KR100272731B1 - A method and device for diagnosing the engine at the automobile - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 엔진진단방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 특히 실린더내의 연소실내에 있는 혼합가스 자기이온화(self-ionization)에 따른 블렉다운볼티지(breakdown vo1tage) 변형효과를 스파크 플러그를 퉁해 감지함으로써, 엔진의 노킹이나 실화 등을 검출하여 압력파형과 엔진상태에 대한 정보를 돌출하는 엔진 진단방법 및 그 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
차량에 있어서 엔진의 진단(Engine Diagnostics)은 엔진의 폭발성능을 첵크하여 이를 최적화하기위한 데이터를 얻는 것으로, 크게 녹킹(knocking)상태의 검출과, 실화(misfire)상태의 검출로 나뉠 수 있다.Engine Diagnostics in a vehicle checks the explosion performance of the engine and obtains data for optimizing it, which can be divided into detection of knocking and detection of misfire.
특히 상기 실화 상태의 검출 시스템은 배기가스에 따른 대기오염과 소음에 대한 규제치를 엄격히 법률로 규정하는 미국이나 유럽등의 여러나라에서 시행예정인 OBDII(On Board Diagnosics II)나 EPA(Evironmental Protection Agency) 등의 규정에서 차량에 장착하도록 요구되고 있다.In particular, the detection system of the misfired state includes on-board diagnosics II (OBDII) or environmental protection agency (EPA), which is expected to be implemented in various countries such as the United States and Europe, which strictly regulates the regulation of air pollution and noise by exhaust gas. It is required to be mounted on a vehicle under the provisions of
종래에 널리 사용되는 엔진진단방법은, 압력측정방법, 이온전류검사방법 및 연소열검출방법 등이 있고, 그 중에서 상기 압력측정방법이 널리 사용되고 있다.BACKGROUND ART Engine diagnostic methods widely used in the related art include pressure measuring methods, ion current testing methods, combustion heat detection methods, and the like. Among them, the pressure measuring methods are widely used.
상기 압력측정방법은 피에조센서(Pieso Sensor)와 EM센서를 사용하는 데, 상기 피에조센서는 오실로스코프에 정확한 압력파형을 돌출할 수 있으나, 너무 고가이고, 엔진내에 구멍을 형성시켜야 하는 등의 단점이 있었다.The pressure measurement method uses a piezo sensor and an EM sensor. The piezo sensor can protrude an accurate pressure waveform on the oscilloscope, but it is too expensive and has a disadvantage of forming a hole in the engine. .
그리고, 상기 이온전류검사방법은 가스의 이온집중도에 의한 것으로 이는 엔진내의 온도와 압력에 관계없는 것이기 때문에 정확한 데이터를 얻을 수 없었다.In addition, the ion current inspection method is based on the ion concentration of the gas, which is not related to temperature and pressure in the engine, and thus, accurate data cannot be obtained.
상기 엔진진단시스템으로서, 노킹을 검출하는 장치는 보쉬(BOCH)사에서 엔진에서 발생하는 진동 또는 음파를 측정하여 검출하는 장치를 개발하였는 데, 이는 별도의 센서가 필요하고, 엔진의 각 실린더를 구별하여 측정할 수 없었다.As the engine diagnosis system, a device for detecting knocking has developed a device for measuring and detecting vibration or sound waves generated from an engine at BOCH, which requires a separate sensor and distinguishes each cylinder of the engine. Could not be measured.
그리고, 상기 엔진의 진동을 측정하는 장치는 신호를 처리하는 데에는 용이하나 고가이고, 엔진에서 발생되는 음파를 측정하는 장치는 신호처리가 까다롭다는 단점과 함께 상기 양자는 실린더외에 다른 요소에 영향을 받기 때문에 정확한 데이터를 산출할 수 없다는 문제점이 있다.In addition, the apparatus for measuring vibration of the engine is easy to process signals, but expensive, and the apparatus for measuring sound waves generated from the engine is difficult to process signals. There is a problem that can not calculate the correct data.
또한 샤브(SAAB)사의 이온전류를 이용하여 노킹을 검출하는 장치는 검출되는 신호의 크기가 너무 작기 때문에 증폭시켜야 하고, 노이즈를 방지하는 대책이 필요하다.In addition, a device for detecting knocking using an SAAB ion current must be amplified because the detected signal is too small, and a countermeasure for preventing noise is needed.
그리고, 실화를 검출하는 데에 있어 크랭크샤프트 회전속도 변화를 감지하여 검출하는 방법은 6기통이상의 엔진에 적용할 수 없으며, 신호처리를 하는 데에 있어 어럽고, 거친 도로상에서는 검출상 오류가 발생한다는 단점이 있다.In addition, the method of detecting and detecting a change in the crankshaft rotation speed in detecting misfire cannot be applied to an engine of six cylinders or more, it is difficult in signal processing, and a detection error occurs on rough roads. There are disadvantages.
또, 배기가스 펄스 측정 방법은 검출결과에 있어서 정확하고 양호하나, 엔진아이들 회전시에는 측정이 불가하고, 아울러 수명이 짧으며, 고가인 단점이 있다. 그리고, 압력측정에의한 방법은 자기진단에 있어서 이상적인 결과를 돌출할 수 있으나, 엔진을 가공하여야하고 적용되는 센서가 고가인 문제점이 있다.In addition, the exhaust gas pulse measuring method is accurate and good in the detection result, but it is impossible to measure when the engine idle rotates, and also has a short life and a high cost. In addition, the pressure measurement method can protrude an ideal result in the self-diagnosis, but there is a problem that the engine must be processed and the applied sensor is expensive.
종래의 기술에 관한 엔진의 자기진단 방법 및 장치에 따르면, 첫째, 장비가 고가이고, 둘째, 엔진을 별도로 가공하여야 하며, 셋째로 주위의 영향을 받지 않고 진단할 수 없다는 문제점과 함께 엔진의 노킹과 실화를 함께 측정할 수 없다는 문제점이 있었다.According to the self-diagnosis method and apparatus of the engine according to the prior art, firstly, the equipment is expensive, and secondly, the engine must be separately processed, and thirdly, the engine cannot be diagnosed without being influenced by surroundings. There was a problem that the misfire cannot be measured together.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 실린더내의 연소실내에 있는 혼합가스 자기이온화(self-ionization)에 따른 블랙다운 볼티지(breakdown voltage) 변형효과를 스파크 플러그를 통해 감지함으로써, 엔진의 노킹이나 실화 등을 검출하여 압력파형으로 돌출하여 엔진을 진단하는 것이며, 첫째로, 엔진에 적용하는 것이 용이하고, 발생신호가 커서 별도의 증폭기가 필요없으며, 노킹뿐만아니라 모든 엔진이상을 검출할 수 있고, 장치의 구조가 간단하며, 둘째로, 엔진의 기통수에 제한을 받지 않고, 연료의 공연비와 실화정도를 결정하는 것이 가능하고, 신속한 응답성과, 도로상태에 영향을 받지않으며, 신호의 처리가 용이한 엔진진단방법 및 그 장치를 제공하는 데에 있다.The present invention was invented to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a spark plug having a blackdown voltage deformation effect due to mixed gas self-ionization in a combustion chamber in a cylinder. It detects knocking or misfire of engine and protrudes into pressure waveform to diagnose engine. Firstly, it is easy to apply to engine, and the signal generated is large so that no separate amplifier is needed. Engine abnormality can be detected, the structure of the device is simple, and secondly, it is possible to determine the air-fuel ratio and misfire degree of fuel without being limited by the number of cylinders of the engine, and to quickly affect the response and the road condition. It is an object of the present invention to provide an engine diagnostic method and apparatus for easily processing a signal.
상기한 목적을 달성하기위하여 본 발명은, 연소실의 혼합가스를 자기이온화상태에서 블렉다운볼티지를 얻기위해 계속적으로 전압을 공급시켜주는 고전압 발생단계와; 상기 고전압발생단계에서 공급된 전압에 따라 일정한 온도와 압력하에서 이온전류를 가지고 흔합가스를 자기이온화되는 자기이온화발생단계와; 상기 자기이온화발생단계에서 자기이온화에 따라 변곡점을 이루는 전압을 검출하는 블렉다운볼티지검출단계와; 그리고 상기 블렉다운볼티지검출단계에서 검출된 블렉다운볼티지와 기준블렉다운볼티지를 서로 비교, 처리하여 산출한 값을 디스플레이하는 신호처리단계로 이루어진 엔진의 진단방법이다.In order to achieve the above object, the present invention includes a high voltage generation step of continuously supplying a voltage in order to obtain a block down voltage of the mixed gas in the combustion chamber in the self-ionization state; A self-ionization generating step of self-ionizing the mixed gas with ion current at a constant temperature and pressure according to the voltage supplied in the high voltage generating step; A blockdown voltage detection step of detecting a voltage forming an inflection point according to self-ionization in the self-ionization generation step; And a signal processing step of displaying a value calculated by comparing and processing the blockdown voltage and the reference blockdown voltage detected in the blockdown voltage detection step.
또한 본 발명은, -20,000V의 고전압을 발생시키며 발전기나 배터리의 2차전압을 이용하는 고전압발생부와; 상기 고전압발생부와 접속되면서 고전압을 인가받는 자기이온화 및 블렉다운볼티지검출부와; 상기 고전압발생부와 병렬로 연결되는 자기이온화 및 블렉다운볼티지검출부로 인가되는 전압에 따른 전압이 인가되어 이를 기초로 기준값과 비교하여 처리하며 디바이더부를 이루는 신호처리부로 구성되는 것을 특징으로하는 엔진의 진단장치이다.In addition, the present invention, the high-voltage generator for generating a high voltage of -20,000V and using the secondary voltage of the generator or battery; A self-ionization and blockdown voltage detection unit connected to the high voltage generation unit and receiving a high voltage; The engine is characterized in that the voltage is applied to the self-ionization and the blockdown voltage detection unit connected in parallel with the high voltage generating unit is applied to the reference value based on this process and is configured as a signal processing unit forming a divider unit It is a diagnostic device.
제1도는 본 발명의 일실시예에 따른 엔진의 진단방법의 실행과정을 도시한 도면.1 is a view showing an execution process of a diagnostic method of an engine according to an embodiment of the present invention.
제2는 본 발명에 응용되는 가스의 자기이온화특성곡선도.2 is a self-ionization characteristic curve of a gas applied to the present invention.
제3도는 본 발명의 일실시예에 따른 엔진의 진단장치를 설명하기위한 회로도.3 is a circuit diagram for explaining an engine diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 고전압발생단계 12 : 자기이온화발생단계10: high voltage generation step 12: self-ionization step
14 : 블렉다운볼티지검출단계 16 : 신호처리단계14: blockdown voltage detection step 16: signal processing step
20 : 고전압발생부 22 : 자기이온화 및 블랙다운검출부20: high voltage generator 22: self-ionization and black down detection unit
24 : 신호처리부 26 : 디바이더부24: signal processor 26: divider unit
Rl,R2,R3 : 저항 Dl,D2 : 다이오드Rl, R2, R3: Resistor Dl, D2: Diode
SP : 스파크플러그SP: Spark Plug
이하, 본 발명에 속하는 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 하기위하여 본 발명의 가장바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the most preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.
제1도는 본 발명의 일실시예에 따른 엔진의 진단방법의 실행과정을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating an execution process of a diagnostic method of an engine according to an exemplary embodiment of the present invention.
본 실시예의 엔진의 진단방법은 고전압발생단계(10)와; 자기이온화발생단계(12)와; 블렉다운볼티지검출단계(14)와; 그리고 신호처리단계(16)의 수순으로 이루어진다.The diagnostic method of the engine of this embodiment includes a high voltage generation step (10); Magnetic ionization generating step (12); A blockdown
본 발명은 엔진의 실린더의 연소실에 있는 혼합가스를 자가이온화(self-ionization)시키는 것으로, 제2도에 도시된 자기이온화특성곡선도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.The present invention is to self-ionize the mixed gas in the combustion chamber of the cylinder of the engine, which will be described with reference to the self-ionization characteristic curve shown in FIG.
가스는 일반적으로 일정한 전압까지 비례한 이온전류를 갖고, 이 일정한 전압에 이르러서는 변곡점을 갖게 된다. 이 변곡점은 가스의 종류(A,B,C)에 따라 각각 다르게 나타나며, 이에 따른 각각의 점(Vl,V2,V3)는 이온화가 시작되는 점이다. 따라서, 상기한 변곡점(Vl,V2,V3)에 이르기 전은 이온화가 안된 상태를 말한다. 즉, A가스곡선에서 a점, B가스곡선에서 b점, 그리고 C가스곡선에서 c점의 상태가 바로 그것이다.The gas generally has a proportional ion current up to a constant voltage and at this constant voltage it has an inflection point. The inflection point is different depending on the type of gas (A, B, C), and each point (Vl, V2, V3) is the point where the ionization starts. Therefore, before reaching the inflection point (V1, V2, V3) refers to a state that is not ionized. That is, the state of a point in the A gas curve, b point in the B gas curve, and c point in the C gas curve.
이러한 변곡점에 이르는 전압을 블렉다운볼티지라하며, 이에 해당되는 각각의 이온전류는 압력과 온도의 함수이다. 따라서, 이때 발생되는 이온전류와 블렉다운볼티지를 통해 압력변화를 산출할 수 있다.The voltage up to this inflection point is called a blockdown voltage, and each ion current corresponding to it is a function of pressure and temperature. Therefore, the pressure change can be calculated through the ion current and the blackdown voltage generated at this time.
이를 근거로, 제1도로 되돌아가면, 상기 고전압발생단계(10)는 연소실의 혼합가스를 자기이온화상태에서 블렉다운볼티지를 얻기위해 계속적으로 전압을 공급시켜주는 것이다.On the basis of this, returning to the first degree, the high
상기 자기이온화발생단계(12)는 상기 고전압발생단계(10)에서 공급된 전압에 따라 일정한 온도와 압력하에서 이온전류를 가지고 혼합가스가 자기이온화되는 것을 말한다.The self-
상기 블렉다운볼티지검출단계(14)는 자기이온화에 따라 변곡점을 이루는 전압을 검출하는 것을 말하며, 이를 통해 연소실내의 압력을 추정할 수 있다.The blackdown
상기 신호처리단계(16)는 블렉다운볼티지검출단계(14)에서 검출된 블렉다운볼티지와 기준블렉다운볼티지를 서로 비교, 처리하여 산출한 값을 디스플레이 하는 것이다.The signal processing step 16 displays a value calculated by comparing and processing the blockdown voltage and the reference blockdown voltage detected in the blockdown
제3도는 본 발명의 일실시예에 따른 엔진의 진단장치를 설명하기위한 회로도로서, 고전압발생부(27)와, 자기이온화 및 블렉다운볼티지검출부(22), 그리고, 신호처리부(24)로 구성된다.3 is a circuit diagram for explaining an engine diagnosis apparatus according to an embodiment of the present invention, which includes a high voltage generator 27, a self-ionization and a
상기 고전압발생부(20)는 -20,000V의 고전압을 발생시키는 것으로, 이를 위해 발전기나 배터리(battery)의 2차전압을 이용한다. 이러한 상기 고전압발생부(27)에 상기 자기이온화 및 블렉다운볼티지검출부(22)와 신호처리부(24)가 병렬로 연결되어 있으며, 신호처리부(24)의 접속점(Pl)사이에 저항(R1)이 있고, 자기이온화 및 블렉다운볼티지검출부(22)의 접속점(P2)사이에 다이오드(Dl)이 구성되어 있다.The
그리고, 상기 자기이온화 및 블렉다운볼티지검출부(22)는 엔진내의 연소실을 향하여 장착된 스파크플러그(SP)를 이용한 것이다. 즉, 스파크플러그(SP)를 통하여 감지된 연소실내의 자기이온화에 따른 블렉다운볼티지를 검출하게 되는데, 이러한 혼합가스의 자기이온화에 따른 블렉다운볼티지는 이온전류가 연소실내의 압력변화에 따른 값을 갖게 되므로 실린더의 노킹 및 실화에 따른 비정상압력에 따라 각각 특정한 전압값이 인가된다. 이에 따라 상기 고전압발생부(20)로부터 자기이온화 및 블렉다운볼티지검출부(22)와 병렬로 연결되는 상기 신호처리부(24)는 자기이온화 및 블렉다운볼티지검출부(22)로 인가되는 전압에 따른 전압이 인가되어 이를 기초로 기준값과 비교하여 처리하게 된다.The self-ionization and blockdown
그런데, 상기 신호처리부(24)는 고전압발생부(20)으로부터 인가되는 전압이 그대로 인가되면, 기기에 고전압에 따른 손상이 발생하기 때문에 이를 분배하는 디바이더부(26)를 구성하고 있다. 본 실시예에서는 상기 디바이더부(26)에서 신호처리부(24)가 접속되는 점(P3)을 전후로 저항(R2)(R3)를 각각 구성하고 있으며, 이를 통해 각 전압은 다운되어 신호처리부(24)로 인가된다. 본 실시예에서 바람직하게 상기 저항(R2)는 10GΩ으로하고 저항(R3)는 10kΩ으로 한다.However, when the voltage applied from the
한편, 상기 자기이온화 및 블렉다운볼티지검출부(22)는 배전기와 연결되면서 다이오드(D2)를 구성하고 있으면서, 스파크플러그(SP)의 불꽃을 일으키는 전원을 인가받고 있다. 따라서, 상기 각 다이오드(Dl,D2)는 고전압발생부(20)와 배전기에서 공급되는 고전압이 서로 역류되는 것을 방지하여 각각의 회로를 보호하기 위한 것이다.On the other hand, the self-ionization and the blockdown
따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 고전압발생부(20)에서 발생된 전원은 저항(Rl)에서 전압을 유지시키면서 전류를 다운시키는 것인데, 이는 자기이온화 및 블렉다운볼티지검출부(22)의 스파크플러그(SP)에 영향을 미치지 않게하는 것이고, 본 실시예에서는 바람직하게는 100㏁으로 한다. 따라서, 상기 고전압발생부(20)에서 발생되는 고전압의 전원은 상기 배전기에서 발생된 전원이 자기이온화 및 블렉다운볼티지검출부(22)에 인가되는 동안에도 스파크플러그(SP)에 영향을 미치지 않게되면서 자기이온화 및 블렉다운볼티지검출부(22)와 신호처리부(24)에 각각 나뉘어 인가된다. 상기 신호처리부(24)에 인가되는 전압은 상기 스파크플러그(SP)에 인가되는 전압과 동일하므로 상기 스파크플러그(SP)에서 받아들이는 전압에 영향을 받는다. 그리고, 상기 스파크플러그(SP)는 연소실내의 압력에 따라 받아들이는 전압값이 다르게 되므로, 이를 바탕으로 신호처리부(24)는 실린더의 연소실내의 압력변화에 따른 압력파형(pressure reconstruction)을 얻을 수 있고 또 직접적으로 엔진이상에 대한 정보를 얻을 수 있다. 이로써 엔진의 실화 및 노킹현상을 감지할 수 있으며, 또한 조기점화(pre-ignition)를 검출할 수 있으며, 아울러 제동평균유효압력 즉, 엔진의 출력과 열효율을 측정할 수 있다.Therefore, according to a preferred embodiment of the present invention, the power generated by the
상술한 바와같이 본 발명에 따른 엔진의 진단방법과 그 장치는, 첫째로, 별도의 센서와 장비가 필요없을 뿐만아니라, 엔진에 센서를 장착하기위한 가공이 필요없고, 둘째로, 측정범위가 노킹 또는 실화검출에 한정되지 않고 엔진의 모든 이상현상을 검출할 수 있으며, 셋째로, 압력센서를 사용하지 않고 실린더내의 압력변화에 대한 정보를 얻을 수 있으므로, 압력파형 또는 엔진 이상에 대한 직접적인 정보를 얻을 수 있는 효과가 있다.As described above, the engine diagnosis method and the apparatus according to the present invention, firstly, not only does not require a separate sensor and equipment, but also does not require processing for mounting the sensor to the engine, and secondly, the measuring range is knocked. Alternatively, all abnormalities in the engine can be detected, not limited to misfire detection. Third, information on pressure changes in the cylinder can be obtained without using a pressure sensor. Therefore, direct information on pressure waveforms or engine abnormalities can be obtained. It can be effective.
이상에서 서술된 것은 모든 점에서 단순한 예시에 불과한 것이기 때문에, 이를 바탕으로 본 발명을 한정적으로 해석해서는 안될 것이다. 그러므로, 본 발명의 진정한 기술적 사상 및 범위 내에 존재하는 변형예 및 균등한 실시예는 모두 본 발명의 청구 범위에 속하는 것이다.Since what has been described above is merely a mere example in all respects, the present invention should not be limitedly interpreted based on this. Therefore, modifications and equivalent embodiments that fall within the true spirit and scope of the present invention shall fall within the claims of the present invention.
Claims (10)
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KR1019970039179A KR100272731B1 (en) | 1997-08-18 | 1997-08-18 | A method and device for diagnosing the engine at the automobile |
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