KR100412669B1 - 자동차의 연료 보상 제어방법 - Google Patents

자동차의 연료 보상 제어방법 Download PDF

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Abstract

정확한 퍼지 가스의 농도 입력을 통해 퍼지 가스량을 계산하여 그에 따른 연료량 감량을 통해 안정적인 엔진의 운전성과 높은 퍼지량을 확보할 수 있는 자동차의 연료 보상 제어방법을 제공할 목적으로;퍼지 도입 조건을 판단하여 조건이 성립되면, 퍼지가스 중 연료성분의 질량 (k_conc)을 산출하며(S110), 퍼지 엔진 회전수 및 스로틀 포지션 변화에 따른 보상량(K_prgf)을 산출하고(S120), 이를 근거로 하여 전체 연료 분사량(T_Inj)을 산출하여(S130) 연료 분사를 제어하며, 상기 S100 단계에서 조건이 성립되지 않으면, 기본적인 정보로서 전체 연료 분사량(T_Inj)을 산출하여(S140) 연료 분사를 제어하는 자동차의 엔진 연료 보상 제어방법을 제공한다.

Description

자동차의 연료 보상 제어방법{METHOD FOR CONTROLLING FUEL COMPENSATION FOR VEHICLES}
본 발명은 자동차의 연료 보상 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 정확한 퍼지 가스(Purge Gas)의 농도 입력을 통해 퍼지 가스량을 계산하여 그에 따른 연료량 감량을 통해 안정적인 엔진의 운전성과 높은 퍼지량을 확보할 수 있는 자동차의 연료 보상 제어방법에 관한 것이다.
예컨대, 자동차의 연료계통에는 연료탱크에 저장되어 있는 연료가 유동 및 내부 온도에 따라 증발되면서 발생되는 증발가스가 대기로 방출되어 대기를 오염시키는 것을 방지하기 위하여 증발가스를 포집하였다가 이를 엔진의 흡기계통으로 유입시켜 재연소시킬 수 있도록 한 연료 증발가스 제어시스템을 구성하고 있다.
그리고 북미와 같은 선진국에서는 연료 증발가스를 포집하는 카니스터에서 포집한 증발가스를 차량 주행 중 최소 기간내에 완전히 퍼지시켜야만 가스 증발가스의 배출 규제치를 만족시킬 수 있는 매우 강력한 규제치를 적용하고 있다.
이에따라 연료 증발가스 제어시스템은 상기의 규제치에 통과할 수 있는 구조로 이루어져야만 한다.
이러한 점을 고려하여 종래 연료 보상제어시스템의 구성을 살펴보면, 도 3 및 도 4에서와 같이, 산소센서(200), 냉각수온 센서(202), 공기량 센서(204), 엔진 rpm 센서(206)로부터 현재의 엔진 운전상태에 대한 정보가 입력되면, 전자제어유닛 (ECU)에서는 이의 정보에 따라 퍼지농도 보상 연료량과 전체 연료 분사량을 연산하여 연료 증발가스 제어시스템의 퍼지 솔레노이드 밸브(208)과 연료 분사량 제어(210)를 실시하게 되는 것이다.
보다 구체적으로는 도 4에서와 같이, 퍼지 도입 조건을 판단하여(S200) 조건이 성립되면, 산소센서를 통해 산소 분압을 측정하여 연료량 피드백 제어량을 연산한 후(S210), 이를 근거로 하여 전체 연료 분사량을 산출하여(S220) 연료 분사량을 제어하게 된다.
그리고 퍼지 조건이 성립되지 않은 경우에는 산소센서의 정보를 제외한 상태에서 전체 연료 분사량을 산출하여(S230) 연료 분사를 제어하게 된다.
상기에서 S220 단계에서의 전체 연료 분사량(T_Inj)은
T_Inj = T_base * (k_lrn + k_fb ) * k_prgf * k_aux 으로 산출하며,
상기에서 T_base는 엔진 회전수, 흡입 공기량에 따른 연료 분사량, K_lrn는 연료량 Feed Back 학습에 따른 학습치, K_fb는 산소센서의 산소 분압 측정을 통한 연료량 피드백 제어량, K_prgf는 카니스터 퍼지 도입시 퍼지에 의한 산소센서의 신호 시프트(Shift)에 의한 피드 백 제어치의 시프트 량, K_aux는 워밍 업 연료, 변속시 증량, 가감속 연료량 등과 같은 기타 연료 증량를 나타낸다.
그리고 상기 S230 단계에서의 전체 연료 분사량(T_Inj)은
T_Inj = T_base * (k_lrn + k_fb) * k_aux 으로 산출된다.
즉, 상기와 같은 연료 보상 제어시스템은 퍼지 도입시 배기가스 중 산소 분압을 산소센서로 측정하여, 피드 백 제어기의 린 시프트(Lean Shift)량 만큼 퍼지 보상 계수를 린 시프트(Lean shift)시켜 엔진 연소실의 공연비를 이론 공연비로 맞추도록 하는 산소센서를 이용한 피드 백 제어 시스템이다 .
그러나 상기와 같은 연료 보상 제어시스템을 이용하여 배기가스 중 산소 농도를 측정하여 퍼지량을 보상하는 제어방법이므로 천이(Transient)구간에서의 정확한 퍼지 농도를 파악하기에는 시간적인 한계가 있다.
또한 저온 운전 영역 (60 ℃이하)에서는 퍼지 도입으로 인한 배출가스와 운전성의 악화를 유발시키므로 저온 영역에서의 퍼지 도입이 불가능하고, 엔진 저속 영역에서는 엔진 운전성의 악화로 인하여 퍼지 오프닝 듀티(Purge Opening Duty)를 높게 설정할 수 없는 한계가 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 정확한 퍼지 가스의 농도 입력을 통해 퍼지 가스량을 계산하여 그에 따른 연료량 감량을 통해 안정적인 엔진의 운전성과 높은 퍼지량을 확보할 수 있는 자동차의 연료 보상 제어방법을 제공하려는 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 연료 보상 제어시스템의 블록도.
도 2는 도 1의 연료 연료 보상 제어시스템의 운용하기 위한 작동 흐름도.
도 3은 종래 연료 보상제어시스템의 블록도.
도 4는 도 3의 연료 연료 보상 제어시스템의 운용하기 위한 작동 흐름도이다.
이를 실현하기 위하여 본 발명은, 배기가스의 산소 분압을 측정하는 산소센서, 냉각수온 센서, 흡입공기량 센서, 엔진 rpm 센서, 퍼지가스의 농도를 측정하는 HC 농도센서, 흡기 매니폴드의 압력을 측정하는 흡기 매니폴드 압력센서, 스로틀 포지션 센서로 이루어지는 입력수단과; 상기 입력수단으로부터 입력되는 정보에 따라 전자제어유닛에 의해 제어되는 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브와 연료 인젝터로 이루어지는 구동수단을 포함하는 자동차의 엔진 연료 보상 제어시스템을 이용하여;퍼지 도입 조건을 판단하여 조건이 성립되면, 퍼지가스 중 연료성분의 질량 (k_conc)을 산출하며(S110), 퍼지 엔진 회전수 및 스로틀 포지션 변화에 따른 보상량(K_prgf)을 산출하고(S120), 이를 근거로 하여 전체 연료 분사량(T_Inj)을 산출하여(S130) 연료 분사를 제어하며, 상기 S100 단계에서 조건이 성립되지 않으면, 기본적인 정보로서 전체 연료 분사량(T_Inj)을 산출하여(S140) 연료 분사를 제어하되,상기 S120 단계의 엔진 회전수(N_e) 및 스로틀 포지션 변화(TPS)에 따른 보상량 (K_prgf)은 K_conc * f(N_e, TPS) 로 산출되며,상기 S130 단계의 전체 연료 분사량(T_Inj)은 T_base가 엔진 회전수, 흡입 공기량에 따른 연료 분사량, K_lrn가 연료량 피드 백 학습에 따른 학습치, K_fb가 산소센서의 산소 분압 측정을 통한 연료량 피드백 제어량, K_prgf가 HC 농도 센서와 매니폴드 압력 센서를 이용하여 전자제어유닛(ECU)에서 계산한 퍼지 가스 중 연료 성분에 대한 보상량, K_aux가 워밍 업 연료, 변속시 증량, 가감속 연료량 등의 기타 연료 증량이라고 할 때, T_Inj = T_base * (k_lrn + k_fb) * k_prgf * k_aux 로 산출됨을 특징으로 하는 자동차의 엔진 연료 보상 제어방법을 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도1 은 본 발명에 의한 연료 보상 제어시스템의 블록도로서, 입력수단으로는 산소센서(2), 냉각수온 센서(4), 흡입 공기량 센서(6), 엔진 rpm 센서(8), HC 농도센서(10), 흡기 매니폴드 압력센서(12), 스로틀 포지션 센서(14)로 이루어지며, 이들 입력수단으로부터 입력되는 정보에 따라 전자제어유닛(ECU)에서는 구동수단인 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브(Purge Control Solenoid Valve. 16)와 인젝터(18)를 제어하여 연료 보상을 실시하게 되는 것이다.
상기에서 산소센서(2)는 배기계통에 배치되어 배기가스의 산소 분압을 측정하며, 흡기 매니폴드 압력 센서(12)는 미도시한 흡기계통의 서어지 탱크에 배치되어 흡기 매니폴드의 압력을 측정하게 된다.
그리고 HC 농도 센서(10)는 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브와 흡기 매니폴드 사이에 배치되어 퍼지 가스의 농도를 측정하게 되는 것이다.
즉, 본 발명에 의한 연료 보상 제어시스템은 엔진 흡기 매니폴드와 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브(16) 중간에 HC 농도 센서(10)를 장착하고, 서이지 탱크에는 매니폴드 압력 센서(12)를 장착하여, 매니폴드 압력 센서(12)에서 측정한 부압과 HC 농도 센서(10)에서 측정한 퍼지 가스의 농도, 그리고 퍼지 컨트롤 솔레노이드밸브(16)의 오프닝 개도를 이용하여, 전자제어유닛(ECU)에서 엔진에 흡입되는 퍼지가스의 질량을 계산하여 흡입 공기량에 따른 연료 분사량 중 카니스터 퍼지에 의하여 엔진에 추가로 공급되는 HC 연료 성분을 빼어 주도록 전자제어유닛(ECU)에서 연산을 처리하는 시스템이다.
상기와 같은 시스템의 작동을 보다 구체적으로 살펴보면, 도 2의 흐름도에서와 같이, 퍼지 도입 조건을 판단하여(S100), 조건이 성립되면, 퍼지가스 중 연료성분의 질량(k_conc)을 산출한다(S110).
상기 S100 단계에서의 퍼지 조건은 시동후 설정시간(Ts)이 경과하였는가와, 엔진 냉각수온이 설정온도 이상이고, 엔진 충진효율이 설정범위내에 있는가와, 엔진 회전수가 설정값 이상인가로 판단하게 되는데, 상기에서 설정값은 엔진의 특성마다 다르게 설정되는 것으로서, 어떤 제한값에 한정된 것이 아니라 당해 엔진에 따라 달라질 수 있는 값이다.
상기 S110 단계에서 퍼지가스 중 연료 성분의 질량(k_conc)가 산출되면, 퍼지 엔진 회전수 및 스로틀 포지션 변화에 따른 보상량(K_prgf)을 산출하고(S120), 이를 근거로 하여 전체 연료 분사량(T_Inj)을 산출하여(S130) 연료 분사를 제어하게 된다.
그리고 상기 S100 단계에서 기본적인 정보로서 전체 연료 분사량(T_Inj)을 산출하여(S140) 연료 분사를 제어하게 되는 것이다.
상기 S110 단계에서의 퍼지가스 중 연료 성분의 질량(k_conc)은 HC 농도 출력 전압과, 매니폴드 압력 전압, 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브의 오프닝 듀티값에의하여 설정되는데,
k_conc = f(HC_con, P_man, Duty_PCSV) 로 산출되며,
상기 S120 단계에서의 퍼지 엔진 회전수(N_e) 및 스로틀 포지션 변화(TPS)에 따른 보상량(K_prgf)은
K_prgf = K_conc * f(N_e, TPS)로 산출된다.
그리고 S130 단계에서의 전체 연료 분사량(T_Inj)은
T_Inj = T_base * (k_lrn + k_fb) * k_prgf * k_aux로 산출되며,
상기 S140 단계에서의 전체 연료 분사량(T_Inj)은 퍼지 엔진 회전수 및 스로틀 포지션 변화에 따른 보상량(K_prgf)을 뺀 값으로 산출되는데,
T_Inj = T_base * (k_lrn + k_fb) * k_aux 로 산출된다.
상기에서 T_base는 엔진 회전수, 흡입 공기량에 따른 연료 분사량, K_lrn는 연료량 피드 백 학습에 따른 학습치, K_fb는 산소센서의 산소 분압 측정을 통한 연료량 피드백 제어량, K_prgf는 HC 농도 센서와 매니폴드 압력 센서를 이용하여, 전자제어유닛(ECU)에서 계산한 퍼지 가스 중 연료 성분에 대한 보상량, K_aux는 워밍 업 연료, 변속시 증량, 가감속 연료량 등의 기타 연료 증량이다.
이상에서와 같이 본 발명은 증발 가스 규제 대응시스템의 필수 요소인 정확한 퍼지 가스의 농도 입력을 통한 퍼지 가스량을 계산하여, 그에 따른 연료량 감량 제어를 통하여 안정적인 엔진 운전성과 높은 퍼지량을 확보할 수 있는 것이다.
그리고 저온(냉각수온 25C이하)에서도 퍼지 도입으로 인한 배출가스 악화가 없으므로 퍼지를 조기에 도입하여, 퍼지량을 증대시킬 수 있으며, 퍼지가스의 농도를 엔진 흡기계통상에서 측정하므로 정확한 연료량 보상 제어가 가능하며, 엔진 회전수가 낮은 영역에서도 높은 퍼지 듀티를 인가시켜 퍼지량을 증대시킬 수 있는 발명인 것이다.

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 배기가스의 산소 분압을 측정하는 산소센서, 냉각수온 센서, 흡입공기량 센서, 엔진 rpm 센서, 퍼지가스의 농도를 측정하는 HC 농도센서, 흡기 매니폴드의 압력을 측정하는 흡기 매니폴드 압력센서, 스로틀 포지션 센서로 이루어지는 입력수단과; 상기 입력수단으로부터 입력되는 정보에 따라 전자제어유닛에 의해 제어되는 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브와 연료 인젝터로 이루어지는 구동수단을 포함하는 자동차의 엔진 연료 보상 제어시스템을 이용하여 자동차의 엔진 연료를 보상하는 제어방법에 있어서,
    퍼지 도입 조건을 판단하여 조건이 성립되면, 퍼지가스 중 연료성분의 질량 (k_conc)을 산출하며(S110), 퍼지 엔진 회전수 및 스로틀 포지션 변화에 따른 보상량(K_prgf)을 산출하고(S120), 이를 근거로 하여 전체 연료 분사량(T_Inj)을 산출하여(S130) 연료 분사를 제어하며, 상기 S100 단계에서 조건이 성립되지 않으면, 기본적인 정보로서 전체 연료 분사량(T_Inj)을 산출하여(S140) 연료 분사를 제어하되,
    상기 S120 단계의 엔진 회전수(N_e) 및 스로틀 포지션 변화(TPS)에 따른 보상량 (K_prgf)은 K_conc * f(N_e, TPS) 로 산출되며,
    상기 S130 단계의 전체 연료 분사량(T_Inj)은 T_base가 엔진 회전수, 흡입 공기량에 따른 연료 분사량, K_lrn가 연료량 피드 백 학습에 따른 학습치, K_fb가 산소센서의 산소 분압 측정을 통한 연료량 피드백 제어량, K_prgf가 HC 농도 센서와 매니폴드 압력 센서를 이용하여 전자제어유닛(ECU)에서 계산한 퍼지 가스 중 연료 성분에 대한 보상량, K_aux가 워밍 업 연료, 변속시 증량, 가감속 연료량 등의 기타 연료 증량이라고 할 때, T_Inj = T_base * (k_lrn + k_fb) * k_prgf * k_aux 로 산출됨을 특징으로 하는 자동차의 엔진 연료 보상 제어방법.
  5. 제4항에 있어서, 퍼지가스 중 연료 성분의 질량(k_conc)은 HC 농도 출력 전압과, 매니폴드 압력 전압, 퍼지 컨트롤 솔레노이드 밸브의 오프닝 듀티값으로 설정됨을 특징으로 하는 자동차의 엔진 연료 보상 제어방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제4항에 있어서, 상기 S140 단계의 전체 연료 분사량(T_Inj)은 T_base가 엔진 회전수, 흡입 공기량에 따른 연료 분사량, K_lrn가 연료량 피드 백 학습에 따른 학습치, K_fb가 산소센서의 산소 분압 측정을 통한 연료량 피드백 제어량, K_aux가 워밍 업 연료, 변속시 증량, 가감속 연료량 등의 기타 연료 증량이라고 할 때, T_Inj = T_base * (k_lrn + k_fb) * k_aux 로 산출됨을 특징으로 하는 자동차의 엔진 연료 보상 제어방법.
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