KR20200014074A - 페일 세이프 적용 엔진 시동 제어 방법 및 차량 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 엔진 시스템에 적용된 연료 분사 및 점화 시점의 신뢰성 강화 방법은 엔진(3)의 연료 분사 및 점화 시작 시점의 시작 각도가 엔진제어유닛(10)에서 드라이버 시작 각도(Adrv)와 서브모듈 시작 각도(Asub)로 계산되고, 엔진(3)의 크랭킹(Cranking)으로 구분된 오차허용값을 드라이버 시작 각도(Adrv)에 적용하여 서브모듈 시작 각도(Asub)의 오계산 검증이 이루어진 후 연료 분사 및 점화의 시작 시점에 대한 시작 각도가 설정됨으로써 서브모듈(30)의 오계산으로 인한 시작 각도의 과도한 틀어짐에 따른 의도치 못한 엔진 동작을 방지하면서 의도한 연료 분사 및 점화의 종료 시점과 동작 시간이 준수되어 최적 엔진제어를 가능하게 한다.

Description

페일 세이프 적용 엔진 시동 제어 방법 및 차량{Method for Engine Start Control Based on Fail Safe Logic and Vehicle thereof}
본 발명은 엔진 시동 제어에 관한 것으로, 특히 계산된 정보 값에 대한 페일 세이프(Fail Safe) 적용으로 부정확한 데이터의 사용 가능성이 차단된 엔진 시동 제어를 가능하게 하는 차량에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 내연기관 엔진은 엔진제어유닛(Engine Control Unit)에 의한 연료 분사 및 점화의 제어로 동작한다.
이를 위해 상기 엔진제어유닛은 중앙처리장치(Central Processing Unit) 및 서브모듈(Submodule)로 구성되어 있다. 특히 상기 중앙처리장치는 엔진에 대한 연료 분사 및 점화를 제어하고, 상기 서브모듈은 중앙처리장치로 제공되는 분사 및 점화의 시작 각도를 계산하는 계산모듈(Calculation Module)을 포함하여 중앙처리장치의 제어를 위해 부여된 특정 역할이 수행되는 다양한 기능모듈(Function Module)들로 구성된다.
일례로 상기 계산모듈은 중앙처리장치(CPU)로부터 전달받은 종료 각도와 동작 시간을 이용하여 시작시점에 대한 계산을 수행한다. 그러면 상기 중앙처리장치는 종료 각도와 동작 시간을 계산모듈로 전달하면서 동시에 계산모듈의 시작각도를 시작시점으로 하여 연료 분사 및 점화를 시작하여 준다. 이 경우 상기 시작 각도는 기능모듈 중 하나인 타이머모듈(Timer Module)을 이용해 설정할 수 있다.
이와 같이 상기 엔진제어유닛은 종료/동작 시간 및 시작각도를 정보로 하여 중앙처리장치와 서브모듈 (즉, 계산모듈) 간 상호 데이터 교환이 이루어지면서 연료 분사 및 점화를 제어하여 준다.
일본공개특허 2017-210942(2016.05.27)
하지만 상기 엔진제어유닛에서 연료 분사 및 점화 제어의 정확성을 위해 특정한 서브모듈로부터 요구하는 시작각도는 크랭크 샤프트(Crank Shaft)의 크랭크 투스(Crank Tooth)에 대한 투스 주기(Tooth Period)(즉, 기어이(Tooth) 1개가 회전하는데 걸리는 시간)를 이용하는 방식이다.
일례로 상기 시작각도 계산 절차는 투스 주기(Tooth Period)로부터 분사 및 점화의 시작 시점에 대한 최신시작각도를 3개의 크랭크 기어이(Crank Tooth)(즉, 18도 각도)의 이전 시점까지 계산하고, 중앙처리장치로 전달되는 시작각도의 정보는 3개의 크랭크 기어이가 지난 시점에서 마지막 계산 각도를 시작 각도의 최종값으로 확정된다.
그러므로 서브모듈은 시작각도 계산 과정에서 분사 및 점화의 시작 시점을 오계산할 수 있는 소지가 있고, 상기 오계산의 발생이 비록 간헐적이더라도 중앙처리장치에서 오계산된 시작각도를 이용함으로써 의도치 않은 시점에서 시작되는 연료 분사 및 점화로 엔진의 최적화된 제어에 악영향이 미쳐질 수밖에 없다.
이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 중앙처리장치와 서브모듈을 연계한 페일 세이프(Fail Safe) 절차로 서브모듈이 제공하는 연료 분사 및 점화 시점에 대한 정보 값을 검증함으로써 서브모듈의 오계산 발생에 대응하고, 특히 페일 세이프(Fail Safe)를 통해 오계산 된 정보 값이 연료 분사 및 점화 시점에 사용되지 않음으로써 연료 분사 및 점화의 시작 시점의 과도한 틀어짐에 따른 의도치 못한 엔진의 동작 가능성을 줄이면서 의도한 연료 분사 및 점화의 종료 시점과 동작 시간 준수로 최적 엔진제어를 가능하게 하는 페일 세이프 적용 엔진 시동 제어 방법 및 차량의 제공에 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 페일 세이프 적용 엔진 시동 제어 방법은 엔진위치관리 드라이버, 인젝터 어플리케이션, 이그니터 어플리케이션, 인젝터 드라이버, 이그니터 드라이버, 서브모듈을 포함한 엔진제어유닛이 엔진의 키 온과 함께 온으로 전환되는 단계, 상기 엔진위치관리 드라이버에 의해 키 온 시동시점, 시동이외 시점, 연료분사 개시시점의 어느 하나에서 상기 엔진의 연료 분사 및 점화 시작 시점의 시작 각도가 상기 인젝터 드라이버에서 드라이버 시작 각도와 상기 서브모듈에서 서브모듈 시작 각도로 각각 계산되는 엔진시동정보 산출 제어 단계, 상기 인젝터 드라이버에 의해 상기 서브모듈 시작 각도의 오계산이 상기 드라이버 시작 각도로 검증되는 산출정보 페일 세이프 제어 단계, 상기 엔진제어유닛에서 상기 서브모듈 시작 각도와 상기 드라이버 시작 각도 중 검증된 값을 상기 연료 분사 및 점화 시작 시점에 적용시켜주는 연료분사 및 점화 제어 단계로 수행되는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예로서, 상기 엔진시동정보 산출 제어 단계는, 상기 엔진위치관리 드라이버에서 상기 엔진의 크랭크 신호와 캠 신호로 드라이버 동기화 확인과 싱크 타스크 수행이 이루어지는 단계, 상기 싱크 타스크 수행 시 상기 인젝터 어플리케이션과 상기 이그니터 어플리케이션에서 상기 연료 분사 및 점화에 대한 ASW 종료각도와 동작시간이 계산되는 단계, 상기 인젝터 드라이버와 상기 이그니터 드라이버에서 상기 ASW 종료각도와 상기 ASW 동작시간으로 상기 드라이버 시작 각도가 계산된 후 상기 서브모듈에서 계산된 상기 서브모듈 시작 각도가 확인되는 단계로 수행된다.
바람직한 실시예로서, 상기 엔진시동정보 산출 제어 단계에서 상기 크랭크 신호는 크랭크샤프트에 부착된 크랭크 타겟 휠의 기어이 센싱 정보이고, 상기 캠 신호는 캠샤프트에 부착된 캠 타겟 휠의 모서리 센싱 정보이다. 상기 드라이버 동기화 확인은 상기 엔진의 기통내 피스톤의 위치 판정 시점으로 이루어지고, 상기 싱크 타스크 진행은 상기 엔진의 1 사이클 동안 기통 개수만큼 이루어진다.
바람직한 실시예로서, 상기 산출정보 페일 세이프 제어 단계는 엔진제어유닛이 엔진의 키 온과 함께 온으로 전환되면, 상기 엔진의 연료 분사 및 점화의 시작 시점에 대한 시작 각도를 인젝터 드라이버의 드라이버 시작 각도로 서브모듈의 서브모듈 시작 각도에 대한 오계산 검증을 수행한다.
바람직한 실시예로서, 상기 산출정보 페일 세이프 제어 단계는 상기 엔진의 크랭킹으로 엔진 크랭킹 중 페일 세이프 제어 단계와 엔진 크랭킹 후 페일 세이프 제어 단계로 구분되고, 상기 드라이버 시작 각도에 대한 상기 서브모듈 시작 각도의 오차허용값으로 상기 오계산 검증이 이루어지는 단계, 기어이가 3개 경과되기 이전 시점에서 판단된 크랭크 투스 위치 경과로 상기 오계산 검증이 완료되는 단계, 상기 연료 분사 및 점화의 시작 시점에 대한 시작 각도의 설정이 레지스터의 저장으로 이루어지는 단계, 상기 레지스터의 동작이 상기 연료 분사 및 점화의 타이밍 시점에서 이루어지는 단계로 이루어진다.
바람직한 실시예로서, 상기 엔진 크랭킹 중 페일 세이프 제어 단계에는 상기 오차허용값이 크랭킹 중 오차허용값으로 적용되고, 상기 엔진 크랭킹 후 페일 세이프 제어 단계에는 상기 오차허용값이 크랭킹 중 오차허용값으로 적용되며, 상기 크랭킹 중 오차허용값은 상기 크랭킹 중 오차허용값 보다 크게 설정된다.
바람직한 실시예로서, 상기 엔진 크랭킹 중 페일 세이프 제어 단계는 상기 크랭킹 중 오차허용값을 상기 드라이버 시작 각도에 적용하여 상기 서브모듈 시작 각도에 대한 오차허용범위가 확인되는 단계, 상기 오차허용범위로 상기 서브모듈 시작 각도와 상기 드라이버 시작 각도 중 어느 하나가 상기 연료 분사 및 점화의 시작 시점에 대한 시작 각도로 설정되는 단계로 구분된다.
바람직한 실시예로서, 상기 엔진 크랭킹 중 페일 세이프 제어 단계에서 상기 오차허용범위의 확인은 상기 서브모듈 시작 각도가 상기 드라이버 시작 각도에서 상기 크랭킹 중 오차허용값을 뺀 차이 값과 상기 드라이버 시작 각도에서 상기 크랭킹 중 오차허용값을 더한 합산 값의 사이에 존재할 때 이루어진다. 상기 오차허용범위의 충족인 경우에는 상기 서브모듈 시작 각도가 적용된다. 상기 오차허용범위의 미충족인 경우에는 상기 서브모듈 시작 각도의 이전 값인 과거 서브모듈 시작 각도를 적용하고, 상기 드라이버 시작 각도는 상기 과거 서브모듈 시작 각도가 오차허용범위를 충족하지 않은 경우에 적용된다. 상기 과거 서브모듈 시작 각도는 오차허용범위를 충족한 복수개 중 최신 값이 선택된다.
바람직한 실시예로서, 상기 엔진 크랭킹 후 페일 세이프 제어 단계는 상기 크랭킹 후 오차허용값을 상기 드라이버 시작 각도에 적용하여 상기 서브모듈 시작 각도에 대한 오차허용범위가 확인되는 단계, 상기 오차허용범위로 상기 서브모듈 시작 각도와 상기 드라이버 시작 각도 중 어느 하나가 상기 연료 분사 및 점화의 시작 시점에 대한 시작 각도로 설정되는 단계로 구분된다.
바람직한 실시예로서, 상기 엔진 크랭킹 후 페일 세이프 제어 단계에서 상기 오차허용범위의 확인은 상기 서브모듈 시작 각도가 상기 드라이버 시작 각도에서 상기 크랭킹 후 오차허용값을 뺀 차이 값과 상기 드라이버 시작 각도에서 상기 크랭킹 후 오차허용값을 더한 합산 값의 사이에 존재할 때 이루어진다. 상기 오차허용범위의 충족인 경우에는 상기 서브모듈 시작 각도가 적용된다. 상기 오차허용범위의 미충족인 경우에는 상기 서브모듈 시작 각도의 이전 값인 과거 서브모듈 시작 각도를 적용하고, 상기 드라이버 시작 각도는 상기 과거 서브모듈 시작 각도가 오차허용범위를 충족하지 않은 경우에 적용된다. 상기 과거 서브모듈 시작 각도는 오차허용범위를 충족한 복수개 중 최신 값이 선택된다.
그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량은 엔진위치관리 드라이버, 인젝터 어플리케이션, 이그니터 어플리케이션, 인젝터 드라이버, 이그니터 드라이버, 서브모듈로 구성된 엔진제어유닛이 포함되고; 상기 인젝터 드라이버의 드라이버 시작 각도와 상기 서브모듈의 서브모듈 시작 각도로 각각 계산되고, 상기 엔진의 크랭킹으로 구분된 오차허용값을 상기 드라이버 시작 각도에 적용하여 상기 서브모듈 시작 각도의 오계산 검증이 이루어진 다음, 연료 분사 및 점화의 시작 시점에 대한 시작 각도를 출력하여 주는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예로서, 상기 엔진위치관리 드라이버는 동기화의 확인과 싱크 타스크를 진행하고, 상기 인젝터 어플리케이션과 상기 이그니터 어플리케이션은 상기 싱크 타스크의 진행 시점에서 상기 연료 분사 및 점화에 대한 종료각도와 동작시간을 계산하며, 상기 인젝터 드라이버와 상기 이그니터 드라이버 및 상기 서브모듈의 각각은 상기 종료각도와 상기 동작시간을 전달받는다.
이러한 본 발명의 차량에 적용된 엔진 시동 제어는 페일 세이프(Fail Safe) 개념을 통해 하기와 같은 작용 및 효과가 구현된다.
첫째, 페일 세이프(Fail Safe) 로직으로 연료 분사 및 점화의 시작 시점에 대한 오계산 적용이 근본적으로 방지된다. 둘째, 오계산 적용으로 인한 연료 분사 및 점화의 시작 시점의 과도한 틀어짐이 해소된다. 셋째, 오계산 적용에 따른 의도치 못한 엔진의 동작 가능성이 줄어든다. 넷째, 엔진의 제어시 의도된 연료 분사 및 점화의 종료 시점과 동작 시간이 최대한 준수되므로 엔진 최적화 제어가 가능하다. 다섯째, 엔진제어유닛(ECU)을 구성하는 ASW(Application Software)와 드라이버(Driver)가 설정 로직에 따른 요구를 준수함으로써 엔진 제어의 악영향을 해소할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 페일 세이프 적용 엔진 시동 제어 방법의 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 페일 세이프 적용 엔진 시동 제어가 구현되는 차량의 구성도이며, 도 3은 본 발명에 따른 엔진 시동 제어를 위한 엔진시동정보 산출 제어의 순서도이고, 도 4는 본 발명에 따른 산출정보 페일 세이프 제어로 해소되는 싱크 타스크(Sync Task) 수행 시점과 실제 분사 시점의 간격 발생 선도의 예이며, 도 5는 본 발명에 따른 엔진 시동 제어를 위한 산출정보 페일 세이프 제어가 엔진 크랭킹 중에 적용되는 순서도이고, 도 6은 본 발명에 따른 엔진 시동 제어를 위한 산출정보 페일 세이프 제어가 엔진 크랭킹 후에 적용되는 순서도이다.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시 예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
도 1을 참조하면, 페일 세이프 적용 엔진 시동 제어 방법은 엔진의 키 온 시동시점, 시동이외 시점, 연료분사 개시시점의 어느 하나에서 엔진제어유닛(Engine Control Unit)이 온(ON)(S1)으로 전환된 상태에서 엔진 동기화 후 싱크 타스크(Sync Task)의 수행시점에서 이루어지는 엔진시동정보 산출 제어(S2)와 산출정보 페일 세이프 제어(S3) 및 연료분사 및 점화 제어(S4)로 수행된다.
특히 상기 산출정보 페일 세이프 제어(S3)는 엔진제어유닛의 서브모듈이 제공하는 연료 분사 및 점화의 시작 각도를 엔진제어유닛의 드라이버가 받아오는 단계, 상기 드라이버에서 자체적으로 계산한 시작 각도를 이용하여 엔진 상황에 따라 세분화된 오차 허용 범위를 설정하는 단계, 상기 서브모듈이 제공하는 시작 각도가 설정된 오차 허용 범위 내에 들어오는지 판정한 후 오차 허용 범위 내에 들어오는 경우 가장 최신에 계산된 값을 시작 각도로 설정하는 단계를 포함하는 페일 세이프(Fail Safe) 로직으로 구현된다.
이로부터 상기 페일 세이프 적용 엔진 시동 제어 방법은 엔진제어유닛(Engine Control Unit)을 구성하는 서브모듈(Submodule)의 오계산된 시작각도로 인해 연료 분사 및 점화의 시작 시점이 과도하게 틀어짐을 산출정보 페일 세이프 제어(S30)의 페일 세이프 로직(Fail Safe Logic)으로 방지한다. 특히 상기 페일 세이프 로직(Fail Safe Logic)은 엔진제어유닛(Engine Control Unit)을 구성하는 인젝터/이그니터 드라이버(Driver)의 자체적인 계산을 통해 서브모듈(Submodule)의 시작각도 계산 값에 대한 무조건적인 맹신을 걸러준다.
그 결과 상기 페일 세이프 적용 엔진 시동 제어 방법은 엔진제어유닛(Engine Control Unit)이 서브모듈(Submodule)의 간헐적으로 발생될 수 있는 시작각도 오계산을 자체적으로 검증할 수 있도록 함으로써 엔진의 최적화된 제어에 악영향이 미치는 의도치 않은 시점의 연료 분사 및 점화 시작 현상을 방지한다.
도 2를 참조하면, 차량(1)은 엔진(3)을 제어하면서 엔진 데이터 입력부(5)의 정보를 입력받는 엔진제어유닛(Engine Control Unit)(10)을 포함한다.
구체적으로 상기 엔진(3)은 내연기관 엔진이고, 상기 엔진 데이터 입력부(5)는 엔진(3)을 포함한 차량(1)의 탑재센서정보를 검출하여 엔진제어유닛(10)으로 전송한다. 이 경우 상기 탑재센서정보에는 엔진(3)의 키 온/오프(ON/OFF)신호, 크랭크 포지션 센서의 크랭크 신호, 캠 센서의 캠 신호, 엔진(3)의 기통(실린더) 번호, 인젝터 및 이그니터 동작 신호, 엔진 회전수(Revolution Per Minute) 등이 포함된다.
구체적으로 상기 엔진제어유닛(Engine Control Unit)(10)은 연료 분사 및 점화를 제어하기 위한 소프트웨어가 동작하고, 연료 분사 및 점화의 시작 시점에 대한 오계산 여부를 판정하고, 정상 각도 범위 내에서 연료 분사 및 점화가 수행되도록 하기 위한 페일 세이프(Fail Safe) 로직을 수행한다. 이를 위해 상기 엔진제어유닛(Engine Control Unit)(10)은 엔진위치관리 드라이버(Engine Position Management Driver)(21), 인젝터 어플리케이션(Application Software)(23), 이그니터 어플리케이션(Application Software)(25), 인젝터 드라이버(Driver)(27), 이그니터 드라이버(Driver)(29)로 구성된 중앙처리장치(20), 서브모듈(Submodule)(30), 타이머 모듈(40) 및 신호 출력부(50)로 구분된다.
일례로 상기 엔진위치관리 드라이버(21)는 크랭크샤프트(Crankshaft)에 부착되어 있는 크랭크 타겟 휠(Crank Target Wheel)의 기어이(Tooth)와 캠샤프트(Camshaft)에 부착되어 있는 캠 타겟 휠(Cam Target Wheel)의 모서리(Edge)에 대한 센싱 값(Sensing Value)에 의한 시점 동기화(Synchronize)로 이루어지는 싱크 타스크(Sync Task)를 수행한다.
상기 인젝터/이그니터 어플리케이션(23,25)은 분사 및 점화의 종료 각도와 동작 시간을 계산하고 이를 인젝터/이그니터 드라이버(27,29)에 전달한다. 상기 인젝터/이그니터 드라이버(27,29)는 인젝터/이그니터 어플리케이션(23,25)에서 전달 받은 각도와 시간을 서브모듈(30)에 전달한다. 또한 상기 인젝터/이그니터 드라이버(27,29)는 엔진위치관리 드라이버(21)로부터 해당 시점까지 저장된 다수의 투스 주기(Tooth Period)를 읽어 와서 구한 평균값을 이용하여 동작 시간을 각도로 환산한 후 종료 각도에서 환산된 각도를 빼서 시작 각도를 계산한다.
나아가 상기 인젝터/이그니터 드라이버(27,29)는 서브모듈(30)로부터 전달 받은 시작 각도를 자체적으로 계산한 시작 각도와 비교한 차이를 오차 범위로 판정하고, 오차 범위 이내인 경우서브모듈(30)의 값을 이용하는 반면 오차 범위를 벗어난 경우 자체적으로 계산한 값을 타이머 모듈(40)에 설정하고, 그 시점에 맞추어 분사 및 점화를 출력하여 준다.
그러므로 상기 엔진위치관리 드라이버(21)에서 투스 주기(Tooth Period)가 해당 시점까지 복수개로 저장되고, 상기 인젝터/이그니터 어플리케이션(23,25)에서 연료 분사 및 점화의 동작 시간과 종료 각도 계산이 수행되며, 인젝터/이그니터 드라이버(27,29)에서 시작 시점에 대한 계산 요청 및 서브모듈(Submodule)의 시작각도 계산 값에 대한 페일 세이프 로직(Fail Safe Logic)의 검증이 수행된다.
상기 엔진위치관리 드라이버(21), 상기 인젝터 어플리케이션(23), 상기 이그니터 어플리케이션(25), 상기 인젝터 드라이버(27) 및 상기 이그니터 드라이버(29)의 세부 구성요소 및 동작은 이후 상세히 설명된다.
구체적으로 상기 서브모듈(30)은 계산한 최신의 시작 각도로부터 3개의 크랭크 투스(Crank Tooth)의 환산 각도인 18도 이전 시점까지 매 크랭크 투스(Crank Tooth) 마다 기어이(Tooth) 1개가 회전하는데 걸리는 시간을 토대로 연료 분사 및 점화의 시작 시점을 시작 각도로 계산하고, 18도 시점이 지나면 마지막 계산 각도를 시작각도의 최종값으로 확정하여 인젝터/이그니터 드라이버(27,29)로 전달한다.
구체적으로 상기 타이머 모듈(40)은 인젝터/이그니터 드라이버(27,29)로부터 전달된 연료 분사 및 점화 시작의 시작시점에 대한 설정을 수행한다. 상기 신호 출력부(50)는 설정된 시작시점에 맞추어 연료 분사 및 점화가 시작되는 신호를 엔진(3)쪽으로 출력한다.
이하 도 1의 페일 세이프 적용 엔진 시동 제어 방법을 도 2 내지 도 6을 참조로 상세히 설명한다. 이 경우 제어주체는 엔진제어유닛(10)이고, 제어대상은 엔진제어유닛(10)의 신호 출력부(50)를 통해 인젝터의 분사와 이그니터의 점화가 이루어지는 엔진(3)이다.
엔진제어유닛(10)은 S1의 엔진제어유닛 활성화 단계를 수행한다. 도 2를 참조하면, 엔진제어유닛(10)은 엔진 데이터 입력부(5)로부터 엔진(3)의 키 온/오프(ON/OFF) 신호, 크랭크 포지션 센서의 크랭크 신호, 캠 센서의 캠 신호, 엔진(3)의 기통(실린더) 번호, 인젝터 및 이그니터 동작 신호, 엔진 회전수(Revolution Per Minute) 등이 포함된다. 그러므로 엔진제어유닛(10)은 엔진(3)의 키 온(ON) 신호와 연계로 온(ON)으로 전환되어 활성화된다.
이어 엔진제어유닛(10)은 S2의 엔진시동정보 산출 제어 단계로 진입한다. 도 2를 참조하면, 엔진제어유닛(10)은 엔진 데이터 입력부(5)의 정보 중 기통(실린더) 번호, 인젝터 및 이그니터 동작 신호, 엔진 회전수(Revolution Per Minute)를 참조하면서 크랭크신호와 캠 신호에 기반 되어 연료 분사 및 점화 시작의 시작시점에 대한 설정을 수행한다.
구체적으로 엔진제어유닛(10)은 엔진시동정보 산출 제어(S2)를 도 3과 같이 구분하여 연료 분사 및 점화 시작의 시작시점에 대한 설정을 수행한다.
도 3을 참조하면, 상기 엔진시동정보 산출 제어(S2)는 S20의 드라이버(Driver) 신호처리(예, 크랭크신호와 캠 신호) 단계, S21의 드라이버(Driver) 동기화(Sync) 단계, S22의 드라이버(Driver) 싱크 타스크(Sync Task) 수행 단계, S23의 ASW(Application Software) 제어인자(예, 분사 및 점화 종료각도(Aend)와 동작시간(Ti)) 계산 단계, S24의 드라이버(Driver) 제어인자(예, 시작 각도(Adrv)) 계산 및 ASW(Application Software) 제어인자 서브모듈(Submodule) 전달 단계, S25의 서브모듈(Submodule) 제어인자(예, 시작 각도(Asub)) 계산 및 드라이버(Driver) 전달 단계로 구분한다.
일례로 상기 드라이버 신호처리(S20)는 엔진(3)의 기통(실린더)내 피스톤의 위치 계산 및 판정을 위해 엔진 데이터 입력부(5)의 정보 중 크랭크신호와 캠 신호를 이용한다. 상기 드라이버 동기화(Sync)(S21)는 기통(실린더) 내 피스톤의 위치 판정 시점으로 이루어진다. 상기 드라이버 싱크 타스크(Sync Task) 수행(S22)은 동기화(Sync)에 이어 엔진(3)의 1 사이클(Cycle) 동안 기통(실린더)의 개수만큼 수행된다.
도 2를 참조하면, 상기 드라이버 신호처리(S20)와 상기 드라이버 동기화(Sync)(S21) 및 상기 드라이버 싱크 타스크(Sync Task)(S22)를 위한 드라이버(Driver)는 엔진위치관리 드라이버(21)이고, 상기 엔진위치관리 드라이버(21)는 크랭크센서 신호 처리부(21a), 캠센서 신호 처리부(21b), 엔진동기화 처리부(21c) 및 엔진위치 계산부(21d)로 구분된다.
구체적으로 상기 크랭크센서 신호 처리부(21a)는 크랭크샤프트(Crankshaft)에 부착되어 있는 크랭크 타겟 휠(Crank Target Wheel)의 기어이(Tooth) 센싱(Sensing) 정보를 이용하고, 상기 캠센서 신호 처리부(21b)는 캠샤프트(Camshaft)에 부착되어 있는 캠 타겟 휠(Cam Target Wheel)의 모서리(Edge)에 대한 센싱(Sensing) 정보를 이용하며, 이로부터 엔진(3)의 기통(실린더)내 피스톤의 위치에 대한 계산 및 판정이 이루어진다.
구체적으로 상기 엔진동기화 처리부(21c)는 엔진(3)의 기통(실린더) 내 피스톤의 위치 판정 시점을 이용하여 상기 동기화(Sync)(S21)를 판단함으로써 결과적으로 동기화(Sync) 시점이 결정되고, 동기화(Sync) 시점을 이용하여 상기 싱크 타스크(Sync Task)(S22)를 수행함으로써 동기화(Sync)가 이루어진 이후부터는 싱크 타스크(Sync Task)가 진행된다. 일례로 상기 싱크 타스크(Sync Task)의 진행은 엔진(3)의 1 사이클(Cycle) 동안 기통(실린더)의 개수만큼 수행된다. 이 경우 엔진(3)이 4 기통인 경우 엔진 사이클(Cycle)에 의한 엔진의 2회전 동안 4번의 싱크 타스크(Sync Task)가 수행되고, 수행위치의 각도환산은 0도, 180도, 360도, 540도 지점이다. 상기 엔진위치 계산부(21d)는 매 크랭크 투스(Crank Tooth)가 지날 때마다 투스 주기(Tooth Period)를 버퍼(Buffer)에 저장한다. 이 경우 상기 투스 주기(Tooth Period)는 1개의 크랭크 투스(Crank Tooth)가 회전하는데 걸리는 시간이다. 또한 상기 버퍼(Buffer)는 타이머 모듈(40)을 적용할 수 있다.
일례로 상기 ASW(Application Software) 제어인자 계산(S23)은 인젝터와 이그니터의 각각에 대한 분사 및 점화 종료각도(Aend)와 동작시간(Ti)을 제어인자로 하여 이루어진다.
도 2를 참조하면, 상기 ASW 제어인자 계산(S23)을 위한 ASW(Application Software)는 인젝터 어플리케이션(23)과 이그니터 어플리케이션(25)이고, 상기 인젝터 어플리케이션(23)은 분사종료각도 계산부(23a)과 분사시간 계산부(23b)로 구분되며, 상기 이그니터 어플리케이션(25)은 점화종료각도 계산부(25a)와 점화시간 계산부(25b) 구분된다. 그러므로 상기 인젝터 어플리케이션(23)과 상기 이그니터 어플리케이션(25)은 종료 각도인 Aend 및 동작 시간인 Ti를 ASW 계산 영역으로 한다.
구체적으로 상기 분사종료각도 계산부(23a)는 엔진위치관리 드라이버(21)의 싱크 타스크(Sync Task) 수행시점에서 연료 분사의 종료 각도를 계산하여 인젝터 드라이버(27)로 전달한다. 상기 분사시간 계산부(23b)는 싱크 타스크(Sync Task)의 수행 시 연료 분사의 동작 시간을 계산하여 인젝터 드라이버(27)로 전달한다. 상기 점화종료각도 계산부(25a)는 싱크 타스크(Sync Task)의 수행 시 점화의 종료 각도를 계산하여 이그니터 드라이버(29)로 전달한다. 상기 점화시간 계산부(25b)는 싱크 타스크(Sync Task)의 수행 시 점화의 동작 시간을 계산하여 이그니터 드라이버(29)로 전달한다.
일례로 상기 드라이버(Driver) 제어인자 계산 및 전달(S24)은 제어인자인 시작 각도(Adrv)의 계산을 위해 인젝터 어플리케이션(23)과 이그니터 어플리케이션(25)로부터 종료 각도(Aend) 및 동작 시간(Ti)을 전달받고 동시에 이를 서브모듈(30)에 전달하여 준다. 그리고 상기 서브모듈 제어인자 계산 및 전달 단계(S25)는 제어인자인 시작 각도(Asub)의 계산을 위해 인젝터 어플리케이션(23)과 이그니터 어플리케이션(25)의 종료 각도(Aend) 및 동작 시간(Ti)을 이용하고 동시에 계산된 시작 각도(Asub)를 인젝터 드라이버(27)와 이그니터 드라이버(29)로 전달한다. 이 경우 종료 각도(Aend)는 ˚ 이고, 동작 시간(Ti)은 ms이다.
이를 위해 상기 투스 주기(Tooth Period)는 T1, T2, ···, Tn로 명명되어 N(3 이상의 정수)개로 구분되고, 투스 주기 평균(Tmean)은 “Tmean = (T1+T2+ ··· +Tn)/n”로 정의된다. 상기 동작 시간은 기어이(Tooth) 개수로 결정되고, 동작 시간에 해당하는 기어이(Tooth) 개수(Ni)는 “ Ni = Ti/Tmean”로 정의된다. 상기 동작 시간에 대한 동작 시간 각도 환산 값(Di˚)은 “Di˚ = Ni × D˚”로 정의되고, D˚는 1개의 기어이(Tooth) 에 대한 각도로서 하드웨어적으로 설정되어 약 6˚를 적용한다. 이로부터 상기 드라이버 시작 각도는 “Adrv = Aend - Di˚로 산출된다.
도 2를 참조하면, 상기 드라이버(Driver) 제어인자 계산 및 전달(S24)을 위한 드라이버(Driver)는 인젝터 드라이버(27)와 이그니터 드라이버(29)이고, 상기 인젝터 드라이버(27)는 분사시작각도 계산부(27a), 분사시작각도 설정부(27b), 분사시간 설정부(27c) 및 분사 출력부(27d)로 구분되며, 상기 이그니터 드라이버(29)는 점화시작각도 계산부(29a), 점화시작각도 설정부(29b), 점화시간 설정부(29c) 및 점화 출력부(29d)로 구분된다. 그러므로 상기 인젝터 드라이버(27)와 상기 이그니터 드라이버(29)는 복수개의 투스 주기(Tooth Period)와 동작 시간 및 동작 시간의 각도 환산에 따른 시작 각도인 Adrv를 드라이버(Driver) 계산 영역으로 한다.
구체적으로 상기 분사시작각도 계산부(27a)는 엔진위치관리 드라이버(21)의 싱크 타스크(Sync Task) 수행시점에서 인젝터 어플리케이션(23)에서 전달한 연료 분사의 종료 각도를 참조하여 연료 분사의 시작 각도(Adrv)를 계산한다. 이 경우 상기 시작 각도(Adrv)는 엔진위치관리 드라이버(21)로부터 해당 시점까지 저장된 다수의 투스 주기(Tooth Period)를 읽어 와서 그 평균값을 구하고, 그 평균값을 이용하여 동작 시간을 각도로 환산한 다음 인젝터 어플리케이션(23)의 종료 각도에서 환산된 각도를 빼서 계산된다. 상기 분사시작각도 설정부(27b)는 분사시작각도를 설정한다. 상기 분사시간 설정부(27c)는 인젝터 어플리케이션(23)에서 전달한 연료 분사의 동작 시간을 참조하여 연료 분사의 분사시간을 설정한다. 상기 분사 출력부(27d)는 분사시작각도와 분사시간을 출력한다.
구체적으로 상기 점화시작각도 계산부(29a)는 엔진위치관리 드라이버(21)의 싱크 타스크(Sync Task) 수행시점에서 이그니터 어플리케이션(25)에서 전달한 연료 점화의 점화 종료 각도를 참조하여 점화의 점화시작각도를 계산한다. 상기 점화시작각도 설정부(29b)는 점화시작각도 계산부(29a)의 점화시작각도를 설정한다. 상기 점화시간 설정부(29c)는 이그니터 어플리케이션(23)에서 전달한 연료 점화의 동작 시간을 참조하여 연료 점화의 동작 시간(즉, 점화 시간)을 설정한다. 상기 점화 출력부(29d)는 점화시작각도와 동작 시간을 출력한다.
그러므로 상기 인젝터 드라이버(27)(즉, 분사시작각도 설정부(27b)와 분사시간 설정부(27c))는 인젝터 어플리케이션(23)의 종료 각도와 동작 시간을 서브모듈(30)로 전달하고, 나아가 서브모듈(30)로부터 전달 받은 시작 각도(Asub)를 자체적으로 계산한 시작 각도(Adrv)와 비교로 오차 범위 이내 차이 시 서브모듈(30)의 시작 각도 값(Adrv)을 사용하는 반면 오차 범위를 벗어난 차이 시 인젝터 드라이버(27)의 자체 계산 값인 시작 각도 값(Adrv)을 타이머모듈(40)에 설정한 후 그 시점에 맞추어 신호 출력부(50)로 분사 출력이 이루어진다. 또한 상기 이그니터 드라이버(29)(즉, 점화시작각도 설정부(29b)와 점화시간 설정부(29c))는 인젝터 어플리케이션(23)의 점화 종료 각도와 점화 시간을 서브모듈(30)로 전달하고, 나아가 인젝터 드라이버(27)의 분사 출력 시점에 맞춘 점화 출력이 이루어진다.
도 2를 참조하면, 상기 서브모듈(40)은 ASW(Application Software)가 계산한 종료 각도(Aend) 및 동작 시간(Ti)을 드라이버(Driver)로부터 전달받고, 현재의 크랭크 투스(Crank Tooth)에서 바로 다음의 크랭크 투스(Crank Tooth)에 대해 예측된 투스 주기(Tooth Period)의 값으로 ASW(Application Software)가 계산한 동작 시간(Ti)을 그 시간 동안 지나갈 크랭크 투스(Crank Tooth)의 개수로 환산한다. 이어 1개의 크랭크 투스(Crank Tooth)에 대한 각도(D˚)를 곱하여 동작 시간(Ti)으로부터 환산된 크랭크 투스(Crank Tooth)의 개수를 각도로 환산하고, ASW(Application Software)가 계산한 종료 각도(Aend)로부터 환산된 각도를 빼서 분사 및 점화의 시작 각도를 계산한다. 특히 상기 서브모듈(40)은 위의 시작 각도(Asub)에 대한 계산 과정을 서브모듈(40)이 계산한 최신의 시작 각도 이전 3개의 크랭크 투스(Crank Tooth)인 18˚ 지점까지 수행하여 준다. 그러므로 상기 서브모듈(Submodule)(40)은 시작 각도인 Asub를 계산 영역으로 한다.
한편 도 4를 참조하면, 엔진위치관리 드라이버(21)의 싱크 타스크(Sync Task) 수행 시점과 인젝터 드라이버(27)의 실제 분사 시점에 존재하는 간격이 예시된다. 도시된 예로부터, 상기 간격은 엔진(3)의 구동을 위한 다양한 엔진 조건으로 멀어지거나 가까워지는 간격 범위를 가질 수 있다. 따라서 실제 분사 수행 시점보다 훨씬 이전에 계산되어 부정확할 가능성이 높은 Adrv는 Asub의 페일 세이프(Fail Safe)에 대한 가이드라인으로 제공될 수 있음을 알 수 있다.
이어 도 5 및 도 6을 참조하면, 엔진제어유닛(10)은 S30의 엔진시동 확인 단계를 통해 산출정보 페일 세이프 제어(S3)를 엔진 크랭킹(Cranking) 중 페일 세이프 제어(S30-1)와 엔진 크랭킹 후 페일 세이프 제어(S30-2)로 구분한다.
구체적으로 상기 엔진시동 확인(S30)은 엔진제어유닛(10)이 엔진 데이터 입력부(5)의 정보 중 크랭크신호와 엔진 회전수(Revolution Per Minute)를 참조하고, 엔진 크랭킹을 판별하여 엔진이 시동 중인지 시동 완료인지를 확인한다. 이와 같이 엔진 크랭킹 중인지 아닌지를 판별함은 엔진 크랭킹 중에는 엔진의 RPM 변동이 크다. 큰 RPM 변동은 인젝터 드라이버(27)가 동작 시간을 각도로 환산하는 과정에서 사용하는 기어이(Tooth) 1개에 대한 투스 주기(Toot Period)의 변동량을 크게 하므로 인젝터 드라이버(27)의 시작 각도(Adrv)와 서브모듈(30)의 시작 각도(Asub) 간 오차 범위 판단에 영향을 미치게 된다. 그러므로 인젝터 드라이버(27)의 시작 각도(Adrv)와 서브모듈(30)의 시작 각도(Asub) 간 오차 범위는 엔진 크랭킹 여부로 달리한다.
이로부터 엔진 크랭킹(Cranking) 중 페일 세이프 제어(S30-1)에 적용되는 크랭킹 중 오차허용값(α)은 엔진 크랭킹 후 페일 세이프 제어(S30-2)에 적용되는 크랭킹 후 오차허용값(β) 보다 큰 값으로 설정된다. 이 경우 상기 오차허용값인 α와 β는 허용 범위 수치를 적용하고, 상기 허용 범위 수치는 각 엔진운전상황에 대한 반복 시험을 통해 도출되거나 또는 엔진 사양에 따른 특정 값을 가질 수 있다. 따라서 상기 엔진 크랭킹(Cranking) 중 페일 세이프 제어(S30-1)와 상기 엔진 크랭킹 후 페일 세이프 제어(S30-2)는 인젝터 드라이버(27)와 서브모듈(30) 간 오차 허용 범위에 대한 차이를 갖는 방식이다.
도 5를 참조하면, 엔진제어유닛(10)은 상기 엔진 크랭킹 중 페일 세이프 제어(S30-1)에 대해 S31-1의 서브모듈 현재 값 검증 단계, S32-1의 서브모듈 현재 값 이용 단계, S33-1의 서브모듈 과거 값 검증 단계, S34-1의 서브모듈 과거 값 이용 단계, S35-1의 서브모듈 대체 값 이용 단계, S36의 페일 세이프 조건 종료 단계, S37의 최종 시작 각도 설정단계, S38의 신호출력 단계로 수행한다.
일례로 상기 서브모듈 현재 값 검증 단계(S31-1)는 인젝터 드라이버(27)의 시작 각도(Adrv)와 서브모듈(30)의 시작 각도(Asub)를 각각 읽고, 이들 값을 크랭킹 중 오차범위 판단식에 적용한다.
크랭킹 중 오차범위 판단식 : Adrv α ≤ Asub ≤ Adrv + α
여기서 Adrv는 인젝터 드라이버(27)가 자체적으로 계산한 시작 각도이고, Asub는 서브모듈(30)이 자체적으로 계산한 시작 각도이며, α는 크랭킹 중 오차허용값이며, +,-는 두 값의 더하기와 빼기를 ≤는 두 값의 크기 관계를 나타내는 부등호이다.
상기 서브모듈 현재 값 이용 단계(S32-1)는 크랭킹 중 오차범위 판단 식으로부터 Asub가 Adrv 와 α의 차이값 이상이면서 Adrv 와 α의 합산값 이하인 경우에 적용되고, 이를 통해 레지스터(예, 시작 각도 저장 레지스터)에 서브모듈 현재 값이 서브모듈(30)의 시작 각도(Asub)로 저장된다.
일례로 상기 서브모듈 과거 값 검증 단계(S33-1)는 크랭킹 중 오차범위 판단 식으로부터 Asub가 Adrv 와 α의 차이값 이상이면서 Adrv 와 α의 합산값 이하가 아닌 경우에 수행된다. 그러므로 상기 서브모듈 과거 값 검증 단계(S33-1)는 레지스터(예, 시작 각도 저장 레지스터)에 서브모듈(30)의 과거 값으로 저장된 복수개의 시작 각도(Asub)를 서브모듈 과거 값으로 읽어와 S31-1의 크랭킹 중 오차범위 판단식을 충족하는 서브모듈 과거 값의 개수를 확인한다.
상기 서브모듈 과거 값 이용 단계(S34-1)는 오차범위 판단식으로부터 Adrv 와 α의 차이값 이상이면서 Adrv 와 α의 합산값 이하인 서브모듈 과거 값이 한 개라도 있는 경우에 적용되고, 이를 통해 레지스터(예, 시작 각도 저장 레지스터)에 서브모듈 과거 값이 서브모듈(30)의 시작 각도(Asub)로 저장된다. 특히 오차범위 판단식을 충족하는 서브모듈 과거 값이 복수개인 경우엔 가장 최근의 서브모듈 과거 값이 선택된다.
반면 상기 서브모듈 대체 값 이용 단계(S35-1)는 오차범위 판단식을 충족하는 서브모듈 과거 값이 한 개도 없는 경우에 적용되고, 이를 통해 레지스터(예, 시작 각도 저장 레지스터)에 인젝터 드라이버(27)에서 자체적으로 계산한 시작 각도(Adrv)가 서브모듈(30)의 시작 각도(Asub)를 대신하여 저장된다. 그 결과 엔진제어유닛(10)이 서브모듈(30)의 오계산된 시작 각도(Asub)를 적용할 때 발생될 수 있는 연료 분사 및 점화 시작 각도의 과도한 틀어짐을 방지할 수 있다.
일례로 상기 페일 세이프 조건 종료 단계(S36)는 엔진위치관리 드라이버(21)로부터 크랭크 투스(Crank Tooth) 위치를 확인하고, 현재 시점의 크랭크 투스(Crank Tooth)가 레지스터(예, 시작 각도 저장 레지스터)에 저장된 값으로부터 3개의 기어이(Tooth) 이전 시점 경과를 판단한다. 그러므로 상기 페일 세이프 조건 종료 단계(S36)는 3개의 기어이(Tooth) 이전 시점 미경과인 경우 엔진시동정보 산출 제어(S2)의 서브모듈 제어인자 계산 및 전달 단계(S25)로 복귀되고, 서브모듈(30)이 새롭게 계산한 시작 각도(Asub)를 가지고 전술된 위의 과정을 반복한다.
상기 최종 시작 각도 설정 단계(S37)는 엔진위치관리 드라이버(21)로부터 확인한 현재 크랭크 투스(Crank Tooth)가 레지스터(예, 시작 각도 저장 레지스터)에 저장된 값으로부터 3개의 기어이(Tooth) 이전 시점을 지난 경우에 적용되고, 이를 통해 타이머 모듈(40)(도 2 참조)에 레지스터(예, 시작 각도 저장 레지스터)에 저장된 시작 각도가 타이밍 시점이 설정된다. 이 경우 상기 타이머 시작 각도는 서브모듈 현재 값의 시작 각도(Asub)(S32-1) 또는 서브모듈 과거 값의 시작 각도(Asub)(S34-1) 또는 인젝터 드라이버(27)의 시작 각도(Adrv)(S35-1)를 의미한다.
상기 신호출력 단계(S38)는 인젝터 드라이버(27)와 이그니터 드라이버(29)(도 2 참조)가 타이머 모듈(40)(도 2 참조)에 설정된 타이밍 시점에 맞추어 분사 및 점화 출력을 시작한다. 그러면 신호 출력부(50)(도 2 참조)는 인젝터 드라이버(27)와 이그니터 드라이버(29)(도 2 참조)의 분사 및 점화 출력 신호를 인젝터와 이그니터의 출력으로 공급하고, 그 결과 엔진(3)이 동작하는 연료분사 및 점화 제어(S4)(도 1 참조)로 전환된다.
도 6을 참조하면, 엔진제어유닛(10)은 상기 엔진 크랭킹 후 페일 세이프 제어(S30-2)에 대해 S31-2의 서브모듈 현재 값 검증 단계, S32-2의 서브모듈 현재 값 이용 단계, S33-2의 서브모듈 과거 값 검증 단계, S34-2의 서브모듈 과거 값 이용 단계, S35-2의 서브모듈 대체 값 이용 단계, S36의 페일 세이프 조건 종료 단계, S37의 최종 시작 각도 설정단계, S38의 신호출력 단계로 수행한다.
일례로 상기 서브모듈 현재 값 검증 단계(S31-2)는 인젝터 드라이버(27)의 시작 각도(Adrv)와 서브모듈(30)의 시작 각도(Asub)를 각각 읽고, 이들 값을 크랭킹 후 오차범위 판단식에 적용한다.
크랭킹 후 오차범위 판단식 : Adrv β ≤ Asub ≤ Adrv + β
여기서 Adrv는 인젝터 드라이버(27)가 자체적으로 계산한 시작 각도이고, Asub는 서브모듈(30)이 자체적으로 계산한 시작 각도이며, β는 크랭킹 후 오차허용값이며, +,-는 두 값의 더하기와 빼기를 ≤는 두 값의 크기 관계를 나타내는 부등호이다.
상기 서브모듈 현재 값 이용 단계(S32-2)는 크랭킹 후 오차범위 판단 식으로부터 Asub가 Adrv 와 β의 차이값 이상이면서 Adrv 와 β의 합산값 이하인 경우에 적용되고, 이를 통해 레지스터(예, 시작 각도 저장 레지스터)에 서브모듈 현재 값이 서브모듈(30)의 시작 각도(Asub)로 저장된다.
일례로 상기 서브모듈 과거 값 검증 단계(S33-2)는 크랭킹 후 오차범위 판단 식으로부터 Asub가 Adrv 와 β의 차이값 이상이면서 Adrv 와 β의 합산값 이하가 아닌 경우에 수행된다. 그러므로 상기 서브모듈 과거 값 검증 단계(S33-2)는 레지스터(예, 시작 각도 저장 레지스터)에 서브모듈(30)의 과거 값으로 저장된 복수개의 시작 각도(Asub)를 서브모듈 과거 값으로 읽어와 S31-2의 크랭킹 후 오차범위 판단식을 충족하는 서브모듈 과거 값의 개수를 확인한다.
상기 서브모듈 과거 값 이용 단계(S34-2)는 오차범위 판단식으로부터 Adrv 와 β의 차이값 이상이면서 Adrv 와 β의 합산값 이하인 서브모듈 과거 값이 한 개라도 있는 경우에 적용되고, 이를 통해 레지스터(예, 시작 각도 저장 레지스터)에 서브모듈 과거 값이 서브모듈(30)의 시작 각도(Asub)로 저장된다. 특히 오차범위 판단식을 충족하는 서브모듈 과거 값이 복수개인 경우엔 가장 최근의 서브모듈 과거 값이 선택된다.
반면 상기 서브모듈 대체 값 이용 단계(S35-2)는 오차범위 판단식을 충족하는 서브모듈 과거 값이 한 개도 없는 경우에 적용되고, 이를 통해 레지스터(예, 시작 각도 저장 레지스터)에 인젝터 드라이버(27)에서 자체적으로 계산한 시작 각도(Adrv)가 서브모듈(30)의 시작 각도(Asub)를 대신하여 저장된다. 그 결과 엔진제어유닛(10)이 서브모듈(30)의 오계산된 시작 각도(Asub)를 적용할 때 발생될 수 있는 연료 분사 및 점화 시작 각도의 과도한 틀어짐을 방지할 수 있다.
일례로 상기 페일 세이프 조건 종료 단계(S36)는 엔진위치관리 드라이버(21)로부터 크랭크 투스(Crank Tooth) 위치를 확인하고, 현재 시점의 크랭크 투스(Crank Tooth)가 레지스터(예, 시작 각도 저장 레지스터)에 저장된 값으로부터 3개의 기어이(Tooth) 이전 시점 경과를 판단한다. 그러므로 상기 페일 세이프 조건 종료 단계(S36)는 3개의 기어이(Tooth) 이전 시점 미경과인 경우 엔진시동정보 산출 제어(S2)의 서브모듈 제어인자 계산 및 전달 단계(S25)로 복귀되고, 서브모듈(30)이 새롭게 계산한 시작 각도(Asub)를 가지고 전술된 위의 과정을 반복한다.
상기 최종 시작 각도 설정 단계(S37)는 엔진위치관리 드라이버(21)로부터 확인한 현재 크랭크 투스(Crank Tooth)가 레지스터(예, 시작 각도 저장 레지스터)에 저장된 값으로부터 3개의 기어이(Tooth) 이전 시점을 지난 경우에 적용되고, 이를 통해 타이머 모듈(40)(도 2 참조)에 레지스터(예, 시작 각도 저장 레지스터)에 저장된 시작 각도가 타이밍 시점이 설정된다. 이 경우 상기 타이머 시작 각도는 서브모듈 현재 값의 시작 각도(Asub)(S32-2) 또는 서브모듈 과거 값의 시작 각도(Asub)(S34-2) 또는 인젝터 드라이버(27)의 시작 각도(Adrv)(S35-2)를 의미한다.
상기 신호출력 단계(S38)는 인젝터 드라이버(27)와 이그니터 드라이버(29)(도 2 참조)가 타이머 모듈(40)(도 2 참조)에 설정된 타이밍 시점에 맞추어 분사 및 점화 출력을 시작한다.
한편 도 2를 참조하면, 신호 출력부(50)는 인젝터 드라이버(27)와 이그니터 드라이버(29)의 분사 및 점화 출력 신호를 인젝터와 이그니터의 출력으로 공급하고, 그 결과 엔진(3)이 동작하는 도 1의 연료분사 및 점화 제어(S4)로 전환된다.
전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 엔진 시스템의 연료 분사 및 점화 시점의 신뢰성 강화 방법은 엔진위치관리 드라이버(21), 인젝터 어플리케이션(23), 이그니터 어플리케이션(25), 인젝터 드라이버(27), 이그니터 드라이버(29), 서브모듈(30)을 포함한 엔진제어유닛(10)이 엔진(3)의 키 온과 함께 온으로 전환되면, 엔진(3)의 연료 분사 및 점화 시작 시점의 시작 각도를 상기 인젝터 드라이버(27)의 드라이버 시작 각도(Adrv)와 상기 서브모듈(30)의 서브모듈 시작 각도(Asub)로 각각 계산되고, 상기 엔진(3)의 크랭킹(Cranking)으로 구분된 오차허용값으로 상기 서브모듈 시작 각도(Asub)의 오계산을 검증하여 상기 연료 분사 및 점화의 시작 시점에 대한 시작 각도가 설정된다.
그 결과 연료 분사 및 점화 시점의 신뢰성 강화 방법은 상기 인젝터 드라이버(27)의 드라이버 시작 각도(Adrv)를 상기 서브모듈(30)의 서브모듈 시작 각도(Asub)에 대한 페일 세이프(Fail Safe)로 적용함으로써 서브모듈(30)의 오계산이 가져올 수 있는 연료 분사 및 점화의 시작 시점의 과도한 틀어짐에 따른 의도치 못한 엔진의 동작 가능성을 줄이면서 의도한 연료 분사 및 점화의 종료 시점과 동작 시간 준수로 최적 엔진제어가 가능하다.
1 : 차량 3 : 엔진
5 : 엔진 데이터 입력부 10 : 엔진제어유닛(Engine Control Unit)
20 : 중앙처리장치(Central Processing Unit)
21 : 엔진위치관리 드라이버(Engine Position Management Driver)
21a : 크랭크센서 신호 처리부 21b : 캠센서 신호 처리부
21c : 엔진동기화 처리부 21d : 엔진위치 계산부
23 : 인젝터 어플리케이션(Application Software)
23a : 분사종료각도 계산부 23b : 분사시간 계산부
25 : 이그니터 어플리케이션(Application Software)
25a : 점화종료각도 계산부 25b : 점화시간 계산부
27 : 인젝터 드라이버(Driver)
27a : 분사시작각도 계산부 27b : 분사시작각도 설정부
27c : 분사시간 설정부 27d : 분사 출력부
29 : 이그니터 드라이버(Driver)
29a : 점화시작각도 계산부 29b : 점화시작각도 설정부
29c : 점화시간 설정부 29d : 점화 출력부
30 : 서브모듈(Submodule) 31 : 계산모듈
40 : 타이머 모듈 50 : 신호 출력부

Claims (20)

  1. 엔진의 연료 분사 및 점화에 대한 시작 각도를 엔진제어유닛이 인젝터 드라이버의 드라이버 시작 각도가 이용되어 서브모듈의 서브모듈 시작 각도에 대한 오계산 검증을 수행해주는 산출정보 페일 세이프 제어;
    가 포함되는 것을 특징으로 하는 페일 세이프 적용 엔진 시동 제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 산출정보 페일 세이프 제어는, 상기 엔진의 크랭킹으로 엔진 크랭킹 중 페일 세이프 제어 단계와 엔진 크랭킹 후 페일 세이프 제어 단계로 구분되고, 상기 드라이버 시작 각도에 대한 상기 서브모듈 시작 각도의 오차허용값으로 상기 오계산 검증이 이루어지는 단계, 크랭크 투스 위치 경과로 상기 오계산 검증이 완료되는 단계, 상기 연료 분사 및 점화의 시작 시점에 대한 시작 각도의 설정이 레지스터의 저장으로 이루어지는 단계, 상기 레지스터의 동작이 상기 연료 분사 및 점화의 타이밍 시점에서 이루어지는 단계
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 페일 세이프 적용 엔진 시동 제어 방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 엔진 크랭킹 중 페일 세이프 제어 단계에는 상기 오차허용값이 크랭킹 중 오차허용값으로 적용되고, 상기 엔진 크랭킹 후 페일 세이프 제어 단계에는 상기 오차허용값이 크랭킹 중 오차허용값으로 적용되며, 상기 크랭킹 중 오차허용값은 상기 크랭킹 중 오차허용값 보다 크게 설정되는 것을 특징으로 하는 페일 세이프 적용 엔진 시동 제어 방법.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 엔진 크랭킹 중 페일 세이프 제어 단계는 상기 크랭킹 중 오차허용값을 상기 드라이버 시작 각도에 적용하여 상기 서브모듈 시작 각도에 대한 오차허용범위가 확인되는 단계, 상기 오차허용범위로 상기 서브모듈 시작 각도와 상기 드라이버 시작 각도 중 어느 하나가 상기 연료 분사 및 점화의 시작 시점에 대한 시작 각도로 설정되는 단계
    로 구분되는 것을 특징으로 하는 페일 세이프 적용 엔진 시동 제어 방법.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 오차허용범위의 확인은 상기 서브모듈 시작 각도가 상기 드라이버 시작 각도에서 상기 크랭킹 중 오차허용값을 뺀 차이 값과 상기 드라이버 시작 각도에서 상기 크랭킹 중 오차허용값을 더한 합산 값의 사이에 존재할 때 이루어지는 것을 특징으로 하는 페일 세이프 적용 엔진 시동 제어 방법.
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 오차허용범위의 충족인 경우에는 상기 서브모듈 시작 각도가 적용되는 것을 특징으로 하는 페일 세이프 적용 엔진 시동 제어 방법.
  7. 청구항 4에 있어서, 상기 오차허용범위의 미충족인 경우에는 상기 서브모듈 시작 각도의 이전 값인 과거 서브모듈 시작 각도를 적용하고, 상기 드라이버 시작 각도는 상기 과거 서브모듈 시작 각도가 오차허용범위를 충족하지 않은 경우에 적용되는 것을 특징으로 하는 페일 세이프 적용 엔진 시동 제어 방법.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 과거 서브모듈 시작 각도는 오차허용범위를 충족한 복수개 중 최신 값이 선택되는 것을 특징으로 하는 페일 세이프 적용 엔진 시동 제어 방법.
  9. 청구항 3에 있어서, 상기 엔진 크랭킹 후 페일 세이프 제어 단계는 상기 크랭킹 후 오차허용값을 상기 드라이버 시작 각도에 적용하여 상기 서브모듈 시작 각도에 대한 오차허용범위가 확인되는 단계, 상기 오차허용범위로 상기 서브모듈 시작 각도와 상기 드라이버 시작 각도 중 어느 하나가 상기 연료 분사 및 점화의 시작 시점에 대한 시작 각도로 설정되는 단계
    로 구분되는 것을 특징으로 하는 페일 세이프 적용 엔진 시동 제어 방법.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 오차허용범위의 확인은 상기 서브모듈 시작 각도가 상기 드라이버 시작 각도에서 상기 크랭킹 후 오차허용값을 뺀 차이 값과 상기 드라이버 시작 각도에서 상기 크랭킹 후 오차허용값을 더한 합산 값의 사이에 존재할 때 이루어지는 것을 특징으로 하는 페일 세이프 적용 엔진 시동 제어 방법.
  11. 청구항 9에 있어서, 상기 오차허용범위의 충족인 경우에는 상기 서브모듈 시작 각도가 적용되는 것을 특징으로 하는 페일 세이프 적용 엔진 시동 제어 방법.
  12. 청구항 9에 있어서, 상기 오차허용범위의 미충족인 경우에는 상기 서브모듈 시작 각도의 이전 값인 과거 서브모듈 시작 각도를 적용하고, 상기 드라이버 시작 각도는 상기 과거 서브모듈 시작 각도가 오차허용범위를 충족하지 않은 경우에 적용되는 것을 특징으로 하는 페일 세이프 적용 엔진 시동 제어 방법.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 과거 서브모듈 시작 각도는 오차허용범위를 충족한 복수개 중 최신 값이 선택되는 것을 특징으로 하는 페일 세이프 적용 엔진 시동 제어 방법.
  14. 청구항 2에 있어서, 상기 크랭크 투스 위치 경과의 시점은 3개의 기어이로 판단되는 것을 특징으로 하는 페일 세이프 적용 엔진 시동 제어 방법.
  15. 청구항 1에 있어서, 상기 시작 각도는 엔진의 키 온 시동시점, 시동이외 시점, 연료분사 개시시점의 어느 하나에서 시작되고, 상기 드라이버 시작 각도와 상기 서브모듈 시작 각도의 각각에 대한 계산은 엔진시동정보 산출 제어에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 페일 세이프 적용 엔진 시동 제어 방법.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 엔진시동정보 산출 제어는, 상기 엔진제어유닛에서 상기 엔진의 크랭크 신호와 캠 신호로 드라이버 동기화 확인과 싱크 타스크 진행이 이루어지는 단계, 상기 싱크 타스크 진행의 시점에서 상기 연료 분사 및 점화에 대한 ASW(Application Software) 종료각도와 동작시간이 계산되는 단계, 상기 ASW 종료각도와 상기 ASW 동작시간으로 상기 드라이버 시작 각도와 상기 서브모듈 시작 각도가 각각 계산된 후 각각의 값이 확인되는 단계
    로 수행되는 것을 특징으로 하는 페일 세이프 적용 엔진 시동 제어 방법.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 크랭크 신호는 크랭크샤프트에 부착된 크랭크 타겟 휠의 기어이 센싱 정보이고, 상기 캠 신호는 캠샤프트에 부착된 캠 타겟 휠의 모서리 센싱 정보인 것을 특징으로 하는 페일 세이프 적용 엔진 시동 제어 방법.
  18. 청구항 16에 있어서, 상기 드라이버 동기화 확인은 상기 엔진의 기통내 피스톤의 위치 판정 시점으로 이루어지고, 상기 싱크 타스크 진행은 상기 엔진의 1 사이클 동안 기통 개수만큼 이루어지는 것을 특징으로 하는 페일 세이프 적용 엔진 시동 제어 방법.
  19. 엔진위치관리 드라이버, 인젝터 어플리케이션, 이그니터 어플리케이션, 인젝터 드라이버, 이그니터 드라이버, 서브모듈로 구성된 엔진제어유닛이 포함되고;
    상기 인젝터 드라이버(27)의 드라이버 시작 각도와 상기 서브모듈의 서브모듈 시작 각도로 각각 계산되고, 상기 엔진의 크랭킹으로 구분된 오차허용값을 상기 드라이버 시작 각도에 적용하여 상기 서브모듈 시작 각도의 오계산 검증이 이루어진 다음, 연료 분사 및 점화의 시작 시점에 대한 시작 각도를 출력하여 주는 것을 특징으로 하는 차량.
  20. 청구항 19에 있어서, 상기 엔진위치관리 드라이버는 동기화의 확인과 싱크 타스크를 진행하고, 상기 인젝터 어플리케이션과 상기 이그니터 어플리케이션은 상기 싱크 타스크의 진행 시점에서 상기 연료 분사 및 점화에 대한 종료각도와 동작시간을 계산하며, 상기 인젝터 드라이버와 상기 이그니터 드라이버 및 상기 서브모듈의 각각은 상기 종료각도와 상기 동작시간을 전달받는 것을 특징으로 하는 차량.
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