KR100399185B1 - 커먼레일 직분사식 디젤엔진의 연료공급 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 커먼레일 직분사식 디젤엔진의 연료공급 제어방법에 관한 것으로, 커먼레일의 목표압력을 유지하기 위한 피드백제어는 적정 구성비로 설정된 프리컨트롤값을 기본으로 비례적분제어값이 부가된 총출력값의 송출로 수행되는데, 종래의 피드백제어에는 구성비에 따른 프리컨트롤값이 설정만 되어 있을뿐, 적절한 구성비 유지를 위한 제어가 수행되지 않아 커먼레일 직분사식 디젤엔진에 있어 연소효율이 저하와 이에 따른 분진배출물의 증가 및 소음발생 등의 우려가 있었던 것이다.

이에 본 발명은 커먼레일 직분사식 디젤엔진의 커먼레일 연료압력을 조절하는 피드백제어가 수행되는 상태에서 프리컨트롤값의 실제구성비를 연산하여 이것과 설정구성비에서의 편차가 허용되어질 것인가를 판단하여 편차가 허용범위를 벗어날 경우 편차에 따라 프리컨트롤값을 제어함으로써, 프리컨트롤값을 학습제어하여 유량편차에 따른 프리컨트롤값을 설정구성비에 맞게 제어한 것이다.

Description

커먼레일 직분사식 디젤엔진의 연료공급 제어방법{Fuel Supply Control Method in Common-Rail Direct Injection Engine}

본 발명은 커먼레일 직분사식 디젤엔진의 연료공급 제어방법에 관한 것으로, 커먼레일의 피드백제어를 위한 적절한 프리컨트롤값의 구성비가 유지되게 프리컨트롤값의 학습제어를 수행하여 연료공급의 유량을 제어하도록 하는 커먼레일 직분사식 디젤엔진의 연료공급 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 디젤엔진의 배출가스 특성은 가솔린엔진의 그것과는 달리 불완전 연소시 분진배출물, 즉 그을음이 발생되고 있으며, 이러한 입자성 배출물질을 획기적으로 개선한 것이 커먼레일 직분사식 디젤엔진이다.

즉, 고압의 연료를 실린더에 직접분사하여 연소효율을 획기적으로 개선한 것이며, 이를 위해 고압의 연료공급계를 위시하여 엔진주행 상황에 맞추어 분사상태를 제어하는 전자제어시스템이 필수적이다.

예시도면 도 1 은 이러한 커먼레일 직분사식 디젤엔진의 개념도로서, 컨트롤유니트(1)의 입력단에 엔진회전수센서(2), 흡기온센서(3), 냉각수온센서(4), 엑셀페달포지션센서(5) 등 각 센서가 연결되어 이로부터 엔진의 주행상태를 감시하고 여기에 적합한 연료분사가 수행되고 있다.

연료분사의 제어는 고속솔레노이드밸브(인젝터)(6)로의 펄스송출에 의해 고압펌프(9)에서 송압된 연료의 연료분사량과 분사시기의 제어이며, 이와 더불어 엔진의 최적성능을 유지하기 위한 제어가 커먼레일(10)의 압력조정제어이다.

즉, 직접 분사된 연료가 실린더 안에서 고른 폭발력을 가지려면 여기에 필요한 소정의 압력이 유지되어 이에 따른 분사량이 제어되어야 한다.

따라서, 이러한 압력을 유지하기 위해 커먼레일(10)로의 연료공급라인에 압력감지센서(7)와 조절밸브(8)가 설치되고, 이 조절밸브의 유량조절에 따른 압력조절에 의해 컨트롤유니트(1)가 커먼레일(10)의 압력을 유지시켜 인젝터(6)가 개방될때 필요유량이 분사되고 있는 것이다.

이를 좀 더 상세히 설명하면, 컨트롤유니트(1)에 커먼레일(10)의 최종토출압에 대한 일부를 이루는 기본값인 프리컨트롤(precontrol)값이 설정되어 있고, 여기에 제어값이 부가되어 총출력값(A)이 송출된다.

즉, 예시도면 도 1b 에서와 같이 압력센서로부터 입력된 실제압력값과 설정된 최종 목표압력값을 비교하여 총출력값(A)에 대한 프리컨트롤값(B)의 구성비가 약 0.7로 설정된 프리컨트롤값(B)을 기본으로 여기에 비례(P)제어값과 적분(I)제어값이 부가되어 총출력값(A)이 송출되는 것이다.

그러나, 고압펌프(9)와 조절밸브(8)의 자체특성 및 연료공급계에 커먼레일(10)로의 유량편차를 발생시킬 원인은 상당수가 존재하는 것이어서, 설정된 프리컨트롤값(B)으로는 최종 유량대비 적정값을 정확히 맞추기 곤란하다.

즉, 상기된 원인등을 이유로 피드백제어에서 프리컨트롤값의 적절한 구성비에 의한 실제 프리컨트롤값의 출력치가 정확하다는 것을 확실히 보장하기 어려운 것인데, 종래의 피드백제어에는 구성비에 따른 프리컨트롤값이 설정만 되어 있을뿐, 적절한 구성비 유지를 위한 제어가 수행되지 않았던 것이다.

그 결과로써, 커먼레일 직분사식 디젤엔진에 있어 연소효율이 저하와 이에 따른 분진배출물의 증가 및 소음발생 등의 우려가 있었던 것이다.

이에 본 발명은 상기 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 커먼레일의 피드백제어를 위한 적절한 프리컨트롤값의 구성비가 유지되게 프리컨트롤값의 학습제어를 수행하여 연료공급의 유량을 제어하도록 하는 커먼레일 직분사식 디젤엔진의 연료공급 제어방법을 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

이를 위한 본 발명은 커먼레일 직분사식 디젤엔진의 커먼레일 연료압력을 조절하는 피드백제어가 수행되는 상태에서 프리컨트롤값의 실제구성비를 연산하여 이것과 설정구성비와의 편차가 허용되어질 것인가를 판단하여 편차가 허용범위를 벗어날 경우 편차에 따라 프리컨트롤값을 제어함으로써, 프리컨트롤값을 학습제어하여 유량편차에 따른 프리컨트롤값을 설정구성비에 맞게 제어한 것이다.

도 1a 은 커먼레일 직분사식 디젤엔진의 개념도,

도 1b 는 커먼레일의 피드백제어 개념도,

도 2 는 본 발명에 따른 디젤엔진 유량제어방법을 나타낸 흐름도,

도 3 은 도 1b에 대응되어 본 발명에 따른 유량제어방법을 나타낸 개념도이다.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

8 - 조절밸브, 10 - 커먼레일,

A - 총출력값, B - 프리컨트롤값,

B/A - 실제구성비,

이하 첨부된 예시도면과 함께 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

예시도면 도 2 은 본 발명에 따른 유량제어 방법의 흐름도이고, 예시도면 도 3은 본 발명에 따른 유량제어 방법의 개념도로서, 본 발명은 커먼레일 직분사식 디젤엔진의 커먼레일 연료압력을 조절하는 피드백제어가 수행되는 상태에서 커먼레일의 총출력값(A)에 대한 프리컨트롤값(B)의 실제출력값인 실제구성비(B/A)를 연산하고, 설정구성비를 기준으로 여기에 미달과 초과허용치가 부가된 편차허용범위에서 상기 실제구성비(B/A)의 포함여부를 판단하여, 편차허용범위에 상기 실제구성비(B/A)가 포함되지 않을 경우 설정구성비와 실제구성비(B/A)의 편차에 따라 프리컨트롤값의 가감량을 제어하는 커먼레일 직분사식 디젤엔진의 연료공급 제어방법이다.

상술된 바와 같이 본 발명은 프리컨트롤값의 구성비를 감시하여 적절한 구성비를 유지하기 위한 프리컨트롤값의 학습제어를 수행하는 연료공급제어방법을 제공한다.

상기 컨트롤유니트에 엔진회전수와 분사량의 2차원 맵테이블에 의해 결정된프리컨트롤값은 최종출력값에 대한 설정구성비를 갖고 있다.

그리고, 실제 출력된 프리컨트롤값은 비례제어값과 적분제어값에서의 구성비에 의해 감시되어진다.

즉, 커먼레일의 총출력값(B)은 프리컨트롤값(A)과 비례적분(PI)제어값으로 이루어지는데, 컨트롤유니트에 의한 피드백제어에 의해 비례적분제어값이 결정되어지고, 프리컨트롤값은 설정되어 있으므로, 이로부터 피드백제어상 프리컨트롤값(B)의 실제구성비(B/A)가 검출된다.

한편, 프리컨트롤값은 상기된 바와 같이 연료공급계가 고려되어 피드백제어상에 적정한 설정구성비를 갖고 있다.

따라서, 피드백제어가 수행되면 프리컨트롤값(B)을 기본으로 제어값이 결정되어 지고, 이 프리컨트롤값(B)과 제어값의 구성비가 적절한가의 판단여부가 가능한 것이다.

상기 판단을 하기 위해 설정구성비에 어느 정도의 편차허용범위가 부가되며, 이 편차허용범위는 실험적으로 결정되어질 것이어서, 도 2 에 도시된 구성비의 편차허용범위인 0.65내지 0.75의 수치범위와 0.7로 나타난 설정구성비에 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 이것은 본 발명을 설명하기 위한 수치적인 예일 뿐이다.

이러한 편차허용범위로의 프리컨트롤값 실제구성비(B/A) 포함여부가 판단되면 프리컨트롤값(B)이 적절한 구성비를 가지고 출력되었는가의 여부가 판단되는 것이며, 프리컨트롤값의 실제구성비(B/A)가 편차허용범위에 포함되지 않으면, 실제구성비(B/A)와 설정구성비와의 차이가 프리컨트롤값(B)에 대한 학습값이 되는 것이다.

즉, 실제구성비(B/A)가 편차허용범위에 포함되게 컨트롤유니트가 조절밸브를 제어하게 되며, 최종적으로는 피드백제어시에 설정구성비를 추적하여 수행하게 되는 것이다.

상기 학습값은 가감량으로 나타내어져, 상기 편차허용범위에 미달될 경우 증량값을 부가하여 프리컨트롤값(B)의 미달분을 보정할 것이고, 편차허용범위에 초과될 경우 감량값을 부가하여 프리컨트롤값(B)의 초과분을 보정하게 된다.

상술된 바와 같이 본 발명에 따르면 프리컨트롤값의 학습제어에 의해 커먼레일의 피드백제어를 위한 적절한 프리컨트롤값의 구성비가 유지되어 커먼레일 직분사식 디젤엔진의 성능이 향상되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 커먼레일 직분사식 디젤엔진의 커먼레일 연료압력을 조절하는 피드백제어가 수행되는 상태에서 커먼레일의 총출력값(A)에 대한 프리컨트롤값(B)의 실제출력값인 실제구성비(B/A)를 연산하고, 설정구성비를 기준으로 여기에 미달과 초과허용치가 부가된 편차허용범위에서 상기 실제구성비(B/A)의 포함여부를 판단하여, 편차허용범위에 상기 실제구성비(B/A)가 포함되지 않을 경우 설정구성비와 실제구성비(B/A)의 편차에 따라 프리컨트롤값의 가감량을 제어하는 커먼레일 직분사식 디젤엔진의 연료공급 제어방법.