KR20010059245A

KR20010059245A - 크랭크샤프트 위치 센서 오류시 캠 센서를 이용한 엔진구동 방법

Info

Publication number: KR20010059245A
Application number: KR1019990066636A
Authority: KR
Inventors: 강대진
Original assignee: 이계안; 현대자동차주식회사
Priority date: 1999-12-30
Filing date: 1999-12-30
Publication date: 2001-07-06
Also published as: KR100353993B1

Abstract

이 발명은 크랭크샤프트 포지션 센서 오류시 캠 센서를 이용한 엔진 구동 방법에 관한 것으로, 시동후 차량의 상태가 주행 가능 상태인지를 판단하는 제1 단계; 차량의 캠 센서의 폴링 에지와 캠 센서의 라이징 에지의 허용 오차가 설정치 이하인지를 판단하여 캠 센서의 동작이 정상적인지를 판단하는 제2 단계; 크랭크샤프트 포지션 센서가 고장 났는지를 판단하는 제3 단계; 상기 크랭크샤프트 포지션 센서가 고장이 나면, 캠 센서에서 출력하는 신호로부터 전자제어장치에서 하나의 이빨(tooth)당 걸리는 시간 계산 및 연료 분사와 점화를 제어하는 제4 단계를 포함한다.

이 발명의 실시예에 따르면, 크랭크샤프트 위치 센서 페일시 캠 센서를 이용하여 연료 분사 및 점화가 수행되도록 하여, 차량의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

Description

크랭크샤프트 위치 센서 오류시 캠 센서를 이용한 엔진 구동 방법{METHOD FOR DRIVING A ENGINE USING A CAM SENSOR AS CRANKSHAFT POSITION SENSOR BEING ERROR}

이 발명은 엔진 구동 방법에 관한 것으로, 특히, 크랭크샤프트 위치 센서(CPS: Crankshaft Position Sensor)(이하 'CPS'라 칭함) 페일(fail)시 캠(cam) 센서(sensor)를 이용한 엔진 구동 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 4사이클 엔진은 흡입, 압축, 폭발, 배기의 4사이클에 의해 차량 구동력을 발생시키는 엔진으로, 이때 각 사이클의 진행은 크랭크샤프트 위치 센서에 의해 감지된다.

즉, 차량의 ECU(electronic controlled unit)는 크랭크샤프트 위치 센서에서 출력하는 신호로 엔진 시동, 점화, 및 연료 분사 등을 제어하게 된다.

그런데, CPS는 전자적인 동작을 함에 따라 주변의 영향에 민감하며, 그에 따라 CPS의 동작이 페일이 되는 경우가 발생한다.

이와 같이 CPS의 동작이 페일되면, 차량은 시동이 걸리지 않게 되고, 그에 따라 엔진을 구동시킬 수 없는 문제점이 있다.

따라서, 이 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 크랭크샤프트 포지션 센서의 동작이 페일되더라도 차량의 시동 및 엔진의 구동이 이루어질 수 있도록 한다.

도1은 이 발명의 실시예에 따른 크랭크샤프트 위치 센서 오류시 캠 센서를 이용한 엔진 구동을 제어하는 장치의 블록 구성도이다.

도2는 캠 센서와 크랭크샤프트 위치 센서의 센싱(sensing) 동작을 보인 도면이다.

도3은 이 발명의 실시예에 따른 크랭크샤프트 위치 센서 오류시 캠 센서를 이용한 엔진 구동 방법을 설명하기 위한 플로우챠트(flowchart)이다.

도4는 이 발명의 실시예에 따른 크랭크샤프트 위치 센서와 캠 센서의 출력 타이밍(timing)도이다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 이 발명의 특징에 따른 크랭크샤프트 위치 센서 오류시 캠 센서를 이용한 엔진 구동 방법은,

시동후 차량의 상태가 제1 상태인지를 판단하는 단계;

차량의 캠 센서의 폴링 에지와 캠 센서의 라이징 에지의 허용 오차가 설정치 이하인지를 판단하는 단계;

크랭크샤프트 포지션 센서가 고장 났는지를 판단하는 단계;

상기 캠 센서에서 출력하는 신호로부터 전자제어장치에서 하나의 이빨( tooth)당 걸리는 시간 계산 및 연료 분사(ignition)와 점화를 제어하는 단계를 포함한다.

여기서, 차량의 제1 상태는 배터리(battery)의 전압이 10V이상이고, 냉각 수온의 온도가 10°C이상인 상태인 것이 바람직하다.

그리고, 상기 설정치는 ±3이빨(tooth)인 것이 바람직하다.

이하, 첨부한 도면을 참조로 이 발명의 실시예에 따른 크랭크샤프트 위치 센서 오류시 캠 센서를 이용한 엔진 구동 방법을 설명한다.

도1은 이 발명의 실시예에 따른 CPS 오류시 캠 센서를 이용한 엔진 구동을 제어하는 장치의 블록 구성도이다. 도1에 도시되어 있듯이, 이 발명의 실시예에 따른 CPS 오류시 캠 센서를 이용한 엔진 구동 제어 장치는, CPS(100), 캠 센서(200), 수온 센서(300), ECU(400), 연료 분사부(500), 및 점화부(600)를 포함한다.

여기서, CPS(100)는 도2의 b에 도시된 바와 같이 크랭크샤프트의 위치를 센싱하기 위해 플라이 휠(12)의 소정 부분에 위치하고, 플라이 휠(12) 회전시의 이빨의 수를 감지한다. 즉, 크랭크샤프트 회전시 플라이 휠(12)에 형성된 60개의 이빨을 감지하고 이를 전기적 신호로 ECU(400)로 출력한다.

여기서, 크랭크샤프트의 위치를 ECU(400)가 판단하기 위해서는 플라이 휠에 형성된 60개의 이빨중 첫 번째 이빨이 무엇인지를 명확히 해야 한다. 그러므로, 이러한 이유로 첫 번째 이빨의 이전 2개의 이빨은 미싱(missing) 이빨(tooth)(#59, #60)로 한다.

그러므로, CPS(100)에서 출력하는 신호로부터 ECU(400)가 첫 번째 이빨을 판단할 수 있게 된다. 크랭크샤프트는 캠(11)이 2회전할 때 2회전함으로 CPS(100)는 58개의 플라이 휠(12)의 이빨을 감지한 신호를 출력한다.

캠 센서(200)는 도2의 a에 도시된 바와 같이 캠(11)의 회전수를 센싱하기 위한 것으로, 캠(11)이 TDC(TOP DEAD CENTER)에 위치할 때에 검출되도록 캠(11)의 상부측에 위치한다.

그리고, 캠(11)의 회전을 감지하고 이를 전기적 신호로 도시하지 않은 ECU로 출력한다. 캠 센서(200)의 출력이 하이 레벨(high level)이 되는 때는 캠(11)이 점선으로 표기된 선(L1)보다 위에 위치할 때이고, 캠 센서(200)의 출력이 로우 레벨(low level)이 되는 때는 캠(11)이 선(L1)보다 아래에 위치할 때이다.

여기서, 캠(11)은 360°회전을 일정한 속도로 하므로, 캠 센서(200)에서 출력하는 신호는 동일한 시간의 로우 레벨 시간과 하이 레벨 시간으로 나누어진다.

캠 센서(200)에서 라이징 에지(rising edge)와 폴링 에지(falling edge)는 CPS(100)의 폴링 에지에 동기하고, 캠 센서(200)의 한 주기는 CPS(100)의 60 주기(미싱 이빨의 2주기 포함)와 동일하다.

수온 센서(300)는 냉각수의 온도를 검출하고 이를 전기적 신호로 ECU(400)로 출력한다.

ECU(400)는 CPS(100)의 신호로 엔진의 연료 분사 및 점화를 제어하는데, CPS(100)의 출력 신호가 오류라고 판단하면, 캠 센서(200)에서 출력하는 신호에 따라 연료 분사 및 점화를 제어한다.

연료 분사부(500)는 ECU(400)에서 출력하는 제어 신호에 따라 연료를 실린더로 분사한다. 그리고, 점화부(600)는 ECU(400)에서 출력하는 제어 신호에 따라 점화 플러그를 하여 폭발의 사이클이 수행되도록 제어한다.

이하, 도3을 참조로 이 발명의 실시예에 따른 크랭크샤프트 위치 센서 오류시 캠 센서를 이용한 엔진 구동 방법을 상세히 설명한다.

도3에 도시되어 있듯이, 운전자가 차량을 시동 온(on)한 후 가속 페달을 밟을 밟으면, ECU(400)는 도시하지 않은 엔진 회전수 검출부로부터 출력하는 신호로 엔진 회전수가 600rpm이상이고, 배터리의 전압(Vb)이 10V이상이며, 냉각 수온 센서(300)의 출력 신호로부터 냉각 수온의 온도가 10°이상인지를 판단한다(S100).

여기서, 상기와 같은 차량 조건을 판단하는 것은 차량이 최소 주행 상태인지를 판단하기 위한 것이다.

ECU는 현재 차량의 상태가 엔진 회전수가 엔진 회전수가 600rpm이상이고, 배터리의 전압(Vb)이 10V이상이며, 냉각 수온의 온도가 10°이상이라고 판단하면, 캠 센서(200)의 출력 신호와 CPS(100)의 출력 신호를 입력받아, 캠 센서(200)의 폴링 에지의 시점이 CPS(100)가 몇 번째 크랭크 이빨을 검출하는 시점인지를 판단한다.

이러한 판단은 캠 센서(200)의 라이징 에지 시점과 폴링 에지 시점이 올바른지를 판단하기 위해서인데, 캠 센서(200)의 라이징 에지와 폴링 에지는 크랭크 이빨이 첫 번째 이빨을 기준으로 몇번째 이빨과 몇번째 이빨에 동기되도록 설정되어 있다.

여기서는 캠 센서(200)의 출력 신호의 라이징 에지가 38번째 크랭크 이빨을 검지한 CPS(100)의 출력에 동기되도록 설정되고, 폴링 에지가 68번째 크랭크 이빨을 검지한 CPS(100)의 출력에 동기되도록 설정되어 있다.

ECU(400)는 캠 센서(200)의 출력의 라이징 에지가 38번째 크랭크 이빨을 검지한 CPS(100)의 출력에 대하여 ±3의 오차 이내에 있고, 캠 센서(200)의 출력의 폴링 에지가 98번째 크랭크 이빨을 검지한 CPS(100)의 출력에 대하여 ±3의 오차 이내에 있는지를 판단한다(S200).

상기 판단(200)에서, ECU(400)는 캠 센서(200)의 출력이 ±3의 오차 이내에 있으면, 캔 센서(200)의 동작이 정상이라고 판단한다.

그런 다음, ECU(400)는 CPS(100)가 정상적으로 동작하고 있는지를 판단하기 위해 CPS(100)의 출력을 판단한다(S300).

CPS(100)가 정상적이라고 판단하기 위해서는 CPS(100)의 라이징 크랭크 이빨과 CPS(100)의 폴링 크랭크 이빨을 판단하면 된다. 즉, 도4에 도시된 바와 같이 상기 캠 센서(200)와 같이 CPS(100)의 출력이 캠 센서(200)의 하이 레벨 주기에 최초 동기되는 폴링 에지 시점(P1)이 크랭크 이빨의 몇번째이고, 하이 레벨 주기의 마지막에 동기되는 폴링 에지 시점(P2)이 크랭크 이빨의 몇번째인지를 판단하면 된다.

여기서, P1지점에서의 CPS(100)의 출력이 98번째 크랭크 이빨의 검출 신호에서 ±10의 오차(이 오차는 임의로 정의한 것임)이내에 있고, P2지점에서의 CPS(100)의 출력이 38번째 크랭크 이빨의 검출 신호에서 ± 10의 오차 이내에 있으면, ECU(400)는 CPS(100)가 정상이라고 판단하고, CPS(100)의 출력에 따라 연료 분사부(500)와, 점화부(600)를 제어한다(S310).

그러나, 상기 판단(S300)에서, ECU(400)가 CPS(100)가 페일이라고 판단하면, ECU(400)는 우선 도시하지 않은 경고들을 점등시키고(S400), 캠 센서(200)에서 출력하는 신호에 따라 연료 분사부(500)와, 점화부(600)를 제어한다.

여기서, ECU(400)는 캠 센서(200)의 출력 신호에 따라 연료 분사부(500)와 점화부(600)를 제어하기 위해, 우선적으로 하나의 크랭크 이빨당 걸리는 시간을 계산한다. 이는 CPS(100)와 같이 크랭크 휠의 위치를 판단하기 위한 것이다.

여기서, 캠 센서(200)의 한 주기 하이 레벨에는 CPS(100)를 기준으로 60개의 크랭크 이빨이 검출된다. 그리고, 캠 센서(200)의 한 주기에는 120개의 크랭크 이빨에 해당하는 CPS(100)의 출력이 포함되어 있다.

그러므로, 캠 센서(200)의 한 주기 하이 레벨의 시간(T1)을 기준으로 하면, 한 이빨당 걸리는 시간은 T1/60이 된다. 또한, 캠 센서(200)의 한 주기 시간(T2)를 기준으로 하면, 하나의 이빨당 걸리는 시간은 T2/120이 된다.

이와 같이 한 이빨당 걸리는 시간을 검출하는 것은 CPS(100)를 이용할 수 없으므로, 캠 센서(200)의 초기 라이징 시점으로부터 도시하지 않은 타이머(ECU내에 위치)를 구동시켜 카운팅하여, 이 카운팅한 시간으로 CPS(100)와 같이 크랭크 이빨의 수 즉, 크랭크 위치 검출이 가능하도록 하기 위한 것이다.

따라서, ECU(400)는 캠 센서(200)에서 출력하는 신호의 라이징 에지로부터 시간을 카운팅하고, 이 카운팅한 시간으로 크랭크샤프트 위치를 판단하며, 이에 따라 연료 분사부(500)와, 점화부(600)로 제어 신호를 출력하여 실린더내의 연료 분사와, 점화가 제어되도록 한다(S500).

이 발명은 크랭크샤프트 위치 센서 페일시 캠 센서를 이용하여 연료 분사 및 점화가 수행되도록 하여, 차량의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims

시동후 차량의 상태가 주행 가능 상태인지를 판단하는 제1 단계;

차량의 캠 센서의 폴링 에지와 캠 센서의 라이징 에지의 허용 오차가 설정치 이하인지를 판단하여 캠 센서의 동작이 정상적인지를 판단하는 제2 단계;

크랭크샤프트 포지션 센서가 고장 났는지를 판단하는 제3 단계;

상기 크랭크샤프트 포지션 센서가 고장이 나면, 캠 센서에서 출력하는 신호로부터 전자제어장치에서 하나의 이빨( tooth)당 걸리는 시간 계산 및 연료 분사와 점화를 제어하는 제4 단계를 포함하는 크랭크샤프트 위치 센서 오류시 캠 센서를 이용한 엔진 구동 방법.
제1항에 있어서,

상기 제4 단계는,

캠 센서에서 출력하는 신호의 한 주기 하이 레벨 구간의 제1 시간을 측정하는 단계, 크랭크의 이빨수를 판단하는 단계와, 제1 시간을 크랭크 이빨수로 나누어 그 몫을 크랭크 한 이빨당 걸리는 시간으로 결정하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 크랭크샤프트 포지션 센서 오류시 캠 센서를 이용한 엔진 구동 방법.
제1항에 있어서,

상기 제4 단계는,

캠 센서에서 출력하는 신호의 한 주기의 제1 시간을 측정하는 단계, 크랭크의 이빨수를 판단하는 단계와, 상기 제1 시간을 (크랭크 이빨수×2)로 나누어 그 몫을 크랭크 한 이빨당 걸리는 시간으로 결정하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 크랭크샤프트 포지션 센서 오류시 캠 센서를 이용한 엔진 구동 방법.