KR100295858B1 - Apparatus for controlling lean burn - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 희박연소 엔진에 관한 것으로, 보다 더 상세하게는 운행되는 차량의 차속과 엔진 회전수의 관계식에 따라 변속단을 검출하고, 검출되는 변속단에 따라 차량의 상태를 정확하게 판단하여 연료분사에 안정성을 제공하도록 하는 희박연소 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a lean burn engine, and more particularly, to detect a shift stage according to a relationship between a vehicle speed and an engine speed of a running vehicle, and to accurately determine a state of the vehicle according to the detected shift stage. A lean burn control device is provided to provide stability.
일반적으로 희박연소 엔진은 고유가 및 석유자원의 고갈에 대비하여 차량의 운행상태가 가속상태인가를 판단하여 가속상태인 경우에는 이론 공연비로 운전하며, 정속상태인 경우에는 이론 공연비 보다 휠씬 연료량이 희박한 공기와 연료의 비율로 연소되는 희박연소 영역으로 운전하여 엔진의 연비 및 유해 배기 가스의 배출을 개선하는 것으로, 종래의 희박연소 영역 판정 방법은 엔진의 회전수, 부하 및 차속의 정보를 검출 분석하여 희박연소 영역을 검출한 다음 분사되는 연료량을 조정하였다.In general, the lean burn engine determines whether the vehicle is in an accelerated state in preparation for high oil prices and depletion of petroleum resources, and operates at the theoretical air-fuel ratio when the vehicle is in an accelerated state. By improving the fuel efficiency of the engine and the emission of harmful exhaust gases by operating in a lean burn zone burned at a ratio of fuel and fuel, the conventional lean burn zone determination method detects and analyzes information on the engine speed, load, and vehicle speed The combustion zone was detected and the amount of fuel injected was adjusted.
상기와 같이 종래의 자동차에 적용되는 희박연소 영역 검출은 운행되는 차량의 변속단을 고려하지 않는 관계로 인하여 차량의 상태와 엔진 출력간의 불균형으로 급가속 등의 운행성을 저하시키는 문제점이 있었다.As described above, the detection of the lean burn region applied to a conventional vehicle has a problem of deteriorating the operability such as rapid acceleration due to an imbalance between the state of the vehicle and the engine output due to the relationship not considering the gear shift stage of the vehicle.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 그 목적은 운행되는 차량의 상태에 따라 각 변속단의 단수를 검출하여 각 단수에 해당하는 엔진 회전수에 따라 가속상태인지 정상상태인지를 판단하여 가속상태인 경우에는 이론공연비로 운전하고, 정상상태인 경우에는 이론 공연비 보다 휠씬 연료량이 희박한 공기와 연료의 비율로 운전하여 가속력과 연비를 개선하기 위한 것이다.The present invention has been made in view of the above-described problems, and its object is to detect the number of stages of each gear stage according to the state of the vehicle being driven and to determine whether it is in an acceleration state or a steady state according to the engine speed corresponding to each stage. Judging from the acceleration of the fuel in the theoretical state, and in the steady state in the case of the normal air-fuel ratio is less than the theoretical fuel ratio to operate the ratio of air and fuel to improve the acceleration and fuel economy.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 운행되는 차량의 주변환경에 따라 변하는 차량의 상태를 검출하는 차량 정보 검출수단과;The present invention for achieving the above object comprises a vehicle information detecting means for detecting a state of the vehicle changes according to the surrounding environment of the vehicle being driven;
상기 차량 정보 검출수단에서 인가되는 신호에 따라 변속단을 검출하며 변속단과 차량의 상태에 따라 분사연료량을 조정하는 제어수단과;Control means for detecting a shift stage in accordance with a signal applied from the vehicle information detecting means and adjusting the amount of injected fuel in accordance with the state of the shift stage and the vehicle;
상기 제어수단에서 인가되는 신호에 따라 해당 연료량을 분사하는 인젝터와;An injector for injecting a corresponding fuel amount in accordance with a signal applied from the control means;
연소실내에서 와류를 형성시켜 분사된 연료를 희석시키는 매니폴드 스로틀 밸브로 이루어지는 것을 특징으로 한다.And a manifold throttle valve which forms a vortex in the combustion chamber to dilute the injected fuel.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 희박연소엔진에서 희박연소 제어장치를 보이는 구성 블록도이다.1 is a block diagram showing a lean burn control device in a lean burn engine according to an embodiment of the present invention.
도2는 도1의 본 발명의 실시예에서 희박연소 제어를 실행하기 위한 일 실시예의 흐름도이다.FIG. 2 is a flowchart of one embodiment for executing lean burn control in the embodiment of the present invention of FIG.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : 차량 정보 검출부10: vehicle information detection unit
11 : 엔진 회전수 검출부11: engine speed detection unit
12 : 차속 센서12: vehicle speed sensor
13 : 스로틀 포지션 센서13: Throttle Position Sensor
20 : 제어부20: control unit
30 : 인젝터30: injector
40 : 매니폴드 스로틀 밸브40: Manifold Throttle Valve
이하. 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Below. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도1에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 희박연소 엔진에서 희박연소 제어장치는 차량 정보 검출부(10)와, 제어부(20)와, 인젝터(30)와, 매니폴드 스로틀 밸브(40)로 이루어지는데, 차량 정보 검출부(10)는 운행되는 차량의 주변환경에 따라 변하는 차량의 상태를 검출한다.As can be seen in Figure 1, in the lean burn engine according to an embodiment of the present invention, the lean burn control device includes a
이때, 상기 차량 정보 검출부(10)는 운행중에 변동되는 엔진의 회전수를 검출하여 그에 해당하는 소정의 전기적 신호를 출력하는 엔진 회전수 검출부(11)와, 주행중인 차량의 차속을 검출하여 그에 해당하는 소정의 전기적 신호를 출력하는 차속 센서(12)와, 엑셀 페달에 따라 엔진에 흡입되는 공기량을 제어하는 스로틀 밸브의 개도를 검출하여 그에 해당하는 소정의 전기적 신호를 출력하는 스로틀 포지션 센서(13)로 이루어져 있다.At this time, the vehicle
제어부(20)는 상기 차량 정보 검출부(10)에서 인가되는 신호에 따라 차량의 차속 및 엔진 회전수를 비교하여 차량의 운행 상태에 따른 변속기의 단수를 검출하여 변속기의 각 단에 따른 가속상태와 정속상태를 판단하여 이론공연비 운전과 희박연소 영역 운전을 제어하기 위한 전반적인 제어신호를 출력한다.The
예를 들면, 자동차의 주행상태에 따른 변속기의 단수는 다음과 같이 구할 수 있다.For example, the number of stages of the transmission in accordance with the driving state of the vehicle can be obtained as follows.
N/V RATIO = (ENG RPM)/(VEHICLE SPEED) .................. 식(1)N / V RATIO = (ENG RPM) / (VEHICLE SPEED) ..... Equation (1)
( N/V RATIO = 엔진 회전수 대 차속의 비(N / V RATIO = ratio of engine speed to vehicle speed
ENG RPM = 엔진 회전수ENG RPM = engine speed
VEHICLE SPEED = 차속 )VEHICLE SPEED = vehicle speed
상기 식(1)에서 엔진 회전수(ENG RPM)는 차량 정보 검출부(10)의 엔진 회전수 검출부(11)에서 인가되는 신호에 따라 상기 제어부(20)에서 일정값으로 연산하여 검출하며, 차속(VEHICLE SPEED)은 차량 정보 검출부(10)의 차속 센서(12)에서 인가되는 신호에 따라 상기 제어부(20)에서 일정값으로 연산하여 검출한다.In the formula (1), the engine speed (ENG RPM) is calculated by detecting the constant value in the
이때, 표1과 같은 기어비(GEAR RATIO)를 갖고 있는 차량의 경우 수학식 1과 같은 계산으로 쉽게 현재의 GEAR 단수를 알수 있다.At this time, in the case of a vehicle having a gear ratio (GEAR RATIO) as shown in Table 1, it is possible to easily know the current gear stage by the calculation as in Equation 1.
여기서,
또한, 각 차속 및 기어(GEAR) 단수에 따른 엔진 회전수(ENG RPM)는 표2와 같이 계산된다.In addition, the engine speed (ENG RPM) according to each vehicle speed and gear stage is calculated as shown in Table 2.
이때, 각단의 엔진 회전수 대 차속의 비, 즉 N/V RATIO을 산출하면 아래의 표3과 같다.In this case, the ratio of engine speed to vehicle speed, ie, N / V RATIO, of each stage is calculated as shown in Table 3 below.
따라서, 상기 표3에서와 같이 엔진 회전수 대 차속의 비, 즉 N/V RATIO를 계산해 보면 위 표1과 같이 각단의 N/V RATIO는 일정함을 알 수 있다.Therefore, as shown in Table 3, when the ratio of engine speed to vehicle speed, that is, N / V RATIO is calculated, it can be seen that N / V RATIO of each stage is constant as shown in Table 1 above.
즉, 상기 제어부(20)에 인가되는 엔진 회전수 및 차속으로 현재 변속기의 단수를 검출할 수 있다.That is, the number of stages of the current transmission may be detected by the engine speed and the vehicle speed applied to the
또한, 상기 제어부(20)는 차량 정보 검출부(10)의 스로틀 포지션 센서(13)와 차속 센서(10)에 인가되는 스로틀 밸브 개도량 및 차속을 상기 제어부(20)의 메모리 테이블에 설정되어 있는 일정값과 비교하여 차량의 주행상태를 판단할 수 있다.In addition, the
예들 들면, 상기 차량 정보 검출부(11)의 스로틀 포지션 센서(13)에서 검출되는 스로틀 밸브의 개도량이 상기 제어부(20)의 메모리 테이블에 설정되어 있는 변속기의 각 단수에 따라 설정되는 일정값 보다 크다고 판단되거나, 상기 차량 정보 검출부(11)의 차속 센서(12)에서 검출되는 차량의 주행속도가 상기 제어부(20)의 메모리 테이블에 설정되어 있는 변속기의 각 단수에 따라 설정되어 있는 일정값 보다 작다고 판단되면 주행중인 차량이 정속상태가 아니므로 이론 공연비에 따라 운전을 한다.For example, it is determined that the opening amount of the throttle valve detected by the
한편, 스로틀 밸브의 개도량이 일정값 보다 작거나, 차량의 주행속도가 일정값 보다 크다고 판단되면 주행중인 차량이 정속상태이므로 이론 공연비 보다 휠씬 연료량이 희박한 공기와 연료의 비율로 운전하는 희박연소 영역으로 운전을 한다.On the other hand, if it is determined that the opening amount of the throttle valve is smaller than the predetermined value or the driving speed of the vehicle is higher than the predetermined value, the driving vehicle is in the constant speed state, and thus, the lean combustion region is operated at a ratio of air and fuel with a much lower fuel amount than the theoretical air-fuel ratio. Drive.
인젝터(30)는 상기 제어부(20)에서 인가되는 신호에 따라 엔진 연소실로 연료를 분사한다.The
매니폴드 스로틀 밸브(40)는 상기 린번 인젝터(30)에서 분사되는 연료를 제어하여 연소실내에서 와류를 형성하게 한다.The
전술한 바와 같은 기능을 구비하여 이루어지는 본 발명에서 운행되는 차량의 희박연소 제어를 위한 동작을 도2와 함께 설명하면 다음과 같다.The operation for lean burn control of a vehicle operated in the present invention having the function as described above will be described with reference to FIG.
소정의 목적지로 운행하는 자동차에서 제어부(20)는 차량 정보 검출부(10)에서 인가되는 신호에 따라 엔진 회전수, 차속, 스로틀 밸브 개도정도를 검출한다(스텝 110).The
상기 스텝110에서 차량 정보 검출부(10)의 엔진 회전수 검출부(11)에서 인가되는 엔진 회전수와 차량 정보 검출부(10)의 차속 센서(12)에서 인가되는 차속을 비교하여 변속기의 단수를 검출한다(스텝120).In step 110, the engine speed applied by the engine
상기 스텝120에서 변속기의 단수가 검출되면 각 변속기의 단수가 1단인지를 판단하여(스텝130) 변속기의 단수가 1단이면 희박연소 제어를 실행하지 않으며(스텝131), 변속기의 단수가 1단이 아니면 변속기의 단수가 2단인지를 판단한다(스텝140).When the gear stage of the transmission is detected in step 120, it is determined whether the gear stage of the transmission is one gear (step 130). If the gear stage is one gear, lean burn control is not executed (step 131). Otherwise, it is determined whether the number of stages of the transmission is two (step 140).
스텝140에서 변속기의 단수가 2단이라고 판단되면 희박연소 제어를 실행하지 않으며, 변속기의 단수가 2단이 아니라고 판단되면 변속기의 단수가 3단인지를 판단한다(스텝150).If it is determined in step 140 that the number of stages of the transmission is two, the lean burn control is not executed. If it is determined that the number of stages of the transmission is not two, it is determined whether the number of stages of the transmission is three (step 150).
스텝150에서 변속기의 단수가 3단이라고 판단되면 차량 정보 검출부(10)의 스로틀 포지션 센서(13)에서 인가되는 신호에 따라 검출되는 스로틀 밸브 개도량이 상기 제어부(20)의 메모리 테이블에 설정되어 있는 변속기의 3단에 해당하는 스로틀 밸브 개도량 보다 큰값으로 검출되거나, 차량 정보 검출부(10)의 차속 센서(12)에서 인가되는 신호에 따라 검출되는 차량의 속도가 상기 제어부(20)의 메모리 테이블에 설정되어 있는 변속기의 3단에 해당하는 차속 보다 작은 값으로 검출되는지를 판단한다(스텝151).If it is determined in step 150 that the number of gear stages is three gears, the transmission in which the throttle valve opening amount detected according to the signal applied from the
또한, 상기 스텝 150의 조건을 만족시키지 못하는 경우, 즉 변속기의 단수가 3단이 아니라고 판단되면 변속기의 단수가 4단인지를 판단한다(스텝160).If the condition of the step 150 is not satisfied, that is, if it is determined that the number of stages of the transmission is not three, it is determined whether the number of stages of the transmission is four (step 160).
스텝160에서 변속기의 단수가 4단이라고 판단되면 차량 정보 검출부(10)의 스로틀 포지션 센서(13)에서 인가되는 신호에 따라 검출되는 스로틀 밸브 개도량이 상기 제어부(20)의 메모리 테이블에 설정되어 있는 변속기의 4단에 해당하는 스로틀 밸브 개도량 보다 큰값으로 검출되거나, 차량 정보 검출부(10)의 차속 센서(12)에서 인가되는 신호에 따라 검출되는 차량의 속도가 상기 제어부(20)의 메모리 테이블에 설정되어 있는 변속기의 4단에 해당하는 차속 보다 작은 값으로 검출되는지를 판단한다(스텝161).If it is determined in step 160 that the number of stages of the transmission is four, the transmission in which the throttle valve opening amount detected according to the signal applied by the
또한, 상기 스텝 160의 조건을 만족시키지 못하는 경우, 즉 변속기의 단수가 4단이 아니라고 판단되면 변속기의 단수가 5단인지를 판단한다(스텝170).If the condition of step 160 is not satisfied, that is, if it is determined that the number of stages of the transmission is not four, it is determined whether the number of stages of the transmission is five (step 170).
스텝170에서 변속기의 단수가 5단이라고 판단되면 차량 정보 검출부(10)의 스로틀 포지션 센서(13)에서 인가되는 신호에 따라 검출되는 스로틀 밸브 개도량이 상기 제어부(20)의 메모리 테이블에 설정되어 있는 변속기의 5단에 해당하는 스로틀 밸브 개도량 보다 큰값으로 검출되거나, 차량 정보 검출부(10)의 차속 센서(12)에서 인가되는 신호에 따라 검출되는 차량의 속도가 상기 제어부(20)의 메모리 테이블에 설정되어 있는 변속기의 5단에 해당하는 차속 보다 작은 값으로 검출되는지를 판단한다(스텝171).If it is determined in step 170 that the gear stage is 5 gears, the transmission amount of the throttle valve detected according to the signal applied from the
이때, 스텝151, 스텝161, 스텝171의 조건을 만족시키는 경우, 즉 차량 정보 검출부(10)의 엔진 회전수 검출부(11)와, 차속 센서(12)에서 검출되는 엔진 회전수 및 차속이 상기 제어부(20)의 메모리 테이블에 설정되어 있는 일정값보다 큰거나 작은 값으로 검출되면 운행중인 차량이 정속주행 상태가 아니므로 희박연소 영역으로 진입하지 않으며, 상기 스텝151, 스텝161, 스텝171의 조건을 만족시키지 못하는 경우, 즉 엔진 회전수 및 차속이 상기 제어부(20)의 메모리 테이블에 설정되어 있는 일정값보다 작거나 큰값으로 검출되면 희박연소 영역으로 진입하여 그에 해당하는 소정의 제어신호를 인젝터(30)에 출력하여 이론 공연비 보다 휠씬 연료량이 희박한 공기와 연료의 비율로 엔진 연소실로 혼합기를 분사한다(스텝180).At this time, when the conditions of steps 151, 161, and 171 are satisfied, that is, the engine
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 운행되는 차량의 상태에 따라 각 변속단의 단수를 검출하여 각 단수에 해당하는 엔진 회전수에 따라 가속상태인지 정상상태인지를 판단하고 가속상태인 경우에는 이론공연비로 운전하고, 정상상태인 경우에는 이론 공연비 보다 휠씬 연료량이 희박한 공기와 연료의 비율로 운전하여 안정된 가속력과 연비의 향상으로 운행에 신뢰성을 제공한다.As described above, the present invention detects the stage number of each gear stage according to the state of the vehicle being driven, and determines whether the engine is in an acceleration state or a normal state according to the engine speed corresponding to each stage. When the vehicle is in a steady state, the fuel is operated at a ratio of air and fuel having a much lower fuel amount than the theoretical air-fuel ratio, thereby providing reliability in driving with stable acceleration and improved fuel economy.
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