KR100262171B1 - 크랭크샤프트신호의수에따른기통판별장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디스트리뷰터의 디스크원판에서 각 실린더의 상사점에 대응되는 TDC신호를 출력토록하여 신속하게 상사점에 이르는 기통을 판별할 수 있도록 하는 크랭크샤프트신호의 수에 따른 기통 판별장치에 관한 것이다.

종래에는 1번 실린더가 판별되기 전에는 실린더별 순차분사가 아닌 그룹분사를 하기 때문에 엔진 동기화가 늦어지면 늦어질수록 초기 시동시의 배출가스의 양이 많아지는 문제점이 있었다.

본 발명은 크랭크각 및 TDC를 검출하기 위한 슬릿이 형성되어 있는 금속제 원판으로 된 배전기(10)의 디스크(22)에 크랭크 축의 ½회전에 해당하는 위치마다 연료분사순서와 동일하게 1,3,4,2번 실린더의 TDC정보를 출력할 수 있도록 서로 다른 수의 슬릿으로 이루어진 TDC검출용 슬릿(26,28,30,32)을 형성하고, 상기 디스크(22)의 회전시 상기 TDC검출용 슬릿(26,28,30,32)으로 빛을 방출하는 발광다이오드(24)와 상기 발광다이오드(24)에서 방출된 빛이 TDC검출용 슬릿(26,28,30,32)을 통과할 때 이를 검출하여 펄스신호를 출력하는 TDC센서(14)를 구비하며, 상기 TDC센서(14)에서 출력되는 펄스의 수를 카운트하여 다음 회에 TDC에 도달하게 될 실린더를 판별하도록 하는 전자제어장치(16)를 구비하여 이루어진 발명임.

Description

크랭크샤프트신호의 수에 따른 기통 판별장치

본 발명은 엔진시동시 연료를 분사할 실린더가 몇번 실린더인지를 판단하기 위한 크랭크샤프트신호의 수에 따른 기통 판별장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디스트리뷰터의 디스크원판에서 각 실린더의 상사점에 대응되는 TDC신호를 출력토록하여 신속하게 상사점에 이르는 기통을 판별할 수 있도록 하는 크랭크샤프트신호의 수에 따른 기통 판별장치에 관한 것이다.

일반적으로 4싸이클 엔진은 흡입한 신선한 혼합기를 피스톤에 의하여 압축하는 압축행정과 압축행정의 종점(상사점 또는 TDC라고 함) 가까이에서 연소시켜 동작유체를 가열하며 가열로서 고온 고압으로 된 동작유체의 팽창에 의하여 피스톤이 밀려내겨가면서 동력을 발생하고 동시에 체적이 커지는 팽창행정, 팽창행정의 종점(하사점) 가까이에서 배기행정에 들어가면서 여기까지 크랭크축이 1회전하게 되고, 배기행정에서는 피스톤에 의하여 상사점을 지날 때까지 배기를 압출시키고 상사점 가까이에서는 오버랩하면서 흡기행정으로 이행, 하사점을 지날 때까지 피스톤에 의하여 신선한 혼합기를 흡입한다. 이러한 가스교환으로 다시한번 크랭크축은 1회전한다.

따라서 흡입,압축,팽창,배기 행정으로 이루어진 1싸이클의 운동을 하는 동안 크랭크축은 2회전하게 되며, 4기통 엔진에서는 4개의 실린더에서 위와 같은 작용이 번갈아 이루어지게 되는 바, 각 실린더에서는 압축행정이 거의 끝날 무렵 압축 혼합가스에 불꽃을 접촉시키는 점화가 이루어지게 되는데, 여러 개의 실린더로 구성된 엔진에서 연소가 일정한 간격으로 이루어지고 크랭크 축에 비틀립 진동이 일어나지 않게 하기 위하여 혼합기가 각 실린더에 균일하게 분배되도록 하고 하나의 메인 저널 베어링에 연속하여 하중이 걸리지 않도록 하고 있다. 이를 위하여 인접한 실린더에 연이어 점화되지 않도록 하는 등을 고려하여 점화순서와 크랭크 축의 설계를 하고 있으며, 직렬형 4실린더 엔진의 경우 1-3-4-2번 실린더와 같은 순서로 점화가 이루어지게 하고 있다.

이때 각 실린더에서 불꽃을 발생하는 점화플러그에는 배터리에서 공급되는 전원이 점화코일에 의하여 고전류로 승압된후 디스트리뷰터(분배기)로 공급되며, 디스트리뷰터는 점화코일 1개만의 출력으로 각 실린더의 점화를 행하기 위해서는 엔진 회전에 동기하여 점화코일의 고전압 출력을 각 실린더 마다의 점화 플러그에 분배하는 작용을 하도록 이루어져 있다.

예시도면 도 1에 도시된 바와 같이 분배기(10)에는 점화시기 제어에 필요한 크랭크 축의 회전각도를 점검하기 위한 크랭크각센서(12)와 연료의 분사시기를 조절하기 위한 TDC센서(14)가 설치되어 1번 실린더 TDC신호와 크랭크각신호를 출력하여 자동차의 전반적인 제어동작을 수행하는 전자제어장치(14)로 송출하도록 이루어져 있다.

TDC센서(14)와 크랭크각센서(12)는 도 2에 도시된 바와 같이 금속제 원판으로 된 디스크(22)에 형성된 크랭크각을 검출하기 위한 4개의 슬릿(18)과 1번 실린더 TDC를 검출하기 위한 슬릿(20)을 통해 통과되는 발광다이오드(24)의 빛을 검출하도록 이루어진 것이다.

디스크(22)는 유닛 어셈블리의 발광 다이오드(24)와 포토 다이오드인 크랭크각센서(12)와 TDC센서(14) 사이에서 회전하므로 발광 다이오드(24)에서 방출된 빛은 슬릿(18 또는 20)을 통과하여 크랭크각센서(12) 또는 TDC센서(14)로 전달되면 이로 부터 전류가 발생되어 전자제어장치(16)가 검출할 수 있도록 이루어진 것이다.

다시말해서, 배전기(10)가 회전하여 디스크(22)에 설치되어 있는 1번 실린더의 TDC센서용 슬릿(20)이 발광다이오드(24)에서 방출된 빛을 통과시키게 되면 TDC센서(14)에서 전자제어장치(16)로 하이레벨의 신호가 출력되고 또한 배전기(10)가 회전하여 빛을 차단하게 되면 TDC센서(14)에서 전자제어장치(16)로 로우레벨의 신호가 출력된다.

그러므로 배전기(10)에서 펄스신호로 전자제어장치(16)에 1번 실린더 TDC검출신호를 송출함으로써 크랭크 축의 압축 상사점이 정위치에 있는지 검출하고 1번 실린더에 대한 기본 신호를 식별하여 연료 분사순서를 결정하게 된다.

이와 같이 종래에는 크랭크 축이 2회전 할 때 캠샤프트신호(TDC신호)가 1회 발생하여 이 신호로 1번 기통을 판별하게 되는데, 이 신호는 1번 TDC가 시작되기 전에 발생한다.

그러나 4기통 엔진에서는 연료분사가 1-3-4-2 실린더순으로 이루어지게 되어 있는 바, 만약 3번 실린더의 TDC일 경우의 근처에서 클랭킹을 시작한다면 3,4,2번 TDC가 지난 다음, 다음 회의 1번 실린더의 TDC 전에 발생하는 캠샤프트신호에 따라 1번 기통이 판별되어 엔진 동기화가 늦게 된다.

따라서 종래에는 1번 기통이 판별되기 전에는 각 실린더별 순차 분사가 아닌 그룹 분사를 하기 때문에 엔진 동기화가 늦어지면 늦어질수록 초기 시동시의 배출가스양이 많아지게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위하여 발명한 것으로, 배전기에서 크랭크각을 검출하기 위한 슬릿과 1번 실린더 TDC를 검출하기 위한 슬릿이 형성되어 있는 금속제 원판으로 된 디스크에 있어서 크랭크 축의 ½회전에 해당하는 위치마다 각 1,2,3,4번 실린더의 TDC정보를 출력할 수 있도록 하는 TDC검출용 슬릿을 형성하고, 디스크의 회전시 이 TDC검출용 슬릿을 통과하는 빛을 검출하여 다음 회에 TDC에 도달하는 실린더번호를 즉시 알 수 있도록 함으로써 신속하게 엔진 동기화를 이룰 수 있도록 된 크랭크샤프트신호의 수에 따른 기통 판별장치를 제공하고자 함에 발명의 목적이 있다.

상기한 목적을 실현하기 위한 본 발명은 크랭크각을 검출하기 위한 슬릿과 1번 실린더 TDC를 검출하기 위한 슬릿이 형성되어 있는 금속제 원판으로 된 디스크에 크랭크 축의 ½회전에 해당하는 위치마다 각 1,2,3,4번 실린더의 TDC정보를 출력할 수 있도록 서로 다른 수의 슬릿으로 이루어진 TDC검출용 슬릿을 형성하고, 상기 디스크의 회전시 상기 TDC검출용 슬릿으로 빛을 방출하는 발광수단과 상기 발광수단에서 방출된 빛이 TDC검출용 슬릿을 통과할 때 이를 검출하여 펄스신호를 출력하는 수광수단을 구비하며, 상기 수광수단에서 출력되는 펄스의 수를 카운트하여 다음 회에 TDC에 도달하게될 실린더를 판별하도록 하는 전자제어수단을 구비하여 이루어진 것이다.

도 1은 배전기에서 크랭크각신호와 TDC신호를 검출함을 설명하기 위한 도면,

도 2는 크랭크각신호와 TDC신호의 검출작용을 설명하기 위한 도면,

도 3은 본 발명에 따라 크랭크각신호와 TDC신호의 검출작용을 설명하기 위한 도면,

도 4는 본 발명에 따라 출력되는 크랭크각신호와 TDC신호의 출력일례를 설명하기 위한 도면,

도 5는 본 발명에 따른 기통 판별작용을 설명하기 위한 흐름도이다.

*-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 - 배전기, 12 - 크랭크각센서,

14 - TDC센서, 16 - 전자제어장치,

18 - 크랭크각검출용 슬릿, 20 - TDC검출용 슬릿,

22 - 디스크, 24 - 발광다이오드,

26∼32 - TDC검출용 슬릿.

이하 본 발명의 구성 및 작용효과를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 크랭크각 및 TDC를 검출하기 위한 슬릿이 형성되어 있는 금속제 원판으로 된 배전기(10)의 디스크(22)에 크랭크 축의 ½회전에 해당하는 위치마다 연료분사순서와 동일하게 1,3,4,2번 실린더의 TDC정보를 출력할 수 있도록 서로 다른 수의 슬릿으로 이루어진 TDC검출용 슬릿(26,28,30,32)을 형성하고, 상기 디스크(22)의 회전시 상기 TDC검출용 슬릿(26,28,30,32)으로 빛을 방출하는 발광다이오드(24)와 상기 발광다이오드(24)에서 방출된 빛이 TDC검출용 슬릿(26,28,30,32)을 통과할 때 이를 검출하여 펄스신호를 출력하는 TDC센서(14)를 구비하며, 상기 TDC센서(14)에서 출력되는 펄스의 수를 카운트하여 다음 회에 TDC에 도달하게 될 실린더를 판별하도록 하는 전자제어장치(16)를 구비하여 이루어진 것이다.

도 3은 본 발명의 구현을 위한 구성도를 도시한 것이다.

배전기에 설치되는 디스크(22)에는 종래와 마찬가지로 크랭크각을 감지하기 위한 슬릿(18a,18b)과 본 발명에 따라 각 실린더의 TDC를 감지하기 위해 코드화 된 정보를 출력하는 TDC검출용 슬릿(26,28,30,32)이 형성되어 있는데, 크랭크각을 감지하기 위한 슬릿(18a,18b)은 비교적 긴홈으로 이루어진 롱슬릿(18a)과 짧은 홈으로 이루어진 슬릿(18b)으로 구분되어 형성되어 있고, TDC검출용 슬릿(26,28,30,32)은 크랭크 축의 ½회전에 해당하는 위치마다 형성되어 있는 바, 예컨대 1번 실린더의 TDC를 검출하는 TDC검출용 슬릿(26)은 1개의 슬릿, 3번 실린더의 TDC를 검출하는 TDC검출용 슬릿(26)은 3개의 슬릿, 4번 실린더의 TDC를 검출하는 TDC검출용 슬릿(26)은 4개의 슬릿, 2번 실린더의 TDC를 검출하는 TDC검출용 슬릿(26)은 2개의 슬릿으로 형성되어있다.

또한 상기 디스크(22)는 그가 배전기축과 같이 회전될 때 상기 TDC검출용 슬릿(26,28,30,32)으로 빛을 방출하도록 하는 발광다이오드(24)와 상기 발광다이오드(24)에서 방출된 빛이 TDC검출용 슬릿(26,28,30 또는 32)을 통과할 때 이를 검출하여 펄스신호를 출력하는 TDC센서(14)의 사이에 설치되어 있으며, 상기 TDC센서(14)는 슬릿을 통과하는 빛을 감지하여 전압으로 변환시킨후 전자제어장치(16)로 송출하도록 이루어져 있다.

앞서 설명된 바와 같이 TDC센서(14)에서는TDC검출용 슬릿(26,28,30,32)이 통과될때 마다 펄스를 출력하도록 이루어져 있고 1번 실린더의 TDC를 검출하는 TDC검출용 슬릿(26)은 1개의 슬릿, 3번 실린더의 TDC를 검출하는 TDC검출용 슬릿(26)은 3개의 슬릿, 4번 실린더의 TDC를 검출하는 TDC검출용 슬릿(26)은 4개의 슬릿, 2번 실린더의 TDC를 검출하는 TDC검출용 슬릿(26)은 2개의 슬릿으로 형성되어 있기 때문에 TDC센서(14)는 TDC검출용 슬릿(26)이 통과될 때에는 1개의 펄스, TDC검출용 슬릿(28)이 통과될 때에는 3개의 펄스, TDC검출용 슬릿(30)이 통과될 때에는 4개의 펄스, TDC검출용 슬릿(32)이 통과될 때에는 2개의 펄스를 출력하게 되며, 이로 부터 전자제어장치(16)는 상기 TDC센서(14)에서 출력되는 펄스의 수를 카운트하여 다음 회에 TDC에 도달하게될 실린더를 판별할 수 있게 되는 것이다.

도 4는 본 발명에 따라 출력되는 크랭크각신호와 TDC신호의 출력일례를 설명하기 위한 도면이다.

크랭크각센서(12)에서는 디스크(22)상의 롱슬릿(18a)과 슬릿(18b)을 검출함에 따라 도 4에 도시된 바와 같이 펄스폭이 긴 구형파와 일련의 연속적인 크랭크각신호를 출력하게 되고, TDC센서(14)에서는 통과되는 TDC검출용 슬릿에 따라 1개 내지 4개의 펄스를 출력하게 됨을 나타낸다.

도 5는 본 발명에 따른 기통 판별작용을 설명하기 위한 흐름도이다.

전자제어장치(16)는 엔진시동시 크랭크각신호의 발생여부를 판단하게 되고, 이때 크랭크각신호의 발생이 감지되면 롱슬릿(18a)에 의한 펄스인가를 판단한다.

전자제어장치(16)는 롱슬릿(18a)이 감지되면 자체에 구비되어 있는 TDC신호카운터의 값을 0b00c으로 리셋트시키고나서 TDC신호를 검출하지만 롱슬릿(18a)이 감지되지 않으면 TDC신호카운터의 값을 리셋트시키지 않고 즉시 TDC신호를 검출한다.

이에 따라 TDC신호의 펄스수를 카운트하여 전자제어장치(16)는 다음 회에 TDC에 도달하게 될 실린더를 판단할 수 있게 된다.

한편 TDC신호가 검출되지 않는 동안에는 TDC신호카운터값을 다음 TDC실린더 번호로 지정하여 1회에 한하여 엔진을 동기화 시키고 다음 부터는 위의 과정에 의하여 TDC신호가 검출되어지게 됨에 따라 검출된 TDC에 해당하는 실린더에 연료를 분사하게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명은 크랭크 축의 위치에 관계없이 엔진의 동기화가 빨라져서 시동성을 좋게하는 그룹분사를 일찍 끝내고 각 기통별 순차분사를 빨리 할 수 있으므로 초기 배출가스가 줄어드는 효가가 있다.

Claims (2)

1. 크랭크각 및 TDC를 검출하기 위한 슬릿이 형성되어 있는 금속제 원판으로 된 배전기(10)의 디스크(22)에 크랭크 축의 ½회전에 해당하는 위치마다 연료분사순서와 동일하게 1,3,4,2번 실린더의 TDC정보를 출력할 수 있도록 서로 다른 수의 슬릿으로 이루어진 TDC검출용 슬릿(26,28,30,32)을 형성하고, 상기 디스크(22)의 회전시 상기 TDC검출용 슬릿(26,28,30,32)으로 빛을 방출하는 발광다이오드(24)와 상기 발광다이오드(24)에서 방출된 빛이 TDC검출용 슬릿(26,28,30,32)을 통과할 때 이를 검출하여 펄스신호를 출력하는 TDC센서(14)를 구비하며, 상기 TDC센서(14)에서 출력되는 펄스의 수를 카운트하여 다음 회에 TDC에 도달하게 될 실린더를 판별하도록 하는 전자제어장치(16)를 구비하여 이루어진 크랭크샤프트신호의 수에 따른 기통 판별장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 TDC검출용 슬릿(26,28,30,32)은 1번 실린더의 TDC를 검출하는 TDC검출용 슬릿(26)이 1개, 3번 실린더의 TDC를 검출하는 TDC검출용 슬릿(26)이 3개, 4번 실린더의 TDC를 검출하는 TDC검출용 슬릿(26)이 4개, 2번 실린더의 TDC를 검출하는 TDC검출용 슬릿(26)이 2개의 슬릿으로 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 크랭크샤프트신호의 수에 따른 기통 판별장치.

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