KR100461398B1 - 차량용 엔진의 가속 연료량 보정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량을 정차한 후 출발을 위한 가속시 가속 연료량 부족을 산소센서 신호 및 엔진 각속도를 이용하여 판정한 후, 가속 연료량 부족이 판정되면, 냉각 수온 및 엔진 회전수에 따라 구분되어 지는 학습 영역에서 가속 연료량에 곱해지는 보정치를 상향 학습시켜 가속 연료량을 보정하고 가속 연료량이 적절하다고 판단되면 가속 연료량 보정치를 유지시키거나 감소시킬 목적으로;

엔진의 시동 상태를 판단하는 단계와; 가속 조건을 판단하는 단계와;

가속 연료량 부족 여부를 판단하는 단계와; 가속 연료량 보정치를 학습하는 단계와; 가속 연료량 보정치를 상, 하한 처리하는 단계와; 최종 인젝션량을 결정하여 연료 분사 제어신호를 출력하는 단계로 이루어져 있어서, 예상치 못한 인젝터 동특성 편차와 저 휘발성 연료 사용 및 각 종 편차에 의해 운전성이 악화됨을 방지할 수 있다.

Description

차량용 엔진의 가속 연료량 보정 방법{a correction method for a acceleration fuel quantity in vehicle}

본 발명은 차량용 엔진의 가속 연료량 보정 방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 차량의 인젝터 동특성 편차, 저 휘발성 특성 연료 사용 및 고지 조건 등 여러 가지 고려치 못하는 인자에 의해 가속 연료량 부족으로 차량 출발시 부드럽지 못하는 현상 등이 발생됨을 방지하기 위한 차량용 엔진의 가속 연료량 보정 방법에 관한 것이다.

차량용 엔진에서 통상의 가속연량은 냉각수온, 스로틀 밸브 개도, 흡기량 센서로부터 신호를 받아 가속여부를 판정하여 가속 조건이 성립되었을 때, 정상상태의 연료량에 가속 연료량을 더하여 연료량을 제어한다.

차량용 엔진에서 가속 연료량이 필요한 이유는 엔진 부하의 갑작스런 변동이 생겼을 때, 도 1에 도시도어 있는 바와 같이 인테크 메니폴드(Intake Manifold) 벽면에 묻은 연료량이 증가하면서 상태적으로 연소실로 들어가는 연료량이 부족하게되고 바로 이 부분을 보정하기 위하여 가속 연료량이 필요한 것이다.

따라서, 종래에는 가속 연료량을 보정은 먼저 엔진 부하의 변화량이 불감대를 초과했을 때, 계산되며 대체로 가속 증량 변환계수 ×인젝터 상수 ×엔진 회전수 보정 × 수온 보정 ×엔진 부하 변화량(n)으로 연산되어 산출된다.

상기에서 가속 증량 변환계수는 엔진 부하변동에 대한 연료량 보정치를 실제 인젝션량으로 변화시키는 상수이며, 실험적으로 구해진다.

인젝터 상수는 엔진 부하를 인젝션량으로 변환시키는 상수이며 실험적으로 구하며, 엔진 회전수 보정은 월 웨팅(Wall Wetting) 특성이 엔진 회전수에 따라 다른 특성을 보이므로 이를 보정하는 테이블이다.

수온 보정은 엔진 인테크 메니폴드 월의 온도에 따라 월 웨팅 특성이 달라지는데 이를 보정하는 테이블이다.

엔진 회전수 변화량(n)은 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 연료 보정은 부하 변동이 처음 발생한 이후에도 지수 함수적으로 감소되어지면서 거의 "0"이 될 때까지 보정되어야 하는데 부하 변동 후 매 스텝 별 부하 값이며 이는 지수적으로 감소되어지는 특성을 갖는다. 그 이유는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 월 웨이팅에 의한 연료량 부족이 지수함수적 특성을 가지고 있기 때문이다.

그러나, 상기 종래와 같이 가속 연료량이 아무리 잘 측정되었다 할지라도 인젝터 동특성 편차, 저휘발성 특성 연료 사용 및 고지 조건 등 여러 가지 고려되지 못하는 인자에 의해서 가속 연료량이 부족하게 될 수 있고, 이러한 연료량 부족에 의해 차량은 멈칫거리거나, 울컹거리는 현상이 발생하는 문제점을 내포하고 있다.

도 3은 차량이 정지 중 출발시 가속 연료량의 부족으로 멈칫거리는 현상을 도시한 그래프로, 차량이 부드럽게 출발하지 못하고 멈칫하다가 출발함을 나타내고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 차량용 엔진에서 가속 연료량을 보정함에 있어서, 예상치 못한 하드웨어 변차, 저 휘발성 연료 사용 및 각종 편차에 의한 운전성 악화 등을 방지할 수 있는 차량용 엔진의 가속 연료량 보정 방법을 제공하기 위한 것이다.

도 1은 종래 차량용 엔진의 엔진 부하 대비 연료량을 도시한 그래프이고,

도 2는 종래 차량용 엔진의 에진 부하 변화량을 도시한 그래프이고,

도 3은 종래 차량용 엔진의 정지 중 출발시 가속 연료량 변화를 도시한 그래프이고,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 엔진의 가속 연료량 제어 장치 구성 블록도 이고,

도 5는 본 발명에 적용되는 차량용 엔진의 가속 연료량 보정 방법 동작 순서도 이고,

도 6의 a는 가속 연료량이 적정한 경우의 스로틀 변화에 따른 산소량 변화 그래프이고,

b는 가속 연료량이 부족할 경우의 스로틀 변화에 따른 산소량 변화 그래프이고,

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 냉각수온 대비 엔진 회전수에 따른 메모리 학습 영역를 도시한 그래프이고,

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 가속 연료량 보정 학습 상태도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 차량 동작상태 검출장치 110 : 스로틀 밸브 개도 검출부

120 : 냉각수온 검출부 130 : 흡기량 검출부

140 : 크랭크 각 검출부 150 : 캠 각 검출부

160 : 산소량 검출부 170 : 엔진 회전수 검출부

200 : 엔진 제어 장치 300 : 연료 분사 구동 장치

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

엔진의 시동 상태를 판단하는 단계와;

가속 조건을 판단하는 단계와;

가속 연료량 부족 여부를 판단하는 단계와;

가속 연료량 보정치를 학습하는 단계와;

가속 연료량 보정치를 상, 하한 처리하는 단계와;

최종 인젝션량을 결정하여 연료 분사 제어신호를 출력하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 엔진의 가속 연료량 보정 장치 구성 블록도 이고, 도 5는 본 발명에 적용되는 차량용 엔진의 가속 연료량 보정 방법 동작 순서도 이고, 도 6의 a는 가속 연료량이 적정한 경우의 스로틀 변화에 따른 산소량 변화 그래프이고, b는 가속 연료량이 부족할 경우의 스로틀 변화에 따른 산소량 변화 그래프이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 냉각수온 대비 엔진 회전수에 따른 메모리 학습 영역를 도시한 그래프이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 가속 연료량 보정 학습 상태도이다.

도 4에 도시되어 있는 바와 같이 차량용 엔진의 가속 연료량 보정 장치는 차량의 동작상태 변화에 따라 가변되는 차량 동작상태 변화를 검출하는 차량 동작상태 검출장치(100)와; 상기 차량 동작상태 검출장치(100)에서 출력되는 스로틀 밸브 개도, 냉각수온, 흡기량, 크랭크 각, 캠 각, 산소량 및 엔진 회전수 등을 입력받아, 엔진의 시동된 상태에서 가속 조건이 판단되면 가속 연료량 부족 여부에 따라 가속 연료량 보정치를 학습한 후, 가속 연료량 보정치를 유지하며 최종 인젝션량을 결정하여 연료 분사 제어신호를 출력하는 엔진 제어 장치(200)와; 상기 엔진 제어 장치(200)에서 출력되는 연료 분사 제어 신호에 동기되어 엔진으로 연료를 분사하는 연료 분사 구동장치(300)로 이루어져 있다.

상기에서 차량 동작상태 검출장치(100)는 운전자의 가속페달 조작상태에 따라 연동하여 가변되는 스로틀 밸브 개도 변화를 검출하는 스로틀 밸브 개도 검출부(110)와;

차량 동작상태 변화에 따라 가변되는 냉각수온 변화를 검출하는 냉각수온 검출부(120)와;

차량 동작상태 변화에 따라 가변되는 흡입 공기량 변화를 검출하는 흡기량검출부(130)와;

차량 동작상태 변화에 따라 가변되는 크랭크 각 변화를 검출하는 크랭크 각 검출부(140)와;

차량 동작상태 변화에 따라 가변되는 캠 각 변화를 검출하는 캠 각 검출부(150)와;

차량 동작상태 변화에 따라 가변되는 산소량 변화를 검출하는 산소량 검출부(160)와;

차량 동작상태 변화에 따라 가변되는 엔진 회전수 변화를 검출하는 엔진 회전수 검출부(170)로 이루어져 있다.

상기한 구성으로 이루어진 차량용 엔진의 가속 연료량 보정 방법을 첨부한 도 5, 도 6, 도7 및 도 8을 참조하여 예를 들어 설명한다.

운전자가 차량을 주행시키기 위해 엔진을 시동시키면, 엔진 제어 장치(200)는 사용되는 모든 변수를 초기화시키고, 엔진이 정상적으로 시동되었는가를 판단한다(S110,S110).

상기에서 엔진이 정상적으로 시동됨이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 차량 가속 조건이 성립하는가를 판단한다(S120).

즉, 운전자가 차량을 주행시키기 위해 가속페달을 조작하면, 엔진 제어 장치(200)는 단위시간당 스로틀 밸브 개도 변화값이 소정의 제1 설정 값보다 큰 상태가 소정의 제2 시간(약 2sec)이 경과됨이 판단되면, 가속 조건이 성립한 것으로 판단한다.

상기에서 소정의 제1 설정 값은 상수이다.

따라서, 상기에서 차량 가속 조건이 성립함이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 가속 연료량 부족여부를 판단한다(S130).

상기에서 가속 연료량 부족여부 판단은 두가지 방법으로 판단할 수 있는데, 먼저 각속도 변화량에 의해 판단할 수 있다.

모든 가솔린 엔진은 실린더 동기화하여 인젝션 및 점화시기 제어를 각 기통별로 수행하는데 동기화하는데 크랭크 각 센서와 캠 각 센서를 이용한다.

크랭크 각을 통하여 엔진 회전수 및 실린더마다의 각속도의 계산이 가능하다.

따라서, 상기에서 가속 조건이 성립되면, 일반적인 경우 엔진 회전수는 증가하는 방향으로 즉, 각속도가 증가하게 된다. 그러나, 연료 휘발성 특성이나 그외의 변수에 의해 가속 연료량이 부족할 경우, 연소실에서 완전한 연소가 이루어지지 못하고 실화가 발생하면 결과적으로 각속도가 오히려 감소하는 결과를 초래한다. 이를 이용하여 가속 연료량 여부를 판단할 수 있다.

또 다른 방법은 프론트 산소량 센서 신호를 이용하여 가속 연료량 부족 여부를 판단할 수 있다.

즉, 프론트 산소량 센서가 활성화된 후, 가속 연료량 정상적일 경우에는 도 6의 a에 도시되어 있는 바와 같이 가속 후 산소량 센서의 신호가 산소 희박 영역에 정상적으로 머무는 현상으로 나타난다.

그러나, 가속 연료량이 부족한 경우에는 도 6의 b에 도시되어 있는 바와 같이 가속 후 산소량 센서 신호가 산소 희박영역에 정상보다 긴시간을 머무는 현상이 나타난다. 이를 이용하여 가속 연료량 부족여부를 판단할 수 있다.

이어서, 상기에서 가속 연료량이 부족하다고 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 상기(S120)에서 가속 조건이 성립 된 후, 도 8에 도시되어 있는 바와 같이 산소 센서의 희박 구간이 "시간 2"보다 큰 경우가 나타나거나, 또는 엔진 각속도가 소정의 설정값(엔진 회전수, 엔진부하)보다 작은 경우가 소정의 횟수 이상 발생됨이 판단되면 학습치를 일정량 상향 학습한다(S140).

상기에서 가속 연료량 상향 학습은 해당 영역의 가속 연료량 학습치를 이전 값에서 소정의 제3 설정 값 만큼 가산하여 보정한다.

상기에서 소정의 제3 설정 값은 냉각수온과 엔진 회전수에 의해 설정되는 값이다.

하지만, 가속 연료량이 정상적이라고 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 가속 연료량 보정치 하향 학습 조건을 만족하는가를 판단한다(S150).

상기에서 가속 연료량 보정치 하향 학습 조건은 상기(S120) 가속 조건을 성립한 후 산소센서의 희박 구간이 도 8에 도시되어 있는 바와 같이 "시간 1"보다 작은 경우가 나타나면 학습치를 일정량 하향 학습한다(S160).

상기에서 가속 연료량 하향 학습은 이전의 가속 연료량 학습치에서 소정의 제4 설정 값 만큼 감하여 보정한다.

상기에서 소정의 제4 설정 값은 냉각수온 및 엔진 회전수에 의해 설정되는 값이다

즉, 학습 영역을 설정하는 방법은, 냉각수온 및 엔진 회전수에 따라 구간을 나누어 학습을 수행하고 각 구간 별로 학습된 값을 도 7에 도시되어 있는 바와 같이 메모리에 저장하여 배터리(미도시)리셋 전까지 학습된 값이 해당 영역 가속조건 성립시에는 가속 연료량을 보정한다.

하지만, 상기(S120) 가속 조건을 성립하지 않거나, 또는 상기(S150) 가속 연료량 보정치 하향 학습 조건을 만족하지 않으면 엔진 제어 장치(200)는 전회의 가속 연료량 보정치를 유지한다(S170).

이어서, 엔진 제어 장치(200)는 상기에서와 같이 가속 연료량 보정치가 상향 또는 하향 학습이 이루어지면, 가속 연료량 보정이 과다하게 학습되는 것을 방지하기 위해 가속 연료량 보정치 상, 하한 처리를 수행한다(S180).

상기에서 가속 연량 보정치 상, 하한 처리는 가속 연료량 보정치가 소정의 제 5 설정 값 보다 작다고 판단되면, 가속 연료량 보정치를 제 5 설정값으로 설정하고, 상기 가속 연료량 보정치가 제 6 설정 값보다 크다고 판단되면, 가속 연료량 보정치를 제 6 설정 값으로 설정한다.

즉, 엔진 제어 장치(200)는 가속 연료량 보정치가 제 5 설정 값 ≤가속 연료량 보정치 ≤제 6 설정 값 이 되도록 상, 하한 처리한다.

상기에서 제 5 설정 값과 제 6 설정 값은 상수이다.

이어서, 엔진 제어 장치(200)는 상기에서 가속 연료량 보정치가 상, 하한 처리됨에 따라, 기 설정된 최종 인젝션 량 산술식에 가속 연료량 보정치을 대입하여 최종 인젝션 량을 산출하여 해당하는 연료 분사 제어신호를 출력한다(S190).

이로써, 예상치 못한 인젝터 동특성 편차와 저 휘발성 연료 사용 및 각 종 편차에 의해 운전성이 악화됨을 방지할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 차량을 정차한 후 출발을 위한 가속시 가속 연료량 부족을 산소센서 신호 및 엔진 각속도를 이용하여 판정한 후, 가속 연료량 부족이 판정되면, 냉각 수온 및 엔진 회전수에 따라 구분되어 지는 학습 영역에서 가속 연료량에 곱해지는 보정치를 상향 학습시켜 가속 연료량을 보정하고 가속 연료량이 적절하다고 판단되면 가속 연료량 보정치를 유지시키거나 감소시켜 예상치 못한 인젝터 동특성 편차와 저 휘발성 연료 사용 및 각 종 편차에 의해 운전성이 악화됨을 방지할 수 있다.

Claims (12)

1. 엔진의 시동 상태를 판단하는 단계;

   상기 엔진 시동 후 가속 조건의 성립여부를 판단하는 단계;

   상기 가속 조건을 만족하는 경우 프론트 산소 센서 신호 및 엔진 각속도 변화량을 통해 가속 연료량 부족 여부를 판단하는 단계;

   상기에서 가속 연료량이 부족함으로 판단되면 가속 연료량 보정치를 상향 학습하며, 상기 가속 연료량이 부족하지 않은 경우 가속 연료량 보정치 하향 학습조건을 만족하면 가속 연료량 보정치를 하향 학습하며, 상기 가속 연료량이 부족하지 않은 경우 가속 연료량 보정치 하향 학습조건을 만족하지 않으면 전회의 가속 연료량 보정치를 유지토록 하는 가속 연료량 보정치를 학습하는 단계;

   상기 가속 연료량 보정의 과다 학습을 방지하기 위해 가속 연료량 보정치를 상, 하한 처리하는 단계; 및

   상기 학습된 가속 연료량 보정치에 따른 최종 인젝션량을 결정하여 연료 분사 제어신호를 출력하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 엔진의 가속 연료량 보정 방법.
2. 제 1항에 있어서, 가속 조건 성립 판단은 단위시간당 스로틀 밸브 개도 변화값이 소정의 제1 설정 값보다 큰 상태가 1회 이상 만족 후 소정의 제2 시간 이내라고 판단되면, 가속 조건이 성립하는 것을 판단하는 것을 포함하는 차량용 엔진의 가속 연료량 보정 방법.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서, 가속 연료량 보정치 상향 학습은 해당 영역의 가속 연료량 학습치를 이전 값에서 소정의 제3 설정 값 만큼 가산하여 보정하는 것을 더 포함하는 차량용 엔진의 가속 연료량 보정 방법.
7. 삭제
8. 제 1항에 있어서, 가속 연료량 보정치 하향 학습 조건은 가속 조건을 성립한 후 산소센서의 희박 구간이 흡입 공기량 비율에 따른 소정의 설정 시간 보다 작은 경우 학습치를 일정량 하향 학습하는 것을 포함하는 차량용 엔진의 가속 연료량 보정 방법.
9. 제 1항에 있어서, 가속 연료량 하향 학습은 전회의 가속 연료량 학습치에서 소정의 제4 설정 값 만큼 감하여 보정하는 것을 더 포함하는 차량용 엔진의 가속 연료량 보정 방법.
10. 제 1항에 있어서, 가속 연료량 보정치 상, 하한 처리는 가속 연료량 보정치가 소정의 제 5 설정 값 보다 작다고 판단되면, 가속 연료량 보정치를 제 5 설정값으로 설정하고, 상기 가속 연료량 보정치가 제 6 설정 값보다 크다고 판단되면, 가속 연료량 보정치를 제 6 설정 값으로 설정하는 것을 포함하는 차량용 엔진의 가속 연료량 보정 방법.
11. 삭제
12. 제 1항에 있어서, 가속 조건을 성립하지 않으면 전회의 가속 연료량 보정치를 유지하는 것을 더 포함하는 차량용 엔진의 가속 연료량 보정 방법.