KR100680362B1

KR100680362B1 - 커먼 레일 엔진의 시동 제어방법

Info

Publication number: KR100680362B1
Application number: KR1020050124133A
Authority: KR
Inventors: 진정식
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2005-12-15
Filing date: 2005-12-15
Publication date: 2007-02-08

Abstract

본 발명은, 커먼 레일 엔진의 시동 제어방법에 관한 것으로, 커먼 레일 엔진의 시동을 걸 때, 엔진 회전수, 냉각수온, 공기 밀도를 기준으로 요구 토크를 계산하는 1단계와, 상기 계산된 요구 토크를 적용한 후, 소정 시간 이내에 엔진 회전수가 운전 회전수에 도달하지 못하면, 현재의 토크를 일정 비율 증가시키는 2단계와, 상기 증가된 토크를 적용한 후, 소정 시간 이내에 엔진 회전수가 운전 회전수에 도달하면, 엔진 시동 상태를 운전 상태로 전환하는 3단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 그리고, 본 발명의 실시예에 따르면, 엔진의 노후 또는 한파 등의 기후 변화에서도 시동성을 향상시킬 수 있게 되고, 또한 최적의 시동 토크를 적용하여, 연비를 향상시키며, 불필요한 배기 가스의 배출을 저감시킬 수 있게 된다.

커먼 레일 엔진, 전자 컨트롤 유니트, 엔진 회전수, 냉각수온, 공기 밀도, 토크 증가, 시동성, 배기 가스

Description

커먼 레일 엔진의 시동 제어방법 {Method for controlling operation start of common rail engine}

도 1은 커먼 레일 엔진 시스템에 대한 구성을 나타낸 도면,

도 2는 본 발명에 따른 커먼 레일 엔진의 시동 제어방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 도면,

도 3은 본 발명에 따라 엔진 토크가 점차 증가는 실시예를 나타낸 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 커먼 레일 11 : 인젝터

12 : 고압펌프 13 : 압력센서

14 : 전자 컨트롤 유니트 15 : 필터

16 : 연료공급 펌프 17 : 압력조정 밸브

본 발명은, 커먼 레일 엔진의 시동 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 커먼 레일 엔진의 시동을 보다 원활하고 신속하게 걸 수 있도록 하기 위한 커먼 레일 엔진의 시동 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 환경 문제가 21세기 자동차기술의 핵심과제로 떠오르면서, 값싼 디젤연료를 효율적으로 활용하는 방안들이 다양하게 연구되고 있으며, 디젤 승용차가 보편화된 유럽에서는, 최근 저연비. 고출력. 무공해 등을 동시에 만족시키는 커먼 레일 엔진 개발에 주력해 왔다.

상기 커먼 레일 엔진(Common Rail Engine)은, 직접분사식 디젤엔진을 의미하는 것으로, 휘발유보다 힘이 좋고 유해 배출가스도 내뿜지 않는 디젤 고압연료 분사 시스템이다.

이 방식은 기존 엔진과 달리 연료가 실린더로 직접 공급돼 연소 효율을 획기적으로 개선한 기술로서, 직접 분사된 연료가 실린더 안에서 고른 폭발력을 가지려면 기체 상태에 가까운 고압을 유지해야 하는 데, 이같이 압축된 연료의 고압을 유지하는 인젝션이 커먼 레일 인젝션(Injection)으로, 모든 엔진 동작 상태에 따른 적정한 연료압력의 유지가 가능하다.

상기 커먼 레일 엔진 시스템은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 커먼 레일(Common rail)(10), 인젝터(Injectors)(11), 고압펌프(12), 압력센서(13), 전자 컨트롤 유니트(ECU)(14), 필터(15), 연료공급 펌프(16), 압력조정 밸브(17) 등이 포함 구성될 수 있다.

상기 커먼 엔진 시스템의 장점으로는, 분사 연료를 완전 연소에 가깝게 소모시켜 각종 유해 배출가스를 억제할 수 있으며, 기존의 로터리 펌프를 사용하는 엔진에 비하여 20% 정도의 연비를 향상시킬 수 있고, 분사압력은 엔진속도 및 부하 조건과 무관하므로 저속에서 부하가 많이 걸릴 때는 고 분사 압력이 가능하여, 기존에 사용되는 일반적인 디젤 엔진보다 저속에서 토크 50% 향상 및 출력 25%의 증가가 가능하다.

그리고, 디젤 엔진의 고질적인 문제점인 진동 및 소음을 획기적으로 줄임으로써, 운전하는 데 보다 나은 안락감을 얻을 수 있으며, 가솔린 엔진과 같은 느낌을 받을 수 있고, 또한 인젝터를 간소화하여 2 밸브 및 4 밸브 적용이 가능하며, 기존의 디젤엔진에 비하여 약 20Kg의 중량 절감이 가능하다.

그러나, 상기 커먼 레일 엔진의 시동은, 단순하게 엔진 rpm, 냉각 수온, 공기밀도에 의해서만 결정되기 때문에, 엔진 노후, 엔진 오일 변질, 대기 온도의 급격한 하강, 자동변속기의 고장, 그리고 기타 엔진의 마찰 증가 등의 다양한 문제로 실제 엔진 상태에 따라 더 많은 시동 토크(연료량)가 필요함에도 불구하고, 상기 전자 컨트롤 유니트(ECU)는, 평소와 동일한 연료량만을 요구하기 때문에, 시동이 걸리는 데 시간이 많이 소요되거나 또는 시동이 걸리지 않는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로서, 커먼 레일 엔진의 시동을 걸 때, 실제로 엔진 rpm, 작동 시간, 토크 등과 같은 보다 다양한 요소들을 고려하여, 시동을 보다 원활하고 신속하게 걸 수 있도록 하기 위한 커먼 레일 엔진의 시동 제어방법을 제공하는 데, 그 목적이 있는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 커먼 레일 엔진의 시동 제어방법은, 커먼 레일 엔진의 시동을 걸 때, 엔진 회전수, 냉각수온, 공기 밀도를 기준으로 요구 토크를 계산하는 1단계와, 상기 계산된 요구 토크를 적용한 후, 소정 시간 이내에 엔진 회전수가 운전 회전수에 도달하지 못하면, 현재의 토크를 일정 비율 증가시키는 2단계와, 상기 증가된 토크를 적용한 후, 소정 시간 이내에 엔진 회전수가 운전 회전수에 도달하면, 엔진 시동 상태를 운전 상태로 전환하는 3단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하며,

또한, 상기 2단계에서, 상기 계산된 요구 토크를 적용한 후, 소정 시간 이내에 엔진 회전수가 운전 회전수에 도달하면, 엔진 시동 상태를 운전 상태로 전환하는 단계와, 상기 3단계에서, 상기 증가된 토크를 적용한 후, 소정 시간 이내에 엔진 회전수가 운전 회전수에 도달하지 못하면, 현재의 토크를 일정 비율 다시 더 증 가시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명은, 도 1을 참조로 전술한 바와 같이 구성되는 커먼 레일 엔진 시스템에 적용될 수 있는 것으로, 전자 컨트롤 유니트(ECU)에서는, 엔진 rpm, 냉각 수온, 공기 밀도, 현재의 토크, 작동 시간, 그리고 시동 완료 판정 rpm 등과 같은 보다 다양한 요소들을 이용하여, 커먼 레일 엔진의 시동을 제어하게 된다.

예를 들어, 도 2에 나타낸 바와 같이, 운전자가 자동차 키를 이용하여 시동으로 시작하게 되면(S10), 전자 컨트롤 유니트(ECU)에서는, 시동에 필요한 요구 토크를 계산 및 적용하게 되는 데, 상기 요구 토크는, f(Q1)={엔진 rpm, 냉각수온, 공기밀도}에 의해 계산된다.

상기 전자 컨트롤 유니트(ECU)에서는, 상기 요구 토크를 적용한 상태에서 소정 시간(예: 5초)이 경과하거나(S11), 또는 엔진 rpm이 사전에 시동 완료 판정 rpm으로 설정된 750rpm을 초과하지 못하게 되면(S12), 현재 적용된 토크(f(Q1))를 10% 증가시켜, 추가할 토크(f(Q2))를 계산 및 적용하게 된다(S13).

상기 전자 컨트롤 유니트(ECU)에서는, 상기 추가로 계산된 토크(F(Q2))를 적용한 상태에서, 다시 소정 시간(예: 5초)이 경과하거나(S14), 또는 엔진 rpm이 사전에 시동 완료 판정 rpm으로 설정된 750rpm을 초과하지 못하게 되면(S15), 다시 적용된 토크(f(Q2))를 10% 증가시켜, 새로 추가할 토크를 계산 및 적용하게 된다.

반면, 상기 계산된 토크를 적용한 상태에서, 소정 시간(예: 5초) 이내에, 엔진 rpm이 사전에 시동 완료 판정 rpm으로 설정된 750rpm을 초과하게 되면, 엔진 상태를 시동 상태에서 운전 상태로 전환하게 된다.

이에 따라, 도 3에 나타낸 바와 같이, 스타터 모터(Starter Motor)에 의한 rpm 상승과, 최초 계산된 토크에 의한 rpm 상승, 그리고 1차 추가된 토크에 의한 rpm 상승과, 2 차 추가된 토크에 의한 rpm 상승 과정을 순차적으로 거쳐, 보다 신속하게 엔진 시동을 걸 수 있게 된다.

본 발명은 전술한 전형적인 바람직한 실시예들에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.

이상과 같이 본 발명에 따르면, 엔진의 노후 또는 한파 등의 기후 변화에서도 시동성을 향상시킬 수 있게 되고, 또한 최적의 시동 토크를 적용하여, 연비를 향상시키며, 불필요한 배기 가스의 배출을 저감시킬 수 있게 된다.

Claims

커먼 레일 엔진의 시동을 걸 때, 엔진 회전수, 냉각수온, 공기 밀도를 기준으로 요구 토크를 계산하는 1단계와,

상기 계산된 요구 토크를 적용한 후, 소정 시간 이내에 엔진 회전수가 운전 회전수에 도달하지 못하면, 현재의 토크를 일정 비율 증가시키는 2단계와,

상기 증가된 토크를 적용한 후, 소정 시간 이내에 엔진 회전수가 운전 회전수에 도달하면, 엔진 시동 상태를 운전 상태로 전환하는 3단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 커먼 레일 엔진의 시동 제어방법.
제 1항에 있어서,

상기 2단계에서, 상기 계산된 요구 토크를 적용한 후, 소정 시간 이내에 엔진 회전수가 운전 회전수에 도달하면, 엔진 시동 상태를 운전 상태로 전환하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 커먼 레일 엔진의 시동 제어방법.
제 1항에 있어서,

상기 3단계에서, 상기 증가된 토크를 적용한 후, 소정 시간 이내에 엔진 회전수가 운전 회전수에 도달하지 못하면, 현재의 토크를 일정 비율 다시 더 증가시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 커먼 레일 엔진의 시동 제어방법.