KR101376778B1 - 차량 연료 분사 시점 보정 방법 및 그 장치 - Google Patents

차량 연료 분사 시점 보정 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따르면, 차량 시동 온 시도 시, 차량 엔진의 실린더가 실화가 발생한 경우 실화의 원인을 파악하고, 잘못된 연료 분사 시기에 의한 실화로 판단된 경우, 연료 분사 시기를 재산출하여 갱신함으로써, 차량 시동 온 시 실화로 인한 미연소탄화수소 배출을 방지한다.
또한, 차량 시동 온 재시도 시, 연료 분사 시기가 갱신된 실화 실린더를 한 주기 휴지한 후 초폭을 시도함으로써, 연료의 무화 시간을 충분히 확보할 수 있다.

Description

차량 연료 분사 시점 보정 방법 및 그 장치{Method for correcting the fuel injection timing of vehicle and device thereof}
본 발명은 차량 연료 분사 시점 보정 방법에 관한 것으로, 특히 차량 연료 분사 시점을 보정을 통한 차량 엔진 크랭킹 시 실화 방지 기술에 관한 것이다.
일반적으로, 차량의 엔진이 구동되기 위해서는 실린더에서 연소 작용이 일어나야 하며, 연소 작용이 행해지기 위해서는 연료와 공기의 혼합비, 연료 분사 시기, 점화 시기 등이 정확하게 맞아야 한다. 그러나, 이들 인자들이 적절히 맞지 않을 때에는 불완전 연소가 일어나고 심한 경우에는 아예 연소가 되지 않는 실화(Misfire)가 발생하게 된다.
여기서, 엔진 실화는 엔진의 연소실 내에 혼합되어 있는 연료와 공기가 점화 장치에 의해 점화되어도 점화원을 중심으로 화염 전파가 일어나지 않거나, 일어나더라도 부분적인 화염 전파가 일어나는 것, 혹은 화염 전파 속도가 불규칙적이거나 속도 지연에 따라 비정상 연소를 하는 모든 과정을 말한다.
차량 엔진의 실화가 발생하면 동력이 손실되고 연료 소비가 증가하며 토크 불균일로 인해 엔진의 진동 등이 발생하며, 그 결과에 따라 엔진 및 배출 계통에 손상을 준다. 또한, 배기 가스 중 유해 성분이 급격하게 증가하여 유해 배출 가스발생으로 환경을 오염시키며, 심할 경우 차량 내 배기 정화용 촉매가 손상된다.
그러므로, 엔진의 실화를 최대한 줄이는 것이 중요하며, 특히 북미에 수출하는 차량에는 엔진 실화 검출 시스템을 장착하는 것이 의무화되어 있으며, OBD Ⅱ(On Doard Diagnostics Ⅱ)에 규정된 10가지 감시 항목 중에 실화 검출 및 실화 실린더 판별이 포함되어 있다.
엔진 실화의 원인에는 산소량, 연료량, 점화 시기 및 연료 분사 시기 등 여러 가지가 있다. 이 값들은 온도 등 주변 환경 조건에 따라 정해진 값이 똑같이 반영되기 때문에 데이터가 정해진 채로 차량이 양산되면 이를 바꾸는 일은 쉽지 않다.
본 발명은 실린더로의 연료 분사 시기를 보정하여 실린더의 실화를 방지하는 기술을 제공함을 목적으로 한다.
전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 차량 연료 분사 시점 보정 장치는 차량 내 다수의 실린더로의 연료 분사 시점 정보가 상기 차량의 주변 온도 또는 엔진 온도 중 적어도 하나의 환경 조건을 기준으로 저장된 저장부, 상기 차량의 엔진 크랭킹 신호가 입력되면, 상기 크랭킹 신호가 입력된 환경 조건에 해당하는 상기 저장부의 연료 분사 시점 정보를 근거하여 상기 차량 내 장착된 다수의 실린더로 연료를 분사하여 상기 차량의 시동 온을 시도하는 시동부, 상기 시동부에서 시동 온 시도 시, 상기 다수의 실린더의 실화 발생 여부를 확인하며, 상기 다수의 실린더 중 적어도 하나의 실린더에서 실화 발생하면, 상기 발생한 실화가 연료 분사 시점에 의한 실화인지를 판단하는 판단부, 및 상기 판단부의 판단 결과 연료 분사 시점에 의한 실화인 경우, 상기 연료 분사 시점을 조정하여 상기 저장부를 갱신하는 갱신부를 포함한다.
여기서, 상기 판단부는 상기 실화 발생 실린더로의 연료 분사 시점을 기설정된 값만큼 조정하며, 상기 시동부에 의해 상기 조정된 연료 분사 시점을 이용하여 시동 온 재시도 시, 상기 실화가 발생한 실린더에서 실화가 재발생하지 않으면 연료 분사 시점에 의한 실화로 판단하며, 상기 갱신부는 상기 차량 시동 재시도 시, 상기 실화 발생 실린더에서 실화가 재발생하지 않은 경우에 상기 이용된 상기 조정 연료 분사 시점을 상기 시동 온 재시도가 이루어진 환경 조건의 연료 분사 시점 정보로 하여 상기 저장부를 갱신한다.
또한, 상기 판단부에 의해 상기 연료 분사 시점이 연속적으로 소정 횟수 이상 조정된 경우, 상기 시동부는 이후에 상기 차량의 시동 온 재시도 시 상기 실화 발생 실린더로의 연료 분사를 소정 주기 이상 휴지한다.
한편, 전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 차량 연료 분사 시점 보정 방법은 차량 엔진 크랭킹 신호가 입력되면, 기저장된 연료 분사 시점 정보에 근거하여 상기 차량 내 장착된 다수의 실린더에 연료를 분사하여 상기 차량의 시동 온을 시도하는 단계, 상기 차량 시동 온 시도 시, 상기 다수의 실린더에서의 실화 발생 여부를 확인하는 단계, 상기 확인 결과 상기 다수의 실린더 중 적어도 하나의 실린더에서 실화 발생시, 상기 실화 발생 실린더의 연료 분사 시점을 기설정된 값만큼 조정하는 단계, 상기 차량의 시동 온 시도 시와 동일한 환경 조건에서 엔진 크랭킹 신호가 입력되면, 상기 조정된 연료 분사 시점을 이용하여 상기 차량의 시동 온을 재시도하는 단계, 및 상기 차량의 시동 재시도 시 상기 실화 발생 실린더에서 실화가 재발생하지 않은 경우에 이용된 상기 조정 연료 분사 시점을 상기 기저장된 연료 분사 시점 정보로 갱신하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 차량의 시동 온을 재시도하는 단계는 상기 실화 발생 실린더로의 연료 분사 시점이 연속적으로 소정 횟수 이상 조정된 경우, 이후에 상기 차량의 시동 온 재시도 시 상기 실화 발생 실린더로의 연료 분사를 소정 주기 이상 휴지한다.
덧붙여, 상기 환경 조건은 상기 차량의 주변 온도 또는 상기 차량의 엔진 온도 중 적어도 하나이며, 상기 기저장된 연료 분사 시점 정보는 룩 업 테이블 형태의 상기 환경 조건과 동일한 온도별 연료 분사 시점 정보로 저장된 것이다.
본 발명에 따르면, 차량 시동 온 시도 시, 차량 엔진의 실린더가 실화가 발생한 경우 실화의 원인을 파악하고, 잘못된 연료 분사 시점에 의한 실화로 판단된 경우, 연료 분사 시기를 조정하여 갱신함으로써, 차량 시동 온 시 실화로 인한 미연소탄화수소 배출을 방지하는 효과를 창출한다.
또한, 차량 시동 온 재시도 시, 연료 분사 시점가 갱신된 실화 실린더를 소정 주기 휴지한 후 초폭을 시도함으로써, 연료의 무화 시간을 충분히 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 연료 분사 시점 보정 장치 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 연료 분사 시점 보정 방법 흐름도.
전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명을 이러한 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 연료 분사 시점 보정 장치를 포함하는 연료 분사 시스템 블록도이다. 도시된 바와 같이, 차량 엔진 시동 및 차량 연료 분사 시점 보정을 위한 차량 연료 분사 장치를 전반적으로 제어하는 제어 유닛(100)은 저장부(110), 시동부(120), 판단부(130) 및 갱신부(140)를 포함하며, 제어 유닛(100)은 차량 내 소정 위치에 장착된 ECU(Electronic Control Unit)일 수 있다.
저장부(110)는 데이터 저장을 위한 메모리로서, 플래시 메모리일 수 있다. 저장부(110)에는 차량 내 다수의 실린더로의 연료 분사 시점 정보가 저장되어 있다. 차량 시동 온 시도 시, 저장부(100)의 연료 분사 시점 정보에 근거하여 차량 내 다수의 실린더로 연료가 분사된다.
저장부(110)에 저장된 연료 분사 시점 정보는 차량 주변 온도 또는 엔진 온도 중 적어도 하나의 환경 조건을 기준으로 룩 업 테이블 형태의 정보로 저장된다. 즉, 저장부(110)에는 온도 및 실린더별 연소 분사 시점이 저장되어 있는 것이다.
또한, 저장부(110)의 연료 분사 시점 정보는 이하에서 설명하는 차량 연료 분사 시점 보정 장치의 갱신부(140)에 의해 갱신된다.
시동부(120)는 운전자가 차량의 시동 온(ON)을 위해 차량으로 엔진 크랭킹 신호가 입력될 시, 다수의 실린더로 연료를 분사하여 차량의 시동 온을 시도하는 구성이다. 이때, 시동부(120)는 저장부(110)에 저장된 연료 분사 시점 정보에 근거하여 인젝션을 통해 차량 내 다수의 실린더로 연료 분사하여 차량 시동 온을 시도한다. 바람직하게, 시동부(120)는 저장부(110)의 룩 업 테이블에서 현재 차량의 환경 조건(차량의 주변 온도 또는 엔진 온도)에 해당하는 연료 분사 시점 정보를 이용하여 차량 내 다수의 실린더로 연료를 분사하여 차량 시동 온을 시도한다.
판단부(130)는 시동부(120)에서 시동 온 시도 시, 다수의 실린더의 실화 발생 여부를 확인하며, 다수의 실린더 중 적어도 하나의 실린더에 실화가 발생하면, 실화 발생의 원인이 연료 분사 시점에 의한 실화인지를 판단하기 위한 구성이다.
구체적으로, 먼저 판단부(130)는 시동부(120)에서 시동 온 시도 시, 다수의 실린더의 실화 발생 여부를 확인한다. 차량 엔진의 실화 진단 방법은 차량 내 크랭크 포지션 센서(Crank Position Sensor, CPS)에 의해 측정된 크랭크축의 회전 각속도를 이용하여 확인할 수 있다.
덧붙여, 실린더별 실화 진단은 크랭크 포지션 센서(Crank Position Sensor)과 캠 포지션 센서(CAM Position Seonsor)로부터 전달받은 신호를 이용하여 실린더의 실화 발생 여부를 확인할 수 있으며, 이 방법은 종래에 알려진 기술을 이용할 수 있다.
다수의 실린더 중 적어도 하나의 실린더에서의 실화 발생이 확인되면, 판단부(130)는 발생한 실화의 원인이 연료 분사 시점에 의한 실화인지 판단한다. 구체적으로, 판단부(130)는 먼저 실화 발생 실린더로의 연료 분사 시점을 기설정된 값만큼 조정한다. 바람직하게, 연료 분사 시점 조정은 사전에 기설정된 시간 값만큼 연료 분사 시점을 앞당겨져 조정된다. 또는, 연료 분사 시점은 기설정된 값만큼 연료 분사 시점을 늦추어 조정될 수도 있다.
조정된 연료 분사 시점에 근거하여 시동부(120)에서 시동 온 재시도 시, 실화 발생 실린더에서 실화가 재발생하지 않으면 판단부(130)는 실화의 원인을 연료 분사 시점에 의한 것으로 판단한다.
판단부(130)의 판단 결과 연료 분사 시점에 의한 실화로 판단되면, 갱신부(140)는 연료 분사 시점을 조정하여 저장부(110)를 갱신한다. 바람직하게, 갱신부(140)는 현재 차량의 환경 조건에서의 실화가 발생한 해당 실린더의 연료 분사 시점 정보를 갱신한다. 구체적으로, 갱신부(140)는 시동부(120)를 통해 차량 시동 재시도 시, 실화 발생 실린더에서 실화가 재발생하지 않은 경우에 이용된 조정 연료 분사 시점을 저장부(110)의 해당 환경 조건의 새로운 연료 분사 시점으로 하여 갱신한다.
만약, 기설정된 값만큼 연료 분사 시점이 조정된 연료 분사 시점을 이용하여 시동부(120)를 통해 차량 시동 재시도 시, 실화 발생 실린더에서 실화가 재발생하면, 판단부(130)는 조정된 연료 분사 시점에서 기설정된 값만큼 연료 분사 시점을 재차 조정하여 실화 발생 실린더에서 실화가 재발생하지 않을 때까지 이 동작을 반복한다.
이때, 판단부(130)의 연료 분사 시점을 연속적으로 소정 횟수 이상 (예를 들어, 연료 분사 한계점까지 조정 연료 분사 시점이 도달할 때까지)조정함에도 불구하고 실화 발생 실린더에서 실화가 재발생하면, 시동부(120)는 이후의 차량 시동 재시도 시에는 실화 발생 실린더로의 연료 분사를 소정 주기 동안 휴지한다. 바람직하게, 시동부(120)는 실화 발생 실린더로의 연료 분사를 한 주기 동안 휴지한다. 이와 같이 실화 실린더를 한 주기 휴지함으로써, 실화 실린더로 분사되는 연료의 무화 시간을 충분히 확보할 수 있다.
위의 동작을 반복하여 실화 발생 실린더에서 더 이상 실화가 재발생하지 않으면, 갱신부(140)는 실화가 재발생하지 않을 때에 이용된 조정 연료 분사 시점을 새로운 연료 조정 시점으로 하여 저장부(110)를 갱신한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 연료 분사 장치의 연료 분사 시점 보정 방법 흐름도이다.
먼저, 제어 유닛(100)은 운전자에 의해 차량 시동 온을 위해 차량 엔진으로 크랭킹 신호 입력되는지 확인한다(S100).
크랭킹 신호가 입력되면, 제어 유닛(100)은 기저장된 연료 분사 시점 정보에 근거하여 차량 내 다수의 실린더로 연료를 분사하여 차량 시동 온을 시도한다(S200). 바람직하게, 제어 유닛(100)은 기저장된 룩 업 테이블에서 현재 차량의 환경 조건에 해당하는 연료 분사 시점 정보를 이용하여 차량 내 다수의 실린더로 연료를 분사하여 차량 시동 온을 시도한다. 여기서 환경 조건이라 함은, 차량의 주변 온도 또는 엔진 온도 중 적어도 하나를 말한다.
제어 유닛(100)은 시동 온 시도 시, 다수의 실린더를 점화 상태를 확인하여 실화가 발생한 실린더가 존재하는지 확인한다(S300). 실린더별 실화 진단 방법은 크랭크 포지션 센서(Crank Position Sensor)과 캠 포지션 센서(CAM Position Seonsor)로부터 전달받은 신호를 이용하여 실린더의 실화 발생 여부를 확인할 수 있으며, 이 방법은 종래에 널리 알려져 있다.
다수의 실린더 중 적어도 하나의 실린더에서의 실화 발생이 확인되면, 제어 유닛(100)은 실화 발생 실린더의 연료 분사 시점을 기설정된 값만큼 조정한다(S400). 여기서, 기설정된 값은 시간 값이며, 제어 유닛(100)은 기설정된 값만큼 연료 분사 시점을 앞당겨 조정한다.
이후, 조정된 연료 분사 시점과 동일한 환경 조건에서 차량 시동 재시도 시, 실화 발생 실린더에서 실화가 재발생하는지 여부를 확인한다(S500)(S600).
단계 S600의 확인 결과 실화 발생 실린더에 실화가 재발생하지 않으면, 제어 유닛(100)은 실화가 재발생하지 않은 경우에 이용된 조정 연료 분사 시점을 새로운 연료 분사 시점으로 하여 기저장된 연료 분사 시점 정보를 갱신한다(S700).
만약, 단계 S600의 확인 결과 실화 발생 실린더에서 실화가 재발생하면, 제어 유닛(100)은 조정된 연료 분사 시점에서 기설정된 값만큼 연료 분사 시점을 재차 조정하여 실화 발생 실린더에서 실화가 재발생하지 않을 때까지 이 동작을 반복한다.
이때, 연료 분사 시점을 연속적으로 소정 횟수 이상 (예를 들어, 도 3의 연료 분사 한계점까지 조정 연료 분사 시점이 도달할 때까지)조정함에도 불구하고 실화 발생 실린더에서 실화가 재발생하면, 시동부(120)는 이후의 차량 시동 재시도 시에는 실화 발생 실린더로의 연료 분사를 소정 주기 동안 휴지한다(S800)(S900). 바람직하게, 시동부(120)는 실화 발생 실린더로의 연료 분사를 한 주기 동안 휴지한다. 이와 같이 실화 실린더를 한 주기 휴지함으로써, 실화 실린더로 분사되는 연료의 무화 시간을 충분히 확보할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 제어 유닛 110 : 저장부
120 : 시동부 130 : 판단부
140 : 갱신부

Claims (7)

  1. 차량 내 다수의 실린더로의 연료 분사 시점 정보가 상기 차량의 주변 온도 또는 엔진 온도 중 적어도 하나의 환경 조건을 기준으로 저장된 저장부;
    상기 차량의 엔진 크랭킹 신호가 입력되면, 상기 크랭킹 신호가 입력된 환경 조건에 해당하는 상기 저장부의 연료 분사 시점 정보를 근거하여 상기 차량 내 장착된 다수의 실린더로 연료를 분사하여 상기 차량의 시동 온(ON)을 시도하는 시동부;
    상기 시동부에서 시동 온 시도 시, 상기 다수의 실린더의 실화 발생 여부를 확인하며, 상기 다수의 실린더 중 적어도 하나의 실린더에서 실화 발생하면, 상기 발생한 실화가 연료 분사 시점에 의한 실화인지를 판단하는 판단부; 및
    상기 판단부의 판단 결과 연료 분사 시점에 의한 실화인 경우, 상기 연료 분사 시점을 조정하여 상기 저장부를 갱신하는 갱신부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 연료 분사 시점 보정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 판단부는 상기 실화 발생 실린더로의 연료 분사 시점을 기설정된 값만큼 조정하며, 상기 시동부에 의해 상기 조정된 연료 분사 시점을 이용하여 시동 온 재시도 시, 상기 실화가 발생한 실린더에서 실화가 재발생하지 않으면 연료 분사 시점에 의한 실화로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량 연료 분사 시점 보정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 갱신부는 상기 차량 시동 재시도 시, 상기 실화 발생 실린더에서 실화가 재발생하지 않은 경우에 상기 이용된 조정 연료 분사 시점을 상기 시동 온 재시도가 이루어진 환경 조건의 연료 분사 시점 정보로 하여 상기 저장부를 갱신하는 것을 특징으로 하는 차량 연료 분사 시점 보정 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 판단부에 의해 상기 연료 분사 시점이 연속적으로 소정 횟수 이상 조정된 경우, 상기 시동부는 이후에 상기 차량의 시동 온 재시도 시 상기 실화 발생 실린더로의 연료 분사를 소정 주기 이상 휴지하는 것을 특징으로 하는 차량 연료 분사 시점 보정 장치.
  5. 차량 엔진 크랭킹 신호가 입력되면, 기저장된 연료 분사 시점 정보에 근거하여 상기 차량 내 장착된 다수의 실린더에 연료를 분사하여 상기 차량의 시동 온(ON)을 시도하는 단계;
    상기 차량 시동 온 시도 시, 상기 다수의 실린더에서의 실화 발생 여부를 확인하는 단계;
    상기 확인 결과 상기 다수의 실린더 중 적어도 하나의 실린더에서 실화 발생시, 상기 실화 발생 실린더의 연료 분사 시점을 기설정된 값만큼 조정하는 단계;
    상기 차량의 시동 온 시도 시와 동일한 환경 조건에서 엔진 크랭킹 신호가 입력되면, 상기 조정된 연료 분사 시점을 이용하여 상기 차량의 시동 온을 재시도하는 단계;
    상기 차량의 시동 재시도 시 상기 실화 발생 실린더에서 실화가 재발생하지 않은 경우에 이용된 상기 조정 연료 분사 시점을 상기 기저장된 연료 분사 시점 정보로 갱신하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 연료 분사 시점 보정 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 차량의 시동 온을 재시도하는 단계는 :
    상기 실화 발생 실린더로의 연료 분사 시점이 연속적으로 소정 횟수 이상 조정된 경우, 이후에 상기 차량의 시동 온 재시도 시 상기 실화 발생 실린더로의 연료 분사를 소정 주기 이상 휴지하는 것을 특징으로 하는 차량 연료 분사 시점 보정 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 환경 조건은 상기 차량의 주변 온도 또는 상기 차량의 엔진 온도 중 적어도 하나이며, 상기 기저장된 연료 분사 시점 정보는 룩 업 테이블 형태의 상기 환경 조건과 동일한 온도별 연료 분사 시점 정보로 저장된 것을 특징으로 하는 차량 연료 분사 시점 보정 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113775427A (zh) * 2021-09-22 2021-12-10 潍柴动力股份有限公司 喷油量控制方法、装置、发动机、存储介质及产品

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