KR100360799B1 - 자동차용 인젝터의 노화를 보상하는 인젝터맵 적용방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 자동차용 인젝터의 노화를 보상하는 인젝터맵 적용방법은, 인젝터 맵이 식재된 전자제어수단과 인젝터가 장착된 차량에서 시동키가 온되면, 상기 전자제어수단이 각 감지수단의 검출신호를 인가받아 설정된 웜업 공회전 조건과 시동키 온 후로부터의 경과시간이 설정된 안정화 시간을 초과하는 조건이 모두 성립되는지 여부를 판단하는 단계와; 상기 웜업 공회전 조건과 상기 안정화 시간 경과 조건이 모두 성립되는 경우, 상기 전자제어수단은 공회전 제어를 중단하고 기준 분사압과 맵핑된 기준 연료량에 따라 연료 분사량을 산정하여 상기 산정된 연료 분사량을 분사하도록 인젝터를 제어하는 단계와; 상기 산정된 연료 분사량에 따라 인젝터의 제어가 이루어지면, 상기 전자제어수단은 평균 엔진 회전수를 검출하여 상기 검출된 엔진 회전수에 따라 인젝터 맵을 선택한 후 연료 분사압 및 공회전 제어를 복귀시키는 단계를 포함하여 이루어져, 차량의 인젝터와 인젝터 맵이 최적의 조합을 유지하게 되므로 인젝터 에이징 효과에 따른 내구성 마진을 고려할 필요가 없으며 엔진이 최대의 성능을 갖도록 매핑하게 된다.

Description

자동차용 인젝터의 노화를 보상하는 인젝터맵 적용방법{METHOD FOR APPLYING INJECTOR MAP TO COMPENSATE INJECTOR AGING FOR A VEHICLE}

본 발명은 자동차용 인젝터의 노화를 보상하는 인젝터맵 적용방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 인젝터가 일정시간 이상 사용되어 유량이 변화하게 되는 인젝터 에이징 효과(또는 노화)에 따라 인젝터와 인젝터 맵간의 최적의 조합을 유지하기 위한 자동차용 인젝터의 노화를 보상하는 인젝터맵 적용방법에 관한 것이다.

일반적으로 ECU(Electronic Control Unit)에 의해 엔진제어를 수행하게 되는 전자 제어 차량은 상기 ECU의 공연비 제어에 따라 연료를 분사하기 위한 인젝터를 구비한다.

상기 인젝터의 연료 분사량을 제어하는 ECU에는 차량내 감지수단에 의해 검출되는 데이터들에 근거한 연료 분사 요구량과 상기 인젝터에 의해 실제 분사된 연료량을 비교하여 인젝터의 연료 분사량을 피드백 제어하기 위한 인젝터 맵이 식재되어 있다.

도1에는 이러한 ECU의 인젝터 맵의 작동 관계도가 도시되어 있다.

도1에 따르면, 보쉬사의 공통 레일 시스템(Common Rail System)의 경우, 엔진의 속도와 가속페달의 답입량에 따라 요구 분사 연료량이 산정된다. 그러면, 실제로 인젝터에 의해 분사되는 연료 분사량은 공통 레일 압력(연료 분사압)에서 인젝터 맵(10)에 의해 인젝터의 솔레노이드 밸브(Solenoid Valve)의 자화 시간(Energizing Time)을 계산한다.

그래서 상기 계산된 솔레노이드 자화 시간만큼 ECU에서 제어신호가 출력되면, 인젝터에서는 이에 해당하는 시간만큼 니들이 들려 있게 됨으로써, 요구되는 연료 분사량이 분사된다.

이처럼 인젝터 맵(10)은 각각의 공통 레일 압력에서 요구 분사 연료량에 대해 실 분사 연료량이 일치하도록 솔레노이드 밸브의 자화 시간을 정의한 맵이다.

따라서, 인젝터 맵(10)이 정확해야만 요구 분사 연료량과 실 분사 연료량이 일치하는데, 실제로는 인젝터 양산시 인젝터마다 인젝터 유량 특성이 다르기 때문에 동일한 공통 레일 압력과 자화 시간에서도 인젝터마다 실 분사 연료량이 다르게 된다.

즉, 정확한 인젝터 맵(10)을 만들기 위해서는 각각의 인젝터 유량 특성에 적응하는 인젝터 맵(10)이 존재하여만 하는데, 실제로 이러한 요구를 달성하기는 어렵다. 그래서 평균 유량 특성을 갖는 인젝터를 선정하여 이에 따른 인젝터 맵(10)을 구성하여 ECU에 적용하게 된다.

그러므로 공통 레일 압력과 자화 시간에 따른 실 분사 연료량의 관계를 평균 유량 인젝터에서 측정하여 맵으로 만든 후, 허용되는 양산편차내의 유량 특성을 갖는 모든 인젝터에 동일하게 적용한다.

그런데, 인젝터가 일정시간 이상 사용되면 노화되어 인젝터의 유량이 변하는 인젝터 에이징 효과가 발생된다. 예를 들어, 인젝터가 노화될수록 분사량의 증가하는 방향으로 변화하게 되며, 부분부하 운전영역에서는 약 2㎣/str 만큼 증가한다.

이처럼 분사량이 증가하기 때문에 토크 및 동력이 증가하는 방향에서도, 실 분사 연료량의 증가에 의한 배기온도 상승과 연료 압력 상승으로 인해 엔진의 내구성이 악화되는 문제점이 있다.

또한, 실 분사 연료량의 증가로 인해 분사시기 및 연료 분사압 저하와, 배기가스 재순환율 증가에 따라 운행중 배출가스가 증가하는 문제점이 있다.

구체적으로는, 동일 자화 시간에서 실 분사 연료량이 2㎣/str 정도 차이가 나면, 역으로 동일한 실제 연료량에서는 ECU의 요구 분사 연료량이 2㎣/str 정도 차이가 생기는 것을 의미하게 된다. 그러므로, 다른 기본 분사 인자맵(분사 타이밍, 연료압, 배기가스 재순환량 등)은 요구 분사 연료량과 엔진 회전수의 함수로 되어 있기 때문에, 상기한 바와 같은 2㎣/str의 차이는 동일 차량 조건에서 기본 분사인자들의 큰 변화를 유발한다. 이로 인해 차량의 차속과 엔진 토크가 동일한조건에서도ECU는 서로 다른 연료량을 분사하는 것으로 인식하여 분사시기가 연료압 또는 배기가스 재순환량이 달라지므로, 차량의 유해 배기가스 배출량 또는 배출 특성이 달라지게 되는 문제점이 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 차량의 인젝터가 일정시간 이상 사용되어 유량이 변화하게 되는 인젝터 에이징 효과(또는 노화)에 따라 인젝터와 인젝터 맵간의 최적의 조합을 유지하기 위한 자동차용 인젝터의 노화를 보상하는 인젝터 맵 적용방법을 제공하는 데 있다.

도1은 ECU의 인젝터 맵의 작동 관계도.

도2는 본 발명의 실시예에 의한 자동차용 인젝터의 노화를 보상하는 인젝터맵 적용방법의 순서도.

도3은 본 발명이 적용되는 ECU의 신호 처리 흐름도.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동차용 인젝터의 노화를 보상하는 인젝터 맵 적용방법은, 인젝터 맵이 식재된 전자제어수단과 인젝터가 장착된 차량에서 시동키가 온 되면, 상기 전자제어수단이 각 감지수단의 검출신호를 인가받아 설정된 웜업 공회전 조건과 시동키 온 후로부터의 경과시간이 설정된 안정화 시간을 초과하는 조건이 모두 성립되는지 여부를 판단하는 단계와; 상기 웜업 공회전 조건과 상기 안정화 시간 경과 조건이 모두 성립되는 경우, 상기 전자제어수단은 공회전 제어를 중단하고 기준 분사압과 맵핑된 기준 연료량에 따라 연료 분사량을 산정하여 상기 산정된 연료 분사량을 분사하도록 인젝터를 제어하는 단계와; 상기 산정된 연료 분사량에 따라 인젝터의 제어가 이루어지면, 상기 전자제어수단은 평균 엔진 회전수를 검출하여 상기 검출된 엔진 회전수에 따라 인젝터 맵을 선택한후 연료 분사압 및 공회전 제어를 복귀시키는 단계를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도2는 본 발명의 실시예에 의한 자동차용 인젝터의 노화를 보상하는 인젝터 맵 적용방법의 순서도이고, 도3은 본 발명이 적용되는 ECU의 신호 처리 흐름도이다.

도2에 따르면, 선택적으로 적용 가능한 인젝터 맵이 식재된 전자제어수단과 인젝터가 장착된 차량에서 시동키가 온 되면, 상기 전자제어수단은 각 감지수단의 검출신호를 인가받아 설정된 웜업 공회전 조건이 성립되는지 여부를 판단한다(ST21~ST25).

상기 전자제어수단은 ECU로 구현하며, 이러한 ECU로 입출력되는 신호는 도3에 도시된 바와 같다.

도3에 따르면, ECU(20)는 차량내 각 감지수단의 검출신호를 인가 받는다. 차량의 감지수단에 의해 인가되는 신호는, 엔진 회전수 신호와, 가속페달의 답입량을 지시하는 가속페달의 위치 신호와, 클러치의 결합/해방을 지시하는 클러치 스위치 신호와, 실린더 블록의 냉각수 온도를 지시하는 냉각수온 신호와, 인젝터의 연료 분사압을 지시하는 연료 분사압 신호, 및 차속 센서에 의해 검출된 차속 신호가 포함된다.

그리고 상기 웜업 공회전 조건은, 엔진에 장착된 인젝터의 유량 특성을 ECU(20)가 검사하기 위해서 요구되는 운전영역에 관한 것이다.

바람직하게는 상기 웜업 공회전 조건의 성립 여부 판정은 다음과 같은 다수의 조건을 고려한다.

즉, ECU(20)는 가속페달의 위치 신호를 인가받아 가속페달이 답입되지 않은 상태인지를 판단한다. 예를 들어, 상기 가속페달의 위치가 0이면 답입되지 않은 상태에 해당한다(ST22).

이어서, ECU(20)는 엔진이 충분히 웜업 되었는지를 판별하기 위해서 실린더 블록의 냉각수온이 열전대(Thermostat) 개구온도에 상당하는 온도범위에 있는지를 판단한다. 상기 열전대 개구온도 범위는 대략적으로 하한치가 85°C이고 상한치가 95°C 인 범위이므로, 기준온도1을 85°C로 설정하고 기준온도2를 95°C로 설정한다. 그러면 웜업 여부를 판단하기 위한 비교 연산식은, ((기준온도1) < 냉각수온 < (기준온도2))과 같다(ST23).

더불어 ECU(20)는 검출되는 엔진 회전수가 공회전수 대비 50rpm의 편차 범위내에 있는지 여부를 판단한다. 이를 비교 연산식으로 표현하면, ((공회전수-50rpm) < 냉각수온 < (공회전수 + 50rpm))과 같다(ST24).

또한, ECU(20)는 클러치가 작동되었거나 기어가 중립의 위치에 있는지 여부를 판단한다. 이때 클러치의 작동 여부는 클러치 스위치 신호를 인가받아 판정하게 되며, 기어의 중립상태에 대한 판정은 수동 변속기 차량의 경우 엔진 속도와 차속의 비로 판정하고 자동변속기 차량의 경우에는 TCU(Transmission Control Unit)에서 차속을 인가받아 판정한다(ST25).

그래서 웜업 공회전 조건이 성립되는 경우, ECU(20)는 시동키가 온된 후로부터의 경과시간이 설정된 안정화 시간을 초과하는지 여부를 판단한다. 상기 안정화 시간은 상기 웜업 공회전 조건을 만족시키는 엔진의 상태가 안정화되도록 하기 위하여 설정되는 시간으로, 바람직하게는 10초로 설정한다(ST26).

한편, 상기 안정화 시간이 경과하기까지는 상기 단계 ST21로 복귀하여 상기 웜업 공회전 조건이 지속적으로 성립되고 있는지를 확인하게 된다.

이처럼 웜업 공회전 조건과 상기 안정화 시간 경과 조건이 모두 성립되는 경우, ECU(20)는 공회전 제어를 중단한다(ST27).

더불어 ECU(20)는 연료 분사압을 기준 분사압으로 조절되도록 지령한다(ST28).

그리고 ECU(20)는 기 맵핑된 기준 연료량을 분사시키도록 인젝터에 지령한다. 이를 위하여 ECU(20)는 인젝터의 기준 자화 시간으로 인젝터를 자화시킨다(ST29).

그래서 상기 기준 분사압에서 기준 연료량이 분사되도록 제어하는 상태에서 ECU(20)는 엔진 회전수를 검출하여 상기 검출된 엔진 회전수의 평균을 산정한다(ST30).

이어서, ECU(20)는 상기 산정된 엔진 회전수가 속하는 범위를 판별하고, 상기 엔진 회전수가 속하는 범위에 따라 인젝터 맵이 각기 다르게 선정되도록 한다(ST31).

또한, 상기 단계 ST31이 수행되거나 상기 단계 ST22와, 단계 ST23과, 단계 ST24와, 단계 ST25의 적어도 어느 하나에서 웜업 공회전 조건이 성립되지 않는 경우, ECU(20)는 정상적인 연료 분사압 및 공회전 제어를 수행한다(ST32)

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 자동차용 인젝터의 노화를 보상하는 인젝터 맵 적용방법에 따르면, 차량의 인젝터와 인젝터 맵이 최적의 조합을 유지하게 되므로 인젝터 에이징 효과에 따른 내구성 마진을 고려할 필요가 없으며, 엔진이 최대의 성능을 갖도록 매핑하게 되는 효과가 있다.

또한, 양산된 차량에서 인젝터의 에이징 효과에 따른 보상을 수행함으로써, 유해 배기가스의 과다 배출로 인한 차량 리콜을 방지하는 효과가 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위를 한정하는 것이 아니다.

Claims (2)

1. (a) 인젝터 맵이 식재된 전자제어수단과 인젝터가 장착된 차량에서 시동키가 온 되면, 상기 전자제어수단이 각 감지수단의 검출신호를 인가받아 설정된 웜업 공회전 조건과 시동키 온 후로부터의 경과시간이 설정된 안정화 시간을 초과하는 조건이 모두 성립되는지 여부를 판단하는 단계와;

   (b) 상기 웜업 공회전 조건과 상기 안정화 시간 경과 조건이 모두 성립되는 경우, 상기 전자제어수단은 공회전 제어를 중단하고 기준 분사압과 맵핑된 기준 연료량에 따라 연료 분사량을 산정하여 상기 산정된 연료 분사량을 분사하도록 인젝터를 제어하는 단계와;

   (c) 상기 산정된 연료 분사량에 따라 인젝터의 제어가 이루어지면, 상기 전자제어수단은 평균 엔진 회전수를 검출하여 상기 검출된 엔진 회전수에 따라 인젝터 맵을 선택한 후 연료 분사압 및 공회전 제어를 복귀시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 인젝터의 노화를 보상하는 인젝터 맵 적용방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 단계 (a)에서 상기 웜업 공회전 조건은,

   가속페달의 위치 신호가 가속페달이 답입되지 않은 상태를 지시하는 조건과,

   엔진의 냉각수온이 열전대의 개구온도 범위내에 있을 조건과,

   검출되는 엔진 회전수가 공회전수 대비 설정된 편차 범위내에 있을 조건과,

   클러치가 작동되었거나 기어가 중립의 위치에 있을 조건의 논리합으로 연산되는 것을 특징으로 하는 자동차용 인젝터의 노화를 보상하는 인젝터 맵 적용방법.