KR0174046B1 - 희박연소 엔진의 공연비 제어장치 및 그 방법 - Google Patents

희박연소 엔진의 공연비 제어장치 및 그 방법

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KR0174046B1 KR1019940030318A KR19940030318A KR0174046B1 KR 0174046 B1 KR0174046 B1 KR 0174046B1 KR 1019940030318 A KR1019940030318 A KR 1019940030318A KR 19940030318 A KR19940030318 A KR 19940030318A KR 0174046 B1 KR0174046 B1 KR 0174046B1
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Abstract

엔진으로 흡입되는 공기량을 감지하는 흡입 공기량 감지수단과; 엔진의 크랭크축에 장착되어 엔진구동에 따라 회전하는 크랭크축의 회전수를 감지하는 엔진 회전수 감지수단과; 상기에서 흡입 공기량과 엔진회전수를 감지하여, 감지되는 흡입 공기량이 희박공연비 제어를 위한 제1설정량이하이고 엔진회전수가 제2회전수이상이고 제3회전수이하인 영역에 해당하는 경우에 목표 공연비를 희박공연비로 설정하고, 감지되는 흡입 공기량이 제2설정량이상이거나, 감지되는 엔진회전수가 제1회전수이하거나, 또는 엔진회전수가 제4회전수 이상인 영역에 해당하는 경우에는 목표 공연비를 이론 공연비로 설정하여 그에 해당하는 연료분사신호를 출력한 다음, 다시 감지되는 공기량의 증감 및 엔진회전수의 증감여부에 따라 히스테리시스 특성에 위하여 목표 공연비를 이론 공연비 및 희박공연비로 설정하여 그에 해당하는 연료분사신호를 출력하는 엔진 제어수단과; 상기 엔진 제어수단에서 출력되는 연료분사신호에 따라 해당하는 실린더내로 연료량을 분사하는 연료분사수단으로 이루어지며, 제1설정량제2설정량 제1회전수제2회전수제3회전수제4회전수 조건을 만족하는 희박연소 엔진의 공연비 제어장치는, 희박연소 엔진을 장착한 차량에 있어서, 엔진구동에 따라 출력되는 엔진회전수와 흡입되는 공기량에 따라 공연비를 희박공연비와 이론공연비로 제어하여 배기가스의 유해성분인 질소산화물을 배출을 억제하여 환경오염을 방지할 수 있으며, 그 방법을 제공할 수 있다.

Description

희박연소 엔진의 공연비 제어장치 및 그 방법
제1도는 종래의 희박연소 엔진의 공연비 제어 그래프이고,
제2도는 이 발명의 실시예에 따른 희박연소 엔진의 공연비 제어장치의 구성 블럭도이고,
제3도는 이 발명의 실시예에 따른 희박연소 엔진의 공연비 제어 그래프이고,
제4도는 이 발명의 실시예에 따른 희박연소 엔진의 공연비 제어방법의 동작 순서도이다.
이 발명은 희박연소 엔진의 공연비 제어장치 및 그 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게 말하자면, 희박연소 엔진을 장착한 차량에 있어서 엔진구동에 따라 출력되는 엔진회전수와 흡입되는 공기량에 따라 공연비를 희박공연비와 이론공연비로 제어하여 배기가스의 유해성분을 감소시키기 위한 희박연소 엔진의 공연비 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.
가솔린 기관등의 내연기관에서는 최적합 혼합기를 만들기 위하여 흡입공기량과 연료공급량의 비율(이하 공연비라 한다)을 적절한 상태로 조절하는 것이 매우 중요하다.
따라서, 가솔린기관의 기화기를 대신하여 기관이 필요로 하는 가솔린양을 정확하고 신속하게 무화(안개상태)가 좋게 분사하는 전자식 연료분사장치가 일반적으로 사용되고 있다.
상기한 전자식 연료분사장치는 흡입공기량을 계측하고 계측된 흡입공기량에 비례하는 연료의 공급량을 계산하여 연료를 공급하므로써, 공연비를 일정하게 유지하는 개방회로 제어방식과, 상기한 개방회로 제어방식만으로는 배기가스규제 등을 만족시킬 수 없으므로, 질코니아 혹은 티타니아 산소(O2) 감지기를 사용한 보다 정밀하게 공연비를 제어하는 폐쇄회로 제어방식 등이 있다.
그러나, 종래의 전자식 연료분사장치로는 점점 강화되고 있는 배기가스의 규제에 대한 대응이 미비하고, 또한 고갈되어 가고 있는 석유자원에 대해 상대적으로 많은 양의 연료를 낭비하는 단점이 있다.
상기의 단점을 해결하기 위하여 희박제어연소를 하는 린번(lean burn)엔진등을 사용하여, 특정한 조건에서는 연료량을 감소하여 유해한 배기가스를 감소시킨다.
종래의 일반 엔진이 이론 공연비를 A/F=14.7로 제어하고 있는 반면에, 린번엔진을 장착한 차량에 있어서는 이론 공연비를 최대 A/F=22∼23로 제어하여 최소의 연비로 최대의 엔진출력을 얻을 수 있도록 제어된다.
그러나, 종래의 린번엔진을 장착한 차량에 있어서는 중부하(전부하시의 1/2)가 걸리고 중고속(약 4000rpm)이하에서만 공연비를 A/F=22∼23로 희박연소 제어를 수행하고, 상기 중부하보다 많은 부하가 걸리고 속도가 빠른 경우에는 희박연소 제어를 수행하지 않는다.
첨부한 제1도에 도시되어 있듯이 목표 공연비를 순차적으로 가변시켜 제어하므로, 연소되어 배출되는 배기가스에 유해성분인 질소산화물이 많이 포함되는 단점이 있다.
일반적으로 상기 질소산화물은 공연비가 희박한 상태에서 농후한 상태로 될수록 증가하여 공연비가 16:1인 정도에서 최고치를 나타내며, 상기 질소산화물을 정화시키기 위하여 사용되는 삼원촉매는 공연비가 14.5:1인 이론공연비로 제어되는 경우에만 질소산화물을 정화시킬 수가 있다.
그러므로, 이 발명의 목적은 상기한 종래의 단점을 해결하기 위한 것으로, 희박연소 엔진을 장착한 차량에 있어서 엔진구동에 따라 출력되는 엔진회전수와 흡입되는 공기량에 따라 공연비를 희박공연비와 이론공연비로 제어하여 배기가스의 유해성분인 질소산화물을 감소시키기 위한 희박연소엔진의 공연비 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.
상기의 목적을 달성하고자 하는 이 발명의 구성은, 엔진으로 흡입되는 공기량을 감지하여 그에 해당하는 전기적인 신호를 출력하는 흡입 공기량 감지수단과; 엔진의 크랭크축에 장착되어 엔진구동에 따라 회전하는 크랭크축의 회전수를 감지하여 그에 해당하는 전기적인 신호를 출력하는 엔진 회전수 감지수단과; 상기에서 흡입 공기량과 엔진회전수를 감지하여, 감지되는 흡입 공기량이 희박공연비 제어를 위한 제1설정량이하이고 엔진회전수가 제2회전수이상이고 제3회전수이하인 영역에 존재하는 경우에 목표 공연비를 희박공연비로 설정하고, 감지되는 흡입 공기량이 제2설정량이상이거나, 감지되는 엔진회전수가 제1회전수이하거나, 또는 엔진회전수가 제4회전수 이상인 영역에 해당하는 경우에는 목표 공연비를 이론 공연비로 설정하여 그에 해당하는 연료분사신호를 출력한 다음, 다시 감지되는 공기량의 증감 및 엔진회전수의 증감여부에 따라 히스테리시스 특성에 위하여 목표 공연비를 이론 공연비 및 희박공연비로 설정하여 그에 해당하는 연료분사신호를 출력하는 엔진 제어수단과; 상기 엔진 제어수단에서 출력되는 연료분사신호에 따라 해당하는 실린더내로 연료량을 분사하는 연료분사수단으로 이루어지며, 다음의 조건을 만족한다.
조건1) 제1설정량제2설정량
조건2) 제1회전수제2회전수제3회전수제4회전수
상기의 목적을 달성하기 위한 이 발명의 다른 구성은, 자동차에 전원이 인가되면 모든 사용변수를 초기화한 다음 엔진으로 흡입되는 공기량과 엔진구동에 따라 출력되는 엔진회전수를 감지하는 단계와; 상기 감지되는 흡입공기량이 제1설정량이하이고 엔진회전수가 제2회전수 이상이고 제3회전수 이하인 희박공연비로 연료량이 제어되는 영역에 해당하는 가를 판단하는 단계와; 상기 감지되는 흡입 공기량과 엔진회전수가 희박공연비로 연료량이 제어되는 영역에 해당하는 경우에, 목표 공연비를 희박공연비로 설정하여 그에 따라 연료량을 제어한 다음, 흡입 공기량의 증감 및 엔진회전수의 증감여부에 따라 히스테리시스 특성에 의하여 목표 공연비를 설정하는 단계와; 상기 감지되는 흡입 공기량이 제2설정량 이상이거나, 엔진회전수가 제1회전수 이하이거나 또는 엔진회전수가 제4회전수 이상인 경우인 이론 공연비로 연료량을 제어하는 영역에 해당하는 판단하는 단계와; 상기 감지되는 흡입 공기량과 엔진회전수가 이론공연비로 연료량이 제어되는 영역에 해당하는 경우에, 목표 공연비를 이론공연비로 설정하여 그에 따라 연료량을 제어한 다음, 흡입 공기량의 증감 및 엔진회전수의 증감여부에 따라 히스테리시스 특성에 의하여 목표 공연비를 설정하는 단계로 이루어지며, 다음의 조건을 만족한다.
조건1) 제1설정량제2설정량
조건2) 제1회전수제2회전수제3회전수제4회전수
상기 구성에 의하여 이 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 첨부됨 도면을 참조로 하여 설명하면 다음과 같다.
제2도는 이 발명의 실시예에 따른 희박연소 엔진의 공연비 제어장치의 구성 블럭도이고, 제3도는 이 발명의 실시예에 따른 희박연소 엔진의 공연비 제어 그래프이고, 제4도는 이 발명의 실시예에 따른 희박연소 엔진의 공연비 제어방법의 동작 순서도이다.
첨부한 제2도에 도시되어 있듯이 이 발명의 실시예에 따른 희박연소 엔진의 공연비 제어장치의 구성은, 엔진에 흡입되는 공기량을 감지하는 공기량 감지부(10)와, 엔진구동에 따른 엔진회전수를 감지하는 엔진회전수 감지부(20)와, 상기 감지부(10,20)의 출력단에 연결되어 감지되는 흡입 공기량과 엔진회전수에 따라 목표 공연비를 이론공연비나 희박연소 공연비로 설정하여 설정된 목표공연비에 따른 연료분사신호를 출력하는 엔진 제어부(30)와, 상기 엔진 제어부(30)의 출력단에 연결되어 인가되는 연료분사신호에 따라 해당하는 실린더로 연료를 분사하는 연료분사부(40)로 이루어진다.
상기 구성에 의한 이 발명의 실시예에 따른 희박연소 엔진의 공연비 제어장치의 작용은 다음과 같다.
자동차에 시동이 걸려 전원이 인가되면 모든 작동회로는 초기화되고 엔진 제어부(30)는 사용변수를 초기화시킨다(S110). 사용변수를 초기화시킨 다음 엔진 제어부(30)는 도시하지 않은 에어클리너를 통하여 흡기관내로 흡입되는 공기량을 감지하고 엔진구동에 따라 출력되는 엔진 회전수를 감지한다(S120∼S130).
상기 공기량 감지부(10)는 에어플로워 미터(airflow meter)로 이루어지며, 에어클리너를 통한 공기가 흡입되는 흡기밸브내에 장착되어 스로틀 밸브의 개도량에 따라 가변되어 입력되는 공기량을 측정한다.
첨부한 제2도에 도시되어 있듯이 상기 공기량 감지부(10)는 공기가 유입되는 통로에 회전가능하게 부착된 측정 플레이트에 리턴 스프링이 부착되어, 측정 플레이트는 공기압력과 스프링의 힘이 균형된 위치까지 회전하여 열리게 된다.
상기 측정 플레이트가 열린 각도를 측정 플레이트와 동축으로 연결된 포텐셔미터(potentiometer)를 통하여 전압으로 변환시켜 그에 해당하는 전기적인 신호를 엔진 제어부(30)로 출력한다(S120).
따라서, 상기 엔진 제어부(30)는 공기량 감지부(10)의 전원전압과 측정 플레이트가 각도변화에 따른 전압의 비를 측정하여 흡입되는 공기량을 감지한다.
상기 엔진회전수 감지부(20)는 첨부한 제2도에 도시되어 있듯이 엔진의 크랭크축에 장착되어 엔진구동에 따라 회전하는 크랭크축과 연결된 기어에 철심에 코일을 감은 펄스 픽업을 장착하여, 기어의 회전에 따라 기어의 이끝이 펄스픽업에 가깝게 되거나 멀리되거나 하여 가변되게 된다.
상기와 같이 기어의 회전에 따라 자계를 단속하거나 연결시키게 되어 회전속도에 비례한 주파수의 교류전압이 출력이 된다. 상기 출력된 교류전압이 주파수에 비례한 전압으로 가변되어 엔진 제어부(30)로 출력된다.
상기에서 엔진 제어부(30)는 현재의 공기 흡입량과 엔진회전수를 감지한 다음, 적절한 공연비를 설정하기 위하여 감지되는 공기흡입량과 엔진회전수에 따라 첨부한 제3도에 도시되어 있는 공연비 제어 그래프에 의하여 최대한으로 배기가스의 유해성분을 감소시키기 위한 공연비를 설정한다.
상기 엔진 제어부(30)는 현재 흡입되는 공기량이 희박공연비로 제어하기 위하여 설정된 제1설정량(T11)보다 작은가를 판단한다(S140). 현재 흡입되는 공기량이 제1설정량보다 작은 경우에는 감지되는 엔진회전수가 희박공연비로 제어하기 위한 영역인 제2회전수이상이고 제3회전수이하에 해당하는가를 판단한다(S150).
현재 감지되는 흡입 공기량이 제1설정량보다 작고 엔진회전수가 제2회전수와 제3회전수 사이의 영역에 해당하는 경우에는, 엔진출력이 작으므로 목표 공연비를 희박 공연비인 22∼23:1로 설정한다.
상기에서 엔진 제어부(30)는 연료분사부(40)로 설정된 목표 공연비에 해당하는 연료분사신호를 출력한다. 상기 연료 분사부(40)는 엔진 제어부(30)에서 출력되는 연료분사신호에 따라 A/F=22∼23으로 해당하는 실린더로 연료를 분사하므로써, 연소동작에 따라 배출되는 배기가스에는 유해성분인 질소 산화물이 거의 배출되지 않는다(S160).
상기에서 감지되는 흡입공기량과 엔진회전수에 따라 목표 공연비를 설정하여 연소동작을 수행한 다음 공기량의 증가여부를 판단한다(S170).
운전자가 가속페달을 밟아 도시하지 않은 스로틀 밸브의 개도량이 증가하게 되어 흡입되는 공기량이 증가하게 되면, 엔진 제어부(30)는 현재 흡입되는 공기량이 이론 공연비로 제어하기 위한 제2설정량 이상인가를 판단한다(S180).
상기에서 부하의 증가로 인하여 흡입되는 공기량이 증가하여 제2설정량이상인 경우에는, 엔진출력을 증가시키기 위하여 상기에서 설정된 목표 공연비를 희박공연비에서 A/F=14.4인 이론 공연비로 바꾸어 설정한다(S190).
상기에서 엔진 제어부(30)는 부하의 증가에 따라 목표공연비를 희박공연비에서 이론 공연비로 설정하여 그에 해당하는 연료분사신호를 연료분사부(40)로 출력한다.
상기에서 연료분사부(40)는 입력되는 연료분사신호에 따라 A/F=14.5에 해당하는 연료량을 해당하는 실린더로 분사하여 연소동작을 수행하므로써, 상기 연소동작에 따라 배출되는 배기가스의 유해성분은 도시하지 않은 배기밸브에 장착된 삼원촉매에 의하여 정화되어 배출된다.
상기 삼원촉매는 이론 공연비에 해당하는 연소동작에 따라 배출되는 배기가스의 질소산화물을 정화시킬 수 있다.
상기에서 증가되는 흡입공기량이 제2설정량보다 작은 경우에는 계속하여 희박공연비로 목표 공연비를 설정하여 제어하므로써, 배출되는 배기가스의 유해성분을 제거한다.
상기 흡입 공기량의 증가여부를 판단하는 단계에 있어서(S170)에서 현재 흡입되는 공기량이 증가하지 않는 경우에는 엔진회전수의 증가여부를 판단한다(S200).
상기에서 엔진출력이 증가하여 엔진회전수가 증가한 경우에는 현재의 엔진회전수가 이론 공연비로 제어하여야 하는 제4회전수 이상으로 증가하였는가를 판단한다(S210).
상기에서 엔진회전수가 제2회전수와 제3회전수사이의 영역에서 엔진출력증가에 비례하여 제4회전수 이상으로 증가한 경우에는, 엔진출력증가에 따라 연료량을 증가시키기 위하여 목표 공연비를 희박공연비에서 이론 공연비로 설정하여 그에 따라 연료량을 분사한다(S190).
상기에서 감지되는 엔진회전수가 제4회전수보다 작은 경우에는 계속하여 희박공연비로 연료량을 제어하여 배기가스의 유해성분 배출을 억제시킨다.
상기에서 엔진회전수가 증가하지 않는 경우에는 엔진출력 저하로 인한 엔진회전수의 감소여부를 판단한다(S220). 상기에서 감지되는 엔진회전수가 감소하는 경우에는 현재 엔진회전수가 목표 공연비를 이론 공연비로 설정하여 엔진출력을 향상시키기 위한 제1회전수 이하로 감소하였는지를 판단한다(S230).
상기에서 감지되는 엔진회전수가 희박공연비로 제어하는 제2회전수와 제3회전수 사이의 영역에서 감소하여 제1회전수보다 같거나 작아진 경우에는, 엔진 제어부(30)는 목표 공연비를 이론 공연비로 설정하여 엔진출력을 향상시킨다(S190).
상기에서 감지되는 엔진 회전수가 제1회전수보다 작지 않은 경우에는 계속하여 희박공연비로 연료량을 분사한다.
상기 흡입 공기량과 제1설정량과의 관계를 판단하는 단계(S140)에서 흡입되는 공기량이 제1설정량보다 큰 경우나, 흡입공기량이 제1설정량 이하이면서 엔진회전수가 제2회전수와 제3회전수 사이의 영역에 해당하지 않는 경우에는 첨부한 제4도의 (b)에 도시되어 있는 루틴에 따라 연료량을 제어한다.
상기에서 현재 흡입되는 공기량이 제1설정량보다 큰 경우에는 이론 공연비로 제어하기 위한 제2설정량과의 관계를 판단한다(S240). 상기에서 엔진 제어부(30)는 감지되는 흡입 공기량과 엔진회전수가 제4도의 (a)에 도시되어 있는 조건영역에 해당하지 않고 흡입 공기량이 제2설정량보다 작은 경우에는 엔진회전수가 제1회전수 이상인가를 판단한다(S250).
상기 감지되는 엔진회전수가 제1회전수 이하인 경우에는 첨부한 제3도에 도시되어 있듯이 목표 공연비를 이론 공연비로 설정하여 연료량을 제어한다(S260).
상기 흡입 공기량이 제2설정량 이하이고 엔진회전수가 제1회전수 이하로 감지되는 경우에는, 연료량을 이론 공연비로 제어한 다음 엔진회전수의 증가여부를 판단한다(S270).
상기에서 엔진 회전수가 제1회전수보다 작은 영역에서 증가하는 경우에는 제2회전수 이상으로 증가하였는지를 판단한다(S280). 상기에서 엔진출력의 증가에 비례하여 엔진회전수가 제2회전수 이상으로 증가한 경우에는 엔진 제어부(30)는 목표 공연비를 희박공연비로 설정하여 연료량을 제어한다(S290).
상기에서 엔진회전수가 제2회전수보다 작은 경우에는 계속하여 이론공연비에 따라 연료량을 제어하여 엔진출력을 증가시킨다.
상기 흡입되는 공기량이 제2설정량 이하이고 엔진회전수가 제1회전수보다 작은가를 판단하는 단계(S250)에 있어서, 엔진회전수가 제1회전수 이상인 경우에는 감지되는 엔진회전수가 제4회전수 이상인가를 판단한다(S300).
상기에서 감지되는 조건이 제4도의 (a)에 도시된 조건을 만족하지 않고 또한 흡입공기량이 제2설정량 이상인 영역에 해당하지 않으면서, 엔진 회전수가 제4회전수 이상인 영역에 해당하는 경우에는, 목표 공연비를 이론 공연비로 설정하여 연료량을 제어한 다음(S310), 엔진회전수의 감소여부를 판단한다(S320).
상기에서 엔진회전수가 제4회전수 이상에서 감소하는 경우에는 감지되는 엔진회전수가 제3회전수 이하로 감소되었는지를 판단하여(S330), 엔진 제어부(30)는 엔진회전수가 제3회전수 이하로 감소된 경우에는 목표 공연비를 희박공연비로 설정하여 그에 따라 연료량을 제어한다(S290).
상기에서 엔진 제어부(30)는 제4도의 (a)에 도시된 조건을 만족하지 않고 흡입되는 공기량이 제2설정량이상인 영역에 해당하는 경우에는, 목표 공연비를 이론 공연비로 설정하여 그에 따라 연료량을 제어한 다음(S340), 공기량의 감소여부를 판단한다(S350).
상기에서 흡입되는 공기량이 제2설정량이상인 영역에서 감소하는 경우에는 제1설정량이하로 감소되었는지를 판단한다(S360). 상기에서 흡입되는 공기량이 제1설정량이하로 감소되는 경우에는 목표 공연비를 희박공연비로 설정하여 연료량을 제어한 다음, 공기량이 제1설정량이하인 영역에 해당하는 판단단계(S140)으로 돌아간다.
상기에서 엔진 제어부(30)는 초기에 감지되는 흡입공기량과 엔진회전수가 상기한 조건 즉, 흡입되는 공기량이 제1설정량보다 작으면서 엔진회전수가 제2회전수와 제3회전수 사이의 영역에 해당하는 경우나, 흡입공기량이 제2설정량이상인 경우나, 엔진회전수가 제1회전수이하이거나 또한, 엔진 회전수가 제4회전수 이상인 조건을 만족하지 않는 영역에 해당하는 경우에는 첨부한 제4도의 (c)에 도시되어 있는 루틴에 따라 연료량을 제어한다.
상기한 조건들을 만족하지 않은 영역에 해당하는 경우에는 초기의 목표 공연비를 임의로 이론 공연비나 희박공연비로 설정한 다음, 공기량의 증감 및 엔진회전수의 증감여부에 따라 히스테리시스 특성에 따라 공연비를 가변시킨다.
이 발명의 실시예에서는 감지되는 흡입 공기량과 엔진회전수가 상기한 조건들을 만족하지 않는 영역에 해당하는 경우에는 초기의 목표 공연비를 이론 공연비로 설정하나, 희박공연비로 설정하여 연료량을 제어할 수도 있다.
상기에서 엔진 제어부(30)는 흡입 공기량이 제1설정량보다 작고 엔진회전수가 제2회전수와 제3회전수 사이에 존재하거나, 흡입 공기량이 제2설정량 이상이거나, 엔진회전수가 제1회전수 이하이거나, 제4회전수 이상인 조건을 만족하지 않는 경우에는, 목표 공연비를 이론 공연비로 설정한 다음, 그에 따라 연료량을 제어한다(S380).
상기한 조건들을 만족하지 않는 영역에 해당하는 경우에 이론 공연비에 따라 연료량을 제어한 다음, 엔진 제어부(30)는 흡입공기량의 감소여부를 판단한다(S390).
상기에서 흡입 공기량이 제1설정량이상이고 제2설정량이하인 영역에서 감소하는 경우에는 제1설정량 이하로 감소되었는지를 판단한다(S400).
상기에서 흡입 공기량이 제1설정량 이하로 감소된 경우에는 목표 공연비를 희박공연비로 설정하여 연료량을 제어하고(S410), 흡입공기량이 증가하거나 제1설정량이하로 감소하지 않는 경우에는 계속하여 이론공연비에 따라 연료량을 제어한다.
상기에서 공기량이 감소하지 않는 경우에는 엔진회전수의 변화량 여부를 판단하기 위하여, 현재 감지되는 엔진 회전수가 제1회전수 이상이고 제2회전수 이하인 영역에 해당하는지를 판단한다(S420).
감지되는 엔진회전수가 제1회전수와 제2회전수 사이의 영역에 해당하는 경우에는 엔진 회전수의 증가여부를 판단하여(S430), 엔진회전수가 제1회전수와 제2회전수사이의 영역에서 증가하는 경우에는 제2회전수 이상으로 증가되었는지를 판단한다(S440).
상기에서 엔진회전수가 제2회전수 이상으로 증가한 경우에는 목표 공연비를 희박 공연비로 설정하여 연료량을 제어하고(S410), 엔진 회전수가 제1회전수와 제2회전수 사이영역에서 감소하거나 제2회전수 이상으로 증가하지 않는 경우에는 계속하여 이론공연비에 따라 연료량을 제어한다.
상기한 조건들을 만족하지 않는 경우에 감지되는 엔진회전수가 제1회전수와 제2회전수사이의 영역에 해당하지 않는 경우에는, 제3회전수 이상이고 제4회전수 이하인 영역에 해당하는 것으로 판단하여(S450), 엔진회전수가 제3회전수와 제4회전수 사이의 영역에서의 증가여부를 판단한다(S460).
상기 제3회전수와 제4회전수 사이의 영역에 포함되는 엔진회전수가 감소하는 경우에는 제3회전수 이하로 감소되었는지를 판단하여(S470), 상기 엔진 회전수가 제3회전수 이하로 감소되는 경우에는 목표 공연비를 희박공연비로 설정하여 연료량을 제어하고(S410), 엔진회전수가 감소하지 않는 경우에는 엔진회전수가 증가하여도 계속하여 이론 공연비에 따라 연료량을 제어한다.
상기와 같이 감지되는 흡입 공기량과 엔진 회전수에 따라, 흡입 공기량이 제1설정량이상인 경우나, 엔진회전수가 제1회전수이하이거나, 엔진회전수가 제4회전수 이상인 경우에는 이론 공연비에 의하여 연료량을 제어하여, 배출되는 배기가스의 유해성분을 삼원촉매에 의하여 정화가능하게 조절한다.
또한, 흡입공기량이 제1설정량이하이면서 엔진회전수가 제2회전수이상이고 제3회전수 이하인 경우를 만족하는 경우에는 희박공연비에 의하여 연료량을 제어하여, 배기가스의 유해성분을 제거한다.
상기의 이론공연비 제어영역과 희박공연비 제어영역을 만족하지 않는 경우에는, 상기와 같이 공연비의 증감 및 엔진회전수의 증감상태에 따라 히스테리시스 특성을 이용하여 공연비를 제어하므로써, 흡입되는 공기량과 엔진회전수에 따라 적절한 엔진출력을 유지하면서 최대한으로 배기가스의 유해성분인 질소화합물의 배출을 억제할 수 있다.
이상에서와 같이 이 발명의 실시예 따라 희박연소 엔진을 장착한 차량에 있어서, 엔진구동에 따라 출력되는 엔진회전수와 흡입되는 공기량에 따라 공연비를 희박공연비와 이론공연비로 제어하여 배기가스의 유해성분인 질소산화물을 배출을 억제하여 환경오염을 방지할 수 있는 효과를 가진 희박연소 엔진의 제어장치 및 그 방법을 제공할 수 있다.

Claims (14)

  1. 엔진으로 흡입되는 공기량을 감지하여 그에 해당하는 전기적인 신호를 출력하는 흡입 공기량 감지수단과; 엔진의 크랭크축에 장착되어 엔진구동에 따라 회전하는 크랭크축의 회전수를 감지하여 그에 해당하는 전기적인 신호를 출력하는 엔진 회전수 감지수단과; 상기에서 흡입 공기량과 엔진회전수를 감지하여, 감지되는 흡입 공기량이 희박공연비 제어를 위한 제1설정량이하이고 엔진회전수가 제2회전수이상이고 제3회전수이하인 영역에 해당하는 경우에 목표 공연비를 희박공연비로 설정하고, 감지되는 흡입 공기량이 제2설정량이상이거나, 감지되는 엔진회전수가 제1회전수이하거나, 또는 엔진회전수가 제4회전수 이상인 영역에 해당하는 경우에는 목표 공연비를 이론 공연비로 설정하여 그에 해당하는 연료분사신호를 출력한 다음, 다시 감지되는 공기량의 증감 및 엔진회전수의 증감여부에 따라 히스테리시스 특성에 위하여 목표 공연비를 이론 공연비 및 희박공연비로 설정하여 그에 해당하는 연료분사신호를 출력하는 엔진 제어수단과; 상기 엔진 제어수단에서 출력되는 연료분사신호에 따라 해당하는 실린더내로 연료량을 분사하는 연료분사수단으로 이루어지며, 다음의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 희박연소 엔진의 공연비 제어장치.
    조건1) 제1설정량제2설정량
    조건2) 제1회전수제2회전수제3회전수제4회전수
  2. 제1항에 있어서, 상기한 엔진 제어수단은, 흡입공기량이 제1설정량이하이고 엔진회전수가 제2회전수 이상이고 제3회전수 이하인 경우에 목표 공연비를 희박 공연비로 설정하여 연료량을 제어한 다음, 공기량의 증가여부를 판단하여 공기량이 제2설정량이상으로 증가하거나, 공기량이 증가하지 않은 경우에는 엔진회전수의 증가여부를 판단하여 엔진회전수가 제4회전수 이상으로 증가하거나, 또한 엔진회전수가 증가하지 않은 경우에 엔진회전수의 감소여부를 판단하여 엔진회전수가 제1회전수 이하로 감소하는 경우에 히스테리시스 특성에 따라 목표 공연비를 이론 공연비로 설정하고, 상기 조건을 만족하지 않는 경우에는 계속하여 목표 공연비를 희박공연비로 설정하여 연료량을 제어하는 것을 특징으로 하는 희박연소 엔진의 공연비 제어장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기한 엔진 제어수단은, 흡입공기량이 제2설정량이상인 경우인 경우에 목표 공연비를 이론 공연비로 설정한 다음, 공기량의 감소여부를 판단하여 공기량이 제1설정량이하로 감소하는 경우에 목표 공연비를 희박공연비로 설정하여 연료량을 제어하고, 공기량이 제1설정량이하로 감소되지 않는 경우에는 계속하여 이론공연비에 따라 연료량을 제어하는 것을 특징으로 하는 희박연소 엔진의 공연비 제어장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기한 엔진 제어수단은, 감지되는 엔진회전수가 제1회전수 이하인 경우에 목표 공연비를 이론 공연비로 설정한 다음, 엔진회전수의 증가여부를 판단하여 엔진회전수가 제2회전수 이상으로 증가한 경우에는 목표 공연비를 희박공연비로 설정하여 연료량을 제어하고, 엔진회전수가 제2회전수 이상으로 증가하지 않는 경우에는 계속하여 이론 공연비에 따라 연료량을 제어하는 것을 특징으로 하는 희박연소 엔진의 공연비 제어장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기한 엔진 제어수단은, 감지되는 엔진회저수가 제4회전수 이상인 경우에 목표 공연비를 이론 공연비로 설정한 다음, 엔진회전수의 감소여부를 판단하여 엔진회전수가 제3회전수 이하로 감소한 경우에는 목표 공연비를 희박공연비로 설정하여 연료량을 제어하고, 엔진회전수가 제3회전수 이하로 감소하지 않는 경우에는 계속하여 이론 공연비에 따라 연료량을 제어하는 것을 특징으로 하는 희박연소 엔진의 공연비 제어장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기한 엔진 제어수단은, 초기에 감지되는 흡입공기량이 제1설정량이하이면서 엔진회전수가 제2회전수이상이고 제3회전수 이하인 조건과, 흡입 공기량이 제2설정량이상이거나, 엔진 회전수가 제1회전수 이하이거나, 제4회전수 이상인 조건을 만족하지 않는 영역에 해당하는 경우에는, 초기의 목표 공연비를 임의로 이론 공연비나 희박 공연비로 설정한 다음, 감지되는 공기량의 증감 및 엔진회전수의 증감에 따라 히스테리시스 특성에 따라 목표 공연비를 설정하는 것을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 희박연소 엔진의 연료량 제어장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기한 엔진 제어수단은, 초기의 목표 공연비를 이론 공연비로 설정한 다음, 공기량의 감소여부를 판단하여 공기량이 제1설정량 이하로 감소하는 경우에는 목표 공연비를 희박공연비로 설정하고, 감지되는 공기량이 감소하지 않는 경우에는 엔진회전수가 제1회전수이상이고 제2회전수 이하인 영역에 해당하는 가를 판단하여, 상기 영역에 해당하는 경우에는 엔진회전수의 증가여부를 판단하여 엔진회전수가 제2회전수 이상으로 증가하는 경우에 목표 공연비를 희박공연비로 설정하고, 상기에서 감지되는 엔진회전수가 제1회전수와 제2회전수 사이의 영역에 해당하지 않는 경우에는, 엔진회전수가 제3회전수 이상이고 제4회전수 이하인 영역에 해당하는 것으로 판단하여 엔진회전수를 감소여부를 판단한 다음, 엔진회전수가 제3회전수 이하로 감소하는 경우에 목표 공연비를 희박공연비로 설정하여 연료량을 제어하고, 상기 조건을 만족하는 공기량의 변화 및 엔진회전수의 변화가 없는 경우에는 계속하여 이론 공연비에 따라 연료량을 제어하는 것을 특징으로 하는 희박연소 엔진의 공연비 제어장치.
  8. 자동차에 전원이 인가되면 모든 사용변수를 초기화한 다음 엔진으로 흡입되는 공기량과 엔진구동에 따라 출력되는 엔진회전수를 감지하는 단계와; 상기 감지되는 흡입공기량이 제1설정량이하이고 엔진회전수가 제2회전수 이상이고 제3회전수 이하인 희박공연비로 연료량이 제어되는 영역에 해당하는 가를 판단하는 단계와; 상기 감지되는 흡입 공기량과 엔진회전수가 희박공연비로 연료량이 제어되는 영역에 해당하는 경우에, 목표 공연비를 희박공연비로 설정하여 그에 따라 연료량을 제어한 다음, 흡입 공기량의 증감 및 엔진회전수의 증감여부에 따라 히스테리시스 특성에 의하여 목표 공연비를 설정하는 단계와; 상기 감지되는 흡입 공기량이 제2설정량 이상이거나, 엔진회전수가 제1회전수 이하이거나 또는 엔진회전수가 제4회전수 이상인 경우인 이론 공연비로 연료량을 제어하는 영역에 해당하는 판단하는 단계와; 상기 감지되는 흡입 공기량과 엔진회전수가 이론공연비로 연료량이 제어되는 영역에 해당하는 경우에, 목표 공연비를 이론공연비로 설정하여 그에 따라 연료량을 제어한 다음, 흡입 공기량의 증감 및 엔진회전수의 증감여부에 따라 히스테리시스 특성에 의하여 목표 공연비를 설정하는 단계로 이루어지며, 다음의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 희박연소 엔진의 공연비 제어방법.
    조건1) 제1설정량제2설정량
    조건2) 제1회전수제2회전수제3회전수제4회전수
  9. 제8항에 있어서, 상기한 희박공연비로 연료량이 제어되는 단계에 있어서, 흡입공기량이 제1설정량이하이고 엔진회전수가 제2회전수이상이고 제3회전수이하인 경우에 목표 공연비를 희박 공연비로 설정하여 연료량을 제어한 다음, 공기량의 증가여부를 판단하여 공기량이 제2설정량이상으로 증가하거나, 공기량이 증가하지 않은 경우에는 엔진회전수의 증가여부를 판단하여 엔진회전수가 제4회전수 이상으로 증가하거나, 또한 엔진회전수가 증가하지 않은 경우에 엔진회전수의 감소여부를 판단하여 엔진회전수가 제1회전수 이하로 감소하는 경우에 히스테리시스 특성에 따라 목표 공연비를 이론 공연비로 설정하고, 상기 조건을 만족하지 않는 경우에는 계속하여 목표 공연비를 희박공연비로 설정하여 연료량을 제어하는 것을 특징으로 하는 희박연소 엔진의 공연비 제어방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기한 이론 공연비로 연료량을 제어하는 단계에 있어서, 흡입공기량이 제2설정량이상인 경우인 경우에 목표 공연비를 이론 공연비로 설정한 다음, 공기량의 감소여부를 판단하여 공기량이 제1설정량이하로 감소하는 경우에 목표 공연비를 희박공연비로 설정하여 연료량을 제어하고, 공기량이 제1설정량이하로 감소되지 않는 경우에는 계속하여 이론공연비에 따라 연료량을 제어하는 것을 특징으로 하는 희박연소 엔진의 공연비 제어방법.
  11. 제8항에 있어서, 상기한 이론 공연비로 연료량을 제어하는 단계에 있어서, 감지되는 엔진회전수가 제1회전수 이하인 경우에 목표 공연비를 이론 공연비로 설정한 다음, 엔진회전수의 증가여부를 판단하여 엔진회전수가 제2회전수 이상으로 증가한 경우에는 목표 공연비를 희박공연비로 설정하여 연료량을 제어하고, 엔진회전수가 제2회전수 이상으로 증가하지 않는 경우에는 계속하여 이론 공연비에 따라 연료량을 제어하는 것을 특징으로 하는 희박연소 엔진의 공연비 제어방법.
  12. 제8항에 있어서, 상기한 이론 공연비로 연료량을 제어하는 단계에 있어서, 감지되는 엔진회전수가 제4회전수 이상인 경우에 목표 공연비를 이론 공연비로 설정한 다음, 엔진회저수가 감소여부를 판단하여 엔진회전수가 제3회전수 이하로 감소한 경우에는 목표 공연비를 희박공연비로 설정하여 연료량을 제어하고, 엔진회전수가 제3회전수 이하로 감소하지 않는 경우에는 계속하여 이론 공연비에 따라 연료량을 제어하는 것을 특징으로 하는 희박연소 엔진의 공연비 제어방법.
  13. 제8항에 있어서, 초기에 감지되는 흡입공기량이 제1설정량이하이면서 엔진회전수가 제2회전수이상이고 제3회전수 이하인 조건과, 흡입 공기량이 제2설정량이상이거나, 엔진 회전수가 제1회전수 이하이거나, 제4회전수 이상인 조건을 만족하지 않는 영역에 해당하는 경우에는, 초기의 목표 공연비를 임의로 이론 공연비나 희박 공연비로 설정한 다음, 감지되는 공기량의 증감 및 엔진회전수의 증감에 따라 히스테리시스 특성에 따라 목표 공연비를 설정하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 희박연소 엔진의 연료량 제어방법.
  14. 제13항에 있어서, 초기의 목표 공연비를 이론 공연비로 설정한 다음, 공기량의 감소여부를 판단하여 공기량이 제1설정량 이하로 감소하는 경우에는 목표 공연비를 희박공연비로 설정하고, 감지되는 공기량이 감소하지 않는 경우에는 엔진회전수가 제1회전수이상이고 제2회전수 이하인 영역에 해당하는 가를 판단하여, 상기 영역에 해당하는 경우에는 엔진회전수의 증가여부를 판단하여 엔진회전수가 제2회전수 이상으로 증가하는 경우에 목표 공연비를 희박공연비로 설정하고, 상기에서 감지되는 엔진회전수가 제1회전수와 제2회전수 사이의 영역에 해당하지 않는 경우에는, 엔진회전수가 제3회전수 이상이고 제4회전수 이하인 영역에 해당하는 것으로 판단하여 엔진회전수의 감소여부를 판단한 다음, 엔진회전수가 제3회전수 이하로 감소하는 경우에 목표 공연비를 희박공연비로 설정하여 연료량을 제어하고, 상기 조건을 만족하는 공기량의 변화 및 엔진회전수의 변화가 없는 경우에는 계속하여 이론 공연비에 따라 연료량을 제어하는 것을 특징으로 하는 희박연소 엔진의 공연비 제어방법.
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