KR100254000B1 - Apparatus of measuring air-fuel ratio of engine - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A measuring device for an air fuel ratio of an engine is provided to reduce measuring errors through simultaneously measuring the strength of a laser beam and the luminance degree of quartz glass. CONSTITUTION: A beam is irradiated from a laser(3) for penetrating windows(5) at both sides of a combustion chamber(2). Thus, a measuring device(4) measures strength of the laser beam. By collision of the laser beam and fuel particles in the combustion chamber, fluorescent signal is generated. The signal is refracted by a first mirror(8) through quartz glass while penetrating a split mirror(9) for being displayed on a first camera(11). Then, the laser beam having identified strength is irradiated while generating light by a luminance unit(7) at an upper portion of the combustion chamber. A fluorescent signal is refracted on the first mirror and on the split mirror. The signal is refracted on a second mirror for being displayed on a second camera(12). Therefore, the output signals on first and second cameras are compared to check an error caused by change in transparencies of the penetrating windows and the quartz glass.

Description

엔진의 공연비 측정 장치An air-fuel ratio measuring device

본 발명은 레이저(Laser)를 이용한 공연비 측정 장치에 대한 것으로서, 특히 연료가 여기되는 과정에서 석영창이 오염되거나 레이저 빔(Laser Beam)의 강도에 따라서 측정값이 달라지게 되는 점을 감안하여 레이저 빔 강도와 석영창의 발광정도를 동시에 체크하여 측정 오차를 축소시키도록 하므로서 정밀한 측정이 될 수 있도록 하는 공연비 측정 장치에 대한 것이다.The present invention relates to an air-fuel ratio measuring apparatus using a laser, and more particularly, to a method of measuring an air-fuel ratio by using a laser beam intensity measuring apparatus, in which a quartz window is contaminated during a fuel excitation process or a measured value varies depending on the intensity of a laser beam, And a quartz window at the same time so as to reduce the measurement error, thereby enabling accurate measurement of the air-fuel ratio.

엔진에서의 공연비란 연소실에서의 공기와 연료의 혼합 비율을 일컫는 것으로서 이같은 공연비에 의해 엔진의 출력은 결정되며, 특히 배기가스의 배출량도 예상할 수가 있다.The air-fuel ratio in the engine refers to the mixture ratio of air and fuel in the combustion chamber, and the output of the engine is determined by the air-fuel ratio. Especially, the amount of exhaust gas can be expected.

외부로부터 공급되는 공기량은 일반적으로 스로틀 개도량 및 엔진 부압에 의해서 유입량이 정해지나 연료는 현재 각종 센서들로부터 체크되는 신호에 따라서 전자적으로 제어되도록 하고 있으며, 이러한 공연비제어에 의해 혼합 비율은 항상 이론 공연비에 가깝도록 형성하게 된다.The amount of air supplied from the outside is generally controlled by the throttle opening amount and the engine negative pressure, but the fuel is electronically controlled according to a signal currently being checked from various sensors. By controlling the air-fuel ratio, As shown in Fig.

따라서 실린더내에서의 공연비 형성은 엔진의 성능에 대단히 중요하므로 최근에는 도 2에서와 같은 레이저를 이용한 측정방법이 사용되고 있는바 즉 실린더(13) 양측면으로 동일선상에는 각각 레이저 투과용 창(16)을 형성하고, 일측에서부터 레이저(15)에 의해 상기 투과용 창(16)으로 레이저 빔을 주사하면 레이저 빔은 연소실(14)내에서 공기는 그냥 통과하고, 연료와는 부딪치면서 형광빛을 발하게 된다.Therefore, since the air-fuel ratio in the cylinder is extremely important to the performance of the engine, the measurement method using the laser as in FIG. 2 is used in recent years. That is, the laser transmission window 16 is formed on the same side of both sides of the cylinder 13 When the laser beam is scanned from the one side to the transmission window 16 by the laser 15, the laser beam passes through the combustion chamber 14 in the combustion chamber 14 and emits fluorescence light while striking against the fuel.

이러한 신호(λ1)는 연소실(14) 저부의 석영창(17)을 통해 미러(18, Mirror)에서 굴절되어 측방의 카메라(19)에서 디스플레이된다.This signal lambda 1 is refracted at the mirror 18 through the quartz window 17 at the bottom of the combustion chamber 14 and displayed on the camera 19 at the side.

이렇게 해서 나타난 연료 분포를 흡기량 및 연료 분사량등의 다양한 정보와 비교 분석하므로서 엔진에서의 공연비 상태를 측정하게 된다.The fuel distribution thus obtained is compared with various information such as the intake air amount and the fuel injection amount to analyze the state of the air-fuel ratio in the engine.

하지만 상기와 같은 실험시 레이저 투과용 창(16)과 석영창(17)은 장시간 사용시 투명도가 점차 약화되면서 미러(18)에 전달되는 화상이 탁해지게 되므로 카메라(19)에서 나타나게 되는 연료 분포 상태가 정확하지 않게 되고, 일부는 생략이 되기도 하며, 특히 레이저 빔의 강도에 의해서도 측정 오차가 발생되는 문제점이 있다.However, in the above experiment, the transparency of the laser-transmissive window 16 and the quartz window 17 gradually decreases during long-time use, and the image transmitted to the mirror 18 becomes cloudy. There is a problem in that a measurement error may be generated depending on the intensity of the laser beam.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 별도로 레이저 빔의 강도를 측정하는 장치와 함께 연소실내를 밝게 비추도록 하는 발광수단을 구비시켜 레이저 빔의 강도 및 석영창의 투명도에 따른 변수를 감안하여 더욱 정밀한 공연비 측정이 가능토록 하는데 본 발명의 주된 목적이 있다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a device for measuring the intensity of a laser beam separately and a light emitting means for illuminating the combustion chamber brightly, taking into account the intensity of the laser beam and the parameter depending on the transparency of the quartz window, So that it is possible to measure a precise air / fuel ratio.

상기와 같은 목적을 달성시키기 위하여 본 발명은In order to achieve the above object,

실린더의 일측으로 레이저를 설치하고, 이 레이저와 대응되는 방향으로 상기 레이저에서 조사된 빔의 강도를 측정하는 측정장치를 설치하여 빔과 연료의 접촉시 발생되는 신호(λ1)를 이용해서 엔진의 공연비를 측정하는 엔진의 공연비 측정장치에 있어서,There is provided a measuring device for measuring the intensity of a beam irradiated by the laser in a direction corresponding to the laser, and a signal (? 1 ) An air-fuel ratio measuring apparatus for an air-fuel ratio measuring system,

연소실 내부에 장착되어 빔과의 접촉시 발광하면서 비교 기준이 되는 신호(λ2)를 발생시키는 발광수단과;Emitting means mounted inside the combustion chamber and emitting a signal (? 2 ) as a reference for comparison while emitting light upon contact with the beam;

상기 레이저에서의 빔 조사시 연료와 발광수단으로 부터 발생되는 신호(λ1)(λ2)를 반사시키는 제 1 미러와;A first mirror for reflecting the signal (? 1 ) (? 2 ) generated from the fuel and the light-emitting means during the beam irradiation in the laser;

상기 제 1 미러에서 반사된 신호(λ1)는 통과시켜 1번 카메라로 공급하고, 다른 신호(λ2)는 일정각도 굴절시키는 스플릿 미러와;A split mirror through which the signal (? 1 ) reflected by the first mirror passes and is supplied to the camera ( 1 ), and the other signal (? 2 ) is deflected at a constant angle;

상기 스플릿 미러에서 굴절된 신호(λ2)를 반사시켜 2번 카메라로 공급하는 제 2 미러;A second mirror that reflects the refracted signal (? 2 ) in the split mirror and supplies the reflected signal to the second camera;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.And a control unit.

제 1도는 본 발명에 따른 실시예 구조도FIG. 1 is a schematic view of an embodiment according to the present invention

제 2도는 종래의 측정 구조도2 shows a conventional measurement structure

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS

2 : 연소실 4 : 레이저 강도 측정장치2: Combustion chamber 4: Laser intensity measuring device

5 : 레이저 투과용 창 6 : 석영창5: laser transmission window 6: quartz window

7 : 발광수단 9 : 스플릿 미러7: light emitting means 9: split mirror

이를 첨부한 실시예 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 측정 구조를 도시한 것으로서, 도면 부호 1은 실린더이고, 2는 상기 실린더(1) 상부로 형성되는 연소실이다.Fig. 1 shows a measuring structure according to the present invention. In Fig. 1, reference numeral 1 denotes a cylinder, and 2 denotes a combustion chamber formed above the cylinder 1.

상기 연소실(2)이 형성되는 실린더(1) 상부의 양측으로는 동일선상에 수평으로 레이저 빔이 투과될 수 있도록 하는 창(5)이 형성되도록 하고, 일측에는 레이저(3)가 구비되도록 하며, 그 대응되는 타측에서는 상기 레이저(3)로부터 조사되는 빔의 강도를 측정할 수 있도록 하는 측정장치(4)가 마련되도록 한다.A window 5 is formed on both sides of the upper portion of the cylinder 1 where the combustion chamber 2 is formed so that the laser beam can be transmitted horizontally on the same line and a laser 3 is provided on one side, And a measuring device 4 for measuring the intensity of the beam irradiated from the laser 3 is provided at the corresponding other side.

또한 상기 연소실(2) 저부에는 종래와 동일하게 석영창(6)과 제 1 미러(8)를 장착하며, 상기 제 1 미러(8)를 통해 굴절되는 신호는 스프릿 미러(9)에 의해서 신호를 분절시켜 일부는 1번 카메라(11)에서, 다른 일부는 재차 제 2 미러(10)를 통해 2번 카메라(12)에서 디스플레이되도록 하는 구성이다.A quartz window 6 and a first mirror 8 are mounted on the bottom of the combustion chamber 2 in the same manner as in the prior art and a signal refracted through the first mirror 8 is reflected by a split mirror 9 And the other part is again displayed on the second camera 12 through the second mirror 10 by the first camera 11. In this case,

상기와 같은 구성에서 레이저(3)로부터 조사되는 빔은 연소실(2) 양측의 창(5)을 관통하여 측정장치(4)에서 레이저 빔의 강도를 측정하게 된다.The beam irradiated from the laser 3 passes through the window 5 on both sides of the combustion chamber 2 and the measuring device 4 measures the intensity of the laser beam.

이때 연소실(2)에서 레이저 빔과 연료 입자가 충돌하면서 형광빛의 신호(λ1)가 발생하게 되는바 이같은 신호(λ1)는 저부의 석영창(6)을 통해서 제 1 미러(8)에 의해 굴절되어 스플릿 미러(9)를 관통하여 1번 카메라(11)에서 디스플레이된다.At this time, the laser beam and the fuel particles collide with each other in the combustion chamber 2 to generate a fluorescence light signal λ 1. The signal λ 1 passes through the quartz window 6 on the bottom of the first mirror 8 And passes through the split mirror 9 and is displayed on the first camera 11.

상기와 같은 실험 실시 직후 다시 레이저(3)로부터는 동일한 강도의 레이저 빔이 조사되도록 하면서 연소실(2) 상부에서는 발광 수단(7)에 의하여 일정 조도의 빛을 발할 수 있도록 하면 이때 연소실(2)내에서 형광빛을 발하게 되는 신호(λ2)는 석영창(6)을 통해 저부의 제 1 미러(8)에서 굴절되면서 재차 스프릿 미러(9)에서 굴절되고, 다시 제 2 미러(10)에 의해 굴절되어 2번 카메라(12)에서 디스플레이되므로 1번 카메라(11)에서의 출력 신호(λ1)와 2번 카메라(12)에서의 출력 신호(λ2)를 비교하여 연소실(2)측 레이저 빔 투과용 창(5)과 석영창(6)의 투명도 변화에 따른 오차를 체크할 수가 있게 된다.Immediately after the above experiment, the laser 3 is irradiated with a laser beam of the same intensity, and light of a certain level can be emitted by the light emitting means 7 in the upper part of the combustion chamber 2, The signal lambda 2 to be emitted by the fluorescent light is refracted by the first mirror 8 through the quartz window 6 and then refracted by the splitter mirror 9 again and refracted by the second mirror 10 again is therefore displayed in the camera 2 (12) output signal at the camera 1 (11) (λ 1) and twice the combustion chamber (2) side of the laser beam transmitted by comparing the output signal (λ 2) of the camera (12) It is possible to check the error due to the change in the transparency of the window 5 and the quartz window 6. [

또한 상기와 같은 실험은 레이저 빔의 조사 강도를 달리하면서 레이저 빔 강도에 따른 데이타 출력으로 레이저 빔 강도에 따른 측정 오차를 정확히 체크할 수가 있게 된다.In addition, the above-described experiment can accurately check the measurement error according to the intensity of the laser beam with the data output according to the intensity of the laser beam while varying the intensity of the laser beam.

따라서 공연비 측정시 변수인 레이저 빔의 강도와 연소실(2)측 레이저 투과용 창(5) 및 석영창(6)의 탁도에 따른 오차가 적절히 체크될 수 있도록 하여 공연비 측정 실험의 정밀성을 높일 수가 있게 된다.Therefore, it is possible to appropriately check the intensity of the laser beam, which is a variable in the air-fuel ratio measurement, and the turbidity of the laser-transmissive window 5 and the quartz window 6 on the combustion chamber 2 side, do.

그러므로 본 발명은 공연비 측정시의 변수로 작용하게 되는 부분들의 오차를 정확히 체크할 수 있도록 하므로서 보다 정밀해진 실험에 의해 공연비 계측의 신뢰성을 향상시키게 되는 매우 유용한 효과가 있다.Therefore, the present invention makes it possible to precisely check the error of the portions that act as variables at the time of the air-fuel ratio measurement, so that the reliability of the air-fuel ratio measurement can be improved by a more precise experiment.

Claims (1)

실린더(1)의 일측으로 레이저(3)를 설치하고, 이 레이저(3)와 대응되는 방향으로 상기 레이저(3)에서 조사된 빔의 강도를 측정하는 측정장치(4)를 설치하여 빔과 연료의 접촉시 발생되는 신호(λ1)를 이용해서 엔진의 공연비를 측정하는 엔진의 공연비 측정장치에 있어서,A laser 3 is provided on one side of the cylinder 1 and a measuring device 4 for measuring the intensity of the beam irradiated by the laser 3 in a direction corresponding to the laser 3 is provided, Fuel ratio measuring device for an engine that measures an air-fuel ratio of an engine using a signal (? 1 ) 연소실 내부에 장착되어 빔과의 접촉시 발광하면서 비교 기준이 되는 신호(λ2)를 발생시키는 발광수단과;Emitting means mounted inside the combustion chamber and emitting a signal (? 2 ) as a reference for comparison while emitting light upon contact with the beam; 상기 레이저(3)에서의 빔 조사시 연료와 발광수단으로 부터 발생되는 신호(λ1)(λ2)를 반사시키는 제 1 미러(8)와;A first mirror 8 for reflecting a signal (? 1 ) (? 2 ) generated from the fuel and the light emitting means upon irradiation of the beam by the laser 3; 상기 제 1 미러(8)에서 반사된 신호(λ1)는 통과시켜 1번 카메라(11)로 공급하고, 다른 신호(λ2)는 일정각도 굴절시키는 스플릿 미러(9)와;A split mirror 9 for passing the signal λ 1 reflected by the first mirror 8 to the first camera 11 and refracting the other signal λ 2 at a constant angle; 상기 스플릿 미러(9)에서 굴절된 신호(λ2)를 반사시켜 2번 카메라(12)로 공급하는 제 2 미러(10);A second mirror 10 for reflecting the refracted signal? 2 from the split mirror 9 and supplying the reflected signal? 2 to the second camera 12; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 엔진의 공연비 측정 장치.Fuel ratio of the engine.
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