KR100251168B1 - 공연비 피드 백 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종래의 공연비 피드 백 제어 방법이 엔진 상태에 관계 없이 산소 센서의 기전력 신호만으로 공연비를 제어하기 때문에 항상 최적의 공연비를 유지할 수 없는 문제점이 있기 때문에, 엔진의 RPM에 따른 공연비 제어 영역을 설정하고 피드 백 여부를 제어 여부를 결정한 후, 엔진의 작동 상태 및 냉각 수온을 감지하여 피드 백 조건의 만족 여부를 판단하며, 피드 백 조건을 만족할 경우에만 피드 백 제어가 시작되고 그렇지 않을 경우 공연비의 보정없이 최초 상태로 운전되도록 구성되어, 엔진 구동시 최적의 공연비 상태를 유지하게 되므로 배기 가스중의 유해 가스가 저감되고 출력이 향상되는 공연비 피드 백 제어 방법에 관한 것이다.

Description

공연비 피드 백(FEED BACK) 제어 방법

제1도는 종래의 공연비 피드 백 제어 방법의 블록도.

제2도는 종래의 공연비 피드 백 제어 방법의 제어 흐름도.

제3도는 본 발명에 의한 공연비 피드 백 제어 방법의 흐름도.

제4도는 본 발명에 의한 공연비 피드 백 제어의 제어 흐름도.

본 발명은 차량의 공연비를 제어하는 방법에 관한 것으로서, 특히 산소 센서를 이용하여 배기 가스 속의 산소량을 감지하여 공연비를 보정하는 공연비 피드 백 제어 방법에 관한 것이다.

공연비는 공기량과 연료량 사이의 비를 말하는데, 공급된 공기와 연료가 서로 완전히 반응하여 유해 가스가 발생되지 않는 공연비를 이론 공연비라 한다.

에어 플로미터(air flow meter)에서 공기량을 계측하여 ECU에 보내면, 상기 ECU가 상기의 공기량에 따라 이론 공연비에 맞게 기본 분사량을 연산한 후, 인젝터(injector)의 연료 분사 시간을 제어하여 연산된 연료량을 엔진에 공급하게 되어 있다.

그러나, 엔진의 내부에서 연소되는 혼합기의 실제 공연비는 상기 이론 공연비와 다르기 때문에, 상기 실제 공연비를 상기 이론 공연비에 가깝게 보정해 줄 필요가 있다.

종래의 공연비 피드 백 제어 방법은 제1도와 제2도에 도시된 바와 같이 배기 가스중의 산소량을 감지한 산소 센서(O₂sensor)에서 보내진 신호를 ECU가 PID 제어하여 인젝터가 연료를 분사하는 시간을 제어함으로써 정확한 공연비 제어를 하도록 되어 있다.

상기 산소 센서는 배기 가스중의 산소 농도와 대기 중의 산소 농도 사이의 농도차로 발생된 기전력을 린(LEAN), 리치(RICH) 신호로 바꾸어 상기 ECU에 보내도록 되어 있다. 즉, 엔진 내부의 공연비가 농후(RICH)할 경우에는 배기 가스중의 산소량이 적기 때문에 농도차가 커져 발생되는 기전력이 크게 되고, 공연비가 희박(LEAN)할 경우에는 농도차가 작기 때문에 기전력도 작아진다.

상기 ECU는 에어 플로미터의 공기량 계측 신호에 따라 기본 분사량을 결정한 상태에서, 상기 산소 센서의 기전력 신호를 받아 PID 제어하여 보정 분사량을 결정하고 이를 상기 기본 분사량에 합산하여 총 분사량을 결정하여 상기 인젝터의 분사 시간을 제어함으로써 공연비를 제어하도록 되어 있다.

그러나, 상기의 공연비 제어 방법은 엔진 상태에 관계없이 상기 산소 센서의 기전력 신호만으로 공연비를 제어하기 때문에, 항상 최적의 공연비를 유지할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 엔진의 RPM 및 엔진의 상태를 고려하여 일정 조건하에서만 공연비 제어를 하도록 함으로써 엔진 구동시 최적의 공연비 상태를 유지하게 하는 공연비 피드 백 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명은 엔진의 RPM에 따라 공연비 제어 가능 영역을 설정하고 피드 백 제어 여부를 결정하는 제1단계와, 엔진의 작동 상태 및 냉각 수온을 감지하여 피드 백 조건의 만족 여부를 판단하는 제2단계와, 상기 제2단계에서 피드 백 조건을 만족할 경우 피드 백 제어가 시작되고 그렇지 않을 경우 공연비의 보정없이 최초 상태로 운전되는 제3단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 공연비 피드 백 제어 방법은 제3도에 도시된 바와 같이 엔진의 RPM에 따라 공연비 제어 가능 영역을 설정하고 피드 백 제어 여부를 결정하는 제1단계와, 엔진의 작동 상태 및 냉각 수온을 감지하여 피드 백 조건의 만족 여부를 판단하는 제2단계와, 상기 제2단계에서 피드 백 조건을 만족할 경우 피드백 제어가 시작되고 그렇지 않을 경우 공연비의 보정없이 최초 상태로 운전되는 제3단계로 이루어진다.

상기 제1단계는 엔진의 RPM에 따라 공연비 제어 가능 영역을 설정하는 제1과정과, 엔진의 RPM을 감지하여 피드 백 보정 여부를 판정하고 피드백 보정을 하지 않을 경우 공연비 적정 보정값을 초기치로 결정하는 제2과정과, 연료 공급 여부를 감지하여 연료가 공급되고 있으면 다음 과정을 수행하고 그렇지 않으면 일정 시간 동안 공연비 제어를 금지시키는 제3과정과, 공연비 제어 개시 시간 여부를 체크하는 제4과정과, 상기 제4과정에서 공연비 제어 개시 시간이 되었으면 상기 제2단계를 수행하고 그렇지 않으면 적정 공연비를 초기치로 함으로써 공연비 제어를 중지시키는 제5과정으로 이루어진다.

또한, 상기 제2단계는 엔진의 스로틀 밸브 개도가 아이들링 상태인지 그 여부를 감지하는 제1과정과, 냉각 수온이 엔진 상태에 따른 피드 백 조건을 만족하는지를 감지하는 제2과정으로 이루어진다.

상기 제3단계와 공연비 피드 백 제어는 제4도에 도시된 바와 같이 산소 센서가 배기 가스중의 산소량을 감지하여 전기적 신호로 전환시키는 제1과정과, PID 제어기에서 상기한 제1과정의 신호를 RPM 및 ECU에 매핑된 값에 따라 보정하여 비례 보정치 및 적분 보정치를 구하는 제2과정과, 상기한 제2과정의 비례 및 적분 보정 결과치에 의한 각각의 공연비를 구하는 제3과정과, 두 공연비를 합산하여 적정 공연비를 산출하는 제4과정과, 적정 공연비에 따라 인젝터의 최종 인젝션량을 결정하는 제5과정으로 이루어진다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.

엔진의 RPM을 감지하여 공연비 제어가 가능한 하이 영역 및 로우영역을 지정하고, 피드 백 보정을 할 것인지를 판단하여, 피드 백 보정을 하지 않을 경우에는 공연비의 적분 보정치를 초기 공연비로 ECU에 인식시키고, 피드 백 보정을 할 경우에는 연료 공급이 차단되었는지를 판단하게 된다.

연료 공급이 차단되었으면 일정 시간 동안 공연비 제어를 중지하고, 연료 공급이 차단되이 않았으면 공연비 제어 개시 시간이 되었는지를 판단하게 된다. 아직공연비 개시 시간이 되지 않았으면 상기한 초기 공연비를 적정 공연비로 하여 공연비 제어를 중지하고, 공연비 개시 시간이 되었으면 아이들링 상태 여부를 감지하게 된다.

엔진의 스로틀 밸브의 개도량을 측정하여, 아이들링 상태인 경우 냉각 수온이 아이들링시 피드 백 진입 수온 이상인지를 판단하고, 아이들링 상태가 아닐 경우에는 상기한 냉각 수온이 통상시의 피드 백 진입수온 이상인지를 판단하게 된다.

상기에서 냉각 수온이 피드 백 진입 수온 이상이면 공연비를 피드백 제어하게 되고, 피드 백 진입 수온 이하이면 상기한 초기 공연비를 적정 공연비로 하면서 공연비 제어를 중지하게 된다.

공연비를 피드 백 제어할 경우, 산소 센서의 기전력 신호를 감지하여 공연비가 리치(RICH) 또는 린(LEAN) 인지를 판단한 후, 각 조건에 따라 PID 제어기에서 상기한 기전력 신호를 RPM 및 ECU에 매핑된 값에 의해 비례 보정 및 적분 보정을 하여 그 결과치를 구하고, 비례 보정치 및 적분 보정치에 따른 각각의 공연비를 구하게 된다. 이후, 두 공연비를 합산하여 적정 공연비를 산출하고, 상기한 적정 공연비에 따라 인젝터의 최종 인젝션량을 결정하게 된다.

상기와 같이 본 발명은 엔진의 RPM 및 엔진의 상태에 따라 공연비 제어 여부를 판단하여 필요한 경우에만 공연비 제어를 하도록 함으로써, 항상 최적의 공연비를 유지하게 되어 배기 가스중의 유해 가스가 저감되고 출력이 향상되는 잇점이 있다.

Claims (4)

1. 엔진의 RPM에 따라 공연비 제어 가능 영역을 설정하고 피드 백 제어 여부를 결정하는 제1단계와, 엔진의 작동 상태 및 냉각 수온을 감지하여 피드백 조건의 만족 여부를 판단하는 제2단계와, 상기 제2단계에서 피드 백 조건을 만족할 경우 피드 백 제어가 시작되고 그렇지 않을 경우 공연비의 보정없이 최초상태로 운전되는 제3단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 공연비 피드 백 제어 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1단계는 엔진의 RPM에 따라 공연비 제어 가능 영역을 설정하는 제1과정과, 엔진의 RPM을 감지하여 피드백 보정 여부를 판정하고 피드 백 보정을 하지 않을 경우 공연비 적정 보정값을 초기치로 결정하는 제2과정과, 연료 공급 여부를 감지하여 연료가 공급되고 있으면 다음 과정을 수행하고 그렇지 않으면 일정 시간 동안 공연비 제어를 금지시키는 제3과정과, 공연비 제어 시간 여부를 체크하는 제4과정과, 상기 제4과정에서 공연비 제어 개시 시간이 되었으면 상기 제2단계를 수행하고 그렇지 않으면 적정 공연비를 초기치로 함으로써 공연비 제어를 중지시키는 제5과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 공연비 피드 백 제어 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 제2단계는 엔진의 스로틀 밸브 개도가 아이들링 상태인지 그 여부를 감지하는 제1과정과, 냉각 수온이 엔진 상태에 따른 피드 백 조건을 만족하는지를 감지하는 제2과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 공연비 피드 백 제어 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 제3단계의 공연비 피드 백 제어는 산고 센서가 배기 가스중의 산소량을 감지하여 전기적 신호로 전환시키는 제1과정과, PID제어기에서 상기한 제1과정의 신호를 RPM 및 ECU에 매핑된 값에 따라 보정하여 비례 보정치 및 적분 보정치를 구하는 제2과정과, 상기한 제2과정의 비례 및 적분 보정 결과치에 의한 각각의 공연비를 구하는 제3과정과, 두 공연비를 합산하여 적정 공연비를 산출하는 제4과정과, 적정 공연비에 따라 인젝터의 최종 인젝션량을 결정하는 제5과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 공연비 피드 백 제어 방법.