KR100391608B1

KR100391608B1 - 차량의 크랭크각 센서 페일시의 임시운행제어장치 및 그제어방법

Info

Publication number: KR100391608B1
Application number: KR10-2000-0072181A
Authority: KR
Inventors: 김한상
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2000-11-30
Filing date: 2000-11-30
Publication date: 2003-07-12
Also published as: KR20020042356A

Abstract

본 발명은 2개의 크랭크각 센서가 설치되는 차량에서 어느 하나의 크랭크각 센서에 이상이 발생하더라도 다른 하나의 크랭크각 센서의 신호를 이용하여 페일된 크랭크각 센서의 신호를 예측하고 이 예측된 신호를 이용하여 시동을 걸어 임시 운행할 수 있도록 된 차량의 크랭크각 센서 페일시의 임시운행제어장치 및 그 방법을 제공하고자 하는 것이다. 이를 위해 본 발명의 장치는, 2개의 크랭크각 센서와 적어도 하나의 캠 위치센서를 구비하고 이들 센서의 검출신호에 근거하여 기통 식별과 크랭크축 및 캠축의 위치를 인식하는 차량에 있어서, 상기 크랭크각 센서중 하나의 크랭크각 센서의 페일시에 상기 다른 크랭크각 센서의 검출신호 및 상기 캠 위치센서의 검출신호를 이용하여 상기 페일된 크랭크각 센서의 신호를 예측하고, 이 예측신호와 상기 크랭크각 센서의 검출신호를 이용하여 이그니션 모듈로 점화제어신호를 출력하는 엔진제어유니트를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

차량의 크랭크각 센서 페일시의 임시운행제어장치 및 그 제어방법{SYSTEM AND METHOD FOR TEMPORARILY RUNNING CONTROL OF AN AUTOMOTIVE VEHICLE IN THE EVENT OF FAILING OF A CRANK ANGLE SENSOR}

본 발명은 차량의 임시운행장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 2개의 크랭크각 센서가 설치되는 차량에서 어느 하나의 크랭크각 센서에 이상이 발생하더라도 다른 하나의 크랭크각 센서의 신호를 이용하여 시동을 걸어 임시 운행할 수 있도록 된 차량의 크랭크각 센서 페일시의 임시운행제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

현재 8기통 엔진을 장착한 대형 승용차 등의 경우에는 크랭크각 센서(Crank Angle Sensor; CAS)와 캠 위치 센서(Cam Position Sensor)가 각각 2개 설치되어 있으며, 엔진제어유니트에서는 2개의 크랭크각 센서와 캠 위치센서의 각각의 검출신호를 이용하여 기통 식별과 현재 크랭크축과 캠축의 정확한 위치를 인식하도록 되어 있다.

그런데, 상기한 2개의 크랭크각 센서중 어느 하나에 이상이 발생하여 검출신호가 입력되지 않으면[즉, 크랭크각 센서의 페일(fail)시에는] 엔진의 기통 식별과 크랭크축 및 캠축의 위치를 인식할 수 없다.

따라서, 크랭크각 센서의 검출신호가 페일되면 기통식별이 되지 않기 때문에 엔진제어유니트는 시동제어를 수행할 수 없는 시동불능상태로 되기 때문에 해당 차량을 견인하지 않으면 안되는 상태로 된다.

이에, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 2개의 크랭크각 센서가 설치되는 차량에서 어느 하나의 크랭크각 센서에 이상이 발생하더라도 다른 하나의 크랭크각 센서의 신호를 이용하여 페일된 크랭크각 센서의 신호를 예측하고 이 예측된 신호를 이용하여 시동을 걸어 임시 운행할 수 있도록 된 차량의 크랭크각 센서 페일시의 임시운행제어장치 및 그 제어방법을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 차량의 크랭크각 센서 페일시의 임시운행제어장치는, 2개의 크랭크각 센서와 적어도 하나의 캠 위치센서를 구비하고 이들 센서의 검출신호에 근거하여 기통 식별과 크랭크축 및 캠축의 위치를 인식하는 차량에 있어서, 상기 크랭크각 센서중 하나의 크랭크각 센서의 페일시에 상기 다른 크랭크각 센서의 검출신호 및 상기 캠 위치센서의 검출신호를 이용하여 상기 페일된 크랭크각 센서의 신호를 예측하고, 이 예측신호와 상기 크랭크각 센서의 검출신호를 이용하여 이그니션 모듈로 점화제어신호를 출력하는 엔진제어유니트를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 차량의 크랭크각 센서 페일시의 임시운행제어방법은, 2개의 크랭크각 센서와 적어도 하나의 캠 위치센서를 구비하고 이들 센서의 검출신호에 근거하여 기통 식별과 크랭크축 및 캠축의 위치를 인식하는 차량에 있어서; 상기 크랭크각 센서중 어느 하나만이 페일인지를 판단하는 제1단계와; 상기 제1단계에서 하나의 크랭크각 센서만이 페일인 것으로 판단되는 경우 상기 다른 크랭크각 센서의 검출신호 및 상기 캠 위치센서의 검출신호를 이용하여 상기 페일된 크랭크각 센서의 신호를 예측하는 제2단계와; 상기 예측신호와 상기 크랭크각 센서의 검출신호를 이용하여 이그니션 모듈로 점화제어신호를 출력하는 제3단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 2개의 크랭크각 센서가 설치되는 차량에서 어느 하나의 크랭크각 센서에 이상이 발생하더라도 다른 하나의 크랭크각 센서의 신호를 이용하여 페일된 크랭크각 센서의 신호를 예측하고 이 예측된 신호를 이용하여 시동을 걸어 임시 운행하게 된다.

도1은 본 발명에서 언급되는 크랭크각 센서의 설치도,

도2는 차량의 크랭크각 센서 페일시의 임시운행제어장치의 회로 블록도,

도3은 도3은 크랭크각 센서에서 발생된 신호파형 및 엔진제어유니트에서 인식하는 신호파형을 도시한 파형도,

도4는 도2의 장치에 적용되는 제어흐름의 일실시예를 도시한 흐름도,

도5는 페일된 크랭크각 센서의 신호파형을 예측하는 방식을 설명하기 위한 신호파형도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 엔진제어유니트 20 : 이그니션 모듈

30 : 이그니션 코일모듈 40 : 점화 플러그

CAS1,CAS2 : 크랭크각 센서 CPS1,CPS2 : 캠위치 센서

SB : 실린더 블록 TB : 타이밍 벨트

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량의 크랭크각 센서 페일시의 임시운행장치 및 그 제어방법에 대하여 상세히 설명한다.

도1은 본 발명에서 언급되는 크랭크각 센서의 설치도이고, 도2는 차량의 크랭크각 센서 페일시의 임시운행제어장치의 회로 블록도이다.

본 발명은 8기통 엔진을 장착한 대형 승용차 등의 경우와 같이 2개의 크랭크각 센서를 장착한 차량에 적용할 수 있는 것이며, 이들 차량에는 도1에 도시한 바와 같이 실린더 블록(SB)에는 크랭크축의 위치를 검출하기 위한 2개의 크랭크각 센서(CAS1,CAS2)가 설치되어 있다. 이들 2개의 크랭크각 센서(CAS1,CAS2)는 2개의 캠 위치센서(CPS1,CPS2; 도2 참조)와 함께 엔진 기통 식별과 현재의 크랭크축 및 캠축의 위치를 검출하기 위하여 사용된다.

도2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량의 크랭크각 센서 페일시의 임시운행장치는, 상기한 2개의 크랭크각 센서(CAS1,CAS2)와 2개의 캠 위치 센서(CPS1,CPS2), 엔진제어유니트(10), 이그니션모듈(점화모듈; 20), 점화코일 모듈(30) 및 점화플러그(40)를 포함하여 구성된다.

상기 엔진제어유니트(10)는 상기 2개의 크랭크각 센서(CAS1,CAS2)와 2개의 캠 위치센서(CPS1,CPS2)의 검출신호를 입력받아 해당 차량의 엔진의 기통 식별을 수행하고, 또한 현재의 크랭크축 및 캠축의 위치를 인식한다. 그후, 2개의 크랭크각 센서(CAS1,CAS2)가 모두 정상인 상태에서는 크랭크각 센서(CAS1) 및 크랭크각 센서(CAS2)에서 각각 도3의 (a) 및 (b)와 같은 신호파형이 엔진제어유니트(10)에 인가되고, 엔진제어유니트(10)는 도3의 (c)와 같은 신호파형으로 조합하여 인식한다. 도3에서 #1~#8은 각각 엔진의 해당 기통에 점화신호를 인가하는 기간이다.

따라서, 상기 엔진제어유니트(10)는 상기 도3의 (c) 파형을 기초로 하여 엔진점화시기를 결정하여 이그니션모듈(20)로 제어신호를 출력함에 따라 점화코일모듈(30)의 점화코일(IG1~IG8)을 구동하여 점화플러그(IP1~IP8)의 점화타이밍을 제어하게 된다. 또한, 상기 엔진제어유니트(10)는 상기 도3의 (c) 파형을 기초로 하여 연료분사 시기를 결정하여 도시하지 않은 연료분사 시스템에 제어신호를 출력하여 엔진의 연료분사 타이밍을 제어한다.

한편, 상기 2개의 크랭크각 센서(CAS1,CAS2)의 신호가 페일(fail)되는 경우에 대해서는 도4 및 도5를 참조하여 설명한다.

도4는 도2의 장치에 적용되는 제어흐름의 일실시예를 도시한 흐름도이고, 도5는 페일된 크랭크각 센서의 신호파형을 예측하는 방식을 설명하기 위한 신호파형도이다.

먼저, 엔진제어유니트(10)는 크랭크각 센서(CAS1,CAS2)로부터 모두 검출신호가 입력되고 있는지를 판단하여(스텝 S10), 검출신호가 입력되는 경우에는 스텝S30)으로 진행하여 상기한 바와 같이 크랭크각 센서(CAS1,CAS2)로부터의 입력신호의 조합 파형에 기초하여 점화타이밍 및 연료분사타이밍을 제어하는 크랭킹 제어를 수행한다.

한편, 상기 스텝 S10에서 크랭크각 센서(CAS1,CAS2)로부터의 검출신호가 페일되는 것으로 판단되는 경우, 엔진제어유니트(10)는 크랭크각 센서(CAS1,CAS2)중 어느 하나에서만 검출신호가 입력되지 않는 것인지 또는 모두 입력되지 않는 것인지를 판단한다(스텝 S12).

상기 스텝 S12의 판단결과, 크랭크각 센서(CAS1,CAS2)의 모두에서 검출신호가 입력되지 않는 것으로 판단되는 경우에는 시동불능상태로서 도시하지 않은 차량의 계기판에 설치된 엔진점검램프가 점등되도록 제어하고 제어를 종료한다(스텝 S14).

한편, 상기 스텝 S12의 판단결과, 크랭크각 센서(CAS1,CAS2)중 어느 하나에서만 검출신호가 입력되지 않는 것으로 판단되는 경우에는 도3의 (c) 파형에서 #1이 검출되는지를 판단한다(스텝 S16). #1 파형의 검출은 캠위치센서(CPS1,CPS2)로부터의 신호에 근거하여 BTDC(상사점 전) 75도에서 BTDC(상사점 전) 5도 사이에서 하이레벨의 신호가 입력되는 경우에는 #1 파형의 검출이 검출되는 것으로 판단하고, BTDC(상사점 전) 75도에서 BTDC(상사점 전) 5도 사이에서 로우레벨의 신호가 입력되는 경우에는 #1 파형의 검출이 검출되지 않는 것으로 판단한다.

한편, 상기 스텝 S16에서 엔진제어유니트(10)는 도시하지 않은 차량의 계기판에 설치된 엔진점검램프가 점등되도록 제어함으로써 운전자에게 엔진점검을 하도록 경보하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 스텝 S16에서 #1 파형의 파형이 검출되지 않는 경우에는 도3의 (c)에서 #2,#8,#5,#3 신호만을 인식하고 #1,#7,#4,#6 신호를 인식하지 못하므로 #1,#7,#4,#6 신호가 입력되지 않는 것으로 판단하고(스텝 S24), 상기 캠 위치 센서(CPS1,CPS2)의 검출신호를 이용해서 #2신호를 기준으로 #7신호부터 #4,#6,#1 신호를 예측 연산한다(스텝 S26).

여기서, #7신호의 상승 에지(edge)는 #2신호의 하강 에지부터 X(msec) 경과 후에 발생하고 #7신호의 하강 에지는 상기 X(msec) + A(msec) 경과 후에 발생하게 되는 점을 이용하면 #7신호의 발생을 예측 연산할 수 있게 된다. 상기 A(msec)는 #2신호의 하이레벨 지속시간(signal ON duration time)이고, 상기 X(msec) = (B-A)/2에 의하여 구할 수 있다. 또, 상기 B(msec)는 이전 단계인 #3신호의 하강 에지 이후의 로우레벨 지속시간(signal OFF duration time)이다. 그리고, 신호의 상승에지가 캠위치센서(CPS1,CPS2)의 신호로부터 확인되는 BTDC(상사점 전) 75도이고, 신호의 하강에지가 캠위치센서(CPS1,CPS2)의 신호로부터 확인되는 BTDC(상사점 전) 5도에 대응하여, 이 두 지점을 기준으로 하여 각 기통의 점화제어를 수행한다.

그후 #4신호는 #8신호를, #6신호는 #4신호를, 그리고 #1신호는 #3신호를 이용하면 용이하게 예측 연산할 수 있다.

이어서, 상기 엔진제어유니트(10)는 상기와 같이 예측 연산된 신호파형을 #7,#4,#6,#1의 순으로 유추 적용한다(스텝 S28).

그후 상기 엔진제어유니트(10)는 이그니션모듈(20)로 제어신호를 출력함에따라 #2, #7, #8, #4, #5, #6, #3, #1의 순서에 의하여 점화코일 IG2, IG7, IG8, IG4, IG5, IG6, IG3, IG1의 순으로 구동하여 엔진의 기통2의 점화플러그(IP2), 엔진의 기통7의 점화플러그(IP7), 엔진의 기통8의 점화플러그(IP8), 엔진의 기통4의 점화플러그(IP4), 엔진의 기통5의 점화플러그(IP5), 엔진의 기통6의 점화플러그(IP6), 엔진의 기통3의 점화플러그(IP3), 엔진의 기통1의 점화플러그(IP1)에 대한 순서로 순차적으로 점화 제어를 수행하게 된다. 또한, 상기 신호 #2, #7, #8, #4, #5, #6, #3, #1의 순서에 따라서 연료분사 시기를 결정하여 도시하지 않은 연료분사 시스템에 제어신호를 출력하여 엔진의 연료분사 타이밍을 제어하는 크랭크 제어동작을 수행한다(스텝 S30).

한편, 상기 스텝 S16에서 #1 파형의 파형이 검출되는 경우에는 도3의 (c)에서 #1, #7, #4, #6 신호만을 인식하고 #2, #8, #5, #3 신호를 인식하지 못하므로 #2, #8, #5, #3 신호가 입력되지 않는 것으로 판단하고(스텝 S18), 상기 캠 위치 센서(CPS1,CPS2)의 검출신호를 이용해서 #1신호를 기준으로 #2신호부터 #8, #5, #3 신호를 예측 연산한다(스텝 S20).

여기서, #2신호의 상승 에지는 #1신호의 하강 에지부터 X(msec) 경과 후에 발생하고 #2신호의 하강 에지는 상기 X(msec) + A(msec) 경과 후에 발생하게 되는 점을 이용하면 #2신호의 발생을 예측 연산할 수 있게 된다. 상기 A(msec)는 #1신호의 하이레벨 지속시간(signal ON duration time)이고, 상기 X(msec) = (B-A)/2에 의하여 구할 수 있다. 또, 상기 B(msec)는 이전 단계인 #1신호의 하강 에지 이후의 로우레벨 지속시간(signal OFF duration time)이다. 그리고, 신호의 상승에지가 캠위치센서(CPS1,CPS2)의 신호로부터 확인되는 BTDC(상사점 전) 75도이고, 신호의 하강에지가 캠위치센서(CPS1,CPS2)의 신호로부터 확인되는 BTDC(상사점 전) 5도에 대응하여, 이 두 지점을 기준으로 하여 각 기통의 점화제어를 수행한다.

그후 #8신호는 #7신호를, #5신호는 #4신호를, 그리고 #3신호는 #6신호를 이용하면 용이하게 예측 연산할 수 있다.

이어서, 상기 엔진제어유니트(10)는 상기와 같이 예측 연산된 신호파형을 #2, #8, #5, #3의 순으로 유추 적용한다(스텝 S22).

그후 상기 엔진제어유니트(10)는 이그니션모듈(20)로 제어신호를 출력함에 따라 #1, #2, #7, #8, #4, #5, #6, #3의 순서에 의하여 점화코일 IG1, IG2, IG7, IG8, IG4, IG5, IG6, IG3의 순으로 구동하여 엔진의 기통1의 점화플러그(IP1), 엔진의 기통2의 점화플러그(IP2), 엔진의 기통7의 점화플러그(IP7), 엔진의 기통8의 점화플러그(IP8), 엔진의 기통4의 점화플러그(IP4), 엔진의 기통5의 점화플러그(IP5), 엔진의 기통6의 점화플러그(IP6), 엔진의 기통3의 점화플러그(IP3)에 대한 순서로 순차적으로 점화 제어를 수행하게 된다. 또한, 상기 신호 #1, #2, #7, #8, #4, #5, #6, #3의 순서에 따라서 연료분사 시기를 결정하여 도시하지 않은 연료분사 시스템에 제어신호를 출력하여 엔진의 연료분사 타이밍을 제어하는 크랭크 제어동작을 수행한다(스텝 S30).

상기한 동작에 의하여 2개의 크랭크각 센서중 하나가 고장나더라도 다른 하나의 센서를 이용하여 차량의 운행을 제어할 수 있다.

한편, 본 발명은 상기한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 안에서 여러 가지로 변형 및 수정하여 실시할 수 있는 것이다. 이러한 변형 또는 수정이 본 발명의 특징을 이용하는 한 본 발명의 범위에 포함된다는 것을 명심해야 한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 2개의 크랭크각 센서가 설치되는 차량에서 어느 하나의 크랭크각 센서에 이상이 발생하더라도 다른 하나의 크랭크각 센서의 신호를 이용하여 페일된 크랭크각 센서의 신호를 예측하고 이 예측된 신호를 이용하여 시동을 걸어 임시 운행할 수 있으므로, 종래 시동불능으로 인하여 견인되어야 하는 불편함을 제거할 수 있게 된다.

Claims

2개의 크랭크각 센서와 적어도 하나의 캠 위치센서를 구비하고 이들 센서의 검출신호에 근거하여 기통 식별과 크랭크축 및 캠축의 위치를 인식하는 차량에 있어서,

상기 크랭크각 센서중 하나의 크랭크각 센서의 페일시에 상기 다른 크랭크각 센서의 검출신호 및 상기 캠 위치센서의 검출신호를 이용하여 상기 페일된 크랭크각 센서의 신호를 예측하고, 이 예측신호와 상기 크랭크각 센서의 검출신호를 이용하여 이그니션 모듈로 점화제어신호를 출력하는 엔진제어유니트를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 크랭크각 센서 페일시의 임시운행제어장치.
제 1항에 있어서, 상기 페일된 크랭크각 센서의 N단계의 신호의 예측은, 정상적으로 입력되는 (N-1)단계의 신호을 기준으로 하여,

X = (B-A)/2

(여기서, A는 (N-1)단계 신호의 하이레벨의 지속시간

B는 (N-1)단계 신호의 하강후 로우레벨의 지속시간)

을 만족하는 X값을 구하고,

N 단계 신호의 상승에지는 상기 (N-1) 단계 신호의 하강에지부터 X 만큼 경과한 후에 발생하고, N 단계 신호의 하강에지는 상기 X 값에 상기 A값을 가산한 값의 시간 후에 발생하는 것으로 예측하는 것을 특징으로 하는 차량의 크랭크각 센서페일시의 임시운행제어장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 엔진제어유니트는 적어도 하나의 크랭크각 센서에서 신호가 입력되지 않는 경우 운전자에게 엔진에 이상이 있음을 경보하도록 엔진이상경보수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 크랭크각 센서 페일시의 임시운행제어장치.
2개의 크랭크각 센서와 적어도 하나의 캠 위치센서를 구비하고 이들 센서의 검출신호에 근거하여 기통 식별과 크랭크축 및 캠축의 위치를 인식하는 차량에 있어서,

상기 크랭크각 센서중 어느 하나만이 페일인지를 판단하는 제1단계와;

상기 제1단계에서 하나의 크랭크각 센서만이 페일인 것으로 판단되는 경우 상기 다른 크랭크각 센서의 검출신호 및 상기 캠 위치센서의 검출신호를 이용하여 상기 페일된 크랭크각 센서의 신호를 예측하는 제2단계와;

상기 예측신호와 상기 크랭크각 센서의 검출신호를 이용하여 이그니션 모듈로 점화제어신호를 출력하는 제3단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 크랭크각 센서 페일시의 임시운행제어방법.
제 4항에 있어서, 상기 페일된 크랭크각 센서의 N단계의 신호의 예측은, 정상적으로 입력되는 (N-1)단계의 신호을 기준으로 하여,

X = (B-A)/2

(여기서, A는 (N-1)단계 신호의 하이레벨의 지속시간

B는 (N-1)단계 신호의 하강후 로우레벨의 지속시간)

을 만족하는 X값을 구하고,

N 단계 신호의 상승에지는 상기 (N-1) 단계 신호의 하강에지부터 X 만큼 경과한 후에 발생하고, N 단계 신호의 하강에지는 상기 X 값에 상기 A값을 가산한 값의 시간 후에 발생하는 것으로 예측하는 것을 특징으로 하는 차량의 크랭크각 센서 페일시의 임시운행제어방법.
제 4항 또는 제5항에 있어서, 상기 제2단계는, 상기 캠위치센서로부터의 신호에 근거하여 상사점 전 75도에서 상사점 전 5도 사이에서 하이레벨의 신호가 입력되는지를 확인하는 입력신호확인단계와;

상기 입력신호확인단계에서 하이레벨신호가 입력되는 것으로 확인되는 경우 2,8,5 및 3번째 기통의 점화제어신호의 기준이 되는 크랭크각위치센서가 페일인 것으로 판단하고, 1,7,4 및 6번째 기통의 점화제어신호의 기준이 되는 크랭크각 센서의 검출신호 및 상기 캠 위치센서의 검출신호를 이용하여 상기 페일된 크랭크각 센서의 신호를 예측하는 제1신호예측단계와;

상기 입력신호확인단계에서 하이레벨신호가 입력되지 않는 것으로 확인되는 경우 1,7,4 및 6번째 기통의 점화제어신호의 기준이 되는 크랭크각위치센서가 페일인 것으로 판단하고, 2,8,5 및 3번째 기통의 점화제어신호의 기준이 되는 크랭크각센서의 검출신호 및 상기 캠 위치센서의 검출신호를 이용하여 상기 페일된 크랭크각 센서의 신호를 예측하는 제2신호예측단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 크랭크각 센서 페일시의 임시운행제어방법.
제4항 또는 제5항에 있어서, 적어도 하나의 크랭크각 센서에서 신호가 입력되지 않는 경우 운전자에게 엔진에 이상이 있음을 경보하도록 엔진이상경보수단을 제어하는 단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 크랭크각 센서 페일시의 임시운행제어방법.