KR102664487B1 - Compensation control method and system according to combustion delay of Leanburn engine - Google Patents
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Abstract
초희박 연소 영역에서 운전 가능한 린번 엔진이 초희박 연소 영역에서 운전 중 연소 지연이 발생하는지 감시하고, 연소 지연이 발생하면 상응하는 후속 제어를 통해 해당 연소 지연이 해소될 수 있도록 하는 린번 엔진의 연소 지연에 따른 보상 제어 방법 및 시스템이 개시된다. 본 발명에 따른 린번 엔진의 연소 지연에 따른 보상 제어 방법은, 주행 중 차량의 운전 조건이나 영역이 희박 연소(Lean burn) 운전 조건이면 엔진을 린번 모드로 천이하고 초희박 연소 영역에서 연소가 수행되도록 공연비를 제어하는 단계와, 초희박 연소를 위한 공연비 제어와 함께 폭발 행정 구간에서의 다단 점화(Multistage ignition) 제어를 개시하고, 크랭크각센서가 출력하는 신호를 분석하여 연소 지연이 발생했는지 확인하는 단계와, 연소 지연이 확인되면 상기 크랭크각센서의 출력 신호를 바탕으로 연소가 이루어진 시점의 점화 차수를 파악하는 단계와, 연소가 이루어진 시점의 점화 차수에 따라 흡기 압력 및 람다 값을 보정하는 단계 및 흡기 압력 및 람다 값 보정 후 크랭크각센서가 출력하는 신호를 분석하여 연소 지연이 해소되었는지 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A lean-burn engine capable of operating in the ultra-lean combustion region is monitored to see if combustion delay occurs while operating in the ultra-lean combustion region, and if combustion delay occurs, the combustion delay of the lean-burn engine can be resolved through corresponding follow-up control. A compensation control method and system according to is disclosed. The compensation control method according to the combustion delay of a lean burn engine according to the present invention is to transition the engine to lean burn mode and perform combustion in the ultra-lean combustion region when the driving condition or region of the vehicle is a lean burn operating condition while driving. A step of controlling the air-fuel ratio, initiating multistage ignition control in the explosion stroke section along with controlling the air-fuel ratio for ultra-lean combustion, and analyzing the signal output by the crank angle sensor to check whether combustion delay has occurred. If combustion delay is confirmed, determining the ignition order at the time combustion occurred based on the output signal of the crank angle sensor, correcting the intake pressure and lambda value according to the ignition order at the time combustion occurred, and intake It is characterized by including a step of checking whether the combustion delay has been resolved by analyzing the signal output from the crank angle sensor after correcting the pressure and lambda values.
Description
본 발명은 린번 엔진의 연소 지연에 따른 보상 제어 방법 및 시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 린번 엔진이 람다 2.0(완전 연소가 이루어지는 이론 공연비의 공기량 대비 공기량이 2배인 공연비 구간) 이상의 초희박 연소 영역에서 운전이 가능한 린번 엔진에서 연소 지연이 발생했을 때 이를 해소하는 린번 엔진의 연소 지연에 따른 보상 제어 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a compensation control method and system for the combustion delay of a lean-burn engine. More specifically, the present invention relates to a method and system for compensating for combustion delays in a lean-burn engine. More specifically, the lean-burn engine provides ultra-lean combustion of lambda 2.0 (an air-fuel ratio section in which the air volume is twice that of the stoichiometric air-fuel ratio in which complete combustion occurs) or higher. This relates to a compensation control method and system for combustion delay in a lean-burn engine that eliminates combustion delay when it occurs in a lean-burn engine that can be operated in a range.
연료와 공기가 엔진의 연소실 내에서 완전 연소할 수 있는 공기와 연료의 비율(Air/Fuel)을 이론 공연비라 한다. 이론 공연비는 휘발유와 산소가 반응을 일으켜 완전 연소를 하기 위한 중량 비율을 화학식에 의해 이론적으로 구한 값을 말한다. 모든 휘발유에 대해서 하나의 치수로 표기하기 어렵지만, 통상적으로 옥탄가의 이론적 공연비율을 14.7:1로 보고 있다. The ratio of air to fuel (Air/Fuel) that allows complete combustion of fuel and air in the combustion chamber of an engine is called the stoichiometric air-fuel ratio. The stoichiometric air-fuel ratio refers to the weight ratio for complete combustion by reacting gasoline and oxygen, theoretically calculated from a chemical formula. Although it is difficult to express a single dimension for all gasoline, the theoretical air-fuel ratio of octane number is generally considered to be 14.7:1.
연료와 공기가 엔진의 연소실 내에서 완전 연소할 수 있는 비율, 즉 상기 이론 공연비에 가깝게 엔진을 제어하는 것을 '람다 1 제어'라고 한다. 람다 1 제어를 하게 되면, 이론적으로 연소실 내에서 연료와 공기가 완전 연소되므로, 출력 손실이 없고, 촉매 변환 장치의 정화효율을 늘일 수 있는 조건을 만족하여 촉매 변환 장치가 최상의 정화 효과를 낼 수 있다.Controlling the engine close to the stoichiometric air-fuel ratio, which is the ratio at which fuel and air can completely combust within the engine's combustion chamber, is called '
이런 가운데 이론 공연비에 비해 상대적으로 공기의 비율을 높여 연료 희박 조건에서 연소가 이루어지도록 개발된 엔진이 린번 엔진(Lean Burn Engine)이다. 린번 엔진은 희박연소엔진이라고도 하는데, 이론 공연비로 제어되는 일반적인 엔진에 비해 높은 공연비(람다 > 1) 영역에서 작동함으로써, 연소 효율이 높아 환경 유해물질 배출이 적고 연비 개선을 도모할 수 있다.Meanwhile, a lean burn engine is an engine developed to achieve combustion in fuel lean conditions by increasing the air ratio relative to the stoichiometric air fuel ratio. Lean-burn engines are also called lean-burn engines. By operating in a high air-fuel ratio (lambda > 1) range compared to general engines controlled by stoichiometric air-fuel ratio, they have high combustion efficiency, reduce the emission of environmentally harmful substances, and improve fuel efficiency.
린번 엔진에서는 운전 조건이나 영역이 특정 조건을 만족하면 공기의 비율을 극단적으로 높인 공연비 영역에서 엔진이 작동될 수 있다. 이를 초희박 연소라 한다. 초희박 연소는 람다 2 이상(이론 공연비의 공기량 대비 공기량이 2배 이상)의 영역에서 운전하는 상태를 말하며, 초희박 연소에서는 공기의 비율이 희박 연소에 비해 높기 때문에 출력은 떨어지지만 연비가 크게 향상될 수 있다. In a lean-burn engine, if the operating conditions or areas meet certain conditions, the engine can be operated in an air-fuel ratio area with an extremely high air-to-air ratio. This is called ultra-lean combustion. Ultra-lean combustion refers to driving in the area of lambda 2 or more (more than twice the air volume compared to the theoretical air-fuel ratio). In ultra-lean combustion, the air ratio is higher than lean combustion, so output decreases, but fuel efficiency significantly improves. It can be.
그런데 초희박 연소의 경우 높은 공기 비율만큼 점화능이 떨어지는 문제가 있다. 종래 린번 엔진에서는 부족한 점화능을 다단 점화(Multistage ignition) 제어를 통해 보완하고는 있으나, 첫 번째 점화시도에서의 착화 연소가 아닌, 두 번째 이후 점화시도에 따른 연소부터는 연소 지연으로 인한 폭발 압력의 손실이 발생하여 출력이 떨어지고 불안정해지는 문제가 있다.However, in the case of ultra-lean combustion, there is a problem that ignition ability decreases as the air ratio increases. In conventional lean-burn engines, insufficient ignition ability is compensated for through multistage ignition control. However, instead of ignition combustion in the first ignition attempt, there is a loss of explosion pressure due to combustion delay in combustion following the second ignition attempt. This causes the output to drop and become unstable.
참고로, 다단 점화(Multistage ignition) 제어는 공기 비율이 극단적으로 높아짐에 따라 떨어지는 점화능(점화플러그가 불꽃 방전을 했을 때 혼합기가 착화되는 성능)을 보완하기 위한 제어로서, 폭발 행정 구간에서 점화플러그로 3 ~ 5회 가량 연속해서 점화를 시도함으로써 연소가 불발(실화)되는 상황이 일어나지 않도록 방지하는 제어를 의미한다.For reference, multistage ignition control is a control to compensate for the ignition performance (the performance of the mixture being ignited when the spark plug discharges a spark) that decreases as the air ratio becomes extremely high, and the spark plug is ignited in the explosion stroke section. This refers to control that prevents misfire (misfire) from occurring by attempting ignition 3 to 5 times in succession.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 다단 점화 제어가 병행되는 초희박 연소 운전 중 연소 지연을 감시하고, 연소 지연이 발생하면 최초 1회 점화시도에서 연소가 이루어지도록 상응하는 보정을 수행함으로써, 폭발 압력 손실을 방지하고 안정적인 연소를 통해 출력 안정성을 확보할 수 있는 린번 엔진의 연소 지연에 따른 보상 제어 방법 및 시스템을 제공하고자 하는 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is to monitor combustion delay during ultra-lean combustion operation in which multi-stage ignition control is combined, and when combustion delay occurs, to perform corresponding correction to ensure combustion in the first ignition attempt, thereby preventing explosion. The goal is to provide a compensation control method and system for combustion delay in a lean-burn engine that can prevent pressure loss and ensure output stability through stable combustion.
과제의 해결 수단으로서 본 발명의 일 측면에 따르면,According to one aspect of the present invention as a means of solving the problem,
(a) 주행 중 차량의 운전 조건이나 영역이 희박 연소(Lean burn) 운전 조건이면, 엔진을 린번 모드로 천이하고 초희박 연소 영역에서 연소가 수행되도록 공연비를 제어하는 단계;(a) If the driving condition or area of the vehicle during driving is a lean burn driving condition, transitioning the engine to a lean burn mode and controlling the air-fuel ratio so that combustion is performed in the ultra-lean combustion area;
(b) 초희박 연소를 위한 공연비 제어와 함께 폭발 행정 구간에서의 다단 점화(Multistage ignition) 제어를 개시하고, 크랭크각센서가 출력하는 신호를 분석하여 연소 지연이 발생했는지 확인하는 단계;(b) Initiating multistage ignition control in the explosion stroke section along with air-fuel ratio control for ultra-lean combustion, and analyzing the signal output from the crank angle sensor to check whether combustion delay has occurred;
(c) 연소 지연이 확인되면, 상기 크랭크각센서의 출력 신호를 바탕으로 연소가 이루어진 시점의 점화 차수를 파악하는 단계;(c) when combustion delay is confirmed, determining the ignition order at the time combustion occurred based on the output signal of the crank angle sensor;
(d) 연소가 이루어진 시점의 점화 차수에 따라 흡기 압력 및 람다 값을 보정하는 단계; 및(d) correcting the intake pressure and lambda value according to the ignition order at the time of combustion; and
(e) 흡기 압력 및 람다 값 보정 후 크랭크각센서가 출력하는 신호를 분석하여 연소 지연이 해소되었는지 확인하는 단계;를 포함하는 린번 엔진의 연소 지연에 따른 보상 제어 방법을 제공한다.(e) analyzing the signal output from the crank angle sensor after correcting the intake pressure and lambda value to determine whether the combustion delay has been resolved.
여기서, 상기 (b) 단계에서는, 다단 점화 제어에 따른 첫 번째 점화시도에서 연소가 확인되지 않으면 연소 지연이 발생한 것으로 판단할 수 있다.Here, in step (b), if combustion is not confirmed in the first ignition attempt according to multi-stage ignition control, it may be determined that combustion delay has occurred.
좀 더 구체적으로는, 상기 (b) 단계에서는, 다단 점화 제어에 따른 첫 번째 점화시도에서 상기 크랭크각센서의 출력으로부터 계산되는 크랭크축의 각 가속도 값이 직전 압축 행정 구간의 각 가속도 값 대비 낮거나 같으면 연소 지연이 발생한 것으로 판단할 수 있다.More specifically, in step (b), if the angular acceleration value of the crankshaft calculated from the output of the crank angle sensor in the first ignition attempt according to multi-stage ignition control is lower than or equal to the angular acceleration value of the previous compression stroke section, It can be determined that combustion delay has occurred.
그리고 상기 (c) 단계에서는, 상기 크랭크각센서의 출력으로부터 계산되는 각 가속도 값의 급격한 증가가 발생한 시점으로부터 연소가 이루어진 점화 차수를 파악할 수 있다.And in step (c), the ignition order at which combustion occurred can be determined from the point in time when a sudden increase in the angular acceleration value calculated from the output of the crank angle sensor occurs.
그리고 상기 (d) 단계에서는, 연소가 이루어진 시점의 점화 차수에 따라 상기 흡기 압력 및 람다 값을 차등적으로 보정할 수 있다.And in step (d), the intake pressure and lambda value can be differentially corrected according to the ignition order at the time of combustion.
좀 더 구체적으로, 상기 (d) 단계에서는, 연소가 이루어진 시점의 점화 차수가 늦을수록 흡기 압력은 증가시키고 람다 값은 감소시킬 수 있다.More specifically, in step (d), the intake pressure may increase and the lambda value may decrease as the ignition order at the time of combustion is delayed.
그리고 상기 (e) 단계에서는, 흡기 압력 및 람다 값 보정 후의 다단 점화 제어에 따른 첫 번째 점화시도에서 연소가 확인되면 연소 지연이 해소된 것으로 판단할 수 있다.And in step (e), if combustion is confirmed in the first ignition attempt according to multi-stage ignition control after correction of intake pressure and lambda value, it can be determined that the combustion delay has been resolved.
좀 더 구체적으로, 상기 (e) 단계에서는, 흡기 압력 및 람다 값 보정 후의 다단 점화 제어에 따른 첫 번째 점화시도에서 상기 크랭크각센서의 출력으로부터 계산되는 크랭크축의 각 가속도 값이 직전 압축 행정 구간의 각 가속도 값보다 크면 연소 지연이 해소된 것으로 판단할 수 있다.More specifically, in step (e), the angular acceleration value of the crankshaft calculated from the output of the crank angle sensor in the first ignition attempt according to multi-stage ignition control after correction of intake pressure and lambda value is the angle of the previous compression stroke section. If it is greater than the acceleration value, it can be determined that the combustion delay has been resolved.
본 발명의 일 측면에 따른 린번 엔진의 연소 지연에 따른 보상 제어 방법은 또한,A compensation control method according to combustion delay of a lean-burn engine according to an aspect of the present invention also includes:
(f) 상기 (e) 단계에서 연소 지연이 해소된 것으로 확인되면, 보정 후의 흡기 압력 및 람다 값을 저장하는 단계;를 더 포함할 수 있다.(f) If it is confirmed that the combustion delay has been resolved in step (e), the step of storing the corrected intake pressure and lambda value may be further included.
과제의 해결 수단으로서 본 발명의 다른 측면에 따르면,According to another aspect of the present invention as a means of solving the problem,
초희박 연소 영역에서 운전이 가능한 린번 엔진의 연소 지연을 판단하고 연소 지연 발생 시 상응하는 후속 제어를 수행하는 제어 시스템으로서,A control system that determines the combustion delay of a lean-burn engine capable of operating in an ultra-lean combustion region and performs corresponding subsequent control when combustion delay occurs,
제어기;controller;
상기 제어기의 통제로 설정된 타이밍에 엔진 연소실 내에서 압축된 혼합기에 불꽃을 방전하는 점화플러그; 및A spark plug that discharges a spark into the compressed air-fuel mixture within the engine combustion chamber at a timing set under the control of the controller; and
엔진 크랭크축의 회전 각도 또는 회전 위치를 검출하여 상기 제어기에 전송하는 크랭크각센서;를 포함하며,It includes a crank angle sensor that detects the rotation angle or rotation position of the engine crankshaft and transmits it to the controller,
상기 제어기에는,In the controller,
주행 중 차량의 운전 조건이나 영역이 희박 연소(Lean burn) 운전 조건이면, 엔진 운전 모드를 린번 모드로 천이하여 초희박 연소 영역에서 연소가 수행되도록 공연비를 제어하는 동시에, 상기 점화플러그에 대한 다단 점화(Multistage ignition) 제어를 개시하고, 다단 점화 제어 도중 연소 지연이 확인되면, 흡기 압력과 람다 값을 보정하여 연소 지연을 해소하는 프로그램이 입력되는 것을 특징으로 하는 린번 엔진의 연소 지연에 따른 보상 제어 시스템을 제공한다.If the driving condition or region of the vehicle is a lean burn driving condition while driving, the engine operation mode is transitioned to lean burn mode to control the air-fuel ratio so that combustion is performed in the ultra-lean combustion region, and at the same time, multi-stage ignition for the spark plug (Multistage ignition) control is initiated, and when combustion delay is confirmed during multi-stage ignition control, a program is input to correct the combustion delay by correcting the intake pressure and lambda value. A compensation control system for combustion delay of a lean-burn engine, characterized in that provides.
여기서, 초희박 연소 영역에서 발생하는 연소 지연을 해소하기 위해 상기 제어기에 입력된 프로그램은 하기 일련의 과정을 단계적으로 수행하도록 프로그래밍된 프로그램일 수 있다.Here, the program input to the controller to eliminate the combustion delay occurring in the ultra-lean combustion region may be a program programmed to perform the following series of processes step by step.
(a) 주행 중 차량의 운전 조건이나 영역이 희박 연소(Lean burn) 운전 조건이면, 엔진을 린번 모드로 천이하고 초희박 연소 영역에서 연소가 수행되도록 공연비를 제어하는 과정(a) If the driving condition or area of the vehicle during driving is a lean burn driving condition, the process of transitioning the engine to lean burn mode and controlling the air-fuel ratio so that combustion is performed in the ultra-lean combustion area.
(b) 초희박 연소를 위한 공연비 제어와 함께 폭발 행정 구간에서의 다단 점화(Multistage ignition) 제어를 개시하고, 크랭크각센서가 출력하는 신호를 분석하여 연소 지연이 발생했는지 확인하는 과정(b) The process of initiating multistage ignition control in the explosion stroke section along with air-fuel ratio control for ultra-lean combustion, and checking whether combustion delay has occurred by analyzing the signal output from the crank angle sensor.
(c) 연소 지연이 확인되면, 상기 크랭크각센서의 출력 신호를 바탕으로 연소가 이루어진 시점의 점화 차수를 파악하는 과정(c) When combustion delay is confirmed, the process of determining the ignition order at the time combustion occurred based on the output signal of the crank angle sensor
(d) 연소가 이루어진 시점의 점화 차수에 따라 흡기 압력 및 람다 값을 보정하는 과정(d) Process of correcting the intake pressure and lambda value according to the ignition order at the time of combustion
(e) 흡기 압력 및 공연비 보정 후 크랭크각센서가 출력하는 신호를 분석하여 연소 지연이 해소되었는지 확인하는 과정(e) Process of checking whether the combustion delay has been resolved by analyzing the signal output by the crank angle sensor after correcting the intake pressure and air-fuel ratio.
이때, 상기 (b) 단계 제어에서는, 다단 점화 제어에 따른 첫 번째 점화시도에서 연소가 확인되지 않으면 연소 지연이 발생한 것으로 판단할 수 있다.At this time, in the step (b) control, if combustion is not confirmed in the first ignition attempt according to multi-stage ignition control, it may be determined that combustion delay has occurred.
좀 더 구체적으로, 상기 (b) 단계 제어에서는, 다단 점화 제어에 따른 첫 번째 점화시도에서 상기 크랭크각센서의 출력으로부터 계산되는 크랭크축의 각 가속도 값이 직전 압축 행정 구간의 각 가속도 값 대비 낮거나 같으면 연소 지연이 발생한 것으로 판단할 수 있다.More specifically, in the step (b) control, if the angular acceleration value of the crankshaft calculated from the output of the crank angle sensor in the first ignition attempt according to multi-stage ignition control is lower than or equal to the angular acceleration value of the previous compression stroke section, It can be determined that combustion delay has occurred.
그리고 상기 (c) 단계 제어에서는, 상기 크랭크각센서의 출력으로부터 계산되는 각 가속도 값의 급격한 증가가 발생한 시점으로부터 연소가 이루어진 점화 차수를 파악할 수 있다.And in the step (c) control, the ignition order at which combustion occurred can be determined from the point when a sudden increase in the angular acceleration value calculated from the output of the crank angle sensor occurs.
그리고 상기 (d) 단계 제어에서는, 연소가 이루어진 시점의 점화 차수에 따라 상기 흡기 압력 및 람다 값을 차등적으로 보정할 수 있다.And in the step (d) control, the intake pressure and lambda value can be differentially corrected according to the ignition order at the time of combustion.
좀 더 구체적으로 상기 (d) 단계 제어에서는, 연소가 이루어진 시점의 점화 차수가 늦을수록 흡기 압력은 증가시키고 람다 값은 감소시킬 수 있다. More specifically, in the step (d) control, the intake pressure can be increased and the lambda value can be decreased as the ignition order at the time of combustion is delayed.
그리고 상기 (e) 단계 제어에서는, 흡기 압력 및 람다 값 보정 후의 다단 점화 제어에 따른 첫 번째 점화시도에서 연소가 확인되면 연소 지연이 해소된 것으로 판단할 수 있다.And in the step (e) control, if combustion is confirmed in the first ignition attempt according to multi-stage ignition control after correcting the intake pressure and lambda value, it can be determined that the combustion delay has been resolved.
좀 더 구체적으로, 상기 (e) 단계 제어에서는, 흡기 압력 및 람다 값 보정 후의 다단 점화 제어에 따른 첫 번째 점화시도에서 상기 크랭크각센서의 출력으로부터 계산되는 크랭크축의 각 가속도 값이 직전 압축 행정 구간의 각 가속도 값보다 크면 연소 지연이 해소된 것으로 판단할 수 있다.More specifically, in the step (e) control, the angular acceleration value of the crankshaft calculated from the output of the crank angle sensor in the first ignition attempt according to multi-stage ignition control after correcting the intake pressure and lambda value is the same as that of the immediately preceding compression stroke section. If it is greater than each acceleration value, it can be determined that the combustion delay has been resolved.
본 발명의 실시 예에 따르면, 다단 점화 제어가 병행되는 초희박 연소 운전 중 연소 지연을 감시하고, 연소 지연이 발생하면 최초 1회 점화시도에서 연소가 이루어지도록 상응하는 보정을 수행함으로써, 연소 지연이 지속됨에 따른 폭발 압력 손실 문제를 개선할 수 있으며, 결국 안정적인 연소를 통해 출력 안정성을 확보할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, combustion delay is monitored during ultra-lean combustion operation in which multi-stage ignition control is combined, and when combustion delay occurs, corresponding correction is performed so that combustion occurs in the first ignition attempt, thereby reducing combustion delay. The problem of sustained explosion pressure loss can be improved, and ultimately output stability can be secured through stable combustion.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 린번 엔진의 연소 지연에 따른 보상 제어 시스템의 시스템 개략도.
도 2는 연소 지연을 해소하기 위해 점화 성공 시점에 따라 차등적으로 반영되는 흡기 압력 및 람다 보정치를 예시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 린번 엔진의 연소 지연에 따른 보상 제어 방법 설명을 위한 순서도.
1 is a system schematic diagram of a compensation control system according to combustion delay of a lean-burn engine according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram illustrating intake pressure and lambda correction values that are differentially reflected depending on the timing of successful ignition to eliminate combustion delay.
Figure 3 is a flowchart for explaining a compensation control method according to combustion delay of a lean-burn engine according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.
본 발명을 설명함에 있어 이하 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. In describing the present invention, terms used in the following specification are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
또한, 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In addition, in this specification, terms such as "include" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are intended to indicate the presence of one or more other It should be understood that this does not exclude in advance the presence or addition of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Additionally, terms such as first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
더하여, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In addition, terms such as “…unit,” “…unit,” and “…module” used in the specification refer to a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software. You can.
첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일도면 참조부호를 부여하기로 하며 동일 구성에 대한 중복된 설명은 생략하기로 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In the description with reference to the accompanying drawings, identical drawing reference numerals will be assigned to identical components, and duplicate descriptions of identical components will be omitted. Also, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
도 1의 시스템 개략도를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 린번 엔진의 연소 지연에 따른 보상 제어 시스템의 구성부터 살펴보기로 한다.Let us first look at the configuration of a compensation control system for combustion delay of a lean-burn engine according to an embodiment of the present invention with reference to the system schematic diagram of FIG. 1.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 린번 엔진의 연소 지연에 따른 보상 제어 시스템(1)은, 초희박 연소 운전이 가능한 린번 엔진(40)에서 초희박 연소 운전에 따른 다단 점화에서 발생하는 연소 지연을 감시하고, 연소 지연 발생 시 상응하는 후속 제어를 통해 연소 지연을 해소하는 시스템으로서, 제어기(10), 점화플러그(30), 크랭크각센서(20)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the
제어기(10)의 통제로 상기 점화플러그(30)가 상기 설정된 타이밍에 엔진 연소실 내에서 압축된 혼합기에 불꽃을 방전한다. 특히 린번 모드 천이 후 초희박 연소 운전에 진입하면, 설정 입력된 제어기(10)의 프로그램에 따라 폭발 행정 구간에서 점화플러그(30)가 3 ~ 5회 가량 다단 점화를 시도함으로써, 초희박 연소 운전 시 저하되는 점화능(불꽃 방전 시 혼합기가 착화되는 성능)을 보완한다.Under the control of the
엔진 크랭크축의 회전 각도 또는 회전 위치를 상기 크랭크각센서(20)가 검출하여 제어기(10) 전송하고, 제어기(10)는 크랭크각센서(20)로부터 수신된 정보를 분석하여 초희박 연소 운전 중 연소 지연이 발생하는지를 감시한다. 여기서 '연소 지연'은 첫 번째 점화시도에서 착화 및 그에 따른 연소가 불발되고, 두 번째 이후의 점화시도에 연소가 이루어진 상황을 의미한다.The
참고로, 앞서 배경 기술 설명에서도 언급한 바와 같이, 초희박 연소 운전에 따른 다단 점화 제어에서, 첫 번째 점화시도에서의 착화 연소가 아닌, 두 번째 이후 점화시도에 따른 연소부터는 그만큼 최적 타이밍에서의 연소(첫 번째 점화시도에서의 연소)에 비해 늦은 연소이므로, 최적 타이밍 연소에 비해 폭발 압력이 줄어 출력이 떨어지고 불안정해질 수 있다.For reference, as previously mentioned in the background technical description, in multi-stage ignition control according to ultra-lean combustion operation, combustion at the optimal timing is performed from the combustion following the second ignition attempt, rather than ignition combustion in the first ignition attempt. Since it is a slower combustion compared to (combustion in the first ignition attempt), the explosion pressure is reduced compared to optimal timing combustion, resulting in lower output and instability.
이에 본 실시 예에 적용되는 제어기(10)에는, 주행 중 차량의 운전 조건이나 영역이 희박 연소 운전 조건이면, 엔진 운전 모드를 린번 모드로 천이하여 초희박 연소 영역에서 연소가 수행되도록 공연비를 제어하고, 점화플러그(30)에 대한 다단 점화 제어를 개시하며, 다단 점화에 따른 연소 지연이 확인되면, 흡기 압력과 람다 값을 보정하여 연소 지연을 해소하는 프로그램이 입력될 수 있다.Accordingly, the
초희박 연소 영역에서 발생하는 연소 지연을 해소하기 위해 상기 제어기(10)에 입력된 프로그램은 구체적으로, 하기 일련의 제어를 단계적으로 수행하도록 프로그래밍된 프로그램일 수 있다.The program input to the
1단계 제어
주행 중 차량의 운전 조건이나 영역이 희박 연소(Lean burn) 운전 조건이면, 엔진을 린번 모드로 천이하고 초희박 연소 영역에서 연소가 수행되도록 공연비 제어If the vehicle's driving condition or region is a lean burn driving condition while driving, the engine transitions to lean burn mode and the air-fuel ratio is controlled so that combustion is performed in the ultra-lean combustion region.
2단계 제어Two-level control
초희박 연소를 위한 공연비 제어와 함께 폭발 행정 구간에서의 다단 점화(Multistage ignition) 제어를 개시하고, 크랭크각센서(20)가 출력하는 신호를 분석하여 연소 지연이 발생했는지 확인In addition to controlling the air-fuel ratio for ultra-lean combustion, multistage ignition control in the explosion stroke section is initiated, and the signal output by the
3단계 제어3 level control
연소 지연 확인 시 상기 크랭크각센서(20)의 출력 신호를 바탕으로 연소가 이루어진 시점의 점화 차수 파악When checking combustion delay, determine the ignition order at the time combustion occurred based on the output signal of the
4단계 제어4 level control
연소가 이루어진 시점의 점화 차수에 따라 흡기 압력 및 람다 값 보정Intake pressure and lambda value correction according to the ignition order at the time of combustion
5단계 제어5 level control
흡기 압력 및 공연비 보정 후 크랭크각센서(20)가 출력하는 신호를 분석하여 연소 지연이 해소되었는지 확인After correcting the intake pressure and air-fuel ratio, analyze the signal output by the crank angle sensor (20) to check whether the combustion delay has been resolved.
1단계 제어에서 제어기(10)는 엔진 rpm과 엔진 부하의 변동 범위가 각각에 대응하여 설정된 허용 변동 범위 안에 있는 안정적인 주행 상황인 경우, 예컨대, 저부하 평지 정속 주행이면, 현재 차량의 상태가 희박 연소(Lean burn) 운전 조건에 부합하는 것으로 판단, 엔진 운전 모드를 이론 공연비 운전 모드에서 린번 모드로 천이할 수 있다.In the first stage of control, in a stable driving situation where the fluctuation ranges of engine rpm and engine load are within the allowable fluctuation ranges set correspondingly, for example, when driving at a low load and constant speed on a flat surface, the current state of the vehicle is lean combustion. (Lean burn) If it is determined that the operating conditions are met, the engine operation mode can be transitioned from the stoichiometric air-fuel ratio operation mode to the lean burn mode.
2단계 제어에서 제어기(10)는 다단 점화 제어에 따른 첫 번째 점화시도에서 연소가 확인되지 않으면 연소 지연이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 좀 더 구체적으로, 첫 번째 점화시도에서 상기 크랭크각센서(20)의 출력으로부터 계산되는 크랭크축의 각 가속도 값이 직전 압축 행정 구간의 각 가속도 값 대비 낮거나 같으면 연소 지연이 발생한 것으로 판단할 수 있다.In two-stage control, the
참고로, 정상 연소는 폭발 행정에서 점화시도에 따른 연료 연소 → 연소압 생성 → 피스톤 속도 증가 → 크랭크축 회전 모멘텀 증가 → 크랭크축 각 가속도 급격한 증가 양상을 띤다. 따라서 초희박 연소 운전에 따른 다단 점화 제어 과정에서 첫 번째 점화시도에 따른 연소 성공 여부는 점화시도 직후 크랭크각센서(20)의 출력으로부터 계산되는 크랭크축의 각 가속도 변화를 보면 알 수 있다.For reference, normal combustion takes the form of fuel combustion following an ignition attempt in the explosion stroke → combustion pressure generation → piston speed increase → crankshaft rotational momentum increase → crankshaft angular acceleration suddenly increases. Therefore, in the multi-stage ignition control process according to ultra-lean combustion operation, the success of combustion according to the first ignition attempt can be known by looking at the change in the angular acceleration of the crankshaft calculated from the output of the
이에 본 실시 예에 적용된 제어기(10)는 첫 번째 점화시도 직후 엔진 크랭크축의 각 가속도가 직전 압축 행정 구간의 각 가속값 대비 급격히 상승하면 연소가 행해진 것으로 판단하여 정상 연소로 인식하고, 첫 번째 점화시도 직후 크랭크축의 각 가속도가 직전의 각 가속도에 비해 낮거나 같으면 연소가 불발된 것으로 보고 연소 지연으로 인식하는 것이다.Accordingly, the
3단계 제어에서 제어기(10)는 크랭크각센서(20)의 출력으로부터 계산되는 각 가속도 값의 급격한 증가가 발생한 시점으로부터 연소가 이루어진 점화 차수를 파악할 수 있다. 예컨대, 두 번째 점화시도 직후 크랭크축 각 가속도가 급격히 상승하면, 두 번째 점화시도에서 연소가 이루어진 것이기에 점화 차수를 2번으로 인식하고, 세 번째 시도 만에 연소가 감지되면 점화 차수를 3번으로 인식할 수 있다. In three-step control, the
4 단계 제어에서 제어기(10)는 연소가 이루어진 시점, 연소가 감지된 시점(크랭크축의 각 가속도 값이 급격히 증가한 시점)의 점화 차수에 따라 상기 흡기 압력 및 람다 값을 차등적으로 보정할 수 있다. 좀 더 구체적으로, 4단계 제어에서 제어기(10)는 연소가 이루어진 시점의 점화 차수가 늦을수록 흡기 압력은 증가시키고 람다 값은 감소시킬 수 있다. In four-step control, the
예를 들어, 도 2의 예시도와 같이, 첫 번째 점화 시도에서의 연소 성공은 정상 연소이므로 보정을 생략하고, 이후 두 번째 점화 시도에 따른 연소부터는 현재 람다 값(2.0)을 특정 비율로 단계적으로 감소시키고, 흡기 압력은 다른 특정 비율로 단계적으로 증가시킬 수 있다. For example, as shown in the example diagram of FIG. 2, the successful combustion in the first ignition attempt is normal combustion, so correction is omitted, and from combustion in the second ignition attempt, the current lambda value (2.0) is gradually reduced at a specific rate. and the intake pressure can be increased step by step at a different specific rate.
참고로, 도 2에 예시된 수치는 연소가 감지된 점화 차수에 따라 현재 람다 값과 흡기 압력 값 각각에 곱해지는 보정치로서, 본 발명을 설명하기 위한 하나의 예시적인 수치일 뿐이지 해당 수치로 보정치가 한정되는 것이 아님을 분명히 밝혀 둔다. For reference, the value illustrated in FIG. 2 is a correction value that is multiplied by each of the current lambda value and the intake pressure value according to the ignition order at which combustion is detected, and is only an exemplary value for explaining the present invention, but the correction value is the corresponding value. Please make it clear that this is not limited.
한편, 5단계 제어에서 제어기(10)는 흡기 압력 및 람다 값 보정 후의 다단 점화 제어에 따른 첫 번째 점화시도에서 연소가 확인되면 연소 지연이 해소된 것으로 판단할 수 있다. 좀 더 구체적으로, 흡기 압력 및 람다 값 보정 후의 다단 점화 제어에 따른 첫 번째 점화시도 직후 크랭크축의 각 가속도 값이 직전 압축 행정 구간의 각 가속도 값보다 크면 연소 지연이 해소된 것으로 판단할 수 있다.Meanwhile, in the 5-step control, the
이하, 전술한 시스템에 의해 수행되는 린번 엔진의 연소 지연에 따른 보상 제어 과정을 도 3의 순서도를 참조하여 살펴보기로 한다. 설명의 편의를 위해 전술한 도 1에 도시된 구성은 해당 참조번호를 언급하여 설명하기로 하며, 후술하는 일련의 처리를 수행하는 제어 주체는 제어기(10)임을 밝혀 둔다.Hereinafter, the compensation control process according to the combustion delay of the lean burn engine performed by the above-described system will be examined with reference to the flow chart of FIG. 3. For convenience of explanation, the configuration shown in FIG. 1 will be described by referring to the corresponding reference numbers, and it will be revealed that the
도 3을 참조하면, 제어기(10)는 먼저, 차량의 운전 조건이나 영역이 희박 연소(Lean burn) 운전 조건이면, 엔진을 린번 모드로 천이하고 초희박 연소 영역(람다 2.0 이상 영역)에서 연소가 수행되도록 공연비를 제어한다(S100). 여기서, 엔진 rpm과 부하의 변동 범위가 각각에 대응하여 설정된 허용 변동 범위 안에 있는 안정적인 주행 상황이면, 희박 연소 운전 조건에 부합한다고 판단할 수 있다.Referring to FIG. 3, the
린번 모드 천이 후 초희박 연소 운전을 위한 공연비 제어와 함께 제어기(10)는, 폭발 행정 구간에서의 다단 점화(Multistage ignition) 제어를 개시하고, 크랭크각센서(20)가 출력하는 신호를 분석하여 연소 지연이 발생했는지 확인한다(S200). 이러한 S200 단계에서는, 다단 점화 제어에 따른 첫 번째 점화시도에서 연소가 확인 내지 감지되지 않으면 연소 지연이 발생한 것으로 판단할 수 있다.After transitioning to lean burn mode, along with controlling the air-fuel ratio for ultra-lean combustion operation, the
좀 더 구체적으로, S200 단계에서는 다단 점화 제어에 따른 첫 번째 점화시도에서 상기 크랭크각센서(20)의 출력으로부터 계산되는 크랭크축의 각 가속도 값이 직전 압축 행정 구간의 각 가속도 값 대비 낮거나 같으면 연소 지연이 발생한 것으로 제어기(10)가 판단할 수 있다.More specifically, in step S200, if the angular acceleration value of the crankshaft calculated from the output of the
S200 단계에서 첫 번째 점화시도에서 연소 지연이 확인되지 않은 경우, 즉 첫 번째 점화시도에서 연소가 확인된 경우 제어기(10)는 더 이상 진행 없이 현 단계에서 프로세스를 종료하고, 연소 지연이 확인되면, 상기 크랭크각센서(20)의 출력 신호를 바탕으로 연소가 이루어진 시점의 점화 차수를 파악하는 후속 프로세스를 진행한다(S300).If combustion delay is not confirmed in the first ignition attempt in step S200, that is, if combustion is confirmed in the first ignition attempt, the
S300 단계에서 제어기(10)는 크랭크각센서(20)의 출력으로부터 계산되는 각 가속도 값의 급격한 증가가 발생한 시점으로부터 연소가 이루어진 점화 차수를 파악할 수 있다. 예컨대, 두 번째 점화시도 직후 크랭크축 각 가속도가 급격히 상승하면, 두 번째 점화시도에서 연소가 이루어진 것이기에 점화 차수를 2번으로 인식하고, 세 번째 시도에서 연소가 감지되면 점화 차수를 3번으로 인식할 수 있다. In step S300, the
S300 단계를 통해 연소 지연에 따른 점화 차수 파악이 완료되면, 제어기(10)는 연소가 이루어진 시점의 점화 차수에 따라 흡기 압력 및 람다 값에 대한 보정을 수행한다(S400). S400 단계에서 제어기(10)는 연소가 이루어진 시점, 연소가 감지된 시점(크랭크축의 각 가속도 값이 급격히 증가한 시점)의 점화 차수에 따라 상기 흡기 압력 및 람다 값을 차등적으로 보정할 수 있다.Once the identification of the ignition order according to the combustion delay is completed through step S300, the
S400 단계에서 제어기(10)는 구체적으로, 연소가 이루어진 시점의 점화 차수가 늦을수록 흡기 압력은 증가시키고 람다 값은 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 앞선 도 2와 같이, 두 번째 점화 시도에 따른 연소부터 현재 람다 값(람다 2.0)을 특정 비율로 단계적으로 감소시키고, 흡기 압력은 다른 특정 비율로 단계적으로 증가시킬 수 있다. Specifically, in step S400, the
S400 단계를 통한 점화 차수에 따른 차등적인 흡기 압력 및 람다 값 보정 후 제어기(10)는, 흡기 압력 및 람다 값 보정 후 크랭크각센서(20)가 출력하는 신호를 다시 한번 분석하여 연소 지연이 해소되었는지 확인하는 프로세스를 진행한다(S500). 여기서, 흡기 압력 및 람다 값 보정 후의 다단 점화 제어에 따른 첫 번째 점화시도에서 연소가 확인되면 연소 지연이 해소된 것으로 판단할 수 있다.After correcting the differential intake pressure and lambda values according to the ignition order through step S400, the
좀 더 구체적으로, 제어기(10)는 S500 단계에서 흡기 압력 및 람다 값 보정 후의 다단 점화 제어에 따른 첫 번째 점화시도에서 상기 크랭크각센서(20)의 출력으로부터 계산되는 크랭크축의 각 가속도 값이 직전 압축 행정 구간의 각 가속도 값보다 크면 S500 단계에서 연소 지연이 해소된 것으로 판단, 해당 단계를 yes로 판정할 수 있다.More specifically, the
만약, S400 단계를 통한 보정(점화 차수에 따른 차등적인 흡기 압력 상승 요청 및 람다 값 감소 요청)에도 연소 지연이 확인되면, 즉 연소 지연이 해소되지 않은 경우 제어기(10)는, 상기 S300 단계로 돌아가 이후 과정을 반복하는 루틴을 가동시킬 수 있다.If combustion delay is confirmed despite correction through step S400 (request for differential intake pressure increase and lambda value decrease according to ignition order), that is, if combustion delay is not resolved, the
한편, S500 단계에서 연소 지연이 해소된 것(S400 단계를 통한 보정 후 첫 번째 점화시도에서 연소가 이루어진 것)으로 확인되면, S400 단계에서 보정치가 반영된 보정 후의 흡기 압력 및 람다 값을 학습값으로 저장하는 루틴을 실행할 수 있다(S600). 이 단계에서 저장된 학습 값은 이후 린번 모드 재진입에 따른 초희박 연소를 위한 공연비 제어에 반영될 수 있다.Meanwhile, if it is confirmed that the combustion delay has been resolved in the S500 step (combustion occurred in the first ignition attempt after correction through the S400 step), the intake pressure and lambda value after correction reflecting the correction value in the S400 step are stored as learning values. The routine can be executed (S600). The learning value stored at this stage can be reflected in the air-fuel ratio control for ultra-lean combustion following re-entry into lean-burn mode.
이상에서 살펴본 본 발명의 실시 예에 따르면, 다단 점화 제어가 병행되는 초희박 연소 운전 중 연소 지연을 감시하고, 연소 지연이 발생하면 최초 1회 점화시도에서 연소가 이루어지도록 상응하는 보정을 수행함으로써, 연소 지연이 지속됨에 따른 폭발 압력 손실 문제를 개선할 수 있으며, 결국 안정적인 연소를 통해 출력 안정성을 확보할 수 있다.According to the embodiment of the present invention discussed above, combustion delay is monitored during ultra-lean combustion operation in parallel with multi-stage ignition control, and when combustion delay occurs, corresponding correction is performed so that combustion occurs in the first ignition attempt, The problem of explosion pressure loss due to continued combustion delay can be improved, and output stability can ultimately be secured through stable combustion.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.In the above detailed description of the present invention, only special embodiments thereof have been described. However, it should be understood that the present invention is not limited to the particular form mentioned in the detailed description, but rather is understood to include all modifications, equivalents and substitutes within the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims. It has to be.
1 : 시스템
10 : 제어기
20 : 크랭크각센서
30 : 점화플러그
40 : 린번 엔진1: system
10: controller
20: Crank angle sensor
30: spark plug
40: lean burn engine
Claims (18)
(b) 초희박 연소를 위한 공연비 제어와 함께 폭발 행정 구간에서의 다단 점화(Multistage ignition) 제어를 개시하고, 크랭크각센서가 출력하는 신호를 분석하여 연소 지연이 발생했는지 확인하는 단계;
(c) 연소 지연이 확인되면, 상기 크랭크각센서의 출력 신호를 바탕으로 연소가 이루어진 시점의 점화 순번을 파악하는 단계;
(d) 연소가 이루어진 시점의 점화 순번에 따라 흡기 압력 및 람다 값을 보정하는 단계; 및
(e) 흡기 압력 및 람다 값 보정 후 크랭크각센서가 출력하는 신호를 분석하여 연소 지연이 해소되었는지 확인하는 단계;를 포함하되,
상기 (d) 단계에서는,
연소가 이루어진 시점의 점화 순번에 따라 상기 흡기 압력 및 람다 값을 차등적으로 보정하는 린번 엔진의 연소 지연에 따른 보상 제어 방법.
(a) If the driving condition or area of the vehicle during driving is a lean burn driving condition, transitioning the engine to a lean burn mode and controlling the air-fuel ratio so that combustion is performed in the ultra-lean combustion area;
(b) Initiating multistage ignition control in the explosion stroke section along with air-fuel ratio control for ultra-lean combustion, and analyzing the signal output from the crank angle sensor to check whether combustion delay has occurred;
(c) when combustion delay is confirmed, determining the ignition sequence at the time combustion occurred based on the output signal of the crank angle sensor;
(d) correcting the intake pressure and lambda value according to the ignition sequence at the time of combustion; and
(e) analyzing the signal output from the crank angle sensor after correcting the intake pressure and lambda value to check whether the combustion delay has been resolved;
In step (d) above,
A compensation control method for combustion delay in a lean-burn engine that differentially corrects the intake pressure and lambda values according to the ignition sequence at the time of combustion.
상기 (b) 단계에서는,
다단 점화 제어에 따른 첫 번째 점화시도에서 연소가 확인되지 않으면 연소 지연이 발생한 것으로 판단하는 린번 엔진의 연소 지연에 따른 보상 제어 방법.
According to claim 1,
In step (b) above,
A compensation control method for combustion delay in a lean-burn engine that determines that combustion delay has occurred if combustion is not confirmed in the first ignition attempt according to multi-stage ignition control.
상기 (b) 단계에서는,
다단 점화 제어에 따른 첫 번째 점화시도에서 상기 크랭크각센서의 출력으로부터 계산되는 크랭크축의 각 가속도 값이 직전 압축 행정 구간의 각 가속도 값 대비 낮거나 같으면 연소 지연이 발생한 것으로 판단하는 린번 엔진의 연소 지연에 따른 보상 제어 방법.
According to claim 1,
In step (b) above,
In the first ignition attempt according to multi-stage ignition control, if the angular acceleration value of the crankshaft calculated from the output of the crank angle sensor is lower than or equal to the angular acceleration value of the previous compression stroke section, the combustion delay of the lean burn engine is determined to have occurred. Compensation control method according to.
상기 (c) 단계에서는,
상기 크랭크각센서의 출력으로부터 계산되는 각 가속도 값의 급격한 증가가 발생한 시점으로부터 연소가 이루어진 점화 순번을 파악하는 린번 엔진의 연소 지연에 따른 보상 제어 방법.
According to claim 1,
In step (c) above,
A compensation control method for combustion delay in a lean-burn engine that determines the ignition sequence in which combustion occurred from the time when a sudden increase in the angular acceleration value calculated from the output of the crank angle sensor occurs.
연소가 이루어진 시점의 점화 순번이 늦을수록 흡기 압력은 증가시키고 람다 값은 감소시키는 린번 엔진의 연소 지연에 따른 보상 제어 방법.
According to claim 1,
A compensation control method for combustion delay in a lean-burn engine that increases intake pressure and reduces lambda value as the ignition sequence at the time of combustion is delayed.
상기 (e) 단계에서는,
흡기 압력 및 람다 값 보정 후의 다단 점화 제어에 따른 첫 번째 점화시도에서 연소가 확인되면 연소 지연이 해소된 것으로 판단하는 린번 엔진의 연소 지연에 따른 보상 제어 방법.
According to claim 1,
In step (e) above,
A compensation control method for combustion delay in a lean-burn engine in which the combustion delay is determined to have been resolved when combustion is confirmed in the first ignition attempt according to multi-stage ignition control after correcting the intake pressure and lambda value.
상기 (e) 단계에서는,
흡기 압력 및 람다 값 보정 후의 다단 점화 제어에 따른 첫 번째 점화시도에서 상기 크랭크각센서의 출력으로부터 계산되는 크랭크축의 각 가속도 값이 직전 압축 행정 구간의 각 가속도 값보다 크면 연소 지연이 해소된 것으로 판단하는 린번 엔진의 연소 지연에 따른 보상 제어 방법.
According to claim 1,
In step (e) above,
If the angular acceleration value of the crankshaft calculated from the output of the crank angle sensor in the first ignition attempt according to multi-stage ignition control after correcting the intake pressure and lambda value is greater than the angular acceleration value of the immediately preceding compression stroke section, it is determined that the combustion delay has been resolved. Compensation control method according to combustion delay in lean burn engine.
(f) 상기 (e) 단계에서 연소 지연이 해소된 것으로 확인되면, 보정 후의 흡기 압력 및 람다 값을 저장하는 단계;를 더 포함하는 린번 엔진의 연소 지연에 따른 보상 제어 방법.
According to claim 1,
(f) If it is confirmed that the combustion delay is resolved in step (e), storing the corrected intake pressure and lambda value. A compensation control method according to combustion delay in a lean burn engine further comprising:
제어기;
상기 제어기의 통제로 설정된 타이밍에 엔진 연소실 내에서 압축된 혼합기에 불꽃을 방전하는 점화플러그; 및
엔진 크랭크축의 회전 각도 또는 회전 위치를 검출하여 상기 제어기로 전송하는 크랭크각센서;를 포함하며,
상기 제어기에는,
주행 중 차량의 운전 조건이나 영역이 희박 연소(Lean burn) 운전 조건이면, 엔진 운전 모드를 린번 모드로 천이하여 초희박 연소 영역에서 연소가 수행되도록 공연비를 제어하는 동시에, 상기 점화플러그에 대한 다단 점화(Multistage ignition) 제어를 개시하고, 다단 점화 제어 도중 연소 지연이 확인되면, 흡기 압력과 람다 값을 보정하여 연소 지연을 해소하는 프로그램이 입력되고,
상기 제어기에 입력된 상기 프로그램은
(a) 주행 중 차량의 운전 조건이나 영역이 희박 연소(Lean burn) 운전 조건이면, 엔진을 린번 모드로 천이하고 초희박 연소 영역에서 연소가 수행되도록 공연비 제어,
(b) 초희박 연소를 위한 공연비 제어와 함께 폭발 행정 구간에서의 다단 점화(Multistage ignition) 제어를 개시하고, 크랭크각센서가 출력하는 신호를 분석하여 연소 지연이 발생했는지 확인,
(c) 연소 지연이 확인되면, 상기 크랭크각센서의 출력 신호를 바탕으로 연소가 이루어진 시점의 점화 순번 파악,
(d) 연소가 이루어진 시점의 점화 순번에 따라 흡기 압력 및 람다 값 보정,
(e) 흡기 압력 및 공연비 보정 후 크랭크각센서가 출력하는 신호를 분석하여 연소 지연이 해소되었는지 확인하는 제어를 수행하고,
상기 (d) 단계 제어에서는,
연소가 이루어진 시점의 점화 순번에 따라 상기 흡기 압력 및 람다 값을 차등적으로 보정하는 린번 엔진의 연소 지연에 따른 보상 제어 시스템.
A control system that determines the combustion delay of a lean-burn engine capable of operating in an ultra-lean combustion region and performs corresponding subsequent control when combustion delay occurs,
controller;
A spark plug that discharges a spark into the compressed air-fuel mixture within the engine combustion chamber at a timing set under the control of the controller; and
It includes a crank angle sensor that detects the rotation angle or rotation position of the engine crankshaft and transmits it to the controller,
In the controller,
If the driving condition or region of the vehicle is a lean burn driving condition while driving, the engine operation mode is transitioned to lean burn mode to control the air-fuel ratio so that combustion is performed in the ultra-lean combustion region, and at the same time, multi-stage ignition for the spark plug (Multistage ignition) control is initiated, and if combustion delay is confirmed during multistage ignition control, a program is entered to correct the combustion delay by correcting the intake pressure and lambda value.
The program input to the controller is
(a) If the driving condition or region of the vehicle during driving is a lean burn operating condition, transition the engine to lean burn mode and control the air-fuel ratio so that combustion is performed in the ultra-lean combustion region,
(b) Initiate multistage ignition control in the explosion stroke section along with air-fuel ratio control for ultra-lean combustion, and check whether combustion delay has occurred by analyzing the signal output from the crank angle sensor,
(c) If combustion delay is confirmed, determine the ignition sequence at the time combustion occurred based on the output signal of the crank angle sensor,
(d) Correction of intake pressure and lambda value according to the ignition sequence at the time of combustion,
(e) After correcting the intake pressure and air-fuel ratio, perform control to check whether the combustion delay has been resolved by analyzing the signal output by the crank angle sensor,
In step (d) control,
A compensation control system for combustion delay in a lean-burn engine that differentially corrects the intake pressure and lambda values according to the ignition sequence at the time of combustion.
상기 (b) 단계 제어에서는,
다단 점화 제어에 따른 첫 번째 점화시도에서 연소가 확인되지 않으면 연소 지연이 발생한 것으로 판단하는 린번 엔진의 연소 지연에 따른 보상 제어 시스템.
According to claim 10,
In step (b) control,
A compensation control system for combustion delay in a lean-burn engine that determines that combustion delay has occurred if combustion is not confirmed in the first ignition attempt according to multi-stage ignition control.
상기 (b) 단계 제어에서는,
다단 점화 제어에 따른 첫 번째 점화시도에서 상기 크랭크각센서의 출력으로부터 계산되는 크랭크축의 각 가속도 값이 직전 압축 행정 구간의 각 가속도 값 대비 낮거나 같으면 연소 지연이 발생한 것으로 판단하는 린번 엔진의 연소 지연에 따른 보상 제어 시스템.
According to claim 10,
In step (b) control,
In the first ignition attempt according to multi-stage ignition control, if the angular acceleration value of the crankshaft calculated from the output of the crank angle sensor is lower than or equal to the angular acceleration value of the previous compression stroke section, the combustion delay of the lean burn engine is determined to have occurred. Compensation control system according to.
상기 (c) 단계 제어에서는,
상기 크랭크각센서의 출력으로부터 계산되는 각 가속도 값의 급격한 증가가 발생한 시점으로부터 연소가 이루어진 점화 순번을 파악하는 린번 엔진의 연소 지연에 따른 보상 제어 시스템.
According to claim 10,
In the step (c) control,
A compensation control system for combustion delay in a lean-burn engine that determines the ignition sequence in which combustion occurred from the time when a sudden increase in the angular acceleration value calculated from the output of the crank angle sensor occurs.
상기 (d) 단계 제어에서는,
연소가 이루어진 시점의 점화 순번이 늦을수록 흡기 압력은 증가시키고 람다 값은 감소시키는 린번 엔진의 연소 지연에 따른 보상 제어 시스템.
According to claim 10,
In step (d) control,
A compensation control system for combustion delay in a lean-burn engine that increases intake pressure and reduces lambda value as the ignition sequence at the time of combustion is delayed.
상기 (e) 단계 제어에서는,
흡기 압력 및 람다 값 보정 후의 다단 점화 제어에 따른 첫 번째 점화시도에서 연소가 확인되면 연소 지연이 해소된 것으로 판단하는 린번 엔진의 연소 지연에 따른 보상 제어 시스템.
According to claim 10,
In the step (e) control,
A compensation control system for the combustion delay of a lean-burn engine that determines that the combustion delay has been resolved when combustion is confirmed in the first ignition attempt according to multi-stage ignition control after correcting the intake pressure and lambda value.
상기 (e) 단계 제어에서는,
흡기 압력 및 람다 값 보정 후의 다단 점화 제어에 따른 첫 번째 점화시도에서 상기 크랭크각센서의 출력으로부터 계산되는 크랭크축의 각 가속도 값이 직전 압축 행정 구간의 각 가속도 값보다 크면 연소 지연이 해소된 것으로 판단하는 린번 엔진의 연소 지연에 따른 보상 제어 시스템.According to claim 10,
In the step (e) control,
If the angular acceleration value of the crankshaft calculated from the output of the crank angle sensor in the first ignition attempt according to multi-stage ignition control after correcting the intake pressure and lambda value is greater than the angular acceleration value of the immediately preceding compression stroke section, it is determined that the combustion delay has been resolved. Compensation control system for combustion delay in lean-burn engines.
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| KR1020220165517A KR102664487B1 (en) | 2022-12-01 | 2022-12-01 | Compensation control method and system according to combustion delay of Leanburn engine |
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH084641A (en) * | 1994-06-21 | 1996-01-09 | Mazda Motor Corp | Multipoint ignition engine |
| JPH09100731A (en) * | 1995-10-06 | 1997-04-15 | Nissan Motor Co Ltd | Air-fuel ratio controller of internal combustion engine |
| JPH10184419A (en) * | 1996-12-20 | 1998-07-14 | Daihatsu Motor Co Ltd | Lean air-fuel ratio compensating method |
| JPH1172076A (en) * | 1997-07-03 | 1999-03-16 | Ford Global Technol Inc | Combustion stability control of engine |
| KR19990059678A (en) | 1997-12-31 | 1999-07-26 | 윤종용 | Holding control method of DC motor |
| KR100422619B1 (en) | 1997-12-31 | 2004-06-16 | 현대자동차주식회사 | Fuel injection control method |
| JP2019120210A (en) * | 2018-01-09 | 2019-07-22 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Control device of internal combustion engine, and control method of internal combustion engine |
| KR102202723B1 (en) * | 2019-07-25 | 2021-01-13 | 주식회사 현대케피코 | Misfire diagnosis method and device of Multi cylinder four-stroke engine |
-
2022
- 2022-12-01 KR KR1020220165517A patent/KR102664487B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH084641A (en) * | 1994-06-21 | 1996-01-09 | Mazda Motor Corp | Multipoint ignition engine |
| JPH09100731A (en) * | 1995-10-06 | 1997-04-15 | Nissan Motor Co Ltd | Air-fuel ratio controller of internal combustion engine |
| JPH10184419A (en) * | 1996-12-20 | 1998-07-14 | Daihatsu Motor Co Ltd | Lean air-fuel ratio compensating method |
| JPH1172076A (en) * | 1997-07-03 | 1999-03-16 | Ford Global Technol Inc | Combustion stability control of engine |
| KR19990059678A (en) | 1997-12-31 | 1999-07-26 | 윤종용 | Holding control method of DC motor |
| KR100422619B1 (en) | 1997-12-31 | 2004-06-16 | 현대자동차주식회사 | Fuel injection control method |
| JP2019120210A (en) * | 2018-01-09 | 2019-07-22 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Control device of internal combustion engine, and control method of internal combustion engine |
| KR102202723B1 (en) * | 2019-07-25 | 2021-01-13 | 주식회사 현대케피코 | Misfire diagnosis method and device of Multi cylinder four-stroke engine |
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