KR100373143B1

KR100373143B1 - 엔진 아이들 제어방법

Info

Publication number: KR100373143B1
Application number: KR10-2000-0056132A
Authority: KR
Inventors: 민곤
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2000-09-25
Filing date: 2000-09-25
Publication date: 2003-02-25
Anticipated expiration: 2020-09-25
Also published as: DE10147079B4; US6578548B2; DE10147079B9; US20020059916A1; DE10147079A1; JP4446298B2; JP2002138880A; KR20020024397A

Abstract

시동초기에는 ECU발전 제어를 금지하고 엔진 회전수 피드백 제어를 수행함으로써 엔진 시동 초기에 엔진 회전수를 안정되도록 제어하기 위하여,

냉각수온을 검출하는 냉각수온센서, 올터네이터의 발전량을 검출하는 올터네이터 발전량 센서, 엔진 회전수를 검출하는 엔진 회전수 검출센서, 아이들 상태에서 엔진에 공급되는 공기량을 조절하는 ISC 및 상기 센서들로부터 검출값을 입력받고, 상기 입력받은 센서값을 기초로 상기 ISC에 제어신호를 출력하는 ECU를 포함하는 엔진 아이들 제어 시스템에서 상기 ECU가 ISC를 제어하는 방법에 있어서,

(1) 시동판정후 경과시간이 설정범위 내인가 판단하는 단계;

(2) 설정범위 내인 경우에 올터네이터 발전 전류량에 따른 제어를 금지한 상태에서 엔진 회전수 피드백 제어를 수행하는 단계;

를 포함하는 엔진 아이들 제어방법을 제공한다.

Description

엔진 아이들 제어방법{A METHOD FOR CONTROLLING IDLE SPEED OF AN ENGINE}

본 발명은 엔진 아이들 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 시동초기에는 ECU발전 제어를 금지하고 엔진 회전수 피드백 제어를 수행하는 엔진 아이들 제어방법에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이, 엔진의 동작을 제어하는 ECU는 엔진에 부착된 각종 센서로부터 데이터를 입력받아 액츄에이터를 구동 제어함으로써 엔진을 제어하게 된다.

특히, 아이들 상태에서 ISC(Idle Speed Controller)를 제어할 때에는, 배터리 전압, 냉각수온, 전기를 발생시키는 올터네이터(Alternator)의 발전신호 등의 데이터를 입력받아, 상기 데이터로부터 엔진의 부하를 계산하고, 엔진의 부하에 비하여 순간적인 ISC 공기량 부족이 생길 경우에 엔진 회전수 요동을 방지하기 위하여 ISC에 의한 공기량을 제어하고 있다. 아이들 상태에서 생기는 전기부하에 때한 ISC 제어를 'ECU발전 제어'라고 하는데, 상기 ECU발전 제어 중에는 엔진 회전수가 설정 회전수를 유지하도록 하는 엔진 회전수 피드백 제어를 소정기간(일예로는 2초)동안 중지하고 있다.

이러한 ISC 제어방법의 일예로는, 올터네이터의 발전량 변화가 설정값 이상이고, 냉각수온이 설정온도 이상이며, 엔진 회전수가 설정 회전수 이하이고, 엔진 부압이 설정압력 이하일 때, 올터네이터의 발전량이 설정량 이상으로 커지면 소정기간동안 엔진 회전수 피드백 제어를 중지하고, ECU발전 제어에 의한 보정 공기량을 연산한 후, 상기 연산된 보정 공기량 만큼 엔진에 공기를 더 공급하도록 ISC를 제어하는 것이다.

그런데, 상기와 같은 종래기술에 의한 아이들 제어방법은, 엔진의 동작이 안정되지 않은 시동 단계에서도 적용되고 있는 상태이다.

그런데, 엔진 시동시에는 배터리 전압, 엔진의 부하 발생 정도에 따라 올터네이터의 발전량 변화가 심하게 된다.

이 때 종래기술에 의한 ECU발전 제어가 수행되면, 상기 소정기간동안 엔진회전수 피드백 제어가 중단되어 목표 회전수로 엔진 회전수를 제어하는 기능이 발휘되지 못함으로 인하여, 엔진 회전수가 급변하는 상황이 발생하여도 엔진 회전수를 진정시키지 못하고 상기 소정기간동안 엔진 회전수가 불안해지고, 심하게는 시동이 꺼지는 경우가 발생하며, 특히 엔진 냉각수온이 소정 온도 이상으로 상승한 경우에는 아이들 상태로 유지되는 엔진 회전수가 낮아 상기와 같은 경우가 발생할 가능성이 더욱 높다는 단점이 있었다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 시동초기에는 ECU발전 제어를 금지하고 엔진 회전수 피드백 제어를 수행하는 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 엔진 아이들 제어방법이 수행되는 아이들 제어 시스템의 제어 블록도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 엔진 아이들 제어방법을 나타낸 흐름도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 제어 과정 및 그 결과로 나타나는 엔진 회전수와 ISC 공기량을 나타낸 그래프이다.

도 4 및 도 5는 냉각수온이 87℃일 때 종래기술 및 본 발명의 실시예에 의한 아이들 제어방법에 의해 제어된 결과를 각각 나타낸 그래프이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 엔진 아이들 제어방법은,

냉각수온을 검출하는 냉각수온센서, 올터네이터의 발전량을 검출하는 올터네이터 발전량 센서, 엔진 회전수를 검출하는 엔진 회전수 검출센서, 아이들 상태에서 엔진에 공급되는 공기량을 조절하는 ISC 및 상기 센서들로부터 검출값을 입력받고, 상기 입력받은 센서값을 기초로 상기 ISC에 제어신호를 출력하는 ECU를 포함하는 엔진 아이들 제어 시스템에서,

상기 ECU가 시동판정후 경과시간이 설정범위 내인가 판단하고, 설정범위 내인 경우에 올터네이터 발전 전류량에 따른 제어를 금지한 상태에서 엔진 회전수 피드백 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.

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

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 엔진 아이들 제어방법이 수행되는 아이들 제어 시스템의 제어 블록도이다.

도1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예의 아이들 제어 시스템은, 배터리 전압을 검출하는 배터리 전압센서(110), 냉각수온을 검출하는 냉각수온센서(120), 올터네이터의 발전량을 검출하는 올터네이터 발전량 센서(130), 엔진 회전수를 검출하는 엔진 회전수 검출센서(140), 아이들 상태에서 엔진에 공급되는 공기량을 조절하는 ISC(150) 및 상기 센서들(110~140)로부터 검출값을 입력받고, 상기 입력받은 센서값을 기초로 상기 ISC(150)에 제어신호를 출력하는 ECU(160)를 포함한다.

엔진이 시동되면 본 발명의 실시예의 엔진 아이들 제어방법이 시작된다.

먼저 ECU(160)는 시동이 개시된 것으로 판정한 때로부터의 경과시간을 측정하여 상기 경과시간이 설정범위 내인가 판단한다(S210).

통상적으로 시동단계는 시동모터에 전류를 공급하여 시동모터가 회전하는 크랭킹 단계와 크랭킹 단계가 종료된 후 안정적인 아이들 상태로 진입하는 아이들 진입단계로 나눌 수 있는바, 상기 설정범위는 상기 아이들 진입단계에 해당하는 설정범위로 하는 것이 바람직하다. 즉, 크랭킹이 종료되는 시각을 하한값으로, 안정적인 아이들 상태로 진입 완료한 시각을 상한값으로 하는 시간범위로 하는 것이 바람직하다.

보다 구체적으로는 상기 크랭킹 완료시각은 엔진 회전이 시동모터의 회전보다 빨라진 때로 하고, 상기 아이들 진입 완료시각은 통상적인 아이들 진입시각에 해당하는 임의의 시각으로 설정할 수 있으며, 상기 경과시간의 일예로는 3초 이상 10초 이하로 할 수 있다.

상기 경과시간 판단단계(S210)에서 설정범위 내가 아닌 경우에는 상기 경과시간이 상기 설정범위의 하한값 이하인가 판단한다(S215).

상기 하한값 판단단계(S215)에서 하한값 이하인 경우에는 상기 설정범위 판단단계(S210)로 진행한다.

상기 경과시간 판단단계(S210)에서 설정범위 내인 경우에는 냉각수온이 설정온도 이상인가 판단한다(S220). 상기 설정온도는 초기 시동때에 엔진 회전수의 요동이 생길 가능성이 크다고 판단되는 임의의 온도로 설정될 수 있다.

상기 냉각수온 판단(S220)에서 설정온도 이상인 경우에는 ECU발전 제어(즉, 올터네이터 발전 전류량에 따른 제어)를 금지한다(S225).

ECU발전 제어를 금지한 후에는 엔진 회전수 편차에 따른 보정 공기량을 계산한다(S230).

상기 보정 공기량은 다음과 같이 계산되는 것이 바람직하다.

Q(NE) = △NE ×보정이득

상기 수학식1에서, Q(NE)는 보정 공기량을, △NE는 아이들 목표 회전수와 실제 회전수의 편차를 말하고, 상기 보정이득은 회전수 편차를 공기량으로 환산하기 위해 설정된 비례상수이다.

보정 공기량을 계산한 후에는, 상기 보정 공기량을 기초로 ISC를 제어한다(S235).

상기 ISC 제어는 다음과 같이 계산된 ISC 공기량으로 제어하는 것이 바람직하다.

Q(ISC) = Q(base) + Q(adap) + Q(NE)

상기 수학식 2에서, Q(ISC)는 상기 ISC에 의해 공급될 목표 공기량을, Q(base)는 냉각수온에 따른 기본 공기량을, Q(adap)는 통상의 방법에 의한 공기량 학습치를 말한다.

상기와 같이 ISC를 제어한 후에는 다시 경과시간 판단단계(S210)로 진행하여 초기 시동 시간이 경과하였는가 판단한다.

상기 하한값 판단단계(S215)에서 하한값 이하가 아닌 경우이거나, 상기 냉각수온 판단단계(S220)에서 설정온도 이상이 아닌 경우에는 초기 시동시의 아이들 제어는 종료하고 정상 제어 단계가 수행된다(S240).

상기 정상 제어 단계(S240)는 종래기술에 의한 통상의 아이들 제어방법으로 아이들 제어되는 단계이다.

일예로는 정상 제어 조건에 해당하는가 판단한 후 해당하는 경우에, 올터네이터의 발전량이 설정량 이상으로 커지면 설정기간동안 엔진 회전수 피드백 제어를중지하고, ECU발전 제어에 의한 보정 공기량을 연산한 후, 상기 연산된 보정 공기량 만큼 엔진에 공기를 더 공급하도록 ISC를 제어하는 것이다.

상기 정상 제어 조건의 일예로는 올터네이터의 발전량 변화가 설정값 이상이고, 냉각수온이 제2설정온도 이상이며, 엔진 회전수가 설정 회전수 이하이고, 엔진 부압이 설정압력 이하인 것으로 할 수 있다.

상기 ECU발전 제어에 의한 보정 공기량 연산은 올터네이터 발전량에 발전 보정이득을 곱한 값으로 할 수 있다. 상기 발전 보정이득은 발전량을 공기량으로 환산하기 위한 비례상수이다.

이상으로 본 발명의 엔진 아이들 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.

도 3에 도시된 바와 같이 엔진 시동이 개시된 후 3초 내지 10초 사이의 설정범위 동안 엔진 회전수 피드백 제어를 작동시킨다.

종래에는 상기 설정범위에 해당하는 기간 동안이라도 ECU발전 제어가 수행되었으나, 본 발명의 실시예에서는 상기 설정범위에 해당하는 기간 동안에는 ECU발전 제어를 금지한다.

이에 따라 결과적으로 나타난 엔진 회전수는, 종래에는 목표 회전수 이하로 떨어졌다가 다시 상승하는 그래프를 보이나, 본 발명의 실시예에 의하면 목표 회전수에 계속 근접해 가는 그래프를 보인다. 따라서 시동시에 엔진 회전수가 목표 회전수 이하로 떨어지면서 생기는 불안정한 엔진 동작을 해소하였다.

ISC에 의해 제어되는 공기량 역시 상기 엔진 회전수 그래프와 유사한 결과를 보였다.

도 4에 도시된 바와 같이 엔진 회전수는 최초 시동때에 일시 상승하였다가, 안정 상태로 진입하기 전에 목표 회전수 이하로 떨어지는 현상을 보였으며, 상기 테스트 결과에서는 엔진 회전수가 떨어지는 최소값이 688rpm(revolution per minute)으로 나타나 엔진 부하 발생한다면 엔진 회전수가 요동하고 시동이 꺼질 가능성이 있다.

그러나 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예의 아이들 제어방법에 의하면, 엔진 회전수가 목표 회전수에 근접하는 형태로 출력되어 안정된 초기 시동 회전수를 보인다.

몇 개의 냉각수온에서의 시험 결과를 아래의 표에 나타내었다.

냉각수온(℃)	최소 엔진 회전수(rpm)
냉각수온(℃)	종래기술	본 발명
83	703	797
87	688	797
92	758	797

이와 같이, 본 발명의 실시예에 의하면, 엔진 시동 초기에 생기는 엔진 회전수 불안정 현상을 막을 수 있으며, 특히 냉각수온이 높을 때 엔진 회전수가 불안정해지는 현상을 막을 수 있다.

Claims

(정정) 냉각수온을 검출하는 냉각수온센서, 올터네이터의 발전량을 검출하는 올터네이터 발전량 센서, 엔진 회전수를 검출하는 엔진 회전수 검출센서, 아이들 상태에서 엔진에 공급되는 공기량을 조절하는 ISC 및 상기 센서들로부터 검출값을 입력받고, 상기 입력받은 센서값을 기초로 상기 ISC에 제어신호를 출력하는 ECU를 포함하는 엔진 아이들 제어 시스템에서 상기 ECU가 상기 ISC를 제어하는 방법에 있어서,

(1) 시동판정후 경과시간이 설정범위 내인가 판단하는 단계; 및

(2) 설정범위 내인 경우에 올터네이터 발전 전류량에 따른 제어를 금지한 상태에서 엔진 회전수 피드백 제어를 수행하는 단계를 포함하되,

상기(2)단계는,

(3) 올터네이터 발전 전류량에 따른 제어를 금지하는 단계;

(4) 엔진 회전수 보정 공기량을 연산하는 단계; 및

(5) 상기 연산된 보정 공기량 및 공기량 학습치를 기본공기량에 더한 공기량으로 ISC를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 아이들
제1항에서,

상기(1)단계의 상기 설정범위는, 하한값 이상 및 상한값 이하의 범위로 설정되며, 상기 하한값은 엔진이 크랭킹이 완료되는 시각으로, 상기 상한값은 안정된 아이들 상태로 진입한 시각으로 하는 것을 특징으로 하는 엔진 아이들 제어방법.
(삭제)
(정정) 제1항에서,

상기(4)단계의 상기 보정 공기량 연산은, 목표 회전수와 실제 회전수의 편차에 보정이득(gain)을 곱하여 연산하는 것을 특징으로 하는 엔진 아이들 제어방법.
(삭제)
(정정) 제1항, 제2항 또는 제4항 중 어느 한 항에서,

상기 엔진 아이들 제어 시스템은 냉각수온을 검출하여 상기 ECU에 제공하는 냉각수온센서를 포함하고,

상기(2)단계는,

엔진 냉각수온이 설정온도 이상인가 판단한 후 설정온도 이상인 경우에 수행되는 것을 특징으로 하는 엔진 아이들 제어방법.
(정정) 제1항, 제2항 또는 제4항 중 어느 한 항에서,

상기(1)단계에서 설정범위가 아닌 경우에,

(6) 경과시간이 상기 설정범위의 하한값 이하인가 판단하고, 이하인 경우에는 상기 설정범위인가 판단하는 단계로 진행하는 단계;

를 더 포함하는 엔진 아이들 제어방법.
제6항에서,

상기 냉각수온이 설정온도 이상이 아닌 경우에는,

올터네이터의 발전량 변화가 설정값 이상이고, 냉각수온이 설정온도 이상이며, 엔진 회전수가 설정 회전수 이하이고, 엔진 부압이 설정압력 이하인 정상 제어 조건에 해당하는지 판단하고, 해당하는 경우에 올터네이터의 발전량이 설정량 이상으로 커지면 소정기간동안 엔진 회전수 피드백 제어를 중지하고, ECU발전 제어에 의한 보정 공기량을 연산한 후, 상기 연산된 보정 공기량 만큼 엔진에 공기를 더 공급하도록 ISC를 제어하는 것을 특징으로 하는 엔진 아이들 제어방법.
제7항에서,

상기(6)단계의 상기 경과시간이 하한값 이하가 아닌 경우에는,

올터네이터의 발전량 변화가 설정값 이상이고, 냉각수온이 설정온도 이상이며, 엔진 회전수가 설정 회전수 이하이고, 엔진 부압이 설정압력 이하인 정상 제어 조건에 해당하는지 판단하고, 해당하는 경우에 올터네이터의 발전량이 설정량 이상으로 커지면 소정기간동안 엔진 회전수 피드백 제어를 중지하고, ECU발전 제어에 의한 보정 공기량을 연산한 후, 상기 연산된 보정 공기량 만큼 엔진에 공기를 더 공급하도록 ISC를 제어하는 것을 특징으로 하는 엔진 아이들 제어방법.