KR100427270B1 - 가속시 연료량 학습 제어장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

차량의 연료 분사량 제어방법으로, 가속순간 희박(Lean)한 상태의 공연비 (A/F)를 보상하여 가속 응답성을 향상시키고 질소산화물(Nox)의 에미션을 안정화시키도록 하는 것이다.

본 발명은 가속 페달의 구동에 따라 검출되는 부하 변동량이 설정된 기준값 이상인지를 판단하는 과정과, 부하 변동량이 기준값 이상이면 가속 요구로 판단하여 엔진이 피드백 학습조건을 만족하는지를 판단하는 과정과, 피드백 학습조건을 만족하면 부하 변동후 일정시간 동안 배기가스에 포함된 산소량의 평균값을 검출하여 기준값과 비교하는 과정과, 상기에서 산소량의 평균값이 기준값 이하의 상태이면 공연비의 부조화에 의한 희박 연소로 판단하여 가속 페달에 의한 부하 변동량의 연료량에 냉각수온별 학습값의 보정 연료량을 가산하여 가속 연료량으로 산출 제어하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

가속시 연료량 학습 제어장치 및 방법{APPARATUS FOR LEARNING CONTROL OF FUEL INJECTION WHEN ACCELERATION ON VEHICLE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 차량의 연료 분사량 제어방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 가속순간 희박(Lean)한 상태의 공연비(A/F)를 보상하여 가속 응답성을 향상시키고 질소산화물(Nox)의 에미션을 안정화시키도록 하는 가속시 연료량 학습 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량에서 가속 페달의 구동에 의해 부하 변동량이 설정된 기준값을 초과하게 되는 경우 엔진제어수단은 부하 변동량, 즉 가속페달의 구동에 따른스로틀 개도의 변화량과 냉각수온 및 엔진 회전수를 감안하여 가속 연료량을 산출한 다음 산출된 연료량의 분사로 가속 응답성을 제공한다.

그러나, 가속 페달의 구동에 의한 스로틀 개도의 전개로 짧은 순간에 연소실내로 많은 공기량이 유입되지만 이 공기량을 측정하여 산출되는 분사 연료량은 일정기간 동안 시간적 지연을 가지게 되므로 결과적으로 가속 순간 적절한 공연비를 유지하지 못하게 된다.

따라서, 각 기통에 분사되는 혼합기는 희박(Lean)한 상태가 되어 발진 지연감, 즉 가속 응답성을 지연시키게 되고 동시에 희박 연소로 인하여 질소 산화물(Nox)의 에미션이 과다 생성되어 대기오염을 유발시키게 된다.

또한, 통상적으로 가속 연료량의 로직은 노후화가 안된 신차의 배기가스 검출로 공연비를 측정한 후 그 추적값이 적절하도록 각 운전 조건별로 가속 연료량을 설정하여 매칭하고 있어, 차량에 매칭된 가속 연료량은 차량간 편차와 차량의 노후화 정도에 따라 적절한 공연비를 유지하지 못하여 가속 순간 희박 연소에 의해 질소 산화물을 과대 배출하게 되며, 가속 응답성을 저하시키게 되어 소비자의 불만으로 제기되고 있다.

또한, 차량이 노후화되면 연소실내에 카본 등의 침적물이 누적됨으로 인하여 가속 순간 공연비를 희박하게 하는 원인으로 작용한다.

일예를 들어, 도 4는 대략 100Kmil을 내구 완료된 차량으로 측정한 데이터로 운전자의 가속 의지에 의해 스로틀 밸브(TPS)가 상승됨에 따라 그 시점에서 산출된 가속 연료량이 각 연소실에 분사됨으로 엔진 RPM 및 부하가 증가되는데, 이때 연소실에 분사되는 공연비는 희박한 상태로 되어 질소 산화물(Nox)의 에미션을 과다하게 배출하고, 부하 변동에 알 수 있는 바와 같이 발진지연, 즉 가속 응답성을 저하시키게 되며, 질소산화물(Nox)의 증가에 의해 촉매장치를 열화시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 가속 순간 부하 변동량과 냉각수온별 학습값 및 일정시간 동안의 배기가스 산소량 평균값을 감안한 가속 연료량의 제어로 희박한 상태의 공연비를 보상하여 가속 응답성을 향상시키고 질소산화물(Nox)의 에미션을 안정화시키도록 하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 가속시 연료량 학습 제어장치에 대한 구성 블록도.

도 2는 본 발명에 따라 가속시 연료량 학습 제어를 수행하는 일 실시예의 흐름도.

도 3은 본 발명에 따른 가속시 연료량 학습 제어를 보인 타이밍도.

도 4는 종래의 차량에서 가속시 적용되는 부하 변동과 흡입 공기량 대 연료량을 보인 그래프.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 가속 페달의 구동에 따라 검출되는 부하 변동량이 설정된 기준값 이상인지를 판단하는 과정과, 부하 변동량이 기준값 이상이면 가속 요구로 판단하여 엔진이 피드백 학습조건을 만족하는지를 판단하는 과정과, 피드백 학습조건을 만족하면 부하 변동후 일정시간 동안 배기가스에 포함된 산소량의 평균값을 검출하여 기준값과 비교하는 과정과, 상기에서 산소량의 평균값이 기준값 이하의 상태이면 공연비의 부조화에 의한 희박 연소로 판단하여 가속 페달에 의한 부하 변동량의 연료량에 냉각수온별 학습값의 보정 연료량을 가산하여 가속 연료량으로 산출 제어하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 가속시 연료량 학습 제어장치는 가속페달 위치 검출부(10)와 냉각수온 검출부(20), 산소량 검출부(30), 제어부(40) 및 인젝터(50)로 이루어지는데, 가속페달 위치 검출부(10)는 운전자의 구동으로 가변되는 가속페달의 위치 정보를 검출하여 전기적 신호를 출력한다.

냉각수온 검출부(20)는 냉각수의 온도를 검출하여 그에 대한 전기적 신호를 출력한다.

산소량 검출부(30)는 배기 매니폴더에 설치되는 프론트 산소 센서로 배기가스에 포함되어 있는 산소량을 검출하여 그에 대한 전기적 신호를 출력한다.

제어부(40)는 가속 페달 위치 검출부(10)의 정보가 가속을 요구하는 신호로 검출되면 그에 따른 부하 변동량과 냉각수온의 정보 및 배기가스에 포함된 산소량의 평균값을 감안한 분사 연료량의 산출을 통해 희박 연소가 발생되지 않는 공연비 제어를 수행한다.

인젝터(50)는 제어부(40)에서 인가되는 제어신호에 따라 각 연소실에 산출된 연료량을 분사하여 희박 연소가 발생되지 않는 혼합비를 제공한다.

상기한 바와 같은 기능을 포함하는 본 발명의 구성에서 가속시 연료량 학습 제어를 수행하는 동작을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

소정의 속도를 유지하여 주행하는 상태에서 제어부(40)는 가속 페달 위치 검출부(10)의 정보를 판독하여 부하 변동량을 검출하며(S101), 검출되는 부하 변동량이 설정된 기준값 이상인지를 판단한다(S102).

상기에서 부하 변동량이 설정된 기준값 이상인 것으로 판단되면 운전자의 가속 페달 전개에 의한 가속 요구로 판단한 다음(S103), 냉각수온 검출부(20)의 정보를 판독하여 현재의 차량 상태 조건이 시동후 설정된 시간이 경과하여 충분한 워밍업이 완료된 피드백 학습조건을 만족하는지를 판단한다(S104).

상기에서 피드백 학습 조건을 만족하는 것으로 판단되면 설정된 일정시간 동안 산소량 검출부(30)의 정보, 즉 배기 매니폴더에 설치되어 있는 프론트 산소센서로부터 검출되는 배기가스에 포함된 산소량을 검출 평균하여(S105) 산출된 평균값이 공연비의 희박을 판단하기 위해 설정된 기준값 이하인지를 판단한다(S106).

상기에서 배기가스에 포함된 산소량의 평균은 하기의 수학식 1을 통해 수행한다.

여기서, t0 : 가속 판정시간이고, t1 ; 설정된 경과시간(5초)이다.

상기 S106의 판단에서 산출된 산소량 평균값이 설정된 기준값 이하인 상태로 판단되면 제어부(40)는 가속 페달의 구동에 의한 스로틀 밸브의 전개로 연소실에 유입되는 공기량은 많으나, 연료 분사량이 미처 대응하지 못하여 순간 공연비가 희박한 것으로 판단하여 가속 페달의 부하 변동에 의한 연료량에 냉각수온별 학습치 이득을 가산하여 연료량을 증량 보정하고(S107), 산출된 산소량 평균값이 설정된 기준값 이상인 것으로 판단되면 제어부(40)는 공연비가 과농한 상태로 미연소 가스가 많이 발생되고 있는 것으로 판단하여 가속페달의 부하 변동에 의한 연료량에 냉각수온별 학습치 이득을 감산하여 연료량을 감량 보정한다(S108).

이후, 불안정한 공연비의 오학습을 방지하기 위하여 학습치의 상한 및 하한을 제한한 다음 부하 변동량과 냉각수온에 따른 보정값, 회전수에 따른 보정값 및 냉각수온별 가속 연료량 학습값을 포함하여 가속 연료량을 산출한 후 산출된 연료량의 분사 제어로 가속 순간 가속 응답성을 향상시킴과 동시에 희박 연소로 인한 질소산화물(Nox)의 배출을 억제하여 준다.

상기에서 냉각수온별 가속 연료량의 학습값, Adp_Accel(WTS)은 일 예를 들어 하기와 같이 설정된다.

Adp_Accel(0℃) : WTS 〈 10℃,

Adp_Accel(20℃ ) : 10℃ ≤WTS ≤30℃,

Adp_Accel(40℃ ) : 30℃ ≤WTS ≤50℃,

Adp_Accel(60℃ ) : 50℃ ≤WTS ≤70℃,

Adp_Accel(80℃ ) : 70℃ ≤WTS ≤90℃,

Adp_Accel(100℃ ) : 90℃ ≤WTS

상기에서는 가속 순간의 연료량 보정에 대하여 설명하였으나, 이의 경우 가속 페달에서 발을 떼는 감속 순간 공연비가 농후함으로 인한 미연소로 배기가스가 농후한 것 역시 동일한 부하 변동량에 학습치 이득을 감산하는 연료량의 산출로 제어된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 가속 순간 차량간 편차 및 노후화에관계없이 공연비를 안정되게 유지시켜 가속 응답성과 질소 산화물의 배출을 억제하므로 운행에 안정성 및 신뢰성이 제공된다.

Claims (6)

1. 가속 페달의 구동 변위 정보를 검출하는 가속페달 검출수단과;

   냉각수의 온도 정보를 검출하는 냉각수온 검출수단과;

   배기가스에 포함되어 있는 산소량을 검출하는 산소량 검출부와;

   가속으로 판단되는 경우 일정시간 동안 산소량의 평균값을 검출하여 희박 연소로 판단되면 부하 변동량에 대한 연료량에 냉각수온에 따른 학습값 이득을 포함하여 가속시 연료량을 산출하는 제어부 및;

   상기 제어부의 제어신호에 따라 산출된 가속 연료량을 각 연소실에 분사하는 인젝터를 포함하는 것을 특징으로 하는 가속시 연료량 학습 제어장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제어부는 가속시의 산소량 평균값이 농후한 연소로 판단되면 부하 변동량에 대한 연료량에 냉각수온에 따른 학습값 이득을 감산하여 가속 연료량으로 산출하는 것을 특징으로 하는 가속시 연료량 학습 제어장치.
3. 가속 페달의 구동에 따라 검출되는 부하 변동량이 설정된 기준값 이상인지를 판단하는 과정과;

   부하 변동량이 기준값 이상이면 가속 요구로 판단하여 엔진이 피드백 학습조건을 만족하는지를 판단하는 과정과;

   피드백 학습조건을 만족하면 부하 변동후 일정시간 동안 배기가스에 포함된 산소량의 평균값을 검출하여 기준값과 비교하는 과정과;

   상기에서 산소량의 평균값이 기준값 이하의 상태이면 공연비의 부조화에 의한 희박 연소로 판단하여 가속 페달에 의한 부하 변동량의 연료량에 냉각수온별 학습값의 보정 연료량을 가산하여 가속 연료량으로 산출 제어하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 가속시 연료량 학습 제어방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 가속에 의한 부하 변동후 일정시간 동안의 산소량 평균값 산출은 하기의 수학식 2를 통해 수행하는 것을 특징으로 하는 가속시 연료량 학습 제어방법.

   여기서, t0 : 가속 판정시간이고, t1 ; 설정된 경과시간(5초)이다.
5. 제3항에 있어서,

   상기에서 산소량의 평균값이 기준값 이상이면 공연비가 과농하여 미연소 가스가 배출되는 것으로 판단하여 가속 페달에 의한 부하 변동량의 연료량에 냉각수온별 학습값의 보정 연료량을 감산하여 가속 연료량으로 산출 제어하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 가속시 연료량 학습 제어방법.
6. 제3항에 있어서,

   가속 연료량의 산출은 부하 변동량 + 냉각수온 보정값 + 회전수 보정값 + 냉각수온별 가속 연료량 학습값으로 산출되는 것을 특징으로 하는 가속시 연료량 학습 제어방법.