KR100749272B1 - 캠 센서가 없는 자동차 엔진 구동 방법 - Google Patents

캠 센서가 없는 자동차 엔진 구동 방법 Download PDF

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Abstract

캠 센서가 없는 경우, 실린더의 위치를 정확하게 판단할 수 있도록 한 캠센서가 없는 자동차의 엔진 구동 방법이 개시되어 있다. 이러한 본 발명은, 캠 센서가 없는 경우, 크랭크 센서로부터 공급되는 크랭크 신호에 따라 연료를 다수의 실린더에 동시 분사한 후 점화하여 엔진을 구동하는 방법에 있어서, a) 상기 크랭크 센서로부터 공급되는 크랭크 신호로부터 발생된 상사점 신호가 수신될 때 상기 다수의 실린더를 다수의 실린더 군으로 설정한 후 설정된 상기 실린더 군 중 하나의 실린더의 점화를 고의로 생략하는 단계; b) 상기 a) 단계의 실행 후 크랭크 신호의 변화에 따라 점화가 생략된 실린더의 실화(misfire)를 감지한 후 실화가 감지된 경우 수신되는 상사점 신호를 기초로 미리 설정된 실린더의 순서에 따라 점화 및 연료 분사를 실행하여 엔진을 정상 구동하는 단계; 및 c) 상기 b) 단계를 통해 점화가 생략된 상기 실린더의 실화가 아닌 경우 상기 실린더의 점화 시기가 어긋난 것으로 판정하여 상기 b) 단계의 미리 설정된 실린더 군 중 점화된 실린더를 제외한 나머지 실린더부터 엔진제어방식에 따라 미리 설정된 실린더의 순서에 따라 점화 및 연료 분사를 실행하는 단계를 포함한다.
자동차, 캠 축, 크랭크 축, 크랭크 센서

Description

캠 센서가 없는 자동차 엔진 구동 방법{METHOD FOR DRIVING ENGINE OF CAR WITHOUT CAM SENSOR}
도 1은 일반적인 자동차의 구성을 보인 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 자동차의 엔진 구동 방법에 적용된 자동차의 구성을 보인 도이다.
삭제
도 4 및 도 5는 도 3의 엔진 구동 제어부의 출력 신호를 보인 파형도들이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 자동차 엔진 구동 과정을 보인 흐름도이다.
도 7은 도 3에 도시된 엔진 구동 제어부의 출력 신호를 보인 파형도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자동차의 엔진 구동 과정을 보인 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 크랭크 센서 20 : 노킹 센서
30 : 엔진 구동 제어부 51-54 : 제1 내지 제4실린더
본 발명은 캠 센서가 없는 자동차의 엔진 구동 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 캠 센서 신호가 없어서 실린더의 위치를 정확하게 판단할 수 없을 때, 크랭크 센서로부터 공급되는 크랭크 신호를 통해 연료 분사 및 점화하기 위한 방법에 관한 것이다.
일반적으로 종래의 자동차에 있어 컴퓨터를 이용하여 엔진의 점화 시기를 제어하기 위한 감지 신호의 입력을 감지하는 감지부(1)와, 상기 감지부(1)의 감지 신호를 기초하여 엔진부하(A/N)를 연산한 후 점화 시기 및 통전각을 제어하는 이씨유(2)와, 상기 이씨유(2)의 출력 신호에 따라 점화 코일(미도시됨)의 일차 전류를 흘러 고전압이 발생되고, 이 고전압을 공급하여 스파크를 발생시켜 혼합기를 착화시키는 점화부(3)로 구성된다.
여기서, 상기 감지부(1)는 크랭크 각 센서(1a), 캠 센서(1b), 수온 센서(1c), 및 흡입 공기 유량계(1d)를 포함한다.
상기와 구비된 일반적인 자동차에 있어, 우선, 이씨유(2)는 크랭크각 센서(1a)의 감지 신호에 의해 엔진 회전수를 측정하고, 흡입공기 유량계(1d)를 이용하여 공기량을 측정한 후 공기량(A)와 엔진회전수(N) 사이의 비율 즉, 엔진 부하(A/N)를 연산한 후 그 결과를 이용하여 최적의 점화 시기를 연산하고 이 최적의 점화 시기를 가지는 점화 신호를 점화부(3)에 공급한다.
즉, 상기 점화 시기 결정에 필요한 상기 감지부(1)는 크랭크 축과 캠 축에 각각 설치되고, 크랭크 각 센서(1a)는 크랭크 축 전면에 설치되는 트리거 휠의 톱니 개수에 따른 파형 형태의 크랭크 신호를 출력하고, 상기 캠 센서(1b)는, 캠의 돌출부를 중심으로 감지되는 파형 형태의 캠 신호를 출력한다.
그러므로, 상기 캠 축이 1회전 감지될 때 크랭크축은 2회전하고, 상기 크랭크측의 커넥팅 로드에 연결된 피스톤은 4행정을 하는 바 압축 및 배기 행정 때 상사점이 나타나게 된다.
즉, 캠 신호의 파형과 크랭크 신호의 파형이 만나는 지점이 바로 점화 시기를 의미하므로, 엔진 시동 시 최초의 점화 시기는 5도 BTDC(BTDC: Before Top Dead Center : 상사점전)에 고정되고, 시동 시를 제외한 통상 운전 시에는 크랭크 센서(1a)의 감지 신호를 계측한 후 크랭크 각 1도의 시간을 구하여 점화 시기를 결정하므로 75도 BTDC를 기준으로 점화 시기를 연산하고, 이 연산된 값에 따라 점화 시기를 보정하게 된다.
그러나, 이러한 캠 샤프트의 위치를 검출하는 캠 센서에 고장이 발생하거나 최근 저가의 차량 개발에 있어 캠 센서가 없는 경우 크랭크 센서의 출력 펄스의 수 만으로 다수의 실린더가 구동되었으며, 이 경우 연료를 분사하기 위한 실린더 위치를 정확하게 판정할 수 없어 정상적인 엔진 구동 중 이상이 발생하는 문제점이 종종 발생하였다. 따라서, 상기 크랭크 센서의 크랭크 신호만으로 시동 후 연료 분사 및 점화를 위한 실린더의 위치를 정확하게 판정할 수 있는 방법이 필요하였다.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 크랭크 신호 만으로 시동 후 엔진 구동을 위한 실린더의 위치를 정확하게 판정함으로 써, 제품의 신뢰성을 향상할 수 있는 캠 센서가 없는 자동차의 엔진 구동 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따른 기술적 과제는,
캠 센서가 없는 경우, 크랭크 센서로부터 공급되는 크랭크 신호에 따라 상사점 신호를 발생하고, 발생된 상사점 신호와 크랭크 신호를 기초로 다수의 실린더에 연료 분사 및 점화하여 엔진을 구동하는 방법에 있어서,
a) 상기 크랭크 센서로부터 공급되는 크랭크 신호로부터 발생된 상사점 신호가 수신될 때 상기 다수의 실린더를 다수의 실린더 군으로 설정한 후 설정된 상기 실린더 군 중 하나의 실린더의 점화를 고의로 생략하는 단계;
b) 상기 a) 단계의 실행 후 점화 생략된 실린더의 실화를 크랭크 신호의 변화에 따라 감지하고 감지 결과 상기 실린더가 실화(misfire)된 경우 상기 실린더 군 중에서 점화가 생략된 상기 실린더를 정상 점화 순서로 판정한 후 이 후 수신되는 상사점 신호를 기초로 미리 엔진 제어 방식에 따라 설정된 실린더의 순서에 따라 다수의 실린더를 점화 및 연료 분사를 실행하여 엔진을 정상 구동하는 단계; 및
c) 상기 b) 단계를 통해 감지 결과 상기 실린더의 실화가 아닌 경우 상기 실린더의 연료 분사 및 점화 시기가 한 회전 어긋났다고 판정하여 상기 b) 단계의 미리 설정된 실린더 군 중 점화가 생략된 실린더를 제외한 나머지 실린더부터 엔진 제어 방식에 따라 미리 설정된 실린더의 순서에 따라 점화 및 연료 분사를 실행하 는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하고, 여기서, 상기 b) 단계의 연료 분사는, 미리 설정된 순서에 따라 실린더의 점화 완료된 이 후 상사점 신호의 폴링 에지 수신될 때 상기 점화 완료된 실린더의 순으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 a) 단계의 실린더 군은 다수의 실린더 중 실린더 2개를 하나의 군으로 형성되는 것을 특징으로 하고, 미리 설정된 실린더의 점화 순서는 제1 실린더 및 제4 실린더를 하나의 군으로 설정하고 제2 실린더 및 제3 실린더를 하나의 실린더 군으로 설정된 경우 상기 제1실린더-제3실린더-제4실린더-제2실린더의 순으로 반복하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 b) 단계의 실린더의 실화 감지는 크랭크 신호의 간격 및 엔진 회전수의 변화량 및 흡기 매니폴드의 압력의 변화량 및 노킹 센서로부터 공급되는 노킹 신호 중 하나 이상으로 판정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 관점에 따른 기술적 과제는,
캠 센서가 없는 경우, 크랭크 센서로부터 공급되는 크랭크 신호에 따라 상사점 신호를 발생하고, 발생된 상사점 신호와 크랭크 신호를 기초로 다수의 실린더에 연료 분사 및 점화하여 엔진을 구동하는 방법에 있어서,
A) 상기 크랭크 센서로부터 공급되는 크랭크 신호로부터 발생된 상사점 신호가 수신될 때 상기 다수의 실린더를 다수의 실린더 군으로 설정한 후 설정된 상기 실린더 군 중 하나의 실린더의 연료 분사를 소정 회 생략하는 단계;
B) 상기 A) 단계의 실행 후 연료 분사가 소정 회 생략된 상기 실린더의 실화(misfire)를 크랭크 신호의 변화에 따라 감지하여 감지 결과 상기 실린더의 실화가 감지되지 않는 경우 상기 실린더의 연료 분사 및 점화 시기가 한 회전 어긋났다고 판정한 후 수신되는 상사점 신호를 기초로 엔진 제어 방식에 따라 미리 설정된 실린더 군의 순서에서 한 회전 건너 뛴 후 연료 분사를 실행하여 엔진을 정상 구동하는 단계;
C) 상기 B) 단계의 감지 결과 연료 분사가 소정 회 생략된 상기 실린더의 실화가 감지된 경우 상기 B) 단계의 상기 실화가 감지된 실린더를 제외한 나머지 실린더부터 엔진 제어 방식에 따라 미리 설정된 실린더 군의 순서에 따라 연료 분사를 실행하여 엔진을 정상 구동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 B) 단계의 실린더 군은 다수의 실린더 중 실린더 2개를 하나의 군으로 형성되는 것을 특징으로 하고, 상기 A) 단계의 소정 회는 3회전인 것을 특징으로 한다.
상기 B) 단계의 실린더의 실화 감지는 크랭크 신호의 간격 및 엔진 회전수의 변화량 및 흡기 매니폴드의 압력의 변화량 및 노킹 센서로부터 공급되는 노킹 신호 중 하나 이상으로 판정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 관점에 따른 기술적 과제는,
캠 센서가 없는 경우, 크랭크 센서로부터 공급되는 크랭크 신호에 따라 상사점 신호를 발생하고, 발생된 상사점 신호와 크랭크 신호를 기초로 다수의 실린더에 연료 분사 및 점화하여 엔진을 구동하는 방법에 있어서,
가) 상기 크랭크 센서로부터 공급되는 크랭크 신호로부터 발생된 상사점 신호가 수신될 때 상기 다수의 실린더를 다수의 실린더 군으로 설정한 후 설정된 상 기 실린더 군 중 하나의 실린더를 고의로 실화하는 단계;
나) 상기 가) 단계의 실행 후 크랭크 신호 간격의 변화에 따라 실린더의 실화 여부를 판정하여 판정 결과 실화가 감지되지 않는 경우 수신되는 상사점 신호를 기초로 상기 고의로 실화된 실린더부터 한 회전 건너뛴 후 미리 정해진 실린더의 순서에 따라 다수의 실린더의 점화를 실행하고, 상기 실린더 군의 실린더 점화가 완료된 이 후 수신되는 상사점 신호를 기초로 점화 완료된 실린더 군의 순서에 따라 연료 분사하는 단계; 및
다) 상기 나) 단계를 통해 고의로 실화된 실린더의 실화가 감지된 경우 상기 나) 단계의 미리 설정된 실린더 군 중 실화된 실린더를 제외한 나머지 실린더부터 엔진 제어 방식에 따라 미리 설정된 실린더의 순서에 따라 점화하고, 상기 실린더 군의 실린더 점화가 완료된 이 후 수신되는 상사점 신호를 기초로 점화된 실린더를 제외한 나머지 실린더를 포함하는 다수의 실린더 군의 순서에 따라 연료 분사를 하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 가) 단계의 고의로 실화시키기 위한 방법은 1회전 점화를 생략하거나, 최대 3회전 연료 분사를 생략하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 크랭크 샤프트 위치를 감지하는 크랭크 센서로부터 공급된 크랭크 신호 만으로 다수의 실린더의 연료 분사 및 점화를 정확하게 실행하여 엔진 구동의 신뢰성을 향상할 수 있게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명한다. 본 발명의 실시 예에서는 실린더의 수가 4개인 4기통 차량을 예를 들어 설명한다.
(실시예 1)
도 3은 본 발명에 따른 자동차의 엔진 구동 방법이 적용되는 자동차의 구성을 보인 블록도이고, 도 4도는 도 3에 도시된 실린더의 정상 점화인 경우 크랭크 신호(CLK), 상사점 신호(TDC), 점화 신호(IGK1-IGK4), 및 연료 분사 신호(INJ1-INJ4)를 보인 파형도 들이고, 도 5는 도 3에 도시된 실린더가 실화인 경우 크랭크 신호(CLK), 상사점 신호(TDC), 점화 신호(IGK1-IGK4), 및 연료 분사 신호(INJ1-INJ4)를 보인 파형도 들이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 실시 예가 적용되는 장치는, 크랭크 샤프트의 위치를 감지하여 크랭크 신호를 출력하는 크랭크 센서(10)와, 상기 크랭크 센서(10)의 크랭크 신호(CRK)에 따라 점화 신호(IGK1-IGK4)와 상사점 신호(TDC)와 연료분사신호(INJ1-INJ4))를 발생하고, 상기의 크랭크 신호(CRK)로부터 상사점 신호(TDC)가 검출될 때 미리 설정된 제1 실린더 군(INJ1)(INJ4) 중 제1 실린더(INJ1)의 점화를 생략한 후 수신되는 크랭크 신호(CRK)의 간격 변화를 기초로 정상 점화 또는 실화를 판정하고, 판정 결과에 따라 상기 점화 신호(IGK1-IGK4) 및 연료분사신호(INJ1-INJ4)를 발생하는 엔진 구동 제어부(30)와, 상기 엔진 구동 제어부(30)의 연료 분사 신호(INJ1-INJ4) 및 점화 신호(IGK1-IGK4)에 따라 순차 구동하는 제1 내지 제4 실린더(51-54)로 구비된다. 여기서, 상기 실린더 군을 2개의 실린더를 하나의 군으로 설정하고, 4개의 실린더인 자동차의 2개의 실린더 군으로 구비되며, 6개의 실린더를 가지는 6기통 자동차의 3개의 실린더 군으로 구비된다. 본 발명의 실시 예에서는 4개의 실린더를 가지며, 따라서, 각각의 2개의 실린더를 가지는 2개의 실린더 군으로 이루어지는 자동차를 일 예로 설명한다.
이와 같이 본 실시 예에 따른 장치는, 종래의 기술과 비교하여 크랭크 신호만으로 시동 후 연료 분사 및 점화되는 실린더의 위치를 정확하게 판정할 수 있는 엔진 구동 제어부(30)가 포함되어 있다는 점이다.
이러한 본 발명의 구성에 의하여, 우선 제1 실린더(51)의 고의적 점화 생략 후 정상 점화로 판정되는 경우를 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4에 도시된 크랭크 센서(10)의 크랭크 신호(CRK)는 엔진 구동 제어부(30)에 공급되고, 엔진 구동 제어부(30)는 수신되는 크랭크 신호(CRK)를 기초로 상사점 신호(TDC)를 발생한다. 여기서, 상기 상사점 신호(TDC)는 소정 수(예를 들어 4기통의 경우 30개, 6기통의 경우 20개)의 크랭크 신호(CRK) 마다 발생된다. 상기 엔진 구동 제어부(30)는 우선, 제1 실린더 군(51,54) 중 제1 실린더(51)에 점화 신호(IGK1)를 생략하고, 점화 신호(IGK4)를 받은 나머지 제4 실린더(54)는 점화한다.
이때 상기 엔진 구동 제어부(30)는 수신되는 크랭크 신호(CRK)의 간격 변화를 소정 시간 동안(다음 상사점 신호(TDC)가 올 때까지) 모니터링하고, 모니터링 결과 상기 크랭크 신호(CRK)의 간격에 변화가 발생되지 않은 경우 점화 신호를 받은 제4 실린더의 정상 점화로 판정한다.
따라서, 제4 실린더의 정상 점화로 판정한 경우, 상기 엔진 구동 제어부(30)는 제4 실린더(54)가 폭발되었다고 인식하고, 다음 상사점 신호(TDC)의 폴링 에지에서 미리 설정된 순서, 즉, 제2 실린더(52), 제1 실린더(51), 제3 실린더(53), 및 제4 실린더(54) 순으로 점화 및 폭발하도록 제어한다.
이어 상기 엔진 구동 제어부(30)는 상기 폭발 순서에 따라 점화 완료된 실린더에 연료를 공급하기 위한 연료 분사 신호(INJ1-INJ4)를 상기 점화 신호가 공급된 상사점 신호의 폴링 에지 다음 상사점 신호(TDC)의 폴링 에지에서 출력한다.
즉, 상기 제2 실린더(52)에서 폭발이 완료되면 상기 다음 상사점 신호(TDC)의 폴링 에지에서 제2 연료 분사신호(INJ2)가 발생되어 연료가 분사된다.
한편, 상기 제1 실린더(51)의 고의적 점화 생략 후 실화(misfire)로 판정되는 경우를 도 5를 참조하여 설명한다.
도 5에 도시된 크랭크 센서(10)의 크랭크 신호(CRK)는 엔진 구동 제어부(30)에 공급되고, 엔진 구동 제어부(30)는 수신되는 크랭크 신호(CRK)를 기초로 상사점 신호(TDC)를 발생한다. 상기 엔진 구동 제어부(30)는 우선, 제1 실린더 군(51,54)중 제1 실린더(54)에 점화 신호(IGK1)를 생략하고, 점화 신호(IGK4)를 받은 나머지 제4 실린더(54)는 점화된다.
이때 상기 엔진 구동 제어부(30)는 수신되는 크랭크 신호(CRK)의 간격 변화를 상기 소정 시간 동안 모니터링하고, 모니터링 결과 상기 크랭크 신호(CRK)의 간격에 변화가 발생하는 경우 상기 엔진 구동 제어부(30)는 점화를 생략한 제1 실린더의 실화로 판정하고, 제1 실린더가 폭발 행정이었음을 인식한다.
따라서, 상기 엔진 구동 제어부(30)는 상기 상사점 신호(TDC)의 폴링 에지 마다 제2 실린더군(52,53)중 제3 실린더(53)의 점화 신호(IGK3)를 발생한 후 제1 실린더 군(51,54) 중 제4 실린더(54)의 점화 신호(IGK4), 제2 실린더(52)의 점화 신호(IGK2), 및 제1 실린더(51)의 점화 신호(IGK1) 순으로 점화 신호를 발생하고, 이 점화 신호에 따라 상기 제3 실린더(53), 제4 실린더(54), 제2실린더(52), 및 제1 실린더(51) 순으로 점화된다.
이어 상기 엔진 구동 제어부(30)는 상기 점화 신호에 따라 점화 완료된 실린더에 연료를 공급하기 위한 연료 분사 신호를 상기 점화 신호가 공급된 상사점 신호의 폴링 에지 다음 상사점 신호(TDC)의 폴링 에지에서 출력한다.
즉, 상기 제3 점화 신호(IGK3)에 의해 점화가 완료되면 상기 다음 상사점 신호(TDC)의 폴링 에지에서 제3 연료 분사신호(INJ3)가 발생되므로 연료가 상기 제3 실린더(53)에 분사된다.
상기에서 설명한 바와 같이, 상기 엔진 구동 제어부(30)는 상사점에 도달하는 실린더의 점화 신호 공급을 1회전 생략함으로써, 캠 센서 없이 크랭크 신호 간격의 변화 감지로 정상 점화 및 실화를 판정하고 판정 결과에 따라 다수의 실린더의 점화 및 연료 분사를 순차적으로 제어한다.
도 6은 도 3에 도시된 엔진 구동 제어부(30)의 엔진 구동 과정의 일례를 보인 흐름도로서, 우선, 상기 엔진 구동 제어부(30)는 엔진 시동 후 수신된 크랭크 센서(10)의 크랭크 신호(CRK)를 카운팅하고, 카운팅된 크랭크 신호(CRK)가 소정치(missing tooth 이후에 5번째와 35번째)에 도달되면 상사점 신호(TDC)를 발생한다(단계 101)(단계 103).
상기 엔진 구동 제어부(30)는 수신된 크랭크 신호(CRK)로부터 상사점 신호(TDC)의 폴링 에지가 검출되면(단계 105), 다수의 실린더를 군으로 설정한 후 설정된 실린더 군의 연료 분사 및 점화를 실행한다(단계 107). 이때 상기 엔진 구동 제어부(30)는 엔진 회전수 변화를 모니터링하고(단계 108), 모니터링 결과 엔진 회전수에 변화가 발생되지 않은 경우 실린더의 연료 분사 및 점화를 정상으로 판단하여 상사점 신호(TDC)의 폴링 에지에서 미리 설정된 제1 실린더 군(51)(54) 중 하나의 실린더(51)의 분사된 연료에 점화시키기 위한 제1 점화 신호(IGK1)를 생략한 후 (단계 109), 나머지 점화 신호(IGK4)를 수신한 제4 실린더(54)는 점화한다.
그 후 상기 엔진 구동 제어부(30)는 수신되는 크랭크 신호의 간격 변화를 통해 실화 여부를 감지하고(단계 111), 크랭크 신호의 간격 변화를 통해 실화가 감지된 경우 점화가 생략된 제1 실린더를 정상 점화 순서로 판정한 후(단계 113), 미리 정해진 순서(실린더 3-실린더 4-실린더 2-실린더 1)로 점화한다(단계 115).
한편, 상기 단계(111)를 통해 실화가 감지되지 않은 경우 실린더의 연료 분사 및 점화 시기가 한 회전 어긋났다고 판정하여(단계 119) 1회전 건너 뛴 후 미리 설정된 실린더 점화 순서에 따라 점화된다(단계 121). 즉, 상기 점화 생략되지 않은 제4 실린더(54)의 폭발 행정을 확인하고, 이후 미리 정해진 순서(실린더 2-실린더 1-실린더 3-실린더 4 순으로 반복)로 점화한다.
즉, 단계(119)에서 점화가 생략된 실린더의 실화가 감지된 경우 상기 엔진 구동 제어부(30)는 상기 단계(109)를 통해 점화가 생략된 제1 실린더(51)가 아닌 제4 실린더(54)의 점화 순으로 판정하여 실화 판정 후에 제2 실린더 군의 제2 실린더(52)에 점화 신호(IGK2)를 발생한다.
상기 각 실린더의 연료 분사는 상기 각 실린더의 점화 신호에 따라 점화 완료 후 다음 상사점 신호의 폴링 에지에서 순차적으로 이루어진다.
(실시 예2)
도 7은 도 3에 도시된 제2 실린더군 중 제2 실린더(52)의 실화가 발생되는 경우 크랭크 신호(CRK), 상사점 신호(TDC), 점화 신호(IGK1-IGK4), 및 연료분사신호(INJ1-INJ4)를 보인 파형도이다.
도 3에 도시된 크랭크 센서(10)의 크랭크 신호(CRK)는 엔진 구동 제어부(30)에 공급되고, 상기 엔진 구동 제어부(30)는 수신되는 크랭크 신호(CRK)를 기초로 상사점 신호(TDC)를 발생한다. 상기 엔진 구동 제어부(30)는 수신되는 크랭크 신호(CRK)의 간격 변화를 상기 소정 시간 동안 모니터링하고, 모니터링 결과 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 실린더(52)의 연료 분사를 3회전 생략한 직후 상기 크랭크 신호(CRK)의 간격이 변화되면, 상기 제2 실린더 군(52)(53) 중 제2 실린더(52)에 실화가 발생된 것으로 판정한다.
이어 상기 엔진 구동 제어부(30)는 상기 상사점 신호(TDC)의 폴링 에지 마다 미리 설정된 순서, 즉, 제1 점화 신호(IGK1), 제3 점화 신호(IGK3), 제4 점화 신호(IGK4), 및 제2 점화 신호(IGK2) 순으로 반복하여 점화 신호를 발생하고, 이 점화 신호에 따라 상기 실린더(51-54)는 점화 된다.
상기 엔진 구동 제어부(30)는 상기 점화 신호에 따라 점화 완료된 실린더에 연료를 공급하기 위한 연료 분사 신호(INJ1-INJ4)를 상기 점화 신호가 공급된 다음 상사점 신호(TDC)의 폴링 에지에서 출력한다.
즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제2 실린더(52)에 3회전 동안 연료 분사 신호(INJ2)를 생략한 직후에 제2 점화 신호(IGK2)에 의해 제2 실린더(52)의 점화가 완료되면, 상기 소정 시간 동안 크랭크 신호의 간격 변화를 모니터링하고, 모니터 링 결과 크랭크 신호의 간격에 변화가 발생된 경우 상기 제2 실린더(52)가 실화(misfire)된 것으로 판정한다.
상기 엔진 구동 제어부(30)는 상기 다음 상사점 신호(TDC)의 폴링 에지에서 제1, 제4 점화 신호(IGK1)(IGK4) 및 상기 제3 연료 분사 신호(INJ3)를 발생하고, 상기 제1, 제4 점화 신호(IGK1)(IGK4)는 제1, 제4 실린더(51)(54)에 공급되며, 이 제3 연료 분사 신호(INJ3)는 제2 실린더군(52)(53)의 제3 실린더(53)에 공급되므로 상기 제3 실린더(53)에 연료가 분사된다. 이때 제2 실린더군(52)(53)의 제2 실린더(52)에는 실화를 발생시키기 위해 3회전 동안 연료 분사가 생략된다.
이어 상기 엔진 구동 제어부(30)는 상기 제1, 제4 점화 신호(IGK1)(IGK4)에 의해 상기 제1 실린더군(51)(54)의 점화 완료 후 다음 상사점 신호(TDC)의 폴링 에지에서 제2, 제3 점화 신호(IGK2)(IGK3)와 상기 제1 연료분사신호(INJ1) 및 제4 연료분사신호(INJ4)를 동시 발생하고, 상기 제2 및 제3 점화 신호(IGK2)(IGK3)는 상기 제2 실린더군(52)(53)의 제2 및 제3 실린더(52)(53)에 각각공급되고, 제1 연료 분사 신호(INJ1) 및 제4 연료 분사 신호(INJ4)는 제1 실린더군(51)(54)에 공급되며, 상기 제2 실린더군(52)(53)은 점화하고, 이 제1 연료 분사 신호(INJ1) 및 제4 연료 분사 신호(INJ4)에 따라 제1 실린더군(51)(54)에 연료가 동시 분사된다.
또한, 상기 엔진 구동 제어부(30)는 상기 제2, 제3 점화 신호(IGK2)(IGK3)에 의해 상기 제2 실린더군(52)(53)의 점화 완료 후 다음 상사점 신호(TDC)의 폴링 에지에서 상기 제1 실린더군에 점화 신호(IGK1)(IGK4) 및 상기 제3 연료 분사 신호(INJ3)를 발생하고, 이 제1 실린더군의 점화 신호(IGK1)(IGK4)에 따라 제1 실린더 군(51)(54)은 점화한다. 또한, 상기 제3 연료 분사 신호(INJ3)는 제 2 실린더군(52)(53)의 제3 실린더(53)에 공급되며, 이 제3 연료 분사 신호(INJ3)를 받은 제2 실린더군(52)(53)의 제3 실린더(53)에 연료가 분사된다.
상기의 과정을 반복 실행하여 상기 엔진 구동 제어부(30)로부터 제2, 제3 점화 신호(IGK2)(IGK3)가 발생되고 이 제2, 제3 점화 신호(IGK2)(IGK3)에 따라 제2 실린더군(52)(53)의 점화가 완료된 후 다음 상사점 신호(TDC)의 폴링 에지 시 상기 제3 연료 분사 신호(INJ3)를 발생하고, 상기 제3 연료분사신호(INJ3)는 제2 실린더군(52)(53)의 제3 실린더(53)에 공급되며, 이 제3 연료 분사 신호(INJ3)를 받은 제3 실린더 (53)에 연료가 분사된다.
상기에서 설명한 바와 같이, 상기 엔진 구동 제어부(30)는 실린더의 연료 분사 공급을 3회전 생략 직후 크랭크 신호 간격의 변화 감지로 정상 점화 및 실화를 판정하고 판정 결과에 따라 다수의 실린더의 연료 분사를 순차적으로 제어한다.
도 8은 도 7에 도시된 엔진 구동 제어부(30)의 엔진 구동 과정을 보인 흐름도로서, 우선, 상기 엔진 구동 제어부(30)는 엔진 시동 후 수신된 크랭크 센서(10)의 크랭크 신호(CRK)를 카운팅하고, 카운팅된 크랭크 신호(CRK)가 소정치(missing tooth 이후에 5번째와 35번째)에 도달되면 상사점 신호(TDC)를 발생한다(단계 301)(단계 303).
상기 엔진 구동 제어부(30)는 수신된 크랭크 신호(CRK)로부터 상사점 신호(TDC)의 폴링 에지가 검출되면(단계 305), 이 상사점 신호(TDC)의 폴링 에지에서 다수의 실린더를 실린더 군으로 설정한 후 설정된 실린더 군에 연료 분사 및 점화를 실행한다(단계 307). 이때 엔진 구동 제어부(30)는 엔진 회전수를 변화를 감지하여(단계 308) 엔진 회전수의 변화가 감지되지 않은 경우 실린더의 연료 분사 및 점화를 정상으로 판정하여 미리 설정된 제2 실린더 군(52)(53) 중 하나의 실린더(52)의 연료 분사 신호(INJ2)를 3회전 동안 생략한다(단계 309).
그 후 상기 엔진 구동 제어부(30)는 3회전 동안의 연료 분사가 생략된 직후에 수신되는 크랭크 신호의 간격 변화를 통해 실화를 감지하고(단계 311), 상기 크랭크 신호의 간격 변화를 통해 실화가 감지된 경우 연료 분사가 생략된 제2 실린더의 연료 분사 및 점화 시기가 맞았다고 판정하여(단계 313) 엔진 제어 방식에 따라 미리 정해진 실린더의 순서에 따라 연료 분사 및 점화한다(단계 315). 이때, 상기 연료 분사 및 점화는 미리 설정된 다수의 실린더 순으로 각 실린더에 순차적으로 이루어진다.
한편, 상기 단계(311)를 통해 크랭크 신호의 간격 변화를 통해 실화가 아니라고 감지된 경우 상기 실린더에 연료 분사 및 점화 시기가 한 회전 어긋났다고 판정하여(단계 319) 1회전 건너 뛴 후 엔진제어방식에 따라 미리 정해진 순서에 따라 연료 분사 및 점화한다(단계 321).
즉, 상기 엔진 구동 제어부(30)의 단계(319)는 상기 단계(309)를 통해 고의로 제2 실린더(52)의 연료 분사를 3회전 생략하고 이 경우 제2 실린더(52)의 실화로 판정되면, 미리 정해진 순서대로 제1 실린더(51)-제3 실린더(53)-제4 실린더(54)-제2 실린더(52)의 순으로 점화 신호를 발생한다. 이때, 다수의 실린더의 연료 분사는 상기와 같이 미리 정해진 다수의 실린더 군의 실린더 순으로 이루어진다.
본 발명의 실시 예들에서 실화 감지는 크랭크 신호의 변화를 기초로 이루어지도록 설명하고 있으나, 엔진 회전수의 변화, 노킹 센서로부터 공급되는 노킹 신호, 및 흡기 메니홀드의 압력 변화량 중 하나 이상을 기초로 이루어질 수도 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 캠 센서가 없는 자동차의 엔진 구동 방법은, 크랭크 샤프트 위치를 감지하는 크랭크 센서로부터 공급된 크랭크 신호 만으로 다수의 실린더의 연료 분사 및 점화를 정확하게 실행하여 엔진 구동의 신뢰성을 향상할 수 있는 효과를 얻는다.
이와 같이 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위 의해 나타내어지며, 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (11)

  1. 캠 센서가 없는 경우, 크랭크 센서로부터 공급되는 크랭크 신호에 따라 상사점 신호를 발생하고, 발생된 상사점 신호와 크랭크 신호를 기초로 다수의 실린더에 연료 분사 및 점화하여 엔진을 구동하는 방법에 있어서,
    a) 상기 크랭크 센서로부터 공급되는 크랭크 신호로부터 발생된 상사점 신호가 수신될 때 상기 다수의 실린더를 다수의 실린더 군으로 설정한 후 설정된 상기 실린더 군 중 하나의 실린더를 고의로 점화를 생략하는 단계;
    b) 상기 a) 단계에서 점화 생략된 실린더의 실화(misfire)인 지를 크랭크 신호의 변화에 따라 감지하고 감지 결과 실화가 아닌 경우 상기 실린더 군 중 점화가 생략되지 않은 나머지 실린더를 정상 점화로 판정한 후 수신되는 상사점 신호를 기초로 미리 설정된 실린더의 순서에 따라 다수의 실린더를 점화 및 연료 분사를 실행하여 엔진을 정상 구동하는 단계; 및
    c) 상기 b) 단계의 감지결과 상기 실린더의 실화인 경우 상기 b) 단계의 미리 설정된 실린더 군 중 점화된 실린더를 제외한 나머지 실린더부터 엔진 제어 방식에 따라 미리 설정된 실린더의 순서에 따라 점화 및 연료 분사를 실행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 캠 센서가 없는 자동차의 엔진 구동 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 a) 단계의 실린더 군은 다수의 실린더 중 실린더 2개를 하나의 군으로 형성되는 것을 특징으로 하는 캠 센서가 없는 자동차의 엔진 구 동 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 b) 단계의 연료 분사는, 미리 설정된 순서에 따라 실린더의 점화 완료된 이 후 상사점 신호의 폴링 에지 수신될 때 상기 점화 완료된 실린더의 순으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 캠 센서가 없는 자동차의 엔진 구동 방법.
  4. 제3항에 있어서, 미리 설정된 실린더의 점화 순서는 4기통 엔진의 경우 제1 실린더 및 제4 실린더를 하나의 군으로 설정하고 제2 실린더 및 제3 실린더를 하나의 실린더 군으로 설정된 경우 상기 제1 실린더-제3실린더-제4실린더-제2실린더의 순으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 캠 센서가 없는 자동차의 엔진 구동 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 b) 단계의 실린더의 실화 감지는 크랭크 신호의 간격, 및 엔진 회전수의 변화량, 및 흡기 매니폴드의 압력의 변화량, 및 노킹 센서로부터 공급된 노킹 신호 중 하나로 판정되는 것을 특징으로 하는 캠 센서가 없는 자동차의 엔진 구동 방법.
  6. 캠 센서가 없는 경우, 크랭크 센서로부터 공급되는 크랭크 신호에 따라 상사점 신호를 발생하고, 발생된 상사점 신호와 크랭크 신호를 기초로 다수의 실린더에 연료 분사 및 점화하여 엔진을 구동하는 방법에 있어서,
    A) 상기 크랭크 센서로부터 공급되는 크랭크 신호로부터 발생된 상사점 신호가 수신될 때 상기 다수의 실린더를 다수의 실린더 군으로 설정한 후 설정된 상기 실린더 군 중 하나의 실린더의 연료 분사를 고의로 소정 회 생략하는 단계;
    B) 상기 A) 단계의 실행 직후 연료 분사가 생략된 실린더의 실화(misfire)인 지를 크랭크 신호의 변화에 따라 감지하여 감지 결과 상기 실린더의 실화가 아닌 경우 생략된 상기 실린더의 연료 분사 및 점화 시기가 한 회전 어긋났다고 판정한 후 수신되는 상사점 신호를 기초로 미리 설정된 실린더 군의 순서에서 한 회전 건너 뛴 후 연료 분사를 실행하여 엔진을 정상 구동하는 단계;
    C) 상기 B) 단계의 감지 결과 실린더의 실화가 감지된 경우 상기 B) 단계에서 상기 실화가 감지된 실린더를 제외한 나머지 실린더를 포함하여 미리 설정된 실린더 군의 순서에 따라 연료 분사를 실행하여 엔진을 정상 구동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 캠 센서가 없는 자동차의 엔진 구동 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 B) 단계의 실린더 군은 다수의 실린더 중 실린더 2개를 하나의 군으로 형성되는 것을 특징으로 하는 캠 센서가 없는 자동차의 엔진 구동 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 A) 단계의 소정 회는 3회전인 것을 특징으로 하는 캠 센서가 없는 자동차의 엔진 구동 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 C) 단계의 생략된 실린더의 실화 감지는 크랭크 신호의 간격 변화, 및 엔진 회전수의 변화량, 및 흡기 매니폴드의 압력의 변화량, 및 노킹 센서로부터 공급되는 노킹 신호 중 하나로 판정되는 것을 특징으로 하는 캠 센서가 없는 자동차의 엔진 구동 방법.
  10. 캠 센서가 없는 경우, 크랭크 센서로부터 공급되는 크랭크 신호에 따라 상사점 신호를 발생하고, 발생된 상사점 신호와 크랭크 신호를 기초로 다수의 실린더에 연료 분사 및 점화하여 엔진을 구동하는 방법에 있어서,
    가) 상기 크랭크 센서로부터 공급되는 크랭크 신호로부터 발생된 상사점 신호가 수신될 때 상기 다수의 실린더를 다수의 실린더 군으로 설정한 후 설정된 상기 실린더 군 중 하나의 실린더를 고의로 실화하는 단계;
    나) 상기 가) 단계의 실행 후 수신된 상기 크랭크 신호 간격의 변화를 체크하여 상기 크랭크 신호 간격의 변화가 없는 경우 수신되는 상사점 신호를 기초로 상기 고의로 실화된 실린더부터 한 회전 건너뛴 후 미리 정해진 실린더의 순서에 따라 다수의 실린더의 점화를 실행하고, 상기 실린더 군의 실린더 점화가 완료된 이 후 수신되는 상사점 신호를 기초로 점화 완료된 실린더 군의 순서에 따라 연료 분사하는 단계; 및
    다) 상기 나) 단계를 통해 크랭크 신호의 간격의 변화가 있는 경우 상기 나) 단계의 미리 설정된 실린더 군 중 상기 고의로 실화된 실린더를 제외한 나머지 실린더의 점화 순으로 판정하여 미리 설정된 실린더의 순서에 따라 점화하고, 상기 실린더 군의 실린더 점화가 완료된 이 후 수신되는 상사점 신호를 기초로 점화된 실린더를 제외한 나머지 실린더를 포함하는 다수의 실린더 군의 순서에 따라 연료 분사를 실행하는 것을 특징으로 하는 캠 센서가 없는 자동차의 엔진 구동 방법.
  11. 제10 항에 있어서, 상기 가) 단계의 고의로 실화시키기 위한 방법은 1회전 점화를 생략하거나, 최대 3회전 연료 분사를 생략하는 것을 특징으로 하는 캠 센서가 없는 자동차의 엔진 구동 방법.
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