KR19990059819A - 희박 연소 엔진의 가감속시 연료량 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 희박 운전중 가감속 하는 경우 기존의 이론 공연비 운전 조건에서 설정된 가감속 양에 엔진 회전수와 스로틀 개도 조건에 대하여 보정을 행함으로써 운전성을 향상시키고 유해 배기 가스의 증가를 방지하기 위하여, 차량의 운행 정보를 판독하는 제1단계와; 판독되는 신호를 각 해당 변수 그리고 각 변수값의 변화량에 대하여 새로운 변수를 설정하는 제2단계와; 각 변화량 절대값이 가감속 상황에 해당하는 임계값 이상이지를 비교 판단하는 제3단계와; 변화 속성이 가속인지 감속인지를 판단하기 위하여 변화값이 양의 값인지를 비교 판단하는 제4단계와; 가속으로 판단되면 흡기량과 스로틀 개도에 의한 연료 증량을 계산하고 희박 연소 여부에 따라 미리 설정된 증가 보정 계수를 승산하여 최종 연료 증가량을 산출하는 제5단계와; 감속으로 판단되면 흡기량과 스로틀 개도에 의한 연료 감량을 계산하고 희박 연소 여부에 따라 미리 설정된 감소 보정 계수를 승산하여 최종 연료 감소량을 산출하는 제6단계로 이루어지는 희박 연소 엔진의 가감속시 연료량 제어방법에 관한 것이다.

Description

희박 연소 엔진의 가감속시 연료량 제어방법

본 발명은 자동차의 희박 연소 엔진에 관한 것으로서, 이론 공연비 연소시 적용하던 연료 증감량 계수를 희박 연소시 적용할 때 각 운행 조건에 따라 설정된 보정 계수를 고려하여 연료 증감량을 보정하도록 하는 희박 연소 엔진의 가감속시 연료량 제어방법에 관한 것이다.

희박 연소 엔진은 자동차의 배기 오염물질인 탄화수소와 일산화탄소를 적게 배출하고 지구온실화의 주범인 이산화탄소를 감소시키는 동시에 연비를 향상시키기 위하여 연구되고 있는 엔진이다.

이러한 희박연소엔진의 원리를 상세히 설명하면 다음과 같다.

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

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

한편 희박 연소 엔진은 항상 희박 연소만 하는 것은 아니다. 큰 파워가 필요할 경우에는 이론 공연비로 연소하여야 한다.

이렇게 희박 연소와 이론 공연비 연소 모드를 선정하기 위하여 흡입공기량과 엔진RPM의 값에 따라 희박연소구간과 이론공연비 연소구간이 엔진 제어부의 ROM에 미리 입력되어 있다.

이때 가속 페달에 따라 변화되는 흡입 공기의 변화 속도와 스로틀 개도 변화가 서로 다르므로 이 두 값을 합산하여 동시에 두 정보에 따라 가감속시 연료 증감량을 산출하고 있다.

그런데 종래와 같은 방식에서는 이론 공연비 연소 기준으로 설정된 연료 증감 보정치를 희박 연소 구간에서도 사용하여 가속시 연료 증가량이 너무 많게되어 공연비가 과농해지고, 감속시 연료 감소량이 너무 많아 공연비가 희박해져 운전성이 불량해진다는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 희박 운전중 가감속 하는 경우 기존의 이론 공연비 운전 조건에서 설정된 가감속 양에 엔진 회전수와 스로틀 개도 조건에 대하여 보정을 행함으로써 운전성을 향상시키고 유해 배기 가스의 증가를 방지하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 희박 연소 엔진의 흡입 공기량 증감에 따른 연료량 제어 장치에 관한 블록도이고,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 희박 연소 엔진의 흡입 공기량 증감에 따른 연료량 제어방법에 관한 순서도이고,

도 3a는 가속 페달 변화 정도에 따른 스로틀 개도 변화 속도를 도시한 도면이고,

도 3b는 가속 페달 변화 정도에 따른 흡입 공기량 변화 속도를 도시한 도면이고,

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은

차량의 운행 정보를 판독하는 제1단계와;

판독되는 신호를 각 해당 변수 그리고 각 변수값의 변화량에 대하여 새로운 변수를 설정하는 제2단계와;

각 변화량 절대값이 가감속 상황에 해당하는 임계값 이상이지를 비교 판단하는 제3단계와;

변화 속성이 가속인지 감속인지를 판단하기 위하여 변화값이 양의 값인지를 비교 판단하는 제4단계와;

가속으로 판단되면 흡기량과 스로틀 개도에 의한 연료 증량을 계산하고 희박 연소 여부에 따라 미리 설정된 증가 보정 계수를 승산하여 최종 연료 증가량을 산출하는 제5단계와;

감속으로 판단되면 흡기량과 스로틀 개도에 의한 연료 감량을 계산하고 희박 연소 여부에 따라 미리 설정된 감소 보정 계수를 승산하여 최종 연료 감소량을 산출하는 제6단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

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

본 발명의 구성을 도 1을 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.

흡입되는 공기의 양을 검출하는 흡기량 센서(11)와, 가속 페달의 가압 정도에 따라 흡입되는 공기량의 상태를 검출하는 스로틀 위치 센서(12)와, 엔진의 회전 상태를 검출하는 엔진 RPM 센서(13)와, 상기 각 센서(11~13)의 신호를 종합하여 희박 연소 또는 이론 공연비 연소를 설정하여 해당 연소 방식하에 최적의 연료량 및 점화 시기 등을 조절하는 엔진 제어부(20)와, 엔진 제어부(20)에서 출력되는 연료 분사 시간만큼 연료를 분사하는 인젝터(30)로 이루어진다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 동작을 도 2 및 도 3을 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 전원이 인가되면 각 장치는 해당 동작을 수행한다.

따라서 엔진 제어부(20)는 각 센서(11~13)로부터 인가되는 운행정보를 판독한다(S100).

그리고 흡기량 센서(11)로부터 인가되는 흡입 공기량을 AQ로 설정하고 스로틀 위치 센서(12)로부터 인가되는 스로틀 개도량을 TH로 설정하며, 흡입 공기 변화량(AQ_i+1- AQ_i)을 DAQ로 설정하고 스로틀 개도 변화량(TH_i+1- TH_i)을 DTH로 설정한다(S110).

그리고 흡입 공기 변화량의 절대값 ｜DAQ｜이 설정된 α이상이거나 스로틀 개도 변화량의 절대값 ｜DTH｜이 설정된 β 이상인지를 비교 판단한다(S200).

상기 S200에서 α는 가감속 판단 공기 변화량 임계값이고, β는 가감속 판단 스로틀 개도 변화량 임계값이다.

따라서 ｜DAQ｜이 설정된 α이상이거나 ｜DTH｜이 설정된 β 이상인 것으로 판단되면 가감속으로 판정하고 가속인지 감속인지를 판단하기 위하여 DAQ의 부호가 0인상인지 즉 플러스(+)인지를 비교 판단한다(S210).

S210에서 DAQ가 플러스(+)로 판단되면 가속 상황이므로 가속시 보정 증량을 수행하기 위해 흡기량에 의한 연료 증량(DTIAA)를 계산하고, 스로틀 개도 변화에 의한 연료 증량(DTITHA)을 계산한다(S310).

그리고 상기 S310에서 계산된 흡기량에 의한 연료 증량(DTIAA)과 스로틀 개도 변화에 의한 연료 증량(DTITHA)을 합산하여 DTIA로 세팅한다(S320).

그리고 해당 연소 구간에 맞는 보정을 수행하기 위하여 희박 연소 구간인지 이론 공연비 연소 구간인지를 비교 판단한다(S330).

S330에서 이론 공연비 연소 구간으로 판정되면 통상적인 보정 증량이 이루어지도록 리턴되고, 희박 연소 구간으로 판정되면 엔진 RPM 센서(13)로부터 인가된 엔진 회전수와 흡기량 센서(11)로부터 인가된 흡기량에 따라 해당 보정 계수(FA)를 맵핑한다(S340).

그리고 현재 운행 조건에 따라 산출된 보정 계수(FA)를 S320에서 산출한 보정 증량분(DTIA)에 승산한다(S350).

따라서 최종 보정 증량분만큼 보정하여 인젝터(30)에 분사 신호를 출력한다.

그러나 S210에서 DAQ가 0보다 작은 마이너스(-)로 판단되면 감속 상황이므로 감속시 보정 증량을 수행하기 위해 흡기량에 의한 연료 감량(DTIAD)를 계산하고, 스로틀 개도 변화에 의한 연료 감량(DTITHD)을 계산한다(S410).

그리고 상기 S410에서 계산된 흡기량에 의한 연료 감량(DTIAD)과 스로틀 개도 변화에 의한 연료 감량(DTITHD)을 합산하여 DTID로 세팅한다(S420).

그리고 해당 연소 구간에 맞는 보정을 수행하기 위하여 희박 연소 구간인지 이론 공연비 연소 구간인지를 비교 판단한다(S430).

S430에서 이론 공연비 연소 구간으로 판정되면 통상적인 보정 감량이 이루어지도록 리턴되고, 희박 연소 구간으로 판정되면 엔진 RPM 센서(13)로부터 인가된 엔진 회전수와 흡기량 센서(11)로부터 인가된 흡기량에 따라 해당 보정 계수(FD)를 맵핑한다(S440).

그리고 현재 운행 조건에 따라 산출된 보정 계수(FD)를 S420에서 산출한 보정 감량분(DTID)에 승산한다(S450).

따라서 최종 보정 감량분만큼 보정하여 인젝터(30)에 분사 신호를 출력한다.

그리고 S330 또는 S430에서 희박 연소로 판정이 되면 최종 증감량에 보정 계수(FA, FD)를 승산하여 가감속량을 결정하게 되는데, 이때 보정 계수(FA, FD)는 엔진 회전수와 스로틀 개도에 대한 각각의 특성값들로 희박 연소 전구간을 보완할 수 있도록 한다.

이 각각 운행 조건에 따른 보정 계수 설정은 시험을 통하여 엔진 제어부내에 저장된다.

보정 계수 설정의 기본 원리에 대해 도 3a, 도 3b를 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.

A -> B 로 가속 페달을 가압하여 스로틀 밸브 개도량을 변화시키는 경우와 A -> C 로 가속 페달을 가압하여 스로틀 밸브 개도량을 변화시키는 경우 흡입 공기의 변화 속도는 부하가 커질수로 작아진다.

즉 A -> B 의 경우와 A -> C의 경우 스로틀 개도 속도에 의한 연료의 증가량은 동일하게 됨으로써 A -> C의 경우는 A -> B 에 비하여 필요이상으로 연료가 증가되어 과농상태가 된다.

따라서 부하 증가시에는 저부하에서 고부하로 변화하는 경우 스로틀 개도에 의한 보정 계수를 작게 하고, 저부하에서 중부하로 변화하는 경우 스로틀 개도에 의한 보정 계수를 크게 하여야 한다.

그러나 반대로 감속하는 경우, 고부하에 저부하로 변화하는 경우 스로틀 개도에 의한 보정 계수를 크게 하고, 저부하에서 중부하로 변화하는 경우 스로틀 개도에 의한 보정 계수를 작게 하여야 한다.

본 발명은 희박 연소 운전중 가감속하는 경우, 기존의 이론 공연비 운전조건에서 설정된 가감속 양에 엔진 회전수와 스로틀 개도 각각의 조건에 대하여 보정을 행함으로써 커다란 장치의 변화없이 운전성을 향상시키고, 질소 산화물의 배출량을 줄일 수 있다.

Claims (2)

1. 차량의 운행 정보를 판독하는 제1단계와;

   판독되는 신호를 각 해당 변수 그리고 각 변수값의 변화량에 대하여 새로운 변수를 설정하는 제2단계와;

   각 변화량 절대값이 가감속 상황에 해당하는 임계값 이상인지를 비교 판단하는 제3단계와;

   변화 상태가 가속인지 감속인지를 판단하기 위하여 변화값이 양의 값인지를 비교 판단하는 제4단계와;

   가속으로 판단되면 흡기량과 스로틀 개도에 의한 연료 증량을 계산하고 희박 연소 여부에 따라 미리 설정된 증가 보정 계수를 승산하여 최종 연료 증가량을 산출하는 제5단계와;

   감속으로 판단되면 흡기량과 스로틀 개도에 의한 연료 감량을 계산하고 희박 연소 여부에 따라 미리 설정된 감소 보정 계수를 승산하여 최종 연료 감소량을 산출하는 제6단계로 이루어지는 희박 연소 엔진의 가감속시 연료량 제어방법.
2. 청구항 1에 있어서, 제5단계와 제6단계는 현 가감속 정도에 따라 흡기량에 대한 연료 증감량을 계산하고 스로틀 개도에 대한 연료 증감량을 계산하는 제561단계와;

   제561단계에서 산출된 이론 공연비 연소용 총 연료 증감량을 그대로 적용할 지의 여부를 판단하기 위하여 희박 연소 구간인지를 비교 판단하는 제562단계와;

   제562단계에서 희박 연소 구간으로 판정되면 엔진 회전수에 따라 설정된 흡기량에 대한 보정 계수를 맵핑하는 제563단계와;

   제563단계에서 맵핑된 보정계수를 제561단계에서 계산된 총연료 증감량에 승산하여 최종 연료 증감량을 결정하는 제564단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 희박 연소 엔진의 가감속시 연료량 제어방법.