KR100345132B1 - Method for monitoring an engine - Google Patents
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Abstract
본 발명의 엔진 모니터링 방법은, 엔진의 엔진 제어 유닛이 엔진 운전 조건이 되는지를 판단하기 위하여 엔진 회전수와 스로틀 개도량을 계산하는 단계; 엔진 운전 조건이 되면, 상기 엔진 제어 유닛이 상기 엔진의 실린더 내의 압력을 검출하기 위해 설치된 압력 센서와 상기 엔진의 크랭크 축의 회전 각도를 측정하기 위해 설치된 크랭크 각 센서로부터 입력받은 상기 실린더의 압력과 크랭크 각도를 분석하여 상기 크랭크 각도로 상사점 전 일정 각도 지점인 제1 크랭크 각도에서 상기 실린더의 압력을 측정하는 단계; 상기 엔진 제어 유닛이 상기 압력 센서와 상기 크랭크 각 센서로부터 입력된 상기 실린더의 압력과 상기 크랭크 각도를 분석하여 연소로 인하여 발생하는 크랭크 각도로 상사점 후 상기 제1 크랭크 각도와 크기가 같은 제2 크랭크 각도 지점에서의 상기 실린더 압력을 측정하는 단계; 상기 엔진 제어 유닛이 상기 제1 크랭크 각도 지점에서의 상기 실린더 압력과 상기 제2 크랭크 각도 지점에서의 상기 실린더 압력과의 비율을 계산하여 실화 인덱스를 계산하는 단계; 상기 엔진 제어 유닛이 상기 실화 인덱스가 완전 실화 범위, 불완전 실화 범위, 정상 연소 범위 중 어느 범위에 있는가를 계산하는 단계; 상기 실화 인덱스가 완전 실화 범위에 있으면, 완전 실화 사실을 완전 실화 플래그와 엔진 운전 조건에 저장하고 운전자에게 경고하는 단계; 및 상기 실화 인덱스가 불완전 실화 범위에 있을 경우에 불완전 실화 사실을 불완전 실화 플래그와 엔진 운전 조건에 저장하고 운전자에게 경고하는 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.The engine monitoring method of the present invention includes the steps of calculating the engine speed and the throttle opening amount to determine whether the engine control unit of the engine is an engine operating condition; When the engine operating condition is reached, the cylinder pressure and crank angle input from the pressure sensor installed to detect the pressure in the cylinder of the engine and the crank angle sensor installed to measure the rotation angle of the crank shaft of the engine. Measuring pressure of the cylinder at a first crank angle at a predetermined angle before top dead center by analyzing the crank angle; A second crank having the same size as the first crank angle after the top dead center by a crank angle generated by the engine by analyzing the pressure and the crank angle of the cylinder input from the pressure sensor and the crank angle sensor; Measuring the cylinder pressure at an angular point; Calculating, by the engine control unit, a misfire index by calculating a ratio of the cylinder pressure at the first crank angle point and the cylinder pressure at the second crank angle point; Calculating, by the engine control unit, the misfire index within a range of a complete misfire range, an incomplete misfire range, and a normal combustion range; If the misfire index is in a complete misfire range, storing the complete misfire fact in the complete misfire flag and the engine operating condition and warning the driver; And storing the incomplete misfire facts in the incomplete misfire flag and the engine operating condition and warning the driver when the misfire index is in the incomplete misfire range.
Description
본 발명은 엔진 모니터링 방법에 관한 것으로, 특히 엔진의 실화를 검출할 수 있는 엔진 모니터링 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an engine monitoring method, and more particularly, to an engine monitoring method capable of detecting misfire of an engine.
엔진 모니터링 시스템의 개발은 현재 각 국의 배기 규제와 관련하여 매우 중요한 이슈로서 각 자동차 회사마다 많은 노력을 기울이고 있는 분야이다.The development of engine monitoring systems is a very important issue with regards to exhaust regulations in each country and is an area where much effort is being made for each automobile company.
엔진에서 실화는 크게 두 가지 부류가 있다. 하나는 완전한 실화(misfire)이고, 또 다른 하나는 어느 정도 연소는 진행되나 정상적인 토크를 못내는 불완전 연소이다.There are two main categories of misfires in an engine. One is complete misfire, and the other is incomplete combustion, where combustion progresses to a certain extent but fails to normal torque.
현재 이러한 실화 감지 방법은 여러 가지로 제안되고 있고, 실제 엔진의 모니터링 시스템에서 사용이 되고 있으나 위의 두 가지 부류를 정확히 구별하여 감지하는 시스템은 거의 없는 실정이다.Currently, misfire detection methods have been proposed in various ways and used in actual engine monitoring systems, but few systems distinguish the two types accurately.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 정확한 실화 발생 유무와 실화의 정도를 구별할 수 있는 엔진 모니터링 방법을 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an engine monitoring method capable of distinguishing whether a true misfire occurs and the degree of misfire.
도1은 크랭크 각에 따른 연소실내의 압력 변화도이다.1 is a pressure change diagram in the combustion chamber according to the crank angle.
도2는 본 발명에 따른 엔진 모니터링 방법이 적용되는 엔진 모니터링 시스템의 개략적인 블록도이다.2 is a schematic block diagram of an engine monitoring system to which an engine monitoring method according to the present invention is applied.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 모니터링 방법의 순서도이다.3 is a flowchart of an engine monitoring method according to an embodiment of the present invention.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 엔진 모니터링 방법을 설명하기 위한 압력 변화도이다.4 is a pressure change diagram for explaining the engine monitoring method according to an embodiment of the present invention.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 엔진 모니터링 방법은, 엔진의 엔진 제어 유닛이 엔진 운전 조건이 되는지를 판단하기 위하여 엔진 회전수와 스로틀 개도량을 계산하는 단계; 엔진 운전 조건이 되면, 상기 엔진 제어 유닛이 상기 엔진의 실린더 내의 압력을 검출하기 위해 설치된 압력 센서와 상기 엔진의 크랭크 축의 회전 각도를 측정하기 위해 설치된 크랭크 각 센서로부터 입력받은 상기 실린더의 압력과 크랭크 각도를 분석하여 상기 크랭크 각도로 상사점 전 일정 각도 지점인 제1 크랭크 각도에서 상기 실린더의 압력을 측정하는 단계; 상기 엔진 제어 유닛이 상기 압력 센서와 상기 크랭크 각 센서로부터 입력된 상기 실린더의 압력과 상기 크랭크 각도를 분석하여 연소로 인하여 발생하는 크랭크 각도로 상사점 후 상기 제1 크랭크 각도와 크기가 같은 제2 크랭크 각도 지점에서의 상기 실린더 압력을 측정하는 단계; 상기 엔진 제어 유닛이 상기 제1 크랭크 각도 지점에서의 상기 실린더 압력과 상기 제2 크랭크 각도 지점에서의 상기 실린더 압력과의 비율을 계산하여 실화 인덱스를 계산하는 단계; 상기 엔진 제어 유닛이 상기 실화 인덱스가 완전 실화 범위, 불완전 실화 범위, 정상 연소 범위 중 어느 범위에 있는가를 계산하는 단계; 상기 실화 인덱스가 완전 실화 범위에 있으면, 완전 실화 사실을 완전 실화 플래그와 엔진 운전 조건에 저장하고 운전자에게 경고하는 단계; 및 상기 실화 인덱스가 불완전 실화 범위에 있을 경우에 불완전 실화 사실을 불완전 실화 플래그와 엔진 운전 조건에 저장하고 운전자에게 경고하는 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.The engine monitoring method of the present invention for achieving the above object comprises the steps of calculating the engine speed and the throttle opening amount to determine whether the engine control unit of the engine is the engine operating condition; When the engine operating condition is reached, the cylinder pressure and crank angle input from the pressure sensor installed to detect the pressure in the cylinder of the engine and the crank angle sensor installed to measure the rotation angle of the crank shaft of the engine. Measuring pressure of the cylinder at a first crank angle at a predetermined angle before top dead center by analyzing the crank angle; A second crank having the same size as the first crank angle after the top dead center by a crank angle generated by the engine by analyzing the pressure and the crank angle of the cylinder input from the pressure sensor and the crank angle sensor; Measuring the cylinder pressure at an angular point; Calculating, by the engine control unit, a misfire index by calculating a ratio of the cylinder pressure at the first crank angle point and the cylinder pressure at the second crank angle point; Calculating, by the engine control unit, the misfire index within a range of a complete misfire range, an incomplete misfire range, and a normal combustion range; If the misfire index is in a complete misfire range, storing the complete misfire fact in the complete misfire flag and the engine operating condition and warning the driver; And storing the incomplete misfire facts in the incomplete misfire flag and the engine operating condition and warning the driver when the misfire index is in the incomplete misfire range.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도1은 본 발명의 실시예의 이론적 배경을 설명하기 위한 크랭크 각에 따른 연소실내의 압력 변화도이다.1 is a pressure change diagram in a combustion chamber according to a crank angle for explaining a theoretical background of an embodiment of the present invention.
도1에 도시된 바와 같이, 엔진이 운전 중일 경우 크랭크 각에 따른 연소실 내의 연소 압력은 압축 과정 중에는 폴리트로픽 압축 과정에 의하여 실선의 모터링 압력으로 연소실 안의 혼합기 압력이 결정되고, 연소가 진행되면서부터는 굵은 실선의 연소시 압력으로 연소실내의 혼합기의 압력이 결정된다.As shown in Fig. 1, when the engine is in operation, the combustion pressure in the combustion chamber according to the crank angle is determined by the polytropic compression process, and the mixer pressure in the combustion chamber is determined by the solid motor pressure during the compression process. The pressure at the time of burning the thick solid line determines the pressure of the mixer in the combustion chamber.
일반적인 가솔린 엔진의 연소는 점화시기 이후로 크랭크 각이 35도~90도 이내에서 모든 연소 과정이 끝이 나므로 상사점 이후의 연소실 압력은 연소에 의한 압력의 상승은 더 이상 없고 그 이후의 연소실 압력은 모터링 압력과 마찬가지로폴리트로픽 팽창 과정을 진행한다고 할 수 있다. 따라서, 연소에 의한 연소실 압력의 증가는 크랭크 각이 상사점 후 90도까지로 가정해도 충분하다.Since the combustion of a normal gasoline engine is completed after the ignition period, all combustion processes are completed within 35 to 90 degrees of the crank angle. Therefore, the combustion chamber pressure after the top dead center is no longer increased by the combustion. Like the motoring pressure, it can be said that the polytropic expansion process is performed. Therefore, the increase in the combustion chamber pressure due to combustion may be sufficient to assume that the crank angle is up to 90 degrees after the top dead center.
모터링 압력은 도1에 도시된 바와 같이, 순수하게 연소실 체적의 변화에 의해서 결정이 된다. 따라서 압축 과정 중 두 개의 크랭크 각에서 압력을 측정하면 전체 모터링 압력의 형태가 정의될 수 있고 마찬가지로 모터링 압력은 순수하게 연소실 체적의 변화에 의하여 결정되므로 팽창 과정 중에서의 모터링 압력 또한 압축 과정 중에 측정한 모터링 압력과 같다고 가정해도 거의 일치한다.The motoring pressure is purely determined by the change in the combustion chamber volume, as shown in FIG. Therefore, the measurement of pressure at two crank angles during the compression process can define the shape of the total motoring pressure. Likewise, the motoring pressure is determined purely by the change in the combustion chamber volume. It is almost identical even if it is assumed to be equal to the measured motoring pressure.
도2는 본 발명에 따른 엔진 모니터링 방법이 적용되는 엔진 모니터링 시스템의 구성을 개략적으로 나타내 보인 블록도이다.2 is a block diagram schematically showing a configuration of an engine monitoring system to which an engine monitoring method according to the present invention is applied.
도2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 엔진 모니터링 방법이 적용되는 시스템은, 엔진(200), 압력 센서(210), 크랭크 각 센서(220) 및 엔진 제어 유닛(230)을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 2, the system to which the engine monitoring method according to the present invention is applied includes an engine 200, a pressure sensor 210, a crank angle sensor 220, and an engine control unit 230. .
엔진(200)은 압축, 폭발, 배기 및 흡기 행정을 통하여 실린더에서 압축된 혼합기를 연소시켜 차량을 움직일 동력을 형성한다.The engine 200 burns the mixer compressed in the cylinder through compression, explosion, exhaust and intake strokes to generate power to move the vehicle.
압력 센서(210)는 엔진(200) 실린더 내의 압력을 검출하고, 크랭크 각 센서(220)는 크랭크 축의 회전 각도를 측정한다.The pressure sensor 210 detects the pressure in the cylinder of the engine 200, and the crank angle sensor 220 measures the rotation angle of the crank shaft.
엔진 제어 유닛(230)은 압력 센서(210)와 크랭크 각 센서(220)에서 입력받은 신호를 분석하여 상사점 전후로 절대값이 같은 크랭크 각도에서 엔진 실린더의 압력을 검출하고, 이 압력의 비율이 완전 실화 범위, 불완전 연소 범위 및 정상 연소 범위 중 어느 범위에 있는지를 판단하여 실화의 유무와 실화의 정도를 판단한다.상기와 같이 구성된 엔진 모니터링 시스템을 적용하여 본 발명에 따른 엔진 모니터링 방법을 설명한다.The engine control unit 230 analyzes the signals received from the pressure sensor 210 and the crank angle sensor 220 to detect the pressure of the engine cylinder at the same crank angle as the absolute value before and after the top dead center, and the ratio of the pressure is completely. It is determined whether there is a misfire range, an incomplete combustion range, or a normal combustion range to determine the presence or absence of misfire and the degree of misfire. The engine monitoring method according to the present invention will be described by applying the engine monitoring system configured as described above.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 모니터링 방법의 순서도이고, 도4는 본 발명의 실시예에 따른 엔진 모니터링 방법을 설명하기 위한 압력 변화도이다.3 is a flow chart of an engine monitoring method according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a pressure change diagram for explaining the engine monitoring method according to an embodiment of the present invention.
도3에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 엔진 모니터링 방법은 엔진 운전 조건을 측정하는 단계(S100), 상사점전 일정 크랭크 각도에서 실린더의 압력을 측정하는 단계(S110), 상사점 전 일정 크랭크 각도에서 실린더의 압력을 상사점 후 일정 크랭크 각도에서의 압력으로 인식하는 단계(S120), 상사점 후 일정 크랭크 각도에서의 압력을 측정하는 단계(S130), 실화 인덱스를 계산하는 단계 (S140), 연소 상태를 판단하는 단계(S170), 완전 실화를 저장하고 표시하는 단계(S180) 및 불완전 실화를 저장하고 표시하는 단계(S190)를 포함한다.As shown in FIG. 3, the engine monitoring method according to an exemplary embodiment of the present invention includes measuring an engine operating condition (S100), measuring a cylinder pressure at a constant crank angle before top dead center (S110), and a schedule before top dead center. Recognizing the pressure of the cylinder at the crank angle as a pressure at a predetermined crank angle after the top dead center (S120), measuring the pressure at a predetermined crank angle after the top dead center (S130), calculating a misfire index (S140) Determining the combustion state (S170), the step of storing and displaying the complete misfire (S180) and the step of storing and displaying the incomplete misfire (S190).
이를 보다 구체적으로 설명하면, 엔진(200)의 엔진 제어 유닛(230)은 엔진 모니터링을 하기 위해 엔진 운전 조건이 되는지를 판단하기 위하여 엔진 회전수와 스로틀 개도량을 계산한다(S100).In more detail, the engine control unit 230 of the engine 200 calculates the engine speed and the throttle opening amount in order to determine whether an engine operating condition is used for engine monitoring (S100).
엔진 운전 조건이 되면, 엔진 제어 유닛(230)은 엔진(200)의 실린더 내의 압력을 검출하기 위해 설치된 압력 센서(210)와, 엔진(200)의 크랭크 축의 회전 각도를 측정하기 위해 설치된 크랭크 각 센서(220)로부터 입력된 엔진(200)의 실린더 압력과 크랭크 각도를 분석하여 도4에 도시된 바와 같이 크랭크 각도로 상사점 전 90도 지점에서 실린더의 압력(Pc90)을 측정한다(S110).When the engine operating condition is reached, the engine control unit 230 is a pressure sensor 210 installed to detect the pressure in the cylinder of the engine 200, and a crank angle sensor provided to measure the rotation angle of the crank shaft of the engine 200. By analyzing the cylinder pressure and the crank angle of the engine 200 input from the 220 to measure the pressure (Pc90) of the cylinder at 90 degrees before the top dead center at the crank angle as shown in Figure 4 (S110).
엔진 제어 유닛(230)은 단계(S110)에서 크랭크 각도로 상사점 전 90도 지점에서 측정된 실린더의 압력(Pc90)을 크랭크 각도로 상사점 후 90도 지점의 모터링 압력(Pe90)과 같다고 계산한다(S120).The engine control unit 230 calculates that the pressure Pc90 of the cylinder measured at 90 degrees before the top dead center at the crank angle in step S110 is equal to the motoring pressure Pe90 at 90 degrees after the top dead center at the crank angle. (S120).
그런 후에, 엔진 제어 유닛(230)은 압력 센서(210)와 크랭크 각 센서(220)로부터 입력된 실린더의 압력과 크랭크 각도를 분석하여 연소로 인하여 발생하는 크랭크 각도로 상사점 후 90도 지점에서의 실린더 압력(Pic90)을 측정한다(S130).Then, the engine control unit 230 analyzes the pressure and crank angle of the cylinder inputted from the pressure sensor 210 and the crank angle sensor 220 to the crank angle generated by the combustion at 90 degrees after the top dead center. The cylinder pressure Pic90 is measured (S130).
상사점 후 90도 지점에서 실린더 압력(Pic90)을 측정한 엔진 제어 유닛(230)은 연소로 인하여 발생하는 크랭크 각도로 상사점 후 90도 지점에서의 압력(Pic90)과 크랭크 각도로 상사점 후 90도 지점에서의 모터링 압력(Pe90)과의 비율을 계산하여 실화 인덱스(Mi)를 계산한다(S140).The engine control unit 230 measuring the cylinder pressure Pic90 at the 90 degree point after the top dead center is 90 degrees after the top dead center at the crank angle at 90 degrees after the top dead center with the crank angle generated by combustion. The misfire index Mi is calculated by calculating a ratio with the motoring pressure Pe90 at a degree point (S140).
엔진 제어 유닛(230)은 실화 인덱스(Mi)가 완전 실화 범위, 불완전 실화 범위, 정상 연소 범위 중 어느 범위에 있는가를 계산하여(S170) 실화 인덱스(Mi)가 완전 실화 범위에 있으면, 완전 실화 플래그와 엔진 운전 조건에 저장하고 운전자에게 경고한다(S180). 또한, 실화 인덱스(Mi)가 불완전 실화 범위에 있을 경우에도 불완전 실화 플래그와 엔진 운전 조건에 저장하고 운전자에게 경고한다(S190).The engine control unit 230 calculates whether the misfire index Mi is in the complete misfire range, the incomplete misfire range, or the normal combustion range (S170). Store in the engine operating conditions and warn the driver (S180). In addition, even when the misfire index Mi is in the incomplete misfire range, the incomplete misfire flag and the engine operating condition are stored and warned to the driver (S190).
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 하나의 실시예일 뿐 본 발명이 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 또한 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 상기 실시예 외에 많은 변경이나 변형이 가능한 것은 물론이다.The embodiments of the present invention described above are only one embodiment, and the present invention is not limited to the above-described embodiments, and many modifications and variations can be made in addition to the above embodiments without departing from the gist of the present invention. .
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 엔진 모니터링 방법은, 상사점 전후 2개의 소정 크랭크 각도 지점에서 압력을 측정하는 것만으로 정확하게 실화의 유무와 실화의 정도를 구별할 수 있음으로써 엔진 제어 유닛의 계산 부하를 줄일 수 있으며 운전 조건에 상관없이 실화 정보를 맵핑할 필요가 없다.As described above, the engine monitoring method according to the present invention can accurately distinguish the presence or absence of misfire and the degree of misfire by merely measuring pressure at two predetermined crank angle points before and after the top dead center. Load can be reduced and there is no need to map misfire information regardless of operating conditions.
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Cited By (2)
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KR100962850B1 (en) | 2007-12-12 | 2010-06-09 | 현대자동차주식회사 | Apparatus for reducting engine noise and method for operating the same |
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- 1999-12-30 KR KR1019990066694A patent/KR100345132B1/en not_active IP Right Cessation
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KR100962850B1 (en) | 2007-12-12 | 2010-06-09 | 현대자동차주식회사 | Apparatus for reducting engine noise and method for operating the same |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20080630 Year of fee payment: 7 |
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |