KR20100044530A - System for control a starting fuel of engine and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 엔진의 시동 직전에 연료탱크에서 발생하는 연료의 증발압력을 공연비의 변화로부터 검출하여 시동 시에 공급되는 연료량을 정확하게 계산 및 제어하는 엔진의 시동 연료량 제어장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a starting fuel amount control apparatus and method for accurately calculating and controlling the amount of fuel supplied at start-up by detecting the evaporation pressure of fuel generated in the fuel tank immediately before starting the engine from a change in air-fuel ratio.
전세계의 국가별, 지역별 연료의 특성은 서로 상이하고, 연소성에 영향을 주는 휘발성 특성값의 차이도 크게 나타난다.The characteristics of fuels in different countries and regions around the world are different from each other, and there are also large differences in volatile characteristic values that affect combustibility.
특히 시동에 큰 영향을 주는 것이 연료 증발성(휘발성)이므로, 연료 증발성의 크고 작음에 따라 초기 시동성과 연료의 연소에 많은 영향을 주게 되어 초기 시동성과 에미션과 깊은 관련이 있으므로, 시동시의 연료량 제어는 엔진 성능 및 품질과도 직결된다.In particular, since fuel evaporation (volatility) has a large influence on starting, fuel evaporation (volatility) is large and small, and thus has much influence on initial starting performance and combustion of fuel. Control is also directly related to engine performance and quality.
엔진 시동시에 분사되는 연료량은 에미션과 초기 시동성에 아주 밀접한 관련이 있으며, 이는 엔진 성능 및 품질을 좌우한다.The amount of fuel injected at engine start-up is very closely related to emission and initial start-up, which governs engine performance and quality.
특허출원 2005-0094826호에는 차량에서 저품질 연료 판정 방법에 대한 기술이 기재되어 있으며, 특허출원 2003-0092649호에는 차량에서 저기화성 연료를 판정 하여 보정하는 기술이 기재되어 있다.Patent application 2005-0094826 describes a technique for determining a low quality fuel in a vehicle, and patent application 2003-0092649 describes a technique for determining and correcting a low vaporization fuel in a vehicle.
전자의 기술은 차량의 시동 후 검출되는 냉각수온에 따라 냉각수온 팩터값과 엔진회전수별로 기준치 설정하고, 엔진회전수의 상승치가 기준치에 도달하였는지를 판단하여 기준치보다 작은 경우 보상 학습치 설정한다.The former technique sets a reference value for each coolant temperature factor value and engine speed according to the coolant temperature detected after the vehicle starts, and determines whether an increase in the engine speed reaches a reference value, and sets a compensation learning value when the reference value is smaller than the reference value.
그리고, 보상 학습치가 설정되면 연료 분사량 학습치를 산출하고, 산출된 연료 분사량 학습치를 이용하여 시동 연료량을 산출한다.When the compensation learning value is set, the fuel injection amount learning value is calculated, and the starting fuel amount is calculated using the calculated fuel injection amount learning value.
후자의 기술은 점화 스위치의 온 여부와 대기압, 냉각수 온도와 같은 입력값 및 엔진 크랭킹 상태를 검출하고, 엔진 크랭킹 시간과 냉각수 온도에 따라 설정된 기준 시간을 비교하여 엔진 크랭킹 시간이 설정 시간보다 크면 엔진 회전수 상승 중 목표 회전수의 도달 전에 엔진 회전수 저하가 발생하는가를 검출한다.The latter technique detects whether the ignition switch is on, input values such as atmospheric pressure and coolant temperature, and engine cranking state, and compares the engine cranking time with a reference time set according to the coolant temperature so that the engine cranking time is greater than the set time. If it is large, it is detected whether the engine speed decrease occurs before the target speed is reached during the engine speed increase.
엔진 회전수 저하가 발생하면 엔진 회전수 저하량과 저기화성 연료 판정 엔진 회전수 저하량을 비교하여 비교 결과에 따라 시동직후 저기화성 연료량 보정과 연료 웜업 증량 보정 및 가속 증량 보정을 수행한다.When the engine speed decrease occurs, the engine speed reduction amount is compared with the engine speed reduction amount for determining the low vaporization fuel, and according to the comparison result, the correction of the low vaporization fuel amount, the fuel warm-up increase correction, and the acceleration increase correction are performed immediately after starting.
상기한 종래의 기술은 시동 시에 엔진회전수의 기준치를 설정하고 엔진회전수의 상승치를 모니터링하여 저품질 연료 보상치를 설정하는 방법으로, 엔진회전수 상승변화를 간접적으로 진단하므로, 연료량 보상을 정확하게 추정할 수 없는 어려움이 있다. The above-described conventional technique is a method of setting a reference value of the engine speed at start-up and monitoring a rise of the engine speed to set a low quality fuel compensation value, thereby indirectly diagnosing a change in the engine speed, thereby accurately estimating fuel amount compensation. There is a difficulty that cannot be done.
또한, 저기화성 연료에만 대응 가능한 기술이므로 고기화성 연료에 대해서는 연료 보상을 실현할 수 없는 문제점이 있다.In addition, there is a problem in that fuel compensation cannot be realized for the high-efficiency fuel because it is a technology that can only support the low-vaporization fuel.
또한, 연료의 특성을 엔진회전수의 변화에 따라 간접적으로 판정해야 하므로 시동성 로직 구성이 복잡하고, 제어 데이터 설정에 많은 시간과 노력이 필요하므로 개발기간이 길어지고 시스템에의 적용이 복잡해지는 문제점이 있다.In addition, since the characteristics of the fuel must be determined indirectly according to the change of the engine speed, the starter logic configuration is complicated, and a lot of time and effort are required to set the control data, so that the development period is long and the application to the system is complicated. have.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 엔진의 시동 직전에 연료탱크와 엔진을 연결하는 퍼지 라인에 설치되는 PCSV(Purge Control Solenoid Valve)를 개폐 조정하여 연료의 증발압력을 모니터링할 수 있도록 하는 것이다.The present invention has been invented to solve the above problems, the purpose of which is to open and adjust the PCSV (Purge Control Solenoid Valve) which is installed in the purge line connecting the fuel tank and the engine immediately before starting the engine to adjust the evaporation pressure of the fuel To monitor.
또한, 본 발명은 엔진 시동 직전에 연료탱크에서 발생하는 연료의 증발압력을 산소센서에서 검출되는 공연비 변화로부터 연료 휘발성에 대한 상관계수를 연산하고, 상관계수에 따라 시동 시에 공급되는 연료량을 제어하는 것이다.In addition, the present invention calculates the correlation coefficient for fuel volatility from the air-fuel ratio change detected by the oxygen sensor for the evaporation pressure of the fuel in the fuel tank immediately before starting the engine, and controls the amount of fuel supplied at startup in accordance with the correlation coefficient will be.
상기한 목적을 실현하기 위한 본 발명의 특징에 따른 엔진의 시동 연료량 제어장치는, 동력원인 엔진; 연료탱크; 엔진에서 배출되는 배기가스를 정화시키는 촉매; 냉각수의 온도를 검출하는 수온센서; 엔진과 연료탱크의 퍼지 라인에 설치되어 연료탱크에서 증발된 연료를 퍼지시키는 퍼지 콘트롤 솔레노이드 밸브를 포함하며,An apparatus for controlling starting fuel amount of an engine according to a feature of the present invention for realizing the above object includes an engine as a power source; Fuel tank; A catalyst for purifying exhaust gas emitted from the engine; A water temperature sensor detecting a temperature of the cooling water; A purge control solenoid valve installed in the purge line of the engine and the fuel tank to purge the evaporated fuel from the fuel tank,
촉매 전단에 설치되며, 시동 연료량 제어를 위한 모니터링 조건이 만족되면 퍼지 콘트롤 솔레노이드 밸브의 개방에 따른 공연비 변화량을 검출하는 산소센서; An oxygen sensor installed at the front end of the catalyst and detecting an air-fuel ratio change according to the opening of the purge control solenoid valve when a monitoring condition for controlling the starting fuel amount is satisfied;
시동 준비조건에서 엔진 냉각상태에 따른 연료 휘발성 판정조건을 결정하고, 퍼지 콘트롤 솔레노이드 밸브를 개방시킨 상태에서 산소센서를 통해 공연비 변화량 을 측정하며, 공연비 변화량 보상 펙터 맵에서 보정량을 결정하여 시동시 연료량을 제어하는 제어부를 포함한다.The fuel volatility determination condition according to the engine cooling condition is determined in the starting preparation condition, the air-fuel ratio change is measured by the oxygen sensor with the purge control solenoid valve open, and the fuel amount at start-up is determined by determining the correction amount in the air-fuel ratio change factor map. It includes a control unit for controlling.
본 발명의 특징에 따른 엔진의 시동 연료량 제어방법은, Starting fuel amount control method of the engine according to a feature of the present invention,
엔진 시동 준비조건이 검출되면 엔진 냉각 상태에 따른 연료 휘발성 판정조건을 결정하는 과정;Determining a fuel volatility determination condition according to the engine cooling state when the engine start preparation condition is detected;
퍼지 콘트롤 솔레노이드 밸브를 개방시킨 후 산소센서를 통해 공연비 변화량을 측정하는 과정;Measuring an air-fuel ratio change through an oxygen sensor after opening the purge control solenoid valve;
공연비 변화량의 측정값을 연료 증발압력의 상관 계수로 구성되는 연료량 보정 펙터 맵에 적용하여 보정값을 추출하는 과정;Extracting a correction value by applying the measured value of the air-fuel ratio change amount to a fuel amount correction factor map including a correlation coefficient of fuel evaporation pressure;
공연비 변화량에 따라 추출된 보정값을 시동 연료량에 적용하는 과정을 포함한다. And applying the correction value extracted according to the air-fuel ratio change amount to the starting fuel amount.
전술한 구성에 의하여 본 발명은 엔진 시동 직전에 연료의 휘발성을 산소센서를 통해 직접 측정하여 시동 시 엔진에 공급되는 연료량을 정확하게 계산할 수 있으므로 시동 성능을 향상시키고, 최적의 연료량의 공급으로 완전 연소를 유도하여 배출가스의 에미션을 안정화하는 효과가 있다.According to the above-described configuration, the present invention can measure the fuel volatility directly through the oxygen sensor immediately before starting the engine, so that the amount of fuel supplied to the engine can be accurately calculated. By inducing it is effective to stabilize the emission of the exhaust gas.
또한, 본 발명은 공연비 변화량의 모니터링을 통해 연료의 증발압력에 따른 저휘발성 연료와 고휘발성 연료, 정상 수준의 휘발성 연료를 구분하여 시동시의 연료량 제어를 실행함으로써, 연료량 제어가 용이하게 실행되는 효과가 있다.In addition, the present invention, by monitoring the amount of air-fuel ratio changes by performing the fuel amount control at start-up by distinguishing the low volatile fuel, high volatile fuel and the normal level of volatile fuel according to the evaporation pressure of the fuel, the fuel amount control is easily performed There is.
또한, 본 발명은 연료 특성에 대해 실질적인 모니터링이 제공되어 연료 특성 을 파악하기 위한 별도의 로직을 구성하지 않아도 되므로, 시동관련 로직 구성이 간단하게 되어 소프트웨어 문제발생 가능성이 작아지게 되어 엔진의 상품성이 향상되고 양산 물질이 개선되는 효과가 기대된다. In addition, since the present invention provides substantial monitoring of the fuel characteristics, it is not necessary to configure a separate logic for identifying the fuel characteristics, thereby simplifying the start-up logic configuration and reducing the possibility of a software problem, thereby improving the marketability of the engine. And the mass production material is expected to be improved.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.
본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.Since the present invention can be implemented in various different forms, the present invention is not limited to the exemplary embodiments described herein, and parts not related to the description are omitted in the drawings in order to clearly describe the present invention.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 시동 연료량 제어장치에 대한 개략적인 구성을 도시한 도면이다.1 is a view showing a schematic configuration of a starting fuel amount control apparatus of an engine according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 동력원인 엔진(101)과 연료탱크(102), 촉매(103), 수온센서(104), 산소센서(105), PCSV(106) 및 제어부(107)를 포함한다.The present invention includes an
촉매(103)는 배니 매니폴더를 통해 엔진(101)과 연결되며, 엔진(101)에서 배출되는 배기가스에 포함된 NOx, HC, CO 등의 유해한 물질을 산화 및 환원 작용을 통해 정화시킨다.The
수온센서(104)는 엔진(104)을 순환하는 냉각수의 온도를 검출하여 그에 대한 정보를 제어부(107)에 제공한다.The
산소센서(105)는 와이드 밴드(Wide Band)의 산소센서인 선형(Linear) 산소센 서로 촉매(103) 전단에 설치되며, 시동 연료량 제어를 위한 모니터링 조건이 만족되면 PCSV(106)가 개방될 때의 공연비 변화량을 검출하여 제어부(107)에 제공한다. The
PCSV(106)는 엔진(101)과 연료탱크(102)의 퍼지 라인에 설치되며, 제어부(107)의 제어에 따라 밸브의 개폐가 조정되어 연료탱크(102)에서 증발된 연료를 엔진(104)으로 퍼지시킴으로써, 연료탱크(102) 내부의 압력을 안정되게 유지시킨다.The PCSV 106 is installed in the purge lines of the
제어부(107)는 엔진의 시동 준비조건이 검출되면 외기온도와 냉각수의 온도를 검출하여 냉각상태를 판정하여 연료 휘발성 판정 조건을 결정하고, 연료의 휘발특성을 파악하기 위하여 PCSV(106)를 강제로 개방시켜 연료탱크(102)에서 발생되는 연료의 증발압에 대하여 산소센서(105)를 통해 공연비 변화량을 일정시간 동안 측정한 다음 공연비 변화량을 연료 증발량의 상관계수로 사용하여 엔진(101)의 시동시 보상값으로 적용함으로서, 시동 연료량을 최적의 값으로 제어한다.The
상기 시동 준비조건은 도어 락/언락과 도어 열림/닫힘이 검출된 상태로, 주차된 차량에 운전자의 탑승이 이루어진 조건이다.The starting preparation condition is a condition in which a driver is occupied in a parked vehicle in a state where door lock / unlock and door open / close are detected.
상기 제어부(107)는 상기한 모니터링 결과에 따라 엔진(101)의 시동시 안정된 연소를 위하여 휘발성이 낮은 연료는 연료 증량 보정을 실행하고, 반대로 휘발성이 높은 연료는 연료 감량보정을 실행한다. The
전술한 바와 같은 기능이 포함되는 본 발명에서 시동 연료량을 제어하는 동작에 대하여 도 2를 참조하여 구체적으로 설명한다.An operation of controlling the starting fuel amount in the present invention including the above function will be described in detail with reference to FIG. 2.
엔진(101)의 시동이 오프를 유지하는 상태에서 제어부(107)는 도어 락/언락, 도어 열림/닫힘, 외기온, 냉각수온 등의 차량 상태 정보를 검출하여(S101), 도어 언락이 검출된 다음(S102) 도어 열림/닫힘이 검출되었는지 판단한다(S103).The
즉, 주차 상태에 있는 차량에 운전자의 탑승이 이루어졌는지를 판단함으로써, 시동 준비조건이 만족되었는지 판단한다.That is, it is determined whether the starting preparation condition is satisfied by determining whether the driver has boarded the vehicle in the parking state.
상기 S102 및 S103의 판단에서 시동 준비조건이 만족되지 않았으면 대기 상태를 지속적으로 유지하고, 시동 준비조건이 만족되었으면 외기 온도에서 냉각수의 온도를 차 연산한 결과가 제1기준온도(Temp1) 미만인지 판단하고(S104), 제1기준온도 미만이면 냉각수온이 제2기준온도(Temp2) 미만인지 판단한다(S105).In the determination of S102 and S103, if the start preparation condition is not satisfied, the standby state is continuously maintained. If the start preparation condition is satisfied, the result of calculating the temperature of the coolant at the outside temperature is less than the first reference temperature Temp1. In operation S104, if the temperature is less than the first reference temperature, it is determined whether the cooling water temperature is less than the second reference temperature Temp2 (S105).
상기 S105의 판단에서 냉각수온이 제2기준온도 미만이면 엔진(101)이 충분히 냉각되어 있는 상태로 판단한다.If the cooling water temperature is less than the second reference temperature in the determination of S105, it is determined that the
상기와 같이 외기온도와 냉각수온을 설정된 제1,제2기준온도와 비교하여 엔진(101)의 냉각상태를 판정하고, 냉각 상태에 따른 연료 휘발성 판정 조건을 결정한다.As described above, the cooling state of the
엔진(101)의 냉각상태와 연료 휘발성 판정조건이 결정되면 제어부(107)는 산소센서(105)를 가열하여 활성화 모드로 진입시키고(S106), PCSV(106)를 개방시켜 연료탱크(102)에서 발생되는 연료 증발압력의 크기에 비례하여 공연비 변화량도 커지게 한다(S107).When the cool state of the
이때, 제어부(107)는 산소센서(105)의 신호를 모니터링하여(S108), 시간에 따른 공연비 변화량을 연산한다(S109).At this time, the
도 3에 도시된 바와 같이 상기 시간에 따른 공연비 변화량(Δλ)은 연료 증 발압력(증발량)에 따라 Δλ1,Δλ2,Δλ3과 같이 상이한 값을 가지게 된다.As shown in FIG. 3, the air-fuel ratio change amount Δλ over time has different values, such as Δλ 1, Δλ 2 and Δλ 3, depending on the fuel evaporation pressure (evaporation amount).
상기와 같이 공연비 변화량(Δλ)을 모니터링하는 과정에서 엔진(101)의 시동 온이 검출되는지 판단하여(S110), 시동 온이 검출되지 않았으면 PCSV(106)를 개방시킨 이후의 경과시간이 설정된 일정시간(△t)을 초과하였는지 판단한다(S111).In the process of monitoring the air-fuel ratio change amount Δλ as described above, it is determined whether the start-up of the
상기 S111의 판단에서 경과시간이 설정된 일정시간(△t)을 초과하였으면 제어부(107)는 PCSV(106)를 폐쇄하고, 동시에 산소센서(105)의 가열을 오프하며 공연비 변화량 측정을 종료한다(S112).If the elapsed time exceeds the predetermined time Δt in the determination of S111, the
그러나, 상기 S110의 판단에서 엔진(101)의 시동 온이 검출되면 개방상태에 있는 PCSV(106)를 폐쇄시켜 시동시 퍼지 라인의 연료 영향이 최소화되도록 하고, PCSV(106)의 개방 이후 경과시간(△t')에 대한 공연비 변화량(Δλ)을 연산하고(S114), 보정값의 적용 여부를 판정한다(S115).However, if the start-up of the
상기 S115에서 보정값의 적용이 아니면 이전에 실행한 공연비 변화량(Δλ)을 엔진(101)의 시동시 연료량 보정값으로 적용하고, 보정값의 적용이면 경과시간(△t')에 대하여 연산된 공연비 변화량(Δλ)에 대하여 하기의 표 1과 같이 구성되는 연료량 보정 팩터 맵에서 보정값을 결정한 후 시동시 연료량에 적용한다(S113).If the correction value is not applied in S115, the air-fuel ratio change Δλ previously executed is applied as the fuel amount correction value at the start of the
공연비 변화량(Δλ)에 대한 연료량 보정 펙터 맵은 연료 증발압력과의 상관계수로 표 1과 같이 구성된다.The fuel amount correction factor map for the air-fuel ratio change Δλ is configured as shown in Table 1 as a correlation coefficient with the fuel evaporation pressure.
상기에서 공연비 변화량(Δλ)은 연료 증발압력(증발량)에 따라 상이한 값을 가지게 되므로, 이에 따른 상관계수로 사용하여 엔진(101) 시동시 연료 보상값으로 적용할 수 있다. Since the air-fuel ratio change amount Δλ has a different value depending on the fuel evaporation pressure (evaporation amount), the air-fuel ratio change amount Δλ can be used as a fuel compensation value when the
즉, 시동시 안정된 연소를 위하여 휘발성이 낮은 연료로 판정되면 연료 증량 보정을 실행하고, 반대로 휘발성이 높은 연료로 판정되면 연료 감량보정을 실행한다.In other words, if it is determined that the fuel is low in volatile fuel for stable combustion at start-up, the fuel increase correction is executed.
예를 들어, 시동 초기 연료량 = (기본연료량) * [1 + (AD_TIn) * 상수1]로 결정하여 제어하고, 웜 업(Warm-Up)연료량 = (기본연료량) * [1 + (AD_TIn) * 상수2]로 결정하여 제어하며, 가속 연료량 = (기본연료량) * [1 + (AD_TIn) * 상수3 / 시간상수]로 결정하여 제어한다.For example, start-up fuel amount = (basic fuel amount) * [1 + (AD_TIn) * constant 1] to determine and control, warm-up fuel amount = (basic fuel amount) * [1 + (AD_TIn) * Constant 2] and control it by controlling the amount of acceleration fuel = (basic fuel amount) * [1 + (AD_TIn) * constant 3 / time constant].
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It is included in the scope of rights.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 시동 연료량 제어장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.1 is a view showing a schematic configuration of a starting fuel amount control apparatus of an engine according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엔진의 시동 연료량 제어 절차를 도시한 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a starting fuel amount control procedure of an engine according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 시동시 연료량 제어에서 증발성능 판정을 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating evaporation performance determination in fuel amount control at engine start according to an exemplary embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
101 : 엔진 102 : 연료탱크101: engine 102: fuel tank
103 : 촉매 104 : 수온센서103: catalyst 104: water temperature sensor
105 : 산소센서 106 : PCSV(Purge Control Solenoid Valve)105: oxygen sensor 106: PCSV (Purge Control Solenoid Valve)
107 : 제어부107: control unit
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