KR100440131B1 - 차량의 아이들 제어장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

차량의 아이들 회전수 제어방법으로, 실린더 별 토오크 편차 학습을 통한 점화시기의 보정으로 아이들 회전수를 안정되게 제어하도록 하는 것이다.

본 발명은 시동 온 상태에서 검출되는 차량의 상태정보가 아이들 RPM 보정 조건을 만족하는지를 판단하는 과정과, 아이들 RPM 보정 조건을 만족하면 부하 변동후 엔진이 안정화되는 일정시간이 경과하였는지를 판단하는 과정과, 부하 변동후 일정시간이 경과하였으면 설정된 맵 테이블로부터 목표 RPM과 기준 공기량 및 기준 점화시기를 설정하는 과정과, 각 실린더 별 각속도를 연산하고, 연산된 각속도를 기준 RPM 상태의 각속도로 보정하며, 각 실린더 별 각속도의 평균화하는 과정과, 각 실린더 별 각속도의 평균화 값으로부터 실린더 별 점화시기 옵셋값을 학습하는 과정 및, 학습된 실린더 별 점화시기 옵셋값을 감안하여 최종 점화시기를 보정 제어하는 과정을 포함한다.

Description

차량의 아이들 제어장치 및 방법{APPARATUS FOR IDLE CONTROLLING ON VEHICLE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 차량의 아이들 회전수 제어방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 실린더 별 토오크 편차 학습을 통한 점화시기의 보정으로 아이들 회전수를 안정되게 제어하도록 하는 차량의 아이들 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

자동차의 엔진 제어에 ECU(Engine Control Unit)가 도입되면서 배기가스 저감 및 운전성의 향상이 혁명적으로 개선되었는바, 이에 대한 한 예가 정지중 엔진공회전 제어이다.

ECU는 자체 내부의 메모리수단인 ROM(Read Only Memory)에 엔진 제어에 필요한 데이터가 맵 테이블로 설정되어 있으며, 냉각수온에 따라 공회전 목표 RPM을 설정하고, 정차중 공회전시에는 이 목표 RPM을 기준으로 실제 RPM이 유지되도록 공기량 및 점화시기의 조정을 수행한다.

상기한 공기량 보정은 차량에서 각 부하의 편차나 ISC(Idle Speed Control)의 편차에 의해 실제 RPM의 평균이 목표 RPM과 차이가 있는 경우 수행되는 것으로 엔진의 응답 속도가 매우 느리게 반응하며, 점화시기의 보정은 실제 RPM이 목표 RPM과 차이가 있는 경우 즉시 수행하여 RPM의 편차를 줄이도록 하는 것으로 엔진의 응답 속도가 매우 빠르게 반응한다.

그러므로, 아이들 RPM의 안정성에 영향을 주는 핵심 인자는 점화시기의 보정이며, 이러한 점화시기의 보정에서 불구하고 아이들 RPM의 안정성이 좋지 않아 RPM이 심하게 흔들리는 경우 스티어링 휠(Steering Wheel)이나 차체의 진동이 심하게 나타나 운전자에게 불쾌감을 느끼게 한다.

첨부된 도면 4를 참조하여 점화시기 및 공기량 보정을 통해 아이들 RPM을 제어하는 동작을 설명하면 다음과 같다.

도면에서 알 수 있는 바와 같이, 검출되는 냉각수온의 정보에 따라 목표 RPM이 설정되면, 실제의 RPM이 목표 RPM 보다 높은 상태를 유지하고 있는지를 판단하며, 실제의 RPM이 목표 RPM 보다 높은 상태를 유지하는 경우 실제 RPM을 목표 RPM으로 끌어 내리기 위해 점화시기를 지각 보정하여 엔진 토오크를 저감시키고, 반대로 실제 RPM이 목표 RPM 보다 낮은 상태를 유지하면 실제 RPM을 목표 RPM으로 끌어 올리기 위하여 점화시기를 진각 보정하여 엔진 토오크를 상승시킨다.

그리고, 도 5에서 알 수 있는 바와 같이 실제 RPM이 평균적으로 목표 RPM 보다 일정 차이 이상을 일정시간 이상 유지되면 실제 RPM을 목표 RPM으로 유지시키기 위하여 공기량 보정과 점화시기의 보정이 동시에 수행되어 진다.

상기한 바와 같이 점화시기의 보정과 공기량의 보정을 통해 아이들 RPM을 제어하는 경우 엔진간 부하의 편차나 ISC의 편차에 대해서는 보정이 가능하나, 동일 엔진에서 실린더 간의 토오크 차이를 보정해 주지 못하는 단점이 있다.

즉, 동일한 압축비라 할지라도 실린더를 성형하는 주물 과정에서 발생하는 압축비의 차이와 점화 플러그 간극의 차, 하이 텐션 케이블(High Tension Cable)의 저항차, 2차 코일의 기전력 차 등에 의해 발생하는 방전 기전력의 차이와 압축 행정 및 폭발 행정에서 발생하는 압축링의 리크 차이 및 밸브 오버 랩(Valve Overlap)에 의해 발생하는 잔류 가스 양의 차이에 의한 인터널(Internal) EGR의 차이 등으로 실린더간의 토오크 편차가 심하게 발생하는 엔진에 대해서는 점화시기 및 공기량의 보정만으로 원하는 아이들 RPM 제어를 수행할 수 없는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 실린더 별 토오크 차이를 정량적으로 감지하여 실린더 별 점화시기 옵셋(Offset)값을 학습한 다음 아이들 RPM 제어를 위한 점화시기의 보정시 실린더 별 점화시기 옵셋값을 감안하여 실린더 별 토오크 편차가 없는 상태의 아이들 RPM 보정으로 안정성을 유지하도록 한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 아이들 제어장치의 구성 블록도.

도 2는 본 발명에 따라 차량의 아이들 제어를 수행하는 일 실시예의 흐름도.

도 3은 본 발명에 따른 차량의 아이들 제어 수행에서 실린더 별 각속도 기준 설정에 대한 도면.

도 4는 종래 차량에서 점화시기 보정으로 아이들 RPM 제어를 도시한 그래프.

도 5는 종래 차량에서 점화시기 및 공기량 보정을 통한 아이들 RPM 제어를 도시한 그래프.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 시동 온 상태에서 검출되는 차량의 상태정보가 아이들 RPM 보정 조건을 만족하는지를 판단하는 과정과, 상기에서 아이들 RPM 보정 조건을 만족하면 부하 변동후 엔진이 안정화되는 일정시간이 경과하였는지를 판단하는 과정과, 상기 부하 변동후 일정시간이 경과하였으면 설정된 맵 테이블로부터 목표 RPM과 기준 공기량 및 기준 점화시기를 설정하는 과정과, 각 실린더 별 각속도를 연산하고, 연산된 각속도를 기준 RPM 상태의 각속도로 보정하며, 각 실린더 별 각속도를 평균화하는 과정과, 상기 각 실린더 별 각속도의 평균화 값으로부터 실린더 별 점화시기 옵셋값을 학습하는 과정 및, 학습된 실린더 별 점화시기 옵셋값을 감안하여 최종 점화시기를 보정 제어하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 아이들 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 차량의 아이들 제어장치는 냉각수온 센서(10)와, 크랭크 위치 센서(20), 스로틀 위치 센서(30), 차속센서 (40), 공기량 센서(50) 및 ECU(60)로 이루어지는데, 냉각수온 센서(10)는 냉각수의 온도를 검출하여 그에 대한 전기적 정보를 출력하고, 크랭크 위치 센서(20)는 크랭크 샤프트의 위치 검출을 통해 각 실린더 별 각 속도와 엔진 회전수에 대한 정보를 제공한다.

스로틀 위치 센서(30)는 가속 페달과 연동되어 동작되는 스로틀 밸브의 개도율에 대한 정보를 검출하여 그에 대한 전기적 신호를 출력한다.

차속센서(40)는 트랜스퍼 드라이브 기어(Transfer Drive Gear)와 연결되어 현재의 주행속도 정보를 검출하여 그에 대한 전기적 신호를 출력한다.

공기량 센서(50)는 에어 클리너를 통해 연소실로 흡입되는 공기량을 검출하여 그에 대한 전기적 신호를 출력한다.

ECU(60)는 상기 검출되는 각각의 정보를 분석하여 아이들 RPM 유지를 위한 목표 RPM의 설정과 실제의 RPM의 검출, 현재의 운전 조건이 아이들 조건을 만족하는지의 여부, 실린더 별 각 속도 검출, 실린더 별 점화시기의 옵셋값 검출 및 실린더 별 점화시기 옵셋값을 감안한 실질적인 점화시기 보정값을 산출하여 아이들 RPM 제어에 필요한 제반적인 동작을 제어한다.

전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에서 각 실린더 별 편차를 감안한 아이들 RPM의 제어 동작은 다음과 같다.

차량의 엔진 시동 온을 유지하는 상태에서 ECU(60)는 각각의 센서로부터 제반적인 상태 정보, 즉 냉각수온에 대한 정보와 크랭크 위치에 대한 정보, 스로틀 밸브의 개도율에 대한 정보, 현재의 차속에 대한 정보, 연소실로 유입되는 흡입 공기량에 대한 정보 등을 검출하여(S101), 아이들 RPM 보정 조건을 만족하는지를 판단한다(S102).

상기에서 아이들 RPM 보정 조건은 냉각수온이 설정된 일정 온도 이상으로 충분한 워밍업 상태이고 차속이 '0'인 정지 상태이며 스로틀 개도율이 아이들 스위치온을 유지하는 상태이며, 상기의 상태가 설정된 일정시간(대략 2초) 경과되었고, 연료량 제어가 이론 공연비로 제어되는 피드백 조건을 만족하는지를 판단한다.

상기에서 검출되는 모든 조건이 아이들 RPM 보정 조건을 만족하는 것으로 판단되면 각종 부하 변동후 설정된 일정시간의 경과, 즉 에어콘 스위치의 선택과 시프트 레버의 변속단 선택 종료후 설정된 일정시간, 대략 3초가 경과하였는지를 판단한다(S103).

상기에서 각종 부하의 변동후 설정된 일정시간이 경과된 상태이면 실린더 각 속도는 동일 조건하에서 비교되어야 하므로 각 속도를 연산하기 위한 조건으로, 메모리수단에 맵 데이터로부터 기준 점화시기를 설정하고 현재의 냉각수온에 따른 목표 아이들 RPM을 설정하며, 상기 S102의 조건 성립에 따라 흡입되는 공기량의 변화가 없는 상태이므로 그때의 공기량을 기본 공기량으로 설정한다(S104).

이후, 크랭크 위치 센서(20)의 신호로부터 실린더 별 각속도를 연산하고, 연산된 각속도를 목표 RPM 상태의 각속도로 보정한다(S105).

상기 실린더 별 각속도의 연산은 다음과 같다.

A(i,j) = A'(i,j) * Nref/N(i,j)

여기서, A(i,j) ; i 번째 실린더의 j 번째 기준 상태에서의 각속도이고, A'(i,j) ; i 번째 실린더의 j 번째 기준 공기량 및 기준 점화시기 상태에서의 각속도이며, Nref ; 충분한 워업 상태의 아이들 목표 RPM이고, N(i,j) ; A'(i,j)를 측정할 때의 실제 RPM이다.

상기와 같이 실린더 별 각속도의 연산이 완료되면 실린더 별 각속도 결과의신뢰성을 확보하기 위하여 일정횟수 이상 누적하여 실린더 별 각속도를 평균화하며, 이 평균화 과정중 현재 공기량이 기준 공기량과 일정량 이상 편차가 발생하면 각속도 평균화를 리셋시킨 다음 기준 공기량을 새로이 설정한다(S106).

상기 실린더 별 각속도의 평균화는 다음과 같다,

Aave(i,j) = ΣA(i,j)/n

이후, 실린더 별 각속도의 평균화값으로부터 실린더 별 점화시기의 옵셋값을 학습하는데, 이는 실린더 별 각속도 평균화값이 도 3과 같이 된다고 하면 2번 실린더(#2)의 각속도가 가장 큰 상태이고 나머지 1,3,4 실린더(#1,#3,#4)는 작은 상태이므로 2번 실린더(#2)가 기준 실린더가 되고, 나머지 1,3,4 실린더(#1,#3,#4)에 대해서는 각속도에 따라 점화시기의 옵셋값을 학습한다.

또한, 한번 설정한 기준 실린더는 점화시기의 옵셋값 학습에 의해 다른 실린더의 각속도가 커질 수 있는 경우 발생하므로 배터리가 리셋되기 전까지 변경하지 않으며, 점화시기 옵셋값 학습은 기준 실린더와 각속도 차이가 일정값 이내로 들어오면 더 이상 학습을 수행하지 않는다(S107).

상기와 같이 실린더 별 점화시기 옵셋값의 학습이 수행되면 학습된 옵셋값을 감안하여 최종 점화시기를 연산하며, 연산된 점화시기로 배터리가 리셋되기까지 아이들 RPM의 보정 제어를 수행하여 준다(S108)(S109).

상기에서 실린더 별 각속도의 편차를 학습한 옵셋값을 감안한 점화시기의 보정값 산출은 하기와 같이 된다.

여기서, theta b ; 기본 점화시기, theta fc ; 연료차단 지연 점화시기, theta wt ; 수온보정값, theta at ; 흡기온 보정값, theta i ; 아이들 안정화 보정값, theta k ; 노크 지연 보정값, theta wth ; 고수온 지연 보정값, theta ac ; 에어콘 온 시 지연 보정값, theta atknk ; 고 흡기온 지연 보정값, theta shock ; 가속 쇼크 지연 보정값, theta nd ; 저수온시 시프트 레버의 변속 지연 보정값, theta tcl ; 트랙션 콘트롤 지연 보정값, theta offset(i) ; i 번 실린더의 점화시기 옵셋 학습치이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 아이들 RPM 제어시 각 실린더 별 편차로 발생되는 각속도를 학습하여 점화시기의 옵셋값을 연산한 다음 연산된 옵셋값을 감안한 점화시기의 보정으로 아이들 RPM의 제어에 안정성이 제공된다.

Claims (7)

1. 냉각수의 온도 정보를 검출하는 수단과;

   크랭크 샤프트의 위치 정보를 검출하는 수단과;

   스로틀 밸브의 개도율 정보를 검출하는 수단과;

   주행속도의 정보를 검출하는 수단과;

   연소실로 유입되는 흡입 공기량을 검출하는 수단 및;

   상기 검출되는 각 정보로부터 목표 RPM의 설정과 실제 RPM의 연산, RPM 편차에 대한 공기량 학습, 실린더 별 각속도 연산 및 점화시기 옵셋값 학습, 실린더 별 점화시기 옵셋값을 감안한 점화시기 보정을 수행하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 아이들 제어장치.
2. 시동 온 상태에서 검출되는 차량의 상태정보가 아이들 RPM 보정 조건을 만족하는지를 판단하는 과정과;

   상기에서 아이들 RPM 보정 조건을 만족하면 부하 변동후 엔진이 안정화되는 일정시간이 경과하였는지를 판단하는 과정과;

   상기 부하 변동후 일정시간이 경과하였으면 설정된 맵 테이블로부터 목표 RPM과 기준 공기량 및 기준 점화시기를 설정하는 과정과;

   각 실린더 별 각속도를 연산하고, 연산된 각속도를 기준 RPM 상태의 각속도로 보정하며, 각 실린더 별 각속도의 평균화하는 과정과;

   상기 각 실린더 별 각속도의 평균화 값으로부터 실린더 별 점화시기 옵셋값을 학습하는 과정 및;

   학습된 실린더 별 점화시기 옵셋값을 감안하여 최종 점화시기를 보정 제어하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 아이들 제어방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 아이들 RPM 보정 조건은 냉각수온이 설정된 일정 온도 이상으로 충분한 워밍업 상태이고, 차속이 '0'인 정지 상태이며, 스로틀 개도율이 아이들 스위치 온상태로 설정된 일정시간 경과되었고, 연료량 제어가 이론 공연비로 제어되는 피드백 조건을 만족하는 것으로 하는 차량의 아이들 제어방법.
4. 제2항에 있어서,

   상기 각 실린더 별 각속도 연산은 크랭크 위치 검출을 통해 수행하는 것을 특징으로 하는 차량의 아이들 제어방법.
5. 제2항에 있어서,

   상기 각 실린더 별 각속도는 하기와 같이 연산하는 것을 특징으로 하는 차량의 아이들 제어방법.

   A(i,j) = A'(i,j) * Nref/N(i,j)

   여기서, A(i,j) ; i 번째 실린더의 j 번째 기준 상태에서의 각속도이고, A'(i,j) ; i 번째 실린더의 j 번째 기준 공기량 및 기준 점화시기 상태에서의 각속도이며, Nref ; 충분한 워업 상태의 아이들 목표 RPM이고, N(i,j) ; A'(i,j)를 측정할 때의 실제 RPM이다.
6. 제2항에 있어서,

   상기 실린더 별 점화시기 옵셋값의 학습은 평균화한 각속도가 가장 큰 실린더를 기준 실린더로 하며, 한번 설정한 기준 실린더는 배터리 리셋전까지 변경하지 않는 것을 특징으로 하는 차량의 아이들 제어방법.
7. 제2항에 있어서,

   상기 실린더 별 점화시기 옵셋값의 학습은 기준 실린더와의 각속도 차이가 일정값 이내로 들어오면 더 이상 학습을 수행하지 않는 것을 특징으로 하는 차량의 아이들 제어방법.