KR0174010B1 - 운전자의 가속습관에 따른 엔진동작 제어장치 및 그 제어방법 - Google Patents

운전자의 가속습관에 따른 엔진동작 제어장치 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 운전자의 가속습관에 따라 엔진의 동작 상태를 보정할 수 있도록 한 엔진동작 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다. 그 기본적인 동작순서는 가족습관에 따른 엔진동작 제어방법은 엔진회전수, 개도감지부센서 개도량 등의 입력 센서 신호를 판독하는 단계와, 판독된 상기 신호에 따른 일정시간 동안의 개도감지부센서 변화율을 평균값으로 계산한 델타 현재값을 입력하는 단계와, 상기 입력값에 기준한 델타 기억값을 입력하는 단계와, 상기 델타 현재값과 델타 기억값의 차이가 설정된 임계치보다 클 경우에는 연료량, 공기량 및 점화시기를 설정된 게인 값을 이용하여 보정하는 단계, 및 상기 델타 현재값과 델타 기억값의 차이가 설정된 임계치보다 작을 경우는 이미 설정된 분사량, 공기량 및 점화시기로 정상적인 엔진 동작을 실행하는 단계로 이루어진다.
그 결과, 운전자의 가속습관과 무관하게 단지 센서에서 들어오는 신호만으로 엔진동작을 제어하였을 경우 발생될 수 있는 불완전 연소로 인한 대기오염 증가, 엔진출력 효율의 감소로 인한 연료소모 증가 및 공연비가 나빠지는 점 등의 제반 문제를 해결할 수 있게 되어 고신뢰성의 엔진 제어방법을 실현할 수 있게 된다.

Description

운전자의 가속습관에 따른 엔진동작 제어장치 및 그 제어방법
제1도는 본 발명의 엔진 회전수(PRM)와 개도감지부 센서(TPS)에 대한 실험 데이터의 일 예를 도시한 도면.
제2도는 본 발명에 따른 운전자의 가속습관에 의한 엔진동작 제어장치를 나타낸 블록도.
제3도는 본 발명에 따른 운전자의 가속습관에 의한 엔진동작 제어방법을 나타낸 동작순서도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 엔진 회전수 감지부 20 : 스로틀 밸브 개도 감지부
30 : 엔진 제어부 40 : 연료분사장치
50 : 연료점화장치
본 발명은 운전자의 가속습관 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일정시간 동안의 개도감지부센서(throttle position sensor; 이하 TPS라 한다) 변화율의 평균값을 이용하여 운전자의 가속습관에 따라 엔진의 동작상태를 보정할 수 있도록 한 운전자의 가속습관에 따른 엔진동작 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
종래의 자동차 분사동작은 가속페달의 동작상태에 따라 스트롤 밸브의 개도상태를 감지장치로 감지하여 그에 따라 분사되는 연료의 량을 조절하도록 되어 있다.
즉, 스로틀 밸브의 개도 정도가 어느 설정된 설정값 이상으로 증가할 경우에는 급가속 동작이 이루어지는 것으로 판단하여 기본적인 분사시간 외에 추가로 소장시간 더 분사동작을 실행하는 비동기 분사를 실행하고 반면, 스로틀 밸브의 개도 정도가 어느 설정된 설정값 이상으로 감소할 경우에는 급감속 동작이 이루어지는 것으로 판단하여 기본적인 분사시간에서 소정의 계산된 시간동안 연료의 분사동작을 중지시켜 운전자의 주행조건을 만족할 수 있도록 한다.
그리고 스로틀 밸브의 개도정도가 어느 설정된 설정값 이하로 증가하거나 감소할 경우에는 자동차의 속도가 순차적으로 증가하거나 감소하는 것으로 판단하여 기본적으로 분사되는 분사시간을 늘리거나 감소시키도록 되어 있다.
그러므로 상기와 같이 스로틀 밸브의 개도상태에 따라 자동차의 상태를 구분하여 연료의 분사동작을 제어하게 된다.
이와같은 방법에 의한 자동차의 상태에 따른 기본 분사량은 스로틀 밸브 개도 감지부에서 인가되는 신호를 이용하여 산출된다.
그러므로 운전자의 운전습관에 따른 가속페달의 작동속도와는 무관하게 가속페달의 동작상태에 의해서만 엔진의 동작상태가 가변되므로 연비가 나빠지는 문제가 발생한다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 운전자의 가속습관에 따라 엔진의 동작 상태를 보정할수 있도록 한 엔진동작 제어장치 및 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 운전자의 가속습관에 따른 엔진동작 제어장치는 엔진의 회전수를 감지하여 해당신호를 출력하는 엔진 회전수 감지부와; 스로틀 밸브의 개도정도를 감지하여 해당하는 신호를 출력하는 스로틀 밸브개도 감지부와; 상기 감지부와 연결되어 입력 센서 신호를 판독하고, 상기 판독값에 기준하여 일정시간 동안의 TPS 변화율에 따른 평균값으로 계산된 델타 현재값 및 상기 입력값에 기준하여 계산된 델타 기억값을 입력하고, 상기 델타 현재값과 델타 기억값의 차이가 설정된 임계치보다 클경우에는 연료량, 공기량 및 점화시기를 설정된 게인값을 이용하여 보정하고, 상기 델타 현재값과 델타 기억값의 차이가 설정된 임계치보다 작은 경우에는 이미 설정된 연료량, 공기량, 및 점화시기로 정상적인 엔진 동작을 실행하도록 한 엔진 제어부와, 상기 엔진 제어부와 연결된 엔진 제어부에서 인가되는 제어신호에 따라 연료의 분사동작을 실행하는 연료의 분사장치와, 상기 엔진 제어부와 연결되어 엔진 제어부에서 인가되는 제어신호에 따라 점화동작을 실행하는 점화장치로 이루어짐을 특징으로 한다.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 운전 가족습관에 따른 엔진동작 제어방법은 엔진회전수, 개도감지부센서 개도량 등의 입력 센서 신호를 판독하는 단계와; 판독된 상기 신호에 따른 일정시간 동안의 개도감지부센서 변화율을 평균값으로 계산한 델타 현재값을 입력하는 단계와; 상기 입력값에 기준한 델타 기억값을 입력하는 단계와; 상기 델타 현재값과 델타 기억값의 차이가 설정된 임계치보다 클 경우에는 연료량, 공기량 및 점화시기를 설정된 게인 값을 이용하여 보정하는 단계와; 상기 델타 현재값과 델타 기억값의 차이가 설정된 임계치보다 작을 경우는 이미 설정된 분사량, 공기량 및 점화시기로 정상적인 엔진 동작을 실행하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.
일반적으로 주행시 운전자의 가속습관에 따라 가속페달을 천천히 밟았을 경우와 빠른 속도로 밟았을 경우, 설정된 시간 동안 스로틀 밸브를 통해 흡입되는 공기량에는 차이가 발생하게 된다. 종래에는 이러한 차이에 상관없이 단지 센서에서 들어오는 신호만으로 엔진동작을 제어하여 왔기 때문에 최적의 공연비로 연소시킬수가 없었다.
따라서 최적의 연소동작이 이루어지지 않아 불완전 연소된 배기가스의 배출량이 증가하여 대기오염을 일으키는 요인이 되었으며 엔진의 출력 효율이 감소되어 불필요한 연료소모를 증가시키는 문제점이 있었다.
본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 일정시간 동안의 개도감지부센서(throttle position sensor : 이하 TPS라 한다) 변화율(델타 현재값 및 델타 기억값)을 기억하여 계속적으로 입력시키므로서, 최적 조건의 공연비를 가질수 있도록 엔진 동작을 구동시키고자 하는 것이다. 이러한 델타값의 기억은 연료량 오프시에도 계속되어진다.
제1도에는 이러한 엔진회전수와 개도감지부센서에 대한 실험 데이터의 일예가 도시되어 있다. 상기 도면에서 델타1 내지 델타4 값은 일정시간 동안의 TPS 변화율을 나타낸 것이며, 각각의 동일 칼럼(column)에 제시되어 있는 값들은 동일 엔진 회전수를 갖는 값들을 나타낸다. 이때 동일 칼럼 내에 있는 값들의 평균값이 바로 텔타i이며, 이값은△TPS/△t로 계산되어진다.
상기와 같은 엔진 동작을 진행시키기 위해서 요구되어지는 엔진동작 제어장치의 기본적인 구성은 제2도에 도시되어 있다. 즉, 상기 장치는 엔진의 회전수를 감지하여 해당신호를 출력하는 엔진 회전수 감지부(10)와, 스로틀 밸브의 개도정도를 감지하여 해당하는 신호를 출력하는 스로틀 밸브 개도 감지부(20)와, 상기 감지부와 연결되어 입력 센서 신호를 판독하고, 상기 판독값에 기준하여 일정시간 동안의 TPS 변화율에 따른 평균값으로 계산된 델타 현재값 및 상기 입력값에 기준하여 계산된 델타 기억값을 입력하고, 상기 델타 현재값과 델타 기억값의 차이가 설정된 임계치보다 클경우에는 연료량, 공기량 및 점화시기를 설정된 게인값을 이용하여 보정하고, 상기 델타 현재값과 델타 기억값의 차이가 설정된 임계치보다 작은 경우에는 이미 설정된 연료량, 공기량, 및 점화시기로 정상적인 엔진 동작을 실행하도록 한 엔진 제어부(30)와, 상기 엔진 제어부와 연결되어 엔진 제어부에서 인가되는 제어신호에 따라 연료의 분사동작을 실행하는 연료분사장치(40)와, 상기 엔진 제어부와 연결되어 엔진 제어부에서 인가되는 제어신호에 따라 점화동작을 실행하는 점화장치(50)로 이루어진다.
이러한 엔진동작 제어장치의 제어방법은 제3도에 나타낸 동작 순서도를 가지고 설명한다.
상기 도면에서 나타낸 바와 같이 먼저, 엔진시동 단계(100)를 거쳐 엔진회전수, 개도감지부센서 개도량 등의 입력 센서 신호를 판독하는 단계(110)를 거친다.
그후 판독된 상기 신호를 이용하여 일정시간 동안의 개도감지부센서 변화율을 평균값으로 계산한다. 상기 평균값은 RPM/TPS 개도량에 따른 △TPS/△t의 현재값을 나타내는 것으로 텔타ij로 나타내며, 델타 ij=/n의 값을 갖는다. 여기서 첨자 i는 RPM 영역을, 첨자 j는 TPS 개도량 영역을 나타낸다. 즉, 제1도의 1칼럼에서 이를 살펴보면 측정치인 5,6,7,8값 모두를 더하여 그 측정회수인 4로 나누어주면 상기 텔타ij 값을 얻게된다. 이와 같이 계산된 델타ij값을 델타 현재값으로 입력시키는 단계가 부재번호 120으로 제시된 부분이다.
그다음 상기 입력값에 기준하여 델타 기억값을 입력하는 단계(130)를 거치게 된다. 이때 상기 델타 기억값(델타ijk)은 델타ijk=K*(델타oid)+(1-K)*(델타ij)으로 계산된다. 여기서 첨자 k는 루프 순환에 따라 변화하는 변수를 대문자 K는 필터(filter)수를, 텔타old는 k-l번째의 델타값을, 델타ij는 현재값을 나타낸다.
다음 단계(140)로서, 상기 델타 현재값과 델타 기억값의 차이를 비교한다. 그결과, 상기 델타 현재값과 델타 기억값의 차이가 설정된 임계치(T : threshold)보다 클 경우에는 160 단계로 이동하여 연료량, 공기량 및 점화시기를 설정된 게인(gain)값을 이용하여 보정을 실시한다. 그결과, 운전자의 가속습관에 의해 스로틀 밸브를 통해 들어오는 공기량에 차이가 발생하더라도 아래에 제시된 계산법을 이용한 보정을 통하여 각각의 상태에서 최적조건의 공연비를 가질수 있게 된다.
이때, 신규연료량=(1+gain)*기존연료량으로
신규공기량=(1+gain')*기존공기량으로
신규점화시기=(1+gain)*기존점화시기로 보정된다.
반면, 상기 델타 현재값과 델타 기억값의 차이가 설정된 임계치보다 작을 경우는 150 단계로 이동하여 이미 설정된 분사량, 공기량 및 점화시기로 정상적인 엔진 동작을 실행하게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 운전자의 가속습관과 무관하게 단지 센서에서 들어오는 신호만으로 엔진동작을 제어하였을 경우 불완전 연소로 인해 대기오염이 증가하는 점이나 엔진출력 효율의 감소로 인해 연료소모가 증가하는 점 및 공연비가 나빠지는 점 등의 제반 문제를 해결할 수 있게 된다.

Claims (2)

  1. 엔진 회전수 감지부와 스로틀 밸브 개도 검출부, 연료 분사장치 및 점화장치를 구비하는 자동차에 있어서, 상기 스로틀 밸브 개도 검출부로부터 검출되는 일정시간의 개도율 변화를 평균값으로 계산한 다음 검출되는 값에 기준하여 계산된 평균값을 저장하며, 현재 검출되는 평균값을 기 저장된 평균값과 비교하여 그 차이가 설정된 임계값을 초과하는 경우 연료량과 공기량 및 점화시기를 설정된 게인값으로 보정하고 임계값 이하인 경우 통상적인 제어를 실행하는 엔진 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 운전자의 가속습관에 따른 엔진 동작 제어장치.
  2. 전원의 공급으로 메모리 변수가 초기화된 상태에서 운행에 따라 스로틀 밸브 개도 검출부에서 인가되는 일정시간 동안의 개도 변화율을 평균값으로 연산하여 기준값으로 저장하는 단계와; 상기와 같이 임의의 시간동안 검출된 평균값이 기준값으로 저장되어 있는 상태에서 연속적인 운행으로 검출되는 일정시간 동안의 스로틀 밸브 개도 변화율의 평균값과 상기 기준값으로 설정된 평균값을 연산하여 그 차가 설정된 임계값 이상을 유지하는지를 판단하는 단계와; 상기에서 연산된 평균값의 차가 설정된 임계값 이상을 유지하고 있으면 설정된 이득값으로 연료량과 점화시기 및 공기량을 보정하고, 임계값 이하를 유지하고 있으면 통상적인 제어를 실행시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 운전자의 가속습관에 따른 엔진 동작 제어방법.
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