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KR20170121903A - 엔진 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

엔진 시스템 및 그 제어방법 Download PDF

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KR20170121903A
KR20170121903A KR1020160050752A KR20160050752A KR20170121903A KR 20170121903 A KR20170121903 A KR 20170121903A KR 1020160050752 A KR1020160050752 A KR 1020160050752A KR 20160050752 A KR20160050752 A KR 20160050752A KR 20170121903 A KR20170121903 A KR 20170121903A
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KR
South Korea
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cylinder
intake
passage
exhaust
exhaust gas
Prior art date
Application number
KR1020160050752A
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English (en)
Inventor
한경찬
Original Assignee
현대자동차주식회사
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.)
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Publication date
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Priority to DE102016220147.6A priority patent/DE102016220147A1/de
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 적어도 하나의 휴지 실린더 및 적어도 하나의 비휴지 실린더를 포함하는 엔진 시스템은, 상기 복수개의 실린더에 각각 공기가 공급되도록 외기를 흡입하여 흡기매니폴드에 전달하는 흡기 통로; 상기 비휴지 실린더의 배기가스를 전달받는 비휴지 배기 통로; 상기 비휴지 배기 통로로부터 배기가스를 전달받는 제1 배기매니폴드; 상기 휴지 실린더의 배기가스를 전달받는 휴지 배기 통로; 상기 휴지 배기 통로로부터 배기가스를 전달받는 제2 배기매니폴드; 상기 제1 배기매니폴드를 경유한 배기가스에 의해 터빈이 회전되는 제1 터보차저; 상기 제2 배기매니폴드를 경유한 배기가스에 의해 터빈이 회전되는 제2 터보차저; 상기 제1, 2 터보차저의 터빈을 경유한 배기가스를 외부로 배출하는 배기 출구; 상기 흡기 통로에 과급 공기가 공급되도록 상기 제1 터보차저의 컴프레서를 경유하여 상기 흡기 통로에 연통되는 메인 흡기 순환로; 상기 흡기 순환로에 과급 공기가 공급되도록 상기 제2 터보차저의 컴프레서를 경유하여 상기 흡기 순환로에 연통되는 서브 흡기 순환로; 및 상기 서브 흡기 순환로를 선택적으로 개폐시키도록 상기 제2 터보차저의 컴프레서와 상기 메인 흡기 순환로의 사이에서 상기 서브 흡기 순환로 상에 구비되는 휴지 밸브;를 포함할 수 있다.

Description

엔진 시스템 및 그 제어방법{ENGINE SYSTEM AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 엔진 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 과급효율 및 열효율이 향상된 엔진 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 내연기관은 연소실에서 혼합기가 연소되고, 이 연소열에 의해발생되는 에너지로 작동되는 기관이다. 이러한 내연기관으로는 엔진의 출력을 증대시키고 소음과 진동을 줄이기 위해 복수개의 실린더가 구비된 다실린더 엔진이 주로 사용된다.
이 중 디젤엔진은 통상적으로 가솔린엔진에 비하여 40%정도 향상된 효율을 내고 있으며, 이는 디젤엔진의 고압축비에 따른 것이다. 또한, 종래에는 가솔린엔진보다 낮았던 디젤엔진의 출력을 가솔린엔진과 비등하거나 우월하게 향상시키도록 최근의 디젤엔진에는 실린더에 과급 공기를 공급하는 터보차저(Turbo-charger) 및 엔진에 흡입되는 고온의 공기를 냉각시키는 인터쿨러(Inter cooler) 등이 추가로 구비된다.
한편, 터보차저를 구비한 엔진의 중저속구간에서 연료소모를 줄이는 동시에 출력토크를 증가시키기 위한 연구가 진행되고 있고, 재순환 배기가스의 공급을 보다 효율적으로 제어하기 위한 연구도 함께 진행되고 있다.
이러한 연구에 따른 기술의 하나로 엔진의 중저속구간에서 엔진에 구비된 복수개의 실린더 중 일부 실린더를 휴지(deactivated)시켜 연비를 향상시키는 엔진의 실린더 휴지 장치가 개발되고 있다.
예를 들어, 4 실린더 엔진의 경우, 2개의 실린더에는 혼합기를 주입하지 않고 점화도 하지 않으며, 나머지 2개의 실린더만으로 엔진이 운전되도록 하는 것이다.
하지만, 일부의 실린더가 휴지되는 경우에는 터보차저의 터빈 용량이 과다하여 과급효율이 저감되고, 재순환 배기가스의 공급이 불량해지며, 열효율이 낮아질 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 일부 실린더의 휴지 시에도 과급효율 및 배기가스의 원활한 공급이 보장되는 엔진 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 엔진 시스템은, 선택적으로 휴지되는 적어도 하나의 휴지 실린더 및 항상 휴지되지 않는 적어도 하나의 비휴지 실린더를 포함하는 복수개의 실린더가 구비된 엔진 시스템일 수 있다.
상기 엔진 시스템은, 상기 복수개의 실린더에 각각 공기가 공급되도록 외기를 흡입하여 흡기매니폴드에 전달하는 흡기 통로; 상기 비휴지 실린더의 배기가스를 전달받는 비휴지 배기 통로; 상기 비휴지 배기 통로로부터 배기가스를 전달받는 제1 배기매니폴드; 상기 휴지 실린더의 배기가스를 전달받는 휴지 배기 통로; 상기 휴지 배기 통로로부터 배기가스를 전달받는 제2 배기매니폴드; 상기 제1 배기매니폴드를 경유한 배기가스에 의해 터빈이 회전되는 제1 터보차저; 상기 제2 배기매니폴드를 경유한 배기가스에 의해 터빈이 회전되는 제2 터보차저; 상기 제1, 2 터보차저의 터빈을 경유한 배기가스를 외부로 배출하는 배기 출구; 상기 흡기 통로에 과급 공기가 공급되도록 상기 제1 터보차저의 컴프레서를 경유하여 상기 흡기 통로에 연통되는 메인 흡기 순환로; 상기 흡기 순환로에 과급 공기가 공급되도록 상기 제2 터보차저의 컴프레서를 경유하여 상기 흡기 순환로에 연통되는 서브 흡기 순환로; 및 상기 서브 흡기 순환로를 선택적으로 개폐시키도록 상기 제2 터보차저의 컴프레서와 상기 메인 흡기 순환로의 사이에서 상기 서브 흡기 순환로 상에 구비되는 휴지 밸브;를 포함할 수 있다.
상기 엔진 시스템은, 상기 휴지 밸브의 작동을 제어하는 제어기를 더 포함할 수 있다.
상기 휴지 밸브는 상기 휴지 실린더의 휴지 시에 상기 서브 흡기 순환로를 폐쇄하도록 작동될 수 있다.
상기 엔진 시스템은, 상기 비휴지 실린더의 배기가스를 재순환시키도록 상기 비휴지 배기 통로 및 상기 제1 배기매니폴드 중 하나와 상기 흡기통로를 연통하는 재순환 배기가스 통로를 더 포함할 수 있다.
상기 엔진 시스템은, 상기 재순환 배기가스 통로를 선택적으로 개폐시키도록 구비되는 재순환 밸브 및 상기 재순환 밸브의 작동을 제어하는 제어기를 더 포함할 수 있다.
상기 엔진 시스템은, 상기 제1, 2 터보차저의 컴프레서로부터 형성된 고온의 과급 공기를 냉각하는 인터쿨러를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 엔진 시스템 제어방법은, 항상 휴지되지 않는 적어도 하나의 비휴지 실린더, 선택적으로 휴지되는 적어도 하나의 휴지 실린더, 상기 비휴지 실린더에 연통되는 제1 배기매니폴드, 상기 휴지 실린더에 연통되는 제2 배기매니폴드, 상기 제1 배기매니폴드를 경유한 배기가스에 의해 터빈이 회전되는 제1 터보차저, 상기 제2 배기매니폴드를 경유한 배기가스에 의해 터빈이 회전되는 제2 터보차저, 상기 제1 터보차저의 컴프레서를 경유하여 흡기를 전달하는 메인 흡기 순환로, 및 상기 제2 터보차저의 컴프레서를 경유하여 흡기를 전달하는 서브 흡기 순환로를 포함하는 엔진 시스템의 제어방법일 수 있다.
상기 엔진 시스템 제어방법은, 엔진이 시동되면, 상기 휴지 실린더를 휴지시키는 실린더 휴지 조건이 만족되는지 판단하는 단계; 상기 휴지 실린더의 휴지를 실행할 것인지 판단하는 단계; 상기 휴지 실린더의 휴지가 실행되도록 상기 휴지 실린더의 흡기가 중지되는 단계; 상기 휴지 실린더의 휴지가 실행되도록 상기 휴지 실린더의 연료분사가 중지되는 단계; 및 상기 휴지 실린더의 휴지가 실행되면, 상기 서브 흡기 순환로를 폐쇄하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 흡기 중지, 상기 연료분사 중지, 및 상기 서브 흡기 순환로의 폐쇄는 동시에 수행될 수 있다.
상기 엔진 시스템 제어방법은, 상기 흡기 중지, 상기 연료분사 중지, 및 상기 서브 흡기 순환로의 폐쇄가 수행되고 유지되면, 실린더 휴지 모드가 수행되고 유지되는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 실린더 휴지 조건이 만족되지 않거나, 상기 휴지 실린더의 휴지를 실행하지 않을 것으로 판단되면, 상기 휴지 실린더에 흡기가 공급될 수 있다.
상기 실린더 휴지 조건이 만족되지 않거나, 상기 휴지 실린더의 휴지를 실행하지 않을 것으로 판단되면, 상기 휴지 실린더에 연료가 분사될 수 있다.
상기 실린더 휴지 조건이 만족되지 않거나, 상기 휴지 실린더의 휴지를 실행하지 않을 것으로 판단되면, 상기 서브 흡기 순환로를 개방할 수 있다.
상기 엔진 시스템 제어방법은, 상기 실린더 휴지 조건이 만족되지 않거나, 상기 휴지 실린더의 휴지를 실행하지 않을 것으로 판단되면, 상기 실린더 휴지에 흡기가 정상적으로 공급되고, 연료가 정상적으로 분사되며, 상기 서브 흡기 순환로가 개방되는 일반 모드가 수행되고 유지되는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 엔진 시스템 제어방법은, 상기 엔진의 시동이 OFF되었는지 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 엔진 시스템 제어방법은, 상기 엔진의 시동이 OFF되면, 종료될 수 있다.
상기 엔진의 시동이 OFF되지 않은 것으로 판단되면, 상기 실린더 휴지 조건이 만족되는지 판단하는 단계로 리턴될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 일부 실린더의 휴지 시에도 과급효율 및 배기가스의 원활한 공급이 보장됨으로써, 엔진의 실린더 휴지 영역이 확장될 수 있다.
또한, 일부 실린더의 휴지 시에도 배기가스의 온도를 상승시킬 수 있고, 후처리 효율이 증대될 수 있다.
따라서, 궁극적으로 연비가 향상되고, 친환경성이 개선될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 엔진 시스템 제어방법의 흐름도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 시스템의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 엔진 시스템은 흡기 통로(110), 흡기매니폴드(114), 엔진(5), 제1 실린더(1), 제2 실린더(2), 제3 실린더(3), 제4 실린더(4), 제1 배기 통로(121), 제2 배기 통로(122), 제3 배기 통로(123), 제4 배기 통로(124), 제1 배기매니폴드(125), 제2 배기매니폴드(127), 제1 터보차저(10), 제2 터보차저(20), 배기 출구(129), 메인 흡기 순환로(112), 인터쿨러(16), 재순환 배기가스 통로(130), 재순환 밸브(132), 서브 흡기 순환로(118), 휴지 밸브(30), 및 제어기(50)를 포함한다.
상기 흡기 통로(110)는 통상적인 스로틀 밸브(도시하지 않음)의 개도량에 따라 외기를 흡입하는 통로이다.
상기 흡기매니폴드(114)는 상기 흡기 통로(110)를 통해 흡입된 공기를 상기 엔진(5)의 각 실린더(1, 2, 3, 4)에 공급하도록 형성된다.
상기 엔진(5)은 제1 실린더(1), 제2 실린더(2), 제3 실린더(3), 및 제4 실린더(4)로 구성된 4개의 실린더를 구비한다. 본 발명의 실시예에서는 제1, 2, 3, 4 실린더(1, 2, 3, 4)를 구비한 엔진(5)을 대표적으로 설명하지만, 다실린더 엔진(5)의 실린더 개수는 이에 한정되지 않는다. 여기서, 상기 제1, 2, 3, 4 실린더(1, 2, 3, 4)의 번호는 상기 엔진(5)의 전방으로부터 배열된 순서를 의미한다.
상기 제1 배기 통로(121)는 상기 제1 실린더(1)와 연통되고, 상기 제1 실린더(1)의 배기가스를 전달받는다.
상기 제2 배기 통로(122)는 상기 제2 실린더(2)와 연통되고, 상기 제2 실린더(2)의 배기가스를 전달받는다.
상기 제3 배기 통로(123)는 상기 제3 실린더(3)와 연통되고, 상기 제3 실린더(3)의 배기가스를 전달받는다.
상기 제4 배기 통로(124)는 상기 제4 실린더(4)와 연통되고, 상기 제4 실린더(4)의 배기가스를 전달받는다.
상기 제1 배기매니폴드(125)는 항상 휴지되지 않는 실린더(1, 4)의 배기가스를 모아서 배출하고, 상기 제2 배기매니폴드(127)는 선택적으로 휴지되는 실린더(2, 3)의 배기가스를 모아서 배출한다. 이 때, 상기 제1, 4 실린더(1, 4)는 항상 휴지되지 않는 비휴지 실린더이고, 상기 제2, 3 실린더(2, 3)는 선택적으로 휴지되는 휴지 실린더이다. 또한, 상기 제2, 3 실린더(2, 3)의 휴지(CDA: cylinder deactivation)는 엔진(5)의 작동 상태에 따라 선택적으로 구현된다. 한편, 상기 제2 실린더(2) 및 상기 제3 실린더(3)에 연통되는 상기 제2 배기 통로(122) 및 상기 제3 배기 통로(123)를 휴지 배기 통로(122, 123)라 칭하고, 상기 제1 실린더(1) 및 상기 제4 실린더(4)에 연통되는 상기 제1 배기 통로(121) 및 상기 제4 배기 통로(124)를 비휴지 배기 통로(121, 124)라 칭할 수 있다.
여기서, 점화 중지, 연료 분사 중지, 흡기 중지 등에 의한 실린더 휴지의 구현은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, 당업자)에 의해 자명하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 제1 터보차저(10) 및 상기 제2 터보차저(20)는 배기가스의 에너지로 터빈(12, 22)을 회전시키고, 상기 터빈(12, 22)에 직결된 컴프레서(14, 24)가 실린더(1, 2, 3, 4)에 과급 공기를 밀어 넣어 엔진(5)의 출력을 향상시키는 통상적인 터보차저(turbo charger)의 기능을 수행한다. 한편, 상기 제1 터보차저(10) 및 상기 제2 터보차저(20)는 동일한 용량을 갖는 터보차저일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 나아가, 상기 제1, 2 터보차저(10, 20)는 하나의 터보차저가 제공되는 기존의 엔진의 터보차저보다 그 용량 및 용적이 작을 수 있다.
상기 제1 배기매니폴드(125)를 경유한 배기가스는 상기 제1 터보차저(10)의 터빈(12)을 회전시키도록 공급되고, 상기 제2 배기매니폴드(127)를 경유한 배기가스는 상기 제2 터보차저(20)의 터빈(22)을 회전시키도록 공급된다.
상기 배기 출구(129)는 상기 제1 터보차저(10)의 터빈(12) 및 상기 제2 터보차저(20)의 터빈(22)을 경유한 배기가스를 통합하여 외부로 배출시킨다.
상기 메인 흡기 순환로(112)는 상기 제1 터보차저(10)의 컴프레서(14)를 경유하여 상기 흡기 통로(110)에 연통된다. 또한, 상기 메인 흡기 순환로(112)에 유입된 외기는 상기 컴프레서(14)를 경유하면서 고온의 과급 공기가 된다.
한편, 상기 제2, 3 실린더(2, 3)의 휴지와 관계없이 상기 제1, 4 실린더(1, 4)와 연통된 상기 제1 배기매니폴드(125)를 경유한 배기가스가 항상 상기 제1 터보차저(10)의 터빈(12)을 회전시킴으로써, 상기 제1 터보차저(10)의 컴프레서(14)는 항상 작동된다. 따라서, 상기 메인 흡기 순환로(112)를 통하여 상기 제1 터보차저(10)의 컴프레서(14)를 경유하는 공기의 과급 효율은 상기 제2, 3 실린더(2, 3)의 휴지 시에도 확보될 수 있다.
상기 인터쿨러(16)는 상기 컴프레서(14)에 의해 형성된 고온의 과급 공기를 냉각시키도록 상기 메인 흡기 순환로(112)에 배치되는 장치이다. 즉, 상기 메인 흡기 순환로(112)에 유입된 외기는 상기 컴프레서(14) 및 상기 인터쿨러(16)를 순차적으로 경유하여 상기 흡기 통로(110)에 공급된다.
상기 재순환 배기가스 통로(130)의 일단은 상기 제1, 4 실린더(1, 4)의 배기가스 중 일부를 재순환시키도록 상기 제1, 4 실린더(1, 4)의 배기가스가 통과하는 상기 제1 배기 통로(1), 제4 배기 통로(4), 및 상기 제1 배기매니폴드(125) 중 하나에 연통된다. 도 1에는 상기 재순환 배기가스 통로(130)가 상기 제4 배기 통로(4)에 연통된 것이 도시되었으나 이에 한정되지 않으며, 상기 재순환 배기가스 통로(130)가 개방되면, 상기 연통된 제1 배기 통로(1), 제4 배기 통로(4), 및 제1 배기매니폴드(125)를 흐르는 배기가스 중 일부가 상기 재순환 배기가스 통로(130)에 유입된다. 또한, 상기 재순환 배기가스 통로(130)의 타단은 상기 제1, 4 실린더(1, 4)의 배기가스 중 일부가 상기 흡기 통로(110)에 공급되어 재순환되도록 상기 흡기 통로(110)와 연통된다.
상기 재순환 밸브(132)는 상기 재순환 배기가스 통로(130) 상에 배치된다. 또한, 상기 재순환 밸브(132)는 엔진(5)의 상태 및 차량의 주행 상태에 따라 상기 제1, 4 실린더(1, 4)의 배기가스 중 일부가 상기 흡기 통로(110)에 선택적으로 공급되도록 상기 재순환 배기가스 통로(130)를 선택적으로 개폐한다.
상기 서브 흡기 순환로(118)는 상기 제2 터보차저(20)의 컴프레서(24)를 경유하여 상기 메인 흡기 순환로(112)에 연통된다. 또한, 상기 서브 흡기 순환로(118)에 유입된 외기는 상기 컴프레서(24)를 경유하면서 고온의 과급 공기가 된다. 이 때, 상기 인터쿨러(16)는 상기 제2 터보차저(20)의 컴프레서(24)에 의해 형성되어 상기 메인 흡기 순환로(112)에 공급된 고온의 과급 공기를 냉각시킨다.
한편, 상기 제2, 3 실린더(2, 3)의 휴지 시에는 상기 제2 배기매니폴드(127)를 경유하는 배기가스가 없으므로 상기 제2 터보차저(20)의 터빈(22)이 회전되지 않는다. 따라서, 상기 제2, 3 실린더(2, 3)의 휴지 시에는 상기 제2 터보차저(20)의 컴프레서(24)가 작동되지 않는다.
상기 휴지 밸브(30)는 상기 제2 터보차저(20)의 컴프레서(24)와 상기 메인 흡기 순환로(112)의 사이에서 상기 서브 흡기 순환로(118) 상에 배치된다. 또한, 상기 휴지 밸브(30)는 상기 제2, 3 실린더(2, 3)의 휴지 시에 상기 서브 흡기 순환로(118)를 폐쇄하고, 상기 제2, 3 실린더(2, 3)가 휴지되지 않을 때에 상기 서브 흡기 순환로(118)를 개방하도록 작동된다. 다시 말해. 상기 휴지 밸브(30)는 상기 제2, 3 실린더(2, 3)의 선택적인 휴지에 따라 상기 서브 흡기 순환로(118)와 상기 메인 흡기 순환로(112)를 선택적으로 연통시키도록 작동된다.
따라서, 상기 제2, 3 실린더(2, 3)가 휴지되는 휴지 모드 시에는 상기 제1 터보차저(10)의 컴프레서(14)를 경유한 과급 공기만이 상기 흡기 통로(110)에 공급되고, 상기 제2, 3 실린더(2, 3)가 휴지되지 않는 일반 모드 시에는 상기 제2 터보차저(20)의 컴프레서(24)를 경유한 과급 공기가 상기 제1 터보차저(10)의 컴프레서(14)를 경유한 과급 공기와 함께 상기 흡기 통로(110)에 공급된다.
상기 제어기(50)는 상기 재순환 밸브(132) 및 상기 휴지 밸브(30)와 연결되어 상기 재순환 밸브(132) 및 상기 휴지 밸브(30)의 작동을 제어한다. 이 때, 상기 재순환 밸브(132) 및 상기 휴지 밸브(30)는 솔레노이드 등에 의해 전기적으로 작동되고, 상기 제어기(50)는 자동차의 전기장치들의 제어를 총괄하는 통상의 전자제어유닛(ECU: electronic control unit)일 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 엔진 시스템 제어방법의 흐름도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 엔진(5)이 시동되면(S100), 상기 제어기(50)는 실린더 휴지(CDA: cylinder deactivation) 조건이 만족되는지 판단한다(S110). 여기서, 상기 제2, 3 실린더(2, 3)를 휴지시키는 실린더 휴지 조건은 엔진(5)의 작동 상태에 따라 당업자에 의해 설정될 수 있다.
상기 실린더 휴지 조건이 만족되면, 상기 제어기(50)는 상기 제2, 3 실린더(2, 3)의 휴지를 실행할 것인지 판단한다(S120). 여기서, 휴지를 실행할 것인지에 대한 판단은 차량의 주행상황 등의 정보를 전달받아 수행된다.
상기 제2, 3 실린더(2, 3)의 휴지를 실행할 것으로 판단되면, 상기 제2, 3 실린더(2, 3)의 흡기가 중지된다(S130). 여기서, 흡기 중지가 흡기밸브(도시하지 않음)의 휴지(작동 중지)에 의해 수행되는 것은 당업자에게 자명하다. 또한, 상기 흡기밸브의 휴지는 상기 제어기(50)에 의해 제어된다.
상기 제2, 3 실린더(2, 3)의 흡기가 중지되면, 상기 제2, 3 실린더(2, 3)의 연료분사가 중지된다(S140). 여기서, 연료분사 중지가 인젝터(도시하지 않음)의 휴지(작동 중지)에 의해 수행되는 것은 당업자에게 자명하다. 또한, 상기 인젝터의 휴지는 상기 제어기(50)에 의해 제어된다.
상기 제2, 3 실린더(2, 3)의 연료분사가 중지되면, 상기 제어기(50)는 상기 휴지 밸브(30)가 상기 서브 흡기 순환로(118)를 폐쇄하도록 제어한다(S150).
이 때, 상기 흡기 중지(S130), 상기 연료분사 중지(S140), 및 상기 휴지 밸브(30) 폐쇄(S150)는 당업자의 설계에 따라 동시에 수행되거나, 시차를 두고 수행될 수 있다. 또한, 상기 흡기 중지(S130), 상기 연료분사 중지(S140), 및 상기 휴지 밸브(30) 폐쇄(S150)가 수행되고 유지되면, 엔진(5)의 실린더 휴지 모드가 수행되고 유지된다(S160).
상기 S110 단계에서 실린더 휴지 조건이 만족되지 않거나, 상기 S120 단계에서 상기 제2, 3 실린더(2, 3)의 휴지를 실행하지 않을 것으로 판단되면, 상기 제2, 3 실린더(2, 3)에 흡기가 공급된다(S170). 즉, 모든 실린더(1, 2, 3, 4)의 흡기밸브가 정상적으로 작동되면서 흡기가 공급된다.
상기 제2, 3 실린더(2, 3)에 흡기가 공급되면, 상기 제2, 3 실린더(2, 3)에 연료가 분사된다(S180). 즉, 모든 실린더(1, 2, 3, 4)의 인젝터가 정상적으로 작동되면서 연료가 분사된다.
상기 제2, 3 실린더(2, 3)에 연료가 분사되면, 상기 제어기(50)는 상기 휴지 밸브(30)가 상기 서브 흡기 순환로(118)를 개방하도록 제어한다(S190). 또한, 상기 흡기 정상 공급(S170), 상기 연료 정상 분사(S180), 및 상기 휴지 밸브(30) 개방(S190)이 수행되고 유지되면, 일부 실린더(2, 3)가 휴지되지 않는 엔진(5)의 일반 모드가 수행되고 유지된다(S200).
상기 엔진(5)의 실린더 휴지 모드가 수행되고 유지되거나(S160), 상기 엔진(5)의 일반 모드가 수행되고 유지되는(S200) 동안에 상기 제어기(50)는 상기 엔진(5)의 시동이 OFF되었는지 지속적으로 판단한다(S210).
상기 엔진(5)의 시동이 OFF되지 않은 것으로 판단되면, 상기 S110 단계로 리턴한다.
한편, 상기 엔진(5)의 시동이 OFF된 것으로 판단되면, 본 발명의 실시예에 따른 엔진 시스템 제어방법이 종료된다(S220).
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 일부 실린더(2, 3)의 휴지 시에도 과급효율 및 배기가스의 원활한 공급이 보장됨으로써, 엔진(5)의 실린더 휴지 영역이 확장될 수 있다. 또한, 일부 실린더(2, 3)의 휴지 시에도 배기가스의 온도를 상승시킬 수 있고, 후처리 효율이 증대될 수 있다. 따라서, 궁극적으로 연비가 향상되고, 친환경성이 개선될 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.
1: 제1 실린더 2: 제2 실린더
3: 제3 실린더 4: 제4 실린더
5: 엔진
10: 제1 터보차저 12: 터빈
12a: 제1 터빈 12b: 제2 터빈
14: 컴프레서 16: 인터쿨러
20: 제2 터보차저
30: 휴지 밸브
50: 제어기
110: 흡기 통로 112: 메인 흡기 순환로
114: 흡기매니폴드 118: 서브 흡기 순환로
121: 제1 배기 통로 122: 제2 배기 통로
123: 제3 배기 통로 124: 제4 배기 통로
125: 제1 배기매니폴드 127: 제2 배기매니폴드
129: 배기 출구
130: 재순환 배기가스 통로 132: 재순환 밸브

Claims (15)

  1. 선택적으로 휴지되는 적어도 하나의 휴지 실린더 및 항상 휴지되지 않는 적어도 하나의 비휴지 실린더를 포함하는 복수개의 실린더가 구비된 엔진 시스템에 있어서,
    상기 복수개의 실린더에 각각 공기가 공급되도록 외기를 흡입하여 흡기매니폴드에 전달하는 흡기 통로;
    상기 비휴지 실린더의 배기가스를 전달받는 비휴지 배기 통로;
    상기 비휴지 배기 통로로부터 배기가스를 전달받는 제1 배기매니폴드;
    상기 휴지 실린더의 배기가스를 전달받는 휴지 배기 통로;
    상기 휴지 배기 통로로부터 배기가스를 전달받는 제2 배기매니폴드;
    상기 제1 배기매니폴드를 경유한 배기가스에 의해 터빈이 회전되는 제1 터보차저;
    상기 제2 배기매니폴드를 경유한 배기가스에 의해 터빈이 회전되는 제2 터보차저;
    상기 제1, 2 터보차저의 터빈을 경유한 배기가스를 외부로 배출하는 배기 출구;
    상기 흡기 통로에 과급 공기가 공급되도록 상기 제1 터보차저의 컴프레서를 경유하여 상기 흡기 통로에 연통되는 메인 흡기 순환로;
    상기 흡기 순환로에 과급 공기가 공급되도록 상기 제2 터보차저의 컴프레서를 경유하여 상기 흡기 순환로에 연통되는 서브 흡기 순환로; 및
    상기 서브 흡기 순환로를 선택적으로 개폐시키도록 상기 제2 터보차저의 컴프레서와 상기 메인 흡기 순환로의 사이에서 상기 서브 흡기 순환로 상에 구비되는 휴지 밸브;
    를 포함하는 엔진 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 휴지 밸브의 작동을 제어하는 제어기를 더 포함하는 엔진 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 휴지 밸브는 상기 휴지 실린더의 휴지 시에 상기 서브 흡기 순환로를 폐쇄하도록 작동되는 것을 특징으로 하는 엔진 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 비휴지 실린더의 배기가스를 재순환시키도록 상기 비휴지 배기 통로 및 상기 제1 배기매니폴드 중 하나와 상기 흡기통로를 연통하는 재순환 배기가스 통로를 더 포함하는 엔진 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 재순환 배기가스 통로를 선택적으로 개폐시키도록 구비되는 재순환 밸브 및 상기 재순환 밸브의 작동을 제어하는 제어기를 더 포함하는 엔진 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 2 터보차저의 컴프레서로부터 형성된 고온의 과급 공기를 냉각하는 인터쿨러를 더 포함하는 엔진 시스템.
  7. 항상 휴지되지 않는 적어도 하나의 비휴지 실린더, 선택적으로 휴지되는 적어도 하나의 휴지 실린더, 상기 비휴지 실린더에 연통되는 제1 배기매니폴드, 상기 휴지 실린더에 연통되는 제2 배기매니폴드, 상기 제1 배기매니폴드를 경유한 배기가스에 의해 터빈이 회전되는 제1 터보차저, 상기 제2 배기매니폴드를 경유한 배기가스에 의해 터빈이 회전되는 제2 터보차저, 상기 제1 터보차저의 컴프레서를 경유하여 흡기를 전달하는 메인 흡기 순환로, 및 상기 제2 터보차저의 컴프레서를 경유하여 흡기를 전달하는 서브 흡기 순환로를 포함하는 엔진 시스템의 제어방법에 있어서,
    엔진이 시동되면, 상기 휴지 실린더를 휴지시키는 실린더 휴지 조건이 만족되는지 판단하는 단계;
    상기 휴지 실린더의 휴지를 실행할 것인지 판단하는 단계;
    상기 휴지 실린더의 휴지가 실행되도록 상기 휴지 실린더의 흡기가 중지되는 단계;
    상기 휴지 실린더의 휴지가 실행되도록 상기 휴지 실린더의 연료분사가 중지되는 단계; 및
    상기 휴지 실린더의 휴지가 실행되면, 상기 서브 흡기 순환로를 폐쇄하는 단계;
    를 포함하는 엔진 시스템 제어방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 흡기 중지, 상기 연료분사 중지, 및 상기 서브 흡기 순환로의 폐쇄는 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 엔진 시스템 제어방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 흡기 중지, 상기 연료분사 중지, 및 상기 서브 흡기 순환로의 폐쇄가 수행되고 유지되면, 실린더 휴지 모드가 수행되고 유지되는 단계를 더 포함하는 엔진 시스템 제어방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 실린더 휴지 조건이 만족되지 않거나, 상기 휴지 실린더의 휴지를 실행하지 않을 것으로 판단되면,
    상기 휴지 실린더에 흡기가 공급되는 것을 특징으로 하는 엔진 시스템 제어방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 실린더 휴지 조건이 만족되지 않거나, 상기 휴지 실린더의 휴지를 실행하지 않을 것으로 판단되면,
    상기 휴지 실린더에 연료가 분사되는 것을 특징으로 하는 엔진 시스템 제어방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 실린더 휴지 조건이 만족되지 않거나, 상기 휴지 실린더의 휴지를 실행하지 않을 것으로 판단되면,
    상기 서브 흡기 순환로를 개방하는 것을 특징으로 하는 엔진 시스템 제어방법.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 실린더 휴지 조건이 만족되지 않거나, 상기 휴지 실린더의 휴지를 실행하지 않을 것으로 판단되면,
    상기 실린더 휴지에 흡기가 정상적으로 공급되고, 연료가 정상적으로 분사되며, 상기 서브 흡기 순환로가 개방되는 일반 모드가 수행되고 유지되는 단계를 더 포함하는 엔진 시스템 제어방법.
  14. 제7항에 있어서,
    상기 엔진의 시동이 OFF되었는지 판단하는 단계를 더 포함하고,
    상기 엔진의 시동이 OFF되면, 종료되는 것을 특징으로 하는 엔진 시스템 제어방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 엔진의 시동이 OFF되지 않은 것으로 판단되면, 상기 실린더 휴지 조건이 만족되는지 판단하는 단계로 리턴되는 것을 특징으로 하는 엔진 시스템 제어방법.
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