KR100321601B1 - 차량의엔진제어시스템에서연료보상방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량의 엔진 제어 시스템에서 연료 보상 방법에 관한 것으로, 특히 포텐셔메터(Potentiometer)을 이용하여 시동 및 가속 시의 연료량을 연료의 휘발성 정도에 따라 조절(Tuning)하도록 한 차량의 엔진 제어 시스템에서 연료 보상 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 차량의 엔진 제어 시스템에서 연료 보상 방법은 RVP 포텐셔메터의 에러 유무를 확인함과 동시에 연료의 휘발성 정도에 따라 설정된 해당 RVP 포텐셔메터의 저항값에 대응하는 복귀 전압의 값을 감지하는 제1과정과; 상기 복귀 전압의 값을 AD 컨버팅하여 전압 컨버팅값을 구하는 제2과정과; 차량이 클랭크 모드인지를 확인하여 상기 전압 컨버팅값에 따른 제1보상테이블의 멀티플라이어값을 판독하는 제3과정과; 상기 제1보상테이블의 멀티플라이어값을 클랭크 연료 캘리브레이션 로직의 초기 공연비에 곱하여 새로운 공연비로 변경시키는 제4과정과; 차량이 런 모드인지를 확인하여 상기 전압 컨버팅값에 따른 제2보상테이블의 멀티플라이어값을 판독하는 제5과정과; 상기 제2보상테이블의 멀티플라이어값을 런 연료 캘리브레이션 로직의 초기 디케이 요소에 곱하여 새로운 공연비로 변경시키는 제6과정과; 차량이 가속 상태인지를 확인하여 상기 전압 컨버팅값에 따른 제3보상테이블의 멀티플라이어값을 판독하는 제7과정과; 상기 제3보상테이블의 멀티플라이어값을 가속 트로틀 포지션 센서 로직에서의 연료량 보상 시의 부과 온도 테이블값에 곱하여 새로운 가속 연료량으로 변경시키는 제8과정을 포함하여 이루어진 것을특징으로 한다.
Description
본 발명은 차량의 엔진 제어 시스템에서 연료 보상 방법에 관한 것으로, 특히 포텐셔메터(Potentiometer)을 이용하여 시동 및 가속 시의 연료량을 연료의 휘발성 정도에 따라 조절(Tuning)하도록 한 차량의 엔진 제어 시스템에서 연료 보상 방법에 관한 것이다.
일반적인 차량의 내연 기관에서 사용되는 연료의 양을 시동 및 가속 시에 엔진 제어 장치에서 계산하게 된다. 즉, 시동 시의 연료량은 일정 RPM 이하의 클랭크 모드(Crank Mode)와 일정 RPM 이상의 런 모드(Run Mode)로 나눌 수 있는데, 해당 클랭크 모드는 냉각 수온 별로 적정한 연료를 분사하여 매끄럽고 안정된 RPM 상승을 얻도록 하며 해당 런 모드는 이상 RPM 드롭(Drop) 또는 플레어(Flare)가 없도록 엔진 아이들 RPM으로 안정된 진입을 얻게 하고 냉각 수온 별로 매핑(Mapping)이 가능하다. 또한, 가속 시의 연료량은 운전자가 가속하기 위하여 가속 페달을 밟는 경우에 순간적으로 엔진으로 유입되는 공기량이 급격히 증가하여 순간적으로 부족(또는 희박)한 상태가 되어 운전성에 악영향을 미칠 수 있는데, 이를 대응하기 위하여 응답 타임(Response Time)이 가장 빠른 스로틀 개도를 모니터링(Monitoring)하여 스로틀 개도의 급격한 변화가 발생할 경우에 연료량을 보상하며 해당 연료 보상량은 실린더(Cylinder) 내로 유입되는 공기의 온도 별로 매핑이 가능하다.
그런데, 해당 연료는 크게 가솔린(휘발유), 디젤(경유), LPG(액화 석유 가스)로 분류하는데, 그 중에서도 원유를 증류 온도에 의해 분류한 가솔린은 옥탄가가 높고 휘발성이 적당하며 유황분이 적게 함유되도록 하기 위해 옥탄가나 휘발성을 조정한다.
해당 연료의 휘발성은 냉간 및 상온 시, 즉 엔진의 워밍업(Warming-up) 이전에 시동성 및 운전성에 영향을 미치는 중요한 인자이다.
즉, 휘발성이 지나치게 좋으면 연료 장치에 있어 파이프나 펌프 내의 가솔린이 증기화하여 폐색되어 연료의 공급이 중절되는 현상인 베이퍼 록(Vapor Lock)이 발생되고 기온이 낮을 경우에 시동성 및 가속성이 좋아진다. 또한, 휘발성이 나쁘면 윤활유를 희석시키므로 한정된 시간 내에 완전 연소할 수 있도록 조성되어 있다.
그리고, 해당 가솔린이 고휘발성이냐 저휘발성이냐에 따라 엔진의 성능에 많은 영향을 미치므로, 해당 연료의 특성에 따라 엔진 제어 장치의 시동성 및 운전성 캘리브레이션(Calibration) 로직을 개발해야 한다.
그러나, 종래의 기술로는 어느 하나의 연료 사양 또는 유사한 연료 사양에 대해서만 선택하여, 즉 일반적인 휘발성을 가지는 연료를 사용하여 이에 해당하는 시동성 및 운전성 캘리브레이션 로직을 개발하므로서, 일반용 연료보다 보통 10(%) 정도 농후한 저휘발성 연료를 사용하는 국가나 장소에서 차량을 운행하려 하는 경우에는 새로운 시험에 의해, 즉 해당 저휘발성용 연료에 알맞은 시동성 및 운전성 캘리브레이션 로직을 개발해야 한다.
다시 말해서, 실제 국가 또는 장소에 따라 사용되는 연료의 휘발성이 다르므로 이론 공연비에 다소 차이가 발생할 수 있으며, 상이한 휘발성을 가지는 연료를 동일한 시동성 및 운전성 캘리브레이션 로직에 적용하는 경우에 연비, 엔진 효율 및 주행 성능을 저하시킬 수 있고 유해 배출 가스를 증가시키는 등등의 문제가 발생할 수 있다.
이와 같이, 종래에는 한 가지의 연료 사양만으로 차량의 엔진 제어 장치에 적용함으로써 상이한 휘발성을 가지는 연료를 사용하는 경우에 시동 및 가속 시의 연료량이 적합하지 않아 차량에 문제를 유발시킬 수 있다.
상술한 바와 같은 불편한 점을 해결하기 위해서, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 엔진 제어 시스템에서 연료 보상 방법은 포텐셔메터을 이용하여 시동 및 가속 시의 연료량을 연료 휘발성에 적합하게 조절하는 것으로 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 가변 저항을 이용하여 연료의 휘발성 저하에 따른 연료량의 조정이 가능케 함으로써, 다양한 수출 국가별 연료 사양에 대응이 용이하고 차량에 사용할 연료의 휘발성 차이에 의한 시동성 및 가속성 저하 개선, 현지 관련 개발 워크(Work Load) 및 개발 비용 절감, 안정된 수출 차량의 품질을 확보하고자 하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량의 엔진 제어 시스템에서 연료 보상 방법은 RVP 포텐셔메터의 에러 유무를 확인함과 동시에 연료의 휘발성 정도에 따라 설정된 해당 RVP 포텐셔메터의 저항값에 대응하는 복귀 전압의 값을 감지하는 제1과정과; 상기 복귀 전압의 값을 AD 컨버팅하여 전압 컨버팅값을 구하는 제2과정과; 차량이 클랭크 모드인지를 확인하여 상기 전압 컨버팅값에 따른 제1보상테이블의 멀티플라이어값을 판독하는 제3과정과; 상기 제1보상테이블의 멀티플라이어값을 클랭크 연료 캘리브레이션 로직의 초기 공연비에 곱하여 새로운 공연비로 변경시키는 제4과정과; 차량이 런 모드인지를 확인하여 상기 전압 컨버팅값에 따른 제2보상테이블의 멀티플라이어값을 판독하는 제5과정과; 상기 제2보상테이블의 멀티플라이어값을 런 연료 캘리브레이션 로직의 초기 디케이 요소에 곱하여 새로운 공연비로 변경시키는 제6과정과; 차량이 가속 상태인지를 확인하여 상기 전압 컨버팅값에 따른 제3보상테이블의 멀티플라이어값을 판독하는 제7과정과; 상기제3보상테이블의 멀티플라이어값을 가속 트로틀 포지션 센서 로직에서의 연료량 보상 시의 부과 온도 테이블값에 곱하여 새로운 가속 연료량으로 변경시키는 제8과정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 엔진 제어 시스템에서 연료 보상 시스템을 나타낸 구성 블록도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 엔진 제어 시스템에서 연료 보상 방법을 나타낸 플로우 챠트.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : RVP 포텐셔메터(Reid Vapor Pressure Potentiometer)
20 : ECU
30 : 룩업 테이블
FRUP 1 ~ FRUP 3 : 보상테이블
본 발명은 RVP(Rein Vapor Pressure) 포텐셔메터의 조정 레버를 돌리면 저항 값이 변하게 되며 ECU에서 해당 변하는 저항 값에 대응하는 복귀 전압(Return Voltage)의 변화를 AD 컨버팅(Analog to Digital Converting)하여 사용하도록 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 다음과 같이 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 엔진 제어 시스템에서 연료 보상 시스템을 나타낸 구성 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 엔진 제어 시스템에서 연료 보상 방법을 나타낸 플로우 챠트이다.
본 발명의 실시예에 따른 연료 특성 적용한 엔진 제어 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, RVP(Reid Vapor Pressure) 포텐셔메터(10)와, ECU(20)와, 룩업 테이블(Look-up Table; 30)을 포함하여 이루어진다.
상기 RVP 포텐셔메터(10)는 차량에 사용되는 연료의 휘발성에 따라 저항의 크기를 다르게 해 준다.
상기 ECU(20)는 상기 RVP 포텐셔메터(10)의 저항에 대응하는 복귀 전압의 크기를 측정하고 해당 측정한 복귀 전압을 AD 컨버팅하여 전압 커버팅값(RVPADCNT)을 구하며, 해당 전압 커버팅값(RVPADCNT)에 대응하는 멀티프라이어(Multiplier)값을 상기 룩업 테이블(30)에서 판독하여 기존의 캘리브레이션 로직에 적용시켜 준다.
상기 룩업 테이블(30)는 표준 RVP의 개발 시에 상기 연료의 휘발성 정도에 대한 연료량을 보상할 수 있도록 표준 전압 컨버팅값(RVPADCNT)에 대응하는 차량의 냉각 수온 별 또는 가속 연료의 경우에는 부과 온도(Charge Temperature) 별로 상기 멀티프라이어값을 룩업 테이블화하여 저장하고 있는데, 일정 RPM 이하인 클랭크 모드 상의 연료량을 보상하기 위한 테이블인 제1보상테이블(FRVP 1)과, 일정 RPM 이상인 런 모드 상의 연료량을 보상하기 위한 테이블인 제2보상테이블(FRVP 2)과, 가속 시의 연료량을 보상하기 위한 테이블인 제3보상테이블(FRVP 3)을 구비한다.
본 발명의 실시예에 따른 연료 특성 적용한 엔진 제어하는 동작은 도 2의 플로우 챠트에 도시된 바와 같다.
먼저, RVP 포텐셔메터(10)의 조정 레버에 의해 조정되어 저항의 크기가 변하는 경우, 해당 크기가 변하는 저항에 대응하는 복귀 전압의 변화를 ECU(20)에서 감지하게 된다. 그리고, 해당 ECU(20)는 해당 감지된 복귀 전압의 값을 AD 컨버팅하여 전압 컨버팅값(RVPADCNT)을 구한다. 이 때, 카운트 값은 '0'에서 '255'까지 처리되고 '128'의 카운트값을 중간값으로 설정한다.
그리고, 표준 RVP의 개발 시에는 상기 RVP 포텐셔메터(10)의 저항값을 '128' 카운트의 중간값에 두고 개발하며, 저휘발성 및 고휘발성의 연료에 대한 연료량을 보상할 수 있도록 상기 전압 컨버팅값(RVPADCNT)에 대응하는 냉각 수온 별 또는 가속 연료의 경우에는 부과 온도 별로 멀티프라이어값을 룩업 테이블(30)화하여 캘리브레이션에 적용한다.
이 때, 상기 룩업 테이블(30)은 세 가지가 있는데, 즉 일정 RPM 이하인 클랭크 모드 상의 연료량을 보상하기 위한 테이블인 제1보상테이블(FRVP 1)과, 일정 RPM 이상인 런 모드 상의 연료량을 보상하기 위한 테이블인 제2보상테이블(FRVP 2)과, 가속 시의 연료량을 보상하기 위한 테이블인 제3보상테이블(FRVP 3)이 있다. 그리고, 해당 각 테이블의 값은 각각의 모드 별로 캘리브레이션된다.
이에, 저휘발성의 연료인 경우에 상기 RVP 포텐셔메터(10)의 저항을 증가시키면, 해당 증가된 저항값에 대응하는 복귀 전압의 증가를 상기 ECU(20)에서 감지하고 해당 감지한 복귀 전압의 값을 AD 컨버팅한 전압 컨버팅값(RVPADCNT)이 증가되며, 상기 멀티플라이어값에 의해 연료량을 증가시켜 준다.
반대로, 고휘발성의 연료인 경우에 상기 RVP 포텐셔메터(10)의 저항을 감소시키면, 해당 감소된 저항값에 대응하는 복귀 전압의 감소를 상기 ECU(20)에서 감지하고 해당 감지한 복귀 전압의 값을 AD 컨버팅한 전압 컨버팅값(RVPADCNT)이 감소되며, 상기 멀티플라이어값에 의해 연료량을 감소시켜 준다.
그러면, 도 2의 플로우챠트를 참고하여 실제 각 모드 별 연료 보상 적용 로직을 다음과 같이 살펴본다.
먼저, 차량에 사용할 연료의 특성, 즉 휘발성의 정도에 따라 RVP 포텐셔메터(10)의 저항값을 설정해 주는데, 미리 계산이나 측정에 의해 설정해 둔 휘발성의 정도에 따른 저항값을 운용자가 직접 설정해 주거나 해당 RVP 포텐셔메터(10)의 저항값을 해당 설정된 저항값으로 전자 장치를 이용하여 자동적으로 설정해 준다.
이에, ECU(20)에서는 상기 RVP 포텐셔메터(10)로부터 정확한 복귀 전압값을 감지하기 위하여 상기 RVP 포텐셔메터(10)에 에러가 있는지 없는지를 확인함과 동시에(단계 S1), 연료의 휘발성 정도에 따라 설정된 상기 RVP 포텐셔메터(10)의 저항값에 대응하는 복귀 전압의 값을 감지하고(단계 S2) 해당 감지한 복귀 전압의 값을 AD 컨버팅하여 전압 컨버팅값(RVPADCNT)을 구한다(단계 S3).
그런 후에, 상기 ECU(20)에서는 현재 차량의 RPM을 측정하여 일정 RPM 이하인 클랭크 모드인지를 확인하는데(단계 S4), 해당 제4단계(S4)에서 클랭크 모드인 경우에는 상기 계산된 전압 컨버팅값(RVPADCNT)에 따른 룩업 테이블 중 제1보상테이블(FRVP 1)의 멀티플라이어값을 판독하고(단계 S5) 해당 판독한 멀티플라이어값을 기존의 클랭크 연료 캘리브레이션 로직에서의 초기 공연비(예로, F54)에 곱하여 연료의 휘발성 정도에 따른 새로운 공연비로 변경시켜 준다(단계 S6). 이때, 냉각 수온값(Coolant)은 시동 시의 초기 연료량 테이블과 동일하게 세트 포인트(Set Point)를 설정한다.
예를 들어, 상기 판독한 멀티플라이어값이 '0.8'라고 하고 초기 공연비를 'F54'라고 하고 새로운 공연비를 'A/F(N)'라고 하면 아래의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있으며, 이것은 20(%)의 연료의 감소를 나타낸다.
그런데, 상기 제4단계(S4)에서 클랭크 모드가 아닌 경우에는 상기 ECU(20)에서는 현재 차량의 RPM을 측정하여 일정 RPM 이상인 런 모드인지를 확인하는데(단계 S7), 해당 제7단계(S7)에서 런 모드인 경우에는 상기 계산된 전압 컨버팅값(RVPADCNT)에 따른 상기 룩업 테이블 중 제2보상테이블(FRVP 2)의 멀티플라이어값을 판독하고(단계 S8) 해당 판독한 멀티플라이어값을 기존의 런 연료 캘리브레이션 로직에서의 초기 디케이 요소(Decay Factor)(예로, F51)에 곱하여 연료의 휘발성 정도에 따른 새로운 공연비로 변경시켜 준다(단계 S9). 이때, 냉각 수온값은 시동 시의 초기 연료량 테이블과 동일하게 세트 포인트를 설정한다.
예를 들어, 상기 판독한 멀티플라이어값이 '1.2'라고 하고 초기 디케이 요소를 'F51'라고 하고 새로운 공연비를 'A/F(N)'라고 하면 아래의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있으며, 이것은 20(%)의 연료의 증가를 나타낸다.
한편, 상기 제7단계(S7)에서 런 모드가 아닌 경우에는 상기 ECU(20)에서는 현재 차량의 RPM을 계속적으로 측정하여 차량이 가속하고 있는 상태인지를 확인하는데(단계 S10), 해당 제10단계(S10)에서 가속 상태인 경우에는 상기 계산된 전압 컨버팅값(RVPADCNT)에 따른 상기 룩업 테이블 중 제3보상테이블(FRVP 3)의 멀티플라이어값을 판독하고(단계 S11) 해당 판독한 멀티플라이어값을 기존의 가속 트로틀 포지션 센서(Acceleration TPS) 로직에서의 연료량 보상 시의 부과 온도 테이블값(AEDFCO)에 곱하여 연료의 휘발성 정도에 따른 새로운 가속 연료량으로 변경시켜 준다(단계 S12). 여기서, 해당 부과 온도 테이블값(AEDFCO)은 실린더 내에 유입된 온도인 부과 온도에 따른 테이블값을 나타낸다.
예를 들어, 상기 판독한 멀티플라이어값이 '1.2'라고 하고 새로운 가속 연료량을 '△APBPW'라고 하면 아래의 수학식 3와 같이 나타낼 수 있다.
그리고, 상기 가속 연료의 보상 시에는 기존의 가속 트로틀 포지션 센서 가속 연료 보상 부과 온도와 동일하게 세트 포인트를 설정한다.
이상과 같이, 본 발명에 의해 차량의 연료 휘발성 정도에 따라 RVP 포텐셔메터의 저항값을 결정하고 ECU에서 해당 저항값에 대응하는 복귀 전압을 검출하여 AD 컨버팅한 값에 대응하는 룩업 테이블의 멀티플라이어값을 기존의 캘리브레이션 로직에 적용함으로써, 휘발성이 다른 연료를 사용하더라도 해당 연료의 휘발성에 알맞은 연료량으로 보상시켜 연비, 엔진 효율 및 주행 성능을 향상시킬 수 있고 유해 배출 가스를 감소시킬 수 있다.
Claims (3)
- RVP(Reid Vapor Pressure) 포텐셔메터의 에러 유무를 확인함과 동시에 연료의 휘발성 정도에 따라 설정된 상기 RVP 포텐셔메터의 저항값에 대응하는 복귀 전압의 값을 감지하는 제1과정과;상기 복귀 전압의 값을 AD 컨버팅하여 전압 컨버팅값을 구하는 제2과정과;차량이 클랭크 모드인지를 확인하여 상기 전압 컨버팅값에 따른 제1보상테이블의 멀티플라이어값을 판독하는 제3과정과;상기 제1보상테이블의 멀티플라이어값을 클랭크 연료 캘리브레이션 로직의 초기 공연비에 곱하여 새로운 공연비로 변경시키는 제4과정과;차량이 런 모드인지를 확인하여 상기 전압 컨버팅값에 따른 제2보상테이블의 멀티플라이어값을 판독하는 제5과정과;상기 제2보상테이블의 멀티플라이어값을 런 연료 캘리브레이션 로직의 초기 디케이 요소에 곱하여 새로운 공연비로 변경시키는 제6과정과;차량이 가속 상태인지를 확인하여 상기 전압 컨버팅값에 따른 제3보상테이블의 멀티플라이어값을 판독하는 제7과정과;상기 제3보상테이블의 멀티플라이어값을 가속 트로틀 포지션 센서 로직에서의 연료량 보상 시의 부과 온도 테이블값에 곱하여 새로운 가속 연료량으로 변경시키는 제 8과정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 엔진 제어 시스템에서 연료 보상 방법.
- 제1항에 있어서,상기 제1보상테이블, 제2보상테이블 및 제3보상테이블은 표준 RVP의 개발 시에 상기 RVP 포텐셔메터의 저항값을 카운트의 중간값에 두어 연료의 휘발성 정도에 따른 연료량을 보상하도록 표준 전압 컨버팅값에 대응하는 냉각 수온 별 또는 가속 연료의 경우에는 부과 온도 별로 멀티프라이어값을 각각 룩업 테이블화하여 둔 것을 특징으로 하는 차량의 엔진 제어 시스템에서 연료 보상 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 제1보상테이블은 상기 클랭크 모드 상의 연료량을 보상하기 위한 멀티프라이어값을 저장하고, 상기 제2보상테이블은 상기 런 모드 상의 연료량을 보상하기 위한 멀티프라이어값을 저장하고, 상기 제3보상테이블은 가속 시의 연료량을 보상하기 위한 멀티프라이어값을 저장하는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진 제어 시스템에서 연료 보상 방법.
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