KR100412813B1 - 차량용 디젤엔진의 연료분사 제어방법 - Google Patents

Abstract

차량 엔진 회전수 및 엔진 부하에 따라 요구되는 연료분사시기 및 분사율을 정확히 제어할 목적으로;주행중인 차량에서 엔진 부하에 따라 기 설정된 메모리 맵에서 초기 연료 송출 압을 설정하는 단계와;상기 단계 이후에, 분사노즐로 송출되는 제1 연료 송출압이, 연료탱크로 리턴 송출되는 압과 분사노즐 스프링 탄성력의 합으로 설정된 제1 설정 압 보다 크면, 상기 제1 설정 압에 소정의 연산 상수를 곱셈 연산하여 산출된 값과, 상기 제1 연료 송출 압을 상호 비교하여 연료 분사 개도 조절을 제어하는 단계로 이루어지되;상기 단계는, 상기 제 1 연료 송출 압이 제1 설정 압에 연산 상수를 곱셈 연산하여 산출된 값보다 크면, 연료분사 개도를 부분분사 개도로 조절하고,상기 제 1 연료 송출 압이 제1 설정 압에 연산 상수를 곱셈 연산하여 산출된 값보다 작거나 같으면, 연료분사 개도를 최대분사 개도로 조절하며,

상기 제1 연료 송출압이 제1 설정 압 보다 작거나 같으면, 연료분사 개도를 무분사 개도로 조절하여서, 엔진의 성능, 배출가스 산포 저감 등의 연소 최적화를 이룰수 있는 효과가 있다.

Description

차량용 디젤엔진의 연료분사 제어방법{A METHOD FOR FUEL INJECTION CONTROLLING OF DIESEL ENGINE IN VEHICLE}

본 발명은 차량용 디젤엔진의 연료분사 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엔진회전수와 엔진 부하에 따른 연료분사를 제어하기 위한 차량용 디젤엔진의 연료분사 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 디젤 엔진은 높은 압축비임과 동시에 큰 공기 과잉률하에서 연료를 연소시키기 때문에 이론 열효율운 가솔린 엔진 보다 훨씬 좋고 연료 경제성이 뛰어나다.

상기한 디젤엔진은 가솔린 엔진의 전자 제어화에 비교하면 디젤엔진의 전자화는 뒤떨어져 있었지만, 경제성 추구와 디젤 배출 가스 규제의 강화 때문에 종래의 기계식 또는 뉴매틱의 제어로는 달성할 수 없는 정밀한 연소 컨트롤이 전자 제어화 되어 왔다.

따라서, 연료분사를 제어함에 있어서, 종래에는 연료를 고압의 분사 압력으로 승합하고, 필요한 분사량을 정해진 타이밍으로 각 실린더의 분사 노즐에 분배하는 연료 분사 펌프를 통해 송유되는 연료를 도면에 도시되어 있지 않은 분사파이프를 통해 연료분사노즐의 개변압보다 클 때, 실린더로 분사되어 지도록 하였다.

그러나, 상기한 종래의 방법은 연료 분사 펌프에서 펌핑된 연료가 분사파이프 관내를 통하므로 연료 분사시 파이프 내의 잔압 및 데드 발줌(dead volume)으로인해 실제 연료실 내로 분사되는 연료의 분사시기 및 분사율의 정확도가 떨어짐에 따라, 엔진 회전수와 엔진 부하에 따라 요구되는 연료 분사시기, 분사율 및 분사 신뢰성이 부족하여 엔진 성능 및 바출가스 산포 저감 등의 최적화가 어려운 문제점을 내포하고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 차량 엔진 회전수 및 엔진 부하에 따라 요구되는 연료분사시기 및 분사율을 정확히 제어할 수 있는 차량용 디젤 엔진의 연료분사 제어방법을 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,주행중인 차량에서 엔진 부하에 따라 기 설정된 메모리 맵에서 초기 연료 송출 압을 설정하는 단계와;상기 단계 이후에, 분사노즐로 송출되는 제1 연료 송출압이, 연료탱크로 리턴 송출되는 압과 분사노즐 스프링 탄성력의 합으로 설정된 제1 설정 압 보다 크면, 상기 제1 설정 압에 소정의 연산 상수를 곱셈 연산하여 산출된 값과, 상기 제1 연료 송출 압을 상호 비교하여 연료 분사 개도 조절을 제어하는 단계로 이루어지되;상기 단계는, 상기 제 1 연료 송출 압이 제1 설정 압에 연산 상수를 곱셈 연산하여 산출된 값보다 크면, 연료분사 개도를 부분분사 개도로 조절하고,상기 제 1 연료 송출 압이 제1 설정 압에 연산 상수를 곱셈 연산하여 산출된 값보다 작거나 같으면, 연료분사 개도를 최대분사 개도로 조절하며,상기 제1 연료 송출압이 제1 설정 압 보다 작거나 같으면, 연료분사 개도를 무분사 개도로 조절하도록 된 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 디젤엔진의 연료분사 제어 장치 구성 블럭도.

도 2는 본 발명에 적용되는 차량용 디젤엔진의 연료분사 제어 방법 동작 순서도.

도 3은 본 발명에 따른 압력 대비 연료분사 개도 설정 그래프이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 차량 주행상태 검출수단 110 : 엔진 회전수 검출부

120 :가속페달 개도 검출부 200 : 엔진 제어 수단

300 : 구동수단

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 디젤엔진의 연료분사 제어장치 구성 블록도로서, 차량 주행상태 검출장치(100)는 차량의 주행 상태에 따라 가변 출력되는 차량 주행 상태를 검출하고, 엔진 제어 장치(200)는 상기 차량 주행 상태 검출 장치(100)에서 검출된 신호를 입력받고자 소정의 제어신호를 상기 차량 주행 상태 검출 장치(100)에 출력하고, 상기 제어신호에 따라 동기 되어 출력되는 차량의 엔진 회전수 및 가속페달 개도 등을 입력받아, 연료분사 조건에 따라 연료 송출량 조절 개도를 제어하기 위한 소정의 제어신호를 출력하고, 구동수단(300)은 연료펌프(도면에 도시되어 있지 않음)와 분사노즐(도면에 도시되어 있지 않음)를 연결하는분사 파이프(도면에 도시되어 있지 않음)와, 상기 분사 파이프의 소정의 위치에 연결되어 연료탱크(도면에 도시되어 있지 않음)와 연결되는 리턴 파이프(도면에 도시되어 있지 않음) 사이 내 임의의 위치에 구비되어 있어서, 상기 엔진 제어 장치(200)에서 출력되는 제어신호에 따라 연료 송출 개도각을 조절한다.

상기 차량 주행상태 검출장치(100)는 차량의 주행상태에 따라 가변되는 엔진 회전수를 검출하여 엔진 제어에 적용하는 엔진 회전수 검출부(110)와; 운전자의 가속페달 조작상태에 따라 가변되는 가속페달 개도각을 검출하여 엔진 제어에 적용하는 가속페달 개도 검출부(120)로 구비되어 있다.

상기한 구성으로 이루어진 차량용 디젤엔진의 연료분사 제어를 첨부한 도 2와 도 3를 참조하여 설명한다.

차량이 주행을 시작하면, 차량 주행 상태 검출 장치(100)는 차량 주행 상태에 따라 가변되는 엔진 회전수 및 가속페달 개도 등을 검출한다.

이에 엔진 제어 장치(200)는 소정의 제어신호를 상기 차량 주행 상태 검출 장치(100)로 출력하고, 차량 주행 상태 검출 장치(100)는 상기 엔진 제어 장치(200)에서 출력된 소정의 제어신호에 의해 동기 되어 검출된 엔진 회전수 및 가속페달 개도 등을 출력한다.

엔진 제어 장치(200)는 초기에 상기 차량 주행상태 검출장치(100)로부터 출력되는 엔진 회전수 및 가속페달 개도 등을 입력받아, 엔진 부하에 따라 연료 송출압 초기치(P)를 메모리에 기 설정된 맵 데이터에서 선정하여 설정한다(S100,S110).

상기에서 엔진 부하는 엔진 회전수와 운전자의 가속페달 조작상태에 따라 가변되는 가속페달 개도에 의해 기 설정된 프로그램에 의해 산출되어진다.

이어서, 엔진 제어 장치(200)는 연료펌프(도면에 도시되어 있지 않음)로부터 분사 파이프(도면에 도시되어 있지 않음)를 통하여 분사노즐(도면에 도시되어 있지 않음)로 송출되는 제1 연료 송출압(P1)이 소정의 제1 설정 압(P3)보다 큰가를 비교 판단한다(S120).

P1 > P3

상기에서 분사노즐로 송출되는 제1 송출압(P1)은 엔진부하에 비례하는 값이다.

상기에서 소정의 제1 설정 압(P3)은 분사노즐로 송출되지 못하고 리턴 파이프(도면에 도시되어 있지 않음)를 통하여 연료탱크(도면에 도시되어 있지 않음)로 리턴되는 연료 송출압(P2) + 분사노즐의 스프링 탄성력으로 설정되며, 상기 리턴 파이프로 흐르는 연료 송출압(P2)는 엔진 부하와 반비례하는 값이다.

P3 = P2 + 분사노즐 스프링 탄성력

상기에서 도면에 도시되어 있지 않은 분사노즐로 송출되는 제1 연료 송출압(P1)이 상기 제1 설정 압(P3)보다 크다고 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 상기 분사노즐로 송출되는 제1 연료 송출 압(P1)이 상기 제1 설정 압(P3)에 소정의 연산 상수(n)를 곱셈하여 연산한 값 보다 큰 것인 지를 판단한다(S130).

상기에서 연산 상수(n)은 1 < n < P(엔진 부하에 따른 초기 연료 송출압의 설정치)의 값으로 설정되는 바, 이러한 연산 상수 값의 선정은 시험적인 방법을 통해 얻어지는 것이다.

P1 > nP3

상기에서 분사노즐로 송출되는 제1 연료 송출 압(P1)이 제1 설정 압(P3)에 연산 상수(n)를 곱셈 연산한 값 보다 크다고 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 부분 분사를 수행하기 위한 연료량 조절 개도를 제어하기 위한 소정의 제어신호를 구동수단(300)으로 출력한다(S140).

상기에서 연료량 조절 개도는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 P1 > P3 대비 연료량 조절 개도를 설정하여 제어한다.

구동수단(300)은 상기 엔진 제어 장치(100)에서 출력되는 제어신호에 의해 동기되어 연료펌프로부터 송출되는 연료량이 부분분사에 알맞는 연료량으로 분사노즐에 송출되도록 연료량 조절 개도를 조절한다.

이때, 구동수단(300)은 분사 파이프와 리턴 파이프 사이 소정의 위치에 위치됨에 따라, 연료펌프로부터 송출된 연료량은 분사 파이프와 리턴 파이프로 나뉘어 송출된다.

하지만, 상기(S130)에서 분사노즐로 송출되는 제1 연료 송출 압(P1)이 제1 설정 압(P3)에 연산 상수(n)를 곱셈 연산한 값 보다 작거나 같다고 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 최대분사를 수행하기 위한 소정의 제어신호를 구동수단(300)으로 출력한다(S150).

P1 ≤nP3

구동수단(300)은 상기 엔진 제어 장치(200)에서 출력되는 제어신호에 동기되어, 연료펌프로부터 송출되는 연료량이 연료탱크로 리턴됨이 없이 분사노즐로 완전히 송출될 수 있도록 하기 위한 연료량 조절 개도를 조절한다.

이때, 상기 구동수단(300)에 의해 분사노즐로 연결된 분사파이프는 완전히 오픈되어지며, 리턴 파이프는 차단된다.

그러나, 상기(S120)에서 연료펌프로부터 분사 파이프를 통하여 분사노즐로 송출되는 제1 연료 송출압(P1)이 제1 설정 압(P3)보다 작거나 같다고 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 무분사 제어를 수행하기 위한 소정의 제어신호를 구동수단(300)으로 출력한다(S200).

P1 ≤P3( P2 + 분사노즐 스프링 탄성력 )

구동수단(300)은 상기 엔진 제어 장치(300)에서 출력되는 제어신호에 동기되어 연료펌프로부터 송출되는 연료량이 분사노즐로 송출됨을 방지하기 위해 분사 파이프를 완전히 차단한다.

이때, 상기 구동수단(300)에 의해 연료탱크와 연결된 리턴 파이프는 완전히 개방되어 연료펌프로부터 송출되는 연료량이 연료탱크로 리턴된다.

이로서, 엔진 회전수와 엔진 부하에 따라, 분사노즐에 의한 연료 분사율과 분사시기 및 분사신뢰성이 정확하게 이루어진다.

이상 설명한 바와 같이 차량용 디젤 엔진의 연료분사 제어 방법은 엔진 회전수 및 엔진 부하에 따라 요구되는 연료분사시기 및 분사율을 정확히 제어함으로서, 엔진의 성능, 배출가스 산포 저감 등의 연소 최적화를 이룰 수 있는 효과가 있다.

Claims (9)

1. 주행중인 차량에서 엔진 부하에 따라 기 설정된 메모리 맵에서 초기 연료 송출 압을 설정하는 단계와;

   상기 단계 이후에, 분사노즐로 송출되는 제1 연료 송출압이, 연료탱크로 리턴 송출되는 압과 분사노즐 스프링 탄성력의 합으로 설정된 제1 설정 압 보다 크면, 상기 제1 설정 압에 소정의 연산 상수를 곱셈 연산하여 산출된 값과, 상기 제1 연료 송출 압을 상호 비교하여 연료 분사 개도 조절을 제어하는 단계로 이루어지되;

   상기 단계는, 상기 제 1 연료 송출 압이 제1 설정 압에 연산 상수를 곱셈 연산하여 산출된 값보다 크면, 연료분사 개도를 부분분사 개도로 조절하고,

   상기 제 1 연료 송출 압이 제1 설정 압에 연산 상수를 곱셈 연산하여 산출된 값보다 작거나 같으면, 연료분사 개도를 최대분사 개도로 조절하며,

   상기 제1 연료 송출압이 제1 설정 압 보다 작거나 같으면, 연료분사 개도를 무분사 개도로 조절하도록 된 것을 특징으로 하는 차량용 디젤 엔진의 연료분사 제어방법.
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6. 제 1항에 있어서, 상기 연산 상수의 범위는 1 < 연산 상수 < 엔진 부하에 따른 초기 연료 송출압의 설정치인 것을 특징으로 하는 차량용 디젤엔진의 연료분사 제어방법.
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