KR100251912B1 - 엔진실화감지방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진의 연소실에서 연소가 행해지지 않는 실화(misfire)를 감지하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공연비를 피드백제어하는데 이용되는 산소센서를 이용하여 연소실내의 연소상태를 직접 감지함으로써 정밀하고 정확하게 실화를 감지하는 엔진실화감지방법에 관한 것이다.

본 발명의 엔진실화감지방법은 3원촉매(5)의 전방에 설치된 제1산소센서(6)로 부터의 신호가 일정범위내에 있는 지를 판단하는 단계, 제1산소센서(6)로 부터의 신호가 일정범위를 벗어나는 경우에 3원촉매(7)의 후방에 있는 제2산소센서(7)로 부터의 신호가 일정범위내에 있는 지를 판단하는 단계, 그리고 제2산소센서(7)로 부터의 신호가 일정범위를 벗어나는 경우에 엔진실화가 발생한 것으로 판단하여 연소제어를 실행하는 단계를 포함한다.

Description

엔진실화감지방법

본 발명은 엔진의 연소실에서 연소가 행해지지 않는 실화(misfire)를 감지하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공연비를 피드백제어하는데 이용되는 산소센서를 이용하여 연소실내의 연소상태를 직접 감지함으로써 정밀하고 정확하게 실화를 감지하는 엔진실화감지방법에 관한 것이다.

엔진이 구동되기 위해서는 실린더에서 연소작용이 일어나야 하며 연소작용이 이 행해지기 위해서는 연료와 공기의 혼합비, 연료분사시기, 점화시기 등이 정확하게 맞아야 한다. 이들 인자들이 적절히 맞지 않을 때에는 불완전연소가 일어나고 심한 경우에는 아예 연소가 되지 않는 실화(misfire)가 일어나게 된다.

엔진실화가 일어나면 엔진회전수가 고르지 않고 차량서지(surge)현상이 일어나는 등 엔진성능이 크게 떨어지므로 가능한 실화를 발생하지 않는 것이 바람직하다.

따라서 종래부터 엔진실화를 감지하여 실화가 발생하였을 때 공연비제어, 연료분사시기조정, 점화시기조정등의 연소제어를 하여 실화가 일어나지 않도록 하였다.

도 1은 종래 엔진실화감지장치 및 공연비제어장치의 블록도이고, 도 2는 종래 엔진실화감지장치의 구성요소인 크랭크포지션센서휠 및 각속도센서의 구성도이다.

엔진실화가 일어나면 크랭크축의 회전이 불안정하므로 크랭크축회전각속도가 크게 변화한다. 종래에는 이와 같은 크랭크축의 회전각속도의 변화를 감지하여 실화를 감지하였다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 엔진실화감지장치는 크랭크축(1)에 크랭크포지션센서휠(2)을 설치하고, 그 센서휠(2)의 회전상태를 감지하는 각속도센서(3)를 설치하고, 상기 각속도센서(3)로 부터의 신호에 의하여 ECU(4)가 크랭크축(1)의 회전각속도를 감지하고 그 회전각속도의 변화가 미리 설정되어 있는 일정범위를 넘어서면 실화가 일어나는 판단하도록 되어 있다.

상기 종래의 엔진실화감지장치는 크랭크축(1)의 회전각속도의 변화에 의해서 간접적인 방법으로 실화를 감지하는 것이다. 즉 실제로 연소실에서 실화가 발생하였는데도 회전관성에 의하여 크랭크축(1)의 회전각속도가 크게 변화하지 않는 경우가 있다. 이런 경우에는 실화를 감지하지 못하게 된다.

이와 같이 종래의 엔진실화감지장치는 간접적으로 실화를 감지하고 있어 정교하고 정확하게 실화를 감지할수 없다는 문제점이 있었다.

한편, 최근 자동차 배출가스에 포함되는 질소산화물(NO_X), 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC) 등 유해가스를 정화하기 위해서 배기계통에서 3원 촉매(5)가 설치된다.

3원 촉매(5)는 배기가스에 포함된 유해가스인 질소산화물(NO_X), 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC)의 3가지 성분을 하나의 촉매로 동시에 정화하는 것이다.

그런데 3원 촉매(5)가 유효하게 작용하기 위해서는 공연비를 가장 유해가스의 배출이 적은 이론공연비(약 14.7) 부근의 범위에 있도록 하여야 하는 문제가 있다.

공연비를 이론공연비(λ=1)에 근접시키기 위해서 배기가스중의 산소농도를 검출하는 λ형 산소(O₂)센서를 배기계통에 설치하여 이 산소센서의 출력을 피드백데이타로 이용하여 공연비가 이론공연비에 근접하도록 제어하고 있다. 이와 같은 제어를 소위 공연비피드백제어라 한다.

도 1은 3원촉매(5)의 전후에 각각 제1산소센서(6)와 제2산소센서(2)를 설치한 예를 도시하고 있다. ECU(4)는 제1산소센서(6)와 제2산소센서(7)로 부터의 신호에 의하여 흡입공기량의 과소를 판단하여 공연비를 제어하고 있다.

본 발명은 전술한 종래기술을 감안하여 안출된 것으로서, 연소실내에서의 연소상태를 직접 감지하는 산소센서로 부터의 신호에 의하여 엔진실화여부를 판단하여 정교하고 정확하게 실화를 감지함으로써 적절한 연소제어를 하게 하고 그에 따라 엔진성능을 향상시키는 엔진실화감지방법을 제공하는 것을 그 목적으로 하고 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 엔진실화감지방법은 3원촉매의 전방에 설치된 제1산소센서로 부터의 신호가 일정범위내에 있는 지를 판단하는 단계, 제1산소센서로 부터의 신호가 일정범위를 벗어나는 경우에 3원촉매의 후방에 설치된 제2산소센서로 부터의 신호가 일정범위내에 있는 지를 판단하는 단계, 그리고 제2산소센서로 부터의 신호가 일정범위를 벗어나는 경우에 엔진실화가 발생한 것으로 판단하여 연소제어를 실행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 엔진실화감지장치 및 공연비제어장치의 블록도,

도 2는 종래 엔진실화감지장치의 구성요소인 크랭크포지션센서휠 및 각속도센서의 구성도,

도 3은 엔진실화가 발생하지 않는 정상적인 경우에 제1산소센서와 제2산소센서(7) 신호레벨변화를 나타내는 그래프,

도 4는 엔진실화가 발생하는 경우에 제1산소센서와 제2산소센서의 신호레벨변화를 나타내는 그래프,

도 5는 본 발명의 엔진실화감지방법을 실행하는 플로우챠트이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1. 크랭크축 2. 크랭크포지션센서휠

3. 각속도센서 4. ECU

5. 3원촉매 6. 제1산소촉매

7. 제2산소촉매 8. 연소제어장치

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 엔진실화감지방법을 실행하는 플로우챠트이다.

본 발명의 엔진실화감지방법은 다음과 같이 실행된다.

우선 ECU(Electronic Control Unit)(4)는 3원촉매(5)의 전방에 설치된 제1산소센서(6)로 부터의 신호의 레벨이 일정범위내에 있는 지를 판단한다(제1단계,S1).

엔진실화가 일어나지 않을 때, 즉 정상적인 연소시 제1산소센서(6)로 부터 입력되는 신호의 레벨범위는 시험에 의하여 결정되어 그 값이 미리 ECU(4)에 저장되어 있다. 따라서 ECU(4)는 제1산소센서(6)로 부터의 신호의 레벨이 일정범위내에 있는 지를 판단할수 있다.

다음에 ECU(4)는 제1산소센서(6)로 부터의 신호가 일정범위를 벗어나는 경우에 3원촉매(5)의 후방에 설치된 제2산소센서(7)로 부터의 신호가 일정범위내에 있는 지를 판단한다(제2단계, S2).

엔진실화가 일어나지 않을 때, 즉 정상적인 연소시 제2산소센서(7)로 부터 입력되는 신호의 레벨범위도 시험에 의하여 결정되어 그 값이 미리 ECU(4)에 저장되어 있으므로 ECU(4)는 제2산소센서(7)로 부터의 신호의 레벨이 일정범위내에 있는 지를 판단할수 있다.

도 3에는 엔진실화가 일어나지 않는 정상적인 연소시에 제1산소센서(6)로 부터의 신호레벨변화와 제2산소센서(7)로 부터의 신호레벨변화상태를 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 제2산소센서(7)로 부터의 신호레벨이 제1산소센서(6)로 부터의 신호레벨보다 높다.

그리고 제2산소센서(7)로 부터의 신호가 일정범위를 벗어나는 경우에 엔진실화가 발생한 것으로 판단하여 연소제어를 실행한다(제3단계, S3).

도 4에는 엔진실화가 발생하는 경우에 제1산소센서(6)로 부터의 신호레벨변화와 제2산소센서(7)로 부터의 신호레벨변화상태를 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 도 3에 도시된 신호레벨의 변화보다 제2산소센서(7)의 신호레벨과 제1산소센서(6)의 신호레벨이 각각 크게 변화하고 있다.

상기와 같이 엔진실화가 일어났을 때 제1산소센서(6)와 제2산소센서(7)의 신호가 크게 변화하는 이유는 엔진실화가 일어나면 연소가 일어나지 않으므로 연소실에 공급된 공기가 소모되지 않고 그대로 외부에 배출되어 산소센서에서 감지하는 산소의 양이 크게 변화하기 때문이다.

ECU(4)는 상기와 같이 제1산소센서(6)와 제2산소센서(7)의 신호레벨이 정상적인 연소시의 레벨범위를 벗어 나는 경우에 엔진실화가 발생하였다고 판단하여, 각종 연소제어장치(8)를 제어하여 공연비제어, 연료분사시기제어, 점화시기제어 등을 행한다.

본 발명은 전술한 바와 같이 산소센서가 2개 설치되어 있는 경우에만 적용되는 것이 아니라 1개를 설치한 경우에도 적용된다. 예를 들어 3원촉매(5)의 전방에 제1산소센서(6)만이 설치된 경우에는 제1산소센서(6)로 부터의 신호레벨의 변화가 정상적인 레벨범위를 벗어나는지를 감지하여 엔진실화여부를 판단할수 있다.

상기와 같이 본 발명의 엔진실화감지방법은 공연비제어에 이용되는 산소센서를 이용하여 엔진연소상태를 직접 감지하여 엔진실화여부를 판단하므로 종래 크랭크축의 회전각속도의 변화를 감지하는 간접적인 방법에 의하는 것보다 보다 정교하고 정확하게 엔진실화여부를 판단할수 있는 효과를 발휘한다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어 나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

Claims (2)

1. 3원촉매(5)의 전방에 설치된 제1산소센서(6)로 부터의 신호가 일정범위내에 있는 지를 판단하는 단계,

   제1산소센서(6)로 부터의 신호가 일정범위를 벗어나는 경우에 3원촉매(7)의 후방에 있는 제2산소센서(7)로 부터의 신호가 일정범위내에 있는 지를 판단하는 단계, 그리고

   제2산소센서(7)로 부터의 신호가 일정범위를 벗어나는 경우에 엔진실화가 발생한 것으로 판단하여 연소제어를 실행하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진실화감지방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2산소센서(7)로 부터의 신호가 일정범위를 벗어나는 경우에 엔진실화가 발생한 것으로 판단하여 연소제어를 실행하는 것을 특징으로 하는 엔진실화감지방법.