KR100373142B1 - A method for controlling air/fuel ratio - Google Patents
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Abstract
신속한 공연비 보상이 가능하도록, 후측 산소센서의 출력전압과 기준 전압과의 전압차를 적분한 적분값을 기초로 특성맵에서 상기 지연시간을 결정하는 방법을 제공하기 위하여,In order to provide a fast air-fuel ratio compensation, to provide a method for determining the delay time in the characteristic map based on the integral value of the integrated voltage difference between the output voltage and the reference voltage of the rear oxygen sensor,
엔진 제어수단이 인젝터를 구동 제어하는 공연비 제어함수를 변조함으로써 공연비를 제어하는 방법에 있어서,In the method for controlling the air-fuel ratio by modulating the air-fuel ratio control function for the engine control means for driving control of the injector,
(a) 후측 산소센서의 출력전압, 냉각수온, 엔진 회전수 및 드로틀 밸브 개도량을 포함한 데이터를 입력받는 단계;(a) receiving data including an output voltage of the rear oxygen sensor, cooling water temperature, engine speed, and throttle valve opening amount;
(b) 상기 데이터들로부터 공연비 제어 조건에 해당하는지 판단하는 단계;(b) determining whether it corresponds to an air-fuel ratio control condition from the data;
(c) 제어 조건에 해당하는 경우 상기 출력전압의 기준 전압으로부터의 편차를 적분하는 단계;(c) integrating the deviation of the output voltage from the reference voltage when the control condition is met;
(d) 상기 편차 적분값을 기초로 지연시간을 계산하는 단계;(d) calculating a delay time based on the deviation integral value;
(e) 상기 지연시간을 기초로 공연비 제어함수를 변조하는 단계;(e) modulating an air-fuel ratio control function based on the delay time;
(f) 출력전압이 기준 전압과 같은지 판단한 후, 같지 않으면 상기 (a) 단계로 진행하고, 같으면 상기 지연함수를 초기화한 후 상기 (a) 단계로 진행하는 단계;(f) determining whether the output voltage is equal to the reference voltage, and if not equal, proceed to step (a), and if it is equal, initialize the delay function and then proceed to step (a);
를 포함하는 공연비 제어방법을 제공한다.It provides an air-fuel ratio control method comprising a.
Description
본 발명은 공연비 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 신속한 공연비 보상이 가능하도록, 후측 산소센서의 출력전압과 기준 전압과의 전압차를 적분한 적분값을 기초로 특성맵에서 상기 지연시간을 결정하는 공연비 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to an air-fuel ratio control method. More particularly, the delay time is determined from a characteristic map based on an integrated value obtained by integrating a voltage difference between an output voltage and a reference voltage of a rear oxygen sensor to enable rapid air-fuel ratio compensation. It relates to an air-fuel ratio control method for determining.
주지하는 바와 같이, 대기오염의 상당부분은 자동차의 배기가스로 인한 것으로 인정되고 있으며, 이에 따라 세계 각국은 자동차의 배기가스를 규제하기 위한 법안을 두고 있다.As is well known, much of the air pollution is recognized as being caused by automobile emissions, so countries around the world have legislation to regulate vehicle emissions.
따라서 현대의 자동차 기술은 배기가스를 저감시키기 위한 노력을 기울이고 있으며, 그 일환으로 촉매장치를 부착하여 미연소 배기가스를 완전 연소시키려고 하고 있으며, 산소센서를 부착하여 배기가스에 포함된 산소의 양을 측정하여 연료 분사량을 보정하는데 이용하고 있다.Therefore, modern automobile technology is making efforts to reduce the exhaust gas, and as a part of it, to attach a catalytic device to completely burn unburned exhaust gas, and attach an oxygen sensor to adjust the amount of oxygen contained in the exhaust gas. It is used to measure and correct the fuel injection amount.
상기 산소센서는 배기가스에 포함된 산소의 양에 따라 소정 범위의 전압으로 센서값을 출력하며, 이론 공연비가 되는 기준 전압이 설정된다. 상기 기준 전압은 센서에 따라 다르게 정하여진다.The oxygen sensor outputs a sensor value at a voltage in a predetermined range according to the amount of oxygen contained in the exhaust gas, and a reference voltage which is a theoretical air-fuel ratio is set. The reference voltage is determined differently depending on the sensor.
상기 기준 전압을 초과하는 센서값이 출력되는 경우에는 연료가 과다 공급되는 것으로 판단하여 연료 공급을 줄이고, 상기 기준 전압 미만인 경우에는 연료가 과소 공급되는 것으로 판단하여 연료 공급을 늘이는 등, 연료 공급량을 조절하는데 사용된다.When the sensor value exceeding the reference voltage is output, it is determined that the fuel is over-supplied to reduce the fuel supply. When the sensor value exceeds the reference voltage, the fuel supply is adjusted by determining that the fuel is under-supplied and increasing the fuel supply. It is used to
그리고, 최근에는 상기 산소센서를 촉매장치의 전후에 부착하여 OBD(On Board Diagnosis) 기능을 제공하는 시스템이 사용되고 있다.In recent years, a system for attaching the oxygen sensor to the front and rear of the catalytic apparatus to provide an OBD (On Board Diagnosis) function has been used.
이러한 이중 산소센서 시스템(Dual O2 Sensor System)에서는 엔진을 제어하는 전자제어유닛(Electronic Control Unit; 이하 ECU라 칭한다)이 상기 촉매장치의 후단에 부착된 후측 산소센서의 출력전압, 냉각수온, 엔진 회전수, 엔진부하 등의 데이터를 입력받아 연료분사 지연시간(P-jump Delay Time; 이하 PTV라 칭한다)을 제어함으로써 공연비를 제어하게 된다.In such a dual O2 sensor system, an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) for controlling the engine output voltage, cooling water temperature, and engine rotation of the rear oxygen sensor attached to the rear end of the catalytic apparatus. The air-fuel ratio is controlled by receiving data such as number and engine load, and controlling the fuel injection delay time (hereinafter referred to as PTV).
즉, 인젝터(injector)를 통해 연료가 분사될 때에는 소정의 공연비 제어 함수(이하 FR함수라 칭한다)에 의해 분사시간이 결정되는데, 상기 FR함수는 바람직한분사량을 정하는 기준값으로부터 진동하는 형태의 함수로 설정되며, 상기 기준값을 상회하는 영역은 연료가 초과 분사되는 영역이며, 상기 기준값에 미달하는 영역은 연료가 부족 분사되는 영역이다.That is, when fuel is injected through an injector, the injection time is determined by a predetermined air-fuel ratio control function (hereinafter referred to as FR function). The FR function is set as a function of vibrating from a reference value that defines a desired injection amount. The area above the reference value is an area where fuel is over-injected, and the area below the reference value is an area where fuel is insufficiently injected.
도 4는 종래기술에 의한 연료분사 지연의 일예를 도시한 그래프이다.4 is a graph illustrating an example of a fuel injection delay according to the prior art.
도 4에 도시된 바와 같이, 이론 공연비보다 연료가 작게 공급된 경우(이하 린(lean)한 경우라 칭한다)에는 후측 산소센서의 전압이 기준 전압보다 낮게 출력되며, 연료가 과다하게 공급된 경우(이하 리치(rich)한 경우라 칭한다)에는 전압이 기준 전압보다 높게 출력된다.As shown in FIG. 4, when the fuel is supplied smaller than the theoretical air-fuel ratio (hereinafter, referred to as lean case), the voltage of the rear oxygen sensor is output lower than the reference voltage, and when the fuel is supplied excessively ( In the following case, the voltage is output higher than the reference voltage.
린(lean)한 경우에는 도4a에 도시된 바와 같이, 연료를 더 공급해주기 위해 상기 FR함수의 기준값 초과영역에 연료분사 지연시간을 부가함으로써 초과 분사되는 시간을 증가시키고, 리치(rich)한 경우에는 연료를 덜 공급해주기 위해 상기 FR 함수의 기준값 미달영역에 연료분사 지연시간을 부가함으로써 부족 분사되는 시간을 증가시킨다.In the case of lean, as shown in FIG. 4A, the injection time is increased and rich by adding the fuel injection delay time to the region exceeding the reference value of the FR function in order to supply more fuel. In order to supply less fuel, the short injection time is increased by adding a fuel injection delay time to a region below the reference value of the FR function.
그런데, 상기 지연시간(PTV)은 후측 산소센서의 출력전압과 기준 전압의 전압차에 의한 함수(이하 특성맵(characteristic map)이라 칭한다)로 계산되고 있다. 따라서, 상기 전압차가 일정한 경우에는 상기 지연시간(PTV)도 일정한 값이 된다.However, the delay time PTV is calculated as a function (hereinafter referred to as a characteristic map) based on the voltage difference between the output voltage of the rear oxygen sensor and the reference voltage. Therefore, when the voltage difference is constant, the delay time PTV also becomes a constant value.
따라서, 연료 분사량이 조정되어 후측 산소센서 출력전압이 회복하기까지는 상당한 시간이 소요하게 되며, 상기 소요되는 시간동안, 린(lean)한 경우에는 산화질소(NOx)가, 리치(rich)한 경우에는 탄화수소(HC) 및 일산화탄소(CO)가 배출되게 된다.Therefore, it takes a considerable time for the fuel injection amount to be adjusted to recover the rear oxygen sensor output voltage, and during this time, when nitrogen oxide (NOx) is rich when it is lean, Hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO) are emitted.
또한 상기 지연시간은 상기 특성맵에 의하여만 결정됨으로 인하여, 산소센서의 열화 또는 배기 시스템의 누출(leak)이 있는 경우 등에 있어서는 공연비 제어의 효과를 기대하기 힘들다는 문제점이 있었다.In addition, since the delay time is determined only by the characteristic map, there is a problem that it is difficult to expect the effect of air-fuel ratio control in case of degradation of the oxygen sensor or leakage of the exhaust system.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 신속한 공연비 보상이 가능하도록, 후측 산소센서의 출력전압과 기준 전압과의 전압차를 적분한 적분값을 기초로 특성맵에서 상기 지연시간을 결정하는 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a fast air-fuel ratio compensation, based on an integral value obtained by integrating a voltage difference between an output voltage of a rear oxygen sensor and a reference voltage. It is to provide a method for determining the delay time.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 공연비 제어방법이 적용되는 공연비 제어 시스템 제어 블럭도이다.1 is an air-fuel ratio control system control block diagram to which the air-fuel ratio control method according to an embodiment of the present invention is applied.
도 2는 본 발명의 실시예의 공연비 제어방법을 나타낸 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a method for controlling air-fuel ratio according to an embodiment of the present invention.
도 3은 상기와 같은 본 발명의 실시예의 공연비 제어방법의 연료 분사 지연의 일예를 나타낸 그래프이다.Figure 3 is a graph showing an example of the fuel injection delay of the air-fuel ratio control method of the embodiment of the present invention as described above.
도 4는 종래기술에 의한 연료 분사 지연의 일예를 도시한 그래프이다.4 is a graph illustrating an example of a fuel injection delay according to the prior art.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 공연비 제어방법은,Air-fuel ratio control method according to the present invention to achieve the above object,
엔진 제어수단이 인젝터를 구동 제어하는 공연비 제어함수를 변조함으로써 공연비를 제어하는 방법에 있어서,In the method for controlling the air-fuel ratio by modulating the air-fuel ratio control function for the engine control means for driving control of the injector,
(a) 후측 산소센서의 출력전압, 냉각수온, 엔진 회전수 및 드로틀 밸브 개도량을 포함한 데이터를 입력받는 단계; (b) 상기 데이터들로부터 공연비 제어 조건에 해당하는지 판단하는 단계; (c) 제어 조건에 해당하는 경우 상기 출력전압의 기준 전압으로부터의 편차를 적분하는 단계; (d) 상기 편차 적분값을 기초로 지연시간을 계산하는 단계; (e) 상기 지연시간을 기초로 공연비 제어함수를 변조하는 단계; (f) 출력전압이 기준 전압과 같은지 판단한 후, 같지 않으면 상기 (a) 단계로 진행하고, 같으면 상기 지연함수를 초기화한 후 상기 (a) 단계로 진행하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.(a) receiving data including an output voltage of the rear oxygen sensor, cooling water temperature, engine speed, and throttle valve opening amount; (b) determining whether it corresponds to an air-fuel ratio control condition from the data; (c) integrating the deviation of the output voltage from the reference voltage when the control condition is met; (d) calculating a delay time based on the deviation integral value; (e) modulating an air-fuel ratio control function based on the delay time; (f) determining whether the output voltage is equal to the reference voltage, and if not equal, proceed to step (a), and if it is equal, initialize the delay function and then proceed to step (a); Characterized in that it comprises a.
이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면의 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 공연비 제어방법이 적용되는 공연비 제어 시스템 제어 블럭도이다.1 is an air-fuel ratio control system control block diagram to which the air-fuel ratio control method according to an embodiment of the present invention is applied.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예의 공연비 제어 시스템은, 배기가스에 포함된 산소양에 따른 전압신호를 출력하는 후측 산소센서(110), 냉각수의 온도를 검출하는 냉각수온센서(120), 엔진 회전수를 검출하는 엔진 회전수 검출수단(130), 드로틀 밸브 개도량을 검출하는 드로틀 밸브 개도 검출수단(140), 상기 센서 및 검출수단으로부터 데이터를 입력받아 상기 지연시간을 결정하는 엔진 제어수단(150), 및 상기 엔진 제어수단(150)으로부터 입력되는 구동 신호에 의해 작동하는 인젝터(160)를 포함한다.As shown in Figure 1, the air-fuel ratio control system of the embodiment of the present invention, the rear oxygen sensor 110 for outputting a voltage signal according to the amount of oxygen contained in the exhaust gas, the cooling water temperature sensor 120 for detecting the temperature of the cooling water Engine speed detection means for detecting the engine speed 130, Throttle valve opening degree detection means for detecting the opening amount of the throttle valve 140, Engine control for determining the delay time by receiving data from the sensor and the detection means Means 150 and an injector 160 which is operated by a drive signal input from the engine control means 150.
상기 엔진 제어수단(150)은 통상의 전자제어유닛(ECU)로 하는 것이 바람직하다.The engine control means 150 is preferably a conventional electronic control unit (ECU).
도 2는 본 발명의 실시예의 공연비 제어방법을 나타낸 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a method for controlling air-fuel ratio according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예의 공연비 제어방법이 시작되면, 엔진 제어수단(150)은 상기 센서(110,120) 및 검출수단(130,140)으로부터 후측 산소센서 출력전압, 냉각수온, 엔진 회전수, 및 드로틀 밸브 개도량을 입력받는다(S210).When the air-fuel ratio control method of the embodiment of the present invention is started, the engine control means 150 measures the rear oxygen sensor output voltage, the coolant temperature, the engine speed, and the throttle valve opening amount from the sensors 110 and 120 and the detection means 130 and 140. It receives an input (S210).
다음에는 상기 입력된 데이터를 기초로 제어 조건에 해당하는가 판단한다(S220).Next, it is determined whether the control condition corresponds to the input data (S220).
상기 제어 조건은 냉각수온이 설정온도 이상이고, 엔진 회전수가 설정범위내이며, 드로틀 개도량이 설정개도범위 내인 것으로 하는 통상의 제어 조건으로 할 수 있다.The control condition may be a normal control condition in which the coolant temperature is equal to or higher than the set temperature, the engine speed is within the set range, and the throttle opening amount is within the set opening range.
상기 제어조건 판단단계(S220)에서 제어조건에 해당되지 않는 경우에는 종료한다.If the control condition does not correspond to the control condition determination step (S220), the process ends.
제어조건에 해당하는 경우에는 상기 후측 산소센서의 출력전압의 기준 전압으로부터의 전압편차(△V)를 계산한다(S230). 즉 "△V = 기준 전압 - 출력전압"의 식으로부터 전압편차(△V)를 계산한다.If the control condition is met, the voltage deviation ΔV from the reference voltage of the output voltage of the rear oxygen sensor is calculated (S230). That is, the voltage deviation DELTA V is calculated from the equation "ΔV = reference voltage-output voltage".
전압편차(△V)를 계산한 상기 엔진 제어수단(150)은 상기 전압편차(△V)의 적분값을 계산한다(S240). 상기 적분은, 상기 전압편차가 0이 된 때로부터 현재까지의 범위에서 적분한다.The engine control means 150 having calculated the voltage deviation ΔV calculates an integral value of the voltage deviation ΔV (S240). The integration is integrated in the range from when the voltage deviation becomes zero to the present.
전압편차의 적분값을 계산한 후에는, 상기 적분값을 기초로 특성맵으로부터 지연시간(PTV)을 계산한다(S250). 상기 특성맵은 통상의 특성맵으로 할 수 있다.After calculating the integral value of the voltage deviation, the delay time PTV is calculated from the characteristic map based on the integrated value (S250). The characteristic map can be a normal characteristic map.
다음으로, 상기 엔진 제어수단(150)은, 상기 계산된 지연시간(PTV)을 기초로 상기 공연비 제어 함수(이하 FR함수라 칭한다)를 변조하여 상기 인젝터 구동을 제어한다(S260).Next, the engine control means 150 modulates the air-fuel ratio control function (hereinafter referred to as FR function) based on the calculated delay time PTV to control the injector driving (S260).
상기 FR함수를 변조한 엔진 제어수단(150)은, 상기 후측 산소센서의 출력전압이 기준 전압과 같은지 판단한다(S270).The engine control means 150 modulating the FR function determines whether the output voltage of the rear oxygen sensor is equal to the reference voltage (S270).
상기 판단단계(S270)에서 기준 전압과 같은 경우에는 상기 데이터 입력단계(S210)로 진행하고, 같지 않은 경우에는 상기 지연시간을 초기화한 후(S280), 상기 데이터 입력단계(S210)로 진행한다.If it is the same as the reference voltage in the determination step (S270), proceeds to the data input step (S210), if not equal to the initializing the delay time (S280), and proceeds to the data input step (S210).
상기 지연시간 초기화는 상기 지연시간을 임의의 값으로 재설정하는 것을 말하며, 상기 임의의 값은 0으로 하는 것이 바람직하다.The delay time initialization refers to resetting the delay time to an arbitrary value, and the random value is preferably zero.
이하 본 발명의 실시예의 공연비 제어방법의 수행 과정과 결과를 살펴보면 다음과 같다.Looking at the performance and results of the air-fuel ratio control method of an embodiment of the present invention as follows.
도 3은 상기와 같은 본 발명의 실시예의 공연비 제어방법의 연료분사 지연의 일예를 나타낸 그래프이다.Figure 3 is a graph showing an example of the fuel injection delay of the air-fuel ratio control method of the embodiment of the present invention as described above.
도 3a는 후측 산소센서에서 출력되는 출력전압의 일예를 나타낸 그래프이다.3A is a graph illustrating an example of an output voltage output from a rear oxygen sensor.
도 3에 도시된 바와 같이, 엔진의 동작 과정에서 상기 후측 산소센서의 출력전압은 기준 전압을 중심으로 린(lean) 영역 및 리치(rich)영역의 출력을 보이게 된다.As shown in FIG. 3, the output voltage of the rear oxygen sensor shows an output of a lean region and a rich region based on a reference voltage during an engine operation.
상기 후측 산소센서의 출력전압이 린(lean) 영역에 있는 경우, 상기 린(lean) 영역이 시작된 시점부터의 적분값을 기초로 상기 지연시간이 결정되고, 그 일예로, 도 3b와 같은 형태로 상기 지연시간이 결정된다. 즉, 상기 후측 산소센서의 출력전압이 린(lean) 영역에 머무르는 시간이 길수록 지연시간이 길어지게 된다.When the output voltage of the rear oxygen sensor is in a lean region, the delay time is determined based on an integral value from the time when the lean region starts, and as an example, as shown in FIG. 3B. The delay time is determined. That is, the longer the time that the output voltage of the rear oxygen sensor stays in the lean region, the longer the delay time.
이에 따라 상기 FR 함수의 출력 형태는 지연시간이 점차로 증가하는 형태가 되어, 린(lean) 영역에 머무르는 시간이 길수록 상기 린(lean) 영역을 벗어나도록 지연시간이 더욱 길게 설정되고, 따라서, 린(lean) 영역을 빨리 벗어날 수 있게 된다.Accordingly, the output form of the FR function is such that the delay time gradually increases, and the longer the time the staying in the lean region is, the longer the delay time is set so as to leave the lean region. lean) can leave the area quickly.
상기 후측 산소센서의 출력전압이 린(lean) 영역을 벗어나 출력전압이 기준전압과 같아지게 되면 도 3b에 도시된 바와 같이, 지연시간은 0으로 초기화되고, 이에 따라 공연비 제어는 재시작하게 된다.When the output voltage of the rear oxygen sensor is out of the lean region and the output voltage becomes equal to the reference voltage, as shown in FIG. 3B, the delay time is initialized to 0, and thus the air-fuel ratio control is restarted.
이 때 후측 산소센서의 출력전압이 리치(rich) 영역에 이르면, 리치(rich) 영역에 도달한 시점으로부터 상기 지연시간은 재계산되고, 상기 지연시간은 음수의 값으로 설정되게 된다.At this time, when the output voltage of the rear oxygen sensor reaches the rich region, the delay time is recalculated from the time when the rich region is reached, and the delay time is set to a negative value.
리치 영역에서도 동일한 적분 과정을 통해 지연시간이 결정되므로, 상기 음수의 지연시간은 상기 FR함수의 기준값 미달영역을 지연시키게 되어, 연료 공급량을 빨리 줄이게 되고, 이로 인하여, 리치 영역을 빨리 벗어날 수 있게 된다.Since the delay time is determined through the same integration process in the rich area, the negative delay time delays the area below the reference value of the FR function, thereby rapidly reducing the fuel supply amount, thereby quickly leaving the rich area. .
이상으로 본 발명의 공연비 제어방법에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.As described above, the preferred embodiment of the air-fuel ratio control method of the present invention has been described, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be easily performed by those skilled in the art from the embodiments of the present invention. It includes all changes to the extent deemed to be equivalent and modified.
본 발명의 실시예에 의하면, 후측 산소센서의 출력전압과 기준 전압과의 전압차를 적분한 적분값을 기초로 특성맵에서 지연시간을 결정함으로써 신속한 공연비 보상이 가능하게 되어 배기가스가 배출되는 시간을 줄임으로써 공해를 줄이게 된다.According to the exemplary embodiment of the present invention, the air-fuel ratio can be quickly discharged by determining the delay time in the characteristic map based on the integral value of the integrated voltage difference between the output voltage and the reference voltage of the rear oxygen sensor. By reducing the pollution.
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2000
- 2000-09-29 KR KR10-2000-0057277A patent/KR100373142B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20020025456A (en) | 2002-04-04 |
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