KR100418802B1 - 차량의 노크센서 신호를 이용한 점화시기 제어방법 - Google Patents

차량의 노크센서 신호를 이용한 점화시기 제어방법 Download PDF

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Abstract

차량의 노크센서 신호를 이용한 점화시기 제어방법이 개시된다. 개시된 차량의 노크센서 신호를 이용한 점화시기 제어방법은, 현재 점화시기 RON95일 때, 노크센서 신호를 이용한 점화시기 제어방법에 있어서, (a) 현재의 스파크 테이블이 RON95가 사용되고 있는지 판단하는 단계와; (b) 상기 단계 (a)에서의 조건을 만족하는 경우, 단위 마일리지(KNKMILEAGE)가 소정 거리 이상인지를 판단하는 단계와; (c) 상기 단계 (b)에서의 조건을 만족하는 경우, 웨이티드 노킹 카운터 (WKNKCNTxx)=노킹 카운터(KNKCNTxx) ×노킹 웨이팅 팩터(KNKWFxx)로 설정하는 단계와; (d) 상기 웨이티드 노킹 카운터를 합산하여(ΣWKNKCNTxx) 토탈 카운터(TOTCNT)로 하는 단계와; (e) 상기 토탈 카운터가 노크 RON95의 설정값(Threshold) (TH_KN_95)보다 큰지 판단하는 단계와; (f) 상기 단계 (e)에서의 조건을 만족하는 경우, 라스트 노크 RON95(KNK95[last])를 1로 설정하는 단계와; (g) 상기 노크 RON95 1개수가 5이상인지 판단하는 단계와; (h) 상기 단계 (g)에서의 조건을 만족하는 경우, 상기 스파크 테이블을 RON92로 변경하는 단계와; (i) 상기 단위 마일리지를 리셋하는 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 사용되는 연료에 따라 적절한 점화시기를 ECU 스스로 선택 제어함으로써 엔진의 성능 및 내구성의 향상을 도모할 수 있는 이점이 있다.

Description

차량의 노크센서 신호를 이용한 점화시기 제어방법{METHOD OF CONTROLLING IGNITION TIMING USING A KNOCK SENSOR SIGNAL FOR VEHICLES}
본 발명은 노크센서(knock sensor)를 이용한 점화시기 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 노크센서 신호를 이용하여 운전 영역별 옥탄가(octane number) 학습 점화시기를 제어하기 위한 차량의 노크센서 신호를 이용한 점화시기 제어방법에 관한 것이다.
예컨대, 서유럽 국가들에서 사용되고 있는 여러 종류의 승용차용 휘발유 연료는 옥탄가도 서로 달라 주로 RON(Research Octane Number) 92와 95 연료가 널리 사용된다. 현재 서유럽으로 수출되는 차량들은 RON92 연료에 맞추어 엔진 개발이 이루어지고 있는데, 이 경우 RON95연료 대비 KBL(Knock Border Line)이 약 3~4˚ 지각되므로, RON95 연료를 사용하는 소비자의 경우 그 만큼의 성능 손해를 감수하는 불합리한 경우가 발생한다.
이와 같은 상황을 고려하여 현재 서유럽 수출 차량용 엔진 개발의 컨셉(concept)과 각각의 문제점은 다음과 같다.
첫째, RON92 연료를 기준하여 엔진의 스파크 타이밍(spark timing)을 맵핑(mapping)하는 경우, 엔진 노킹(knocking)에 의한 내구성 등의 문제가 발생할 소지가 적으므로, 현재 주로 사용하는 방법이다. 그러나 앞서 기술한 바와 같이 RON95 연료를 사용하는 경우 스파크 타이밍이 3~4˚ 진각되어도 노킹이 발생하지 않는데도 ECU는 개발시 맵핑한 데이터보다 진각 제어는 불가능하므로 그만큼의 성능 손해를 보게된다.
둘째, 스파크 타이밍은 RON95연료를 기준으로 맵핑하고, RON92 연료를 사용하는 경우를 고려하여 노크 제어 기능을 적용하는 방법이다. 이론적으로 타당한 방법이나 현재 적용되는 점화 시기 제어가 노킹 발생시 2~3˚씩 지각하고 노킹이 발생하지 않으면 다시 본래 점화시기로 진각하는 구조로 되어 있어, 계속해서 노킹이 발생하는 문제가 있다. 따라서 엔진의 내구성이 떨어지게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 옥탄가를 ECU가 스스로 학습하는 로직(logic)중 신뢰성 있는 학습을 위해 운전 영역별로 가중 요인(웨이팅 팩터; weighting factor)을 두고, 또한 단위 마일리지(mileage) 10km마다 옥탄가의 1차 판단을 하고 최종 100km에서 옥탄가를 판별하는 학습하는 로직을 적용하여 최적의 성능과 엔진의 내구성의 향상이 이루어지도록 한 차량의 노크센서 신호를 이용한 점화시기 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 차량의 노크센서 신호를 이용한 점화시기 제어방법의 일 실시예를 순차적으로 나타내 보인 개략적인 플로차트.
도 2는 본 발명에 따른 차량의 노크센서 신호를 이용한 점화시기 제어방법의 다른 실시예를 순차적으로 나타내 보인 개략적인 플로차트.
도 3은 RPM 및 로드에 대한 노킹 카운터 및 웨이팅 팩터를 표로 나타내 보인 도면.
도 4는 단위 마일리지당 옥탄가 판정 버퍼를 표로 나타내 보인 도면.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량의 노크센서 신호를 이용한 점화시기 제어방법은, 현재 점화시기 RON95일 때, 노크센서 신호를 이용한 점화시기 제어방법에 있어서, (a) 현재의 스파크 테이블이 RON95가 사용되고 있는지 판단하는 단계와; (b) 상기 단계 (a)에서의 조건을 만족하는 경우, 단위 마일리지 (KNKMILEAGE)가 소정 거리 이상인지를 판단하는 단계와; (c) 상기 단계 (b)에서의 조건을 만족하는 경우, 웨이티드 노킹 카운터(WKNKCNTxx)=노킹 카운터(KNKCNTxx) ×노킹 웨이팅 팩터(KNKWFxx)로 설정하는 단계와; (d) 상기 웨이티드 노킹 카운터를 합산하여(ΣWKNKCNTxx) 토탈 카운터(TOTCNT)로 하는 단계와; (e) 상기 토탈 카운터가 노크 RON95의 설정값(Threshold)(TH_KN_95)보다 큰지 판단하는 단계와; (f) 상기 단계 (e)에서의 조건을 만족하는 경우, 라스트 노크 RON95(KNK95[last])를 1로 설정하는 단계와; (g) 상기 노크 RON95 1개수가 5이상인지 판단하는 단계와; (h) 상기 단계 (g)에서의 조건을 만족하는 경우, 상기 스파크 테이블을 RON92로 변경하는 단계와; (i) 상기 단위 마일리지를 리셋하는 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1에는 본 발명에 따른 차량의 노크센서 신호를 이용한 점화시기 제어방법의 일 실시예(현재 점화시기가 RON95일 때)가 순차적으로 나타내 보인 개략적인 플로차트가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 차량의 노크센서 신호를 이용한 점화시기 제어방법의 일 실시예는, 우선, 현재의 스파크 테이블(spark table) 또는 점화시기 테이블이 RON95가 사용되고 있는지 판단한다.(단계 110) 즉, 현재 스파크 테이블이 RON95인데 사용되고 있는 연료가 RON95인지 확인하는 단계이다.
상기 단계 110에서의 조건을 만족하는 경우, 단위 마일리지(KNKMILEAGE) 또는 노크 마일리지가 소정 거리 예컨대, 10km 이상인지를 판단한다.(단계 120)
그리고 상기 단계 120에서의 조건을 만족하는 경우, 웨이티드 노킹 카운터(weighted knocking counter)(WKNKCNTxx)=노킹 카운터(KNKCNTxx) ×노킹 웨이팅 팩터(KNKWFxx)로 설정한다.(단계 130)
이어서, 상기 웨이티드 노킹 카운터를 합산하여(ΣWKNKCNTxx) 토탈 카운터(TOTCNT)로 한다.(단계 140)
상기 토탈 카운터가 노크 RON95의 설정값(Threshold)(TH_KN_95)보다 큰지 판단한다.(단계 150)
상기 단계 150에서의 조건을 만족하는 경우, 라스트 노크 RON95(KNK95[last] )를 1로 설정한다.(단계 160)
그리고 상기 노크 RON95[0,1,2..,9] 1개수가 5이상인지를 판단한다.(단계 170)
상기 단계 170에서의 조건을 만족하는 경우, 상기 스파크 테이블을 RON92로 변경한다.(단계 180)
또한 상기 단위 마일리지를 리셋(reset)한다.(단계 190)
한편, 상기 단계 120에서의 조건을 만족하지 못하는 경우, 노크 카운터를 하고 다시 상기 단계 120을 재 수행토록 한다.(단계 210)
그리고 상기 단계 150에서의 조건을 만족하지 못하는 경우, 라스트 노크 RON95(KNK95[last])를 0으로 설정한다.(단계 220)
또한 상기 단계 170에서의 조건을 만족하는 경우, 상기 단계 190을 바로 수행토록 한다.
그리고 도 2에는 본 발명에 따른 차량의 노크센서 신호를 이용한 점화시기 제어방법의 다른 실시예가 순차적으로 나타내 보인 개략적인 플로차트가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 차량의 노크센서 신호를 이용한 점화시기 제어방법의 다른 실시예(현재 점화시기가 RON92일 때)는, 우선, 현재의 스파크 테이블이 RON92가 사용되고 있는지 판단한다.(단계 310) 즉, 현재 스파크 테이블이 RON92인데 사용되고 있는 연료가 RON92인지 확인하는 단계이다.
상기 단계 310에서의 조건을 만족하는 경우, 단위 마일리지(KNKMILEAGE)가 소정 거리 예컨대, 10km 이상인지를 판단한다.(단계 320)
그리고 상기 단계 320에서의 조건을 만족하는 경우, 웨이티드 노킹 카운터 (WKNKCNTxx)=노킹 카운터(KNKCNTxx) ×노킹 웨이팅 팩터(KNKWFxx)로 설정한다.(단계 330)
이어서, 상기 웨이티드 노킹 카운터를 합산하여(ΣWKNKCNTxx) 토탈 카운터 (TOTCNT)로 한다.(단계 340)
또한 상기 토탈 카운터가 노크 RON92의 설정값(Threshold)(TH_KN_92)보다 큰지 판단한다.(단계 350)
상기 단계 350에서의 조건을 만족하는 경우, 라스트 노크 RON92(KNK92[last] )를 1로 설정한다.(단계 360)
그리고 노크 RON92[0,1,2..,9] 1개수가 8 이상인지 판단한다.(단계 370)
상기 단계 370에서의 조건을 만족하는 경우, 상기 스파크 테이블을 RON95로 변경한다.(단계 380)
상기 단위 마일리지를 리셋(reset)한다.(단계 390)
한편, 상기 단계 320에서의 조건을 만족하지 못하는 경우, 노크 카운터를 하고, 상기 단계 320을 재 수행토록 한다.(단계 410)
그리고 상기 단계 350에서의 조건을 만족하지 못하는 경우, 라스트 노크 RON92(KNK92[last])를 0으로 설정한다.(단계 420)
또한 상기 단계 370에서의 조건을 만족하는 경우, 상기 단계 390을 바로 수행토록 한다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 차량의 노크센서 신호를 이용한 점화시기제어방법은, 노킹이 발생되는 문제점에 대응하기 위해 옥탄가를 ECU가 스스로 학습하는 로직이 여러 가지가 있을 수 있으나, 좀 더 신뢰성 있는 학습을 위해 운전 영역별로 가중 요인(웨이팅 팩터)을 두고, 또한 단위 마일리지(10km)마다 옥탄가의 1차 판단을 하고, 최종 100km에서 옥탄가를 판별하는 학습 로직이다.
즉, RON92 및 RON95 연료에 대하여 각각의 점화시기 테이블을 두어 엔진 개발시 각각의 연료에 대해 맵핑(mapping)하고, 실차에서는 노크센서 신호를 이용하여 현재 사용되고 있는 연료를 ECU가 학습 판단하여 적절한 스파크 테이블을 선택 제어한다. 여기서 신뢰성 있는 옥탄가 학습을 위하여 아래와 같이 운전 영역별 및 단위 마일리지별 학습 개념을 적용한 것이다.
이를 보다 구체적으로 설명하면, 우선, 옥탄가의 학습 판단은, 다음과 같은 특성을 이용한다. 첫째, 현재 스파크 테이블이 RON95인데 사용되고 있는 연료가 RON92일 때, 이 경우 노크 제어 로직이 계속해서 일정한 노킹 감지를 하게되고, 전반적인 노킹이 계속해서 발생한다는 것은 현재 RON92 연료가 사용된다는 것을 의미한다.
둘째, 현재 스파크 테이블이 RON92인데 사용되고 있는 연료가 RON95일 때. 이 경우 특별한 경우를 제외하고 노킹은 거의 발생하지 않는다고 생각할 수 있다. 따라서 ECU는 장기간 노킹을 감지할 수 없고, 따라서 현재 RON95 연료가 사용된다는 것을 의미한다.
이어서, 운전영역별 학습은, 옥탄가의 학습 판단에 있어서 신뢰성 있는 옥탄가 판단을 위해 운전영역별(rpm/로드(load)별) 학습 로직을 적용한다.
한편, 노크센서는 운전영역별로 노킹 감지의 신뢰성이 다른데, 특히 높은 rpm으로 갈수록 그 감도가 떨어진다. 또한, MBT(Maximum Break Torque) 점화시기가 KBL보다 선행하는 영역에서는 노킹이 거의 발생하지 않는다. 이러한 영역에서는 노크센서의 노크 신호가 신뢰성이 낮다고 할 수 있다.
그리고 사용 빈도가 많은 운전 영역에서는 확률적으로 정확한 노킹 감지를 할 수 있으므로 그 신뢰성이 높다고 할 수 있다. 이러한 사실들과 엔진 내구성 등 여러 조건을 감안한 옥탄가 학습을 위하여 도 3의 표와 같이, rpm 및 로드로 운전영역을 나누고, 그 각각에 대하여 노킹 발생시 1씩 증가하는 노크 카운터(knock counter)를 둔다.
또한 각 운전 영역에서 노킹 감지의 신뢰성을 엔진시험 등을 통하여 각각의 가중 요인(웨이팅 팩터)을 정하고, 이 두 값을 곱하여 최종적인 웨이티드 노킹 카운터를 계산하여 옥탄가 판별의 기본값으로 사용한다.
그리고 단위 마일리지별 학습은, 학습의 오류를 줄이기 위하여 단위 마일리지(10km)마다 옥탄가를 판정하고 다시 링버퍼(ring buffer) 개념을 적용하여 100km 마일리지에서 최종 옥탄가 판정을 한다. 즉, 도 4에 도시된 표와 같이 10개의노크 RON92/95(KNK92/95[0..9]) 버퍼를 두고, 단위 마일리지마다 웨이티드 노킹 카운터가 임계값을 넘으면 해당 버퍼를 1로 세팅(setting)하고, 다시 최근 100km 마일리지에서 1로 세팅된 버퍼의 수가 5 이상이면 해당하는 점화시기로 전환한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 차량의 노크센서 신호를 이용한 점화시기제어방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.
운전 영역별 및 단위 마일리지별 옥탄가 학습을 함으로써 신뢰성 있는 오탄가 학습이 이루어질 수 있다.
이에 따라 사용되는 연료에 따라 적절한 점화시기를 ECU 스스로 선택 제어함으로써 엔진의 성능 및 내구성의 향상을 도모할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 현재 점화시기 RON95일 때, 노크센서 신호를 이용한 점화시기 제어방법에 있어서,
    (a) 현재의 스파크 테이블이 RON95가 사용되고 있는지 판단하는 단계와;
    (b) 상기 단계 (a)에서의 조건을 만족하는 경우, 단위 마일리지(KNKMILEAGE)가 소정 거리 이상인지를 판단하는 단계와;
    (c) 상기 단계 (b)에서의 조건을 만족하는 경우, 웨이티드 노킹 카운터 (WKNKCNTxx)=노킹 카운터(KNKCNTxx) ×노킹 웨이팅 팩터(KNKWFxx)로 설정하는 단계와;
    (d) 상기 웨이티드 노킹 카운터를 합산하여(ΣWKNKCNTxx) 토탈 카운터 (TOTCNT)로 하는 단계와;
    (e) 상기 토탈 카운터가 노크 RON95의 설정값(Threshold)(TH_KN_95)보다 큰지 판단하는 단계와;
    (f) 상기 단계 (e)에서의 조건을 만족하는 경우, 라스트 노크 RON95(KNK95 [last])를 1로 설정하는 단계와;
    (g) 상기 노크 RON95 1개수가 5이상인지 판단하는 단계와;
    (h) 상기 단계 (g)에서의 조건을 만족하는 경우, 상기 스파크 테이블을 RON92로 변경하는 단계와;
    (i) 상기 단위 마일리지를 리셋하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는차량의 노크센서 신호를 이용한 점화시기 제어방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (b)에서의 조건을 만족하지 못하는 경우, 노크 카운터를 하고 상기 단계 (b)를 재 수행토록 하는 단계를 더 포함하여 된 것을 특징으로 하는 차량의 노크센서 신호를 이용한 점화시기 제어방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (e)에서의 조건을 만족하지 못하는 경우, 라스트 노크 RON95 (KNK95[last])를 0으로 설정하는 단계를 더 포함하여 된 것을 특징으로 하는 차량의 노크센서 신호를 이용한 점화시기 제어방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (g)에서의 조건을 만족하는 경우, 상기 단계 (i)를 바로 수행토록 하는 것을 특징으로 하는 차량의 노크센서 신호를 이용한 점화시기 제어방법.
  5. 현재 점화시기 RON92일 때, 노크센서 신호를 이용한 점화시기 제어방법에 있어서,
    (ㄱ) 현재의 스파크 테이블이 RON92가 사용되고 있는지 판단하는 단계와;
    (ㄴ) 상기 단계 (ㄱ)에서의 조건을 만족하는 경우, 단위 마일리지(KNKMILEAGE)가 소정 거리 이상인지를 판단하는 단계와;
    (ㄷ) 상기 단계 (ㄴ)에서의 조건을 만족하는 경우, 웨이티드 노킹 카운터(WKNKCNTxx)=노킹 카운터(KNKCNTxx) ×노킹 웨이팅 팩터(KNKWFxx)로 설정하는 단계와;
    (ㄹ) 상기 웨이티드 노킹 카운터를 합산하여(ΣWKNKCNTxx) 토탈 카운터 (TOTCNT)로 하는 단계와;
    (ㅁ) 상기 토탈 카운터가 노크 RON92의 설정값(Threshold)(TH_KN_92)보다 큰지 판단하는 단계와;
    (ㅂ) 상기 단계 (e)에서의 조건을 만족하는 경우, 라스트 노크 RON92 (KNK92[last])를 1로 설정하는 단계와;
    (ㅅ) 라스트 노크 RON92 1개수가 8 이상인지 판단하는 단계와;
    (ㅇ) 상기 단계(ㅅ)에서의 조건을 만족하는 경우, 상기 스파크 테이블을 RON95로 변경하는 단계와;
    (ㅈ) 상기 단위 마일리지를 리셋하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 노크센서 신호를 이용한 점화시기 제어방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 단계 (ㄴ)에서의 조건을 만족하지 못하는 경우, 노크 카운터를 하고 상기 단계 (ㄴ)를 재 수행토록 하는 단계를 더 포함하여 된 것을 특징으로 하는 차량의 노크센서 신호를 이용한 점화시기 제어방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 단계 (ㅁ)에서의 조건을 만족하지 못하는 경우, 라스트 노크 RON92(KNK92[last])를 0으로 설정하는 단계를 더 포함하여 된 것을 특징으로 하는 차량의 노크센서 신호를 이용한 점화시기 제어방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 단계 (ㅅ)에서의 조건을 만족하는 경우, 상기 단계 (ㅈ)을 바로 수행토록 하는 것을 특징으로 하는 차량의 노크센서 신호를 이용한 점화시기 제어방법.
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