KR20030046626A

KR20030046626A - 내연기관의 연료 분사 제어장치 및 방법

Info

Publication number: KR20030046626A
Application number: KR1020010076830A
Authority: KR
Inventors: 한태수
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2001-12-06
Filing date: 2001-12-06
Publication date: 2003-06-18
Also published as: KR100456838B1

Abstract

터보 차저가 부착된 내연기관에서 과급압 조정기구의 이상으로 희박연소 영역으로 진입할 시 연료 공급을 차단시켜 과급압이 허용 상한을 초과하지 않도록 하며, 배기가스의 온도가 상승되는 것을 방지하도록 하는 것이다.

본 발명은 검출되는 과급압(Pb)이 설정된 기준값 이상인지를 판단하는 과정과, 검출되는 과급압(Pb)이 기준값 이상이면 터보 차저의 고장으로 판단하여 엔진 상태에 따른 연료 분사량을 연산하여 연료 분사를 조정하는 과정과, 연료 분사 조정이 진행되는 상태에서 공연비가 설정된 기준값 이상인지를 판단하는 과정 및, 공연비가 기준값 이상이면 희박연소 영역의 진입으로 판단하여 일정시간 동안 연료 분사를 차단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

내연기관의 연료 분사 제어장치 및 방법{APPARATUS FOR FUEL INJECTION CONTROLLING IN INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 내연기관에 관한 것으로, 더 상세하게는 터보 차저가 부착된 내연기관의 연료 분사량 제어에서 과급압 조정기구의 이상으로 희박연소 영역으로 진입할 시 연료 공급을 차단시켜 과급압이 허용 상한을 초과하지 않도록 하며, 배기가스의 온도가 상승되는 것을 방지하도록 하는 내연기관의 연료 분사 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 터보 차저가 장착되어 있는 내연기관은 과급압을 제어하기 위한 웨스트 게이트 밸브를 구비하고 있다. 즉, 터보차저의 터빈을 우회하는 바이패스 통로에 웨스트 게이트 밸브를 장착하여 과급압이 과대하게 되었을 때 웨스트 게이트 밸브를 개방시켜 압력을 피함으로써 과급압이 허용값 이하로 제어되도록 하고, 내장된 가변식 베인에 의하여 과급압을 제어하는 전자제어식 가변 노즐형 터보 차저의 경우 베인의 개폐 동작을 실시하는 액추에이터를 제어함으로써 과급압을 허용값 이하로 제어하고 있다.

그러나, 웨스트 게이트 밸브나 액추에이터가 고착 등에 의하여 고장이 발생하는 경우 과급압이 허용 상한을 넘어 과대하게 공급되어 기관을 손상시키게 되므로 안전장치로 과급압이 허용 상한을 넘는 경우 흡기를 대기중으로 배출함으로써 과급압을 저하시키는 릴리즈 밸브를 구비한 내연기관이 제시되고 있다.

그러나, 릴리즈 밸브의 경우 웨스트 게이트 밸브의 고장시에만 작동하는 안정장치이고, 고가의 부품이므로 내연기관의 제조 원가를 상승시키는 결과를 초래하게 되어 소비자의 부담으로 전가되는 문제점이 발생한다.

또한, 웨스트 게이트 밸브나 액추에이터의 고장시 과급압 방지를 위해 연료 분사량을 통상시 보다 감소시킴으로써 엔진 토오크를 저감시키는데, 이를 가솔린 엔진에 적용하는 경우 연료 분사량의 감량으로 인하여 배기가스의 온도가 과다하게 상승되어 배기 매니폴더 및 연소실의 내구성을 저하시키는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 터보 차저가 부착된 내연기관에서 과급압 조정기구의 이상이 발생하는 경우 과급압에 따라 연료 분사량을 조정하여 과급압이 허용 상한을 초과하지 않도록 하며, 과급압에 따른 연료 분사량의 조정시 공연비의 검출을 통해 배기가스의 온도가 기준온도 이상으로 상승할 시 연료 공급을 차단시켜 배기가스의 온도 상승으로 인한 배기 매니폴더 및 연소실의 내구성이 저하되는 것을 방지하도록 한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 내연기관의 연료 분사 제어장치 구성도.

도 2는 본 발명에 따라 내연기관에서 연료 분사 제어를 수행하는 일 실시예의 흐름도.

도 3은 본 발명에 따른 내연기관의 연료 분사 제어장치에서 과급압 조정기구의 고장시 적용되는 연료 분사량의 맵 선도.

도 4는 본 발명에 따른 내연기관의 연료 분사 제어장치에서 통상적인 과급압 조정시 적용되는 연료 분사량의 맵 선도.

도 5는 본 발명에 따른 내연기관의 연료 분사 제어장치에서 과급압 제어를 도시한 도면.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 검출되는 과급압(Pb)이 설정된 기준값 이상인지를 판단하는 과정과, 검출되는 과급압(Pb)이 기준값 이상이면 터보 차저의 고장으로 판단하여 엔진 상태에 따른 연료 분사량을 연산하여 연료 분사를 조정하는 과정과, 연료 분사 조정이 진행되는 상태에서 공연비가 설정된 기준값 이상인지를 판단하는 과정 및, 공연비가 기준값 이상이면 희박연소 영역의 진입으로 판단하여 일정시간 동안 연료 분사를 차단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 내연기관의 연료 분사 제어장치는 내장된 가변식 베인에 의하여 과급량을 제어하는 터보 차저 본체(10)와, 베인 개폐 동작을 구동하여 주는 액추에이터(20)와, 액추에이터(20)에 부압을 공급하는 플랜지 콘트롤 모듈레이터 밸브(이하, 'PCM 밸브' 라 한다.)(30)와, 상기 액추에이터(20)의 동작원이 되는 부압을 생성시키는 진공펌프(40)와, 과급압(Pb)을 검출하는 과급압 검출부(50)와, 엔진의 회전 속도(Ne)를 검출하는 회전수 검출부(60)와, 공연비(A/F)를 검출하는 공연비 검출부(70)와, 각각의 검출부로부터 검출되는 엔진의 운전 상태와 이상적인 과급 특성을 비교한 다음 PCM 밸브(30)의 제어를 통해 운전 상태에 따른 최적의 과급 상태가 되도록 터보 차저 본체(10)의 베인 개폐 각도를 조정하고, 터보 차저의 제어에 대응하여 연료분사장치(100)의 연료 분사량의 증감 제어와 배기가스의 온도에 따라 연료 분사 차단 제어를 수행하는 제어부(80)와, 도시되지 않은 운전석이 클러스터에 포함되어 터보 차저의 이상 여부를 운전자에게 지시하여 주는 표시부(90) 및 제어부(80)의 제어신호에 따라 연료 분사량의 증량과 감량 및 연료 분사 차단을 수행하는 연료분사장치(100)로 이루어진다.

상기한 구성을 갖는 본 발명에서 액추에이터 또는 PCM 밸브의 고착시 과급압에 따른 연료 분사량 제어 및 배기가스 온도에 따른 연료 분사 차단에 대한 제어 동작은 다음과 같다.

엔진의 시동이 온을 유지하는 상태에서 제어부(80)는 엔진의 각 검출수단의 정보를 판독하여 그에 따른 피드백 제어를 수행하는데, 과급압 검출부(50)에서 검출되는 과급압(Pb)의 정보가 허용 상한값 이하로 설정되는 기준값(Po) 이상인지를 판단한다(S101)(S102).

상기에서 검출되는 과급압(Pb)이 기준값(Po) 이하인 것으로 판단되면 터보차저가 정상적으로 동작되고 있는 상태이므로 과급압 검출부(50)로부터 판독되는 현재의 과급압(Pb)과 회전수 검출부(60)로부터 판독되는 엔진 회전수(Ne)에 따라 도 4와 같이 설정되는 맵 테이블로부터 연료 분사량(Tp)을 연산하여 연료 분사장치(100)를 통해 연료 분사량을 조정하는 통상의 제어를 수행한다(S110).

상기 S102에서 검출되는 과급압(Pb)이 기준값(Po) 이상인 것으로 판단되면 제어부(80)는 터보 차저의 이상이 발생한 것으로 판단하여 회전수 검출부(60)로부터 판독되는 현재의 엔진 회전수(Ne)에 따라 도 3과 같이 설정된 맵 테이블로부터 연료 분사량(Tp)을 연산한 다음(S103), 연료분사장치(100)를 통해 연산된 연료 분사량(Tp)이 연소실에 분사되도록 제어한다(S104).

상기 도 3과 같이 설정되는 맵 테이블 역시 과급압(Pb)이 허용 상한값 이하가 되도록 설정되며, 통상시의 연료 분사량 보다 작게 되도록 하여 출력 토오크가 감소되도록 설정한다.

상기와 같이 현재의 엔진 회전수(Ne)에 따라 연산된 값으로 연료 분사량(Tp)이 조정되는 상태에서 공연비 검출부(70)로부터 공연비(A/F)를 검출하여 기준값 이상인지를 판단한다(S106).

상기에서 검출되는 공연비(A/F)가 설정된 기준값 이하의 상태를 유지하는 것으로 판단되면 상기 S104로 리턴하여 엔진 회전수(Ne)에 따라 연산된 분사 연료량(Tp)이 연소실에 유입되도록 하고, 검출되는 공연비(A/F)가 설정된 기준값 이상인 것으로 판단되면 연료 분사량(Tp)의 감소 제어에 의해 엔진이 희박 연소의 영역으로 진입하여 배기가스의 온도가 상승되는 것으로 판단하여 순간적으로 연료분사를 차단시킨다(S107).

상기와 같이 연료 분사를 차단시켜 배기가스의 온도가 상승되는 것으로 억제시킨 상태에서 설정된 일정시간이 경과되면 상기 S101로 리턴하여 상기한 과정을 반복적으로 수행한다(S108).

상기에서 터보 차저가 고장으로 판단되어 과급압(Pb) 제어가 불가능하게 되는 경우 연료 분사량 감소를 통한 과급압(Pb)의 제어는 도 5에서 알 수 있는 바와 같이 과급압(Pb)이 허용 상한값(Pc)을 초과하지 않도록 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 웨스트 게이트 밸브의 고장시 과급압 방지를 위한 연료 분사량 제어에서 과급압이 허용 상한값을 초과하는 것을 방지하며, 과급압 방지를 위한 연료 분사량의 감소 제어로 공연비가 일정 공연비 이상으로 상승하여 희박 연소의 영역으로 진입할 시 순간적으로 연료 분사를 차단시켜 배기가스의 온도가 상승하는 것을 억제함으로써 배기 매니폴더 및 연소실의 내구성을 향상시킨다.

Claims

터보 차저가 장착되는 내연기관에 있어서,

과급압(Pb)을 검출하는 과급압 검출부와;

엔진의 회전 속도(Ne)를 검출하는 회전수 검출부와;

공연비(A/F)를 검출하는 공연비 검출부와;

기관의 운전 상태와 과급 특성을 비교하여 운전 상태에 따른 최적의 과급 상태를 조정하고, 터보 차저의 제어에 대응하여 연료 분사량의 증감 제어와 공연비에 따라 연료 분사 차단 제어를 수행하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료 분사 제어장치.
검출되는 과급압(Pb)이 설정된 기준값 이상인지를 판단하는 과정과;

검출되는 과급압(Pb)이 기준값 이상이면 터보 차저의 고장으로 판단하여 엔진 상태에 따른 연료 분사량을 연산하여 연료 분사를 조정하는 과정과;

연료 분사 조정이 진행되는 상태에서 공연비가 설정된 기준값 이상인지를 판단하는 과정 및;

공연비가 기준값 이상이면 희박연소 영역의 진입으로 판단하여 일정시간 동안 연료 분사를 차단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료 분사 제어방법.
제2항에 있어서,

상기에서 검출되는 과급압(Pb)이 기준값 이하이면 터보 차저가 정상인 것으로 판단하여 맵 테이블로부터 엔진 회전수에 대한 연료 분사량을 연산하여 연료 분사를 조정하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료 분사 제어방법.
제2항에 있어서,

상기 과급압(Pb)을 비교하는 기준값은 허용 상한값 이하로 설정되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료 분사 제어방법.
제2항에 있어서,

상기 터보 차저의 고장시 연산되는 분사 연료량은 증감 보정이 수행되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료 분사 제어방법.