KR100435637B1

KR100435637B1 - 희박연소엔진을장착한차량에서의공연비제어방법

Info

Publication number: KR100435637B1
Application number: KR1019970069137A
Authority: KR
Inventors: 문귀원
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 1997-12-16
Filing date: 1997-12-16
Publication date: 2004-09-04
Also published as: KR19990050093A

Abstract

본 발명은 희박 연소 엔진에 관한 것으로서 초기에 세팅하는 맵 테이블 데이터에 따라 공연비가 제어되는 오픈 루프 구간에서 이론 공연비 연소 모드와 희박 연소 모드를 구분하여 흡입 공기량에 따라 연료량의 비율을 다르게 적용하도록 하여 공연비가 정확하게 매칭되도록 하므로써 엔진의 동작을 안정되게 유지하기 위한 것으로, 엔진의 전반적인 동작을 제어하는 엔진 제어부는 공기량을 검출하는 흡입공기량 센서의 출력 신호를 판독하여; 오픈 루프 구간에서는 해당 모드에 맞는 맵 테이블에 따라 설정되는 공기량:연료량 비율대로 연료를 분사하고; 클로즈 루프 구간에서는 산소 센서로부터 피드백 되어 인가되는 신호를 이용하여 목표 공연비로 유지하는 제어를 하도록 함으로써 항상 목표하는 공연비 상태에서 연소가 이루어지도록 하여 엔진의 동작을 안정되게 유지할 수 있게된다.

Description

희박 연소 엔진을 장착한 차량에서의 공연비 제어방법

본 발명은 자동차의 희박 연소 엔진에 관한 것으로서, 초기에 세팅하는 맵 테이블 데이터에 따라 공연비가 제어되는 오픈 루프 구간에서 이론 공연비 연소 모드와 희박 연소 모드를 구분하여 흡입 공기량에 따라 연료량의 비율을 다르게 적용하도록 하여 공연비가 정확하게 매칭되도록 함으로써 엔진의 동작을 안정되게 유지하기 위한 희박 연소 엔진을 장착한 차량에서의 공연비 제어방법에 관한 것이다.

현재 자동차의 배기 오염물질인 탄화수소와 일산화탄소를 적게 배출하고 지구온실화의 주범인 이산화탄소를 감소시키는 동시에 연비를 향상시킬 수 있는 희박 연소 엔진(Lean Burn Engine)에 대한 연구개발이 활발하게 이루어지고 있다.

희박연소엔진의 원리를 상세히 설명하면 다음과 같다.

기존의 엔진에서는 공기와 연료를 14.5:1의 비율로 적용하던 것을 희박연소엔진에서는 공기의 비를 높여 22~23:1로 연소하는 것을 기본으로 한다.

이렇게 희박한 상태에서도 안정된 운전을 행하기 위하여 연소실내에 와류를 형성하여 연료의 빠른 혼합이 이루어지도록 하기 위한 기구가 필수적으로 구비된다.

그리고 희박 연소 엔진은 흡입 공기량과 엔진RPM의 값에 따라 희박 연소 구간과 이론 공연비 연소구간이 엔진 제어부의 ROM에 미리 입력되어 있다.

또한 희박 연소 엔진은 희박 연소 구간과 이론 공연비 연소 구간 각각마다 산소 센서의 신호를 피드백 받아 목표 공연비로 보정하는 클로즈 루프(close loop) 제어방식과 목표 공연비로 보정하는 작업을 생략하고 표 1과 같이 맵 테이블에 기억된 데이터를 바탕으로 제어하는 오픈 루프(open loop) 제어방식으로 구분된다.

표 1의 적용 상수는 공기량에 따라 그 크기가 다르게 설정된다.

그러나 희박 연소 제어는 이론 공연비 연소 제어와는 다른 연료량과 클로즈 루프 제어시 다른 특성을 보임으로 인해 정확한 공연비 제어를 하기 위해서는 새로운 방법이 모색되어야 한다.

즉, 오픈 루프 구간에서 이론 공연비에 적용하는 연료량 분사비를 그대로 희박 연소에 적용하게 되면 차량의 주행시간이 길어짐에 따라 미리 세팅된 22:1의 비율로 정확하게 나타나지 않으므로, 실제 혼합기는 저부하일수록 중/고부하에 비해 상대적으로 농후해져 엔진의 동작이 불안해진다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 희박 연소 엔진의 오픈 루프 제어 구간에서 목표 공연비를 유지하기 위한 맵 테이블을 이론 공연비 연소용과 희박 연소용으로 구분하여 세팅하고, 해당 모드의 제어에 있어 부하 영역에 따라 공연비를 정확하게 매칭하여 줌으로써 엔진의 동작을 안정되게 유지하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 희박 연소 엔진의 공연비 제어에 있어서, 각 센서의 신호를 판독하여 현재의 연소 모드를 판단하는 단계와; 현재의 연소 모드가 이론 공연비의 연소 모드이면 피드백 제어의 상태인지 판단하는 단계와; 상기에서 이론 공연비의 연소 모드에서 피드백 제어로 판단되면 이론 공연비로 근접시키기 위한 피드백 제어를 수행하고, 피드백 제어가 수행되지 않는 상태이면 이론 공연비 연소용 맵 테이블 데이터에 따라 연료량을 제어하는 단계와; 상기의 판단에서 현재의 연소 모드가 희박 연소 모드로 판정되면 피드백 제어의 상태인지 판단하는 단계와; 상기에서 희박 연소 모드에서 피드백 제어가 수행되지 않는 상태이면 희박 연소용 맵 테이블 데이터에 따라 연료량을 제어하고, 피드백 제어의 수행이면 희박연소 공연비로 근접시키기 위한 피드백 제어를 수행하는 단계로 이루어지는 희박 연소 엔진을 장착한 차량에서의 공연비 제어 방법을 제공한다.

도 1은 본 발명의 희박 연소 엔진 장치에 관한 블록도이고,

도 2는 본 발명의 실시예에서 제시되는 희박 연소/이론 공연비 연소 제어에 관한 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명의 구성을 도 1을 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.

공기량을 검출하는 흡입 공기량 센서(10)와, 상기 흡기 공기량 센서(10)의 출력신호에 따라 공기량을 연산하여 해당 공연비로 연료 분사 신호를 출력하는 엔진 제어부(20)와, 상기 엔진 제어부(20)에서 출력되는 분사 신호에 따라 연료를 분사하는 인젝터(30)와, 엔진 제어부(20) 신호에 따라 혼합된 혼합기의 연소에 의해 배출되는 가스중 산소 농도를 검출하는 산소 센서(40)로 이루어진다.

상기 엔진 제어부(20)에는 공연비가 제어되는 오픈 루프 구간에서 이론 공연비 연소모드와 희박 연소 모드에 따른 공연비 매칭을 위한 맵 테이블이 설정된다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 동작을 도 2를 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 엔진 제어부(20)는 흡입 공기량 센서(10) 및 각 센서의 신호를 판독하고 현재 운행되는 연소 모드를 판독한다(S100).

S100에서 현재 연소 모드가 희박 연소 구간인지를 비교 판단한다(S200).

상기 S200에서 이론 공연비 연소 모드로 판정되면 피드백 제어 구간인지를 비교 판단한다(S400).

S400에서 피드백 제어 구간으로 판단되면 산소 센서(40)에서 출력되는 공연비로 이론 공연비 연소용 피드백 제어를 수행한다(S420).

따라서 목표 이론 공연비 즉 14.5:1의 비율로 연료량이 분사되도록 계속하여 산소 센서(40)의 출력신호를 통하여 피드백 제어가 수행된다.

그러나 S400에서 피드백 제어 구간이 아닌 것으로 판단되면 표 1에 나열한 이론 공연비 연소용 맵 테이블 데이터에 따라 연료량을 제어한다(S410).

따라서 흡입 공기량 센서(10)에서 출력되는 공기량에 따라 해당 적용 상수 (K1,K2,...Kn)와 승산되어 연료량(K1,2K2,...NKn)이 결정되고 결정된 연료량만큼 분사하기 위한 연료 분사 시간이 인젝터(30)로 출력된다.

한편 S200에서 연소 모드가 희박 연소 구간으로 판정되면 피드백 제어인지를 비교 판단하다(S300).

S300에서 피드백 제어가 아닌 것으로 판단되면 표 2에 나열한 바와 같이 희박 연소용 맵 테이블 데이터에 따라 연료량을 제어하도록 한다(S310).

따라서 흡입 공기량 센서(10)에서 출력되는 공기량에 따라 해당 적용 상수 (C1,C2,...Cn)와 승산되어 연료량(CA,2C2,...NCn)이 결정되고 결정된 연료량만큼 분사하기 위한 연료 분사 시간이 인젝터(30)로 출력된다.

그러나 S300에서 피드백 제어인 것으로 판단되면 희박 연소용으로 피드백 제어를 수행한다(320).

따라서 목표 희박 연소 공연비 즉 22:1의 비율로 연료량이 분사되도록 계속하여 산소 센서(40)의 출력신호를 통하여 피드백 제어가 수행된다.

본 발명은 희박 연소와 이론 공연비 연소의 연료량 공급을 위하여 설정되는 맵 테이블을 나누어 제공하므로 희박 연소시에는 희박 연소 부하량에 맞는 연료량이 공급되고 이론 공연비 연소시에는 이론 공연비 연소 부하량에 맞는 연료량이 공급되므로써 공연비가 각각의 연소 모드에 알맞게되므로 엔진의 동작을 안정되게 유지할 수 있다.

Claims

희박 연소 엔진의 공연비 제어에 있어서,

각 센서의 신호를 판독하여 현재의 연소 모드를 판단하는 단계와;

현재의 연소 모드가 이론 공연비의 연소 모드이면 피드백 제어의 상태인지 판단하는 단계와;

상기에서 이론 공연비의 연소 모드에서 피드백 제어로 판단되면 이론 공연비로 근접시키기 위한 피드백 제어를 수행하고, 피드백 제어가 수행되지 않는 상태이면 이론 공연비 연소용 맵 테이블 데이터에 따라 연료량을 제어하는 단계와;

상기의 판단에서 현재의 연소 모드가 희박 연소 모드로 판정되면 피드백 제어의 상태인지 판단하는 단계와;

상기에서 희박 연소 모드에서 피드백 제어가 수행되지 않는 상태이면 희박 연소용 맵 테이블 데이터에 따라 연료량을 제어하고, 피드백 제어의 수행이면 희박 연소 공연비로 근접시키기 위한 피드백 제어를 수행하는 단계로 이루어지는 희박 연소 엔진을 장착한 차량에서의 공연비 제어 방법.