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KR100369160B1 - 아이들 제어방법 - Google Patents

아이들 제어방법 Download PDF

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Abstract

차량간 편차 및 ISA 오염 등 차량 사용에 따른 변화를 수용하여 대시포트 공기량을 보상할 수 있도록, 대시포트 공기량을 학습하는 아이들 제어방법을 제공하기 위하여,
엔진을 제어하는 엔진 제어수단이 아이들 상태의 공기 흐름을 제어하는 ISA의 대시포트 공기량을 제어하는 아이들 제어방법에 있어서,
(a) 엔진 회전수 및 드로틀 개도량을 포함한 데이터를 입력받는 단계;
(b) 상기 엔진 회전수 및 드로틀 개도량을 기초로 대시포트 공기량을 설정하는 단계;
(c) 드로틀 오프 상태로 진입한 것인가 판단하는 단계;
(d) 드로틀 오프 상태로 진입한 것으로 판단된 경우에, 진입 시점으로부터 엔진 회전수가 감소하기 시작하여 극소점이 될 때까지의 엔진 회전수의 감소폭(편차)을 계산하는 단계;
(e) 상기 엔진 회전수 편차(DN)와 기설정된 목표편차(DNS)와의 차이값을 누적하는 단계;
(f) 상기 누적값을 기초로 대시포트 학습 공기량을 계산하는 단계;
(g) 대시포트 공기량을 재설정하는 단계;
를 포함하는 아이들 제어방법을 제공한다.

Description

아이들 제어방법{A METHOD FOR CONTROLLING IDLE SPEED OF AN ENGINE}
본 발명은 아이들 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 차량간 편차 및 ISA 오염 등 차량 사용에 따른 변화를 수용하여 대시포트 공기량을 보상할 수 있도록, 대시포트 공기량을 학습하는 아이들 제어방법에 관한 것이다.
차량의 운행중, 운전자가 액셀 페달을 밟아 드로틀 밸브 개방 상태에서 운전하다가, 드로틀 오프(OFF) 시킨 경우에, 엔진으로 흡입되는 공기량이 갑자기 줄어들어 엔진의 출력이 급감하게 된다. 이 경우에 엔진의 요동이 발생하게 된다.
그런데 수동변속기 차량에서 기어가 연결된 상태에서는 엔진과 구동축이 직결상태로 주행하게 되고, 이 경우에 엔진의 출력이 급감하는 경우에는 엔진이 차체 운동관성의 작용으로 엔진이 기울어지게 된다.
이 때 엔진의 기울어짐이 커서, 엔진 마운팅의 충격 흡수력을 초과하게 되면 엔진과 차체에는 접촉 충격이 발생하게 되고, 이 때문에 엔진 회전수에도 이상 현상이 발생하며, 운전자에게도 상기 접촉 충격이 전해지게 된다.
따라서, 상기 접촉 충격 현상을 없애기 위해 드로틀 바디에는, 드로틀 밸브가 갑자기 오프 되어도 엔진에 공급되는 공기량을 서서히 줄이는 대시포트(Dashpot) 기능을 구비하고 있다.
상기 대시포트 기능은, 드로틀 밸브가 반개방 상태로 주행하는 경우에도 ISA(Idle Speed Actuator)의 개도를 설정 개도량으로 유지하여 드로틀 밸브가 갑자기 닫히더라도 상기 ISA를 통해 공기가 유입되어 엔진의 출력이 급변하는 것을 방지하는 기능이다.
상기 ISA 설정 개도량은 엔진을 제어하는 전자제어유닛(Electronic Control Unit; 이하 ECU라 칭한다)에서 엔진 회전수 및 드로틀 밸브 개도량을 기초로 계산하여 설정하며, 드로틀 밸브가 갑자기 닫힌 경우에는 ISA 개도가 상기 설정 개도량으로부터 서서히 감쇄하는 형태로 줄어들게 된다.
도 4는 종래기술에 의한 아이들 제어방법의 일예를 나타낸 흐름도이다.
엔진을 제어하는 상기 ECU는 엔진 회전수 및 드로틀 밸브 개도량을입력받고(S410), 기설정된 특성 맵(characteristic map)으로부터 상기 입력받은 엔진 회전수 및 드로틀 밸브 개도량을 기초로 ISA 개도량을 설정한다(S420).
드로틀 밸브가 닫힘으로써 아이들 상태에 진입하였는가 판단한 후(S430), 아이들 상태에 진입하지 않았으면 상기 데이터 입력단계(S410)으로 진행하고, 아이들 상태에 진입하였으면, 이 때로부터 ISA 개도량을 상기 설정 개도량으로부터 감쇠시킨다(S440).
도 5는 종래기술에 의한 아이들 제어방법에 의한 동작 및 결과를 나타낸 그래프이다.
드로틀 밸브가 열린 동안에는 엔진 회전수 및 드로틀 밸브 개도량에 따라 대시포트 공기량 설정되다가, 도 5a에 도시된 바와 같이, 드로틀 밸브 개도가 어느 순간 갑자기 닫히게 되면, 대시포트 공기량은 도 5b에 도시된 바와 같이 드로틀 밸브가 닫힌 순간부터 감쇠하게 된다.
드로틀 밸브가 닫힌 순간부터 엔진 회전수는 급감하게 되다가 엔진의 요동이 수반되므로 엔진 회전수는 일시 상승하였다가 줄어드는 현상을 보이게 된다. 상기와 같은 엔진 회전수 급변에 따라 엔진 충격이 발생함은 물론이다.
즉, 종래기술에 의한 대시포트 기능은, 엔진 회전수 및 드로틀 밸브 개도량에 따라 ISA 보정 공기량이 정해지도록 되어 있어, 차량에 따라 달라지는 엔진 및 구동계의 마찰 등의 편차를 고려할 수 없으며, 또한 상기 ISA 및 드로틀 밸브의 공기통로가 카본(Carbon) 등의 이물질로 오염된 경우에는 상기와 같이 설정되는 대시포트 보정으로는 아이들 진입시 충격을 충분히 해소할 수 없게 되는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 차량간 편차 및 ISA 오염 등 차량 사용에 따른 변화를 수용하여 대시포트 공기량을 보상할 수 있도록, 대시포트 공기량을 학습하는 아이들 제어방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 아이들 제어방법이 수행되는 아이들 제어 시스템 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 아이들 제어방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예의 아이들 제어방법의 학습기능에 따른 엔진 특성을 타낸 그래프이다.
도 4는 종래기술에 의한 아이들 제어방법의 일예를 나타낸 흐름도이다.
도 5는 종래기술에 의한 아이들 제어방법에 의한 동작 및 결과를 나타낸 그래프이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 아이들 제어방법은,
엔진을 제어하는 엔진 제어수단이 아이들 상태의 공기 흐름을 제어하는 ISA의 대시포트 공기량을 제어하는 아이들 제어방법에 있어서,
(a) 엔진 회전수 및 드로틀 개도량을 포함한 데이터를 입력받는 단계;
(b) 상기 엔진 회전수 및 드로틀 개도량을 기초로 대시포트 공기량을 설정하는 단계;
(c) 드로틀 오프 상태로 진입한 것인가 판단하는 단계;
(d) 드로틀 오프 상태로 진입한 것으로 판단된 경우에, 진입 시점으로부터 엔진 회전수가 감소하기 시작하여 극소점이 될 때까지의 엔진 회전수의 감소폭(편차)을 계산하는 단계;
(e) 상기 엔진 회전수 편차(DN)와 기설정된 목표편차(DNS)와의 차이값을 누적하는 단계;
(f) 상기 누적값을 기초로 대시포트 학습 공기량을 계산하는 단계;
(g) 대시포트 공기량을 재설정하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면의 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 아이들 제어방법이 수행되는 아이들 제어 시스템 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예의 아이들 제어 시스템은, 엔진 회전수를 검출하는 엔진 회전수 검출수단(110), 드로틀 밸브 개도량을 검출하는 드로틀 밸브 개도 검출수단(120), 냉각수온을 검출하는 냉각수온 검출수단(130), 드로틀 오프(OFF) 상태에서 엔진에 공급되는 공기량을 제어하는 ISA(140; Idle Speed Actuator), 및 상기 검출수단(110~130)으로부터 데이터를 입력받아 상기 ISA 대시포트 공기량을 제어하는 엔진 제어수단(150)을 포함한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 아이들 제어방법을 나타낸 흐름도이다.
본 발명의 실시예의 아이들 제어방법이 시작되면 상기 엔진 제어수단(150)은 먼저, 엔진 회전수, 드로틀 개도 및 냉각수온을 입력받는다(S210).
그리고, 통상의 방법에 의해 ISA 대시포트 공기량을 설정한다(S215). 상기 통상의 방법은 차량에 따라 정해진 특성 맵으로부터 상기 엔진 회전수 및 드로틀 개도량에 따라 대시포트 공기량을 산출하는 것일 수 있다.
대시포트 공기량을 설정한 후에는 냉각수온이 설정온도 이상인가 판단한다(S220).
상기와 같이 냉각수온을 판단하는 것은, 엔진이 냉각 시에는 윤활 작용이 원활하지 못하므로 마찰이 정상 온도일 때보다 크고, 따라서 드로틀 오프 시에 엔진 회전수 하강 정도가 더 커서 충격의 발생 정도도 더 커지게 된다. 따라서 냉간시에는 대시포트 공기량에 대한 학습이 과도하게 될 가능성이 있으므로 학습영역에서 배제하기 위한 것이다.
따라서, 상기 설정온도는 엔진의 온도가 정상 온도에 도달하였다고 판단할 수 있는 임의의 온도로 설정될 수 있으며, 상기 냉각수온 판단단계(S220)에서 설정온도 이상이 아닌 것으로 판단된 경우에는 상기 데이터 입력단계(S210)로 진행함으로써, 설정온도 이하의 현상은 학습에서 배제한다.
상기 냉각수온 판단단계(S220)에서 설정온도 이상인 것으로 판단된 경우에는 드로틀 개도가 개도 상태에서 아이들 상태, 즉 드로틀 오프 상태로 변화되었는지 판단한다(S225).
상기 드로틀 오프 진입 판단단계(S225)에서 드로틀 오프 진입이 아닌 것으로 판단된 경우에는 현 상태가 드로틀 오프 상태인가 판단한다(S230).
상기 드로틀 오프 판단단계(S230)에서 드로틀 오프가 아닌 경우에는 상기 데이터 입력단계(S210)로 진행한다.
상기 드로틀 오프 판단단계(S230)에서 드로틀 오프인 경우에는 ISA 대시포트 공기량을 설정 공기량으로부터 0으로 설정된 시간 함수에 따라 서서히 감쇠시킨다(S235)
대시포트 공기량을 감쇠시킨 후에는 시동이 종료되었는지 판단하고(S270), 시동이 종료된 경우에는 아이들 제어방법은 종료하고, 시동이 종료되지 않은 경우에는 상기 데이터 입력단계(S210)로 진행하여 학습을 계속한다.
상기 드로틀 오프 진입 판단단계(S225)에서 드로틀 오프 상태에 진입한 것으로 판단된 경우에는 엔진 회전수 변화량(△N)을 계산한다(S240).
상기 엔진 회전수 변화량(△N)이 음수에서 양수로 변화되었는가 판단하여(S245) 변화되지 않은 경우에는 상기 엔진 회전수 변화량(△n) 계산단계(S240)으로 진행함으로써, 엔진 회전수 변화량(△N)이 음수에서 양수로 변화된 때까지 상기 엔진 회전수 변화량(△n)을 계산한다.
상기 엔진 회전수 변화량(△N) 변화 판단(S245)에서 양수로 변화된 경우에는
상기 드로틀 오프 진입 시점의 엔진 회전수와 상기 엔진 회전수 변화량의 양수 변화 시점의 엔진 회전수의 편차(DN)을 계산한다(S250).
상기 편차는 도 5c에 도시된 바와 같이, 드로틀 오프 진입시에 초기 요동되는 엔진 회전수의 진폭을 말하는 것이다.
상기 엔진 회전수 편차(DN)을 계산한 후에는 상기 엔진 회전수 편차(DN)와 기설정된 목표편차(DNS)와의 차이값을 누적한다(S255).
상기 목표편차(DNS)는 드로틀 오프 진입시에 바람직하다고 인정되는 엔진 회전수 하강 편차로서 임의로 설정될 수 있다.
차이값을 누적한 엔진 제어수단(150)은 상기 누적값을 기초로 ISA 대시포트 학습 공기량을 계산한다(S260). 상기 학습 공기량 계산은 차량에 따라 정해진 특성 맵으로부터 상기 엔진 회전수 및 드로틀 개도량에 따라 대시포트 학습 공기량을 산출하는 것일 수 있다.
상기 학습 공기량을 계산한 엔진 제어수단(150)은 상기 ISA 대시포트 공기량에 상기 학습 공기량을 더함으로써 ISA 대시포트 공기량을 재설정한다(S265).
도 3은 본 발명의 실시예의 아이들 제어방법의 학습기능에 따른 엔진 특성을 타낸 그래프이다.
차량이 최초 운행될 때에는 최초 설정된 ISA 대시포트 공기량(종래 기술에 의한 공기량과 같다)에 의해 드로틀 오프 진입이 제어되며, 따라서 도 3a에 도시된 바와 같이 드로틀 개도량이 입력될 경우에 도 3e에 도시된 바와 같이 ISA 대시포트 공기량이 제어되어 결과적으로 엔진 회전수는 도 3b와 같은 형태가 된다.
이 때 도 3c에 도시된 바와 같이 엔진 회전수 편차(DN)를 계산하여, 상기 편차(DN)를 기초로 도 3d에 도시된 바와 같이 대시포트 학습 공기량을 계산하게 된다.
그런데, 상기 편차(DN) 및 대시포트 학습 공기량 계산은 드로틀 오프 진입 때마다 계산되는 학습과정을 거치게 되므로, 다수의 학습과정을 거친 후에는 도3c 및 도 3d의 우측에 표시된 바와 같이 상기 편차(DN)는 줄어들고, 상기 대시포트 학습 공기량은 소정의 값으로 수렴하게 된다.
상기 대시포트 학습 공기량이 소정의 값으로 수렴하게 됨에 따라 대시포트 공기량은 상기 학습 공기량이 누적되어 도 3e의 우측 그래프와 같이 초기 설정된 대시포트 공기량보다 증가하게 된다.
따라서, 학습이 진행된 후에는, 도 3a의 우측 그래프와 같이 드로틀 오프 진입할 때에, 대시포트 공기량은 도 3e의 우측 그래프와 같이 제어됨으로써, 결과적으로 나타나는 엔진 회전수는 도3b의 우측 그래프와 같이 드로틀 오프 진입시의 엔진 회전수 편차가 줄어들게 되어 엔진 요동 및 이로 인한 충격이 줄어들게 되는 것이다.
이상으로 본 발명의 아이들 제어방법에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 차량 운행 시에 자주 발생하는 드로틀 오프 진입 단계에서 발생하는 엔진 회전수 요동으로 인한 충격을 줄일 수 있으며, 이러한 충격 저감 효과는 엔진과 구동계가 직결되는 수동변속기 차량에 더욱 크게 구현될 수 있다.
또한 엔진 및 구동계통의 마찰 등은 차량에 따라 공차가 발생하게 되는데, 학습에 의해 이러한 공차에 무관한 바람직한 엔진 회전수 제어를 할 수 있게 되는 장점이 있다.
또한, ISA 공기통로가 오염되거나, 차량의 노후 등으로 최초 엔진 상태에서 변화된 상태이더라도 학습에 의해 상기 변화된 상황에 따라 다른 ISA 대시포트 제어가 가능하게 하는 장점이 있다.

Claims (4)

  1. 엔진을 제어하는 엔진 제어수단이 아이들 상태의 공기 흐름을 제어하는 ISA의 대시포트 공기량을 제어하는 아이들 제어방법에 있어서,
    (a) 엔진 회전수 및 드로틀 개도량을 포함한 데이터를 입력받는 단계;
    (b) 상기 엔진 회전수 및 드로틀 개도량을 기초로 대시포트 공기량을 설정하는 단계;
    (c) 드로틀 오프 상태로 진입한 것인가 판단하는 단계;
    (d) 드로틀 오프 상태로 진입한 것으로 판단된 경우에, 진입 시점으로부터 엔진 회전수가 감소하기 시작하여 극소점이 될 때까지의 엔진 회전수의 감소폭(편차)을 계산하는 단계;
    (e) 상기 엔진 회전수 편차(DN)와 기설정된 목표편차(DNS)와의 차이값을 누적하는 단계;
    (f) 상기 누적값을 기초로 대시포트 학습 공기량을 계산하는 단계;
    (g) 대시포트 공기량을 재설정하는 단계;
    를 포함하는 아이들 제어방법.
  2. 제1항에서,
    상기(b)단계 후에는,
    (h) 냉각수온이 설정온도 이상인지 판단하는 단계;
    를 더 포함하고,
    상기(c)단계는 상기 (h)단계에서 냉각수온이 설정온도 이상인 경우에 수행되며,
    상기(h)단계에서 설정온도 이상이 아닌 경우에는 상기 (a)단계로 진행하는 것을 특징으로 하는 아이들 제어방법.
  3. 제2항에서, 상기 (d) 단계는,
    엔진 회전수 변화량(△N)을 계산하고, 드로틀 오프 진입 시점으로부터 상기 엔진 회전수 변화량(△N)이 음수에서 양수로 변화될 때까지의 엔진 회전수 변화폭을 엔진 회전수 편차로 결정하는 것을 특징으로 하는 아이들 제어방법.
  4. 제3항에서,
    상기(c)단계에서 드로틀 오프 상태 진입이 아닌 것으로 판단된 경우에,
    (i) 드로틀 오프 상태인가 판단하는 단계;
    (j) 드로틀 오프 상태인 경우에 대시포트 공기량을 감쇠 제어하는 단계
    (k) 시동이 종료되었는지 판단하는 단계;
    를 더 포함하고,
    상기(i)단계에서 드로틀 오프 상태가 아닌 경우, 또는 상기 (k) 단계에서 시동이 종료되지 않은 경우에는 상기 (a)단계로 진행하는 것을 특징으로 하는 아이들 제어방법.
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