KR100282809B1 - 진동 센서를 사용한 타코메타 및 엔진 이상 경고 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진의 상부 소정 개소에 장착되어 엔진의 회전에 따른 진동 가속도를 검출하는 진동 센서(10)로부터 출력되는 진동 가속도 신호를 증폭하는 증폭기(20)에서 증폭한 뒤 주파수 분석기(30)에서 진폭과 주파수를 검출하여, 주파수 분석기(30)로부터 출력되는 신호의 주파수를 엔진 회전수 계산기(40)에서 기 설정된 특정 계산식에 따라 계산하여 엔진 회전수 표시부(50)로 표시하고, 엔진에 이상이 발생되지 않는다고 판단되는 최대 임계치에 해당하는 엔진 진동 가속도 신호의 최대 임계 진폭을 갖는 신호를 출력하는 기준 신호 발생부(60)와 주파수 분석기(30)로부터 출력되는 신호의 진폭을 비교기(70)에서 비교하여 엔진의 이상 여부를 판단하고, 그 결과에 따라 경보 표시부(80)의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 진동 센서를 사용한 타코메타 및 엔진 이상 경고 시스템에 의하여 진동센서에 의하여 검출된 진동 가속도를 기준으로 하여 엔진 회전수 및 엔진 이상 여부를 동시에 판단 및 표시할 수 있도록 하는 것이다.

Description

진동 센서를 사용한 타코메타 및 엔진 이상 경고 시스템(Tachometer and warning system of engine female by vibrometer)

본 발명은 진동 센서를 사용한 타코메타 및 엔진 이상 경고 시스템에 관한 것으로, 특히 엔진의 소정 개소에 장착된 진동 센서를 사용하여 엔진의 동작에 따른 진동 주파수를 검출한 뒤, 검출된 진동 주파수를 기준으로 엔진의 회전수를 검출하여 표시함과 아울러, 기 설정된 정상 동작시의 진동 주파수와 검출된 진동주파수를 비교하여 엔진의 이상 여부를 검출 및 표시할 수 있도록 하는 진동 센서를 사용한 타코메타 및 엔진 이상 경고 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 엔진(engine)은 실린더로 흡입되는 혼합기를 압축, 점화, 연소함에 따라 발생되는 피스톤의 왕복운동을 크랭크샤프트의 회전운동으로 변환시키고, 그 회전운동을 구동륜에 전달함으로써 자동차의 추진력을 발생하도록 하는 것이다.

여기에서, 상기한 크랭크샤프트의 회전수 즉, 엔진의 회전은 엔진 출력이 상승할수록 그 수가 증가하지만, 상기한 엔진의 회전수가 기 설정된 일정치 이상 상승하게 되면 회전운동에 따른 마찰열에 의하여 엔진에 과부하가 발생됨으로써, 엔진을 구성하는 다수의 기관에 손상이 발생하게 된다.

그러므로, 상기한 엔진 회전수의 과다로 인한 엔진의 손상을 방지하기 위해서, 차량에는 엔진의 회전수를 검출하여 운전자에게 표시하여주는 엔진 회전계 즉, 타코메타(tachometer)가 장착되어 있다.

그리고, 상기한 엔진의 기관 손상을 일으키는 다른 요인으로써, 전파하는 화염 전방의 미연소 가스가 급격히 연소하는 노킹이 엔진에 발생될 수 있으며, 상기한 바와 같은 노킹이 발생하면 엔진의 압력이 급격히 상승하여 실린더 안에서 가스 압력에 의한 진동이 일어나고, 가스에서 연소실 벽으로 전달되는 열이 증대하기 때문에 연소실 벽의 온도는 노킹이 계속됨에 따라 점차 상승하고, 심할 때는 조기 표면 착화가 함께 발생하여 피스턴, 밸브 등의 부품이 파손된다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 구성에서 타코메타는 엔진의 회전수를 검출하여 운전자에게 표시하여 줌으로써 엔진의 과회전을 방지할 수는 있지만, 엔진의 파손에 의한 다른 이상 현상 예를 들면, 상기한 노킹 현상 등은 운전자에게 경고하여 주지 못하게 되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 엔진의 소정 개소에 장착된 진동 센서를 사용하여 엔진의 동작에 따른 진동 주파수를 검출한 뒤, 검출된 진동 주파수를 기준으로 엔진의 회전수를 검출하여 표시함과 아울러, 기 설정된 정상 동작시의 진동 주파수와 검출된 진동주파수를 비교하여 엔진의 이상 여부를 검출 및 표시할 수 있도록 하는 진동 센서를 사용한 타코메타 및 엔진 이상 경고 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 진동 센서를 사용한 타코메타 및 엔진 이상 경고 시스템을 나타내는 블록도.

도 2는 본 발명에 따른 진동 센서를 사용한 타코메타 및 엔진 이상 경고 시스템의 동작을 나타내는 순서도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 진동 센서 20 : 증폭기

30 : 주파수 분석기 40 : 엔진 회전수 계산기

50 : 엔진 회전수 표시부 60 : 기준 신호 발생부

70 : 비교기 80 : 경보 표시부

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 엔진의 상부 소정 개소에 장착되어 엔진의 회전에 따른 진동 가속도를 검출하는 진동 센서(10)와, 상기 진동 센서(10)로부터 출력되는 진동 가속도 신호를 증폭하는 증폭기(20)와, 상기한 증폭기(20)에서 증폭된 진도 가속도 신호의 주파수와 진폭을 검출하는 주파수 분석기(30)와, 상기 주파수 분석기(30)로부터 출력되는 신호를 기 설정된 특정 계산식에 따라 계산하여 엔진의 회전수를 검출하여 그에 해당하는 신호를 출력하는 엔진 회전수 계산기(40)와, 차량 내부의 대쉬 패널 소정 개소에 장착되어 상기 엔진 회전수 계산기(40)로부터 출력되는 신호를 기준으로 하여 운전자에게 엔진 회전수를 표시하여 주는 엔진 회전수 표시부(50)와, 엔진에 이상이 발생되지 않는다고 판단되는 최대 임계치에 해당하는 엔진 진동 가속도 신호의 최대 임계 진폭을 갖는 신호를 출력하는 기준 신호 발생부(60)와, 차량의 내부 대쉬 패널 소정 개소에 장착되어 입력되는 동작 제어 신호에 의하여 동작이 제어되어 엔진의 이상 여부를 경고하여 주는 경보 표시부(80)와, 상기 기준 신호 발생부(60)와 주파수 분석기(30)로부터 출력되는 신호의 진폭을 비교하여, 그에 해당하는 기 설정된 소정 신호를 상기 경보 표시부(80)로 출력하는 비교기(70)를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 센서를 사용한 타코메타 및 엔진 이상 경고 시스템을 제공하는 데 있다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부도면에 의거 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 진동 센서를 사용한 타코메타 및 엔진 이상 경고 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.

상기한 진동 센서를 사용한 타코메타 및 엔진 이상 경고 시스템은 엔진의 상부 소정 개소에 장착되어 엔진의 회전에 따른 진동 가속도를 검출하는 진동 센서(10)와, 상기 진동 센서(10)로부터 출력되는 진동 가속도 신호를 증폭하는 증폭기(20)와, 상기한 증폭기(20)에서 증폭된 진도 가속도 신호의 주파수와 진폭을 검출하는 주파수 분석기(30)와, 상기 주파수 분석기(30)로부터 출력되는 신호를 기 설정된 특정 계산식(수학식1)에 따라 계산하여 엔진의 회전수(r.p.m)를 검출하여 그에 해당하는 신호를 출력하는 엔진 회전수 계산기(40)와, 차량 내부의 대쉬 패널 소정 개소에 장착되어 상기 엔진 회전수 계산기(40)로부터 출력되는 신호를 기준으로 하여 운전자에게 엔진 회전수(r.p.m)를 표시하여 주는 엔진 회전수 표시부(50)와, 기 설정된 일정 진폭의 기준 신호(엔진이 과회전을 하지 않는다고 판단되는 최대 임계치에 해당하는 진동 가속도 신호의 최대 임계 진폭)를 출력하는 기준 신호 발생부(60)와, 상기 기준 신호 발생부(60)와 주파수 분석기(30)로부터 출력되는 신호를 비교하여 복수개 신호의 크기에 따라 소정 신호를 출력하는 비교기(70)와, 차량의 내부 대쉬 패널 소정 개소에 장착되어 상기 비교기(70)로부터 출력되는 신호를 기준으로 하여 동작되는 경보 표시부(80)로 구성된다.

상기에서 r.p.m은 엔진 회전수를 나타내고, f는 주파수 분석기(30)로부터 출력되는 진동 주파수를 나타낸다.

상기한 구성에서 엔진 회전수 표시부(50)는 다수개의 발광 다이오드를 사용하여 엔진 회전수를 숫자로 나타내는 디지털 방식 혹은 지침의 회전 정도에 따라 엔진 회전수를 표시하는 아날로그 표시 방법 중에서 임의로 선택 가능하며, 상기 경보 표시부(80)는 청각적으로 경고하는 버저, 혹은 시각적으로 경고하는 경광등 및 다른 임의의 표시수단을 사용할 수 있다.

상기한 구성의 진동 센서를 사용한 타코메타 및 엔진 이상 경고 표시 시스템의 동작을 도 2의 순서도를 참조하여 하기에서 보다 상세하게 살펴본다.

차량에 시동이 걸리면 진동 센서(10)가 동작(S101)되어 엔진의 진동 가속도를 검출하고, 상기 진동 센서(10)로부터 출력되는 엔진의 진동 가속도에 해당하는 신호는 진동 센서(10)의 후단에 접속된 증폭기(20)에서 기 설정된 일정 배율로 증폭된다.(S102)

그리고, 상기 증폭기(20)에서 출력되는 신호는 주파수 분석기(30)에서 그 주파수와 진폭이 검출되는데(S103), 이때 상기 주파수 분석기(30)에서 검출되는 주파수 및 진폭은 엔진의 회전속도가 빨라지게 되어 진동이 커지게 되면 상기 진동과 함께 커지게 된다.

한편, 상기 주파수 분석기(30)에서 검출된 주파수는 엔진 회전수 계산기(40)에서 상기 수학식 1에 대입되어 엔진 회전수를 계산하여 그에 해당하는 기 설정된 일정 신호를 출력하게 된다.(S104) 그리고, 엔진 회전수 표시부(50)는 상기 엔진 회전수 계산기(40)에서 출력되는 신호에 해당하는 표시를 하게 된다.(S105)

또한, 상기 주파수 분석기(30)로부터 출력되는 신호의 진폭은 기준 신호 발생부(60)로부터 출력되는 신호의 진폭과 비교되어(S106), 상기 주파수 분석기(30)로부터 출력되는 신호의 진폭이 기준 신호 발생부(60)로부터 출력되는 신호의 진폭보다 작을 경우는 엔진이 정상 회전하는 것이므로, 경보 표시부(80)를 동작시키지 않는다.

그리고, 상기 스텝 S106에서 주파수 분석기(30)로부터 출력되는 신호의 진폭이 기준 신호 발생부(60)로부터 출력되는 신호의 진폭보다 클 경우는 엔진이 과회전을 하거나 노킹 현상이 발생되는 것이므로, 경보 표시부(80)를 동작시켜서 운전자에게 엔진 이상을 경고하여 주게 되는 것이다.

따라서, 본 발명에 의하면 진동 센서를 통하여 검출된 엔진의 진동 가속도를 기준으로 하여, 운전자에게 엔진 회전수를 표시하여 줄 수 있게 됨과 아울러 엔진의 이상 여부를 운전자에게 알려 줄 수 있게 되는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 진동 센서를 사용한 타코메타 및 엔진 이상 경고 시스템에 의하면, 진동 센서를 통하여 검출된 엔진의 진동 가속도를 기준으로 하여, 운전자에게 엔진 회전수를 표시하여 줄 수 있게 됨과 아울러 엔진의 이상 여부를 운전자에게 알려 줄 수 있게 됨으로써, 운전자는 엔진에 무리가 가지 않도록 주행할 수 있게 됨과 더불어, 엔진을 정비할 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 엔진의 상부 소정 개소에 장착되어 엔진의 회전에 따른 진동 가속도를 검출하는 진동 센서(10)와;

   상기 진동 센서(10)로부터 출력되는 진동 가속도 신호를 증폭하는 증폭기(20)와;

   상기한 증폭기(20)에서 증폭된 진도 가속도 신호의 주파수와 진폭을 검출하는 주파수 분석기(30)와;

   상기 주파수 분석기(30)로부터 출력되는 신호의 주파수(f)로부터 엔진의 회전수(r.p.m)를

   

   의 수학식에 따라 검출하여 그에 해당하는 신호를 출력하는 엔진 회전수 계산기(40)와;

   차량 내부의 대쉬 패널 소정 개소에 장착되어 상기 엔진 회전수 계산기(40)로부터 출력되는 신호를 기준으로 하여 운전자에게 엔진 회전수(r.p.m)를 표시하여 주는 엔진 회전수 표시부(50)와;

   엔진에 이상이 발생되지 않는다고 판단되는 최대 임계치에 해당하는 엔진 진동 가속도 신호의 최대 임계 진폭을 갖는 신호를 출력하는 기준 신호 발생부(60)와;

   차량의 내부 대쉬 패널 소정 개소에 장착되어 입력되는 동작 제어 신호에 의하여 동작이 제어되어 엔진의 이상 여부를 경고하여 주는 경보 표시부(80)와;

   상기 기준 신호 발생부(60)와 주파수 분석기(30)로부터 출력되는 신호의 진폭을 비교하여, 그에 해당하는 기 설정된 소정 신호를 상기 경보 표시부(80)로 출력하는 비교기(70)를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 센서를 사용한 타코메타 및 엔진 이상 경고 시스템.

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