KR19980029090A - 공연비 피드 백(feed back) 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종래의 공연비 피드 백 제어 방법이 에러 공연비(E)에 따른 연료 보정 분사량의 피드 백 제어 값 T_FB를 구하기 위한 게인값K _p 와K _l 가 ECU에 일정한 값으로 세팅되어 있어 엔진의 동작 상태나 액추에이터의 노화 정도 등에 관계없이 상기 T_FB가 결정되므로 피드 백 제어의 정밀도가 떨어지는 문제점이 있기 때문에, 게인 값K _p 와K _l 를 퍼지 로직을 이용하여 산소 센서와 ECU의 차량 상태에 대한 신호에 따라 그 값이 변하도록 변수화 함으로써, T_FB를 연산하기 위한 게인을 차량의 상태에 따라 변화시켜 최적의 공연비가 되도록 하므로 공연비 제어가 정밀해지는 공연비 피드 백 제어 방법에 관한 것이다.

Description

공연비 피드 백 (FEED BACK) 제어 방법.

제 1 도는 종래의 공연비 피드 백 제어 방법의 블록도.

제 2 도는 본 발명에 의한 공연비 피드 백 제어 방법의 블록도.

제 3 도는 본 발명에 의한 공연비 피드 백 제어 방법의 흐름도.

본 발명은 차량의 배기 가스 속의 산소량을 감지하여 공연비를 보정하도록 구성된 공연비 피드 백 제어 방법에 관한 것으로서, 특히 퍼지 로직(Fuzzy Logic)을 이용하여 피드 백 제어 게인(GAIN)을 변수화함으로써 정밀한 공연비 제어가 가능한 공연비 피드 백 제어 방법에 관한 것이다.

공연비는 공기량과 연료량 사이의 비를 말하는데, 공급된 공기와 연료가 서로 완전히 반응하여 유해 가스가 발생되지 않는 공연비를 이론 공연비라 한다.

에어 플로미터(air flow meter)에서 공기량을 계측하여 ECU에 보내면, 상기 ECU가 상기의 공기량에 따라 이론 공연비에 맞게 기본 분사량을 연산한 후, 인젝터의 연료 분사 시간을 제어하여 연산된 연료량을 엔진에 공급하게 되어 있다.

그러나, 엔진의 내부에서 연소되는 혼합기의 실제 공연비는 상기 이론 공연비와 다르기 때문에 일정한 에러 공연비가 발생하게 되고, 실제 공연비가 상기 이론 공연비에 가깝도록 상기한 에러 공연비로 인해 손실된 만큼 보정해 주어야 한다.

종래의 공연비 피드 백 제어 방법은 제1도에 도시된 바와 같이 배기 가스 중의 산소량을 감지한 산소 센서에서 보내진 신호를 기준으로 피드백 제어하여 ECU에서 최초 계산된 기본 분사량에 보정 분사량을 합한 총 분사량을 결정한 뒤, 인젝터가 연료를 분사하는 시간을 제어하도록 되어 있다.

상기 산소 센서는 배기 가스 중의 산소 농도와 대기 중의 산소 농도 사이의 농도차로 발생된 기전력을 상기 ECU에 보내게 되어 있는데, 공연비가 농후(RICH)할 경우에는 배기 가스 중의 산소량이 적기 때문에 농도차가 커져 발생되는 기전력이 크게 되고, 공연비가 희박(LEAN)할 경우에는 농도차가 작기 때문에 기전력도 작아진다.

상기 ECU는 에어 플로미터의 공기량 계측 신호에 따라 기본 분사량을 결정한 상태에서, 상기 산소 센서의 기전력 신호를 받아 피드백 제어하여 보정 분사량을 결정하고 이를 상기 기본 분사량에 합산하여 총 분사량을 결정하여 상기 인젝터의 분사 시간을 제어함으로써 공연비를 제어하도록 되어 있다.

이때, 보정 분사량을 결정하는 피드 백 제어 값 T_FB는,

와 같이 구할 수 있다.

상기에서 게인 값(GAIN VALUE) K_p와 K_i상기 T_FB를 구하기 위한 상수 값으로서, ECU에 미리 세팅되어 있는 값이고, E는 이론 공연비와 실제 공연비 사이의 에러 공연비값이다. 또한, 상기 t₁은 이전 피드백 시의 시간이고, 상기 t₂는 현재 피드 백 시의 시간이다.

그러나, 상기와 같은 종래의 공연비 피드 백 제어 방법은 상기 T_FB를 구하기 위한 게인 값K _p 와K _i 가 ECU에 일정한 값으로 세팅되어 있기 때문에, 엔진의 동작 상태나 액추에이터의 노화 정도 등의 차량 상태에 관계없이 상기 T_FB가 결정되므로 피드 백 제어의 정밀도가 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 산소 센서와 ECU의 신호에 따라 그 값이 변하도록 게인 값K _p 와K _i 를 변수화 함으로써 피드 백 제어의 정밀도가 향상되는 공연비 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명에 의한 공연비 피드 백 제어 방법은 배기 가스 중의 산소량을 감지한 산소 센서에서 보내진 신호를 ECU가 피드백 제어하여 인젝터가 연료를 분사하는 시간을 제어토록 구성된 공연비 피드 백 제어 과정에서 에러 공연비(E)에 따른 연료 보정 분사량의 피드 백 제어 값 T_FB를 구하기 위한 게인 값K _p 와K _i 를 퍼지 로직(fuzzy logic)을 이용하여 산소 센서와 ECU의 차량 상태에 대한 신호에 따라 그 값이 변하도록 변수화 된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 공연비 피드 백 제어 방법은 제2도와 제3도에 도시된 바와 같이 에어 플로미터에서 공기량이 계측되어 기본 분사량이 결정되는 제1과정과, 산소 센서에 의해 배기 가스 중의 산소량이 계측되어 실제 공연비가 추정되어 에러 공연비(E)가 연산되는 제2과정과, 상기 에러 공연비와 ECU에서 보내진 신호를 기준으로 퍼지 로직에서 에러 공연비(E)에 따른 연료 보정 분사량 피드 백 제어 값을 연산하기 위한 게인 값K _p 와K _i 이 결정되는 제3과정과, 상기에서 결정된 게인 값에 따라 피드백 제어 값 T_FB이 연산되어 보정된 분사량으로 엔진에 연료가 공급되는 제4과정으로 이루어진다.

상기의 피드 백 제어 값 T_FB를 구하는 공식은,

로 나타낼 수 있다. 이때, 상기 t₁은 이전 피드 백 시의 시간이고, 상기 t₂는 현재 피드 백 시의 시간을 가리킨다.

또한, 상기 산소 센서는 어떠한 운전 영역에서도 배기 가스의 산소량을 계측할 수 있는 광역 산소 센서가 사용된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.

에어 플로미터에서 엔진으로 유입되는 공기량이 계측되면, ECU는 상기의 공기량에 따라 기본 분사량을 결정하는 등 연료량 계산을 수행하게 된다. 상기에서 계산된 연료량 만큼의 연료가 엔진 내부에 공급되어 연소된 후, 배기 가스는 배기 파이프를 통해 배출되는데, 상기 광역 산소 센서에 의해 상기 배기 가스 중의 산소량이 계측되어 실제 공연비가 추정된 후, 이론 공연비와의 차이인 에러 공연비가 연산되어 퍼지 로직에 전해 진다.

상기 퍼지 로직에는 또한 상기 ECU로부터 차량의 이동 속도와 엔진 및 액추에이터의 노화 정도에 따른 신호가 전해지게 되므로, 이에 따라 게인 값K _p 와K _i 가 결정된다.

상기 퍼지 로직에서 게인 값K _p , K _i 이 결정된 후, 상기 게인 값K _p , K _i 에 따라 상기의 공식을 이용하여 피드 백 제어 값 T_FB이 연산되고, 상기의 피드 백 제어 값 T_FB에 따라 엔진에 공급될 연료량이 보정되어 상기 ECU에서 계산된 기본 분사량과 합산되어 엔진에 공급되게 된다.

또한, 상기 광역 산소 센서는 어떠한 운전 영역에서도 산소량을 계측할 수 있으므로, 운전 초기부터 공연비 보정이 시행되어 배기 가스 중의 유해 가스량을 저감시키게 된다.

이와 같이, 본 발명은 엔진에 추가로 공급되는 연료 보정량을 결정하는 피드 백 제어 값 T_FB이 산소 센서의 신호에만 의존하지 않고, 상기 T_FB를 연산하기 위한 게인을 차량의 상태에 따라 변화시켜 최적의 공연비가 되도록 하므로 공연비 제어가 정밀해지는 잇점이 있다.

Claims (2)

1. 에어 플로미터에서 공기량이 계측되어 기본 분사량이 결정되는 제1과정과, 산소 센서에 의해 배기 가스 중의 산소량이 계측되어 실제 공연비가 추정되어 에러 공연비(E)가 연산되는 제2과정과, 상기 에러공연비(E)와 ECU에서 보내진 신호를 기준으로 퍼지 로직에서 에러 공연비(E)에 따른 연료 보정 분사량의 피드 백 제어 값을 연산하기 위한 게인 값K _p 와K _i 가 결정되는 제3과정과, 상기에서 결정된 게인 값에 따라 피드 백 제어값 T_FB가 연산되어 보정된 분사량으로 엔진에 연료가 공급되는 제4과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 공연비 피드 백 제어 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 산소 센서는 어떠한 운전 영역에서도 배기 가스의 산소량을 계측할 수 있는 광역 산소 센서가 사용되는 것을 특징으로 하는 공연비 피드 백 제어 방법.