KR20040010291A

KR20040010291A - 엔진 제어 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20040010291A
Application number: KR1020030049829A
Authority: KR
Inventors: 시미즈히로카즈
Original assignee: 가부시끼가이샤 히다찌 유니시아 오토모티브
Priority date: 2002-07-22
Filing date: 2003-07-21
Publication date: 2004-01-31
Also published as: US20040011122A1; EP1384878B1; DE60300963D1; EP1384878A1; US6874359B2; JP4236424B2; JP2004052698A; DE60300963T2

Abstract

캠센서가 고장난 경우에 이전의 기통 판별값으로부터 현재의 기통 판별값을 추정하여 각각의 기통별 제어를 계속하도록 구성됨으로서, 엔진 정지시에 엔진이 역회전하고 또한 그 역회전 중에 연료가 연소되는 경우에 이전의 기통 판별값에 기초하여 추정된 기통 판별값에 기초하여 각각의 기통별 제어를 금지한다.

Description

엔진 제어 장치 및 방법 {CONTROL APPARATUS AND CONTROL METHOD OF ENGINE}

본 발명은, 내연 기관 엔진에 관한 것으로, 기준 피스톤 위치에 있는 기통(cylinder)을 판별하기 위한 기통 판별값을 설정하고 해당 기통 판별값에 기초하여 기통 마다 연료 분사 및 점화를 제어하는 기술에 관한 것이다.

일본특허공개공보 평11-257148호에 기재된 발명에는 캠센서로부터 출력되는 기통 판별 신호에 기초하여 기통 판별값을 설정하고, 해당 기통 판별값에 기초하여 기통마다 연료 분사 및 점화를 제어하는 방법이 개시되어 있다.

상기 기통 판별값은 점화 순서에 따라 기통간의 행정 위상차마다 순차적으로 변화된다. 따라서, 캠센서가 고장난 경우에도 정상시의 이전 값으로부터 현재 값을 추정하는 것이 가능하게 된다.

그리고서, 엔진이 정지하기 직전의 기통 판별값을 기억하여 둠으로써 캠센서가 고장난 경우에도 각각의 기통별 제어에 의하여 엔진을 시동하는 것이 가능하다.

그러나, 엔진이 정지하기 직전에 엔진이 역회전하고 그 역회전에 기인하여 기통 판별값의 갱신 시점이 되면 기통 판별값은 정회전시의 다음 점화 순서가 되는 기통에 대응하는 값으로 갱신된다.

더욱이, 엔진의 시동이 완료되기 이전에 크랭킹(cranking)이 정지된 경우에는 엔진은 역회전되며 또한 그 역회전 중에 연료가 연소되어 엔진은 추가로 더 회전하게 된다.

따라서, 역회전 중에 연료가 연소되어 엔진이 과도하게 회전하는 경우에 엔진 정지시의 기통 판별값은 엔진의 역회전이 검출되어도 정확히 판정될 수 없게 된다.

본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위하여 캠센서가 고장난 경우에 오류가 있는 기통 판별 결과에 기초한 잘못된 제어를 방지하고, 시동시로부터 각각의 기통별 제어가 가능한 엔진 제어 장치 및 방법을 제공함을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 엔진이 역회전하고 또한 그 역회전 중에 연료가 엔진 내에서 연소되는 경우에, 이전의 기통 판별값으로부터 추정된 기통 판별값에 기초하여 각각의 기통이 제어되는 것을 금지하도록 구성된다.

첨부한 도면과 다음의 상세한 설명으로부터 본 발명의 다른 목적과 특징은 분명해질 것이다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진의 시스템 구성도이다.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 크랭크각 센서 및 캠센서의 출력 특성을 도시한 타임 챠트이다.

도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기통 판별 공정을 도시한 흐름도이다.

도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기통 판별 공정을 도시한 흐름도이다.

도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기통 판별 공정을 도시한 흐름도이다.

도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 역회전 중의 연소 판정 공정을 도시한 흐름도이다.

도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기통 판별 신호의 카운트 공정을 도시한 흐름도이다.

도8은 본 발명의 일 실시예에 따른 역회전의 검출을 도시한 흐름도이다.

도9는 본 발명의 일 실시예에 따른 역회전 검출을 도시한 흐름도이다.

도10은 본 발명의 일 실시예에 따른 역회전 중의 연소 판정에 사용되는 임계값과 수온 간의 상관 관계를 도시한 그래프이다.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

101: 엔진102: 흡기관

104: 스로틀 챔버 105: 흡기 밸브

106: 연소실107: 배기 밸브

112: 연료 분사 밸브113: 엔진 제어 유니트(ECU)

114: 점화 플러그117: 크랭크각 센서

120: 캠센서121: 크랭크축

122: 시그널 플레이트123: 시동 스위치

131: 점화 코일

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내연 기관 엔진을 도시한 것이다.

도1에서, 엔진(101)은 차량용 직렬 4기통 엔진이다.

상기 엔진(101)의 흡기관(102)에는 스로틀 모터(103a)에 의하여 스로틀 밸브(103b)를 개폐 구동하는 전자 제어 스로틀 챔버(104)가 설치된다.

상기 전자제어 스로틀 챔버(104) 및 흡기 밸브(105)를 통하여 공기가 연소실(106) 내로 흡입된다.

엔진(101)으로부터 나오는 배기 가스는 연소실(106)로부터 배기 밸브(107)를 통하여 배출된다.

상기 배기 가스는 프론트 촉매(108) 및 리어 촉매(109)에 의하여 정화되고 나서 대기 중으로 방출된다.

상기 흡기 밸브(105)와 상기 배기 밸브(107)는 흡기측 캠축(110a)과 배기측 캠축(110b)에 설치된 캠에 의하여 개폐 구동된다.

각 기통의 흡기 밸브(105) 상류측의 흡기 포트(111)에는 전자식(電磁式) 연료 분사 밸브(112)가 설치된다.

상기 전자식 연료 분사 밸브(112)는 엔진 제어 유니트(113)로부터 각각의 기통마다 출력되는 분사 펄스 신호에 의하여 개폐 구동된다.

이하의 기재에 있어서 엔진 제어 유니트(113)는 ECU(ECU: Engine Control Unit)로 약칭하기로 한다.

기통 내에 형성된 혼합 가스는 점화 플러그(114)에 의한 불꽃 점화에 의하여 연소된다.

각각의 점화 플러그(114)에는 파워트랜지스터(Power Transister)를 각각 내장한 점화 코일(131)이 설치되어 있다.

상기 ECU(113)는 상기 각각의 파워트랜지스터를 스위칭 제어하는 것에 의하여 각 기통의 점화 시점을 독립적으로 제어한다.

상기 ECU(113)에는 각종 센서로부터의 검출 신호가 입력된다.

상기 각종 센서들로서 다음과 같은 센서들이 설치된다.

액셀레이터 패달 센서 APS(APS: Accelerator Pedal Sensor)(116)는 액셀레이터의 개방 정도를 검출한다.

가스 유량계(115)는 엔진(101)의 흡입 가스량 Qa을 검출한다.

크랭크각 센서(117)는 크랭크축(121)에 설치되어 단위 크랭크각마다의 위치 신호 POS(POS:Position Signal)를 출력한다.

스로틀센서(118)는 상기 스로틀밸브(103b)의 개방 정도 TVO를 검출한다.

냉각수 온도 센서(119)는 엔진(101)의 냉각수 온도 Tw를 검출한다.

캠센서(120)는 상기 흡입측 캠축(110a)에 설치되어 기통 판별 신호 PHASE를 출력한다.

더욱이, 상기 ECU(113)에는 시동 스위치(123)의 온/오프(ON/OFF) 신호가 입력된다.

캠센서(120)는 캠축(110a)에 축방향으로 지지된 시그널 플레이트(122)의 주위에 형성된 피검출부를 홀(Hall) 소자와 전자식(電磁式) 픽업으로 검출하는 센서이다.

상기 캠축(110a)은 크랭크축(121)이 1회전 할 때마다 2회전한다.

본 실시예에서는 서로 다른 산(山)의 수를 갖는 피검출부가 상기 시그널 플레이트(122)의 주위에 90°마다 설치되어, 도2에 도시된 바와 같이, 크랭크각이 180°회전할 때마다 1개 내지 4개의 펄스 신호가 기통 판별 신호 PHASE로서 출력된다.

크랭크각 180°는 직렬 4기통 엔진(101)내의 기통간의 행정 위상차에 해당한다.

더욱이, 크랭크각 센서(117)는 크랭크축(121)에 지지되는 시그널 플레이트(122)의 주위에 형성된 피검출부를 홀소자와 전자식 픽업으로 검출하는 센서이다.

본 실시예에서는 돌기부가 시그널 플레이트(122)의 주위에 크랭크각 10°마다 형성되어, 도2에 도시된 바와 같이 크랭크각 센서(117)는 크랭크각 10°CA마다 위치 신호 POS를 출력한다.

반면에, 시그널 플레이트(122)의 주위에 형성된 돌기부는 BTDC 60° 및 BTDC 70°에 상당하는 위치에서는 상기와 같은 돌기부는 형성되지 않는다.

따라서, 도2에 도시된 바와 같이, 위치 신호 POS는 180°마다 연속적으로 2번씩 생성되지 않는다.

더욱이, 도2에 도시된 바와 같이 크랭크각 180°마다의 기통 판별 신호 PHASE의 선두 펄스 위치와 위치 신호 POS가 생성되지 않는 위치는 상호간 정렬된다.

상기와 같이 기재된 구성에 있어서, ECU(113)는 캠센서(120)와 크랭크각 센서(117)로부터의 신호에 기초하여 기준 크랭크각 신호 REF를 생성하고, 각각의 기통에 대한 기준 크랭크각 신호 REF에 대응한 기통 판별을 수행한다.

그리고나서, ECU(113)는 기준 크랭크각 신호 REF를 기초로하여 각각의 기통별 점화 시점과 연료 분사 시점을 제어한다.

이하, 상기 기준 크랭크각 신호 REF의 생성과 기통 판별에 대한 상세한 설명은 도3 내지 도9의 흐름도에 따라 설명하기로 한다.

도3 내지 도5의 흐름도에 도시된 프로그램은 위치 신호 POS의 생성시마다, 보다 상세하게는, 위치 신호 POS의 매 하강 구간(trailing)에서 단속적으로 실행된 프로그램이다.

S1 단계에서는, 위치 신호 POS의 한 하강 구간으로부터 다음의 하강 구간까지의 시간을 측정하여 위치 신호 POS의 발생 주기 TPOS를 측정한다.

S2 단계에서는, 가장 최근에 측정된 주기 TPOS와 이전에 측정된 TPOSz 사이의 주기 비율 TPOSCP가 다음과 같이 계산된다.

TPOSCP = TPOS / TPOSz

S3 단계에서는, 주기 비율 TPOSCP가 임계값(threshold) A를 초과했는지 여부를 판별한다.

이에 의하여 가장 최근에 측정된 주기 TPOS가 위치 신호 POS를 생성하지 않는 영역을 측정한 결과인지 여부를 판정한다.

주기 비율 TPOSCP이 임계값 A를 초과한 경우에는 가장 최근에 측정된 주기TPOS는 위치 신호 POS를 생성하지 않는 영역을 측정한 결과로 판정하여 S4 단계로 진행한다.

S4 단계에서는, 무신호 검출 플래그(Flag) Fnu에 1을 설정한다.

한편, S3 단계에서 주기 비율 TPOSCP가 임계값 A보다 작은 경우에는 가장 최근에 측정된 주기 TPOS는 위치 신호 POS를 생성하지 않는 영역 이외의 영역을 측정한 결과로 판정하여 S5단계로 진행한다.

S5 단계에서는, 무신호 검출 플래그가 1인지 여부를 판정한다.

위치 신호 POS가 생성되지 않는 영역을 측정한 직후에 위치 신호 POS가 생성된 때에는 Fnu는 1로 판정된다.

S5 단계에서 Fnu가 1로 판정되면 S6단계로 진행한다.

S6 단계에서는, 플래그 Fnu가 0으로 재설정되고, 다음의 S7 단계에서 위치 신호 POS를 카운트한 값 CRACNT는 0으로 재설정된다.

한편, S4단계에서 플래그 Fnu가 1로 설정된 경우와 S5단계에서 플래그 Fnu가 0으로 판정된 경우에는 S8단계로 진행한다.

S8 단계에서는, 카운트한 값 CRACNT는 1이 더해진다.

도2에 도시된 바와 같이, 카운트한 값 CRACNT는 위치 신호 POS가 생성되는 때마다 1씩 더해지게 된다. 그러나, 카운트한 값 CRACNT는 위치 신호 POS가 생성되지 않는 영역의 주기를 측정한 직후에 위치 신호 POS가 생성된 때에는 0으로 재설정된다.

S8단계에서 카운트한 값 CRACNT이 더해지면 S9단계로 진행한다.

S9 단계에서는, 카운트한 값 CRACNT이 7에 도달했는지 여부를 판정한다.

도2에 도시된 바와 같이, CRACNT = 7은 기준 피스톤 위치가 기통 판별을 할 수 있게 된다는 것을 의미한다.

따라서, 카운트한 값 CRACNT이 7이 되면, 기통 판별을 하기 위하여 S10 단계로 진행한다.

S10 단계에서는, 현재의 기통 판별 시점이 2번째 시점인지 그 이후인지 여부를 판정한다.

이어서, 현재의 기통 판별 시점이 첫번째 기통 판별 시점인 경우에는 S11 단계로 진행하여, 기통 판별 신호 PHASE에 기초하여 기통 판별값 CYLCAM에 기통 불명을 표시하는 0으로 설정한다.

기통 판별 시점이 2번째 시점이나 그 이후인 경우에는 S12 단계로 진행한다.

S12 단계에서는, 기통 판별값 CYLCAM은 카운트한 값 CANCNT의 값에 기초하여 설정되고, 도7의 흐름도 S51 단계에서 기통 판별 신호 PHASE가 생성된 때마다 더해진다.

카운트한 값 CAMCNT와 기통 판별값 CYLCAM의 초기값은 모두 0이다.

S12 단계에서는, 카운트한 값 CAMCNT가 0인 경우에는 기통 판별값 CYLCAM에 기통 불명을 표시하는 0이 설정된다.

카운트한 값 CAMCNT이 1인 경우에는 기통 판별값 CYLCAM에 다음의 기준 크랭크각 신호 REF가 #3(3번) 기통과 대응한다는 것을 표시하는 3이 설정된다.

카운트한 값 CAMCNT이 2인 경우에는 기통 판별값 CYLCAM에 다음의 기준 크랭크각 신호 REF가 #1(1번) 기통과 대응한다는 것을 표시하는 1이 설정된다.

카운트한 값 CAMCNT이 3인 경우에는 기통 판별값 CYLCAM에 다음의 기준 크랭크각 신호 REF가 #4(4번) 기통과 대응한다는 것을 표시하는 4가 설정된다.

카운트한 값 CAMCNT이 4인 경우에는 기통 판별값 CYLCAM에 다음의 기준 크랭크각 신호 REF가 #2(2번) 기통과 대응한다는 것을 표시하는 2가 설정된다.

S13 단계에서는, 카운트한 값 CAMCNT는 0으로 재설정된다.

S14 단계와 그 다음의 단계들에서는, 백업 기통 판별값 CYLBUP이 갱신된다.

백업 기통 판별값 CYLBUP는 키 스위치가 꺼진(OFF) 상태에서도 저장되는 램(RAM) 데이타이다.

첫째로, S14 단계에서는 엔진의 정지시에 역회전이 검출되었는지 여부를 판정한다.

S14 단계에서 판정되는 역회전의 검출 공정은 도8의 흐름도에 따라 실행된다.

도8의 흐름도의 공정은 위치 신호 POS의 각 하강 구간에서 단속적으로 실행된다.

S31 단계에서는, 위치 신호 POS의 생성 주기 TPOS가 측정된다.

그 다음, S32 단계에서는 카운트한 값 CRACNT이 15에까지 이르렀는지 여부를 판정한다.

카운트한 값 CRACNT가 15가 아닌 경우에는 현재 측정된 주기가 상기 엔진이 통상의 크랭크각 10° 만큼 회전하는데 필요한 주기와 동일하게 된다.

따라서, S33 단계로 진행하여 주기 TPOS가 20ms 이상인지 여부를 판정한다.

상기 20ms는 주기 TPOS에 기초하여 역회전을 검출하는 데 사용되는 임계값이며, 상기 엔진이 크랭크각 10°만큼 회전되는 데 필요한 시간과 비교되는 통상의 값이다.

상기 주기 TPOS가 상기 통상의 값 이상이 되는 경우에는 정지 직전의 엔진의 역회전에 의하여 통상 발생하지 않는 긴 주기가 된 것으로 판정하고, S35 단계로 진행하여 엔진의 역회전의 발생 여부를 판정한다.

한편, 카운트한 값 CRACNT이 15에 이르게 되면, 현재 측정된 주기는 위치 신호 POS를 생성하지 않는 영역을 측정한 결과이다.

이 경우에는, S34 단계로 진행하여 주기 TPOS가 60ms이상인지 여부를 판정한다.

상기 60ms는 위치 신호 POS를 생성하지 않는 영역의 주기에 기초하여 상기 엔진의 역회전을 검출하는 데 사용되는 임계값이다.

주기 TPOS가 60ms이상이면 주기 TPOS는 정지 직전의 상기 엔진의 역회전에 의하여 통상 발생하지 않는 긴 주기가 된 것으로 판정한다.

그리고나서, S35 단계로 진행하여 상기 엔진의 역회전이 발생한 것으로 판정한다.

상기 역회전을 검출하는 데 사용되는 상기 임계값은, 엔진(101)이 역회전 없이 정지한 경우에 대하여 주기 TPOS의 최대값보다도 길고 역회전이 발생된 때에만 주기 TPOS를 초과된 시간으로 설정된다.

다만, 역회전의 판정에 실패하여도 백업 기통 판별값 CYLBUP이 실제의 값보다도 지연된 값으로 설정되는 것이 바람직하다.

이는 백업 기통 판별값 CYLBUP이 실제의 값보다도 진행된 값으로 설정된 경우에 흡기 행정에서 점화가 이루어지도록 하기 위함이다.

도8의 흐름도에서, 상기 역회전은 주기 TPOS에 기초하여 검출된다. 그러나, 주기의 현재값 TPOS과 주기의 이전값 TPOSz 사이의 주기 비율 TPOSCP에 기초하여 역회전을 검출하는 것도 또한 가능하다.

도9의 흐름도는 주기 비율 TPOSCP에 기초하여 역회전이 검출되는 실시예를 도시한다.

도9의 흐름도의 공정은 위치 신호 POS의 각각의 하강 구간에서 단속적으로 실행된다.

S41 단계에서는, 위치 신호 POS의 생성 주기 TPOS를 측정한다.

S42 단계에서는, 현재의 측정된 주기 TPOS와 이전에 측정된 주기 TPOSz 사이의 주기 비율 TPOSCP은 다음과 같이 계산된다.

TPOSCP = TPOS / TPOSz

다음의 S43 단계에서는, 카운트한 값 CRACNT이 15에까지 이르렀는지 여부를 판정한다.

카운트한 값 CRACNT이 15가 아닌 경우에 현재 측정된 주기는 상기 엔진이 통상의 크랭크각 10° 만큼 회전하는데 필요한 주기와 동일하게 된다.

이 경우 S44 단계로 진행하여 주기 비율 TPOSCP가 2.0 이상인지 여부를 판정한다.

상기 2.0은 주기 비율 TPOSCP에 기초하여 상기 역회전을 검출하는 데 사용되는 임계값이며, 통상 사용되는 값이다.

주기 비율 TPOSCP가 2.0이상인 경우에는 엔진 정지 직전의 역회전에 의하여 통상 발생되지 않는 큰 값의 주기 비율이 되는지 여부를 판정한다.

그리고나서, S46 단계로 진행하여 상기 엔진의 역회전이 발생되는지를 판정한다.

한편, 카운트한 값 CRACNT가 15에 이르게 되면, 현재 측정된 주기는 위치 신호 POS를 생성하지 않는 영역을 측정한 결과이다.

이 경우에는, S45 단계로 진행하여 주기 TPOS가 통상의 값보다 큰 임계값인 6.0이상인지 여부를 판정한다.

주기 비율 TPOSCP가 6.0이상이면 주기 비율 TPOSCP는 정지 직전의 상기 엔진의 역회전에 의하여 통상 발생하지 않는 긴 주기가 된 것으로 판정하고, S46 단계로 진행하여 상기 엔진의 역회전이 발생되는 지 여부를 판정한다.

상기 임계값은 엔진(101)이 역회전 없이 정지한 경우에 대하여 주기 비율 TPOSCP의 최대값보다도 크고 역회전이 발생된 때에만 주기 비율 TPOSCP를 초과된 값으로 설정된다.

다만, 역회전의 판정에 실패하여도 백업 기통 판별값 CYLBUP은 실제의 값보다도 지연된 값으로 설정되는 것이 바람직하다.

한편, 정회전 방향인지 역회전 방향인지를 판정하는 것에 의하여 역회전이 검출될 수 있다.

S14 단계에서는, 엔진 정지시 역회전이 발생하지 않은 것으로 판정되면 S15 단계로 진행한다.

S15 단계에서는, 기통 판별값 CYLCAM이 0인지를 판정한다.

상기 기통 판별값 CYLCAM이 0이 아닌 경우에는 S16 단계로 진행하여 기통 판별값 CYLCAM은 백업 기통 판별값 CYLBUP으로 설정된다.

한편, S15 단계에서 기통 판별값 CYLCAM이 0인 것으로 판정되면, S17 단계로 진행하여 현재의 백업 기통 판별값 CYLBUP을 이전의 백업 기통 판별값 CYLBUP에 기초하여 추정한다.

본 실시예의 4기통 엔진(101)에 대하여 점화 순서가 #1 기통, #3 기통, #4 기통, #2 기통인 경우에, 예를 들면 이전 기통 판별 결과가 #3 기통이었다면 상기 점화 순서의 패턴에 따라 현재의 기통 판별 결과는 #4 기통이 된다.

따라서, S17 단계에서는 현재의 백업 기통 판별값 CYLBUP은 점화 순서에 따라 추정된다.

한편, S14 단계에서 엔진 정지시 역회전이 발생한 것으로 검출된 경우에 S23단계로 진행한다.

S23 단계에서는, 위치 신호 POS의 생성 주기 TPOS에 기초하여 얻어진 엔진 회전 속도 FNRPM이 그 때의 냉각수 온도 Tw에 따라 설정된 임계값 이상인지를 판정한다.

상기 임계값은 도10에 도시된 바와 같이, 냉각수 온도 Tw이 낮고 마찰이 클 때정도의 작은 값으로 설정된다.

역회전 판정 이후 엔진의 회전 속도 FNRPM가 임계값 이상으로 도달하지 못한 경우에는 S18단계로 진행하여, 백업 기통 판별값 CYLBUP을 갱신시키지 않고 이전 값을 유지한다.

이에 의하여, 역회전에 의하여 카운트한 값 CRACNT이 7인 경우에도 점화 순서에 따라 오류를 갖고 기통 판별이 갱신되는 것을 방지할 수 있다.

따라서, 캠센서(120)가 고장난 상태에서 엔진이 시동된 경우에 백업 기통 판별값 CYLBUP에 기초하여 정확히 기통 판별하는 것이 가능하다.

한편, 엔진 회전 속도 FNRPM가 역회전 판정 이후 임계값 이상으로 도달한 경우에 연료는 역회전 중에 연소된 것으로 추정된다.

이 경우에는 S24 단계로 진행하여 기통 불명을 표시하는 0이 백업 기통 판별값으로 설정되고, 그 후 S18 단계로 진행한다.

캠센서(120)가 고장난 경우에는, 후술되는 바와 같이, 기통 판별값 CYLCAM을 대신하여 백업 기통 판별값 CYLBUP이 각 기통의 제어에 사용된다.

따라서, 백업 기통 판별값 CYLBUP에 0이 설정되면 캠센서(120)가 고장난 경우에는 기통 판별 결과에 기초한 각 기통에 대한 제어는 금지된다.

역회전 중 연료가 연소되지 않은 경우에는, 약간의 역회전이 발생한 직후에 상기 엔진은 정지한다.

따라서, 역회전을 동반한 기통 판별을 하기 위한 기준 피스톤 위치에 있게 되어도 백업 기통 판별값 CYLBUP은 갱신되지 않게 되어 엔진이 정지한 경우의 백업 기통 판별값 CYLBUP은 올바른 값으로 설정될 수 있다.

그러나, 역회전 중에 연료가 연소되면 엔진의 회전 속도가 증가하므로 상기 엔진은 잠시동안 회전을 계속하게 된다. 따라서, 엔진 정지시 백업 기통 판별값 CYLBUP은 올바른 값으로 설정될 수 없다.

따라서, 역회전 중에 연료가 연소되면 백업 기통 판별값은 0으로 설정됨으로서 각각의 기통에 대한 연료 분사 또는 점화가 오류가 있는 기통 판별 결과에 기초하여 제어되는 것을 방지한다.

본 실시예에 따르면, 역회전이 발생한 경우라도 연료가 연소되지 않은 경우에는 백업 기통 판별값 CYLBUP이 올바른 값으로 설정되는 것이 가능하다.

따라서, 연료 분사나 점화는 백업 기통 판별 결과 CYLBUP에 기초한 기통 판별 결과로부터 올바르게 제어될 수 있으며, 이에 의하여 캠센서(120)가 고장난 경우에 대하여도 제어 성능을 확보할 수 있다.

더욱이, 엔진의 역회전에 기초하여 연료가 연소되었는지 여부를 판정하는 데 사용되는 임계값은 냉각수 온도 Tw에 따라 설정되므로, 마찰의 차이에 의한 연료 연소의 여부를 높은 정확성을 갖고 판정할 수 있다.

상기에는 역회전 후의 엔진 회전 속도에 기초하여, 역회전 중에 대한 연소 여부를 판정하는 구성이 기재되어 있으나, 연소에 의하여 크랭크축이 과도하게 회전하므로 역회전 후의 엔진의 회전각에 기초하여 연료가 연소되었는지 여부를 판정할 수 있다.

도6의 흐름도는 역회전의 판정 이후에 엔진의 회전각에 기초한 연료의 연소 여부를 판정하는 일 실시예를 도시하고 있다.

도6의 흐름도에 도시된 바와 같이, S14단계에서 역회전이 발생한 것으로 판정되면 S23A로 진행한다.

S23A 단계에서는, 역회전 이후에 위치 신호 POS의 생성 주파수를 카운트하는 카운터 CNTYRI가 1씩 더해진다.

그리고나서, 그 다음 단계인 S23B 단계에서는, 카운터 값 CNTYRI이 그 때의 냉각수 온도 Tw에 따라 설정된 임계값 이상인지 여부를 판정한다.

상기 임계값은, 도10에 도시된 바와 같이, 냉각수 온도 Tw이 낮고 마찰이 클 때정도의 작은 값으로 설정된다.

그리고나서, 카운터 값 CNTYRI가 판정값 이상인 경우에, 다시 말하면 역회전 판정 이후의 엔진의 회전각이 미리 결정된 각도 이상에 도달하면, 역회전 중에 연료가 연소된 것으로 판정하고 S24 단계로 진행한다.

S24 단계에서는 기통 불명을 표시하는 0이 백업 기통 판별값 CYLBUP에 설정되고, 그 후 S18단계로 진행한다.

한편, 역회전 판정 이후에 카운터 값 CNTYRI이 판정값 이상에 도달하지 않은 경우에는 S18단계로 진행하여 백업 기통 판별값 CYLBUP는 갱신되지 않고 이전의 값을 유지하게 된다.

여기서, 역회전 중의 연료의 연소는 엔진이 시동되기 이전에 크랭킹을 정지시킨 경우 등에 발생된다.

따라서, 상기에 기재된 바와 같이 역회전 중의 연소 가능성이 높은 운전 조건의 경우에, 엔진 정지시의 백업 기통 판별값 CYLBUP에 0을 설정시키도록 구성된다.

S18 단계에서는, 캠센서(120)가 고장났는 지 여부를 판정한다.

캠센서(120)의 고장은 기통 판별 신호 PHASE가 단선(斷線) 등과 같은 이유로 생성되지 않는 상태가 됨을 의미한다.

상기 단선은 캠센서(120) 신호선의 전위(電位)를 기초로 하거나 모든 기통 판별 시점 사이에 기통 판별 신호 PHASE가 연속적으로 생성되지 않는 상태를 기초로 하여 판정될 수 있다.

S18단계에서 캠센서(120)가 정상으로 판정되면, S19 단계로 진행한다.

S19 상태에서는, 기통 판별 신호 PHASE에 기초하여 설정된 기통 판별값 CYLCAM은 제어용 기통 판별값 CYLCS으로 설정된다.

S18 단계에서 캠센서(120)가 고장난 것으로 판정되면, S20 단계로 진행한다.

S20 단계에서는, 백업 기통 판별값 CYLBUP은 제어용 기통 판별값 CYLCS로 설정된다.

S9 단계에서 카운트한 값 CRACNT가 7이 아닌 것으로 판정되면 S21단계로 진행하여 카운트한 값 CRACNT이 11인지 여부를 판정한다.

기준 크랭크각 신호 REF의 발생 시점에 CRACNT = 11로 설정된다.

S21 단계에서 카운트한 값 CRACNT가 11로 판정되면, S22 단계로 진행하여 기준 크랭크각 REF이 생성된다.

상기 기준 크랭크각 신호 REF는 점화 시점 또는 연료 분사 시점의 측정 기준이 되는 기준 크랭크각의 위치를 나타낸다.

그리고나서, 해당 기준 크랭크각 신호 REF가 생성되는 때의 상기 제어용 기통 판별값 CYCLS에 기초하여 해당 기통에 대한 점화 시점 또는 연료 분사 시점이 설정된다.

제어용 기통 판별값 CYCLS이 0인 경우에는 해당 기통이 파악되지 않는 상태이므로 연료 분사 또는 점화 공정은 중단된다.

여기서, 위치 신호 POS와 별개로 크랭크축으로부터 기준 크랭크 신호를 받아 내보내는 크랭크각 센서를 설치하는 것이 바람직하다.

더욱이, 본 실시예에서는 냉각수 온도가 엔진 온도를 대표하는 파라미터로 사용되지만, 윤활유나 그와 유사한 것들의 온도를 상기 파라미터로 사용될 수도 있다.

게다가, 기통 판별 신호 PHASE는 서로 다른 폭을 갖는 펄스에 따라 기통을 나타내도록 구성될 수도 있으며, 펄스의 수에 따라 기통을 나타내도록 구성될 수도 있다.

본 출원은 2002년 7월 22일에 출원된 일본특허출원 제2002-212974호의 우선권을 주장하는 것이며, 상기 출원의 내용 전체를 본 명세서에 참고로 포함한다.

본 발명을 설명하기 위하여 선택된 몇가지 실시예들만 선택되어 기재되어 있으나, 관련 기술 분야에서의 당업자는 개시되는 본 명세서로부터 이하에서 첨부된특허청구범위에 기재된 사항 내에서 다양하게 변화되고 수정될 수 있다는 것은 자명하다.

더욱이, 본 발명에 따라 전술한 실시예들에 관한 기재들은 설명을 위해서만 제공되는 것이며, 첨부된 특허청구범위에 기재된 사항과 그와 균등 영역으로 한정되는 본 발명을 제한하려는 목적이 아니다.

이상 설명한 바와 같이, 캠센서가 고장난 경우에 이전의 기통 판별값으로부터 현재의 기통 판별값을 추정하여 각각의 기통별 제어를 계속하도록 구성됨으로서, 캠센서가 고장난 경우에도 엔진 정지시에 엔진이 역회전하고 또한 그 역회전 중에 연료가 연소되는 경우에 이전의 기통 판별값에 기초하여 추정된 기통 판별값에 기초하여 각각의 기통별 제어를 금지함으로서 오류가 있는 기통 판별 결과에 기초한 잘못된 제어를 방지하고, 시동시로부터 각각의 기통별 제어가 가능한 엔진 제어 장치 및 방법을 제공한다.

Claims

기통간의 행정 위상차마다 기준 크랭크각을 검출하는 크랭크각 검출기와; 상기 크랭크각 검출기의 검출 신호를 입력하고, 상기 기준 크랭크각이 검출될 때마다 이전의 기통 판별값에 기초하여 상기 기통 판별값을 갱신하고, 상기 기통 판별값에 기초하여 각각의 기통별로 제어 신호를 출력하는 제어 유니트를 포함하고,

상기 제어 유니트는, 엔진이 역회전하고 또한 엔진의 역회전 중에 엔진 내에서 연료가 연소된 경우에, 상기 기통 판별값에 기초하여 상기 각각의 기통별 제어 신호의 출력을 금지시키는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 장치.
제 1항에 있어서,

단위 크랭크각마다 검출 신호를 출력하는 단위 크랭크각 검출기도 또한 포함하고, 상기 제어 유니트는 상기 단위 크랭크각 검출기로부터의 검출 신호의 주기를 측정하며 상기 주기의 변화에 기초하여 상기 엔진의 역회전을 검출하는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 장치.
제 2항에 있어서,

상기 제어 유니트는 상기 주기의 가장 최근에 측정된 값과 이전에 측정된 값과의 비율에 기초하여 상기 엔진의 역회전을 검출하는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 장치.
제 1항에 있어서,

상기 엔진의 회전 속도를 검출하는 회전 속도 검출기도 또한 구비하고, 상기 엔진 유니트가 상기 엔진의 역회전 중에 상기 회전 속도검출기로 검출된 상기 엔진의 회전 속도가 임계값 이상이 되는 경우에 연료가 연소된 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 장치.
제 4항에 있어서,

상기 엔진의 온도를 검출하는 엔진 온도 검출기도 또한 구비하고, 상기 제어 유니트는 상기 엔진 온도 검출기로 검출된 상기 엔진의 온도에 기초하여 상기 임계값을 설정하는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 장치.
제 1항에 있어서,

상기 엔진의 회전각을 검출하는 회전각 검출기도 또한 포함하고, 상기 제어 유니트가 상기 엔진의 역회전 중에 상기 회전각 검출기로 검출된 상기 엔진의 회전각이 임계값 이상이 된 경우에 연료가 연소된 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 장치.
제 6항에 있어서,

상기 엔진의 온도를 검출하는 엔진 온도 검출기도 또한 포함하고, 상기 제어유니트가 상기 엔진 온도 검출기로 검출된 상기 엔진의 온도에 기초하여 상기 임계값을 설정하는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 장치.
제 1항에 있어서,

상기 제어 유니트는 상기 엔진이 역회전된 경우에 상기 기통 판별값의 갱신을 중단하는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 장치.
제 1항에 있어서,

상기 기준 크랭크각 마다 기통 판별 신호를 출력하는 기통 판별 신호 출력기도 또한 포함하고, 상기 제어 유니트는 상기 기통 판별 신호 출력기의 고장을 판정한 경우에 상기 기통 판별 신호 출력기로부터 출력되는 기통 판별 신호에 기초한 기통 판별값의 갱신 공정을 이전의 기통 판별값에 기초한 기통 판별값의 갱신 공정으로 전환하는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 장치.
기통간의 행정 위상차마다 기준 크랭크각을 검출하는 크랭크각 검출 수단과;

상기 크랭크각 검출 수단에 의하여 상기 기준 크랭크각이 검출될 때마다 이전의 기통 판별값에 기초하여 이전 기통 판별값을 갱신하는 기통 판별 갱신 수단과;

상기 기통 판별값에 기초하여 각각의 기통별 제어 신호를 출력하는 제어 수단과;

상기 엔진의 역회전을 검출하는 역회전 검출 수단과;

상기 역회전 검출 수단으로 검출된 상기 엔진의 역회전 중에 연료가 연소되는지 여부를 검출하는 연소 검출 수단과;

상기 연소 검출 수단에 의한 상기 역회전 중의 상기 엔진에 대하여 연료가 연소된 것이 검출된 경우에, 상기 제어 수단에 의하여 상기 기통 판별값에 기초한 각각의 기통별 제어 신호가 출력되는 것을 금지하는 기통별 제어 금지 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 장치.
기통간의 행정 위상차마다의 기준 크랭크각을 검출하는 단계와;

상기 기준 크랭크각이 검출된 때마다 이전의 기통 판별값에 기초하여 상기 기통 판별값을 갱신하는 단계와;

상기 기통 판별값에 기초하여 각각의 기통별 제어 신호를 출력하는 단계와;

상기 엔진의 역회전을 검출하는 단계와;

상기 엔진의 역회전 중에 연료가 연소되는지 여부를 검출하는 단계와;

상기 역회전 중에 상기 엔진에 대하여 연료가 연소된 경우에 상기 기통 판별값에 기초하여 상기 기통별 제어 신호가 출력되는 것을 금지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 방법.
제 11항에 있어서,

상기 엔진의 역회전을 검출하는 단계는,

단위 크랭크각마다 검출 신호를 출력하는 단계와,

상기 단위 크랭크각마다 검출 신호의 주기를 측정하는 단계와,

상기 주기의 변화에 기초하여 상기 엔진의 역회전을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 방법.
제 12항에 있어서,

상기 주기의 변화에 기초하여 상기 엔진의 역회전을 검출하는 단계는,

상기 주기의 가장 최근에 측정된 값과 이전에 측정된 값의 비율을 연산하는 단계와,

상기 비율과 임계값과의 비율에 기초하여 상기 엔진의 역회전을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 방법.
제 11항에 있어서,

상기 엔진의 역회전 중에 연료가 연소되는지 여부를 검출하는 단계는,

상기 엔진의 회전 속도를 검출하는 단계와,

상기 엔진의 회전 속도가 임계치 이상이 된 경우에 연료가 연소된 것으로 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 방법.
제 11항에 있어서,

상기 엔진의 역회전 중에 연료가 연소되는지 여부를 검출하는 단계는,

상기 엔진의 온도를 검출하는 단계와,

상기 엔진의 온도에 기초하여 임계치를 설정하는 단계와,

상기 엔진의 회전 속도를 검출하는 단계와,

상기 엔진의 회전 속도가 상기 임계값 이상이 된 경우에 연료가 연소된 것을 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 방법.
제 11항에 있어서,

상기 엔진의 역회전 중에 연료가 연소되는지 여부를 검출하는 단계는,

상기 엔진의 역회전 중에 엔진의 회전각을 검출하는 단계와,

상기 엔진의 회전각이 임계치 이상이 된 경우에 연료가 연소된 것으로 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 방법.
제 11항에 있어서,

상기 엔진의 역회전 중에 연료가 연소되는지 여부를 검출하는 단계는,

상기 엔진의 온도를 검출하는 단계와,

상기 엔진의 온도에 기초하여 임계치를 설정하는 단계와,

상기 엔진의 역회전 중에 엔진의 회전각을 검출하는 단계와,

상기 엔진의 회전각이 상기 임계치 이상이 된 경우에 연료가 연소된 것으로 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 방법.
제 11항에 있어서,

상기 엔진이 역회전 한 경우에 상기 기통 판별값의 갱신을 중단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 방법.
제 11항에 있어서,

상기 기준 크랭크각 마다 기통 판별 신호를 출력하는 단계와;

상기 기통 판별 신호에 기초한 상기 기준 크랭크각 마다 기통 판별값을 갱신하는 단계와;

상기 기통 판별 신호의 이상 여부를 판정하는 단계와;

상기 기통 판별 신호가 이상한 경우에 상기 기통 판별 신호에 기초한 기통 판별값의 갱신 공정을 금지하는 단계와;

상기 기통 판별 신호에 기초한 기통 판별값의 갱신 공정이 금지된 경우에, 이전의 기통 판별값에 기초한 상기 기통 판별값의 갱신 공정으로 전환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 방법.