KR100428295B1

KR100428295B1 - 차량에서 맵 센서 고장 진단장치 및 방법

Info

Publication number: KR100428295B1
Application number: KR10-2002-0020028A
Authority: KR
Inventors: 이재형
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2002-04-12
Filing date: 2002-04-12
Publication date: 2004-04-28
Also published as: US6701247B2; US20030195682A1; JP2003307152A; KR20030081683A; JP3860527B2

Abstract

차량의 고장 진단에서 엔진에 유입되는 흡입 공기량을 측정하는 MAP센서의 고장 진단에 신뢰성을 제공하고, 고장이 판단되었을 경우 현재의 흡입 매니폴더의 압력을 흡기계 모델로부터 구한 압력으로 대체하여 엔진 운행중에 공연비의 왜곡을 초래하지 않아 배기가스를 안정화하도록 한 것이다.

본 발명은 MAP센서의 출력 전압이 설정된 상한치와 하한치의 범위에 포함되는지를 판단하는 과정과, MAP센서의 출력 전압이 설정된 범위에 포함되지 않는 경우 에러 카운터를 증가시켜 설정된 기준횟수 이상이면 MAP센서의 고장으로 판단하는 과정과, MAP센서의 고장이 판정되면 흡기계의 각 조건을 종합적으로 고려한 흡기계 압력값을 산출하여 MAP센서의 출력 전압으로 대체하는 과정과, MAP센서의 출력 전압이 설정된 범위에 포함되는 경우 흡기계에 설치되는 각 검출수단들이 정상상태인지를 판단하는 과정과, 흡기계 검출수단들이 정상상태이면 각 검출수단의 출력 전압이 압력값 유효성 판단 조건을 만족하는지를 판단하는 과정과, 각 검출수단의 출력전압이 압력값 유효성 판단조건을 만족하면 MAP센서로 검출되는 현재의 흡기계 압력값과 흡기계 각 조건을 종합하여 산출한 압력값을 비교하는 과정과, 압력값이 설정된 범위내에 포함되는 경우 MAP센서의 정상으로 판단하고, 설정된 범위내에 포함되지 않는 경우 에러 카운터를 증가시켜 설정된 횟수 이상으로 판정되면 MAP 센서의 고장으로 판정하여 흡기계 각 조건을 종합한 압력값을 MAP값으로 대체하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량에서 맵 센서 고장 진단장치 및 방법{APPARATUS FOR MANIFOLD AIR PRESSURE SENSOR FAILURE DIAGNOSIS ON VEHICLE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 차량의 고장 진단에 관한 것으로, 더 상세하게는 엔진에 유입되는 흡입 공기량을 측정하는 매니폴더 공기압 센서(Manifold Air Pressure Sensor ; 이하 'MAP센서'라 한다.)의 고장 진단에 신뢰성을 제공하고, 고장이 판단되었을 경우 현재의 흡입 매니폴더의 압력을 흡기계 모델로부터 구한 압력으로 대체하여 엔진 운행중에 공연비의 왜곡을 초래하지 않아 배기가스를 안정화하도록 한 차량에서 맵 센서 고장 진단장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량에서 연료 분사량 산출을 위하여 엔진으로 유입되는 흡입 공기량을 측정하기 위해서는 MAF(Mass Air Flow)센서 또는 MAP센서를 사용하는데, MAF센서는 스로틀 밸브를 통과하는 공기량을 직접 측정하여 그에 대한 정보를 엔진제어수단에 제공한다.

반면에, MAP센서는 흡입 매니폴더의 압력과 공기 온도를 측정한 다음 이를 공기량으로 변환하여 흡입 공기량의 정보를 엔진제어수단에 제공하는 것이다.

따라서, 차량에서 MAP센서를 사용하는 경우 이 센서의 고장은 엔진제어수단에서 현재의 흡입 공기량 측정이 불가능한 상태이므로, 차량의 시동성 및 가속성 등의 운전성을 저하시킴과 동시에 공연비 제어가 불가능함에 따라 NOx 등의 배기가스를 과다 배출하게 된다.

그러므로, 차량에서 MAP센서의 고장 진단은 매우 중요한 역할을 수행하며, MAP센서의 고장 판단에 따른 림프 홈(Limp Home)기능을 차량의 운행에 있어 매우 중요한 역할을 담당한다.

종래의 차량에서 MAP센서의 고장은 진단하는 방법은 첨부된 도 1에서 알 수있는 바와 같이, 초기 엔진 시동시 혹은 엔진 시동이 유지되는 상태에서 MAP센서로부터 흡입 매니폴더로 유입되는 공기압이 검출되면 엔진제어수단은 검출되는 아날로그 상태의 MAP센서의 출력전압을 디지털 신호(ADMAP)로 변환한다(S10).

이후, 검출되는 MAP센서의 출력전압(ADMAP)이 설정된 상한치(MAP_TH_HI)와 하한치(MAP_TH_LO)의 사이에 존재하는지를 판단한다(S11).

상기에서 출력전압(ADMAP)이 상한치(MAP_TH_HI)와 하한치(MAP_TH_LO)의 사이에 존재하면 엔진제어수단은 MAP센서의 에러 카운터를 감소(ADMAPErrorCounter--)한 다음 MAP센서의 정상으로 판단하여, 현재 검출되는 MAP센서의 출력전압(ADMAP)을 압력값으로 변환시켜 현재의 연료 분사량 산출에 적용한다(S12 ~ S14).

상기 S11에서 MAP센서의 출력전압(ADMAP)이 상한치(MAP_TH_HI)와 하한치 (MAP_TH_LO)의 사이에 존재하지 않으면 엔진제어수단은 MAP센서의 에러 카운터를 증가(ADMAPErrorCounter++)시킨 후 에러 카운터(ADMAPErrorCounter)가 설정된 횟수(ADERROR_CNT_TH) 이상인지를 판단한다(S15)(S16).

상기에서 에러 카운터(ADMAPErrorCounter)가 설정된 횟수(ADERROR_CNT_TH) 이하이면 MAP센서가 정상적인 상태인 것으로 판단하여 전술한 바와 같이 MAP센서의 출력전압(ADMAP)을 연료 분사량에 적용하고, 에러 카운터(ADMAPErrorCounter)가 설정된 횟수(ADERROR_CNT_TH) 이상이면 엔진제어수단은 MAP센서의 고장으로 판단하여 림프 홈 모드(Limp Home Mode)로 진입한 다음 현재의 엔진회전수와 스로틀의 개도율에 따라 미리 설정된 압력값을 MAP센서의 출력전압으로 대체하여 연료 분사량 제어를 수행한다.

전술한 바와 같은 종래의 차량에 적용되는 MAP센서의 고장 진단방법은 MAP센서의 출력전압이 상한치와 하한치의 사이에 포함되지 않는 경우에만 고장 진단을 수행하고 있어, 만일 MAP센서의 출력전압이 상한치와 하한치의 사이에 고정되어 있거나 출력이 왜곡되는 경우 등의 센서 자체 고장 또는 MAP센서의 출력선이 기타 다른 센서단과의 쇼트(Short) 등으로 엔진제어수단에서 출력전압이 잘못 판독되는 경우에 대해서는 고장 또는 이상 유무를 판단하지 못하는 문제점을 갖고 있다.

또한, MAP센서의 고장시 단순히 현재의 엔진 회전수와 스로틀 개도율에 따라 기 설정된 압력값을 MAP값으로 적용하고 있어 엔진 시동성 및 운전성이 악화되고, 심한 경우 엔진 정지 등의 상황이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 MAP센서 출력 전압값을 상한치와 하한치 범위에서 비교하여 이를 통해 고장 판단함과 동시에 스로틀 밸브 및 흡입 매니폴드를 포함하는 엔진 흡기계 모델식으로부터 현재 엔진 상태의 흡입 매니폴드 압력을 구해 이 모델식으로부터 계산된 압력값과 MAP센서로부터 얻어진 압력값을 비교하여 일정 조건에서 일정 범위 이상 압력센서로부터 구한 압력값이 모델식의 값에서 벗어날 경우 압력센서의 이상으로 판단하도록 함으로써, 종래와 같은 방식에서 판단하지 못한 상한치와 하한치 내에서 MAP센서의 출력 왜곡 등에 대해서 고장 판단을 용이하게 할 수 있도록 한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 MAP센서의 고장시에 단순 입력치에서 압력값을 구하는 것이 아닌 현재의 엔진 회전수와 스로틀 개도량, 대기압, 흡입공기 온도 등을종합적으로 고려한 흡기계 모델식으로부터 구한 모델 압력값을 사용함으로써 시동성 및 운전성을 크게 해치지 않는 상태를 유지하며 흡입 공기량의 적절한 예측으로 엔진 운행중에도 공연비의 심각한 왜곡을 초래하지 않아 배기가스의 안정화를 제공하도록 한 것이다.

도 1은 종래의 차량에서 맵 센서 고장 진단을 수행하는 일 실시예의 흐름도.

도 2는 본 발명에 따른 차량에서 맵 센서 고장 진단장치의 구성 블록도.

도 3은 본 발명에 따른 차량에서 맵 센서 고장 진단을 수행하는 일 실시예의 흐름도.

도 4는 본 발명에 따른 차량에서 맵 센서 고장 진단을 수행하기 위한 엔진 흡기계 모델을 도시한 도면.

도 5는 본 발명에 따른 차량에서 맵 센서 고장 진단시 흡기계 모델을 이용하여 흡입 매니폴더의 압력을 계산하는 일 실시예의 흐름도.

도 6은 본 발명에 따른 흡기계 모델에서 검출되는 스로틀 양단의 압력비에 의한 공기 유량에 대한 그래프.

도 7은 본 발명에 따른 흡기계 모델에서 흡입 매니폴더 압력에 따른 연소실내 흡입 공기 유량에 대한 그래프.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 흡입 매니폴더로 유입되는 공기압력을 검출하여 전압값을 출력하는 MAP센서와; 흡기계의 소정 위치에 장착되어 흡입되는 공기에 대한 각종 정보를 검출하는 정보검출수단과; 현재의 엔진 회전수를 검출하여 전압값을 출력하는 RPM센서와; 상기 MAP센서의 출력 전압값이 설정된 상한치와 하한치에 포함되는지를 비교하여 고장여부을 진단하며, 현재 엔진 상태의 흡기 매니폴더 압력값과 MAP센서로부터 얻어진 압력값을 비교하여 MAP센서의 실절적인 고장 진단을 수행하는 제어부와; 상기 제어부에서 인가되는 제어신호에 따라 산출된 연료량을 분사하는 인젝터 및; 상기 제어부에서 인가되는 제어신호에 따라 점화시기를 진각, 지각시켜 엔진의 연소를 유지하는 점화장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 MAP센서의 출력 전압이 설정된 상한치와 하한치의 범위에 포함되는지를 판단하는 과정과; 상기 MAP센서의 출력 전압이 설정된 범위에 포함되지 않는 경우 에러 카운터를 증가시켜 설정된 기준횟수 이상이면 상기 MAP센서의 고장으로 판단하는 과정과; 상기에서 MAP센서의 고장이 판정되면 흡기계의 각 조건을 종합적으로 고려한 흡기계 압력값을 산출하여 MAP센서의 출력 전압으로 대체하는 과정과; 상기에서 MAP센서의 출력 전압이 설정된 범위에 포함되는 경우 흡기계에 설치되는 각 검출수단들이 정상상태인지를 판단하는 과정과; 상기 흡기계 검출수단들이 정상상태이면 각 검출수단의 출력 전압이 압력값 유효성 판단 조건을 만족하는지를 판단하는 과정과; 상기에서 각 검출수단의 출력전압이 압력값 유효성 판단조건을 만족하면 상기 MAP센서로 검출되는 현재의 흡기계 압력값과 상기 흡기계 각 조건을 종합하여 산출한 압력값을 비교하는 과정과; 상기의 비교에서 압력값이 설정된 범위내에 포함되는 경우 MAP센서의 정상으로 판단하고, 설정된 범위내에 포함되지 않는 경우 에러 카운터를 증가시켜 설정된 횟수 이상으로 판정되면 MAP 센서의 고장으로 판정하여 상기 흡기계 각 조건을 종합한 압력값을 MAP값으로 대체하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 차량에서 MAP센서 고장진단장치는, 흡입 매니폴더로 유입되는 공기압력을 검출하여 그에 대한 전압값을 출력하는 MAP센서(10)와, 가속 페달과 연동되는 스로틀 밸브의 개도율을 검출하여 그에 대한 전압값을 출력하는 스로틀센서(20)와, 대기의 압력을 검출하여 그에 대한 전압값을 출력하는 대기압센서(30)와, 흡입 매니폴더로 유입되는 공기의 온도를 검출하여 그에 대한 전압값을 출력하는 흡기온센서(40)와, 현재의 엔진 회전수를 검출하여 그에 대한 전압값을 출력하는 RPM센서(50)와, MAP센서(10)의 출력 전압값을 설정된 상한치와 하한치와 비교하여 상한치와 하한치의 사이에 포함되는지의 여부를 통해 MAP센서의 고장을 진단하며, 동시에 스로틀 밸브 및 흡입 매니폴더를 포함하는 엔진 흡기계 모델식으로부터 현재 엔진 상태의 흡입 매니폴더 압력을 산출한 다음 이 압력값과 MAP센서(10)로부터 얻어진 압력값을 비교하여 MAP센서(10)의 실절적인 고장 진단을 수행하는 제어부(60)와, 상기 제어부(60)에서 인가되는 제어신호에 따라 설정된 시간 동안 구동되어 연소실에 산출된 연료량을 분사하는 인젝터(70) 및 제어부(60)에서 인가되는 제어신호에 따라 점화시기를 진각 혹은 지각시켜 엔진의 연소를 안정되게 유지하는 점화장치(80)로 이루어진다.

전술한 바와 같은 기능을 갖는 구성에서 MAP센서의 고장 진단을 수행하는 동작에 대하여 도 3 내지 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

초기 엔진 시동시 혹은 엔진 시동이 유지되는 상태에서 MAP센서(10)로부터 흡입 매니폴더로 유입되는 공기압이 검출되면 제어부(60)는 검출되는 아날로그 상태의 MAP센서(10)의 출력전압을 디지털 신호(ADMAP)로 변환한다(S101).

이후, 제어부(60)는 검출되는 MAP센서(10)의 출력전압(ADMAP)이 센서의 정격 출력전압으로 설정된 상한치(MAP_TH_HI)와 하한치(MAP_TH_LO)의 사이에 존재하는지를 판단한다(S102).

상기에서 MAP센서(10)의 출력전압(ADMAP)이 상한치(MAP_TH_HI)와 하한치 (MAP_TH_LO)의 사이에 존재하는 것으로 판단되면 제어부(60)는 MAP센서(10)의 에러 카운터를 감소(ADMAPErrorCounter--)한 다음(S103) 현재 검출되는 MAP센서(10)의 출력전압(ADMAP)을 압력값으로 변환한다(S104).

이후, 흡기계에 관련된 센서인 스로틀센서(20)와 대기압센서(30), 흡기온센서(40) 및 크랭크 위치 센서의 상태를 검출하여 정상적인 상태를 유지하고 있는지의 여부를 판단하여(S105) 정상적인 상태를 유지하는 것으로 판단되면 MAP센서(10)로 검출되는 압력값의 적절성 여부를 판단하는 루틴을 수행한다.

이는 스로틀 밸브와 흡입 매니폴더를 포함하는 흡기계 모델을 사용하여 압력값을 계산하기 위해서는 상기 센서들의 값을 이용하여야 하며, 이들 센서들이 고장인 상태이면 흡기계 모델의 정확한 압력값을 산출할 수 없기 때문이다.

따라서, 상기 S105의 판단에서 흡기계에 관련된 센서 및 크랭크 위치 센서중 어느 한 부분이라도 고장인 상태이면 압력값의 유효성을 판단하는 루틴을 수행하지 못하게 된다.

상기 S105의 판단에서 흡기계에 관련된 센서 및 크랭크 위치 센서의 상태가 정상적인 상태를 유지하고 있는 것으로 판단되면 현재 검출되는 MAP센서(10) 압력값의 유효성을 판단하기 위한 루틴을 수행하며, 이를 위해 먼저, RPM센서(50)로부터 검출되는 현재의 엔진 회전수가 설정된 기준값(RPM_TH) 이하의 상태를 유지하는지의 여부를 판단한다(S106).

상기에서 현재의 엔진 회전수가 설정된 기준값(RPM_TH) 이상을 유지하게 되면 과도한 엔진 회전수의 변동, 즉 급가감속 등의 조건인 것으로 판단하여 MAP센서(10) 압력값의 유효성 판단 조건이 부적합 것으로 판단하여 초기화 루틴으로 리턴하고, 설정된 기준값(RPM_TH)의 이하를 유지하는 것으로 판단되면 스로틀 센서(20)에서 검출되는 설정된 단위 시간당 스로틀의 변화량(DTPS)이 설정된 기준값(DTPS_TH)이하인 상태인지를 판단한다(S107).

상기에서 단위 시간당 스로틀의 변화량(DTPS)이 설정된 기준값(DTPS_TH) 이상이면 이 역시 급가감속의 조건인 것으로 판단하여 MAP센서(10) 압력값의 유효성 판단 조건이 부적합 것으로 판단하여 초기화 루틴으로 리턴하고, 설정된 기준값(DTPS_TH) 이하인 상태이면 현재 검출되는 MAP센서(10)의 압력값(Pin)과 엔진 흡기계 모델로부터 구한 압력값(Pin_mod)의 차이에 대한 절대값(Diff_Ps)을 산출한다(S108).

이후, 상기에서 산출한 절대값(Diff_Ps)이 설정된 기준값(DPS_TH)이하의 상태를 유지하는지를 판단하여(S109), 설정된 기준값 이하의 상태를 유지하는 것으로 판단되면 압력값 이상 카운터(PssErrorCounter--)를 감소시킨 다음 MAP센서(10)가 정상 상태를 유지하고 있음으로 판단하여 현재의 검출 압력값을 연료 분사량 산출에 적용한다(S111).

만약, 상기에서 산출한 절대값(Diff_Ps)이 설정된 기준값(DPS_TH) 이상을 유지하는 것으로 판단되면 압력값 이상 카운터(PssErrorCounter++)를 증가시킨 다음(S112) 증가된 압력값 이상 카운터값이 설정된 기준횟수(PssERROR_CNT_TH)를 초과하는지의 여부를 판단한다(S113).

상기에서 설정된 기준횟수(PssERROR_CNT_TH)를 초과하지 않는 상태이면 초기화 루틴으로 리턴하고, 설정된 기준횟수(PssERROR_CNT_TH) 이상인 것으로 판단되면 MAP센서(10)가 고장인 상태로 판단하여(S114) 연료 분사량 산출을 위한 MAP센서 (10)의 값을 현재의 엔진 회전수와 스로틀 개도량, 대기압, 흡입공기의 온도 등을 종합적으로 고려한 흡기계 모델의 압력값(Pin_mod)으로 대체하여 적용한다(S115).

상기 S102에서 MAP센서(10)의 출력전압(ADMAP)이 정격출력 전압으로 설정되어 있는 상한치(MAP_TH_HI)와 하한치(MAP_TH_LO)의 사이에 존재하지 않는 것으로 판단되면 제어부(60)는 MAP센서(10)의 에러 카운터를 증가(ADMAPErrorCounter++)시킨후(S120) 에러 카운터(ADMAPErrorCounter)가 설정된 횟수(ADMAPERROR_CNT_TH) 이상인지를 판단한다(S121).

에러 카운터(ADMAPErrorCounter)가 설정된 횟수(ADMAPERROR_CNT_TH) 이하이면 초기의 과정으로 리턴되고, 에러 카운터(ADMAPErrorCounter)가 설정된 횟수 (ADMAPERROR_CNT_TH) 이상이면 MAP센서(10)의 고장으로 판단하여 림프 홈 모드로 진입한 다음 연료 분사량 산출을 위한 MAP센서(10)의 값을 현재의 엔진 회전수와 스로틀 개도량, 대기압, 흡입공기의 온도 등을 종합적으로 고려한 흡기계 모델의 압력값(Pin=Pin_mod)으로 대체하여 적용하여 연료량 분사량을 산출한다(S115).

따라서, 제어부(60)는 적용되는 MAP센서(10)의 압력값을 통해 연료 분사량을 산출한 다음 인젝터(70)의 구동시간을 제어하여 산출된 연료량을 분사시킴과 동시에 점화장치(80)의 점화시기를 제어하여 안정된 엔진 시동성 및 정속성을 유지하여 준다.

상기에서 흡기계 모델의 압력값(Pin_mod)은 첨부된 도 4에 도시된 바와같이 스로틀 밸브 모델과 흡입 매니폴더 모델을 이용하여 산출하는데, 스로틀 밸브 모델은 흡기계의 시작인 에어필터로부터 스로틀 밸브와 ISA(Idle Speed Actuator) 밸브를 포함하는 것으로, 스로틀 밸브의 개도와 엔진 회전수를 이용하여 기본적인 흡입 공기량을 산출하고, 이를 양단간의 압력차를 이용하여 보정한다.

그 다음으로 흡입 매니폴더 모델은 흡입 매니폴더에서 시작하여 연소실까지를 포함하는 것으로, 질량보존의 법칙을 이용하여 스로틀을 통해 흡입되는 공기량과 연소실로 유입되는 공기량을 산출하고, 이들의 차이에 의한 압력차를 산출하여 적분함으로써 현재의 흡기 매니폴더 압력을 산출하는 것이다.

상기한 흡기계 모델 압력값 검출에 대하여 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 현재의 스로틀 개도와 엔진 회전수에 따른 공기량 값(KF_MASS_TH)을 미리 설정된 2차원 테이블을 통해 산출한 후, 아이들 제어듀티의 상태에서 ISA 밸브를 통과하는 공기량(m_isa)을 산출하며(S201), 스로틀 밸브가 폐쇄된 상태에서 스로틀 플레이트 사이에서의 누설 공기 유량(m_leakage)을 산출한다(S202).

이후, 상기에서 산출된 스로틀 개도(TPS)와 엔진 회전수(RPM)에 따른 공기량값(KF_MASS_TH)과 ISA 밸브를 통과하는 공기량(m_isa) 및 스로틀 밸브가 폐쇄된 상태에서 스로틀 플레이트 사이에서의 누설 공기 유량(m_leakage)을 합산해 스로틀을 통과하는 기본 공기량(m_th_in_raw)을 산출한다(S203).

이때, 상기에서 산출되는 기본 공기량(m_th_in_raw)은 표준상태에서 측정된 값이므로 이에 대한 현재 엔진 상태로의 보정이 필요하다.

따라서, 이를 위해 먼저 공기 온도에 대한 보정계수(Corr_Temp)를 하기의 수학식 1을 이용하여 산출한다(S204).

Corr_Temp = {273/(273+Tin)}^1/2

상기에서 Tin은 현재 흡입 매니폴드로 유입되는 흡입 공기의 온도이다.

다음으로 스로틀 양단의 압력비에 대한 공기 통과량을 보정하여야 한다.

이는 쓰로틀 양단의 압력비가 일정값(임계 압력비, 0.5283) 이하일 경우 도 6의 A영역으로 공기 통과량이 일정하게 유지되고, 그 이상에서는 도 6의 B영역에서와 같이 점점 줄어드는 현상을 보여 압력비가 1인 경우 즉, 양단간 압력이 동일한 경우 공기 통과량이 없기 때문이다.

이를 구하기 위해서는 먼저 스로틀 입구단의 압력(Pth_in)을 산출하여야 하는데, 이는 실린더 유입 공기량에 따른 압력 강하 테이블값(KF_PRESS_DROP)을 통해 산출하며, 직전의 실린더 유입 공기량(m_cylinder_old)을 이용한다(S105).

다음으로 양단간의 압력비를 이용해 압력비 보정 계수(Corr_RPRESS)를 산출하는데, 이는 하기의 수학식 2를 설정되는 테이블값(KF_LAF)이 이용되며, 이때의 흡입 매니폴드의 압력은 이전단계에서 구한 압력 모델값(Pin_mod_old)이다(S106).

Corr_RPRESS = KF_LAF(Pin_mod_old / Pth_in)

여기서, KF_LAF =이다.

상기와 같이 공기 온도에 대한 보정계수(Corr_Temp) 및 압력비 보정계수(Corr_RPRESS)가 산출되면 이 값들에 스로틀 통과 기본 공기량(m_th_in_raw)을 포함하는 곱연산을 수행하여 현재의 스로틀 통과하는 보정공기량(m_th_in)을 하기의 수학식 3과 같이 산출한다(S207).

m_th_in = m_th_in_raw * Corr_Temp * Corr_RPRESS

상기와 같이 스로틀을 통과하는 보정 공기량(m_th_in)이 산출되면 흡입 매니폴드에서의 압력 변화량(delta_P)을 검출한다(S208).

상기의 압력 변화량(delta_P)은 흡입 매니폴드로 흡입되는 공기량(m_th_in) 및 실린더로 유입되는 공기량의 차이에서 발생하므로 이를 하기의 수학식 4와 같은 이상기체 방정식과 같이 사용하여 구한다.

delta_P = {(m_th_in - m_cylinder_old) * R * Tin} / Vs

여기서, m_th_in : 스로틀 통과 공기량,

m_cylinder_old ; 이전 계산에서 계산된 실린더 유입 공기량,

Tin : 흡입 매니폴더에 유입되는 흡기온,

Vs : 흡입 매니폴더의 체적이다.

상기와 같이 흡입 매니폴더에서의 압력 변화량(delta_P)이 산출되면, 이 값을 이전 계산에서 산출한 흡입 매니폴드 압력(Pin_old)과 합하여 현재의 흡입 매니폴더에 대한 압력(Pin_mod)을 산출한다(S209).

상기와 같이 현재의 흡입 매니폴더에 대한 압력(Pin_mod)이 산출되면 다음으로 실린더로 유입되는 공기량을 계산하기 위해서 흡입 매니폴드 압력에 대한 공기유량의 비례 관계를 도 7에 도시되어 있는 1차식으로 근사한 모델을 이용하여 산출한다.

이를 위해 먼저 각 엔진 회전수에 따른 실린더 내부 잔류 기체 압력(Pirg)이 설정되어 있는 테이블값(KF_RES_GAS)으로부터 현재의 엔진 회전수에 대한 실린더 내부 잔류 기체 압력(Pirg)을 산출하고, 흡입 공기량은 흡입 매니폴드의 압력뿐만 아니라 엔진 회전수에 의해서도 변화되므로, 현재 압력에 대한 비례 상수인 K값을 엔진 회전수에 따라서 설정한 테이블값(KF_MASS_PS)을 통해 산출한다(S210).

상기와 같이 현재의 엔진 회전수에 대한 실린더 내부 잔류 기체 압력(Pirg)과 현재 압력에 대한 비례 상수인 K값이 산출되면 이들의 값을 하기의 수학식 5와 같이 연산하여 실린더로 유입되는 실질적인 공기 유량(m_cylinder)을 계산한다(S211).

m_cylinder = K * Pin_mod + Pirg

상기와 같은 과정을 통해 실린더로 유입되는 실질적인 공기 유량이 산출되면 이전의 검출값을 현재의 검출값으로 갱신하여 이 값을 연료 분사량 산출에 적용한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 MAP센서의 고장 진단을 센서 출력 전압의 상한치와 하한치 범위의 비교를 통해 고장 판단함과 동시에 흡기계 모델식으로부터 현재 엔진 상태의 흡기 매니폴드 압력을 구해 산출된 압력값과 MAP센서로부터 얻어진 압력값을 비교하여 압력센서의 이상 여부를 판단함으로써 MAP센서 출력전압의 상한치와 하한치 내에서의 출력의 왜곡 등에 대해서 고장 판단을 용이하게 할 수 있다.

또한, MAP센서 고장시 현재의 엔진 회전수와 스로틀 개도량, 대기압, 흡입공기 온도 등을 종합적으로 고려한 압력값을 사용함으로써 시동성 및 운전성을 크게 해치지 않는 상태를 유지하며, 흡입 공기량의 적절한 예측으로 엔진 운행중에도 공연비의 심각한 왜곡을 초래하지 않아 에미션을 안정화시킨다.

Claims

흡입 매니폴더로 유입되는 공기압력을 검출하여 전압값을 출력하는 MAP센서와;

흡기계의 소정 위치에 장착되어 흡입되는 공기에 대한 각종 정보를 검출하는 정보검출수단과;

현재의 엔진 회전수를 검출하여 전압값을 출력하는 RPM센서와;

상기 MAP센서의 출력 전압값이 설정된 상한치와 하한치에 포함되는지를 비교하여 고장여부을 진단하며, 현재 엔진 상태의 흡기 매니폴더 압력값과 MAP센서로부터 얻어진 압력값을 비교하여 MAP센서의 실절적인 고장 진단을 수행하는 제어부와;

상기 제어부에서 인가되는 제어신호에 따라 산출된 연료량을 분사하는 인젝터 및;

상기 제어부에서 인가되는 제어신호에 따라 점화시기를 진각, 지각시켜 엔진의 연소를 유지하는 점화장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량에서 맵센서 고장 진단장치.
제1항에 있어서,

상기 제어부는 설정된 상한치와 하한치로 비교되는 MAP센서의 출력전압이 고장인 것으로 판단되면 엔진 회전수와 스로틀 개도량, 대기압, 흡입공기 온도 등을 종합적으로 고려한 흡기계 압력값을 MAP센서의 출력값으로 대체하는 것을 특징으로하는 차량에서 맵 센서 고장 진단장치.
제1항에 있어서,

상기 흡기계에 설치되는 정보검출수단은 스로틀 밸브의 개도율을 검출하여 전압값을 출력하는 스로틀센서와;

대기의 압력을 검출하여 전압값을 출력하는 대기압센서와;

흡입 매니폴더로 유입되는 공기의 온도를 검출하여 전압값을 출력하는 흡기온센서로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량에서 맵 센서 고장 진단장치.
MAP센서의 출력 전압이 설정된 상한치와 하한치의 범위에 포함되는지를 판단하는 과정과;

상기 MAP센서의 출력 전압이 설정된 범위에 포함되지 않는 경우 에러 카운터를 증가시켜 설정된 기준횟수 이상이면 상기 MAP센서의 고장으로 판단하는 과정과;

상기에서 MAP센서의 고장이 판정되면 흡기계의 각 조건을 종합적으로 고려한 흡기계 압력값을 산출하여 MAP센서의 출력 전압으로 대체하는 과정과;

상기에서 MAP센서의 출력 전압이 설정된 범위에 포함되는 경우 흡기계에 설치되는 각 검출수단들이 정상상태인지를 판단하는 과정과;

상기 흡기계 검출수단들이 정상상태이면 각 검출수단의 출력 전압이 압력값 유효성 판단 조건을 만족하는지를 판단하는 과정과;

상기에서 각 검출수단의 출력전압이 압력값 유효성 판단조건을 만족하면 상기 MAP센서로 검출되는 현재의 흡기계 압력값과 상기 흡기계 각 조건을 종합하여 산출한 압력값을 비교하는 과정과;

상기의 비교에서 압력값이 설정된 범위내에 포함되는 경우 MAP센서의 정상으로 판단하고, 설정된 범위내에 포함되지 않는 경우 에러 카운터를 증가시켜 설정된 횟수 이상으로 판정되면 MAP 센서의 고장으로 판정하여 상기 흡기계 각 조건을 종합한 압력값을 MAP값으로 대체하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량에서 맵센서 고장 진단방법.
제4항에 있어서,

상기에서 MAP센서의 출력전압은 엔진 시동시 또는 엔진 시동 온 상태에서 검출되는 값인 것을 특징으로 하는 차량에서 맵센서 고장 진단방법.
제4항에 있어서,

상기에서 MAP센서의 출력전압을 비교하기 위한 상한치와 하한치는 MAP센서의 정격 출력 범위인 것을 특징으로 하는 차량에서 맵센서 고장 진단방법.
제4항에 있어서,

상기 MAP센서의 출력전압이 상한치와 하한치에 포함되지 않는 상태에서 카운터한 에러 카운터값이 설정된 횟수 이하인 상태이면 고장 판단 유효성 부적합으로 초기화 루틴으로 리턴되는 것을 특징으로 하는 차량에서 맵센서 고장 진단방법.
제4항에 있어서,

상기에서 MAP센서의 고장 판정시 흡기계 압력값 산출을 위한 흡기계의 각 조건은 현재의 엔진 회전수와 스로틀 개도량, 대기압, 흡입공기의 온도등을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량에서 맵센서 고장 진단방법.
제4항에 있어서,

상기에서 흡기계 압력값 산출은 흡기계 시작인 에어필터로부터 스로틀 밸브와 ISA밸브를 포함하는 스로틀 모델을 통해 스로틀 통과 공기량을 산출하는 과정과;

흡입 매니폴더로부터 연소실까지를 포함하는 흡입 매니폴더 모델을 통해 흡입 매니폴더의 압력을 산출하는 과정 및;

각 엔진 회전수에 따른 실린더 내부 잔류 기체 압력과 현재 압력에 대한 비례상수를 산출하는 과정 및;

상기의 각 값을 적용하여 실린더로 흡입되는 최종 공기량을 산출하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량에서 맵 센서 고장 진단방법.
제4항에 있어서,

상기에서 흡기계에 설치되는 각 검출수단은 스로틀 센서, 대기압 센서, 흡기온 센서, ISA를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량에서 맵 센서 고장 진단방법.
제4항에 있어서,

상기에서 각 검출수단의 압력값 유효성 판단조건은 엔진 회전수가 설정된 회전수 이하인 정속주행의 조건인 것을 특징으로 하는 차량에서 맵센서 고장 진단방법.
제4항에 있어서,

상기에서 각 검출수단의 압력값 유효성 판단조건은 스로틀 개도량이 설정된 기준값 이하인 정속주행의 조건인 것을 특징으로 하는 차량에서 맵센서 고장 진단방법.
제4항에 있어서,

상기에서 각 검출수단이 압력값 유효성 판단조건을 만족하지 않으면 급가감속의 조건인 것으로 판단하여 초기화 루틴으로 리턴하는 것을 특징으로 하는 차량에서 맵센서 고장 진단방법.
제9항에 있어서,

상기 스로틀 통과 공기량의 산출은 현재의 스로틀 개도와 엔진 회전수에 따른 공기량을 설정된 테이블로부터 산출하는 과정과;

ISA를 통과하는 공기량을 산출하는 과정과;

스로틀 폐쇄한 상태에서 스로틀을 통과하는 누설 공기량을 산출하는 과정과;

상기 산출된 테이블값의 공기량과 ISA 통과 공기량 및 스로틀 누설 공기량을 합하여 스로틀 통과 기본 공기량을 산출하는 과정과;

흡입되는 공기에 대하여 온도 보정계수를 산출하는 과정과;

스로틀 입력단의 압력을 산출하여 압력비 보정계수를 산출하는 과정과;

상기 스로틀 통과 기본 공기량과 공기온도 보정계수 및 압력비 보정계수를 연산하여 보정된 스로틀 통과 공기량을 산출하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량에서 맵센서 고장 진단방법.
제9항에 있어서,

상기 흡입 매니폴더의 압력은 현재의 흡입 매니폴더 압력 변화량을 산출한 후 이전의 압력값과 연산하여 산출하는 것을 특징으로 하는 차량에서 맵센서 고장 진단방법.
제9항에 있어서,

상기 실린더로 흡입되는 최종 공기량은 하기의 수학식 6을 통해 산출하는 것을 특징으로 하는 차량에서 맵센서 고장 진단방법.

실린더 흡입 공기량(m_cylinder) = K * Pin_mod + Prig

여기서, K는 비례상수이고, Pin_mod는 흡입 매니폴더 압력이며, Pirg는 내부잔류 기체 압력이다.
제14항에 있어서,

상기 공기온도 보정계수는 하기의 수학식 7을 통해 산출하는 것을 특징으로 하는 차량에서 맵센서 고장 진단방법.

공기보정계수(Corr_Temp) = {273/(273+Tin)}^1/2

여기서, Tin은 흡기온도이다.
제15항에 있어서,

상기 흡입 매니폴더의 압력 변화량은 하기의 수학식 8을 통해 산출하는 것을 특징으로 하는 차량에서 맵센서 고장 진단방법.

압력 변화량(delta_P) = {(m_th_in - m_cylinder_old) * R * Tin} / Vs

여기서, m_th_in은 보정된 스로틀 통과 공기량이고, m_cylinder_old는 직전에 실린더에 유입된 공기량이며, Tin는 흡기온도이고, Vs는 흡입 매니폴더의 체적이다.