KR100427267B1 - 차량의 엔진 공회전 제어방법 - Google Patents

차량의 엔진 공회전 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 엔진 공회전시 발생하는 서지(Surge)에 대하여 이를 학습하고 기억하게 함으로써 미리 이를 예방하게 할 수 있는 차량의 엔진 공회전 제어방법에 관한 것이다. 본 발명은 차량의 엔진 공회전 제어방법에 있어서, 상기 엔진의 공회전시 발생하는 서지(Surge)를 검출하는 단계와; 상기 검출된 서지(Surge)가 발생하는 실린더를 확인하는 단계와; 상기 서지(Surge)가 발생하는 실린더의 공연비를 검출하는 단계와; 상기 검출된 공연비와 설정 공연비를 비교하여 공연비 차이값(A/F)을 계산하는 단계와; 상기 계산된 공연비 차이값(

Description

차량의 엔진 공회전 제어방법{ENGINE IDLE SPEED CONTROLLING METHOD OF VEHICLE}
본 발명은 차량에 관한 것으로서, 특히 차량의 엔진 공회전 제어방법에 관한 것이다.
통상적으로, 차량의 엔진 공회전(Idle)시 서지(Surge)는 공회전시의 불안정한 조건에 의하여 발생하는 부분 연소(Partial Burn)에 의해 나타나는 엔진 회전수의 급격한 변동에 의하여 발생된다.
도 1은 순간적인 부분 연소에 의해 발생하는 엔진 회전수의 급격한 변화에 의해 엔진 진동이 발생하고 커지는 것을 나타낸다.
부분 연소는 어느 특정 실린더에서 나타나며, 도 1을 참조하면 3번 실린더에서 부분 연소가 주로 나타남을 알 수 있다.
이러한 엔진의 급격한 회전 변동은 차체를 타고 운전자에게 전달되어 운전자가 차량의 안정성에 불만을 표시하게 된다.
엔진의 불안정성을 유발하게 하는 요인은 여러 가지가 있으나 그중 공회전 상태에서는 밸브 오버랩(Valve Overlap) 크기에 따른 미연소 가스의 실린더 내 잔류에 의하여 불완전 연소를 수반하는 경우가 많다.
도 2는 그러한 사항에 대한 내용을 설명하고 있다.
도 2를 참조하면, 좌측의 그림은 양산 차량에서의 진동 측정 결과를 나타내고 있으며, 우측의 그림은 밸브 간극을 정확한 스팩(SPEC)내에 들도록 조정한 후의 측정 결과를 나타낸다.
도 2에 도시된 바와 같이 초기 엔진 밸브 간극을 조정하여 밸브 오버랩이 일정한 경우에 엔진의 회전수 변동이 급격히 감소하며 엔진 진동 역시 6Hz대의 진동 성분만이 남게 되며 플로어(Floor)쪽 진동 역시 감소함을 알 수 있다.
또한, 이러한 시험 결과로부터 엔진의 회전수 변동을 유발하는 인자가 불균일한 밸브 오버랩에 의한 내부 잔류 가스량에 서로 차이가 발생하여 나타나는 것으로 생각 할 수 있다.
따라서, 엔진 측면에서 공회전 서지(Surge)의 개선을 위하여는 공회전시 나타나는 부분 연소를 줄일 수 있도록 연소를 안정화하는 것이 필요하다.
본 발명의 목적은 차량의 엔진 공회전시 발생하는 서지(Surge)에 대하여 이를 학습하고 기억하게 함으로써 미리 이를 예방하게 할 수 있는 차량의 엔진 공회전 제어방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 차량의 엔진 공회전 제어방법에 있어서, 상기 엔진의 공회전시 발생하는 서지(Surge)를 검출하는 단계와; 상기 검출된 서지(Surge)가 발생하는 실린더를 확인하는 단계와; 상기 서지(Surge)가 발생하는 실린더의 공연비를 검출하는 단계와; 상기 검출된 공연비와 설정 공연비를 비교하여 공연비 차이값(A/F)을 계산하는 단계와; 상기 계산된 공연비 차이값(A/F)이 서지(Surge) 제어 조건에 해당되면, 공연비 제어동작을 수행하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
도 1은 부분 연소에 의해 발생하는 엔진 회전수의 급격한 변화에 따라 발생하는 엔진 진동을 도시한 도면.
도 2는 밸브 오버랩 크기에 따른 엔진의 회전수 변동상태를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 엔진 공회전 제어과정을 도시한 흐름도.
도 4는 캠 포지션 센서와 크랭크 포지션 센서의 위치에 따라 각각의 실린더 위치 확인상태를 도시한 도면.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있으나, 이들 특정 상세들은 본 발명의 설명을 위해 예시한 것으로 본 발명이 그들에 한정됨을 의미하는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 3과 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 차량의 엔진 공회전 제어과정을 설명한다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 엔진 공회전 제어를 위한 구성을 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 차량의 엔진 공회전 제어장치는 크랭크 포지션 센서(CPS), 스로틀 포지션 센서(TPS), 공연비 검출센서, 아이들 스피드 액츄에이터(ISA), 엔진 제어부(ECU), 인젝터(Injector)를 포함하여 구성한다.
엔진 제어부는 크랭크 포지션 센서(CPS)와 스로틀 포지션 센서(TPS) 신호를 이용하여 엔진의 회전수를 측정하며, 각각의 센서로부터 입력되는 신호들을 분석하여 도 3에 도시된 바와 같은 공연비 제어동작을 수행한다.
도 3을 참조하면, 엔진 제어부는 (S310)에서 엔진 회전수를 측정한다.
이어서, 엔진 제어부는 (S312)으로 진행하여 엔진의 공회전시 발생하는 서지(Surge)를 검출한다.
참고적으로, 서지(Surge)라 함은 검출된 엔진 회전수가 갑자기 떨어지는 경우 이를 서지(Surge)라 한다.
일반적으로 엔진 회전수의 차이가 15RPM 이상 변동시 서지(Surge)로 인식한다.
그리고, 엔진 제어부는 (S314)으로 진행하여 검출된 서지(Surge)가 발생하는 실린더를 확인한다.
즉, 순간적인 엔진 회전수 변동시 연소가 불안정한 실린더를 구분하고 이를 일정 시간 동안 측정하여 서지(Surge) 다 발생 실린더를 구분한다.
엔진에서 실린더의 구분은 크랭크 포지션 센서(CPS) 센서의 미싱 투스(Missing Tooth) 및 캠 포지션 센서(Cam Position Sensor)를 이용한다.
도 4를 참조하면, 캠 포지션 센서와 크랭크 포지션 센서의 위치에 따라 각각의 실린더 위치 확인이 가능하다.
본 발명의 실시예에서는 4실린더 엔진을 대상으로 하여 설정한다.
서지(Surge)가 주로 발생하는 실린더에서는 내부 잔류 가스의 영향으로 불완전 연소가 발생한다.
따라서, 이를 제어하기 위하여는 내부 잔류 가스의 양을 줄일 수 있도록 점화시기 재조정 및 아이들 스피드 액츄에이터(ISA) 개도 조정을 통한 신기 유입을 최대화시킬 필요가 있다.
그러므로, 서지(Surge)가 발생하는 실린더의 압축이 시작되기 전 아이들 스피드 액츄에이터(ISA)를 좀 더 열어 주고 점화시기도 재조정한다.
이로써, 불완전 연소를 유발하는 내부 잔류 가스의 영향을 최소화하고 안정적인 연소가 가능하도록 한다.
(S316)에서 엔진 제어부는 서지(Surge)가 발생하는 실린더의 공연비(A/F)를 검출한다.
일반적으로, 서지(Surge)가 발생하면 발생빈도가 높은 특정 실린더를 확인 한 후 공기량 및 연료량을 좀 더 증가시킨다.
이 경우 미연 가스에 의한 영향을 감소시킬 수 있어 안정적인 연소가 가능하므로 서지(Surge)의 발생을 줄일 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 이 부분의 로직에 공연비 검출센서에서 측정한 공연비 데이터를 데이터 베이스화하여 활용함으로서 보다 더 정밀한 제어가 가능하도록 한다.
이어서, 엔진 제어부는 (S318)으로 진행하여 검출된 공연비와 설정 공연비를 비교하여 공연비 차이값(A/F)을 계산한다.
공연비 데이터는 차량에 장착된 공연비 검출센서로부터 인식 할 수 있다.
참고적으로 공연비 제어는 주로 공회전 상태에서 나타나는 서지(Surge)를 제어할 목적이므로 공회전시 엔진의 기준 회전수는 보통 800RPM대 이다.
이를 주파수대로 보면 약 6Hz정도 수준으로 공연비 검출센서(응답속도 : 1msec)에서 각 실린더별 공연비를 충분히 감지 할 수 있다.
이렇게 측정된 데이터를 기존 맵핑(Mapping)시 설정한 공연비 데이터와 상호 비교하여 그 차이가 어느 정도인지를 계산한다.
즉, 본 발명의 실시예에서는 서지(Surge)가 발생하는 실린더의 공연비 데이터를 확보함으로써 불완전 연소시 나타나는 공연비 값이 설정 공연비와 대비하여 얼마나 차이가 나는지를 확인하고 이를 보정할 수 있도록 한다.
전술한 (S318)에서 계산된 공연비 차이값(A/F)이 서지(Surge) 제어 조건에 해당되면(S320), 엔진 제어부는 (S322)으로 진행하여 공연비 제어동작을 수행한다.
즉, 엔진 제어부는 서지(Surge) 다 발생 실린더를 확인하고, 상기 실린더에서 혼합기의 연소시에 불완전 연소를 최소화 할 수 있도록 점화시기 및 공연비 제어를 실시한다.
여기서, 공연비 제어동작을 수행하는 단계는 계산된 공연비 차이값(A/F)만큼 더 분사하도록 연료량을 조정하는 단계와; 분사되는 연료량과 아이들 스피드 액츄에이터(ISA) 열림 정도를 상호 비교하여 공연비를 다시 측정하는 단계와; 다시 측정된 공연비와 설정 공연비의 차이가 설정값 이하가 될 때까지 연료량을 조정하는 단계로 이루어진다.
기존 로직의 경우에는 점화 시기 및 아이들 스피드 액츄에이터(ISA)를 가지고 제어를 하였으나 아이들 스피드 액츄에이터(ISA)의 경우 실제 공기의 흡입되는 속도가 늦어져 응답성에 문제가 존재하므로 이를 연료량 보정과 함께 적용하면 훨씬 빠른 응답성을 얻을 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에서는 기존에 설정한 공연비와의 차이만큼 더 분사하도록 연료량을 조정하고 이를 아이들 스피드 액츄에이터(ISA) 열림 정도와 상호 비교하여 공연비를 다시 측정하고 기준 공연비 데이터와의 차이가 일정값 이하가 될 때까지 연료량을 조정한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 차량의 엔진 공회전 제어방법은 서지(Surge)가 발생하는 실린더로부터 미연 가스에 의한 영향을 감소시킬 수 있어 안정적인 연소가 가능하므로 서지(Surge)의 발생을 줄일 수 있다.
또한, 공연비 검출센서에서 측정한 공연비 데이터를 활용하여 보다 더 정밀한 제어를 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 차량의 엔진 공회전 제어방법에 있어서,
    상기 엔진의 공회전시 발생하는 서지(Surge)를 검출하는 단계와;
    상기 검출된 서지(Surge)가 발생하는 실린더를 확인하는 단계와;
    상기 서지(Surge)가 발생하는 실린더의 공연비를 검출하는 단계와;
    상기 검출된 공연비와 설정 공연비를 비교하여 공연비 차이값(A/F)을 계산하는 단계와;
    상기 계산된 공연비 차이값(A/F)이 서지(Surge) 제어 조건에 해당되면, 공연비 제어동작을 수행하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진 공회전 제어방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공연비 제어동작을 수행하는 단계는
    상기 계산된 공연비 차이값(A/F)만큼 더 분사하도록 연료량을 조정하는 단계와;
    상기 분사되는 연료량과 아이들 스피드 액츄에이터(ISA) 열림 정도를 상호 비교하여 공연비를 다시 측정하는 단계와;
    상기 다시 측정된 공연비와 설정 공연비의 차이가 설정값 이하가 될 때까지 연료량을 조정하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진 공회전 제어방법.
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