KR20050064976A - 연료 성상에 따른 시동 연료량 학습장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

엔진 시동시 연료량을 학습하는 것으로, 엔진의 냉각 온도별로 완폭이 이루어지는 시동 시간과 시동 RPM을 추적 모니터하여 학습 저장한 다음 차기 시동시에 시동 연료량 산출에 적용하도록 하는 연료성상에 따른 시동 연료량 학습장치 및 방법에 관한 것으로,

엔진이 충분히 냉각되어 있는 상태에서 시동 요구가 검출되면 수온에 따른 시동 연료량을 결정하는 과정과, 시동 연료량의 분사에 따른 시동 시도로 목표시간 이내에 완폭이 검출되는지 판단하는 과정과, 목표시간 이내에 완폭이 이루어지면 현재 수온 조건의 시동 연료량에 감량 보정 펙터값을 적용하여 현재의 수온 조건에 대한 시동 연료량으로 결정하는 과정과, 보정 펙터값이 적용된 시동 연료량이 설정된 최소 기준값 이하인지를 판단하는 과정과, 최소 기준값 이하이면 최소 기준값을 현재의 온도 조건에 대한 시동 연료량으로 결정하고, 최소 기준값 이상이면 감량 보정 펙터값이 적용된 시동 연료량을 현재 온도 조건에 대한 시동 연료량을 결정하여 높은 연료성상을 갖는 연료에 대한 시동 연료량으로 학습 저장하는 과정 및 상기한 학습은 시동 연료량이 목표 시동 시간을 추종하는 시점까지 각 온도 영역에 대하여 반복 실행하는 과정을 포함한다.

또한, 상기에서 시동 요구시 결정된 시동 연료량의 분사에 따른 시동 시도로 목표시간에 도달하기까지 완폭이 검출되지 않으면 현재 수온 조건의 시동 연료량에 증량 보정 펙터값을 적용하여 현재의 수온 조건에 대한 시동 연료량으로 결정하는 과정과, 보정 펙터값이 적용된 시동 연료량이 설정된 최대 기준값 이상인지를 판단하는 과정과, 최대 기준값 이상이면 최대 기준값을 현재의 온도 조건에 대한 시동 연료량으로 결정하고, 최대 기준값 이하이면 증량 보정 펙터값이 적용된 시동 연료량을 현재 온도 조건에 대한 시동 연료량을 결정하여 낮은 연료성상을 갖는 연료에 대한 시동 연료량으로 학습 저장하는 과정 및, 상기한 학습은 시동 연료량이 목표 시동 시간을 추종하는 시점까지 각 온도 영역에 대하여 반복 실행하는 과정을 포함한다.

Description

연료 성상에 따른 시동 연료량 학습장치 및 방법{START INJECTION CAPACITY LEARNING SYSTEM OF FUEL REID VAPOR PRESSURE ON ENGINE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 엔진 시동시 연료량을 학습하는 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 엔진의 냉각 온도별로 완폭이 이루어지는 시동 시간과 시동 RPM을 추적 모니터 하여 학습 저장한 다음 차기 시동시에 시동 연료량 산출에 적용하도록 하는 연료성상에 따른 시동 연료량 학습장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 엔진에 동력원으로 사용되고 있는 가솔린은 각 국가별로 서로 다른 연료 성상(Reid Vapor Pressure), 즉 증발압력을 적용하고 있다.

예를 들어, 가솔린 연료의 연료성상은 대략적으로 6.0psi ~ 13.5psi 범위로 국가별로 그 폭이 매우 다양하게 분포되고 있다.

이 연료성상은 엔진이 충분히 냉각되어 있는 저온 초기 시동시에 영향을 크게 미친다.

즉, 연료성상이 10.0psi로 맵핑된 차량에 연료성상이 6.0psi를 갖는 연료를 주입하여 저온 상태에서 엔진의 시동을 시도하는 경우 연료의 무화 및 웰 웨이팅(Wall Wetting)의 의한 시동 연료량의 부족 및 공연비의 부족으로 인하여 시동 시간의 지연이 발생되며, 시동 후 엔진 RPM의 저하(Undershoot)와 심한 경우 엔진 스톨(Stall)이 발생되는 단점이 있다.

반대로, 연료성상을 10.0psi로 맵핑한 차량에 연료성상이 13.5psi를 갖는 연료를 주입하여 저온 상태에서 엔진의 시동을 시도하는 경우 시동 시간은 단축되나 완폭후 엔진 RPM의 급격한 상승으로 불안감을 발생시키고, 공연비의 과다로 연비 저하를 초래하는 문제점이 발생된다.

그러나, 현재의 엔진에 적용되고 있는 시동 연료량의 결정은 연료의 성상과 관계없이 냉각수의 온도에 대해서만 결정하도록 하고 있어 전술한 바와 같은 문제점을 발생시키고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 엔진의 시동시 냉각수의 온도별로 완폭이 이루어지는 시동 시간과 시동 RPM을 추적 모니터 하여 학습 저장한 다음 차기 시동시에 시동 연료량 산출에 적용하도록 함으로써, 다양한 연료성상에 대한 시동 연료량 및 시동시간의 학습 적용으로 시동성 및 엔진의 안정성을 향상시키고, 연료성상에 따른 공연비의 제어를 통해 연비 향상을 제공하도록 한 것이다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 이그니션 키에 의한 시동 온 요구를 검출하는 이그니션 스위치와; 냉각수의 온도를 검출하는 수온 검출부와; 크랭크 샤프트의 회전속도로부터 시동 요구에 의한 크랭킹(Cranking)과 이에 따른 완폭 여부를 검출하는 엔진 회전수 검출부와; 냉각수의 각 온도조건과 엔진 회전수를 추적하여 연료성상에 따른 목표 시동시간 및 시동시 연료량을 학습하여 저장하여 차기 시동에 적용하는 제어부 및; 상기 제어부의 제어신호에 따라 산출된 시동 연료량을 결정된 시동 시간동안 분사하는 인젝터를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료성상에 따른 시동 연료량 학습장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 엔진이 충분히 냉각되어 있는 상태에서 시동 요구가 검출되면 수온에 따른 시동 연료량을 결정하는 과정과; 상기 시동 연료량의 분사에 따른 시동 시도로 목표시간 이내에 완폭이 검출되는지 판단하는 과정과; 목표시간 이내에 완폭이 이루어지면 현재 수온 조건의 시동 연료량에 감량 보정 펙터값을 적용하여 현재의 수온 조건에 대한 시동 연료량으로 결정하는 과정과; 상기 보정 펙터값이 적용된 시동 연료량이 설정된 최소 기준값 이하인지를 판단하는 과정과; 상기에서 최소 기준값 이하이면 최소 기준값을 현재의 온도 조건에 대한 시동 연료량으로 결정하고, 최소 기준값 이상이면 감량 보정 펙터값이 적용된 시동 연료량을 현재 온도 조건에 대한 시동 연료량을 결정하여 높은 연료성상을 갖는 연료에 대한 시동 연료량으로 학습 저장하는 과정 및; 상기한 학습은 시동 연료량이 목표 시동 시간을 추종하는 시점까지 각 온도 영역에 대하여 반복 실행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료성상에 따른 시동 연료량 학습방법을 제공한다.

상기에서 시동 요구시 결정된 시동 연료량의 분사에 따른 시동 시도로 목표시간에 도달하기까지 완폭이 검출되지 않으면 현재 수온 조건의 시동 연료량에 증량 보정 펙터값을 적용하여 현재의 수온 조건에 대한 시동 연료량으로 결정하는 과정과; 상기 보정 펙터값이 적용된 시동 연료량이 설정된 최대 기준값 이상인지를 판단하는 과정과; 상기에서 최대 기준값 이상이면 최대 기준값을 현재의 온도 조건에 대한 시동 연료량으로 결정하고, 최대 기준값 이하이면 증량 보정 펙터값이 적용된 시동 연료량을 현재 온도 조건에 대한 시동 연료량을 결정하여 낮은 연료성상을 갖는 연료에 대한 시동 연료량으로 학습 저장하는 과정 및; 상기한 학습은 시동 연료량이 목표 시동 시간을 추종하는 시점까지 각 온도 영역에 대하여 반복 실행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료성상에 따른 시동 연료량 학습방법을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 연료성상에 따른 시동 연료량 학습장치는 이그니션 스위치(10)와 수온 검출부(20), 엔진 회전수 검출부(30), 제어부(40) 및 인젝터(50)를 포함하여 구성된다.

이그니션 스위치(10)는 이그니션 키에 의한 시동 온 요구를 검출하여 그에 대한 정보를 출력한다.

수온 검출부(20)는 냉각수의 온도를 검출하여 그에 대한 정보를 출력한다.

엔진 회전수 검출부(30)는 크랭크 샤프트의 회전속도로부터 시동 요구에 의한 크랭킹(Cranking)과 이에 따른 완폭 여부의 정보를 출력한다.

제어부(40)는 냉각수의 각 온도조건과 엔진 회전수를 추적하여 연료성상에 따른 목표 시동시간 및 시동시 연료량을 학습하여 저장하며, 학습된 목표 시동시간 및 시동 연료량을 차기 시동에 적용하여 시동성이 유지되도록 제어한다.

인젝터(50)는 상기 제어부(40)에서 인가되는 제어신호에 따라 산출된 시동 연료량을 결정된 시동 시간동안 분사하여 연료성상에 따라 안정된 시동 온이 실행될 수 있도록 한다.

상기한 기능이 포함되는 본 발명의 구성을 통해 연료성상에 따른 시동 연료량 학습방법에 대하여 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

엔진이 충분히 냉각(Soaking)되어 있는 상태에서 제어부(40)는 이그니션 스위치(10)로부터 시동 요구가 검출되는지를 판단한다(S100).

상기 S100에서 시동 요구가 검출되면 수온 검출부(20)를 통해 현재의 냉각수 온도(TCO)를 검출한 다음(S110) 설정된 맵 테이블로부터 수온에 따른 시동 연료량을 결정한다(S120).

상기 시동 연료량은 전기통 동시 분사를 위한 프리 인젝션 연료량(Pre Injection)과 기통 식별에 따른 스타트 인젝션 연료량(Start Injection)을 포함한다.

이후, 상기 결정된 시동 연료량의 분사를 통해 엔진 시동을 시도하며(130), 상기의 시동 시도에 따라 목표 시간내에 완폭이 이루진 후 엔진 회전수의 강하가 검출되는지를 판단한다(S140).

상기 완폭의 검출은 도 3에 도시된 바와 같이 크랭킹에 따른 배터리 전압의 변동이 검출된 후 초폭이 발생된 다음 배터리 전압이 안정된 상태로 인지되고, 이때의 엔진 회전수가 설정된 기준 회전수인 A RPM, 바람직하게는 1000RPM 이상으로 검출되는 조건이다.

상기 S140에서 완폭이 이루진 후 엔진 회전수의 강하가 검출되면 현재 수온값에 보상 펙터값, 즉 감량 보정을 위한 보상 펙터값을 적용하여(S150) 스타트 인젝션 연료량을 연산한 다음 설정된 기준 연료량값과 비교한다(S160).

상기 S160에서 연산되는 스타트 인젝션 연료량이 설정된 기준 연료량의 최소 기준값 이하의 값을 갖는지를 판단한다(S170).

상기 S170에서 기준 연료량의 최소값 보다 작은 값을 갖는 것으로 판단되면, 현재의 수온 조건에서의 스타트 인젝션 연료량을 상기 기준 연료량의 최소값으로 결정한다(S180).

그러나, 상기 S170에서 기준 연료량의 최소값 보다 큰 값을 갖는 것으로 판단되면 보상 펙터가 적용되어 산출되는 연료량, 즉 감량 보상 펙터가 적용된 연료량을 현재의 수온 조건에서의 스타트 인젝션 연료량으로 결정한다(S190).

상기와 같이 현재의 수온 조건에 대한 스타트 인젝션 연료량이 결정되면 이를 시동 연료량으로 학습하고, 이 스타트 인젝션 연료량을 적용한 시동 시간을 학습하여 저장한다(S200).

따라서, 차기 시동 요구가 검출되는 경우 온도 조건에 따라 상기 학습 저장된 시동 연료량 및 시동시간을 높은 연료성상을 갖는 연료에 대한 시동 연료량 및 시동시간으로 결정 적용하도록 한다(S210).

이때, 시동 시간은 목표 완폭 시간을 추종하도록 하도록 반복 학습하여 시동 연료량을 저장한다.

또한, 상기 S140의 판단에서 목표시간내에 완폭이 이루어지지 않으면 현재 수온값에 보상 펙터값, 즉 증량 보상 펙터값을 적용하여(S310) 스타트 인젝션 연료량을 연산한 다음 설정된 기준 연료량값과 비교한다(S320).

상기 S320에서 연산되는 스타트 인젝션 연료량이 설정된 기준 연료량의 최대 기준값 이상의 값을 갖는지를 판단한다(S330).

상기 S330에서 기준 연료량의 최대값 보다 큰 값을 갖는 것으로 판단되면, 현재의 수온 조건에서의 스타트 인젝션 연료량을 상기 기준 연료량의 최대값으로 결정한다(S340).

그러나, 상기 S330에서 기준 연료량의 최대값 보다 작은 값을 갖는 것으로 판단되면 보상 펙터값이 적용되어 산출되는 연료량, 즉 증량 보정된 연료량을 현재의 수온 조건에서의 스타트 인젝션 연료량으로 결정한다(S350).

상기와 같이 현재의 수온 조건에 대한 스타트 인젝션 연료량이 결정되면 이를 시동 연료량으로 학습하고, 이 스타트 인젝션 연료량을 적용한 시동 시간을 학습하여 저장한다(S360).

따라서, 차기 시동 요구가 검출되는 경우 온도 조건에 따라 상기 학습 저장된 시동 연료량 및 시동시간을 낮은 연료성상을 갖는 연료에 대한 시동 연료량 및 시동시간으로 결정 적용하도록 한다(S370).

상기한 학습의 반복은 설정된 횟수 이상, 바람직하게는 5회 이상을 반복하여 연료성상에 따른 시동 연료량 및 시동시간이 목표 완폭 시간을 추종하도록 학습함으로써 학습 결과의 적용에 신뢰성이 유지되도록 한다.

상기한 학습의 통한 고찰 결과에 대하여 도 4를 참조하면 다음과 같다.

즉, 임의의 연료성상, 예를 들어 9.0psi의 연료성상이 맵핑된 경우 그래프에서 알 수 있는 바와 같이 시동시의 완폭시간은 연료성상과 냉각수온에 대하여 어느 정도의 상관관계가 있음을 알 수 있다.

따라서, 전술한 바와 같이 이 상관관계의 학습을 통해 시동 연료량을 학습 저장하여 차기 시동에 반영되도록 한다.

즉, ① 냉각수의 온도별로 완폭에 도달되는 목표시간을 설정하고,

② 냉각수의 온도별로 시동 연료량의 최소 및 최대값을 결정한다.

이는 완폭 시간의 지연 이유가 연료성상의 문제가 아닌 다른 이유에 의해 기인하여 발생할 수 있는 공연비 농후 현상을 배제하기 위함이다.

③ 낮은 연료성상을 갖는 연료의 경우, 임의의 냉각온도에서 시동할 때 목표 완폭시간을 초과하는 경우 현재 온도 조건에서의 시동 연료량에 보정 펙터값을 적용한 연료량의 증량 보정을 통해 시동의 시도를 반복하며, 이러한 과정을 목표 완폭시간에 도달할 때 까지 반복하여 해당 온도 조건에 대한 학습값이 저장한다.

④ 높은 연료성상을 갖는 연료의 경우, 임의의 냉각온도에서 시동할 때 목표 완폭시간 이전에 엔진 회전수의 드롭이 발생하는 경우 시동 연료량에 보정 펙터값을 적용한 감량 보정을 통해 시동 시간이 목표 완폭 시간을 만족하도록 반복하여 해당 온도 조건에 대한 학습값을 저장한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 엔진의 냉각 온도별로 완폭이 이루어지는 시동 시간과 시동 RPM을 추적 모니터하여 연료성상에 따른 시동 연료량과 목표 완폭시간을 학습 저장한 다음 차기 시동시에 적용하도록 함으로써 연료성상에 관계없이 시동성을 향상시키고, 공연비를 안정되게 유지하여 엔진의 안정성 및 신뢰성을 유지한다.

도 1은 본 발명에 따라 연료 성상에 따른 시동 연료량 학습장치에 대한 개략적인 구성 블록도.

도 2a 및 도 2b는 본 발명에서 연료 성상에 따라 시동 연료량 학습을 실행하는 일 실시예의 흐름도.

도 3은 본 발명에서 연료 성상에 따라 시동 연료량 학습에 대한 그래프.

도 4는 본 발명을 통한 고찰로 분석되는 엔진 시동시 연료성상에 따라 냉각온도와 완폭시간의 관계를 도시한 그래프.

Claims (11)

1. 이그니션 키에 의한 시동 온 요구를 검출하는 이그니션 스위치와;

   냉각수의 온도를 검출하는 수온 검출부와;

   크랭크 샤프트의 회전속도로부터 시동 요구에 의한 크랭킹(Cranking)과 이에 따른 완폭 여부를 검출하는 엔진 회전수 검출부와;

   냉각수의 각 온도조건과 엔진 회전수를 추적하여 연료성상에 따른 목표 시동시간 및 시동시 연료량을 학습하여 저장하여 차기 시동에 적용하는 제어부 및;

   상기 제어부의 제어신호에 따라 산출된 시동 연료량을 결정된 시동 시간동안 분사하는 인젝터를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료성상에 따른 시동 연료량 학습장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제어부는 시동 연료량이 현재의 수온 영역에서 목표 시동시간을 추종하도록 하는 것을 특징으로 하는 연료성상에 따른 시동 연료량 학습장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제어부는 현재의 수온 영역에서 결정된 시동 연료량의 분사로 목표 시동시간 이전에 완폭이 이루어지면 높은 연료성상을 갖는 연료인 것으로 판단하여 시동 연료량의 감량 보정으로 완폭 도달시간이 목표 시동시간을 추종하도록 반복 학습하는 것을 특징으로 하는 연료성상에 따른 시동 연료량 학습장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제어부는 현재의 수온 영역에서 결정된 시동 연료량의 분사로 목표 시동시간에 도달하기까지 완폭이 이루어지지 않으면 낮은 연료성상을 갖는 연료인 것으로 판단하여 시동 연료량의 증량 보정으로 완폭 도달시간이 목표 시동시간을 추종하도록 반복 학습하는 것을 특징으로 하는 연료성상에 따른 시동 연료량 학습장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 제어부는 시동 시간 및 시동 연료량에 대한 학습은 각 온도 영역에 대하여 반복 실행하는 것을 특징으로 하는 연료성상에 따른 시동 연료량 학습장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 제어부의 완폭 조건 검출은 크랭킹에 의한 배터리 전압 변동 검출 이후 배터리 전압이 안정된 상태이고, 엔진 회전수가 설정된 기준 회전수 이상의 조건인 것을 특징으로 하는 연료성상에 따른 시동 연료량 학습장치.
7. 엔진이 충분히 냉각되어 있는 상태에서 시동 요구가 검출되면 수온에 따른 시동 연료량을 결정하는 과정과;

   상기 시동 연료량의 분사에 따른 시동 시도로 목표시간 이내에 완폭이 검출되는지 판단하는 과정과;

   목표시간 이내에 완폭이 이루어지면 현재 수온 조건의 시동 연료량에 감량 보정 펙터값을 적용하여 현재의 수온 조건에 대한 시동 연료량으로 결정하는 과정과;

   상기 보정 펙터값이 적용된 시동 연료량이 설정된 최소 기준값 이하인지를 판단하는 과정과;

   상기에서 최소 기준값 이하이면 최소 기준값을 현재의 온도 조건에 대한 시동 연료량으로 결정하고, 최소 기준값 이상이면 감량 보정 펙터값이 적용된 시동 연료량을 현재 온도 조건에 대한 시동 연료량을 결정하여 높은 연료성상을 갖는 연료에 대한 시동 연료량으로 학습 저장하는 과정 및;

   상기한 학습은 시동 연료량이 목표 시동 시간을 추종하는 시점까지 각 온도 영역에 대하여 반복 실행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료성상에 따른 시동 연료량 학습방법.
8. 제7항에 있어서,

   상기에서 시동 요구시 결정된 시동 연료량의 분사에 따른 시동 시도로 목표시간에 도달하기까지 완폭이 검출되지 않으면 현재 수온 조건의 시동 연료량에 증량 보정 펙터값을 적용하여 현재의 수온 조건에 대한 시동 연료량으로 결정하는 과정과;

   상기 보정 펙터값이 적용된 시동 연료량이 설정된 최대 기준값 이상인지를 판단하는 과정과;

   상기에서 최대 기준값 이상이면 최대 기준값을 현재의 온도 조건에 대한 시동 연료량으로 결정하고, 최대 기준값 이하이면 증량 보정 펙터값이 적용된 시동 연료량을 현재 온도 조건에 대한 시동 연료량을 결정하여 낮은 연료성상을 갖는 연료에 대한 시동 연료량으로 학습 저장하는 과정 및;

   상기한 학습은 시동 연료량이 목표 시동 시간을 추종하는 시점까지 각 온도 영역에 대하여 반복 실행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료성상에 따른 시동 연료량 학습방법.
9. 제7항에 있어서,

   상기 시동 연료량의 학습에서 최대 및 최소값은, 완폭 시간의 도달 지연이 연료 성상 문제가 아닌 다른데서 기인하여 발생하는 공연비 농후 현상을 배제하기 위하여 적용하는 것을 특징으로 하는 연료성상에 따른 시동 연료량 학습방법.
10. 제7항에 있어서,

    상기 시동 요구시 수온에 따라 산출되는 시동 연료량은 전기통 동시 분사를 실행하는 프리 인젝션량과 기통 식별에 따른 스타트 인젝션 량을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료성상에 따른 시동 연료량 학습방법.
11. 제7항에 있어서,

    상기 보정 펙터값이 적용되어 산출되는 시동 연료량은 스타트 인젝션량인 것을 특징으로 하는 연료성상에 따른 시동 연료량 학습방법.