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가설 설정
- 본 연구에서는 별도의 LMS(Lean mixture sensor)률 사용하여 페루프 모드에서 가 . 감속 시 조견표롤 사용하지 않고 기관의 제어를 원활히 할 수 있는 제어장치를 개발하였다.
제안 방법
- 감속 시 조견표롤 사용하지 않고 기관의 제어를 원활히 할 수 있는 제어장치를 개발하였다. 본시스 18은 기관의 크랭크 각도를 기준으로 Event based로 제어하였으며 사용된 알고리즘은 다음 Event애서 사용될 값을 미리 예측하는 방법을 적용하였다
- 감속 시 조견표롤 사용하지 않고 기관의 제어를 원활히 할 수 있는 제어장치를 개발하였다. 본시스 18은 기관의 크랭크 각도를 기준으로 Event based로 제어하였으며 사용된 알고리즘은 다음 Event애서 사용될 값을 미리 예측하는 방법을 적용하였다
- 따라서 본 연구에서 개발한 시스템은 센서값울 읽어 정리하는 부분, 연료분사기 같은 엑츄에이터를 정해진 시간에 따라 정확히 제어하는 부분, 전체적인 관리와 최적의 값을 연산하는 부분으로 구성하였으며, 빠른 처리를 위하여 200Mhz CPU)를 이용하였다.® 공기량 센서는 상용의 Mass Flow 방식의 AFS를 사용하였으며, 기존 가솔린엔진에서 사용되는 EGO 샌서는 배기가스중의 산소농도를 검츨하여 산소의 양 여부에 따라 전압을 발생하는 ON/OFF 방식으로서, 이른공연비에서 벗어나 공연비가 희박한지 또는 농후한지의 여부밖에 파악할 수 없으나, 본 연구에서는 lambda값을 0.
- 따라서 본 연구에서 개발한 시스템은 센서값울 읽어 정리하는 부분, 연료분사기 같은 엑츄에이터를 정해진 시간에 따라 정확히 제어하는 부분, 전체적인 관리와 최적의 값을 연산하는 부분으로 구성하였으며, 빠른 처리를 위하여 200Mhz CPU)를 이용하였다.® 공기량 센서는 상용의 Mass Flow 방식의 AFS를 사용하였으며, 기존 가솔린엔진에서 사용되는 EGO 샌서는 배기가스중의 산소농도를 검츨하여 산소의 양 여부에 따라 전압을 발생하는 ON/OFF 방식으로서, 이른공연비에서 벗어나 공연비가 희박한지 또는 농후한지의 여부밖에 파악할 수 없으나, 본 연구에서는 lambda값을 0.7~L6 범위에서 측정할 수 있는 LMS를 사용 .하여, PC-ECU의 설정 공연비로 연료 분사 기간을 제어하도록 Closed Loop 제어률 실시하였다.
- 7~L6 범위에서 측정할 수 있는 LMS를 사용 .하여, PC-ECU의 설정 공연비로 연료 분사 기간을 제어하도록 Closed Loop 제어률 실시하였다.
- 연소압력의 계측을 위하여 1번 실린더의 연소실에 압력센서를 설치하였고, 공연비 계측을 위하여 광역산소센서 (LMS)를 배기다기관에 설치하여 배기가스 중의 산소 농도에 따른 전압을 출력하여 공기-연료 흔합비률 구하였다.
- 또, 배기가스의 계측을 위하여 배기가스 분석기(EXSA-1500 HORIBA Co)롤 촉매변한기를 통과한 배기다기관에 설치하여 배기가스의 조성을 계측하였다.
- 또한, ECU와 PC-ECU의 입 . 츨력 신호 간의 상호 간섭을 방지하기 위하여 아날로그 스위치와 입력 임피던스가 높은 연산중폭기 등을 사용하여 신호를 서로 분리하는 I/F(Interface) 장치를 구성하였다. 잡움에 영향을 받지 않도록 하기 위하여 실드선을 사용하였고, 특히 고압이 발생되는 점화장치 부분은 별도로 차펴를 하였다.
- 츨력 신호 간의 상호 간섭을 방지하기 위하여 아날로그 스위치와 입력 임피던스가 높은 연산중폭기 등을 사용하여 신호를 서로 분리하는 I/F(Interface) 장치를 구성하였다. 잡움에 영향을 받지 않도록 하기 위하여 실드선을 사용하였고, 특히 고압이 발생되는 점화장치 부분은 별도로 차펴를 하였다. 본 연구에 사용된 기관의 주요 제원은 Table 1과 같다.
- 크랭크축의 희전각도를 검츨하기 위하여, 캠축의 1회전에 360펄스가 발생되는 엔코더롤 설치하였으며, 엔코더 펄스의 상숭과 하강 Event 를 모두 검출하여 크랭크축의 회전각을 1도의 정밀도로 제어할 수 있도록 하였다. 한편, 엔진에 장착된 각종 센서들의 신호를 검출하기 위하여 본 연구에서는 16채널의 아날로그 입력과 4채널의 아날로그 츨력 및 24체널의 디지털 입출력이 가능한 변환기 (Win-3016PGL, UEI, Max.
- 제어할 수 있도록 하였다. 한편, 엔진에 장착된 각종 센서들의 신호를 검출하기 위하여 본 연구에서는 16채널의 아날로그 입력과 4채널의 아날로그 츨력 및 24체널의 디지털 입출력이 가능한 변환기 (Win-3016PGL, UEI, Max. sampling rate : 1MHz)를 사용하였다. 아날로그 신호 중 AFS는 별도로 개발된 공기량 검출기 PC로 입력되며, TDC를 기준으로 매 행정마다 흡입공기량을 일정구간 계측하여 Main PC로 전송한다.
- 한 공기 량의 변 화와 가. 감속시 공기 량의 불규칙한 변화 등의 영향으로 오차가 있을 수 있으나, " 본 연구에서는 이 부분에 대하여 근사적인 평균값으로 처리하였다. 또한 人(小는 실린더로 유입된 혼합 기체가 연소되어 LMS 센서까지 전달한 뒤에 센서가 반응하고, 이 값을 제어 장치가 읽어 엔진동작에 적용할 수 있도록 하기까지에는 옹답지연 시간이 있으며 이에 대한 보상이 필요하다.
- 본 연구에서 적용된 모델은 기관의 흡입행정 시간(T)을 계산하고 LMSdean mixtuie sensor) 센서의 지연시간 등을 고려하여 다음 행정에서 적용될 에측값을 미리 계산하여 제어하므로 상용의 ECU 보다는 좋은 결과률 얻을 수 있었고, 그 내용은 다음과 같다.
- 1) 기관의 운전을 PC-based ECU로서 제어가 가눙하도록 시스템을 개발하였으며 여러 가지 변수를 주어 기관을 동작함으로써 SI엔진의 운전 특성을 확인할 수 있는 시스템을 구축하였다.
- 2) 실린더로 유입되는 공기량을 측정하고, 비선형적인 연료분사 모델을 적용하여 Event-based로 제어를 하는 프로그램을 개발하였다.
성능/효과
- 6은 기관의 회전속도에 따른 열효율의 관계률 나타내고 있다. 상용의 ECU보다 PC-ECU에서 약 05~1.8% 정도 열효율이 향상되었음을 나타낸다.
- 또, 상용의 ECU보다 PC-ECU의 도시 평균 유효압력 변동계수 값이 2% 정도 감소한 결과를 나타내는데 이것은 상용의 ECU는 이론공연비 영역에서 ±0.3 영역에서 공연 비제 어롤 수행하지만 PC-ECU는 이른공연비 영역에서 ±0.1 영역에서 공연비제어률 수행하므로 상대적으로 상용의 ECU보다 도시평균 유효압력 변동 계수 값이 2% 정도 감소한 결과를 나타낸다.
- 4) 본 연구조건에서는 정밀한 공연비 제어 결과 상용의 ECU보다 기관출력은 약 ttll-0.39% 정도 증가하였고, 연료소비율은 약 2~6% 정도 향상된 결과를 얻었다.
- 3) 실제의 기관에 적용한 결과, 연구 영역에서는 비정상 상태에서 상용의 ECU보다 응답성 및 추종 성이 더 양호한 공연비 제어 결과를 얻었다.
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