KR20190050628A - 크랭크 센서의 노이즈 보상 방법 - Google Patents

크랭크 센서의 노이즈 보상 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 크랭크 센서에 노이즈가 인가될 때 엔진 동기화를 해지하지 않고 현재까지 입력된 정보를 바탕으로 크랭크 정보를 예측하는 크랭크 센서의 노이즈 보상 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 크랭크 센서의 노이즈 보상 방법은 크랭크 신호의 불량 판정이 비연속적으로 발생하는 경우, 점화각 기준으로 엔진 행정을 판정하고, 이에 따라 결정된 보상량을 기준으로 가상의 크랭크 정보를 생성하는 것을 특징으로 한다.

Description

크랭크 센서의 노이즈 보상 방법{Method for Compensating Noise of Crank Sensor}
본 발명은 크랭크 센서의 노이즈 보상 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 크랭크 센서에 노이즈가 인가될 때 엔진 동기화를 해지하지 않고 현재까지 입력된 정보를 바탕으로 크랭크 정보를 예측하는 크랭크 센서의 노이즈 보상 방법에 관한 것이다.
크랭크 센서에 노이즈가 인가되면 ECU는 가장 먼저 하드웨어적으로 글리치 필터링(Glitch Filtering)을 한다.
인가된 크랭크 센서의 노이즈가 글리치 필터(Glitch Filter)보다 작은 경우, 클리치 필터에 의해 시그널이 무시되어 소프트웨어 쪽으로 신호가 입력되지 않는다. 하지만, 클리치 필터보다 큰 노이즈 신호가 인가되면 소프트웨어가 인터럽트로 판단하고 하나의 크랭크 투스(Crank Tooth)로 인식한다.
소프트웨어, 즉 EPM(Engine Position Management)은 크랭크 센서 시그널 인터럽트가 발생하면 항상 이전 크랭크 신호와 비교하여 정상/불량 판정을 한다. 항상 정상/불량 판정을 하는 이유는 크랭크 입력 시점과 주기가 EPM 드라이버에서 각도 계산에 큰 영향을 주기 때문이다. 그래서, 한번이라도 정상범위를 넘는 비정상적인 크랭크 신호라고 판단하면, 엔진 포지션 동기(Synchronize)를 해지하고 다시 동기화를 진행한다.
그런데, 엔진 동기화 해지 후 재획득까지 RPM에 따라 시간은 다르지만, 한 동안 연료 분사 및 점화가 불가능한 상황에 빠지기 때문에 시동꺼짐이 발생할 수 있다.
이러한 문제를 해결하고자, 종래에는 비정상적인 크랭크 신호가 입력되면 바로 고장이라고 판정하지 않고, 현재 입력된 신호를 무시하고 바로 이전에 입력된 신호를 사용했다.
하지만, 종래기술은 고장판정이 민감하지는 않아 잦은 엔진 동기화 해지를 피할 수는 있지만, 최신의 크랭크 정보를 사용하지 않기 때문에 엔진 동기화에 각도 오차가 발생할 수 있는 문제점을 가지고 있다.
KR 10-2017-0052994 A(2017.05.15.) KR 10-2006-0034416 A(2006.04.24.)
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 크랭크 신호에 노이즈가 입력될 때에도 엔진 동기화 각도 계산을 가능한 정확하게 하여 실제 엔진 각도와 큰 차이가 없도록 하기 위한 크랭크 센서의 노이즈 보상 방법을 제공하는데 있다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 크랭크 센서의 노이즈 보상 방법은 크랭크 신호의 불량 판정이 비연속적으로 발생하는 경우, 점화각 기준으로 엔진 행정을 판정하고, 이에 따라 결정된 보상량을 기준으로 가상의 크랭크 정보를 생성하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 점화각도 기준으로 90도 이전은 가속구간, 이후 180도 전까지는 감속구간으로 판정하고, 가속구간에서의 보상량과 감속구간에서의 보상량을 달리 설정할 수 있다.
바람직하게, 상기 보상량은 RPM에 따라 달라지도록 설정될 수 있다.
바람직하게, 상기 보상량은 RPM이 높을수록 작아지도록 설정될 수 있다.
바람직하게, 상기 보상량은 엔진에 따른 가속 및 감속 특성을 반영하여 설정될 수 있다.
본 발명에 따른 크랭크 센서의 노이즈 보상 방법은 간헐적으로 입력될 수 있는 크랭크 노이즈 신호에 대해 높은 강건성을 가짐으로써, 연료분사 및 점화가 최대한 정확하게 이루어질 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 크랭크 센서의 노이즈 보상 방법을 구현하기 위한 전체 시스템 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 크랭크 센서의 노이즈 보상 방법을 도시한 순서도이다.
아래에서는 본 발명에 따른 크랭크 센서의 노이즈 보상 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 크랭크 센서의 노이즈 보상 방법을 구현하기 위한 전체 시스템 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 크랭크 센서의 노이즈 보상 방법을 도시한 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 크랭크 센서의 노이즈 보상 방법을 구현하기 위한 전체 시스템은 크랭크 센서(1) 및 캠 센서(2), 상기 센서들(1, 2)로부터 신호를 입력받아 분사 및 점화 정보를 계산하는 ECU(3), 상기 ECU(3)에 의해 작동되는 인젝터(4) 및 점화코일(5) 등으로 구성된다.
상기 ECU(3)는 상기 크랭크 센서(1)로부터 크랭크 정보, 상기 캠 센서(2)로부터 캠 정보를 입력받아 엔진 동기화, 엔진 각도, 엔진 회전수 등을 계산하고, 이를 기반으로 분사 및 점화 정보를 계산하여 분사 및 점화장치(4, 5)로 제어신호를 출력한다.
이를 위해, 상기 ECU(3)는 상기 센서들(1, 2)로부터 입력된 시그널에 대해 하드웨어적으로 노이즈를 제거하는 HW 노이즈 처리부(11), 노이즈가 제거된 신호에 대해서 소프트웨어적으로 인터럽트를 발생시키는 SW 인터럽트 처리부(12), 입력된 인터럽트를 기반으로 입력 신호에 대한 적합성을 판정하는 크랭크 신호 적합성 판정부(13)를 포함한다.
또한, 상기 크랭크 신호 적합성 판정부(13)에서 문제가 없다고 판정되면 엔진 동기화, 엔진 각도, 엔진 회전수 정보를 각각 계산하는 엔진 동기화 처리부(14), 엔진 각도 계산부(15), 엔진 회전수 계산부(16)를 포함하며, 상기 계산된 엔진 동기화, 엔진 각도, 엔진 회전수 정보를 기반으로 분사각도와 분사시간을 계산하고 출력하는 분사각도 계산부(21), 분사시간 계산부(22), 분사 출력부(23)와 점화각도와 점화코일 충전시간을 계산하고 출력하는 점화각도 계산부(31), 점화코일 충전시간 계산부(32), 점화코일 출력부(33)를 포함한다. 여기서, 분사시간 계산을 위해서는 엔진 회전수 정보가 사용되고, 분사각 계산을 위해서는 엔진 각도 정보가 사용된다. 마찬가지로, 점화코일의 충전시간을 위해서는 엔진 회전수가 사용되고, 점화각도 계산을 위해서는 엔진 각도정보가 사용된다. 인젝터와 점화코일의 출력여부를 결정하는 데에는 엔진 동기화 정보가 직접적으로 사용된다.
도 1에서 미설명 부호 17은 센서 고장시 차량을 응급 제어하기 위한 림프홈(Limphome) 처리부이다.
본 발명에 따른 크랭크 센서의 노이즈 보상 방법은 크랭크 신호에 노이즈가 인가되어도 크랭크 신호 적합성 판정을 지연하여 노이즈에 의한 빈번한 엔진 동기화를 회피하고, 엔진 각도, 엔진 회전수 계산이 정상 시그널만큼 보상되어 연료분사 및 점화에 영향이 없도록 하기 위한 것으로, 이를 위해 상기 시스템 중 상기 크랭크 신호 적합성 판정부(13)는 도 2와 같이 구성된다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 크랭크 센서의 노이즈 보상 방법은 먼저 크랭크 센서(1)로부터 크랭크 신호를 받고(S10), 하드웨어적으로 글리치 노이즈 성분을 제거한다(S20).
이어서, 글리치 성분이 제거된 크랭크 신호에 대해 적합성 여부를 판정하고(S30), 판정 결과 정상 신호라고 판정되면 엔진 동기화 상태 계산(S40), 엔진 각도 계산(S50), 엔진 회전수 계산(S60)을 진행한다.
반면, 비정상 신호라고 판정되면 크랭크 신호의 불량이 연속적이냐 비연속적이냐를 기준으로 고장 판정을 결정하고(S31), 고장으로 판정되면 크랭크 신호 진단을 진행한다(S32).
여기서, 크랭크 신호의 불량이 비연속적이어서 불량이 아닌 보상이 필요한 부분이라고 판정되면, 점화각 기준으로 엔진 행정을 판정하고(S33), 이에 따라 결정된 보상량을 기준으로 가상의 크랭크 정보를 생성한 후(S34), 생성된 가상의 크랭크 정보로 엔진 동기화 상태 계산(S40), 엔진 각도 계산(S50), 엔진 회전수 계산(S60)을 진행한다.
즉, 본 발명에 따른 크랭크 센서의 노이즈 보상 방법은 엔진 회전속도와 피스톤의 방향(상사점 또는 하사점)을 판단하고, 가장 최신의 점화각도를 기준으로 폭발 또는 압축이 얼마나 진행되는지 판단하여 보상량을 결정한다.
구체적으로 설명하면, 점화각도 기준으로 폭발이 발생하는 순간부터 이후 90도 동안은 가속구간, BDC부터 다음 폭발 TDC로 가는 구간은 감속구간이므로, 점화각도 기준으로 90도 이전은 가속구간, 이후 180도 전까지는 감속구간으로 판정하고, 가속구간에서의 보상량과 감속구간에서의 보상량을 달리 설정한다.
또한, 가속구간에서도 초반보다는 후반으로 갈수록 빨라지고, 감속구간에서도 초반보다는 후반으로 갈수록 느려지기 때문에 점화각도와 현재각도를 기준으로 보상량을 정한다.
또한, 감속/가속 구간에 대한 보상은 RPM이 커짐에 따라 보상량이 달라지도록 한다. RPM이 높을수록 크랭크 투스 간 시간(RPM 계산 및 각도 계산에 기반한 정보) 값이 작아지기 때문에 압축/폭발 행정에 따른 변화량이 작다. 즉, RPM이 낮으면 보상량이 많아져야 하고, RPM이 높으면 보상량이 작아져야 한다.
또한, 엔진에 따라 가속/감속량이 다를 수 있기 때문에 엔진 고유의 보상상수를 도입한다.
상기 조건들을 조합하여 정해지는 보상량은 다음과 같다.
1) 가속구간 (0 < (x-y) ≤ 90)
t2 = t1 × (1/(x-y)) × (Nmax/Ncurr) × C1 (식 1)
2) 감속구간 (90 < (x-y) ≤ 180)
t2 = t1 × (x-y-90) × (Nmax/Ncurr) × C2 (식 2)
여기서, t2는 보상 후 크랭크 투스 간 시간, t1은 마지막으로 측정된 크랭크 투스 간 시간, x는 현재각도, y는 최신 점화각도, Nmax는 최대 RPM, Ncurr는 현재 RPM, C1은 가속시 엔진 보상 상수, C2는 감속시 엔진 보상 상수이다.
즉, 본 발명에 따른 크랭크 센서의 노이즈 보상 방법은 점화각 기준으로 엔진 행정을 판정하고(S33), 가속구간과 감속구간에 따라 상기 식 1 또는 식 2에 의해 결정된 보상량을 기준으로 가상의 크랭크 정보를 생성한다(S34).
이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 크랭크 센서의 노이즈 보상 방법에 의하면, 노이즈로 인해 크랭크 정보가 없어도 과거의 크랭크 정보, 점화각도, 엔진 속도 정보 등을 이용하여 다음 크랭크 신호를 예측함으로써 연료분사 및 점화가 최대한 정확하게 이루어질 수 있도록 한다.
본 명세서와 첨부된 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 쉽게 설명하기 위한 목적으로 사용된 것일 뿐, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
1: 크랭크 센서 2: 캠 센서
3: ECU 4: 인젝터
5: 점화코일 11: HW 노이즈 처리부
12: SW 인터럽트 처리부 13: 크랭크 신호 적합성 판정부
14: 엔진 동기화 처리부 15: 엔진 각도 계산부
16: 엔진 회전수 계산부 17: 림프홈(Limphome) 처리부
21: 분사각도 계산부 22: 분사시간 계산부
23: 분사 출력부 31: 점화각도 계산부
32: 점화코일 충전시간 계산부 33: 점화코일 출력부
S10: 크랭크 신호 수신 단계 S20: 글리치 필터 처리 단계
S30: 적합성 여부 판정 단계 S31: 고장 판정 단계
S32: 크랭크 신호 진단 단계
S33: 점화각 기준 엔진 행정 판정 단계
S34: 가상 크랭크 포지션 신호정보 생성 단계
S40: 엔진 동기화 상태 계산 단계 S50: 엔진 각도 계산 단계
S60: 엔진 회전수 계산 단계

Claims (8)

  1. 크랭크 신호의 불량 판정이 비연속적으로 발생하는 경우,
    점화각 기준으로 엔진 행정을 판정하고, 이에 따라 결정된 보상량을 기준으로 가상의 크랭크 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 크랭크 센서의 노이즈 보상 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    점화각도 기준으로 90도 이전은 가속구간, 이후 180도 전까지는 감속구간으로 판정하고, 가속구간에서의 보상량과 감속구간에서의 보상량을 달리 설정하는 것을 특징으로 하는 크랭크 센서의 노이즈 보상 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 보상량은 RPM에 따라 달라지도록 설정되는 것을 특징으로 하는 크랭크 센서의 노이즈 보상 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 보상량은 RPM이 높을수록 작아지도록 설정되는 것을 특징으로 하는 크랭크 센서의 노이즈 보상 방법.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 보상량은 엔진에 따른 가속 및 감속 특성을 반영하여 설정되는 것을 특징으로 하는 크랭크 센서의 노이즈 보상 방법.
  6. 청구항 2 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가속구간에서의 보상량은 다음 식에 의해 정해지는 것을 특징으로 하는 크랭크 센서의 노이즈 보상 방법.
    t2 = t1 × (1/(x-y)) × (Nmax/Ncurr) × C1,
    여기서 t2는 보상 후 크랭크 투스 간 시간, t1은 마지막으로 측정된 크랭크 투스 간 시간, x는 현재각도, y는 최신 점화각도, Nmax는 최대 RPM, Ncurr는 현재 RPM, C1은 가속시 엔진 보상 상수, C2는 감속시 엔진 보상 상수이다.
  7. 청구항 2 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감속구간에서의 보상량은 다음 식에 의해 정해지는 것을 특징으로 하는 크랭크 센서의 노이즈 보상 방법.
    t2 = t1 × (x-y-90) × (Nmax/Ncurr) × C2,
    여기서 t2는 보상 후 크랭크 투스 간 시간, t1은 마지막으로 측정된 크랭크 투스 간 시간, x는 현재각도, y는 최신 점화각도, Nmax는 최대 RPM, Ncurr는 현재 RPM, C1은 가속시 엔진 보상 상수, C2는 감속시 엔진 보상 상수이다.
  8. 크랭크 신호의 불량 판정이 비연속적으로 발생하는 경우,
    점화각도 기준으로 90도 이전의 가속구간과 이후 180도 전까지의 감속구간으로 나누어 다음 식들로 결정되는 보상량을 기준으로 가상의 크랭크 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 크랭크 센서의 노이즈 보상 방법.
    1) 가속구간 (0 < (x-y) ≤ 90)
    t2 = t1 × (1/(x-y)) × (Nmax/Ncurr) × C1,
    2) 감속구간 (90 < (x-y) ≤ 180)
    t2 = t1 × (x-y-90) × (Nmax/Ncurr) × C2,
    여기서 t2는 보상 후 크랭크 투스 간 시간, t1은 마지막으로 측정된 크랭크 투스 간 시간, x는 현재각도, y는 최신 점화각도, Nmax는 최대 RPM, Ncurr는 현재 RPM, C1은 가속시 엔진 보상 상수, C2는 감속시 엔진 보상 상수이다.
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