KR100354011B1 - Device for determining failings of cylinders - Google Patents

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Abstract

이 발명은 차량의 실린더의 이상 판별 장치를 개시한다. 차량의 엔진이 구동되면 피스톤이 왕복 운동하는 각 실린더 라이너의 외벽에 가속도계가 장착되어 실린더에서 발생되는 진동을 측정하고, 실린더 감지부가 실린더의 동작 상태를 감지하여 동작 상태가 TDC(top dead center)에 해당하는 경우에 TDC 신호를 출력한다. 그리고 크랭크각 감지부는 엔진 구동에 따라 회전하는 크랭크축의 회전 각도를 측정하여 그에 해당하는 크랭크각 신호를 출력한다. 이에 따라 신호 분석부는 진동 측정부에서 출력되는 신호에 따라 실린더에 이상이 발생하였는지를 판별하고, TDC 신호 및 크랭크각 신호에 따라 어떤 실린더에서 이상이 발생하였는지를 판별한다. 그러므로 엔진의 이상 발생 여부를 정확하게 진단할 수 있다.This invention discloses the abnormality determination apparatus of the cylinder of a vehicle. When the engine of the vehicle is driven, an accelerometer is mounted on the outer wall of each cylinder liner in which the piston reciprocates to measure vibration generated from the cylinder, and the cylinder detection unit detects the operation state of the cylinder. TDC signal is output when applicable. The crank angle detector measures a rotation angle of the crank shaft rotating according to the engine driving and outputs a corresponding crank angle signal. Accordingly, the signal analyzer determines whether an abnormality occurs in the cylinder according to the signal output from the vibration measuring unit, and determines in which cylinder an abnormality occurs according to the TDC signal and the crank angle signal. Therefore, it is possible to accurately diagnose whether an engine abnormality occurs.

Description

차량의 실린더의 이상 판별 장치{DEVICE FOR DETERMINING FAILINGS OF CYLINDERS}DEVICE FOR DETERMINING FAILINGS OF CYLINDERS}

이 발명은 차량의 실린더의 이상 판별 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게 말하자면 엔진 내 피스톤 운동에 의하여 피스톤과 실린더 라이너 사이에 발생되는 충돌에 의한 진동에 따라 실린더에 이상이 발생되었는지를 판별하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for determining an abnormality of a cylinder of a vehicle, and more particularly, to an apparatus for determining whether an abnormality has occurred in a cylinder according to vibration caused by a collision generated between a piston and a cylinder liner by an internal piston movement of the engine. .

자동차의 주행에 따라 엔진내의 각종 부품이 마모되거나 엔진 내 장치의 오작동 등에 의하여 주행시에 엔진에서 비정상적인 소음이 발생하는 경우가 있다.As the vehicle travels, various parts in the engine may be worn out, or abnormal noise may be generated in the engine when the vehicle is driven due to a malfunction of a device in the engine.

이와 같이 엔진 내에서 발생되는 소음을 진단하는 방법으로는 시험자의 청각을 이용하는 진단 방법이나 엔진 근처에 마이크로폰 등을 장착하여 소음을 측정하고 소음의 주파수 대역 분포를 측정 및 관찰하는 방법 등이 사용되고 있다.As a method of diagnosing noise generated in the engine as described above, a method of diagnosing the noise of a tester or a method of measuring a noise by mounting a microphone near the engine and measuring and observing a frequency band distribution of the noise are used.

그러나 종래의 기술들은 시험자의 경험이나 판단에 의하여 소음 진단 결과가 좌우되기 때문에 소음 발생의 위치와 시기 등을 정확하게 판별할 수 없는 등 진단의 신뢰성이 떨어지는 단점이 있다.However, the conventional techniques have a disadvantage in that the reliability of diagnosis is inferior because the noise diagnosis result is determined by the tester's experience or judgment.

특히, 엔진 실린더의 이상에 의하여 소음이 발생하는 경우에는 어느 실린더에 이상이 발생되었는지를 알 수 없는 단점이 있다.In particular, when noise occurs due to an abnormality of an engine cylinder, there is a disadvantage in which an abnormality is generated in which cylinder.

그러므로 이 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 차량의 엔진에서 발생되는 이상 여부를 정확하게 검출 및 판별하고자 하는데 있다.Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is to accurately detect and determine whether an abnormality occurs in the engine of the vehicle.

이 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 엔진의 실린더 내에서 발생되는 이상을 검출 및 판별하고, 특히, 이상이 발생된 실린더를 정확하게 검출하고자 하는데 있다.Another technical problem to be solved by the present invention is to detect and determine an abnormality occurring in a cylinder of an engine, and in particular, to accurately detect a cylinder in which an abnormality has occurred.

도 1은 이 발명의 실시예에 따른 차량 실린더의 이상 판별 장치의 구조를 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram showing the structure of an abnormality determination apparatus of a vehicle cylinder according to an embodiment of the present invention.

도 2는 이 발명의 실시예에 따른 진동 측정부의 장착 상태를 나타낸 도 1의 A-A 선 단면도이다.2 is a cross-sectional view taken along the line A-A of Figure 1 showing the mounting state of the vibration measuring unit according to an embodiment of the present invention.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 이 발명의 특징에 따른 차량의 실린더의 이상 판별 장치는 차량 엔진의 각 실린더에서 발생되는 진동의 크기를 측정하여 그에 해당하는 전기적인 진동 신호를 출력하는 진동 측정부; 상기 진동 측정부에서 출력되는 진동 신호를 증폭하는 신호 증폭부; 각 실린더의 동작 상태를 감지하여 TDC 행정에 해당하는 경우에 그에 해당하는 TDC 신호를 출력하는 실린더 감지부; 엔진의 크랭크축에 장착되어 크랭크축의 회전에 의하여 변화되는 크랭크 각도를 측정하여 해당하는 크랭크각 신호를 출력하는 크랭크각 감지부; 상기 검출되는 진동 신호, TDC 신호 및 크랭크각 신호를 저장하는 신호 저장부 및; 상기 진동 신호를 설정된 기준 진동값과 비교하여 실린더의 이상 여부를 판별하고, 상기 TDC 신호 및 크랭크각 신호에 따라 이상이 발생된 실린더를 판별하여 지시하는 신호 분석부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, an apparatus for determining an abnormality of a cylinder of a vehicle may include: a vibration measuring unit configured to measure an amplitude of vibration generated in each cylinder of a vehicle engine and output an electrical vibration signal corresponding thereto; A signal amplifier for amplifying the vibration signal output from the vibration measuring unit; A cylinder detector for detecting an operation state of each cylinder and outputting a TDC signal corresponding to the TDC stroke; A crank angle detector mounted on the crank shaft of the engine and measuring a crank angle changed by rotation of the crank shaft to output a corresponding crank angle signal; A signal storage unit for storing the detected vibration signal, the TDC signal, and the crank angle signal; And a signal analyzer to determine whether the cylinder is abnormal by comparing the vibration signal with a set reference vibration value, and to determine and instruct a cylinder having an abnormality according to the TDC signal and the crank angle signal.

상기 진동 측정부는 엔진의 각 실린더 라이너의 외벽에 장착되어 해당 실린더에서 발생되는 진동을 측정하는 가속도계로 이루어진다.The vibration measuring unit is formed on an outer wall of each cylinder liner of the engine and consists of an accelerometer for measuring vibration generated in the cylinder.

이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1에 이 발명의 실시예에 따른 차량의 실린더의 이상 판별 장치의 구조가 도시되어 있다.1 shows a structure of an abnormality determination device of a cylinder of a vehicle according to an embodiment of the present invention.

첨부한 도 1에 도시되어 있듯이 이 발명의 실시예에 따른 차량의 실린더의 이상 판별 장치는, 엔진의 각 실린더(11-16)에 장착되어 각각의 실린더(11-16)에서 발생되는 진동을 측정하여 해당하는 진동 신호를 출력하는 진동 측정부(10), 진동 측정부(10)에서 출력되는 진동 신호를 증폭 출력하는 신호 증폭부(20), 엔진의 크랭크축에 장착되어 크랭크축의 회전에 의하여 변화되는 크랭크 각도를 측정하여 해당하는 크랭크각 신호(CPS)를 출력하는 크랭크각 감지부(30), 각 실린더(11-16)의 동작 상태를 감지하여 동작 상태가 TDC(top dead center)행정에 해당하는 경우에 그에 해당하는 TDC 신호를 출력하는 실린더 감지부(40), 신호 증폭부(20)와 크랭크 각 감지부(30) 및 실린더 감지부(40)에서 출력되는 각각의 신호를 저장하는 신호 저장부(50)및, 신호 저장부(50)에 저장된 각 실린더(11-16)의 진동 신호를 기 설정된 기준 진동값의 범위와 비교하여 실린더의 이상여부를 판단하고, TDC 신호 및 크랭크 각 신호로부터 이상이 발생된 실린더를 판별하여 시험자 혹은 운전자에게 지시하는 신호 분석부(60)를 포함한다.As shown in FIG. 1, an apparatus for determining an abnormality of a cylinder of a vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention is mounted on each cylinder 11-16 of an engine and measures vibration generated by each cylinder 11-16. A vibration measuring unit 10 for outputting a corresponding vibration signal, a signal amplifying unit 20 for amplifying and outputting a vibration signal output from the vibration measuring unit 10, and is mounted on a crank shaft of an engine and changed by rotation of the crank shaft. Crank angle detector 30 for outputting a corresponding crank angle signal (CPS) by measuring a crank angle, and detecting an operating state of each cylinder (11-16), and an operating state corresponds to a top dead center (TDC) stroke. In the case of storing the signal stored in the cylinder detection unit 40, the signal amplification unit 20 and the crank angle detection unit 30 and the cylinder detection unit 40 for outputting a corresponding TDC signal The unit 50 and the angles stored in the signal storage unit 50 The vibration signal of the linder 11-16 is compared with a range of preset reference vibration values to determine whether the cylinder is abnormal, a signal for instructing the tester or the driver by determining the cylinder in which the abnormality is generated from the TDC signal and the crank angle signal. The analysis unit 60 is included.

진동 측정부(10)는 압전 소자를 이용하여 특정 부위에 가해지는 압력에 의하여 발생되는 진동을 측정하는 가속도계(accelerometer)로 이루어지며, 엔진의 각 실린더(11-16)에 장착된다. 즉, 이 발명의 실시예에 따른 엔진은 6개의 실린더(11-16)로 이루어지나 이에 한정되지는 않는다.The vibration measuring unit 10 is formed of an accelerometer for measuring vibration generated by the pressure applied to a specific site by using a piezoelectric element, and is mounted on each cylinder 11-16 of the engine. That is, the engine according to the embodiment of the present invention is composed of six cylinders 11-16, but is not limited thereto.

도 2는 이 발명의 실시예에 따른 진동 측정부(10)의 장착 상태가 도시되어 있다.2 shows a mounting state of the vibration measuring unit 10 according to an embodiment of the present invention.

첨부한 도 2에 도시되어 있듯이 진동 측정부(10) 즉, 각 가속도계는 피스톤(P)이 왕복 운동하는 실린더 라이너(SL)의 외벽에 각각 장착된다.진동 측정부(10)는 접착수단, 예를들어 순간 접착제 등을 이용하여 실린더 라이너(SL)의 외벽에 장착시킨 후 실린더 블록(SB)을 통하여 신호선(10A)을 뽑아 내어 신호 증폭부(20)에 연결시킨다.As shown in FIG. 2, the vibration measuring unit 10, that is, each accelerometer, is mounted on the outer wall of the cylinder liner SL in which the piston P reciprocates. The vibration measuring unit 10 is a bonding means, for example. For example, it is mounted on the outer wall of the cylinder liner SL using an instant adhesive or the like, and then the signal line 10A is extracted through the cylinder block SB and connected to the signal amplifier 20.

실린더 블록(SB)를 통하여 신호선을 뽑아 내는 경우에 연결 부분에 실런트 등을 바른 후 수축 튜브 등을 이용하여 냉각수가 누설되지 않도록 기밀성을 유지시킨다.When the signal line is pulled out through the cylinder block SB, a sealant or the like is applied to the connecting portion, and then airtightness is maintained so that the cooling water does not leak using a shrinking tube or the like.

여기서, 신호 분석부(60)는 측정된 신호 즉, 신호 저장부(50)에 저장되는 진동 신호, 각 실린더(11-16)의 TDC 신호 및 크랭크각 신호(CPS)를 디스플레이 하는 오실로스코프의 기능도 함께 수행한다.Here, the signal analyzer 60 also displays a function of the oscilloscope for displaying the measured signal, that is, the vibration signal stored in the signal storage unit 50, the TDC signal of each cylinder 11-16, and the crank angle signal CPS. Do it together.

상기의 크랭크각 감지부(30) 및 실린더 감지부(40)는 이미 공지된 기술임으로 상세한 설명은 생략한다.Since the crank angle detector 30 and the cylinder detector 40 are already known, a detailed description thereof will be omitted.

이러한 구조로 이루어지는 이 발명의 실시예에 따른 차량의 실린더의 이상 판별 장치에 대하여 상세히 설명한다.An abnormality determination device of a cylinder of a vehicle according to the embodiment of the present invention having such a structure will be described in detail.

이 실시예에 따른 차량의 실린더 이상 판별 장치는 개발되는 시험 엔진에 장착하여 실린더 이상 여부를 판별하거나 완성된 차량의 실제 주행시에 엔진에 장착되어 실린더 이상 여부를 판별한다.The cylinder abnormality determination device of the vehicle according to this embodiment is mounted on a test engine to be developed to determine whether the cylinder is abnormal, or is mounted on the engine at the time of actual driving of the completed vehicle to determine whether the cylinder is abnormal.

도 2에 도시되어 있는 바와 같이 진동 측정부(10) 즉, 가속도계가 엔진의 각 실린더 라이너(SL)의 외벽에 장착되어 있는 상태에서, 엔진이 구동되면 실린더 감지부(40)는 실린더의 동작 상태를 감지하여 동작 상태가 TDC행정에 해당하는 경우에 TDC 신호를 출력하고, 크랭크각 감지부(30)는 엔진 구동에 따라 회전하는 크랭크축의 회전 각도를 측정하여 그에 해당하는 크랭크각 신호(CPS)를 출력한다.As shown in FIG. 2, when the vibration measuring unit 10, that is, the accelerometer is mounted on the outer wall of each cylinder liner SL of the engine, when the engine is driven, the cylinder detecting unit 40 operates in a cylinder state. When the operating state corresponds to the TDC stroke by detecting the TDC signal output, the crank angle detector 30 measures the rotation angle of the crankshaft rotated in accordance with the engine drive to measure the corresponding crank angle signal (CPS) Output

이때, 가속도계로 이루어지는 진동 측정부(10)는 해당 실린더(11-16)에서 발생되는 진동 정도를 측정하여 그에 해당하는 진동 신호를 출력한다.At this time, the vibration measuring unit 10 made of an accelerometer measures the degree of vibration generated in the cylinder 11-16 and outputs a corresponding vibration signal.

크랭크 각 감지부(30) 및 실린더 감지부(40)에서 출력되는 TDC 신호 및 크랭크각 신호(CPS)는 신호 저장부(50)에 저장되며, 진동측정부(10)에서 출력된 진동 신호들은 신호 증폭부(20)에 의하여 설정된 증폭율에 따라 증폭되어 신호 저장부(50)에 저장된다.The TDC signal and the crank angle signal (CPS) output from the crank angle detector 30 and the cylinder detector 40 are stored in the signal storage unit 50, and the vibration signals output from the vibration measurement unit 10 are signals. The amplification unit 20 is amplified according to the amplification rate set by the amplifier 20 and stored in the signal storage unit 50.

다음에, 신호 저장부(50)에 저장된 각 신호들은 신호 분석부(60)로 출력되며, 신호 분석부(60)는 입력되는 진동 측정부(10)의 진동신호를 기 설정된 기준 진동값의 범위와 비교하여 각 실린더(11-16)의 이상여부를 판단하며, 임의의 실린더에 이상 발생이 검출되는 경우 크랭크 각 신호(CPS)와 TDC 신호를 분석하여 이상이 발생된 실린더가 어떤 실린더인지를 판별한다.Next, the signals stored in the signal storage unit 50 are output to the signal analyzer 60, and the signal analyzer 60 transmits the vibration signal of the input vibration measuring unit 10 to a range of preset reference vibration values. It is judged whether the cylinders 11-16 are abnormal in comparison with, and if any cylinder is detected abnormality, it analyzes the crank angle signal (CPS) and TDC signal to determine which cylinder is the cylinder which has abnormality. do.

보다 상세하게 말하자면, 신호 분석부(60)는 진동 측정부(10)에서 측정된 진동 신호의 크기가 최소값과 최대값의 범위로 기 설정된 기준 진동값의 범위 내에 포함되는지를 비교 판단하여, 측정되는 진동 신호의 크기가 기 설정된 기준 진동값의 범위 내에 포함되지 않는 경우, 즉 기준 진동값 범위의 최소값에 도달되지 않거나 최대값을 초과하는 경우 실린더의 이상 발생으로 판단한다.이후, 신호 분석부(60)는 TDC 신호와 크랭크각 신호(CPS)에 따라 1∼6번 실린더 중에서 어떤 실린더가 폭발 행정을 수행하는지를 판별하여 현재 폭발 행정을 수행한 실린더에 이상이 발생한 것으로 판단한다.한편, 신호 분석부(60)는 엔진 구동에 따라 측정되는 TDC 신호, 크랭크각 신호 및 진동 신호를 파형으로 표시하여 시험자 또는 운전자가 확인할 수 있도록 한다.More specifically, the signal analyzing unit 60 compares and determines whether the magnitude of the vibration signal measured by the vibration measuring unit 10 is within a range of a preset reference vibration value in a range of a minimum value and a maximum value. When the magnitude of the vibration signal is not included in the range of the preset reference vibration value, that is, when the minimum value or the maximum value of the reference vibration value range is not exceeded, it is determined that the cylinder is abnormal. Then, the signal analyzer 60 is determined. ) Determines which cylinder performs the explosion stroke among cylinders 1 to 6 according to the TDC signal and the crank angle signal (CPS), and determines that an abnormality has occurred in the cylinder that has performed the current explosion stroke. 60) displays the TDC signal, the crank angle signal, and the vibration signal measured according to the engine driving in a waveform form so that the tester or the operator can confirm the waveform.

그리고 신호 분석부(60)는 이외에도 이상 발생 여부를 경고하거나 이상이 발생된 실린더를 알려 주는 기능도 수행할 수 있다.In addition, the signal analyzer 60 may perform a function of warning whether an abnormality has occurred or notifying a cylinder in which an abnormality has occurred.

이에 따라 실린더의 이상 여부, 이상이 발생된 위치 및 시기 등을 정확하게 측정할 수가 있다.Accordingly, it is possible to accurately measure the abnormality of the cylinder, the position and timing of the abnormality, and the like.

이상에서와 같이 이 발명의 실시예에 따라, 차량의 엔진 구동에 따라 각 실린더에 발생되는 진동의 크기를 직접 검출하여 엔진의 이상 발생 여부를 정확하게 진단할 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, it is possible to directly detect the magnitude of the vibration generated in each cylinder according to the driving of the engine of the vehicle, thereby accurately diagnosing the abnormality of the engine.

또한, TDC 신호 및 크랭크각 신호에 따라 이상이 발생한 실린더를 정확하게검출할 수 있으므로, 이상이 발생된 실린더에 대한 처리를 신속하게 수행할 수 있다.In addition, since the cylinder in which an abnormality occurs can be detected correctly according to a TDC signal and a crank angle signal, the process with respect to the cylinder in which an abnormality has occurred can be performed quickly.

Claims (3)

차량 엔진의 각 실린더에서 발생되는 진동의 크기를 측정하여 그에 해당하는 전기적인 진동 신호를 출력하는 진동 측정부;A vibration measuring unit measuring a magnitude of vibration generated in each cylinder of the vehicle engine and outputting an electric vibration signal corresponding thereto; 상기 진동 측정부에서 출력되는 진동 신호를 증폭하는 신호 증폭부;A signal amplifier for amplifying the vibration signal output from the vibration measuring unit; 각 실린더의 동작 상태를 감지하여 TDC 행정에 해당하는 경우에 그에 해당하는 TDC 신호를 출력하는 실린더 감지부;A cylinder detector for detecting an operation state of each cylinder and outputting a TDC signal corresponding to the TDC stroke; 엔진의 크랭크축에 장착되어 크랭크축의 회전에 의하여 변화되는 크랭크 각도를 측정하여 해당하는 크랭크각 신호를 출력하는 크랭크각 감지부;A crank angle detector mounted on the crank shaft of the engine and measuring a crank angle changed by rotation of the crank shaft to output a corresponding crank angle signal; 상기 검출되는 진동 신호, TDC 신호 및 크랭크각 신호를 저장하는 신호 저장부 및;A signal storage unit for storing the detected vibration signal, the TDC signal, and the crank angle signal; 상기 측정되는 진동 신호를 설정된 기준 진동값(최소값과 최대값)의 범위와 비교하여 기준 진동값의 범위에 포함되지 않는 경우 실린더의 이상으로 판별하고, 상기 TDC 신호 및 크랭크각 신호에 따라 이상이 발생된 실린더를 판별하여 지시하는 신호 분석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 실린더 이상 판별 장치.When the measured vibration signal is not included in the range of the reference vibration value by comparing with the range of the set reference vibration values (minimum value and maximum value), it is determined that the cylinder is abnormal, and an abnormality occurs according to the TDC signal and the crank angle signal. And a signal analyzer for discriminating and instructing the used cylinders. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 진동 측정부는 가속도계로 이루어지며, 각 실린더 라이너의 외벽에 장착되어 해당 실린더에서 발생되는 진동을 측정하는 것을 특징으로 하는 차량의 실린더 이상 판별 장치.The vibration measuring unit is made of an accelerometer, and is mounted on the outer wall of each cylinder liner cylinder abnormality determination device of the vehicle, characterized in that for measuring the vibration generated in the cylinder. 삭제delete
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