KR102394628B1 - 아이들 퍼지 오프 시 공연비 제어 방법 - Google Patents

아이들 퍼지 오프 시 공연비 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 아이들 퍼지 오프 시 공연비 린 피크(Lean Peak)에 의한 RPM 드롭(Drop)을 방지하도록 하는 공연비 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 아이들 퍼지 오프 시 공연비 제어 방법은 아이들 퍼지 종료 시 일정시간 동안 연료량 피드백을 멈추고 일정한 람다 콘트롤값으로 프리즈 제어를 수행하도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

아이들 퍼지 오프 시 공연비 제어 방법{Method for Controlling Air-Fuel Raio at Idle Purge-Off}
본 발명은 아이들 퍼지 오프 시 공연비 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 아이들 퍼지 오프 시 공연비 린 피크(Lean Peak)에 의한 RPM 드롭(Drop)을 방지하도록 하는 공연비 제어 방법에 관한 것이다.
연료 탱크에서 발생한 증발 가스는 캐니스터에 포집되고, 엔진 동작 시 캐니스터 퍼지 제어를 통해 엔진으로 보내져 연소에 사용된다. 하지만, 고농도 캐니스터 상황에서 퍼지 학습이 제대로 수행되지 않은 경우에는 퍼지 유량 및 퍼지 가스 농도가 부정확하게 되어 아이들 퍼지 오프 시 공연비 린 피크 및 이에 따른 RPM 드롭이 발생하고, 심한 경우 시동 꺼짐이 발생하기도 한다(도 1 참조).
종래 기술은 이를 방지하기 위해 캐니스터 퍼지 동작 동안 퍼지 리저브 토크를 증대하여 갑작스런 외란에 대응하도록 함으로써 연소 안정성을 확보하고 있는데, 실험적으로 리저브 토크를 증대할수록 RPM 드롭이 개선되는 경향을 보이기는 하나, RPM 드롭 수준이 100RPM 이상인 상황에서만 리저브 토크 증대로 인한 개선 효과가 유의미할 뿐, 50~60RPM 수준의 드롭시에는 개선 효과가 미약한 것으로 확인되었다.
또한, 연소 제어 측면에서와는 달리 연비 측면에서 보면 리저브 토크는 가능한 사용하지 않는 것이 바람직하며, 필요한 경우 최소화해서 사용할 필요가 있다.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 공연비 제어에 있어 람다 콘트롤값의 프리즈 제어를 통해 아이들 퍼지 오프 시 발생하는 RPM 드롭 문제를 개선하고, 이를 통해 퍼지 동작 중 요청되는 퍼지 리저브 토크를 줄여 연비 향상을 도모할 수 있도록 한 아이들 퍼지 오프 시 공연비 제어 방법을 제공하는데 있다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 아이들 퍼지 오프 시 공연비 제어 방법은 아이들 퍼지 종료 시 일정시간 동안 연료량 피드백을 멈추고 일정한 람다 콘트롤값으로 프리즈 제어를 수행하도록 하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 프리즈 제어는 고농도 캐니스터 상황에서 퍼지 학습이 제대로 안된 경우에 수행되도록 한다.
바람직하게, 상기 프리즈 제어는 아이들 상태이고, 증발 가스 리크 진단 상황이 아니며, 퍼지 농도 학습값과 람다 콘트롤값이 각각의 설정값 이하인 경우에 수행되도록 한다.
바람직하게, 상기 일정한 람다 콘트롤값은 퍼지 시작 시의 람다 콘트롤값이다.
바람직하게, 상기 일정시간은 상기 퍼지 시작 시의 람다 콘트롤값에 따라 결정된다.
바람직하게, 상기 퍼지 시작 시의 람다 콘트롤값이 상기 프리즈 제어를 하더라도 린 피크 발생을 피할 수 없을 정도로 작은 경우에는 상기 일정시간을 0보다 작게 설정하여 상기 프리즈 제어가 비활성화되도록 한다.
바람직하게, 상기 일정한 람다 콘트롤값은 공연비 수준에 따라 정해지는 람다 콘트롤값이다.
바람직하게, 상기 공연비 수준에 따라 정해지는 람다 콘트롤값은 1보다 큰 값이다.
또한, 본 발명에 따른 아이들 퍼지 오프 시 공연비 제어 방법은 캐니스터 퍼지가 시작되는 퍼지 온 단계; 퍼지 시작 시점의 람다 콘트롤값을 저장하는 람다 콘트롤값 저장 단계; 퍼지 오프가 발생하는 퍼지 오프 단계; 일정시간 동안 연료량 피드백을 멈추고 일정한 람다 콘트롤값으로 공연비를 제어하는 프리즈 제어를 수행할 조건을 판단하는 프리즈 제어 수행 조건 판단 단계; 상기 프리즈 제어를 수행하는 시작 시간과 해제 시간을 설정하는 프리즈 제어 시간 설정 단계; 및 상기 시작 시간과 해제 시간 동안 상기 프리즈 제어를 수행하는 프리즈 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 프리즈 제어 수행 조건 판단 단계는 아이들 상태인지, 증발 가스 리크 진단 상황이 아닌지, 퍼지 농도 학습값과 람다 콘트롤값이 각각의 설정값 이하인지를 판단하여 상기 프리즈 제어의 수행 여부를 결정한다.
바람직하게, 상기 프리즈 제어 시간 설정 단계는 상기 람다 콘트롤값 저장 단계에서 저장된 람다 콘트롤값에 따라 상기 시작 시간과 상기 해제 시간을 결정한다.
바람직하게, 상기 람다 콘트롤값 저장 단계에서 저장된 람다 콘트롤값이 상기 프리즈 제어를 하더라도 린 피크 발생을 피할 수 없을 정도로 작은 경우에는 상기 시작 시간을 상기 해제 시간보다 크게 설정하여 상기 프리즈 제어 단계가 수행되지 않도록 한다.
또한, 본 발명에 따른 아이들 퍼지 오프 시 공연비 제어 방법은 캐니스터 퍼지가 시작되는 퍼지 온 단계; 퍼지 오프가 발생하는 퍼지 오프 단계; 일정시간 동안 연료량 피드백을 멈추고 일정한 람다 콘트롤값으로 공연비를 제어하는 프리즈 제어를 수행할 조건을 판단하는 프리즈 제어 수행 조건 판단 단계; 및 상기 프리즈 제어를 수행하는 프리즈 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 프리즈 제어 단계는 공연비 수준에 따라 정해지는 람다 콘트롤값으로 일정시간 프리즈 제어한다.
바람직하게, 상기 공연비 수준에 따라 정해지는 람다 콘트롤값은 1보다 큰 값이다.
본 발명에 따른 아이들 퍼지 오프 시 공연비 제어 방법은 아이들 퍼지 오프 시 보다 빠르게 연료량 제어를 할 수 있기 때문에 RPM 드롭 현상이 개선되고, 따라서 소음/진동 측면에서 운전자가 느낄 수 있는 위화감이 사라져 운전 시 정숙성이 향상됨으로써 상품성이 향상된다.
또한, 퍼지 중 리저브 토크를 증대하여도 개선되지 않는 50~60RPM 드롭 수준의 경우에도 효과적으로 대응할 수 있으며, 차량 운전 중 전체적인 퍼지 리저브 토크 사용을 줄여 연비 향상을 도모할 수 있다.
도 1은 퍼지 학습 진행 상태에 따른 아이들 퍼지 오프 시 RPM 드롭 현상을 보여주는 실험데이터 그래프이다.
도 2는 증발 가스 시스템(Evaporative Emission System)의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 아이들 퍼지 오프 시 공연비 제어 방법의 순서도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 아이들 퍼지 오프 시 공연비 제어 방법의 순서도이다.
아래에서는 본 발명에 따른 아이들 퍼지 오프 시 공연비 제어 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 증발 가스 시스템(Evaporative Emission System)의 구성도이다. 도 2를 참조하면, 연료 탱크(10)에서 발생하는 증발 가스는 캐니스터(20)에 포집되고, 엔진 동작 시 ECU(30) 제어에 의해 PCSV(Purge Control Solenoid Valve)(40)가 열릴 때 인매니폴드(미도시)와 캐니스터(20)의 압력차 만큼 엔진(50)으로 퍼지 가스가 흘러들어 가게 된다. 퍼지 가스는 연료 성분과 공기가 섞여 있기 때문에 퍼지 가스 내의 연료량만큼 연료 분사량을 줄이게 되고, 퍼지 가스 내 공기량은 충전량 계산 시 더해지게 된다. 도 2에서 미설명 부호 60은 압력 센서, 70은 연료 레벨 센서, 80은 캐니스터 벤트 솔레노이드이다.
캐니스터 퍼지 농도 학습은 퍼지 중 산소 센서의 거동을 사용하여 수행되게 되는데, 아이들 고농도 캐니스터 상황에서 캐니스터 퍼지 농도 학습이 완료되기 전에 퍼지 밸브를 닫게 되면 공연비의 린 피크에 의한 RPM 드롭이 발생하고(도 1 참조), 심한 경우 엔진이 스톨(Stall)될 수 있다. 즉, 퍼지 농도 학습 미완료 상태에서는 퍼지로 유입되는 연료량 정보가 부정확하기 때문에 공연비 제어 편차가 발생하게 되고, 이에 따라 공연비 제어시 연료 분사량을 가감하는 람다 콘트롤값(= 목표 분사량 / 현재 분사량)이 연료 분사량을 감소시키는 값(1보다 작은 값)을 가지게 되는데, 이 상태에서 급격한 퍼지 오프 시 순간적으로 농후한 퍼지 가스 유입이 중단되고 연료 분사만으로 공연비 제어를 수행하게 되고, 이때 산소 센서로부터 피드백을 받는 과정에서 연소 과정에 해당하는 물리적인 딜레이가 발생할 수 밖에 없어, 이러한 트랜지언트(Transient) 구간 중에 공연비 린 피크가 발생하게 되고 RPM이 출렁이게 된다.
이와 같은 현상은 종래 기술에서와 같이 퍼지 리저브 토크를 증대하여도 완전히 개선되기는 힘들며, 따라서 본 발명은 퍼지 종료 시 일정시간 동안 연료량 피드백을 멈추고 일정한 람다 콘트롤값으로 공연비 제어를 수행하도록 하는, 람다 콘트롤값의 프리즈 제어를 통해 보다 효과적으로 RPM 드롭 현상을 개선하도록 한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 아이들 퍼지 오프 시 공연비 제어 방법의 순서도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예는 퍼지 온 단계(S10), 람다 콘트롤값 저장 단계(S20), 퍼지 오프 단계(S30), 프리즈 제어 수행 조건 판단 단계(S40), 프리즈 제어 시간 설정 단계(S50), 프리즈 제어 단계(S60) 및 피드백 제어 단계(S70)를 포함하여 구성된다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 아이들 퍼지 오프 시 공연비 제어 방법은 먼저, 퍼지 온 단계(S10)에서 캐니스터 퍼지가 시작되면, 람다 콘트롤값 저장 단계(S20)에서 시작 시점의 람다 콘트롤값을 저장하고, 퍼지 오프 단계(S30)에서 퍼지 오프 발생 시, 프리즈 제어 수행 조건 판단 단계(S40)에서 프리즈 제어 수행 여부를 판단하게 된다.
이때, 아이들 퍼지 오프 시 RPM 드롭이 크게 발생하는 경우는 고농도 캐니스터 상황에서 퍼지 학습이 제대로 안된 경우이므로, 프리즈 제어 수행 조건 판단 단계(S40)에서는 아이들 상태인지, 증발 가스 리크 진단 상황이 아닌지, 퍼지 농도 학습값과 람다 콘트롤값이 각각의 설정값 이하인지를 판단하여 프리즈 제어 수행 여부를 결정하게 된다.
프리즈 제어 수행 조건 판단 단계(S40)에서 모든 조건들을 만족하면, 프리즈 제어 시간 설정 단계(S50)에서는 프리즈 제어를 위한 시작 시간과 해제 시간을 설정하고, 퍼지 오프 이후 시간을 계산하여 프리즈 제어 시작 시간과 해제 시간 동안에는 프리즈 제어 단계(S60)를 수행하며, 그 외에는 통상의 피드백 제어 단계(S70)를 수행하도록 한다.
이때, 프리즈 제어 시작 시간과 해제 시간은 퍼지 시작 시 저장된 람다 콘트롤값에 따라 결정되는데, 퍼지 시작 시 저장된 람다 콘트롤값이 너무 작은 경우에는 프리즈 제어를 하더라도 린 피크 발생을 피할 수 없으므로, 인위적으로 프리즈 제어 시작 시간을 해제 시간보다 크게 설정하여 프리즈 제어 단계(S60)가 수행되지 않도록 한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 아이들 퍼지 오프 시 공연비 제어 방법의 순서도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예는 퍼지 온 단계(S10), 퍼지 오프 단계(S30), 프리즈 제어 수행 조건 판단 단계(S40), 프리즈 제어 단계(S60') 및 피드백 제어 단계(S70)를 포함하여 구성된다. 본 발명의 제2 실시예는 제1 실시예와 대비해 람다 콘트롤값 저장 단계(S20) 및 프리즈 제어 시간 설정 단계(S50)가 생략되고, 프리즈 제어 단계(S60')가 퍼지 시작 시 저장된 람다 콘트롤값이 아닌 공연비 수준에 따라 정해지는 람다 콘트롤값으로 일정시간 프리즈 제어하는 점에서 차이가 있다. 제2 실시예에서, 공연비 수준에 따라 정해지는 람다 콘트롤값은 1보다 큰 값인 것이 바람직하다.
본 발명의 제2 실시예는 아이들 퍼지 오프 시 일정시간 동안 일정한 람다 콘트롤값으로 프리즈 제어를 함으로써 보다 빠르게 연료량 제어가 이루어질 수 있도록 하고 있는 점에서 제1 실시예와 기본 개념을 같이 한다.
이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 아이들 퍼지 오프 시 공연비 제어 방법에 의하면, 아이들 퍼지 오프 시 보다 빠르게 연료량 제어를 할 수 있기 때문에 RPM 드롭 현상이 개선되고, 따라서 소음/진동 측면에서 운전자가 느낄 수 있는 위화감이 사라져 운전 시 정숙성이 향상됨으로써 상품성이 향상된다.
또한, 퍼지 중 리저브 토크를 증대하여도 개선되지 않는 50~60RPM 드롭 수준의 경우에도 효과적으로 대응할 수 있으며, 아이들 고농도 캐니스터 상황에서 퍼지 농도 학습이 완전하지 않는 경우에 선별적으로 사용할 수 있기 때문에, 이런 경우를 고려하여 높게 설정된 일반 리저브 토크를 최소화로 설정할 수 있게 된다.
즉, 기존에는 퍼지 동작 중 안정적인 연소 제어를 위해 리저브 토크를 증대하는 단순한 제어였기 때문에 경우에 따라 불필요한 리저브 토크가 요청되었으나, 본 발명은 일반 리저브 토크 요청 수준을 낮출 수 있어 차량 운전 중 전체적인 퍼지 리저브 토크 사용을 줄여 연비 향상을 도모할 수 있다.
10: 연료 탱크 20: 캐니스터
30: ECU 40: PCSV
50: 엔진 60: 압력 센서
70: 연료 레벨 센서 80: 캐니스터 벤트 솔레노이드
S10: 퍼지 온 단계 S20: 람다 콘트롤값 저장 단계
S30: 퍼지 오프 단계
S40: 프리즈 제어 수행 조건 판단 단계
S50: 프리즈 제어 시간 설정 단계
S60, S60': 프리즈 제어 단계
S70: 피드백 제어 단계

Claims (15)

  1. 아이들 퍼지 종료 시 일정시간 동안 연료량 피드백을 멈추고 일정한 람다 콘트롤값으로 프리즈 제어를 수행하도록 하고,
    상기 프리즈 제어는 고농도 캐니스터 상황에서 퍼지 학습이 제대로 안된 경우에 수행되도록 하는 것을 특징으로 하는 아이들 퍼지 오프 시 공연비 제어 방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 프리즈 제어는 아이들 상태이고, 증발 가스 리크 진단 상황이 아니며, 퍼지 농도 학습값과 람다 콘트롤값이 각각의 설정값 이하인 경우에 수행되도록 하는 것을 특징으로 하는 아이들 퍼지 오프 시 공연비 제어 방법.
  4. 청구항 1 또는 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 일정한 람다 콘트롤값은 퍼지 시작 시의 람다 콘트롤값인 것을 특징으로 하는 아이들 퍼지 오프 시 공연비 제어 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 일정시간은 상기 퍼지 시작 시의 람다 콘트롤값에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 아이들 퍼지 오프 시 공연비 제어 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 퍼지 시작 시의 람다 콘트롤값이 상기 프리즈 제어를 하더라도 린 피크 발생을 피할 수 없을 정도로 작은 경우에는 상기 일정시간을 0보다 작게 설정하여 상기 프리즈 제어가 비활성화되도록 하는 것을 특징으로 하는 아이들 퍼지 오프 시 공연비 제어 방법.
  7. 청구항 1 또는 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 일정한 람다 콘트롤값은 공연비 수준에 따라 정해지는 람다 콘트롤값인 것을 특징으로 하는 아이들 퍼지 오프 시 공연비 제어 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 공연비 수준에 따라 정해지는 람다 콘트롤값은 1보다 큰 값인 것을 특징으로 하는 아이들 퍼지 오프 시 공연비 제어 방법.
  9. 캐니스터 퍼지가 시작되는 퍼지 온 단계;
    퍼지 시작 시점의 람다 콘트롤값을 저장하는 람다 콘트롤값 저장 단계;
    퍼지 오프가 발생하는 퍼지 오프 단계;
    일정시간 동안 연료량 피드백을 멈추고 일정한 람다 콘트롤값으로 공연비를 제어하는 프리즈 제어를 수행할 조건을 판단하는 프리즈 제어 수행 조건 판단 단계;
    상기 프리즈 제어를 수행하는 시작 시간과 해제 시간을 설정하는 프리즈 제어 시간 설정 단계; 및
    상기 시작 시간과 해제 시간 동안 상기 프리즈 제어를 수행하는 프리즈 제어 단계를 포함하고,
    상기 프리즈 제어 시간 설정 단계는 상기 람다 콘트롤값 저장 단계에서 저장된 람다 콘트롤값에 따라 상기 시작 시간과 상기 해제 시간을 결정하는 것을 특징으로 하는 아이들 퍼지 오프 시 공연비 제어 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 프리즈 제어 수행 조건 판단 단계는 아이들 상태인지, 증발 가스 리크 진단 상황이 아닌지, 퍼지 농도 학습값과 람다 콘트롤값이 각각의 설정값 이하인지를 판단하여 상기 프리즈 제어의 수행 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 아이들 퍼지 오프 시 공연비 제어 방법.
  11. 삭제
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 람다 콘트롤값 저장 단계에서 저장된 람다 콘트롤값이 상기 프리즈 제어를 하더라도 린 피크 발생을 피할 수 없을 정도로 작은 경우에는 상기 시작 시간을 상기 해제 시간보다 크게 설정하여 상기 프리즈 제어 단계가 수행되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 아이들 퍼지 오프 시 공연비 제어 방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
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