KR100342550B1 - 시동시 연료분사 및 점화시기 제어방법 - Google Patents

시동시 연료분사 및 점화시기 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 시동이 정지되면 마지막 점화된 실린더를 저장하여 다음 시동시에 마지막 점화된 실린더 다음의 실린더부터 점화를 시작하여 시동시 배출가스를 줄이기 위한 것으로, 시동신호가 입력되면, 저장된 최후 실린더(CLY2)와 최후 실린더 판별 신호(N2)가 입력후 경과시간인 제1 소정시간(T1)을 읽어오는 초기화 단계(S10)와; 최후 실린더(CLY2) 다음의 실린더를 최초 실린더(CLY1)로 산출하고, 크랭크각 센서(3)로부터 첫번째 실린더 판별 신호(N1)가 입력될 때까지의 경과시간인 제2 소정시간(T2)을 산출하는 최초 실린더 산출 단계(S20)와; 크랭크각 센서(3)로부터 첫번째 실린더 판별 신호(N1)가 입력되면 모든 인젝터(1)를 작동시켜서 모든 실린더에 연료를 분사하고, 상기 최초 실린더(CLY1)를 점화시키는 동시에 최초 실린더 다음의 실린더부터 순차적으로 연료분사 및 점화가 이루어지도록 하는 연료분사 및 점화단계(S30)와; 시동정지신호가 입력되면, 최후 실린더(CLY2)와 제1 소정시간(T1)을 저장하는 엔진상태 저장단계(S40)를 수행하는 시동시 연료분사 및 점화시기 제어방법이다.

Description

시동시 연료분사 및 점화시기 제어방법
본 발명은 자동차의 연료 분사 및 점화 제어 방법에 관한 것으로, 특히 시동이 정지되면 마지막 점화된 실린더를 저장하여 다음 시동시에 상기 마지막 점화된 실린더 다음의 실린더부터 점화를 시작하여 시동시 배출가스를 줄이기 위한 시동시 연료분사 및 점화시기 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차의 연료분사 및 점화시기 제어장치는 도 1에 나타낸 바와 같이, 흡기 매니폴드에 연료를 분사하는 인젝터(1)와, 점화코일의 1차 전류를 제어하여 점화플러그에 불꽃을 발생시키는 점화부(2)와; 실린더 수 만큼의 출력신호로써 실린더 판별 신호를 출력하는 크랭크각 센서(3)와, 1번 실린더의 상사점을 검출하는 1번 실린더 상사점 센서(4)로부터 실린더 판별 신호와 1번 실린더 신호를 입력받아 연료분사시기와 점화시기를 산출하여 상기 인젝터(1)와 점화부(2)를 작동시키는 엔진제어부(5)로 이루어진다.
먼저, 연료분사제어 중에서 연료 분사량은 흡입 공기량과 엔진 회전수에 대응하여 결정되는 "기본 분사량"과 다른 운전조건의 변화에 대응하여 결정되는 "보정 분사량"으로 정해진다.
그리고 시동시에는 흡입 공기량도 적고 흡기관 내 압력이 불안정하기 때문에 흡입 공기량을 계측하거나 추정할 수 없어 흡입 공기량과 관계없이 냉각수온에 대응하여 시동전용의 분사량이 계산되어 분사된다.
또한, 연료분사시기는 동기 분사(엔진 회전에 동기되어서 정상적으로 분사한다)와 비동기 분사(엔진 회전에는 관계없이 필요할 때 필요한 만큼 부사한다)가 있다.
상기 동기 분사중에서 독립분사의 경우, 각 실린더의 흡입 행정에 동기하여 각 실린더에 독립적으로 연료를 분사해 주어야 한다. 그러므로, 정확한 연료분사시기를 결정하기 위해서는 분사기준 신호가 필요하다. 보통 배전기의 크랭크각 센서(3)와 1번 실린더 상사점 센서(4)의 신호를 기준으로 엔진상태에 의해 결정되는 분사시간 만큼 인젝터(1)를 작동시킨다.
즉, 1번 실린더 상사점 센서(4)는 크랭크 축 2회전마다 1번 실린더를 판별하기 위한 기준신호인 1번 실린더 상사점 신호(G)를 1번 출력하고, 크랭크각 센서(3)는 각 실린더를 판별 하기 위한 기준신호인 실린더 판별 신호(N)를 크랭크 축 2회전마다 실린더 수 만큼 출력한다. 예를 들어, 실린더 수가 4개인 경우 실린더 판별 신호(N)는 180°마다 출력되어, 크랭크 축 2회전시 4개의 신호가 출력되므로 4개의 실린더를 판별하게 된다.
이에 따라, 엔진제어부(5)는 도 2에서와 같이, 1번 실린더 상사점 센서(4)에서 1번 실린더 상사점 신호(G)가 입력되면 1번 실린더로 판단하고, 이어서, 첫번째 실린더 판별 신호(N)가 입력되면 1번 실린더에 연료를 분사한다. 1번 실린더에 연료를 분사한 후, 실린더 판별 신호(N)가 입력될 때마다 각 실린더에 순차적으로(실린더의 점화순서인 3번 실린더→4번 실린더→2번 실린더→1번 실린더) 연료를 분사하게 된다. 그리고 연료를 분사한 다음에는 순서에 따라 점화를 하게 된다.
실린더 판별 번호(원문자)는 크랭크각 센서(3)에서 출력되는 실린더 판별 신호(N)를 점화시기에 해당되는 실린더와 연결하여 나타낸 것으로, 1번 실린더 상사점 신호(G) 다음에 입력되는 실린더 판별 신호를 순서대로 나타내면 ④는 4번 실린더의, ②는 2번 실린더의, ①은 1번 실린더의, ③은 3번 실린더의 점화시기의 기준이 되는 상사점이다.
이와 같이, 1번 실린더 상사점 신호(G)가 입력된 다음에야 입력되는 실린더 판별 신호(N)로 점화시기에 있는 실린더가 어느 실린더 인지를 판단할 수 있다.
한편, 연료분사제어에 있어서 시동시에는 시동전용의 분사량으로 연료를 분사하고, 시동성을 좋게 하기 위해서 1번 실린더 상사점 신호(G)가 입력되기 전 실린더 판별 신호(N)가 입력될 때마다 모든 실린더에 연료를 분사하는 프리 인젝션(pre-injection)을 수행한다. 그리고 1번 실린더 상사점 신호(G)가 입력되면 1번 실린더에 연료를 분사한 후, 실린더 판별 신호(N)가 입력될 때마다 해당 실린더에 연료를 분사하며, 연료분사후, 순서에 따라 점화를 하게 된다.
이와 같이, 종래의 시동시 연료분사 및 점화시기 제어방법은 시동시에 처음 검출되는 실린더 판별 신호가 2번 실린더를 나타내는 경우 1번 실린더 상사점 신호가 입력되기 전까지 입력되는 1번, 3번 실린더를 나타내는 실린더 판별 신호가 입력될 때마다 모든 실린더에 연료를 분사함으로 인해(상기 실린더 판별 신호는 1번 실린더 상사점 신호보다 먼저 입력된 것이기 때문에 실제로 1번 실린더, 3번 실리더를 판별하지 못하여 2번 모두 모든 실린더에 연료를 분사한다.) 1번 실린더 상사점 신호가 입력된 다음 점화시에 연료량이 많아 이론 공연비 보다 농후하게 되어 연소된 배출가스 속에 인체에 유해한 탄화수소(HC)와 일산화탄소(CO)의 농도가 높아지는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 상기의 결점을 해소하기 위한 것으로, 시동이 정지되면 마지막 점화된 실린더와 크랭크 각을 저장하고, 시동시에는 1번 실린더부터 점화를 시작하지 않고 상기 마지막 점화된 실린더의 다음 실린더부터 점화를 시작하여 시동시 배출가스를 줄이기 위한 시동시 연료분사 및 점화시기 제어방법을 제공하는 데 있다.
본 발명은 흡기 매니폴드에 연료를 분사하는 인젝터와, 점화코일의 1차 전류를 제어하여 점화플러그에 불꽃을 발생시키는 점화부와; 크랭크각을 검출하여 실린더 판별 신호를 출력하는 크랭크각 센서와, 1번 실린더의 상사점을 검출하는 1번 실린더 상사점 센서로부터 실린더 판별 신호와 1번 실린더 신호를 입력받아 연료분사시기와 점화시기를 산출하여 상기 인젝터와 점화부를 작동시키는 엔진제어부로 이루어진 연료분사 및 점화시기 제어장치에 있어서, 시동신호가 입력되면, 저장부에 저장되어 있는 마지막으로 점화된 최후 실린더와 최후 실린더 판별 신호가 입력된 후의 경과시간인 제1 소정시간을 읽어오는 초기화 단계와; 상기 초기화 단계를 수행한 후, 상기 최후 실린더 다음의 실린더를 최초에 점화될 최초 실린더로 산출하고, 크랭크각 센서로부터 첫번째 실린더 판별 신호가 입력될 때까지의 경과시간인 제2 소정시간을 두 개의 실린더 판별 신호 사이의 시간과 상기 제1 소정시간의 차로 산출하는 최초 실린더 산출 단계와; 상기 최초 실린더 설정 단계를 수행한 후, 크랭크각 센서로부터 처음 실린더 판별 신호가 입력되면 모든 인젝터를 작동시켜서 모든 실린더에 연료를 분사하고, 상기 최초 실린더를 점화시키는 동시에 최초 실린더 다음의 실린더부터 순차적으로 연료분사 및 점화가 이루어지도록 하는 연료분사 및 점화단계와; 시동정지신호가 입력되면, 최후 실린더와 제1 소정시간을 저장부에 저장하는 엔진상태 저장단계를 수행하여 이루어진다.
도 1 은 종래의 연료분사 및 점화시기 제어장치의 구성을 나타낸 블럭도,
도 2 는 종래의 연료분사 및 점화시기를 나타낸 도,
도 3 은 본 발명의 작동을 설명하기 위한 순서도,
도 4 는 본 발명의 일 실시예인 시동시 연료분사 및 점화시기를 나타낸 도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
S10 : 초기화 단계 S20 : 최초 실린더 산출 단계
S30 : 연료분사 및 점화단계 S40 : 엔진상태 저장단계
본 발명의 실시예를 첨부 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시예를 적용하기 위한 연료분사 및 점화시기 제어장치의 구성은 종래와 마찬가지로 도 1과 같으므로 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예는 도 3 에서와 같이, 시동신호가 입력되면(점화스위치="ST"), 저장부에 저장되어 있는 마지막으로 점화된 실린더인 최후 실린더(CLY2)와 최후 실린더 판별 신호(N2)가 입력된 후의 경과시간인 제1 소정시간(T1)을 읽어오는 초기화 단계(S10)와; 상기 초기화 단계(S10)를 수행한 후, 상기 최후 실린더(CLY2) 다음의 실린더를 최초에 점화될 최초 실린더(CLY1)로 산출하고, 크랭크각 센서(3)로부터 첫번째 실린더 판별 신호(N1)가 입력될 때까지의 경과시간인 제2 소정시간(T2)을 두 개의 실린더 판별 신호 사이의 시간(ΔT)과 상기 제1 소정시간(T1)의 차로 산출하는(T2=ΔT-T1) 최초 실린더 산출 단계(S20)와; 상기 최초 실린더 설정 단계(S20)를 수행한 후, 크랭크각 센서(3)로부터 첫번째 처음 실린더 판별 신호(N1)가 입력되면 모든 인젝터(1)를 작동시켜서 모든 실린더에 연료를 분사하고, 상기 최초 실린더(CLY1)를 점화시키는 동시에 최초 실린더 번호 다음의 실린더부터 순차적으로 연료분사 및 점화가 이루어지도록 하는 연료분사 및 점화단계(S30)와; 시동정지신호가 입력되면(점화스위치="OFF"), 최후 실린더(CLY2)와 제1 소정시간(T1)을 저장부에 저장하는 엔진상태 저장단계(S40)를 수행하여 이루어진다.
먼저, 엔진제어부(5)는 시동정지신호가 입력되면(점화스위치="OFF"), 엔진상태 저장단계(S40)에서 마지막으로 점화된 최후 실린더(CLY2)와 크랭크각 센서(3)로부터 실린더 판별 신호(N)가 입력된 후 상기 시동정지신호가 입력되기까지의 경과시간인 제1 소정시간(T1)을 저장부에 저장한다. 즉, 도 4에서는 최후 실린더(CLY2)로 "2번 실린더"가 저장되고 제1 소정시간(T1)이 저장된다. 상기 엔진제어부(5)는 크랭크각 센서(3)로부터 실린더 판별 신호(N)가 입력되면 경과시간을 카운트하고 그 다음 실린더 판별 신호(N)가 입력되면 다시 경과시간을 카운트하여 연료분사 및 점화시기 제어하는데 사용한다.
그리고 상기 엔진제어부(5)는 시동신호가 입력되면(점화스위치="ON"), 초기화단계(S10)에서 상기 저장부에 기 저장되어 있는 최후 실린더(CLY2=2번 실린더)와 제1 소정시간(T1)을 읽어온다.
이어서 상기 엔진제어부(5)는 최초 실린더 산출 단계(S20)에서 상기 최후 실린더(CLY2=2번 실린더) 다음의 실린더를 최초 실린더(CLY1=1번 실린더)로 산출하고, 크랭크각 센서(3)로부터 첫번째 실린더 판별 신호(N1)가 입력될 때까지의 경과시간인 제2 소정시간(T2)을 두 개의 실린더 판별 신호 사이의 시간(ΔT)과 상기 제1 소정시간(T1)의 차로 산출한다(T2=ΔT-T1).
상기 실린더의 순서는 점화순서를 말하는 것으로, 도 4에서 예를 들면 실린더의 순서는 2번→1번→3번→4번이다. 따라서, 최후 실린더(CLY2=2번 실린더)의 다음의 실린더인 최초 실린더(CLY1)는 1번 실린더가 된다.
그 다음, 상기 엔진제어부(5)는 연료분사 및 점화단계(S30)에서 크랭크각 센서(3)로부터 첫번째 처음 실린더 판별 신호(N1)가 입력되면 모든 인젝터(1)를 작동시켜서 모든 실린더에 연료를 분사하는 프리 인젝션(pre-injection)을 수행하여 시동시 시동성을 높인다. 그리고 다음의 실린더 판별 신호가 입력됨에 따라 상기 최초 실린더(CLY1=1번 실린더)를 점화시키는 동시에 최초 실린더 번호(CLY1=1번 실린더) 다음의 실린더(3번 실린더)부터 순차적으로 연료분사 및 점화를 한다.
이에 따라, 시동시 최초 실린더 판별 신호가 입력되면 한번 프리 인젝션을 하고 그 다음에는 해당 실린더에만 연료를 분사하고 점화하므로, 시동시 공연비가 농후하게 되는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라 배출가스 내의 탄화수소(HC)와 일산화탄소(CO)의 배출량을 감소시킬 수 있다.
본 발명 시동시 연료분사 및 점화시기 제어방법은 시동이 정지되면 마지막으로 점화된 최후 실린더를 저장하고, 시동시에는 1번 실린더부터 점화를 시작하지 않고 상기 최후 실린더의 다음 실린더부터 점화를 시작하여 시동시 배출가스를 줄일 수 있는 유용한 것이다.

Claims (1)

  1. 흡기 매니폴드에 연료를 분사하는 인젝터와; 점화코일의 1차 전류를 제어하여 점화플러그에 불꽃을 발생시키는 점화부와; 크랭크각을 검출하여 실린더 판별 신호를 출력하는 크랭크각 센서와, 1번 실린더의 상사점을 검출하는 1번 실린더 상사점 센서로부터 실린더 판별 신호와 1번 실린더 신호를 입력받아 연료분사시기와 점화시기를 산출하여 상기 인젝터와 점화부를 작동시키는 엔진제어부로 이루어진 연료분사 및 점화시기 제어장치에 있어서,
    시동신호가 입력되면, 저장부에 저장되어 있는 마지막으로 점화된 최후 실린더와 최후 실린더 판별 신호가 입력된 후의 경과시간인 제1 소정시간을 읽어오는 초기화 단계와;
    상기 초기화 단계를 수행한 후, 상기 최후 실린더 다음의 실린더를 최초에 점화될 최초 실린더로 산출하고, 크랭크각 센서로부터 첫번째 실린더 판별 신호가 입력될 때까지의 경과시간인 제2 소정시간을 두 개의 실린더 판별 신호 사이의 시간과 상기 제1 소정시간의 차로 산출하는 최초 실린더 산출 단계와;
    상기 최초 실린더 설정 단계를 수행한 후, 크랭크각 센서로부터 처음 실린더 판별 신호가 입력되면 모든 인젝터를 작동시켜서 모든 실린더에 연료를 분사하고, 상기 최초 실린더를 점화시키는 동시에 최초 실린더 다음의 실린더부터 순차적으로 연료분사 및 점화가 이루어지도록 하는 연료분사 및 점화단계와;
    시동정지신호가 입력되면, 최후 실린더와 제1 소정시간을 저장부에 저장하는 엔진상태 저장단계;
    를 수행하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 시동시 연료분사 및 점화시기 제어방법.
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