KR100373881B1 - 핑잉이감지되지않을때정상진각으로복귀하는방법 - Google Patents

핑잉이감지되지않을때정상진각으로복귀하는방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 점화진각으로 복귀하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 핑잉 현상이 감지되고 점화진각을 지연하는 방법이 핑잉의 제거를 유도할 때 내연기관의 전자제어 방법으로 실현가능해진다. 본 발명의 방법은,
주어진 연소 사이클로 작동하는 동안 발생되는 핑잉의 감지 횟수(X)를 계산하고, 핑잉의 오류 감지를 제거하는 단계와,
핑잉의 에너지 레벨(E)에 있는 각각의 계산된 감지값을 결정하고, 계산된 감지 횟수에 따른 평균 에너지 레벨을 산출하는 단계와,
감지 횟수에 평균 에너지 레벨을 가중하는 단계와, 그리고
점화진각으로 최적의 복귀를 조정하는 법칙을 명확히 하기 위해 가중된 감지 횟수(2)와 경험상 예정된 초기의 세트값(S0,t0,Sn)을 비교하는 단계로 구성된다.

Description

핑잉이 감지되지 않을 때 정상 진각으로 복귀하는 방법{PROCESS FOR RETURNING TO THE NOMINAL ADVANCE IN THE ABSENCE OF PINKING}
"핑잉"이란 현상은 널리 알려져 있다. 이것은 점화 스파크가 발생되기 전에 내연기관의 실린더 내에서의 공기/연료 혼합물의 자체 점화(self-ignition)이다. 공기/연료 혼합물의 이러한 비정상적인 연소는 강한 압력파 및 소위 "핑잉"으로 불리는 소음(acoustic noise)을 상승시킨다. 핑잉이 격렬해질 때, 이것은 주로
실린더 헤드 및 피스톤의 부식과,
피스톤 정상부 및 피스톤 링의 파손과, 그리고
실린더 헤드 가스킷의 블로우잉(blowing) 또는 밸브의 손상과 같이 엔진의 손상을 초래할 수 있다.
이러한 핑잉 현상을 제거하기 위하여, 공지된 기술은 특히 점화진각(ignition advance)에 작용하는 것이다. 점화진각을 지연시킴으로써, 점화 플러그(sparking plugs)는 더 빨리 점화한다. 이것은 공기/연료 혼합물의 연소가 연소 사이클 내에서 조금 빨리 발생하는 것을 의미한다. 만일 이 연소가 충분히 빠르게 발생한다면, 핑잉은 더 이상 발생하지 않을 수 있다.
지멘스 오토모티브 에스. 에이의 프랑스 특허 제 2 689 183호는 점화진각을 지연시키는 방법에 관한 것이 기술되어 있다. 이 특허에서, 점화진각의 지연을 조정하는 법칙은 측정된 핑잉의 강도 뿐만 아니라 주어진 실린더에 대한 이 핑잉의 내력까지도 고려한다. 더욱이, 상기 특허에 따른 방법은 제공될 점화 지연을 계산하는데 퍼지 논리(fuzzy logic)를 사용한다. 상기 방법은 고정된 지연(엔진의 토크에 불리하게 작용한다)에 작용하는 것이 아니라, 감지된 핑잉의 강도에 비례하는 지연에 적용할 가능성이 있다.
물론, 점화진각의 지연이 핑잉의 제거를 가능하게 할 때, 점화는 정상 진각으로 되돌아 갈 필요가 있다.
예를들어 유럽 특허 제 0 087 162호에 개시된, 정상 진각으로 복귀하는 방법은 상기 복귀가 수정된 핑잉의 강도에 관계없이 일정하고 느려야 함을 제시한다. 이제, 엔진이 정상 진각으로 작동하지 않는 한, 엔진은 그것에 최적의 토크를 발생시키지 않는다. 더욱이, 미리 수행되는 실제적인 수정은 엔진의 안정에 유해하다.
본 발명은 핑잉(pinging)이 전혀 감지되지 않는 경우 정상 진각(norminal advance)으로 복귀하는 방법에 관한 것이다.
도 1은 바람직한 정상 진각에 대한 종래의 방법을 나타내는 작동 선도이다.
도 2a는 종래 형태의 정상 진각으로 복귀(곡선 b)함으로써, 그리고 본 발명에 따른 정상 진각으로 복귀(곡선 c)함으로써 후속되는 점화 진각(곡선 a)의 수정도이다.
도 2b는 핑잉 윈도우(pinging window) 내의 진동 가속도계에 의해 포착된 신호의 형태를 도 2a와 상응한 방법으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 방법에서 다양한 단계를 나타내는 작동 순서도이다.
도 4a는 본 발명에 따른 정상 진각으로 복귀하는 방법을 도시한 선도이다.
도 4b는 핑잉 센서에 감지된 출력신호를 도 4a와 상응한 방법으로 도시한 선도이다.
따라서, 본 발명의 목적은 또다른 핑잉이 일어나는 일이 없이 최적의 상태에서 가능한 한 빨리 엔진이 작동할 수 있게 하는 정상 진각으로 복귀하는 방법을 제공하는데 있다.
이러한 목적을 위해, 본 발명은 정상 진각으로 복귀하는 방법에 관한 것으로서, 핑잉 현상이 감지되고, 점화진각을 지연하는 방법이 핑잉의 제거를 유도할 때,상기 방법은 내연기관의 전자제어 방법으로 실현가능하게 되며, 본 발명에 따른 상기 방법은
주어진 연소 사이클로 작동하는 동안 발생되는 핑잉의 감지 횟수를 계산하고, 속도 및/또는 공기 흡입 압력의 변화에 따른 핑잉의 오류 감지를 제거하는 단계와,
상기 각각의 계산된 감지에 대해 상기 핑잉의 에너지 레벨이 무엇인지를 결정하며, 상기 계산된 감지 횟수에 따른 평균 에너지 레벨을 계산하는 단계와,
감지 횟수에 평균 에너지 수준을 가중하는 단계와, 그리고
상기 가중된 감지 횟수와 일 세트의 실험적으로 예정된 한계치를 비교함으로써 정상 진각으로 최적의 복귀를 조정하는 법칙을 공식화 하는 단계로 구성된다.
이와같은 본 발명에 따른 방법은 이미 수정된 핑잉 강도의 트랙을 유지하는 것이 가능할 뿐만 아니라, 정상 진각으로 복귀를 조정하는 최적의 법칙을 추론하기 위해 이러한 핑잉의 내력을 메모리 내에 저장하는 것이 가능하다.
바람직하게는, 핑잉의 감지 횟수는 단순히 계수기로 기록되고, 후속될 복귀 법칙은 가중된 감지 횟수와 일 세트의 실험적으로 예정된 한계치를 비교함으로써 간단히 결정된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 최종 4 연소 사이클을 거쳐 실행된 핑잉의 감지값 만이 고려된다.
바람직하게는, 핑잉의 "양호한 감지값" 만이 고려된다. 특히 엔진 속도의 변화 또는 공기 흡입 압력에서의 변화에 따른 어떤 "오류 핑잉"이 효과적으로 제거된다.
본 발명의 추가의 목적, 특징, 및 잇점은 첨부된 도면을 참조하여 다음의 한정적이지 않은 실시예의 방법에 의한 설명을 읽음으로써 이해가 더 쉬워질 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 점화진각을 지연시키기 위한 종래의 기구는 진동 가속도계 형태의, 예를들어 엔진(M)에 고정된 핑잉 센서(C)를 포함한다. 이 센서는 엔진의 각각의 실린더 내에서 발생하는 핑잉에 민감하고, 신호 처리 스테이지(T)에 신호를 전달한다. 이어서, 처리된 신호는 점화진각 수정 방법을 산출하는 수단(S)에 전달된다. 이들 수단(S)은 산출된 지연의 작용으로서, 핑잉이감지되는 실린더 내에 배치된 점화 플러그의 점화 순간을 (도 2a의) 곡선 a와 같이 수정한다. 핑잉이 사라졌을 때, 산출 수단(S)은 (도 2a의) 곡선 b와 같이 정상 값으로 점화진각이 복귀할 수 있게 한다.
이러한 복귀는 예를들어, 매 2.5초 당 1°씩 계속해서 폐쇄 이동을 발생시킨다. 선형의 형태 중 다른 수정은 항상 엔진의 오염 및 노화와, 냉각회로의 효율 및/또는 연료의 양의 부족에 대하여 적절하게 점화를 조정하도록 고려될 수가 있다.
도 2b는 점화진각의 수정에 상응하는 방법으로 핑잉 에너지의 강도의 정점을 도시한 도면이다.
본 발명에 따라, 엔진이 바람직하게 작동하도록 하기 위하여, 그것은 정상 진각을 위해 가능한 만큼 폐쇄하는 작업을 할 수 있도록 하는 것을 논하기 위한 것이다. 정상 진각으로 복귀하는 비선형 법칙은 (도 2a의) 곡선 c로 나타난다.
이것을 위해, 도 3에 도시된 바와 같이 정상 진각이 지연될 때, 핑잉은 더 이상 감지되지 않는데, 그 절차는 다음과 같다.
단계 10: 핑잉의 감지 횟수(X)는 이러한 비감지가 계산되기 전에 형성되고, 이것은 최종 4 연소 사이클로 한정된다. 이와 같이 최악의 경우에는, 핑잉의 4가지 감지가 있을 것이고, 최선의 경우에는 전혀 아무것도 감지되지 않을 것이다.
단계 11: 계산된 상기 감지 횟수(X)가 진정 "양호한" 감지인 것을 확인하기 위해 점검이 수행된다. 이것을 위해, 엔진 속도의 변화에 기인할 수도 있거나 또는 공기 흡입 압력의 변화에 기인할 수도 있는 어떠한 감지도 제거된다. 이 센서는 이들 "부족한" 감지를 제거하기 위해, 엔진 속도 및 흡입 압력 때문에 표준 엔진으로부터 발생된 지도(map)는 계산으로 취해진다. 이 지도는 엔진 속도 및 흡입 압력의 함수로서 "최악의 핑잉"이 발생하는 영역을 나타낸다. 핑잉에 대한 바람직한 감지 횟수는 횟수(X)로 한정된다.
단계 12: 핑잉에 대한 각각의 바람직한 감지 회수(X)에 대해, 감지된 핑잉의 에너지(E)의 값은 메모리 내에 저장된다.
단계 13: 4 연소 사이클에 걸친 양호한 감지 횟수(X)는 핑잉의 평균 에너지(E)로 가중된다. 이 가중된 횟수를 z로 하자.
단계 14: 이러한 가중된 감지 횟수(z)는 경험상 결정된 다수의 최초값(S0내지 Sn)과 비교된다. 가중된 감지 횟수(z)의 높은 값과, 더 강한 핑잉은 계산된다.
단계 15: 정상 진각으로의 복귀를 조정하는 법칙은 가중된 감지 횟수(z)의 값에 대한 함수로서 설정된다. 핑잉이 강한 것으로 계산될 때는 정상 진각으로 복귀는 느려질 것이지만, 핑잉이 약한 것으로 계산될 때는 정상 진각으로 복귀는 빨라질 것이다. 물론, (초기 핑잉, 중간 핑잉, 매우 강한 핑잉, 등과 같은) 각각의 중간 값을 위한 정상 진각으로 복귀를 조정하는 데에는 분명한 법칙이 있다.
상기 방법은, 제공될 정상 진각으로의 복귀 형태를 결정할 때, (이 핑잉의 에너지(E)가 (단계 12의) 계산으로 취해지기 때문에) 수정된 핑잉의 강도 뿐만이 아니라 핑잉의 내력(단계 11)까지도 계산하여 취한다는 것을 알게 될 것이다. 이러한 내력은 본 발명에 따른 방법이 메모리 효과(도시된 실시예에서, 이러한 메모리 효과는 핑잉의 최종 4회의 감지로 제공한다.)가 주어질 수 있도록 만든다.
본 발명에 따라, 정상 진각으로 복귀를 조정하는 법칙은 핑잉이 감지되는 횟수와, 이러한 핑잉의 강도에 의존한다. 따라서, 정상 진각으로의 복귀를 조정하는 법칙을 변경하기 위해 바람직한 감지 횟수(X)를 저장하는 계수기를 작용시킴으로써 가능하다. 따라서 핑잉의 평균 에너지가 감소할 때, 감지 횟수를 저장하는 계수기를 경험상으로 결정함으로써 정상 진각으로 복귀를 가속화하는 것이 가능하다. 이러한 방법에서, (도 2a의) 곡선 c에 따른 복귀 법칙을 달성할 수가 있다. 이러한 감소는 1°까지 되돌아갈 때에만 허용된다.
그러한 감소를 고려하여, 최적의 작동 상태로의 더 빠른 복귀는 거의 경험상으로 초래된다.
도 4b는 종래 형태의 핑잉 센서로부터의 신호를 도시하고 있다. 이 도면은 5개의 핑잉 정점(A,B,C,D,E)이 감지되는 것을 나타낸다. 이들 정점은 "양호한 핑잉"과 일치한다.
정점(A)이 (4°씩 순서대로의) 점화진각에서 중간 지연을 초래한다는 것은 명확해질 것이다. 이러한 지연을 유발하는 정상 진각으로의 복귀를 조정하는 법칙은, 핑잉 정점이 이미 아무것도 감지되지 않고 정점(A)의 강도가 평균이기 때문에 빠르다.
그것의 일부에 대해, 감지된 제 2 정점(B)은 큰 강도를 가지며, 따라서 그것은 바람직한 정도의 지연을 유발한다. 그것이 핑잉 정점에 의해 이미 발생되고 정점의 강도가 높은 것처럼, 그것은 계획상의 값으로 느린 복귀를 유발한다. 정상값으로의 이러한 복귀는 어떠한 핑잉 정점도 그 후에 즉시 감지되지 않기 때문에 완전한 복귀이다. 따라서, 엔진은 짧은 시간동안 그것의 계획상의 값에서 작동할 수 있다.
제 3, 제 4 및 제 5 정점(C,D,E)은 짧은 시간 간격으로 서로 추후 차단을 유발하며, 중간 크기의 강도이다. 본 발명에 따른 방법은 각각의 이들 정점에 적합한 값으로의 복귀를 조정하는 법칙을 명확히 하기 위해, 각각의 이들 정점에 의해 거의 초래된 지연을 유발할 수 있게 만든다.
이와 같이, 정점(C)에 대해 정상 진각으로의 복귀를 조정하는 법칙은 정점(C)이 또 다른 감지 정점에 의해 즉시 선행되지 않기 때문에, 그리고 감지된 핑잉의 강도가 평균이기 때문에 빠른 법칙이다.
정점(C)의 강도와 유사한 강도를 갖더라도 정점(D)은 정점(C)에 의해 직접적으로 앞서 발생된다. 이러한 경우에, 정상 진각으로의 복귀를 조정하는 법칙은 하나의 다음 정점(C) 만큼 대단히 빠르지는 않다. 이것은 정상 진각으로 복귀를 조정하는 법칙이 감지된 핑잉 정점의 강도 뿐만 아니라 이미 감지된 양호한 핑잉의 횟수도 계산하여 취하기 때문에 계획대로와 같다. 도시된 실시예는 최종 4 연소 사이클에 한정된다.
그것의 일부에 대한 정점(E)은, 감지된 핑잉의 강도 (이 강도는 2개의 정점(C 및 D)의 강도와 실제로 유사하다) 때문이 아니라 핑잉의 2가지 바람직한 감지에 의해 직접 이미 발생된 사실의 계산 때문에, 정상 진각으로 복귀를 조정하는 매우 느린 법칙을 발생시킨다. 정상 진각으로 복귀를 조정하는 법칙은 본 발명에따른 방법에 의해 계산하여 취해진다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 실시예는, 본 발명에 따른 방법으로부터 발생되는 정상 진각으로의 복귀를 조정하는 법칙이 어떤 감지된 "양호한 핑잉"의 강도 뿐만 아니라 감지된 핑잉의 내력(메모리 효과)도 계산하여 취하는 것을 나타낸다. 따라서, 엔진은 정상 진각으로의 느린 복귀를 제공하는 방향의 문제로서 종래의 복귀 방법에서보다 더욱 자주 정상 진각으로 작동한다. 따라서, 본 발명에 따른 방법은 엔진 수행을 개선하기 위해 정상 진각으로 복귀가 가능하게 한다.
물론, 본 발명은 이미 설명된 실시예에 한정되지는 않으며, 그것은 본 기술에서 숙련된 사람들의 능력 내에서 어느정도 선택적인 형태를 갖는다. 특히, 핑잉의 감지가 바람직한 것으로 고려되든 그렇지 않든간에 결정할 때, 공기 흡입 압력 및 엔진 속도와는 다른 변수를 계산하여 취할 수 있다. 똑같이, 핑잉의 감지 횟수는 이미 설명된 것처럼 정확히 4 연소 사이클이 아닌 소정의 연소 사이클에 걸쳐 설정될 수가 있다.

Claims (6)

  1. 핑잉 현상이 감지되어 점화 진각을 지연시키는 방법이 상기 핑잉 현상을 제거시킬 때 내연 기관(M)을 전자식으로 제어하여 실행되도록 하는, 정상 진각으로 복귀시키는 방법으로서,
    주어진 연소 사이클의 횟수 동안 발생하는 핑잉의 감지 횟수(x)를 계산하며, 상기 핑잉의 오류 감지를 제거하는 단계,
    상기 각각의 계산된 감지에 대해 상기 핑잉의 에너지 레벨(E)이 무엇인지를 결정하며 상기 계산된 감지 횟수에 대응하는 평균 에너지 레벨을 계산하는 단계,
    상기 감지 횟수에 상기 평균 에너지 레벨을 가중하는 단계, 및
    상기 가중된 감지 횟수(z)와 일 세트의 실험적으로 예정된 한계치(S0 내지 Sn)를 비교함으로써 정상 진각으로의 복귀를 조정하는 법칙을 공식화하는 단계로 구성되는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 가중된 감지 횟수(z)가 더 낮으면, 상기 정상 진각으로의 복귀가 더욱 빠르게 발생시키는 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 감지된 각각의 핑잉 이벤트의 에너지를 메모리 내에 저장하기 위하여 먼저 발생한 사이클의 진행동안 정상 진각에서 수정치를 저장하기 위한 수단을 사용하는 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 메모리 저장은 현행 사이클보다 먼저 발생된 4 사이클에 걸쳐 실행되는 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 진각이 수정될 때 마다, 감지 횟수(x)를 계산하는 계수기는 하나의 유닛 만큼 증가되며, 상기 진각이 수정되지 않을 때 상기 계수기는 하나의 유닛 만큼 감소되는 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 평균 에너지가 감소되고 상기 진각이 적어도 1°까지 되돌아갈 때, 상기 계수기는 하나의 유닛 만큼 인공적으로 감소되는 방법.
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