KR102264304B1 - Misfire diagnosis method and device of Multi cylinder four-stroke engine - Google Patents

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Abstract

Provided are a method and an apparatus for diagnosing whether a misfire has occurred for each cylinder of an engine using a tooth signal (the time required for an engine crankshaft to rotate at a certain angle) output from a crank angle sensor that recognizes a tooth of a target wheel. The misfire diagnosis method for a multi-cylinder engine according to the present invention includes a linear trend removing step for removing a linear trend from a tooth signal output by the crank angle sensor during one cycle, a step of generating a misfire diagnosis index for each cylinder using the tooth signal from which the linear trend is removed, and a misfire diagnosing step for diagnosing whether a misfire has occurred for each cylinder by comparing the extracted misfire diagnosis index with a set threshold value. Accordingly, the method and the apparatus can simply and accurately diagnose and detect a misfire for each cylinder of the engine from only the output signal of the crank angle sensor without additional sensor or equipment.

Description

엔진의 실화 진단 방법 및 장치{Misfire diagnosis method and device of Multi cylinder four-stroke engine}Misfire diagnosis method and device of Multi cylinder four-stroke engine

본 발명은 엔진의 실화 진단 방법 및 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 크랭크각 센서에서 계측된 투스 신호(Tooth time signal, 엔진 크랭크축이 일정 각도 회전하는데 소요되는 시간)로부터 계산되는 엔진 속도 정보를 이용하여 실화(Misfire)를 진단하는 엔진의 실화 진단 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method and apparatus for diagnosing a misfire of an engine, and more specifically, engine speed information calculated from a tooth signal (tooth time signal, time required for an engine crankshaft to rotate at a certain angle) measured by a crank angle sensor. It relates to a method and apparatus for diagnosing a misfire of an engine for diagnosing a misfire using

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. A phenomenon in which fuel injected from an engine using fossil fuels is discharged to the outside air as it is without combustion is called a misfire. When an engine misfire occurs, unburned fuel may be discharged as it is, adversely affecting air pollution, or unburned fuel may be burned in the catalyst to damage the catalyst.

이에 따라 자동차의 경우 ECU 내에 실화검출 로직을 탑재하여 실화를 진단함으로써 대기오염이나 촉매 손상을 방지하고 있다. 일반 양산 차량의 경우 크랭크각 센서에서 계측된 투스 신호(Tooth time signal)로부터 엔진 속도를 추출하여 실화를 진단하는 엔진 러프니스(Engine roughness) 방법이 주로 채택되고 있다.Accordingly, in the case of automobiles, a misfire detection logic is installed in the ECU to diagnose a misfire, thereby preventing air pollution or damage to the catalyst. In the case of general mass-produced vehicles, the engine roughness method for diagnosing misfire by extracting engine speed from a tooth time signal measured by a crank angle sensor is mainly adopted.

엔진 속도의 변동성을 이용한 엔진 러프니스 방법은 CARB(미국 캘리포니아 대기환경청)에서 규정하고 있는 실화 검출 영역을 커버하기는 하나 그 영역이 제한적이어서, 높은 RPM, 낮은 부하 구간과 같은 일부 영역에서는 실화를 진단함에 있어 정확성이 떨어지는 단점이 있다. The engine roughness method using engine speed variability covers the misfire detection area stipulated by CARB (USA California Air Environment Agency), but the area is limited, so it diagnoses misfire in some areas such as high RPM and low load sections. The disadvantage is that the accuracy is lowered.

엔진 속도의 변동성을 이용하는 방식 외에도 폭발 행정 과정에서 점화 플러그 회로에서 발생하는 이온 전류(Ionic current)를 계측하여 실화를 진단하는 방법도 알려져 있다. 또한 실린더의 연소 압력을 직접 계측하여 실화를 진단하는 방법도 알려진바 있다.A method of diagnosing a misfire by measuring an ionic current generated in a spark plug circuit during an explosion stroke is also known in addition to the method using the variability of the engine speed. Also, a method of diagnosing a misfire by directly measuring the combustion pressure of a cylinder has been known.

그러나 이러한 방법(이온 전류를 이용하는 방법 또는 연소 압력을 특성을 이용하는 방법)들은, 기존의 차량에 새로운 기능을 추가하거나, 새로운 센서를 추가해야만 하기 때문에 차량 가격이 상승되고, 이로 인해 양산 차에 적용하기에는 비용적 측면에서 부담이 있을 수밖에 없다.However, these methods (a method using an ion current or a method using a combustion pressure characteristic) increase the vehicle price because a new function or a new sensor must be added to the existing vehicle, which makes it difficult to apply to a mass-produced vehicle. There is bound to be a burden in terms of cost.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 별도의 센서나 장비의 추가 없이 크랭크각 센서에서 계측된 출력 신호를 이용하여 엔진의 실화 여부를 검출하는 주파수 분석 방식이 제안되기도 하였으나, 주파수 분석 방식은 진단로직이 복잡하고, 연산량이 많으며, 메모리 사용량도 커서 ECU 성능에 따라 사용이 불가할 수도 있다는 문제점이 있다.In order to solve this problem, a frequency analysis method has been proposed that detects whether the engine is misfired using the output signal measured from the crank angle sensor without adding a separate sensor or equipment, but the frequency analysis method has complicated diagnostic logic and , there is a problem that the amount of calculation is large and the memory usage is large, so it may not be used depending on the performance of the ECU.

한국등록특허 제10-1869324호(등록일 2018.06.14)Korean Patent Registration No. 10-1869324 (Registration Date 2018.06.14)

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 별도의 센서나 장비의 추가 없이 크랭크각 센서의 출력 신호만으로 단순하면서도 정확하게 기통 별 실화 여부를 진단/검출할 수 있는 다기통 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 misfire of a multi-cylinder engine that can simply and accurately diagnose/detect a misfire by cylinder only with an output signal of a crank angle sensor without adding a separate sensor or equipment would like to

과제의 해결 수단으로서 본 발명의 일 측면에 따르면,According to one aspect of the present invention as a means of solving the problem,

타겟 휠의 투스(Tooth)를 인식한 크랭크각 센서가 출력하는 투스 신호(Tooth time signal)를 이용하여 다기통 엔진(N기통 엔진, 여기서 N은 4이상의 짝수)의 실화 여부를 진단하는 방법으로서,A method of diagnosing whether a multi-cylinder engine (N-cylinder engine, where N is an even number of 4 or more) misfires using a tooth time signal output from a crank angle sensor that recognizes a tooth of a target wheel,

a) 한 사이클 동안 상기 크랭크각 센서가 출력하는 투스 신호에서 선형 추세를 제거(Linear Detrend)하는 선형 추세 제거단계;a) a linear trend removing step of removing a linear trend from the tooth signal output by the crank angle sensor during one cycle;

b) 선형 추세가 제거된 투스 신호를 이용하여 기통 별 실화진단지표를 생성하는 실화진단지표 생성단계;b) a misfire diagnostic index generating step of generating a misfire diagnostic index for each cylinder using the tooth signal from which the linear trend has been removed;

c) 상기 b)단계에서 추출된 실화진단지표를 설정 임계값과 비교하여 기통 별 실화여부를 진단하는 실화 진단단계;를 포함하는 엔진의 실화 진단 방법을 제공한다.c) a misfire diagnosis step of diagnosing whether each cylinder has misfired by comparing the misfire diagnosis index extracted in step b) with a set threshold value;

여기서 상기 설정 임계값은,Here, the set threshold is

실화진단지표를 엔진 부하(Load)와 속도(rpm)를 인자로 갖는 3차원 그래프 상에 플로팅 하는 단계;Plotting the misfire diagnostic index on a three-dimensional graph having engine load and speed (rpm) as factors;

3차원 플로팅된 실화진단지표를 평면에서 본 2차원 평면 그래프 형태로 변환하고, 엔진 속도(rpm)와 부하(Load) 각각의 영역에 구간 별 실화진단지표의 대표값을 추출하기 위하여 상기 변환된 2차원 그래프에 n*m의 격자망을 구성하는 단계;Convert the three-dimensional plotted misfire diagnostic index into a two-dimensional flat graph form viewed from the plane, and extract the representative values of the misfire diagnostic index for each section in the engine speed (rpm) and load (Load) regions. constructing an n*m grid in a dimensional graph;

실화진단지표 중 상기 n*m 격자망의 각 격자 안에 위치하는 실화진단지표 값만을 추출하는 단계; extracting only the true story diagnostic index values located in each grid of the n*m grid from among the true story diagnostic indexes;

각 격자 안에서 추출된 실화진단지표 중 정상 연소와 실화를 구분할 수 있는 실화진단지표를 임의 선택해 임시 임계값으로 설정하되, 설정된 임시 임계값을 변화시켜 가며 격자마다 실화 진단율을 계산하는 단계;arbitrarily selecting a misfire diagnostic index capable of distinguishing between normal combustion and misfire among the misfire diagnostic indexes extracted from within each grid and setting it as a temporary threshold value, and calculating the misfire diagnostic rate for each grid while changing the set temporary threshold value;

격자마다 계산된 실화 진단율이 특정 범위로 유지되는 임계값 선정 구간의 최적값을 추출하여 3차원 그래프 상에 플로팅 함으로써 임계평면을 도출하는 단계;deriving a critical plane by extracting an optimal value of a threshold value selection section in which the true story diagnosis rate calculated for each grid is maintained in a specific range and plotting it on a three-dimensional graph;

임계평면 상에 존재하는 실화진단지표를 엔진 속도와 부하 2가지 인자에 대해 데이터 맵 형태로 저장하는 단계;를 거쳐 추출될 수 있다.It can be extracted through the step of storing the misfire diagnostic index existing on the critical plane in the form of a data map for two factors of engine speed and load.

바람직하게는, 설정 임계값을 추출하는 과정에서 임계평면 도출 후 도출된 임계평면이 완만한 평면을 나타내도록 플로팅 결과를 바탕으로 임계평면을 보정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.Preferably, the method may further include; correcting the critical plane based on the floating result so that the derived critical plane represents a smooth plane after the critical plane is derived in the process of extracting the set threshold value.

여기서 상기 실화 진단율은, 인위적으로 발생시킨 실화 신호 중에서 실제 실화로 진단된 비율, 실화 진단수와 실화 신호 수의 비율, 실화로 진단된 것 중에서 실화 신호인 비율 중 어느 하나로 정의될 수 있다.Here, the misfire diagnosis rate may be defined as any one of a ratio that is diagnosed as an actual misfire among artificially generated misfire signals, a ratio of the number of misfire diagnoses to the number of misfire signals, and a ratio that is a misfire signal among those diagnosed as misfire.

바람직한 일례로서 상기 실화진단지표는, 선형 추세가 제거된 투스 신호로부터 생성되는 한 사이클 동안의 엔진 속도 커브 상에서 흡입행정 초기와 배기행정 말기 각각의 엔진 속도를 연결한 선(L1)과 기통 별 엔진 속도 최대값과 최소값을 연결한 선(L2)이 이루는 각도(θ)일 수 있다. As a preferred example, the misfire diagnostic index is a line (L1) connecting the engine speeds of the initial intake stroke and the end of the exhaust stroke on the engine speed curve for one cycle generated from the tooth signal from which the linear trend is removed and the engine speed for each cylinder. It may be an angle θ formed by a line L2 connecting the maximum value and the minimum value.

바람직한 다른 예로서, 상기 실화진단지표는, 선형 추세가 제거된 투스 신호로부터 생성되는 한 사이클 동안의 엔진 속도 커브 상에서 흡입행정 초기와 배기행정 말기 각각의 엔진 속도를 연결한 선(L1)에서 엔진 속도 최대값과 최소값까지의 최단 거리(D1, D2)의 곱(D1*D2)으로 정의될 수 있다. As another preferred example, the misfire diagnostic index is the engine speed on the line L1 connecting the engine speeds at the beginning of the intake stroke and the end of the exhaust stroke on the engine speed curve for one cycle generated from the tooth signal from which the linear trend is removed. It can be defined as the product (D1*D2) of the maximum and the shortest distances (D1, D2) to the minimum value.

바람직한 또 다른 예로서, 상기 실화진단지표는, 선형 추세가 제거된 투스 신호로부터 생성되는 한 사이클 동안의 엔진 속도 커브 상에서 엔진 속도 최대값과 최소값의 차이(rpmmax- rpmmin) 또는 엔진 속도 최대값과 최소값의 차이의 제곱((rpmmax- rpmmin)2)일 수도 있다. 경우에 따라서는 기통 별 엔진속도 최대값의 제곱과 최소값의 제곱의 차이(rpmmax 2- rpmmin 2)일 수도 있다. As another preferred example, the misfire diagnosis index may include a difference between the maximum and minimum engine speed (rpm max - rpm min ) or the maximum engine speed on the engine speed curve for one cycle generated from the tooth signal from which the linear trend is removed. and the square of the difference of the minimum value ((rpm max - rpm min ) 2 ). In some cases, it may be the difference (rpm max 2 - rpm min 2 ) between the square of the maximum value of the engine speed and the square of the minimum value for each cylinder.

바람직한 또 다른 예로서 상기 실화진단지표는, 선형 추세가 제거된 투스 신호로부터 생성되는 한 사이클 동안의 엔진 속도 커브 상에서 흡입행정 초기와 배기행정 말기 각각의 엔진 속도를 연결한 선(L1)의 기울기 또는 상기 엔진 속도 커브 상에서 사전에 설정된 두 점을 연결한 선(사전에 설정된 두 특정 위치의 엔진 속도를 연결한 선)의 기울기일 수도 있다.As another preferred example, the misfire diagnostic index is the slope of the line L1 connecting the engine speeds at the beginning of the intake stroke and the end of the exhaust stroke on the engine speed curve for one cycle generated from the tooth signal from which the linear trend is removed. It may be the inclination of a line connecting two preset points on the engine speed curve (a line connecting engine speeds at two preset positions).

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

엔진의 실화 여부를 진단하는 장치로서,As a device for diagnosing whether an engine is misfired,

엔진 크랭크축의 타겟 휠(Target wheel) 둘레에 배치되어 엔진 속도 계산에 필요한 투스 신호(Tooth time signal)를 생성하는 크랭크각 센서;a crank angle sensor disposed around a target wheel of the engine crankshaft to generate a tooth time signal necessary for calculating engine speed;

상기 크랭크각 센서의 투스 신호로부터 한 사이클의 엔진 속도 변화를 분석하고 분석 결과를 이용하여 실화(Misfire) 여부를 진단하는 제어기;를 포함하며,a controller that analyzes the change in engine speed of one cycle from the tooth signal of the crank angle sensor and diagnoses whether a misfire occurs using the analysis result;

상기 제어기는,The controller is

한 사이클 동안 상기 크랭크각 센서가 출력하는 투스 신호에서 선형 추세를 제거(Linear Detrend)하는 선형 추세 제거부와,a linear trend removing unit for removing a linear trend from the tooth signal output from the crank angle sensor during one cycle;

선형 추세가 제거된 투스 신호를 이용하여 기통 별 실화진단지표를 생성하는 실화진단지표 생성부와,A misfire diagnostic index generator for generating a misfire diagnostic index for each cylinder using the tooth signal from which the linear trend has been removed;

추출된 실화진단지표를 설정 임계값과 비교하여 기통 별 실화여부를 진단하는 실화 진단부로 구성되는 엔진의 실화 진단 장치를 제공한다.There is provided a misfire diagnosis apparatus for an engine comprising a misfire diagnosis unit that compares the extracted misfire diagnosis index with a set threshold value to diagnose whether each cylinder is misfired.

상기 설정 임계값은, 실화진단지표를 엔진 부하(Load)와 속도(rpm)를 인자로 갖는 3차원 그래프 상에 플로팅 하고, 3차원 플로팅된 실화진단지표를 평면에서 본 2차원 평면 그래프 형태로 변환하고, 엔진 속도(rpm)와 부하(Load) 각각의 영역에 구간 별 실화진단지표의 대표값을 추출하기 위하여 상기 변환된 2차원 그래프에 n*m의 격자망을 구성하며, 실화진단지표 중 상기 n*m 격자망의 각 격자 안에 위치하는 실화진단지표 값만을 추출하고, 각 격자 안에서 추출된 실화진단지표 중 정상 연소와 실화를 구분할 수 있는 실화진단지표를 임의 선택해 임시 임계값으로 설정하되, 설정된 임시 임계값을 변화시켜 가며 격자마다 실화 진단율을 계산하고, 격자마다 계산된 실화 진단율이 특정 범위로 유지되는 임계값 선정 구간의 최적값을 추출하여 3차원 그래프 상에 플로팅 함으로써 임계평면을 도출하는 하고, 임계평면 상에 존재하는 실화진단지표를 엔진 속도와 부하 2가지 인자에 대해 데이터 맵 형태로 저장하는 과정을 통해 추출될 수 있다.The set threshold is plotted on a three-dimensional graph having the engine load and speed (rpm) as factors of the misfire diagnostic index, and the three-dimensional plotted misfire diagnostic index is converted into a two-dimensional flat graph when viewed from a plane. In order to extract a representative value of the misfire diagnostic index for each section in each area of engine speed (rpm) and load (Load), an n*m grid network is constructed in the converted two-dimensional graph, and among the misfire diagnostic indexes, the Extract only the true fire diagnostic index values located in each grid of the n*m grid, and randomly select a misfire diagnostic index that can distinguish between normal combustion and misfire among the extracted misfire diagnostic indexes within each grid and set it as a temporary threshold, Calculating the true story diagnosis rate for each grid while changing the temporary threshold, extracting the optimal value of the threshold value selection section in which the calculated true story diagnosis rate for each grid is maintained in a specific range, and plotting it on a three-dimensional graph to derive a critical plane , it can be extracted through the process of storing the misfire diagnostic index existing on the critical plane in the form of a data map for two factors of engine speed and load.

또한 상기 실화진단지표 생성부가 추출하는 상기 실화진단지표는, 선형 추세가 제거된 투스 신호로부터 생성되는 한 사이클 동안의 엔진 속도 커브 상에서 기통 별 흡입행정 초기와 배기행정 말기 각각의 엔진 속도를 연결한 선(L1)과 기통 별 엔진 속도 최대값과 최소값을 연결한 선(L2)이 이루는 각도(θ)일 수 있다.In addition, the misfire diagnostic index extracted by the misfire diagnostic index generator is a line connecting the engine speeds of the initial intake stroke and the end of the exhaust stroke for each cylinder on the engine speed curve for one cycle generated from the tooth signal from which the linear trend is removed. It may be an angle θ formed between L1 and a line L2 connecting the maximum and minimum engine speed values for each cylinder.

바람직한 다른 예로서, 상기 실화진단지표는, 선형 추세가 제거된 투스 신호로부터 생성되는 한 사이클 동안의 엔진 속도 커브 상에서 흡입행정 초기와 배기행정 말기 각각의 엔진 속도를 연결한 선(L1)에서 엔진 속도 최대값과 최소값까지의 최단 거리(D1, D2)의 곱(D1*D2)으로 정의될 수 있다. As another preferred example, the misfire diagnostic index is the engine speed on the line L1 connecting the engine speeds at the beginning of the intake stroke and the end of the exhaust stroke on the engine speed curve for one cycle generated from the tooth signal from which the linear trend is removed. It can be defined as the product (D1*D2) of the maximum and the shortest distances (D1, D2) to the minimum value.

바람직한 또 다른 예로서, 상기 실화진단지표는, 선형 추세가 제거된 투스 신호로부터 생성되는 한 사이클 동안의 엔진 속도 커브 상에서 엔진 속도 최대값과 최소값의 차이(rpmmax- rpmmin) 또는 엔진 속도 최대값과 최소값의 차이의 제곱((rpmmax- rpmmin)2)일 수도 있다. 경우에 따라서는 기통 별 엔진속도 최대값의 제곱과 최소값의 제곱의 차이(rpmmax 2- rpmmin 2)일 수도 있다. As another preferred example, the misfire diagnosis index may include a difference between the maximum and minimum engine speed (rpm max - rpm min ) or the maximum engine speed on the engine speed curve for one cycle generated from the tooth signal from which the linear trend is removed. and the square of the difference of the minimum value ((rpm max - rpm min ) 2 ). In some cases, it may be the difference (rpm max 2 - rpm min 2 ) between the square of the maximum value of the engine speed and the square of the minimum value for each cylinder.

바람직한 또 다른 예로서 상기 실화진단지표는, 선형 추세가 제거된 투스 신호로부터 생성되는 한 사이클 동안의 엔진 속도 커브 상에서 흡입행정 초기와 배기행정 말기 각각의 엔진 속도를 연결한 선(L1)의 기울기 또는 상기 엔진 속도 커브 상에서 사전에 설정된 두 점을 연결한 선(사전에 설정된 두 특정 위치의 엔진 속도를 연결한 선)의 기울기일 수도 있다.As another preferred example, the misfire diagnostic index is the slope of the line L1 connecting the engine speeds at the beginning of the intake stroke and the end of the exhaust stroke on the engine speed curve for one cycle generated from the tooth signal from which the linear trend is removed. It may be the inclination of a line connecting two preset points on the engine speed curve (a line connecting engine speeds at two preset positions).

본 발명의 실시 예에 따르면, 정상점화와 실화를 명확하게 구분할 수 있는 엔진 특성에 관한 몇 가지 정보(크랭크각 센서가 출력하는 신호로부터 알 수 있는 기통 별 흡입행정 초기 엔진 속도와 배기행정 말기 엔진 속도, 기통 별 엔진 속도 최대값과 최소값)만으로도 실화(Misfire)를 정확하게 진단할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, some information about engine characteristics that can clearly distinguish between normal ignition and misfire (the initial engine speed of each cylinder and the engine speed at the end of the exhaust stroke, which can be known from the signal output from the crank angle sensor) , it is possible to accurately diagnose a misfire with only the maximum and minimum engine speed values for each cylinder.

즉 실화 여부를 명확하게 판단할 수 있는 최소한의 주요 정보만을 가지고 실화를 진단/검출함으로써, 실화 진단/검출을 위한 프로세스를 단순화하면서도 정확도 높은 실화 진단/검출이 가능하며, 별도의 하드웨어적인 추가 구성 없이도 소프트웨어만으로 구현이 가능하므로 개발비용이 저렴하다는 장점이 있다.In other words, by diagnosing/detecting a true story with only the minimum main information that can clearly determine whether a true story is true, it is possible to diagnose/detect the true story with high accuracy while simplifying the process for diagnosing/detecting the true story, without additional hardware configuration. Since it can be implemented only with software, it has the advantage of low development cost.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 엔진 실화 진단 장치의 개념도.
도 2는 크랭크각 센서가 출력하는 투스 신호 데이터에서 선형 추세를 제거하기 전과 선형 추세 제거 후 경과시간에 따른 엔진 속도 변동을 도시한 그래프.
도 3은 실화진단지표 생성 과정을 설명하기 위한 예시도.
도 4는 실화진단지표 생성부가 생성하는 실화진단지표의 바람직한 다른 실시 예들을 도시한 도면.
도 5는 실험데이터로서, 도 5의 (a)는 4기통 엔진에서 한 사이클 동안 실화 없이 4개의 기통 모두에서 정상적으로 점화가 이루어진 경우 추출되는 엔진 속도 커브이며, 도 5의 (b)는 1번과 4번 기통에 실화 신호를 보내 인위적으로 실화를 발생시켰을 때 추출되는 엔진 속도 커브를 나타낸 그래프.
도 6 내지 도 10은 실화 진단의 기준의 되는 임계값 도출 과정을 설명하기 위한 도면.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 엔진 실화 진단 방법을 설명하기 위한 순서도.
1 is a conceptual diagram of an engine misfire diagnosis apparatus according to an embodiment of the present invention;
2 is a graph showing engine speed variation according to elapsed time before and after removing the linear trend from the tooth signal data output by the crank angle sensor.
3 is an exemplary diagram for explaining a process of generating a true story diagnostic index.
4 is a view showing another preferred embodiment of a true story diagnostic index generated by a true story diagnostic index generator;
5 is experimental data, (a) of FIG. 5 is an engine speed curve extracted when ignition is normally made in all four cylinders without misfire during one cycle in a four-cylinder engine, and FIG. A graph showing the engine speed curve extracted when a misfire signal is sent to cylinder 4 to artificially cause a misfire.
6 to 10 are diagrams for explaining a process of deriving a threshold, which is a reference for misfire diagnosis.
11 is a flowchart illustrating a method for diagnosing an engine misfire according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, a preferred embodiment 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, the terms used in the following specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates 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.In addition, in this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that the features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification exist, but one or more other It is to be understood that this does not preclude the possibility of addition or presence of features or numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

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.Also, terms such as first and second may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

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”, “…module”, etc. 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. 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 repeated descriptions of the same components will be omitted. In the description of the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

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

본 발명의 실시 예를 설명함에 있어 사용되는 용어 중 「한 사이클」은 엔진 크랭크축이 두 바퀴(720°) 회전하는 구간으로서, 흡입-압축-폭발(연소 팽창)-배기 행정을 한 차례씩 포함하는 구간을 의미한다. Among terms used to describe an embodiment of the present invention, “one cycle” refers to a section in which the engine crankshaft rotates two wheels (720°), and includes intake-compression-explosion (combustion expansion)-exhaust strokes one at a time. means the section

예를 들어, 4행정 단기통 엔진에서는 흡입-압축-폭발-배기가 한 차례씩 일어나면 한 사이클이 종료되며, 4행정 4기통 엔진인 경우 4개의 기통(Cylinder)이 정해진 순서대로 흡입-압축-폭발-배기가 한 차례씩 일어나 상기 크랭크축을 두 바퀴(720°) 회전시키면 한 사이클이 종료된다.For example, in a 4-stroke single-cylinder engine, when intake-compression-explosion-exhaust occurs one cycle, one cycle ends, and in the case of a 4-stroke 4-cylinder engine, four cylinders are installed in the prescribed order in the order of intake-compression-explosion- When the exhaust occurs once and rotates the crankshaft by two wheels (720°), one cycle is completed.

또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어 사용되는 용어 중 「실화진단지표」는 크랭크각 센서가 출력하는 투스 신호(Tooth time signal)로부터 생성되는 한 사이클 동안의 엔진 속도 커브 상에서 기통 별 흡입행정 초기와 배기행정 말기 각각의 엔진 속도를 연결한 선(L1)과 기통 별 엔진 속도 최대값과 최소값을 연결한 선(L2)이 이루는 각도(θ)를 의미한다.In addition, among terms used to describe the embodiment of the present invention, “misfire diagnostic index” refers to the initial intake stroke for each cylinder on the engine speed curve for one cycle generated from the tooth time signal output by the crank angle sensor. It means the angle θ formed by the line L1 connecting the engine speed at the end of the exhaust stroke and the line L2 connecting the maximum and minimum engine speed values for each cylinder.

다른 예로서, 「실화진단지표」는 선형 추세가 제거된 투스 신호로부터 생성되는 한 사이클 동안의 엔진 속도 커브 상에서 기통 별 흡입행정 초기와 배기행정 말기 각각의 엔진 속도를 연결한 선(L1)에서 기통 별 엔진 속도 최대값과 최소값까지의 최단 거리(D1, D2)의 곱(D1*D2)일 수도 있다. As another example, the “misfire diagnostic index” is a line (L1) connecting the engine speed of each cylinder at the beginning of the intake stroke and the end of the exhaust stroke on the engine speed curve for one cycle generated from the tooth signal from which the linear trend has been removed. It may be the product (D1*D2) of the shortest distance (D1, D2) to the maximum and minimum values of the star engine speed.

또 다른 예로서, 「실화진단지표」는 선형 추세가 제거된 투스 신호로부터 생성되는 한 사이클 동안의 엔진 속도 커브 상에서 기통 별 엔진 속도 최대값과 최소값의 차이(rpmmax- rpmmin) 또는 기통 별 엔진 속도 최대값과 최소값의 차이의 제곱((rpmmax- rpmmin)2)일 수도 있다. 경우에 따라서는 기통 별 엔진속도 최대값의 제곱과 최소값의 제곱의 차이(rpmmax 2- rpmmin 2)일 수도 있다.As another example, the “misfire diagnostic index” is the difference between the maximum and minimum engine speed values for each cylinder (rpm max - rpm min ) or the engine for each cylinder on the engine speed curve for one cycle generated from the tooth signal from which the linear trend has been removed. It may be the square of the difference between the speed maximum value and the minimum value ((rpm max - rpm min ) 2 ). In some cases, it may be the difference (rpm max 2 - rpm min 2 ) between the square of the maximum value of the engine speed and the square of the minimum value for each cylinder.

또 다르게는, 「실화진단지표」는 선형 추세가 제거된 투스 신호로부터 생성되는 한 사이클 동안의 엔진 속도 커브 상에서 기통 별 흡입행정 초기와 배기행정 말기 각각의 엔진 속도를 연결한 선(L1)의 기울기 또는 엔진 속도 커브 상에서 기통 별 사전에 설정된 두 점을 연결한 선(기통 별로 사전에 설정된 두 특정 위치의 엔진 속도를 연결한 선)의 기울기일 수도 있다.Alternatively, the “misfire diagnostic index” is the slope of the line (L1) connecting the engine speed of each cylinder at the beginning of the intake stroke and the end of the exhaust stroke on the engine speed curve for one cycle generated from the tooth signal from which the linear trend has been removed. Alternatively, it may be the inclination of a line connecting two preset points for each cylinder on the engine speed curve (a line connecting the engine speeds at two specific locations preset for each cylinder).

여기서 기통 별 「엔진 속도 최대값과 최소값」은 전술한 한 사이클 동안 크랭크축의 회전각도 혹은 회전위치를 검출하는 크랭크각 센서가 출력하는 기통 별 투스 신호 중 두 특정 위치의 투스 신호로부터 생성되는 엔진 속도에 관한 값으로, 「두 특정 위치」는 기통 별 엔진 속도 최대값과 최소값이 나타나는 타겟 휠의 회전위치로서 사전에 설정된 위치일 수 있다.Here, the “maximum and minimum engine speed values” for each cylinder refer to the engine speed generated from the tooth signals at two specific positions among the tooth signals for each cylinder output by the crank angle sensor that detects the rotation angle or rotation position of the crankshaft during the one cycle described above. As a related value, the “two specific positions” may be preset positions as the rotational positions of the target wheels at which the maximum and minimum engine speed values for each cylinder appear.

그리고 기통 별 「흡입행정 초기와 배기행정 말기의 엔진 속도」는 사이클 동안 크랭크축의 회전각도 혹은 회전위치를 검출하는 크랭크각 센서가 출력하는 기통 별 투스 신호 중 기통 별 흡입행정 초기 및 배기행정 말기 각각의 크랭크축 회전위치에 대응하여 설정된 타겟 휠의 회전위치에서의 투스 신호로부터 산출되는 엔진 속도에 관한 값일 수 있다.And the “engine speed at the beginning of the intake stroke and the end of the exhaust stroke” for each cylinder is the engine speed at the beginning of the intake stroke and the end of the exhaust stroke for each cylinder among the tooth signals for each cylinder output by the crank angle sensor that detects the rotation angle or position of the crankshaft during the cycle. It may be a value related to the engine speed calculated from the tooth signal at the rotation position of the target wheel set corresponding to the rotation position of the crankshaft.

참고로, 투스 신호(Tooth time signal)는 엔진 크랭크축이 일정 각도 회전하는데 소요되는 시간을 의미하는 것으로, 상기 크랭크축 선단에 동심 설치된 타겟 휠(Target wheel)의 외면부 둘레에 균등 간격으로 형성되는 복수의 투스(Tooth)를 상기 크랭크각 센서(Crank shaft position sensor)가 인식하여 출력하는 신호를 의미한다.For reference, the tooth time signal means the time required for the engine crankshaft to rotate at a certain angle, and is formed at equal intervals around the outer surface of the target wheel concentrically installed at the tip of the crankshaft. It means a signal that the crankshaft position sensor recognizes and outputs a plurality of teeth.

또한, 「실화 진단율」은 인위적으로 발생시킨 실화 신호 중에서 실제 실화로 진단된 비율, 실화 진단수와 실화 신호 수의 비율, 실화로 진단된 것 중에서 실화 신호인 비율 중 어느 하나로 정의될 수 있다.In addition, the "misfire diagnosis rate" may be defined as any one of a ratio of misfire signals diagnosed as real misfire among artificially generated misfire signals, a ratio of the number of misfire diagnoses to misfire signals, and a ratio of misfire signals diagnosed as misfire signals.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 엔진 실화 진단 장치를 개략 도시한 개념도로서, 이를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 엔진 실화 진단 장치부터 살펴보기로 하되, 이하에서는 4기통 엔진을 예로 들어 설명한다. 하지만 본 발명은 4기통 엔진의 실화 진단에 국한되는 기술은 아니며, 단기통 엔진은 물론 2기통 이상의 다기통 엔진에도 적용 가능한 기술임을 밝혀둔다.1 is a conceptual diagram schematically illustrating an engine misfire diagnosis apparatus according to an embodiment of the present invention. With reference to this, an engine misfire diagnosis apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. Hereinafter, a four-cylinder engine will be described as an example. do. However, the present invention is not limited to diagnosing a misfire of a four-cylinder engine, and discloses that it is a technology applicable to a single-cylinder engine as well as a two-cylinder or more multi-cylinder engine.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 엔진의 실화 진단 장치는, 크랭크각 센서(10)와 제어기(20)를 포함한다. 제어기(20)는 ECU일 수 있으며, 크랭크각 센서(10)는 엔진 크랭크축(30) 상의 타겟 휠(40) 주변에 배치되어 타겟 휠(40)의 회전에 따라 엔진 속도 계산에 필요한 투스 신호(Tooth time signal) 신호를 생성한다.Referring to FIG. 1 , an engine misfire diagnosis apparatus according to an embodiment of the present invention includes a crank angle sensor 10 and a controller 20 . The controller 20 may be an ECU, and the crank angle sensor 10 is disposed around the target wheel 40 on the engine crankshaft 30, and according to the rotation of the target wheel 40, a tooth signal ( Tooth time signal) signal is generated.

타겟 휠(40)의 외주면에는 상기 크랭크축(30)의 각속도를 측정할 수 있도록 복수 개의 투스(Tooth)가 형성되어 있으며, 타겟 휠(40)이 회전할 때 상기 크랭크각 센서(20)가 상기 투스를 검출하는 시간 정보를 이용하여 제어기(20)가 상기 엔진 크랭크축(30)의 각속도를 계산한다. 그리고 계산된 각속도로부터 엔진 속도를 출력한다.A plurality of teeth are formed on the outer peripheral surface of the target wheel 40 to measure the angular velocity of the crankshaft 30, and when the target wheel 40 rotates, the crank angle sensor 20 The controller 20 calculates the angular velocity of the engine crankshaft 30 by using the tooth detection time information. Then, the engine speed is output from the calculated angular speed.

제어기(20)는 가속 페달(미도시) 조작을 통한 운전자의 가속 또는 감속 요구에 맞춰 연료 인젝터(60)와 점화코일(50)의 통전상태를 제어하여 엔진 속도를 제어하는 것은 물론, 상기 크랭크각 센서(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 energization state of the fuel injector 60 and the ignition coil 50 according to the driver's request for acceleration or deceleration through the operation of the accelerator pedal (not shown) to control the engine speed as well as the crank angle. From the tooth time signal of the sensor 10, the engine speed change of one engine cycle, which is the target of misfire analysis, is analyzed. Then, using the analysis results, it is diagnosed whether a misfire has occurred.

실화(Misfire)는 배경기술에서도 언급 했듯이 엔진 실린더에 분사된 연료가 연소하지 않고 그대로 외기로 배출되는 현상을 말한다. 실화가 발생하면 폭발(연소 팽창)행정에서 엔진 속도를 가속시키는 에너지원이 발생하지 않기 때문에 투스 신호(Tooth time signal, 엔진 크랭크축이 일정 각도 회전하는데 소요되는 시간)의 주기성이 훼손된다. As mentioned in the background art, misfire refers to a phenomenon in which fuel injected into an engine cylinder is discharged to the outside air without combustion. When a misfire occurs, the periodicity of the tooth time signal (the time it takes for the engine crankshaft to rotate at a certain angle) is damaged because the energy source that accelerates the engine speed does not occur during the explosion (combustion expansion) stroke.

실화는 폭발 행정에서의 연료 미연소 -> 연소압 미생성 -> 피스톤 속도 감소 -> 크랭크축 회전 모멘텀 감소로 나타나며, 이로 인해 투스 타임이 길어지고 엔진 속도는 감소한다. 즉 실화가 발생하면 엔진을 구동시키는 에너지원이 발생하지 않는 것이므로 엔진 속도가 감소하며, 따라서 한 사이클에서의 엔진 속도를 분석하면 실화 여부를 진단할 수 있다.Misfire is manifested as no fuel combustion in the explosion stroke -> no combustion pressure -> reduction in piston speed -> reduction in crankshaft rotational momentum, which results in a longer tooth time and reduced engine speed. That is, when a misfire occurs, the energy source for driving the engine does not occur, so the engine speed decreases. Therefore, by analyzing the engine speed in one cycle, it is possible to diagnose whether a misfire occurs.

본 발명은 이처럼 실화 시 나타나는 엔진 속도의 변화 특성을 이용하여 다기통 엔진에서 발생하는 실화를 정확하면서도 신속하게 진단/검출할 수 있도록 한 것으로, 이를 위해 본 실시 예에 적용된 제어기(20)는, 선형 추세 제거부(22)와 실화진단지표 생성부(24)를 포함한다. 또한 추출된 실화진단지표를 설정 임계값과 비교하여 기통 별 실화 여부를 진단하는 실화 진단부(29)를 포함한다.The present invention makes it possible to accurately and quickly diagnose/detect a misfire occurring in a multi-cylinder engine using the characteristic of engine speed change that occurs during a misfire. For this purpose, the controller 20 applied to this embodiment is a linear It includes a trend removing unit 22 and a true story diagnosis indicator generating unit 24 . It also includes a misfire diagnosis unit 29 that compares the extracted misfire diagnosis index with a set threshold value to diagnose whether each cylinder is misfired.

제어기를 구성하는 각부 구성에 대해 좀 더 구체적으로 살펴보기로 한다.Let's take a closer look at the configuration of each part constituting the controller.

선형 추세 제거부(22)는 한 사이클 동안 상기 크랭크각 센서(10)가 출력하는 투스 신호에서 선형 추세를 제거(Linear regression 사용)한다. 크랭크각 센서(10)가 출력하는 신호 데이터에서 선형 추세를 제거하지 않으면, 실화가 발생한 직후에 나타나는 Post Oscillation 현상이 기통 별 엔진 속도 변동에 영향을 미칠 수 있기 때문이다. The linear trend removing unit 22 removes a linear trend from the tooth signal output from the crank angle sensor 10 (using linear regression) for one cycle. This is because, if the linear trend is not removed from the signal data output by the crank angle sensor 10, the post oscillation phenomenon that appears immediately after the misfire occurs may affect the engine speed variation for each cylinder.

실화 직후에 나타나는 Post Oscillation 현상이 기동 별 엔진 속도 변동에 영향을 미치면, 실화 여부를 진단함에 있어 정확하고 정밀한 진단이 어려울 수 있다. 그러므로 한 사이클 동안 수집된 크랭크각 센서(10)의 출력 신호 데이터에서 선형 추세를 제거(Detrend)함으로써, 실화 직후에 나타나는 Post Oscillation 현상이 엔진 속도에 미치는 영향을 사전에 제거함이 바람직하다. If the post oscillation phenomenon that appears immediately after a misfire affects the engine speed fluctuation for each start, it may be difficult to accurately and precisely diagnose whether a misfire occurs. Therefore, it is preferable to remove the influence of the post oscillation phenomenon immediately after misfire on the engine speed in advance by removing the linear trend from the output signal data of the crank angle sensor 10 collected during one cycle.

한 사이클 내 모든 투스 신호에서 선형 추세를 제거한다는 것은 다른 의미로, 한 사이클 동안 모든 투스 신호로부터 산출되는 엔진 속도에서 이들 선형 경향 성분을 뺀다는 의미로서, 한 사이클 동안의 기통 별 엔진 시종(始終) 속도, 즉 기통 별 흡입행정 초기의 엔진 속도와 배기행정 말기의 엔진 속도를 대략 같게 하는 것으로 이해함이 바람직하다.Removing the linear trend from all the tooth signals in one cycle means subtracting these linear trend components from the engine speed calculated from all the tooth signals during one cycle. It is preferable to understand that the speed, that is, the engine speed at the beginning of the intake stroke and the engine speed at the end of the exhaust stroke for each cylinder is approximately the same.

도 2에서 (a)가 크랭크각 센서가 출력하는 투스 신호 데이터에서 선형 추세를 제거하기 전 시간 경과에 따른 엔진 속도 변동을 도시한 그래프이고, (b)가 선형 추세 제거 후 엔진 속도 변동을 도시한 그래프이다.In FIG. 2, (a) is a graph showing the engine speed change over time before removing the linear trend from the tooth signal data output by the crank angle sensor, and (b) is the engine speed change after removing the linear trend. It is a graph.

실화진단지표 생성부(24)는 선형 추세가 제거된 투스 신호 중 기통 별로 미리 설정된 특정 위치의 투스 신호를 이용하여 실화진단지표를 생성한다. 예를 들어, 4개의 실린더를 갖는 4기통 엔진일 경우 한 사이클 동안(크랭크축이 두 바퀴(720°) 회전 하는 동안) 기통 별로 총 4개의 실화진단지표를 생성한다. 6기통 엔진인 경우에는 한 사이클 동안 기동 별로 총 6개의 실화진단지표를 생성한다.The misfire diagnostic index generating unit 24 generates a misfire diagnostic index by using a tooth signal at a specific location preset for each cylinder among the tooth signals from which the linear trend has been removed. For example, in the case of a 4-cylinder engine with 4 cylinders, a total of 4 misfire diagnostic indicators are generated for each cylinder during one cycle (while the crankshaft rotates two wheels (720°)). In the case of a 6-cylinder engine, a total of 6 misfire diagnostic indicators are generated for each start during one cycle.

실화진단지표 생성 과정에서 대해서는 이하 도 3을 참조하기로 한다.For the process of generating a true story diagnostic index, reference will be made to FIG. 3 below.

도 3은 실화진단지표 생성 과정을 설명하기 위한 예시도로서, 기통 즉 실린더가 4개이고, 1번(Cyl 1)-3번(Cyl 3)-4번(Cyl 4)-2번(Cyl 2) 기통(실린더) 순으로 연소가 이루어지는 4기통 엔진에서 크랭크각 센서(10)가 출력하는 투스 신호를 기통 별로 구분하여 선형 추세 제거(Detrend) 후 시간 경과(x축 방향)에 따른 엔진 속도 변화(y축 방향)로 나타낸 실험 데이터이다. 3 is an exemplary view for explaining the process of generating a misfire diagnostic index, and there are 4 cylinders, that is, No. 1 (Cyl 1)-3 No. (Cyl 3) No. 4 (Cyl 4) No. 2 (Cyl 2) In a four-cylinder engine where combustion occurs in the order of cylinders (cylinders), the tooth signal output from the crank angle sensor 10 is classified for each cylinder and the engine speed change (y) according to the elapse of time (x-axis direction) after linear trend removal (Detrend) axial direction) are experimental data.

도 3을 참조하면, 실화진단지표 생성부(24)가 생성하는 상기 실화진단지표는 바람직하게, 선형 추세가 제거된 투스 신호로부터 생성되는 한 사이클 동안의 엔진 속도 커브 상에서 기통 별 흡입행정 초기와 배기행정 말기 각각의 엔진 속도를 연결한 선(L1)과 기통 별 엔진 속도 최대값과 최소값을 연결한 선(L2)이 이루는 각도(θ)일 수 있다.Referring to FIG. 3 , the misfire diagnostic index generated by the misfire diagnostic index generating unit 24 is preferably the initial intake stroke and exhaust for each cylinder on the engine speed curve for one cycle generated from the tooth signal from which the linear trend is removed. It may be an angle θ formed by a line L1 connecting each engine speed at the end of the stroke and a line L2 connecting the maximum and minimum engine speed values for each cylinder.

도면에서 L1은 기통 별 흡입행정 초기의 투스 신호로부터 계산되는 엔진 속도(FTH(first tooth)_rpm) 성분과 타겟 휠(40)의 회전위치 성분을 포함하는 엔진 속도 커브 상의 한 점(FTH)과, 기통 별 배기행정 말기의 투스 신호로부터 계산되는 엔진 속도(LTH(last tooth)_rpm) 성분과 타겟 휠(40)의 회전위치 성분을 포함하는 엔진 속도 커브 상의 다른 한 점(LTH)을 연결한 선을 의미한다. In the drawing, L1 is a point on the engine speed curve including the engine speed (first tooth)_rpm) component calculated from the tooth signal at the beginning of the intake stroke for each cylinder and the rotational position component of the target wheel 40 (FTH), A line connecting the engine speed (LTH (last tooth)_rpm) component calculated from the tooth signal at the end of the exhaust stroke for each cylinder and another point (LTH) on the engine speed curve including the rotation position component of the target wheel 40 it means.

좀 더 구체적으로는, 도 3에서 FTH은 y축 상으로 엔진 속도(FTH(first tooth)_rpm) 성분을 포함하고 x축 상으로는 타겟 휠(40)의 회전위치 성분을 포함하는 점이고, LTH 역시 y축 상으로 엔진 속도(LTH(last tooth)_rpm) 성분을 포함하고 x축 상으로는 시간 성분을 포함하는 점이므로, 간단한 수학식(두 점을 지나는 직선의 방정식)을 이용하면 L1을 어렵지 않게 도출해낼 수 있다.More specifically, in FIG. 3 , FTH is a point including an engine speed (first tooth (FTH)_rpm) component on the y-axis and a rotational position component of the target wheel 40 on the x-axis, and LTH is also a y-axis Since it is a point that contains the engine speed (LTH(last tooth)_rpm) component on the upper side and the time component on the x-axis, using a simple formula (the equation of a straight line passing through two points), L1 can be derived without difficulty. .

L2는 투스 신호로부터 생성되는 엔진 속도 커브 상에서 두 특정 위치(사전에 설정된 두 점)을 연결한 선일 수 있다. 여기서 두 특정 위치는 한 사이클 동안 크랭크축의 회전각도 혹은 회전위치를 검출하는 크랭크각 센서가 출력하는 투스 신호 중 기통 별 엔진 속도 최대값과 최소값이 나타나는 타겟 휠의 회전위치로서 사전에 설정된 위치일 수 있다.L2 may be a line connecting two specific positions (two preset points) on the engine speed curve generated from the tooth signal. Here, the two specific positions are the rotational positions of the target wheels where the maximum and minimum engine speed values for each cylinder appear among the tooth signals output by the crank angle sensor that detects the rotation angle or rotation position of the crankshaft during one cycle. It may be a preset position. .

여기서도 마찬가지로, 기통 별 엔진 속도 최대값과 최소값 추출을 위해 사전에 지정된 두 위치 역시, 도 3의 엔진 속도 커브 상에서 y축 상으로 엔진 속도(rpmmax, rpmmin) 성분을 포함하고 x축 상으로는 시간 성분을 포함하는 점이므로, 두 점을 지나는 직선의 방정식을 포함하는 간단한 연산 프로세스를 이용하면 어렵지 않게 상기 L2를 도출해낼 수 있다.Likewise here, the two positions previously designated for extracting the maximum and minimum engine speed values for each cylinder also include engine speed (rpm max, rpm min ) components on the y-axis on the engine speed curve of FIG. 3 and time components on the x-axis Since it is a point including , L2 can be derived without difficulty by using a simple calculation process including the equation of a straight line passing through the two points.

도 4는 실화진단지표 생성부가 생성하는 실화진단지표의 바람직한 다른 실시 예들을 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating another preferred embodiment of a true story diagnostic index generated by a true story diagnostic index generator.

도 4를 참조하면, 실화진단지표 생성부(24)가 생성하는 상기 실화진단지표는 선형 추세가 제거된 투스 신호로부터 생성되는 한 사이클 동안의 엔진 속도 커브 상에서 기통 별 흡입행정 초기와 배기행정 말기 각각의 엔진 속도를 연결한 선(L1)에서 기통 별 엔진 속도 최대값과 최소값까지의 최단 거리(D1, D2)의 곱(D1*D2)으로 정의될 수 있다(도 4의 (a) 참조).Referring to FIG. 4 , the misfire diagnostic index generated by the misfire diagnostic index generating unit 24 is the initial intake stroke and the end of the exhaust stroke for each cylinder on the engine speed curve for one cycle generated from the tooth signal from which the linear trend is removed. It can be defined as the product (D1*D2) of the shortest distances (D1, D2) from the maximum and minimum engine speed values for each cylinder on the line L1 connecting the engine speeds of (see Fig. 4 (a)).

실화진단지표 생성부(24)가 생성하는 상기 실화진단지표는 또한 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 선형 추세가 제거된 투스 신호로부터 생성되는 한 사이클 동안의 엔진 속도 커브 상에서 기통 별 엔진 속도 최대값과 최소값의 차이(rpmmax- rpmmin) 또는 기통 별 엔진 속도 최대값과 최소값의 차이의 제곱((rpmmax- rpmmin)2)일 수도 있다. The misfire diagnostic index generated by the misfire diagnostic index generating unit 24 is also shown in FIG. 4(b) , on the engine speed curve for one cycle generated from the tooth signal from which the linear trend is removed, the engine-by-cylinder engine It may be the difference between the maximum and minimum speed values (rpm max - rpm min ) or the square of the difference between the maximum and minimum engine speed values for each cylinder ((rpm max - rpm min ) 2 ).

경우에 따라서는, 기통 별 엔진속도 최대값의 제곱과 최소값의 제곱의 차이(rpmmax 2- rpmmin 2)일 수도 있다. In some cases, it may be the difference (rpm max 2 - rpm min 2 ) between the square of the maximum value of the engine speed and the square of the minimum value for each cylinder.

실화진단지표 생성부(24)가 생성하는 상기 실화진단지표는 또한, 선형 추세가 제거된 투스 신호로부터 생성되는 한 사이클 동안의 엔진 속도 커브 상에서 기통 별 흡입행정 초기와 배기행정 말기 각각의 엔진 속도를 연결한 선(L1)의 기울기(도 4의 (c) 참조)이거나, 도면에 도시하지는 않았으나 엔진 속도 커브 상에서 기통 별 사전에 설정된 두 점을 연결한 선(기통 별로 사전에 설정된 두 특정 위치의 엔진 속도를 연결한 선)의 기울기일 수도 있다.The misfire diagnostic index generated by the misfire diagnostic index generating unit 24 also shows the engine speed of each cylinder at the beginning of the intake stroke and at the end of the exhaust stroke on the engine speed curve for one cycle generated from the tooth signal from which the linear trend is removed. It is the slope of the connecting line L1 (see Fig. 4(c)), or a line connecting two preset points for each cylinder on the engine speed curve, although not shown in the drawing (engines at two specific positions preset for each cylinder) It can also be the slope of the line connecting the speed).

여기서 실화진단지표 생성을 위해 기통 별 사전에 설정된 두 점은, 도 4의 엔진 속도 커브 상에서 실화 시 에너지원 미발생으로 인한 엔진 속도 감소 패턴이 정상점화에서의 엔진 속도 증가 패턴과 명확하게 구분되어 표현될 수 있는 점으로서 사전의 반복 실험 또는 시뮬레이션을 통해 구해진 점일 수 있다. 즉 두 점은 실화에 의한 속도 감소를 가장 잘 표현할 수 있는 점일 수 있다. Here, the two points set in advance for each cylinder for generating the misfire diagnosis index are clearly differentiated from the engine speed increase pattern in normal ignition on the engine speed curve of FIG. As a possible point, it may be a point obtained through a prior repeated experiment or simulation. That is, the two points may be the points that best express the speed reduction caused by the misfire.

실화진단지표 생성부(24)에서 추출된 기통 별 실화진단지표에 관한 정보는 실화 진단부(29)로 제공되며, 실화 진단부(29)는 제공 받은 정보(실화진단지표)를 설정 임계값과 비교하여 실화여부를 진단한다. 좀 더 구체적으로는, 현재의 엔진 상태(엔진 속도와 부하의 크기)에 따라 기록장치에서 대응되는 임계값을 불러와 실화진단지표와 비교함으로써 실화를 진단한다.The information on the true story diagnostic index for each cylinder extracted from the true story diagnostic index generating unit 24 is provided to the misfire diagnostic unit 29, which sets the received information (true story diagnostic index) with a set threshold value and Compare and diagnose. More specifically, a misfire is diagnosed by fetching a corresponding threshold value from the recording device according to the current engine state (engine speed and size of load) and comparing it with the misfire diagnosis index.

바람직하게는, 임계값을 적용함에 있어서는 폭발행정 시 크랭크각 센서가 인식하는 투스의 구간이 같은 기통끼리는 동일한 임계값을 적용하여 실화를 진단하도록 구성될 수도 있다. 여기서 「폭발행정 시 크랭크각 센서가 인식하는 투스의 구간이 같은 기통」이라 함은 크랭크축(또는 타켓 휠)의 회전을 기준으로 한 바퀴(360°) 위상 차를 두고 행정이 동일한 기통, 다시 말해 행정상 쌍을 이루는 기통을 의미한다. Preferably, in applying the threshold value, the cylinder may be configured to diagnose a misfire by applying the same threshold value to cylinders having the same tooth section recognized by the crank angle sensor during the explosion stroke. Here, "a cylinder with the same tooth section recognized by the crank angle sensor during the explosion stroke" means a cylinder with the same stroke with a wheel (360°) phase difference based on the rotation of the crankshaft (or target wheel), that is, Administratively means a pair of cylinders.

예를 들어, 1번(Cyl 1)-3번(Cyl 3)-4번(Cyl 4)-2번(Cyl 2) 기통(실린더) 순으로 연소가 이루어지는 4기통 엔진일 경우, 실화 진단부(29)는 행정상 쌍을 이루는 1번과 4번 기통에 동일한 임계값(Threshold1)을 적용하여 실화를 진단하고, 3번과 2번 기통에는 상기 임계값(Threshold1)과는 다른 동일한 임계값(Threshold2)를 적용하여 실화를 진단할 수 있음을 의미한다.For example, in the case of a 4-cylinder engine in which combustion occurs in the order of 1 (Cyl 1)-3 (Cyl 3)-4 (Cyl 4)-2 (Cyl 2), the misfire diagnosis unit ( 29) is to apply the same threshold (threshold 1), the cylinder to Executive pair and forms 1 4, and then diagnosing misfire, the second cylinder and the third time, the threshold (threshold 1) and the other identical threshold ( Threshold 2 ) means that the true story can be diagnosed.

도 5는 실험데이터로서, 도 5의 (a)는 4기통 엔진에서 한 사이클 동안 실화 없이 4개의 기통 모두에서 정상적으로 점화가 이루어진 경우 추출되는 엔진 속도 커브이며, 도 5의 (b)는 1번과 4번 기통에 실화 신호를 보내 인위적으로 실화를 발생시켰을 때 추출되는 엔진 속도 커브를 나타낸 도면으로서, 앞선 도 3과 같이 L1과 L2가 이루는 각도(θ)를 실화진단지표로 사용한 경우를 예시한 도면이다.5 is experimental data, (a) of FIG. 5 is an engine speed curve extracted when ignition is normally made in all four cylinders without misfire during one cycle in a four-cylinder engine, and FIG. This is a diagram showing the engine speed curve extracted when a misfire signal is sent to cylinder 4 to artificially cause a misfire. As shown in FIG. 3, the angle (θ) between L1 and L2 is used as a misfire diagnosis index. to be.

정상점화에서는 기통 별 폭발행정에서 엔진 속도를 가속시키는 에너지원이 발생한다. 반면, 실화가 발생하면 엔진 속도를 가속시키는 에너지 추가가 없다. 이로 인해 도 5와 같이 실화진단지표는 실화와 정상점화에서 뚜렷하게 다른 양상을 띄게 된다(정상점화가 일어난 (a)의 1번, 3번 기통과 실화가 발생한 (b)의 1번, 3번 기통의 실화진단지표(θ) 참조). In normal ignition, an energy source that accelerates the engine speed is generated in each cylinder's explosion stroke. On the other hand, if a misfire occurs, there is no additional energy to accelerate the engine speed. As a result, as shown in FIG. 5, the misfire diagnostic index has a distinctly different pattern between the misfire and the normal ignition (Cylinders 1 and 3 in (a) where the normal ignition occurred and cylinders 1 and 3 in (b) where the misfire occurred). of the true story diagnostic index (θ)).

본 발명은 이처럼 실화 여부에 따라 실화진단지표가 뚜렷하게 다른 양상으로 나타나는 점(도 5에서 정상점화가 일어난 (a)의 1번, 3번 기통과 실화가 발생한 (b)의 1번, 3번 기통의 실화진단지표(θ)가 확연하게 다르게 나타나는 점)을 이용하여 실화 여부를 진단하는 것이다. The present invention is such that the misfire diagnostic index appears in distinctly different ways depending on whether the misfire occurs (in Fig. 5, cylinders 1 and 3 in (a) where normal ignition occurred and cylinders 1 and 3 in (b) where the misfire occurred) It is to diagnose whether a true story is true by using the point where the true story diagnosis index (θ) is clearly different).

실화 진단부(29)는 구체적으로, 실화진단지표가 기통 별로 대응되어 설정된 임계값의 경계를 넘어서면 실화로 진단할 수 있다. 이를 위해 본 실시 예에 적용된 상기 실화 진단부(29)는 L1과 L2 사이의 각도(θ)를 실화진단지표로 사용하는 경우, 사전에 대응되어 설정된 임계값의 경계를 넘어서는지 여부에 따라 실화를 진단하는 알고리즘을 포함할 수 있다.Specifically, the misfire diagnosis unit 29 may diagnose a misfire when the misfire diagnosis index exceeds a threshold value set in correspondence with each cylinder. To this end, when the misfire diagnosis unit 29 applied to this embodiment uses the angle θ between L1 and L2 as a misfire diagnosis index, the misfire diagnosis unit 29 detects a misfire according to whether the boundary of a threshold value set in correspondence with it in advance is exceeded. It may include an algorithm for diagnosing.

실화 여부를 판단함에 있어 기준이 되는 설정 임계값은, 엔진 부하(Load)와 속도(rpm) 별 정상점화와 실화를 구분할 수 있는 실화진단지표를 동일 모사 환경의 시뮬레이션이나 반복 실험을 통해 구하고, 구한 값을 전용 맵에 상기 엔진 부하(Load)와 엔진 속도(rpm) 2가지 인자에 대해 행렬 형태로 데이터화하여 저장한 값일 수 있다.The set threshold, which is the standard for judging whether or not a misfire occurs, is a misfire diagnostic index that can distinguish between normal ignition and misfire by engine load and speed (rpm) through simulation or repeated experiments in the same simulated environment. The value may be a value stored in a matrix form for two factors of the engine load and engine speed on a dedicated map.

즉 현재 엔진 부하와 속도가 입력되면, 상기 전용 맵이 현재 엔진 부하와 속도 조건에 대응하는 임계값을 불러와 실화진단지표와 비교함으로써 실화를 신속하게 진단하도록 구성될 수 있다.That is, when the current engine load and speed are input, the dedicated map may be configured to quickly diagnose a misfire by fetching a threshold value corresponding to the current engine load and speed condition and comparing it with a misfire diagnosis index.

기통 별 실화진단 기준이 되는 설정 임계값을 구하는 절차에 대해서는 도 6 내지 도 10을 참조하여 좀 더 구체적으로 살펴보기로 한다.A procedure for obtaining a setting threshold value serving as a reference for misfire diagnosis for each cylinder will be described in more detail with reference to FIGS. 6 to 10 .

도 6은 1번(Cyl 1)-3번(Cyl 3)-4번(Cyl 4)-2번(Cyl 2) 기통(실린더) 순으로 연소가 이루어지는 4기통 엔진에서 생성된 실화진단지표 분포를 나타내는 3차원 그래프로서, 엔진 부하와 속도를 달리하면서 사전에 설정된 타이밍에 사전에 설정된 기통(실린더)의 연료 분사를 차단하여 실화를 인위적으로 발생시켰을 때 실화진단지표의 분포를 도시한 그래프이다. 6 shows the distribution of the misfire diagnosis index generated in the 4-cylinder engine in which combustion occurs in the order of the 1st (Cyl 1)-3 (Cyl 3)-4 (Cyl 4)-2 (Cyl 2) cylinder (cylinder). As a 3D graph showing, it is a graph showing the distribution of misfire diagnostic indicators when a misfire is artificially caused by blocking fuel injection of a preset cylinder (cylinder) at a preset timing while varying the engine load and speed.

임계값 도출에 있어서는 먼저, 도 6과 같이 실화진단지표를 엔진 부하(Load)와 속도(rpm)를 인자로 갖는 3차원 그래프 상에 플로팅 한다. 참고로, 도 6에서 무수히 많은 회색점(Grey dot)이 정상 연소(Normal combustion) 시 실화진단지표의 분포를 나타내고, 유색점(Color dot)이 사전에 설정된 타이밍에 특정 기통에 실화(Misfire)를 발생시켰을 때 추출되는 실화진단지표의 분포를 나타낸다.In deriving the threshold, first, as shown in FIG. 6, the misfire diagnostic index is plotted on a three-dimensional graph having engine load (Load) and speed (rpm) as factors. For reference, in FIG. 6 , countless gray dots indicate the distribution of misfire diagnostic indicators during normal combustion, and colored dots indicate misfire in a specific cylinder at a preset timing. It shows the distribution of the true story diagnostic index extracted when it occurs.

도 6에서 기통 별 실화진단지표를 의미하는 점들의 분포를 보면, 정상 연소와 실화가 명확하게 나뉘어 분포하는 것을 알 수 있다. 따라서 이하 설명하는 임계값 도출 과정의 큰 틀은, 정상 연소와 실화의 중간 영역에 정상 연소와 실화를 구분할 수 있는 임계평면을 만들고, 임계평면 상에 존재하는 실화진단지표를 엔진 속도와 부하에 대해 구간 별로 따로 추출하여 맵 형태로 기록하는 것이다.Looking at the distribution of points indicating the misfire diagnostic index for each cylinder in FIG. 6 , it can be seen that the normal combustion and the misfire are clearly divided and distributed. Therefore, the large frame of the threshold derivation process described below is to create a critical plane that can distinguish between normal combustion and misfire in the middle region between normal combustion and misfire, and use the misfire diagnostic index existing on the critical plane for engine speed and load. Each section is extracted separately and recorded in the form of a map.

임계값 도출 과정을 계속해서 살펴보면, 도 6과 같이 실화진단지표를 3차원 플로팅 한 다음 단계로, 도 6의 3차원 실화진단지표를 평면에서 본 2차원 평면 그래프 형태로 변환한다. 그리고 엔진 속도(rpm)와 부하(Load) 각각의 영역에 구간 별 실화진단지표의 대표값(구간 별 실화와 정상 연소를 구분할 수 있는 실화진단지표)을 추출하기 위하여 상기 변환된 2차원 그래프 상에 n*m의 격자망을 구성한다(도 7 참조).Continuing to examine the threshold value derivation process, as shown in FIG. 6 , after 3D plotting the true story diagnostic index, the 3D true story diagnostic index of FIG. 6 is converted into a 2D flat graph form viewed from a plane. And in order to extract the representative value of the misfire diagnostic index for each section (misfire diagnostic index that can distinguish misfire and normal combustion for each section) in each area of engine speed (rpm) and load, on the converted two-dimensional graph A grid of n*m is constructed (refer to FIG. 7).

그런 다음, 실화진단지표 중 상기 n*m 격자망의 각 격자 안에 위치하는 실화진단지표 값만을 추출한다. 참고로, 도 7은 격자망 형성을 위한 엔진 속도를 700, 1400, 300, 4000, 5000, 6000(단위 rpm)을 기준으로 ㅁ100(rpm) 폭으로 하고, 엔진 부하는 14, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90(단위 %)을 기준으로 14와 20은 ㅁ3, 30~ ~90까지는 ㅁ5를 폭으로 하여 6*9 격자망을 구성한 예를 도시한 시험 데이터이다.Then, only the true story diagnostic index values located in each grid of the n*m grid are extracted from among the true story diagnostic indexes. For reference, FIG. 7 shows that the engine speed for forming the grid is ㅁ100 (rpm) width based on 700, 1400, 300, 4000, 5000, and 6000 (unit rpm), and the engine load is 14, 20, 30, Based on 40, 50, 60, 70, 80, 90 (unit %), 14 and 20 are test data showing an example of configuring a 6*9 grid with ㅁ3 and 30~90 with ㅁ5 as the width .

물론, 도 7에서 격자망을 구성하는 2가지 인자의 폭(엔진 폭과 부하 폭)은 시험 데이터에 따라 변경이 가능하며, 구간 별 대표 엔진 속도(700, 1400, 300, 4000, 5000, 6000(단위 rpm)) 역시 시험 데이터에 변경 가능하므로, 도 7에 예시된 수치로 한정되는 것은 아니다. Of course, the width (engine width and load width) of two factors constituting the grid in FIG. 7 can be changed according to test data, and representative engine speeds (700, 1400, 300, 4000, 5000, 6000 ( Since the unit rpm)) can also be changed in the test data, it is not limited to the numerical value illustrated in FIG. 7 .

예를 들어, 도 7에서 파란색 굵은 선으로 표현된 박스(blue bold box)의 경우, (rpm, load) = (2900~3100, 55~65)가 되며, 대표값은 엔진 속도 3000에 엔진 부하 60이 된다. 참고로, 실화진단지표를 엔진 속도와 부하만으로 표현한 2차원 그래프 상태에서 도 7과 같은 격자 구간을 선정한 이유는 대표값에서의 실화진단지표값의 균질성을 최대한 확보하기 위함이다. For example, in the case of a box represented by a blue bold line in FIG. 7 , (rpm, load) = (2900~3100, 55~65), and a representative value is an engine speed of 3000 and an engine load of 60 becomes this For reference, the reason for selecting the grid section as shown in FIG. 7 in a two-dimensional graph state in which the misfire diagnostic index is expressed only by engine speed and load is to ensure maximum homogeneity of the misfire diagnostic index value in the representative value.

다음, 각 격자 안에서 추출된 실화진단지표 중 구간 별(각 격자 마다) 정상 연소와 실화를 구분할 수 있는 실화진단지표를 임의 선택해 임시 임계값으로 설정하되, 설정된 임시 임계값을 변화시켜 가며 실화 진단율을 계산한다. 예를 들어, 도 8과 같이 실화진단지표가 -0.5*104 ~ 0.5*104인 구간에서 임계값(임시 임계값)을 10씩 증가시켜 가면서 실화 진단율을 계산할 수 있다.Next, among the misfire diagnostic indicators extracted from within each grid, a misfire diagnostic index capable of distinguishing between normal combustion and misfire by section (for each grid) is randomly selected and set as a temporary threshold value, but the misfire diagnosis rate is increased by changing the set temporary threshold value. Calculate. For example, as shown in FIG. 8 , the false story diagnosis rate can be calculated while increasing the threshold value (temporary threshold value) by 10 in the section where the true story diagnosis index is -0.5*10 4 to 0.5*10 4 .

여기서, 실화 진단율은 임시 임계값을 실화 판정의 기준으로 삼아 엔진 속도와 부하를 달리하면서 중간중간 사전에 설정된 타이밍에 사전에 설정된 기통의 연료분사를 차단하여 인위적으로 발생시켰을 때 실제 실화로 진단된 비율을 의미한다. 즉 임시 임계값을 실화 판정의 기준으로 삼았을 때 인위적으로 발생시킨 실화 신호 중에서 실제 실화로 진단된 비율을 의미한다.Here, the misfire diagnosis rate is the ratio that is diagnosed as an actual misfire when artificially generated by blocking the fuel injection of a preset cylinder at a preset timing in the middle while varying the engine speed and load by using the temporary threshold as a standard for misfire determination means That is, when the temporary threshold is used as a criterion for determining a misfire, it means a ratio of artificially generated misfire signals diagnosed as an actual misfire.

예컨대, 엔진 속도와 부하를 달리하면서 엔진 구동 중 총 100개의 실화를 인위적으로 발생시켰을 때, 상기 임시 임계값을 가지고 실화를 판정한 결과 실제 100개의 실화가 검출된 경우라면 실화 진단율은 1이 된다. 실화 진단율이 1이라는 것은 다시 말해, 해당 임시 임계값을 실화 판단의 기준으로 삼았을 때 오진단 없이 정확하게 실화를 진단한 것을 의미한다. For example, when a total of 100 misfires are artificially generated while the engine is running while varying the engine speed and load, and when 100 misfires are actually detected as a result of determining a misfire with the temporary threshold value, the misfire diagnosis rate is 1. The fact that the true story diagnosis rate is 1 means that the true story is accurately diagnosed without misdiagnosis when the temporary threshold is used as a criterion for judging the true story.

실화 진단율은 앞서 언급한 바와 같은 비율(실화 신호 중에서 실제 실화로 진단된 비율) 외에도, 실화 진단수와 실제 실화 신호 수의 비율(예컨대, 실화 진단수는 99개이고 실제 인가된 실화 신호 수는 100개인 경우 실화 진단율을 0.99가 됨) 또는 실화로 진단된 것 중에서 실화 신호인 비율로도 정의될 수 있다. 언급된 진단율은 모두 그 값이 1에 가까울수록 진단 정확도가 높아짐을 의미한다.In addition to the above-mentioned ratio (the ratio of misfire signals diagnosed as real misfires), the misfire diagnosis rate is the ratio of the number of misfire diagnoses to the number of actual misfire signals (for example, the number of misfire diagnoses is 99 and the number of actual misfire signals is 100). In this case, the misfire diagnosis rate becomes 0.99) or it can be defined as the ratio of misfire signals among those diagnosed as misfires. All of the mentioned diagnosis rates mean that the closer the value is to 1, the higher the diagnosis accuracy.

도 9는 (rpm, load) = (3000, 50)인 경우 임시 임계값(정상 연소와 실화를 구분할 수 있는 실화진단지표)을 변화시켜 가면서 계산한 실화 진단율을 플로팅 시험 데이터로서, 임시 임계값을 -4000 ~ -1300 구간에서 설정했을 때 실화 진단율이 1을 유지하는 사례를 나타내는 시험 데이터이다. 9 shows the false fire diagnosis rate calculated while changing the temporary threshold value (misfire diagnosis index that can distinguish between normal combustion and misfire) when (rpm, load) = (3000, 50) as plotting test data, and the temporary threshold value This is test data showing the case in which the misfire diagnosis rate maintains 1 when it is set in the range of -4000 ~ -1300.

도 9와 같은 그래프는 도 7과 같이 6*9 격자망을 구성한 경우, 격자(엔진 부하와 속도 구간 별)마다 하나씩 총 54개의 그래프를 도출하게 된다. In the graph shown in FIG. 9, when a 6*9 grid network is configured as shown in FIG. 7, a total of 54 graphs are derived, one for each grid (for each engine load and speed section).

계속해서, 실화 진단율이 계산되면, 격자(엔진 부하와 속도 구간 별)마다 계산된 실화 진단율이 특정 범위로 유지되는 임계값 선정 구간(도 9에서 화살표로 표시된 구간)에서 최적값을 추출한 다음, 추출된 값(임계값 선정 구간의 최적값)을 도 10과 같이 3차원 그래프 상에 플로팅 함으로써 임계평면을 도출하게 된다.Subsequently, when the misfire diagnosis rate is calculated, the optimum value is extracted from the threshold value selection section (the section indicated by the arrow in Fig. 9) in which the misfire diagnosis rate calculated for each grid (by engine load and speed section) is maintained in a specific range, and then extracted A critical plane is derived by plotting the obtained value (the optimum value of the threshold value selection section) on a three-dimensional graph as shown in FIG. 10 .

여기서, 임계값 선정 구간을 결정하는 상기 실화 진단율의 특정 범위는 실화 진단율이 0.99 에서 1.01인 범위일 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다. 시험 조건에 따라 약간의 변동이 있을 수 있으므로, 시험 조건에 따라 달라지는 데이터를 바탕으로 결정하는 것이 바람직하다.Here, the specific range of the misfire diagnosis rate for determining the threshold selection interval may be a range in which the true story diagnosis rate is 0.99 to 1.01. However, the present invention is not limited thereto. Since there may be slight fluctuations depending on the test conditions, it is desirable to make a decision based on the data that varies depending on the test conditions.

그리고 실화진단지표의 최적값은 임계값 선정 구간(도 9에서 화살표로 표시된 구간)에 속한 실화진단지표 중 중간값이 바람직하나, 이 역시 시험 조건에 따라 약간의 변동이 있을 수 있으므로, 시험 조건에 따라 달라지는 데이터를 바탕으로 결정하는 것이 바람직하다.And, the optimal value of the true story diagnostic index is preferably the middle value among the misfire diagnostic indexes belonging to the threshold selection section (section indicated by the arrow in FIG. 9), but this may also vary slightly depending on the test conditions, so it depends on the test conditions. It is desirable to make a decision based on different data.

도 10에서 회색점(Grey dot)과 유색점(Color dot)이 정상 연소와 실화 때의 실화진단지표를 각각 나타내며, 회색점(Grey dot)과 유색점(Color dot)을 구분하는 중간 영역에 평면 상으로 표현된 그림이 임계평면(격자마다 임계값 선정 구간의 최적값을 이용하여 도출한 평면)을 나타낸다. In FIG. 10, gray dots and colored dots represent misfire diagnostic indicators during normal combustion and misfire, respectively, and are flat in the middle region that separates gray dots and colored dots. The figure expressed as an image represents a critical plane (a plane derived using the optimal value of the threshold selection section for each grid).

도 10에서 중간중간 세로 방향 검정색의 막대는, 각 시험조건마다 전술한 실화 진단율을 도시한 도면(도 9)에서 실화 진단율이 1인 구간만 떼어내어 표시한 것이며, 적색 역삼각형은 실화 진단율이 1인 구간의 최적값, 바람직하게는 중간값의 위치를 나타낸 것으로, 여러 격자에서 검정 막대와 임계평면이 만나고 있는 것을 알 수 있다(가장 이상적인 임계값을 도출한 경우에 해당함).In FIG. 10 , the black bar in the middle vertical direction represents only the section in which the true fire diagnosis rate is 1 in the diagram ( FIG. 9 ) showing the above-mentioned false fire diagnosis rate for each test condition, and the red inverted triangle indicates that the true fire diagnosis rate is 1 It indicates the position of the optimal value, preferably the median value, of the interval, and it can be seen that the black bar and the critical plane meet in several grids (corresponding to the case where the most ideal threshold value is derived).

한편, 도 10과 같이 임계평면이 도출되면, 도출된 임계평면 상에 존재하는 실화진단지표를 엔진 속도와 부하 2가지 인자에 대해 데이터 맵 형태로 저장함으로써 임계값 도출이 마무리되며, 경우에 따라서는 임계평면 도출 후 도출된 임계평면이 완만한 평면을 나타내도록 도 10에 도시된 바와 같은 플로팅 결과를 바탕으로 임계평면을 보정하는 과정을 거칠 수도 있다.On the other hand, when the critical plane is derived as shown in FIG. 10, the threshold value derivation is completed by storing the misfire diagnostic index existing on the derived critical plane in the form of a data map for two factors of engine speed and load, and in some cases After the critical plane is derived, a process of correcting the critical plane may be performed based on the plotting result as shown in FIG. 10 so that the derived critical plane represents a smooth plane.

이하, 전술한 엔진의 실화 진단 장치에 의해 수행되는 실화 진단 과정을 도 11의 순서도를 참조하여 살펴보기로 한다.Hereinafter, a misfire diagnosis process performed by the engine misfire diagnosis apparatus will be described with reference to the flowchart of FIG. 11 .

도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 엔진의 실화 진단 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 설명의 편의를 위해 도 1에 도시된 구성은 해당 참조번호를 언급하며, 마찬가지로 4기통 엔진을 예로 들어 설명하기로 한다.11 is a flowchart illustrating a method for diagnosing a misfire of an engine according to an embodiment of the present invention. For convenience of description, the configuration shown in FIG. 1 refers to the corresponding reference numerals, and similarly, a four-cylinder engine will be described as an example.

도 11을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 엔진의 실화 진단 장치에 의해 행해지는 실화 진단 과정은 크게, 선형 추세 제거단계(S100), 실화진단지표 생성단계(S200), 실화 진단단계(S300)를 포함한다. 이하 각 단계에서 행해지는 실화 진단을 위한 연산 또는 처리 과정에 대해 좀 더 구체적으로 살펴보기로 한다.Referring to FIG. 11 , the misfire diagnosis process performed by the engine misfire diagnosis apparatus according to the embodiment of the present invention largely includes a linear trend removal step (S100), a misfire diagnosis index generation step (S200), and a misfire diagnosis step (S300). ) is included. Hereinafter, the calculation or processing process for diagnosing a true story performed in each step will be described in more detail.

선형 추세 제거단계(S100)에서는 한 사이클 동안 타겟 휠(40)의 회전을 검출하여 크랭크각 센서(10)가 출력하는 투스 신호에서 선형 추세를 제거(Linear Detrend)한다. 크랭크각 센서가 출력하는 신호 데이터에서 선형 추세를 제거하지 않으면, 실화가 발생한 직후에 나타나는 Post Oscillation 현상이 기통 별 엔진 속도 변동에 영향을 미칠 수 있기 때문이다. In the linear trend removal step ( S100 ), the rotation of the target wheel 40 is detected for one cycle and the linear trend is removed (Linear Detrend) from the tooth signal output by the crank angle sensor 10 . This is because, if the linear trend is not removed from the signal data output by the crank angle sensor, the post oscillation phenomenon that occurs immediately after the misfire may affect the engine speed fluctuation for each cylinder.

경우에 따라서는, 크랭크각 센서(10)의 특정 투스 신호만을 추려 처리할 신호 데이터의 양을 줄이고, 이를 통해 제어기가 부담해야 할 연산 부하를 크게 경감시키기 위해, 실화 진단에 필요한 신호만을 선별하여 선형추세를 제거할 수도 있다. 예를 들어, 기통 별 흡기행정 초기와 배기행정 말기, 그리고 엔진 속도 최대값과 최소값이 나타나는 타겟 휠의 위치에서만 투스 신호를 수집할 수 있다.In some cases, in order to reduce the amount of signal data to be processed by selecting only the specific tooth signal of the crank angle sensor 10, thereby greatly reducing the computational load that the controller has to bear, only the signals necessary for diagnosing misfire are selected and linear Trends can also be removed. For example, the tooth signal can be collected only at the beginning of the intake stroke and the end of the exhaust stroke for each cylinder, and at the position of the target wheel where the maximum and minimum engine speed values are displayed.

실화진단지표 생성단계(S200)에서는 선형 추세가 제거된 투스 신호를 이용하여 기통 별 신화진단지표를 생성한다. 좀 더 구체적으로는, 상기 S100 단계를 거쳐 선형 추세가 제거된 투스 신호 중 기통마다 사전에 설정된 특정 위치(타겟 휠의 회전위치)에서 출력되는 투스 신호를 이용하여 한 사이클 동안 기통마다 실화진단지표를 하나씩 생성한다.In the true story diagnostic index generation step (S200), a myth diagnostic index for each cylinder is generated by using the tooth signal from which the linear trend is removed. More specifically, the misfire diagnosis index is calculated for each cylinder during one cycle by using the tooth signal output from a predetermined position (rotational position of the target wheel) for each cylinder among the tooth signals from which the linear trend has been removed through the step S100. create one by one

예를 들어, 기통이 4개인 4기통 엔진이면 한 사이클에서 기통마다 하나씩 총 4개의 실화진단지표를 생성한다. For example, if it is a four-cylinder engine with four cylinders, a total of four misfire diagnostic indicators are generated, one for each cylinder in one cycle.

실화진단지표 생성단계(S200)에서 생성되는 실화진단지표는 바람직하게, 선형 추세가 제거된 투스 신호로부터 생성되는 한 사이클 동안의 엔진 속도 커브 상에서 기통 별 흡입행정 초기와 배기행정 말기 각각의 엔진 속도를 연결한 선(L1)과 기통 별 엔진 속도 최대값과 최소값을 연결한 선(L2)이 이루는 각도(θ)일 수 있다(도 3 참조).The misfire diagnostic index generated in the misfire diagnostic index generating step (S200) is preferably the engine speed of each cylinder at the beginning of the intake stroke and at the end of the exhaust stroke on the engine speed curve for one cycle generated from the tooth signal from which the linear trend is removed. It may be an angle θ formed between the connecting line L1 and the line L2 connecting the maximum and minimum engine speed values for each cylinder (see FIG. 3 ).

참고로, 기통 별 실화진단지표 생성을 위한 투스 신호를 수집하는 위치는 기통 별로 4개씩 사전에 설정되어 저장된 타겟 휠의 회전위치일 수 있다. 2개는 기통 별 흡입행정 초기와 배기행정 말기 타겟 휠(40)의 회전위치이고, 나머지 2개는 기통 별 엔진 속도 최대값(rpmmax)과 최소값(rpmmin)이 나타나는 타겟 휠의 회전위치일 수 있다.For reference, a location for collecting a tooth signal for generating a misfire diagnostic index for each cylinder may be a rotational position of a target wheel which is preset and stored 4 for each cylinder. Two are the rotation positions of the target wheel 40 at the beginning of the intake stroke and the end of the exhaust stroke for each cylinder, and the other two are the rotation positions of the target wheel at which the maximum engine speed value (rpm max ) and minimum value (rpm min ) for each cylinder appear. can

다른 예로서 실화진단지표 생성단계(S200)에서 생성되는 실화진단지표는, 선형 추세가 제거된 투스 신호로부터 생성되는 한 사이클 동안의 엔진 속도 커브 상에서 기통 별 흡입행정 초기와 배기행정 말기 각각의 엔진 속도를 연결한 선(L1)에서 기통 별 엔진 속도 최대값과 최소값까지의 최단 거리(D1, D2)의 곱(D1*D2)일 수도 있다(도 4의 (a) 참조).As another example, the misfire diagnostic index generated in the misfire diagnostic index generating step (S200) is the engine speed of each cylinder at the beginning of the intake stroke and at the end of the exhaust stroke on the engine speed curve for one cycle generated from the tooth signal from which the linear trend is removed. It may be the product (D1*D2) of the shortest distance (D1, D2) between the maximum and minimum engine speed values for each cylinder on the line L1 connecting them (see Fig. 4(a)).

또 다른 예로서, 실화진단지표 생성단계(S200)에서 생성되는 상기 실화진단지표는, 선형 추세가 제거된 투스 신호로부터 생성되는 한 사이클 동안의 엔진 속도 커브 상에서 기통 별 엔진 속도 최대값과 최소값의 차이(rpmmax- rpmmin) 또는 기통 별 엔진 속도 최대값과 최소값의 차이의 제곱((rpmmax- rpmmin)2)일 수도 있다(도 4의 (b) 참조). As another example, the misfire diagnostic index generated in the generating step (S200) of the misfire diagnostic index is the difference between the maximum and minimum engine speed values for each cylinder on the engine speed curve for one cycle generated from the tooth signal from which the linear trend is removed. (rpm max - rpm min ) or the square of the difference between the maximum and minimum engine speed values for each cylinder ((rpm max - rpm min ) 2 ) (refer to (b) of FIG. 4 ).

경우에 따라서는, 실화진단지표 생성단계(S200)에서 생성되는 상기 실화진단지표는 기통별 엔진속도 최대값의 제곱과 최소값의 제곱의 차이(rpmmax 2- rpmmin 2)일 수도 있다 In some cases, the misfire diagnostic index generated in the step of generating the misfire diagnostic index (S200) may be the difference between the square of the maximum value of the engine speed for each cylinder and the square of the minimum value (rpm max 2 - rpm min 2 ).

또 다른 예로서, 실화진단지표 생성단계(S200)에서 생성되는 상기 실화진단지표는, 선형 추세가 제거된 투스 신호로부터 생성되는 한 사이클 동안의 엔진 속도 커브 상에서 기통 별 흡입행정 초기와 배기행정 말기 각각의 엔진 속도를 연결한 선(L1)의 기울기(도 4의 (c) 참조)이거나, 도면에 도시하지는 않았으나 엔진 속도 커브 상에서 기통 별 사전에 설정된 두 점을 연결한 선(기통 별로 사전에 설정된 두 특정 위치의 엔진 속도를 연결한 선)의 기울기일 수도 있다.As another example, the misfire diagnostic index generated in the step of generating the misfire diagnostic index ( S200 ) includes the initial intake stroke and the end of the exhaust stroke for each cylinder on the engine speed curve for one cycle generated from the tooth signal from which the linear trend is removed. The slope of the line L1 connecting the engine speeds of (see Fig. 4(c)) or a line connecting two preset points for each cylinder on the engine speed curve (not shown in the drawing) (two preset points for each cylinder) It may be the slope of the line connecting the engine speed at a specific location).

실화 진단단계(S300)에서는 상기 실화진단지표 생성단계(S200)에서 생성된 기통 별 실화진단지표를 분석하여 기통 별 실화를 진단한다. 바람직하게는, S200단계에서 생성된 기통 별 상기 실화진단지표를 기록장치(예컨대, 전술한 전용 맵(임계값 맵)을 저장한 메모리)에 기록된 설정 임계값과 비교하여 실화 여부를 진단한다.In the misfire diagnosis step (S300), the misfire diagnosis index for each cylinder is analyzed by the misfire diagnostic index generated in the misfire diagnostic index generation step (S200) to diagnose the misfire for each cylinder. Preferably, the misfire diagnosis index for each cylinder generated in step S200 is compared with a set threshold value recorded in a recording device (eg, a memory storing the above-described dedicated map (threshold value map)) to diagnose whether misfire occurs.

정상점화에서는 기통 별 폭발행정에서 엔진 속도를 가속시키는 에너지원이 발생한다. 반면, 실화가 발생하면 엔진 속도를 가속시키는 에너지 추가가 없다. 때문에 실화진단지표는 앞서 도 5에 예시한 바와 같이 실화와 정상점화에서 뚜렷하게 다른 양상으로 나타난다. 따라서 기동 별 실화진단지표에 관한 정보만 있으면 실화 발행 여부를 정확하게 진단할 수 있다.In normal ignition, an energy source that accelerates the engine speed is generated in each cylinder's explosion stroke. On the other hand, if a misfire occurs, there is no additional energy to accelerate the engine speed. Therefore, as exemplified in FIG. 5 above, the misfire diagnostic index is clearly different from the misfire and normal ignition. Therefore, if there is information on the misfire diagnosis index for each maneuver, it is possible to accurately diagnose whether the misfire is issued.

실화 진단단계(S300)에서는 구체적으로, 실화 진단을 위한 설정 임계값을 적용함에 있어 폭발행정 시 크랭크각 센서가 인식하는 투스의 구간이 같은 기통(행정상 쌍을 이루는 기통)끼리 짝지어 동일한 임계값을 적용할 수 있다. 행정상 쌍을 이루는 기통끼리는 폭발행정 시 크랭크각 센서가 인식하는 투스의 구간이 같아 엔진 속도 프로파일이 거의 유사하게 나타나는 특성이 있기 때문이다. In the misfire diagnosis step (S300), specifically, in applying the set threshold value for misfire diagnosis, the cylinders (cylinders forming a pair in the administration) are paired with the same threshold value by pairing the tooth section recognized by the crank angle sensor during the explosion stroke. can be applied. This is because, in terms of stroke, the paired cylinders have the same tooth section recognized by the crank angle sensor during the explosion stroke, so that the engine speed profile appears almost the same.

한편, 실화 진단단계(S300)에서 실화 판단의 기준이 되는 상기 설정 임계값은 전술한 바와 같이, Meanwhile, in the misfire diagnosis step (S300), the set threshold value, which is a criterion for misfire determination, is as described above,

실화진단지표를 엔진 부하(Load)와 속도(rpm)를 인자로 갖는 3차원 그래프 상에 플로팅 하는 단계;Plotting the misfire diagnostic index on a three-dimensional graph having engine load and speed (rpm) as factors;

3차원 플로팅된 실화진단지표를 평면에서 본 2차원 평면 그래프 형태로 변환하고, 엔진 속도(rpm)와 부하(Load) 각각의 영역에 구간 별 실화진단지표의 대표값을 추출하기 위하여 상기 변환된 2차원 그래프에 n*m의 격자망을 구성하는 단계;Convert the three-dimensional plotted misfire diagnostic index into a two-dimensional flat graph form viewed from the plane, and extract the representative values of the misfire diagnostic index for each section in the engine speed (rpm) and load (Load) regions. constructing an n*m grid in a dimensional graph;

실화진단지표 중 상기 n*m 격자망의 각 격자 안에 위치하는 실화진단지표 값만을 추출하는 단계; extracting only the true story diagnostic index values located in each grid of the n*m grid from among the true story diagnostic indexes;

각 격자 안에서 추출된 실화진단지표 중 정상 연소와 실화를 구분할 수 있는 실화진단지표를 임의 선택해 임시 임계값으로 설정하되, 설정된 임시 임계값을 변화시켜 가며 격자마다 실화 진단율을 계산하는 단계;arbitrarily selecting a misfire diagnostic index capable of distinguishing between normal combustion and misfire among the misfire diagnostic indexes extracted from within each grid and setting it as a temporary threshold value, and calculating the misfire diagnostic rate for each grid while changing the set temporary threshold value;

격자마다 계산된 실화 진단율이 특정 범위로 유지되는 임계값 선정 구간의 최적값을 추출하여 3차원 그래프 상에 플로팅 함으로써 임계평면을 도출하는 단계;deriving a critical plane by extracting an optimal value of a threshold value selection section in which the true story diagnosis rate calculated for each grid is maintained in a specific range and plotting it on a three-dimensional graph;

임계평면 상에 존재하는 실화진단지표를 엔진 속도와 부하 2가지 인자에 대해 데이터 맵 형태로 저장하는 단계;를 거쳐 추출될 수 있다.It can be extracted through the step of storing the misfire diagnostic index existing on the critical plane in the form of a data map for two factors of engine speed and load.

이상에서 살펴본 본 발명의 실시 예에 따르면, 정상점화와 실화를 명확하게 구분할 수 있는 엔진 특성에 관한 몇 가지 정보(크랭크각 센서가 출력하는 신호로부터 알 수 있는 기통 별 흡입행정 초기 엔진 속도와 배기행정 말기 엔진 속도, 기통 별 엔진 속도 최대값과 최소값)만으로도 실화(Misfire)를 정확하게 진단할 수 있다.According to the embodiment of the present invention discussed above, some information on engine characteristics that can clearly distinguish between normal ignition and misfire (initial engine speed and exhaust stroke for each cylinder, which can be known from the signal output from the crank angle sensor) It is possible to accurately diagnose a misfire with only the end engine speed and the maximum and minimum engine speed values for each cylinder.

즉 실화 여부를 명확하게 판단할 수 있는 최소한의 주요 정보만을 가지고 실화를 진단/검출함으로써, 실화 진단/검출을 위한 프로세스를 단순화하면서도 정확도 높은 실화 진단/검출이 가능하며, 별도의 하드웨어적인 추가 구성 없이도 소프트웨어만으로 구현이 가능하므로 개발비용이 저렴하다는 장점이 있다.In other words, by diagnosing/detecting a true story with only the minimum main information that can clearly determine whether a true story is true, it is possible to diagnose/detect the true story with high accuracy while simplifying the process for diagnosing/detecting the true story, without additional hardware configuration. Since it can be implemented only with software, it has the advantage of low development cost.

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 above detailed description of the present invention, only specific embodiments thereof have been described. However, it is to be understood that the present invention is not limited to the particular form recited in the detailed description, but rather, it is to be understood to cover all modifications and equivalents and substitutions falling within the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims. should be

10 : 크랭크각 센서
20 : 제어기
22 : 선형 추세 제거부
24 : 실화진단지표 생성부
29 : 실화 진단부
30 : 크랭크축
40 : 타켓 휠
50 : 점화코일
60 : 연료인젝터
10: crank angle sensor
20: controller
22: linear trend removal unit
24: true story diagnostic index generation unit
29: true story diagnosis department
30: crankshaft
40: target wheel
50: ignition coil
60: fuel injector

Claims (14)

타겟 휠의 투스(Tooth)를 인식한 크랭크각 센서가 출력하는 투스 신호(Tooth time signal)를 이용하여 엔진의 실화 여부를 진단하는 방법으로서,
a) 한 사이클 동안 상기 크랭크각 센서가 출력하는 모든 투스 신호로부터 산출되는 엔진 속도에서 선형 경향 성분을 빼 엔진의 시종(始終) 속도를 같게 하는 선형 추세 제거단계;
b) 선형 추세가 제거된 투스 신호를 이용하여 실화진단지표를 생성하는 실화진단지표 생성단계;
c) 상기 b)단계에서 추출된 실화진단지표를 설정 임계값과 비교하여 실화여부를 진단하는 실화 진단단계;를 포함하며,
상기 설정 임계값은,
실화진단지표를 엔진 부하(Load)와 속도(rpm)를 인자로 갖는 3차원 그래프 상에 플로팅 하는 단계;
3차원 플로팅된 실화진단지표를 평면에서 본 2차원 평면 그래프 형태로 변환하고, 엔진 속도(rpm)와 부하(Load) 각각의 영역에 구간 별 실화진단지표의 대표값을 추출하기 위하여 상기 변환된 2차원 그래프에 n*m의 격자망을 구성하는 단계;
실화진단지표 중 상기 n*m 격자망의 각 격자 안에 위치하는 실화진단지표 값만을 추출하는 단계;
각 격자 안에서 추출된 실화진단지표 중 정상 연소와 실화를 구분할 수 있는 실화진단지표를 임의 선택해 임시 임계값으로 설정하되, 설정된 임시 임계값을 변화시켜 가며 격자마다 실화 진단율을 계산하는 단계;
격자마다 계산된 실화 진단율이 특정 범위로 유지되는 임계값 선정 구간의 최적값을 추출하여 3차원 그래프 상에 플로팅 함으로써 임계평면을 도출하는 단계;
임계평면 상에 존재하는 실화진단지표를 엔진 속도와 부하 2가지 인자에 대해 데이터 맵 형태로 저장하는 단계;를 거쳐 추출되는 엔진의 실화 진단 방법.
A method of diagnosing whether an engine is misfired using a tooth time signal output from a crank angle sensor recognizing a tooth of a target wheel,
a) a linear trend removing step of equalizing the starting speed of the engine by subtracting the linear trend component from the engine speed calculated from all the tooth signals output by the crank angle sensor during one cycle;
b) generating a true story diagnostic index using the tooth signal from which the linear trend has been removed;
c) a misfire diagnosis step of diagnosing a misfire by comparing the misfire diagnosis index extracted in step b) with a set threshold value;
The set threshold is,
Plotting the misfire diagnostic index on a three-dimensional graph having engine load and speed (rpm) as factors;
Convert the three-dimensional plotted misfire diagnostic index into a two-dimensional flat graph form viewed from the plane, and extract the representative values of the misfire diagnostic index for each section in the engine speed (rpm) and load (Load) regions. constructing an n*m grid in a dimensional graph;
extracting only the true story diagnostic index values located in each grid of the n*m grid from among the true story diagnostic indexes;
arbitrarily selecting a misfire diagnostic index capable of distinguishing between normal combustion and misfire among the misfire diagnostic indexes extracted from within each grid and setting it as a temporary threshold value, and calculating the misfire diagnostic rate for each grid while changing the set temporary threshold value;
deriving a critical plane by extracting an optimal value of a threshold value selection section in which the true story diagnosis rate calculated for each grid is maintained in a specific range and plotting it on a three-dimensional graph;
A misfire diagnosis method of an engine extracted through; storing the misfire diagnosis index existing on the critical plane in the form of a data map for two factors of engine speed and load.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
임계평면 도출 후 도출된 임계평면이 완만한 평면을 나타내도록 플로팅 결과를 바탕으로 임계평면을 보정하는 단계;를 더 포함하는 엔진의 실화 진단 방법.
The method of claim 1,
The method of diagnosing misfire of an engine further comprising: correcting the critical plane based on the plotting result so that the derived critical plane represents a smooth plane after the critical plane is derived.
제 1 항에 있어서,
상기 실화 진단율은,
인위적으로 발생시킨 실화 신호 중에서 실제 실화로 진단된 비율, 실화 진단수와 실화 신호 수의 비율, 실화로 진단된 것 중에서 실화 신호인 비율 중 어느 하나인 엔진의 실화 진단 방법.
The method of claim 1,
The true diagnosis rate is,
Misfire diagnosis method of an engine, which is any one of the ratio of misfire signals diagnosed as real misfire among artificially generated misfire signals, the ratio of the number of misfire diagnoses to the number of misfire signals, and the ratio of misfire signals among those diagnosed as misfire
제 1 항, 제 3 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 실화진단지표는,
선형 추세가 제거된 투스 신호로부터 생성되는 한 사이클 동안의 엔진 속도 커브 상에서 기통 별 흡입행정 초기와 배기행정 말기 각각의 엔진 속도를 연결한 선(L1)과 엔진 속도 최대값과 최소값을 연결한 선(L2)이 이루는 각도(θ)인 엔진의 실화 진단 방법.
5. The method of any one of claims 1, 3 to 4,
The true diagnosis index is,
On the engine speed curve for one cycle generated from the tooth signal from which the linear trend has been removed, the line (L1) connecting the engine speeds of the initial intake stroke and the end of the exhaust stroke for each cylinder and the line connecting the maximum and minimum engine speed values ( A method for diagnosing a misfire of an engine, which is the angle θ formed by L2).
제 1 항, 제 3 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 실화진단지표는,
선형 추세가 제거된 투스 신호로부터 생성되는 한 사이클 동안의 엔진 속도 커브 상에서 흡입행정 초기와 배기행정 말기 각각의 엔진 속도를 연결한 선(L1)에서 엔진 속도 최대값과 최소값까지의 최단 거리(D1, D2)의 곱(D1*D2)으로 정의되는 엔진의 실화 진단 방법.
5. The method of any one of claims 1, 3 to 4,
The true diagnosis index is,
On the engine speed curve for one cycle generated from the tooth signal from which the linear trend has been removed, the shortest distance (D1, D1, A method for diagnosing engine misfire, defined as the product (D1*D2) of D2).
제 1 항, 제 3 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 실화진단지표는,
선형 추세가 제거된 투스 신호로부터 생성되는 한 사이클 동안의 엔진 속도 커브 상에서 엔진 속도 최대값과 최소값의 차이(rpmmax- rpmmin) 또는 엔진 속도 최대값과 최소값의 차이의 제곱((rpmmax- rpmmin)2) 또는 기통 별 엔진속도 최대값의 제곱과 최소값의 제곱의 차이(rpmmax 2- rpmmin 2)인 엔진의 실화 진단 방법.
5. The method of any one of claims 1, 3 to 4,
The true diagnosis index is,
The linear regression that the engine speed difference between the engine speed maximum value and the minimum value on the curve for one cycle are generated from the tooth signal removal (rpm max - rpm min) or the engine speed maximum value and the rpm squared ((the difference between the minimum value max - rpm min ) 2 ) or the difference between the square of the maximum and the minimum square of the engine speed for each cylinder (rpm max 2 - rpm min 2 ).
제 1 항, 제 3 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 실화진단지표는,
선형 추세가 제거된 투스 신호로부터 생성되는 한 사이클 동안의 엔진 속도 커브 상에서 흡입행정 초기와 배기행정 말기 각각의 엔진 속도를 연결한 선(L1)의 기울기 또는 상기 엔진 속도 커브 상에서 기통 별 사전에 설정된 두 점을 연결한 선(사전에 설정된 두 특정 위치의 엔진 속도를 연결한 선)의 기울기인 엔진의 실화 진단 방법.
5. The method of any one of claims 1, 3 to 4,
The true diagnosis index is,
On the engine speed curve for one cycle generated from the tooth signal from which the linear trend is removed, the slope of the line L1 connecting the engine speeds at the beginning of the intake stroke and the end of the exhaust stroke, or two presets for each cylinder on the engine speed curve A method of diagnosing engine misfire, which is the slope of the line connecting the points (the line connecting the engine speeds at two specific preset locations).
엔진 실화 여부를 진단하는 장치로서,
엔진 크랭크축의 타겟 휠(Target wheel) 둘레에 배치되어 엔진 속도 계산에 필요한 투스 신호(Tooth time signal)를 생성하는 크랭크각 센서;
상기 크랭크각 센서의 투스 신호로부터 한 사이클의 엔진 속도 변화를 분석하고 분석 결과를 이용하여 실화(Misfire) 여부를 진단하는 제어기;를 포함하며,
상기 제어기는,
한 사이클 동안 상기 크랭크각 센서가 출력하는 모든 투스 신호로부터 산출되는 엔진 속도에서 선형 경향 성분을 빼 엔진의 시종(始終) 속도를 같게 하는 선형 추세 제거부와,
선형 추세가 제거된 투스 신호를 이용하여 기통 별 실화진단지표를 생성하는 실화진단지표 생성부와,
추출된 실화진단지표를 설정 임계값과 비교하여 기통 별 실화여부를 진단하는 실화 진단부로 구성되고,
상기 설정 임계값은,
실화진단지표를 엔진 부하(Load)와 속도(rpm)를 인자로 갖는 3차원 그래프 상에 플로팅 하고,
3차원 플로팅된 실화진단지표를 평면에서 본 2차원 평면 그래프 형태로 변환하고, 엔진 속도(rpm)와 부하(Load) 각각의 영역에 구간 별 실화진단지표의 대표값을 추출하기 위하여 상기 변환된 2차원 그래프에 n*m의 격자망을 구성하며,
실화진단지표 중 상기 n*m 격자망의 각 격자 안에 위치하는 실화진단지표 값만을 추출하고,
각 격자 안에서 추출된 실화진단지표 중 정상 연소와 실화를 구분할 수 있는 실화진단지표를 임의 선택해 임시 임계값으로 설정하되, 설정된 임시 임계값을 변화시켜 가며 격자마다 실화 진단율을 계산하며,
격자마다 계산된 실화 진단율이 특정 범위로 유지되는 임계값 선정 구간의 최적값을 추출하여 3차원 그래프 상에 플로팅 함으로써 임계평면을 도출하고,
임계평면 상에 존재하는 실화진단지표를 엔진 속도와 부하 2가지 인자에 대해 데이터 맵 형태로 저장하는 과정을 통해 추출되는 엔진의 실화 진단 장치.
A device for diagnosing engine misfire, comprising:
a crank angle sensor disposed around a target wheel of the engine crankshaft to generate a tooth time signal necessary for calculating engine speed;
a controller that analyzes the change in engine speed of one cycle from the tooth signal of the crank angle sensor and diagnoses whether a misfire occurs using the analysis result;
The controller is
a linear trend removing unit that equalizes the starting speed of the engine by subtracting the linear trend component from the engine speed calculated from all the tooth signals output by the crank angle sensor during one cycle;
A misfire diagnostic index generator for generating a misfire diagnostic index for each cylinder using the tooth signal from which the linear trend has been removed;
It is composed of a misfire diagnosis unit that compares the extracted misfire diagnosis index with a set threshold value and diagnoses whether each cylinder is misfired,
The set threshold is,
Plot the misfire diagnostic index on a three-dimensional graph with engine load and speed (rpm) as factors,
Convert the three-dimensional plotted misfire diagnostic index into a two-dimensional flat graph form viewed from the plane, and extract the representative values of the misfire diagnostic index for each section in the engine speed (rpm) and load (Load) regions. Constructs an n*m grid in the dimensional graph,
Extracting only the true story diagnostic index values located in each grid of the n*m grid among the true story diagnostic indexes,
Among the misfire diagnostic indicators extracted from each grid, a misfire diagnostic index capable of distinguishing between normal combustion and misfire is randomly selected and set as a temporary threshold, and the set temporary threshold is changed to calculate the misfire diagnostic rate for each grid.
The critical plane is derived by extracting the optimal value of the threshold selection section in which the false diagnosis rate calculated for each grid is maintained in a specific range and plotting it on a three-dimensional graph,
An engine misfire diagnosis device extracted through the process of storing the misfire diagnosis index existing on the critical plane in the form of a data map for two factors of engine speed and load.
삭제delete 제 9 항에 있어서,
상기 실화진단지표 생성부가 추출하는 상기 실화진단지표는,
선형 추세가 제거된 투스 신호로부터 생성되는 한 사이클 동안의 엔진 속도 커브 상에서 흡입행정 초기와 배기행정 말기 각각의 엔진 속도를 연결한 선(L1)과 엔진 속도 최대값과 최소값을 연결한 선(L2)이 이루는 각도(θ)인 엔진의 실화 진단 장치.
10. The method of claim 9,
The true story diagnostic index extracted by the true story diagnostic index generation unit is,
On the engine speed curve for one cycle generated from the tooth signal from which the linear trend is removed, the line (L1) connecting the engine speeds at the beginning of the intake stroke and the end of the exhaust stroke (L2) and the line connecting the maximum and minimum values of the engine speed (L2) The engine misfire diagnosis device, which is the angle θ formed by this.
제 9 항에 있어서,
상기 실화진단지표 생성부가 추출하는 상기 실화진단지표는,
선형 추세가 제거된 투스 신호로부터 생성되는 한 사이클 동안의 엔진 속도 커브 상에서 흡입행정 초기와 배기행정 말기 각각의 엔진 속도를 연결한 선(L1)에서 엔진 속도 최대값과 최소값까지의 최단 거리(D1, D2)의 곱(D1*D2)인 엔진의 실화 진단 장치.
10. The method of claim 9,
The true story diagnostic index extracted by the true story diagnostic index generation unit is,
On the engine speed curve for one cycle generated from the tooth signal from which the linear trend has been removed, the shortest distance (D1, D1, Engine misfire diagnosis device that is the product of D2) (D1*D2).
제 9 항에 있어서,
상기 실화진단지표 생성부가 추출하는 상기 실화진단지표는,
선형 추세가 제거된 투스 신호로부터 생성되는 한 사이클 동안의 엔진 속도 커브 상에서 엔진 속도 최대값과 최소값의 차이(rpmmax- rpmmin) 또는 엔진 속도 최대값과 최소값의 차이의 제곱((rpmmax- rpmmin)2) 또는 기통 별 엔진속도 최대값의 제곱과 최소값의 제곱의 차이(rpmmax 2- rpmmin 2)인 엔진의 실화 진단 장치.
10. The method of claim 9,
The true story diagnostic index extracted by the true story diagnostic index generation unit is,
The linear regression that the engine speed difference between the engine speed maximum value and the minimum value on the curve for one cycle are generated from the tooth signal removal (rpm max - rpm min) or the engine speed maximum value and the rpm squared ((the difference between the minimum value max - rpm min ) 2 ) or the difference between the square of the maximum and the minimum square of the engine speed for each cylinder (rpm max 2 - rpm min 2 ).
제 9 항에 있어서,
상기 실화진단지표 생성부가 추출하는 상기 실화진단지표는,
선형 추세가 제거된 투스 신호로부터 생성되는 한 사이클 동안의 엔진 속도 커브 상에서 흡입행정 초기와 배기행정 말기 각각의 엔진 속도를 연결한 선(L1)의 기울기 또는 상기 엔진 속도 커브 상에서 사전에 설정된 두 점을 연결한 선(기통 별로 사전에 설정된 두 특정 위치의 엔진 속도를 연결한 선)의 기울기인 엔진의 실화 진단 장치.
10. The method of claim 9,
The true story diagnostic index extracted by the true story diagnostic index generation unit is,
On the engine speed curve for one cycle generated from the tooth signal from which the linear trend is removed, the slope of the line L1 connecting the engine speeds at the beginning of the intake stroke and the end of the exhaust stroke, or two preset points on the engine speed curve The engine misfire diagnosis device, which is the slope of the connected line (the line connecting the engine speed at two specific locations preset for each cylinder).
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