KR100228978B1 - 스로틀밸브의 개도상태와 관계없이 공연비가 일정하게 유지되도록 하는 배기개스 저감장치 및 그 제어방법 - Google Patents

스로틀밸브의 개도상태와 관계없이 공연비가 일정하게 유지되도록 하는 배기개스 저감장치 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

스로틀 밸브의 개도각을 감지한 뒤에, 이를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 스로틀 포지션 센서(TPS)와; 상기한 스로틀 포지션 센서에서 입력되는 신호로부터 스로틀 밸브의 변화율을 감지하여, 스로틀 밸브가 급격하게 열리거나 닫히는 경우에 연료 분사량을 보정하여 출력하는 마이크로 컨트롤러(10)와; 프로그램 및 각종의 데이터가 저장되어 있는 메모리(20)와; 상기한 마이크로 컨트롤러로부터 입력되는 신호에 따라 연료를 분사하기 위한 인젝터 구동신호를 출력하는 인젝터 구동부(30)와; 상기한 인젝터 구동부로부터 입력되는 신호에 따라 연료량을 분사하는 인젝터부(40)로 구성되어 있으며;
스로틀 밸브의 개도각이 변화되어도 공연비는 항상 일정치를 유지할 수있도록 공연비를 보상함으로써 배기개스의 배출농도를 저하시킬 수 있는 효과를 가진, 스로틀 밸브의 개도상태와 관계없이 공연비가 일정하게 유지되도록 하는 배기개스 저감장치 및 그 제어방법에 관한 것.

Description

스로틀 밸브의 개도상태와 관계없이 공연비가 일정하게 유지되도록 하는 배기개스 저감장치 및 그 제어방법.
제1도의 (a)∼(c)는 종래의 스로틀 밸브의 개도각의 변화에 따른 공연비의 변화를 나타내는 도면이고,
제2도는 이 발명의 실시예에 따른 스로틀 밸브의 개도상태와 관계없이 공연비가 일정하게 유지되도록 하는 배기개스 저감장치의 구성도이고,
제3도는 이 발명의 실시예에 따른 스로틀 밸브의 개도상태와 관계없이 공연비가 일정하게 유지되도록 하는 배기개스 저감장치의 제어방법의 동작 흐름도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 마이크로 컨트롤러 20 : 메모리
30 : 인젝터 구동부 40 : 인젝터부
TPS : 스로틀 포지션 센서
[발명의 상세한 설명]
이 발명은 스로틀 밸브의 개도상태와 관계없이 공연비가 일정하게 유지되도록 하는 배기가스 저감장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면 스로틀 밸브(throttle valve)의 개도각이 변화되어도 공연비는 항상 일정치를 유지할 수 있도록 공연비를 보상함으로써 배기개스의 배출농도를 저하시킬 수 있는 배기개스 저감장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
자동차에서 배출되는 개스는 주로 배기 파이프에서 나오는 배기개스(약 60%)와, 기관의 크랭크 케이스에서 나오는 블로바이 개스(약 25%)와, 연료탱크나 기화기 등에서 증발하는 연료 증발개스(약 15%)로 나눌 수가 있다.
상기한 바와 같은 자동차의 배출개스로 인한 대기의 오염을 방지하는 것이 인류의 환경 위생상 중요한 문제로 부각되었으며, 그 규제가 세계적으로 점점 더 강화되고 있는 실정이다.
자동차의 배출개스중에서도 배기개스는 연료가 실린더안에서 연소한 다음에 배기 파이프를 통해서 외부로 배출되는 개스를 말하는데 상기한 배기개스의 성분은 대부분이 해가 없는 수증기(H2O), 질소(N2), 탄산개스(CO2) 등으로 이루어져 있으나, 유해물질로서 일산화탄소(CO)와, 탄화수소(HC)와, 질소 산화물(NOX)과, 그외에 약간의 납산화물과 탄소입자(흑연) 등이 함유되어 있기 때문에 인체에 치명적인 해를 끼치고 있다.
따라서, 상기한 바와 같은 배기개스의 유해성분을 줄이기 위한 연구가 진행되고 있는데, 참고적으로 대한민국 특허출원 출원번호 제93-18878호(출원일자 : 서기 1993년 9월 17일)의 "엔진 배기가스의 유해성분 저감장치"에는, 차량 엔진이 고속이나 아이들 상태일때 배터리에서 발생되는 잉여전류에 의해 물을 전기분해하고, 전기분해된 물로부터 발생되는 산소와 수소를 흡기 다기관에 공급하여 엔진의 완전연소를 유도함으로써 배기가스의 유해성분을 줄이기 위한 기술이 개시된 바 있다.
그러나, 배기개스 속의 일산화탄소(CO)와, 탄화수소(HC)와, 질소산화물(NOX)의 배출농도는 혼합기의 공연비(AFR)에 따라서도 많은 영향을 받게 되는데, 상기한 "엔진 배기가스의 유해성분 저감장치"를 포함한 종래의 기술에서는 스로틀 밸브의 개도각의 변화에 따라 공연비가 일정하게 유지되지 못하고 변화됨으로써 배기개스의 배출농도도 함께 증가되는 현상을 제어하지 못하는 문제점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 종래의 스로틀 밸브의 개도각에 따른 공연비의 변화에 대하여 설명하기로 한다.
제1도의 (a)∼(c)는 종래의 스로틀 밸브의 개도각의 변화에 따른 공연비의 변화를 나타내는 도면이다.
제1도의 (a)에 도시되어 있는 바와 같이, A 지점에서 운전자가 액셀레이터를 밟게 되면 스로틀 밸브가 열리게 됨으로서 스로틀 밸브의 개도각(θ)이 증가한다.
스로틀 밸브의 개도각(θ)이 증가하면, 제2도의 (b)에 도시되어 있는 바와 같이 흡기 다기관내의 압력(MP)이 증가한다.
흡기 다기관내의 압력(MP)이 증가하게 되면, 제1도의 (c)에 도시되어 있는 바와 같이 순간적으로 공연비(AFR)가 희박하게 된다.
다음에, 제1도의 (a)에 도시되어 있는 바와 같이 운전자가 액셀레이터를 계속적으로 밟고 있으면 스로틀 밸브의 개도각(θ)이 증가된 채로 유지되고, 제2도의 (b)에 도시되어 있는 바와 같이 흡기 다기관내의 압력(MP)이 증가된 채로 유지된다. 그리고, 제1도의 (c)에 도시되어 있는 바와 같이 공연비(AFR)는 다시 일정치를 유지하게 된다.
제1도의 (a)에 도시되어 있는 바와 같이, B 지점에서 운전자가 액셀레이터로부터 발을 떼게 되면 스로틀 밸브가 닫히게 됨으로써 스로틀 밸브의 개도각(θ)이 감소한다.
스로틀 밸브의 개도각(θ)이 감소하면, 제2도의 (b)에 도시되어 있는 바와 같이 흡기 다기관내의 압력(MP)이 감소한다.
흡기 다기관내의 압력(MP)이 감소하게 되면, 제1도의 (c)에 도시되어 있는 바와 같이 순간적으로 공연비(AFR)가 진하게 된다.
다음에, 제1도의 (a)에 도시되어 있는 바와 같이 운전자가 액셀레이터로부터 발을 계속적으로 떼고 있으면 스로틀 밸브의 개도각(θ)이 감소된 채로 유지 되고, 제2도의 (b)에 도시되어 있는 바와 같이 흡기 다기관내의 압력(MP)이 감소된채로 유지된다. 그리고, 제1도의 (c)에 도시되어 있는 바와 같이 공연비(AFR)는 다시 일정치를 유지하게 된다.
이와 같이, 종래에는 스로틀 밸브의 개도각의 변화에 따라 공연비가 일정하게 유지되지 못하고 변화하게 되는데, 상기한 공연비의 변화에 따라 혼합기가 완전연소되지 못함으로써 배기개스의 배출농도가 증가되는 문제점이 발생된다.
따라서 이 발명의 목적은 상기한 종래의 단점을 해겨하기 위한 것으로서, 스로틀 밸브의 개도각이 변화되어도 공연비는 항상 일정치를 유지할 수 있도록 공연비를 보상함으로써 배기개스의 배출농도를 저하시킬 수 있는, 스로틀 밸브의 개도상태와 관계없이 공연비가 일정하게 유지되도록 하는 배기개스 저감장치 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 장치의 구성은,
스로틀 밸브의 개도각을 감지한 뒤에, 이를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 스로틀 포지션 센서(Throttle Position Sensor, TPS)와,
상기한 스로틀 포지션 센서에서 입력되는 신호로부터 스로틀 밸브의 변화율을 감지하여, 스로틀 밸브가 급격하게 열리거나 닫히는 경우에 연료 분사량을 보정하여 출력하는 마이크로 컨트롤러와,
프로그램 및 각종의 데이터가 저장되어 있는 메모리와,
상기한 마이크로 컨트롤러부터 입력되는 신호에 따라 연료를 분사하기 위한 인젝터 구동신호를 출력하는 인젝터 구동부와,
상기한 인젝터 구동부로부터 입력되는 신호에 따라 연료량을 분사하는 인젝터부로 이루어진다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 방법의 구성은,
전원이 인가되면 동작이 시작되어, 모든 메모리 변수를 초기화시키는 단계와,
스로틀 포지션 센서에서 입력되는 신호로부터 스로틀 밸브의 개도각을 감지하는 단계와,
스로틀 밸브의 개도각을 미분한 뒤에, 스로틀 밸브 개도각의 미분치의 절대값이 기준치보다 큰지를 판단하는 단계와,
스로틀 밸브 개도각의 미분지의 절대값이 기준치보다 큰 경우에 연료분사량을 보정하는 단계와,
보정된 연료 분사량에 따라 연료를 분사한 뒤에 위의 과정을 반복 수행하는 단계로 이루어진다.
이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 섦여하기로 한다.
제2도는 이 발명의 실시예에 따른 스로틀 밸브의 개도상태와 관계없이 공연비가 일정하게 유지되도록 하는 배기개스 저감장치의 구성도이다.
제2도에 도시되어 있듯이 이 발명의 실시예에 따른 스로틀 밸브의 개도상태와 관계없이 공연비가 일정하게 유지되도록 하는 배기개스 저감장치의 구성은, 전원전압(Vcc)과 접지의 사이에 연결되어 있으며 스로틀 밸브의 움직임에 따라 저항값이 가변되는 스로틀 포지션 센서(TPS)와, 상기한 스로틀 포지션 센서(TPS)에 입력단이 연결되어 있는 마이크로 컨트롤러(10)와, 마이크로 컨트롤러(10)에 연결되어 있는 메모리(20)와, 마이크로 컨트롤러(10)에 입력단이 연결되어 있는 인젝터 구동부(30)와, 인젝터 구동부(30)에 입력단이 연결되어 있는 인젝터부(40)로 이루어진다.
상기한 메모리(20)는 마이크로 컨트롤러(10)의 내부에 내장되는 구성으로 이루어질 수도 있다.
제3도는 이 발명의 실시예에 따른 스로틀 밸브의 개도상태와 관계없이 공연비가 일정하게 유지되도록 하는 배기개스 저감장치의 제어방법의 동작 흐름도이다.
제3도에 도시되어 있듯이 이 발명의 실시예에 따른 스로틀 밸브의 개도상태와 관계없이 공연비가 일정하게 유지되도록 하는 배기개스 저감장치의 제어방법의 구성은, 전원이 인가되면 동작이 시작되는 단계(S10)와, 모든 메모리 변수를 초기화시키는 단계(S20)와, 스로틀 포지션 센서에서 입력되는 신호로부터 스로틀 밸브의 개도각을 감지하는 단계(S30)와, 스로틀 밸브 개도각의 미분치의 절대값이 기준치보다 큰지를 판단하는 단계(S40)와, 스로틀 밸브 개도각의 미분치의 절대값이 기준치보다 큰 경우에 연료분사량을 보정하는 단계(S50), 보정된 연료 분사량에 다라 연료를 분사한 뒤에 위의 과정을 반복 수행하는 단계(S60)로 이루어진다.
상기한 구성에 의한, 이 발명의 실시예에 따른 스로틀 밸브의 개도상태와 관계없이 공연비가 일정하게 유지되도록 하는 배기개스 저감장치 및 그 제어방법의 작용은 다음과 같다.
전원이 인가되면, 메모리(20)에 저장되어 있는 제3도의 프로그램이 마이크로 컨트롤러(10)에 의해 실행됨으로써 이 발명의 실시예에 따른 배기개스 저감장치의 동작이 시작된다.
동작이 시작되면, 마이크로 컨트롤러(10)는 모든 메모리 변수를 초기화시킨 뒤에 스로틀 포지션 센서(TPS)로부터 입력되는 신호로부터 스로틀 밸브의 개도각을 감지한다.
다음에, 마이크로 컨트롤러(10)는 스로틀 밸브의 개도각을 시간축에 대하여 미분한 뒤에, 스로틀 밸브 개도각의 미분치(dθ/dt)의 절대값이 기준치보다 큰지를 판단한다.
상기한 스로틀 밸브 개도각의 미분치의 절대값은 스로틀 밸브 개도각의 변화율을 의미하는데, 만약, 스로틀 밸브 개도각의 미분치의 절대값이 크다면 스로틀 밸브가 서서히 열리거나 닫혀지지 않고 갑자기 급속하게 열리거나 닫혀진다는 것을 의미한다.
스로틀 밸브 개도각의 미분치의 절대값이 기준치보다 크게 되면, 마이크로 컨트롤러(10)는 공연비가 희박하게 되었거나 진하게 된 경우로 판단하고, 공연비를 일정하게 유지시키기 위하여 메모리(20)에 저장되어 있는 데이터 테이블 맵으로부터 연료 분사량의 보정치를 산출한다.
상기한 데이터 테이블 맵에는 스로틀 밸브 개도각의 변화율에 따른 연료 분사량 보정치가 실험을 통해서 산출된 값이 저장되어 있다.
다음에, 마이크로 컨트롤러(10)는 보정된 연료 분사량에 관한 신호를 인젝터 구동부(30)로 출력함으로써 인젝터 구동부(30)에 의해서 인젝터부(40)가 보정된 연료 분사량에 해당되는 연료를 실린더 내부로 분사하도록 한다.
연료의 분사가 끝나면, 마이크로 컨트롤러(10)는 상기한 과정을 반복 수행함으로써 스로틀 밸브의 개도상태와 관계없이 공연비가 항상 일정하게 유지되도록 한다.
공연비가 항상 일정하게 유지되면, 불완전 연소로 인한 배기개스의 유해성분이 저감됨과 동시에 촉매의 효율을 높일 수가 있다.
이상에서와 같이 이 발명의 실시예에서, 스로틀 밸브의 개도각이 변화되어도 공연비는 항상 일정치를 유지할 수 있도록 공연비를 보상함으로써 배기개스의 배출농도를 저하시킬 수 있는 효과를 가진, 스로틀 밸브의 개도상태와 관계없이 공연비가 일정하게 유지되도록 하는 배기개스 저감장치 및 그 제어방법을 제공할 수가 있다. 이 발명의 이러한 효과는 자동차의 배기개스 제어장치 분야에서 이용될 수가 있다.

Claims (2)

  1. 스로틀 밸브의 개도각을 감지한 뒤에, 이를 전기적인 신호로 변환하여 출력하기 위하여 상기 스로틀 밸브와 연동되는 가변저항으로 이루어지는 스로틀 포지션 센서와,
    상기한 스로틀 포지션 센서에서 입력되는 신호로부터 스로틀 밸브의 변화율을 감지하여, 스로틀 밸브가 급격하게 열리거나 닫히는 경우에 연료 분사량을 보정하여 출력하는 마이크로 컨트롤러와,
    프로그램 및 각종의 데이터가 저장되어 있는 메모리와,
    상기한 마이크로 컨트롤러로부터 입력되는 신호에 따라 연료를 분사하기 위한 인젝터 구동신호를 출력하는 인젝터 구동부와,
    상기한 이젝터 구동부로부터 입력되는 신호에 따라 연료량을 분사하는 인젝터로부터 이루어지는 것을 특징으로 하는 스로틀 밸브의 개도 상태와 관계없이 공연비가 일정하게 유지되도록 하는 배기개스 저감장치.
  2. 전원이 인가되면 동작이 시작되어, 모든 메모리 변수를 초기화시키는 단계와,
    스로틀 밸브와 연동되는 가변저항으로 이루어지는 스로틀 포지션 센서에서 입력되는 신호로부터 스로틀 밸브의 개도각을 감지하는 단계와,
    스로틀 밸브의 개도각의 변화량을 시간에 대하여 미분한 뒤에, 상기 스로틀 밸브 개도각 변화량의 시간에 대한 미분치의 절대값이 기준치보다 큰지를 판단하는 단계와,
    상기 스로틀 밸브 개도각 변화량의 시간에 대한 미분치의 절대값이 기준치보다 큰 경우엔 연료분사량을 보정하는 단계와,
    상기 보정된 연료 분사량에 따라 연료를 분사한 뒤에 위의 과정을 반복 수행하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 스로틀 밸브의 개도 상태와 관계없이 공연비가 일정하게 유지되도록 배기가스 저감장치의 제어방법.
KR1019940028672A 1994-11-02 1994-11-02 스로틀밸브의 개도상태와 관계없이 공연비가 일정하게 유지되도록 하는 배기개스 저감장치 및 그 제어방법 KR100228978B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01159446A (ja) * 1987-12-14 1989-06-22 Mitsubishi Electric Corp 内燃機関の電子制御装置
JPH01224432A (ja) * 1988-03-02 1989-09-07 Fujitsu Ten Ltd 電子式燃料噴射制御方式

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