KR20070034976A - 차량 제어 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
엔진 시동 전에 사전에 엔진 시동 예측을 수행한다. 엔진 시동이 예측되었을 때, 엔진에 장착되어 엔진 시동 전에 작동되는 가열기 및 펌프 등과 같은 장치의 고장 진단이 행해진다. 진단의 결과로서 가열기 및 펌프가 정상이라고 판단된 경우, 상기 가열기와 펌프는 엔진 시동 전에 작동된다. 이에 따르면, 엔진의 시동 전에 가열기의 온도가 증가될 수 있으며 펌프에 의해 이송되는 유체의 압력도 증가될 수 있다.
엔진, 시동, 예측, 진단, 정상, 제어
Description
도 1은 본 발명이 적용된 차량용 엔진의 일반적인 구성을 나타내는 개략도.
도 2는 엔진을 제어하는 제어 장치의 회로 배열을 개략적으로 나타내는 블럭 선도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 시동 제어 작동을 나타내는 흐름도.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 시동 제어 작동을 나타내는 흐름도.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
101: 엔진 102: 흡기관
104: 전자 제어 스로틀 105: 흡기 밸브
106: 연소실 114: 제어 장치
131: 연료 분사 밸브 131a: 가열기
135: 연료 탱크 136: 연료 펌프
138: 압력 센서 139: 온도 센서
본 발명은 차량을 제어하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 차량 엔진의 시동시에 있어서의 제어 기술에 관한 것이다.
일본 공개 특허 공보 제2004-340028호는 차량 도어의 개폐, 키 실린더 안으로의 키 삽입, 운전자의 좌석 착석, 및 좌석 벨트의 착용을 검출하고, 그 검출 결과로부터 엔진의 시동을 예측하여, 엔진 시동이 예측되었을 때에 엔진 시동 준비를 하는 시동 준비 시스템에 대하여 개시하고 있다.
엔진의 시동 준비를 위하여, 엔진에 연료를 분사하는 연료 분사 밸브에 설치된 가열기에 전류 공급을 시작한다.
그러나 엔진을 시동을 준비하기 위하여 엔진 시동 전에 특정 장치들이 작동되고 있을 때에는 그 장치들 중 어느 한 장치만이라도 고장나서 정상적으로 작동하지 않는 경우에는 전력은 헛되이 소모된다. 더욱이, 장치의 구동 회로에 회로 단락이 발생했을 때에는 대량의 전류가 구동 회로를 통하여 빠져나갈 것이다. 엔진 시동 전의 과도한 전력 소모는 배터리를 소모시키는 결과를 가져온다.
따라서, 본 발명의 목적은 고장난 장치의 작동에 의해 차량 배터리로부터 전력이 헛되이 소모되는 것을 방지하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 엔진 시동을 사전에 예측하고, 엔진 시동이 예측되자마자 장치들의 진단을 수행한다.
본 발명의 다른 목적, 특징, 및 이점들은 첨부된 도면을 참고한 하기의 설명으로부터 명백히 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에서의 차량용 엔진을 도시하는 개략도이다.
도 1에서, 엔진(가솔린 엔진)(101)의 흡기관(102)에는 전자 제어 스로틀(104)이 설치되어 있다. 전자 제어 스로틀(104)은 스로틀 모터(103a)에 의해 스로틀 밸브(103b)를 구동하기 위한 장치이다.
전자 제어 스로틀(104) 및 흡기 밸브(105)를 거쳐서 연소실(106) 안으로 공기가 흡입된다.
각 실린더의 흡기 포트(130) 안에는 연료 분사 밸브(131)가 설치된다. 각 연료 분사 밸브(131)는 연료를 가열하기 위한 가열기(131a)를 구비한다.
상기 연료 분사 밸브(131)가 제어 장치(114)로부터 나온 분사 펄스 신호에 의해 개방되었을 때, 연료 분사 밸브(131)는 목표 압력으로 조정된 연료를 흡기 밸브(105) 쪽을 향해 분사한다.
연소실(106) 안으로 흡인된 연료는 도시가 생략된 점화 플러그에 의한 스파크 점화에 의해 착화 연소된다.
연소실(106) 내의 연소 배기는 배기 밸브(107)를 거쳐서 배기관으로 배출되고, 전방 촉매(108) 및 후방 촉매(109)에 의해 정화된 후에, 대기 중으로 배출된다.
흡기 밸브(105) 및 배기 밸브(107)는 캠축(111, 110) 각각에 설치된 캠에 의해 구동된다.
연료 탱크(135)에는 전동식 연료 펌프(136)가 내장된다. 이 연료 펌프(136)를 작동시키게 되면 연료가 연료 주입 밸브(131)를 향하여 압송된다.
연료 펌프(136)로부터 토출된 연료를 각 연료 분사 밸브(131)로 분배하는 분배관(137)에는 연료 압력 센서(138)가 설치된다. 연료 펌프(136)로부터 토출되는 연료 토출량은 상기 연료 압력 센서(138)에 의해 검출된 압력이 목표 압력과 같아지도록 제어 장치(114)에 의해 피드백 방식으로 제어된다.
제어 장치(114)는 그 안에 마이크로컴퓨터가 내장되어 여러 종류의 센서로부터 검출된 신호에 기초하여 작동 처리를 함으로써 전자 제어 스로틀(104), 연료 분사 밸브(131), 가열기(131a) 및 연료 펌프(136)를 제어한다.
여러 종류의 센서의 예로는, 연료 압력 센서(138), 운전자가 조작하는 가속 패달의 답입량을 검출하는 액셀레이터 위치 센서(116), 엔진(101)의 흡기량 Q을 검출하는 공기 유량계(115), 크랭크축(120)의 회전 위치를 검출하는 크랭크 각 센서(118), 스로틀 밸브(103b)의 개도 TVO를 검출하는 스로틀 센서(108), 엔진(101)의 냉각수 온도 또는 냉매 온도를 검출하는 수온 센서(119), 및 전방 촉매(108)의 상류측 의 배기 가스의 산소 농도에 근거하여 공연비를 검출하는 가열기 부착 공연비 센서(121)가 있다.
제어 장치(114)는 운전자가 시동 키 또는 시작 버튼을 작동하여 엔진을 시동하기 전에 엔진 시동을 예측하는 기능과, 엔진 시동이 예측된 경우에 여러 종류의 센서의 고장을 진단하고 엔진 시동을 준비하는 기능을 갖는다. 이하에서는 엔진 시동 제어에 대해 설명한다.
도 3의 흐름도는 엔진 시동 제어의 제1 실시예를 보여주는 것이다.
도 3의 흐름도에서, 먼저, 단계 S11에서 차량에 탑승한 탑승자를 검출하거나 혹은 차량에 탑승하려는 의사를 검지하여 엔진 시동을 사전에 예측한다.
차량에 탑승한 탑승자를 검출하거나 차량에 탑승하려는 의사를 검지하는 것은 다음의 (1) 내지 (10) 중 어느 한 항목에 기초하여 수행된다.
(1) 차량 도의의 개폐
(2) 키 또는 원격 제어기에 의한 도어의 잠금 해제
(3) 원격 제어기의 ID 신호의 조회
(4) 시동 키 실린더 안으로의 키 삽입
(5) 도어의 키 구멍 안으로의 키 삽입
(6) 운전자의 운전석 착석
(7) 운전석의 좌석 벨트의 착용
(8) 차량 도난 방지 시스템의 해제
(9) 차량 주변에서의 이동 물체 검출
(10) 개인 인증
상기 개인 인증은 승차한 사람이나 혹은 차량에 탑승하려는 의사를 나타내는 사람이 미리 등록된 한 사람 또는 여러 사람 중 한 사람인지 여부를 식별하는 것이다.
개인 인증은 일례로 차량 도난 방지 시스템의 해제, 도어의 잠금 자동 해제, 자동 좌석 위치, 운전 특성의 자동 변경 제어, 운전 자격 및 운전 이력의 자동 확인을 위해서 사용된다.
개인 인증은 지문 등에 의한 생체 인증, 운전 면허증과 같은 것에 의한 소유 인증, 및 암호와 같은 것에 의한 지식 인증에 기초하여 수행된다.
어떤 사람이 사전에 등록된 사람으로 인증되면, 특정 운정자가 차량에 탑승할 것이라고 결정하거나 혹은 차량에 탑승할 의사를 갖고 있는 것으로 결정하고, 그에 따라 엔진이 시동될 것이라고 예측된다.
제어 장치(114)는, 상기한 바와 같이 운전자가 차량에 탑승하려고 하는지 혹은 차량에 탑승할 의사를 갖고 있는지를 결정할 수 있도록, 도 2에 도시된 바와 같은 도어 스위치(81), 개인 인증 장치(82), 착석 센서(83), 또는 좌석 벨트 스위치(84)로부터 입력되는 검출 신호를 갖는다.
상기한 바와 같이 단계 S11에서 엔진 시동에 앞서 엔진 시동이 예측되면, 루틴은 사전에 선택된 장치의 고장 진단을 행하는 단계 S12로 진행한다.
구체적으로, 진단할 장치들에는 가열기(131a), 가열기 부착 공연비 센서(121)의 가열기, 연료 펌프(136), 오일 펌프(141) 등이 있는데, 이들 장치들은 엔진 시동 전에 작동되는 것으로 엔진의 시동을 위한 것들이다.
또한, 엔진 시동을 위한 상기 장치들뿐만 아니라 엔진에 부속된 여러 종류의 장치(일례로, 전자 제어 스로틀(104) 및 여러 종류의 솔레노이드 밸브)와, 자동 변속기, 부속 장치들도 진단할 장치의 대상에 포함된다.
상기한 바와 같은 진단할 장치는 각 구동 회로에서 단절 또는 회로 단락이 있는지 여부를 검사하는 진단이나, 기능 진단, 즉 전류를 가열기에 공급함에 따라 온도 상승이 발생하는지 여부와, 펌프(연료 펌프 또는 오일 펌프)를 구동함에 따라 압력 증가가 발생하는지 여부와, 전자 제어 스로틀(104)의 개폐 동작 명령에 응답 하여 취해지는 실제의 동작이 발생하는지 여부를 진단하는 기능 진단을 받게 된다.
일례로, 연료 펌프(136)의 기능 진단 시, 연료 펌프(136)의 구동을 먼저 개시시키고, 이어서 특정 시간이 경과한 후에 연료 압력 센서(138)에 의해 검출된 실제 연료 압력을 기준치(threshold value)와 비교하거나, 혹은 연료 펌프(136)의 구동을 개시한 후에 연료 압력 센서(138)에 의해 검출된 실제 연료 압력의 변화 속도를 기준치(threshold value)와 비교하고, 그 결과를 가지고 연료가 연료 펌프(136)로부터 정상적으로 토출되었는지 여부에 대한 진단을 수행한다.
더욱이, 가열기(131a)와 관련하여 주지하여야 할 점은, 가열기 구동 회로의 단절 및 회로 단락의 진단 외에도, 전류를 가열기(131a)에 공급 개시한 때로부터 특정 시간이 경과한 후에 연료 온도 센서(139)에 의해 검출된 연료 온도를 기준치와 비교하거나, 혹은 전류를 가열기(131a)로 공급 개시한 후에 연료 온도 센서(139)에 의해 검출된 연료 온도의 변화 속도를 기준치와 비교하고, 그 결과를 가지고 가열기(131a)에 의해 생성된 열이 정상인지 여부를 결정하는 진단도 수행된다.
더욱이, 전자 제어 스로틀(104)에 있어서, 스로틀 밸브의 개도는 엔진 시동 전에 자유롭게 변경될 수 있다. 따라서, 일례로, 스로틀 밸브를 완전 폐쇄 위치로부터 목표 개도로 개방하도록 하는 제어 신호를 스로틀(104)에 보내어서, 그 때에 스로틀 센서(118)에 의해 검출된 실제 개도가 상기 목표 개도에 이르는지 여부에 기초하여서 제어 신호에 응답하는 개도로 스로틀 밸브가 구동되는지 여부가 진단된다.
단계 S13에서, 가열기(131a), 공연비 센서(121)의 가열기, 연료 펌프(136), 및 전동식 오일 펌프(141)와 같은 엔진 시동용 여러 장치들 중에서 이미 단계 S12에서 정상이라고 진단된 장치들만 엔진이 시동되기 전에 작동된다.
엔진 시동용 장치가 엔진이 실제로 시동하기 전(키 스위치가 켜지기 전)에 작동하게 되면, 장치가 엔진 시동을 위한 최적 상태에 이른 이후에 엔진이 실제로 시동될 수 있고, 그에 따라 시동성 및 엔진 시동 이후의 운전성이 향상될 수 있다.
구체적으로는, 일례로, 가열기(131a)의 온도를 증가시키기 위해 사전에 가열기(131a)로 전류가 공급되면, 엔진 시동 개시시부터 연료 분무의 미립화가 용이해진다.
더욱이, 공연비 센서(121)의 가열기에 전류를 미리 공급하게 되면, 공연비 센서(121)의 소자의 온도가 엔진 시동 전의 활성 온도에 근접하게 증가한다. 따라서, 공연비의 피드백 제어의 개시를 촉진시킬 수 있다.
또한, 연료 펌프(136)와 전동식 오일 펌프(141)이 사전에 작동되면, 연료 및 오일의 압력이 엔진의 실제 시동 전에 증가될 수 있다. 그에 따라, 엔진의 시동시부터 연료 분무 및 오일의 순환이 양호하게 이루어진다.
또한, 엔진 시동을 위한 여러 장치들 중, 정상이라고 진단된 장치들만이 엔진 시동 전에 작동되고, 고장이라고 진단된 장치들은 작동되지 않는다. 따라서, 작동을 위한 전류를 고장난 장치에 공급함으로써 전력이 헛되이 소모되는 것을 피할 수 있고, 필요치 않은 전류를 공급함으로써 야기되는 온도의 과도한 상승이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 그에 따라 궁극적으로는 차량 배터리의 소모와 여러 장 치에 대한 손상을 방지할 수 있다.
단계 S14에서, 시동 키가 켜져 있는지 여부를 결정한다.
시동 키가 켜지면, 루틴은 단계 S12에서의 진단에 의해 고장난 것으로 진단된 장치가 있는지 여부를 결정하는 단계 S15로 진행한다.
여러 종류의 진단된 장치들 모두가 정상이라고 진단된 경우, 루틴은 각 장치를 통상적으로 제어하는 단계 S16으로 진행한다. 그러나 일부 장치가 고장난 것으로 진단된 경우에는, 루틴은 단계 S17로 진행한다.
단계 S17에서, 고장-안전 처리가 수행되고, 이는 고장난 것으로 진단된 장치와 장치의 고장 상태에 따라서 사전에 설정되는 것이다.
고장-안전 처리는 장치의 작동을 금지시키는 처리뿐만 아니라 장치의 동작 범위에 대해서나 혹은 장치의 구동 전류에 대해서 제한을 가하는 처리도 포함한다.
더욱이, 고장-안전 처리는 엔진을 작동시킬 수 없는 장치 고장이 발생한 때에 엔진 시동을 금지시키는 처리도 포함한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 엔진 시동 전에 사전에 행해진 진단의 결과로부터 통상적으로 작동되어서는 안 되는 장치를 특정함으로써, 고장-안전 처리는 엔진의 시동 개시시부터 수행될 수 있다. 따라서, 엔진 시동 후에 진단이 행해지는 경우에 비해서 엔진의 구동 성능에 있어서의 감소가 방지될 수 있다.
이와 관련하여, 엔진 시동 후에 엔진 시동을 위한 장치들 중에서 고장난 것으로 진단된 장치의 이력을 저장함으로써, 고장 진단의 이력이 저장된 장치의 작동이 엔진 시동 전에 개시되는 것을 금지시킬 수 있다.
또한, 고장 진단의 결과를 운전자에게 경고하는 것도 바람직하다.
도 4의 흐름도는 시동 준비 제어의 제2 실시예를 나타내는 것이다.
단계 S21에서는, 상기 단계 S11과 마찬가지로, 엔진 시동을 예측한다.
이어서 엔진 시동이 예측되면, 루틴은 상술한 단계 S12에서와 마찬가지로 여러 종류의 장치들을 진단하는 단계 S22로 진행한다.
다음 단계 S23에서는, 단계 S22에서의 결과를 가지고 엔진 시동용의 이미 설치된 장치들 모두가 정상으로 진단되는지 여부를 결정한다.
여기서, 엔진 시동용 장치들 모두가 정상으로 진단된 경우에만 루틴은 엔진 시동용 다수의 장치들 모두를 엔진 시동 전에 작동시키는 단계 S24로 진행한다.
한편, 엔진 시동용 다수의 장치들 중 어느 한 장치라도 고장으로 진단되면, 루틴은 단계 S24로 우회하여서 단계 S25로 진행하고, 그에 의해 엔진 시동용 다수의 장치들 중 어느 하나도 엔진 시동 전에 작동되지 못한다.
따라서, 전력이 헛되이 소모되는 것을 피할 수 있고, 과도한 온도 상승이 진전되는 것을 피할 수 있고, 그에 따라 차량 배터리가 소모되는 것을 방지할 수 있으며, 시동 전에 고장난 장치로 작동 전류가 공급됨으로써 여러 종류의 장치들에 손상을 주게 되는 일을 방지할 수 있다.
더욱이, 엔진 시동용 장치들 모두가 정상인 경우에만 엔진 시동용 장치가 작동된다. 따라서, 다른 정상 장치가 작동된다 해도 일부 장치에 야기된 고장으로 인해 통상의 시동성을 얻을 수 없는 경우에는, 장치가 쓸데없이 작동되는 것을 피할 수 있다.
2005년 9월 26일 출원된 일본 특허 출원 제2005-278557호의 전체 내용을 본 명세서에 참고로 포함되고 있다는 점을 주지해야 한다.
본 발명을 예시하기 위해 선정된 실시예만이 선택되었지만, 본 발명의 개시 내용으로부터 당업자에게 자명한 바와 같이, 특허청구범위에 정의된 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명에 여러 가지 변경 및 수정을 가할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실시예에 대한 이상의 설명은 단지 예시로만 제시한 것일 뿐이고, 특허청구범위에 정의된 본 발명 및 그 균등물을 제한하려는 목적을 가진 것은 아니다.
Claims (19)
- 엔진과 상기 엔진에 장착된 적어도 하나의 장치를 구비하는 차량을 제어하는 차량 제어 장치에 있어서,엔진의 시동을 사전에 예측하는 섹션(section)과,엔진의 시동이 예측되었을 때 장치를 진단하는 섹션을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
- 제1항에 있어서,엔진 시동이 사전에 예측되었을 때에 엔진 시동을 준비하는 섹션도 또한 포함하고,상기 진단할 장치는 엔진 시동 준비를 위해 작동하는 장치이고,상기 엔진 시동을 준비하는 섹션은 엔진 시동 전의 진단에 의해 정상인 것으로 판명된 장치를 작동시키는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
- 제2항에 있어서,엔진 시동을 준비하기 위해 작동하는 장치는 전기 가열기인 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
- 제2항에 있어서, 엔진 시동을 준비하기 위해 작동하는 장치는 전기 펌프인 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
- 제2항에 있어서,각각이 엔진 시동을 준비하기 위해 작동하는 것으로서 설치된 다수의 장치들이 마련되고,상기 장치를 진단하는 섹션이 상기 다수의 장치들 모두를 정상이라고 판단한 때에는 엔진 시동을 준비하는 섹션이 다수의 장치들을 엔진 시동 전에 작동시키는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
- 제1항에 있어서,장치를 진단하는 섹션은 장치가 정상적으로 기능하는지 여부를 진단하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
- 제1항에 있어서,차량에 탑승자가 탑승한 것으로 검출되었을 때에 엔진의 시동을 예측하는 섹션이 엔진의 시동을 사전에 예측하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
- 제1항에 있어서,개인 인증을 수행하는 섹션도 또한 포함하고,상기 개인 인증을 수행하는 섹션에 의해 특정 사람이 인증되었을 때에 엔진 시동을 예측하는 섹션이 엔진 시동을 사전에 예측하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
- 제1항에 있어서,차량 둘레의 이동 물체를 검출하는 섹션도 또한 포함하고,차량 둘레에서 이동 물체가 검출되었을 때에 엔진 시동을 예측하는 섹션이 사전에 엔진 시동을 예측하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
- 엔진과 상기 엔진에 장착된 장치를 구비하는 차량을 제어하는 차량 제어 장치에 있어서,엔진의 시동을 사전에 예측하는 수단과,엔진의 시동이 예측되었을 때 상기 장치를 진단하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
- 엔진과 상기 엔진에 장착된 적어도 하나의 장치를 구비하는 차량을 제어하는 차량 제어 방법에 있어서,엔진의 시동을 사전에 예측하는 단계와,엔진의 시동이 예측되었을 때 상기 장치를 진단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 방법.
- 제11항에 있어서,엔진 시동이 예측되었을 때에 엔진 시동을 준비하는 단계도 또한 포함하고,상기 장치를 진단하는 단계는 엔진 시동 준비를 위해 작동하는 장치를 진단하고,상기 엔진 시동을 준비하는 단계는 엔진 시동 전의 진단에 의해 정상인 것으로 판명된 장치를 작동시키는 것을 특징으로 하는 차량 제어 방법.
- 제12항에 있어서,상기 엔진 시동을 준비하는 단계는, 전기 가열기가 상기 진단에 의해 정상인 것으로 판명된 때에, 엔진 시동 전에 상기 전기 가열기를 작동시키는 것을 특징으로 하는 차량 제어 방법.
- 제12항에 있어서,상기 엔진 시동을 준비하는 단계는, 전기 펌프가 상기 진단에 의해 정상인 것으로 판명된 때에, 엔진 시동 전에 상기 전기 펌프를 작동시키는 것을 특징으로 하는 차량 제어 방법.
- 제12항에 있어서,상기 장치를 진단하는 단계는 엔진 시동을 준비하기 위해 작동하는 다수의 장치들을 진단하고,상기 다수의 장치들 모두가 정상이라고 판단된 때에, 엔진 시동을 준비하는 단계는, 상기 다수의 장치들을 엔진 시동 전에 작동시키는 것을 특징으로 하는 차량 제어 방법.
- 제11항에 있어서,장치를 진단하는 단계는 상기 장치가 정상적으로 기능하는지 여부를 진단하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 방법.
- 제11항에 있어서,엔진의 시동을 사전에 예측하는 단계는,차량에 탑승한 탑승자를 검출하는 단계와,차량에 탑승자가 탑승한 것으로 검출되었을 때에 엔진의 시동을 예측하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 방법.
- 제11항에 있어서,개인 인증을 수행하는 단계도 또한 포함하고,상기 개인 인증에 의해 특정 사람이 인증되었을 때에 엔진 시동을 예측하는 단계가 엔진 시동을 사전에 예측하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 방법.
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