KR101755994B1 - 차량의 흡/배기밸브의 학습제어방법 및 장치 - Google Patents

차량의 흡/배기밸브의 학습제어방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 흡/배기밸브의 학습제어방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 엔진 구동 중 흡/배기밸브의 유입로 면적의 변화를 학습하고, 학습 전 흡/배기밸브의 개폐횟수를 저감시킬 수 있으므로, 학습시 소음으로 인한 운전자에 불쾌감 및 차량의 상품성 저하를 방지할 수 있다.

Description

차량의 흡/배기밸브의 학습제어방법 및 장치{A LEARNING METHOD FOR INTAKE/EXHAUST VALVE OF VEHICLE AND A LEARNING APPARATUS THE SAME}
본 발명은 차량의 흡/배기밸브의 학습제어방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상기 흡/배기밸브의 변경된 유입로의 면적을 학습할 때, 발생하는 소음으로 인한 운전자에 불쾌감 및 차량의 상품성 저하를 방지하는 차량의 흡/배기밸브의 학습제어방법 및 장치에 관한 것이다.
디젤엔진이 적용된 차량은 다수의 흡/배기밸브를 구비하며, 상기 흡/배기밸브에는 EGR 밸브(EXHAUST GAS RECIRCULATION VALVE), ACV(AIR CONTROL VALVE), SCV(SWIRL CONTROL VALVE) 등이 있다.
이 중, EGR 밸브(EXHAUST GAS RECIRCULATION VALVE)는 배기가스 중 고온에서 발생되는 NOx를 저감시키기 위하여 배기가스 중 일부를 흡기 매니폴드(INTAKE MANIFOLD)로 재순환시키는 EGR(EXHAUST GAS RECIRCULATION) 시스템에서, 엔진에서 배출된 배기가스 중 흡기 측으로 재순환되는 배기가스의 양을 조절하는 역할을 한다.
그러나 배기가스 내에 포함되어 있는 여러 가지 불완전 연소 물질들이 EGR에 의해 엔진의 흡기 측으로 유입되면, 상기와 같은 EGR 밸브(EXHAUST GAS RECIRCULATION VALVE)의 유입로 부분에 SOOT가 퇴적된다. 이에 따라 상기 EGR 밸브(EXHAUST GAS RECIRCULATION VALVE)의 유입로가 지속적으로 좁아지고, 재순환되는 배기가스의 양이 감소하는 것이다. 따라서, EGR 밸브(EXHAUST GAS RECIRCULATION VALVE)가 신품상태인 것으로 예상하여, 상기 EGR 밸브(EXHAUST GAS RECIRCULATION VALVE)의 개폐여부의 제어맵을 매핑할 경우에는, 에미션이 예상한 바와 달리 기준치를 초과할 우려가 있다.
이를 방지하기 위해, 종래의 디젤엔진이 적용된 차량은 도 2에 도시된 바와 같이 엔진 정지시마다 EGR 밸브를 강제적으로 반복 개폐한 후, 밸브를 닫은 상태의 밸브의 눌림량을 인식하여, EGR 밸브의 유입로의 SOOT 퇴적량 및 이에 따른 EGR 밸브의 유입로의 면적을 지속적으로 모니터링하고 학습한다. 즉, SOOT 퇴적으로 인해 좁아진 EGR 밸브의 유입로 면적에 따라, 상기 EGR 밸브의 개폐를 제어하는 제어맵의 매핑값을 변경하는 것이다.
또한, SCV(SWIRL CONTROL VALVE)는 디젤 차량의 연소실 내의 공기 유동을 빠르게 하는 역할을 한다. 즉, 상기 SCV는 흡입 구멍 내에 설치되어 있는 밸브로서, 밸브의 방향을 바꾸어 흡기 포트를 와류 포트로 변화시키거나, 일반적인 흡기 포트를 사용하여 출력 향상과 연료 소비율을 개선시키는 밸브이다.
디젤엔진의 착화지연을 줄이기 위해서는 흡기유속이 빨라야 하고, 화염속도가 빨라야 한다. 연소실 내부의 흡기의 유속이 빨라지면, 공기와 연료의 혼합이 잘 되고, 화염속도 역시 빨라진다. 이에 따라 균일한 혼합기가 빠르게 형성되면, PM의 발생량이 감소하게 되는 것이다. 그러나 일반적인 디젤엔진은 저속 주행 중에는 피스톤의 상하운동이 느리기 때문에 흡기 유속이 늦고, 원활한 혼합기 형성이 어려운 문제점이 있었다.
이를 해소하기 위해, 종래에는 디젤엔진의 작은 2개의 흡기포트를 두고, SCV(SWIRL CONTROL VALVE)를 이용하여 한쪽 흡기포트를 닫은 상태로 엔진을 구동시켰다. 보다 상세히 설명하면 유속이 느린 공회전시/중저부하 영역(3000 rpm 이하)에서는 SCV 닫아서 혼합기를 빠르게 형성하고, 고부하 영역(3000 rpm 이상)에서는 SCV 열어서 충진효율증대 및 펌핑손실 감소에 따라 엔진의 출력을 향상시켰다.
또한, ACV(AIR CONTROL VALVE)는 Key-off 시 디젤엔진의 진동을 저감하는 역할을 한다. 보다 상세히 설명하면, Key-off 이후에도 디젤엔진은 관성에 의해 동작한다. 이때 상기와 같은 엔진의 동작에 의해, 엔진 내부에 이미 분사된 연료가 연소하게 된다. 이와 같이 Key-off 이후 발생하는 엔진의 연소에 의해 진동이 발생하며, 이를 방지하기 위해 Key-off 시 일시적으로 엔진에 공급되는 흡기를 차단할 필요가 있으며, 이러한 역할을 하는 밸브가 ACV(AIR CONTROL VALVE)인 것이다.
그러나 배기가스 내에 포함된 여러가지 불완전연소의 물질들이 EGR을 통하여 흡기 매니폴드로 흡입된다. 이때, 일부 유증기 성분이 상기 SCV(SWIRL CONTROL VALVE) 및 ACV(AIR CONTROL VALVE)의 유입로에 소착되어, 상기 유입로가 지속적으로 좁아지게 된다. 따라서, 상기 SCV(SWIRL CONTROL VALVE) 및 ACV(AIR CONTROL VALVE)가 신품상태인 것으로 예상하여, 상기 SCV(SWIRL CONTROL VALVE) 및 ACV(AIR CONTROL VALVE)의 개폐여부의 제어맵을 매핑할 경우에는, 에미션이 예상한 바와 달리 기준치를 초과할 우려가 있다.
이를 방지하기 위해, 종래의 디젤엔진이 적용된 차량은 도 3에 도시된 바와 같이 엔진 정지시마다 SCV(SWIRL CONTROL VALVE) 및 ACV(AIR CONTROL VALVE)를 강제적으로 반복 개폐한 후, 밸브를 닫은 상태의 밸브의 눌림량을 인식하여, SCV(SWIRL CONTROL VALVE) 및 ACV(AIR CONTROL VALVE)의 유입로의 불순물 퇴적량 및 이에 따른 SCV(SWIRL CONTROL VALVE) 및 ACV(AIR CONTROL VALVE)의 유입로의 면적을 지속적으로 모니터링하고 학습한다. 즉, 불순물 퇴적으로 인해 좁아진 SCV(SWIRL CONTROL VALVE) 및 ACV(AIR CONTROL VALVE)의 유입로 면적에 따라, 상기 SCV(SWIRL CONTROL VALVE) 및 ACV(AIR CONTROL VALVE)의 개폐를 제어하는 제어맵의 매핑값을 변경하는 것이다.
상기한 바와 같이, 종래의 디젤엔진이 적용된 차량의 흡/배기밸브(EGR 밸브, SCV, ACV 등)는 매 KEY-OFF 마다 변경된 유입로 면적을 학습하였다. 즉 변경된 유입로 면적에 따라 제어맵의 매핑값을 변경하는 것이다. 또한, 상기와 변경 전, 상기 흡/배기밸브(EGR 밸브, SCV, ACV 등)를 수 회 개폐하여, 불순물을 다진 후 학습을 수행하여, 변경된 유입로 면적의 오차를 최소화하였다(도 1참조).
그러나 상기와 같은 학습 과정 및 학습 전 개폐과정에서 불필요한 소음이 발생하게 되므로, 운전자에 불쾌감을 주고, 차량의 상품성을 저하시키는 문제점이 있었다.
등록특허공보 제10-0774683호 (2007.11.01)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 엔진 구동 중 흡/배기밸브의 유입로 면적의 변화를 학습하고, 학습 전 상기 흡/배기밸브의 개폐횟수를 저감시킬 수 있는 차량의 흡/배기밸브의 학습제어방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 차량의 흡/배기밸브의 학습제어방법은 차량의 상태가 학습진입조건을 만족하는지 여부를 판단하는 상태판단단계(S100); 상기 차량의 상태가 상기 학습진입조건을 만족하는 경우에는, 상기 차량의 시동 후 학습횟수(m)가 기설정된 기준횟수 미만인지 판단하는 학습횟수 판단단계(S200); 상기 차량의 시동 후 주행 중 학습횟수(m)가 기설정된 기준횟수 미만인 경우에는, 불순물 퇴적으로 인해 변화된 흡배기밸브의 유입로 면적을 학습하는 변화학습단계(S300); 및 상기 학습하는 단계(S300) 후, 상기 차량의 상태가 상기 학습탈출조건을 만족하는지 여부를 판단하는 탈출조건 판단단계(S400);를 포함한다.
상기 상태판단단계(S100)는 엔진이 구동중인지 판단하는 제 1 상태판단단계(S110); 상기 엔진이 구동중인 경우에는, 현재 차속이 기설정된 기준차속을 초과하는지 판단하는 제 2 상태판단단계(S120); 및 현재 차속이 기설정된 기준차속을 초과하는 경우에는, 상기 차량이 타행주행 중인지 판단하는 제 3 상태판단단계(S130);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 3 상태판단단계(S130)는 엑셀페달의 개도량이 0이고, 엔진에 연료가 분사되지 않는 상태인 경우에는 상기 차량이 타행주행 중인 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 변화학습단계(S300)는 상기 차량의 주행 횟수와 상기 차량의 1회 주행시의 차속의 비율로 구성된 테이블을 형성하는 주행패턴 분석단계(S310);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 변화학습단계(S300)는 상기 주행패턴 분석단계(S310) 후, 상기 테이블을 이용하여 기설정된 수학식의 만족여부에 따른 운전성향을 도출하는 운전성향 도출단계(S320);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 운전성향 도출단계(S320)는 상기 테이블의 값이 하기의 수학식을 만족하는 경우에는 운전성향을 저속성향(X)으로 도출하는 것을 특징으로 한다.
Figure 112016025200954-pat00001
상기 운전성향 도출단계(S320)는 상기 테이블의 값이 하기의 수학식을 만족하는 경우에는 운전성향을 제 1 중저속성향(Y1)으로 도출하는 것을 특징으로 한다.
Figure 112016025200954-pat00002
상기 운전성향 도출단계(S320)는 상기 테이블의 값이 하기의 수학식을 만족하는 경우에는 운전성향을 제 2 중저속성향(Y2)으로 도출하는 것을 특징으로 한다.
Figure 112016025200954-pat00003
상기 운전성향 도출단계(S320)는 상기 테이블의 값이 하기의 수학식을 만족하는 경우에는 운전성향을 고속성향(Z)으로 도출하는 것을 특징으로 한다.
Figure 112016025200954-pat00004
상기 변화학습단계(S300)는 상기 운전성향 도출단계(S320)에서 도출된 운전성향이 저속성향(X) 또는 제 1 중저속성향(Y1)인지 여부를 판단하는 운전성향 판단단계(S330);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 변화학습단계(S300)는 상기 운전성향 도출단계(S320)에서 도출된 운전성향이 저속성향(X) 또는 제 1 중저속성향(Y1)인 경우에는, 상기 흡/배기밸브를 기설정된 제 1 기준횟수(A)만큼 개폐하는 제 1 개폐단계(S340);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 변화학습단계(S300)는 상기 제 1 개폐단계(S340) 후의 상기 흡/배기밸브의 유입로 면적을 기준으로, 상기 흡/배기밸브의 제어맵의 매핑값을 변경하는 제 1 학습단계(S350);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 변화학습단계(S300)는 상기 운전성향 도출단계(S320)에서 도출된 운전성향이 저속성향(X) 또는 제 1 중저속성향(Y1)이 아닌 경우에는, 상기 흡/배기밸브를 기설정된 제 2 기준횟수(B)만큼 개폐하는 제 2 개폐단계(S360);를 포함하며, 상기 기설정된 제 2 기준횟수(B)는 기설정된 제 1 기준횟수(A)보다 적은 횟수인 것을 특징으로 한다.
상기 변화학습단계(S300)는 상기 제 2 개폐단계(S360) 후의 상기 흡/배기밸브의 유입로 면적을 기준으로, 상기 흡/배기밸브의 제어맵의 매핑값을 변경하는 제 2 학습단계(S370);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 탈출조건 판단단계(S400)의 상기 학습탈출조건은 엑셀페달의 개도량이 기설정된 기준개도량을 초과하거나, 상기 엔진의 연료분사가 재개되는 조건인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 저장매체에는 상기 차량의 흡/배기밸브의 학습제어방법이 저장된다.
본 발명에 따른 차량의 흡/배기밸브의 학습제어장치는 상기 저장매체(100); 엔진의 구동여부, 현재 차속, 엑셀페달 및 브레이크페달의 작동여부를 감지하는 감지부(200); 차량의 흡기 또는 배기량을 조절하는 흡/배기밸브(300); 및 상기 감지부(200)에서 감지한 엔진의 구동여부, 현재 차속, 엑셀페달 및 브레이크페달의 작동여부를 이용하여, 상기 저장매체(100)에 저장된 차량의 흡/배기밸브의 학습제어방법에 따라, 상기 흡/배기밸브(300)의 개폐여부 및 개폐횟수를 제어하고, 상기 흡/배기밸브(300)의 통과유량 변화에 따라 상기 흡/배기밸브(300)를 제어하는 매핑값을 변경하는 제어 및 학습부(400);를 포함한다.
상기 감지부(200)는 엔진의 구동여부 및 연료분사여부를 감지하는 엔진상태 감지부(210); 차량의 속도를 감지하는 차속감지부(220); 엑셀페달의 작동여부를 감지하는 APS(ACCELERATOR PEDAL POSITION SENSOR, 230); 및 브레이크페달의 작동여부를 감지하는 BPS(BRAKE PEDAL POSITION SENSOR, 240);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 흡/배기밸브(300)는 엔진에서 배출된 배기가스 중 흡기 측으로 재순환되는 배기가스의 양을 조절하는 EGR 밸브(EXHAUST GAS RECIRCULATION VALVE, 310); 키-오프(KEY-OFF) 후, 상기 엔진에 흡기가 유입되는 것을 차단하는 ACV(AIR CONTROL VALVE, 320); 및 엔진의 흡기포트에 장착되어, 연소실 내의 공기유동을 가속시키는 SCV(SWIRL CONTROL VALVE, 330); 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 엔진 구동 중 흡/배기밸브의 유입로 면적의 변화를 학습하고, 학습 전 흡/배기밸브의 개폐횟수를 저감시킬 수 있으므로, 학습시 소음으로 인한 운전자에 불쾌감 및 차량의 상품성 저하를 방지할 수 있다.
도 1 내지 도 3은 종래기술의 문제점을 설명하는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 차량의 흡/배기밸브의 학습제어방법의 순서도.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 차량의 흡/배기밸브의 학습제어방법에서 흡/배기밸브의 개폐를 설명하는 도면.
도 7은 본 발명에 따른 차량의 흡/배기밸브의 학습제어장치의 블록도.
본 명세서 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 차량의 흡/배기밸브의 학습제어방법의 순서도이고, 도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 차량의 흡/배기밸브의 학습제어방법에서 흡/배기밸브의 개폐를 설명하는 도면이다. 도 4 내지 도 5를 참조할 때, 본 발명에 따른 차량의 흡/배기밸브의 학습제어방법은 상태판단단계(S100), 학습횟수 판단단계(S200), 변화학습단계(S300), 탈출조건 판단단계(S400)를 포함한다.
상태판단단계(S100)는 차량의 상태(특히, 디젤차량의 상태)가 학습진입조건을 만족하는지 여부를 판단하는 단계이다. 상기 상태판단단계(S100)는 제 1 상태판단단계(S110), 제 2 상태판단단계(S120), 제 3 상태판단단계(S130)를 포함한다.
제 1 상태판단단계(S110)는 엔진(특히, 디젤엔진)이 구동중인지 판단하는 단계이다. 본 발명은 KEY-OFF 이후의 학습으로 인한 소음을 방지하는 것을 목적으로 하며, 이를 위해 엔진 구동중 상기와 같은 학습을 수행한다. 이를 위해, 엔진이 구동중인지 판단하는 것이다.
제 2 상태판단단계(S120)는 상기 엔진이 구동중인 경우에는, 현재 차속이 기설정된 기준차속을 초과하는지 판단하는 단계이다. 이는 타행주행 진입 후 즉시 일반주행으로 전환되는 구간(시내주행 또는 저속구간)에서는 학습을 수행하지 않도록 하기 위함이다. 즉, 엔진 구동 중 상기와 같은 학습을 수행하기 위해서는, 상당 시간이 소요되므로, 상기와 같은 시내주행 또는 저속구간에서는 학습을 완료할 수 없기 때문이다. 상기 기설정된 기준차속은 50km/h로 설정될 수도 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 차량의 종류 또는 설계자의 의도 등에 따라 달리 설정될 수 있다.
제 3 상태판단단계(S130)는 현재 차속이 기설정된 기준차속을 초과하는 경우에는, 상기 차량이 타행주행 중인지 판단하는 단계이다. 이때, 엑셀페달의 개도량이 0이고, 엔진에 연료가 분사되지 않는 상태인 경우에는 상기 차량이 타행주행 중인 것으로 판단한다. 타행주행은 엑셀페달이 작동하지 않고, 엔진에서의 연료분사가 없는 상태로서, 차량이 관성에 의해서만 주행하는 상태이다(이때, 브레이크페달 역시 작동하지 않는 것을 전제로 한다.) 즉, 연료분사가 없으므로 엔진에서는 연소가 일어나지 않는다.
이에 따라, 학습을 위하여, 상기 흡/배기밸브(EGR 밸브, SCV, ACV 등)를 폐쇄하더라도 차량의 주행에 지장이 없다. 따라서, 상기 차량이 타행주행 중인 경우에만 학습을 수행하도록, 제 3 상태판단단계(S130)에서 상기 차량이 타행주행 중인지 여부를 판단하는 것이다.
학습횟수 판단단계(S200)는 상기 차량의 상태가 상기 학습진입조건을 만족하는 경우에는, 상기 차량의 시동 후 학습횟수(m)가 기설정된 기준횟수 미만인지 판단하는 단계이다. 즉, 1회의 주행(하나의 Driving Cycle, 즉 KEY-ON으로부터 KEY-OFF까지의 구간) 중 타행주행이 빈번한 경우, 매 타행주행마다 학습을 진행하면, 상기 흡/배기밸브(EGR 밸브, SCV, ACV 등) 및 관련부품의 내구를 악화시키는 문제점이 있다. 이를 방지하기 위해, 1회의 주행 중 학습횟수(m)를 기설정된 기준횟수로 제한하는 것이다. 상기 기설정된 기준횟수는 3회로 설정될 수도 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 설계자의 의도 등에 따라 달리 설정될 수 있다.
변화학습단계(S300)는 상기 차량의 시동 후 주행 중 학습횟수(m)가 기설정된 기준횟수 미만인 경우에는, 불순물 퇴적으로 인해 변화된 흡배기밸브의 유입로 면적을 학습하는 단계이다. 즉, 차량의 주행 시 배기가스 내에 포함된 여러가지 불완전연소의 물질들이 EGR을 통하여 흡기 매니폴드로 흡입된다. 이때, 상기와 같은 EGR 밸브(EXHAUST GAS RECIRCULATION VALVE)의 유입로 부분에 SOOT가 되고, 일부 유증기 성분이 상기 SCV(SWIRL CONTROL VALVE) 및 ACV(AIR CONTROL VALVE)의 유입로에 소착되어, 상기 유입로가 지속적으로 좁아지게 된다.
이에 따라 상기 EGR 밸브(EXHAUST GAS RECIRCULATION VALVE)의 유입로가 지속적으로 좁아지고, 재순환되는 배기가스의 양이 감소한다. 또한, 상기 SCV(SWIRL CONTROL VALVE) 및 ACV(AIR CONTROL VALVE)가 신품상태인 것으로 예상하여, 상기 SCV(SWIRL CONTROL VALVE) 및 ACV(AIR CONTROL VALVE)의 개폐여부의 제어맵을 매핑할 경우에는, 에미션이 예상한 바와 달리 기준치를 초과할 우려가 있다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해, 1회의 주행(하나의 Driving Cycle, 즉 KEY-ON으로부터 KEY-OFF까지의 구간)에서의 타행주행 구간마다 불순물 퇴적으로 인해 변화된 흡배기밸브의 유입로 면적을 학습하는 것이다. (단, 상기한 바와 같이 학습 횟수는 기설정된 횟수로 제한된다.)
상기 변화학습단계(S300)는 주행패턴 분석단계(S310), 운전성향 도출단계(S320), 운전성향 판단단계(S330), 제 1 개폐단계(S340), 제 1 학습단계(S350), 제 2 개폐단계(S360), 제 2 학습단계(S370)를 포함한다.
주행패턴 분석단계(S310)는 상기 차량의 주행 횟수와 상기 차량의 1회 주행시의 차속의 비율로 구성된 테이블을 형성하는 단계이다. 상기 테이블은 하기의 표 1과 같이 형성될 수 있다.
Driving Cycle(회) Driving Cycle에 따른 구간별 차속의 비율(%)
1 a_1 b_1 c_1
2 a_2 b_2 c_2
3 a_3 b_3 c_3
... ... ... ...
n a_n b_n c_n
이하, 상기 표 1에 대해 상세히 설명한다.
상기 a_n과 b_n은 제 1 기준속도(v_1)를 기준으로 구별되며, 상기 b_n과 c_n은 제 2 기준속도(v_2)를 기준으로 구별된다. 상기 제 1 기준속도(v_1) 및 제 2 기준속도(v_2)는 설계자의 의도 등에 따라 달리 설정될 수 있다.
예를 들어, 제 1 기준속도(v_1)는 50km/h로 설정될 수 있고, 제 2 기준속도(v_2)는 100km/h로 설정될 수 있다. 이때, 1회의 Driving Cycle 중 50km/h 미만으로 주행한 비율이 33.3%이고, 50km/h 이상이고 100km/h 미만으로 주행한 비율이 33.3%이며, 100km/h 이상으로 주행한 비율이 33.3%인 경우에는 a_1=33.3, b_1=33.3, c_1=33.3이 되는 것이다. 차량의 주행 횟수가 증가할수록, 상기 표 1의 세로축의 데이터가 증가하게 되며, 이에 따라 보다 정밀하게 차량의 주행패턴을 분석할 수 있게 된다.
운전성향 도출단계(S320)는 상기 주행패턴 분석단계(S310) 후, 상기 테이블을 이용하여 기설정된 수학식의 만족여부에 따른 운전성향을 도출하는 단계이다. 상기 운전성향 도출단계(S320)는 상기 테이블의 값이 하기의 수학식 1을 만족하는 경우에는 운전성향을 저속성향(X)으로 도출한다.
Figure 112016025200954-pat00005
또한, 상기 운전성향 도출단계(S320)는 상기 테이블의 값이 하기의 수학식 2를 만족하는 경우에는 운전성향을 제 1 중저속성향(Y1)으로 도출한다.
Figure 112016025200954-pat00006
또한, 상기 운전성향 도출단계(S320)는 상기 테이블의 값이 하기의 수학식 3을 만족하는 경우에는 운전성향을 제 2 중저속성향(Y2)으로 도출한다.
Figure 112016025200954-pat00007
또한, 상기 운전성향 도출단계(S320)는 상기 테이블의 값이 하기의 수학식 4를 만족하는 경우에는 운전성향을 고속성향(Z)으로 도출하는 것을 특징으로 한다.
Figure 112016025200954-pat00008
이하, 상기 운전성향 도출단계(S320)에 대해 예를 들어 설명한다.
예를 들어, 상기와 같이 1회의 Driving Cycle에서 a_1=33.3, b_1=33.3, c_1=33.3인 것으로 가정한다. 이때, 수학식 1에 따르면 33.3/1 = 33.3이므로, 상기 수학식 1을 만족하지 않는다. 또한, 수학식 2에 따르면, 33.3/1 + 33.3/1 = 66.6이므로, 상기 수학식 2 역시 만족하지 않는다. 또한, 수학식 4에 따르면 33.3/1 + 33.3/1 = 66.6이므로, 상기 수학식 4 역시 만족하지 않는다.
그러나 상기 수학식 3에 따를 때, 33.3/1 + 33.3/1 = 66.6이므로, 상기 수학식 3을 만족하게 된다. 따라서, 상기와 같은 예에 따른 주행패턴의 운전자는 제 2 중저속성향(Y2)의 운전자인 것으로 판단할 수 있다.
운전성향 판단단계(S330)는 상기 운전성향 도출단계(S320)에서 도출된 운전성향이 저속성향(X) 또는 제 1 중저속성향(Y1)인지 여부를 판단하는 단계이다. 이는, 운전자의 운전성향이 저속성향(X) 또는 제 1 중저속성향(Y1)인지, 그렇지 않으면 제 2 중저속성향(Y2) 또는 고속성향(Z)인지 여부에 따라, 상기 흡/배기밸브에 퇴적되는 불순물(SOOT 등)의 양이 달라지기 때문이다. 즉, 상기 흡/배기밸브에 퇴적되는 불순물(SOOT 등)의 양에 따라, 상기 흡/배기밸브의 유입로의 면적을 학습하기 전에 상기 흡/배기밸브를 개폐하는 횟수를 달리할 수 있다. 이에 따라, 상기 흡/배기밸브의 개폐에 따른 소음을 저감시킬 수 있다. 이를 위해, 우선 운전자의 운전성향을 판단하는 것이다.
제 1 개폐단계(S340)는 상기 운전성향 도출단계(S320)에서 도출된 운전성향이 저속성향(X) 또는 제 1 중저속성향(Y1)인 경우에는, 상기 흡/배기밸브를 기설정된 제 1 기준횟수(A)만큼 개폐하는 단계이고, 제 1 학습단계(S350)는 상기 제 1 개폐단계(S340) 후의 상기 흡/배기밸브의 유입로 면적을 기준으로, 상기 흡/배기밸브의 제어맵의 매핑값을 변경하는 단계이다.
또한, 제 2 개폐단계(S360)는 상기 운전성향 도출단계(S320)에서 도출된 운전성향이 저속성향(X) 또는 제 1 중저속성향(Y1)이 아닌 경우에는, 상기 흡/배기밸브를 기설정된 제 2 기준횟수(B)만큼 개폐하는 단계이고, 제 2 학습단계(S370)는 상기 제 2 개폐단계(S360) 후의 상기 흡/배기밸브의 유입로 면적을 기준으로, 상기 흡/배기밸브의 제어맵의 매핑값을 변경하는 단계이다.
이때, 상기 기설정된 제 2 기준횟수(B)는 기설정된 제 1 기준횟수(A)보다 적은 횟수로 설정되는 것이 바람직하다. 상기 기설정된 제 1 기준횟수(A) 및 상기 기설정된 제 2 기준횟수(B)는 설계자의 의도 등에 따라 달리 설정될 수 있다. 예를 들어, 기설정된 제 1 기준횟수(A)는 3회로 설정될 수 있고(도 5 참조), 기설정된 제 2 기준횟수(B)는 1회로 설정될 수도 있다(도 6 참조).
즉, 저속 주행구간에서는 불완전연소로 인해, 엔진의 폭발행정 후 배출되는 배기가스에 불순물(SOOT 등)이 많이 포함된다. 따라서, 상기 불순물(SOOT 등)은 EGR에 의해 엔진의 흡기 측으로 유입되면, 상기 흡/배기밸브(EGR 밸브, ACV, SCV)의 유입로 부분에 많이 퇴적된다. 따라서, 제 1 개폐단계(S340)에서 상기 흡/배기밸브(EGR 밸브, ACV, SCV)를 기설정된 제 1 기준횟수(A)만큼 개폐하여 불순물(SOOT 등)을 제거하거나 다지고, 이후 제 1 학습단계(S350)에서 상기 흡/배기밸브의 유입로 면적을 기준으로, 상기 흡/배기밸브의 제어맵의 매핑값을 변경하는 것이다.
또한, 고속 주행구간에서는 불완전연소가 적으므로 엔진의 폭발행정 후 배출되는 배기가스에 불순물(SOOT 등)가 적게 포함된다. 또한, 발생한 불순물(SOOT 등)도 배기구를 통해 원활하게 배출된다. 따라서, EGR에 의해 엔진의 흡기 측으로 유입되어, 상기 흡/배기밸브(EGR 밸브, ACV, SCV)의 유입로 부분에 퇴적되는 상기 불순물(SOOT 등)의 양이 적으므로, 제 2 개폐단계(S360)에서는 상기 흡/배기밸브를 기설정된 제 2 기준횟수(B)만큼 개폐하면 족하다. 이후, 제 2 학습단계(S370)에서는 상기 흡/배기밸브의 유입로 면적을 기준으로, 상기 흡/배기밸브의 제어맵의 매핑값을 변경하는 것이다.
탈출조건 판단단계(S400)는 상기 학습하는 단계(S300) 후, 상기 차량의 상태가 상기 학습탈출조건을 만족하는지 여부를 판단하는 단계이다. 상기 탈출조건 판단단계(S400)의 상기 학습탈출조건은 엑셀페달의 개도량이 기설정된 기준개도량을 초과하거나, 상기 엔진의 연료분사가 재개되는 조건일 수 있다. 이는 타행주행이 종료되는 시점, 즉 운전자가 엑셀페달을 밟아서 엔진의 연료분사가 재개되면, 타행주행 중의 학습이 곧바로 중단되고, 원활한 차량주행이 가능해야 하기 때문이다. 그렇지 않은 경우에는 차량의 응답성 지연으로 인한 차량의 상품성 하락 등의 문제가 발생하므로, 이를 사전에 방지하기 위함이다.
도 7은 본 발명에 따른 차량의 흡/배기밸브의 학습제어장치의 블록도이다. 도 7을 참조할 때, 본 발명에 따른 차량의 흡/배기밸브의 학습제어장치는 상기 차량의 흡/배기밸브의 학습제어방법이 저장된 저장매체(100); 엔진의 구동여부, 현재 차속, 엑셀페달 및 브레이크페달의 작동여부를 감지하는 감지부(200); 차량의 흡기 또는 배기량을 조절하는 흡/배기밸브(300); 및 상기 감지부(200)에서 감지한 엔진의 구동여부, 현재 차속, 엑셀페달 및 브레이크페달의 작동여부를 이용하여, 상기 저장매체(100)에 저장된 차량의 흡/배기밸브의 학습제어방법에 따라, 상기 흡/배기밸브(300)의 개폐여부 및 개폐횟수를 제어하고, 상기 흡/배기밸브(300)의 통과유량 변화에 따라 상기 흡/배기밸브(300)를 제어하는 매핑값을 변경하는 제어 및 학습부(400); 를 포함한다.
상기 감지부(200)는 엔진의 구동여부 및 연료분사여부를 감지하는 엔진상태 감지부(210); 차량의 속도를 감지하는 차속감지부(220); 엑셀페달의 작동여부를 감지하는 APS(ACCELERATOR PEDAL POSITION SENSOR, 230); 및 브레이크페달의 작동여부를 감지하는 BPS(BRAKE PEDAL POSITION SENSOR, 240);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 흡/배기밸브(300)는 엔진에서 배출된 배기가스 중 흡기 측으로 재순환되는 배기가스의 양을 조절하는 EGR 밸브(EXHAUST GAS RECIRCULATION VALVE, 310); 키-오프(KEY-OFF) 후, 상기 엔진에 흡기가 유입되는 것을 차단하는 ACV(AIR CONTROL VALVE, 320); 및 엔진의 흡기포트에 장착되어, 연소실 내의 공기유동을 가속시키는 SCV(SWIRL CONTROL VALVE, 330);중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
앞서 살펴본 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하 '당업자'라 한다)가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하는 바람직한 실시 예일 뿐, 전술한 실시 예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니므로 이로 인해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 당업자에게 있어 명백할 것이며, 당업자에 의해 용이하게 변경 가능한 부분도 본 발명의 권리범위에 포함됨은 자명하다.
100 저장매체
200 감지부
210 엔진상태 감지부
220 차속감지부
230 APS
240 BPS
300 흡/배기밸브
310 EGR 밸브
320 ACV
330 SCV
400 제어 및 학습부

Claims (21)

  1. 차량의 상태가 학습진입조건을 만족하는지 여부를 판단하는 상태판단단계(S100);
    상기 차량의 상태가 상기 학습진입조건을 만족하는 경우에는, 상기 차량의 시동 후 학습횟수(m)가 기설정된 기준횟수 미만인지 판단하는 학습횟수 판단단계(S200);
    상기 차량의 시동 후 주행 중 학습횟수(m)가 기설정된 기준횟수 미만인 경우에는, 불순물 퇴적으로 인해 변화된 흡배기밸브의 유입로 면적을 학습하는 변화학습단계(S300); 및
    상기 학습하는 단계(S300) 후, 상기 차량의 상태가 학습탈출조건을 만족하는지 여부를 판단하는 탈출조건 판단단계(S400);
    를 포함하는 차량의 흡/배기밸브의 학습제어방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 상태판단단계(S100)는 엔진이 구동중인지 판단하는 제 1 상태판단단계(S110);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 흡/배기밸브의 학습제어방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 상태판단단계(S100)는 상기 엔진이 구동중인 경우에는, 현재 차속이 기설정된 기준차속을 초과하는지 판단하는 제 2 상태판단단계(S120);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 흡/배기밸브의 학습제어방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 상태판단단계(S100)는 현재 차속이 기설정된 기준차속을 초과하는 경우에는, 상기 차량이 타행주행 중인지 판단하는 제 3 상태판단단계(S130);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 흡/배기밸브의 학습제어방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제 3 상태판단단계(S130)는 엑셀페달의 개도량이 0이고, 엔진에 연료가 분사되지 않는 상태인 경우에는 상기 차량이 타행주행 중인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 흡/배기밸브의 학습제어방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 변화학습단계(S300)는 상기 차량의 주행 횟수와 상기 차량의 1회 주행시의 차속의 비율로 구성된 테이블을 형성하는 주행패턴 분석단계(S310);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 흡/배기밸브의 학습제어방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 변화학습단계(S300)는 상기 주행패턴 분석단계(S310) 후, 상기 테이블을 이용하여 기설정된 수학식의 만족여부에 따른 운전성향을 도출하는 운전성향 도출단계(S320);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 흡/배기밸브의 학습제어방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 운전성향 도출단계(S320)는 상기 테이블의 값이 하기의 수학식을 만족하는 경우에는 운전성향을 저속성향(X)으로 도출하는 것을 특징으로 하는 차량의 흡/배기밸브의 학습제어방법.
    Figure 112016025200954-pat00009
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 운전성향 도출단계(S320)는 상기 테이블의 값이 하기의 수학식을 만족하는 경우에는 운전성향을 제 1 중저속성향(Y1)으로 도출하는 것을 특징으로 하는 차량의 흡/배기밸브의 학습제어방법.
    Figure 112016025200954-pat00010
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 운전성향 도출단계(S320)는 상기 테이블의 값이 하기의 수학식을 만족하는 경우에는 운전성향을 제 2 중저속성향(Y2)으로 도출하는 것을 특징으로 하는 차량의 흡/배기밸브의 학습제어방법.
    Figure 112016025200954-pat00011
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 운전성향 도출단계(S320)는 상기 테이블의 값이 하기의 수학식을 만족하는 경우에는 운전성향을 고속성향(Z)으로 도출하는 것을 특징으로 하는 차량의 흡/배기밸브의 학습제어방법.
    Figure 112016025200954-pat00012
  12. 제 7항에 있어서,
    상기 변화학습단계(S300)는 상기 운전성향 도출단계(S320)에서 도출된 운전성향이 저속성향(X) 또는 제 1 중저속성향(Y1)인지 여부를 판단하는 운전성향 판단단계(S330);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 흡/배기밸브의 학습제어방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 변화학습단계(S300)는 상기 운전성향 도출단계(S320)에서 도출된 운전성향이 저속성향(X) 또는 제 1 중저속성향(Y1)인 경우에는, 상기 흡/배기밸브를 기설정된 제 1 기준횟수(A)만큼 개폐하는 제 1 개폐단계(S340);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 흡/배기밸브의 학습제어방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 변화학습단계(S300)는 상기 제 1 개폐단계(S340) 후의 상기 흡/배기밸브의 유입로 면적을 기준으로, 상기 흡/배기밸브의 제어맵의 매핑값을 변경하는 제 1 학습단계(S350);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 흡/배기밸브의 학습제어방법.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 변화학습단계(S300)는 상기 운전성향 도출단계(S320)에서 도출된 운전성향이 저속성향(X) 또는 제 1 중저속성향(Y1)이 아닌 경우에는, 상기 흡/배기밸브를 기설정된 제 2 기준횟수(B)만큼 개폐하는 제 2 개폐단계(S360);
    를 포함하며,
    상기 기설정된 제 2 기준횟수(B)는 기설정된 제 1 기준횟수(A)보다 적은 횟수인 것을 특징으로 하는 차량의 흡/배기밸브의 학습제어방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 변화학습단계(S300)는 상기 제 2 개폐단계(S360) 후의 상기 흡/배기밸브의 유입로 면적을 기준으로, 상기 흡/배기밸브의 제어맵의 매핑값을 변경하는 제 2 학습단계(S370);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 흡/배기밸브의 학습제어방법.
  17. 제 1항에 있어서,
    상기 탈출조건 판단단계(S400)의 상기 학습탈출조건은 엑셀페달의 개도량이 기설정된 기준개도량을 초과하거나, 엔진의 연료분사가 재개되는 조건인 것을 특징으로 하는 차량의 흡/배기밸브의 학습제어방법.
  18. 제 1항 내지 제 17항 중 어느 한 항의 차량의 흡/배기밸브의 학습제어방법이 저장된 저장매체.
  19. 제 18항의 저장매체(100);
    엔진의 구동여부, 현재 차속, 엑셀페달 및 브레이크페달의 작동여부를 감지하는 감지부(200);
    차량의 흡기 또는 배기량을 조절하는 흡/배기밸브(300); 및
    상기 감지부(200)에서 감지한 엔진의 구동여부, 현재 차속, 엑셀페달 및 브레이크페달의 작동여부를 이용하여, 상기 저장매체(100)에 저장된 차량의 흡/배기밸브의 학습제어방법에 따라, 상기 흡/배기밸브(300)의 개폐여부 및 개폐횟수를 제어하고, 상기 흡/배기밸브(300)의 통과유량 변화에 따라 상기 흡/배기밸브(300)를 제어하는 매핑값을 변경하는 제어 및 학습부(400);
    를 포함하는 차량의 흡/배기밸브의 학습제어장치.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 감지부(200)는
    엔진의 구동여부 및 연료분사여부를 감지하는 엔진상태 감지부(210);
    차량의 속도를 감지하는 차속감지부(220);
    엑셀페달의 작동여부를 감지하는 APS(ACCELERATOR PEDAL POSITION SENSOR, 230); 및
    브레이크페달의 작동여부를 감지하는 BPS(BRAKE PEDAL POSITION SENSOR, 240);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 흡/배기밸브의 학습제어장치.
  21. 제 19항에 있어서,
    상기 흡/배기밸브(300)는
    엔진에서 배출된 배기가스 중 흡기 측으로 재순환되는 배기가스의 양을 조절하는 EGR 밸브(EXHAUST GAS RECIRCULATION VALVE, 310);
    키-오프(KEY-OFF) 후, 상기 엔진에 흡기가 유입되는 것을 차단하는 ACV(AIR CONTROL VALVE, 320); 및
    엔진의 흡기포트에 장착되어, 연소실 내의 공기유동을 가속시키는 SCV(SWIRL CONTROL VALVE, 330);
    중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 흡/배기밸브의 학습제어장치.
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