KR100448398B1 - 디젤 엔진의 연료 제어방법 - Google Patents

Abstract

아이들에서의 파일럿 적용 운전 조건에서만 작동하는 엔진 회전수와 온도에 따른 최적 보상 K3 값을 제어하는 로직을 구성하여 아이들 소음과 음색 개선을 함과 동시에 아이들 회전수의 안정성, 특정구간의 아이들 헌팅을 개선함과 동시에 파일럿 구간이 아닌 다른 전 영역에서도 최적의 엔진 성능을 유지할 수 있는 디젤 엔진의 연료 제어방법을 제공할 목적으로;

ECU가 온 상태로 엔진의 스타팅이 검출되면, 현재 엔진이 아이들 상태이고, 파일럿 프래그가 온 상태이며, 현재의 엔진 회전수가 파일럿 스타트 RPM인가로 엔진 운행모드를 판단하는 제1 단계와; 상기 제1 단계를 만족하면, 파일럿 분사 영역내에서 엔진 회전수와 연료온도 보상 맵에 따른 K3 앵글 제어를 실시하는 제2 단계와; 상기 제1 단계의 조건을 만족하지 못하면 파일럿 연료온도 보상 맵과 K3 맵의 합산으로 토탈 K3 앵글 제어를 실시하는 제3 단계와; 상기 제2 단계의 실시과정에서 엔진이 현재 아이들 상태이면, 상기 제2 단계로 리턴되고, 런닝 상태이면 현재 엔진의 RPM이 파일럿 오프 RPM 보다 크거나 동일한가를 판단하는 제4 단계와; 상기 제4 단계의 조건을 만족하면, 상기 제3 단계로 진입하고, 조건을 만족하지 못하면, 제2 단계로 리턴되는 제5 단계로 이루어지는 디젤 엔진의 연료 제어방법을 제공한다.

Description

디젤 엔진의 연료 제어방법{METHOD OF FUEL QUATITY CONTROLING FOR DIESEL ENGINE}

본 발명은 전자 제어방식의 연료계통이 적용되는 디젤 엔진에 있어서의 연료 제어방법에 관한 것이다.

예컨대, 자기착화 엔진인 디젤 엔진은 가솔린 엔진에서 반드시 필요한 점화장치 대신에 고압의 연료를 연소실에 분사하기 위한 고정밀도의 연료 분사장치를 필요로 하며, 최근에는 고성능화와 연비 향상, 그리고 배기가스와 소음의 감소가 요구되는 바, 전자적으로 연료 분사장치를 제어하는 전자제어 분사방식이 채택되고 있다.

이러한 전자 제어식 연료분사장치의 경우에는 각 센서, 스위치등에 의해 물리적 신호를 전기적 신호로서 검출하고, 엔진제어유닛에서 이를 비교 연산 처리하여 그 처리 결과에 따라 분사시기 및 분사량 제어가 이루어지게 된다.

상기한 전자 제어식 연료분사장치의 연료 분사시기 제어방법은 대개 전자제어유닛에서 검출된 엔진 회전수 및 엑셀페달의 개도각에 따른 출력 전압값에 따라 타이밍을 제어하는 출력 전압값이 맵핑되어 있으며, 이 출력 전압에 따라 분사시기를 엔진의 운전 조건에 따라 제어가 이루어지게 된다.

이와 같이 연료 분사가 이루어지는 전자식 디젤 엔진에 있어서 최근에는 상품성 향상과 엔진 성능향상을 위해 연료량 분사 패턴을 변경하여 사전분사(PILOT: 이하 파일럿 분사라고 칭함), 메인분사, 사후분사(POST)등을 적용하고 있다.

이때 상기 파일럿 분사는 분사량을 메인분사에 앞서 일정량을 분사시킴으로써, 연소실내의 최고 연소압력을 낮출 수 있고, 이로 인한 아이들 상태의 음색을 개선하는 수단으로 적용하고 있다.

그러나 상기 파일럿 분사를 적용하는 경우에는

첫째, 소음 측면에서는 음색 개선 효과가 있지만 엔진 회전수의 안정성에 문제가 발생되고,

둘째, 아이들 회전수 영역(500 ~ 650 RPM)이 특정구간에서 아이들 헌팅이 발생되며,

셋째, 연료 분사시 엔진 컨트롤 유닛(이하 ECU로 칭함)에서 연료분사 명령 후 실제로 연료가 분사되기까지의 지연시간이 발생되는등 소위 "K3" 라고 명명되는 문제점을 내포하고 있다.

이에 따라 종래에는 상기 K3의 문제점을 해결하기 위한 수단으로 1 차원 맵으로 제어하고 있으나, 상기 K3 맵은 엔진 회전수에 따라 값들을 제어하고, 연료온도에 따라 연료의 밀도가 변함으로 인한 K3값을 보상하기 위하여 K3 보상 맵이 전 운전 영역에서 부사기 적용하고 있다.

그러나 상기와 종래 제어에 있어서는 K3 및 K3 보상 맵이 특정한 아이들 구간만이 아니고, 엔진 운전 전영역에 걸쳐서 제어되고 있는 바, 파일럿 적용구간인 아이들 영역에서 맵핑 최적을 제어하면, 나머지 운전 영역에서 에미션과 엔진성능에 악영향을 미침은 물론 특정 영역에서 아이들 헌팅 현상이 발생된다는 문제점을 내포하고 있다.

즉, 파일럿 적용 영역과 나머지 영역에서 동시에 최적의 성능 구현이 불가하다는 문제점을 내포하고 있는 것이다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 아이들에서의 파일럿 적용 운전 조건에서만 작동하는 엔진 회전수와 온도에 따른 최적 보상 K3 값을 제어하는 로직을 구성하여 아이들 소음과 음색 개선을 함과 동시에 아이들 회전수의 안정성, 특정구간의 아이들 헌팅을 개선함과 동시에 파일럿 구간이 아닌 다른 전 영역에서도 최적의 엔진 성능을 유지할 수 있는 디젤 엔진의 연료 제어방법을 제공함에 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 시스템의 블록도.

도 2는 본 발명에 의한 연료 제어방법의 작동 흐름도이다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은, ECU가 온 상태로 엔진의 스타팅이 검출되면, 현재 엔진이 아이들 상태이고, 파일럿 프래그가 온 상태이며, 현재의 엔진 회전수가 파일럿 스타트 RPM인가로 엔진 운행모드를 판단하는 제1 단계와;

상기 제1 단계를 만족하면, 파일럿 분사 영역내에서 엔진 회전수와 연료온도 보상 맵에 따른 K3 앵글 제어를 실시하는 제2 단계와;

상기 제1 단계의 조건을 만족하지 못하면 파일럿 연료온도 보상 맵과 K3 맵의 합산으로 토탈 K3 앵글 제어를 실시하는 제3 단계와;

상기 제2 단계의 실시과정에서 엔진이 현재 아이들 상태이면, 상기 제2 단계로 리턴되고, 런닝 상태이면 현재 엔진의 RPM이 파일럿 오프 RPM 보다 크거나 동일한가를 판단하는 제4 단계와;

상기 제4 단계의 조건을 만족하면, 상기 제3 단계로 진입하고, 조건을 만족하지 못하면, 제2 단계로 리턴되는 제5 단계로 이루어지는 디젤 엔진의 연료 제어방법을 제공한다.

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명을 운용하기 위한 시스템의 블록도로서, 연료를 제어하기 위한 감지수단으로 엔진 회전수를 검출하는 엔진 RPM 센서(2)와, 연료 온도를 검출하는 연료 온도센서(4)로 이루어진다.

상기에서 연료를 제어하기 위한 감지수단으로 상기의 센서들로만 국한되는 것이 아니라, 여러 센서들이 있지만 본 발명의 실시예를 설명하는데 언급되는 센서만을 도시하고 있다.

그리고 상기 감지수단으로부터 입력되는 전기적인 신호는 엔진제어유닛(ECU)에서 비교 연산 처리되어 이에 처리된 출력값으로 연료 계통(6)을 제어하게 되는것이다.

상기에서 분사시기 제어수단(6)은 GE 엑튜에이터로 일컬어지는 전자 거버너와 타이밍 컨트롤 밸브등으로 이루어진다.

상기와 같은 시스템에 의해 운용되는 본 발명의 제어방법을 살펴보면, 도 2에서와 같이, ECU가 온 상태로 검출되고(S100), 엔진의 스타팅이 검출되면, 엔진 운행모드를 판단하게 되는데(S120), 이때의 운행 모드 인자는 현재 엔진이 아이들 상태이고, 파일럿 프래그가 온 상태이며, 현재의 엔진 회전수가 파일럿 스타트 RPM인가를 판단하게 된다.

상기 S120 단계에서 판단 조건을 만족하면, 파일럿 분사 영역내에서 엔진 회전수와 연료온도에 따른 맵 제어가 이루어지고(S130), 조건을 만족하지 않으면, 파일럿 제어가 필요치 않게 되므로 정상적인 토탈 K3 앵글 제어가 이루어진다(S131).

상기 S131 단계에서의 토탈 K3 앵글 제어라고 함은 연료온도 보상 맵과 K3 맵의 합산으로 이루어짐을 의미한다.

그리고 상기 S130 단계의 제어과정에서는 엔진 운행모드를 계속적으로 판단하게 되는데(S140), 상기 S140 단계에서는 엔진이 현재 아이들 상태인가 아니면 러닝상태인가를 판단하게 되며, 이때 아이들 상태로 판단되면 상기 S130 단계로 리턴되고, 런닝 상태로 판단되면 현재 엔진의 RPM이 파일럿 오프 RPM 보다 크거나 동일한가를 판단하게 된다(S150).

상기 S150 단계에서 판단 조건을 만족하면, 상기 S131 단계로 진입하여 정상적인 토탈 K3 앵글제어를 실시하고, 조건을 만족하지 못하면 다시 S130 단계로 진입하는 제어과정을 반복적으로 실시하게 되는 것이다.

즉, ECU 온 상태에서 엔진의 런닝 모드를 확인하고, 엔진 회전수와 분사 타이밍의 입력신호를 받아 인젝션 K3 맵을 통해서 인젝션 K3 앵글을 구하고, 연료 온도에 따른 보상 K3값을 합산하여 최초 분사 타이밍을 정한다.

그리고 파일럿 플래그가 온 상태가 되었을 때에는 추가 한 파일럿 연료 온도보상 맵을 이용하여 최종 분사 타이밍을 결정하며, 파일럿 오프 구간일 때에는 기존의 제어로직으로 분사 타이밍을 제어하게 되는 것이다.

상기에서 파일럿 연료 온도 보상 맵은 아이들 파일럿 영역에서 엔진 아이들 회전수 및 온도별 최적의 3차원 맵인 K3 앵글을 선정하게 되는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 아이들에서의 파일럿 적용 운전 조건에서만 작동하는 엔진 회전수와 온도에 따른 최적 보상 K3 값을 제어하는 로직을 구성하여 아이들 소음과 음색 개선을 함과 동시에 아이들 회전수의 안정성, 특정구간의 아이들 헌팅을 개선함과 동시에 파일럿 구간이 아닌 다른 전 영역에서도 최적의 엔진 성능을 유지할 수 있는 발명인 것이다.

Claims (1)

1. ECU가 온 상태로 엔진의 스타팅이 검출되면, 현재 엔진이 아이들 상태이고, 파일럿 프래그가 온 상태이며, 현재의 엔진 회전수가 파일럿 스타트 RPM인가로 엔진 운행모드를 판단하는 제1 단계와;

   상기 제1 단계를 만족하면, 파일럿 분사 영역내에서 엔진 회전수와 연료온도 보상 맵에 따른 K3 앵글 제어를 실시하는 제2 단계와;

   상기 제1 단계의 조건을 만족하지 못하면 파일럿 연료온도 보상 맵과 K3 맵의 합산으로 토탈 K3 앵글 제어를 실시하는 제3 단계와;

   상기 제2 단계의 실시과정에서 엔진이 현재 아이들 상태이면, 상기 제2 단계로 리턴되고, 런닝 상태이면 현재 엔진의 RPM이 파일럿 오프 RPM 보다 크거나 동일한가를 판단하는 제4 단계와;

   상기 제4 단계의 조건을 만족하면, 상기 제3 단계로 진입하고, 조건을 만족하지 못하면, 제2 단계로 리턴되는 제5 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 디젤 엔진의 연료 제어방법.