KR100405721B1 - Misfire detection controlling method of hybrid electronic vehicle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하이브리드 전기 차량의 엔진 작동 중 발생하는 실화의 검출 여부에 따라 엔진 동작을 제어하여 실화로 인한 유해 배기가스 배출 개선 및 역화(Back Fire)를 방지할 수 있는 하이브리드 전기 차량의 실화 검출 제어방법에 관한 것이다. 본 발명은 하이브리드 전기 차량의 실화 검출 제어방법에 있어서, 상기 하이브리드 전기 차량의 엔진 회전수를 검출하는 단계와; 상기 검출된 엔진 회전수와 설정된 목표 엔진 회전수의 크기를 비교하는 단계와; 상기 엔진 회전수 비교 단계에서 검출된 엔진 회전수가 설정된 목표 엔진 회전수 미만이면 검출된 엔진 회전수와 목표 엔진 회전수의 차이에 따른 모터링 토크 명령을 계산하는 단계와; 상기 엔진의 실화상태를 검출하는 단계와; 상기 엔진이 실화상태이면 실화상태를 카운트하는 단계와; 상기 엔진 실화상태 카운트 단계에서 카운트된 값과 설정값을 비교하는 단계와; 상기 카운트 비교단계에서 카운트값이 설정값보다 크면 엔진의 실화상태를 표시하는 단계로 이루어진다.The present invention is a misfire detection control method of a hybrid electric vehicle that can control the operation of the engine according to whether the detection of misfire occurring during the operation of the hybrid electric vehicle to prevent harmful exhaust emissions due to the misfire and prevent backfire It is about. The present invention provides a misfire detection control method for a hybrid electric vehicle, comprising: detecting an engine speed of the hybrid electric vehicle; Comparing the detected engine speed with a set target engine speed; Calculating a motoring torque command according to a difference between the detected engine speed and the target engine speed when the engine speed detected in the engine speed comparison step is less than the set target engine speed; Detecting a misfire state of the engine; Counting a misfire state if the engine is misfired; Comparing the counted value with the set value in the engine misfire counting step; In the count comparison step, if the count value is larger than the set value, the misfire state of the engine is displayed.
Description
본 발명은 하이브리드 전기 차량에 관한 것으로서, 특히 하이브리드 전기 차량의 실화 검출 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid electric vehicle, and more particularly, to a misfire detection control method for a hybrid electric vehicle.
통상적으로, 하이브리드 전기 차량(HEV ; Hybrid Electric Vehicle)은 가솔린 차량의 기술과 전기 차량의 기술을 적절히 조합한 차량 형태로 구성된다.Typically, a hybrid electric vehicle (HEV) is configured in the form of a vehicle that appropriately combines the technology of a gasoline vehicle with the technology of an electric vehicle.
하이브리드 전기 차량은 동력원의 사용 방법에 따라 다양한 구조와 주행 방법을 가진다.Hybrid electric vehicles have various structures and driving methods depending on the method of use of the power source.
그 중에 가장 널리 개발되고 있는 대표적인 형태의 하이브리드 전기 차량은 병렬형 하이브리드 전기 차량(Parallel Hybrid Electric Vehicle)과 직렬형 하이브리드 전기 차량(Series Hybrid Electric Vehicle)이다.Among the most widely developed hybrid electric vehicles, a parallel hybrid electric vehicle and a series hybrid electric vehicle are shown.
병렬형 하이브리드 전기 차량은 일반적인 전기 차량과 마찬가지로 모터와 축전지를 동력원으로 이용하여 차량을 구동시키며 동시에 또는 독립적으로 엔진, 가스 터빈 등의 내연기관을 직접 구동시킨다.The parallel hybrid electric vehicle, like a general electric vehicle, uses a motor and a battery as a power source to drive the vehicle and simultaneously or independently drives an internal combustion engine such as an engine or a gas turbine.
한편, 본 발명과 관련된 직렬형 하이브리드 전기 차량은 모터와 축전지를 주 동력원으로 이용하여 차량을 구동시키며 엔진, 가스 터빈 등의 내연기관에서 발생하는 기계 에너지를 발전기를 이용하여 전기 에너지로 전환하여 동력원으로 이용한다.Meanwhile, the series hybrid electric vehicle according to the present invention drives a vehicle using a motor and a storage battery as main power sources, and converts mechanical energy generated from an internal combustion engine such as an engine or a gas turbine into electrical energy using a generator to convert the energy into a power source. I use it.
직렬형 하이브리드 전기 차량은 일반주행 모드(엔진 모드)시 엔진의 구동에 연계되어 발전기가 구동되고 전기 에너지가 만들어져 이것이 트랙션 모터(Traction Motor)를 구동시켜 차량이 구동된다.In series hybrid electric vehicles, the generator is driven in conjunction with the driving of the engine in the normal driving mode (engine mode), and electric energy is generated, which drives the traction motor.
하이브리드 모드시에는 엔진은 정지되고 순수한 배터리 힘으로 트랙션 모터에 전류를 가해 차량이 구동되어진다.In hybrid mode, the engine is stopped and the vehicle is driven by energizing the traction motor with pure battery power.
엔진(Engine)과 전기 모터가 직결된 직렬형 하이브리드 전기 차량은 아이들(Idle) 시나 엔진 속도 제어(Engine Speed Control)를 통해서 아이들시나 급격한 엔진 회전수(RPM)변화가 적을 시 모터가 순간적인 모터링(Motoring) 및 발전(Generating)을 통해서 엔진 속도를 일정하게 유지시켜 아이들 부조화로 인한 차량의 진동 및 소음을 감소시킬 수 있다.In a series hybrid electric vehicle in which an engine and an electric motor are directly connected, the motor is momentarily motored when idle or when the engine speed is small through rapid change in idle or engine speed control. Through motoring and generating, the engine speed can be kept constant to reduce the vibration and noise of the vehicle caused by idle mismatch.
그러나, 위와 같은 방법을 사용할 때 종래의 하이브리드 전기 차량은 모터에 의한 엔진 속도 제어로 인해 엔진 제어부(EMS ; Engine Management System)에서는엔진의 실화(Misfire)를 검출(Detection)할 수 없으며, 실화로 인한 역화(Back Fire)현상이 발생하거나, 미연소로 배기가스가 배출되므로 유해 배기가스 배출량이 많은 문제점이 있었다.However, when using the above method, a conventional hybrid electric vehicle cannot detect misfire of an engine in an engine control system (EMS) due to engine speed control by a motor, and due to misfire Backfire phenomenon occurs, or the exhaust gas is discharged due to unburned, there was a lot of harmful emissions emissions.
본 발명의 목적은 하이브리드 전기 차량의 엔진 작동 중 발생하는 실화의 검출 여부에 따라 엔진 동작을 제어하여 실화로 인한 유해 배기가스 배출 개선 및 역화(Back Fire)를 방지할 수 있는 하이브리드 전기 차량의 실화 검출 제어방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to control the operation of the engine in accordance with the detection of misfire occurring during the operation of the engine of the hybrid electric vehicle to detect the misfire of the hybrid electric vehicle that can prevent the emission of harmful emissions due to the misfire and prevent backfire To provide a control method.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 하이브리드 전기 차량의 실화 검출 제어방법에 있어서, 상기 하이브리드 전기 차량의 엔진 회전수를 검출하는 단계와; 상기 검출된 엔진 회전수와 설정된 목표 엔진 회전수의 크기를 비교하는 단계와; 상기 엔진 회전수 비교 단계에서 검출된 엔진 회전수가 설정된 목표 엔진 회전수 미만이면 검출된 엔진 회전수와 목표 엔진 회전수의 차이에 따른 모터링 토크 명령을 계산하는 단계와; 상기 엔진의 실화상태를 검출하는 단계와; 상기 엔진이 실화상태이면 실화상태를 카운트하는 단계와; 상기 엔진 실화상태 카운트 단계에서 카운트된 값과 설정값을 비교하는 단계와; 상기 카운트 비교단계에서 카운트값이 설정값보다 크면 엔진의 실화상태를 표시하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a misfire detection control method for a hybrid electric vehicle, comprising: detecting an engine speed of the hybrid electric vehicle; Comparing the detected engine speed with a set target engine speed; Calculating a motoring torque command according to a difference between the detected engine speed and the target engine speed when the engine speed detected in the engine speed comparison step is less than the set target engine speed; Detecting a misfire state of the engine; Counting a misfire state if the engine is misfired; Comparing the counted value with the set value in the engine misfire counting step; If the count value is larger than the set value in the count comparison step, characterized in that the step of displaying the misfire state of the engine.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기 차량의 실화 검출 제어장치의 구성을 도시한 블록도.1 is a block diagram showing the configuration of a misfire detection control apparatus for a hybrid electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기 차량의 실화 검출 제어과정을 도시한 흐름도.2 is a flowchart illustrating a misfire detection control process of a hybrid electric vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있으나, 이들 특정 상세들은 본 발명의 설명을 위해 예시한 것으로 본 발명이 그들에 한정됨을 의미하는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. While many specific details, such as the following description and the annexed drawings, are shown to provide a more general understanding of the invention, these specific details are illustrated for the purpose of explanation of the invention and are not meant to limit the invention thereto. And a detailed description of known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.
도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기 차량의 실화 검출 제어장치의 구성을 설명한다.A configuration of a misfire detection control apparatus for a hybrid electric vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1.
본 발명의 실시예는 엔진 회전수 검출부(110), 엔진 제어부(120)(ECU), 인젝터(130), 표시부(140), 모터 회전수 검출부(150), 하이브리드 제어부(160)(HCU), 모터(170)를 포함하여 구성한다.An embodiment of the present invention is the engine speed detection unit 110, the engine control unit 120 (ECU), the injector 130, the display unit 140, the motor speed detection unit 150, the hybrid control unit 160 (HCU), It comprises a motor 170.
엔진 회전수 검출부(110)는 엔진의 제어에 사용되는 크랭크 위치 센서(CPS ; Crank Position Sensor) 및 크랭크 앵글 센서(CAS ; Crank Angle Sensor) 또는 위상 센서(Phase Sensor)로 이루어지며, 검출된 크랭크 위치 신호를 엔진 제어부(120)로 입력한다.The engine speed detector 110 includes a crank position sensor (CPS) and a crank angle sensor (CAS) or a phase sensor (Phase sensor) used to control the engine, and detects the crank position. The signal is input to the engine controller 120.
엔진 제어부(120)는 일종의 마이크로 프로세서로 구성하며, 전반적인 엔진의 제어동작을 수행한다.The engine controller 120 is configured as a kind of microprocessor and performs overall control of the engine.
특히, 본 발명의 실시예에서는 엔진 회전수 검출부(110)를 통해 입력되는 크랭크 위치 신호를 분석하여 기통(실린더) 판별과 점화시기 연료분사시기를 결정하는 분사 제어신호를 인젝터(130)로 출력하며, 하이브리드 제어부(160)를 통해 전송되는 엔진의 실화 검출상태 신호에 따라 표시부(140)로 해당되는 표시 제어신호를출력한다.In particular, in the embodiment of the present invention by analyzing the crank position signal input through the engine speed detection unit 110 outputs the injection control signal to determine the cylinder (cylinder) and the ignition timing fuel injection timing to the injector 130 In response to the misfire detection state signal of the engine transmitted through the hybrid controller 160, a display control signal corresponding to the display unit 140 is output.
인젝터(130)는 엔진 제어부(120)로부터 공급되는 분사 제어신호의 입력에 따라 구동되어 각각의 기통별로 연료를 분사하는 기능을 한다.The injector 130 is driven according to the input of the injection control signal supplied from the engine controller 120 to inject fuel for each cylinder.
표시부(140)는 엔진 제어부(120)로부터 공급되는 표시 제어신호의 입력에 따라 구동되어 엔진의 실화상태를 표시한다.The display unit 140 is driven according to the input of the display control signal supplied from the engine control unit 120 to display the misfire state of the engine.
모터 회전수 검출부(150)는 모터(170)에서 사용하는 홀 센서(Hall Sensor)로 구성하며, 모터(170)의 상을 검출하여 그에 해당되는 전기적인 신호를 출력한다.The motor rotation speed detection unit 150 includes a hall sensor used in the motor 170, and detects a phase of the motor 170 and outputs an electrical signal corresponding thereto.
하이브리드 제어부(160)는 모터 회전수 검출부(150)를 통해 입력되는 모터(170)의 상에 해당되는 신호를 판별하여 전류 제어를 통해 모터 토크(Motor Torque) 제어를 위한 구동 제어신호를 모터(170)로 공급한다.The hybrid controller 160 determines a signal corresponding to the image of the motor 170 input through the motor rotation speed detection unit 150 and supplies a driving control signal for controlling the motor torque through the current control to the motor 170. ).
모터(170)는 하이브리드 제어부(160)를 통해 공급되는 구동 제어신호의 입력에 따라 구동되어 해당되는 동력을 발생한다.The motor 170 is driven according to the input of the driving control signal supplied through the hybrid controller 160 to generate corresponding power.
도 1과 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기 차량의 실화 검출 제어과정을 설명한다.A misfire detection control process of a hybrid electric vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전기 차량은 엔진의 제어에 사용되는 엔진 회전수 검출부(110)를 통해 검출된 크랭크 위치 신호가 엔진 제어부(120)로 입력되어 기통 판별과 점화시기 연료분사시기 결정에 사용되고, 모터(170)에서 사용하는 모터 회전수 검출부(150)를 통해 입력되는 모터(170)의 상을 판별하여 하이브리드 제어부(160)의 전류 제어를 통해 모터 토크(Motor Torque)를 제어한다.In the hybrid electric vehicle according to the exemplary embodiment of the present invention, the crank position signal detected through the engine speed detection unit 110 used to control the engine is input to the engine controller 120 to determine the cylinder and determine the fuel injection timing. The motor 170 is used to determine the phase of the motor 170 input through the motor speed detection unit 150 used in the motor 170 to control the motor torque through current control of the hybrid controller 160.
본 발명의 실시예를 설명하기에 앞서 도 2의 (S210)에서 엔진 속도 제어를초기화하고, (S212)에서 엔진 속도 제어 플래그를 "1"로 제어하는 것을 가정한다.Before describing an embodiment of the present invention, it is assumed that the engine speed control is initialized in S210 of FIG. 2, and the engine speed control flag is controlled to “1” in S212.
또한, 엔진 제어부(120)와 하이브리드 제어부(160)는 설정된 데이터 통신을 하도록 연결되는 것을 가정한다.In addition, it is assumed that the engine control unit 120 and the hybrid control unit 160 are connected to perform a set data communication.
하이브리드 제어부(160)는 도 2의 (S214)에서 모터 회전수 검출부(150)를 통해 검출되는 하이브리드 전기 차량의 엔진 회전수를 검출한다.The hybrid controller 160 detects the engine speed of the hybrid electric vehicle detected through the motor speed detector 150 in S214 of FIG. 2.
하이브리드 제어부(160)는 (S214)에서 엔진 회전수가 검출되면, (S216)으로 진행하여 검출된 엔진 회전수와 설정된 목표 엔진 회전수의 크기를 비교한다.When the engine speed is detected in S214, the hybrid controller 160 proceeds to S216 and compares the detected engine speed with a set target engine speed.
만약, (S216)의 엔진 회전수 비교 단계에서 검출된 엔진 회전수가 설정된 목표 엔진 회전수 미만이면, 하이브리드 제어부(160)는 (S218)으로 진행하여 검출된 엔진 회전수와 목표 엔진 회전수의 차이에 따른 모터링 토크 명령을 계산하여 모터(170)로 구동 제어신호를 공급한다.If the engine speed detected in the engine speed comparison step of S216 is less than the set target engine speed, the hybrid controller 160 proceeds to S218 to determine a difference between the detected engine speed and the target engine speed. The motoring torque command is calculated and the driving control signal is supplied to the motor 170.
참고적으로, 엔진이 토크를 낼 수 있는 영역은 실린더 상사점을 지나서 점화가 시작된 때 이후 하사점에 이르기 직전까지이다.For reference, the area where the engine can torque is from the top of the cylinder to the bottom dead center after the start of ignition past the cylinder top dead center.
이때, 엔진의 회전속도는 점화 이후 빨라지다가 하사점 이후는 점차적으로 느려지면서 상사점 직전 또는 점화시기 직전에는 최대로 느려지게 된다.At this time, the rotational speed of the engine becomes faster after ignition and gradually slows down after the bottom dead center, but is slowed to the maximum immediately before the top dead center or just before the ignition period.
한편, 엔진 제어부(120)는 (S220)에서 엔진의 실화상태를 검출한다.On the other hand, the engine control unit 120 detects the misfire state of the engine in (S220).
엔진 제어부(120)에서 실화 검출은 일반적으로 엔진의 회전수 변화량을 보고 판단을 하는데, 엔진의 회전수 계산은 통상적으로 크랭크 위치 센서의 입력 신호 주기 시간을 가지고 계산하며, 이러한 경우 4기통의 경우 180도 마다 계산하고 6기통의 경우 120도 마다 계산하거나 크랭크 앵글 센서의 경우 12도 마다 계산한다.The misfire detection in the engine control unit 120 determines the rotation speed of the engine in general, and determines the engine speed. The engine speed is typically calculated using the input signal cycle time of the crank position sensor, and in this case, 180 for four cylinders. Calculate every degree, every 120 degrees for six cylinders, or every 12 degrees for crank angle sensors.
그러므로, 180도 또는 120도로 계산할 시 주기 내 엔진의 정상상태에서 엔진 회전수 변화는 감지 할 수 없고, 엔진 회전수 검출부(110)를 통해 계산을 하더라도 주기 내 엔진의 회전수 변화량은 감지할 수 있으나 모터(170)의 속도 제어가 적용되면 변화 자체를 검출하기 어렵다.Therefore, when calculating 180 degrees or 120 degrees, the engine speed change cannot be detected in the normal state of the engine in the cycle, and even if the calculation through the engine speed detector 110 can detect the engine speed change in the cycle, When speed control of the motor 170 is applied, it is difficult to detect the change itself.
이러한 상황에서도 하이브리드 제어부(160)에서 각 차량 상황에 따른 목표 엔진 회전수를 엔진 제어부(120)로 지령을 내리고 목표 엔진 회전수로부터 차이가 발생했을 경우 모터 토크 명령(Motor Torque Command)을 출력하여 엔진 회전수가 일정하게 유지되게 모터링 및 발전을 실시하여 엔진 회전수를 일정하게 만들어 차량 진동 및 소음을 줄여 준다.Even in such a situation, the hybrid control unit 160 commands the target engine speed according to each vehicle situation to the engine control unit 120 and outputs a motor torque command when a difference occurs from the target engine speed. Motoring and power generation are carried out so that the rotation speed is kept constant to reduce the vibration and noise of the vehicle by making the engine speed constant.
전술한 (S220)의 엔진 실화상태 검출 단계에서 엔진이 실화상태이면 엔진 제어부(120)는 별도로 구비되는 카운터를 통해 실화상태를 카운트한다.If the engine is in a misfire state in the engine misfire state detection step of S220 described above, the engine controller 120 counts the misfire state through a counter provided separately.
그리고, 엔진 제어부(120)는 (S222)으로 진행하여 엔진 실화상태 카운트 단계에서 카운트된 값과 설정값을 비교한다.In operation S222, the engine controller 120 compares the value counted in the engine misfire state counting step with a set value.
엔진 제어부(120)는 (S224)의 카운트 비교단계에서 카운트값이 설정값보다 크면 (S226)으로 진행하여 표시부(140)로 표시 제어신호를 공급하여 엔진의 실화상태를 표시하며, 별도로 구비되는 메모리에 엔진의 실화상태를 저장한다.When the count value is greater than the set value in the count comparison step of S224, the engine controller 120 proceeds to S226 and supplies a display control signal to the display unit 140 to display the misfire state of the engine. Store the misfire status of the engine in.
즉, 하이브리드 제어부(160)는 모터(170)의 회전수가 정상상태를 벗어나면서 정상 상태에서 발전해야 할 시점에서 모터링을 하고 전류가 설정치 이상으로 모터링 방향으로 흐르는 것이 일정수준 이상으로 많아 졌을 때 기통에 따른 실화 검출 신호를 엔진 제어부(120)로 공급하며, 표시부(140)를 통해 운전자에게 표시하여 실화 검출 기통에 연료분사 금지 및 점검 조치를 취할 수 있게 한다.That is, the hybrid controller 160 motors when the rotation speed of the motor 170 is out of the normal state and generates power in the normal state, and when the current flows in the motoring direction more than the set value, the predetermined level or more increases. The misfire detection signal according to the cylinder is supplied to the engine controller 120, and displayed to the driver through the display unit 140 so that fuel injection prohibition and inspection measures can be taken on the misfire detection cylinder.
한편, 엔진 제어부(120)는 (S216)의 엔진 회전수 비교 단계에서 검출된 엔진 회전수가 설정된 목표 엔진 회전수 이상이면 (S228)으로 진행하여 설정된 엔진 제어동작을 수행한다.Meanwhile, if the engine speed detected in the engine speed comparison step of S216 is equal to or higher than the set target engine speed, the engine controller 120 performs the set engine control operation.
또한, 엔진 제어부(120)는 전술한 (S220)의 엔진 실화상태 검출 단계에서 엔진이 실화상태가 아니면 엔진 속도 제어 플래그를 "0"으로 제어한다.In addition, the engine controller 120 controls the engine speed control flag to "0" when the engine is not a misfire state in the above-described engine misfire state detection step (S220).
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예는 엔진 작동 중 엔진의 일부 기통에 실화가 발생한 경우 이를 인식하여 엔진 제어부(120)에 정보를 제공하여 엔진 제어부(120)가 적절한 조치를 취할 수 있게 하고, 필요시 운전자에게 엔진 실화상태를 표시(Display)하여 차량 점검을 받을 수 있게 하고, 실화로 인한 유해 배기가스 배출 개선 및 역화(Back Fire)를 방지한다.As described above, the embodiment of the present invention recognizes when a misfire occurs in some cylinders of the engine while the engine is operating and provides information to the engine controller 120 so that the engine controller 120 can take appropriate measures. It displays the engine misfire status to the driver so that the vehicle can be inspected, and improves the emission of harmful exhaust gas and prevents back fire.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 하이브리드 전기 차량의 실화 검출 제어방법은 차량의 실화 검출로 차량 정비성 향상 및 유해 배기가스 배출을 저감시킬 수 있으며, 모터의 속도 제어로 인한 정숙성 및 진동 저감으로 운전성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the misfire detection control method of the hybrid electric vehicle according to the present invention can improve vehicle maintainability and reduce harmful exhaust gas emissions by detecting misfire of the vehicle, and operateability by reducing quietness and vibration due to the speed control of the motor. There is an effect to improve.
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Citations (5)
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Patent Citations (5)
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