KR102187104B1 - 연료량 캘리브레이션 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 연료량 캘리브레이션 방법은, 단위 캘리브레이션을 수행할 로드값 및 알피엠값을 선정하는 단계; 대상 차량을 상기 결정된 로드값 및 알피엠값으로 가동시키는 단계; 상기 차량에 설치된 람다 센서로부터 센싱값을 획득하는 단계; 상기 센싱값이 1에 근사되도록 연료 분사량을 조정하는 단계; 및 상기 센싱값이 1에 근사될 때의 연료 분사량 조정 정보를 기록하는 단계를 포함하는 단위 캘리브레이션 과정을 다수의 로드값 및 알피엠값 조합에 대하여 수행하는 것을 특징으로 한다.

Description

연료량 캘리브레이션 방법 및 시스템{FUEL CALIBRATION METHOD AND SYSTEM}
본 발명은 차량의 연료 분사량을 세밀하게 최적화하는 연료량 캘리브레이션 방법에 관한 것으로, 특히, 다이노를 이용하여 차량의 부하값 및 알피엠값에 따라 연료 분사량을 최적화하는 연료량 캘리브레이션 방법에 관한 것이다.
최근의 환경 보호 및 에너지 절감에 대한 요구는 자동차 업계에서는 생산되는 차량의 연료 효율을 높여야 하는 의무를 부여하고 있다. 이에 따라 최근 생산되는 차량의 이씨유(ECT)는 많은 연료 효율 증대를 위한 기술 및 그에 따른 제어 알고리즘이 반영되어 있다.
연료 공급, 즉 연료 분사에 있어서도 과거에는 단순히 기어 단수, 엔진 알피엠 및 운전자가 밟은 엑셀러레이터 패달의 깊이 만을 반영하여 연료 분사량을 결정하였으나, 최근 차량의 이씨유는 이뿐만 아니라, 각종 운전 모드(스포츠 모드, 경제 모드 등), 엔진에 가해진 부하량 등을 종합적으로 반영하여 결정한다.
즉, 차량의 이씨유는 차량에 설치된 각종 센서들로부터 필요한 센싱값들을 입력받아 이를 내부 알고리즘에 따라 처리하여 차량의 연료 분사기를 제어하여 연료 분사량을 조절한다.
그런데, 차량의 설치된 각종 센서들에는 센싱 편차가 존재하고, 차량 엔진으로의 연료 분사 과정에서도 연계된 많은 기계적/전자적 부품들의 편차에 따라 연료 분사량에도 편차가 존재한다. 특히, 일부 센서의 경우 센싱 시점에 따라 센싱값이 맥동을 형성하기도 한다.
이에 따라 차량의 개발 및 양산 과정에서 매우 세밀한 연료 분사량(이하, 연료량이라 약칭하기도 한다) 제어를 위해서는, 각 개별 차량마다 미세 보정인 캘리브레이션 작업이 필요하다. 또한, 이러한 연료량 캘리브레이션은 차량 개발/생산시 뿐만 아니라 정비시에도 요구될 수도 있다.
일반적으로, 엔진 관리 시스템(Engine Management System)(EMS) 또는 엔진 제어 유닛(Engine Control Unit)(ECU)의 캘리브레이션은 동력계(dynamometer)에서 수행된다. 동력계는 엔진 동력계이거나 또는 섀시 동력계(chassis dynamometer)이다. ECU는 복잡한 기능들을 포함한다. ECU에는 이용 가능한 많은 MAP들 및 커브들(curves)이 있다. 엔진에서 원하는 성능을 얻기 위해서 MAP들/커브들은 정확한 값으로 캘리브레이션되어야 한다. 현재 섀시 동력계의 대부분의 캘리브레이션 행위들은 수동으로 행해진다. 이러한 것은 많은 테스트 반복들을 필요로 하며, 그 결과 개발 시간과 비용을 증가시킨다. 이러한 것은 캘리브레이션을 검증하고 리포트를 준비하기 위해서 많은 노력을 필요로 한다. 어떠한 개선이 요구된다면, 프로세스의 대부분은 반복되어야 한다.
캘리브레이션이 계속됨에 따라 차량 작동 포인트들은 빈번하게 변경되어야 한다. 운전 사이클 측정들이 완료되면, 사람인 테스트 수행자가 그 동력계에서 차량을 가동한다. 요구되는 차량 운전 포인트를 맞추기 위해, 운전자는 쓰로틀, 클러치, 기어 및 브레이크를 수동으로 제어한다. 테스트 결과의 정확성은 사람의 실수에 의존한다. 쓰로틀 위치, 기어, 클러치, 브레이크, 동력계 회전 속도 및 다이노 블로어 속도(dyno blower speed)가 제어되어야 한다. 이러한 파라미터들을 수동으로 제어하는 것은 많은 주의와 시간을 필요로 한다. 대부분의 경우 정확성과 재현성이 떨어진다.
대한민국 공개공보 10-2016-0096044호
본 발명은 차량의 부하값 및 알피엠값에 따라 연료 분사량을 최적화하는 캘리브레이션을 자동화하는 연료량 캘리브레이션 방법 및 시스템을 제공하고자 한다.
구체적으로, 본 발명에서는 자동화 프로그램에 따라 설정된 부하값 및 알피엠값 조합인 운전점들을 이용하며 연료 보정 데이터를 측정할 수 있는 연료량 캘리브레이션 방법 및 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일측면에 따른 연료량 캘리브레이션 방법은, 단위 캘리브레이션을 수행할 로드값 및 알피엠값을 선정하는 단계; 대상 차량을 상기 결정된 로드값 및 알피엠값으로 가동시키는 단계; 상기 차량에 설치된 람다 센서로부터 센싱값을 획득하는 단계; 상기 센싱값이 1에 근사되도록 연료 분사량을 조정하는 단계; 및 상기 센싱값이 1에 근사될 때의 연료 분사량 조정 정보를 기록하는 단계를 포함하는 단위 캘리브레이션 과정을 다수의 로드값 및 알피엠값 조합에 대하여 수행하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 결정된 연료 분사 모드에서 수행될 다수개의 로드값 및 알피엠값 조합들 중에서 단위 캘리브레이션을 수행할 조합들을 선택하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 결정된 연료 분사 모드에서 선택된 다수개의 로드값 및 알피엠값 조합들에 대하여 수행된 단위 캘리브레이션 결과들을, 선택되지 않은 로드값 및 알피엠값 조합들에 대한 단위 캘리브레이션에 반영하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 연료 분사량 조정 정보는 기준 연료 분사량에서 상기 센싱값이 1이 되도록 조정한 보정값일 수 있다.
여기서, 상기 단위 캘리브레이션 방법은, 소정 시간 동안 결정된 상기 로드값 및 알피엠값 조합에 대하여 반복 수행하고, 각 수행시 획득된 상기 보정값들을 평균하여 적용할 수 있다.
여기서, 상기 로드값 및 알피엠값을 선정하는 단계 이전에, 단위 캘리브레이션을 수행할 연료 분사 모드를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 단위 캘리브레이션 과정을 수행하기 이전에, 특정 연료 분사 모드에서 캘리브레이션을 수행할 로드값 및 알피엠값 조합들로 구성된 ECU 구동 맵을 확보하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 단위 캘리브레이션 과정을 상기 다수의 로드값 및 알피엠값 조합에 대하여 수행한 후, 상기 ECU 구동 맵을 ECU에서 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 연료량 캘리브레이션 시스템은, 다이노를 이용하여 특정 알피엠값으로 차량을 구동시키는 동력계; 차량에 설치된 이씨유의 변수값들을 조정하여 특정 부하(load)값으로 차량을 구동시키는 이씨유 제어계; 단위 캘리브레이션을 수행할 로드값 및 알피엠값으로 차량이 구동되도록 상기 동력계 및 이씨유 제어계를 제어하는 측정 허브; 및 상기 단위 캘리브레이션을 수행할 로드값 및 알피엠값으로 구동된 차량의 람다 센서 센싱값이 1에 근사되도록 연료 분사량을 조정하여 차량을 구동시키고, 특정 연료 분사 모드에서 다수의 로드값 및 알피엠값 조합들에 대하여, 상기 연료 분사량 조정에 대한 정보를 기록한 형태의 맵을 운용하는 자동화 캘리브레이션부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 차량에 설치된 람다 센서로부터 센싱값을 획득하는 람다 획득부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 동력계는, CAN 통신 방식으로 상기 측정 허브로부터 상기 특정 알피엠값을 전송받아, 차량이 올려진 다이노의 롤러 회전을 제어하는 다이노 제어기를 위한 롤러 제어 전압신호를 생성하는 제어 신호 생성기를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 자동화 캘리브레이션부는, 특정 연료 분사 모드에 대하여 연료 분사량들로 이루어진 기본 테이블; 및 상기 기본 테이블에 기재된 연료 분사량에 대한 보정값들로 이루어진 캘리브레이션 테이블로 구분하여 상기 맵을 운용할 수 있다.
여기서, 상기 자동화 캘리브레이션부는, 소정 시간 동안 결정된 상기 로드값 및 알피엠값 조합에 대하여 반복 수행하고, 각 수행시 획득된 상기 보정값들을 평균하여 적용할 수 있다.
여기서, 상기 자동화 캘리브레이션부는, 단위 캘리브레이션을 수행할 로드값 및 알피엠값을 선정하는 단계; 대상 차량을 상기 결정된 로드값 및 알피엠값으로 가동시키는 단계; 상기 차량에 설치된 람다 센서로부터 센싱값을 획득하는 단계; 상기 센싱값이 1에 근사되도록 연료 분사량을 조정하는 단계; 및 상기 센싱값이 1에 근사될 때의 연료 분사량 조정 정보를 기록하는 단계를 포함하는 단위 캘리브레이션 과정을 다수의 로드값 및 알피엠값 조합에 대하여 수행할 수 있다.
상술한 구성에 따른 본 발명의 연료량 캘리브레이션 방법을 실시하면 차량의 부하값 및 알피엠값에 따라 연료 분사량을 최적화하는 이점이 있다.
본 발명의 연료량 캘리브레이션 방법은 자동화 프로그램에 따라 설정된 부하값 및 알피엠값 조합인 운전점들을 이용하며 신속하고 용이하게 연료량 캘리브레이션을 수행하는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 사상에 따른 연료량 캘리브레이션을 수행하는 연료량 캘리브레이션 시스템을 도시한 개념도.
도 2는 도 1의 연료량 캘리브레이션 시스템에서 수행하는 캘리브레이션 맵 작성, 연료량 캘리브레이션 및 차량 세팅을 함께 도시한 흐름도.
도 3은 도 2의 흐름도에서 본 발명의 사상에 따른 연료량 캘리브레이션 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도.
본 발명을 설명함에 있어서 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, 포함하다 또는 구비하다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
또한, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 사상에 따른 연료량 캘리브레이션을 수행하는 연료량 캘리브레이션 시스템을 도시한다.
도시한 연료량 캘리브레이션 시스템은, 다이노를 이용하여 특정 알피엠값으로 차량을 구동시키는 동력계(22, 24); 차량에 설치된 이씨유의 변수값들을 조정하여 특정 부하(load)값으로 차량을 구동시키는 이씨유 제어계(12, 14); 단위 캘리브레이션을 수행할 로드값 및 알피엠값으로 차량이 구동되도록 상기 동력계(22, 24) 및 이씨유 제어계(12, 14)를 제어하는 측정 허브(30); 및 상기 단위 캘리브레이션을 수행할 로드값 및 알피엠값으로 구동된 차량의 람다 센싱값이 1이 되도록 연료 분사량을 조정하여 차량을 구동시키고, 특정 연료 분사 모드에 대하여 다수의 로드값 및 알피엠값 조합들에 대하여, 상기 연료 분사량 조정에 대한 정보를 기록한 형태의 맵(테이블)을 운용하는 자동화 캘리브레이션부를 포함할 수 있다.
상기 자동화 캘리브레이션부는, 본 발명의 사상에 따른 연료량 캘리브레이션을 수행한 결과로 얻어지는 특정 연료 분사 모드에서 다수의 로드값 및 알피엠값 조합들 각각에 대하여 결정된 연료 분사량값들로 이루어진 연료 분사 맵(테이블)을 획득할 수 있다. 여기서, 상기 연료 분사량값들은 연료량 캘리브레이션을 반영한 것이다.
다른 구현에서, 상기 자동화 캘리브레이션부는, 특정 연료 분사 모드에 대하여 연료 분사량들로 이루어진 기본 테이블; 및 상기 기본 테이블에 기재된 연료 분사량에 대한 보정값들로 이루어진 캘리브레이션 테이블을 구비할 수 있다. 상기 기본 테이블과 캘리브레이션 테이블은 차량이 실제 운행될 때에는 보정된 연료 분사량값들로 이루어진 하나의 최종 맵(테이블)으로 병합될 수 있다.
예컨대, 상기 기본 테이블과 캘리브레이션 테이블의 구분은, 상기 기본 테이블은 다른 정책/목적에 따른 연료(분사) 학습에 적용하는 경우를 반영한 것일 수 있다.
예컨대, 상기 기본 테이블과 캘리브레이션 테이블의 구분은, 신규 차량의 개발 과정에서 상기 기본 테이블을 작성하는 부서와 상기 캘리브레이션 테이블을 작성하는 부서가 다른 경우, 이러한 업무 분담을 반영한 것일 수 있다.
도시한 자동화 캘리브레이션부는, 차량의 연료량 캘리브레이션을 위한 로드값-알피엠값 조합들로 이루어진 연료 분사 맵(테이블)을 운용하고, 상기 연료 분사 맵에 기반한 차량 측정을 수행하는 자동화 프로그램 모듈(62); 및
상기 캘리브레이션을 위한 차량 측정 조건으로 차량을 구동시키는 신호를 생성하는 측정 프로그램 모듈(64)을 포함할 수 있다.
상기 자동화 프로그램 모듈(62) 및 측정 프로그램 모듈(64)은 작업자(차량 개발자 또는 정비 책임자)의 PC에서 구동되는 소프트웨어 모듈로 구현될 수 있다.
도시한 이씨유 제어계(12, 14)는 CAN 송수신기 등을 이용하여 차량의 이씨유에 명령 신호를 전송하는 이씨유 컨트롤러(12); 및 마찬가지로 차량의 스토틀 제어기에 명령 신호를 전송하는 쓰로틀 컨트롤러(14)를 구비한 것으로 볼 수 있다.
여기서, 상기 연료량 캘리브레이션 시스템은, 상기 차량에 설치된 람다 센서로부터 람다 센싱값을 획득하는 람다 획득부를 더 포함할 수 있다. 그런데, 일반적으로 차량의 ECU로부터 차량에 설치된 람다 센서의 센싱값을 불러들일 수 있는 바, 도시한 이씨유 컨트롤러(12)가 상기 람다 획득부의 역할을 겸할 수 있다.
본 발명의 설명에 있어 람다 센싱값은 차량의 내부(보다 구체적으로는 차량 배기쪽)에 설치된 이른바 람다 센서로 칭하는 산소 센서의 센싱값을 의미한다.
상기 산소 센서(oxygen sensor) 또는 람다 센서(lambda sensor)는 기체나 액체속의 산소(O2)의 분압을 측정하는 전자 소자이다. 산소를 측정하는 많은 방법을 적용하고 있으며, 오래된 검출 방식으로는 백금의 박막을 지닌 기준 측과 소진 측 모두에 쇠고리(thimble) 형태의 지르코니아 세라믹이 코팅되어 만들어졌으며, 지르코니아, 기전(또는 갈바닉), 적외선, 초음파 그리고 최근에는 레이저를 적용한다.
도시한 측정 허브(30)는, 캘리브레이션 담당자가 작업하는 PC 측과, 다이노를 구동시키는 동력계와 차량 이씨유를 제어하는 이씨유 제어계을 중개한다. 상기 PC 측과는 PC에서 이용되는 유/무선 데이터 통신 수단으로 연결되고, 상기 동력계와는 CAN(Controller Area Network) 통신 수단으로 연결되고, 상기 이씨유와는 이씨유 연결 케이블 등 이씨유에 허용된 통신 수단을 통해 연결될 수 있다.
차량(1)은 동력계(22, 24)가 제어하는 다이노(2)의 적어도 하나의 롤러 상에 위치되고, 상기 이씨유 제어계(12, 14)에 의해 구동된다.
상기 동력계(22, 24) 및 이씨유 제어계(12, 14)는 상기 측정 허브(30)와 인터페이스된다. 구현에 따라 상기 측정 허브(30)는 네트워킹 수단을 통해 상기 PC 뿐만 아니라 상위 서버에 연결될 수 있다.
상기 측정 프로그램 모듈(64)은, 상기 동력계 및 이씨유 제어계를 작동하기 위한 명령들을 실행한다. 상기 자동화 프로그램 모듈(62)은, 캘리브레이션 조건에 따른 구동 측정 결과를 분석을 위해 저장하고, 분석을 수행할 수 있다.
도시한 동력계(22, 24)는, 차량이 올려진 다이노의 롤러 회전을 제어하는 다이노 제어기(24); 및 CAN 통신 방식으로 상기 측정 허브(30)로부터 상기 특정 알피엠값을 전송받아, 상기 다이노 제어기를 위한 롤러 제어 전압신호를 생성하는 제어 신호 생성기(22)를 포함할 수 있다. 구현에 따라 상기 동력계는 엔진 동력계 또는 섀시 동력계를 포함할 수 있다.
도시한 다이노 제어기(24)는 요구되는 차량 속도/엔진 속도를 유지하도록 다이노의 롤러 속도(roller speed)를 제어할 수 있다.
비록, 쓰로틀 제어기는 차량 내부에 구비된 것이지만, 도시한 이씨유 제어계는, 본 발명의 사상에 따른 연료량 캘리브레이션 방법을 수행함에 있어 필요한 구성으로서, 연료 분사 모드 마다 상기 특정 부하(load)값으로 엔진을 구동하기 위해 엔진의 쓰로틀을 제어하는 쓰로틀 컨트롤러(14)를 포함한다고 볼 수 있다. 이 경우, 도시한 쓰로틀 컨트롤러(14)는 차량 내부에 구비된 쓰로틀 제어기에 명령 신호를 보내는 구성일 수 있다.
상기 이씨유 제어계(12, 14)는, 차량에 구비된 쓰로틀 제어기, 브레이크 제어기, 기어 제어기, 클러치 제어기 및 연료 분사 제어기에 연관되며, 상술한 제어기들의 동작을 제어할 수 있다.
이씨유가 상술한 제어기들의 동작을 중앙 통제하는 차량의 경우, 상기 이씨유 제어계(12, 14)는, 이씨유를 제어하여, 상술한 제어기들의 동작을 제어할 수 있고, 상술한 제어기들이 독립적으로 동작하는 차량의 경우, 상기 이씨유 제어계는 상기 제어기들을 각각 직접 제어할 수 있다.
구현에 따라, 상기 측정 허브(30)는, CAN 송수신기에서와 같이, 하나 또는 복수의 CAN 채널을 이용하여, 차량의 이씨유 및 상기 제어기들과 통신할 수 있다.
이씨유의 캘리브레이션의 모든 포인트에서, 상기 제어기들 중 적어도 하나의 제어기가 상기 자동화 프로그램 모듈(62)이 미리 설정한 프로세스에 따라 의해 자동으로 작동될 수 있다. 이때, 상기 제어기들은 사용자/작업자로부터 어떤 입력도 요구하지 않도록 구현하는 것이 바람직하다. 즉, 캘리브레이션을 위한 측정 진행 중에는 상기 제어기들은 상기 프로세스에 따라 자동으로 제어된다.
맵을 캘리브레이션하기 위해, 차량은 쓰로틀 컨트롤러(14) 및 동력계(22, 24)에 의해 쓰로틀 및 엔진 구동 방법을 각각 제어함으로써, 측정을 수행하는 로드값 - 알피엠값 평면 상의 좌표 포인트에 기초하여 각각의 설정 포인트로 이동될 수 있다.
도 2는 도 1의 연료량 캘리브레이션 시스템에서 수행하는 캘리브레이션 맵 작성, 연료량 캘리브레이션 및 차량 세팅을 함께 도시한 흐름도이다.
도 3은 도 2의 흐름도에서 특정 연료분사 모드에 대한 연료량 캘리브레이션 방법을 도시한 흐름도이다. 또한, 도 1에 도시한 자동화 캘리브레이션부는 도 3에 도시한 연료량 캘리브레이션 방법을 수행할 수 있다.
도 2에서는, 차량의 캘리브레이션 준비 단계(S40); 캘리브레이션을 위한 부하값 - 알피엠값 맵을 작성하는 단계(S60); 본 발명에 사상에 따른 연료량 캘리브레이션을 수행하는 단계(S100); 차량을 원상 복귀시키는 단계(S400); 및 연료량 캘리브레이션을 수행한 결과로서 부하값 - 알피엠값 맵을 검증하는 단계(S600)를 도시하고 있다.
도 3에 도시한 연료량 캘리브레이션 방법은, 단위 캘리브레이션을 수행할 로드값 및 알피엠값을 선정하는 단계(S120); 대상 차량을 상기 결정된 로드값 및 알피엠값으로 가동시키는 단계(S130); 상기 차량에 설치된 람다 센서로부터 센싱값을 획득하는 단계(S135); 상기 센싱값이 1이 되도록 연료 분사량을 조정하는 단계(S140, S150); 및 상기 센싱값이 1이 될 때의 연료 분사량 조정 정보를 기록하는 단계(S160)를 포함하는 단위 캘리브레이션 과정을 다수의 로드값 및 알피엠값 조합에 대하여 수행한다.
이를 위해 각 로드값 및 알피엠값 조합에 대하여 연료 분사량 정보 기록 단계(S160) 이후, 해당 로드값 및 알피엠값 조합이 캘리브레이션을 수행할 마지막 조합인지 확인하는 단계(S170); 및 마지막 조합이 아니라면 캘리브레이션을 수행할 다음 로드값 및 알피엠값 조합으로 수행 대상으로서 이동하는 단계(S180)를 수행하고, 다시 S120 단계로 복귀한다.
본 발명에서는 다수의 부하값 - 알피엠값 조합들로 이루어진 캘리브레이션 맵을 이용한다. 즉, 상기 캘리브레이션 맵은 가로 혹은 세로축이 부하값이며, 다른 축이 알피엠값으로 이루어진 테이블 형태를 가진다.
구현에 따라 상기 테이블의 특정 부하값 - 알피엠값 조합(테이블 레코드)에 대하여 기록되는 값은 상기 특정 부하값 - 알피엠값으로 차량이 가동될때의 바람직한 연료 분사량 정보이다. 여기서, 상기 연료 분사량 정보로서, 상기 레코드에 연료 분사량값 자체가 기록되거나, 또는, 기준 연료 분사량값이 기재된 다른 테이블(맵)이 존재하고, 상기 기준 연료 분사량값에 대한 보정값이 기록될 수 있다.
후자의 경우는, 차량의 개발 과정에서 기준 연료 분사량이 기재되는 기본 테이블을 작성하는 부서와 상기 캘리브레이션 테이블을 작성하는 부서가 회사 정책상 다른 경우, 이러한 업무 분담을 반영한 것일 수 있다.
또는, 기준 연료 분사량에 대한 학습과 상기 기준 연료 분사량값에 대한 보정값 대한 학습이 서로 다른 학습 모듈 및/또는 알고리즘에 의해 수행되는 것을 반영한 것일 수 있다.
단위 캘리브레이션 과정이란, 상기 다수의 부하값 - 알피엠값 조합들 중 하나의 부하값 - 알피엠값 조합에 대한 연료량 보정 과정의 의미한다. 즉, 연료량 캘리브레이션은 다수개의 단위 캘리브레이션 과정들의 집합으로 볼 수 있다.
차량 종류에 따라서는 다수개의 연료 분사 모드를 가지며, 각 연료 분사 모드 마다 연료량 캘리브레이션을 별도로 수행할 필요가 있다. 이 경우, 상기 로드값 및 알피엠값을 선정하는 단계 이전에, 연료량 캘리브레이션을 수행할 연료 분사 모드를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
차량 종류에 따라서는 연료량 캘리브레이션을 수행할 분사 모드가 하나만 보유하는 경우도 있으며, 이 경우, 상기 연료 분사 모드 결정 단계는 수행되지 않는다.
이는 차량의 운행 중 사용하는 연료 분사 모드가 하나인 경우 뿐만 아니라, 차량의 운행 중 2개 이상의 연료 분사 모드들이 사용되지만, 다음의 경우에는 연료량 캘리브레이션을 수행할 분사 모드가 하나만 존재할 수 있다. 첫째 경우는 특정 분사 모드 하나에 대해서만 로드값 - 알피엠값 조합 맵을 사용하고 나머지 분사 모드는 다른 방식(보다 단순할 수 있다)을 사용하는 경우이다. 둘째 경우는 특정 분사 모드 하나만 연료량 캘리브레이션을 수행하고, 다른 분사 모드들에서는 연료량 캘리브레이션을 수행하지 않는 경우이다. 예컨대, 비교적 미세한 분사량 조정이 요망되는 경제 주행을 위한 분사 모드에서만 연료량 캘리브레이션을 수행할 수 있다. 세째 경우는 특정 분사 모드 하나만 연료량 캘리브레이션을 수행하고, 나머지 분사 모드는 특정 분사 모드의 수행 결과를 약간 수정하여 반영하는 경우이다.
상기 결정된 하나의 연료 분사 모드(또는 단일 연료 분사 모드)에서 상기 로드값-알피엠값 조합들은 매우 많으며, 이 모든 조합들에 대하여 차량 가동 및 람다 센싱을 수행하는 것은 시간 및 비용 소요가 많다. 이러한 시간/비용 소요를 절감하기 위해서 하나의 연료 분사 모드에서 다수의 상기 로드값-알피엠값 조합들에 대하여 모두 단위 캘리브레이션을 수행하지 않고, 선택된 것들만 수행하는것이 유리하다.
즉, 상술한 구현의 경우, 상기 결정된 연료 분사 모드(또는 단일 연료 분사 모드)에서 수행될 다수개의 로드값 및 알피엠값 조합들 중에서 단위 캘리브레이션을 수행할 조합들을 선택하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 도시한 S170, S180 단계는 상기 선택된 조합들에 대해서 수행된다.
상기 선택된 조합들은 실제 운행 중인 차량에서 발생될 가능성이 높은 로드값-알피엠값 조합들이거나, 대표할 수 있는 로드값-알피엠값 조합들일 수 있다. 후자의 경우는 예컨대, 로드값-알피엠값의 2차원 평면에 골고루 분포하도록 선정된 조합들이거나, 실제 운행 중인 차량에서 발생되는 로드값-알피엠값 조합들의 평균인 지점을 중심으로 2차원 정규분포 형태로 선정된 조합들일 수 있다.
도 3의 흐름도 상 S170 단계에서 캘리브레이션 맵(테이블)의 마직막 조합이라고 판단하면(즉, 단위 캘리브레이션 대상이 되는 모든 조합들에 대한 단위 캘리브레이션이 완료되면), 해당 연료 분사 모드에서 연료 분사 맵을 캘리브레이션에 따라 수정한다(S190). 연료 분사 맵을 수정하는 것은, 새로운 연료 분사량들로 이루어진 연료 분사 맵으로 재작성하거나, 기존 연료 분사 맵에 기록된 기준 연료 분사량값에 대한 보정값들로 이루어진 캘리브레이션 테이블(맵)을 생성하는 것일 수 있다.
후자의 경우, 특정 연료 분사 모드에 대하여 다수의 로드값 및 알피엠값 조합들에 대하여, 상기 각 단위 캘리브레이션 과정에 의해 획득된 보정값을 기록한 형태의 테이블(맵)을 운용할 수 있다.
구현에 따라, 상술한 S120 단계 내지 S180 단계들로 이루어진 단위 캘리브레이션을 다수개의 로드값 및 알피엠값 조합들에 대하여 반복 수행하여, 단위 캘리브레이션들에 대한 캘리브레이션 수행 결과들은, 다른 조합들로 확장되거나, 또는, 소정의 그룹들로 축소될 수 있다.
전자의 경우, 상기 S190 단계 이전에, 상기 결정된 연료 분사 모드에서 선택된 다수개의 로드값 및 알피엠값 조합들에 대하여 수행된 단위 캘리브레이션 결과들을, 선택되지 않은 로드값 및 알피엠값 조합들에 대한 단위 캘리브레이션에 반영하는 단계를 더 포함한다. 보통 차량의 개발 중에는 매우 세밀한 단위로 로드값 - 알피엠값 맵이 작성되는 바, 캘리브레이션을 위한 테스트 시간을 줄이기 위해, 상술한 '다수개의 로드값 및 알피엠값 조합들 중에서 단위 캘리브레이션을 수행할 조합들을 선택하는 단계'를 수행한 경우, 전자의 경우가 적용될 수 있다.
후자의 경우, 상기 S190 단계 이전에, 상기 결정된 연료 분사 모드에서 다수개의 로드값 및 알피엠값 조합들에 대하여 수행된 단위 캘리브레이션 결과들을 분류하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이는, 차량의 개발 중이 아니라, 운행 중인 차량의 정비 중에 연료량 캘리브레이션을 수행하는 경우에는, 보정을 보다 단순화하는 것이 보정 이력 추적에 용이성을 부여할 수 있음을 반영한 것이다.
상기 S130 단계에서는, 도 1의 시스템에서 차량을 다이노에 올려 두고, 다이노측의 구동을 제어하여 상기 알피엠값을 맞추고, 차량의 이씨유의 변수들을 조정하여 상기 로드값으로 맞춘다. 이때, 차량의 이씨유는 차량의 엔진을 구동함에 있어, 연료 분사량 맵상에 해당 로드값 - 알피엠값 조합에 기재된 연료 분사량에 따라 연료 분사를 수행한다.
상기 S135 단계는, 차량에 설치된 람다 센서의 센싱값을 차량의 이씨유를 경유하여 전송받는 형태로 수행될 수 있다.
상기 S140 단계에서는, 람다 센서값 자체의 오차를 반영하여 상기 람다 센싱값이 1에 근사하는지 여부를 판단한다. 예컨대, 람다 센서의 오차가 0.02로 여겨지는 경우, 람다 센싱값이 0.98에서 1.02의 범위에 속하는지 판단할 수 있다.
상기 S150 단계에서는, 람다 센싱값이 기준값 대비 산소(공기)가 부족한 것을 의미하면 연료 분사량을 줄이고, 람다 센싱값이 산소(공기)가 잉여된 것을 의미하면 연료 분사량을 늘리는 방식으로 연료 분사량을 조금씩 변경하여 피드백시킨다. 상기 S150 단계에서 피드백된 경우, 상기 S130 단계에서는 조정된 연료 분사량으로 차량을 가동한다.
특정 로드값 - 알피엠값 조합에 따른 단위 캘리브레이션은 S140 단계에서 람다 센싱값이 1에 근사하면 완료되고, 상기 S160 단계에서는, 완료된 단위 캘리브레이션에서 수정된 연료 분사량을 (캘리브레이션용 연료 분사량) 맵상의 해당 레코드에 기록한다.
그런데, 차량에 설치된 람다 센서는 측정 시점마다 측정값의 편차가 존재하며, 또한, 단위 캘리브레이션으로 결정된 연료 분사량 자체에도 편차(맥동)이 존재하여, 연료 분사량 보정값을 확정하기 곤란할 수 있다.
이 경우, 캘리브레이션 스케쥴 UI에 설정된 소정의 단위 캘리브레이션 측정 시간 동안, 계속 수정되어 얻어진 연료 분사량 보정값들의 평균을 해당 단위 캘리브레이션의 연료 분사량 보정값으로 확정할 수 있다.
상기 연료 분사량 보정값들의 평균은 하기 수학식에 따라 획득될 수 있다.
Figure 112019102705223-pat00001
상기 수학식에서 '연료 분사량 보정값'은 너무 긴 표현이라서, '연료보정값'으로 단축하여 기재하였다.
상기 수학식은 UI에 설정된 측정 시간 동안 설정된 개수 또는 측정 시간동안 가능한 개수 만큼 도 3에 도시한 S130, S135, S140 및 S150 단계의 루프를 수행한 결과들의 연료 분사량 보정값들의 평균을 얻기 위한 것이다.
평균 개수(n)은 연료보정값 버퍼 사이즈(예: 10 내지 9999)로 규정되며, 연료 분사량 보정값 평균은 현재 시점에서 연료 분사량 보정값을 포함한 설정된 개수만큼의 연료 분사량 보정값들의 평균이다.
하나의 부하값 - 알피엠값 조합에 대하여, 해당 측정 기간 동안 상기 S130 단계, S135 단계, S140 단계, S150 단계 및 S160 단계들을 반복적으로 연료 분사량 보정값들을 결정하면서 보정값들이 수렴하면 수렴한 보정값을 해당 부하값 - 알피엠값 조합의 연료 분사량 보정값으로 최종 결정한다.
한편, 해당 측정 기간 동안 연료 분사량 보정값이 수렴하지 않더라도 상기 수학식에 따라 해당 측정 기간 동안의 평균을 적용하여 연료 분사량 보정값을 결정할 수 있다.
상술한 방안에 따라 연료량 보정에 맥동이 존재하는 경우 평균필터를 이용하여 평균 연료량 보정값을 확정할 수 있다.
다른 구현에서는, 단순히 람다 센싱값 만을 평균하여 이용할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 단위 캘리브레이션을 위해, 상기 S135 단계에서는 선정된 부하값, 알피엠값 및 조정된 연료 분사량(최초에는 맵상 해당 레크드에 기재된 연료 분사량)으로, 차량 엔진을 소정 시간 동안 가동시키고, 소정 시간 간격으로 S135 단계의 람다 센싱값 독출을 수행하여, 다수의 람다 센싱값들을 수집하고, 수집된 값의 평균값을 취득할 수 있다. 즉, 소정 시간 동안 결정된 상기 로드값 및 알피엠값 조합에 대하여 반복 수행하고, 각 루프에서 획득된 람다 보정값을 평균하여 사용하는 것이다.
상기 S190 단계에서 수정된 연료 분사 맵(테이블)은 일단 임시 저장되었다가, 도 2의 맵 검증 단계(S600)에서 검증이 완료된 후 실제 운용을 위한 연료 분사 맵으로 반영될 수 있다. 특히, 신규 차량의 개발 과정에서 상기 기본 테이블을 작성하는 부서와 상기 캘리브레이션 테이블을 작성하는 부서가 다른 경우, 상기 S600 단계에서 기본 테이블과 상기 임시 저장된 연료 분사 맵(테이블)이 최종적으로 실제 운용을 위한 연료 분사 맵으로 결합될 수 있다.
도 2에 도시한 S40 단계를 도 1의 자동화 캘리브레이션부가 수행하는 연료량 캘리브레이션의 수행 관점에서 살펴보면, 상기 단위 캘리브레이션 과정을 수행하기 이전에, 특정 연료 분사 모드에서 캘리브레이션을 수행할 로드값 및 알피엠값 조합들로 구성된 ECU 구동 맵을 확보하는 단계로 볼 수 있다.
도 2에 도시한 S400 단계를 도 1의 자동화 캘리브레이션부가 수행하는 연료량 캘리브레이션의 수행 관점에서 살펴보면, 상기 단위 캘리브레이션 과정을 상기 다수의 로드값 및 알피엠값 조합에 대하여 수행한 후, 상기 ECU 구동 맵을 이씨유에서 제거하는 단계로 볼 수 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
12 : 이씨유 컨트롤러 14 : 쓰로틀 컨트롤러
22 : 다이노 제어기 24 : 제어 신호 생성기
30 : 측정 허브 62 : 자동화 프로그램 모듈
64 : 측정 프로그램 모듈

Claims (14)

  1. 다이노에 차량을 설치하여 수행되는 연료량 캘리브레이션 방법에 있어서,
    결정된 연료 분사 모드에서 수행될 다수개의 로드값 및 알피엠값 조합들 중에서 단위 캘리브레이션을 수행할 조합들을 선택하는 단계;
    단위 캘리브레이션을 수행할 로드값 및 알피엠값을 선정하는 단계;
    대상 차량을 상기 결정된 로드값 및 알피엠값으로 가동시키는 단계;
    상기 차량에 설치된 람다 센서로부터 센싱값을 획득하는 단계;
    상기 센싱값이 1에 근사되도록 연료 분사량을 조정하는 단계;
    상기 센싱값이 1에 근사될 때의 연료 분사량 조정 정보를 기록하는 단계; 및
    상기 결정된 연료 분사 모드에서 선택된 다수개의 로드값 및 알피엠값 조합들에 대하여 수행된 단위 캘리브레이션 결과들을, 선택되지 않은 로드값 및 알피엠값 조합들에 대한 단위 캘리브레이션에 반영하는 단계
    를 포함하되,
    단위 캘리브레이션 과정을 다수의 로드값 및 알피엠값 조합에 대하여 수행하고, 차량에 구비된 쓰로틀 제어기, 브레이크 제어기, 기어 제어기, 클러치 제어기 및 연료 분사 제어기 중 적어도 하나의 제어기가 자동화 프로그램 모듈이 미리 설정한 프로세스에 따라 의해 자동으로 작동하도록 제어하는 연료량 캘리브레이션 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연료 분사량 조정 정보는 기준 연료 분사량에서 상기 센싱값이 1이 되도록 조정한 보정값인 연료량 캘리브레이션 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 단위 캘리브레이션 방법은,
    소정 시간 동안 결정된 상기 로드값 및 알피엠값 조합에 대하여 반복 수행하고, 각 수행시 획득된 상기 보정값들을 평균하여 적용하는 연료량 캘리브레이션 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 로드값 및 알피엠값을 선정하는 단계 이전에,
    단위 캘리브레이션을 수행할 연료 분사 모드를 결정하는 단계
    를 더 포함하는 연료량 캘리브레이션 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 단위 캘리브레이션 과정을 수행하기 이전에,
    특정 연료 분사 모드에서 캘리브레이션을 수행할 로드값 및 알피엠값 조합들로 구성된 ECU 구동 맵을 확보하는 단계를 더 포함하는 연료량 캘리브레이션 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 단위 캘리브레이션 과정을 상기 다수의 로드값 및 알피엠값 조합에 대하여 수행한 후,
    상기 ECU 구동 맵을 ECU에서 제거하는 단계
    를 더 포함하는 연료량 캘리브레이션 방법.
  9. 다이노를 이용하여 특정 알피엠값으로 차량을 구동시키는 동력계;
    차량에 설치된 이씨유의 변수값들을 조정하여 특정 부하(load)값으로 차량을 구동시키는 이씨유 제어계;
    단위 캘리브레이션을 수행할 로드값 및 알피엠값으로 차량이 구동되도록 상기 동력계 및 이씨유 제어계를 제어하는 측정 허브; 및
    상기 단위 캘리브레이션을 수행할 로드값 및 알피엠값으로 구동된 차량의 람다 센서 센싱값이 1에 근사되도록 연료 분사량을 조정하여 차량을 구동시키고, 특정 연료 분사 모드에서 다수의 로드값 및 알피엠값 조합들에 대하여, 상기 연료 분사량 조정에 대한 정보를 기록한 형태의 맵을 운용하는 자동화 캘리브레이션부
    를 포함하되,
    결정된 연료 분사 모드에서 수행될 다수개의 로드값 및 알피엠값 조합들 중에서 단위 캘리브레이션을 수행할 조합들을 선택하고, 상기 결정된 연료 분사 모드에서 선택된 다수개의 로드값 및 알피엠값 조합들에 대하여 수행된 단위 캘리브레이션 결과들을, 선택되지 않은 로드값 및 알피엠값 조합들에 대한 단위 캘리브레이션에 반영하며,
    상기 자동화 캘리브레이션부는, 캘리브레이션의 모든 포인트에서, 상기 차량에 구비된 쓰로틀 제어기, 브레이크 제어기, 기어 제어기, 클러치 제어기 및 연료 분사 제어기 중 적어도 하나의 제어기가 미리 설정한 프로세스에 따라 의해 자동으로 작동될 수 있게 하는 자동화 프로그램 모듈을 포함하는 연료량 캘리브레이션 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 차량에 설치된 람다 센서로부터 센싱값을 획득하는 람다 획득부
    를 더 포함하는 연료량 캘리브레이션 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 동력계는,
    CAN 통신 방식으로 상기 측정 허브로부터 상기 특정 알피엠값을 전송받아, 차량이 올려진 다이노의 롤러 회전을 제어하는 다이노 제어기를 위한 롤러 제어 전압신호를 생성하는 제어 신호 생성기를 포함하는 연료량 캘리브레이션 시스템.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 자동화 캘리브레이션부는,
    특정 연료 분사 모드에 대하여 연료 분사량들로 이루어진 기본 테이블; 및
    상기 기본 테이블에 기재된 연료 분사량에 대한 보정값들로 이루어진 캘리브레이션 테이블로 구분하여 상기 맵을 운용하는 연료량 캘리브레이션 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 자동화 캘리브레이션부는,
    소정 시간 동안 결정된 상기 로드값 및 알피엠값 조합에 대하여 반복 수행하고, 각 수행시 획득된 상기 보정값들을 평균하여 적용하는 연료량 캘리브레이션 시스템.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 자동화 캘리브레이션부는,
    단위 캘리브레이션을 수행할 로드값 및 알피엠값을 선정하는 단계;
    대상 차량을 선정된 로드값 및 알피엠값으로 가동시키는 단계;
    상기 차량에 설치된 람다 센서로부터 센싱값을 획득하는 단계;
    상기 센싱값이 1에 근사되도록 연료 분사량을 조정하는 단계; 및
    상기 센싱값이 1에 근사될 때의 연료 분사량 조정 정보를 기록하는 단계
    를 포함하는 단위 캘리브레이션 과정을 다수의 로드값 및 알피엠값 조합에 대하여 수행하는 연료량 캘리브레이션 시스템.
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