KR100915178B1 - 내연기관의 실화판정장치 및 실화판정방법 - Google Patents

내연기관의 실화판정장치 및 실화판정방법

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Abstract

본 발명의 기관실화판정장치는, 기관의 소정의 크랭크각(CA)에서의 회전 변동(Nxd)과 360도-이전의 크랭크각(CA)에서의 회전 변동(Nxd)간의 차이로서 회전변동차(Nxd360)가 소정의 기준값(A1)을 초과하는 지의 여부와(단계 S150), 소정의 크랭크각(CA)에서의 회전 변동(Nxd)과 720도-이전의 크랭크각(CA)에서의 회전 변동(Nxd)간의 차이로서 회전변동차(Nxd720)가 소정의 기준값(B1)을 초과하는 지의 여부(단계 S160)를 연속해서 판정한다. 상기 기관실화판정장치는, 두 회전변동차(Nxd360, Nxd720)가 각각의 기준값(A1, B1)을 초과할 때(단계 S150 및 S160), 회전변동차(Nxd360)에 기초한 회전변동차비율(Nja2, Nja3, Nja4)에 관련된 모든 조건들(단계 S200)과 회전변동차(Nxd720)에 기초한 회전변동차비율(Njb2, Njb3, Njb4)에 관련된 모든 조건들(단계 S200)의 성립 하에 상기 기관의 실화를 검출한다. 이러한 형태는 상기 기관에서의 점화 시기의 충분한 지연을 통해, 배기배출제어유닛에 포함된 촉매의 워밍업 시에 기관의 실화를 적절하면서도 정확하게 판정하는 것을 보장한다.

Description

내연기관의 실화판정장치 및 실화판정방법{INTERNAL COMBUSTION ENGINE MISFIRE JUDGING DEVICE AND MISFIRE JUDGING METHOD}
본 발명은 내연기관용 기관실화판정장치 및 대응하는 기관실화판정방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 복수-기통의 내연기관에서의 실화를 판정하는 기관실화판정장치 및 이에 대응하여 상기 내연기관에서의 실화를 판정하는 기관실화판정방법에 관한 것이다.
한 가지 제안된 기관실화판정장치는, 내연기관으로부터의 배기가스배출의 촉매 변환을 위한 배기배출제어유닛에 포함된 촉매의 워밍업 시에 내연기관의 실화를 판정하기 위한 표준 기준 레벨보다 낮은 특정 기준 레벨을 채택한다(예컨대, 특허 문헌 1 참조). 상기 제안된 장치는, 내연기관의 평균 회전 속도 변동이 표준 기준 레벨보다 낮은 특정 기준 레벨을 초과할 때, 촉매 워밍업 시에 내연기관의 실화를 판정한다.
[특허 문헌 1] 일본특개평 제2002-4936호
도 1은 본 발명의 일 실시예에서의 내연기관용 기관실화판정장치를 구비한 하이브리드 자동차(20)의 구성예를 개략적으로 예시한 도면;
도 2는 기관전자제어유닛(24)에 의해 구동 및 제어되는 기관(22) 및 기관실화판정장치로서의 기능을 하는 기관전자제어유닛(24)의 구조를 개략적으로 예시한 도면;
도 3은 상기 실시예의 기관전자제어유닛(24)에 의해 실행되는 워밍업시 기관실화판정처리를 도시한 흐름도;
도 4는 실화가 발생한 경우 회전변동차(Nxd360)의 시변(a time change)을 도시한 그래프;
도 5는 실화가 발생한 경우 회전변동차(Nxd720)의 시변을 도시한 그래프;
도 6은 제2실시예의 기관전자제어유닛(24)에 의해 실행되는 워밍업시 기관실화판정처리를 도시한 흐름도; 및
도 7은 실화가 발생한 경우 회전변동(Nxd(n))의 시변을 도시한 그래프이다.
이러한 종래의 기관실화판정장치는 촉매 워밍업 시에 보다 낮은 기준 레벨을 이용한다. 따라서, 실화 판정이 실패할 수도 있다. 특히, 모터-구동가능한 하이브리드 자동차에 탑재된 내연기관은 촉매의 워밍업을 가속하기 위해 충분히 지연된 점화 시기로 작동될 수도 있다. 이 경우, 내연기관의 연소가 훨씬 더 느려진다. 이에 따라, 기준 레벨의 단순한 감소가 내연기관의 실화 검출을 부적절하거나 부정확하게 할 수도 있다.
본 발명에 따른 기관실화판정장치 및 이에 대응하는 기관실화판정방법의 목적은 워밍업을 완료하기 전에 내연기관의 실화를 적절하게 판정하는 것을 보장하는 것이다. 본 발명에 따른 기관실화판정장치 및 이에 대응하는 기관실화판정방법은 또한 내연기관으로부터의 배기가스배출의 촉매 변환을 위해 배기배출제어유닛에 포함된 촉매를 워밍업하기 위한 상기 내연기관의 운전 시에도 내연기관의 실화를 정확하게 판정하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적 및 기타 관련된 목적 가운데 적어도 일부를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 기관실화판정장치 및 이에 대응하는 기관실화판정방법은 후술하는 구성예들을 가진다.
본 발명은 가변 점화 시기를 갖는 복수-기통의 내연기관에서의 실화를 판정하는 기관실화판정장치에 관한 것이다. 상기 기관실화판정장치는, 상기 내연기관의 크랭크축의 회전 위치를 검출하는 회전위치검출유닛; 상기 내연기관의 크랭크축의 검출된 회전 위치를 토대로, 상기 내연기관 내의 복수의 기통의 각각의 점화 시기에 대응하는 크랭크각에서의 회전 변동을 순차적으로 연산하는 회전변동연산모듈; 제1회전변동차와 제2회전변동차를 연산하는 회전변동차연산모듈을 포함하되, 상기 제1회전변동차는 상기 대응하는 크랭크각에서 순차적으로 연산된 각각의 회전 변동과 각각의 대응하는 크랭크각에 소정의 제1각도만큼 앞선 크랭크각에서 연산된 회전 변동간의 차이를 나타내고, 상기 제2회전변동차는 상기 대응하는 크랭크각에서 순차적으로 연산된 각각의 회전 변동과 각각의 대응하는 크랭크각에 상기 소정의 제1각도와 상이한 소정의 제2각도만큼 앞선 크랭크각에서 연산된 회전 변동간의 차이를 나타내며; 소정의 조건이 성립하기 위한 상기 내연기관의 시동으로부터의 시간 주기 동안, 상기 회전변동차연산모듈에 의해 연산되는 제1회전변동차와 제2회전변동차를 토대로, 상기 내연기관의 실화를 판정하는 기관실화판정모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기관실화판정장치는, 내연기관의 크랭크축의 검출된 회전 위치들을 토대로, 상기 내연기관 내의 복수의 기통의 각각의 점화 시기에 대응하는 크랭크각에서의 회전 변동을 순차적으로 연산한다. 상기 기관실화판정장치는 그 후에 제1회전변동차와 제2회전변동차를 연산한다. 상기 제1회전변동차는 상기 대응하는 크랭크각에서 순차적으로 연산된 각각의 회전 변동과 각각의 대응하는 크랭크각에 소정의 제1각도만큼 앞선 크랭크각에서 연산된 회전 변동간의 차이를 나타낸다. 상기 제2회전변동차는 상기 대응하는 크랭크각에서 순차적으로 연산된 각각의 회전 변동과 각각의 대응하는 크랭크각에 상기 소정의 제1각도와 상이한 소정의 제2각도만큼 앞선 크랭크각에서 연산된 회전 변동간의 차이를 나타낸다. 상기 기관실화판정장치는, 소정의 조건이 성립하기 위한 상기 내연기관의 시동으로부터의 시간 주기 동안, 상기 회전변동차연산모듈에 의해 연산되는 제1회전변동차와 제2회전변동차를 토대로, 상기 내연기관의 실화를 판정한다. 다시 말해, 상기 기관실화판정장치는 상이한 이전의 크랭크각에서의 회전 변동들로부터 회전변동차의 장점을 취한다. 이러한 형태는 소정의 조건이 성립하기 위한 상기 내연기관의 시동으로부터의 시간 주기 동안 상기 내연기관의 실화를 적절하게 판정하는 것을 보장한다. 상기 '소정의 조건'은 내연기관의 배기배출제어유닛에 포함된 촉매의 워밍업의 완료일 수도 있다. 이러한 형태는 배기배출제어유닛에 포함된 촉매를 워밍업하기 위한 내연기관의 운전 시에도 상기 내연기관의 실화를 적절하면서도 정확하게 판정하는 것을 보장한다. 상기 '내연기관'은 시동 시, 내연기관의 배기배출제어유닛에 포함된 촉매를 워밍업하기 위해 지연된 점화 시기로 구동될 수도 있다. 이러한 형태는 배기배출제어유닛에 포함된 촉매를 워밍업하기 위해 지연된 점화 시기를 가지고 내연기관을 운전하는 동안에도 상기 내연기관의 실화를 적절하면서도 정확하게 판정하는 것을 보장한다.
본 발명에 따른 기관실화판정장치에 있어서, 예컨대 상기 기관실화판정모듈은, 상기 제1회전변동차가 소정의 제1값보다 작지 않을 때와, 상기 제2회전변동차가 상기 소정의 제1값과 상이한 소정의 제2값보다 작지 않을 때, 상기 내연기관의 실화를 판정할 수도 있다. 이 경우, 소정의 제1값은 소정의 제2값보다 작을 수도 있다.
상기 제1회전변동차가 소정의 제1값보다 작지 않을 때와, 상기 제2회전변동차가 상기 소정의 제1값과 상이한 소정의 제2값보다 작지 않을 때, 상기 내연기관의 실화를 판정하는 본 발명의 기관실화판정장치에서는, 상기 소정의 제1값보다 작지 않은 어느 하나의 제1회전변동차로서 선택되는 제1대상회전변동차와 상기 제1대상회전변동차가 아닌 또다른 제1회전변동차와의 비율이 소정의 제1실화식별비율범위 내에 있을 때와, 상기 소정의 제2값보다 작지 않은 어느 하나의 제2회전변동차로서 선택되는 제2대상회전변동차와 상기 제2대상회전변동차가 아닌 또다른 제2회전변동차와의 비율이 상기 소정의 제1실화식별비율범위와 상이한 소정의 제2실화식별비율범위 내에 있을 때, 상기 기관실화판정모듈이 내연기관의 실화를 판정할 수도 있다. 이 경우, 또다른 제1회전변동차는, 상기 제1대상회전변동차보다 3번 앞선 3회-이전의 제1회전변동차, 상기 제1대상회전변동차 바로 직전인 1회-이전의 제1회전변동차, 및 상기 제1대상회전변동차 바로 직후인 1회-이후의 제1회전변동차 중 하나일 수도 있다. 또한, 상기 또다른 제2회전변동차는, 상기 제2대상회전변동차보다 3번 앞선 3회-이전의 제2회전변동차, 상기 제2대상회전변동차 바로 직전인 1회-이전의 제2회전변동차, 및 상기 제2대상회전변동차 바로 직후인 1회-이후의 제2회전변동차 중 하나일 수도 있다. 이러한 형태는 내연기관의 실화를 적절하면서도 정확하게 판정하는 것을 보장한다.
상기 제1회전변동차가 상기 소정의 제1값보다 작지 않을 때와, 상기 제2회전변동차가 상기 소정의 제2값보다 작지 않을 때, 내연기관의 실화를 판정하는 본 발명에 따른 기관실화판정장치의 바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 기관실화판정모듈은, 상기 제1회전변동차가 소정의 제1값보다 작지 않고 상기 제2회전변동차가 소정의 제2값보다 작지 않을 때, 중간회전변동차가 소정의 중간기준값보다 작다는 조건에서 상기 내연기관의 실화를 판정할 수도 있다. 상기 중간회전변동차는, 복수의 기통의 위상에 대응하는 위상각만큼 상기 대응하는 크랭크각에 앞선 크랭크각에서의 회전 변동과 복수 기통의 개수, 상기 개수-1, 및 상기 개수-2 가운데 선택된 1이상의 수치값을 상기 위상각에 곱한 값만큼 상기 각각의 대응하는 크랭크각에 앞선 크랭크각에서의 회전 변동간의 차이를 나타낸다. 이러한 형태는 내연기관의 실화를 적절하게 판정하는 것을 보장한다. 이 경우, 상기 기관실화판정모듈은 또한 상기 개수, 상기 개수-1, 및 상기 개수-2를 상기 위상각에 곱한 값만큼 앞선 크랭크각에서의 회전 변동들의 차이로 주어지는 모든 중간회전변동차가 소정의 중간기준값보다 작을 때, 상기 내연기관의 실화를 판정할 수도 있다. 이러한 형태는 내연기관의 실화를 더욱 적절하게 판정하는 것을 보장한다.
본 발명에 따른 기관실화판정장치에 있어서, 상기 소정의 제1각도 및 소정의 제2각도는 각각 360도 및 720도일 수도 있다. 하지만, 상기 제1각도 및 제2각도가 이들 값들로 제한되는 것은 아니며, 임의로 설정될 수도 있다.
본 발명에 따른 기관실화판정장치의 바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 회전변동연산모듈은, 상기 내연기관의 크랭크축의 소정의 크랭크각마다 회전각속도를 연산할 수도 있고, 상기 내연기관의 각각의 복수 기통의 점화 시기에서의 회전각속도와 상기 소정의 크랭크각에 앞선 이전의 점화 시기에서의 회전각속도간의 차이로서 상기 회전 변동을 계산할 수도 있다. 또한, 상기 회전변동연산모듈은, 상기 점화 시기에 대응하는 크랭크각에서의 회전 변동으로서, 상기 내연기관의 각각의 복수 기통의 점화 시기에 대응하는 회전각가속도를 계산할 수도 있다.
본 발명에 따른 기관실화판정장치는, 하이브리드 자동차에 탑재되어, 상기 하이브리드 자동차의 주행 상태에 독립하여 설정된 구동점(drive point)으로 작동되는 내연기관의 실화를 판정하는 데 사용될 수도 있다.
본 발명은 또한 가변 점화 시기를 갖는 복수-기통의 내연기관에서의 실화를 판정하는 기관실화판정방법에 관한 것이다. 상기 기관실화판정방법은, (a) 상기 내연기관의 크랭크축의 검출된 회전 위치를 토대로, 상기 내연기관 내의 복수의 기통의 각각의 점화 시기에 대응하는 크랭크각에서의 회전 변동을 순차적으로 연산하는 단계; (b) 제1회전변동차와 제2회전변동차를 연산하는 단계를 포함하되, 상기 제1회전변동차는 상기 대응하는 크랭크각에서 순차적으로 연산된 각각의 회전 변동과 각각의 대응하는 크랭크각에 소정의 제1각도만큼 앞선 크랭크각에서 연산된 회전 변동간의 차이를 나타내고, 상기 제2회전변동차는 상기 대응하는 크랭크각에서 순차적으로 연산된 각각의 회전 변동과 각각의 대응하는 크랭크각에 상기 소정의 제1각도와 상이한 소정의 제2각도만큼 앞선 크랭크각에서 연산된 회전 변동간의 차이를 나타내며; (c) 소정의 조건이 성립하기 위한 상기 내연기관의 시동으로부터의 시간 주기 동안, 상기 연산된 제1회전변동차와 상기 연산된 제2회전변동차를 토대로, 상기 내연기관의 실화를 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기관실화판정방법은, 내연기관의 크랭크축의 검출된 회전 위치를 토대로, 상기 내연기관 내의 복수의 기통의 각각의 점화 시기에 대응하는 크랭크각에서의 회전 변동을 순차적으로 연산한다. 상기 기관실화판정방법은 그 후에 제1회전변동차와 제2회전변동차를 연산한다. 상기 제1회전변동차는 상기 대응하는 크랭크각에서 순차적으로 연산된 각각의 회전 변동과 각각의 대응하는 크랭크각에 소정의 제1각도만큼 앞선 크랭크각에서 연산된 회전 변동간의 차이를 나타낸다. 상기 제2회전변동차는 상기 대응하는 크랭크각에서 순차적으로 연산된 각각의 회전 변동과 각각의 대응하는 크랭크각에 상기 소정의 제1각도와 상이한 소정의 제2각도만큼 앞선 크랭크각에서 연산된 회전 변동간의 차이를 나타낸다. 상기 기관실화판정방법은, 소정의 조건이 성립하기 위한 상기 내연기관의 시동으로부터의 시간 주기 동안, 상기 연산된 제1회전변동차와 상기 연산된 제2회전변동차를 토대로, 상기 내연기관의 실화를 판정한다. 다시 말해, 상기 기관실화판정방법은 상이한 이전의 크랭크각에서의 회전 변동들로부터 회전변동차의 장점을 취한다. 이러한 형태는 소정의 조건이 성립하기 위한 상기 내연기관의 시동으로부터의 시간 주기 동안 상기 내연기관의 실화를 적절하게 판정하는 것을 보장한다. 상기 '소정의 조건'은 내연기관의 배기배출제어유닛에 포함된 촉매의 워밍업의 완료일 수도 있다. 이러한 형태는 배기배출제어유닛에 포함된 촉매를 워밍업하기 위한 내연기관의 운전 시에도 상기 내연기관의 실화를 적절하면서도 정확하게 판정하는 것을 보장한다. 상기 '내연기관'은 시동 시, 내연기관의 배기배출제어유닛에 포함된 촉매를 워밍업하기 위해 지연된 점화 시기로 구동될 수도 있다. 이러한 형태는 배기배출제어유닛에 포함된 촉매를 워밍업하기 위해 지연된 점화 시기를 가지고 내연기관을 운전하는 동안에도 상기 내연기관의 실화를 적절하면서도 정확하게 판정하는 것을 보장한다.
본 발명에 따른 기관실화판정방법의 바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 단계 (c)는, 상기 내연기관의 배기배출제어유닛에 포함된 촉매의 워밍업을 완료하기 위한 상기 내연기관의 시동으로부터의 시간 주기 동안, 상기 내연기관의 실화를 판정한다. 본 발명에 따른 기관실화판정방법의 또다른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 단계 (c)는, 상기 제1회전변동차가 소정의 제1값보다 작지 않을 때와, 상기 제2회전변동차가 상기 소정의 제1값과 상이한 소정의 제2값보다 작지 않을 때, 상기 내연기관의 실화를 판정한다. 상기 소정의 제1값은 소정의 제2값보다 작을 수도 있다.
이하, 본 발명을 실시하는 일부 모드들을 첨부 도면들을 참조하여 바람직한 실시예들을 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에서의 내연기관용 기관실화판정장치를 구비한 하이브리드 자동차(20)의 구성예를 개략적으로 예시한다. 도 2는 기관전자제어유닛(24)에 의해 구동 및 제어되는 기관(22) 및 기관실화판정장치로서의 기능을 하는 기관전자제어유닛(24)의 구조를 개략적으로 예시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 하이브리드 자동차(20)는 기관전자제어유닛(24)(도면에는 기관 ECU로 표시됨)에 의해 구동 및 제어되는 기관(22), 상기 기관(22)의 출력축 또는 크랭크축(26)과 연결되는 캐리어 및 구동차륜(69a, 69b)의 차축에 링크된 구동축과 연결되는 링기어를 구비한 유성기어기구(30), 상기 유성기어기구(30)의 선기어와 연결되어, 인버터(41)를 통해 모터전자제어유닛(40)(도면에는 모터 ECU로 표시됨)에 의해 구동 및 제어되는 모터(MG1), 구동차륜(69a, 69b)의 차축에 링크된 구동축과 연결되어, 인버터(42)를 통해 모터전자제어유닛(40)에 의해 구동 및 제어되는 모터(MG2), 인버터(41, 42)를 통해 모터(MG1, MG2)와 전력을 입출력할 수 있는 배터리(50), 및 전체 하이브리드 자동차(20)의 작동을 제어하는 하이브리드전자제어유닛(70)을 포함한다. 상기 하이브리드전자제어유닛(70)은 CPU(72)를 포함하는 마이크로프로세서, 처리 프로그램들을 저장하는 ROM(74), 임시로 데이터를 저장하는 RAM(76), 입출력포트(도시안됨), 및 통신포트(도시안됨)로 구성된다. 상기 하이브리드전자제어유닛(70)은, 그 입력포트를 통해 변속레버위치(SP) 또는 변속위치센서(82)로부터 변속레버(81)의 현재 셋팅 위치, 액셀러레이터 오프닝(Acc) 또는 액셀러레이터페달위치센서(84)로부터 운전자가 액셀러레이터 페달(83)을 밟는 정도, 브레이크 페달 위치(BP) 또는 브레이크페달위치센서(86)로부터 운전자가 브레이크페달(85)을 밟는 정도, 및 차속센서(88)로부터의 차속(V)을 수신한다. 상기 하이브리드전자제어유닛(70)은 통신포트를 통해 기관전자제어유닛(24) 및 모터전자제어유닛(40)과 연결되어, 상기 기관전자제어유닛(24) 및 모터전자제어유닛(40)와 각종 제어 신호 및 데이터를 주고 받는다.
상기 기관(22)은 동력을 출력하기 위해 가솔린 또는 경유와 같은 탄화수소 연료를 소비하는 직렬-6기통 내연기관이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 에어클리너(air cleaner; 122)에 의해 클리닝되어 스로틀밸브(124)를 통해 흡인되는 공기는 연료분사밸브(126)로부터 공연혼합물로 분사되는 분무 연료와 혼합된다. 상기 공연혼합물은 흡입밸브(128)에 의하여 연소실 안으로 도입된다. 상기 도입된 공연혼합물은 스파크플러그(130)에 의해 이루어지는 스파크로 점화되어 폭발하듯이 연소되게 된다. 연소에너지에 의한 피스톤(132)의 왕복운동은 크랭크축(26)의 회전운동으로 변환된다. 상기 기관(22)으로부터의 배기는 (3원촉매로 충전된) 배기배출제어유닛(134)을 통해 상기 배기 내에 포함된 독성 성분, 즉 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 및 질소산화물(NOx)을 무해 성분으로 변환하게 되며, 외부 공기로 배출된다. 본 실시예의 기관(22)에서는, 각각의 6기통의 피스톤(132)이 각각의 기통의 점화 시기를 120도의 크랭크각(CA)만큼 시프트시키는 방식으로 크랭크축(26)에 부착된다.
기관(22)을 제어하기 위한 기관전자제어유닛(24)은 CPU(24a)를 포함하는 마이크로프로세서, 처리 프로그램을 저장하는 ROM(24b), 임시로 데이터를 저장하는 RAM(24c), 플래시메모리(도시안됨), 입출력포트(도시안됨), 및 통신포트(도시안됨)로 구성된다. 상기 기관전자제어유닛(24)은 그 입력포트(도시안됨)를 통해 상기 기관(22)의 상태들을 측정 및 검출하는 각종 센서들로부터 신호들을 수신한다. 상기 기관전자제어유닛(24)으로 입력되는 신호들은 크랭크축(26)의 회전각으로 검출되는 크랭크각센서(140)로부터의 크랭크각(CA), 상기 기관(22) 내의 냉각수의 온도로서 측정되는 수온센서(142)로부터의 냉각수온도(Tw), 연소실과의 가스 흡기 및 배기를 위한 흡기밸브(128) 및 배기밸브를 개폐하도록 구동되는 캠축의 회전위치로서 검출되는 캠위치센서(144)로부터의 캠 위치, 스로틀밸브(124)의 오프닝 또는 위치로서 검출되는 스로틀밸브위치센서(146)로부터의 스로틀밸브위치, 상기 기관(22)의 부하로서 측정되는 진공센서(148)로부터의 흡기류(Ga), 배기배출제어유닛(134)의 상류에 위치한 공연비센서(135a)로부터의 공연비(AF), 및 상기 배기배출제어유닛(134)의 하류에 위치한 산소센서(135b)로부터의 산소 농도를 포함한다. 상기 크랭크각센서(40)는 크랭크축(26) 상에 탑재된 자기 회전자(도시안됨)로 향하는 위치들에 배치된 내자성 요소들을 구비한 MRE 회전센서이다. 상기 크랭크각센서(140)는 소정의 각도마다(예컨대, 매 10도의 크랭크각(CA)으로) 펄스를 출력한다. 본 실시예의 구조에 있어서, 상기 기관전자제어유닛(24)은 크랭크각센서(140)로부터 출력되는 펄스들을 이용하여, 크랭크각(CA)을 특정하고 기관(22)의 회전속도(N)를 계산하게 된다. 상기 기관전자제어유닛(24)은 그 출력포트(도시안됨)를 통해 기관(22)을 구동 및 제어하기 위한 각종 제어신호 및 구동신호, 예컨대 연료분사밸브(126)에 대한 구동신호, 스로틀밸브(124)의 위치를 조절하기 위한 스로틀밸브모터(136)에 대한 구동신호, 점화장치와 통합된 점화코일(138)에 대한 제어신호, 및 흡기밸브(128)의 개폐시기를 변경하기 위한 가변밸브타이밍기구(150)에 대한 제어신호를 출력한다. 상술된 바와 같이, 상기 기관전자제어유닛(24)은 하이브리드전자제어유닛(70)과 통신한다. 상기 기관전자제어유닛(24)은 하이브리드전자제어유닛(70)으로부터의 제어 신호들을 수신하여, 상기 기관(22)을 구동 및 제어하는 한편, 상기 기관(22)의 구동 상태들에 관한 데이터를 요구사항들에 따라 상기 하이브리드전자제어유닛(70)으로 출력한다.
이하, 상기 구성을 갖는 실시예의 하이브리드 자동차(20)의 작업들, 특히 기관(22)의 시동 후에 배기배출제어유닛(134) 내의 촉매의 워밍업 시에 상기 기관전자제어유닛(24)에 의해 기관(22)의 실화를 판정하기 위한 일련의 작업들에 관한 설명을 한다. 도 3은 기관전자제어유닛(24)에 의해 실행되는 워밍업시 기관실화판정처리를 도시한 흐름도이다. 본 실시예의 하이브리드 자동차(20)는 운전자의 동력 요구 및 배터리(50)의 충전 상태(SOC)에 따라, 모터(MG2)로부터의 출력 동력에 의해서만 모터구동모드로 구동가능하다. 따라서, 상기 기관(22)은 배기배출제어유닛(134)에 포함된 촉매의 워밍업을 가속하기 위해 시동 직후 충분히 지연된 점화 시기로 구동된다.
워밍업시 기관실화판정처리에 있어서, 기관전자제어유닛(24)의 CPU(24a)는 우선 기관 실화 판정에 필요한 데이터, 예컨대 크랭크각센서(140)로부터의 크랭크각(CA)을 입력하고(단계 S100), 상기 입력된 크랭크각(CA)을 토대로 매 60도의 크랭크각(CA)으로 크랭크축(26)의 회전속도(N)를 연산한다(단계 S110). 매 60도의 크랭크각(CA)에서의 회전속도(N)는 소정의 크랭크각(CA)에서의 펄스와 10도 이전의 크랭크각(CA)에서의 펄스간의 간격으로부터 계산된다. 상기 CPU(24a)는 후속해서 매 60도의 크랭크각(CA)에서의 회전속도(N)의 차이로서 상기 기관(22)의 6기통 각각의 점화 시기에 대응하는 매 120도의 크랭크각(CA)에서의 회전 변동(Nxd)을 계산한다(단계 S120). 그 후, 상기 CPU(24a)는 연속해서 소정의 크랭크각(CA)에서의 계산된 회전 변동(Nxd)과 회전변동차(Nxd360)로서 360도 이전의 크랭크각(CA)에서의 계산된 회전 변동(Nxd)간의 차이를 연산하고(단계 S130), 소정의 크랭크각(CA)에서의 계산된 회전 변동(Nxd)과 회전변동차(Nxd720)로서 720도 이전의 크랭크각(CA)에서의 계산된 회전 변동(Nxd)간의 차이를 연산한다(단계 S140). 회전 변동(Nxd)은 매 120도의 크랭크각(CA)으로 계산된다. 따라서, 360도 이전의 크랭크각(CA)에서의 회전 변동(Nxd)은 3번 앞선 크랭크각(CA)에서의 회전 변동이고, 720도 이전의 크랭크각(CA)에서의 회전 변동(Nxd)은 6번 앞선 크랭크각(CA)에서의 회전 변동이다. 도 3의 흐름도에서는, 상기 회전 변동들이 Nxd(n), Nxd(n-3), Nxd(n-6)으로 표시되어 있다.
상기 연산된 회전변동차(Nxd360)는 소정의 제1의 360도실화기준값(A1)과 비교되는 반면(단계 S150), 상기 연산된 회전변동차(Nxd720)는 소정의 제1의 720도실화기준값(B1)과 비교된다(단계 S160). 상기 제1의 360도실화기준값(A1) 및 제1의 720도실화기준값(B1)은 실험적으로 또는 그렇지 않으면 배기배출제어유닛(134)에 포함된 촉매를 워밍업하기 위해 충분히 지연된 점화 시기를 가지고 상기 기관(22)을 운전하는 동안에 실화가 발생한 경우, 실화된 기통의 점화 시기에 대응하는 회전변동차(Nxd360, Nxd720)보다는 작지만, 점화된 기통의 점화 시기에 대응하는 회전변동차(Nxd360, Nxd720)보다는 큰 것으로 결정된다. 본 실시예의 기관(22)에서는, 제1의 360도실화기준값(A1)이 제1의 720도실화기준값(B1)보다 약간 작다. 연산된 회전변동차(Nxd360)가 소정의 제1의 360도실화기준값(A1)보다 크지 않은 경우 또는 연산된 회전변동차(Nxd720)가 소정의 제1의 720도실화기준값(B1)보다 크지 않은 경우, 상기 CPU(24a)는 실화가 없음을 식별하고, 워밍업시 기관실화판정처리로부터 빠져 나간다.
연산된 회전변동차(Nxd360)가 소정의 제1의 360도실화기준값(A1)을 초과하는 경우 또는 연산된 회전변동차(Nxd720)가 소정의 제1의 720도실화기준값(B1)을 초과하는 경우에는, 초과하는 회전변동차(Nxd360, Nxd720)를 갖는 기통이 세번째 서수의 점화를 갖는 실화된 기통으로 특정된다(단계 S170). 그 후, 상기 CPU(24a)는 회전변동차비율(Nja2, Nja3, Nja4)을 계산한다(단계 S180). 회전변동차비율(Nja2)은 실화된 기통의 세번째 앞 기통의 3회-이전의 회전변동차(Nxd360(0))를 상기 실화된 기통의 회전변동차(Nxd360(3))로 나누어 얻어진다. 회전변동차비율(Nja3)은 실화된 기통 바로 직전 기통의 1회-이전의 회전변동차(Nxd360(2))를 상기 실화된 기통의 회전변동차(Nxd360(3))로 나누어 얻어진다. 회전변동차비율(Nja4)은 실화된 기통 바로 직후 기통의 1회-이후의 회전변동차(Nxd360(4))를 상기 실화된 기통의 회전변동차(Nxd360(3))로 나누어 얻어진다. 상기 CPU(24a)는 또한 회전변동차비율(Njb2, Njb3, Njb4)도 계산한다(단계 S190). 회전변동차비율(Njb2)은 실화된 기통의 세번째 앞 기통의 3회-이전의 회전변동차(Nxd720(0))를 상기 실화된 기통의 회전변동차(Nxd720(3))로 나누어 얻어진다. 회전변동차비율(Njb3)은 실화된 기통 바로 직전 기통의 1회-이전의 회전변동차(Nxd720(2))를 상기 실화된 기통의 회전변동차(Nxd720(3))로 나누어 얻어진다. 회전변동차비율(Njb4)은 실화된 기통 바로 직후 기통의 1회-이후의 회전변동차(Nxd720(4))를 상기 실화된 기통의 회전변동차(Nxd720(3))로 나누어 얻어진다.
상기 CPU(24a)는 연속해서 상기 계산된 회전변동차비율(Nja2)이 소정의 제2의 360도실화기준값(A21, A22) 사이의 범위에 있는 지의 여부, 상기 계산된 회전변동차비율(Nja3)이 소정의 제3의 360도실화기준값(A31, A32) 사이의 범위에 있는 지의 여부, 및 상기 계산된 회전변동차비율(Nja4)이 소정의 제4의 360도실화기준값(A41, A42) 사이의 범위에 있는 지의 여부를 판정한다(단계 S200). 상기 CPU(24a)는 또한 연속해서 상기 계산된 회전변동차비율(Njb2)이 소정의 제2의 720도실화기준값(B21, B22) 사이의 범위에 있는 지의 여부, 상기 계산된 회전변동차비율(Njb3)이 소정의 제3의 720도실화기준값(B31, B32) 사이의 범위에 있는 지의 여부, 및 상기 계산된 회전변동차비율(Njb4)이 소정의 제4의 720도실화기준값(B41, B42) 사이의 범위에 있는 지의 여부를 판정한다(단계 S210). 상기 제2의 360도실화기준값(A21, A22), 제3의 360도실화기준값(A31, A32) 및 제4의 360도실화기준값(A41, A42)은 실험적으로 또는 그렇지 않으면 배기배출제어유닛(134)에 포함된 촉매를 워밍업하기 위해 충분히 지연된 점화 시기를 가지고 상기 기관(22)을 운전하는 동안에 실화가 발생한 경우, 회전변동차비율(Nja2)보다 작거나 크고, 회전변동차비율(Nja3)보다 작거나 크고, 회전변동차비율(Nja4)보다 작거나 큰 것으로 특정된다. 상기 제2의 720도실화기준값(B21, B22), 제3의 720도실화기준값(B31, B32) 및 제4의 720도실화기준값(B41, B42)은 실험적으로 또는 그렇지 않으면 배기배출제어유닛(134)에 포함된 촉매를 워밍업하기 위해 충분히 지연된 점화 시기를 가지고 상기 기관(22)을 운전하는 동안에 실화가 발생한 경우, 회전변동차비율(Njb2)보다 작거나 크고, 회전변동차비율(Njb3)보다 작거나 크고, 회전변동차비율(Njb4)보다 작거나 큰 것으로 특정된다. 상기 회전변동차비율(Nja2)이 제2의 360도실화기준값(A21, A22)의 범위 내에 있고, 회전변동차비율(Nja3)이 제3의 360도실화기준값(A31, A32)의 범위 내에 있고, 회전변동차비율(Nja4)이 제4의 360도실화기준값(A41, A42)의 범위 내에 있는 경우와, 상기 회전변동차비율(Njb2)이 제2의 720도실화기준값(B21, B22)의 범위 내에 있고, 회전변동차비율(Njb3)이 제3의 720도실화기준값(B31, B32)의 범위 내에 있고, 회전변동차비율(Njb4)이 제4의 720도실화기준값(B41, B42)의 범위 내에 있는 경우, 상기 CPU(24a)는 실화의 판정을 출력하고(단계 S220), 워밍업시 기관실화판정처리로부터 빠져 나간다. 여하한의 회전변동차비율(Nja2, Nja3, Nja4)이 제2의 360도실화기준값(A21, A22)의 범위 밖에 있고, 제3의 360도실화기준값(A31, A32)의 범위 밖에 있고, 제4의 360도실화기준값(A41, A42)의 범위 밖에 있는 경우, 또는 여하한의 회전변동차비율(Njb2, Njb3, Njb4)이 제2의 720도실화기준값(B21, B22)의 범위 밖에 있고, 제3의 720도실화기준값(B31, B32)의 범위 밖에 있고, 제4의 720도실화기준값(B41, B42)의 범위 밖에 있는 경우에는, 상기 CPU(24a)는 실화가 판정되지 않았음을 식별하고, 워밍업시 기관실화판정처리로부터 빠져 나간다.
도 4는 실화가 발생한 경우 회전변동차(Nxd360)의 시변을 도시한 그래프이다. 도 5는 실화가 발생한 경우 회전변동차(Nxd720)의 시변을 도시한 그래프이다. 배기배출제어유닛(134)에 포함된 촉매를 워밍업하기 위해 충분히 지연된 점화 시기를 가지고 상기 기관(22)을 운전하는 동안 비교적 느린 연소로 인하여, 회전변동차의 변화 패턴 및 회전 변동의 변화를 초래한다. 따라서, 회전변동차(Nxd360)와 회전변동차(Nxd720)간에 약간의 차이가 있을 수도 있다. 하지만, 회전변동차(Nxd360)와 회전변동차(Nxd720)간의 약간의 차이에도 불구하고, 실화된 기통의 회전변동차는 점화된 기통의 회전변동차보다는 훨씬 더 크다. 예시된 바와 같이, 실화가 발생한 경우, 한 사이클의 단 하나의 소정의 기통에서의 회전변동차(Nxd360)가 제1의 360도실화기준값(A1)을 초과하는 한편, 소정의 기통에서의 회전변동차(Nxd720)는 제1의 720도실화기준값(B1)을 명확하게 초과한다. 판정 오류의 가능성을 없애기 위하여, 본 실시예의 절차는 소정의 기통에서의 회전변동차(Nxd360)가 제1의 360도실화기준값(A1)을 초과하는 것과 소정의 기통에서의 회전변동차(Nxd720)가 제1의 720도실화기준값(B1)을 초과하는 지의 비교 결과 이외에, 상기 회전변동차(Nxd360)와 관련된 회전변동차비율(Nja2, Nja3, Nja4)과 상기 회전변동차(Nxd720)와 관련된 회전변동차비율(Njb2, Njb3, Njb4)을 토대로 기관 실화를 판정한다. 본 실시예의 워밍업시 기관실화판정처리는, 상기 기관(22)에서의 충분히 지연된 점화 시기를 가지고 배기배출제어유닛(134)에 포함된 촉매의 워밍업을 하는 동안 기관의 실화를 적절하면서도 정확하게 판정하는 것을 보장한다.
상술된 바와 같이, 하이브리드 자동차(20) 상에 탑재된 본 실시예의 기관실화판정장치는, 360도-이전의 크랭크각(CA)에서의 회전 변동(Nxd)으로부터의 차이로서 연산된 회전변동차(Nxd360)와 관련되고, 720도-이전의 크랭크각(CA)에서의 회전 변동(Nxd)으로부터의 차이로서 연산된 회전변동차(Nxd720)와 관련된 소정의 조건들의 성립 하에 기관의 실화를 판정한다. 이러한 형태는 회전변동차(Nxd360)만을 기초로 한 기관 실화 판정 또는 회전변동차(Nxd720)만을 기초로 한 기관 실화 판정에 비해, 상기 기관(22)에서의 충분히 지연된 점화 시기를 가지고 배기배출제어유닛(134)에 포함된 촉매의 워밍업을 하는 동안 기관의 실화를 더욱 적절하면서도 정확하게 판정하는 것을 보장한다. 본 실시예의 기관실화판정장치는, 소정의 기통에서의 회전변동차(Nxd360)가 제1의 360도실화기준값(A1)을 초과하는 것과 소정의 기통에서의 회전변동차(Nxd720)가 제1의 720도실화기준값(B1)을 초과하는 지의 비교 결과들 이외에, 상기 회전변동차(Nxd360)와 관련된 회전변동차비율(Nja2, Nja3, Nja4)과 상기 회전변동차(Nxd720)와 관련된 회전변동차비율(Njb2, Njb3, Njb4)을 토대로 기관 실화를 판정한다. 이러한 형태는 기관 실화 판정의 적절성과 정확성을 더욱 보장한다.
하이브리드 자동차(20) 상에 탑재된 본 실시예의 기관실화판정장치는, 소정의 기통에서의 회전변동차(Nxd360)가 제1의 360도실화기준값(A1)을 초과하는 것과 소정의 기통에서의 회전변동차(Nxd720)가 제1의 720도실화기준값(B1)을 초과하는 지의 비교 결과들 이외에, 상기 회전변동차(Nxd360)와 관련된 회전변동차비율(Nja2, Nja3, Nja4)과 상기 회전변동차(Nxd720)와 관련된 회전변동차비율(Njb2, Njb3, Njb4) 양자 모두를 토대로 기관 실화를 판정한다. 한 가지 가능성 있는 수정예는, 소정의 기통에서의 회전변동차(Nxd360)가 제1의 360도실화기준값(A1)을 초과하는 것과 소정의 기통에서의 회전변동차(Nxd720)가 제1의 720도실화기준값(B1)을 초과하는 지의 비교 결과들 이외에, 상기 회전변동차(Nxd360)와 관련된 회전변동차비율(Nja2, Nja3, Nja4) 및 회전변동차(Nxd720)와 관련된 회전변동차비율(Njb2, Njb3, Njb4) 중 어느 하나를 토대로 기관 실화를 판정할 수도 있다. 가능성 있는 또다른 수정예는, 소정의 기통에서의 회전변동차(Nxd360)가 제1의 360도실화기준값(A1)을 초과하는 것과 소정의 기통에서의 회전변동차(Nxd720)가 제1의 720도실화기준값(B1)을 초과하는 지의 비교 결과만을 토대로 기관 실화를 판정할 수도 있다. 상기 회전변동차(Nxd360)와 관련된 모든 회전변동차비율(Nja2, Nja3, Nja4)이 본질적인 것은 아니며, 이러한 회전변동차비율(Nja2, Nja3, Nja4) 중 일부만이 기관 실화의 판정을 위한 기초의 일부로 사용될 수도 있다. 이와 유사하게, 상기 회전변동차(Nxd720)와 관련된 모든 회전변동차비율(Njb2, Njb3, Njb4)이 본질적인 것은 아니며, 이러한 회전변동차비율(Njb2, Njb3, Njb4) 중 일부만이 기관 실화의 판정을 위한 기초의 일부로 사용될 수도 있다. 기관 실화의 판정을 위한 기초의 일부로서, 회전변동차(Nxd360)와 관련된 여타의 회전변동차비율 및 회전변동차(Nxd720)와 관련된 여타의 회전변동차비율이 상기 회전변동차(Nxd360)와 관련된 회전변동차비율(Nja2, Nja3, Nja4) 및 회전변동차(Nxd720)와 관련된 회전변동차비율(Njb2, Njb3, Njb4)을 대체할 수도 있다.
하이브리드 자동차(20) 상에 탑재된 본 실시예의 기관실화판정장치는, 360도-이전의 크랭크각(CA)에서의 회전 변동(Nxd)으로부터의 차이로서 연산된 회전변동차(Nxd360)와 관련되고, 720도-이전의 크랭크각(CA)에서의 회전 변동(Nxd)으로부터의 차이로서 연산된 회전변동차(Nxd720)와 관련된 소정의 조건들의 성립 하에, 상기 기관(22)에서의 충분히 지연된 점화 시기를 가지고 상기 배기배출제어유닛(134)에 포함된 촉매를 워밍업하는 동안 기관의 실화를 판정한다. 하지만, 상기 회전변동차(Nxd360, Nxd720)는 결코 제한되지 아니한다. 여하한의 상이한 각도-이전의 크랭크각(CA)에서의 회전 변동(Nxd)으로부터의 차이들로 연산되는 여하한의 상이한 두 회전변동차가 상기 촉매의 워밍업 시에 기관(22)의 실화를 판정하는 데 사용될 수도 있다.
하이브리드 자동차(20) 상에 탑재된 본 실시예의 기관실화판정장치는, 매 60도의 크랭크각(CA)에서의 회전 속도(N)의 차이로서 기관(22)의 6기통 각각의 점화 시기에 대응하는 매 120도의 크랭크각(CA)에서의 회전 변동(Nxd)을 계산한다. 상기 회전 변동(Nxd)은 대안적으로 매 또다른 상이한 각도의 크랭크각(CA)에서의 회전 속도(N)의 차이로서 연산될 수도 있다. 그렇지 않으면, 상기 회전 변동(Nxd)은 기관(22)의 6기통 각각의 점화 시기에 대응하는 매 120도의 크랭크각(CA)에서의 회전각가속도로서 주어질 수도 있다.
하이브리드 자동차(20) 상에 탑재된 본 실시예의 기관실화판정장치는, 직렬-6기통 내연기관(22)에서의 실화를 판정한다. 본 실시예의 절차는 여하한의 개수의 다수 기통을 구비한 기관에서 실화를 판정할 때에도 적용가능하다.
하이브리드 자동차(20B) 상에 탑재된 또다른 기관실화판정장치를 본 발명의 제2실시예로서 후술하기로 한다. 제2실시예의 하이브리드 자동차(20B)의 하드웨어 구성은 도 1 및 도 2에 도시된 제1실시예의 하이브리드 자동차(20)와 동일하므로, 이하 구체적으로 설명하지는 않기로 한다. 제2실시예의 하이브리드 자동차(20B)는 도 3의 흐름도에 도시된 워밍업시 기관실화판정처리 대신에, 도 6의 흐름도에 도시된 워밍업시 기관실화판정처리를 실행한다. 도 6의 워밍업시 기관실화판정처리는, 단계 S160의 처리 이후에 추가 단계 S162 및 S164를 실행한다는 점을 제외하고는, 도 3의 워밍업시 기관실화판정처리와 동일하다. 아래의 상세한 설명은 주로 앞서 설명된 제1실시예의 워밍업시 기관실화판정처리와 제2실시예의 워밍업시 기관실화판정처리의 차이점에 관한 것이다.
제2실시예의 워밍업시 기관실화판정처리에 있어서, 상기 기관전자제어유닛(24)의 CPU(24a)는 우선 기관 실화의 판정에 필요한 데이터, 예컨대 크랭크각센서(140)로부터의 크랭크각(CA)을 입력하고(단계 S100), 상기 입력된 크랭크각(CA)을 토대로 매 60도의 크랭크각(CA)으로 크랭크축(26)의 회전속도(N)를 연산한다(단계 S110). 상기 CPU(24a)는 후속해서 매 60도의 크랭크각(CA)에서의 회전속도(N)의 차이로서 상기 기관(22)의 6기통 각각의 점화 시기에 대응하는 매 120도의 크랭크각(CA)에서의 회전 변동(Nxd)을 계산한다(단계 S120). 그 후, 상기 CPU(24a)는 연속해서 소정의 크랭크각(CA)에서의 계산된 회전 변동(Nxd)과 회전변동차(Nxd360)로서 360도 이전의 크랭크각(CA)에서의 계산된 회전 변동(Nxd)간의 차이를 연산하고(단계 S130), 소정의 크랭크각(CA)에서의 계산된 회전 변동(Nxd)과 회전변동차(Nxd720)로서 720도 이전의 크랭크각(CA)에서의 계산된 회전 변동(Nxd)간의 차이를 연산한다(단계 S140). 상기 연산된 회전변동차(Nxd360)는 소정의 제1의 360도실화기준값(A1)과 비교되는 반면(단계 S150), 상기 연산된 회전변동차(Nxd720)는 소정의 제1의 720도실화기준값(B1)과 비교된다(단계 S160). 상기 연산된 회전변동차(Nxd360)가 소정의 제1의 360도실화기준값(A1)보다 크지 않은 경우 또는 연산된 회전변동차(Nxd720)가 소정의 제1의 720도실화기준값(B1)보다 크지 않은 경우에는, 상기 CPU(24a)가 실화가 없음을 식별하고, 도 6의 워밍업시 기관실화판정처리로부터 빠져 나간다.
상기 연산된 회전변동차(Nxd360)가 소정의 제1의 360도실화기준값(A1)을 초과하는 경우와, 상기 연산된 회전변동차(Nxd720)가 소정의 제1의 720도실화기준값(B1)을 초과하는 경우, 중간회전변동차(Nm(1) 내지 Nm(4))는 120도-이전의 크랭크각(CA)에서의 회전 변동(Nxd(n-1))과 추가 120도-이전의 크랭크각(CA), 추가 240도-이전의 크랭크각(CA), 추가 360도-이전의 크랭크각(CA) 및 540도-이전의 크랭크각(CA)에서의 회전 변동(Nxd(n-2), Nxd(n-3), Nxd(n-4), Nxd(n-5))간의 차이로서 각각 연산된다(단계 S162). 그 후, 상기 CPU(24a)는 상기 연산된 모든 중간회전변동차(Nm(1) 내지 Nm(4))가 소정의 중간실화기준값(C1)보다 낮은 지의 여부를 판정한다(단계 S164). 상기 회전 변동(Nxd(n-1))은, 회전 변동(Nxd(n))을 가져 회전변동차(Nxd360) 및 회전변동차(Nxd720)를 토대로 실화될 것으로 예상되는 소정의 기통 바로 직전에 점화된 1회-이전의 기통에 관한 것이다. 상기 회전 변동(Nxd(n-2), Nxd(n-3), Nxd(n-4), Nxd(n-5))은 각각 점화된 1회-이전의 기통 앞의 1기통, 2기통, 3기통 및 4기통들이 점화되는 1회-이전의 기통, 2회-이전의 기통, 3회-이전의 기통 및 4회-이전의 기통에 관한 것이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 중간회전변동차(Nm(1) 내지 Nm(4))는 회전 변동(Nxd(n-1))로부터의 회전 변동(Nxd(n-2), Nxd(n-3), Nxd(n-4), Nxd(n-5))의 차이들을 나타낸다. 다시 말해, 상기 중간회전변동차(Nm(1) 내지 Nm(4))는, 정상적으로 점화될 것으로 예상되는(즉, 실화되지 않을 것으로 예상되는) 1회-이전의 기통에서의 회전 변동과 1회-이전의 기통 전의 보다 앞선 기통들에서의 회전 변동들간의 차이를 나타낸다. 정상적으로 점화된 기통들은 유사한 회전 변동을 가지므로, 정상적으로 점화된 기통들에서의 회전 변동들간의 차이는 매우 작게 된다. 이에 따라, 상기 중간회전변동차(Nm(1) 내지 Nm(4))는 작은 값들을 가지게 된다. 제2실시예의 절차는 이러한 조건들을 고려하여 중간실화기준값(C1)을 특정한다. 상기 중간실화기준값(C1)은 실화되지 않거나 점화된 기통들에서의 회전 변동들간의 표준 차이보다 크도록 설정된다.
모든 중간회전변동차(Nm(1) 내지 Nm(4))가 소정의 중간실화기준값(C1)보다 작으면, 제1의 360도실화기준값(A1) 및 제1의 720도실화기준값(B1)을 각각 초과하는 회전변동차(Nxd360, Nxd720)를 갖는 기통은 점화 순서에 있어서 세번째(third ordinal number of ignition) 실화된 기통으로 특정된다(단계 S170). 그 후, 상기 CPU(24a)는 회전변동차비율(Nja2, Nja3, Nja4)을 계산하고(단계 S180), 회전변동차비율(Njb2, Njb3, Njb4)을 계산하여(단계 S190), 상기 제1실시예의 워밍업시 기관실화판정처리와 동일한 방식으로, 상기 계산된 회전변동차비율(Nja2, Nja3, Nja4) 및 상기 계산된 회전변동차비율(Njb2, Njb3, Njb4)을 토대로 기관 실화를 판정한다(단계 S200 내지 S220). 다른 한편으로, 여하한의 중간회전변동차(Nm(1) 내지 Nm(4))가 소정의 중간실화기준값(C1)보다 작지 않으면, 상기 CPU(24a)는 실화가 없음을 식별하고, 상기 계산된 회전변동차비율(Nja2, Nja3, Nja4) 및 상기 계산된 회전변동차비율(Njb2, Njb3, Njb4)에 기초한 실화 판정없이, 도 6의 워밍업시 기관실화판정처리로부터 빠져 나간다.
상술된 바와 같이, 하이브리드 자동차(20B) 상에 탑재된 제2실시예의 기관실화판정장치는 우선 360도-이전의 크랭크각(CA)에서의 회전 변동(Nxd)으로부터의 차이로서 연산된 회전변동차(Nxd360)와 관련되고, 720도-이전의 크랭크각(CA)에서의 회전 변동(Nxd)으로부터의 차이로서 연산된 회전변동차(Nxd720)와 관련된 소정의 조건들의 성립 또는 불성립을 식별한다. 소정의 조건들의 성립 시, 제2실시예의 기관실화판정장치는 중간회전변동차(Nm(1) 내지 Nm(4))를 계산한다. 상기 중간회전변동차(Nm(1) 내지 Nm(4))는 회전 변동(Nxd(n-1))으로부터의 회전 변동(Nxd(n-2), Nxd(n-3), Nxd(n-4), Nxd(n-5))의 차이를 나타낸다. 상기 회전 변동(Nxd(n-1))은, 회전 변동(Nxd(n))을 가져 회전변동차(Nxd360) 및 회전변동차(Nxd720)를 토대로 실화될 것으로 예상되는 소정의 기통 바로 직전에 점화된 1회-이전의 기통에 관한 것이다. 상기 회전 변동(Nxd(n-2), Nxd(n-3), Nxd(n-4), Nxd(n-5))은 각각 점화된 1회-이전의 기통 앞의 1기통, 2기통, 3기통 및 4기통들이 점화되는 1회-이전의 기통, 2회-이전의 기통, 3회-이전의 기통 및 4회-이전의 기통에 관한 것이다. 제2실시예의 기관실화판정장치는, 실화되지 않거나 점화된 기통들에서의 회전 변동들간의 표준 차이보다 크도록 설정되는 중간실화기준값(C1)보다 모든 중간회전변동차(Nm(1) 내지 Nm(4))가 작을 때 기관 실화를 판정한다. 이러한 형태는 상기 기관(22)에서의 충분히 지연된 점화 시기를 가지고 배기배출제어유닛(134)에 포함된 촉매의 워밍업을 하는 동안 기관의 실화를 적절하면서도 정확하게 판정할 수 있게 한다. 제2실시예의 기관실화판정장치는, 회전변동차(Nxd360) 및 회전변동차(Nxd720)와 관련된 비교 결과들과 상기 중간회전변동차(Nm(1) 내지 Nm(4))와 관련된 비교 결과들 이외에, 상기 회전변동차(Nxd360)와 관련된 회전변동차비율(Nja2, Nja3, Nja4)과 상기 회전변동차(Nxd720)와 관련된 회전변동차비율(Njb2, Njb3, Njb4)을 토대로 기관 실화를 판정한다. 이러한 형태는 기관 실화 판정의 적절성과 정확성을 더욱 증대시킨다.
하이브리드 자동차(20B) 상에 탑재된 제2실시예의 기관실화판정장치는, 회전 변동(Nxd(n-1))으로부터의 회전 변동(Nxd(n-2), Nxd(n-3), Nxd(n-4), Nxd(n-5))의 차이로서 4개의 중간회전변동차(Nm(1) 내지 Nm(4))를 계산한다. 상기 회전 변동(Nxd(n-1))은, 회전 변동(Nxd(n))을 가져 회전변동차(Nxd360) 및 회전변동차(Nxd720)를 토대로 실화될 것으로 예상되는 소정의 기통 바로 직전에 점화된 1회-이전의 기통에 관한 것이다. 상기 회전 변동(Nxd(n-2), Nxd(n-3), Nxd(n-4), Nxd(n-5))은 각각 점화된 1회-이전의 기통 앞의 1기통, 2기통, 3기통 및 4기통들이 점화되는 1회-이전의 기통, 2회-이전의 기통, 3회-이전의 기통 및 4회-이전의 기통에 관한 것이다. 제2실시예의 기관실화판정장치는, 4개의 중간회전변동차(Nm(1) 내지 Nm(4))가 모두 소정의 중간실화기준값(C1)보다 작다는 조건에서 기관 실화를 판정한다. 하지만, 4개의 모든 중간회전변동차(Nm(1) 내지 Nm(4))가 본질적인 것은 아니다. 한 가지 수정된 절차는 4개의 중간회전변동차(Nm(1) 내지 Nm(4)) 가운데 3개 이하의 중간회전변동차를 계산할 수도 있고, 상기 계산된 모든 중간회전변동차가 소정의 중간실화기준값(C1)보다 작다는 조건에서 기관 실화를 판정할 수도 있다.
제2실시예의 하이브리드 자동차(20B)는 기관(22)으로서 직렬-6기통 내연기관을 구비한다. 이에 따라, 제2실시예의 절차는 4개의 중간회전변동차(Nm(1) 내지 Nm(4))를 계산한다. 제2실시예의 기술은 3이상의 기통을 구비한 여하한의 기관에도 적용가능하며, (기통수 - 2) 중간회전변동차를 계산한다.
상기 실시예들은 기관(22), 유성기어기구(30) 및 두 모터(MG1, MG2)가 구비된 하이브리드 자동차(20) 상에 탑재된 기관실화판정장치에 관한 것이다. 본 발명의 기술은 다른 구성을 갖는 여하한의 하이브리드 자동차 상에 탑재된 기관실화판정장치에 의해 그리고 다른 구성을 갖는 여하한의 모터차량 상에 탑재된 기관실화판정장치에 의해서도 실현될 수 있다. 본 발명의 다른 적용예들은 모터차량 이외의 여하한의 이동체 상에 탑재된 기관실화판정장치 및 고정 설비에 설치된 기관실화판정장치를 포함한다.
상기 실시예들은 하이브리드 자동차(20) 상에 탑재된 기관(22)용 기관실화판정장치에 관한 것이다. 본 발명의 기술은 또한 하이브리드 자동차(20) 상에 탑재된 기관(22)의 실화를 판정하는 대응하는 기관실화판정방법 뿐만 아니라, 여타의 구성을 갖는 여타의 모터차량 상에 탑재된 기관의 실화를 판정하는 기관실화판정방법에 의해서도 실현된다.
상술된 실시예 및 그 수정예들은 제한적이지 않고 예시적인 모든 실시형태를 고려할 수 있다. 본 발명의 요지의 범위 또는 기술적 사상을 벗어나지 않으면서, 여타의 수정, 변경 및 변형들이 가능하다는 것은 자명하다.
본 발명의 기술은 내연기관 및 내연기관용 기관실화판정장치의 제조 산업과 기타 관련 산업에 적용되는 것이 바람직하다.

Claims (17)

  1. 가변 점화 시기를 갖는 복수-기통의 내연기관에서의 실화를 판정하는 기관실화판정장치에 있어서,
    상기 내연기관의 크랭크축의 회전 위치를 검출하는 회전위치검출유닛;
    상기 내연기관의 크랭크축의 검출된 회전 위치를 토대로, 상기 내연기관 내의 복수의 기통의 각각의 점화 시기에 대응하는 크랭크각에서의 회전 변동을 순차적으로 연산하는 회전변동연산모듈;
    제1회전변동차와 제2회전변동차를 연산하는 회전변동차연산모듈을 포함하되, 상기 제1회전변동차는 상기 대응하는 크랭크각에서 순차적으로 연산된 각각의 회전 변동과 각각의 대응하는 크랭크각에 소정의 제1각도만큼 앞선 크랭크각에서 연산된 회전 변동간의 차이를 나타내고, 상기 제2회전변동차는 상기 대응하는 크랭크각에서 순차적으로 연산된 각각의 회전 변동과 각각의 대응하는 크랭크각에 상기 소정의 제1각도와 상이한 소정의 제2각도만큼 앞선 크랭크각에서 연산된 회전 변동간의 차이를 나타내며;
    상기 내연기관의 시동으로부터 소정 조건이 성립할 때까지는, 상기 회전변동차연산모듈에 의해 연산되는 제1회전변동차와 제2회전변동차를 토대로, 상기 내연기관의 실화를 판정하는 기관실화판정모듈을 포함하여 이루어지고,
    상기 회전변동연산모듈은, 상기 내연기관의 크랭크축의 소정의 크랭크각마다 회전각속도를 연산하고, 상기 내연기관의 각각의 복수 기통의 점화 시기에서의 회전각속도와 상기 소정의 크랭크각에 앞선 이전의 점화 시기에서의 회전각속도간의 차이로서 상기 회전 변동을 계산하는 것을 특징으로 하는 기관실화판정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소정의 조건은 상기 내연기관의 배기배출제어유닛에 포함된 촉매의 워밍업(warm-up)의 완료인 것을 특징으로 하는 기관실화판정장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 내연기관은 시동 시, 상기 내연기관의 배기배출제어유닛에 포함된 촉매를 워밍업하기 위해 지연된 점화 시기로 구동되는 것을 특징으로 하는 기관실화판정장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기관실화판정모듈은, 상기 제1회전변동차가 소정의 제1값보다 작지 않을 때와, 상기 제2회전변동차가 상기 소정의 제1값과 상이한 소정의 제2값보다 작지 않을 때, 상기 내연기관의 실화를 판정하는 것을 특징으로 하는 기관실화판정장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 소정의 제1값은 상기 소정의 제2값보다 작은 것을 특징으로 하는 기관실화판정장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 기관실화판정모듈은, 상기 소정의 제1값보다 작지 않은 어느 하나의 제1회전변동차로서 선택되는 제1대상회전변동차와 상기 제1대상회전변동차가 아닌 또다른 제1회전변동차와의 비율이 소정의 제1실화식별비율범위 내에 있을 때와, 상기 소정의 제2값보다 작지 않은 어느 하나의 제2회전변동차로서 선택되는 제2대상회전변동차와 상기 제2대상회전변동차가 아닌 또다른 제2회전변동차와의 비율이 상기 소정의 제1실화식별비율범위와 상이한 소정의 제2실화식별비율범위 내에 있을 때, 상기 내연기관의 실화를 판정하는 것을 특징으로 하는 기관실화판정장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 또다른 제1회전변동차는, 상기 제1대상회전변동차보다 3번 앞선 3회-이전의 제1회전변동차, 상기 제1대상회전변동차 바로 직전인 1회-이전의 제1회전변동차, 및 상기 제1대상회전변동차 바로 직후인 1회-이후의 제1회전변동차 중 하나이고,
    상기 또다른 제2회전변동차는, 상기 제2대상회전변동차보다 3번 앞선 3회-이전의 제2회전변동차, 상기 제2대상회전변동차 바로 직전인 1회-이전의 제2회전변동차, 및 상기 제2대상회전변동차 바로 직후인 1회-이후의 제2회전변동차 중 하나인 것을 특징으로 하는 기관실화판정장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 기관실화판정모듈은, 상기 제1회전변동차가 상기 소정의 제1값보다 작지 않을 때와, 상기 제2회전변동차가 상기 소정의 제2값보다 작지 않을 때, 중간회전변동차가 소정의 중간기준값보다 작다는 조건에서 상기 내연기관의 실화를 판정하되,
    상기 중간회전변동차는, 복수의 기통의 위상에 대응하는 위상각만큼 상기 대응하는 크랭크각에 앞선 크랭크각에서의 회전 변동과 복수 기통의 개수, 상기 개수-1, 및 상기 개수-2 가운데 선택된 1이상의 수치값을 상기 위상각에 곱한 값만큼 상기 각각의 대응하는 크랭크각에 앞선 크랭크각에서의 회전 변동간의 차이를 나타내는 것을 특징으로 하는 기관실화판정장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기관실화판정모듈은, 상기 개수, 상기 개수-1, 및 상기 개수-2를 상기 위상각에 곱한 값만큼 앞선 크랭크각에서의 회전 변동들의 차이로 주어지는 모든 중간회전변동차가 소정의 중간기준값보다 작을 때, 상기 내연기관의 실화를 판정하는 것을 특징으로 하는 기관실화판정장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 소정의 제1각도는 360도이고, 상기 소정의 제2각도는 720도인 것을 특징으로 하는 기관실화판정장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제1항에 있어서,
    상기 내연기관은 하이브리드 자동차에 탑재되어, 상기 하이브리드 자동차의 주행 상태에 독립하여 설정된 구동점(drive point)으로 작동되는 것을 특징으로 하는 기관실화판정장치.
  14. 가변 점화 시기를 갖는 복수-기통의 내연기관에서의 실화를 판정하는 기관실화판정방법에 있어서,
    (a) 상기 내연기관의 크랭크축의 검출된 회전 위치를 토대로, 상기 내연기관 내의 복수의 기통의 각각의 점화 시기에 대응하는 크랭크각에서의 회전 변동을 순차적으로 연산하는 단계;
    (b) 제1회전변동차와 제2회전변동차를 연산하는 단계를 포함하되, 상기 제1회전변동차는 상기 대응하는 크랭크각에서 순차적으로 연산된 각각의 회전 변동과 각각의 대응하는 크랭크각에 소정의 제1각도만큼 앞선 크랭크각에서 연산된 회전 변동간의 차이를 나타내고, 상기 제2회전변동차는 상기 대응하는 크랭크각에서 순차적으로 연산된 각각의 회전 변동과 각각의 대응하는 크랭크각에 상기 소정의 제1각도와 상이한 소정의 제2각도만큼 앞선 크랭크각에서 연산된 회전 변동간의 차이를 나타내며;
    (c) 상기 내연기관의 시동으로부터 소정 조건이 성립할 때까지는, 상기 연산된 제1회전변동차와 상기 연산된 제2회전변동차를 토대로, 상기 내연기관의 실화를 판정하는 단계를 포함하여 이루어지되,
    상기 단계 (a)는, 상기 내연기관의 크랭크축의 소정의 크랭크각마다 회전각속도를 연산하고, 상기 내연기관의 각각의 복수 기통의 점화 시기에서의 회전각속도와 상기 소정의 크랭크각에 앞선 이전의 점화 시기에서의 회전각속도간의 차이로서 상기 회전 변동을 계산하는 것을 특징으로 하는 기관실화판정방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 단계 (c)는, 상기 소정 조건으로서 상기 내연기관의 배기배출제어유닛에 포함된 촉매의 워밍업 완료 조건을 이용하여 상기 내연기관의 실화를 판정하는 것을 특징으로 하는 기관실화판정방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 단계 (c)는, 상기 제1회전변동차가 소정의 제1값보다 작지 않을 때와, 상기 제2회전변동차가 상기 소정의 제1값과 상이한 소정의 제2값보다 작지 않을 때, 상기 내연기관의 실화를 판정하는 것을 특징으로 하는 기관실화판정방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 기관실화판정방법은, 시동 시, 상기 내연기관의 배기배출제어유닛에 포함된 촉매를 워밍업하기 위해 지연된 점화 시기로 구동되는 상기 내연기관의 실화를 판정하는 것을 특징으로 하는 기관실화판정방법.
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