KR100290409B1 - 자동차의희박연소엔진장치및제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 희박 연소 엔진에 관한 것으로서, 연료 분사량 변화율에 상응되게 점화시기를 점차적으로 지연시킴으로써 희박 연소에서 이론 공연비 연소로의 천이시 급격한 연료량 증가에 대응 가능하도록 점화시기를 조절하므로써 토오크 쇼크를 방지하기 위한 것으로, 각 센서의 신호에 따라 희박 연소 모드에서 이론 공연비 연소 모드로 천이되는 시점부터 연료 분사량의 변화율을 연산하여 변화율에 따라 점화시기를 점차적으로 지각시키고, 연료 분사 변화가 발생하지 않게 되면 이론 공연비 목표 점화시기로 회복시키도록 하는 방법으로 이루어진다.

따라서 연료 분사량 증가 변화율에 상응되게 점화시기를 점차적으로 지연시킴으로써 희박 연소 구간에서 이론 공연비 연소 구간으로 천이시 급격한 연료량 증가에 대응 가능하여 토오크 쇼크가 제거되고, 운전성이 개선되는 효과가 있다.

Description

자동차의 희박 연소 엔진 장치 및 제어 방법

본 발명은 자동차의 희박 연소 엔진에 관한 것으로서, 희박 연소 모드에서 이론 공연비 연소로 천이시 토오크 변화에 따른 쇼크를 저감하는 방법에 관한 것이다.

희박 연소 엔진은 자동차의 배기 오염물질인 탄화수소와 일산화탄소를 적게 배출하고 지구온실화의 주범인 이산화탄소를 감소시키는 동시에 연비를 향상시키기 위하여 연구되고 있는 엔진이다.

이러한 희박연소엔진의 원리를 상세히 설명하면 다음과 같다.

기존의 엔진에서는 혼합기중 공기와 연료를 14.5:1의 비율로 적용하던 것을 희박연소엔진에서는 공기의 비를 높여 22~23:1의 혼합기로 연소하는 것을 기본으로 한다.

이렇게 희박한 상태에서도 안정된 운전을 행하기 위하여 연소실내에 와류를 형성하여 연료의 빠른 혼합이 이루어지도록 하기 위한 기구가 필수적으로 구비된다.

한편 희박 연소 엔진은 항상 희박 연소만 하는 것은 아니다. 큰 파워가 필요할 경우에는 이론 공연비로 연소하여야 한다.

이렇게 희박 연소와 이론 공연비 연소 모드를 선정하기 위하여 흡입공기량과 엔진RPM의 값에 따라 희박연소구간과 이론공연비 연소구간이 엔진 제어부의 ROM에 미리 입력되어 있다.

희박 연소 엔진은 일반 엔진 보다 공연비 천이에 따른 토오크 변화 때문에 쇼크가 발생하기 쉬운데, 특히 희박 연소 구간에서 이론 공연비 연소 구간에 들어가게 되는 순간 공기량에 비해 연료가 순간적으로 22:1에서 14.5:1로 농후해져 토오크의 갑작스런 증가로 인한 쇼크가 발생하게 된다.

희박 연소 모드에서 이론 공연비 연소 모드로 천이되는 순간의 다른 장치의 변화 양상을 도 4를 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.

희박 연소 모드에서 아이들 제어 밸브는 토오크 보상 차원에서 더 열리게 되고 희박 연소시 반드시 필요한 와류 형성을 위해 와류 제어 밸브가 닫혀 있으며, 연료 분사량은 이론 공연비 연소 모드보다 더 작다.

그리고 점화시기는 최적 점화시기로 이론공연비에서의 그것보다 진각된다.

상기와 같이 진행되다가 이론 공연비 연소로 천이되는 순간 즉 ″P″점에서 아이들 밸브는 폐쇄되고 와류 제어 밸브는 개방되어 일반 엔진에서와 똑같이 흡기 밸브 두군데가 모두 열려 있는 상태가 되며 연료 분사 시간도 상승하게 된다.

이때 점화 시기를 지각시켜 토오크 변동에 의한 쇼크를 줄이게 된다.

그런데 종래와 같이 토오크의 증가를 억제하기 위하여 점화 시기를 순간적으로 지각시키게 되면 실제로 희박 연소 모드에서 이론 공연비 연소 모드로 천이시 연료 분사량은 순간적으로 증가하지 않고 약간의 시간(100ms)을 가지고 증가하기 때문에 미처 분사량이 증가되기도 전에 점화시기가 지각되어 또 다른 쇼크를 유발할 위험이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 연료 분사량 변화율에 상응되게 점화시기를 점차적으로 지연시킴으로써 희박 연소에서 이론 공연비 연소로의 천이시 급격한 연료량 증가에 대응 가능하여 토오크 쇼크를 제거하고 운전성을 개선하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은

운행되는 차량의 정보를 검출하는 각 센서와;

상기 각 센서의 신호를 판독하여 해당 연소 모드를 판정하고 희박 연소에서 이론 공연비 연소로 천이시 연료 분사량 변화율에 상응되게 점화시기를 점차적으로 지연시켜 출력하는 엔진제어부와;

상기 엔진 제어부에서 출력하는 연료 분사 신호에 따라 연료를 분사하는 인젝터와;

상기 엔진 제어부에서 출력하는 점화 신호에 따라 점화를 수행하는 점화 장치로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은

각 센서의 신호를 판독하는 1단계와;

판독한 신호를 이용하여 희박 연소 구간 여부를 비교 판단하는 2단계와;

희박 연소 구간으로 판단시 이론 공연비 연소 구간으로 천이되는 시점인지를 비교 판단하는 3단계와;

이론 공연비 연소로 천이되는 시점으로 판단시 소정의 시간 단위로 연료 분사량 변화율을 연산하여 변화율에 따라 점화 시기를 지각시키는 4단계와;

연료 분사량의 목표 분사량 도달 여부를 판단하기 위하여 연료 분사량 변화율의 값을 비교 판단하는 5단계와;

강제로 지각시킨 점화시기를 이론 공연비 연소상태에서의 점화시기로 회복하는 6단계로 이루어진다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 희박 연소 장치에 관한 블록도이고,

도 2는 본 발명을 실현하기 위한 희박 연소 제어 방법에 관한 순서도이고,

도 3은 본 발명의 희박 연소 모드에서 이론 공연비 연소 모드로 천이되는 과정을 도시한 타이밍도이고,

도 4는 종래의 희박 연소 모드에서 이론 공연비 연소 모드로 천이되는 과정을 도시한 타이밍도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명의 구성을 도 1을 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.

엔진의 회전수를 검출하는 엔진 회전수 센서(11)와, 흡입되는 공기량을 검출하는 흡입 공기량 센서(12)와, 운행되는 차의 속도를 검출하는 차속 센서(13)와, 냉각수의 온도를 검출하는 수온 센서(14)와, 상기 각 센서(11~14)로부터 운행 정보를 판독하여 해당 제어 모드로 연료를 분사하는 엔진 제어부(20)와, 상기 엔진 제어부(20)에서 출력하는 연료 분사 시간만큼 노즐을 개방하여 연료를 분사하는 인젝터(31)와, 엔진 제어부(20)에서 출력하는 점화시기에 따라 점화를 수행하는 점화 장치(32)로 이루어진다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 동작을 도 2 및 도 3을 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 전원이 인가되면 각 장치는 해당 동작을 수행한다.

따라서 엔진 제어부(20)는 각 센서(11~14)로부터 인가되는 신호를 판독한다.

특히 본 발명에 관련된 엔진 회전수 및 차속 그리고 흡입 공기량 및 수온을 판독한다(S100).

S100에서 판독되는 신호에 의거하여 희박 연소 구간인지를 비교 판단한다(S200).

상기 S200에서 희박 연소 구간이 아닌 것으로 판단되면 리턴되어 통상제어를 수행하고, 희박 연소 구간인 것으로 판단되면 희박 연소에서 이론 공연비 연소로 천이되는 시점을 판별하기 위하여 흡입 공기량이 임계값(A) 이상인지를 비교 판단한다(S300).

상기 임계값 ″A″는 해당 엔진 회전수 및 흡입공기량에 따라 설정되며 그 값의 의미는 희박 연소 조건에서 이론 공연비 연소로 천이가 이루어질 만큼 흡입 공기량이 다소 많이 유입되는 기준값이 된다.

S300에서 흡입 공기량이 임계값 이하인 것으로 판단되면 이론 공연비로 천이가 이루어지는 상황이 아니므로 처음으로 리턴된다,.

그러나 S300에서 흡입 공기량이 임계값 이상인 것으로 판단되면 이론 공연비로 천이가 이루어지는 시점이므로 토오크 증가로 인한 충격을 감소시키기 위하여 다음과 같은 제어가 행해진다.

먼저 연료 분사 시간의 변화율을 검출하기 위하여 현재 분사량을 TI1으로 세팅하고(S410), 설정 시간 즉 엔진 제어부(20)의 연산시간이 경과한 후의 분사량을 TI2로 세팅한다(S420).

그리고 경과후의 분사량(TI2)에서 현재 분사량(TI1)을 감산하여 변화량(DTI)을 연산한다(S430).

그리고 연산된 분사 변화량(DTI)에 따라 점화 시기를 지각시키는 신호를 출력한다(S440).

따라서 도 3의 ″S″ 지점에서 시작되는 즉 공연비 천이 시점부터 연산되는 분사 변화량(DTI)값에 따라 점화 장치(32)에 점화 시기가 지각되어 출력된다.

그리고 연료 분사 변화량(DTI)이 발생하지 않을 때까지 점화 시기를 지각시키기 위하여 연료 분사 변화량(DTI)이 0이하인지를 계속해서 비교 판단하다(S500).

S500에서 연료 분사 변화량(DTI)이 0이하가 아니면 즉 도 3의 ″F″지점에 도달하지 않은 상태면 점화 시기를 계속 지각시키는 작업을 수행한다.

그러나 S500에서 연료 분사 변화량(DTI)이 0이하가 되면 즉 도 3의 ″F″지점이 되면 더 이상의 점화 시기 지각이 불필요하므로 이론 공연비 연소 모드 목표 점화시기로 회복되기 위한 작업을 다음과 같이 수행한다.

먼저 현재의 점화시기를 SA1으로 세팅하고(S610), 현재 점화시기와 점화시기의 이론 공연비로의 회복 속도를 가산하여 SA2로 세팅한다(S620).

그리고 SA2에 따라 점화가 이루어지도록 점화 장치(32)에 신호를 출력한다(S630).

따라서 점화 장치(32)의 점화 시기가 다소 진각되어 출력된다.

또한 SA2가 기본 점화시기 즉 도 3의 ″E″지점에 도달하였는지를 판단하기 위하여 SA2가 기본 점화 시기 이상인지를 비교 판단하다(S700).

상기 S700에서 SA2가 기본 점화시기보다 빠른 것으로 출력되면 리턴되어 통상제어를 하고, SA2가 기본 점화시기보다 느린 것으로 출력되면 S610으로 리턴되어 회복 될 때까지 점차적으로 점화시기를 진각시킨다.

따라서 이론 공연비 연소 천이가 이루어지면 연료 분사량의 변화율에 따라 점화시기도 조절된다.

본 발명은 연료 분사량 증가 변화율에 상응되게 점화시기를 점차적으로 지연시킴으로써 희박 연소 구간에서 이론 공연비 연소 구간으로 천이시 급격한 연료량 증가에 대응 가능하여 토오크 쇼크가 제거되고, 운전성이 개선되는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 각 센서의 신호를 판독하는 1단계와;

   판독한 신호를 이용하여 희박 연소 구간 여부를 비교 판단하는 2단계와;

   희박 연소 구간으로 판단시 이론 공연비 연소 구간으로 천이되는 시점인지를 비교 판단하는 3단계와;

   이론 공연비 연소로 천이되는 시점으로 판단시 소정의 시간 단위로 연료 분사량 변화율을 연산하여 변화율에 따라 점화 시기를 지각시키는 4단계와;

   연료 분사량의 목표 분사량 도달 여부를 판단하기 위하여 연료 분사량 변화율의 값을 비교 판단하는 5단계와;

   강제로 지각시킨 점화시기를 이론 공연비 연소상태에서의 점화시기로 회복하는 6단계로 이루어지는 자동차의 희박 연소 엔진 제어 방법.
2. 청구항 1에 있어서, 4단계는 소정의 시간이 경과한 후의 분사량에서 이전 분사량을 감산하여 분사 변화량을 연산한 후, 변화량만큼 점화 시기를 지각시키는 신호를 출력하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차의 희박 연소 엔진 제어 방법.
3. 청구항 1에 있어서, 6단계는 현재의 점화시기에 점화 시기 회복 속도를 가산하여 가산된 최종 속도에 따라 점화하는 신호를 출력하고 현재 점화시기가 이론 공연비 목표 점화시기와 동일해질 때까지 점화 시기 회복 속도로 점화를 수행한 후, 이론 공연비 목표 점화시기와 동일해지면 회복 단계를 수행하지 않도록 이루어지는 자동차의 희박 연소 엔진 제어 방법.

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