KR101515009B1 - 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 고장 회피 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모터 드라이브 유닛이 전자 제어 유닛으로부터 제어 신호를 수신하여 전자 모터를 제어하는 가변 밸브 타이밍 제어 장치에서 전자 제어 유닛과 모터 드라이브 유닛 간의 통신 장애가 발생할 경우 장치의 고장을 회피하는 방법에 관한 것으로서, 모터 드라이브 유닛이 전자 제어 유닛과의 통신 장애를 감지하면 지각(Retard) 설정 프로세스나 진각(Advance) 설정 프로세스와 같은 프로세스를 수행함으로써 장치의 고장 발생을 방지할 수 있도록 한다.

Description

가변 밸브 타이밍 제어 장치의 고장 회피 방법 {Fault Avoidance Method of Variable Valve Timing Control Apparatus}
본 발명은 전자 모터를 이용하는 가변 밸브 타이밍 제어 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는, 전자 제어 유닛과 모터 드라이브 유닛이 통신하며 전자 모터를 제어하는 가변 밸브 타이밍 제어 장치에서 전자 제어 유닛과 모터 드라이브 유닛 간의 통신 장애가 발생한 경우 고장을 회피할 수 있도록 하는 방법에 관한 것이다.
가변 밸브 타이밍 제어 장치란 엔진의 운전 상태에 따라 밸브 타이밍 즉, 흡기 밸브와 배기 밸브의 개폐 시기를 변경함으로써 적정한 출력을 얻음과 동시에 넓은 회전 범위에서 흡,배기의 효율을 높이고 연료 소비율의 개선을 도모하는 장치이다.
가변 밸브 타이밍 제어 장치는 전자 모터를 이용하여 밸브 타이밍을 제어하는 방식이 있는데, 전자 모터를 이용한 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 구조는 도 1에 도시된 바와 같다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전자 모터를 이용한 가변 밸브 타이밍 제어 장치는 전자 제어 유닛(100, ECU; Electronic Control Unit), 모터 드라이브 유닛(110, MDU; Motor Drive Unit) 및 전자 모터(120)로 구성되어 있으며, MDU(110)가 ECU(100)와 통신하여 ECU(100)로부터 수신한 신호에 따라 MDU(110)가 전자 모터(120)를 제어한다.
따라서 ECU(100)와 MDU(110) 간의 통신 라인이 물리적으로 차단되거나 두절됨으로 인하여 MDU(110)가 ECU(100)로부터 제어 신호를 수신하지 못하는 경우에는 MDU(110)가 전자 모터(120)를 제어할 수 없게 되고 가변 밸브 타이밍 제어 장치에 고장이 발생할 수 있게 되는 문제점이 존재한다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 전자 제어 유닛과 모터 드라이브 유닛 간의 통신 장애가 감지되면 모터 드라이브 유닛이 전자 모터를 제어하는 일정한 프로세스를 수행함으로써 통신 장애가 발생한 경우에도 고장이 발생하지 않도록 하는 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 고장 회피 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일면에 따르면, MDU(Motor Drive Unit)가 ECU(Electronic Control Unit)와 통신하며 모터를 제어하는 가변 밸브 타이밍 제어 장치에 있어서, 상기 MDU와 상기 ECU 간의 통신 오류를 확인하는 단계; 상기 MDU와 상기 ECU 간의 통신 오류가 확인되면, 상기 모터의 목표 RPM(Revolution Per Minute)을 캠샤프트의 RPM보다 낮춰서 지각(Retard) 상태로 설정하는 단계; 상기 목표 RPM의 지각 상태 설정 후, 상기 캠샤프트의 위상이 물리적 최지각 포인트에 위치하는지 여부를 확인하는 단계; 상기 캠샤프트의 위상이 물리적 최지각 포인트에 위치하면, 상기 목표 RPM을 상기 캠샤프트의 위상의 제어범위의 중간 포인트로 이동시키는 단계; 및 상기 모터의 목표 RPM을 크랭크샤프트의 RPM의 이분의 일에 해당하는 값에 동기화한 후, 상기 모터를 제어하는 단계를 포함하는 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 고장 회피 방법을 제공한다.
상기 모터의 목표 RPM을 캠샤프트의 RPM보다 낮춰서 지각 상태로 설정하는 단계에서는 상기 캠샤프트의 RPM에서 기설정된 값을 뺀 값을 상기 모터의 목표 RPM으로 설정한다.
상기 캠샤프트의 위상이 물리적 최지각 포인트에 위치하는지 여부를 확인하는 단계에서는 상기 모터의 RPM이 상기 목표 RPM과 상이하거나 이상 피크 전류가 감지되는 경우 상기 캠샤프트의 위상이 물리적 최지각 포인트에 위치하는 것으로 인식한다.
상기 목표 RPM을 상기 캠샤프트의 위상의 제어범위의 중간 포인트로 이동시키는 단계에서는 크랭크샤프트의 RPM의 이분의 일에 해당하는 값에 상기 캠샤프트의 위상의 각도 범위의 120분의 일에 해당하는 값과 감속비의 곱을 더한 값을 상기 모터의 목표 RPM으로 설정한다.
본 발명의 다른 일면에 따르면, MDU가 ECU와 통신하며 모터를 제어하는 가변 밸브 타이밍 제어 장치에 있어서, 상기 MDU와 상기 ECU 간의 통신 오류를 확인하는 단계; 상기 MDU와 상기 ECU 간의 통신 오류가 확인되면, 상기 모터의 목표 RPM을 캠샤프트의 RPM보다 높여서 진각(Advance) 상태로 설정하는 단계; 상기 목표 RPM의 진각 상태 설정 후, 상기 캠샤프트의 위상이 물리적 최진각 포인트에 위치하는지 여부를 확인하는 단계; 상기 캠샤프트의 위상이 물리적 최진각 포인트에 위치하면, 상기 목표 RPM을 상기 캠샤프트의 위상의 제어범위의 중간 포인트로 이동시키는 단계; 및 상기 모터의 목표 RPM을 크랭크샤프트의 RPM의 이분의 일에 해당하는 값에 동기화한 후, 상기 모터를 제어하는 단계를 포함하는 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 고장 회피 방법을 제공한다.
상기 모터의 목표 RPM을 캠샤프트의 RPM보다 높여서 진각 상태로 설정하는 단계에서는 상기 캠샤프트의 RPM에 기설정된 값을 더한 값을 상기 모터의 목표 RPM으로 설정한다.
상기 캠샤프트의 위상이 물리적 최진각 포인트에 위치하는지 여부를 확인하는 단계에서는 상기 모터의 RPM이 상기 목표 RPM과 상이하거나 이상 피크 전류가 감지되는 경우 상기 캠샤프트의 위상이 물리적 최진각 포인트에 위치하는 것으로 인식한다.
상기 목표 RPM을 상기 캠샤프트의 위상의 제어범위의 중간 포인트로 이동시키는 단계에서는 크랭크샤프트의 RPM의 이분의 일에 해당하는 값에서 상기 캠샤프트의 위상의 각도 범위의 120분의 일에 해당하는 값과 감속비의 곱을 뺀 값을 상기 모터의 목표 RPM으로 설정한다.
본 발명은 모터 드라이브 유닛이 전자 제어 유닛과 모터 드라이브 유닛 사이에 통신 장애가 발생한 것을 감지하면 진각(Advance) 상태 설정 프로세스나 지각(Retard) 상태 설정 프로세스를 수행함으로써 전자 모터의 고장이 발생하지 않도록 하는 가변 밸브 타이밍 제어 장치를 제공한다.
도 1은 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 구조를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 고장 회피 방법에 의하여 지각 상태 설정 프로세스를 수행하는 과정을 나타낸 흐름도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 고장 회피 방법에 의하여 진각 상태 설정 프로세스를 수행하는 과정을 나타낸 흐름도.
도 4와 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 고장 회피 방법에 의한 프로세스 수행시 시간에 따른 모터 스피드 변화를 나타낸 도면.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의된다.
한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 고장 회피 방법에 의하여 모터 드라이브 유닛이 지각(Retard) 설정 프로세스를 수행하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
가변 밸브 타이밍 제어 장치에서 모터 드라이브 유닛은 전자 제어 유닛과 통신하며 전자 모터를 제어한다. 따라서 전자 제어 유닛과 모터 드라이브 유닛 사이의 통신에 장애가 발생하면 모터 드라이브 유닛이 전자 모터를 제어함에 있어 문제가 발생하는데 본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로서 장애 감지시 모터 드라이브 유닛이 일정한 프로세스를 수행한다.
모터 드라이브 유닛이 전자 제어 유닛과 모터 드라이브 유닛 간의 통신 장애를 감지하면(S200) 전자 모터의 목표 RPM을 캠샤프트의 RPM보다 낮춰서 지각 상태로 설정한다(S220). 캠샤프트의 RPM은 크랭크샤프트의 RPM의 이분의 일에 해당하므로, 크랭크샤프트의 RPM의 이분의 일에 해당하는 값에서 기설정된 값(예컨대, 1000RPM)을 뺀 값을 모터의 목표 RPM으로 설정함으로써 모터의 목표 RPM을 지각 상태로 설정한다.
모터 드라이브 유닛은 지각 상태 설정 후, 캠샤프트의 위상이 물리적 최지각 포인트에 위치하는지 여부를 확인한다(S240). 지각 수행 중 캠샤프트의 위상이 물리적 최지각 포인트에 위치하게 되면 RPM이 목표 RPM과 다르거나 이상 피크(Peak) 전류가 감지될 것이므로, 현재 RPM과 이전 RPM이 동일한지 여부와 현재 전류가 전류 한계를 초과하는지 여부를 확인하여 둘 중 하나의 조건을 만족하면 캠샤프트의 위상이 물리적 최지각 포인트에 위치한 것으로 인식한다.
모터 드라이브 유닛은 캠샤프트의 위상이 물리적 최지각 포인트에 위치한 것이 확인되면 모터의 목표 RPM을 크랭크샤프트 RPM에 동기화한다(S260). 즉, 모터의 목표 RPM을 크랭크샤프트 RPM의 이분의 일에 해당하는 값으로 설정한다.
모터 드라이브 유닛은 모터의 목표 RPM 동기화 후, 수학식 1을 통해 캠샤프트의 위상의 제어범위의 중간 포인트로 이동하는 작업을 수행한다(S280).
Figure 112014102755076-pat00008
그리고 모터의 목표 RPM을 다시 크랭크샤프트 RPM에 동기화시킨 후(S290) 앞으로 현작업을 수행한다. 모터 드라이브 유닛의 지각 프로세스 수행시 시간에 따른 모터 RPM의 변화는 도 4에 도시된 바와 같으며, 지각 설정 프로세스를 수행함으로써 전자 제어 유닛과 모터 드라이브 유닛 간의 통신 장애가 발생한 경우에도 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 고장을 방지할 수 있게 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 고장 회피 방법에 의하여 모터 드라이브 유닛이 진각(Advance) 설정 프로세스를 수행하는 과정을 나타낸 것이다.
모터 드라이브 유닛이 전자 제어 유닛과의 통신 장애를 감지하면(S300) 모터의 목표 RPM을 캠샤프트의 RPM보다 높여서 진각 상태로 설정한다(S320). 모터 드라이브 유닛은 크랭크샤프트의 RPM의 이분의 일에 해당하는 값에 기설정된 값(예컨대, 1000RPM)을 더해서 모터의 목표 RPM을 진각 상태로 설정한다.
모터 드라이브 유닛은 진각 상태 설정 후, 캠샤프트의 위상이 물리적 최진각 포인트에 위치하는지 여부를 확인한다(S340). 캠샤프트의 위상이 물리적 최진각 포인트에 위치하게 되면 RPM이 목표 RPM과 다르거나 이상 피크 전류가 발생할 것이므로, 이를 감지하여 현재 RPM이 이전 RPM과 동일하거나 현재 전류가 전류 한계를 초과하는 경우 캠샤프트의 위상이 물리적 최진각 포인트에 위치한 것으로 인식한다.
모터 드라이브 유닛은 캠샤프트의 위상이 물리적 최진각 포인트에 위치한 것이 확인되면 모터의 목표 RPM을 크랭크샤프트의 RPM의 이분에 일에 해당하는 값으로 설정하여 크랭크샤프트의 RPM에 동기화시킨다(S360).
모터 드라이브 유닛은 모터의 목표 RPM 동기화 후 수학식 2를 통해 캠샤프트의 위상의 제어범위의 중간 포인트로 이동하는 작업을 수행한다(S380).
Figure 112014102755076-pat00009
모터 드라이브 유닛은 다시 모터의 목표 RPM을 크랭크샤프트의 RPM에 동기화시킨 후(S390) 현재 작업을 계속해서 수행한다. 모터 드라이브 유닛의 진각 프로세스 수행시 시간에 따른 모터 RPM의 변화는 도 5에 도시된 바와 같다.
본 발명은 전술한 프로세스를 이용하여 가변 밸브 타이밍 제어 장치에서 전자 제어 유닛과 모터 드라이브 유닛 간의 통신 장애가 발생하더라도 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 고장을 방지할 수 있도록 한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명에 표현된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. MDU(Motor Drive Unit)가 ECU(Electronic Control Unit)와 통신하며 모터를 제어하는 가변 밸브 타이밍 제어 장치에 있어서,
    상기 MDU와 상기 ECU 간의 통신 오류를 확인하는 단계;
    상기 MDU와 상기 ECU 간의 통신 오류가 확인되면, 상기 모터의 목표 RPM(Revolution Per Minute)을 캠샤프트의 RPM보다 낮춰서 지각(Retard) 상태로 설정하는 단계;
    상기 목표 RPM의 지각 상태 설정 후, 상기 캠샤프트의 위상이 물리적 최지각 포인트에 위치하는지 여부를 확인하는 단계; 및
    상기 캠샤프트의 위상이 물리적 최지각 포인트에 위치하면, 상기 목표 RPM을 상기 캠샤프트의 위상의 제어범위의 중간 포인트로 이동시키는 단계
    를 포함하는 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 고장 회피 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 모터의 목표 RPM을 캠샤프트의 RPM보다 낮춰서 지각 상태로 설정하는 단계는
    상기 캠샤프트의 RPM에서 기설정된 값을 뺀 값을 상기 모터의 목표 RPM으로 설정하는 것
    인 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 고장 회피 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 캠샤프트의 위상이 물리적 최지각 포인트에 위치하는지 여부를 확인하는 단계는
    상기 모터의 RPM이 상기 목표 RPM과 상이하거나 이상 피크 전류가 감지되는 경우, 상기 캠샤프트의 위상이 물리적 최지각 포인트에 위치하는 것으로 인식하는 것
    인 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 고장 회피 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 목표 RPM을 상기 캠샤프트의 위상의 제어범위의 중간 포인트로 이동시키는 단계는
    크랭크샤프트의 RPM의 이분의 일에 해당하는 값에 상기 캠샤프트의 위상의 각도 범위의 120분의 일에 해당하는 값과 감속비의 곱을 더한 값을 상기 모터의 목표 RPM으로 설정하는 것
    인 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 고장 회피 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 모터의 목표 RPM을 크랭크샤프트의 RPM의 이분의 일에 해당하는 값에 동기화한 후, 상기 모터를 제어하는 단계
    를 더 포함하는 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 고장 회피 방법.
  6. MDU가 ECU와 통신하며 모터를 제어하는 가변 밸브 타이밍 제어 장치에 있어서,
    상기 MDU와 상기 ECU 간의 통신 오류를 확인하는 단계;
    상기 MDU와 상기 ECU 간의 통신 오류가 확인되면, 상기 모터의 목표 RPM을 캠샤프트의 RPM보다 높여서 진각(Advance) 상태로 설정하는 단계;
    상기 목표 RPM의 진각 상태 설정 후, 상기 캠샤프트의 위상이 물리적 최진각 포인트에 위치하는지 여부를 확인하는 단계; 및
    상기 캠샤프트의 위상이 물리적 최진각 포인트에 위치하면, 상기 목표 RPM을 상기 캠샤프트의 위상의 제어범위의 중간 포인트로 이동시키는 단계
    를 포함하는 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 고장 회피 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 모터의 목표 RPM을 캠샤프트의 RPM보다 높여서 진각 상태로 설정하는 단계는
    상기 캠샤프트의 RPM에 기설정된 값을 더한 값을 상기 모터의 목표 RPM으로 설정하는 것
    인 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 고장 회피 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 캠샤프트의 위상이 물리적 최진각 포인트에 위치하는지 여부를 확인하는 단계는
    상기 모터의 RPM이 상기 목표 RPM과 상이하거나 이상 피크 전류가 감지되는 경우, 상기 캠샤프트의 위상이 물리적 최진각 포인트에 위치하는 것으로 인식하는 것
    인 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 고장 회피 방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 목표 RPM을 상기 캠샤프트의 위상의 제어범위의 중간 포인트로 이동시키는 단계는
    크랭크샤프트의 RPM의 이분의 일에 해당하는 값에서 상기 캠샤프트의 위상의 각도 범위의 120분의 일에 해당하는 값과 감속비의 곱을 뺀 값을 상기 모터의 목표 RPM으로 설정하는 것
    인 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 고장 회피 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 모터의 목표 RPM을 크랭크샤프트의 RPM의 이분의 일에 해당하는 값에 동기화한 후, 상기 모터를 제어하는 단계
    를 더 포함하는 가변 밸브 타이밍 제어 장치의 고장 회피 방법.
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JP2008286165A (ja) 2007-05-21 2008-11-27 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の可変動弁制御装置
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