KR100422667B1 - Fuel injection controlling method of diesel vehicle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 디젤 차량의 과도 응답상태에서 흡기 공기지연에 따른 매연 발생 및 매연 억제를 고려하여 매연 맵의 과다한 연료량 감량으로 발생 가능한 동력성능 부족을 효과적인 연료량 제어로 개선할 수 있는 디젤 차량의 연료량 제어방법에 관한 것이다. 본 발명은 디젤 차량의 연료량 제어방법에 있어서, 상기 디젤 차량의 운전조건에 따른 각 기어 단수별 연료량을 맵핑(Mapping) 변수로 하는 별도의 매연 맵(Smoke Map)을 통해 연료량을 제어하는 단계와; 상기 디젤 차량의 설정 이론 공연비와 실 공연비를 비교하는 단계와; 상기 비교된 실 공연비가 이론 공연비보다 희박(Lean)하면, 상기 디젤 차량의 설정 동력 하한 연료량과 실 연료량을 비교하는 단계와; 상기 비교된 실 연료량이 동력 하한 연료량보다 크면 상기 실 연료량으로 최종 연료량을 제어하는 단계를 포함하여 이루어진다.The present invention is a fuel amount control method of a diesel vehicle that can improve the fuel capacity shortage that can occur due to excessive fuel amount reduction of the soot map with effective fuel amount control in consideration of smoke generation and smoke suppression due to intake air delay in a transient response state of a diesel vehicle. It is about. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of controlling a fuel amount of a diesel vehicle, the method comprising: controlling a fuel amount through a separate smoke map using a fuel amount for each gear stage according to a driving condition of the diesel vehicle as a mapping variable; Comparing the set theoretical air-fuel ratio and the actual air-fuel ratio of the diesel vehicle; Comparing the set power lower limit fuel amount and the actual fuel amount of the diesel vehicle when the compared actual air fuel ratio is less than the theoretical air fuel ratio; And if the compared actual fuel amount is greater than the lower power limit fuel amount, controlling the final fuel amount with the actual fuel amount.
Description
본 발명은 디젤 차량에 관한 것으로서, 특히 디젤 차량의 연료량 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a diesel vehicle, and more particularly to a fuel amount control method of a diesel vehicle.
통상적으로, 디젤 차량에서의 매연(Smoke)은 경유를 사용하여 연소시키는 엔진 원리에 따라 필연적으로 수반되는 배출물이다.In general, smoke in diesel vehicles is an emission that is inevitably accompanying the engine principle of burning with diesel.
매연은 연료 성분에 포함되어 있는 탄소 알갱이가 고온에서 연소되지 않고 열화학 반응으로 검은색의 배기가스로 배출되어 진다.The soot is not burned at high temperature in the carbon grains contained in the fuel components and is emitted as black exhaust gas by thermochemical reaction.
이러한 매연을 저감 할 수 있는 유일한 방안은 현재까지 엔진 출력을 줄여실제 연료 사용을 제한하는 방법밖에 없었다.The only way to reduce this so far has been to reduce engine power and limit actual fuel use.
그러나 이러한 방법은 곧 동력성능 저하라는 반대 급부를 수반함으로써 차량 제작사에서는 매연에 대한 소비자 질책보다는 성능 우선으로 판매 소구점을 형성 할 수밖에 없었다.However, this method was accompanied by the opposite benefit of deterioration of power performance, which forced car makers to establish sales outlets with performance prior to consumer reprimand.
이러한 문제를 해결하기 위해 개발된 첨단 디젤 엔진인 커먼 레일(Common Rail System)의 연료 분사장치를 적용한 디젤 엔진을 통해 고출력 저 매연을 구현하고 있다.In order to solve this problem, high output low smoke is realized through a diesel engine using a fuel injection device of a common rail system, which is an advanced diesel engine.
도 1 내지 도 2를 참조하여 종래 기술을 살펴보면, 그 방식은 운전조건(차속, 엔진 회전수, 공기량 등)에 따른 각 기어 단수별 연료량을 맵핑(Mapping) 변수로 하는 별도의 매연 맵(Smoke Map)을 가지고 있다.Looking at the prior art with reference to Figures 1 to 2, the scheme is a separate smoke map (Mapping) of the fuel amount of each gear stage according to the driving conditions (vehicle speed, engine speed, air volume, etc.) as a mapping variable (Smoke Map) Has)
이는 각 운전 조건에서 차속 센서, 엔진 회전수 센서, 공기량 센서 등으로부터 엔진 제어부(ECU)가 각 입력신호를 받아 그때의 운전조건에 해당하는 연료량을 적정 공기량에 상응하게 결정해주는 것이다(S210~S214).This means that the engine control unit ECU receives each input signal from the vehicle speed sensor, the engine speed sensor, and the air volume sensor in each driving condition to determine the fuel amount corresponding to the driving condition corresponding to the appropriate air amount (S210 to S214). .
이러한 공기량 대 연료량의 매칭(Matching)은 에러 트라이얼(Error AND Trial) 방식으로 최적의 매연과 출력을 고려하여 맵핑하도록 되어 있고 실제 엔진 제어는 이러한 맵(Map)을 따라서 연료량을 분사하도록 구성되어 있다.This matching of air volume to fuel volume is designed to map in consideration of optimum soot and power in an error-trial manner, and the actual engine control is configured to inject fuel amount along this map.
따라서, 이러한 제어 로직은 양산의 변이나 매칭시에 고려하지 못한 운전 조건에서는 불완전한 공연비 조건 때문에 매연을 발생시킬 수 있다.Therefore, such control logic may generate soot due to incomplete air-fuel ratio conditions in operation conditions that are not taken into account in the production side or matching.
또한, 첨단 커먼 레일 시스템이라 하더라도 종래 기술에 따른 제어 로직을 적용하게 되면, 각각 다른 운전자의 운전조건에서 매연을 발생시킬 수밖에 없는 한계를 가지고 있다.In addition, even in the state-of-the-art common rail system, if the control logic according to the prior art is applied, there is a limit that can generate soot in different driving conditions of each driver.
또한 이러한 경우에 사전 맵핑된 데이터(Data)의 궤적만 추종하게 해서는 실질적인 매연 억제가 불가능한 문제점이 있었다.In this case, there is a problem in that it is impossible to substantially suppress the soot by only following the trajectory of the pre-mapped data.
본 발명의 목적은 디젤 차량의 과도 응답상태에서 흡기 공기지연에 따른 매연 발생 및 매연 억제를 고려하여 매연 맵의 과다한 연료량 감량으로 발생 가능한 동력성능 부족을 효과적인 연료량 제어로 개선할 수 있는 디젤 차량의 연료량 제어방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to evaluate the amount of fuel generated by the intake air delay and suppress the smoke in the transient response state of the diesel vehicle, the amount of fuel in the diesel vehicle that can be improved by the effective fuel amount control to reduce the power performance that can be caused by the excessive amount of fuel in the exhaust map To provide a control method.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 디젤 차량의 연료량 제어방법에 있어서, 상기 디젤 차량의 운전조건에 따른 각 기어 단수별 연료량을 맵핑(Mapping) 변수로 하는 별도의 매연 맵(Smoke Map)을 통해 연료량을 제어하는 단계와; 상기 디젤 차량의 설정 이론 공연비와 실 공연비를 비교하는 단계와; 상기 비교된 실 공연비가 이론 공연비보다 희박(Lean)하면, 상기 디젤 차량의 설정 동력 하한 연료량과 실 연료량을 비교하는 단계와; 상기 비교된 실 연료량이 동력 하한 연료량보다 크면 상기 실 연료량으로 최종 연료량을 제어하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for controlling a fuel amount of a diesel vehicle, using a separate smoke map having a fuel amount for each gear stage according to a driving condition of the diesel vehicle as a mapping variable. Controlling the amount of fuel through; Comparing the set theoretical air-fuel ratio and the actual air-fuel ratio of the diesel vehicle; Comparing the set power lower limit fuel amount and the actual fuel amount of the diesel vehicle when the compared actual air fuel ratio is less than the theoretical air fuel ratio; And controlling the final fuel amount to the actual fuel amount if the compared actual fuel amount is greater than the lower power limit fuel amount.
도 1은 종래 기술에 따른 디젤 차량의 연료량 제어시 적용되는 매연 맵(Smoke Map)을 도시한 도면.1 is a view showing a smoke map applied when controlling the fuel amount of a diesel vehicle according to the prior art.
도 2는 종래 기술에 따른 디젤 차량의 연료량 제어방법을 도시한 흐름도.2 is a flowchart illustrating a fuel amount control method of a diesel vehicle according to the prior art.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 디젤 차량의 연료량 제어방법을 도시한 흐름도.3 is a flowchart illustrating a fuel amount control method of a diesel vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있으나, 이들 특정 상세들은 본 발명의 설명을 위해예시한 것으로 본 발명이 그들에 한정됨을 의미하는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. While many specific details, such as the following description and the annexed drawings, are shown to provide a more general understanding of the invention, these specific details are illustrative of the invention and are not meant to limit the invention to them. And a detailed description of known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.
도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 디젤 차량의 연료량 제어방법을 설명한다.A fuel amount control method of a diesel vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 디젤 차량의 연료량 제어방법은 종래 기술에서와 같이 디젤 차량의 운전조건(차속, 엔진 회전수, 공기량 등)에 따른 각 기어 단수별 연료량을 맵핑(Mapping) 변수로 하는 별도의 매연 맵(Smoke Map)을 가지고 있으며, 각 운전 조건에서 차속 센서, 엔진 회전수 센서, 공기량 센서 등으로부터 엔진 제어부(ECU)가 각 입력신호를 받아 그때의 운전조건에 해당하는 연료량을 적정 공기량에 상응하게 결정해주는 단계(S310~S314)를 갖는다.First, the fuel amount control method of a diesel vehicle according to an embodiment of the present invention, as in the prior art, the fuel amount for each gear stage according to the driving conditions (vehicle speed, engine speed, air volume, etc.) of the diesel vehicle as a mapping variable. It has a separate smoke map, and the engine control unit (ECU) receives each input signal from the vehicle speed sensor, the engine speed sensor, and the air volume sensor under each driving condition, and adjusts the fuel amount corresponding to the driving conditions at that time. Determining according to the amount of air (S310 ~ S314).
이어서, 본 발명의 실시예에 따라 엔진 제어부는 도 3의 (S316)으로 진행하여 디젤 차량의 설정 이론 공연비와 실 공연비를 비교한다.Next, according to an embodiment of the present invention, the engine control unit proceeds to S316 of FIG. 3 and compares the set theoretical air fuel ratio and the actual air fuel ratio of the diesel vehicle.
여기서, 설정 이론 공연비는 실시간 계측되어지는 공기량을 입력으로 하여 매연이 발생되지 않는 공연비로 설정한다.Here, the set theoretical air-fuel ratio is set to the air-fuel ratio at which smoke does not occur by inputting the amount of air measured in real time.
만약, 전술한 (S316)에서 비교된 실 공연비가 이론 공연비보다 희박(Lean)하면, 엔진 제어부는 (S318)으로 진행하여 디젤 차량의 설정 동력 하한 연료량과 실 연료량을 비교한다.If the actual air-fuel ratio compared to the theoretical air-fuel ratio is less than the theoretical air-fuel ratio, the engine controller proceeds to step S318 and compares the set power lower limit fuel amount of the diesel vehicle with the actual fuel amount.
그리고, (S318)에서 비교된 실 연료량이 동력 하한 연료량보다 크면, 엔진 제어부는 (S320)으로 진행하여 실 연료량으로 최종 연료량을 제어하는 동작을 수행한다.If the actual fuel amount compared in S318 is greater than the lower limit fuel amount, the engine controller proceeds to S320 and performs an operation of controlling the final fuel amount with the actual fuel amount.
한편, 전술한 (S316)에서 비교된 실 공연비가 이론 공연비보다 농후(Rich)하면, 엔진 제어부는 (S322)으로 진행하여 매연이 발생하지 않도록 설정된 상한 임계 범위로 실 연료량을 제한하고, (S318)으로 리턴하여 일련의 제어동작을 수행한다.On the other hand, if the actual air-fuel ratio compared in the above-mentioned (S316) is richer than the theoretical air-fuel ratio (Rich), the engine control unit proceeds to (S322) to limit the actual fuel amount to the upper limit threshold range that is set so that smoke does not occur, (S318) Return to to perform a series of control operations.
즉, 엔진 제어부는 연료 과잉 상태로 판정되면 매연이 발생하지 않도록 설정 해 놓은 상한 임계 범위로 실 분사 연료량을 제한하여 최종 출력을 발생시킨다.That is, when it is determined that the fuel is in the excess state, the engine control unit generates the final output by limiting the amount of actual injection fuel to the upper limit threshold range which is set so that smoke does not occur.
또한, 전술한 (S318)에서 비교된 실 연료량이 동력 하한 연료량 이하이면, 엔진 제어부는 (S324)으로 진행하여 설정된 동력 유지 연료량으로 최종 연료량을 제어한다.If the actual fuel amount compared in the above-described S318 is less than or equal to the lower power limit fuel amount, the engine control unit proceeds to S324 to control the final fuel amount by the set power maintenance fuel amount.
즉, 엔진 제어부는 매연은 발생하지 않지만 과소한 연료량으로 차량 성능에 문제가 될 수 있는 지나친 희박(Lean)한 조건일 때는 최소한 성능 유지가 가능한 동력 유지 연료량으로 분사되도록 명령값을 발생시켜서 지나친 출력 저하를 막는다.That is, the engine control unit generates a command value so that the fuel is injected into the amount of power maintained fuel that can maintain the performance at least in an excessive lean condition that does not generate soot but may cause a problem in vehicle performance due to an excessive amount of fuel. To prevent.
여기서, 설정 동력 유지 연료량은 상기 디젤 차량의 성능 유지가 가능한 연료량으로 설정한다.Here, the set power maintenance fuel amount is set to a fuel amount capable of maintaining the performance of the diesel vehicle.
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예는 이론 공연비와 실 공연비를 비교 감시하여 최종 연료량이 항상 이론 공연비보다 농후(Rich)하지 않도록 제어함과 아울러 동력성능의 급격한 저하가 예상되는 동력 유지 연료량 영역을 모니터링하여 적정한 연료량 공급을 이룰 수 있다.As described above, the embodiment of the present invention compares the theoretical air-fuel ratio with the actual air-fuel ratio to control the final fuel amount so that it is not always richer than the theoretical air-fuel ratio, and also monitors the power maintenance fuel amount region in which a sudden drop in power performance is expected. To achieve an adequate fuel supply.
또한, 본 발명의 실시예는 현재 양산 중이거나, 양산 예정인 승용 디젤 차량의 필드(Field) 품질 문제점으로 부각되고 있는 매연을 저감시키고, 차량 성능의 급격한 저하를 방지하기 위한 제안의 일환으로 종래 기술에서 추가의 원가상승 없이 엔진 제어부(ECU)의 제어 로직을 추가, 보완함으로써 최대의 개선 효과를 얻을 수 있다.In addition, the embodiment of the present invention in the prior art as part of the proposal to reduce the soot, which is emerging as a field quality problem of a passenger diesel vehicle that is currently in mass production or will be mass produced, and to prevent a sharp decrease in vehicle performance The maximum improvement effect can be obtained by adding and supplementing the control logic of the engine control unit (ECU) without additional cost increase.
그리고, 이론적 매연 발생 원인을 분석하여 실제 연소 과정의 최적화를 구현할 수 있도록 엔진 제어부가 제어함으로써 매연 저감뿐 만 아니라 연비나 동력성능 및 기타 운전성 향상을 도모할 수 있다.In addition, by controlling the engine control unit to analyze the cause of the theoretical generation of smoke so as to realize the optimization of the actual combustion process, it is possible to not only reduce the smoke, but also improve fuel efficiency, power performance and other operational performance.
또한, 본 발명의 실시예는 별도 시간 경과 없이 즉시 양산 적용이 가능하여 최단시간에 효과를 가시적으로 보여 줄 수 있는 효율성도 동시에 포함하고 있다.In addition, the embodiment of the present invention can be applied to mass production immediately without a separate time elapsed at the same time includes the efficiency to show the effect in the shortest time.
따라서, 변속단을 기준으로 중립(N)상태와 1단, 2단, 3단, 4단, 5단으로 구성된 매연 맵을 통해 각 단의 부하에 맞게 연료량이 일차적으로 출력되어 지고 나면 그 연료량에 대해서 추가적으로 매연 발생 가능 연료량 인지에 대해 검증하는 제어 로직을 추가한다.Therefore, the fuel amount is first outputted according to the load of each stage through the soot map composed of the neutral (N) state and the 1st stage, 2nd stage, 3rd stage, 4th stage, and 5th stage based on the shift stage. In addition, we add control logic to verify that fuel is available.
이는 별도의 공연비 임계 맵(Threshold Map)을 통해 각 엔진 회전수별로 적정한 흡입 공기량과 매연 발생 가능 연료량을 시뮬레이션(Simulation)을 통해 적정한 제한값(Limitation Value)으로 설정할 수 있다.This can be set to an appropriate limit value (Limitation Value) through the simulation (Simulation) the appropriate amount of intake air and the amount of fuel that can be generated for each engine speed through a separate air-fuel ratio threshold map (Threshold Map).
이렇게 설정된 매연 발생 가능 연료량은 본 임계 연료량 제한값에 걸려 비록 전 단계에서 연료량을 증량시키려는 출력이 나오더라도 본 과정에서 과잉한 연료 분사를 억제하게 되고 이러한 제어는 곧바로 매연을 억제하게 된다.The amount of soot generated fuel that is set in this way is subject to the threshold fuel amount limit value, even if the output to increase the fuel amount is generated in the previous step, thus suppressing excessive fuel injection in the process, and such control immediately suppresses soot.
따라서, 본 발명의 실시예는 향후 디젤 엔진을 탑재한 차량에 대해 실질적으로 매연 발생이 불가하도록 제어할 수 있다.Therefore, the embodiment of the present invention can be controlled to substantially prevent the generation of smoke for a vehicle equipped with a diesel engine in the future.
또한, 이렇게 억제된 연료량은 곧 연비 개선이 되어지고, 나아가 실질적인 동력성능의 저하나 악영향 없이 매연을 저감 할 수 있다.In addition, the fuel amount thus suppressed immediately improves fuel efficiency, and furthermore, it is possible to reduce soot without substantially degrading or adversely affecting power performance.
디젤 차량에서 피할 수 없는 과도응답 상태에서의 흡입공기 지연에 대해 연료 분사량을 최소, 최적으로 제어하여 실제 차량이 과도하게 응답하는 조건에서의 공기량을 기준으로 연료 분사를 제어함으로써 과도구간에서의 매연을 억제시킬 수 있다.Fuel injection volume is controlled at minimum and optimum for intake air delay in transient response which is unavoidable in diesel vehicles, and fuel injection is controlled based on the amount of air under conditions in which the actual vehicle excessively responds. Can be suppressed.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 디젤 차량의 연료량 제어방법은 디젤 차량의 고질적인 과도 운전구간의 매연 발생을 억제 할 수 있다.As described above, the fuel amount control method of the diesel vehicle according to the present invention can suppress the generation of soot in a transient transient driving section of the diesel vehicle.
또한, 맵핑 부족이나 미 검증으로 과다 희박(Lean)한 공연비 조건이 있더라도 기본 성능을 낼 수 있는 안전 장치를 마련하여 운전성 향상에 기여할 수 있다.In addition, even if there is a lean air-fuel ratio condition due to lack of mapping or unverified, it is possible to contribute to improved operability by providing a safety device that can achieve basic performance.
또한, 과도 운전 구간에서 매연이 발생되는 과다 연료량을 억제시킴으로써 연비를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an effect that can improve fuel economy by suppressing the amount of excess fuel that is generated soot in the excessive driving section.
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