KR20060034416A - 차량의 엔진 역회전 방지 방법 - Google Patents

차량의 엔진 역회전 방지 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에서 차량의 엔진 역회전 방지 방법을 개시한다.
본 발명에 따르면, 엔진의 역회전을 감지하기 위한 방법에 있어서, a) 크랭크각 센서로부터 롱투스(Long tooth)를 인지하는 단계; b) 상기 롱투스(Long tooth)의 종료시점을 초기시점으로 상정하고, 상기 크랭크각 센서로부터 검출되는 각 투스(tooth)에 대한 펄스신호를 카운트하는 단계; c) 캠센서로부터 캠의 에지(Edge) 절환위치를 검출하는 단계; d) 상기 캠의 에지(Edge) 절환위치가 상기 롱투스를 시점으로 현재까지의 펄스 카운트가 4 내지 8번째이고, 64 내지 66번째인 지를 판단하는 단계; 및 e) 판단결과, 상기 d) 단계에서 각 판단 범위내에서 상기 캠의 에지가 검출되지 않을 경우 엔진의 정상동작을 수행하고, 상기 d) 단계에서 각 판단 범위내에서 상기 캠의 에지가 검출될 경우, 상기 엔진을 역회전 상태로 인지하여 엔진의 연료공급을 차단하는 단계로 이루어진다.
따라서, 본 발명은 엔진의 역회전 상태를 쉽고 빠르게 판단하여 연료량 농후로 인한 시동의 불안정성을 제거함에 따라 시스템의 완성도를 높이는 효과가 있다.
엔진, 역회전, 롱투스, Long tooth, 캠, 타겟 휠

Description

차량의 엔진 역회전 방지 방법{METHOD FOR PREVENTING INVERSE ROTATION OF ENGINE OF CAR}
도 1은 본 발명에 따른 엔진 역회전 상태를 인지하기 위한 감지장치를 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 주요 동작을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
도 3은 본 발명에 따른 엔진의 정회전 및 역회전 상태를 설명하기 위해, 각 센서의 출력신호를 나타낸 그래프이다.
<주요 도면에 대한 부호의 설명>
101 : 제어장치 107 : 크랭크각 센서
109 : 캠센서 111 : 타겟 휠
113 : 캠
본 발명은 차량의 엔진 역회전 방지 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엔진의 캠 센서 신호의 반전 상태로부터 엔진의 역회전 상태를 인지하고, 인지 결과에 기초하여 인젝터의 연료분사 및 점화를 차단함으로서, 엔진의 역방향 시동에 대한 오류를 발생하지 않도록 하는 차량의 엔진 역회전 방지 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 차량의 시동을 위한 시동전동기가 장착되며, 시동전동기는 엔진의 초기 동작을 유도하기 위해 플라이 휠(Fly Wheel)의 기동용 링기어와 연동된다. 즉, 시동전동기의 근접 위치로 장착되는 마그네틱 스위치는 운전자의 키조작에 따라 동작되며, 이 때 마그네틱 스위치의 시프트 레버에 의해 시동전동기가 플라이 휠을 회전시켜 엔진의 시동을 수행한다.
상기 플라이 휠은 크랭크축과 체결됨에 따라, 플라이 휠의 회전력은 크랭크축 및 이에 연동되는 엔진의 실린더를 동작시킨다. 따라서 시동시의 시동전동기는 플라이 휠을 동작시켜 엔진의 실린더를 유동시키며, 이씨유(ECU)의 연료분사 제어하에 엔진의 행정을 유도한다. 이 때, 디젤 또는 가스 차량에서는 주변 온도에 따라 엔진의 행정이 정상적으로 이루어지지 않는 경우가 발생하며, 운전자는 잦은 시동을 통해 정상적인 행정이 이루어지도록 한다. 잦은 시동으로 인한 시동전동기의 잦은 동작은 상기 플라이 휘을 간헐적으로 회동시키기 때문에, 엔진이 시동되지 않은 상태에서 플라이 휠은 소정 각도로 반복 회동이 이루어져 시동이 걸리는 경우가 발생한다.
엔진의 크랭크 축은 일방향으로 회전되도록 하는 장치가 마련되어 있지 않으며, 엔진의 실린더 또한 직선운동을 수행하기 때문에, 플라이 휠의 역회전에 의한 엔진시동이 이루어질 수 있다. 즉, 플라이 휠의 역방향 회전시 엔진의 시동이 이루어지면, 현재의 이씨유(ECU)는 플라이 휠의 역방향을 감지하지 못하여 시스템의 오 류가 발생한다.
예컨대, 등판 주행중 주행 미숙으로 시동이 꺼진 상태에서 차량이 뒤로 밀릴 경우, 엔진이 역회전하면서 점화 및 연로분사를 계속적으로 수행하며, 이후 운전자로부터 재시동을 수행할 경우, 엔진내의 연료과다로 인해 시동이 이루어지지 않는다. 이는 엔진 회전시 ECU는 캠샤프트 포지션(CMP; Camshaft Position) 센서의 출력신호인 캠(Cam)의 온/오프 에지 상태를 통하여 CMP 센서의 고장여부 및 시동 가능 여부를 판단하는데, 엔진 역회전 상태에서도 CMP 센서의 캠의 온/오프 에지 판정이 정상적으로 되고, CMP 센서와 크랭크샤프트 포지션(CKP; Crankshaft position) 센서간의 동기화 상태가 정상적인 경우처럼 형성되어 ECU는 시동이 가능한 상태로 판단함에 따라, 인젝터에서 연료를 계속적으로 분사하기 때문이다.
또한 현재 역방향 회전시 시동이 걸리는 메커니즘은 몇 가지로 요약되는데, 첫째는 주행 미숙 등으로 엔진이 꺼져도 키 오프(Key-Off)를 시키지 않고, 다시 키를 돌리면 이그니션 온(IG ON)이 끊어지지 않고 시동이 걸리게 되어 있다. 그러므로 어떤 이유로 엔진이 역회전하면 스타트 모터(start motor)에 의해 정방향 회전이 초기에 걸리지 않을 여지가 생긴다. 하지만 이는 상품성과 드라이버의 취향을 반영한 것으로 이를 되돌리기는 힘들다.
둘째는 현재 캠센서는 단방향 센서로서 역회전시 시그널이 역전되어 나오지만 ECU는 역전되었음을 인식하지 못하고 단지 에지만을 인식하게 된다. 그러므로 윈도우가 충분히 클 경우 역방향시에도 에러(error)임을 인식하지 못한다. 그리고 역방향 회전시 엔진에 미치는 영향은 가히 치명적이라 할 수 있다.
이러한 역방향 시동을 해결하기 위해 보쉬사(Bosch 社)에서는 캠 시그널을 인식하는 윈도우의 폭을 줄여 역회전시 온/오프 에지가 윈도우 바깥으로 나가도록 1차 문제해결을 하였으나, 이는 초기 윈도우가 캠 및 크랭크 센서의 공차 및 온도변화에 따른 오차, 각종 조립에 의한 틀어짐을 고려한 것임을 생각하면 정상 회전시 오히려 에러로 인식하여 시동이 걸리지 않는 치명적인 품질 문제를 야기할 수 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로 본 발명의 목적은 차량 엔진의 역회전을 캠 센서 신호의 반전 위치로부터 판단하고, 차량 엔진의 역회전 감지시 엔진의 점화 및 연료분사를 차단하여 차량의 시동 불량 상태를 방지할 수 있는 차량의 엔진 역회전 방지 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 관점에 따른 차량의 엔진 역회전 방지 방법은, 엔진의 역회전을 감지하기 위한 방법에 있어서, a) 크랭크각 센서로부터 롱투스(Long tooth)를 인지하는 단계; b) 상기 롱투스(Long tooth)의 종료시점을 초기시점으로 상정하고, 상기 크랭크각 센서로부터 검출되는 각 투스(tooth)에 대한 펄스신호를 카운트하는 단계; c) 캠센서로부터 캠의 에지(Edge) 절환위치를 검출하는 단계; d) 상기 캠의 에지(Edge)가 포지티브 에지(네거티브 에지)일 경우, 상기 롱투스를 시점으로 현재까지의 펄스 카운트가 4 내지 8번째(64 내지 66번째) 이거나, 상기 캠의 두 번째 포지티브 에지를 검출하여, 상기 두 번째 포지티브 에지(네거티브 에지)가 상기 롱투스를 시점으로 현재까지의 펄스 카운트가 64 내지 66번째(4 내지 8번째) 인지를 판단하는 단계; 및 e) 판단결과, 상기 d) 단계에서 각 판단 범위내에서 상기 포지티브 에지가 검출되지 않을 경우 엔진의 정상동작을 수행하고, 상기 d) 단계에서 각 판단 범위내에서 상기 포지티브 에지가 검출될 경우, 상기 엔진을 역회전 상태로 인지하여 엔진의 연료공급을 차단하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 관점에 따른 차량의 엔진 역회전 방지 방법은, 엔진의 역회전을 감지하기 위한 방법에 있어서, a) 크랭크각 센서로부터 롱투스(Long tooth)를 인지하는 단계; b) 상기 롱투스(Long tooth)의 종료시점을 초기시점으로 상정하고, 상기 크랭크각 센서로부터 검출되는 각 투스(tooth)에 대한 펄스신호를 카운트하는 단계; c) 캠센서로부터 캠의 에지(Edge) 절환위치를 검출하는 단계; d) 상기 캠의 에지(Edge) 절환위치가 상기 롱투스를 시점으로 현재까지의 펄스 카운트가 4 내지 8번째이고, 64 내지 66번째인 지를 판단하는 단계; 및 e) 판단결과, 상기 d) 단계에서 각 판단 범위내에서 상기 캠의 에지가 검출되지 않을 경우 엔진의 정상동작을 수행하고, 상기 d) 단계에서 각 판단 범위내에서 상기 캠의 에지가 검출될 경우, 상기 엔진을 역회전 상태로 인지하여 엔진의 연료공급을 차단하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명에 따른 엔진 역회전 감지장치를 나타낸 구성도이 다.
도시된 바와 같이, 타겟 휠(111)의 외주면으로 형성되는 다수의 투스(Tooth) 및 롱투스(Long tooth)의 갯 수를 펄스 신호로 검출하기 위한 크랭크각 센서(107), 엔진 회전축과 연동되고 반달 형상의 구조를 갖는 캠(CAM;113)의 회전각에 대응하는 포지티브 에지(Positive Edge) 또는 네거티브 에지(Negative Edge)를 검출하기 위한 캠센서(109), 상기 크랭크각 센서(107)로부터 검출되는 각 투스(Tooth)에 대한 펄스의 카운트 정보 및 롱투스(Long tooth)의 위치 정보와, 상기 캠센서(109)로부터 검출되는 캠(113)의 에지(Edge) 신호를 상호 비교하여 상기 롱투스(Long tooth)로부터 카운트되는 상기 캠의 포지티브 에지(Positive Edge) 위치가 64개 내지 66개의 펄스 내에 존재하고, 상기 롱투스(Long tooth)로부터 카운트되는 상기 캠의 네거티브 에지(Negative Edge) 위치가 4개 내지 8개의 펄스 내에 존재하는지를 판단하여 상기 판단 범위내에서 엔진의 연료분사 및 점화 정지 제어하기 위한 제어장치(101)로 구성된다.
한편, 상기 캠(113)의 초기 위치에 따라 상기 캠센서(109)로부터 검출되는 에지신호가 네거티브(Negative)에서 포지티브(Positive)로 절환되거나, 포지티브(Positive)에서 네거티브(Negative)로 절환될 수 있음을 감안하여, 상기 제어장치(101)는 상기 롱투스(Long tooth)로부터 카운트되는 상기 캠의 포지티브 에지(Positive Edge) 위치가 4개 내지 8개의 펄스 내에 존재하고, 상기 롱투스(Long tooth)로부터 카운트되는 상기 캠의 네거티브 에지(Negative Edge) 위치가 64개 내지 66개의 펄스 내에 존재할 경우 엔진의 역회전 상태로 판단할 수 있음은 물론이 다.
이하, 본 발명의 동작을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 2는 본 발명의 주요 동작을 설명하기 위한 플로우챠트이다. 도 3은 엔진의 역회을 감지하기 위한 각 센서별 출력신호를 나타낸 그래프이다.
S201 단계에서, 상기 제어장치(101)는 차량의 시동을 위한 이그니션 키가 스위칭되었는지를 판단한다. 상기 이그니션 키가 동작되었을 경우, 상기 제어장치(101)는 S203 단계로 진입하여, 상기 크랭크각 센서(107) 및 캠센서(109)로부터 각각의 검출신호를 입력받는다. 제어장치(101)는 상기 크랭크각 센서(107)에서 검출되는 다수의 투스(tooth) 및 롱투스(Long tooth)에 대응하는 펄스 신호를 인지한다.
그리고, 상기 제어장치(101)는 상기 펄스 신호로부터 롱투스(Long tooth)에 대응하는 펄스 신호를 감지하고, 이로부터 내부 카운터를 이용한 카운트를 수행한다. 즉, 첫 번째 롱투스(Long tooth)가 검출된 후, 각 투스(tooth)에 대한 펄스 신호를 카운트하며, 동시에 상기 제어장치(101)는 상기 캠센서(109)의 검출 신호를 인지한다. 상기 캠(113)은 소정 직경을 갖는 반달 형상의 외형으로 상기 캠센서(109)는 반달형상의 캠 외주면으로 근접 설치되어 캠의 회전상태를 검출하기 때문에, 상기 캠센서(109)가 반달형상의 외주면을 주시할 경우 하이 레벨의 신호를 생성하고, 상기 반달형상의 외주면 이외의 타 부위를 주시할 경우 로우 레벨의 신호를 생성한다.
따라서, 상기 캠센서(109)는 캠의 동작 상태에 따라 하이 레벨의 신호에서 로우 레벨의 신호로 절환(N-1; Negative 또는 Palling)되거나, 로우 레벨의 신호에서 하이 레벨의 신호로 절환(N; Positive 또는 Rising)된다.
이 때, 상기 제어장치(101)는 캠의 에지 변화 즉, 네거티브 에지(Negative Edge)에서 포지티브 에지(Positive Edge)로 변하거나, 포지티브 에지(Positive Edge)에서 네거티브 에지(Negative Edge)로 변하는 시점의 펄스 신호를 카운트한다. 예컨대, 캠센서(109)에서 검출된 캠 신호의 포지티브 에지가 최초 롱투스(Logn tooth)로부터 54번째 펄스 신호의 발생시 검출되거나, 캠센서(109)에서 검출된 캠 신호의 네거티브 에지가 최초 롱투스(Long tooth)로부터 114번째 펄스 신호의 발생시 검출될 경우, 상기 제어장치(101)는 현재 엔진의 회전방향이 정상임으로 인지한다.
엔진의 회전방향이 정상임으로 인지될 경우, 상기 제어장치(101)는 차량의 연료펌프 및 점화 제어를 정상적으로 수행한다. 그러나, S205 단계에서, 상기 제어장치(101)의 판단결과, 상기 캠센서(109)에서 검출된 캠 신호의 포지티브 에지가 최초 롱투스(Logn tooth)로부터 64 내지 66번째 펄스 신호의 발생시 검출되고, 캠센서(109)에서 검출된 캠 신호의 네거티브 에지가 최초 롱투스(Long tooth)로부터 4 내지 8번째 펄스 신호의 발생시 검출될 경우, 즉 크랭크가 1회전 동작시 상기의 두 가지 조건이 만족될 경우 상기 제어장치(101)는 엔진의 역회전임을 인지한다.
또는, S207 단계에서 상기 제어장치(101)의 판단결과, 상기 캠센서(109)에서 검출된 캠 신호의 포지티브 에지가 최초 롱투스(Logn tooth)로부터 4 내지 8번째 펄스 신호의 발생시 검출되고, 캠센서(109)에서 검출된 캠 신호의 네거티브 에지가 최초 롱투스(Long tooth)로부터 64 내지 66번째 펄스 신호의 발생시 검출될 경우에도, 상기 제어장치(101)는 엔진의 역회전 상태임으로 인지한다.
이 후, 상기 제어장치(101)는 엔진의 역회전을 인지함에 따라, S211 단계에서와 같이 차량의 연료분사 및 점화를 중지시켜 차량의 시동오류를 방지한다. 필요에 따라, 제어장치(101)는 재시동을 요구하는 에러 메시지를 제공할 수 있을 것이다.
한편, 본 발명의 실시예에서 펄스 신호의 검출 범위 즉, 4 내지 8번째의 펄스 신호 또는 64 내지 66번째의 펄스 신호 등의 표현은 크랭크 센서(107)로부터 검출되는 펄스신호에 대한 에러를 감안한 것이다.
이상에서 본 발명을 특정한 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정하지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.
앞서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량의 엔진 역회전 방지 방법은 크랭크 센서로부터 검출되는 투스(tooth) 및 롱투스(Long tooth)에 대한 펄스신호에 기반하여 캠센서로부터 검출되는 에지 신호(포지티브 또는 네거티브)가 최초 롱투스(Long tooth)로부터 64 내지 66번째 펄스신호에 동조되거나, 4 내지 8번째 펄스신호에 동조될 경우(포지티브 에지 검출시), 엔진의 역회전임으로 판단하고 엔진 구동을 위한 연료공급 및 점화를 정지함으로서, 연료량 농후로 인한 시동의 불안정성을 제거하여 시스템의 완성도를 높이는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 엔진의 역회전을 감지하기 위한 방법에 있어서,
    a) 크랭크각 센서로부터 롱투스(Long tooth)를 인지하는 단계;
    b) 상기 롱투스(Long tooth)의 종료시점을 초기시점으로 상정하고, 상기 크랭크각 센서로부터 검출되는 각 투스(tooth)에 대한 펄스신호를 카운트하는 단계;
    c) 캠센서로부터 캠의 에지(Edge) 절환위치를 검출하는 단계;
    d) 상기 캠의 에지(Edge)가 포지티브 에지(네거티브 에지)일 경우, 상기 롱투스를 시점으로 현재까지의 펄스 카운트가 4 내지 8번째(64 내지 66번째) 이거나, 상기 캠의 두 번째 포지티브 에지를 검출하여, 상기 두 번째 포지티브 에지(네거티브 에지)가 상기 롱투스를 시점으로 현재까지의 펄스 카운트가 64 내지 66번째(4 내지 8번째) 인지를 판단하는 단계; 및
    e) 판단결과, 상기 d) 단계에서 각 판단 범위내에서 상기 포지티브 에지가 검출되지 않을 경우 엔진의 정상동작을 수행하고, 상기 d) 단계에서 각 판단 범위내에서 상기 포지티브 에지가 검출될 경우, 상기 엔진을 역회전 상태로 인지하여 엔진의 연료공급을 차단하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 엔진 역회전 방지 방법.
  2. 엔진의 역회전을 감지하기 위한 방법에 있어서,
    a) 크랭크각 센서로부터 롱투스(Long tooth)를 인지하는 단계;
    b) 상기 롱투스(Long tooth)의 종료시점을 초기시점으로 상정하고, 상기 크랭크각 센서로부터 검출되는 각 투스(tooth)에 대한 펄스신호를 카운트하는 단계;
    c) 캠센서로부터 캠의 에지(Edge) 절환위치를 검출하는 단계;
    d) 상기 캠의 에지(Edge) 절환위치가 상기 롱투스를 시점으로 각 에지에 대한 펄스 카운트가 4 내지 8번째이고, 64 내지 66번째인 지를 판단하는 단계; 및
    e) 판단결과, 상기 d) 단계에서 각 판단 범위내에서 상기 캠의 에지가 검출되지 않을 경우 엔진의 정상동작을 수행하고, 상기 d) 단계에서 각 판단 범위내에서 상기 캠의 에지가 검출될 경우, 상기 엔진을 역회전 상태로 인지하여 엔진의 연료공급을 차단하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 엔진 역회전 방지 방법.
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