KR100245675B1 - 노킹 현상의 학습치 계산을 통한 제어성능을 향상시키는 방법 - Google Patents

Abstract

이 발명은 노킹 현상의 학습치 계산을 통한 제어성능을 향상시키는 방법에 관한 것으로, 종래의 점화 진각도의 순시 보정을 이용한 최대 축 토크를 발생하는데 필요한 최소 점화 진각을 제어하는 것은 학습치가 일정기간동안의 관측에 의한 값이 아닌 순시값이므로 학습의 신뢰도가 낮으며, 순시 보정값과 마찬가지로 점화시기가 움직이므로 이에 의한 토크 변동등의 불안정 요소가 생기는 것과 달리, 노크 제어시 노크 발생 간격을 일정 기간 관찰함으로써 학습치를 계산하여 점화 진각도의 안정에 의한 점화시기의 변동을 줄이고 학습의 신뢰도를 높이는 노킹 현상의 학습치 계산을 통한 제어 성능을 향상시키는 방법에 관한 것이다.

Description

노킹 현상의 학습치 계산을 통한 제어성능을 향상시키는 방법

제1도는 종래의 점화시기 보정치와 사이클에 대한 최소 점화 진각점과 그 여유각을 도시한 특성도.

제2도는 종래의 엔진회전수와 점화시기 순시 보정값의 로드(LOAD)에 대한 학습 영역을 도시한 특성도.

제3도는 이 발명의 실시예에 따른 노킹 보정치와 사이클에 대한 점화시기의 순시 제어치를 도시한 타이밍도.

제4도는 이 발명의 실시예에 따른 노킹 현상의 학습치 계산을 통한 제어 성능을 향상시키는 장치를 도시한 회로도.

제5도는 이 발명의 실시예에 따른 노킹 순시 보정치 또는 학습치와 사이클에 대한 학습치 계산 타이밍도.

제6도는 이 발명의 실시예에 따른 엔진회전수와 로드값에 대한 학습치 램 영역을 도시한 특성도.

제7도는 이 발명의 실시예에 따른 점화시기와 사이클 사이에서의 노킹 학습치 또는 순시 보정치의 적용시의 동작 타이밍도를 종래와 비교한 특성도.

제8도는 이 발명의 실시에에 따른 노킹 현상의 학습치 계산을 통한 제어성능을 향상시키는 장치의 동작 순서도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 간단한 설명

1 : 노킹 센서 2 : 증폭기

3 : 밴드패스필터(BAND PASS FILTER) 4 : 정류기

5 : 적분기 6 : 제어기

이 발명은 노킹(KNOCKING) 현상의 학습치 계산을 통한 제어성능을 향상시키는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하자면, 노크 제어시 노크 발생 간격을 일정기간 관찰함으로써 학습치를 계산하여 점화 진각도의 안정에 의한 토크(TORQUE) 변동 및 이에 의한 운전 불안정성을 감소시키는 노킹 현상의 학습치 계산을 통한 점화시기의 제어 성능을 향상시키는 방법에 관한 것이다.

가솔린 기관의 연소는 정상연소와 이상 연소로 크게 나눌 수 있으며, 정상 연소는 전기 불꽃으로 혼합기에 점화하면 화염액이 생겨 연소실안으로 화염이 전파되는 것을 말하며, 이상 연소는 정상 연소 이외의 연소를 통털어 이상 연소라 하며 점화 플러그에 의해 점화되기 전 또는 후에 미연소 가스가 자연 발화하거나 표면 착화되는 것을 말한다.

이상연소는 급격한 압력상승이나 노크음을 내는 경우가 많으며 피스톤이나 기타 연소실 주위의 부품에 손상을 주는 경우가 있다.

노킹이란 전파하는 화염 전방의 미연소 가스가 급격히 연소하여 그 충격에 의해 연소실 안에는 심한 압력 진동이 생겨서 금속으로 치는 소리가 발생하는 것을 말한다.

이때 압력이 급격히 상승하여 실린더 안에서 가스 압력에 의한 진동이 일어나고 가스에서 연실벽으로 전달되는 열이 증대되기 때문에 연소실 벽의 온도는 노킹이 계속됨에 따라 점차적으로 상승하여 조기 표면 착화가 발생하여 피스톤, 밸브 등의 부품이 파손된다.

이러한 노킹의 방지법으로는 옥탄가가 높은 연료를 사용하거나 화염 전파 시간을 단축하며, 또한 미연소 가스를 냉각하거나 혼합비를 조정하는 것들이 있다.

종래의 노크 제어 방법으로는 점화 진각도의 순시보정을 이용한 최대 축토크를 발생하는데 필요한 최소 점화 진각(MBT)을 제어하는 것이며, 점화 진각도의 학습 조정하는 것 또한 노크 순시 보정을 이용해 학습하는 것이다.

제1도는 종래의 점화시기 보정치와 사이클에 대한 최소 점화 진각점과 그 여유각을 도시한 특성도로서, 엔진 점화 진각도의 최대 축 토크를 발생하는데 필요한 최소 점화 진각 제어에 대하여 노크 발생을 이용한 순시 보정을 한 것이다.

노크는 최대 축 토크를 발생하는데 필요한 최소 점화 진각 근방에서 발생하므로 노크 발생시까지 점화시기를 진각시켜 노크가 발생하면 적당한 량만큼 지각함으로써 점화시기가 최소 점화 진각 부군에서 유지된다.

제2도는 종래의 엔진회전수와 첨화시기 순시 보정값의 로드에 대한 학습 영역을 도시한 특성도로서, 노크 순시 보정 값이 즉시 학습 램에 저장되며, 이 학습치는 엔진회전수나 로드에 따른 학습 영역 변경시 또는 학습 제어 불가능 조건에 적용된다.

그러나, 종래의 진각도의 순시 보정을 이용한 최대 축 토크를 발생하는데 필요한 최소 점화 진각을 제어하는 것은 학습치가 일정기간 동안에 관측에 의한 값이 아닌 순시값이므로 학습의 신뢰도가 낮으며, 순시 보정값과 마찬가지로 점화시기가 움직이므로 이에 의한 토크 변동등의 불안정 요소가 생기는 단점이 있다.

그러므로, 이 발명의 목적은 종래의 단점을 해결하기 위한 것으로, 노크 제어시 학습치를 계산하여 저모하 진각도의 안정에 의한 토크 변동 및 이에 의한 운전 발안정성을 감소시키고자 하는데 있다.

상기한 목적을 달성하고자 하는 이 발명은 시간적으로 나누어 기본 점화시기의 계산과 동시에 순시 제어 조건을 만족하는지를 판단하고, 상기 순시 제어 조건을 만족하면 노크를 순시 제어하며 순시 보정 점화시기를 구하고 상기 학습 제어 조건을 만족하는지를 판단하며, 상기 순시 제어 조건을 만족하지 않으면 다시 처음으로 되돌아가며, 상기 학습 제어 조건을 만족하면 노크 순시 제어로부터 나온 노크의 발생 간격 시간 정보를 통하여 학습치를 증가하기 위해 판단하는 시기와 비교 판단하고, 상기 학습 제어 조건을 만족하지 않으면 처음으로 되돌아가고, 상기 노크 발생 시간 간격이 학습치를 증가하기 위해 판단하는 시기보다 작으면 엔진회전수와 부하 사이에서의 해당 영역 및 해당 실린더의 점화시기 학습치를 증가시키고, 크면 노크의 발생 시간 간격과 학습치를 감소하기 위해 판단하는 시기와 비교한 후, 상기 노크의 발생 시간 간격이 학습치를 감소하기 위해 판단하는 시기와 비교하여 크면 엔진 회전수와 부하 사이에서의 해당 영역 및 해당 실린더의 점화시기 학습치를 감소시키고, 작으면 엔진 회전수와 부하 사이에서의 해당 영역 및 해당 실린더의 점화시기 학습치를 유지하여, 각 단계별로 계산된 기본 점화시기에서 순시 보정 점화시기와 학습 점화시기를 감산하여 최종 점화 시기를 구하고 다시 리턴하도록 한다.

상기한 구성에 의한 이 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

제3도는 이 발명의 실시예에 따른 노킹 보정치와 사이클에 대한 점화시기의 순시 제어치를 도시한 타이밍도로서, 노크 순시 보정은 노크 발생시마다 일정각 만큼 점화시기를 지각하고 노크가 발생하지 않을 때는 1도씩 진각하는 것을 화살표로 나타낸 것이다.

제4도는 이 발명의 실시예에 따른 노킹 현상의 학습치 계산을 통한 제어성능을 향상시키며 점화시기를 최대 축 토크를 발생하는데 필요한 최소 점화 진각 근방에 유지하기 위한 노크 발생 신호 처리 장치를 도시한 회로도로서, 도시하지 않은 엔진에서 노킹 현상이 발생하였을 때 이를 감지하는 노크 센서(1)와, 노크 센서(1)로부터 받은 미세한 신호를 증폭하는 증폭기(2)와, 노크 센서(1)에서 받은 신호중 특별히 많이 발생하는 노크 고유 주파수 성분만을 거르게 하는 밴드 패스 필터(3)와, 밴드 패스 필터(3)를 거친 양과 음의 신호중 음의 성분을 없애거나 위로 꺽어올려서 양의 신호만 정류하는 정류기(4)와, 노크가 어느 정도의 세기를 가졌는지 파워 신호를 계산하는 적분기(5)와, 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하며 노크세기 신호를 전압수로 나타내주는 마이크로 컴퓨터로 구성되어 모든 전체적인 동작을 제어하는 제어기(6)로 이루어진다.

제5도는 이 발명의 실시예에 따른 노킹 순시 보정치와 시이클 또는 노킹 학습치와 시이클에서의 학습치를 계산한 타이밍도로서, 노크 학습치의 계산은 워밍업 후에 학습하며, 학습치가 증가하거나 감소 또는 유지되는 단계별로 계산하는데, (가)부분은 학습치 유지 각도로서, 노크 발생 간격이 두 간격 쓰레스 홀드(THRESHOLD) 사이에 있으면 점화시기를 유지하는 단계와, (나)부분은 학습치 증가 유지 각도로서, 노크 발생 간격이 증가시간 간격보다 작으면 점화시기 학습치를 증가시키는 단계와, (다)부분은 학습치 감소 각도로서, 노크 발생 간격이 감소시간보다 크면 점화시기 학습치를 감소하는 단계로 계산한다.

제6도는 이 발명의 실시예에 따른 엔진회전수와 로드값에 대한 학습치 램 영역을 도시한 특성도로서, 램 하나당 실린더(기통)별 점화 지각 노킹 학습치를 화살표로 나타내고, 로드와 엔진회전수를 몇 개의 브레이크 포인트(BREAK POINT)별 영역 단위에 실린더별 학습 램에 저장시킨다.

점화시기=기본점화시기 맵(MAP)갑 - 학습치 ------------(1)

엔진 시동후 워밍 업 전까지 상기 식(1)과 같은 계산식을 사용하여 학습했던 노킹 학습치를 노킹 보정치에 적용한다.

제7도는 이 발명의 실시예에 따른 점화시기와 시이클 사이에서의 노킹 학습치 또는 순시 보정치의 적용시의 동작 타이밍도를 종래와 비교한 특성도로서, 영역 이동시 점화시기가 안정되는 것을 화살표로 나타내었고, 위밍 업 후에 순시 보정치에 의해 점화시기가 보정되고 학습치가 계산된다.

노킹 학습치는 엔진회전수와 로드 변화시, 다시 말하면 과도상태에서의 학습 램 영역 변경시 첫 점화시기가 급변하여 불안정하는 것을 브레이크 포인트별 영역단 뒤로 변동할 때 노킹 학습치는 저장됨으로써 토크가 안정된다.

제8도는 이 발명의 실시예에 따른 노킹 현상의 학습치 계산을 통한 제어성능을 향상시키는 장치의 동작 순서도로서, 시간적으로 나누어 기본 점화시기의 계산과 동시에 순시 제어 조건을 만족하는지를 판단하는 단계(S1)와; 상기 순시 제어 조건을 만족하면 노크를 순시 제어하며 순시 보정 점화시기를 구하고 상기 학습 제어 조건을 만족하는지를 판단하며, 상기 순시 제어 조건을 만족하지 않으면 다시 처음으로 되돌아가는 제2단계; 상기 학습 제어 조건을 만족하면 노크 순시 제어로부터 나온 노크의 발생 간격 시간 정보를 통하여 학습치를 증가하기 위해 판단하는 시기와 비교 판단하고, 상기 학습 제어 조건을 만족하지 않으면 처음으로 되돌아가는 제3단계;상기 노크 발생 시간 간격이 학습치를 증가하기 위해 판단하는 시기보다 작으면 엔진 회전수와 부하 사이에서의 해당 영역 및 해당 실린더의 점화시기 학습치를 증가시키고, 크면 노크의 발생 시간 간격과 학습치를 감소하기 위해 판단하는 시기와 비교하는 제4단계; 상기 노크의 발생 시간 간격이 학습치를 감소하기 위해 판단하는 시기와 비교하여 크면 엔진 회전수와 부하 사이에서의 해당 영역 및 해당 실린더의 점화시기 학습치를 감소시키고, 작으면 엔진 회전수와 부하 사이에서의 해당 영역 및 해당 실린더의 점화시기 학습치를 유지하는 제5 단계; 및 각 간계별로 계산된 기본 점화시기에서 순시 보정 점화시기와 학습 점화시기를 감산하여 최종 점화시기를 구하고 다시 리턴하는 제6 단계로 이루어진다.

상기 구성에 의한 이 발명의 실시예에 따른 노킹 현상의 학습치 계산을 통한 제어성능을 향상시키는 장치의 동작을 다음과 같다.

먼저 전원의 인가로 인해 엔진 노킹 현상이 일어날 때, 노킹 센서(1)가 신호를 감지하여 증폭기(2)로 보낸다. 증폭기(2)는 센서 신호를 높은 전압 신호를 증폭하여 밴드 패스 필터(3)로 보내며, 고유 노크 주파수 성분만을 거르는 밴드 패스 필터(3)는 정류기(4)로 신호를 보낸다.

정류기(4)는 밴드 패스 필터(3)를 거쳐 양과 음의 신호중 양의 신호만 적분기( 5)로 보내고, 적분기(5)는 노크의 세기가 어느 정도인지 계산하여 제어기(6)로 보내주면 제어기(6)는 아날로그를 디지탈신호로 변환하여 노킹 현상의 학습치 계산을 통한 제어성능을 향상시키는 방법 수행과, 노크 센서(1)에서 나온 정확한 전압수를 계산하는 등 전체적인 동작을 제어한다.

본 발명의 효과는 일정 기간의 노킹 학습치를 관찰 간격에 의해 점화시기가 제어되므로 점화시기의 변동폭이 작으며, 종래의 단순한 순시 보정치에 의한 학습치보다 일정기간의 학습치의 관찰 간격으로 인하여 신뢰도가 높다.

Claims (2)

1. 시간적으로 나누어 기본 점화시기의 계산과 동시에 순시 제어 조건을 만족하는지를 판단하는 제1단계; 상기 순시 제어 조건을 만족하면 노크를 순시 제어하며 순시 보정 점화시기를 구하고 상기 학습 제어 조건을 만족하는지를 판단하며, 상기 순시 제어 조건을 만족하지 않으면 다시 처음으로 되돌아가는 제2단계; 상기 학습 제어 조건을 만족하면 노크 순시 제어로부터 나온 노크의 발생 간격 시간 정보를 통하여 학습치를 증가하기 위해 판단하는 시기와 비교 판단하고, 상기 학습 제어 조건을 만족하지 않으면 처음으로 되돌아가는 제3단계; 상기 노크 발생 시간 간격이 학습치를 증가하기 위해 판단하는 시기보다 작으면 엔진 회전수와 부하 사이에서의 해당 영역 및 해당 실린더의 점화시기 학습치를 증가시키고, 크면 노크의 발생 시간 간격과 학습치를 감소하기 위해 판단하는 시기와 비교하는 제4단계; 상기 노크의 발생 시간 간격이 학습치를 감소하기 위해 판단하는 시기와 비교하여 크면 엔진 회전수와 부하 사이에서의 해당 영역 및 해당 실린더의 점화시기 학습치를 감소시키고, 작으면 엔진 회전수와 부하 사이에서의 해당 영역 및 해당 시린더의 점화시기 학습치를 유지하는 제5단계; 및 각 단계별로 계산된 기본 점화시기에서 순시 보정 점화시기와 학습 점화시기를 감산하여 최종 점화시기를 구하고 다시 리턴하는 제6단계를 포함하는 노킹 현상의 학습치 게산을 통한 제어 성능을 향상시키는 방법.
2. 제1항에 있어서, 제6 단계는 상기 최종 점화 시기를 구할 때 엔진 시동후 워밍 업전까지 기본 점화 시기에서 보정 점화 시기와 학습 점화시기를 감산하여 학습했던 학습치를 점화시기 보정치에 적용하는 것이 특징인 노킹 현상의 학습치 계산을 통한 제어 성능을 향상시키는 방법.