KR100448392B1 - 차량의 연료량 센서 고장 제어장치 및 방법 - Google Patents

차량의 연료량 센서 고장 제어장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연료량 센서 고장이 발생되고 검출하는 시간동안 엔진출력의 급격한 변화를 방지하고 보다 안전한 연료제어를 실행할 수 있는 차량의 연료량 센서 고장 제어장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 차량의 연료량 센서 고장 제어장치에 있어서, 연료량을 제어하는 연료량 제어 솔레노이드를 구동하는 회로로 최종 연료량 값을 기준으로 동작하는 솔레노이드 구동회로와; 상기 솔레노이드 구동회로에 전기적으로 회로 연결되어 연료량을 제어하는 기구에 동력을 발생시키는 연료량 제어 솔레노이드와; 연료량을 검출하며, 연료량을 제어하는 기구의 위치를 검출하는 연료량 센서와; 상기 연료량 센서의 신호를 연료량 제어 솔레노이드 구동 앰프(AMP)에 입력될 수 있는 직류신호로 바꾸어 주는 인터페이스 회로와; 아날로그 형식의 연료량 센서 신호를 디지털 형식으로 변환시키는 아날로그/디지털(A/D) 컨버터와; 악셀 개도 센서(APS)와 엔진 회전수(RPM) 센서로부터 악셀 개도와 현재의 엔진 회전수(RPM)를 입력받으며, 미리 설정된 연료량 맵(MAP)으로부터 현재의 기본 연료량을 인출하고, 상기 아날로그/디지털(A/D) 컨버터를 통해 입력되는 디지털 형식의 연료량 신호를 일정 주기 간격으로 분석하여 그 시간동안 고장검출 및 연료량 제어를 수행하며, 분석된 신호가 설정 범위를 벗어나 고장으로 판단되면 비례 적분(PID) 제어를 금지시키는 신호를 출력하는 제어동작을 수행하는 엔진 제어부(ECU)와; 상기 엔진 제어부(ECU)로부터 공급되는 비례 적분(PID) 제어 금지 신호의 입력에 따라 스위칭 온(ON)되어 보정 연료량은 비례 적분(PID) 제어로 입력되지 않고 직접 최종 연료량이 되어 연료량 제어 솔레노이드를 구동시키는 고장 제어 스위치를 포함하여 구성한다.

Description

차량의 연료량 센서 고장 제어장치 및 방법{FUEL SENSOR FAIL CONTROLLING DEVICE OF VEHICLE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 전자식 디젤 엔진을 갖는 차량에 관한 것으로서, 특히 전자식 디젤 엔진을 갖는 차량의 연료량 센서 고장 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
통상적으로, 전자식 디젤 엔진은 엔진 제어부(ECU)가 연료량을 제어하는데 엔진 회전수(RPM)와 악셀 개도 센서(APS)를 기준으로 작성된 기본 연료량 맵(MAP)에 기타 보정을 더하고 연료량 센서로부터 피드백 받아서 비례 적분(PID ; Proportional Integral and Differential) 제어를 실행한다.
즉, 엔진 제어부(ECU)에 입력되는 악셀 개도 센서(APS)와 엔진 회전수(RPM)를 기본으로 하는 기본 맵(MAP) 연료량에 수온, 기압 등을 보정하여 연료량 제어 솔레노이드 구동 앰프(AMP)에 입력된다.
증폭된 신호는 연료량을 제어하는 연료량 제어 솔레노이드를 구동하고 연료량은 연료량 센서에 의해 검출된다.
검출된 연료량은 연료량 제어 솔레노이드 구동 앰프(AMP)에 피드백 되어 엔진출력을 제어하게 된다.
만약, 연료량 센서 고장이 발생하는 경우 피드백 되는 연료량이 비정상이므로 고장 진단을 하는 과정에서 엔진 출력은 급격하게 변화하여 차량과 운전자는 위험한 상황에 놓이게 된다.
이러한 위험 상황을 방지하기 위해 종래 기술에서는 연료량 센서 고장 판정이 종료된 후 페일 세이프(Fail Safe) 모드로 진입하는 제어동작을 수행한다.
도 1을 참조하여 종래 기술에 따른 차량의 연료량 센서 고장 제어방법을 설명한다.
연료량 센서로부터 아날로그 신호를 입력받아 아날로그/디지털 컨버터를 통해 디지털 형식으로 변환한다(S110~S112).
이어서, 디지털 형식으로 변환된 연료량 센서의 신호가 제한치를 벗어나는 경우 엔진 제어부(ECU)의 고장제어 로직이 동작하는데 제한치를 벗어나는 신호가 0.3초 연속되는 경우 고장으로 판정한다(S114~S118).
연료제어 시스템의 고장 검출은 연료량 센서의 신호 범위가 제한치를 벗어나는 경우와 제어 연료량과의 차이가 제한치를 벗어나는 경우 고장으로 검출한다.
예를 들어, '하한 제한치 < 피드백 연료량 < 상한 제한치' 의 경우가 0.3초 이상 지속되는 경우에는 연료량 센서의 고장을 나타낸다.
연료량 센서의 고장이 검출되는 경우 시스템은 차량과 운전자를 보호하기 위해 엔진에 분사되는 연료를 차단하는 페일 세이프(FAIL SAFE) 기능을 수행하며, 연료 차단은 연료량 제어 솔레노이드 제어회로를 통해 이루어진다(S120).
위와 같은 방법을 사용할 때 종래 기술에서 고장 판정은 일정한 시간을 필요로 하는데 고장이 검출된 이후에는 연료를 차단하여 운전자와 차량을 보호할 수 있지만 연료량 센서 고장이 발생되고 검출하는 시간동안 시스템은 안전한 연료제어를 실행할 수 없다.
특히, 연료량 센서 고장이 판정시간 이내에 종료되고 다시 반복되는 현상이 계속 되는 경우 시스템은 비정상적으로 동작하게 되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 연료량 센서 고장이 발생되고 검출하는 시간동안 엔진출력의 급격한 변화를 방지하고 보다 안전한 연료제어를 실행할 수 있는 차량의 연료량 센서 고장 제어장치 및 방법을 제공하는데 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 차량의 연료량 센서 고장 제어방법을 도시한 흐름도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 연료량 센서 고장 제어장치의 구성을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 연료량 센서 고장 제어방법을 도시한 흐름도.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 차량의 연료량 센서 고장 제어장치에 있어서, 연료량을 제어하는 연료량 제어 솔레노이드를 구동하는 회로로 최종 연료량 값을 기준으로 동작하는 솔레노이드 구동회로와; 상기 솔레노이드 구동회로에 전기적으로 회로 연결되어 연료량을 제어하는 기구에 동력을 발생시키는 연료량 제어 솔레노이드와; 연료량을 검출하며, 연료량을 제어하는 기구의 위치를 검출하는 연료량 센서와; 상기 연료량 센서의 신호를 연료량 제어 솔레노이드 구동 앰프(AMP)에 입력될 수 있는 직류신호로 바꾸어 주는 인터페이스 회로와; 아날로그 형식의 연료량 센서 신호를 디지털 형식으로 변환시키는 아날로그/디지털(A/D) 컨버터와; 악셀 개도 센서(APS)와 엔진 회전수(RPM) 센서로부터 악셀 개도와 현재의 엔진 회전수(RPM)를 입력받으며, 미리 설정된 연료량 맵(MAP)으로부터 현재의 기본 연료량을 인출하고, 상기 아날로그/디지털(A/D) 컨버터를 통해 입력되는 디지털 형식의 연료량 신호를 일정 주기 간격으로 분석하여 그 시간동안 고장검출 및 연료량 제어를 수행하며, 분석된 신호가 설정 범위를 벗어나 고장으로 판단되면 비례 적분(PID) 제어를 금지시키는 신호를 출력하는 제어동작을 수행하는 엔진 제어부(ECU)와; 상기 엔진 제어부(ECU)로부터 공급되는 비례 적분(PID) 제어 금지 신호의 입력에 따라 스위칭 온(ON)되어 보정 연료량은 비례 적분(PID) 제어로 입력되지 않고 직접 최종 연료량이 되어 연료량 제어 솔레노이드를 구동시키는 고장 제어 스위치를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 차량의 연료량 센서 고장 제어방법에 있어서, 연료량 센서로부터 연료량에 해당되는 아날로그 신호를 입력받아 아날로그/디지털 컨버터를 통해 디지털 형식으로 변환하는 단계와; 디지털 형식으로 변환된 연료량과 설정 범위를 비교하는 단계와; 상기 비교된 연료량이 설정 범위를 벗어나는가의 여부에 따라 비례 적분(PID) 제어동작의 실행을 제어하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있으나, 이들 특정 상세들은 본 발명의 설명을 위해 예시한 것으로 본 발명이 그들에 한정됨을 의미하는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 차량의 연료량 센서 고장 제어장치의 구성을 설명한다.
본 발명의 실시예는 차량의 연료량 센서 고장 제어장치에 있어서, 솔레노이드 구동회로(210), 연료량 제어 솔레노이드(220), 연료량 센서(230), 인터페이스 회로(240), 아날로그/디지털(A/D) 컨버터(250), 엔진 제어부(260)(ECU), 고장 제어 스위치(270)를 포함하여 구성한다.
솔레노이드 구동회로(210)는 연료량을 제어하는 연료량 제어 솔레노이드 (220)를 구동하는 회로로 최종 연료량 값을 기준으로 동작한다.
연료량 제어 솔레노이드(220)는 도 1에 도시된 바와 같이 솔레노이드 구동회로(210)에 전기적으로 회로 연결되어 연료량을 제어하는 기구에 동력을 발생시킨다.
연료량 센서(230)는 연료량을 검출하며, 연료량을 제어하는 기구의 위치를 검출한다.
연료량 센서(230)는 인덕턴스 브릿지(Inductance Bridge) 회로의 원리를 이용하며 검출된 신호는 직류형태로 바꾸어 주는 인터페이스 회로(240)와 아날로그/디지털(A/D) 컨버터(250)를 거쳐 디지털 형식으로 변환된다.
인터페이스 회로(240)는 연료량 센서(230)의 신호(사인파 형태)를 연료량 제어 솔레노이드(220) 구동 앰프(AMP)에 입력될 수 있는 직류신호로 바꾸어 주는 기능을 한다.
아날로그/디지털(A/D) 컨버터(250)는 아날로그 형식의 연료량 센서(230) 신호를 디지털 형식으로 변환시킨다.
연료량 센서(230)로부터 출력되는 신호는 아날로그 형식이지만 엔진 제어부(260)(ECU) 제어를 위해 아날로그/디지털(A/D) 컨버터(250)를 거쳐 디지털형식으로 변환된다.
아날로그/디지털(A/D) 컨버터(250)의 샘플링 주기는 10ms이며 엔진 제어부 (260)(ECU)의 연료량도 10ms마다 계산된다.
엔진 제어부(260)(ECU)는 악셀 개도 센서(262)(APS)와 엔진 회전수(RPM) 센서(264)로부터 악셀 개도와 현재의 엔진 회전수(RPM)를 입력받으며, 미리 설정된 연료량 맵(MAP)으로부터 현재의 기본 연료량을 인출한다.
엔진 제어부(260)(ECU)의 메모리에는 악셀 개도 센서(262)(APS)와 엔진 회전수(RPM) 센서(264) 입력치로 미리 설정된 연료량 맵(MAP)이 저장되어 있다.
엔진 제어부(260)(ECU)는 악셀 개도 센서(262)(APS), 엔진 회전수(RPM) 센서(264)에 의해 기본적인 연료량으로 엔진의 출력을 제어하지만 이외에 수온, 기압, 기온 등의 센서로부터의 입력으로 추가적인 제어를 실행한다.
이는 각 조건에 따라 미세한 제어를 실행하기 위한 것이다.
그리고, 엔진 제어부(260)(ECU)는 아날로그/디지털(A/D) 컨버터(250)를 통해 입력되는 디지털 형식의 연료량 신호를 일정 주기 간격으로 분석하여 그 시간동안 고장검출 및 연료량 제어를 수행하며, 분석된 신호가 설정 범위를 벗어나 고장으로 판단되면 비례 적분(PID ; Proportional Integral and Differential) 제어를 금지시키는 신호를 출력하는 제어동작을 수행한다.
고장 제어 스위치(270)는 엔진 제어부(260)(ECU)로부터 공급되는 비례 적분(PID) 제어 금지 신호의 입력에 따라 스위칭 온(ON)된다.
고장 제어 스위치(270)가 온(ON)되면, 보정 연료량은 비례 적분(PID) 제어로 입력되지 않고 직접 최종 연료량이 되어 연료량 제어 솔레노이드(220)를 구동시킨다.
도 1과 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 차량의 연료량 센서(230) 고장 제어장치의 구성을 설명한다.
먼저, 엔진 제어부(260)(ECU)는 연료량 센서(230)로부터 연료량에 해당되는 아날로그 신호를 입력받아 아날로그/디지털 컨버터(250)를 통해 디지털 형식으로 변환한다(S310~S312).
여기서, 아날로그/디지털(A/D) 컨버터(250)를 거친 디지털 형식의 연료량 신호는 10ms 간격으로 엔진 제어부(260)(ECU)에 입력되고 그 시간동안 고장검출 및 연료량 제어를 수행한다.
이어서, 디지털 형식으로 변환된 연료량과 설정 범위를 비교한다(S314).
그리고, 비교된 연료량이 설정 범위를 벗어나는가의 여부에 따라 비례 적분(PID) 제어동작의 실행을 제어한다(S316~S322, S324~S328).
예를 들어, 전술한 (S314)에서 비교된 연료량이 설정 범위를 벗어나면 엔진 제어부(260)(ECU)는 고장 제어 스위치(270)를 오프(OFF)시키고 비례 적분(PID) 제어동작을 실행한다(S324~S328).
여기서, 비례 적분(PID) 제어는 실제로 연료량을 제어하는 단계이며 보정 연료량과 피드백 연료량이 동일한 값을 가질 수 있도록 최종 연료량을 제어하는 단계이다.
즉, 피드백 연료량이 보정 연료량 보다 작은 경우 최종 연료량을 증가시키고 큰 경우 최종 연료량을 감소시킨다.
따라서, 궁극적으로 실제 연료량이 보정 연료량과 동일한 값을 가지게 제어하는 것이다.
이와는 반대로, 전술한 (S314)에서 비교된 연료량이 설정 범위를 벗어나지 않으면 엔진 제어부(260)(ECU)는 고장 제어 스위치(270)를 온(ON)시켜 비례 적분(PID) 제어동작을 금지시킨다.
고장 제어 스위치(270)가 온(ON) 되면 보정 연료량은 비례 적분(PID) 제어로 입력되지 않고 직접 최종 연료량이 되어 연료량 제어 솔레노이드(220)를 구동한다.
이 경우에는 피드백 되는 연료량은 연료제어에 관계하지 않으며, 연료량 센서(230) 고장에 의한 실제 연료량의 급격한 변화는 발생하지 않는다.
이어서, (S318)으로 진행하여 연료량에 해당되는 신호가 발생하는 시간을 카운트하고, 카운트된 시간과 설정시간을 비교한다(S320).
그리고, 비교된 시간이 설정시간을 초과하는 경우 (S322)로 진행하여 연료량 센서(230)의 고장으로 판단하고 연료를 차단하는 페일 세이프(Fail Safe) 기능을 수행한다.
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예는 고장 판정 진행 중에 비례 적분(PID) 제어를 금지하여 엔진 출력의 급격한 변화를 금지하고 고장 판정 종료 후에 페일 세이프 모드에 진입하여 운전자와 차량을 보호한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 차량의 연료량 센서 고장 제어장치 및 방법은 전자식 디젤 엔진의 연료량 센서 고장 제어 알고리즘 개선에 관한 내용으로 종래 기술 대비 프로그램 수정으로 구현할 수 있다.
또한, 연료량 센서 고장이 발생하는 경우 판정시간 동안 연료량의 급격한 변화를 방지하여 운전자와 차량을 보호할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 차량의 연료량 센서 고장 제어장치에 있어서,
    연료량을 제어하는 연료량 제어 솔레노이드를 구동하는 회로로 최종 연료량 값을 기준으로 동작하는 솔레노이드 구동회로와;
    상기 솔레노이드 구동회로에 전기적으로 회로 연결되어 연료량을 제어하는 기구에 동력을 발생시키는 연료량 제어 솔레노이드와;
    연료량을 검출하며, 연료량을 제어하는 기구의 위치를 검출하는 연료량 센서와;
    상기 연료량 센서의 신호를 연료량 제어 솔레노이드 구동 앰프(AMP)에 입력될 수 있는 직류신호로 바꾸어 주는 인터페이스 회로와;
    아날로그 형식의 연료량 센서 신호를 디지털 형식으로 변환시키는 아날로그/디지털(A/D) 컨버터와;
    악셀 개도 센서(APS)와 엔진 회전수(RPM) 센서로부터 악셀 개도와 현재의 엔진 회전수(RPM)를 입력받으며, 미리 설정된 연료량 맵(MAP)으로부터 현재의 기본 연료량을 인출하고, 상기 아날로그/디지털(A/D) 컨버터를 통해 입력되는 디지털 형식의 연료량 신호를 일정 주기 간격으로 분석하여 그 시간동안 고장검출 및 연료량 제어를 수행하며, 분석된 신호가 설정 범위를 벗어나 고장으로 판단되면 비례 적분(PID) 제어를 금지시키는 신호를 출력하는 제어동작을 수행하는 엔진 제어부(ECU)와;
    상기 엔진 제어부(ECU)로부터 공급되는 비례 적분(PID) 제어 금지 신호의 입력에 따라 스위칭 온(ON)되어 보정 연료량은 비례 적분(PID) 제어로 입력되지 않고 직접 최종 연료량이 되어 연료량 제어 솔레노이드를 구동시키는 고장 제어 스위치를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 차량의 연료량 센서 고장 제어장치.
  2. 차량의 연료량 센서 고장 제어방법에 있어서,
    연료량 센서로부터 연료량에 해당되는 아날로그 신호를 입력받아 아날로그/디지털 컨버터를 통해 디지털 형식으로 변환하는 단계와;
    디지털 형식으로 변환된 연료량과 설정 범위를 비교하는 단계와;
    상기 비교된 연료량이 설정 범위를 벗어나는가의 여부에 따라 비례 적분(PID) 제어동작의 실행을 제어하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 연료량 센서 고장 제어방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 비교된 연료량이 설정 범위를 벗어나면 비례 적분(PID) 제어동작을 실행하는 것을 특징으로 하는 차량의 연료량 센서 고장 제어방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 비교된 연료량이 설정 범위를 벗어나지 않으면 비례 적분(PID) 제어동작을 금지시키는 것을 특징으로 하는 차량의 연료량 센서 고장 제어방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 비교된 연료량이 설정 범위를 벗어나지 않으면
    연료량에 해당되는 신호가 발생하는 시간을 카운트하는 단계와;
    상기 카운트된 시간과 설정시간을 비교하는 단계와;
    상기 비교된 시간이 설정시간을 초과하는 경우 연료량 센서의 고장으로 판단하고 연료를 차단하는 페일 세이프(Fail Safe) 기능을 수행하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 연료량 센서 고장 제어방법.
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