KR100401615B1 - 자동차의 고온 재시동시 노크 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 자동차의 고온 재시동시 노크 제어방법은, 엔진 제어를 위한 전자제어수단이 장착된 차량에서 상기 전자제어수단이 고온 재시동 조건을 확인하여 엔진 회전수 피드백에 의한 점화시기 보정을 수행하는 단계와; 상기 엔진 회전수 피드백에 의한 점화시기의 보정이 수행되면, 상기 전자제어수단은 엔진 부하가 변동에 따른 보상 공기량을 적용하여 엔진으로의 흡입 공기량을 추가함으로써 엔진 회전수를 증가시키는 단계와; 상기 엔진 회전수 피드백에 의한 점화시기의 보정 또는 엔진 부하의 변동에 따른 엔진 회전수 증가가 이루어지면, 상기 전자제어수단은 노크 감지센서의 감지신호를 인가받아 노크 발생 여부를 판단하는 단계와; 상기 노크 감지센서에 의해 노크가 감지되어 노크 발생 횟수가 설정치를 초과하는 경우, 상기 전자제어수단은 엔진 회전수 피드백에 의한 점화시기 보상을 중지시키는 단계를 포함하여 이루어져, 고온 핫 재시동 공회전시 노크 발생에 따른 점화시기 보상 수행에 있어 엔진 회전수 피드백에 따른 점화시기 보상에 의한 간섭을 받지 않고 노크를 효과적으로 억제할 수 있다.

Description

자동차의 고온 재시동시 노크 제어방법{METHOD FOR CONTROLLING KNOCK DURING RESTARTING IN HOT TEMPERATURE FOR A VEHICLE}

본 발명은 자동차의 고온 재시동시 노크 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 흡기온의 상승으로 흡기계의 충전 효율이 저하되어 엔진 회전수가 목표 회전수를 추종하지 못하는 경우에 수행되는 점화시기 보상 방식을 개선하기 위한 자동차의 고온 재시동시 노크 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 엔진 제어는 ECU(Electronic Control Unit)와 같은 전자제어수단에 의해 수행된다. ECU는 차량내 감지수단의 검출신호를 인가받아 엔진의 운전 조건을 산출하고 상기 산출된 운전 조건에 따라 공연비 제어를 비롯한 운전 조건 제어를 수행하게 된다.

도1에는 이러한 엔진 제어를 수행하는 ECU 시스템의 신호 처리 흐름도가 도시되어 있다.

도1에 따르면, ECU로의 입력신호는 크랭크 포지션 센서에 의해 감지되어 인가되는 엔진 속도와, 흡기온도센서에 의해 감지되어 인가되는 흡기온도와. 냉각 시스템에 설치된 수온센서에 의해 감지되어 인가되는 냉각수온과, 실린더에 설치된 노크 감지센서에 의해 인가되는 노크 신호를 포함한다.

그러면 ECU는 상기 제시한 바와 같은 다수의 감지수단에 의해 감지되어 인가되는 입력신호에 따라 엔진의 운전 조건을 검출하고 설정된 맵 또는 설정된 로직으로 최적의 운전 조건이 되도록 엔진 제어를 수행하게 된다.

이러한 엔진 제어를 수행하기 위한 상기 ECU의 출력신호로는 목표 회전수 판정과, 점화시기 제어와, 노크 판정 등이 포함된다.

상기 ECU에 의해 수행되는 고온 재시동시 노크 제어방법의 순서도가 도2에 도시되어 있다.

도2에 따르면, ECU의 엔진 제어에 있어서, 외기온 40°C 이상의 고온 재시동시, 공회전 상태에서 실제 엔진 회전수는 흡기온의 상승에 따른 흡기계의 충전 효율 저하로 인하여 목표 회전수를 추종하지 못하는 경우가 대부분이다.

이때, 실제 엔진 회전수는 목표 회전수를 추종하기 위하여 회전수를 피드백하여 점화시기를 진각하게 된다.

그러므로 ECU는 고온 재시동에 해당하는지 여부를 판단하여 고온 재시동으로 판정되면, 엔진 회전수를 피드백 제어한다(ST11, ST12).

그리고 상기 엔진 회전수 피드백 제어에 의해 점화시기의 보정이 이루어진다. 통상 고온 재시동시에는 점화시기의 진각이 이루어지게 되며, 이때의 점화시기 진각 보정량을 θ1로 칭한다(ST13).

이처럼 고온 재시동시에 점화시기를 진각하게 되면, 흡기온 및 냉각수온이 매우 높아지기 때문에 노크 발생 가능성이 증대된다. 그래서 노크가 발생되면 점화시기를 일정량 지각하고, 노크가 발생되지 않는 경우에는 일정 기울기로 점화시기를 회복시키게 된다.

즉, 점화시기의 진각에 의해 노크가 발생되면, 점화시기를 설정된 보정치(θ2)만큼 지각시키게 된다(ST14, ST15).

그러면 총 점화시기는 엔진 회전수 피드백 보정과 노크 보정이 더해진 값(θ1+θ2)이 된다(ST16).

그런데, 총 점화시기는 엔진 회전수 피드백 보정과 노크 보정이 더해지므로, 서로 상쇄되어 점화시기의 보정량이 0에 가깝게 되어 노크의 발생 확률이 줄어들지 않고 계속 유지된다.

특히, 변속 레인지 D단에 있거나 에어컨 온의 부하 변동 직후에는 강한 소음을 동반하는 노크가 발생된다. 이러한 노크를 오디블 노크(Audible Knock)라 하며,오디블 노크가 발생되면 차량의 상품성이 악화될 수 있다.

이러한 고온 재시동시의 점화시기 보상 제어에 따른 점화시기의 예시도가 도3에 도시되어 있다.

도3에 도시된 바와 같이, 고온 재시동 공회전시 노크가 발생하여 상품성이 저하되는 문제점이 있다.

그리고 노크 점화시기 보상은 수행되지만, 회전수 피드백 조건으로 인해 노크 점화시기의 보상이 상쇄되는 문제점이 있다.

또한, 노크 발생이 단발성에 그치지 않고 연속하여 발생하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 흡기온의 상승으로 흡기계의 충전 효율이 저하되어 엔진 회전수가 목표 회전수를 추종하지 못하는 경우에 수행되는 점화시기 보상 방식을 개선하기 위한 자동차의 고온 재시동시 노크 제어방법을 제공하는 데 있다.

도1은 일반적인 ECU 시스템의 신호 처리 흐름도이고,

도2는 종래기술에 의한 자동차의 고온 재시동시 노크 제어방법의 순서도이고,

도3은 종래기술에 따른 고온 재시동시 점화시기 보상의 예시도이며,

도4는 본 발명이 적용되는 ECU 시스템의 신호 처리 흐름도이고,

도5는 본 발명의 실시예에 의한 자동차의 고온 재시동시 노크 제어방법의 순서도이며,

도6은 본 발명에 따른 고온 재시동시 점화시기 보상의 예시도이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동차의 고온 재시동시 노크 제어방법은, 엔진 제어를 위한 전자제어수단이 장착된 차량에서 상기 전자제어수단이 고온 재시동 조건을 확인하여 엔진 회전수 피드백에 의한 점화시기 보정을 수행하는 단계와; 상기 엔진 회전수 피드백에 의한 점화시기의 보정이 수행되면, 상기 전자제어수단은 엔진 부하가 변동에 따른 보상 공기량을 적용하여 엔진으로의 흡입 공기량을 추가함으로써 엔진 회전수를 증가시키는 단계와; 상기 엔진 회전수 피드백에 의한 점화시기의 보정 또는 엔진 부하의 변동에 따른 엔진 회전수 증가가 이루어지면, 상기 전자제어수단은 노크 감지센서의 감지신호를 인가받아 노크 발생 여부를 판단하는 단계와; 상기 노크 감지센서에 의해 노크가 감지되어 노크 발생 횟수가 설정치를 초과하는 경우, 상기 전자제어수단은 엔진 회전수 피드백에 의한 점화시기 보상을 중지시키는 단계를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.

도4는 본 발명이 적용되는 ECU 시스템의 신호 처리 흐름도이고, 도5는 본 발명의 실시예에 의한 자동차의 고온 재시동시 노크 제어방법의 순서도이며, 도6은 본 발명에 따른 고온 재시동시 점화시기 보상의 예시도이다.

도4에 따르면, ECU로의 입력신호는 크랭크 포지션 센서의 감지신호로부터 검출되는 엔진 속도와, 흡기온도센서의 감지신호로부터 검출되는 흡기온도와, 냉각수온센서의 감지신호로부터 검출되는 냉각수온과, 인히비터 스위치에 의해 검출되어 인가되는 변속 레인지 신호와, 실린더에 설치된 노크 감지센서에 의해 검출되는 노킹신호와, 에어컨 스위치의 온/오프 조작에 따라 인가되는 에어컨 부하신호를 포함한다.

그러면 ECU는 상기 제시된 바와 같은 각 입력신호를 인가받아 엔진의 운전조건을 검출한 후, 목표회전수 판정 및 노킹판정 등의 판정을 수행하고, 점화시기 제어 및 공기량 제어 등을 수행하게 된다.

그래서 도5에 따르면, ECU는 부하 변동시, 즉 변속단이 중립 상태이고 에어콘 스위치가 오프를 유비하는 상태에서 발생되는 부하 변동시 적용하기 위한 제1 부하 보상 공기량값인 공기량1(A1)과, 부하 변동 초기, 즉 에어콘 스위치의 온에 따른 부하 변동 초기에 적용하기 위한 제2부하 보상 공기량값인 공기량2(A2)값이 설정되며, 이러한 제1,제2부하 보상 공기량값인 공기량1과 공기량2는 실험적으로 산출되는 적정한 값으로 설정될 수 있다(ST21).

그리고 ECU는 고온 재시동 조건이 성립하는지 여부를 판단한다(ST22).

바람직하게는 상기 고온 재시동 조건은, 시동시 흡기온도센서에 의해 검출되는 흡기온이 설정된 제1기준온도, 바람직하게는 70°C를 초과하는 조건과, 시동시 냉각수온센서에 의해 검출되는 냉각수온이 설정된 제2기준온도, 바람직하게는 105°C를 초과하는 조건이 동시에 성립되는 경우에 성립되도록 설정한다.

상기 단계 ST22에서 고온 재시동 조건이 성립되는 것으로 확인되면, ECU는 크랭크 포지션 센서에 의해 검출되는 엔진 회전수에 따른 엔진 회전수 피드백 제어를 수행한다(ST23).

상기 단계 ST23에서 수행되는 엔진 회전수 피드백 제어에 의해 점화시기의 보정이 이루어진다. 통상 고온 재시동시에는 점화시기의 진각이 이루어지게 되며, 이때의 점화시기 진각 보정량을 θ1로 칭한다(ST24).

더불어 엔진 회전수 피드백에 따른 점화시기 보정(θ1)이 수행되면, ECU는 엔진 부하의 변동이 발생되는지 여부를 판단한다(ST25).

이때 엔진 공회전 상태에서 엔진 부하 변동은 변속 레인지가 D 또는 R레인지에 있거나, 에어컨 스위치가 온 되는 경우에 발생되는 것으로, ECU는 인히비터 스위치와 에어컨 스위치에 의해 검출되는 신호를 통해 상기한 바와 같은 엔진 부하의 변동을 인지할 수 있다.

상기 단계 ST25에서 엔진 부하의 변동을 인지하게 되면, ECU는 엔진으로 흡입되는 공기량을 추가한다. 이러한 흡입 공기량의 추가는 부하 변동시 목표 회전수를 상승시켜 더 많은 혼합기를 실린더실내로 공급함으로써, 냉각 효과를 유발하여 노크의 발생 확률을 줄이게 된다.

즉, 상기 단계 ST25에서 엔진 부하의 변동이 확인되면, 엔진 부하 변동의 초기에는 변속단이 중립 상태이고 에어콘 스위치가 오프되는 상태에서 적용되는 제1부하 보상 공기량값인 공기량1(A1)과 에어콘 스위치가 온 되는 상태에서 적용되는 제2부하 보상 공기량값인 공기량2(A2)를 함께 적용한다. 이를 수식으로 표현하면, (공기량 = A1 + A2)과 같다(ST26, ST27).

이처럼 제1,제2부하 보상 공기량값인 공기량1(A1)과 공기량2(A2)가 함께 적용된 상태는 부하 변동 시점으로부터의 경과시간이 설정된 임계시간에 도달하게 될 때까지 지속된다. 즉, 부하 변동의 초기에는 급격한 부하 변화로 인해 엔진 속도의 저하를 초래하게 되어 노크의 발생 가능성이 높아진다. 이러한 노크 발생 가능성을 보상하기 위하여 부하 변동의 초기에 더 많은 공기량을 공급하는 것이다.

그리고 상기 임계시간이 경과한 경우, ECU는 에어콘 스위치가 온 되는 상태에서 적용되는 제2부하 보상 공기량값인 공기량2(A2)의 추가를 중단하고 중립 변속단 상태의 에어콘 오프시에 적용되는 제1부하 보상 공기량값인 공기량1(A1)만이 추가되도록 공기량 제어를 수행한다(ST28).

상기 단계 ST28에서 제1부하 보상 공기량값인 공기량1(A1)만을 적용하는 이유는 부하 변동으로부터 일정한 시간이 경과하면 부하는 일정하게 유지되므로, 부하 변동 초기의 급격한 부하를 고려하여 적용된 에어콘 스위치 온 시에 적용하는 제2부하 보상 공기량값인 공기량2(A2)는 불필요하게 되기 때문이다.

이때 ECU는 엔진 회전수 피드백 제어를 유지하고 있다. 즉, 공회전 상태에서 실제 회전수와 목표 회전수의 차이를 줄이기 위하여 항상 회전수 피드백 제어를 수행하여 점화시기를 진각 또는 지각시키게 된다.

더불어 상기 단계 ST25에서 엔진 부하 변동이 발생되지 않거나 상기 단계ST28이 수행된 경우, ECU는 실린더 블록에 설치된 노크 감지센서의 검출신호를 인가받아 노킹이 발생되는지 여부를 판단한다(ST29).

상기 단계 ST29에서 상기 노크 감지센서의 검출신호가 설정치를 초과하게 노크 발생으로 판정한다.

그래서 노킹의 발생이 확인되면, ECU는 점화시기를 설정된 노크 보정치(θ2)만큼 보정하게 된다. 상기 노크 발생에 따른 보정치(θ2)는 점화시기를 지각시키게 된다(ST30).

상기 단계 ST30에서 노크 발생에 따른 점화시기의 보정(θ2)이 수행되면, ECU는 노크 발생 횟수를 누적하여 상기 누적되는 노크 발생수가 설정된 임계 노크수를 초과하는지 여부를 판단한다(ST31).

상기 단계 ST31에서 누적된 노크 발생수가 상기 임계 노크수를 초과하는 경우, ECU는 엔진 회전수 피드백에 의한 점화시기 보정(θ1)을 중단한다. 이를 수식으로 표현하면, (θ1=0)과 같다(ST32).

한편, 상기 단계 ST31에서 해당 판단 조건이 성립되지 않거나 상기 단계 ST32가 수행된 후에는 ECU는 (점화시기=θ1+θ2)으로 산정되는 점화시기에 따른 점화시기 제어를 수행한다(ST33).

즉, 도6에 따르면, 총 점화시기는 노크 발생이 검출되기 이전에는 엔진 회전수 피드백에 의한 점화시기 보정량으로 유지되며, 노크 발생이 확인되는 시점에서 엔진 회전수 피드백에 의한 점화시기 보정은 방지되고 노크 발생에 따른 점화시기 보정량만이 유지된다.

그리고 노크 발생에 따른 점화시기 제어가 수행된 후, 엔진 부하의 변동이 발생되면 보상 준비 단계에 해당하는 시간동안 공기량 보상선상의 a선과 같이 제1,제2부하 보상 공기량값인 공기량1과 공기량2가 모두 적용되어 엔진 회전수의 증가를 유도하고, 상기 보상 준비 단계가 종료하는 시점에서 상기 공기량 보상선상의 b선과 같이 제2부하 보상 공기량값인 공기량2의 추가는 중단되는 것이다.

더불어 상기 단계 ST29에서 노크 발생이 검출되지 않는 경우, ECU는 엔진 회전수 피드백으로 보정된 점화시기를 설정된 기울기에 따라 복귀시키고 메인루틴으로 복귀한다.

또한, 상기 단계 ST22에서 고온 재시동 조건이 성립되지 않는 경우, ECU는 메인루틴으로 복귀한다.

이상 설명한 본 발명의 자동차의 고온 재시동시 노크 제어방법에 따르면, 고온 핫 재시동 공회전시 과다한 노크 발생을 방지하여 차량의 상품성을 향상시키는 효과가 있다.

그리고 노크 발생에 따른 점화시기 보상 수행시 엔진 회전수 피드백에 따른 점화시기 보상에 의한 간섭을 받지 않으므로, 발생되는 노크를 억제하기 위한 점화시기 보정이 효율적으로 수행될 수 있는 장점이 있다.

또한, 공회전 부하 변동시 공기량 제어로 노크 발생 확률을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

따라서 고온 재시동시 발생되는 노크는 단발성에 그치고 즉시 억제될 수 있는 장점이 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 (5)

1. (a) 엔진 제어를 위한 전자제어수단이 장착된 차량에서 상기 전자제어수단이 고온 재시동 조건을 확인하여 엔진 회전수 피드백에 따른 점화시기 보정을 수행하는 단계와;

   (b) 상기 엔진 회전수 피드백에 따른 점화시기의 보정이 수행되면, 상기 전자제어수단은 엔진 부하의 변동에 따른 보상 공기량을 적용하여 엔진으로의 흡입 공기량을 추가함으로써 엔진 회전수를 증가시키는 단계와;

   (c) 상기 엔진 회전수 피드백에 의한 점화시기의 보정 또는 엔진 부하의 변동에 따른 엔진 회전수 증가가 이루어지면, 상기 전자제어수단은 노크 감지센서의 감지신호를 인가받아 노크 발생 여부를 판단하는 단계와;

   (d) 상기 노크 감지센서에 의해 노크가 감지되어 노크 발생 횟수가 설정치를 초과하는 경우, 상기 전자제어수단은 엔진 회전수 피드백에 의한 점화시기 보상을 중지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 고온 재시동시 노크 제어방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 단계 (a)에서 상기 고온 재시동 조건은,

   엔진 시동시 흡기온도센서에 의해 검출되는 흡기온도가 설정된 제1기준온도인 70℃를 초과하고, 냉각수온센서에 의해 검출되는 냉각수온이 설정된 제2기준온도인 105℃를 초과하는 조건이 동시에 성립되는 경우에 성립되도록 하는 것을 특징으로 하는 자동차의 고온 재시동시 노크 제어방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 단계 (a)에서,

   상기 전자제어수단은 변속단이 중립에 위치하고 있으며 에어콘 스위치가 오프를 유지하고 있는 상태에서 발생되는 부하 변동시 적용하기 위한 제1부하 보상 공기량값과 에어콘 스위치의 온에 따른 부하 변동의 초기에 상기 제1부하 보상 공기량값에 더하여 적용하기 위한 제2부하 보상 공기량값을 저장매체에 저장하고 있는 것을 특징으로 하는 자동차의 고온 재시동시 노크 제어방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 단계 (b)는,

   상기 전자제어수단이 인히비터 스위치와 에어컨 스위치의 검출신호를 인가받아 엔진 부하 변동 여부를 판단하는 (b1) 단계와;

   상기 (b1) 단계에서 엔진 부하 변동이 확인되면, 상기 전자제어수단은 부하 변동후의 경과시간이 설정된 임계시간에 도달되는지 여부를 판단하는 (b2) 단계와;

   상기 (b2) 단계에서 부하 변동후의 경과시간이 상기 임계시간에 도달되는 경우, 상기 전자제어수단은 제2부하 보상 공기량값을 적용하여 흡입 공기량을 증량시키고 상기 (b2) 단계로 복귀하는 (b3) 단계와;

   상기 (b2) 단계에서 부하 변동후의 경과시간의 상기 임계시간에 도달되면, 상기 전자제어수단은 제1부하 보상 공기량값을 적용하여 흡입 공기량을 제어하는 (b4) 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차의 고온 재시동시 노크 제어방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 단계 (c)는,

   상기 전자제어수단은 실린더 블록에 설치된 노크 감지센서의 검출신호를 인가받아 노킹이 발생되는지 여부를 판단하는 단계와;

   상기 노크 감지센서의 신호로부터 노크 발생이 확인되면, 상기 전자제어수단은 노크 발생에 따른 점화시기 보정치를 적용하여 점화시기를 보정하는 단계와;

   상기 노크 발생에 따른 점화시기의 보정이 수행되면, 상기 전자제어수단은 노크 발생 횟수를 누적하여 상기 누적되는 노크 발생수가 설정된 임계 노크수를 초과하는지 여부를 판단하는 단계와;

   상기 누적된 노크 발생수가 상기 임계 노크수를 초과하는 경우, 상기 전자제어수단은 엔진 회전수 피드백에 의한 점화시기 보정을 중단하는 단계와;

   상기 노크 감지센서의 신호로부터 노크 발생이 확인되지 않거나 엔진 회전수 피드백에 의한 점화시기 보정이 중단된 후, 상기 전자제어수단은 현재 수행중인 점화시기 제어를 유지하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차의 고온 재시동시 노크 제어방법.