KR100373028B1 - 린번 엔진의 린번 모드 해제 제어방법 - Google Patents

Abstract

린번 모드 해제시에 과도한 점화시기 지연으로 인한 출력 감소를 줄이고, 린번 모드 해제시의 엔진 회전수를 기초로 상기 점화시기 지연각도 및 엔진 목표 토크의 정상 토크 접근 속도를 정하여 줌으로써 엔진의 운전 상태를 반영하기 위하여,

린번 모드 여부를 식별하는 린번 상태 식별자를 포함하는 엔진 제어수단에서 점화 플러그의 점화시기를 제어할 때, 린번 상태가 해제되었는지 판단하고, 린번 상태가 해제된 경우에, 설정 시간동안 설정 각도로 점화시기를 지연하며, 엔진 회전수를 기초로 계산된 시정수(T)에 의하여 목표 토크가 정상 토크에 접근하도록 점화시기 지연각도를 감쇄시킨 후 점화시기 지연을 종료하는 린번 모드 해제 제어방법을 제공한다.

Description

린번 엔진의 린번 모드 해제 제어방법{A METHOD FOR CONTROLLING IGNITION TIMING WHEN LEAN BURN MODE IS CANCELED}

본 발명은 린번 모드 해제 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 린번 모드 해제시 엔진 회전수를 기초로 설정 시간동안 설정 각도로 점화시기를 지연하고, 엔진 회전수를 기초로 목표 토크를 정상 토크에 접근시키는 방법에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 린번(lean burn) 엔진은 이론 공연비보다 희박한 상태의 공기/연료 혼합가스를 엔진에서 폭발시킬 수 있도록 하여, 연비를 향상시키고 공해를 방지하는 엔진이다.

린번 엔진은 정상적인 공기/연료의 혼합비(이하 공연비라고 한다)로 제어하는 정상모드와, 희박한 상태의 공연비로 제어하는 린번 모드로 제어영역을 나누고 있고, 상기 영역의 구분은 엔진 회전수 및 부하 기타 운전 상태에 의해 나누고 있다.

그런데, 운전 상태에 따라서 상기 린번 모드와 정상모드를 전환하는 과정에서, 린번 모드에서와 정상모드에서의 출력 차이가 크게 된다. 즉, 정상모드 진입시에는, 적게 공급되던 연료가 정상 공급됨으로 인하여 엔진의 토크가 급격히 증가하게 되고, 린번 모드 진입시에는 이와 반대로 토크가 급격히 감소하게 된다.

따라서 공급 연료량 외의 제어 조건을 동일하게 하면 린번 모드 진입 및 정상모드 진입에서 발생하는 토크 차로 인하여 엔진 쇼크(shock)가 발생하게 된다.

따라서, 이러한 쇼크를 방지하기 위하여, 종래에는 점화시기를 조절함으로써 엔진 토크가 연속적으로 변하도록 하고 있다.

도 1은 종래 방법에 의한 린번 모드 해제(즉, 정상모드 진입)시의 제어 과정을 나타낸 그래프이다.

전자제어수단 내에는 제어 상태가 린번 모드인가를 식별하는 린번(lean burn) 식별 비트가 존재하고, 상기 식별 비트의 값에 따라서 다른 제어가 행하여지게 된다.

도 1c에 나타난 바와 같이, 상기 린번 식별 비트가 소정의 순간에 린번 상태에서 정상 상태로 변화된 경우에는, 도 1b에 도시된 바와 같이 정상 상태 진입시점에 점화 타이밍을 설정 각도 지각(retard)시키고, 상기 지각된 점화 타이밍을 서서히 정상 타이밍으로 회복시키게 된다.

상기 설정 각도는 점화 타이밍 지연으로 인하여 생기는 토크 손실과 정상모드로 인하여 생기는 토크 증대가 상쇄되도록 설정된다.

따라서 도 1a에 도시된 바와 같이, 엔진 토크는 린번 상태에서 정상 상태로 진입할 때 갑작스런 변화를 일으키지 않게 되며, 정상 상태 진입시로부터 서서히 정상 토크로 복귀되는 특성으로 보이게 된다.

상기 점화 타이밍 지연 정도는 엔진 토크 목표 그래프에 의하여 설정되고, 종래 기술에 의하면 상기 목표 그래프는 정상 상태 진입시로부터 정상 토크에 지수 함수적으로 접근하는 그래프로 설정되고, 따라서, 접근 속도를 정하는 시정수(T)가 설정된다.

그런데, 종래기술에 의하면 상기 시정수(T)는 상수로 설정되어 있으며, 정상 상태로 진입할 때의 엔진 회전수에 따라서 발생될 수 있는 엔진 토크 변동은 달라지게 되는바 상수로 설정된 상기 시정수(T)는 이러한 점을 충분히 반영하기 힘들다는 문제가 있었다.

또한 상기와 같이 점화시기가 갑자기 지연됨으로 인하여 운전자가 필요로 하는 가속 상태로 엔진 상태가 신속히 변화되지 못함으로 인하여 가속감 부족을 느끼게 하였다. 즉, 정상 상태로 주행하던 중에 느끼는 엔진 토크에 비하여 정상 상태로 변환된 직후에 느끼는 엔진 토크가 큰 차이를 보임으로써 운전자는 엔진 반응에 대한 안정성 부족을 느끼게 되는 것이다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 린번 모드 해제시에 엔진 회전수를 기초로 설정 시간동안 설정 각도로 점화시기를 지연하고, 엔진 회전수를 기초로 목표 토크를 정상 토크에 접근시키는 방법을 구현하는 것이다.

도 1은 종래 방법에 의한 린번 모드 해제시의 제어 과정을 나타낸 그래프이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 린번 모드 해제 제어방법이 수행되는 린번 모드 해제 제어 시스템의 블록도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 린번 모드 해제 제어방법을 나타내는 흐름도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 린번 모드 해제시의 제어 과정을 나타낸 그래프이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 린번 모드 해제 제어방법은,

(a) 린번 상태가 해제되었는지 판단하는 단계;

(b) 린번 상태가 해제된 경우에, 설정 시간동안 설정 각도로 점화시기를 지연하는 단계;

(c) 엔진 회전수를 기초로 시정수(T)를 계산하는 단계;

(d) 상기 시정수(T)에 의하여 목표 토크가 정상 토크에 접근하도록 점화시기 지연각도를 감쇄시키는 단계;

(e) 점화시기 지연을 종료하는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면의 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 린번 모드 해제 제어방법이 수행되는 린번 모드 해제 제어 시스템의 블록도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 린번 모드 해제 제어 시스템은,

엔진을 제어하는 엔진 제어수단(210) 및 상기 엔진 제어수단(210)의 제어신호를 입력받아 작동하는 점화 플러그(230)를 포함한다.

상기 엔진 제어수단(210) 내에는, 린번 모드 혹은 정상모드의 엔진 제어 상태를 식별하는 린번 상태 식별자(220)가 포함된다.

상기 엔진 제어수단(210)은 통상의 전자제어유닛(ECU; Electronic Control Unit)으로 하는 것이 바람직하며, 상기 린번 상태 식별자(220)는 상기 전자제어유닛에 구비된 비트(bit)로 하여, 상기 비트의 0 또는 1 여부에 따라 린번 상태 여부를 식별하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 엔진 제어유닛(210)은 상기 린번 상태 식별자(220)로부터 엔진의 제어 상태를 인식하여 상기 점화 플러그(230)의 점화시기 등 작동을 제어한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 린번 모드 해제 제어방법을 나타내는 흐름도이다.

먼저 상기 엔진 제어수단(210)은 상기 린번 상태 식별자(220)에 의하여 린번 상태가 해제되었는지 판단한다(S310).

상기 린번 상태 해제 판단(S310)에서 해제되지 않은 것으로 판단된 경우에는 린번 모드 해제 제어는 종료한다.

상기 린번 상태 해제 판단(S310)에서 해제된 것으로 판단된 경우에는 설정시간동안 설정 각도로 점화시기를 지연한다(S320).

상기 설정 각도는 점화 타이밍 지연으로 인하여 생기는 토크 손실과 정상모드로 인하여 생기는 토크 증대가 상쇄되는 지연각도보다 작은 임의의 각도로 설정될 수 있다.

상기 설정 각도는 린번 모드 해제시의 엔진 회전수를 기초로 설정될 수 있으며, 이 때 상기 설정 각도는 엔진 회전수에 따른 임의의 함수에 의해 설정될 수 있으나, 엔진 회전수가 높음에 따라 커지는 함수에 의해 설정되는 것이 바람직하다.

이에 따라 린번 모드 해제에 의한 엔진 목표 토크는 린번 모드 해제시에 소정 변위 상승하게 된다.

또한 상기 설정 시간은 종래 기술에 의하여 엔진 목표 토크가 상기 소정 변위 상승할 시간으로 설정될 수 있다.

점화시기를 지연한 엔진 제어수단(210)은, 지연 당시의 엔진 회전수를 기초로, 엔진 목표 토크가 정상 토크에 지수 함수적으로 접근하는 접근 속도를 정하는 시정수(T)를 결정한다(S330).

상기 시정수(T)는 엔진 회전수에 따른 임의의 함수에 의해 설정될 수 있으나, 엔진 회전수가 높음에 따라 커지는 함수에 의해 설정되는 것이 바람직하다.

시정수(T)를 결정한 엔진 제어수단(210)은, 엔진 목표 토크가 상기 시정수(T)에 의하여 정상 토크에 지수 함수적으로 접근하도록 점화시기 지연각도를 감소시킨다(S340).

그리고, 정상 토크와 목표 토크를 비교하여 그 차이의 절대값이 설정 차이값이하인지 판단한다(S350).

상기 설정 차이값은 정상 토크에 충분히 접근한 경우 지연각도 감소를 중지하고 지연각도를 0으로 설정하여 정상 점화시기로 상기 점화 플러그(230)를 제어하기 위한 것으로서, 정상 토크와 목표 토크의 차이가 엔진 충격을 일으키지 않는 범위에서 임의의 값으로 설정될 수 있다.

상기 차이값 판단 단계(S350)에서 차이값이 설정 차이값 이하가 아닌 경우에는 상기 지연각도 감소 단계(S340)로 진행함으로써, 설정 차이값 이하가 될 때까지 상기 지연각도가 감소되도록 한다.

상기 차이값 판단 단계(S350)에서 차이값이 설정 차이값 이하인 경우에는 린번 해제에 의한 점화시기 지연을 종료한다(S360). 상기 종료는 점화 지연각도를 0으로 설정함으로써 할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 린번 모드 해제(즉, 정상모드 진입)시의 제어 과정을 나타낸 그래프이다.

도 4c에 도시된 바와 같이, 상기 린번 상태 식별자(220)가 소정의 순간에 린번 상태에서 정상 상태로 변화된 경우에는, 도 4b에 도시된 바와 같이, 정상 상태 진입시점에 점화 타이밍을, 종래 기술에 의한 지연각도보다 작은 설정 각도로 지연(retard)시키고, 설정시간 유지한다.

이에 의하여, 엔진 목표 토크는 도 4a에 도시된 바와 같이 소정 변위 상승하게 되며, 상기 상승된 상태로 상기 설정 시간동안 유지되게 된다.

따라서, 린번 모드 해제 직후에 운전자가 느끼게 되는 토크 부족 현상을 감소시킬 수 있게 된다.

상기 설정시간 경과 후에는 상기 지연시간이 감쇄됨에 따라 엔진 목표 토크는 정상 토크에 접근하게 되며, 이 때 린번 해제시의 엔진 회전수에 의해 설정된 시정수(T)에 의하여 접근하게 되므로, 린번 해제시의 엔진 회전수에 따라 다르게 발생되는 충격을 줄이고, 린번 모드 해제시의 엔진 회전수에 따라 효과적으로 충격을 줄일 수 있게 된다.

이상으로 본 발명의 린번 모드 해제 제어방법에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 린번 모드 해제시에 과도한 점화시기 지연으로 인한 출력 감소를 줄일 수 있으며, 린번 모드 해제시의 엔진 회전수를 기초로 상기 점화시기 지연각도 및 엔진 목표 토크의 정상 토크 접근 속도를 정하여 줌으로써 엔진의 운전 상태를 반영할 수 있다.

Claims (3)

1. 린번 모드 여부를 식별하는 린번 상태 식별자를 포함하는 엔진 제어수단에서 점화 플러그의 점화시기를 제어함으로써 린번 모드 해제 제어하는 방법에 있어서,

   (a) 린번 상태가 해제되었는지 판단하는 단계;

   (b) 린번 상태가 해제된 경우에, 설정 시간동안 설정 각도로 점화시기를 지연하는 단계;

   (c) 엔진 회전수를 기초로 시정수(T)를 계산하는 단계;

   (d) 목표 토크가 정상 토크에 접근하도록 점화시기 지연각도를 상기 시정수(T)를 기초로 지수함수적으로 감쇄시키는 단계;

   (e) 점화시기 지연을 종료하는 단계;

   를 포함하는 린번 모드 해제 제어방법.
2. 제1항에서,

   상기(b)단계에서,

   상기 설정 각도는 점화 타이밍 지연으로 인하여 생기는 토크 손실과 정상모드로 인하여 생기는 토크 증대가 상쇄되는 지연각도보다 작은 각도로 설정되며, 린번 해제시의 엔진 회전수에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 린번 모드 해제 제어방법.
3. 제1항에서,

   상기(d)단계는, 엔진 토크와 목표 토크의 차이의 절대값이 설정 차이값 이하가 될 때까지 수행되는 것을 특징으로 하는 린번 모드 해제 제어방법.