KR20200107126A - 크랭크 샤프트 포지션 센서 고장 시 캠 포지션 센서를 이용한 림프홈 방법 - Google Patents

크랭크 샤프트 포지션 센서 고장 시 캠 포지션 센서를 이용한 림프홈 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 림프홈 모드의 제어 방법에 관한 발명으로서, 크랭크 샤프트 포지션 센서에 고장이 발생된 경우, 흡기 캠 포지션 센서와 배기 캠 포지션 센서 각각으로부터의 캠 신호의 전압 레벨 및/또는 레벨 길이를, 해당 캠의 설계시에 부여된 고유의 설계값과 대비하여 설계값에 더 근접한 캠 신호를 생성하는 캠 포지션 센서를 선택하고, 선택된 상기 캠 포지션 센서로부터의 캠 신호에 근거하여 림프홈 모드에서의 엔진 제어를 실시하는 것을 특징으로 한다.

Description

크랭크 샤프트 포지션 센서 고장 시 캠 포지션 센서를 이용한 림프홈 방법{CONTROL METHOD FOR LIMP-HOME MODE USING CAM POSITION SENSOR IN CRANK SHAFT POSTION SENSOR FAILURE}
크랭크 샤프트 포지션 센서 고장 시 캠 센서를 이용한 림프홈 방법에 관한 발명으로서, 보다 상세하게는 크랭크 샤프트 포지션 센서 고장 시에 캠 센서로부터 수신되는 센서 신호를 이용한 엔진 동기화에 의해 림프홈 모드를 실시하는 방법에 관한 발명이다.
내연기관을 장착한 자동차의 경우, 차량의 주행 조건 등에 따라 연료의 분사 시점 및 점화시점을 조절하도록 하고 있다. 특히, 다기통 엔진의 경우, 출력 저하나 불완전 연소로 인한 유해가스 발생을 억제하기 위해서 각 기통별로 연료의 분사 시점 및 점화 시점을 정확하게 동기화할 필요가 있다.
이러한 엔진의 동기화를 수행하기 위해서는 무엇보다 각 기통별로 정확한 크랭크 축의 회전 위치를 검출해 낼 필요가 있다. 특허문헌 1에서는 크랭크 축의 정확한 회전 위치를 검출하기 위한 종래 기술에 대해서 개시하고 있다. 특허문헌 1과 같은 종래 기술에서는, 크랭크 축의 정확한 위치 검출을 위해 크랭크 샤프트 포지션 센서와 캠 센서를 활용하고 있다.
크랭크 샤프트 포지션 센서는 크랭크 샤프트의 동기 회전체에 형성된 요철 형상의 투스(tooth)를 감지하여 크랭크 샤프트의 회전 각도 및 회전수를 검출하고, 이를 일정한 펄스 형태의 크랭크 신호로 출력한다. 캠 센서는 흡·배기용 캠 샤프트의 동기 회전체에 형성된 각도 식별용 돌기를 인식하여 캠 샤프트의 위치를 검지하고, 폴링 에지(Falling edge)와 라이징 에지(Rising Edge) 시점을 검지하여, 이를 일정한 펄스 파형의 캠 신호로서 출력한다. 제어 장치(ECU)에서는 상기한 크랭크 신호로부터 각 기통에서의 피스톤의 위치를 파악할 수 있으며, 캠 신호를 이용하여 각 기통에서의 피스톤이 어떤 행정에 있는 지를 파악할 수 있다. 이를 이용하여 제어 장치에서는 각 기통 별 연료의 분사 시점 및 점화 시점을 조절할 수 있다.
특허문헌 1: 공개특허공보 제2003-0029367호 (2003. 4. 14)
그런데, 크랭크 샤프트 포지션 센서에 고장이 발생하여, 크랭크 샤프트 포지션 센서를 이용하여 크랭크 위치를 파악할 수 없는 경우, 각 기통에서의 피스톤의 위치를 정확히 판단하기 어렵게 되어, 차량은 정상 운전 모드에서 림프홈 모드로 진입하게 된다.
한편, 흡기 캠과 배기 캠에 구비된 캠 센서의 경우, 캠 형상에 따라 특징적인 펄스 형태를 갖는 신호를 출력한다. 예컨대, 도 4에서 도시된 바와 같이, 4-Flank 캠의 경우 캠이 1회전하는 동안(즉, 엔진이 2회전하는 동안) 8개의 에지(egde)를 출력하고, 이 때의 각각의 에지의 길이(즉, 펄스 신호에 있어서 전압 레벨의 길이)가 서로 상이하다.
그리고, 도 4에서 도시된 바와 같이, 크랭크 샤프트 포지션 센서가 정상일 때에, 캠 센서의 각 에지 검출 시 마다 그에 대응되는 엔진의 회전 각도를 학습하여 놓는 경우, 캠 센서 신호로부터 엔진의 회전 각도를 유추하는 것이 가능하다.
따라서, 크랭크 샤프트 포지션 센서의 고장 시, 림프홈 모드에서는 흡기 캠 또는 배기 캠에 구비된 캠 센서로부터 캠 신호를 수신하고, 캠 신호를 이용하여, 엔진의 회전 각도 및 회전수를 추정하여 이를 기반으로 엔진을 동기화할 수 있다.
예컨대, EPM (Eninge Position Management) 드라이버에서는 캠 에지가 발생하는 시간을 바탕으로 캠 신호의 패턴을 추출하고, 이 캠 신호의 패턴을 이용하여 캠 신호의 각 에지의 고유의 에지 번호를 알 수 있다. 현재 에지 번호가 'n'이라면 'n-1'에지와 현재 에지까지의 소요 시간을 알 수 있고 'n+1' 에지까지의 소요 시간은 설계치로부터 예상 가능하므로, 이에 기반하여 엔진의 회전 각도를 생성한다
도 4에서 도시된 예에서, 현재 검출된 에지가 2번 에지라고 한다면 1번 에지와 2번 에지 사이의 소요 시간은 b이다. 한편, 3번 캠 에지는 90도 길이이기 때문에, EPM 드라이버는 엔진의 회전 각도를 생성할 때, 90도를 b×3 시간만큼으로 하여 각도를 생성한다. 즉, 30도가 b 만큼 걸렸기 때문에, 90도는 b×3 만큼 소요될 것이라고 예측하여 해당 시점에 엔진의 회전 각도를 생성하게 된다. 만약 b가 3ms라면, 2번 캠 신호 에지와 3번 캠 신호 에지(90도)를 9ms 만큼 걸릴 것이라고 예측하여 엔진의 회전 각도를 생성할 것이고, 이에 기반하여 0.1ms 마다 1도씩 엔진 회전 각도를 생성한다. 그런데, RPM이 완벽한 등속도라면 이러한 엔진 회전 각도 생성에 문제가 없지만 현실적으로 등속도 운동이 아닌바 오차가 발생되게 된다.
특히, 도 4와 같이, 캠 신호가 실제 설계치와 정확히 일치하는 경우에는 문제가 없으나, 도 3과 같이, 캠 신호가 실제 설계치와 상이한 비정상적인 신호일 때에는 엔진 동기화에 문제가 발생한다. 이러한 경우에도 캠 신호의 패턴 자체는 변화하지 않지만, 특히 중간 위상 CVVT(Continously variable vale timing) 제어와 같은 캠 제어로 인해 신호의 각 에지 마다의 레벨 길이가 설계치 대비 흔들리게 된다. 그러나, EPM 드라이버의 경우 캠 신호에 얼마나 오차가 발생하는지 알지 못하기 때문에, 설계치에 근거하여 엔진 회전 각도를 생성하게 된다.
예컨대, 도 3 및 도 4의 예에서, 측정된 신호의 1번 에지와 2번 에지 사이의 각도가, 도 4에 도시된 설계치인 30도가 아닌, 도 3에 도시된 20도 만큼 나왔고, 이 때 소요되는 시간이 b라고 하면, 다음 예측되는 신호(3번에지)는 b×3 만큼 소요될 것이라고 예상하여 엔진의 회전 각도를 생성하게 되나, 실제로는 b×(90/30) 이 아닌 b×(90/20) 만큼 예측하여 생성되어야 한다.
나아가, 종래에는 캠 신호를 통해 엔진의 회전 각도를 도출해 낼 때 특정 캠의 캠 신호(일반적으로는 흡기 캠)를 기반으로 도출해 내고 있어, 해당 캠의 캠 신호에 오차가 클 경우, 림프홈 모드에서의 동기화가 실패할 가능성이 높아지게 된다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 크랭크 샤프트 포지션 센서에 고장이 발생하여, 캠 센서로부터의 신호만으로 림프홈 모드에서의 엔진 동기화를 실시할 경우, 보다 정확한 엔진 동기화가 이루어질 수 있는 림프홈 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 림프홈 모드의 제어 방법에서는, 크랭크 샤프트 포지션 센서의 고장 여부를 판정하는 단계; 크랭크 샤프트 포지션 센서에 고장이 발생한 것으로 판정되는 경우, 흡기 캠 센서 및 배기 캠 센서의 고장 여부를 판정하는 단계; 흡기 캠 센서와 배기 캠 센서가 정상인 것으로 판정되는 경우, 흡기 캠 센서와 배기 캠 센서 각각으로부터의 캠 신호를, 해당 캠의 설계시에 부여된 고유의 설계값과 대비하여 설계값에 더 근접한 캠 신호를 생성하는 캠 포지션 센서를 판정하는 단계; 선택된 캠 센서로부터의 캠 신호에 근거하여 림프홈 모드에서의 엔진 제어를 실시하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상술한 설계값에 더 근접한 캠 신호를 생성하는 캠 센서를 판정하는 단계에서는, 흡기 캠 센서와 상기 배기 캠 센서로부터의 캠 신호에서 신호의 에지가 검출될 때마다, 검출되는 각 에지에 대하여 각 에지에 대응되는 캠 신호의 레벨 길이를 검출하는 단계; 검출된 각각의 에지마다, 산출된 캠 신호의 레벨 길이와, 해당 에지에 대응되는 설계값의 오차를 계산하는 단계; 소정 개수의 에지에 대해서 상기 오차의 평균값을 산출하는 단계; 흡기 캠 센서에서의 오차의 평균값과, 배기 캠 센서에서의 오차의 평균값을 대비하여, 오차의 평균값이 더 작은 캠 센서를, 설계값에 더 근접한 캠 신호를 생성하는 캠 센서로 확정하는 단계;를 포함한다.
바람직하게는, 흡기 캠 센서 및 배기 캠 센서가 모두 고장인 것으로 판정되는 경우, 림프홈 모드에서의 엔진 동기화를 중단한다.
바람직하게는, 흡기 캠 센서 및 배기 캠 센서 중 어느 하나의 캠 포지션 센서만이 정상인 것으로 판정되는 경우, 정상인 캠 센서의 센서 신호를 이용하여 림프홈 모드에서의 엔진 제어를 한다.
바람직하게는, 크랭크 샤프트 포지션 센서가 정상일 때에 캠 신호의 각 에지에서의 크랭크 각도를 학습하여 저장하는 단계를 더 포함하고, 림프홈 모드에서의 엔진 제어를 하는 단계에서는, 학습의 결과를 이용하여, 캠 신호의 각 에지에 대응되는 엔진 회전 각도를 산출하고 이를 저장하여 엔진 제어에 사용하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는 림프홈 모드에서의 엔진 제어를 하는 단계에서는, 각 에지마다 저장된 엔진 회전 각도를 이용하여 엔진의 회전수를 계산하는 것과 더불어, 각 실린더 내에서의 피스톤 위치를 판정하여 엔진의 동기화 제어를 실시한다.
바람직하게는, 설계값에 근거하여, 현재 검출된 에지로부터 그 다음 에지의 검출이 예측되는 시점에 에지가 검출되지 않는 경우에는 에지가 검출될 때까지 엔진 회전 각도의 판단을 보류한다.
바람직하게는 설계값에 근거하여, 현재 검출된 에지로부터 그 다음 에지의 검출이 예측되는 시점 이전에 에지가 검출되는 경우에는 검출된 에지에 대응되는 엔진 회전 각도의 학습값을 보정하여 저장하고, 다음 엔진 사이클에서 해당 에지가 검출될 때에 저장된 보정 엔진 회전 각도를 사용한다.
본 발명에 따르면, 크랭크 샤프트 포지션 센서의 고장 시, 배기 캠과 흡기 캠의 캠 센서로부터의 신호 중, 보다 설계치에 근접하여 오차가 적은 캠의 캠 신호를 이용하여 엔진을 안정적으로 구동할 수 있게 된다.
따라서, 크랭크 샤프트 포지션 센서 고장 시 캠 신호 만을 이용하여 시동을 걸어 차량을 이동할 때에, 보다 안정적이고 정확한 엔진 각도를 계산해 낼 수 있어, 시동 꺼짐, 엔진 부조, 노킹 등과 같은 현상을 회피하면서 엔진을 안정적으로 구동시킬 수 있다.
특히, 캠 신호만을 가지고, 차량 수리가 가능한 위치까지 장거리를 이동하여야 하는 상황에서 엔진 파손을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 림프홈 방법이 수행되는 EPM 드라이버의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 림프홈 방법을 도시한 순서도이다.
도 3은, 설계치에서 벗어난 캠 신호의 형태를 예시한 도면이다.
도 4는, 설계치와 일치하는 캠 신호의 형태를 예시한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 림프홈 방법이 수행되는 EPM 드라이버의 구성을 나타내는 블럭도이다.
EPM 드라이버(Engine Position Driver)는 기본적으로 하나 이상의 크랭크 샤프트 포지션 센서(1)와, 2개 이상의 캠 센서(흡기 캠 센서(2) 및 배기 캠 센서(3))로부터 센서 신호를 수신한다.
크랭크 샤프트 포지션 센서(1)는 크랭크 샤프트의 동기 회전체에 형성된 요철 형상의 투스(tooth)를 감지하여 크랭크 샤프트의 회전 각도 및 회전수를 검출하고, 이를 일정한 펄스 형태의 크랭크 신호로 출력한다. 흡기 캠 센서(2)와 배기 캠 센서(3)는 흡·배기용 캠 샤프트의 동기 회전체에 형성된 각도 식별용 돌기를 인식하여 흡기 캠과 배기 캠의 캠 샤프트의 위치를 검지하고, 폴링 에지(Falling edge)와 라이징 에지(Rising Edge) 시점을 검지하여, 이를 일정한 펄스 파형의 캠 신호로서 출력한다.
그리고, 각각의 센서(1, 2, 3)들 마다 HW 노이즈 처리부(11, 21, 31)와 SW 인터럽트 처리부(12, 22, 23)가 할당된다.
HW 노이즈 처리부(11, 21, 31)에서는 크랭크 샤프트 포지션 센서(1)와 흡기 캠 및 배기 캠의 캠 센서(2, 3)로부터 수신되는 펄스 신호에 포함된 결함(glitch)을 제거하고, HW 노이즈 처리부(11, 21, 31)로부터 노이즈가 제거된 신호가 SW 인터럽트 처리부(12, 22, 23)에 전달되면, SW 인터럽트 처리부(12, 22, 23)의 각 모듈에서 SW 인터럽트가 발생된다.
크랭크 신호 적합성 판정부(13)에서는 SW 인터럽트 처리부(12, 22, 23)에서 발생된 SW 인터럽트를 이용하여 크랭크 샤프트 포지션 센서(1)로부터 적정한 신호가 발생하고 있는지 여부를 판정함으로써, 크랭크 샤프트 포지션 센서(1)의 고장 여부를 판정한다. 구체적으로는 크랭크 샤프트 포지션 센서(1)로부터 신호가 입력되지 않거나 또는 입력된 신호의 형태가 크랭크 위치를 판정하기에 적합하지 않은 경우, 크랭크 샤프트 포지션 센서(1)에 고장이 발생한 것으로 판정한다.
흡기 캠 패턴 분석부(23) 및 배기 캠 패턴 분석부(33)에서는, 흡기 캠 센서(2)와 배기 캠 센서(3)로부터의 센서 신호에 있어서 각 에지가 발생하는 시간을 바탕으로 캠 신호의 패턴을 추출한다. 추출된 캠 신호의 패턴에 의하면, 흡기 캠 센서(2)와 배기 캠 센서(3)에 의해 생성되는 신호가 정규의 펄스 형상을 갖는 정상 신호인지를 확인할 수있고 이를 통해, 흡기 캠 센서(2)와 배기 캠 센서(3)의 고장 여부도 판정할 수 있다.
또한, SW 인터럽트 처리부(12, 22, 23)에서 발생된 SW 인터럽트를 이용하여 크랭크 샤프트 상태 처리부(14), 캠 상태 처리부(24) 및 배기 캠 상태 처리부(34)에서는 후술하는 크랭크 샤프트의 고유의 투스 번호, 캠 샤프트의 고유의 에지 번호의 계산 결과에 따라 크랭크 및 캠 위치와 크랭크 샤프트 및 캠 샤프트의 회전 속도를 각각 확정하고, 이를 엔진 동기화 처리부(101)로 전달한다.
크랭크 샤프트 포지션 센서 번호 계산부(15)에서는 크랭크 샤프트의 동기 회전체에 형성된 요철 형상의 투스의 고유의 투스 번호를 계산한다. 바람직하게는 크랭크 샤프트의 동기 회전체에 형성된 미싱 투스의 위치를 검출하고, 미싱 투스로부터의 각 투스의 상대 위치를 이용하여 각 투스의 고유의 투스 번호를 계산할 수 있다. 또한, 그 계산 결과에 의해 검출 시점의 크랭크 각도를 판정할 수 있다.
크랭크 속도 계산부(16)에서는 크랭크 샤프트의 회전 속도를 계산한다. 회전 속도는 동기 회전체에 형성된 각 투스의 주기(예컨대, 펄스 신호의 하나의 폴링 에지로부터 그 다음 폴링 에지까지 걸리는 시간)를 이용하여 계산해 낼 수 있다.
흡기 캠 번호 계산부(25) 배기 캠 번호 계산부(35)에서는 흡·배기용 캠 샤프트의 동기 회전체에 형성된 각도 식별용 돌기 검출 시의 펄스 신호의 고유의 에지 번호를 계산한다. 구체적으로는, 도 3 및 도 4에서 도시된 바와 같이, 캠 패턴 분석부(23, 33)에서 추출된 흡기 캠과 배기 캠의 캠 신호의 패턴을 해당 캠의 설계 시의 펄스 신호와 대비하면, 캠 신호의 각 에지의 고유의 에지 번호를 알 수 있다.
흡기 캠 속도 계산부(25) 및 배기 캠 속도 계산부(35)에서는 흡기 캠(2)과 배기 캠(3)의 샤프트의 회전 속도를 계산한다. 회전 속도는 동기 회전체에 형성된 각 돌기의 주기를 이용하여 계산해 낼 수 있다.
크랭크 신호 적합성 판정부(13)에서 크랭크 샤프트 포지션 센서(1)의 센서 신호가 비정상이라고 판정하는 경우, 즉, 크랭크 샤프트 포지션 센서(1)가 고장이라고 판정하는 경우, 크랭크 샤프트 포지션 센서(1)를 이용하여 크랭크 위치(크랭크 회전 각도)를 판정할 수 없다. 이 경우, 캠 센서(2, 3)의 신호만을 이용하여 엔진의 회전 각도 및 회전 속도를 확정할 수 밖에 없다. 여기서, 본 발명에서는 흡기 캠 센서(2)와 배기 캠 센서(3)로부터의 센서 신호 중 오차가 더 적은 신호를 판정하여, 해당 캠 센서로부터의 신호를 림프홈 모드에서의 엔진 동기화에 사용한다. 이를 위해, 실제 흡기 캠 신호 길이 계산부(27) 및 실제 배기 캠 신호 길이 계산부(37)와 실제 흡기 캠 에지 위치 계산부(28) 및 실제 배기 캠 에지 위치 계산부(38)를 구비한다. 이 때, 캠 신호 길이와 에지 위치는 연속 가변 밸브 타이밍 기구 또는 연속 가변 밸브 듀레이션 기구와 같은 밸브 타이밍 조정 기구에 의한 캠 제어가 없는 상황에서 취득된다.
실제 흡기 캠 신호 길이 계산부(27) 및 실제 배기 캠 신호 길이 계산부(37)에서는 SW 인터럽트 처리부(22, 32)에서 각각 생성된 흡기 캠 및 배기 캠 신호의 인터럽트로부터 각 신호 에지의 길이(각 에지 사이의 소요 시간)를 검출해 낸다.
실제 흡기 캠 에지 위치 계산부(28) 및 실제 배기 캠 에지 위치 계산부(38)에서는 흡기 캠과 배기 캠의 캠 신호의 에지가 발생될 때마다 그에 대응되는 각도를 검출하여 이를 저장 장치에 저장한다. 이를 위해서는 크랭크 샤프트 포지션 센서(1)가 정상일 때에 각 캠 에지 마다 그에 대응되는 엔진의 회전 각도를 미리 학습하여 저장해 놓고, 저장된 학습값을 이용한다. 정확한 에지 위치를 검출하기 위해서는 고장나기 직전까지 최신의 학습값이 저장될 필요가 있다. 저장된 학습값을 기반으로 실제 흡기 캠 신호 길이 계산부(27) 및 실제 배기 캠 신호 길이 계산부(37)에서 계산된 각 에지가 검출되는 시간을 이용하여 엔진의 회전 각도를 검출해 낼 수 있다. 이 때, 검출된 각 에지의 각도는 후술하는 엔진 각도 계산 시그널 선택부(105)에서 설계치와의 오차를 계산하는 데 사용된다.
엔진 동기화 처리부(101)에서는 크랭크 샤프트 상태 처리부(14), 흡기 캠 상태 처리부(24) 및 배기 캠 상태 처리부(34)에서 확정된 크랭크 위치 및 캠 위치를 이용하여 각 실린더 내의 피스톤의 위상을 확정한다. 구체적으로는 엔진 각도 계산부(102)에서는 크랭크 위치와 캠 위치를 이용하여 엔진의 회전 위치를 확정하고, 엔진 회전 계산부(103)에서는 엔진의 회전 속도를 확정한다. 크랭크 샤프트 포지션 센서(1)에 고장이 발생되지 않은 것으로 판정되는 경우, 엔진 회전 계산부(103)에서는 크랭크 샤프트 속도 계산부(16)에서 계산한 결과값을 엔진의 회전 속도로 한다.
한편, 림프홈 처리부(104)에서는, 크랭크 신호 적합성 판정부(13)에서 크랭크 샤프트 포지션 센서(1)에 고장이 발생한 것으로 판정하는 경우, 이하와 같이 림프홈 모드로 엔진이 구동되도록 한다.
구체적으로는 엔진 각도 계산 시그널 선택부(105)에서는, 실제 흡기 캠 에지 위치 계산부(28) 및 실제 배기 캠 에지 위치 계산부(38)에서 각각 계산한 각 에지에서의 엔진의 회전 각도와 실제 설계치에서의 검출된 에지에 대응되는 엔진의 회전 각도의 오차를 각 에지마다 계산한다. 예컨대, 실제 측정된 캠 신호인 도 3과 설계치인 도 4를 대비하면, 1번 에지와 2번 에지 사이의 오차는 15도이다. 그리고, 흡기 캠 신호와 배기 캠 신호 각각의 소정 개수의 에지기 검출되는 동안 에지 각도의 오차의 평균값을 계산한 뒤 그 크기를 서로 비교한다. 그리고, 비교 결과 오차의 평균값이 더 작은 캠의 캠 신호를 선택한다.
그리고, 엔진 각도 계산부(102)에서는 선택된 캠의 캠 신호를 이용하여 엔진 각도를 계산한다. 즉, 선택된 캠의 실제 캠 에지 위치 계산부에서의 계산 결과를 이용하여 에지의 위치로부터 현재의 엔진의 회전 위치를 특정한다.
그리고 엔진 회전 계산 시그널 선택부(106)에서는 상기 선택된 캠의 캠 신호가 엔진 회전 속도 계산에 사용되도록 한다. 구체적으로는, 엔진 회전 계산부(103)에서, 설계치 대비 오차가 적은 캠의 실제 캠 신호 길이 계산부와 실제 캠 에지 위치 계산부의 계산 결과를 통해 도출된 각 에지에서의 회전 속도를 이용하여 엔진의 회전속도를 도출해 내도록 한다. 캠의 경우, 도 3 및 도 4에서 도시된 바와 같이, 엔진(크랭크 샤프트)이 2회전할 때에 1회전하므로 이를 이용하여 엔진의 회전 속도를 도출해 낸다.
또한, 림프홈 처리부(104)에서는, 설계값에 근거하여, 현재 검출된 에지로부터 그 다음 에지의 검출이 예측되는 시점에 에지가 검출되지 않는 경우에는 에지가 검출될 때까지 엔진 회전 각도의 판단 및 저장을 보류한다. 예컨대, 도 4의 설계치에 의하면, 2번 에지 후 3번 에지가 검출되는 시간(c)은, 1번 에지와 2번 에지 사이의 시간(b)의 3배이므로, 실제 2번 에지가 검출된 후 3×b의 시간이 지나면 엔진의 회전 각도가 b시간 동안 실제 회전된 각도(도 3의 15도)의 3배(45도)만큼 회전한 것으로 예측하여 저장되게 되나, 이 때 해당 3×b의 시간이 경과하여도, 에지가 검출되지 않으면, 회전 각도를 예측하여 저장하지 않고, 실제 에지가 검출된 시점에서 실제 에지가 검출된 위치를 기반으로 엔진의 회전 각도를 저장하고 이를 엔진 동기화에 이용한다. 이를 통해, 캠 위치로부터 보다 정확한 엔진 회전 위치를 도출해 낼 수 있다.
반대로, 설계값에 근거하여, 현재 검출된 에지로부터 그 다음 에지의 검출이 예측되는 시점 이전에 에지가 검출되는 경우에는, 검출된 에지에 대응되는 엔진 회전 각도의 학습값을 보정하여 저장한다. 예컨대, 도 4의 설계치에 근거하여, 도 3의 실제 4번과 5번 에지 사이의 경과 시간(e)으로부터 6번 에지가 검출될 것으로 예측되는 시간은 5×e지만, 도 3이 실제 에지 검출 시간(f)은 그보다 더 짧다. 이 경우, 실제 에지가 검출된 시점에서 실제 에지가 검출된 위치를 기반으로 학습값을 수정하고, 다음 엔진 사이클에서 해당 에지가 검출될 때에 저장된 보정 엔진 회전 각도를 사용한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 림프홈 방법을 도시한 순서도이다.
도 2에 따르면 먼저, 크랭크 신호 적합성 판정부(13)에서는 SW 인터럽트 처리부(12, 22, 23)에서 발생된 SW 인터럽트를 이용하여 크랭크 샤프트 포지션 센서(1)로부터 적정한 신호가 발생하고 있는지 여부를 판정하여, 크랭크 샤프트 포지션 센서(1)에 고장이 발생하였는지 여부를 판정한다(S10).
크랭크 샤프트 포지션 센서(1)에 고장이 발생한 것으로 판정되는 경우, 흡기 캠 패턴 분석부(23)에서는 흡기 캠 센서(2)의 고장 여부를 판정한다(S11). 구체적으로는, 흡기 캠 센서(2)로부터의 센서 신호에 있어서 각 에지가 발생하는 시간을 바탕으로 캠 신호의 패턴을 추출한다. 추출된 캠 신호의 패턴에 의하면, 흡기 캠 센서(2)에 의해 생성되는 신호가 정규의 펄스 형상을 갖는 정상 신호인지를 확인할 수있고 이를 통해, 흡기 캠 센서(2)의 고장 여부를 판정할 수 있다.
흡기 캠 센서(2)가 정상이라고 판정되는 경우, 실제 흡기 캠 신호 길이 계산부(27) 및 실제 흡기 캠 에지 위치 계산부(28) 에서는 SW 인터럽트 처리부(22)에서 각각 생성된 흡기 캠 신호의 인터럽트로부터 흡기 캠의 캠 신호의 에지가 발생될 때마다 그에 대응되는 회전 각도를 검출함으로써, 캠 신호의 각 에지에서의 전압 레벨 길이를 산출한다(S12). 이를 위해서는 크랭크 샤프트 포지션 센서(1)가 정상일 때에 각 캠 에지 마다 그에 대응되는 엔진의 회전 각도를 미리 학습하여 저장해 놓고, 저장된 학습값을 이용한다. 저장된 학습값을 기반으로 실제 흡기 캠 신호 길이 계산부(27)에서 계산된 각 에지가 검출되는 시간을 이용하여 각 에지의 검출 시에 그에 대응되는 엔진의 회전 각도를 검출해 낼 수 있다.
그리고, 엔진 각도 계산 시그널 선택부(105)에서는, 실제 흡기 캠 에지 위치 계산부(28)에서 계산한 각 에지에서의 엔진의 회전 각도와 실제 설계치에서의 에지 검출 시의 회전 각도의 오차를 각 에지마다 계산한다. 그리고, 흡기 캠 신호의 소정 개수의 에지가 검출되는 동안 에지 각도의 오차의 평균값을 계산한다(S13)
다음으로, 배기 캠 패턴 분석부(33)에서는 배기 캠 센서(3)의 고장 여부를 판정한다(S14). 구체적으로는, 배기 캠 센서(3)로부터의 센서 신호에 있어서 각 에지가 발생하는 시간을 바탕으로 캠 신호의 패턴을 추출한다. 추출된 캠 신호의 패턴에 의하면, 배기 캠 센서(3)에 의해 생성되는 신호가 정규의 펄스 형상을 갖는 정상 신호인지를 확인할 수있고 이를 통해, 배기 캠 센서(3)의 고장 여부를 판정할 수 있다.
배기 캠 센서(2)가 정상이라고 판정되는 경우, 실제 배기 캠 신호 길이 계산부(37)에서는 SW 인터럽트 처리부(32)에서 각각 생성된 배기 캠 신호의 인터럽트로부터 각 신호 에지의 길이(즉 펄스 신호의 전압 레벨의 길이)를 검출하고, 실제 배기 캠 에지 위치 계산부(28)에서는 흡기 캠의 캠 신호의 에지가 발생될 때마다 그에 대응되는 각도를 검출함으로써, 배기 캠 센서의 캠 신호의 각 에지에서의 전압 레벨의 길이를 산출한다(S15).
그리고, 엔진 각도 계산 시그널 선택부(105)에서는, 실제 배기 캠 에지 위치 계산부(38)에서 계산한 각 에지에서의 엔진의 회전 각도와 실제 설계치에서의 에지 검출 시의 회전 각도의 오차를 각 에지마다 계산한다. 그리고, 배기 캠 신호의 소정 개수의 에지가 검출되는 동안 에지 각도의 오차의 평균값을 계산한다(S16).
다음으로, 흡기 캠 센서(2)가 정상인지 여부를 판단(S17)하여 흡기 캠 센서 상태가 정상인 경우, 즉, 흡기 캠 센서(2)와 배기 캠 센서(3)가 모두 정상 상태인 경우에는, 단계 S13에서 계산한 설계치와 흡기 캠 신호의 오차와, 단계 S16에서 계산한 설계치와 배기 캠 신호의 오차를 서로 대비한다(S18).
흡기 캠 신호의 오차가 배기 캠 신호의 오차보다 더 큰 경우, 배기 캠 신호가 설계치에 보다 가까운 정상 상태의 신호이므로, 배기 캠 신호에 기반하여 엔진 각도 계산부(102)에서 엔진의 회전 각도를 계산한다.
또한, 배기 캠 신호의 오차가 흡기 캠 신호의 오차보다 더 작은 경우, 배기 캠 신호가 설계치에 보다 가까운 정상 상태의 신호이므로, 배기 캠 신호에 기반하여 엔진 회전 계산부(103)에서 엔진의 회전 각도를 계산한다.
그 결과, 배기 캠 신호로부터 검출되는 배기 캠의 상태에 근거하여 엔진의 속도 제어 등의 엔진 제어 및 복수의 실린더 사이의 동기화 제어를 수행하게 된다(S21)
반대로, 흡기 캠 신호의 오차가 배기 캠 신호의 오차보다 더 작거나 같은 경우, 흡기 캠 신호를 그대로 사용하여도 문제가 없으므로, 흡기 캠 신호에 기반하여 엔진 각도 계산부(102)에서 엔진의 회전 각도를 계산할 수 있다(S22). 또한, 이 경우, 흡기 캠 신호에 기반하여 엔진 회전 계산부(103)에서 엔진의 회전 각도를 계산한다(S23).
그 결과, 흡기 캠 신호로부터 검출되는 배기 캠의 상태에 근거하여 엔진의 속도 제어 등의 엔진 제어 및 복수의 실린더 사이의 동기화 제어를 수행하게 된다(S24).
한편, 단계 S17에서 흡기 캠 센서의 상태가 비정상으로 판정되는 경우에는 흡기 캠 센서의 신호를 사용할 수 없게 되는바, 배기 캠 센서(3)만을 이용한 단계 S19 내지 단계 S21이 수행되게 된다.
그리고, 단계 S14에서 흡기 캠 센서(2) 및 배기 캠 센서(3) 모두 비정상으로 판정되는 경우, 캠 센서의 신호를 이용하여 엔진 동기화를 수행하는 것이 불가능하게 되는바, 엔진 동기화 실패 판정(25)을 하게된다. 이 경우, 림프홈 모드를 이용한 정상 운전이 불가하게 된다.
그리고, 단계 S24에서, 설계값에 근거하여, 현재 검출된 에지로부터 그 다음 에지의 검출이 예측되는 시점에 에지가 검출되지 않는 경우에, 림프홈 처리부(104)에서는, 에지가 검출될 때까지 엔진 회전 각도의 판단 및 저장을 보류하고, 실제 에지가 검출된 시점에서 실제 에지가 검출된 위치를 기반으로 엔진의 회전 각도를 저장하고 이를 엔진 동기화에 이용한다. 반대로, 설계값에 근거하여, 현재 검출된 에지로부터 그 다음 에지의 검출이 예측되는 시점 이전에 에지가 검출되는 경우에는, 검출된 에지에 대응되는 엔진 회전 각도의 학습값을 보정하여 저장하고, 다음 엔진 사이클에서 해당 에지가 검출될 때에 저장된 보정 엔진 회전 각도를 사용한다.
1: 크랭크 샤프트 포지션 센서 2: 흡기 캠 센서
3: 배기 캠 센서

Claims (8)

  1. 크랭크 샤프트 포지션 센서의 고장 여부를 판정하는 단계;
    크랭크 샤프트 포지션 센서에 고장이 발생한 것으로 판정되는 경우, 흡기 캠 센서 및 배기 캠 센서의 고장 여부를 판정하는 단계;
    상기 흡기 캠 센서와 배기 캠 센서가 정상인 것으로 판정되는 경우, 상기 흡기 캠 센서와 배기 캠 센서 각각으로부터의 캠 신호를, 해당 캠의 설계시에 부여된 고유의 설계값과 대비하여 설계값에 더 근접한 캠 신호를 생성하는 캠 포지션 센서를 판정하는 단계;
    선택된 캠 센서로부터의 캠 신호에 근거하여 림프홈 모드에서의 엔진 제어를 실시하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 림프홈 모드의 제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 설계값에 더 근접한 캠 신호를 생성하는 캠 센서를 판정하는 단계에서는,
    상기 흡기 캠 센서와 상기 배기 캠 센서로부터의 캠 신호에서 신호의 에지가 검출될 때마다, 검출되는 각 에지에 대하여 각 에지에 대응되는 캠 신호의 레벨 길이를 검출하는 단계;
    검출된 각각의 에지마다, 상기 산출된 캠 신호의 레벨 길이와, 해당 에지에 대응되는 설계값의 오차를 계산하는 단계;
    소정 개수의 에지에 대해서 상기 오차의 평균값을 산출하는 단계;
    흡기 캠 센서에서의 상기 오차의 평균값과, 배기 캠 센서에서의 상기 오차의 평균값을 대비하여, 오차의 평균값이 더 작은 캠 센서를 설계값에 더 근접한 캠 신호를 생성하는 캠 센서로 확정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 림프홈 모드의 제어 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡기 캠 센서 및 상기 배기 캠 센서가 모두 고장인 것으로 판정되는 경우, 림프홈 모드에서의 엔진 동기화를 중단하는 것을 특징으로 하는 림프홈 모드의 제어 방법.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 흡기 캠 센서 및 상기 배기 캠 센서 중 어느 하나의 캠 포지션 센서만이 정상인 것으로 판정되는 경우,
    정상인 캠 센서의 센서 신호를 이용하여 림프홈 모드에서의 엔진 제어를 하는 것을 특징으로 하는 림프홈 모드의 제어 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    크랭크 샤프트 포지션 센서가 정상일 때에 캠 신호의 각 에지에서의 크랭크 각도를 학습하여 저장하는 단계를 더 포함하고,
    상기 림프홈 모드에서의 엔진 제어를 하는 단계에서는,
    상기 학습의 결과를 이용하여, 상기 캠 신호의 각 에지에 대응되는 엔진 회전 각도를 산출하고 이를 저장하여 엔진 제어에 사용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 림프홈 모드의 제어 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 림프홈 모드에서의 엔진 제어를 하는 단계에서는,
    각 에지마다 저장된 엔진 회전 각도를 이용하여 엔진의 회전수를 계산하는 것과 더불어, 각 실린더 내에서의 피스톤 위치를 판정하여 엔진의 동기화 제어를 실시하는 것을 특징으로 하는 림프홈 모드의 제어 방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 설계값에 근거하여, 현재 검출된 에지로부터 그 다음 에지의 검출이 예측되는 시점에 에지가 검출되지 않는 경우에는 에지가 검출될 때까지 엔진 회전 각도의 판단을 보류하는 것을 특징으로 하는 림프홈 모드의 제어 방법.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 설계값에 근거하여, 현재 검출된 에지로부터 그 다음 에지의 검출이 예측되는 시점 이전에 에지가 검출되는 경우에는 검출된 에지에 대응되는 엔진 회전 각도의 학습값을 보정하여 저장하고, 다음 엔진 사이클에서 해당 에지가 검출될 때에 저장된 보정 엔진 회전 각도를 사용하는 것을 특징으로 하는 림프홈 모드의 제어 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115450773A (zh) * 2022-09-30 2022-12-09 中国第一汽车股份有限公司 车辆及其发动机的相位同步方法、装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030029367A (ko) 2001-10-08 2003-04-14 현대자동차주식회사 차량의 크랭크 포지션 센서 모니터링 제어방법

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