KR100242080B1 - 크랭크 각 검출장치 - Google Patents

Abstract

엔진의 점화시기 제어장치에서 검출되는 노킹에 대하여 엔진의 점화시기 지각을 위한 크랭크 샤프트의 회전각도 검출을 안정되고 신속하게 처리하여 최대의 엔진 회전수에서도 안정된 점화시기의 진각이 이루어지도록 한 것으로, 실린더측으로 유입되는 흡입 공기량을 검출하는 공기량 검출수단과, 크랭크축의 회전 위치정보를 검출하는 크랭크 각 검출수단과, 검출되는 흡입 공기량과 크랭크축의 위치정보를 연산하여 엔진에 걸리는 부하의 정도를 검출하는 부하 검출수단을 구비하되, 상기 검출되는 크랭크축 위치정보를 카운터 하여 한 주기의 값을 검출하는 제1카운터 수단과, 상기 제1카운터 수단을 통해 인가되는 주기 정보를 연산하여 크랭크축이 1˚회전하는데 소요되는 시간 정보와 검출되는 엔진의 부하 정보를 설정된 프로그램에 따라 분석하여 점화를 지각 제어하는 점화시기 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

크랭크 각 검출장치

본 발명은 엔진의 점화시기 제어장치에 관한 것으로, 보다 더 상세하게는 검출되는 노킹에 대하여 엔진의 점화시기 지각을 위한 크랭크 샤프트의 회전각도 검출을 안정되고 신속하게 처리하여 최대의 엔진 회전수에서도 안정된 점화시기의 진각이 이루어지도록 한 크랭크 각 검출장치에 관한 것이다.

일반적으로 가솔린 엔진의 경우 열 효율을 높이기 위하여 혼합비를 높이는데, 과도한 혼합비가 실린더측에 유입되는 경우 점화 플러그에서 방전된 불꽃이 정상적으로 전달되지 못하여 이상 폭발을 발생시키는 노킹현상을 발생시키게 된다.

이와 같은 노킹현상은 엔진의 출력을 저하시키며, 엔진의 심한 요동과 실린더 내측벽 및 피스톤의 마모를 촉진시키는 문제점을 초래하므로, 검출되는 노킹의 정도에 따라 스파크 플러그를 통한 엔진의 점화시기를 지각시켜 노킹발생을 제어하고 있다.

종래의 자동차에서는 엔진의 점화시기 지각을 통하여 노킹 발생을 제어하기 위하여 크랭크 각 검출수단을 통해 인가되는 크랭크 샤프트의 한 톱니 즉 산(tooth)간 주기를 검출한 다음 설정된 소프트웨어를 통하여 6으로 나누어 크랭크 각 1°에 소요되는 시간(t=T/180°)을 산출하여 엔진의 점화시기 지각을 위한 신호로 사용하였다. 여기서, 크랭크 각 검출 수단은 보통 60개의 산을 가지고 있으며, 그에 따라 크랭크 각 검출 수단이 360°회전할 때 60개의 산을 감지한 60개의 구형파 펄스 신호가 발생한다. 그러므로, 크랭크 각 검출 수단의 하나의 산간 주기는 크랭크 회전각 6°에 대응하기 때문에, 크랭크 각 1°를 계산하기 위해 소프트웨어적으로 6을 나누는 연산을 수행한다.

전술한 바와 같이 소프트웨어를 이용하여 크랭크 각을 검출방법은 크랭크 각을 검출하기 위하여 소프트웨어적인 나누기 연산에 소용되는 시간이 대략 몇백 μsec가 필요하게 되므로 엔진 최대 출력일 경우 엔진 점화시기 지각을 위한 크랭크 각 정보의 인터럽트 제공시간이 지연되어 정상적인 엔진 점화지각이 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.

예를 들어, 최대의 엔진 회전수(대략 6000rpm)에서는 크랭크 각 검출수단의 산 주기가 대략 160μsec 이므로 6으로 나누기 연산에 필요로 하는 시간은 최소 100μsec 이상을 초과하게 된다. 또한, 소프트웨어가 수록되는 제어수단의 연산부담으로 다른 부분에 대한 정상적인 제어가 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 그 목적은 제1카운터 수단을 통해 크랭크 각 검출수단에서 인가되는 신호로부터 산과 산 사이의 1주기를 검출한 다음 주기의 폴링 에지(Falling Edge)시 마다 크리어하고, 제2카운터 수단을 통해 제1카운터에서 검출된 주기의 데이터를 로드값으로 하여 설정된 주기의 값을 오버 플로우(Overflow)하는 횟수의 연산을 통해 크랭크 각 1˚소프트웨어적으로 검출하도록 한 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 자동차의 엔진 점화시기 보정장치에 있어서, 실린더측으로 유입되는 흡입 공기량을 검출하는 공기량 검출수단과; 크랭크축의 회전 위치정보를 검출하는 크랭크 각 검출수단과; 검출되는 흡입 공기량과 크랭크축의 위치정보를 연산하여 엔진에 걸리는 부하의 정도를 검출하는 부하 검출수단을 구비하되, 상기 검출되는 크랭크축 위치정보를 카운터 하여 한 주기의 값을 검출하는 제1카운터 수단과; 상기 제1카운터 수단을 통해 인가되는 주기 정보를 연산하여 크랭크축이 1˚회전하는데 소요되는 시간 정보와 검출되는 엔진의 부하 정보를 설정된 프로그램에 따라 분석하여 점화를 지각 제어하는 점화시기 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

제1도는 본 발명의 일 실시예에 따른 크랭크 각 검출장치의 구성도이다.

제2도는 본 발명의 일 실시예에 따른 크랭크 각 검출장치에서 크랭크 1도에 대한 크랭크 위치정보를 검출하는 것을 보인 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 일 실시에에 따른 크랭크 각 검출장치에서 공기량 검출부(10)는 실린더측으로 유입되는 흡입 공기량을 칼만와류 현상을 이용하여 검출한 다음 그에 해당하는 소정의 전기적 신호를 출력한다.

크랭크 각 검출부(20)는 엔진의 회전수를 검출하는 센서로서 60개의 산(tooth)을 가지고 있으며, 크랭크 회전시 각 산에 대한 구형파 신호를 발생하여 크랭크축의 회전 위치정보를 출력한다.

부하 연산부(30)는 검출되는 흡입 공기량과 크랭크축의 위치정보를 연산하여 엔진에 걸리는 부하의 정도를 검출하여 점화시기 제어를 위한 신호로 출력한다.

제1카운터(40)는 검출되는 크랭크축 위치정보를 카운터하여 한 산의 주기를 검출하며 분주되는 구형파 주기의 폴링 에지마다 검출되는 카운터 동작을 리셋하여 연속적인 크랭크축의 위치 정보를 검출한다.

이때, 카운터 동작을 통해 검출된 크랭크축의 한 주기에 대한 정보(TZ)는 제2카운터(50)측에 로드값으로 인가된다.

제2카운터(50)는 임의의 상수값이 설정되며, 제1카운터(40)를 통해 인가되는 주기 정보를 연산하여 크랭크축이 1˚회전하는데 소요되는 시간을 검출하여 출력한다.

점화시기 제어부(60)는 상기 검출되는 크랭크축이 1˚회전하는데 소요되는 시간 정보와 검출되는 엔진의 부하 정보를 설정된 프로그램에 따라 분석하여 점화시기 제어를 위한 전반적인 동작을 제어한다.

전술한 바와 같은 기능을 구비하여 이루어지는 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.

공기량 검출부(10)는 흡입되는 공기량을 검출하여 이를 전기적 신호로 하여 부하 연산부(30)로 출력하고, 크랭크 각 검출부(20)는 회전하는 크랭크축의 위치정보 신호를 부하 연산부(30)로 출력한다. 부하 연산부(30)는 현재 흡입되는 공기량과 크랭크축의 위치에 따라 엔진 부하의 정도를 검출하여 이를 전기적 신호로 점화시기 제어부(60)에 인가한다.

그러면, 점화시기 제어부(60)는 부하 연산부(30)로부터 출력하는 신호를 입력하는 신호와 제2카운터(50)에서 출력하는 신호를 입력받아 엔진 부하 상태와 크랭크 각에 대응하는 엔진의 점화시기가 맵핑된 테이블값에 따라 점화시기 제어를 위한 신호를 출력한다.

이때, 실린더측에 과도한 혼합기가 유입되어 방전 불꽃의 전파지연으로 노킹이 발생되는 경우, 제1카운터(40)는 제2도에 도시되어 있듯이 크랭크 각 검출부(20)에서 인가되는 크랭크축 위치에 대한 구형파 펄스 신호를 입력으로 하고, 입력되는 구형파 펄스중 크랭크 톱니와 톱니 사이에 해당하는 한 주기(TZ) 신호를 검출한다. 즉, 크랭크 각 검출부(20)가 크랭크의 60개의 톱니를 검출한 출력(Scps)를 출력할 때, 제1카운터(40)는 출력(Scps)중 하나의 하이 신호가 발생한 후 다음 하이 신호가 발생할 때 카운터 동작을 하므로써, 출력(Scps)의 한 주기(TZ)값을 검출하게 되며, 이렇게 검출한 한 주기(TZ)값을 제2카운터(50)측에 인가한다. 그런 다음 제1카운터(40)는 리셋하여 초기화된 다음 이후에 입력되는 하이 신호가 입력될 때 다시 한 주기에 해당하는 신호를 제2카운터(50)에 인가한다.

제2카운터(50)는 크랭크 톱니 수에 대응하는 임의의 상수값이 설정되어 있는데, 여기서는 크랭크 톱니 수가 60개이므로 임의의 상수값은‘6’이 설정되어 있다. 이는 하나의 크랭크 톱니가 크랭크 회전 6˚를 나타내고 있기 때문에 1˚의 크랭크 회전에 소요되는 시간을 위해 임의의 상수값이‘6’이 된다.

따라서, 제2카운터(50)에서 출력하는 신호는 한 주기(TZ) 시간을 하드웨어적으로 6으로 나누어진 크랭크 1˚에 소요되는 시간에 대한 신호가 점화시기 제어부(60)로 출력된다. 여기서, 제작자는 제2카운터(50)의 임의의 상수값을 6이상으로 설정하면 더욱 정교한 크랭크 각도에 해당하는 소요시간을 발생시킬 수 있다.

이와 같은 부하 연산부(30) 및 제2 카운터(50)의 출력 신호에 의해 점화시기 제어부(60)는 크랭크 1˚회전시의 소요시간과 엔진에 걸리는 부하가 얼마인지를 판단하여 적절한 점화시기에 대한 신호를 출력하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 복수개의 카운터 수단을 이용하여 크랭크축의 1˚에 대한 정보를 검출하므로 제어수단의 복잡한 연산처리 동작이 배제되며, 간단한 하드웨어의 구성을 통한 검출로 엔진의 최대 회전에서도 안정된 노킹제어가 실행되어 운행에 신뢰성이 제공된다.

Claims (2)

1. 자동차의 엔진 점화시기 보정장치에 있어서, 실린더측으로 유입되는 흡입 공기량을 검출하는 공기량 검출수단과; 크랭크축의 회전 위치정보를 검출하는 크랭크 각 검출수단과; 검출되는 흡입 공기량과 크랭크축의 위치정보를 연산하여 엔진에 걸리는 부하의 정도를 검출하는 부하 검출수단을 구비하되, 상기 검출되는 크랭크축 위치정보를 카운터하여 한 주기의 값을 검출하는 제1카운터 수단과; 상기 제1카운터 수단을 통해 인가되는 주기 정보를 연산하여 크랭크축이 1˚회전하는데 소요되는 시간을 검출하는 제2카운터 수단 및; 상기 검출되는 크랭크축이 1˚회전하는데 소요되는 시간 정보와 검출되는 엔진의 부하 정보를 설정된 프로그램에 따라 분석하여 점화를 지각 제어하는 점화시기 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 크랭크 각 검출장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1카우터 수단은 분주되는 구형파 주기의 폴링 에지마다 검출되는 카운터 동작을 리셋하여 연속적인 크랭크축의 위치 정보를 검출하는 것을 특징으로 하는 크랭크 각 검출장치.