KR100353997B1 - 차량용 엔진 제어 방법 - Google Patents

Abstract

차량 주행중 주행 조건에 따른 경사각을 산출하고, 상기 산출된 경사각에 따라 린번 영역과 일반 영역으로의 주행 영역을 구분하여 경사로 주행시 최적의 가속 성능을 발휘할 목적으로;

차량 주행시 검출되어 인가되는 스로틀 밸브 개도, 차속 및 엔진 회전수를 입력받아 판독하여 린번 모드 조건을 만족하는가를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 린번 모드 조건을 만족하면, 린번 주행 제어 신호를 출력하고, 변속단을 산출한 다음, 변속단이 1속인가를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 변속단이 1속이 아닌 경우, 변속단이 2속 내지 5속인가를 순차적으로 판단하는 단계와; 상기 단계에서 변속단이 2속 내지 5속중 어느 한 변속단에 속하는 경우, 해당 변속단의 평탄로 주행 저항치를 설정한 후, 이론 차량 가속도를 산출하고, 실제 차량 가속도를 산출하는 단계와; 상기 단계에서 산출된 이론 차량 가속도와 실제 차량 가속도를 감산 연산하여 산출하고, 상기 산출된 값이 소정의 제1 설정값보다 작거나 같은가를 비교 판단하는 단계와; 상기 단계에서 이론 차량 가속도와 실제 차량 가속도를 감산 연산하여 산출한 값이 소정의 제1 설정값보다 작거나 같은 경우, 경사각을 산출하고, 상기 산출된 경사각이 각 변속단별로 설정된 경사각 보다 큰가를 비교 판단하는 단계와; 상기 단계에서 산출된 경사각이 각 변속단별로 설정된 경사각 보다 큰 경우, 린번 모드를 해제하는 제어 신호를 출력하는 단계로 이루어져 있어, 운전자의 주행 의지를 만족시킬 수 있다.

Description

차량용 엔진 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING ENGINE FOR VEHICLES}

본 발명은 차량용 엔진에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 린번(희박 연소) 엔진과 수동 변속기를 장착한 차량에서 경사로 주행시 가속 성능을 향상시키기 위한 차량용 엔진 제어 방법에 관한 것이다.

예컨대, 차량용 엔진에는 공급되는 연료에 따라 크게 가솔린 엔진, 디젤 엔진, 가스엔진으로 구분되어진다.

특히, 상기 가솔린 엔진에는 이론 공연비가 14.7:1인 일반적인 엔진(MPI)과 22:1인 희박 연소를 행하는 린번 엔진으로 나누어진다.

상기에서 린번 엔진은 일반적인 엔진과 같은 힘을 얻으면서도 기존 엔진보다 연료를 적게 소비한다.

즉, 기존 MPI엔진과는 달리 공기와 연료를 강한 와류에 실어 연소실내로 흡입, 압축 폭발시킴으로써, 연료 소모량을 20%이상 줄일 수 있다.

상기한 린번 엔진은 희박한 공연비 상태에서 운전하기 위해 도면에 도시되어 있지 않은 연소실에 공기 흡입 통로가 두개로 설치되어 있고, 상기 흡입 통로중 한쪽 통로에 도면에 도시되어 있지 않은 스월(와류) 밸브를 설치하여 제어장치에서 제어하도록 하고 있다.

따라서, 차량을 주행하던 중 린번 영역에 접어들게 되면, 제어장치는 도면에 도시되어 있지 않은 스월 제어 밸브 액츄에이터를 제어하여 한쪽 공기 통로를 닫도록 제어한다.

이 때, 다른 한쪽 공기 통로로 흡입 공기가 쏠려 들어감에 따라 유속이 빨라지게 되고, 상기한 원리에 의해 강한 와류를 일으키며 연소실로 들어가 희박한 공연비에서도 연소가 가능하게 된다.

그러나, 상기한 린번 엔진은 도 3에 도시되어 있는바와 같이 린번 영역과 일반 영역으로 나누어져 있으나, 차량 주행 상태에 따라 변하지 않고, 항상 일정한 영역을 유지함으로써, 차량이 평지에서 경사로를 주행할 때, 차량의 가속 성능이 급격히 저하되는 문제점을 내포하고 있다.

따라서, 상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 차량 주행중 주행 조건에 따른 경사각을 산출하고, 상기 산출된 경사각에 따라 린번 영역과 일반 영역으로의 주행 영역을 구분하여 경사로 주행시 최적의 가속 성능을 발휘할 수 있는 차량용 엔진 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.

도 1은 본 발명에 적용되는 차량용 엔진 제어 장치 구성 블록도.

도 2는 본 발명에 따른 차량용 엔진 제어 방법 동작 순서도.

도 3은 린번 영역 판단 그래프이다.

이를 실현하기 위한 본 발명은, 차량 주행시 검출되어 인가되는 스로틀 밸브 개도, 차속 및 엔진 회전수를 입력받아 판독하여 린번 모드 조건을 만족하는가를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 린번 모드 조건을 만족하면, 린번 주행 제어 신호를 출력하고, 변속단을 산출한 다음, 변속단이 1속인가를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 변속단이 1속이 아닌 경우, 변속단이 2속 내지 5속인가를 순차적으로 판단하는 단계와; 상기 단계에서 변속단이 2속 내지 5속중 어느 한 변속단에 속하는 경우, 해당 변속단의 평탄로 주행 저항치를 설정한 후, 이론 차량 가속도를 산출하고, 실제 차량 가속도를 산출하는 단계와; 상기 단계에서 산출된 이론 차량 가속도와 실제 차량 가속도를 감산 연산하여 산출하고, 상기 산출된 값이 소정의 제1 설정값보다 작거나 같은가를 비교 판단하는 단계와; 상기 단계에서 이론 차량 가속도와 실제 차량 가속도를 감산 연산하여 산출한 값이 소정의 제1 설정값보다 작거나 같은 경우, 경사각을 산출하고, 상기 산출된 경사각이 각 변속단별로 설정된 경사각 보다 큰가를 비교 판단하는 단계와; 상기 단계에서 산출된 경사각이 각 변속단별로 설정된 경사각 보다 큰 경우, 린번 모드를 해제하는 제어 신호를 출력하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 상기의 목적을 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 차량용 엔진 제어 방법을 예를 들어 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 적용되는 차량용 엔진 제어 장치 구성 블록도서, 차량 주행 상태 변화에 따라 가변되는 스로틀 밸브 개도(11), 차속(12) 및 엔진회전수(13)를 검출하는 차량 주행 상태 검출 수단(10)과, 상기 차량 주행 상태 검출 수단(10)에서 인가되는 신호를 입력받아 판독한 후, 린번 모드 조건을 만족하는가를 판단하여, 상기 린번 모드 조건을 만족하면, 린번 주행 제어 신호를 출력하고, 변속단을 산출한 다음, 변속단이 2속 내지 5속인가를 순차적으로 판단하여, 상기 변속단이 2속 내지 5속중 어느 한 변속단에 속하는 경우, 해당 변속단의 평탄로 주행 저항치를 설정한 후, 이론 차량 가속도를 산출하고, 실제 차량 가속도를 산출하여, 상기 산출된 이론 차량 가속도와 실제 차량 가속도를 감산 연산하여 산출하고, 상기 산출된 값이 소정의 제1 설정값보다 작거나 같은가를 비교 판단한 다음, 상기 이론 차량 가속도와 실제 차량 가속도를 감산 연산하여 산출한 값이 소정의 제1 설정값보다 작거나 같은 경우, 경사각을 산출하고, 상기 산출된 경사각이 각 변속단별로 설정된 경사각 보다 큰가를 비교 판단하여, 상기 산출된 경사각이 각 변속단별로 설정된 경사각 보다 큰 경우, 린번 모드를 해제하는 제어 신호를 출력하는 제어 수단(20)과; 상기 제어 수단(20)에서 출력되는 린번 모드 제어 신호에 따라 구동되는 구동 수단(30)으로 이루어져 있다.

상기에서 구동 수단(30)은 연료 분사량을 조절하는 인젝터(31)와, 스월 제어 밸브의 동작을 조절하는 스월 제어 밸브 액츄에이터(32)로 구비되어 있다.

상기 구성으로 이루어지는 차량용 자동 변속기의 총합 제어 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 차량용 엔진 제어 방법 동작 순서도이고, 도 3은 린번 영역 판단 그래프이다.

운전자의 조작 상태에 따라 변속단이 자동으로 변속되는 자동 변속기를 장착한 차량에서, 상기 자동 변속기를 기설정된 프로그램에 의해 제어하는 변속 제어 수단(20)은 차량 주행 상태 감지 수단(10)으로 소정의 제어 신호를 출력한다(S100).

이에 차량 주행 상태 감지 수단(10)은 스로틀 밸브 개도 검출부(11), 차속 검출부(12) 및 엔진 회전수 검출부(13)의 검출값을 변속 제어 수단(20)으로 전송한다.

따라서, 변속 제어 수단(20)은 상기 차량 주행 상태 검출 수단(10)으로부터 입력되는 스로틀 밸브 개도량(Th), 차속(No) 및 엔진 회전수(Ne)를 입력받아 판독한 후, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 차량의 주행 상태가 린번 모드 조건을 만족하는가를 판단한다(S110).

상기에서 린번 모드 조건은, 전술한 바와 있는 도 3에 도시된 린번 영역 판단 그래프에 도시된 바와 같이, 차속이 40Kph 내지 120Kph 이고, 스로틀 밸브 개도량이 20% 내지 42% 이다.

따라서, 상기 주행 차량이 린번 모드 조건을 만족하면, 제어 수단(20)은 린번 주행 제어 신호를 구동 수단(30)으로 출력한다(S115).

구동 수단(30)은 상기 제어 수단(20)에서 출력되는 린번 주행 제어 신호에 제어되어 인젝터(31)에 의해 연료 분사량을 조절하고, 스월 제어 밸브 액츄에이터(32)에 의해 두 개의 흡입 공기 통로중 어느 한 쪽의 흡입 공기 통로를 막는다.

이어서, 제어 수단(20)은 엔진 회전수(Ne)와 차속(No)을 기설정된 프로그램에 의해 설정된 수학식 1에 대입하여 주행 변속단을 산출한다(S120).

상기 수학식 1에 의해 변속단이 산출되면, 제어 수단(20)은 현 주행 변속단이 1속인가를 판단한다(S130).

상기에서 현 주행 변속단이 1속 인 경우, 제어 수단(20)은 메인 루틴으로 리턴하고, 상기 변속단이 1속이 아닌 경우, 변속단이 2속 내지 5속인가를 순차적으로 판단한다(S140).

상기에서 현 주행 변속단이 2속 내지 5속중 어느 한 변속단인 경우, 제어 수단(20)은 각 변속단(2속 내지 5속)별 평탄로 주행 저항치(T_RL)를 기설정된 프로그램에 의해 메모리에 저장되어 있는 데이터 맵에서 설정한 후, 이론 차량 가속도(α_I)를 산출하고(S150), 상기 현 주행 변속단이 2속 내지 5속중 어느 한 변속단에도 포함되지 않는 경우, 메인 루틴으로 리턴한다.

주행 저항은 4가지로 나누어 산출할 수 있는데, 먼저 평탄로 등속 주행시의 주행 저항은 구름 저항에 공기 저항을 가산하여 산출한다.

경사로 등속 주행시의 주행 저항은 구름 저항과 공기 저항 및 등속 저항을 가산하여 산출한다.

평탄로 등가속 주행시 주행 저항은 구름 저항과 공기 저항 및 가속 저항을 가산하여 산출한다.

등판로 등가속 주행시 주행 저항은 구름 저항과 공기 저항, 가속 저항 및 등판 저항을 가산하여 산출한다.

상기에서 이론 차속 가속도(α_I)는 현 엔진 토크(T_ENG)를 이용하여 수학식 2에 의해 산출한다.

상기에서 엔진 토크(T_ENG)는 기설정된 프로그램에 의해 메모리에 저장되어 있는 엔진 토크맵 값에서 엔진 회전수(Ne)와 스로틀 밸브 개도량(Th)에 의해 설정한다.

이후, 제어 수단(20)은 차량의 변화를 실측하여 매 연산 주기별 차속 변화(차량 가속도)를 실제 연산하여 실제 주행 차량의 가속도(α_A)를 산출하고(S160), 상기에서 산출된 이론 차량 가속도(α_I)를 실제 주행 차량 가속도(α_A)로 감산 연산하여 소정의 값(α)을 산출한 후(S170), 상기 산출된 소정의 값(α)이 0보다 작거나 같은가를 비교 판단하다(S180).

상기에서, 산출된 소정의 값(α)이 0보다 작거나 같은 경우, 제어 수단(20)은 차량 주행 도로의 경사각(sinθ)을 산출한 후(S190), 상기 산출된 경사각(sinθ)이 기설정된 프로그램에 의해 메모리에 저장되어 있는 각 변속단별 경사각 설정값보다 큰가를 비교 판단하며(S200), 상기 산출된 소정의 값(α)이 0보다 큰 경우,메인 루틴으로 리턴한다.

상기에서 산출된 소정의 값(α)이 0에 근사한다면, 제어 수단(20)은 주행 도로가 평탄로인 것으로 판단하고, 상기 산출된 소정의 값(α)이 0보다 크면, 주행 도로가 등판로인 것으로 판단하며, 상기 산출된 소정의 값(α)이 0보다 작으면 내리막 경사로인 것으로 판단한다.

상기에서 경사각(sinθ)은 소정의 값(α) / 중력 가속도(g)이다.

상기에서 소정의 값(α) = 이론 차량 가속도(α_I) - 실제 주행 차량 가속도(α_A) 이다.

즉, 등판 저항(Rs) = 차체 중량(W) × 경사각(sinθ) = 자동차의 전면 투영면적(m) × α 이다.

상기에서 W = m×g 이므로, m×g×sinθ = m×α 이다.

즉, sinθ = α / g 이다.

상기에서 상기 산출된 경사각(sinθ)이 기설정된 프로그램에 의해 메모리에 저장되어 있는 각 변속단별 경사각 설정값 보다 큰 경우, 제어 수단(20)은 차량이 경사로를 주행하고 있는 것으로 판단하여, 린번 모드를 해제하는 제어 신호를 구동 수단(30)으로 출력하고 메인 루틴으로 리턴하고(S210), 상기 산출된 경사각(sinθ)이 기설정된 프로그램에 의해 메모리에 저장되어 있는 각 변속단별 경사각 설정값 보다 작거나 같은 경우, 메인 루틴으로 리턴한다.

구동 수단(30)은 상기 제어 수단(20)에서 출력되는 린번 주행 제어 신호에제어되어 인젝터(31)에 의해 연료 분사량을 조절하고, 스월 제어 밸브 액츄에이터(32)에 의해 막혀있던 흡입 공기 통로를 열어 줌으로써, 린번 모드가 해제된다.

이로써, 린번 엔진을 장착한 차량은 주행 도로에 따라 린번 모드 및 일반 모드로 절환함에 따라 운전자의 주행 의지를 만족시킬 수 있다.

상기한 제어 방법은 린번 엔진과 자동 변속기를 장착한 차량에서도 사용된다.

이상에서와 같이 본 발명의 실시예에 따른 차량용 엔진 제어 방법은 차량 주행중 주행 조건에 따른 경사각을 산출하고, 상기 산출된 경사각에 따라 린번 영역과 일반 영역으로의 주행 영역을 구분하여 경사로 주행시 최적의 가속 성능을 발휘할 수 있어, 운전자의 주행 의지를 만족시킬 수 있다.

Claims (8)

1. 차량 주행시 검출되어 인가되는 스로틀 밸브 개도, 차속 및 엔진 회전수를 입력받아 판독하여 린번 모드 조건을 만족하는가를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 린번 모드 조건을 만족하면, 린번 주행 제어 신호를 출력하고, 변속단을 산출한 다음, 변속단이 1속인가를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 변속단이 1속이 아닌 경우, 변속단이 2속 내지 5속인가를 순차적으로 판단하는 단계와; 상기 단계에서 변속단이 2속 내지 5속중 어느 한 변속단에 속하는 경우, 해당 변속단의 평탄로 주행 저항치를 설정한 후, 이론 차량 가속도를 산출하고, 실제 차량 가속도를 산출하는 단계와; 상기 단계에서 산출된 이론 차량 가속도와 실제 차량 가속도를 감산 연산하여 산출하고, 상기 산출된 값이 소정의 제1 설정값보다 작거나 같은가를 비교 판단하는 단계와; 상기 단계에서 이론 차량 가속도와 실제 차량 가속도를 감산 연산하여 산출한 값이 소정의 제1 설정값보다 작거나 같은 경우, 경사각을 산출하고, 상기 산출된 경사각이 각 변속단별로 설정된 경사각 보다 큰가를 비교 판단하는 단계와; 상기 단계에서 산출된 경사각이 각 변속단별로 설정된 경사각 보다 큰 경우, 린번 모드를 해제하는 제어 신호를 출력하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진 제어 방법.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 변속단 산출은 엔진 회전수(Ne)와 차속(No)을 기설정된 프로그램에 의해 설정된 수학식 3에 대입하여 산출하는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진 제어 방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 평탄로 주행 저항치는 구름 저항과 공기 저항 및 가속 저항을 가산하여 산출한 값을 기설정된 프로그램에 의해 메모리에 저장되어 있는 맵 값에서 설정하는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진 제어 방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 이론 차량 가속도는 현 엔진 토크(T_ENG) - 평탄로 주행 저항치(T_RL)로 수학식 4에 의해 산출하는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진 제어 방법.
6. 제 5항에 있어서, 현 엔진 토크는 기설정된 프로그램에 의해 메모리에 저장되어 있는 엔진 토크맵 값에서 엔진 회전수(Ne)와 스로틀 밸브 개도량(Th)에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진 제어 방법.
7. 제 1항에 있어서, 실제 차량 가속도는 차량의 변화를 실측하여 매 연산 주기별 차속 변화를 실제 연산하여 산출하는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진 제어 방법.
8. 제 1항에 있어서, 경사각 산출은 이론 차량 가속도 - 실제 주행 차량 가속도 / 중력 가속도로 연산하여 산출하는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진 제어 방법.