KR100443092B1 - 내연기관의노킹제어방법 - Google Patents

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Abstract

내연기관의 적응형 노킹 제어 방법이 제안된다. 이 제어 방법은 내연기관의 점화각을 노킹발생시에 지연 조정하고 이어서 진행 방향으로 점화각을 되돌리고 조정하는데 쓰인다. 동시에 내연기관의 동작은 여러가지의 동작 영역으로 분할되고 있으며 1 개의 영역에서의 동작 중에 구해지며 해당 영역을 떠날 때 기억된 값이 해당 영역에 다시 들어갈 때 동시에 부하 다이너믹스 또는 회전수 다이너믹스가 존재하는 경우, 새로운 동작 영역에 있어서의 해당 동작에 대한 초기값으로서 출력된다.

Description

내연기관의 노킹 제어 방법
이와 같은 노킹 제어는 DE-OS4008170호에 공지된 것이다. 여기에선 점화각(firing angle)이 검출된 동작파라미터에 의해서 특성 맵에 의거해서 조정되며 노킹이 발생한 때는 이 노킹을 회피하기 위해서 지연 조정(retarding)이 행해진다. 이어서 지연 조정된 점화각은 점진적으로 진각되어 다시 특성맵 점화각으로 조정된다. 내연기관의 동작 영역은 이 공지의 노킹 제어에선 여러가지 다른 영역으로 분할된다. 내연기관의 동작 중에 동작 영역을 벗어나면 순간 점화각(instantaneous firing angle)이 기억되고, 내연기관이 다시 이 영역에서 동작하면 기억된 점화각이 초기값으로서 출력된다.
본 발명은 제 1 항의 전제부에 의한 적응형 노킹 제어 방법에 관한 것이다.
도 1 은 적응형 노킹 제어의 회로에 대한 개략도.
도 2 는 적응형 엔진 특성맵의 개략도.
도 3 은 본 발명의 방법에 의한 점화각 변화를 설명하는 도표.
도 4 는 개개의 처리 단계의 플로우챠트.
제 1 항의 특징부분의 구성을 갖는 본 발명의 방법은 공지의 방법에 대해서 점화각의 급격한 변화가 회피된다는 이점을 갖는다. 이에 의해 엔진 토크의 급격한 변화가 발생하지 않고 주행 쾌적성이 향상한다.
종속항에 기재된 수단에 의해서 본 발명의 방법의 유리한 개선이 가능하다. 선행하는 동작 영역으로부터의 점화각(이 점화각은 해당 동작 영역으로부터 멀어지려고 했을 때의 실제의 각도이다)을 새로운 동작 영역에서의 동작에 대해서 유지하는 것은 부하 및/또는 회전수 다이너믹스(dynamics; 動因)가 동작 영역 변화시에 소정의 값을 상회하지 않을 경우에 유리하다. 이 경우, 미리 설정될 수 있는 값은 응용예에서의 다양한 동작 조건들에 대해 정해지며 메모리에 기억된다. 또한, 상기 범위에서 내연기관의 선행 동작에서 발생한 점화각에 대한 대표값을 계산하고 이 값을 동작 영역이 변한 후에 내연기관의 작동에 대한 점화각의 초기값(starting value)으로서 사용하는 것이 유익하다. 최종적으로는 마이크로프로세서의 엔진 특성 맵을 점화각의 출력에 대한 동작 변수에 의거해서 연속적으로 갱신할 수 있다. 이에 의해 노킹 한계가 마이크로프로세서에 의해서 계속 학습된다. 이는 예를 들어 노킹 발생전의 최후의 점화각을 해당 동작점에 대한 새로운 점화각으로서 특성 맵에 기록함으로서 행해진다. 다르게는 노킹의 발생 후의 첫 번째 점화각을 특성 맵에 기록할 수도 있다. 노킹 발생 전의 점화각에 정의가능한 점화각 변위(△ZW; definable firing angle displacement)와 같은 작은 보정값을 가한 다음에 이 값을 엔진 특성 맵에 입력하는 것을 고려할 수 있다. 또한, 이러한 맵핑된 점화각의 수정은 엔진 특성맵에 저장된 점화각이 예정된 차이(DZW)만큼 엔진 특성 맵에 입력되는 새로운 점화각과 상이할 경우에만 실시되게 할 수도 있다. 이것엔 내연기관이 노킹 한계에 되도록 밀접하게 작동함을 보장한다.
도 1 은 적응형 노킹 제어 방법을 실시하기 위한 블록 회로도를 도시한다. 내연기관(도시생략)은 제어 장치(1)에 의해 작동된다. 제어 장치는 노킹 센서 분석 회로(2), 마이크로프로세서(3), 아날로그/디지털 변환기(4) 및 점화출력단(5; firing output stage)을 갖는다. 내연기관의 엔진 블록엔 1 개 이상의 노킹 센서(6)가 설치되며 노킹 센서는 노킹 센서 분석 회로(2)에 접속되어 있다. 노킹 센서 분석 회로(2)는 아날로그/디지털 변환기(4)를 거쳐서 마이크로프로세서(3)와 접속되어 있다. 마이크로프로세서(3)엔 다시 내연기관의 측정된 변수들이 공급된다. 따라서, 예를 들어 부하 L, 회전수 n 및 온도(T)가 마이크로프로세서에 공급된다. 부하(L)는 스로틀 밸브각도 위치 또는 흡기관 부압으로부터 구해진다. 노킹 센서에 의해 검출된 신호(KS)는 엔진 소음을 나타낸다. 이 신호는 노킹센서 평가회로(2)에 공급된다. 이 평가회로(2)에선 기준값과의 비교에 의해서 노킹 K 이 발생했는지 여부를 판정한다. 노킹이 발생하는 경우엔 엔진 특성맵에 근거한 마이크로프로세서에 의해 출력된 점화각이 지연 조정되고 이후에 점화각은 다시 진각되며, 이는 점화각이 엔진특성맵으로부터의 점화각 출력값에 가깝게 하는 것에 대응한다. 점화각 조정이 필요한 이러한 제어와 마이크로프로세서(3)에 의해 행해진다. 이 마이크로프로세서(3)는 존재하는 동작 변수에 근거하여 특성 맵 점화각을 계산한다. 이 특성맵 점화각엔 노킹의 발생후에 적응형 점화각 조정량(△α)이 가산된다. 마이크로프로세서(3)에는 도 2에 예시된 것과 같다. 적응형 엔진 특성 맵이 저장된다. 이 적응형 엔진 특성맵은 부하(L)와 회전수 N의 함수로서 개개의 동작 영역으로 분할된다. 이 적응형 엔진 특성맵의 상세한 설명은 예를 들어 DE-OS 4008170호에 기재되어 있다.
본 발명의 노킹 제어 방법을 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은 임의의 관찰 기간에서의 내연기관의 동작을 예시한다. 시점(t0)에서 내연기관은 동작 영역(Ia)에서 동작을 개시한다. 제어 장치는 현재 측정된 작동 변수에 근거하여 속도 및 부하에 의해 생성된 엔진 특성 맵을 사용하여 점화각(αKF)을 측정한다. 내연기관이 동작 영역(Ia)에서 동작하고 있는 사이에 노킹(K)이 검출된다. 그 다음에, 점화각은 △α만큼 지연 조정된다. 점화각의 지연 조정의 크기는 노킹 강도에 의존한다. 이어서, 점화각은 점진적으로 진각되어 복귀된다. 이에 의해 특성 맵 점화각에 가깝게 된다. 이러한 점화각 복원은 새로운 노킹 K이 발생하기까지 또는 특성 맵 점화각에 이르기까지 행해진다. 도 3의 실시예에선 동작 영역(Ia)에서의 동작중에 다른 노킹(K)이 발생하여 점화각이 다시 지연된다. 시점(t1)에서 내연기관에서 영역 변화가 생기고, 예를 들어, 부하 동작으로부터 감속 동작으로의 부하가 변화한다. 동작 영역(Ia)을 떠날 때, 이 동작 영역(Ia)에 대한 최후의 점화각(αZWI)이 마이크로프로세서(3)의 메모리에 저장된다. 최후의 점화각을 저장하는 대신에 이 동작 영역의 점화각 모두로부터 계산한 점화각, 예를 들어 평균값을 저장할 수 있다.
시점(t1)에서 영역 변화가 생긴다. 즉, 적응형 엔진 특성 맵의 영역을 떠나새로운 영역으로 들어간다. 도 3의 실시예에선, 영역 변화는 영역(I)에서 영역(II)으로 행해진다. 도 3의 관찰 기간에서의 영역(II)의 최초의 발생(occurrence)은 (IIa)로 도시되어 있다. 이는 이 영역(II)이 도시의 관찰 기간에서 처음으로 발생한 것을 예시하기 위해서이다. 시점(t1)에서의 점화각 출력은 종래기술에서의 통상의 점화각 출력을 예시한다. 따라서, 동작 영역(II)에서 내연기관의 앞서의 작동에서 검출된 점화각 값이 이 영역(II)을 떠날 때의 영역(II)에 대한 새로운 초기값으로서 출력된다. 이어서, 동작 영역(IIa)에선 특성 맵 점화각으로 점화각이 복원된다. 그때, 이러한 복원에서의 스텝의 높이와 폭은 비교적 작게 행해진다.
시점(t2)에서 다시 내연기관의 동작 영역 변화가 발생한다. 즉, 내연기관의 동작은 동작 영역(IIa)으로부터 동작 영역(Ib)으로 변화한다. 여기에서 (b)는 이 영역의 발생이 도 3 에선 이미 2 회째인 것을 나타낸다. 본 발명에 따른 방법에서, 시점(t2)에서 영역 변화시에 동시에 부하 다이너믹스가 존재하는지 여부가 검사된다. 영역 변화시에 부하 다이너믹스가 발생하면 내연기관의 이전의 동작시에 이 동작 영역에 대해서 저장된 점화각(도시생략)이 이 동작 영역에 있어서의 동작에 대한 초기값으로서 출력된다. 이어서, 이 점화각은 특성 맵 점화각으로 다시 복원되거나 또는 노킹이 발생할 때까지 다시 복원된다.
시점(t3)에서 영역 변화가 발생한다. 여기에선 내연기관의 동작이 동작 영역(Ib)으로부터 동작 영역(IIb)으로 이행한다. 시점(t3)에서 다시 부하 다이너믹스(△L)가 발생하는지 여부가 검사된다. 시점(t3)에선 부하 다이너믹스가 검출되지 않으므로 동작 영역(Ib)을 떠날 때의 현재의 점화각이 동작 영역(IIb)에 대한 초기값으로서 유지된다. 이에 의해 내연기관의 영역 변화시의 점화각의 급격한 변화가 회피된다.
결국, 다양한 동작 영역에서 노킹의 발생전에 각각의 점화각은 특성 맵에 입력된 이전의 값이 재기록되는 방식으로 점화각을 정하기 위해 현재의 특성맵에서 결정 및 입력될 수 있다. 이에 의해 점화각 특성 맵은 계속 갱신되며 점화각 출력은 내연기관의 동작에 대해 최적화된다. 따라서 자기 학습형의 점화각 특성 맵이 얻어지며 이 특성 맵은 늘 노킹 한계에 접근한다. 메모리에 저장된 특성 맵 점화 각을 대체하는 점화각을 선택 또는 설정하는데는 여러가지의 수단이 있다. 예를 들어, 노킹 발생 전의 최후의 점화각 또는 노킹 발생후의 최초의 점화각을 이 동작점에 대한 새로운 점화각으로서 이전의 저장된 특성 맵 점화각에 재기록될 수 있다. 노킹 발생전의 점화각에 작은 보정분, 예를 들어 설정가능한 점화각(ZW)을 가산하고 이 값을 엔진 특성맵에 기록하는 것도 고려할 수 있다. 그밖에, 메모리에 저장된 특성 맵 점화각이 엔진 특성 맵에 기록해야 할 새로운 점화각에서 소정의 차(DZW)만큼 다를 때만 특성 맵 점화각의 이러한 수정이 이루어지게 할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 방법의 순서도를 개략적으로 도시한다. 우선, 부하(L)와 회전수(N)가 동작 스텝(9)에서 검출된다. 이에 의해, 질의(10)에서 영역 변화가 발생했는지 여부가 검출된다. 영역 변화가 발생하였으면 이어서 질의(11)에서 부하 다이너믹스 또는 회전수 다이너믹스가 동시에 발생하는지 여부가 검사된다. 이 질의(11)의 회답에 따라서, "예"의 경우는 적응형 엔진 특성 맵에서 이 동작 영역에 대해서 기억된 점화각이 스텝(12)에서 초기 점화각으로서 출력된다. 또한, "아니오"의 경우는 바로 떠난 동작 영역의 점화각이 스텝(13)에서 유지된다. 질의(10)에서 동작 영역 변화가 존재하는지 여부의 회답이 "아니오"이면, 노킹 제어 과정은 공지된 방식으로 수행된다. 즉, 질의(14)에서 노킹(K)이 발생했는지 여부가 검사된다. 노킹이 발생하였으면, 스텝(15)에서 소정의 양 △ZW 만큼의 점화각을 지연 조정하여 노킹 제어가 행해지며 적응형 특성 맵에 현재의 지연 조정값이 저장된다. 질의(14)에서 노킹이 식별되지 않으면, 질의(16)에서 현재의 점화각 변화(△ZW)와 저장된 점화각이 예정된 임계값(DZW; threshold value)만큼 상이한지 여부가 검사된다. 상이한 경우, 이 질의에 대한 대답 "예"에 의해 스텝(15)으로 나아간다. 이 스텝에서, 현재의 점화각 변화가 적응형 엔진특성 맵에 저장된다. 그러나, 질의(16)가 "아니오"로 응답되면, 현재의 점화각 변화가 0으로 설정되고 내연기관의 동작 제어에 대해서 특성 맵 점화각이 출력된다.
노킹 한계를 학습하기 위해서 여러가지의 수단이 있다. 예를 들어, 노킹(K)의 발생 직전의 점화각, 또는 노킹(K) 발생 직후의 점화각을 지연 방향으로의 최초의 보정후에 특성맵에 기록할 수 있다. 그러나, 예를 들어 노킹 발생 직전의 점화각을 점화각 변화가 예정된 값만큼 발생하게 하고, 이 값을 특성 맵에 노킹 한계의 학습을 위해서 기억하는 것도 고려할 수 있다.

Claims (8)

  1. 실린더에서의 노킹 발생시에 해당 실린더에 대해서 점화각의 지연 조정을 행하고, 노킹이 발생하지 않을 때 점화각을 진각 조정하며,
    1 개의 영역에서 동작 중에 구해진 점화각 지연 조정값을, 해당 영역을 떠날 때 적응형 엔진 특성맵에 기억하며,
    상기 적응 특성 맵은 내연기관의 동작 변수의 크기에 의존하여 분할된 영역을 가지며,
    해당 영역에서 새로이 변화되며, 동시에 부하 다이너믹스 또는 회전수 다이너믹스가 존재하는 경우 기억된 점화각 지연 조정값을 출력하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 노킹 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 영역 변화와, 부하 및, 회전수 변화시에, 이전의 동작 영역의 점화각 지연 조정값을 유지하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 노킹 제어 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 노킹 발생 전의 점화각을 특성 맵에 기록하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 노킹 제어 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 노킹 발생 직후의 점화각을 특성 맵에 기록하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 노킹 제어 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 노킹 발생전의 점화각에 점화각 변화를 가산한 값을 특성맵에 기록하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 노킹 제어 방법.
  6. 제 3 항에 있어서, 기억된 특성맵 점화각과 새로운 점화각이 소정의 차(DZW) 만큼 다르게 되어 있는 경우에만, 상기 기억된 특성 맵 점화각을 상기 새로운 점화각으로 치환하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 노킹 제어 방법.
  7. 제 4 항에 있어서, 기억된 특성맵 점화각과 새로운 점화각이 소정의 차(DZW) 만큼 다르게 되어 있는 경우에만, 상기 기억된 특성 맵 점화각을 상기 새로운 점화각으로 치환하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 노킹 제어 방법.
  8. 제 5 항에 있어서, 기억된 특성맵 점화각과 새로운 점화각이 소정의 차(DZW) 만큼 다르게 되어 있는 경우에만, 상기 기억된 특성 맵 점화각을 상기 새로운 점화각으로 치환하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 노킹 제어 방법.
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