KR100412698B1 - 디젤 차량의 엔진 제어장치 및 방법 - Google Patents

디젤 차량의 엔진 제어장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

공통레일 직접 분사방식의 디젤 엔진에서 발생하는 노킹성 연소음을 피드백 제어를 통해 억제하도록 하는 디젤 차량의 엔진 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
본 엔진 시동이 온 되면 엔진 회전수 및 부하량에 따라 기준 맵 데이터로부터 파일럿 인젝션 량과 시기, 메인 인젝션 시기 및 레일의 압력 등 엔진 제어값을 결정하는 과정과, 기준 엔진 제어값이 결정되면 엔진 냉각수온과 흡기온도, 대기압, 연료온도 등에 따른 보정 제어값을 감안하여 엔진 제어를 수행하는 과정과, 상기와 같은 제어값으로 엔진 시동을 유지하는 상태에서 노킹의 발생이 검출되는 판단하는 과정과, 노킹의 발생이 검출되면 그 정도에 따라 파일럿 인젝션 량 가감 보정값을 산출하여 엔진 제어에 적용하며, 학습된 가감 보정값을 저장시키는 과정과, 파일럿 인젝션 량 보정이 진행된 상태에서 연속적인 노킹이 발생되면 노킹 정도에 따라 파일럿 인젝션 시기 가감 보정값을 산출하여 엔진 제어에 적용하며, 학습된 가감 보정값을 저장시키는 과정과, 파일럿 인젝션 시기 보정이 진행된 상태에서 연속적인 노킹이 발생되면 노킹 정도에 따라 메인 인젝션 시기 가감 보정값을 산출하여 엔진 제어에 적용하며, 학습된 가감 보정값을 저장시키는 과정과, 메인 인젝션 시기의 보정이 진행된 상태에서 연속적인 노킹이 발생되면 노킹 정도에 따라 레일의 압력 가감 보정값을 산출하여 엔진 제어에 적용하며, 학습된 가감 보정값을 저장시키는 과정 및, 상기한 과정의 진행 이후 연속적인 노킹이 발생되면 전술한 과정을 반복하고, 노킹이 발생되지 않으면 현재의 제어값으로 엔진 시동을 유지하는과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 디젤 차량의 엔진 소음을 억제시켜 운전성을 향상시킨다.

Description

디젤 차량의 엔진 제어장치 및 방법{Apparatus And Method For Engine Controlling Of Diesel Vehicle}
본 발명은 디젤 차량의 엔진제어에 관한 것으로, 더 상세하게는 공통레일 직접 분사방식의 디젤 엔진에서 발생하는 노킹(Knocking)성 연소음을 피드백 제어를 통해 억제하도록 하는 디젤 차량의 엔진 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 디젤 엔진의 제어에 있어서 연소계 오염물질 등으로 인한 피드백 센서의 내구성 유지 어려움으로 인해 에미션(Emission) 및 운정성 등을 위한 연료량 피드백 제어의 도입에 어려움을 격고 있어 대부분 오프 루프(Open Loop) 제어를 채택하고 있으며, 각종 하드웨어의 편차 등으로 인하여 엔진 제어에 있어 보정 제어를 수행하고 있지 못하는 상태이다.
종래의 공통레일 직접 분사방식의 엔진 제어는 첨부된 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 엔진의 시동이 온 되면 엔진제어수단은 엔진 회전수와 부하량 등의 정보를 판독하여 해당하는 운전영역을 검출한 다음(S10) 각 운전영역에 대하여 설정된 기준 맵 테이블의 데이터로부터 파일럿 인젝션 량과 파일럿 인젝션 시기, 메인 인젝션 시기 및 공통레일의 압력 등을 판독한다(S20)(S30)(S40)(S50).
상기에서 기준 맵 테이블로부터 파일럿 인젝션 량이 산출되면(S20) 현재의 냉각수온을 검출하여 수온에 따른 보정치를 가감하고(S21) 흡기온도를 검출하여 그에 따른 보정치를 가감하며(S22) 대기압을 검출하여 그에 따른 보정치를 가감하여 (S23) 파일럿 인젝션 량을 최종적으로 결정한 다음 엔진 제어를 수행한다.
또한, 기준 맵 테이블로부터 파일럿 인젝션 시기가 산출되면(S30) 현재의 냉각수온을 검출하여 수온에 따른 보정치를 가감하고(S31) 배터리의 전압을 검출하여 전압 상태에 따른 보정치를 가감하여(S32) 파일럿 인젝션 시기를 최종적으로 결정한 다음 엔진 제어를 수행한다.
또한, 기준 맵 테이블로부터 메인 인젝션 시기가 산출되면(S40) 현재의 냉각수온을 검출하여 수온에 따른 보정치를 가감하고(S41) 흡기온도를 검출하여 그에 따른 보정치를 가감하며(S42) 대기압을 검출하여 그에 따른 보정치를 가감하여 (S43) 메인 인젝션 시기를 최종적으로 결정한 다음 엔진 제어를 수행한다.
또한, 기준 맵 테이블로부터 공통레인의 압력이 산출되면(S50) 현재의 냉각수온을 검출하여 수온에 따른 보정치를 가감하고(S51) 흡기온도를 검출하여 그에 따른 보정치를 가감하며(S52) 연료온도를 검출하여 그에 따른 보정치를 가감하고 (S53) 대기압을 검출하여 그에 따른 보정치를 가감하여(S23) 공통레일의 압력을 최종적으로 결정한 다음 엔진 제어를 수행한다.
전술한 바와 같은 종래의 공통레일 직접 분사방식의 디젤 엔진제어는 검출되는 엔진의 조건에 따라 엔진 제어를 위한 기준 맵 데이터 및 보정 맵 데이터를 완벽하게 구성할 수 있는 문제점이 있으며, 기준 맵 데이터 및 보정 맵 데이터를 제반적인 조건을 감안하여 완벽하게 구성하였다 하더라도 각 하드웨어 단품의 오차 등으로 인하여 발생되는 운전 특성의 변화들에 대한 보정에서는 대처할 수 없는 문제점이 발생한다.
특히, 동절기의 운행의 경우 엔진 온도가 낮은 상태를 유지하게 되므로 연소실내 착화 지연후 급격 폭발이 발생되므로 연소압 상승으로 인한 소음 발생이 심하게 발생하는 문제점이 있으나 오픈 루프 방식의 제어에 의해 소음 발생 방지를 수행하지 못하며 운전성에도 악영향을 초래하게 되는 문제점을 발생시킨다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 공통레일 직접 분사방식의 디젤 엔진에 노킹 센서를 더 구비하여 노킹성 연소음을 피드백 제어를 통해 억제하도록 함으로써 소음 발생을 최소화하고, 운전성을 향상시키도록 한 것이다.
도 1은 종래의 디젤 차량에서 엔진 제어를 수행하는 일 실시예의 흐름도.
도 2는 본 발명에 따른 디젤 차량의 엔진 제어장치에 대한 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 디젤 차량에서 엔진 제어를 수행하는 일 실시예의 흐름도.
도 4는 본 발명에 따른 디젤 차량에서 엔진 제어를 수행하는 일 실시예의 상세 흐름도.
상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 디젤 차량에서 엔진 회전수와 부하정도 및 엔진 제어조건을 검출하는 차량상태 검출수단과, 상기 검출되는 정보에 따라 엔진 제어의 기준 맵 데이터와 보정 맵 데이터 및 노킹 정도에 따라 엔진 제어를 수행하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 엔진 제어장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 엔진 시동이 온 되면 엔진 회전수 및 부하량에 따라 기준 맵 데이터로부터 파일럿 인젝션 량과 시기, 메인 인젝션 시기 및 레일압력 등의 엔진 제어값을 결정하는 과정과, 기준 엔진 제어값이 결정되면 엔진 냉각수온과 흡기온도, 대기압, 연료온도 등에 따른 보정 제어값을 감안하여 엔진 제어를 수행하는 과정과, 상기와 같은 제어값으로 엔진 시동을 유지하는 상태에서 노킹의 발생이 검출되는 판단하는 과정과, 노킹의 발생이 검출되면 그 정도에 따라 파일럿 인젝션 량 가감 보정값을 산출하여 엔진 제어에 적용하며, 학습된 가감 보정값을 저장시키는 과정과, 파일럿 인젝션 량 보정이 진행된 상태에서 연속적인 노킹이 발생되면 노킹 정도에 따라 파일럿 인젝션 시기 가감 보정값을 산출하여 엔진 제어에 적용하며, 학습된 가감 보정값을 저장시키는 과정과, 파일럿 인젝션 시기 보정이 진행된 상태에서 연속적인 노킹이 발생되면 노킹 정도에 따라 메인 인젝션 시기 가감 보정값을 산출하여 엔진 제어에 적용하며, 학습된 가감 보정값을 저장시키는 과정과, 메인 인젝션 시기의 보정이 진행된 상태에서 연속적인 노킹이 발생되면 노킹 정도에 따라 레일 압력의 가감 보정값을 산출하여 엔진 제어에 적용하며, 학습된 가감 보정값을 저장시키는 과정 및, 상기한 과정의 진행 이후 연속적인 노킹이 발생되면전술한 과정을 반복하고, 노킹이 발생되지 않으면 현재의 제어값으로 엔진 시동을 유지하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 엔진 제어방법을 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 디젤 차량의 엔진 제어장치는 현재의 엔진 회전수 정보를 검출하는 엔진 회전수 검출부(11)와 냉각수온의 정보를 검출하는 수온 검출부(12), 유입되는 공기의 온도를 검출하는 흡기온 검출부(13), 공통레일내의 연료 온도를 검출하는 연료 온도 검출부(14), 대기압 정보를 정출하는 대기압 검출부(15) 및 연소시 발생하는 노킹을 검출하는 노킹 검출부(16)로 이루어지는 차량상태 검출부(10)와, 검출되는 차량의 제반적인 정보와 노킹 발생 여부를 감안하여 파일럿 인젝션 량과 시기, 메인 인젝션 시기 및 공통레일내의 압력을 조절하는 제어부(20)로 구성된다.
상기에서 노킹 검출부(16)는 피에조(Piezo) 원리를 이용하는 것으로 외부 충격을 전류로 변환시켜 감지되도록 하는 센서로 실린더 내부의 피크 연소압이 과다하게 높아져 발생하는 충격파의 결과인 노킹의 정도를 기전력으로 비례시켜 출력하도록 설정한다.
예를들어, 센서의 최대 출력값이 5V라 하면 제1기준값(A)을 2V로 설정하고 제2기준값(B)을 3V로 설정하여 제1기준값(A)인 2V 미만의 신호가 검출되는 경우 노킹이 발생되지 않는 것으로 설정하고, 제1기준값(A)이상 제2기준값(B) 이하의 신호인 2~3V 사이의 신호가 검출되는 경우 미소한 노킹이 발생하는 것으로 설정하며, 제2기준값(B)인 3V 이상의 신호가 검출되는 경우 정도 큰 노킹이 발생하는 것으로 설정하며, 이 설정값은 제작자의 임의의 가변 설정할 수 있다.
전술한 바와 같은 구성의 본 발명의 디젤 엔진에서 피드백 제어를 수행하는 동작을 설명하면 다음과 같다.
엔진의 시동이 온 되면 제어부(20)는 차량상태 검출부(10)를 구성하고 있는 각각의 센서들로부터 현재의 엔진 회전수와 부하량 등의 정보를 판독하여 해당하는 운전영역을 검출한 다음 각 운전영역에 대하여 설정된 기준 맵 테이블의 데이터로부터 파일럿 인젝션 량과 파일럿 인젝션 시기, 메인 인젝션 시기 및 공통레일의 압력 등 엔진제어에 필요한 기준 제어값을 결정한다(S101)(S102)(S103).
상기와 같이 현재의 운전영역에 대한 기준 제어값이 결정되면 차량 상태 검출부(10)로부터의 냉각수온과 흡기 온도, 대기압, 배터리 전압, 연료 온도 등의 차량 상태 정보를 판독하여 기준 제어값에 보정 펙터값으로 적용함으로써 파일럿 인젝션 량과 시기, 메인 인젝션 시기 및 공통레일의 압력 조정을 통해 엔진 제어를 수행한다(S104)(S105).
상기와 같이 기준 맵 테이블의 데이터와 차량 상태 정보를 감안한 엔진 제어가 진행되는 상태에서 제어부(20)는 엔진 블록의 소정 위치에 설치되어 있는 노킹 검출부(16)로부터 노킹 발생이 검출되는지를 판단한다(S106).
상기에서 노킹의 발생이 검출되면 제어부(20)는 검출되는 노킹 정도에 따라 파일럿 인젝션 량의 보정을 수행시킴과 동시에 보정 펙터값을 학습하여 맵 테이블에 저장한다(S107).
상기와 같이 파일럿 인젝션 량에 대한 보정을 수행한 상태에서 연속적인 노킹의 발생이 검출되는지를 판단하며(S108) 노킹의 발생이 검출되면 노킹 정도에 따라 파일럿 인젝션 시기를 보정함과 동시에 보정 펙터값을 학습하여 맵 테이블에 저장한다(S109).
상기와 같이 파일럿 인젝션 량과 시기에 대한 보정을 수행한 상태에서도 노킹 발생이 연속적으로 검출되는지를 판단하며(S110) 노킹의 발생이 검출되면 노킹 정도에 따라 메인 인젝션 시기를 보정함과 동시에 보정 펙터값을 학습하여 맵 테이블에 저장한다(S111).
또한, 상술한 과정을 통해 파일럿 인젝션 량과 시기 및 메인 인젝션 시기의 보정을 수행한 상태에서도 노킹이 연속적으로 검출되는지를 판단하며(S112) 노킹의 발생이 검출되면 노킹 정도에 따라 레인의 압력을 보정함과 동시에 보정 펙터값을 학습하여 맵 테이블에 저장한다(S113).
따라서, 상기한 바와 같이 노킹 발생정도에 따라 파일럿 인젝션 량과 시기, 메인 인젝션 시기 및 레일 압력의 보정을 수행하므로 노킹 발생이 배제되어 안정된 엔진 상태를 유지하여 준다.
상기한 동작에 대하여 도 3을 참조하여 더 상세하게 설명하면 다음과 같다.
상기한 바와 같이 기본적인 제어 조건에 따라 엔진 제어가 수행되는 상태에서 노킹의 발생이 검출되는지를 판단하여(S301) 노킹 발생으로 판단되면 검출되는 노킹의 전압(K)을 분석하여 제1기준값(A) 이상 제2기준값(B) 이상의 범위에 포함되는 것으로 인식되면 미소한 노킹의 발생인 것으로 판단하여 파일럿 인젝션 량을 조정을 위한 보정값(PIadp1)을 산출하고, 검출되는 노킹의 전압(K)이 제2기준값(B) 이상을 유지하는 상태인 것으로 판단되면 정도가 큰 노킹의 발생인 것으로 인식하여 파일럿 인젝션 량을 조정을 위한 보정값(PIadp2)을 산출한다(S302).
상기와 같이 노킹 발생의 정도에 따라 파일럿 인젝션 량 조정을 위한 보정값(PIadp1)(PIadp2)이 산출되면 파일럿 인젝션 량을 조정을 위한 최소 한계값[MIN(PIadp1,PIadp2)]과 최대 한계값[MAX(PIadp1,PIadp2)]의 범위를 결정하여 파일럿 인젝션 량의 제어를 수행하며(S303), 현재의 학습 결과값을 맵 테이블의 데이터 베이스에 등록 저장한다(S304).
상기와 같이 검출되는 노킹의 정도에 따라 파일럿 인젝션 량의 보정 제어를 수행한 상태에서 연속적인 노킹의 발생이 검출되는지를 판단하며(S305), 노킹의 발생이 검출되면 노킹의 전압(K)을 분석하여 제1기준값(A) 이상 제2기준값(B) 이상의 범위에 포함되는 것으로 인식되면 미소한 노킹의 발생인 것으로 판단하여 파일럿 인젝션 시기 조정을 위한 보정값(PTadp1)을 산출하고, 검출되는 노킹의 전압(K)이 제2기준값(B) 이상인 것으로 판단되면 노킹의 정도가 큰 것으로 인식하여 파일럿 인젝션 시기 조정을 위한 보정값(PTadp2)을 산출한다(S306).
상기와 같이 노킹 발생의 정도에 따라 파일럿 인젝션 시기 조정을 위한 보정값(PTadp1)(PTadp2)이 산출되면 파일럿 인젝션 시기 조정을 위한 최소 한계값 [MIN(PTadp1,PTadp2)]과 최대 한계값[MAX(PTadp1,PTadp2)]의 범위를 결정하여 파일럿 인젝션 시기 제어를 수행하며(S307), 현재의 학습 결과값을 맵 테이블의 데이터베이스에 등록 저장한다(S308).
또한, 상기와 같이 검출되는 노킹의 정도에 따라 파일럿 인젝션 시기의 보정 제어를 수행한 상태에서 연속적인 노킹의 발생이 검출되는지를 판단하며(S309), 노킹의 발생이 검출되면 노킹의 전압(K)을 분석하여 제1기준값(A) 이상 제2기준값(B) 이상의 범위에 포함되는 것으로 인식되면 미소한 노킹의 발생인 것으로 판단하여 메인 인젝션 시기 조정을 위한 보정값(MTadp1)을 산출하고, 검출되는 노킹의 전압(K)이 제2기준값(B) 이상인 것으로 판단되면 노킹의 정도가 큰 것으로 인식하여 메인 인젝션 시기 조정을 위한 보정값(MTadp2)을 산출한다(S310).
상기와 같이 노킹 발생의 정도에 따라 메인 인젝션 시기 조정을 위한 보정값 (MTadp1)(MTadp2)이 산출되면 메인 인젝션 시기 조정을 위한 최소 한계값[MIN(MTadp1,MTadp2)]과 최대 한계값[MAX(MTadp1,MTadp2)]의 범위를 결정하여 메인 인젝션 시기 제어를 수행하며(S311), 현재의 학습 결과값을 맵 테이블의 데이터 베이스에 등록 저장한다(S312).
또한, 상기와 같이 검출되는 노킹의 정도에 따라 메인 인젝션 시기의 보정 제어를 수행한 상태에서 연속적인 노킹의 발생이 검출되는지를 판단하며(S313), 노킹의 발생이 검출되면 노킹의 전압(K)을 분석하여 제1기준값(A) 이상 제2기준값(B) 이상의 범위에 포함되는 것으로 인식되면 미소한 노킹의 발생인 것으로 판단하여 레일압력 조정을 위한 보정값(RPadp1)을 산출하고, 검출되는 노킹의 전압(K)이 제2기준값(B) 이상인 것으로 판단되면 노킹의 정도가 큰 것으로 인식하여 레일압력 조정을 위한 보정값(RPadp2)을 산출한다(S314).
상기와 같이 노킹 발생의 정도에 따라 레일압력 조정을 위한 보정값 (RPadp1)(RPadp2)이 산출되면 레일압력 조정을 위한 최소 한계값 [MIN(RPadp1,RPadp2)]과 최대 한계값[MAX(RPadp1,RPadp2)]의 범위를 결정하여 레일압력 제어를 수행하며(S315), 현재의 학습 결과값을 맵 테이블의 데이터 베이스에 등록 저장한다(S316).
상기와 같이 노킹의 정도에 따라 엔진 제어의 순차적인 보정을 수행한 상태에서 연속적인 노킹의 발생이 검출되면 상기한 과정의 반복으로 리턴하고, 노킹의 발생이 검출되지 않은 현재의 엔진 제어조건을 유지하여 운전상태를 유지한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 공통레일 직접분사방식의 디젤엔진에서 노킹의 발생 정도를 검출하여 파일렛 인젝션 량과 시기, 메인 인젝션 시기 및 레일 압력의 보정 제어를 통해 노킹성 소음을 억제함으로써 운행성을 향상시킨다.

Claims (5)

  1. 디젤 차량에 있어서,
    엔진 회전수와 부하정도 및 엔진 제어조건을 검출하는 차량상태 검출수단과;
    상기 검출되는 정보에 따라 엔진 제어의 기준 맵 데이터와 보정 맵 데이터 및 노킹 정도에 따라 엔진 제어를 수행하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 엔진 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차량상태 검출수단은 실린더 내부의 피크 연소압이 과다하게 발생하는 경우 충격파의 결과를 기전력으로 비례시켜 출력하는 노킹 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 엔진 제어장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어수단은 노킹센서의 신호로부터 노킹 정도를 판단하기 위한 제1,제2기준값을 설정하는 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 엔진 제어장치.
  4. 엔진 시동이 온 되면 엔진 회전수 및 부하량에 따라 기준 맵 데이터로부터 파일럿 인젝션 량과 시기, 메인 인젝션 시기 및 레일의 압력 등 엔진 제어값을 결정하는 과정과;
    기준 엔진 제어값이 결정되면 엔진 냉각수온과 흡기온도, 대기압, 연료온도 등에 따른 보정 제어값을 감안하여 엔진 제어를 수행하는 과정과;
    상기와 같은 제어값으로 엔진 시동을 유지하는 상태에서 노킹의 발생이 검출되는 판단하는 과정과;
    노킹의 발생이 검출되면 그 정도에 따라 파일럿 인젝션 량 가감 보정값을 산출하여 엔진 제어에 적용하며, 학습된 가감 보정값을 저장시키는 과정과;
    파일럿 인젝션 량 보정이 진행된 상태에서 연속적인 노킹이 발생되면 노킹 정도에 따라 파일럿 인젝션 시기 가감 보정값을 산출하여 엔진 제어에 적용하며, 학습된 가감 보정값을 저장시키는 과정과;
    파일럿 인젝션 시기 보정이 진행된 상태에서 연속적인 노킹이 발생되면 노킹 정도에 따라 메인 인젝션 시기 가감 보정값을 산출하여 엔진 제어에 적용하며, 학습된 가감 보정값을 저장시키는 과정과;
    메인 인젝션 시기의 보정이 진행된 상태에서 연속적인 노킹이 발생되면 노킹 정도에 따라 레일 압력의 가감 보정값을 산출하여 엔진 제어에 적용하며, 학습된 가감 보정값을 저장시키는 과정 및;
    상기한 과정의 진행 이후 연속적인 노킹이 발생되면 전술한 과정을 반복하고, 노킹이 발생되지 않으면 현재의 제어값으로 엔진 시동을 유지하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 엔진 제어방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기에서 노킹 발생에 따른 가감 보정값은 그 상한값과 하한값을 결정하여 기준 엔진 제어값의 특성을 유지시키는 것을 특징으로 하는 디젤 차량의 엔진 제어방법.
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