KR100203157B1 - 90도 분할인식이 가능한 캠새프트 센서용 타겟휠 및 초기시동시 연료분사 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 90도 분할인식이 가능한 타겟휠(Target Wheel)을 사용하여 크래킹(Cranking) 판정후 1 TDC(90도) 경과시 바로 캠위치의 판별, 즉 기통판별이 가능하여 초기 시동시에 1 TDC 기간동안만 동시 분사를 하고 순차 인젝션을 하여 분사된 연료가 웨팅(Wetting)되는 현상을 막고 이에 따라 배출가스의 저감을 도모할 수 있는 90도 분할인식이 가능한 캠샤프트 센서용 타겟휠 및 초기시동시 연료분사 제어방법에 관한 것이다.

본 발명은 캠샤프트 센서용 타겟휠에 있어서, 반지름이 각각 90도 마다 변경되는 4 분면으로 구성되며, 4 분면 각각의 반지름(Ra, Rb, Rc, Rd)이 소, 중, 대, 중의 길이를 갖고 있고, 마주보는 중간 길이의 반지름(Rb와 Rd)을 갖는 2 분면은 서로 유사한 면적을 갖고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는 타겟휠이 90도 분할인식이 가능한 타입이므로 크랭킹 판정후 1 TDC(90도) 경과시 바로 기통판별이 가능하여 초기 시동시에 1 TDC 기간동안만 동시 분사를 하고 순차 인젝션을 실시하여 분사된 연료가 웨팅되는 현상을 막고 이에따라 배출가스의 저감을 도모할 수 있게 되었다.

Description

90도 분할인식이 가능한 캠샤프트 센서용 타겟휠 및 초기시동시 연료분사 제어방법

본 발명은 90도 분할인식이 가능한 캠샤프트 센서용 타겟휠 및 초기시동시 연료분사 제어방법에 관한 것으로, 특히 90도 분할인식이 가능한 타겟휠(Target Wheel)을 사용하여 크랭킹(Cranking) 판정후 1 TDC(90도) 경과시 바로 캠위치의 판별, 즉 기통판별이 가능하여 초기 시동시에 1 TDC 기간동안만 동시 분사를 하고 순차 인젝션을 하여 분사된 연료가 웨팅(Wetting)되는 현상을 막고 이에 따라 배출가스의 저감을 도모할 수 있는 90도 분할인식이 가능한 캠샤프트 센서용 타겟휠 및 초기 시동시 연료분사 제어방법에 관한 것이다.

차량용 가솔린 엔진의 연료분사는 전자 제어식 시스템을 채용하고 있으며, 흡기 매니폴드에 분사하는 형식이 주로 사용되고 있다 이러한 연료분사의 근본 원리는 연료계통에 항상 일정한 압력을 가해 두었다가 솔레노이드 밸브(즉, 인젝터)를 열어주어 흡기 매니폴드 내에 연료를 분출시키는 구조를 갖고 있다.

이러한 전자식 연료분사의 제어는 각종 주행상태에서 기관의 출력성능 향상과 연비 향상 및 공해 가스 저감 등을 실현하기 위한 것으로, 이를 위해 엔진의 냉각수 온도, 흡입공기의 온도, 흡기 매니폴드의 압력과 대기 압력, 차속, 스로틀 개도량, 크랭크 각 신호 등을 각종 센서를 사용하여 검출한후 이에 기초하여 마이크로 컴퓨터에서 에어콘 릴레이, 연료펌프 릴레이, 인젝터, 점화코일, ISC 밸브등을 제어하고 있다.

상기한 컴퓨터에 의한 제어를 크게 나누면 분사시기 제어와 분사량 제어로 나눈다. 먼저 분사시기 제어는 점화코일의 점화신호를 사용하며, 분사량 제어는 점화코일의 점화신호와 흡입 공기량 신호에 의한 기본 분사시간을 만듬과 동시에 각 센서로부터의 검출신호에 의해 분사시간의 보정을 행하여 인젝터를 작동시키는 최종적인 분사시간을 정하고 있다.

상기한 연료분사는 엔진 1회전마다 1회의 분사가 이루어지며, 분사의시기는 점화와 동기해서 이루어지므로 4기통의 경우에는 점화 2회에 대하여 1회, 6기통의 경우는 점화 3회에 대하여 1회의 비율로 분사한다.

한편 분사량 제어는 점화코일의 신호를 기초로 회전수의 신호를 만들어 이신호와 흡입공기량 신호에 의해 기본 분사신호를 만든다. 그후 컴퓨터는 시동/난기에 따른 중량, 흡기온 보정, 스로틀 포지션 센서(TPS)에 의한 스로틀 개도량의 변화, 즉 출력 증가에 따른 중량, 밧데리 전압레벨에 따른 전압보정, MAP 센서에 의해 검출된 흡입 공기량 변화에 따는 보정 등의 보정을 행하여 인젝터 구동용 최종 분사시간을 구한다.

한편 초기 시동시에는 연료분사 제어를 위하여 ECU는 캠샤프트에 설치되 캠샤프트 센서의 출력신호를 처리하여 1번 기통 판별을 행하고 순차적으로 각 기통에 대한 연료분사 제어를 수행한다.

종래에는 캠샤프트 센서에서 1번 기통 판별을 행하는데 필요한 출력신호를 얻기 위하여 타겟휠로서 핀 타입(Pin Type) 또는 홀 타입을 많이 사용하여 왔다.

그런데 종래의 타겟휠에서는 360도 중의 한지점을 표시하는데 그치게되어 따라서 초기 시동시 1번 기통 판별신호를 받는데 최대 1행정이 걸리게 된다. 그 결과 기통의 판별전까지는 모든 기통에 동시 분사를 해야 함으로 각 기통에 분사된 연료가 웨팅되는 문제점을 발생시킨다.

상기한 문제점을 개선하기 위하여 180도 두 부분을 분할하여 인실할 수 있는 개량된 타겟휠이 사용되기도 하였으나 보다 빨리 1번 기통 판별을 할 수 있는 타겟휠이 요구되고 있다.

따라서 본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 90도 분할인식이 가능한 타겟휠을 사용하여 크랭킹 판정후 1 TDC(90도)경과시 바로 캠위치의 판별, 즉 기통판별이 가능하여 초기 시동시에 1 TDC 기간동안만 동시 분사를 하고 순차 인젝션을 하여 분사된 연료가 웨팅되는 현상을 막고 이에 따라 배출가스의 저감을 도모할 수 있는 90도 분할인식이 가능한 캠샤프트 센서용 타겟휠 및 초기 시동시 연료분사 제어방법을 제공하는데 있다.

제1도는 본 발명에 따른 90도 분할인식이 가능한 캠샤프트 센서용 타겟휠의 형상을 나타낸 정면도.

제2도는 제1도의 타겟휠을 사용한 경우 검출된 센서의 출력 파형도.

제3도는 제2도에 도시된 센서의 출력 파형을 이용하여 크랭킹 판정 이후에 1 TDC 경과시 기통판별과 이에 따른 각 기통의 순차 인젝션 과정을 보여주는 타이밍도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 타겟휠 13 : 캠샤프트 센서

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 캠샤프트 센서용 타겟휠에 있어서, 반지름이 각각 90도 마다 변경되는 4 분면으로 구성되며, 4 분면 각각의 반지름(Ra, Rb, Rc, Rd)이 소, 중, 대, 중의 길이를 갖고 있고, 마주보는 중간 길이의 반지름(Rb와 Rd)을 갖는 2분면은 서로 유사한 면적을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 캠샤프트 센서용 타겟휠을 제공한다.

또한 본 발명의 다른 특징에 따르면, 반지름이 각각 90도 마다 변경되는 4분면으로 구성되며, 4분면 각각의 반지름이 소, 중, 대, 중의 길이를 갖는 타겟휠과 캠샤프트 센서를 갖는 연료분사 시스템의 초기 시동시 연료분사 제어방법에 있어서, 첫번째 TDC가 검출될 때 까지 모든 기통에 대한 동시 분사를 실행하는 단계와, 상기 TDC가 검출될 때 인접한 구간의 전압레벨의 차이와 레벨전환이 이루어지기 전의 전압레벨에 따라 해당 기통을 판단하는 단계와, 상기 해당 기통의 판단에 따라 동시 분사를 중지하고, 해당 기통에 대한 개별 분사를 실행하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 초기 시동시 연료분사 제어방법을 제공한다.

상기한 바와같이 본발명에서는 타겟휠이 90도 분할인식이 가능한 타입이므로 크랭킹 판정후 1 TDC(90도) 경과시 바로 기통판별이 가능하여 초기 시동시에 1 TDC 기간동안만 동시 분사를 하고 순차 인젝션을 실시하여 분사된 연료가 웨팅되는 현상을 막고 이에 따라 배출가스의 저감을 도모할 수 있게 되었다.

[실시예]

이하에 상기한 본 발명을 바람직한 실시예가 도시된 첨부도면을 참고하여 더욱 상세하게 설명한다.

첨부된 제1도는 본 발명에 따른 90도 분할인식이 가능한 캠샤프트 센서용 타겟휠의 형상을 나타낸 정면도, 제2도는 제1도의 타겟휠을 사용한 경우 검출된 센서의 출력 파형도, 제3도는 제2도에 도시된 센서의 출력 파형을 이용하여 크랭킹 판정 이후에 1 TDC 경과시 기통판별과 이에 따른 각 기통의 순차 인젝션 과정을 보여주는 타이밍도이다.

먼저 제1도를 참고하며, 본 발명의 캠샤프트 센서용 타겟휠(11)은 반지름이 각각 90도 마다 변경되며, 4분면의 반지름(Ra, Rb, Rc, Rd)이 소, 중, 대, 중의 길이를 갖고 있고, 마주보는 중간 길이의 반지름(Rb와 Rd)을 갖는 2분면은 서로 동일한 면적과 형상을 갖고 있다.

또한 상기한 타겟휠(11)의 일측면에서는 발광 다이오드와 포토 다이오드 한쌍으로 이루어진 캠샤프트 센서(13)가 인접하여 배치되어 있다.

따라서 센서(13)의 발광 다이오드에서 발사된 광은 캠샤프트와 함께 회전하는 타겟휠(11)부터 반사되어 타겟휠의 면적에 비례하는 반사광이 포토 다이오드를 통하여 검출되어 제2도에 도시된 바와같은 스텝 형상의 전압파형을 갖는 캠샤프트 위치신호가 주기적으로 발생된다.

또한 상기 캠샤프트 위치신호의 전압파형은 90도 마다 전압의 크기가 변경되므로 신호를 처리함에 의해 크기가 변경되는 시점마다 제3a도에 도시된 바와같은 하나의 TDC 펄스신호를 주기적으로 얻을수 있다.

한편 제3b도에 도시된 상기 캠샤프트 위치신호에 대한 전압파형은 각각 2개소의 전압크기가 증가하는 부분과 감소하는 부분을 갖고 있어 중간전압에서 최저전압으로 전활될 때 1번 TDC가 발생되고, 최저전압에서 중간전압으로 전환될 때 3번 TDC가 발생되며, 중간전압에서 최고전압으로 전환될 때 2번 TDC가 발생되는 것으로 설정할 수 있다.

따라서 예를들어 4기통 엔진인 경우 제3c도-제3f도와 같이 최저 전압구간(D4-D1)에 1번 기통(CYL#1)의 연료분사와 흡기밸브를 오픈시키고, 중간 전압구간 (D1-D2)에 3번 기통(CYL#3)의 연료분사와 흡기밸브를 오픈시키며, 최고 전압구간 (D2-D3)에 4번 기통(CTL#4)의 연료분사와 흡기밸브를 오픈시키고, 최고 전압구간 (D2-D3)에 이어서 검출되는 중간 전압구간(D3-D4)에 2번 기통(CYL#2)의 연료분사와 흡기밸브를 오픈시키도록 설정할 수 있다.

그 결과 본 발명의 캠샤프트 위치신호를 이용할 때 예를들어 제3b도에 도시된 순서로 전압파형이 검출되는 경우, 먼저 크랭킹 판정이 이루어진 후 하나의 TDC 펄스신호가 발생되면, 기통의 판별이 가능해진다. 즉, 전압구간(D3-D4)에서 최저 전압구간(D4-D1)으로 전압레벨의 전환이 이루어지므로 1번 TDC가 발생된 것으로 인식하여 상기한 방식으로 먼저 1번 기통의연료분사와 흡기밸브를 오픈시키고, 2번 TDC에 응답하여 2번 기통의 연료분사와 흡기밸브을 오픈시키는 방식으로 순차적으로 연료분사를 제어한다.

또한, 각 기통마다 해당 연료분사 및 흡기밸브 오픈 행정이 완료된후 1 TDC 펄스신호가 발생될 때 점화를 시키고, 다음번 TDC 펄스신호가 발생될 때 배기행정을 진행시키는 방식으로 행정을 반복한다.

따라서 본 발명에서는 크랭킹 판정후에 단지 1 TDC 기간동안에만 동시 분사를 하면 되므로, 연료의 다량 동시 분사에 따른 웨트현상이 발생되지 않는다.

상기한 바와같이 본 발명에서는 타겟휠이 90도 분할인식이 가능한 타입이므로 크랭킹 판정후 1 TDC(90도) 경과시 바로 기통판별이 가능하여 초기 시동시에 1TDC 기간동안만 동시 분사를 하고 순차 인젝션을 실시하여 분사된 연료가 웨팅되는 현상을 막고 이에 따라 배출가스의 저감을 도모할 수 있게 되었다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims (2)

1. 캠샤프트 센서용 타겟휠에 있어서, 반지름이 각각 90도 마다 변경되는 4분면으로 구성되며, 4 분면 각각의 반지름(Ra, Rb, Rc, Rd)이 소, 중, 대, 중의 길이를 갖고 있고, 마주보는 중간 길이의 반지름(Rb와 Rd)을 갖는 2분면은 서로 유사한 면적을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 캠샤프트 센서용 타겟휠.
2. 반지름이 각각 90도 마다 변경되는 4 분면으로 구성되며, 4 분면 각각의 반지름이 소, 중, 대, 중의 길이를 갖는 타겟휠과 캠샤프트 센서를 갖는 연료분사 시스템의 초기 시동시 연료분사 제어방법에 있어서, 첫번째 TDC가 검출될 때 까지 모든 기통에 대한 동시 분사를 실행하는 단계와, 상기 TDC가 검출될 때 인접한 구간의 전압레벨의 차이와 레벨전환이 이루어지기 전의 전압레벨에 따라 해당 기통을 판단하는 단계와, 상기 해당 기통의 판단에 따라 동시 분사를 중지하고, 해당 기통에 대한 개별 분사를 실행하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 초기 시동시 연료분사 제어방법.

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