KR960016087B1 - 자동차 엔진의 열화보상방법 - Google Patents

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Description

자동차 엔진의 열화보상방법

제1도는 본 발명에 따른 자동차 엔진의 열화보상방법이 도시된 순서도,

제2도는 본 발명에 따른 DI와 MBT의 상관 그래프,

제3도는 종래 기술에 따른 차량의 총주행거리와 MBT의 상관 그래프.

[발명의 목적]

[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]

본 발명은 자동차 엔진의 열화보상방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진의 열과를 엔진의 주행조건에 의해 결정되는 계수를 사용하여 보상하는 방법에 관한 것이다.

차량의 엔진은 일반적으로 차량의 운행시간이 누적됨에 따라서 기계 작동부의 마모와 연소가스의 퇴적물 등에 의해 열화(Deterioration)가 진행되어 유해가스의 배출증가와 연비저하 및 노킹(Knocking)의 발생 등 엔진의 성능이 전반적으로 저하된다.

특히, 최초 생산시의 엔진에 최적화하여 적용되었던 엔진의 각종 제어량(예 : 점화시기, 연료분사시기 등)은 상기와 같은 엔진 자체의 마모와 퇴적물 누적 등에 의한 엔진상태의 변화에 의해 점차 적합하지 못한 제어량이 되어 버리는바, 상기와 같은 현재의 엔진상태에 대해 부적합한 엔진 제어량은 엔진의 열화를 더욱 가속시키게 된다는 문제점이 있다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하는 방법으로는 엔진의 열화된 정도를 정확히 파악하여 그에 적합한 엔진 제어량을 새로 설정해주는 것임은 당연하다. 그러나, 종래에는 엔진의 열화된 정도를 실질적으로 파악하는 방법이 없이 엔진의 제어량을 적절히 수정하도록 하는 것이 곤란한 실정이다.

물론, 종래에 사용되고 있는 방법 중에는 엔진의 작동 상태를 파악하여 그 상태에 따라 엔진 제어량에 적절한 보상의 하는 피이드백(feed back)제어가 있으나, 이는 엄밀히 말하면 엔진의 열화된 정도에 대한 보상이 아니다.

왜냐하면, 상기한 바와 같은 피이드백 제어 자체도 엔진이 차량이 장착될 때, 장착되는 엔진의 최초상태에 입각하여 차량의 운행중 발생된 운전상태의 변화에 따라 엔진의 제어량을 보정할 수 있도록 ECU에 그 보정에 필요한 정보가 상수로 저장이 되으므로 보정되는 값은 엔진의 최초상태에 적합한 것이지 엔진의 열화에 따른 적절한 보상방법은 될 수 없기 때문이다.

[발명이 이루고자 하는 기술적 과제]

따라서 본 발명은 상기한 바와같이 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 엔진의 물리적 열화를 가장 잘 표현할 수 있는 별도의 계수를 도입하여 상기와 같이 도입된 계수로 엔진의 열화된 정도를 보상한 엔진 제어량으로 엔진을 제어할 수 있도록 한 자동차 엔진의 열화보상방법을 제공함에 그 목적이 있다.

[발명의 구성 및 작용]

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차 엔진의 열화보상방법은 엔진의 회전수를 측정하는 단계와, 상기와 같은 엔진 매 회전동안의 체적효율을 측정하는 단계와, 상기와 같이 측정된 엔진의 회전수와 체적효율에 따라 엔진의 생산시부터 열화계수 측정시까지 엔진이 작동되는 동안의 매 회전에 대한 체적효율을 누산하여 열화계수를 산정하는 단계와, 상기와 같이 산정된 열화계수에 따라 엔진의 연료분사시간과 점화시기를 보정하는 단계로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 자동차 엔진의 열화보상방법을 도 1의 순서도를 참조하여 ECU가 열화계수를 선정하여 엔진 제어량을 보정하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.

ECU는 엔진의 작동중 CAS(CRANK ANGLE SENSOR)와 같이 엔진의 회전수측정이 가능한 센서로부터 엔진의 회전수를 측정하고, 상기와 같은 엔진 회전수 측정과 동시에 상기와 같은 엔진 매 회전동안의 체적효율을 AFS(AIR FLOW SENSOR)의 신호에 따라 측정하여, 상기와 같이 측정된 엔진의 회전수와 체적효율에 따라 엔진의 생산시부터 열화계수 측정시까지 엔진이 작동되는 동안의 매 회전에 대한 체적효율을 누산하여 열화계수를 산정한 후, 산정된 열화계수에 따라 엔진 제어량(연료분사시간, 점화시기 등)을 보정하여 엔진에 적용한다.

이때, 상기와 같이 적용되는 엔진 제어량은 엔진의 열화된 정도를 감안하여 현재의 엔진상태에 적합하도록 보정된 량이므로 현재 엔진이 가지고 있는 성능을 충분히 발휘할 수 있도록 하게 된다.

여기서, 상기한 열화계수가 엔진의 열화상태를 적절히 표현하는 이유를 상술하면 다음과 같다.

현재, 엔진의 열화를 표현하는 방법으로는 특별히 정의된 것이 없고 단지 차량이 주행거리에 따라 막연히 엔진의 열화를 가늠하는 실정이며, 따라서 엔진의 열화에 따른 엔진제어량의 보정은 거의 이루어지지 않고 있는 실정이다.

즉, 엔진의 열화를 표현할 수 있는 매개변수로서 현재 사용할 수 있는 것은 차량의 총주행거리라는 것인데, 상기한 총주행거리에 따른 엔진의 열화추정은 실제의 엔진상태를 적절히 반영하기에는 미흡하다.

왜냐하면, 차량의 총주행거리가 동일할지라도 그 운행조건에 따라서 엔진에 발생되는 열화의 정도가 달라질 수 있기 때문이다.

여기서, 상기와 같이 열화의 정도를 달라지게 할 수 있는 주 요인으로는 엔진이 생산된 이후로 열화로 판정하는 시점까지의 엔진 총 회전수와 상기와 같은 엔진의 작동시간 동안 엔진에 작용된 부하의 양이 있다.

즉, 상기 엔진의 총 회전수는 그 값이 실제 엔진의 기계적 작동회수를 의미하지만 차량의 총주행거리는 차량의 주행조건에 따라 변속기에 의해 동일한 엔진 회전수로도 서로 다른 주행거리가 발생될 수 있어 엔진의 실질적인 열화를 추정하기에는 부족한 면을 가지고 있다는 것이다.

또한, 상기 부하의 양은 동일한 회전수를 가진 엔진일지라도 그 주행조건이 급격한 경사로 주행과 같은 도로 여건적인 측면과, 급가속주행과 같은 운전자의 운전습관적 측면에서 볼때, 엔진에 작용되는 정도가 각각 다른바, 경사로 주행이 많고 급가속 주행이 열화되는 경향을 보이게 되는 것이다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 제반현상을 침착하여 엔진의 열화를 가장 정확하게 제시할 수 있는 지표를 상기 엔진 회전수와 엔진 부하량에 따라 선정하여 이를 열화계수(DI : Deterioration Index)라고 하였으며, 그 수식적 표현은 다음과 같다.

[수학식 1]

여기서, n은 열화계수 측정시까지 누적된 엔진의 총회전수이고, EV는 체적효율로서 엔진의 부하조건에 따른 실린더내의 행정용적에 상당하는 공기의 무게와 실제 실린더에 흡입된 공기 무게의 비이며, 상기 α는 보정상수이다.

즉, 상기 수학식 1은 결국 엔진이 생산시부터 열화계수 측정시까지 회전되는 동안의 매 회전에 대한 체적효율의 누계로 표현되는 것이다.

참고로, 상기 엔진의 체적효율은 운전자가 경사로 주행과 급가속주행과 같이 엔진 부하량이 많은 운전시에 가속페달을 많이 밟게되면 그 만큼 실린더 내에 새로 유입되는 공기의 양이 증가되어 체적효율이 변화되기 때문에 엔진의 부하량을 가장 잘 표현할 수 있는 요소이다.

여기서, 상기한 바와 같이 구해진 열화계수가 실제 엔진의 열화현상을 반영하는 정도를 실험하여 그래프화한 도 2를 참조하면, 세로축에 엔진의 점화시기 제어목표치 즉 MBT(Minimum advance for best Torque)가 표현되고, 가로축에 DI(열화계수)가 표현되어 있으며, 상기 열화계수에 따른 MBT의 값이 점으로 표현되어 있다.

상기 점으로 표현된 MBT의 분포를 살펴보면 거의 직선적으로 변화하는 것을 알 수 있으며, 이는 엔진의 상태에 따라 최적의 점화시기 제어목표치(MBT)를 선정하여 그 변화의 추이를 살펴보면 DI의 변화에 대해 선형적으로 변화된다는 것을 의미하고, 다시 말하면 DI의 변화에 따른 MBT의 변화는 선형적인 변화를 한다는 것이다.

즉, 상기 DI가 엔진의 현재 상태를 아주 잘 표현하는 지수가 되어 엔진의 열화를 정확히 추정할 수 있도록 함을 의미한다.

반면, 종래의 총주행거리에 따른 MBT의 분포를 그래프화한 도 3을 살펴보면, 총주행거리에 대해 각 상태의 MBT를 표현하는 점들의 분포가 넓은 지역으로 산포되어 있는 것을 알 수 있으며, 이는 총주행거리가 엔진의 열화를 정확히 가늠하는 지표로 삼기에는 곤란하다는 것을 의미한다.

따라서, 상기한 바와 같이 엔진의 총회전수와 부하량에 따라 산출되는 열화계수로 엔진의 점화시기가 연료분사시간 등의 제어량을 조절하면, 엔진은 그 열화된 상태하에서 그 엔진이 발휘할 수 있는 최적의 성능을 발휘하는 것이 가능하게 된다.

[발명의 효과]

이상과 같이, 엔진의 열화상태를 엔진의 총 회전수와 총 부하량에 따른 열화계수로 파악하여 이를 이용한 엔진의 각종 제어량(특히, 점화시기와 연료분사기간) 보정으로 엔진이 현재 가지고 있는 물리적 상태에서 최대한 의 성능을 발휘하도록 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 엔진의 회전수를 측정하는 단계와, 상기와 같은 엔진 매 회전동안의 체적효율을 측정하는 단계와, 상기와 같이 측정된 엔진의 회전수와 체적효율에 따라 엔진의 생산시부터 열화계수 측정시까지 엔진이 작동되는 동안의 매 회전에 대한 체적효율을 누산하여 열화계수를 산정하는 단계와, 상기와 같이 산정된 열화계수에 따라 엔진의 연료분사시간과 점화시기를 보정하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차 엔진의 열화보상방법.