KR100792926B1 - 자동차 엔진의 점화시기 과다 지각 방지방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 엔진의 점화시기 과다 지각 방지방법에 관한 것으로서, ECU가, 노크 신호가 노크 임계치를 초과하는 정상의 노크 신호 판정시에만 점화시기 지각을 수행하고, 이전의 점화시기 지각 수행 후 일정 시간 이내에 다시 노크 신호가 노크 임계치를 초과할 경우 노이즈 유입에 의한 비정상적인 노크 신호로 판단하여 해당 기통의 점화시기 지각을 수행하지 않도록 함으로써, 비정상적인 노크 신호에 의한 노크 오감지 및 점화시기 과다 지각을 효과적으로 방지할 수 있고, 결국 차량 운전성 및 연비/성능을 향상시킬 수 있는 자동차 엔진의 점화시기 과다 지각 방지방법에 관한 것이다.

자동차, 엔진, 노크, 점화시기, 지각, 과다 지각 방지

Description

자동차 엔진의 점화시기 과다 지각 방지방법{Method for controlling ignition timing of automotive engine}

도 1은 정상 노크 신호를 나타낸 도면,

도 2는 종래기술에 따른 문제점을 설명하기 위한 도면으로, 비정상 노크 신호에 의한 점화시기 과다 지각상태를 보여주는 도면,

도 3은 본 발명에 따른 점화시기 과다 지각 방지방법을 나타내는 순서도.

본 발명은 자동차 엔진의 점화시기 과다 지각 방지방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동차 엔진의 노크 오판정시에 발생할 수 있는 점화시기 과다 지각을 방지하기 위한 자동차 엔진의 점화시기 과다 지각 방지방법에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 가솔린 엔진에 있어서의 연소는 점화 플러그로부터 발생한 불꽃에 의해 화염이 혼합기로 전파되면서 이루어지게 되는데, 화염 전파 도중에 압력이 비정상적으로 높아지면 화염 전파를 기다리기 전에 혼합기의 자기 착화가 발생하고 이에 일순간에 연소가 이루어지면서 격렬한 연소에 의해 발생한 압력파가 연소실 내를 진동시켜 이상음을 발생시키는 것을 노킹(knocking)이라고 한다.

엔진에서 노킹이 발생하면 연소가스의 진동에 의해 연소실 벽면을 둘러싸고 있는 퀀칭 에어리어(quenching area)가 파손되어 열전달이 빨라지게 되고, 이러한 노킹 현상이 계속해서 지속될 경우 점화 플러그 전극, 피스톤 상면 등이 과열에 의해 손상되므로, 노킹은 엔진에 있어서 피하지 않으면 안 되는 가장 위험한 현상 중에 하나이다.

상기와 같은 노킹 현상은 점화시기와 밀접한 관계가 있으며, 점화시기가 빠르면 연소 최고압력이 높아지면서 노킹이 발생하고, 특히 엔진에서 최대 토크가 발생하는 점화시기가 노킹이 발생하기 시작하는 점화시기와 매우 인접해 있는 경우가 많기 때문에, 노킹 제어를 하지 않으면 점화시기를 노킹 발생 영역으로부터 다소의 여유를 두어야 하므로 토크가 그만큼 떨어지게 된다.

이에 따라 노크 제어 시스템을 채용하고 있는데, 노크 제어 시스템은 노크센서(knock sensor)로부터 입력되는 신호를 ECU 내의 노크 검출회로에서 노킹 여부를 판정하여, 노킹이라고 판정되면 점화시기를 지각 제어하고, 노킹이 아니라고 판정되면 진각을 명령하여 점화시기 연산에 반영토록 하고 있다.

이와 같이 최근의 모든 엔진에는 점화시기 제어에 노크센서를 이용하여 노크 제어가 수행되고 있는데, 노크센서로서 엔진에 장착된 가속도 센서의 신호를 주파수 분석하여 신호 강도가 일정 임계치를 넘을 경우 노크 발생으로 판정하게 된다.

여기서, 특정 기통의 노크 모니터링은 해당 기통의 실린더 이벤트(cylinder event)마다 이루어지므로, 각각의 실린더 이벤트에서 노크 신호(노크센서의 신호)의 강도가 노크 임계치를 초과하는지 여부를 판단하게 되는데, 임계치를 초과할 때마다 해당 기통의 점화시기를 일정량 지각시킨다.

엔진 운전 조건에 따라 노크센서 내에 노크 이외의 진동 성분(예를 들면, 흡/배기밸브의 닫힘 시에 발생하는 밸브 노이즈, 전기적 노이즈, 기타 공진 등)이 유입되면 노크센서에서 출력되는 노크 신호의 크기가 비정상적으로 커지는 현상이 발생한다.

이에 대하여, 노크 임계치를 일정량 증가시켜 노크 오감지를 피하게 되지만, 이 경우 해당 영역의 실제 노크 발생시에도 노크 검출 정도가 떨어질 수 있으므로, 노크 임계치를 증가시키는 것에는 한계가 있다.

첨부한 도 1은 정상 노크 신호를 나타낸 도면이고, 도 2는 종래기술에 따른 문제점을 설명하기 위한 도면으로, 비정상 노크 신호(knock signal)에 의한 점화시기 과다 지각상태를 보여주고 있다.

밸브 노이즈나 차량 및 엔진의 진동 등이 노크센서에 유입되어, 도 2에 나타낸 바와 같이 노크 신호가 실제 노크 발생시의 정상적인 신호에 비해 비정상적으로 증가할 경우 4 ~ 5 실린더 이벤트 동안 연속 노크 발생으로 오판정하여 해당 기통의 점화시기가 순간적으로 18' 이상 지각된다.

이는 단순히 노크 신호의 임계치(knock threshold) 초과 여부로 노크를 판정하기 때문에 발생하는 것으로, 이 경우 과도한 점화시기 지각으로 연비 및 성능에 악영향을 미치게 된다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, ECU가 노크 신호를 모니터링하여 모니터링 중 노크 신호가 노크 임계치를 넘을 경우에 노크 발생을 판정하여 해당 기통의 점화시기를 일정량 지각시키는 과정에서, 노크센서로 유입되는 노이즈로 인해 노크 신호가 비정상적으로 증가하고 결국 비정상적으로 증가한 노크 신호가 노크 임계치를 초과할 경우에 ECU가 노크 발생으로 오판정하여 점화시기 지각량이 과다하게 증가하는 문제점을 해결할 수 있는 자동차 엔진의 점화시기 과다 지각 방지방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, (a) ECU가 노크센서로부터 입력되는 노크 신호를 모니터링하여 노크 임계치와 비교하고 이때 노크 신호가 노크 임계치를 초과하면 노크 발생으로 판단하여 해당 기통의 점화시기 지각을 수행함과 동시에 시간을 기산하는 단계와; (b) 시간이 기산되는 동안 해당 기통의 노크 신호가 노크 임계치를 초과하면 점화시기 지각 이후 기산된 시간을 미리 설정된 기준시간과 비교하는 단계와; (c) 상기 기산된 시간이 기준시간 이내라면 노이즈 유입에 따른 비정상적인 노크 신호 발생으로 판정하여 해당 기통의 점화시기 지각을 금지하고 이전 점화시기 지각 이후의 시간을 계속해서 기산하는 단계;를 포함하는 자동차 엔진의 점화시기 과다 지각 방지방법을 제공한다.

여기서, (d) 상기 기산된 시간이 기준시간을 초과한 경우라면 정상 노크 신호 발생으로 판정하여 점화시기 지각을 수행하고, 점화시기 지각 이후 다시 시간을 초기화하여 기산하는 단계와; (e) 이후 상기 (b) 단계 수행 뒤 상기 (c) 단계 및 (d) 단계 중 한 어느 단계를 수행하는 과정을 반복적으로 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 3은 본 발명에 따른 자동차 엔진의 점화시기 과다 지각 방지방법을 설명하기 위한 순서도이다.

본 발명은, ECU가 노크센서의 신호(이하, 노크 신호라 함)를 모니터링하여 모니터링 중 노크 신호가 노크 임계치를 넘을 경우에 노크 발생을 판정하여 해당 기통의 점화시기를 일정량 지각시키는 과정에서, 노크센서로 유입되는 노이즈로 인해 노크 신호가 비정상적으로 증가하고 결국 비정상적으로 증가한 노크 신호가 노크 임계치를 초과할 경우에 ECU가 노크 발생으로 오판정하여 점화시기 지각량이 과다하게 증가하는 문제점을 해결하기 위한 것이다.

이를 위하여, 본 발명에서, ECU는 특정 기통에서 노크센서의 신호(이하, 노크 신호라 함)가 노크 임계치를 초과하여 노크 발생을 판정한 경우에 이러한 노크 발생 판정 및 점화시기 지각 이후 일정 시간 내에 해당 기통에서 또다시 노크 신호가 노크 임계치를 초과하는 경우라면 노크 신호의 이상 증가(노이즈 유입에 따른 비정상적인 신호 발생)로 판정하여 점화시기 지각을 금지하게 된다.

결국, 도 2에 나타낸 바와 같이 노이즈 유입에 의해 노크 임계치를 초과하는 노크 신호가 비정상적으로 긴 시간 동안 감지되는 경우 노이즈에 의한 비정상 노크 신호로 판단하여 점화시기 지각을 하지 않음으로써 점화시기 지각량을 현저히 줄일 수 있게 된다.

도 3을 참조하여 본 발명의 노이즈에 의한 노크 오감지 판단 방지를 위한 로직에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, ECU는 노크센서로부터 입력되는 노크 신호를 모니터링하여 노크 임계치와 비교하고, 여기서 노크 신호가 노크 임계치를 초과할 경우 타이머를 초기화하는 동시에 노크 발생으로 판단하여 점화시기 지각을 위한 제어신호를 출력함으로써 해당 기통의 점화시기 지각을 정상적으로 수행한다.

그리고, 점화시기 지각을 위한 제어신호를 출력한 시점, 즉 점화시기 지각을 수행한 시점 이후부터 타이머를 작동(시간 기산)시키고, 타이머가 작동하는 동안 다시 노크 신호가 노크 임계치를 초과하는 시점에서 타이머에 의해 기산된 시간을 미리 설정된 기준시간과 비교하게 된다.

이때, 기준시간을 초과하는 경우 정상의 노크 신호 발생(실제 노크 발생)으로 판정하여 점화시기 지각을 정상적으로 수행하고, 만약 기준시간 이내라면 노이즈 유입에 의한 비정상적인 노크 신호 발생으로 판정(실제 노크 발생이 아닌 것으로 판정)하여 노크 임계치를 초과하였더라도 해당 기통의 점화시기 지각을 수행하지 않는다.

그리고, 기준시간 이내인 상태에서 ECU는 계속해서 타이머의 시간을 증가시키는 바, 이후 기준시간이 지난 시점에서 노크 임계치를 초과하는 노크 신호가 입력될 경우에만 정상적인 점화시기 지각 제어를 수행하게 된다.

이와 같이 본 발명에서는 이전의 점화시기 지각 이후에 또다시 노크 임계치를 초과하는 노크 신호가 입력되는 시점에서 타이머에 의해 기산된 시간이 상기 기준시간을 초과한 상태에서만 노크 발생으로 판정하여 정상적인 점화시기 지각을 수행하게 되는 것이다.

그리고, 여기서 정상적인 점화시기 지각을 수행한 뒤에는 타이머의 시간을 초기화한 뒤 작동시켜 시간을 새로이 기산하고, 이후 정상적인 노크 신호 판정 및 비정상적인 노크 신호를 판정하는 상기의 과정을 반복하게 된다.

이러한 제어 과정을 위한 상기 기준시간의 설정은 정상 노크 발생시의 신호와 운전 조건 등을 고려하여 미리 설정된다.

이와 같이 하여, 본 발명에서는, ECU가, 노크 신호가 노크 임계치를 초과하는 정상의 노크 신호 판정시에만 점화시기 지각을 수행하고, 이전의 점화시기 지각 수행 후 일정 시간 이내에 다시 노크 신호가 노크 임계치를 초과할 경우 노이즈 유입에 의한 비정상적인 노크 신호로 판단하여 해당 기통의 점화시기 지각을 수행하지 않음으로써, 비정상적인 노크 신호에 의한 점화시기 과다 지각이 효과적으로 방지될 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차 엔진의 점화시기 과다 지각 방지방법에 의하면, 노크 신호가 노크 임계치를 초과하는 정상의 노크 신호 판정시에만 점화시기 지각을 수행하고, 이전의 점화시기 지각 수행 후 일정 시간 이내에 다시 노크 신호가 노크 임계치를 초과할 경우 노이즈 유입에 의한 비정상적인 노크 신호로 판단하여 해당 기통의 점화시기 지각을 수행하지 않도록 함으로써, 비정상적인 노크 신호에 의한 점화시기 과다 지각이 효과적으로 방지될 수 있게 된다.

결국, 노크 오감지에 의한 점화시기 과다 지각 현상을 방지할 수 있어 차량 운전성 및 연비/성능이 향상될 수 있게 된다.

Claims (2)

1. (a) ECU가 노크센서로부터 입력되는 노크 신호를 모니터링하여 노크 임계치와 비교하고 이때 노크 신호가 노크 임계치를 초과하면 노크 발생으로 판단하여 해당 기통의 점화시기 지각을 수행함과 동시에 시간을 기산하는 단계와;

   (b) 시간이 기산되는 동안 해당 기통의 노크 신호가 노크 임계치를 초과하면 점화시기 지각 이후 기산된 시간을 미리 설정된 기준시간과 비교하는 단계와;

   (c) 상기 기산된 시간이 기준시간 이내라면 노이즈 유입에 따른 비정상적인 노크 신호 발생으로 판정하여 해당 기통의 점화시기 지각을 금지하고 이전 점화시기 지각 이후의 시간을 계속해서 기산하는 단계;

   를 포함하는 자동차 엔진의 점화시기 과다 지각 방지방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   (d) 상기 기산된 시간이 기준시간을 초과한 경우라면 정상 노크 신호 발생으로 판정하여 점화시기 지각을 수행하고, 점화시기 지각 이후 다시 시간을 초기화하여 기산하는 단계와;

   (e) 이후 상기 (b) 단계 수행 뒤 상기 (c) 단계 및 (d) 단계 중 한 어느 단계를 수행하는 과정을 반복적으로 수행하는 단계;

   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 엔진의 점화시기 과다 지각 방지 방법.

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