KR101220351B1 - 엔진에서 월 웨팅 보정장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진의 내구 진행에 따라 흡기 시스템에 카본(Carbon)이나 점성물질이 퇴적되어 발생하는 월 웨팅(Wall Wetting) 량을 학습하여 연료 분사량을 보정 제어하는 것이다.

본 발명은 엔진이 연료량 및 공기량의 학습 제어가 실행되고, 특정 영역을 유지하는 상태가 일정시간 이상 유지되면 공연비 제어값(L1)을 검출 저장하고, 감속 혹은 가속에 의해 설정된 값 이상의 부하 변동이 발생된 후 특정 영역을 일정시간 이상 유지하면 해당 영역에서의 공연비 제어값(L2)을 검출하여 공연비 제어값(L1)(L2)를 비교한다. 공연비 제어값의 비교 결과 그 차가 임계값 보다 작으면 흡기 시스템에 대한 월 웨팅 학습을 실행하지 않고, 임계값 보다 크면 흡기 시스템에 대한 월 웨팅 학습을 수행하여 학습 펙터를 계산하여 운전 영역별 월 웨팅 량을 계산하고, 현재 운전 영역에서 산출된 연료량에 월 웨팅 보정량을 더 적용하여 연료 분사량을 결정한다.

월 웨팅, 흡기 시스템, 카본, 퇴적물, 연료량 보정

Description

엔진에서 월 웨팅 보정장치 및 방법{A WALL WETTING CORRECTION APPARATUS FOR ENGINE AND METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엔진에서 월 웨팅 보정장치에 대한 개략적인 구성도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엔진에서 월 웨팅 보정을 수행하는 흐름도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 엔진정보 검출부 20 : 제어부

30 : 연료분사장치

본 발명은 엔진 제어에 관한 것으로, 더 상세하게는 엔진의 내구 진행에 따라 흡기 시스템에 카본(Carbon)이나 점성물질이 퇴적되어 발생하는 월 웨팅(Wall Wetting) 량을 학습하여 연료 분사량을 보정 제어하는 엔진에서 월 웨팅 보정장치 및 방법에 관한 것이다.

차량에서 가속 또는 감속시의 연료량 제어는 차량의 가속 성능과 배출가스, 연비 등에 직접적으로 관련되므로 차량의 성능과 품질을 결정하는 매우 중요한 요소이다.

차량에서 배출가스 저감을 위해서는 공연비 제어, 연료량 학습제어, 가/감속 제어, 엔진온도 보상제어 등이 제공되고 있는데, 엔진의 열화(Aging)를 고려한 배출가스 저감 제어로는 기본 연료량 학습과 산소센서의 학습 보상이 적용되고 있다.

통상적으로, 연료량은 엔진 회전수의 조건과 공기량의 조건으로 결정되는 기본 연료량에 가속 및 감속 연료량과 차량에 작동되는 각종 부하 요소에 대한 조건으로 결정되는 기타 보정값, 공연비 보상값, 프론트 산소센서(Front O2 Sensor)의 열화에 대한 보상값이 적용되어 산출된다.

가속 혹은 감속시에 연료량 제어를 실행하기 위해서는 메인 부하 센서(MAP 또는 HFM 센서)에서 읽어들이는 값을 사용하지 않고, 예측된 공기량으로 제어하는데, 이는 운전자가 가속페달을 밟는 경우 스로틀 포지션 센서(Throttle Position Sensor)의 변화량이 메인 부하 센서의 변화량 보다 빠르게 반응하여 정확한 연료량 제어가 이루어지지 않기 때문이다.

엔진은 내구(Running)가 진행됨에 따라 배출가스 제어 및 정화 시스템이 열화되고, 이에 따라 배기 매니폴더를 통해 배출되는 배기가스도 증가하게 된다.

또한, 엔진의 내구가 진행됨에 따라 연료로부터의 카본 및 점성 물질과 엔진 오일(Engine Oil)로부터 발생한 미연소 잔류 물질이 서지탱크, 인테이크 런너로 이루어지는 흡기 시스템에 흡착되고, 이 흡착물의 퇴적 정도는 엔진 내구의 진행시간과 연료 및 엔진 오일의 성분에 영향을 받는다.

이와 같이, 흡기 시스템에 퇴적된 흡착물은 내벽면(Wall Film)의 표면적을 증가시켜 가속시는 표면적이 증가되어진 내벽면에 연료가 흡착되어 공연비의 희박을 발생시키고, 감속시에는 인젝션 연료량과 내벽면에 흡착된 월 웨팅 연료량이 더해져 연소실로 유입하므로, 공연비를 농후하게 한다.

따라서, 엔진의 내구 진행가 진행되면 공연비가 이론 공연비에서 멀어지는 문제가 발생하게 되고 이는 곧바로 배출가스에 악 영향을 미치게 된다.

통상적으로, 엔진의 개발 초기에는 4,000km 정도로 열화된 엔진을 기준으로 연료량 등을 맵핑(Mapping)하므로 월 웨팅 양도 4,000km 수준에 맞추어 진 값으로 고정된다고 할 수 있다.

따라서, 엔진의 내구 증가는 전술한 바와 같이 흡기 시스템 내벽면의 표면적 증가를 가져오고, 이에 따라 월 웨팅 양의 변동하여 미연소에 따른 배출가스의 악화를 초래하는 문제점이 있다.

그러나, 현재의 차량에 적용되는 엔진에서는 흡기 시스템에 흡착 퇴적된 이물질에 의한 월 웨팅 면적과 배출가스와 상관관계에 대하여 EMS 측면에서 고려되지 않았고, 이에 대한 대응 방안도 적용되어 있지 않다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 엔진의 내구 진행에 따라 흡기 시스템에 카본이나 점성 물질 등이 퇴적되어 발생되는 월 웨팅 량을 학습하여 연료 분사량을 보정 제어함으로써, 배출가스의 안정화를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 엔진 제어에 따른 제반적인 정보를 검출하는 엔진정보 검출부; 흡기 시스템에 퇴적된 퇴적물의 영향으로 발생되는 월 웨팅 량을 학습하여 보정 펙터를 계산하고 최종 연료 분사량에 보정 펙터를 적용하여 이론 공연비에 수렴하는 연료분사를 제어하는 제어부; 제어부의 제어신호에 따라 결정된 연료량을 분사시키는 연료분사장치를 포함한다.

또한, 본 발명은 엔진이 연료량 및 공기량의 학습 제어가 실행되고, 특정 영역을 유지하는 상태가 일정시간 이상 유지되면 공연비 제어값(L1)을 검출 저장하는 과정; 감속 혹은 가속에 의해 설정된 값 이상의 부하 변동이 발생된 후 특정 영역을 일정시간 이상 유지하면 해당 영역에서의 공연비 제어값(L2)을 검출하는 과정; 상기 검출된 공연비 제어값을 비교하여 그 차가 임계값 보다 작으면 흡기 시스템에 대한 월 웨팅 학습을 실행하지 않고, 임계값 보다 크면 흡기 시스템에 대한 월 웨팅 학습을 수행하여 학습 펙터를 계산하는 과정; 상기 계산된 학습 펙터를 적용하여 운전 영역별 월 웨팅 량을 계산하고, 현재 운전 영역에서 산출된 연료량에 월 웨팅 보정량을 더 적용하여 연료 분사량을 결정하는 과정을 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.

그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엔진에서 월 웨팅 보정장치에 대한 개략적인 구성도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예는 엔진정보 검출부(10)와 제어부(20) 및 연료분사장치(30)를 포함한다.

엔진정보 검출부(10)는 엔진 제어에 따른 제반적인 동작을 검출하여 그에 대한 정보를 제어부(20)에 제공한다.

상기 엔진정보 검출부(10)는 맵 센서로 이루어지며, 흡기 매니폴더를 통해 엔진에 흡입되는 공기량을 검출하는 공기량 검출부(11), 크랭크 샤프트 위치센서 혹은 캠 샤프트 위치센서로 이루어지며, 엔진의 회전수를 검출하는 엔진 회전수 검출부(12), 가속페달의 작동에 연동하여 동작되는 스로틀 밸브의 개도량을 검출하는 스로틀 개도 검출부(13), 배기 매니폴더에 장착되는 촉매장치의 선단에 장착되어 배출가스에 포함되는 산소의 농도를 검출하여 공연비의 희박 혹은 농후에 대한 정보를 출력하는 제1산소센서(14), 촉매장치의 후단에 장착되어 촉매장치에 의해 정화된 배출가스에 포함된 산소농도를 검출하는 제2산소센서(15)를 포함한다.

제어부(20)는 상기 엔진정보 검출부(10)에서 제공되는 엔진 회전수와 공기량에 따라 기본 연료량을 결정하고, 여기에 가속 및 감속 연료량과 각종 부하에 따라 결정되는 보정량, 공연비 보정량, 제1산소센서(14)의 열화에 대한 보정량이 적용되어 최종 연료 분사량을 결정하며, 결정된 연료 분사량에 따라 연료분사장치(30)의 작동을 제공한다.

또한, 상기 제어부(20)는 엔진의 내구 진행에 따라 흡기 시스템에 카본이나 점성 물질 등이 퇴적되어 발생되는 월 웨팅 량을 학습하고 상기와 같이 결정되는 최종 연료 분사량에 보정량으로 더 적용하여 이론 공연비에 수렴하는 연료량의 분사를 제공한다.

전술한 바와 같은 기능을 포함하는 본 발명의 실시예에서 월 웨팅 보정을 수행하는 동작에 대하여 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

엔진의 시동이 온을 유지하는 상태에서 제어부(20)는 운전정보 검출부(10)로부터 제반적인 엔진 제어정보를 판독한 다음 공기량 및 연료량을 학습한다(S102).

즉, 제어부(20)는 엔진이 시동 온을 유지하면 연소실로 흡입되는 공기량의 정보, 엔진 회전수의 정보, 스로틀 개도의 변화, 공연비의 희박 및 농후, 배출가스에 대한 농도 등 엔진 제어정보를 판독한 다음 그에 따라 공기량 및 연료량을 학습한다.

이후, 연료량과 공기량에 따른 학습이 진행되었는지를 판단하며(S103), 연료량 학습과 공기량 학습이 모두 적용되지 않은 상태이면 상기 S102의 과정으로 리턴하고, 연료량 학습과 공기량 학습이 모두 적용되는 상태이면 엔진 회전수와 공기량이 제1조건을 만족하는지 판단한다(S104).

상기 제1조건은 엔진 회전수(Eng. speed)가 설정된 제1기준 회전수(rpm1)과 제2기준 회전수(rpm2)에 포함되고, 현재 검출되는 공기량이 설정된 제1기준 공기량(maf1)과 제2기준 공기량(maf2)의 사이에 포함되며, 설정된 기준시간(S1) 이상 유지되는 조건이다.

상기 S104의 판단에서 제1조건을 만족하지 않으면 상기 S102의 과정으로 리턴되고, 제1조건을 만족하면 제1산소센서(14)의 정보를 분석하여 공연비 제어에서 측정되는 희박 혹은 농후의 변위량(L1)을 검출한다(S105).

이후, 단위 시간당 스로틀 개도의 변화(△TPS/△t)를 검출하여 감속도 혹은 가속도를 측정하며(S106), 측정된 감속도 혹은 가속도가 설정된 제1기준값(dcc1)과 제2기준값(dcc2)의 사이에 포함되는지를 판단한다(S107).

상기 S107의 판단에서 감속도 혹은 가속도가 제1,2기준값의 범위에 포함되면 엔진 회전수와 공기량이 제2조건을 만족하는지 판단한다(S108).

상기 제2조건은 엔진 회전수(Eng. speed)가 설정된 제3기준 회전수(rpm3)과 제3기준 회전수(rpm4)에 포함되고, 현재 검출되는 공기량이 설정된 제3기준 공기량(maf3)과 제4기준 공기량(maf4)의 사이에 포함되며, 설정된 기준시간(S2) 이상 유지되는 조건이다.

상기 S108의 판단에서 제2조건을 만족하지 않으면 상기 S102의 과정으로 리턴되고, 제2조건을 만족하면 제1산소센서(14)의 정보를 분석하여 공연비 제어에서 측정되는 희박 혹은 농후의 변위량(L2)을 검출한다(S109).

이후, 상기 S105에서 검출한 변위량(L1)에서 S109에서 검출한 변위량(L2)를 차 연산한 결과값이 설정된 임계값 보다 큰 값을 갖는지를 판단한다(S110).

상기 S110의 판단에서 차 연산된 결과값이 설정된 임계값 보다 작은 값을 갖는 상태이면 배출가스가 안정된 상태로 판단하여 흡기 시스템에 대한 월 웨팅 학습을 실행하지 않고, 상기 S102의 과정으로 리턴한다(S111).

그러나, S110의 판단에서 차 연산된 결과값이 설정된 임계값 보다 큰 값을 갖는 상태이면 흡기 시스템에 퇴적된 카본에 의한 영향으로 비 정상적인 공연비 제어가 이루어지며, 이에 따라 배출가스의 에미션이 악화된 상태로 판단한다.

따라서, 흡기 시스템에 퇴적된 카본의 영향에 의한 월 웨팅 량을 학습하여 월 웨팅 보정을 위한 학습 펙터(W)를 하기의 수학식 1과 같이 계산한다(S112).

W = f(L1 - L2)

그리고, 상기 수학식 1을 통해 계산된 학습 펙터(W)를 적용하여 냉각수온의 조건과 운전영역의 조건 및 가/감속의 조건에 따라 월 웨팅 보상량(Y)을 계산한다(S113).

상기와 같이 월 웨팅 보상량(Y)이 결정된 상태에서 가속 혹은 감속이 검출되는지 판단하며(S114) 가속 혹은 감속이 검출되면 기본 가/감속 연료량에 월 웨팅 보상량(Y)을 적용하여 가/감속에 대한 연료량을 계산한다(S115).

상기 계산된 연료량을 가/감속에 따른 최종 연료량을 결정하고(S116), 연료분사장치(30)를 제어하여 연료 분사를 제어한다(S117).

상기 S114에서 가속 또는 감속이 검출되지 않으면 S113에서 계산된 월 웨팅 보상량(Y)을 기본 연료량에 적용하여 최종 연료량을 결정한다(S116).

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변 형 및 균등한 실시예가 가능하므로 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 역시 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

이상에서 설명한 바와같이, 본 발명은 엔진의 내구에 따라 흡기 시스템의 내면부에 퇴적되는 카본의 영향에 따른 월 웨팅 보상량을 계산하여 가속 혹은 감속 연료량에 적용함으로써, 공연비를 안정화시켜 배출가스의 안정화를 제공한다.

Claims (7)

1. 엔진 제어에 따른 제반적인 정보를 검출하는 엔진정보 검출부;

   흡기 시스템에 퇴적된 퇴적물의 영향으로 발생되는 월 웨팅 량을 학습하여 보정 펙터를 계산하고 최종 연료 분사량에 보정 펙터를 적용하여 이론 공연비에 수렴하는 연료분사를 제어하는 제어부;

   제어부의 제어신호에 따라 결정된 연료량을 분사시키는 연료분사장치를 포함하고,

   상기 제어부는 정상 부하 조건의 공연비 제어에서 제1산소센서를 통해 검출되는 산소 농도와 감/가속에 의한 부하 변동가 발생된 다음 공연비 제어에서 제1산소센소를 통해 검출되는 산소 농도를 비교하여 그 결과에 따라 월 웨팅 량을 학습하는 것을 특징으로 하는 엔진에서 월 웨팅 보정장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 엔진이 연료량 및 공기량에 대한 학습 제어가 진행되는 상태인지 판단하는 과정;

   학습 제어가 진행되지 않으면 리턴되고, 학습 제어이면 엔진 속도 및 공기량이 설정된 제1조건을 만족하는지 판단하는 과정;

   엔진 속도 및 공기량이 제1조건을 만족하면 제1산소센서에서 측정되는 산소농도를 저장하는 과정;

   가속 혹은 감속이 검출되는지 판단하며, 가속 혹은 감속이 검출되면 그 값이 설정된 기준값 범위에 포함되는지 판단하는 과정;

   가속 혹은 감속이 기준값 범위에 포함되면 엔진 속도 및 공기량이 제2조건을 만족하는지 판단하는 과정;

   엔진 속도 및 공기량이 제2조건을 만족하면 제1산소센서에서 측정되는 산소농도(L2)와 상기 제1조건 만족시에 측정 저장한 산소농도(L1)을 비교하는 과정;

   상기 산소농도(L1)(L2)의 비교 결과 그 차가 임계값 이하이면 월 웨팅 학습을 수행하지 않고, 임계값 이상이면 월 웨팅 학습을 수행하고 학습 펙터를 계산하는 과정;

   상기의 학습 펙터를 적용하여 운전 영역별, 냉각수온별 월 웨팅 보상량을 계산하여 현재의 제어 연료량, 가감속 연료량에 더 적용하는 과정을 포함하는 엔진에서 월 웨팅 보정방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 제1조건은 엔진 회전수(Eng. speed)가 설정된 제1기준 회전수(rpm1)과 제2기준 회전수(rpm2)에 포함되고, 공기량이 설정된 제1기준 공기량(maf1)과 제2기준 공기량(maf2)의 사이에 포함되며, 설정된 기준시간(S1)이상 유지되는 조건으로 설정되는 엔진에서 월 웨팅 보정방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 제2조건은 가속 혹은 감속에 의한 엔진 회전수(Eng. speed)가 설정된 제3기준 회전수(rpm3)과 제4기준 회전수(rpm4)에 포함되고, 공기량이 설정된 제3기준 공기량(maf3)과 제4기준 공기량(maf4)의 사이에 포함되며, 설정된 기준시간(S2) 이상 유지되는 조건으로 설정되는 엔진에서 월 웨팅 보정방법.
7. 엔진이 연료량 및 공기량의 학습 제어가 실행되고, 특정 영역을 유지하는 상태가 일정시간 이상 유지되면 공연비 제어값(L1)을 검출 저장하는 과정;

   감속 혹은 가속에 의해 설정된 값 이상의 부하 변동이 발생된 후 특정 영역을 일정시간 이상 유지하면 해당 영역에서의 공연비 제어값(L2)을 검출하는 과정;

   상기 검출된 공연비 제어값을 비교하여 그 차가 임계값 보다 작으면 흡기 시스템에 대한 월 웨팅 학습을 실행하지 않고, 임계값 보다 크면 흡기 시스템에 대한 월 웨팅 학습을 수행하여 학습 펙터를 계산하는 과정;

   상기 계산된 학습 펙터를 적용하여 운전 영역별 월 웨팅 량을 계산하고, 현재 운전 영역에서 산출된 연료량에 월 웨팅 보정량을 더 적용하여 연료 분사량을 결정하는 과정을 포함하는 엔진에서 월 웨팅 보정방법.

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