KR100302376B1 - 차량용 전자제어식 연료분사시스템의 엔진시동완료 판단방법 - Google Patents

Abstract

보다 정확한 연료분사량 제어가 가능한 차량용 전자제어식 연료분사시스템의 엔진시동완료 판단방법이 개시되어 있다. 개시된 엔진시동완료 판단방법은 엔진이 시동되면 시동 조건에 맞게 미리 설정된 제어 방식에 따라 연료분사량을 제어하는 제1 단계; 엔진의 크랭크 각 센서의 출력으로부터 엔진의 회전수를 검출하는 제2 단계; 배터리의 전압을 검출하는 제3 단계; 배터리의 전압 상승률을 검출하는 제4 단계; 및 제2 내지 제4 단계에서 각각 검출된 엔진의 회전수, 배터리의 전압 및 전압 상승률이 모두 미리 설정된 각각의 기준치를 초과할 경우, 엔진의 시동이 완료된 것으로 판단하고, 시동 조건에 따른 연료분사량의 제어를 중지하는 제5 단계;를 포함한다. 이에 따르면, 엔진의 회전수 뿐만 아니라 배터리의 전압 조건도 함께 고려하기 때문에 보다 정확하게 엔진의 시동완료를 판단할 수 있다.

Description

차량용 전자제어식 연료분사시스템의 엔진시동완료 판단방법{Method for judging the end of engine starting of an electronic controlled feul injection system for a motor vehicle}

본 발명은 크랭크축의 각도 뿐만 아니라 배터리의 전압을 함께 고려하여 엔진의 시동완료 여부를 판단함으로써 보다 정확한 연료분사량 제어가 가능한 차량용 전자제어식 연료분사시스템의 시동완료 판단방법에 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 크고 수정 요소를 바로 추가할 수 있는 특징을 가지고 있다.

이러한 특징을 가진 전자제어식 연료분사시스템은, 크게 연료 계통과, 흡기 계통과, 제어 계통으로 구성되어 있다.

연료 계통은 연료 펌프에 의해 연료를 고압으로 만들어 인젝터로 압송함과 동시에 연료의 압력을 항상 일정하게 유지하여 인젝터에서 높은 정밀도로 분사할 수 있도록 한다.

흡기 계통은 드로틀 밸브의 개도에 따른 공기를 실린더로 공급하는 계통으로 흡기량 검출장치, 드로틀 밸브를 가지는 드로틀 바디, 서지 탱크 등으로 구성되어 있다.

그리고, 제어 계통은 흡입공기량, 엔진 회전수, 드로틀 밸브 개도 등을 검출하여 전기신호로 만들어 컴퓨터로 보내는 외에 수온, 흡기온 등 각종 센서들로부터의 신호에 따라 연료분사시기 및 분사량을 제어한다.

이러한 전자제어식 연료분사시스템은, 기본적으로 흡기량 검출장치로부터 검출된 흡입 공기량에 따라 기본적인 연료분사량을 결정하고, 엔진의 회전수, 드로블 밸브의 개도, 수온, 흡기온 등, 각종 센서들로부터의 신호에 따라 연료분사량을 보정함으로써, 차량의 운전 조건에 가장 적합하도록 연료의 분사량을 제어할 수 있다.

예를 들어, 엔진의 시동시에는, 비록 별도의 스타터(starter)가 크랭크 축을기동시키기는 하지만, 크랭크 축의 기동 토크가 크기 때문에 다른 운전 조건들에 비하여 큰 출력이 필요하다. 이를 위하여, 전자제어식 연료분사시스템은 엔진의 크랭크 축에 설치된 크랭크 각 센서로부터의 신호에 따라 엔진의 회전수를 검출하고, 검출된 엔진의 회전수가 소정치, 대략 대략 1000rpm이하인 경우, 시동 조건으로 판단하고 공연비를 농후하게 되도록 연료 분사량을 증가시킨다. 그리고 나서, 엔진의 회전수가 소정치 이상으로 높아지면 시동이 완료된 것으로 판단하여 연료 분사량을 감소시킨다.

이와 같이, 종래에는 엔진의 시동 조건 판단을 엔진의 회전수로 판단하였다.

그런데, 엔진의 시동시 스타터(starter)가 엔진을 기동시키는 과정에서 크랭크 축에 기계적인 진동이 발생된다. 이러한 진동은 크랭크 각 센서의 신호에 노이즈(noise)를 유발시켜 전자제어식 연료분사시스템이 엔진의 회전수를 잘못인식할 수 있다는 문제점이 있다. 특히, 이러한 노이즈는 그 성분이 고주파 형태로서 실제보다 매우 높은 회전수로 나타나게 된다.

따라서, 전자제어식 연료분사 시스템은, 시동시 실제로는 엔진 회전수가 소정치 이상으로 높아지지 않았음에도 불구하고, 시동이 완료된 것으로 판단하여 연료 분사량을 감소시킴으로써, 시동이 이루어지지 않는 현상이 발생될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하고자 하는 노력에서 안출된 것으로, 보다 정확한 시동완료의 판단을 가능하게 함으로써 시동 불량을 개선하고 시동성을 향상시킬 수 있는 차량용 전자제어식 연료분사시스템의 엔진시동완료 판단방법을제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전자제어식 연료분사시스템의 엔진시동완료 판단방법을 도시한 흐름도.

도 2는 엔진의 시동시 시간의 경과에 따른 엔진의 회전수 및 배터리의 전압 변화를 도시한 그래프.

상기의 목적은, 엔진이 시동되면 시동 조건에 맞게 미리 설정된 제어 방식에 따라 연료분사량을 제어하는 제1 단계; 엔진의 크랭크 각 센서의 출력으로부터 엔진의 회전수를 검출하는 제2 단계; 배터리의 전압을 검출하는 제3 단계; 배터리의 전압 상승률을 검출하는 제4 단계; 및 제2 내지 제4 단계에서 각각 검출된 엔진의 회전수, 배터리의 전압 및 전압 상승률이 모두 미리 설정된 각각의 기준치를 초과할 경우, 엔진의 시동이 완료된 것으로 판단하고, 시동 조건에 따른 연료분사량의 제어를 중지하는 제5 단계;를 포함하는 본 발명에 따른 차량용 전자제어식 연료분사시스템의 엔진시동완료 판단방법에 의해 달성된다.

여기서, 제2 단계는 크랭크 각 센서의 출력 신호로부터 크랭크축의 진동으로 인한 노이즈 성분을 제거하는 제6 단계를 더 포함한다. 이 제6 단계는 저역 필터를 이용하여 수행되는 것이 바람직하다.

또한, 제5 단계에서 시동이 완료된 것으로 판단되면, 소정 시간의 지연 후 상기 제6 단계는 중지된다.

이에 따르면, 엔진의 회전수 뿐만 아니라 배터리의 전압 조건도 함께 고려하기 때문에 보다 정확하게 엔진의 시동완료를 판단할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 보다 상세하게 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전자제어식 연료분사시스템의 엔진시동완료 판단방법이 도 1에 흐름도로서 도시되어 있다.

도시된 바에 따르면, 우선 운전자가 시동키를 돌려 엔진이 시동되면 전자제어식 연료분사시스템은 인젝터에서 분사되는 연료량을 시동 조건에 맞추어 제어한다(S1). 이때, 시동 조건에 따른 연료분사량의 제어는 전자제어식 연료분사시스템의 컴퓨터 내에 미리 기억된 알고리즘에 의해 수행된다.

그리고 나서, 전자제어식 연료분사시스템은 엔진의 회전수를 검출한다(S2). 엔진의 회전수는 종래의 기술에서 설명된 바와 같이, 엔진의 크랭크 각 센서의 출력값으로부터 검출된다. 따라서, 우선 엔진의 크랭크 각 센서로부터 계속적으로 크랭크 각을 검출한다(S21). 이 경우 엔진을 기동시키기 위한 스타터의 작동으로 인한 크랭크 축의 진동에 의해, 크랭크 각 센서에 고주파 성분의 노이즈가 발생된다. 그러므로, 이를 해소하기 위하여 저역 필터(low pass filter)를 사용하여 크랭크 각 센서의 출력값을 필터링하여, 노이즈 성분을 제거하는 것이 바람직하다(S22). 이렇게 필터링 된 값으로부터 엔진의 회전수를 검출한다(S23).

다음으로, 배터리의 전압 변화를 검출한다. 즉, 차량의 시동시에는 차량의 시동에 필요한 스타터와 같은 부품들의 구동에 필요한 전력을 배터리로부터 공급받게 되고, 엔진이 시동되면 이 부품들은 엔진에 의해 구동되는 올터네이터로부터 발생되는 전력을 공급받아 구동된다.

따라서, 차량의 시동시 배터리의 전압은 도2에 도시된 바와 같이, 시동 초기에 급격하게 낮아졌다가 시동이 완료되면 다시 원상회복된다. 본 발명에서는 이와같은 엔진의 시동에 따른 배터리의 전압 변화를 엔진의 시동완료를 판단하기 위한 판단 자료로 채용하기 위하여, S3 단계 및 S4 단계에서 각각 배터리의 전압과, 배터리의 전압 상승률을 검출한다. 참고로, 도 2에서 배터리의 전압 변화 곡선과 함께 도시된 다른 곡선은 엔진의 시동 후의 시간에 따른 엔진의 회전수 변화를 보인 곡선이다.

S2 내지 S4 단계를 통해, 필터링 된 엔진의 회전수와 배터리의 전압 및 전압 상승률이 각각 검출되면, 검출된 값들을 미리 저장되어 있는 기준값과 비교한다(S5). 참고로, 기준값은 엔진의 회전수의 경우 대략 1000rpm, 배터리의 전압은 11.5V며, 전압 상승률은 대략 10V/sec다. 물론 이 기준값들은 바람직한 경우를 예로 든 것이며, 반드시 상기의 수치들에만 한정되지 않는다.

검출된 값들, 즉 엔진 회전수와 배터리의 전압, 및 배터리의 전압 상승률이 모두 기준값을 초과할 경우, 전자제어식 연료분사시스템은 엔진의 시동이 완료된 것으로 판단한다.

엔진의 시동이 완료된 것으로 판단되면, 전자제어식 연료분사시스템은 시동 조건에 따라 설정된 연료분사량 제어를 중지하고, 일반적인 주행 조건에 따른 연료분사량 제어를 수행한다(S6).

그리고, 엔진의 시동이 완료되어 엔진의 회전수가 크게 상승되면 엔진의 회전수 검출을 위한 크랭크 각 센서의 출력값에 대한 저역 필터의 필터링이 불가능해진다. 따라서, 엔진의 시동이 완료된 것으로 판단된 다음 소정의 시간이 경과되면, 저역 필터를 이용한 크랭크 각 센서의 필터링을 중지한다.

상기된 바와 같은 본 발명은, 엔진의 시동완료 판단시 엔진의 회전수 뿐만 아니라 배터리의 전압 조건도 함께 고려한다. 따라서, 엔진의 시동완료 시점을 보다 정확하게 판단할 수 있어 차량의 시동성이 크게 개선되는 효과를 얻을 수 있다. 더욱이 엔진의 회전수 검출시 크랭크 각 센서의 출력값을 필터링 하여 노이즈를 제거할 경우 더욱 정확하게 엔진의 시동완료를 판단할 수 있다.

이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 반드시 상기의 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지 내에서 얼마든지 다양하게 변경실시할 수 있을 것이다.

Claims (4)

1. 엔진이 시동되면, 시동 조건에 맞게 미리 결정된 방식에 따라 연료분사량을 제어하는 제1 단계;

   상기 엔진의 크랭크 각 센서의 출력으로부터 상기 엔진의 회전수를 검출하는 제2 단계;

   배터리의 전압을 검출하는 제3 단계;

   상기 배터리의 전압 상승률을 검출하는 제4 단계; 및

   상기 제2 내지 제4 단계에서 각각 검출된 엔진의 회전수, 배터리의 전압 및 전압 상승률이 모두 미리 결정된 각각의 기준치를 초과할 경우, 엔진의 시동이 완료된 것으로 판단하고, 상기 시동 조건에 따른 연료분사량의 제어를 중지하는 제5 단계;를 포함하는 차량용 전자제어식 연료분사시스템의 엔진시동완료 판단방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 단계는 크랭크 각 센서의 출력 신호로부터 크랭크축의 진동으로 인한 노이즈 성분을 제거하는 제6 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전자제어식 연료분사시스템의 엔진시동완료 판단방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제6 단계는 저역 필터를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 차량용 전자제어식 연료분사시스템의 엔진시동완료 판단방법.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 제5 단계에서 시동이 완료된 것으로 판단되면, 소정 시간의 지연 후 상기 제6 단계가 중지되는 것을 특징으로 하는 차량용 전자제어식 연료분사시스템의 엔진시동완료 판단방법.