KR100278198B1 - 엔진의 실화상태 검출장치 - Google Patents

Abstract

열절연물질(11)에 의해 지지되면서 실린더 헤드에 장착되는 열접점용 열전대(13)와 냉접점용 열전대(12)로 이루어지는 열유속계(10)와, 상기한 열유속계(10)로부터 입력되는 신호차를 증폭하여 출력하는 차동 증폭기(20)와, 상기한 차동 증폭기(20)로부터 입력되는 애널로그 데이터 신호를 저장하는 웨이브 메모리(30)와, 상기한 웨이브 메모리(30)에 저장되어 있는 데이터 신호를 읽어들여 열유속을 산출한 뒤에 이를 바탕으로 실화상태를 판별하는 제어부(40)를 포함하여 이루어지며, 한쌍의 표면 열전대를 이용한 열유속계를 실린더 헤드에 장착하여 연소실로부터 발생되는 열유속에 따라 엔진의 실화상태를 검출함으로써 정확성이 높으면서도 간단하고 저렴하게 구성할 수가 있는, 엔진의 실화상태 검출장치를 제공한다.

Description

엔진의 실화상태 검출장치

이 발명은 엔진의 실화상태 검출장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면 한쌍의 표면 열전대를 이용한 열유속계를 실린더 헤드에 장착하여 연소실로부터 발생되는 열유속에 따라 엔진의 실화상태를 검출함으로써 정확성이 높으면서도 간단하고 저렴하게 구성할 수가 있는, 엔진의 실화상태 검출장치에 관한 것이다.

자동차에 장착되어 있는 엔진을 동작시키게 되면 엔진의 상태에 따라 혼합기가 점화되지 않고 실화(miss fire)가 발생하는 경우가 있다. 특히, 주위온도가 낮은 겨울철에는 엔진의 냉각상태로 인하여 실화가 자주 발생하게 된다. 이와 같이 실화가 발생하게 되면 연료의 불완전 연소로 인한 대기오염 물질이 다량 배출됨으로써 심각한 대기오염을 일으킴과 동시에, 미연소된 연료의 배출로 인한 비정상적인 폭발동작으로 배기관이 파손되는 문제가 발생한다. 이에따라 엔진의 실화상태에 대응하기 위한 방안 또는 해결방안을 마련하기 위하여, 엔진의 실화상태를 정확히 감지하는 것은 자동차 제작에 있어서 매우 중요한 분야이다.

종래에는 엔진의 실화상태를 감지하기 위하여, 점화 플러그로 인가되는 점화펄스를 이용하는 방법, 크랭크각 센서(Crank Angle Sensor, CAS)로부터 출력되는 신호로부터 회전 각속도의 가변율을 산출하여 이용하는 방법, 연소압 센서를 이용하는 방법 등과 같이 다양한 방법이 사용되어 오고 있다.

그러나, 상기한 점화 펄스를 이용하는 방법은 상대적으로 실화상태를 정확하게 검출할 수가 없는 문제점이 있고, 상기한 크랭크각 센서를 이용하는 방법은 제어용 로직이 복잡해지는 문제점이 있고, 상기한 연소압 센서를 이용하는 방법은 연소압 센서가 고가이기 때문에 제조비용이 비싼 문제점이 있다.

이 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 한쌍의 표면 열전대를 이용한 열유속계를 실린더 헤드에 장착하여 연소실로부터 발생되는 열유속에 따라 엔진의 실화상태를 검출함으로써 정확성이 높으면서도 간단하고 저렴하게 구성할 수가 있는, 엔진의 실화상태 검출장치를 제공하는데 있다.

도 1은 이 발명의 실시예에 따른 엔진의 실화상태 검출장치의 전체 구성 회로도이다.

도 2는 이 발명의 실시예에 따른 엔진의 실화상태 검출장치의 열유속계의 구조도이다.

도 3은 이 발명의 실시예에 따른 엔진의 실화상태 검출장치의 열유속계의 장착 위치도이다.

도 4는 이 발명의 실시예에 따른 엔진의 실화상태 검출장치의 정상적인 상태에서의 열유속량 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 배기밸브 2 : 흡기밸브

4 : 피스톤 10 : 열유속계

11 : 열절연물질 12 : 냉접점용 열전대

13 : 열접점용 열전대 20 : 차동 증폭기

30 : 웨이브 메모리 40 : 제어부

이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하기로 한다.

도 1은 이 발명의 실시예에 따른 엔진의 실화상태 검출장치의 전체 구성 회로도이고, 도 2는 이 발명의 실시예에 따른 엔진의 실화상태 검출장치의 열유속계의 구조도이다.

도 1 및 도 2에 도시되어 있듯이 이 발명의 실시예에 따른 엔진의 실화상태 검출장치의 구성은, 열절연물질(11)에 의해 지지되면서 실린더 헤드에 장착되는 열접점용 열전대(13)와 냉접점용 열전대(12)로 이루어지는 열유속계(10)와, 상기한 열유속계(10)로부터 입력되는 신호차를 증폭하여 출력하는 차동 증폭기(20)와, 상기한 차동 증폭기(20)로부터 입력되는 애널로그 데이터 신호를 저장하는 웨이브 메모리(30)와, 상기한 웨이브 메모리(30)에 저장되어 있는 데이터 신호를 읽어들여 열유속을 산출하는 제어부(40)로 이루어진다.

상기한 열유속계는, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 배기밸브(1)와 흡기밸브(2) 및 점화 플러그(3)가 장착되는 실린더 헤드 부위의 한쪽 옆위치(3)에 장착되며, 열접점용 열전대(13)가 연소실의 온도를 검출하고, 냉접점용 열전대(12)가 실린더 헤드부위의 온도를 검출함으로써 상기한 온도차를 이용하여 열의 유속을 검출할 수 있도록 한다.

상기한 열전대(12, 13)는 철과 콘스탄탄으로 이루어진 J 타입의 열전대로서, 60mV/1000℃ 상승의 출력특성을 가지고 있는 것은 1℃ 마다 0.06mV의 전압상승을 나타낸다.

상기한 제어부(40)는 내부에 애널로그/디지틀 컨버터(analog to digital converter)가 내장되어 있는 것을 사용한다.

상기한 웨이브 메모리(30)로서는 Nicolet 4094C 디지틀 오실로스코프를 사용하며, ±40V, ±20V, ±10V, ±4V, ±2V, ±1V, ±400mV, ±200mV, ±100mV의 풀스케일의 전압측정이 가능하다.

상기한 구성에 의한, 이 발명의 실시예에 따른 엔진의 실화상태 검출장치의 작용은 다음과 같다.

엔진의 시동이 이루어지면, 피스톤(4)의 상하운동과 밸브(1, 2)의 여닫힘에 의해 공기가 압축된 뒤에 점화 플러그(5)의해 연소되어 배기되는 과정이 연속적으로 이루어진다. 이때, 실린더 헤드의 표면에 장착되어 있는 열유속계(10)의 열접점용 열전대(13)는 연소실의 온도를 검출하여 전기적인 신호로서 출력하고, 냉접점용 열전대(12)는 실린더 헤드부위의 온도를 검출하여 전기적인 신호로서 출력하게 된다.

차동 증폭기(20)는 상기한 열유속계(10)로부터 입력되는 신호의 차를 증폭하여 웨이브 메모리(30)로 출력함으로써, 웨이브 메모리(30)에 연소실과 실린더 헤드부위의 온도차에 관한 정보신호가 저장되도록 한다.

제어부(40)는 상기한 웨이브 메모리(30)에 저장되어 있는 온도차 정보신호를 이용하여 단위면적당 열량의 변화율을 계산함으로써 열유속을 산출해낸다. 이와 같은 열유속에 대한 일반적인 그래프가 도4에 도시되어 있다. 제어부(40)는 도4에 도시되어 있는 바와 같은 열유속의 변화가 감지되지 않는 경우에 이를 실화상태로서 판단한다.

이상에서와 같이 이 발명의 실시예에서, 한쌍의 표면 열전대를 이용한 열유속계를 실린더 헤드에 장착하여 연소실로부터 발생되는 열유속에 따라 엔진의 실화상태를 검출함으로써 정확성이 높으면서도 간단하고 저렴하게 구성할 수가 있는 효과를 가진 엔진의 실화상태 검출장치를 제공할 수가 있다. 이 발명의 이러한 효과는 엔진 제어장치 분야에서 이 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 당업자에 의해 변형되어 이용될 수가 있다.

Claims (2)

1. 열절연물질(11)에 의해 지지되면서 실린더 헤드에 장착되는 열접점용 열전대(13)와 냉접점용 열전대(12)로 이루어지는 열유속계(10)와, 상기한 열유속계(10)로부터 입력되는 신호차를 증폭하여 출력하는 차동 증폭기(20)와, 상기한 차동 증폭기(20)로부터 입력되는 애널로그 데이터 신호를 저장하는 웨이브 메모리(30)와, 상기한 웨이브 메모리(30)에 저장되어 있는 데이터 신호를 읽어들여 열유속을 산출한 뒤에 이를 바탕으로 실화상태를 판별하는 제어부(40)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 엔진의 실화상태 검출장치.
2. 제1항에 있어서,상기한 열전대(12, 13)는 철과 콘스탄탄으로 이루어진 J 타입의 열전대로 이루어지는 이루어지는 것을 특징으로 하는 엔진의 실화상태 검출장치.

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