KR20140102506A - 엔진 러프니스를 이용한 엔진 동기 설정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진 러프니스를 이용한 엔진 동기 설정 방법을 개시한다. 본 발명에 따르면, 엔진제어유닛에서 구동 중인 엔진 상태가 아이들 상태인 경우 미리 정해진 엔진동기 설정 개시조건의 충족 여부를 판정한 후 엔진동기 설정 개시조건을 충족하면 미리 정해진 엔진구동 사이클 동안의 엔진 러프니스 값을 획득하고, 획득된 엔진 러프니스 값에 대해 미리 정해진 허용조건의 충족 여부를 판정한 후 허용조건을 충족하지 않으면 구동 중인 엔진 상태에 대응하는 것으로 인지되고 있는 현 실린더 번호를 다음 순차의 실린더 번호로 변경하거나 엔진 동기를 위해 특정된 동기 실린더 번호로 변경하며, 변경된 실린더 번호의 실린더에 대한 엔진 동기 설정을 실행함으로써, 캠 센서를 장착하지 아니한 엔진일 경우에도 정확한 엔진 동기 설정이 가능한 이점이 있다.

Description

엔진 러프니스를 이용한 엔진 동기 설정 방법{METHOD FOR SETTING ENGINE SYNCHRONIZATION BY USING ENGINE ROUGHNESS}

본 발명은 엔진 러프니스를 이용한 엔진 동기 설정 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 캠 센서를 장착하지 않은 엔진에서 엔진 시동 직 후 수신되는 크랭크 각 신호와 엔진 러프니스 값을 이용하여 실린더의 위치를 정확하게 검출할 수 있도록 한 엔진 러프니스를 이용한 엔진 동기 설정 방법에 관한 것이다.

통상적으로, 차량은 크랭크 센서 및 캠 센서로부터 제공되는 크랭크 각 신호와 TDC(캠 각 신호)를 일치시켜 엔진의 해당 순번의 실린더에 대한 연료 분사 및 점화 시기 등을 실행하는 차량의 엔진 동기 모드를 실행한다.

즉, 종래의 차량 엔진 동기 실행을 위한 구성은 캠 센서, 크랭크 센서, 엔진제어유닛 및 릴레이를 포함한다.

여기서, 크랭크 센서는 엔진의 회전수와 현재의 실린더의 위치를 감지하는 센서로서, 실린더의 소정 위치에 장착되며, 크랭크 샤프트 축 상 또는 플라이 휠 옆에 장착된 타켓 휠(target wheel)과 조합에 의하여 현재 피스톤의 위치가 어느 행정에 있는지를 판단한다. 크랭크 센서는 타겟 휠과 근접하게 설치되고 엔진 회전시 타겟 휠과 센서 사이에 발생하는 자기장에 의해 발생된 교류전압을 구형파로 변환하여 엔진제어유닛으로 전송한다.

또한, 캠 센서는 캠 샤프트의 위치를 검출하는 센서로서, 크랭크 센서와 동일한 기준점을 근거로 크랭크 센서에서 확인이 불가능한 개별 피스톤의 위치를 확인할 수 있게 한다.

즉, 엔진제어유닛은 캠 센서의 측정값에 의해 각 실린더의 상태를 정확하게 알 수 있으며, 이를 기반으로 하여 각 실린더 별로 순차적인 연료분사(Sequential Injection)를 수행한다.

또한, 엔진제어유닛은 각종 센서로부터 제공된 신호들을 기반으로 하여 연료 분사시기를 결정하고 엔진 1회전 당 흡입 공기량, 점화신호, 점화시기 등을 계산하여 엔진을 제어한다.

하지만, 캠 센서를 장착하지 않은 엔진인 경우에는 상기에 언급된 바와 같은 엔진 제어를 실행하기 위한 기초가 되는 엔진 동기 시점을 설정하는 것이 불가하다.

따라서, 종래 기술에 의할 경우 캠 센서를 장착하지 아니한 엔진의 경우 크랭크 각 신호와 캠 각 신호와의 동기를 통해 검출되는 실린더의 위치를 정확하게 검출할 수 없고, 잘못된 실린더 위치 정보에 기반으로 연료 분사 및 점화가 수행되는 경우 엔진 정지 현상이 종종 발생하였다.

또한, 캠 센서가 없는 엔진의 경우 실린더 번호에 대한 기준이 없는 관계로 엔진 동기가 실패하는 경우 실린더가 4개인 4기통 엔진의 경우 최대 위상이 360도 차가 발생하였다.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 엔진제어유닛에서 미리 정해진 엔진동기 설정 개시조건을 충족하면 미리 정해진 엔진구동 사이클 동안 엔진 러프니스 값을 획득하고 획득된 엔진 러프니스 값가 미리 정해진 허용 조건의 충족하는 지를 판정한 후 허용조건을 충족하지 않으면 구동 중인 엔진 상태에서 인지되고 있는 현 실린더 번호를 다음 순차의 실린더 번호로 변경하거나 기 설정된 특정 동기 실린더 번호로 변경하며, 변경된 실린더 번호로 엔진 동기 설정을 실행하기 위한 엔진 러프니스를 이용한 엔진 동기 설정 방법을 제공함에 따라, 캠 센서가 없는 엔진에서 정확한 실린더의 위치를 획득하여 엔진에 대한 신뢰성을 근본적으로 향상할 수 있게 된다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 엔진 러프니스를 이용한 엔진 동기 설정 방법은,

엔진제어유닛에서 기 정해진 엔진동기 설정개시 조건을 충족할 시 엔진 동기 설정 모드를 개시하여 기 정해진 엔진구동 사이클 동안의 엔진 러프니스 값을 획득하는 단계; 및

상기 엔진 러프니스 값이 기 정해진 엔진동기 허용조건을 충족하는지 판정한 후 판정 결과에 따라 구동중인 엔진 상태에 대한 현 실린더 번호를 기 정해진 실린더 순차번호 중 다음 순차의 실린더 번호로 변경하고 상기 다음 순차의 실린더 번호에 기초하여 상기 엔진 동기 설정을 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 엔진 러프니스를 이용한 엔진 동기 설정 방법은, 상기 엔진동기 허용조건을 충족할 때까지 상기 단계들을 반복 실행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 엔진 동기 허용 조건은 엔진 시동 후 기 정해진 엔진 시동 직 후 엔진 상태 및 차량 주행 후 정지된 시점부터 기 정해진 엔진 공회전 시간 사이의 엔진 공회전 상태 중 1 이상의 아이들 엔진 상태를 포함하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에서는 엔진제어유닛에서 구동 중인 엔진 상태가 아이들 상태인 경우 미리 정해진 엔진동기 설정 개시조건의 충족 여부를 판정한 후 엔진동기 설정 개시조건을 충족하면 미리 정해진 엔진구동 사이클 동안의 엔진 러프니스 값을 획득하고, 획득된 엔진 러프니스 값에 대해 미리 정해진 허용조건의 충족 여부를 판정한 후 허용조건을 충족하지 않으면 구동 중인 엔진 상태에 대응하는 것으로 인지되고 있는 현 실린더 번호를 다음 순차의 실린더 번호로 변경하거나 엔진 동기를 위해 특정된 동기 실린더 번호로 변경하며, 변경된 실린더 번호의 실린더에 대한 엔진 동기 설정을 실행함으로써, 캠 센서를 장착하지 아니한 엔진일 경우에도 정확한 엔진 동기 설정이 가능한 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 엔진 러프니스를 이용한 엔진 동기 설정 시스템을 일실시 예로 나타내는 도면,
도 2는 도 1에 도시된 엔진 러프니스를 이용한 엔진 동기 설정 시스템의 동작 과정을 일실시 예로 나타내는 도면이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 엔진 러프니스를 이용한 엔진 동기 설정 시스템의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 엔진 러프니스를 이용한 엔진 동기 설정 시스템을 일실시 예로 나타내는 도면이다. 도 1에 단지 예로써 도시된 바와 같이, 엔진 러프니스를 이용한 엔진 동기 설정 시스템은 구동 중인 엔진 상태가 아이들 상태인 경우 엔진 러프니스 신호를 측정하기 위한 엔진 러프니스 측정센서(100), 엔진 러프니스 신호에 대응되는 엔진 러프니스 값을 획득한 후 획득된 엔진 러프니스 값에 대한 판정 결과를 통해 현 엔진 구동에 대해 인지되고 있는 실린더 번호에 대한 유효 여부를 검증하고 그 검증 결과에 따라 상기 실린더 번호를 순차적으로 다른 실린더 번호로 변경하여 엔진 동기 설정을 하기 위한 엔진제어유닛(200) 및 상기 엔진 동기 설정에 대응하는 엔진 동작을 수행하기 위한 릴레이(300)를 포함할 수 있다.

여기서, 엔진 러프니스(Engine Roughness)라 함은 4기통의 경우, 각 180°마다의 각속도의 변화량을 의미하며 통상 실화 진단에 사용되는 특성치이다. 즉 실화 같은 경우, 엔진 러프니스의 값은 통상적으로 실화가 일어난 실린더에서 크게 튀는 것을 볼 수 있다. 따라서 잘못된 엔진 동기화가 이루어 지는 경우, 엔진 러프니스 값의 변화량이 정상 상태에 비하여 다르기에 이를 바탕으로 엔진의 재동기화를 꾀할 수 있다.

비록 아이들 상태에서의 엔진 러프니스 값의 변화가 부하 조건에서의 운전 상태에 비해 크긴 하지만, 동기화가 잘못된 경우는 판별이 가능하다. 따라서 아이들 엔진 상태는 엔진 시동 후 미리 정해진 엔진시동시간 내에 대한 시동 직후의 엔진 상태 및 차량 주행 후 정지된 시점으로부터 미리 정해진 엔진 공회전 시간 내에 대한 엔진 공회전 상태 중 1 이상의 엔진 상태가 포함될 수 있다.

엔진 러프니스 측정센서(100)는 아이들 엔진 상태에서 발생 되는 엔진 러프니스(Engine Roughness)를 측정하기 위한 모든 수단이 포함되는 것이 가능하다.

예컨대, 엔진 러프니스 측정센서(100)는 크랭크 센서, 스로틀 포지션 센서, 차속 센서 및 진동 센서 중 어느 1 이상을 포함할 수 있다.

크랭크 센서는 엔진의 회전수와 현재의 실린더의 위치를 감지하는 센서로서, 실린더 블럭에 장착되며, 크랭크샤프트 축 상 또는 플라이 휠 옆에 장착된 타켓 휠(target wheel)과 조합에 의하여 현재 피스톤의 위치가 어느 행정에 있는지를 판정할 수 있게 한다.

스로틀 포지션 센서는 스로틀 밸브의 개도량을 검출하는 센서로서 스로틀 포지션 센서에서 측정된 값을 통해 엔진의 상태를 알 수 있다. 즉, 엔진제어유닛(200)은 스로틀 포지션 센서의 값을 통해 엔진의 공회전상태, 가속상태, 감속상태 등에 관한 정보를 알 수 있고, 이를 기반으로 연료 분사량 및 점화시기를 결정한다.

차속 센서는 차량의 속도를 측정하는 센서로서, 차량의 현재 속도를 검출하여 엔진제어유닛(200)에 전달함으로써, 엔진제어유닛(200)이 이를 기반으로 엔진의 공회전 속도를 제어하도록 한다.

또한, 엔진제어유닛(200)은 엔진이 아이들 엔진 상태에 있을 시 미리 정해진 엔진동기 설정 개시조건을 충족하는지 여부를 판정하고, 판정 결과에서 엔진동기 설정 개시조건을 충족하면 엔진 동기 설정을 개시한다.

엔진동기 설정 개시조건이라 함은 엔진이 아이들 엔진 상태에 있는지 여부와 엔진냉각수온의 상태가 미리 정해진 온도(예: -7℃) 이상인지 여부 중 1 이상을 포함할 수 있다.

엔진제어유닛(200)은 엔진 동기 설정을 개시함에 따라, 상기 언급된 각종 엔진 러프니스 측정센서(100)로부터 제공받은 센서신호를 기초로 하여 미리 정해진 엔진구동 사이클 동안의 엔진 러프니스 값을 획득한 후 획득된 엔진 러프니스 값이 미리 정해진 허용조건을 충족하는지를 판정한다.

여기서, 엔진의 경우 엔진 러프니스 값은 엔진 아이들 상태 시에는 그 진폭이 엔진 실화의 경우보다 확인이 구별될 수 있을 정도로 높은 진폭을 갖는다.

이러한 엔진 러프니스 값의 속성을 고려하면, 상기 허용조건이라 함은 엔진 아이들 상태에 대응되는 엔진 러프니스 값이 예정된 레벨 이하로 산출되는지 여부 및 예정된 레벨 이하로 엔진 러프니스 값을 산출하는 비율이 미리 정해진 퍼센트 이상을 이루는지 여부 중 1 이상을 포함할 수 있다.

즉, 상기 허용조건을 충족하지 않는다는 것은 엔진 러프니스 값이 아이들 엔진 상태에서 산출 가능한 값 이상으로 높게 형성되는 것을 의미하므로, 이 경우에는 엔진 동기 설정에 오류가 있는 것으로 판정 가능하다.

따라서, 엔진제어유닛(200)은 허용조건을 충족하지 않으면 아이들 엔진 상태에 대응하는 것으로 인지되고 있는 현 실린더 번호(예: 4기통인 경우 4번 실린더)를 다음 순차의 실린더(예: 4기통인 경우 1번 실린더)로 변경하고, 변경된 실린더 번호(예: 4기통인 경우 1번 실린더)를 통해 엔진 동기 설정을 실행할 수 있다.

여기서, 상기 엔진 동기라 함은, 상기 크랭크 신호로부터 수신되는 크랭크 각 신호와 엔진제어유닛(200)으로부터 생성된 연료 분사 및 점화 시기를 일치시키는 과정을 의미한다.

즉, 상기 엔진제어유닛(200)은 상기 허용조건을 충족하는 것으로 판정될 때까지 현 실린더 번호를 다음 순차의 실린더 번호(예: 4기통인 경우 2번 실린더)로 변경하여 엔진 동기 설정하는 과정을 반복 실행한다.

아울러 엔진 시동 직후 엔진 동기 설정을 실행할 때, 엔진제어유닛(200)은 엔진 스타트 시 그룹 점화를 통해 엔진 구동을 개시할 수 있다.

여기서, 엔진은 각각의 실린더에서 피스톤이 하사점 및 상사점 사이를 슬라이드하는 다수의 실린더, 크랭크 축의 회전 운동이 피스톤의 슬라이딩에 링크된 크랭크 축, 개방 위치 및 폐쇄 위치 사이를 이동하는 흡기 밸브 및 배기밸브로서 이들의 각각이 실린더와 연동하는 흡기밸브 및 배기밸브, 상기 실린더와 연동하는 흡기밸브를 매개로 하여 실린더와 연결되는 흡기다기관, 실린더와 연동하는 흡기다기관으로 연료를 분사하기 위해 실린더와 연동하는 분사장치, 실린더에 함유된 연료를 점화하기 위해 실린더와 연동하는 점화수단을 포함할 수 있다.

즉, 상기 점화수단을 통해 그룹점화를 실행한다는 것은 1개의 점화 코일이 2개 이상의 점화 플러그에 고전압을 공급하는 것으로서, 2개 이상의 실린더당 1개의 점화 코일을 구비하도록 하는 것을 의미한다.

도 2는 도 1에 도시된 엔진 러프니스를 이용한 엔진 동기 설정 시스템의 동작 과정을 일실시 예로 나타내는 도면이다. 도 2에 단지 예로써 도시된 바와 같이, 엔진 러프니스를 이용한 엔진 동기 설정 방법은 엔진제어유닛(200)에서 엔진 시동 시에 그룹점화를 통한 엔진 구동 후, 미리 정해진 엔진동기 설정 개시조건을 충족하는지 여부를 판정한다(S100 및 S102).

S102 단계에서, 엔진제어유닛(200)은 엔진동기 설정 개시조건을 충족하면 엔진 동기 설정을 개시하여 미리 정해진 엔진구동 사이클(예: 200 엔진구동 사이클) 동안의 엔진 러프니스 값을 획득한다(S104 및 S106).

이후, 엔진제어유닛(200)은 S106 단계에서 획득된 엔진 러프니스 값이 미리 정해진 허용조건을 충족하는지 여부를 판정한다(S108).

S108 단계에서 엔진 러프니스 값이 허용조건을 충족하지 못하는 경우이면, 엔진제어유닛(200)은 현 엔진 구동 상태에 대응되는 것으로 인지되고 있는 현 실린더 번호를 다음 순차의 실린더 번호로 변경하고(S110), S110 단계에서 변경된 실린더 번호를 기준으로 하여 엔진 동기 설정을 한다(S112).

이후, 엔진제어유닛(200)은 변경된 실린더 번호를 기준으로 하여 엔진 동기 설정을 한 이후에도 엔진 러프니스 값을 재획득하고, 재획득된 엔진 러프니스 값에 대해 상기 언급된 허용조건의 충족 여부를 다시 판정한다.

마찬가지로, 엔진제어유닛(200)은 상기 허용조건을 충족하지 않는 경우 현 엔진 구동 상태에 대응하는 것으로 인지되고 있는 변경된 실린더 번호를 다음 순차의 실린더 번호로 재변경한 후 재변경된 실린더 번호를 통해 엔진 동기 설정을 수행하는 것이 바람직하다.

S108 단계에서, 엔진제어유닛(200)은 획득된 엔진 러프니스 값이 허용조건을 충족하는 경우, 이미 설정되어 있는 엔진 동기 설정을 지속한다(S114).

이후, 엔진제어유닛(200)은 엔진 시동 오프가 있기 전까지는 상기 과정을 반복 수행할 수 있다(S116).

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 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.

엔진제어유닛에서 구동 중인 엔진 상태가 아이들 상태인 경우 미리 정해진 엔진동기 설정 개시조건의 충족 여부를 판정한 후 엔진동기 설정 개시조건을 충족하면 미리 정해진 엔진구동 사이클 동안의 엔진 러프니스 값을 획득하고, 획득된 엔진 러프니스 값에 대해 미리 정해진 허용조건의 충족 여부를 판정한 후 허용조건을 충족하지 않으면 구동 중인 엔진 상태에 대응하는 것으로 인지되고 있는 현 실린더 번호를 다음 순차의 실린더 번호로 변경하거나 엔진 동기를 위해 특정된 동기 실린더 번호로 변경하며, 변경된 실린더 번호의 실린더에 대한 엔진 동기 설정을 실행함으로써, 캠 센서를 장착하지 아니한 엔진일 경우에도 정확한 엔진 동기 설정이 가능한 엔진 러프니스를 이용한 엔진 동기 설정 방법을 적용할 경우, 엔진에 대한 구동 측면에서 매우 큰 진보를 가져올 수 있으며, 적용되는 차량의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.

100 : 엔진 러프니스 측정센서 200: 엔진제어유닛
300: 릴레이

Claims (3)

1. 엔진제어유닛에서 기 정해진 엔진동기 설정개시 조건을 충족할 시 엔진 동기 설정 모드를 개시하여 기 정해진 엔진구동 사이클 동안의 엔진 러프니스 값을 획득하는 단계; 및
   상기 엔진 러프니스 값이 기 정해진 엔진동기 허용조건을 충족하는지 판정한 후 판정 결과에 따라 구동중인 엔진 상태에 대한 현 실린더 번호를 기 정해진 실린더 순차번호 중 다음 순차의 실린더 번호로 변경하고 상기 다음 순차의 실린더 번호에 기초하여 상기 엔진 동기 설정을 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 러프니스를 이용한 엔진 동기 설정 방법.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 엔진 러프니스를 이용한 엔진 동기 설정 방법은, 상기 엔진동기 허용조건을 충족할 때까지 상기 단계들을 반복 실행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 러프니스를 이용한 엔진 동기 설정 방법.
3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
   상기 엔진 동기 허용 조건은 엔진 시동 후 기 정해진 엔진 시동 직 후 엔진 상태 및 차량 주행 후 정지된 시점부터 기 정해진 엔진 공회전 시간 사이의 엔진 공회전 상태 중 1 이상의 아이들 엔진 상태를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 러프니스를 이용한 엔진 동기 설정 방법.
   

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