KR102063435B1

KR102063435B1 - 점화 코일 충전 시작각 제어 방법

Info

Publication number: KR102063435B1
Application number: KR1020140142560A
Authority: KR
Inventors: 노태곤
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2014-10-21
Filing date: 2014-10-21
Publication date: 2020-01-13
Also published as: KR20160046533A

Abstract

본 발명의 점화 코일 충전 시작각 제어 방법은 설정한 점화코일의 초기점화충전시간으로 점화가 이루어진 후 ECU(Engine Control Unit)에 의한 목표 점화각과 실제 점화각의 차이 발생이 판단되고, 목표 점화각과 실제 점화각의 차이 발생 시 실제 점화각 차이값에 대한 점화충전 시작각 보정값으로 초기점화충전시간을 보정해 보정 점화충전시간이 결정됨으로써 엔진 회전수(RPM)의 급격한 변화로 인해 발생되는 실제 점화각과 목표 점화각의 차이를 해소하고, 이로부터 급격한 엔진회전수(RPM)의 변동에서도 항상 정확한 점화각 제어가 이루어지는 특징을 구현한다.

Description

점화 코일 충전 시작각 제어 방법{Ignition Coil Charging Start Angle Control Method}

본 발명은 점화각 제어에 관한 것으로, 특히 실제 점화각과 목표 점화각의 차이 시 정확한 점화각 제어를 위한 점화 코일 충전 시작각 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 엔진 점화시기는 엔진에 미치는 영향이 가장 큰 부분이므로 정확하게 구동이 되어야 한다.

이를 위해, 계산된 점화각을 기준으로 출력을 하기 위해 소정 각도 단위의 크랭크 포지션 센서(CPS ; Crank Position Sensor)의 이(Tooth)를 카운트(Count)하고, 타이머(Timer)를 이용하며, 피스톤 행정의 상사점(TDC ; Top Dead Center)을 기준하여 각도로 점화시기가 제어되도록 크랭크 포지션 센서의 동작에 동기된다.

특히, 가솔린 엔진에서 점화를 위해서는 점화 코일 충전이 필요하고, 이 충전 시간이 끝나면 스파크 플러그를 통해 점화가 이루어짐으로써 냉각수온, 배터리 상태 등이 고려되어 충전 시간이 정해지고, 엔진 회전을 고려하여 각 실린더별 세그먼트 시작시 충전 시작각이 결정된다.

국내특허공개 10-2003-0081680(2003년10월22일)

하지만, 실제 점화각은 엔진 회전수(RPM)에 영향을 받음으로써 엔진 회전수(RPM)의 급격한 변동 시 목표 점화각과 차이를 발생한다.

예를 들어, 엔진 회전수(RPM)의 급격한 증가 시 목표 점화각보다 실제 점화각이 지연되고 반대로 엔진 회전수(RPM)의 급격한 감소 시 실제 점화각은 목표 점화각보다 진각된다. 그러므로, 엔진 회전수(RPM)의 급격한 변동에서 타임 세그먼트 시작(Time Segment Start)시 계산된 충전 시작각에서 충전이 시작되어 충전 시간 후 실제 점화되는 각은 목표 점화각과 차이가 생기고, 그 결과 목표 점화각 대비 지/진각으로 예기치 않은 노킹 발생 또는 출력 저하로 인한 운전성 악화로 이어질 수밖에 없다.

이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 엔진 회전수(RPM)의 급격한 변화로 인해 발생되는 실제 점화각과 목표 점화각의 차이를 점화 충전 시작각 보정으로 해소함으로써 엔진회전수의 급격한 변동에서도 항상 정확한 점화각 제어가 이루어지는 점화 코일 충전 시작각 제어 방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 점화 코일 충전 시작각 제어 방법은 (A) 설정한 점화코일의 초기점화충전시간으로 점화가 이루어진 후 ECU(Engine Control Unit)에 의한 목표 점화각과 실제 점화각의 차이 발생이 판단되고; (B) 상기 목표 점화각과 상기 실제 점화각의 차이 발생 시 실제 점화각 차이값을 계산하며; (C) 상기 실제 점화각 차이값에 대한 점화충전 시작각 보정값으로 상기 초기점화충전시간을 보정해 보정 점화충전시간이 결정되는 것을 특징으로 한다.

상기 초기점화충전시간은 초기충전시작각으로 결정되고, 상기 초기충전시작각은 목표점화각에서 상기 초기충전시간이 포함된 세그먼트간격과 각속도의 곱을 빼서 결정된다. 상기 실제 점화각 차이는 목표점화각에서 실제 점화각을 빼서 계산된다. 상기 보정 점화충전시간은 충전시작각으로 결정되고, 상기 충전시작각은 목표점화각에서 상기 초기충전시간이 포함된 세그먼트간격과 각속도의 곱에 점화충전 시작각 보정값을 더한 값을 빼서 결정된다.

상기 점화충전 시작각 보정값은, (c-1) 상기 초기점화충전시간이 적용된 초기 세그먼트와 점화 후 이어지는 다음 세그먼트의 차를 초기 세그먼트와 다음 세그먼트 간격으로 나누어 가속도를 계산하고, (c-2) 엔진회전수증가나 감소에 따른 가속도에 의한 점화각차이 보정값을 계산하며, (c-3) 상기 점화각차이 보정값과 상기 초기점화충전시간이 시작되는 점화충전 시작각으로 계산된다.

상기 점화충전 시작각 보정값은 상기 점화각차이 보정값을 상기 점화충전 시작각과 곱하여 계산된다.

이러한 본 발명은 엔진 회전수(RPM)의 급격한 변화로 인해 발생되는 실제 점화각과 목표 점화각의 차이를 점화 충전 시작각 보정으로 해소함으로써 급격한 엔진 회전수 변동에서도 항상 정확한 점화각 제어가 이루어지는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 어떠한 운전 조건에서도 실제 점화각을 목표 점화각에 맞춰줌으로써 목표 점화각 대비 점화시기의 지/진각으로 발생할 수 있는 엔진의 노킹 또는 출력 저하가 방지되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 점화 코일 충전 시작각 제어 방법의 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 점화 코일 충전에 대한 타임 세그먼트 선도의 예이다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 실시예에 따른 점화 코일 충전 시작각 제어 방법의 순서도를 나타낸다. 또한, 도 2는 세그먼트 계산 시작시점(N_n-1)과 다음 세그먼트 계산 시작시점(N_n)사이를 T_세그먼트로 정하고, T_세그먼트사이에서 이루어지는 T_d(충전시작과 목표점화사이의 충전시간), θ(점화각), θ_충전시작(충전시작각), θ_목표점화(목표점화각), θ_차이(점화각차이), 가속도[(N_n-N_n-1)/T_세그먼트]에 대한 정의를 나타낸다. 그러므로, 이하 설명되는 제어로직은 ECU(Engine Control Unit 또는 Electronic Control Unit)을 통해 구현되고, 정의된 용어로 설명된다.

S10은 엔진 구동 시 목표 점화각과 실제 점화각 차이 발생을 판단하는 단계이다. 이는 ECU에서 판단되며, 이를 위해 ECU는 냉각수온, 배터리 상태 등이 고려되어 점화코일 충전 시간을 정하고, 엔진 회전을 고려하여 각 실린더별 세그먼트 시작시 충전 시작각을 결정한다. 이 경우, N_n에 대한 θ_충전시작은 초기충전시간으로 정의하고, 다음 수식으로 계산된다.

수학식 : θ_충전시작 = θ_목표점화 - T_dx ω, 여기서 ω는 각속도로서, 이는 밸브 타이밍을 구분하는 캠샤프트나 또는 크랭크 샤프트의 회전에 대한 각속도이다.

S20은 실제 점화각 차이를 계산하는 단계이다. 이를 위해, ECU는 목표 점화각에서 실제 점화각을 빼줌으로써 그 차이로 점화각 차이를 계산한다.

수학식 : θ_차이 = θ_목표점화 ?? θ_실제점화(실제 점화각)

S30은 가속도를 계산하는 단계이다. 이를 위해, ECU는 다음 세그먼트 계산 시작시점과 세그먼트 계산 시작시점의 차를 그 간격으로 나누어 가속도를 계산한다.

수학식 : 가속도 = (N_n-N_n-1)/T_세그먼트

S40은 가속도에 의한 점화각 차이 보정값 α를 계산하는 단계이다. 이를 위해 ECU에는 α가 엔진회전수(RPM)의 변화량에 의해 결정되도록 맵(map)으로 구축된다. 특히, 차량 가속은 점화지연을 발생시키는 반면 차량 감속은 조기점화를 발생시키므로 α는 0에 가까울수록 작은 값을 가고, 반면 양 또는 음의 방향으로 커질수록 큰 값을 갖는다.

S50은 점화 충전 시작각 보정값 β를 계산하는 단계이다. 이를 위해 ECU는 점화각 차이에 가속도에 의한 점화각 차이 보정값 α를 곱하여 계산한다.

수학식 : β = θ_차이 x α

S60은 다음 세그먼트 점화 충전 시작각을 계산하는 단계이다. 이를 위해 ECU는 이전 세그먼트 점화 충전 시작각에 β 반영한다.

수학식 : θ_충전시작 = θ_목표점화 - T_dx ω + β

그러므로, T_세그먼트이후 이어지는 다음 세그먼트 계산 시작시점(N_n)와 그 다음 세그먼트 계산 시작시점(N_n+1)사이로 정의된 T_세그먼트에서는 S10에서 계산된 점화각 차이가 반영되고, 이로부터 θ_차이가 보정됨으로써 차량의 가속이나 감속에 따른 급격한 엔진회전수(RPM)의 변화가 발생하는 점화지연이나 조기점화가 방지된다.

S70은 S10내지 S60의 과정이 엔진 구동중 ECU에 의해 지속적으로 수행됨을 의미한다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 점화 코일 충전 시작각 제어 방법은 설정한 점화코일의 초기점화충전시간으로 점화가 이루어진 후 ECU(Engine Control Unit)에 의한 목표 점화각과 실제 점화각의 차이 발생이 판단되고, 목표 점화각과 실제 점화각의 차이 발생 시 실제 점화각 차이값에 대한 점화충전 시작각 보정값으로 초기점화충전시간을 보정해 보정 점화충전시간이 결정됨으로써 엔진 회전수(RPM)의 급격한 변화로 인해 발생되는 실제 점화각과 목표 점화각의 차이를 해소하고, 이로부터 급격한 엔진회전수(RPM)의 변동에서도 항상 정확한 점화각 제어가 이루어진다.

T_세그먼트 : 세그먼트 계산 시작시점(N_n-1)과 다음 세그먼트 계산 시작시점(N_n)사이
T_d : 충전시작과 목표점화사이의 충전시간
θ : 점화각 θ_충전시작 : 충전시작각
θ_목표점화 : 목표점화각
θ_차이 : 점화각차이

Claims

(A) 설정한 점화코일의 초기점화충전시간으로 점화가 이루어진 후 ECU(Engine Control Unit)에 의한 목표 점화각과 실제 점화각의 차이 발생이 판단되고;
(B) 상기 목표 점화각과 상기 실제 점화각의 차이 발생 시 실제 점화각 차이값을 계산하며;
(C) 상기 실제 점화각 차이값에 대한 점화충전 시작각 보정값으로 상기 초기점화충전시간을 보정해 보정 점화충전시간이 결정되는
것을 특징으로 하는 점화 코일 충전 시작각 제어 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 (A)에서, 상기 초기점화충전시간은 초기충전시작각으로 결정되고, 상기 초기충전시작각은 목표점화각에서 초기충전시간이 포함된 세그먼트간격과 각속도의 곱을 빼서 결정되는 것을 특징으로 하는 점화 코일 충전 시작각 제어 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 (B)에서, 상기 실제 점화각 차이는 목표점화각에서 실제 점화각을 빼서 계산되는 것을 특징으로 하는 점화 코일 충전 시작각 제어 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 보정 점화충전시간은 충전시작각으로 결정되고, 상기 충전시작각은 목표점화각에서 초기충전시간이 포함된 세그먼트간격과 각속도의 곱에 점화충전 시작각 보정값을 더한 값을 빼서 결정되는 것을 특징으로 하는 점화 코일 충전 시작각 제어 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 (C)에서, 상기 점화충전 시작각 보정값은, (c-1) 상기 초기점화충전시간이 적용된 초기 세그먼트와 점화 후 이어지는 다음 세그먼트의 차를 초기 세그먼트와 다음 세그먼트 간격으로 나누어 가속도를 계산하고, (c-2) 엔진회전수증가나 감소에 따른 가속도에 의한 점화각차이 보정값을 계산하며, (c-3) 상기 점화각차이 보정값과 상기 초기점화충전시간이 시작되는 점화충전 시작각으로 계산되는 것을 특징으로 하는 점화 코일 충전 시작각 제어 방법.
청구항 5에 있어서, 상기 점화충전 시작각 보정값은 상기 점화각차이 보정값을 상기 점화충전 시작각과 곱하여 계산되는 것을 특징으로 하는 점화 코일 충전 시작각 제어 방법.