KR950000915B1 - 연료 브렌드율 검출 방법 - Google Patents

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가쯔히꼬 미야모또
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미쯔비시 지도샤 고교 가부시끼가이샤
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Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]
연료 브렌드율 검출 방법
[도면의 간단한 설명]
제 1 도는 본 발명의 방법을 설명하는 블럭도이며,
제 2a 도 내지 제 2e 도는 본 발명의 방법에 의해 시간의 흐름에 따라 변화하는 공연비의 출력이나 각 특성값의 파형도이며,
제 3 도는 본 발명의 방법을 채용한 엔진 제어장치의 개략적인 구성도이며,
제 4a 도 내지 제 4g 도는 제 3 도 엔진 제어장치내의 각 특성값의 시간 흐름에 따라 변화를 도시하는 파형도이며,
제 5a 도 및 제 5b 도는 제 3 도 장치의 엔진 제어처리에 사용되는 제어프로그램의 프로우챠트를 도시하는 도면이다.
[발명의 상세한 설명]
[기술분야]
본 발명은 내연기관에 공급되는 혼합 연료의 브렌드율을 브렌드율 센서를 사용하지 않고 구할 수 있는 연료 브렌드율 검출 방법에 관한 것이다.
[배경 기술]
최근 저공해 연료로서 메탄올이 주목되고 있으며 메탄올 엔진의 개발도 진보되고 있다. 그러나, 전 자동차의 사용연료를 곧바로 가솔린에서 메탄올로 전환하는 일은 거의 불가능하며, 전환시기에 있어서는 최소한 일시적으로 메탄올 연료와 가솔린 연료가 혼재하여 사용되는 상황이 예상된다.
그와같은 상황에 대처하도록 가솔린 연료와 메탄올 연료중 어느것이라도 사용 가능한 즉, 사용연료에 자유도가 있는 차량(이하, 단지 FFV라함)의 도입이 제안되고 있다.
그런데, 이와같은 FFV에서는 엔진의 제어를 적절하게 하는 상황에서 항상, 연료인 가솔린과 메탄올의 혼합비인 브렌드율을 검출하여 두고 기관의 각종제어를 실행하게 된다. 이 경우에 사용하는 브렌드율 검출수단으로서는 연료공급계에 직접 설치하여 직접 브렌드율을 검출할 수 있는 브렌드율 센서가 있으며, 이것이 연구 개발되어 사용되고 있다.
그러나, 종래의 광전변환소자를 사용한 브렌드율 센서는 온도 보정이 곤난한 일이 많고, 광학계의 오랜 사용에 따른 오염에 의해 오차나 내구성에 문제가 많이 실용화가 지연되어 있다.
[발명의 개시]
본 발명의 목적은 O2센서의 출력을 사용해서 브렌드율을 검출할 수 있는 연료 브렌드율 검출 방법을 제공하는데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 내연 기관에 가솔린과 메탄올과의 혼합연료를 공급하는 연료 공급장치, 내연기관의 배기중 공연비 정보를 풍부화와 희박화의 판정전압을 중심으로 시간의 흐름에 따라 증감시켜서 출력하는 O2센서, 및 이 O2센서의 출력을 사용해서 적어도 적분제어를 포함하는 연산방법으로 공연비 피드백 보정계수를 산출하여 내연기관의 공연비가 목표값으로 되도록 연료 공급량을 조정하는 제어수단을 구비하는 내연기관용 연료 브렌드율 검출방법에 있어서, 소정 시간마다 상기 프드백 보정계수로부터 피드백 학습값을 산출하여, 현행의 브렌드율 보정 계수에 상기 피드백 학습값을 곱하여 다음번의 브렌드율보정계수를 구하는 것을 특징으로 하는 연료 브렌드율 검출 방법을 제공하고 있다.
이 방법에 의하면, 공연비 정보로부터 피드백 보정계수를 구하고, 이 피드백 보정계수로부터 피드백 학습값을 산출하고, 이 피드백 학습값에 의해 브렌드율 보정계수를 갱산하므로써, 브렌드율을 구할 수 있게 된다.
[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]
다음에, 본 발명에 있어서의 연료 브렌드율 검출방법을 설명한다.
본 방법에서는, 제 1 도에 도시하는 바와같이, 내연기관의 배기중의 산소 농도정보인 공연비 정보를 출력할수 있는 O2센서(1)와, 그 센서의 출력(Vo)에 의거해 제어용 브렌드율(B)을 출력하는 제어수단(2)과, 공급된 가솔린과 메탄올의 혼합 연료 브렌드율 에 의해 산출되는 브랜드율 보정계수(KB)를 기억하는 기억수단(3)과, 브랜드율(B)에 의한 보정계수(BB)를 환산하는데 사용하는 브렌드율 맵(4)이 사용된다.
여기에서의 O2센서(1)는 공연비에 의한 출력(Vo)을 풍부화와 희박화인 판정전압[배기가스의 산소농도가 화학양론적인 양에 있다고 볼 수 있는 값(Vs)]을 중심으로 시간 흐름에 따라 증감시켜서 출력하는 것이다(제 2a 도 참조).
본 발명의 방법에서는, 먼저, O2센서(1)로부터의 공연비에 의한 출력(Vo)은 제어수단(2)의 적분회로(201)에 의해 판정전압(Vs)과 비교되어, 그 대소관계에 의하여 비례이득과 적분이득을 비례 적분하여 구한 피드백 보정계수(KFB)의 요소인 적분조정항(K1)을 얻는다(제 2b 도 참조).
그래서, 여기에서 얻어진 적분보정항(K1)은 피드백 학습값 산출회로(202)에 있어서, 소정 학습주기(TLRN)마다 그 적반값이 정도는 부인가가 판정되어, 그 결과에 의해서 피드백 학습값(KLRN)이 산출된다. 즉, 여기에서의 피드백 학습값(KLRN)은 선행하는 값(KLRN)에 대해서 전술한 공연비 피드백 보정계수(KFB)의 적분보정항(K1)이 정인가 부인가의 판정에 의해 소정값(KLRN)의 가산 혹은 감산처리가 행해진다(제 2c 도 참조). 더욱이, 여기에서 소정 학습주기(TLRN)마다 갱산되는 피드백 학습값(KLRN)은 일정 브렌드율 측정기간(TB)에 도달한 시점에서의 값이 브렌드율 보정계수 산출수단(203)에 출력된다(제 2d 도 참조).
브렌드율 보정계수 산출수단(203)은 선행하는 브렌드율 보정계수(KB)를 기억수단(3)에서 호출하고, 그 값에 피드백 학습값(KLRN)을 곱하여, 새로운 브렌드율 보정계수(KB)를 산출하고, 이 값으로 기억수단(3)의 값을 갱산한다.
이어서, 제어수단(2)은 갱산된 브렌드율 보정계수(KB)를 브렌드율 뱁(4)에 의거해 그것을 역으로 읽어 브렌드율(B)로 환산하게 된다.
이와같이하여 얻어진 제어 브렌드율(B)[혹은 이 브렌드율 정보를 포함하는 값인 브렌드율 보정계수(KB)]은 예를들면 엔진의 점화시기 제어, 엔진의 연료 공급계에서 사용하는 연료분사 밸브의 흡입공기량A/N(n)당 기본구동시간(TB)[A/N(n)×KB×K]의 산출 등에 사용된다. 여기에서, K는 그 밖의 보정계수이다.
다음에, 본 발명의 연료 브렌드율 검출방법을 채용한 FFV 차량의 엔진 제어 장치를 제 3 도에 따라 설명한다.
여기에서, 엔진(10)의 연소실(11)은 흡기로(12)와 배기로(13)에 적시에 연통된다. 흡기로(12)는 에어크리너(14), 제 1 흡기관(15), 확장관(16), 제 2 흡기관(17)으로 형성되고 배기로(13)는 제 1 배기관(18), 촉매(19), 제 2 배기관(20), 머플러(21)로 의해 형성된다.
에어크리너(14)내부에는 통과 공기량 정보를 출력하는 에어프로센서(22), 대기압 정보를 출력하는 대기압센서(23), 에어 온도정보를 출력하는 대기 온도 센서(24)가 설치되고, 이들은 엔진 제어 유니트(이후 단자 콘트롤러라 씀)(25)에 접속되어 있다.
확장관(16)내에는 드로틀 밸브(26)가 부착되고, 그 밸브에는 드로틀 포지션 센서(27)가 마주설치되고, 더욱이, 이 드로틀 밸브(26)는 공회전 속도 제어 모터(ISC 모터)(28)를 거쳐서 콘트롤러(25)에 의해 공회전 위치가 제어되도록 구성되어 있다.
제 2 흡기관(17)의 일부에는 워터 재킷이 마주설치되어 있으며, 거기에는 수온 센서(29)가 부착되어 있다.
제 1 배기관(18)의 중도에는 엔진의 공연비 정보를 출력하는 O2센서(30)가 부착되어 있다.
또한, 흡기로(12)의 단부에는 연료분사 밸브(31)가 부착되어 있다. 이 연료분사밸브(31)는 가지 관(32)을 거쳐서 연료관(33)에 접속되어 있다. 이 연료관(33)는 연료펌프(34)와 연료탱크(35)를 연결하고, 그 중도에는 연료압 조정용 연료압 조정기(36)가 부착되어 있다. 또한, 그 조정기(36)는 브스트압에 의해 연료압을 증감조정할 수 있도록 구성되어 있다.
또한, 제 3 도중 도면부호 37는 크랭크각 정보를 출력하는 크랭크각 센서, 도면부호 38는 제 1 기통의 상사점 정보를 출력하는 상사점 센서를 각각 도시하고 있다.
콘트럴러(25)는 제어회로(39)와 기억회로(40)와 입출력 회로(41) 및 밸브 구동회로(42)를 구비한다.
제어회로(39)는 각 센서류로부터 각각의 입력신호를 받아, 이들을 제 5 도에 도시한 제어프로그램에 따라 처리하여 제어신호를 밸브 구동회로(42)를 거쳐서 출력한다.
기억회로(40)은 제 5a 도 및 제 5b 에 도시한 주요 프로그램 및 브렌드율 연산의 각 제어 프로그램이나 제 1 도에 도시한 바와같은 브렌드율 맵(4)을 기억처리하며, 더욱, 제어중에 사용하는 브렌드율 보정계수(KB)이나 제어 브렌드율(B)또는 기타의 값을 저장하는 구역을 구비한다.
입출력 회로(41)는 전술한 각 센서의 출력신호를 적절하게 저장하도록 작동함과 함께, 각종 제어 신호를 도시하지 않는 구동회로를 거쳐서, 혹은 필요한 때에 연료 분사밸브(31)의 밸브를 열어주는 밸브 구동신호를 밸브 구동회로(42)를 거쳐서 출력한다.
여기에서, 콘트롤러(25)의 작동을 제 5a 도 및 제 5b 도의 제어 프로그램과 함께 설명한다.
도시하지 않은 엔진의 키이스위치가 온 되므로써, 콘트롤러 및 각 센서가 구동을 개시한다. 먼저, 콘트롤러(25)는 제 5a 도에 도시하는 주루틴의 단계(a1)에서 각각의 설정값, 측정값 등을 초기값으로 보존하고 단계(a2)의 브렌드율 연산 루틴으로 들어간다.
제 5b 도에 도시하는 브렌드율 연산 루틴에서는 먼저, 단계(b1)에서 O2센서(30)의 활성 판단을 다음의 판정요건에 따라 행한다.
즉, ① 엔진 정지시에 있으면 불활성으로 본다.
② 엔진 스타트시와 시동후 15초 경과한 후에 센서 출력이 소정값(예를들면 0.6V)을 초과하면 활성으로 본다.
③ 피드백 제어중 센서출력이 소정값(예를들면 0.6V)을 초과하지 않는 상태가 연속해서 소정시간(예를들자면 20초)이상 계속하면 불활성으로 본다.
여기에서, O2센서(30)가 활성화되지 않는 동안은 (b2)에 도달해, 전회의 브렌드율[B(n-1)]을 그대로 사용하는 것으로 하여 복귀한다.
다른한편, 활성화 되면 단계(b3)에 도달해, 공연비 피드백구역에 있는가 없는가를 판단한다. 또한, 이 공연비 피드백 구역의 판정 기준요건의 일예를 후술한다.
① 수온이 75℃ 이상.
② 흡기온도가 50℃ 이상.
③ 대기압이 580℃ 내지 800mmHg 이내.
④ 가속 및 감속구역이 없음.
⑤ 미속모드가 없음.
⑥ 운전구역의 변화가 없음
기타
공연비 피드백구역에 없음으로 판정되면 단계(b2)로 진행하며, 이 구역에 있다고 판정이되면 단계(b4)로 진행한다.
단계(b4)에서는 브렌드율 측정 타이머(TB)가 작동하고 있는가 없는가를 판단하여, 작동하고 있지 않으면 단계(b5)에서 타이머를 작동시킨다. 단계(b6)에서는 브렌드율 측정 타이머(TB)의 카운트 시간(TBMAX)의 경과를 기다려, 경과전에는 단계(b2)로 진행, 경과후에는 단계(b7)로 진행한다.
단계(b7)에서는 브렌드율 측정 타이머(TB)를 정지시켜, 크리어 한다. 이어서, 단계(b8)에서는 브렌드율 보정계수(KB)를 소정구역에서 호출하여 입력하고, 브렌드율 측정기간(TB)사이의 피드백 학습값(KLRN)에 브렌드율 보정계수(KB)를 곱하여 KB값의 갱산(KB←KB×KLHN)을 행한다.
여기에서, 연료의 브렌드율(B)이 가솔린 100%에서 메탄올 85%로 변화한 것으로 한다(제 4a 도 참조)
이경우, 가솔린 보다 메탄올의 이론 공연비가 적음(연료부족임)으로써, 센서출력(Vo)이 희박화로 기울기 시작한다(제 4b 도 참조), 그러면, 이 센서출력(Vo)과 판정전압(Vs)과의 대소관계에 의해, 비례이득·적분이득을 비례 적분처리하여 얻어지는 피드백 보정계수[KFB(=1.0+K1+KP]의 적분 보정항(K1)은 연속적으로 풍부화측에서 증감을 계속하게 된다(제 4c 도, 제 4d 도 참조).
그래서, 피드백 학습값(KLRN)은 미리정해진 브렌드율 측정기간(TB)마다 제로로부터 출발하여, 소정의 학습주기(TLRN)(예를들면 25밀리초)로 공연비 피드백 보정계수(KFB)의 적분보정항(K1)이 정인가 부인가의 판정에 의해 소정값(△KLRN)이 직전의 피드백 학습값(KLRN)에 가산 혹은 감산처리 된다(제 4e 도, 제 4f 도 참조). 더욱이, 소정의 학습주기(TLRN)마다 갱산된 피드백 학습값(KLRN)은 브렌드율 측정기간(TB)의 카운트 경과시(TBMAX)에서의 값이 전회의 브렌드율 보정계수(KB)에 가감산 처리되어, 일정한 브렌드율 측정기간(TB)마다 브렌드율 보정계수(KB)가 갱산된다(제 4c 도 참조).
또다시, 단계(b9)에 도달하면, 콘트롤러(25)는 브렌드율 맵(4)(제 1 도 참조)를 사용하고, 제 1 도에 화살표시하는 바와같이 이것을 역으로 읽어, 갱산된 브렌드율 보정계수(KB)로 부터 제어 브렌드율(B)을 산출하고 리턴한다.
브렌드율 연산루틴이 끝나고 제 5a 도의 주루틴 단계(a3)로 되돌아가면, 여기에서는 엔진 회전수(NE)를 판독하여 이것에 엔진 작동판정 회전수(NESTOP)를 상회하고 있는가 아닌가를 판정한다.
엔진 회전시에 단계(a4)에 도달하면, 여기에서는 제어 브렌드율(B)이나 브렌드율 보정계수(KB)를 적합하게 넣어 연료분사량 제어처리, 점화시기 제어처리, 기타의 각 제어를 행한다.
여기에서, 전술한 단계(a4)내에 처리로서 연료분사 밸브 구동시간(Tinj)의 산출의 일예를 설명한다. 여기에서는 먼저, 흡입 공기량당 기본 구동시간[TB(=A/N(n)×K1×K)]를 산출한다. 이 브렌드율 보정계수(KB)는 소정 흡입 공기량[A/N(n)]당 기본 구동시간[TB(기본 연료량)]을 공급되는 연료 브렌드율에 대응하는 양으로 조정하기 위해 사용이 된다. 또한, 연료 분사 밸브 구동시간(Tinj)을 기본구동시간(TB)과 피드백 보정계수(KFB) 및 대기온도 보정계수(Kt), 대기압 보정계수(Kb), 수온 보정계수(Kwt), 가속 보정계수(Kas)등의 각 보정값을 사용해서 산출(Tinj=TB×KFB×Kb×Kwt×Kac)하게 된다.
각종처리 후에 단계(a5)에 도달하며, 여기에서는 키이 오프인가 아닌가를 판단하여, 키이 오프가 아닌 동안은 단계(a2)로 되돌아가고, 키이 오프 에서는 단계(a6)의 키이 오프 시점에서의 각종 처리, 예를들자면 불휘발성 메모리로의 각 데이타 기억처리 등이 이루어져 종료된다.
단계(a3)로부터 엔진정지로서의 단계(a7)에 도달하면, 여기에서는 시동기 스위치의 온을 기다려, 오프동안은 단계(a8)에 도달한다. 단계(a8)에서는 엔진 장치에 따른 소정의 처리를 행하고 온 하면 단계(a9)로 진행한다. 단계(a9)에서는 시동에 따른 각종 처리를 행하여 단계(a5)로 진행하게 된다.
이상과 같이, 본 발명 방법에서는 O2센서의 공연비의 출력을 사용함으로써, 구한 피드백 보정계수에 의해 피드백 학습값을 구하고, 이 피드백 학습값에 의해 브렌드율 보정계수를 갱산하고 그 갱산된 브렌드율 보정계수에 의해 브렌드율을 구할 수가 있다.

Claims (5)

  1. 내연기관(10)에 가솔린과 메탄올의 혼합연료를 공급하는 연료 공급장치(31 내지 35), 내연기관의 배기중 공연비 정보를 풍부화와 희박화의 판정 전압을 중심으로 시간에 따라 증감시켜서 출력하는 O2센서(1,30) 및 그 O2센서의 출력을 사용해서 적어도 적분제어를 포함하는 연산방법으로 공연비 피드백 보정계를 산출하여 내연기관(10)의 공연비가 목표값으로 되도록 연료공급량을 조정하는 제어 수단(25)을 갖는 내연기관(10)용 연료브렌드율 검출방법에 있어서, 소정시간마다 피드백 보정계수로부터 피드백 학습값을 산출하고, 현행의 브렌드율 보정계수에 상기 피드백 학습값을 곱하여 다음회의 브렌드율 보정계수를 구하는 것을 특징으로 하는 연료 브렌드율 검출방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 브렌드율 보정계수 내연기관(10)에 공급되는 연료중의 메탄올 브렌드율로 변환하는 맵을 갖는것을 특징으로하는 연료 브렌드율 검출방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 소정시간마다에 상기 다음화의 브렌드율 보정계수로부터 상기 맵을 사용하여 앤료중의 브렌드율을 산출하고, 그 브렌드율을 내연기관(10)을 제어하는 제어 브렌드율을 하는 것을 특징으로 하는 연료 브렌드율 검출방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 제어수단은 최소한 비례적인 제어를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 연료 브렌드율 검출방법.
  5. 내연기관(10)에 가솔린과 메탄올과의 혼합연료를 공급하는 연료 공급장치(31 내지 35), 내연기관의 배기중 공연비 정보를 풍부화와 희박화의 판정전압을 중심으로 시간에 따라 증감시켜서 출력하는 O2센서 및 그 센서의 출력을 사용해서 적어도 적분제어를 포함하는 연산 방법으로 공연비 피드백 보정계수를 산출하여 내연 기관(10)의 공연비가 목표값으로 되도록 연료 공급량을 조정하는 제어수단(25)을 갖는 내연기간(10)의 제어방법에 있어서, 소정시간 마다에 피드백 보정계수로 부터 피드백 학습값을 산출하고, 현행의 브렌드율 보정계수에 상기 피드백 학습값을 곱하여 다음회의 브렌드율 보정계수를 구하고, 위에서 구해진 브렌드율 보정 계수에 의해 내연기관에 공급되는 연료량을 제어하는 것을 특징으로하는 내연기관의 제어방법.
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