KR0131312B1 - 내연기관의 미점화 감지방법 - Google Patents

Abstract

일정한 간격으로 각속도를 측정하고 연산식을 이용하여 엔진의 미점화 결정값을 계산하므로 정확히 미점화가 발생하는 경우를 감지하여 운전자에게 알려줄 수 있고 시간지연없이 곧바로 감지할 수 있도록 하기 위하여; 알고리즘을 시작하여 실험결과를 이용하여 미점화동작을 판단할 수 있는 변수의 값을 설정하고, 엔진 회전수를 감지하는 감지장치를 이용하여 소정의 간격으로 엔진 회전수에 따른 펄스신호의 주파수를 감지하여 각속도에 해당하는 전압으로 변환되어 입력되는 신호를 각속도로 이용하여 주어진 연산을 처리하고, 처리된 연산결과를 이용하여 설정된 조건에 만족할 경우에 내연기관의 동작을 미점화동작으로 감지하고 설정된 조건을 만족하지 않을 경우에는 정상적으로 점화동작이 실행된 것으로 판단하고, 자동차의 시동상태를 감지하여 자동차의 시동이 오프될 경우에는 내연기관의 점화상태를 감지하기 위한 알고리즘을 끝내고 시동이 온되어 있을 경우에는 자동차 시동이 오프될 동안 상기한 방법을 반복적으로 실행하여 점화상태를 판단하여 동작하는 내연기관의 미점화 감지방법에 관한 것.

Description

내연기관의 미점화 감지방법

제1도는 이 발명의 실시예에 따른 내연기관의 미점화 감지방법의 결과 그래프이고,

제2도는 이 발명의 실시예에 따른 내연기관의 미점화 감지장치의 블록도이고,

제3도는 이 발명의 실시예에 따른 내연기관의 미점화 감지방법의 동작 순서도이다.

이 발명은 가솔린 기관(Gasoline engine)등과 같은 내연기관에서 미점화(Misfire)가 발생될 경우에 이를 감지하는 방법에 관한 것으로, 특히 내연기관의 동작으로 가변되는 출력신호의 각속도(w)를 이용하여 내연기관에 미점화가 발생할 경우에 이를 정확하게 감지할 수 있도록 발명된 내연기관의 미점화 감지방법에 관한 것이다. 자동차에 사용되는 내연기관을 동작시키기 위하여 점화장치를 동작시킬 경우에 내연기관의 초기상태에 따라 내연기관이 정상적으로 동작하지 않고 미점화가 발생하는 경우가 발생한다. 특히, 주위온도가 낮은 겨울철에 내연기관의 냉각상태로 인하여 내연기관의 미점화가 자주 발생한다. 이때 운전자가 이런 사실을 모르고 계속해서 가속페달을 동작시켜 농후한 연료를 공급할 경우에는 내연기관의 점화코일이 젖게되어 연속적인 미점화동작이 발생하게 된다. 그리고 미점화동작이 발생할 경우에 공급되는 연료가 모두 연소되지 않고 그대로 배출되므로 심각한 대기오염의 원인이 되기도 한다. 그러므로 사용되는 내연기관의 점화상태를 감지하여 미점화가 발생하면 신속하게 운전자에게 알려줄 수 있도록 내연기관의 상태를 계속적으로 감지한다. 상기와 같은 내연기관의 미점화상태를 감지하기 위하여, 회전하는 엔진 회전수를 감지하는 센서를 이용하여 소정의 간격으로 각속도(w)가 가변하는 시간의 변화량을 산출하고 주어진 연산식에 대입시켜 얻어지는 결과값을 이용하여 내연기관의 점화상태를 감지할 수 있다. 상기와 같은 방법을 이용하여 내연기관의 점화상태를 감지하는 종래의 미점화 감지방법의 원리는 흡기, 압축, 폭발, 배기행정의 4행정 동작으로 회전하는 내연기관의 가변하는 회전각을 180°간격으로 각속도(w)가 변하는데 소요되는 시간의 변화량을 계산하여 내연기관의 회전상태를 감지한다. 그러므로 회전하는 내연기관이 180°씩 회전하는데 소요되는 시간(Tn, Tn+1, Tn+2....)이 구해지면 하기의 식을 이용하여 미점화 판정값(LUn)을 연산한다.

상기 수학식1을 이용하여 계산된 내연기관의 미점화 판정값(LUn)은 내연기관의 미점화 상태를 판단하는 설정치가 된다. 즉, 연산된 값(LUn)이 실험결과에 따라 미점화가 발생하게 되는 설정값(α)보다 큰 값이 산출되면 내연기관이 미점화된 것으로 판단하여 운전자가 필요한 조치를 취할 수 있도록 알려주게 된다. 그리고 상기한 방법을 이용하여 내연기관의 점화상태를 판단하는 또 하나의 감지방법은 상기한 종래의 방법보다 좀더 정확하게 감지하기 위하여 내연기관이 90°씩 변화할 때 각속도(w)가 변화되는데 소요되는 시간을 이용하여 결정하게 된다. 90°간격으로 각속도(w)가 변화되는데 소요되는 시간을 이용하여 결정하게 된다. 90°간격으로 각속도(w)가 변화되는 시간을 측정하여 하기의 식을 이용하여 역시 미점화상태를 감지하기 위한 연산값을 계산한다.

상기 수학식 2에서 계산된 값(T)을 이미 실험결과로 설정된 설정값(β)과 비교 판단하여 Tn+1 - T β일 경우에 내연기관의 점화상태가 미점화된 것으로 판단하여 운전자에게 알려주게 된다. 그러나 상기와 같은 방법을 이용하여 내연기관의 점화상태를 감지할 경우에 연산식에 사용되는 각속도(w)가 가변하는 시간을 이용하여 엔진의 미점화 판정값을 설정하므로 미점화가 발생할 경우에 수학식 1, 2에 따른 연산식에 의하여 미점화가 발생하지 않는 부분까지 영향을 끼치게 되므로 정확한 미점화동작을 감지할 수 없고, 미점화가 발생하지 않은 부분까지 미점화가 발생한 것으로 잘못 판단할 수 있다. 이 발명의 실시예에 따른 내연기관의 미점화 감지방법의 결과 그래프를 나타내는 제1도에서처럼 상기한 종래의 방법을 이용하여 내연기관의 미점화상태를 감지할 경우에 제1도의 a와 b에 도시된 것처럼 미점화가 발생되는 부분을 중심으로 정상적으로 내연기관의 점화동작이 발생됐을 경우에도 전상태의 영향으로 미점화가 발생된 것처럼 설정된 설정값을 윗돌게되어 오판정을 내리게 된다. 그리고 여러번의 주기를 이용하여 수학식 1, 2을 연산하게 되므로 미점화가 발생할 경우에 바로 이를 감지할 수 없고 여러주기가 지난 후에 미점화 발생을 감지하게 된다. 그러므로 이 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 일정한 간격으로 각속도(w)를 측정하고 연산식을 이용하여 엔진의 미점화 결정값을 계산하므로 정확히 미점화가 발생하는 경우를 감지하여 운전자에게 일러줄 수 있고 시간지연없이 곧바로 감지할 수 있도록 하기 위한 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위한 이 발명의 구성은 알고리즘을 시작하여 실험결과를 이용하여 미점화동작을 판단할 수 있는 변수의 값을 설정하고, 엔진 회전수를 감지하는 감지장치를 이용하여 소정의 간격으로 엔진 회전수에 따른 펄스신호의 주파수를 감지하여 각속도에 해당하는 전압으로 변환되어 입력되는 신호를 각속도로 이용하여 주어진 연산을 처리하고, 처리된 연산결과를 이용하여 설정된 조건에 만족할 경우에 내연기관의 동작을 미점화동작으로 감지하고 설정된 조건을 만족하지 않을 경우에는 정상적으로 점화동작이 실행된 것으로 판단하고, 자동차의 시동상태를 감지하여 자동차의 시동이 오프될 경우에는 내연기관의 점화상태를 감지하기 위한 알고리즘을 끝내고 시동이 온되어 있을 경우에는 자동차 시동이 오프될 동안 상기한 방법을 반복적으로 실행하여 점화상태를 판단하여 동작하는 방법으로 이루어져 있다. 이하, 첨부된 도면을 이용하여 이 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 제2도는 이 발명의 실시예에 따른 내연기관의 미점화 감지장치의 블록도이고, 제3도는 이 발명의 실시예에 따른 내연기관의 미점화 감지방법의 동작 순서도이다. 제2도를 참고로 하여 이 발명의 실시예에 따른 구성을 살펴보면 내연기관의 회전각을 이용하여 내연기관의 회전수를 감지하는 엔진회전수 감지부(1)와, 엔진회전수 감지부(1)와 연결되어 있는 주파수 산출부(2)와, 상기 주파수 산출부(2)와 연결되어 있는 주파수 변환부(3)와, 상기 주파수 변환부(3)와 연결되어 있는 제어부(4)로 이루어져 있다. 상기와 같이 이루어져 있는 이 발명의 동작은 엔진회전수 감지부(1)에서 엔진에 부착되어 함께 회전하는 링 기어(ring gear)와 링 기어의 동작에 의하여 해당하는 펄스(pulse) 신호를 출력하는 센서(sensor)를 이용하여 회전하는 엔진의 동작에 비례하는 전기적인 펄스신호를 출력한다. 상기 엔진회전수 감지부(1)에서 출력되는 펄스신호를 이용하여 회전하는 엔진의 회전속도와 각속도(w)에 따른 주파수를 주파수 산출부(2)에서 계산한다. 주파수 산출부(2)에서 출력되는 각속도(w)에 따른 주파수를 변환하기 위하여 변환부(3)로 입력되어 각속도(w)에 해당하는 전압으로 변환되어 제어부(4)로 입력한다. 그러므로 제어부(4)는 설정된 연산식에 각속도(w)에 해당하는 전압을 대입하여 계산하여 연산 결과값을 설정 기준값과 비교하여 내연기관의 점화상태를 감지하여 운전자에게 알려주게 된다. 제어부(4)에서 연산되는 연산식은

이다.

상기 수학식 3의 연산 결과값(Hn)이 실험결과로 결정된 설정값(a)에 따라이 1보다 클 경우에는 점화상태가 실패한 미점화상태로 인식하고 설정된 기준값보다 작을 경우에 정상적인 점화상태로 인식하여 자동차 운전자에게 점화상태를 알려주게 된다. 상기와 같이 설정된 소정의 위상차만큼 각속도(w)에 해당하는 신호를 이용하여 주어진 연산식을 처리하게 되므로 연속적이고 불규칙적인 속도로 회전하는 엔진의 전상태로 인하여 측정된 결과에 영향을 미치지 않고 정확한 결과값을 산출할 수 있으므로 그릇된 점화상태를 감지하는 것을 줄일 수 있다. 제3도를 참고로 하여 제어부(4)에서 실행되는 동작을 설명한다. 먼저 시작단계(10)에서 실험값(a) 설정단계(20)로 넘어가 실험결과를 이용하여 미점화가 발생할 수 있는 변수(a)의 값을 설정하고 입력신호 감지단계(30)로 넘어간다. 입력신호 감지단계(40)에서 제1도의 엔진 회전수 감지부(1)와 주파수 산출부(2)에서 엔진의 회전속도에 따라 출력되는 신호를 이용하여 각속도(w)에 해당하는 주파수를 측정하고 주파수 변환부(3)에서 측정된 주파수에 대응하는 전압으로 변환시킨 신호를 제어부(4)에서 입력받아 각속도 설정단계(40)에서 소정의 주기만큼 가변하는 각속도(w)에 대응하는 전압을 이용하여 연산을 위한 각속도(w1, w2.......)값으로 순차적으로 기억시킨다. 상기 각속도 설정단계(40)에서 설정된 각속도(w1, w2 .......)값을 이용하여 연산처리단계(50)에서 주어진 연산식을 계산한다. 미점화 판정단계(60)에서 주어진 연산식에 의하여 엔진 미점화 판정값(Hn)의(Hn) supa의 값이 1보다 크거나 같을 경우에 미점화 감지단계(70)로 넘어가 내연기관의 점화동작이 실패했다고 감지하고, (Hn) supa의 값이 1보다 작을 경우에는 정상점화 감지단계(80)로 넘어가 내연기관의 점화동작을 정상적으로 점화된 것으로 감지한다. 시동정지 판단단계(90)에서 자동차가 운행을 정지하기 위하여 자동차의 시동이 정지될 경우에는 내연기관의 점화상태를 판단하는 알고리즘을 마치기 위하여 끝단계(100)로 넘어가고, 자동차가 동작중일 경우에는 자동차의 시동이 정지될 때까지 계속해서 내연기관의 점화상태를 감지하여 사용자에게 알려주게 된다. 그러므로 제1도의 (c)처럼 미점화동작으로 인하여 주위의 연산결과에 영향을 끼치지 않게 되므로 소정의 구간에서 미점화동작이 발생할 경우에 정확하게 내연기관의 미점화동작을 판정할 수 있으므로 정확하고 신속하게 내연기관의 동작을 감지할 수 있다. 상기와 같이 동작하는 이 발명의 효과는 내연기관의 동작으로 변화는 각속도만을 측정하여 미점화동작을 판단하므로 각속도 변화에 대한 시간의 변동으로 미점화동작을 판단할 경우에 다른 기관의 미점화동작으로 인하여 판단단계에 영향을 받지 않으므로 기관에 미점화가 발생할 경우에 정확하게 판단하여 그릇된 오동작을 방지할 수 있고, 미점화동작의 영향을 연속적인 미점화동작을 그릇되게 감지한 종래의 기술에 비해 정확하게 연속적인 미점화동작을 감지할 수 있다. 그러므로 내연기관의 미점화동작이 발생할 경우에 불연소된 연료의 배출로 인하여 오염물질의 비율이 매우 높은 배기가스가 배출되므로 이를 자동차 운전자에게 인식시켜 적절한 조치를 취할 수 있도록 하여 자동차의 배기가스로 인한 심각한 대기오염을 방지할 수 있도록 한다.

Claims (1)

1. 알고리즘을 시작하여 실험결과를 이용하여 미점화동작을 판단할 수 있는 변수의 값을 설정하고, 엔진 회전수를 감지하는 감지장치를 이용하여 소정의 간격으로 엔진 회전수에 따른 펄스신호의 주파수를 감지하여 각속도에 해당하는 전압으로 변환되어 입력되는 신호를 각속도로 이용하여 주어진 연산을 처리하고, 처리된 연산결과를 이용하여 설정된 조건에 만족할 경우에 내연기관의 동작을 미점화동작으로 감지하고 설정된 조건을 만족하지 않을 경우에는 정상적으로 점화동작이 실행된 것으로 판단하고, 자동차의 시동상태를 감지하여 자동차의 시동이 오프될 경우에는 내연기관의 점화상태를 감지하기 위한 알고리즘을 끝내고 시동이 온되어 있을 경우에는 자동차 시동이 오프될 동안 상기한 방법을 반복적으로 실행하여 점화상태를 판단하여 동작하는 내연기관의 미점화 감지방법.