KR101786114B1 - 엔진의 점화시기 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진의 점화시기 제어 방법에 관한 것으로서, 특히 엔진 내부에서 싱글분사와 분할분사의 연료분사 패턴을 확인하는 분사패턴 확인단계(S10)와; 상기 분사패턴 확인단계(S10)에서 연료분사 패턴을 확인하여 싱글분사인지 분할분사인지 판단하는 분사패턴 판단단계(S20)와; 상기 분사패턴 판단단계(S20)에서 분할분사인 경우 점화시기 보상치를 초기화시키는 점화시기 초기화단계(S30)와; 싱글분사 종료 시 점화시기를 파악하고 현재의 점화시기를 계산하는 점화시기 계산단계(S40)와; 상기 점화시기 계산단계(S40)를 통해 계산된 점화시기를 통해 현재의 점화시기와 현재 운전조건의 최적 점화시기를 비교하는 점화시기 비교단계(S50)로 구성되어, 가속 시 RPM 상승에 따른 토크 증대로 인한 엔진의 부스팅감 개선 및 분사모드 변경 시 발생되는 토크 불연속에 의한 엔진 쇼크를 개선하여 운전성을 향상시키는 동시에 점화시기를 최적의 포인트로 제어함으로써 연소효율 저하에 따른 연비 악화를 방지하여 연비를 향상시키는데 효과가 있도록 하는 것이다.

Description

엔진의 점화시기 제어 방법{Ignition timing control method of engine}

본 발명은 엔진의 점화시기 제어 방법에 관한 것으로서, 특히 엔진 내부의 점화시기를 제어하여 가속 운전 시 엔진토크의 급작스러운 증가를 억제시켜 의한 운전성을 개선시키는 동시에 최대토크가 되는 최적 점화시기로 운전되게 함으로써 연비를 개선하기 위한 엔진의 점화시기 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 GDI 엔진(Gasoline Direct Injection Engine)의 경우 실린더 내에 직접 고압의 연료를 분사하여 제어하는 방식을 사용한다. 이러한 제어방식을 통하여 흡기온도 저감에 의한 연소실내 충전효율 증대 및 이에 의한 출력향상을 도모하고 흡기 포트내 벽면 습윤(Wetting) 현상을 제거함에 의한 HC(탄화수소) 배출량 저감의 효과를 가져오는 장점을 가지고 있다.

그러나 이러한 장점에도 불구하고 GDI 방식은 연소실내에 분사된 연료가 엔진의 실린더 라이너와 피스톤 상면을 때리게 됨에 따라 연소실 내에 연료의 Wetting 현상을 일으키게 된다.

엔진의 실린더 라이너에 묻은 연료는 엔진오일의 Dilution(연료와 오일의 희석) 현상을 일으켜 오일 조기열화를 발생시키게 되고, 피스톤 상면에 묻은 연료는 연료의 Pool을 발생시켜 결국 스모크와 PM (Particulate Matter)발생의 원인이 된다.

이러한 GDI 엔진의 연소실 Wetting에 의한 단점을 보완하기 위하여 당사에서는 일정 부하 이상이 되면 연료의 분사를 한 번에 하는 것이 아니라(싱글분사), 동일한 연료량을 2회에 걸쳐 분사를 나누어 실시하는 분할분사(듀얼분사) 제어 방식을 채택하고 있다.

그러나 종래에는 싱글분사에서 분할분사로 천이 시 토크 점핑 현상에 의한 운전성 악화를 초래하여 GDI 차량의 상품성을 저하시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위한 엔진의 점화시기 제어 방법에 관한 것으로서, 특히 엔진 내부의 점화시기를 제어하여 가속 운전 시 엔진토크의 급작스러운 증가를 억제시켜 의한 운전성을 개선시키는 동시에 최대토크가 되는 최적 점화시기로 운전되게 함으로써 연비를 개선하기 위한 것을 목적으로 한다.

이러한 본 발명은 엔진 내부에서 싱글분사와 분할분사의 연료분사 패턴을 확인하는 분사패턴 확인단계와; 상기 분사패턴 확인단계에서 연료분사 패턴을 확인하여 싱글분사인지 분할분사인지 판단하는 분사패턴 판단단계와; 상기 분사패턴 판단단계에서 분할분사인 경우 점화시기 보상치를 초기화시키는 점화시기 초기화단계와; 싱글분사 종료 시 점화시기를 파악하고 현재의 점화시기를 계산하는 점화시기 계산단계와; 상기 점화시기 계산단계를 통해 계산된 점화시기를 통해 현재의 점화시기와 현재 운전조건의 최적 점화시기를 비교하는 점화시기 비교단계;를 포함함으로써 달성된다.

또한, 상기 점화시기 비교단계에서 현재의 점화시기가 현재 운전조건의 최적 점화시기보다 빠른 경우 로직을 종료하도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 점화시기 비교단계에서 현재의 점화시기가 현재 운전조건의 최적 점화시기보다 늦은 경우 점화시기 보상 목표치를 설정하는 점화시기 목표단계를 추가하도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 점화시기 목표단계에서 보상 목표치 설정 후 점화시기의 보상 목표값에 도달했는지 여부를 확인하는 점화시기 목표확인판단단계가 추가하도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 점화시기 목표확인판단단계에서 점화시기 보상 목표값 도달 시 로직을 종료하며, 미 도달 시에는 점화시기 계산단계로 이동하도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 분사패턴 판단단계에서 싱글분사인 경우 상기 분사패턴 확인단계로 이동하도록 하는 것이 바람직하다.

이상과 같은 본 발명은 가속 시 RPM 상승에 따른 토크 증대로 인한 엔진의 부스팅감 개선 및 분사모드 변경 시 발생되는 토크 불연속에 의한 엔진 쇼크를 개선하여 운전성을 향상시키는 동시에 점화시기를 최적의 포인트로 제어함으로써 연소효율 저하에 따른 연비 악화를 방지하여 연비를 향상시키는데 효과가 있는 발명인 것이다.

도 1은 본 발명의 엔진의 점화시기 제어 방법을 도시하는 흐름도.

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 엔진의 점화시기 제어 방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진의 연료분사 패턴을 확인하는 단계와, 연료분사 패턴이 싱글분사인지 분할분사인지 판단하는 단계와, 분할분사인 경우 점화시기 보상치를 초기화시키는 단계와, 점화시기를 확인하는 단계와, 점화시기를 비교하는 단계로 이루어져 운전성을 개선하고 연비효율을 증대시키게 되는 것을 그 기술상의 기본 특징으로 한다.

이하 본 발명의 엔진의 점화시기 제어 방법에 대한 각 구성요소를 첨부한 도면을 참조하여 하나씩 살펴보면 다음과 같다.

우선 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이, 분사패턴 확인단계(S10)와, 분사패턴 판단단계(S20)와, 점화시기 초기화단계(S30)와, 점화시기 계산단계(S40)와, 점화시기 비교단계(S50)로 이루어지는 것을 기본으로 한다.

분사패턴 확인단계(S10)는 엔진 내부에서 싱글분사가 발생하는지 분할분사가 발생하는지 연료분사 패턴을 확인하는 단계이다.

분사패턴 판단단계(S20)는 분사패턴 확인단계(S10)에서 확인된 연료분사 패턴을 확인하는 단계로서, 엔진 내부에서 발생되는 연료분사가 싱글분사인지 분할분사인지 판단하여 분할분사인 경우 다음 단계로 진행하게 되며, 싱글분사인 경우 최초의 분사패턴 확인단계(S10)로 이동하게 된다.

점화시기 초기화단계(S30)는 분사패턴 판단단계(S20)에서 엔진 내부의 연료분사가 분할분사인 경우 분할분사의 점화시기를 기준으로 하는 단계이다.

점화시기 계산단계(S40)는 점화시기 초기화단계(S30)를 통해 초기화된 점화시기를 기초로 하여 싱글분사 종료 시 점화시기를 파악하고 현재의 점화시기를 계산하는 단계이다.

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점화시기 비교단계(S50)는 점화시기 계산단계(S40)를 통해 계산된 점화시기를 통해 현재의 점화시기와 현재 운전조건의 최적 점화시기를 비교하는 단계로서, 상기 점화시기 비교단계(S50)에서 현재의 점화시기가 현재 운전조건의 최적 점화시기보다 빠른 경우 로직을 종료하도록 한다.

한편, 점화시기 비교단계(S50)에서 현재의 점화시기가 현재 운전조건의 최적 점화시기보다 늦은 경우 점화시기 보상 목표치를 설정하는 점화시기 목표단계(S51)를 추가하여 목표 점화시기를 재설정할 수 있게 하는 것이 바람직하다.

또한, 점화시기 목표단계(S51)에서 보상 목표치 설정 후 점화시기의 보상 목표값에 도달했는지 여부를 확인하는 점화시기 목표확인판단단계(S52)가 추가되도록 하는 것이 바람직하다.

이때, 점화시기 목표확인판단단계(S52)에서 점화시기 보상 목표값이 보상 목표치에 만족하는 경우 로직을 종료하게 되며, 미 도달 시에는 점화시기 계산단계(S40)로 이동하도록 한다.

본 기술은 점화시기 제어를 통하여 가속 운전 시 엔진 토크의 급작스러운 증가 억제에 의한 운전성 개선과 일반 운전 시에는 토크가 최대가 되는 최적 점화시기로 운전되게 함으로써 연비를 개선하기 위한 것이다.

분사패턴 확인단계(S10)와 분사패턴 판단단계(S20)는 운전 구간이 분할분사 구간인지 확인하는 단계로서 분할분사 운전구간은 엔진 연소 안정성, 스모크와 오일 Dilution 및 엔진 출력을 고려하여 엔진 대상에서 정한다.

이때, 너무 낮은 부하에서는 인젝터의 분사 최소시간 제한에 의하여 분할분사가 불가하며, 고RPM에서는 분할분사에 소요되는 시간 부족으로 적용이 불가하기 때문에 일반적으로 중부하 이상 및 중속 이하(토크 50N-m 이상 및 3000rpm 이하)에서만 적용한다.

점화시기 초기화단계(S30)와 점화시기 계산단계(S40)는 싱글분사에서 분할분사 구간으로 천이하게 되면 천이 직전의 점화시기를 기본으로 점화시기를 순차적으로 진각시킨다. 즉, RPM에 따른 최적점화시기 진각량과 분할분사에 의한 진각량을 합한 값(보정치)을 제어목표로 서서히 목표치가 되도록 진각시키는 제어 방식이다. 이때 진각되는 속도 (Crank angle 각도/TDC)는 제어 인자로 시험을 통하여 결정하는 파라메타이다.

한편, 점화시기 보정치가 목표값에 도달하면 제어를 종료한다. 즉 이 상태는 각각의 운전조건에서의 최적 점화시기로 운전이 된다는 것을 의미한다. 그러나 점화시기가 목표값 도달 전에 운전자에 의하여 분할 분사가 해제되는 조건으로 운전을 하게 되면 순간적으로 제어를 종료하고 현 운전상태의 기본 점화시기로 제어한다. 또한 시작시 점화시기 대비 보상치 합한 현 운전조건의 점화시기가 지연될 경우에도 제어를 종료하고 일반 점화시기로 제어함으로서 과도 진각에 의한 노킹을 억제한다.

이처럼, 본 발명은 상기와 같은 제어 방법을 통하여 엔진의 연소효율 저하 없이 운전성 개선을 가져올 수 있게 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 엔진의 점화시기 제어 방법은 엔진 내부에서 싱글분사와 분할분사의 연료분사 패턴을 확인하는 분사패턴 확인단계와; 상기 분사패턴 확인단계에서 연료분사 패턴을 확인하여 싱글분사인지 분할분사인지 판단하는 분사패턴 판단단계와; 상기 분사패턴 판단단계에서 분할분사인 경우 점화시기 보상치를 초기화시키는 점화시기 초기화단계와; 싱글분사 종료 시 점화시기를 파악하고 현재의 점화시기를 계산하는 점화시기 계산단계와; 상기 점화시기 계산단계를 통해 계산된 점화시기를 통해 현재의 점화시기와 현재 운전조건의 최적 점화시기를 비교하는 점화시기 비교단계로 구성되어 가속 시 RPM 상승에 따른 토크 증대로 인한 엔진의 부스팅감 개선 및 분사모드 변경 시 발생되는 토크 불연속에 의한 엔진 쇼크를 개선하여 운전성을 향상시키는 동시에 점화시기를 최적의 포인트로 제어함으로써 연소효율 저하에 따른 연비 악화를 방지하여 연비를 향상시키는데 탁월한 이점을 가진 발명인 것이다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

S10 : 분사패턴 확인단계 S20 : 분사패턴 판단단계
S30 : 점화시기 초기화단계 S40 : 점화시기 계산단계
S50 : 점화시기 비교단계 S51 : 점화시기 목표단계
S52 : 점화시기 목표확인판단단계

Claims (6)

1. 엔진 내부에서 싱글분사와 분할분사의 연료분사 패턴을 확인하는 분사패턴 확인단계와;
   상기 분사패턴 확인단계에서 연료분사 패턴을 확인하여 싱글분사인지 분할분사인지 판단하는 분사패턴 판단단계와;
   상기 분사패턴 판단단계에서 분할분사인 경우 분할분사의 점화시기를 기준으로 하는 점화시기 초기화단계와;
   싱글분사 종료 시 점화시기를 파악하고 현재의 점화시기를 계산하는 점화시기 계산단계와;
   상기 점화시기 계산단계를 통해 계산된 점화시기를 통해 현재의 점화시기와 현재 운전조건의 최적 점화시기를 비교하는 점화시기 비교단계;를 포함하되;
   상기 점화시기 비교단계에서 현재의 점화시기가 현재 운전조건의 최적 점화시기보다 늦은 경우 점화시기 보상 목표치를 설정하는 점화시기 목표단계를 추가하고,
   상기 점화시기 목표단계에서 보상 목표치 설정 후 점화시기의 보상 목표값에 도달했는지 여부를 확인하는 점화시기 목표확인판단단계가 추가되는 것을 특징으로 하는 엔진의 점화시기 제어 방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 점화시기 비교단계에서 현재의 점화시기가 현재 운전조건의 최적 점화시기보다 빠른 경우 로직을 종료하는 것을 특징으로 하는 엔진의 점화시기 제어 방법.
   
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 점화시기 목표확인판단단계에서 점화시기 보상 목표값 도달 시 로직을 종료하며, 미 도달 시에는 점화시기 계산단계로 이동하게 되는 것을 특징으로 하는 엔진의 점화시기 제어 방법.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 분사패턴 판단단계에서 싱글분사인 경우 상기 분사패턴 확인단계로 이동하게 되는 것을 특징으로 하는 엔진의 점화시기 제어 방법.

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