KR102233163B1 - 차량의 인젝터 제어 방법 및 제어 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시 예에 따른 차량에서의 인젝터 제어 방법은 (a) 인젝터 제어 장치에 분사명령시간이 입력되는 단계, (b) 상기 인젝터 제어 장치가 상기 분사명령시간에 대응되는 인젝터 닫힘시간의 감지 가능 범위를 결정하는 단계, (c) 상기 인젝터 제어 장치가 상기 결정된 감지 가능 범위 내에서 인젝터의 솔레노이드 밸브 코일에 유도된 전류 또는 전압 신호에 대해 2차 미분값을 획득하는 단계, (d) 상기 인젝터 제어 장치가 상기 획득한 2차 미분값이 0을 통과한다고 판단하면, 0 이하인 지점의 시간을 닫힘시간으로 감지하는 단계 및 (e) 상기 인젝터 제어 장치가 상기 감지한 닫힘시간에 기초하여 인젝터의 동작을 제어하는 단계를 포함하는 닫힘시간 검출 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 차량의 인젝터 제어 방법 및 제어 장치에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 인젝터의 기구적인 한계로 인하여 미소유량 구간에서의 인젝터 닫힘시간이 정확하게 측정되지 않는 문제를 해소하여 보다 정확하게 제어할 수 있는 차량의 인젝터 제어 방법 및 제어 장치에 관한 것이다.
환경 보호에 대한 중요성이 날로 증가하면서 차량이 배출하는 배기 가스에 대한 규제 역시 엄격해지고 있는 현실이며, 유수의 차량 제조사들은 배기 가스 배출량을 줄임과 동시에 연비를 향상시킬 수 있는 연료 분사 밸브 즉 인젝터 제어 장치에 대한 개발 역시 활발하게 진행하고 있다.
특히, 연료 분사 밸브로도 칭하는 인젝터에 있어서는 인젝터에 인가되는 분사명령시간에 따라 인젝터 별로 정확하게 실제 분사가 일어나는지를 검출해내는 것이 중요하다.
그러나, 인젝터에 주로 사용되는 전기적, 기계적 구조는 그 구조적 한계로 인하여, 작은 전기 입력이 인가되는 경우의 미소 유량 제어시에는 실제로 분사가 종료되는 시점을 검출해내기 어려워, 정밀한 제어를 수행할 수 없는 문제가 있다.
즉, 인젝터 또는 연료 분사 밸브로 칭하는 구성은 분사노즐, 상기 분사노즐을 개폐하는 밸브 니들, 밸브 니들을 구동하도록 장착된 솔레노이드 유닛으로 구성되어 있어, 전류가 인가되는 시간이 충분하여 분사노들을 적정 수준으로 개방시킨 상태에서는 솔레노이드 코일에 인가되는 전류와 개방량이 선형적인 관계를 가지나, 전류가 짧게 인가되어 밸브 니들이 열리다가 마는 경우에는 인가되는 전류와 개방량이 비선형적인 특성을 보이게 된다.
도1에 도시된 특성 곡선은 인젝터에 인가되는 분사명령시간(Ti, duration time)과 실제 분사되는 연료 분사량의 관계를 나타낸 것으로서, 분사명령시간과 실제 연료 분사량이 선형적(linear)인 관계를 갖는 선형구간(넌발리스틱(non-ballistic) 구간으로도 칭함, C구간), 작은 분사명령시간의 변화에도 연료 분사량이 급격히 변화하며, 일부 구간에서 분사명령시간이 증가함에도 불구하고 연료 분사량이 감소하는 특성을 갖는 발리스틱 구간(ballistic region, A 구간), 발리스틱 구간과 선형 구간 사이에 위치하는 트랜지언트 구간(B 구간)으로 구분되는 거동 특성을 나타낸다.
상기 특성 곡선에서 제어가 어려운 영역은 발리스틱 구간(ballistic region, A 구간)과 트랜지언트 구간(B 구간)으로서(이하, 비선형 구간이라 함은 발리스틱 구간과 트랜지언트 구간을 합친 구간을 의미한다), 해당 구간에서는 인젝터가 실제로 닫히는 시간을 검출해내기가 매우 어렵다.
통상적으로 선형구간에서의 인젝터의 닫힘시간은 분사명령시간이 종료된 상태에서 인젝터를 구성하는 솔레노이드의 코일에 유도되는 전류나 전압 특성의 변화로부터 검출이 가능한데, 이를 위해 전류나 전압 신호를 미분하여 변곡점을 검출하며, 해당 변곡점은 인젝터가 실제로 닫힌 상태에 도달한 시점을 의미한다는 것이 잘 알려져 있으며, 이에 관하여는 대한민국 등록특허 제1730938호(2017.4.27 공고), 제1863903호(2018.6.1 공고)와 같은 다수의 특허에 잘 기재되어 있다.
그러나, 앞서 언급한 발리스틱 구간(ballistic region, A 구간)과 트랜지언트 구간(B 구간)의 비선형 구간에서는 선형 구간에서와 같은 명확한 변곡점이 검출되지 않는 경우가 많아 실제 인젝터 닫힘시간을 검출해 내기가 매우 어렵다는 문제가 있다.
도2a는 비선형 구간에 해당되는 분사명령시간이 인가되었다가 분사명령이 종료된 경우, 솔레노이드에 유도되는 전압의 변화를 나타내는 전기 신호를 나타낸 것으로서, 도2b는 해당 전기 신호를 시간(t)에 대하여 2차 미분한 2차 미분값이다. 2차 미분값 곡선에서 2차 미분값이 0을 지나는 위치가 변곡점으로 검출되고, 해당 곡선으로부터 2.05msec정도에서 인젝터가 닫힌 것으로 검출된 것이다. 그러나 그림에 나타낸 인젝터는 실제로는 도2a에 나타낸 1.4msec 위치에서 닫힌 것임에도, 실제로 인젝터가 닫힌 해당 시점에서의 유도 전압의 변화 정도가 뚜렷하지 않아, 노이즈 등의 원인에서 비롯된 2.05msec 위치가 변곡점 즉 인젝터 닫힘시간으로 검출된 것이다.
도3은 이러한 검출 과정을 특정 인젝터에 대하여 분사명령시간을 변경시켜가며 수행하여 얻은 결과이다.
도3에서도 알 수 있는 바와 같이 분사명령시간이 0.15~0.2 msec 정도의 미소유량구간은 발리스틱 구간으로서 솔레노이드 코일에 유도되는 전압의 변화 신호로부터 검출된 변곡점은 실제 인젝터 닫힘시간일 것으로 추정되는 1.2~1.4msec와는 크게 차이가 있는 것이다.
이와 같이 인젝터의 닫힘시간을 종래기술로는 정확하게 검출해 낼 수가 없는 바, 선형 분사 구간에서는 변곡점 검출 및 인젝터 닫힘시간 검출에 문제가 없지만 비선형 분사 구간에 포함되는 미소 유량 구간에서의 닫힘시간을 정확하게 감지하지 못한다는 문제점이 있으며, 이는 정확한 연료 분사 제어를 불가능하게 하여 연비를 저하시키고 배기 가스 배출량을 증가시킨다는 2차적인 문제까지 야기하게 된다.
한편, 보다 정밀한 제어를 위하여 인젝터의 분사 방식이 단분사 방식에서 다단 분사 방식으로 변경되고, 높은 연료압을 사용하는 현재 추세에 따라 비선형 분사 구간에 포함되는 미소 유량 구간에서의 닫힘시간 정밀 제어에 대한 요구는 나날이 증가하고 있는 바, 따라서 비선형 분사 구간에 포함되는 미소 유량 구간에서 인젝터의 닫힘시간을 정밀하게 제어할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 인젝터의 솔레노이드 코일에 유도되는 전류 또는 전압 변화에 기초하여 인젝터의 닫힘시간을 검출하되, 분사명령시간에 대응되는 인젝터 닫힘시간의 감지 가능 범위를 결정하여, 결정된 감지 가능 범위 내에서 인젝터의 솔레노이드 밸브 코일에 유도된 전류 또는 전압 신호에 대해 2차 미분값 또는 3차 미분값을 획득하여 해당 결과로부터 보다 정확한 인젝터 닫힘시간을 검출해 내고, 검출된 인젝터 닫힘시간을 기반으로 피드백 제어를 수행함으로써 인젝터를 통한 연료의 분사량을 정밀하게 제어하고 배기 가스의 배출을 감소시킬 수 있는 차량의 인젝터 제어 방법 및 제어 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 공연비 제어시 분사명령시간이 비선형 구간에 위치하는 경우에만 분사명령시간에 대응되는 인젝터 닫힘시간의 감지 가능 범위를 결정하여 인젝터 닫힘시간을 검출함으로써, 분사명령시간이 비선형 구간 내에 놓이는 경우에만 추가적인 연산 처리를 수행하면 되므로, 제어에 소요되는 시간과 자원을 줄일 수 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 인젝터 제어 방법은 (a) 인젝터 제어 장치에 분사명령시간이 입력되는 단계, (b) 상기 인젝터 제어 장치가 상기 분사명령시간에 대응되는 인젝터 닫힘시간의 감지 가능 범위를 결정하는 단계, (c) 상기 인젝터 제어 장치가 상기 결정된 감지 가능 범위 내에서 인젝터의 솔레노이드 밸브 코일에 유도된 전류 또는 전압 신호에 대해 2차 미분값을 획득하는 단계, (d) 상기 인젝터 제어 장치가 상기 획득한 2차 미분값이 0을 통과한다고 판단하면, 0 이하인 지점의 시간을 닫힘시간으로 감지하는 단계 및 (e) 상기 인젝터 제어 장치가 상기 감지한 닫힘시간에 기초하여 인젝터의 동작을 제어하는 단계를 포함하는 닫힘시간 검출 단계를 포함한다.
일 실시 예에 따르면, 본 발명의 차량의 인젝터 제어 방법은 (f) 상기 (d)단계에서 획득한 2차 미분값이 0을 통과하지 않는다고 판단하면, 상기 (b)단계에서 결정된 감지 가능 범위 내에서의 인젝터의 솔레노이드 밸브 코일에 유도된 전압 신호를 3차 미분하여 3차 미분값을 획득하는 단계 및 (g) 상기 획득한 3차 미분값 중 0을 통과하는 지점의 시간을 닫힘시간으로 감지하는 단계를 더 포함하는 닫힘시간 검출 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 본 발명의 차량의 인젝터 제어 방법의 상기 (d) 단계는, 상기 획득한 2차 미분 값이 0을 통과한다고 판단하면, 0인 지점의 시간을 닫힘시간으로 감지하거나, 0 이하의 지점 중 최소값을 나타내는 지점의 시간을 닫힘시간으로 감지하는 것을 특징으로 하는 닫힘시간 검출 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 본 발명의 차량의 인젝터 제어 방법은 (h) 상기 (a) 단계에서 입력된 분사명령시간이 비선형구간에 해당되는지를 판단하는 단계를 더 포함하는 닫힘시간 검출 단계를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 (h) 단계에서 상기 분사명령시간이 비선형구간에 해당되는 것으로 판단된 경우에만, 상기 (b) 단계 이하의 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 닫힘시간 검출 단계를 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 차량의 인젝터 제어 방법은 (ⅰ) 차량에 장착된 인젝터의 감지가능범위맵핑 곡선을 결정하는 단계 및 (ⅱ) 감지 가능 범위 결정 후, 닫힘시간을 검출하는 닫힘시간 검출 단계를 포함한다.
상기 인젝터의 감지가능범위맵핑곡선은 상기 (i)단계의 제어가 시작되기 전에 각 인젝터의 영역별로 닫힘시간을 검출하는 단계 및 검출된 분사명령시간-닫힘시간 데이터로부터 인젝터 특성 곡선을 맵핑하는 단계를 통해 획득될 수 있다.
그리고 상기 인젝터의 감지가능범위맵핑곡선은 상기 검출된 분사명령시간-닫힘시간 데이터로부터 인젝터 특성 곡선을 맵핑하는 단계 이후에 맵핑된 분사명령시간-닫힘시간 데이터 특성 곡선에 가중치를 적용하여 감지 가능 범위의 맵핑을 수행하는 단계를 더 포함하여 획득될 수도 있다.
다른 일 실시 예에 따르면, 본 발명의 차량의 인젝터 제어 방법에 있어서, 상기 (ⅰ) 단계는 (ⅰ-1): 공연비 제어시 선형 구간에서 닫힘시간을 획득하는 단계, (ⅰ-2): 구간 예측을 위한 충분한 닫힘시간이 획득되었는지 판단하는 단계 및 (ⅰ-3): 상기 (ⅰ-2) 단계에서 구간 예측을 위한 충분한 닫힘시간이 획득되었다면, 선형 구간에서의 상기 닫힘시간 데이터에 따라 감지가능범위 맵핑 곡선을 선정하는 단계를 포함할 수 있다.
그리고 상기(ⅰ-3) 단계에서 선정되는 감지가능범위 맵핑 곡선은 인젝터별 특징을 대표하는 다수의 맵핑 곡선 중 하나일 수 있다.
(ⅱ) 단계인 감지 가능 범위 결정 후, 닫힘시간을 검출하는 닫힘시간 검출 단계는 앞서 (a) 내지 (e) 단계로 설명된 닫힘시간 검출 단계에 대응된다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 차량의 인젝터 제어 정치는 선형 구간에서 닫힘시간 값을 획득하는 감지값 획득부, 상기 획득한 감지 값에 기초하여 감지가능범위 맵핑 곡선을 선택하는 감지가능범위맵핑곡선 선택부, 입력된 분사명령시간에 대해 정상적인 닫힘시간을 감지할 수 있는 감지가능범위를 결정하는 감지가능범위 결정부, 상기 결정된 감지가능범위 내에서 인젝터의 솔레노이드 밸브 코일에 유도된 전압 신호를 2차 미분하여 2차 미분 값을 획득하고, 상기 획득한 2차 미분 값이 0을 통과한다고 판단하면 0 이하의 지점의 시간을 닫힘시간으로 감지하는 닫힘시간 검출부 및 상기 감지된 닫힘시간에 기초하여 인젝터의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.
또 다른 일 실시 예에 따르면, 본 발명의 차량의 인젝터 제어 장치의 닫힘시간 검출부는, 상기 획득한 인젝터의 솔레노이드 밸브 코일에 유도된 전압 신호의 2차 미분 값이 0을 통과하지 않는다고 판단하면, 상기 결정된 감지가능 범위 내에서 인젝터의 솔레노이드 밸브 코일에 유도된 전압 신호를 3차 미분하여 3차 미분 값을 획득하고, 상기 획득한 3차 미분 값 중 0을 통과하는 지점의 시간을 닫힘시간으로 감지하는 것을 특징으로 한다.
또 다른 일 실시 예에 따르면, 본 발명의 차량의 인젝터 제어 장치의 닫힘시간 검출부는, 상기 획득한 2차 미분 값이 0을 통과한다고 판단하면, 0인 지점의 시간 또는 0 이하의 지점 중 최소값을 나타내는 지점의 시간을 닫힘시간으로 감지하는 것을 특징으로 한다.
또 다른 일 실시 예에 따르면, 본 발명의 차량의 인젝터 제어 장치는 상기 입력된 분사명령시간이 인젝터 특성 곡선의 비선형구간에 위치하는 지를 판단하는 구간 인식부를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 인젝터의 동작을 제어할 때 인젝터의 닫힘시간을 특히 비선형 구간에서 정확하게 예측함으로써 인젝터를 통해 분사되는 미소유량의 분사량을 정밀하게 제어할 수 있으며, 이를 통해 인젝터 제어에 대한 신뢰성을 확보할 수 있고, 연비를 향상시킬 수 있으며, 외부로 배출되는 배기 가스도 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 공연비 제어시 분사명령시간이 비선형 구간에 위치하는 경우에만 분사명령시간에 대응되는 인젝터 닫힘시간의 감지 가능 범위를 결정하여 인젝터 닫힘시간을 검출할 수 있어, 분사명령시간이 비선형 구간 내에 놓이는 경우에만 추가적인 연산 처리를 수행하면 되므로, 제어에 소요되는 시간과 하드웨어 사양을 낮출 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 인젝터의 분사명령시간 대 분사량 특성 곡선으로서, 발리스틱 구간, 트랜지언트 구간 및 넌발리스틱 구간을 도시한 도면이다.
도 2a는 종래의 인젝터의 솔레노이드에 유도된 전압 변화를 나타낸 그래프이다.
도2b는 도2a의 전압 신호 데이터를 시간에 대하여 2차 미분한 미분값을 나타낸 그래프이다.
도3은 특정 인젝터에 대하여 분사명령시간을 변경시켜가면서 변곡점으로부터 검출한 인젝터 닫힘시간을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 인젝터 제어 장치를 ECU로 구현한 경우의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량의 인젝터 제어 장치를 독립된 구성으로 구현한 경우의 구성도이다.
도6는 본 발명의 제2실시 예에 따른 차량의 인젝터 제어 방법의 수행 단계 중 감지 가능 범위 결정 후 닫힘시간을 검출하는 단계의 세부를 도시한 순서도이다.
도 7은 본 발명에 따른 차량의 인젝터 제어 방법의 구현 과정을 도시한 순서도이다.
도 8은 본 발명에 따른 차량의 인젝터 제어 방법에 적용되는 인젝터 감지 가능 범위 데이터 맵핑 과정을 도시한 순서도이다.
도 9는 본 발명의 제2실시 예에 따른 차량의 인젝터 제어 방법의 수행 단계 중 장착된 인젝터의 감지가능범위맵핑곡선 결정 단계의 세부를 도시한 순서도이다.
도10은 본 발명에 따른 차량의 인젝터 제어 방법에 적용되는 인젝터 감지 가능 범위 데이터 맵핑 과정의 예를 도시한 그래프이다.
도11은 본 발명에 따른 차량의 인젝터 제어 방법에 적용되는 인젝터 감지 가능 범위 데이터 맵핑 과정의 또 다른 예를 도시한 그래프이다.
도12는 특정 인젝터의 분사명령시간 종료 후 솔레노이드 코일에 유도된 전압을 나타낸 그래프이다.
도 13은 상기 솔레노이드 코일에 유도된 전압 데이터를 시간에 대해 2차 미분하되, 도11의 맵핑 데이터에 의해 결정된 감지가능범위 내에서 닫힘시간을 검출하는 것을 나타낸 그래프이다.
도 14는 상기 솔레노이드 코일에 유도된 전압 데이터를 시간에 대해 3차 미분하되, 도11의 맵핑 데이터에 의해 결정된 감지가능범위 내에서 닫힘시간을 검출하는 것을 나타낸 그래프이다.
도 15는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량의 인젝터 제어 장치(100) 또는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 차량의 인젝터 제어 방법으로 검출된 닫힘시간을 나타낸 그래프이다.
도 2a는 종래의 인젝터의 솔레노이드에 유도된 전압 변화를 나타낸 그래프이다.
도2b는 도2a의 전압 신호 데이터를 시간에 대하여 2차 미분한 미분값을 나타낸 그래프이다.
도3은 특정 인젝터에 대하여 분사명령시간을 변경시켜가면서 변곡점으로부터 검출한 인젝터 닫힘시간을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 인젝터 제어 장치를 ECU로 구현한 경우의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량의 인젝터 제어 장치를 독립된 구성으로 구현한 경우의 구성도이다.
도6는 본 발명의 제2실시 예에 따른 차량의 인젝터 제어 방법의 수행 단계 중 감지 가능 범위 결정 후 닫힘시간을 검출하는 단계의 세부를 도시한 순서도이다.
도 7은 본 발명에 따른 차량의 인젝터 제어 방법의 구현 과정을 도시한 순서도이다.
도 8은 본 발명에 따른 차량의 인젝터 제어 방법에 적용되는 인젝터 감지 가능 범위 데이터 맵핑 과정을 도시한 순서도이다.
도 9는 본 발명의 제2실시 예에 따른 차량의 인젝터 제어 방법의 수행 단계 중 장착된 인젝터의 감지가능범위맵핑곡선 결정 단계의 세부를 도시한 순서도이다.
도10은 본 발명에 따른 차량의 인젝터 제어 방법에 적용되는 인젝터 감지 가능 범위 데이터 맵핑 과정의 예를 도시한 그래프이다.
도11은 본 발명에 따른 차량의 인젝터 제어 방법에 적용되는 인젝터 감지 가능 범위 데이터 맵핑 과정의 또 다른 예를 도시한 그래프이다.
도12는 특정 인젝터의 분사명령시간 종료 후 솔레노이드 코일에 유도된 전압을 나타낸 그래프이다.
도 13은 상기 솔레노이드 코일에 유도된 전압 데이터를 시간에 대해 2차 미분하되, 도11의 맵핑 데이터에 의해 결정된 감지가능범위 내에서 닫힘시간을 검출하는 것을 나타낸 그래프이다.
도 14는 상기 솔레노이드 코일에 유도된 전압 데이터를 시간에 대해 3차 미분하되, 도11의 맵핑 데이터에 의해 결정된 감지가능범위 내에서 닫힘시간을 검출하는 것을 나타낸 그래프이다.
도 15는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량의 인젝터 제어 장치(100) 또는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 차량의 인젝터 제어 방법으로 검출된 닫힘시간을 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 결정될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 결정이 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.
또한, 일반적으로 사용되는 사전에 결정되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 결정되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprises)" 및/또는 "포함하는 (comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 인젝터 제어 장치(100)를 ECU(미도시)로 구현한 경우의 구성도이다.
그러나 이는 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시 예일 뿐이며, 필요에 따라 일부 구성이 추가되거나 삭제될 수 있고, 어느 한 구성이 수행하는 역할을 다른 구성이 함께 수행할 수도 있음은 물론이다.
본 발명의 제1실시 예에 따른 차량의 인젝터 제어 장치(100)는 프로세서(10), 네트워크 인터페이스(20), 메모리(30), 스토리지(40) 및 이들을 연결하는 데이터 버스(50)를 포함할 수 있다.
프로세서(10)는 각 구성의 전반적인 동작을 제어한다. 프로세서(10)는 CPU(Central Processing Unit), MPU(Micro Processer Unit), MCU(Micro Controller Unit) 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 널리 알려져 있는 형태의 프로세서 중 어느 하나일 수 있다.
아울러, 프로세서(10)는 본 발명의 제2실시 예에 따른 차량의 인젝터 제어 방법을 수행하기 위한 적어도 하나의 애플리케이션 또는 프로그램에 대한 연산을 수행할 수 있다.
네트워크 인터페이스(20)는 본 발명의 제1실시 예에 따른 차량의 인젝터 제어 장치(100)의 차량용 유무선 인터넷 통신을 지원하며, 그 밖의 공지의 통신 방식을 지원할 수도 있다. 따라서 네트워크 인터페이스(20)는 그에 따른 통신 모듈을 포함하여 구성될 수 있다.
메모리(30)는 각종 데이터, 명령 및/또는 정보를 저장하며, 본 발명의 제2실시 예에 따른 차량의 인젝터 제어 방법을 수행하기 위해 스토리지(40)로부터 하나 이상의 컴퓨터 프로그램(41)을 로드할 수 있다.
도4에서는 메모리(30)의 하나로 RAM을 도시하였으나 이와 더불어 다양한 저장 매체를 메모리(30)로 이용할 수 있음은 물론이다.
스토리지(40)는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램(41) 및 대용량 네트워크 데이터를 비임시적으로 저장할 수 있다. 이러한 스토리지(40)는 ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리 등과 같은 비휘발성 메모리, 하드 디스크, 착탈형 디스크, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 널리 알려져 있는 임의의 형태의 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체 중 어느 하나일 수 있다.
컴퓨터 프로그램(41)은 메모리(30)에 로드되어, 하나 이상의 프로세서(10)가 (a) 인젝터 제어 장치에 분사명령시간이 입력되는 오퍼레이션, (b) 상기 인젝터 제어 장치가 상기 분사명령시간에 대응되는 인젝터 닫힘시간의 감지 가능 범위를 결정하는 오퍼레이션, (c) 상기 인젝터 제어 장치가 상기 결정된 감지 가능 범위 내에서 인젝터의 솔레노이드 밸브 코일에 유도된 전류 또는 전압 신호에 대해 2차 미분값을 획득하는 오퍼레이션, (d) 상기 인젝터 제어 장치가 상기 획득한 2차 미분값이 0을 통과한다고 판단하면, 0 이하인 지점의 시간을 닫힘시간으로 감지하는 오퍼레이션, (e) 상기 인젝터 제어 장치가 상기 감지한 닫힘시간에 기초하여 인젝터의 동작을 제어하는 오퍼레이션을 실행할 수 있다.
지금까지 간단하게 언급한 컴퓨터 프로그램(41)이 수행하는 오퍼레이션은 컴퓨터 프로그램(41)의 일 기능으로 볼 수 있으며, 보다 자세한 설명은 본 발명의 제2실시 예에 따른 차량의 인젝터 제어 방법에 대한 설명에서 후술하도록 한다.
이상 설명한 본 발명의 제1실시 예에 따른 차량의 인젝터 제어 장치(100)는 인젝터 제어 시스템(미도시)이 포함하는 독립된 구성으로 구현할 수 있으며, 이와 더불어 ECU(미도시)의 일 기능으로도 구현할 수 있고, 이 경우 앞서 설명한 컴퓨터 프로그램(41)이 수행하는 오퍼레이션은 ECU에 설치된 컴퓨터 프로그램이 수행하는 오퍼레이션으로 볼 수 있을 것이다.
이하, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량의 인젝터 제어 장치(100)를 독립된 구성으로 구현한 경우에 대하여 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량의 인젝터 제어 장치(100)를 독립된 구성으로 구현한 경우의 구성도이다.
그러나 이는 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시 예일 뿐이며, 필요에 따라 일부 구성이 추가되거나 삭제될 수 있고, 어느 한 구성이 수행하는 역할을 다른 구성이 함께 수행할 수도 있음은 물론이다.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량의 인젝터 제어 장치(100)는 감지값 획득부(110), 감지가능범위맵핑곡선 선택부(120), 구간 인식부(130), 감지가능범위 결정부(140), 닫힘시간 검출부(150), 저장부(160) 및 제어부(150)를 포함할 수 있으며, 이는 각각의 구성이 기능에 따라 분리하여 구현한 것이지만 필요에 따라 어느 한 구성이 다른 구성의 기능을 병행하여 수행할 수 있음은 물론이다.
여기서 상기 감지값 획득부(110)는 선형 구간에서 인젝터의 닫힘시간 값을 획득하는데, 이는 해당 인젝터가 장착된 차량의 엔진에서 통상적인 공연비 제어의 과정에서 획득되는 것이며, 선형 구간에서 획득된 상기 닫힘시간 값 정보는 해당 인젝터의 감지가능범위맵핑곡선을 결정하는 기초 데이터로 활용된다.
그리고 상기 감지가능범위맵핑곡선 선택부(120)는 상기 획득한 감지 값에 기초하여 감지가능범위맵핑곡선을 선택하는데, 상기 감지가능범위맵핑 곡선은 인젝터마다 갖는 특성을 고려하여 선택되는 것이다.
다음으로 상기 감지가능범위 결정부(140)는 인젝터 제어장치에 입력되거나 또는 인젝터 제어장치 내에서 산출된 분사명령시간과 상기 감지가능범위맵핑곡선으로부터 정상적인 닫힘시간을 감지할 수 있는 감지가능범위를 결정한다.
이어서 상기 결정된 감지가능범위 내에서 인젝터의 솔레노이드 밸브 코일에 유도된 전압 신호를 2차 미분하여 2차 미분 값을 획득하고, 상기 획득한 2차 미분 값이 0을 통과한다고 판단하면 0 이하의 지점의 시간을 닫힘시간으로 감지하는 과정은 상기 닫힘시간 검출부(150)에서 수행된다.
이상에서 설명된 감지가능범위맵핑곡선 선택부(120) 및 감지가능범위 결정부(140)에서의 작동 과정에 대한 보다 자세한 설명은 본 발명의 제2실시 예에 따른 차량의 인젝터 제어 방법에 대한 설명에서 후술하도록 한다.
한편, 구간 인식부(130)는 상기 분사명령시간이 비선형구간에 해당되는 값인지의 여부를 인식시킴으로서, 비선형 구간에 해당되는 경우에만 감지가능범위를 적용하여 인젝터 닫힘시간을 검출할 수도 있다. 이는 선형 구간에서는 감지가능범위를 설정하지 않더라도 솔레노이드 코일에 유도된 전류나 전압 신호로부터 변곡점을 추출하여 닫힘시간을 검출하는데 있어 오류가 발생될 가능성이 없기 때문이다.
또한, 상기 닫힘시간 검출부(150)는 감지가능범위 결정부(140)에서 획득한 감지 가능 범위 내에서의 인젝터 구동 솔레노이드의 코일에 흐르는 전기적 신호값의 시간에 따른 데이터를 2차 미분하여 2차 미분된 미분 값이 0을 통과하는지 판단하고, 2차 미분된 미분 값이 0인 지점을 통과한다고 판단되면 0 인 지점의 시간 또는 0 이하의 지점 중 최소값을 나타내는 지점을 감지한다. 여기서 감지한 지점은 닫힘시간으로 검출되는 시간일 수 있다.
한편, 상기 2차 미분된 미분 값이 0을 통과하지 않는다고 판단되면 인젝터 구동 솔레노이드의 코일에 흐르는 전기적 신호값의 시간에 따른 데이터를 3차 미분하여 3차 미분 값이 0인 지점을 감지한다. 여기서 감지한 지점 역시 닫힘시간으로 검출되는 시간일 수 있다.
상기 닫힘시간 검출부(150)에서의 2차와 3차 미분은, (전기적 신호 값의 변화량)/(시간 변화량)의 변화비를 획득하는 것이며, 그에 따라 닫힘시간 검출부(150)는 하나 이상의 미분 연산 회로(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고 상기 제어부(170)는 닫힘시간 검출부(150)에서 검출된 닫힘시간에 기초하여 인젝터를 통해 연료를 분사하되, 인젝터의 닫힘시간에 대한 정보를 피드백하여 인젝터를 제어할 수 있다.
상기 저장부(160)에는 인젝터의 맵핑된 분사명령시간-닫힘시간 특성 곡선 즉 감지가능범위맵핑 곡선이나 프로파일이 저장될 수 있으며, 여기서 감지가능범위맵핑 곡선이나 프로파일은 인젝터별 특성을 대표하는 다수의 맵핑 곡선일 수 있다.
지금까지 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량의 인젝터 제어 장치(100)에 대하여 설명하였다. 본 발명에 따르면 인젝터의 동작을 제어할 때 특히 비선형 구간에서의 인젝터 닫힘시간을 보다 정확하게 예측함으로써 인젝터를 통해 분사되는 분사량을 정밀하게 제어할 수 있으며, 이를 통해 인젝터 제어에 대한 신뢰성을 확보할 수 있고, 인젝터 닫힘시간 예측에 대한 강건성을 높일 수 있다.
이하, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 차량의 인젝터 제어 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명의 제2실시 예에 따른 차량의 인젝터 제어 방법의 수행 단계 중 본 발명의 가장 핵심적인 제어 과정인, 감지 가능 범위 결정 후, 닫힘시간을 검출하는 단계의 세부를 도시한 순서도이다.
우선, 인젝터 제어 장치(100)에 분사명령시간이 입력된다(S301).
상기 S301 단계에서 의미하는 분사명령시간의 입력은 인젝터 제어 장치의 외부에서 입력되는 것과 인젝터 제어장치 내에서 산출되는 경우 모두를 의미하는 것으로서, 인젝터 제어 장치(100)가 ECU 자체인 경우에는 ECU 내에서 산출된 분사명령시간이 편의상 제어 흐름으로 입력된 것으로 표현한 것이다.
다음으로 상기 인젝터 제어 장치가 상기 분사명령시간에 대응되는 인젝터 닫힘시간의 감지 가능 범위를 결정한다(S310)
상기 S310 단계에서의 감지 가능 범위는 보다 구체적으로는 상기 분사명령시간과 감지가능범위 맵핑 곡선으로부터 인젝터 닫힘시간의 감지 가능 범위를 결정하는 것으로서, 후술되는 과정을 통해 생성된 감지가능범위 맵핑 곡선 또는 맵핑 테이블로부터 상기 분사명령시간에 대응되는 감지가능범위가 획득된다.
이후, 상기 인젝터 제어 장치가 상기 결정된 감지 가능 범위 내에서 인젝터의 솔레노이드 밸브 코일에 유도된 전류 또는 전압 신호에 대해 시간을 기준으로 2차 미분값을 획득한다(S320).
이어서 상기 인젝터 제어 장치가 상기 획득한 2차 미분값이 0을 통과하는지 여부를 판단하고(S330), 0을 통과하면 0 이하인 지점의 시간을 닫힘시간으로 감지한다(S340).
보다 구체적으로 상기 S340단계는 0인 지점의 시간을 닫힘시간으로 감지할 수도 있고, 0 이하의 지점 중 최소값을 나타내는 지점의 시간을 닫힘시간으로 감지할 수도 있다.
한편 상기 S330 단계에서 상기 획득한 2차 미분값이 0을 통과하지 않은 것으로 판단된 경우에는 상기 S310단계에서 결정된 감지 가능 범위 내에서의 인젝터의 솔레노이드 밸브 코일에 유도된 전압 신호를 3차 미분하여 3차 미분값을 획득하고(S360), 상기 획득한 3차 미분값 중 0을 통과하는 지점의 시간을 닫힘시간으로 감지한다(S370).
마지막으로 상기 검출된 닫힘시간에 기초하여 인젝터를 피드백 제어한다(S350).
그리고 상기 제어 과정은 상기 분사명령시간이 비선형구간에 해당되는 것으로 판단된 경우에만 수행될 수 있는 바, 분사명령시간이 비선형구간에 해당되는지를 판단하는 단계가 S310 단계에 선행될 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 차량의 인젝터 제어 방법 중 가장 핵심적인 제어 과정인, 감지 가능 범위 결정 후, 닫힘시간을 검출하는 단계(S300)의 세부를 설명하였으며, 다음으로는 도 7, 8, 9를 참조하여 본 발명에 의한 차량의 인젝터 제어 방법이 구현되는 과정을 설명한다.
도 7은 본 발명에 따른 차량의 인젝터 제어 방법의 구현 과정을 도시한 순서도이다.
본 발명에 따른 차량의 인젝터 제어 방법을 구현하기 위해, 우선 인젝터의 감지 가능 범위 데이터를 맵핑한다(S100).
S100단계는 인젝터의 감지가능범위맵핑 곡선을 구하기 위한 과정으로서, 각 인젝터의 영역별로 닫힘시간을 검출하는 단계 및 검출된 분사명령시간-닫힘시간 데이터로부터 인젝터 특성 곡선을 맵핑하는 단계를 통해 획득될 수 있다.
이와 같이 인젝터의 감지가능범위맵핑 곡선이 획득된 후, 본 발명의 인젝터 제어 방법이 수행되는 바, 본 발명의 인젝터 제어 방법은 도7에 나타낸 바와 같이 차량에 장착된 인젝터의 감지가능범위맵핑 곡선을 결정하며(S200), 이어서 감지 가능 범위 결정 후 닫힘시간을 검출한다(S300).
감지 가능 범위 결정 후 닫힘시간을 검출하는 S300단계는 앞에서 자세히 설명되었으므로, 이하에서는 S100단계와 S200단계에 대하여 상세히 설명한다.
도 8은 본 발명에 따른 차량의 인젝터 제어 방법의 구현을 위해 인젝터 감지가능범위맵핑 곡선을 구하는 과정을 나타낸 순서도로서, 도면에 나타난 바와 같이 인젝터의 감지 가능 범위 데이터를 맵핑하는 상기 S100단계는 보다 구체적으로는 각 인젝터의 영역별로 닫힘시간을 검출하는 단계(S110), 검출된 분사명령시간-닫힘시간 데이터로부터 인젝터 특성 곡선을 맵핑하는 단계(S120)를 통해 수행되는데, 필요에 따라 맵핑된 분사명령시간-닫힘시간 데이터 특성 곡선에 가중치를 적용하여 감지 가능 범위의 맵핑을 수행하는 단계(S130)가 추가될 수 있다.
그리고 이와 같은 단계는 차량에 장착된 ECU 또는 차량용 컴퓨터에서 수행될 수도 있지만, 바람직하게는 차량에 적용 가능한 여러 제조사의 인젝터에 대한 시험 데이터나 스펙 정보로부터 차량 개발 단계에서 추출되어 차량에는 맵핑된 특성 곡선만이 탑재될 수 있다.
구체적으로 특성 곡선을 맵핑하는 과정은 인젝터에 대한 측정 데이터와 시뮬레이션 데이터 그리고 인젝터의 설계 조건 등에 기초하여 수행될 수 있는 바, 가장 단순하게는 분사명령시간과 인젝터 닫힘시간에 대한 측정 데이터로부터 산출될 수 있다.
예를 들어 본 발명에 있어서 가장 단순한 감지가능범위맵핑 곡선은 선형 구간에서 a라는 기울기를 갖고, 비선형 구간에서는 a보다 더 큰 b라는 기울기를 갖는 선분으로 구성될 수 있으며, 해당 선분은 측정된 분사명령시간과 인젝터 닫힘시간 데이터 그리고 비선형 구간에서의 시뮬레이션 데이터 또는 해당 인젝터에 대한 스펙 데이터 또는 인젝터 제조사에서 제공되는 특성 곡선을 추가로 반영하여 해당 데이터를 가장 가깝게 추종하는 기울기와 선분 교차점을 정함으로써 획득할 수 있다.
이상에서는 감지가능범위맵핑 곡선으로서 2개의 선이 교차하는 경우를 설명하였으나, 선형 구간에서 나타나는 측정 빈도가 높은 측정점(각 분사명령시간에서의 평균 측정점)을 잇는 선분일 수도 있으며, 선형 구간에서 측정된 데이터의 최대점을 잇는 선분일 수 있으며, 비선형 구간은 원점과 선형 구간 시작 위치에서의 상기 측정점을 잇는 선분인 특성 곡선일 수도 있다.
또한 선형 구간에서의 측정 데이터와 비선형 구간에서의 시뮬레이션 데이터 또는 해당 인젝터에 대한 스펙 데이터 또는 인젝터 제조사에서 제공되는 특성 곡선에서 독출된 데이터를 커브 피팅하는 경우도 본 발명의 실시 범위에 포함됨은 물론이다.
다음으로 도 9는 본 발명의 제2실시 예에 따른 차량의 인젝터 제어 방법의 수행 단계 중 차량에 장착된 인젝터의 감지가능범위맵핑 곡선 결정 단계의 세부를 도시한 순서도로서, 인젝터의 감지가능범위맵핑 곡선을 결정하는 상기 S200단계는 보다 구체적으로는 공연비 제어시 선형 구간에서 닫힘시간을 획득하는 단계(S210), 구간 예측을 위한 충분한 닫힘시간이 획득되었는지 판단하는 단계(S220), 상기 단계에서 구간 예측을 위한 충분한 닫힘시간이 획득되었다면, 선형 구간에서의 상기 닫힘시간 데이터에 따라 감지가능범위 맵핑 곡선을 선정하는 단계(S230)로 수행된다.
여기서 인젝터의 감지가능범위맵핑 곡선을 결정하는 것은 차량 엔진에 장착되는 인젝터가 같은 제조사에서 제조되었다 하더라도 기본적으로 제조 공차로 인해 인젝터 마다 제어 특성이 상이하고, 경년 변화에 따라 분사 특성이 변화한다는 점을 고려한 것으로서, 엔진에 다수개 적용된 인젝터마다의 감지가능범위맵핑 곡선을 보다 정확하게 선정하기 위한 것으로서, 앞서 감지가능범위맵핑 곡선을 선정하는 과정은 본 발명의 제1실시 예에서의 인젝터 제어 장치의 감지가능맵핑곡선 선택부(120)에서 수행된다.
그리고, 감지가능범위맵핑 곡선은 선형 구간에서 감지값 즉 닫힘시간을 검출하고, 해당 감지값이 해당 구간을 예측하는데 충분한 감지값인지를 판단하는 과정이 수행되는 바, 이는 감지값의 개수나 출현 범위가 선형 구간을 특정하는데 충분한 범위인지를 판단하기 위한 것이며, 충분한 것으로 판단되면 해당 감지값에 의해 해당 감지값에 가장 잘 부합되는 감지가능범위맵핑 곡선을 선정할 수 있게 된다.
상기 단계에서 충분한 범위인지에 대한 판단은 감지값의 개수가 기설정된 개수 이상인지 또는 감지값의 범위가 선형 구간의 초기 영역, 중간 영역, 후기 영역에 일정 개수 이상 분포하는지를 기준으로 행해질 수 있다.
도10은 본 발명에 따른 차량의 인젝터 제어 방법의 구현 과정 중 인젝터의 감지 가능 범위 데이터를 맵핑하는 과정의 예를 도시한 그래프이다.
앞서 인젝터의 감지 가능 범위 데이터를 맵핑하는 S100단계에서 설명한 바와 같이 각 인젝터의 닫힘시간을 검출하는 단계(S110)를 통해 확보된 분사명령시간-닫힘시간 데이터를 토대로 인젝터 특성 곡선을 맵핑하게 되는데(S120), 필요에 따라 맵핑된 분사명령시간-닫힘시간 데이터 특성 곡선에 가중치를 적용하여 감지 가능 범위의 맵핑을 수행하는 단계(S130)가 추가될 수 있다.
도10 에 서로 다른 색상으로 나타낸 데이터는 각각 서로 다른 인젝터에 대한 측정 결과이며, 점선으로 나타낸 선분은 감지 가능 범위를 나타내는 맵핑 결과로서, 가장 단순한 형태의 감지가능범위맵핑 곡선이다. 즉, 해당 감지가능범위맵핑 곡선은 선형 구간에서 a라는 기울기를 갖고, 비선형 구간에서는 a보다 더 큰 b라는 기울기를 갖는 선분으로 구성될 수 있으며, 해당 선분은 측정된 분사명령시간과 인젝터 닫힘시간 데이터 그리고 비선형 구간에서의 시뮬레이션 데이터 또는 해당 인젝터에 대한 스펙 데이터 또는 인젝터 제조사에서 제공되는 특성 곡선을 추가로 반영하여 해당 데이터를 가장 가깝게 추종하는 기울기와 선분 교차점을 정하여 산출된 것으로서, 분사 닫힘시간에 가중치를 적용하여 감지 가능 범위 분사 닫힘시간을 일정 크기 상향 이동시킨 것이다.
상기 가중치는 상기 감지 가능 범위를 설정함에 있어서의 일종의 여유 범위로서, 예측되지 않은 노이즈로 인한 영향을 배제하기 위해 적용하는 것이며, 다수의 측정 결과로부터 가중치의 크기가 결정될 수 있다.
도11은 본 발명에 따른 차량의 인젝터 제어 방법의 구현 과정 중 인젝터의 감지 가능 범위 데이터를 맵핑하는 과정의 예를 도시한 그래프이다.
도 10은 인젝터의 감지 가능 범위 데이터를 맵핑하는 선분이 하나인 경우를 나타내었으나, 도11은 인젝터마다 서로 다른 분사 특성을 나타낸다는 점을 반영하기 위하여, 3개의 맵핑 곡선으로 맵핑한 경우를 나타낸다.
도12는 분사명령시간이 0.15msec인 인젝터에서 분사명령시간 종료 후 솔레노이드 코일에 유도된 전압을 나타낸 그래프이다. 데이터가 미분되지 않은 상황에서의 원래 그래프에서는 그림에 나타낸 바와 같이 변곡점이 명확하지 않다는 점을 확인할 수 있다.
도 13은 도12에 나타낸 상기 솔레노이드 코일에 유도된 전압 데이터의 절대값을 시간에 대해 2차 미분하되, 도11의 맵핑 데이터에 의해 결정된 감지가능범위 내에서 닫힘시간을 검출하는 것을 나타낸 그래프이다.
즉, 도11에서 닫힘시간을 측정할 인젝터의 선형 구간에서의 측정 데이터의 기울기를 가장 잘 추종하는 맵핑곡선이 맴핑곡선2로 선정된 경우, 분사명령시간이 0.15msec인 경우에는 맵핑곡선2로부터 분사 닫힘시간 감지 가능 범위를 1.5msec로 결정한다,
그리고 분사 닫힘시간 감지 가능 범위가 1.5msec 이내로 한정되었으므로 도13에 나타낸 바와 같이 미분값에 의한 닫힘시간 판정은 해당 범위 이내에서만 수행되어, 해당 범위 바깥에서 발생되는 노이즈로 인한 잘못된 닫힘시간 검출 가능성을 배제한다.
도 14는 도12에 나타낸 상기 솔레노이드 코일에 유도된 전압 데이터의 절대값을 시간에 대해 3차 미분하되, 도11의 맵핑 데이터에 의해 결정된 감지가능범위 내에서 닫힘시간을 검출하는 것을 나타낸 그래프이다. 앞서 도13에서와 마찬가지로 분사 닫힘시간 감지 가능 범위가 1.5msec 이내로 한정되었으므로 닫힘시간 판정은 해당 범위 이내에서만 수행된다.
도 15는 본 발명에 따른 차량의 인젝터 제어 방법이 적용된 인젝터에서 검출된 닫힘시간을 나타낸 그래프로서, 본 발명의 감지가능범위 내에서 닫힘시간을 검출하는 방법에 의하여 종래기술에 의한 도3의 분사 닫힘시간 검출 결과에서 나타났던 비선형 구간에서의 잘못된 데이터(분사명령시간 0.15~0.22msec 구간에서 발생되는 잘못된 닫힘시간 데이터)들이 모두 사라지는 결과를 얻게 된다는 점을 나타낸 것이다.
한편, 중복 서술을 방지하기 위해 자세히 설명하지는 않았지만 본 발명의 제2 실시 예에 따른 차량의 인젝터 제어 방법에 적용된 모든 기술적 특징은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량의 인젝터 제어 장치(100)에 모두 동일하게 적용될 수 있음은 물론이라 할 것이다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 차량의 인젝터 제어 장치, ECU
10: 프로세서
20: 인터페이스
30: 메모리
40: 스토리지
41: 컴퓨터 프로그램
50: BUS
110: 감지값 획득부
120: 감지가능범위맵핑곡선 선택부
130: 구간인식부
140: 감지가능범위 결정부
150: 닫힘시간 검출부
160: 저장부
170: 제어부
A: 발리스틱 구간(ballistic region)
B: 트랜지언트 구간(transient region)
C: 선형 구간 (넌발리스틱 구간)
10: 프로세서
20: 인터페이스
30: 메모리
40: 스토리지
41: 컴퓨터 프로그램
50: BUS
110: 감지값 획득부
120: 감지가능범위맵핑곡선 선택부
130: 구간인식부
140: 감지가능범위 결정부
150: 닫힘시간 검출부
160: 저장부
170: 제어부
A: 발리스틱 구간(ballistic region)
B: 트랜지언트 구간(transient region)
C: 선형 구간 (넌발리스틱 구간)
Claims (16)
- (a) 인젝터 제어 장치에 분사명령시간이 입력되는 단계;
(b) 상기 인젝터 제어 장치가 상기 분사명령시간에 대응되는 인젝터 닫힘시간의 감지 가능 범위를 결정하는 단계;
(c) 상기 인젝터 제어 장치가 상기 결정된 감지 가능 범위 내에서 인젝터의 솔레노이드 밸브 코일에 유도된 전류 또는 전압 신호에 대해 2차 미분값을 획득하는 단계
(d) 상기 인젝터 제어 장치가 상기 획득한 2차 미분값이 0을 통과한다고 판단하면, 0 이하인 지점의 시간을 닫힘시간으로 감지하는 단계 및
(e) 상기 인젝터 제어 장치가 상기 감지한 닫힘시간에 기초하여 인젝터의 동작을 제어하는 단계
를 포함하는 닫힘시간 검출 단계를 포함하는 차량의 인젝터 제어 방법
- 제1항에 있어서,
상기 (b) 단계는,
상기 분사명령시간과 감지가능범위 맵핑 곡선으로부터 인젝터 닫힘시간의 감지 가능 범위를 결정하는 것을 특징으로 하는 닫힘시간 검출 단계를 포함하는 차량의 인젝터 제어 방법.
- 제1항에 있어서,
(f) 상기 (d)단계에서 획득한 2차 미분값이 0을 통과하지 않는다고 판단하면, 상기 (b)단계에서 결정된 감지 가능 범위 내에서의 인젝터의 솔레노이드 밸브 코일에 유도된 전류 또는 전압 신호를 3차 미분하여 3차 미분값을 획득하는 단계; 및
(g) 상기 획득한 3차 미분값 중 0을 통과하는 지점의 시간을 닫힘시간으로 감지하는 단계;
를 더 포함하는 닫힘시간 검출 단계를 포함하는 차량의 인젝터 제어 방법
- 제1항에 있어서,
상기 (d) 단계는,
상기 획득한 2차 미분 값이 0을 통과한다고 판단하면, 0인 지점의 시간을 닫힘시간으로 감지하는,
것을 특징으로 하는 닫힘시간 검출 단계를 포함하는 차량의 인젝터 제어 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 (d) 단계는,
상기 획득한 2차 미분 값이 0을 통과한다고 판단하면, 0 이하의 지점 중 최소값을 나타내는 지점의 시간을 닫힘시간으로 감지하는,
것을 특징으로 하는 닫힘시간 검출 단계를 포함하는 차량의 인젝터 제어 방법.
- 제1항에 있어서,
(h) 상기 (a) 단계에서 입력된 분사명령시간이 비선형구간에 해당되는지를 판단하는 단계
를 더 포함하는 닫힘시간 검출 단계를 포함하는 차량의 인젝터 제어 방법.
- 제6항에 있어서,
상기 (h) 단계에서 상기 분사명령시간이 비선형구간에 해당되는 것으로 판단된 경우에만, 상기 (b) 단계 이하의 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는
닫힘시간 검출 단계를 포함하는 차량의 인젝터 제어 방법.
- (ⅰ) 차량에 장착된 인젝터의 감지가능범위 맵핑 곡선을 결정하는 단계;
(ⅱ) 감지 가능 범위 결정 후,
(a) 인젝터 제어 장치에 분사명령시간이 입력되는 단계;
(b) 상기 인젝터 제어 장치가 상기 분사명령시간에 대응되는 인젝터 닫힘시간의 감지 가능 범위를 결정하는 단계;
(c) 상기 인젝터 제어 장치가 상기 결정된 감지 가능 범위 내에서 인젝터의 솔레노이드 밸브 코일에 유도된 전류 또는 전압 신호에 대해 2차 미분값을 획득하는 단계
(d) 상기 인젝터 제어 장치가 상기 획득한 2차 미분값이 0을 통과한다고 판단하면, 0 이하인 지점의 시간을 닫힘시간으로 감지하는 단계 및
(e) 상기 인젝터 제어 장치가 상기 감지한 닫힘시간에 기초하여 인젝터의 동작을 제어하는 단계
를 포함하는 차량의 인젝터 제어 방법
- 제8항에 있어서,
상기 인젝터의 감지가능범위맵핑 곡선은,
각 인젝터의 영역별로 닫힘시간을 검출하는 단계;
검출된 분사명령시간-닫힘시간 데이터로부터 인젝터 특성 곡선을 맵핑하는 단계;
를 통해 획득되는 것을 특징으로 하는 차량의 인젝터 제어 방법.
- 제9항에 있어서,
상기 인젝터의 감지가능범위맵핑 곡선은,
상기 검출된 분사명령시간-닫힘시간 데이터로부터 인젝터 특성 곡선을 맵핑하는 단계 이후에 맵핑된 분사명령시간-닫힘시간 데이터 특성 곡선에 가중치를 적용하여 감지 가능 범위의 맵핑을 수행하는 단계;
를 더 포함하여 획득되는 것을 특징으로 하는 차량의 인젝터 제어 방법.
- 제8항에 있어서,
상기 (ⅰ) 단계는,
(ⅰ-1) 공연비 제어시 선형 구간에서 닫힘시간을 획득하는 단계;
(ⅰ-2) 구간 예측을 위한 충분한 닫힘시간이 획득되었는지 판단하는 단계
(ⅰ-3) 상기 (ⅰ-2) 단계에서 구간 예측을 위한 충분한 닫힘시간이 획득되었다면, 선형 구간에서의 상기 닫힘시간 데이터에 따라 감지가능범위 맵핑 곡선을 선정하는 단계;
를 포함하는 차량의 인젝터 제어 방법.
- 제11항에 있어서,
(ⅰ-3) 단계에서 선정되는 감지가능범위 맵핑 곡선은 인젝터별 특징을 대표하는 다수의 맵핑 곡선 중 하나인
것을 특징으로 하는 차량의 인젝터 제어 방법.
- 선형 구간에서 닫힘시간 값을 획득하는 감지값 획득부;
상기 획득한 감지 값에 기초하여 감지가능범위맵핑곡선을 선택하는 감지가능범위맵핑곡선 선택부;
입력된 분사명령시간에 대해 정상적인 닫힘시간을 감지할 수 있는 감지가능범위를 결정하는 감지가능범위 결정부;
상기 결정된 감지가능범위 내에서 인젝터의 솔레노이드 밸브 코일에 유도된 전압 신호를 2차 미분하여 2차 미분 값을 획득하고, 상기 획득한 2차 미분 값이 0을 통과한다고 판단하면 0 이하의 지점의 시간을 닫힘시간으로 감지하는 닫힘시간 검출부; 및
상기 감지된 닫힘시간에 기초하여 인젝터의 동작을 제어하는 제어부;
를 포함하는 차량의 인젝터 제어 장치.
- 제13항에 있어서,
상기 닫힘시간 검출부는,
상기 획득한 인젝터의 솔레노이드 밸브 코일에 유도된 전압 신호의 2차 미분 값이 0을 통과하지 않는다고 판단하면, 상기 결정된 감지가능 범위 내에서 인젝터의 솔레노이드 밸브 코일에 유도된 전압 신호를 3차 미분하여 3차 미분 값을 획득하고, 상기 획득한 3차 미분 값 중 0을 통과하는 지점의 시간을 닫힘시간으로 감지하는,
것을 특징으로 하는 차량의 인젝터 제어 장치.
- 제13항에 있어서,
상기 닫힘시간 검출부는,
상기 획득한 2차 미분 값이 0을 통과한다고 판단하면, 0인 지점의 시간 또는 0 이하의 지점 중 최소값을 나타내는 지점의 시간을 닫힘시간으로 감지하는,
것을 특징으로 하는 차량의 인젝터 제어 장치.
- 제13항에 있어서,
상기 입력된 분사명령시간이 감지가능범위맵핑 곡선의 비선형구간에 위치하는 지를 판단하는 구간 인식부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 인젝터 제어 장치.
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|---|---|---|---|
| KR1020190167282A KR102233163B1 (ko) | 2019-12-13 | 2019-12-13 | 차량의 인젝터 제어 방법 및 제어 장치 |
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009121482A (ja) * | 2007-11-15 | 2009-06-04 | Delphi Technologies Inc | グリッチ検出器とグリッチ事象を検出する方法 |
| KR101730938B1 (ko) | 2009-07-10 | 2017-04-27 | 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하 | 작동 전압을 평가하는 것에 기초하여 연료 분사 밸브의 폐쇄 시간 결정 |
| KR20170121913A (ko) * | 2016-04-26 | 2017-11-03 | 현대자동차주식회사 | 인젝터의 미소 닫힘 시간 제어를 위한 인젝터 특성 보정 방법 |
| KR101806354B1 (ko) * | 2015-12-07 | 2018-01-10 | 현대오트론 주식회사 | 오프닝 듀레이션을 이용한 인젝터 제어 방법 |
| KR101863903B1 (ko) | 2010-11-17 | 2018-06-01 | 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하 | 분사 밸브의 작동 방법 및 장치 |
| KR102001978B1 (ko) * | 2012-07-13 | 2019-07-19 | 델피 오토모티브 시스템스 룩셈부르크 에스에이 | 내연 기관에서의 연료 주입 제어 |
-
2019
- 2019-12-13 KR KR1020190167282A patent/KR102233163B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009121482A (ja) * | 2007-11-15 | 2009-06-04 | Delphi Technologies Inc | グリッチ検出器とグリッチ事象を検出する方法 |
| KR101730938B1 (ko) | 2009-07-10 | 2017-04-27 | 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하 | 작동 전압을 평가하는 것에 기초하여 연료 분사 밸브의 폐쇄 시간 결정 |
| KR101863903B1 (ko) | 2010-11-17 | 2018-06-01 | 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하 | 분사 밸브의 작동 방법 및 장치 |
| KR102001978B1 (ko) * | 2012-07-13 | 2019-07-19 | 델피 오토모티브 시스템스 룩셈부르크 에스에이 | 내연 기관에서의 연료 주입 제어 |
| KR101806354B1 (ko) * | 2015-12-07 | 2018-01-10 | 현대오트론 주식회사 | 오프닝 듀레이션을 이용한 인젝터 제어 방법 |
| KR20170121913A (ko) * | 2016-04-26 | 2017-11-03 | 현대자동차주식회사 | 인젝터의 미소 닫힘 시간 제어를 위한 인젝터 특성 보정 방법 |
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