KR101604595B1 - 엔진 실린더 행정 예측 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 엔진 실린더 행정 예측 장치는 엔진 실린더의 피스톤이 정지된 위치를 탐지하는 피스톤 위치 탐지부; 실린더 내부 기압을 탐지하는 기압 탐지부; 상기 피스톤의 위치를 기반으로 각 피스톤의 다음 행정이 흡기 또는 연소행정에 해당하는 2개의 실린더를 선택하여 후보실린더로 지정하고, 상기 후보실린더 중 어느 하나의 실린더인 제1-1 실린더가 흡기행정의 직전 행정에 있으며, 나머지 하나의 실린더인 제1-2 실린더는 연소행정의 직전 행정에 있음을 예측하는 제1 예측부; 상기 제1-1 실린더의 다음 행정에서 연료분사를 하고, 제1-2 실린더의 다음 행정에서 점화를 수행하여 상기 제1-2 실린더의 기압이 높아지는 경우라면 상기 예측부의 예측이 성공하였다고 판단하는 제1 판단부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 캠 센서가 없는 엔진에서도 각 실린더의 행정을 예측하고 상기 예측을 검증할 수 있다. 따라서, 엔진 시동이 원할하게 이루어지는 효과가 성취된다.

실린더 행정 예측

Description

엔진 실린더 행정 예측 장치{DEVICE PREDETERMINING STROKE OF ENGINE CYLINDER}

엔진을 시동시키는 경우 엔진의 각 실린더가 어느 행정에 있는지 캠 센서를 통해 알 수 있는데, 본 발명은 캠 센서를 통해 알 수 없는 경우 등에 있어서 각 실린더의 행정을 예측할 수 있는 장치 등과 관련된다.

일반적으로 종래의 자동차에 있어 컴퓨터를 이용하여 엔진의 점화 시기를 제어하기 위한 감지 신호의 입력을 감지하는 감지부(1)와, 상기 감지부(1)의 감지 신호를 기초하여 엔진부하(A/N)를 연산한 후 점화 시기 및 통전각을 제어하는 ECU(2)와, 상기 ECU(2)의 출력 신호에 따라 점화 코일(미도시됨)의 일차 전류를 흘러 고전압이 발생되고, 이 고전압을 공급하여 스파크를 발생시켜 혼합기를 착화시키는 점화부(3)로 구성된다.
여기서, 상기 감지부(1)는 크랭크 각 센서(1a), 캠 센서(1b), 수온 센서(1c), 및 흡입 공기 유량계(1d)를 포함한다. 이와 같이 구비된 일반적인 자동차에 있어, 우선, ECU(2)는 크랭크각 센서(1a)의 감지 신호에 의해 엔진 회전수를 측정하고, 흡입공기 유량계(1d)를 이용하여 공기량을 측정한 후 공기량(A)과 엔진회전수(N) 사이의 비율 즉, 엔진 부하(A/N)를 연산한 후 그 결과를 이용하여 최적의 점화 시기를 연산하고 이 최적의 점화 시기를 가지는 점화 신호를 점화부(3)에 공급한다.
즉, 상기 점화 시기 결정에 필요한 상기 감지부(1)는 크랭크 축과 캠 축에 각각 설치되고, 크랭크 각 센서(1a)는 크랭크 축 전면에 설치되는 트리거 휠의 톱니 개수에 따른 파형 형태의 크랭크 신호를 출력하고, 상기 캠 센서(1b)는, 캠의 돌출부를 중심으로 감지되는 파형 형태의 캠 신호를 출력한다.
그러므로, 상기 캠 축이 1회전 감지될 때 크랭크축은 2회전하고, 상기 크랭크측의 커넥팅 로드에 연결된 피스톤은 4행정을 하는 바 압축 및 배기 행정 때 상사점이 나타나게 된다.
즉, 캠 신호의 파형과 크랭크 신호의 파형이 만나는 지점이 바로 점화 시기를 의미하므로, 엔진 시동 시 최초의 점화 시기는 5도 BTDC(BTDC: Before Top Dead Center : 상사점전)에 고정되고, 시동 시를 제외한 통상 운전 시에는 크랭크 센서(1a)의 감지 신호를 계측한 후 크랭크 각 1도의 시간을 구하여 점화 시기를 결정하므로 75도 BTDC를 기준으로 점화 시기를 연산하고, 이 연산된 값에 따라 점화 시기를 보정하게 된다.
그러나, 이러한 캠 샤프트의 위치를 검출하는 캠 센서에 고장이 발생하거나 최근 저가의 차량 개발에 있어 캠 센서가 없는 경우 크랭크 센서의 출력 펄스의 수 만으로 다수의 실린더가 구동되었으며, 이 경우 연료를 분사하기 위한 실린더 위치를 정확하게 판정할 수 없어 정상적인 엔진 구동 중 이상이 발생하는 문제점이 종종 발생하였다. 따라서, 상기 크랭크 센서의 크랭크 신호만으로 시동 후 연료 분사 및 점화를 위한 실린더의 위치를 정확하게 판정할 수 있는 방법이 필요하였다.

캠 센서가 없는 엔진에서는 캠 센서가 없기 때문에 시동시 각 실린더가 어떤 행정에 있는지를 알 수 없다는 문제점이 발생한다.
캠 센서가 없는 엔진에 있어서, 해당되는 행정을 예측하고 상기 예측을 검증할 수 있는 장치 등을 제공하는 것을 본 발명의 목적으로 한다.
즉, 공기압을 측정하거나, RPM의 변화량을 측정하여 행정을 예측하고 예측을 검증할 수 있는 장치를 제공하는 것을 본 발명의 목적으로 한다.

본 발명에 따른 엔진 실린더 행정 예측 장치는 이전 운전에서 엔진 실린더의 정지된 위치를 기억하는 실린더 위치 탐지부; 흡입한 공기의 압력을 탐지하는 기압 탐지부; 상기 피스톤의 위치를 기반으로 각 피스톤의 다음 행정이 흡기 또는 연소행정에 해당하는 2개의 실린더를 선택하여 후보실린더로 지정하고, 상기 후보실린더 중 어느 하나의 실린더인 제1-1 실린더가 흡기행정의 직전 행정에 있으며, 나머지 하나의 실린더인 제1-2 실린더는 연소행정의 직전 행정에 있음을 예측하는 제1 예측부; 및 상기 제1-1 실린더의 다음 행정에서 연료분사를 하고, 제1-2 실린더의 다음 행정에서 점화를 수행하여 흡입한 공기압이 낮아지는 경우라면 상기 예측부의 예측이 성공하였다고 판단하는 제1 판단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 엔진은 4행정 4기통 엔진이고, 피스톤 헤드가 상사점에 가장 가까이 위치한 실린더 2개를 후보실린더로 지정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 엔진의 RPM을 탐지하는 RPM탐지부; 엔진의 어느 하나의 실린더인 제2 실린더를 선택하여 현재 압축행정에 있는 것으로 예측을 하는 제2 예측부; 및 상기 제1 판단부에 의한 예측이 수행되지 못하는 경우에, 상기 제2 실린더에 실화를 발생시켜 실화를 발생한 행정에서 RPM이 줄어드는 경우 상기 예측이 성공하였다고 판단하는 제2 판단부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따르면, 캠 센서가 없는 엔진에서도 각 실린더의 행정을 예측하고 상기 예측을 검증할 수 있다. 따라서, 엔진 시동이 원활하게 이루어지는 효과가 성취된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엔진 실린더 행정 예측 장치(100)의 간략한 구성도를 도시하고 있다.
엔진 실린더 행정 예측 장치(100)는 피스톤 위치 탐지부(110), 기압 탐지부(130), 제1 예측부(150) 및 제1 판단부(170)를 포함하고 있다. 나아가 RPM탐지부(310), 제2 예측부(350) 및 제2 판단부(370)를 포함한다.
피스톤 위치 탐지부는 이전 운전에서 엔진이 정지할 때 각 실린더가 어느 행정에서 정지했는지를 기억한다.
4행정 4기통 엔진의 경우, 제1 예측부는 기억하고 있는 실린더의 위치를 기반으로 다음 행정이 흡기 또는 연소 행정에 해당하는 2개의 실린더를 후보실린더로 선택한다. 그리고, 후보실린더중에서 어느 하나를 제1-1 실린더로 다른 하나를 제1-2 실린더로 지정하고, 제1-1 실린더의 다음 행정은 흡기행정이라고 제1-2 실린더의 다음 행정은 연소행정이라고 예측한다.
제1-1 실린더의 다음 행정에서 연료 분사를 하고, 제1-2 실린더의 다음 행정에서 점화를 수행하여 흡입된 공기의 압력값이 낮아지는 경우라면 상기 예측이 성공하였다고 판단한다. 정상적인 폭발이 되어 연소가 된 경우라면 제1-2실린더의 기압이 낮아지게 되기 때문이다.
상기 예측부는 상기 피스톤 헤드가 상사점에 가장 가까이 위치한 실린더 2개를 후보실린더로 지정하는 것이 바람직하다.
즉, 피스톤 헤드가 상사점에 가까이 위치한 경우에는 다음 행정이 연소 또는 흡기 행정이기 때문이다.
만약, 상기의 예측이 불가능한 경우라면, 아래와 같은 방법을 차선책으로 사용할 수 있다.
엔진의 어느 하나의 실린더를 선택하여 현재 압축행정에 있는 것으로 예측을 한다. 상기 선택된 실린더에 실화를 발생시켜 점화를 수행한 행정에서 RPM이 줄어드는 경우 상기 예측이 성공하였다고 판단한다.
압축행정에 있다고 예측한 실린더의 다음행정에서 점화를 수행하지 않아 실화를 발생시키는 경우, 예측이 정확하다면 폭발이 일어나지 않아 크랭크 축에 힘을 전달할 수 없게 되며 따라서 RPM이 낮아지게 된다. 그러나, 예측이 부정확하다면 다른 실린더에서 발생한 폭발의 힘이 전달되어 RPM이 상승하거나 유지된다.

도 1은 일반적인 자동차의 구성을 보인 블록도이다.
도 2은 본 발명의 실시예에 따른 엔진 실린더 행정 예측 장치의 간략한 구성도를 도시하고 있다.

Claims (3)

1. 엔진이 정지할 때 각 엔진 실린더의 피스톤이 정지된 위치를 기억하는 피스톤 위치 탐지부;

   흡입된 공기의 압력을 탐지하는 기압 탐지부;

   상기 피스톤이 정지된 위치를 기반으로 다음 행정이 흡기 또는 연소행정에 해당하는 2개의 실린더를 후보실린더로 지정하고, 상기 후보실린더 중 어느 하나의 실린더인 제1-1 실린더는 흡기행정의 직전 행정에 있으며, 나머지 하나의 실린더인 제1-2 실린더는 연소행정의 직전 행정에 있음을 예측하는 제1 예측부;

   상기 제1-1 실린더의 다음 행정에서 연료분사를 하고 상기 제1-2 실린더의 다음 행정에서 점화를 수행하여, 상기 흡입된 공기의 압력이 낮아지는 경우라면 상기 제1 예측부의 예측이 성공하였다고 판단하는 제1 판단부;

   상기 엔진의 RPM을 탐지하는 RPM탐지부;

   상기 엔진의 어느 하나의 실린더인 제2 실린더를 선택하여 현재 압축행정에 있는 것으로 예측을 하는 제2 예측부; 및

   상기 제1 판단부에 의한 예측이 수행되지 못하는 경우에, 상기 제2 실린더에 실화를 발생시켜 실화를 수행한 행정에서 RPM이 줄어드는 경우 상기 제2 예측부의 예측이 성공하였다고 판단하는 제2 판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는

   엔진 실린더 행정 예측 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 후보실린더는 상기 피스톤의 헤드가 상사점에 가장 가까이 위치한 실린더로 지정되는 것을 특징으로 하는

   엔진 실린더 행정 예측 장치.
3. 삭제

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