KR101793076B1 - 캠 센서가 없는 차량엔진 동기 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 캠 센서가 없는 차량엔진 동기 방법을 개시한다. 본 발명에 따른 캠 센서가 없는 차량엔진 동기 방법은, 엔진의 각 실린더 행정을 판정해서 차량엔진의 동기를 수행하는 전자제어장치에서 다수의 실린더 중 특정 실린더와 상응하는 점화 코일로부터 특정 실린더의 연소 작동 시에 발생하는 특정신호(즉, 위상신호)를 수신한 후 수신한 특정신호(즉, 위상신호)와 크랭크 신호를 상호 비교하여 엔진동기 기준점을 설정하기 위한 구성을 갖춘다. 따라서, 본 발명은 차량엔진에 캠 센서를 구비하지 아니하여 캠 센서의 미구비로 인해 엔진의 점화 시기 판정을 위한 신호들 중 캠 신호를 확보할 수 없다고 하더라도 차량엔진의 각 실린더 행정을 정확하게 판정할 수 있으며 이러한 판정 결과를 기초로 차량엔진의 동기를 수행할 수 있다.

Description

캠 센서가 없는 차량엔진 동기 방법{SYNCHRONIZATION METHOD FOR ENGINE OF CAR WITHOUT CAM SENSOR}
본 발명은 캠 센서가 없는 차량엔진 동기 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 캠 센서가 없는 경우 차량엔진의 각 실린더 행정을 판정하여 차량엔진의 동기를 수행하기 위한 캠 센서가 없는 차량엔진 동기 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 종래의 엔진 점화장치는 엔진의 점화 시기를 제어하기 위한 기초 정보로 활용되는 감지 신호를 감지하는 감지부, 감지 신호에 기초하여 엔진부하(A/N)를 연산한 후 점화 시기 및 통전각을 제어하는 전자제어장치, 전자제어장치의 출력 신호에 따라 점화 코일에 전류를 공급한 후 공급한 전류에 의한 스파크 발생에 의해 혼합기를 착화시키는 점화부로 구성된다.
여기서, 감지부는 크랭크 센서, 캠 센서, 수온 센서 및 흡입공기 유량계를 포함한다.
전자제어장치는 크랭크 센서의 감지 신호에 의해 엔진 회전수를 측정하고, 흡입공기 유량계를 이용하여 공기량을 측정한 후 공기량(A)과 엔진 회전수(N) 사이의 비율 즉, 엔진 부하(A/N)를 연산한 후 그 결과를 이용하여 최적의 점화 시기를 연산하고 이 최적의 점화시기를 가지는 점화 신호를 점화부에 공급한다.
즉, 감지부는 점화시기 결정에 요구되는 감지 신호를 감지하기 위해 크랭크 축과 캠 축에 각각 설치되는데, 감지부의 크랭크 센서는 크랭크 축 전면에 설치되는 트리거 휠의 톱니 개수에 따른 파형 형태의 크랭크 신호를 출력하고, 감지부의 캠 센서는 캠의 돌출부를 중심으로 감지되는 파형 형태의 캠 신호를 출력한다.
그러므로, 캠 축이 1회전 감지될 때 크랭크 축은 2회전하고, 크랭크 축의 커넥팅 로드에 연결된 피스톤은 4 행정을 하는바 압축 및 배기 행정 때 엔진 동기 기준점(예: 상사점)이 나타나게 된다.
즉, 엔진 시동시 캠 신호의 파형과 크랭크 신호의 파형을 기초로 엔진 동기 설정을 하고, 각 실린더의 행정을 판정하여 계산된 점화 신호를 공급한다.
하지만, 차량엔진에 캠 센서를 구비하지 않은 경우, 캠 센서의 미구비로 인해 엔진의 점화 시기 판정을 위한 신호들 중 캠 신호를 확보할 수 없는 바, 이로 인해 엔진의 점화 시기 판정을 하는 것이 불가함에 따라 시동 지연 및 배기가스 증가와 같은 문제점이 발생한다.
따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 엔진의 각 실린더 행정을 판정해서 차량엔진의 동기를 수행하는 전자제어장치에서 다수의 실린더 중 특정 실린더와 상응하는 점화 코일로부터 특정 실린더의 연소 작동 시에 발생하는 특정신호(즉, 위상신호)를 수신한 후 수신한 특정신호(즉, 위상신호)와 크랭크 신호를 상호 비교하여 엔진동기 기준점을 설정함으로써, 캠 센서가 없는 경우에도 차량엔진의 각 실린더 행정을 판정하여 차량엔진의 동기를 수행하기 위한 캠 센서가 없는 차량엔진 동기 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 캠 센서가 없는 차량엔진 동기 방법은 전자제어장치에서 크랭크 센서로부터 크랭크 신호를 공급받고 다수의 실린더 중 어느 한 특정 실린더의 연소시에 상기 특정 실린더와 상응하는 점화코일로부터 발생하는 위상신호를 수신하는 수신 단계, 상기 크랭크 신호 및 상기 위상신호를 기초로 상기 다수의 실린더에 대한 연료 분사 및 점화 제어를 예비 실행하여 엔진 동기 설정을 개시하는 개시 단계, 상기 크랭크 신호의 제1 차 롱 투스(Long tooth) 및 제2 차 롱 투스(Long tooth) 사이 구간과 상기 위상신호의 발생 구간이 중첩되는지를 판정하고 판정결과를 토대로 엔진동기 기준점을 설정하는 설정 단계 및 상기 제2 차 롱 투스(Long tooth) 이후의 첫 번째 투스(Tooth) 도래 시 상기 엔진 동기 설정을 완료한 후 상기 첫 번째 투스(Tooth)부터 상기 엔진동기 기준점에 기초하여 상기 다수의 실린더에 대한 연료 분사 및 점화 제어를 실행하는 실행 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 다수의 실린더가 4 실린더인 경우, 상기 특정 실린더는 첫 번째 실린더로 설정되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 설정 단계는 상기 제1 차 롱 투스(Long tooth) 및 제2 차 롱 투스(Long tooth) 사이 구간에 상기 위상신호의 발생 구간이 1회 이상 중첩되면 상기 엔진동기 기준점을 제1 투스(Tooth) 카운트로 설정하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 설정 단계는 상기 제1 차 롱 투스(Long tooth) 및 제2 차 롱 투스(Long tooth) 사이 구간에 상기 위상신호의 발생 구간이 중첩되지 않으면 상기 제1 차 롱 투스(Long tooth) 및 제2 차 롱 투스(Long tooth) 사이 구간에 마지막 번째 실린더를 포함하고 있는 것으로 판정하여 상기 엔진동기 기준점을 제2 투스(Tooth) 카운트로 설정하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 차량엔진은 이중점화 엔진을 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에서는 엔진의 각 실린더 행정을 판정해서 차량엔진의 동기를 수행하는 전자제어장치에서 다수의 실린더 중 특정 실린더와 상응하는 점화 코일로부터 특정 실린더의 연소 작동 시에 발생하는 특정신호(즉, 위상신호)를 수신한 후 수신한 특정신호(즉, 위상신호)와 크랭크 신호를 상호 비교하여 엔진동기 기준점을 설정함으로써, 차량엔진에 캠 센서를 구비하지 아니하여 캠 센서의 미구비로 인해 엔진의 점화 시기 판정을 위한 신호들 중 캠 신호를 확보할 수 없다고 하더라도 차량엔진의 각 실린더 행정을 정확하게 판정할 수 있으며 이러한 판정 결과를 기초로 차량엔진의 동기를 수행할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 의한 차량엔진 동기 장치를 일실시 예로 나타내는 도면,
도 2는 본 발명에 의한 엔진 동기 설정에 적용되는 신호 관계를 일실시 예로 나타내는 도면,
도 3은 본 발명에 의한 엔진 동기 설정에 적용되는 신호 관계를 다른 실시 예로 나타내는 도면, 및
도 4는 본 발명에 의한 전자제어장치의 동작 과정을 일실시 예로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부도면들을 참조하여 본 발명에 따른 차량엔진 동기 장치의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 의한 차량엔진 동기 장치를 일실시 예로 나타내는 도면이다. 도 1에 단지 예로써 도시된 바와 같이, 차량엔진 동기 장치는 타겟 휠(200)의 외주면으로 형성되는 다수의 투스(Tooth) 및 롱 투스(Long tooth)의 개수를 펄스 신호로 검출하기 위한 크랭크 센서(300), 다수의 실린더 중 어느 한 특정 실린더의 연소 동작을 위한 전류를 공급하는 라인인 점화코일(200), 및 크랭크 센서(300)로부터 검출되는 각 투스(Tooth)에 대한 펄스의 카운트 정보 및 롱 투스(Long tooth)의 위치 정보와 점화코일(200)로부터 전달되는 특정신호를 기초로 하여 엔진동기 기준점을 설정한 후 설정한 엔진동기 기준점을 통해 연료 분사 및 점화 제어를 실행하기 위한 전자제어장치(100)를 포함하는 구성을 갖춘다.
여기서, 점화코일(200)에서 발생하는 특정신호라 함은 상기 특정 실린더의 행정을 위해 특정 실린더에 연결된 점화코일(200)을 통해 전류를 공급하게 되면 점화코일(200)에서 기존과 다른 위상 편차를 띈 위상신호를 발생하게 되고, 이러한 위상신호를 일컫는다.
예를 들면, 차량엔진에 구비되는 다수의 실린더가 4 실린더인 경우 상기 언급된 특정 실린더를 1번 실린더로 설정할 수 있다.
이에, 1번 실린더의 연소시에는 1번 실린더에 연결된 점화코일(200)을 통해 위상신호를 발생하게 되며, 이러한 위상신호는 전자제어장치(100)로 전달된다.
즉, 1번 실린더의 연소시에만 발생하는 위상신호를 이용하여 캠 신호(즉, 엔진 회전축과 연동되고 반달 형상의 구조를 갖는 캠의 회전각에 대응하는 에지(Edge)를 검출한 신호)의 부재를 대신한다.
이와 같은 위상신호의 활용방법에 대한 설명을 이하에서 상술하기로 한다.
또한, 본 발명의 차량엔진 동기 장치는 상기 위상신호의 발생 시 발생한 위상신호의 레벨을 저장하기 위한 레귤레이터를 더 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 위상신호의 레벨이라 함은 위상신호가 발생하게 되면 '하이레벨 = 1'을 나타내는 신호로 레귤레이터에 저장되고, 위상신호가 발생하지 아니하면 '로우레벨 = 0'을 나타내는 신호로 레귤레이터에 저장된다.
도 2는 본 발명에 의한 엔진 동기 설정에 적용되는 신호 관계를 일실시 예로 나타내는 도면이다. 도 2에 단지 예로써 도시된 바와 같이, 전자제어장치(100)는 크랭크 센서(300)로부터 크랭크 신호와 1번 실린더의 연소로 인한 위상 신호를 1번 실린더에 연결된 점화코일(200)로부터 제공받는다.
크랭크 신호는 제1 차 롱 투스(Long tooth) 및 제2 차 롱 투스(Long tooth) 사이 구간을 파악할 수 있는 롱 투스(Long tooth)의 위치정보를 나타내고 있다.
즉, 전자제어장치(100)는 수신한 크랭크 신호로부터 제1 차 롱 투스(Long tooth) 및 제2 차 롱 투스(Long tooth) 사이 구간에 해당하는 시점을 판정할 수 있다.
이후, 전자제어장치(100)는 판정한 롱 투스(Long tooth) 사이에 해당하는 시점과 위상신호의 발생시점을 비교하여 제1 차 롱 투스(Long tooth) 및 제2 차 롱 투스(Long tooth) 사이 구간과 위상신호의 발생 구간이 상호 중첩되는지를 판정한다.
다시 설명하면, 제1 차 롱 투스(Long tooth) 및 제2 차 롱 투스(Long tooth) 사이 구간에 위상신호가 1회 이상 발생한 것으로 판정되면, 제1 차 롱 투스(Long tooth) 및 제2 차 롱 투스(Long tooth) 사이 구간을 거치는 동안 1번 실린더의 연소동작이 발생한 것으로 판정할 수 있는바, 제2 차 롱 투스(Long tooth)를 거친 시점에 대한 투스(Tooth) 카운트를 '60'으로 설정할 수 있다.
즉, 전자제어장치(100)는 제2 차 롱 투스(Long tooth) 이후의 첫 번째 투스(Tooth) 도래 시에 상기에서 획득한 엔진동기 기준점(즉, 제2 차 롱 투스(Long tooth)를 거친 시점에 대한 투스(Tooth) 카운트를 '60'으로 설정)을 이용하기 위한 엔진 동기 설정을 완료하고, 첫 번째 투스(Tooth)에 대한 투스(Tooth) 카운트를 '61'로 설정하여 이후 진행되는 투스(Tooth)에 대한 카운트를 '62, 63, 64...'로 지속한다.
도 3은 본 발명에 의한 엔진 동기 설정에 적용되는 신호 관계를 다른 실시 예로 나타내는 도면이다. 도 3에 단지 예로써 도시된 바와 같이, 전자제어장치(100)는 롱 투스(Long tooth) 사이에 해당하는 시점과 위상신호의 발생시점을 비교하여 제1 차 롱 투스(Long tooth) 및 제2 차 롱 투스(Long tooth) 사이 구간과 위상신호의 발생 구간이 상호 중첩되는지를 판정한 결과가 상호 중첩되지 아니한 것으로 판정할 수 있다.
즉, 제1 차 롱 투스(Long tooth) 및 제2 차 롱 투스(Long tooth) 사이 구간에 위상신호가 1회 이상 발생하지 않은 것으로 판정되면, 제1 차 롱 투스(Long tooth) 및 제2 차 롱 투스(Long tooth) 사이 구간을 거치는 동안 1번 실린더의 연소동작이 발생하지 않은 것으로 판정할 수 있고 이는 즉 4번 실린더의 행정 과정이 포함된 것으로 판단할 수 있다.
이에, 본 실시 예에서 일례로 들고 있는 4 실린더의 행정과정이 제2 차 롱 투스(Long tooth)를 거친 시점에서 1 순환된 것으로 판정할 수 있는바, 이를 반영하여 제2 차 롱 투스(Long tooth) 이후의 첫 번째 투스(Tooth) 도래 시에 상기에서 획득한 엔진동기 기준점을 이용하기 위한 엔진 동기 설정을 완료하고, 첫 번째 투스(Tooth)에 대한 투스(Tooth) 카운트를 '1'로 설정하여 이후 진행되는 투스(Tooth)에 대한 카운트를 '2, 3, 4...'로 지속한다.
도 4는 본 발명에 의한 전자제어장치(100)의 동작 과정을 일실시 예로 나타내는 도면이다. 도 4에 단지 예로써 도시된 바와 같이, 캠 센서가 없는 차량엔진 동기 방법은 차량에 대한 점화 키의 동작으로 차량 구동을 실행한다(S1).
이후, 전자제어장치(100)는 차량 구동으로 인해 크랭크 센서(300)로부터 크랭크 신호를 제공받을 뿐만 아니라, 다수의 실린더 중 1번 실린더의 연소시에는 1번 실린더에 연결되어 있는 점화코일(200)로부터 전류 공급으로 인한 위상신호를 수신한다(S3).
또한, 전자제어장치(100)는 크랭크 신호 및 위상신호를 기초로 다수 실린더에 대한 연료 분사 및 점화 제어를 예비 실행하여 엔진 동기 설정을 위한 로직 실행을 개시한다(S5).
이러한 엔진 동기 설정을 위한 로직을 통해, 전자제어장치(100)는 크랭크 신호의 제1 차 롱 투스(Long tooth) 및 제2 차 롱 투스(Long tooth) 사이 구간에 대해 위상신호의 발생횟수가 1 이상인지를 판정한다(S7).
S7 단계에서 제1 차 롱 투스(Long tooth) 및 제2 차 롱 투스(Long tooth) 사이 구간에 위상신호가 1회 이상 발생한 것으로 판정되면, 제1 차 롱 투스(Long tooth) 및 제2 차 롱 투스(Long tooth) 사이 구간을 거치는 동안 1번 실린더의 연소동작이 발생한 것으로 판정할 수 있는바, 제2 차 롱 투스(Long tooth)를 거친 시점에 대한 투스(Tooth) 카운트를 '60'으로 설정할 수 있다(S9).
즉, 전자제어장치(100)는 제2 차 롱 투스(Long tooth) 이후의 첫 번째 투스(Tooth) 도래 시에 상기에서 획득한 엔진동기 기준점(즉, 제2 차 롱 투스(Long tooth)를 거친 시점에 대한 투스(Tooth) 카운트를 '60'으로 설정)을 이용하기 위한 엔진 동기 설정을 완료하고, 첫 번째 투스(Tooth)에 대한 투스(Tooth) 카운트를 '61'로 설정하여 이후 진행되는 투스(Tooth)에 대한 카운트를 '62, 63, 64...'로 지속한다(S11 및 S13).
전자제어장치(100)는 상기와 같이 설정된 엔진동기 기준점을 토대로 하여 다수 실린더에 대한 연료 분사 및 점화 제어를 실행한다(S15).
이후, 점화 키의 해제로 인해 차량 구동이 종료되면 상기 언급된 과정들에 대한 실행도 함께 종료된다(S17).
한편, S7 단계에서 제1 차 롱 투스(Long tooth) 및 제2 차 롱 투스(Long tooth) 사이 구간에 위상신호가 1회 이상 발생하지 않은 것으로 판정되면, 4 실린더의 행정과정이 제2 차 롱 투스(Long tooth)를 거친 시점에서 1 순환된 것으로 판정할 수 있는바, 이를 반영하여 제2 차 롱 투스(Long tooth) 이후의 첫 번째 투스(Tooth) 도래 시에 상기에서 획득한 엔진동기 기준점을 이용하기 위한 엔진 동기 설정을 완료하고, 첫 번째 투스(Tooth)에 대한 투스(Tooth) 카운트를 '1'로 설정하여 이후 진행되는 투스(Tooth)에 대한 카운트를 '2, 3, 4...'로 지속한다(S19).
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명은 캠 센서가 없는 경우 차량엔진의 각 실린더 행정을 판정하여 차량엔진의 동기를 수행하기 위한 것임에 따라, 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.
100: 전자제어장치 200: 점화코일
300: 크랭크 센서

Claims (5)

  1. 전자제어장치에서 크랭크 센서로부터 크랭크 신호를 공급받고 다수의 실린더 중 어느 한 특정 실린더의 연소시에 상기 특정 실린더와 상응하는 점화코일로부터 발생하는 위상신호를 수신하는 수신 단계;
    상기 크랭크 신호 및 상기 위상신호를 기초로 상기 다수의 실린더에 대한 연료 분사 및 점화 제어를 예비 실행하여 엔진 동기 설정을 개시하는 개시 단계;
    상기 크랭크 신호의 제1 차 롱 투스(Long tooth) 및 제2 차 롱 투스(Long tooth) 사이 구간과 상기 위상신호의 발생 구간이 중첩되는지를 판정하고 판정결과를 토대로 엔진동기 기준점을 설정하는 설정 단계; 및
    상기 제2 차 롱 투스(Long tooth) 이후의 첫 번째 투스(Tooth) 도래 시 상기 엔진 동기 설정을 완료한 후 상기 첫 번째 투스(Tooth)부터 상기 엔진동기 기준점에 기초하여 상기 다수의 실린더에 대한 연료 분사 및 점화 제어를 실행하는 실행 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 캠 센서가 없는 차량엔진 동기 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 다수의 실린더가 4 실린더인 경우, 상기 특정 실린더는 첫 번째 실린더로 설정되는 것을 특징으로 하는 캠 센서가 없는 차량엔진 동기 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 설정 단계는 상기 제1 차 롱 투스(Long tooth) 및 제2 차 롱 투스(Long tooth) 사이 구간에 상기 위상신호의 발생 구간이 1회 이상 중첩되면 상기 엔진동기 기준점을 제1 투스(Tooth) 카운트로 설정하는 것을 특징으로 하는 캠 센서가 없는 차량엔진 동기 방법.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 설정 단계는 상기 제1 차 롱 투스(Long tooth) 및 제2 차 롱 투스(Long tooth) 사이 구간에 상기 위상신호의 발생 구간이 중첩되지 않으면 상기 제1 차 롱 투스(Long tooth) 및 제2 차 롱 투스(Long tooth) 사이 구간에 마지막 번째 실린더를 포함하고 있는 것으로 판정하여 상기 엔진동기 기준점을 제2 투스(Tooth) 카운트로 설정하는 것을 특징으로 하는 캠 센서가 없는 차량엔진 동기 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 차량엔진은 이중점화 엔진을 포함하는 것을 특징으로 하는 캠 센서가 없는 차량엔진 동기 방법.



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