KR20020035995A - 엔진 토크 정보의 제공방법 - Google Patents

Abstract

개시되는 엔진 토크 정보의 제공방법은, (a) 각 RPM과 흡입 공기량의 맵에 의한 최적 점화시기를 구하는 단계와; (b) 상기 단계 (a)에서 구한 최적 점화시기에서 냉각수와 공연비에 의한 최적 점화시기의 보정값을 더하여 현재의 수온과 공연비에서의 최적 점화시기를 구하는 단계와; (c) 상기 단계 (b)에서 구한 최적 점화시기에서 현재 운전 상태에서의 엔진의 점화시기를 차감하여 최적 점화시기와 실제 점화시기의 차이를 구하는 단계와; (d) 상기 단계 (c)에서 구한 실제 점화시기의 차이를 이용하여 점화시기 효율을 구하는 단계와; (e) 상기 엔진에서 발생시키는 최대 토크이고, 실험을 통하여 구한 현재 엔진의 운전 상태에서의 지시 토크를 맵에 의해 구한 후, 여기에 공연비 효율과 점화 효율을 곱하여 현재 상태에서의 점화시기와 공연비에 의한 보정이 이루어진 현재의 지시 토크(Indicted Torque)를 구하는 단계와; (f) 상기 단계 (e)에서 구한 지시 토크에 마찰 토크값을 차감하여 현재 실제로 발생되는 토크값을 구하는 단계와; (g) 상기 단계 (f)에서 구한 토크값을 다른 제어장치에 공급하는 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 차량 전체의 제어 성능을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Description

엔진 토크 정보의 제공방법{METHOD OF PROVIDING TORQUE INFORMATION FOR ENGINE}

본 발명은 엔진 토크 정보의 제공방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다른 제어장치와 원활한 토크 정보가 제공되도록 개선된 엔진 토크 정보의 제공방법에 관한 것이다.

차량에 장착된 ECU는 다른 제어장치를 위한 토크 정보 제공시 단순히 엔진의 스로틀 각도의 정보나 흡입 다기관의 압력에 대한 정보를 제공하여 타 제어장치에서 그 값을 기초로 토크를 추측하는 방법을 사용한다.

예컨대, 종래의 엔진 제어장치의 경우 트랜스미션 제어장치에 토크 정보를 제공하는데, 이때 직접 토크를 계산하여 제공하는 것이 아니라 간접적으로 토크를 추측할 수 있는 스로틀 각도나 흡입 다기관의 압력을 제공해 주고 있다.

이렇게 스로틀 각도나 흡입 공기량을 제공하는 이유는 엔진 제어장치에서 용이하게 얻을 수 있는 물리량이 이 값들이기 때문이고, 엔진 제어장치는 항상 스로틀 각도와 흡입 다기관의 압력을 센싱하고 있다.

이와 같이 직접적인 토크 정보가 아닌 토크를 추측할 수 있는 엔진 정보를 제공하여 주기 때문에 그 정보의 오차 범위는 커질 수밖에 없다. 이렇게 스로틀 각도나 흡입 다기관을 이용한 토크 계산의 경우 각 운전 상태에서의 토크값을 개략적으로 추측할 수 있으나, 엔진의 토크는 흡입 다기관의 압력과 물리적으로 유사한 스로틀 각도 이외에도 흡입 혼합기의 공연비와 점화시기에도 상당한 영향을 받는다. 따라서 공연비와 점화시기에 따른 토크 변화를 충분히 반영할 수 없다.

그리고 트랜스미션 제어와 같이 대략적인 토크의 정보만을 필요로 하는 경우에는 기존처럼 스로틀 각도나 흡입 다기관의 각도를 이용한 토크 추측 정보로도 충분했으나, 하이브리드 차량중 엔진과 모터가 직결되어 있는 병렬형 하이브리드 자동차의 경우 모터 제어기와 토크 정보를 주고받아야 하는데, 이때 엔진의 토크 정보는 상당히 정확한 값이 요구된다.

그러나 상술한 바와 같은 종래의 기술로는 충분한 신뢰성을 가진 엔진 토크 정보를 제공할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 현재의 운전 상태에서의 신뢰성을 갖는 토크 정보를 정확하게 다른 제어장치에 제공토록 한 엔진 토크 정보의 제공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 점화 효율의 계산 과정을 나타내 보인 도면.

도 2는 본 발명에 따른 엔진 토크 정보의 제공방법을 순차적으로 나타낸 개략적인 플로차트.

도 3은 점화 효율을 나타내 보인 그래프.

도 4는 현재 엔진의 토크를 얻어내는 방법을 나타내 보인 도면.

도 5는 공연비 효율을 나타내 보인 그래프

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 엔진 토크 정보의 제공방법은, (a) 각 RPM과 흡입 공기량의 맵에 의한 최적 점화시기를 구하는 단계와; (b) 상기 단계 (a)에서 구한 최적 점화시기에서 냉각수와 공연비에 의한 최적 점화시기의 보정값을 더하여 현재의 수온과 공연비에서의 최적 점화시기를 구하는 단계와; (c) 상기 단계 (b)에서 구한 최적 점화시기에서 현재 운전 상태에서의 엔진의 점화시기를 차감하여 최적 점화시기와 실제 점화시기의 차이를 구하는 단계와; (d) 상기 단계 (c)에서 구한 실제 점화시기의 차이를 이용하여 점화시기 효율을 구하는 단계와; (e) 상기 엔진에서 발생시키는 최대 토크이고, 실험을 통하여 구한 현재 엔진의 운전 상태에서의 지시 토크를 맵에 의해 구한 후, 여기에 공연비 효율과 점화 효율을 곱하여 현재 상태에서의 점화시기와 공연비에 의한 보정이 이루어진 현재의 지시 토크(Indicted Torque)를 구하는 단계와; (f) 상기 단계 (e)에서 구한 지시 토크에 마찰 토크값을 차감하여 현재 실제로 발생되는 토크값을 구하는 단계와; (g) 상기 단계 (f)에서 구한 토크값을 다른 제어장치에 공급하는 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

우선, 본 발명에 따른 엔진 토크 정보의 제공방법은, 4행정 사이클 불꽃 점화기관의 엔진 전자제어장치에 있어서, 다른 제어장치를 위한 엔진의 토크 정보를 제공하는 방법이다.

엔진의 경우 토크에 영향을 주는 요인으로는, 흡입 다기관의 압력이나 스로틀 각도에 의해 계산되거나 직접 계측될 수 있는 물리량으로서의 흡입 공기량과, 흡입 혼합기의 공연비, 및 점화시기를 들 수 있다.

따라서 엔진 전자제어장치에서 상기와 같은 3개의 조건을 고려하여 엔진의 토크량을 구한 후, 이를 출력하면 현재 엔진의 RPM과 부하를 의미하는 현재의 운전 상태에서의 토크 정보를 정확하게 다른 제어장치로 제공하게 된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 엔진 토크량에 영향을 주는 요인중의 하나인 점화시기에 관한 영향을 나타내는 점화 효율의 계산을 알 수 있고, 다른 요인과는 다르게 점화시기의 경우, 1사이클에 4번 발생하며, 이는 완전히 이상적인 값이기 때문에 이 요인은 4개의 점화 효율 정보를 평균하여 구한다. 이를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 2에는 본 발명에 따른 엔진 토크 정보의 제공방법을 개략적으로 나타낸 구성도가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 엔진 토크 정보의 제공방법은, 우선, 각 RPM과 흡입 공기량의 맵(map)에 의한 최적 점화시기를 구한다.(단계 110)

여기서, 상기 맵은 엔진의 시험을 통해 실험적으로 구한다. 이때의 토크는 최대 토크가 나오기 위한 최소의 점화진각(MBT; Minimum spark advance for BestTorque) 및 이론 공연비에서 정상 수온일 때의 토크값이다.

상기한 점화진각은 엔진의 토크는 점화시기가 진각될 수록 커지지만 일정값 이상이 되면 그 이상은 증가하지 않으며 오히려 노킹 등을 수반하므로 토크가 더 이상 증가하지 않는 점화진각을 말하고, 상기한 이론 공연비는 공기와 연료의 중량비가 14.7:1이 되는 공연비이다.

그리고 상기 단계 110에서 구한 최적 점화시기에서 냉각수와 공연비에 의한 최적 점화시기의 보정값을 더하여 현재의 수온과 공연비에서의 최적 점화시기를 구한다.(단계 120) 이때의 보정값도 실험적으로 구한 2차원 테이블을 사용한다.

이어서, 상기 단계 120에서 구한 최적 점화시기에서 현재 운전 상태에서의 엔진의 점화시기를 차감하여 최적 점화시기와 실제 점화시기의 차이를 구한다.(단계 130)

또한 상기 단계 130에서 구한 실제 점화시기의 차이를 이용하여 점화시기 효율을 구한다.(단계 140) 점화시기 효율이라 하는 요인은 이 점화시기의 차이이므로 상기한 점화시기의 차이를 이용하여 점화시기 효율을 구한다. 이 점화시기 효율이란 단순하다. 최적 점화시기에서의 효율을 1로 보았을 때의 점화시기가 늦어짐으로 인해 토크의 감소된 정도를 나타낸다. 즉 최적 점화시기와 현재 점화시기의 차이를 알면 이 값에 의해서 토크가 얼마나 감소하는지를 알 수 있도록 설정된 값이다.

상기한 바와 같이 점화시기 효율, 즉 점화 효율을 도 3에 나타내 보였다. 도시된 바와 같이, X축은 최적 점화시기와 현재 점화시기의 차이를 나타낸 것이고,Y축은 점화 효율을 나타낸 것이다.

이와 같은 방법으로 점화 효율을 알았으면 이를 이용하여 엔진의 현재 토크값을 알 수 있다. 도 4는 현재 엔진의 토크값을 얻는 방법을 나타내 보이고 있다.

먼저 실험을 통하여 구한 현재 엔진의 운전 상태(엔진의 RPM과 흡기 다기관의 압력)에서의 지시 토크를 맵에 의하여 구한 후, 여기에 공연비 효율과 상기 단계 140에서 구한 점화 효율을 곱하여 엔진에서 발생시키는 최대 토크인 현재의 지시 토크(Indicted Torque)를 구한다.(단계 150)

상기 공연비 효율과 점화 효율을 곱하게 되면 현재 상태에서의 점화시기와 공연비에 의한 보정이 이루어진 현재의 지시 토크를 구할 수 있게 된다.

여기서 지시 토크란 현재 상태에서 엔진이 발생시키는 최대 토크로서 마찰 등의 손실을 고려하지 않은 값이며, 공연비 효율이란 현재 운전 상태의 공연비에 의하여 토크값이 영향을 받음으로 공연비가 이론 공연비일 때의 토크에 미치는 영향을 1로 보고 각 공연비에서의 토크의 영향을 나타낸 것이다.

도 5에는 이러한 공연비 효율을 나타낸 그래프가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, X축이 공연비를 나타내며, Y축이 공연비가 토크에 미치는 영향을 나타낸 것이다.

이어서, 상기 단계 150에서 구한 지시 토크에 마찰 토크(friction torque) 값을 차감하여 현재 실제로 발생되는 토크값을 구한다.(단계 160) 상기 단계 160에서 상기 마찰 토크는, 엔진에서 발생하는 모든 저항에 의하여 손실되는 토크값으로 실험에 의한 맵 및 테이블을 이용하여 구한다. 상기 마찰 토크는 2가지로 나누는데, 하나는 운전 조건에 의하여 영향을 받는 값과, 냉각수온에 의해 영향을 받는 값으로 이루어진다.

그리고 상기 단계 160에서 구한 토크값을 다른 제어장치에 공급한다.(단계 170) 상기와 같이 구한 토크값은 현재 엔진의 운전 상태에서 실제로 발생되는 토크값이며, 이렇게 구한 토크값을 다른 제어장치에 제공함으로써 원활한 차량의 제어를 수행할 수 있도록 해준다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 엔진 토크 정보의 제공방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.

다른 제어장치와 원활한 토크 정보를 공유할 수 있음으로 차량 전체의 제어 성능을 향상시킬 수 있다.

이에 따라 원활한 토크 정보 인터페이스가 가능하게 되어 개발에 따른 공수가 단축될 수 있고, 신기술 예컨대 병렬 하이브리드 차량용 제어장치에 적용이 용이하다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (3)

1. (a) 각 RPM과 흡입 공기량의 맵에 의한 최적 점화시기를 구하는 단계와;

   (b) 상기 단계 (a)에서 구한 최적 점화시기에서 냉각수와 공연비에 의한 최적 점화시기의 보정값을 더하여 현재의 수온과 공연비에서의 최적 점화시기를 구하는 단계와;

   (c) 상기 단계 (b)에서 구한 최적 점화시기에서 현재 운전 상태에서의 엔진의 점화시기를 차감하여 최적 점화시기와 실제 점화시기의 차이를 구하는 단계와;

   (d) 상기 단계 (c)에서 구한 실제 점화시기의 차이를 이용하여 점화시기 효율을 구하는 단계와;

   (e) 상기 엔진에서 발생시키는 최대 토크이고, 실험을 통하여 구한 현재 엔진의 운전 상태에서의 지시 토크를 맵에 의해 구한 후, 여기에 공연비 효율과 점화 효율을 곱하여 현재 상태에서의 점화시기와 공연비에 의한 보정이 이루어진 현재의 지시 토크(Indicted Torque)를 구하는 단계와;

   (f) 상기 단계 (e)에서 구한 지시 토크에 마찰 토크값을 차감하여 현재 실제로 발생되는 토크값을 구하는 단계와;

   (g) 상기 단계 (f)에서 구한 토크값을 다른 제어장치에 공급하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 토크 정보의 제공방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 단계 (f)에서

   상기 마찰 토크는, 상기 엔진에서 발생하는 모든 저항에 의하여 손실되는 토크값으로 실험에 의한 맵 및 테이블을 이용하여 구하는 것을 특징으로 하는 엔진 토크 정보의 제공방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 마찰 토크는 운전 조건에 의하여 영향을 받는 값과 냉각수온에 의해 영향을 받는 값으로 이루어진 것을 특징으로 하는 엔진 토크 정보의 제공방법.