KR100423321B1 - 차량용 엔진의 점화시기 제어 방법 - Google Patents

Abstract

엔진 시동 후, 일정시간 이내에 해당 영역의 점화시기를 제어할 목적으로;

차량에 전원이 인가되어 엔진이 시동 온 되면, 전방 산소센서 농 후 희박 판정 전압을 산출한 후, 상기 전방 산소센서 활성화 및 연료량 피드 백 조건을 만족하는 가를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 전방 산소센서 활성화 및 연료량 피드 백 조건을 만족함이 판단되면, 후방 산소센서 출력전압에 따른 연료량 피드 백 보정 조건 성립여부에 따라 해당 영역의 점화시기 제어를 수행하는 서브루틴을 수행하는 단계와; 상기 단계에서 후방 산소센서 출력전압에 따른 연료량 피드 백 보정 조건 성립여부에 따라 해당 영역의 점화시기 제어 서브루틴이 수행됨이 판단되면 후방 산소센서 출력 전압에 따라 전압 산소센서 농후/희박 판정 전압을 학습 보정하는 단계와; 상기 단계에서 후방 산소센서 출력 전압에 따라 전압 산소센서 농후/희박 판정 전압을 학습 보정한 후, 기 설정된 게인 맵 값에 따라 연료량 피드 백 보정을 수행하는 단계로 이루어져 있어서, 엔진 동력성능 손실을 최소화하면서 엔진에서 배출되는 산화질소(NOx)의 배기가스를 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

차량용 엔진의 점화시기 제어 방법{A METHOD FOR IGNITION TIMING CONTROLLING OF ENGINE IN VEHICLE}

본 발명은 차량용 엔진의 점화시기 제어 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 점화시기를 제어하여 동력성능 손실을 최소화하면서 엔진의 산화질소(NOx)의 발생을 저감시킬 수 있는 차량용 엔진의 점화시기 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 엔진 동작상태를 제어함에 있어서, 연료량 피드 백 중에 후방 산소센서(Rear O2 Sensor) 출력 전압이 소정의 설정 값(약 : 0.45V) 보다 낮게 유지될 경우 혼합기가 희박한 상태로 이 때 촉매의 조건에 따라 달라지지만 산화질소(NOx)가 심하게 방출되는 문제가 있다.

또한, 상기 후방 산소센서 출력전압이 소정의 설정 값(약 0.45V) 이상인 경우에는 혼합기가 농후한 상태로 산화질소(NOx)는 거의 방출되지 않으며 탄화수소(HC)/일산화탄소(CO)가 동등 내지는 약간 증가한다.

따라서, 공연비 영역 최적화에 따라 가장 지대하게 영향을 받는 배기가스(EMISSION)는 산화질소(NOx)로 약간만 혼합기가 희박한 상태로 변화되어도 촉매 효율이 저하되어 상기 산화질소(NOx)가 과다하게 발생될 소지가 많고, 탄화수소(HC)/일산화탄소(CO)는 상대적으로 덜 민감하다.

본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 엔진 시동 후 일정시간 이내에 해당 영역의 점화시기를 제어하여 엔진에서 배출되는 산화질소(NOx)의 배기가스를 저감할 수 있는 차량용 엔진의 점화시기 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

차량에 전원이 인가되어 엔진이 시동 온 되면, 전방 산소센서 농 후 희박 판정 전압을 산출한 후, 상기 전방 산소센서 활성화 및 연료량 피드 백 조건을 만족하는 가를 판단하는 단계와;

상기 단계에서 전방 산소센서 활성화 및 연료량 피드 백 조건을 만족함이 판단되면, 후방 산소센서 출력전압에 따른 연료량 피드 백 보정 조건 성립여부에 따라 해당 영역의 점화시기 제어를 수행하는 서브루틴을 수행하는 단계와;

상기 단계에서 후방 산소센서 출력전압에 따른 연료량 피드 백 보정 조건 성립여부에 따라 해당 영역의 점화시기 제어 서브루틴이 수행됨이 판단되면 후방 산소센서 출력 전압에 따라 전압 산소센서 농후/희박 판정 전압을 학습 보정하는 단계와;

상기 단계에서 후방 산소센서 출력 전압에 따라 전압 산소센서 농후/희박 판정 전압을 학습 보정한 후, 기 설정된 게인 맵 값에 따라 연료량 피드 백 보정을 수행하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 엔진의 점화시기 제어 장치 구성 블록도 이고,

도 2는 본 발명에 적용되는 차량용 엔진의 점화시기 제어 방법 동작순서도 이며,

도 3은 도 2의 서브루틴 동작 순서도 이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 차량 동작상태 검출장치 110 : 엔진 회전수 검출부

120 : 냉각수온 검출부 130 : 후방 산소센서 검출부

200 : 엔진 제어 장치 300 : 구동장치

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 엔진의 점화시기 제어 장치 구성 블록도로서, 차량 동작상태 검출장치(100)는 차량의 동작상태 변화에 따라 가변되는 신호를 검출한다.

엔진 제어 장치(200)는 상기 차량 동작상태 검출장치(100)에서 출력되는 신호를 입력받아, 엔진이 시동 온 되면, 전방 산소센서 농 후 희박 판정 전압을 산출한 후, 상기 전방 산소센서 활성화 및 연료량 피드 백 조건을 만족하면, 후방 산소센서 출력전압에 따른 연료량 피드 백 보정 조건 성립여부에 따라 해당 영역의 점화시기 제어를 수행하는 서브루틴을 수행하고, 후방 산소센서 출력 전압에 따라 전압 산소센서 농후/희박 판정 전압을 학습 보정한 다음, 기 설정된 게인 맵 값에 따라 연료량 피드 백 보정을 수행한다.

구동장치(300)는 상기 엔진 제어 장치(200)에서 출력되는 제어신호에 동기되어 엔진 점화시기를 조절한다.

상기에서 차량 동작상태 검출장치(100)는 차량 동작상태 변화에 따라 가변되는 엔진 회전수를 검출하는 엔진 회전수 검출부(110)와;

차량의 동작상태 변화에 따라 가변되는 냉각 수온를 검출하는 냉각수온 검출부(120)와;

삼원촉매의 후방에 위치하여 차량 동작상태 변화에 따라 배출되는 배기가스 내에 포함된 산소량을 검출하는 후방 산소센서 검출부(130)로 구비되어 이루어져 있다.

상기한 구성으로 이루어진 차량용 엔진의 점화시기 제어 방법을 첨부한 도 2와 도 3를 참조하여 설명한다.

도 2는 본 발명에 적용되는 차량용 엔진의 점화시기 제어 방법 동작순서도 이고, 도 3은 본 발명에 따른 도 2의 서브루틴 동작 순서도 이다.

차량에 전원이 인가되어 엔진이 시동 온 되면, 차량 동작상태 검출 장치(100)는 차량 동작상태에 따라 가변되는 엔진 회전수, 냉각수온 및 후방 산소센서 등을 검출한다.

이에 엔진 제어 장치(200)는 상기 차량 동작상태 검출장치(100)로 소정의 제어신호를 출력하면, 상기 차량 동작상태 검출 장치(100)는 상기 엔진 제어 장치(200)에서 출력되는 소정의 제어신호에 의해 동기되어 검출된 엔진 회전수, 냉각수온 및 후방 산소센서 등을 출력한다.

엔진 제어 장치(200)는 상기 차량 동작상태 검출장치(100)로부터 출력되는 엔진 회전수, 냉각수온 및 후방 산소센서 등을 입력받아, 전방 산소센서 농후/희박 판정 전압을 산출한다(S100,S110).

전방 산소센서 농후/희박 판정 전압은 메모리에 상수 값으로 설정된 초기치와 전회의 전방 산소센서 농후/희박 판정 전압 값을 가산하여 산출할 수 있다.

상기에서 전방 산소센서 농후/희박 판정 전압이 산출됨에 따라 엔진 제어 장치(200)는 전방 산소센서의 활성화 및 연료량 피드 백 조건을 만족하는가를 판단한다(S120).

상기에서 전방 산소센서의 활성화 및 연료량 피드 백 조건은 냉각수온이 피드 백 가능 값이고, 전방 산소 센서가 활성화되어 있고, 연료량이 피드 백 가능 영역에 포함되어야 하며, 연료 차단 조건이 아니여야 하는 조건이다.

상기에서 전방 산소센서의 활성화 및 연료량 피드 백 조건을 만족함이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 후반 산소센서의 출력값에 따라 전방 산소센서의 상태를 판정한 후, 그에 따른 점화시기를 지각 제어하기 위한 점화시기 제어 서브루틴을 수행한다(S140).

상기에서 점화시기 제어 서브루틴 수행이 종료되면, 엔진 제어 장치(200)는 후방 산소센서 출력 전압에 따른 전방 산소센서 농후/희박 보정 조건을 성립하는가를 판단한다(S150).

후방 산소센서 출력 전압에 따른 전방 산소센서 농후/희박 보정 조건을 성립함이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 후방산소센서 출력 전압에 따라 전방 산소센서 상태 판단 전압을 학습 보정한 다음, 기 설정된 프로그램에 의해 메모리에 저장된 P/I-Gain 맵 값에 따라 연료량 피드 백 제어 보정한 후 메인 루틴으로 리턴한다(S160,S170).

하지만, 상기(S150)에서 점화시기 지각제어 제어가 아닌 통상의 점화시기 제어가 이루어졌음이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 후방산소센서 출력 전압에 따라 전방 산소센서 상태 판전 전압을 학습 보정을 수행하지 않고, 바로 기 설정된 프로그램에 의해 메모리에 저장된 P/I-Gain 맵 값에 따라 연료량 피드 백 제어 보정한 후 메인 루틴으로 리턴한다(S170).

[점화시기 제어 서브루틴]

점화시기 제어 서브루틴이 시작되면, 엔진 제어 장치(200)는 후방산소센서 출력 전압에 따른 연료량 피드 백 보정 조건이 성립되는가를 판단한다(S200,S210).

상기에서 후방산소센서 출력 전압에 따른 연료량 피드 백 보정 조건이 성립됨이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 후방 산소센서 출력 전압이 소정의 제1 설정값 보다 작은가를 판단한다(S220).

상기에서 후방 산소센서 출력 전압이 소정의 제1 설정값 보다 작다고 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 후방 산소센서 출력 전압에 따른 전방 산소센서 농후/희박 상태를 판정하는 전압이 최대치 값에 도달하였는가를 판단한다(S230).

즉, 리어 산소센서에 의한 프론트 산소 센서 판정 전압 학습이 최대치에 다다름면, 혼합기가 최대한 농후한 상태로 프론트 산소센서 농후/희박 판정 전압을 학습하게 된다.

이 때, 산소센서 시그널은 희박 판정하는 구간이 길어져 연료량 I-gain이 연료량을 증가시키는 쪽으로 보정하게 되는데, 여기서 혼합기는 자연히 농후하게 되고, 농후/희박 판정 전압이 최대치까지 학습된다.

그러나, 리어 산소센서 출력 전압이 소정의 제1 설정 값보다 낮게 유지되고 있다면, 여전히 혼합기의 공연비는 희박하게 된다.

따라서, 상기 후방 산소센서 출력 전압에 따른 전방 산소센서 농후/희박 상태를 판정하는 전압이 최대치 값에 도달함이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 엔진 시동 후 경과된 시간(t_ST)이 소정의 제2 설정 시간을 경과하지 않고, 차량의 냉각수온이 소정의 제3 설정 값 이하인가를 판단한다(S240).

상기에서 엔진 시동 후 경과된 시간(t_ST)이 소정의 제2 설정 시간을 경과하지 않고, 차량의 냉각수온이 소정의 제3 설정 값 이하임이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 소정의 제4 설정시간(T1sec)마다 점화시기 지각 제어 값(θEM)을 산출한다(S250).

상기에서 소정의 제4 설정시간(T1sec)마다 점화시기 지각(n) 제어 값(θEM)을 산출하는 방법은 전회의 점화시기 지각(n-1)에 메모리에 기 설정된 연산 제1 상수 값을 가산하여 산출한다.

θEM_(n)= θEM_(n-1)+ 제1 상수

이어서, 엔진 제어 장치(200)는 상기에서 산출되는 소정의 제4 설정시간(T1sec)마다의 점화시기 지각 제어 값(θEM)은 최소 값으로하고 , 최종적으로 점화시기를 제어하기 위한 최종 점화시기 제어 값(θadv)을 산출하여 해당하는 점화시기 제어 신호를 출력하고 메인 루틴으로 리턴한다(S260,S270).

θEM = MIN[점화시기 지각(θEM_(n)), 제2 상수]

상기에서 최종 점화시기 제어 값(θadv)을 산출하는 방법은, 기본 점화시기(θb)와 연료 차단지연 점화시기(θFC)를 가산한 최소 값 + 냉각 수온 보정(θWT)값+ 흡기온 보정(θAT)값 + 대기온 보정(θBP) + 아이들 안정화 보정(θI)값 - 노크 지연 보정(θK)값 - 고 냉각수온 지연 보정(θWTH)값 - 에어컨 오프시 지연 보정(θAC) - 고 흡기온 지연보정(θATKNK)값 - 가속 쇼크 지연 보정(θSHOCK)값 - 저 냉각수온시 N-D 변속 지연 보정(θND)값 - 트랙션 제어 지연 보정(θTCL)값 - 점화시기 지각 제어 값(θEM)으로 연산하여 산출한다.

하지만, 상기에서 후방산소센서 출력 전압에 따른 연료량 피드 백 보정 조건을 성립하지 않거나, 후방 산소센서 출력 전압이 소정의 제1 설정값 보다 크거나, 후방 산소센서 출력 전압에 따른 전방 산소센서 농후/희박 상태를 판정하는 전압이 최대치 값에 도달하지 못하였거나, 엔진 시동 후 경과된 시간(t_ST)이 소정의 제2 설정 시간을 경과했거나, 차량의 냉각수온이 소정의 제3 설정 값 이상임이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 소정의 제 5 설정시간(T2)마다 점화시기 지각(n) 제어 값(θEM)을 산출한다.

상기에서 점화시기 지각(n) 제어 값(θEM)을 산출하는 방법은 전회의 점화시기 지각(n-1)에 메모리에 기 설정된 연산 제6 상수 값을 감산하여 산출한다.

θEM_(n)= θEM_(n-1)- 제6 상수

이어서, 엔진 제어 장치(200)는 상기에서 산출되는 소정의 제5 설정시간(T2sec)마다의 점화시기 지각 제어 값(θEM)은 최대 값으로 하고 , 최종적으로 점화시기를 제어하기 위한 최종 점화시기 제어 값(θadv)을 산출하여 해당하는 점화시기 제어 신호를 출력하고 메인 루틴으로 리턴한다(S261,S262,S270).

이로써, 엔진의 동력성능 손실을 최소화하면서 안정된 배기가스 안정 장치 역할을 담당할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 엔진 시동 후, 일정시간 이내에 해당 영역의 점화시기를 제어함으로써, 엔진 동력성능 손실을 최소화하면서 엔진에서 배출되는 산화질소(NOx)의 배기가스를 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 차량에 전원이 인가되어 엔진이 시동 온 되면, 전방 산소센서 농 후 희박 판정 전압을 산출한 후, 상기 전방 산소센서 활성화 및 연료량 피드 백 조건을 만족하는 가를 판단하는 단계와;

   상기 단계에서 전방 산소센서 활성화 및 연료량 피드 백 조건을 만족함이 판단되면, 후방 산소센서 출력전압에 따른 연료량 피드 백 보정 조건 성립여부에 따라 해당 영역의 점화시기 제어를 수행하는 서브루틴을 수행하는 단계와;

   상기 단계에서 후방 산소센서 출력전압에 따른 연료량 피드 백 보정 조건 성립여부에 따라 해당 영역의 점화시기 제어 서브루틴이 수행됨이 판단되면 후방 산소센서 출력 전압에 따라 전압 산소센서 농후/희박 판정 전압을 학습 보정하는 단계와;

   상기 단계에서 후방 산소센서 출력 전압에 따라 전압 산소센서 농후/희박 판정 전압을 학습 보정한 후, 기 설정된 게인 맵 값에 따라 연료량 피드 백 보정을 수행하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진의 점화시기 제어 방법.
2. 제 1항에 있어서, 점화시기 제어 서브루틴은 후방 산소센서 출력 전압에 따른 연료량 피드 백 보정 조건을 만족하는가를 판단하는 단계와;

   상기 단계에서 후방 산소센서 출력 전압에 따른 연료량 피드 백 보정 조건을 만족함이 판단되면 후방 산소센서 출력 전압이 소정의 제1 설정 값 이하인가를 판단하는 단계와;

   후방 산소센서 출력 전압이 소정의 제1 설정 값 이하임이 판단되며, 전방 산소센서 농후/희박 판정 전압이 최대치에 도달하였는가를 판단하는 단계와;

   상기 단계에서 전방 산소센서 농후/희박 판정 전압이 최대치에 도달됨이 판단되면, 엔진 시동 후 경과시간이 소정의 제2 설정 시간을 경과하지 않았고, 냉각수온이 소정의 제3 설정 값 이하인가를 판단하는 단계와;

   상기 단계에서, 엔진 시동 후 경과시간이 소정의 제2 설정 시간을 경과하지 않았고, 냉각수온이 소정의 제3 설정 값 이하임이 판단되면 소정의 제4 설정시간마다 점화시기 지각 제어 값을 산출하고, 그에 따른 상기 점화시기 지각 제어 값을 산출한 다음, 최종 점화시기 제어 값을 산출하여 해당 제어신호를 출력하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진의 점화시기 제어 방법.
3. 제 2항에 있어서, 최종 점화시기 제어 값은 기본 점화시기와 연료 차단지연 점화시기를 가산한 최소 값 + 냉각 수온 보정값 + 흡기온 보정값 + 대기온 보정 값 + 아이들 안정화 보정값 - 노크 지연 보정값 - 고 냉각수온 지연 보정값 - 에어컨 오프시 지연 보정 - 고 흡기온 지연보정값 - 가속 쇼크 지연 보정값 - 저 냉각수온시 N-D 변속 지연 보정값 - 트랙션 제어 지연 보정값 - 점화시기 지각 제어 값으로 연산하여 산출하는 것을 포함하는 차량용 엔진의 점화시기 제어방법.
4. 제 2항에 있어서, 제4 설정시간마다 점화시기 지각 제어 값을 산출하는 방법은, 전회의 점화시기 지각 제어 값 + 제 5 상수 값으로 산출하는 것을 포함하는 차량용 엔진의 점화시기 제어 방법.
5. 제 2항에 있어서, 후방산소센서 출력 전압에 따른 연료량 피드 백 보정 조건을 성립하지 않거나, 후방 산소센서 출력 전압이 소정의 제1 설정값 보다 크거나, 후방 산소센서 출력 전압에 따른 전방 산소센서 농후/희박 상태를 판정하는 전압이 최대치 값에 도달하지 못하였거나, 엔진 시동 후 경과된 시간이 소정의 제2 설정 시간을 경과했거나, 차량의 냉각수온이 소정의 제3 설정 값 이상임이 판단되면, 소정의 제 5 설정시간마다 점화시기 지각 제어 값을 산출하는 단계와;

   상기 단계에서 산출되는 소정의 제5 설정시간마다의 점화시기 지각 제어 값은 최대 값으로 하고 , 최종적으로 점화시기를 제어하기 위한 최종 점화시기 제어 값을 산출하여 해당하는 점화시기 제어 신호를 출력하고 메인 루틴으로 리턴하는 단계로 이루어지는 것을 포함하는 차량용 엔진의 점화시기 제어방법.
6. 제 5항에 있어서, 점화시기 지각 제어 값을 산출하는 방법은 전회의 점화시기 지각에 메모리에 기 설정된 연산 제6 상수 값을 감산하여 산출하는 것을 더 포함하는 차량용 엔진의 점화시기 제어 방법
7. 제 1항에 있어서, 전방 산소센서 농 후 희박 판정 전압을 산출하는 방법은메모리에 상수 값으로 설정된 초기치와 전회의 전방 산소센서 농후/희박 판정 전압 값을 가산하여 산출할 수 있는 것을 포함하는 차량용 엔진의 점화시기 제어 방법.