KR100273891B1 - 크랭크 포지션 센서의 고장시 시동꺼짐 방지방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량이 주행 중 비록 CPS에 고장이 발생되더라도 CPS에 의한 데이터 산출을 실린더NO1 TDC센서에 의해 대체수행되도록 하면서 지속적인 엔진 구동성이 유지될 수 있도록 하여 제동력이나 조향력 상실을 방지하므로서 안전한 주행성이 유지될 수 있도록 하는 크랭크 포지션 센서의 고장시 시동꺼짐 방지방법에 대한 것으로서, 상기한 목적을 달성시키기 위하여 본 발명은

엔진 구동 중 이전의 정상제어 사이클에서의 제어 데이터를 기억하는 단계와(단계1); 크랭크 포지션 센서로부터 출력 신호가 입력되는지를 판단하는 단계와(단계2); 크랭크 포지션 센서로부터 출력 신호가 입력되지 않게 되면 실린더NO1 TDC센서로부터의 출력 신호를 체크하는 단계와(단계3); 실린더NO1 TDC센서로부터 1번 실린더 압축 상사점 신호가 입력되면 실린더NO1 TDC센서의 신호 출력 주기동안 이미 기억한 제어 데이터를 적용하는 단계와(단계4); 상기 데이터의 카운터수에 의해 엔진 회전수를 산출하는 단계와(단계5); 산출된 엔진 회전수에 의해 연료 분사 및 점화 시기를 결정하는 단계(단계6)로서 이루어지도록 하는 제어 과정이 특징이다.

Description

크랭크 포지션 센서의 고장시 시동꺼짐 방지방법

본 발명은 차량이 주행 중 크랭크 포지션 센서가 단선 및 부품 결함에 의해 고장을 일으키게 되는 경우 크랭크 포지션 센서로부터 정상적으로 출력되던 마지막 출력신호에 의한 출력 데이터를 실린더NO1 TDC센서 신호에 그대로 적용시키므로서 차량 주행성이 그대로 유지되도록 하므로서 주행 안정성이 확보될 수 있도록 하는 크랭크 포지션 센서의 고장시 시동꺼짐 방지방법에 대한 것이다.

일반적으로 자동차에서의 크랭크 포지션 센서(Crank Position Sensor, 이하 CPS라 약칭함)는 엔진이 구동시 체크되는 신호를 전자 제어 장치(Electronic Control Unit, 이하 ECU로 약칭함)에 전달하여 엔진 회전수를 산출하게 되는 센서로서 이렇게 산출된 엔진 회전수에 따라 ECU에서는 연료 분사 및 점화시기를 결정하여 엔진을 적절하게 구동될 수 있도록 하는 것이다.

상기에서와 같이 엔진 회전수를 산출하는 신호를 출력하게 되는 상기 CPS는 크랭크축의 일단부로 고정체결되는 원판형 기어로서, 외주면 끝단면으로 형성되는 기어는 통상 일정한 간격으로 60개를 형성시키면서 그 중 2개는 제거되도록 하여 점화와 분사를 위한 참조점으로 설정하고, 상기 참조점으로부터 일정 개수의 돌기 위치는 실린더의 상사점으로 정의되도록 하고 있다.

한편 한 개의 돌기는 360°를 60개로 나눈 각도인 6°씩이며 이렇게 6°를 회전하는데 소요되는 시간은 12.5×10^-6마다 1씩 증가하는 카운터의 측정 횟수에 의해 산출된다.

또한 CPS에서의 실린더 상사점 위치는 캠축에 장착되는 캠축 1회전에 1회씩 신호를 출력하게 되는 실린더NO1 TDC센서에 의해서 결정이 되는바 상기의 실린더NO1 TDC센서는 1번 실린더의 압축 행정 상사점을 감지하여 이를 펄스 신호로 바꾸어서 ECU로 입력되도록 하는 것으로 차량 엔진이 구동 중 상기한 센서들로부터 출력되는 신호를 예를들어 나타내면 도 3에서와 같다.

즉 엔진 구동 중 실린더NO1 TDC센서로부터 하이 신호가 출력되면 이때부터 ECU는 CPS로부터 입력되는 신호의 개수를 체크하여 각 실린더에서의 압축 행정 상사점을 결정하게 되면 그에 따라 연료 분사 및 점화시기를 결정하여 엔진을 제어하게 된다.

그러나 차량이 주행 중 CPS가 부품 결함이나 단선 등에 의해 고장나게 되면 도 4에서와 같이 CPS로부터 전혀 출력 신호가 ECU에 입력되지 않게 되므로 ECU에서는 엔진을 제어할 입력 신호의 부재로 연료 분사 및 점화 수단으로의 전원 공급을 차단시키게 되는바 이러한 주행 중 갑작스럽게 연료 분사 및 점화 수단을 작동 중지시키게 되면 엔진 구동력에 의해 작동되는 제동이나 조향이 제대로 이루어지지 않게 되므로 특히 고속 주행시에는 대형 사고를 유발시킬 수가 있게 되는 매우 불안한 문제점이 있게 된다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 개선하여 보다 안정된 엔진 구동력이 유지될 수 있도록 하기 위한 것인바 이에 따른 본 발명의 목적은 우선 차량이 주행 중 비록 CPS에 고장이 발생되더라도 CPS에 의한 데이터 산출을 실린더NO1 TDC센서에 의해 대체수행되도록 하면서 지속적인 엔진 구동성이 유지될 수 있도록 하여 제동력이나 조향력 상실을 방지하므로서 안전한 주행성이 유지될 수 있도록 하는데 있다.

또한 본 발명은 주행 중 CPS 고장시 차량 구동성의 이상 감지가 용이함에 따라 즉각적으로 정비를 받을 수 있는 장소로의 이동이 가능해지므로서 적절한 조치를 취할 수가 있을 뿐만 아니라 엔진 제어 계통의 심한 손상을 미연에 방지시킬 수가 있도록 하는 다른 목적이 있다.

상기한 목적을 달성시키기 위하여 본 발명은

엔진 구동 중 이전의 정상 제어 사이클에서의 제어 데이터를 기억하는 단계와;

CPS로부터 출력 신호가 입력되는지를 판단하는 단계와;

CPS로부터 출력 신호가 입력되지 않게 되면 실린더NO1 TDC센서로부터의 출력 신호를 체크하는 단계와;

실린더NO1 TDC센서로부터 1번 실린더 압축 상사점 신호가 입력되면 실린더NO1 TDC센서의 신호 출력 주기동안 이미 기억한 제어 데이터를 적용하는 단계와;

상기 데이터의 카운터수에 의해 엔진 회전수를 산출하는 단계와;

산출된 엔진 회전수에 의해 연료 분사 및 점화 시기를 결정하는 단계로서 이루어지도록 하는 제어 과정이 특징이다.

도 1은 본 발명에 따른 제어 순서도

도 2는 본 발명에 따른 실린더NO1 TDC센서로부터의 출력 파형도

도 3은 종래 크랭크 포지션 센서와 실린더NO1 TDC센서에서의 출력 파형도

도 4는 도 3에서 크랭크 포지션 센서 고장시의 출력 신호도

이를 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

통상 실린더NO1 TDC센서로부터 출력되는 신호는 4행정 기관의 경우 4개의 실린더가 모두 구동되는 1사이클에 한번씩 출력하게 된다.

상기의 신호는 1번 실린더에서의 압축 행정 상사점을 나타내는 것으로 현재는 상기한 시점을 기준으로 CPS로부터의 출력 신호를 이용하여 카운터수에 의해서 엔진 회전수를 산출하며, 산출된 엔진 회전수에 따라 각 실린더에서의 연료 분사 및 점화 시기를 결정한다.

이에 본 발명은 엔진 구동상태에서 ECU에서는 이전의 정상제어 사이클에서의 제어 데이터를 항상 기억하도록 한다(단계1). 이때 CPS로부터 신호가 출력되는지를 체크하여 만일 CPS의 부품 손상 또는 단선 등에 의해 CPS로부터 신호가 입력되지 않고 있다고 판단되면(단계2) ECU는 즉시 실린더NO1 TDC센서로부터의 신호를 체크한다(단계3).

CPS의 고장직후 실린더NO1 TDC센서로부터 1번 실린더의 압축 상사점 신호가 체크되면 이 시점에서부터 이미 기억된 정상제어 사이클시의 제어 데이터를 그대로 적용시키고(단계4), 적용된 데이터의 카운터수에 의해 엔진 회전수를 산출한다(단계5).

산출된 상기의 엔진 회전수에 의해서 연료 분사 및 점화 시기가 결정되며(단계6), 결정된 시기에 연료를 분사시킴과 동시에 점화를 하게 되면 엔진 구동상태를 지속적으로 유지시킬 수가 있게 된다.

한편 상기한 제어 방법에 의한 엔진 회전수 산출은 종전과 같이 12.5×10^-6(SEC)마다 1씩 증가하는 카운터 수로서 산출되는바 캠축이 360° 회전하는 동안 예를들어 2000회가 카운트되면 이때 카운트되는 동안의 총 소요 시간은 12.5×10^-6(SEC)×2000=25×10^-3(SEC)이므로 캠축이 60초동안 회전하게 되는 각도는 60×360÷(25×10^-3)=864000°가 된다.

여기에서 캠축은 1회전에 360°를 회전하게 되므로 캠축의 회전수는 864000÷360=2400rpm이 된다.

그리고 캠축 1회전에 엔진 회전수 산출의 기초가 되는 크랭크축은 2회전을 하게 되므로 크랭크축에 의한 실제 엔진 회전수는 2400×2=4800rpm이다.

또한 산출된 엔진 회전수에 의한 각 실린더의 상사점 결정 방법을 살펴보면 엔진 회전수가 4800rpm일 때 캠축 회전수는 2400rpm이므로 캠축의 총 회전 각도는 2400×360=864000°가 된다.

따라서 캠축이 1회전하는 동안 소요하게 되는 시간은 (360°×60(SEC))÷864000°=40(ms)이고, 캠축이 90°회전하는데 소요되는 시간은 40(ms)÷4=10(ms)가 되므로 결국 10(ms) 단위로 각 실린더의 상사점을 정의하게 된다.

이로서 CPS의 고장시 실린더NO1 TDC센서로부터 출력되는 신호를 기초로 엔진 회전수를 산출하면서 최초 1번 실린더 상사점이 체크되는 시점으로부터 고장 이전의 정상적인 CPS 신호에 의한 마지막 사이클에서의 데이터를 실린더NO1 TDC센서 신호에 그대로 적용하여 일정 간격으로 각 실린더의 상사점을 정의하면서 연료 분사 및 점화 시기를 결정하게 된다.

한편 상기에서와 같은 실린더NO1 TDC센서에 의한 엔진 제어시 엔진 회전수를 산출하게 되는 기본 데이터값인 카운터수는 이미 전단계에서의 정상제어 사이클시 ECU에 기입력된 제어 데이터이다.

즉 도 2에서와 같이 실린더NO1 TDC센서에서 실린더 1번 상사점 신호(C1)가 입력되면 다음 실린더 1번 상사점 신호(C2)가 입력될 때까지 최초 실린더 1번 상사점 신호(C1) 주기동안을 기입력된 제어 데이터의 카운터수로서 나누어 적용하고, 이때 산출되는 엔진 회전수에 의해 각 실린더의 상사점을 결정하는 동시에 연료 분사 및 점화 시기를 결정하므로서 지속적인 엔진 구동이 이루어질 수 있도록 하는 것이다.

하지만 상기와 같은 비상 제어 방식은 CPS가 고장나기 직전에 기억된 정상적인 출력 데이터와 실린더NO1 TDC센서에 의한 전단계에서의 제어 테이터를 계속되는 엔진 제어값으로서 그대로 적용시켜 사용하게 되므로 항상 제어 타이밍이 한단계 지연되면서 응답이 늦게 이루어지는 단점이 있게 되는 반면 이러한 응답 지연 현상은 운전자로 하여금 엔진에 이상이 발생하였음을 경고하는 수단이 되므로 즉각적인 정비가 이루어질 수 있도록 하여 도리어 별도의 고장 경고 수단이 불필요해지게 되는 장점이 되기도 한다.

따라서 본 발명에 따라 차량 주행 중 CPS로부터 제어 신호가 제대로 출력되지 않게 되더라도 실린더NO1 TDC센서로부터의 신호에 의해 엔진 구동력을 항상 안정되게 유지시킬 수 있도록 하여 엔진 구동력에 의해 작동되는 제동이나 조향의 작동력을 지속적으로 유지시키므로서 안전한 주행성이 보장될 수가 있게 된다.

그러므로 본 발명에 따른 비상 제어 방식에 의해 주행 중 CPS가 고장나게 되더라도 시동이 정지되는 것을 방지시킬 수가 있게 되므로서 차량 주행성과 제동성 및 조향성을 그대로 유지시켜 주행 안전성을 향상시킬 수가 있게 되는 동시에 적시의 고장 판단으로 적절한 정비가 이루어질 수 있도록 하므로서 정비 지연에 따른 엔진 제어 계통의 더 심한 손상을 미연에 방지시킬 수가 있게 되어 차량 내구성을 대폭 증대시키게 되는 매우 유용한 효과를 제공할 수가 있게 된다.

Claims (1)

1. 엔진 구동 중 이전의 정상제어 사이클에서의 제어 데이터를 기억하는 단계와(단계1);

   크랭크 포지션 센서로부터 출력 신호가 입력되는지를 판단하는 단계와(단계2);

   크랭크 포지션 센서로부터 출력 신호가 입력되지 않게 되면 실린더NO1 TDC센서로부터의 출력 신호를 체크하는 단계와(단계3);

   실린더NO1 TDC센서로부터 1번 실린더 압축 상사점 신호가 입력되면 실린더NO1 TDC센서의 신호 출력 주기동안 이미 기억한 제어 데이터를 적용하는 단계와(단계4);

   상기 데이터의 카운터수에 의해 엔진 회전수를 산출하는 단계와(단계5);

   산출된 엔진 회전수에 의해 연료 분사 및 점화 시기를 결정하는 단계(단계6);

   로서 이루어지는 제어 과정을 특징으로 하는 크랭크 포지션 센서의 고장시 시동꺼짐 방지 방법.

Images