KR100345141B1 - Method for reducing emission of vehicle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동차 시동후 공연비 피드백 작동시 공연비가 농후 일 때 희박으로 유도하여 공연비 농후로 인하여 발생되는 일산화탄소가 과다 배출을 방지할 수 있도록 한 자동차의 배출가스 저감 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for reducing the exhaust gas of a vehicle to prevent excessive emissions of carbon monoxide generated by the air-fuel ratio rich by inducing lean when the air-fuel ratio is rich during the operation of the air-fuel ratio feedback after starting the car.
본 발명은 엔진 시동 후 냉각수온과 지연시간이 한계치 이상인가를 판단하고 상기 냉각수온과 지연시간이 한계치 이상이면 람다 피드백 제어를 수행하는 단계와; 상기 단계에서 람다 피드백 제어가 수행되면, 산소센서의 반전 전압으로 희박/농후를 판단하고 임의로 설정된 시간을 지연시켜 배기가스를 저감하는 단계와; 상기 단계에서 배기가스 저감 후 연료 차단을 수행하고, 피드백 제어를 해제하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.The present invention includes determining whether the cooling water temperature and the delay time are greater than or equal to the threshold value after starting the engine, and performing lambda feedback control if the cooling water temperature and the delay time are greater than or equal to the threshold value. If lambda feedback control is performed in this step, determining the lean / rich based on the inversion voltage of the oxygen sensor and reducing the exhaust gas by delaying an arbitrarily set time; In this step, after the exhaust gas reduction, the fuel blocking is performed, and the feedback control is made.
Description
본 발명은 자동차의 배출가스 저감 방법에 관한 것으로. 보다 상세하게는 자동차 시동후 공연비 피드백 작동시 공연비가 농후 일 때 희박으로 유도하여 공연비 농후로 인하여 발생되는 일산화탄소가 과다 배출을 방지할 수 있도록 한 자동차의 배출가스 저감 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for reducing emissions of automobiles. More specifically, the present invention relates to a method for reducing the exhaust gas of a vehicle, in which the carbon monoxide generated due to the air-fuel ratio is prevented from being excessively induced by the air-fuel ratio during the air-fuel ratio feedback operation after the vehicle is started.
일반적으로 자동차는 엔진 시동후 소정의 시간 경과 후 공연비 피드백 작동하면서 엔진 회전수와 흡입 부압 영역별로 산소센서의 비례(P)이득(기본 맵 데이타) 과 적분(I)이득(기본 맵 데이타)이 산소센서의 희박/농후(LEAN/RICH)전압 반전에 따라 적용되어 공연비 = 1 이 되도록 람다 제어를 수행한다.In general, the car operates the air-fuel ratio feedback after a predetermined time after starting the engine, and the proportional (P) gain (basic map data) and integral (I) gain (basic map data) of the oxygen sensor for each engine speed and intake negative pressure region are oxygen. The lambda control is performed so that the air-fuel ratio = 1 is applied according to the lean / rich voltage inversion of the sensor.
상기 산소센서의 희박/농후 전압 반전은 연료 인젝션에 통전시간을 ±약 20%의 범위로 제어하여 연료 분사량을 증감한다.The lean / rich voltage reversal of the oxygen sensor increases and decreases the fuel injection amount by controlling the energization time to the fuel injection in a range of about 20%.
이 희박, 농후의 판단은 제어기 내에 설정된 일정한 비교 전압(0.45V)과 산소센서로부터의 신호 전압을 비교기에 의하여 비교하여 판단한다.This lean and rich judgment is determined by comparing a constant comparison voltage (0.45V) set in the controller with a signal voltage from an oxygen sensor by a comparator.
이때 산소센서의 기전력이 비교 전압 보다도 높은 때는 공급 혼합기의 공연비가 이론 공연비 보다도 진한(농후신호)것으로 판정하여 연료 인젝터의 통전시간을 짧게 제어하여 연료 분사량을 감소한다.At this time, when the electromotive force of the oxygen sensor is higher than the comparison voltage, it is determined that the air-fuel ratio of the feed mixer is darker (rich signal) than the theoretical air-fuel ratio, and the fuel injection amount is reduced by controlling the energization time of the fuel injector short.
이어서 상기 공연비가 희박해지면 배출가스중의 산소 농도는 높아지고 산소센서의 기전력이 낮아진다(약 0V). 이렇게 되면 제어기는 반대로 연료 인젝터의 통전시간을 같게 하여 연료 분사량을 증량하는 결과가 되어 또 다시 공연비는 진하게 하는 반복된 제어를 수행하게 되고, 이 사이클을 반복함으로써, 공연비를 이론 공연비에 근사한 좁은 범위로 제어하게 되는 것이다.Subsequently, when the air-fuel ratio is diminished, the oxygen concentration in the exhaust gas is high and the electromotive force of the oxygen sensor is low (about 0 V). As a result, the controller, on the contrary, increases the fuel injection amount by equalizing the energization time of the fuel injector, and performs repeated control to increase the air-fuel ratio, and by repeating this cycle, the air-fuel ratio is narrowed to the theoretical air-fuel ratio. To control.
상기와 같이, 람다 제어에서 배기모드 주행 중 가 감속시 공연비가 희박(산소센서 전압 < 0.452 V )인 경우 배출가스(HC,CO, NOx)중 NOx 가 배출되므로 상기 비례(P)이득 과 적분(I)이득 적용후 일정시간 유지시켜 공연비 농후(RICH)쪽으로 제어하여 상기 NOx 가 저감되게 한다.As described above, when the air-fuel ratio is lean (oxygen sensor voltage <0.452 V) during acceleration / deceleration in the exhaust mode driving in the lambda control, the NOx is discharged from the exhaust gases HC, CO, and NOx. I) The gain is maintained for a certain time to control the air-fuel ratio (RICH) to reduce the NOx.
그러나 가,감속시 공연비가 농후(산소센서 전압 > 0.452 V)하여 배출가스중 일산화탄소(CO)가 과다 배출될 경우, 종래에는 상기 엔진 회전수, 흡입 부압별 산소센서 비례(P)이득과 적분(I)이득의 기본 데이타를 변경하여 전체적으로 공연비가 희박쪽으로 이동시키게 되므로 결국 상기 비례(P)이득 과 적분(I)이득에 변동이 발생되는 문제점을 가지게 되었다.However, when the air-fuel ratio is rich (oxygen sensor voltage> 0.452 V) during acceleration and deceleration, and the carbon monoxide (CO) is excessively discharged from the exhaust gas, the oxygen sensor proportional (P) gain and integral of the engine speed and intake negative pressure are conventionally used. I) As the overall air-fuel ratio is shifted toward the lean side by changing the basic data of the gain, there is a problem that the variation occurs in the proportional gain and the integral gain.
따라서 본 발명의 목적은 배기모드 주행중 가,감속시 공연비가 농후할 때 산소센서의 비례(P)이득과 적분(I)이득 적용 후 소정의 시간동안 지연 유지시켜 공연비를 희박쪽으로 유도하여 가감속시 공연비 농후로 인한 일산화탄소 과다 배출을 방지하고자 하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to maintain the delay for a predetermined time after application of the proportional (P) gain and the integral (I) gain of the oxygen sensor when the air-fuel ratio is rich during acceleration and deceleration driving, and induces the air-fuel ratio to the lean side during acceleration and deceleration. The aim is to prevent excessive carbon monoxide emissions due to rich air-fuel ratios.
도 1은 본 발명에 이용되는 배출가스 저감 시스템의 블록도.1 is a block diagram of an exhaust gas reduction system used in the present invention.
도 2는 본 발명 배출가스 저감 방법에 대한 플로우챠트.Figure 2 is a flow chart for the exhaust gas reduction method of the present invention.
도 3은 본 발명 배출가스 저감 방법에서 산소센서 피드백 보정 그래프.Figure 3 is an oxygen sensor feedback correction graph in the exhaust gas reducing method of the present invention.
상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 엔진 시동 후 냉각수온과 지연시간이 한계치 이상인가를 판단하고 상기 냉각수온과 지연시간이 한계치 이상이면 람다 피드백 제어를 수행하는 단계와; 상기 단계에서 람다 피드백 제어가 수행되면, 산소센서의 반전 전압으로 희박/농후를 판단하고 임의로 설정된 시간을 지연시켜 배기가스를 저감하는 단계와; 상기 단계에서 배기가스 저감 후 연료 차단을 수행하고, 피드백 제어를 해제하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention includes determining whether the cooling water temperature and the delay time after the start of the engine is greater than or equal to the threshold, and performing lambda feedback control when the cooling water temperature and the delay time are greater than or equal to the threshold; If lambda feedback control is performed in this step, determining the lean / rich based on the inversion voltage of the oxygen sensor and reducing the exhaust gas by delaying an arbitrarily set time; In this step, after the exhaust gas reduction, the fuel blocking is performed, and the feedback control is made.
그러므로 본 발명에 의하면, 배기모드 주행 중 가,감속시 공연비가 농후할 때 산소센서의 비례(P)이득 과 적분(I)이득 적용 후 소정의 시간동안 지연후 공연비를 희박쪽으로 유도하여 희박쪽으로 편중시켜 줌으로써, 가감속시 공연비 농후로 인한 일산화탄소 과다 배출을 방지할 수 있게 되는 것이다.Therefore, according to the present invention, when the air-fuel ratio is rich during acceleration and deceleration, the air-fuel ratio is induced to the lean side after a delay for a predetermined time after the application of the proportional (P) gain and the integral (I) gain of the oxygen sensor to bias the lean side. By doing so, it is possible to prevent excessive carbon monoxide emissions due to the rich air-fuel ratio during acceleration and deceleration.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부되는 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, described in detail with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention.
도 1 은 본 발명에 이용되는 배출가스 저감 시스템의 블록도로서, 주행시 차량의 냉각수온을 감지하는 냉각수온센서(10)와; 상기 주행시 배출가스로부터 산소를 감지하는 산소센서(11)와; 상기 냉각수온센서(10)와 산소센서(11)로부터 입력되는 신호를 기 설정된 프로그램에 의하여 비교 판단 제어하고 이 판단 제어된 신호를 출력하는 제어부(12)와; 상기 제어부(12)로부터 출력되는 제어 신호에 의하여 엔진(1)에 연료를 공급 및 차단하는 인젝터(13)로 구성되게 된다.1 is a block diagram of an exhaust gas reduction system used in the present invention, and a cooling water temperature sensor 10 for detecting a cooling water temperature of a vehicle while driving; An oxygen sensor 11 for detecting oxygen from the exhaust gas during the driving; A control unit 12 for comparing and controlling the signals input from the cooling water temperature sensor 10 and the oxygen sensor 11 by a preset program and outputting the determined controlled signal; The injector 13 is configured to supply and shut off fuel to the engine 1 by a control signal output from the controller 12.
도 2 는 본 발명 배출가스 저감 방법에 대한 플로우챠트로서, 엔진에 시동을 걸어 주행하는 단계(20)와; 상기 주행 상태에서 냉각수온과 지연시간이 임의로 설정된 한계 냉각수온 및 도달시간 이상이 되었는가를 판단하는 단계(21)와; 상기 냉각수온과 지연시간이 상기 임의로 설정된 한계 냉각수온과 도달시간 이상이 되었으면, 람다 피드백 제어를 수행하는 단계(22)와; 상기 람다 피드백 제어시 산소센서의 반전 전압을 감지하는 단계(23)와; 상기 감지된 산소센서의 반전 전압이 기 설정된 공연비 희박/농후 기준 전압 이상/ 이하인가를 판단하는 단계(24)와; 상기 산소센서의 반전 전압이 공연비 희박/농후 기준 전압 이상이든 이하이든 비례이득, 적분 이득에 임의로 설정된 소정의 시간(T)을 가산하여 지연하면서 배기가스를 저감하는 단계(25)와; 상기 비례, 적분 이득에 소정의 시간(T)을 가산 지연 후 연료 차단을 수행하는 단계(26)와; 상기 연료 차단 후 피드백 제어를 해제하는 단계(26)로 이루어진다.2 is a flowchart of the method for reducing the exhaust gas of the present invention, comprising: starting and running the engine 20; Determining (21) whether the coolant temperature and the delay time are greater than or equal to a predetermined coolant temperature and arrival time in the running state; Performing lambda feedback control (22) when the cooling water temperature and the delay time are equal to or more than the arbitrarily set limit cooling water temperature and the reaching time; Detecting (23) an inversion voltage of an oxygen sensor during the lambda feedback control; Determining whether the sensed inversion voltage of the oxygen sensor is above / below a preset air-fuel ratio lean / rich reference voltage (24); Reducing the exhaust gas while adding and delaying a predetermined time T arbitrarily set to the proportional gain and integration gain, whether the inversion voltage of the oxygen sensor is above or below the air-fuel ratio lean / rich reference voltage (25); Performing a fuel cut after delaying addition of a predetermined time T to the proportional and integral gain (26); The control is then released (26) after the fuel cut.
상기와 같이 이루어지게 되는 본 발명은 먼저 엔진(1)에 시동을 걸고 주행을 시작하면, 제어부(12)에서는 입력되는 신호에 의하여 기설정된 프로그램에 의하여 인젝터(13)로 분사량을 조절하여 엔진(1)에 연료를 공급하고, 엔진(1)은 흡입 공기와 혼합 연소하면서 연소공기를 배기하게 된다(단계20).According to the present invention made as described above, when the engine 1 is first started and the vehicle starts to run, the controller 12 controls the injection amount to the injector 13 by a predetermined program by an input signal. ), And the engine 1 exhausts combustion air while mixing and combusting the intake air (step 20).
상기 연소공기를 배기하면서 주행을 시작한 상태에서 제어부(12)에서는 입력측으로부터 냉각수온센서(10)로부터 냉각수온을 감지하여 이 감지된 냉각수온이 임의로 설정된 소정의 한계 냉각수온 이상에 도달하였는가를 판단함과 아울러, 상기 한계 냉각수온에 도달하는데 걸리는 임의로 설정된 소정의 시간 이상인가를 판단하게 된다(단계21).The controller 12 detects the coolant temperature from the coolant temperature sensor 10 from the input side while exhausting the combustion air, and determines whether the sensed coolant temperature reaches a predetermined threshold coolant temperature. In addition, it is determined whether the predetermined time required to reach the limit cooling water temperature is greater than or equal to a predetermined time (step 21).
이어서 상기 감지된 냉각수온과 시간이 임의로 설정된 한계치에 도달하였으면, 제어부(12)에서는 공연비가 이론 공연비에 가깝게 제어 되도록 기설정된 프로그램에 의하여 람다 피드백 제어를 수행하게 된다(단계22).Subsequently, when the detected coolant temperature and time reach a predetermined threshold, the controller 12 performs lambda feedback control by a preset program such that the air-fuel ratio is controlled to be close to the theoretical air-fuel ratio (step 22).
상기와 같이 람다 피드백 제어를 수행하는 과정에서 제어부(12)에서는 산소센서(11)를 제어하여 배출가스로부터 반전 전압을 감지하게 되고(단계23), 이 감지된 산소센서 반전 전압이 이론 공연비에 대한 농후/희박 판정 기준 전압(0.452V)이상인가 인하인가를 판단하게 되는데, 이때 상기 산소센서 반전 전압이 상기 기준 전압(0.452V)이하이면 희박으로 판정하고, 상기 산소센서 반전 전압이 상기 기준 전압(0.452V)이상이면 농후로 판정하게 된다(단계24).In the process of performing the lambda feedback control as described above, the control unit 12 controls the oxygen sensor 11 to detect an inversion voltage from the exhaust gas (step 23), and the detected oxygen sensor inversion voltage is applied to the theoretical air-fuel ratio. It is determined whether the rich / lean determination reference voltage (0.452V) or more is lowered. If the oxygen sensor inversion voltage is less than or equal to the reference voltage (0.452V), it is determined as lean, and the oxygen sensor inversion voltage is the reference voltage ( 0.452V) or more is determined to be rich (step 24).
따라서 상기 제어부(12)에서는 배기 모드 주행 중 가,감속시 산소센서 반전 전압에 대한 공연비가 희박(산소센서 전압 < 0.452 V )인 경우 배출가스(HC,CO, NOx)중 NOx 가 배출되므로 도 3 에 도시한 바와 같이 피드백 보정치에서 상기 비례(P)이득 과 적분(I)이득 적용후 임의로 설정된 소정의 시간(T)을 가산하여 상기 비례이득을 지연 유지시켜 공연비 농후(RICH)쪽으로 유도 제어함으로써 상기 NOx 가 저감되게 된다.Therefore, when the air-fuel ratio for the oxygen sensor inversion voltage is lean (oxygen sensor voltage <0.452 V) during the exhaust mode driving, the controller 12 discharges NOx from the exhaust gases HC, CO, and NOx. As shown in FIG. 5, the proportional gain is arbitrarily added by adding a predetermined time T after the application of the proportional gain and the integral gain to delay the proportional gain to induce and control the air fuel ratio rich. NOx is reduced.
반면에 가,감속시 산소센서 반전 전압에 대한 공연비가 농후(산소센서 전압0.452 V)이면 배출가스중 일산화탄소(CO)가 과다 배출되는 것으로 판단하여 상기 비례(P)이득과 적분(I)이득 적용후 상기 임의로 설정된 소정의 시간(T)을 가산하여 상기 비례이득을 임의로 설정된 소정의 시간동안 지연 유지시켜 공연비가 희박(LEAN)쪽으로 이동되도록 함으로써, 결국 상기 비례(P)이득과 적분(I)이득에 변동이 발생 없이 일산화탄소(CO)를 저감하게 된다(단계25).On the other hand, if the air-fuel ratio for the oxygen sensor reversal voltage is rich (oxygen sensor voltage 0.452 V) during acceleration and deceleration, it is determined that carbon monoxide (CO) is excessively discharged from the exhaust gas, and the proportional (P) gain and the integral (I) gain are applied. Thereafter, the randomly set predetermined time T is added to keep the proportional gain delayed for a predetermined predetermined time so that the air-fuel ratio is shifted to the lean side, so that the proportional P and the integral I gains. The carbon monoxide (CO) is reduced without any change in the temperature (step 25).
이와 같이 질산화물(N0x), 일산화탄소(C0)저감을 수행하게 되면, 상기 제어부(12)에서는 인젝터(13)를 제어하여 회전수와 흡입 부압에 따라 감속하면서 연료 차단 수행한다(단계26).When the reduction of the nitrogen oxides (N0x) and carbon monoxide (C0) is performed as described above, the controller 12 controls the injector 13 to decelerate fuel while decelerating according to the rotation speed and the suction negative pressure (step 26).
이어서 연료 차단이 완료될 때 상기 회전수 고부하 영역에서는 출력 향상을 위하여 연료를 농후하게 해주어야 하기 때문에 산소센서의 피드백 제어를 해제하게 한다(단계27).Subsequently, when the fuel cut is completed, the feedback control of the oxygen sensor is released (step 27) because the fuel must be enriched in order to improve the output in the high speed rotational load region.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 배기 모드 주행 중 가,감속시 공연비가 농후할 때 산소센서의 비례(P)이득 과 적분(I)이득 적용 후 소정의 시간동안 지연후 공연비를 희박쪽으로 유도하고 연료 차단 및 피드백 제어를 수행하도록 함으로써, 가감속시 공연비 농후로 인한 일산화탄소 과다 배출을 방지할 수 있는 효과를 제공하게 되는 것이다.As described above, the present invention induces the air-fuel ratio to the lean side after a delay for a predetermined time after the application of the proportional (P) gain and the integral (I) gain of the oxygen sensor when the air-fuel ratio is rich during acceleration and deceleration driving. By performing the fuel cutoff and feedback control, it is possible to provide an effect of preventing excessive carbon monoxide emission due to the air-fuel ratio rich during acceleration and deceleration.
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