KR102119852B1 - Misfire diagnosis method and device of single cylinder four-stroke engine - Google Patents

Misfire diagnosis method and device of single cylinder four-stroke engine Download PDF

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Abstract

Disclosed are a misfire diagnosis method and device for determining a misfire occurring in a single-cylinder four-stroke engine using a tooth time signal (a time required for an engine crankshaft to rotate at a certain angle). According to one embodiment of the present invention, the misfire diagnosis method for a single-cylinder four-stroke engine comprises: a signal collection step of collecting tooth time signals output by a crankshaft position sensor during one engine cycle; a speed trend line generation step of extracting an engine speed at the beginning of an intake stroke and an engine speed at the end of an exhaust stroke in one engine cycle using the collected tooth time signals, and generating a speed trend line using the extracted two engine speeds; a linear trend removal step of removing a linear trend using a speed trend line so that the engine speed at the beginning of the intake stroke and the engine speed at the end of the exhaust stroke can become the same; a comparison value calculation step of extracting a maximum engine speed value and a minimum engine speed value within one engine cycle after removing the linear trend, and calculating a comparison value (DRPM) from the extracted two speed values; and a misfire diagnosis step of determining whether there is a misfire by analyzing the calculated comparison value (DRPM).

Description

단기통 4행정 엔진의 실화 진단 방법 및 장치{Misfire diagnosis method and device of single cylinder four-stroke engine}Misfire diagnosis method and device of single cylinder four-stroke engine}

본 발명은 단기통 4행정 엔진의 실화 진단 방법 및 장치에 관한 것으로, 하나의 엔진 사이클에서의 엔진 속도 변화로부터 실화(Misfire)를 진단하는 단기통 4행정 엔진의 실화 진단 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a misfire diagnosis method and apparatus for a single cylinder four-stroke engine, and to a misfire diagnosis method and apparatus for a single cylinder four-stroke engine for diagnosing misfire from engine speed change in one engine cycle.

화석연료를 사용하는 엔진에서 분사된 연료가 연소하지 않고 그대로 외기로 배출되는 현상을 실화(Misfire)라 한다. 엔진 실화가 발생하면, 미연소된 연료가 그대로 배출되어 대기오염에 악영향을 미치거나 미연소된 연료가 촉매에서 연소되어 촉매를 손상시킬 수 있다. Misfire is a phenomenon in which fuel injected from an engine using fossil fuel does not burn and is discharged to the outside air as it is. When an engine misfire occurs, unburned fuel is discharged as it is, adversely affecting air pollution, or unburned fuel may be burned in the catalyst and damage the catalyst.

이에 따라 일반 자동차의 경우 ECU 내에 실화검출 로직을 탑재하여 실화를 진단함으로써 대기오염이나 촉매 손상을 방지하고 있다. 자동차에는 크랭크축 위치센서에서 계측된 투스 타임(Tooth time) 신호로부터 엔진 속도를 추출하여 실화를 진단하는 엔진 러프니스(Engine roughness) 방법이 주로 적용된다.Accordingly, in the case of a general vehicle, the misfire detection logic is installed in the ECU to diagnose misfire to prevent air pollution or catalyst damage. An engine roughness method for diagnosing misfires by extracting an engine speed from a tooth time signal measured by a crankshaft position sensor is mainly applied to automobiles.

그 외에도 연소압 센서나 점화플러그의 이온 전류(Ionic current)를 계측하여 실화를 판단하는 기술도 알려져 있다.In addition, a technique for determining misfire by measuring the ionic current of a combustion pressure sensor or an ignition plug is also known.

한편, 배기가스 배출규제가 날로 강화되고 있는 전세계적인 추세에서, 이전까지 규제 대상에 포함되지 않았던 이륜 오토바이 또한 배기가스 배출규제로부터 자유롭지 못한 상황이며, 따라서 이륜 오토바이 역시 배기가스 배출규제 충족을 위한 시장의 요구에 부응하는 기술적 보완이 필요한 실정이다.On the other hand, in the global trend in which exhaust emission regulations are being strengthened day by day, two-wheeled motorcycles, which were not previously included in the regulation, are also not free from exhaust emission regulations. Therefore, two-wheeled motorcycles are also in the market to meet emission regulations. There is a need for technical supplementation to meet the needs.

이러한 시장의 요구에 부응하기 위한 대책의 일환 중 하나가 일반 자동차에나 적용되던 실화검출 기술을 이륜 오토바이에 적용하려는 시도이다. 그러나 일반 자동차에 적용되는 실화검출 기술을 이륜 오토바이에 그대로 적용하기에는 어려움이 있다. One of the countermeasures to meet the demands of this market is the attempt to apply the true-fire detection technology that has been applied to general automobiles to motorcycles. However, it is difficult to apply the true fire detection technology applied to a general vehicle to a motorcycle.

일반적으로 자동차에 적용되는 실화검출 기술은 다기통 엔진의 특성상 상당히 복잡한 프로세스를 포함하는데, 이륜 오토바이에 일반적으로 탑재되는 ECU는 자동차에 비해 저가형으로 처리 성능이 떨어진다. 따라서 자동차의 실화검출 기술을 이륜 오토바이의 ECU에 그대로 적용하기에는 무리가 따른다.In general, misfire detection technology applied to automobiles includes a fairly complicated process due to the characteristics of a multi-cylinder engine, and ECUs generally mounted on two-wheeled motorcycles are inexpensive and have low processing performance compared to automobiles. Therefore, it is difficult to apply the true detection technology of automobiles to ECUs of motorcycles.

이에 전세계적으로 강화되고 있는 배기가스 배출규제에 따른 시장의 요구에 맞춰, 이륜 오토바이만의 특성에 맞는 실화검출 기술이 필요한 실정이다. 즉 이륜 오토바이에 최적화된 단순하면서도 실화를 정확하게 진단/검출할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.Accordingly, in accordance with the market demand according to the exhaust emission regulations that are being strengthened worldwide, there is a need for a true fire detection technology suitable for the characteristics of two-wheeled motorcycles. In other words, a simple and optimized technique for accurately detecting/detecting misfires optimized for two-wheeled motorcycles is needed.

대한민국등록특허 제10-1869324호 (등록일 2018.06.14)Korea Registered Patent No. 10-1869324 (Registration Date 2018.06.14)

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 자동차용 다기통 엔진의 실화검출 기술에 비해 단순하면서도 정확하게 실화를 진단/검출할 수 있는 단기통 4행정 엔진의 실화 진단 방법 및 장치를 제공하고자 하는 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is to provide a method and apparatus for diagnosing misfires of a single-stroke four-stroke engine that can diagnose/detect misfires simply and accurately compared to misfire detection technologies of automobile multi-cylinder engines.

과제의 해결 수단으로서 본 발명의 일 측면에 따르면,According to an aspect of the present invention as a solution to the problem,

크랭크축 위치센서가 출력하는 투스 타임(Tooth time) 신호(엔진 크랭크축이 일정 각도 회전하는데 소요되는 시간)를 이용하여 단기통 4행정 엔진에서 발생하는 실화를 진단하는 방법으로서,As a method of diagnosing misfires occurring in a single-stroke four-stroke engine using a tooth time signal (time required for the engine crankshaft to rotate at a certain angle) output by the crankshaft position sensor,

a) 하나의 엔진 사이클 동안 상기 크랭크축 위치센서가 출력하는 투스 타임 신호를 수집하는 신호 수집 단계;a) a signal collection step of collecting a tooth time signal output by the crankshaft position sensor during one engine cycle;

b) 수집된 투스 타임 신호를 이용하여 하나의 엔진 사이클 내 흡입행정 초기의 엔진 속도와 배기행정 말기의 엔진 속도를 추출하고 추출된 두 엔진 속도를 이용하여 속도 추세선을 생성하는 속도 추세선 생성 단계;b) a speed trend line generation step of extracting the engine speed at the beginning of the intake stroke and the engine speed at the end of the exhaust stroke in one engine cycle using the collected tooth time signal and generating a speed trend line using the two extracted engine speeds;

c) 상기 흡입행정 초기의 엔진 속도와 상기 배기행정 말기의 엔진 속도가 같아지도록 상기 속도 추세선을 이용하여 선형 추세를 제거(Linear Detrend)하는 선형 추세 제거 단계;c) a linear trend removal step of removing a linear trend using the speed trend line so that the engine speed at the beginning of the intake stroke and the engine speed at the end of the exhaust stroke are the same;

d) 선형 추세 제거 이후 하나의 엔진 사이클 내 엔진 속도 최대값과 엔진 속도 최소값을 추출하고 추출된 두 속도값으로부터 비교값(DRPM)을 산출하는 비교값 산출단계; 및d) a comparison value calculating step of extracting a maximum engine speed and a minimum engine speed in one engine cycle after removing the linear trend and calculating a comparison value (DRPM) from the two extracted speed values; And

e) 산출된 비교값(DRPM)을 분석하여 실화(Misfire) 여부를 진단하는 실화 진단 단계;를 포함하는 단기통 4행정 엔진의 실화 진단 방법을 제공한다.e) a misfire diagnosis step of diagnosing misfire by analyzing the calculated comparative value (DRPM).

여기서 상기 하나의 엔진 사이클은, 흡입-압축-폭발-배기행정 순으로 각 행정을 한 차례씩 포함하는 엔진 사이클일 수 있다.Here, the one engine cycle may be an engine cycle including each stroke once in the order of intake-compression-explosion-exhaust.

또한 상기 b) 단계에서 상기 속도 추세선은, 상기 투스 타임 신호를 이용하여 엔진 크랭크축의 회전각도 변화에 대한 엔진 속도 변화로 정의되는 엔진 속도 커브를 생성하고, 생성된 엔진 속도 커브에서 하나의 엔진 사이클 내 상기 흡입행정의 초기 엔진 속도와 배기행정의 말기 엔진 속도를 직선으로 연결하여 형성되는 선일 수 있다.In addition, in step b), the speed trend line generates an engine speed curve defined as an engine speed change with respect to a change in the rotational angle of the engine crankshaft using the tooth time signal, and within one engine cycle in the generated engine speed curve. It may be a line formed by connecting the initial engine speed of the intake stroke and the terminal engine speed of the exhaust stroke in a straight line.

또한 상기 선형 추세 제거 단계에서는, 하나의 엔진 사이클 내 모든 투스 타임 신호에서 상기 속도 추세선을 제거함으로써 흡입행정 초기의 엔진 속도와 상기 배기행정 말기의 엔진 속도가 같아지게 할 수 있다.Also, in the step of removing the linear trend, by removing the speed trend line from all tooth time signals in one engine cycle, the engine speed at the beginning of the intake stroke and the engine speed at the end of the exhaust stroke may be the same.

또한 상기 비교값 산출단계에서의 비교값(DRPM)은, 선형 추세 제거(Detrend) 이후 추출된 상기 엔진 속도 최대값에서 엔진 속도 최소값을 뺀 값으로 정의될 수 있다.Also, the comparison value DRPM in the comparison value calculation step may be defined as a value obtained by subtracting the minimum engine speed value from the maximum engine speed value extracted after linear trend detrend.

또한 상기 실화 진단 단계에서는, 엔진 속도 최대값과 엔진 속도 최소값의 차이로 정의되는 상기 비교값(DRPM)을 기억장치에 맵핑된 제1 임계값(Threshold1)과 비교하여 실화(Misfire) 여부를 진단할 수 있다.In addition, the diagnostic step the misfire, the engine speed maximum value and the engine speed with the first threshold value map the said comparison values (DRPM) is defined as the difference in the storage unit of the minimum value (Threshold 1) and diagnose whether a misfire (Misfire) compared can do.

이때 상기 비교값(DRPM)이 제1 임계값(Threshold1)보다 작으면 실화(Misfire)가 발생한 것으로 진단하고, 상기 비교값(DRPM)이 제1 임계값(Threshold1)과 같거나 제1 임계값(Threshold1)보다 크면 정상점화로 진단할 수 있다.At this time, if the comparison value DRPM is less than the first threshold value Threshold 1 , it is diagnosed as a misfire, and the comparison value DRPM is equal to or equal to the first threshold value Threshold 1 If it is greater than the value (Threshold 1 ), it can be diagnosed as normal ignition.

또한 상기 실화 진단 단계에서는, 상기 비교값(DRPM)의 제곱(DRPM2)을 하나의 엔진 사이클 동안의 평균 엔진 속도(RPMmean)로 나누어 증폭값(DRPMamp)을 구하고, 상기 증폭값(DRPMamp)을 기억장치에 맵핑된 제1 증폭 임계값(Thresholdamp1)과 비교하여 실화 여부를 진단할 수도 있다.In addition, in the misdiagnosis step, the square (DRPM 2 ) of the comparison value (DRPM) is divided by the average engine speed (RPM mean ) for one engine cycle to obtain an amplification value (DRPM amp ), and the amplification value (DRPM amp) ) May be compared with the first amplification threshold (Threshold amp1 ) mapped to the storage device to diagnose whether the misfire occurs .

이 경우에는, 상기 증폭값(DRPMamp)이 제1 증폭 임계값(Thresholdamp1)보다 작으면 실화(Misfire)가 발생한 것으로 진단하고, 상기 증폭값(DRPMamp)이 제1 증폭 임계값(Thresholdamp1)과 같거나 제1 증폭 임계값(Thresholdamp1)보다 크면 정상점화로 진단할 수 있다.In this case, if the amplification value DRPM amp is less than the first amplification threshold Threshold amp1 , it is diagnosed as a misfire, and the amplification value DRPM amp is the first amplification threshold Threshold amp1 ) Or greater than the first amplification threshold (Threshold amp1 ) can be diagnosed as normal ignition.

또한 상기 실화 진단 단계에서는, 직전 엔진 사이클의 엔진 속도 최대값과 엔진 속도 최소값의 차이로 정의되는 직전 엔진 사이클의 비교값(DRPMi)과 현재 엔진 사이클의 엔진 속도 최대값과 엔진 속도 최소값의 차이로 정의되는 현재 엔진 사이클의 비교값(DRPMi-1)의 차이(DRPMi - DRPMi-1)를 분석하여 현재 엔진 사이클의 실화(Misfire) 여부를 진단할 수도 있다.In addition, in the misfire diagnosis step, the comparison value (DRPM i ) of the immediately preceding engine cycle defined by the difference between the maximum engine speed and the minimum engine speed of the immediately preceding engine cycle and the difference between the maximum engine speed and the minimum engine speed of the current engine cycle The difference (DRPM i -DRPM i-1 ) of the comparison value (DRPM i-1 ) of the defined current engine cycle may be analyzed to diagnose whether the current engine cycle is misfired.

이때 상기 직전 엔진 사이클이 정상점화로 진단된 경우, 직전 엔진 사이클의 비교값(DRPMi)과 현재 엔진 사이클의 비교값(DRPMi-1) 차이(DRPMi - DRPMi-1)의 절대값이 제2 임계값(Threshold2)보다 크면 실화(Misfire)가 발생한 것으로 진단하고, 상기 차이(DRPMi - DRPMi-1)의 절대값이 상기 제2 임계값(Threshold2)과 같거나 제2 임계값(Threshold2)보다 작으면 정상점화로 진단할 수 있다.The absolute value of - wherein the comparison value (DRPM i) and comparing the value of the current engine cycle (DRPM i-1) difference (DRPM i-1 DRPM i) in the case where the immediately preceding engine cycle, was diagnosed with normal ignition, immediately preceding engine cycle, If it is greater than the second threshold (Threshold 2 ), it is diagnosed that a misfire has occurred, and the absolute value of the difference (DRPM i -DRPM i-1 ) is equal to or equal to the second threshold (Threshold 2 ). If it is smaller than the value (Threshold 2 ), it can be diagnosed as normal ignition.

이와는 달리 상기 직전 엔진 사이클이 실화(Misfire)로 진단된 경우, 실화로 진단된 직전 엔진 사이클의 비교값(DRPMi)과 현재 엔진 사이클의 비교값(DRPMi-1) 차이(DRPMi - DRPMi-1)의 절대값이 제2 임계값(Threshold2)보다 작거나 같으면 실화(Misfire)가 발생한 것으로 진단하고, 상기 차이(DRPMi - DRPMi-1)의 절대값이 상기 제2 임계값(Threshold2)보다 크면 정상점화로 진단할 수 있다.On the contrary, when the previous engine cycle is diagnosed as misfire, the difference between the comparison value (DRPM i ) of the immediately preceding engine cycle diagnosed as misfire and the current engine cycle (DRPM i-1 ) (DRPM i -DRPM i If the absolute value of -1 ) is less than or equal to the second threshold (Threshold 2 ), it is diagnosed that a misfire has occurred, and the absolute value of the difference (DRPM i -DRPM i-1 ) is the second threshold ( If it is greater than Threshold 2 ), it can be diagnosed as normal ignition.

과제의 해결 수단으로서 본 발명의 다른 측면에 따르면,According to another aspect of the present invention as a solution to the problem,

크랭크축 위치센서가 출력하는 투스 타임(Tooth time) 신호(엔진 크랭크축이 일정 각도 회전하는데 소요되는 시간)를 이용하여 단기통 4행정 엔진에서 발생하는 실화를 진단하는 장치로서As a device for diagnosing misfires occurring in a single-stroke four-stroke engine using a tooth time signal (time required for the engine crankshaft to rotate a certain angle) output by the crankshaft position sensor

엔진 크랭크축의 타겟 휠(Target wheel) 둘레에 배치되어 엔진 속도 계산에 필요한 투스 타임(Tooth time) 신호를 생성하는 크랭크축 위치센서;A crankshaft position sensor disposed around a target wheel of the engine crankshaft to generate a tooth time signal required for calculating engine speed;

상기 크랭크축 위치센서의 투스 타임(Tooth time) 신호로부터 하나의 엔진 사이클의 엔진 속도 변화를 분석하고 분석 결과를 이용하여 실화(Misfire) 여부를 진단하는 제어기;를 포함하며,Includes a controller for analyzing engine speed change of one engine cycle from a tooth time signal of the crankshaft position sensor and diagnosing misfire using the analysis result.

상기 제어기는,The controller,

하나의 엔진 사이클 동안 상기 크랭크축 위치센서가 출력하는 투스 타임 신호를 수집하는 신호 수집부와, A signal collection unit for collecting the tooth time signal output by the crankshaft position sensor during one engine cycle;

수집된 투스 타임 신호를 이용하여 하나의 엔진 사이클 내 흡입행정 초기의 엔진 속도와 배기행정 말기의 엔진 속도를 추출하고 추출된 두 엔진 속도를 이용하여 속도 추세선을 생성하는 속도 추세선 생성부와,A speed trend line generator for extracting the engine speed at the beginning of the intake stroke and the engine speed at the end of the exhaust stroke in one engine cycle using the collected tooth time signal, and generating a speed trend line using the two extracted engine speeds;

상기 흡입행정 초기의 엔진 속도와 상기 배기행정 말기의 엔진 속도가 같아지도록 상기 속도 추세선을 이용하여 선형 추세를 제거(Linear Detrend)하는 선형 추세 제거부와,A linear trend removing unit that removes a linear trend using the speed trend line so that the engine speed at the beginning of the intake stroke and the engine speed at the end of the exhaust stroke are the same;

선형 추세 제거 이후 속도 추세선을 기준으로 하나의 엔진 사이클 내 엔진 속도 최대값과 엔진 속도 최소값을 추출하고 추출된 두 속도값으로부터 비교값(DRPM)을 산출하는 비교값 산출부와, A comparison value calculator for extracting a maximum engine speed and a minimum engine speed in one engine cycle based on the speed trend line after removing the linear trend, and calculating a comparison value (DRPM) from the two extracted speed values;

산출된 비교값(DRPM)을 분석하여 실화(Misfire) 여부를 진단하는 실화 진단부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 단기통 4행정 엔진의 실화 진단 장치를 제공한다.It provides a misfire diagnosis device of a single-stroke four-stroke engine characterized in that it comprises a misfire diagnosis unit for diagnosing misfire by analyzing the calculated comparative value (DRPM).

여기서 상기 속도 추세선 생성부는, 상기 투스 타임 신호를 이용하여 엔진 크랭크축의 회전각도 변화에 대한 엔진 속도 변화로 정의되는 엔진 속도 커브를 생성하고, 생성된 엔진 속도 커브에서 하나의 엔진 사이클 내 상기 흡입행정의 초기 엔진 속도와 배기행정의 말기 엔진 속도를 직선으로 연결하여 속도 추세선을 생성할 수 있다.Here, the speed trend line generation unit generates an engine speed curve defined as an engine speed change with respect to a change in the rotational angle of the engine crankshaft using the tooth time signal, and defines the suction stroke in one engine cycle from the generated engine speed curve. A speed trend line can be generated by connecting the initial engine speed and the end engine speed of the exhaust stroke in a straight line.

그리고 상기 선형 추세 제거부는, 하나의 엔진 사이클 내 모든 투스 타임 신호에서 상기 속도 추세선을 제거함으로써 흡입행정 초기의 엔진 속도와 상기 배기행정 말기의 엔진 속도가 같아지게 할 수 있다.In addition, the linear trend removing unit may remove the speed trend line from all the tooth time signals in one engine cycle to make the engine speed at the beginning of the intake stroke equal to the engine speed at the end of the exhaust stroke.

또한 상기 비교값 산출부에 의해 산출되는 비교값(DRPM)은, 선형 추세 제거 이후 추출된 상기 엔진 속도 최대값에서 엔진 속도 최소값을 뺀 값일 수 있다.In addition, the comparison value DRPM calculated by the comparison value calculating unit may be a value obtained by subtracting the minimum engine speed value from the maximum engine speed value extracted after removing the linear trend.

또한 상기 실화 진단부는, 엔진 속도 최대값과 엔진 속도 최소값의 차이로 정의되는 상기 비교값(DRPM)을 기억장치에 맵핑된 임계값(Threshold)과 비교하여 실화(Misfire) 여부를 진단할 수 있다.In addition, the misfire diagnosis unit may diagnose whether a misfire occurs by comparing the comparison value DRPM, which is defined as the difference between the maximum engine speed and the minimum engine speed, with a threshold mapped to a storage device.

이와는 달리 상기 실화 진단부는, 직전 엔진 사이클의 엔진 속도 최대값과 엔진 속도 최소값의 차이로 정의되는 직전 엔진 사이클의 비교값(DRPMi)과 현재 엔진 사이클의 엔진 속도 최대값과 엔진 속도 최소값의 차이로 정의되는 현재 엔진 사이클의 비교값(DRPMi-1)의 차이(DRPMi - DRPMi -1)를 분석하여 현재 엔진 사이클의 실화(Misfire) 여부를 진단할 수도 있다.The misfire diagnostics unit Alternatively, as the difference between the immediately preceding engine cycle of the engine speed maximum value and the engine speed of engine speed maximum value and the engine speed minimum value of the current engine cycle, and comparing values (DRPM i) of the previous engine cycle, which is defined as the difference between the minimum value The difference (DRPM i -DRPM i -1 ) of the comparison value (DRPM i-1 ) of the defined current engine cycle may be analyzed to diagnose whether the current engine cycle is misfired.

본 발명의 실시 예에 따르면, 실화 분석 대상 엔진 사이클에서 정상점화와 실화를 명확하게 구분할 수 있는 엔진 특성에 관한 몇 가지 정보(흡입행정 초기 엔진 속도, 배기행정 말기 엔진 속도, 하나의 엔진 사이클에서 엔진 속도 최대값과 최소값)를 추출하고, 그 추출된 결과물의 차이를 분석하여 정상점화인지 실화(Misfire) 인지를 진단하도록 구성된다.According to an embodiment of the present invention, in the engine cycle subject to misfire analysis, some information on engine characteristics that can clearly distinguish between normal ignition and misfire (intake stroke initial engine speed, exhaust stroke end engine speed, engine in one engine cycle It is configured to diagnose whether it is normal ignition or misfire by extracting the speed maximum and minimum values) and analyzing the difference between the extracted results.

즉 실화 여부를 명확하게 판단할 수 있는 최소한의 주요 정보만을 가지고 실화를 진단/검출함으로써, 실화 진단/검출을 위한 프로세스의 단순화를 도모하면서도 정확도 높은 실화 진단/검출이 가능하며, 따라서 자동차에 적용되는 고가의 ECU에 비해 저가의 ECU가 채택되는 이륜 오토바이의 실정에 맞는 최적화된 실화 검출 기능을 제공할 수 있다.In other words, by diagnosing/detecting misfires with only the minimum key information that can clearly determine whether a misfire has occurred, it is possible to simplify the process for misdiagnosis/detection while enabling high-precision misdiagnosis/detection. It is possible to provide an optimized misfire detection function suitable for the situation of a two-wheeled motorcycle in which a low-cost ECU is adopted compared to an expensive ECU.

또한, 배기가스 배출규제가 날로 강화되고 있는 전세계적인 추세에서, 이전까지 규제 대상에 포함되지 않았던 이륜 오토바이에 대해서도 배기가스 배출규제를 충족시킬 것을 요구하는 시장의 요구에 부응할 수 있으며, 별도의 하드웨어적인 추가 구성 없이도 소프트웨어만으로 구현이 가능하기 때문에 개발비용 또한 저렴하다는 장점이 있다.In addition, in the global trend of exhaust emission regulation being strengthened day by day, it is possible to meet the market demand to meet exhaust emission regulation for two-wheeled motorcycles that have not been previously regulated, and additional hardware Since it can be implemented only with software without additional configuration, the development cost is also low.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 단기통 4행정 엔진 실화 진단 장치의 개념도.
도 2는 속도 추세선의 생성 과정을 설명하기 위한 도면.
도 3은 선형 추세 제거(Linear Detrend) 이후 정상점화와 실화 시 엔진 속도 커브를 나타내는 도면.
도 4는 직전 엔진 사이클의 비교값(DRPMi)과 현재 엔진 사이클의 비교값 DRPMi-1)을 이용하여 현재 엔진 사이클의 실화 여부를 진단하는 과정을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 단기통 4행정 엔진의 실화 진단 방법을 설명하기 위한 순서도.1 is a conceptual diagram of a four-stroke engine misfire diagnosis device according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining a process of generating a speed trend line.
3 is a view showing an engine speed curve during normal ignition and misfire after linear detrend.
4 is a view for explaining a process for diagnosing whether or not the current engine misfire cycle by using the comparison value (DRPM i) and comparing the value DRPM i-1) in the current engine cycle immediately preceding engine cycle.
Figure 5 is a flow chart for explaining the misfire diagnosis method of a single-stroke four-stroke engine according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

본 발명을 설명함에 있어 이하 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. In describing the present invention, terms used in the following specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

또한, 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Also, in this specification, the terms “include” or “have” are intended to indicate that there are features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, and one or more other. It should be understood that features or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Further, terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components.

더하여, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In addition, terms such as “…unit”, “…unit”, and “…module” described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software. You can.

첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일도면 참조부호를 부여하기로 하며 동일 구성에 대한 중복된 설명은 생략하기로 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In the description with reference to the accompanying drawings, the same reference numerals will be assigned to the same components, and duplicate descriptions of the same components will be omitted. In the following description, when it is determined that the detailed description of known technologies related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.

이하, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어 사용되는 주요 용어에 대한 의미부터 간단하게 살펴보기로 한다.Hereinafter, the meaning of the main terms used in describing the embodiments of the present invention will be briefly described.

본 발명의 실시 예를 설명함에 있어 사용되는 용어 중 하나의 엔진 사이클은 흡입, 압축, 폭발, 배기행정을 한 차례씩 포함하는 엔진 사이클로서, 엔진 크랭크축이 두 바퀴(720ㅀ) 회전하는 구간을 의미하며, 속도 추세선은 크랭크축 위치센서의 투스 타임(Tooth time) 신호로부터 생성되는 엔진 속도 커브 상의 서로 다른 두 점인 흡입행정의 초기 엔진 속도와 배기행정의 말기 엔진 속도를 연결하는 선으로 정의될 수 있다.An engine cycle of one of the terms used in describing an embodiment of the present invention is an engine cycle that includes inhalation, compression, explosion, and exhaust strokes one by one, and the engine crankshaft rotates between two wheels (720ㅀ). Meaning, the speed trend line can be defined as a line connecting the initial engine speed of the intake stroke and the end engine speed of the exhaust stroke, which are two different points on the engine speed curve generated from the tooth time signal of the crankshaft position sensor. have.

여기서, 투스 타임(Tooth time)은 엔진 크랭크축이 일정 각도 회전하는데 소요되는 시간을 의미한다. Here, the tooth time means the time required for the engine crankshaft to rotate at a certain angle.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 단기통 4행정 엔진 실화 진단 장치의 개념도로서, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 단기통 4행정 엔진 실화 진단 장치에 대하여 살펴보기로 한다.1 is a conceptual diagram of a four-stroke engine misfire diagnosis apparatus according to an embodiment of the present invention, with reference to FIG. 1 will be described with respect to the single-stroke four-stroke engine misfire diagnosis apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 단기통 4행정 엔진의 실화 진단 장치는, 크랭크축 위치센서(10)와 제어기(20)를 포함한다. 제어기(20)는 ECU일 수 있으며, 크랭크축 위치센서(10)는 엔진 크랭크축(30) 상의 타겟 휠(Target wheel, 40) 둘레에 배치되고 타겟 휠(40)의 회전에 따라 엔진 속도 계산에 필요한 투스 타임(Tooth time) 신호를 생성한다.Referring to FIG. 1, a misfire diagnosis apparatus for a single-stroke four-stroke engine according to an embodiment of the present invention includes a crankshaft position sensor 10 and a controller 20. The controller 20 may be an ECU, and the crankshaft position sensor 10 is disposed around a target wheel 40 on the engine crankshaft 30 and calculates engine speed according to the rotation of the target wheel 40. The required Tooth Time signal is generated.

타겟 휠(40)의 외주면에는 상기 크랭크축(30)의 각속도를 측정할 수 있도록 복수 개의 치(Tooth)가 형성되어 있으며, 타겟 휠(40)이 회전할 때 상기 크랭크축 위치센서(20)가 상기 치를 검출하는 시간 정보를 이용하여 제어기(20)가 상기 엔진 크랭크축(30)의 각속도를 계산한다. 그리고 계산된 각속도로부터 엔진 속도를 산출한다.A plurality of teeth are formed on the outer circumferential surface of the target wheel 40 to measure the angular velocity of the crankshaft 30, and the crankshaft position sensor 20 is rotated when the target wheel 40 rotates. The controller 20 calculates the angular speed of the engine crankshaft 30 using the time information for detecting the tooth. Then, the engine speed is calculated from the calculated angular speed.

제어기(20)는 핸드 악셀 조작(미도시)을 통한 운전자의 가속 또는 감속 요구에 맞춰 연료 인젝터(60)와 점화코일(50)의 통전상태를 제어하여 엔진 속도를 제어하는 것은 물론, 상기 크랭크축 위치센서(10)의 투스 타임 신호로부터 실화 분석 대상인 하나의 엔진 사이클의 엔진 속도 변화를 분석한다. 그리고 분석 결과를 이용하여 실화(Misfire) 여부를 진단한다.The controller 20 controls the engine speed by controlling the energized state of the fuel injector 60 and the ignition coil 50 in accordance with the driver's acceleration or deceleration demand through hand accelerator operation (not shown), as well as controlling the engine speed. From the tooth time signal of the position sensor 10, the engine speed change of one engine cycle, which is an object of misfire analysis, is analyzed. In addition, diagnosis of misfire is diagnosed using the analysis result.

실화(Misfire)는 앞서도 언급 했듯이 엔진 실린더에 분사된 연료가 연소하지 않고 그대로 외기로 배출되는 현상을 말한다. 실화가 발생하면 폭발(또는 팽창)행정에서 엔진 속도를 가속시키는 에너지원이 발생하지 않음에 따라 투스 타임(Tooth time, 엔진 크랭크축이 일정 각도 회전하는데 소요되는 시간) 신호의 주기성이 훼손된다. Misfire, as mentioned earlier, refers to a phenomenon in which fuel injected into an engine cylinder does not combust and is discharged into the outside air. When a misfire occurs, the periodicity of the signal of the tooth time (the time it takes for the engine crankshaft to rotate at a certain angle) is impaired because no energy source accelerating the engine speed is generated in the explosion (or expansion) stroke.

실화는 폭발 행정에서의 연료 미연소→연소압 미생성→피스톤 속도 감소→크랭크축 회전 모멘텀 감소로 나타나며, 이로 인해 투스 타임은 길어지고 반대로 엔진 속도는 감소한다. 즉 실화가 발생하면 엔진을 구동시키는 에너지원이 발생하지 않는 것이므로 엔진 속도가 감소하며, 따라서 하나의 엔진 사이클에서의 엔진 속도를 분석하면 실화 여부를 진단할 수 있다.Misfire appears as unburned fuel in the explosive stroke→not generating combustion pressure→reducing piston speed→reducing crankshaft rotation momentum, which results in longer tooth time and, conversely, reduced engine speed. That is, when a misfire occurs, the energy source that drives the engine is not generated, so the engine speed decreases. Therefore, by analyzing the engine speed in one engine cycle, it is possible to diagnose whether the misfire occurs.

본 발명은 이처럼 실화 시 나타나는 엔진 속도의 변화 특성을 이용하여 단기통 4행정 엔진에서 발생하는 실화를 정확하고 신속하게 진단/검출할 수 있도록 한 것으로, 이를 위해 본 실시 예에 적용된 제어기(20)는, 신호 수집부(22)와 속도 추세선 생성부(24)를 포함한다. 또한 선형 추세 제거부(25), 비교값 산출부(26) 및 실화 진단부(28)를 포함한다.The present invention is to enable accurate and rapid diagnosis/detection of misfires occurring in a single-stroke four-stroke engine using the characteristics of changes in engine speed that appear during misfires. To this end, the controller 20 applied to the present embodiment, It includes a signal collection unit 22 and a speed trend line generation unit 24. It also includes a linear trend removing unit 25, a comparison value calculating unit 26 and a true story diagnosis unit 28.

제어기를 구성하는 각부 구성에 대해 좀 더 구체적으로 살펴보기로 한다.The configuration of each part constituting the controller will be described in more detail.

신호 수집부(22)는 하나의 엔진 사이클 동안 크랭크축 위치센서(10)가 출력하는 투스 타임 신호를 수집한다. 좀 더 구체적으로, 타겟 휠(40) 회전 시 크랭크축 위치센서(10)가 상기 타겟 휠(40) 둘레면의 치를 검출하여 투스 타임 신호를 생성하고, 생성된 투스 타임 신호를 신호 수집부(22)에 제공함으로써 신호 수집부(22)는 엔진 속도 분석에 필요한 정보를 수집하게 되는 것이다.The signal collection unit 22 collects a tooth time signal output by the crankshaft position sensor 10 during one engine cycle. More specifically, when the target wheel 40 is rotated, the crankshaft position sensor 10 detects the value of the circumferential surface of the target wheel 40 to generate a tooth time signal, and the generated tooth time signal is generated by the signal collection unit 22 ), the signal collection unit 22 collects information necessary for engine speed analysis.

신호 수집부(22)에서 수집된 투스 타임 신호는 속도 추세선 생성부(24)에 제공되며, 속도 추세선 생성부(24)는 전달받은 투스 타임 신호를 이용하여 하나의 엔진 사이클 내 특정 행정의 엔진 속도를 추출(계산)한다. 구체적으로, 흡입행정 초기의 엔진 속도와 배기행정 말기의 엔진 속도를 추출한다. 그리고 그 추출된 두 엔진 속도를 이용하여 속도 추세선을 생성한다. The tooth time signal collected by the signal collection unit 22 is provided to the speed trend line generation unit 24, and the speed trend line generation unit 24 uses the received tooth time signal to transmit the engine speed of a specific stroke within one engine cycle. Extract (calculate) Specifically, the engine speed at the beginning of the intake stroke and the engine speed at the end of the exhaust stroke are extracted. Then, a speed trend line is generated using the two extracted engine speeds.

도 2를 참조하여 속도 추세선 생성과정에 대해 간단히 살펴보기로 한다.Referring to FIG. 2, the process of generating a speed trend line will be briefly described.

도 2는 속도 추세선의 생성 과정을 설명하기 위한 도면으로서, 등가속 상황에서 정상점화와 실화 시 속도 추세선의 생성 과정을 설명하기 위한 도면이다. FIG. 2 is a view for explaining a process of generating a speed trend line, and is a view for explaining a process of generating a speed trend line during normal ignition and misfire in an equal acceleration situation.

도 2를 참조하면, 속도 추세선 생성을 위해 상기 속도 추세선 생성부(24)는 먼저, 분석 대상 하나의 엔진 사이클에서 상기 크랭크축 위치센서(10)가 출력하는 투스 타임 신호를 이용하여 엔진 속도 커브를 생성한다. 여기서 엔진 속도 커브는 엔진 크랭크축의 회전각도에 변화에 따른 엔진 속도의 변화로 정의될 수 있다.Referring to FIG. 2, in order to generate a speed trend line, the speed trend line generation unit 24 first generates an engine speed curve using a tooth time signal output by the crankshaft position sensor 10 in one engine cycle to be analyzed. To create. Here, the engine speed curve may be defined as a change in engine speed according to a change in the rotation angle of the engine crankshaft.

하나의 엔진 사이클 내 엔진 속도 커브의 생성이 완료되면 다음 단계로, 생성된 엔진 속도 커브에서 투스 타임 신호의 입력 순서 또는 크랭크축(30) 회전각도로부터 흡입행정의 초기 엔진 속도(TDC1)와 배기행정의 말기 엔진 속도(TDC3)를 찾아내고, 이들 엔진 속도(TDC1, TDC3)를 직선적으로 연결함으로써 속도 추세선이 생성될 수 있다.When the generation of the engine speed curve in one engine cycle is completed, the next step is to enter the tooth time signal from the generated engine speed curve or the initial engine speed (TDC1) and exhaust stroke of the intake stroke from the crankshaft 30 rotation angle. The speed trend line can be generated by finding the terminal engine speed TDC3 of and connecting these engine speeds TDC1 and TDC3 linearly.

한편, 흡입행정 초기의 엔진 속도(TDC1)와 배기행정 말기의 엔진 속도(TDC3)가 같아지도록 상기 속도 추세선의 기울기를 제로(0)으로 조정하는 작업이 상기 선형 추세 제거부(26)를 통해 수행된다. 선형 추세 제거부(26)는 속도 추세선 생성부(24)가 생성한 상기 속도 추세선을 이용하여 크랭크축 위치센서(10)가 출력하는 투스 타임 신호들로부터 선형 추세를 제거(Linear Detrend)한다. Meanwhile, the operation of adjusting the slope of the speed trend line to zero (0) so that the engine speed TDC1 at the beginning of the intake stroke and the engine speed TDC3 at the end of the exhaust stroke are the same is performed through the linear trend removing unit 26. do. The linear trend removing unit 26 removes the linear trend from the tooth time signals output by the crankshaft position sensor 10 using the speed trend line generated by the speed trend line generating unit 24 (Linear Detrend).

하나의 엔진 사이클 내 모든 투스 타임 신호에서 상기 속도 추세선을 제거하면, 상기 흡입행정 초기의 엔진 속도(TDC1)와 배기행정 말기의 엔진 속도(TDC3)가 같아지는 선형 추세 제거 효과가 발생한다. 여기서 속도 추세선은 한 사이클의 입구 엔진 속도인 상기 TDC1과 출구 엔진 속도인 TDC3를 연결한 선이므로 한 사이클 내 엔진 속도 평균값일 수 있다.When the speed trend line is removed from all tooth time signals in one engine cycle, a linear trend elimination effect occurs in which the engine speed TDC1 at the beginning of the intake stroke and the engine speed TDC3 at the end of the exhaust stroke are the same. Here, since the speed trend line is a line connecting the inlet engine speed TDC1 of one cycle and the TDC3 exit engine speed, it may be an average engine speed in one cycle.

따라서 하나의 엔진 사이클 내 모든 투스 타임 신호에서 상기 엔진 속도 평균값에 상응하는 투스 타임 평균값을 빼면, 앞서 엔진 속도 커브(도 2 참조)에서 흡입행정 초기의 엔진 속도(TDC1)와 배기행정 말기의 엔진 속도(TDC3)가 같아지는, 즉 속도 추세선의 기울기가 제로(0)가 되는 선형 추세 제거 효과가 발생하게 되는 것이다.Therefore, if the tooth time average value corresponding to the engine speed average value is subtracted from all the tooth time signals in one engine cycle, the engine speed (TDC1) at the beginning of the intake stroke and the engine speed at the end of the exhaust stroke from the engine speed curve (see FIG. 2). (TDC3) is the same, that is, the slope of the velocity trend line is zero (0) is a linear trend removal effect occurs.

도 3은 선형 추세 제거(Linear Detrend) 이후 정상점화와 실화 시 엔진 속도 커브를 나타내는 도면이다.FIG. 3 is a diagram showing the engine speed curve during normal ignition and misfire after Linear Detrend.

도 3을 참조하면, 정상점화에서는 폭발행정에서 엔진 속도를 가속시키는 에너지원이 발생하기 때문에 하나의 엔진 사이클에서 엔진 속도 최대값과 엔진 속도 최소값의 차이(DRPM)가 크다. 반면, 실화가 발생하면 폭발에 의한 에너지 추가가 없으므로 하나의 엔진 사이클 내 엔진 속도 최대값과 엔진 속도 최소값의 차이(DRPM)가 정상점화에 비해 뚜렷하게 감소한다.Referring to FIG. 3, in normal ignition, an energy source that accelerates engine speed occurs in an explosive stroke, so the difference between the maximum engine speed and the minimum engine speed (DRPM) is large in one engine cycle. On the other hand, when a misfire occurs, there is no energy addition due to explosion, so the difference between the maximum engine speed and the minimum engine speed (DRPM) in one engine cycle is significantly reduced compared to normal ignition.

따라서 선형 추세 제거(Linear Detrend) 이후 하나의 엔진 사이클 내 엔진 속도 최대값과 엔진 속도 최소값의 차이를 분석하면 실화(Misfire) 발생 여부를 진단할 수 있다. 본 발명은 이처럼 실화 발생 여부에 따라 엔진 속도 최대값과 엔진 속도 최소값의 차이(DRPM)가 뚜렷하게 다른 양상으로 나타나는 점에 주목하여, 그 차이(DRPM)를 이용해 실화 여부를 진단하는 것이다.Therefore, after analyzing the difference between the engine speed maximum value and the engine speed minimum value in one engine cycle after linear trend removal, it is possible to diagnose whether a misfire has occurred. The present invention pays attention to the fact that the difference between the maximum engine speed and the minimum engine speed (DRPM) appears in a distinctly different manner according to whether a misfire occurs, and diagnoses the misfire using the difference (DRPM).

선형 추세 제거(Linear Detrend) 이후, 하나의 엔진 사이클 내에서 엔진 속도 최대값과 엔진 속도 최소값을 추출하고 추출된 두 속도값의 차이인 상기 DRPM(이하, '비교값'이라 한다)을 산출하는 작업이 비교값 산출부(26)를 통해 수행된다. 비교값 산출부(26)는 이처럼, 선형 추세 제거 이후 하나의 엔진 사이클에서 엔진 속도 최대값과 최소값 추출하고 이들로부터 비교값(DRPM)을 산출한다.After linear detrend, extracting the maximum engine speed and the minimum engine speed within one engine cycle and calculating the DRPM (hereinafter referred to as a'comparison value') between the two extracted speed values It is performed through the comparison value calculating unit 26. The comparison value calculating unit 26 extracts the maximum and minimum engine speed values in one engine cycle after removing the linear trend, and calculates the comparison value DRPM from them.

비교값 산출부(26)로부터 산출된 정보, 즉 비교값(DRPM)은 실화 진단부(28)에 제공된다. 실화 진단부(28)는 비교값 산출부(26)가 제공하는 비교값(DRPM)을 분석하여 실화(Misfire) 발생 여부를 진단한다. 실화 진단부(28)는 바람직하게, 비교값 산출부(26)가 제공하는 상기 비교값(DRPM)을 기억장치에 맵핑된 제1 임계값(Threshold1)과 비교하여 실화(Misfire) 여부를 진단할 수 있다. The information calculated from the comparison value calculation unit 26, that is, the comparison value DRPM is provided to the misfire diagnosis unit 28. The misfire diagnosis unit 28 analyzes the comparison value DRPM provided by the comparison value calculation unit 26 to diagnose whether misfire occurs. Misfire diagnostic unit 28 to diagnose whether or not a misfire (Misfire) by preferably comparing it, the comparison value (DRPM) to provide a comparison value calculation unit 26 and the first threshold (Threshold 1) maps to memory can do.

여기서 제1 임계값이 맵핑된 맵 데이터는, 부하 대역별 정상점화와 실화 시 엔진 속도 최대값과 도 최소값의 차이를 반복 실험 또는 시뮬레이션을 통해 구하고, 구해진 값을 분석하여 부하 대역별 실화와 정상점화의 경계가 되는 지점의 차이값을 임계값으로 선정하여 엔진 속도와 부하 대역 2가지 인자에 대해 행렬 형태로 데이터화한 것일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.Here, the map data to which the first threshold value is mapped is obtained through repeated experiments or simulations between the normal ignition for each load band and the minimum value of the engine speed during misfire through repeated experiments or simulations, and the obtained values are analyzed to determine the misfire and normal ignition for each load band. It is possible to select the difference value at the boundary point of the threshold as a threshold value, and may be data in a matrix form for two factors, engine speed and load band, but is not limited thereto.

실화 진단부(28)는 구체적으로, 비교값(DRPM)이 입력되면 입력된 상황(엔진 부하 및 엔진 속도)에 매칭되어 미리 저장된 제1 임계값(Threshold1)을 불러와 상기 비교값(DRPM)과 비교한다. 비교 결과, 제1 임계값(Threshold1)보다 작으면 실화(Misfire)로 진단하고, 비교값(DRPM)이 제1 임계값(Threshold1)과 같거나 제1 임계값(Threshold1)보다 크면 정상점화로 진단한다.Specifically, when the comparison value DRPM is input, the misfire diagnosis unit 28 matches the input situation (engine load and engine speed) and recalls the previously stored first threshold value Threshold 1 to calculate the comparison value DRPM. Compare with. Comparison result, the first threshold is equal to (Threshold 1) is small, a misfire (Misfire) diagnosis, and the comparison value (DRPM) to less than the first threshold (Threshold 1) or greater than the first threshold (Threshold 1) Normal Diagnosis by ignition.

엔진 속도 최대값과 최소값의 차이인 비교값(DRPM)을 제1 임계값(Threshold1)과 직접 비교하는 방법 외에도, 비교값(DRPM)의 제곱(DRPM2)을 하나의 엔진 사이클 동안의 평균 엔진 속도(RPMmean)로 나누어 증폭값(DRPMamp)을 구하고, 구해진 증폭값(DRPMamp)을 기억장치에 맵핑된 제1 증폭 임계값(Thresholdamp1)과 비교하여 실화 여부를 진단하는 방법도 고려될 수 있다. In addition to the method of directly comparing the comparison value (DRPM), which is the difference between the engine speed maximum value and the minimum value, with the first threshold value (Threshold 1 ), the square of the comparison value (DRPM) (DRPM 2 ) is the average engine for one engine cycle. Divided by the speed (RPM mean ) to obtain the amplification value (DRPM amp ), and comparing the obtained amplification value (DRPM amp ) with the first amplification threshold (Threshold amp1 ) mapped to the storage device, a method of diagnosing misfire may also be considered. Can be.

비교값(DRPM)을 두 번 곱한 값을 평균 엔진 속도(RPMmean)로 나누어 구해진 값(DRPMamp)을 비교값으로 사용하면, 엔진 속도 최대값과 최소값의 사이의 거리 증폭 효과로 인해 정상점화와 실화를 구분할 수 있는 분해능이 커지기 때문에 진단의 정확도를 높일 수 있다. 이때에는 증폭값 (DRPMamp)이 제1 증폭 임계값(Thresholdamp1)보다 작으면 실화로, 반대인 경우 정상점화로 진단할 수 있다.Comparison value (DRPM) to double the product of mean value of the engine speed by using the (RPM mean) obtained value (DRPM amp) divided by the comparison value, due to the distance amplification effect between the engine speed maximum value and the minimum value and the steady lighting As the resolution capable of distinguishing misfires increases, the accuracy of diagnosis can be improved. At this time, if the amplification value (DRPM amp ) is less than the first amplification threshold (Threshold amp1 ), it can be diagnosed as a true story, and in the opposite case, a normal ignition.

직전 엔진 사이클의 엔진 속도 최대값과 최소값의 차이로 정의되는 직전 엔진 사이클의 비교값(DRPMi)과 현재 엔진 사이클의 엔진 속도 최대값과 최소값의 차이로 정의되는 현재 엔진 사이클의 비교값(DRPMi-1)의 차이(DRPMi - DRPMi-1)를 분석하여 현재 엔진 사이클의 실화(Misfire) 여부를 진단하는 방법도 있을 수 있다. The comparison value of the last engine cycle defined by the difference between the maximum and minimum engine speed of the preceding engine cycle (DRPM i ) and the comparison value of the current engine cycle defined by the difference between the maximum and minimum engine speed of the current engine cycle (DRPM i There may also be a method of diagnosing whether the current engine cycle is misfired by analyzing the difference (DRPM i -DRPM i-1 ) of -1 ).

직전 엔진 사이클이 정상점화이고 현재 엔진 사이클에서 실화가 발생한 경우를 예로 들면, 정상점화 일어난 직전 엔진 사이클은 폭발 행정에서 엔진 속도를 가속시키는 에너지원이 발생한 것이기 때문에 비교값(DRPMi)이 상대적으로 크며, 실화가 발생한 현재 엔진 사이클은 엔진 속도를 가속시키는 에너지원이 발생하지 않은 것이기 때문에 비교값(DRPMi-1)이 상대적으로 작다.For example, when the last engine cycle is normal ignition and a misfire occurs in the current engine cycle, the comparison value (DRPM i ) is relatively large because the engine cycle immediately before the normal ignition occurred is an energy source that accelerates the engine speed in the explosion stroke. , The comparative value (DRPM i-1 ) is relatively small in the current engine cycle in which misfire occurs because no energy source accelerating the engine speed is generated.

때문에 직전 엔진 사이클이 정상점화이고 현재 엔진 사이클에서 실화가 발생한 경우 두 비교값의 차이(DRPMi - DRPMi-1)는, 두 엔진 사이클이 연속해서 정상점화가 일어나거나 연속해서 실화가 발생한 경우 두 비교값의 차이보다 클 수 밖에 없다. 이 점에 착안하여 그 차이(DRPMi - DRPMi-1)를 분석함으로써 실화 여부를 진단하는 것이다.Therefore, the difference between the two comparison values (DRPM i -DRPM i-1 ) when the last engine cycle is normal ignition and the current engine cycle is misfired is the difference between the two engine cycles when the normal ignition occurs or the continuous misfire occurs. It is bound to be larger than the difference in comparison values. With this in mind, the difference (DRPM i -DRPM i-1 ) is analyzed to diagnose whether it is true.

이에 대해서는 도 4를 참조하기로 한다.This will be referred to FIG. 4.

도 4는 직전 엔진 사이클의 비교값(DRPMi)과 현재 엔진 사이클의 비교값 DRPMi-1)을 이용하여 현재 엔진 사이클의 실화 여부를 진단하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining a process for diagnosing whether or not the current engine misfire cycle by using the comparison value (DRPM i) and comparing the value DRPM i-1) in the current engine cycle immediately preceding engine cycle.

직전 엔진 사이클이 정상점화인 경우부터 살펴보기로 한다.Let's look at the case where the last engine cycle is normal ignition.

도 4를 참조하면, 직전에 정상점화가 일어났고 두 비교값 차이(DRPMi - DRPMi-1)의 절대값이 제2 임계값(Threshold2)보다 크면 실화로 진단할 수 있다(①번 구간 참조). 정상점화 직후 실화가 발생하면 두 비교값 차이(DRPMi - DRPMi-1)는 상대적으로 커진다. 따라서 그 차이(DRPMi - DRPMi-1)의 절대값이 미리 맵핑된 제2 임계값(Threshold2)보다 크면 실화로 진단하는 것이다. Referring to FIG. 4, if the normal ignition occurred immediately before and the absolute value of the difference between the two comparison values (DRPM i -DRPM i-1 ) is greater than the second threshold (Threshold 2 ), it can be diagnosed as a misfire (section ①) Reference). If misfire occurs immediately after normal ignition, the difference between the two comparison values (DRPM i -DRPM i-1 ) becomes relatively large. Therefore, if the absolute value of the difference (DRPM i -DRPM i-1 ) is greater than the pre-mapped second threshold (Threshold 2 ), it is diagnosed as a misfire.

직전에 정상점화가 일어났고 비교값 차이(DRPMi - DRPMi-1)의 절대값이 제2 임계값(Threshold2)과 같거나 작으면, 반대로 정상점화로 진단할 수 있다(②번 구간 참조). 연속해서 정상점화일 경우 두 비교값이 차이(DRPMi - DRPMi-1)는 상대적으로 작기 때문에, 그 차이(DRPMi - DRPMi-1)의 절대값이 제2 임계값(Threshold2)보다 같거나 작으면 정상점화로 진단하는 것이다.If the normal ignition occurred immediately before and the absolute value of the comparison difference (DRPMi-DRPMi-1) is equal to or less than the second threshold (Threshold 2 ), it can be diagnosed as normal ignition (refer to section ②). In the case of continuous normal ignition, since the difference between the two comparison values (DRPM i -DRPM i-1 ) is relatively small, the absolute value of the difference (DRPM i -DRPM i-1 ) is greater than the second threshold (Threshold 2 ). If it is the same or less, it is diagnosed as normal ignition.

직전 엔진 사이클에 실화가 발생한 경우 역시 같은 방법으로 현재 엔진 사이클의 실화 여부를 진단할 수 있다.In the case of a misfire in the immediately preceding engine cycle, it is also possible to diagnose whether the current engine cycle is misfired in the same way.

직전 엔진 사이클에서 실화가 발생했고 두 비교값 차이(DRPMi - DRPMi-1)의 절대값이 제2 임계값(Threshold2)보다 작거나 같으면 실화로 진단할 수 있다(③번 구간 참조). 연속 실화가 발생한 경우 역시 연속 정상점화와 마찬가지로 차이(DRPMi - DRPMi-1)는 상대적으로 작기 때문에, 그 차이(DRPMi - DRPMi-1)의 절대값이 제2 임계값(Threshold2)보다 같거나 작으면, 직전 엔진 싸이클에서 발생한 실화가 유지되고 있다고 판단하여 실화로 진단하는 것이다.If a misfire occurs in the last engine cycle and the absolute value of the difference between the two comparison values (DRPM i -DRPM i-1 ) is less than or equal to the second threshold (Threshold 2 ), it can be diagnosed as misfire (see section ③). In the case of continuous misfire, the difference (DRPM i -DRPM i-1 ) is relatively small as in continuous normal ignition, so the absolute value of the difference (DRPM i -DRPM i-1 ) is the second threshold (Threshold 2 ). If it is equal to or smaller, it is determined that the misfire that occurred in the previous engine cycle is maintained and diagnosed as a misfire.

직전 엔진 사이클에서 실화가 발생했고 두 비교값 차이(DRPMi - DRPMi-1)의 절대값이 제2 임계값(Threshold2)보다 크면, 반대로 정상점화로 진단할 수 있다(④번 구간 참조). 실화 직후 정상점화가 일어나면 두 비교값 차이(DRPMi - DRPMi-1)가 상대적으로 커지기 때문에, 그 차이(DRPMi - DRPMi-1)의 절대값이 된 제2 임계값(Threshold2)보다 크면 정상점화로 진단하는 것이다.If a misfire occurs in the last engine cycle and the absolute value of the difference between the two comparison values (DRPMi-DRPMi-1) is greater than the second threshold (Threshold2), it can be diagnosed as normal ignition (refer to section ④). When the normal ignition occurs immediately after misfire, the difference between the two comparison values (DRPM i -DRPM i-1 ) becomes relatively large, so that the difference (DRPM i -DRPM i-1 ) becomes the absolute value of the second threshold (Threshold 2 ). If it is large, it is diagnosed as normal ignition.

이하, 전술한 단기통 4행정 엔진 실화 진단 장치에 수행되는 단기통 4행정 엔진에서의 실화 진단 과정을 도 5의 순서도를 참조하여 살펴보기로 한다.Hereinafter, the misfire diagnosis process in the single-cylinder four-stroke engine misfire diagnosis apparatus described above will be described with reference to the flowchart of FIG. 5.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 단기통 4행정 엔진의 실화 진단 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 설명의 편의를 위해 전술한 도 1에 도시된 구성은 해당 참조번호를 언급하여 설명하기로 한다.5 is a flowchart illustrating a method for diagnosing misfires in a single-stroke four-stroke engine according to an embodiment of the present invention. For convenience of description, the configuration shown in FIG. 1 described above will be described by referring to the corresponding reference number.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 단기통 4행정 엔진에서의 실화 진단 방법은, 신호 수집 단계(S100), 속도 추세선 생성 단계(S200), 선형 추세 제거 단계(S300), 비교값(DRPM) 산출단계(S400) 및 실화 진단 단계(S500)를 포함한다. 이하 각 단계에서 행해지는 연산 또는 처리 과정을 구체적으로 살펴보기로 한다.Referring to FIG. 5, the misfire diagnosis method in the single-stroke four-stroke engine according to an embodiment of the present invention includes a signal collection step (S100), a speed trend line generation step (S200), a linear trend removal step (S300), and a comparison value ( DRPM) calculation step (S400) and a true story diagnosis step (S500). Hereinafter, the operation or processing performed in each step will be described in detail.

신호 수집 단계(S100)에서는 하나의 엔진 사이클 동안 타겟 휠(40)의 회전에 따라 상기 크랭크축 위치센서(10)가 출력하는 투스 타임 신호를 수집한다. 신호 수집 단계(S100)에서는 크랭크축 위치센서(10)의 투스 타임 신호를 일정한 간격으로 추려 처리할 신호 데이터의 양을 줄이고, 이를 통해 제어기가 부담해야 할 연산 부하를 크게 경감시키는 다운 샘플링 과정이 포함될 수 있다. 이 경우에 최대 다운 샘플링은 TDC1, BDC1, TDC2와 BDC2, 단 네 곳의 위치에서 투스 타임 신호를 수집하는 경우이다.In the signal collection step (S100), the tooth time signal output by the crankshaft position sensor 10 is collected according to the rotation of the target wheel 40 during one engine cycle. The signal collection step (S100) includes a down sampling process to reduce the amount of signal data to process by processing the tooth time signal of the crankshaft position sensor 10 at regular intervals, thereby greatly reducing the computational load that the controller must bear. Can be. In this case, the maximum downsampling is the case of collecting the tooth time signal at only four locations, TDC1, BDC1, TDC2 and BDC2.

속도 추세선 생성 단계(S200)에서는 상기 신호 수집 단계(S100)에서 수집된 투스 타임 신호를 이용하여 하나의 엔진 사이클 내 특정 행정의 엔진 속도를 추출(계산)한다. 구체적으로, 투스 타임 신호를 이용하여 하나의 엔진 사이클에서 흡입행정 초기의 엔진 속도와 배기행정 말기의 엔진 속도를 추출하며, 추출된 두 엔진 속도를 이용하여 속도 추세선을 생성한다. In the speed trend line generation step S200, the engine speed of a specific stroke in one engine cycle is extracted (calculated) using the tooth time signal collected in the signal collection step S100. Specifically, the engine speed at the beginning of the intake stroke and the engine speed at the end of the exhaust stroke are extracted from one engine cycle using a tooth time signal, and a speed trend line is generated using the two extracted engine speeds.

속도 추세선 생성 단계(S200)에서의 속도 추세선은 바람직하게, 분석 대상 하나의 엔진 사이클에서 상기 크랭크축 위치센서(10)가 출력하는 투스 타임 신호로부터 엔진 속도 커브를 생성하고, 생성된 엔진 속도 커브에서 흡입행정의 초기 엔진 속도(TDC1)와 배기행정의 말기 엔진 속도(TDC3)를 직선적으로 연결함으로써 생성될 수 있다.The speed trend line in the step of generating a speed trend line (S200) preferably generates an engine speed curve from a tooth time signal output by the crankshaft position sensor 10 in one engine cycle to be analyzed, and from the generated engine speed curve It can be generated by linearly connecting the initial engine speed TDC1 of the intake stroke and the terminal engine speed TDC3 of the exhaust stroke.

속도 추세선 생성 단계(S200) 이후 흡입행정 초기의 엔진 속도와 배기행정 말기의 엔진 속도를 같게 하여 속도 추세선 및 엔진 속도 커브를 수평방향으로 재배열하는 선형 추세 제거 단계(S300)가 진행된다. 선형 추세 제거 단계(S300)에서는 상기 속도 추세선을 이용하여 크랭크축 위치센서(10)가 출력하는 투스 타임 신호들로부터 선형 추세를 제거(Linear Detrend)한다. After the speed trend line generation step (S200), a linear trend removal step (S300) of rearranging the speed trend line and the engine speed curve in the horizontal direction is performed by making the engine speed at the beginning of the intake stroke equal to the engine speed at the end of the exhaust stroke. In the linear trend removal step (S300), the linear trend is removed from the tooth time signals output by the crankshaft position sensor 10 using the speed trend line.

하나의 엔진 사이클 내 모든 투스 타임 신호에서 상기 속도 추세선을 제거하면, 상기 흡입행정 초기의 엔진 속도와 배기행정 말기의 엔진 속도가 같아지는 선형 추세 제거 효과가 발생한다. 속도 추세선은 흡입행정 초기의 엔진 속도와 배기행정 말기의 엔진 속도를 연결시킨 선이므로 엔진 속도 평균값을 의미한다.When the speed trend line is removed from all tooth time signals in one engine cycle, a linear trend elimination effect occurs in which the engine speed at the beginning of the intake stroke and the engine speed at the end of the exhaust stroke are the same. Since the speed trend line is the line connecting the engine speed at the beginning of the intake stroke and the engine speed at the end of the exhaust stroke, it means the average engine speed.

따라서 하나의 엔진 사이클 내 모든 투스 타임 신호에서 상기 엔진 속도 평균값에 상응하는 투스 타임 평균값을 빼면, 앞서 엔진 속도 커브(도 2 참조)에서 흡입행정 초기의 엔진 속도와 배기행정 말기의 엔진 속도가 같아지는 선형 추세 제거 효과가 발생하게 되는 것이다.Therefore, if the tooth time average value corresponding to the engine speed average value is subtracted from all the tooth time signals in one engine cycle, the engine speed at the beginning of the intake stroke and the engine speed at the end of the exhaust stroke are equal to the engine speed curve (see FIG. 2). The effect of removing the linear trend will occur.

정상점화에서는 폭발행정에서 엔진 속도를 가속시키는 에너지원이 발생하기 때문에 하나의 엔진 사이클에서 엔진 속도 최대값과 엔진 속도 최소값의 차이(DRPM, 도 3 참조)가 크다. 반면, 실화가 발생하면 폭발에 의한 에너지 추가가 없으므로 하나의 엔진 사이클 내 엔진 속도 최대값과 엔진 속도 최소값의 차이(DRPM)가 정상점화에 비해 뚜렷하게 감소한다.In normal ignition, an energy source accelerating the engine speed is generated in an explosive stroke, so the difference between the maximum engine speed and the minimum engine speed in one engine cycle (DRPM, see FIG. 3) is large. On the other hand, when a misfire occurs, there is no energy addition due to explosion, so the difference between the maximum engine speed and the minimum engine speed (DRPM) in one engine cycle is significantly reduced compared to normal ignition.

따라서 선형 추세 제거(Linear Detrend) 이후 하나의 엔진 사이클 내 엔진 속도 최대값과 엔진 속도 최소값의 차이를 분석하면 실화(Misfire) 발생 여부를 진단할 수 있다. 본 발명은 이처럼 실화 발생 여부에 따라 엔진 속도 최대값과 엔진 속도 최소값의 차이(DRPM)가 뚜렷하게 다른 양상으로 나타나는 점에 주목하여, 그 차이(DRPM)를 이용해 실화 여부를 진단한다.Therefore, after analyzing the difference between the engine speed maximum value and the engine speed minimum value in one engine cycle after linear trend removal, it is possible to diagnose whether a misfire has occurred. The present invention pays attention to the fact that the difference between the maximum engine speed and the minimum engine speed (DRPM) is distinctly different according to whether a misfire occurs, and diagnoses whether the misfire occurs using the difference (DRPM).

선형 추세 제거(Linear Detrend) 이후, 하나의 엔진 사이클 내에서 엔진 속도 최대값과 엔진 속도 최소값을 추출하고 추출된 두 속도값의 차이인 비교값(DRPM)을 산출하는 작업이 비교값 산출 단계에서 수행된다. 비교값 산출 단계에서는 이처럼, 선형 추세 제거 이후 하나의 엔진 사이클에서 엔진 속도 최대값과 최소값 추출하고 이들로부터 비교값(DRPM)을 산출한다.After Linear Detrend, the task of extracting the maximum engine speed and the minimum engine speed within one engine cycle and calculating the comparison value (DRPM), which is the difference between the two extracted speed values, is performed in the comparison value calculation step. do. In the comparison value calculating step, after removing the linear trend, the maximum and minimum engine speed values are extracted from one engine cycle and a comparison value (DRPM) is calculated from them.

비교값 산출 단계에서 산출된 정보, 즉 비교값(DRPM)은 이후 진행되는 프로세스인 실화 진단 단계(S500)에서 실화(Misfire) 발생 여부를 진단함에 있어 중요한 정보로 활용된다. 실화 진단 단계(S500)에서는 비교값 산출 단계에서 산출된 상기 비교값(DRPM)을 분석하여 실화(Misfire) 발생 여부를 진단한다. 일 예로서, 비교값(DRPM)을 제1 임계값(Threshold1)과 비교하여 실화 여부를 진단한다. The information calculated in the comparison value calculation step, that is, the comparison value DRPM is used as important information in diagnosing whether a misfire has occurred in the misfire diagnosis step S500, which is a process that is subsequently performed. In the misfire diagnosis step (S500), the comparison value DRPM calculated in the comparison value calculation step is analyzed to diagnose whether misfire has occurred. As an example, the true value is diagnosed by comparing the comparison value DRPM with the first threshold value 1 .

바람직하게는, 비교값(DRPM)이 입력되면 입력된 상황(엔진 부하 및 엔진 속도)에 매칭되어 미리 저장된 제1 임계값(Threshold1)을 불러와 상기 비교값(DRPM)과 비교하며, 그 결과 제1 임계값(Threshold1)보다 작으면 실화(Misfire)로 진단하고, 비교값(DRPM)이 제1 임계값(Threshold1)과 같거나 제1 임계값(Threshold1)보다 크면 정상점화로 진단한다.Preferably, when the comparison value DRPM is input, the first threshold value Threshold 1 that is previously matched to the input situation (engine load and engine speed) is retrieved and compared with the comparison value DRPM. the first threshold value is less than (threshold 1) diagnosis of misfire (misfire), and the comparison value (DRPM) is a first threshold value equal to (threshold 1) or greater than the first threshold (threshold 1) diagnosed as normal ignition do.

실화 진단 단계(S500)에서 엔진 속도 최대값과 최소값의 차이인 비교값(DRPM)을 제1 임계값(Threshold1)과 직접 비교하는 방법 외에도, 비교값(DRPM)의 제곱(DRPM2)을 하나의 엔진 사이클 동안의 평균 엔진 속도(RPMmean)로 나눈 증폭값(DRPMamp)을 가지고 기억장치에 맵핑된 제1 증폭 임계값(Thresholdamp1)과 비교하여 실화 여부를 진단하는 방법도 있다. In addition to the method of directly comparing the comparison value DRPM, which is the difference between the engine speed maximum value and the minimum value, with the first threshold value Threshold 1 in the misfire diagnosis step S500, one square of the comparison value DRPM (DRPM 2 ) There is also a method of diagnosing a misfire by comparing the first amplification threshold (Threshold amp1 ) mapped to the storage device with the amplification value (DRPM amp ) divided by the average engine speed (RPM mean ) during the engine cycle.

비교값(DRPM)을 두 번 곱한 값을 평균 엔진 속도(RPMmean)로 나누어 구해진 값(DRPMamp)을 비교값을 사용하면, 엔진 속도 최대값과 최소값의 사이의 거리 증폭 효과로 인해 정상점화와 실화를 구분할 수 있는 분해능이 커지므로 진단의 정확도를 높일 수 있다. 이때에는 증폭값 (DRPMamp)이 제1 증폭 임계값(Thresholdamp1)보다 작으면 실화로, 반대인 경우 정상점화로 진단할 수 있다.If the calculated value (DRPM amp ) is obtained by dividing the value obtained by multiplying the comparison value (DRPM) by the average engine speed (RPM mean ), using the comparison value, the normal ignition and As the resolution capable of distinguishing misfires increases, the accuracy of diagnosis can be improved. At this time, if the amplification value (DRPM amp ) is less than the first amplification threshold (Threshold amp1 ), it can be diagnosed as a true story, and in the opposite case, a normal ignition.

직전 엔진 사이클의 엔진 속도 최대값과 최소값의 차이로 정의되는 직전 엔진 사이클의 비교값(DRPMi)과 현재 엔진 사이클의 엔진 속도 최대값과 최소값의 차이로 정의되는 현재 엔진 사이클의 비교값(DRPMi-1)의 차이(DRPMi - DRPMi-1)를 분석하여 현재 엔진 사이클의 실화(Misfire) 여부를 진단하는 방법도 있을 수 있다. The comparison value of the last engine cycle defined by the difference between the maximum and minimum engine speed of the preceding engine cycle (DRPM i ) and the comparison value of the current engine cycle defined by the difference between the maximum and minimum engine speed of the current engine cycle (DRPM i There may also be a method of diagnosing whether the current engine cycle is misfired by analyzing the difference (DRPM i -DRPM i-1 ) of -1 ).

직전 엔진 사이클이 정상점화이고 현재 엔진 사이클에서 실화가 발생한 경우를 예로 들면, 정상점화 일어난 직전 엔진 사이클은 폭발 행정에서 엔진 속도를 가속시키는 에너지원이 발생한 것이기 때문에 비교값(DRPMi)이 상대적으로 크며, 실화가 발생한 현재 엔진 사이클은 엔진 속도를 가속시키는 에너지원이 발생하지 않은 것이기 때문에 비교값(DRPMi-1)이 상대적으로 작다.For example, when the last engine cycle is normal ignition and a misfire occurs in the current engine cycle, the comparison value (DRPM i ) is relatively large because the engine cycle immediately before the normal ignition occurred is an energy source that accelerates the engine speed in the explosion stroke. , The comparative value (DRPM i-1 ) is relatively small in the current engine cycle in which misfire occurs because no energy source accelerating the engine speed is generated.

때문에 직전 엔진 사이클이 정상점화이고 현재 엔진 사이클에서 실화가 발생한 경우 두 비교값의 차이(DRPMi - DRPMi-1)는, 두 엔진 사이클이 연속해서 정상점화가 일어나거나 연속해서 실화가 발생한 경우 두 비교값의 차이보다 클 수 밖에 없다. 따라서 그 차이(DRPMi - DRPMi-1)를 분석하는 것으로 실화 여부를 진단할 수 있다.Therefore, the difference between the two comparison values (DRPM i -DRPM i-1 ) when the last engine cycle is normal ignition and the current engine cycle is misfired is the difference between the two engine cycles when the normal ignition occurs or the continuous misfire occurs. It is bound to be larger than the difference in comparison values. Therefore, by analyzing the difference (DRPM i -DRPM i-1 ), it is possible to diagnose whether the story is true.

이 경우 직전에 정상점화가 일어났고 두 비교값 차이(DRPMi - DRPMi-1)의 절대값이 제2 임계값(Threshold2)보다 크면 실화로 진단할 수 있다. 정상점화 직후 실화가 발생하면 두 비교값 차이(DRPMi - DRPMi-1)가 상대적으로 커지기 때문이다. In this case, if the normal ignition occurred immediately before and the absolute value of the difference between the two comparison values (DRPM i -DRPM i-1 ) is greater than the second threshold (Threshold 2 ), it can be diagnosed as misfire. This is because if the misfire occurs immediately after the normal ignition, the difference between the two comparison values (DRPM i -DRPM i-1 ) becomes relatively large.

이와는 달리, 직전 엔진 사이클에서 실화가 발생했고 두 비교값 차이(DRPMi - DRPMi-1)의 절대값이 제2 임계값(Threshold2)보다 작거나 같으면 실화로 진단할 수 있다. 연속 실화가 발생한 경우 두 비교값의 차이(DRPMi - DRPMi-1)는 상대적으로 작기 때문이다.Alternatively, if a misfire occurred in the last engine cycle and the absolute value of the difference between the two comparison values (DRPM i -DRPM i-1 ) is less than or equal to the second threshold (Threshold 2 ), the misfire can be diagnosed. This is because the difference between the two comparison values (DRPM i -DRPM i-1 ) is relatively small when continuous misfire occurs.

이상에서 살펴본 본 발명의 실시 예에 따르면, 실화 분석 대상 엔진 사이클에서 정상점화와 실화를 명확하게 구분할 수 있는 엔진 특성에 관한 몇 가지 정보(흡입행정 초기 엔진 속도, 배기행정 말기 엔진 속도, 하나의 엔진 사이클에서 엔진 속도 최대값과 최소값)를 추출하고, 그 추출된 결과물의 차이를 분석하여 정상점화인지 실화(Misfire) 인지를 진단하도록 구성된다.According to the embodiment of the present invention described above, in the engine cycle subject to misfire analysis, some information about engine characteristics that can clearly distinguish between normal ignition and misfire (intake stroke initial engine speed, exhaust stroke end engine speed, one engine It is configured to extract whether engine ignition is normal or misfire by extracting the maximum and minimum engine speed values from the cycle and analyzing the difference between the extracted results.

즉 실화 여부를 명확하게 판단할 수 있는 최소한의 주요 정보만을 가지고 실화를 진단/검출함으로써, 실화 진단/검출을 위한 프로세스의 단순화를 도모하면서도 정확도 높은 실화 진단/검출이 가능하며, 따라서 자동차에 적용되는 고가의 ECU에 비해 저가의 ECU가 채택되는 이륜 오토바이의 실정에 맞는 최적화된 실화 검출 기능을 제공할 수 있다.In other words, by diagnosing/detecting misfires with only the minimum key information that can clearly determine whether a misfire has occurred, it is possible to simplify and simplify the process for misdiagnosis/detection. It is possible to provide an optimized misfire detection function suitable for the situation of a two-wheeled motorcycle in which a low-cost ECU is adopted compared to an expensive ECU.

또한, 배기가스 배출규제가 날로 강화되고 있는 전세계적인 추세에서, 이전까지 규제 대상에 포함되지 않았던 이륜 오토바이에 대해서도 배기가스 배출규제를 충족시킬 것을 요구하는 시장의 요구에 부응할 수 있으며, 별도의 하드웨어적인 추가 구성 없이도 소프트웨어만으로 구현이 가능하기 때문에 개발비용 또한 저렴하다는 장점이 있다.In addition, in the global trend of exhaust emission regulations being strengthened day by day, it is possible to meet the market demand to meet the emission regulations even for two-wheeled motorcycles that were not previously regulated, and additional hardware Since it can be implemented only with software without additional configuration, the development cost is also low.

이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.In the detailed description of the present invention described above, only specific embodiments thereof have been described. However, it should be understood that the present invention is not limited to the specific forms mentioned in the detailed description, but rather includes all modifications, equivalents, and substitutes within the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims. Should be.

10 : 크랭크축 위치센서
20 : 제어기
22 : 신호 수집부
24 : 속도 추세선 생성부
25 : 선형 추세 제거부
26 : 비교값 산출부
28 : 실화 진단부
30 : 크랭크축
40 : 타켓 휠
50 : 점화코일
60 : 연료인젝터10: crankshaft position sensor
20: controller
22: signal collection unit
24: speed trend line generator
25: linear trend removal unit
26: comparison value calculation unit
28: true story diagnosis
30: crankshaft
40: target wheel
50: ignition coil
60: fuel injector

Claims (17)

크랭크축 위치센서가 출력하는 투스 타임(Tooth time) 신호(엔진 크랭크축이 일정 각도 회전하는데 소요되는 시간)를 이용하여 단기통 4행정 엔진에서 발생하는 실화를 진단하는 방법으로서,
a) 하나의 엔진 사이클 동안 상기 크랭크축 위치센서가 출력하는 투스 타임 신호를 수집하는 신호 수집 단계;
b) 수집된 투스 타임 신호를 이용하여 하나의 엔진 사이클 내 흡입행정 초기의 엔진 속도와 배기행정 말기의 엔진 속도를 추출하고 추출된 두 엔진 속도를 이용하여 속도 추세선을 생성하는 속도 추세선 생성 단계;
c) 상기 흡입행정 초기의 엔진 속도와 상기 배기행정 말기의 엔진 속도가 같아지도록 상기 속도 추세선을 이용하여 선형 추세를 제거(Linear Detrend)하는 선형 추세 제거 단계;
d) 선형 추세 제거 이후 하나의 엔진 사이클 내 엔진 속도 최대값과 엔진 속도 최소값을 추출하고 추출된 두 속도값으로부터 비교값(DRPM)을 산출하는 비교값 산출단계; 및
e) 산출된 비교값(DRPM)을 분석하여 실화(Misfire) 여부를 진단하는 실화 진단 단계;를 포함하는 단기통 4행정 엔진의 실화 진단 방법.
As a method of diagnosing misfires occurring in a single-stroke four-stroke engine using a tooth time signal (time required for the engine crankshaft to rotate at a certain angle) output by the crankshaft position sensor,
a) a signal collection step of collecting a tooth time signal output by the crankshaft position sensor during one engine cycle;
b) a speed trend line generation step of extracting the engine speed at the beginning of the intake stroke and the engine speed at the end of the exhaust stroke in one engine cycle using the collected tooth time signal and generating a speed trend line using the two extracted engine speeds;
c) a linear trend removal step of removing a linear trend using the speed trend line so that the engine speed at the beginning of the intake stroke and the engine speed at the end of the exhaust stroke are the same;
d) a comparison value calculating step of extracting a maximum engine speed and a minimum engine speed in one engine cycle after removing the linear trend and calculating a comparison value (DRPM) from the two extracted speed values; And
e) a misfire diagnosis step of diagnosing a misfire by analyzing the calculated comparative value (DRPM); a misfire diagnosis method of a single-stroke four-stroke engine.
제 1 항에 있어서,
상기 b) 단계에서 상기 속도 추세선은,
상기 투스 타임 신호를 이용하여 엔진 크랭크축의 회전각도 변화에 대한 엔진 속도 변화로 정의되는 엔진 속도 커브를 생성하고,
생성된 엔진 속도 커브에서 하나의 엔진 사이클 내 상기 흡입행정의 초기 엔진 속도와 배기행정의 말기 엔진 속도를 직선으로 연결하여 형성되는 선인 것을 특징으로 하는 단기통 4행정 엔진의 실화 진단 방법.
According to claim 1,
In step b), the speed trend line is
An engine speed curve defined as a change in engine speed with respect to a change in rotation angle of the engine crankshaft is generated using the tooth time signal,
A method for diagnosing misfire of a single-stroke four-stroke engine, characterized in that it is a line formed by connecting the initial engine speed of the intake stroke and the end engine speed of the exhaust stroke in a straight line in the generated engine speed curve.
제 1 항에 있어서,
상기 c) 단계에서는,
하나의 엔진 사이클 내 모든 투스 타임 신호에서 상기 속도 추세선을 제거하여 흡입행정 초기의 엔진 속도와 상기 배기행정 말기의 엔진 속도가 같아지도록 하는 것을 특징으로 하는 단기통 4행정 엔진의 실화 진단 방법.
According to claim 1,
In step c),
A method for diagnosing misfire of a single-stroke four-stroke engine, wherein the speed trend line is removed from all tooth time signals in one engine cycle so that the engine speed at the beginning of the intake stroke and the engine speed at the end of the exhaust stroke are the same.
제 1 항에 있어서,
상기 d) 단계에서의 비교값(DRPM)은,
선형 추세 제거 이후 추출된 상기 엔진 속도 최대값에서 엔진 속도 최소값을 뺀 값인 것을 특징으로 하는 단기통 4행정 엔진의 실화 진단 방법.
According to claim 1,
The comparison value (DRPM) in step d) is
A method for diagnosing misfire of a single-stroke four-stroke engine, characterized in that the engine speed maximum value extracted after the removal of the linear trend is obtained by subtracting the engine speed minimum value.
제 1 항에 있어서,
상기 e) 단계에서는,
엔진 속도 최대값과 엔진 속도 최소값의 차이로 정의되는 상기 비교값(DRPM)을 기억장치에 맵핑된 제1 임계값(Threshold1)과 비교하여 실화(Misfire) 여부를 진단하는 것을 특징으로 하는 단기통 4행정 엔진의 실화 진단 방법.
According to claim 1,
In step e),
Single-cylinder, characterized in that for diagnosing whether or not the engine speed of the maximum value and the engine, the first threshold value as compared with the (Threshold 1) acylated (Misfire) mapping the said comparison values (DRPM) is defined as the difference between the rate minimum value in the storage device 4 How to diagnose the misfire of the stroke engine.
제 5 항에 있어서,
상기 비교값(DRPM)이 제1 임계값(Threshold1)보다 작으면 실화(Misfire)가 발생한 것으로 진단하고,
상기 비교값(DRPM)이 제1 임계값(Threshold1)과 같거나 제1 임계값(Threshold1)보다 크면 정상점화로 진단하는 것을 특징으로 하는 단기통 4행정 엔진의 실화 진단 방법.
The method of claim 5,
If the comparison value DRPM is less than the first threshold value 1 , it is diagnosed that a misfire has occurred,
The comparison value (DRPM) is a first threshold (Threshold 1) is equal to or a first threshold (Threshold 1) than a single-cylinder misfire diagnostic method of the four-stroke engine, characterized in that for diagnosing a large normal ignition.
제 1 항에 있어서,
상기 e) 단계에서는,
상기 비교값(DRPM)의 제곱(DRPM2)을 하나의 엔진 사이클 동안의 평균 엔진 속도(RPMmean)로 나누어 증폭값(DRPMamp)을 구하고, 상기 증폭값(DRPMamp)을 기억장치에 맵핑된 제1 증폭 임계값(Thresholdamp1)과 비교하여 실화 여부를 진단하는 것을 특징으로 하는 단기통 4행정 엔진의 실화 진단 방법.
According to claim 1,
In step e),
The square (DRPM 2 ) of the comparison value (DRPM) is divided by the average engine speed (RPM mean ) for one engine cycle to obtain an amplification value (DRPM amp ), and the amplification value (DRPM amp ) is mapped to a storage device. A method for diagnosing misfires in a single-stroke four-stroke engine, characterized in that it is diagnosed for misfires compared to a first amplification threshold (Threshold amp1 ).
제 7 항에 있어서,
상기 증폭값(DRPMamp)이 제1 증폭 임계값(Thresholdamp1)보다 작으면 실화(Misfire)가 발생한 것으로 진단하고,
상기 증폭값(DRPMamp)이 제1 증폭 임계값(Thresholdamp1)과 같거나 제1 증폭 임계값(Thresholdamp1)보다 크면 정상점화로 진단하는 것을 특징으로 하는 단기통 4행정 엔진의 실화 진단 방법.
The method of claim 7,
If the amplification value (DRPM amp ) is less than the first amplification threshold (Threshold amp1 ), it is diagnosed that a misfire has occurred,
The amplification value (DRPM amp) a first amplification threshold (Threshold amp1) is equal to or a first amplification threshold misfire diagnostic method of the single-cylinder four-stroke engine, characterized in that for diagnosing a normal ignition is greater than (Threshold amp1).
제 1 항에 있어서,
상기 e) 단계에서는,
직전 엔진 사이클의 엔진 속도 최대값과 엔진 속도 최소값의 차이로 정의되는 직전 엔진 사이클의 비교값(DRPMi)과 현재 엔진 사이클의 엔진 속도 최대값과 엔진 속도 최소값의 차이로 정의되는 현재 엔진 사이클의 비교값(DRPMi-1)의 차이(DRPMi - DRPMi-1)를 분석하여 현재 엔진 사이클의 실화(Misfire) 여부를 진단하는 것을 특징으로 하는 단기통 4행정 엔진의 실화 진단 방법.
According to claim 1,
In step e),
Comparison of the last engine cycle's previous engine cycle defined by the difference between the maximum engine speed and the minimum engine speed (DRPM i ) and the current engine cycle's maximum engine speed and the minimum engine speed. A method for diagnosing misfire of a single-stroke four-stroke engine, characterized in that the difference between the values (DRPM i-1 ) (DRPM i -DRPM i-1 ) is analyzed to diagnose whether the current engine cycle is misfired.
제 9 항에 있어서,
상기 직전 엔진 사이클이 정상점화로 진단된 경우,
직전 엔진 사이클의 비교값(DRPMi)과 현재 엔진 사이클의 비교값(DRPMi-1) 차이(DRPMi - DRPMi-1)의 절대값이 제2 임계값(Threshold2)보다 크면 실화(Misfire)가 발생한 것으로 진단하고,
상기 차이(DRPMi - DRPMi-1)의 절대값이 상기 제2 임계값(Threshold2)과 같거나 제2 임계값(Threshold2)보다 작으면 정상점화로 진단하는 것을 특징으로 하는 단기통 4행정 엔진의 실화 진단 방법.
The method of claim 9,
If the previous engine cycle was diagnosed as normal ignition,
Misfire if the absolute value of the difference (DRPM i -DRPM i-1 ) of the previous engine cycle comparison (DRPM i ) and the current engine cycle comparison (DRPM i-1 ) is greater than the second threshold (Threshold 2 ). ) Is diagnosed as having occurred,
If the absolute value of the difference (DRPM i -DRPM i-1 ) is equal to the second threshold (Threshold 2 ) or less than the second threshold (Threshold 2 ), it is diagnosed as normal ignition. How to diagnose engine misfires.
제 9 항에 있어서,
상기 직전 엔진 사이클이 실화(Misfire)로 진단된 경우,
실화로 진단된 직전 엔진 사이클의 비교값(DRPMi)과 현재 엔진 사이클의 비교값(DRPMi-1) 차이(DRPMi - DRPMi-1)의 절대값이 제2 임계값(Threshold2)보다 작거나 같으면 실화(Misfire)가 발생한 것으로 진단하고,
상기 차이(DRPMi - DRPMi-1)의 절대값이 상기 제2 임계값(Threshold2)보다 크면 정상점화로 진단하는 것을 특징으로 하는 단기통 4행정 엔진의 실화 진단 방법.
The method of claim 9,
If the previous engine cycle was diagnosed as Misfire,
The diagnosis of misfire compare the immediately preceding engine cycle value (DRPM i) and comparing the value of the current engine cycle (DRPM i-1) difference (DRPM i - DRPM i-1 ) when the absolute value than the second threshold (Threshold 2) If less than or equal, misfire is diagnosed,
If the absolute value of the difference (DRPM i -DRPM i-1 ) is greater than the second threshold (Threshold 2 ), the real-time diagnosis method of the short-term four-stroke engine, characterized in that the diagnosis as normal ignition.
단기통 4행정 엔진에서 발생하는 실화를 진단하는 장치로서,
엔진 크랭크축의 타겟 휠(Target wheel) 둘레에 배치되어 엔진 속도 계산에 필요한 투스 타임(Tooth time) 신호를 생성하는 크랭크축 위치센서;
상기 크랭크축 위치센서의 투스 타임(Tooth time) 신호로부터 하나의 엔진 사이클의 엔진 속도 변화를 분석하고 분석 결과를 이용하여 실화(Misfire) 여부를 진단하는 제어기;를 포함하며,
상기 제어기는,
하나의 엔진 사이클 동안 상기 크랭크축 위치센서가 출력하는 투스 타임 신호를 수집하는 신호 수집부와,
수집된 투스 타임 신호를 이용하여 하나의 엔진 사이클 내 흡입행정 초기의 엔진 속도와 배기행정 말기의 엔진 속도를 추출하고 추출된 두 엔진 속도를 이용하여 속도 추세선을 생성하는 속도 추세선 생성부와,
상기 흡입행정 초기의 엔진 속도와 상기 배기행정 말기의 엔진 속도가 같아지도록 상기 속도 추세선을 이용하여 선형 추세를 제거(Linear Detrend)하는 선형 추세 제거부와,
선형 추세 제거 이후 하나의 엔진 사이클 내 엔진 속도 최대값과 엔진 속도 최소값을 추출하고 추출된 두 속도값으로부터 비교값(DRPM)을 산출하는 비교값 산출부와,
산출된 비교값(DRPM)을 분석하여 실화(Misfire) 여부를 진단하는 실화 진단부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 단기통 4행정 엔진의 실화 진단 장치.
As a device for diagnosing misfires occurring in single-stroke four-stroke engines,
A crankshaft position sensor disposed around a target wheel of the engine crankshaft to generate a tooth time signal required for calculating engine speed;
Includes a controller for analyzing engine speed change of one engine cycle from a tooth time signal of the crankshaft position sensor and diagnosing misfire using the analysis result.
The controller,
A signal collection unit for collecting the tooth time signal output by the crankshaft position sensor during one engine cycle;
A speed trend line generator for extracting the engine speed at the beginning of the intake stroke and the engine speed at the end of the exhaust stroke in one engine cycle using the collected tooth time signal, and generating a speed trend line using the two extracted engine speeds;
A linear trend removing unit that removes a linear trend using the speed trend line so that the engine speed at the beginning of the intake stroke and the engine speed at the end of the exhaust stroke are the same;
A comparison value calculator for extracting a maximum engine speed and a minimum engine speed in one engine cycle after removing the linear trend and calculating a comparison value (DRPM) from the two extracted speed values;
A misfire diagnosis device for a single-stroke four-stroke engine, comprising a misfire diagnosis unit that analyzes the calculated comparison value (DRPM) to diagnose whether there is a misfire.
제 12 항에 있어서,
상기 속도 추세선 생성부는,
상기 투스 타임 신호를 이용하여 엔진 크랭크축의 회전각도 변화에 대한 엔진 속도 변화로 정의되는 엔진 속도 커브를 생성하고,
생성된 엔진 속도 커브에서 하나의 엔진 사이클 내 상기 흡입행정의 초기 엔진 속도와 배기행정의 말기 엔진 속도를 직선으로 연결하여 속도 추세선을 생성하는 것을 특징으로 하는 단기통 4행정 엔진의 실화 진단 장치.
The method of claim 12,
The speed trend line generation unit,
An engine speed curve defined as a change in engine speed with respect to a change in rotation angle of the engine crankshaft is generated using the tooth time signal,
A misfire diagnosis device for a single-stroke four-stroke engine characterized by generating a speed trend line by connecting the initial engine speed of the intake stroke and the end engine speed of the exhaust stroke in a straight line in the generated engine speed curve.
제 12 항에 있어서,
상기 선형 추세 제거부는,
하나의 엔진 사이클 내 모든 투스 타임 신호에서 상기 속도 추세선을 제거하여 흡입행정 초기의 엔진 속도와 상기 배기행정 말기의 엔진 속도가 같아지도록 하는 것을 특징으로 하는 단기통 4행정 엔진의 실화 진단 장치.
The method of claim 12,
The linear trend removing unit,
A misfire diagnosis device for a single-stroke four-stroke engine characterized in that the engine speed at the beginning of the intake stroke is equal to the engine speed at the end of the exhaust stroke by removing the speed trend line from all tooth time signals in one engine cycle.
제 12 항에 있어서,
상기 비교값 산출부에 의해 산출되는 비교값(DRPM)은,
선형 추세 제거 이후 추출된 상기 엔진 속도 최대값에서 엔진 속도 최소값을 뺀 값인 것을 특징으로 하는 단기통 4행정 엔진의 실화 진단 장치.
The method of claim 12,
The comparison value DRPM calculated by the comparison value calculation unit is
A misfire diagnosis device for a single-stroke four-stroke engine, characterized by subtracting the minimum engine speed from the maximum engine speed extracted after the removal of the linear trend.
제 12 항에 있어서,
상기 실화 진단부는,
엔진 속도 최대값과 엔진 속도 최소값의 차이로 정의되는 상기 비교값(DRPM)을 기억장치에 맵핑된 임계값(Threshold)과 비교하여 실화(Misfire) 여부를 진단하는 것을 특징으로 하는 단기통 4행정 엔진의 실화 진단 장치.
The method of claim 12,
The misfire diagnosis unit,
Of the single-cylinder four-stroke engine, characterized in that to diagnose whether the fire (Misfire) by comparing the comparison value (DRPM) defined by the difference between the engine speed maximum value and the engine speed minimum value threshold (Threshold) mapped to the storage Misfire diagnosis device.
제 12 항에 있어서,
상기 실화 진단부는,
직전 엔진 사이클의 엔진 속도 최대값과 엔진 속도 최소값의 차이로 정의되는 직전 엔진 사이클의 비교값(DRPMi)과 현재 엔진 사이클의 엔진 속도 최대값과 엔진 속도 최소값의 차이로 정의되는 현재 엔진 사이클의 비교값(DRPMi-1)의 차이(DRPMi - DRPMi-1)를 분석하여 현재 엔진 사이클의 실화(Misfire) 여부를 진단하는 것을 특징으로 하는 단기통 4행정 엔진의 실화 진단 장치.
The method of claim 12,
The misfire diagnosis unit,
Comparison of the last engine cycle's previous engine cycle defined by the difference between the maximum engine speed and the minimum engine speed (DRPM i ) and the current engine cycle's maximum engine speed and the minimum engine speed. A device for diagnosing misfires in a single-stroke four-stroke engine, characterized in that the difference between the values (DRPM i-1 ) (DRPM i -DRPM i-1 ) is analyzed to diagnose whether the current engine cycle is misfired.
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