KR100203767B1 - 자동차의 공연비 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 공연비 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 쓰로틀 밸브의 개도 감지 센서, 흡입 공기량 감지 센서 및 엔진 회전수 감지 센서로부터의 입력 신호를 처리하여 이론적인 목표 공연비 값을 계산하고, 이 목표 공연비값과 UEGO 센서로 측정된 현재 공연비의 차인 공연비 오차값을 PID 동작으로 처리하여 각기 다른 공연비 제어 신호를 전자식 연료 분사 장치에 출력함으로서, 운전 상태에 즉각 대응하여 최적의 공연비 제어를 하여 연료 소비율, 운전성등을 향상시키고 또한 유해 배기 가스를 감소 시킬 수 있는 자동차의 공연비 제어 장치 및 그 방법.

Description

자동차의 공연비 제어 장치 및 그 방법

본 발명은 자동차의 공연비 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게 설명하면 연속적으로 변화되는 공연비를 정량적으로 산출할 수 있는 UEGO 센서를 채용한 공연비 제어 장치와 상기 정량적으로 산출된 공연비에 의해 자동차의 운전 상태에 즉각 대응하여 최적의 공연비 제어가 수행되는 방법을 제공함으로서 연료 소비율, 운전성등을 향상시키고 또한 유해 배기 가스를 감소 시킬 수 있는 자동차의 공연비 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

근래에 이르러 자동차의 주행 성능 향상과 그 수의 비약적인 증가에 의하여 자동차는 안전 및 공해 측면에서 사회 문제로 까지 대두되고 있는 실정이다. 이에 따라 주행 성능 및 공해 문제를 해결하기 위해 전자식 연료 분사 장치가 개발 되었으며 이는 가솔린 엔진의 기화기 대신에 엔진이 필요로 하는 가솔린의 양을 정확하고 신속하게 무화가 좋은 상태로 분사하여 최적의 혼합기를 만드는 장치이다. 분사되는 가솔린의 양은 흡입 공기량이나, 엔진 회전속도, 엔진 온도, 대기압의 변화, 가솔린 상태 등의 각종 정보를 전자 제어 장치가 종합 판단하여 결정한다. 이런 전자식 연료 분사 장치는 지금까지 엔진 성능의 향상, 시동 및 난기운전 특성의 개선을 주목적으로 사용되어 왔지만 대기 오염 방지에도 좋은 효과가 있다.

이러한 전자 연료 분사 장치의 제어 방식 중에서 배기 가스중의 산소 농도를 EGO(Exhaust Gas Oxysen ; 연소후 배기 개스의 산소 농도) 센서로 검출하여 연소전의 혼합기가 이론 공연비(Air Fuel Ratio, 혼합비)보다 농후(Rich)한가 또는 희박(Lean)한가를 추정하고 상기 공연비를 이론 공연비에 가깝도록 피드백(Feed Back) 제어함으로서, 가장 최적의 공연비를 제공하여 가장 양호한 엔진 출력이나 운전성등을 제공하는 자동차의 공연비 제어 장치 및 방법이 있다.

여기서 공연비란 공기와 연료의 중량비, 즉 엔진에 흡입되는 혼합기 중 공기의 중량을 연료의 중량으로 나눈 값으로 이론상 연료가 완전히 연소하는데 필요한 공연비를 이론 공연비라고 하며 보통의 가솔린에서는 14.8이다. 또한 가솔린 엔진이 안정되게 운전될수 있는 공연비는 10∼17로 알려져 있다. 한편, 농후한 혼합기(Rich Mixture)란 가솔린이 공기보다 상대적으로 많은(농후한) 혼합기를 말하며, 희박한 혼합기(Lean Mixture)란 가솔린이 공기보다 상대적으로 적은(희박한) 혼합기를 말하는 것이다.

상기한 종래 자동차의 공연비 제어 장치 및 그 방법에 이용된 EGO 센서의 특성은 도 1 에 도시한 바와 같이, 산소 농도가 작은 배기 가스(농후한 혼합기의 연소)중에서는 상대적으로 높은 전압을 출력하고 산소 농도가 높은 배기 가스(이론 공연비에서 희박한 혼합기 연소)중에서는 상대적으로 대단히 낮은 전압을 발생시킴으로서 배기 가스 중 산소 농도의 농후 또는 희박에 대한 2진 정보를 제공할 수 있는 특성을 가지고 있다. 이러한 전압값을 전자 제어 장치가 일정한 기준값과 비교하여 혼합기가 이론 공연비보다 희박한가 농후한가 만을 판별하여 희박 할 때는 일정한 비율로 증량 보정을 농후 할 때는 감량 보정을 하는 것이다.

그러나 이러한 EGO 센서의 특징은 도 1 의 그래프에서 볼 수 있는 바와 같이, 배기 가스 중의 산소 농도가 농후한지 희박한지에 대한 정보만을 알려준다. 즉 2 진 정보만을 엔진 제어 장치에 알려 줌으로서 산소 농도가 농후하면 얼마나 농후한지 희박하면 얼마나 희박한지에 대한 정량적 정보를 손실하여 정확하고 신속한 공연비 제어가 이루어 지지 않음으로서 유해 배기 가스를 대폭적으로 감소 시킬 수 없고 또한 연료 소비율도 많으며 운전성과 출력등의 향상을 기대하기 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 연속적으로 변화되는 공연비를 정량적으로 산출할 수 있는 UEGO 센서를 채용한 공연비 제어 장치와 상기 정량적으로 산출된 공연비에 의해 자동차의 운전 상태에 즉각 대응함으로서 최적의 공연비 제어를 수행하여 연료 소비율, 운전성등을 향상시키고 또한 유해 배기 가스를 감소 시킬 수 있는 자동차의 공연비 제어 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.

도 1 은 종래 연소후의 산소량에 따른 EGO 센서의 출력 특성을 나타낸 그래프이다.

도 2 는 본 발명에 이용된 연소후의 산소량에 따른 UEGO 센서의 출력 특성을 나타낸 그래프이다.

도 3 은 본 발명에 의한 자동차의 공연비 제어 장치를 나타낸 블록도이다.

도 4A 및 4B 는 본 발명에 의한 자동차의 공연비 제어 방법을 나타낸 순서도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100 ; 센서부 200 ; 전자 제어 장치

300 ; 전자식 연료 분사 장치

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 쓰로틀 밸브의 개도 정도를 감지하여 이를 전기적 신호로 변환하여 출력하는 쓰로틀 밸브 개도 감지 센서와, 엔진의 회전수를 감지하여 이를 전기적 신호로 변환하여 출력하는 엔진 회전수 감지 센서와, 배기 가스 중의 산소 농도를 감지하여 이를 전기적 신호로 변환하여 출력하는 UEGO(Universal Exhaust Gas Oxysen) 센서와, 엔진에 흡입되는 공기량을 측정하여 이를 전기적 신호로 변환하여 출력하는 흡입 공기량 감지 센서로 이루어진 센서부와, 상기 센서부의 쓰로틀 밸브의 개도 감지 센서, 흡입 공기량 감지 센서 및 엔진 회전수 감지 센서로 부터의 입력 신호를 처리하여 이론적인 목표 공연비 값을 계산하고, 이 목표 공연비값과 UEGO 센서로 측정된 현재 공연비의 차인 공연비 오차값을 PID 동작으로 처리하여 각기 다른 공연비 제어 신호를 출력하는 전자 제어 장치와, 상기 공연비 제어 신호에 의해 엔진에 흡입되는 공연비를 이론 공연비로 조절하여 분사하는 전자식 연료 분사 장치를 포함하여 이루어진 것을 그 구성상의 특징으로 한다.

또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 전원이 인가되면 동작이 시작되어, 모든 메모리 변수를 초기화 시키는 단계와, 쓰로틀 밸브 개도 감지 센서를 이용하여 쓰로틀 밸브의 개도 정도를 감지하고, 엔진 회전수 감지 센서를 이용하여 엔진의 회전수를 감지하여 처리하고, UEGO 센서를 이용하여 배기 가스 중의 산소량을 감지하여 처리하고, 흡입 공기량 감지 센서에 의해 엔진에 흡입되는 흡입 공기량을 감지하여 처리하는 센싱 단계와, 상기 감지된 쓰로틀 밸브가 폐쇄되어 있는지를 판단하여 폐쇄된 경우 무부하시의 공연비값 맵으로 기본 공연비를 치환하고, 폐쇄되지 않은 경우 쓰로틀 밸브가 완전히 개방되어 있는지를 판단하여 완전 개방된 경우 전부하시의 공연비값 맵으로 기본 공연비를 치환하고, 쓰로틀 밸브가 상기의 두 개도 범위내 임이의 위치에 속할 경우 부분부하 공연비값 맵으로 기본 공연비를 치환하는 단계와, 상기 기본 공연비를 연료량 보정 계수로 나누어 새로운 기본 공연비로 치환하는 단계와, 상기 기본 공연비를 필터링하여 목표 공연비 값으로 치환하는 단계와, 상기 UEGO 센서로 측정된 공연비와 상기 목표 공연비 값을 비교하여 그 차인 오차 공연비를 계산하는 단계와, 미리 기억된 최소 오차 공연비 값과 최대 오차 공연비 값의 범위내에 상기 오차 공연비가 속하는지를 판단하여 속하지 않을 경우 상기 센싱 단계로 회귀하는 단계와, 속하는 경우 상기 오차 공연비를 PID(Proportion Integral Derivative) 동작으로 처리하여 공연비 제어 신호를 출력하는 단계와, 상기 PID 동작에 의해 출력된 공연비 제어 신호가 미리 기억된 최대 제어 신호 값보다 큰지를 판단하여 큰 경우 그 최대 제어 신호 값에 해당하는 공연비 제어 신호를 전자식 연료 분사 장치로 출력하는 단계와, 상기 PID 동작에 의해 출력된 공연비 제어 신호가 미리 기억된 최소 제어 신호 값보다 작은지를 판단하여 작은 경우 그 최소 제어 신호 값에 해당하는 공연비 제어 신호를 전자식 연료 분사 장치로 출력하는 단계와, 상기 PID 동작에 의한 공연비 제어 신호가 최대 및 최소 제어 신호의 범위내에 있을 때는 그 공연비 제어 신호를 그대로 전자식 연료 분사 장치에 출력하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 그 방법상의 특징으로 한다.

또한 본 발명에 의한 자동차의 공연비 제어용 컴퓨터 메모리는, 전원이 인가되면 동작이 시작되어, 모든 메모리 변수를 초기화 시키는 명령어 수단과, 쓰로틀 밸브 개도 감지 센서를 이용하여 쓰로틀 밸브의 개도 정도를 감지하고, 엔진 회전수 감지 센서를 이용하여 엔진의 회전수를 감지하여 처리하고, UEGO 센서를 이용하여 배기 가스 중의 산소량을 감지하여 처리하고, 흡입 공기량 감지 센서에 의해 엔진에 흡입되는 흡입 공기량을 감지하여 처리하는 센싱 명령어 수단과, 상기 감지된 쓰로틀 밸브가 폐쇄되어 있는지를 판단하여 폐쇄된 경우 무부하시의 공연비값 맵으로 기본 공연비를 치환하고, 폐쇄되지 않은 경우 쓰로틀 밸브가 완전히 개방되어 있는지를 판단하여 완전 개방된 경우 전부하시의 공연비값 맵으로 기본 공연비를 치환하고, 쓰로틀 밸브가 상기의 두 개도 범위내 임이의 위치에 속할 경우 부분부하 공연비값 맵으로 기본 공연비를 치환하는 명령어 수단과, 상기 기본 공연비를 연료량 보정 계수로 나누어 새로운 기본 공연비로 치환하는 명령어 수단과, 상기 기본 공연비를 필터링하여 목표 공연비 값으로 치환하는 명령어 수단과, 상기 UEGO 센서로 측정된 공연비와 상기 목표 공연비 값을 비교하여 그 차인 오차 공연비를 계산하는 명령어 수단과, 미리 기억된 최소 오차 공연비 값과 최대 오차 공연비 값의 범위내에 상기 오차 공연비가 속하는지를 판단하여 속하지 않을 경우 상기 센싱 단계로 회귀하는 명령어 수단과, 속하는 경우 상기 오차 공연비를 PID(Proportion Integral Derivative) 동작으로 처리하여 공연비 제어 신호를 출력하는 명령어 수단과, 상기 PID 동작에 의해 출력된 공연비 제어 신호가 미리 기억된 최대 제어 신호 값보다 큰지를 판단하여 큰 경우 그 최대 제어 신호 값에 해당하는 공연비 제어 신호를 전자식 연료 분사 장치로 출력하는 명령어 수단과, 상기 PID 동작에 의해 출력된 공연비 제어 신호가 미리 기억된 최소 제어 신호 값보다 작은지를 판단하여 작은 경우 그 최소 제어 신호 값에 해당하는 공연비 제어 신호를 전자식 연료 분사 장치로 출력하는 명령어 수단과, 상기 PID 동작에 의한 공연비 제어 신호가 최대 및 최소 제어 신호의 범위내에 있을 때는 그 공연비 제어 신호를 그대로 전자식 연료 분사 장치에 출력하는 명령어 수단을 포함하여 이루어진 것을 그 특징으로 한다.

이하 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명에 의한 자동차의 공연비 제어 장치 및 그 방법을 명확하고 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2 는 본 발명에 이용된 연소후의 산소량에 따른 UEGO 센서의 출력 특성을 나타낸 그래프로서 산소 농도가 낮은 배기 가스 중에서는 낮은 전압을 발생하고 산소 농도가 상대적으로 커지는 경우에는 선형적으로 높은 전압을 연속적으로 출력하는 특성을 가지고 있다. 이와 같이 상기 UEGO 센서는 배기 가스중의 산소량을 정량적으로 감지할 수 있음으로서, 이론 공연비와 실제 UEGO 센서에 의해 측정된 공연비의 차를 정량적으로 구할 수 있고 따라서 상기 공연비의 차에 상응하도록 전자 연료 분사 장치를 제어함으로서 보다 신속하고 정교하게 실제의 공연비를 제어 하는 공연비 제어 장치 및 그 방법에 이용될 수 있는 것이다.

도 3 은 본 발명에 의한 자동차의 공연비 제어 장치를 나타낸 블록도로서 그 구성은 쓰로틀 밸브의 개도 정도, 즉 엑셀 페달에 가하는 힘에 따라 변화되는 쓰로틀 밸브의 위치를 감지하여 이를 전기적 신호로 변환하여 출력하는 쓰로틀 밸브 개도 감지 센서와, 전자 픽업 센서 또는 MRE(Magnetic Resistance Element) 회전 센서등을 채용하여 엔진의 회전수를 감지하고 이를 전기적 신호로 변환하여 출력하는 엔진 회전수 감지 센서와, 지르코니아(ZrO₂)형 또는 티타니아(TiO₂)형등의 산소 센서를 채용하여 배기 가스 중의 산소 농도를 감지하여 이를 전기적 신호로 변환하여 출력하는 UEGO 센서와, 공기 유량계등을 채용하여 엔진에 흡입되는 공기량을 측정하여 이를 전기적 신호로 변환하여 출력하는 흡입 공기량 감지 센서로 이루어진 센서부(100)가 구성되어 있으며 상기 센서부의 출력단에 이어 센서부의 쓰로틀 밸브의 개도 감지 센서, 흡입 공기량 감지 센서 및 엔진 회전수 감지 센서로 부터의 입력 신호를 처리하여 이론적인 목표 공연비 값을 계산하고, 이 목표 공연비값과 UEGO 센서로 측정된 현재 공연비의 차인 공연비 오차값을 PID 동작으로 처리하여 각기 다른 공연비 제어 신호를 출력하는 전자 제어 장치(200)가 연결 되어 있다. 상기 전자 제어 장치(200)의 출력단은 상기 공연비 제어 신호에 의해 엔진에 흡입되는 공연비를 이론 공연비에 가깝게 신속하고 정확하게 조절하여 분사하는 전자식 연료 분사 장치(300)에 연결되어 구성되어 있다.

여기서 상기 전자 제어 장치(200)의 내부에는 아날로그/디지털 컨버터와 각종 비교의 대상이 되는 참조 공연비 값 및 소정의 제어 프로그램이 내장되어 있는 롬 메모리와 각종 수치의 비교, 연산 및 그 제어를 가능하게 하는 중앙처리장치 및 램 메모리가 내장된 것을 사용하였다.

도 4A 및 4B 는 본 발명에 의한 자동차의 공연비 제어 방법을 나타낸 동작 순서도로서 본 발명에 따른 자동차의 공연비 제어 방법의 구성은, 전원이 인가되면 동작이 시작되는 단계(S1)와, 모든 메모리 변수를 초기화 시키는 단계(S2)와, 쓰로틀 밸브 개도 감지 센서를 이용하여 쓰로틀 밸브의 개도 정도를 감지하고, 엔진 회전수 감지 센서를 이용하여 엔진의 회전수를 감지하여 처리하고, UEGO 센서를 이용하여 배기 가스 중의 산소량을 감지하여 처리하고, 흡입 공기량 감지 센서에 의해 엔진에 흡입되는 흡입 공기량을 감지하여 처리하는 센싱 단계(S3)와, 상기 감지된 쓰로틀 밸브의 개도 정도가 닫혀있는지를 판단하여(S4a) 무부하시의 공연비값 맵으로 기본 공연비를 치환하고(S4b), 감지된 쓰로틀 밸브의 개도 정도가 완전히 개방되어 있는 지를 판단하여(S5a) 전부하시의 공연비값 맵으로 기본 공연비를 치환하고(s5b), 완전 개방되어 있지 않는 경우 부분부하 공연비값 맵으로 기본 공연비를 치환하는 단계(S6)와, 상기 기본 공연비를 연료량 보정 계수로 나누어 새로운 기본 공연비로 치환하는 단계(S7)와,상기 기본 공연비를 필터링하여 목표 공연비 값으로 치환하는 단계(S8)와, 상기 UEGO 센서로 측정되어 계산된 공연비와 상기 목표 공연비 값을 비교하여 그 차인 오차 공연비를 계산하는 단계(S9)와, 미리 기억된 최소 오차 공연비 값과 최대 오차 공연비 값의 범위에 상기 오차 공연비가 속하는지 않는지를 판단하여(S10a), 속하지 않을 경우 상기 센싱 단계로 회귀하는 단계(S10b)와, 최소 오차 공연비 값과 최대 오차 공연비 값의 범위에 상기 오차 공연비가 속할 경우 상기 오차 공연비를 PID 동작으로 처리하여 각각의 공연비 제어 신호를 출력하는 단계(S11)와, 상기 PID 동작에 의해 출력된 공연비 제어 신호가 최대 제어 신호 값보다 큰지를 판단하여 큰 경우(S12a) 그 최대 제어 신호 값에 해당하는 공연비 제어 신호를 전자식 연료 분사 장치로 출력하는 단계(S12b)와, 상기 PID 동작에 의해 출력된 공연비 제어 신호가 최소 제어 신호 값보다 작은지를 판단하여 (S13a) 그 최소 제어 신호 값에 해당하는 공연비 제어 신호를 전자식 연료 분사 장치로 출력하는 단계(S13b)와, 상기 PID 동작에 의한 공연비 제어 신호가 최대 및 최소 제어 신호의 범위내에 있을 때 그 공연비 제어 신호를 그대로 전자식 연료 분사 장치에 출력하는 단계(S14)로 이루어진다.

여기서, 상기 무부하시의 공연비값 맵은 일정한 상수이고, 전부하시의 공연비값 맵은 측정된 엔진 회전수의 함수이며, 부분부하시의 공연비값 맵은 측정된 엔진 회전수 및 흡입 공기량의 함수이다. 또한, 상기 연료량 보정 계수는 무부하시, 전부하시 및 부분부하시의 연료 분사량에서 도출된 함수이며, 상기 필터링은 엔진의 점화 시기에서 배기 가스 배출시 까지의 시간 지연을 보상하기 위해 고주파를 걸러내는 로우패스필터링이다.

상기한 구성에 의한, 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 공연비 제어 장치 및 그 방법의 작용은 다음과 같다.

전원이 인가 되면, 전자 제어 장치의 내부 롬 메모리에 프로그램화 되어 저장되어 있는 제 4A 및 4B 도의 동작 수순이 실행됨으로서 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 공연비 제어 장치의 동작이 시작된다.

동작이 시작되면, 전자 제어 장치(200)는 내부 램 메모리의 모든 메모리 변수를 초기화시킨뒤(S2)에, 쓰로틀 밸브 개도 감지 센서를 이용하여 쓰로틀 밸브의 개도 정도를 감지하고, 엔진 회전수 감지 센서를 이용하여 엔진의 회전수를 감지하여 처리하며, UEGO 센서를 이용하여 배기 가스 중의 산소량을 감지하여 처리하고 또한, 흡입 공기량 감지 센서를 이용하여 엔진에 흡입되는 흡입 공기량을 감지하는 등의 센서부(100)를 작동시킨다.(S3). 다음에 전자 제어 장치(200)는 상기 쓰로틀 밸브가 닫혀있는지를 판단하여(S4a) 롬 메모리에 저장된 무부하시의 공연비값 맵으로 기본 공연비를 치환하고(S4b), 쓰로틀 밸브의 개도 정도가 완전히 개방되어 있는 경우(S5a) 롬 메모리에 저장된 전부하시의 공연비값 맵으로 기본 공연비를 치환하고(s5b), 감지된 쓰로틀 밸브의 개도 정도가 상기의 두 개도 범위내에 속할 경우 롬 메모리에 저장되어 있는 부분부하 공연비값 맵으로 기본 공연비를 치환한다(S6). 이어서 전자 제어 장치(200)는 상기 기본 공연비를 연료량 보정 계수로 나누어 새로운 기본 공연비로 치환하고(S7), 상기 기본 공연비를 로우 패스 필터링하여 목표 공연비 값으로 치환한다(S8). 또한 상기 UEGO 센서로 측정되어 계산된 공연비와 상기 목표 공연비 값을 비교하여 그 차인 오차 공연비를 계산하고(S9), 롬 메모리에 저장된 최소 오차 공연비 값과 최대 오차 공연비 값의 범위에 상기 오차 공연비가 속하는지 않는지를 판단하고(S10a), 속하지 않을 경우 상기 센싱 단계로 회귀하며(S10b)와, 롬 메모리에 저장된 최소 오차 공연비 값과 최대 오차 공연비 값의 범위에 상기 오차 공연비가 속할 경우 상기 오차 공연비를 PID 동작으로 처리하여 각각의 공연비 제어 신호를 출력하게 된다(S11). 여기서 상기 PID 동작에 의해 출력된 공연비 제어 신호가 롬 메모리에 저장된 최대 제어 신호 값보다 큰 지를 판단하여(S12a) 클 경우에는 그 최대 제어 신호 값에 해당하는 공연비 제어 신호를 전자식 연료 분사 장치로 출력시키고(S12b)와, 상기 PID 동작에 의해 출력된 공연비 제어 신호가 롬 메모리에 저장된 최소 제어 신호 값보다 작은 지를 판단하여(S13a) 작은 경우에는 그 최소 제어 신호 값에 해당하는 공연비 제어 신호를 전자식 연료 분사 장치로 출력시킨다(S13b). 마지막으로 상기 PID 동작에 의한 공연비 제어 신호가 롬 메모리에 저장된 최대 및 최소 제어 신호의 범위내에 있을 때는 그 공연비 제어 신호를 그대로 전자식 연료 분사 장치(300)에 출력시키는 것이다(S14).

따라서, 본 발명은 쓰로틀 밸브의 개도 감지 센서, 흡입 공기량 감지 센서 및 엔진 회전수 감지 센서로부터의 입력 신호를 처리하여 이론적인 목표 공연비 값을 계산하고, 이 목표 공연비값과 UEGO 센서로 측정된 현재 공연비의 차인 공연비 오차값을 PID 동작으로 처리하여 현재의 공연비와 이론 공연비의 차를 정량적으로 계산하여 이론 공연비에 가깝게 전자식 연료 분사 장치를 신속하고 정확하게 제어함으로서 운전 상태에 즉각 대응하는 공연비 제어와, 연료 소비율, 운전성등을 향상시키고 또한 유해 배기 가스를 감소 시킬 수 있는 자동차의 공연비 제어 장치 및 그 방법을 제공할 수가 있는 것이다.

Claims (8)

1. 쓰로틀 밸브의 개도 정도를 감지하여 이를 전기적 신호로 변환하여 출력하는 쓰로틀 밸브 개도 감지 센서와, 엔진의 회전수를 감지하여 이를 전기적 신호로 변환하여 출력하는 엔진 회전수 감지 센서와, 배기 가스 중의 산소 농도를 감지하여 이를 전기적 신호로 변환하여 출력하는 UEGO 센서와, 엔진에 흡입되는 공기량을 측정하여 이를 전기적 신호로 변환하여 출력하는 흡입 공기량 감지 센서로 이루어진 센서부와, 상기 센서부의 쓰로틀 밸브의 개도 감지 센서, 흡입 공기량 감지 센서 및 엔진 회전수 감지 센서로 부터의 입력 신호를 처리하여 이론적인 목표 공연비 값을 계산하고, 이 목표 공연비값과 UEGO 센서로 측정된 현재 공연비의 차인 공연비 오차값을 PID 동작으로 처리하여 각기 다른 공연비 제어 신호를 출력하는 전자 제어 장치와, 상기 공연비 제어 신호에 의해 엔진에 흡입되는 공연비를 이론 공연비로 조절하여 분사하는 전자식 연료 분사 장치를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차의 공연비 제어 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 UEGO 센서는 배기 가스내의 산소량을 연속적이고 정량적인 값으로 감지하여 출력함을 특징으로 하는 자동차의 공연비 제어 장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 전자 제어 장치의 내부에는 아날로그/디지털 컨버터, 램 및 롬 메모리가 포함되어 있는 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 자동차의 공연비 제어 장치.
4. 전원이 인가되면 동작이 시작되어, 모든 메모리 변수를 초기화 시키는 단계와,

   쓰로틀 밸브 개도 감지 센서를 이용하여 쓰로틀 밸브의 개도 정도를 감지하고, 엔진 회전수 감지 센서를 이용하여 엔진의 회전수를 감지하여 처리하고, UEGO 센서를 이용하여 배기 가스 중의 산소량을 감지하여 처리하고, 흡입 공기량 감지 센서에 의해 엔진에 흡입되는 흡입 공기량을 감지하여 처리하는 센싱 단계와, 상기 감지된 쓰로틀 밸브가 폐쇄되어 있는지를 판단하여 폐쇄된 경우 무부하시의 공연비값 맵으로 기본 공연비를 치환하고, 폐쇄되지 않은 경우 쓰로틀 밸브가 완전히 개방되어 있는지를 판단하여 완전 개방된 경우 전부하시의 공연비값 맵으로 기본 공연비를 치환하고, 쓰로틀 밸브가 상기의 두 개도 범위내 임이의 위치에 속할 경우 부분부하 공연비값 맵으로 기본 공연비를 치환하는 단계와, 상기 기본 공연비를 연료량 보정 계수로 나누어 새로운 기본 공연비로 치환하는 단계와, 상기 기본 공연비를 필터링하여 목표 공연비 값으로 치환하는 단계와, 상기 UEGO 센서로 측정된 공연비와 상기 목표 공연비 값을 비교하여 그 차인 오차 공연비를 계산하는 단계와,미리 기억된 최소 오차 공연비 값과 최대 오차 공연비 값의 범위내에 상기 오차 공연비가 속하는지를 판단하여 속하지 않을 경우 상기 센싱 단계로 회귀하는 단계와, 속하는 경우 상기 오차 공연비를 PID(Proportion Integral Derivative) 동작으로 처리하여 공연비 제어 신호를 출력하는 단계와, 상기 PID 동작에 의해 출력된 공연비 제어 신호가 미리 기억된 최대 제어 신호 값보다 큰지를 판단하여 큰 경우 그 최대 제어 신호 값에 해당하는 공연비 제어 신호를 전자식 연료 분사 장치로 출력하는 단계와, 상기 PID 동작에 의해 출력된 공연비 제어 신호가 미리 기억된 최소 제어 신호 값보다 작은지를 판단하여 작은 경우 그 최소 제어 신호 값에 해당하는 공연비 제어 신호를 전자식 연료 분사 장치로 출력하는 단계와, 상기 PID 동작에 의한 공연비 제어 신호가 최대 및 최소 제어 신호의 범위내에 있을 때는 그 공연비 제어 신호를 그대로 전자식 연료 분사 장치에 출력하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차의 공연비 제어 방법.
5. 제 4항에 있어서, 상기 무부하시의 공연비값 맵은 일정한 상수이고, 전부하시의 공연비값 맵은 측정된 엔진 회전수의 함수이며, 부분부하시의 공연비값 맵은 측정된 엔진 회전수 및 흡입 공기량의 함수인 것을 특징으로 하는 자동차의 공연비 제어 방법.
6. 제 4항에 있어서, 상기 연료량 보정 계수는 무부하시, 전부하시 및 부분부하시에 기본적으로 분사되는 연료 분사량의 함수인 것을 특징으로 하는 자동차의 공연비 제어 방법.
7. 제 4항에 있어서, 상기 필터링은 엔진의 점화 시기에서 배기 가스 배출시 까지의 시간 지연을 보상하기 위해 로우 패스 필터링한 것을 특징으로 하는 자동차의 공연비 제어 방법.
8. 전원이 인가되면 동작이 시작되어, 모든 메모리 변수를 초기화 시키는 명령어 수단과, 쓰로틀 밸브 개도 감지 센서를 이용하여 쓰로틀 밸브의 개도 정도를 감지하고, 엔진 회전수 감지 센서를 이용하여 엔진의 회전수를 감지하여 처리하고, UEGO 센서를 이용하여 배기 가스 중의 산소량을 감지하여 처리하고, 흡입 공기량 감지 센서에 의해 엔진에 흡입되는 흡입 공기량을 감지하여 처리하는 센싱 명령어 수단과, 상기 감지된 쓰로틀 밸브가 폐쇄되어 있는지를 판단하여 폐쇄된 경우 무부하시의 공연비값 맵으로 기본 공연비를 치환하고, 폐쇄되지 않은 경우 쓰로틀 밸브가 완전히 개방되어 있는지를 판단하여 완전 개방된 경우 전부하시의 공연비값 맵으로 기본 공연비를 치환하고, 쓰로틀 밸브가 상기의 두 개도 범위내 임이의 위치에 속할 경우 부분부하 공연비값 맵으로 기본 공연비를 치환하는 명령어 수단과, 상기 기본 공연비를 연료량 보정 계수로 나누어 새로운 기본 공연비로 치환하는 명령어 수단과, 상기 기본 공연비를 필터링하여 목표 공연비 값으로 치환하는 명령어 수단과, 상기 UEGO 센서로 측정된 공연비와 상기 목표 공연비 값을 비교하여 그 차인 오차 공연비를 계산하는 명령어 수단과, 미리 기억된 최소 오차 공연비 값과 최대 오차 공연비 값의 범위내에 상기 오차 공연비가 속하는지를 판단하여 속하지 않을 경우 상기 센싱 단계로 회귀하는 명령어 수단과, 속하는 경우 상기 오차 공연비를 PID(Proportion Integral Derivative) 동작으로 처리하여 공연비 제어 신호를 출력하는 명령어 수단과, 상기 PID 동작에 의해 출력된 공연비 제어 신호가 미리 기억된 최대 제어 신호 값보다 큰지를 판단하여 큰 경우 그 최대 제어 신호 값에 해당하는 공연비 제어 신호를 전자식 연료 분사 장치로 출력하는 명령어 수단과, 상기 PID 동작에 의해 출력된 공연비 제어 신호가 미리 기억된 최소 제어 신호 값보다 작은지를 판단하여 작은 경우 그 최소 제어 신호 값에 해당하는 공연비 제어 신호를 전자식 연료 분사 장치로 출력하는 명령어 수단과, 상기 PID 동작에 의한 공연비 제어 신호가 최대 및 최소 제어 신호의 범위내에 있을 때는 그 공연비 제어 신호를 그대로 전자식 연료 분사 장치에 출력하는 명령어 수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차의 공연비 제어용 컴퓨터 메모리.