주행모드 적용과 공연비 피드백 제어보정

공연비 피드백 제어(Feedback Control)는 3원 촉매의 정화율을 높이기 위해 이론공연비에서 연소될수 있도록 배기에 산소센서(Oxygen Sensor)를 설치하여 배기가스가 농후한지 희박한지를 체크하여 전자제어장치(ECU)에서는 연료분사량을 증량또는 감량시키는 제어를 하는 것을 말한다.

일반적으로 이론공연비보다 희박한 연소에서는 NOx 배출량이 증가하고, 반대로 농후한 연소에서는 CO, HC 배출량이 증가한다. 따라서 3원 촉매를 이용하여 이들을 모두 효과적으로 정화시키기 위해서는 공연비를 이론 공연비에 맞도록 제어를 하여야 한다.

그러나 이들을 모두 정화 시킬 수 있는 공연비의 범위는 극히 협소하여 오픈루프 제어(Open Loop Control)로는 충족시킬 수 없으므로 산소센서(Oxygen Sensor)를 이용한 Feedback Control을 해야하는 것이다.

ECU는 Oxygen Sensor의 출력전압과 기준 전압을 비교하여 배기가스의 농후와 희박을 판정하고 연료감량보정, 연료증량보정을 시행한다. 이때 공연비의 변화가 너무 급격하면 엔진 Torque 변경에 충격이 발생하므로 ECU는 공연비 변화가 시간을 두고 천천히 변화하도록 적분요소를 포함하는 제어(PI-Control)를 한다.

결국 공연비 피드백 제어보정은 적분으로 이루어 지며 순간적인 변화는 반영되지 않는다. 주행모드를 적용하여 주행하는 차량은 이론공연비 영역에서 연소하게 되므로 출력향상, 연비향상 및 매연발생이 저감된다. 그러나 일반운전자의 차량은 11~13 : 1의 공연비가 형성되므로 출력저하, 연비저하 및 매연발생이 증가한다.

 산소센서(Oxygen Sensor)의 정상작동 여부 등에 따라 실행되지 않는 경우도 있으며, 예로 다음과 같은 경우가 이에 해당한다.

- 시동시 및 냉각수온이 낮을 때

- 과부하 운전시 및 Fuel Cut-Off 때

- Oxygen Sensor 비활성시 및 고장 판정시

주행모드 적용은 ECU의 학습 보정기능 중의

공연비 피드백 제어에서 보듯이 중요성을 확인할 수 있는 것이다.

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주행모드 적용과 공연비 학습제어(Mixture Adaptation Control)

엔진의 사용과정에 있어서 흡, 배기계나 연료계 등등의 부품들의 상태가 시간의 경과에 따라 그 고유의 특성값이 변하거나 동일한 부품간의 제조 공차 등 으로 인하여 초기에 설정된 분사타이밍으로는 정확한 이론 공연비를 얻지 못하는 경우가 있다.

예를 든다면 흡기센서 부위에 흡입 공기중의 부유물질의 응착, 인젝터 막힘 등으로 인한 인젝터 분사구의 단면적 변화 등으로 인한 특성변화를 고려하여 공연비 피드백 보정을 하지만 보정범위에는 한계가 있으므로 공연비 이격범위가 너무 크거나, 피드백 제어의 평균값이 희박 또는 농후한 쪽으로 치우지는 경우 피드백 제어로는 한계가 있다. 따라서 ECU는 엔진의 정상운전중에 피드백 보정값을 장시간 동안 집계하여 피드백 평균값이 이론 공연비가 되도록 연료 분사량을 조절한다. 학습제어에 의한 공연비 보정은 이론 공연비 제어의 정교함을 향상시킬 수 있으며, 학습 보정 값을 메모리 부에 저장한다.

이와 같은 값은 엔진이 운전되는 과정에서 변화하게 되므로 항상 최근의 값을 가지게 된다. 따라서 주행모드의 적용은 가장 최적의 상태로 연료를 연소할 수 있게 되어 출력증가, 매연감소, 연비향상과 엔진 성능향상의 효과가 있게 된다.