KR20050068995A - Feed back gain control device of engine on vehicle and method thereof - Google Patents
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Abstract
차량에서 산소센서의 노후화에 따라 연료 보정 피득백 이득을 조정하여 최적의 정화 효율을 제공함으로써 배기가스의 안정화 및 연비 향상을 제공하도록 하는 엔진의 피드백 이득을 제어하는 것으로,By controlling fuel feedback gain in accordance with the deterioration of the oxygen sensor in the vehicle to control the feedback gain of the engine to provide stabilization and fuel economy improvement by providing optimum purification efficiency,
엔진의 운전 제어 정보가 산소센서의 노화 보정 조건을 만족하는지 판정하는 과정과, 노화 보정 조건을 만족하면 산소센서의 반전 회수를 카운터하여 현재의 운전영역에 대한 목표 반전 회수와 비교하는 과정 및 카운터되는 반전 회수가 목표 반전 회수에 미달되면 연료의 보정을 통한 피드백 이득의 보정으로 반전 회수가 목표 반전 회수를 추종하도록 제어하는 과정을 포함한다.Determining whether the operation control information of the engine satisfies the aging correction condition of the oxygen sensor; and if the aging correction condition is satisfied, counting the inversion number of the oxygen sensor and comparing it with the target inversion number for the current operation area. If the number of inversions is less than the target number of inversions, a process of controlling the number of inversions to follow the number of inversions by correcting the feedback gain through the correction of fuel.
Description
본 발명은 엔진의 피드백 이득 제어에 관한 것으로, 더 상세하게는 산소센서의 노후화에 따라 연료 보정 피득백 이득을 조정하여 최적의 정화 효율을 제공함으로써 배기가스의 안정화 및 연비 향상을 제공하도록 하는 엔진의 피드백 이득 제어장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to feedback gain control of an engine, and more particularly, to an engine that provides stabilization and fuel efficiency improvement of exhaust gas by adjusting fuel correction gain in accordance with the aging of an oxygen sensor to provide an optimum purification efficiency. Feedback gain control apparatus and method.
차량의 폭발적인 증가에 따른 배기가스의 영향으로 환경문제는 심각한 상황에 봉착하고 있으며, 이에 따른 지구 온난화로 다양한 기상 이변이 속출되고 있는 상태이다.Due to the explosion of vehicles and the impact of exhaust gas, environmental problems are in serious trouble, and global warming is causing various weather events.
따라서, 자동차 배기가스에 의한 환경 오염을 방지하기 위하여 각 나라에서는 엄격한 법규를 제정하여 차량의 배기가스에 대한 규제를 한층 강화하고 있다.Therefore, in order to prevent environmental pollution by vehicle exhaust gas, each country has enacted strict laws and regulations to further restrict the vehicle exhaust gas.
이러한 강화된 배기가스 규제를 만족시키기 위하여 차량에는 배기가스에 포함된 유해 물질을 정화시키는 촉매장치가 장착되며, 연료계의 피드백 제어를 통해 최적의 이론 공연비 연소를 제어하기 위하여 배기가스에 포함된 산소의 농도를 검출하는 산소센서를 적용하고 있다.In order to satisfy the enhanced exhaust gas regulation, the vehicle is equipped with a catalytic device to purify the harmful substances contained in the exhaust gas, and the oxygen contained in the exhaust gas in order to control the optimum theoretical air-fuel ratio combustion through feedback control of the fuel system. An oxygen sensor is used to detect the concentration of.
상기의 산소센서는 배기가스에 포함되어 있는 산소의 분압을 대기의 분압과 비교하여 배기가스에 포함된 산소의 농도가 많은 경우 농후(Rich)로 판정하고, 산소의 농도가 낮은 경우 희박(Lean)으로 판정하도록 하는 전압 신호를 출력한다.The oxygen sensor compares the partial pressure of oxygen contained in the exhaust gas with a partial pressure of the atmosphere and determines that it is rich when the concentration of oxygen contained in the exhaust gas is high, and lean when the concentration of oxygen is low. A voltage signal is outputted so as to be determined.
따라서, 엔진 제어수단에서는 상기 산소센서의 신호를 설정된 기준 전압과 비교하여 기준 전압 보다 큰 값으로 검출되면 농후로 판정하고, 반대로 낮은 값으로 판정되면 희박으로 판정하여 각 연소실에 분사되는 연료량을 증량 또는 감량을 결정하여 분사량을 조절한다.Therefore, the engine control means compares the signal of the oxygen sensor with a set reference voltage and determines that it is rich when detected as a value larger than the reference voltage, and conversely, when it is determined by a low value, it is determined to be lean to increase the amount of fuel injected into each combustion chamber. Determine the weight loss and adjust the injection volume.
이때, 산소센서의 농후/희박 반전 회수는 연료 피드백 이득을 어떠한 값으로 결정하느냐에 따라 달라진다.At this time, the number of times the rich / lean reversal of the oxygen sensor depends on the value of determining the fuel feedback gain.
즉, 피드백 이득을 크게 설정하면 농후/희박의 반전 회수는 빨라지나 필요없이 과농후(Over Rich) 또는 과희박(Over Lean)이 발생되고, 피드백 이득을 너무 작게 설정하게 되면 이론 공연비로의 이동이 지연되며, 이론 공연비로의 이동이 유지되는 지연시간 동안 CO, HC, Nox의 농도가 현격히 증가하게 되는 단점이 있다.In other words, if the feedback gain is set large, the number of times of rich / lean reversal is faster, but there is no need for over rich or over lean, and if the feedback gain is set too small, the shift to the theoretical air-fuel ratio is difficult. There is a drawback that the concentration of CO, HC, Nox is increased significantly during the delay time to move to the theoretical air-fuel ratio.
따라서, 촉매장치의 정화 효율을 높이기 위해서는 산소센서의 농후/희박에 대한 반전 회수가 어느 정도의 값을 유지하도록 피드백 이득을 설정한다.Therefore, in order to increase the purification efficiency of the catalyst device, the feedback gain is set such that the number of times of inversion of the oxygen sensor with respect to the rich / lean is maintained at a certain value.
대부분 국가의 배기가스 규제치는 내구성을 요구하여 80,000Km, 100,000Km, 160,000Km를 주행하더라도 규제치 이하로 유지할 것을 요구하고 있다.In most countries, the emission limit requires durability, so that even if you drive 80,000 km, 100,000 km, and 160,000 km, you must stay below the limit.
그러나, 차량이 노후화 되면서 산소센서는 배기가스의 열, 연료와 엔진 오일에 포함되어 있는 인(P)이나 납 성분 등에 의한 폐독(poison), 연소 과정중에 생성되는 카본(Carbon) 등의 퇴적(Deposit)에 의해 반응시간이 늦어지게 되고, 이에 따라 촉매의 정화 효율을 저하시키게 된다.However, as the vehicle ages, the oxygen sensor deposits poison from the heat of exhaust gas, phosphorus (P) and lead in the fuel and engine oil, and deposits of carbon generated during the combustion process. ), The reaction time is delayed, thereby lowering the purification efficiency of the catalyst.
즉, 도 4와 같은 안정된 반전 주기를 갖는 정상적인 산소센서의 출력은 노후화의 진행에 따라 도 5와 같이 반응시간이 지연되고, 그 검출신호 역시 왜곡되어진다.That is, as the output of a normal oxygen sensor having a stable inversion cycle as shown in FIG. 4 is delayed as shown in FIG. 5 as the aging progresses, the detection signal is also distorted.
이와 같이 노후화의 진행에 따라 배기가스에 포함되는 유해성분의 양이 초기 개발단계에서 설정된 양보다 많아지게 되어 환경오염을 가중시키게 되는 문제점이 발생한다.As the aging progresses, the amount of harmful components contained in the exhaust gas becomes larger than the amount set in the initial development stage, causing a problem of increasing environmental pollution.
또한, 촉매의 내구성이 저하됨에 따라 소비자의 불만과 차량에 대한 편입견을 갖게 되어 리콜(Recall)을 실시하여야 하고, 이 리콜 비용 역시 소비자의 부담을 전가되는 문제점이 발생된다.In addition, as the durability of the catalyst is lowered, consumer complaints and prejudice to the vehicle have to be recalled, and the recall cost is also a problem that burdens the consumer.
또한, 보다 안정된 정화 효율을 갖으며 내구성이 향상되는 촉매의 개발을 위해서는 막대한 개발비와 시간이 소요되며, 이에 따른 차량의 제작원가를 상승시켜 가격 경쟁력을 약화시키게 되는 문제점이 발생된다. In addition, the development of a catalyst having a more stable purification efficiency and improved durability takes enormous development costs and time, thereby increasing the manufacturing cost of the vehicle, thereby weakening the price competitiveness.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 산소센서의 노화에 의한 정화 효율을 감소를 배제하기 위하여 해당 차량에 탑재된 엔진에 가장 적합한 산소센서의 목표 반전 회수를 엔진 회전수와 부하의 영역으로 구분하여 설정하고, 노후화의 진행에 따라 연료 보정 피득백 이득을 조정하여 설정된 목표 반전 회수를 추종시킴으로써, 최적의 정화 효율을 제공함으로써 배기가스의 안정화와 연비 향상 및 차량의 신뢰성을 제공하도록 한 것이다.The present invention has been invented to solve the above problems, the object of which is to rotate the engine to the number of target reversal of the oxygen sensor most suitable for the engine mounted on the vehicle in order to exclude the reduction of the purification efficiency by aging of the oxygen sensor Set by dividing into the number and load area, and adjust the fuel correction gain gain as the aging progresses to follow the set target reversal number, thereby providing the optimum purification efficiency, stabilizing the exhaust gas and improving fuel economy and vehicle reliability To provide.
상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 차량의 운행에서 엔진 제어에 대한 제반적인 정보를 검출하는 운전 제어 정보 검출부와; 배기가스에 포함되어 있는 산소의 분압을 대기의 분압과 비교하여 배기가스의 농후/희박에 대한 전압 신호를 출력하는 산소센서와; 엔진 제어 조건이 산소센서의 노화 보정 조건을 만족하면 산소센서의 반전 회수와 설정된 현재의 운전영역에서의 목표 반전 회수를 비교하여 피득백 이득의 조정으로 산소센서의 반전 회수가 목표 반전 회수를 추종하도록 제어하는 제어부 및; 상기 제어부의 제어신호에 따라 대응되는 연소실에 결정된 연료량을 분사하는 인젝터를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진의 피드백 이득 제어장치를 제공한다.The present invention for realizing the above object includes a driving control information detection unit for detecting the general information on the engine control in the operation of the vehicle; An oxygen sensor for outputting a voltage signal for rich / lean exhaust gas by comparing the partial pressure of oxygen contained in the exhaust gas with the partial pressure of the atmosphere; When the engine control condition satisfies the aging correction condition of the oxygen sensor, the number of inversions of the oxygen sensor is compared with the number of inversions of the target in the set current operating range, so that the number of inversions of the oxygen sensor follows the number of inversions by adjusting the gain gain. A control unit for controlling; And an injector for injecting a determined fuel amount into a corresponding combustion chamber according to a control signal of the controller.
또한, 본 발명은 엔진의 운전 제어 정보가 산소센서의 노화 보정 조건을 만족하는지 판정하는 과정과; 노화 보정 조건을 만족하면 산소센서의 반전 회수를 카운터하여 현재의 운전영역에 대한 목표 반전 회수와 비교하는 과정 및; 카운터되는 반전 회수가 목표 반전 회수에 미달되면 연료의 보정을 통한 피드백 이득의 보정으로 반전 회수가 목표 반전 회수를 추종하도록 제어하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진의 피드백 이득 제어방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of determining whether the operation control information of the engine satisfies the aging correction conditions of the oxygen sensor; Counting the number of inversions of the oxygen sensor when the aging correction condition is satisfied and comparing the number of inversions with the target number of inversions for the current operation region; When the number of inversions to be counted is less than the target number of inversions, it provides a feedback gain control method of the engine comprising the step of controlling the number of inversions to follow the target number of inversions by the correction of the feedback gain through the correction of the fuel.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 엔진의 피드백 이득 제어장치는 운전 제어 정보 검출부(10)와, 산소센서(20), 제어부(30) 및 인젝터(40)를 포함하여 구성된다.As can be seen in FIG. 1, a feedback gain control apparatus for an engine according to the present invention includes an operation control information detection unit 10, an oxygen sensor 20, a control unit 30, and an injector 40.
운전 제어 정보 검출부(10)는 차량의 운행에 있어 엔진 제어에 대한 제반적인 정보, 즉 현재의 엔진 회전수에 대한 정보, 스로틀 밸브의 개도에 대한 정보, 엔진에 미치는 부하 정도, 수온 조건 등에 대한 정보를 출력한다.The driving control information detection unit 10 includes general information on engine control in driving of the vehicle, that is, information on the current engine speed, information on the opening of the throttle valve, load on the engine, water temperature conditions, and the like. Outputs
산소센서(20)는 배기가스에 포함되어 있는 산소의 분압을 대기의 분압과 비교하여 배기가스에 포함된 산소의 농도에 따라 농후/희박에 대한 전압 신호를 출력한다.The oxygen sensor 20 compares the partial pressure of oxygen contained in the exhaust gas with the partial pressure of the atmosphere and outputs a voltage signal for rich / lean according to the concentration of oxygen contained in the exhaust gas.
제어부(30)는 해당 차량에 탑재된 엔진에 가장 적합한 산소센서(20)의 목표 반전 회수가 엔진 RPM 및 부하 영역으로 구분하여 설정되고, 현재의 엔진 제어 조건이 산소센서(20)의 노화 보정 조건을 만족하는 경우 산소센서(20)의 반전 회수와 상기 설정된 목표 반전 회수를 비교하여 기준 반전 회수를 벗어나면 연료량 증량 보정을 통한 피득백 이득을 조정하여 산소센서(20)의 반전 회수가 항상 설정된 목표 반전 회수를 추종하도록 제어한다.The control unit 30 is set by dividing the target reversal number of the oxygen sensor 20 most suitable for the engine mounted on the vehicle into an engine RPM and a load region, and the current engine control condition is an aging correction condition of the oxygen sensor 20. When the number of inversions of the oxygen sensor 20 is compared with the set number of inversions of the target when the reference number of inversions is out of the reference number of times, the target number of inversions of the oxygen sensor 20 is always set by adjusting the gain gain through the fuel amount increase correction. Control to follow the number of inversions.
상기 엔진의 노화 보정 조건은 연료량의 피드백 제어가 진행되는 상태, 가감속 연료량이 없는 상태, 연료 차단 제어가 진행되지 않는 상태, 스로틀 밸브의 개도가 아이들 상태가 아니며, 엔진의 RPM과 부하가 도 3에 도시된 영역내에 포함되는 상태 모두를 만족하는 것으로 설정한다. The aging correction condition of the engine is a state in which the feedback control of the fuel amount is in progress, a state in which no acceleration / deceleration fuel amount is in progress, a state in which the fuel cutoff control is not in progress, the opening degree of the throttle valve is not idle, and the RPM and the load of the engine are shown in FIG. 3. It is set to satisfy all of the states included in the area shown in FIG.
인젝터(40)는 상기 제어부(30)에서 인가되는 제어신호에 따라 노즐의 개폐가 조정되어 대응되는 연소실에 결정된 연료량의 분사한다.The injector 40 adjusts the opening and closing of the nozzle according to the control signal applied from the controller 30 to inject the determined amount of fuel into the corresponding combustion chamber.
전술한 바와 같은 기능을 포함하는 구성의 본 발명에서 엔진의 피드백 이득을 제어하는 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of controlling the feedback gain of the engine in the present invention having the configuration as described above is as follows.
차량의 운행에 따라 제어부(30)는 현재의 엔진 회전수에 대한 정보, 스로틀 밸브의 개도에 대한 정보, 엔진에 미치는 부하 정도, 수온 조건 등에 대한 정보를 종합적으로 판독 분석하여(S101), 엔진의 조건이 노화 보정 조건을 만족하는지 판단한다(S102).As the vehicle moves, the controller 30 comprehensively reads and analyzes information on the current engine speed, information on the opening degree of the throttle valve, load information on the engine, water temperature conditions, and the like (S101). It is determined whether the condition satisfies the aging correction condition (S102).
상기의 노화 보정 조건은 연료량의 피드백 제어가 진행되고 있으며, 가감속 연료량이 없는 상태이고, 연료 차단 제어가 진행되지 않는 상태이며, 스로틀 밸브의 개도가 아이들 상태가 아니며, 도 3에 도시된 바와 같이 부하가 "A" 이상 "B" 이하의 영역에 포함되고, 엔진 RPM이 "a" 이상 "b" 이하의 영역내에 포함되는 모든 조건을 만족하는 상태이다.In the above aging correction condition, the feedback control of the fuel amount is in progress, the acceleration / deceleration fuel amount is not present, the fuel cutoff control is not in progress, the opening degree of the throttle valve is not in the idle state, as shown in FIG. 3. The load satisfies all the conditions included in the area of "A" or more and "B" and the engine RPM in the area of "a" or more and "b" or less.
상기 S102의 판단에서 엔진 조건이 노화 보정 조건을 만족하는 것으로 판단되면 산소센서(20)의 농후/희박 반전 회수를 카운터한다(S103).When it is determined in S102 that the engine condition satisfies the aging correction condition, the rich / lean reversal number of the oxygen sensor 20 is countered (S103).
이후, 현재의 엔진 RPM과 부하에 따른 운전영역에 대하여 설정된 목표 반전 회수와 카운터된 산소센서(20)의 반전 회수를 비교하여(S104) 목표 반전 회수에 미달되는지를 판단한다(S105).Subsequently, it is determined whether the target reversal number set for the driving region according to the current engine RPM and the load is compared with the counter reversal number of the countered oxygen sensor 20 (S104).
상기 S105에서 현재의 운전영역에서 카운터되는 산소센서(20)의 반전 회수가 설정된 목표 반전 회수에 미달되는 것으로 판단되면 산소센서(20)의 노후화에 따라 반응시간이 지연되고 있는 것으로 판단하여 연료의 증량 보정을 통해 피드백 이득을 보정하여 산소센서(20)의 반전 회수가 목표 반전 회수를 추종하도록 한다(S106).If it is determined in step S105 that the number of inversions of the oxygen sensor 20 countered in the current operation region is less than the set target number of inversions, it is determined that the reaction time is delayed according to the aging of the oxygen sensor 20, thereby increasing the amount of fuel. By correcting the feedback gain through the correction, the number of inversions of the oxygen sensor 20 follows the target number of inversions (S106).
상기한 과정은 반복적인 학습으로 각각의 운전영역에서 최적의 피드백 이득이 결정되도록 해당 값의 적용으로 배기가스의 안정화가 제공되도록 한다.The above process allows the stabilization of the exhaust gas to be provided by applying the corresponding values so that the optimal feedback gain is determined in each operating region by repetitive learning.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 산소센서의 노후화에 따른 반응시간의 지연을 해소하여 최적의 공연비 제어로 촉매의 정화 효율을 안정화시켜 배기가스의 안정화를 제공하여 차량의 노후화에 관계없이 배기가스 규제를 만족시킨다. As described above, the present invention eliminates the delay of the reaction time due to the aging of the oxygen sensor, stabilizes the purification efficiency of the catalyst with the optimum air-fuel ratio control, provides the stabilization of the exhaust gas, and thereby regulates the exhaust gas regardless of the aging of the vehicle. Satisfied.
도 1은 본 발명에 따른 엔진의 피드백 이득 제어장치에 대한 개략적인 구성 블록도.1 is a schematic structural block diagram of a feedback gain control apparatus of an engine according to the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 엔진에서 산소센서의 노후화에 따른 피드백 이득 제어를 실행하는 일 실시예의 흐름도.2 is a flow diagram of one embodiment for performing feedback gain control as the oxygen sensor ages in an engine in accordance with the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 엔진에서 산소센서의 노후화 판정을 위한 엔진 및 부하 영역을 기준으로 설정되는 노화 판정 영역을 도시한 도면.3 is a view illustrating an aging determination region set based on an engine and a load region for aging determination of an oxygen sensor in an engine according to the present invention.
도 4는 일반적으로 정상적인 산소센서의 출력 신호에 대한 파형도.Figure 4 is a waveform diagram of the output signal of a normal oxygen sensor in general.
도 5는 노후화 진행된 산소센서의 출력 신호에 대한 파형도. 5 is a waveform diagram of an output signal of an aging oxygen sensor.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |