KR20130041479A

KR20130041479A - 엔진의 점화시기 제어 방법

Info

Publication number: KR20130041479A
Application number: KR1020110105741A
Authority: KR
Inventors: 김승범
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2011-10-17
Filing date: 2011-10-17
Publication date: 2013-04-25
Also published as: KR101393879B1

Abstract

본 발명은 가솔린 엔진의 노킹이 반복적으로 발생하지 않도록 하여 차량의 엔진 소음을 감소시켜서 사용자를 만족시키며, 엔진의 내구성 저하를 방지하고, 저 옥탄가 연료 사용지역에 대한 별도의 베이스점화시기 맵을 옥탄가 별로 구비하지 않아도 되도록 함으로써 차량의 원가를 저감할 수 있도록 한다.

Description

엔진의 점화시기 제어 방법{SPARK TIME CONTROL METHOD FOR ENGINE}

본 발명은 엔진의 점화시기 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가솔린 엔진의 노킹을 억제하기 위하여 점화시기를 제어하는 방법에 관한 기술이다.

가솔린 엔진의 운전 제어에서 가장 중요한 것 중 하나는 노킹이 발생하지 않도록 하는 것이며, 그 주요한 제어대책으로는 점화시기를 지연시키는 방법이 있다.

도 1은 종래 가솔린 엔진의 노킹에 대한 대책으로 점화시기를 제어하는 방법을 예시한 것으로서, 시간에 따른 점화시기의 지각 및 진각의 예를 도시하고 있다.

즉, 엔진을 베이스점화시기로 운전하다가 노킹이 검출되면 점화시기를 지각시키고, 노킹이 검출되지 않으면 다시 상기 베이스점화시기를 향해 점화시기를 진각시키는 것으로서, 좌측 상측으로부터 보면, 일정한 기준값에 이르기 전까지는 노킹이 검출될 때마다 비교적 큰 각도로 지각을 시키는 fast retard 제어를 하고, 상기 기준값 이후에는 비교적 작은 각도로 지각을 시키는 slow retard 제어를 하며, 노킹이 검출되지 않으며, 상기 기준값 까지는 비교적 큰 각도로 진각시키는 fast recovery 제어를 하고, 상기 기준값 이후에는 비교적 작은 각도로 상기 베이스점화시기를 향해 진각시키는 slow recovery 제어를 수행하는 것이다.

그런데, 상기한 바와 같이 노킹에 따라 점화시기를 제어하는 방법은, 노킹이 발생하여 점화시기를 지각하였다가 노킹이 발생하지 않으면 점화시기를 진각시켜서 결국에는 다시 노킹이 발생하게 되고, 이 노킹은 다시 점화시기를 지각시키게 하므로, 점화시기의 지각과 진각이 반복적으로 이루어지게 되고 그에 따라 노킹도 반복적으로 발생하게 된다.

상기한 바와 같은 노킹의 반복적인 발생은 차량 사용자의 소음에 대한 불만을 야기시키며, 엔진의 내구성을 저하시키는 원인이 된다.

한편, 일부 해외 시장 등과 같이 저 옥탄가 연료의 사용 가능성이 높은 지역에서는 상기한 바와 같은 정상적인 옥탄가 연료에 대하여 설정된 베이스점화시기 맵으로는 엔진을 운전하기 어려우므로, 이러한 상황에 대비하여 별도의 저 옥탄가 연료 사용 지역을 위한 베이스점화시기 맵을 각 옥탄가 사양별로 별도로 구비해야 하는데, 이는 엔진ECU의 ROM DATA 사양 수를 증가시키게 되어 차량의 원가 상승 요인으로 작용하게 된다.

상기의 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 가솔린 엔진의 노킹이 반복적으로 발생하지 않도록 하여 차량의 엔진 소음을 감소시켜서 사용자를 만족시키며, 엔진의 내구성 저하를 방지하고, 저 옥탄가 연료 사용지역에 대한 별도의 베이스점화시기 맵을 옥탄가 별로 구비하지 않아도 되도록 함으로써 차량의 원가를 저감할 수 있도록 한 엔진의 점화시기 제어 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 엔진의 점화시기 제어 방법은

노킹이 발생하는지를 센싱하는 제1노킹센싱단계와;

상기 제1노킹센싱단계 수행결과 노킹이 발생하지 않은 경우, 현재의 베이스점화시기맵을 사용하여 엔진을 운전하고, 상기 제1노킹센싱단계를 수행하도록 하는 유지운전단계와;

상기 제1노킹센싱단계 수행결과 노킹이 발생한 경우, 점화시기를 지각시키는 점화지각단계와;

상기 제1노킹센싱단계 수행결과 노킹이 발생한 경우, 상기 베이스점화시기 맵을 지각시키는 방향으로 쉬프트시키는 베이스다운쉬프트단계와;

상기 베이스다운쉬프트단계 수행 후 노킹이 발생하는지를 센싱하는 제2노킹센싱단계와;

상기 제2노킹센싱단계 수행결과 노킹이 발생하지 않은 경우, 점화시기를 진각시키는 점화진각단계와;

상기 제2노킹센싱단계 수행결과 노킹이 발생하지 않은 경우, 상기 베이스점화시기 맵을 진각시키는 방향으로 쉬프트시키는 베이스업쉬프트단계;

를 포함하여 구성되고,

상기 베이스업쉬프트단계 이후에는 상기 유지운전단계를 수행하도록 된 것

을 특징으로 한다.

도 1은 종래 기술에 의한 엔진의 점화시기 제어방법을 설명한 그래프,
도 2는 본 발명에 따른 엔진의 점화시기 제어 방법의 실시예를 도시한 순서도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명 실시예의 엔진의 점화시기 제어 방법은, 노킹이 발생하는지를 센싱하는 제1노킹센싱단계(S10)와; 상기 제1노킹센싱단계(S10) 수행결과 노킹이 발생하지 않은 경우, 현재의 베이스점화시기맵을 사용하여 엔진을 운전하고, 상기 제1노킹센싱단계(S10)를 수행하도록 하는 유지운전단계(S20)와; 상기 제1노킹센싱단계(S10) 수행결과 노킹이 발생한 경우, 점화시기를 지각시키는 점화지각단계(S30)와; 상기 제1노킹센싱단계(S10) 수행결과 노킹이 발생한 경우, 상기 베이스점화시기 맵을 지각시키는 방향으로 쉬프트시키는 베이스다운쉬프트단계(S40)와; 상기 베이스다운쉬프트단계(S40) 수행 후 노킹이 발생하는지를 센싱하는 제2노킹센싱단계(S50)와; 상기 제2노킹센싱단계(S50) 수행결과 노킹이 발생하지 않은 경우, 점화시기를 진각시키는 점화진각단계(S60)와; 상기 제2노킹센싱단계(S50) 수행결과 노킹이 발생하지 않은 경우, 상기 베이스점화시기맵을 진각시키는 방향으로 쉬프트시키는 베이스업쉬프트단계(S70)를 포함하여 구성되고, 상기 베이스업쉬프트단계(S70) 이후에는 상기 유지운전단계(S20)를 수행하도록 되어 있다.

즉, 엔진을 현재의 베이스점화시기맵을 사용하여 운전함에 있어서, 노킹이 발생하지 않으면, 지속적으로 현재의 베이스점화시기맵을 사용하여 엔진의 점화시기를 제어하되, 노킹이 발생되면, 노킹이 발생하지 않을 때까지 점화시기를 지각시킴과 아울러 상기 베이스점화시기맵 자체를 점화시기를 지각시키는 방향으로 일정량씩 쉬프트시키고, 노킹이 발생하지 않으면 상기 베이스업쉬프트단계(S70)를 1회 수행하고 나서, 상기와 같이 쉬프트된 베이스점화시기맵을 사용하여 엔진을 제어함으로써, 노킹이 발생하지 않는 점화시기 영역을 능동적으로 찾아가면서 안정된 엔진 운전상태를 확보하도록 하는 것이다.

상기 제2노킹센싱단계(S50) 수행결과 노킹이 발생한 경우, 상기 점화지각단계(S30)와 베이스다운쉬프트단계(S40)를 반복하여 수행한다.

즉, 상기한 바와 같이 상기 제1노킹센싱단계(S10)에서 노킹이 검출되어 상기 점화지각단계(S30)와 베이스다운쉬프트단계(S40)를 수행한 후에는 상기 제2노킹센싱단계(S50)를 통해 다시 엔진의 노킹 발생 여부를 판단하게 되는데, 이때 다시 노킹이 검출되면 상기 점화지각단계(S30)와 베이스다운쉬프트단계(S40)를 반복하여, 결과적으로 노킹이 발생하지 않을 때까지 상기 점화지각단계(S30)와 베이스다운쉬프트단계(S40)를 수행하는 것이다.

여기서, 상기 점화지각단계(S30)와 베이스다운쉬프트단계(S40)의 순서는 서로 바뀌어도 크게 문제되지는 않는다.

상기 점화진각단계(S60)는 점화시기의 누적된 지각량이 소정의 기준값 이상이 되면, 비교적 큰 값으로 점화시기를 진각시키는 패스트리커버리단계(S60-1)와, 상기 기준값 미만이면 비교적 작은 값으로 점화시기를 진각시키는 슬로우리커버리단계(S60-2)로 이루어진다.

즉, 상기 제2노킹센싱단계(S50)에서 노킹이 발생하지 않은 것으로 판단되면, 점화시기를 이번에는 반대로 진각시키는데, 상기 점화지각단계(S30)를 반복적으로 수행함에 따라 누적된 점화시기의 지각량이 상기 기준값, 예컨대 4도, 이상이 되면, 상기 패스트리커버리단계(S60-1)를 수행하여 빠른 시간 내에 점화시기가 진각되도록 하고, 미만인 경우에는 상기 슬로우리커버리단계(S60-2)를 수행하여 비교적 완만하게 점화시기가 진각되도록 하는 것으로, 이 점은 종래 기술과 유사하다.

다만, 도 2에서 확인할 수 있듯이, 상기 베이스업쉬프트단계(S70)는 상기 슬로우리커버리단계(S60-2) 이후에 수행하도록 하였는 바, 결과적으로 상기 제1노킹센싱단계(S10)에서 일단 노킹이 발생한 것으로 판단되면, 상기 제2노킹센싱단계(S50)를 거쳐서 반드시 상기 슬로우리커버리단계(S60-2) 및 베이스업쉬프트단계(S70)를 1번 수행하고 나서 상기 유지운전단계(S20)로 복귀하게 된다.

이는, 현재의 베이스점화시기맵에 따라 엔진이 운전되다가 노킹이 발생하여, 점화시기를 지각시키고, 상기 현재의 베이스점화시기맵 자체를 상기 베이스다운쉬프트단계(S40)를 통해 쉬프트시키는 과정을 적어도 한 번 이상 수행함으로써, 점화시기가 지각된 방향으로 이동해 있는 상태에서, 일반적인 운전상태라고 할 수 있는 상기 유지운전단계(S20)로 복귀하기 전에 상기 슬로우리커버리단계(S60-2)와 베이스업쉬프트단계(S70)로 점화시기를 1번 진각시킴으로써, 과도한 점화시기 지각상태로 머무를 위험을 감소시켜서 보다 적절한 점화시기 영역으로 베이스점화시기맵이 설정되도록 하는 역할을 한다.

상기 패스트리커버리단계(S60-1) 수행 후에는 상기 제2노킹센싱단계(S50)를 수행한다. 즉, 상기 패스트리커버리단계(S60-1)를 수행한 후에는 다시 엔진의 노킹이 발생하는지를 상기 제2노킹센싱단계(S50)에 의해 판단하여, 그 결과에 따라 상기 패스트리커버리단계(S60-1)를 다시 수행하거나 슬로우리커버리단계(S60-2)를 수행하도록 하는 것이다.

물론, 상기 제2노킹센싱단계(S50) 수행결과 노킹이 발생한다면, 다시 상기 점화지각단계(S30)와 베이스다운쉬프트단계(S40)를 수행하는 루프를 돌게 된다.

상기 베이스다운쉬프트단계(S40)와 상기 베이스업쉬프트단계(S70)에서 베이스점화시기맵을 쉬프트시키는 것은, 현재의 베이스점화시기맵과 저 옥탄가 연료에 대비하여 구비되어 있는 로우옥탄가점화시기맵을 사용하여 다음의 수식,

베이스점화시기= 베이스점화시기 * A + 로우옥탄가점화시기 * (1-A), {0≤A≤1}

에 따라 쉬프트시키되,

상기 A는 베이스다운쉬프트단계(S40)와 베이스업쉬프트단계(S70)에서, 서로 다른 값으로 설정되도록 한다.

즉, 상기 베이스다운쉬프트단계(S40)에서 점화시기를 지각시키는 방향으로 쉬프트시키는 크기는 상기 베이스업쉬프트단계(S70)에서 점화시기를 진각시키는 방향으로 쉬프트시키는 크기보다 크게 설정하는 것이다.

이는, 노킹이 발생하여 상기 베이스다운쉬프트단계(S40)를 1회 수행한 경우, 결국 상기 유지운전단계(S20)로 복귀하기 전에 상기 베이스업쉬프트단계(S70)를 1회 수행하게 되는데, 만약 그 쉬프트 값이 동일하거나 상기 베이스업쉬프트단계(S70)에서 더 크다면, 다시 노킹이 발생하게 될 가능성이 크므로, 이를 방지하도록 하기 위한 것이다.

상기한 바와 같이 본 발명에서는 일단 노킹이 발생되어 상기 점화지각단계(S30) 및 베이스다운쉬프트단계(S40)를 적어도 1회 이상 수행한 후에는 반드시 1회의 슬로우리커버리단계(S60-2)와 베이스업쉬프트단계(S70)를 수행한 후에 상기 유지운전단계(S20)를 수행하는 바, 이를 위해, 상기 제1노킹센싱단계(S10) 이후 상기 제2노킹센싱단계(S50) 이전에는 제1제어변수(E)를 제2제어변수(D)와 다른 값으로 설정하는 변수차별화단계(S101)를 수행하고; 상기 제2노킹센싱단계(S50) 수행결과 노킹이 발생하지 않으면, 상기 제1제어변수(E)와 제2제어변수(D)를 비교하여, 서로 다른 값이면 상기 점화진각단계(S60)를 수행하고, 서로 같은 값이면 상기 유지운전단계(S20)를 수행하도록 하는 변수비교단계(S102)를 수행하며; 상기 베이스업쉬프트단계(S70)를 수행한 후에는 상기 제1제어변수(E)와 제2제어변수(D)를 동일하게 설정하고 상기 변수비교단계(S102)를 수행하도록 하는 변수동일화단계(S103)를 수행한다.

즉, 상기 점화지각단계(S30)와 베이스다운쉬프트단계(S40) 및 패스트리커버리단계(S60-1)의 수행 동안에는 상기 제1제어변수(E)와 제2제어변수(D)의 값을 다르게 하고, 상기 슬로우리커버리단계(S60-2)와 베이스업쉬프트단계(S70) 이후에 상기 변수동일화단계(S103)를 수행하도록 하여, 상기 제2노킹센싱단계(S50) 직후에 상기 변수비교단계(S102)를 수행하도록 함으로써, 상기한 바와 같은 제어 흐름이 이루어질 수 있도록 한 것이다.

본 실시예에서는 상기 변수차별화단계(S101)에서는 제2제어변수(D)에 1을 더하여 상기 제1제어변수(E) 값으로 설정하고, 상기 변수비교단계(S102)에서는 상기 제1제어변수(E)가 상기 제2제어변수(D)와 큰지를 비교하여, 크면 상기 점화진각단계(S60)를 수행하고, 크지 않으면 상기 유지운전단계(S20)를 수행하도록 된 예를 예시하고 있다.

상기한 바와 같은 엔진의 점화시기 제어 방법을 사용하게 되면, 모든 엔진ECU가 상기 베이스점화시기맵과 로우옥탄가점화시기맵의 2 개의 맵만을 구비하고 있고, 차량의 운행중 노킹의 발생 및 비발생에 따라 상기 베이스점화시기맵 자체가 쉬프트되도록 함으로써, 상기 베이스점화시기맵은 항상 당해 차량이 처한 연료나 기후조건 등 모든 외적 요인이 적용된 노킹이 일어나지 않는 최적의 점화시기 영역을 찾아 설정되게 되고, 엔진은 이 베이스점화시기맵에 따라 상기 유지운전단계(S20)에서 운행됨으로써, 종래 반복적인 점화시기의 지각 및 진각과 그에 따른 반복적인 노킹의 발생을 방지할 수 있고, 그에 따라 엔진의 소음특성이 개선되며, 내구성이 향상되고, 저 옥탄가 연료가 주로 유통되는 지역 등에 대한 별도의 엔진ECU ROM DATA 사양을 구비하지 않아도 되므로, 궁극적으로 차량의 원가를 저감할 수 있도록 한다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

S10; 제1노킹센싱단계
S20; 유지운전단계
S30; 점화지각단계
S40; 베이스다운쉬프트단계
S50; 제2노킹센싱단계
S60; 점화진각단계
S70; 베이스업쉬프트단계
S60-1; 패스트리커버리단계
S60-2; 슬로우리커버리단계
S101; 변수차별화단계
S102; 변수비교단계
S103; 변수동일화단계
E; 제1제어변수
D; 제2제어변수

Claims

노킹이 발생하는지를 센싱하는 제1노킹센싱단계(S10)와;
상기 제1노킹센싱단계(S10) 수행결과 노킹이 발생하지 않은 경우, 현재의 베이스점화시기맵을 사용하여 엔진을 운전하고, 상기 제1노킹센싱단계(S10)를 수행하도록 하는 유지운전단계(S20)와;
상기 제1노킹센싱단계(S10) 수행결과 노킹이 발생한 경우, 점화시기를 지각시키는 점화지각단계(S30)와;
상기 제1노킹센싱단계(S10) 수행결과 노킹이 발생한 경우, 상기 베이스점화시기 맵을 지각시키는 방향으로 쉬프트시키는 베이스다운쉬프트단계(S40)와;
상기 베이스다운쉬프트단계(S40) 수행 후 노킹이 발생하는지를 센싱하는 제2노킹센싱단계(S50)와;
상기 제2노킹센싱단계(S50) 수행결과 노킹이 발생하지 않은 경우, 점화시기를 진각시키는 점화진각단계(S60)와;
상기 제2노킹센싱단계(S50) 수행결과 노킹이 발생하지 않은 경우, 상기 베이스점화시기 맵을 진각시키는 방향으로 쉬프트시키는 베이스업쉬프트단계(S70);
를 포함하여 구성되고,
상기 베이스업쉬프트단계(S70) 이후에는 상기 유지운전단계(S20)를 수행하도록 된 것
을 특징으로 하는 엔진의 점화시기 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제2노킹센싱단계(S50) 수행결과 노킹이 발생한 경우, 상기 점화지각단계(S30)와 베이스다운쉬프트단계(S40)를 반복하여 수행하는 것
을 특징으로 하는 엔진의 점화시기 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 점화진각단계(S60)는 점화시기의 누적된 지각량이 소정의 기준값 이상이 되면, 비교적 큰 값으로 점화시기를 진각시키는 패스트리커버리단계(S60-1)와, 상기 기준값 미만이면 비교적 작은 값으로 점화시기를 진각시키는 슬로우리커버리단계(S60-2)로 이루어진 것
을 특징으로 하는 엔진의 점화시기 제어 방법.
청구항 3에 있어서,
상기 베이스업쉬프트단계(S70)는 상기 슬로우리커버리단계(S60-2) 이후에 수행하는 것
을 특징으로 하는 엔진의 점화시기 제어 방법.
청구항 3에 있어서,
상기 패스트리커버리단계(S60-1) 수행 후에는 상기 제2노킹센싱단계(S50)를 수행하는 것
을 특징으로 하는 엔진의 점화시기 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 베이스다운쉬프트단계(S40)와 상기 베이스업쉬프트단계(S70)에서 베이스점화시기맵을 쉬프트시키는 것은, 현재의 베이스점화시기맵과 저 옥탄가 연료에 대비하여 구비되어 있는 로우옥탄가점화시기맵을 사용하여 다음의 수식,
베이스점화시기= 베이스점화시기 * A + 로우옥탄가점화시기 * (1-A), {0≤A≤1}
에 따라 쉬프트시키되,
상기 A는 베이스다운쉬프트단계(S40)와 베이스업쉬프트단계(S70)에서, 서로 다른 값으로 설정되는 것
을 특징으로 하는 엔진의 점화시기 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 베이스다운쉬프트단계(S40)에서 점화시기를 지각시키는 방향으로 쉬프트시키는 크기는 상기 베이스업쉬프트단계(S70)에서 점화시기를 진각시키는 방향으로 쉬프트시키는 크기보다 크게 설정되는 것
을 특징으로 하는 엔진의 점화시기 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제1노킹센싱단계(S10) 이후 상기 제2노킹센싱단계(S50) 이전에는 제1제어변수(E)를 제2제어변수(D)와 다른 값으로 설정하는 변수차별화단계(S101)를 수행하고;
상기 제2노킹센싱단계(S50) 수행결과 노킹이 발생하지 않으면, 상기 제1제어변수(E)와 제2제어변수(D)를 비교하여, 서로 다른 값이면 상기 점화진각단계(S60)를 수행하고, 서로 같은 값이면 상기 유지운전단계(S20)를 수행하도록 하는 변수비교단계(S102)를 수행하며;
상기 베이스업쉬프트단계(S70)를 수행한 후에는 상기 제1제어변수(E)와 제2제어변수(D)를 동일하게 설정하고 상기 변수비교단계(S102)를 수행하도록 하는 변수동일화단계(S103)를 수행하는 것
을 특징으로 하는 엔진의 점화시기 제어 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 변수차별화단계(S101)에서는 제2제어변수(D)에 1을 더하여 상기 제1제어변수(E) 값으로 설정하고;
상기 변수비교단계(S102)에서는 상기 제1제어변수(E)가 상기 제2제어변수(D)와 큰지를 비교하여, 크면 상기 점화진각단계(S60)를 수행하고, 크지 않으면 상기 유지운전단계(S20)를 수행하도록 된 것
을 특징으로 하는 엔진의 점화시기 제어 방법.