KR100302374B1 - 차량용 전자제어식 연료분사시스템의 연료분사량 제어방법 - Google Patents

차량용 전자제어식 연료분사시스템의 연료분사량 제어방법 Download PDF

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Abstract

드로틀 밸브를 통해 흡기되는 흡입 공기량에 기반하여 흡기 매니폴드로 분사되는 연료량을 제어하는 전자제어식 연료분사시스템의 연료분사량 제어방법이 개시되어 있다. 개시된 방법은, 엔진이 시동되면, 시동후 소정 시간 동안의 엔진 회전수 상승률(Δn)을 검출하는 제1 단계; 제1 단계에서 검출된 엔진 회전수 상승률(Δn)이 소정치 이상인 경우, 흡기매니폴드로 분사되는 연료량을 줄이는 제2단계; 드로틀 밸브의 개도 변화율(Δθ)을 검출하는 제3 단계; 및 제3 단계에서 검출된 드로틀 밸브의 개도 변화율(Δθ)이 소정 시간 이상 동안 0으로 유지되고, 이때의 드로틀 밸브의 개도(θ)가 최대치(θmax) 또는 최소치(θmin)가 아닌 경우 흡기 매니폴드로 분사되는 연료량을 줄이는 제4 단계;를 포함한다. 이에 따르면, 엔진 회전수 상승률(Δn)과 드로틀 밸브의 개도 변화량(Δθ)으로부터 드로틀 밸브 개도의 이상을 검출하여 연료의 분사량을 조절하기 때문에, 별도의 장치를 추가하지 않고도 가속 페달 케이블이 리턴되지 않음 또는 운전자의 실수로 인한 차량의 급출발과 같은 차량의 이상 주행을 방지할 수 있다.

Description

차량용 전자제어식 연료분사시스템의 연료분사량 제어방법{Method for controlling injecting amount of fuel of an electronic controlled fuel injection system for a motor vehicle}
본 발명은 드로틀 개도의 이상을 검출하여 연료 분사량을 조절함으로써 급출발과 같은 차량의 이상 주행을 방지할 수 있는 차량용 전자제어식 연료분사시스템의 연료분사량 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전자제어식 연료분사시스템은 일정한 압력으로 유지된 연료를 흡기 매니폴드 내부에 분사하는 방식이 대부분이며, 분사량의 제어는 전자식 분사밸브를 기관의 각 사이클마다 흡입 공기량에 따라 어느 시간 동안 개방시키는 간헐 분사방식이다. 즉, 분사량은 인젝터의 전기펄스의 시간으로 결정되므로 용이하면서도 고도로 정밀한 제어를 할 수 있다. 그리고, 기관의 운전 조건을 모두 전기 신호로 바꾸어 처리하므로 적합성이 큭 수정 요소를 바로 추가할 수 있는 특징을 가지고 있다.
이러한 전자제어식 연료분사시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 크게 연료 계통(10)과, 흡기 계통(20)과, 제어 계통(30)으로 구성되어 있다.
연료 계통(10)은 연료 펌프(11)에 의해 연료를 고압으로 만들어 인젝터(12)로 압송함과 동시에 연료의 압력을 항상 일정하게 유지하여 인젝터(12)에서 높은 정밀도로 분사할 수 있도록 하는 계통이다.
흡기 계통(20)은 드로틀 밸브의 개도에 따른 공기를 실린더로 공급하는 계통으로 흡기량 검출장치(21), 드로틀 밸브를 가지는 드로틀 바디(22), 서지 탱크(23) 등으로 구성되어 있다.
그리고, 제어 계통(30)은 흡입공기량, 엔진 회전속도, 드로틀 밸브 개도 등을 검출하여 전기신호로 만들어 컴퓨터로 보내는 외에 수온, 흡기온 등 각종 센서(31)로부터의 신호에 따라 연료분사시기 및 분사량을 제어하는 계통이다.
이러한 전자제어식 연료분사시스템은, 흡기량 검출장치로부터 검출된 흡입공기량에 따라 기본적인 연료분사량을 결정하고, 그 외의 센서로부터의 입력 신호에따라 기본적으로 결정된 연료분사량을 보정하게 된다. 그런데, 흡입공기량은 드로틀 바디의 드로들 밸브의 개도에 의해 결정되는 바, 이 드로들 밸브는 가속 페달 케이블에 의해 가속 페달에 연결되어 있다. 따라서, 운전자가 가속 페달을 밟으면 가속 페달 케이블이 당겨지면서 드로틀 밸브의 개도가 증대되어 흡입 공기량이 증대되고, 이에 따라 연료 분사량이 증대되어 차량이 가속된다. 운전자가 가속 페달에서 발을 떼면 가속 페달 케이블이 원래 상태로 리턴되어 드로틀 밸브의 개도가 닫히게 되어 흡입 공기량이 저감되고, 이에 따라 연료 분사량도 저감된다. 이에 따라 차량은 차량은 가속되지 않고 정속 주행하게 되지만 정확하게는 지면과의 마찰에 의해 감속된다.
그런데, 어떤 원인, 예를 들어 가속 페달 케이블이 부품에 걸린다든지 꼬이는 등의 이유로, 운전자가 가속 페달로부터 발을 뗀 상태에서도 가속 페달 케이블이 원래 상태로 리턴되지 않는 경우가 발생될 수 있다. 이 경우 드로틀 밸브는 케이블이 당겨진만큼 개방된 상태가 된다.
이와 같이, 드로틀 밸브가 개방된 상태에서 엔진의 시동을 켜게 되면, 시동시부터 시동시의 운전 조건에 비해 많은 양의 공기가 엔진으로 흡입되고, 이에 따라 전자제어식 연료분사시스템은 공기량에 맞춰 많은 양의 연료를 흡기 매니폴드로 분사하게 된다. 따라서, 엔진 회전수가 급격하게 증가되고, 이 상태에서 운전자가 출발을 위해 기어를 조작하면, 차량이 급출발하게 되어 사고가 발생될 우려가 높았다.
또한, 주행중에는 드로틀 밸브가 계속 개방된 상태로 유지되기 때문에, 운전자가 차량의 감속을 위해 브레이크 페달을 밟더라도, 정상적인 조건에 비하여 많은 양의 공기 및 연료가 엔진으로 공급되기 때문에 차량은 계속하여 가속력을 받게 된다. 따라서, 운전자의 예상보다 감속이 늦어져 추돌과 같은 사고가 발생될 우려가 높다.
한편, 최근의 자동 변속기 차량에서는 조작의 편의를 위해 가속 페달과 브레이크 페달의 위치를 수동 변속기 차량의 그 위치와 다르게 배치한 경우가 많은 바, 많은 운전자들이 저속 주행중 차량의 정지를 위해 브레이크 페달을 밟는다는 것이 실수로 가속 페달을 밟게 되는 경우가 있다. 그 결과 차량은 급가속에 의해 급출발하게 되므로, 운전자가 예기치 못한 사고를 당할 위험이 높다.
본 발명은 상기와 같은 점들을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 가속 페달 케이블의 이상시 이를 감지하여 연료 분사량을 제어함으로써 차량의 이상 주행을 방지할 수 있는 전자제어식 연료분사시스템의 연료분사량 제어방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 운전자가 차량을 정차하고자 할 때 실수로 브레이크 페달 대신 가속 페달을 밟은 경우에도 이를 감지하여 연료 분사량을 제어함으로써 사고를 예방할 수 있는 전자제어식 연료분사시스템의 연료분사량 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 차량용 전자제어식 연료분사시스템의 구성을 개략적으로 보인 다이어그램도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전자제어식 연료분사시스템의 연료분사량 제어방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 3a 및 도 3b는 드로틀 밸브가 개방된 상태와 정상적인 상태에서의 시동시 시간에 따른 드로틀 밸브의 개도 변화와 엔진 회전수 상승률을 비교한 그래프.
도 4는 드로틀 밸브가 개방된 상태에서와 정상적인 상태에서의 감속시 시간에 따른 차속 변화를 비교한 그래프.
상기의 목적은, 드로틀 밸브를 통해 흡기되는 흡입 공기량에 기반하여 흡기매니폴드로 분사되는 연료량을 제어하는 전자제어식 연료분사시스템의 연료분사량 제어방법에 있어서, 엔진이 시동되면, 시동후 소정 시간 동안의 엔진 회전수 상승률(Δn)을 검출하는 제1 단계; 제1 단계에서 검출된 엔진 회전수 상승률(Δn)이 소정치 이상인 경우, 흡기매니폴드로 분사되는 연료량을 줄이는 제2단계; 드로틀 밸브의 개도 변화율(Δθ)을 검출하는 제3 단계; 및 제3 단계에서 검출된 드로틀 밸브의 개도 변화율(Δθ)이 소정 시간 이상 동안 0으로 유지되고, 이때의 드로틀 밸브의 개도(θ)가 최대치(θmax) 또는 최소치(θmin)가 아닌 경우 흡기 매니폴드로 분사되는 연료량을 줄이는 제4 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 전자제어식 연료분사시스템의 연료분사량 제어방법에 의해 달성된다..
또한, 제3 단계에서 검출된 드로틀 밸브의 개도 변화율(Δθ)이 소정치 이상이고, 차속(V)이 소정치 이하인 경우, 흡기 매니폴드로 분사되는 연료량을 줄이는 제5 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 흡기 매니폴드로 분사되는 연료량을 줄이는 단계 다음에는 운전자에게 드로틀 밸브의 이상을 알리는 단계와, 차량이 무사히 정지되도록 미리 설정된 비상 운전 모드를 작동시키는 단계가 더 실시되는 것이 바람직하다.
이에 따르면, 엔진 회전수 상승률(Δn)과 드로틀 밸브의 개도 변화량(Δθ)으로부터 드로틀 밸브 개도의 이상을 검출하여 연료의 분사량을 조절하기 때문에, 별도의 장치를 추가하지 않고도 가속 페달 케이블이 리턴되지 않음 또는 운전자의 실수로 인한 차량의 급출발과 같은 차량의 이상 주행을 방지할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자제어식 연료분사시스템의 연료분사량 제어방법을 설명하기 위한 흐름도다.
도 2를 참조하면, 우선 첫번째 단계로 엔진의 시동이 켜진 뒤 소정 시간(T1)이 경과했는지 판단한다(S1). 이는 전자제어 시스템 내부에 내장된 타이머 등을 통해 확인할 수 있으며, T1이 경과하지 않은 경우라면 엔진의 시동이 이제 막 켜진 것을 의미한다. 그러면, 엔진 회전수 센서를 통해 엔진 회전수 상승률(Δn)을 검출한다(S2). 다음으로, 엔진의 회전수 상승률(Δn)을 기준치(Δnc)와 비교한다(S3).
만약 가속 페달 케이블이 어떤 이유로 리턴되지 않아 드로틀 밸브가 개방된 상태로 유지되면(도 3a의 실선), 정상적인 시동 조건(도 3a의 점선)에 비해 많은 양의 공기가 엔진으로 흡입되고, 그에 따라 정상적인 시동 조건에 비해 많은 양의 연료가 흡기 매니폴드로 분사된다. 따라서, 차량의 엔진은 정상적인 시동 조건(도 3b의 점선)에 비해 더 빠른 속도로 엔진 회전수(n)가 상승될 것이다(도 3b의 실선).
따라서, 만약 엔진 회전수 상승률(Δn)이 기준치(Δnc) 이상인 경우에는 드로틀 밸브가 개방된 상태에서 엔진의 시동이 걸린 것으로 판단한다. 이 상태에서 차량을 출발시키기 위해 변속을 하면 차량이 급출발하게 될 확률이 높기 때문에,엔진 회전수 상승률(Δn)이 기준치(Δnc) 이상인 것으로 판단되면, 흡기 매니폴드로 분사되는 연료량을 줄인다(S4). 이에 따라,엔진의 회전수가 저감되어 급출발로 인한 사고를 예방할 수 있다. 그리고 나서, 운전자에게 드로틀 밸브의 이상을 알린다(S5). 이는 인스트루먼트 패널에 설치된 경고등 또는 경음기를 통해 이루어질 수 있다. 필요하다면, 차량이 안전하게 정지할 수 있도록 미리 설정된 비상 운전 모드를 실시한다(S6).
엔진의 시동이 켜진 뒤 소정 시간(T1)이 지나거나, 엔진 회전수 상승률(Δn)이 기준치(Δnc) 이하인 경우에는, 엔진이 정상적으로 시동되어, 차량이 정상적으로 운행되고 있는 상태로 판단한다. 이때, 흡기 매니폴드로 분사되는 연료량은 정상적으로 드로틀 밸브를 통해 흡입되는 공기량에 기반하여 결정된다.
그러면, 드로틀 개도 센서를 통해 드로틀 밸브의 개도 변화량(Δθ)을 검출한다(S7). 그리고나서, 만약 드로틀 밸브의 개도 변화량(Δθ)의 값이 소정 시간(T2) 이상 계속해서 0으로 유지되는지 판단한다(S8). 만약 그렇다면, 드로틀 밸브의 개도(θ)가 최소값(θmin) 또는 최대값(θmax)과 같은지 비교한다(S9).
만약 드로틀 밸브의 개도 변화량(Δθ)의 값이 소정 시간(T2) 이상 계속해서 0으로 유지되며, 또한, 드로틀 밸브의 개도(θ)가 최소값(θmin) 또는 최대값(θmax)과 상이하다면, 이는 차량의 운행 중 가속 케이블이 어떤 원인으로 리턴되지 않고 있다는 것을 의미한다. 즉, 이러한 경우에는 운전자가 가속 페달에서 발을 뗀 상태에서도 드로틀 밸브가 개방된 상태기 때문에 흡입되는 공기량 및 분사되는 연료량이 정상적인 운전조건보다 많아진다. 따라서, 차량은 계속해서 가속력을 받게 되어, 운전자가 생각한 운행 상태와 다르게 운행된다. 특히, 차량의 감속을 위해 운전자가 브레이크 페달을 밟을 경우, 정상적인 조건에서라면 차량의 속도가 도 4의 점선으로 표시된 바와 같이 감속되어야 하나, 드로틀 밸브가 개방된 상태에서는 도 4의 실선과 같이 그 감속이 늦어지게 되어 예상치 못한 사고가 발생될 수 있다.
따라서, 만약 드로틀 밸브의 개도 변화량(Δθ)의 값이 소정 시간(T2) 이상 계속해서 0으로 유지되며, 또한, 드로틀 밸브의 개도(θ)가 최소값(θmin) 또는 최대값(θmax)과 상이한 경우에는 흡기 매니폴드로 분사되는 연료량을 줄이고(S4), 운전자에게 드로틀 밸브의 이상을 알리며(S5), 안전한 정지를 위하여 비상 운전 모드로 진입(S6)함으로써, 사고를 예방한다.
그렇지 않으면, 즉, 드로틀 밸브의 개도 변화량(Δθ)의 값이 계속적으로 변화되거나, 그렇지 않고 소정 시간(T2) 이상 계속해서 0으로 유지되더라도 드로틀 밸브의 개도(θ)가 최소값(θmin) 또는 최대값(θmax)과 동일한 경우(θmin은 예를 들어 공회전과 같이 가속 페달을 뗀 상태에서 드로틀 밸브가 완전히 닫힌 상태의 경우이고, θmax는 최대 가속을 위하여 드로틀 밸브가 완전히 개방된 경우다)에는, 드로틀 밸브는 이상이 없는 것으로 판단한다.
다음으로, 차량의 속도(V)가 소정치(Vc) 이하인지 판단한다(S10). Vc는 대략28~32Km/H다. 만약 차속(V)가 소정치(Vc)보다 낮으면, S7단계에서 검출된 드로틀 밸브의 개도 변화량(Δθ)이 소정치(Δθc) 이상인지 비교한다(S11). 만약, 차속(V)가 소정치(Vc)보다 낮고, 드로틀 밸브의 개도 변화량 (Δθ)이 소정치(Δθc) 이상이면, 이는 운전자가 저속에서 정지를 위하여 브레이크 페달을 밟는 과정에서 실수로 인해 가속 페달을 잘못 밟은 것으로 판단한다. 이 경우에는 역시 상기와 마찬가지고, 흡기 매니폴드로 분사되는 연료량을 줄이고(S4), 운전자에게 드로틀 밸브의 이상을 알리며(S5), 안전한 정지를 위하여 비상 운전 모드로 진입(S6)함으로써, 급가속으로 인한 사고를 예방한다. 비상 운전 모드는 엔진으로 공급되는 연료량을 줄임과 동시에 여러가지 차량의 주행 조건을 규정하여, 차량이 사고의 위험에서도 사고의 발생없이 안전하게 정지될 수 있도록 미리 설정된 운전 모드로서 이의 구체적인 내용은 차량의 설계시 다양한 위험 상황을 가정하여 설정될 수 있다.
상기된 바와 같은 본 발명은, 엔진 회전수 상승률(Δn)과 드로틀 밸브의 개도 변화량(Δθ)으로부터 드로틀 밸브 개도의 이상을 검출하여 연료의 분사량을 조절한다. 따라서, 별도의 장치를 추가하지 않고도 가속 페달 케이블이 리턴되지 않음 또는 운전자의 실수로 인한 차량의 급출발과 같은 차량의 이상 주행을 방지할 수 있어, 차량의 안전성 및 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상기의 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지 내에서 얼마든지 다양하게 변경실시할 수 있을 것이다.

Claims (3)

  1. 드로틀 밸브를 통해 흡기되는 흡입 공기량에 기반하여 흡기 매니폴드로 분사되는 연료량을 제어하는 전자제어식 연료분사시스템의 연료분사량 제어방법에 있어서,
    엔진이 시동되면, 시동후 소정 시간 동안의 엔진 회전수 상승률(Δn)을 검출하는 제1 단계;
    상기 제1 단계에서 검출된 엔진 회전수 상승률(Δn)이 소정치 이상인 경우, 흡기매니폴드로 분사되는 연료량을 줄이는 제2단계;
    드로틀 밸브의 개도 변화율(Δθ)을 검출하는 제3 단계; 및
    상기 제3 단계에서 검출된 드로틀 밸브의 개도 변화율(Δθ)이 소정 시간 이상 동안 0으로 유지되고, 이때의 드로틀 밸브의 개도(θ)가 최대치(θmax) 또는 최소치(θmin)가 아닌 경우 흡기 매니폴드로 분사되는 연료량을 줄이는 제4 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자제어식 연료분사시스템의 연료분사량 제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제3 단계에서 검출된 드로틀 밸브의 개도 변화율(Δθ)이 소정치 이상이고, 차속(V)이 소정치 이하인 경우, 흡기 매니폴드로 분사되는 연료량을 줄이는 제5 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자제어식 연료분사시스템의 연료분사량 제어방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 흡기 매니폴드로 분사되는 연료량을 줄이는 단계 다음에는 운전자에게 드로틀 밸브의 이상을 알리는 단계와, 차량이 무사히 정지되도록 미리 설정된 비상 운전 모드를 작동시키는 단계가 더 실시되는 것을 특징으로 하는 전자제어식 연료분사시스템의 연료분사량 제어방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR970044879A (ko) * 1995-12-19 1997-07-26 전성원 연료 분사량 제어장치 및 그 방법
JPH10299555A (ja) * 1997-04-25 1998-11-10 Mitsubishi Motors Corp 電子スロットル制御装置付き内燃機関の制御装置

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