KR100187974B1 - 희박 연소 엔진 차량에 있어서의 공연비 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 회박연소엔진을 장착한 차량에 있어서 이론공연비에 의한 운전과 희박공연비에 의한 운전을 각기 달리 제어하기 위한 제어방법을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공연비 제어방법은 각종 센서로부터 얻어지는 정보에 기초 한전자제어장치에 의해서 엔진에의 연료공급을 피드백 제어하게 되는 희박연소 차량의 제어방법에 있어서, 이론공연비의 연소시에는 미리 설정된 보정값에 이론공연비시의 기본분사량을 곱한 값이 되도록 연료분사량을 결정하여 연소시킨 후 다시 0₂센서에 의하여 배기가승중에 함유된 산소량을 검출하여 피드백 제어하는 과정을 반복하되 상기와 같이 얻어진 피드백 값은 다음 분사량을 결정하게 되는 보정값에 카운팅되어 전자제어장치의 램에 저장됨으로써 새로운 보정값을 형성하게 되며, 희박공연비의 연소시에는 상기 램에 저장된 보정값에 희박공연비시의 기본 분사량을 곱한 값으로 연료분사량을 결정토록 함으로써 0₂센서에 의한 피드백 제어를 생략한 채 목표공연비에 접근토록 오픈제어하게 되는 것임을 특징으로 한다.

Description

희박 연소 엔진 차량에 있어서의 공연비 제어방법

제1도는 일반적인 공연비 제어흐름을 나타내는 블록도.

제2도는 본 발명 공연비 제어방법의 블록도.

제3도는 본 발명의 작동흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 전자제어장치 2 : 인젝터

3 : 엔진

본 발명은 차량에서 배출되는 배기가스의 정화효율과 연소효율을 높이기 위한 희박 연소 엔진 차량에 있어서의 공연비 제어방법에 관한 것이다.

종래 희박 연소 엔진(Lean burn engine)차량의 경우 오르막길 주행이나 급가속등 차량부하가많이 걸릴 때는 이론공연비(14.5:1)로 운전하며, 그 밖에 가벼운 부하의 정상 운전 조건하에서는 희박공연비(22:1)로 운전하게 됨으로써 공연비의 제어범위가 넓은 공연비 센서를 사용하여 피드백 제어를 하고 있다.

그러나 이론공연비의 경우 삼원촉매의 정화효율을 높이기 위해서 반드시 피드백제어가 이루어져야 하나 희박공연비의 경우는 촉매 정화에 거의 영향을 주지 않음으로써 반드시 정확한 공연비의 피드백제어를 할 필요는 없다.

이와같이 희박공연비 운전시에 피드백제어를 반드시 행할 필요는 없으나 피드백제어의 생략으로 인해 목표공연비에서 너무 벗어날 경우 엔진구동 불안이나 NOx의 배출량 증가등의 문제를 가져올 수 있기 때문에 목표로 하는 공연비(22:1)에 접근하도록 별도 보정해주는 것이 필요하게 된다.

한편 일반 엔진의 경우 삼원 촉매 정화율을 높이기 위하여 0₂센서(배기가스중에 포함된 산소의 양을 측정함으로써 공기과잉률을 계산하기 위한 센서)를 이용한 공연비 제어로 공연비(공기/연료)를 14.5±0.2 : 1 정도로 제어하고 있다.

그러나 일반 0₂센서로는 희박상태의 공연비(22~23 : 1)를 전혀 감지할 수 없고 단지 이론공연비(14.5 : 1)보다 희박한가 또는 농후한가 하는 상대적 판별만이 가능하다는 한계를 갖는다.

따라서 희박상태의 공연비를 피드백 제어하기 위해서는 공연비에 따라 직선적 출력특성을 갖는 선형 공연비 센서(Linear air/feul sensor)가 필요하게 된다. 그러나 선형 공연비 센서는 일반 0₂센서에 비해 가격이 너무 고가이어서 차량가격 상승을 유발하므로 경제적이지 못하다는 단점이 있다.

이에따라 본 발명의 목적으로 하는바는 이론공연비에 의한 연소시 피드백 제어전에 미리 연료량을 제어(adaptive percontrol)하여 어느정도 요구하는 공연비가 되도록한 후 O₂센서에 의한 피드백값으로 보다 정확한 공연비가 되도록 제어하게 하며 이때 얻어진 보정값(adaptation value)을 희박공연비에 적용하여 희박공연비에서는 피드백 제어를 하지 않고 보정값만을 감안한 채 오픈제어(open loop cantrol)를 함으로써 목표공연비에 근접되도록 하는 공연비 제어방법을 제공하는데 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여 각종센서로부터 얻어지는 정보에 기초한 전자제어장치(ECU : Electronic Control Unit)에 의해서 엔진에의 연료 공급을 피드백 제어하는 공연비 제어방법에 있어서, 이론공연비의 연소시에는 미리 설정된 보정값에 이론공연비시의 기본분사량을 곱하여 연료분사량을 결정하여 연소시킨 후 다시 0₂센서에 의하여 배기가스중에 함유된 산소량을 검출하여 피드백 제어하는 과정을 반복하되 상기와 같이 얻어진 피드백 값은 다음 분사량을 결정하게 되는 보정값에 카운팅되어 전자제어장치의 램에 저장됨으로써 새로운 보정값을 형성하게 되며, 희박공연비의 연소시에는 상기 램에 저장된 보정값이 희박공연비시의 기본 분사량을 곱한 값으로 연료분사량을 결정토록 함으로써 선형공연비센서에 의한 피드백 제어를 생략한 채 목표공연비에 접근토록 오픈제어하게 됨을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상술한다.

제1도는 일반적인 공연비 제어 흐름도를 도시한 것으로 부호 1은 엔진을 제어하기 위한 전자제어장치(ECU)로서 엔진의 상태를 감지하기 위한 각종 센서들로부터 흡입공기량, 부하 배기가스중의 산소량, 수온, 흡기온도 및 가감속등의 상태를 전기신호로 검출하여 전달받으며 이들 센서들로부터의 신호를 기초로 하여 공기흡입량과 인젝터(2)를 통한 연료의 분사량을 제어함으로써 각종 상황에 알맞는 최적의 공연비로 운전되도록 한다.

그런데 삼원촉매를 사용하는 차량에 있어서 가장 좋은 정화성능을 발휘하기 위해서는 공연비를 모든 운전조건하에서 항상 이론공연비가 되도록 제어할 필요가 있으므로 공연비를 제어하기 위하여 엔진(3)으로부터 배출되는 배기통로상에 0₂센서를 설치하여 배기가스중에 포함되어 있는 산소량을 측정하고 이렇게 측정된 산소량으로부터 공기과잉률 또는 공기부족률(λ)을 산정하게 되며 이것을 피드백하여 공기와 연료분사 공급량을 조절하므로 원하는 공연비의 제어가 가능하게 된다.

그러나 현재까지의 연료분사량 제어방법에 의하면 배기통로상에 설치된 고가의 선형공형비센서에 의해 이론공연비와 희박공연비 모두에 피드백 제어를 행하고 있으나, 본 발명에서는 제2도에서와 같이 피드백 제어전에 사전 보정값을 적용하여 어느정도 원하는 공연비가 되도록 한 후 일반 0₂센서에 의한 피드백값으로 보다 정확한 공연비로 제어하게 되며 일반 희박공연비 상태라면(스위치가 off 단자에 접속되는 것으로 표현됨) 이때는 이론공연비 피드백 제어에 의해 생성된 보정값을 희박공연비에 적용시켜 목표공연비에 근접되도록 연료분사량을 조정할 뿐 희박공연비에서는 피드백 제어를 행하지 않게 되는 것이다.

이하 본 발명의 작동을 제3도 작동흐름도에 의해 상술하면 다음과 같다.

전자제어장치(1)는 엔진(3)의 워터아웃레트부에 장치된 수온감지센서(WTS)로부터 냉각수의 온도를 검출하여 피드백 제어가능 범위내에 있는 가를 판단하여 냉각시동 상태가 아닌 정상 온도의 구동일 경우 피드백 제어로직을 가동한다(단계 가).

전자제어장치(1)의 램(RAM)에는 공연비의 사전조정을 위한 보정값(adaption value)이 예를들면 초기치를 1로하여 카운팅되도록 되어있으며(단계 나) 전자제어장치(1)는 냉각수온도와 차속 및 부하 등을 감안하여 주행중인 엔진(3)에 공급되는 공기와 가솔린의 공급비율이 완전연소를 가능케하는 이론공연비(14.5 : 1) 상태인가를 판단하여(단계 다) 이론공연비 상태라면 전자제어장치(1)에 입력된 이론공연비 연소시의 기본 분사량을 인젝터를 통하여 분사시키도록 한다(단계 라).

이론공연비의 혼합기는 엔진으로 유입되어 연소되며 배출되는 과정에서 0₂센서에 의해 배기가스중에 포함된 산소량이 측정되어진다(단계 마).

이렇게 감지된 산소량에 따라 피드백 제어값(FBV)이 결정되며 이 피드백 제어값이 초기치 1과 같은 값인가를 비교판단한다(단계 바).

예를들어 목표 공연비와 실제 공연비가 정확히 일치하게 되면 이때의 FBV는 1로 설정되며 FBV값이 1이 아니라면 공기가 부족하거나 과잉상태이므로 단계(나)로 돌아가서 초기값에 공기과잉률 또는 공기부족률을 감안한 값을 카운팅하고 그 값을 램에 저장하고 새로운 조정값에 의해 이론공연비를 유지하도록 제어한다.

만일 단계(다)에서 엔진의 연소상태가 이론공연비가 아니고 희박공연비 또는 농후공연비(Rich A/F)라면 연료분사량은 전자제어장치(1)에 입력되어 있는 희박공연비 연소시에 분사토록 결정되어 있는 기본분사량에 램에 저장된 새로운 조정값(Adapt=Adapt+dadapt)을 곱한 값으로 분사함으로써 혼합기의 농도가 조정되어 목표공연비에 근접하게 된다(단계 사).

여기서 보정값(adaption value)은 통상 0.8~1.2 사이에 위치하게 된다.

이상에셔와 같은 본원 발명에 의하면 희박공연비 운전시에 피드백 제어를 통하지 않고 오픈제어를 하더라도 사전보정값을 적용함으로써 목표공연비에 근접시킬 수가 있어 엔진구동 불안이나 NOx 배출량 문제를 해결하게 되며 값이 싼 일반 O₂센서를 사용하는 것이 가능하여 차량값을 낮출 수 있기 때문에 경제적인 효과를 가져오게 된다.

Claims (1)

1. 각종센서로부터 얻어지는 정보에 기초한 전자제어장치에 의해서 엔진에의 연료 공급을 피드백 제어하게 되는 희박 연소 차량의 공연비 제어방법에 있어서, 이론공연비의 연소시에는 미리 설정된 보정값에 이론공연비시의 기본분사량을 곱한 값이 되도록 연료분사량을 결정하여 연소시킨 후 다시 0₂센서에 의하여 배기가스중에 함유된 산소량을 검출하여 피드백 제어하는 과정을 반복하되 상기와 같이 얻어진 피드백 값은 다음 분사량을 결정하게 되는 보정값에 카운팅되어 전자제어장치의 램에 저장됨으로써 새로운보정값을 형성하게 되며, 희박공연비의 연소시에는 상기 램에 저장된 보정값에 희박공연비시의 기본 분사량을 곱한 값으로 연료분사량을 결정토록 함으로써 0₂센서에 의한 피드백 제어를 생략한 채 목표공연비에 접근토록 오픈 제어하게 되는 것임을 특징으로 하는 희박연소엔진 차량에 있어서의 공연비 제어방법.