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KR100187712B1 - 촉매변환기의 실제 온도를 이용하여 내연기관을 제어하는 방법 및 장치 - Google Patents

촉매변환기의 실제 온도를 이용하여 내연기관을 제어하는 방법 및 장치 Download PDF

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KR100187712B1
KR100187712B1 KR1019920702244A KR920702244A KR100187712B1 KR 100187712 B1 KR100187712 B1 KR 100187712B1 KR 1019920702244 A KR1019920702244 A KR 1019920702244A KR 920702244 A KR920702244 A KR 920702244A KR 100187712 B1 KR100187712 B1 KR 100187712B1
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볼프강 마우스
헬무트 스바르스
롤프 브뤽
Original Assignee
베. 마우스; 베. 디트리히
에미텍 게젤샤프트 퓌르 에미숀스테크놀로기에 엠베하
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Abstract

본 발명은, 다수의 측정값을 측정라인(3)에 의해 받아서 처리하며 기관(1)의 운전을 위한 제어 데이터로 바꾸어 기관 공급라인(4)을 통해 기관(1)에 전달하는 기관 제어장치(2)를 가진 내연기관(1)의 제어방법에 관한 것이다.
기관(1)의 뒤에 연결된 촉매 변환기(8)의 온도가 직접 측정되며, 적어도 하나의 데이터 라인(12)에 의해 기관 제어장치(2)에 제공되고 거기에서 다른 측정값과 함께 처리된다. 촉매 변환기(8)의 실제 온도의 직접적 측정 및 고려로 기관(1)이 연료 소비 및/또는 유해 물질 방출에 대해 최적인 범위에서 운전될 수 있는데, 이는 과열전에 촉매 변환기(8)의 보호를 위한 최적의 운전 범위로 범위로부터의 편차 발생이 실제 온도를 알 경우에는 불필요하기 때문이다.
또한 기관 제어장치는 콜드 스타트 국면에서 촉매 변환기의 온도에 따라 최적화 될 수 있다. 촉매 변환기(8)에 또는 그 내부에 직접 집적된 적어도 하나의 온도센서(TG1, TF2)로 온도로 측정하는 것이 중요하며, 이 온도센서는 바람직하게는 촉매 변환기(8)의 대표적 영역에 걸쳐 적분식으로 측정한다.

Description

[발명의 명칭]
촉매 변환기의 실제 온도를 이용하여 내연기관을 제어하는 방법 및 장치
[발명의 상세한 설명]
본 발명은 촉매 변환기의 벽 또는 구조물의 실제 온도를 이용하여 내연기관을 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
많은 나라에서 점점 강화되는 환경 보호 규정에 상응하게 차량의 많은 내연기관이 촉매 변환기를 갖는다. 이와 같은 촉매 변환기를 통해 배기가스가 흐르며, 배기 가스와 접하는 대형 면적을 갖는 촉매 활성 영역에서 촉매 변환기는 배기 가스내의 유해물질을 촉매작용시켜 무해한 물질로 변환시킨다. 촉매 활성재를 운반하기 위한 운반체의 많은 변형예가 공지되어 있는데, 그중 일부는 세라믹 또는 금속으로 이루어진다. 일반적으로 금속 촉매 운반체는 배기 가스가 통과되는 다수의 채널을 갖는 벌집형상체로 이루어진다. 금속 촉매 변환기는 일반적으로 적층되어 나선형으로 감겨져 있거나 또는 구조화된 금속 시이트로 감겨져 있다. 실제적인 촉매활성제에 대한 운반체의 다양한 실시예는 공지되어 있으며, 특히 예를들면 미국 특허 제 4,832,938호 및 제 4,923,109호에 대응하는 EP-B-0 245 737 호 또는 미국 특허 제 4,803,189호 및 제 4,946,822호에 대응하는 EP-B-0 245 738 호에 기재된 바처럼, 금속 촉매 운반체가 이용되어 왔다.
현대적인 내연기관을 제어하기 위해 복잡한 기관 제어 장치가 이용되었으며, 이 기관 제어 장치는 여러 가지 측정값으로부터, 예를들면 온도, 흡입압력, 회전수, 가스 페달 위치등과 같은 복잡한 프로그램에 의해 제어 데이터를 얻은후 이러한 제어 데이터는 내연기관에서의 여러 가지 제어소자, 예를 들면 연료분사 펌프, 점화장치, 공기판 등을 제어하였다.
이에 대해 선행 기술에 의거하여 이용된 기관 제어 장치 및 프로그램은, 기관의 하류에 위치된 촉매 운반체가 운반체 중에서도, 촉매 활성재에 손상을 주지 않기 위해 작동 상태에서 임의의 최대 온도를 초과하지 않도록 하고 있다. 이러한 작동을 확실하게 하기위해, 기관 제어 프로그램에서의 어느 정해진 조건이 충족되어야 했지만, 이는 일부 작동 상태에서, 촉매 변환기가 실제로 최대 허용 작업 온도로부터 떨어져 있다 하더라도, 기관이 방출, 출력, 회전 모멘트 또는 연료 소비에 대한 최적의 제어 범위로 유지되지 못하였음을 의미하고 있다.
본 발명의 목적은 내연 기관의 하류에 위치한 촉매변환기의 실제 온도를 이용하여 내연기관을 제어하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것으로서, 일반적인 형태의 기존의 방법 및 장치를 극복하고 촉매변환기를 초과 온도로부터 가능한한 보호하기 위한 종래 기술에서의 기관 제어 규정을 완화하여, 내연 기관이 연료소비, 출력, 회전 모멘트 또는 유해 물질 방출 등에 대하여 최적의 상태로 유지되도록 한다.
본 발명의 전술한 목적 및 또 다른 목적에 따라, 다수의 측정값을 측정 라인을 통해 받아 처리하여 기관의 운전을 위한 제어 데이터로 바꾸고 연료분사, 공기공급, 점화 중 적어도 어느 하나를 제어하기 위해 기관 공급라인을 통해 기관에 전달하는 기관 제어장치를 갖는 내연기관의 제어를 위한 방법에 있어서, 기관의 하류에 위치된 촉매 변환기의 벽 또는 구조물의 온도를 직접 측정하고, 하나 이상의 데이터 라인을 통해 온도 수치를 기관 제어장치에 제공하고, 다른 측정 수치와 함께 기관 제어 장치에서 온도 수치를 처리하고, 기관을 제어하기 위해 처리된 수치를 이용한다.
본문에서 사용되는 용어 직접 측정(direct measurement)은 주로 촉매 운반체의 벽 또는 구조물의 온도를 측정함을 의미하고 있다. 그러나, 기관 제어에 적합한 수치는 촉매변환기내의 가스 온도를 측정함으로써도 얻어질 수 있다. 본 발명에 따른 실시예에 따라, 기관 제어 장치 구조물은 상당히 변화된 작업 조건하에서 특정 형태 시스템에 대한 촉매 변환기의 온도 변화와 관련하여 진부한 실험치에 의해 얻어진 결과에 의존하지 않는다는 장점을 갖는다. 측정값으로서 촉매 변환기의 실제 온도가 이용되기 때문에, 기관 제어 장치에서 실험에서 검출된 안전 한계를 더 이상 고려할 필요가 없다. 특히, 기관 제어 장치는 최적의 연료 소비를 위해 우선적으로 설계되며, 촉매 변환기의 실제 온도가 허용범위 내에 있는 한, 제한 규정에 종속되지 않는다.
종래의 제어 방법에서는, 내연기관의 작동이 비정상적인 일부 작동 상태에서 최적 온도로부터 초과 온도에 대해서 촉매 변환기를 보호하기 위해 기관 제어 장치가 소비 또는 출력에 대한 최적의 제어 데이터로부터 벗어난 변경된 제어 데이터를 기관에 전달할 수밖에 없었다. 본 발명에 따르면 제어 데이터를 주기적으로 변경시킬 필요가 없으며, 촉매 변환기의 측정된 온도가 실제로 설정된 임계값에 근접하거나 또는 소정의 경계값(threshold)을 초과할 때에만 최적의 제어 데이터로부터 벗어나도록 변경시킨다.
촉매 변환기의 실제 온도의 처리는 냉각 작동 상태에서 또한 큰 장점을 수반한다. 촉매 변환기가 신속하게 작동 온도가 되도록 하기 위해, 연료소비를 증가시키고 경우에 따라 주행의 안락함을 감소시키는 여러 가지 제어변경이 기관 제어 장치에 제공된다. 촉매 변환기 온도위 직접적인 측정 및 처리에 의해 냉각 작동 상태는 필요한 정도로 정확하게 제한될 수 있는데, 이는 촉매 변환기의 작동 온도의 도달 시점을 직접 탐지할 수 있기 때문이다. 유해 물질 방출에 대하여 바람직하지 못하며, 냉각 시동 상태의 너무 이른 종료 뿐만 아니라 연료 소비에 대하여 불리한 너무 늦은 종료를 피할 수 있다. 이는 특히 장기간 작동을 중단한 후의 기관의 재시동에도 적용된다.
본 발명의 또 다른 실시양태에 따라, 촉매 변환기의 온도가 일반적으로 균일하게 분포되어 있지 않기 때문에, 촉매 변환기의 대표적인 횡단 영역 또는 종단 영역에 걸쳐 뻗어 있는, 적분식으로 측정하는 온도 센서에 의해 측정되는 경우, 측정의 정확성은 현저하게 커진다. 흐름의 주변부 영역뿐만 아니라 중심부 영역으로부터도 정보를 포함한 측정이 대표적인 것으로 보인다. 횡단 영역은 측정이 수행되는 횡단면 내에 위치된 배기 시스템 내의 디스크 형상의 영역이며, 그에 상응하는 종단 영역은 종단면내에 위치된 배기 시스템 내의 디스크 형상의 영역이다. 그러나, 대표적인 영역은 촉매 변환기내에서 선형의 측정 센서가 경사지거나 대각선으로 또는 나선 형상으로 뻗어 있는 측정면이 될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시양태에 따라, 두 개 이상의 온도 센서로부터 측정된 촉매 변환기 내의 온도 분포를 전자식 감시 장치에 의해 확인하며 그 온도 분포 또는 계산된 최대값을 데이터 라인을 통해 기관 제어 장치에 전달하는 방법이 제공된다. 온도 측정의 정확성 및 본 발명과 조합된 다른 측정장치에 대한 필요에 따라, 전자식 감시 장치에 의해 2개 이상의 온도 센서로부터 온도 측정값을 감시 장치에 의해 평가하는 것이 중요하다. 2개의 온도 센서가 이용되는 경우, 이들은 촉매 변환기의 양 단부면 부근에 위치되는 것이 바람직하다.
본 발명의 부가적인 실시양태에 따라, 측정된 온도 데이터로부터 촉매 변환기의 작동 상태 및 기능 상태를 감시하고, 감시 결과를 진단 라인을 통해 계기판 또는 데이터 메모리에 전달하는 방법이 제공된다. 촉매 변환기의 온도 분포 및 시간에 따른 온도 반응의 분석으로 촉매 변환기의 기능에 대한 정보, 이용가능한 변환율 및 촉매 변환기의 예측되는 수명을 얻을 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시양태에 따라, 촉매 변환기의 상태 또는 온도 분포를 측정하기 위해 회전수, 흡입 압력, 및 연료 공급과 같은 데이터를 기관 제어 장치로부터 데이터 공급 라인을 통해 전자식 감시 장치(10)에 제공된다. 이러한 방식으로, 촉매 변환기 감시는 특히 정확한데, 이는 배기 시스템 내의 흐름 속도 및 다른 중요 변수가 전술한 데이터로부터 계산될 수 있기 때문이다.
본 발명의 또 다른 실시양태에 따라, 촉매 변환기는 전기적으로 가열 가능한 촉매 변환기이며, 이러한 전기 가열을 조절하기 위해 촉매 변환기의 측정된 온도를 처리하는 방법이 또한 제공된다. 이러한 방법은 오염물질 변환을 위해 필요한 최소 온도에서 촉매 변환기를 유지시키며, 작업중에 가능한 신속하고 지속적으로 유지시키기 위해 특히, 유해물질이 없는 차량에 이용된다.
본 발명의 또 다른 부가적인 실시양태에 따라, 촉매 변환기의 온도가 더 이상 상승하지 않도록 하기 위해 촉매 변환기의 임계 온도에 도달했을 때, 공연비 또는 점화 시점을 변경시킴으로서 기관 제어 시스템의 기관을 제어하는 방법이 제공되어 있다. 기관 제어 장치가 초기에 촉매 변환기의 온도의 고려없이 초기에 기관을 제어하는 이러한 방법은 본 발명의 가장 알맞은 실시예로 간주된다. 또한, 배기 통로 또는 촉매 변환기의 냉각 방법이 도입될 수 있다.
본 발명의 또 다른 부가적인 실시양태에 따라, 기관 제어 장치에서의 다양한 공정과 관련하여 시간에 따른 촉매 변환기 온도 반응을 감시할 수 있고 이로부터 불점화(misfiring)등의 기관의 비정상적인 운전상태로부터 결론을 추론할 수 있다. 일부 기관 제어 장치는, 비정상적인 운전상태에서도 차량에서의 큰 손상을 억제하며, 단거리 주행을 계속할 수 있는 가능성도 갖는 소위 긴급 프로그램(emergency operation program)을 갖고 있다. 촉매 변환기의 온도에 대한 다양한 긴급 프로그램의 효과는 온도 센서의 신속한 반응에 의해 단시간내에 검출할 수 있으며, 그 결과 촉매 변환기에서 발생되는 손상을 방지하기 위해 적합한 긴급 프로그램이 선택될 수 있다. 예를 들어, 하나의 실린더만이 점화되지 않는 경우, 이 실린더에 대한 연료 공급을 차단하는 긴급 프로그램이 있다. 예를 들어, 각각의 실린더에 연료공급의 즉각적인 개별 차단 및 그에 따르는 촉매변환기에서의 온도 반응에 의해 불점화에 책임있는 실린더가 검출될 수 있고 연료공급이 차단될 수 있다.
본 발명의 목적에 따라, 내연기관과 이러한 내연기관의 배기 가스를 처리하기 위한 촉매 재료를 운반하는 벽과 구조물을 구비하고 재킷 하우징내에 위치된 촉매 변환기를 갖는 조립체에 있어서, 이러한 기관을 제어하고 촉매 변환기의 온도를 제어하기 위한 장치는 촉매 물질을 운반하는 촉매변환기의 벽 또는 구조물의 온도를 직접 측정하기 위해 벽 또는 구조물중 어느 하나에 일체화된 적어도 하나의 온도 센서, 측정 라인으로부터 입력 변수의 다수의 측정 데이터를 수용하여 이 측정 데이터를 내연 기관을 작동 시키기 위해 제어 데이터들로 변환시키고 상기 제어 데이터를 기관 공급 라인을 통해 내연기관으로 전달하는 기관 공급라인, 및 촉매변환기의 벽과 구조물로부터 측정된 온도 수치를 입력 변수 및 그 이외의 입력 변수로서 기관 제어 장치에 전달하기 위한 하나 이상의 데이터 라인을 포함한다.
본 발명에 따른 특성은 촉매 변환기로부터 데이터를 기관 제어 장치에 전달하는 것으로서, 전술한 본 발명에 따른 방법의 적용이 가능하다. 촉매 변환기의 상태에 대한 진단을 감시 장치에서 더 이상 제한할 필요는 없다. 대신에, 기관 제어 시스템 내의 촉매 변환기의 온도를 처리함으로써, 한편으로는 촉매변환기의 상태를 변경할 수 있으며, 다른 한편으로는 촉매 변환기를 보호하기 위해서 촉매변환기가 실제로 임계 온도 범위에 있지 않는한, 안전상의 이유로 요구되는 불필요한 규정은 방지할 수 잇다.
본 발명의 또 다른 특성에 따라, 적어도 두 개의 온도 센서가 촉매 변환기 내부에 배열되어 있다. 이는 촉매 변환기 내에서 온도 분포에 대한 더욱 정확한 표시가 가능하고 진단을 위해 부가의 정보가 이용될 수 있기 때문에 바람직하다.
본 발명의 수반되는 특성에 따라, 촉매 변환기로부터 온도 측정값을 전자식으로 처리한 후 이러한 수치를 데이터 라인을 통해 기관 제어 장치에 전달하는 전자식 감시 장치가 제공된다. 이러한 전자식 감시 장치는 촉매 변환기의 상태와 관련하여 감시 및 진단 업무를 추정할 수 있다.
보다 정확한 측정 결과를 얻기 위해, 도면에 의하여 설명한 것처럼, 온도 센서가 평면 또는 약간 선형으로 형성되는 것이, 정확한 측정에 유리하다. 특히, 온도 센서가 촉매 변환기의 횡단면 영역의 대표적인 부분에 걸쳐 뻗어 있는 것이 양호하다.
발명의 구체적인 내용에 위한 실시예가 도면에 의거하여 상술되어 있다.
제1도는 본 발명에 따른 기관 제어 장치 및 촉매 변환기 감시 장치의 개략도.
제2도는 온도 센서의 높이에서 본 발명에 따라 구성된 촉매 변환기의 횡단면도.
제3도 및 4도는 온도 센서의 종단면도 및 횡단면도.
제5도는 촉매 운반체에 온도 센서를 내장하는 방식을 예를 들어 도시한 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 내연 기관 2 : 기관 제어 장치
3 : 측정값 공급라인 4 : 기관 공급 라인
5 : 배기 가스 라인 6 : 람다 센서
7 : 측정값 라인 8 : 촉매 변환기
9 : 배기가스 라인 10 : 전자 감시 장치
11 : 데이터 공급 라인 12 : 데이터 출력 라인
13, 14 : 측정 라인 15 : 진단 라인
16 : 계기판 21, 22 : 금속 시이트
23, 31 : 재킷 32 : 절연층
33, 34 : 와이어 51 : 홈
[발명의 상세한 설명]
제1도는 전자 기관 제어 장치(2)를 구비한 내연기관(1)이 도시되어 있다. 본 발명에서 사용되는 용어 내연 기관은 기관 및 측정 기구 및 기관 제어 장치를 제외한 기관 및 점화, 연료 분사, 공기 공급 기구와 같은 모든 주변부 장치를 지칭한다. 기관 제어 장치(2)는 정보를 외부로부터 측정값 공급라인(3)을 통해 얻으며 이러한 정보로부터 기관 공급라인(4)을 통해 기관(1)에 제공되는 제어 데이터를 확인한다. 배기 가스는 기관(1)으로부터 화살표 방향으로 배기 라인(5)에 도달한다. 측정값 라인(7)에 의해 기관 제어 장치(2)와 연결된 람다 센서(lambda sensor)(6)가 배기 라인(5)에 위치되어 있다. 배기 가스 유출 라인(9)과 연결된 촉매 변환기(8)가 배기관 내에 배열되어 있다. 촉매 변환기(8)는 하나 이상의 각각의 원판으로 이루어지며, 배기 가스 장치 역시 이중 또는 복수의 시스템으로 구성될 수 있지만, 이 2가지는 본 발명에 대하여 결정적인 역할을 하지 않는다. 촉매 변환기(8)는 적어도 일부 영역에서 전기 가열될 수 있고 그에 상응하는 전기적 접점을 가질 수 있다. 본 발명에 따른 촉매 변환기는 측정 라인(13, 14)에 의해 감시장치(10)와 연결되는 온도센서(TF1, TF2)를 갖는다는 것이다. 시이트 금속층(21, 22)에 의해 나타나는 촉매 변환기(8)의 벽 또는 구조물의 온도는 내연기관(1)의 하류에서 직접 측정된다. 원칙적으로는 온도센서(TF1, TF2)의 온도측정값이 기관 제어 장치(2)에 직접적으로 전달되지만, 본 실시예에서는 감시 장치(10)를 경유하여 전달되며, 바람직하다. 이 감시 장치(10)는 촉매 변환기에서의 온도 분포 및 측정된 온도 수치로부터 중간값 또는 최대값을 온도 측정값으로부터 검출하고 데이터라인(12)을 통해 기관 제어 장치(2)에 전달할 수 있다. 부가적으로 감시 장치(10)는 촉매 변환기(8)내의 측정 데이터, 및 필요에 따라 데이터 공급라인(11)에 의해 전달된 기관 제어 장치(2)의 데이터로부터 촉매 변환기(8)의 작용을 감시할 수 있고 이 감시 결과는 진단 라인(15)에 의해 계기판(16) 또는 메모리에 전달된다.
제2도에는 온도센서(TF)의 평면에서 촉매 변환기(8)의 부분 단면도로서 일체식의 온도센서를 가진 촉매 변환기의 실시예를 도시하고 있으며, 미국 특허 제 4,832,998호 및 제 4,923,109호에 대응하는 EP-B-0 245 737호에 공지된 배치이다. 이 촉매 변환기(8)는 파형 시이트(21)와 편평한 시이트(22)가 차례로 적층되어 이루어져 있다. 이러한 시이트는 재킷(23)에 의해 둘러싸여 있다. 이 촉매 변환기(8)의 내측에는 각각의 시이트에 대해 평행하게 온도센서(TF)가 뻗어있고, 본 실시예에서는 온도에 따라 저항이 변하는 와이어를 포함하고 있다. 서로 다른 위치에서 온도 센서에 대한 2개의 접점을 필요로 하지 않기 위해서는, 저항 와이어가 내측에서 U 형상으로 배열된다. 즉, 제3도와 제4도에 도시된 바처럼, 단부에 함께 연결된 전방 라인 및 왕복 라인으로 이루어진다. 온도센서(TF)는 한 측에서 재킷(23)을 통해 외부로 뻗어있고 거기에서 측정 라인에 대한 접점(29)을 갖는다. 온도센서(TF)가 촉매 변환기(8) 내에 설치되어진 도시된 개념은 단지 하나의 실시예이다. 다른 구조의 촉매에 대한 다른 많은 가능성도 생각해 볼 수 있는데, 특히 온도 센서를 나선으로 감는 방법이나 횡보어에 삽입하는 방법도 생각 할 수 있다. U 자형상의 저항기 와이어는 온도 센서의 금속 재킷이 왕복 라인으로 사용될 때 즉, 접지되었을 때 등 맣은 경우에 사용될 수 있다.
제3도에는 온도센서(TF)의 종단면도가 도시되어 있고, 제4도에는 제3도의 IV-IV선에 따른 횡단면도가 도시되어 있다. 온도센서(TF)는 인코넬(INCONEL) 또는 크롬 및 알루미늄 성분을 가진 다른 내고열 강철(high-temperature-proof steel)로 이루어진 재킷(31)을 갖는다. 필요에 따라 재킷(31)은 촉매 변환기(8)의 금속 시이트와 동일한 재료로 이루어질 수 있으며, 온도센서(TF)와 금속 시이트(21, 22) 또는 재킷(23)사이의 땜납이 가능하다. 온도센서(TF)의 내부에는 와이어(33, 34)가 U 형상으로 삽입되어 있고, 와이어는 온도에 매우 의존적인 저항을 가지는 니켈 또는 다른 재료로 이루어질 수 있다. 산화마그네슘 분말로 이루어진 절연층은 종래대로 저항 와이어의 2개의 라인(33, 34)사이 및 재킷(31)과의 접촉을 억제한다.
제5도에는 촉매 변환기 운반체를 구성하는데 이용되는 종류의 파형 시이트, 본 실시예에서는 접혀진 금속 시이트의 단면이 도시되어 있다. 운반체의 행로와 엇갈린 방향으로 파형 시이트의 홈 내부에 온도센서(TF)의 수용 장소가 제공되며, 이는 구조화된 시이트(21)와 함께 온도센서를 촉매 변환기 운반체 내에 적층하거나 감기거나 또는 에워싸게 할 수 있다. 홈(51)은 도면에 도시된 것처럼 온도센서의 단면보다 훨씬커서는 안되며, 대략 온도센서 정도의 크기를 가지므로, 홈(51)에 의해 온도센서(TF)의 용접 또는 고정이 가능하게 된다. 홈(51)의 깊이가 낮아서 다음의 이웃하는 편평한 시이트와 내측연결되면, 온도센서(TF)는 운반체 구조물의 온도를 측정할 수 있다. 반면에, 홈이 더 깊은 경우, 온도센서(TF)는 가스온도를 측정할 수 있다. 필요에 따라, 유연성 있는 구조도 가능하다.
본 발명은 전자분사 장치를 가진 내연기관을 가지며 또한 제어되는 촉매를 구비한 차량에서의 개선된 진단 및 감시 그리고 제어 장치에 특히 알맞다. 본 발명은 전기 가열 촉매 변환기와 관련하여 응용될 수 있다. 연료 소모 측면에서 최적이 아닌 조건하에서 내연기관이 작동되어야 할 시간이 촉매변환기에 무리없이, 단축될 수 있으며, 그 결과 연료 소비가 감소된다.

Claims (37)

  1. 측정 라인을 통해서 수용되는 측정 수치를 처리하여 상기 측정 수치를 내연 기관을 작동시키기 위한 제어 데이터로 변환시키고 상기 제어 데이터를 기관 공급 라인을 통해서 내연 기관을 전달하는 기관 제어장치를 갖추고 있는 내연기관을 제어하는 방법에 있어서, (A) 상기 내연기관의 하류에 위치한 재킷 하우징의 내부에 설치된 촉매변환기의 온도를 측정하되,촉매 물질을 운반하는 상기 촉매 변환기의 벽의 온도를 직접 측정하는 단계와, (B) 상기 촉매변환기의 벽에서 직접 측정된 온도값을 적어도 하나의 데이터 라인을 통해서 기관 제어 장치에 전달하는 단계와, (C) 상기 촉매변환기의 벽에서 직접 측정된 상기 온도 값을 상기 기관 제어 장치 내의 다른 측정값과 함께 처리하는 단계와, 그리고 (D) 상기 (C)단계에서 처리된 수치를 상기 내연 기관을 제어하는데 이용하는 단계를 포함하고 있는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 (D) 단계가 상기 (C) 단계에서 처리된 상기 수치를 연료 분사, 공기 공급, 및 점화 중 적어도 어느 하나를 제어하는데 이용하는 단계로 구성되어 있는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 내연기관의 작동이 비정상 상태일때 상기 기관 제어 장치가 최적 온도로부터 초과된 온도에 대해서 상기 촉매 변환기를 보호하기 위해 소모량과 성능에 대한 최적의 제어 데이터로부터 벗어난 변경된 제어 데이터를 상기 내연기관에 전달하며, 그리고 (E) 상기 촉매변환기의 벽에서 직접 측정된 상기 온도값이 소정의 임계값에 근접하거나 또는 소정의 경계값을 초과할 때에만 제어 데이터를 상기 최적의 제어 데이터로부터 벗어나도록 변경시키는 단계를 더 포함하고 있는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 (A)단계가 상기 촉매 변환기의 대표적인 영역에 걸쳐 연장하여 있는 적분식으로 온도를 측정하는 온도 센서에 의해 수행되는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 온도 센서가 촉매 변환기의 횡단 영역 또는 종단 영역중 적어도 하나에 걸쳐 연장하여 있는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 (A) 단계는 적어도 두개의 온도센서로부터 측정된 상기 촉매 변환기의 온도 분포를 전자식 감시 장치에 의해 확인하는 단계로 구성되어 있고, 상기 (B) 단계는 데이터 라인을 통해서 상기 기관 제어 장치로 상기 온도 분포 또는 계산된 최대 수치를 전달하는 단계로 구성되어 있는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 적어도 두 개의 온도센서로부터 측정된 온도 분포의 데이터로부터 상기 촉매 변환기의 작동 능력 및 작동 상태를 상기 전자식 감시 장치에 의해 감시하고, 감시 결과를 진단 라인을 통해서 계기 또는 데이터 메모리에 전달하는 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 온도 센서로부터 측정된 상기 촉매 변환기내의 온도 분포 및 작동 상태를 감시하기 위해 상기 기관 제어 장치로부터 상기 데이터 공급 라인을 통해서 상기 전자식 감시 장치로 상기 온도 분포의 데이터를 공급하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 온도 분포 데이터를 기관 회전수, 흡입 압력, 및 연료 공급중 적어도 하나와 연관시키는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 촉매 변환기는 전기적으로 가열 가능한 촉매 변환기로 구성되어 있으며, (F) 상기 촉매변환기에 대한 전기적 가열을 조절하기 위해 상기 촉매 변환기의 벽에서 직접 측정된 온도를 부가적으로 처리하는 단계를 더 포함하는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 촉매변환기가 임계온도에 도달했을 때 상기 촉매 변환기의 온도가 더 상승하지 못하도록 상기 기관 제어 장치에 의해 상기 내연기관의 제어를 변경하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 기관 제어 장치에 의한 상기 내연기관의 제어변경은 공연비를 변경함으로써 수행되는 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 기관 제어장치에 의해 상기 내연기관의 제어 변경은 점화 시점을 지연시킴으로써 수행되는 방법.
  14. 제1항에 있어서, 시간에 따른 상기 촉매 변환기의 온도반응을 감시하고, 상기 내연기관의 비정상 상태에서의 반응으로부터 결론을 추론하는 방법.
  15. 제1항에 있어서, 시간에 따른 상기 촉매 변환기의 온도반응을 감시하고, 상기 내연기관의 불점화등의 반응으로부터 결론을 추론하는 방법.
  16. 재킷 하우징의 내부에 설치된 촉매 물질 운반용 벽 및 구조물을 갖추고 있는 촉매 변환기의 온도를 감시하여 내연기관을 제어하는 장치에 있어서, (A) 촉매 물질을 운반하는 상기 촉매 변환기의 벽 및 구조물의 온도를 직접적으로 측정하기 위해 상기 벽과 구조물 중 어느 하나에 일체식으로 설치된 적어도 하나의 온도센서와, (B) 측정 라인으로부터 입력 변수인 다수의 측정 데이터를 수용하여 상기 측정 데이터를 상기 내연기관을 작동시키기 위해 제어 데이터로 변환 시키고 상기 제어 데이터를 기관 공급 라인을 통해서 상기 내연기관으로 전달하는 기관 제어 장치와, 그리고 (C) 상기 촉매 변환기의 벽과 구조물로부터 측정된 온도값을 입력 변수 및 그 이외의 입력 변수로서 상기 기관 제어 장치에 전달하기 위한 하나이상의 데이터 라인을 포함하고 있는 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 적어도 하나의 온도 센서가 상기 촉매 변환기의 상기 벽 상에 일체식으로 설치된 장치.
  18. 제16항에 있어서, 상기 적어도 하나의 온도 센서가 상기 촉매 변환기의 상기 벽 내부에 일체식으로 설치된 장치.
  19. 제16항에 있어서, 상기 적어도 하나의 온도 센서가 상기 촉매 변환기의 상기 구조물 상에 일체식으로 설치된 장치.
  20. 제16항에 있어서, 상기 적어도 하나의 온도 센서가 상기 촉매 변환기의 상기 구조물 내부에 일체식으로 설치된 장치.
  21. 제16항에 있어서, 상기 적어도 하나의 온도 센서가 상기 촉매 변환기 내부에 위치된 적어도 두개의 온도 센서로 구성되어 있는 장치.
  22. 제16항에 있어서, 상기 촉매 변환기 벽 및 구조물로 부터 측정된 온도값을 전자식으로 처리한 후에 상기 데이터 라인을 통하여 상기 기관 제어 장치로 전달하기 위한 전자식 감시 장치를 더 포함하고 있는 장치.
  23. 측정 라인을 통해서 수용되는 다수의 측정 수치를 처리하여 상기 측정 수치를 내연 기관을 작동시키기 위한 제어 데이터로 변환시키고 상기 제어 데이터를 기관 공급 라인을 통해서 상기 내연 기관(1)으로 전달하는 기관 제어 장치를 갖추고 있는 내연기관을 제어하는 방법에 있어서, (A) 상기 내연기관의 하류에 위치한 재킷 하우징의 내부에 촉매변환기의 온도를 측정하되, 촉매 물질을 운반하는 상기 촉매변환기의 구조물의 온도를 직접 측정하는 단계와, (B) 상기 촉매 변환기의 구조물에서 직접 측정된 온도값을 하나 이상의 데이터 라인을 통해서 기관 제어 장치에 전달하는 단계와. (C) 상기 촉매 변환기의 구조물에서 직접 측정된 상기 온도값을 상기 기관 장치내의 다른 측정값과 함께 처리하는 단계와, 그리고 (D) 상기 (C) 단계에서 처리된 수치를 상기 내연 기관을 제어하는데 이용하는 단계를 포함하고 있는 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 (D) 단계가 상기 (C) 단계에서 처리된 상기 수치를 연료 분사, 공기 공급, 및 점화 중 적어도 어느 하나를 제어하는데 이용하는 단계로 구성되어 있는 방법.
  25. 제23항에 있어서, 상기 내연기관의 작동이 비정상 상태일 때 상기 기관 제어 장치가 최적 온도로부터 초과된 온도에 대해서 상기 촉매 변환기를 보호하기 위해 소모량과 성능에 대한 최적의 제어 데이터로부터 벗어난 변경된 제어 데이터를 상기 내연기관에 전달하며, 그리고 (E) 상기 촉매변환기의 벽에서 직접 측정된 상기 온도값이 소정의 임계값에 근접하거나 또는 소정의 경계값을 초과할 때에만 제어 데이터를 상기 최적의 제어 데이터로부터 벗어나도록 변경시키는 단계를 더 포함하고 있는 방법.
  26. 제23항에 있어서, 상기 (A) 단계가 상기 촉매 변환기의 대표적인 영역에 걸쳐 연장하여 있는 적분식으로 온도를 측정하는 온도센서에 의해 수행되는 방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 온도 센서가 촉매 변환기의 횡단 영역 또는 종단 영역중 적어도 하나에 걸쳐 연장하여 있는 방법.
  28. 제23항에 있어서, 상기 (A) 단계는 적어도 두 개의 온도 센서로부터 측정된 상기 촉매 변환기의 온도 분포를 전자식 감시 장치에 의해 확인하는 단계로 구성되어 있고, 상기 (B) 단계는 데이터 라인을 통해서 상기 기관 제어 장치로 상기 온도 분포 또는 계산된 최대 수치를 전달하는 단계로 구성되어 있는 방법.
  29. 제23항에 있어서, 적어도 두 개의 온도센서로부터 측정된 온도 분포의 데이터로부터 상기 촉매 변환기의 작동 능력 및 작동 상태를 상기 전자식 감시 장치에 의해 감시하여, 감시 결과를 진단 라인을 통해서 계기 또는 데이터 메모리에 전달하는 방법.
  30. 제29항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 온도 센서로부터 측정된 상기 촉매 변환기내의 온도 분포 및 작동 상태를 감시하기 위해 상기 기관 제어 장치로부터 상기 데이터 공급 라인을 통해서 상기 전자식 감시 장치로 상기 온도 분포의 데이터를 공급하는 방법.
  31. 제30항에 있어서, 상기 온도 분포 데이터를 기관 회전수, 흡입 압력, 및 연료 공급중 적어도 하나와 연관시키는 방법.
  32. 제23항에 있어서, 상기 촉매 변환기는 전기적으로 가열 가능한 촉매 변환기로 구성되어 있으며, (F) 상기 촉매변환기에 대한 전기적 가열을 조절하기 위해 상기 촉매 변환기의 벽에서 직접 측정된 온도를 부가적으로 처리하는 단계를 더 포함하는 방법.
  33. 제23항에 있어서, 상기 촉매변환기가 임계온도에 도달했을 때 상기 촉매 변환기의 온도가 더 상승하지 못하도록 상기 기관 제어 장치에 의해 상기 내연기관의 제어를 변경하는 방법.
  34. 제33항에 있어서, 상기 기관 제어 장치에 의한 상기 내연기관의 제어 변경은 공연비를 변경함으로써 수행되는 방법.
  35. 제33항에 있어서, 상기 기관 제어장치에 의한 상기 내연기관의 제어 변경은 점화 시점을 지연시킴으로써 수행되는 방법.
  36. 제23항에 있어서, 시간에 따른 상기 촉매 변환기의 온도 반응을 감시하여, 상기 내연기관의 비정상 상태에서 반응으로부터 결론을 추론하는 방법.
  37. 제23항에 있어서, 시간에 따른 상기 촉매 변환기의 온도 반응을 감시하여, 상기 내연기관의 불점화등의 반응으로부터 결론을 추론하는 방법.
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