KR100394657B1 - 아이들시 래틀 제어장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 아이들 상태에서 엔진의 회전수 변동으로 발생되는 기어의 래틀(Rattle) 소음을 흡입 공기량과 점화시기의 조정을 통해 제어하도록 하는 것으로, 아이들 회전수 변화에 따라 래틀 발생 조건을 학습하여 제어수단에 메모리 영역에 테이블값으로 설정하는 과정과, 엔진 시동 온 상태에서 크랭크 샤프트의 위치와 스로틀 밸브의 개도율 정보를 분석하여 아이들 상태인지를 판단하는 과정과, 크랭크 샤프트의 각속도를 연산한 다음 FFT 연산하여 주파수 성분으로 추출하는 과정과, 추출된 주파수 성분을 파워 스펙트럼 분석하여 PSD값을 추출한 후 학습된 래틀 발생 조건의 기준값과 비교하는 과정과, 추출된 PSD값이 래틀 발생 조건을 초과하지 않는 경우 경미한 회전수의 변화인 것으로 판단하여 엔진 제어를 수행하지 않고, 래들 발생 조건을 초과하는 경우 점화시기 지각 및 공기량 감소 보정을 통해 엔진을 제어하는 과정을 포함한다.

따라서, 아이들 상태에서 회전수의 변동을 모니터링하여 래틀 소음의 발생 조건을 만족하는 경우 점화시기 및 흡입 공기량의 보정을 통해 엔진 회전수를 제어하므로 아이들 상태에서의 래틀 소음 발생이 최소화되어 자동차의 성능이 향상됨과 아울러 자동차의 개발 및 제작 공정에서의 불필요한 공정이 배제되어 원가 절감을 도모한다.

Description

아이들시 래틀 제어장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS OF RATTLE CONTROLLING WHEN IDLE IN VEHICLES}

본 발명은 자동차의 아이들 상태 제어에 관한 것으로, 더 상세하게는 아이들 상태에서 엔진의 회전수 변동으로 발생되는 기어의 래틀(Rattle) 소음을 흡입 공기량과 점화시기의 조정을 통해 제어하도록 하는 아이들시 래틀 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 기어 래틀 소음이란 엔진의 회전수 변동이 발생할 때 서로 물리지 않은 기어간의 백러시(Backlash) 의해 발생되는 소음을 말하는데, 자동차의 제작 조립 과정이나 개발 과정에서 상기와 같은 래틀 소음이 발생하게 되면 클러치디스크의 강성 혹은 히스테리시스 (Histerisy)의 변경을 통한 튜닝이나 변속기어의 가공 정도 변경 또는 값비싼 DMF(Dual Mass Flywheel)을 적용하여 상기와 같이 기어간의 백러시로 인한 래틀 소음을 억제하고 있다.

전술한 바와 같이 종래의 자동차 제작 과정이나 개발 과정에서 래틀 소음을 억제하는 각각의 조건들은 생산 및 개발되는 차종별로 각기 상이한 데이터를 갖고 있기 때문에 차량의 제작 및 개발시 마다 매번 반복하여 시험을 진행하고 이에 따른 튜닝 작업을 반복하여야 하므로 적지 않은 시간과 비용 및 인력이 낭비되는 제반적인 문제점을 갖게 된다.

특히 아이들 상태에서의 래틀 소음은 운전자에게 자동차에 대한 신뢰성을 크게 좌우한다.

본 발명은 전술한 바와 같은 제반적인 문제점을 감안하여 발명한 것으로, 그 목적은 아이들 상태에서 래틀 소음이 발생하는 조건을 학습을 통해 검출하여 테이블 값으로 설정한 다음 엔진 회전수의 변동량과 변동폭을 모니터링하여 엔진 회전수의 변동이 발생하는 경우 점화시기 및 공기량의 제어를 통해 아이들 상태에서 래틀 소음이 발생하지 않도록 한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 아이들시 래틀 제어장치에 대한 구성을 보이는 블록도이고,

도 2는 본 발명에 따라 아이들시 래틀 제어를 수행하는 일 실시예의 흐름도이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 스로틀 밸브의 개도율 변화를 검출하는 수단과, 크랭크 샤프트의 위치를 검출하는 수단과, 스로틀 밸브의 개도율과 크랭크 샤프트의 위치 정보로부터 아이들 엔진 회전수의 변동량과 변동폭을 검출하여 엔진 제어를 수행하는 제어수단과, 제어수단의 신호에 따라 점화 플러그에 스파크 전류를 공급하는 점화코일과, 제어수단의 신호에 따라 엔진측에 유입되는 공기량을 조정하는 아이들 스피드 콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 아이들시 래틀 제어장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 아이들 회전수 변화에 따라 래틀 발생 조건을 학습하여 제어수단에 메모리 영역에 테이블값으로 설정하는 과정과, 엔진 시동 온 상태에서 크랭크 샤프트의 위치와 스로틀 밸브의 개도율 정보를 분석하여 아이들 상태인지를 판단하는 과정과, 크랭크 샤프트의 각속도를 연산한 다음 FFT 연산하여 주파수 성분으로 추출하는 과정과, 추출된 주파수 성분을 파워 스펙트럼 분석하여 PSD값을 추출한 후 학습된 래틀 발생 조건의 기준값과 비교하는 과정과, 추출된 PSD값이 래틀 발생 조건을 초과하지 않는 경우 경미한 회전수의 변화인 것으로 판단하여 엔진 제어를 수행하지 않고, 래들 발생 조건을 초과하는 경우 점화시기 지각 및 공기량 감소 보정을 통해 엔진을 제어하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 아이들시 래틀 제어방법을 제공한다.

상기에서 각속도의 연산은 엔진 회전수를 스트로크로 고려하여 m/s단위로 산출하고, 래틀 발생을 제어하기 위한 점화시기 지각 및 공기량 감소 보정은 학습값에 따라 단계별 보정을 수행하며, 점화시기 지각 및 공기량 감소 보정을 통한 래틀 발생 제어시에 엔진 회전수를 검출하여 부조화 상태로 진입하는 경우 점화시기를 진각시켜 엔진 회전수를 안정화한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명은 스로틀 위치 검출부(10)와, 크랭크 위치 검출부(20), 제어부(30), 점화코일(40) 및 아이들 스피드 콘트롤러(50)로 이루어지는데, 스로틀 위치 검출부(10)는 운전자의 가속 페달 구동에 따라 변화되는 스로틀 밸브의 개도율을 검출하여 그에 대한 정보를 출력한다.

크랭크 위치 검출부(20)는 각 기통 실린더의 피스톤을 링크하고 있는 크랭크 샤프트의 위치를 검출하여 그에 대한 정보를 출력한다

제어부(30)는 스로틀 위치 검출부(10)와 크랭크 위치 검출부(20)의 신호를 설정된 알고리즘을 통해 분석하여 아이들 엔진 회전수의 변동량과 변동폭을 검출한 다음 점화시기 및 흡입 공기량 제어를 위한 제반적인 동작을 제어한다.

점화코일(40)은 제어부(30)에서 인가되는 제어신호에 따라 각 기통의 실린더에 장착되어 있는 점화 플러그측에 스파크 전류를 공급한다.

아이들 스피드 콘트롤러(50)는 제어부(30)에서 인가되는 제어신호에 따라 구동되는 액츄에이터에 의해 엔진측에 유입되는 공기량을 조정한다.

전술한 바와 같은 기능을 포함하는 본 발명의 구성을 통해 아이들 상태에서 래틀 소음을 제어하는 동작을 첨부된 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

일반적으로 아이들 상태의 엔진 회전수는 통상적으로 700 내지 800RPM의 값을 유지하고 있으므로 먼저, 아이들 상태에서 회전수 변동에 따라 래틀 소음이 발생할 각각의 조건을 단계별로 학습하여 기준 데이터를 설정한 다음 테이블 값으로 제어부(30)의 메모리 영역에 저장한다.

상기와 같은 테이블 값이 설정되어 있는 자동차에서 엔진의 시동이 온을 유지하게 되면 제어부(30)는 스로틀 위치 검출부(10)에서 인가되는 스로틀 밸브의 개도율에 대한 정보와 크랭크 위치 검출부(20)에서 인가되는 크랭크 샤프트의 위치 정보를 판독한 다음(S101) 크랭크 위치 검출부(20)의 정보를 연산하여 엔진 회전수가 아이들 엔진 회전수인 700 내지 800RPM을 유지하는지의 여부와 스로틀 위치 검출부(10)의 정보가 '0V'를 유지하는 지의 여부를 판단하여 현재의 엔진이 아이들 상태를 유지하고 있는지를 판단한다(S102).

상기의 판단에서 엔진이 아이들 상태를 유지하고 있는 것으로 판단되면 제어부(30)는 설정된 알고리즘을 통해 크랭크 위치 검출부(20)의 정보로부터 엔진의 회전수를 스트로크로 고려한 m/s 단위의 각속도와 각가속도를 연산한 다음(S103), 연산된 각속도와 각가속도를 FFT(Fast Fuirer Transform) 연산하여 주파수의 성분으로 추출한다(S104).

이후, 주파수의 성분으로 추출된 각속도의 파워 스펙트럼을 분석하여 PSD값을 추출한 다음(S105), 추출된 PSD값이 학습 테이블 값으로 설정한 기준값을 초과하는지의 여부를 판단한다(S106).

상기에서 추출된 PSD값이 설정된 기준값을 초과하지 않는 상태를 유지하는 것으로 판단되면 아이들 회전수의 변동이 래들 소음을 발생시키지 않을 정도의 변동인 것으로 판단하여 엔진 제어를 수행하지 않고, 추출된 PSD값이 설정된 기준값을 초과하는 것으로 판단되면 아이들 회전수의 변동이 래틀 소음을 발생시키는 조건인 것으로 판단하여 설정된 테이블 값에 따라 점화코일(40) 및 아이들 스피트 콘트롤러(50)를 제어하여 점화시기 지각 및 흡입 공기량을 감소 보정시켜 아이들 회전을 제어하며, 이러한 제어는 학습값에 따라 단계적인 제어를 수행한다(S107).

상기와 같이 점화시기의 지각 및 흡입 공기량의 감소 보정을 통해 아이들 회전수를 제어하는 상태에서 제어부(30)는 크랭크 위치 검출부(20)로부터 인가되는 정보의 분석을 통해 엔진 회전수를 연속적으로 검출하여(S108) 엔진 회전수가 불안정한 부조화의 상태를 유지하는지의 여부를 판단한다(S10).

상기에서 엔진이 정상적인 회전수를 유지하는 것으로 판단되면 단계적인 점화시기 지각 및 공기량 감소 보정을 통한 아이들 회전수 제어를 반복적으로 수행하여 래틀 소음의 발생을 최소화하고, 엔진 회전수의 부조화로 판단되면 점화시기의 진각을 통해 엔진 회전수를 안정되게 유지하여 준다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 아이들 상태에서 회전수의 변동을 모니터링하여 래틀 소음의 발생 조건을 만족하는 경우 점화시기 및 흡입 공기량의 보정을 통해 엔진 회전수를 제어하므로 아이들 상태에서의 래틀 소음 발생이 최소화되어 자동차의 성능이 향상됨과 아울러 자동차의 개발 및 제작 공정에서의 불필요한 공정이 배제되어 원가 절감을 도모한다.

Claims (5)

1. 스로틀 밸브의 개도율 변화를 검출하는 수단과;

   크랭크 샤프트의 위치를 검출하는 수단과;

   스로틀 밸브의 개도율과 크랭크 샤프트의 위치 정보로부터 아이들 엔진 회전수의 변동량과 변동폭을 검출하여 엔진 제어를 수행하는 제어수단과.

   제어수단의 신호에 따라 점화 플러그에 스파크 전류를 공급하는 점화코일과;

   제어수단의 신호에 따라 엔진에 유입되는 공기량을 조정하는 아이들 스피드 콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 아이들시 래틀 제어장치.
2. 아이들 회전수 변화에 따라 래틀 발생 조건을 학습하여 제어수단에 메모리 영역에 테이블값으로 설정하는 과정과;

   엔진 시동온 상태에서 크랭크 샤프트의 위치와 스로틀 밸브의 개도율 정보를 분석하여 아이들 상태인지를 판단하는 과정과;

   크랭크 샤프트의 각속도를 연산한 다음 FFT 연산하여 주파수 성분으로 추출하는 과정과;

   추출된 주파수 성분을 파워 스펙트럼 분석하여 PSD값을 추출한 후 학습된 래틀 발생 조건의 기준값과 비교하는 과정과;

   추출된 PSD값이 래틀 발생 조건을 초과하지 않는 경우 경미한 회전수의 변화인 것으로 판단하여 엔진 제어를 수행하지 않고, 래들 발생 조건을 초과하는 경우점화시기 지각 및 공기량 감소 보정을 통해 엔진을 제어하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 아이들시 래틀 제어방법.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 각속도의 연산은 엔진 회전수를 스트로크로 고려하여 m/s단위로 산출하는 것을 특징으로 하는 아이들시 래틀 제어방법.
4. 청구항 2에 있어서,

   상기 래틀 발생을 제어하기 위한 점화시기 지각 및 공기량 감소 보정은 학습값에 따라 단계별 보정을 수행하는 것을 특징으로 하는 아이들시 래틀 제어방법.
5. 청구항 2에 있어서,

   상기 점화시기 지각 및 공기량 감소 보정을 통한 래틀 발생 제어시에 엔진 회전수를 검출하여 부조화 상태로 진입하는 경우 점화시기를 진각시켜 엔진 회전수를 안정화하는 것을 특징으로 하는 아이들시 래틀 제어방법.