KR100412722B1

KR100412722B1 - 디젤엔진의 연료분사량 제어방법

Info

Publication number: KR100412722B1
Application number: KR10-2001-0067117A
Authority: KR
Inventors: 정자철
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2001-10-30
Filing date: 2001-10-30
Publication date: 2003-12-31
Anticipated expiration: 2021-10-30
Also published as: KR20030035165A

Abstract

디젤엔진의 연료분사량 제어방법이 개시된다. 개시된 디젤엔진의 연료분사량 제어방법은, (a) 엔진 주행시 상기 엔진의 부하별 연료량을 설정하는 단계와; (b) 각 엔진의 실린더별 요구 부하량에 따른 상기 실린더별 토오크 밸런스값을 설정하는 단계와; (c) 상기 엔진의 ECU가 연료압력 변동 보정기능을 적용하는 단계와; (d) 기통별 연료 분사량을 계산하여 연료 레일 안의 연료 압력 최대치 허용값을 계산한 후 이를 더하는 단계와; (e) 실린더 압력 변동에 따라 인젝터로 분사되는 연료량 편차 제어기능을 추가하여 적용하여 상기 연료 레일 실제 연료 압력값을 측정하는 단계와; (f) 인젝터별 연료분사 시간 제어 기능을 추가 적용하는 단계와; (g) 상기 실린더별 인젝터의 구동시간 온-오프(on-off) 시간제어 및 분사하는 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 연소음 및 배기가스 저감이 이루어질 수 있는 이점이 있다.

Description

디젤엔진의 연료분사량 제어방법{SYSTEM FOR CONTROLLING QUANTITY OF FUEL INJECTING FOR DIESEL ENGINE}

본 발명은 디젤엔진의 연료분사량 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진의 실린더별로 필요한 부하량에 맞게 연료량 조절이 가능하고, 연료 압력의 변동값을 보정할 수 있도록 개선된 디젤엔진의 연료분사량 제어방법에 관한 것이다.

디젤엔진에 채용된 전자제어 연료분사장치(일명 커먼레일 시스템)에 의한 연료분사량 제어방법은, 도 1에 도시된 바와 같이 요구 연료량을 설정하고(단계 10), 이 설정된 값과 연료분사량을 계산하여(단계 20), ECU가 필요한 연료량을 정해진 분사시간으로 제어하며(단계 30), 인젝터로 동시에 일률적으로 분사한다.

이 디젤 전자식 연료분사장치는 엔진부하 및 주행 조건 및 흡입 공기량에 따라 요구되는 연료량을 ECU에서 미리 프로그래밍된 데이터 값과 ECU의 신호에 의해 인젝터를 구동시키고, 인젝터는 엔진 요구량에 따라 계산된 만큼의 연료량을 엔진의 실린더 내로 인젝터를 통해 일률적으로 동시에 연료를 분사하기 때문에 엔진에서 연소될 때 이상 연소음이 크게 발생하고 배기가스 저감을 위한 연료량 제어면에서 많은 제약이 있어 왔다.

이와 같은 종래의 연료분사장치는, 엔진의 요구성능에 적합한 필요 연료량을 실린더 각각의 기통별로 연료량을 제어 할 수 없고, 고압연료(1600BAR)에 의한 연료압력변동을 보정할 수 없기 때문에 연료맥동파에 의한 연료압력변동을 수반한 연료를 엔진으로 동시에 분사하도록 되어 있어 이로 인해 엔진연소의 부적합으로 이상 연소음이 크게 발생되고 부적절한 연소에 기인한 배기가스의 발생이 문제가 될 수 있다. 즉, 백연(white smoke)과 소음이 많이 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 엔진의 실린더별로 필요한 부하량에 맞게 연료량 조절이 가능하고, 연료압력의 변동값을 보정할 수 있도록 하여 배기가스 저감이 이루어진 디젤엔진의 연료분사량 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 디젤엔진의 연료분사량 제어방법을 개략적으로 나타내 보인 플로차트.

도 2는 본 발명에 따른 디젤엔진의 연료분사량 제어방법을 개략적으로 나타내 보인 플로차트.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 디젤엔진의 연료분사량 제어방법은, (a) 엔진 주행시 상기 엔진의 부하별 연료량을 설정하는 단계와; (b) 각 엔진의 실린더별 요구 부하량에 따른 상기 실린더별 토오크 밸런스값을 설정하는 단계와; (c) 상기 엔진의 ECU가 연료압력 변동 보정기능을 적용하는 단계와; (d) 기통별 연료 분사량을 계산하여 연료 레일 안의 연료 압력 최대치 허용값을 계산한 후 이를 더하는 단계와; (e) 실린더 압력 변동에 따라 인젝터로 분사되는 연료량 편차 제어기능을 추가하여 적용하여 상기 연료 레일 실제 연료 압력값을 측정하는 단계와; (f) 인젝터별 연료분사 시간 제어 기능을 추가 적용하는 단계와; (g) 상기 실린더별 인젝터의 구동시간 온-오프(on-off) 시간제어 및 분사하는 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2에는 본 발명에 따른 디젤엔진의 연료분사량 제어방법을 개략적으로 나타낸 플로차트가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 디젤엔진의 연료분사량 제어방법은, 우선, 엔진 주행시 엔진의 부하별 요구연료량을 설정한다.(단계 110) 이때 시스템의 입력인자는 엔진 RPM, 터보차저 부스팅(boosting)압, 쓰로틀 개도, 및 인젝터 분사시간의 데이터 신호가 ECU에 입력된다.

이어서, 각 엔진의 실린더별 요구 부하량에 따른 실린더별 토오크 밸런스(torque balance)값을 설정한다.(단계 120) 즉, 엔진 부하에 따른 엔진 밸런스값이 추가되고, 이때 쓰로틀 개도 및 실린더 압력 신호가 ECU에 입력된다.

그리고 엔진의 ECU가 연료압력 변동 보정기능을 적용한다.(단계 130) 이는고압에 따른 압력변동 공차(요구값±15%)를 보정하는 것이다.

또한 기통별 연료 분사량을 계산하여 연료 레일(fuel rail) 안의 연료 압력 최대치 허용값을 설정한 후 이를 더한다.(단계 140,150) 이때에는 인젝터가 ECU에 신호를 입력하게 된다.

이어서, 실린더 압력 변동에 따라 인젝터로 분사되는 연료량 편차 제어기능을 추가 적용하여 연료 레일 실제 연료 압력값을 측정한다.(단계 160,170)

그리고 인젝터별 연료분사 시간 제어 기능을 추가 적용한다.(단계 180)

또한 엔진의 실린더별 인젝터의 구동시간 온-오프(on-off) 시간을 자동제어하고, 연료를 분사한다.(단계 190)

한편, 상기 단계 130, 160, 또는 180에서 엔진의 ECU에서 프로그래밍(programming)된 맵(map)값을 적용한다.

그리고 상기 단계 150에서, 연료 레일 안의 연료 압력 최대치 계산은 엔진의 연료압력센서에서 레일압력을 감지하여 ECU로 보내고, 이 ECU에서 압력 허용 오차를 계산한다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 디젤엔진의 연료분사량 제어방법은, 차량의 가속, 감속, 및 변속 등과 같은 과도 영역에서 엔진이 필요로 하는 토오크 성능을 확보하기 위하여 엔진의 실린더별로 요구부하량에 가장 적합한 실린더별 토오크 밸런스값을 측정하여 ECU맵 프로그램에 저장하여 두고(단계 120), 고압펌프로부터 연료가 압송되어 연료 레일로 연료가 이동하게된다.

이때, 연료 레일 내에는 고압(1600bar)때문에 연료맥동 현상이 발생하게 되는데, 이와 같은 연료압력 변동을 연료 레일에 장착되어 있는 연료압력센서가 감지하여 ECU로 신호를 보낸다. 그리고 이 신호를 받은 ECU는 이 압력변동을 보정(단계 130)하게된다. 그런 후, 엔진 성능 요구량에 따라 필요한 연료량을 ECU가 실린더별로 필요한 분사량을 계산(단계 140)한다.

이와 같은 실린더별 계산된 최적의 연료량은 연료 레일 내의 연료압력 최대치(단계 150)와 더해지게 되고, ECU는 실린더별 압력변동에 의해 인젝터로 분사되는 연료량의 편차까지 계산한다. 이와 같이 계산된 값은 ECU의 제어맵에 저장되어 있는 프로그램에 의해 각각의 인젝터로 분사하도록 인젝터의 구동시간을 자동 제어함으로서 최종적으로 실린더별로 필요한 연료량을 제어할 수 있다.

따라서 연료분사시 불필요한 연료의 낭비를 줄일 수 있고, 종래의 동시분사에 따른 연소시 발생되는 연소음을 대폭 줄일 수 있으며 기통별로 필요 연료량만을 제어 가능하기 때문에 배기가스 저감면에서 제어의 자유도가 대폭 향상될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 디젤엔진의 연료분사량 제어방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.

종래의 디젤엔진에서는 인젝터로 연료를 필요량에 따라 ECU가 일시 동시 분사를 할뿐만 아니라, 분사되기 전에 연료압력 변동에 따른 보정이 되지 않아서 연소시 소음이 크게 발생될 뿐만 아니라 배기가스 제어가 다량 배출되었지만, 본 발명에서는 엔진의 실린더별로 필요한 부하량에 맞게 연료량 조절이 가능하고, 연료압력의 변동값을 보정할 수 있으므로 연소음이 크게 감소되고, 연료량 제어가 기통별로 가능하기 때문에 배기가스 저감을 위한 화인 튜닝(fine tuning)에서 우수하다.

상기와 같이 연소음이 개선되므로 차량 및 엔진 측에서 NVH(Noise Vibration Harshness) 저감을 위해 부품수를 줄일 수 있다.

또한 배기가스 저감면에서 유리하므로 촉매의 귀금속량을 줄일 수 있어 촉매의 원가절감이 이루어질 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims

(a) 엔진 주행시 상기 엔진의 부하별 연료량을 설정하는 단계와;

(b) 각 엔진의 실린더별 요구 부하량에 따른 상기 실린더별 토오크 밸런스값을 설정하는 단계와;

(c) 상기 엔진의 ECU가 연료압력 변동 보정기능을 적용하는 단계와;

(d) 기통별 연료 분사량을 계산하여 연료 레일 안의 연료 압력 최대치 허용값을 계산한 후 이를 더하는 단계와;

(e) 실린더 압력 변동에 따라 인젝터로 분사되는 연료량 편차 제어기능을 추가하여 적용하여 상기 연료 레일 실제 연료 압력값을 측정하는 단계와;

(f) 인젝터별 연료분사 시간 제어 기능을 추가 적용하는 단계와;

(g) 상기 실린더별 인젝터의 구동시간 온-오프(on-off) 시간제어 및 분사하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 연료분사량 제어방법.
제1항에 있어서,

상기 단계 (c), (e), 또는 (f)에서 상기 ECU에서 프로그래밍된 맵값을 적용하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 연료분사량 제어방법.
제1항에 있어서, 상기 단계 (d)에서,

상기 연료 레일 안의 연료 압력 최대치 계산은, 상기 엔진의 연료압력센서에서 레일압력을 감지하여 상기 ECU로 보내고, 상기 ECU에서 압력 허용 오차를 계산하는 것을 특징으로 하는 디젤엔진의 연료분사량 제어방법.