KR100200279B1 - 내연기관의 촉매온도 예측방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내연기관의 촉매온도 예측방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 차량의 내연기관에서 연소후에 발생되는 배기가스의 온도를 온도센서를 사용하여 실제로 측정하지 않고 흡입공기량, 흡입공기온도, 회전수등의 파라미터를 이용하여 산출하며, 산출된 배기가스온도를 이용하여 촉매온도를 예측할 수 있는 내연기관의 촉매온도 예측방법에 관한 것이다.
본 발명의 내연기관의 촉매온도 예측방법은, 엔진온도와 흡입공기량을 측정하고 측정된 데이터에 의하여 센서안정화온도에 도달하면 초기값을 설정하고 촉매온도모델플래그를 1로 설정하는 제1단계; 촉매온도모델플래그가 1로 설정되면 배기온도예측행정을 수행하기 위하여 메모리로부터 데이터를 판독하는 제2단계; 상기 제2단계에서 데이터를 판독한 후에 배기온도모델링값을 산출하는 제3단계; 상기 제2단계에서 데이터 판독후에 연료차단이 발생되면 이에 따른 배기온도모델링값을 산출하는 제4단계; 및 상기 단계에서 예측된 배기온도모델링값을 사용하여 촉매온도를 산출하는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

내연기관의 촉매온도 예측방법
본 발명은 내연기관의 촉매온도 예측방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 차량의 내연기관에서 연소후에 발생되는 배기가스의 온도를 온도센서를 사용하여 실제로 측정하지 않고 흡입공기량, 흡입공기온도, 회전수등의 파라미터를 이용하여 산출하며, 산출된 배기가스온도를 이용하여 촉매온도를 예측할 수 있는 내연기관의 촉매온도 예측방법에 관한 것이다.
북미 OBD Ⅱ 배기규제규격에서는 배기가스(emission)에 영향을 미칠 수 있는 제어장치에 대한 에이징(aging) 진단을 수행할 것을 요구하고 있다. 특히, 각 항목별 진단시에 배기매니폴드 또는 촉매에서 배기가스의 온도는 항상 측정가능하여야 한다고 규정하고 있다.
그러나 실제 엔진에서 연소된 후에 배출되는 배기가스의 온도는 상당히 높기 때문에 실측이 용이하지 않으며, 또한 이것을 측정하기 위해서는 고가의 온도감지센서를 사용하여야 하는 문제점이 있었다.
더욱이 온도감지센서를 배기매니폴드 내부에 설치하는 경우에도 배기가스가 비정상고온상태로 배출되는 경우에 고가인 온도감지센서가 파손되는 문제점이 발생된다. 또한 촉매하단의 하류 O2센서의 히터 제어 및 미스파이어 퍼센티지(misfire percent)를 정확하게 판정할 수 없어서 동작의 불안정성이 초래되었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 촉매가스의 온도를 온도감지센서를 사용하지 않고 예측함으로서, 하류 O2센서의 히터 제어 및 미스파이어 퍼센티지를 예측할 수 있는 내연기관의 촉매온도 예측방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 북미 OBD Ⅱ 규격에서 요구되는 배기가스의 온도를 예측하고, 예측된 배기온도를 사용하여 촉매온도를 예측할 수 있는 내연기관의 촉매온도 예측방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 촉매온도 예측방법은, 엔진온도와 흡입공기량을 측정하고 측정된 데이터에 의하여 센서안정화온도에 도달하면 초기값을 설정하고 촉매온도모델플래그를 1로 설정하는 제1단계; 촉매온도모델플래그가 1로 설정되면 배기온도예측행정을 수행하기 위하여 메모리로부터 데이터를 판독하는 제2단계; 상기 제2단계에서 데이터를 판독한 후에 배기온도모델링값을 산출하는 제3단계; 상기 제2단계에서 데이터 판독후에 연료차단이 발생되면 이에 따른 배기온도모델링값을 산출하는 제4단계; 및 상기 단계에서 예측된 배기온도모델링값을 사용하여 촉매온도를 산출하는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래 사용되는 차량의 엔진부에 연결된 센서들의 블록도,
도 2는 본 발명에 의한 내연기관의 촉매온도 예측방법의 모식도,
도 3은 본 발명의 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
2 : 엔진, 4 : 흡기온센서,
6 : 수온센서,8 : 로드센서,
10: ECU, 12: 배기매니폴드,
14: 촉매변환기, 16: 상류O2센서,
18: 하류O2센서.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 촉매온도 예측방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 차량의 배기온도를 예측하고, 예측된 배기온도를 사용하여 촉매온도를 예측함으로서 촉매변환기(14)의 후방에 설치된 하류 O2센서(18)를 제어하는데 특히 유용한 방법이다. 이러한 온도예측에 의하여 온도감지센서(고가이며 파손우려가 있음)를 사용하지 않고서도 차량에 최적의 공연비를 제공할 수 있으며, 특히 하류 O2센서(18)의 히터 제어 및 미스파이어 퍼센티지를 판정하는데 도움이 된다.
상기와 같은 본 발명의 방법은 다음과 같은 단계 : 엔진온도와 흡입공기량을 측정하고 측정된 데이터에 의하여 센서안정화온도에 도달하면 초기값을 설정하고 촉매온도모델플래그를 1로 설정하는 제1단계; 촉매온도모델플래그가 1로 설정되면 배기온도예측행정을 수행하기 위하여 메모리로부터 데이터를 판독하는 제2단계; 상기 제2단계에서 데이터를 판독한 후에 배기온도모델링값을 산출하는 제3단계; 상기 제2단계에서 데이터 판독후에 연료차단이 발생되면 이에 따른 배기온도모델링값을 산출하는 제4단계; 및 상기 단계에서 예측된 배기온도모델링값을 사용하여 촉매온도를 산출하는 제5단계로 구성된다.
이하 첨부된 도 3의 플로우차트를 참고하여 본 발명의 설명한다.
종래 엔진(2)에는 다수의 상태감지용의 센서(4,6,8,16,18)가 부착되어서 엔진주행상태를 감지한다. 이러한 센서로부터 입력되는 각 데이터는 최종적으로 ECU에서 취합된 후에 연료분사량을 결정하는데 사용된다.
본 발명에서는 이러한 상태감지센서데이타중에서 특정데이타, 즉 엔진수온(WTS)과 흡입공기량(MAF)를 판독한 후에 센서안정화온도(DEWPNT)에 엔진(2)온도가 도달한 것으로 판단되면 촉매온도모델링(CATMDL)을 수행하기 위한 플래그(F)=1를 설정한다.
상기와 같이 촉매온도모델링플래그(CATMDLF)가 설정되면 센서안정화온도(DEWPNT)에서 흡입공기량(MAF)와 흡입온도(ATS)를 각각 흡입공기량변환값(MAFADC)와 흡입온도변환값(ATSADC)으로부터 입력받아서 보정행정을 수행한다.
상기 보정행정은 각각 흡입공기량라인테이블(TMPMDLL)과 흡입공기온도보정값테이블(ATSCORL)값으로부터 판독하여 수행된다. 이것은 상기 흡입공기량변환값(MAFADC)이 입력되면 흡입공기량라인테이블(TMPMDLL)에서 입력된 값에 대한 보정값을 판독하고 판독된 값을 출력하는 것이다. 상기 흡입공기량라인테이블(TMPMDLL)과 흡입공기온도보정값테이블(ATSCORL)값은 실제 적용되는 차량에서의 실험값을 측정하여 결정할 수 있다.
이 때 고려하여야 할 점은 연료차단(fule-cut) 상태이다. 즉 연료가 차단되면 엔진(2)에서의 상태데이타가 변환되기 때문에 본 발명의 방법에서는 연료차단시와 아닌 경우를 구분하여야 한다.
도 2를 다시 참고하면 연료차단시와 그렇지 않은 경우가 도시되어 있으며, 연료차단시에는 스위치2(SW2)가 연료차단모델링(CUTMDLC) 테이블에 연결되어서 새로운 데이터가 입력된다. 상기 연료차단모델링의 데이터값도 역시 실험에 의하여 구해진 후에 테이블로서 메모리에 저장된다.
연료가 차단되지 않은 상태에서는 흡입공기량모델링값(TMPMDL)은 흡입공기량라인테이블(TMPMDLL)값에서 흡입공기온도보정값테이블(ATSCORL)값을 제(除)하여 흡입공기량모델링값(TMPMDL)이 결정된다.
또한 연료가 차단된 상태에서는, 흡입공기량모델링값(TMPMDL)은 차단모델링테이블(CUTMDLL)값에서 흡입공기온도보정값테이블(ATSCORL)값을 제(除)하여 흡입공기량모델링값(TMPMDL)이 결정된다. 상기와 같이 결정된 흡입공기량모델링값(TMPMDL)은 최종적으로 ECU(10)에서 필터링된 후에 배기온도모델링값(EXGMDL)으로 결정되는 것이다. 본 발명에서 필터링된 배기온도모델링값(EXGMDLi)은 다음의 식, EXGMDLi= EXGMDLi-1+ (EXGGAI(TMPMDL-EXGMDLi-1)/256)에 의하여 산출된다.
ECU(10)에서는 상기와 같이 산출된 배기온도모델링값(EXGMDL)을 사용하여 연료분사량을 결정할 수 있으며, 또한 배기온도모델링값 자체를 배기온도근사치로서 사용할 수 있는 것이다.
상기와 같이 배기온도모델링값(EXGMDL)이 결정되며 ECU(10)에서는 결정된 배기온도모델링값(EXGMDL)을 사용하여 촉매온도모델링값(CATMDL)을 산출하게 된다. 상기에서의 촉매온도모델링값(CATMDL)값은 촉매온도모델링필터를 통과하면서 다음의 식에 의하여 산출된다.
CATMDLi=CATMDLi-1+CATGAI(EXGMDLi-CATMDLi-1)/256
상기 수학식 1에 의하여 계산된 결과는 촉매온도로 예측되는 촉매온도(CATMDL)값이 된다. ECU에서는 상기 촉매온도(CATMDL )값을 사용하여 히터제어 또는 미스파이어 퍼센티지를 판정한다.
상기와 같이 본 발명에 의하면 촉매가스의 온도를 온도감지센서를 사용하지 않고 예측함으로서, 하류 O2센서의 히터 제어 및 미스파이어 퍼센티지를 예측할 수 있는 이점이 있다. 또한 북미 OBD Ⅱ 규격에서 요구되는 배기가스의 온도를 예측하고, 예측된 배기온도를 사용하여 촉매온도를 예측할 수 있는 이점이 있는 것이다.
본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 사상과 범위내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부한 특허청구범위에 속한다 할 것이다.

Claims (3)

  1. 엔진온도와 흡입공기량을 측정하고 측정된 데이터에 의하여 센서안정화온도에 도달하면 초기값을 설정하고 촉매온도모델플래그를 1로 설정하는 제1단계;
    촉매온도모델플래그가 1로 설정되면 배기온도예측행정을 수행하기 위하여 메모리로부터 데이터를 판독하는 제2단계;
    상기 제2단계에서 데이터를 판독한 후에 배기온도모델링값을 산출하는 제3단계;
    상기 제2단계에서 데이터 판독후에 연료차단이 발생되면 이에 따른 배기온도모델링값을 산출하는 제4단계; 및
    상기 단계에서 예측된 배기온도모델링값을 사용하여 촉매온도를 산출하는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 촉매온도 예측방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제4단계에서의 배기온도모델링산출이 하기의 식, EXGMDLi= EXGMDLi-1+ (EXGGAI(TMPMDL-EXGMDLi-1)/256)에 의하여 산출되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 촉매온도 예측방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제5단계에서의 촉매온도산출이 하기의 식,
    CATMDLi=CATMDLi-1+CATGAI(EXGMDLi-CATMDLi-1)/256에 의하여 산출되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 촉매온도 예측방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100946529B1 (ko) 2007-11-23 2010-03-11 콘티넨탈 오토모티브 시스템 주식회사 차량 감속시의 촉매온도 모델링 방법

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