KR100353993B1 - Method for driving a engine using a cam sensor as crankshaft position sensor being error - Google Patents
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Abstract
이 발명은 크랭크샤프트 포지션 센서 오류시 캠 센서를 이용한 엔진 구동 방법에 관한 것으로, 시동후 차량의 상태가 주행 가능 상태인지를 판단하는 제1 단계; 차량의 캠 센서의 폴링 에지와 캠 센서의 라이징 에지의 허용 오차가 설정치 이하인지를 판단하여 캠 센서의 동작이 정상적인지를 판단하는 제2 단계; 크랭크샤프트 포지션 센서가 고장 났는지를 판단하는 제3 단계; 상기 크랭크샤프트 포지션 센서가 고장이 나면, 캠 센서에서 출력하는 신호로부터 전자제어장치에서 하나의 이빨(tooth)당 걸리는 시간 계산 및 연료 분사와 점화를 제어하는 제4 단계를 포함한다.The present invention relates to a method of driving an engine using a cam sensor when a crankshaft position sensor error is detected, comprising: a first step of determining whether a state of a vehicle is capable of running after starting; Determining whether the operation of the cam sensor is normal by determining whether an allowable error between the falling edge of the cam sensor of the vehicle and the rising edge of the cam sensor is equal to or less than a set value; A third step of determining whether the crankshaft position sensor has failed; If the crankshaft position sensor fails, a fourth step of controlling the fuel injection and ignition and calculating the time taken per tooth in the electronic controller from the signal output from the cam sensor.
이 발명의 실시예에 따르면, 크랭크샤프트 위치 센서 페일시 캠 센서를 이용하여 연료 분사 및 점화가 수행되도록 하여, 차량의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.According to the embodiment of the present invention, fuel injection and ignition are performed by using the crankshaft position sensor fail cam sensor, thereby improving the reliability of the vehicle.
Description
이 발명은 엔진 구동 방법에 관한 것으로, 특히, 크랭크샤프트 위치 센서(CPS: Crankshaft Position Sensor)(이하 'CPS'라 칭함) 페일(fail)시 캠(cam) 센서(sensor)를 이용한 엔진 구동 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an engine driving method, and more particularly, to an engine driving method using a cam sensor during a crankshaft position sensor (CPS) failure (hereinafter referred to as 'CPS'). It is about.
일반적으로, 4사이클 엔진은 흡입, 압축, 폭발, 배기의 4사이클에 의해 차량 구동력을 발생시키는 엔진으로, 이때 각 사이클의 진행은 크랭크샤프트 위치 센서에 의해 감지된다.In general, a four cycle engine is an engine that generates vehicle driving force by four cycles of intake, compression, explosion, and exhaust, and the progress of each cycle is detected by a crankshaft position sensor.
즉, 차량의 ECU(electronic controlled unit)는 크랭크샤프트 위치 센서에서 출력하는 신호로 엔진 시동, 점화, 및 연료 분사 등을 제어하게 된다.That is, the ECU (electronic controlled unit) of the vehicle controls the engine starting, ignition, and fuel injection with signals output from the crankshaft position sensor.
그런데, CPS는 전자적인 동작을 함에 따라 주변의 영향에 민감하며, 그에 따라 CPS의 동작이 페일이 되는 경우가 발생한다.However, the CPS is sensitive to the influence of the surroundings as the electronic operation is performed, and thus the operation of the CPS may fail.
이와 같이 CPS의 동작이 페일되면, 차량은 시동이 걸리지 않게 되고, 그에 따라 엔진을 구동시킬 수 없는 문제점이 있다.As such, when the operation of the CPS is failed, the vehicle is not started, and thus the engine cannot be driven.
따라서, 이 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 크랭크샤프트 포지션 센서의 동작이 페일되더라도 차량의 시동 및 엔진의 구동이 이루어질 수 있도록 한다.Accordingly, the present invention is to solve the conventional problems, so that even if the operation of the crankshaft position sensor is failed, the vehicle can be started and the engine can be driven.
도1은 이 발명의 실시예에 따른 크랭크샤프트 위치 센서 오류시 캠 센서를 이용한 엔진 구동을 제어하는 장치의 블록 구성도이다.1 is a block diagram of an apparatus for controlling engine driving using a cam sensor in case of a crankshaft position sensor error according to an exemplary embodiment of the present invention.
도2는 캠 센서와 크랭크샤프트 위치 센서의 센싱(sensing) 동작을 보인 도면이다.2 is a diagram illustrating a sensing operation of a cam sensor and a crankshaft position sensor.
도3은 이 발명의 실시예에 따른 크랭크샤프트 위치 센서 오류시 캠 센서를 이용한 엔진 구동 방법을 설명하기 위한 플로우챠트(flowchart)이다.3 is a flowchart for explaining an engine driving method using a cam sensor when a crankshaft position sensor error according to an embodiment of the present invention.
도4는 이 발명의 실시예에 따른 크랭크샤프트 위치 센서와 캠 센서의 출력 타이밍(timing)도이다.4 is an output timing diagram of a crankshaft position sensor and a cam sensor according to an embodiment of the present invention.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 이 발명의 특징에 따른 크랭크샤프트 위치 센서 오류시 캠 센서를 이용한 엔진 구동 방법은,An engine driving method using a cam sensor during a crankshaft position sensor error according to a feature of the present invention for achieving the above technical problem,
시동후 차량의 상태가 제1 상태인지를 판단하는 단계;Determining whether a state of the vehicle is a first state after starting;
차량의 캠 센서의 폴링 에지와 캠 센서의 라이징 에지의 허용 오차가 설정치 이하인지를 판단하는 단계;Determining whether a tolerance between the falling edge of the cam sensor and the rising edge of the cam sensor of the vehicle is less than or equal to a set value;
크랭크샤프트 포지션 센서가 고장 났는지를 판단하는 단계;Determining whether the crankshaft position sensor has failed;
상기 캠 센서에서 출력하는 신호로부터 전자제어장치에서 하나의 이빨( tooth)당 걸리는 시간 계산 및 연료 분사(ignition)와 점화를 제어하는 단계를 포함한다.Calculating the time taken per tooth in the electronic control device and controlling fuel injection and ignition from the signal output from the cam sensor.
여기서, 차량의 제1 상태는 배터리(battery)의 전압이 10V이상이고, 냉각 수온의 온도가 10°C이상인 상태인 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the first state of the vehicle is a state in which the voltage of the battery is 10V or more and the temperature of the cooling water temperature is 10 ° C or more.
그리고, 상기 설정치는 ±3이빨(tooth)인 것이 바람직하다.In addition, the set value is preferably ± 3 teeth (tooth).
이하, 첨부한 도면을 참조로 이 발명의 실시예에 따른 크랭크샤프트 위치 센서 오류시 캠 센서를 이용한 엔진 구동 방법을 설명한다.Hereinafter, an engine driving method using a cam sensor during a crankshaft position sensor error according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도1은 이 발명의 실시예에 따른 CPS 오류시 캠 센서를 이용한 엔진 구동을 제어하는 장치의 블록 구성도이다. 도1에 도시되어 있듯이, 이 발명의 실시예에 따른 CPS 오류시 캠 센서를 이용한 엔진 구동 제어 장치는, CPS(100), 캠 센서(200), 수온 센서(300), ECU(400), 연료 분사부(500), 및 점화부(600)를 포함한다.1 is a block diagram of an apparatus for controlling engine driving using a cam sensor in case of a CPS error according to an exemplary embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, an engine driving control apparatus using a cam sensor during a CPS error according to an embodiment of the present invention includes a CPS 100, a cam sensor 200, a water temperature sensor 300, an ECU 400, a fuel. And an injection part 500 and an ignition part 600.
여기서, CPS(100)는 도2의 b에 도시된 바와 같이 크랭크샤프트의 위치를 센싱하기 위해 플라이 휠(12)의 소정 부분에 위치하고, 플라이 휠(12) 회전시의 이빨의 수를 감지한다. 즉, 크랭크샤프트 회전시 플라이 휠(12)에 형성된 60개의 이빨을 감지하고 이를 전기적 신호로 ECU(400)로 출력한다.Here, the CPS 100 is located at a predetermined portion of the flywheel 12 to sense the position of the crankshaft as shown in b of FIG. 2, and detects the number of teeth when the flywheel 12 rotates. That is, when the crankshaft rotates, 60 teeth formed in the flywheel 12 are detected and output to the ECU 400 as an electrical signal.
여기서, 크랭크샤프트의 위치를 ECU(400)가 판단하기 위해서는 플라이 휠에 형성된 60개의 이빨중 첫 번째 이빨이 무엇인지를 명확히 해야 한다. 그러므로, 이러한 이유로 첫 번째 이빨의 이전 2개의 이빨은 미싱(missing) 이빨(tooth)(#59, #60)로 한다.Here, in order for the ECU 400 to determine the position of the crankshaft, it is necessary to clarify what is the first of 60 teeth formed on the flywheel. Therefore, for this reason, the previous two teeth of the first tooth are referred to as missing teeth (# 59, # 60).
그러므로, CPS(100)에서 출력하는 신호로부터 ECU(400)가 첫 번째 이빨을 판단할 수 있게 된다. 크랭크샤프트는 캠(11)이 2회전할 때 2회전함으로 CPS(100)는 58개의 플라이 휠(12)의 이빨을 감지한 신호를 출력한다.Therefore, the ECU 400 can determine the first tooth from the signal output from the CPS 100. Since the crankshaft rotates two times when the cam 11 rotates two times, the CPS 100 outputs a signal of detecting teeth of 58 fly wheels 12.
캠 센서(200)는 도2의 a에 도시된 바와 같이 캠(11)의 회전수를 센싱하기 위한 것으로, 캠(11)이 TDC(TOP DEAD CENTER)에 위치할 때에 검출되도록 캠(11)의 상부측에 위치한다.The cam sensor 200 is for sensing the rotational speed of the cam 11 as shown in a of FIG. 2, and the cam sensor 200 is detected when the cam 11 is positioned at the top dead center (TDC). It is located on the upper side.
그리고, 캠(11)의 회전을 감지하고 이를 전기적 신호로 도시하지 않은 ECU로 출력한다. 캠 센서(200)의 출력이 하이 레벨(high level)이 되는 때는 캠(11)이 점선으로 표기된 선(L1)보다 위에 위치할 때이고, 캠 센서(200)의 출력이 로우 레벨(low level)이 되는 때는 캠(11)이 선(L1)보다 아래에 위치할 때이다.Then, it detects the rotation of the cam 11 and outputs it to the ECU (not shown) as an electrical signal. When the output of the cam sensor 200 becomes a high level, the cam 11 is positioned above the line L1 indicated by a dotted line, and the output of the cam sensor 200 is set to a low level. Is when the cam 11 is located below the line L1.
여기서, 캠(11)은 360°회전을 일정한 속도로 하므로, 캠 센서(200)에서 출력하는 신호는 동일한 시간의 로우 레벨 시간과 하이 레벨 시간으로 나누어진다.Here, since the cam 11 rotates 360 ° at a constant speed, the signal output from the cam sensor 200 is divided into a low level time and a high level time at the same time.
캠 센서(200)에서 라이징 에지(rising edge)와 폴링 에지(falling edge)는 CPS(100)의 폴링 에지에 동기하고, 캠 센서(200)의 한 주기는 CPS(100)의 60 주기(미싱 이빨의 2주기 포함)와 동일하다.In the cam sensor 200, the rising edge and the falling edge are synchronized with the falling edge of the CPS 100, and one cycle of the cam sensor 200 is 60 cycles (the missing teeth) of the CPS 100. Is equal to 2 cycles).
수온 센서(300)는 냉각수의 온도를 검출하고 이를 전기적 신호로 ECU(400)로 출력한다.The water temperature sensor 300 detects the temperature of the coolant and outputs it to the ECU 400 as an electrical signal.
ECU(400)는 CPS(100)의 신호로 엔진의 연료 분사 및 점화를 제어하는데, CPS(100)의 출력 신호가 오류라고 판단하면, 캠 센서(200)에서 출력하는 신호에 따라 연료 분사 및 점화를 제어한다.The ECU 400 controls the fuel injection and ignition of the engine by the signal of the CPS 100. If the output signal of the CPS 100 is determined to be an error, the fuel injection and ignition is performed according to the signal output from the cam sensor 200. To control.
연료 분사부(500)는 ECU(400)에서 출력하는 제어 신호에 따라 연료를 실린더로 분사한다. 그리고, 점화부(600)는 ECU(400)에서 출력하는 제어 신호에 따라 점화 플러그를 하여 폭발의 사이클이 수행되도록 제어한다.The fuel injector 500 injects fuel into a cylinder according to a control signal output from the ECU 400. In addition, the ignition unit 600 performs a ignition plug according to a control signal output from the ECU 400 and controls the cycle of explosion to be performed.
이하, 도3을 참조로 이 발명의 실시예에 따른 크랭크샤프트 위치 센서 오류시 캠 센서를 이용한 엔진 구동 방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, an engine driving method using a cam sensor during a crankshaft position sensor error according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 3.
도3은 이 발명의 실시예에 따른 크랭크샤프트 위치 센서 오류시 캠 센서를 이용한 엔진 구동 방법을 설명하기 위한 플로우챠트(flowchart)이다.3 is a flowchart for explaining an engine driving method using a cam sensor when a crankshaft position sensor error according to an embodiment of the present invention.
도3에 도시되어 있듯이, 운전자가 차량을 시동 온(on)한 후 가속 페달을 밟을 밟으면, ECU(400)는 도시하지 않은 엔진 회전수 검출부로부터 출력하는 신호로 엔진 회전수가 600rpm이상이고, 배터리의 전압(Vb)이 10V이상이며, 냉각 수온 센서(300)의 출력 신호로부터 냉각 수온의 온도가 10°이상인지를 판단한다(S100).As shown in FIG. 3, when the driver presses the accelerator pedal after starting the vehicle, the ECU 400 outputs a signal from an engine speed detection unit (not shown) and the engine speed is 600 rpm or more. It is determined whether the voltage Vb is 10V or more and the temperature of the cooling water temperature is 10 ° or more from the output signal of the cooling water temperature sensor 300 (S100).
여기서, 상기와 같은 차량 조건을 판단하는 것은 차량이 최소 주행 상태인지를 판단하기 위한 것이다.Here, determining the vehicle condition as described above is for determining whether the vehicle is in a minimum driving state.
ECU는 현재 차량의 상태가 엔진 회전수가 엔진 회전수가 600rpm이상이고, 배터리의 전압(Vb)이 10V이상이며, 냉각 수온의 온도가 10°이상이라고 판단하면, 캠 센서(200)의 출력 신호와 CPS(100)의 출력 신호를 입력받아, 캠 센서(200)의 폴링 에지의 시점이 CPS(100)가 몇 번째 크랭크 이빨을 검출하는 시점인지를 판단한다.When the ECU determines that the current vehicle state is the engine speed is 600 rpm or more, the battery voltage (Vb) is 10V or more, and the temperature of the cooling water temperature is 10 ° or more, the output signal and the CPS of the cam sensor 200 Receiving the output signal of the (100), it is determined whether the time of the falling edge of the cam sensor 200 is the time when the CPS 100 detects the crank teeth.
이러한 판단은 캠 센서(200)의 라이징 에지 시점과 폴링 에지 시점이 올바른지를 판단하기 위해서인데, 캠 센서(200)의 라이징 에지와 폴링 에지는 크랭크 이빨이 첫 번째 이빨을 기준으로 몇번째 이빨과 몇번째 이빨에 동기되도록 설정되어 있다.This determination is made to determine whether the rising edge point and the falling edge point of the cam sensor 200 are correct. The rising edge and the falling edge of the cam sensor 200 are based on the first tooth and the number of teeth of the crank teeth. It is set to synchronize with the first tooth.
여기서는 캠 센서(200)의 출력 신호의 라이징 에지가 38번째 크랭크 이빨을 검지한 CPS(100)의 출력에 동기되도록 설정되고, 폴링 에지가 68번째 크랭크 이빨을 검지한 CPS(100)의 출력에 동기되도록 설정되어 있다.Here, the rising edge of the output signal of the cam sensor 200 is set to be synchronized with the output of the CPS 100 detecting the 38th crank teeth, and the falling edge is synchronized with the output of the CPS 100 detecting the 68th crank teeth. It is set to.
ECU(400)는 캠 센서(200)의 출력의 라이징 에지가 38번째 크랭크 이빨을 검지한 CPS(100)의 출력에 대하여 ±3의 오차 이내에 있고, 캠 센서(200)의 출력의 폴링 에지가 98번째 크랭크 이빨을 검지한 CPS(100)의 출력에 대하여 ±3의 오차 이내에 있는지를 판단한다(S200).The ECU 400 has a rising edge of the output of the cam sensor 200 within an error of ± 3 with respect to the output of the CPS 100 detecting the 38th crank teeth, and a falling edge of the output of the cam sensor 200 is 98. It is determined whether the second crank teeth are within an error of ± 3 with respect to the output of the CPS 100 having detected the second crank teeth (S200).
상기 판단(200)에서, ECU(400)는 캠 센서(200)의 출력이 ±3의 오차 이내에 있으면, 캔 센서(200)의 동작이 정상이라고 판단한다.In the determination 200, the ECU 400 determines that the operation of the can sensor 200 is normal if the output of the cam sensor 200 is within an error of ± 3.
그런 다음, ECU(400)는 CPS(100)가 정상적으로 동작하고 있는지를 판단하기 위해 CPS(100)의 출력을 판단한다(S300).Then, the ECU 400 determines the output of the CPS 100 to determine whether the CPS 100 is operating normally (S300).
CPS(100)가 정상적이라고 판단하기 위해서는 CPS(100)의 라이징 크랭크 이빨과 CPS(100)의 폴링 크랭크 이빨을 판단하면 된다. 즉, 도4에 도시된 바와 같이 상기 캠 센서(200)와 같이 CPS(100)의 출력이 캠 센서(200)의 하이 레벨 주기에 최초 동기되는 폴링 에지 시점(P1)이 크랭크 이빨의 몇번째이고, 하이 레벨 주기의 마지막에 동기되는 폴링 에지 시점(P2)이 크랭크 이빨의 몇번째인지를 판단하면 된다.In order to determine that the CPS 100 is normal, the rising crank teeth of the CPS 100 and the falling crank teeth of the CPS 100 may be determined. That is, as shown in FIG. 4, the falling edge time point P1 at which the output of the CPS 100 is synchronized to the high level period of the cam sensor 200 like the cam sensor 200 is the number of the crank teeth. In this case, it is determined whether the falling edge time point P2 synchronized at the end of the high level period is the number of crank teeth.
여기서, P1지점에서의 CPS(100)의 출력이 98번째 크랭크 이빨의 검출 신호에서 ±10의 오차(이 오차는 임의로 정의한 것임)이내에 있고, P2지점에서의 CPS(100)의 출력이 38번째 크랭크 이빨의 검출 신호에서 ± 10의 오차 이내에 있으면, ECU(400)는 CPS(100)가 정상이라고 판단하고, CPS(100)의 출력에 따라 연료 분사부(500)와, 점화부(600)를 제어한다(S310).Here, the output of the CPS 100 at the point P1 is within an error of ± 10 (this error is arbitrarily defined) in the detection signal of the 98th crank teeth, and the output of the CPS 100 at the point P2 is the 38th crank. If the teeth are within an error of ± 10 in the detected signal, the ECU 400 determines that the CPS 100 is normal, and controls the fuel injector 500 and the ignition unit 600 according to the output of the CPS 100. (S310).
그러나, 상기 판단(S300)에서, ECU(400)가 CPS(100)가 페일이라고 판단하면, ECU(400)는 우선 도시하지 않은 경고들을 점등시키고(S400), 캠 센서(200)에서 출력하는 신호에 따라 연료 분사부(500)와, 점화부(600)를 제어한다.However, when the ECU 400 determines that the CPS 100 is a fail in the determination S300, the ECU 400 first turns on warnings (not shown) (S400) and outputs the signal from the cam sensor 200. The fuel injection unit 500 and the ignition unit 600 are controlled accordingly.
여기서, ECU(400)는 캠 센서(200)의 출력 신호에 따라 연료 분사부(500)와 점화부(600)를 제어하기 위해, 우선적으로 하나의 크랭크 이빨당 걸리는 시간을 계산한다. 이는 CPS(100)와 같이 크랭크 휠의 위치를 판단하기 위한 것이다.Here, the ECU 400 first calculates the time taken for one crank tooth to control the fuel injector 500 and the ignition unit 600 according to the output signal of the cam sensor 200. This is to determine the position of the crank wheel, such as the CPS (100).
여기서, 캠 센서(200)의 한 주기 하이 레벨에는 CPS(100)를 기준으로 60개의 크랭크 이빨이 검출된다. 그리고, 캠 센서(200)의 한 주기에는 120개의 크랭크 이빨에 해당하는 CPS(100)의 출력이 포함되어 있다.Here, 60 crank teeth are detected based on the CPS 100 at one cycle high level of the cam sensor 200. In addition, one cycle of the cam sensor 200 includes the output of the CPS 100 corresponding to 120 crank teeth.
그러므로, 캠 센서(200)의 한 주기 하이 레벨의 시간(T1)을 기준으로 하면, 한 이빨당 걸리는 시간은 T1/60이 된다. 또한, 캠 센서(200)의 한 주기 시간(T2)를 기준으로 하면, 하나의 이빨당 걸리는 시간은 T2/120이 된다.Therefore, based on the time T1 of one cycle high level of the cam sensor 200, the time taken per tooth becomes T1 / 60. In addition, based on one cycle time T2 of the cam sensor 200, the time taken for one tooth becomes T2 / 120.
이와 같이 한 이빨당 걸리는 시간을 검출하는 것은 CPS(100)를 이용할 수 없으므로, 캠 센서(200)의 초기 라이징 시점으로부터 도시하지 않은 타이머(ECU내에 위치)를 구동시켜 카운팅하여, 이 카운팅한 시간으로 CPS(100)와 같이 크랭크 이빨의 수 즉, 크랭크 위치 검출이 가능하도록 하기 위한 것이다.Since the CPS 100 cannot be used to detect the time taken for one tooth in this way, a timer (located in the ECU), which is not shown, is counted from the initial rising time of the cam sensor 200 and counted as the counted time. Like the CPS 100, the number of crank teeth, that is, to enable crank position detection.
따라서, ECU(400)는 캠 센서(200)에서 출력하는 신호의 라이징 에지로부터 시간을 카운팅하고, 이 카운팅한 시간으로 크랭크샤프트 위치를 판단하며, 이에 따라 연료 분사부(500)와, 점화부(600)로 제어 신호를 출력하여 실린더내의 연료 분사와, 점화가 제어되도록 한다(S500).Accordingly, the ECU 400 counts time from the rising edge of the signal output from the cam sensor 200, and determines the crankshaft position based on the counted time. Accordingly, the fuel injector 500 and the ignition unit ( The control signal is output to 600 to control fuel injection and ignition in the cylinder (S500).
이 발명은 크랭크샤프트 위치 센서 페일시 캠 센서를 이용하여 연료 분사 및 점화가 수행되도록 하여, 차량의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.According to the present invention, fuel injection and ignition are performed using the crankshaft position sensor fail cam sensor, thereby improving the reliability of the vehicle.
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