KR100218778B1 - 자동차 엔진의 미점화 발생감지/보정장치 및 그 방법 - Google Patents

자동차 엔진의 미점화 발생감지/보정장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

연속실의 압력을 감지한 뒤에 이를 전기적인 신호로 변화하여 출력하는 압력센서(10)와; 압력센서로부터 입력되는 신호를 증폭하여 출력하는 증폭부(20)와; 증폭부로 부터 입력되는 신호를 디지틀 신호로 변환하여 출력하는 애널로그/디지틀 변환부(30)와; 크랭크각을 감지한 뒤에, 이를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 크랭크각 센서(40)와; 입력되는 정보신호로 부터, 최고압력이 2°ATDC 이전에 발생된 경우에는 미점화가 발생된 것으로 판단하고, 최고압력이 2°ATDC 이후에서 10°ATDC 이전에 발생된 경우에는 부분연소가 발생된 것으로 판단하여, 이에 따라 연료량, 연료분사시기, 점화시기를 보정하여 연료 분사신호와 점화신호를 출력하고, 미점화나 부분연소의 발생을 나타내기 위한 표시신호를 출력하는 마이크로 컨트롤러(50)와; 프로그램 및 데이터가 저장되어 있는 메모리(60)로 구성되어; 상사점 부근에서 발생되는 연소 압력의 피크치를 이용하여 미점화의 발생유무를 감지함으로써 보다 정확하게 미점화 상태를 검출할 수가 있고, 이를 이용하여 미점화의 발생에 따라 연료량과, 연료 분사시기와, 점화시기를 보정함으로써 엔진의 출력을 극대화함과 동시에 배기개스의 유해성분을 저감시킬 수 있는 자동차 엔진의 미점화 발생 감지/보정 장치 및 그 방법에 관한 것.

Description

자동차 엔진의 미점화 발생 감지/보정 및 그 방법
제1도는 이 발명의 실시예에 따른 자동차 엔진의 미점화 발생 감지/보정 장치의구성 블럭도이고,
제2도는 이 발명의 실시예에 따른 자동차 엔진의 미점화 발생 감지/보정 방법의 동작 흐름도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 압력센서 20 : 증폭부
30 : 애널로그/디지틀 변환부 40 : 크랭크각 센서
50 : 마이크로 컨트롤러 60 : 메모리
70 : 인젝터부 80 : 점화부
90 : 표시 구동부 100 : 표시부
이 발명은 자동차 엔진의 미점화 발생 감지/보정 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면 상사점 부근에서 발생되는 연소 압력의 피크치를 이용하여 미점화의 발생유무를 감지함으로써 보다 정확하게 미점화 상태를 검출할 수가 있고, 미점화의 발생에 따라 연료량과, 연료 분사시기와 점화시기를 보정함으로써 엔진의 출력을 극대화함과 동시에 배기개스의 유해성분을 저감시킬 수 있는 자동차 엔진의 미점화 발생 감지/보정 및 그 방법에 관한 것이다.
자동차 엔진으로서 주로 사용되는 4 사이클 가솔린 기관의 행정은, 흡기밸브가 열려 있는 상태에서 피스톤이 상사점(Top Dead Center, TDC)으로 부터 하강함으로써 혼합기가 실린더 내부의 연소실로 흡입되는 흡입행정과, 흡기밸브 및 배기밸브가 닫혀 있는 상태에서 피스톤이 하사점으로부터 상승함으로써 혼합기가 압축되는 압축행정과,
압축된 혼합기가 점화 플러그에 의해서 점화되어 폭발함으로써 크랭크 샤프트를 회전시키는 폭발행정과,
배기밸브가 열려 있는 상태에서 피스톤이 하사점으로부터 상승함으로써 연소개스가 배기되는 배기행정으로 이루어진다.
상기한 바와 같은 4사이클 행정을 통해서 발생되는 크랭크 샤프트의 회전력은 자동차를 구동시키는 동력으로서 사용된다.
날씨가 춥거나 혼합기의 공연비가 희박할 때, 상기한 4사이클 가솔린 기관의 폭발행정에서는 혼합기가 점화 플러그로부터 발생되는 점화불꽃에 의해서 점화되지 않음으로써 연소되지 않는 경우가 발생되는데, 이것을 미점화(misfire)라고 한다. 미점화가 발생하게 되면 그만큼 엔진의 출력이 감소되며, 또한 혼합기의 불완전연소로 인해 배기개스중의 유해성분(일산화탄소, 탄화수소 등)이 급증한다.
따라서, 4사이클 가솔린 기관을 구동하는 과정에서 미점화가 발생되지 않도록 하고, 미점화가 발생되더라도 이로 인한 엔진의 출력감소를 보상하기 위한 연구가 계속적으로 이루어지고 있다.
이러한 연구의 일환으로서, 점화계의 이상으로 인한 미점화가 발생될 경우에 내연기관의 운전자에게 경고를 알려주면서 미점화가 발생된 실린더의 연료분사를 중지시킴으로서 3원 촉매의 열화를 방지하고 또한 연비를 향상시킬 수 있는 기술이 대한민국 특허출원 출원번호 제92-5198(출원일자:서기 1992년 3월 28일)의 내연기관의 미점화 발생시 연료분사 제어방법 및 장치에서 개시된 바 있다.
또한, 상기한 대한민국 특허출원 출원번호 제92-5198호를 개량한 것으로서, 일정한 주기만큼 기통의 미점화 횟수를 계산한 뒤에, 발생된 미점화 횟수에 비례하게 연료의 분사시간을 중지시키므로 계속적인 미점화동작으로 발생하는 유독 배기가스의 배출과 배기관의 손상을 방지하기 위한 기술이 대한민국 특허출원 출원번호 제92-23501호(출원일자: 서기 1992년 12월 7일)의 내연기관의 미점화 발생시 연료분사 제어장치 및 그 방법에서 개시된 바 있다.
그외에도, 일정한 간격으로 각속도(w)를 측정하고 연산식을 이용하여 엔진의 미점화 결정값을 계산하여 미점화가 발생하는 경우를 감지하여 운전자에게 알려주면서, 시간지연없이 곧바로 미점화의 발생을 감지할 수 있도록 하기 위한 기술이 대한민국 특허출원 제92-15210호(출원일자: 서기 1992년 8월 24일)의 내연기관의 미점화 감지방법에서 개시된 바 있다.
그러나, 상기한 특허출원번호 제92-5198호, 동 제92-23501호는 종래의 미점화 감지장치는 점화계와 점화플러그의 사이에 설치되어 있는 점화펄스 감지기를 이용하여 점화 플러그로 인가하는 펄스신호의 유무를 감지함으로써 점화의 발생유무를 감지하고, 또한 상기한 특허출원번호 제92-15210호는 크랭크축의 회전상태를 이용하여 미점화의 발생유무를 감지하기 때문에, 점화 플러그에 펄스신호가 인가되어 점화 플러그로부터 불꽃은 생성되었지만 혼합기가 미점화되는 경우에 이를 정확하게 감지하지 못하는 문제점이 있다.
따라서 이 발명의 목적은 상기한 종래의 단점을 해결하기 위한 것으로서, 상사점 부근에서 발생되는 연소 압력의 피크치의 위치를 이용하여 미점화의 발생유무를 감지함으로써 보다 정확하게 미점화 상태를 검출할 수가 있고, 미점화이 발생에 따라 연료량과, 연료 분사시기와, 점화시기를 보정함으로써 엔진의 출력을 극대화함과 동시에 배기가스의 유해성분을 저감시킬 수 있는 자동차 엔진의 미점화 발생 감지/보정 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 장치의 구성은,
실린더내의 연소실에 장착되어 있으며, 연속실의 압력을 감지한 뒤에 이를 전기적인 신호로 변화하여 출력하는 압력센서와,
상기한 압력센서로부터 입력되는 신호를 증폭하여 출력하는 증폭부와, 상기한 증폭부로부터 입력되는 애널로그 신호를 디지틀 신호로 변환하여 출력하는 애널로그/디지틀 변환부와, 크랭크각을 감지한 뒤에, 이를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 크랭크각 센서와, 상기한 애널로그/디지틀 변환부와 크랭크각 센서로부터 입력되는 정보신호로 부터, 최고압력이 2°ATDC(After Top Dead Center) 이전에 발생된 경우에는 미점화가 발생된 것으로 판단하고, 최고압력이 2°ATDC 이후에서 10°ATDC 이전에 발생된 경우에는 부분연소가 발생된 것으로 판단하여, 이에따라 연료량, 연료분사시기, 점화시기를 보정하여 연료 분사신호와 점화신호를 출력하고, 미점화나 부분연소의 발생을 나타내기 위한 표시신호를 출력하는 마이크로 컨트롤러와, 프로그램 및 데이터가 저장되어 있는 메모리와, 마이크로 컨트롤러로부터 입력되는 표시신호에 따라 미점화나 부분연소가 발생되었음을 알리기 위한 구동신호를 출력하는 표시 구동부와, 상기한 표시 구동부로부터 입력되는 구동신호에 따라 미점화나 부분연소의 발생을 운전자에게 표시하는 표시부와, 상기한 마이크로 컨트롤러로부터 입력되는 연료 분사신호에 따라 연료를 실린더 내부로 분사하는 인젝터부와, 상기한 마이크로 컨트롤러로부터 입력되는 점화신호에 따라 실린더 내부의 혼합기를 점화시키는 점화부로 이루어진다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 방법의 구성은, 전원이 인가되면 동작이 시작되어 관련 메모리 변수를 초기화시키는 단계와, 압력센서를 이용하여 연소실의 압력을 감지하고, 크랭크각 센서를 이용하여 크램크각을 감지하는 단계와, 2°ATDC 이전에 최고압이 발생되었는지를 판단하여 2°ATDC 이전에 최고압이 발생된 경우에는 미점화가 발생된 것으로 판단하는 단계와, 2°ATDC 이전에 최고압이 발생되지 않은 경우에 10°ATDC 이전에 최고압이 발생되었는지를 판단하여, 10°ATDC 이전에 최고압이 발생된 경우에는 부분연소(partial burning)가 발생된 것으로 판단하는 단계와, 10°ATDC 이후에 최고압이 발생된 경우에는 정상상태로 판단하는 단계와, 미점화나 부분연소가 발생된 경우에 연료량, 연료분사시기, 점화시기를 보정한 뒤에 상기한 과정을 반복하는 단계로 이루어진다.
이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하기로 한다.
제1도는 이 발명의 실시예에 따른 자동차 엔진의 미점화 발생 감지/보정 장치의 구성 블럭도이다.
제1도에 도시되어 있듯이 이 발명의 실시예에 따른 자동차 엔진의 미점화 발생 감지/보정 장치의 구성은, 실린더내의 연소실에 장착되어 있는 압력센서(10)와, 압력센서(10)의 출력단에 입력단이 연결되어 있는 증폭부(20)와, 증폭부(20)의 출력단에 입력단이 연결되어 있는 애널로그/디지틀 변환부(30)와, 크랭크각 센서(40)와, 애널로그/디지틀 변환부(30)와 크랭크각 센서(40)의 출력단에 입력단이 연결되어 있는 마이크로 컨트롤러(50)와, 마이크로 컨트롤러(50)에 연결되어 있는 메모리(60)와, 마이크로 컨트롤러(50)에 입력단이 연결되어 있는 표시 구동부(90)와, 표시 구동부(90)의 출력단에 입력단이 연결되어 있는 표시부(100)와, 마이크로 컨트롤러(50)에 입력단이 연결되어 있는 인젝터부(70) 및 점화부(80)로 이루어진다.
상기한 메모리(60)는 마이크로 컨트롤러(50)의 내부에 내장되는 구성으로 이루어질 수도 있다.
제2도는 이 발명의 실시예에 따른 자동차 엔진의 미점화 발생 감지/보정 방법의 동작 흐름도이다.
제2도에 도시되어 있듯이 이 발명의 실시예에 따른 자동차 엔진의 미점화 발생 감지/보정 방법의 구성은, 전원이 인가되면 동작이 시작되는 단계(S10)와, 관련 메모리 변수를 초기화시키는 단계(S20)와, 압력센서를 이용하여 연소실의 압력을 감지하는 단계(S30)와, 크랭크각 센서를 이용하여 크랭크각을 감지하는 단계(S40)와, 2°ATDC 이전에 최고압이 발생되었는지를 판단하는 단계(S50)와, 2°ATDC 이전에 최고압이 발생된 경우에 미점화가 발생된 것으로 판단하는 단계(S60)와, 2°ATDC 이전에 최고압이 발생되지 않은 경우에 10°ATDC 이전에 최고압이 발생되었는지를 판단하는 단계(S70)와, 10°ATDC 이전에 최고압이 발생된 경우에 부분연소가 발생된 것으로 판단하는 단계(S80)와, 10°ATDC 이후에 최고압이 발생된 경우에 정상상태로 판단하는 단계(S90)와, 미점화나 부분연소가 발생된 경우에 연료량, 연료분사시기, 점화시기를 보정한 뒤에 상기한 과정을 반복하는 단계(S100)로 이루어진다.
상기한 구성에 의한, 이 발명의 실시예에 따른 자동차 엔진의 미점화 발생 감지/보정 장치 및 그 방법의 작용은 다음과 같다.
전원이 인가되면 메모리(60)에 저장되어 있는 제2도의 프로그램이 마이크로 컨트롤러(50)에 의해 실행됨으로써 이 발명의 실시예에 따른 자동차 엔진의 미점화 발생 감지/보정 장치의 동작이 시작된다.
동작이 시작되면, 마이크로 컨트롤러(50)는 관련 메모리 변수를 초기화시킨 뒤에, 압력센서(10)로 부터 입력되는 연소실의 압력과, 크랭크각 센서(40)로부터 입력되는 크랭크각을 감지한다.
상기한 압력센서(10)는 실린더 내부의 연소실 압력을 측정하여 이를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는데, 압력센서(10)로부터 출력된 전기적 애널로그 신호는 증폭부(20)를 거치면서 일정한 레벨로 증폭되고, 애널로그/디지틀 변환부(30)를 통해서 전기적 디지틀 신호로 변환된 뒤에 마이크로 컨트롤러(50)로 입력된다.
상기한 크랭크각 센서(40)는, 배전기속에 장착되어 있는 슬릿 원판이 캠축과 연동되어 회전하게 됨으로써 광센서로부터 펄스신호가 발생되는 구조로 이루어져 있으며, 크랭크각과 1번 실린더의 위치에 관한 정보를 제공한다.
마이크로 컨트롤러(50)는, 압력센서(10)를 통하여 입력되는 연소실 압력에 관한 정보신호와, 크랭크각 센서(40)를 통하여 입력되는 크랭크각에 관한 정보신호를 이용하여 2°ATDC 이전에 최고압이 발생되었는지를 판단한다.
만약, 2°ATDC 이전에 최고압이 발생된 경우에는 미점화가 발생된 것으로 판단한다. 2°ATDC 이전에 최고압이 발생되지 않은 경우에는 10°ATDC 이전에 최고압이 발생되었는지를 판단하여, 10°ATDC 이전에 최고압이 발생된 경우에는 부분연소가 발생된 것으로 판단한다. 그리고, 10°ATDC 이후에 최고압이 발생된 경우에는 정상상태로 판단한다.
미점화나 부분연소가 발생된 경우에, 마이크로 컨트롤러(50)는 실험을 통하여 테이블화된 뒤에 맵형태로 메모리(60)에 저장되어 있는 최적의 연료량, 연료 분산시기, 점화시기의 보정치를 읽어들여, 이에따라 인적터부(70)와 점화부(80)를 구동함으로써 미점화나 부분연소가 제거될 수 있도록 한다.
인젝터부(70)는 마이크로 컨트롤러(50)로부터 입력되는 연료 분사신호에 따라 연료를 분사함으로써 연료 분사시기와 연료량을 보정한다.
점화부(80)는 마이크로 컨트롤러(50)로부터 입력되는 점화신호에 따라, 트랜지스터(Q81)가 구동되어 트랜스포머(T81)의 2차측 코일에 고전압이 유기된 뒤에 배전기(81)를 통하여 점화 플러그(82)에 인가됨으로써 보정된 점화시기에 점화 플러그(82)로부터 불꽃이 튀게 된다.
또한, 미점화나 부분연소가 발생된 경우에, 마이크로 컨트롤러(50)는 미점화나 부분연소가 발생되고 있음을 나타내기 위한 표시신호를 표시 구동부(90)로 출력함으로써 표시 구동부(90)에 의해서 표시부(100)에 미점화나 부분연소의 발생상황이 표시되도록 한다.
이상에서와 같이 이 발명의 실시예에서, 상사점 부근에서 발생되는 연소 압력의 피크치를 이용하여 미점화의 발생유무를 감지함으로써 보다 정확하게 미점화 상태를 검출할 수가 있고, 미점화의 발생에 따라 연료량과, 연료 분사시기와, 점화시기를 보정함으로써 엔진의 출력을 극대화함과 동시에 배기개스의 유해성분을 저감시킬 수 있는 효과를 가진 자동차 엔진의 미점화 발생 감지/보정 장치 및 그 방법을 제공할 수가 있다. 이 발명의 이러한 효과는 자동차 엔진 분야에서 이용될 수가 있다.

Claims (5)

  1. 실린더내의 연소실에 장착되어 있으며, 연속실의 압력을 감지한 뒤에 이를 전기적인 신호로 변화하여 출력하는 압력센서와, 상기한 압력센서로부터 입력되는 신호를 증폭하여 출력하는 증폭부와, 상기하 증폭부로부터 입력되는 애널로그 신호를 디지틀 신호로 변환하여 출력하는 애널로그/디지틀 변환부와, 크랭크각을 감지한 뒤에, 이를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 크랭크각 센서와, 상기한 애널로그/디지틀 변환부와 크랭크각 센서로부터 입력되는 정보신호로 부터, 최고압력이 2°ATDC 이전에 발생된 경우에는 미점화가 발생된 것으로 판단하고, 최고압력이 2°ATDC 이후에서 10°ATDC 이전에 발생된 경우에는 부분연소가 발생된 것으로 판단하여, 이에 따라 연료량, 연료분사시기, 점화시기를 보정하여 연료 분사신호와 점화신호를 출력하는 마이크로 컨트롤러와, 프로그램 및 데이터가 저장되어 있는 메모리로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차 엔진의 미점화 발생 감지장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기한 메모리(60)는 마이크로 컨트롤러(50)의 내부에 내장되는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차 엔진의 미점화 발생 감지장치.
  3. 전원이 인가되면 동작이 시작되어 관련 메모리 변수를 초기화시키는 단계와, 압력센서를 이용하여 연소실의 압력을 감지하고, 크랭크각 센서를 이용하여 크랭크각을 감지하는 단계와, 2°ATDC 이전에 최고압이 발생되는지를 판단하여, 2°ATDC 이전에 최고압이 발생된 경우에는 미점화가 발생된 것으로 판단하는 단계와, 2°ATDC 이전에 최고압이 발생되지 않은 경우에 10°ATDC 이전에 최고압이 발생되었는지를 판단하여, 10°ATDC 이전에 최고압이 발생된 경우에는 부분연소가 발생된 것으로 판단하는 단계와, 10°ATDC 이후에 최고압이 발생된 경우에는 정상상태로 판단하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차 엔진의 미점화 발생 감지방법.
  4. 실린더내의 연소실에 장착되어 있으며, 연속실의 압력을 감지한 뒤에 이를 전기적인 신호로 변화하여 출력하는 압력센서와, 상기한 압력센서로부터 입력되는 신호를 증폭하여 출력하는 증폭부와, 상기한 증폭부로부터 입력되는 애널로그 신호를 디지틀 신호로 변환하여 출력하는 애널로그/디지틀 변환부와, 크랭크각을 감지한 뒤에, 이를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 크랭크각 센서와, 상기한 애널로그/디지틀 변환부와 크랭크각 센서로부터 입력되는 정보신호로부터, 최고압력이 2°ATDC 이전에 발생된 경우에는 미점화가 발생된 것으로 판단하고, 최고압력이 2°ATDC 이후에서 10°ATDC 이전에 발생된 경우에는 부분연소가 발생된 것으로 판단하여, 이에 따라 연료량, 연료분사시기, 점화시기를 보정하여 연료 분사신호와 점화신호를 출력하고, 미점화나 부분연소의 발생을 나타내기 위한 표시신호를 출력하는 마이크로 컨트롤러와, 프로그램 및 데이터가 저장되어 있는 메모리와, 마이크로 컨트롤러로부터 입력되는 표시신호에 따라 미점화나 부분연소가 발생되었음을 알리기 위한 구동신호를 출력하는 표시 구동부와, 상기한 표시 구동부로부터 입력되는 구동신호에 따라 미점화나 부분연소의 발생을 운전자에게 표시하는 표시부와, 상기한 마이크로 컨트롤러로부터 입력되는 연료 분사신호에 따라 연료를 실린더 내부로 분사하는 인젝터부와, 상기한 마이크로 컨트롤러로부터 입력되는 점화신호에 따라 실린더 내부의 혼합기를 점화시키는 점화부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차 엔진의 미점화 발생 보정장치.
  5. 전원이 인가되면 동작이 시작되어 관련 메모리 변수를 초기화시키는 단계와, 압력센서를이용하여 연소실이 압력을 감지하고, 크랭크각 센서를 이용하여 크랭크각을 감지하는 단계와, 2°ATDC 이전에 최고압이 발생되었는지를 판단하여, 2°ATDC 이전에 최고압이 발생된 경우에는 미점화가 발생된 것으로 판단하는 단계와, 2°ATDC 이전에 최고압이 발생되지 않은 경우에 10°ATDC 이전에 최고압이 발생되었는지를 판단하여, 10°ATDC 이전에 최고압이 발생된 경우에는 부분연소가 발생된 것으로 판단하는 단계와, 10°ATDC 이후에 최고압이 발생된 경우에는 정상상태로 판단하는 단계와, 미점화나 부분연소가 발생된 경우에 연료량, 연료분사시기, 점화시기를 보정한 뒤에 상기한 과정을 반복하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차 엔진의 미점화 발생 보정방법.
KR1019940026632A 1994-10-18 1994-10-18 자동차 엔진의 미점화 발생감지/보정장치 및 그 방법 KR100218778B1 (ko)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100761149B1 (ko) * 1998-12-16 2007-09-21 로베르트 보쉬 게엠베하 자동차 엔진용 연료 공급 시스템

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