 실시예의 경우)이 산출된다. 저온 EGR 밸브(22)의 개방량(제1 실시예의 경우) 또는 고온 EGR 밸브(32)의 개방량(제2 실시예의 경우)이 산출된 밸브 개방 증가량만큼 증가된다. 또한, 스로틀 밸브(21)의 개방량은 제어되어서 저온 EGR 밸브(22)의 증가된 밸브 개방도(제1 실시예의 경우) 또는 고온 EGR 밸브(32)의 증가된 밸브 개방도(제2 실시예의 경우)에 따라 감소된다.
전술된 바와 같이 제어함으로써, 엔진(100)은 그 작동 조건에 적절한 EGR 비율로서 작동될 것이다.
제1 및 제2 실시예에 따르면, 내부 EGR 기준 비율에 상당하는 DPF 기준 차압이 EGR 제어기(20) 내에 설정되고, EGR 조정량이 검출된 DPF 차압과 DPF 기준 차압 사이의 차압 편차에 기초하여 EGR 제어기(20)산출되고, 외부 EGR의 EGR 밸브 개방 량[제1 실시예의 경우에 있어서의 저온 EGR 밸브(22)의 개방도 및 제2 실시예의 경우에 있어서의 고온 EGR 밸브(32)의 개방도)이 제어되어서 외부 EGR 양을 제어한다. 또한, EGR 밸브(22: 제1 실시예의 경우) 또는 EGR 밸브(32: 제2 실시예의 경우)의 밸브 개방도가 DPF 차압이 감소함에 따라 산출된 EGR 조정량에 상당하는 양만큼 증가되며, 스로틀 밸브(21)의 밸브 개방도는 EGR 조정량에 따라 EGR 밸브(22, 32)의 밸브 개방도와 관련되어 제어된다. 검출된 DPF 차압이 DPF(14)의 재생 작동에 의한 DPF 기준 차압보다 작게 되는 경우, EGR 조정량은 검출된 DPF 차압과 DPF 기준 차압 사이의 차압 편차에 기초하여 산출되고, EGR 밸브(22, 32)의 개방량은 산출된 EGR 조정량에 상당하는 양만큼 증가되거나, EGR 밸브(22, 32)의 개방량은 증가되고 동시에 스로틀 밸브(21)의 개방량은 산출된 EGR 조정량에 상당하는 양만큼 감소된다. 이러한 방식으로, 내부 EGR 비율 및 외부 EGR 비율의 합인 총 EGR 비율은 DPF(14)의 차압이 변화된 경우에도 EGR에 의한 NOx 감소 효과가 유지된 채로 엔진의 내구성을 훼손시키지 않고 엔진(100)의 작동 조건에 따라 목표 EGR 비율로 유지될 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따르면, 감소된 DPF 차압에 의해 야기되는 내부 EGR 비율에 있어서의 감소에 대한 EGR 비율의 보상은 재순환 배기 가스를 냉각시키지 않고 고온 EGR 밸브(32)의 EGR 양을 제어함으로써 수행될 수 있다. 따라서, EGR 비율의 제어는 냉각된 재순환 배기 가스가 저온 EGR 밸브(22)에 의해 제어되는 제1 실시예와 비교하여 더 정확하게 수행될 수 있다.
본 발명에 따르면, DPF, 외부 EGR 시스템 및 배기 밸브 서브 리프트식 내부 EGR 시스템이 제공된 4 행정 사이클 엔진에 있어서, DPF의 재생 작동 등에 의해 야기되는 DPF 차압에 있어서의 감소에 기인한 EGR 비율의 감소가 보상될 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 엔진의 전체 작동 영역에 있어서 적절한 EGR 비율을 가지는 엔진 작동이 가능하다. 따라서, 엔진 내구성에 있어서의 훼손을 걱정할 필요없이 EGR에 의한 NOx 감소 성능을 달성하는 것이 가능한 EGR 시스템을 갖춘 엔진이 제공된다.
도1은 본 발명의 제1 실시예의 내부 EGR 시스템이 설치된 4 행정 사이클 디젤 엔진의 전체 구성의 개략도.
도2는 제2 실시예에 있어서 도1과 같은 개략도.
도3은 제2 실시예의 제어 블록도.
도4는 DPF 차압과 내부 EGR 비율 사이의 관계를 도시한 그래프.
도5는 배기 밸브 서브 리프트식 내부 EGR 시스템이 설치된 4 행정 사이클 엔진의 크랭크 각에 대한 배기 및 흡기 밸브 리프트를 도시한 그래프.
<도면의 주요 부부에 대한 부호의 설명>
4 : 흡기 통로
5 : 흡기 밸브
6 : 배기 통로
7 : 배기 밸브
10 : 터보차저
10a : 배기 터빈
10b : 공기 압축기
11b : 압축기
25 : 공기 냉각기

Claims (4)

  1. 미립자 필터, 배기 가스 통로를 통해 유동하는 배기 가스의 일부를 엔진의 흡입 공기 통로로 도입하기 위한 EGR(배기 가스 재순환) 도관 및 EGR 도관의 밸브 개방도를 제어하기 위한 EGR 밸브가 설치된 EGR 시스템을 갖춘 엔진이며,
    상기 엔진은 엔진의 실린더 내의 흡기 통로 내의 배기 가스 일부가 실린더로 다시 유입하는 것을 허용하기 위해 배기 밸브 또는 밸브가 흡입 행정에서 작은 리프트량 만큼 상승되게 함으로써 배기 밸브 서브 리프트식 내부 EGR이 수행되도록 구성되고,
    미립자 필터 내의 배기 가스 차압을 검출하는 수단 및 내부 EGR의 EGR 비율의 기준값에 상당하는 미립자 필터 내 차압의 기준값이 설정되어 있고 EGR 조정량이 검출된 차압과 미립자 필터 내의 차압의 기준값 사이의 차압 편차에 기초하여 산출되며, 산출된 EGR 조정량에 따라 EGR 밸브의 밸브 개방도를 제어하는 제어기가 제공되는 EGR 시스템을 갖춘 엔진.
  2. 제1항에 있어서, 상기 EGR 제어기는 산출된 EGR 조정량에 상당하는 양만큼 EGR 밸브의 밸브 개방도를 증가시키도록 제어하는 EGR 시스템을 갖춘 엔진.
  3. 제1항에 있어서, 상기 EGR 제어기는 EGR 조정량에 따라 공기 공급 유량을 제어하는 스로틀 밸브의 밸브 개방도 및 EGR 밸브의 밸브 개방도를 제어하는 EGR 시 스템을 갖춘 엔진.
  4. 제1항에 있어서, 저온 EGR 도관 및 고온 EGR 도관이 상기 배기 가스 통로와 흡입 공기 통로 사이에 서로 평행하게 제공되고, 상기 저온 EGR 도관을 통해 유동하는 배기 가스를 냉각하기 위한 EGR 냉각기 및 저온 EGR 밸브가 상기 저온 EGR 도관에 제공되고, 고온 EGR 도관 밸브가 상기 고온 EGR 도관에 제공됨으로써, 고온 EGR 밸브의 밸브 개방도가 EGR 제어기에 의해 제어되는 EGR 시스템을 갖춘 엔진.
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