KR100423343B1 - 차량용 엔진의 연료량 제어 방법 - Google Patents

Abstract

증발가스 유입시 연료량 감량 펙터(Kprg)에 의해 발생하는 공연비 희박 피크(Lean Peak)를 방지하여 운전성 악화를 개선할 목적으로;

차량에 전원이 인가되면 사용하는 모든 변수를 초기화하고, 엔진 시동 후 냉각수온이 소정의 제1 설정 값 이상이면 퍼지 듀티값을 설정하여 퍼지 듀티에 대한 연료량 감량 펙터를 산출하여 학습하고, 운전자의 급가속 의지를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 운전자의 급가속 의지가 판단되면, 가속시 공연비 희박여부를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 가속시 공연비 희박상태가 판단되면, 소정의 시간 동안 퍼지 듀티를 0%로 설정하고, 연료량 감량 펙터를 1.0으로 초기화 설정한 다음, 설정된 퍼지 듀티에 따른 해당제어신호를 출력하고, 연료량 제어를 수행하는 단계로 이루어져 있어서, 농후한 증발가스 유입 중 가속시에도 공연비의 희박화에 의한 가속감 불량이나 엔진 정지 등의 운전성 악화를 방지할 수 있으며, NOx 등의 유해한 배기가스의 증가를 억제할 수 있고, 이에 따라 상품성 향상과 운전자의 안전성을 높일 수 있다.

Description

차량용 엔진의 연료량 제어 방법{a method for fuel injection controling of engine in vehicle}

본 발명은 차량용 엔진 제어 방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 증발가스 유입에 의한 공연비 희박화 및 운전성 악화 개선을 위한 차량용 엔진의 연료량 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에서 증발가스는 연료탱크 등의 연료계통에서 발생하며, 주요 성분은 탄화수소이다. 연료탱크는 연료의 온도 상승에 따른 체적 팽창으로 인한 연료탱크 내의 압력 상승과 연료탱크 내에 부압이 형성되지 않도록 대기와의 환기 장치가 필요하다. 이 때 연료탱크로부터 연료가 누설되는 것을 방지하기 위해 롤오보 밸브를 사용하며, 연료의 증발가스가 대기중으로 방출되는 것을 방지하기 위하여 증발가스 제어장치가 필요 되어진다.

상기한 증발가스 제어방식에는 크랭크 케이스 저장방식과 활성탄 저장방식 등이 있으며, 주로 활성탄 저장방식을 사용한다.

따라서, 연료탱크에서 발생되어 캐니스터에 포집된 증발가스는 엔진의 운전 주엥 엔진의 부압을 이용하여 인테크 메니폴드(Intake Manifold)로 흡입시켜 연소시킨다. 이러한 기능을 퍼지 제어라고 부르며, 이릉 위한 장치로서 연료탱크(미도시)에서 발생하는 증발가스를 포집하는 캐니스터(Canister:미도시)와 엔진(미도시)으로 흡입되는 증발가스의 양을 조절하기 위해 엔진 제어 장치(미도시)에 의해 듀티 제어되는 PCV(Purge Control Valve:미도시)가 엔진과 캐니스터 사이에 구성된다.

한편, 증발가스를 원활히 엔진에서 연소시키기 위해 엔진 제어장치에서는 엔진 운전상태에 대한 정보를 이용하여 미리 설정된 듀티 맵을 통해 PCV를 제어하게 된다.

또한 증발가스가 차지하는 연료량을 파악하여 인젝터를 통한 연료 분사량은 감소시켜 전체적인 공연비를 λ= 1이 유지되도록 제어한다.

따라서, 종래에는 엔진 냉각수온이 일정온도 이상이면 엔진 제어 장치에 의해 연료탱크에서 발생된 증발가스를 엔진으로 흡입시키기 위한 퍼지 제어를 개시한다.

이는 엔진이 충분히 운전되어 안정화된 이후에 퍼지 제어를 하기 위함이다.

그 후 엔진 회전수 및 엔진의 부하에 기초하여 미리 설정된 듀티 맵을 통해 PCV 듀티 제어를 하게 되며, O2 센서 신호에 기초하여 계산되는 연료량 피드 백 게인(FG)이 기준 값 1.0에서 벗어나는 정도를 파악하여 연료량 중 증발가스에 의한 연료량 비율(1.0 - Kprg)을 계산한다.

상기 계산된 이 양만큼을 인젝터의 분사량에서 감소시켜 결과적으로 퍼지제어 동안에도 공연비를 λ= 1로 유지하게된다.

즉, 상기 퍼지제어 기능은 엔진 회전수 및 엔진 부하에 따라 미리 정해진 맵에서 읽히는 데이터로 퍼지 듀티를 결정하게된다. 또한 증발가스가 유입되면 이 양만큼 연료성분이 유입되게 되므로 공기량 계측치 대로 연료 분사를 수행하면 공연비는 매우 농후하게 된다. 따라서 배기가스의 공연비를 판단하는 O2 센서 신호로부터 계산된 연료량 피드 백 게인을 이용하여 λ= 1이 유지 되도록 인젝터를 통한 연료 분사량을 감소시킨다.

그러나, 상기한 종래의 방법은 연료분사량 감소 펙터(Kprg)는 배기가스의 공연비를 판단한 후에야 변경 학습되고 학습치 특성상 급격한 변동이 되지 않고 천천히 변경되도록 필터링 처리를 하는 것이 일반적이므로 공연비 변동에 대한 신속한 연료량 보상이 힘든 문제점을 내포하고 있다.

따라서, 엔진의 운전조건(엔진 회전수, 부하상태에 따른 인테크 메니폴드 부압상태)에 따라 PCV를 통한 증발가스량은 수시로 변동되기 때문에 이미 계산된 연료 분사량 감속 펙터가 변화된 운전조건에는 맞지 않는 경우가 발생할 수 있다. 이러한 경우 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 공연비의 급격한 변동에 의한 운전성 악화 및 유해한 배기가스의 증가(특히, NOx)는 피할 수 없으며 공연비가 과도하게 희박해진 경우에는 엔진이 정지될 수 있는 문제점을 내포하고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 증발가스 유입시 연료량 감량 펙터(Kprg)에 의해 발생하는 공연비 희박 피크(Lean Peak)를 방지하여 운전성 악화를 개선하기 위한 차량용 엔진의 연료량 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

차량에 전원이 인가되면 사용하는 모든 변수를 초기화하고, 엔진 시동 후 냉각수온이 소정의 제1 설정 값 이상이면 퍼지 듀티값을 설정하여 퍼지 듀티에 대한연료량 감량 펙터를 산출하여 학습하고, 운전자의 급가속 의지를 판단하는 단계와;

상기 단계에서 운전자의 급가속 의지가 판단되면, 가속시 공연비 희박여부를 판단하는 단계와;

상기 단계에서 가속시 공연비 희박상태가 판단되면, 소정의 시간 동안 퍼지 듀티를 0%로 설정하고, 연료량 감량 펙터를 1.0으로 초기화 설정한 다음, 설정된 퍼지 듀티에 따른 해당제어신호를 출력하고, 연료량 제어를 수행하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 엔진의 연료량 제어 장치 구성 블록도이고,

도 2는 본 발명에 적용되는 차량용 엔진의 연료량 제어 방법 동작 순서도 이고,

도 3은 본 발명에 따른 차량용 엔진의 연료량 제어시 공연비 희박현상 개선 그래프이고,

도 4는 종래의 차량용 엔진의 연료량 제어시 공연비 문제 발생 관련 그래프이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 차량 동작상태 검출장치 110 : 스로틀 밸브 개도 검출부

120 : 엔진 회전수 검출부 130 : 흡입 공기량 검출부

140 : 냉각수온 검출부 200 : 엔진 제어 장치

300 : 구동장치

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 엔진 연료량 제어 장치 구성 블록도로서, 차량 동작상태 검출장치(100)는 차량의 동작상태 변화에 따라 가변되어 출력되는 신호를 검출한다.

엔진 제어 장치(200)는 상기 차량 동작상태 검출장치(100)에서 검출되어 인가되는 신호를 입력받아 냉각수온이 소정의 제1 설정 값 이상이면 퍼지 듀티값을 설정하여 퍼지 듀티에 대한 연료량 감량 펙터를 산출하여 학습하고, 운전자의 급가속 의지가 판단되면, 가속시 공연비 희박여부를 판단하여, 상기에서 가속시 공연비 희박상태가 판단되면, 소정의 시간 동안 퍼지 듀티를 0%로 설정하고, 연료량 감량 펙터를 1.0으로 초기화 설정한 다음, 설정된 퍼지 듀티에 따른 해당제어신호를 출력하고, 연료량 제어를 수행하기 위한 소정의 제어신호를 출력한다.

구동장치(300)는 상기 엔진 제어 장치(200)에서 출력되는 소정의 퍼지 듀티제어신호와 연료량 제어신호에 동기되어 인젝터 구동상태를 제어함으로써 연소실 내부로 분사되는 연료량을 조절한다.

상기에서 차량 주행상태 검출장치(100)의 구성은, 운전자의 가속페달 조작상태에 따라 연동하여 가변되는 스로틀 밸브 개도를 검출하는 스로틀 밸브 개도량 검출부(110)와; 차량의 동작상태 변화에 따라 가변되는 엔진 회전수를 검출하는 엔진 회진수 검출부(120)와; 차량 동작상태 변화에 따라 엔진으로 흡입되는 공기량을 검출하여 엔진 부하를 산출하는 흡입 공기량 검출부(130)와; 차량 주행상태에 따라 가변되는 냉각수온을 검출하는 냉각수온 검출부(140)로 구비되어 이루어져 있다.

상기한 구성으로 이루어진 차량용 엔진의 연료량 제어 방법을 첨부한 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.

운전자가 차량을 주행시키기 위해 차량에 전원을 인가하면, 엔진 제어장치(200)는 사용하는 모든 변수를 초기화한다(S100).

이어서 엔진에 시동이 걸리면, 차량 동작상태 검출장치(100)는 차량 동작상태에 따라 가변되는 스로틀 밸브 개도, 엔진 회전수, 흡입 공기량 및 냉각수온 등을 검출한다.

이에 엔진 제어 장치(200)는 소정의 제어신호를 상기 차량 동작상태 검출 장치(100)로 출력하고, 차량 동작상태 검출 장치(100)는 상기 엔진 제어 장치(200)에서 출력된 소정의 제어신호에 의해 동기되어 검출된 스로틀 밸브 개도, 엔진 회전수, 흡입 공기량 및 냉각수온 등을 출력한다.

엔진 제어 장치(200)는 상기 차량 동작상태 검출 장치(100)로부터 입력되는스로틀 밸브 개도, 엔진 회전수, 흡입 공기량 및 냉각수온 등을 입력받아 증발가스 유입시 엔진 안정도에 미치는 영향을 없애기 위해 엔진이 안정화된 이후인 냉각수온이 소정의 제1 설정 값(약 60℃)이상에서만 퍼지 기능을 작동시키기 위하여 상기 입력된 냉각수온이 소정의 제1 설정 값(약 60℃)이상인 조건을 만족하는가를 판단한다(S110).

상기에서 입력되는 엔진의 냉각수온이 소정의 제1 설정 값(약 60℃)이상인 조건을 만족함이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 메모리에 엔진 회전수와, 엔진 부하 조건에 대해 미리 맵 데이터로 저장되어 있는 PCV 듀티(Dt)를 설정한다(S120).

이 때, 캐니스터(미도시)로부터 농후한 증발가스가 유입되어 엔진에서 연소되면 공연비는 농후해지며, O2 센서 신호에 의한 공연비 피드 백 펙터(FG)는 1.0보다 작은 값이 된다.

따라서, 엔진 제어 장치(200)는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 상기한 공연비 피드 백 펙터(FG)에 의한 연료량 감량 펙터(Kprg)를 필터링하여 산출하여 학습한다(S130).

상기에서 공연비 피드 백 펙터(FG)에 의해 필터링 되어 산출되는 연료량 감량 펙터(Kprg)는 인젝터를 통한 연료 분사량을 감량하게 하는 펙터가 된다.

즉, 상기 연료량 감량 펙터(Kprg)는 필터링을 거치는 값이며, 연소 후 가스에 대한 공연비를 판단하여 계산되는 값이므로 엔진 제어 장치(200)에서 연료량에 대한 신속한 보상은 어렵다.

예를 들어, 감속 후 가속시나 정지 후 발진 시에는 인테크 메니폴드에서의 부압 거동이 부압이 큰 조건에서 작아지는 조건으로 천이되는 경우이다.

이런 경우 증발가스가 쉽게 빨려 들어가는 조건에서 덜 빨려 들어가는 상태가 된다.

만약 가속 전 상태에서 연료량 감량 펙터가 1.0 이하로 학습되어 있다면 가속 조건이 되며 부압이 작아지고, 증발가스의 유입이 줄어들어 공연비가 희박해진 상태에서 연료량 감량 펙터에 의한 연료 분사량이 줄어든 영향이 중첩되어 공연비가 크게 희박해 진다.

이에 따라 운전성에 악영향을 주며, 심한 경우 엔진이 정지하는 경우가 종래에 발생하고 했다.

따라서, 엔진 제어 장치(200)는 운전 패턴이 급격히 변동되는 조건을 인식하기 위해 스로틀 밸브 개도(Th)를 입력받아 시간 변화에 따라 가변되는 스로틀 밸브 개도 변화량(△Th)을 산출하고, 상기 산출되는 스로틀 밸브 개도 변화량(△Th)이 소정의 제2 설정 값(Dtth)을 초과하는 동시에 입력된 스로틀 밸브 개도(Th)가 소정의 제3 설정 값(Tth)을 초과하는지 여부를 판단한다(S140,S150).

상기에서 스로틀 밸브 개도 변화량(△Th)이 소정의 제2 설정 값(Dtth)을 초과하는 동시에 입력된 스로틀 밸브 개도(Th)가 소정의 제3 설정 값(Tth)을 초과함이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 운전자가 급가속 의지가 있는 것으로 판단한다.

또한, 엔진 제어 장치(200)는 연료량 감량 펙터(Kprg)가 소정의 제4 설정 기준값(1.0) 이하로 학습되어 농후한 증발가스가 유입되고 인젝터의 연료 분사량이 감소되어 가속 시 공연비가 희박해질 경우를 판단한다(S160).

상기에서 연료량 감량 펙터(Kprg)가 소정의 제4 설정 기준값(1.0) 이하로 학습됨이 판단되면 엔진 제어 장치(200)는 소정의 시간(T1) 이내에서만 퍼지 듀티를 도 3에 도시되어 있는바와 같이 0%로 설정하여 해당하는 퍼지 닫음 제어신호를 출력하고, 상기(S130)에서 계산되어 학습되었던 연료량 감량 펙터(Kprg)를 도 3에 도시되어 있는바와 같이 1.0으로 초기화시킨다(S170 ~ S200).

이 후, 원래의 PCV 개도로 회복하며, 해당하는 연료량 제어를 수행한 다음, 연료량 감량 펙터에 대한 학습 과정으로 리턴한다(S210,S220).

상기(S150,S160,S180)에서 운전자의 급 가속의지가 판단되지 않거나, 연료량 감장 펙터가 1.0 이하가 아닌 경우 및 소정의 설정 시간(T1)이 경과됨이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 PCV 개도를 원래로 회복시키는 단계(S210)를 수행한다.

이로써, 인테크 메니폴드 부압의 변동에 의해 증발가스 유입이 작아져 공연비가 희박해지는 현상 및 기존에 연료 분사량을 감소시키는 방향으로 학습된 연료량 감량 펙터에 의한 영향을 배제할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 증발가스 유입시 연료량 감량 펙터(Kprg)에 의해 발생하는 공연비 희박 피크(Lean Peak)를 방지하여 운전성 악화를 개선함으로서, 농후한 증발가스 유입 중 가속시에도 공연비의 희박화에 의한 가속감 불량이나 엔진 정지 등의 운전성 악화를 방지할 수 있으며, NOx 등의 유해한 배기가스의 증가를 억제할 수 있고, 이에 따라 상품성 향상과 운전자의 안전성을 높일 수 있다.

Claims (4)

1. 차량에 전원이 인가되면 사용하는 모든 변수를 초기화하고, 엔진 시동 후 냉각수온이 소정의 제1 설정 값 이상이면 퍼지 듀티값을 설정하여 퍼지 듀티에 대한 연료량 감량 펙터를 산출하여 학습하고, 운전자의 급가속 의지를 판단하는 단계와;

   상기 단계에서 운전자의 급가속 의지가 판단되면, 가속시 공연비 희박여부를 판단하는 단계와;

   상기 단계에서 가속시 공연비 희박상태가 판단되면, 소정의 시간 동안 퍼지 듀티를 0%로 설정하고, 연료량 감량 펙터를 1.0으로 초기화 설정한 다음, 설정된 퍼지 듀티에 따른 해당제어신호를 출력하고, 연료량 제어를 수행하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진의 연료량 제어 방법.
2. 제 1항에 있어서, 운전자의 급 가속의지 판단은 입력되는 스로틀 밸브 개도를 시간 변화에 따라 가변되는 스로틀 밸브 개도 변화량을 산출하고, 상기 산출되는 스로틀 밸브 개도 변화량이 소정의 제2 설정 값을 초과하는 동시에 입력된 스로틀 밸브 개도가 소정의 제3 설정 값을 초과하는지 여부를 판단하는 단계와;

   상기 단계에서 스로틀 밸브 개도 변화량(△Th)이 소정의 제2 설정 값(Dtth)을 초과하는 동시에 입력된 스로틀 밸브 개도(Th)가 소정의 제3 설정 값(Tth)을 초과함이 판단되면, 운전자가 급가속 의지가 있는 것으로 판단하는 단계를 포함하는 차량용 엔진의 연료량 제어 방법.
3. 제 1항에 있어서, 가속시 공연비 희박여부 판단은 연료량 감량 펙터가 1.0 이하임이 판단될 때 가속시 공연비 희박상태가 판단되는 것을 포함하는 차량용 엔진의 연료량 제어 방법.
4. 제 1항에 있어서, 운전자의 급 가속의지가 판단되지 않거나, 연료량 감장 펙터가 1.0 이하가 아닌 경우 및 퍼지 듀티를 0%로 제어하기 위한 소정의 설정 시간이 경과됨이 판단되면, PCV 개도를 원 상태로 회복시키는 단계를 더 포함하는 차량용 엔진의 연료량 제어 방법.