KR20200130922A - 듀얼 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 구비한 엔진 제어 시스템 및 엔진 제어 방법 - Google Patents

듀얼 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 구비한 엔진 제어 시스템 및 엔진 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200130922A
KR20200130922A KR1020190055449A KR20190055449A KR20200130922A KR 20200130922 A KR20200130922 A KR 20200130922A KR 1020190055449 A KR1020190055449 A KR 1020190055449A KR 20190055449 A KR20190055449 A KR 20190055449A KR 20200130922 A KR20200130922 A KR 20200130922A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
duration
exhaust
intake
temperature
exhaust gas
Prior art date
Application number
KR1020190055449A
Other languages
English (en)
Inventor
정진우
권기영
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020190055449A priority Critical patent/KR20200130922A/ko
Priority to US16/539,400 priority patent/US10753291B1/en
Publication of KR20200130922A publication Critical patent/KR20200130922A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0203—Variable control of intake and exhaust valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0835—Hydrocarbons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/101—Three-way catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0203—Variable control of intake and exhaust valves
    • F02D13/0207—Variable control of intake and exhaust valves changing valve lift or valve lift and timing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D37/00—Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for
    • F02D37/02—Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for one of the functions being ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0215—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with elements of the transmission
    • F02D41/0225—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with elements of the transmission in relation with the gear ratio or shift lever position
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/024—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/06—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up
    • F02D41/068—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up for warming-up
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1446—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being exhaust temperatures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1459—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being a hydrocarbon content or concentration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/146—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an NOx content or concentration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D9/00—Controlling engines by throttling air or fuel-and-air induction conduits or exhaust conduits
    • F02D9/08—Throttle valves specially adapted therefor; Arrangements of such valves in conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2430/00—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics
    • F01N2430/08—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics by modifying ignition or injection timing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2430/00—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics
    • F01N2430/10—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics by modifying inlet or exhaust valve timing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/02—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
    • F01N2560/025—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting O2, e.g. lambda sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/06—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being a temperature sensor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/12—Other sensor principles, e.g. using electro conductivity of substrate or radio frequency
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/14—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust gas
    • F01N2900/1404—Exhaust gas temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/16—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
    • F01N2900/1602—Temperature of exhaust gas apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D2041/001—Controlling intake air for engines with variable valve actuation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/50—Input parameters for engine control said parameters being related to the vehicle or its components
    • F02D2200/502—Neutral gear position
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/60—Input parameters for engine control said parameters being related to the driver demands or status
    • F02D2200/602—Pedal position
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/36—Control for minimising NOx emissions
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 구비한 엔진 제어 시스템은, 연소실과, 상기 연소실에 구비되어 공기 또는 공기와 연료의 혼합기를 상기 연소실에 선택적으로 공급하도록 된 흡기 밸브와, 상기 연소실에 구비되어 상기 혼합기를 태우도록 점화하는 점화 스위치와, 상기 연소실에 구비되어 연소실 내의 배출가스를 선택적으로 연소실 외부로 배출하도록 된 배기 밸브를 포함하는 엔진과, 상기 흡기 밸브의 흡기 듀레이션과 상기 배기 밸브의 배기 듀레이션을 조절하도록 되어 있는 듀얼 연속 가변 밸브 듀레이션 장치와, 상기 엔진의 하류에서 배출가스 내에 포함된 탄화수소, 일산화탄소, 질소산화물을 정화하는 삼원 촉매(TWC)를 포함하는 웜업 촉매 컨버터(WCC)와, 상기 웜업 촉매 컨버터 후단에 설치되며, 배출가스 내에 포함된 탄화수소를 흡장하여 제거하는 HC 트랩(Hydrocarbon Trap)과, 상기 HC 트랩 후단에 설치되며, 가열 장치가 내장된 전열 촉매(Electrically Heated Catalyst)와, 상기 전열 촉매 후단에 설치되며, 배출가스 내에 포함된 탄화수소, 일산화탄소, 질소산화물을 정화하는 삼원 촉매(TWC), 및 차량의 운전 조건을 기초로 상기 점화 스위치의 점화 시기, 흡기 듀레이션 및 배기 듀레이션을 조절하는 제어기를 포함한다.

Description

듀얼 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 구비한 엔진 제어 시스템 및 엔진 제어 방법 {SYSTEM AND METHOD OF CONTROLLING ENGINE PROVIDED WITH DUAL CONTINUOUSLY VARIABLE VALVE DURATION DEVICE}
본 발명은 듀얼 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 구비한 엔진 제어 시스템 및 엔진 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웜업 촉매 컨버터(WCC)의 저온 질소산화물(NOx) 정화 기능 강화 삼원촉매(TWC) 유무에 따라 제어 방식을 달리하여 배출가스에 포함된 배출물질(emission; EM)을 저감하는 듀얼 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 구비한 엔진 제어 시스템 및 엔진 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 내연기관(internal combustion engine)은 연소실(combustion chamber)에 연료와 공기를 받아들여 이를 연소함으로써 동력을 형성한다. 공기를 흡입할 때에는 캠축(camshaft)의 구동에 의해 흡기 밸브(intake valves)를 작동시키고, 흡기 밸브가 열려있는 동안 공기가 연소실에 흡입되게 된다. 또한, 캠축의 구동에 의해 배기 밸브(exhaust valve)를 작동시키고 배기 밸브가 열려있는 동안 배출가스가 연소실에서 배출되게 된다.
그런데, 최적의 흡기 밸브/배기 밸브 동작은 엔진의 회전속도에 따라 달라진다. 즉, 엔진의 회전속도에 따라 적절한 리프트(lift) 또는 밸브 오프닝/클로징 타임이 달라지게 된다. 이와 같이 엔진의 회전속도에 따라 적절한 밸브 동작을 구현하기 위하여, 밸브를 구동시키는 캠의 형상을 복수 개로 설계하거나, 밸브가 엔진 회전수에 따라 다른 리프트(lift)로 동작하도록 구현하는 연속 가변 밸브 리프트(continuous variable valve lift; CVVL) 장치가 연구되고 있다.
또한, 밸브의 열림 시간을 조절하는 것으로 연속 가변 밸브 타이밍(Continuous Variable Valve Timing; CVVT) 기술이 개발되어 왔는데, 이는 밸브 듀레이션이 고정된 상태로 밸브 열림/닫힘 시점이 동시에 변경되는 기술이다.
최근에는, 차량의 운전 조건을 기초로 밸브가 열려 있는 기간(즉, 밸브 듀레이션)을 조절하는 기술이 개발되어 차량에 적용되고 있는 추세이다.
한편, 차량에는 배출가스에 포함된 배출물을 줄이기 위하여 촉매 컨버터(Catalytic Converter)가 장착된다. 엔진에서 배기 매니폴드를 통해 배출되는 배출가스는 배기 파이프에 설치된 촉매 컨버터로 유도되어 정화되고, 머플러를 통과하면서 소음이 감쇄된 후 테일 파이프를 통해 대기 중으로 배출된다. 상기한 촉매 컨버터는 배출가스에 포함되어 있는 배출물을 정화한다. 그리고 배기 파이프 상에는 배출가스에 포함된 입자상 물질(Particulate Matters: PM)을 포집하기 위한 매연 필터가 장착될 수 있다.
삼원 촉매는 상기 촉매 컨버터의 일종이며, 배출가스의 유해성분인 탄화수소계 화합물, 일산화탄소 및 질소산화물(NOx)과 동시에 반응하여 이들 화합물을 제거시킨다. 삼원 촉매는 주로 가솔린 차량에 장착되며, Pt/Rh, Pd/Rh 또는 Pt/Pd/Rh계가 이용된다.
삼원 촉매가 배출가스에 포함되어 있는 배출물을 정화하기 위해서는 삼원 촉매의 온도가 활성화 온도보다 높아야 하는데, 일반적으로 배출가스의 온도를 빠르게 상승시키기 위해 상기한 삼원 촉매를 포함하는 웜업 촉매 컨버터(Warm-up catalytic converter; WCC)가 이용된다.
차량 시동 초기에는 삼원 촉매의 온도가 낮아 상기 배출물을 정화하지 못하고 차량 외부로 배출하는 문제점이 있었다. 이에, 온도가 낮은 영역에서 질소산화물(NOx) 정화 기능이 강화된 삼원 촉매가 웜업 촉매 컨버터로 이용되고 있다. 따라서, 삼원 촉매의 온도가 낮을 때 삼원 촉매의 질소산화물(NOx) 정화 기능 유무에 따라 배출가스의 온도를 빠르게 상승시키거나 삼원 촉매가 웜업되는 동안 배출가스 내의 배출물의 양을 줄이는 방법이 연구되고 있다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 웜업 촉매 컨버터(WCC)의 저온 질소산화물(NOx) 정화 기능 강화 삼원촉매(TWC) 유무에 따라 제어 방식을 달리하여 배출가스에 포함된 배출물질(emission; EM)을 저감하는 듀얼 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 구비한 엔진 제어 시스템 및 엔진 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 구비한 엔진 제어 시스템은, 연소실과, 상기 연소실에 구비되어 공기 또는 공기와 연료의 혼합기를 상기 연소실에 선택적으로 공급하도록 된 흡기 밸브와, 상기 연소실에 구비되어 상기 혼합기를 태우도록 점화하는 점화 스위치와, 상기 연소실에 구비되어 연소실 내의 배출가스를 선택적으로 연소실 외부로 배출하도록 된 배기 밸브를 포함하는 엔진과, 상기 흡기 밸브의 흡기 듀레이션과 상기 배기 밸브의 배기 듀레이션을 조절하도록 되어 있는 듀얼 연속 가변 밸브 듀레이션 장치와, 상기 엔진의 하류에서 배출가스 내에 포함된 탄화수소, 일산화탄소, 질소산화물을 정화하는 삼원 촉매(TWC)를 포함하는 웜업 촉매 컨버터(WCC)와, 상기 웜업 촉매 컨버터 후단에 설치되며, 배출가스 내에 포함된 탄화수소를 흡장하여 제거하는 HC 트랩(Hydrocarbon Trap)과, 상기 HC 트랩 후단에 설치되며, 가열 장치가 내장된 전열 촉매(Electrically Heated Catalyst)와, 상기 전열 촉매 후단에 설치되며, 배출가스 내에 포함된 탄화수소, 일산화탄소, 질소산화물을 정화하는 삼원 촉매(TWC), 및 차량의 운전 조건을 기초로 상기 점화 스위치의 점화 시기, 흡기 듀레이션 및 배기 듀레이션을 조절하는 제어기를 포함하고, 상기 제어기는, 상기 점화시기를 목표 배출온도에 따른 최적 점화시기로 설정하고, 상기 흡기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션 범위 내의 흡기 듀레이션으로 설정하며, 엔진 시동 후 상기 배출가스의 온도가 촉매 활성화 온도 이상이 되거나 HC 트랩에 저장될 수 있는 탄화수소(HC)의 양이 배출되는 설정 시간에 도달하면, 상기 배기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션에 따른 질소산화물(NOx) 및 탄화수소(HC)의 엔진 배출량의 합이 최소가 되도록 하는 최적 배기 듀레이션으로 설정한다.
상기 제어기는, 상기 엔진 시동 후 상기 배출가스의 온도가 촉매 활성화 온도 미만이고, HC 트랩에 저장될 수 있는 탄화수소(HC)의 양이 배출되는 설정 시간에 도달하기 전까지, 상기 배기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션에 따른 질소산화물(NOx) 및 탄화수소(HC)의 엔진 배출량의 합이 최소가 되도록 하는 최적 배기 듀레이션으로 설정할 수 있다.
상기 제어기는, 상기 엔진 시동 후 상기 배출가스의 온도가 촉매 활성화 온도 미만이고, HC 트랩에 저장될 수 있는 탄화수소(HC)의 양이 배출되는 설정 시간에 도달하기 전까지, 상기 배기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션에 따른 탄화수소(HC)의 배출량이 최소가 되도록 하는 최적 배기 듀레이션으로 설정할 수 있다.
상기 제어기는, 상기 엔진 시동 후 상기 배출가스의 온도가 촉매 활성화 온도 미만이고, HC 트랩에 저장될 수 있는 탄화수소(HC)의 양이 배출되는 설정 시간에 도달하기 전까지, 상기 배기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션에 따른 질소산화물(NOx)의 배출량이 최소가 되도록 하는 최적 배기 듀레이션으로 설정할 수 있다.
상기 제어기는, 상기 배출가스의 온도가 촉매 활성화 온도 이상이 되거나 HC 트랩에 저장될 수 있는 탄화수소(HC)의 양이 배출되는 설정 시간에 도달하고, 기어가 D 레인지 또는 R 레인지로 검출되거나 가속페달이 밟힌 경우, 상기 배기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션에 따른 질소산화물(NOx) 및 탄화수소(HC)의 엔진 배출량의 합이 최소가 되도록 하는 최적 배기 듀레이션으로 설정할 수 있다.
상기 실시예들에 따른 엔진 제어 시스템에서, 상기 제어기는, 상기 기어가 D 레인지 또는 R 레인지로 검출되지 않았고 가속페달이 밟히지 않았으면, 상기 배출가스의 온도가 제2 설정 온도 이상인지 판단하고, 상기 배출가스의 온도가 제2 설정 온도 이상이면, 점화시기를 배출가스 저감용 최적 점화시기로 설정하고, 흡기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션 범위 내의 흡기 듀레이션으로 설정하며, 상기 배기 듀레이션을 설정된 목표 배출가스 저감용 최적 점화시기 및 설정된 흡기 듀레이션에 따른 최적 배기 듀레이션까지 증가시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 구비한 엔진 제어 방법에 있어서, 상기 엔진은 흡기 밸브, 점화 스위치, 그리고 배기 밸브를 포함하고, 상기 듀얼 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 상기 흡기 밸브의 흡기 듀레이션과 상기 배기 밸브의 배기 듀레이션을 조절하도록 되어 있으며, 상기 엔진 제어 방법은, 엔진이 시동되면 점화시기를 목표 배출가스의 온도에 따른 최적 점화시기로 설정하는 단계와, 상기 흡기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션 범위 내의 흡기 듀레이션으로 설정하는 단계와, 상기 배기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션에 따른 질소산화물(NOx) 및 탄화수소(HC)의 엔진 배출량의 합이 최소가 되도록 하는 최적 배기 듀레이션으로 설정하는 단계와, 상기 배출가스의 온도가 제1 설정 온도 이상이 되거나 HC 트랩에 저장될 수 있는 탄화수소(HC)의 양이 배출되는 설정 시간에 도달하였는지 판단하는 단계, 및 상기 배출가스의 온도가 제1 설정 온도 이상이 되거나 HC 트랩에 저장될 수 있는 탄화수소(HC)의 양이 배출되는 설정 시간에 도달한 경우, 상기 배기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션에 따른 질소산화물(NOx) 및 탄화수소(HC)의 엔진 배출량의 합이 최소가 되도록 하는 최적 배기 듀레이션으로 설정하는 단계를 포함한다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 구비한 엔진 제어 방법에 있어서, 상기 엔진은 흡기 밸브, 점화 스위치, 그리고 배기 밸브를 포함하고, 상기 듀얼 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 상기 흡기 밸브의 흡기 듀레이션과 상기 배기 밸브의 배기 듀레이션을 조절하도록 되어 있으며, 상기 엔진 제어 방법은, 엔진이 시동되면 점화시기를 목표 배출가스의 온도에 따른 최적 점화시기로 설정하는 단계와, 상기 흡기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션 범위 내의 흡기 듀레이션으로 설정하는 단계와, 상기 배기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션에 따른 탄화수소(HC)의 엔진 배출량이 최소가 되도록 하는 최적 배기 듀레이션으로 설정하는 단계와, 상기 배출가스의 온도가 제1 설정 온도 이상이 되거나 HC 트랩에 저장될 수 있는 탄화수소(HC)의 양이 배출되는 설정 시간에 도달하였는지 판단하는 단계, 및 상기 배출가스의 온도가 제1 설정 온도 이상이 되거나 HC 트랩에 저장될 수 있는 탄화수소(HC)의 양이 배출되는 설정 시간에 도달한 경우, 상기 배기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션에 따른 질소산화물(NOx) 및 탄화수소(HC)의 엔진 배출량의 합이 최소가 되도록 하는 최적 배기 듀레이션으로 설정하는 단계를 포함한다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 듀얼 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 구비한 엔진 제어 방법에 있어서, 상기 엔진은 흡기 밸브, 점화 스위치, 그리고 배기 밸브를 포함하고, 상기 듀얼 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 상기 흡기 밸브의 흡기 듀레이션과 상기 배기 밸브의 배기 듀레이션을 조절하도록 되어 있으며, 상기 엔진 제어 방법은, 엔진이 시동되면 점화시기를 목표 배출가스의 온도에 따른 최적 점화시기로 설정하는 단계와, 상기 흡기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션 범위 내의 흡기 듀레이션으로 설정하는 단계와, 상기 배기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션에 따른 질소산화물(NOx)의 엔진 배출량이 최소가 되도록 하는 최적 배기 듀레이션으로 설정하는 단계와, 상기 배출가스의 온도가 제1 설정 온도 이상이 되거나 HC 트랩에 저장될 수 있는 탄화수소(HC)의 양이 배출되는 설정 시간에 도달하였는지 판단하는 단계, 및 상기 배출가스의 온도가 제1 설정 온도 이상이 되거나 HC 트랩에 저장될 수 있는 탄화수소(HC)의 양이 배출되는 설정 시간에 도달한 경우, 상기 배기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션에 따른 질소산화물(NOx) 및 탄화수소(HC)의 엔진 배출량의 합이 최소가 되도록 하는 최적 배기 듀레이션으로 설정하는 단계를 포함한다.
상기 실시예들에 따른 엔진 제어 방법에서, 상기 배출가스의 온도가 제1 설정 온도 이상이 되거나 HC 트랩에 저장될 수 있는 탄화수소(HC)의 양이 배출되는 설정 시간에 도달한 경우, 기어가 D 레인지 또는 R 레인지로 검출되거나 가속페달이 밟힌 경우인지 판단하는 단계, 및 상기 기어가 D 레인지 또는 R 레인지로 검출되거나 가속페달이 밟힌 경우, 상기 배기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션에 따른 질소산화물 및 탄화수소의 엔진 배출량의 합이 최소가 되도록 하는 최적 배기 듀레이션으로 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 실시예들에 따른 엔진 제어 방법에서, 상기 기어가 D 레인지 또는 R 레인지로 검출되지 않았고 가속페달이 밟히지 않았으면, 상기 배출가스의 온도가 제2 설정 온도 이상인지 판단하는 단계와, 상기 배출가스의 온도가 제2 설정 온도 이상이면, 점화시기를 배출가스 저감용 최적 점화시기로 설정하고, 흡기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션 범위 내의 흡기 듀레이션으로 설정하며, 상기 배기 듀레이션을 설정된 목표 배출가스 저감용 최적 점화시기 및 설정된 흡기 듀레이션에 따른 최적 배기 듀레이션까지 증가시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 엔진의 흡기 듀레이션, 배기 듀레이션 및 점화시기를 조절함으로써 배출가스에 포함된 배출물의 양을 줄일 수 있다. 삼원 촉매가 웜업되지 않은 동안 삼원 촉매로 유입되는 배출물의 양을 줄임으로써 차량 외부로 빠져나가는 배출물의 양을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 제어 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엔진 제어 시스템의 블록도이다.
도 3은 점화시기가 -20.3CA로 고정된 상태에서 흡기 듀레이션을 고정하고 배기 듀레이션을 가변시킨 경우, 배출가스의 온도를 도시한 그래프이다.
도 4는 점화시기가 -15CA로 고정된 상태에서 흡기 듀레이션을 고정하고 배기 듀레이션을 가변시킨 경우, 배출가스의 온도를 도시한 그래프이다.
도 5는 점화시기가 -5CA로 고정된 상태에서 흡기 듀레이션을 고정하고 배기 듀레이션을 가변시킨 경우, 배출가스의 온도를 도시한 그래프이다.
도 6은 점화시기가 -20.3CA로 고정된 상태에서 흡기 듀레이션을 고정하고 배기 듀레이션을 가변시킨 경우, 질소산화물과 탄화수소의 양을 도시한 그래프이다.
도 7은 점화시기가 -15CA로 고정된 상태에서 흡기 듀레이션을 고정하고 배기 듀레이션을 가변시킨 경우, 질소산화물과 탄화수소의 양을 도시한 그래프이다.
도 8은 점화시기가 -5CA로 고정된 상태에서 흡기 듀레이션을 고정하고 배기 듀레이션을 가변시킨 경우, 질소산화물과 탄화수소의 양을 도시한 그래프이다.
도 9는 점화시기를 고정한 상태에서 흡기 듀레이션을 가변시킨 경우와 배기 듀레이션을 가변시킨 경우 배출가스의 온도를 도시한 그래프이다.
도 10은 점화시기를 고정한 상태에서 흡기 듀레이션을 가변시킨 경우와 배기 듀레이션을 가변시킨 경우 질소산화물과 탄화수소의 양을 도시한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 엔진 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엔진 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예들을 기술하기 위한 목적뿐이고 본 발명을 한정하는 것을 의도하는 것은 아니다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 분명하게 달리 나타내지 않는 한, 또한 복수 형태들을 포함하는 것으로 의도된다. 본 명세서에서 사용되는 "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는 명시된 특징들, 정수, 단계들, 작동, 엘리먼트들 및/또는 컴포넌트들의 존재를 나타내지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계들, 작동, 컴포넌트들, 및/또는 이들의 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것은 아니라는 것이 또한 이해되어야 할 것이다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "및/또는" 이라는 용어는 연관되어 나열된 하나 이상의 항목들 중 임의의 하나 또는 모든 조합들을 포함한다. "결합된"이라는 용어는 컴포넌트들이 상호 간에 직접 연결되거나 또는 하나 이상의 매개 컴포넌트들을 통해 간접적으로 연결되는 두 개의 컴포넌트들 간의 물리적 관계를 표시한다.
"차량", "차량의", "자동차" 또는 본 명세서에서 사용되는 다른 유사 용어는 일반적으로, 스포츠 유틸리티 차량(SUV), 버스, 트럭, 다양한 상용 차량을 포함하는 자동차(passenger automobiles), 다양한 보트 및 배를 포함하는 선박, 항공기 등과 같은 모터 차량을 포함하고, 하이브리드 자동차, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차, 수소 동력 차량 및 다른 대체 연료 차량(예를 들어, 석유가 아닌 다른 리소스로부터 유도된 연료)을 포함한다.
또한, 아래의 방법 또는 이들의 양상들 중 하나 이상은 적어도 하나 이상의 제어기에 의해 실행될 수 있다. "제어기"라는 용어는 메모리 및 프로세서를 포함하는 하드웨어 장치를 지칭할 수 있다. 메모리는 프로그램 명령들을 저장하도록 구성되고, 프로세서는 아래에서 더 상세하게 설명될 하나 이상의 프로세스들을 수행하는 프로그램 명령들을 실행하도록 특별히 프로그래밍된다. 더욱이, 아래의 방법들은 아래에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 제어기를 포함하는 시스템에 의해 실행될 수 있다.
또한, 본 명세서의 제어기는 프로세서 등에 의해 실행되는 실행가능 프로그램 명령들을 포함하는 일시적이지 않은 컴퓨터 판독가능 매체로서 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체의 예시들은 롬(ROM), 램(RAM), 씨디 롬(CD ROMs), 자기 테이프, 플로피 디스크, 플래시 드라이브, 스마트 카드, 및 광학 데이터 기억 장치를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 컴퓨터 판독가능 매체는 프로그램 명령들이 예를 들어, 텔레매틱스 서버 또는 컨트롤러 영역 네트워크(CAN)에 의하여 분산 형태로 저장되거나 또는 실행되도록 컴퓨터 네트워크를 통해 또한 분산될 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 제어 시스템의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 엔진 제어 시스템은 엔진(10), 듀얼 연속 가변 밸브 듀레이션(Dual Continuously Variable Valve Duration; Dual CVVD) 장치(30), 웜업 촉매 컨버터(Warm-up Catalytic Converter; WCC)(60), 배기 파이프(40), HC 트랩(Hydrocarbon Trap)(80), 전열 촉매(Electrically Heated Catalyst)(85), 삼원 촉매(TWC), 그리고 제어기(70)를 포함한다.
엔진(10)은 연료와 공기가 혼합된 혼합기를 연소시켜 화학적 에너지를 기계적 에너지로 변환한다. 엔진(10)은 연소실(12), 흡기 밸브(14), 점화 스위치(15), 배기 밸브(16), 인젝터(18), 흡기 매니폴드(20), 그리고 배기 매니폴드(22)를 포함한다.
연소실(12)은 흡기 매니폴드(20)에 연결되어 공기 또는 공기와 연료의 혼합기를 공급 받는다. 연소실(12)에는 흡기 포트가 형성되어 있으며, 흡기 포트에는 흡기 밸브(14)가 구비된다. 흡기 밸브(14)는 크랭크샤프트에 연결된 캠축의 회전에 의하여 작동되어 흡기 포트를 열거나 닫는다. 흡기 밸브(14)가 흡기 포트를 열면 흡기 매니폴드(20)의 공기 또는 혼합기는 흡기 포트를 통하여 연소실(12) 내로 유입되고, 흡기 밸브(14)가 흡기 포트를 닫으면 흡기 매니폴드(20)의 공기 또는 혼합기는 연소실(12) 내로 유입되지 않는다. 또한, 연소실(12)은 배기 매니폴드(22)에 연결되어 연소 과정에서 발생된 배출가스는 배기 매니폴드(22)에 모인 후 배기 파이프(40)로 흘러간다. 연소실(12)에는 배기 포트가 형성되어 있으며, 배기 포트에는 배기 밸브(16)가 구비된다. 배기 밸브(16)도 크랭크샤프트에 연결된 캠축의 회전에 의하여 작동되어 배기 포트를 열거나 닫는다. 배기 밸브(16)가 배기 포트를 열면 연소실(12) 내의 배출가스가 배기 포트를 통하여 배기 매니폴드(22)로 흘러가고, 배기 밸브(16)가 배기 포트를 닫으면 연소실(12)내의 배출가스가 배기 매니폴드(22)로 흘러가지 않는다.
엔진 타입에 따라 연소실(12)에는 인젝터(18)가 장착되어 연료를 연소실(12) 내부로 분사할 수 있다(예를 들어, 가솔린 직접 분사 엔진의 경우). 또한, 엔진 타입에 따라 연소실(12)의 상부에는 점화 스위치(15)가 구비되어 연소실(12) 내의 혼합기를 점화시킬 수 있다(예를 들어, 가솔린 엔진의 경우).
듀얼 CVVD 장치(30)는 엔진(10)의 상부에 장착되어 있으며, 흡기 밸브(14)의 듀레이션과 배기 밸브(16)의 듀레이션을 조절한다. 듀얼 CVVD 장치(30)는 흡기 밸브(14)의 밸브 듀레이션을 가변적으로 조절하는 흡기 CVVD 장치와 배기 밸브(16)의 밸브 듀레이션을 가변적으로 조절하는 배기 CVVD 장치가 통합되어 구성된다. 듀얼 CVVD 장치(30)로는 대한민국 등록특허 제1619394호에 기재된 CVVD와 같이 현재까지 알려진 다양한 CVVD 장치가 사용될 수 있으며, 대한민국 등록특허 제1619394호에 개시된 내용 전체는 본 명세서에 참조로서 통합된다. 또한, 대한민국 등록특허 제1619394호에 개시된 CVVD 외에 현재까지 알려진 다양한 CVVD가 사용될 수 있으며, 본 발명의 실시예들에 따른 CVVD는 대한민국 등록특허 제1619394호에 개시된 CVVD로 한정되지 않음을 이해하여야 할 것이다.
여기에서는, 흡기 밸브(14)의 듀레이션을 '흡기 듀레이션'으로 지칭한다. 흡기 듀레이션은 흡기 밸브(14)가 열리는 시점으로부터 흡기 밸브(14)가 닫히는 시점까지의 기간으로 정의된다. 또한, 흡기 밸브(14)가 열리는 시점을 흡기 밸브 열림(Intake Valve Open; IVO) 시점으로 지칭하고, 흡기 밸브(14)가 닫히는 시점을 흡기 밸브 닫힘(Intake Valve Close; IVC) 시점으로 지칭한다. 따라서, 흡기 듀레이션은 IVO 시점부터 IVC 시점까지의 기간이다.
여기에서는, 배기 밸브(16)의 듀레이션을 '배기 듀레이션'으로 지칭한다. 배기 듀레이션은 배기 밸브(16)가 열리는 시점으로부터 배기 밸브(16)가 닫히는 시점까지의 기간으로 정의된다. 또한, 배기 밸브(16)가 열리는 시점을 배기 밸브 열림(Exhaust Valve Open; EVO) 시점으로 지칭하고, 배기 밸브(16)가 닫히는 시점을 배기 밸브 닫힘(Exhaust Valve Close; EVC) 시점으로 지칭한다. 따라서, 배기 듀레이션은 EVO 시점부터 EVC 시점까지의 기간이다.
배기 파이프(40)는 배기 매니폴드(22)에 연결되어 배출가스를 차량의 외부로 배출시킨다. 배기 파이프(40) 상에는 다양한 촉매 컨버터가 장착되어 장착되어 배출가스 내에 포함된 배출물을 제거한다. 여기에서는, 설명의 편의 상, 배기 파이프(40)에 삼원 촉매를 포함하는 웜업 촉매 컨버터(60)가 장착된 것을 예시하였으나, 배기 파이프(40)에 장착되는 촉매 컨버터는 삼원 촉매를 포함하는 웜업 촉매 컨버터(60)에 한정되는 것이 아님을 이해하여야 할 것이다.
삼원 촉매를 포함하는 웜업 촉매 컨버터(60)는 엔진(10)에서 배출되는 배출가스가 통과하는 배기 파이프(40)에 배치되며, 상기 배출가스에 포함된 일산화탄소, 탄화수소, 질소산화물을 포함하는 유해물질을 산화-환원 반응에 의해 무해한 성분으로 변화시킨다. 삼원 촉매(60)에 대하여는 당업자에게 잘 알려져 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
HC 트랩(80)은 웜업 촉매 컨버터(60) 후단에 설치되며, 배출가스 내에 포함된 탄화수소를 흡장하여 제거한다. 전열 촉매(85)는 HC 트랩(80) 후단에 설치되며, 가열 장치가 내장되어 있다. 전열 촉매(85)는 차량의 촉매 활성화 시간을 감소시켜 촉매가 배기가스를 감소시키기 시작하는 시간이 빨라진다. 가솔린 엔진의 경우, 이로 인해 탄화수소(HC)의 냉간 시동시 입자의 배출이 감소하며, 디젤 엔진의 경우에는 일산화탄소(CO)와 질소산화물(NOx)의 배출이 감소된다. 촉매적으로 코팅된 구조가 신속하게 가열되면 운전자가 가속 페달을 다시 밟음과 동시에 촉매 온도는 운전 온도까지 상승한다.
그리고, 전열 촉매(85) 후단에는 배출가스 내에 포함된 탄화수소, 일산화탄소, 질소산화물을 정화하는 삼원 촉매(90)가 추가적으로 설치될 수 있다.
배기 파이프(40)에는 연소 상태와 웜업 촉매 컨버터(60)의 기능을 검출하기 위한 다수의 센서들(42, 44, 46, 47, 49)이 장착된다.
온도 센서(42)는 웜업 촉매 컨버터(60)의 전단 배기 파이프(40)에 장착되며, 웜업 촉매 컨버터(60) 전단의 배출가스의 온도를 검출하여 이에 대한 신호를 제어기(70)에 전달한다.
제1산소 센서(44)는 웜업 촉매 컨버터(60)의 전단 배기 파이프(40)에 장착되며, 웜업 촉매 컨버터(60) 전단의 배출가스에 포함된 산소의 농도를 검출하여 이에 대한 신호를 제어기(70)에 전달한다.
제2산소 센서(46)는 웜업 촉매 컨버터(60)의 후단 배기 파이프(40)에 장착되며, 웜업 촉매 컨버터(60) 후단의 배출가스에 포함된 산소의 농도를 검출하여 이에 대한 신호를 제어기(70)에 전달한다.
제1 NOx 센서(47)는 웜업 촉매 컨버터(60)의 전단 배기 파이프(40)에 장착되며, 웜업 촉매 컨버터(60) 전단의 배출가스에 포함된 질소산화물의 농도를 검출하여 이에 대한 신호를 제어기(70)에 전달한다.
제2 NOx 센서(49)는 웜업 촉매 컨버터(60)의 후단 배기 파이프(40)에 장착되며, 웜업 촉매 컨버터(60) 후단의 배출가스에 포함된 질소산화물의 농도를 검출하여 이에 대한 신호를 제어기(70)에 전달한다.
여기에서 기재된 센서들(42, 44, 46, 47, 49) 외에 엔진 제어 시스템은 다양한 센서들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 웜업 촉매 컨버터(60)의 후단 배기 파이프(40)에 추가 온도 센서를 장착하여, 웜업 촉매 컨버터(60) 후단의 배출가스의 온도를 검출할 수도 있다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 엔진 제어 시스템은 변속단 센서(48)와 가속페달 위치 센서(50)를 더 포함할 수 있다. 더 나아가, 엔진 제어 시스템은 배기 파이프(40)에 장착된 탄화수소 센서 또는 이산화탄소 센서 등을 더 포함하며, 이들 센서를 통하여 배출가스에 포함된 배출물의 농도를 검출할 수도 있다.
제어기(70)는 상기 센서들(42, 44, 46, 47, 48, 49, 50)에 전기적으로 연결되어 센서들(42, 44, 46, 47, 48, 49, 50)에서 검출된 값들에 해당하는 신호들을 수신하고, 상기 신호들을 기초로 연소 상태, 웜업 촉매 컨버터(60)가 정상적으로 기능하는지 여부 및/또는 차량의 운전 조건을 판단한다. 상기 제어기(70)는 상기 판단을 근거로 점화 스위치(15)의 점화 시기, 흡기 듀레이션, 그리고 배기 듀레이션 중 적어도 하나 이상을 제어할 수 있다. 제어기(70)는 설정된 프로그램에 의해 동작하는 하나 이상의 프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 제어 방법의 각 단계를 수행하도록 프로그램밍된 것일 수 있다.
이하, 도 2를 참고로 본 발명의 실시예에 따른 엔진 제어 시스템에서 제어기(70)의 입력 및 출력을 보다 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엔진 제어 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엔진 제어 방법을 구현하기 위한 제어기(70)의 입력과 출력을 간단하게 도시한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 제어기(70)의 입력과 출력은 도 2에 도시된 실시예에 한정되지 않음을 이해하여야 할 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제어기(70)는 온도 센서(42), 제1, 2산소 센서(44, 46), 제1, 2 NOx 센서(47, 49), 변속단 센서(48), 가속페달 위치 센서(50)에 전기적으로 연결되어 있으며, 상기 센서들(42, 44, 46, 47, 48, 49, 50)에서 검출된 값들에 해당하는 신호들을 수신한다.
온도 센서(42)는 웜업 촉매 컨버터(60) 전단의 배출가스의 온도를 검출하여 이에 대한 신호를 제어기(70)에 전달한다. 제어기(70)는 상기 신호를 기초로 삼원 촉매(60)의 베드 온도를 예측할 수 있다.
제1산소 센서(44)는 웜업 촉매 컨버터(60) 전단의 배출가스에 포함된 산소의 농도를 검출하여 이에 대한 신호를 제어기(70)에 전달하고, 제2산소 센서(46)는 웜업 촉매 컨버터(60) 후단의 배출가스에 포함된 산소의 농도를 검출하여 이에 대한 신호를 제어기(70)에 전달한다. 제어기(70)는 제1, 2산소 센서(44, 46)의 신호를 기초로 웜업 촉매 컨버터(60)가 정상적으로 작동하고 있는지 여부를 판단하고, 엔진(10)의 공연비 제어를 수행할 수 있다.
제1 NOx 센서(47)는 웜업 촉매 컨버터(60) 전단의 배출가스에 포함된 질소산화물의 농도를 검출하여 이에 대한 신호를 제어기(70)에 전달하고, 제2 NOx 센서(49)는 웜업 촉매 컨버터(60) 후단의 배출가스에 포함된 질소산화물의 농도를 검출하여 이에 대한 신호를 제어기(70)에 전달한다. 제어기(70)는 제1, 2 NOx 센서(47, 49)의 신호를 기초로 배출가스의 온도가 활성화 온도 이하에서 삼원 촉매의 질소산화물 정화 성능이 활성화되었는지 판단할 수 있다.
변속단 센서(48)는 변속 레버가 위치한 변속 레인지를 검출하고, 이에 대한 신호를 제어기(70)에 전달한다. 예를 들어, 변속 레인지는 P 레인지, R 레인지, N 레인지, D 레인지 등을 포함할 수 있다.
가속페달 위치 센서(50)는 가속페달의 변위를 검출하고, 이에 대한 신호를 제어기(70)에 전달한다. 예를 들어, 운전자가 가속페달을 전혀 밟지 않은 경우에는 가속페달의 변위는 0%일 수 있고, 운전자가 가속페달을 완전히 밟은 경우에는 가속페달의 변위는 100%일 수 있다. 상기 가속페달의 변위는 운전자의 가속 의지를 알려준다.
제어기(70)는 상기 센서들(42, 44, 46, 47, 48, 49, 50)에서 검출된 값들에 기초하여 적어도 점화 스위치(15)와 듀얼 CVVD(30)의 작동을 제어한다. 즉, 제어기(70)는 적어도 점화 스위치(15)의 점화시기, 흡기 듀레이션, 및/또는 배기 듀레이션을 제어한다.
이하, 도 3 내지 도 5 및 도 9를 참고로, 배출가스 온도에 대한 점화시기, 흡기 듀레이션 및 배기 듀레이션의 영향을 설명한다.
도 3은 점화시기가 -20.3CA로 고정된 상태에서 흡기 듀레이션을 고정하고 배기 듀레이션을 가변시킨 경우, 배출가스의 온도를 도시한 그래프이고, 도 4는 점화시기가 -15CA로 고정된 상태에서 흡기 듀레이션을 고정하고 배기 듀레이션을 가변시킨 경우, 배출가스의 온도를 도시한 그래프이며, 도 5는 점화시기가 -5CA로 고정된 상태에서 흡기 듀레이션을 고정하고 배기 듀레이션을 가변시킨 경우, 배출가스의 온도를 도시한 그래프이다. 또한, 도 9는 점화시기를 고정한 상태에서 흡기 듀레이션을 가변시킨 경우와 배기 듀레이션을 가변시킨 경우 배출가스의 온도를 도시한 그래프이다. 도 3 내지 도 5에서 공기량은 배기 듀레이션과 연관된다. 즉, 배기 듀레이션이 증가하는 경우 공기량도 증가한다. 따라서, 공기량을 배기 듀레이션으로 이해하여도 무방하다. 여기서, '-' 부호는 '상사점(Top Dead Center; TDC) 전'을 의미한다. 또한, 점화시기에서 '-'는 지각을 의미하며 '+'는 진각을 의미한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 점화시기를 -20.3CA(crank angle)로 고정한 상태에서, 배출가스의 온도는 흡기 듀레이션과 무관하게 배기 듀레이션이 증가하면 상승하는 것을 알 수 있다. 마찬가지로, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 점화시기를 -15CA 또는 -5CA로 고정한 상태에서도, 배출가스의 온도는 흡기 듀레이션과 무관하게 배기 듀레이션이 증가하면 상승하는 것을 알 수 있다. 다만, 점화시기에 따라 배출가스의 온도 범위가 달라지게 된다. 예를 들어, 점화시기가 -20.3CA인 경우 배출가스의 온도 범위는 약 720℃ ~ 850℃이고, 점화시기가 -15CA인 경우 배출가스의 온도 범위는 약 650℃ ~ 800℃이며, 점화시기가 -5CA인 경우 배출가스의 온도 범위는 약 500℃ ~ 650℃이다. 또한, 흡기 듀레인션에 따라서 배기 듀레이션의 가변 범위가 정해진다. 예를 들어, 흡기 듀레이션이 205CA 또는 220CA인 경우에는 배기 듀레이션을 315CA까지 증가시킬 수 있으나, 흡기 듀레이션이 240CA 또는 260CA인 경우 배기 듀레이션을 315CA까지 증가시키면 연소 안정성이 떨어지게 된다. 따라서, 흡기 듀레이션에 따라 배기 듀레이션이 증가할 수 있는 범위가 정해진다. 여기서, 흡기 듀레이션에 따른 배기 듀레이션의 최대값을 한계 배기 듀레이션으로 정의한다.
한편, 점화시기와 배기 듀레이션을 고정한 상태에서 흡기 듀레이션을 가변시키는 경우 배출가스의 온도에 대한 흡기 듀레이션의 영향이 작다는 것이 실험에서 밝혀졌다. 이러한 실험 결과들은 도 9에 종합적으로 도시되어 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 배기 듀레이션을 고정시키고 흡기 듀레이션만을 가변시키는 경우 배출가스의 온도는 흡기 듀레이션과 배기 듀레이션을 고정킨 경우 배출가스의 온도보다 크게 상승하지 않는다. 이와는 달리, 흡기 듀레이션을 고정시키고 배기 듀레이션만을 가변시키는 경우 배출가스의 온도는 흡기 듀레이션과 배기 듀레이션을 고정시킨 경우 배출가스의 온도보다 약 100℃ 정도 추가로 상승시킬 수 있다. 따라서, 배출가스의 온도를 상승시키기 위해서는 흡기 듀레이션을 고정하고 배기 듀레이션을 한계 듀레이션까지 상승시키는 것이 효율적임을 알 수 있다. 또한, 배출가스의 온도 관점에서는 가능한 한 점화시기를 최대한 지각시키는 것이 효율적임을 알 수 있다. 그러나, 연소 안정성 및 차량의 운전 조건을 고려하여 점화시기를 설정된 점화시기 범위 내의 값으로 설정하고, 흡기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션 범위 내의 값으로 설정할 수 있다. 예를 들어, 이에 한정되지는 않지만, 배출가스 온도 상승을 위한 설정된 점화시기 범위는 -20.3CA ~ -15CA일 수 있으며, 설정된 흡기 듀레이션 범위는 205CA ~260CA일 수 있다.
이하, 도 6 내지 도 8 및 도 10을 참고로, 질소산화물과 탄화수소의 양에 대한 점화시기, 흡기 듀레이션 및 배기 듀레이션의 영향을 설명한다.
도 6은 점화시기가 -20.3CA로 고정된 상태에서 흡기 듀레이션을 고정하고 배기 듀레이션을 가변시킨 경우, 질소산화물과 탄화수소의 양을 도시한 그래프이고, 도 7은 점화시기가 -15CA로 고정된 상태에서 흡기 듀레이션을 고정하고 배기 듀레이션을 가변시킨 경우, 질소산화물과 탄화수소의 양을 도시한 그래프이며, 도 8은 점화시기가 -5CA로 고정된 상태에서 흡기 듀레이션을 고정하고 배기 듀레이션을 가변시킨 경우, 질소산화물과 탄화수소의 양을 도시한 그래프이다. 또한, 도 10은 점화시기를 고정한 상태에서 흡기 듀레이션을 가변시킨 경우와 배기 듀레이션을 가변시킨 경우 질소산화물과 탄화수소의 양을 도시한 그래프이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 점화시기를 -20.3CA로 고정한 상태에서, 질소산화물의 양과 탄화수소의 양은 배기 듀레이션이 변화함에 따라 변화함을 알 수 있다. 또한, 배기 듀레이션이 변화함에 따라 질소산화물의 양의 변화가 탄화수소의 양의 변화보다 큰 것을 알 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 점화시기를 -15CA로 고정한 상태에서, 질소산화물의 양과 탄화수소의 양은 배기 듀레이션이 변화함에 따라 변화함을 알 수 있다. 또한, 배기 듀레이션이 변화함에 따라 질소산화물의 양의 변화와 탄화수소의 양의 변화가 유사한 것을 알 수 있다. 그러나, 배기 듀레이션이 변화함에 따라 점화시기가 -15CA인 경우 질소산화물의 양의 변화는 점화시기가 -20.3CA인 경우 질소산화물의 양의 변화보다 작으나, 점화시기가 -15CA인 경우 탄화수소의 양의 변화는 점화시기가 -20.3CA인 경우 탄화수소의 양의 변화보다 큰 것을 알 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 점화시기를 -5CA로 고정한 상태에서, 질소산화물의 양과 탄화수소의 양은 배기 듀레이션이 변화함에 따라 변화함을 알 수 있다. 또한, 배기 듀레이션이 변화함에 따라 질소산화물의 양의 변화는 적으나 탄화수소의 양의 변화는 큰 것을 알 수 있다.
도 6 내지 도 8을 참고하면, 점화시기가 -5CA인 경우, 흡기 듀레이션이 205CA ~ 220CA이면 배출물의 양(질소산화물의 양과 탄화수소의 양의 합)이 최소가 되는 배기 듀레이션은 281CA이며, 흡기 듀레이션이 240CA ~ 260CA이면 배출물의 양이 최소가 되는 배기 듀레이션은 260CA이다. 또한, 점화시기가 -15CA인 경우, 흡기 듀레이션이 205CA ~ 220CA이면 배출물의 양이 최소가 되는 배기 듀레이션은 281CA ~ 315CA이고, 흡기 듀레이션이 240CA이면 배출물의 양이 최소가 되는 배기 듀레이션은 260CA ~281CA이며, 흡기 듀레이션이 260CA이면 배출물의 양이 최소가 되는 배기 듀레이션은 281CA이다. 더 나아가, 점화시기가 -20.3인 경우, 흡기 듀레이션이 205CA ~ 220CA이면 배출물의 양이 최소가 되는 배기 듀레이션은 281CA ~ 315CA이고, 흡기 듀레이션이 240CA ~ 260CA이면 배출물의 양이 최소가 되는 배기 듀레이션은 281CA ~ 300CA이다.
한편, 점화시기와 배기 듀레이션을 고정한 상태에서 흡기 듀레이션을 가변시키는 경우 질소산화물과 탄화수소의 양에 대한 흡기 듀레이션의 영향은 점화시기와 흡기 듀레이션을 고정한 상태에서 배기 듀레이션을 가변시키는 경우 질소산화물과 탄화수소의 양에 대한 배기 듀레이션의 영향보다 작은 것이 실험에서 밝혀졌다. 이러한 실험 결과들은 도 10에 종합적으로 도시되어 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 배기 듀레이션을 고정시키고 흡기 듀레이션만을 증가시키는 경우 질소산화물과 탄화수소의 양(가운데 굵은 곡선)은 배기 듀레이션과 흡기 듀레이션을 고정시키는 경우 질소산화물과 탄화수소의 양(우측의 굵은 곡선)보다 적다. 그러나, 흡기 듀레이션의 가변에 따른 질소산화물과 탄화수소의 양이 줄어든 정도는 작은 것을 알 수 있다. 이와는 달리, 흡기 듀레이션을 고정시키고 배기 듀레이션만을 증가시키는 경우 질소산화물과 탄화수소의 양(왼쪽의 굵은 곡선)은 배기 듀레이션과 흡기 듀레이션을 고정시키는 경우 질소산화물과 탄화수소의 양(우측의 굵은 곡선)보다 적다. 또한, 배기 듀레이션의 가변에 따른 질소산화물과 탄화수소의 양이 줄어든 정도는 큰 것을 알 수 있다. 한편, 흡기 듀레이션을 고정하고 배기 듀레이션을 증가시킴에 따라, 질소산화물의 양은 줄어드나 탄화수소의 양은 줄어든 후 다시 증가함을 알 수 있다. 따라서, 질소산화물의 양을 줄이기 위해서는 점화시기의 지각을 최대한 줄이고 흡기 듀레이션을 고정하며 배기 듀레이션을 증가시키는 것이 효율적이고, 탄화수소의 양을 줄이기 점화시기와 흡기 듀레이션을 각각 최적의 점화시기와 최적의 흡기 듀레이션으로 고정한 상태에서 배기 듀레이션을 최적의 점화시기와 최적의 흡기 듀레이션에 따라 결정하여야 한다.
이하, 도 11을 참고로 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 제어 방법을 상세히 설명한다. 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 제어 방법을 도시한 흐름도이다. 도 11에 도시한 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 제어 방법은 일반 삼원 촉매를 포함하는 웜업 촉매 컨버터를 포함하는 엔진 제어 시스템의 제어 방법에 관한 것이다.
도 11을 참조하면, 우선 엔진을 시동한다(S101).
그 후, 제어기(70)는 점화시기를 목표 배출가스의 온도에 따른 최적 점화시기로 설정하고(S102), 흡기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션 범위 내의 흡기 듀레이션으로 설정한다(S103).
그 후, 제어기(70)는 배기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션에 따른 질소산화물(NOx) 및 탄화수소(HC)의 엔진 배출량의 합이 최소가 되도록 하는 최적 배기 듀레이션으로 설정한다(S104).
그 후, 제어기(70)는 배출가스의 온도가 제1 설정 온도 이상이 되거나 HC 트랩에 저장될 수 있는 탄화수소(HC)의 양이 배출되는 설정 시간에 도달하였는지 판단한다(S105). 여기서, 제1 설정 온도는 촉매 활성화 온도이며, 촉매 활성화 온도는 삼원 촉매가 활성화되기 시작하는 온도(예를 들어, 200℃)에 대응되는 배출가스의 온도를 의미한다.
배출가스의 온도가 제1 설정 온도 이상이 되거나 HC 트랩에 저장될 수 있는 탄화수소(HC)의 양이 배출되는 설정 시간에 도달하였으면, 제어기(70)는 배기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션에 따른 질소산화물(NOx) 및 탄화수소(HC)의 엔진 배출량의 합이 최소가 되도록 하는 최적 배기 듀레이션으로 설정한다(S106).
배출가스의 온도가 제1 설정 온도 이상이 아니고 HC 트랩에 저장될 수 있는 탄화수소(HC)의 양이 배출되는 설정 시간에 도달하지 않았으면, S102 단계로 돌아가 제어기(70)는 점화시기를 목표 배출가스의 온도에 따른 최적 점화시기로 설정한다(S102).
그 후, 제어기(70)는 변속 레버의 위치가 변화하여 D 레인지 또는 R 레인지가 선택되는지 또는 가속페달이 밟혔는지를 판단한다(S107).
배출가스의 온도가 제1 설정 온도 이상이 되거나 HC 트랩에 저장될 수 있는 탄화수소(HC)의 양이 배출되는 설정 시간에 도달하였고, 기어가 D 레인지 또는 R 레인지로 검출되거나 가속페달이 밟힌 경우, 제어기(70)는 배기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션에 따른 질소산화물(NOx) 및 탄화수소(HC)의 엔진 배출량의 합이 최소가 되도록 하는 최적 배기 듀레이션으로 설정한다(S108).
기어가 D 레인지 또는 R 레인지로 검출되지 않았고 가속페달이 밟히지 않았으면, 제어기(70)는 배출가스의 온도가 제2 설정 온도 이상인지 판단한다(S109). 여기서, 제2 설정 온도는 삼원 촉매가 높은 정화 효율로 배출물을 정화할 수 있는 온도(예를 들어, 300℃~350℃)에 대응되는 배출가스의 온도를 의미한다.
배출가스의 온도가 제2 설정 온도 이상이면, 제어기(70)는 점화시기를 배출가스 저감용 최적 점화시기로 설정하고(S110), 흡기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션 범위 내의 흡기 듀레이션으로 설정하며(S111), 배기 듀레이션을 설정된 목표 배출가스 저감용 최적 점화시기 및 설정된 흡기 듀레이션에 따른 최적 배기 듀레이션까지 증가시킨다(S112).
배출가스의 온도가 제2설정 온도 미만이면 S106 단계로 돌아가 제어기(70)는 배기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션에 따른 질소산화물(NOx) 및 탄화수소(HC)의 엔진 배출량의 합이 최소가 되도록 하는 최적 배기 듀레이션으로 설정한다(S106).
이하, 도 12를 참고로 본 발명의 다른 실시예에 따른 엔진 제어 방법을 상세히 설명한다. 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 엔진 제어 방법을 도시한 흐름도이다. 도 12에 도시한 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 제어 방법은 질소산화물 정화 기능을 강화한 삼원 촉매를 포함하는 웜업 촉매 컨버터를 포함하는 엔진 제어 시스템의 제어 방법에 관한 것이다.
도 12를 참조하면, 우선 엔진을 시동한다(S201).
그 후, 제어기(70)는 점화시기를 목표 배출가스의 온도에 따른 최적 점화시기로 설정하고(S202), 흡기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션 범위 내의 흡기 듀레이션으로 설정한다(S203).
그 후, 제어기(70)는 배기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션에 따른 탄화수소(HC)의 엔진 배출량의 합이 최소가 되도록 하는 최적 배기 듀레이션으로 설정한다(S204).
그 후, 제어기(70)는 배출가스의 온도가 제1 설정 온도 이상이 되거나 HC 트랩에 저장될 수 있는 탄화수소(HC)의 양이 배출되는 설정 시간에 도달하였는지 판단한다(S205). 여기서, 제1 설정 온도는 촉매 활성화 온도이며, 촉매 활성화 온도는 삼원 촉매가 활성화되기 시작하는 온도(예를 들어, 200℃)에 대응되는 배출가스의 온도를 의미한다.
배출가스의 온도가 제1 설정 온도 이상이 되거나 HC 트랩에 저장될 수 있는 탄화수소(HC)의 양이 배출되는 설정 시간에 도달하였으면, 제어기(70)는 배기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션에 따른 질소산화물(NOx) 및 탄화수소(HC)의 엔진 배출량의 합이 최소가 되도록 하는 최적 배기 듀레이션으로 설정한다(S206).
배출가스의 온도가 제1 설정온도 이상이 아니고, HC 트랩에 저장될 수 있는 탄화수소(HC)의 양이 배출되는 설정 시간에 도달하지 않았으면, S202 단계로 돌아가 제어기(70)는 점화시기를 목표 배출가스의 온도에 따른 최적 점화시기로 설정한다(S202).
그 후, 제어기(70)는 변속 레버의 위치가 변화하여 D 레인지 또는 R 레인지가 선택되는지 또는 가속페달이 밟혔는지를 판단한다(S207).
배출가스의 온도가 제1 설정 온도 이상이 되거나 HC 트랩에 저장될 수 있는 탄화수소(HC)의 양이 배출되는 설정 시간에 도달하였고, 기어가 D 레인지 또는 R 레인지로 검출되거나 가속페달이 밟힌 경우, 제어기(70)는 배기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션에 따른 질소산화물(NOx) 및 탄화수소(HC)의 엔진 배출량의 합이 최소가 되도록 하는 최적 배기 듀레이션으로 설정한다(S208).
기어가 D 레인지 또는 R 레인지로 검출되지 않았고 가속페달이 밟히지 않았으면, 제어기(70)는 배출가스의 온도가 제2 설정 온도 이상인지 판단한다(S209).
배출가스의 온도가 제2 설정 온도 이상이면, 제어기(70)는 점화시기를 배출가스 저감용 최적 점화시기로 설정하고(S210), 흡기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션 범위 내의 흡기 듀레이션으로 설정하며(S211), 상기 배기 듀레이션을 설정된 목표 배출가스 저감용 최적 점화시기 및 설정된 흡기 듀레이션에 따른 최적 배기 듀레이션까지 증가시킨다(S212).
배출가스의 온도가 제2설정 온도 미만이면 S206 단계로 돌아가 제어기(70)는 배기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션에 따른 질소산화물(NOx) 및 탄화수소(HC)의 엔진 배출량의 합이 최소가 되도록 하는 최적 배기 듀레이션으로 설정한다(S206).
이하, 도 13를 참고로 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엔진 제어 방법을 상세히 설명한다. 도 13는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 엔진 제어 방법을 도시한 흐름도이다. 도 13에 도시한 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 제어 방법은 질소산화물 정화 기능을 강화한 삼원 촉매를 포함하는 웜업 촉매 컨버터를 포함하는 엔진 제어 시스템의 제어 방법에 관한 것이다.
도 13을 참조하면, 우선 엔진을 시동한다(S301).
그 후, 제어기(70)는 점화시기를 목표 배출가스의 온도에 따른 최적 점화시기로 설정하고(S302), 흡기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션 범위 내의 흡기 듀레이션으로 설정한다(S303).
그 후, 제어기(70)는 배기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션에 따른 질소산화물(NOx)의 엔진 배출량의 합이 최소가 되도록 하는 최적 배기 듀레이션으로 설정한다(S304).
그 후, 제어기(70)는 배출가스의 온도가 제1 설정 온도 이상이 되거나 HC 트랩에 저장될 수 있는 탄화수소(HC)의 양이 배출되는 설정 시간에 도달하였는지 판단한다(S305). 여기서, 제1 설정 온도는 촉매 활성화 온도이며, 촉매 활성화 온도는 삼원 촉매가 활성화되기 시작하는 온도(예를 들어, 200℃)에 대응되는 배출가스의 온도를 의미한다.
배출가스의 온도가 제1 설정 온도 이상이 되거나 HC 트랩에 저장될 수 있는 탄화수소(HC)의 양이 배출되는 설정 시간에 도달하였으면, 제어기(70)는 배기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션에 따른 질소산화물(NOx) 및 탄화수소(HC)의 엔진 배출량의 합이 최소가 되도록 하는 최적 배기 듀레이션으로 설정한다(S306).
배출가스의 온도가 제1 설정온도 이상이 아니고, HC 트랩에 저장될 수 있는 탄화수소(HC)의 양이 배출되는 설정 시간에 도달하지 않았으면, S302단계로 돌아가 제어기(70)는 점화시기를 목표 배출가스의 온도에 따른 최적 점화시기로 설정한다(S302).
그 후, 제어기(70)는 변속 레버의 위치가 변화하여 D 레인지 또는 R 레인지가 선택되는지 또는 가속페달이 밟혔는지를 판단한다(S307).
기어가 D 레인지 또는 R 레인지로 검출되거나 가속페달이 밟힌 경우, 제어기(70)는 배기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션에 따른 질소산화물(NOx) 및 탄화수소(HC)의 엔진 배출량의 합이 최소가 되도록 하는 최적 배기 듀레이션으로 설정한다(S308).
기어가 D 레인지 또는 R 레인지로 검출되지 않았고 가속페달이 밟히지 않았으면, 제어기(70)는 배출가스의 온도가 제2 설정 온도 이상인지 판단한다(S309).
배출가스의 온도가 제2 설정 온도 이상이면, 제어기(70)는 점화시기를 배출가스 저감용 최적 점화시기로 설정하고(S310), 흡기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션 범위 내의 흡기 듀레이션으로 설정하며(S311), 상기 배기 듀레이션을 설정된 목표 배출가스 저감용 최적 점화시기 및 설정된 흡기 듀레이션에 따른 최적 배기 듀레이션까지 증가시킨다(S312).
배출가스의 온도가 제2설정 온도 미만이면 S306 단계로 돌아가 제어기(70)는 배기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션에 따른 질소산화물(NOx) 및 탄화수소(HC)의 엔진 배출량의 합이 최소가 되도록 하는 최적 배기 듀레이션으로 설정한다(S306).
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 엔진의 흡기 듀레이션, 배기 듀레이션 및 점화시기를 조절함으로써 배출가스에 포함된 배출물의 양을 줄일 수 있다. 삼원 촉매가 웜업되지 않은 동안 삼원 촉매로 유입되는 배출물의 양을 줄임으로써 차량 외부로 빠져나가는 배출물의 양을 줄일 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
10: 엔진 12: 연소실
14: 흡기 밸브 15: 점화 스위치
16: 배기 밸브 18: 인젝터
20: 흡기 매니폴드 22: 배기 매니폴드
30: 듀얼 CVVD 장치 40: 배기 파이프
42: 온도 센서 44, 46: 산소 센서
47, 49: NOx 센서 48: 변속단 센서
50: 가속 페달 위치 센서 60: 웜업 촉매 컨버터(삼원 촉매)
70: 제어기 80: HC 트랩
85: 전열 촉매 90: 삼원 촉매

Claims (11)

  1. 연소실과, 상기 연소실에 구비되어 공기 또는 공기와 연료의 혼합기를 상기 연소실에 선택적으로 공급하도록 된 흡기 밸브와, 상기 연소실에 구비되어 상기 혼합기를 태우도록 점화하는 점화 스위치와, 상기 연소실에 구비되어 연소실 내의 배출가스를 선택적으로 연소실 외부로 배출하도록 된 배기 밸브를 포함하는 엔진;
    상기 흡기 밸브의 흡기 듀레이션과 상기 배기 밸브의 배기 듀레이션을 조절하도록 되어 있는 듀얼 연속 가변 밸브 듀레이션 장치;
    상기 엔진의 하류에서 배출가스 내에 포함된 탄화수소, 일산화탄소, 질소산화물을 정화하는 삼원 촉매(TWC)를 포함하는 웜업 촉매 컨버터(WCC);
    상기 웜업 촉매 컨버터 후단에 설치되며, 배출가스 내에 포함된 탄화수소를 흡장하여 제거하는 HC 트랩(Hydrocarbon Trap);
    상기 HC 트랩 후단에 설치되며, 가열 장치가 내장된 전열 촉매(Electrically Heated Catalyst);
    상기 전열 촉매 후단에 설치되며, 배출가스 내에 포함된 탄화수소, 일산화탄소, 질소산화물을 정화하는 삼원 촉매(TWC); 및
    차량의 운전 조건을 기초로 상기 점화 스위치의 점화 시기, 흡기 듀레이션 및 배기 듀레이션을 조절하는 제어기를 포함하고,
    상기 제어기는,
    상기 점화시기를 목표 배출온도에 따른 최적 점화시기로 설정하고,
    상기 흡기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션 범위 내의 흡기 듀레이션으로 설정하며,
    엔진 시동 후 상기 배출가스의 온도가 촉매 활성화 온도 이상이 되거나 HC 트랩에 저장될 수 있는 탄화수소(HC)의 양이 배출되는 설정 시간에 도달하면, 상기 배기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션에 따른 질소산화물(NOx) 및 탄화수소(HC)의 엔진 배출량의 합이 최소가 되도록 하는 최적 배기 듀레이션으로 설정하는 듀얼 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 구비한 엔진 제어 시스템.
  2. 제 1 항에서,
    상기 제어기는,
    상기 엔진 시동 후 상기 배출가스의 온도가 촉매 활성화 온도 미만이고, HC 트랩에 저장될 수 있는 탄화수소(HC)의 양이 배출되는 설정 시간에 도달하기 전까지,
    상기 배기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션에 따른 질소산화물(NOx) 및 탄화수소(HC)의 엔진 배출량의 합이 최소가 되도록 하는 최적 배기 듀레이션으로 설정하는 듀얼 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 구비한 엔진 제어 시스템.
  3. 제 1 항에서,
    상기 제어기는,
    상기 엔진 시동 후 상기 배출가스의 온도가 촉매 활성화 온도 미만이고, HC 트랩에 저장될 수 있는 탄화수소(HC)의 양이 배출되는 설정 시간에 도달하기 전까지,
    상기 배기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션에 따른 탄화수소(HC)의 배출량이 최소가 되도록 하는 최적 배기 듀레이션으로 설정하는 듀얼 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 구비한 엔진 제어 시스템.
  4. 제 1 항에서,
    상기 제어기는,
    상기 엔진 시동 후 상기 배출가스의 온도가 촉매 활성화 온도 미만이고, HC 트랩에 저장될 수 있는 탄화수소(HC)의 양이 배출되는 설정 시간에 도달하기 전까지,
    상기 배기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션에 따른 질소산화물(NOx)의 배출량이 최소가 되도록 하는 최적 배기 듀레이션으로 설정하는 듀얼 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 구비한 엔진 제어 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 배출가스의 온도가 촉매 활성화 온도 이상이 되거나 HC 트랩에 저장될 수 있는 탄화수소(HC)의 양이 배출되는 설정 시간에 도달하고, 기어가 D 레인지 또는 R 레인지로 검출되거나 가속페달이 밟힌 경우,
    상기 배기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션에 따른 질소산화물(NOx) 및 탄화수소(HC)의 엔진 배출량의 합이 최소가 되도록 하는 최적 배기 듀레이션으로 설정하는 듀얼 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 구비한 엔진 제어 시스템.
  6. 제 5 항에서,
    상기 제어기는,
    상기 기어가 D 레인지 또는 R 레인지로 검출되지 않았고 가속페달이 밟히지 않았으면,
    상기 배출가스의 온도가 제2 설정 온도 이상인지 판단하고,
    상기 배출가스의 온도가 제2 설정 온도 이상이면,
    점화시기를 배출가스 저감용 최적 점화시기로 설정하고, 흡기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션 범위 내의 흡기 듀레이션으로 설정하며, 상기 배기 듀레이션을 설정된 목표 배출가스 저감용 최적 점화시기 및 설정된 흡기 듀레이션에 따른 최적 배기 듀레이션까지 증가시키는 엔진 제어 시스템.
  7. 듀얼 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 구비한 엔진 제어 방법에 있어서,
    상기 엔진은 흡기 밸브, 점화 스위치, 그리고 배기 밸브를 포함하고, 상기 듀얼 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 상기 흡기 밸브의 흡기 듀레이션과 상기 배기 밸브의 배기 듀레이션을 조절하도록 되어 있으며,
    상기 엔진 제어 방법은,
    엔진이 시동되면 점화시기를 목표 배출가스의 온도에 따른 최적 점화시기로 설정하는 단계;
    상기 흡기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션 범위 내의 흡기 듀레이션으로 설정하는 단계;
    상기 배기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션에 따른 질소산화물(NOx) 및 탄화수소(HC)의 엔진 배출량의 합이 최소가 되도록 하는 최적 배기 듀레이션으로 설정하는 단계;
    상기 배출가스의 온도가 제1 설정 온도 이상이 되거나 HC 트랩에 저장될 수 있는 탄화수소(HC)의 양이 배출되는 설정 시간에 도달하였는지 판단하는 단계; 및
    상기 배출가스의 온도가 제1 설정 온도 이상이 되거나 HC 트랩에 저장될 수 있는 탄화수소(HC)의 양이 배출되는 설정 시간에 도달한 경우, 상기 배기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션에 따른 질소산화물(NOx) 및 탄화수소(HC)의 엔진 배출량의 합이 최소가 되도록 하는 최적 배기 듀레이션으로 설정하는 단계를 포함하는 듀얼 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 구비한 엔진 제어 방법.
  8. 듀얼 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 구비한 엔진 제어 방법에 있어서,
    상기 엔진은 흡기 밸브, 점화 스위치, 그리고 배기 밸브를 포함하고, 상기 듀얼 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 상기 흡기 밸브의 흡기 듀레이션과 상기 배기 밸브의 배기 듀레이션을 조절하도록 되어 있으며,
    상기 엔진 제어 방법은,
    엔진이 시동되면 점화시기를 목표 배출가스의 온도에 따른 최적 점화시기로 설정하는 단계;
    상기 흡기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션 범위 내의 흡기 듀레이션으로 설정하는 단계;
    상기 배기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션에 따른 탄화수소(HC)의 엔진 배출량이 최소가 되도록 하는 최적 배기 듀레이션으로 설정하는 단계;
    상기 배출가스의 온도가 제1 설정 온도 이상이 되거나 HC 트랩에 저장될 수 있는 탄화수소(HC)의 양이 배출되는 설정 시간에 도달하였는지 판단하는 단계; 및
    상기 배출가스의 온도가 제1 설정 온도 이상이 되거나 HC 트랩에 저장될 수 있는 탄화수소(HC)의 양이 배출되는 설정 시간에 도달한 경우, 상기 배기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션에 따른 질소산화물(NOx) 및 탄화수소(HC)의 엔진 배출량의 합이 최소가 되도록 하는 최적 배기 듀레이션으로 설정하는 단계를 포함하는 듀얼 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 구비한 엔진 제어 방법.
  9. 듀얼 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 구비한 엔진 제어 방법에 있어서,
    상기 엔진은 흡기 밸브, 점화 스위치, 그리고 배기 밸브를 포함하고, 상기 듀얼 연속 가변 밸브 듀레이션 장치는 상기 흡기 밸브의 흡기 듀레이션과 상기 배기 밸브의 배기 듀레이션을 조절하도록 되어 있으며,
    상기 엔진 제어 방법은,
    엔진이 시동되면 점화시기를 목표 배출가스의 온도에 따른 최적 점화시기로 설정하는 단계;
    상기 흡기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션 범위 내의 흡기 듀레이션으로 설정하는 단계;
    상기 배기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션에 따른 질소산화물(NOx)의 엔진 배출량이 최소가 되도록 하는 최적 배기 듀레이션으로 설정하는 단계;
    상기 배출가스의 온도가 제1 설정 온도 이상이 되거나 HC 트랩에 저장될 수 있는 탄화수소(HC)의 양이 배출되는 설정 시간에 도달하였는지 판단하는 단계; 및
    상기 배출가스의 온도가 제1 설정 온도 이상이 되거나 HC 트랩에 저장될 수 있는 탄화수소(HC)의 양이 배출되는 설정 시간에 도달한 경우, 상기 배기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션에 따른 질소산화물(NOx) 및 탄화수소(HC)의 엔진 배출량의 합이 최소가 되도록 하는 최적 배기 듀레이션으로 설정하는 단계를 포함하는 듀얼 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 구비한 엔진 제어 방법.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에서,
    상기 배출가스의 온도가 제1 설정 온도 이상이 되거나 HC 트랩에 저장될 수 있는 탄화수소(HC)의 양이 배출되는 설정 시간에 도달한 경우,
    기어가 D 레인지 또는 R 레인지로 검출되거나 가속페달이 밟힌 경우인지 판단하는 단계; 및
    상기 기어가 D 레인지 또는 R 레인지로 검출되거나 가속페달이 밟힌 경우,
    상기 배기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션에 따른 질소산화물 및 탄화수소의 엔진 배출량의 합이 최소가 되도록 하는 최적 배기 듀레이션으로 설정하는 단계를 더 포함하는 듀얼 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 구비한 엔진 제어 방법.
  11. 제 10 항에서,
    상기 기어가 D 레인지 또는 R 레인지로 검출되지 않았고 가속페달이 밟히지 않았으면,
    상기 배출가스의 온도가 제2 설정 온도 이상인지 판단하는 단계;
    상기 배출가스의 온도가 제2 설정 온도 이상이면,
    점화시기를 배출가스 저감용 최적 점화시기로 설정하고, 흡기 듀레이션을 설정된 흡기 듀레이션 범위 내의 흡기 듀레이션으로 설정하며, 상기 배기 듀레이션을 설정된 목표 배출가스 저감용 최적 점화시기 및 설정된 흡기 듀레이션에 따른 최적 배기 듀레이션까지 증가시키는 단계를 더 포함하는 듀얼 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 구비한 엔진 제어 방법.
KR1020190055449A 2019-05-13 2019-05-13 듀얼 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 구비한 엔진 제어 시스템 및 엔진 제어 방법 KR20200130922A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190055449A KR20200130922A (ko) 2019-05-13 2019-05-13 듀얼 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 구비한 엔진 제어 시스템 및 엔진 제어 방법
US16/539,400 US10753291B1 (en) 2019-05-13 2019-08-13 System and method of controlling engine provided with dual continuously variable valve duration device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190055449A KR20200130922A (ko) 2019-05-13 2019-05-13 듀얼 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 구비한 엔진 제어 시스템 및 엔진 제어 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200130922A true KR20200130922A (ko) 2020-11-23

Family

ID=72141105

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190055449A KR20200130922A (ko) 2019-05-13 2019-05-13 듀얼 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 구비한 엔진 제어 시스템 및 엔진 제어 방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10753291B1 (ko)
KR (1) KR20200130922A (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11821350B2 (en) 2021-07-09 2023-11-21 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Multi-tier exhaust burner control for SCR catalyst pre-heating
US11713704B1 (en) 2022-04-28 2023-08-01 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Exhaust burner control for reduced fuel consumption

Family Cites Families (56)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS605774B2 (ja) * 1975-12-01 1985-02-14 日産自動車株式会社 内燃機関
GB2340054B (en) * 1998-07-24 2001-11-07 Johnson Matthey Plc Combatting air pollution
US6393903B1 (en) * 1999-12-10 2002-05-28 Delphi Technologies, Inc. Volumetric efficiency compensation for dual independent continuously variable cam phasing
GB0012424D0 (en) * 2000-05-24 2000-07-12 Johnson Matthey Plc Ultra low emission vehicles
JP4393726B2 (ja) * 2001-04-09 2010-01-06 本田技研工業株式会社 内燃機関の排気還流制御装置
JP2002349304A (ja) * 2001-05-18 2002-12-04 Yamaha Motor Co Ltd 気筒数制御エンジン
JP2003201832A (ja) * 2001-10-25 2003-07-18 Nissan Motor Co Ltd 排ガス浄化触媒システム
EP1618292B1 (en) * 2003-04-26 2010-02-17 Camcon Ltd. Electromagnetic valve actuator
JP3903977B2 (ja) * 2003-10-17 2007-04-11 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置及び内燃機関の排気浄化方法
WO2005075803A1 (ja) * 2004-02-09 2005-08-18 Hitachi, Ltd. エンジンの制御装置
US7165391B2 (en) * 2004-03-19 2007-01-23 Ford Global Technologies, Llc Method to reduce engine emissions for an engine capable of multi-stroke operation and having a catalyst
US7555896B2 (en) * 2004-03-19 2009-07-07 Ford Global Technologies, Llc Cylinder deactivation for an internal combustion engine
US7536249B2 (en) * 2007-07-12 2009-05-19 Delphi Technologies, Inc. System and method for a pumping torque estimation model for all air induction configurations
US20090049897A1 (en) * 2007-08-24 2009-02-26 Olin Peter M Method for on-line adaptation of engine volumetric efficiency using a mass air flow sensor
US7748217B2 (en) * 2007-10-04 2010-07-06 Delphi Technologies, Inc. System and method for modeling of turbo-charged engines and indirect measurement of turbine and waste-gate flow and turbine efficiency
US7788922B2 (en) * 2007-10-04 2010-09-07 Delphi Technologies, Inc. System and method for model based boost control of turbo-charged engines
US7529614B1 (en) * 2007-11-30 2009-05-05 Delphi Technologies, Inc. System and method for turbo compressor recirculation valve control
US8291891B2 (en) * 2008-06-17 2012-10-23 Southwest Research Institute EGR system with dedicated EGR cylinders
KR101000179B1 (ko) * 2008-07-30 2010-12-10 기아자동차주식회사 가변밸브타이밍장치의 오일 회로
KR101028554B1 (ko) * 2008-11-18 2011-04-11 기아자동차주식회사 연속 가변 밸브 타이밍 장치용 오일 회로
KR101034020B1 (ko) * 2009-06-12 2011-05-11 기아자동차주식회사 디젤엔진의 ｃｖｖａ 제어장치 및 방법
SE534436C2 (sv) * 2010-06-24 2011-08-23 Cargine Engineering Ab Förbränningsmotor för ett fordon innefattande åtminstone en kompressorcylinder förbunden med en tryckluftstank
WO2012105509A1 (ja) * 2011-01-31 2012-08-09 日産自動車株式会社 内燃機関
US10385797B2 (en) * 2011-11-07 2019-08-20 Sentimetal Journey Llc Linear motor valve actuator system and method for controlling valve operation
US9217382B2 (en) * 2012-03-13 2015-12-22 Ford Global Technologies, Llc Method and system for engine air control
JP5632882B2 (ja) * 2012-07-09 2014-11-26 本田技研工業株式会社 ハイブリッド車両の触媒暖機制御装置
US8997457B2 (en) * 2012-09-10 2015-04-07 Ford Global Technologies, Llc Catalyst heating with exhaust back-pressure
KR101448794B1 (ko) * 2013-07-02 2014-10-08 현대자동차 주식회사 오일 컨트롤 밸브의 전류 제어에 따른 연속 가변 밸브 타이밍 제어 방법
WO2015013696A1 (en) * 2013-07-26 2015-01-29 Pinnacle Engines, Inc. Early exhaust valve opening for improved catalyst light off
SE537454C2 (sv) * 2013-10-16 2015-05-05 Freevalve Ab Förbränningsmotor samt gashanteringssystem för pneumatisk drivning av en ventilaktuator
SE540409C2 (sv) * 2013-10-16 2018-09-11 Freevalve Ab Förbränningsmotor samt kåpsammansättning därför
SE540359C2 (sv) * 2013-10-16 2018-08-07 Freevalve Ab Förbränningsmotor
US9404407B2 (en) * 2014-01-23 2016-08-02 Ford Global Technologies, Llc Method and system for pre-ignition control
US9587572B2 (en) * 2014-03-05 2017-03-07 Cummins Inc. Systems and methods to reduce torsional conditions in an internal combustion engine
SE540998C2 (sv) * 2014-04-17 2019-02-26 Freevalve Ab Förbränningsmotor med pneumatisk ventilfjäder
US9534542B2 (en) * 2014-08-07 2017-01-03 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for EGR control
US9518506B2 (en) * 2014-11-10 2016-12-13 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for control of turbine-generator via valve deactivation in a split exhaust engine system
US9624850B2 (en) * 2014-11-10 2017-04-18 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for control of turbine-generator via exhaust valve timing and duration modulation in a split exhaust engine system
KR101619394B1 (ko) 2014-12-09 2016-05-10 현대자동차 주식회사 연속 가변 밸브 듀레이션 장치 및 이를 포함하는 엔진
JP2016223312A (ja) * 2015-05-28 2016-12-28 日立オートモティブシステムズ株式会社 エンジン制御装置
JP6245309B2 (ja) * 2015-05-29 2017-12-13 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
KR20160149831A (ko) * 2015-06-19 2016-12-28 현대자동차주식회사 엔진 시스템
US10119479B2 (en) * 2015-08-06 2018-11-06 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for boost control based on exhaust pressure greater than a threshold
US10018097B2 (en) * 2016-02-25 2018-07-10 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for exhaust gas heat recovery
US10190507B2 (en) * 2016-12-16 2019-01-29 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for a split exhaust engine system
SE540569C2 (en) * 2017-03-16 2018-10-02 Freevalve Ab Internal combustion engine and method for controlling such an internal combustion engine
US10502151B2 (en) * 2017-07-26 2019-12-10 Ford Global Technologies, Llc Method and system for particulate filter regeneration
KR20190043388A (ko) * 2017-10-18 2019-04-26 현대자동차주식회사 엔진 시스템
US10648413B2 (en) * 2018-03-20 2020-05-12 Ford Global Technologies, Llc Method for determining a dilution of recirculated gases in a split exhaust engine
US11047322B2 (en) * 2018-03-28 2021-06-29 Ford Global Technologies, Llc Split exhaust engine with idle check valve
DE102018114681A1 (de) * 2018-06-19 2019-12-19 Volkswagen Aktiengesellschaft Abgasnachbehandlungssystem und Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters
KR102540442B1 (ko) * 2018-07-10 2023-06-05 현대자동차 주식회사 가솔린 입자상 물질 필터 강제 재생 시스템
US11066062B2 (en) * 2018-10-19 2021-07-20 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for reducing engine compression torque
KR102644418B1 (ko) * 2018-12-03 2024-03-06 현대자동차 주식회사 삼원 촉매의 산소 퍼지 제어 시스템 및 방법
KR102644425B1 (ko) * 2018-12-04 2024-03-06 현대자동차 주식회사 듀얼 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 구비한 엔진 제어 시스템 및 엔진 제어 방법
KR20200067533A (ko) * 2018-12-04 2020-06-12 현대자동차주식회사 듀얼 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 구비한 엔진 제어 시스템 및 엔진 제어 방법

Also Published As

Publication number Publication date
US10753291B1 (en) 2020-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8464523B2 (en) Targeted particulate matter filter regeneration system
US10823090B2 (en) System and method of controlling engine provided with dual continuously variable valve duration device
CN111502803B (zh) 用于稀燃发动机的后处理***和后处理方法
US8543312B2 (en) System for controlling continuous variable valve lift actuator of diesel engine, and method thereof
US20180355774A1 (en) Method for regenerating a particle filter in the exhaust system of an internal combustion engine, and internal combustion engine
JP5115656B2 (ja) 内燃機関の排気処理方法およびその装置
JP3880296B2 (ja) エンジンの制御装置
US10753291B1 (en) System and method of controlling engine provided with dual continuously variable valve duration device
US8020373B2 (en) Engine system and method for purge gas regeneration of an exhaust gas treatment device in such a system
EP1725751A1 (en) Regeneration controller for exhaust purification apparatus of internal combustion engine
KR102644418B1 (ko) 삼원 촉매의 산소 퍼지 제어 시스템 및 방법
KR102644425B1 (ko) 듀얼 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 구비한 엔진 제어 시스템 및 엔진 제어 방법
US11913401B1 (en) Engine emission control systems for deceleration fuel cutoff events and cold starts
JP3702701B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
KR102644423B1 (ko) 듀얼 연속 가변 밸브 듀레이션 장치를 구비한 엔진 후처리 장치의 촉매 퍼지제어 시스템 및 엔진 제어 방법
KR102644420B1 (ko) 삼원 촉매의 산소 퍼지 제어 시스템 및 방법
EP1936160B1 (en) Exhaust gas treatment device regeneration inhibiting fuel combustion in an engine cylinder
US20020162321A1 (en) Apparatus for and method of controlling a vehicle engine
US10968798B2 (en) Method and system of controlling oxygen purge of three-way catalyst
JP4001094B2 (ja) ハイブリッド車両の制御装置
CN110857644A (zh) 内燃机的排气净化装置及排气净化方法
JP2019052582A (ja) 内燃機関の排気処理装置
JP5091356B2 (ja) 内燃機関の作動方法および作動装置
EP1936162A1 (en) An engine system and a method for a purge gas regeneration of an exhaust gas treatment device in a such a system
JP2006336530A (ja) 排気ガス浄化装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal