KR0174011B1 - 압력센서의 고속응답을 위한 필터링 장치 및 그 방법 - Google Patents

압력센서의 고속응답을 위한 필터링 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

이 발명은 압력센서의 고속응답을 위한 필터링 장치 및 그 방법에 관한 것으로 흡입 공기량의 계산 및 점화시기의 보정을 위한 서지탱크의 흡입공기 공기압이 소프트웨어적인 필터링에 의해 계산되게 하기 위하여,
서지탱크(ST)에서 전달된 흡입공기의 공기압(PRSi)을 전기신호로 검출하기 위한 압력센싱부(10)와; 드로틀밸브의 개도(TPSi)를 전기신호로 검출하기 위한 드로틀위치 센싱부(20)와; 엔진의 회전수(rpm)를 전기신호로 검출하기 위한 회전수 센싱부(30)와; 상기 압력센싱부(10), 드로틀위치 센싱부(20), 회전수 센싱부(30)에서 검출된 신호를 디지탈 신호처리를 위해 아날로그/디지탈 변환하기 위한 아날로그/디지탈 변환부(40)와; 상기 아날로그/디지탈 변환부(40)에서 입력된 드로틀밸브의 개도(TPSi)가 기준보다 크고 공기압의 변화량(｜PRSi-Ai-1｜)이 하한과 상한 사이의 값일 경우에는 일주기 전의 공기압(Ai-1)을 필터링하여 새로운 공기압(Ai)으로 결정하고, 그외의 경우에는 아날로그/디지탈 변환부(40)에서 입력된 공기압(PRSi)을 새로운 공기압(Ai)으로 결정하도록 하는 전자제어유닛(50)으로 구성되어짐을 동작상의 특징으로 하는 압력 센서의 고속 응답을 위한 필터링 장치 및 그 방법에 관한 것.

Description

압력센서의 고속응답을 위한 필터링 장치 및 그 방법
제1도는 이 발명의 실시예에 따른 압력 센서의 고속응답을 위한 필터링 장치의 구성 블록도이고,
제2도는 이 발명의 실시예에 따른 압력센서의 고속응답을 위한 필터링 방법을 도시한 순서도이고,
제3도는 종래의 기술로 제시된 압력 측정장치의 오리피스가 장착된 구조를 도시한 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 압력 센서 20 : 드로틀위치 센서
30 : 회전수 센서 40 : 아날로그/디지탈 변환부
50 : 전자제어유닛 60 : 인젝터
70 : 오리피스 ST : 서지탱크
이 발명은 압력센서의 고속응답을 위한 필터링 장치 및 그 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게 말하자면, 차량 서지탱크 등의 흡입공기 공기압을 측정함에 있어서 소프트웨어적인 필터링을 통해 공기압이 측정되도록 하는 압력센서의 고속응답을 위한 필터링 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량 등의 엔진제어에 있어서 흡입 공기량의 계산 및 점화시기보정을 위하여 흡입공기의 공기압을 정확하게 측정하는 것은 아주 중요하다. 또한, 상기 흡입공기량의 공기압을 측정함에 있어서는 측정된 공기압 신호의 맥동성분의 제거와 고속응답을 실현하는 것이 주요 과제이다.
따라서, 종래에는 상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 오리피스(Orifice)라는 장치가 서지탱크와 압력센서 사이의 에어라인에 장착되도록 하였다. 제3도는 종래의 기술로 제시된 압력 측정장치의 오리피스가 장착된 구조를 도시한 단면도이다.
제3도에 도시되어 있듯이 종래의 압력측정장치는 서지탱크(ST)의 흡입공기가 오리피스(70)를 통과하도록 하며, 상기 통과된 흡입공기의 공기압은 압력센서(10)에 의해 검출되게 하며, 상기 압력센서(10)에서 전기신호로 변환된 흡입공기의 공기압이 엔진제어에 이용되도록 구성된다. 상기한 오리피스(70)는 서지탱크(ST)의 흡입공기가 조금씩 통과되도록 함으로써 흡기밸브의 빈번한 개폐에 따라 흡입공기가 서지탱크(ST)에 피드백 작용하여 발생하는 맥동성분을 제거하는 특징이 있다.
그러나, 상기한 종래의 오리피스를 장착한 압력측정장치는 흡입공기가 조금씩 통과되도록 함으로써 응답속도가 느리며, 오리피스의 구멍이 이물질에 의해 막혀버릴수 있으며, 오리피스를 추가로 장착함으로써 생산시의 작업공수가 증가하는 단점이 있다.
그러므로, 이 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 단점을 해결하기 위한 것으로 오리피스를 제거하고 흡입공기의 공기압이 소프트웨어적으로 결정되게 함으로써 공기압이 고속으로 검출되게 하고, 작업공수를 감소시킬수 있도록 하는 압력센서의 고속응답을 위한 필터링 장치 및 그 방법을 제공하고자 하는데 있다.
상기의 목적을 달성하고자 하는 압력센서의 고속응답을 위한 필터링 장치의 구성은,
서지탱크에서 전달된 흡입공기의 공기압을 전기신호로 검출하기 위한 압력센싱부와;
드로틀밸브의 개도를 전기 신호로 검출하기 위한 드로틀위치 센싱부와;
엔진 회전수를 전기신호로 검출하기 위한 회전수 센싱부와;
상기 압력센상부, 드로틀위치 센싱부, 회전수 센싱부에서 검출된 신호를 디지탈 신호처리를 위해 아날로그/디지탈 변환하기 위한 아날로그/디지탈 변환부와;
상기 아날로그/디지탈 변환부에서 입력된 드로틀밸브의 개도가 기준보다 크고 공기압의 변화량이 하한과 상한 사이의 값일 경우에는 일주기 전의 공기압을 필터링하여 새로운 공기압을 결정하고, 그 외의 경우에는 아날로그/디지탈 변환부에서 입력된 공기압을 새로운 공기압으로 결정하도록 하는 전자제어유닛으로 이루어진다.
또한, 상기의 목적을 달성하고자 하는 압력센서의 고속응답을 위한 필터링 방법의 구성은, 측정된 공기압, 엔진 회전수, 드로틀밸브의 개도가 입력되게 하는 제1단계와;
흡입공기가 고압영역인지를 판단하기 위하여, 상기 제1단계에서 입력된 드로틀밸브의 개도가 엔진 회전수에 해당하는 드로틀밸브의 개도보다 더 큰지를 판단하는 제2단계와;
상기 제2단계를 만족하면, 엔진이 가속 또는 감속 주행중인지 정속 주행중인지를 판단하기 위하여 공기압의 변화량이 하한과 상한의 사이에 존재하는지를 판단하는 제3단계와;
상기 제2단계 및 제3단계를 만족하면 일주기 전의 공기압과 측정된 공기압과 필터링 이득으로부터 새로운 공기압을 결정하고, 상기 제2단계 및 제3단계중 어느 하나라도 만족하지 않으면 측정된 공기압을 새로운 공기압으로 결정하는 제4단계로 이루어진다.
상기 구성에 의하여, 이 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하면 다음과 같다.
제1도는 이 발명의 실시예에 따른 압력센서의 고속응답을 위한 필터링장치의 구성 블록도이고, 제2도는 이 발명의 실시예에 따른 압력센서의 고속응답을 위한 필터링 방법의 순서도이다.
상기 제1도에 도시되어 있듯이 이 발명의 실시예에 따른 압력센서의 고속응답을 위한 필터링 장치는, 압력센서(10) 및 드로틀위치 센서(20) 및 회전수 센서(30)가 아날로그/디지탈 변환부(40)와 연결되고, 상기 아날로그/디지탈 변환부(40)의 출력단은 전자제어유닛(50)과 연결되며, 상기 전자제어유닛(50)의 출력단은 인젝터(60)와 연결되어 구성된다.
상기 구성에 의한 이 발명의 실시예에 따른 압력센서의 고속응답을 위한 필터링 장치 및 그 방법의 작용은 다음과 같다.
먼저, 압력센서(10)에서 공기압(PRSi)이 검출되고 드로틀위치 센서(20)에서 드로틀밸브의 개도(TPSi)가 검출되며 회전수 센서(30)에서 엔진의 회전수(rpm)가 검출되면, 필터링 장치의 동작이 시작된다.
압력센서(10) 및 드로틀위치 센서(20) 및 회전수 센서(30)에서 각각 검출된 공기압(PRSi) 및 드로틀밸브의 개도(TPSi) 및 엔진의 회전수(rpm)는 전기신호로 변환되어 아날로그/디지탈 변환부(40)에 입력된다. 상기 아날로그/디지탈 변환부(40)에서는 상기 공기압(PRSi) 및 드로틀밸브의 개도(TPSi) 및 엔진의 회전수(rpm)가 디지탈 신호로 변환되며, 디지탈 신호로 변환된 공기압(PRSi)과 드로틀밸브의 개도(TPSi)와 엔진의 회전수(rpm)는 전자제어유닛(50)에 입력된다.
각 센서들에 의해 검출된 물리량이 전자제어유닛(50)에 입력되면, 전자제어유닛(50)에는 입력값을 필터링하기 위한 프로그램이 로딩되며 상기 프로그램이 실행되면서 새로운 공기압이 결정된다. 프로그램에 의해 새로운 공기압이 결정되는 것을 살펴보면 다음과 같다.
먼저 프로그램이 시작(S10)되면, 디지탈 신호로 변환된 공기압(PRSi)과 엔진 회전수(rpm)와 드로틀밸브의 개도(TPSi)가 내부 메모리에 입력(S20)된다.
다음으로, 엔지 회전수(rpm)에 해당하는 기준 드로틀밸브의 개도[TPS(rpm)]가 구해지며, 측정된 드로틀밸브의 개도(TPSi)는 기준 드로틀밸브의 개도[TPS(rpm)]에 대해 그 크기가 비교(S30)된다. 상기 기준 드로틀밸브의 개도[TPS(rpm)]는 엔진회전수(rpm)의 함수로서, 그 함수값은 전자제어유닛(50)에 저장된다. 측정된 드로틀밸브의 개도(TPSi)와 엔진 회전수(rpm)에 대응하는 기준 드로틀밸브의 개도[TPS(rpm)]를 비교하는 것은 서지탱크(ST)에서 측정된 공기압(PRSi)이 드로틀밸브의 개도가 큰상태 즉, 흡입 공기량이 많은 상태에서 맥동성분이 더 많이 포함되기 때문이다.
상기 단계(S30)에서 측정된 드로틀밸브의 개도(TPSi)가 기준 드로틀밸브의 개도[TPS(rpm)]보다 더 크면, 흡입공기가 고압영역에 있는 것으로 판정하여 다음 단계(S40)가 수행된다.
상기 단계(S40)에서는 공기압의 변화량(｜PRSi-Ai-1｜)이 계산되며, 계산된 공기압의 변화량(｜PRSi-Ai-1｜)이 하한(LT)보다 작거나 상한(HT)보다 크면 엔진이 가속 또는 감속 주행중인 것으로 판정하고 하한(LT)과 상한(HT)의 사이에 있으면 정속 주행중인 것으로 판단하여 다음 단계(S51)가 수행된다.
상기 단계(S51)에서는 새로운 공기압(Ai)이 결정되며, 새로운 공기압(Ai)을 결정하기 위한 공식은 아래와 같다.
Ai←Ai-1+Ga×(PRSi-Ai-1)
상기에서 Ai-1은 일주기 전의 공기압이며,Ga는 필터링 이득이다.
한편, 측정된 드로틀밸브의 개도(TPSi)를 비교하는 단계(S30)와 공기압의 변화량(｜PRSi-Ai-1｜)을 비교하는 단계(S40)에서 조건이 충족되지 않으면, 수행순서가 점프되어 새로운 공기압(Ai)은 측정된 공기압(PRSi)으로 대치(S52)된다.
상기 단계(S51)또는 단계(S52)에 의해 새로운 공기압(Ai)이 계산되면, 계산된 새로운 공기압(Ai)을 이용하여 인젝터(60)를 구동하기 위한 분사시간이 계산(S60)된다. 그리고, 계산된 분사시간이 프로그램 외부로 출력(S70)됨으로써 프로그램은 완료(S80)된다.
상기 공기압을 결정하기 위한 프로그램의 실행이 완료되면, 계산된 분사시간은 전자제어유닛(50)에서 전기신호로 변환되어 인젝터(60)에 출력된다. 따라서, 전자제어유닛(50)의 출력단과 연결되어 있는 인젝터(60)는 전자제어유닛(50)에서 계산된 분사시간 만큼 구동된다.
이상에서와 같이 이 발명의 실시예에서, 서지탱크의 흡입공기 공기압이 소프트웨어적인 필터링에 의해 계산되게 함으로써 응답속도를 고속화하고, 오리피스를 제거한 관계로 작업공수가 간소화되는 효과를 가진 압력센서의 고속응답을 위한 필터링 장치 및 그 방법을 제공할 수 있다.

Claims (3)

  1. 서지탱크에 흡입되는 공기압(PRSi)을 검출하는 압력센서와; 스로틀밸브의 개도율(TPSi)을 검출하는 스로틀위치 센서와; 엔진의 회전수(rpm)를 검출하는 회전수 센서와; 상기 검출되는 아날로그 상태의 공기압(PRSi)과 스로틀밸브의 개도율(TPSi) 및 엔진 회전수(rpm)를 디지털 신호로 변환시키는 아날로그/디지탈 변환부와; 상기 디지털 신호로 변환되어 인가되는 검출신호를 분석하여 스로틀밸브의 개도율(TPSi)이 설정된 기준값 이상이고 공기압(PRSi)의 변화량(｜PRSi-Ai-1｜)이 설정된 기준값 내에 포함되는 경우 일주기전의 공기압(Ai-1)을 필터링하여 새로운 공기압(Ai)으로 결정하고, 상기의 조건을 만족하지 않는 경우 상기 검출되는 공기압(PRSi)을 새로운 공기압(Ai)으로 결정하는 제어장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 압력센서의 고속응답을 위한 필터링장치.
  2. 자동차에 구비되는 센서로부터 공기압(PRSi)과 엔진 회전수(rpm) 및 스로틀밸브의 개도율(TPSi)을 판독하여 흡입공기가 고압영역에 존재하고 있는지를 판단하기 위하여 스로틀밸브의 개도율(TPSi)이 현재의 엔진 회전수(rpm)에 해당하는 스로틀밸브의 개도율(TPS[rpm])보다 큰 상태를 유지하는 지를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 스로틀밸브의 개도율(TPSi)이 현재의 엔진 회전수(rpm)에 해당하는 스로틀밸브의 개도율(TPS[rpm])보다 큰 상태를 유지하고 있으면 엔진이 감가속 중인지 정속 주행중인지를 판단하기 위해 공기압의 변화량(｜PRSi-Ai-1｜)이 설정된 기준값의 범위 내에 존재하는지를 판단하는 단계와; 상기의 판단 조건을 만족하는 경우 일주기 전의 공기압(Ai-1)과 측정된 공기압(PRSi)에 대한 필터링 이득(Ga)으로 부터 새로운 공기압(Ai)으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력센서의 고속응답을 위한 필터링 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 단계에서 새로운 공기압(Ai)은 일주기 전의 공기압(Ai-1)과 측정된 공기압(PRSi)에 대한 필터링 이득(Ga)으로 부터 Ai← Ai-1+ Ga× (PRSi- Ai-1)의 연산식을 통해 추출하는 것을 특징으로 하는 압력센서의 고속응답을 위한 필터링 방법.
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