KR20000020351A - Deactivation system of internal combustion engine for vehicle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내연기관이 저부하(아이들링, 부분 부하, 저속) 상태일 때 내연기관의 전체 기통중 일부 기통만 활성화시키므로써 연비를 향상시키기 위한 자동차용 내연기관의 휴지 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존 내연기관의 부품을 공용할 수 있고, 구성이 간단하며, 제조 원가를 절감할 수 있음과 아울러, 정화 효율을 향상시킬 수 있도록 한 자동차용 내연기관의 휴지 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a resting system of an internal combustion engine for a vehicle for improving fuel efficiency by activating only a portion of the entire cylinder of the internal combustion engine when the internal combustion engine is at a low load (idling, partial load, low speed). The present invention relates to a system for restraining internal combustion engines for automobiles that can share components of an existing internal combustion engine, which is simple in construction, reduces manufacturing costs, and improves purification efficiency.
이를 위한 본 발명에 따른 내연기관의 휴지 시스템은, 자동차의 부하를 감지하는 부하 감지 수단과; 내연기관의 각 실린더에 설치되어 연료를 분사하는 인젝터와; 상기 부하 감지 수단을 통해 감지된 부하가 설정치 이하인 경우에 상기 인젝터중 적어도 어느 하나의 작동을 중지시켜 상기 인젝터가 설치된 실린더를 휴지시키는 제어부와; 상기 실린더의 각각의 배기 포트에 설치되는 배기 매니폴드와; 상기 배기 매니폴드의 단부에 연결되는 배기 파이프와; 배기 가스중의 유해 성분을 정화하도록 상기 배기 파이프에 설치되는 촉매장치와; 상기 휴지된 실린더의 배기 매니폴드 내의 공기가 상기 촉매장치에 공급되지 않도록 양단부가 상기 휴지된 실린더의 배기 매니폴드와 상기 배기 파이프에 각각 연결되는 바이패스 관로와; 상기 휴지된 실린더의 배기 매니폴드를 상기 배기 파이프와 상기 바이패스 관로에 선택적으로 연통시키도록 상기 배기 매니폴드와 상기 바이패스 관로의 연결부에 설치되는 밸브장치;를 포함하여서 이루어지는 것을 특징으로 한다.The idle system of the internal combustion engine according to the present invention for this purpose, the load detection means for detecting the load of the vehicle; An injector installed in each cylinder of the internal combustion engine to inject fuel; A control unit which stops at least one of the injectors and stops the cylinder in which the injector is installed when the load sensed by the load sensing means is equal to or less than a set value; An exhaust manifold installed in each exhaust port of the cylinder; An exhaust pipe connected to an end of the exhaust manifold; A catalytic device installed in said exhaust pipe to purify harmful components in exhaust gas; A bypass pipe line having both ends connected to the exhaust manifold of the cylinder and the exhaust pipe so that air in the exhaust manifold of the cylinder is not supplied to the catalyst device; And a valve device installed at a connection portion between the exhaust manifold and the bypass pipe to selectively communicate the exhaust manifold of the cylinder with the exhaust pipe and the bypass pipe.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 자동차용 내연기관의 휴지 시스템에 의하면, 본 시스템을 적용하기 위해 엔진 본체를 개조할 필요성이 없고 기존의 엔진 헤드 및 밸브트레인을 사용할 수 있으며, 배기 매니폴드의 변경 및 바이패스 시스템의 추가만으로도 기술 구현이 가능하므로 구성이 간단하고 제조 원가를 절감할 수 있으며, 이론 공연비 부근에서 정화 효율이 매우 높은 3원 촉매를 적용할 수 있어 정화 효율을 향상시킬 수 있다.According to the system for restraining the internal combustion engine for automobiles according to the present invention configured as described above, there is no need to modify the engine main body to apply the system, and the existing engine head and valve train can be used, and the exhaust manifold and The implementation of the technology can be achieved with the addition of a bypass system, which simplifies configuration and reduces manufacturing costs, and improves the purification efficiency by applying a three-way catalyst having a very high purification efficiency near the theoretical air-fuel ratio.
Description
본 발명은 내연기관이 저부하(아이들링, 부분 부하) 또는 저속으로 운전시에 는 내연기관의 전체 기통중 일부 기통만 활성화시키므로써 연비를 향상시키기 위한 자동차용 내연기관의 휴지 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존 내연기관의 부품을 공용할 수 있고, 구성이 간단하며, 제조 원가를 절감할 수 있음과 아울러, 정화 효율을 향상시킬 수 있도록 한 자동차용 내연기관의 휴지 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an idle system of an automotive internal combustion engine for improving fuel efficiency by activating only some of the entire cylinders of the internal combustion engine when the internal combustion engine is operated at low load (idling, partial load) or low speed. More specifically, the present invention relates to a system for restraining internal combustion engines for automobiles, which can share components of an existing internal combustion engine, which is simple in construction, can reduce manufacturing costs, and improve the purification efficiency.
기술이 발전함에 따라 최근에는 엔진이 저부하(아이들링, 부분 부하, 저속) 상태일 때 엔진의 전체 기통중 일부 기통만 활성화시키므로써 연비를 향상시키기 위한 자동차용 내연기관의 휴지 시스템이 개발되고 있다.With the development of the technology, in recent years, an idle system of an automotive internal combustion engine has been developed to improve fuel efficiency by activating only a portion of the entire cylinder of the engine when the engine is under low load (idling, partial load, low speed).
이러한 휴지 시스템으로는 흡기 캠을 고속용과 저속용으로 분리하고, 운전 조건에 따라 유압을 이용하여 고속용 캠과 저속용 캠을 절환하는 한편, 특히 엔진이 저부하(아이들링, 저속, 부분 부하) 상태일 때에는 흡기 캠을 헛돌게 만들어서 실린더중 일부를 휴지시키도록 한 VVT(Variable Valve Timing) 시스템이 있으며, 도 1은 이러한 휴지 시스템을 적용한 경우에 엔진 저부하에서의 연비 향상을 나타내는 도면이다.Such an idle system separates the intake cam for high speed and low speed, and switches the high speed cam and the low speed cam by hydraulic pressure according to the operating conditions, while the engine is in a low load (idling, low speed, partial load) state. When there is a VVT (Variable Valve Timing) system that makes the intake cam idle to stop some of the cylinders, Figure 1 is a view showing the fuel efficiency improvement at the engine low load when such a stop system is applied.
그러나, 상기와 같이 구성된 종래의 휴지 시스템은 엔진 헤드 및 밸브 트레인(valvetrain)의 공용 가능성이 희박하므로 별도의 엔진 헤드 및 밸브트레인이 필요하게 되어 시스템 자체의 코스트 부담이 상당한 것으로 알려져 있으며, 특히 휴지(deactivation)를 구현하기 위한 기술적 구성이 매우 복잡한 문제점이 있었다.However, the conventional idle system configured as described above is known to have a low possibility of sharing the engine head and valve train, so that a separate engine head and valve train is required, and the cost of the system itself is known to be considerable. The technical configuration for implementing deactivation was very complicated.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기존 내연기관의 부품을 공용할 수 있고, 구성이 간단하며, 제조 원가를 절감할 수 있음과 아울러, 정화 효율을 향상시킬 수 있도록 한 자동차용 내연기관의 휴지 시스템을 제공함을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, it is possible to share the components of the existing internal combustion engine, the configuration is simple, and the manufacturing cost can be reduced, as well as to improve the purification efficiency of the automotive internal combustion engine It is an object to provide a rest system.
도 1은 종래 기술에 따른 휴지 시스템을 적용한 경우에 엔진 저부하에서의 연비 향상을 나타내는 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The figure which shows the fuel economy improvement at the engine low load in the case of applying the pause system which concerns on a prior art.
도 2는 본 발명에 따른 내연기관의 휴지 시스템을 나타내는 도면.2 shows a rest system of an internal combustion engine according to the invention;
도 3은 본 발명에 적용된 4-2 타입 배기 매니폴드의 사시도.3 is a perspective view of a 4-2 type exhaust manifold applied to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1 : 인젝터 2 : 부하 감지 수단1: injector 2: load sensing means
3 : 실린더 4 : 배기 매니폴드3: cylinder 4: exhaust manifold
5 : 배기 파이프 6 : 3원 촉매5: exhaust pipe 6: three-way catalyst
7 : 소음기 8 : 바이패스 파이프7: silencer 8: bypass pipe
9 : 방향 전환 밸브 10 : 체크 밸브9: directional valve 10: check valve
20 : 제어부20: control unit
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차용 내연기관의 휴지 시스템은, 자동차의 부하를 감지하는 부하 감지 수단과; 내연기관의 각 실린더에 설치되어 연료를 분사하는 인젝터와; 상기 부하 감지 수단을 통해 감지된 부하가 설정치 이하인 경우에 상기 인젝터중 적어도 어느 하나의 작동을 중지시켜 상기 인젝터가 설치된 실린더를 휴지시키는 제어부와; 상기 실린더의 각각의 배기 포트에 설치되는 배기 매니폴드와; 상기 배기 매니폴드의 단부에 연결되는 배기 파이프와; 배기 가스중의 유해 성분을 정화하도록 상기 배기 파이프에 설치되는 촉매장치와; 상기 휴지된 실린더의 배기 매니폴드 내의 공기가 상기 촉매장치에 공급되지 않도록 양단부가 상기 휴지된 실린더의 배기 매니폴드와 상기 배기 파이프에 각각 연결되는 바이패스 관로와; 상기 휴지된 실린더의 배기 매니폴드를 상기 배기 파이프와 상기 바이패스 관로에 선택적으로 연통시키도록 상기 배기 매니폴드와 상기 바이패스 관로의 연결부에 설치되는 밸브장치;를 포함하여서 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a system for rest of an internal combustion engine for a vehicle includes: load sensing means for sensing a load of a vehicle; An injector installed in each cylinder of the internal combustion engine to inject fuel; A control unit which stops at least one of the injectors and stops the cylinder in which the injector is installed when the load sensed by the load sensing means is equal to or less than a set value; An exhaust manifold installed in each exhaust port of the cylinder; An exhaust pipe connected to an end of the exhaust manifold; A catalytic device installed in said exhaust pipe to purify harmful components in exhaust gas; A bypass pipe line having both ends connected to the exhaust manifold of the cylinder and the exhaust pipe so that air in the exhaust manifold of the cylinder is not supplied to the catalyst device; And a valve device installed at a connection portion between the exhaust manifold and the bypass pipe to selectively communicate the exhaust manifold of the cylinder with the exhaust pipe and the bypass pipe.
이하, 첨부도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차용 내연기관의 휴지 시스템을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the pause system of the internal combustion engine for automobiles according to a preferred embodiment of the present invention.
설명의 간략화를 위해 본 발명에서는 4개의 실린더를 구비한 4기통 엔진을 예로 들어 설명한다.For the sake of simplicity, the present invention will be described by taking a four-cylinder engine having four cylinders as an example.
엔진의 흡기 포트에는 도시하지 않은 흡기 매니폴드가 설치되어 있고, 흡기 포트에 인접한 흡기 매니폴드에는 각각의 실린더에 연료를 공급하기 위한 인젝터(1a 내지 1d)가 설치되어 있으며, 제어부(20)에는 엔진 부하를 감지하기 위한 부하 감지 수단(2)이 전기적으로 연결되어 있다.An intake manifold (not shown) is provided in the intake port of the engine, and inlet manifolds adjacent to the intake port are provided with injectors 1a to 1d for supplying fuel to the respective cylinders, and the control unit 20 includes an engine. The load sensing means 2 for sensing the load is electrically connected.
이에 따라, 인젝터(1a 내지 1d)는 부하 감지 수단(2)에서 감지된 엔진 부하 및 운전 조건에 따라 제어부(20)로부터 출력되는 신호 또는 전류에 의해 제어된다.Accordingly, the injectors 1a to 1d are controlled by signals or currents output from the control unit 20 according to the engine load and the operating conditions detected by the load sensing means 2.
여기에서, 상기 부하 감지 수단(2)은 액셀의 개도를 읽어들이는 스로틀 포지션 센서, 차속을 감지하는 속도 센서, 냉각수 및 흡기 온도를 검지하는 온도 센서, 크랭크 축의 회전을 검지하는 크랭크각 센서, 흡입되는 공기의 유량을 검지하는 에어플로 미터 등으로 구성될 수 있다.Here, the load detection means 2 is a throttle position sensor for reading the opening degree of the accelerator, a speed sensor for detecting the vehicle speed, a temperature sensor for detecting the coolant and intake temperature, a crank angle sensor for detecting the rotation of the crankshaft, suction It may be configured as an air flow meter for detecting the flow rate of the air to be.
그리고, 엔진의 배기 포트에는 도 3에서 도시한 바와 같이 배기 간섭을 일으키지 않도록 좌우측 실린더(3a,3d)의 매니폴드(4a,4d), 중앙 실린더(3b,3c)의 매니폴드(4b,4c)를 집합시킨 4-2 타입의 배기 매니폴드(4)가 설치되어 있고, 배기 매니폴드(4)의 단부에는 배기 파이프(5)가 연결되어 있으며, 배기 파이프(5)에는 배기 가스를 효과적으로 정화시키기 위한 3원 촉매(6)가 설치되어 있고, 배기 파이프(5)의 단부에는 소음기(muffler :7)가 설치되어 있다.3, the manifolds 4a and 4d of the left and right cylinders 3a and 3d and the manifolds 4b and 4c of the center cylinders 3b and 3c are not provided in the exhaust port of the engine as shown in FIG. 4-2 type exhaust manifold 4 is provided, an exhaust pipe 5 is connected to an end of the exhaust manifold 4, and the exhaust pipe 5 effectively purifies exhaust gas. The three-way catalyst 6 is provided, and a muffler 7 is provided at the end of the exhaust pipe 5.
3원 촉매는 잘 알려진 바와 같이, 촉매작용을 하는 귀금속, 즉 백금+로듐 (Rh) 또는 백금+로듐+파라듐을 사용하여 배기 가스중의 CO, HC, NOX를 동시에 저감시킬 수 있도록 한 것으로, 정화 작용을 하는 공연비를 이론 공연비를 중심으로 한 좁은 범위내로 제어할 필요가 있으며, 제어 센서로는 산소(O2) 센서가 사용된다.Ternary catalysts, as is well known, allow the simultaneous reduction of CO, HC and NO X in the exhaust gases using catalyzed noble metals, such as platinum + rhodium (Rh) or platinum + rhodium + palladium. Therefore, it is necessary to control the air-fuel ratio that purifies within a narrow range centering on the theoretical air-fuel ratio. An oxygen (O 2 ) sensor is used as a control sensor.
그리고, 3원 촉매(6)와 소음기(7) 사이의 배기 파이프(5)와 실린더(3b,3c)의 배기 매니폴드(4b,4c)에는 실린더(3b,3c)가 휴지된 경우 실린더(3b,3c)내의 공기가 3원 촉매(6)를 통하지 않도록 바이패스 시키기 위한 바이패스 파이프(8)의 양단부가 연결되어 있고, 배기 매니폴드(4b,4c)와 바이패스 파이프(8)의 연결부에는 배기 매니폴드(4b,4c)를 배기 파이프(5)와 바이패스 파이프(8)에 선택적으로 연통시키기 위한 방향 전환 밸브(9)가 설치되어 있으며, 배기 파이프(5)와 바이패스 파이프(8)의 연결부에는 역류 방지용 체크 밸브(10)가 설치되어 있다.In the exhaust pipe 5 between the three-way catalyst 6 and the silencer 7, and the exhaust manifolds 4b and 4c of the cylinders 3b and 3c, the cylinders 3b when the cylinders 3b and 3c are at rest. Both ends of the bypass pipe 8 are connected to bypass the air in the 3c catalyst through the ternary catalyst 6, and the connection portions of the exhaust manifolds 4b and 4c and the bypass pipe 8 are connected to each other. A direction switching valve 9 is provided for selectively communicating the exhaust manifolds 4b and 4c with the exhaust pipe 5 and the bypass pipe 8, and the exhaust pipe 5 and the bypass pipe 8 are provided. Is connected to the check valve 10 for preventing the backflow.
여기에서, 상기 바이패스 파이프(8)를 둔 것은 실린더(3b,3c)가 휴지된 경우 실린더(3b,3c)내의 미연소 공기가 3원 촉매(6)에 유입되면 실린더(3a,3d)의 배기 가스가 지나치게 희박(lean)해지게 되어 정화 효율이 매우 저감되므로, 이를 방지하기 위함이다.In this case, the bypass pipe 8 is provided when the unburned air in the cylinders 3b and 3c flows into the three-way catalyst 6 when the cylinders 3b and 3c are at rest. The exhaust gas becomes too lean and thus the purification efficiency is greatly reduced, so as to prevent this.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 휴지 시스템의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation and effect of the resting system according to the present invention configured as described above are as follows.
제어부(20)는 부하 감지 수단(2)에서 감지된 엔진 부하가 설정치 이하인가, 즉 저부하(아이들링, 부분 부하, 저속)인가를 판단하여, 엔진 부하가 저부하로 판단되면 인젝터(1b,1c)의 작동을 중지시켜 연료 공급을 차단하므로써 실린더(3b,3c)를 휴지시키는 한편, 인젝터(1a,1d)를 작동시켜 이론 공연비에 맞게 실린더(3a,3d)에 연료를 공급하며, 방향 전환 밸브(9)를 절환시켜 배기 매니폴드(4b,4c)를 바이패스 파이프(8)에 연통시킨다.The controller 20 determines whether the engine load sensed by the load sensing means 2 is below a set value, that is, low load (idling, partial load, low speed), and when the engine load is determined to be low load, the injectors 1b and 1c. ), The cylinders 3b and 3c are stopped by shutting off the fuel supply, while the injectors 1a and 1d are operated to supply fuel to the cylinders 3a and 3d in accordance with the theoretical air-fuel ratio. (9) is switched so that the exhaust manifolds 4b and 4c communicate with the bypass pipe 8.
이와 같이 하면, 실린더(3b,3c)의 미연소 공기는 바이패스 파이프(8) 및 소음기(7)를 통해 외부로 배출되고, 실린더(3a,3d)의 배기 가스는 배기 파이프(5)를 통해 3원 촉매(6)로 유입된다.In this way, unburned air of the cylinders 3b and 3c is discharged to the outside through the bypass pipe 8 and the silencer 7, and the exhaust gas of the cylinders 3a and 3d is discharged through the exhaust pipe 5. It is introduced into the three way catalyst (6).
따라서, 실린더(3a,3d)의 배기 가스가 희박해지지 않으므로 배기 가스가 3원 촉매(6)를 통하면서 효율적으로 정화된다.Therefore, since the exhaust gas of the cylinders 3a and 3d does not become thin, the exhaust gas is efficiently purified while passing through the three-way catalyst 6.
이후, 부하 감지 수단(2)에서 감지된 부하가 설정치 이상으로 되면, 제어부(20)는 인젝터(1a 내지 1d)를 통상적으로 제어하여 4개의 실린더(3a 내지 3d)에 공급되는 연료를 이론 공연비로 제어함과 동시에, 방향 전환 밸브(9)를 절환시켜 각 실린더(3a 내지 3d)의 배기 가스가 3원 촉매(6)를 통하면서 정화되도록 한다.Then, when the load sensed by the load sensing means 2 is equal to or higher than the set value, the control unit 20 normally controls the injectors 1a to 1d to supply the fuel supplied to the four cylinders 3a to 3d at the theoretical air-fuel ratio. At the same time as control, the direction switching valve 9 is switched so that the exhaust gas of each cylinder 3a to 3d is purified while passing through the three-way catalyst 6.
이상에서는 본 발명의 휴지 시스템을 4기통 엔진에 적용하여 설명하였지만, 본 발명은 6기통 엔진에도 적용 가능하며, 첨부된 특허청구범위의 정신과 범주내에서 본 기술분야의 숙련자에 의해 수정 및 변경될 수 있다.In the above, the idle system of the present invention has been described by applying to a four-cylinder engine, but the present invention is applicable to a six-cylinder engine and can be modified and changed by those skilled in the art within the spirit and scope of the appended claims. have.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 내연기관의 휴지 시스템에 의하면, 본 시스템을 적용하기 위해 엔진 본체를 개조할 필요성이 없고 기존의 엔진 헤드 및 밸브트레인을 사용할 수 있으며, 배기 매니폴드의 변경 및 바이패스 시스템의 추가만으로도 기술 구현이 가능하므로 구성이 간단하고 제조 원가를 절감할 수 있으며, 이론 공연비 부근에서 정화 효율이 매우 높은 3원 촉매를 적용할 수 있어 정화 효율을 향상시킬 수 있다.As described above, according to the idle system of the internal combustion engine according to the present invention, there is no need to modify the engine main body to apply the system, and existing engine heads and valve trains can be used, and the exhaust manifold can be changed and With the addition of a pass system, the technology can be implemented to simplify the construction, reduce manufacturing costs, and improve the purification efficiency by applying a three-way catalyst with very high purification efficiency near the theoretical air-fuel ratio.
Claims (3)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 19980921 |
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| PG1501 | Laying open of application | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| PN2301 | Change of applicant |
Patent event date: 20001009 Comment text: Notification of Change of Applicant Patent event code: PN23011R01D |
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| PC1203 | Withdrawal of no request for examination | ||
| WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |