EMS 개발 - ⑥ Lambda control (연료량 제어) Part 1

 

엔진 제어 개발 관련 글을 참고하시려면 아래 링크를 클릭하세요.

자동차에 대한 이해에 도움이 되시길 바라면서!

 

 

 

 

2012/12/23 - [띠띠빵빵/엔진제어] - EMS 개발 - ⑤ LPG 자동차 개발

 

2010/11/04 - [띠띠빵빵/엔진제어] - EMS 개발 - ④ 자동차 OBD 개발 II

 

2010/10/31 - [띠띠빵빵/엔진제어] - EMS 개발 - ③ 자동차 OBD 개발 I

 

2010/10/28 - [띠띠빵빵/엔진제어] - EMS 개발 - ② 자동차 운전성 개발

 

2010/10/22 - [띠띠빵빵/엔진제어] - EMS 개발 - ① 자동차 시동성 개발

 

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  오늘 다룰 EMS 개발 아이템은 가솔린 엔진의 연료량 제어에 관련된 내용으로써, 람다 제어 (Lambda control)라고 지칭되기도 합니다. 그러면 연료량 제어 속으로 들어가 보겠습니다.

 

1. 람다(Lambda, λ)란 무엇인가?

 

  일반적으로 가솔린 엔진에서는 이론 공연비 14.7 : 1로, 실린더로 유입되는 공기량을 기반으로 연료량이 계산됩니다.

여기서 실제 공연비의 이론 공연비에 대한 비율로서, 엔진에 흡입되는 혼합기의 공연비를 이론 공연비로 나눈 것이 람다(Lambda, λ) 입니다. 이렇게 공연비의 비율로써 혼합기가 농후한 정도를 손쉽게 나타낼 수 있습니다.

 

즉, Lambda =1 일 때는 이론 공연비로써 제어가 되는 것을 뜻하며

Lambda > 1 일 때는 혼합기가 희박(Lean)하고, Lambda < 1 경우에는 농후(Rich)하게 됩니다.

 

 

 

2. 왜 Lambda control 인가?

 

  가솔린 엔진의 연료량 제어는 이론 공연비(14.7 : 1)이 기본입니다.

디젤 엔진처럼 연료를 희박하게 제어하면 연비 측면에서 상당히 이득을 볼 수 있을텐데, 왜 굳이 이론 공연비로 제어를 할까요? 그것은 아래 그래프 한 장으로 모든 설명이 됩니다.

 

가솔린 엔진은 삼원 촉매(TWC, Three way catalyst)를 사용하여 백금, 로듐 등의 귀금속으로 HC, CO, NOx를 정화시킵니다. 문제는 아래 그림에서 볼 수 있듯이 HC & CO, NOx의 정화율 추이가 상반되게 나타나는데, HC와 CO는 농후해질수록 정화율이 떨어지며, NOx는 희박해질수록 정화율이 급격히 낮아집니다.

 

  따라서 Trade-off 관계인 HC & CO, NOx의 3가지 배출가스의 정화효율을 최대로 얻을 수 있는 이론 공연비 (14.7)로 연료량 제어를 합니다. 만약 향후 촉매 관련 후처리 기술(After treatment technology)이 발전해서 NOx를 저감시킬 수 있는 방법이 뒷받침된다면 가솔린 엔진 또한 디젤 엔진처럼 희박 연소를 기본으로 하게 될 것입니다.

 

 

 

 

공연비에 따른 촉매 정화율