KR0178499B1 - 엔진 점화 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 엔진 제어 방법에 관한 것으로, 기관의 상태나 운전 조건을 고려하여 엔진의 점화 시기를 결정함으로서 최적의 시기에 점화가 이루어지도록 제어하는 엔진 점화 제어 방법을 제공함에 그 목적이 있다. 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 실린더 번호 확인전에는 직전 실린더 펄스의 폴링 에지를 기준으로 드웰온 지점까지 상수값을 결정하여 결정한 상수 기간후에 드웰온시켜 점화 시기를 제어하는 제1단계, 실린더 번호 확인후에는 드웰온 상태 유지 기간을 상수값으로 결정하여 점화 시기를 제어하는 제2단계, 실린더 번호 확인전에서 확인후로 천이되는 과정에 실린더 펄스의 폴링 에지가 발생되면 실린더 번호 확인 여부에 따라 상기 제1단계와 제2단계를 실행하는 제3단계로 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

엔진 점화 제어 방법
제1도는 종래 기술의 점화 제어장치를 나타내는 상세 구성도.
제2도는 본 발명을 실행하기 위한 하드웨어 구성도.
제3도(a) 내지 (e)는 본 발명의 실시예를 나타낸 상세 흐름도.
제4도는 본 발명의 실시예에 따른 파형도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 크랭크각 검출센서 2 : ECU
3 : 트랜지스터 4 : 점화 코일
5,6 : 카운터
본 발명은 차량이 엔진 제어 방법에 관한 것으로, 특히 최적의 엔진 점화 시기를 검출하여 엔진 점화를 제어하는 엔진 점화 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 엔진 점화 장치는 기관의 어떠한 운전 조건하에서도 혼합기를 순간적으로 점화시키기에 충분한 양의 점화 에너지를 정해진 시기에 발생시킬 수 있어야 하는데 종래에는 상기한 점화 시기를 결정하는데 있어서 크랭크각을 검출하여 크랭크의 일정 각도에서 점화를 하였는바 이에 대해 제1도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 크랭크각 검출센서(1)가 크랭크의 각도를 검출하여 이에 상응하는 신호를 ECU(2)에 전송하면 상기 ECU(2)는 크랭크의 TDC(Top Dead Center)의 전지점인 BTDC(Before Top Dead Center)의 0-40°사이의 일정각에서 하이 신호를 출력하고, 상기 ECU(2)의 하이 신호에 의해 트랜지스터(3)가 턴온(turn on)된다.
이때, 상기 트랜지스터(3)의 콜렉터단에는 점화 코일(4)의 1차측 코일(4a)이 연결되어 있고 상기 점화 코일(4)의 2차측 코일(4b)은 점화 플러그(spark plug)(도면에 도시하지 않았음)에 연결되어 있으며 상기 1,2차측 코일(4a,4b)에는 밧데리의 전원이 인가되도록 구성되어 있어서 상기 트랜지스터(3)가 턴온되면 밧데리의 전원이 1차측 코일(4a)과 2차측 코일(4b)에 전류가 흐르게 되어 드웰온(dwell on) 상태가 된다.
상기 ECU(2)는 상기 크랭크각 검출센서(1)로부터 크랭크의 각도를 계속 체크하고 있다가 크랭크의 일정각도에서 로우 신호를 출력하여 상기 트랜지스터(3)를 오프시키면 상기 점화 코일(4)의 2차측 코일(4b)에는 고전압이 유기되어 점화 플러그에 불꽃이 발생함으로서 점화가 이루어지게 된다.
그러나 상기한 트랜지스터(3)가 턴온된 기간, 즉 드웰온 기간이 너무 짧으면 점화가 제대로 이루어지지 않게 되고 너무 길면 수명이 단축되는데, 종래에는 상기한 드웰온 기간을 일정 상수로서 결정한후 단지 크랭크의 일정각도에서 드웰온시키고 일정 각도에서 점화하도록 제어하여, 엔진의 점화 시기가 기관의 상태나 운전조건에 상관없이 항상 일정하게 되어 노킹(knocking)현상이 발생하고 주행성능이 떨어지게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 기관의 상태나 운전 조건을 고려하여 엔진의 점화 시기를 결정함으로서 최적의 시기에 점화가 이루어지도록 제어하는 엔진 점화 제어 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 실린더 번호 확인전에는 직전 실린더 펄스의 폴링 에지를 기준으로 드웰온 지점까지 상수값을 결정하여 결정한 상수 기간후에 드웰온시켜 점화 시기를 제어하는 제1단계, 실린더 번호 확인후에는 드웰온 상태 유지기간을 상수값으로 결정하여 점화 시기를 제어하는 제2단계, 실린더 번호 확인전에서 확인후로 천이되는 과정에 실린더 펄스의 폴링 에지가 발생되면 실린더 번호 확인 여부에 따라 상기 제1단계와 제2단계를 실행하는 제3단계로 이루어짐을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제2도는 본 발명을 실행하기 위한 하드웨어 구성도로서, 상기 크랭크각 검출센서(1)에서 출력하는 펄스를 카운트하여 상기 ECU(2)에 전송하는 두개의 카운터(5,6)를 더 구비하여 구성한다.
제3도(a),(b),(c),(d),(e)는 본 발명의 일 실시예를 나타낸 상세 흐름도로서, 첨부된 제4도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 크랭크각 검출센서(1)는 크랭크의 1회전당 30개의 펄스를 발생하므로(제4도(a) 참조) 상기 펄스의 폴링 에지(falling edge)간의 간격은 크랭크각의 12°를 나타내고 각 실린더마다 하이(high)로 유지되는 기간이 다르기 때문에(제4도(b) 참조) 이를 이용하여 실리더번호를 구분하는데 시동시 실린더 번호가 확인되기 전에는 직전 실린더 펄스의 폴링 에지를 기준으로 드웰온 지점까지 실험을 통해 상수값을 결정하고 결정한 상수 기간후에 점화 제어를 한다.
즉, 실린더 펄스의 폴링에지(a)에서(100) 실린더 번호가 확인되었는지를 검색하여(101,102) 실린더 번호가 확인되지 않았으면 상기 직전 실린더 펄스의 폴링 에지에서 점화점(b)까지의 카운트값을 계산하는데(103) 이에 대한 식은 제1식에 나타나 있다.
X : 직전 실린더 펄스의 폴링 에지에서 TDC까지의 각도
Y : 시동시 점화 시기
Z : 크랭크각 펄스의 폴링 에지간의 각도
상기 제1식에서 -1을 해주는 것은 각종 시간 지연에 대한 보정을 해주기 위한 것으로 카운트를 하지 않고 시간으로 환산하는데 이는 크랭크각 펄스의 폴리 에지간의 시간을 나타내며 또한 상기 크랭크각 펄스를 카운트하여 점화 제어를 할 경우 크랭크각 펄스 1개 이내에 대해서는 정밀한 제어를 할 수 없기 때문에 크랭크각 1개 이내의 각도는 시간으로 환산한다(104)(제2식).
K : (X-Y)Z를 계산하고 나머지 각도
L : 크랭크각 펄스의 폴링 에지간의 시간
Z : 크랭크각 펄스의 폴링 에지간의 각도
상기 과정후 상기 직전 실린더 펄스의 폴링 에지에서부터 카운트를 시작한다(105). 크랭크각 펄스에 대한 카운트값이 상기에서 설명한 바와 같이 실험을 통해 결정된 일정 상수값에 도달하면(106) 상기 ECU(2)는 상기 트랜지스터(3)에 하이 신호를 출력하여 드웰온 상태가 되도록 하고(107) 드웰온 상태에서 카운트값이 제1식에서 계산한 실린더 펄스의 폴링 에지에서 점화점(b)가지의 카운트값과 일치하는지 체크하여(108) 두값이 일치하면 상기 ECU(2) 내부의 타이머를 구동시켜(109) 상기 타이머의 시간이 상기 -1을 시간으로 환산한 값과 크랭크각 1개 이내의 각도를 시간으로 환산한 값(제2식)을 더한 값에서 지연시간을 뺀값과 일치하면(110) 상기 타이머를 리셔시키고(111) 점화점(b)에 도달했다고 판단하여 상기 트랜지스터(3)를 턴오프시킨다(112).
따라서 상기 점화 코일(4)의 2차 코일(4b)에는 고전압이 유기되어 점화 플러그에 불꽃이 발생됨으로서 점화가 이루어진다. 그러나 상기 102 과정에서 실린더 번호가 확인된 상태이면(101) 1TDC전 실린더 펄스의 폴링 에지(c)에서 점화점(d)까지의 카운트값을 계산하는데(113) 이에 대한 것은 제3식에 나타나 있다.
Q : 1TDC전의 실린더 펄스의 폴링 에지에서 TDC까지의 각도
R : 점화 시기
Z : 크랭크각 펄스의 폴링 에지간의 각도
또한 상기 제3식에서 -1을 해주는 것은 각종 시간 지연에 대한 보정을 해주기 위한 것으로 이는 카운트를 하지 않고 시간으로 환산하며 또한 제2식과 마찬가지로 상기 크랭크각 펄스를 카운트하여 점화 제어를 할 경우 크랭크각 펄스 1개 이내에 대해서는 정밀한 제어를 할 수 없기 때문에 크랭크각 1개 이내의 각도는 시간으로 환산한다(114)(제4식).
S : (Q-R)/Z를 계산하고 나머지 각도
T : 크랭크각 펄스의 폴링 에지간의 시간
Z : 크랭크각 펄스의 폴링 에지간의 각도
그리고 실린더 번호가 확인되지 않은 경우에는 상기 실린더 펄스의 폴링 에지에서 일정 상수 기간후에 드웰온 시점이 결정되는 것과는 달리 실린더 번호가 확인된 후에는 드웰온 상태 유지 기간을 일정 상수로 결정하여 점화 시기를 제어하는데 제5식과 6식에 의해 계산된 값에 의해 결정된다(115,116).
Q : 1TDC전의 실린더 펄스의 폴링 에지에서 TDC까지의 각도
R : 점화 시기
V : 드웰온 상태 유지 각도
Z : 크랭크각 펄스의 폴링 에지간의 각도
또한 상기 제5식에서 -1도 시간으로 환산하며 또한 제4식과 마찬가지로 크랭크각 펄스 1개 이내에 대한 각도는 시간으로 환산한다(116)제6식).
W : (Q-R-V)/Z를 게산하고 나머지 각도
T : 크랭크각 펄스의 폴링 에지간의 시간
Z : 크랭크각 펄스의 폴링 에지간의 각도
상기와 같이 연산한뒤 상기 1TDC전의 실린더 펄스의 폴링 에지에서부터 카운트를 시작한다(117). 크랭크각 펄스에 대한 카운트값이 상기 제5식에서 계산된 값에 도달하면(118) 상기 ECU(2)는 내부의 타이머를 구동시켜(119) 상기 타이머의 시간이 상기 -1을 시간으로 환산한 값과 크랭크각 한개 이내의 각도를 시간으로 환산한 값(제6식)을 더한 값에서 지연 시간을 뺀값과 일치하면(120) 상기 타이머를 리셔시키고(121) 드웰온 지점에 도달했다고 판단하여 상기 ECU(2)는 상기 트랜지스터(3)에 하이 신호를 출력하여 드웰온 상태가 되도록 한다(122). 드웰온 상태에서 카운트값이 상기 제3식에서 계산한 1TDC전의 실린더 펄스의 폴링 에지(c)에서 점화점(d)까지의 카운트값과 일치하는지 체크하여 두값이 일치하면(123) 상기 ECU(2) 내부의 타이머를 구동시켜(124) 상기 타이머의 시간이 상기 -1을 시간으로 환산한 값과 크랭크각 한개 이내의 각도를 시간으로 환산한 값(제4식)을 더한 값에서 지연 시간을 뺀값과 일치하면(125) 점화점(d)에 도달했다고 판단하여 상기 타이머를 리셔시키고(126) 상기 트랜지스터(3)를 턴오프시킨다(127).
따라서 상기에서 실험에 의해 기 결정한 드웰온 상태 유지 기간동안 드웰온 상태가 유지되다가 상기 점화 코일(4)의 2차 코일(4b)에는 고전압이 유기되어 점화 플러그에 불꽃이 발생됨으로서 점화가 이루어진다.
실린더 번호가 확인되기 전에는 확인된 후로 천이시에는 상기 실린더 번호 확인전 상태에서의 직전 실린더 펄스의 폴링 에지에서 점화점(b)까지의 카운트할 값을 계산한 제1식과
실린더 번호 확인전 크랭크각 1개 이내의 각도에 대한 계산식(제2식),
실린더 번호가 확인된 상태에서 1TDC전 실린더 펄스의 폴링 에지(c)에서 점화점(d)까지의 카운트값을 계산한 식(제3식),
실린더 번호가 확인된 상태에서 크랭크각 1개 이내의 각도를 시간으로 환산한 식(제4식),
실린더 번호가 확인된 상태에서 1TDC전 실린더 펄스의 폴링 에지(c)에서 드웰온 지점까지의 카운트값을 계산한 식(제5식),
및, 제6식을 계산하여(128),
실린더 번호가 확인되기 전에서 확인된 후로 천이되는 과정에 실린더 펄스의 폴링 에지가 발생하면 천이되는 과정에 발생된 실린더 펄스의 폴링 에지에서 드웰온 지점까지의 값을 일정 상수로 결정한후 상기 두개의 카운터(5,6)를 이용하여 직전 실린더 펄스의 폴링 에지에서부터 카운트를 시작하여 상기 실린더 번호가 확인되기 이전의 점화 제어와 동일한 점화 제어를 하는(129,105 내지 112,100,101,102) 한편, 천이되는 과정의 점화 제어가 끝나고 실린더 번호가 확인되면(129) 상기 두개의 카운터(5,6)중 한개는 클리어(clear)시키고 나머지 한개는 카운트를 계속 진행시킨다.
이때 천이되는 과정의 점화 제어 다음에 점화 제어를 실행할 실린더의 번호가 1 또는 4번이면(130) 상기 카운터(6)를 클리어시키고(131), 2 또는 3번이면 상기 카운터(5)를 클리어시킨다(132).
클리어되지 않은 카운터에 의해 카운트가 진행되는 동안 크랭크각 펄스에 대한 카운트값이 상기 제5식에서 계산된 값에 도달하면 상기 실린더 번호가 확인된 후의 점화 제어, 즉 드웰온 상태 유지 기간을 실험에 의해 상수로 결정하여 점화 제어를 실행하는 것과 동일한 점화 제어를 실행한다(113 내지 112,100,101,102).
또한 시동이 걸린 상태이면 드웰온 밧데리와 엔진 RPM 따라 점화 제어를 실행한다. 상기한 바와 같이 본 발명은 실린더 번호 확인전과 확인후를 구분하여 점화 제어를 실행함으로서 최적의 상태에서 점화 제어를 하기 때문에 노킹 현상을 방지하고 주행 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 실린더 번호 확인전에는 직전 실린더 펄스의 폴링 에지를 기준으로 드웰온 지점까지 상수값을 결정하여 결정한 상수 기간후에 드웰온시켜 점화 시기를 제어하는 제1단계, 실린더 번호 확인후에는 드웰온 상태 유지 기간을 상수값으로 결정하여 점화 시기를 제어하는 제2단계, 실린더 번호 확인전에서 확인후로 천이되는 과정에 실린더 펄스의 폴링 에지가 발생되면 실린더 번호 확인 여부에 따라 상기 제1단계와 제2단계를 실행하는 제3단계로 이루어짐을 특징으로 하는 엔진 점화 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1단계는 직전 실린더 펄스의 폴링 에지에서 점화점(b)까지의 카운트할 값과 크랭크 펄스의 폴링 에지간의 시간을 연산하고 크랭크각 1개 이내의 각도를 시간으로 환산하는 제1과정(100 내지 104), 직전 실린더 펄스의 폴링 에지에서 카운트를 시작하여 카운트값이 기 결정된 상수값과 일치하면 드웰온시키는 제2과정(105,106,107), 카운트값이 직전 실린더 펄스의 폴링 에지에서 점화점(b)까지의 카운트할 값과 일치하면 타이머를 구동시키는 제3과정(108,109), 크랭크 펄스의 폴링 에지간의 시간에 크랭크각 1개 이내의 각도를 환산한 시간을 더하고 지연시간을 공제한 값이 타이머의 시간과 일치하면 점화시키는 제4과정(110,111,112)으로 이루어짐을 특징으로 하는 엔진 점화 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2단계는 1TDC전 실린더 펄스의 폴링 에지에서 점화점까지의 카운트값과 크랭크 펄스의 폴링 에지간의 시간을 연산하고 크랭크각 1개 이내의 각도를 시간으로 환산하는 제1과정(100,101,113,114), 상기 제1과정에서 연산한 1TDC전 실린더 펄스의 폴링 에지에서 점화점까지의 카운트값에서 상수값의 드웰온 유지 상태 기간을 공제하고 크랭크 펄스의 폴링 에지간의 시간을 연산하며 크랭크각 1개 이내의 각도를 시간으로 환산하는 제2과정(115,116), 1TDC전 실린더 펄스의 폴링 에지에서 카운트를 시작하여 카운트값이 상기 제1과정에서 연산한 1TDC전 실린더 펄스의 폴링 에지에서 점화점까지의 카운트값에서 상수값의 드웰온 유지 상태 기간을 공제한 값과 일치하면 타이머를 구동시키는 제3과정(117,118), 크랭크 펄스의 폴링 에지간의 시간에 크랭크각 1개 이내의 각도를 환산한 시간을 더하고 지연시간을 공제한 값이 타이머의 시간과 일치하면 드웰온시키는 제4과정(119,120,121,122), 카운트값이 1TDC전 실린더 펄스의 폴링 에지에서 점화점(b)까지의 카운트할 값과 일치하면 타이머를 구동시키는 제5과정(123,124), 크랭크 펄스의 폴링 에지간의 시간에 크랭크각 1개 이내의 각도를 환산한 시간을 더하고 지연시간을 공제한 값이 타이머의 시간과 일치하면 점화시키는 제6과정(125,126,127)으로 이루어짐을 특징으로 하는 엔진 점화 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제3단계는 직전 실린더 펄스의 폴링 에지에서 점화점(b)까지의 카운트할 값과 1TDC전 실린더 펄스의 폴링 에지에서 점화점까지의 카운트값을 연산하고 1TDC전 실린더 펄스의 폴링 에지에서 점화점까지의 카운트값에서 상수값의 드웰온 유지 상태 기간을 공제하고 크랭크 펄스의 폴링 에지간의 시간을 연산하며 크랭크각 1개 이내의 각도를 시간으로 환산하는 제1과정(128), 실린더 번호가 확인되지 않은 상태이면 실린더 펄스의 폴링 에지에서 드웰온 지점까지의 값을 일정 상수로 결정하여 점화 제어를 하는 상기 제1단계를 실행하는 제2과정(129,105 내지 112,100,101,102), 실린더 번호가 확인되면 카운트를 하나만 진행시켜 드웰온 상태 유지 기간을 상수로 결정하여 점화 제어를 실행하는 상기 제3단계를 실행하는 제3과정(130,131,132,113 내지 112,100,101,102)으로 이루어짐을 특징으로 하는 엔진 점화 제어 방법.
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