KR100394658B1 - 자동차용 터보차지 엔진의 대기압 학습방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 자동차용 터보차지 엔진의 대기압 학습방법은, MAP 센서가 장착된 터보차지 엔진에서 전자제어수단은 시동후 설정된 대기압 학습 조건이 성립되는지 여부를 판단하는 단계와; 상기 대기압 학습 조건이 성립되는 경우, 상기 전자제어수단은 상기 MAP 센서에 의해 검출되는 대기압 측정치를 수신하여 설정된 대기압 보정 조건이 성립되는지 여부에 따라 상기 차량내 서지탱크의 압력조절장치의 스프링 상수값을 이용하여 상기 수신된 대기압 측정치를 보정하는 단계와; 상기 전자제어수단은 상기 대기압 보정 조건의 성립 여부에 따라 보정된 대기압 측정치를 이용하여 연료량 보정을 수행하는 단계를 포함하여 이루어져, 고지에서 공회전 성능과 시동을 향상시키고 운전성을 증대시킬 수 있다.

Description

자동차용 터보차지 엔진의 대기압 학습방법{METHOD FOR LEARNING AIR PRESSURE OF TURBO CHARGE ENGINE FOR A VEHICLE}

본 발명은 자동차용 터보차지 엔진의 대기압 학습방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 터보차저(turbocharger)가 장착된 엔진에서 전자제어수단이 대기압 학습에 따른 각종 보상치를 정확하게 제어하여 고지에서의 시동성 및 공회전 성능을 증대시키기 위한 자동차용 터보차지 엔진의 대기압 학습방법에 관한 것이다.

일반적으로 ECU(Electronic Control Unit)와 같은 전자제어수단에 의해 엔진 운전 조건을 제어하는 차량에서는 엔진으로 유입되는 공기량에 따른 공연비 제어를 수행한다.

도1에는 일반적인 엔진 제어를 위한 ECU 시스템이 도시되어 있다.

도1에 따르면, ECU(20)는 차량내 설치되는 감지수단(10)에 의해 검출되는 데이터를 이용하여 엔진의 운전 조건을 산출하고, 상기 산출된 운전 조건을 바탕으로 이론 공연비에 따른 연료량 보정을 수행한다. 이러한 ECU(20)의 연료량 보정에 의해 엔진은 그 운전 조건에 따라 최적의 공연비로 제어된다.

상기 감지수단(10)에는 온/오프 조작 상태에 따른 신호를 출력하는 시동키(11)와, 흡기 다기관내의 공기 압력을 검출하는 MAP(Manifold Air Pressure) 센서(12)와, 스로틀 밸브의 개도량을 검출하는 스로틀 포지션 센서(13)와, 크랭크 축의 회전속도를 검출하는 크랭크 포지션 센서(14)를 포함한다.

그리고 스피드 댄시티 방식에서는 MAP 센서(12)를 이용하여 공기량을 계측한다. 상기 MAP 센서(12)를 이용하여 공기량을 측정하는 경우에는 대기압 센서를 별도로 장착하지 않는다.

따라서 스피드 댄시티 방식에서는 낮은 엔진 회전수 조건에서 스로틀 포지션 센서(13)에 의해 검출된 스로틀 개도량이 특정값 이상일 때 서지 탱크내의 압력이 대기압과 거의 동등해지는 특성을 이용하여, 상기 조건을 만족시키는 특정한 영역의 MAP 센서 값을 읽어 대기압으로 사용하고 있다.

그러면 ECU는 상기 산출된 대기압에 따른 공기량 보정을 수행하게 된다.

자연 흡기 방식의 엔진에서는 MAP 센서의 검출값을 이용하여 대기압을 측정하는 것이 가능하다.

도2에는 이러한 MAP 센서의 검출값을 이용한 대기압 학습방법의 순서도가 도시되어 있다.

도2에 따르면, ECU(20)는 시동키가 온 상태로 전환되면 설정된 대기압 학습 조건이 성립되는지 여부를 판단한다(ST11, ST12).

그래서 대기압 학습 조건이 성립되는 경우, ECU(20)는 MAP 센서(12)에 의해 검출되는 대기압(AMBPRS)을 입력받는다(ST13).

그리고 ECU(20)는 상기 입력되는 대기압(AMBPRS)에 따른 연료량 보정을 수행하게 되는데, 이때 상기 입력되는 대기압(AMBPRS)이 100kpa를 초과하는 경우에는 ECU(20)는 AMBPRS를 100kpa로 설정한다(ST14~ST16).

그런데 자연 흡기 방식의 엔진에서는 상기와 같이 MAP 센서의 검출값을 이용하여 대기압을 측정하는 것이 가능하지만, 터보차지 엔진에서는 서지탱크내의 공기가 압축되어 유입되기 때문에 이러한 방식으로 대기압을 측정할 수 없게 되는 문제점이 있다.

상기에서 차량에 장착되는 터보차저는 배기 터빈 과급기. 배기가스의 에너지로 배기 터빈을 돌리고 이것에 직결된 컴프레서로 엔진에 공기를 강제로 밀어넣어 엔진 출력을 향상시키는 시스템을 지시한다.

이러한 터보차저가 장착된 터보차지 엔진에서는 MAP 센서를 이용한 대기압 측정은 불가능한 것이다.

또한, 고지에서 대기압을 인식하지 못하게 되면, ECU는 공회전 속도 조정(ISC)/점화시기/연료량 등에 대한 대기압 보정을 정확히 할 수 없게 되어 공회전 성능이 저하되고 차량의 운전성이 악화되며 고지에서 시동성이 불량해지는 문제점이 있다.

더불어 운전중인 조건에서 MAP 센서의 검출값은 대부분 100kpa 이상의 대기압을 지시하게 되기 때문에 학습값이 100kpa로 세팅되는 결과가 되어 사실상 학습개념을 상실하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 터보차저가 장착된 엔진에서 전자제어수단이 대기압 학습에 따른 각종 보상치를 정확하게 제어하여 고지에서의 시동성 및 공회전 성능을 증대시키기 위한 자동차용 터보차지 엔진의 대기압 학습방법을 제공하는 데 있다.

도1은 일반적인 엔진 제어를 위한 ECU 시스템의 신호 처리 흐름도이고,

도2는 이러한 MAP 센서의 검출값을 이용한 대기압 학습방법의 순서도이며,

도3은 본 발명의 실시예에 의한 자동차용 터보차지 엔진의 대기압 학습방법의 순서도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 감지수단 11 : 시동키

12 : MAP 센서 13 : 스로틀 포지션 센서

14 : 크랭크 포지션 센서 20 : ECU

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동차용 터보차지 엔진의 대기압 학습방법은, MAP 센서가 장착된 터보차지 엔진에서 전자제어수단은 시동후 설정된 대기압 학습 조건이 성립되는지 여부를 판단하는 단계와; 상기 대기압 학습 조건이 성립되는 경우, 상기 전자제어수단은 상기 MAP 센서에 의해 검출되는 대기압 측정치를 수신하여 설정된 대기압 보정 조건이 성립되는지 여부에 따라 상기 차량내 서지탱크의 압력조절장치의 스프링 상수값을 이용하여 상기 수신된 대기압 측정치를 보정하는 단계와; 상기 전자제어수단은 상기 대기압 보정 조건의 성립 여부에 따라보정된 대기압 측정치를 이용하여 연료량 보정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.

도3은 본 발명의 실시예에 의한 자동차용 터보차지 엔진의 대기압 학습방법의 순서도이다.

본 발명의 전자제어수단은 바람직하게는 ECU(20, 도1 참조)로 구현한다.

도3에 따르면, ECU(20)는 시동키(11, 도1 참조)가 온 상태로 전환되면 설정된 대기압 학습 조건이 성립되는지 여부를 판단한다(ST21, ST22).

상기 단계 ST22에서 상기 대기압 학습 조건이 성립되는 경우, ECU(20)는 MAP 센서(12, 도1 참조)에 의해 검출되는 대기압 측정치(AMBPRS)를 수신한다(ST23).

상기 단계 ST23에서 수신된 대기압 측정치(AMBPRS)는 설정된 대기압 보정 조건의 성립 여부에 따라 적정한 보정이 이루어진다.

보다 구체적으로, 터보차지 엔진에서 서지 탱크(도시되지 않음)내로 부스팅(Boosting)되는 압력은 웨이스트 게이트(Waste Gate)(도시되지 않음)라는 압력조절장치를 이용하여 조절되는데, 상기 웨이스트 게이트는 대기압을 기준으로 설계상 결정된 스프링 상수값 만큼 흡입 공기의 압력을 유지하도록 되어 있다.

그러므로 흡입 공기의 최대 압력은 (대기압+스프링 상수)으로 나타난다. 이때 스프링 상수는 고정된 값이고, 대기압은 외부 조건에 따라 변동되는 값이다.

따라서 실제로 흡입 공기의 최대 압축 압력은 대기압에 대한 변수로 나타난다.

그리고 MAP 센서(12)는 절대 압력을 측정하는 센서이기 때문에 외부의 대기압에 관계없이 서지탱크내의 압력을 측정할 수 있다.

이러한 점들을 고려하면, 서지탱크내로 부스팅 되는 최대 압축 압력에서 스프링 상수를 제하게 되면, 나머지는 대기압이 된다. 이와 같은 방식으로 대기압을 측정할 수 있다.

그래서 엔진 운전영역 중에서 부스팅이 최대가 되는 영역을 적정하게 설정하게 되면, MAP 센서의 출력값을 읽을 수 있으면 터보차지 엔진에서도 별도의 하드웨어 추가 없이도 정확한 대기압 학습이 가능해진다.

그런데 실제의 엔진에서는 최대 부스팅되는 영역이 상당히 넓기 때문에 조건 설정에도 문제가 없다.

따라서, 바람직하게는 상기 대기압 보정 조건은 스로틀 포지션 센서(13)와 크랭크 포지션 센서(14)에 의해 검출되는 데이터로부터 연산된 엔진 회전수가 제1 설정치를 초과하는 조건과, 상기 연산된 엔진 회전수가 제2 설정치 이하인 조건과, 상기 스로틀 포지션 센서(13)에 의해 검출되는 스로틀 개도량이 설정된 임계 개도량 미만인 조건의 논리곱으로 연산되도록 설정한다.

그래서 MAP 센서(12)로부터 대기압 측정치(AMBPRS)가 수신되면, ECU(20)는 엔진 회전수를 검출하여 상기 검출된 엔진 회전수가 제1 설정치를 초과하는지 여부를 판단한다(ST24).

상기 검출된 엔진 회전수가 제1 설정치를 초과하는 경우, ECU(20)는 상기 검출된 엔진 회전수가 제2 설정치 이하인지 여부를 판단한다(ST25).

상기 단계 ST25에서 상기 검출된 엔진 회전수가 상기 제2 설정치 이하임이 확인되는 경우, ECU(20)는 스로틀 개도량이 설정된 임계 개도량 미만인지 여부를 판단한다(ST26).

상기 단계 ST26에서 스로틀 개도량이 상기 임계 개도량 미만인 것으로 판단되면, ECU(20)는 상기 대기압 보정 조건이 성립된 것으로 판정할 수 있다.

이처럼 상기 대기압 보정 조건이 성립되는 경우, ECU(20)는 상기 대기압 측정치(AMBPRS)에서 상기 차량내 서지탱크의 압력조절장치의 스프링 상수값을 제하여 보정된 대기압 측정치(AMBPRS')를 산출한다(ST27).

한편, 상기 단계 ST24와, 단계 ST25, 및 단계 ST26에서 해당 판단 조건이 성립되지 않는 경우에는 상기 대기압 보정 조건이 성립되지 않는 것에 해당하므로, ECU(20)는 상기 대기압 측정치(AMBPRS)를 그대로 보정 대기압 측정치(AMBPRS')로써 채택한다(ST28).

그리고 상기 단계 ST27과 단계 ST28이 수행된 후, ECU(20)는 보정 대기압 측정치(AMBPRS')를 대기압 학습치(AMBPRM)로써 메모리와 같은 저장매체에 저장한다(ST29).

상기 단계 ST29가 수행된 후, ECU(20)는 상기 보정 대기압 측정치(AMBPRS')를 대기압으로 이용하여 이러한 대기압에 따른 연료량 보정을 수행한다(ST30).

이처럼 대기압 학습이 이루어진다

더불어 상기 단계 ST22에서 상기 대기압 학습 조건이 성립되지 않음이 확인되면, ECU(20)는 메모리를 읽어 들여 이전에 학습되어 저장되어 있는 대기압 학습치(AMBPRM)가 존재하는지 여부를 판단한다(ST31).

상기 단계 ST31에서 이전의 대기압 학습치(AMBPRM)가 있는 것으로 판단되면, ECU(20)는 상기 읽어 들인 대기압 학습치(AMBPRM)를 이용하여 보정 대기압 측정치(AMBPRS')를 갱신시킨다. 바람직하게는 상기 대기압 학습치(AMBPRM)를 보정 대기압 측정치(AMBPRS')로 변경한다(ST32).

또한, 상기 단계 ST31에서 이전의 대기압 학습치(AMBPRM)가 없는 것으로 판단되면, ECU(20)는 설정되어 있는 초기 설정치로 상기 보정 대기압 측정치(AMBPRS')를 초기화한다(ST33).

그래서 상기 단계 ST32 또는 단계 ST33이 수행된 후, ECU(20)는 상기 단계 ST30으로 복귀하여 보정 대기압 측정치(AMBPRS')에 따른 연료량 보정을 수행하게 된다.

이상 설명한 본 발명의 자동차용 터보차지 엔진의 대기압 학습방법에 따르면, 고지에서 공회전 성능과 시동을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

더불어 본 발명을 적용하여 대기압 학습을 수행하게 되면, 고지에서의 운전성을 증대시키는 효과가 있다,

또한, 서지탱크내로 부스팅되는 압력을 이용하여 대기압 학습을 수행함으로써 ECU는 대기압에 대한 각종 보상치를 정확하게 제어할 수 있는 효과가 있다.

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

Claims (4)

1. (a) MAP 센서가 장착된 터보차지 엔진에서 전자제어수단은 시동후 설정된 대기압 학습 조건이 성립되는지 여부를 판단하는 단계와;

   (b) 상기 대기압 학습 조건이 성립되는 경우, 상기 전자제어수단은 상기 MAP 센서에 의해 검출되는 대기압 측정치를 수신하여 설정된 대기압 보정 조건이 성립되는지 여부에 따라 상기 차량내 서지탱크의 압력조절장치의 스프링 상수값을 이용하여 상기 수신된 대기압 측정치를 보정하는 단계와;

   (c) 상기 전자제어수단은 상기 대기압 보정 조건의 성립 여부에 따라 보정된 대기압 측정치를 이용하여 연료량 보정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 터보차지 엔진의 대기압 학습방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 단계 (b)에서 상기 대기압 보정 조건은,

   차량내 스로틀 포지션 센서와 크랭크 포지션 센서에 의해 검출되는 데이터로부터 연산된 엔진 회전수가 제1 설정치를 초과하는 조건과, 상기 연산된 엔진 회전수가 제2 설정치 이하인 조건과, 상기 스로틀 포지션 센서(13)에 의해 검출되는 스로틀 개도량이 설정된 임계 개도량 미만인 조건의 논리곱으로 연산되는 것을 특징으로 하는 자동차용 터보차지 엔진의 대기압 학습방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 단계 (c)는,

   상기 대기압 보정 조건이 성립되는 경우, 상기 전자제어수단은 상기 대기압 측정치에서 상기 차량내 서지탱크의 압력조절장치의 스프링 상수값을 제하여 보정된 대기압 측정치를 산출하는 단계와;

   상기 대기압 보정 조건이 성립되지 않는 경우, 상기 전자제어수단은 상기 MAP 센서에 의해 검출된 상기 대기압 측정치를 보정 대기압 측정치로써 채택하는 단계와;

   상기 서지탱크의 압력조절장치의 스프링 상수값을 제하여 보정된 대기압 측정치를 산출하거나 상기 MAP 센서에 의해 검출된 상기 대기압 측정치를 보정 대기압 측정치로써 채택한 경우, 상기 전자제어수단은 상기 보정 대기압 측정치를 대기압 학습치로써 저장매체에 저장하는 단계와;

   상기 보정 대기압 측정치를 대기압 학습치로써 저장매체에 저장한 후, 상기 전자제어수단은 상기 보정 대기압 측정치를 대기압으로 이용하여 대기압에 따른 연료량 보정을 수행하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 터보차지 엔진의 대기압 학습방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 단계 (c)는,

   상기 대기압 학습 조건이 성립되지 않음이 확인되면, 상기 전자제어수단은 저장매체를 읽어 들여 이전에 학습되어 저장되어 있는 대기압 학습치가 존재하는지 여부를 판단하는 단계와;

   상기 저장매체에 이전의 대기압 학습치가 저장되어 있는 것으로 판단되면,상기 전자제어수단은 상기 읽어 들인 대기압 학습치를 이용하여 보정 대기압 측정치를 갱신시키는 단계와;

   상기 저장매체에 이전의 대기압 학습치가 저장되어 있는 않은 것으로 판단되면, 상기 전자제어수단은 설정된 초기 설정치로 상기 보정 대기압 측정치를 초기화하는 단계를 포함하여 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 터보차지 엔진의 대기압 학습방법.