KR101610722B1 - 엔진 토크 제어방법 및 그 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면은 엔진 토크 제어방법 및 그 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 목표 아이들 엔진속도와 여유분 토크량을 조정하여, 연비를 절감하면서도 엔진 토크를 안정되게 제어하는 기술에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 목표 아이들 엔진속도와 여유분 토크량을 최소화하면서 엔진 토크를 제어함으로써 연비를 저감시킬 수 있는 엔진 토크 제어방법 및 그 장치를 제공한다.

Description

엔진 토크 제어방법 및 그 장치{Method for Torque Control of Engine and System thereof}
본 발명의 일 측면은 엔진 토크 제어방법 및 그 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 목표 아이들 엔진속도와 여유분 토크량을 조정하여, 연비를 절감하면서도 엔진 토크를 안정되게 제어하는 기술에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
근자에 엔진을 제어하는 ECU(Engine Control Unit)를 포함하는 차량이 출시되면서, ECU를 통하여 엔진 토크를 최적화하는 제어방법이 연구 개발되고 있다.
특히, 차량 주행 중 운전자의 적극적 운행의지가 없는 경우, 예컨대, 운전자가 가속페달을 밟지 않는 등의 경우, 엔진 토크를 최적화하여 운전자에게 불편감을 주지 않으면서도 연비를 향상시킬 수 있는 엔진 토크 제어방법이 활발히 연구 개발되고 있다.
이러한 엔진 토크 제어방법은 ECU의 제어에 의하여 동작하는 엔진에 대하여 하드웨어적 변경 없이 ECU의 엔진 제어 로직의 설정만으로 엔진 토크를 최적화하는 것인데,
구체적으로, 운전자가 가속페달을 밟고 있지 않을 경우, 연료분사가 중단되도록 제어하거나, 연료분사를 중단할 필요가 없는 경우에는 현재 차량에서 운행되고 있는 엔진속도가 기 설정된 엔진속도 즉, 목표 아이들 엔진속도로 수렴되도록 제어한다.
한편, 엔진속도가 목표 아이들 엔진속도로 안착되는 과정에서 엔진 토크 저하로 인한 엔진 정지가 발생할 수 있다. 이러한 엔진 정지는 운전자 및 탑승자에게 불안감을 제공하며, 특히 고속도로 등 특수한 상황에서는 대형 사고로 이어질 수 있어 문제가 된다.
따라서 이러한 엔진 정지의 방지를 위하여 엔진속도나 변속기 단수를 고려하여 목표 아이들 엔진속도를 일정 수준으로 높여 설정하거나, 또는 점화시기를 지각시켜 토크를 저하시키는 대신에 그 저하분 만큼 스로틀밸브의 개도량을 늘려 여유분 토크량을 확보하는 등의 방식으로 엔진 토크를 제어하게 되는데,
이러한 방식은 혹시 생길지도 모르는 엔진속도 감소에 신속하게 대응하기 위한 것이지만, 절대 다량의 운행시간 동안 여유분 토크량 만큼의 손해를 보면서 엔진 토크를 제어하게 되므로 연비 제어에 역행하는 문제가 있다.
따라서 목표 아이들 엔진속도와 여유분 토크량을 최소화하면서도 연비를 향상시킬 수 있는 엔진 토크 최적화 제어방법의 연구 개발이 필요한 실정이다.
본 발명에 따른 일 실시예는 전술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 목표 아이들 엔진속도와 여유분 토크량을 최소화하면서 엔진 토크를 제어함으로써 연비를 저감시킬 수 있는 엔진 토크 제어방법 및 그 장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 하향 설정된 여유분 토크량이 일정치 이하로 감소된 경우, 엔진정지 방지 로직을 활성화 제어함으로써 여유분 토크량 감소로 인하여 생길 수 있는 엔진 정지의 위험을 방지할 수 있는 엔진 토크 제어방법 및 그 장치를 제공함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은,
입력받은 TPS 신호를 근거로 운전자의 운행의지 여부를 판정하는 제1 과정;
상기 운행의지가 없는 경우, 토크 최적화 로직이 활성화되기 위한 활성화 조건이 충족되었는지 여부를 판단하는 제2 과정;
상기 활성화 조건이 충족된 경우, 상기 토크 최적화 로직을 활성화하고, 토크 감소율을 도출하는 제3 과정;
상기 토크 감소율을 고려하여, 목표 아이들 엔진속도를 하향 설정하는 제4 과정;
상기 토크 감소율을 고려하여, 여유분 토크량을 하향 설정하는 제5 과정; 및
상기 하향 설정된 목표 아이들 엔진속도와 상기 하향 설정된 여유분 토크량을 반영하여 스로틀밸브 개도량 및 점화시기를 제어하는 제6 과정;
을 포함하는 엔진의 토크 제어방법을 제공할 수 있다.
또한, 위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면은,
주행 차속을 검출하여 제어부에 제공하는 차속 검출부;
엔진속도를 검출하여 제어부에 제공하는 엔진속도 검출부;
차량의 급정지 정보를 검출하여 제어부에 제공하는 급정지 정보 검출부;
공연비 제어 정보를 검출하여 제어부에 제공하는 공연비 제어정보 검출부;
변속기 상태 정보를 검출하여 제어부에 제공하는 변속기 상태정보 검출부;
연료컷 작동 정보를 검출하여 제어부에 제공하는 연료컷 작동정보 검출부;
가속페달의 변위를 검출하여 제어부에 제공하는 가속페달 변위검출부; 및
운전자 운전패턴 정보를 검출하여 제어부에 제공하는 운전패턴 검출부;
중 하나 이상을 포함하되,
상기 주행 차속, 상기 엔진속도, 상기 급정지 정보, 상기 공연비 제어 정보, 상기 변속기 상태 정보, 상기 연료컷 작동 정보, 상기 가속페달의 변위를 분석하여 토크 최적화 로직을 활성화하되, 토크 감소율을 도출하고, 상기 토크 감소율을 고려하여 목표 아이들 엔진속도와 여유분 토크량을 하향 조정하는 제어부;
를 포함하는 엔진의 토크 제어장치를 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 목표 아이들 엔진속도와 여유분 토크량을 최소화하면서 엔진 토크를 제어함으로써 연비를 저감시킬 수 있는 엔진 토크 제어방법 및 그 장치를 제공한다.
또한, 하향 설정된 여유분 토크량이 일정치 이하로 감소된 경우, 엔진정지 방지 로직을 활성화 제어함으로써 여유분 토크량 감소로 인하여 생길 수 있는 엔진 정지의 위험을 방지할 수 있다.
이외에도, 본 발명의 효과는 실시예에 따라서 우수한 범용성을 가지는 등 다양한 효과를 가지며, 그러한 효과에 대해서는 후술하는 실시예의 설명 부분에서 명확하게 확인할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 토크 제어장치의 개략적인 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제어부의 엔진 토크 제어방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 그러나 이는 본 발명의 범위를 한정하려고 의도된 것은 아니다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 토크 제어장치의 개략적인 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 1을 참조하여 설명한다.
본 실시예에 따른 엔진 토크 제어장치는 엔진부(100) 및 엔진부(100)의 각 세부구성을 제어하기 위한 제어부(200)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서 제어부(200)는 예컨대 ECU(Engine Control Unit)를 포함할 수 있다. 도 1에 있어서 제어부(200)는 하나의 제품으로 도시되지만, 본 발명의 적용은 이에 한정되는 것을 아니며, 차량의 각 부품 내에 각 별로 설치된 제어부 군에 대하여도 적용될 수 있음에 주의해야 한다.
엔진부(100)는 차속 검출부(110), 엔진속도 검출부(120), 급정지 정보 검출부(130), 공연비 제어정보 검출부(140), 변속기 상태정보 검출부(150), 연료컷 작동정보 검출부(160) 및 가속페달 변위 검출부 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
차속 검출부(110)는 주행 차속을 검출하여 제어부(200)에 제공한다. 예컨대, 차속 검출부(110)는 변속기의 출력축 회전수로부터 주행 차속을 검출하여 그에 대한 정보를 제어부(200)에 제공할 수 있다.
엔전속도 검출부는 엔진속도를 검출하여 제어부(200)에 제공한다. 예컨대, 크랭크 축(Crank Shaft) 혹은 캠 축(Cam Shaft)의 위상각 변화로부터 엔진회전수를 검출하여 그에 대한 정보를 제어부(200)에 제공할 수 있다.
급정지 정보 검출부(130)는 차량의 급정지 정보를 검출하여 제어부(200)에 제공한다. 예컨대, 차량의 각 휠의 잠김 상태에 따른 압력값, 제동기의 제동여부, 기울기 센서를 통한 기울기 값 등을 검출하여 그에 대한 정보를 제어부(200)에 제공할 수 있다.
공연비 제어정보 검출부(140)는 공연비 제어 정보를 검출하여 제어부(200)에 제공한다. 예컨대, 배기 파이프에 설치된 산소센서 등을 통하여 배기가스의 산소 농도를 검출하여 공연비가 제어되는 정보를 제어부(200)에 제공할 수 있다.
변속기 상태정보 검출부(150)는 변속기의 변속상태 정보, 예컨대, 변속기의 단수 위치 등을 검출하여 제어부(200)에 제공한다.
연료컷 작동정보 검출부(160)는 연료컷의 작동 여부를 확인할 수 있는 연료컷 작동 정보를 검출하여 제어부(200)에 제공한다.
운전패턴 검출부(180)는 운전자의 운전패턴 정보를 검출하여 제어부(200)에 제공한다.
제어부(200)는 주행 차속, 엔진속도, 급정지 정보, 공연비 제어 정보, 변속기 상태 정보, 연료컷 작동 정보 및 가속페달의 변위 중 하나 이상을 분석하여 토크 최적화 로직을 활성화하되, 토크 감소율을 도출하고, 토크 감소율을 고려하여 목표 아이들 엔진속도와 여유분 토크량을 각각 하향 조정한다.
그리고 스로틀밸브 개도량 조정부(310) 및 점화시기 조정부(320)로 제어신호를 인가한다.
스로틀밸브 개도량 조정부(310)는 제어부(200)에서 인가되는 제어신호에 따라 스로틀밸브의 개도량을 조정하여 엔진 연소실로 유입되는 공기량을 조절하여 엔진 토크를 안정되게 유지시킨다.
점화시기 조정부(320)는 제어부(200)에서 인가되는 제어신호에 따라 점화시기를 진각 혹은 지각 제어하여 엔진속도가 목표 아이들 엔진속도로 전환될 때 엔진 토크를 안정되게 유지시킨다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제어부(200)의 엔진 토크 제어방법을 나타내는 순서도이다. 도 2를 참조하여, 제어부(200)의 엔진 토크 제어방법을 구체적으로 설명한다.
본 실시예에 따른 엔진 토크 제어방법은 입력받은 TPS 신호를 근거로 운전자의 운행의지 여부를 판정하는 제1 과정(S100)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 운행의지가 없는 경우, 토크 최적화 로직이 활성화되기 위한 활성화 조건이 충족되었는지 여부를 판단하는 제2 과정(S110)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 활성화 조건이 충족된 경우, 상기 토크 최적화 로직을 활성화하고, 토크 감소율을 도출하는 제3 과정(S120)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 토크 감소율을 고려하여, 목표 아이들 엔진속도를 하향 설정하는 제4 과정(S130)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 토크 감소율을 고려하여, 여유분 토크량을 하향 설정하는 제5 과정(S140)을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 하향 설정된 목표 아이들 엔진속도와 상기 하향 설정된 여유분 토크량을 반영하여 스로틀밸브 개도량 및 점화시기를 제어하는 제6 과정(S150)을 포함할 수 있다.
먼저, 제어부(200)는 TPS 신호를 분석하여 운전자의 운행의지 여부를 판정한다. TPS 신호는 가속페달 변위검출부(170)로부터 입력받을 수 있다. 제어부(200)는 예컨대, 가속페달의 변위가 없는 경우(TPS 신호가 "0"으로 검출되는 경우), 또는 가속페달의 변위가 일정치 이하로 생기는 경우 운전자의 운행의지가 없는 것으로 판정할 수 있다.
여기서 제2 과정(S110)은, 운전자의 운행의지가 없는 경우 연료분사를 중단할 수 있는지를 판정하는 과정을 추가로 포함할 수 있으며, 연료분사를 중단할 수 없다고 판정한 경우, 비로서 활성화 조건의 충족 여부를 판단할 수 있다.
제2 과정(S110)에서, 활성화 조건은 주행 차속, 엔진속도, 급정지 정보, 공연비 제어상태, 변속기 상태, 연료컷 조건 및 운전자의 운전패턴 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
토크 최적화 로직은 활성화 조건이 충족되면 활성화될 수 있다. 활성화 조건은 주행 차속이 일정값 이상인 경우, 엔진속도가 일정 조건을 만족하는 경우, 차량이 급정지 판정 조건을 충족하지 않은 경우, 현재 공연비 값이 목표 공연비 값 기준으로 일정 구간 내에서 안정적으로 제어되는 경우, 변속기 단수가 일정값 이상인 경우, 연료컷 상태가 아닌 경우, 운전자의 운전패턴이 일정조건을 만족하는 경우를 포함한다. 이 조건이 충족되면 토크 최적화 로직이 활성화될 수 있다.
제어부(200)는 토크 감소율을 계산하여 도출할 수 있다.
토크 감소율은 전술한 활성화 조건이 충족되면서 "0"에서부터 일정한 속도로 "1"을 향해 증가할 수 있다. 이 경우, 최소값과 최대값은 일정값으로 제한할 수 있다.
즉, 토크 감소율은 전술한 활성화 조건들의 충족 수량이 많아질수록 1을 향해 증가할 수 있다.
여기서, 토크 감소율은 급정지 정보 검출부(130)로부터 제공된 급정지 정보 검출부(130)로부터 제공된 차량의 급정지 정보를 통하여 급정지 판정이 난 경우, 즉 주행 차속이 "0"인 경우나 엔진속도가 일정값 이하로 내려갈 경우 바로 "0"으로 계산될 수 있다.
제4 과정(S130)에서 하향 설정되는 목표 아이들 엔진속도는, 기 설정된 초기 목표 아이들 엔진속도에 전술한 제3 과정에서 산출된 토크 감소율을 제공하여 하향 설정될 수 있다.
즉, 목표 아이들 엔진속도는 토크 최적화 로직의 작동시 현재 목표 아이들 엔진속도에 상기의 토크 감소율을 곱해서 하향 설정될 수 있다.
제5 과정(S140)에서 상기 하향 설정된 여유분 토크량은, 기 설정된 초기 여유분 토크량에 상기 토크 감소율을 곱하여 하향 설정될 수 있다.
즉, 토크 최적화 로직 작동시 여유분 토크량은 현재 여유분 토크량에 토크 감소율을 곱하는 방식으로 하향 조정될 수 있다. 이 경우, 최소 여유분 토크량을 미리 설정할 수 있다. 그리고 감소된 토크량 만큼 비상 토크 증가율 값을 계산하여 엔진속도가 일정값 이하로 내려가서 엔진 토크를 증가시킬 필요가 있을 때 토크 증가율 값 만큼 토크를 증가시켜 안정성을 보완할 수 있다.
제6과정(S150)에서 제어부(200)는 하향 조정된 목표 아이들 엔진속도에 근거하여 점화시기 효율을 제어할 수 있다. 또한, 하향 조정된 여유분 토크량 만큼 스로틀밸브 개도량을 감소시키고, 이 경우, 점화시기를 진각 제어하여 최종 점화시기를 결정함으로써 연료효율을 높이고 연비를 향상시킬 수 있다.
한편, 제6 과정(S150)에서 상기 하향 설정된 여유분 토크량이 일정치 이하로 감소된 경우, 엔진정지 방지 로직이 활성화될 수 있다.
엔진정지 방지 로직은 주행 차속이 일정값 이하인 경우, 급정지 판정이 있는 경우, 또는 엔진속도가 일정값 이하인 경우 엔진 토크를 상승시켜 엔진 정지를 방지한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 엔진부
110: 차속 검출부
120: 엔진속도 검출부
130: 급정지 정보 검출부
140: 공연비 제어정보 검출부
150: 변속기 상태정보 검출부
160: 연료컷 작동정보 검출부
170: 가속페달 변위검출부
180: 운전패턴 검출부
200: 제어부
310: 스로틀밸브 개도량 조정부
320: 점화시기 조정부

Claims (7)

  1. 입력받은 TPS 신호를 근거로 운전자의 운행의지를 판정하는 제1 과정;
    상기 운행의지가 없는 경우, 토크 최적화 로직이 활성화되기 위한 활성화 조건의 충족 여부를 판단하는 제2 과정;
    상기 활성화 조건이 충족된 경우, 상기 토크 최적화 로직을 활성화하고, 토크 감소율을 도출하는 제3 과정;
    상기 토크 감소율을 고려하여, 목표 아이들 엔진속도를 하향 설정하는 제4 과정;
    상기 토크 감소율을 고려하여, 여유분 토크량을 하향 설정하는 제5 과정; 및
    상기 하향 설정된 목표 아이들 엔진속도와 상기 하향 설정된 여유분 토크량을 반영하여 스로틀밸브 개도량 및 점화시기를 제어하는 제6 과정;
    을 포함하는 엔진 토크 제어방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 과정에서 상기 활성화 조건은 주행 차속, 엔진속도, 차량 급정지 정보, 공연비 제어상태, 변속기 상태, 연료컷 조건 및 운전자의 운전패턴 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 토크 제어방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제4 과정에서 상기 하향 설정된 목표 아이들 엔진속도는, 기 설정된 초기 목표 아이들 엔진속도에서 상기 토크 감소율을 고려하여 계산된 목표 아이들 엔진속도 감소치를 차감하는 방식으로 하향 설정되는 것을 특징으로 하는 엔진 토크 제어방법.
  4. 제1항에 있어서,
    제5 과정에서 상기 하향 설정된 여유분 토크량은, 기 설정된 초기 여유분 토크량에 상기 토크 감소율을 곱하여 하향 설정되는 것을 특징으로 하는 엔진 토크 제어방법.
  5. 제1항에 있어서,
    제5 과정은 상기 하향 설정된 여유분 토크량이 일정치 이하로 감소된 경우, 엔진정지 방지 로직을 활성화하는 것을 특징으로 하는 엔진 토크 제어방법.
  6. 주행 차속을 검출하여 제어부에 제공하는 차속 검출부;
    엔진속도를 검출하여 제어부에 제공하는 엔진속도 검출부;
    차량의 급정지 정보를 검출하여 제어부에 제공하는 급정지 정보 검출부;
    공연비 제어 정보를 검출하여 제어부에 제공하는 공연비 제어정보 검출부;
    변속기 상태 정보를 검출하여 제어부에 제공하는 변속기 상태정보 검출부;
    연료컷 작동 정보를 검출하여 제어부에 제공하는 연료컷 작동정보 검출부;
    가속페달의 변위를 검출하여 제어부에 제공하는 가속페달 변위검출부; 및
    운전자 운전패턴 정보를 검출하여 제어부에 제공하는 운전패턴 검출부;
    중 하나 이상을 포함하되,
    상기 주행 차속, 상기 엔진속도, 상기 급정지 정보, 상기 공연비 제어 정보, 상기 변속기 상태 정보, 상기 연료컷 작동 정보 및 상기 가속페달의 변위 중 하나 이상을 분석하여 토크 최적화 로직을 활성화하고, 토크 감소율을 도출하며, 상기 토크 감소율을 고려하여 목표 아이들 엔진속도와 여유분 토크량을 하향 조정하는 제어부;
    를 포함하는 엔진의 토크 제어장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 여유분 토크량이 일정치 이하로 하향 조정된 경우, 엔진 정지 방지 로직을 활성화하는 것을 특징으로 하는 엔진 토크 제어장치.
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