KR100346428B1 - Method for diagnosing misfire of a spark plug of a gasoline engine for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동차용 가솔린 엔진의 실린더 내에 설치되어 혼합기를 연소시키기 위한 불꽃을 발생시키는 점화 플러그가 불순물의 퇴적에 의해 실화되는 것을 예방할 수 있도록 점화 플러그의 실화 위험을 진단는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 점화 플러그의 절연 저항을 측정하여, 측정된 절연 저항이 제 1 기준치 이하인 경우 실화 위험 상태로 판단하는 단계; 실화 위험 상태로 판단되면 경보 장치를 작동시키고, 자동차의 주행 상태가 점화 플러그의 자기 청정 온도 유지 조건을 만족하는지 판단하는 단계; 및 상기 조건이 만족되는 것으로 판단되면, 점화 플러그의 절연 저항을 측정하여 측정된 절연 저항이 상기 제 1 기준치보다 큰 값을 가지는 제 2 기준치 이상이면 안전 상태로 판단하여 종료하고, 그렇지 않으면 경보 장치 작동 단계에서부터 반복하여 실시하는 단계를 포함한다.The present invention relates to a method for diagnosing the risk of ignition of the spark plug so as to prevent the ignition plug installed in the cylinder of the gasoline engine for automobiles, which generates sparks for burning the mixer, by the accumulation of impurities. The present invention includes the steps of measuring the insulation resistance of the spark plug, judging that the risk of misfire when the measured insulation resistance is less than the first reference value; If it is determined that the misfire danger state is activated, determining whether the driving state of the vehicle satisfies the condition for maintaining the self-cleaning temperature of the spark plug; And if it is determined that the condition is satisfied, the insulation resistance of the spark plug is measured, and if the measured insulation resistance is greater than or equal to a second reference value having a value greater than the first reference value, it is determined to be in a safe state and ends, otherwise the alarm device is operated. Repeating from step to step.
Description
본 발명은 자동차용 가솔린 엔진의 실린더 내에 설치되어 혼합기를 연소시키기 위한 불꽃을 발생시키는 점화 플러그에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 불순물의 퇴적에 의한 점화 플러그의 실화를 예방할 수 있도록 점화 플러그의 실화 위험을 진단는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a spark plug which is installed in a cylinder of an automobile gasoline engine to generate a spark for burning a mixer, and more particularly, to reduce the risk of a spark plug misfire to prevent the spark plug from being misfired by the accumulation of impurities. Diagnosis relates to the method.
일반적으로 자동차에 설치되어 자동차의 구동력을 발생시키는데 사용되는 가솔린 엔진에 있어서, 점화 플러그는 전극들 사이에서 발생되는 불꽃 방전(spark)을 이용하여 엔진의 실린더 내로 흡입된 공기와 연료의 혼합기를 점화시키는 부품이다.In a gasoline engine, which is generally installed in an automobile and used to generate driving force of the automobile, the spark plug ignites a mixture of air and fuel sucked into the cylinder of the engine by using spark discharge generated between the electrodes. Parts.
이러한 점화 플러그는, 도 1에 도시된 바와 같이, 단자 전극봉(1), 절연체(2), 셀(3), 및 전극(4, 5)을 포함하고 있다.This spark plug includes a terminal electrode 1, an insulator 2, a cell 3, and electrodes 4, 5, as shown in FIG.
단자 전극봉(1)은 특수 도전체로 된 유리 씰(3)에 의해 중심 전극(4)과 결합되어 있고, 절연체(2)와는 기밀이 유지된다. 또한 단자 전극봉(1)의 단자 쪽에는 전원을 인가하는 케이블(미도시)이 연결된다. 절연체(2)는 내열성, 전열성, 및 기계적 강도가 큰 특수 세라믹 재질의 부재로서, 중심 전극(4)과 단자 전극봉(1)을 셀(3)로부터 절연하는 역할을 한다.The terminal electrode 1 is coupled to the center electrode 4 by a glass seal 3 made of a special conductor, and is kept airtight with the insulator 2. In addition, a cable (not shown) for applying power is connected to the terminal side of the terminal electrode 1. The insulator 2 is a member of a special ceramic material having high heat resistance, heat resistance, and mechanical strength, and serves to insulate the center electrode 4 and the terminal electrode 1 from the cell 3.
셀(3)은 절연체(2)의 외부에서 절연체(2)를 보호한다. 전극은 중심 전극(4)과 접지 전극(5)으로 이루어져 있다. 전극의 재질로는 니켈-망간 합금, 철-크롬 합금, 은 합금 또는 백금 등이 사용된다. 또한, 중심 전극(4)과 접지 전극(5) 사이의 간극은 통상 0.7~1.1mm이다.The cell 3 protects the insulator 2 outside of the insulator 2. The electrode consists of a center electrode 4 and a ground electrode 5. Nickel-manganese alloy, iron-chromium alloy, silver alloy or platinum is used as the material of the electrode. In addition, the gap between the center electrode 4 and the ground electrode 5 is usually 0.7 to 1.1 mm.
이러한 점화 플러그는 연소된 연소 가스로부터 전달되는 고온에 의해 그 온도가 크게 높아지는데, 연소 가스로부터 전달된 열 중 상당 부분은 절연체를 통해 실린더 헤드로 방열된다. 이러한 방열 상태는 자동차의 주행 상태에 따라서 변화된다.These spark plugs are significantly warmed by the high temperatures delivered from the combusted combustion gases, where much of the heat transferred from the combustion gases is dissipated to the cylinder head through the insulator. This heat dissipation state changes according to the driving state of the vehicle.
한편, 점화 플러그, 특히 점화 플러그의 절연체에는 카본 등과 같은 불순물들이 퇴적되는데, 이러한 불순물들은 통상 점화 플러그의 전극부와 절연체의 온도가 소정 온도 이상일 경우에는 절연체의 온도에 의해 연소되어 소멸된다. 이와 같이, 점화 플러그의 절연체에 퇴적된 불순물들이 연소되어 소멸될 수 있는 온도를자기 청정 온도라 하며, 대략 450~950℃이다.On the other hand, impurities such as carbon are deposited on the spark plug, particularly the insulator of the spark plug, and these impurities are usually burned out and extinguished by the temperature of the insulator when the temperature of the electrode portion and the insulator of the spark plug is higher than a predetermined temperature. As such, the temperature at which impurities deposited on the insulator of the spark plug can be burned and extinguished is called a self-cleaning temperature, which is approximately 450 to 950 ° C.
그런데, 점화 플러그의 온도가 자기 청정 온도 이하로 유지될 경우 절연체에 퇴적된 불순물이 소멸되지 않고 계속 퇴적된 상태로 유지되며 그 양도 증가된다. 이 경우, 불순물들은 일종의 전도체 역할을 하기 때문에 점화 플러그의 절연 저항, 즉 중심 전극과 접지 전극 사이의 저항을 낮추게 된다. 이에 따라 절연 저항이 너무 낮아지면 불꽃 방전이 제대로 일어나지 않게 되는 이른바 실화(misfire) 현상이 발생된다. 이에 따라 엔진의 출력이 저하되거나 시동시 시동이 제대로 되지 않는 문제가 발생된다.However, when the temperature of the spark plug is maintained below the self-cleaning temperature, impurities deposited on the insulator do not disappear but remain deposited and the amount is increased. In this case, the impurities act as a kind of conductor, thereby lowering the insulation resistance of the spark plug, that is, the resistance between the center electrode and the ground electrode. Accordingly, when the insulation resistance is too low, a so-called misfire phenomenon occurs in which spark discharge does not occur properly. This causes a problem that the output of the engine is lowered or the engine does not start properly at startup.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 점화 플러그의 절연체에 퇴적되는 불순물의 양을 미리 검출하여 운전자에게 경고함으로써 점화 플러그의 실화를 방지할 수 있는 자동차용 가솔린 엔진의 점화 플러그 실화 진단 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above, and the spark plug misfire diagnosis of the gasoline engine for automobiles that can prevent the spark plug misfire by detecting the amount of impurities deposited on the insulator of the spark plug in advance and warning the driver. The purpose is to provide a method.
도 1은 자동차용 가솔린 엔진에 사용되는 통상의 점화 플러그를 도시한 요부 단면도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a sectional view showing the main parts of a conventional spark plug for use in an automobile gasoline engine.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 점화 플러그 실화 진단 방법을 설명하기 위한 흐름도.2 is a flow chart illustrating a spark plug misfire diagnosis method according to an embodiment of the present invention.
상기와 같은 목적은, 점화 플러그의 절연 저항을 측정하여, 측정된 절연 저항이 제 1 기준치 이하인 경우 실화 위험 상태로 판단하는 단계; 실화 위험 상태로 판단되면 경보 장치를 작동시키고, 자동차의 주행 상태가 점화 플러그의 자기 청정 온도 유지 조건을 만족하는지 판단하는 단계; 및 상기 조건이 만족되는 것으로 판단되면, 점화 플러그의 절연 저항을 측정하여 측정된 절연 저항이 상기 제 1 기준치보다 큰 값을 가지는 제 2 기준치 이상이면 안전 상태로 판단하여 종료하고, 그렇지 않으면 경보 장치 작동 단계에서부터 반복하여 실시하는 단계를 포함하는 본발명에 따른 자동차용 가솔린 엔진의 점화 플러그 실화 진단 방법에 의해 달성된다.The above object is measured by measuring the insulation resistance of the spark plug, and determining the risk of misfire when the measured insulation resistance is less than or equal to the first reference value; If it is determined that the misfire danger state is activated, determining whether the driving state of the vehicle satisfies the condition for maintaining the self-cleaning temperature of the spark plug; And if it is determined that the condition is satisfied, the insulation resistance of the spark plug is measured, and if the measured insulation resistance is greater than or equal to a second reference value having a value greater than the first reference value, it is determined to be in a safe state and ends, otherwise the alarm device is operated. It is achieved by the spark plug misfire diagnosis method of the gasoline engine for automobiles according to the present invention comprising the step of performing repeatedly from the step.
여기서 점화 플러그의 자기 청정 온도 유지 조건은 자동차의 주행 속도가 시속 60km/h인 것이다.Here, the condition for maintaining the self-cleaning temperature of the spark plug is that the vehicle traveling speed is 60 km / h.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 가솔린 엔진의 점화 플러그 실화 진단 방법을 실시하기 위한 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a spark plug misfire diagnosis method of an automotive gasoline engine according to an exemplary embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 진단 방법은 점화 플러그의 절연 저항을 측정하여 전화 플러그의 실화 상태를 진단한다. 그런데, 엔진이 시동되고 나면 점화 플러그에 고전압이 흘러 점화 플러그의 절연 저항을 측정하기가 어렵기 때문에, 점화 플러그의 절연 저항은 엔진의 시동시 시동 키가 온(ON) 상태에 있을 때 측정된다.The diagnostic method according to an embodiment of the present invention diagnoses the misfire state of the telephone plug by measuring the insulation resistance of the spark plug. However, since the high voltage flows to the spark plug after the engine is started, it is difficult to measure the insulation resistance of the spark plug, so that the insulation resistance of the spark plug is measured when the start key is in the ON state when the engine is started.
S1 단계는 시동키가 온 상태인지, 즉 진단 조건을 만족하는지 판단하는 단계이다. 진단 조건이 만족되면, S2 단계에서 점화 플러그의 절연 저항, 즉 중심 전극과 접지 전극 사이의 저항을 측정한다. 여기서, 중심 전극과 접지 전극 사이의 저항을 직접 측정하는 것이 어려우므로, 바람직하게는 점화 플러그의 단자 전극봉에 연결되는 케이블과 엔진의 실린더 블록 사이의 저항을 측정한다.Step S1 is a step of determining whether the ignition key is on, that is, satisfies a diagnostic condition. If the diagnostic condition is satisfied, the insulation resistance of the spark plug, that is, the resistance between the center electrode and the ground electrode, is measured in step S2. Here, since it is difficult to directly measure the resistance between the center electrode and the ground electrode, the resistance between the cable connected to the terminal electrode of the spark plug and the cylinder block of the engine is preferably measured.
그리고 나서, 측정된 저항(R)이 제 1 기준치(R1) 보다 작은지 판단한다(S3). 여기서, R1은 실화의 위험을 판단하기 위한 기준치이다. 만약 R이 R1보다 작으면 실화 위험 상태로 판단한다. 즉, 절연체와 전극에 카본과 같은 불순물이 다량으로 퇴적되어 점화 플러그의 절연 저항이 낮아진 상태로서, 실화의 위험이 있는 상태인 것이다.Then, it is determined whether the measured resistance R is smaller than the first reference value R 1 (S3). Here, R 1 is a reference value for determining the risk of misfire. If R is less than R 1, it is regarded as a misfire danger state. In other words, a large amount of impurities such as carbon are deposited on the insulator and the electrode, whereby the insulation resistance of the spark plug is lowered.
만약 실화 위험 상태로 판단되면, 이를 운전자에게 알리기 위하여 경보 장치를 작동시킨다(S4). 경보 장치는 경고등, 경음기 또는 음성 출력기 등 다양한 수단이 각각 또는 동시에 사용될 수 있으며, 자동차의 오디오 장치도 경고 장치로서 사용될 수 있다.If it is determined that the misfire danger state, to operate the alarm device to notify the driver (S4). As the alarm device, various means such as a warning light, a horn or a voice output device may be used respectively or simultaneously, and an audio device of a vehicle may also be used as the warning device.
경보 장치의 작동에 의해 운전자는 점화 플러그가 실화 위험 상태인 것을 인식하고, 이를 해소하기 위한 조치를 취하게 된다. 즉, 점화 플러그를 자기 청정 온도로 유지시키는 것에 의해 점화 플러그의 절연체에 퇴적된 불순물들을 제거하는 것이다. 점화 플러그를 자기 청정 온도로 유지되는 자동차의 주행 상태는 여러 가지 상태가 있을 수 있으나, 통상의 경우에 있어서 운전자가 용이하게 실현할 수 있는 상태 중의 하나는 자동차가 60km/h 이상으로 주행하는 상태이다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 운전자에게 자동차를 60km/h 이상으로 주행할 것을 지시한다. 이는 경보 장치로서 음성 출력기가 채택되는 경우 구체적인 음성으로 운전자에게 지시할 수 있으며, 그렇지 않으면 자동차의 실내의 운전자의 눈에 잘 띄는 곳에 경보 장치가 작동되면 운전자가 취해야 할 조치를 표시할 수도 있다.By the operation of the alarm device, the driver recognizes that the spark plug is in danger of misfire and takes action to eliminate it. In other words, the impurities deposited on the insulator of the spark plug are removed by maintaining the spark plug at a self-cleaning temperature. The driving state of the vehicle in which the spark plug is maintained at a self-cleaning temperature may be various. However, one of the states that can easily be realized by the driver in a normal case is a state in which the vehicle runs at 60 km / h or more. Therefore, in an embodiment of the present invention, the driver is instructed to drive the vehicle at 60 km / h or more. This may instruct the driver with a specific voice if a voice output device is employed as the alarm device, or otherwise indicate the action the driver should take if the alarm device is activated in a prominent place in the driver's room.
따라서, S5 단계에서는 자동차의 주행 상태가 점화 플러그의 자기 청정 온도 유지 조건을 만족하는지, 즉 자동차의 주행 속도가 60km/h 이상인지를 판단한다. 즉, 운전자가 점화 플러그의 절연체에 퇴적된 불순물들을 제거하기 위한 조치를 취하는 지 여부를 판단하는 것이다.Therefore, in step S5, it is determined whether the driving state of the vehicle satisfies the condition for maintaining the self-cleaning temperature of the spark plug, that is, whether the driving speed of the vehicle is 60 km / h or more. That is, it is determined whether the driver takes measures to remove impurities deposited on the insulator of the spark plug.
S5 단계의 조건이 만족되면, 다시 점화 플러그의 절연 저항(R)을 측정하고(S6), 측정된 절연 저항(R)과 제 2 기준치(R2)를 비교한다(S7). 제 2 기준치(R2)는 실화의 우려가 없는 상태의 절연 저항을 나타내는 최저치로 정한다.When the condition of step S5 is satisfied, the insulation resistance R of the spark plug is measured again (S6), and the measured insulation resistance R is compared with the second reference value R 2 (S7). The second reference value R 2 is set to the lowest value representing the insulation resistance in a state where there is no fear of misfire.
측정된 절연 저항이 제 2 기준치보다 높으면, 절연체에 퇴적된 불순물들이 거의, 또는 충분히 제거된 것으로 판단하여 본 발명에 따른 진단을 종료한다. 그렇지 않으면, 불순물들이 충분히 제거되지 않은 것으로 판단하여 S4 단계에서부터 S7 단계까지 반복해서 실시한다.If the measured insulation resistance is higher than the second reference value, it is determined that the impurities accumulated in the insulator are almost or sufficiently removed, and the diagnosis according to the present invention is terminated. Otherwise, it is determined that impurities are not sufficiently removed, and the process is repeated from step S4 to step S7.
상기된 바와 같은 본 발명은, 점화 플러그의 절연 저항을 측정하여 불순물이 점화 플러그의 절연체에 퇴적된 정도를 판단하고, 실화 위험 상태로 판단될 경우 운전자에게 절절한 조치를 취하도록 경고한다. 따라서, 본 발명은 불순물의 퇴적으로 인한 점화 플러그의 실화를 예방할 수 있어, 점화 플러그의 실화로 인한 엔진 출력의 저하 또는 시동 불량을 방지할 수 있는 장점이 있다.The present invention as described above, by measuring the insulation resistance of the spark plug to determine the degree of impurities deposited on the insulator of the spark plug, and warns the driver to take appropriate measures when it is determined that a misfire risk state. Therefore, the present invention can prevent the misfire of the spark plug due to the deposition of impurities, and thus, there is an advantage of preventing the engine output from being lowered or the starting failure due to the misfire of the spark plug.
이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경실시할 수 있을 것이다.In the above, the present invention has been illustrated and described with respect to certain preferred embodiments. However, the present invention is not limited only to the above-described embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains can vary as many without departing from the spirit of the technical idea of the present invention described in the claims below. Modifications may be made.
Claims (2)
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